JP7535777B2 - Casting material manufacturing method and manufacturing device - Google Patents
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Description
本発明は、金属製線材の加工に供される鋳造材の製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing method and manufacturing device for casting material used in processing metal wire.
金属製線材は、一般的に、鋳造された棒状の鋳造材を、多段圧延して細線化して製造される。このような金属製線材の製造方法として、従来より、プロペルチ法等を用いた鋳造装置で鋳造材を製造し、この鋳造材を多段の圧延装置で順次圧延して線材を得る方法が実施されている。特許文献1にはプロペルチ法を用いた鋳造装置の一例が開示されている。 Metal wire rods are generally manufactured by subjecting rod-shaped cast material to multiple stages of rolling to produce thin wire. Conventional methods for manufacturing such metal wire rods include producing cast material in a casting device using the Properti process or the like, and then rolling this cast material in multiple stages of rolling devices to obtain wire rod. Patent Document 1 discloses an example of a casting device using the Properti process.
プロペルチ法を用いた鋳造装置は、例えば特許文献1に記載されているように、溝を外周に設けた鋳造輪と、鋼製の無端ベルトとして設けられた鋼ベルトとを備えて構成されている。そして、この鋳造装置は、鋳造輪を鋼ベルトとともに回転させ、鋼ベルトと溝とにより形成される鋳型の一端に流動性を有する金属を注湯し、注湯した金属を上方から鋼ベルトで蓋をし、鋳造輪の溝と鋼ベルトの外側とから冷却し内部で凝固させて鋳造材を取り出すように構成されている。このようなプロペルチ法を用いた鋳造装置は、外周の中央部が凹んだ溝を有する直径約2000mmの鋳造輪および張力輪と、鋳造輪と張力輪との間に掛け回される鋼ベルトとを備えた巨大な装置として構成される。 As described in Patent Document 1, for example, a casting device using the Properti method is configured to include a casting wheel with a groove on its outer periphery and a steel belt that is an endless steel belt. This casting device rotates the casting wheel together with the steel belt, pours a metal having fluidity into one end of a mold formed by the steel belt and the groove, covers the poured metal from above with the steel belt, and cools it from the groove of the casting wheel and the outside of the steel belt, solidifying it inside and removing the casting material. Such a casting device using the Properti method is configured as a huge device that includes a casting wheel with a diameter of about 2000 mm that has a groove recessed in the center of its outer periphery, a tension wheel, and a steel belt that is wound between the casting wheel and the tension wheel.
一方、特許文献2、非特許文献1、及び非特許文献2においては、プロペルチ法を用いずに小型の鋳造材を製造することができる製造装置及び製造方法が開示されている。 On the other hand, Patent Document 2, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2 disclose a manufacturing apparatus and a manufacturing method that can produce small casting materials without using the Properti method.
特許文献2においては、外周面に金属が注湯される冷却ロールと、冷却ロールの両側方で回転自在に設けられた第1及び第2の側方部材と、を備えて構成された製造装置とその製造装置を用いた製造方法とが開示されている。第1及び第2の側方部材は、断熱性を有する層が設けられ、冷却ロールに注湯された金属を堰き止めるサイドダムを形成するように構成されている。 Patent Document 2 discloses a manufacturing apparatus including a chill roll onto whose outer circumferential surface metal is poured, and first and second side members rotatably provided on both sides of the chill roll, and a manufacturing method using the manufacturing apparatus. The first and second side members are provided with a layer having thermal insulation properties, and are configured to form a side dam that holds back the metal poured onto the chill roll.
非特許文献1においては、外周面に溝を有するとともに溝に金属が注湯される下ロール、及び、下ロールに対して外周面同士が対向するように配置された上ロール、を備えた製造装置と、その製造装置を用いた製造方法とが開示されている。そして、非特許文献1に開示された製造装置及び製造方法においては、上ロールは、下ロールに対して、外周面同士がギャップを介して対向して配置され、又は、上ロールの外周面が下ロールの溝の内側に食い込んだ状態で配置される。 Non-Patent Document 1 discloses a manufacturing apparatus including a lower roll having a groove on its outer circumferential surface into which metal is poured, and an upper roll arranged so that their outer circumferential surfaces face the lower roll, and a manufacturing method using the manufacturing apparatus. In the manufacturing apparatus and manufacturing method disclosed in Non-Patent Document 1, the upper roll is arranged so that their outer circumferential surfaces face the lower roll across a gap, or so that the outer circumferential surface of the upper roll is embedded inside the groove of the lower roll.
非特許文献2においては、外周面に溝を有するとともに溝に金属が注湯される下ロール、及び、下ロールに対して外周面同士がギャップを介して対向するように配置された上ロール、を備えた製造装置と、その製造装置を用いた製造方法とが開示されている。そして、非特許文献2に開示された製造装置及び製造方法においては、下ロールの溝に注湯されて半凝固状態となった金属の表面が上ロールと接触して冷却される。 Non-Patent Document 2 discloses a manufacturing apparatus including a lower roll having a groove on its outer circumferential surface into which metal is poured, and an upper roll arranged so that their outer circumferential surfaces face the lower roll with a gap between them, and a manufacturing method using the manufacturing apparatus. In the manufacturing apparatus and manufacturing method disclosed in Non-Patent Document 2, the surface of the metal poured into the groove of the lower roll and brought into a semi-solidified state is cooled by contacting the upper roll.
特許文献1に開示されたプロペルチ法を用いた鋳造装置は、大量生産向けの装置であり、この装置で鋳造される鋳造材の直径は一般的に10数cm程度と太い。このため、この鋳造材を圧延して線材とするには、例えば15段程度の三方ロール圧延を行って細線化する工程が必要であり、巨大な圧延設備を含む大掛かりな装置が必要になる。その一方で、金属製線材に対するニーズの多様化や在庫削減の観点から、近年は小ロット多品種生産の需要がある。しかし、プロペルチ法を用いた鋳造装置は、小ロット生産の場合は設備にかかるコストが見合わないため、多品種、少量生産には不向きである。また、プロペルチ法を用いた鋳造装置では、鋳造時の冷却速度が50℃/sec程度と遅く、材料組織の緻密化を図ることが困難なため、高伝導性及び高強度のような高機能を有する線材を得るための鋳造材を製造することができない。 The casting device using the Properti process disclosed in Patent Document 1 is a device for mass production, and the diameter of the casting material cast by this device is generally large, about 10 cm. Therefore, in order to roll this casting material into wire, a process of thinning it by three-way roll rolling with about 15 stages is required, and a large-scale device including a huge rolling facility is required. On the other hand, in recent years, there has been a demand for small-lot, multi-item production in view of diversifying needs for metal wire and reducing inventory. However, casting devices using the Properti process are not suitable for multi-item, small-lot production because the cost of the equipment is not worth it in the case of small-lot production. In addition, casting devices using the Properti process have a slow cooling rate during casting of about 50°C/sec, making it difficult to densify the material structure, and therefore cannot produce casting materials for obtaining wires with high functions such as high conductivity and high strength.
一方、特許文献2、非特許文献1、非特許文献2に開示された製造装置及び製造方法によると、プロペルチ法を用いる必要がなく、大掛かりな装置を必要とせずに小型の鋳造材を製造することができる。このため、線材を得るための工程を削減でき、小ロット生産に適した製造装置及び製造方法を得ることができる。しかし、本願発明者が、鋭意研究したところ、上記の製造装置及び製造方法には、以下の問題があることが判明した。 On the other hand, the manufacturing apparatus and manufacturing method disclosed in Patent Document 2, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2 do not require the Properti method, and small cast materials can be manufactured without large-scale equipment. This allows the number of steps required to obtain wire rod to be reduced, resulting in a manufacturing apparatus and manufacturing method suitable for small-lot production. However, after extensive research, the inventors of the present application have found that the above manufacturing apparatus and manufacturing method have the following problems.
特許文献2に開示された装置によると、鋳造時の冷却速度として300℃/sec程度の冷却速度を達成でき、プロペルチ法よりは高い冷却速度を得ることができる。しかし、特許文献2に開示された製造装置及び製造方法は、断熱性を有する回転式の側方部材によって冷却ロールからの金属の流れを堰き止めるため、より高い冷却速度を達成することが困難であった。 The apparatus disclosed in Patent Document 2 can achieve a cooling rate of about 300°C/sec during casting, which is a higher cooling rate than the Properti method. However, the manufacturing apparatus and method disclosed in Patent Document 2 have difficulty in achieving a higher cooling rate because the flow of metal from the chill roll is blocked by a rotating side member with thermal insulation properties.
非特許文献1に開示された製造装置及び製造方法によると、外周面同士が対向して配置される上ロールと下ロールとの間で効率よく金属を冷却することができる。しかし、非特許文献1に開示された製造装置及び製造方法においては、上ロールと下ロールとがギャップを介して対向して配置される場合は、鋳造時の金属における上下ロールの間の部分において、不要な突起部分としてのバリが発生するという問題があった。また、上ロールの外周面が下ロールの溝の内側に食い込んだ状態で配置される場合は、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化すると、鋳造材の断面積が変動してしまうという問題があった。 According to the manufacturing apparatus and manufacturing method disclosed in Non-Patent Document 1, metal can be efficiently cooled between an upper roll and a lower roll, whose outer peripheral surfaces are arranged opposite each other. However, in the manufacturing apparatus and manufacturing method disclosed in Non-Patent Document 1, when the upper roll and the lower roll are arranged opposite each other with a gap between them, there is a problem that burrs are generated as unnecessary protruding parts in the part of the metal between the upper and lower rolls during casting. In addition, when the outer peripheral surface of the upper roll is arranged in a state where it is embedded inside the groove of the lower roll, there is a problem that the cross-sectional area of the cast material varies when the temperature of the poured metal and the temperature of the cooling roll change.
非特許文献2に開示された製造装置及び製造方法によると、外周面同士が対向して配置される上ロールと下ロールとの間で効率よく金属を冷却することができる。しかし、非特許文献2に開示された製造装置及び製造方法においては、下ロールの溝に注湯されて半凝固状態となった金属の表面が上ロールと接触して冷却されるため、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化すると、鋳造材の断面積が変動してしまうという問題があった。また、非特許文献2に開示された製造装置及び製造方法においては、上ロールと下ロールとがギャップを介して対向して配置されるため、冷却ロールの周速を上げるとバリが発生し易くなってしまうという問題もあった。 According to the manufacturing apparatus and manufacturing method disclosed in Non-Patent Document 2, metal can be efficiently cooled between an upper roll and a lower roll whose outer peripheral surfaces are arranged opposite each other. However, in the manufacturing apparatus and manufacturing method disclosed in Non-Patent Document 2, the surface of the metal poured into the groove of the lower roll and in a semi-solidified state is cooled by contacting the upper roll, so there is a problem that the cross-sectional area of the cast material varies when the temperature of the poured metal and the temperature of the chill roll change. In addition, in the manufacturing apparatus and manufacturing method disclosed in Non-Patent Document 2, the upper roll and the lower roll are arranged opposite each other with a gap between them, so there is also a problem that burrs are easily generated when the peripheral speed of the chill roll is increased.
そこで、本発明は、大掛かりな装置を必要とせず、線材を得るための工程を削減でき、小ロット生産に適し、鋳造時に効率よく冷却できて高機能な線材を得るための鋳造材を製造できるとともにバリの発生を抑制でき、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化しても鋳造材の断面積を一定にすることが容易な、鋳造材の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a manufacturing method and manufacturing device for casting material that does not require large-scale equipment, can reduce the number of processes required to obtain wire rod, is suitable for small-lot production, can produce casting material for obtaining high-performance wire rod that can be cooled efficiently during casting, can suppress the occurrence of burrs, and can easily maintain a constant cross-sectional area of the casting material even if the temperature of the poured metal and the temperature of the cooling roll change.
(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる鋳造材の製造方法は、金属製線材の加工に供される鋳造材の製造方法であって、外周面に溝を有する第1冷却ロールが回転している状態で前記溝に溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の金属を注湯するとともに前記第1冷却ロールによって前記金属を冷却する第1冷却工程と、前記第1冷却ロールに対して前記金属の注湯位置よりも当該第1冷却ロールの回転方向の下流側において外周が接触しながら回転する第2冷却ロールによって、溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の前記金属を冷却する第2冷却工程と、を備え、前記第1冷却工程においては、前記第1冷却ロールにおける前記金属の注湯位置では前記金属が前記溝の断面の一部を満たし、且つ、前記第2冷却ロールの前記第1冷却ロールへの接触位置では前記金属が前記溝の断面の全部を満たすように、前記溝への前記金属の注湯量が調整され、前記溝へ前記金属が注湯されることを特徴とする。尚、金属としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅、例えば真鍮のような銅合金、等を挙げることができる。 (1) In order to solve the above problem, a manufacturing method for a casting material relating to a certain aspect of this invention is a manufacturing method for a casting material to be used for processing metal wire, and includes a first cooling step in which a metal in at least one of a molten state and a semi-solid state is poured into a first cooling roll having a groove on its outer peripheral surface while the first cooling roll is rotating and the metal is cooled by the first cooling roll, and a second cooling step in which the metal in at least one of a molten state and a semi-solid state is cooled by a second cooling roll that rotates while its outer periphery is in contact with the first cooling roll downstream in the rotation direction of the first cooling roll from the position where the metal is poured, and the amount of the metal poured into the groove is adjusted and the metal is poured into the groove so that the metal fills a portion of the cross section of the groove at the position where the metal is poured on the first cooling roll and the metal fills the entire cross section of the groove at the position where the second cooling roll contacts the first cooling roll. Examples of metals include aluminum, aluminum alloys, magnesium alloys, copper, and copper alloys such as brass.
上記の構成によると、回転する第1冷却ロールの外周面の溝に金属が注湯され、溝の底面部及び両側壁部によって金属が冷却される。更に、溝の内側で溝とともに回転方向の下流側に移動する金属は、第1冷却ロールの回転方向の下流側において、第1冷却ロールに対して外周が接触しながら回転する第2冷却ロールの外周面によっても冷却される。これにより、第1冷却ロールの溝に注湯された金属は、第1冷却ロールと第2冷却ロールとによって冷却されて鋳造され、溝の断面積に対応した小型の鋳造材が製造される。よって、上記の構成によると、プロペルチ法を用いる必要がなく、大掛かりな装置を必要とせずに小型の鋳造材を製造することができる。このため、線材を得るための工程を削減でき、小ロット生産に適した製造方法を得ることができる。 According to the above configuration, metal is poured into the grooves on the outer peripheral surface of the rotating first cooling roll, and the metal is cooled by the bottom and both side walls of the groove. Furthermore, the metal inside the groove that moves downstream in the rotation direction together with the groove is also cooled by the outer peripheral surface of the second cooling roll, which rotates while its outer periphery is in contact with the first cooling roll, downstream in the rotation direction of the first cooling roll. As a result, the metal poured into the grooves of the first cooling roll is cooled and cast by the first cooling roll and the second cooling roll, and a small casting material corresponding to the cross-sectional area of the groove is produced. Therefore, according to the above configuration, it is not necessary to use the Properti method, and small casting materials can be produced without requiring large-scale equipment. Therefore, the process for obtaining wire can be reduced, and a manufacturing method suitable for small-lot production can be obtained.
また、上記の構成によると、回転する第1冷却ロールの溝に注湯された金属は、第1冷却ロールの溝の底面部及び両側壁部によって急冷される。また、第1冷却ロールの溝に注湯される金属は、第1冷却ロールへの注湯位置において金属が溝の断面の一部を満たすように溝に対して注湯される。このため、注湯された金属は、溝の両側壁部から効率よく抜熱されて急冷されることになる。更に、第1冷却ロールの溝に注湯された金属は、溝の底面部及び両側壁部によって効率よく急冷されることに加え、第1冷却ロールに外周が接触しながら回転する第2冷却ロールの外周面によっても効率よく急冷される。このため、上記の構成によると、500℃/sec程度の速い冷却速度を容易に実現でき、材料組織の緻密化を図ることができるため、高伝導性及び高強度のような高機能を有する線材を得るための鋳造材を容易に製造することができる。 In addition, according to the above configuration, the metal poured into the groove of the rotating first cooling roll is quenched by the bottom surface and both side walls of the groove of the first cooling roll. The metal poured into the groove of the first cooling roll is poured into the groove so that the metal fills a part of the cross section of the groove at the pouring position of the first cooling roll. Therefore, the poured metal is efficiently cooled by efficiently extracting heat from both side walls of the groove. Furthermore, in addition to being efficiently quenched by the bottom surface and both side walls of the groove, the metal poured into the groove of the first cooling roll is also efficiently quenched by the outer circumferential surface of the second cooling roll, which rotates while its outer periphery is in contact with the first cooling roll. Therefore, according to the above configuration, a high cooling rate of about 500°C/sec can be easily achieved, and the material structure can be densified, so that a casting material for obtaining a wire having high functions such as high conductivity and high strength can be easily manufactured.
また、上記の構成によると、第1冷却ロールへの金属の注湯位置では金属が溝の断面の一部を満たし、且つ、第2冷却ロールの第1冷却ロールへの接触位置では金属が溝の断面の全部を満たすように、溝への金属の注湯量が調整される。このため、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化した場合であっても、第1冷却ロールと第2冷却ロールとの接触位置を通過して鋳造された金属の断面形状は、溝の断面形状に対応した形状となる。これにより、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化しても鋳造材の断面積を容易に一定にすることができる。また、第1冷却ロールに注湯された金属は、第1冷却ロールの溝と第2冷却ロールの外周面とで区画された断面を満たす状態で鋳造されて成形されるため、バリの発生が抑制される。 In addition, according to the above configuration, the amount of metal poured into the groove is adjusted so that the metal fills a part of the cross section of the groove at the pouring position of the first cooling roll, and fills the entire cross section of the groove at the contact position of the second cooling roll with the first cooling roll. Therefore, even if the temperature of the poured metal and the temperature of the cooling roll change, the cross-sectional shape of the metal cast after passing through the contact position between the first cooling roll and the second cooling roll will be a shape corresponding to the cross-sectional shape of the groove. This makes it easy to keep the cross-sectional area of the casting material constant even if the temperature of the poured metal and the temperature of the cooling roll change. In addition, the metal poured into the first cooling roll is cast and formed in a state where it fills the cross section defined by the groove of the first cooling roll and the outer peripheral surface of the second cooling roll, so the occurrence of burrs is suppressed.
したがって、上記の構成によると、大掛かりな装置を必要とせず、線材を得るための工程を削減でき、小ロット生産に適し、鋳造時に効率よく冷却できて高機能な線材を得るための鋳造材を製造できるとともにバリの発生を抑制でき、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化しても鋳造材の断面積を一定にすることが容易な、鋳造材の製造方法を提供することができる。 Therefore, with the above configuration, it is possible to provide a manufacturing method for a casting material that does not require large-scale equipment, can reduce the number of processes required to obtain wire rod, is suitable for small-lot production, can produce a casting material for obtaining a highly functional wire rod that can be efficiently cooled during casting, can suppress the occurrence of burrs, and can easily maintain a constant cross-sectional area of the casting material even if the temperature of the poured metal and the temperature of the cooling roll change.
(2)前記溝の断面積が、前記第1冷却ロールに前記金属を注湯する注湯部における前記金属の注湯口の開口面積よりも大きくなるように設定されており、前記第1冷却工程においては、前記注湯口を通過する前記金属の通過速度が、前記第1冷却ロールの外周部の周速よりも速くなるように調整されることで、前記溝への前記金属の注湯量が調整されてもよい。 (2) The cross-sectional area of the groove is set to be larger than the opening area of the metal pouring port in the pouring section through which the metal is poured into the first cooling roll, and in the first cooling process, the passing speed of the metal passing through the pouring port may be adjusted to be faster than the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll, thereby adjusting the amount of the metal poured into the groove.
上記の構成によると、溝の断面積が注湯部における金属の注湯口の開口面積よりも大きく設定される。そして、金属の注湯口の通過速度が第1冷却ロールの外周部の周速よりも相対的に速くなるように第1冷却ロールの周速を調整するだけで、溝への金属の注湯量を容易に調整することができる。即ち、上記の構成によると、注湯位置では金属が溝の断面の一部を満たし、接触位置では金属が溝の断面の全部を満たすように溝への金属の注湯量を調整することを、金属の注湯口の通過速度に対して第1冷却ロールの周速を相対的に調整するだけで容易に行うことができる。 According to the above configuration, the cross-sectional area of the groove is set to be larger than the opening area of the metal pouring port in the pouring section. Then, the amount of metal poured into the groove can be easily adjusted simply by adjusting the circumferential speed of the first cooling roll so that the passing speed of the metal pouring port is relatively faster than the circumferential speed of the outer periphery of the first cooling roll. In other words, according to the above configuration, the amount of metal poured into the groove can be easily adjusted so that the metal fills a part of the cross section of the groove at the pouring position and the metal fills the entire cross section of the groove at the contact position simply by adjusting the circumferential speed of the first cooling roll relative to the passing speed of the metal pouring port.
(3)また、上述したいずれかの鋳造材の製造方法において、前記第1冷却工程においては、前記注湯位置において前記金属が前記溝の断面の一部を満たし、且つ、前記接触位置に対して前記第1冷却ロールの回転方向の上流側の領域であって前記第1冷却ロールの外周と前記第2冷却ロールの外周との間の領域で前記金属が前記溝の縁部よりも盛り上がった状態で前記接触位置において前記金属が前記溝の断面の全部を満たすように、前記溝への前記金属の注湯量が調整され、前記溝へ前記金属が注湯されてもよい。
( 3 ) In any of the above-mentioned methods for manufacturing a casting material, in the first cooling step, the amount of the metal poured into the groove may be adjusted so that the metal fills a portion of the cross section of the groove at the pouring position, and the metal fills the entire cross section of the groove at the contact position in a state in which the metal is raised higher than the edge of the groove in a region upstream of the contact position in the rotation direction of the first cooling roll and between the outer periphery of the first cooling roll and the outer periphery of the second cooling roll.
上記の構成によると、接触位置の上流側で第1冷却ロールと第2冷却ロールとの間に金属が溝の縁部よりも盛り上がった部分を形成することで、接触位置への金属の流入状態を視覚的に確認しながら、溝への金属の注湯量を容易に調整することができる。即ち、上記の構成によると、注湯位置では金属が溝の断面の一部を満たし、接触位置では金属が溝の断面の全部を満たすように溝への金属の注湯量を調整することを、接触位置の上流側の第1及び第2冷却ロール間で金属が溝の縁部よりも盛り上がった部分を形成するように金属を注湯することで、容易に行うことができる。 According to the above configuration, by forming a portion where the metal is raised above the edge of the groove between the first and second cooling rolls upstream of the contact position, the amount of metal poured into the groove can be easily adjusted while visually checking the state of the metal flowing into the contact position. In other words, according to the above configuration, the amount of metal poured into the groove can be easily adjusted so that the metal fills a part of the cross section of the groove at the pouring position and the metal fills the entire cross section of the groove at the contact position by pouring the metal so that the metal forms a portion where the metal is raised above the edge of the groove between the first and second cooling rolls upstream of the contact position.
(4)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる鋳造材の製造装置は、金属製線材の加工に供される鋳造材の製造装置であって、外周面に溝を有し、回転している状態で前記溝に溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の金属が注湯されて前記金属を冷却する第1冷却ロールと、前記第1冷却ロールに対して前記金属の注湯位置よりも当該第1冷却ロールの回転方向の下流側において外周が接触しながら回転し、溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の前記金属を冷却する第2冷却ロールと、前記第1冷却ロールの前記溝に前記金属を注湯する注湯部と、を備え、前記注湯部は、前記第1冷却ロールにおける前記金属の注湯位置では前記金属が前記溝の断面の一部を満たし、且つ、前記第2冷却ロールの前記第1冷却ロールへの接触位置では前記金属が前記溝の断面の全部を満たすように、前記溝への前記金属の注湯量を調整した状態で、前記溝へ前記金属を注湯することを特徴とする。尚、金属としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅、例えば真鍮のような銅合金、等を挙げることができる。
( 4 ) In order to solve the above problem, a manufacturing apparatus for casting material according to a certain aspect of the present invention is a manufacturing apparatus for casting material used in processing metal wire, comprising: a first cooling roll having a groove on its outer peripheral surface, into which metal in at least one of a molten state and a semi-solidified state is poured while rotating to cool the metal; a second cooling roll which rotates while its outer periphery is in contact with the first cooling roll downstream in the rotational direction of the first cooling roll of a position where the metal is poured, and which cools the metal in at least one of a molten state and a semi-solidified state; and a pouring section which pours the metal into the groove of the first cooling roll, wherein the pouring section pours the metal into the groove with the amount of the metal poured into the groove adjusted so that the metal fills a part of the cross section of the groove at the pouring position of the metal on the first cooling roll, and the metal fills the entire cross section of the groove at the contact position of the second cooling roll with the first cooling roll. Examples of metals include aluminum, aluminum alloys, magnesium alloys, copper, and copper alloys such as brass.
上記の構成によると、回転する第1冷却ロールの外周面の溝に金属が注湯され、溝の底面部及び両側壁部によって金属が冷却される。更に、溝の内側で溝とともに回転方向の下流側に移動する金属は、第1冷却ロールの回転方向の下流側において、第1冷却ロールに対して外周が接触しながら回転する第2冷却ロールの外周面によっても冷却される。これにより、第1冷却ロールの溝に注湯された金属は、第1冷却ロールと第2冷却ロールとによって冷却されて鋳造され、溝の断面積に対応した小型の鋳造材が製造される。よって、上記の構成によると、プロペルチ法を用いる必要がなく、大掛かりな装置を必要とせずに小型の鋳造材を製造することができる。このため、線材を得るための工程を削減でき、小ロット生産に適した製造装置を得ることができる。 According to the above configuration, metal is poured into the grooves on the outer peripheral surface of the rotating first cooling roll, and the metal is cooled by the bottom and both side walls of the groove. Furthermore, the metal inside the groove that moves downstream in the rotation direction together with the groove is also cooled by the outer peripheral surface of the second cooling roll, which rotates while its outer periphery is in contact with the first cooling roll, downstream in the rotation direction of the first cooling roll. As a result, the metal poured into the grooves of the first cooling roll is cooled and cast by the first cooling roll and the second cooling roll, and a small casting material corresponding to the cross-sectional area of the groove is produced. Therefore, according to the above configuration, it is not necessary to use the Properti method, and small casting materials can be produced without requiring large-scale equipment. As a result, the process for obtaining wire can be reduced, and a manufacturing device suitable for small-lot production can be obtained.
また、上記の構成によると、回転する第1冷却ロールの溝に注湯された金属は、第1冷却ロールの溝の底面部及び両側壁部によって急冷される。また、第1冷却ロールの溝に注湯される金属は、第1冷却ロールへの注湯位置において金属が溝の断面の一部を満たすように溝に対して注湯される。このため、注湯された金属は、溝の両側壁部から効率よく抜熱されて急冷されることになる。更に、第1冷却ロールの溝に注湯された金属は、溝の底面部及び両側壁部によって効率よく急冷されることに加え、第1冷却ロールに外周が接触しながら回転する第2冷却ロールの外周面によっても効率よく急冷される。このため、上記の構成によると、500℃/sec程度の速い冷却速度を容易に実現でき、材料組織の緻密化を図ることができるため、高伝導性及び高強度のような高機能を有する線材を得るための鋳造材を容易に製造することができる。 In addition, according to the above configuration, the metal poured into the groove of the rotating first cooling roll is quenched by the bottom surface and both side walls of the groove of the first cooling roll. The metal poured into the groove of the first cooling roll is poured into the groove so that the metal fills a part of the cross section of the groove at the pouring position of the first cooling roll. Therefore, the poured metal is efficiently cooled by efficiently extracting heat from both side walls of the groove. Furthermore, in addition to being efficiently quenched by the bottom surface and both side walls of the groove, the metal poured into the groove of the first cooling roll is also efficiently quenched by the outer circumferential surface of the second cooling roll, which rotates while its outer periphery is in contact with the first cooling roll. Therefore, according to the above configuration, a high cooling rate of about 500°C/sec can be easily achieved, and the material structure can be densified, so that a casting material for obtaining a wire having high functions such as high conductivity and high strength can be easily manufactured.
また、上記の構成によると、第1冷却ロールへの金属の注湯位置では金属が溝の断面の一部を満たし、且つ、第2冷却ロールの第1冷却ロールへの接触位置では金属が溝の断面の全部を満たすように、溝への金属の注湯量が調整される。このため、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化した場合であっても、第1冷却ロールと第2冷却ロールとの接触位置を通過して鋳造された金属の断面形状は、溝の断面形状に対応した形状となる。これにより、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化しても鋳造材の断面積を容易に一定にすることができる。また、第1冷却ロールに注湯された金属は、第1冷却ロールの溝と第2冷却ロールの外周面とで区画された断面を満たす状態で鋳造されて成形されるため、バリの発生が抑制される。 In addition, according to the above configuration, the amount of metal poured into the groove is adjusted so that the metal fills a part of the cross section of the groove at the pouring position of the first cooling roll, and fills the entire cross section of the groove at the contact position of the second cooling roll with the first cooling roll. Therefore, even if the temperature of the poured metal and the temperature of the cooling roll change, the cross-sectional shape of the metal cast after passing through the contact position between the first cooling roll and the second cooling roll will be a shape corresponding to the cross-sectional shape of the groove. This makes it easy to keep the cross-sectional area of the casting material constant even if the temperature of the poured metal and the temperature of the cooling roll change. In addition, the metal poured into the first cooling roll is cast and formed in a state where it fills the cross section defined by the groove of the first cooling roll and the outer peripheral surface of the second cooling roll, so the occurrence of burrs is suppressed.
したがって、上記の構成によると、大掛かりな装置を必要とせず、線材を得るための工程を削減でき、小ロット生産に適し、鋳造時に効率よく冷却できて高機能な線材を得るための鋳造材を製造できるとともにバリの発生を抑制でき、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化しても鋳造材の断面積を一定にすることが容易な、鋳造材の製造装置を提供することができる。 Therefore, with the above configuration, it is possible to provide a manufacturing device for casting material that does not require large-scale equipment, can reduce the number of processes required to obtain wire rod, is suitable for small-lot production, can produce casting material for obtaining high-performance wire rod that can be cooled efficiently during casting, can suppress the occurrence of burrs, and can easily maintain the cross-sectional area of the casting material constant even if the temperature of the poured metal and the temperature of the cooling roll change.
本発明によれば、大掛かりな装置を必要とせず、線材を得るための工程を削減でき、小ロット生産に適し、鋳造時に効率よく冷却できて高機能な線材を得るための鋳造材を製造できるとともにバリの発生を抑制でき、注湯される金属の温度及び冷却ロールの温度が変化しても鋳造材の断面積を一定にすることが容易な、鋳造材の製造方法及び製造装置を提供することが可能になる。 The present invention makes it possible to provide a manufacturing method and manufacturing device for cast material that does not require large-scale equipment, can reduce the number of processes required to obtain wire rod, is suitable for small-lot production, can produce cast material for obtaining high-performance wire rod that can be efficiently cooled during casting, can suppress the occurrence of burrs, and can easily maintain the cross-sectional area of the cast material constant even if the temperature of the poured metal and the temperature of the cooling roll change.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。 The following describes the embodiment of the present invention with reference to the drawings.
[1.鋳造材の製造装置]
図1は、金属製線材の加工に供される鋳造材の製造装置1の一例を示す模式図であって、本発明の実施形態に係る鋳造材の製造装置1(以下、「鋳造材の製造装置1」について、単に「製造装置1」とも称する)の模式図である。図2は、図1に示される製造装置1を上方から見た模式図である。図3は、製造装置1における第1冷却ロール10の一部を示す模式図であって、第1冷却ロール10の径方向と平行な方向から見た図である。図4は、図1に示される製造装置1の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図5は、図4に示される製造装置1の一部の断面を模式的に示す断面図であって、(A)は図4のA-A線矢視位置での断面図であり、(B)は図4のB-B線矢視位置での断面図であり、(C)は図4のC-C線矢視位置での断面図であり、(D)は図4のD-D線矢視位置での断面図である。尚、図1,2,4,5は、製造装置1によって金属100が鋳造されて鋳造材110が製造されている状態を示している。
[1. Casting material manufacturing equipment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing apparatus 1 for a casting material used in processing a metal wire, and is a schematic diagram of a manufacturing apparatus 1 for a casting material according to an embodiment of the present invention (hereinafter, the "manufacturing apparatus 1 for a casting material" will also be simply referred to as the "manufacturing apparatus 1"). FIG. 2 is a schematic diagram of the manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 as viewed from above. FIG. 3 is a schematic diagram showing a part of a first cooling roll 10 in the manufacturing apparatus 1, as viewed from a direction parallel to the radial direction of the first cooling roll 10. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an enlarged schematic view of a part of the manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic cross section of a part of the manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 4, where (A) is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 4, (B) is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 4, (C) is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 4, and (D) is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 4. 1, 2, 4 and 5 show a state in which a metal 100 is cast by the manufacturing apparatus 1 to produce a casting material 110.
図1及び図2に示されるように、金属製線材の加工に供される鋳造材の製造装置1は、第1冷却ロール10と、第2冷却ロール11と、注湯部12と、を少なくとも備えて構成されている。そして、製造装置1においては、第1冷却ロール10の外周面に注湯部12から注湯された金属100が第1冷却ロール10によって冷却されて凝固しつつ第1冷却ロール10の回転方向に沿って詰まることなくスムーズに移動し、更に第2冷却ロール11によっても冷却され、金属製線材の加工に供される鋳造材110が製造される。 As shown in Figures 1 and 2, the manufacturing device 1 for the casting material used in processing metal wire is configured to include at least a first cooling roll 10, a second cooling roll 11, and a molten metal pouring section 12. In the manufacturing device 1, the metal 100 poured from the molten metal pouring section 12 onto the outer peripheral surface of the first cooling roll 10 is cooled and solidified by the first cooling roll 10 while moving smoothly along the rotation direction of the first cooling roll 10 without clogging, and is further cooled by the second cooling roll 11 to produce the casting material 110 used in processing metal wire.
[1-1.第1冷却ロール]
第1冷却ロール10は、外周面に溝20を有し、回転している状態で溝20に溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の金属100が注湯されて金属100を冷却するロールとして構成されている。第1冷却ロール10の回転軸は、水平方向に沿って延びるように設置されている。即ち、第1冷却ロール10は、水平軸回りに回転するように設けられている。また、第1冷却ロール10の回転軸は、回転速度(回転数)を所定の速度範囲内で任意に設定可能な電動モータによって回転駆動されるように構成されている。
[1-1. First cooling roll]
The first cooling roll 10 has grooves 20 on its outer circumferential surface, and is configured as a roll in which metal 100 in at least one of a molten state and a semi-solidified state is poured into the grooves 20 while rotating to cool the metal 100. The rotation shaft of the first cooling roll 10 is installed so as to extend along the horizontal direction. That is, the first cooling roll 10 is provided so as to rotate about a horizontal axis. In addition, the rotation shaft of the first cooling roll 10 is configured so as to be rotated by an electric motor whose rotation speed (number of rotations) can be arbitrarily set within a predetermined speed range.
第1冷却ロール10は、従来のプロペルチ法で用いられる冷却ロールのような大型ロール(ロール直径寸法約2000mm、ロール幅寸法約100mm)ではなく、例えば、ロール直径寸法が約600mm、ロール幅寸法(即ち、回転軸と平行な方向である幅方向の寸法)が40mm以下、好ましくはロール幅寸法が20mm以下、より好ましくはロール幅寸法が10mm以下の小型ロールである。また、第1冷却ロール10は、注湯された溶湯状態或いは半凝固状態の金属100の冷却に適した素材によって構成されており、例えば、銅または銅合金、軟鋼、等によって構成されている。尚、第1冷却ロール10は、溶湯状態又は半凝固状態の金属100の冷却効率を高めるために、銅製が好ましく、また、例えば、水冷式等の冷却装置によって更に効率的に冷却されるように構成されてもよい。 The first cooling roll 10 is not a large roll (roll diameter of about 2000 mm, roll width of about 100 mm) like the cooling roll used in the conventional Properti method, but a small roll with a roll diameter of about 600 mm and a roll width (i.e., the dimension in the width direction parallel to the rotation axis) of 40 mm or less, preferably a roll width of 20 mm or less, and more preferably a roll width of 10 mm or less. The first cooling roll 10 is made of a material suitable for cooling the poured molten or semi-solidified metal 100, such as copper or a copper alloy, or mild steel. The first cooling roll 10 is preferably made of copper in order to increase the cooling efficiency of the molten or semi-solidified metal 100, and may be configured to be cooled more efficiently by a cooling device such as a water-cooling type.
第1冷却ロール10の外周面には、溝20が設けられている。溝20は、第1冷却ロール10の外周の全周に亘って周方向に延びるように形成されている。溝20の断面形状は、台形形状に形成されている。即ち、第1冷却ロール10の外周面と第1冷却ロール10の回転軸を含む平面とが交わる線は、台形の上底及び下底の一方となる線分と台形の一対の脚となる線分とを含んで構成される。尚、本実施形態では、溝20の断面形状は、等脚台形の形状に形成されている。図3を参照して、溝20の表面は、台形の断面形状における上底及び下底の一方を区画する底面部20aと、台形の断面形状における一対の脚のそれぞれを区画する側壁部20bと、によって区画されている。また、第1冷却ロール10の外周面において、溝20に対する幅方向の両側には、溝20の縁部20cがそれぞれ設けられている。第1冷却ロール10の外周面は、底面部20aの表面、側壁部20bの表面、及び縁部20cの表面によって構成されている。 A groove 20 is provided on the outer peripheral surface of the first cooling roll 10. The groove 20 is formed so as to extend in the circumferential direction around the entire circumference of the outer periphery of the first cooling roll 10. The cross-sectional shape of the groove 20 is formed in a trapezoidal shape. That is, the line where the outer peripheral surface of the first cooling roll 10 intersects with the plane including the rotation axis of the first cooling roll 10 includes a line segment that is one of the upper and lower bases of the trapezoid and a line segment that is a pair of legs of the trapezoid. In this embodiment, the cross-sectional shape of the groove 20 is formed in the shape of an isosceles trapezoid. With reference to FIG. 3, the surface of the groove 20 is defined by a bottom surface portion 20a that defines one of the upper and lower bases in the cross-sectional shape of the trapezoid, and a side wall portion 20b that defines each of a pair of legs in the cross-sectional shape of the trapezoid. In addition, on both sides of the width direction of the groove 20 on the outer peripheral surface of the first cooling roll 10, edge portions 20c of the groove 20 are provided. The outer peripheral surface of the first cooling roll 10 is composed of the surface of the bottom portion 20a, the surface of the side wall portion 20b, and the surface of the edge portion 20c.
第1冷却ロール10に対しては、溝20において、後述の注湯部12から溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の金属100が、注湯される。第1冷却ロール10における金属100が注湯される位置である注湯位置P1は、水平軸回りで回転する第1冷却ロール10の外周における最も高さが高い位置である頂点位置P0に対して、第1冷却ロール10の回転方向X1における上流側に設定される。尚、図1及び図3では、第1冷却ロール10の回転方向X1が矢印X1で示されている。また、図1では、第1冷却ロール10における注湯位置P1は、第1冷却ロール10の頂点位置P0に対して、第1冷却ロール10の回転方向X1の上流側に向かって周方向に沿って距離L1だけ離れた位置に設定されている。頂点位置P0から注湯位置P1までの第1冷却ロール10の外周に沿った距離L1は、第1冷却ロール10のロール直径寸法が600mmでロール幅寸法が10mmの場合であれば、例えば、60mmに設定される。 Metal 100 in at least one of a molten state and a semi-solidified state is poured into the first cooling roll 10 from the pouring section 12 described later in the groove 20. The pouring position P1, which is the position where the metal 100 is poured into the first cooling roll 10, is set upstream in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10 with respect to the apex position P0, which is the highest position on the outer periphery of the first cooling roll 10 rotating around a horizontal axis. Note that in Figures 1 and 3, the rotation direction X1 of the first cooling roll 10 is indicated by an arrow X1. Also, in Figure 1, the pouring position P1 on the first cooling roll 10 is set at a position that is a distance L1 away from the apex position P0 of the first cooling roll 10 along the circumferential direction toward the upstream side of the rotation direction X1 of the first cooling roll 10. The distance L1 along the outer circumference of the first cooling roll 10 from the apex position P0 to the pouring position P1 is set to, for example, 60 mm if the roll diameter dimension of the first cooling roll 10 is 600 mm and the roll width dimension is 10 mm.
[1-2.第2冷却ロール]
第2冷却ロール11は、第1冷却ロール10に対して金属の注湯位置P1よりも第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側において外周が接触しながら回転し、溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の金属100を冷却するロールとして構成されている。第2冷却ロール11の回転軸は、第1冷却ロール10よりも上方に設置され、水平方向に沿って延びるように設置されている。即ち、第2冷却ロール11は、第1冷却ロール10の上方で水平軸回りに回転するように設けられている。また、第2冷却ロール11の回転軸は、回転速度(回転数)を所定の速度範囲内で任意に設定可能な電動モータによって回転駆動されるように構成されている。
[1-2. Second cooling roll]
The second cooling roll 11 rotates with its outer periphery in contact with the first cooling roll 10 downstream of the metal pouring position P1 in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10, and is configured as a roll for cooling the metal 100 in at least one of a molten state and a semi-solidified state. The rotation axis of the second cooling roll 11 is installed above the first cooling roll 10 and is installed so as to extend along the horizontal direction. That is, the second cooling roll 11 is provided so as to rotate around a horizontal axis above the first cooling roll 10. In addition, the rotation axis of the second cooling roll 11 is configured to be rotated and driven by an electric motor whose rotation speed (number of rotations) can be arbitrarily set within a predetermined speed range.
第2冷却ロール11は、第1冷却ロール10よりもロール直径寸法が小さいロールとして設けられ、例えば、ロール直径寸法が約300mmのロールとして構成されている。そして、第2冷却ロール11は、例えば、ロール幅寸法が第1冷却ロール10のロール幅寸法と同じ寸法となるように設定されている。また、第2冷却ロール11は、溶湯状態或いは半凝固状態の金属100の冷却に適した素材によって構成されており、例えば、銅または銅合金、軟鋼、等によって構成されている。尚、第2冷却ロール11は、溶湯状態又は半凝固状態の金属100の冷却効率を高めるために、銅製が好ましく、また、例えば、水冷式等の冷却装置によって更に効率的に冷却されるように構成されてもよい。 The second cooling roll 11 is provided as a roll having a smaller roll diameter than the first cooling roll 10, and is configured as a roll having a roll diameter of, for example, about 300 mm. The second cooling roll 11 is set, for example, so that the roll width dimension is the same as the roll width dimension of the first cooling roll 10. The second cooling roll 11 is made of a material suitable for cooling the metal 100 in a molten state or a semi-solidified state, and is made of, for example, copper or a copper alloy, mild steel, etc. The second cooling roll 11 is preferably made of copper in order to increase the cooling efficiency of the metal 100 in a molten state or a semi-solidified state, and may be configured to be cooled more efficiently by, for example, a water-cooled cooling device.
また、第2冷却ロール11の外周は、高さの低い円柱の外周の形状に形成されている。第2冷却ロール11の外周面21は、高さの低い円柱の表面として形成され、溝が無く円周方向に平坦に延びる面である。このため、第2冷却ロール11の外周面21と第2冷却ロール11の回転軸を含む平面とが交わる線は、直線となる。また、第2冷却ロール11は、第1冷却ロール10に対して外周が接触しながら回転するように設置されている。より具体的には、第2冷却ロール11は、その外周面21が、第1冷却ロール10の外周面の縁部20cと当接して接触した状態で、回転するように設置されている。このため、第2冷却ロール11の回転軸と第1冷却ロール10の回転軸とは、互いに平行に延びるように設置されているとともに、互いの距離が、第2冷却ロール11のロール半径寸法と第1冷却ロール10のロール半径寸法との和と一致した状態で、設置されている。また、第2冷却ロール11と第1冷却ロール10とは、外周同士が接触した状態で回転するとともに、ロール幅寸法が同じに設定される。このため、第2冷却ロール11は、第1冷却ロール10に対して、上下方向に沿って広がる同一平面に沿って配置される。尚、本実施形態では、第2冷却ロール11のロール幅寸法が、第1冷却ロール10のロール幅寸法と同じに設定された形態を例示したが、この通りでなくてもよい。第2冷却ロール11のロール幅寸法は、第1冷却ロール10のロール幅寸法よりも大きく設定されてもよい。或いは、第2冷却ロール11のロール幅寸法は、第1冷却ロール10のロール幅寸法よりも小さく設定される場合であっても、第1冷却ロール10の溝20の幅よりも大きくて溝20の縁部20cと当接するように設定される形態であればよい。 The outer periphery of the second cooling roll 11 is formed in the shape of the outer periphery of a low cylinder. The outer periphery surface 21 of the second cooling roll 11 is formed as the surface of a low cylinder, and is a surface that extends flat in the circumferential direction without grooves. Therefore, the line where the outer periphery surface 21 of the second cooling roll 11 and the plane including the rotation axis of the second cooling roll 11 intersect is a straight line. The second cooling roll 11 is also installed so that the outer periphery rotates while contacting the first cooling roll 10. More specifically, the second cooling roll 11 is installed so that the outer periphery rotates while the outer periphery surface 21 abuts and contacts the edge portion 20c of the outer periphery surface of the first cooling roll 10. Therefore, the rotation axis of the second cooling roll 11 and the rotation axis of the first cooling roll 10 are installed so as to extend parallel to each other, and are installed in a state where the distance between them is equal to the sum of the roll radius dimension of the second cooling roll 11 and the roll radius dimension of the first cooling roll 10. In addition, the second cooling roll 11 and the first cooling roll 10 rotate with their outer circumferences in contact with each other, and the roll width dimensions are set to be the same. Therefore, the second cooling roll 11 is arranged along the same plane that spreads along the vertical direction with respect to the first cooling roll 10. In this embodiment, the roll width dimension of the second cooling roll 11 is set to be the same as the roll width dimension of the first cooling roll 10, but this is not necessary. The roll width dimension of the second cooling roll 11 may be set to be larger than the roll width dimension of the first cooling roll 10. Alternatively, even if the roll width dimension of the second cooling roll 11 is set to be smaller than the roll width dimension of the first cooling roll 10, it is sufficient that the roll width dimension of the second cooling roll 11 is set to be larger than the width of the groove 20 of the first cooling roll 10 so as to abut against the edge portion 20c of the groove 20.
また、第2冷却ロール11は、第1冷却ロール10に対して、注湯位置P1よりも第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側の位置において、外周面21が接触する。そして、第2冷却ロール11が第1冷却ロール10に対して接触する位置である接触位置P2は、第1冷却ロール10の頂点位置P0に対して、第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側に設定される。また、図1では、第2冷却ロール11の第1冷却ロール10への接触位置P2は、第1冷却ロール10の頂点位置P0に対して、第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側に向かって周方向に沿って距離L2だけ離れた位置に設定されている。頂点位置P0から接触位置P2までの第1冷却ロール10の外周に沿った距離L2は、例えば、距離L1と同じに設定され、第1冷却ロール10のロール直径寸法が600mmでロール幅寸法が10mmの場合であれば、例えば、60mmに設定される。 The outer peripheral surface 21 of the second cooling roll 11 contacts the first cooling roll 10 at a position downstream of the pouring position P1 in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10. The contact position P2, where the second cooling roll 11 contacts the first cooling roll 10, is set downstream of the apex position P0 of the first cooling roll 10 in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10. In FIG. 1, the contact position P2 of the second cooling roll 11 with the first cooling roll 10 is set at a position away from the apex position P0 of the first cooling roll 10 by a distance L2 along the circumferential direction toward the downstream side of the rotation direction X1 of the first cooling roll 10. The distance L2 along the outer periphery of the first cooling roll 10 from the apex position P0 to the contact position P2 is set to be the same as the distance L1, for example, and is set to be 60 mm, for example, when the roll diameter dimension of the first cooling roll 10 is 600 mm and the roll width dimension is 10 mm.
第2冷却ロール11は、第1冷却ロール10に対して、接触位置P2で接触した状態で、回転方向X2に回転する。尚、図1及び図3では、第2冷却ロール11の回転方向X2が矢印X2で示されている。第2冷却ロール11の回転方向X2は、第1冷却ロール10の回転方向X1とは逆方向に設定される。第1冷却ロール10の回転軸及び第2冷却ロール11の回転軸と平行な方向から見た状態で、例えば、第1冷却ロール10の回転方向X1が反時計回り方向であれば、第2冷却ロール11の回転方向X2は時計回り方向に設定される。第2冷却ロール11の第1冷却ロール10への接触位置P2では、溝20に注湯されて第1冷却ロール10によって冷却されながら第1冷却ロール10の回転とともに移動してきた金属100は、第2冷却ロール11の外周面21とも接触する。金属100は、第2冷却ロール11に接触して第2冷却ロール11によっても冷却されることで、鋳造が完了し、鋳造材110として成形される。成形された鋳造材110は、互いに逆方向に回転する第1冷却ロール10と第2冷却ロール11とによって回転方向(X1,X2)の下流側に送られる。そして、接触位置P2から第1冷却ロール10及び第2冷却ロール11の回転方向(X1,X2)の下流側に送られた鋳造材110は、第1冷却ロール10の溝20から離間(離型)する。 The second cooling roll 11 rotates in a rotation direction X2 while in contact with the first cooling roll 10 at a contact position P2. In addition, in FIG. 1 and FIG. 3, the rotation direction X2 of the second cooling roll 11 is indicated by an arrow X2. The rotation direction X2 of the second cooling roll 11 is set in the opposite direction to the rotation direction X1 of the first cooling roll 10. For example, when viewed from a direction parallel to the rotation axis of the first cooling roll 10 and the rotation axis of the second cooling roll 11, if the rotation direction X1 of the first cooling roll 10 is counterclockwise, the rotation direction X2 of the second cooling roll 11 is set in the clockwise direction. At the contact position P2 of the second cooling roll 11 with the first cooling roll 10, the metal 100 that has been poured into the groove 20 and moved with the rotation of the first cooling roll 10 while being cooled by the first cooling roll 10 also comes into contact with the outer circumferential surface 21 of the second cooling roll 11. The metal 100 comes into contact with the second cooling roll 11 and is also cooled by the second cooling roll 11, completing the casting and forming the casting material 110. The formed casting material 110 is sent downstream in the rotation direction (X1, X2) by the first cooling roll 10 and the second cooling roll 11, which rotate in opposite directions. Then, the casting material 110 sent downstream in the rotation direction (X1, X2) of the first cooling roll 10 and the second cooling roll 11 from the contact position P2 is separated (released) from the groove 20 of the first cooling roll 10.
[1-3.注湯部]
注湯部12は、第1冷却ロール10の溝20に対して金属100を注湯する機構として構成されている。注湯部12は、溶解炉(図示省略)で溶解された溶湯状態の金属100を貯留するタンディッシュ22a、及び、タンディッシュ22aの下部に設けられてタンディッシュ22aの内部と連通するノズル22b、を少なくとも備えて構成されている。
[1-3. Pouring section]
The pouring section 12 is configured as a mechanism for pouring metal 100 into the groove 20 of the first cooling roll 10. The pouring section 12 is configured to include at least a tundish 22a that stores molten metal 100 melted in a melting furnace (not shown), and a nozzle 22b that is provided at the bottom of the tundish 22a and communicates with the inside of the tundish 22a.
注湯部12においては、溶湯状態でタンディッシュ22aに貯留された金属100が、ノズル22bから出湯され、第1冷却ロール10の溝20へと注湯される。尚、本実施形態では、ノズル22bと第1冷却ロール10との間には、ノズル22bから出湯した金属100が流動する樋13が設置されている。本実施形態では、注湯部12は、ノズル22bから金属100を出湯し、樋13を介して、第1冷却ロール10の溝20に注湯するように構成されている。尚、樋13は、ノズル22bの下方において、第1冷却ロール10の溝20に向かって斜め下方に延びるように設けられている。そして、樋13は、ノズル22bから出湯して樋13に沿って斜め下方に金属100が流動する方向を横切る断面がV字状であり、樋13の下端の出口付近では、流動する金属100の幅が第1冷却ロール10の溝20の幅よりも小さい。尚、本実施形態では、ノズル22bと第1冷却ロール10との間に樋13が設置され、注湯部12が、ノズル22bから出湯した金属100を樋13を介して第1冷却ロール10の溝20に注湯するように構成された形態を例示したが、この例に限られなくてもよい。例えば、樋13が設置されておらず、ノズル22bが第1冷却ロール10の溝20により近接して配置された形態が実施されてもよい。この形態の場合、ノズル22bと第1冷却ロール10との間には樋13が無く、注湯部12は、ノズル22bから出湯した金属100をノズル22bから直接に第1冷却ロール10の溝20に注湯するように構成される。 In the pouring section 12, the metal 100 stored in the tundish 22a in a molten state is poured from the nozzle 22b and poured into the groove 20 of the first cooling roll 10. In this embodiment, a gutter 13 through which the metal 100 poured from the nozzle 22b flows is installed between the nozzle 22b and the first cooling roll 10. In this embodiment, the pouring section 12 is configured to pour the metal 100 from the nozzle 22b and pour it into the groove 20 of the first cooling roll 10 through the gutter 13. The gutter 13 is provided below the nozzle 22b so as to extend diagonally downward toward the groove 20 of the first cooling roll 10. The gutter 13 has a V-shaped cross section that crosses the direction in which the metal 100 pours from the nozzle 22b and flows diagonally downward along the gutter 13, and near the outlet of the lower end of the gutter 13, the width of the flowing metal 100 is smaller than the width of the groove 20 of the first cooling roll 10. In this embodiment, a gutter 13 is provided between the nozzle 22b and the first cooling roll 10, and the pouring section 12 is configured to pour the metal 100 discharged from the nozzle 22b into the groove 20 of the first cooling roll 10 through the gutter 13, but this is not limited to the example. For example, a form in which the gutter 13 is not provided and the nozzle 22b is disposed closer to the groove 20 of the first cooling roll 10 may be implemented. In this case, there is no gutter 13 between the nozzle 22b and the first cooling roll 10, and the pouring section 12 is configured to pour the metal 100 discharged from the nozzle 22b directly from the nozzle 22b into the groove 20 of the first cooling roll 10.
ノズル22bには、タンディッシュ22aの内部と連通するとともに外部に開口して金属100を出湯する注湯口22cが設けられている(図2を参照)。注湯口22cの開口面積は、粘性を有する溶湯状態の金属100がスムーズに押し出されるために必要な面積以上に設定され、例えば、6mm2以上に設定される。また、本実施形態では、ノズル22bの注湯口22cの開口面積が設定されると、注湯口22cから出湯した金属100が注湯される第1冷却ロール10の溝20の断面積の方が注湯口22cの開口面積よりも大きくなるように、溝20の断面積が設定される。 The nozzle 22b is provided with a pouring port 22c that communicates with the inside of the tundish 22a and opens to the outside to pour the metal 100 (see FIG. 2). The opening area of the pouring port 22c is set to an area required for the viscous molten metal 100 to be smoothly extruded, for example, set to 6 mm2 or more. In this embodiment, when the opening area of the pouring port 22c of the nozzle 22b is set, the cross-sectional area of the groove 20 of the first cooling roll 10 into which the metal 100 poured from the pouring port 22c is poured is set so that the cross-sectional area of the groove 20 is larger than the opening area of the pouring port 22c.
また、注湯部12においては、注湯部12による注湯時におけるノズル22bの注湯口22cから第1冷却ロール10へ注湯する金属100の注湯量(単位時間あたりの金属100の注湯量)は、一定の注湯量となるように調整される。より具体的には、タンディッシュ22aの内部における溶湯状態の金属100の液面レベル(即ち、タンディッシュ22aの内部における溶湯状態の金属100のノズル22bの位置からの液面高さ)が一定となるように制御される。これにより、タンディッシュ22a内に貯留された金属100からノズル22bに作用する圧力が一定となり、ノズル22bの注湯口22cから注湯される金属100の注湯量が一定に調整される。 In addition, in the pouring section 12, the amount of metal 100 poured from the pouring port 22c of the nozzle 22b to the first cooling roll 10 during pouring by the pouring section 12 (the amount of metal 100 poured per unit time) is adjusted to be a constant amount. More specifically, the liquid level of the molten metal 100 inside the tundish 22a (i.e., the liquid level height of the molten metal 100 from the position of the nozzle 22b inside the tundish 22a) is controlled to be constant. This makes the pressure acting on the nozzle 22b from the metal 100 stored in the tundish 22a constant, and the amount of metal 100 poured from the pouring port 22c of the nozzle 22b is adjusted to be constant.
また、注湯部12においては、ノズル22bの注湯口22cを通過する金属100の通過速度が、第1冷却ロール10の外周部の周速よりも速くなるように調整されることで、溝20への金属の注湯量が調整される。この調整においては、金属100の注湯口22cの通過速度が第1冷却ロール10の外周部の周速よりも相対的に速くなればよい。このため、金属100の注湯口22cの通過速度を設定した上でその通過速度よりも第1冷却ロール10の外周部の周速を遅く設定してもよいし、第1冷却ロール10の外周部の周速を設定した上でその周速よりも金属100の注湯口22cの通過速度を速く設定してもよい。尚、第1冷却ロール10の外周部は、第1冷却ロール10の外周面を区画している部分であって、第1冷却ロール10における溝20を形成している部分として構成される。ノズル22bの注湯口22cを通過する金属100の通過速度との関係で規定される第1冷却ロール10の外周部の周速としては、第1冷却ロール10の外周面のうちのいずれかの部分の周速を用いることができる。例えば、第1冷却ロール10の外周面のうちの底面部20aの周速が用いられてもよい。或いは、第1冷却ロール10の外周面のうちの縁部20cの周速が用いられてもよい。また或いは、第1冷却ロール10の外周面のうちの側壁部20bにおける所定の位置の周速が用いられてもよい。 In addition, in the pouring section 12, the passing speed of the metal 100 passing through the pouring port 22c of the nozzle 22b is adjusted to be faster than the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10, thereby adjusting the amount of metal poured into the groove 20. In this adjustment, it is sufficient that the passing speed of the pouring port 22c of the metal 100 is relatively faster than the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10. For this reason, the passing speed of the pouring port 22c of the metal 100 may be set and then the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10 may be set slower than the passing speed, or the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10 may be set and then the passing speed of the pouring port 22c of the metal 100 may be set faster than the peripheral speed. The outer periphery of the first cooling roll 10 is a part that defines the outer periphery of the first cooling roll 10 and is configured as a part that forms the groove 20 in the first cooling roll 10. The peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10, which is determined in relation to the passing speed of the metal 100 passing through the pouring port 22c of the nozzle 22b, can be the peripheral speed of any part of the outer periphery of the first cooling roll 10. For example, the peripheral speed of the bottom surface portion 20a of the outer periphery of the first cooling roll 10 may be used. Alternatively, the peripheral speed of the edge portion 20c of the outer periphery of the first cooling roll 10 may be used. Alternatively, the peripheral speed of a predetermined position on the side wall portion 20b of the outer periphery of the first cooling roll 10 may be used.
製造装置1においては、上述のように、第1冷却ロール10の溝20の断面積が、注湯部12のノズル22bの注湯口22cの開口面積よりも大きく設定され、注湯口22cを通過する金属100の通過速度が、第1冷却ロール10の外周部の周速よりも速くなるように、金属100の注湯量が調整される。このため、注湯部12の注湯口22cから第1冷却ロール10の溝20へ注湯されて溝20の内側で溝20とともに第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側に移動する金属100における移動方向に垂直な断面の面積は、徐々に大きくなる。即ち、溝20の内側で溝20とともに第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側に移動する金属100は、回転方向X1の下流側に移動するにしたがって、溝20の断面において占める面積の割合が大きくなる。よって、溝20の断面において金属100が占める面積の割合は、注湯位置P1から接触位置P2へと金属100が近づくと、図5(A)~(C)に示すように、徐々に大きくなる。このため、注湯口22cを通過する金属100の通過速度と第1冷却ロール10の外周部の周速との関係を調整することで、接触位置P2において溝20の断面の全部が満たされた状態となるように、注湯部12からの金属100の注湯量を容易に調整することができる。そして、注湯部12においては、図5(A)に示すように、注湯位置P1では金属100が溝20の断面の一部を満たし、且つ、図5(D)に示すように、接触位置P2では金属100が溝20の断面の全部を満たすように、溝20への金属100の注湯量を調整した状態で、溝20への金属100の注湯が行われる。 In the manufacturing apparatus 1, as described above, the cross-sectional area of the groove 20 of the first cooling roll 10 is set to be larger than the opening area of the pouring port 22c of the nozzle 22b of the pouring section 12, and the amount of the metal 100 poured is adjusted so that the passing speed of the metal 100 passing through the pouring port 22c is faster than the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10. Therefore, the area of the cross section perpendicular to the moving direction of the metal 100 poured from the pouring port 22c of the pouring section 12 into the groove 20 of the first cooling roll 10 and moving downstream in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10 together with the groove 20 inside the groove 20 gradually increases. That is, the proportion of the area of the cross section of the groove 20 occupied by the metal 100 moving downstream in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10 together with the groove 20 inside the groove 20 increases as it moves downstream in the rotation direction X1. Therefore, as the metal 100 approaches the contact position P2 from the pouring position P1, the ratio of the area occupied by the metal 100 in the cross section of the groove 20 gradually increases as shown in Figures 5(A) to (C). Therefore, by adjusting the relationship between the passing speed of the metal 100 passing through the pouring gate 22c and the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10, the amount of metal 100 poured from the pouring section 12 can be easily adjusted so that the entire cross section of the groove 20 is filled at the contact position P2. Then, in the pouring section 12, the metal 100 is poured into the groove 20 with the amount of metal 100 poured into the groove 20 adjusted so that the metal 100 fills a part of the cross section of the groove 20 at the pouring position P1 as shown in Figure 5(A), and the metal 100 fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2 as shown in Figure 5(D).
溝20への金属100の注湯量の調整は、注湯位置P1及び接触位置P2における金属100の流動状態を目視で確認しながら、注湯口22cでの金属100の通過速度及び第1冷却ロール10の外周部の周速における一方を他方に対して調整することで、容易に行うことができる。これにより、金属100が注湯位置P1では溝20の断面の一部を満たして接触位置P2では溝20の断面の全部を満たすように溝20への金属100の注湯量が調整される。尚、注湯口22cでの金属100の通過速度は、タンディッシュ22aにおける金属100の液面レベルを変更することで、調整される。また、第1冷却ロール10の外周部の周速は、第1冷却ロール10を駆動する電動モータの回転数を変更することで、調整される。 The amount of metal 100 poured into the groove 20 can be easily adjusted by adjusting one of the passing speed of the metal 100 at the pouring gate 22c and the peripheral speed of the first cooling roll 10 relative to the other while visually checking the flow state of the metal 100 at the pouring position P1 and the contact position P2. This adjusts the amount of metal 100 poured into the groove 20 so that the metal 100 fills a part of the cross section of the groove 20 at the pouring position P1 and fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2. The passing speed of the metal 100 at the pouring gate 22c is adjusted by changing the liquid level of the metal 100 in the tundish 22a. The peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10 is adjusted by changing the rotation speed of the electric motor that drives the first cooling roll 10.
また、溝20への金属100の注湯量の調整は、上述のように注湯位置P1及び接触位置P2における金属100の流動状態を目視で確認しながら行う調整方法によらず、他の調整方法によって行うこともできる。他の調整方法としては、注湯口22cを通過する金属100の通過体積速度と接触位置P2を通過する金属100の通過体積速度とを一致させるように、金属100の注湯口22cの通過速度と第1冷却ロール10の外周部の周速とを予め設定する調整方法を選択することができる。 The amount of metal 100 poured into the groove 20 can be adjusted not only by the above-mentioned adjustment method in which the flow state of the metal 100 at the pouring position P1 and the contact position P2 is visually checked, but also by other adjustment methods. As another adjustment method, a method can be selected in which the passing speed of the metal 100 through the pouring gate 22c and the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10 are preset so that the passing volume speed of the metal 100 passing through the pouring gate 22c and the passing volume speed of the metal 100 passing through the contact position P2 are matched.
上記の他の調整方法の場合、具体的には、注湯口22cの開口面積と注湯口22cを通過する金属100の通過速度との積と、接触位置P2における溝20と第2冷却ロール11の外周とで囲まれた領域の断面積と第1冷却ロール10の外周部の周速との積とが、同じになるように、金属100の注湯口22cの通過速度と第1冷却ロール10の外周部の周速とが設定される。これにより、金属100の注湯口22c及び接触位置P2での通過体積速度が一致するように溝20への金属100の注湯量が調整される。尚、接触位置P2における溝20と第2冷却ロール11の外周とで囲まれた領域は、接触位置P2において、溝20の底面部20a及び両側壁部20bと第2冷却ロール11の外周面21とで囲まれた領域となる。 In the case of the other adjustment method described above, specifically, the passing speed of the metal 100 through the pouring gate 22c and the peripheral speed of the first cooling roll 10 are set so that the product of the opening area of the pouring gate 22c and the passing speed of the metal 100 passing through the pouring gate 22c is the same as the product of the cross-sectional area of the area surrounded by the groove 20 and the outer periphery of the second cooling roll 11 at the contact position P2 and the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10. As a result, the amount of metal 100 poured into the groove 20 is adjusted so that the passing volume speed of the metal 100 at the pouring gate 22c and the contact position P2 is the same. Note that the area surrounded by the groove 20 and the outer periphery of the second cooling roll 11 at the contact position P2 is the area surrounded by the bottom surface portion 20a and both side wall portions 20b of the groove 20 and the outer periphery 21 of the second cooling roll 11 at the contact position P2.
[2.鋳造材の製造方法]
次に、本実施形態の製造装置1を用いて行われる本実施形態の鋳造材の製造方法について説明する。図6は、金属製線材の加工に供される鋳造材の製造方法の一例を示すフローチャートであって、本発明の実施形態に係る鋳造材の製造方法(以下、「鋳造材の製造方法」について、単に「製造方法」とも称する)のフローチャートである。尚、以下の説明においては、フローチャートとともにフローチャート以外の図も適宜参照しながら説明する。
[2. Manufacturing method of casting material]
Next, a method for manufacturing a cast material according to the present embodiment, which is carried out using the manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment, will be described. Fig. 6 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a cast material to be used for processing a metal wire, and is a flow chart of a method for manufacturing a cast material according to an embodiment of the present invention (hereinafter, the "method for manufacturing a cast material" will also be simply referred to as the "manufacturing method"). In the following description, the flow chart will be used together with other figures as appropriate.
本実施形態の製造方法において鋳造材の製造に用いられる金属としては、例えば、Al(アルミニウム)系金属、Mg(マグネシウム)系金属、Cu(銅)系金属、Zn(亜鉛)系金属等が挙げられるが、本実施形態の製造方法の適用は、特定の金属に限定されるものではない。例えばAl系金属を溶解炉で溶解して鋳造材を製造する場合、約700℃で溶解したアルミニウム系の金属100を注湯部12のタンディッシュ22aに貯留する。そして、タンディッシュ22aにおいて溶湯状態の金属100の貯留を継続しながら、本実施形態の製造方法によって連続的に鋳造を行って鋳造材110を製造する。 Metals used in the manufacturing method of this embodiment for producing the casting material include, for example, Al (aluminum)-based metals, Mg (magnesium)-based metals, Cu (copper)-based metals, and Zn (zinc)-based metals, but the application of the manufacturing method of this embodiment is not limited to specific metals. For example, when producing a casting material by melting an Al-based metal in a melting furnace, aluminum-based metal 100 melted at about 700°C is stored in the tundish 22a of the pouring section 12. Then, while continuing to store the molten metal 100 in the tundish 22a, continuous casting is performed by the manufacturing method of this embodiment to produce the casting material 110.
鋳造材110の製造においては、まず、注湯部12から回転している第1冷却ロール10へ金属が注湯される(ステップS101)。このとき、注湯部12においてタンディッシュ22aに連通したノズル22bの注湯口22cから溶湯状態の金属100が出湯される。そして、注湯口22cから出湯された金属100は、樋13上を流動した後、第1冷却ロール10の溝20に対して注湯位置P1において注湯される。また、第1冷却ロール10の溝20に注湯された金属100は、溝20の内側で溝20とともに第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側に移動しながら、第1冷却ロール10によって冷却される(ステップS102)。より具体的には、溝20に注湯された金属100は、第1冷却ロール10の溝20の底面部20a及び両側壁部20bによって冷却される。 In the production of the casting material 110, first, metal is poured from the pouring section 12 to the rotating first cooling roll 10 (step S101). At this time, the molten metal 100 is poured from the pouring port 22c of the nozzle 22b connected to the tundish 22a in the pouring section 12. Then, the metal 100 poured from the pouring port 22c flows on the trough 13 and is poured into the groove 20 of the first cooling roll 10 at the pouring position P1. The metal 100 poured into the groove 20 of the first cooling roll 10 is cooled by the first cooling roll 10 while moving downstream in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10 together with the groove 20 inside the groove 20 (step S102). More specifically, the metal 100 poured into the groove 20 is cooled by the bottom surface portion 20a and both side wall portions 20b of the groove 20 of the first cooling roll 10.
尚、第1冷却ロール10へ金属100を注湯するステップS101の処理と、第1冷却ロール10によって金属100を冷却するステップS102の処理とは、本実施形態の製造方法における第1冷却工程を構成している。即ち、本実施形態の第1冷却工程は、外周面に溝20を有する第1冷却ロール10が回転している状態で溝20に溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の金属100を注湯するとともに第1冷却ロール10によって金属100を冷却するように構成されている。 The process of step S101 of pouring metal 100 onto the first cooling roll 10 and the process of step S102 of cooling the metal 100 by the first cooling roll 10 constitute the first cooling step in the manufacturing method of this embodiment. That is, the first cooling step of this embodiment is configured to pour metal 100 in at least one of a molten state and a semi-solidified state into the groove 20 while the first cooling roll 10 having a groove 20 on its outer circumferential surface is rotating, and to cool the metal 100 by the first cooling roll 10.
溝20に注湯された金属100は、溝20の内側で冷却されながら溝20とともに第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側に移動し、接触位置P2に到達する。そして、金属100は、接触位置P2に到達すると、第1冷却ロール10に外周において接触しながら回転する第2冷却ロール11によって冷却される(ステップS103)。即ち、金属100は、接触位置P2に到達すると、第1冷却ロール10の溝20の表面からの冷却に加えて、第2冷却ロール11の外周面21からの冷却によっても急激に冷却される。 The metal 100 poured into the groove 20 moves downstream of the first cooling roll 10 in the rotation direction X1 together with the groove 20 while being cooled inside the groove 20, and reaches the contact position P2. Then, when the metal 100 reaches the contact position P2, it is cooled by the second cooling roll 11 which rotates while contacting the first cooling roll 10 at its outer periphery (step S103). That is, when the metal 100 reaches the contact position P2, it is rapidly cooled not only by the surface of the groove 20 of the first cooling roll 10, but also by cooling from the outer periphery 21 of the second cooling roll 11.
尚、第2冷却ロール11によって金属100を冷却するステップS103の処理は、本実施形態の製造方法における第2冷却工程を構成している。即ち、本実施形態の第2冷却工程は、第1冷却ロール10に対して金属100の注湯位置よりも第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側において外周が接触しながら回転する第2冷却ロール11によって、溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の金属100を冷却するように構成されている。 The process of step S103 in which the metal 100 is cooled by the second cooling roll 11 constitutes the second cooling step in the manufacturing method of this embodiment. That is, the second cooling step of this embodiment is configured to cool the metal 100 in at least one of a molten state and a semi-solidified state by the second cooling roll 11, which rotates with its outer periphery in contact with the first cooling roll 10 downstream of the pouring position of the metal 100 in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10.
金属100は、接触位置P2を通過すると、第2冷却ロール11によって冷却されるステップS103の処理が終了し、鋳造された鋳造材110として成形される。成形された鋳造材110は、互いに逆方向に回転する第1冷却ロール10と第2冷却ロール11とによって回転方向(X1,X2)の下流側に送られる。そして、接触位置P2から第1及び第2冷却ロール(10,11)の回転方向(X1,X2)の下流側に送られた鋳造材110は、第1冷却ロール10の溝20から離間(離型)する(ステップS104)。第1冷却ロール10の溝20から離型することで、鋳造材110の製造が完了する。尚、製造された鋳造材110は、金属製線材の加工に供されることになる。 When the metal 100 passes through the contact position P2, the process of step S103 in which the metal 100 is cooled by the second cooling roll 11 is completed, and the metal 100 is formed as the cast material 110. The formed cast material 110 is sent downstream in the rotation direction (X1, X2) by the first cooling roll 10 and the second cooling roll 11, which rotate in opposite directions. Then, the cast material 110 sent downstream in the rotation direction (X1, X2) of the first and second cooling rolls (10, 11) from the contact position P2 is separated (released) from the groove 20 of the first cooling roll 10 (step S104). By releasing from the groove 20 of the first cooling roll 10, the production of the cast material 110 is completed. The produced cast material 110 is then used for processing metal wire.
ここで、本実施形態の製造方法の第1冷却工程(ステップS101,S102)について更に説明する。第1冷却ロール10の溝20に金属100を注湯するとともに第1冷却ロール10によって金属100を冷却する第1冷却工程においては、図5(A)に示すように、注湯位置P1では金属100が溝20の断面の一部を満たし、且つ、図5(D)に示すように、接触位置P2では金属100が溝20の断面の全部を満たすように、溝20への金属100の注湯量が調整され、溝20へ金属100が注湯される。 Here, the first cooling step (steps S101 and S102) of the manufacturing method of this embodiment will be further described. In the first cooling step, in which metal 100 is poured into the groove 20 of the first cooling roll 10 and cooled by the first cooling roll 10, the amount of metal 100 poured into the groove 20 is adjusted so that, as shown in FIG. 5(A), the metal 100 fills a part of the cross section of the groove 20 at the pouring position P1, and, as shown in FIG. 5(D), the metal 100 fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2.
また、第1冷却工程においては、金属100が、注湯位置P1では溝20の断面の一部を満たして接触位置P2では溝20の断面の全部を満たすように、溝20への金属100の注湯量が調整され、溝20へ金属100が注湯されるため、図5(B)に示すように、注湯位置P1と接触位置P2との間において溝20の断面積よりも溝20の内側の金属100の断面積が小さくなる。よって、第1冷却工程においては、注湯位置P1と接触位置P2との間において溝20の断面積よりも溝20の内側の金属100の断面積が小さくなり、且つ、接触位置P2では金属100が溝20の断面の全部を満たすように、溝20への金属100の注湯量が調整されて溝20へ金属100が注湯されることになる。 In addition, in the first cooling step, the amount of metal 100 poured into the groove 20 is adjusted so that the metal 100 fills a part of the cross section of the groove 20 at the pouring position P1 and fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2, and the metal 100 is poured into the groove 20. As a result, as shown in FIG. 5B, the cross-sectional area of the metal 100 inside the groove 20 is smaller than the cross-sectional area of the groove 20 between the pouring position P1 and the contact position P2. Therefore, in the first cooling step, the amount of metal 100 poured into the groove 20 is adjusted so that the cross-sectional area of the metal 100 inside the groove 20 is smaller than the cross-sectional area of the groove 20 between the pouring position P1 and the contact position P2, and the metal 100 fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2.
また、第1冷却工程では、接触位置P2において金属100が溝20の断面の全部を満たすため、接触位置P2へ流入する直前の状態の金属100には、図4及び図5(C)に示すように、表面張力によって溝20の縁部20cよりも盛り上がった部分としてのパドル120が形成される。即ち、接触位置P2に対して第1冷却ロール10の回転方向X1の上流側の領域であって第1冷却ロール10の外周と第2冷却ロール11の外周との間の領域において、金属100が溝20の縁部20cよりも盛り上がった部分であるパドル120が形成される。 In the first cooling step, the metal 100 fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2, so that a paddle 120 is formed as a portion of the metal 100 that is raised above the edge 20c of the groove 20 due to surface tension just before the metal 100 flows into the contact position P2, as shown in Figures 4 and 5 (C). That is, a paddle 120 is formed as a portion of the metal 100 that is raised above the edge 20c of the groove 20 in a region upstream of the contact position P2 in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10 and between the outer periphery of the first cooling roll 10 and the outer periphery of the second cooling roll 11.
よって、第1冷却工程においては、注湯位置P1において金属100が溝20の断面の一部を満たし、且つ、接触位置P2に対して第1冷却ロール10の回転方向X1の上流側の領域であって第1冷却ロール10の外周と第2冷却ロール11の外周との間の領域で金属100が溝20の縁部20cよりも盛り上がった状態で接触位置P2において金属100が溝20の断面の全部を満たすように、溝20への金属100の注湯量が調整され、溝20へ金属100が注湯されることになる。 Therefore, in the first cooling step, the amount of metal 100 poured into the groove 20 is adjusted so that the metal 100 fills a part of the cross section of the groove 20 at the pouring position P1, and fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2 in a state where the metal 100 is raised above the edge 20c of the groove 20 in the region upstream of the contact position P2 in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10 and between the outer periphery of the first cooling roll 10 and the outer periphery of the second cooling roll 11.
第1冷却工程における溝20への金属100の注湯量の調整は、前述のように、注湯位置P1及び接触位置P2における金属100の流動状態を目視で確認しながら行う調整方法によって行うことができる。この場合、接触位置P2への金属100の流入状態を目視で確認してパドル120が形成されていることを視覚的に確認することで、接触位置P2において溝20の断面の全部が満たされていることを容易に確認することができる。 The amount of metal 100 poured into groove 20 in the first cooling step can be adjusted by a method in which the flow state of metal 100 at pouring position P1 and contact position P2 is visually checked, as described above. In this case, by visually checking the flow state of metal 100 into contact position P2 and visually confirming that a paddle 120 has been formed, it is easy to confirm that the entire cross section of groove 20 is filled at contact position P2.
また、第1冷却工程における溝20への金属100の注湯量の調整は、前述のように、金属100の注湯口22c及び接触位置P2での通過体積速度が一致するように溝20への金属100の注湯量を調整する調整方法によっても行うことができる。この調整方法の場合、第1冷却工程においては、注湯部12の注湯口22cの開口面積と注湯口22cを通過する金属100の通過速度との積と、接触位置P2における溝20と第2冷却ロール11の外周とで囲まれた領域の断面積と第1冷却ロール10の外周部の周速との積とが、同じになるように、溝20への金属100の注湯量が調整され、溝20へ金属100が注湯されることになる。尚、注湯口22cの開口面積をSpとし、注湯口22cを通過する金属100の通過速度をVpとし、接触位置P2での溝20と第2冷却ロール11の外周とで囲まれた領域の断面積をSrとし、第1冷却ロール10の外周部の周速をVrとすると、第1冷却工程においては、下記(1)式を満たすように、溝20への金属100の注湯量が調整される。
Sp×Vp=Sr×Vr・・・・(1)
即ち、第1冷却工程において、通過体積速度を一致させる調整方法を用いて溝20への金属100の注湯量を調整する場合は、上記(1)式を満たすように、注湯口22cの開口面積Sp、注湯口22cでの金属100の通過速度Vp、接触位置P2での溝20と第2冷却ロール11の外周とで囲まれた領域の断面積Sr、及び、第1冷却ロール10の外周部の周速Vrが、それぞれ設定される。
The amount of metal 100 poured into groove 20 in the first cooling step can also be adjusted by the adjustment method of adjusting the amount of metal 100 poured into groove 20 so that the passing volumetric speed of metal 100 at pouring gate 22c and contact position P2 is the same, as described above. In the case of this adjustment method, in the first cooling step, the amount of metal 100 poured into groove 20 is adjusted so that the product of the opening area of pouring gate 22c of pouring section 12 and the passing speed of metal 100 passing through pouring gate 22c is the same as the product of the cross-sectional area of the region surrounded by groove 20 and the outer periphery of second cooling roll 11 at contact position P2 and the peripheral speed of the outer periphery of first cooling roll 10, and metal 100 is poured into groove 20. In addition, if the opening area of the pouring gate 22c is Sp, the passing speed of the metal 100 passing through the pouring gate 22c is Vp, the cross-sectional area of the region surrounded by the groove 20 and the outer periphery of the second cooling roll 11 at contact position P2 is Sr, and the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10 is Vr, then in the first cooling process, the amount of metal 100 poured into the groove 20 is adjusted so as to satisfy the following formula (1).
Sp×Vp=Sr×Vr...(1)
That is, in the first cooling process, when the amount of metal 100 poured into the groove 20 is adjusted using an adjustment method for matching the passing volumetric speed, the opening area Sp of the pouring gate 22c, the passing speed Vp of the metal 100 at the pouring gate 22c, the cross-sectional area Sr of the area surrounded by the groove 20 and the outer periphery of the second cooling roll 11 at the contact position P2, and the peripheral speed Vr of the outer periphery of the first cooling roll 10 are each set so as to satisfy the above formula (1).
[3.実施例]
本実施形態について、製造装置1を用いて鋳造材を製造する実施例により裏付けを行った。
3. Examples
The present embodiment was verified by an example in which the manufacturing apparatus 1 was used to manufacture a casting material.
本実施例では、第1冷却ロール10としては、ロール幅寸法W1が10mmで(図3を参照)、ロール直径寸法が600mmの円板状の銅製のものを用いた。また、第1冷却ロール10の溝20の形状については、図3を参照して、溝20の両縁部20c,20c間の距離寸法W2が8mmで、溝20の底面部20aの幅方向寸法W3が4mmで、溝20のロール半径方向における深さ寸法Dpが5mmとなるように設定した。これにより、溝20の断面積を30mm2に設定した。また、溝20の断面積を30mm2に設定したことで、接触位置P2での溝20と第2冷却ロール11の外周とで囲まれた領域の断面積Srも30mm2に設定した。尚、第1冷却ロール10に対しては、冷媒を用いた強制冷却は行わなかった。 In this embodiment, the first cooling roll 10 was a disc-shaped copper roll having a roll width dimension W1 of 10 mm (see FIG. 3) and a roll diameter dimension of 600 mm. The shape of the groove 20 of the first cooling roll 10 was set to 8 mm for the distance dimension W2 between both edge portions 20c, 20c of the groove 20, 4 mm for the width direction dimension W3 of the bottom surface portion 20a of the groove 20, and 5 mm for the depth dimension Dp of the groove 20 in the roll radial direction, with reference to FIG. 3. As a result, the cross-sectional area of the groove 20 was set to 30 mm2 . By setting the cross-sectional area of the groove 20 to 30 mm2 , the cross-sectional area Sr of the region surrounded by the groove 20 at the contact position P2 and the outer periphery of the second cooling roll 11 was also set to 30 mm2. The first cooling roll 10 was not forcedly cooled using a refrigerant.
第2冷却ロール11としては、ロール幅寸法が10mmでロール直径寸法が300mmの円盤状の銅製のものを用いた。また、第2冷却ロール11の外周面21は、溝が無く円周方向に平坦に延びる面である。尚、第2冷却ロール11に対しては、冷媒を用いた強制冷却は行わなかった。 The second cooling roll 11 was a copper disk with a roll width of 10 mm and a roll diameter of 300 mm. The outer peripheral surface 21 of the second cooling roll 11 was a surface that had no grooves and extended flat in the circumferential direction. The second cooling roll 11 was not subjected to forced cooling using a refrigerant.
注湯部12のノズル22bの注湯口22cの開口面積Spについては6mm2に設定した。また、注湯部12から金属100を注湯する際における注湯口22cを通過する金属100の通過速度Vpについては5m/minに設定した。これにより、注湯部12から第1冷却ロール10に注湯する金属100の注湯量(単位時間あたりの金属100の注湯量)を2500mm3/secに設定した。 The opening area Sp of the pouring port 22c of the nozzle 22b of the pouring section 12 was set to 6 mm2. The passing speed Vp of the metal 100 passing through the pouring port 22c when pouring the metal 100 from the pouring section 12 was set to 5 m/min. As a result, the amount of metal 100 poured from the pouring section 12 onto the first cooling roll 10 (the amount of metal 100 poured per unit time) was set to 2500 mm3 /sec.
第1冷却ロール10の外周部の周速Vrについては、底面部20aの周速Vrとして設定し、1m/minに設定した。これにより、接触位置P2における溝20と第1冷却ロール10の外周面21とで囲まれた領域の断面積Srと、第1冷却ロール10の外周部の周速Vrとの積を、注湯部12から第1冷却ロール10に注湯する金属100の注湯量と同じ2500mm3/secに設定した。 The peripheral speed Vr of the outer periphery of the first cooling roll 10 was set as the peripheral speed Vr of the bottom surface portion 20a, and was set to 1 m/min. As a result, the product of the cross-sectional area Sr of the region surrounded by the groove 20 and the outer periphery 21 of the first cooling roll 10 at the contact position P2 and the peripheral speed Vr of the outer periphery of the first cooling roll 10 was set to 2500 mm3 /sec, which is the same as the amount of metal 100 poured from the pouring portion 12 onto the first cooling roll 10.
また、注湯位置P1については、頂点位置P0から注湯位置P1までの第1冷却ロール10の外周に沿った距離L1が60mmとなる位置に設定した。接触位置P2については、頂点位置P0から接触位置P2までの第1冷却ロール10の外周に沿った距離L2が60mmとなる位置に設定した。 The pouring position P1 was set at a position where the distance L1 along the outer periphery of the first cooling roll 10 from the apex position P0 to the pouring position P1 was 60 mm. The contact position P2 was set at a position where the distance L2 along the outer periphery of the first cooling roll 10 from the apex position P0 to the contact position P2 was 60 mm.
実施例では、金属100としてアルミニウム系の金属AC7Aを用い、上述した条件に設定した製造装置1を用いて鋳造材を製造した。その結果、注湯部12から注湯した金属100を第1冷却ロール10及び第2冷却ロール11によって急冷でき、注湯部12から注湯して接触位置P2を通過するまでの間で500℃/sec以上の冷却速度を達成することができた。 In the embodiment, aluminum-based metal AC7A was used as the metal 100, and the casting material was manufactured using the manufacturing device 1 set under the above-mentioned conditions. As a result, the metal 100 poured from the pouring section 12 was rapidly cooled by the first cooling roll 10 and the second cooling roll 11, and a cooling rate of 500°C/sec or more was achieved from the time the metal was poured from the pouring section 12 until it passed through the contact position P2.
また、実施例では、製造装置1を用いて鋳造材を製造した結果、図7乃至図10に示す鋳造材を得られた。尚、図7乃至図10は、製造装置1によって製造した実施例に係る鋳造材を示す図である。図7は、実施例に係る鋳造材の断面図であり、図8は、実施例に係る鋳造材の一部の平面図であり、図9は、実施例に係る鋳造材の一部の底面図であり、図10は、実施例に係る鋳造材を一巻きのコイル状に巻いた状態で示す図である。 In the examples, the casting material was produced using the production apparatus 1, and the casting material shown in Figs. 7 to 10 was obtained. Figs. 7 to 10 are diagrams showing the casting material according to the examples produced by the production apparatus 1. Fig. 7 is a cross-sectional view of the casting material according to the examples, Fig. 8 is a plan view of a portion of the casting material according to the examples, Fig. 9 is a bottom view of a portion of the casting material according to the examples, and Fig. 10 is a diagram showing the casting material according to the examples wound into a single coil.
実施例で得られた鋳造材は、図7乃至図10に示すように、バリの発生が無く、周方向に亘って一定の断面形状を有した小型の鋳造材であった。そして、実施例で得られた鋳造材は、溝20の断面形状に対応した形状の断面形状を有し、断面積が一定であった。尚、実施例では、製造装置1による鋳造材の製造中、注湯される金属100の温度と第1及び第2冷却ロール(10,11)の温度とが変化しても、特段、それらの温度の調整は実施しなかった。よって、実施例では、注湯される金属100の温度及び冷却ロール(10,11)の温度が変化した場合であっても、容易に鋳造材の断面積を一定にすることができることが確認された。 As shown in Figures 7 to 10, the casting material obtained in the examples was a small casting material with no burrs and a constant cross-sectional shape in the circumferential direction. The casting material obtained in the examples had a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the groove 20, and had a constant cross-sectional area. In the examples, even if the temperature of the poured metal 100 and the temperatures of the first and second cooling rolls (10, 11) changed during the production of the casting material by the production device 1, no special adjustment of these temperatures was performed. Therefore, in the examples, it was confirmed that the cross-sectional area of the casting material can be easily made constant even if the temperature of the poured metal 100 and the temperature of the cooling rolls (10, 11) changed.
[4.本実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態によると、回転する第1冷却ロール10の外周面の溝20に金属100が注湯され、溝20の底面部20a及び両側壁部20bによって金属100が冷却される。更に、溝20の内側で溝20とともに回転方向X1の下流側に移動する金属100は、第1冷却ロール10の回転方向X1の下流側において、第1冷却ロール10に対して外周が接触しながら回転する第2冷却ロール11の外周面21によっても冷却される。これにより、第1冷却ロール10の溝20に注湯された金属100は、第1冷却ロール10と第2冷却ロール11とによって冷却されて鋳造され、溝20の断面積に対応した小型の鋳造材110が製造される。よって、本実施形態によると、プロペルチ法を用いる必要がなく、大掛かりな装置を必要とせずに小型の鋳造材110を製造することができる。このため、線材を得るための工程を削減でき、小ロット生産に適した製造方法及び製造装置1を得ることができる。
4. Effects of this embodiment
As described above, according to this embodiment, the metal 100 is poured into the groove 20 on the outer circumferential surface of the rotating first cooling roll 10, and the metal 100 is cooled by the bottom surface portion 20a and both side wall portions 20b of the groove 20. Furthermore, the metal 100 moving downstream in the rotation direction X1 together with the groove 20 inside the groove 20 is also cooled by the outer circumferential surface 21 of the second cooling roll 11, which rotates while its outer periphery is in contact with the first cooling roll 10, downstream in the rotation direction X1 of the first cooling roll 10. As a result, the metal 100 poured into the groove 20 of the first cooling roll 10 is cooled and cast by the first cooling roll 10 and the second cooling roll 11, and a small casting material 110 corresponding to the cross-sectional area of the groove 20 is produced. Therefore, according to this embodiment, it is not necessary to use the Properti method, and a small casting material 110 can be produced without requiring a large-scale device. Therefore, the process for obtaining a wire can be reduced, and a manufacturing method and manufacturing device 1 suitable for small-lot production can be obtained.
また、本実施形態によると、回転する第1冷却ロール10の溝20に注湯された金属100は、第1冷却ロール10の溝20の底面部20a及び両側壁部20bによって急冷される。また、第1冷却ロール10の溝20に注湯される金属100は、第1冷却ロール10への注湯位置P1において金属100が溝20の断面の一部を満たすように溝20に対して注湯される。このため、注湯された金属100は、溝20の両側壁部20bから効率よく抜熱されて急冷されることになる。更に、第1冷却ロール10の溝20に注湯された金属100は、溝20の底面部20a及び両側壁部20bによって効率よく急冷されることに加え、第1冷却ロール10に外周が接触しながら回転する第2冷却ロール11の外周面21によっても効率よく急冷される。このため、本実施形態によると、500℃/sec程度の速い冷却速度を容易に実現でき、材料組織の緻密化を図ることができるため、高伝導性及び高強度のような高機能を有する線材を得るための鋳造材110を容易に製造することができる。 In addition, according to this embodiment, the metal 100 poured into the groove 20 of the rotating first cooling roll 10 is quenched by the bottom surface 20a and both side walls 20b of the groove 20 of the first cooling roll 10. The metal 100 poured into the groove 20 of the first cooling roll 10 is poured into the groove 20 so that the metal 100 fills a part of the cross section of the groove 20 at the pouring position P1 into the first cooling roll 10. Therefore, the poured metal 100 is efficiently cooled by efficiently extracting heat from the both side walls 20b of the groove 20. Furthermore, the metal 100 poured into the groove 20 of the first cooling roll 10 is efficiently quenched by the bottom surface 20a and both side walls 20b of the groove 20, and is also efficiently quenched by the outer circumferential surface 21 of the second cooling roll 11, which rotates while its outer periphery is in contact with the first cooling roll 10. Therefore, according to this embodiment, a high cooling rate of about 500°C/sec can be easily achieved, and the material structure can be densified, so that the casting material 110 for obtaining wire with high functionality such as high conductivity and high strength can be easily manufactured.
また、本実施形態によると、第1冷却ロール10への金属100の注湯位置P1では金属100が溝20の断面の一部を満たし、且つ、第2冷却ロール11の第1冷却ロール10への接触位置P2では金属100が溝20の断面の全部を満たすように、溝20への金属100の注湯量が調整される。このため、注湯される金属100の温度及び冷却ロール(10,11)の温度が変化した場合であっても、第1冷却ロール10と第2冷却ロール11との接触位置P2を通過して鋳造された金属100の断面形状は、溝20の断面形状に対応した形状となる。これにより、注湯される金属100の温度及び冷却ロール(10,11)の温度が変化しても鋳造材110の断面積を容易に一定にすることができる。また、第1冷却ロール10に注湯された金属は、第1冷却ロール10の溝20と第2冷却ロール11の外周面21とで区画された断面を満たす状態で鋳造されて成形されるため、バリの発生が抑制される。 In addition, according to this embodiment, the amount of metal 100 poured into the groove 20 is adjusted so that the metal 100 fills a part of the cross section of the groove 20 at the pouring position P1 of the metal 100 onto the first cooling roll 10, and fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2 of the second cooling roll 11 with the first cooling roll 10. Therefore, even if the temperature of the poured metal 100 and the temperature of the cooling rolls (10, 11) change, the cross-sectional shape of the metal 100 cast after passing through the contact position P2 between the first cooling roll 10 and the second cooling roll 11 corresponds to the cross-sectional shape of the groove 20. As a result, the cross-sectional area of the casting material 110 can be easily kept constant even if the temperature of the poured metal 100 and the temperature of the cooling rolls (10, 11) change. In addition, the metal poured into the first cooling roll 10 is cast and shaped in a state that fills the cross section defined by the grooves 20 of the first cooling roll 10 and the outer peripheral surface 21 of the second cooling roll 11, thereby suppressing the occurrence of burrs.
したがって、本実施形態によると、大掛かりな装置を必要とせず、線材を得るための工程を削減でき、小ロット生産に適し、鋳造時に効率よく冷却できて高機能な線材を得るための鋳造材110を製造できるとともにバリの発生を抑制でき、注湯される金属100の温度及び冷却ロール(10,11)の温度が変化しても鋳造材110の断面積を一定にすることが容易な、鋳造材の製造方法及び鋳造材の製造装置1を提供することができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a manufacturing method and manufacturing apparatus 1 for a casting material that does not require large-scale equipment, can reduce the number of processes required to obtain wire rod, is suitable for small-lot production, can produce a casting material 110 for obtaining a highly functional wire rod that can be efficiently cooled during casting, can suppress the occurrence of burrs, and can easily maintain the cross-sectional area of the casting material 110 constant even if the temperature of the poured metal 100 and the temperature of the cooling rolls (10, 11) change.
また、本実施形態によると、溝20の断面積が注湯部12における金属100の注湯口22cの開口面積よりも大きく設定される。そして、金属100の注湯口22cの通過速度が第1冷却ロール10の外周部の周速よりも相対的に速くなるように第1冷却ロール10の周速を調整するだけで、溝20への金属100の注湯量を容易に調整することができる。即ち、本実施形態によると、注湯位置P1では金属100が溝20の断面の一部を満たし、接触位置P2では金属100が溝20の断面の全部を満たすように溝20への金属100の注湯量を調整することを、金属100の注湯口22cの通過速度に対して第1冷却ロール10の周速を相対的に調整するだけで容易に行うことができる。 In addition, according to this embodiment, the cross-sectional area of the groove 20 is set to be larger than the opening area of the pouring port 22c of the metal 100 in the pouring section 12. Then, the amount of metal 100 poured into the groove 20 can be easily adjusted by simply adjusting the peripheral speed of the first cooling roll 10 so that the passing speed of the pouring port 22c of the metal 100 is relatively faster than the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll 10. That is, according to this embodiment, the amount of metal 100 poured into the groove 20 can be easily adjusted so that the metal 100 fills a part of the cross section of the groove 20 at the pouring position P1 and the metal 100 fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2 by simply adjusting the peripheral speed of the first cooling roll 10 relative to the passing speed of the metal 100 through the pouring port 22c.
また、本実施形態によると、接触位置P2の上流側で第1冷却ロール10と第2冷却ロール11との間に金属100が溝20の縁部20cよりも盛り上がった部分としてのパドル120を形成することで、接触位置P2への金属100の流入状態を視覚的に確認しながら、溝20への金属100の注湯量を容易に調整することができる。即ち、本実施形態によると、注湯位置P1では金属100が溝20の断面の一部を満たし、接触位置P2では金属100が溝20の断面の全部を満たすように溝20への金属100の注湯量を調整することを、接触位置P2の上流側の第1及び第2冷却ロール(10,11)間で金属100が溝20の縁部20cよりも盛り上がった部分であるパドル120を形成するように金属100を注湯することで、容易に行うことができる。 In addition, according to this embodiment, the metal 100 forms a paddle 120 between the first cooling roll 10 and the second cooling roll 11 upstream of the contact position P2, which is a portion that is raised above the edge portion 20c of the groove 20. This makes it possible to easily adjust the amount of metal 100 poured into the groove 20 while visually checking the flow state of the metal 100 into the contact position P2. That is, according to this embodiment, the amount of metal 100 poured into the groove 20 can be easily adjusted so that the metal 100 fills a part of the cross section of the groove 20 at the pouring position P1 and fills the entire cross section of the groove 20 at the contact position P2 by pouring the metal 100 so that the metal 100 forms a paddle 120, which is a portion that is raised above the edge portion 20c of the groove 20, between the first and second cooling rolls (10, 11) upstream of the contact position P2.
本発明によれば、大掛かりな装置を必要とせずに、線材を得るための工程を削減できて高機能な線材を得ることができる鋳造材を製造することが可能となり、さらには、バリの発生が抑制されて断面積が一定な鋳造材を容易に製造することも可能となる。 The present invention makes it possible to produce a casting material that can produce high-performance wire without the need for large-scale equipment and by reducing the number of steps required to obtain wire. It also makes it possible to easily produce casting material with a constant cross-sectional area that suppresses the generation of burrs.
1 鋳造材の製造装置
10 第1冷却ロール
11 第2冷却ロール
12 注湯部
20 溝
100 金属
110 鋳造材
120 パドル
Reference Signs List 1 Casting material manufacturing apparatus 10 First cooling roll 11 Second cooling roll 12 Pouring section 20 Groove 100 Metal 110 Casting material 120 Paddle
Claims (4)
外周面に溝を有する第1冷却ロールが回転している状態で前記溝に溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の金属を注湯するとともに前記第1冷却ロールによって前記金属を冷却する第1冷却工程と、
前記第1冷却ロールに対して前記金属の注湯位置よりも当該第1冷却ロールの回転方向の下流側において外周が接触しながら回転する第2冷却ロールによって、溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の前記金属を冷却する第2冷却工程と、を備え、
前記第1冷却工程においては、前記第1冷却ロールにおける前記金属の注湯位置では前記金属が前記溝の断面の一部を満たし、且つ、前記第2冷却ロールの前記第1冷却ロールへの接触位置では前記金属が前記溝の断面の全部を満たすように、前記溝への前記金属の注湯量が調整され、前記溝へ前記金属が注湯されることを特徴とする、鋳造材の製造方法。 A method for producing a casting material to be used for processing a metal wire, comprising the steps of:
a first cooling step of pouring a metal in at least one of a molten state and a semi-solidified state into a first cooling roll having a groove on an outer circumferential surface thereof while the first cooling roll is rotating, and cooling the metal by the first cooling roll;
a second cooling step of cooling the metal in at least one of a molten state and a semi-solidified state by a second cooling roll that rotates while contacting the outer periphery of the first cooling roll downstream of a pouring position of the metal in a rotation direction of the first cooling roll,
A method for manufacturing a casting material, characterized in that in the first cooling process, the amount of metal poured into the groove is adjusted so that the metal fills a portion of the cross section of the groove at the pouring position of the metal on the first cooling roll, and the metal fills the entire cross section of the groove at the contact position of the second cooling roll with the first cooling roll.
前記溝の断面積が、前記第1冷却ロールに前記金属を注湯する注湯部における前記金属の注湯口の開口面積よりも大きくなるように設定されており、
前記第1冷却工程においては、前記注湯口を通過する前記金属の通過速度が、前記第1冷却ロールの外周部の周速よりも速くなるように調整されることで、前記溝への前記金属の注湯量が調整されることを特徴とする、鋳造材の製造方法。 A method for producing the casting material according to claim 1,
a cross-sectional area of the groove is set to be larger than an opening area of a metal pouring port in a pouring section through which the metal is poured onto the first cooling roll,
A method for manufacturing a casting material, characterized in that in the first cooling process, the passing speed of the metal passing through the pouring port is adjusted to be faster than the peripheral speed of the outer periphery of the first cooling roll, thereby adjusting the amount of the metal poured into the groove.
前記第1冷却工程においては、前記注湯位置において前記金属が前記溝の断面の一部を満たし、且つ、前記接触位置に対して前記第1冷却ロールの回転方向の上流側の領域であって前記第1冷却ロールの外周と前記第2冷却ロールの外周との間の領域で前記金属が前記溝の縁部よりも盛り上がった状態で前記接触位置において前記金属が前記溝の断面の全部を満たすように、前記溝への前記金属の注湯量が調整され、前記溝へ前記金属が注湯されることを特徴とする、鋳造材の製造方法。 A method for producing a casting material according to claim 1 or 2, comprising the steps of :
a first cooling step for controlling the amount of the metal poured into the groove so that the metal fills a portion of the cross section of the groove at the pouring position, and the metal fills the entire cross section of the groove at the contact position in a state in which the metal is raised higher than the edge of the groove in a region upstream of the contact position in the rotation direction of the first cooling roll and between the outer periphery of the first cooling roll and the outer periphery of the second cooling roll, the amount of the metal poured into the groove being adjusted, and the metal is poured into the groove.
外周面に溝を有し、回転している状態で前記溝に溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の金属が注湯されて前記金属を冷却する第1冷却ロールと、
前記第1冷却ロールに対して前記金属の注湯位置よりも当該第1冷却ロールの回転方向の下流側において外周が接触しながら回転し、溶湯状態及び半凝固状態の少なくともいずれかの状態の前記金属を冷却する第2冷却ロールと、
前記第1冷却ロールの前記溝に前記金属を注湯する注湯部と、を備え、
前記注湯部は、前記第1冷却ロールにおける前記金属の注湯位置では前記金属が前記溝の断面の一部を満たし、且つ、前記第2冷却ロールの前記第1冷却ロールへの接触位置では前記金属が前記溝の断面の全部を満たすように、前記溝への前記金属の注湯量を調整した状態で、前記溝へ前記金属を注湯することを特徴とする、鋳造材の製造装置。
A manufacturing apparatus for a casting material used in processing a metal wire, comprising:
a first cooling roll having grooves on its outer circumferential surface, into which metal in at least one of a molten state and a semi-solidified state is poured while rotating to cool the metal;
a second cooling roll that rotates while its outer periphery is in contact with the first cooling roll downstream of the position where the metal is poured in the rotation direction of the first cooling roll, and cools the metal in at least one of a molten state and a semi-solidified state;
a pouring section that pours the metal into the groove of the first cooling roll,
The pouring section pours the metal into the groove while adjusting the amount of the metal poured into the groove so that the metal fills a portion of the cross section of the groove at the pouring position of the metal on the first cooling roll, and fills an entire cross section of the groove at the contact position of the second cooling roll with the first cooling roll.
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