JPS591141B2 - Metal casting method and its equipment - Google Patents
Metal casting method and its equipmentInfo
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- JPS591141B2 JPS591141B2 JP8310878A JP8310878A JPS591141B2 JP S591141 B2 JPS591141 B2 JP S591141B2 JP 8310878 A JP8310878 A JP 8310878A JP 8310878 A JP8310878 A JP 8310878A JP S591141 B2 JPS591141 B2 JP S591141B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鋳造物品と少(とも同じ長さの鋳型内におい
て、ビレットのような細長い金属物品を鋳造することに
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to casting elongated metal articles, such as billets, in a mold of at least the same length as the cast article.
本発明は、鋳造中の金属物品の凝固速度を制御するため
に、限定するわけではないが、たとえば平滑さ、表面下
の介在物の配分のような、著るしく改良された表面特性
を含む鋳造金属の改良した物理的かつ形態学的な特性を
提供する。The present invention includes significantly improved surface properties such as, but not limited to, smoothness, distribution of subsurface inclusions, to control the solidification rate of metal articles during casting. Provide improved physical and morphological properties of cast metals.
また本発明は、鋳造物品の改良した内部顕微鏡組織を提
供する1、
従来、鋳型より長さが長いまたは短い金属物品の鋳造、
すなわち連続鋳造または非連続鋳造の両方において、鋳
造中に固相一液相界面に沿って、すなわち鋳造中に凝固
している鋳造膜(5hell )と溶融金属すなわち湯
との界面において、金属の凝固する速度を制御しようと
する多くの試みが行なわれた。The present invention also provides improved internal microstructure of cast articles.
That is, in both continuous casting and discontinuous casting, metal solidification occurs along the solid-liquid phase interface during casting, that is, at the interface between the cast film (5hell) that is solidifying during casting and the molten metal, that is, the hot water. Many attempts have been made to control the speed at which
これらの試みは、鋳型内への溶融金属の導入に続いて、
かつこれとは別に固相一液相界面のまわりの溶融金属の
流れを調整するために、基本的な鋳造装置に付加される
高価なかつ空間の消費される付加装置を使用することが
特徴であった。These attempts involved introducing molten metal into the mold, followed by
and separately characterized by the use of expensive and space-consuming additional equipment added to the basic casting equipment to regulate the flow of molten metal around the solid-liquid interface. Ta.
このような付加装置は、ツアバラス(Tzavaras
)を発明者とする米国特許第3693697号に記載
されているように、鋳型または鋳造物品のまわりに、溶
融金属かきまぜ装置と誘導コイルとを必要とした。Such an additional device is the Tzavaras (Tzavaras).
) required a molten metal agitation device and an induction coil around the mold or cast article, as described in U.S. Pat.
これらの誘導コイルは、溶融金属内に可動磁界を生じさ
せ、柱状樹枝状結晶を除去しまたは抑制し、化学的溶質
の改良した分散を生じさせ、鋳造物品の主要部分内の介
在物の層形成を抑制すると共に中心の多孔性を抑制する
ために、前記可動磁界が前記界面に沿って流れを誘導す
る。These induction coils produce a moving magnetic field within the molten metal, removing or suppressing columnar dendrites, producing improved dispersion of chemical solutes, and layering of inclusions within the main portion of the cast article. The moving magnetic field induces flow along the interface to suppress core porosity.
西暦1970年6月30日発行の本発明者の米国特許第
3517725号には、鋼および他の金属のビレットを
、溶融金属源から比較的隔離された、端部を閉じた冷却
された鋳型により鋳造する、金属の連続鋳造技術が記載
されている。My U.S. Pat. No. 3,517,725, issued June 30, 1970, teaches billets of steel and other metals to be molded in closed-ended cooled molds that are relatively isolated from the source of molten metal. A continuous metal casting technique is described.
端部の閉じた鋳型は、鋳造されているビレットの鋳造膜
を形成し、この鉄皮を介して溶融金属が相対的に後退し
ている鋳型へ流れ、この鋳型は、溶融金属源から遠い方
の端部において、ビレットの外側の鋳造膜を形成する。The closed-ended mold forms a cast film for the billet being cast, through which molten metal flows into a relatively receding mold that is further away from the source of the molten metal. At the end of the billet, form the outer casting membrane of the billet.
溶融金属源の側の端部においてビレット鋳造数は、鋳型
の断面積の少くとも40係を占めるかもしれない。At the end on the side of the molten metal source, the billet casting number may occupy at least 40 parts of the cross-sectional area of the mold.
この技術においては、固相一液相界面に沿う金属の掃き
くず流れは、通常は存在するであろうところの界面から
凝固顕微鏡組織を変化させ、結果として改良した顕微鏡
組織が得られる。In this technique, the flow of metal debris along the solid-liquid interface changes the solidification microstructure from the interface where it would normally exist, resulting in an improved microstructure.
しかしビレット殻造殻に相対的に移動する鋳型は、すべ
ての連続鋳造技術に共通な、若干の表面規則性を鋳造物
品に与える傾向を持っている。However, the mold moving relative to the billet shell tends to impart some surface regularity to the cast article, which is common to all continuous casting techniques.
前記米国特許第3517725号の連続鋳造技術とは対
立して、少(とも鋳造物品と同じ長さの冷却されたまた
は冷却されない鋳型内において金属を鋳造する場合には
、鋳型の底部を通って鋳型内の所定の高さまで溶融金属
を鋳型内へ鋳込むのが慣例であった。In contrast to the continuous casting technique of said US Pat. No. 3,517,725, when casting metal in a cooled or uncooled mold of at least the same length as the cast article, It was customary to pour molten metal into a mold to a predetermined height within the mold.
このような鋳込みの間、鋳造膜は鋳型に対して凝固し、
液状の心向において溶融金属が底部から頂部へ鋳造膜を
通って流れる。During such casting, the casting film solidifies against the mold;
Molten metal flows through the casting membrane from bottom to top in a liquid orientation.
しかし鋳型光てんの間のこのような鋳造の間に、鋳型の
横断面積の40係よりかなり少な(鋳造膜が形成される
。However, during such casting between mold beams, a casting film is formed which is considerably less than 40 times the cross-sectional area of the mold.
このような鋳型内への容量流れが比較的大きい間は、固
相一液相界面上に比較的大きい液状の心のウオツシング
(washing )効果は、はとんどまたは全(ない
。While such volumetric flow into the mold is relatively large, there is little or no washing effect of the relatively large liquid core on the solid-liquid interface.
それゆえ、別の方法で制御するのでなげれば、凝固速度
を有効に調節することはできないし、凝固は柱状樹枝状
結晶の望ましくない成長と共に発生し、この結果局部的
に溶質が集中し、凝離した介在物が生じ、中心が多孔性
となり、これらはすべて鋳造顕微鏡組織において望まし
くないことである。Therefore, unless otherwise controlled, the rate of solidification cannot be effectively regulated, and solidification occurs with undesired growth of columnar dendrites, resulting in local solute concentration and Separate inclusions occur and center porosity occurs, all of which are undesirable in a cast microstructure.
本発明は、従来技術のこのような多(の難点を克服する
。The present invention overcomes many of these drawbacks of the prior art.
本発明の目的は、このような高価なかつ厄介な付加装置
を使用することな(、少くとも主として鋳型内への溶融
金属導入の関数としてこのような凝固制御装置の効果を
取得することにあると共に、一般に細長い金属物品、と
(に約1088℃ないし1643℃の範囲の融点を持つ
金属物品の鋳造技術を改良することにある。The object of the present invention is to obtain the effectiveness of such a solidification control device as a function of the introduction of molten metal into the mold, at least primarily, without the use of such expensive and cumbersome additional devices. The object of the present invention is to improve casting techniques for generally elongated metal articles and metal articles having melting points in the range of about 1088°C to 1643°C.
本発明によれば、従来技術で作られた金属物品に少(と
も匹敵し、多くの場合に一層優秀な性質を備えた金属物
品を鋳造することができると共に、従来技術に比べて時
間、エネルギー、材料の消費を一層少なくし、安価に金
属物品を製造することができる11本発明方法は、溶融
金属を溶融金属源から鋳型の底部部分を通して導入し、
鋳造中に鋳型横断面積の少(とも40φを占め溶融心(
molten core )を持つ凝固鋳造数を形成す
るように溶融金属を鋳型内に流し、溶融金属を溶融金属
源から溶融心を通して鋳型の頂部へ向って流すことから
成る。According to the present invention, it is possible to cast metal articles having properties that are at least comparable to, and in many cases superior to, metal articles made using the prior art, while requiring less time and energy to be cast compared to the prior art. , the method of the present invention enables the production of metal articles at low cost with lower consumption of materials.11 The method of the present invention introduces molten metal from a molten metal source through the bottom part of the mold;
During casting, the molten core (which occupies a small cross-sectional area of the mold (both 40φ)
The process consists of flowing molten metal into a mold to form a solidified casting number with a molten core, and flowing the molten metal from a source of molten metal through the molten core toward the top of the mold.
本発明鋳造法によれば、溶融心が凝固した後の鋳造物品
は、その横断面全体にわたって比較的微細な粒子から成
る結晶構造を備えており、化学的偏析が減少させられて
おり、そのために物理的特性が改良され、たとえば本発
明鋳造法により鋳造された304ステンレス鋼は、従来
の鋳造法により鋳造された304ステンレス鋼に比べて
降伏強さ、引張強さが10ないし15係増加し、延性が
30係増加した。According to the casting method of the present invention, the cast article after solidification of the molten core has a crystalline structure consisting of relatively fine grains throughout its cross-section, reducing chemical segregation and thus Physical properties are improved, for example, 304 stainless steel cast by the casting method of the present invention has yield strength and tensile strength increased by a factor of 10 to 15 compared to 304 stainless steel cast by the conventional casting method, Ductility increased by 30 factors.
又本発明鋳造法により鋳造された鋳造物品は、従来の鋳
造法により鋳造された鋳造物品に比べて遥かに高度の熱
間加工性を備えている。Furthermore, cast articles cast by the casting method of the present invention have a much higher degree of hot workability than cast articles cast by conventional casting methods.
さらに本発明鋳造法によれば鋳造された特殊合金は、表
面コンディショニング(surfaceconditi
oning)を行なうことなく圧延できるので、圧延ま
での歩どまりを向上させることができる。Furthermore, according to the casting method of the present invention, the special alloy cast can undergo surface conditioning.
Since rolling can be performed without performing rolling, the yield up to rolling can be improved.
以下本発明を図面について詳細に説明する。The invention will now be explained in detail with reference to the drawings.
第1図に示すように、溶融金属源10は柄杓の形をして
おり中に鋳造しようとする溶融金属を容れることができ
る。As shown in FIG. 1, a molten metal source 10 is shaped like a ladle and can contain molten metal to be cast.
この金属源には柄杓をガス密に密閉する蓋部片12を設
けてかけがね14で締付けてありこの蓋を貫いて金属源
加圧用ガスたとえば窒素の入口16が設けである。The metal source is provided with a lid piece 12 for sealing the ladle in a gas-tight manner and is fastened with a lock 14, and an inlet 16 for pressurizing the metal source, such as nitrogen, is provided through the lid.
前記の蓋12は金属源内にその底部近(に入目端部を持
つ耐火性の管部片18を垂下させている。The lid 12 has a refractory tubing section 18 depending near its bottom within the source.
この管部片18の内部は前記の蓋部片12によって支持
している耐火性のブロック20を貫通して延びる通路2
2に連通している。The inside of this tube piece 18 has a passage 2 extending through a refractory block 20 supported by the lid piece 12.
It is connected to 2.
開いた位置で図示されているゲート23が通路22を耐
火性のノズル24に連通させる。A gate 23, shown in the open position, communicates the passageway 22 with a refractory nozzle 24.
このノズル24は細長い形状の鋳型26の下端部内へ延
びている。The nozzle 24 extends into the lower end of an elongated mold 26.
この鋳型の横断面形状はたとえば円形であり、型は垂直
線に対して傾斜している。The cross-sectional shape of this mold is, for example, circular, and the mold is inclined with respect to the vertical line.
実用上この傾斜は約86°でよい。原則的にはこの型は
垂直でよいのであるが、垂直の場合鋳型内の溶融金属の
流体圧の影響で実際的にはよくないという問題を生ずる
傾向があるからである。In practice, this inclination may be about 86°. In principle, this mold can be vertical, but if it is vertical, this tends to cause problems that are not practical due to the influence of the fluid pressure of the molten metal in the mold.
すなわち、鋳型の壁構造の厚さを比較的太き(しなげれ
ばならないとか溶融金属をそのような垂直の型内で押し
上げるのに比較的高い圧力を必要とするなどの問題であ
る。These problems include the relatively thick wall structure of the mold and the relatively high pressure required to force the molten metal through such a vertical mold.
垂直に向けた鋳型では中の溶融金属に比較的小さいメニ
スカスを生じ、このような小さいメニスカスの方が後述
の理由によってほんとうに望ましいのである。A vertically oriented mold produces a relatively small meniscus in the molten metal, and such a small meniscus is truly desirable for reasons discussed below.
この装置は若し鋳型が水平であるとメニスカスが型の一
方の端部から他端部まで延びて作動できないのは明らか
である。It is clear that this device cannot operate if the mold is horizontal, with the meniscus extending from one end of the mold to the other.
鋳型26の上端はキャップ28で塞いであり、このキャ
ップには鋳造作業によって生ずるガスを通過させるとと
もに溶融金属が通って出て(ることによって鋳型が満さ
れたことを示す貫通通気孔が設けである。The upper end of the mold 26 is closed by a cap 28, which is provided with a through vent to allow gases generated by the casting operation to pass through and for molten metal to exit (thereby indicating that the mold is filled). be.
第1図においては鋳型26はその中間部分が溶けてしま
った状態で示しであるが、鋳造作業の初まりには鋳型は
底部から頂部まで連続しているのである。Although the mold 26 is shown in FIG. 1 with its middle portion melted, at the beginning of the casting operation the mold is continuous from the bottom to the top.
例示した本発明の型式においては、鋳型26は溶げてな
(なる性質のものであって、型またはその一部分が溶融
金属で満たされるのに次いで溶けてしまい、その溶けた
金属は鋳型がすっかり溶けてなくなってしまう前に型の
冷い部分の壁に凝固する。In the illustrated version of the invention, the mold 26 is of a molten nature, such that the mold or a portion thereof is filled with molten metal and then melted, the molten metal filling the mold completely. Before it melts away, it solidifies on the walls of the cold part of the mold.
このことは後述するところによって一層間らかになる。This will become clearer as will be described later.
鋳型260周辺に互に間隔を隔てて複数本の縦方向に延
びる管部片27が配置してあって水のような冷却剤をそ
の源(図示してない)を導(。A plurality of longitudinally extending tube sections 27 are spaced apart from each other around the mold 260 to conduct a source (not shown) of a coolant such as water.
この冷却剤は後述するように鋳造作業中弁ノズル30か
ら型の外側に噴射される。This coolant is injected to the outside of the mold from a valve nozzle 30 during the casting operation, as will be described below.
弁ノズル30は型の軸線方向に間隔を隔てて型の側部に
向って配置した熱電対32によって制御される。The valve nozzle 30 is controlled by a thermocouple 32 spaced along the axis of the mold and placed toward the side of the mold.
型内で上昇する温度を感知する熱電対32は鋳型に溶融
金属を充てんする操作中を通じて冷却剤の噴射を鋳型の
下端部に向けて保持する噴射制御装置(図示してない)
に連結されており、鋳型光てん期間中鋳型内の溶融金属
のメニスカス330前後における鋳型の軸線方向部分に
沿って冷却前線を前進させる。Thermocouple 32, which senses the rising temperature within the mold, is connected to an injection control system (not shown) that keeps the coolant injection directed toward the lower end of the mold throughout the operation of filling the mold with molten metal.
The cooling front is coupled to advance the cooling front along the axial portion of the mold before and after the meniscus 330 of the molten metal within the mold during the mold heating period.
しかし前進するメニスカスの後方、数字35で示した距
離の間部型に対する冷却剤を止めてその区間鋳型が鋳造
用シェルを溶かしてしまう。However, after the advancing meniscus, at a distance indicated by numeral 35, the coolant to the mold is stopped, causing that section of the mold to melt the casting shell.
鋳型26は約0.20 cal /crrl/cm/
℃/secから0.65 cal /ca/cm/ ℃
/secの範囲の高い熱伝導率を持ち融点約476℃な
いし754℃の範囲の金属で作っである。The mold 26 is approximately 0.20 cal/crrl/cm/
°C/sec to 0.65 cal/ca/cm/ °C
It is made of a metal with a high thermal conductivity in the range of /sec and a melting point in the range of about 476°C to 754°C.
この鋳型は約7.62mないし60.46mの長さに対
して約1.27皿ないし12.70mmの厚さの壁を持
つ。The mold has a wall thickness of about 1.27 mm to 12.70 mm for a length of about 7.62 m to 60.46 m.
このような鋳型は最大熱伝導率約0.25 cal /
crA/cm/ ’C/secを持っており融点が約1
088℃ないし1643℃の範囲の金属を鋳造するのに
用いられる。Such molds have a maximum thermal conductivity of approximately 0.25 cal/
crA/cm/'C/sec and has a melting point of approximately 1
It is used to cast metals in the range of 088°C to 1643°C.
但し以上述べた鋳型は好適な一例にすぎないのであって
他の式の底部注湯型鋳型も本発明に利用できるのはもち
うんである。However, the mold described above is only a preferred example, and other types of bottom pouring molds can also be used in the present invention.
鋳型26は第1,2図に示すように鋳型の軸線方向に沿
って互に間隔を隔てて配置した柱状支持部片34によっ
て支えられている、この支持部片3401つの上端部が
第2図に示しである。The mold 26 is supported by columnar support pieces 34 arranged at intervals along the axial direction of the mold, as shown in FIGS. 1 and 2. The upper end of one of the support pieces 340 is shown in FIG. This is shown below.
図に見られるように鋳型26は支持構造体とは実質的に
ただ線接触をしているだけであって冷却剤の噴霧が鋳型
全体をおおい鋳型の溶融が早過ぎるのを防止できるよう
にしである。As can be seen, the mold 26 is in substantially only line contact with the support structure to allow the coolant spray to cover the entire mold and prevent premature melting of the mold. be.
この支持部片には大きな伝熱性を持ちV字形くぼみ38
を備えた中空で端部を開いた金属ブロック36が設けで
ある。This support piece has a V-shaped recess 38 with high heat transfer properties.
A hollow, open-ended metal block 36 is provided.
ブロック36は柱状部片34の上端に固定されていてそ
の(ぼみ38が図示のように鋳型を受ける。A block 36 is secured to the upper end of the post 34 and its recess 38 receives the mold as shown.
参照数字40で示したタンクが各支持部片34で支えて
あって鋳型26の下に延びており、鋳型26に噴付けら
れて落ちてくる冷却剤を捕捉しまた鋳型が溶けるときに
鋳型26からの溶融金属を捕捉する。A tank, indicated by the reference numeral 40, is supported by each support piece 34 and extends below the mold 26 to capture coolant that falls onto the mold 26 and to catch the coolant that falls onto the mold 26 as it melts. capture molten metal from
このタンク40は適当なそらせ板42を備えていて鋳型
からの冷却剤や溶融金属を捉える。This tank 40 is equipped with suitable baffles 42 to capture coolant and molten metal from the mold.
タンク40には適当な排出口(図示してない)を備えて
おり中に溜った金属を周期的に清掃する。Tank 40 is provided with a suitable outlet (not shown) for periodic cleaning of accumulated metal.
鋳型からの金属は落ちるときは溶融状態にあってタンク
40内でまたはタンク40へ来る水と接触して凝固する
。The metal from the mold is in a molten state as it falls and solidifies in contact with water coming into or to tank 40.
第1図の装置は鋳造作業中の状態で示しである。The apparatus of FIG. 1 is shown during a casting operation.
すなわち鋳型26に溶融金属を満たしているがそれがま
だ完了して℃・ない状態である。In other words, the mold 26 is filled with molten metal, but the filling is not completed yet.
鋳造作業を初める前および鋳型26を鋳造用ノズル24
と組付ける間はある量の鋳物用粉末44が鋳型の下部に
、通常溶融金属に露出されると焼失して粉末を溶融金属
にさらすようにするプラスチック製の容器に入れて挿入
される、この粉末44は溶融金属と境を接するが密度が
低いので図示のように金属のメニスカスの上に来るよう
になる。Before starting casting work, the mold 26 is inserted into the casting nozzle 24.
During assembly, a quantity of foundry powder 44 is inserted into the lower part of the mold, usually in a plastic container which burns off when exposed to molten metal, exposing the powder to the molten metal. Powder 44 borders the molten metal but has a low density so that it lies above the meniscus of the metal as shown.
粉末の作用は以下に述べるとおりである。The action of the powder is as described below.
鋳造作業を初めるに当って加圧ガスを入口16を通じて
金属源10内に送入すると溶融金属が管部片18の入口
端に、そしてブロック20次いで開いたゲート弁23を
経てノズル24に入り、さらに鋳型26の底部に達する
。At the beginning of the casting operation, pressurized gas is introduced into the metal source 10 through the inlet 16 and molten metal enters the inlet end of the tube section 18 and into the nozzle 24 through the block 20 and then through the open gate valve 23. Further, the bottom of the mold 26 is reached.
鋳型への充てん速度は金属源10内のガス圧力を高める
ことによって調節される。The mold filling rate is controlled by increasing the gas pressure within the metal source 10.
このガス圧の調節は、任意適当な周知の手段によって行
なうことができる。This adjustment of gas pressure can be accomplished by any suitable known means.
たとえば、サーボ制御弁を、ガス源と入口16との間の
導管内に設け、溶融金属源10内の圧力に応じて制御す
るようにすればよい。For example, a servo-controlled valve may be provided in the conduit between the gas source and the inlet 16 and controlled in response to the pressure within the molten metal source 10.
鋳型内で充てんされる金属のレベルが進むにつれて冷却
された鋳型と接触する金属は凝固しつつある殻46を形
成し、この殻は鋳型の横断面積の少(とも40係を占め
ると共にその中を通って流れる溶融した心48を持つ、
鋳型内への溶融金属の導入は液状の心48が殻46によ
って部分的に形成された固相/液相の境界面を洗い流し
鋳型を満たす期間中に柱状樹枝状結晶が成長するのを防
止するようにして行われる。As the level of metal filling in the mold progresses, the metal in contact with the cooled mold forms a solidifying shell 46 that occupies a small portion of the cross-sectional area of the mold, and with a molten heart 48 flowing through it,
The introduction of molten metal into the mold prevents columnar dendrites from growing during the period when the liquid core 48 flushes the solid/liquid interface partially formed by the shell 46 and fills the mold. This is how it is done.
このような液状心48による掃引作用は少くとも部分的
には前記の樹枝状結晶の成長をすべての方向にほぼ同じ
寸法になるようにするかまた他の検微鏡的構造を生ずる
こともあり得ると思われる。This sweeping action by the liquid core 48 may, at least in part, cause the growth of the dendrites to be approximately the same size in all directions, or may produce other microscopic structures. It seems that you will get it.
このような液状の心の掃引作用は真の液状心と凝固しつ
つある殻□
′46との間にいわゆるかゆ状区域の形成を防ぎそ□れ
によって鋳造物品の適正な凝固を得るだめの所望の温度
勾配を作る。Such a sweeping action of the liquid core prevents the formation of so-called porridge areas between the true liquid core and the solidifying shell, thereby achieving the desired solidification of the cast article. Create a temperature gradient.
この温度勾配は鋳造物の軸線方向に対して縦方向にも横
方向にも存在する。This temperature gradient exists both longitudinally and transversely to the axial direction of the casting.
各溶質要素は鋳造物全体にわたって均等に分散される傾
向がありまた介在物の一部は鋳型が満たされるとき溶融
金属が鋳物用粉末44を洗い流すようにするのでその粉
末によって捕捉される傾向がある。Each solute element tends to be evenly distributed throughout the casting and some of the inclusions tend to be trapped by the foundry powder 44 as the mold is filled, allowing the molten metal to wash away the foundry powder. .
鋳造作業中のこのような化学的や物理的な作用は、ツア
バラス(Tzavaras )の米国特許第36936
97に詳しく述べである。Such chemical and physical effects during casting operations are described in U.S. Pat. No. 36,936 to Tzavaras.
97 for details.
前述した介在物というのは金属の凝固前に形成されるも
ので、主として高温において安定な酸化物である。The aforementioned inclusions are formed before the metal solidifies, and are mainly oxides that are stable at high temperatures.
凝固作用中に形成される介在物は大部分が硫化物、テル
ル化物、ヒ化物、窒化物およびある種の酸化物である。The inclusions formed during the solidification process are mostly sulfides, tellurides, arsenides, nitrides and certain oxides.
鋼内の通常の介在物は酸素、硫黄および稀には窒素と組
合わせて鋼に用いられる各種の溶質または脱酸剤の化合
物である。Common inclusions in steel are compounds of various solutes or deoxidizers used in the steel in combination with oxygen, sulfur, and rarely nitrogen.
前述の、たとえば鋼における溶質は合金を作る要素のよ
うな鉄以外の要素である。As mentioned above, for example, the solute in steel is an element other than iron, such as an alloying element.
前述のような鋳造金属の加圧注入は鋳型26が頂上まで
満たされたときに終る。Pressure injection of cast metal as described above ends when mold 26 is filled to the top.
鋳型光てん操作が終るとゲート弁23は閉じ、残りの冷
却剤の噴射も閉め切られる。When the mold lighting operation is completed, the gate valve 23 is closed and the injection of the remaining coolant is also shut off.
冷却剤噴射が閉め切られると鋳型の残りの部分の温度が
上昇し、鋳型は溶けてしまうが、鋳造物品は、鋳型が予
め柱状支持部片で支えられていたように、これ等の柱状
支持部片で支えられた状態のままになる。When the coolant jets are shut off, the temperature of the remaining parts of the mold increases and the mold melts, but the cast article remains unsupported by these pillar supports, just as the mold was previously supported by these pillar supports. It remains supported by the pieces.
しかしキャップ28が挿入しである鋳型260部分は溶
けない。However, the portion of the mold 260 into which the cap 28 is inserted does not melt.
こうして鋳造された金属製品は他の製品に比べてすぐれ
た表面特性を現わす。Metal products cast in this way exhibit superior surface properties compared to other products.
若し望むならば数個の同様な鋳型を同時に単一の金属源
から充てんしてもよいのは明らかである。It is clear that several similar molds may be filled simultaneously from a single metal source if desired.
溶融金属の加圧注入については鋳造に関してさきに述べ
たとおりであるが、鋳型26を真空注入によって充てん
してもよいしまた別の注入法によって底部から充てんし
てもよい。Pressurized injection of molten metal is as described above with respect to casting, but the mold 26 may be filled by vacuum injection or may be filled from the bottom by another injection method.
鋳造例 1
鋳造しようとする金属は炭素最大0.08%、マンガン
最大2.0係、シリコン最大1.0係、クローム18−
20係、ニッケル8−11係、燐最大0.04%、硫葭
最大0.03係、あと鉄とから成るA15I−304不
銹鋼であり、1427℃で固相、1510℃で液相であ
る。Casting example 1 The metal to be cast is carbon maximum 0.08%, manganese maximum 2.0%, silicon maximum 1.0%, chromium 18-
It is A15I-304 stainless steel consisting of 20% nickel, 8-11% nickel, 0.04% maximum phosphorus, 0.03% maximum sulfur, and iron, and is in solid phase at 1427°C and liquid phase at 1510°C.
100℃における熱伝導率0.39 cal /cry
/cm/ ’C/sec 。Thermal conductivity at 100°C 0.39 cal/cry
/cm/'C/sec.
鋳型の組成は銅4.5係、マグネシウム1.5係、マン
ガン6係、あとアルミニウムから成るアルミニウム合金
2024で、502℃で固相、638℃で液相である。The composition of the mold is aluminum alloy 2024, which consists of 4.5 parts copper, 1.5 parts magnesium, 6 parts manganese, and aluminum, and is in a solid phase at 502°C and in a liquid phase at 638°C.
また熱伝導率は250℃で0、45 cal /cra
/cm/ ’C/sec 、である。The thermal conductivity is 0.45 cal/cra at 250℃.
/cm/'C/sec.
鋳型の長さは30.48m、壁の厚さ4.75mrr内
部の横断面100mmX100画、加圧注入による鋳型
光てん割合は4.834 kg/cni、/ m in
、液状心の速度約31.39m/minでその直径約5
0.8冊】。The length of the mold is 30.48 m, the wall thickness is 4.75 mrr, the internal cross section is 100 mm x 100 strokes, and the mold light density by pressure injection is 4.834 kg/cni/min.
, the speed of the liquid core is about 31.39 m/min and its diameter is about 5
0.8 books].
この鋳造例■においては、鋳型の傾斜角度は、水平に対
し約7展0であり、冷却率は毎分約570リツトルであ
った。In this casting example (3), the angle of inclination of the mold was about 7 degrees with respect to the horizontal, and the cooling rate was about 570 liters per minute.
鋳造例 ■■
鋳造しようとする金属はニクロムであり、その組成は、
次のとおりである。Casting example ■■ The metal to be cast is nichrome, and its composition is:
It is as follows.
N i 77−7
Cr19−20%
Fe 最大1.0係
C最大0.25係
Mn 最大25係
Si O,75−1,5係
S 最大0.03係
そしてこの金属は、1400℃で液相であり、1350
℃で固相であり、熱伝導率は100℃において0.13
4 cal!、/c〃i/ crn、/ ’C/ se
cである。Ni 77-7 Cr19-20% Fe Maximum coefficient of 1.0 C Maximum coefficient of 0.25 Mn Maximum coefficient of 25 Si O,75-1,5 coefficient S Maximum coefficient of 0.03 And this metal is in liquid phase at 1400℃ and 1350
Solid phase at ℃, thermal conductivity is 0.13 at 100℃
4 cal! , /c〃i/ crn, / 'C/ se
It is c.
鋳型はアルミニウム合金2024であり、その組成は次
のとおりである。The mold was made of aluminum alloy 2024, and its composition was as follows.
Cu 4.5係
Mg 1.5係
Mn 6係
AI 残余部分
そして鋳型は638℃で液相であり、502℃で固相で
あり、熱伝導率は25℃において0.45cal /
crA/ cm/ ’C/secである0鋳型の長さは
6.1メートルであり、鋳型の内径は63.5mmであ
り、鋳型の壁の厚さは3.18mmである。Cu 4.5 coefficient Mg 1.5 coefficient Mn 6 coefficient AI The remaining part and the mold are in a liquid phase at 638°C and a solid phase at 502°C, and the thermal conductivity is 0.45 cal / at 25°C.
The length of the mold is 6.1 meters, the inner diameter of the mold is 63.5 mm, and the wall thickness of the mold is 3.18 mm.
充てん割合は5.98Ay/cy4/m1n(189,
3kti/m1n)であり、液状心すなわち溶融上の直
径は31、7胴であり、溶融上の速度は30.5 m
/ m in。The filling ratio was 5.98Ay/cy4/m1n (189,
3kti/m1n), the diameter on the liquid core or melt is 31,7 mm, and the velocity on the melt is 30.5 m
/min.
である。It is.
鋳造例 ■
鋳造しようとする金属はインコネル600であり、その
組成は次のとおりである。Casting Example ■ The metal to be cast is Inconel 600, and its composition is as follows.
F e 6−10係
Cr14−17%
Mn 最大1.0係
C最大0.15係
Cu 最大0.5係
Si 最大0.5係
S 最大0.015係
Ni 残余の部分
そしてこの金属は、1425℃で液相であり、1395
℃で固相であり、熱伝導率は100℃において0.03
6 cal / cfl/ c@/ ℃/ secであ
る。Fe 6-10 coefficient Cr14-17% Mn Maximum 1.0 coefficient C Maximum 0.15 coefficient Cu Maximum 0.5 coefficient Si Maximum 0.5 coefficient S Maximum 0.015 coefficient Ni The remaining part and this metal are 1425 It is in liquid phase at 1395°C.
Solid phase at ℃, thermal conductivity is 0.03 at 100℃
6 cal/cfl/c@/℃/sec.
鋳型は、鋳造例■の場合と同じアルミニウム合金である
。The mold is the same aluminum alloy as in casting example ①.
鋳型の長さは14.02メートルであり、鋳型の内側寸
法は152.4門X230.2順であり、鋳型の壁の厚
さは約5.08mmである。The length of the mold is 14.02 meters, the inside dimensions of the mold are 152.4 gates x 230.2 orders, and the wall thickness of the mold is about 5.08 mm.
。充てん割合は3.805 @10A/ m 1n(1
178,2kg/m1n)であり、液状心すなわち溶融
上の直径は81、08mmであり、溶融上の速度は27
.4m/minである。. The filling ratio is 3.805 @10A/m 1n(1
178.2 kg/m1n), the diameter of the liquid core or melt is 81.08 mm, and the velocity of the melt is 27.
.. The speed is 4m/min.
第3図は異る横断面積を持・つ各鋳型に関し異る金属光
てん割合を示す線図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the different metal grout proportions for molds with different cross-sectional areas.
図に見られるように1つの横断面積25.81c4の鋳
型に約2、39−23.9 @/1y7t、/ m i
nの割合で溶融金属を導入光てんする例が示しである。As seen in the figure, one mold with a cross-sectional area of 25.81c4 has approximately 2,39-23.9 @/1y7t,/m i
An example of introducing molten metal at a rate of n is shown.
また横断面積967、74cmの鋳型に約0.239−
4.78 kq/ca、/minの割合で充てんする場
合がある。Also, for a mold with a cross-sectional area of 967 and 74 cm, approximately 0.239-
It may be filled at a rate of 4.78 kq/ca/min.
そして上記の中間の横断面積を持つ鋳型には矢張り上記
の中間の充てん割合を用いることが示しである。It is indicated that a mold having a cross-sectional area between the above ranges should be filled with a filling ratio between the above ranges.
以上金属物品の鋳造に関する方法および装置について本
発明の数種の方式を説明したが、本発明の精神を逸脱す
ることなく種種の変化変型ができるのはもちろんである
。Although several versions of the present invention have been described above with respect to methods and apparatus for casting metal articles, it will be appreciated that various modifications and variations can be made without departing from the spirit of the invention.
第1図は、鋳造作業中である本発明鋳造装置の一部を断
面にして示す側面図、第2図は第1図の2−2線に沿う
断面図、第3図は異なる断面寸法の鋳型に関する溶融金
属導入割合を示すグラフである。
第4図、第6図及び第8図は、本発明鋳造法及び鋳造装
置により鋳造された3インチ(約7.62cm)の外径
の金属物品を圧延して作った0、22インチ(約0.5
59cm)の外径を持つワイヤの横断面(倍率15倍)
、横断面(倍率100倍)及び縦方向断面(倍率100
倍)をそれぞれ示す顕微鏡写真である。
第5図、第7図及び第9図は従来の方法により鋳造した
20インチ×20インチ(約50.8 cm×50.8
cm)のインゴットを従来のように冷却、再加熱、圧
延、研削、圧延の各工程を経て作った0、22インチ(
約0.559cm)の外径を持つワイヤの横断面(倍率
15倍)、横断面(倍率100倍)及び縦方向断面(倍
率100倍)をそれぞれ示す顕微鏡写真である。
第10図、第11図及び第12図は、従来の方法により
鋳造した12インチ×12インチ(約30.48 cm
×30、’4 s cm )のバーを前述したような従
来の加工工程を経て作った0、578インチ(約1.4
68cyiの外径を持つ棒の縁部、縁部と中心部との中
間部及び中心部の各縦方向断面を倍率100倍でそれぞ
れ示す顕微鏡写真である。
第13図、第14図及び第15図は、本発明鋳造法及び
鋳造装置により鋳造された3、5インチ(約8.89c
fn)の外径を持つバーを圧延して作った0、54フイ
ンチ(約1.389)の外径を持つ棒の縁部、縁部と中
心部との中間部及び中心部の各縦方向断面を倍率100
倍でそれぞれ示す顕微鏡写真である。Fig. 1 is a side view showing a part of the casting apparatus of the present invention during casting operation, Fig. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in Fig. It is a graph which shows the molten metal introduction rate regarding a casting mold. Figures 4, 6, and 8 show 0.22 inch (approximately 7.62 cm) outer diameter metal articles cast by the casting method and casting apparatus of the present invention and rolled. 0.5
Cross section of a wire with an outer diameter of 59 cm (15x magnification)
, transverse section (100x magnification) and longitudinal section (100x magnification)
FIG. Figures 5, 7, and 9 show 20 inch x 20 inch (approximately 50.8 cm x 50.8 cm) cast by conventional methods.
cm) ingots through the conventional cooling, reheating, rolling, grinding, and rolling processes.
FIG. 3 is a micrograph showing a cross section (15x magnification), a cross section (100x magnification), and a longitudinal cross section (100x magnification) of a wire having an outer diameter of about 0.559 cm). Figures 10, 11, and 12 show a 12 inch x 12 inch (approximately 30.48 cm) cast by conventional methods.
×30,'4 s cm) bar was made through the conventional processing process as described above.
These are micrographs showing each longitudinal section of the edge, the middle part between the edge and the center, and the center of a rod having an outer diameter of 68 cyi at a magnification of 100 times. Figures 13, 14, and 15 show 3.5-inch (approximately 8.89 cm) cast by the casting method and casting apparatus of the present invention.
The edge, the middle part between the edge and the center, and the longitudinal direction of the center of a bar with an outer diameter of 0.54 inches (approximately 1.389) made by rolling a bar with an outer diameter of fn) Cross section magnification 100
These are micrographs each shown at magnification.
Claims (1)
の間の横断面積と、鋳造しようとする金属物品と少くと
も同じ長さとを持つ細長い鋳型内において金属物品を鋳
造する鋳造法において、 (イ)頂部部分と底部部分とを生じさせるように、前記
細長い鋳型を傾斜させ、 (ロ)溶融金属を、溶融金属源から前記鋳型の底部部分
を通過して、横断面積25.8c77fの鋳型に対して
は、2.39 kq/crA/m inと、23.9
kq/crA/minとの間の充てん割合で導入し、横
断面積967.74crttの鋳型に対しては、0.2
39kg/crA/minと、4.78 kg/crt
1./ m inとの間の充てん割合で導入し、前記両
横断面積の間の横断面積の鋳型に対しては、前記両光て
ん割合の間の充てん割合で導入し、 (ハ)溶融金属を、前記溶融金属源と前記鋳型の頂部部
分との間に差圧を加えることによって、前記鋳型に沿っ
て流し、 に)前記鋳型に沿う溶融金属の流れを調節している間に
、前記鋳型を冷却して、溶融上を持つ凝固した鋳造殻を
形成し、 (ホ)溶融金属を前記溶融金属源から流して前記鋳造殻
及び溶融上を前記鋳型の頂部部分に向って延ばし、 (へ)その後に前記溶融上を凝固させる ことを特徴とする鋳造法。 2 前記鋳型を冷却する工程が、少くとも前記鋳型の壁
の一部分に、冷却剤の噴流を差し向けることと、前記溶
融上を通過して溶融金属が流れている間に、前記鋳型の
壁の・一部分上への冷却剤の噴流を中止することを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の鋳造法。 3 (イ)溶融金属源10と、 (ロ)開口を持つ底部と、頂部部分とを備え、さらに2
5.8c4と、967.74crttとの間の横断面積
と、鋳造しようとする細長い金属物品と少くとも同じ長
さとを持ち、前記溶融金属源から溶融金属を受は取るよ
うに配置された傾斜した鋳型26と、 (ハ)前記鋳型に沿う溶融金属の流れを調節するために
、前記溶融金属源内の溶融金属の表面に圧力を加えるこ
とにより、前記溶融金属源10と前記鋳型の頂部部分と
の間に差圧を生じさせるように配置され、溶融金属を、
前記鋳型の開口内に導入するための加圧ガス源と、 に)前記鋳型を冷却するための冷却剤供給源(27,3
0)と、 を備えたことを特徴とする、細長い金属物品を鋳造する
鋳造装置。 4 前記冷却剤供給源に、締めることができる弁ノズル
30を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第3項記
載の鋳造装置。Claims: 1. A casting method for casting a metal article in an elongated mold having a cross-sectional area substantially between 25.8c4 and 967.74crtf, and at least as long as the metal article to be cast. (b) molten metal is passed from a source of molten metal through the bottom portion of the mold to create a cross-sectional area of 25.8 cm and 77 f; for the template of 2.39 kq/crA/min and 23.9
kq/crA/min, and for a mold with a cross-sectional area of 967.74 crtt, 0.2
39kg/crA/min and 4.78 kg/crt
1. / min in, and for a mold with a cross-sectional area between the two cross-sectional areas, introduce the molten metal at a filling ratio between the two light-weight ratios; (c) molten metal; flowing along the mold by applying a pressure differential between the source of molten metal and a top portion of the mold; and a) cooling the mold while regulating the flow of molten metal along the mold. (e) flowing molten metal from said molten metal source to extend said casting shell and molten top toward a top portion of said mold; A casting method characterized by solidifying the molten surface. 2. Cooling the mold comprises directing a jet of coolant onto at least a portion of the walls of the mold and cooling the walls of the mold while the molten metal is flowing past the melt. Casting method according to claim 1, characterized in that it comprises ceasing the jet of coolant onto the part. 3 (a) a molten metal source 10; (b) a bottom portion having an opening and a top portion;
5.8c4 and 967.74crtt and at least as long as the elongated metal article to be cast, and arranged to receive molten metal from said molten metal source. (c) connecting the molten metal source 10 and the top portion of the mold by applying pressure to the surface of the molten metal in the molten metal source to regulate the flow of molten metal along the mold; arranged to create a pressure difference between the molten metal and
a source of pressurized gas for introduction into the opening of the mold; and 2) a source of coolant (27, 3) for cooling the mold.
0); A casting device for casting an elongated metal article. 4. Casting apparatus according to claim 3, characterized in that the coolant supply source is provided with a valve nozzle 30 that can be tightened.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8310878A JPS591141B2 (en) | 1978-07-10 | 1978-07-10 | Metal casting method and its equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8310878A JPS591141B2 (en) | 1978-07-10 | 1978-07-10 | Metal casting method and its equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5514101A JPS5514101A (en) | 1980-01-31 |
| JPS591141B2 true JPS591141B2 (en) | 1984-01-10 |
Family
ID=13792997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8310878A Expired JPS591141B2 (en) | 1978-07-10 | 1978-07-10 | Metal casting method and its equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS591141B2 (en) |
-
1978
- 1978-07-10 JP JP8310878A patent/JPS591141B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5514101A (en) | 1980-01-31 |
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