JPH0139856B2

JPH0139856B2 -

Info

Publication number: JPH0139856B2
Application number: JP10963686A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nishama; Mitsuo Yamamoto
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1986-05-15
Filing date: 1986-05-15
Publication date: 1989-08-23
Also published as: JPS62267047A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、アルミニウムなど比較的低融点の金
属の連続鋳造装置における湯口に関するものであ
る。

従来の技術アルミニウム等の低融点金属の連続的な鋳造法
には種々の方式があるが、現在世界的に最も普及
しているのは、ホツトトツプ鋳造である。このホ
ツトトツプ鋳造の場合を例にとつて連続鋳造装置
における湯口とその付近の構造を第２図および第
３図により説明すると、分配樋２１を経由して供
給された溶湯２２は一旦リング状の湯口２３（そ
の一部が切欠かれて湯道２４になつている）に入
つたのち鋳型２５に送られる。鋳型２５に入つた
溶湯２２は、鋳型２５の頂部にある加圧空気分配
溝２６を経由して噴出する加圧空気および潤滑油
分配溝２７を経由して噴出する潤滑油により、鋳
型２５と非接触の状態を保つて下降しながら冷却
される。さらに、鋳型２５の冷却水を兼ねた冷却
水２８が噴射されることにより融点以下に冷却さ
れて、鋳塊２９となる。このような連続鋳造装置
において、湯口はなるべく断熱性がよく、溶湯の
浸透を受けず、かつ表面性状を長期間一定に保ち
得る高度の耐久性を有するものであることが要求
される。すなわち、いかに耐久性がよくても断熱
性のよくない材料からなら湯口を用いて連続鋳造
を行うと、湯口通過中の溶湯温度の低下が著しく
なり、鋳型に入つた溶湯の固化開始ライン（第３
図において位置Ｔにある）が湯口側に上昇し過ぎ
るいわゆるフリーズバツク現象を起こし、上述の
ような連続鋳造を円滑に行うことができなくな
り、鋳造品の品質も劣るものとなる。この現象を
避けるために溶湯温度を上げることは、熱エネル
ギーコストを増加させ、また鋳造装置構成部材を
より耐熱性のよいものとすることを必要とし、さ
らには溶湯からの酸化物生成を著しく促進して製
品品質の低下を招くなど、多くの不都合があり、
好ましくない。また、溶湯と接触する部分および
その下方の加圧空気や潤滑油と接触する部分（こ
の部分では、これらの部分全体を指す意味で溶湯
等接触部という）は、苛酷な使用条件にさらされ
るため一般的な断熱材では亀裂を生じ易い。そし
て一旦亀裂が生じると、加圧空気や潤滑油の漏れ
を生じ、これら鋳造助材の作用が不安定になるか
ら、第３図に現われているような溶湯から鋳塊へ
の変化が一様かつ最適の位置において生じなくな
り、鋳肌その他の製品品質の著しい劣化を招くこ
とになる。

従来、この湯口としては石綿繊維によつて補強
されたトバモライト系ケイ酸カルシウム質成形体
が、比較的良好な適性を有するため、早くから使
われてきた。しかしながら、環境衛生上の理由か
ら石綿繊維含有製品が好まれなくなつたことと、
約750℃以下の温度でしか使用できないことによ
り、石綿繊維を含まず、しかもよりすぐれた耐熱
性を有する湯口が要望されるようになつた。特公
昭57−49507号公報には、このような要望に答え
るために発明されたゾノトライト質ケイ酸カルシ
ウム質成形体が開示されている。この成形体は、
石綿繊維を含まず、且つ一般的な使用条件におい
ては約850℃までの使用が可能なことを特長とす
るが、この成形体も、上述のような連続鋳造装置
の湯口として使つた場合の耐久性については、ま
だ満足できるものではなかつた。

発明が解決しようとする問題点本発明は、従来の低融点金属鋳造用湯口におけ
る上記問題点を解決し、高度の耐久性と断熱性を
兼備することにより長期間安定した鋳造を可能に
する湯口を提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段上記課題を解決するために本発明において採択
された手段は、耐熱性および耐スポール性がよく
溶融金属に濡れ難い高密度材料からなる肉厚の小
さい成形物により溶湯等接触部を構成し、上記成
形物の背面側に該背面を覆う断熱性成形物を取付
けるという、複合構造を採用することにある。

この発明による低融点金属鋳造用湯口で溶湯等
接触部を構成する成形物の材料としては、熱伝導
率は高くても、密度が約１ｇ／cm³以上の緻密な組
織を持ち、溶湯に濡れ難く、強度、耐熱性および
耐スポール性（加熱による亀裂の発生し難さ）の
よい窒化ケイ素が用いられる。この成形物は、必
要な強度を有する範囲で、なるべく肉厚の小さい
（好ましくは厚さが約0.5〜10mmの）、殻状に作ら
れることが望ましい。

溶湯等接触部の背面側（溶湯接触面の反対側）
に取付ける断熱性成形物としては、断熱性と耐熱
性のよいケイ酸カルシウム質成形体が用いられ、
なかでも密度が0.4〜1.0ｇ／cm³（特に好ましくは
0.6〜0.85ｇ／cm³）のものが適当である。この断
熱性成形物として好ましいものの例は、ケイ酸カ
ルシウムが実質的にゾノライトからなり、補強材
として炭素繊維が使われているものである。炭素
繊維により補強されたゾノライト質成形体は、そ
れ単独で湯口を構成しても全体破壊につながる大
きな亀裂を生じ難く、すぐれた耐久性を示すか
ら、本発明の湯口に用いても卓越した耐久性を示
す。

溶湯等接触部を構成する成形物とその背面側に
取付ける断熱性成形物とは、相互に固着したり全
体にわたつて密に嵌合させたりせず、熱膨張によ
る変形がそれぞれ独立に可能なようにしておくこ
とが望ましい。一般に上記二つの成形物を熱膨張
率の等しい材料で構成することは困難であるか
ら、両者が密着しているときは溶湯等接触部構成
材の熱膨張が断熱性成形物に大きな応力を及ぼし
て亀裂を生じさせることがあるからである。この
ため、両成形物の半径方向接触部だけは密着させ
ず、小さな空隙を設けておくとよい。この空隙部
には、空隙部を設けることにより両成形物の相対
的配置に狂いが生じ易くなるのを防ぐため、耐熱
性無機繊維製の布、紙またはフエルトなどからな
る可圧縮性充填物を存在させてもよい。

作用本発明の湯口において、溶湯等接触部を構成す
る成形物は耐熱性および耐スポール性がよい高密
度材料からなり、しかも薄いものであるから、溶
湯に直接接触して高温度に加熱される一方で加圧
空気や潤滑油により冷却される部分があるという
苛酷な使用条件下に置かれたり、加熱と冷却の繰
返しを受けたりしても、容易には亀裂、欠け、摩
耗等の損傷を生じない。また、多孔質のケイ酸カ
ルシウム質成形体と違つて潤滑油が浸透し難く、
その炭化物の蓄積による物性変化や表面汚染が少
ない。このため、溶湯接触面の初期性状を長期に
わたつて維持する。一方、断熱性成形物は、湯口
に必要な特性のうち断熱性の部分を分担して溶湯
の温度低化を防ぎ、さらに、溶湯等接触部を構成
する薄い成形物の構造的な補強材となる。

実施例第１図は、前記第２，３図の鋳造装置のため
の、本発明による湯口の一例を示す。この湯口
は、上下に重ねられた二つの環状ブロツク１，２
ようなり、各環状ブロツクは、窒化ケイ素質セラ
ミツクスで作られた溶湯等接触部構成部材３，４
およびその背面を覆うように組合された断熱材
５，６（炭素繊維で補強されたゾノトライト質ケ
イ酸カルシウム成形体）からなる。

上部環状ブロツク１は、その内周から外周に達
する切欠７を持ち、この部分が溶湯導入用の湯道
となる。下部環状ブロツク２における溶湯等接触
部構成部材４は、肉厚３mmのフランジ状のもの
で、そのツバ状張出部８は、加圧空気や潤滑油が
断熱材６に直接接触しないよう、シールパツキン
グ９の外側まで伸びている。

各溶湯等接触部構成部材と断熱材とは接着され
ていない嵌合状態にあるが、両者の間に１〜３mm
の間隙を設けてそこに可圧縮性の充填材を充填
し、溶湯等接触部構成部材３，４の熱膨張が断熱
材５，６に大きな応力を及ぼすのを防ぐこともで
きる。

なお上部環状ブロツク１は下部環状ブロツク２
ほど苛酷な使用条件にさらされるわけではなく、
また表面性状の安定性が問題になるわけでもない
ので、溶湯温度がそれほど高くない場合など、比
較的温和な条件で使われる湯口の場合は溶湯等接
触部構成部材３を省略した構造にすることもでき
る。

この実施例品を、溶湯温度700℃のアルミニウ
ムの連続鋳造に使用した場合に準ずる反覆加熱冷
却試験に付したところ、200サイクルの試験後、
溶湯等接触部構成部材には全く異常がなく、断熱
材部分に、内周面側から放射状に数本の短いヘヤ
ークラツクが発生しただけであつた。

発明の効果上述のような複合構造を採用した本発明によれ
ば、下記のような多くの効果が奏される。

(イ) 溶湯等接触部は溶湯で濡れにくく且つ耐久性
にすぐれ、全体としては耐熱性と断熱性にもす
ぐれた、湯口に要求される諸特性のすべてにお
いて高水準の、すぐれた湯口を提供することが
可能である（たとえば、マグネシウムのように
反応性の高い金属や銅のように高比重かつ高融
点の金属の鋳造に用いてもすぐれた耐久性を示
す高性能湯口を容易に提供することができ
る。）。

(ロ) 鋳造中、事故により溶湯が固化した場合、本
発明の湯口であれば溶湯等接触部構成部材のみ
を交換または再生使用することができ、損害が
少なくてすむ。その他の原因により溶湯等接触
部構成部材と断熱性成形物のいずれか一方が損
傷を受けた場合も同様である。

(ニ) 鋳造中、万一溶湯等接触部構成部材に亀裂が
発生しても、その亀裂は一挙に湯口外周部まで
成長することがないので、溶湯が鋳造装置外に
流出するような大事故を招くおそれがない。

(ニ) 連続鋳造装置の湯口先端部分は鋳型の一部を
なすといつてもよく、その精度は鋳肌の良否に
大きな影響を及ぼすが、ここが高密度の（した
がつて強度および耐摩耗性のすぐれた）材料で
構成されていることにより、使用による経時的
損耗が少ないことはもちろん、湯口や鋳型の取
付時に損傷を受ける危険性が少なく、高い精度
を確保できる。

(ホ) ケイ酸カルシウム質成形体からなる湯口は、
ケイ酸カルシウムの結晶水や吸湿による水分が
溶湯と接触したとき水蒸気化して溶湯中に混入
し、鋳造物中に気泡を生じさせることがある
が、ケイ酸カルシウム質成形体を溶湯等接触部
に用いないことにより、そのようなトラブルを
防ぐための対策を必要としない。

したがつて本発明の湯口を用いる連続鋳造にお
いては、従来の湯口を用いる場合と同程度または
それ以下の溶湯温度でより長期間の安定した鋳造
が可能になり、あわせて製品品質の向上と保守作
業の簡易化が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明による湯口の一例を示し、Ａ図
は平面図、Ｂ図はＡ図Ｂ−Ｂ部断面図。第２図、
第３図：ホツトトツプ鋳造の説明図。３，４：溶湯等接触部構成部材、５，６：断熱
材。

Claims

【特許請求の範囲】１窒化ケイ素質セラミツクスからなる肉厚の小
さい成形物により溶湯等接触部を構成し、上記成
形物の背面側に該背面を覆うケイ酸カルシウム質
断熱性成形物を取付けてなる低融点金属鋳造用湯
口。２窒化ケイ素質セラミツクスからなる肉厚の小
さい成形物により溶湯等接触部を構成し、上記成
形物の背面側に該背面を覆うケイ酸カルシウム質
断熱性成形物を取付け、溶湯等接触部を構成する
成形物と断熱性成形物との間に、両成形物の熱膨
張の差に基づく応力発生を防ぐのに充分な空〓を
設けてなる低融点金属鋳造用湯口。３空〓に可圧縮性充填物が充填されている特許
請求の範囲第２項記載の湯口。４可圧縮性充填物が耐熱性無機繊維製の布、紙
またはフエルトからなるものである特許請求の範
囲第３項記載の湯口。