JP2008161875A - Casting nozzle suitable for achieving cast product having excellent surface property, method for manufacturing cast product using the same, and magnesium alloy - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マグネシウム合金又はアルミニウム合金の連続鋳造において、溶湯を貯留する湯だめに固定されて、湯だめから連続鋳造用の双ロールに溶湯を供給する鋳造用ノズルに関するものであり、この鋳造ノズルを用いた鋳造材の製造方法、およびこの鋳造方法から得られる鋳造材に関するものである。特に、表面性状に優れる鋳造材を得るのに最適な鋳造用ノズルに関するものであり、それを用いた鋳造材の製造方法とマグネシウム合金に関するものである。 The present invention relates to a casting nozzle that is fixed to a sump for storing molten metal in a continuous casting of a magnesium alloy or an aluminum alloy, and supplies the molten metal from the sump to a twin roll for continuous casting. The present invention relates to a method for producing a cast material using, and a cast material obtained from the casting method. In particular, the present invention relates to a casting nozzle that is optimal for obtaining a cast material having excellent surface properties, and relates to a method for producing a cast material using the nozzle and a magnesium alloy.
連続鋳造とは金属加工の主要な工程の一つで、金属材料を融点よりも高い温度で熱して溶湯とし、その金属溶湯から一定の形の半製品などを作ることである。
一般に鋳造とは、高温で溶解させた金属溶湯を鋳型に流し込み冷却して塊(インゴット)にする工程で、製品を生産するにはその後にまた再加熱して分塊する必要がある。しかし、この連続鋳造法では冷却・分塊工程を経ずに金属溶湯からそのまま半製品を作ることができ、生産性や省エネルギーの面で優れているため広く普及し、様々な改良が行われてきた。
中でも、金属溶湯を一対の双ロール(圧延ロール)間に連続的に供給し、ロールにて供給された金属を冷却して凝固させ、圧延しながら薄肉板まで成形する双ロール連続鋳造圧延法(以下、双ロール法)が知られている。
Continuous casting is one of the main processes of metal processing, and is to heat a metal material at a temperature higher than the melting point to make a molten metal, and to make a semi-finished product of a certain shape from the molten metal.
Generally, casting is a process in which a molten metal melted at a high temperature is poured into a mold and cooled to form a lump (ingot). To produce a product, it is necessary to reheat and then lump it again. However, with this continuous casting method, a semi-finished product can be made directly from molten metal without going through a cooling / bundling process, and it is widely used because of its excellent productivity and energy saving, and various improvements have been made. It was.
Among them, a twin roll continuous casting and rolling method in which a molten metal is continuously supplied between a pair of twin rolls (rolling rolls), the metal supplied by the rolls is cooled and solidified, and formed into a thin plate while rolling ( Hereinafter, the twin roll method) is known.
アルミニウム合金などを双ロール法によって合金板に成形することは盛んに行われており、得られた合金板は各種電気製品の部材や車両用材等として広く用いられてきた。そのような中、最近の電気製品の軽薄短小化や自動車等の燃費向上に向けた軽量化に対する要求から、実用合金中で最も軽いマグネシウム合金が注目されている。
しかしながら、マグネシウムはアルミニウムよりも活性が高く、高温の金属溶湯がロールに供給される際に反応を起こしやすいため、注湯口となるノズル材料には特に反応を起こさないような材質・形状を選ばなければならない。そのため、マグネシウム合金やマグネシウムを含むアルミニウム合金の製造に適した鋳造用ノズルの改良が望まれていた。
Forming an aluminum alloy or the like into an alloy plate by a twin roll method has been actively performed, and the obtained alloy plate has been widely used as a member of various electric products, a vehicle material, and the like. Under such circumstances, the lightest magnesium alloy among practical alloys has been attracting attention due to recent demands for weight reduction for improving the fuel efficiency of automobiles, etc.
However, since magnesium is more active than aluminum and easily reacts when hot metal melt is supplied to the roll, the nozzle material that serves as the pouring spout must be selected with a material and shape that does not cause any reaction. I must. Therefore, improvement of the nozzle for casting suitable for manufacture of the magnesium alloy and the aluminum alloy containing magnesium has been desired.
ロールやベルトからなる可動鋳型に金属溶湯を連続的に供給するには、金属溶湯を貯留する湯だめなどに固定された鋳造用ノズルを介して行われる。
こうした鋳造用ノズルとして、例えば特許文献1〜4に記載されているものがある。特許文献1、2は、鋳造用ノズルの先端にセラミックファイバからなるフェルト層を設けたもので、可動鋳型として単ロールに用いられるノズルが記載されている。特許文献3は、一体化浸漬ノズルに関するものであり、ノズル材料としてアルミナ‐黒鉛材料が記載されている。特許文献4には、ノズルの先端に炭素系材料や金属材料を用いたノズルが記載されている。
Examples of such casting nozzles include those described in Patent Documents 1 to 4. In
連続鋳造圧延では、一般にノズル部に熱伝導の低い耐火物としてシリカ(酸化ケイ素(SiO2)やアルミナ(酸化アルミニウム(Al2O3))などのセラミックスが用いられる。しかし、このような酸化物系セラミックスでは、特にマグネシウム合金など活性の高い溶湯を鋳造する際に、溶解した金属がノズルの酸素原子と反応して結合してしまい、ノズル表層に生成物が生じる現象が知られていた。この生成物は、酸素との結合により生成された酸化マグネシウムであり、再溶解することがないため、溶湯中に混入されると凝固を不均一にしてしまう。このような凝固の不均一により、鋳造材の表面品質を低下させてしまい、ノズル自体の耐久性にも悪影響を与える。
特に、最近、マグネシウム合金製品に対する適用分野の拡大と共に、製品に要求される品質レベルが高くなってきており、軽量化や耐食性の改善の他、外観品質の向上に対する要求が高まっている。しかし、このような材質的な理由により、上記従来のノズルでは、特に外観品質に関する要求を十分に満たすことが難しい。
In continuous casting and rolling, ceramics such as silica (silicon oxide (SiO 2 ) and alumina (aluminum oxide (Al 2 O 3 )) are generally used as a refractory having low thermal conductivity in the nozzle portion. In the case of ceramics, it has been known that when a highly active molten metal such as a magnesium alloy is cast, the dissolved metal reacts with and bonds with oxygen atoms in the nozzle to produce a product on the nozzle surface layer. The product is magnesium oxide produced by bonding with oxygen and does not re-dissolve, so if mixed into the molten metal, solidification becomes non-uniform. It degrades the surface quality of the material and adversely affects the durability of the nozzle itself.
In particular, with the recent expansion of application fields for magnesium alloy products, the level of quality required for the products has increased, and there has been an increasing demand for improvement in appearance quality in addition to weight reduction and corrosion resistance improvement. However, for such material reasons, it is difficult for the conventional nozzles to satisfy the requirements concerning the appearance quality in particular.
特許文献1、2に記載されるセラミックファイバからなるノズルでは、耐熱性に優れる反面、比較的強度が低いため、ノズルの外周縁の先端を可動鋳型に接触させて配置させると、鋳造中に消耗していき、同先端を可動鋳型間に隙間が生じ、この隙間から溶湯が漏れる、いわゆる湯漏れが生じることがあった。特許文献3に記載されるノズル材質のアルミナはアルミニウムの酸化物であって、上記の酸化物系セラミックと同様にノズル材質の酸素原子と金属溶湯とが反応してノズル表層に生成物が生じてしまう。特許文献4に記載されるノズルでは、先端に炭素系材料や金属材料を用いているが、高温の溶湯と接触して金属材料部分が変形磨耗する可能性があり、セラミックファイバーシートなどの層を介在させても、熱膨張率や弾性、引張強さなどが大きく異なる材料による層構造では層が剥離してしまう可能性が考えられる。
The nozzles made of ceramic fibers described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、表面性状に優れる鋳造材を得るのに最適な鋳造用ノズルを提供するとともに、この鋳造用ノズルを用いた鋳造材の鋳造方法、およびこの製造方法により得られた鋳造材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an optimum casting nozzle for obtaining a casting material having excellent surface properties, a casting method of the casting material using the casting nozzle, and It aims at providing the cast material obtained by this manufacturing method.
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、少なくとも溶湯と触れるノズル表層にBNコーティングを施すことによって、溶湯との反応を大きく抑制できることを見出した。そして、上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
(1)請求項1に記載の発明は、マグネシウム合金又はアルミニウム合金の連続鋳造に適したノズルであって、少なくとも溶湯と触れる部分のノズル内面にBNコーティングを施した鋳造用ノズル。
(2)請求項2に記載の発明は、前記鋳造用ノズルを使用して、マグネシウム合金又はアルミニウム合金板を連続鋳造することを特徴とする鋳造材の製造方法。
(3)請求項3に記載の発明は、(2)に記載の製造方法により得られ、塩水噴霧時の腐食速度が1.0mg/cm2/ day以下であるマグネシウム合金。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the reaction with the molten metal can be largely suppressed by applying a BN coating to at least the nozzle surface layer that comes into contact with the molten metal. And in order to achieve said objective, this invention employ | adopted the following structures.
(1) The invention according to claim 1 is a nozzle suitable for continuous casting of a magnesium alloy or an aluminum alloy, and at least a portion of the nozzle that contacts the molten metal is coated with a BN coating.
(2) The invention according to
(3) The invention according to claim 3 is a magnesium alloy obtained by the production method according to (2) and having a corrosion rate of 1.0 mg / cm 2 / day or less when sprayed with salt water.
以上説明したように、本発明によれば、マグネシウム合金又はアルミニウム合金の連続鋳造に適したノズルに、少なくとも溶湯と触れる部分のノズル内面にBNコーティングを充分な厚さで形成することで、ノズル表層と活性な溶湯との反応を抑制し、良好な外観品質の鋳造材を得られる効果がある。また、ノズルと溶湯との反応を抑制するためにノズルが劣化しにくく、耐久性の向上にも繋がる。 As described above, according to the present invention, a nozzle suitable for continuous casting of a magnesium alloy or an aluminum alloy is formed with a sufficient thickness of the BN coating on the inner surface of the nozzle at least in a portion that comes into contact with the molten metal. And the reaction with the active molten metal, and there is an effect that a cast material with good appearance quality can be obtained. Further, since the reaction between the nozzle and the molten metal is suppressed, the nozzle is hardly deteriorated, which leads to improvement in durability.
また、前記鋳造用ノズルを使用して、マグネシウム合金又はアルミニウム合金板を連続鋳造する製造方法によれば、ノズル内面にBNコーティングの施された鋳造用ノズルを用いる効果により、良好な外観品質の鋳造材を製造することができる製造方法を提供することができる。 In addition, according to the manufacturing method of continuously casting a magnesium alloy or aluminum alloy plate using the casting nozzle, casting with good appearance quality can be achieved by the effect of using the casting nozzle with BN coating on the inner surface of the nozzle. The manufacturing method which can manufacture a material can be provided.
また、前記製造方法により得られ、塩水噴霧時の腐食速度が1.0mg/cm2/ day以下であるマグネシウム合金によれば、ノズル内面にBNコーティングの施された鋳造用ノズルを用いた効果により、ノズル表層と活性な溶湯との反応が抑制された、良好な外観品質の鋳造材を提供することができる。 Further, according to the magnesium alloy obtained by the above manufacturing method and having a corrosion rate of 1.0 mg / cm 2 / day or less when sprayed with salt water, due to the effect of using a casting nozzle having a BN coating on the inner surface of the nozzle. Further, it is possible to provide a cast material having a good appearance quality in which the reaction between the nozzle surface layer and the active molten metal is suppressed.
本発明における鋳造用ノズルは、マグネシウム合金またはアルミニウム合金といった金属の連続鋳造を行う際に利用することが好適である。具体的には、連続鋳造装置において、湯だめから可動鋳型に溶湯を供給する部材として利用する。
ノズル本体には、高温の溶湯によっても変形磨耗しないような耐火性で強靭な材質を用いることが好ましく、例えば、断熱ボードとして使用される珪酸カルシウムを主成分とする材質が挙げられる。さらに、前記ノズル本体中に少なくとも炭素繊維またはアルミナ繊維を1%以上含む材質が挙げられる。
ノズルに施されるBNコーティングは、80〜250℃で乾燥され、3μm超の厚さであることが好ましく、より好ましくは5μm以上の厚さである。なお、上限は経済的には100μmである。
The casting nozzle in the present invention is preferably used when continuously casting a metal such as a magnesium alloy or an aluminum alloy. Specifically, in a continuous casting apparatus, it is used as a member for supplying molten metal from a sump to a movable mold.
For the nozzle body, it is preferable to use a fire-resistant and tough material that does not deform and wear even with a high-temperature molten metal. For example, a material mainly composed of calcium silicate used as a heat insulating board can be used. Furthermore, the material which contains 1% or more of carbon fiber or an alumina fiber at least in the said nozzle body is mentioned.
The BN coating applied to the nozzle is dried at 80-250 ° C. and preferably has a thickness of more than 3 μm, more preferably 5 μm or more. The upper limit is economically 100 μm.
連続鋳造装置の具体的な構成としては、金属を溶解して溶湯とする溶解炉と、溶解炉からの溶湯を一時的に貯留する湯だめ(タンディッシュもしくはトラフ)と、溶解炉と湯だめ間に配置されている移送樋と、湯だめから供給された溶湯を鋳造する可動鋳型とを備えるものが挙げられる。そして、本発明ノズルは、一端を湯だめに固定し、他端(先端)を可動鋳型に接触させて配置するとよい。その他、ノズルの先端の近傍に配置されて、ノズルの外周縁の先端と可動鋳型間から溶湯が漏れるのをより効果的に防止する湯堰(サイドダム)を具えてもよい。
溶解炉は、溶湯を貯留する坩堝と、金属を溶解するために坩堝の外周に配置されている加熱手段とを具える構成が挙げられる。移送樋やノズルの外周には、溶湯の温度を維持するべく、加熱手段を具えることが好ましい。
The specific configuration of the continuous casting machine is as follows: a melting furnace that melts metal to form a molten metal, a hot water reservoir (tundish or trough) that temporarily stores the molten metal from the melting furnace, and a space between the melting furnace and the hot water reservoir And a movable mold for casting the molten metal supplied from the hot water reservoir. The nozzle of the present invention is preferably arranged with one end fixed to the sump and the other end (tip) in contact with the movable mold. In addition, a hot water weir (side dam) may be provided that is disposed near the tip of the nozzle and more effectively prevents the molten metal from leaking between the tip of the outer peripheral edge of the nozzle and the movable mold.
The melting furnace includes a crucible for storing molten metal and a heating means disposed on the outer periphery of the crucible for melting metal. In order to maintain the temperature of the molten metal, it is preferable to provide a heating means on the outer periphery of the transfer rod or nozzle.
可動鋳型は、例えば、1.双ロール法(ツインロール法)に代表される一対のロールからなるもの、2.双ベルト法(ツインベルト法)に代表される一対のベルトからなるもの、3.単輪ベルト法(ベルトアンドホイール法)に代表される複数のロール(ホイール)とベルトとを組み合わせてなるものが挙げられる。これらのロールやベルトを利用した可動鋳型では、鋳型の温度を一定に保持することが容易であるとともに、溶湯と接触する面が連続的に現れるため、鋳造材の表面状態を平滑にかつ一定に保持しやすい。特に、可動鋳型は、互いに異なる方向に回転する一対のロールを対向配置された構成、即ち、上記1.に代表される構成の場合、鋳型の作製精度が高いことに加えて、鋳型面(溶湯と接触する面)の位置を一定に保持しやすいため、好ましい。
また、ロールの回転に伴って溶湯に接触する面が連続的に現れる構成であるため、鋳造に用いられた面が再度溶湯と接触するまでの間に離型剤の塗布や付着物の除去などを効率よく行うことができ、これらの塗布や除去などの作業を行う設備を簡略化できる。
The movable mold is, for example, 1. 1. It consists of a pair of rolls represented by the twin roll method (twin roll method). 2. It consists of a pair of belts represented by the twin belt method (twin belt method). Examples include a combination of a plurality of rolls (wheels) represented by a single-wheel belt method (belt-and-wheel method) and a belt. In movable molds using these rolls and belts, it is easy to keep the mold temperature constant, and the surface in contact with the molten metal appears continuously, so the surface condition of the cast material is smooth and constant. Easy to hold. In particular, the movable mold has a configuration in which a pair of rolls rotating in different directions are arranged opposite to each other, that is, the above-described 1. In the case of the configuration represented by (2), in addition to high mold production accuracy, it is preferable because the position of the mold surface (surface that contacts the molten metal) is easily held constant.
In addition, since the surface in contact with the molten metal appears continuously with the rotation of the roll, the release agent is applied and the deposits are removed before the surface used for casting comes into contact with the molten metal again. Can be performed efficiently, and equipment for performing such operations as application and removal can be simplified.
本発明においてマグネシウム合金とは、マグネシウムに添加元素を含有するもの(添加元素と残部がマグネシウムと不純物からなるもの)の他、マグネシウムと不純物とからなる純マグネシウムも含むものとする。添加元素を含有するマグネシウムとしては、例えば、ASTM記号におけるAZ系、AS系、AM系、ZK系などが利用できる。
本発明においてアルミニウム合金とは、アルミニウムに添加元素を含有するもの(添加元素と残部がアルミニウムと不純物からなるもの)の他、アルミニウムと不純物とからなる純アルミニウムも含むものとする。添加元素を含有するアルミニウムとしては、例えばJIS記号の1000系〜7000系から選択されるものが利用できる。
その他、マグネシウム合金と炭化物とからなる複合材料、マグネシウム合金と酸化物とからなる複合材料、アルミニウム合金と炭化物とからなる複合材料、アルミニウム合金と酸化物からなる複合材料の連続鋳造にも利用することができる。
In the present invention, the magnesium alloy includes not only magnesium containing an additive element (additive element and the balance consisting of magnesium and impurities) but also pure magnesium consisting of magnesium and impurities. As magnesium containing an additive element, for example, AZ type, AS type, AM type, ZK type and the like in the ASTM symbol can be used.
In the present invention, an aluminum alloy includes aluminum containing an additive element (additive element and the balance consisting of aluminum and impurities), as well as pure aluminum consisting of aluminum and impurities. As the aluminum containing the additive element, for example, those selected from 1000 series to 7000 series of JIS symbols can be used.
In addition, it can be used for continuous casting of composite materials composed of magnesium alloy and carbide, composite materials composed of magnesium alloy and oxide, composite materials composed of aluminum alloy and carbide, and composite materials composed of aluminum alloy and oxide. Can do.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1に、本発明の第1の実施形態である連続鋳造圧延装置の模式図を示し、図2には図1に示す連続鋳造圧延装置が備えるノズル、圧延ロール、第1湯面検出部および第2湯面検出部を説明する模式図を示す。
尚、これらの図は連続鋳造圧延装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の連続鋳造圧延装置の寸法関係とは異なる。
また、図2に示す構成要素のうち、図1に示す構成要素と同一の構成要素には、図1と同一の符号を付してその説明を省略、若しくは簡単に説明する。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a continuous casting and rolling apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a nozzle, a rolling roll, a first molten metal surface detecting unit and a continuous casting and rolling apparatus shown in FIG. The schematic diagram explaining a 2nd molten metal surface detection part is shown.
In addition, these figures are for demonstrating the structure of a continuous casting rolling apparatus, and the magnitude | size of each part shown, thickness, a dimension, etc. differ from the dimensional relationship of an actual continuous casting rolling apparatus.
Also, among the components shown in FIG. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
図1に示す連続鋳造圧延装置1は、マグネシウム合金を溶解してマグネシウム合金溶湯Mを得る溶解炉2と、溶解炉2で得られたマグネシウム合金溶湯Mを一時収容して圧延ロール3に供給するトラフ4と、マグネシウム合金溶湯Mを連続鋳造圧延してマグネシウム合金板15を製造する一対の圧延ロール3a、3bと、溶解炉2で得られたマグネシウム合金溶湯Mをトラフ4内に圧送して移湯する溶湯移湯系5と、トラフ4内のマグネシウム合金溶湯Mの湯面レベルH1を制御する湯面レベル制御手段6とを備えている。
A continuous casting and rolling apparatus 1 shown in FIG. 1 melts a magnesium alloy to obtain a molten magnesium alloy M, and temporarily stores the molten magnesium alloy M obtained in the
溶解炉2は、加熱手段を有する容器であり、上方が開放面となっている。この開放面は、一部を除いて蓋7で封止されており、この蓋7には、原料となるマグネシウム合金インゴット8を供給するインゴット挿入口9が形成されている。このインゴット挿入口9を有することによって、蓋7を取り外すことなく、マグネシウム合金インゴット8を溶解炉2内へ供給することができる。なお、マグネシウム合金インゴット8は、インゴット供給手段10に取り付けられており、このインゴット供給手段10の動作によって所望の速度および量で溶解炉2内に供給される。なお、インゴット挿入口9は、インゴット挿入後に図示しない蓋によって気密的に封止される。
The
溶解炉2には、溶解炉2内で得られたマグネシウム合金溶湯Mをトラフ4内に移湯する溶湯移湯系5が接続されている。
溶湯移湯系5は、溶湯ポンプ11と、供給管12とを有している。溶湯ポンプ11の吸入口(溶湯吸入口)11aは、溶解炉2内のマグネシウム合金溶湯Mに挿入されており、溶湯ポンプ11の排出口11bには、供給管12の一端が接続されている。また、供給管12の他端は、トラフ4の上側の壁部13に接続されている。また、供給管12の周囲には、ヒータ部14が配設されている。これにより、管12内を移動する溶湯の凝固が防止される。
この溶湯移湯系5では、溶湯ポンプ11の動作がオンとされると、溶解炉2内で得られたマグネシウム合金溶湯Mが、溶湯ポンプ11内に汲み上げられ、供給管12内に導入される。供給管12内に導入されたマグネシウム合金溶湯Mは、トラフ4側に圧送され、トラフ4内に供給される。
The
The molten metal transfer system 5 includes a molten metal pump 11 and a supply pipe 12. A suction port (melt suction port) 11 a of the melt pump 11 is inserted into the magnesium alloy melt M in the
In the molten metal transfer system 5, when the operation of the molten metal pump 11 is turned on, the molten magnesium alloy M obtained in the
溶湯ポンプ11としては、本実施形態では、ケーシング内でインペラを回転させることにより溶湯にエネルギーを与えるインバータ制御式のポンプを使用する。インバータ制御式のポンプは、吸入口および排出口を有するケーシングと、ケーシング内に回転自在に配設されたインペラと、インペラを回転駆動するモータを有しており、レーザ光を元に検出した湯面レベルH1に基づいて湯面レベル制御手段6が制御し、インペラの回転数を変化させることによって、トラフ4への溶湯供給量が制御される。
湯面レベル制御手段6は、第1湯面検出部25と、第2湯面検出部26と、制御部33と、溶湯ポンプ11とを有しており、第1湯面検出部25または第2湯面検出部26によって検出された湯面レベルH1に基づいて、溶湯ポンプ11によるトラフ4内へのマグネシウム合金溶湯Mの供給量を制御し、トラフ4内の湯面レベルH1が、目標湯面レベルと近い範囲に維持されるように構成されている。
なお、溶湯ポンプ11は、インバータ制御式のポンプに限るものではなく、この他の電気モータ駆動のポンプ、または、エアー駆動のポンプ等であってもよい。
In this embodiment, an inverter-controlled pump that gives energy to the molten metal by rotating the impeller in the casing is used as the molten metal pump 11. The inverter-controlled pump has a casing having a suction port and a discharge port, an impeller that is rotatably disposed in the casing, and a motor that rotationally drives the impeller, and detects hot water detected based on laser light. The molten metal level control means 6 controls based on the surface level H1, and the amount of molten metal supplied to the
The molten metal level control means 6 includes a first molten
The molten metal pump 11 is not limited to an inverter-controlled pump, and may be another electric motor-driven pump, an air-driven pump, or the like.
この溶湯移湯系5によってトラフ4内に供給されたマグネシウム合金溶湯Mの上面(湯面S)の高さ(湯面レベルH1)は、湯面レベル制御手段6によって、目標湯面レベルに近い範囲に維持される。これにより、圧延ロール3a、3b間の隙間に、安定な供給圧でマグネシウム合金溶湯Mが供給され、マグネシウム合金板を安定に製造することができる。なお、湯面レベル制御手段6については、後述する。
The height (molten surface level H1) of the upper surface (molten surface S) of the magnesium alloy molten metal M supplied into the
トラフ4は、マグネシウム合金溶湯Mを収容する収容部4aと、収容部4aと連通し、一対の圧延ロール3a、3b間の隙間にマグネシウム合金溶湯Mを導入する導入路4bとを有している。
収容部4aは、目標湯面レベルよりも高さの高い空間であり、耐熱性を有する壁部によって気密的に囲まれることによって構成されている。このうち上側の壁部13には、後述する第3の支軸41が気密的に挿通される貫通孔16が設けられている。また、上側の壁部13は、後述するレーザ照射部29によって照射されるレーザ光の光線経路と重なる領域が、このレーザ光に対して透過性を有する耐熱性板材13aによって構成されている。この透過性を有する耐熱性板材13aとしては、例えば各種耐熱性ガラスが好適に用いられる。
導入路4bは、収容部4aの目標湯面レベルよりも低い部分から、一対の圧延ロール3a、3b間の隙間まで延在形成されている。すなわち、この導入路4bは、高さが目標湯面レベルよりも低く、幅が収容部4aと略等しい寸法とされており、耐熱性を有する壁部によって気密的に囲まれることによって構成されている。
The
The
The
本発明の特徴とするところは、この導入路4bを形成するノズル17において、少なくとも溶湯と触れる部分のノズル内面にBNコーティングを施した点にある。ノズル17に施されるBNコーティングは、80〜250℃で乾燥され、例えば、5μm以上の厚さである。
このBNコーティングによって、マグネシウム合金溶湯Mが導入路4bを通る際に、活性なマグネシウム合金溶湯Mとノズル17の内面表層との反応を抑制し、良好な外観品質の鋳造材を得られる効果がある。また、ノズル17とマグネシウム合金溶湯Mとの反応を抑制するために、ノズル17は劣化しにくく耐久性の向上にも繋がる。
The feature of the present invention is that, in the
By this BN coating, when the magnesium alloy melt M passes through the
また、トラフ4の収容部4には、溶湯をオーバーフロー排出させ、溶解炉2に返送する返送管18が、溶解炉2側の側壁の上方に接続されている。返送管18の周囲には、ヒータ部19が配設されている。これにより、管18内を移動する溶湯の凝固が防止される。
供給管12および返送管18の周囲に配設されたヒータ部14、19は、温度制御機構を有するのが好ましい。これにより、管12、18内を移動するマグネシウム合金溶湯Mの温度を、ほぼ一定に保つことができ、移湯の最中に溶湯温度が低下し、凝固するのを防止することができる。
また、ヒータ部14、19は、供給管12および返送管18を250℃以上の温度に加熱できるものであることが好ましい。これにより、管12、18内を移動するマグネシウム合金溶湯Mの凝固を確実に防止することができる。
In addition, a
The
Moreover, it is preferable that the
また、トラフ4には、返送管18が接続された接続開口(排出口)20の少なくとも一部を開閉するように、上下に移動操作される可動堰20aが配設されている。この可動堰20aを上下に移動操作することにより、排出口20の開口領域(可動堰によって閉塞されていない領域)の下限高さが調整される。そして、この可動堰20aを、下限高さが目標湯面レベルと略一致するような位置とすることにより、トラフ4内に、目標湯面レベルよりも超過して供給されたマグネシウム合金溶湯Mを、排出口20からオーバーフロー排出させ、返送管18を介して溶解炉2内に返送することができる。その結果、トラフ内のマグネシウム合金溶湯Mの湯面レベルH1を、概ね目標湯面レベルに近づけることができる。なお、このオーバーフロー排出による湯面レベルH1の制御は、精度の低いものである。この連続鋳造圧延装置1では、さらに湯面レベル制御手段6によって、トラフ4内のマグネシウム合金溶湯Mの湯面レベルH1を、目標湯面レベルとなるように精密に制御する。
The
溶解炉2、トラフ4、供給管12および返送管18のそれぞれの内部は連通しており、この連通した空間は密閉空間となっている。
また、溶解炉2、トラフ4および供給管12には、それぞれ不活性ガス供給管21、22、23、24が接続され、この不活性ガス供給管21、22、23、24には不活性ガス供給装置が接続されている。不活性ガス供給装置から供給される不活性ガスは、不活性ガス供給管21、22、23、24を通過して、溶解炉2、トラフ4および第1の供給管12の内部に供給され、密閉空間の空きスペースに満たされる。これにより、この密閉空間内にあるマグネシウム合金溶湯Mが大気に曝され、酸化するのを防止することができる。
Each of the
Further, inert
不活性ガスとしては、SF6(六フッ化硫黄)とN2の混合ガス、SF6とCO2の混合ガス等の六フッ化硫黄を含有するガス等が使用できる。六フッ化硫黄は質量の大きいガスであり、マグネシウム合金溶湯と接触すると、4Mg+SF6→3MgF2+MgSの反応が起こり、マグネシウム合金溶湯の表面に安定した反応生成物(保護皮膜)を形成する。これにより、マグネシウム合金溶湯が大気から遮断され、その酸化および燃焼が抑制されるとともに、マグネシウム蒸気の発生が抑えられ、マグネシウム合金板を安定に製造することが可能になる。 As the inert gas, a gas containing sulfur hexafluoride such as a mixed gas of SF 6 (sulfur hexafluoride) and N 2 or a mixed gas of SF 6 and CO 2 can be used. Sulfur hexafluoride is a gas with a large mass. When it comes into contact with the molten magnesium alloy, a reaction of 4Mg + SF 6 → 3MgF 2 + MgS occurs, and a stable reaction product (protective film) is formed on the surface of the molten magnesium alloy. As a result, the molten magnesium alloy is cut off from the atmosphere, its oxidation and combustion are suppressed, and the generation of magnesium vapor is suppressed, making it possible to stably manufacture the magnesium alloy plate.
一対の圧延ロール3a、3bは、外周面間に所定の隙間を空けて略平行に並列され、トラフ4の導入路4bの排出口と、ロール3a、3b間の隙間とが対応するように配設されている。導入路4bを通過して、この一対の圧延ロール3a、3b間に導入されたマグネシウム合金溶湯Mは、これらロール3a、3b間を加圧されなから通過することにより、連続鋳造圧延され、マグネシウム合金板に形成される。このマグネシウム合金板の厚さは、2.5〜7mmであるのが好ましい。
また、圧延ロール3a、3bの近傍には、離型剤スプレー46および温度センサ47が配設されている。離型剤スプレー46は、圧延ロール3a、3bの外周面に、離型剤を噴霧して供給するものである。これにより、圧延ロール3a、3bの外周面のマグネシウム合金板に対する離型性を、必要に応じて補うことができる。また、温度センサ47は、圧延ロール3aの外周面の温度を検知するものである。温度センサ47によって、圧延ロール3aの外周面の温度を検知し、これに基づいて温度条件を制御することにより、圧延ロール3a、3bによる連続鋳造圧延の条件を安定なものとすることができる。
The pair of rolling rolls 3a and 3b are arranged in parallel so as to have a predetermined gap between the outer peripheral surfaces, and the discharge port of the
A
<鋳造材の製造方法>
本発明の連続鋳造方法について、図1に示す連続鋳造装置を用いた場合を例にして説明する。
まず、マグネシウム合金インゴット8を用意する。
マグネシウム合金インゴット8は、マグネシウムを主な構成元素とし、これに各種金属を添加したものである。
添加する金属としては、Al、Zn、Mn等が挙げられ、このうち1種類が添加されていてもよく、2種類以上が添加されてもよい。
<Manufacturing method of cast material>
The continuous casting method of the present invention will be described by taking the case of using the continuous casting apparatus shown in FIG. 1 as an example.
First, a magnesium alloy ingot 8 is prepared.
The magnesium alloy ingot 8 contains magnesium as a main constituent element and various metals added thereto.
Examples of the metal to be added include Al, Zn, Mn and the like, and one of them may be added, or two or more of them may be added.
Alは、1〜6.5%の範囲内で添加されていることが好ましく、2〜4%の範囲内で添加されていることがより好ましい。Alは、鋳造性、強度等の機械的性質および耐食性の向上を目的として積極的に添加されるものであるが、Alの添加量が6.5%を超えると、圧延工程における加工性が低下する。また、Alの添加量が1%未満では、十分な鋳造性、強度および耐食性が得られない。
Znは、0.2〜2.0%の範囲内で添加されていることが好ましい。Znは、Alと同様に、鋳造性と強度等の機械的性質の向上に寄与するものであるが、Znの添加量が2.0%を超えると、鋳造性が低下する。また、Znの添加量が0.2%未満では、強度が低下することがあり、その結果としてプレス成形性が低下することがある。
Mnは、0.1〜0.5%の範囲内で添加されていることが好ましい。Mnは、耐食性を低下させる元素の影響を緩和する効果を有するものである。すなわち、Mnを添加することによって、耐食性を低下させる不純物元素であるFeの影響を緩和することができる。そして、特に、上記の範囲内で添加することによって、その効果を最も発揮することができ、0.5%を超えると連続鋳造圧延時に粗大な金属間化合物が生成し、圧延性が悪化する。
Al is preferably added in the range of 1 to 6.5%, and more preferably in the range of 2 to 4%. Al is positively added for the purpose of improving mechanical properties such as castability and strength, and corrosion resistance. However, if the amount of Al exceeds 6.5%, workability in the rolling process decreases. To do. Moreover, if the addition amount of Al is less than 1%, sufficient castability, strength and corrosion resistance cannot be obtained.
Zn is preferably added in the range of 0.2 to 2.0%. Zn, like Al, contributes to improvement of mechanical properties such as castability and strength. However, if the added amount of Zn exceeds 2.0%, castability deteriorates. Further, if the added amount of Zn is less than 0.2%, the strength may decrease, and as a result, the press formability may decrease.
Mn is preferably added in the range of 0.1 to 0.5%. Mn has an effect of alleviating the influence of elements that lower the corrosion resistance. That is, by adding Mn, the influence of Fe, which is an impurity element that lowers the corrosion resistance, can be mitigated. And especially by adding in said range, the effect can be exhibited most, and when it exceeds 0.5%, a coarse intermetallic compound will produce | generate at the time of continuous casting rolling, and rolling property will deteriorate.
次に、このマグネシウム合金インゴット8を、インゴット挿入口9から溶解炉2内に供給する。
溶解炉2内に供給されたマグネシウム合金インゴット8は、溶解炉2において溶解されてマグネシウム合金溶湯Mとなる。このマグネシウム合金溶湯Mは、溶湯移湯系5によって所定の供給量でトラフ4内に移湯される。
なお、このとき、トラフ4内に、目標湯面レベルとなる溶湯量よりも過多の量で溶湯が供給された場合、過分のマグネシウム合金溶湯Mは、排出口20からオーバーフロー排出され、返送管18を通って溶解炉2へ返送される。したがって、このような返送経路により、トラフ4の収容部4aのマグネシウム合金溶湯Mの湯面レベルH1は、目標湯面レベルと概ね一致するように維持される。
Next, the magnesium alloy ingot 8 is supplied into the
The magnesium alloy ingot 8 supplied into the
At this time, when the molten metal is supplied into the
トラフ4内にマグネシウム合金溶湯Mは、導入路4bを通過して、一対の圧延ロール3a、3b間の隙間に供給され、圧延ロール3a、3b間で連続鋳造圧延される。このとき、トラフ4の収容部4aの湯面レベルH1が目標湯面レベルと略一致していることにより、一対の圧延ロール3a、3bに適正な供給圧でマグネシウム合金溶湯が供給され、マグネシウム合金板を安定に製造することができる。
The molten magnesium alloy M in the
このように、この連続鋳造圧延装置1では、湯面Sから反射するレーザ光Lの反射像を撮像することによって湯面Sを検出する第1湯面検出部の検出値を用い、トラフ4内の湯面レベルH1と目標湯面レベルとの差が解消されるように、溶湯移湯系5によるトラフ4へ溶湯供給量を制御する。ここで、レーザ光Lを用いる第1湯面検出部25による湯面Sの検出は、精度が高いので、これを用いることにより、トラフ4内のマグネシウム合金溶湯Mの湯面レベルを、目標湯面レベルに近い範囲で精度よく制御することができる。これにより、圧延ロール3a、3b間に供給されるマグネシウム合金溶湯Mの供給圧を、適正な値に精度よく維持することができ、マグネシウム合金板15を、安定に得ることができる。
As described above, in the continuous casting and rolling apparatus 1, the detection value of the first molten metal surface detection unit that detects the molten metal surface S by capturing the reflected image of the laser light L reflected from the molten metal surface S is used to detect the inside of the
また、マグネシウム合金を連続鋳造圧延する場合、マグネシウム合金溶湯Mの活性が非常に高いことから、その表面に皮膜やドロスが形成され、これがレーザ光を用いた湯面Sの検出に影響することが考えられるが、この連続鋳造圧延装置1では、マグネシウム合金溶湯Mの表面に配したフロート42の上下動によって湯面Sを間接的に検出する第2湯面検出部26を併用しており、第1湯面検出部25の検出値に基づいて求められた制御量がエラーと判断された場合には、第2湯面検出部26の検出値に基づいて算出された制御量によって、溶湯移湯系5が制御される。したがって、長時間に亘る運転によって、溶湯の表面に皮膜やドロスが形成された場合でも、トラフ4内のマグネシウム合金溶湯Mの湯面レベルH1を、目標湯面レベルとなるように連続して制御することができる。
In addition, when continuously casting and rolling a magnesium alloy, the activity of the molten magnesium alloy M is very high, so a film or dross is formed on the surface, which may affect the detection of the molten metal surface S using laser light. In this continuous casting and rolling apparatus 1, the second molten metal
なお、前記実施形態において、連続鋳造圧延装置を構成する各部および連続鋳造圧延方法の各工程は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
例えば、天秤部によって、フロートを湯面上に浮かべる代わりに、マグネシウム合金溶湯よりも比重が軽く、且つ、耐火性を有するフロートを直接湯面上に浮かべ、このフロートの上下動を、第2撮像部で撮像することによって、湯面の変動を検出するようにしてもよい。これにより、第2湯面検出部の構成を簡易化することができる。
In addition, in the said embodiment, each process of each part which comprises a continuous casting rolling apparatus, and a continuous casting rolling method is an example, Comprising: It can change suitably in the range which does not deviate from the scope of the present invention.
For example, instead of floating the float on the molten metal surface using a balance unit, a float having a lighter specific gravity and fire resistance than the molten magnesium alloy is directly floated on the molten metal surface. You may make it detect the fluctuation | variation of the hot_water | molten_metal surface by imaging with a part. Thereby, the structure of a 2nd molten metal surface detection part can be simplified.
以下に、実施例によって本発明を更に詳しく説明する。
図1に示す連続鋳造圧延装置を用い、板厚を5.4mmに設定してマグネシウム合金板を製造した。
マグネシウム合金の組成は、Alが3.0%、Znが0.9%、Mnが0.32%、残部がMgである。
また、装置の稼動中、溶解炉、供給管およびトラフ内に、不活性ガスとして、2%SF6+CO2を5L/minの流量で導入した。
また、スケールは、目標湯面レベルの42mmから±15mmの範囲に5mm間隔で目盛が付されたものを使用した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.
Using the continuous casting and rolling apparatus shown in FIG. 1, a magnesium alloy plate was manufactured with a plate thickness set to 5.4 mm.
As for the composition of the magnesium alloy, Al is 3.0%, Zn is 0.9%, Mn is 0.32%, and the balance is Mg.
Further, during the operation of the apparatus, 2% SF 6 + CO 2 was introduced as an inert gas into the melting furnace, the supply pipe and the trough at a flow rate of 5 L / min.
Moreover, the scale used what was attached | subjected to the scale at intervals of 5 mm in the range from 42 mm of the target hot-water surface level to +/- 15mm.
得られたマグネシウム合金板は、均一な品質を有しており、この連続鋳造圧延装置によって、マグネシウム合金板が安定に製造できることが確認された。BNコーティングを施さないノズルを使用した時に比較して金属光沢が強く、外観品質が優れていた。
また、連続圧延鋳造後のノズル内面を比較した結果、BNコーティングの無いノズルでは、圧延ロール側からトラフ側まで一面に黒い生成物が発生していたのに対し、厚さ10μmのBNコーティングを施したノズルでは、ほとんど生成物が発生しなかった。
使用したノズルの断面部についてEPMA面分析を行った結果、BNコーティングの無いノズルではノズル内面表層にマグネシウム酸化物やカーボンの生成が認められたのに対して、BNコーティングを施したノズルではマグネシウム酸化物もカーボンの生成も抑制されていた。
更に、5%塩水噴霧試験では、BNコーティングを施したノズルを使用した試料(研磨なし、鋳造まま)は腐食速度が0.56mg/cm2/ dayであったのに対し、BNコーティングの無いノズルを使用した試料は1.2mg/cm2/ dayであった。
The obtained magnesium alloy plate had a uniform quality, and it was confirmed that the magnesium alloy plate can be stably produced by this continuous casting and rolling apparatus. Compared to the case where a nozzle without BN coating was used, the metallic luster was strong and the appearance quality was excellent.
In addition, as a result of comparing the inner surface of the nozzle after continuous rolling casting, a black product was generated on the entire surface from the rolling roll side to the trough side in the nozzle without the BN coating, whereas a BN coating with a thickness of 10 μm was applied. The produced nozzle produced almost no product.
As a result of the EPMA surface analysis of the cross section of the nozzle used, the formation of magnesium oxide and carbon was observed on the nozzle inner surface layer for the nozzle without the BN coating, whereas the nozzle with the BN coating was oxidized with magnesium. Production and carbon generation were also suppressed.
Furthermore, in the 5% salt spray test, the sample using the nozzle with BN coating (no polishing, as cast) had a corrosion rate of 0.56 mg / cm 2 / day, whereas the nozzle without BN coating. The sample using was 1.2 mg / cm 2 / day.
本発明における鋳造用ノズルは、マグネシウム合金やアルミニウム合金の連続鋳造を行う際、湯だめから可動鋳型に溶湯を供給する部材として利用するとよい。また、本発明における鋳造材の製造方法は、表面性状に優れる鋳造材を得るのに最適である。さらに、この製造方法により得られた鋳造材は、圧延などの二次加工材として利用することができる。 The casting nozzle in the present invention is preferably used as a member for supplying molten metal from a sump to a movable mold when performing continuous casting of a magnesium alloy or an aluminum alloy. Moreover, the manufacturing method of the cast material in this invention is optimal for obtaining the cast material which is excellent in surface property. Furthermore, the cast material obtained by this manufacturing method can be used as a secondary processed material such as rolling.
1 連続鋳造圧延装置
2 溶解炉
3 圧延ロール
4 トラフ
4a 収容部
4b 導入路
5 溶湯移湯系
6 湯面レベル制御手段
7 蓋
8 マグネシウム合金インゴット
9 インゴット挿入口
10 インゴット挿入手段
11 溶湯ポンプ
11a 吸入口
11b 排出口
12 供給管
13 壁部
14、19 ヒータ部
15 マグネシウム合金板
16 貫通口
17 ノズル
18 返送管
20 接続開口
20a 可動堰
21、22、23、24 不活性ガス供給管
25 第1湯面検出部
26 第2湯面検出部
33 制御部
34 天秤部
39 第1支軸
40 第2支軸
41 第3支軸
42 フロート
43 重り
44 スケール
45 目盛
46 離型剤
47 温度センサ
M マグネシウム合金溶湯
H1 湯面レベル
S 湯面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Continuous
Claims (3)
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|---|---|---|---|
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| JP2006350763A JP2008161875A (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Casting nozzle suitable for achieving cast product having excellent surface property, method for manufacturing cast product using the same, and magnesium alloy |
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-
2006
- 2006-12-27 JP JP2006350763A patent/JP2008161875A/en not_active Withdrawn
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