JP2008161875A - 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、およびそれを用いた鋳造材の製造方法とマグネシウム合金 - Google Patents

Abstract

【課題】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、このノズルをもち板鋳造材の製造方法、この方法によって得られる表面性状に優れた鋳造材を提供する。
【解決手段】溶解したマグネシウム合金またはアルミニウム合金の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る。珪酸カルシウムを主成分とし、ノズル中に少なくとも炭素繊維またはアルミナ繊維を１％以上含む材料にて形成され、ＢＮコーティングを施した鋳造用ノズルに関するものである。ＢＮコーティングを施すことで、ノズルと活性な溶湯との反応を抑制し、外観品質の良好な鋳造材を得ることができる。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。
特開昭６３−１０１０５３号公報 特開平５−３１８０４０号公報 特開平１１−５１４６号公報 特開２００６−１５３６１号公報

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（ＳｉＯ_２）やアルミナ（酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３））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。

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。

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。

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/ｃｍ^２/ ｄａｙ以下であるマグネシウム合金。

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。

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。

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/ｃｍ^２/ 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

不活性ガスとしては、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）とＮ_２の混合ガス、ＳＦ_６とＣＯ_２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＋ＳＦ_６→３ＭｇＦ_２＋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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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＋ＣＯ_２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。

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/ｃｍ^２/ 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/ｃｍ^２/ ｄａｙであった。

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。

図１は、連続鋳造圧延装置の一実施形態を示す模式図である。 図２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湯面検出部を示す模式図である。

符号の説明

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

Claims (3)

1. 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1記載のノズルを使用して、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２に記載の方法により得られ、塩水噴霧時の腐食速度が１．０ｍｇ/ｃｍ^２/ ｄａｙ以下であるマグネシウム合金。

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