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企業ニュース セミ連続鋳造における水冷:鋳造速度、冷却強度、表面偏析ゾーンの制御-3

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セミ連続鋳造における水冷:鋳造速度、冷却強度、表面偏析ゾーンの制御-3

2026-10-15

冷却強度:組織精緻化の「マスター スイッチ」

冷却強度は通常、二次冷却水の流量、圧力、水温の複合効果を指します。これは、凝固構造を制御する最も効果的なレバーです。


1. 微細構造に対する冷却強度の定量的効果 研究データによると、一定の範囲内では、冷却強度が増加すると、溶融物の結晶化速度が増加し、溶融物中の溶質元素は拡散する時間がないため、過冷却が増加し、結晶核が増加し、微細結晶が形成されます。同時に、遷移ゾーンのサイズが減少し、インゴットの密度が増加し、緩みの傾向が減少し、地域偏析の程度が減少します。液相線付近の6061アルミニウム合金の連続鋳造に関する研究は、一次冷却強度の低下と二次冷却強度の増加の両方が、均一で微細なほぼ球状構造の形成に有益であることをさらに指摘しています。鋳造速度が150mm/minに達し、二次冷却強度が増加すると、6061半固体ビレットの小さく、均一で、ほぼ球状の微細構造が得られます。


2. 冷却強度の限界効果 冷却強度が強いほど良いとは限りません。一方、過度の二次冷却は、インゴットの表面とコアの間に大きな温度勾配を生じさせ、表面の急速な凝固 → 発達した柱状結晶 → 羽根状結晶を引き起こす可能性があります。熱応力の急激な増加 → インゴットの表面亀裂および内部熱亀裂の傾向が増加します。特定の合金(5052など)では、過度の冷却は不均衡な結晶化を悪化させ、偏析ノジュールの形成を促進する可能性があります。一方、冷却水の量がある限界を超えて増加すると、熱伝達係数は飽和する傾向があります。水流量を増やし続けても、凝固速度の改善にはほとんど効果がなく、代わりに水資源の無駄とインゴットの乱れを引き起こします。


3. 冷却水圧のプロセスウィンドウ 5052アルミニウム合金を例とした工業試験では、冷却水圧強度を0.20 MPaに上げると、インゴットの表面偏析ノジュールの形成を大幅に抑制できることが示されています。このデータは重要な工学的参考情報を提供します。冷却水圧には明確な最適なウィンドウがあり、それ以下では偏析腫瘍が制御不能になる可能性があり、それ以上ではインゴットの表面に微細亀裂が誘発される可能性があります。

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セミ連続鋳造における水冷:鋳造速度、冷却強度、表面偏析ゾーンの制御-3

2026-10-15

冷却強度:組織精緻化の「マスター スイッチ」

冷却強度は通常、二次冷却水の流量、圧力、水温の複合効果を指します。これは、凝固構造を制御する最も効果的なレバーです。


1. 微細構造に対する冷却強度の定量的効果 研究データによると、一定の範囲内では、冷却強度が増加すると、溶融物の結晶化速度が増加し、溶融物中の溶質元素は拡散する時間がないため、過冷却が増加し、結晶核が増加し、微細結晶が形成されます。同時に、遷移ゾーンのサイズが減少し、インゴットの密度が増加し、緩みの傾向が減少し、地域偏析の程度が減少します。液相線付近の6061アルミニウム合金の連続鋳造に関する研究は、一次冷却強度の低下と二次冷却強度の増加の両方が、均一で微細なほぼ球状構造の形成に有益であることをさらに指摘しています。鋳造速度が150mm/minに達し、二次冷却強度が増加すると、6061半固体ビレットの小さく、均一で、ほぼ球状の微細構造が得られます。


2. 冷却強度の限界効果 冷却強度が強いほど良いとは限りません。一方、過度の二次冷却は、インゴットの表面とコアの間に大きな温度勾配を生じさせ、表面の急速な凝固 → 発達した柱状結晶 → 羽根状結晶を引き起こす可能性があります。熱応力の急激な増加 → インゴットの表面亀裂および内部熱亀裂の傾向が増加します。特定の合金(5052など)では、過度の冷却は不均衡な結晶化を悪化させ、偏析ノジュールの形成を促進する可能性があります。一方、冷却水の量がある限界を超えて増加すると、熱伝達係数は飽和する傾向があります。水流量を増やし続けても、凝固速度の改善にはほとんど効果がなく、代わりに水資源の無駄とインゴットの乱れを引き起こします。


3. 冷却水圧のプロセスウィンドウ 5052アルミニウム合金を例とした工業試験では、冷却水圧強度を0.20 MPaに上げると、インゴットの表面偏析ノジュールの形成を大幅に抑制できることが示されています。このデータは重要な工学的参考情報を提供します。冷却水圧には明確な最適なウィンドウがあり、それ以下では偏析腫瘍が制御不能になる可能性があり、それ以上ではインゴットの表面に微細亀裂が誘発される可能性があります。