Furukawa-Sky Review No.1 (April 2005)

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一般論文

アルミニウム合金鋳塊におけるバットカール現象のシミュレーション解析
Numerical Simulation of Butt Curl Phenomena during Aluminum DC Casting

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• 石川　宣仁
  Nobuhito Ishikawa

プレートやコイルのアルミニウム圧延材を製造するには，まずDC鋳造（Direct Chill Casting）によって鋳塊を製造するが，その鋳造初期で発生するバットカール（鋳塊底部の反り上がり）は湯漏れや鋳塊割れの原因となり生産性を低下させている。この発生メカニズムを究明するために，凝固ひずみと熱ひずみを明確に区別する熱応力モデルを開発した。これにより，サンプ近傍の引張応力による鋳塊底部中心廻りのモーメント力がバットカール成長に重要であることを明らかにした。実機と同じく，2次冷却水が鋳塊尻部に衝突する時点からバットカールが急成長し，その後鋳塊尻部が冷却剛体化することにより成長が鈍化する過程を精度よく再現することができた。

For the production of aluminum plates and coils, sheet ingots need to be produced in the Direct Chill (DC) casting firstly. In the early stage of the casting, however, butt curl appears tending to decrease productivity through fatal defects such as metal bleeding and hot cracking. In order to investigate the mechanism of butt curl growth, a thermo-mechanical model has been developed, in which solidification shrinkage is handled to be definitely different from thermal strain. It is revealed that a torque moment due to tensile stresses along sump profile is important as a driving force of butt curl. The model can also reproduce the butt curl growth in real casting well, in which butt curl grows drastically as soon as the peripheral surface of the bottom shell is quenched by secondary cooling, and after some withdrawal its growth rate decreases due to the increase of flexural rigidity.

一般論文 / Articles

1. 飲料用アルミニウム缶材料の開発
   Development of Aluminum Beverage Can Stocks
2. Al-Mg-Si合金板材の曲げ加工性に及ぼす粒界組織の影響
   Effects of Microstructural Features of Grain Boundary on the Bendability of Al-Mg-Si Alloy Sheets
3. Al-Mg合金板の降伏応力異方性に及ぼすミクロ組織と転位セル壁配列の影響
   Effects of Microstructure and Arrangement of Dislocation Cell Walls on the Yield Stress Anisotropy in Al-Mg Alloy Sheets
4. ろう付加熱時のろう侵食に及ぼすブレージングシートの焼鈍条件の影響
   Effect of Annealing Conditions of Brazing Sheet on Erosion during Brazing
5. Al-Siろう材合金中のSiサイズによるろう付性の変化
   Change in the Brazeability of Brazing Sheets with Different Si Particle Size in Al-Si Filler Alloy Layer
6. アルミニウム合金鋳塊におけるバットカール現象のシミュレーション解析
   Numerical Simulation of Butt Curl Phenomena during Aluminum DC Casting