(57)【要約】【課題】コスト削減および高品質化を図り得る連続鋳造材の製造装置を提供する。【解決手段】本発明の製造装置は、アルミニウムの固体材料を溶解する溶解炉１１と、溶解した溶湯Ｗ１を保持する保持炉１２と、保持炉１２から供給された溶湯Ｗ１を連続鋳造して連続鋳造材Ｗ２を得る鋳造機２とを備えたアルミニウム連続鋳造材の製造装置を対象とする。鋳造機２において鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１を、凝固させずに保持炉１２に還流する還流機３を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムの固体材料を溶解する溶解炉と、溶解した溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造機とを備えたアルミニウム連続鋳造材の製造装置であって、
前記鋳造機において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、凝固させずに前記溶解炉および前記保持炉のいずれか一方の加熱炉に還流する還流機を備えることを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【請求項２】
前記還流機によって溶湯を前記保持炉に還流するようにした請求項１に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【請求項３】
前記溶解炉および前記保持炉は、両炉を兼用する溶解保持炉によって構成されている請求項１に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【請求項４】
前記還流機は、前記鋳造機および前記いずれか一方の加熱炉間に設けられた還流路と、前記還流路に沿って溶湯を前記一方の加熱炉側に向けて流動移動させるための還流ポンプとを備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【請求項５】
前記還流ポンプは、電磁ポンプによって構成されている請求項４に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【請求項６】
前記還流機に溶湯を加熱するための昇温機が設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【請求項７】
第１および第２製造設備を備え、
前記第１および第２製造設備は、アルミニウムの固体材料を溶解する溶解炉と、溶解した溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造機とをそれぞれ備え、
前記第１製造設備の鋳造機において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、凝固させずに前記第２製造設備の溶解炉および保持炉のいずれか一方の加熱炉に流動させて移送する流動移送機を備えることを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【請求項８】
アルミニウムの固体材料を溶解する溶解工程と、溶解した溶湯を保持する保持工程と、前記保持工程から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造工程とを含むアルミニウム連続鋳造材の製造方法であって、
前記鋳造工程において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、固相率１００％未満の状態で流動させつつ前記溶解工程および前記保持工程のいずれか一方の工程の溶湯に還流する還流工程を含むことを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【請求項９】
前記還流工程における溶湯の固相率を固相率５０％以下に調整するようにした請求項８に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【請求項１０】
前記鋳造工程において鋳造開始時から終了時までの間、前記還流工程による溶湯の還流を連続して行うようにした請求項８または９に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【請求項１１】
前記還流工程において溶湯を加熱するようにした請求項８〜１０のいずれか１項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【請求項１２】
前記鋳造工程において鋳造開始時から終了時までの間、前記鋳造工程において鋳造に供される単位時間当たりの溶湯量を、前記還流工程において還流される短時間当たりの溶湯量に対し多くなるようにした請求項８〜１１のいずれか１項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【請求項１３】
第１および第２製造工程を含み、
前記第１および第２製造工程は、アルミニウムの固体材料を溶解する溶解工程と、溶解した溶湯を保持する保持工程と、前記保持工程から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造工程とをそれぞれ含み、
前記第１製造工程の鋳造工程において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、固相率１００％未満の状態で流動させつつ前記第２製造工程における溶解工程および保持工程のいずれか一方の工程の溶湯に混入する流動移送工程を含むことを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばアルミニウムの押出材、圧延材、鍛造材用等の材料として好適に用いることができるアルミニウム連続鋳造材を製造するためのアルミニウム連続鋳造材の製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書および特許請求の範囲において、アルミニウム（Ａｌ）という用語は、アルミニウム合金（Ａｌ合金）を含む意味で用いられている。
【背景技術】
【０００３】
近年においては、各種製品の小型化、軽量化が進んでおり、それらの製品の基となるアルミニウム製の提供材料においても小型化が進められ、それに呼応するかたちでの生産性向上のために多連化等も進められている。中でも品質面での信頼性が高い鍛造材は、高性能が要求される自動車用部品等に多く用いられており、小型化が要請されると同時に、生産性向上のために多連化も要請される。
【０００４】
鍛造加工に用いられる鍛造素材は、連続鋳造によって得られる連続鋳造材によって製造されるのが一般的である。例えば下記特許文献１，２等に示すように、連続鋳造材を製造する製造装置（製造設備）は、アルミニウム製の固体材料を溶解する溶解炉と、溶解した溶湯（ホットメタルとも称す）を保持する保持炉と、溶湯を連続鋳造する鋳造機とを備え、保持炉から溶湯が樋等の溶湯流路を通って鋳造機に送られて、そこで鋳型を通って凝固されて連続鋳造材が製造されるようになっている。
【０００５】
一方、既述したような鍛造材の小型化、多連化に伴って、鍛造素材（鋳造材）の小型化、多連化も要請される。ところが一般的に、鋳造材の小型化や鋳造設備の多連化を行うと、溶湯を流す樋等の溶湯流路において溶湯の乱流や渦の発生頻度を増加させ、局所的に溶湯滞留を引き起こす一因となり、材料歩留まりが低下してしまう。さらに鋳造材の小型化は、概して単位時間当たりの溶湯消費量を低下させるため、連続鋳造時に溶湯の熱が外気等に放射されて溶湯の冷却が進み易くなり、鋳造材の品質の低下を来すおそれある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１６７８６３号公報
【特許文献２】特開２００５−１９４６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような状況下にあって、鋳造材の小型化に向けた対応策としては、溶解炉、保持炉等の電解炉（加熱炉）や溶湯流路はそのままで鋳型等の鋳造系の機器のみを小型化するという対応策が考えられる。しかしながらこの対応策においては、鋳造終了時に、電解炉や溶湯流路に残留する溶湯が多くなり、廃棄する溶湯が相対的に増加してしまうため、その廃棄材料を次の鋳造時に再度溶解して使用する際にコストの増大を来すという課題が発生する。
【０００８】
また歩留まり改善のため、溶湯流路を細くして流量を少なくするという対応策もあるが、そうすると、溶湯廃棄量は減少するものの、溶湯の冷却が一段と進み易くなり結果的にさらなる溶湯温度の低下を招いてしまい、鋳造材の品質の低下を来してしまうという課題が発生する。
【０００９】
また上記いずれの対応策を採用するにしても、鋳造温度低下と溶湯廃棄量増大とはトレードオフの関係があり、最終的に妥協点を見出すことになるため、十分に満足するような結果を得ることが困難である。
【００１０】
一方、溶解炉等の電解炉からの出湯される溶湯の出湯温度を上昇させて、溶湯温度を高温に維持するという対応策も候補に挙げられる。しかしながらその対応策では、溶湯温度を必要以上に上昇させることになり、その過度の温度上昇により、微細化材の失活や溶湯水素ガス量の増加等が発生し、鋳造材の品質を低下させるおそれがあるという課題があった。
【００１１】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、材料歩留まりの向上およびコストの削減を図りつつ、高い品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができるアルミニウム連続鋳造材の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。
【００１３】
［１］アルミニウムの固体材料を溶解する溶解炉と、溶解した溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造機とを備えたアルミニウム連続鋳造材の製造装置であって、
前記鋳造機において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、凝固させずに前記溶解炉および前記保持炉のいずれか一方の加熱炉に還流する還流機を備えることを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【００１４】
［２］前記還流機によって溶湯を前記保持炉に還流するようにした前項１に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【００１５】
［３］前記溶解炉および前記保持炉は、両炉を兼用する溶解保持炉によって構成されている前項１に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【００１６】
［４］前記還流機は、前記鋳造機および前記いずれか一方の加熱炉間に設けられた還流路と、前記還流路に沿って溶湯を前記一方の加熱炉側に向けて流動移動させるための還流ポンプとを備える前項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【００１７】
［５］前記還流ポンプは、電磁ポンプによって構成されている前項４に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【００１８】
［６］前記還流機に溶湯を加熱するための昇温機が設けられている前項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【００１９】
［７］第１および第２製造設備を備え、
前記第１および第２製造設備は、アルミニウムの固体材料を溶解する溶解炉と、溶解した溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造機とをそれぞれ備え、
前記第１製造設備の鋳造機において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、凝固させずに前記第２製造設備の溶解炉および保持炉のいずれか一方の加熱炉に流動させて移送する流動移送機を備えることを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
【００２０】
［８］アルミニウムの固体材料を溶解する溶解工程と、溶解した溶湯を保持する保持工程と、前記保持工程から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造工程とを含むアルミニウム連続鋳造材の製造方法であって、
前記鋳造工程において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、固相率１００％未満の状態で流動させつつ前記溶解工程および前記保持工程のいずれか一方の工程の溶湯に還流する還流工程を含むことを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【００２１】
［９］前記還流工程における溶湯の固相率を固相率５０％以下に調整するようにした前項８に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【００２２】
［１０］前記鋳造工程において鋳造開始時から終了時までの間、前記還流工程による溶湯の還流を連続して行うようにした前項８または９に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【００２３】
［１１］前記還流工程において溶湯を加熱するようにした前項８〜１０のいずれか１項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【００２４】
［１２］前記鋳造工程において鋳造開始時から終了時までの間、前記鋳造工程において鋳造に供される単位時間当たりの溶湯量を、前記還流工程において還流される短時間当たりの溶湯量に対し多くなるようにした前項８〜１１のいずれか１項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【００２５】
［１３］第１および第２製造工程を含み、
前記第１および第２製造工程は、アルミニウムの固体材料を溶解する溶解工程と、溶解した溶湯を保持する保持工程と、前記保持工程から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造工程とをそれぞれ含み、
前記第１製造工程の鋳造工程において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、固相率１００％未満の状態で流動させつつ前記第２製造工程における溶解工程および保持工程のいずれか一方の工程の溶湯に混入する流動移送工程を含むことを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
【発明の効果】
【００２６】
発明［１］のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、鋳造機で鋳造に供されなかった余剰の溶湯を還流機によって保持炉等に還流しているため、金属材料としての溶湯の廃棄量を減少できて、材料歩留まりの向上およびコストの削減を図ることができる。さらに溶湯を還流させる分、溶湯流路を流動する溶湯の流量を多くできるため、流動する溶湯の温度低下を防止できて、高品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。
【００２７】
発明［２］のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、余剰の溶湯を保持炉に還流しているため、還流される溶湯と、予め保持炉に貯留された溶湯との成分をほぼ等しくでき、溶湯成分のバラツキを防止でき、アルミニウム鋳造材の品質を一層向上させることができる。
【００２８】
発明［３］のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、上記の効果をより確実に得ることができる。
【００２９】
発明［４］のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、余剰の溶湯を効率良くスムーズに還流することができる。
【００３０】
発明［５］のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、電磁ポンプの出力調整によって、余剰の溶湯の還流量を調整することができ、ひいては装置全体の溶湯の循環量を適切に制御することができ、より安定した状態で効率良くアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。
【００３１】
発明［６］のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、溶湯の温度低下による悪影響をより確実に防止することができる。
【００３２】
発明［７］のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、上記と同様に、材料歩留まりの向上およびコストの削減を図りつつ、高品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。
【００３３】
発明［８］のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、上記装置発明の製造プロセスを特定するものであるため、上記と同様に、溶湯廃棄量の減少およびコストの削減を図りつつ、高品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。
【００３４】
発明［９］のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、余剰の溶湯に十分な流動性を付与できて、余剰の溶湯をより一層確実に還流することができる。
【００３５】
発明［１０］のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、上記の効果をより確実に得ることができる。
【００３６】
発明［１１］のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、溶湯の温度低下による悪影響をより確実に防止することができる。
【００３７】
発明［１２］のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、高い生産効率を維持することができる。
【００３８】
発明［１３］のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、上記と同様に、材料歩留まりの向上およびコストの削減を図ることができる上さらに、高品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図である。
【図２】図２は第１実施形態のアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す側面図である。
【図３】図３はこの発明の第２実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図である。
【図４】図４は第２実施形態のアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す側面図である。
【図５】図５はこの発明の第３実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図である。
【図６】図６はこの発明の第４実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
＜第１実施形態＞
図１はこの発明の第１実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図、図２は模式化して示す側面図である。
【００４１】
両図に示すように本実施形態の製造装置は、溶解炉１１と、保持炉１２と、鋳造機２と、還流機３とを基本的な構成要素として備えている。
【００４２】
溶解炉１１は、電解炉等の加熱炉によって構成され、溶解前のアルミニウム固体材料を投入して溶解し溶湯Ｗ１を製造し、その溶湯Ｗ１の成分を調整するためのものである。
【００４３】
保持炉１２は、電解炉等の加熱炉によって構成され、溶解炉１１で溶解された溶湯Ｗ１を移注し、その溶湯Ｗ１を安定状態に保持するとともに、清浄化および成分調整を行うためのものである。さらに保持炉１２は、必要に応じて成分調整時に固体材料を投入して溶解することもあるが、主として溶湯Ｗ１を安定状態に保持することを目的としている。保持炉１２は一般的には電解炉１１ほど出力は高くない。
【００４４】
なお本実施形態においては、溶解炉１１と、保持炉１２とを別々に用いる場合を例に挙げて説明しているが、本発明においては、後の第２実施形態等で説明するように、溶解炉１１および保持炉１２の双方の機能を兼ね備え、電解炉等の加熱炉によって構成された１つの溶解保持炉を用いるようにしても良い。
【００４５】
本実施形態の製造装置において、溶解炉１１および保持炉１２間には、樋等によって構成される炉間流路１５が設置されており、溶解炉１１によって溶解した溶湯Ｗ１が炉間流路１５を自重により流下して保持炉１２内に供給されるように構成されている。
【００４６】
保持炉１２および鋳造機２間には、樋等によって構成される鋳造往路２５が設置されており、保持炉１２内で保持された溶湯Ｗ１が鋳造往路２５を自重により流下して鋳造機２に供給されるように構成されている。
【００４７】
鋳造機２は、鋳造方向が垂直下向きに設定された竪型連続鋳造装置によって構成されており、供給された溶湯Ｗ１を鋳型に通して凝固させることによって、所定長さの棒状の連続鋳造材（鋳塊）Ｗ２を半連続的に順次製造するものである。
【００４８】
また本実施形態において、還流機３は、鋳造機２によって鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１を保持炉１２に戻す機能を備えている。
【００４９】
すなわち鋳造往路２５の下流側端部には、鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１を鋳造機２の外側（下流側）に排出する溶湯排出部３０が設けられており、その溶湯排出部３１が電磁ポンプ３６の吸引口に接続されている。さらに電磁ポンプ３６の吐出口と保持炉１２との間には、樋や配管等によって構成される還流路３５が設置されている。
【００５０】
そして電磁ポンプ３６を駆動すると、溶湯排出部３０から余剰の溶湯Ｗ１が電磁ポンプ３６の吸引口から吸い込まれて、電磁ポンプ３６の吐出口から還流路３５の上流側端部に吐出される。還流路３５の上流側端部に吐出された溶湯Ｗ１は還流路３５を自重により流下して保持炉１２内に戻されるように構成されている。
【００５１】
ここで本実施形態においては、溶湯排出部３０、還流路３５および電磁ポンプ３６によって還流機３が構成されている。さらに電磁ポンプ３６によって還流ポンプが構成されている。
【００５２】
また本実施形態においては、溶解炉１１によって固体材料を溶解する工程を溶解工程と称し、保持炉１２によって溶湯Ｗ１を保持する工程を保持工程と称し、鋳造往路１６から供給された溶湯Ｗ１を鋳造機２によって鋳造する工程を鋳造工程と称し、還流機３によって鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１を保持炉１２に還流する工程を還流工程と称するものである。
【００５３】
本実施形態の製造装置において、溶解炉１１で溶解された溶湯Ｗ１は、炉間流路１５を通って保持炉１２に供給され、さらに保持炉１２から溶湯Ｗ１が鋳造往路２５を通って鋳造機２に供給される。鋳造機２に供給された溶湯Ｗ１は、鋳型を通って凝固されて連続鋳造材Ｗ２が製造される。一方、鋳造機２において、鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１は、電磁ポンプ３６に汲み上げられて、還流路３５を通って保持炉１２に還流されるものである。
【００５４】
以上の構成の本実施形態のアルミニウム連続鋳造材の製造装置によれば、鋳造機２で鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１を還流機３によって保持炉１２に還流しているため、溶湯Ｗ１が保持炉１２および鋳造機２間を循環するようになる。このため溶湯Ｗ１を還流させる分、鋳造往路２５等の溶湯流路を流動する溶湯Ｗ１の流量が多くなり、溶湯Ｗ１が冷却し難く、流動する溶湯Ｗ１の温度低下を有効に防止することができる。例えば鋳造機２における上流側の鋳型内の溶湯Ｗ１と、下流側の鋳型内の溶湯Ｗ１との温度差を小さくすることができ、溶湯温度差による製品としての連続鋳造材Ｗ１の品質のバラツキを抑制することができ、高品質の連続鋳造材Ｗ２を終始安定した状態で製造することができる。
【００５５】
参考までに、溶湯を循環させない従来の製造装置では、鋳造機２において１番目に入湯される最も上流側の鋳型の溶湯と、最後に入湯される最も下流側の鋳型の溶湯との間に５０℃程度の温度差が生じる場合があるのに対し、本実施形態の製造装置においては、この温度差を小さくすることができる。
【００５６】
また余剰の溶湯Ｗ１を保持器１２に還流することによって、金属材料としての溶湯Ｗ１を有効に利用することができるため、材料歩留まりを向上できて、コストを削減することができる。
【００５７】
また本実施形態においては、所定の鋳造工程が終了した後、次の鋳造工程を開始するまでの間、溶湯Ｗ１を保持炉１２、鋳造往路２５および還流機３間に循環させておくことがきる。これにより、各溶湯流路２５，３５を適度な高温に保持でき、鋳造開始前の予熱付与作業を省略でき、鋳造開始する際に直ちに目標温度まで昇温させることができる。従って鋳造停止状態から短時間で鋳造を開始することができ、生産効率を向上できるとともに、溶湯温度の低下による鋳塊組織の品質低下も確実に抑制でき、鋳造（鋳塊）製品として高い品質のアルミニウム連続鋳造材Ｗ２を製造することができる。さらに鋳造開始前に、溶湯流路等への予熱の付与や清浄化のために行う捨て溶湯も必要なく、この点からも材料の有効利用を図ることができて、歩留まりの向上およびコストの削減を図ることができる。
【００５８】
さらに本実施形態においては、鍛造工程終了後も溶湯Ｗ１を循環させることができるため、鋳造材Ｗ２の小型化のために鋳型等の鋳造系の機器のみを小さく設定しても、溶湯Ｗ１が溶湯流路２５，３５に残留することがなく、溶湯Ｗ１の廃棄量を格段に減少させることができ、廃棄材料の再利用時に必要なコストを削減することができる。換言すると、コストを削減しつつ、鋳造材Ｗ２の小型化、高品質化を確実に図ることができる。
【００５９】
さらに本実施形態の製造装置においては、余剰の溶湯Ｗ１を流動させて保持炉１２に還流するものであるため、余剰の材料（溶湯Ｗ１）を自動的に回収して再利用でき、作業効率を低下させることなく、歩留まりを向上させることができ、より一層コストの削減を図ることができる。
【００６０】
ここで本実施形態においては、余剰の溶湯Ｗ１を流動によって保持炉１２に還流するために、余剰の溶湯Ｗ１の固相率を１００％未満に調整する必要がある。特に、溶湯Ｗ１の固相率を５０％以下に調整することによって、余剰の溶湯Ｗ１に十分な流動性を付与でき、よりスムーズに溶湯Ｗ１を還流することができる。従って余剰の溶湯Ｗ１が凝固して還流路３５や電磁ポンプ３６の配管系を詰まらせたり閉塞したりする等の不具合を確実に防止することができる。
【００６１】
なお本実施形態において、溶湯Ｗ１が部分的に凝固していたり、部分的に液相線以下となっていても、溶湯Ｗ１に流動性が保持されていれば、保持炉１２に戻すことは可能である。
【００６２】
さらに本実施形態において、還流路３５等の還流機３に、余剰の溶湯Ｗ１を加熱するための昇温機を配置しても良い。この場合には、還流される溶湯Ｗ１を加熱することによって溶湯Ｗ１の温度低下をより確実に防止できるため、溶湯Ｗ１の不用意な凝固をより確実に防止できて、流路や配管系の詰まりや閉塞をより確実に防止することができる。さらに所定の温度を保った状態で余剰の溶湯Ｗ１を保持炉１２内に投入することができるため、予め保持炉１２内に貯留される溶湯Ｗ１と、還流される溶湯Ｗ１との間の温度差を小さくすることができ、保持炉１２内の溶湯温度を適温に保つことができる。このため安定した状態の溶湯Ｗ１を常に鋳造機２に供給することができ、より高い品質の連続鋳造材Ｗ２を製造することができる。
【００６３】
また本実施形態においては、鋳造機３から排出される余剰の溶湯Ｗ１を保持炉１２内に還流させるようにしているため、還流される溶湯Ｗ１の成分と、予め保持炉１２内に貯留される溶湯Ｗ１の成分とがほぼ等しくなる。このため、溶湯Ｗ１の還流によって保持炉１２内の溶湯Ｗ１の成分が変化してしまうような不具合を確実に防止でき、安定した成分の溶湯Ｗ１を鋳造機２に供給でき、この点からも、高い品質の連続鋳造材Ｗ２を製造することができる。
【００６４】
また本実施形態においては、溶湯Ｗ１を循環させて溶湯温度の低下を防止するものであるため、溶解炉１１から出湯される溶湯Ｗ１の温度を過度に上昇させる必要がなく、微細化材の失活や溶湯水素ガス量の増加等の発生を防止でき、連続鋳造材Ｗ２の品質をなお一層向上させることができる。
【００６５】
また本実施形態においては、鍛造機２から排出された余剰の溶湯Ｗ１を電磁ポンプ３６で汲み上げて戻すようにしているため、電磁ポンプ３６の出力の調整によって、余剰の溶湯Ｗ１の流量（還流量）を調整することができ、ひいては装置全体の溶湯Ｗ１の循環量を適切に制御することができ、バラツキなく安定した状態で効率良く連続鋳造材Ｗ２を製造することができる。
【００６６】
また本実施形態では、鋳造機２において鋳造に供される溶湯Ｗ１は、鋳造に供されずに還流される余剰の溶湯Ｗ１に対し、単位時間当たりの容量（流量）を多くするのが好ましい。すなわち還流される余剰の溶湯Ｗ１が多くなり過ぎる場合には、鋳造量が少なくなり、生産効率の低下を来すおそれがある。従って既述したように鍛造に供する溶湯Ｗ１を多くすることによって、温度低下等による品質低下を防止しつつ、生産効率を確実に向上させることができる。
【００６７】
なお本実施形態においては、鋳造機３から排出される余剰の溶湯Ｗ１を保持炉１２に還流させるようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、余剰の溶湯Ｗ１を溶解炉１１に還流させるようにしても良い。さらに余剰の溶湯Ｗ１を溶解炉１１および保持炉１２の双方に分岐して還流させるようにしても良い。
【００６８】
＜第２実施形態＞
図３および図４はこの発明の第２実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を示す模式図である。両図に示すようにこの第２実施形態の製造装置は、溶解保持炉１と、鋳造機２と、還流機３とを基本的な構成要素として備えている。
【００６９】
電解保持炉１は既述した通り、溶解炉１１および保持炉１２の双方の機能を兼ね備えたものである。
【００７０】
還流機３は、余剰の溶湯Ｗ１を一時的に貯留しておくための第１および第２の２つのバッファタンク（溶湯仮貯めタンク）３１，３２と、樋等によって構成される還流路３５とを備えている。
【００７１】
還流路３５は、その一端側（下流側端部）が溶解保持炉１に接続されるとともに、他端側（上流側端部）が鋳造機２の溶湯排出部３０の上方に対応して配置されている。
【００７２】
第１および第２バッファタンク３１，３２は、溶湯排出部３０に対応する溶湯回収位置（図３において第１バッファタンク３１が配置される位置）と、還流路３５に対応する溶湯注出位置（図４において第１バッファタンク３１が配置される位置）と、溶湯排出部３０の下方に対応する退避位置（図３において第２バッファ３２が配置される位置）との間で移動自在に構成されるとともに、溶湯注出位置においては、還流路３５側に傾倒可能に構成されている。
【００７３】
また各バッファタンク３１，３２は、溶湯回収位置に配置された状態では、溶湯排出部３０から排出される余剰の溶湯Ｗ１を回収できるように構成されるとともに、溶湯注出位置に配置された状態では傾倒することによって、内部に回収された溶湯Ｗ１を還流路３５に注出できるように構成されている。さらにバッファタンク３１，３２は、いずれか一方のバッファタンクが退避位置に配置された状態では、残り一方のバッファタンクによる溶湯回収動作や注出動作に影響しないように配置されている。
【００７４】
この第２実施形態の製造装置において、他の構成は上記第１実施形態の製造装置と実質的に同様であるため、同一部分に同一符号を付すことにより、重複説明は省略する。
【００７５】
本第２実施形態の製造装置において、例えば図３に示すように第１バッファタンク３１が溶湯回収位置に配置され、第２バッファタンク３２が退避位置に配置された状態で、鋳造が開始されると、溶解保持炉１から注出された溶湯Ｗ１が鋳造往路２５を自重により流下して鋳造機２に移送されて、その溶湯Ｗ１が鋳造機２の鋳型を通って凝固することによって、所定長さの棒状の連続鋳造材（鋳塊）Ｗ２が順次製造される。
【００７６】
また、鋳造機２に供給された溶湯Ｗ１のうち、鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１は、溶湯排出部３０から排出されて第１バッファタンク３１に回収される。こうして鋳造機２による鋳造加工が連続して行われる一方、第１バッファタンク３１の溶湯Ｗ１が一杯になると、図４に示すように第１バッファタンク３１が上昇して溶湯注出位置に配置されるとともに、第２バッファタンク３２が上昇して溶湯回収位置に配置される。そして第２バッファタンク３２によって、溶湯排出部３０から排出される余剰の溶湯Ｗ１が引き続き回収されることになる。なお本実施形態においては、第１バッファタンク３１による溶湯Ｗ１の回収から第２バッファタンク３２による溶湯Ｗ１の回収に切り替わる間に、溶湯Ｗ１の漏出を防止するために、溶湯排出部３０からの溶湯Ｗ１の排出を一時的に停止するための手段を設けるようにしても良い。
【００７７】
また溶湯注出位置に配置された第１バッファタンク３１は傾倒して、内部の溶湯Ｗ１を還流路３５に注出する。こうして還流路３５に注出された余剰の溶湯Ｗ１は、還流路３５を自重で流動して溶解保持炉１に還流される。さらに第１バッファタンク３１内の全ての溶湯Ｗ１が還流路３５に注出された後、図４の想像線（二点鎖線）に示すように、第１バッファタンク３１は、傾倒状態から正規の状態に戻りつつ、第２バッファタンク３２と干渉を避けながら、退避位置へと移動する。
【００７８】
以上のような動作が連続して繰り返し行われることによって、連続鋳造棒Ｗ２の製造が連続して行われるものである。
【００７９】
この第２実施形態の製造装置においても、上記第１実施形態と同様、鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１を溶解保持炉１に還流することによって、溶湯Ｗ１を循環させるようにしているため、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８０】
なお、本第２実施形態においては、バッファタンク３１，３２に溶湯Ｗ１を加熱するための昇温機を設けることによって、還流される溶湯Ｗ１の温度低下による不具合を確実に防止することができる。
【００８１】
＜第３実施形態＞
図５はこの発明の第３実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図である。同図に示すようにこの製造装置は、第１および第２製造工程を実施する第１および第２製造設備が直列に並んで配置されている。すなわち第１製造設備は、溶解工程および保持工程を行う第１溶解保持炉１ａと、鋳造工程を行う第１鋳造機２ａと、第１溶解保持炉１ａから第１鋳造機２ａに溶湯Ｗ１を供給する第１鋳造往路２５ａとを備えている。さらに第２製造設備は、溶解工程および保持工程を行う第２溶解保持炉１ｂと、鋳造工程を行う第２鋳造機２ｂと、第２溶解保持炉１ｂから第２鋳造機２ｂに溶湯Ｗ１を供給する第２鋳造往路２５ｂとを備えている。
【００８２】
また本実施形態の製造装置においては、第１鋳造機２ａにおいて鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１を第２溶解保持炉１ｂに移送する連結機４を備えている。
【００８３】
連結機４は、第１鋳造機２ａにおいて鋳造に供されなかった溶湯Ｗ１を排出する溶湯排出部３０ａと、第２溶解保持炉１ｂとを連結する連結流路４５を備え、溶湯排出部３０ａから排出される余剰の溶湯Ｗ１が連結流路４５を自重で流下して第２溶解保持炉１ｂ内に供給されるように構成されている。
【００８４】
なお本実施形態においては、余剰の溶湯Ｗ１を、連結機４によって第１鋳造機２ａから第２溶解保持炉１ｂに移送する工程を流動移送工程と称している。
【００８５】
また本実施形態において第２鋳造機２ｂから余剰の溶湯Ｗ１が排出されないようになっているが、後に詳述するように第２鋳造機２ｂに溶湯排出部を形成して、その溶湯排出部から余剰の溶湯Ｗ１を排出して、上流側の溶解保持炉１ａに還流したり、下流側に配置される次の溶解保持炉に供給するようにしても良い。
【００８６】
この第３実施形態の製造装置において他の構成は、上記第１および第２実施形態の製造装置と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一または相当符号を付して重複説明は省略する。
【００８７】
本第３実施形態の製造装置において、第１溶解保持炉１ａから溶湯Ｗ１が第１鋳造往路２５ａを通って第１鋳造機２ａに供給されて、そこで鋳造されて連続鋳造材Ｗ２が製造される一方、第１鋳造機２ａにおいて鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１は溶湯排出部３０ａから排出されて連結流路４５を通って第２溶解保持炉１ｂに供給される。第２溶解保持炉１ｂに供給された溶湯Ｗ１は、予め第２溶解保持炉１ｂに貯留された溶解Ｗ１に混入されるとともに、その第２溶解保持炉１ｂ内の溶湯Ｗ１が第２鋳造往路２５ｂを介して第２鋳造機２ｂに供給される。第２鋳造機２ｂに供給された溶湯Ｗ１は、そこで鋳造されて連続鋳造材Ｗ２が製造される。
【００８８】
なお第１鋳造機２ａの溶湯排出部３０ａと第２溶解保持炉１ｂ間に高低差がなく、溶湯Ｗ１を連結流路４５に沿って自重で流動させるのが困難な場合には、上記実施形態のように、連結機４にポンプ等の強制循環手段を設けて、溶湯Ｗ１を溶湯排出部３０ａから第２溶解保持炉１ｂに送り込むようにすれば良い。
【００８９】
以上のようにこの第３実施形態の製造装置によれば、第１鋳造機２ａで鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１を連結機４によって第２溶解保持炉１ｂに供給するようにしているため、余剰の溶湯を第２溶解保持炉１ｂに供給する分、第１鋳造往路２５ａ等の溶湯流路を流動する溶湯Ｗ１の流量が多くなり、溶湯Ｗ１が冷却し難く、溶湯Ｗ１の温度低下を防止することができる。このため上記と同様、高い品質の連続鋳造材Ｗ２を効率良く製造することができる。
【００９０】
また本第３実施形態において、連結機４に昇温機を設けて、第１鋳造機２ａから排出される余剰の溶湯Ｗ１を昇温させて第２溶解保持炉１ｂに供給するようにすれば、第２溶解保持炉１ｂ内での溶解温度の変動を防止でき、より安定した状態で連続鋳造材Ｗ２を製造することができる。
【００９１】
なお上記第３実施形態においては、第１および第２の２つの製造設備を直列に配置する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、３つ以上の製造設備を直列に配置するようにしても良い。さらに本発明において、２つ以上の製造設備を直列に配置した上で、最終（下流側端部）の製造設備の鋳造機に溶湯排出部を設け、その溶解排出部から排出される余剰の溶湯を、上記第１および第２実施形態の還流機３を用いて、上流側のいずれかの製造設備における溶解炉、保持炉または溶解保持炉に還流させるようにしても良い。
【００９２】
＜第４実施形態＞
図６はこの発明の第４実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図である。同図に示すようにこの第４実施形態の製造装置においては、鋳造機２として、鋳造方向が水平方向（横向き）に設定された横型（水平型）連続鋳造機が用いられている。
【００９３】
この第４実施形態の製造装置において他の構成は、上記第１実施形態と実質的に同様であるため、同一部分に同一符号を付して重複説明は省略する。
【００９４】
本実施形態の製造装置において、溶解保持炉１の溶湯Ｗ１が鋳造往路２５を通って鋳造機２に供給され、そこで溶湯Ｗ１が鋳型を通って凝固することによって、棒状の連続鋳造材（鋳塊）Ｗ２が水平方向に連続して供給される。さらに鋳造機２で鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１は、溶湯排出部３０から電磁ポンプ３６の吸引口から吸い込まれて、電磁ポンプ３６の吐出口から還流路３５に吐出される。還流路３５の吐出された溶湯Ｗ１は還流路３５を流下して溶解保持炉１内に戻される。
【００９５】
この第４実施形態の製造装置においても、上記第１および第２実施形態と同様、鋳造に供されなかった余剰の溶湯Ｗ１を溶解保持炉１に還流することによって、溶湯Ｗ１を循環させるようにしているため、上記第１および第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９６】
なお、本第４実施形態において、還流機３の還流路３５に溶湯Ｗ１を加熱するための昇温機を設けることによって、還流される溶湯Ｗ１の温度低下による不具合を確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
この発明のアルミニウム連続鋳造材の製造装置は、例えばアルミニウムの押出材、圧延材、鍛造材用等の材料として用いられるアルミニウム連続鋳造材を製造する際に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９８】
１，１ａ，１ｂ：溶解保持炉
１１：溶解炉
１２：保持炉
２，２ａ，２ｂ：鋳造機
３：還流機
３５：還流路
３６：電磁ポンプ（還流ポンプ）
４：連結機（流動移送機）
Ｗ１：溶湯
Ｗ２：連続鋳造材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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