(57)【要約】【課題】金属またはその合金を連続鋳造する際に、鋳塊の破断及び溶湯漏れが発生することなく安定した状態で引き抜くことができる連続鋳造鋳型を提供すること。【解決手段】連続鋳造用鋳型３は、貯溜した溶湯２が吐出される鋳込口１ａを有する保持炉１と、この保持炉１の外側に設けられ鋳込口１ａに連通する鋳造空間９を形成する一対の黒鉛鋳型４，４と、この黒鉛鋳型４，４を冷却する水冷ジャケット５，５と、を備えている。連続鋳造用鋳型３は、鋳造空間９に溶湯２を通過させることにより鋳塊７を鋳造する。黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間の鋳込口側に非接触の空洞からなる非接触部１０，１０が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯溜した溶湯が吐出される鋳込口を有する保持炉と、
この保持炉の外側に設けられ前記鋳込口に連通する鋳造空間を形成する一対の黒鉛鋳型と、
この黒鉛鋳型を冷却する水冷ジャケットと、を備え、
前記鋳造空間に前記溶湯を通過させることにより鋳塊を鋳造する連続鋳造用鋳型において、
前記黒鉛鋳型と前記水冷ジャケットとの間の鋳込口側に、空洞からなる非接触部が形成されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項２】
前記黒鉛鋳型と前記水冷ジャケットとの間の鋳塊出口側寄りに、前記黒鉛鋳型と前記水冷ジャケットが互いに接触する接触面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項３】
前記非接触部は、少なくとも前記鋳込口から前記鋳造空間内に前記溶湯を注湯後、鋳塊中心部が凝固する部位まで形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の連続鋳造用黒鉛鋳型。
【請求項４】
前記黒鉛鋳型は、前記鋳造空間の端面から前記非接触部までの厚さが、前記鋳造空間から前記接触面までの厚さより薄く形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項５】
前記非接触部には、断熱性物質が内設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型を用い、
凝固温度範囲が５０℃から４５０℃の金属またはその合金からなる前記溶湯を鋳造することを特徴とする水平連続鋳造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型を用い、
前記鋳塊を、厚さが５ｍｍから１５ｍｍに連続鋳造することを特徴とする水平連続鋳造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型を用い、
前記溶湯は、成分組成がマグネシウムを５〜１５質量％を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物とし、
前記連続鋳造鋳型に導く前記溶湯の温度を７００〜８５０℃とし、
平均鋳造速度を１００〜５００ｍｍ／ｍｉｎとし、
前記鋳塊を後退させる後退ストロークを０.５〜５ｍｍとして、
前記鋳塊は、厚さが５〜５０ｍｍに連続鋳造されることを特徴とする水平連続鋳造方法。
【請求項９】
前記鋳塊を鋳造する際に、鋳造方向に前記鋳塊を送るロールを周期的に鋳造方向とは反対の方向へ回転させて前記鋳塊を後退させることを特徴とする請求項８に記載の水平連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属またはその合金を連続鋳造する連続鋳造用鋳型及び水平連続鋳造方法に関し、特に、銅合金製やアルミニウム合金製等の圧延用の薄板形状のアルミニウム合金等の鋳塊を鋳造するのに好適な連続鋳造用鋳型及び水平連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧延、押出、引抜等の塑性加工によって製造される銅合金製やアルミニウム合金製等の鋳塊の展伸材は、鋳塊品質が優れ、多様な合金に対応できる半連続鋳造法のＤＣ鋳造法（Direct Chill Casting）で製造されている。しかしながら、ＤＣ鋳造法では、「高強度材、凝固温度範囲が大きい合金では鋳造割れが発生する」という問題点があった。また、「鋳塊の底部及び頭部が非定常部であるため、製品にはならず、歩留が低い」、「熱間圧延を必要とする」という問題点もある。
【０００３】
この問題点を解決する方法としては、鋳造割れが発生せず、連続鋳造が可能で熱間圧延工程を省略できる双ロール式連続鋳造圧延法等の薄板連続鋳造法がある。しかしながら、この薄板連続鋳造法では、凝固温度範囲が大きい合金の場合、鋳造中に溶湯漏れが発生するため、鋳造することができなかった。
【０００４】
図１２は、従来の横型連続鋳造装置を示す図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ拡大断面図である。
図１２（ａ）に示すように、従来、凝固温度範囲が大きい合金の鋳造が可能な装置としては、水冷ジャケット５００に黒鉛鋳型４００をセットした連続鋳造装置Ａ１００が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。この連続鋳造装置Ａ１００では、保持炉１００に貯溜した溶湯２００を黒鉛鋳型４００内の鋳造空間９００に注入し、水冷ジャケット５００によって黒鉛鋳型４００を冷却しながら溶湯２００を黒鉛鋳型４００で抜熱して凝固させている。
【０００５】
連続鋳造装置Ａ１００は、溶解炉で溶融された金属の溶湯２００を貯溜する保持炉１００と、保持炉１００の下部側壁に形成された鋳込口１１０から溶湯２００を導入し抜熱して鋳塊７００を形成する鋳型３００と、鋳塊７００を鋳型３００から引き抜いて連続的に鋳造するためのピンチロール８００と、から主に構成されている。
【０００６】
図１２（ｂ）に示すように、鋳型３００は、鋳造空間９００を形成する上下一対の黒鉛鋳型４００の上下外側に、通水路５１０を有する水冷ジャケット５００が配置され、その上下外側にそれぞれ配置された鋳型外枠６００をボルト締めして組み立てられている。
連続鋳造装置Ａ１００は、鋳造空間９００に溶湯２００を導入して、水冷ジャケット５００で黒鉛鋳型４００を冷却することにより、溶湯２００が凝固されて、鋳塊７００が形成される。連続鋳造装置Ａ１００では、その鋳塊７００をピンチロール８００で引き抜くことで、保持炉１００から鋳造空間９００に供給された溶湯２００が連続鋳造される。
【０００７】
しかしながら、連続鋳造装置Ａ１００では、鋳造空間９００に溶湯２００が導入されたときの黒鉛鋳型４００への抜熱量が大きいので、鋳込口１１０側付近で溶湯２００が急速に凝固することにより、ピンチロール８００で引き抜く際に、その部位の引出抵抗が増大するため、鋳塊７００が破断し易いという問題がある。
これを防止する手段としては、鋳塊７００の引抜速度を上げて、単位時間当たりの入熱を増加させることが考えられるが、この場合、鋳型３００の鋳塊出口４１０側で、冷却不足により溶湯漏れが発生するという問題がある。
【０００８】
前記鋳造空間９００内で鋳塊７００が破断するのを防止した黒鉛鋳型４００としては、黒鉛鋳型４００の溶湯２００が接触する面に耐熱性物質等を被着し、黒鉛鋳型４００内での凝着を抑制することにより、鋳塊７００の破断に起因する鋳塊割れの欠陥を防止した連続鋳造用鋳型が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、溶湯が接触する面にセラミックス材を複合させた黒鉛鋳型により高品質の鋳塊を鋳造できるようにした複合黒鉛鋳型としては、特許文献２に開示された連続鋳造用複合鋳型が知られている。
しかしながら、前記特許文献１，２に記載の連続鋳造用鋳型のように、黒鉛鋳型の溶湯が接触する面に耐熱性物質等を被着した場合には、鋳造中に耐熱性物質等が剥離するため、長時間にわたって安定した鋳造ができないという問題点があった。
【００１０】
このような問題点を解消して黒鉛鋳型の温度を適度に保ち、溶湯入側付近での凝固を防止した連続鋳造用鋳型としては、黒鉛鋳型と水冷ジャケットとの間に緩衝帯を設けて、熱交換を抑制した連続鋳造用鋳型が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−３１８０３３号公報（請求項１及び図２）
【特許文献２】特開平５−３１８０３４号公報（請求項１及び図２）
【特許文献３】特開平２−１５１３４７号公報（特許請求の範囲及び第１図）
【特許文献４】特開平６−２１８４９７号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献３に記載の連続鋳造用鋳型では、黒鉛鋳型と水冷ジャケットとの間全体に緩衝帯を設けているので、冷却能力が必要な鋳塊出口側の冷却も緩和されてしまうため、溶湯漏れが発生し易く、実用化できないという問題点があった。即ち、凝固温度範囲が大きい合金では溶湯を凝固させるに足る鋳型長さが長くなり過ぎるので鋳造設備をコンパクトにできずに鋳型の段取り変え作業が煩雑となり易く実動率が低くなる問題や、凝固温度範囲が小さい合金と区別された専用設備を導入する場合も設備費用が嵩む問題があった。
したがって、鋳塊の破断を防止し、かつ、溶湯漏れの防止を併せて行うことができる連続鋳造用鋳型の構成は存在しなかった。
【００１３】
また、Ａｌ−５〜１５質量％Ｍｇ合金等の凝固温度範囲が大きい合金を連続鋳造する場合は、鋳型からの冷却により形成される鋳型内部の固液共存部が大きくなる。この固液共存部は、強度が低く、容易に鋳塊が破断する。また、板両端部は板中央部に比べ鋳型からの抜熱量が大きいため、鋳塊の幅方向での抜熱量は不均一となる。このため、鋳塊を鋳型から引き抜く際に、鋳型内にて板両端部の凝固層と鋳型との間で摩擦抵抗が生じると、板中央部の強度の低い固液共存部で鋳塊が破断するという問題点があった。
【００１４】
この鋳塊の破断を防止するものとしては、鋳塊からの抜熱量が大きい鋳型の幅方向の両端部の冷却を緩和し、鋳塊の幅方向での抜熱量を均一に揃えるようにした鋳型が提案されている。
【００１５】
例えば、特許文献４では、鋳塊の幅方向の両端に対応する鋳型の両端部の黒鉛鋳型と水冷ジャケットとの間に矩形の貫通孔を施した連続鋳造用鋳型が提案されている。
しかしながら、この連続鋳造用鋳型は、鋳塊の両端部の冷却が過剰に緩和されるため、溶湯漏れが発生し易いという問題点があるので、実用化することができない。
【００１６】
従来の水平連続鋳造方法では、凝固温度範囲が大きい合金を鋳造する場合、鋳塊の幅方向での抜熱量が不均一であるため、鋳塊を引き抜く際に、鋳型内にて板両端部の凝固層と鋳型との間で摩擦抵抗が生じると、板中央部の強度の低い固液共存部で鋳塊が破断するという問題点があった。
【００１７】
また、鋳塊の幅方向の抜熱量を均一に揃えるために、鋳塊の幅方向の両端に対応する鋳型の両端部の黒鉛鋳型と水冷ジャケットとの間に矩形の貫通孔（空洞部）を施して連続鋳造する水平連続鋳造方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。
しかしながら、この水平連続鋳造方法であっても、鋳塊の両端部の冷却が過剰に緩和され、溶湯漏れが発生するため、鋳造することができない。したがって、従来の水平連続鋳造方法では、鋳塊の破断と溶湯漏れを同時に防止することはできなかった。
【００１８】
そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、金属またはその合金を連続鋳造する際に、鋳塊の破断及び溶湯漏れが発生することなく安定した状態で引き抜くことができる連続鋳造鋳型と、Ａｌ−５〜１５質量％Ｍｇ合金等の凝固温度範囲が大きい合金を連続鋳造する際に、鋳塊の破断や溶湯漏れが発生することなく安定した状態で引き抜くことができる水平連続鋳造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の連続鋳造用鋳型は、前記鋳造空間に前記溶湯を通過させることにより鋳塊を鋳造する連続鋳造用鋳型において、前記黒鉛鋳型と前記水冷ジャケットとの間の鋳込口側に、空洞からなる非接触部が形成されていることを特徴とする。
ここで、「鋳込口側」とは、連続鋳造用鋳型において、連続鋳造用鋳型の保持炉側の端面から鋳塊出口の開口端の近傍までの領域となる位置をいう。
【００２０】
かかる構成によれば、連続鋳造用鋳型は、黒鉛鋳型と水冷ジャケットとの間の鋳込口側
に非接触の空洞からなる非接触部が形成されていることにより、金属またはその合金を連続鋳造する際に、非接触部によって鋳込口付近の黒鉛鋳型と水冷ジャケットとの間の熱移動が抑制されるため、黒鉛鋳型の鋳込口付近が水冷ジャケットにより局部的に過冷却されるのを防止することができる。
【００２１】
請求項２に記載の連続鋳造用鋳型は、請求項１に記載の連続鋳造用鋳型であって、前記黒鉛鋳型と前記水冷ジャケットとの間の鋳塊出口側寄りに、前記黒鉛鋳型と前記水冷ジャケットが互いに接触する接触面が形成されていることを特徴とする。
ここで、「鋳塊出口側寄り」とは、連続鋳造用鋳型において、連続鋳造用鋳型の保持炉側の端面から鋳塊出口の開口端までの間の領域を、任意の地点で鋳込口側と鋳塊出口側とに二分した場合の鋳塊出口側の領域をいう。
【００２２】
かかる構成によれば、黒鉛鋳型と水冷ジャケットとの間の鋳塊出口側寄りに、黒鉛鋳型と水冷ジャケットが互いに接触する接触面が形成されていることによって、鋳塊出口側寄りの温度を接触面により加減して調整することが可能となる。
【００２３】
請求項３に記載の連続鋳造用鋳型は、請求項１または請求項２に記載の連続鋳造用鋳型であって、前記非接触部は、少なくとも前記鋳込口側から前記鋳造空間内に前記溶湯を注湯後、鋳塊中心部が凝固する部位まで形成されていることを特徴とする。
【００２４】
かかる構成によれば、鋳込口から鋳造空間内に前記溶湯を注湯後、鋳塊中心部が完全に凝固する部位まで非接触部が形成されていることによって、溶湯が完全に凝固するまでの冷却を緩和させることができる。このため、溶湯は、鋳造空間の鋳込口付近での凝固が抑制され、鋳塊が破断することなく引き抜かれるようになる。
【００２５】
請求項４に記載の連続鋳造用鋳型は、請求項２または請求項３に記載の連続鋳造用鋳型であって、前記黒鉛鋳型は、前記鋳造空間の端面から前記非接触部までの厚さが、前記鋳造空間から前記接触面までの厚さより薄く形成されていることを特徴とする。
【００２６】
かかる構成によれば、鋳造空間の端面から非接触部までの厚さが、鋳造空間から接触面までの厚さより薄く形成されていることによって、薄肉部分における黒鉛鋳型の熱容量が、減少される。
【００２７】
請求項５に記載の連続鋳造用鋳型は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型であって、前記非接触部には、断熱性物質が内設されていることを特徴とする。
【００２８】
かかる構成によれば、非接触部に断熱性物質が内設されていることによって、断熱性物質により黒鉛鋳型の熱の輻射が抑制されるため、黒鉛鋳型の非接触部周辺を適温に保つことができる。
【００２９】
請求項６に記載の水平連続鋳造方法は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型を用い、凝固温度範囲が５０℃から４５０℃の金属またはその合金からなる前記溶湯を鋳造することを特徴とする。
【００３０】
かかる構成によれば、凝固温度範囲が５０℃から４５０℃の金属またはその合金であっても、連続鋳造用鋳型を用いて連続鋳造することが可能となる。
【００３１】
請求項７に記載の水平連続鋳造方法は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型を用い、前記鋳塊を、厚さが５ｍｍから１５ｍｍに連続鋳造することを特徴とする。
【００３２】
かかる構成によれば、鋳塊を、連続鋳造用鋳型を用いて厚さが５ｍｍから１５ｍｍの薄い板状に連続鋳造することが可能となる。
【００３３】
請求項８に記載の水平連続鋳造方法は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型を用い、前記溶湯は、成分組成がマグネシウムを５〜１５質量％を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物とし、前記連続鋳造鋳型に導く前記溶湯の温度を７００〜８５０℃とし、平均鋳造速度を１００〜５００ｍｍ／ｍｉｎとし、前記鋳塊を後退させる後退ストロークを０.５〜５ｍｍとして、前記鋳塊は、厚さが５〜５０ｍｍに連続鋳造されることを特徴とする。
【００３４】
かかる構成によれば、マグネシウムを５〜１５質量％含有するアルミニウム合金であっても、連続鋳造することが可能となる。
また、後退する後退ストロークが５ｍｍを超える場合には、鋳塊の表面に生じる高Ｍｇ濃度の偏析層が後退時に板状の鋳塊の内部に侵入し、その部位で鋳造割れが発生して破断する。一方、後退ストロークが０．５ｍｍ未満の場合には、固液共存部が圧縮されず、強度が低い固液共存部の領域が大きいので、鋳塊を引き抜く際に、鋳型内にて板両端部の凝固層と鋳型との間で摩擦抵抗が生じると、強度が低い固液共存部で鋳塊が破断する。したがって、鋳塊を引き抜きながら連続鋳造する場合の後退ストロークは、０．５〜５ｍｍの範囲が最適である。
また、板厚が５ｍｍ未満のマグネシウムを５〜１５質量％含有するアルミニウム合金の鋳塊を後退ストロークを０．５ｍｍにして引き抜いて連続鋳造した場合には、鋳塊の表面に生じる高Ｍｇ濃度の偏析層が後退時に板状の鋳塊の内部に侵入するため、その部位に鋳造割れが発生して破断する。一方、板厚が５０ｍｍを超える鋳塊を後退ストロークを５ｍｍにして引き抜いて連続鋳造した場合も、固液共存部が圧縮されず、強度が低い固液共存部の領域が大きいので、鋳塊を引き抜く際に、鋳型内にて板両端部の凝固層と鋳型との間で摩擦抵抗が生じると、強度が低い固液共存部で鋳塊が破断する。したがって、連続鋳造する鋳塊の板厚は、５〜５０ｍｍの範囲が最適である。
【００３５】
請求項９に記載の水平連続鋳造方法は、請求項８に記載の水平連続鋳造方法であって、前記鋳塊を鋳造する際に、鋳造方向に前記鋳塊を送るロールを周期的に鋳造方向とは反対の方向へ回転させて前記鋳塊を後退させることを特徴とする。
【００３６】
かかる構成によれば、鋳造方向に送る鋳塊を周期的に後退させて連続鋳造することによって、固液共存部が圧縮されるため、強度が低い固液共存部の領域を小さくすることができる。また、鋳塊を引き抜く際に、鋳型内にて板両端部の凝固層と鋳型との間で摩擦抵抗が生じても、固液共存部が後退ストロークによる鋳塊の後退で圧縮されることによって、強度が低く破断し易い固液共存部が小さくなるため、破断することなく鋳塊を連続鋳造することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の請求項１に係る連続鋳造用鋳型によれば、黒鉛鋳型と水冷ジャケットとの間の鋳込口側に非接触の空洞からなる非接触部を形成したことにより、金属またはその合金を連続鋳造する際に、非接触部によって水冷ジャケットで冷却される黒鉛鋳型の鋳込口付近の温度を、鋳塊の破断及び溶湯漏れが発生しない適温に調整して、溶湯の冷却を緩和して適正化することができる。このように、連続鋳造用鋳型は、特別な装置を使用することなく、金属またはその合金、特に薄板形状の鋳塊を破断することなく安定した状態に引き抜いて連続鋳造することができる。
また、本発明に係る連続鋳造用鋳型を用いることによって、ＤＣ鋳造法、薄板連続鋳造法で製造することが不可能であった凝固温度範囲が大きい合金であっても安定して鋳造することができる。
さらに、本発明に係る連続鋳造用鋳型は、連続鋳造が可能で薄板形状の鋳塊を安定して生産することができるため、歩留り、生産性の向上、熱間圧延工程の省略により、大幅なコストダウンを示すという多大な経済効果がある。
【００３８】
本発明の請求項２に係る連続鋳造用鋳型によれば、黒鉛鋳型と水冷ジャケットとの間の鋳塊出口側寄りに形成した接触面によって、鋳造空間の鋳込口付近での鋳塊の冷却を緩和させて鋳塊が破断するのを防止すると共に、鋳造空間の鋳塊出口側での冷却不足による溶湯漏れを防止することができる。
【００３９】
本発明の請求項３に係る連続鋳造用鋳型によれば、鋳込口側から鋳造空間内に溶湯を注湯後、鋳塊中心部が完全に凝固する部位まで非接触部が形成されていることによって、溶湯が凝固する温度及び凝固する位置を適宜に調整して、鋳塊を破断することなく引き抜くことができる。
【００４０】
本発明の請求項４に係る連続鋳造用鋳型によれば、鋳造空間の端面から非接触部までの厚さが、鋳造空間から接触面までの厚さより薄く形成されていることによって、薄肉部分における黒鉛鋳型の熱容量が薄肉化に伴って減少させることができると共に、短時間で黒鉛鋳型の温度を適温に安定化させることができる。これにより、鋳塊の抜熱が抑制されて、溶湯入側での凝固が抑制され、鋳塊を破断することなく引き抜くことができる。
【００４１】
本発明の請求項５に係る連続鋳造用鋳型によれば、非接触部内の断熱性物質によって、黒鉛鋳型の熱の輻射を抑制して、黒鉛鋳型を適度に保ち、鋳塊の割れの発生を防止することができる。
【００４２】
本発明の請求項６に係る水平連続鋳造方法によれば、今まで連続鋳造することが不可能であった凝固温度範囲が５０℃から４５０℃の金属またはその合金であっても、連続鋳造することができる。
【００４３】
本発明の請求項７に係る水平連続鋳造方法によれば、今まで連続鋳造することが不可能であった金属またはその合金であっても、厚さが５ｍｍから１５ｍｍの薄い板状の鋳塊に連続鋳造することが可能となる。
【００４４】
本発明の請求項８に係る水平連続鋳造方法によれば、今まで連続鋳造することが不可能であったマグネシウムを５〜１５質量％含有するアルミニウム合金であっても、連続鋳造することが可能となる。
また、鋳塊を後退させる後退ストロークを０．５〜５ｍｍの範囲とすることによって、鋳塊が破断するのを抑制して安定した状態に連続鋳造をすることができる。
また、連続鋳造する鋳塊は、板厚を５〜５０ｍｍの範囲とすることによって、今まで連続鋳造することが不可能であったマグネシウムを５〜１５質量％含有するアルミニウム合金であっても、連続鋳造することが可能となる。
【００４５】
本発明の請求項９に係る水平連続鋳造方法によれば、鋳塊を連続鋳造する際に、鋳塊を周期的に後退させながら鋳造することによって、強度が低い固液共存部の領域を小さくすることができる。その結果、鋳塊を引き抜く際に、鋳型内にて板両端部の凝固層と鋳型との間で摩擦抵抗が生じても、固液共存部が後退ストロークによる鋳塊の後退で圧縮されることによって、強度が低く破断し易い固液共存部が小さくなるため、破断するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型を示す連続鋳造装置の概略断面図である。
【図２】図１のＷ−Ｗ断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型を示す要部概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型の非接触部の長さを説明するための要部概略断面図である。
【図５】鋳塊中心部が完全に凝固する部位を特定する方法を示す図であり、（ａ）は鋳込口付近の黒鉛鋳型の温度を示すグラフであり、（ｂ）は鋳造空間の鋳込口付近の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型の第１変形例を示す要部概略断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型の第２変形例を示す鋳込口側の断面図であり、（ａ）は非接触部の一例を示す要部概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型の第２変形例を示す鋳込口側の断面図であり、（ａ）は非接触部の左右両側に隙間を有する変形例を示す要部概略縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型の第３変形例を示す図であり、（ａ）は傾斜面を有する非接触部の一例を示す要部概略断面図であり、（ｂ）は凸部を有する非接触部の一例を示す要部概略断面図であり、（ｃ）は凹部を有する非接触部の一例を示す要部概略断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型の第４変形例を示す図であり、連続鋳造装置の概略図を示す。
【図１１】本発明の実施形態に係る連続鋳造装置の第４変形例と比較例を示す図であり、（ａ）は第４実施例の鋳型で鋳造された鋳塊の状態を示す説明図、（ｂ）は比較例の鋳型で鋳造された鋳塊の状態を示す説明図である。
【図１２】従来の横型連続鋳造装置を示す図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、図１及び図２を参照して発明を実施するための形態を説明する。まず初めに、連続鋳造用鋳型（以下、単に「鋳型」という。）を説明する前に、連続鋳造装置Ａ、保持炉１、溶湯２及び鋳塊７について説明する。
【００４８】
≪連続鋳造装置の構成≫
図１に示すように、連続鋳造装置Ａは、金属またはその合金の溶湯２から板状の鋳塊７を連続鋳造する装置である。さらに詳述すると、連続鋳造装置Ａは、保持炉１の外側に隣接して設けた鋳型３を用いて、鋳造空間９の一端側の鋳込口１ａから溶湯２を供給して、黒鉛鋳型４内で溶湯を凝固させ、鋳造空間９の他端側から鋳塊７をピンチロール８で横方向へ引っ張って、溶湯２を鋳造空間９に通過させることにより連続的に鋳造する水平型の装置である。この連続鋳造装置Ａは、溶湯２が貯溜される保持炉１と、この保持炉１の外側側面に設置された鋳型３と、鋳塊７を引っ張るピンチロール８と、から主に構成されている。この連続鋳造装置Ａは、特に、板状の鋳塊７を製造するのに最適な鋳造装置である。
【００４９】
≪保持炉の構成≫
前記保持炉１は、溶解炉（図示省略）で溶融された金属の溶湯２を保温した状態に一時的に貯溜する炉であり、下部側壁に、鋳型３に溶湯２を供給するための鋳込口１ａが形成されている。
【００５０】
≪溶湯及び鋳塊の構成≫
溶湯２は、前記溶解炉（図示省略）で溶融された金属であり、例えば、アルミニウム合金、銅合金の凝固温度範囲（例えば、５０℃〜４５０℃）が大きい合金からなる。例えばＡｌ−Ｓｎ系、Ａｌ−Ｍｇ系、及びＡｌ−Ｃｕ系のアルミニウム合金や、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｂｅ系、及びＣｕ−Ｓｎ−Ｐ系の銅合金が挙げられる。アルミニウム合金は、さらに、具体的に例示するとＪＩＳのアルミニウム合金称呼で２０２４（凝固温度範囲１３６℃）、４０４３（凝固温度範囲５５℃）、５０５６（凝固温度範囲７０℃）、６０６１（凝固温度範囲７０℃）、７０７５（凝固温度範囲１５８℃）、ＩＳＯ規格でＡｌＳｎ２０Ｃｕ（凝固温度範囲４００℃）等である。銅合金はＣ７１５０（凝固温度範囲７０℃）、Ｃ５２１０（凝固温度範囲１４０℃）、Ｃ１７２０（凝固温度範囲１１５℃）等である。
また、鋳塊７は、溶湯２が凝固したものであって、例えば、幅１００〜２０００ｍｍ、厚さ５〜１５ｍｍの長尺の板状のものに鋳造される。
【００５１】
≪鋳型の構成≫
図１に示すように、鋳型３（連続鋳造用鋳型）は、鋳込口１ａから吐出された溶湯２を鋳造空間９内に導入し抜熱することにより鋳塊７を形成する型であり、上型３ａと下型３ｂとからなる。鋳型３には、前記保持炉１の鋳込口１ａに連通する鋳造空間９を形成する上下一対の黒鉛鋳型４，４と、黒鉛鋳型４，４を冷却する水冷ジャケット５，５と、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間に介在された非接触部１０，１０と、水冷ジャケット５，５の上下外側に配置された鋳型外枠６，６と、この鋳型外枠６，６の外側から挿入されて鋳型３全体を保持するための締結部材（図示省略）と、が備えられている。
【００５２】
＜黒鉛鋳型の構成＞
黒鉛鋳型４，４は、鋳造空間９を形成する上下２つの型からなり、この黒鉛鋳型４，４に上下外側に、非接触部１０，１０及び水冷ジャケット５，５が設置されている。つまり、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間には、鋳込口１ａ側寄りに非接触部１０，１０が形成され、鋳塊出口４ａ側寄りに、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５が互いに接触する接触面４ｂが形成されている。黒鉛鋳型４，４は、鋳塊７の表面割れ、酸化物の鋳塊７の表面への巻き込み等が少ないという特性を有すると共に、潤滑性、耐酸化性、耐摩耗性、熱伝導性及び耐熱性に優れている黒鉛によって形成されている。なお、黒鉛鋳型４，４は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のものが望ましい。
【００５３】
＜非接触部の構成＞
非接触部１０，１０は、水冷ジャケット５，５を黒鉛鋳型４，４に直接接触しないようにするためのものであり、黒鉛鋳型４，４の上下外面と、この黒鉛鋳型４，４の上下外面にそれぞれ対向する水冷ジャケット５，５の黒鉛鋳型４，４側の面とで形成された空洞からなる。つまり、非接触部１０，１０は、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間の鋳込口１ａ側寄りの一部に形成された空間であり、その空間に熱伝導率が０．０２４１Ｗ／（ｍ・Ｋ）と非常に小さい空気があって熱を伝え難くしている。この場合、非接触部１０，１０は、少なくとも鋳込口１ａ側から鋳造空間９内に溶湯２を注湯後、鋳塊７の中心部が完全に凝固する部位２ａまで形成されている。なお、この非接触部１０，１０の鋳塊進行方向の長さは、例えば、鋳塊７の板厚の約３０％の長さである。
【００５４】
図２に示すように、非接触部１０，１０は、鋳込口１ａ付近を縦断面視して、黒鉛鋳型４，４の鋳造空間９の上部及び下部の部位のみ、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５とが非接触となる空洞が切欠形成されている。つまり、非接触部１０，１０の左右外側に、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５とが接触する接触面４ｂ，５ｂが鋳造空間９の左右外側に形成されている。
【００５５】
図３に示すように、非接触部１０，１０は、黒鉛鋳型４，４の鋳込口１ａ側の上下外側端部を段差状に切欠形成することによって形成される。黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間の非接触部１０，１０の間隔ｔ１は、非接触部１０，１０が形成できればよいので、例えば、１ｍｍ以上であればよい。黒鉛鋳型４，４は、鋳造空間９の鋳込口１ａ側の開口端から非接触部１０，１０までの厚さｔ２が、鋳造空間９から接触面４ｂ，５ｂまでの厚さｔ３より、非接触部１０，１０の厚さｔ１分だけ薄く形成されている。
なお、前記厚さｔ２は、黒鉛鋳型４，４の非接触部１０，１０が形成されている部位の剛性が保てる厚さであればよい。前記厚さｔ３は、例えば、２０ｍｍ〜３０ｍｍである。この場合、間隔ｔ１が大きいほど厚さｔ２が薄くなり、熱容量が小さくなるため、すぐに黒鉛鋳型４，４の温度が安定するようになるので好ましい。
非接触部１０，１０の鋳塊進行方向の長さＬ２は、鋳造空間９内の鋳込口１ａ側から鋳塊７の中心部が完全に凝固する部位２ａまでの長さＬ１より長く形成されていることが望ましい。
【００５６】
つまり、非接触部１０，１０の鋳塊進行方向の長さＬ２をさらに長くし、図４に示す鋳型３Ａのように、非接触部１０Ａ，１０Ａの鋳塊進行方向の長さＬ３が、鋳造空間９内の鋳込口１ａから鋳塊７の中心部が完全に凝固する部位２ａまでの長さＬ１を越えて鋳塊出口４Ａａにより近い位置まで形成したものであっても、黒鉛鋳型４Ａ，４Ａと水冷ジャケット５，５が互いに接触する接触面４Ａｂ，５ｂが形成されていれば構わない。
【００５７】
ここで、図４に示す鋳型３Ａにおいて、非接触部１０Ａが設けられる最大の範囲は、鋳型３Ａの保持炉１側の端面から鋳型３Ａの全長に対する約９０％までの位置とする。
また、非接触部１０Ａの鋳塊進行方向の長さは、最低限、鋳型３Ａの全長に対して約３０％の長さである。
【００５８】
＜水冷ジャケットの構成＞
水冷ジャケット５，５は、非接触部１０，１０を介して黒鉛鋳型４，４の温度を連続鋳造するのに適切な温度に冷却するための冷却装置である。この水冷ジャケット５，５は、冷却水循環供給装置（図示省略）から供給される冷却水が循環する通水路５ａ，５ａを有し、冷却水循環供給装置のウォーターポンプ（図示省略）によって通水路５ａ，５ａに送り込まれた冷却水がその通水路５ａ，５ａを循環することにより、熱交換して、黒鉛鋳型４，４を冷却する。水冷ジャケット５，５の鋳込口１ａ側は、鋳造空間９を有する黒鉛鋳型４，４の上下面に非接触部１０，１０を介して配置されている。水冷ジャケット５，５の材質は、特に限定されず、例えば、黒鉛より熱伝導性が優れている銀、アルミニウム、金、銅等の合金が挙げられる。
【００５９】
＜鋳型外枠の構成＞
鋳型外枠６，６は、上下の水冷ジャケット５，５の上下外側から鋳型３を挟持する一対の部材であり、その２つの鋳型外枠６，６を外側からボルト締めすることによって、鋳型３全体を保持している。
【００６０】
≪ピンチロールの構成≫
ピンチロール８は、鋳型３内の鋳塊７を引き抜いて連続鋳造させるためのロールであり、対向して配置された上下一対のロールからなる。ピンチロール８は、ピンチロール駆動モータ（図示省略）によって回転駆動され、上下のロール間に通す鋳塊７を挟み込むよう押圧して送り出して搬送させる。
【００６１】
≪鋳塊の中心部が完全に凝固する部位の特定方法≫
ここで、図３及び図５（ａ）、（ｂ）を参照して鋳塊７の中心部が完全に凝固する部位２ａを特定する方法について説明する。
図５（ｂ）に示すように、鋳塊７の中心部が完全に凝固する部位２ａは、初期凝固層形成部位と凝固プール形状を元に黒鉛鋳型４，４の温度から特定する。黒鉛鋳型４，４の温度分布は、黒鉛鋳型４，４の幅方向の中央部に数個の熱電対温度計１３を長さ方向に１列に設置し、鋳造中の黒鉛鋳型４，４の温度を測定する。溶湯２に初期凝固層が形成されると、図５（ａ）のグラフに示すように、黒鉛鋳型４，４の温度が低下し始めるので、黒鉛鋳型４，４の温度分布、鋳塊７の板厚及び鋳塊７の熱伝導率から初期凝固層形成部位を特定することができる。
【００６２】
なお、冷却条件により初期凝固層形成部位が変動するため、初期凝固層が形成される部位２ｂまでは黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間に接触面４ｂ，５ｂを形成しなければならない。そのため、図４に示すように、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間の非接触部１０，１０が鋳塊出口４ａの近傍まで形成されている鋳型３を用いて黒鉛鋳型４，４の温度分布を測定した。
【００６３】
また、鋳塊７の幅方向中央部の横断面を鏡面研磨し、マイクロエッチングすることにより、凝固プール形状を観察することができた。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、凝固プール形状によって初期凝固層が形成される部位２ｂから鋳塊７の中心部が完全に凝固する部位２ａまでの距離Ｌ４を求めることができるため、初期凝固層が形成される部位２ｂを特定できれば、鋳塊７の中心部が完全に凝固する部位２ａを特定することができる。
【００６４】
≪鋳型の作用≫
次に、本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型の作用を説明する。
図１に示すように、鋳込口１ａから保持炉１内の溶湯２を鋳造空間９内に供給する。鋳造空間９内に送られた溶湯２は、非接触部１０，１０を介して水冷ジャケット５により冷された黒鉛鋳型４，４によって冷却されて鋳塊７に形成され、薄板状に形成された状態でピンチロール８，８により他端の鋳塊出口４ａから連続的に引き抜かれる。
【００６５】
この場合、非接触部１０，１０では、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間に熱伝導率の小さい空気が充填されているので、この間を通過する熱移動が抑制される。
さらに、黒鉛鋳型４，４の非接触部１０，１０が形成された部位は、厚さｔ２の薄肉化に伴って、鋳造空間９の溶湯２が接触する面からの熱容量が減少し、短時間で黒鉛鋳型４の温度が安定するようになる。
このため、非接触部１０，１０が配置されている鋳込口１ａ側の開口端から溶湯２が完全に凝固する部位付近までの間の鋳造空間９内では、黒鉛鋳型４，４の上下面が非接触部１０，１０の空気を介して水冷ジャケット５，５で冷却されることにより、その空気によって熱の移動を抑制できるので、溶湯２の冷却温度（熱伝導）及び凝固する速度が緩和される。その結果、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５が完全に接触している接触面４ｂ，５ｂでの抜熱が助長されることなく鋳込口１ａ側付近での凝固が抑制されて徐々に冷却されるため、ピンチロール８，８で鋳塊７を破断することなく引き抜くことができる。
【００６６】
図２に示すように、溶湯２は、黒鉛鋳型４，４によって断面視して横方向に細長い矩形に形成された鋳造空間９により板状の鋳塊７に連続形成される。上下方向に薄い鋳塊７は、黒鉛鋳型４，４の上下外側面が非接触部１０，１０を介して水冷ジャケット５，５によって冷却されるので、鋳塊７からの抜熱する黒鉛鋳型４，４の上下方向全体の冷却が緩和される。このため、鋳塊７の幅方向の抜熱量のバラツキがなく、温度を均一にすることができる。
【００６７】
鋳造空間９の鋳塊出口４ａ側寄りでは、黒鉛鋳型４，４の接触面４ｂ，４ｂと水冷ジャケット５，５の接触面５ｂ，５ｂとが互いに接触しているので、鋳塊出口４ａ側の黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間の熱移動を良好な状態に維持して溶湯２を凝固させることができるため、鋳塊出口４ａ側での冷却不足による溶湯漏れを防止することができる。このようにして溶湯２の凝固がある程度進行すると、鋳塊７は、凝固収縮により、いわゆるエアーギャップが形成されて、黒鉛鋳型４，４の鋳造空間９側の面から離れる。
【００６８】
以上のように、鋳型３の水冷ジャケット５，５と黒鉛鋳型４，４との間に、鋳込口１ａ側寄りに非接触部１０，１０を形成し、鋳塊出口４ａ側寄りに接触面４ｂ，５ｂを形成したことにより、黒鉛鋳型４，４の鋳込口１ａ寄りでは、鋳造空間９内の溶湯２からの抜熱を緩和して、局部的に急冷されて破断し易くなることなく適宜に凝固させることができる。このため、凝固温度範囲が５０℃から４５０℃の金属またはその合金であっても、破断せずに連続鋳造することができるようになる。
さらに、黒鉛鋳型４，４の鋳塊出口４ａ寄りでは、水冷ジャケット５，５の温度が黒鉛鋳型４，４に良好に伝導されて溶湯漏れすることない状態に冷却して凝固させることができる。このため、鋳型３からピンチロール８によって引き抜かれる鋳塊７は、厚さが５ｍｍから１５ｍｍの薄板状であっても、破断及び溶湯漏れが発生することなく均一な安定した状態で引き抜かれるようになる。
【００６９】
なお、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間の非接触部１０，１０の間隔ｔ１は、鋳造する鋳塊７の寸法形状や水冷ジャケット５，５の温度等に合わせて適宜に厚さを調整することにより、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５との間の熱の移動及び冷却を抑制して、破断及び溶湯漏れが発生しない適度な厚さにすることができる。
【００７０】
［変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。以下、前記実施形態の変形例を説明する。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
［第１変形例］
図６を参照して第１変形例を説明する。
前記実施形態では、黒鉛鋳型４,４と水冷ジャケット５，５との間に非接触部１０，１０を設けたことを説明したが（図１及び図２参照）、これに限定されるものではない。
図６に示すように、鋳型３Ｂの黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂの鋳込口１ａ側の外側端部を切欠形成した空洞状の非接触部１０Ｂ，１０Ｂには、断熱性物質１２，１２を内設してもよい。
この場合、断熱性物質１２は、例えば、熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものが望ましく、特に材料は限定されない。断熱性物質１２としては、例えば、グラスウール、ロックウール、けい酸カルシウム等の断熱材や、アルミナ等のセラミックスが挙げられる。
【００７２】
このように、非接触部１０Ｂ，１０Ｂに断熱性物質１２，１２を内設したことにより、黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂと水冷ジャケット５，５との間の断熱性物質１２，１２が黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂの鋳込口１ａ寄りの部位の輻射熱を抑制する。つまり、黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂの鋳込口１ａ寄りの部位は、非接触部１０Ｂ，１０Ｂ内に空気がないので、空冷されることなく、水冷ジャケット５，５による冷却も抑制されるため、黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂの温度を適度に保つことができる。その結果、鋳込口１ａ側付近での溶湯２の凝固が抑制され、ピンチロール８，８で鋳塊７を破断することなく引き抜くことができる。
【００７３】
［第２変形例］
図７（ａ）、（ｂ）及び図８（ａ）、（ｂ）を参照して第２変形例を説明する。
前記実施形態では、図２に示すように、黒鉛鋳型４，４の鋳込口１ａ付近を断面視して、黒鉛鋳型４，４の鋳造空間９の上部及び下部の部位にのみ、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５とが非接触となる非接触部１０，１０を切欠形成して、非接触部１０，１０の左右外側に、黒鉛鋳型４，４と水冷ジャケット５，５とが接触する接触面４ｂ，５ｂを形成した場合を説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、非接触部１０Ｃ，１０Ｃは、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、黒鉛鋳型４Ｃ，４Ｃの鋳込口１ａ付近を断面視して、黒鉛鋳型４Ｃ，４Ｃの外側上面全体及び外側下面全体に非接触部１０Ｃ，１０Ｃとなる空洞を形成しても構わない。このように、黒鉛鋳型４Ｃ，４Ｃと水冷ジャケット５，５との間全体に非接触部１０Ｃ，１０Ｃを形成したことにより、非接触部１０Ｃ，１０Ｃを形成する空洞内全体に熱伝導率の低い空気があることによって黒鉛鋳型４Ｃ，４Ｃの温度を適度に保つことができる。その結果、鋳造空間９の左右両端部側付近で溶湯２が局部的に過冷却されるのが抑制されて、溶湯２が均一に凝固するようになるため、ピンチロール８，８で鋳塊７を破断することなく引き抜くことができる。
【００７４】
なお、この場合、図７（ａ）、（ｂ）に示す各接触面４Ｃｂ，５ｂ間には、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、さらに、非接触部１０Ｄに連通する僅かな隙間からなる第２非接触部１０Ｄａを設けても構わない。換言すると、鋳型３Ｄには、鋳造空間９より左右外側で、黒鉛鋳型４Ｄ，４Ｄと水冷ジャケット５，５とが対向する部位に、非接触部１０Ｄに連通すると共に非接触部１０Ｄの厚さより薄い段差状の第２非接触部１０Ｄａを連続形成してもよい。
このように、鋳型３Ｄの左右両端部に第２非接触部１０Ｄａを形成したことにより、黒鉛鋳型４Ｄ，４Ｄと水冷ジャケット５，５との間の両端部にも空気が介在され、熱移動が妨げられて断熱効果が得られるため、鋳込口１ａ側での急冷凝縮による破断の抑制に有利である。つまり、隙間状の第２非接触部１０Ｄａを設けたとしても、鋳造空間９の上下外側に非接触部１０Ｄ，１０Ｄがあることによって、十分断熱効果がある。
【００７５】
［第３変形例］
図９（ａ）〜（ｃ）を参照して第３変形例を説明する。
前記実施形態では、図３及び図４に示すように、断面視して矩形の非接触部１０，１０を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、非接触部１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇは、矩形以外の形状に形成されたものであっても構わない。
【００７６】
例えば、図９（ａ）に示すように、鋳型３Ｅは、黒鉛鋳型４Ｅ，４Ｅの鋳込口１ａ側の上下外面に傾斜面４Ｅｃ，４Ｅｃを形成することによって、拡開した空間からなる非接触部１０Ｅ，１０Ｅを形成し、非接触部１０Ｅ，１０Ｅより鋳塊出口４Ｆａ側に接触面４Ｅｂ，５ｂを形成してもよい。このようにしても同様な作用、効果を得ることができる。
【００７７】
また、図９（ｂ）に示すように、非接触部１０Ｆ，１０Ｆは、黒鉛鋳型４Ｆ，４Ｆの鋳込口１ａ側の上下外面に凸部４Ｆｃ，４Ｆｃを形成したものであってもよい。
このように、黒鉛鋳型４Ｆ，４Ｆの鋳込口１ａ側の端部に凸部４Ｆｃ，４Ｆｃを形成することによって、黒鉛鋳型４Ｆ，４Ｆの端部を補強することができると共に、黒鉛鋳型４Ｆ，４Ｆと水冷ジャケット５，５との間から非接触部１０Ｆ，１０Ｆ内への溶湯２が流入するのを抑制することもできる。
【００７８】
また、図９（ｃ）に示すように、非接触部１０Ｇ，１０Ｇは、黒鉛鋳型４Ｇ，４Ｇと水冷ジャケット５，５との間隔を略全体的に狭く形成すると共に、黒鉛鋳型４Ｇ，４Ｇの鋳塊出口４Ｇａ側の部位のみ、その間隔を広くした凹部４Ｇｃ，４Ｇｃを形成したものであってもよい。
このように、黒鉛鋳型４Ｇ，４Ｇの鋳塊出口４Ｇａ側の端部に凹部４Ｇｃ，４Ｇｃを形成したことによって、黒鉛鋳型４Ｇ，４Ｇと水冷ジャケット５，５との間とが接触している接触面４Ｇｂ，４Ｇｂの熱流を小さくすることができるため、非接触部１０Ｇ，１０Ｇの冷却を適宜に緩和させることができる。
【００７９】
［第４変形例］
図１０を参照して第４変形例を説明する。
前記実施形態では、図１に示すように、鋳塊７をピンチロール８によって鋳型３から搬送方向（鋳造方向）へ連続的に引き抜いて連続鋳造する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、鋳塊７をピンチロール８１，８１によって鋳型３Ｂから引き抜く場合、ピンチロール８１，８１を正転させながら周期的に反転させることにより、鋳塊７を鋳造方向に対して前進及び後退させながらピンチロール８１，８１で鋳塊７を鋳型３Ｂから引き抜いて搬送させても構わない。
【００８０】
この場合、ピンチロール８１，８１は、このピンチロール８１，８１を回転させるモータ（図示省略）を正転させながら周期的に反転させて、鋳型３Ｂから引き抜く鋳塊７を前進させながら周期的に０．５〜５ｍｍの後退ストロークで後退させ搬送方向（鋳塊進行方向）へ送る。
あるいは、鋳塊７を前進させながら周期的に停止及び後退させて、前進、停止、後退、前進を周期的に繰り返しながら搬送方向へ送る。
【００８１】
この場合、鋳塊７は、ピンチロール８１，８１で搬送される箇所の後側（鋳造方向側）の位置に、弛んだ状態のテンション部７ａを形成して、ピンチロール８１，８１付近の鋳塊７がそのピンチロール８１，８１によって押し戻されて後退したときでも、巻き上げられる側の鋳塊７が一定の速度で搬送装置８０によって搬送されるようになっている。
テンション部７ａは、鋳塊７が搬送方向（鋳造方向）に搬送中に、ピンチロール８１，８１付近の鋳塊７が周期的に約５ｍｍ後退する方向に押し戻されても、そのテンション部７ａよりも先の搬送方向にある鋳塊７を一定な速度で搬送させることが可能な弛みに、ルーパ装置８６によっていわゆるルーパ制御されている。
【００８２】
前記搬送装置８０は、例えば、前記ピンチロール８１，８１と、このピンチロール８１，８１とその後方の鋳塊７のテンション部７ａとの間に配置された第１搬送ロール８２と、鋳塊７にテンション部７ａを形成させるためのルーパロール８３と、テンション部７ａの後側に配置されて鋳塊７を一定な速度で搬送させる第２搬送ロール８４と、この第２搬送ロール８４の後方の鋳塊７を一定な速度で搬送させる第３搬送ロール８５と、ルーパロール８３を揺動させて鋳塊７の弛みを調整するルーパ装置８６と、ピンチロール８１、第１搬送ロール８２、第２搬送ロール８４、第３搬送ロール８５をそれぞれ回転させる不図示の各モータと、テンション部７ａの弛みの大きさを検出する不図示のセンサと、このセンサからの検出データ及び予め設定された後退ストロークに基づいて各モータ及びルーパ装置８６を制御する制御装置（図示省略）と、電源（図示省略）と、を備えている。
【００８３】
ピンチロール８１，８１は、前記実施形態で説明したピンチロール８（図１参照）と同じ構造のものであるが、鋳塊７を鋳型３Ｂから引き抜く際に、制御装置からの駆動信号によってモータが周期的に反転して０．５〜５ｍｍの後退ストロークで鋳塊７を搬送方向とは逆の方向へ後退させるように回転する。つまり、ピンチロール８１，８１は、鋳型３Ｂから引っ張り出した鋳塊７を周期的に鋳造方向とは逆の方向へ押し返すことにより、固液共存部が圧縮されて歪が小さなり、応力集中を緩和して鋳塊７が破断するのを抑制している。
なお、前記後退ストロークの０．５〜５ｍｍは、Ａｌ−５〜１５質量％Ｍｇ合金等の凝固温度範囲が５０〜４５０℃の金属または合金である場合には、最適であるが、鋳塊７の材料によって適宜に最適なストロークに変更することが望ましい。
【００８４】
図１０に示すように、第１搬送ロール８２は、ピンチロール８１，８１とルーパロール８３との間の鋳塊７のテンション部７ａの鋳型３Ｂ側に配置され、モータ（図示省略）によって回転して鋳塊７を鋳造方向へ搬送させるロールである。
ルーパロール８３は、鋳塊７のテンション部７ａに当接して転動するロールであり、第１搬送ロール８２と第２搬送ロール８４との間のテンション部７ａ上に配置されている。このルーパロール８３は、鋳塊７がピンチロール８１，８１によって後退される後退ストロークの際に、ルーパ装置８６によってテンション部７ａの弛みを調整して、鋳塊７が第２搬送ロール８４及び第３搬送ロール８５によって常に一定の速度で搬送されるようにしている。
【００８５】
第２搬送ロール８４及び第３搬送ロール８５は、予め設定された回転速度で定速回転して鋳塊７を搬送方向へ送るロールである。第２搬送ロール８４は、テンション部７ａの搬送方向側に配置されている。
第３搬送ロール８５は、第２搬送ロール８４の搬送方向側に配置されている。なお、この第３搬送ロール８５は、鋳塊７を巻き上げる巻取ロールであってもよい。
【００８６】
ルーパ装置８６は、鋳塊７がピンチロール８１，８１の反転で後退しているときであっても、巻き上げられる側の鋳塊７が一定の速度で搬送方向へ搬送可能にするために、鋳塊７のテンション部７ａに当接しているルーパロール８３を揺動させてテンション部７ａの弛みを調整する装置である。このルーパ装置８６は、例えば、前記ルーパロール８３と、一端がルーパロール８３の軸８３ａに軸支され、他端が搬送装置８０に揺動自在に軸支されたルーパアーム８６１と、このルーパアーム８６１に連結されたピストンロッド８６３を有するシリンダ装置８６２と、このシリンダ装置８６２にオイル等の圧力媒体を送り込んで駆動させる加圧装置８６４と、加圧装置８６４から出力された圧力を蓄圧し、その圧力以上の圧力でシリンダ装置８６２を安定した状態で駆動させるアキュムレータ８６５と、を備えて構成されている。
【００８７】
なお、このルーパ装置８６は、鋳塊７の搬送速度及びテンション部７ａの弛み状態に合わせてシリンダ装置８６２、加圧装置８６４等でルーパアーム８６１を駆動させる装置に限定されるものではなく、例えば、モータ歯車装置によってルーパアーム８６１を揺動させる装置からなるものであっても構わない。
【００８８】
また、不図示の制御装置は、ピンチロール８１，８１、第１搬送ロール８２、ルーパロール８３及び第２搬送ロール８４をそれぞれ回転駆動させる各モータ（図示省略）と、前記加圧装置８６４との駆動を制御する装置である。この制御装置（図示省略）は、ピンチロール８１，８１を正転・反転（若しくは、正転・停止・反転）させる駆動信号を周期的にピンチロール駆動用のモータに送って鋳塊７を後退させる後退ストロークを制御する。制御装置は、その後退させる反転駆動信号と同時に、加圧装置８６４に駆動信号を送ってルーパアーム８６１のルーパ角度（揺動角度）を制御して、ピンチロール８１，８１付近の鋳塊７がスムーズに前進・後退するように制御すると共に、第２搬送ロール８４及び第３搬送ロール８５付近の鋳塊７が一定に搬送されるようにルーパ制御する。
【００８９】
このように鋳塊７を連続鋳造する際に、鋳塊７を周期的に後退させながら鋳造することによって、強度が低い固液共存部の領域を小さくすることができる。また、鋳塊７を引き抜く際に、鋳型３Ｂ内にて板両端部の凝固層と鋳型３Ｂとの間で摩擦抵抗が生じても、固液共存部が後退ストロークによる鋳塊７の後退で圧縮されることによって、強度が低く破断し易い固液共存部が小さくなるため、破断することなく鋳塊７を連続鋳造することができる。
【００９０】
［その他の変形例］
なお、前記第１変形例（図６参照）、第２変形例（図７（ａ）、（ｂ）及び図８（ａ）、（ｂ）参照）及び第３変形例（図９（ａ）〜（ｃ）参照）では、黒鉛鋳型４Ｂ〜４Ｇを切欠形成して非接触部１０Ｂ〜１０Ｇを形成したことを説明したが、非接触部１０Ｂ〜１０Ｇは、黒鉛鋳型４Ｂ〜４Ｇと水冷ジャケット５，５との間に介在されてあればよく、水冷ジャケット５，５の黒鉛鋳型４Ａ〜４Ｇ側の面に切欠形成したものであっても構わない。
また、前記実施形態では、アルミニウム合金及び銅合金を鋳造する例について説明したが、他の金属またはその合金についても同様に適用可能である。
【実施例】
【００９１】
［第１実施例］
図１、図６及び表１を参照して第１実施例を説明する。
表１は、本発明の実施形態に係る連続鋳造用鋳型の第１実施例、第２実施例、第３実施例、第１比較例、第２比較例及び第３比較例の鋳造結果を示す比較表である。
第１実施例では、図１に示すような横型の連続鋳造装置Ａを用い、板幅１００ｍｍ、板厚１０ｍｍ、固相線温度２２７℃〜液相線温度６３０℃、凝固温度範囲が４００℃程度のＡｌ−２０質量％Ｓｎ−１質量％Ｃｕ合金を鋳造した。鋳型３Ｂは、図６に示す第１変形例の連続鋳造用鋳型を使用した。黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂは、図６に示すｔ１＝１５ｍｍ、ｔ２＝５ｍｍ、ｔ３＝２０ｍｍ、Ｌ１＝６０ｍｍ、Ｌ２＝６０ｍｍの黒鉛製のものを使用した。水冷ジャケット５，５は、銅製のものを使用した。非接触部１０Ｂには、断熱性物質１２としてセラミックファイバーを使用した。鋳型３Ｂに導く溶湯２の溶湯温度は７５０℃、水冷ジャケット５，５の冷却水の水量が２５Ｌ／ｍｉｎ、後退させる後退ストロークを３ｍｍ（後退ストロークは、鋳塊７を前進ストロークで１２ｍｍ程度前進させたら、周期的に後退ストロークで３ｍｍ後退させる）、平均鋳造速度が３００ｍｍ／ｍｉｎの鋳造条件で連続鋳造した。
その結果、表１に示すように、鋳塊７は、破断箇所がなく、溶湯漏れもなかった。
この場合、Ａｌ−２０質量％Ｓｎ−１質量％Ｃｕ合金を連続鋳造する際に、非接触部１０Ｂに設けた断熱性物質１２のセラミックファイバーによって、鋳込口１ａ付近の黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂと水冷ジャケット５，５との間の熱移動を抑制して、黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂの鋳込口１ａ付近が、水冷ジャケット５，５により局部的に過冷却されるのを防止した。このため、初期凝固層が形成される部位での冷却が適正化されて、鋳塊７には、破断箇所がなく、溶湯漏れもなかった。
【００９２】
【表１】
2010253554.tif 000003
【００９３】
［第２実施例］
図１、図６及び表１を参照して第２実施例を説明する。
第２実施例では、第１実施例と同様に、図１に示すような横型の連続鋳造装置Ａを用い、板幅１００ｍｍ、板厚１０ｍｍ、固相線温度８８０℃〜液相線温度１０２０℃、凝固温度範囲が１４０℃程度のＣｕ−８質量％Ｓｎ−０．１質量％Ｐ合金を鋳造した。鋳型３Ｂは、図６に示す第２変形例の連続鋳造用鋳型を使用した。黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂは、ｔ１＝１５ｍｍ、ｔ２＝５ｍｍ、ｔ３＝２０ｍｍ、Ｌ１＝６０ｍｍ、Ｌ２＝６０ｍｍの黒鉛製のものを使用した。水冷ジャケット５，５は、銅製のものを使用した。非接触部１０Ｂには、断熱性物質１２としてセラミックファイバーを使用した。溶湯温度は１１５０℃、水冷ジャケット５，５の冷却水の水量が２５Ｌ／ｍｉｎ、後退ストロークが３ｍｍ、平均鋳造速度が３００ｍｍ／ｍｉｎの鋳造条件で連続鋳造した。
その結果、表１に示すように、第２実施例のときも、前記第１実施例と同様に、非接触部１０Ｂの断熱性物質１２のセラミックファイバーによって、黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂによる冷却が適正化されているため、鋳塊７は、破断箇所がなく、溶湯漏れもなかった。
【００９４】
［第３実施例］
図１、図６及び表１を参照して第３実施例を説明する。
第３実施例では、第１実施例と同様に、図１に示すような横型の連続鋳造装置Ａを用い、板幅１００ｍｍ、板厚１０ｍｍ、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金を鋳造した。鋳型３Ｂは、図６に示す第２変形例の連続鋳造用鋳型を使用した。黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂは、ｔ１＝１５ｍｍ、ｔ２＝５ｍｍ、ｔ３＝２０ｍｍ、Ｌ１＝６０ｍｍ、Ｌ２＝６０ｍｍの黒鉛製のものを使用した。水冷ジャケット５，５は、銅製のものを使用した。非接触部１０Ｂには、断熱性物質１２としてセラミックファイバーを使用した。溶湯温度は７５０℃、水冷ジャケット５，５の冷却水の水量が２５Ｌ／ｍｉｎ、後退ストロークが３ｍｍ、平均鋳造速度が３００ｍｍ／ｍｉｎの鋳造条件で連続鋳造した。
その結果、表１に示すように、第３実施例のときも、前記第１，２実施例と同様に、鋳塊７は、破断箇所がなく、溶湯漏れもなかった。
【００９５】
［第１比較例、第２比較例及び第３比較例］
図１２（ａ）、（ｂ）に示す前記従来の連続鋳造装置Ａ１００を使用して前記第１実施例、第２実施例及び第２実際例と同じ鋳造条件で板幅１００ｍｍ、板厚１０ｍｍのＡｌ−２０質量％Ｓｎ−１質量％Ｃｕ合金（第１比較例）、Ｃｕ−８質量％Ｓｎ−０．１質量％Ｐ合金（第２比較例）、及び、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金（第３比較例）を鋳造した。
この場合、表１に示すように、第１比較例、第２比較例及び第３比較例共に、鋳塊７００が黒鉛鋳型４００内の鋳込口１１０寄りの部位で破断した。
第１〜第３比較例では、図１２（ａ）に示すように、黒鉛鋳型４００ｂに鋳込口１１０付近に断熱性物質等の非接触部１０Ｂがないので、鋳造空間９００に各溶湯２００が導入されたときの黒鉛鋳型４００への抜熱量が大きい。このため、鋳込口１１０側付近で各溶湯２００が急速に凝固することにより、鋳塊７００をピンチロール８００で引き抜く際に、その部位の引出抵抗が増大して鋳塊７００が破断した。
【００９６】
≪第１〜３実施例と第１〜３比較例との比較≫
表１に示す比較表から明らかなように、第１〜３実施例では、図６に示す鋳型３Ｂの黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂと水冷ジャケット５，５との間に非接触部１０Ｂ，１０Ｂを有し、その非接触部１０Ｂ，１０Ｂに断熱性物質１２，１２を内設したことにより、鋳造空間９の鋳込口１ａ側での局部的な過冷却による凝固を抑制し、初期凝固層が形成される部位での冷却が適正化されて、鋳塊７が破断することなく連続鋳造することができる。
また、黒鉛鋳型４Ｂの鋳塊出口４Ｂａ側では、黒鉛鋳型４Ｂ，４Ｂと水冷ジャケット５，５とが完全に接触する接触面４Ｃｂ，５ｂが形成されているので、黒鉛鋳型４Ｃ，４Ｃが水冷ジャケット５，５によって、冷却されて溶湯２が完全に凝固するため、溶湯漏れが発生することなく連続鋳造することができる。
これにより、第１〜３実施例の連続鋳造装置の鋳型３Ｂは、第１〜３比較例で発生した鋳塊７００の破断を解消して、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金のような凝固温度範囲（１００℃）が大きい金属であっても、連続鋳造することが可能である。
【００９７】
［第４〜１３実施例］
図１０、図１１及び表２を参照して第４〜１３実施例を説明する。
第４〜１３実施例では、第１実施例と同様に、図１０に示すような水平な連続鋳造装置Ａを用いて鋳塊７をピンチロール８１，８１で周期的に前進・後退させて、板幅Ｔ＝１００ｍｍ、Ａｌ−５質量％Ｍｇ合金（第４実施例）、Ａｌ−１５質量％Ｍｇ合金（第５実施例）、及び、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金（第６〜１３実施例）のマグネシウム合金の鋳塊７を鋳造した。
鋳型３Ｂは、図６に示す第２変形例の水平連続鋳造用の鋳型３Ｂを使用した。黒鉛鋳型４Ｂは、ｔ１＝１５ｍｍ、ｔ２＝５ｍｍ、ｔ３＝２０ｍｍ、Ｌ１＝６０ｍｍ、Ｌ２＝６０ｍｍの黒鉛製のものを使用した。水冷ジャケット５は、銅製のものを使用した。非接触部１０Ｂには、断熱性物質１２としてセラミックファイバーを使用した。水冷ジャケット５の冷却水の水量が２５Ｌ／ｍｉｎの鋳造条件で連続鋳造した。
この場合、表２に示すように、マグネシウム合金中のＭｇ質量％を５〜１５％、凝固温度範囲を５２〜１２０℃、溶湯温度を７５０℃〜８５０℃、平均鋳造速度を１００〜５００ｍｍ／ｍｉｎ、後退ストロークを０．５〜５ｍｍ、板厚を５〜５０ｍｍの鋳造条件に順次変えて第４〜１３実施例の連続鋳造を実施した。
【００９８】
【表２】
2010253554.tif 000004
【００９９】
表２に示すように、第４実施例では、凝固温度範囲が５２℃で低いＡｌ−５質量％Ｍｇ合金であっても、鋳塊７に破断箇所がなく、溶湯漏れもない良好な状態に連続鋳造することができた。
第５実施例では、凝固温度範囲が１２２℃で高く、マグネシウムの含有量が多いＡｌ−１５質量％Ｍｇ合金であっても、鋳塊７に破断及び溶湯漏れがなく、良好な状態に連続鋳造することができた。
このように、Ａｌ−５〜１５質量％Ｍｇ合金の高Ｍｇ質量％のマグネシウム合金の鋳塊７をピンチロール８１，８１により周期的に前進・後退させて、非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂで連続鋳造する場合には、凝固温度範囲が５２〜１２２℃の範囲内であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより良好な状態に連続鋳造することができることが確認できた。
【０１００】
第６実施例では、溶湯温度が７００℃で低くても、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７に破断箇所がなく、溶湯漏れもない良好な状態に連続鋳造することができた。
第７実施例では、溶湯温度が８５０℃で高くても、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７に破断箇所がなく、溶湯漏れもない良好な状態に連続鋳造することができた。
このように、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の高Ｍｇ質量％のマグネシウム合金の鋳塊７を周期的に前進・後退させて、非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂで連続鋳造する場合には、鋳型３Ｂに導く溶湯２の溶湯温度が７００〜８５０℃の範囲内であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な状態に連続鋳造することができることが確認できた。
【０１０１】
第８実施例では、連続鋳造する平均鋳造速度が１００ｍｍ／ｍｉｎで低速であっても、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７に破断箇所がなく、溶湯漏れもない良好な状態に連続鋳造することができた。
第９実施例では、平均鋳造速度が５００ｍｍ／ｍｉｎで速くても、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７に破断及び溶湯漏れがなく、良好な状態に連続鋳造することができた。
このように、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の高Ｍｇ質量％のマグネシウム合金の鋳塊７を周期的に前進・後退させて、非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂで連続鋳造する場合には、平均鋳造速度が１００〜５００ｍｍ／ｍｉｎの範囲内であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な状態に連続鋳造することができることが確認できた。
【０１０２】
第１０実施例では、連続鋳造する際の後退ストロークが０.５ｍｍで小さくても、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７に破断箇所がなく、溶湯漏れもない良好な状態に連続鋳造することができた。
第１１実施例では、連続鋳造する際の後退ストロークが５ｍｍで大きくても、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７に破断及び溶湯漏れがなく、良好な状態に連続鋳造することができた。
このように、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の高Ｍｇ質量％のマグネシウム合金の鋳塊７を周期的に前進・後退させて、非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂで連続鋳造する場合には、後退ストロークが０.５〜５ｍｍの範囲内であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な状態に連続鋳造することができることが確認できた。
【０１０３】
第１２実施例では、連続鋳造する鋳塊７の板厚が５ｍｍで薄くても、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７に破断箇所がなく、溶湯漏れもない良好な状態に連続鋳造することができた。
第１３実施例では、鋳塊７の板厚が５０ｍｍで厚くても、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７に破断箇所及び溶湯漏れがなく、良好な状態に連続鋳造することができた。
このように、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の高Ｍｇ質量％のマグネシウム合金の鋳塊７を周期的に前進・後退させて、非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂで連続鋳造する場合には、鋳塊７の板厚が５〜５０ｍｍの範囲であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な状態に連続鋳造することができることが確認できた。
【０１０４】
以上のように、第４〜１３実施例では、凝固温度範囲（５２〜１２２℃）が大きいＡｌ−５〜１５質量％Ｍｇ合金の高Ｍｇ質量％のマグネシウム合金であっても、前記第１〜３実施例と同様に、破断箇所がなく、溶湯漏れもない良好な状態に連続鋳造することができた。
【０１０５】
この場合、図１１（ａ）に示すように、鋳塊７をセラミックファイバーの非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂで連続鋳造する際に、非接触部１０Ｂで初期凝固層が形成される部位での冷却が適正化される。さらに、鋳塊７をピンチロール８１，８１により周期的に後退させながら、鋳造することによって、液相２Ｂと固相７Ａとの間の固液共存部２Ａが圧縮されて、強度が低い固液共存部２Ａの領域が図１１（ｂ）に示す比較例よりも小さくなる。このように、黒鉛鋳型４から鋳塊７を引き抜く際に、鋳塊７に後退ストロークを与えて後退させながら連続鋳造することによって、強度が低く破断し易い固液共存部２Ａが小さくなるため、破断することがない。
【０１０６】
［第４〜１３比較例］
また、第１実施例と同様に、図１０に示すような水平な連続鋳造装置Ａを用いて板幅１００ｍｍ、板厚１０ｍｍのＡｌ−４質量％Ｍｇ合金（第４比較例）、及び、Ａｌ−１６質量％Ｍｇ合金（第５比較例）の鋳塊７００を連続鋳造した。そして、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金（第６〜１３比較例）を表２に示すように鋳造条件を順次変えて第４〜１３比較例の連続鋳造を実施した。
【０１０７】
表２に示すように、第４比較例では、マグネシウムの含有量が４質量％と少なく、凝固温度範囲が４１℃で低いため、鋳込口１１０側付近で各溶湯２００が凝固することにより、鋳塊７００をピンチロール８００で引き抜く際に、その部位の引出抵抗が増大して鋳塊７００が破断した。
第５比較例では、マグネシウムの含有量が１６質量％と多いため、鋳塊７００の表面に生じる高Ｍｇ濃度の偏析層が後退時に板状の鋳塊内部に侵入し、その部位で鋳造割れが発生するため、Ａｌ−１６質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００が破断した。
第４，５比較例から、マグネシウムの含有量が４〜１６質量％のＡｌ−Ｍｇ合金の鋳塊７００の場合には、マグネシウムの含有量が４質量％以下、またはマグネシウムの含有量が１６質量％以上であると鋳塊７００が破断することが判った。
【０１０８】
第６比較例では、溶湯温度が６９０℃で低いため、鋳込口１１０側付近で各溶湯２００が凝固することにより、鋳塊７００をピンチロール８００で引き抜く際に、その部位の引出抵抗が増大してＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００が破断した。
第７比較例では、溶湯温度が８６０℃で高く、鋳塊７００が十分に冷却されないため、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００に溶湯漏れが発生した。
第６，７比較例から、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００の場合には、溶湯温度が６９０℃以下であると鋳塊７００は破断し、溶湯温度が８６０℃以上であると、鋳塊７００は十分に冷却されず溶湯漏れを起こすことが判った。
【０１０９】
第８比較例では、連続鋳造する平均鋳造速度が９０ｍｍ／ｍｉｎで低速なため、鋳込口１１０側付近で各溶湯２００が凝固することにより、鋳塊７００をピンチロール８００で引き抜く際に、その部位の引出抵抗が増大してＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００が破断した。
第９比較例では、平均鋳造速度が５１０ｍｍ／ｍｉｎで速く、鋳塊７００が十分に冷却されないため、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００に溶湯漏れが発生した。
第８，９比較例から、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００の場合には、連続鋳造する平均鋳造速度が９０ｍｍ／ｍｉｎ以下であると鋳塊７００は破断し、平均鋳造速度が５１０ｍｍ／ｍｉｎ以上であると、鋳塊７００は十分に冷却されず溶湯漏れを起こすことが判った。
【０１１０】
第１０比較例では、連続鋳造する際の後退ストロークが０．４ｍｍで小さいため、固液共存部２００Ａ（図１１（ｂ）参照）が圧縮されず、強度が低い固液共存部２００Ａの領域が大きいので、鋳塊７００を引き抜く際に、鋳型３００内にて板両端部の凝固層と鋳型３００との間で摩擦抵抗が生じると、強度が低い固液共存部２００Ａで鋳塊７００が破断した。
第１１比較例では、連続鋳造する際の後退ストロークが５．１ｍｍで大きいため、鋳塊７００の表面に生じる高Ｍｇ濃度の偏析層が後退時に板状の鋳塊７００の内部に侵入し、その部位で鋳造割れが発生するためＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００が破断した。
第１０，１１比較例から、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００の場合には、後退ストロークが０．４ｍｍ以下では強度が低い固液共存部２００Ａで鋳塊７００が破断し、５．１ｍｍ以上であると高Ｍｇ濃度の偏析層が後退時に板状の鋳塊内部に侵入して鋳塊７００が破断することが判った。
【０１１１】
第１２比較例では、連続鋳造する鋳塊７００の板厚が４ｍｍで薄いため、鋳塊７００の表面に生じる高Ｍｇ濃度の偏析層が後退時に板状の鋳塊７００の内部に侵入し、その部位で鋳造割れが発生するためＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００が破断した。
第１３比較例では、連続鋳造する鋳塊７００の板厚が５５ｍｍで厚いため、固液共存部２００Ａ（図１１（ｂ）参照）が圧縮されず、強度が低い固液共存部２００Ａの領域が大きいので、鋳塊７００を引き抜く際に、鋳型３００内にて板両端部の凝固層と鋳型３００との間で摩擦抵抗が生じると、強度が低い固液共存部２００Ａで鋳塊７００が破断した。
第１２，１３比較例から、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００の場合、連続鋳造する鋳塊７００の板厚が４ｍｍ以下では高Ｍｇ濃度の偏析層が後退時に板状の鋳塊７００の内部に侵入して鋳塊７００が破断し、及び５５ｍｍ以上であると、強度が低い固液共存部２００Ａで鋳塊７００が破断することが判った。
【０１１２】
＜第４実施例と第４比較例との比較＞
第４比較例のように図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、ピンチロール８１，８１による後退ストローク３ｍｍで、凝固温度範囲が４１℃のＡｌ−４質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、マグネシウムの含有量が４質量％で少なく、凝固温度範囲が４１℃以下で低いため、鋳塊７００が破断する。
これに対して、第４実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍで、マグネシウムの含有量が５質量％のＡｌ−５質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、凝固温度範囲が５２℃以上のＡｌ−５質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造する場合は、鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍであれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な鋳物を得ることができる。
【０１１３】
＜第５実施例と第５比較例との比較＞
第５比較例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、後退ストロークが３ｍｍで、凝固温度範囲が１２５℃のＡｌ−１６質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、マグネシウムの含有量が１６質量％で多く、凝固温度範囲が１２５℃以上で高いため、鋳塊７００が破断する。
これに対して、第５実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍで、凝固温度範囲が１２２℃のＡｌ−１５質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、マグネシウムの含有量が１５質量％のＡｌ−１５質量％Ｍｇ合金であれば、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍで連続鋳造する場合には、凝固温度範囲が１２２℃以下のＡｌ−１５質量％Ｍｇ合金の鋳塊７であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な鋳物を得ることができる。
【０１１４】
＜第６実施例と第６比較例との比較＞
第６比較例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、後退ストロークが３ｍｍで、溶湯温度が６９０℃のＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、溶湯温度が６９０℃で低いため、鋳塊７００が破断する。
これに対して、第６実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍで、溶湯温度が７００℃のＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍでＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造する場合には、溶湯温度が７００℃以上であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な鋳物を得ることができる。
【０１１５】
＜第７実施例と第７比較例との比較＞
第７比較例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、後退ストロークが３ｍｍで、溶湯温度が８６０℃のＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、溶湯温度が８６０℃で高いため、鋳型３００によって十分に冷却されず、鋳塊７００が湯漏れする。
これに対して、第７実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍで、溶湯温度が８５０℃のＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、鋳型３Ｂを使用して後退がストローク３ｍｍで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造する場合は、溶湯温度が８５０℃以下であれば、十分に冷却されるので溶湯漏れが発生せず、良好な鋳物を得ることができる。
【０１１６】
＜第８実施例と第８比較例との比較＞
第８比較例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、後退ストロークが３ｍｍ、連続鋳造する平均鋳造速度が９０ｍｍ／ｍｉｎで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、平均鋳造速度が９０ｍｍ／ｍｉｎで低速なため、鋳塊７００が破断する。
これに対して、第８実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍで、平均鋳造速度が１００ｍｍ／ｍｉｎのＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造する場合には、平均鋳造速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以上であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な鋳物を得ることができる。
【０１１７】
＜第９実施例と第９比較例との比較＞
第９比較例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、後退ストロークが３ｍｍ、平均鋳造速度が５１０ｍｍ／ｍｉｎで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、平均鋳造速度が５１０ｍｍ／ｍｉｎで速いため、溶湯漏れが発生する。
これに対して、第９実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍ、平均鋳造速度が５００ｍｍ／ｍｉｎのＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍでＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造する場合には、平均鋳造速度が５００ｍｍ／ｍｉｎ以下であれば、溶湯漏れが発生せず、良好な鋳物を得ることができる。
【０１１８】
＜第１０実施例と第１０比較例との比較＞
第１０比較例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、後退ストロークが０．４ｍｍで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、後退ストロークが０．４ｍｍで小さいため、破断する。
これに対して、第１０実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが０．５ｍｍで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、鋳型３Ｂを使用してＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造する場合には、後退ストロークが０．５ｍｍ以上であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な鋳物を得ることができる。
【０１１９】
＜第１１実施例と第１１比較例との比較＞
第１１比較例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、後退ストロークが５．１ｍｍで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、後退ストロークが５．１ｍｍで大きいため、破断する。
これに対して、第１１実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが５ｍｍで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、鋳型３Ｂを使用してＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造する場合には、後退ストロークが５ｍｍ以下であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な鋳物を得ることができる。
【０１２０】
＜第１２実施例と第１２比較例との比較＞
第１２比較例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、後退ストロークが３ｍｍで、板厚が４ｍｍのＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、板厚が４ｍｍで薄いため、破断する。
これに対して、第１２実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用し、後退ストロークが３ｍｍで、板厚が５ｍｍのＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造する場合には、板厚が５ｍｍ以上であれば、鋳塊７の後退と非接触部１０Ｂとにより、良好な鋳物を得ることができる。
【０１２１】
＜第１３実施例と第１３比較例との比較＞
第１３比較例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用して、後退ストロークが３ｍｍで、板厚が５５ｍｍのＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７００を連続鋳造した場合には、板厚が５５ｍｍで厚いため、破断する。
これに対して、第１３実施例のように、図１０に示す非接触部１０Ｂを有する鋳型３Ｂを使用し、後退ストロークが３ｍｍで、板厚が５０ｍｍのＡｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造した場合には、良好な状態に連続鋳造することができる。
つまり、鋳型３Ｂを使用して後退ストロークが３ｍｍで、Ａｌ−１０質量％Ｍｇ合金の鋳塊７を連続鋳造する場合には、板厚が５０ｍｍ以下であれば、良好な鋳物を得ることができる。
【０１２２】
以上のように、本発明は、今まで連続鋳造することが不可能であったＡｌ−５〜１５質量％Ｍｇ合金等の凝固温度範囲が５０〜４５０℃の合金または金属であっても、連続鋳造することを可能にした。
【符号の説明】
【０１２３】
１      保持炉
１ａ    鋳込口
２      溶湯
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ  鋳型（連続鋳造用鋳型）
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ  黒鉛鋳型
４ａ，４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａ，４Ｄａ，４Ｅａ，４Ｆａ，４Ｇａ  鋳塊出口
４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂ，４Ｄｂ，４Ｅｂ，４Ｆｂ，４Ｇｂ，５ｂ  接触面
５      水冷ジャケット
５ａ    通水路
７      鋳塊
８，８１  ピンチロール（ロール）
８０    搬送装置
８２    第１搬送ロール
８３    ルーパロール
８４    第２搬送ロール
８５    第３搬送ロール
８６    ルーパ装置
９      鋳造空間
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ  非接触部
１２    断熱性物質
Ａ      連続鋳造装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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