(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷却水通路を有する複数のセグメントがスリットを介して円周方向に筒状に配列され上部より導電性の被溶解材料が投入される溶解炉と、この溶解炉の外周に巻回され前記被溶解材料を誘導加熱して溶湯を形成する誘導加熱コイルとを備えると共に、前記溶解炉の底板が昇降可能に構成され、前記底板を下降させることにより前記溶解炉内で溶解した金属を固液界面を境に凝固させながら下方に引き抜き、金属鋳塊を得る連続鋳造装置であって、
前記誘導加熱コイルに供給すべき電力を抜熱分を含み被溶解材料を安定溶解させるに足る値に設定するとともに、
前記溶解炉の内径に前記誘導加熱コイルに通電すべき電流の周波数の平方根を乗じた値若しくはその値に比例する値を磁気ウォマスレイ対応値と定義した場合に、この磁気ウォマスレイ対応値を前記周波数を通じて、溶湯を安定溶解可能とする範囲で最も小さい値である第１の値を上回るように設定したことを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項２】
磁気ウォマスレイ対応値が前記第１の値をとるときの固液界面の掘り込み深さを基準にして、掘り込み減少率が所定％となる磁気ウォマスレイ対応値を第２の値とした場合に、磁気ウォマスレイ対応値がその第２の値以上となるように周波数を設定している請求項１記載の連続鋳造装置。
【請求項３】
固液界面の中心部での掘り込み深さが溶解炉の内径に対して１００％よりも小さい所定％となるときの磁気ウォマスレイ対応値を第３の値とした場合に、磁気ウォマスレイ対応値がその第３の値以上となるように周波数を設定している請求項１記載の連続鋳造装置。
【請求項４】
請求項１〜３何れかに記載の連続鋳造装置を用いるものであり、誘導加熱コイルに供給すべき電力を抜熱分を含み被溶解材料を安定溶解させるに足る値に設定した後、磁気ウォマスレイ対応値のパラメータである周波数を設定することを特徴とする金属鋳塊の製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の連続鋳造装置を用いるものであり、縦軸又は横軸の一方を溶解炉の内径とし、他方を周波数として、磁気ウォマスレイ対応値が第１の値をとる点を連ねた安定溶解ラインと、磁気ウォマスレイ対応値が第２の値をとる点を連ねた掘り込み減少ラインとを並記してなる周波数設定基準表に基づいて、前記連続鋳造装置を構成する誘導加熱コイルに通電する電流の周波数を設定することを特徴とする金属鋳塊の製造方法。
【請求項６】
請求項３記載の連続鋳造装置を用いるものであり、縦軸又は横軸の一方を溶解炉の内径とし、他方を周波数として、磁気ウォマスレイ対応値が第１の値をとる点を連ねた安定溶解ラインと、磁気ウォマスレイ対応値が第３の値をとる点を連ねた掘り込み減少ラインとを並記してなる周波数設定基準表に基づいて、前記連続鋳造装置を構成する誘導加熱コイルに通電する電流の周波数を設定することを特徴とする金属鋳塊の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造に係る鋳造品の製品品質と生産効率を有効に向上させた連続鋳造装置、およびこれを用いる金属鋳塊の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造法は、被溶解材料を固形または他の溶解装置で溶解し液状で供給しながら溶解が連続して行われ、その間に、溶解された溶湯の一部は徐々に溶解域から離されて冷却され、溶解と凝固とが連続して行われ、これらの作業が継続されて溶解域の断面形状とほぼ同じ断面形状の長い棒状や厚板状のインゴット等の鋳造品が連続して形成される方法である。この連続鋳造法を使用した連続鋳造装置にコールドクルーシブル誘導溶解連続鋳造装置がある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
図５は、コールドクルーシブル誘導溶解連続鋳造装置の溶解炉（溶解炉）の部分の構成を示す断面図である。図中の符号１０Ａは誘導連続溶解鋳造装置の溶解炉（例えば、内周面の直径が８０ｍｍ程度の筒状の溶解炉）であり、溶解炉１０Ａは円形断面の鋳造品を製造するため、内部に冷却水通路１６ａを有する複数のセグメント１６が所定の寸法のスリット１７を介して円周方向に分割状態で配列され、交互に隣接して形成された側壁２０と、この側壁２０の外周側の上部に、この側壁２０の半径方向外周に所定の間隔を有して螺旋状に巻回され、内部が冷却水通路１８ａになっている中空銅管製の誘導加熱コイル１８と、前記側壁２０の内周面よりも水平方向の直径が僅かに小さく内周面に対し上下動可能に配置された水冷式の底板１と、この底板１を上下に移動する引抜シャフト１２などにより構成されている。誘導加熱コイル１８には図示しない電源部から適宜周波数の給電がなされ、その電力や周波数は、その場その場で被溶解材料１３を安定溶解させるに足る値が経験値によって設定されている。
【０００４】
また、底板１は、上部材２と下部材３とから成り、両部材は水平方向断面の外径が側壁２０の内周面より僅かに小さい寸法で形成され、側壁２０との間に溶湯１４が漏れない程度の空間を有している。前記の上部材２は上下方向に短い底付きの中空円筒形であり、この中空円筒形の上部材２は倒立され、その底部２ａが上方に、中空筒部（冷却水室）２ｄが下方になるように配置されている。上に配置される底部２ａの半径方向中央部には、非貫通の凹部、この例では円錘台形の空間としての穴２ｂとして設けられているが、この穴を画定する側面２ｃはテーパ状、正確には逆テーパ状に形成されていて底板の上部材２の内部すなわち下方に行くほど広くなっている。一方、下部材３には、前記の上部材２の冷却水室２ｄに連通するように軸方向に延在する２つの貫通孔が設けられて、冷却水の流入口３ａと流出口３ｂとになっている。また、下部材３の半径方向中央部には引抜シャフト１２が固定されている。
【０００５】
前記の底板の上部材２と下部材３とは、この例では外周側からシール溶接されて一体にされている。このシール溶接により前記中空円筒部は、冷却水の流入口３ａ、流出口３ｂと連通された冷却水室２ｄとなり、底板１全体を冷却する。底板１は水冷されているため溶解されずに被溶解材料（溶解対象物）１３の凝固相１５との境界が明瞭に残るが、溶解の当初には溶湯１４は非貫通の穴２ｂに流れ込んで、この穴２ｂを埋めて溶湯下部の凝固相と一体に凝固する。この状態で引抜シャフト１２を下方に下げると逆テーパの側面２ｃを介して凝固相１５に引張り力が伝達され、凝固相１５と溶湯１４とは徐々に下降して、溶湯１４の下部は時間の経過とともに凝固相１５に変化し、鋳造品の長さは逐次大きくなってゆく。
【０００６】
底板１は更に下降されて、このような溶解と凝固とが継続して行われ、凝固相１５はその長さが下方に延長され棒状の鋳造品が形成される（例えば、３００ｍｍ〜４００ｍｍ程度の長さのインゴット）。この誘導加熱による溶解炉１０Ａで、溶解炉１０Ａの初期溶融過程で炉床となる底板１が、側壁２０とは相互に隙間を有して独立して上下に移動可能に設けられ、被溶解材料１３の供給に合わせて溶湯１４の量を一定に保持したまま徐々に下降し、溶湯１４の下部が下降するにつれて誘導加熱コイル１８が巻回された溶解域から離れて、セグメント１６に誘導加熱コイル１８が巻回されていない鋳造域に移動して冷却され、外周側から徐々に凝固され、更に下降すると中央部までが凝固して金属あるいは合金などの丸棒が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１４１７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図５に示す従来のコールドクルーシブル誘導溶解連続鋳造装置の溶解炉１０Ａにおいては、誘導加熱コイル１８の電磁力により、溶湯内では矢印Ａ、Ｂで示される溶湯の流れが固液界面（溶湯と凝固相との境界面）１５ｚの上方に生じ、溶湯が攪拌し、溶湯内の温度分布を均一にしようと働く。この場合に、溶湯内中央部でぶつかった流れの内、矢印Ｂで示す下方へ向かう流れにより、中央部の固液界面１５ｚが下方へ掘り下げられる。このため、引抜凝固塊（凝固相）１５が誘導加熱コイル１８の加熱領域をはずれても、凝固塊１５の内部は引抜き方向の深い部分まで溶融し、固液界面１５ｚは凹面状となる。
【０００９】
凹面状となっていると、図６に示すように、凝固界面１５ｚに存する凝固塊１５の薄い部分１５ａが鋳造方向に延びているため、当該薄い部分１５ａに引抜シャフト１２から引き下げ力が作用し、他方、凝固開始点Ｘにおける焼き付き部分（固着部１５ｂ）から引き止める方向の力が作用すると、中間の脆弱な薄い部分１５ａが両側から引っ張られる形になって裂けてしまい、亀裂１５ｃや断裂を生じ易くなる。その結果、溶湯の漏れ出し、そして再凝固などを招来し易いものとなる。また、スリット１７には図示しない耐火物が充填してあるため、これがとれて凝固塊１５の薄い部分１５ａに生じた亀裂１５ｃ等に付着することもある。さらに、凝固界面１５ｚが凹面状のため、側面からの初晶が生じて一方向への結晶成長もできづらく、流速が速いことによっても、一方向性の高い結晶成長ができづらい。
【００１０】
このため、図７に示すように、引き抜かれたインゴット等の鋳造品Ｇの表面に亀裂や傷等の欠陥部ｇ１が生じたり、異物ｇ２が混入したり、亀裂が溶湯で埋め戻されるなどして結晶組織の不連続点ｇ３が発生するなどして、製品品質の低下を招き、後工程の切削加工を施しても十分な品質を回復することが難しく、さらに結晶成長が遅いために引き抜きが遅くなる結果、後工程を必要とすることと相まって生産効率の低下を招くこととなっている。
【００１１】
本発明は、このような課題を、装置構造の複雑化や部品点数の増加を招くことなく、有効に解決することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１３】
すなわち、本発明の連続鋳造装置は、内部に冷却水通路を有する複数のセグメントがスリットを介して円周方向に筒状に配列され上部より導電性の被溶解材料が投入される溶解炉と、この溶解炉の外周に巻回され前記被溶解材料を誘導加熱して溶湯を形成する誘導加熱コイルとを備えると共に、前記溶解炉の底板が昇降可能に構成され、前記底板を下降させることにより前記溶解炉内で溶解した金属を固液界面を境に凝固させながら下方に引き抜き、金属鋳塊を得る連続鋳造装置であって、前記誘導加熱コイルに供給すべき電力を抜熱分を含み被溶解材料を安定溶解させるに足る値に設定するとともに、前記溶解炉の内径に前記誘導加熱コイルに通電すべき電流の周波数の平方根を乗じた値若しくはその値に比例する値を磁気ウォマスレイ対応値と定義した場合に、この磁気ウォマスレイ対応値を前記周波数を通じて、溶湯を安定溶解可能とする範囲で最も小さい値である第１の値を上回るように設定したことを特徴とする。
【００１４】
この場合の磁気ウォマスレイ対応値は、溶解炉の内径が決まれば、周波数を高くするほど溶湯の流れが緩やかになって凝固界面の掘り込みが小さくなることを表す。このため、磁気ウォマスレイ対応値として安定溶解可能な第１の値を割り出し、これを上回るような磁気ウォマスレイ対応値を与える周波数に設定すれば、安定溶解可能であって掘り込み量の小さい、滑らかな凹面状の固液界面を実現することができる。
【００１５】
掘り込み減少率を確実にある値以上に設定するための具体的な一態様としては、磁気ウォマスレイ対応値が前記第１の値をとるときの固液界面の掘り込み深さを基準にして、掘り込み減少率が所定％となる磁気ウォマスレイ対応値を第２の値とした場合に、磁気ウォマスレイ対応値がその第２の値以上となるように周波数を設定しているものが挙げられる。
【００１６】
また、掘り込み減少率を確実にある値以上に設定するための具体的な他の一態様としては、固液界面の中心部での掘り込み深さが溶解炉の内径に対して１００％よりも小さい所定％となるときの磁気ウォマスレイ対応値を第３の値とした場合に、磁気ウォマスレイ対応値がその第３の値以上となるように周波数を設定しているものが挙げられる。
【００１７】
上記何れかの連続鋳造装置を用いて金属鋳塊を適切に製造するためには、誘導加熱コイルに供給すべき電力を抜熱分を含み被溶解材料を安定溶解させるに足る値に設定した後、磁気ウォマスレイ対応値のパラメータである周波数を設定することが望ましい。
【００１８】
上記一態様に係る連続鋳造装置を用いて金属鋳塊を製造する方法としては、縦軸又は横軸の一方を溶解炉の内径とし、他方を周波数として、磁気ウォマスレイ対応値が第１の値をとる点を連ねた安定溶解ラインと、磁気ウォマスレイ対応値が第２の値をとる点を連ねた掘り込み減少ラインとを並記してなる周波数設定基準表に基づいて、前記連続鋳造装置を構成する誘導加熱コイルに通電する電流の周波数を設定することが好ましい。
【００１９】
或いは、上記他の一態様に係る連続鋳造装置を用いて金属鋳塊を製造する方法としては、縦軸又は横軸の一方を溶解炉の内径とし、他方を周波数として、磁気ウォマスレイ対応値が第１の値をとる点を連ねた安定溶解ラインと、磁気ウォマスレイ対応値が第３の値をとる点を連ねた掘り込み減少ラインとを並記してなる周波数設定基準表に基づいて、前記連続鋳造装置を構成する誘導加熱コイルに通電する電流の周波数を設定することが好適である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、磁気ウォマスレイ対応値を基準にして、安定溶解可能であって固液界面の掘り下げ量を適切に緩和できる設定が可能となるので、凝固界面を緩やかな凹面状にして、凝固塊に亀裂や割れが生じたり、不連続な組織が発生するなどの不具合を解消して、切削等の後工程を軽減ないし不要にし、インゴット等の鋳造品の製品品質も確実に向上させることができる。また、固液界面が緩やかな凹面状となり、大粒径の結晶組織が成長しやすくなるので、後工程が軽減ないし不要にできることと相まって、インゴット等の鋳造品の生産効率も有効に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶解炉の構成を示す図。
【図２】溶解炉において抜熱される部分を示す図。
【図３】同実施形態の作用説明図。
【図４】同実施形態の周波数設定基準表を実験例とともに示すグラフ。
【図５】従来のコールドクルーシブル誘導溶解連続鋳造装置の溶解炉の構成を示す図。
【図６】従来の不具合が発生する原因を説明するための図。
【図７】従来の不具合が発生したインゴットの表面状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る溶解炉の構成を示す図である。図１に示す溶解炉１０は、図５に示す従来技術の溶解炉１０Ａと基本的に同様の構成からなるものであるが、ここでは、先ず抜熱に必要な電力Ｐｘを設定した後、交流電源部４で発生する発振周波数ｆを、所定の基準に基づいて従来とは異なる値に設定している。以下、その手法を理由とともに順を追って説明する。
【００２４】
先ず、溶解炉１０の被溶解材料（溶解対象物）１３が溶融状態を保持するためには、構造上、抜熱に勝る電力を投入し続けなければ、ならない。
【００２５】
抜熱される部分は、図２に示すように、
（１）鋳型内面との接触による抜熱（矢印Ｃ１）
（２）鋳型内面との空隙間の熱移動（気体、輻射）による抜熱（矢印Ｃ２）
（３）溶湯面からの熱移動（気体、輻射）による抜熱（矢印Ｃ３）
である。ここで、抜熱の電力による影響と周波数による影響を考える。（１）、（２）の抜熱は、周波数が変化しても、抜熱が行われる面の形状の変化はないとみなせるので、一定と推定できる。一方、３）項に関しては、周波数の変化により、抜熱が行われる溶湯面１４ｚの形状が変化するので、抜熱は変化する。
【００２６】
しかし、抜熱の多くは、上記（１）、（２）項、特に（１）項であるとみなせるので、全体として周波数が変化しても抜熱への影響はほとんどないものとして取り扱うことができる。抜熱に変化がなければ周波数ｆを投入電力Ｐｘと無関係に変化させることができる。
【００２７】
さて、溶湯１４の流れＢは凹面状の固液界面１５ｚを形成し、流速が速いほど固液界面すなわち凝固面１５ｚは掘り下げられた状態になって、図６等に示したような亀裂の発生や結晶成長の低下等の不具合を招く点は既に述べたところである。そこで、溶湯１４の流速を抑えるために、図１に示した加熱用誘導コイル１８へ通電する電流Ｉを変化させることを考える。交流電源部４側から操作できるのは、電力Ｐ（コイル電流値Ｉ）と周波数ｆであるが、電力Ｐは、抜熱との関係より最適値Ｐｘが存在するので、流速の制御のために変化させることがかなわない。一方、周波数ｆは抜熱に影響を与えず、しかも、電力Ｐｘを一定として周波数ｆを増大させると、溶湯１４の流速は減少することがわかっている。そこで、電力Ｐｘを決定した上で、周波数ｆを変化させる。ただし、周波数ｆが極端に低いと、誘導が効果的に行われないため、一定の下限が存する点に注意を要する。周波数ｆを変化させるには、ＬＣ共振回路を構成する加熱溶誘導コイル１８のＬ(リアクタンス)およびコンデンサ３０のキャパシタンスＣのうち、キャパシタンスＣを変化させる。簡単な手法はコンデンサ３０の数を増減させたり、コンデンサ３０を可変容量型にしてその容量を調整する。図では並列共振回路によっているが、直列共振回路であっても勿論構わない。
【００２８】
周波数ｆを大きくすることにより、溶湯１４の流速を減少すると、図１及び図２で示す溶湯１４の流れＢの凝固界面１５ｚへ向かう速度を減少でき、凝固界面１５ｚへ向かう熱を減少でき、凝固界面１５ｚの固相部１５を浸食する力も減少できて、凝固界面１５ｚを底上げることができる。この結果、図３に示すように凝固界面１５ｚの掘り込み深さが溶湯１４の表面１４ｚの高さとともに図中白抜きの矢印で示す方向に減少して、凝固界面１５ｚを従来周波数ｆで用いた場合の図１に示す位置（すなわち図３に想像線で示す位置）よりも緩やかな凹面形状とすることが実現できる。この場合の掘り込み量ｄを一定値以下にするための条件は、被溶解材料（溶解対象物）１３が安定溶解可能な条件ともども、溶解炉の内径Ｄと周波数ｆとの間に
【００２９】
Ｄ・√ｆ＞Ｋ        …（i）      （Ｋ：電力条件を含んだ経験値）
なる関係が存する。
【００３０】
上記（i）式は、次（ii）式の磁気ウォマスレイ数Ｗｍから求められるものである。
【００３１】
Ｗｍ＝Ｌ√（ω／νｍ）＞Ｋ’      …（ii）
（Ｌ：代表長さ→内径、ω：角周波数、νｍ＝１／（σμ）→σ：導電率、μ：透磁率）
【００３２】
すなわち、磁気ウォマスレイ数Ｗｍは、代表長さ（溶解炉の内径Ｄがこれに対応）に、角周波数の平方根√ω（交流電源部の周波数√ｆがこれに対応）を乗じた値に比例する。この意味で、Ｄ・√ｆを、本実施形態において「磁気ウォマスレイ対応値」と称する。この磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆは、値Ｋで安定溶解可能となり、値Ｋよりも大きくなるほど固液界面１５ｚを掘り下げる電磁熱流体たる溶湯１５の流れＢの流速が緩やかになって掘り込み量ｄが小さくなることを表わす。したがって、溶解炉の内径Ｄが一定の下では、周波数ｆをパラメータとして増減させることができる。
【００３３】
一実験例を図４に紹介すると、内径φ８０ｍｍの溶解炉（ルツボ）１０で、１０ｋＨｚの周波数を印加した場合（図中Ａ点）の堀れ込み深さｄは溶湯高さ程度（一般に溶解炉の内径Ｄ程度）であるが、周波数を３５ｋＨｚに上げると(図中Ｂ点)、掘り込み深さが１０ｋＨｚ時の半分程度（すなわち、溶解炉の内径の半分程度）に低減し、凝固組織およびインゴット等の鋳造品の表面粗さも改善されることが確認できた。同様に、他の条件で得たデータである溶解不可の点「▲」、溶解可の点「●」を、掘り込み実績（５０％）の点「■」とともに同図中にプロットする。
【００３４】
また、同図において、（ｉ）式から得られた溶解炉の内径Ｄと周波数ｆとの関係をラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３で並記する。
【００３５】
図中Ｌ１は、上記Ａ点を含み、Ｄ・√ｆ＝８０ｍｍ×√１００００＝８０００（第１の値）の下での「安定溶解可能ライン」であり、図中Ｌ２は、上記Ｂ点を含み、Ｄ・√ｆ＝８０ｍｍ×√３５０００＝１５０００（第２の値または第３の値）の下での「掘り込み半減ライン」である。また、図中Ｌ３は、Ｄ・√ｆ＝４５００（第１の値）の下での「溶解可能ライン」である。ここに、安定溶解可能なラインＬ１とは、被溶解材料１３が溶解不良を起こさずに安定して溶解される範囲のうち最も低い周波数値を採用したラインであり、掘り込み半減ラインＬ２とは、安定溶解可能ラインＬ１での掘り込み深さを基準として掘り込み深さｄがその５０％になるようなＤ・√ｆの値（第２の値）を採用したライン、或いは、溶解炉の内径Ｄと同じ深さの掘り込みに対してそれが５０％になるようなＤ・√ｆの値（第３の値）を採用したラインであり、本実施形態において第２の値と第３の値はほぼ合致している。また、溶解可能なラインＬ３とは、被溶解材料１３が溶解し始めるときの周波数値を採用した不安定な溶解ラインである。同図では、上にいくほど（すなわち周波数が高くなるほど）、溶解が進み、掘り込み量ｄが減少することを表わす。但し、周波数ｆが高くなりすぎると放電を起こすため、一定の限度に止どめる必要がある。
【００３６】
このような周波数設定基準表を手掛かりにして実際に溶解炉１０を稼働させ、金属鋳塊を製造する際には、磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆが溶湯１４を安定溶解可能とする範囲で最も小さい値である第１の値Ｋを上回るように（すなわちラインＬ１を上回るように）、より好ましくは、磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆが第２の値または第３の値以上となるように（すなわちラインＬ２以上となるように）、周波数ｆを設定する。
【００３７】
以上の周波数ｆと掘り込み深さｄとの関係は、攪拌力の観点からも考察することができる。攪拌力をＦ(ｋｇ／ｃｍ2)、溶湯の吸収電力をＰ（ｋＷ）、溶解炉直径をＤ（ｃｍ）、コイル巻高さをＬ（ｃｍ）、溶解金属の比抵抗をρ（Ω・ｃｍ）、周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、攪拌力Ｆは、
【００３８】
Ｆ＝３１６Ｐ／（π・Ｄ・Ｌ√ρ・√ｆ）        …（iii）
で示される。攪拌力Ｆが大きいことはすなわち溶湯１４の流れの流速が速いことを意味し、攪拌が大きいと固液界面１５ｚの堀り込みや溶湯１４の表面１４ｚの山の高さが大きくなり、攪拌が小さいと上記堀り込みや山の高さが小さくなる。掘り込みや山の高さをある程度抑えるためには、（iii）式において先に適切な投入電力を設定した上で、周波数を大きくすればよいことがわかる。
【００３９】
以上のように、本実施形態は、前記誘導加熱コイル１８に供給すべき電力Ｐを抜熱分を含み被溶解材料１３を安定溶解させるに足る値Ｐｘに設定するとともに、前記溶解炉１０の内径Ｄに前記誘導加熱コイル１８に通電すべき電流の周波数の平方根√ｆを乗じた値Ｄ・√ｆを磁気ウォマスレイ対応値と定義して、この磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆを周波数ｆを通じて、溶湯１４を安定溶解可能とする範囲で最も小さい値である第１の値を上回るように設定するので、溶解炉１０内において、固液界面１５ｚを掘り下げる溶湯１４の流れが周波数ｆを高くすることにより制限され、掘り込み量ｄが少なくなり、緩やかな凹面状の凝固界面１５ｚを実現して、図６に示した凝固塊１５の薄い部分１５ａを、図３に示すように肉厚な凝固塊１５Ａにすることができる。このため、図６に示したように凝固塊の薄い部分１５ａに割れや亀裂１５ｃが生じたりそこから溶湯１４が漏れ出すことが防止され、スリット１７の耐火物が亀裂１５ｃ等に付着することも防止される。
【００４０】
また、一方向への結晶成長もでき易く、流速が遅いことも相まって、一方向性の高い結晶成長が可能になる。この結果、図７に示したように、引き抜かれたインゴット等の鋳造品Ｇの表面に亀裂や傷等の欠陥部ｇ１が生じたり、異物ｇ２が混入したり、亀裂が溶湯で埋め戻されるなどして結晶組織の不連続点ｇ３が発生するなどして、製品品質の低下を招いていた問題が解消され、後工程の切削加工も低減ないし不要にして十分な品質も確保することができる。
【００４１】
さらに、組織制御まで話を進めると、固液界面１５ｚが図３に示すような緩やかな凹面状となり、大粒径の結晶組織が成長しやすくなる。これは、固液界面１５ｚの掘り込み深さｄが内径Ｄと同等ないしそれよりも大きいような凹面状であったのが、内径Ｄの半分以下の凹面状となることにより、側面からの初晶を減少できて、大粒径の結晶となり易くなるためである。すなわち、小粒径の結晶から大粒径の結晶となるためには、ある程度の結晶成長距離が必要であり、固液界面をなるべく水平面状にして結晶成長距離を確保することにより、一方向性の大粒径の結晶成長が可能となる。よって、引き抜き速度を高めて、後工程が低減ないし不要になることとも相まって、生産効率を一層有効に向上させることが可能となる。
【００４２】
具体的にこの実施形態では、磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆが前記第１の値（８０００）をとるときの固液界面１５ｚの掘り込み深さｄを基準にして、掘り込み減少率が５０％となる磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆの値（１５０００）を第２の値とした場合に、磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆがその第２の値（１５０００）以上となるように周波数ｆを設定することにより、掘り込み減少率を確実に上記５０％以上とすることができる。
【００４３】
或いは、固液界面１５ｚの中心部での掘り込み深さｄが溶解炉１０の内径Ｄに対して１００％よりも小さい５０％となるときの磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆの値（１５０００）を第３の値（この実施形態では第２の値とほぼ同じ）とした場合に、磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆがその第３の値（１５０００）以上となるように周波数ｆを設定することにより、掘り込み深さｄを確実に内径Ｄの半分程度若しくはそれ以上にまで減少させることができる。
【００４４】
そして、誘導加熱コイル１８に供給すべき電力Ｐｘを抜熱分を含み被溶解材料１３を安定溶解させるに足る値に設定した後、磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆのパラメータである周波数ｆを設定する手順を踏んでいるので、上記の連続鋳造装置を適切に製造（設定）して利用に供することができる。
【００４５】
この場合、図４に示したように横軸（縦軸でもよい）を溶解炉の内径Ｄとし、縦軸（横軸でもよい）を周波数ｆとして、磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆが上記第１の値をとる点を連ねた安定溶解ラインＬ１と、磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆが上記第２の値をとる点を連ねた掘り込み減少ラインＬ２とを並記した周波数設定基準表を利用しているため、掘り込み減少率が所定％以上となる設定を内径Ｄに応じて簡単、確実に実現することができる。
【００４６】
或いは、同図には、磁気ウォマスレイ対応値Ｄ・√ｆが上記第１の値をとる点を連ねた安定溶解ラインＬ１と、磁気ウォマスレイ対応値Ｄが上記第３の値をとる点を連ねた掘り込み減少ラインＬ３とを並記したものでもあるので、掘り込み深さｄを溶解炉１０の内径の５０％以下にする等といった観点からの設定も簡単、確実に実現することができる。
【００４７】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみ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で種々変形が可能である。
【００４８】
例えば、前記実施形態では、溶解炉の内径Ｄに前記誘導加熱コイルに通電すべき電流の周波数ｆの平方根を乗じた値を磁気ウォマスレイ対応値と定義したが、溶解炉の内径Ｄに前記誘導加熱コイルに通電すべき電流の周波数ｆの平方根を乗じた値に更に係数を掛けたような比例値を磁気ウォマスレイ対応値と定義することもできる。
【００４９】
また、上記実施形態では掘り込み減少率や掘り込み深さが５０％となるような設定を例示したが、目的・用途に応じて種々の値を設定することができるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５０】
１…底板
１０…溶解炉
１３…被溶解材料
１５…凝固相
１５ｚ…固液界面
１６…セグメント
１６ａ…冷却水通路
１７…スリット
１８…誘導加熱コイル
ｄ…掘り込み深さ
Ｄ…内径
Ｄ・√ｆ…磁気ウォマスレイ対応値
ｆ…周波数
Ｌ１…安定溶解可能ライン
Ｌ２…掘り込み半減ライン
Ｌ３…溶解可能ライン
Ｐｘ…電力
【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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