(57)【要約】【課題】表面性状、とりわけ主面の表面性状に優れた板材を鋳造できる鋳造方法及び鋳造装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の鋳造方法は、鋳造による金属板の製造方法において、金属の溶湯を、押圧具の押圧により追随して変形可能な側壁３０と冷却能を有する底板２０とを有する型枠内に注湯し、金属が完全に凝固する前に、冷却能を有する押圧具４０で、金属の表面を前記側壁３０と共に底板に向かう方向に圧下することを特徴とする。本発明の鋳造装置１０は、鋳造により金属板を製造する製造装置において、押圧具の押圧により変形可能な側壁３０と冷却能を有する底板２０とを有する型枠と、冷却能を有し、注湯された金属が完全に凝固する前に、金属の表面を前記側壁３０と共に底板に向かう方向に圧下するための押圧具４０と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造による金属板の製造方法において、金属の溶湯を、押圧具の押圧により追随して変形可能な側壁と冷却能を有する底板とを有する型枠内に注湯し、金属が完全に凝固する前に、冷却能を有する前記押圧具で、金属の表面を前記側壁と共に底板に向かう方向に圧下することを特徴とする金属板の製造方法。
【請求項２】
前記押圧具が、前記一対の側壁を挟んで前記底板の上面と対向するロールであり、
前記側壁が、前記底板の上面に配置され互いに離間して一方向に延在する一対の側壁であり
溶湯を前記型枠内に注湯する溶湯供給部から金属の溶湯を注湯し、前記溶湯を、前記底板にて冷却しつつ、前記底板と、前記一対の側壁と、前記ロールと、から形成されたキャビティーに供給し、前記キャビティー内で、前記ロールにより底板に向かう方向に荷重を付与することにより、前記一対の側壁を前記ロールの外形に追随した形状に変形させると共に、前記ロールで前記溶湯をさらに冷却しながら圧下して、前記金属板を鋳造する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記側壁が、耐火物の繊維材料から成り通気性を有する断熱部材から形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記底板が、複数の分割底板から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記底板を冷却する冷却手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
鋳造により金属板を製造する製造装置において、
押圧具の押圧により変形可能な側壁と、冷却能を有する底板とを有する型枠と、
冷却能を有し、注湯された金属が完全に凝固する前に、金属の表面を前記側壁と共に底板に向かう方向に圧下するための押圧具と、
を有することを特徴とする金属板の製造装置。
【請求項７】
前記押圧具が、前記一対の側壁を挟んで前記底板の上面と対向するロールであり、
前記側壁が、前記底板と、前記底板の上面に配置され互いに離間して一方向に延在する一対の側壁であり、
溶湯を前記型枠内に注湯する溶湯供給部を備えており、
前記側壁は、前記ロールにより付与された荷重により前記ロールの外形に追随した形状に変形されることを特徴とする請求項６に記載の鋳造装置。
【請求項８】
前記底板と前記ロールで冷却され鋳造された前記金属板をさらに冷却して圧下する２次冷却ロールを有することを特徴とする請求項７に記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の鋳造方法及び鋳造装置に関し、特に、表面性状に優れた金属板を鋳造可能な鋳造装置及び鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アルミニウム、鋼、銅を含む多くの金属は、板材（例えば厚さ５ｍｍ〜３０ｍｍ）を得るために、スラブ、インゴット等の比較的厚い（例えば厚さ１５０ｍｍ程度以上）の鋳造材を得た後、必要に応じて鍛造工程を経た後、熱間圧延または冷間圧延等の加工を行っている。
このような、鋳造後の加工工程を行うことをなく、鋳造工程において最終製品である板材を得ることができれば、製造コストの削減および省エネルギーの実現等多くの利点を有する。
このため、例えば特許文献１〜３等に示すように、双ロールキャスター、双ベルトキャスター、ブロックキャスター等の鋳造装置を用いて鋳造により板材を得る方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８７３６２６号公報
【特許文献２】特許第２６５６５１４号公報
【特許文献３】特公平７−６３８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１〜３等に示す従来の鋳造装置では、厚さ１０ｍｍ以上の板材が製造できないか、できるものであっても、優れた表面性状を得ることが困難であるという問題があった。
より詳細には、鋳造材（板材）の表面、とりわけ板材にとって特に重要な主面（例えば、周囲６面のうち最も表面積の広い２面）が平滑にならず、肌荒れ等の凹凸を生ずる場合が多いという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、表面性状、とりわけ主面の表面性状に優れた板材を鋳造できる鋳造方法及び鋳造装置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】
【０００６】
本発明の鋳造方法は、金属の溶湯を、押圧具の押圧により追随して変形可能な側壁と冷却能を有する底板とを有する型枠内に注湯し、金属が完全に凝固する前に、冷却能を有する前記押圧具で、金属の表面を前記側壁と共に底板に向かう方向に圧下することを特徴とする。
本明細書において「溶湯」とは、完全に溶融した状態と、溶融状態と凝固状態との中間状態（半凝固状態）とを含む。
【０００７】
また、本発明の鋳造装置は、押圧具の押圧により変形可能な側壁と、冷却能を有する底板とを有する型枠と、
冷却能を有し、注湯された金属が完全に凝固する前に、金属の表面を前記側壁と共に底板に向かう方向に圧下するための押圧具と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の鋳造方法及び鋳造装置では、側壁が押圧具により付与された荷重によって押圧具の外形に追随した形状に変形されるので、押圧具が側壁によってつかえることがない。よって、金属板の鋳造時に押圧具にかけた荷重は、側壁によって妨げられることなく、型枠内の金属板に付加できる。
ここで、型枠内の金属板は完全に凝固する前に押圧具で圧下されるので、表面が容易に変形する。これにより、金属板の表面を容易に制御することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法及び鋳造装置によれば、表面制御を行いながら、所定の厚さの金属板を鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る鋳造装置の部分切欠き斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る鋳造装置の上面図である。
【図３】図３は、図２の２Ａ−２Ａ線に沿った断面図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１に係る鋳造装置を用いて金属板を製造する方法を説明するための図２の２Ｂ−２Ｂ線に沿った概略断面図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１に係る鋳造装置を用いて金属板を製造する方法を説明するための図２の２Ｂ−２Ｂ線に沿った概略断面図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る鋳造装置で金蔵板が鋳造されている状態を示す断面図である。
【図７】図７は、溶湯の凝固状態を説明するための図２の２Ｂ−２Ｂ線に沿った概略断面図である。
【図８】図８は、溶湯の凝固状態を説明するための概略断面図である。
【図９】図９は、溶湯の凝固状態を説明するための概略断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１に係る鋳造装置の変形例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１の変形例に係る鋳造装置を示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、分割底板の変形例を示す概略斜視図である
【図１３】図１３は、実施の形態１の変形例に係る鋳造装置を示す断面図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１の変形例に係る鋳造装置を示す断面図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係る鋳造装置の概略斜視図である。
【図１６】図１６（ａ）、（ｂ）は、実施の形態２に係る鋳造装置を用いて金属板を製造する方法を説明するための概略断面図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２の変形例１に係る鋳造装置を示す概略斜視図である。
【図１８】図１８（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２の変形例１に係る鋳造装置を用いて金属板を製造する方法を説明するための概略断面図である。
【図１９】図１９は、実施の形態２の変形例２に係る鋳造装置を示す概略斜視図である。
【図２０】図２０は、実施の形態２の変形例３に係る鋳造装置を示す概略斜視図である。
【図２１】図２１（ａ）は、実施例１で製造した実施例No.２の金属板の外観写真であり、図２１（ｂ）は、実施例１で製造した実施例No.５の金属板の外観写真である。
【図２２】図２２（ａ）は、実施例１で製造した実施例No.１０の金属板の断面写真であり、図２２（ｂ）は、実施例１で製造した実施例No.１１の金属板の断面写真である。
【図２３】図２３（ａ）は、実施例１で製造した比較例No.１の金属板の表面写真（ａ）と側面写真（ｂ）である。
【図２４】図２４は、実施例２に使用した鋳造装置の概略断面図である。図２４（ａ）は実施の形態２に係る鋳造装置であり、図２４（ｂ）は、比較例に使用した鋳造装置である。
【図２５】図２５（ａ）は、実施例１で製造した実施例No.２の金属板の外観写真であり、図２５（ｂ）は、実施例１で製造した実施例No.５の金属板の外観写真である。
【図２６】図２６（ａ）は、実施例１で製造した実施例No.１０の金属板の断面写真であり、図２６（ｂ）は、実施例１で製造した実施例No.１１の金属板の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
【００１２】
本願発明者らは、鋭意検討した結果、金属板材の鋳造を行う製造方法において、金属の溶湯を、押圧により追随して変形可能な側壁を有する型枠内に注湯し、金属が完全に凝固する前に、冷却能を有する押圧具で、金属の表面を前記側壁と共に金属板の厚み方向に圧下することで、表面性状、とりわけ主面（例えば、鋳造材の長手方向と幅方向に平行な面）の表面性状に優れた板材を鋳造できることを見出し、本願発明に至ったものである。
【００１３】
すなわち、本発明においては、側壁の上面が押圧具に接触して圧下され押圧具によって変形するので、金属を十分に圧下することができる。
【００１４】
従来の金属板鋳造装置には、次のような問題点があった。
特許文献１に開示された双ロールキャスターでは、厚さ１０ｍｍ以上の金属板は鋳造することができない。
特許文献２のような双ベルトキャスターでは、厚さ１０ｍｍ以上の金属板を連続鋳造することが可能であるが、装置が大変高価である。更に、高価なベルトが運転による熱と応力で変形しやすく取り替えが必要である。また、ベルトキャスターは側壁ブロックがあるため金属を十分に圧下することができないため、板の幅方向の中央部が凝固収縮により凹んだ板ができやすい。また、冷却むらが生じるため、金属組織の不均一が発生し、金属板の表面に部分的な色むらや窪みが発生しやすい。
特許文献３の単ベルトキャスターでは、上記特許文献２の問題に加え、金属板を下方向からのみ冷却するため、厚い板ができない。
また、一般的な鋳型法（型内で冷却して鋳造する方法）では上面を平坦にするために絶えず表面を均一に加熱しながら全体として冷却するには表面加熱装置及び熟練した技術を要する。
このように、簡易なバッチプロセスで、厚さ１０ｍｍ以上で表面および内部が健全な厚板を鋳造する技術がなかった。
【００１５】
また、従来の鋳造装置では、固相液相線間の広い合金材料や凝固収縮しやすい材料、例えばアルミ錫合金（Ａｌ−Ｓｎ合金）などを鋳造することが困難であり、内部に大量の巣が形成されてしまう。特に、Ａｌ−Ｓｎ合金は鋳造割れ（鋳造装置から板状で取り出した後に長手方向委に亀裂が入って割れる現象）しやすく、従来の装置では所定厚さの金属板を鋳造することができなかった。
【００１６】
これに対して本発明の方法及び装置では、例えば５ｍｍ〜３０ｍｍの厚さ、好ましくは１０ｍｍ以上の厚さの金属板を、バッチプロセスでも連続鋳造でも製造することが可能である。また、本発明の方法及び装置では、Ａｌ−Ｓｎ合金でも内部に巣のない健全な金属板を鋳造することもできる。
以下に図を用いて本発明の詳細を説明する。
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１〜図３に示す本実施の形態の鋳造装置１０は、冷却能を有する底板２０と、底板２０の上面２１に配置され互いに離間して一方向に延在する一対の側壁３０（３０１、３０２）とを含む型枠と、溶湯を供給する溶湯供給部５０とを備えている。また、鋳造装置１０は、型枠内に供給した溶湯に荷重を付与するための押圧具（上側ロール４０）を備えている。上側ロール４０は、一対の側壁３０を挟んで底板２０の上面２１と対向して配置されている。
【００１８】
本実施の形態は、底板２０と、一対の側壁３０と、上側ロール４０と、から形成されたキャビティー１２を有している。
本明細書における「キャビティー１２」とは、金属板の鋳造方向（図１、図２のｘ方向）に対して垂直に切った断面において４方向が囲まれている部分であり、金属板を鋳造するための鋳造空間を指す（図３および図５参照）。
【００１９】
型枠は、少なくとも、底板２０と、一対の側壁３０（３０１、３０２）とで構成されている。型枠に溶湯を供給する溶湯供給部５０は、両端を前記両側壁に接するように底板上に配置するのが好ましい。その場合は、溶湯供給部５０が後堰（バックダム）を兼ねることになるので、後堰を別途設ける必要がない。溶湯供給部５０と側壁３０又は底板２０との間に隙間がある場合は、この隙間から溶湯供給部５０の後方（キャビティー１２と反対側）に溶湯が漏出しないように、必要に応じて後堰（バックダム）等の、後方への溶湯の漏れを防ぐ部材を設けるのが望ましい。なお、後堰として別部材を設けるのではなく、底板２０の延長が後堰を構成してもよい。また、底板２０をキャビティー１２に向けて高くなるように傾斜させる場合は、後堰がなくてもよい。
【００２０】
前記溶湯供給部から前記キャビティーに向けて溶湯が供給される。したがって溶湯供給部５０とキャビティー１２との間の溶湯供給路１５は、溶湯供給部５０から供給される溶湯をキャビティー１２に導入するための経路となる。
【００２１】
底板２０は、耐熱性の材料（少なくとも溶湯と接触しても著しく損傷（溶損）しない耐熱性を有している）から形成された板状体であり、本実施の形態では、ｘ方向に伸びた長方形にされている。底板２０は、１枚の板状体から構成してもよいが、図１に示すように、複数の板状体（本明細書では「分割底板」と称する）２０１〜２０３をｘ方向に配列して構成してもよい。
また、例えば環状のベルト上に複数の板状体を配置し、ベルトを移動させることで１回の鋳造工程で、その上から一旦鋳造材を取り除いた板状体の上に再び溶湯を供給し鋳造を行ってもよい。
【００２２】
なお、ここで図示した各々の分割底板２０１〜２０３は、単一材料から成り、一様な厚さを有する矩形部材から構成している。しかし、各々の分割底板２０１〜２０３は、別の形態とすることもできる。例えば、各々の分割底板を、異なる材料から成る複数の金属片を組み合わせて構成してもよい（図１２（ａ））。また別の例では、各々の分割底板の厚さを部分的に変更してもよい（図１２（ｂ））。分割底板２０１〜２０３の詳細については後述する。
【００２３】
一対の側壁３０（３０１、３０２）は、一方向（ｘ方向）に延在し、ｙ方向において互いに離間している（図１、図２）。本実施の形態のように、側壁３０の一端（−ｘ方向の端部であり、本明細書では「先端」と称する）近傍において、離間した側壁３０１と側壁３０２との間をつなぐように、ｙ方向に伸びる前堰３２を設けてもよい。
図１及び図４に示すように、側壁３０は、上側ロール４０により付与された荷重により上側ロール４０の外形に追随した形状に変形される。すなわち、上側ロール４０にかけられた荷重により変形し、ロール形状にへこむことができる。
ロールの外形に追随して変形するためには、側壁３０は、上側ロール４０により付与された荷重（応力）により、変形するだけでなく、上側ロール４０（上側ロール４０全体）が側壁３０から離れる方向（例えばｚ方向）に動いた際にも追随できるように、上側ロール４０による荷重がなくなると元の形状に近い形状に戻ることができる復元性を有することが好ましい。
すなわち、側壁３０は、ロール等の押圧具による押圧を受けたときに追随して変形することが必須であり、さらに復元性を有することが好ましい。
【００２４】
更に、溶湯が、側壁３０から冷却されて固化するのを抑制しつつ、底板２０及び上側ロール４０から冷却されて金属板の上下方向から均等に凝固させるために、側壁３０は、断熱性を有することが好ましい。なお、側壁３０に断熱性が無くても、例えば側壁３０を加温する等により、溶湯が側壁から冷却されるのを抑制することもできる。しかしながら、設備上、運転エネルギー消費上、断熱性を有する側壁３０を用いるのが好ましい。
【００２５】
そのような側壁３０は、例えばセラミックス繊維のような耐火物の繊維材料から成り通気性を有する断熱部材（耐火物の繊維を綿状に配置した材料、例えばカオウール又はイソウール（登録商標））から形成することができる。
イソウール（登録商標）などの通気性部材を用いると、溶湯中のガスが凝固する際に発生するガスを、側壁３０から排出することができる。これにより、ガス抜け不良による巣の発生を抑制することができる。
【００２６】
上側ロール４０は、底板２０と対向して配置されている。本実施の形態では、上側ロール４０の回転軸４０Ｃがｙ方向と平行になるように（つまり、ｘ方向及びｚ方向と直交するように）上側ロール４０を配置している。上側ロール４０はこの回転軸４０Ｃを中心に回転可能である。本実施の形態のように、上側ロール４０にシャフト４１を設ける場合、このシャフト４１を回転可能に保持する軸受け（図示せず）等を鋳造装置１０に設けることにより、上側ロール４０を回転可能にすることができる。シャフト４１を設けた場合、シャフト４１の中心軸は、上側ロール４０の回転軸４０Ｃと一致する。
【００２７】
なお、本実施の形態では、上側ロール４０は、回転軸４０Ｃがｙ方向と平行で、ｘ軸及びｚ軸のいずれとも直交するように配置されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。
例えば、回転軸４０Ｃがｙｚ平面内にあり且つｙ軸に対して傾斜するように上側ロール４０を配置してもよい。すなわち、ｘ方向から鋳造装置１０を視認すると、底板２０の上面２１に対して上側ロール４０のロール面が傾いており、キャビティー１２が台形形状になる。そのような鋳造装置１０では、断面が台形形状の金属板を鋳造することができる。
別の例では、回転軸４０Ｃがｘｙ平面内にあり且つｙ軸に対して傾斜するように上側ロール４０を配置してもよい。ｘ方向から鋳造装置１０を視認すると、底板２０の上面２１と上側ロール４０のロール面とが平行であり、キャビティー１２が長方形である。しかし、ｚ方向から鋳造装置１０を視認すると、一対の側壁３０が延在する方向（つまりｙ方向）に対して、上側ロール４０が斜めに配置されている。このような鋳造装置１０では、溶湯に接触する上側ロール４０の面積が広くなるので、上側ロール４０からの放熱性を向上させることができる。
【００２８】
本実施形態では、鋳造時に上側ロール４０が金属を応力Ｆで圧下するものである。よって、鋳造装置１０には、上側ロール４０に荷重をかける荷重付与手段（図示せず）が含まれている。荷重付与手段は、例えばバネ等が利用できる。また、バネの圧縮度を変更することにより、上側ロール４０にかける荷重を調節することができる。
上側ロール４０は、例えば、耐熱鋼等の鋼により形成されたロール等のように従来から双ロール法を含む鋳造方法に用いられているロールを用いてよい。
上側ロール４０の表面が滑らかであるのが望ましい。上側ロール４０によって押圧される金属板の表面に、上側ロール４０の表面性状が転写されるので、滑らかな表面の上側ロール４０を用いると、滑らかな表面を有する金属板を製造し得る。
【００２９】
なお、上側ロール４０に冷却手段（例えば、上側ロール４０の表面に冷却流体を流すためのチューブまたは内部から冷却を冷却するための冷媒流路等）を設けてもよく、長尺の金属板の鋳造等で上側ロール４０が過熱しやすい場合や、金属板の鋳造中に上側ロール４０と金属との間の焼付きが起こりやすい場合に有効である。
また、焼付きを防止するためにロールと溶湯（または凝固シェル）との間に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置を設けてもよい。
【００３０】
キャビティー１２に溶湯を供給する溶湯供給部５０は、例えば、樋やノズル等を含んでもよい。樋やノズルにより、溶湯をキャビティー１２に注ぎ入れ易くなるだけでなく、溶湯が底板２０に接触する位置からキャビティー１２までの距離（本明細書では「凝固距離」と称する）を調節し易くなる。この凝固距離を変更すると、キャビティー１２に到達したときの溶湯の凝固の程度（すなわち、凝固層（凝固シェル）の形態（厚さ等））が変わる。凝固距離が長ければ、キャビティー１２に到達するまでに凝固が進行するので凝固層の割合が高くなり、その反対に凝固距離が短ければ凝固層の割合が低くなる。上側ロール４０の荷重が同じ場合、凝固層の割合が多いほうが圧下されにくいので板厚の厚い金属板が得られ、凝固層の割合が少ないと板厚の薄い金属板が得られる。
なお、１枚の金属板の鋳造中に板厚が変動しないように、鋳造中は、凝固距離を一定に保つ（つまり、上側ロール４０と溶湯供給部５０との相対位置を一定に保つ）のが好ましい。
【００３１】
底板２０の下側には、底板２０を冷却するための冷却手段（例えば冷却管６０）を有していてもよい。図１及び図３に示すように、冷却管６０は、断面矩形の中空矩形管部分と中空矩形管部分に冷却流体を供給するための供給チューブとから構成されている。
冷却管６０内に冷却流体（例えば水）を流すことにより、底板２０を冷却して、底板２０が一定温度以上に上がらないようにすることができ、生産性を向上できる。また、底板２０による溶湯の冷却効率を高めることができるので、鋳造可能な金属板の厚さを厚くすることができ、さらに得られる金属板の金属組成を改善することができる。
また、冷却管６０の代わりに、中空の底部ブロック７３に冷却流体を流して、底板２０を冷却する冷却手段としてもよい。
【００３２】
鋳造装置１０は、底板２０と側壁３０を収納するための固定部材７０を備えてもよい。図１〜図３に図示したように、固定部材７０は、底板２０を下側から保持する底部ブロック７３と、一対の側壁３０（３０１、３０２）のｙ方向の位置を位置決めするための一対の側板７２と、底部ブロック７３及び側板７２を保持するためのアウターケース７１とから構成してもよい。
図示した底部ブロック７３は、冷却管６０の供給チューブを間に配置するために、２つの部材から構成されている。
【００３３】
図１に示すように、アウターケース７１は、ｘｙ平面に広がる１つの底面と、その底面の両側に接続されているｘｚ平面に広がる２つの側面とを有している。２つの側面の上縁は、互いに離れる方向に折り曲げられたリムを備えてもよく、アウターケース７１の強度を高めることができる。
【００３４】
側壁３０の一端（−ｘ方向の端部であり、本明細書では「先端」と称する）では、側壁３０１と側壁３０２との間に、ｙ方向に伸びる前堰３２を設けてもよい。前堰３２は、溶湯の供給開始時に、溶湯が底板２０を超えて先端方向からこぼれるのを抑制し得る（所謂、ダミーブロックとしての機能を有する）。
また、上述のように、側壁３０の他端（ｘ方向の端部であり、本明細書では「後端」と称する）にも、側壁３０１と側壁３０２との間に、ｙ方向に伸びる後堰（図示せず）を設けてもよい。後堰は、溶湯が底板２０を超えて後端方向からこぼれるのを抑制し得る。
【００３５】
本発明の鋳造装置１０は、圧縮可能な側壁３０を用いているので、鋳造された金属板の表面（とりわけ主面）が優れた表面性状を有し、また金属板の厚さをより均一にすることができる。これらの効果を具体的に説明するために、以下に、図１〜３に示した鋳造装置１０を用いた金属板の鋳造について詳述する。
【００３６】
（工程１：上側ロール４０の配置）
図４（ａ）に示すように、上側ロール４０が側壁３０と接触しないようにｚ方向に離した状態で、上側ロール４０を底板２０の先端の上方（ｚ方向）に配置する。次に、上側ロール４０を底板２０に近付ける。このとき、底板２０と上側ロール４０との最小間隔（これを「キャビティー１２の高さ１２ｔ」と称する）は、少なくとも圧縮前の側壁３０の高さｔ１より小さくする。
側壁３０は変形可能（例えば圧縮変形可能）な材料から形成されているので、上側ロール４０を底板２０に近づけたときに、側壁３０は上側ロール４０によって変形（圧縮）され、上側ロール４０の外形に沿うように凹む（図４（ｂ））。
【００３７】
（工程２：溶湯の供給）
次に、図５（ａ）に示すように、溶湯供給部５０からキャビティー１２に向けて溶湯Ｍ１を供給する。溶湯供給部５０は例えば樋、ノズル等であり、金属を溶融する坩堝又は貯留槽５２（一部図面には図示）等から溶湯部５０に溶湯が供給される。溶湯供給部５０から流れ出た溶湯Ｍ１は、溶湯供給路１５を通ってキャビティー１２に到達する。溶湯Ｍ１は、キャビティー１２に到達するまでの間に徐々に凝固する。凝固の様子を、図７を参照しながら説明する。
溶湯Ｍ１は底板２０によって冷却されるため、底板２０側の溶湯Ｍ１は、溶湯供給部５０から出た直後から凝固し始める。一方、溶湯Ｍ１の表面は比較的冷却されにくいため、溶融状態を保ったまま、上側ロール４０の近傍にまで到達し得る。通常、溶湯Ｍ１（溶融状態）と、溶湯が完全に凝固した部分（凝固層Ｍ３）との間には、半凝固の部分（半凝固層Ｍ２）が存在している。そして、溶湯Ｍ１及び半凝固層Ｍ２（条件によってはいずれか一方の場合もある）が上側ロール４０に接触すると、表面側の溶湯Ｍ１及び半凝固層Ｍは上側ロール４０によって冷却されて、完全に凝固する。
よって、溶湯Ｍ１がキャビティー１２の出口に到達する頃には、溶湯Ｍ１はほぼ無くなり（又は完全に無くなり）、多くの部分が（又は全てが）半凝固層Ｍ２と凝固層Ｍ３とになる。この状態の金属を「非溶湯部」と称する。
【００３８】
本発明の鋳造装置１０は、板状体から成る底板２０の上に溶湯Ｍ１を供給するので、双ロールキャスターに比べると、ブレイクアウト（溶湯が漏れ出すこと）が抑制され、また凝固し始めたばかりの凝固層の破断も起こりにくいので、金属板の鋳造が容易である。
【００３９】
（工程３：上側ロール４０による圧下）
溶湯の供給を続けたまま（すなわち、上側ロール４０より上流側（ｘ方向）に存在する溶湯の液面を維持したまま）、図５（ａ）に示すように、上側ロール４０を、回転軸４０Ｃを中心に（実際には、上側ロール４０のシャフト４１を中心に）、回転方向４０Ｒに回転させる。上側ロール４０の外面４０Ｓは、側壁３０及び凝固層Ｍ３と接触しているため、それらを介して底板２０が−ｘ方向（移動方向２０Ｄ）に力を受ける。このとき、底板２０がｘ方向に移動自在にされていれば、底板２０は移動方向２０Ｄに移動する。その結果、非溶湯部は、上側ロール４０の直下に向かって−ｘ方向に移動する（図５（ｂ））。底板２０と上側ロール４０との間隔は、上側ロール４０の直下に向かって徐々に狭くなるため、非溶湯部は上側ロール４０によって徐々に圧下される。
【００４０】
上側ロール４０にかけるロール荷重は、金属板内部の巣の発生を防ぐには一定以上の荷重が必要であるが、これは鋳造する金属の種類により適宜変更してよい。
【００４１】
上側ロール４０の好ましい周速は、例えば約０．３〜約２ｍ/分であり、鋳造する金属板の厚さによって調節してもよい。例えば、厚さ約１５ｍｍの金属板を鋳造する場合には、０．５ｍ/分で鋳造することができる。また、周速は、鋳造する金属の種類およびロールと接触した際の溶湯の温度等の条件に応じ適宜変更してよい。
【００４２】
なお、本実施の形態では、上側ロール４０は動力装置によって回転駆動され、底板２０は上側ロール４０の駆動力を受けて移動方向２０Ｄに移動する場合を説明した。しかしながら、これに限定されず、例えば底板２０が動力装置によって移動方向２０Ｄに駆動され、上側ロール４０は底板２０の駆動力を受けて回転方向４０Ｒに連れ回されて回転してもよい。また、上側ロール４０の周速と底板２０の移動速度とが同期するように同時に駆動されてもよい。
【００４３】
このとき、非溶湯部の両側に位置する側壁３０は、上側ロール４０によって変形して上側ロール４０の外形に沿うようにへこむ（図１）。そのため、上側ロール４０が側壁３０によってつかえること（つまり、側壁３０が、上側ロール４０の圧下を阻害すること）は起こらない。これにより、上側ロール４０によって、非溶湯部と側壁３０とを共に圧下することができる。
一方、側壁を上側ロール４０の外側に設けた場合（すなわちロールが側壁の間）も上側ロールは側壁により阻害されることなく圧下を行うことができる。しかし、この場合、中央部と比べ、温度が低下しやすい（温度制御が困難な）ロールの端部（ｙ方向の端部）に溶湯および非溶湯部が接触することとなり、非溶湯部に温度分布のばらつき（すなわち、鋳造されている材料のｙ方向端部の温度低下）が生ずることとなる。
すなわち、本発明では、鋳造される材料の端部（ｙ方向端部）の温度低下を抑制した状態で上側ロール４１により均一に圧下できることから（換言すると、温度分布が均一な状態で上側ロール４１が被鋳造材に接触するため、被鋳造材のロール直下でのｙ方向における温度、硬度等の特性のばらつきを抑制した状態で圧下が可能になるため）、得られた鋳造材の表面（とりわけ主面が）の表面性状が優れるとともに、得られた鋳造の厚さも均一にできると考えられる。
ただし、これらは現時点で得られている情報を基に本願発明者らが推定したメカニズムであって本発明の技術的範囲を制限することを意図するものではないことに留意されたい。
【００４４】
また、鋳造する金属板の原料が、偏析の起こりやすい金属材料（例えばＭｇを含有するアルミニウム合金）の場合には、上側ロール４０で圧下しながら鋳造することにより、偏析を抑制する効果も得られる。
さらに、図６に示すように、キャビティー１２内を満たす金属板Ｍの上面と側壁３０の上面とは共に上側ロール４０によって圧下されるので、金属板Ｍの上面と側壁３０の上面とが面一になる。よって、金属板Ｍの縁部に、ｚ方向に伸びるバリ（縦バリ）が発生することがない。
【００４５】
さらに、底板２０の長さを適宜調節することにより、所望の長さの金属板をバッチプロセスで鋳造することができる。よって、金属板の少量生産に適している。
しかし、本発明はバッチプロセスに限定するものではなく、例えば、上述のように環状のベルト上に複数の板状体２０１〜２０３を配置すること等により連続鋳造プロセスにより鋳造を行ってもよい。
【００４６】
また、非溶湯部の内部に半凝固層Ｍ２が存在する場合、上側ロール４０で圧下することにより、半凝固層に圧力をかけることができ、半凝固層内の巣の発生と偏析とを抑制し得る。特に、側壁３０が断熱性を有していると、半凝固層に圧力をかけやすくなるので好ましい。側壁３０が断熱性を有する場合と断熱性ではない場合との相違を、金属内部の状態図を参照しながら説明する。
【００４７】
図８は、側壁３０（３０１、３０２）が断熱性を有する場合の金属内部の状態図断面図を示している。
図８（ａ）は、図７の７Ａ−７Ａ線に沿った断面図であり、非溶湯部の内部状態を示している。溶湯Ｍ１の熱は主に底板２０から放熱されるため、溶湯Ｍ１は底板２０に接触する部分から凝固して、凝固層Ｍ３を形成する。その上に半凝固層Ｍ２と溶湯Ｍ１が層状に積層している。ここで、側壁３０が断熱性を有しているので、溶湯Ｍ１の熱は側壁３０から放熱されない。よって、凝固層Ｍ３と半凝固層Ｍ２との界面及び半凝固層Ｍ２と溶湯Ｍ１との界面は、底板２０と略平行になる。
【００４８】
図８（ｂ）は、図７の７Ｂ−７Ｂ線に沿った断面図である。ここでは、溶湯Ｍ１の表面が上側ロール４０と接触しているため、表面側も凝固し始めている。別の見方では、非溶湯部がキャビティー１２内に入り、上側ロール４０によって圧下され始めている。上面側と下面側が凝固層Ｍ３となり、その間に半凝固層Ｍ２が挟まれた状態になっている。凝固層Ｍ３と半凝固層Ｍ２との間の２つの界面とも、底板２０と略平行になる。
この時、非溶湯部の上面から上側ロール４０によって応力Ｆで圧下されるので、最も軟質な半凝固層Ｍ２に応力が集中する。この状態で半凝固層Ｍ２は徐々に凝固するため、巣が生じにくい。また、図８（ｂ）のような状態では、半凝固層Ｍ２で偏析が起こりやすいが、半凝固層Ｍ２に応力をかけることができるので、偏析状態を解消し得る。
【００４９】
図８（ｃ）は、図７の７Ｃ−７Ｃ線に沿った断面図であり、上側ロール４０で圧下後の金属板Ｍの内部状態を示しており、表面が平坦な金属板Ｍが鋳造できる。
【００５０】
一方、図９は、側壁３０’（３０１’、３０２’）が断熱性を有していない場合の金属内部の状態図断面図を示している。
図９（ａ）は、図７の７Ａ−７Ａ線に沿った断面図であり、非溶湯部の内部状態を示している。溶湯Ｍ１の熱は底板２０と側壁３０’とから放熱されるため、溶湯Ｍ１は底板２０に接触する部分と側壁３０’に接触する部分とから凝固して、凝固層Ｍ３を形成する。その内側に半凝固層Ｍ２と溶湯Ｍ１が層状に積層している。凝固層Ｍ３と半凝固層Ｍ２との界面及び半凝固層Ｍ２と溶湯Ｍ１との界面は、カップ状になる。
【００５１】
図９（ｂ）は、図７の７Ｂ−７Ｂ線に沿った断面図である。ここでは、溶湯Ｍ１の表面が上側ロール４０と接触しているため、溶湯の表面側が凝固する。これにより、上面側、下面側、両側面側が全て凝固層Ｍ３となり、その中に半凝固層Ｍ２が取り囲まれた状態になっている。
このとき、非溶湯部はキャビティー１２内に入り、上側ロール４０によって応力Ｆで圧下されているが、半凝固層Ｍ２の周囲が凝固層Ｍ３になっているので、応力Ｆを半凝固層Ｍ２に十分に付加することができない。よって半凝固層Ｍ２内に生じやすい巣を十分に抑制できない。
【００５２】
図９（ｃ）は、図７の７Ｃ−７Ｃ線に沿った断面図であり、上側ロール４０で圧下後の金属板Ｍの内部状態を示している。図９（ｂ）で半凝固層Ｍ２であった領域内に、巣ＳＣが生じている。
【００５３】
このように、側壁３０が断熱性を有することにより、溶湯Ｍ１が側壁３０側から凝固するのを抑制できる。そのため、非溶湯部を上側ロール４０で圧下したときに、半凝固層Ｍ２に十分な応力をかけることができ、半凝固層内での巣の発生と偏析とを抑制し得る。
【００５４】
なお、本明細書において「側壁３０が断熱性を有する」とは、側壁３０全体として断熱性を有していればよく、側壁３０の中に、熱伝導性の高い材料から成る部材が含まれていてもよい。
断熱性を有する材料として、空気層を含む材料を挙げることができる。例えば、上述したセラミックス繊維のような耐火物の繊維材料を綿状に配置した材料は、繊維と繊維と間の空間が空気層として機能することから好ましい。この空気層を通って気体が流通するので、空気層を含む側壁３０は通気性を有している。
なお、このような材料を用いる際には、例えば、芯材として金属ワイヤを用いて、その周囲に綿状の断熱材料を巻き付けてもよい。金属ワイヤによって断熱部材の形状を整えることができるので、側壁３０の形成や再生（再利用するために、圧縮変形前の状態に戻すこと）に有利であり、且つ金属ワイヤは直接溶湯Ｍ１に接触することはないので、溶湯Ｍ１の凝固を促進させることや、溶湯Ｍ１と反応して好ましくない合金を形成することがない。
また、金属ワイヤを金属製の肉薄チューブに置き換えると、さらに、断熱部材に弾力性を付与することもできる。
なお、鋳造時の熱に耐えることができれば、金属以外の材料から成る芯材も使用可能である。
【００５５】
非溶湯部は、上側ロール４０の直下を通り過ぎる頃には完全に凝固して金属板Ｍになる。金属板Ｍの厚さＭｔは、キャビティー１２の高さ１２ｔとほぼ一致する。
【００５６】
なお、非溶湯部に対する圧下の効果を得るために、溶湯Ｍ１の高さＴ１（非溶湯部の厚さとほぼ一致する）がキャビティー１２の高さ１２ｔ（つまり、圧縮変形されている時の側壁３０の高さ）よりも大きくなるように、溶湯の供給量を制御する。
また、溶湯Ｍ１が側壁３０側から溢れるのを抑制するために、溶湯Ｍ１の高さＴ１が圧縮変形前の側壁３０の高さｔ１よりも小さくなるように、溶湯Ｍ１の供給量を制御する。
【００５７】
鋳造された金属板Ｍの長さ（ｘ方向の寸法）が所定の長さになるまで、溶湯Ｍ１を供給しながら上側ロール４０を回転させる。
【００５８】
（工程４：金属板の取り出し）
金属板Ｍが所定の長さになったら、溶湯Ｍ１の供給を止める。そして、金属板Ｍがキャビティー１２から完全に出たら、上側ロール４０の回転を止める。そして、底板２０の上で十分に冷却した後、金属板Ｍを底板２０と側壁３０とから取り外す。
これにより、表面が比較的平坦で、冷却むらによる部分的な色変化や窪みが無い金属板Ｍを鋳造することができる。
本発明の鋳造装置１０では、底板２０の上で金属板Ｍを完全に冷却させることができるので、例えば従来の双ロールキャスターに比べて、長時間にわたって金属板Ｍを安定した状態で冷却することができる。そのため、双ロールキャスターでは（内部まで十分に冷却できないために）鋳造が困難な厚さ１０ｍｍ以上の金属板Ｍも、本発明の鋳造装置１０では鋳造することができる。
【００５９】
また、金属板Ｍの温度が十分に下がるまで底板２０の上で冷却するので、金属板Ｍが自重で破断や屈曲するのを防止できる。
【００６０】
なお、金属板Ｍの両側に位置する圧縮変形後の側壁３０の高さｔ２は、側壁３０の材質によって異なる。図５（ｂ）に図示した側壁３０は、ほぼ塑性変形し、多少弾性的に形状が戻るような特性を有する材料から形成されたものであり、圧縮変形後の側壁３０の高さｔ２は、キャビティー１２の高さ１２ｔよりわずかに高い。この他にも、側壁３０を、例えば完全に塑性変形する材料から形成すれば、圧縮変形後の側壁３０の高さｔ２はキャビティー１２の高さ１２ｔとほぼ一致するだろう。
【００６１】
弾性変形する傾向の強い材料を用いて側壁３０を形成すると、側壁３０を再生（再利用するために、圧縮変形前の状態に戻すこと）するのが容易になるので好ましい。
一方、塑性変形する傾向の強い材料を用いて側壁３０を形成すると、側壁３０を廃棄する際に容積を圧縮変形できるので、再生不能な側壁３０の場合に好ましい。
【００６２】
鋳造装置１０は、底板２０と上側ロール４０との間隔が変更可能にされていてもよい。
底板２０と上側ロール４０との間隔を変更可能にするためには、上側ロール４０のみ昇降可能、底板２０のみ昇降可能、又は上側ロール４０と底板２０とを共に昇降可能にすればよい。
上側ロール４０を昇降可能にするには、例えばシャフト４１を保持する軸受けを、従来公知の手段により上下方向に位置変更できるようにすればよい。底板２０を昇降可能にするためには、底板２０を支える部材を、従来公知の手段により上下方向に位置変更可能にする。
【００６３】
図１０に示すように、一対の側壁３０（３０１、３０２）の間隔（ｙ方向における側壁３０１、３０２の離間距離）を変更可能にして、金属板Ｍの幅（ｙ方向の寸法）を任意に変更してもよい。なお、図１０（ｂ）のように側壁３０１、３０２の離間距離を狭くする場合には、溶湯Ｍ１を注ぎ、上側ロール４０で圧下してもその離間距離が変動しないように、例えば固定部材７０の側板７２と側壁３０１、３０２との間にスペーサーＳＰを配置してもよい。
【００６４】
また、図１０（ａ）では、上側ロール４０の幅（ｚ方向の寸法）は、固定部材７０の２枚の側板７２のｚ方向の間隔とほぼ同程度にされているが、これに限定されない。例えば図１１のように、上側ロール４０’の幅は、（一対の側壁３０１、３０２のｚ方向の間隔よりも広くされていれば）２枚の側板７２のｚ方向の間隔よりも狭くされていてもよい。
上側ロール４０’は、一対の側壁３０１、３０２の間に位置する金属板Ｍの表面と、一対の側壁３０１、３０２のうち金属板Ｍと隣接する部分を押圧する。本発明では、側壁３０が押圧により追随して変形可能な材料から形成されているので、一対の側壁３０１、３０２のうち金属板Ｍと隣接する部分は、上側ロール４０’の形状に追従して変形する。一方、側壁３０１、３０２のうち、側板７２側に位置する部分は、上側ロール４０’によって押圧されず、上側ロール４０’と側板７２との隙間にはみ出した状態になる。
なお、溶湯内のガスは、上側ロール４０と側板７２との隙間から外部に排出されるため、上側ロール４０と側板７２との隙間が広くされた広い図１１のような製造装置は、脱ガス効率が高い。
【００６５】
底板２０の表面及び上側ロール４０の表面に離型剤を使用してもよく、溶湯Ｍ１の離型性を良好にすることができる。
【００６６】
底板２０を、複数の分割底板２０１〜２０３から構成すると、底板２０に損傷が発生したときに損傷した分割底板２０１〜２０３だけを交換すればよいので、ランニングコストを抑えることができる。
底板２０は、鋳造中に上面だけが溶湯に接触して高温になるため、上面と下面との膨張差によって反りを生じることがあり、反りの程度は底板２０の面積が大きくなるほど顕著になる。分割底板２０１〜２０３は個々の面積は小さいので、反りを抑制することができる。また、反りが抑制されるため、底板２０の寿命が長くなる。
また、底板２０の長さ（ｘ方向の寸法）は、使用する分割底板２０１〜２０３の枚数によって任意に調節できるので、例えば１ｍ程度の短い金属板Ｍから、２５ｍ以上の長い金属板Ｍまで鋳造することができる。
【００６７】
個々の分割底板２０１〜２０３は、複数の金属片から構成されてもよい。例えば、図１２（ａ）に示す分割底板２０１’は、第１金属片２０１ａと、その両側に配置された第２金属片２０１ｂとから構成されている。このような分割底板２０１’をｘ方向に複数配列して底板２０を形成し、底板２０の上面２１にｙ方向に伸びる一対の側壁３０を配置すると、第２金属片２０１ｂの上に側壁３０が配置され、第１金属片２０１ａの上に溶湯Ｍ１が供給される。
ここで、第１金属片２０１ａを熱伝導率の高い材料（例えばＣｕ）から形成し、第２金属片２０１ｂを熱伝導率は高くないが安価な材料（例えばＦｅ）から形成すると、溶湯Ｍ１からの放熱性を維持したまま、分割底板２０１’のコストを抑制することができる。
【００６８】
また、図１２（ｂ）に示すように、分割底板２０１’’の下面側の中央に、ｘ方向に伸びる凸部を設けてもよい。凸部が形成された範囲は、分割底板２０１’’の肉厚が厚く、他の部分に比べて熱伝導率が高い。よって、図１２（ａ）の分割底板２０１’と同様に、溶湯Ｍ１からの放熱性を維持したまま、分割底板２０１’’に使用する材料の量を減らすことができるので、分割底板２０１’’のコストを抑制することができる。
【００６９】
鋳造装置１０は、キャビティー１２で鋳造された金属板Ｍを押圧して冷却する２次ロール４８をさらに有してもよい（図１３）。上側ロール４０を通過した金属板Ｍを２次ロール４８で押圧することにより、金属板Ｍの冷却を促進することができる。また、金属板Ｍを２次ロール４８にて押圧することができるので、金属板Ｍの反りを低減することができる。
【００７０】
鋳造装置１０は、底板２０の下側に下側ロール４５を備えてもよい（図１４）。下側ロール４５は、シャフト４６を中心に自由に回転できるようにされていれば、これにより（下側ロール４５の上に配置された）底板２０が、ｘ方向及び−ｘ方向に自由に移動することができる。下側ロール４５を備えることにより、金属板を圧下するときに、より大きな荷重をかけることができる利点がある。
上側ロール４０及び下側ロール４５を備えた鋳造装置１０は、例えば既存の双ロールキャスターの間に底板２０を配置することによって構成することもできる。
下側ロール４５の代わりに、ベアリング等の底板移動手段によって、底板２０が、ｘ方向及び−ｘ方向に自由に移動することもできる。
【００７１】
本発明の鋳造装置１０は、任意の金属材料の板材を鋳造するのに用いてよい。好ましい金属として、Ａｌ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｕ及びそれらの合金のような比較的融点の低い金属を挙げることができる。具体的には、新幹線等の車両に使用されるＭｇ金属板材の圧延原料、アルミニウム軸受け材、放射線防護用の鉛板の圧延原料等、様々な用途を例示できる。特にアルミ錫合金、特に４０質量％の錫を含有するＡｌ−４０％Ｓｎ合金のように、液相線温度と固相線温度との差が大きく鋳造が困難とされている合金の厚板の鋳造ができる点で有用である。
しかし、例えば、ステンレス鋼、合金鋼を含む鋼等の比較的融点が高い金属にも適用可能である。
【００７２】
以下に、各部材に好適な材料を説明する。
（側壁３０（３０１、３０２））
側壁３０は、圧縮可能な耐火材料から形成されている。具体的には、セラミック等の耐火物の繊維材料（例えば、アルミナ、シリカ等）から成り、通気性のある圧縮可能部材から形成することができる。特に、断熱性を有する材料であるのが好ましい。また、通気性のある材料を使用すると、溶湯Ｍ１中のガスが側壁３０から抜けるので、溶湯中にボイドが発生しにくくなる。また、溶湯に対する濡れ性の低い材料であると、金属板Ｍから側壁３０を取り除き易くなる。また、反発力（復元性）のある材料を用いると、再生して再び側壁３０として利用でき、ランニングコストを抑えることができる。
【００７３】
側壁３０に好適な材料としては、例えば具体的にはイソウール（登録商標）ブランケット、イソウール（登録商標）ブロック、イソウール（登録商標）ボードなどが挙げられる。これらの材料は、金属との反応性が低いため、溶湯と接触しても問題ない。
【００７４】
イソウール（登録商標）ブランケットは綿状なので縮変形させるための荷重が低く設定することができる。しかしながら、形状安定性が低い。このような場合には、金属ワイヤや金属チューブなどの芯材を用いて、その周りにイソウール（登録商標）ブランケットを巻きつけて、形状安定性を高めてもよい。芯材にイソウール（登録商標）ブランケットを巻きつけてあるので、芯材が溶湯と接触することはない。よって、芯材に使用する材料は、溶湯と反応しうる材料であってもよい。
【００７５】
イソウール（登録商標）ブロックは、イソウール（登録商標）ブランケットを裁断し、積層圧縮しながら縫い合わせてブロック状にしたものであり、比較的形状安定性に優れている。また、イソウール（登録商標）ボードは、セラミック繊維を樹脂によってボードに成形されたものであり、特に形状安定性に優れている。よって、側壁３０にイソウール(登録商標)ボードを用いると、金属板Ｍの側面を平坦にすることができる。ただし、上側ロール４０で圧縮変形させるための荷重が高くなるので、大型の鋳造装置１０が必要となる。また、イソウール(登録商標)ボードは反発力に乏しく、元の寸法に戻すのが難しいため、再利用には適していない。
【００７６】
それらの耐熱材料は、複合的に使用することもできる。例えば、側壁３０の下側（底板２０側）をイソウール（登録商標）ブロックやイソウール（登録商標）ボードなどの形状安定性に優れた耐熱材料で形成し、側壁３０の上側（上側ロール４０）を圧縮変形性に優れた材料で形成することもできる。このような複合的な構造を有する側壁３０は、溶湯と接触する側壁３０の下側は形状安定性に優れ、上側ロール４０で圧縮される側壁３０の上側は圧縮変形性に優れている。
【００７７】
（底板２０）
底板２０は、例えば鉄系（軟鉄鋼）、銅系などの金属から形成することができる。特に、軟鋼を用いて作製すれば安価であり，コスト的に有利である。また、図１２（ａ）のように２種類の異なる材料を用いる場合には、第１金属片２０１ａには熱伝導率の高い銅を用い、第２金属片２０１ｂには安価な軟鋼を用いてもよい。
【００７８】
（上側ロール４０、下側ロール４５、２次ロール４８）
上側ロール４０、下側ロール４５及び２次ロール４８は、例えば鉄系、銅系などの金属から形成することができる。なお、上側ロール４０及び２次ロール４８は、金属板Ｍに直接接触するので、鋳造する金属板Ｍの材料によって、その材料と反応しない金属から形成したロールを使用する。
２次ロール４８は、鋳造する金属板Ｍと直接接触しないため、任意の材料を使用し得る。なお、上側ロール４０と下側ロール４５は、既存の双ロールキャストを利用することもできる。
【００７９】
（離型剤）
上側ロール４０及び底板２０に使用する離型剤としては、ＢＮ、カーボン系のものが利用できる。離型剤は、溶媒等に溶解または分散等したものを上側ロール４０及び底板２０の表面にスプレー等することができる。
【００８０】
＜変形例＞
なお、本実施の形態では、底板２０が水平配置された鋳造装置１０を例示したが、これに限定されず、底板２０が傾斜した鋳造装置１０、底板２０が垂直の鋳造装置１０も本発明に含まれる。
また、底板２０が傾斜した鋳造装置１０では、鋳造段階（例えば鋳造開始時、鋳造中、鋳造終了時など）に合わせて底板２０の傾斜角度が変更可能な鋳造装置１０であると特に好ましい。例えば、鋳造開始時は先端側が高くなるように底板２０を傾斜させて、先端側からの溶湯漏れを抑制し、鋳造中から鋳造終了時までは、先端側が低くなるように傾斜させて、後端側からの溶湯漏れを抑制してもよい。
【００８１】
＜実施の形態２＞
図１５〜図１６に示す本実施の形態の鋳造装置１００は、底板２５と側壁３５とから構成された型枠内に金属の溶湯Ｍ１を注湯し、その溶湯が完全に凝固する前（例えば半凝固状態）に、冷却能を有する押圧具８５で、金属の表面を側壁３５と共に金属板Ｍの厚み方向に圧下するものである。
【００８２】
冷却能を有する底板２５の上面には、４つの側壁３５が矩形に配置されており、溶湯Ｍ１を注ぐための型枠を構成している。側壁３５は上側が開放されており、そこから溶湯を注ぎ入れることができる。
押圧具８５は、上側から型枠に向かって圧力Ｆの荷重をかけるための部材である。この図の押圧具８５は、金属と接触する下面８５ａが平坦にされている。なお、下面８５ａは滑らかな平面にされているのが好ましい。また、必要に応じて下面８５ａに離型剤を塗布してもよい。
側壁３５の外側には、側壁３５を保持するための外枠７５を備えていてもよい。
【００８３】
鋳造装置１００を用いて金属板Ｍを鋳造する場合には、まず、側壁３５上側の開放部分から、側壁３５の中（型枠内）に溶湯を注湯する。次いで、押圧具８５を型枠の上側から近づける。側壁３５の高さは溶湯の表面位置より高いので、押圧具８５はまず側壁３５の上端に接触する。押圧具８５に荷重をかけると、側壁３５は押圧具８５の形状に追随して変形する。変形した側壁３５の高さが溶湯Ｍ１の表面と同一になると、押圧具８５の下面８５ａが溶湯Ｍ１の表面に接触し、溶湯Ｍ１の表面が凝固し始める。
このように、追随変形可能な側壁３５を用いることにより、溶湯Ｍ１の表面を押圧することができる。
【００８４】
特に、側壁３５を、断熱性を有する部材から形成すると、側壁３５を外部から加熱および保温する必要がないので好ましい。それによると、溶湯Ｍ１の凝固が底板５と押圧具８５とから進行し、側壁３５からは進行しないので、半凝固層が底面５の上面及び押圧具８５の下面８５ｂと平行に形成される（実施の形態１、図９参照）。よって、押圧具により表面を十分押圧できるので、内部に巣の少ない金属板Ｍを形成することができる。
【００８５】
押圧具８５を溶湯Ｍ１に接触させて、さらに押圧具８５に応力Ｆを付加した状態（つまり、図１６（ｂ）のような状態で）、押圧具８５を振動させてもよい。これにより、溶湯Ｍ１が押圧具８５の下面８５ｂに固着するのを抑制し、さらに金属板Ｍの金属組織が微細化して良好になる。本実施の形態では、側壁８５が変形容易な材料が追随するので、押圧具８５に付与した振動が金属板Ｍに伝わるのを制御しやすい。
【００８６】
本実施の形態では、押圧具８５の下面８５ａによって金属の溶湯Ｍ１を押圧できるので、表面性状の良好な金属板Ｍを製造することができる。
【００８７】
＜変形例１＞
図１７、図１８の鋳造装置１１０は、下面８６ａを凸状曲面にした押圧具８６を用いている。図１７から分かるように、押圧具８６の凸状曲面とは、例えば円柱、楕円柱等の曲面を有する柱状体を切り取ったような曲面のことである。
押圧具６を溶湯に接触させる際は、まず、凸状曲面の一端（図１８（ａ）では右端）が下がった状態で側壁３５の上端に接触させる。押圧具８６に荷重をかけると、側壁３５は押圧具８６の形状に追随して変形する。変形した側壁３５の高さが溶湯Ｍ１の表面と同一になったら、押圧具８６を回転させて、凸状曲面の右端を上げ、反対側の左端を下げる。このとき凸状曲面の最下位置が、必ず所定の高さＭｈに位置するように回転を制御する（図１８（ａ）〜（ｃ））。
【００８８】
このような押圧具８６の動作において、凸状曲面の最下位置は、凸状曲面の軸と平行な線状に存在している。そのような線状の最下位置が溶湯Ｍ１と接触し、溶湯Ｍ１は接触部分から凝固し始める。また、溶湯Ｍ１に対しては押圧具８６から応力が付加されているので、溶湯Ｍ１の表面は押圧具８６の凸状曲面によって平坦にされる。
この変形例では、溶湯Ｍ１に付加される応力が、凸状曲面の最下位置にある線状部分に集中するので、比較的小さな応力を付加するだけで、表面性状の良好な金属板を製造することができる。
【００８９】
＜変形例２＞
図１９は、本実施の形態の鋳造装置１００を一方向に長く配列して、間欠的に金属板を製造できる鋳造装置１００’を示している。
一方向に沿って底板２５を複数配列し、その底板に合わせて側壁３５を配列して、複数の型枠を形成する。隣接する型枠の間には、それぞれの型枠を構成する側壁３５を１枚ずつ（合計２枚）配置してもよいが、図１９のように、１枚の側壁３５で隣接する型枠の側壁と機能させると、使用する側壁３５を低減できるので経済的である。
また、型枠の上方向には、押圧具８５が配置されている。
【００９０】
この鋳造装置１００’により金属板Ｍを鋳造する場合には、まず、各型枠に溶湯を注湯し、次に、一番端の型枠（図では左端の型枠）を、押圧具８５の直下に配置する。そして、押圧具８５を降下させて、一番左の型枠内の溶湯Ｍ１を押圧する（図１９（ａ））。
十分に押圧が完了したら、押圧具８５を上昇させて型枠から離す（図１９（ｂ））。この状態で、型枠を左側に型枠１つ分だけ移動させることにより、左から２番目の型枠が押圧具８５の直下に配置される。
そして、押圧具８５を降下させて、左から２番目の型枠内の溶湯Ｍ１を押圧する（図１９（ｃ））。これを繰り返すことにより、複数の金属板Ｍを半連続的で間欠的に製造することができる。
【００９１】
＜変形例３＞
図２０は、変形例２において、側壁３５により個々に分割されていた型枠を、１つの長い型枠とした鋳造装置１００’’を示している。
この鋳造装置１００’’では、実施の形態１と同様の底板２５と側壁３５を備えている。すなわち、一方向に沿って底板２５を複数配列し、その底板の配列方向に沿って一対の側壁３５を延在させて、型枠を形成する。また、この型枠に溶湯Ｍ１を注湯するための溶湯供給部５０を備えてもよい。
また、型枠の上方向には、押圧具８５が配置されている。
【００９２】
この鋳造装置１００’’により金属板Ｍを鋳造する場合には、まず、型枠に溶湯を注湯し、次に、型枠の先端部（図では左端部）を、押圧具８５の直下に配置する。そして、押圧具８５を降下させて、先端部の溶湯Ｍ１を押圧する（図２０（ａ））。このとき、押圧具８５で押圧可能な領域を「１ブロック」と称する。
十分に押圧が完了したら、押圧具８５を上昇させて型枠から離す（図２０（ｂ））。この状態で、型枠を左側に１ブロック分だけ移動させることにより、未押圧の溶湯が押圧具８５の直下に配置される。そして、押圧具８５を降下させて、次のブロックの溶湯Ｍ１を押圧する（図２０（ｃ））。これを繰り返すことにより、１枚の長い金属板Ｍを半連続的で間欠的に製造することができる。
なお、この図では押圧具８５を１つだけ図示しているが、これに限らず、複数の押圧具８５を用いることもできる。
【００９３】
この変形例では、枠型の移動距離を、１ブロックより僅かに短くすることにより、押圧される範囲が、先に押圧された範囲と一部重複させてもよい。これにより、隣接するブロック間に生じ得る表面の凸状部分を低減させることができる。
【００９４】
なお、変形例２（図１９）及び変形例３（図２０）では、押圧具８５を１つだけ図示しているが、これに限らず、複数の押圧具８５を用いてもよい。これにより、第１の押圧具８５で押圧した後、第２の押圧具８５で押圧すると、第２の押圧具８５で押圧している間に第１の押圧具８５を冷却することがきるので、押圧具８５の寿命を長くすることができる。
【実施例１】
【００９５】
実施の形態１に開示した鋳造装置１０を用いて、純アルミ(JIS A1070)、Al合金(JIS AC7A)、亜鉛合金(AZC-2)、アルミ錫合金(Al-30%Sn)の金属板の鋳造を行った。各実験条件は表１に示した。また、比較例として、上側ロール４０での圧下を行わずに金属板を鋳造した。
得られた金属板の板幅及び板厚を測定し、外観（金属板の表面荒れの程度）と、内部（断面を肉眼で観察したときの巣の有無）を評価した。
【００９６】
製造装置および製造条件を以下に示す。
上側ロール４０は軟鋼製で直径２５０ｍｍ、幅１００ｍｍの水冷ロールを用いた。
底板２０は軟鋼製のものを用いた。
側壁３０には、厚み２０ｍｍのイソウール（登録商標）ブランケットを用いた。側壁３０の高さは溶湯の高さよりも高く（溶湯の高さの＋１０〜２０ｍｍ）なるように調節して、底板２０の両端部（底板２０の長手方向の両側部）に沿って延在するよう設置した。
溶湯供給部５０には、側壁３０間の幅（一対の側壁３０間の離間距離）と同程度の幅を有する樋を用いた。樋に坩堝で溶かした溶湯を供給した。
実験中に溶湯が漏出しないように、前記樋の後ろ側の底板２０上に、一方の側壁３０１から他方の側壁３０２に伸びる後堰を設けた。後堰は、側壁３０と同じイソウール（登録商標）ブランケットから成り、両端が側壁３０に接する長さと、側壁３０と同じ高さとにされていた。
上側ロール４０の水冷は、上側ロール４０中の冷却路に水道水を循環させて行った。ロール温度は、ロール頂点を測温したが各実験中５０℃以下に保たれていた。
底板２０を冷却するため底板下の冷却管としては１００ｍｍ幅３０ｍｍ高さの軟鋼性缶を用い、供給チューブを介して水道水を缶に通水した。
【００９７】
【表１】
2014180673.tif 000003
【００９８】
金属板の外観評価において、「○」とは、金属板の表面に部分的な色むらや窪みもなく、外観が良好なことを意味し、「△」とは、表面に部分的な色むらや窪みもないが、「湯じわ」があることを意味する。湯じわとは、金属板の表面に、浅いしわ、湯流れ模様が生じていることをいう。「×」とは、上記以外に自由凝固面に特有な表面の凹凸や窪みが生じていることを意味する。
【００９９】
金属板の内部評価は板をｙ−ｚ面（鋳造方向であるｘ方向と直交する面）で切断し、断面を光学顕微鏡にて観察して行った。内部評価において「○」とは、巣が全く発生していないか、又はごく微細な巣は発生しているものの、直径が５０μｍ未満である場合を意味している。「△」は、５０μｍ以上１００μｍ未満の巣が生じていることを意味している。「×」は、直径が１００μｍ以上の巣があることを意味している。
【０１００】
表１に示すように、ロール荷重が２０ｋＮ／ｍ以上の実施例No.１〜４、実施例No.６〜１０では、様々な板厚（約１０ｍｍ〜約３０ｍｍ）において、表面が平滑で、内部に巣のない金属板が得られた（図２１（ａ）、図２２（ａ））。
ロール荷重が１ｋＮ／ｍの実施例No.５と、ロール荷重が１０ｋＮ／ｍの実施例No.１１では、表面に湯じわが生じていた（図２１（ｂ））。湯じわは、金属板の幅方向の中央辺りに、板の長手方向に伸びて発生していた。また、実施例No.５、１１では、内部に５０μｍ以上１００μｍ未満の巣がいくつか確認された（図２２（ｂ）参照）。
【０１０１】
一方、比較例では、全く荷重を与えずに鋳造したところ、表面が荒く、また部分的に２ｍｍ程度の窪みｔが生じていた（図２３）。
【０１０２】
これらのことから、ロール荷重を付与することにより、表面性状がよく、巣の少ない金属板が鋳造できることがわかった。
さらに、ロール荷重が２０ｋＮ／ｍ以上であると、表面に湯じわも生じず、内部の巣もほとんど存在しない金属板が鋳造できることがわかった。
特に、錫を４０質量％含有するアルミ錫合金（実施例No.１０、１１）は、液相線温度と固相線温度の差が大きく、巣ができやすく鋳造が困難な材料であり、従来のベルトキャスター及び双ロールキャスターでは鋳造することが実質的にできなかった。しかしながら、本発明の鋳造装置を用いてロール荷重を付与して鋳造することにより、鋳造することができた。
【実施例２】
【０１０３】
実施の形態２で開示した鋳造装置１００を用いて、アルミ錫合金の金属板を鋳造した（図２４（ａ））。また、比較例として、側壁３５のない鋳造装置でアルミ錫合金の金属板を鋳造した（図２４（ｂ））。
得られた金属板の板幅及び板厚を測定し、外観と、内部を評価した。○△×の評価基準は、実施例１と同じものを用いた。なお、内部評価では、最も巣の発生しやすい金属板の中心部分（図２４のＭｃ部分）の断面を観察した。
【０１０４】
鋳造装置および実験条件を以下に示す。
鋳型７５は、軟鋼製の直径６０ｍｍ、高さ５０ｍｍ程度の円柱形で、左右分割式の鋳型を用いた。
押圧具８５は、直径６０ｍｍ軟鋼製の板を用い、荷重は、３０トン・プレス機を用いて負荷した。
側壁３５は、厚み１０ｍｍのイソウール（登録商標）ブランケットを用い、側壁３５の高さは溶湯の高さ＋１０〜２０ｍｍになるように調節して、鋳型の内側面に設置した。
それ以外の各実験条件は表２に示した。
【０１０５】
【表２】
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【０１０６】
実施例No.１２では、表面が平滑で（図２５（ａ））、内部に巣のない良好な金属板が得られた（図２６（ａ））。一方、比較例No.２では、表面に窪みが発生し（図２５（ｂ））、内部にも５０μｍ程度の巣が発生していた（図２６（ａ））。なお、比較例No.２の表面窪み（図２５（ｂ））は、図２４のＭｓ辺りに発生していた。
【符号の説明】
【０１０７】
１０、１００、１１０  鋳造装置、１２  キャビティー、２０、２５  底板、２１  底板の上面、２０１〜２０５  分割底板、３０（３０１、３０２）  一対の側壁、３５  側壁、４０  上側ロール、４０Ｃ  上側ロールの回転軸、４５  下側ロール、４８  ２次ロール、５０  溶湯供給部、６０  冷却管、Ｍ１  溶湯、Ｍ２  半凝固層、Ｍ３  凝固層、７０  固定部材、８５  押圧具、８６  曲面押圧具
【図１】
2014180673.tif 000005
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２４】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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