(57)【要約】【課題】保持溶湯の変形を抑制することにより、精度の高い鋳物を製造することが可能な引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る引上式連続鋳造装置は、溶湯Ｍ１を保持する溶湯保持炉１０１と、溶湯保持炉１０１に保持された溶湯Ｍ１の湯面近傍に設置され、通過する保持溶湯Ｍ２に外力が印加されることにより、鋳造する鋳物の内部及び外部のそれぞれの断面形状を規定する内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂと、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂを通過した保持溶湯Ｍ２を外側から冷却する冷却ガスノズル１０６と、を備え、内部形状規定部材１０２ａの鉛直方向の長さは、外部形状規定部材１０２ｂの鉛直方向の長さよりも長い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を保持する保持炉と、
前記保持炉に保持された前記溶湯の湯面近傍に設置され、通過する前記溶湯に外力が印加されることにより、鋳造する鋳物の内部及び外部のそれぞれの断面形状を規定する内部形状規定部材及び外部形状規定部材と、
前記内部形状規定部材及び前記外部形状規定部材を通過した前記溶湯を外側から冷却する冷却部と、を備え、
前記内部形状規制部材の略鉛直方向の長さは、前記外部形状規定部材の略鉛直方向の長さよりも長い、引上式連続鋳造装置。
【請求項２】
前記内部形状規定部材は、
略鉛直上方向に凸となる所定の曲率の湾曲面を有している、請求項１に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項３】
前記内部形状規定部材は、平面視上、略円形状かつ円周方向に回動可能であって、
平面視上の半径方向に応じて異なる曲率をもつことで斜め上方に凸となる湾曲面を有している、請求項１又は２に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項４】
前記内部形状規定部材は、前記湯面に対して傾動可能である、請求項１〜３の何れか一項に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項５】
前記内部形状規定部材は、
内部に冷却媒体が循環する内側冷却部を有している、請求項１〜４の何れか一項に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項６】
保持炉に保持された溶湯を導出して外力を印加することにより、鋳造する鋳物の内部及び外部のそれぞれの断面形状を規定する内部形状規定部材及び外部形状規定部材を通過させるステップと、
前記内部形状規定部材及び前記外部形状規定部材を通過した前記溶湯を外側から冷却するステップと、を備え、
前記内部形状規定部材の略鉛直方向の長さを前記外部形状規定部材の略鉛直方向の長さよりも長くする、引上式連続鋳造方法。
【請求項７】
前記内部形状規定部材に、
略鉛直上方向に凸となる所定の曲率の湾曲面を設ける、請求項６に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項８】
前記内部形状規定部材を、平面視上、略円形状かつ円周方向に回動可能にし、
前記内部形状規定部材に、
平面視上の半径方向に応じて異なる曲率をもつことで斜め上方に凸となる湾曲面を設ける、請求項６又は７に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項９】
前記内部形状規定部材を、前記湯面に対して傾動可能にする、請求項６〜８の何れか一項に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項１０】
前記内部形状規定部材の内部に、
冷却媒体が循環する内側冷却部を設ける、請求項６〜９の何れか一項に記載の引上式連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、発明者らにより、鋳型を要しない画期的な連続鋳造方法として、自由鋳造方法が提案されている。特許文献１に示したように、溶融金属（溶湯）の表面（すなわち湯面）にスタータを浸漬させた後、当該スタータを引き上げると、溶湯の表面膜や表面張力によりスタータに追従して溶湯も導出される。ここで、湯面近傍に設置された形状規定部材を介して、溶湯を導出し、冷却することにより、所望の断面形状を有する鋳物を連続鋳造することができる。
【０００３】
通常の連続鋳造方法では、鋳型によって断面形状とともに長手方向の形状も規定される。とりわけ、連続鋳造方法では、鋳型内を凝固した金属（すなわち鋳物）が通り抜ける必要があるため、鋳造された鋳物は長手方向に直線状に延びた形状となる。
これに対し、自由鋳造方法における形状規定部材は、鋳物の断面形状のみを規定し、長手方向の形状は規定しない。そして、形状規定部材は、湯面に平行な方向（すなわち水平方向）に移動可能であるから、長手方向の形状が様々な鋳物が得られる。例えば、特許文献１には、長手方向に直線状でなく、ジグザグ状あるいは螺旋状に形成された中空鋳物（すなわちパイプ）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者は以下の課題を見出した。
特許文献１に記載の自由鋳造方法では、中空鋳物を鋳造する場合、湯面から導出された溶湯（保持溶湯）が外側から吹き付けられる冷媒（冷却ガス）の圧力により変形してしまうため、精度の高い鋳物（中空鋳物）を鋳造することができない、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記を鑑みなされたものであって、保持溶湯の変形を抑制することにより、精度の高い鋳物を製造することが可能な引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳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】
【０００７】
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造装置は、溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉に保持された前記溶湯の湯面近傍に設置され、通過する前記溶湯に外力が印加されることにより、鋳造する鋳物の内部及び外部のそれぞれの断面形状を規定する内部形状規定部材及び外部形状規定部材と、前記内部形状規定部材及び前記外部形状規定部材を通過した前記溶湯を外側から冷却する冷却部と、を備え、前記内部形状規定部材の略鉛直方向の長さは、前記外部形状規定部材の略鉛直方向の長さよりも長いものである。それにより、冷却ガスの吹き付け圧による保持溶湯の変形を抑制することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【０００８】
前記内部形状規定部材は、略鉛直上方向に凸となる所定の曲率の湾曲面を有していることが好ましい。それにより、所定の曲率の曲がり形状を有する中空鋳物を鋳造する場合に、冷却ガスの吹き付け圧や重力による保持溶湯の変形を抑制して当該保持溶湯の曲がり形状を所定の曲率に維持することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【０００９】
前記内部形状規定部材は、平面視上、略円形状かつ円周方向に回動可能であって、平面視上の半径方向に応じて異なる曲率をもつことで斜め上方に凸となる湾曲面を有していることが好ましい。それにより、任意の曲率の曲がり形状を有する中空鋳物を鋳造する場合に、冷却ガスの吹き付け圧や重力による保持溶湯の変形を抑制して当該保持溶湯の曲がり形状を任意の曲率に維持することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００１０】
前記内部形状規定部材は、前記湯面に対して傾動可能であることが好ましい。それにより、保持溶湯を湯面に対して傾ける場合に、冷却ガスの吹き付け圧や重力による当該保持溶湯の変形を抑制して当該保持溶湯の傾きを維持することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００１１】
前記内部形状規定部材は、内部に冷却媒体が循環する内側冷却部を有していることが好ましい。それにより、鋳物の鋳造速度を短縮することができる。
【００１２】
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造方法は、保持炉に保持された溶湯を導出して外力を印加することにより、鋳造する鋳物の内部及び外部のそれぞれの断面形状を規定する内部形状規定部材及び外部形状規定部材を通過させるステップと、前記内部形状規定部材及び前記外部形状規定部材を通過した前記溶湯を外側から冷却するステップと、を備え、前記内部形状規定部材の略鉛直方向の長さを前記外部形状規定部材の略鉛直方向の長さよりも長くするものである。それにより、冷却ガスの吹き付け圧による保持溶湯の変形を抑制することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００１３】
前記内部形状規定部材に、略鉛直上方向に凸となる所定の曲率の湾曲面を設けることが好ましい。それにより、所定の曲率の曲がり形状を有する中空鋳物を鋳造する場合に、冷却ガスの吹き付け圧や重力による保持溶湯の変形を抑制して当該保持溶湯の曲がり形状を所定の曲率に維持することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００１４】
前記内部形状規定部材を、平面視上、略円形状かつ円周方向に回動可能にし、前記内部形状規定部材に、平面視上の半径方向に応じて異なる曲率をもつことで斜め上方に凸となる湾曲面を設けることが好ましい。それにより、任意の曲率の曲がり形状を有する中空鋳物を鋳造する場合に、冷却ガスの吹き付け圧や重力による保持溶湯の変形を抑制して当該保持溶湯の曲がり形状を任意の曲率に維持することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００１５】
前記内部形状規定部材を、前記湯面に対して傾動可能にすることが好ましい。それにより、保持溶湯を湯面に対して傾ける場合に、冷却ガスの吹き付け圧や重力による当該保持溶湯の変形を抑制して当該保持溶湯の傾きを維持することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００１６】
前記内部形状規定部材の内部に、冷却媒体が循環する内側冷却部を設けることが好ましい。それにより、鋳物の鋳造速度を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、保持溶湯の変形を抑制することにより、精度の高い鋳物を製造することが可能な引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１にかかる自由鋳造装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態１にかかる内部形状規定部材及び外部形状規定部材を示す平面図である。
【図３】実施の形態１にかかる自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。
【図４】実施の形態２にかかる自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。
【図５】実施の形態３にかかる自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。
【図６】実施の形態４にかかる自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。
【図７】実施の形態４にかかる内部形状規定部材を示す断面図及び平面図である。
【図８】実施の形態５にかかる自由鋳造装置を示す断面図である。
【図９】実施の形態５にかかる自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。
【図１０】実施の形態５にかかる自由鋳造装置の変形例を示す拡大断面図である。
【図１１】実施の形態５にかかる自由鋳造装置の変形例を示す拡大断面図である。
【図１２】実施の形態５にかかる自由鋳造装置の変形例を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００２０】
＜実施の形態１＞
まず、図１を参照して、実施の形態１に係る自由鋳造装置（引上式連続鋳造装置）について説明する。図１は、実施の形態１に係る自由鋳造装置の断面図である。図１に示すように、実施の形態１に係る自由鋳造装置は、溶湯保持炉（保持炉）１０１、内部形状規定部材１０２ａ、外部形状規定部材１０２ｂ、支持ロッド１０３、１０４、アクチュエータ１０５、及び、冷却ガスノズル（冷却部）１０６を備えている。
【００２１】
溶湯保持炉１０１は、例えばアルミニウムやその合金などの溶湯Ｍ１を収容し、所定の温度に保持する。図１の例では、鋳造中に溶湯保持炉１０１へ溶湯を補充しないため、鋳造の進行とともに溶湯Ｍ１の表面（つまり湯面）は低下する。他方、鋳造中に溶湯保持炉１０１へ溶湯を随時補充し、湯面を一定に保持するような構成としてもよい。なお、当然のことながら、溶湯Ｍ１は他のアルミニウム以外の金属や合金であってもよい。
【００２２】
内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂは、例えばセラミックスやステンレスなどからなり、湯面近傍に配置されている。図１の例では、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂが湯面に接触するように配置されている。しかしながら、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂは、それらの下側（湯面側）の主面が湯面に接触しないように設置されてもよい。具体的には、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂの下側の主面と湯面との間に所定の（例えば０．５ｍｍ程度の）ギャップを設けてもよい。
【００２３】
さらに、内部形状規定部材１０２ａの厚みは、外部形状規定部材１０２ｂの厚みよりも厚い。換言すると、内部形状規定部材１０２ａの上下方向（略鉛直方向）の長さは、外部形状規定部材１０２ｂの上下方向（略鉛直方向）の長さよりも長い。そのため、内部形状規定部材１０２ａの上側（湯面と反対側）の主面は、外部形状規定部材１０２ｂの上側の主面よりも、湯面から高い位置に位置している。
【００２４】
内部形状規定部材１０２ａは、鋳造する鋳物Ｍ３の内部形状を規定し、外部形状規定部材１０２ｂは、鋳造する鋳物Ｍ３の外部形状を規定する。図１に示した鋳物Ｍ３は、水平方向の断面（以下、横断面と称す）の形状が管状の中空鋳物（つまりパイプ）である。すなわち、より具体的には、内部形状規定部材１０２ａは、鋳物Ｍ３の横断面の内径を規定し、外部形状規定部材１０２ｂは、鋳物Ｍ３の横断面の外径を規定する。
【００２５】
図２は、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂの平面図である。ここで、図１の内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂの断面図は、図２のＩ−Ｉ断面図に相当する。図２に示すように、外部形状規定部材１０２ｂは、例えば矩形状の平面形状を有し、中央部に円形状の開口部を有している。内部形状規定部材１０２ａは、円形状の平面形状を有し、外部形状規定部材１０２ｂの開口部の中央部に配置されている。内部形状規定部材１０２ａと外部形状規定部材１０２ｂとの間の間隙が、溶湯が通過する溶湯通過部１０２ｃとなる。このように、内部形状規定部材１０２ａ、外部形状規定部材１０２ｂ、溶湯通過部１０２ｃから形状規定部材１０２が構成されている。
【００２６】
図１に示すように、溶湯Ｍ１は、その表面膜や表面張力により外形を維持したままスタータ（導出部材）ＳＴ又は鋳物Ｍ３に追従して引き上げられ、溶湯通過部１０２ｃを通過する。ここで、溶湯の表面膜や表面張力によって、スタータＳＴ又は鋳物Ｍ３に追従して湯面から引き上げられた溶湯を保持溶湯Ｍ２と呼ぶ。また、鋳物Ｍ３と保持溶湯Ｍ２との界面が凝固界面である。
【００２７】
支持ロッド１０３は、内部形状規定部材１０２ａを支持し、支持ロッド１０４は、外部形状規定部材１０２ｂを支持する。支持ロッド１０３、１０４により、内部形状規定部材１０２ａと外部形状規定部材１０２ｂとの位置関係を維持することができる。ここで、支持ロッド１０３をパイプ構造とし、これに冷却ガスを流し、さらに内部形状規定部材１０２ａに吹出孔を設ければ、内側からも鋳物Ｍ３を冷却することができる。
【００２８】
アクチュエータ１０５には、支持ロッド１０３、１０４がともに連結されている。アクチュエータ１０５によって、支持ロッド１０３、１０４は、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂの位置関係を維持したまま、上下方向（鉛直方向）及び水平方向に移動可能である。このような構成により、鋳造の進行による湯面の低下とともに、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂを下方向に移動させることができる。また、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂを水平方向に移動させることができるため、鋳物Ｍ３の長手方向の形状を自由に変化させることができる。
【００２９】
冷却ガスノズル（冷却部）１０６は、スタータＳＴや鋳物Ｍ３に冷却ガス（空気、窒素、アルゴンなど）を吹き付け、冷却するためのものである。スタータＳＴに連結された引上機（不図示）により鋳物Ｍ３を引き上げつつ、冷却ガスによりスタータＳＴや鋳物Ｍ３を冷却することにより、凝固界面近傍の保持溶湯Ｍ２が順次凝固し、連続的に鋳物Ｍ３が形成されていく。
【００３０】
図３は、本実施の形態にかかる自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。ここで、図３に示すように、保持溶湯Ｍ２は、冷却ガスの吹き付け圧により外側から内側に向けて変形しようとする。しかしながら、上記したように、本実施の形態では、内部形状規定部材１０２ａの厚みが外部形状規定部材１０２ｂの厚みよりも厚い。それにより、保持溶湯Ｍ２が内部形状規定部材１０２ａによって内側から支えられるため、保持溶湯Ｍ２の外側から内側への変形は抑制される。その結果、精度の高い鋳物の鋳造が可能となる。
【００３１】
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる自由鋳造方法について説明する。
【００３２】
まず、スタータＳＴを降下させ、内部形状規定部材１０２ａと外部形状規定部材１０２ｂとの間の溶湯通過部１０２ｃを通して、スタータＳＴの先端部を溶湯Ｍ１の湯面に接触させる。
【００３３】
次に、所定の速度でスタータＳＴの引き上げを開始する。ここで、スタータＳＴが湯面から離間しても、溶湯Ｍ１は、スタータＳＴに追従して湯面から引き上げられ（導出され）保持溶湯Ｍ２を形成する。図１に示すように、保持溶湯Ｍ２は、内部形状規定部材１０２ａと外部形状規定部材１０２ｂとの間の溶湯通過部１０２ｃに形成される。つまり、内部形状規定部材１０２ａと外部形状規定部材１０２ｂとによって保持溶湯Ｍ２に外力が印加されることにより、当該保持溶湯Ｍ２に形状が付与される。
【００３４】
次に、スタータＳＴ（及び鋳物Ｍ３）は、冷却ガスノズル１０６から吹き出される冷却ガスにより冷却されているため、保持溶湯Ｍ２が上側から下側に向かって順に凝固し、鋳物Ｍ３が成長していく。このようにして、鋳物Ｍ３を連続鋳造することができる。
【００３５】
ここで、冷却ガスによる冷却中、保持溶湯Ｍ２は、冷却ガスの吹き付け圧により外側から内側に向けて変形しようとする。しかしながら、上記したように、本実施の形態では、内部形状規定部材１０２ａの厚みが外部形状規定部材１０２ｂの厚みよりも厚い。それにより、保持溶湯Ｍ２が内部形状規定部材１０２ａによって内側から支えられるため、保持溶湯Ｍ２の外側から内側への変形は抑制される。その結果、精度の高い鋳物の鋳造が可能となる。
【００３６】
なお、内部形状規定部材１０２ａの厚みは、少なくとも外部形状規定部材１０２ｂの厚みよりも厚ければよいが、内部形状規定部材１０２ａの上側の主面が凝固界面付近となる程度にまで厚いことが好ましい。それにより、保持溶湯Ｍ２の内側を広範囲に支えることが可能となる。
【００３７】
このように、本実施の形態にかかる自由鋳造装置では、内部形状規定部材１０２ａの厚みが外部形状規定部材１０２ｂの厚みよりも厚い。それにより、本実施の形態にかかる自由鋳造装置は、冷却ガスの吹き付け圧による保持溶湯Ｍ２の変形を抑制することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、冷却ガスの吹き付け圧による保持溶湯Ｍ２の外側から内側への変形を抑制する場合に限られず、他の媒体による保持溶湯Ｍ２の外側から内側への変形を抑制することも可能である。
【００３９】
＜実施の形態２＞
次に、図４を参照して、実施の形態２に係る自由鋳造装置について説明する。図４は、実施の形態２に係る自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。本実施の形態にかかる自由鋳造装置では、図４に示すように、内部形状規定部材１０２ａが湯面に対して傾動可能に構成されている。
【００４０】
本実施の形態に係る自由鋳造装置は、保持溶湯Ｍ２を湯面に対して傾ける場合に、その傾きに応じて内部形状規定部材１０２ａを傾動させる。それにより、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、重力による保持溶湯Ｍ２の外側から内側への変形を抑制して当該保持溶湯Ｍ２の傾きを維持することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、実施の形態１の場合と同様に、冷却ガスの吹き付け圧による保持溶湯Ｍ２の外側から内側への変形を抑制することもできる。
【００４２】
＜実施の形態３＞
次に、図５を参照して、実施の形態３に係る自由鋳造装置について説明する。図５は、実施の形態３に係る自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。本実施の形態にかかる自由鋳造装置では、図５に示すように、内部形状規定部材１０２ａが略鉛直上方向に凸となる所定の曲率の湾曲面Ｃを有している。
【００４３】
本実施の形態に係る自由鋳造装置は、所定の曲率の曲がり形状を有する中空鋳物を鋳造する場合に、冷却ガスの吹き付け圧や重力による保持溶湯Ｍ２の外側から内側への変形を抑制して当該保持溶湯Ｍ２の曲がり形状を所定の曲率に維持することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００４４】
なお、内部形状規定部材１０２ａの湾曲面Ｃの曲率は、鋳造する鋳物Ｍ３の曲がり形状の曲率と同じであることが好ましい。しかしながら、少なくとも内部形状規定部材１０２ａの湾曲面Ｃの曲率が鋳造する鋳物Ｍ３の曲がり形状の曲率より大きければ、保持溶湯Ｍ２の外側から内側への変形を抑制することは可能である。
【００４５】
＜実施の形態４＞
次に、図６及び図７を参照して、実施の形態４に係る自由鋳造装置について説明する。図６は、実施の形態４に係る自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。図７は、実施の形態４に係る内部形状規定部材１０２ａを示す断面図及び平面図である。
【００４６】
本実施の形態にかかる自由鋳造装置では、図６及び図７に示すように、内部形状規定部材１０２ａが、平面視上、略円形状かつ円周方向に回動可能に構成され、かつ、平面視上の半径方向に応じて異なる曲率をもつことで斜め上方に凸となる湾曲面Ｃを有している。
【００４７】
例えば、内部形状規定部材１０２ａは、平面視上の第１半径方向に、斜め上方に凸となる第１曲率の湾曲面Ｃを有し、平面視上の第１半径方向と異なる第２半径方向に、斜め上方に凸となる第１曲率と異なる第２曲率の湾曲面Ｃを有している。
【００４８】
本実施の形態に係る自由鋳造装置は、ある曲率の曲がり形状を有する中空鋳物を鋳造する場合に、その曲率に応じて内部形状規定部材１０２ａを回動させる。具体的には、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、ある曲率の曲がり形状を有する中空鋳物を鋳造する場合に、その曲率と同じ曲率の湾曲面Ｃが当該曲がり形状部分と合致するように内部形状規定部材を回動させる。それにより、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、冷却ガスの吹き付け圧や重力による保持溶湯Ｍ２の外側から内側への変形を抑制して当該保持溶湯Ｍ２の曲がり形状を所望の曲率に維持することができるため、精度の高い鋳物を鋳造することができる。
【００４９】
＜実施の形態５＞
次に、図８を参照して、実施の形態５に係る自由鋳造装置について説明する。図８は、実施の形態５にかかる自由鋳造装置の断面図である。図８に示す自由鋳造装置は、図１に示す自由鋳造装置と比較して、内部形状規定部材１０２ａの内部に冷却部（内側冷却部）１０９を備えるとともに、支持ロッド１０３の内部に冷媒配管１０８を備える。図８に示す自由鋳造装置のその他の構成については、図１に示す自由鋳造装置と同様であるため、その説明を省略する。
【００５０】
内部形状規定部材１０２ａは、内部に設けられた冷却部１０９に冷却媒体を循環させることにより、保持溶湯Ｍ２を内側から冷却する（図９の拡大断面図参照）。
【００５１】
冷媒配管１０８は、冷却部１０９に冷却媒体を導入するとともに、冷却部１０９内を循環して保持溶湯Ｍ２の熱を奪った冷却媒体を導出する。冷却媒体は特に限定されないが、安全上の観点から、冷却ガス（空気、窒素、アルゴン等）が好ましい。
【００５２】
本実施の形態に係る自由鋳造装置は、実施の形態１に係る自由鋳造装置と同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、内部形状規定部材１０２ａの内部に冷却部１０９を備え、冷却部１０９により保持溶湯Ｍ２を内側から冷却することにより、鋳物Ｍ３の鋳造速度を短縮することができる。
【００５３】
（実施の形態５にかかる自由鋳造装置の第１変形例）
図１０は、実施の形態５に係る自由鋳造装置の第１変形例の一部を示す拡大断面図である。図１０に示す自由鋳造装置では、実施の形態２の場合と同様に、内部形状規定部材１０２ａが湯面に対して傾動可能に構成されている。
【００５４】
本実施の形態に係る自由鋳造装置の第１変形例は、実施の形態２に係る自由鋳造装置と同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態に係る自由鋳造装置の第１変形例は、内部形状規定部材１０２ａの内部に冷却部１０９を備え、冷却部１０９により保持溶湯Ｍ２を内側から冷却することにより、鋳物Ｍ３の鋳造速度を短縮することができる。
【００５５】
（実施の形態５にかかる自由鋳造装置の第２変形例）
図１１は、実施の形態５に係る自由鋳造装置の第２変形例の一部を示す拡大断面図である。図１１に示す自由鋳造装置では、実施の形態３の場合と同様に、内部形状規定部材１０２ａが略鉛直上方向に凸となる所定の曲率の湾曲面Ｃを有している。
【００５６】
本実施の形態に係る自由鋳造装置の第２変形例は、実施の形態３に係る自由鋳造装置と同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態に係る自由鋳造装置の第２変形例は、内部形状規定部材１０２ａの内部に冷却部１０９を備え、冷却部１０９により保持溶湯Ｍ２を内側から冷却することにより、鋳物Ｍ３の鋳造速度を短縮することができる。
【００５７】
なお、保持溶湯Ｍ２の領域のうち内部形状規定部材１０２ａ側に曲がる保持溶湯Ｍ２の領域Ａ１では、引き上げ速度が速いため凝固界面が高い。一方、それに対向する領域Ａ２では、引き上げ速度が遅いため凝固界面が低い。仮に、もともと凝固界面の低い領域Ａ２の凝固界面が冷却部１０９の影響でさらに低下して湯面にまで達してしまうと、鋳造する鋳物Ｍ３の表面が荒くなってしまう（つまり、精度の高い鋳物Ｍ３の鋳造が困難になってしまう）。
【００５８】
ここで、内部形状規定部材１０２ａは、保持溶湯Ｍ２の内側領域のうち内部形状規定部材１０２ａに接する内側領域のみを冷却する。具体的には、内部形状規定部材１０２ａは、保持溶湯Ｍ２の内側領域のうち内部形状規定部材１０２ａ側に曲がる保持溶湯Ｍ２の内側領域（領域Ａ１の内側領域）を広範囲に冷却し、それに対向する内側領域（領域Ａ２の内側領域）をほとんど冷却しない。それにより、領域Ａ２の凝固界面の低下が抑制される。
【００５９】
（実施の形態５にかかる自由鋳造装置の第３変形例）
図１２は、実施の形態５に係る自由鋳造装置の第３変形例の一部を示す拡大断面図である。図１２に示す自由鋳造装置では、実施の形態４の場合と同様に、内部形状規定部材１０２ａが、平面視上、略円形状かつ円周方向に回動可能に構成され、かつ、平面視上の半径方向に応じて異なる曲率をもつことで斜め上方に凸となる湾曲面Ｃを有している。
【００６０】
本実施の形態に係る自由鋳造装置の第３変形例は、実施の形態４に係る自由鋳造装置と同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態に係る自由鋳造装置の第３変形例は、内部形状規定部材１０２ａの内部に冷却部１０９を備え、冷却部１０９により保持溶湯Ｍ２を内側から冷却することにより、鋳物Ｍ３の鋳造速度を短縮することができる。
【００６１】
なお、保持溶湯Ｍ２の領域のうち内部形状規定部材１０２ａ側に曲がる保持溶湯Ｍ２の領域Ａ１では、引き上げ速度が速いため凝固界面が高い。一方、それに対向する領域Ａ２では、引き上げ速度が遅いため凝固界面が低い。仮に、もともと凝固界面の低い領域Ａ２の凝固界面が冷却部１０９の影響でさらに低下して湯面にまで達してしまうと、鋳造する鋳物Ｍ３の表面が荒くなってしまう（つまり、精度の高い鋳物Ｍ３の鋳造が困難になってしまう）。
【００６２】
ここで、内部形状規定部材１０２ａは、保持溶湯Ｍ２の内側領域のうち内部形状規定部材１０２ａに接する内側領域のみを冷却する。具体的には、内部形状規定部材１０２ａは、保持溶湯Ｍ２の内側領域のうち内部形状規定部材１０２ａ側に曲がる保持溶湯Ｍ２の内側領域（領域Ａ１の内側領域）を広範囲に冷却し、それに対向する内側領域（領域Ａ２の内側領域）をほとんど冷却しない。それにより、領域Ａ２の凝固界面の低下が抑制される。
【００６３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０１  溶湯保持炉
１０２  形状規定部材
１０２ａ  内部形状規定部材
１０２ｂ  外部形状規定部材
１０２ｃ  溶湯通過部
１０３  支持ロッド
１０４  支持ロッド
１０５  アクチュエータ
１０６  冷却ガスノズル
１０８  冷媒配管
１０９  冷却部
Ａ１，Ａ２  保持溶湯Ｍ２の領域
Ｃ  湾曲面
Ｍ１  溶湯
Ｍ２  保持溶湯
Ｍ３  鋳物
ＳＴ  スタータ
【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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