(57)【要約】  本発明は、繰り返しの使用と、凝固時に膨張する鋳造棒の製造効率や歩留まりの向上とが可能な鋳造棒形成用鋳型と、それを用いた鋳造装置と、上記鋳造棒を効率よく製造するための鋳造棒の製造方法とを提供する。鋳造棒形成用の鋳型１０として、複数のセグメント１４が並列に並べられ、長手方向１６に沿って延びるキャビティ２６を複数有するセグメントアセンブリ１２と、長手方向１６と直交する方向にセグメントアセンブリ１２を締め付ける締め付け手段（１８〜２１）と、を備えるものを用いる。この鋳型１０は、複数のセグメント１４が、それぞれキャビティ２６の周面の一部を形成するキャビティ形成部２８を１箇所以上有しており、キャビティ２６が、２個以上のセグメント１４の組合せにより形成されており、複数のセグメント１４のうち少なくとも一のセグメントが、キャビティ形成部２８を２箇所以上有している。
2010041438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有している、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２】
前記締め付け手段が、前記セグメントアセンブリに対する締め付け力と、前記キャビティを前記長手方向と直交する方向に拡張しようとする応力とが拮抗するように、各前記セグメントを前記長手方向と直交する方向で互いに離間させる移動を許容する、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項３】
前記締め付け手段が、前記長手方向と直交する互いに異なる２以上の方向に前記セグメントアセンブリを締め付けている、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項４】
前記キャビティが、３個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、前記長手方向と直交する断面において、各前記セグメントのキャビティ形成部が前記キャビティの周面の２分の１未満を形成している、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項５】
前記キャビティが、４個の前記セグメントの組合せにより形成され、前記長手方向と直交する断面において、各前記セグメントのキャビティ形成部が前記キャビティの周面を４等分している、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項６】
前記セグメントが、タングステン、モリブデン、タンタル、鉄、およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、または、前記群より選ばれる金属を含む合金で形成されている、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項７】
隣接するセグメント同士が、分解点５００℃以下の接着剤で互いに接着されている、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項８】
前記締め付け手段が、前記セグメントアセンブリを挟んで前記長手方向と直交する方向に対向配置される一対のばねである、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項９】
前記ばねが、板ばねである、請求項８に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１０】
前記ばねが、流体ばねである、請求項８に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１１】
さらに、前記キャビティ形成部の表面に溶湯接触部材を備えている、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１２】
前記溶湯接触部材が、前記長手方向に平行な切断面で２以上の分割片に分割されている、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１３】
１つのキャビティを形成する２個以上のセグメントの組合せにおける各前記セグメントの接合位置が、前記長手方向と直交する方向で、前記溶湯接触部材の外側表面と接触し、かつ、前記溶湯接触部材を分割する前記切断面が、前記溶湯接触部材の外側表面において、前記セグメントのキャビティ形成面と接触する、請求項１２に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１４】
前記溶湯接触部材の隣接する分割片同士が、分解点５００℃以下の接着剤で互いに接着されている、請求項１２に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１５】
前記溶湯接触部材が、前記長手方向に垂直な切断面で複数に分割されている、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１６】
前記溶湯接触部材が、炭素材料、セラミックス、またはセメントからなる、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１７】
前記溶湯接触部材が、内側表面に離型剤を有している、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１８】
前記溶湯接触部材が、内側表面に高融点金属層を備えている、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１９】
前記高融点金属層が、タングステン、モリブデン、およびタンタルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、または、前記群より選ばれる金属を含む合金で形成されている、請求項１８に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２０】
前記高融点金属層の厚みが０．１〜０．５ｍｍである、請求項１８に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２１】
前記溶湯接触部材の比熱容量が、前記溶湯の比熱容量の０．１〜０．５倍である、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２２】
前記溶湯が、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶解物である、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２３】
鋳造棒の形成材料からなる溶湯を調製する溶解炉と、
鋳造棒を鋳造するための請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型と、
前記溶解炉から前記鋳造棒形成用鋳型の各前記キャビティに前記溶湯を注入する注湯手段と、を備える、鋳造装置。
【請求項２４】
室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶湯を、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型の前記キャビティに注湯し、凝固させる、鋳造棒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造棒を製造するための鋳型および鋳造装置と、鋳造棒の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種デバイスの製造には、薄膜形成技術が幅広く取り入れられている。例えば、太陽電池やリチウムイオン電池では、シリコン薄膜の使用が試みられている。このような薄膜の使用は、デバイスの高性能化および小型化の観点から重要であるだけでなく、資源保護、消費電力の低減といった地球環境保護の観点からも重要である。そこで、薄膜形成の生産性および安定性の向上や、低コスト化が要求されている。【０００３】
薄膜の生産性の向上には、長時間連続して成膜する技術が必須であり、真空蒸着では、蒸発源への薄膜形成材料の連続供給が要求されている。しかしながら、薄膜形成材料の連続供給は、蒸着源の温度や蒸発速度の変動を招き、薄膜形成の安定性を低下させるおそれがある。【０００４】
一方、薄膜形成材料の連続供給に伴う蒸着源の温度変動を抑制するために、薄膜形成材料をあらかじめ溶融させ、液滴の状態で蒸着源に供給する方法が知られている。このような供給方法では、材料を溶融しやすくするため、断面積が小さく、直径や幅に対する長さの比が大きい材料を使用することが有利である。具体的に、薄膜形成材料は、その幅（または直径）が３０〜１００ｍｍ程度、幅（または直径）Ｄに対する長さＨの比（Ｈ／Ｄ）が１０〜３０程度の棒状部材であることが好適である。【０００５】
シリコンなどの薄膜形成材料を棒状部材として製造する方法としては、鋳造法が有効である。
しかしながら、例えば、シリコンは、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さいため、凝固により膨張する。それゆえ、鋳造されたシリコンが鋳型から抜き取れなくなるといった不具合や、凝固時の応力によって鋳型が破損するといった不具合がある。また、鋳造物が棒状部材（鋳造棒）であって、その長手方向と直交する方向（径方向）の強度が大きくないため、鋳型の破損を免れたとしても、シリコンの鋳造棒が鋳型の中で破損するといった不具合がある。【０００６】
一方、特許文献１には、多結晶シリコンインゴット鋳造用の一体型鋳型であって、側壁に所定の上方拡大テーパを設けたものが提案されている。また、特許文献２、３および４には、シリコン鋳造用の組立型鋳型が記載されている。【０００７】
また、特許文献５には、移動可能な要素と、フレームに固定された固定要素と、からなり、移動可能な要素の分割端面がそれらの移動方向と平行に形成されている可動鋳型を含む、連続鋳造用のモールドが開示されている。
また、特許文献６には、鋳造断面の半径方向に配置された流体圧シリンダにより内径の調整が可能なアジャスタブルモールドが開示されている。【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の一体型鋳型は、インゴットの底面積を増加し、高さを減ずることを特徴としている。このため、鋳造棒の製造には適さない。また、一体型の鋳型は、通常、鋳物の取出し時に鋳型を破壊しなければならない。このため、鋳型の再利用ができず、鋳物の製造コストを低減させることが困難になる。【０００９】
一方、特許文献２〜４に記載の組立型鋳型は、鋳物の取出し時に鋳型を破壊せずに済む。しかしながら、鋳型は、凝固時の膨張に伴う応力を繰返し受けることから、鋳型を固定する部材などに破損が生じやすく、繰返し再利用することが困難である。しかも、特許文献２〜４に記載の組立型鋳型は、いずれも鋳造棒の製造を考慮したものではなく、シリコンのように凝固時に膨張する材料を用いて鋳造棒を製造した場合には、鋳造棒が鋳型の中で破損し、歩留まりが低下するおそれがある。【００１０】
特許文献５および６に記載のモールドは、いずれも連続鋳造用である。また、これら連続鋳造用モールドでは、溶湯を冷却しながら連続的に通過させる鋳型と、冷却に伴って収縮する鋳片との接触を保つために、モールドにその径を変化させるための機構を設けているにすぎない。このような連続鋳造用モールドは、上述したような、幅（直径）に対して長さが大きい鋳造棒の製造には不向きである。
【特許文献１】特開平１０−１９００２５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１０８５１５号公報
【特許文献３】特開平１０−１８２２８５号公報
【特許文献４】国際公開第２００５／０７３１２９号パンフレット
【特許文献５】特開平１−２１８７４１号公報
【特許文献６】特開平４−２００８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上記課題を解決し、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の製造に際して、繰り返し使用することができ、かつ、鋳造棒の製造効率や歩留まりを向上させることができる鋳造棒形成用鋳型と、それを用いた鋳造装置とを提供することである。
また、本発明の他の目的は、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒を効率よく製造するための鋳造棒の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の鋳造棒形成用鋳型は、複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記キャビティが、２個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有している、ことを特徴としている。【００１３】
この鋳造棒形成用鋳型は、複数のキャビティを備えている。このため、一度に複数の鋳造棒を鋳造することができ、製造効率を向上させることができる。【００１４】
また、上記鋳造棒形成用鋳型において、鋳造棒を形成するためのキャビティは、並列に並べられた複数の柱状のセグメントのうち２個以上のセグメントの組合せによって、セグメントの長手方向に沿って延びるように形成されている。すなわち、溶湯を凝固させて鋳造棒を形成する空間としてのキャビティは、２個以上のセグメントを組み合わせることにより形成され、かつ、かかるセグメントの組合せを分離することにより、セグメントの長手方向に沿って、２つ以上に分割される。【００１５】
このため、溶湯が凝固することにより膨張しても、セグメントの組合せを分離させて、キャビティの内法を拡大させることができる。また、これにより、溶湯の膨張に伴ってセグメントにかかる応力を低減させることができ、鋳造棒形成用鋳型や鋳造棒の損傷を抑制することができる。【００１６】
それゆえ、本発明の鋳造棒形成用鋳型によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の製造に際して、繰り返しの使用と、鋳造棒の製造効率や歩留まりの向上とを達成することができ、鋳造棒の製造コストを低減することができる。【００１７】
本発明の鋳造装置は、鋳造棒の形成材料からなる溶湯を調製する溶解炉と、鋳造棒を鋳造するための本発明の鋳造棒形成用鋳型と、上記溶解炉から上記鋳造棒形成用鋳型の各上記キャビティに上記溶湯を注入する注湯手段と、を備えることを特徴としている。【００１８】
この鋳造装置によれば、鋳造棒を鋳造するための鋳型として、本発明の鋳造棒形成用鋳型を用いていることから、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の製造に際して、繰り返しの使用と、鋳造棒の製造効率や歩留まりの向上とを達成することができ、鋳造棒の製造コストを低減することができる。【００１９】
本発明の鋳造棒の製造方法は、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶湯を、本発明の鋳造棒形成用鋳型の上記キャビティに注湯し、凝固させることを特徴としている。【００２０】
この鋳造棒の製造方法によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒を鋳造するための鋳型として、本発明の鋳造棒形成用鋳型を用いていることから、鋳造棒形成用鋳型の繰り返しの使用と、鋳造棒の製造効率や歩留まりの向上とを達成することができ、鋳造棒の製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の鋳造に際し、一度に複数の鋳造棒を鋳造することで、その製造効率を向上させることができる。また、鋳造棒形成用鋳型や鋳造棒が凝固時の膨張によって損傷を受けることを抑制でき、これにより、鋳型の繰り返しの使用と、鋳造棒の歩留まりの向上とを達成することができる。
それゆえ、本発明によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の鋳造棒用鋳型の一実施形態を示す斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１の鋳造棒用鋳型の平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１の鋳造棒用鋳型の正面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１の鋳造棒用鋳型の右側面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図１の鋳造棒用鋳型の底面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２ＡのIIIａ−IIIａ矢視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの部分拡大図である。
【図４】図４は、図１の鋳造棒形成用キャビティ内に注湯された溶湯が凝固した状態を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の鋳造棒用鋳型の他の実施形態を示す平面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図５に示す溶湯接触部材の平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図５に示す溶湯接触部材の正面図である。
【図７】図７は、図５の一部を拡大して示す分解図である。
【図８】図８は、セグメントアセンブリの他の実施形態を示す平面図である。
【図９】図９は、セグメントアセンブリのさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の鋳造装置の一例を示す正面図である。
【図１１】図１１は、図１０の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の鋳造棒用鋳型の一実施形態を示す斜視図である。図２Ａは、図１の平面図であり、図２Ｂは、図１の正面図であり、図２Ｃは、図１の右側面図であり、図２Ｄは、図１の底面図である。図３Ａは、図２Ａおよび図２ＣのIIIａ−IIIａ矢視図であり、図３Ｂは、図３Ａの部分拡大図である。また、図４は、図１に示すセグメントアセンブリを構成する各セグメントが長手方向と直交する方向で互いに離間した状態を示す平面図である。
なお、以下の鋳造棒用鋳型および鋳造装置の記載に関し、方向について言及する場合には、それぞれ水平方向に載置したときの方向を基準とし、具体的には、各図に示した方向矢印を基準とする。【００２４】
図１および図２Ａ〜図２Ｄを参照して、この鋳造棒形成用鋳型１０は、複数の柱状のセグメント１４が並列に並べられているセグメントアセンブリ１２と、このセグメントアセンブリ１２をセグメント１４の長手方向１６と直交する方向に締め付ける締め付け手段（１８〜２１）と、を備えている。鋳造棒形成用鋳型１０は、後述する鋳造装置９０（図１０参照）に取り付けて使用される。【００２５】
セグメントアセンブリ１２は、合計２５個のセグメント１４を備えている。これら２５個のセグメント１４は、前後方向２２と左右方向２４とにそれぞれ５列で並列に配置されている。
また、セグメントアセンブリ１２は、セグメント１４の長手方向１６に沿って延びる円柱状のキャビティ２６を合計１６個有している。各キャビティ２６は、平面視において格子状に並んでおり（図２Ａ参照）、正面側、背面側、および側面側から見たときに、並列に並んでいる。【００２６】
また、各キャビティ２６は、セグメント１４を４個組み合わせることにより形成されている。一方、各セグメント１４は、キャビティ２６の周面の一部を形成するキャビティ形成部２８を有している。【００２７】
１つのキャビティ２６を形成する４個のセグメント１４について、それぞれのキャビティ形成部（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ）は、いずれも、長手方向１６と直交する断面において、キャビティ２６の周面を４等分したものに相当している（図２Ａ参照）。【００２８】
このように、１つのキャビティ２６を４個のセグメント１４で形成させ、かつ、各セグメント１４のキャビティ形成部２８が、キャビティ２６を４等分するように形成されている場合には、セグメントアセンブリ１２を形成するにあたって、セグメント１４を効率よく配置することができる。
また、上記の場合には、溶湯の膨張に伴って、キャビティ２６を長手方向１６と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときに、セグメント１４をスムーズに移動させることができる（図４参照）。それゆえ、上記応力と、締め付け手段（１８〜２１）によるセグメントアセンブリ１２に対する締め付け力とを、速やかに拮抗させることができ、セグメント１４や鋳造棒に過大な応力がかかることを防止できる。【００２９】
なお、図４は、各セグメント１４が、長手方向１６と直交する方向で互いに離間した状態を示しており、各セグメント１４間には、平面視において格子状の間隙部３０が形成されている。【００３０】
セグメントアセンブリ１２の右奥の隅に形成されている第１キャビティ２６ａは、セグメントアセンブリ１２の右奥の隅に配置される第１セグメント１４ａと、第１セグメント１４ａの前側に配置される第２セグメント１４ｂと、第１セグメント１４ａの左側に配置される第３セグメント１４ｃと、第１セグメント１４ａの左前方に配置される第４セグメント１４ｄとにより形成される（図２Ａ参照）。
なお、第１キャビティ２６ａの前方に形成されているキャビティを第２キャビティ２６ｂとし、第１キャビティ２６ａの左側に形成されているキャビティを第３キャビティ２６ｃとし、第１キャビティ２６ａの左前方に形成されているキャビティを第４キャビティ２６ｄとする。【００３１】
第１セグメント１４ａは、第１キャビティ２６ａの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部を備えている。この第１セグメント１４ａは、セグメント内にキャビティ形成部２８を１箇所のみ有している。【００３２】
一方、第２セグメント１４ｂは、第１キャビティ２６ａの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第２キャビティ２６ｂの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、を備えている。また、第３セグメント１４ｃは、第１キャビティ２６ａの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第３キャビティ２６ｃの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、を備えている。すなわち、第２セグメント１４ｂと第３セグメント１４ｃとは、それぞれ、セグメント内にキャビティ形成部２８を２箇所有している。【００３３】
また、第４セグメント１４ｄは、第１キャビティ２６ａの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第２キャビティ２６ｂの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第３キャビティ２６ｃの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第４キャビティ２６ｄの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、を備えている。すなわち、第４セグメント１４ｄは、セグメント内にキャビティ形成部２８を４箇所有している。【００３４】
このように、セグメントアセンブリ１２を構成するセグメント１４には、第２セグメント１４ｂ、第３セグメント１４ｃ、および第４セグメント１４ｄのように、キャビティ形成部２８を２箇所以上形成するセグメントが含まれている。すなわち、この場合、１個のセグメントが、２つ以上のキャビティの形成にかかわっている。【００３５】
このような場合であっても、溶湯の膨張に伴って、キャビティ２６を長手方向１６と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときには、セグメントアセンブリ１２を構成する各セグメント１４を、それぞれ前後方向２２および左右方向２４にスムーズに移動させることができる（図４参照）。それゆえ、上記の場合においても、上記応力と、締め付け手段（１８〜２１）によるセグメントアセンブリ１２に対する締め付け力とを、速やかに拮抗させることができ、セグメント１４や鋳造棒に過大な応力がかかることを防止できる。【００３６】
溶湯が凝固により膨張したときにキャビティの内法を拡大させるために、キャビティは、２個以上のセグメントの組合せにより形成される。
なかでも、溶湯の膨張に伴うセグメント１４の移動をスムーズに行うためには、キャビティが、３個以上のセグメントの組合せにより形成され、かつ、セグメントの長手方向と直交する断面において、各セグメントのキャビティ形成部がキャビティの周面の２分の１未満を形成していることが好ましい。【００３７】
各セグメントのキャビティ形成部は、セグメントの長手方向と直交する断面において、キャビティの周面を等分していることが好ましい。これにより、セグメントアセンブリを形成するにあたって、セグメントを効率よく配置することができる。【００３８】
また、セグメントを効率よく配置する観点より、１つのキャビティは、３個、４個、または６個のセグメントにより形成されていることが好ましく、４個のセグメントにより形成されていることがさらに好ましい。
なお、キャビティが３個のセグメントの組合せにより形成される場合と、６個のセグメントの組合せにより形成される場合とについては、他の実施形態として後述する（図８および図９参照）。【００３９】
キャビティ２６の形状は、目的とする鋳造棒の形状に合わせて適宜設定することができる。円柱以外の形状としては、例えば、楕円柱、角柱、円錐台、楕円錘台、角錐台などが挙げられる。【００４０】
キャビティ２６の内径は、好ましくは、５〜５００ｍｍであり、さらに好ましくは、３０〜３００ｍｍである。内径が上記範囲を下回る場合は、キャビティ２６の内径が極めて小さくなる。このため、キャビティ２６内に注湯された溶湯が急激に冷却されてしまい、鋳造棒が割れやすくなるおそれがある。また、この場合、鋳造棒の外径も極めて小さくなるため、鋳造棒の機械的強度が低下し、鋳造棒が割れるおそれがある。なお、鋳造棒の割れは、キャビティ２６を形成するセグメント１４を予熱することによって低減させることができる。一方、内径が上記範囲を上回ると、溶湯の凝固に伴う体積膨張の絶対量が大きくなる。このため、膨張に伴ってキャビティ２６内の圧力が増加し、鋳造棒の変形や破損が生じやすくなる。【００４１】
鋳造棒形成用鋳型１０が、真空蒸着の蒸着源への連続供給に用いられる鋳造棒を形成する鋳型である場合には、キャビティ２６の内径を、３０〜１００ｍｍに設定することが好ましい。この場合、鋳造棒を破損しにくくし、かつ、溶融しやすくすることができる。
鋳造棒が円柱以外の形状である場合に、キャビティの形状は、長手方向１６と直交する断面での面積が、円柱状のキャビティ２６の断面積と同じ程度となるように設定すればよい。【００４２】
キャビティ２６の長さは、好ましくは、５０〜２０００ｍｍである。長さが上記範囲を上回ると、キャビティ２６内に注湯された溶湯の重力によって、セグメント１４の変形や鋳造棒の破損が生じやすくなる。
また、キャビティ２６の内径に対して長さが大きくなりすぎると、鋳造棒が折れやすくなる。このため、キャビティ２６の長さは、例えば、内径の３０倍以下であることが好ましく、２０倍以下であることが好ましい。【００４３】
セグメント１４の形成材料には、注湯時の熱負荷に耐える観点より、鋳造棒の鋳造条件において熱的に安定で、十分な機械的強度が保たれる材質が用いられる。例えば、タングステン、モリブデン、鉄、およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、または上記群より選ばれる金属を含む合金が挙げられる。【００４４】
セグメントアセンブリ１２を構成する各セグメント１４は、互いに隣接する部分において、分解点５００℃以下の接着剤で接着されていることが好ましい。
この場合、キャビティ２６への注湯前において、各セグメント１４の配列を接着によって保持することができ、セグメントアセンブリ１２の取扱性を向上させることができる。しかも、上記接着剤は、分解点が５００℃以下であって、溶湯の熱によって容易に分解されるため、キャビティ２６への注湯によってセグメント１４間の接着を容易に解消させることができる。【００４５】
分解点が５００℃以下の接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤や合成ゴム系接着剤などの有機系接着剤などが挙げられる。【００４６】
鋳造棒形成用鋳型１０は、締め付け手段として、第１の板ばね対１８と、第２の板ばね対１９と、第３の板ばね対２０と、第４の板ばね対２１とからなる、合計４つの板ばね対を備えている。【００４７】
第１の板ばね対１８を構成する２枚の板ばね３０、３２は、セグメントアセンブリ１２をその正面側と背面側とから挟んで、前後方向２２に締め付けている。第２の板ばね対１９を構成する２枚の板ばね３０、３２も、第１の板ばね対１８を構成する２枚の板ばね３０、３２と同様である。また、第１の板ばね対１８と、第２の板ばね対１９とは、それぞれ長手方向１６で互いに間隔をあけて配置されている。【００４８】
一方、第３の板ばね対２０を構成する２枚の板ばね３０、３２と、第４の板ばね対２１を構成する２枚の板ばね３０、３２とは、それぞれ、セグメントアセンブリ１２をその両側の側面から挟んで、左右方向２４に締め付けている。また、第３の板ばね対２０と、第４の板ばね対２１とは、それぞれ長手方向１６で互いに間隔をあけて配置されている。【００４９】
これら４つの板ばね対（１８〜２１）は、いずれもセグメントアセンブリ１２を長手方向１６と直交する方向に締め付けている。また、溶湯の膨張に伴って、キャビティ２６を長手方向１６と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときには、かかる応力と、セグメントアセンブリ１２に対する締め付け力とが拮抗するように、各セグメント１４を長手方向１６と直交する方向で互いに離間させる移動を許容する。【００５０】
鋳造棒形成用鋳型１０の締め付け手段は、板ばね対（１８〜２１）などの一対のばねである。このため、キャビティ２６への注湯前における、長手方向１６と直交する方向へのセグメントアセンブリ１２の締め付けと、溶湯の膨張に伴い、キャビティ２６を長手方向１６と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときにおける、セグメント１４の移動とを、適切に調整することができる。【００５１】
このため、上記応力が生じた場合に、キャビティ２６の内法を拡大させて、セグメント１４やキャビティ２６内の鋳造棒にかかる応力を軽減させることができる。一方で、キャビティ２６への注湯時に、キャビティ２６を形成するセグメント１４間に間隙が生じることを防止し、キャビティ２６からの予期しない溶湯の漏出を抑制することができる。【００５２】
第１の板ばね対１８を構成する２枚の板ばね３０、３２間には、左右方向２４の両端部で、それぞれガイドバー３６が掛け渡されている。また、ガイドバー３６の両端には、ガイドバー３６の脱落を防止する固定具３８が取り付けられている。
２枚の板ばね３０、３２は、ガイドバー３６と固定具３８とにより、前後方向２２に締め付けられ、各板ばね３０、３２の表面がセグメントアセンブリ１２の外周面に接触した状態で固定される。【００５３】
第２の板ばね対１９を構成する２枚の板ばね３０、３２についても、第１の板ばね対１８の場合と同様に、左右方向２４の両端部で、それぞれガイドバー３６が掛け渡され、ガイドバー３６の両端に固定具３８が取り付けられている。
また、第３の板ばね対２０や第４の板ばね対２１を構成する２枚の板ばね３０、３２は、ガイドバー３６を掛け渡す方向や、セグメントアセンブリ１２を締め付ける方向が左右方向２４であること以外は、第１の板ばね対１８および第２の板ばね対１９の場合と同様にして、セグメントアセンブリ１２の外周面に接触した状態で固定される。【００５４】
４つの板ばね対（１８〜２１）によってセグメントアセンブリ１２を締め付ける締め付け力の程度は、溶湯が凝固したときの膨張の程度に合わせて、具体的には、溶湯を形成する金属または合金の膨張率や、キャビティ２６の内径や長さによって変動する膨張の絶対量などに合わせて、適宜設定される。【００５５】
板ばね対の数、板ばねの材質、サイズなどは、鋳造時に要求される上記締め付け力の程度に合わせて、適宜設定することができる。【００５６】
締め付け手段としては、板ばね対以外に、例えば、圧縮コイルバネなどの圧縮バネや、空気バネなどの流体ばねを用いた一対のばねが挙げられる。
また、締め付け手段は、例えば、セグメントアセンブリ１２の外周面を取り囲み、長手方向１６と直交する方向に締め付ける帯状の部材であってもよい。【００５７】
締め付け手段として、圧縮バネや流体ばねを用いる場合には、例えば、セグメントアセンブリ１２の外周面に対し、締め付け手段による締め付け力を均一にかけてもよく、または、並列配置されたセグメント１４に対し、個別に締め付け力をかけてもよい。
締め付け力を均一にかけるには、例えば、並列配置されたセグメント１４を前後方向２２または左右方向２４で横断するように、セグメントアセンブリ１２の外周面に対して板材を当接させた上で、この板材の表面に、ばねを当接させればよい。【００５８】
セグメントアセンブリ１２の外周面において、並列配置された複数のセグメント１４に対し、それぞればねを当接させる場合には、例えば、前後方向２２または左右方向２４でそれぞれの中央に配置されるセグメント１４に対する締め付け力を弱くし、両端に配置されるセグメント１４への締め付け力を強くするなど、セグメント１４の配置位置に応じて締め付け力の程度を変えることができる。【００５９】
さらに、各板ばね対（１８〜２１）には、長手方向１６でのセグメントアセンブリ１２との相対位置がずれないように、板ばねをセグメント１４の表面に固定する固定用ボルト４０が備えられている。
板ばねをセグメント１４の表面に固定する箇所は、可能な限り少なくなるように設定される。例えば、板ばね一枚あたりのセグメント１４への固定箇所を一箇所ずつとしたときは、板ばねに固定されていないセグメント１４が、板ばねと接触しながら滑り移動をすることができる。このため、溶湯の凝固による膨張時において、セグメント１４をスムーズに移動させることができる。【００６０】
また、セグメントアセンブリ１２を形成するセグメント１４の相対的な位置は、セグメント１４の内部を貫通するガイドピン４２によって、一定の範囲内に保持されている。このガイドピン４２は、セグメント１４の移動を規制し、セグメント１４が不用意にずれたり、セグメントアセンブリ１２から脱落したりすることを防止する。【００６１】
ガイドピン４２の両端には、それぞれ抜け止め具４４が取り付けられている。抜け止め具４４としては、例えば、ナットなどが挙げられる。
セグメントアセンブリ１２を形成するセグメント１４は、キャビティに注湯された溶湯が凝固により膨張したときに、キャビティの内法が拡大するように、互いに離間する。このため、抜け止め具４４と、セグメントアセンブリ１２の外周面との間には、キャビティへの注湯前の状態で、遊び４３が設けられている。【００６２】
遊び４３は、図３Ｂに示すように、抜け止め具４４とセグメントアセンブリ１２の外周面１２ａとの間に圧縮コイルばね４５などのばねを介在させることにより形成することができる。圧縮コイルばね４５などのばねの種類、材質、サイズなどは、注湯に伴うセグメント１４の膨張の程度に応じて、遊び４３の量が適切となるように適宜設定することができる。【００６３】
図３Ａは、正面視でセグメントアセンブリ１２の最後列に配置されている５つのセグメント１４を示している。なお、これら５つのセグメント１４には、上述の第１セグメント１４ａと、第３セグメント１４ｃとが含まれている。【００６４】
図３Ａを参照して、５つのセグメント１４の正面のうち、キャビティ形成部以外の面には、ガイドピン４２を収容するためのガイドブッシュ４６が現れている。
ガイドブッシュ４６の内径は、ガイドピン４２に対して多少余裕のある大きさに加工されている。例えば、ガイドピン４２の直径が１０ｍｍである場合に、ガイドブッシュ４６の内径は１０．２〜１２ｍｍであることが好ましい。【００６５】
セグメント１４は、キャビティ２６の底４８を形成する部分の中心部分において、切欠き部を有している。この切欠き部は、４個のセグメント１４を組み合わせることにより、セグメントアセンブリ１２の底面側でキャビティ２６と外部とを連通する抜き穴５０を形成する。【００６６】
抜き穴５０は、注湯によりキャビティ内が溶湯で置き換えられる際に、空気の抜け道となる。この抜き穴５０から空気を排出させることで、鋳造棒内への気泡の巻き込みを防止することができる。【００６７】
抜き穴５０の径は特に限定されないが、注湯時においてキャビティ２６内に残留する空気が排出されやすい程度に大きく、かつ、キャビティ２６内に注湯された溶湯が多量に流出しない程度に小さく設定される。なお、抜き穴５０には溶湯が流れ込むため、鋳造棒の先端には、抜き穴５０に起因する突起が形成される。この突起は、鋳造後において、切断、割りなどの手段により、適宜除去することができる。
キャビティ内に注湯された溶湯が凝固前に抜き穴５０から多量に流出する場合には、例えば、鋳物砂などで、抜き穴５０を塞ぐことができる。【００６８】
キャビティ２６には、セグメントアセンブリ１２の底面側から注湯口５２側へかけて内法が広くなる抜き勾配を形成することができる。この抜き勾配を設けた場合には、鋳造後において、セグメントアセンブリ１２からの鋳造棒の取り出しが容易になる。【００６９】
セグメント１４のキャビティ形成部２８の表面には、離型剤を付着させることができる。離型剤の付着により、セグメント１４からの鋳造棒の取り外しが容易となり、作業効率と歩留まりが向上する。
離型剤としては、例えば、アルミナ、シリカ、カーボン、窒化ホウ素などを含有する、各種の離型剤が挙げられる。【００７０】
図５は、本発明の鋳造棒用鋳型の他の実施形態を示す平面図である。図６Ａは、図５に示す溶湯接触部材の平面図であり、図６Ｂは、図５に示す溶湯接触部材の正面図である。また、図７は、図５の一部を拡大して示す分解図である。【００７１】
図５を参照して、この鋳造棒形成用鋳型６０は、複数の柱状のセグメント１４が並列に並べられているセグメントアセンブリ１２と、このセグメントアセンブリ１２をセグメント１４の長手方向１６と直交する方向に締め付ける締め付け手段（１８〜２１）と、を備えている。鋳造棒形成用鋳型６０は、後述する鋳造装置９０（図１０参照）に取り付けて使用される。
なお、図１に示す実施形態と同様の部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。後述する他の実施形態についても同様である。【００７２】
セグメントアセンブリ１２は、セグメント１４の長手方向１６に沿って延びる円柱状のキャビティ２６を合計１６個有している。
また、各キャビティ２６は、キャビティ形成部の表面に、筒状の溶湯接触部材６２を備えている。この溶湯接触部材６２は、円筒状であり、その外周面が、セグメント１４のキャビティ形成部２８の内周面に沿うように配置されている。【００７３】
この鋳造棒形成用鋳型６０では、溶湯は、溶湯接触部材６２の内側表面６４（図６参照）と接触し、セグメント１４のキャビティ形成部２８の内周面とは接触しない。それゆえ、セグメント１４に対する溶湯の熱負荷を著しく低減させることができ、これにより、鋳造棒形成用鋳型６０の耐久性を向上させることができる。【００７４】
図６Ａおよび図６Ｂを参照して、溶湯接触部材６２は、長手方向１６に平行な切断面で３つに分割された分割片（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）により構成されている。
これにより、注湯した材料が凝固時に膨張した場合には、溶湯接触部材６２を形成する３つの分割片（６６ａ，６６ｂ，６６ｃ）の間に隙間が形成される。また、これにより、溶湯接触部材６２や鋳造棒にかかる応力を低減させることができる。【００７５】
また、この場合、鋳造後において、鋳造棒と溶湯接触部材との分離性をさらに向上させることができる。また、溶湯の凝固により膨張したときに分割片同士を離間させることができ、鋳造棒形成用キャビティの内法を拡大させることができる。
溶湯接触部材は、図６に示すもののほか、例えば、セグメント１４の長手方向１６に沿って２個、または、４個以上に分割したものであってもよい。【００７６】
図５および図７を参照して、溶湯接触部材６２を形成する分割片間の分割面と、キャビティを形成するセグメント１４間の境界面とは、互いに同一面上に現れないように、ずらして配置することが望ましい。これにより、鋳造中に分割片間の分割面から溶湯が漏出した場合であっても、鋳型全体からの溶湯の漏出へとつながるおそれを低減することができる。【００７７】
図６Ｂを参照して、溶湯接触部材６２は、長手方向１６に垂直な切断面で複数に分割されている。溶湯接触部材６２は、キャビティの形状に合わせて形成されるものであって、全体が細長い筒状の部材である。このため、長手方向１６に垂直な切断面で複数に分割することで、取り扱いやすくなる。【００７８】
溶湯接触部材６２の形成材料としては、注湯時の耐熱性および鋳造棒との分離性を向上させる観点や、溶湯接触部材にかかるコストを低減させる観点より、炭素材料、シリカ、アルミナもしくはジルコニアを含むセラミックス材料、または、セメントなどの砂状材料などが好適である。【００７９】
溶湯接触部材６２には、注湯時の熱負荷に耐え得る材質が用いられる。このような材料としては、例えば、炭素材料、例えば、シリカ、アルミナ、またはジルコニアを含むセラミックス、例えば、セメントなどが挙げられる。
この場合、注湯時に鋳造棒形成用鋳型が受ける熱的負荷を軽減させることができる。【００８０】
溶湯接触部材６２、および高融点金属層の内側表面には、離型剤を付着させることができる。離型剤の付着により、セグメント１４からの鋳造棒の取り外しが容易となり、作業効率と歩留まりが向上する。離型剤としては、上記したものと同じものが挙げられる。【００８１】
溶湯接触部材６２は、注湯と接触する内側表面において、例えば、モリブデン、タンタルなどの高融点金属からなる層を備えていることが好ましい。これにより、セグメント１４や溶湯接触部材６２に対する熱負荷を軽減し、鋳造棒形成用鋳型６０の耐久性や、溶湯接触部材６２と鋳造棒との分離性を向上させることができる。
高融点金属層の厚みは、溶湯接触部材６２の曲げ性および耐久性の観点より、例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。【００８２】
溶湯接触部材６２の比熱容量は、鋳造棒を形成する溶湯の比熱容量の０．１〜０．５倍であることが、安定した鋳造の点から望ましい。
溶湯接触部材の比熱容量が、鋳造棒を形成する溶湯の比熱容量の０．１倍を下回るときは、注湯によって、溶湯接触部材が急激な温度変化を生じ、破損することがある。一方、接液材料で構成された部分の熱容量が、鋳造棒の熱容量の０．５倍を超えると、溶湯の熱量が接液材料で構成された部分に多く奪われてしまい、鋳造棒が脆くなりやすい。【００８３】
溶湯接触部材６２を構成する各分割片（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）は、互いに隣接する部分において、分解点５００℃以下の接着剤で接着されていることが好ましい。
この場合、キャビティ２６への注湯前において、各分割片（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）の配列を接着によって保持することができ、溶湯接触部材６２の取扱性を向上させることができる。しかも、上記接着剤は、分解点が５００℃以下であって、溶湯の熱によって容易に分解されるため、キャビティ２６への注湯によって各分割片（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）間の接着を容易に解消させることができる。【００８４】
分解点が５００℃以下の接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤や合成ゴム系接着剤などの有機系接着剤などが挙げられる。【００８５】
図１に示す鋳造棒形成用鋳型１０、および図５に示す鋳造棒形成用鋳型６０において、セグメント１４の内部には、例えば、ヒータと温度センサとを組み込むことができる。ヒータと温度センサとを用いて、各セグメント１４の温度を制御することにより、鋳造棒の鋳造条件に応じて最適化された温度プロファイルに基づき、注湯を行うことができる。また、セグメント１４にヒータを組み込むことで、注湯後の冷却過程における温度制御を容易に行うことができる。【００８６】
図５に示す鋳造棒形成用鋳型において、セグメント１４のキャビティ形成部２８の表面と、溶湯接触部材６２の外側表面との間隙には、鋳物砂からなる緩衝層を設けることができる。この場合、隣接するセグメント１４の境界面から溶湯が漏出したとしても、緩衝層によって溶湯を吸収させることができる。それゆえ、セグメントアセンブリ１２の抜き穴５０以外の部位から不意に溶湯が漏出する事態を防止することができる。【００８７】
図８および図９は、本発明の鋳造棒用鋳型におけるセグメントアセンブリの他の実施形態を示す平面図である。【００８８】
図８を参照して、このセグメントアセンブリ７０では、複数の柱状のセグメント７２が並列に並べられている。また、このセグメントアセンブリ７０は、セグメント７２の長手方向に沿って延びる円柱状のキャビティ２６を有している。
各キャビティ２６は、セグメント７２を３個組み合わせることにより形成されている。一方、各セグメント７２は、キャビティ２６の周面の３分の１を形成するキャビティ形成部７４を有している。なお、各キャビティ形成部７４は、いずれも、セグメント７２の長手方向と直交する断面において、キャビティ２６の周面を３等分したものに相当している。【００８９】
図９を参照して、このセグメントアセンブリ７６では、複数の柱状のセグメント７８が並列に並べられている。また、このセグメントアセンブリ７６は、セグメント７８の長手方向に沿って延びる円柱状のキャビティ２６を有している。
各キャビティ２６は、セグメント７８を６個組み合わせることにより形成されている。一方、各セグメント７８は、キャビティ２６の周面の６分の１を形成するキャビティ形成部８０を有している。なお、各キャビティ形成部８０は、いずれも、セグメント７８の長手方向と直交する断面において、キャビティ２６の周面を６等分したものに相当している。【００９０】
図８および図９に示すセグメントアセンブリ７０、７６は、平面視において、略六角柱状である。それゆえ、各セグメントアセンブリ７０、７６をセグメントの長手方向と直交する方向へと締め付け手段で締め付ける場合、その締め付けは、３つの方向から行えばよい。
具体的に、セグメントアセンブリ７０、７６の締め付け方向としては、平面視でセグメントアセンブリ７０、７６の正面と背面とを挟む方向に相当する第１の方向８２と、左前方の面と右奥側の面とを挟む方向に相当する第２の方向８３と、右前方の面と左奥側の面とを挟む方向に相当する第３の方向８４と、の３つが挙げられる。【００９１】
このように、各セグメントアセンブリ７０、７６を３つの方向（８２〜８４）に締め付けた場合であっても、溶湯の膨張に伴って、キャビティ２６を長手方向と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときに、セグメント７２、７８をスムーズに移動させることができる。
それゆえ、上記応力と、締め付け手段によるセグメントアセンブリ７０、７６に対する締め付け力とを、速やかに拮抗させることができ、セグメント７２、７８や、鋳造棒に過大な応力がかかることを防止できる。【００９２】
図１０は、本発明の鋳造装置の一実施形態を示す正面図であり、図１１は、図１０の断面図である。【００９３】
図１０および図１１を参照して、鋳造装置９０は、溶解炉９２と、注湯手段９４と、鋳造棒形成用鋳型１０とを備えている。
溶解炉９２は、加熱源９６を備えており、鋳造棒の形成材料からなる溶湯９８を収容している。溶解炉９２内の溶湯９８は、出湯口１００に備えられた仕切り弁１０２を開放することで、注湯手段９４の受け皿１０４へと注がれる。その後、溶湯９８は、分湯口１０６を通り、鋳造棒用鋳型１０のキャビティ内へと注湯される。【００９４】
溶解炉９２の内壁は、例えば、アルミナなどの高融点酸化物や、炭素材料などの耐火物から形成される。溶解炉９２における溶湯の加熱溶解方法は、ヒーター加熱、バーナー加熱、アーク溶解などの各種方法を用いることができる。また、出湯口１００付近で溶湯に対し高温酸素を注入することにより、残留炭素の除去精製を行ってもよい。
受け皿１０４では、溶湯の過度の温度低下を防止するため、熱源１０８を用いて加熱することが好ましい。【００９５】
鋳造棒形成用鋳型１０は、通常、セグメント１４の長手方向１６が鉛直方向に沿うように配置される。また、キャビティ内での湯流れをスムーズにするため、キャビティの長手方向を鉛直方向に対して若干傾斜させてもよい。【００９６】
本発明の鋳造装置９０を用いた鋳造棒の製造において、鋳造棒形成用鋳型１０のキャビティに注入された溶湯は、セグメントアセンブリ１２の抜き穴５０（図２Ｄおよび図３Ａ参照）に達する。しかしながら、抜き穴５０の径はキャビティ全体の径に比べて小さいため、抜き穴５０内において溶湯が早期に冷却し、凝固する。従って、キャビティ内のガスとともに抜き穴５０から溶湯９８がわずかに排出されるものの、多量の流出は防止される。【００９７】
出湯口１００の仕切り弁１０２を閉じて、注湯を完了した後、キャビティ内に注入された溶湯９８は、温度が低下した部分から順次凝固し、キャビティの形状に応じた鋳造棒が形成される。鋳造棒は、凝固に伴い膨張するため、キャビティ２６を形成するセグメント１４は、キャビティ２６の内法が拡大するように互いに離間し、セグメント間に間隙部３０が生じる（図４参照）。【００９８】
この鋳造棒形成用鋳型１０を用いて、凝固により膨張する材料の鋳造棒を形成した場合には、凝固時の膨張に伴う応力が緩和され、セグメント１４、溶湯接触部材６２（図５参照）や、鋳造棒の破損が防止される。それゆえ、セグメント１４や溶湯接触部材６２を繰り返し使用することができる。【００９９】
上記の鋳造装置９０において、鋳造棒形成用鋳型としては、図１に示すものに限定されず、本発明の鋳造棒形成用鋳型を使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の鋳造棒形成用鋳型、鋳造装置、および鋳造棒の製造方法によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒を効率よく、低コストで製造することができる。それゆえ、例えば、シリコンなどからなる鋳造棒の製造において、好適に用いることができる。
【図１】
2010041438.tif 000003
【図２Ａ】
2010041438.tif 000004
【図２Ｂ】
2010041438.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2010041438.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010041438.tif 000017
【図１１】
2010041438.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月22日(2010.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造棒を製造するための鋳型および鋳造装置と、鋳造棒の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種デバイスの製造には、薄膜形成技術が幅広く取り入れられている。例えば、太陽電池やリチウムイオン電池では、シリコン薄膜の使用が試みられている。このような薄膜の使用は、デバイスの高性能化および小型化の観点から重要であるだけでなく、資源保護、消費電力の低減といった地球環境保護の観点からも重要である。そこで、薄膜形成の生産性および安定性の向上や、低コスト化が要求されている。
【０００３】
薄膜の生産性の向上には、長時間連続して成膜する技術が必須であり、真空蒸着では、蒸発源への薄膜形成材料の連続供給が要求されている。しかしながら、薄膜形成材料の連続供給は、蒸着源の温度や蒸発速度の変動を招き、薄膜形成の安定性を低下させるおそれがある。
【０００４】
一方、薄膜形成材料の連続供給に伴う蒸着源の温度変動を抑制するために、薄膜形成材料をあらかじめ溶融させ、液滴の状態で蒸着源に供給する方法が知られている。このような供給方法では、材料を溶融しやすくするため、断面積が小さく、直径や幅に対する長さの比が大きい材料を使用することが有利である。具体的に、薄膜形成材料は、その幅（または直径）が３０〜１００ｍｍ程度、幅（または直径）Ｄに対する長さＨの比（Ｈ／Ｄ）が１０〜３０程度の棒状部材であることが好適である。
【０００５】
シリコンなどの薄膜形成材料を棒状部材として製造する方法としては、鋳造法が有効である。
しかしながら、例えば、シリコンは、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さいため、凝固により膨張する。それゆえ、鋳造されたシリコンが鋳型から抜き取れなくなるといった不具合や、凝固時の応力によって鋳型が破損するといった不具合がある。また、鋳造物が棒状部材（鋳造棒）であって、その長手方向と直交する方向（径方向）の強度が大きくないため、鋳型の破損を免れたとしても、シリコンの鋳造棒が鋳型の中で破損するといった不具合がある。
【０００６】
一方、特許文献１には、多結晶シリコンインゴット鋳造用の一体型鋳型であって、側壁に所定の上方拡大テーパを設けたものが提案されている。また、特許文献２、３および４には、シリコン鋳造用の組立型鋳型が記載されている。
【０００７】
また、特許文献５には、移動可能な要素と、フレームに固定された固定要素と、からなり、移動可能な要素の分割端面がそれらの移動方向と平行に形成されている可動鋳型を含む、連続鋳造用のモールドが開示されている。
また、特許文献６には、鋳造断面の半径方向に配置された流体圧シリンダにより内径の調整が可能なアジャスタブルモールドが開示されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の一体型鋳型は、インゴットの底面積を増加し、高さを減ずることを特徴としている。このため、鋳造棒の製造には適さない。また、一体型の鋳型は、通常、鋳物の取出し時に鋳型を破壊しなければならない。このため、鋳型の再利用ができず、鋳物の製造コストを低減させることが困難になる。
【０００９】
一方、特許文献２〜４に記載の組立型鋳型は、鋳物の取出し時に鋳型を破壊せずに済む。しかしながら、鋳型は、凝固時の膨張に伴う応力を繰返し受けることから、鋳型を固定する部材などに破損が生じやすく、繰返し再利用することが困難である。しかも、特許文献２〜４に記載の組立型鋳型は、いずれも鋳造棒の製造を考慮したものではなく、シリコンのように凝固時に膨張する材料を用いて鋳造棒を製造した場合には、鋳造棒が鋳型の中で破損し、歩留まりが低下するおそれがある。
【００１０】
特許文献５および６に記載のモールドは、いずれも連続鋳造用である。また、これら連続鋳造用モールドでは、溶湯を冷却しながら連続的に通過させる鋳型と、冷却に伴って収縮する鋳片との接触を保つために、モールドにその径を変化させるための機構を設けているにすぎない。このような連続鋳造用モールドは、上述したような、幅（直径）に対して長さが大きい鋳造棒の製造には不向きである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１９００２５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１０８５１５号公報
【特許文献３】特開平１０−１８２２８５号公報
【特許文献４】国際公開第２００５／０７３１２９号パンフレット
【特許文献５】特開平１−２１８７４１号公報
【特許文献６】特開平４−２００８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上記課題を解決し、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の製造に際して、繰り返し使用することができ、かつ、鋳造棒の製造効率や歩留まりを向上させることができる鋳造棒形成用鋳型と、それを用いた鋳造装置とを提供することである。
また、本発明の他の目的は、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒を効率よく製造するための鋳造棒の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の鋳造棒形成用鋳型は、複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記キャビティが、２個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有している、ことを特徴としている。
【００１４】
この鋳造棒形成用鋳型は、複数のキャビティを備えている。このため、一度に複数の鋳造棒を鋳造することができ、製造効率を向上させることができる。
【００１５】
また、上記鋳造棒形成用鋳型において、鋳造棒を形成するためのキャビティは、並列に並べられた複数の柱状のセグメントのうち２個以上のセグメントの組合せによって、セグメントの長手方向に沿って延びるように形成されている。すなわち、溶湯を凝固させて鋳造棒を形成する空間としてのキャビティは、２個以上のセグメントを組み合わせることにより形成され、かつ、かかるセグメントの組合せを分離することにより、セグメントの長手方向に沿って、２つ以上に分割される。
【００１６】
このため、溶湯が凝固することにより膨張しても、セグメントの組合せを分離させて、キャビティの内法を拡大させることができる。また、これにより、溶湯の膨張に伴ってセグメントにかかる応力を低減させることができ、鋳造棒形成用鋳型や鋳造棒の損傷を抑制することができる。
【００１７】
それゆえ、本発明の鋳造棒形成用鋳型によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の製造に際して、繰り返しの使用と、鋳造棒の製造効率や歩留まりの向上とを達成することができ、鋳造棒の製造コストを低減することができる。
【００１８】
本発明の鋳造装置は、鋳造棒の形成材料からなる溶湯を調製する溶解炉と、鋳造棒を鋳造するための本発明の鋳造棒形成用鋳型と、上記溶解炉から上記鋳造棒形成用鋳型の各上記キャビティに上記溶湯を注入する注湯手段と、を備えることを特徴としている。
【００１９】
この鋳造装置によれば、鋳造棒を鋳造するための鋳型として、本発明の鋳造棒形成用鋳型を用いていることから、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の製造に際して、繰り返しの使用と、鋳造棒の製造効率や歩留まりの向上とを達成することができ、鋳造棒の製造コストを低減することができる。
【００２０】
本発明の鋳造棒の製造方法は、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶湯を、本発明の鋳造棒形成用鋳型の上記キャビティに注湯し、凝固させることを特徴としている。
【００２１】
この鋳造棒の製造方法によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒を鋳造するための鋳型として、本発明の鋳造棒形成用鋳型を用いていることから、鋳造棒形成用鋳型の繰り返しの使用と、鋳造棒の製造効率や歩留まりの向上とを達成することができ、鋳造棒の製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の鋳造に際し、一度に複数の鋳造棒を鋳造することで、その製造効率を向上させることができる。また、鋳造棒形成用鋳型や鋳造棒が凝固時の膨張によって損傷を受けることを抑制でき、これにより、鋳型の繰り返しの使用と、鋳造棒の歩留まりの向上とを達成することができる。
それゆえ、本発明によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒の製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の鋳造棒用鋳型の一実施形態を示す斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１の鋳造棒用鋳型の平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１の鋳造棒用鋳型の正面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１の鋳造棒用鋳型の右側面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図１の鋳造棒用鋳型の底面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２ＡのIIIａ−IIIａ矢視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの部分拡大図である。
【図４】図４は、図１の鋳造棒形成用キャビティ内に注湯された溶湯が凝固した状態を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の鋳造棒用鋳型の他の実施形態を示す平面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図５に示す溶湯接触部材の平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図５に示す溶湯接触部材の正面図である。
【図７】図７は、図５の一部を拡大して示す分解図である。
【図８】図８は、セグメントアセンブリの他の実施形態を示す平面図である。
【図９】図９は、セグメントアセンブリのさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の鋳造装置の一例を示す正面図である。
【図１１】図１１は、図１０の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の鋳造棒用鋳型の一実施形態を示す斜視図である。図２Ａは、図１の平面図であり、図２Ｂは、図１の正面図であり、図２Ｃは、図１の右側面図であり、図２Ｄは、図１の底面図である。図３Ａは、図２Ａおよび図２ＣのIIIａ−IIIａ矢視図であり、図３Ｂは、図３Ａの部分拡大図である。また、図４は、図１に示すセグメントアセンブリを構成する各セグメントが長手方向と直交する方向で互いに離間した状態を示す平面図である。
なお、以下の鋳造棒用鋳型および鋳造装置の記載に関し、方向について言及する場合には、それぞれ水平方向に載置したときの方向を基準とし、具体的には、各図に示した方向矢印を基準とする。
【００２５】
図１および図２Ａ〜図２Ｄを参照して、この鋳造棒形成用鋳型１０は、複数の柱状のセグメント１４が並列に並べられているセグメントアセンブリ１２と、このセグメントアセンブリ１２をセグメント１４の長手方向１６と直交する方向に締め付ける締め付け手段（１８〜２１）と、を備えている。鋳造棒形成用鋳型１０は、後述する鋳造装置９０（図１０参照）に取り付けて使用される。
【００２６】
セグメントアセンブリ１２は、合計２５個のセグメント１４を備えている。これら２５個のセグメント１４は、前後方向２２と左右方向２４とにそれぞれ５列で並列に配置されている。
また、セグメントアセンブリ１２は、セグメント１４の長手方向１６に沿って延びる円柱状のキャビティ２６を合計１６個有している。各キャビティ２６は、平面視において格子状に並んでおり（図２Ａ参照）、正面側、背面側、および側面側から見たときに、並列に並んでいる。
【００２７】
また、各キャビティ２６は、セグメント１４を４個組み合わせることにより形成されている。一方、各セグメント１４は、キャビティ２６の周面の一部を形成するキャビティ形成部２８を有している。
【００２８】
１つのキャビティ２６を形成する４個のセグメント１４について、それぞれのキャビティ形成部（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ）は、いずれも、長手方向１６と直交する断面において、キャビティ２６の周面を４等分したものに相当している（図２Ａ参照）。
【００２９】
このように、１つのキャビティ２６を４個のセグメント１４で形成させ、かつ、各セグメント１４のキャビティ形成部２８が、キャビティ２６を４等分するように形成されている場合には、セグメントアセンブリ１２を形成するにあたって、セグメント１４を効率よく配置することができる。
また、上記の場合には、溶湯の膨張に伴って、キャビティ２６を長手方向１６と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときに、セグメント１４をスムーズに移動させることができる（図４参照）。それゆえ、上記応力と、締め付け手段（１８〜２１）によるセグメントアセンブリ１２に対する締め付け力とを、速やかに拮抗させることができ、セグメント１４や鋳造棒に過大な応力がかかることを防止できる。
【００３０】
なお、図４は、各セグメント１４が、長手方向１６と直交する方向で互いに離間した状態を示しており、各セグメント１４間には、平面視において格子状の間隙部３０が形成されている。
【００３１】
セグメントアセンブリ１２の右奥の隅に形成されている第１キャビティ２６ａは、セグメントアセンブリ１２の右奥の隅に配置される第１セグメント１４ａと、第１セグメント１４ａの前側に配置される第２セグメント１４ｂと、第１セグメント１４ａの左側に配置される第３セグメント１４ｃと、第１セグメント１４ａの左前方に配置される第４セグメント１４ｄとにより形成される（図２Ａ参照）。
なお、第１キャビティ２６ａの前方に形成されているキャビティを第２キャビティ２６ｂとし、第１キャビティ２６ａの左側に形成されているキャビティを第３キャビティ２６ｃとし、第１キャビティ２６ａの左前方に形成されているキャビティを第４キャビティ２６ｄとする。
【００３２】
第１セグメント１４ａは、第１キャビティ２６ａの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部を備えている。この第１セグメント１４ａは、セグメント内にキャビティ形成部２８を１箇所のみ有している。
【００３３】
一方、第２セグメント１４ｂは、第１キャビティ２６ａの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第２キャビティ２６ｂの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、を備えている。また、第３セグメント１４ｃは、第１キャビティ２６ａの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第３キャビティ２６ｃの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、を備えている。すなわち、第２セグメント１４ｂと第３セグメント１４ｃとは、それぞれ、セグメント内にキャビティ形成部２８を２箇所有している。
【００３４】
また、第４セグメント１４ｄは、第１キャビティ２６ａの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第２キャビティ２６ｂの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第３キャビティ２６ｃの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、第４キャビティ２６ｄの周面の４分の１を形成するキャビティ形成部と、を備えている。すなわち、第４セグメント１４ｄは、セグメント内にキャビティ形成部２８を４箇所有している。
【００３５】
このように、セグメントアセンブリ１２を構成するセグメント１４には、第２セグメント１４ｂ、第３セグメント１４ｃ、および第４セグメント１４ｄのように、キャビティ形成部２８を２箇所以上形成するセグメントが含まれている。すなわち、この場合、１個のセグメントが、２つ以上のキャビティの形成にかかわっている。
【００３６】
このような場合であっても、溶湯の膨張に伴って、キャビティ２６を長手方向１６と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときには、セグメントアセンブリ１２を構成する各セグメント１４を、それぞれ前後方向２２および左右方向２４にスムーズに移動させることができる（図４参照）。それゆえ、上記の場合においても、上記応力と、締め付け手段（１８〜２１）によるセグメントアセンブリ１２に対する締め付け力とを、速やかに拮抗させることができ、セグメント１４や鋳造棒に過大な応力がかかることを防止できる。
【００３７】
溶湯が凝固により膨張したときにキャビティの内法を拡大させるために、キャビティは、２個以上のセグメントの組合せにより形成される。
なかでも、溶湯の膨張に伴うセグメント１４の移動をスムーズに行うためには、キャビティが、３個以上のセグメントの組合せにより形成され、かつ、セグメントの長手方向と直交する断面において、各セグメントのキャビティ形成部がキャビティの周面の２分の１未満を形成していることが好ましい。
【００３８】
各セグメントのキャビティ形成部は、セグメントの長手方向と直交する断面において、キャビティの周面を等分していることが好ましい。これにより、セグメントアセンブリを形成するにあたって、セグメントを効率よく配置することができる。
【００３９】
また、セグメントを効率よく配置する観点より、１つのキャビティは、３個、４個、または６個のセグメントにより形成されていることが好ましく、４個のセグメントにより形成されていることがさらに好ましい。
なお、キャビティが３個のセグメントの組合せにより形成される場合と、６個のセグメントの組合せにより形成される場合とについては、他の実施形態として後述する（図８および図９参照）。
【００４０】
キャビティ２６の形状は、目的とする鋳造棒の形状に合わせて適宜設定することができる。円柱以外の形状としては、例えば、楕円柱、角柱、円錐台、楕円錘台、角錐台などが挙げられる。
【００４１】
キャビティ２６の内径は、好ましくは、５〜５００ｍｍであり、さらに好ましくは、３０〜３００ｍｍである。内径が上記範囲を下回る場合は、キャビティ２６の内径が極めて小さくなる。このため、キャビティ２６内に注湯された溶湯が急激に冷却されてしまい、鋳造棒が割れやすくなるおそれがある。また、この場合、鋳造棒の外径も極めて小さくなるため、鋳造棒の機械的強度が低下し、鋳造棒が割れるおそれがある。なお、鋳造棒の割れは、キャビティ２６を形成するセグメント１４を予熱することによって低減させることができる。一方、内径が上記範囲を上回ると、溶湯の凝固に伴う体積膨張の絶対量が大きくなる。このため、膨張に伴ってキャビティ２６内の圧力が増加し、鋳造棒の変形や破損が生じやすくなる。
【００４２】
鋳造棒形成用鋳型１０が、真空蒸着の蒸着源への連続供給に用いられる鋳造棒を形成する鋳型である場合には、キャビティ２６の内径を、３０〜１００ｍｍに設定することが好ましい。この場合、鋳造棒を破損しにくくし、かつ、溶融しやすくすることができる。
鋳造棒が円柱以外の形状である場合に、キャビティの形状は、長手方向１６と直交する断面での面積が、円柱状のキャビティ２６の断面積と同じ程度となるように設定すればよい。
【００４３】
キャビティ２６の長さは、好ましくは、５０〜２０００ｍｍである。長さが上記範囲を上回ると、キャビティ２６内に注湯された溶湯の重力によって、セグメント１４の変形や鋳造棒の破損が生じやすくなる。
また、キャビティ２６の内径に対して長さが大きくなりすぎると、鋳造棒が折れやすくなる。このため、キャビティ２６の長さは、例えば、内径の３０倍以下であることが好ましく、２０倍以下であることが好ましい。
【００４４】
セグメント１４の形成材料には、注湯時の熱負荷に耐える観点より、鋳造棒の鋳造条件において熱的に安定で、十分な機械的強度が保たれる材質が用いられる。例えば、タングステン、モリブデン、鉄、およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、または上記群より選ばれる金属を含む合金が挙げられる。
【００４５】
セグメントアセンブリ１２を構成する各セグメント１４は、互いに隣接する部分において、分解点５００℃以下の接着剤で接着されていることが好ましい。
この場合、キャビティ２６への注湯前において、各セグメント１４の配列を接着によって保持することができ、セグメントアセンブリ１２の取扱性を向上させることができる。しかも、上記接着剤は、分解点が５００℃以下であって、溶湯の熱によって容易に分解されるため、キャビティ２６への注湯によってセグメント１４間の接着を容易に解消させることができる。
【００４６】
分解点が５００℃以下の接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤や合成ゴム系接着剤などの有機系接着剤などが挙げられる。
【００４７】
鋳造棒形成用鋳型１０は、締め付け手段として、第１の板ばね対１８と、第２の板ばね対１９と、第３の板ばね対２０と、第４の板ばね対２１とからなる、合計４つの板ばね対を備えている。
【００４８】
第１の板ばね対１８を構成する２枚の板ばね３０、３２は、セグメントアセンブリ１２をその正面側と背面側とから挟んで、前後方向２２に締め付けている。第２の板ばね対１９を構成する２枚の板ばね３０、３２も、第１の板ばね対１８を構成する２枚の板ばね３０、３２と同様である。また、第１の板ばね対１８と、第２の板ばね対１９とは、それぞれ長手方向１６で互いに間隔をあけて配置されている。
【００４９】
一方、第３の板ばね対２０を構成する２枚の板ばね３０、３２と、第４の板ばね対２１を構成する２枚の板ばね３０、３２とは、それぞれ、セグメントアセンブリ１２をその両側の側面から挟んで、左右方向２４に締め付けている。また、第３の板ばね対２０と、第４の板ばね対２１とは、それぞれ長手方向１６で互いに間隔をあけて配置されている。
【００５０】
これら４つの板ばね対（１８〜２１）は、いずれもセグメントアセンブリ１２を長手方向１６と直交する方向に締め付けている。また、溶湯の膨張に伴って、キャビティ２６を長手方向１６と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときには、かかる応力と、セグメントアセンブリ１２に対する締め付け力とが拮抗するように、各セグメント１４を長手方向１６と直交する方向で互いに離間させる移動を許容する。
【００５１】
鋳造棒形成用鋳型１０の締め付け手段は、板ばね対（１８〜２１）などの一対のばねである。このため、キャビティ２６への注湯前における、長手方向１６と直交する方向へのセグメントアセンブリ１２の締め付けと、溶湯の膨張に伴い、キャビティ２６を長手方向１６と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときにおける、セグメント１４の移動とを、適切に調整することができる。
【００５２】
このため、上記応力が生じた場合に、キャビティ２６の内法を拡大させて、セグメント１４やキャビティ２６内の鋳造棒にかかる応力を軽減させることができる。一方で、キャビティ２６への注湯時に、キャビティ２６を形成するセグメント１４間に間隙が生じることを防止し、キャビティ２６からの予期しない溶湯の漏出を抑制することができる。
【００５３】
第１の板ばね対１８を構成する２枚の板ばね３０、３２間には、左右方向２４の両端部で、それぞれガイドバー３６が掛け渡されている。また、ガイドバー３６の両端には、ガイドバー３６の脱落を防止する固定具３８が取り付けられている。
２枚の板ばね３０、３２は、ガイドバー３６と固定具３８とにより、前後方向２２に締め付けられ、各板ばね３０、３２の表面がセグメントアセンブリ１２の外周面に接触した状態で固定される。
【００５４】
第２の板ばね対１９を構成する２枚の板ばね３０、３２についても、第１の板ばね対１８の場合と同様に、左右方向２４の両端部で、それぞれガイドバー３６が掛け渡され、ガイドバー３６の両端に固定具３８が取り付けられている。
また、第３の板ばね対２０や第４の板ばね対２１を構成する２枚の板ばね３０、３２は、ガイドバー３６を掛け渡す方向や、セグメントアセンブリ１２を締め付ける方向が左右方向２４であること以外は、第１の板ばね対１８および第２の板ばね対１９の場合と同様にして、セグメントアセンブリ１２の外周面に接触した状態で固定される。
【００５５】
４つの板ばね対（１８〜２１）によってセグメントアセンブリ１２を締め付ける締め付け力の程度は、溶湯が凝固したときの膨張の程度に合わせて、具体的には、溶湯を形成する金属または合金の膨張率や、キャビティ２６の内径や長さによって変動する膨張の絶対量などに合わせて、適宜設定される。
【００５６】
板ばね対の数、板ばねの材質、サイズなどは、鋳造時に要求される上記締め付け力の程度に合わせて、適宜設定することができる。
【００５７】
締め付け手段としては、板ばね対以外に、例えば、圧縮コイルバネなどの圧縮バネや、空気バネなどの流体ばねを用いた一対のばねが挙げられる。
また、締め付け手段は、例えば、セグメントアセンブリ１２の外周面を取り囲み、長手方向１６と直交する方向に締め付ける帯状の部材であってもよい。
【００５８】
締め付け手段として、圧縮バネや流体ばねを用いる場合には、例えば、セグメントアセンブリ１２の外周面に対し、締め付け手段による締め付け力を均一にかけてもよく、または、並列配置されたセグメント１４に対し、個別に締め付け力をかけてもよい。
締め付け力を均一にかけるには、例えば、並列配置されたセグメント１４を前後方向２２または左右方向２４で横断するように、セグメントアセンブリ１２の外周面に対して板材を当接させた上で、この板材の表面に、ばねを当接させればよい。
【００５９】
セグメントアセンブリ１２の外周面において、並列配置された複数のセグメント１４に対し、それぞればねを当接させる場合には、例えば、前後方向２２または左右方向２４でそれぞれの中央に配置されるセグメント１４に対する締め付け力を弱くし、両端に配置されるセグメント１４への締め付け力を強くするなど、セグメント１４の配置位置に応じて締め付け力の程度を変えることができる。
【００６０】
さらに、各板ばね対（１８〜２１）には、長手方向１６でのセグメントアセンブリ１２との相対位置がずれないように、板ばねをセグメント１４の表面に固定する固定用ボルト４０が備えられている。
板ばねをセグメント１４の表面に固定する箇所は、可能な限り少なくなるように設定される。例えば、板ばね一枚あたりのセグメント１４への固定箇所を一箇所ずつとしたときは、板ばねに固定されていないセグメント１４が、板ばねと接触しながら滑り移動をすることができる。このため、溶湯の凝固による膨張時において、セグメント１４をスムーズに移動させることができる。
【００６１】
また、セグメントアセンブリ１２を形成するセグメント１４の相対的な位置は、セグメント１４の内部を貫通するガイドピン４２によって、一定の範囲内に保持されている。このガイドピン４２は、セグメント１４の移動を規制し、セグメント１４が不用意にずれたり、セグメントアセンブリ１２から脱落したりすることを防止する。
【００６２】
ガイドピン４２の両端には、それぞれ抜け止め具４４が取り付けられている。抜け止め具４４としては、例えば、ナットなどが挙げられる。
セグメントアセンブリ１２を形成するセグメント１４は、キャビティに注湯された溶湯が凝固により膨張したときに、キャビティの内法が拡大するように、互いに離間する。このため、抜け止め具４４と、セグメントアセンブリ１２の外周面との間には、キャビティへの注湯前の状態で、遊び４３が設けられている。
【００６３】
遊び４３は、図３Ｂに示すように、抜け止め具４４とセグメントアセンブリ１２の外周面１２ａとの間に圧縮コイルばね４５などのばねを介在させることにより形成することができる。圧縮コイルばね４５などのばねの種類、材質、サイズなどは、注湯に伴うセグメント１４の膨張の程度に応じて、遊び４３の量が適切となるように適宜設定することができる。
【００６４】
図３Ａは、正面視でセグメントアセンブリ１２の最後列に配置されている５つのセグメント１４を示している。なお、これら５つのセグメント１４には、上述の第１セグメント１４ａと、第３セグメント１４ｃとが含まれている。
【００６５】
図３Ａを参照して、５つのセグメント１４の正面のうち、キャビティ形成部以外の面には、ガイドピン４２を収容するためのガイドブッシュ４６が現れている。
ガイドブッシュ４６の内径は、ガイドピン４２に対して多少余裕のある大きさに加工されている。例えば、ガイドピン４２の直径が１０ｍｍである場合に、ガイドブッシュ４６の内径は１０．２〜１２ｍｍであることが好ましい。
【００６６】
セグメント１４は、キャビティ２６の底４８を形成する部分の中心部分において、切欠き部を有している。この切欠き部は、４個のセグメント１４を組み合わせることにより、セグメントアセンブリ１２の底面側でキャビティ２６と外部とを連通する抜き穴５０を形成する。
【００６７】
抜き穴５０は、注湯によりキャビティ内が溶湯で置き換えられる際に、空気の抜け道となる。この抜き穴５０から空気を排出させることで、鋳造棒内への気泡の巻き込みを防止することができる。
【００６８】
抜き穴５０の径は特に限定されないが、注湯時においてキャビティ２６内に残留する空気が排出されやすい程度に大きく、かつ、キャビティ２６内に注湯された溶湯が多量に流出しない程度に小さく設定される。なお、抜き穴５０には溶湯が流れ込むため、鋳造棒の先端には、抜き穴５０に起因する突起が形成される。この突起は、鋳造後において、切断、割りなどの手段により、適宜除去することができる。
キャビティ内に注湯された溶湯が凝固前に抜き穴５０から多量に流出する場合には、例えば、鋳物砂などで、抜き穴５０を塞ぐことができる。
【００６９】
キャビティ２６には、セグメントアセンブリ１２の底面側から注湯口５２側へかけて内法が広くなる抜き勾配を形成することができる。この抜き勾配を設けた場合には、鋳造後において、セグメントアセンブリ１２からの鋳造棒の取り出しが容易になる。
【００７０】
セグメント１４のキャビティ形成部２８の表面には、離型剤を付着させることができる。離型剤の付着により、セグメント１４からの鋳造棒の取り外しが容易となり、作業効率と歩留まりが向上する。
離型剤としては、例えば、アルミナ、シリカ、カーボン、窒化ホウ素などを含有する、各種の離型剤が挙げられる。
【００７１】
図５は、本発明の鋳造棒用鋳型の他の実施形態を示す平面図である。図６Ａは、図５に示す溶湯接触部材の平面図であり、図６Ｂは、図５に示す溶湯接触部材の正面図である。また、図７は、図５の一部を拡大して示す分解図である。
【００７２】
図５を参照して、この鋳造棒形成用鋳型６０は、複数の柱状のセグメント１４が並列に並べられているセグメントアセンブリ１２と、このセグメントアセンブリ１２をセグメント１４の長手方向１６と直交する方向に締め付ける締め付け手段（１８〜２１）と、を備えている。鋳造棒形成用鋳型６０は、後述する鋳造装置９０（図１０参照）に取り付けて使用される。
なお、図１に示す実施形態と同様の部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。後述する他の実施形態についても同様である。
【００７３】
セグメントアセンブリ１２は、セグメント１４の長手方向１６に沿って延びる円柱状のキャビティ２６を合計１６個有している。
また、各キャビティ２６は、キャビティ形成部の表面に、筒状の溶湯接触部材６２を備えている。この溶湯接触部材６２は、円筒状であり、その外周面が、セグメント１４のキャビティ形成部２８の内周面に沿うように配置されている。
【００７４】
この鋳造棒形成用鋳型６０では、溶湯は、溶湯接触部材６２の内側表面６４（図６参照）と接触し、セグメント１４のキャビティ形成部２８の内周面とは接触しない。それゆえ、セグメント１４に対する溶湯の熱負荷を著しく低減させることができ、これにより、鋳造棒形成用鋳型６０の耐久性を向上させることができる。
【００７５】
図６Ａおよび図６Ｂを参照して、溶湯接触部材６２は、長手方向１６に平行な切断面で３つに分割された分割片（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）により構成されている。
これにより、注湯した材料が凝固時に膨張した場合には、溶湯接触部材６２を形成する３つの分割片（６６ａ，６６ｂ，６６ｃ）の間に隙間が形成される。また、これにより、溶湯接触部材６２や鋳造棒にかかる応力を低減させることができる。
【００７６】
また、この場合、鋳造後において、鋳造棒と溶湯接触部材との分離性をさらに向上させることができる。また、溶湯の凝固により膨張したときに分割片同士を離間させることができ、鋳造棒形成用キャビティの内法を拡大させることができる。
溶湯接触部材は、図６に示すもののほか、例えば、セグメント１４の長手方向１６に沿って２個、または、４個以上に分割したものであってもよい。
【００７７】
図５および図７を参照して、溶湯接触部材６２を形成する分割片間の分割面と、キャビティを形成するセグメント１４間の境界面とは、互いに同一面上に現れないように、ずらして配置することが望ましい。これにより、鋳造中に分割片間の分割面から溶湯が漏出した場合であっても、鋳型全体からの溶湯の漏出へとつながるおそれを低減することができる。
【００７８】
図６Ｂを参照して、溶湯接触部材６２は、長手方向１６に垂直な切断面で複数に分割されている。溶湯接触部材６２は、キャビティの形状に合わせて形成されるものであって、全体が細長い筒状の部材である。このため、長手方向１６に垂直な切断面で複数に分割することで、取り扱いやすくなる。
【００７９】
溶湯接触部材６２の形成材料としては、注湯時の耐熱性および鋳造棒との分離性を向上させる観点や、溶湯接触部材にかかるコストを低減させる観点より、炭素材料、シリカ、アルミナもしくはジルコニアを含むセラミックス材料、または、セメントなどの砂状材料などが好適である。
【００８０】
溶湯接触部材６２には、注湯時の熱負荷に耐え得る材質が用いられる。このような材料としては、例えば、炭素材料、例えば、シリカ、アルミナ、またはジルコニアを含むセラミックス、例えば、セメントなどが挙げられる。
この場合、注湯時に鋳造棒形成用鋳型が受ける熱的負荷を軽減させることができる。
【００８１】
溶湯接触部材６２、および高融点金属層の内側表面には、離型剤を付着させることができる。離型剤の付着により、セグメント１４からの鋳造棒の取り外しが容易となり、作業効率と歩留まりが向上する。離型剤としては、上記したものと同じものが挙げられる。
【００８２】
溶湯接触部材６２は、注湯と接触する内側表面において、例えば、モリブデン、タンタルなどの高融点金属からなる層を備えていることが好ましい。これにより、セグメント１４や溶湯接触部材６２に対する熱負荷を軽減し、鋳造棒形成用鋳型６０の耐久性や、溶湯接触部材６２と鋳造棒との分離性を向上させることができる。
高融点金属層の厚みは、溶湯接触部材６２の曲げ性および耐久性の観点より、例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。
【００８３】
溶湯接触部材６２の比熱容量は、鋳造棒を形成する溶湯の比熱容量の０．１〜０．５倍であることが、安定した鋳造の点から望ましい。
溶湯接触部材の比熱容量が、鋳造棒を形成する溶湯の比熱容量の０．１倍を下回るときは、注湯によって、溶湯接触部材が急激な温度変化を生じ、破損することがある。一方、接液材料で構成された部分の熱容量が、鋳造棒の熱容量の０．５倍を超えると、溶湯の熱量が接液材料で構成された部分に多く奪われてしまい、鋳造棒が脆くなりやすい。
【００８４】
溶湯接触部材６２を構成する各分割片（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）は、互いに隣接する部分において、分解点５００℃以下の接着剤で接着されていることが好ましい。
この場合、キャビティ２６への注湯前において、各分割片（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）の配列を接着によって保持することができ、溶湯接触部材６２の取扱性を向上させることができる。しかも、上記接着剤は、分解点が５００℃以下であって、溶湯の熱によって容易に分解されるため、キャビティ２６への注湯によって各分割片（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）間の接着を容易に解消させることができる。
【００８５】
分解点が５００℃以下の接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤や合成ゴム系接着剤などの有機系接着剤などが挙げられる。
【００８６】
図１に示す鋳造棒形成用鋳型１０、および図５に示す鋳造棒形成用鋳型６０において、セグメント１４の内部には、例えば、ヒータと温度センサとを組み込むことができる。ヒータと温度センサとを用いて、各セグメント１４の温度を制御することにより、鋳造棒の鋳造条件に応じて最適化された温度プロファイルに基づき、注湯を行うことができる。また、セグメント１４にヒータを組み込むことで、注湯後の冷却過程における温度制御を容易に行うことができる。
【００８７】
図５に示す鋳造棒形成用鋳型において、セグメント１４のキャビティ形成部２８の表面と、溶湯接触部材６２の外側表面との間隙には、鋳物砂からなる緩衝層を設けることができる。この場合、隣接するセグメント１４の境界面から溶湯が漏出したとしても、緩衝層によって溶湯を吸収させることができる。それゆえ、セグメントアセンブリ１２の抜き穴５０以外の部位から不意に溶湯が漏出する事態を防止することができる。
【００８８】
図８および図９は、本発明の鋳造棒用鋳型におけるセグメントアセンブリの他の実施形態を示す平面図である。
【００８９】
図８を参照して、このセグメントアセンブリ７０では、複数の柱状のセグメント７２が並列に並べられている。また、このセグメントアセンブリ７０は、セグメント７２の長手方向に沿って延びる円柱状のキャビティ２６を有している。
各キャビティ２６は、セグメント７２を３個組み合わせることにより形成されている。一方、各セグメント７２は、キャビティ２６の周面の３分の１を形成するキャビティ形成部７４を有している。なお、各キャビティ形成部７４は、いずれも、セグメント７２の長手方向と直交する断面において、キャビティ２６の周面を３等分したものに相当している。
【００９０】
図９を参照して、このセグメントアセンブリ７６では、複数の柱状のセグメント７８が並列に並べられている。また、このセグメントアセンブリ７６は、セグメント７８の長手方向に沿って延びる円柱状のキャビティ２６を有している。
各キャビティ２６は、セグメント７８を６個組み合わせることにより形成されている。一方、各セグメント７８は、キャビティ２６の周面の６分の１を形成するキャビティ形成部８０を有している。なお、各キャビティ形成部８０は、いずれも、セグメント７８の長手方向と直交する断面において、キャビティ２６の周面を６等分したものに相当している。
【００９１】
図８および図９に示すセグメントアセンブリ７０、７６は、平面視において、略六角柱状である。それゆえ、各セグメントアセンブリ７０、７６をセグメントの長手方向と直交する方向へと締め付け手段で締め付ける場合、その締め付けは、３つの方向から行えばよい。
具体的に、セグメントアセンブリ７０、７６の締め付け方向としては、平面視でセグメントアセンブリ７０、７６の正面と背面とを挟む方向に相当する第１の方向８２と、左前方の面と右奥側の面とを挟む方向に相当する第２の方向８３と、右前方の面と左奥側の面とを挟む方向に相当する第３の方向８４と、の３つが挙げられる。
【００９２】
このように、各セグメントアセンブリ７０、７６を３つの方向（８２〜８４）に締め付けた場合であっても、溶湯の膨張に伴って、キャビティ２６を長手方向と直交する方向に拡張しようとする応力が生じたときに、セグメント７２、７８をスムーズに移動させることができる。
それゆえ、上記応力と、締め付け手段によるセグメントアセンブリ７０、７６に対する締め付け力とを、速やかに拮抗させることができ、セグメント７２、７８や、鋳造棒に過大な応力がかかることを防止できる。
【００９３】
図１０は、本発明の鋳造装置の一実施形態を示す正面図であり、図１１は、図１０の断面図である。
【００９４】
図１０および図１１を参照して、鋳造装置９０は、溶解炉９２と、注湯手段９４と、鋳造棒形成用鋳型１０とを備えている。
溶解炉９２は、加熱源９６を備えており、鋳造棒の形成材料からなる溶湯９８を収容している。溶解炉９２内の溶湯９８は、出湯口１００に備えられた仕切り弁１０２を開放することで、注湯手段９４の受け皿１０４へと注がれる。その後、溶湯９８は、分湯口１０６を通り、鋳造棒用鋳型１０のキャビティ内へと注湯される。
【００９５】
溶解炉９２の内壁は、例えば、アルミナなどの高融点酸化物や、炭素材料などの耐火物から形成される。溶解炉９２における溶湯の加熱溶解方法は、ヒーター加熱、バーナー加熱、アーク溶解などの各種方法を用いることができる。また、出湯口１００付近で溶湯に対し高温酸素を注入することにより、残留炭素の除去精製を行ってもよい。
受け皿１０４では、溶湯の過度の温度低下を防止するため、熱源１０８を用いて加熱することが好ましい。
【００９６】
鋳造棒形成用鋳型１０は、通常、セグメント１４の長手方向１６が鉛直方向に沿うように配置される。また、キャビティ内での湯流れをスムーズにするため、キャビティの長手方向を鉛直方向に対して若干傾斜させてもよい。
【００９７】
本発明の鋳造装置９０を用いた鋳造棒の製造において、鋳造棒形成用鋳型１０のキャビティに注入された溶湯は、セグメントアセンブリ１２の抜き穴５０（図２Ｄおよび図３Ａ参照）に達する。しかしながら、抜き穴５０の径はキャビティ全体の径に比べて小さいため、抜き穴５０内において溶湯が早期に冷却し、凝固する。従って、キャビティ内のガスとともに抜き穴５０から溶湯９８がわずかに排出されるものの、多量の流出は防止される。
【００９８】
出湯口１００の仕切り弁１０２を閉じて、注湯を完了した後、キャビティ内に注入された溶湯９８は、温度が低下した部分から順次凝固し、キャビティの形状に応じた鋳造棒が形成される。鋳造棒は、凝固に伴い膨張するため、キャビティ２６を形成するセグメント１４は、キャビティ２６の内法が拡大するように互いに離間し、セグメント間に間隙部３０が生じる（図４参照）。
【００９９】
この鋳造棒形成用鋳型１０を用いて、凝固により膨張する材料の鋳造棒を形成した場合には、凝固時の膨張に伴う応力が緩和され、セグメント１４、溶湯接触部材６２（図５参照）や、鋳造棒の破損が防止される。それゆえ、セグメント１４や溶湯接触部材６２を繰り返し使用することができる。
【０１００】
上記の鋳造装置９０において、鋳造棒形成用鋳型としては、図１に示すものに限定されず、本発明の鋳造棒形成用鋳型を使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明の鋳造棒形成用鋳型、鋳造装置、および鋳造棒の製造方法によれば、凝固時に膨張する材料からなる鋳造棒を効率よく、低コストで製造することができる。それゆえ、例えば、シリコンなどからなる鋳造棒の製造において、好適に用いることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有している、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２】
前記締め付け手段が、前記セグメントアセンブリに対する締め付け力と、前記キャビティを前記長手方向と直交する方向に拡張しようとする応力とが拮抗するように、各前記セグメントを前記長手方向と直交する方向で互いに離間させる移動を許容する、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項３】
前記締め付け手段が、前記長手方向と直交する互いに異なる２以上の方向に前記セグメントアセンブリを締め付けている、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項４】
前記キャビティが、３個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、前記長手方向と直交する断面において、各前記セグメントのキャビティ形成部が前記キャビティの周面の２分の１未満を形成している、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項５】
前記キャビティが、４個の前記セグメントの組合せにより形成され、前記長手方向と直交する断面において、各前記セグメントのキャビティ形成部が前記キャビティの周面を４等分している、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項６】
前記セグメントが、タングステン、モリブデン、タンタル、鉄、およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、または、前記群より選ばれる金属を含む合金で形成されている、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項７】
隣接するセグメント同士が、分解点５００℃以下の接着剤で互いに接着されている、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項８】
前記締め付け手段が、前記セグメントアセンブリを挟んで前記長手方向と直交する方向に対向配置される一対のばねである、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項９】
前記ばねが、板ばねである、請求項８に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１０】
前記ばねが、流体ばねである、請求項８に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１１】
さらに、前記キャビティ形成部の表面に溶湯接触部材を備えている、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１２】
前記溶湯接触部材が、前記長手方向に平行な切断面で２以上の分割片に分割されている、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１３】
１つのキャビティを形成する２個以上のセグメントの組合せにおける各前記セグメントの接合位置が、前記長手方向と直交する方向で、前記溶湯接触部材の外側表面と接触し、かつ、前記溶湯接触部材を分割する前記切断面が、前記溶湯接触部材の外側表面において、前記セグメントのキャビティ形成面と接触する、請求項１２に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１４】
前記溶湯接触部材の隣接する分割片同士が、分解点５００℃以下の接着剤で互いに接着されている、請求項１２に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１５】
前記溶湯接触部材が、前記長手方向に垂直な切断面で複数に分割されている、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１６】
前記溶湯接触部材が、炭素材料、セラミックス、またはセメントからなる、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１７】
前記溶湯接触部材が、内側表面に離型剤を有している、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１８】
前記溶湯接触部材が、内側表面に高融点金属層を備えている、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１９】
前記高融点金属層が、タングステン、モリブデン、およびタンタルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、または、前記群より選ばれる金属を含む合金で形成されている、請求項１８に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２０】
前記高融点金属層の厚みが０．１〜０．５ｍｍである、請求項１８に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２１】
前記溶湯接触部材の比熱容量が、前記溶湯の比熱容量の０．１〜０．５倍である、請求項１１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２２】
前記溶湯が、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶解物である、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２３】
鋳造棒の形成材料からなる溶湯を調製する溶解炉と、
鋳造棒を鋳造するための請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型と、
前記溶解炉から前記鋳造棒形成用鋳型の各前記キャビティに前記溶湯を注入する注湯手段と、を備える、鋳造装置。
【請求項２４】
室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶湯を、請求項１に記載の鋳造棒形成用鋳型の前記キャビティに注湯し、凝固させる、鋳造棒の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010041438.tif 000019
【図２Ａ】
2010041438.tif 000020
【図２Ｂ】
2010041438.tif 000021
【図２Ｃ】
2010041438.tif 000022
【図２Ｄ】
2010041438.tif 000023
【図３Ａ】
2010041438.tif 000024
【図３Ｂ】
2010041438.tif 000025
【図４】
2010041438.tif 000026
【図５】
2010041438.tif 000027
【図６Ａ】
2010041438.tif 000028
【図６Ｂ】
2010041438.tif 000029
【図７】
2010041438.tif 000030
【図８】
2010041438.tif 000031
【図９】
2010041438.tif 000032
【図１０】
2010041438.tif 000033
【図１１】
2010041438.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月2日(2010.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の鋳造棒形成用鋳型は、
（１）複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記キャビティが、２個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有し、上記締め付け手段が、上記セグメントアセンブリに対する締め付け力と、上記キャビティを上記長手方向と直交する方向に拡張しようとする応力とが拮抗するように、各上記セグメントを上記長手方向と直交する方向で互いに離間させる移動を許容すること、
（２）複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有し、上記キャビティが、３個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記長手方向と直交する断面において、各上記セグメントのキャビティ形成部が上記キャビティの周面の２分の１未満を形成していること、
（３）複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有し、上記キャビティが、４個の上記セグメントの組合せにより形成され、上記長手方向と直交する断面において、各上記セグメントのキャビティ形成部が上記キャビティの周面を４等分していること、
（４）複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記キャビティが、２個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有し、隣接するセグメント同士が、分解点５００℃以下の接着剤で互いに接着されていること、
（５）複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記キャビティが、２個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有し、上記締め付け手段が、上記セグメントアセンブリを挟んで上記長手方向と直交する方向に対向配置される一対のばねであること、
（６）複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記キャビティが、２個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有し、さらに、上記キャビティ形成部の表面に、上記キャビティ形成部と離間可能な溶湯接触部材を備えていること、または、
（７）複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記キャビティが、２個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有し、上記キャビティに注入される溶湯が、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶解物であること、を特徴としている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の鋳造装置は、複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記キャビティが、２個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有している、鋳造形成用鋳型と、鋳造棒の形成材料からなる溶湯を調製する溶解炉と、上記溶解炉から上記鋳造棒形成用鋳型の各上記キャビティに上記溶湯を注入する注湯手段と、を備えることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の鋳造棒の製造方法は、複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、上記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、上記セグメントの長手方向と直交する方向に上記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、上記複数のセグメントが、それぞれ上記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、上記キャビティが、２個以上の上記セグメントの組合せにより形成され、上記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、上記キャビティ形成部を２箇所以上有する鋳造棒形成用鋳型を用いる鋳造棒の製造方法であって、上記キャビティに対して、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶湯を注湯し、凝固させることを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記締め付け手段が、前記セグメントアセンブリに対する締め付け力と、前記キャビティを前記長手方向と直交する方向に拡張しようとする応力とが拮抗するように、各前記セグメントを前記長手方向と直交する方向で互いに離間させる移動を許容する、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記キャビティが、３個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、前記長手方向と直交する断面において、各前記セグメントのキャビティ形成部が前記キャビティの周面の２分の１未満を形成している、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項３】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記キャビティが、４個の前記セグメントの組合せにより形成され、前記長手方向と直交する断面において、各前記セグメントのキャビティ形成部が前記キャビティの周面を４等分している、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項４】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
隣接するセグメント同士が、分解点５００℃以下の接着剤で互いに接着されている、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項５】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記締め付け手段が、前記セグメントアセンブリを挟んで前記長手方向と直交する方向に対向配置される一対のばねである、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項６】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
さらに、前記キャビティ形成部の表面に、前記キャビティ形成部と離間可能な溶湯接触部材を備えている、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項７】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記キャビティに注入される溶湯が、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶解物である、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項８】
前記ばねが、板ばねである、請求項５に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項９】
前記ばねが、流体ばねである、請求項５に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１０】
前記溶湯接触部材が、前記長手方向に平行な切断面で２以上の分割片に分割されている、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１１】
１つのキャビティを形成する２個以上のセグメントの組合せにおける各前記セグメントの接合位置が、前記長手方向と直交する方向で、前記溶湯接触部材の外側表面と接触し、かつ、前記溶湯接触部材を分割する前記切断面が、前記溶湯接触部材の外側表面において、前記セグメントのキャビティ形成面と接触する、請求項１０に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１２】
前記溶湯接触部材の隣接する分割片同士が、分解点５００℃以下の接着剤で互いに接着されている、請求項１０に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１３】
前記溶湯接触部材が、前記長手方向に垂直な切断面で複数に分割されている、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１４】
前記溶湯接触部材が、炭素材料、セラミックス、またはセメントからなる、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１５】
前記溶湯接触部材が、内側表面に離型剤を有している、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１６】
前記溶湯接触部材が、内側表面に高融点金属層を備えている、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１７】
前記高融点金属層が、タングステン、モリブデン、およびタンタルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、または、前記群より選ばれる金属を含む合金で形成されている、請求項１６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１８】
前記高融点金属層の厚みが０．１〜０．５ｍｍである、請求項１６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１９】
前記溶湯接触部材の比熱容量が、前記溶湯の比熱容量の０．１〜０．５倍である、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２０】
前記締め付け手段が、前記長手方向と直交する互いに異なる２以上の方向に前記セグメントアセンブリを締め付けている、請求項１から７のいずれか１項に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２１】
前記セグメントが、タングステン、モリブデン、タンタル、鉄、およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、または、前記群より選ばれる金属を含む合金で形成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２２】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有している、鋳造形成用鋳型と、
鋳造棒の形成材料からなる溶湯を調製する溶解炉と、
前記溶解炉から前記鋳造棒形成用鋳型の各前記キャビティに前記溶湯を注入する注湯手段と、を備える、鋳造装置。
【請求項２３】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有する鋳造棒形成用鋳型を用いる鋳造棒の製造方法であって、
前記キャビティに対して、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶湯を注湯し、凝固させる、鋳造棒の製造方法。                                         
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月22日(2010.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の鋳造装置は、上記鋳造棒形成用鋳型と、鋳造棒の形成材料からなる溶湯を調製する溶解炉と、上記溶解炉から上記鋳造棒形成用鋳型の各上記キャビティに上記溶湯を注入する注湯手段と、を備えることを特徴としている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の鋳造棒の製造方法は、上記鋳造棒形成用鋳型を用いる鋳造棒の製造方法であって、上記キャビティに対して、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶湯を注湯し、凝固させることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記締め付け手段が、前記セグメントアセンブリに対する締め付け力と、前記キャビティを前記長手方向と直交する方向に拡張しようとする応力とが拮抗するように、各前記セグメントを前記長手方向と直交する方向で互いに離間させる移動を許容する、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記キャビティが、３個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、前記長手方向と直交する断面において、各前記セグメントのキャビティ形成部が前記キャビティの周面の２分の１未満を形成している、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項３】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記キャビティが、４個の前記セグメントの組合せにより形成され、前記長手方向と直交する断面において、各前記セグメントのキャビティ形成部が前記キャビティの周面を４等分している、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項４】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
隣接するセグメント同士が、分解点５００℃以下の接着剤で互いに接着されている、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項５】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記締め付け手段が、前記セグメントアセンブリを挟んで前記長手方向と直交する方向に対向配置される一対のばねである、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項６】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
さらに、前記キャビティ形成部の表面に、前記キャビティ形成部と離間可能な溶湯接触部材を備えている、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項７】
複数の柱状のセグメントが並列に並べられており、前記セグメントの長手方向に沿って延びるキャビティを複数有しているセグメントアセンブリと、前記セグメントの長手方向と直交する方向に前記セグメントアセンブリを締め付ける締め付け手段と、を備え、
前記複数のセグメントが、それぞれ前記キャビティの周面の一部を形成するキャビティ形成部を１箇所以上有し、
前記キャビティが、２個以上の前記セグメントの組合せにより形成され、
前記複数のセグメントのうち少なくとも一のセグメントが、前記キャビティ形成部を２箇所以上有し、
前記キャビティに注入される溶湯が、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶解物である、鋳造棒形成用鋳型。
【請求項８】
前記ばねが、板ばねである、請求項５に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項９】
前記ばねが、流体ばねである、請求項５に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１０】
前記溶湯接触部材が、前記長手方向に平行な切断面で２以上の分割片に分割されている、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１１】
１つのキャビティを形成する２個以上のセグメントの組合せにおける各前記セグメントの接合位置が、前記長手方向と直交する方向で、前記溶湯接触部材の外側表面と接触し、かつ、前記溶湯接触部材を分割する前記切断面が、前記溶湯接触部材の外側表面において、前記セグメントのキャビティ形成面と接触する、請求項１０に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１２】
前記溶湯接触部材の隣接する分割片同士が、分解点５００℃以下の接着剤で互いに接着されている、請求項１０に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１３】
前記溶湯接触部材が、前記長手方向に垂直な切断面で複数に分割されている、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１４】
前記溶湯接触部材が、炭素材料、セラミックス、またはセメントからなる、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１５】
前記溶湯接触部材が、内側表面に離型剤を有している、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１６】
前記溶湯接触部材が、内側表面に、タングステン、モリブデン、およびタンタルの群より選ばれる少なくとも１種の金属からなるか、または前記群より選ばれる金属を含む合金からなる高融点金属層を備えている、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１７】
前記高融点金属層の厚みが０．１〜０．５ｍｍである、請求項１６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１８】
前記溶湯接触部材の比熱容量が、前記溶湯の比熱容量の０．１〜０．５倍である、請求項６に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項１９】
前記締め付け手段が、前記長手方向と直交する互いに異なる２以上の方向に前記セグメントアセンブリを締め付けている、請求項１から７のいずれか１項に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２０】
前記セグメントが、タングステン、モリブデン、タンタル、鉄、およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、または、前記群より選ばれる金属を含む合金で形成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の鋳造棒形成用鋳型。
【請求項２１】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋳造棒形成用鋳型と、
鋳造棒の形成材料からなる溶湯を調製する溶解炉と、
前記溶解炉から前記鋳造棒形成用鋳型の各前記キャビティに前記溶湯を注入する注湯手段と、を備える、鋳造装置。
【請求項２２】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋳造棒形成用鋳型を用いる鋳造棒の製造方法であって、
前記キャビティに対して、室温での固相の密度が凝固点近傍での液相の密度と比べて小さい金属または合金の溶湯を注湯し、凝固させる、鋳造棒の製造方法。
【国際調査報告】
2010041438.tif 000035
2010041438.tif 000036