(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持炉に保持された溶湯を引き上げながら鋳物を製造する引上式連続鋳造方法であって、
第１の引上機が把持するスタータを介して、前記第１の引上機が前記溶湯を引き上げるステップと、
前記第１の引上機が引き上げている前記鋳物を、第２の引上機が把持するステップと、
前記第１及び第２の引上機の間において前記鋳物を溶断するステップと、
前記第２の引上機が把持する前記鋳物を介して、前記第２の引上機が前記溶湯を引き上げるステップと、を備え、
前記第１の引上機が前記溶湯を引き上げるステップにおいて、
前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げる引上式連続鋳造方法。
【請求項２】
前記第２の引上機が前記溶湯を引き上げるステップよりも後に、
前記第２の引上機が引き上げている前記鋳物を、前記第２の引上機よりも下側において第１の引上機が把持するステップと、
前記第１及び第２の引上機の間において前記鋳物を再度溶断するステップと、
前記第１の引上機が把持した前記鋳物を介して、前記第１の引上機が前記溶湯を引き上げるステップと、を更に備える、
請求項１に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項３】
レーザ溶断により前記鋳物を溶断する、
請求項１又は２に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項４】
保持炉に保持された溶湯を引き上げながら鋳物を製造する引上式連続鋳造装置であって、
スタータを把持し、当該スタータを介して前記溶湯を引き上げる第１の引上機と、
前記第１の引上機が引き上げている前記鋳物を把持し、前記鋳物を介して前記溶湯を引き上げる第２の引上機と、
前記第１及び第２の引上機の間において前記鋳物を溶断する溶断部と、
前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備え、
前記形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げる引上式連続鋳造装置。
【請求項５】
前記溶断部は、レーザ溶断により前記鋳物を溶断する、
請求項４に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項６】
前記溶断部は、
前記第１の引上機に摺動可能に連結された第１のレーザ加工ヘッドと、
前記第２の引上機に摺動可能に連結された第２のレーザ加工ヘッドと、を備える、
請求項５に記載の引上式連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は引上式連続鋳造方法及び引上式連続鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、鋳型を要しない画期的な引上式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。そのため、スタータ（もしくは形状規定部材）を水平方向に移動させながらスタータを引き上げることにより、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、特許文献１に記載の引上式連続鋳造方法に関して以下の課題を見出した。
特許文献１に記載の引上式連続鋳造方法では、鋳造しながら鋳物を切断することができないため、製品毎にスタータを交換する必要があった。すなわち、特許文献１に記載の引上式連続鋳造方法はいわゆるバッチ式であって、製品毎にスタータを要するため高コストである上、製品毎にスタータの取り付けに時間を要するため生産性に劣るという問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記を鑑みなされたものであって、製品毎にスタータを交換する必要がなく、低コストかつ生産性に優れる引上式連続鋳造方法及び引上式連続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】
【０００７】
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引き上げながら鋳物を製造する引上式連続鋳造方法であって、
第１の引上機が把持するスタータを介して、前記第１の引上機が前記溶湯を引き上げるステップと、
前記第１の引上機が引き上げている前記鋳物を、第２の引上機が把持するステップと、
前記第１及び第２の引上機の間において前記鋳物を溶断するステップと、
前記第２の引上機が把持する前記鋳物を介して、前記第２の引上機が前記溶湯を引き上げるステップと、を備えたものである。
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造方法は、前記第１の引上機が引き上げている前記鋳物を、第２の引上機が把持するステップと、前記第１及び第２の引上機の間において前記鋳物を溶断するステップとを備えているため、鋳造しながら鋳物を切断することができる。従って、製品毎にスタータを交換する必要がなく、低コストかつ生産性に優れている。
【０００８】
前記第１の引上機が前記溶湯を引き上げるステップにおいて、前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げることが好ましい。このような構成により、鋳物を精度良く成形することができる。
【０００９】
前記第２の引上機が前記溶湯を引き上げるステップよりも後に、前記第２の引上機が引き上げている前記鋳物を、前記第２の引上機よりも下側において第１の引上機が把持するステップと、前記第１及び第２の引上機の間において前記鋳物を再度溶断するステップと、前記第１の引上機が把持した前記鋳物を介して、前記第１の引上機が前記溶湯を引き上げるステップと、を更に備えることが好ましい。
【００１０】
レーザ溶断により前記鋳物を溶断することが好ましい。このような構成により、精度良く鋳物を切断することができる。
【００１１】
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造装置は、
保持炉に保持された溶湯を引き上げながら鋳物を製造する引上式連続鋳造装置であって、
スタータを把持し、当該スタータを介して前記溶湯を引き上げる第１の引上機と、
前記第１の引上機が引き上げている前記鋳物を把持し、前記鋳物を介して前記溶湯を引き上げる第２の引上機と、
前記第１及び第２の引上機の間において前記鋳物を溶断する溶断部と、を備えたものである。
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造装置は、前記第１の引上機が引き上げている前記鋳物を把持し、前記鋳物を介して前記溶湯を引き上げる第２の引上機と、前記第１及び第２の引上機の間において前記鋳物を溶断する溶断部とを備えているため、鋳造しながら鋳物を切断することができる。従って、製品毎にスタータを交換する必要がなく、低コストかつ生産性に優れている。
【００１２】
前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材をさらに備え、前記形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げることが好ましい。このような構成により、鋳物を精度良く成形することができる。
【００１３】
溶断部は、レーザ溶断により前記鋳物を溶断することが好ましい。このような構成により、精度良く鋳物を切断することができる。
特に、溶断部は、前記第１の引上機に摺動可能に連結された第１のレーザ加工ヘッドと、前記第２の引上機に摺動可能に連結された第２のレーザ加工ヘッドとを備えることが好ましい。このような構成により、レーザ加工ヘッドの位置制御が簡易である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、製品毎にスタータを交換する必要がなく、低コストかつ生産性に優れる引上式連続鋳造方法及び引上式連続鋳造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係る自由鋳造装置の模式的側面図である。
【図２】実施の形態１に係る形状規定部材１０２の平面図である。
【図３】実施の形態１に係る自由鋳造方法を示すフローチャートである。
【図４】第１引上機１０７、第２引上機１０８及びレーザ加工ヘッド１１１の動作を示す側面図である。
【図５】第１引上機１０７、第２引上機１０８及びレーザ加工ヘッド１１１の動作を示す側面図である。
【図６】第１引上機１０７、第２引上機１０８及びレーザ加工ヘッド１１１の動作を示す側面図である。
【図７】第１引上機１０７、第２引上機１０８及びレーザ加工ヘッド１１１の動作を示す側面図である。
【図８】図７の上面図である。
【図９】第１引上機１０７、第２引上機１０８及びレーザ加工ヘッド１１１の動作を示す側面図である。
【図１０】第１引上機１０７、第２引上機１０８及びレーザ加工ヘッド１１１の動作を示す側面図である。
【図１１】第１引上機１０７、第２引上機１０８及びレーザ加工ヘッド１１１の動作を示す側面図である。
【図１２】第１引上機１０７、第２引上機１０８及びレーザ加工ヘッド１１１の動作を示す側面図である。
【図１３】実施の形態１の変形例に係る形状規定部材１０２の平面図である。
【図１４】実施の形態２に係る自由鋳造装置の模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（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模式的側面図である。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１０１、形状規定部材１０２、支持ロッド１０４、アクチュエータ１０５、冷却ガスノズル１０６、第１引上機１０７、第２引上機１０８、レーザ発振器１０９、光ファイバ１１０、レーザ加工ヘッド１１１を備えている。なお、図１において、溶湯保持炉１０１及び形状規定部材１０２については断面図である。
また、当然のことながら、以下の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。以下の図面におけるｘｙ平面は水平面を構成し、ｚ軸方向プラス向きが鉛直方向上向きである。
【００１８】
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、溶湯Ｍ１が流動性を有する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。ここで、溶湯保持炉１０１の設定温度を上げると凝固界面ＳＩＦの位置を上げることができ、溶湯保持炉１０１の設定温度を下げると凝固界面ＳＩＦの位置を下げることができる。なお、当然のことながら、溶湯Ｍ１はアルミニウム以外の金属やその合金であってもよい。
【００１９】
形状規定部材１０２は、例えばセラミックスやステンレスなどからなり、溶湯Ｍ１上に配置されている。形状規定部材１０２は、鋳造する鋳物Ｍ３の断面形状を規定する。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）の形状が矩形状の中実鋳物（板材）である。なお、当然のことながら、鋳物Ｍ３の断面形状は特に限定されない。鋳物Ｍ３は、丸パイプや角パイプなどの中空鋳物でもよい。
【００２０】
図１の例では、形状規定部材１０２の下側の主面（下面）が湯面に接触するように配置されている。そのため、溶湯Ｍ１の表面に形成される酸化膜や溶湯Ｍ１の表面に浮遊する異物の鋳物Ｍ３への混入を防止することができる。また、形状規定部材１０２が溶湯Ｍ１により温まり易く好ましい。
一方、形状規定部材１０２の下面を湯面から所定の距離（例えば０．５ｍｍ程度）だけ離間して配置してもよい。形状規定部材１０２を湯面から離間して配置した場合、形状規定部材１０２の熱変形や溶損が抑制され、形状規定部材１０２の耐久性が向上する。
【００２１】
図２は、実施の形態１に係る形状規定部材１０２の平面図である。ここで、図１の形状規定部材１０２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、形状規定部材１０２は、例えば矩形状の平面形状を有し、中央部に溶湯が通過するための厚さｔ１×幅ｗ１の矩形状の開口部（溶湯通過部１０３）を有している。
【００２２】
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鋳物Ｍ３に追従して引き上げられ、形状規定部材１０２の溶湯通過部１０３を通過する。すなわち、溶湯Ｍ１が形状規定部材１０２の溶湯通過部１０３を通過することにより、溶湯Ｍ１に対し形状規定部材１０２から外力が印加され、鋳物Ｍ３の断面形状が規定される。ここで、溶湯の表面膜や表面張力によって、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との境界が凝固界面ＳＩＦである。
【００２３】
支持ロッド１０４は、形状規定部材１０２を支持する。
アクチュエータ１０５には、支持ロッド１０４が連結されている。アクチュエータ１０５によって、支持ロッド１０４を介して形状規定部材１０２が上下方向（鉛直方向つまりｚ軸方向）に移動可能となっている。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、形状規定部材１０２を下方向に移動させることができる。
【００２４】
冷却ガスノズル（冷却部）１０６は、冷却ガス供給部（不図示）から供給される冷却ガス（例えば空気、窒素、アルゴンなど）を鋳物Ｍ３に吹き付け、冷却する冷却手段である。冷却ガスの流量を増やすと凝固界面ＳＩＦの位置を下げることができ、冷却ガスの流量を減らすと凝固界面ＳＩＦの位置を上げることができる。なお、冷却ガスノズル１０６も、上下方向（鉛直方向つまりｚ軸方向）及び水平方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）に移動可能となっている。そのため、例えば、鋳造の進行による湯面の低下とともに、形状規定部材１０２の移動に合わせて、下方向に移動することができる。あるいは、第１引上機１０７、第２引上機１０８の水平方向への移動に合わせて、水平方向に移動することができる。
【００２５】
第１引上機１０７は把持部１０７ａを備えており、把持部１０７ａによりスタータＳＴもしくは鋳物Ｍ３を把持し、鋳物Ｍ３を引き上げる。第１引上機１０７は鋳物Ｍ３のｘ軸方向マイナス側に位置し、ｘ軸方向マイナス側から鋳物Ｍ３を把持する。同様に、第２引上機１０８も把持部１０８ａを備えており、把持部１０８ａによりスタータＳＴもしくは鋳物Ｍ３を把持し、鋳物Ｍ３を引き上げる。第２引上機１０８は鋳物Ｍ３のｘ軸方向プラス側に位置し、ｘ軸方向プラス側から鋳物Ｍ３を把持する。他方、第１引上機１０７及び第２引上機１０８は、把持したスタータＳＴもしくは鋳物Ｍ３を開放することもできる。第１引上機１０７及び第２引上機１０８はいずれも、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向に自由に移動可能であって、例えばロボットアームであることが好ましい。
【００２６】
図１の例では、まず第１引上機１０７によりスタータＳＴを把持し、鋳物Ｍ３を引き上げる。冷却ガスにより鋳物Ｍ３を冷却することにより、凝固界面ＳＩＦ近傍の保持溶湯Ｍ２が上側（ｚ軸方向プラス側）から下側（ｚ軸方向マイナス側）へ順次凝固し、鋳物Ｍ３が形成される。おおよそ１個分の鋳物Ｍ３が鋳造された時点で、第２引上機１０８により鋳物Ｍ３の下部を把持する。そして、第２引上機１０８の上部近傍においてレーザ加工ヘッド１１１により鋳物Ｍ３をレーザ溶断する。これにより、第１引上機１０７に把持された鋳物Ｍ３が製品として切り離される。ここで、第２引上機１０８により鋳造を継続することができる。
【００２７】
第１引上機１０７、第２引上機１０８による引上速度を速くすると凝固界面ＳＩＦの位置を上げることができ、引上速度を遅くすると凝固界面ＳＩＦの位置を下げることができる。また、第１引上機１０７、第２引上機１０８を水平方向（ｘ軸方向やｙ軸方向）に移動させながら引き上げることにより、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。なお、第１引上機１０７、第２引上機１０８を水平方向に移動させる代わりに、形状規定部材１０２を水平方向に移動させることにより、鋳物Ｍ３の長手方向の形状を自由に変化させてもよい。
【００２８】
ここで、寸法精度や表面品質に優れる鋳物Ｍ３を得るため、凝固界面ＳＩＦが適切な位置（高さ）に保持される。つまり、凝固界面ＳＩＦにおける凝固速度と引上速度とがほぼ釣り合った状態で、鋳造される。生産性の観点からは引上速度が大きい程好ましいが、凝固速度一定のまま引上速度のみを大きくしても、凝固界面ＳＩＦが上昇し、保持溶湯Ｍ２が千切れてしまう。凝固速度を上げる（凝固界面ＳＩＦを下げる）には、上述の通り、冷却ガス量を増やしたり、溶湯温度を下げたりすればよい。
【００２９】
レーザ加工ヘッド（溶断部）１１１は、第１引上機１０７と第２引上機１０８との間の高さにおいてｘ軸方向に走査される。レーザ加工ヘッド１１１から出射されるレーザビームＬＢ（図８参照）により鋳物Ｍ３を精度良く溶断することができる。溶断の際、レーザ加工ヘッド１１１も鋳造速度に合わせてｚ軸方向に移動可能であることが好ましい。鋳物Ｍ３を水平に溶断することができる。
【００３０】
レーザビームＬＢは、レーザ発振器１０９において生成され、光ファイバ１１０を介して、レーザ加工ヘッド１１１から出射される。レーザビームＬＢとしては、例えばファイバレーザ、ＹＡＧレーザなどを用いることができる。
【００３１】
なお、実施の形態１に係る自由鋳造装置では、鋳物Ｍ３の切断方法としてレーザ溶断を用いているが、ガス溶断、アーク溶断などの非接触切断を用いることもできる。但し、溶断精度の観点から、レーザ溶断を用いることが好ましい。また、保持溶湯Ｍ２に与える振動を抑制するため、鋳物Ｍ３の切断方法としては非接触切断を用いることが好ましい。
【００３２】
実施の形態１に係る自由鋳造装置は、第１引上機１０７に加え第２引上機１０８を備えている。さらに、鋳物Ｍ３を溶断可能なレーザ加工ヘッド１１１を備えている。そのため、鋳造を継続しながら鋳物Ｍ３を溶断し、製品を取得することができる。すなわち、実施の形態１に係る自由鋳造装置は、製品毎にスタータを交換する必要がなく、スタータ及びその取り付け時間を節約することができ、低コストかつ生産性に優れている。効果についての詳細なメカニズムは、実施の形態１に係る自由鋳造方法の説明において後述する。
【００３３】
次に、図３〜１２を参照して、実施の形態１に係る自由鋳造方法について説明する。図３は、実施の形態１に係る自由鋳造方法を示すフローチャートである。図４〜７、９〜１２は、第１引上機１０７、第２引上機１０８及びレーザ加工ヘッド１１１の動作を示す側面図である。図８は、図７の上面図である。
まず、図３に示すように、一方の引上機によりスタータＳＴを把持する（ステップＳＴ１）。図４の例では、第１引上機１０７の把持部１０７ａにより、ｘ軸方向マイナス側からスタータＳＴを把持する。そして、形状規定部材１０２の溶湯通過部１０３を通過させながら、スタータＳＴの先端部（下端部）を溶湯Ｍ１に浸漬させる。
【００３４】
次に、図３に示すように、所定の速度でスタータＳＴの引き上げを開始し、製品１個分を鋳造する（ステップＳＴ２）。ここで、図４に示すように、スタータＳＴが湯面から離間しても、表面膜や表面張力によって、スタータＳＴに追従して湯面から引き上げられた保持溶湯Ｍ２が形成される。図４に示すように、保持溶湯Ｍ２は、形状規定部材１０２の溶湯通過部１０３に形成される。つまり、形状規定部材１０２により、保持溶湯Ｍ２に形状が付与される。そして、図５に示すように、スタータＳＴあるいは鋳物Ｍ３が冷却ガスにより冷却されているため、保持溶湯Ｍ２が間接的に冷却され、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。
【００３５】
次に、図３に示すように、鋳造した製品が最終製品か否かを判断する（ステップＳＴ３）。最終製品でなければ（ステップＳＴ３ＮＯ）、もう一方の引上機により鋳物Ｍ３の下部を把持する（ステップＳＴ４）。図６の例では、図５において鋳物Ｍ３のｘ軸方向プラス側で待機していた第２引上機１０８がｘ軸マイナス方向に移動し、鋳物Ｍ３の冷却部上側近傍を把持部１０８ａにより把持している。第２引上機１０８は第１引上機１０７と同調してｚ軸プラス方向に移動する。鋳物Ｍ３において第２引上機１０８により把持されるｚ軸方向の位置は、冷却部よりも上側であって、できる限り下側が好ましい。第２引上機１０８により把持される位置が低い程、把持される際の保持溶湯Ｍ２の振動を抑制することができる。
【００３６】
次に、図３に示すように、第１引上機１０７と第２引上機１０８との間において、鋳物Ｍ３をレーザ溶断する（ステップＳＴ５）。具体的には、図７、８に示すように、鋳物Ｍ３の冷却部上側近傍において、鋳物Ｍ３のｘ軸方向マイナス側の端部で待機していたレーザ加工ヘッド１１１をｘ軸プラス方向に走査させることにより、鋳物Ｍ３をレーザビームＬＢにより溶断する。これにより、図９に示すように、スタータＳＴを介して第１引上機１０７に把持された最初の製品Ｍ３１が、鋳物Ｍ３から切り離される。図示しないが、その後、スタータＳＴ及び製品Ｍ３１が第１引上機１０７から開放される。なお、最初の製品Ｍ３１については、スタータＳＴを切除する必要がある。
【００３７】
次に、図３に示すように、ステップＳＴ２に戻り、製品１個分を鋳造する。具体的には、図１０に示すように、第２引上機１０８により鋳物Ｍ３が把持され、２個目の製品の鋳造が継続されている。
２個目の製品についてのステップＳＴ４では、図１１に示すように、図１０において鋳物Ｍ３のｘ軸方向マイナス側で待機していた第１引上機１０７がｘ軸プラス方向に移動し、鋳物Ｍ３の冷却部上側近傍を把持部１０７ａにより把持する。第１引上機１０７は第２引上機１０８と同調してｚ軸プラス方向に移動する。
【００３８】
次のステップＳＴ５では、図１２に示すように、鋳物Ｍ３のｘ軸方向プラス側の端部で待機していたレーザ加工ヘッド１１１をｘ軸マイナス方向に走査させることにより、鋳物Ｍ３をレーザビームＬＢにより溶断する。これにより、第２引上機１０８に直接把持された２個目の製品Ｍ３２が、鋳物Ｍ３から切り離される。他方、第１引上機１０７により鋳物Ｍ３が把持されているため、３個目の製品の鋳造が継続されている。このように、第１引上機１０７と第２引上機１０８とを交互に使用することにより、製品を切り出しながら鋳造を継続することができる。
【００３９】
図３において、鋳造した製品が最終製品であれば（ステップＳＴ３ＹＥＳ）、鋳造を終了する。この際、鋳造速度を上げ、保持溶湯Ｍ２を引き千切る。これにより、レーザ溶断せずに最終製品を取得することができる。すなわち、最終製品については、レーザ溶断は不要である。
【００４０】
以上説明した通り、実施の形態１に係る自由鋳造方法では、鋳造を継続しながら鋳物Ｍ３を溶断し、製品を取得することができる。すなわち、実施の形態１に係る自由鋳造方法では、製品毎にスタータを交換する必要がなく、スタータ及びその取り付け時間を節約することができ、低コストかつ生産性に優れている。
【００４１】
（実施の形態１の変形例）
次に、図１３を参照して、実施の形態１の変形例に係る自由鋳造装置について説明する。図１３は、実施の形態１の変形例に係る形状規定部材１０２の平面図である。
図２に示された実施の形態１に係る形状規定部材１０２は、１枚の板から構成されていたため、溶湯通過部１０３の厚さｔ１、幅ｗ１は固定されていた。これに対し、実施の形態１の変形例に係る形状規定部材１０２は、図１３に示すように、４枚の矩形状の形状規定板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを備えている。すなわち、実施の形態１の変形例に係る形状規定部材１０２は、複数に分割されている。このような構成により、溶湯通過部１０３の厚さｔ１、幅ｗ１を変化させることができる。また、４枚の矩形状の形状規定板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、同調してｚ軸方向に移動することができる。
【００４２】
図１３に示すように、形状規定板１０２ａ、１０２ｂは、ｘ軸方向に並んで対向配置されている。また、形状規定板１０２ａ、１０２ｂは、ｚ軸方向には同じ高さで配置されている。形状規定板１０２ａ、１０２ｂの間隔が、溶湯通過部１０３の幅ｗ１を規定している。そして、形状規定板１０２ａ、１０２ｂが、独立してｘ軸方向に移動可能であるため、幅ｗ１を変化させることができる。
なお、溶湯通過部１０３の幅ｗ１を測定するために、図１３に示すように、形状規定板１０２ａ上にレーザ変位計Ｓ１、形状規定板１０２ｂ上にレーザ反射板Ｓ２を設けてもよい。
【００４３】
また、図１３に示すように、形状規定板１０２ｃ、１０２ｄは、ｙ軸方向に並んで対向配置されている。また、形状規定板１０２ｃ、１０２ｄは、ｚ軸方向には同じ高さで配置されている。形状規定板１０２ｃ、１０２ｄの間隔が、溶湯通過部１０３の厚さｔ１を規定している。そして、形状規定板１０２ｃ、１０２ｄが、独立してｘ軸方向に移動可能であるため、厚さｔ１を変化させることができる。
形状規定板１０２ａ、１０２ｂは、形状規定板１０２ｃ、１０２ｄの上面に接触するように配置されている。
【００４４】
（実施の形態２）
次に、図１４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１４は、実施の形態２に係る自由鋳造装置の模式的側面図である。実施の形態２に係る自由鋳造装置では、第１引上機１０７、第２引上機１０８のそれぞれに、レーザ加工ヘッド１１１a、レーザ加工ヘッド１１１ｂがスライド可能に連結されている。その他の構成は実施の形態１に係る自由鋳造装置と同様であるため、説明を省略する。
【００４５】
具体的には、第１引上機１０７がｘ軸方向に延設されたガイド１０７ｂを備えており、レーザ加工ヘッド１１１aがガイド１０７ｂ上をｘ軸方向にスライドする。レーザビームは、レーザ発振器１０９ａにおいて生成され、光ファイバ１１０ａを介して、レーザ加工ヘッド１１１ａから出射される。
同様に、第２引上機１０８はｘ軸方向に延設されたガイド１０８ｂを備えており、レーザ加工ヘッド１１１ｂがガイド１０８ｂ上をｘ軸方向にスライドする。レーザビームは、レーザ発振器１０９ｂにおいて生成され、光ファイバ１１０ｂを介して、レーザ加工ヘッド１１１ｂから出射される。
【００４６】
実施の形態２に係る自由鋳造装置では、レーザ加工ヘッド１１１a、１１１ｂが、それぞれガイド１０７ｂ、１０８ｂ上をスライドすることにより、自動的に鋳物Ｍ３を水平に溶断することができる。そのため、実施の形態１に係る自由鋳造装置のレーザ加工ヘッド１１１a、１１１ｂは、実施の形態１に係る自由鋳造装置のレーザ加工ヘッド１１１に比べ、位置制御が簡易である。
【００４７】
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。
例えば、本発明はスタータＳＴを用いて溶湯を引き上げる引上式連続鋳造方法であれば、形状規定部材１０２を用いない引上式連続鋳造方法にも適用することができる。但し、形状規定部材１０２を用いた方が鋳物Ｍ３を精度良く成形することができ、好ましい。
【符号の説明】
【００４８】
１０１  溶湯保持炉
１０２  形状規定部材
１０２ａ〜１０２ｄ  形状規定板
１０３  溶湯通過部
１０４  支持ロッド
１０５  アクチュエータ
１０６  冷却ガスノズル
１０７  第１引上機
１０８  第２引上機
１０７ａ、１０８ａ  把持部
１０７ｂ、１０８ｂ  ガイド
１０９、１０９ａ、１０９ｂ  レーザ発振器
１１０、１１０ａ、１１０ｂ  光ファイバ
１１１、１１１ａ、１１１ｂ  レーザ加工ヘッド
ＬＢ  レーザビーム
Ｍ１  溶湯
Ｍ２  保持溶湯
Ｍ３  鋳物
Ｍ３１、Ｍ３２  製品
Ｓ１  レーザ変位計
Ｓ２  レーザ反射板
ＳＩＦ  凝固界面
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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【図１３】
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【図１４】
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