(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を保持する保持炉と、
前記溶湯の湯面上に設置され、前記湯面から導出された前記溶湯が通過することにより、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備えた引上式連続鋳造装置であって、
前記形状規定部材は、
管状で中空の前記鋳物の外部の断面形状を規定する外部形状規定部材と、前記鋳物の内部の断面形状を規定する内部形状規定部材と、を備え、
前記外部形状規定部材は、移動可能な外部形状規定板を含む複数の前記外部形状規定板により構成され、
前記外部形状規定部材には、前記複数の外部形状規定板に囲まれた開口部が形成され、
前記開口部に配置された前記内部形状規定部材は、
互いに接離可能な第１及び第２部分形状規定部材と、
前記第１及び前記第２部分形状規定部材を連結する連結部材と、を備え、
前記第１及び前記第２部分形状規定部材が離間した場合に、複数の前記外部形状規定板、前記第１及び前記第２部分形状規定部材とともに前記連結部材により、鋳造する前記鋳物の断面形状が規定される、
引上式連続鋳造装置。
【請求項２】
前記連結部材は、ワイヤ又はテープである、請求項１に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項３】
前記ワイヤ又は前記テープが巻き付けられるボビンをさらに備えた、請求項２に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項４】
前記ワイヤ又は前記テープの張力を高めるように前記ボビンを回動させる駆動部をさらに備えた、請求項３に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項５】
前記ワイヤ又は前記テープに張力を付与する弾性部材をさらに備えた、請求項２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の湯面から前記溶湯を導出して、鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を通過させることにより、前記鋳物を鋳造する方法であって、
前記形状規定部材は、
管状で中空の前記鋳物の外部の断面形状を規定する外部形状規定部材と、前記鋳物の内部の断面形状を規定する内部形状規定部材と、を備え、
前記外部形状規定部材は、移動可能な外部形状規定板を含む複数の前記外部形状規定板により構成され、
前記外部形状規定部材には、前記複数の外部形状規定板に囲まれた開口部が形成され、
前記開口部に配置された前記内部形状規定部材は、
互いに接離可能な第１及び第２部分形状規定部材と、
前記第１及び前記第２部分形状規定部材を連結する連結部材と、を備え、
前記第１及び前記第２部分形状規定部材が離間した場合に、複数の前記外部形状規定板、前記第１及び前記第２部分形状規定部材とともに、前記連結部材により、鋳造する鋳物の断面形状を規定する、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、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。ここで、特許文献１に記載の自由鋳造装置は、形状規定部材を移動させることにより鋳物の断面形状を変化させることができる。
【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には、前述のように形状規定部材を移動させることにより鋳物の断面形状を変化させることが記載されているが、その際に形状規定部材をどのように移動させるかについては開示されていない。仮に、形状規定部材の一部が離間するように当該形状規定部材を変形させたとすると、その離間部分において鋳物の断面形状を規定できなくなってしまう。また、仮に、予め複数の形状規定部材を重ね合わせておき、その重ね合わされた範囲でのみ複数の形状規定部材を相対的に移動させたとしても、移動範囲が制限されるという問題がある。つまり、特許文献１に記載の自由鋳造方法では、鋳物の断面形状の自由度を向上させることができない、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、鋳物の断面形状の自由度を向上させ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、前記溶湯の湯面上に設置され、前記湯面から導出された前記溶湯が通過することにより、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備えた引上式連続鋳造装置であって、前記形状規定部材は、互いに接離可能な第１及び第２部分形状規定部材と、前記第１及び前記第２部分形状規定部材を連結する連結部材と、を備え、前記第１及び前記第２部分形状規定部材が離間した場合に、前記第１及び前記第２部分形状規定部材とともに前記連結部材により、鋳造する前記鋳物の断面形状が規定されるものである。それにより、連結部材により隙間部分を補って鋳物の断面形状を規定することができるため、鋳物の断面形状の自由度を向上させることができる。
【０００８】
前記連結部材は、ワイヤ又はテープであることが好ましい。それにより、形状規定部材の小型化を実現することができる。
【０００９】
前記ワイヤ又は前記テープが巻き付けられるボビンを備えることが好ましい。それにより、ボビンに収納されたワイヤを必要な長さだけ引き出して使用することができるため、鋳物の断面形状の自由度をさらに向上させることができる。
【００１０】
前記ワイヤ又は前記テープの張力を高めるように前記ボビンを回動させる駆動部をさらに備えることが好ましい。それにより、ワイヤのたるみが抑制されるため、溶湯の引き上げに伴ってワイヤが持ち上げられてしまうのを防止することができる。
【００１１】
前記ワイヤ又は前記テープに張力を付与する弾性部材をさらに備えることが好ましい。それにより、ワイヤのたるみが抑制されるため、溶湯の引き上げに伴ってワイヤが持ち上げられてしまうのを防止することができる。
【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の湯面から前記溶湯を導出して、鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を通過させることにより、前記鋳物を鋳造する方法であって、互いに接離可能な第１及び第２部分形状規定部材が離間した場合に、前記第１及び前記第２部分形状規定部材とともに、当該第１及び当該第２部分形状規定部材を連結する連結部材により、鋳造する鋳物の断面形状を規定するものである。それにより、連結部材により隙間部分を補って鋳物の断面形状を規定することができるため、鋳物の断面形状の自由度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、鋳物の断面形状の自由度を向上させ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】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る自由鋳造装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す形状規定部材１０２の平面図である。
【図３】実施の形態１に係る自由鋳造装置を模式的に示す断面図である。
【図４】図３に示す形状規定部材１０２の平面図である。
【図５】実施の形態２に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。
【図６】図５に示す形状規定部材１０２の平面図である。
【図７】実施の形態２に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。
【図８】図７に示す形状規定部材１０２の平面図である。
【図９】実施の形態２に係る形状規定部材１０２の第１変形例を示す平面図である。
【図１０】実施の形態２に係る形状規定部材１０２の第２変形例を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２に係る形状規定部材１０２の第３変形例を示す平面図である。
【図１２】実施の形態３に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。
【図１３】実施の形態３に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。
【図１４】実施の形態４に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。
【図１５】実施の形態４に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。
【図１６】実施の形態５に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。
【図１７】実施の形態５に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
＜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を模式的に示す断面図である。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、形状規定部材１０２、支持ロッド１０６，１０７、アクチュエータ１０８、冷却ガスノズル（冷却部）１０９、及び、引上機１１０を備えている。
図１には、構成要素の位置関係を説明するために便宜的に右手系ｘｙｚ座標が示されている。図１におけるｘｙ平面は水平面を構成し、ｚ軸方向が鉛直方向である。より具体的には、ｚ軸のプラス方向が鉛直上向きとなる。
【００１７】
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（例えば７２０℃程度）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（後述）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。
【００１８】
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、外部形状規定部材１０３と、内部形状規定部材１０４と、を備える。外部形状規定部材１０３は、鋳造する鋳物Ｍ３の外部の断面形状を規定し、内部形状規定部材１０４は、鋳造する鋳物Ｍ３の内部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）の形状が管状の中空鋳物（つまりパイプ）である。
【００１９】
図１の例では、外部形状規定部材１０３及び内部形状規定部材１０４は、それらの下側の主面（下面）が湯面に接触するように配置されている。それにより、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への混入が抑制される。一方、外部形状規定部材１０３及び内部形状規定部材１０４は、それらの下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、外部形状規定部材１０３及び内部形状規定部材１０４は、それらの下面が湯面から所定の距離（例えば０．５ｍｍ程度）だけ離間するように配置されてもよい。それにより、外部形状規定部材１０３及び内部形状規定部材１０４では、熱変形や溶損が抑制されるため、耐久性が向上する。
【００２０】
図２は、図１に示す形状規定部材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の例では、外部形状規定部材１０３は、４つの外部形状規定板（部分形状規定部材）１０３１〜１０３４により構成され、内部形状規定部材１０４は、内部形状規定板（第１及び第２部分形状規定部材）１０４１，１０４２と、これらを連結する連結部材である内部形状規定板１０４３と、により構成されている。なお、図２におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。
【００２１】
図２に示すように、外部形状規定部材１０３の一部を構成する外部形状規定板１０３１，１０３２は、略同一の矩形状の平面形状を有し、間隔をあけてｘ軸方向に並んで対向配置されている。外部形状規定部材１０３の他の一部を構成する外部形状規定板１０３３，１０３４は、略同一の矩形状の平面形状を有し、外部形状規定板１０３１，１０３２を挟むようにしてｙ軸方向に並んで対向配置されている。外部形状規定部材１０３の中央には、外部形状規定板１０３１〜１０３４に囲まれた矩形状の開口部が形成されている。ここで、外部形状規定板１０３１，１０３２は、独立してｘ軸方向に移動可能である。
【００２２】
また、図２に示すように、内部形状規定板１０４１〜１０４３からなる内部形状規定部材１０４は、矩形状の平面形状を有し、外部形状規定部材１０３の開口部の中央に配置されている。より具体的には、内部形状規定部材１０４の一部を構成する内部形状規定板１０４１，１０４２は、略同一の矩形状の平面形状を有し、外部形状規定部材１０３の開口部の中央に、ｘ軸方向に並んで隣接配置されている。内部形状規定部材１０４の他の一部を構成する内部形状規定板１０４３は、矩形状の平面形状を有し、内部形状規定板１０４１，１０４２の上面にこれらの境界線を覆うように配置されている。
【００２３】
なお、本例では、内部形状規定板１０４３は、平面視上、その上辺が内部形状規定板１０４１，１０４２の上辺と同一直線上に位置するように、かつ、その下辺が内部形状規定板１０４１，１０４２の下辺と同一直線上に位置するように、配置されている。しかしながら、内部形状規定板１０４３の平面形状及び配置位置は、鋳物Ｍ３の内部の断面形状に応じて適宜変更可能である。
【００２４】
ここで、内部形状規定板１０４１，１０４２は、独立してｘ軸方向に移動可能（接離可能）である。また、内部形状規定板１０４３も、内部形状規定板１０４１，１０４２上をｘ軸方向に移動可能である。例えば、内部形状規定板１０４３の下面にｘ軸方向に延びるスライダが設けられ、内部形状規定板１０４１，１０４２の上面にｘ軸方向に延びてスライダをガイドするレールが設けられることにより、内部形状規定板１０４３は、内部形状規定板１０４１，１０４２上をｘ軸方向にスライドすることが可能となる。なお、内部形状規定板１０４１〜１０４３の移動範囲は、内部形状規定板１０４１，１０４２が離間した場合に、その離間部分（隙間ＳＰ）が内部形状規定板１０４３によって覆われる範囲である。
【００２５】
そして、外部形状規定部材１０３と内部形状規定部材１０４との間の間隙が、溶湯が通過する溶湯通過部１０５となる。
【００２６】
図１及び図２の例では、内部形状規定板１０４１，１０４２は接触して配置されているため、内部形状規定板１０４１，１０４２の間に隙間ＳＰは生じていない。したがって、内部形状規定部材１０４の一部を構成する２つの内部形状規定板１０４１，１０４２のみによって鋳物Ｍ３の内部の断面形状が規定される。
【００２７】
続いて、図３及び図４を参照して、鋳物Ｍ３の断面形状を変化させた場合における、実施の形態１に係る自由鋳造装置について説明する。図３は、鋳造の進行に伴って鋳物Ｍ３の断面形状を変化させた場合の、実施の形態１に係る自由鋳造装置を模式的に示す断面図である。図４は、図３に示す形状規定部材１０２の平面図である。図３及び図４の例では、鋳物Ｍ３の断面形状がｘ軸方向に拡大されている。なお、図３及び図４におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。
【００２８】
図３及び図４に示すように、外部形状規定板１０３１，１０３２は、ｘ軸方向マイナス側及びプラス側にそれぞれ移動している。それに伴って、内部形状規定板１０４１，１０４２も、ｘ軸方向マイナス側及びプラス側にそれぞれ移動している。つまり、内部形状規定板１０４１，１０４２はｘ軸方向に離間している。そのため、内部形状規定板１０４１，１０４２の間には隙間ＳＰが生じている。しかしながら、このとき、隙間ＳＰを覆うように内部形状規定板１０４３が配置されている。
【００２９】
この内部形状規定板１０４３は、隙間ＳＰ部分を補うようにして、鋳物Ｍ３の内部の断面形状の一部を規定する。つまり、内部形状規定板１０４１，１０４２が離間することにより隙間ＳＰが生じた場合には、内部形状規定板１０４１，１０４２とともに内部形状規定板１０４３によって、鋳物Ｍ３の内部の断面形状が規定される。図４の例では、平面視上、内部形状規定板１０４１〜１０４３の上辺によって、鋳物Ｍ３の内部の断面形状の上辺が規定され、内部形状規定板１０４１〜１０４３の下辺によって、鋳物Ｍ３の内部の断面形状の下辺が規定される。それにより、内部形状規定部材１０４は、隙間ＳＰの影響で鋳物Ｍ３の断面形状の一部を欠損させることなく、鋳物Ｍ３に対して所望の断面形状（本例では、ｘ軸方向に拡大した矩形状の断面形状）を付与することができる。
【００３０】
図１（又は図３）に戻り、引上機１１０は、スタータ（導出部材）ＳＴを把持し、スタータＳＴを溶湯Ｍ１に浸漬させたり、溶湯Ｍ１に浸漬されたスタータＳＴを引き上げたりする。
【００３１】
図１に示すように、溶湯Ｍ１は、浸漬されたスタータＳＴと結合した後、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ＳＴに追従して引き上げられ、溶湯通過部１０５を通過する。溶湯Ｍ１が溶湯通過部１０５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Ｍ１の表面膜や表面張力によってスタータＳＴ（又は、スタータＳＴに追従して引き上げられた溶湯Ｍ１が凝固して形成された鋳物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。
【００３２】
スタータＳＴは、例えばセラミックスやステンレスなどからなる。なお、スタータＳＴの表面は塩結晶等の保護被膜で覆われていてもよい。それにより、スタータＳＴと溶湯Ｍ１との溶融結合が抑制されるため、スタータＳＴと鋳物Ｍ３との剥離性を向上させることができる。その結果、スタータＳＴの再利用が可能になる。また、スタータＳＴの表面を保護被膜で覆う場合には、スタータＳＴの表面は凹凸形状を有することが好ましい。それにより、スタータＳＴの表面に保護被膜を付着（析出）させやすくなるため、スタータＳＴと鋳物Ｍ３との剥離性をさらに向上させることができる。同時に、溶湯導出時のスタータＳＴと溶湯Ｍ１との引上げ方向の結合力を向上させることができる。
【００３３】
支持ロッド１０６は、外部形状規定部材１０３を支持し、支持ロッド１０７は、内部形状規定部材１０４を支持する。ここで、支持ロッド１０７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１０４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。
【００３４】
アクチュエータ１０８には、支持ロッド１０６，１０７がともに連結されている。アクチュエータ１０８は、支持ロッド１０６，１０７を介して、外部形状規定部材１０３及び内部形状規定部材１０４を上下方向（ｚ軸方向）に移動させることができる。それにより、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。
【００３５】
また、アクチュエータ１０８は、支持ロッド１０６，１０７を介して、外部形状規定部材１０３及び内部形状規定部材１０４を水平方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）にも移動させることができる。それにより、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。ここで、アクチュエータ１０８は、上記したように外部形状規定板１０３１，１０３２及び内部形状規定板１０４１〜１０４３を独立して移動させることができる。それにより、鋳物Ｍ３の断面形状を自由に変化させることができる。
【００３６】
冷却ガスノズル１０９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。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１０９も、上下方向（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の下方向への移動に合わせて、冷却ガスノズル１０９を下方向に移動させることができる。あるいは、引上機１１０や形状規定部材１０２の水平方向の移動に合わせて、冷却ガスノズル１０９を水平方向に移動させることができる。
【００３７】
スタータＳＴに連結された引上機１１０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が形成されていく。引上機１１０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、引上機１１０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、形状規定部材１０２を水平方向に移動させるのと同様に、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。
【００３８】
続いて、図１〜図４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。
【００３９】
まず、引上機１１０によりスタータＳＴを降下させ、外部形状規定部材１０３と内部形状規定部材１０４との間の溶湯通過部１０５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。
【００４０】
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、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（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、溶湯通過部１０５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。
【００４１】
次に、スタータＳＴ及び鋳物Ｍ３は、冷却ガスノズル１０９から吹き出される冷却ガスにより冷却される。それにより、保持溶湯Ｍ２が間接的に冷却されて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。
【００４２】
ここで、例えば、鋳物Ｍ３の断面形状をｘ軸方向に拡大させる場合、外部形状規定板１０３１，１０３２をｘ軸方向マイナス側及びプラス側にそれぞれ移動させるとともに、内部形状規定板１０４１，１０４２をｘ軸方向マイナス側及びプラス側にそれぞれ移動させる。それにより、内部形状規定板１０４１，１０４２の間には隙間ＳＰが生じる。しかしながら、このとき、隙間ＳＰを覆うように内部形状規定板１０４３が配置されている。この内部形状規定板１０４３は、隙間ＳＰ部分を補うようにして、鋳物Ｍ３の内部の断面形状の一部を規定する。それにより、内部形状規定部材１０４は、隙間ＳＰの影響で鋳物Ｍ３の断面形状の一部を欠損させることなく、鋳物Ｍ３に対して所望の断面形状（本例では、ｘ軸方向に拡大した矩形状の断面形状）を付与することができる。
【００４３】
このように、本実施の形態にかかる自由鋳造装置では、内部形状規定板１０４１，１０４２が離間することにより隙間ＳＰが生じた場合、内部形状規定板１０４１，１０４２とともに、連結部材である内部形状規定板１０４３によって、鋳物Ｍ３の断面形状が規定される。それにより、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、隙間ＳＰの影響で鋳物Ｍ３の断面形状の一部を欠損させることなく、鋳物Ｍ３に対して所望の断面形状を付与することができる。つまり、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、鋳物Ｍ３の断面形状の自由度を向上させることができる。
【００４４】
＜実施の形態２＞
実施の形態２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は異なる構成の形状規定部材１０２を有する。図５は、実施の形態２に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。図６は、図５に示す形状規定部材１０２の平面図である。図７は、鋳物Ｍ３の断面形状を拡大させた場合の、実施の形態２に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。図８は、図７に示す形状規定部材１０２の平面図である。なお、図５〜図８におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。
【００４５】
図５〜図８に示す形状規定部材１０２は、図１〜図４に示す形状規定部材１０２と比較して、内部形状規定板１０４３に代えて、連結部材としてのワイヤＷ１，Ｗ２と、ボビンＢ１，Ｂ２と、を備える。図５〜図８に示す形状規定部材１０２のその他の構成については、図１〜図４に示す形状規定部材１０２の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００４６】
ワイヤＷ１，Ｗ２は、アルミナ繊維等の耐熱材やステンレス等の高融点の金属材料からなる。ワイヤＷ１，Ｗ２は、単線であってもヨリ線であっても良いが、ヨリ線のほうが、ほつれや巻きグセが生じにくい。
【００４７】
図６等に示すように、ワイヤＷ１，Ｗ２及びボビンＢ１，Ｂ２は、何れも内部形状規定部材１０４の上面に配置されている。平面視上、ワイヤＷ１の一端は、内部形状規定板１０４１の下辺近傍に固定され、ワイヤＷ１の他端側は、内部形状規定板１０４２の下辺近傍に配置されたボビンＢ１に巻きつけられている。平面視上、ワイヤＷ２の一端は、内部形状規定板１０４２の上辺近傍に固定され、ワイヤＷ２の他端側は、内部形状規定板１０４２の上辺近傍に配置されたボビンＢ２に巻きつけられている。
【００４８】
つまり、ワイヤＷ１は、平面視上、内部形状規定板１０４１の下辺から内部形状規定板１０４２の下辺にかけてｘ軸方向に延在して配置されている。ワイヤＷ２は、平面視上、内部形状規定板１０４１の上辺から内部形状規定板１０４２の上辺にかけてｘ軸方向に延在して配置されている。なお、本例では、ワイヤＷ１は、平面視上、内部形状規定板１０４１，１０４２の下辺と同一直線上に位置するように配置されている。ワイヤＷ２は、平面視上、内部形状規定板１０４１，１０４２の上辺と同一直線上に位置するように配置されている。しかしながら、ワイヤＷ１，Ｗ２の配置位置は、鋳物Ｍ３の内部の断面形状に応じて適宜変更可能である。
【００４９】
ここで、ワイヤＷ１，Ｗ２の張力を高めるようにボビンＢ１，Ｂ２を回動させる駆動部がさらに設けられてもよい。それにより、ワイヤＷ１，Ｗ２のたるみが抑制されるため、溶湯Ｍ１の引き上げに伴ってワイヤＷ１，Ｗ２が持ち上げられてしまうのを防ぐことができる。
【００５０】
図５及び図６の例では、内部形状規定板１０４１，１０４２は接触して配置されているため、内部形状規定板１０４１，１０４２の間に隙間ＳＰは生じていない。したがって、内部形状規定部材１０４の一部を構成する２つの内部形状規定板１０４１，１０４２のみによって鋳物Ｍ３の内部の断面形状が規定される。
【００５１】
次に、図７及び図８の例では、外部形状規定板１０３１，１０３２は、ｘ軸方向マイナス側及びプラス側にそれぞれ移動している。それに伴って、内部形状規定板１０４１，１０４２も、ｘ軸方向マイナス側及びプラス側にそれぞれ移動している。つまり、内部形状規定板１０４１，１０４２はｘ軸方向に離間している。そのため、内部形状規定板１０４１，１０４２の間には隙間ＳＰが生じている。しかしながら、このとき、内部形状規定板１０４１，１０４２が離間することでボビンＢ１，Ｂ２に巻きつけられたワイヤＷ１，Ｗ２が引き出されるため、隙間ＳＰには、内部形状規定板１０４１，１０４２の下辺同士を結ぶワイヤＷ１及び上辺同士を結ぶワイヤＷ２が配置されている。
【００５２】
これらワイヤＷ１，Ｗ２は、隙間ＳＰ部分を補うようにして、鋳物Ｍ３の内部の断面形状の一部を規定する。つまり、内部形状規定板１０４１，１０４２が離間することにより隙間ＳＰが生じた場合には、内部形状規定板１０４１，１０４２とともにワイヤＷ１，Ｗ２によって、鋳物Ｍ３の内部の断面形状が規定される。図８の例では、平面視上、内部形状規定板１０４１，１０４２の下辺と、ワイヤＷ１と、によって、鋳物Ｍ３の内部の断面形状の下辺が規定され、内部形状規定板１０４１，１０４２の上辺と、ワイヤＷ２と、によって、鋳物Ｍ３の内部の断面形状の上辺が規定される。それにより、内部形状規定部材１０４は、隙間ＳＰの影響で鋳物Ｍ３の断面形状の一部を欠損させることなく、鋳物Ｍ３に対して所望の断面形状（本例では、ｘ軸方向に拡大した矩形状の断面形状）を付与することができる。
【００５３】
このように、本実施の形態にかかる自由鋳造装置では、内部形状規定板１０４１，１０４２が離間することにより隙間ＳＰが生じた場合、内部形状規定板１０４１，１０４２とともに、連結部材であるワイヤＷ１，Ｗ２によって、鋳物Ｍ３の断面形状が規定される。それにより、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、隙間ＳＰの影響で鋳物Ｍ３の断面形状の一部を欠損させることなく、鋳物Ｍ３に対して所望の断面形状を付与することができる。つまり、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、鋳物Ｍ３の断面形状の自由度を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施の形態にかかる自由鋳造装置では、内部形状規定板１０４１，１０４２を連結する連結部材としてワイヤＷ１，Ｗ２が設けられることにより、形状規定部材１０２の小型化を実現することができる。さらに、ボビンＢ１，Ｂ２が設けられることにより、ボビンＢ１，Ｂ２に収納されたワイヤＷ１，Ｗ２を必要な長さだけ引き出して使用することができるため、鋳物Ｍ３の断面形状の自由度をさらに向上させることができる。
【００５５】
（実施の形態２に係る形状規定部材１０２の第１変形例）
図９は、実施の形態２に係る形状規定部材１０２の第１変形例を示す平面図である。なお、図９におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。図９に示す形状規定部材１０２は、２本のワイヤＷ１，Ｗ２に代えて、ワイヤＷ１，Ｗ２の両方の役割を果たす１本のワイヤＷ１２を連結部材として備える。
【００５６】
図９に示すように、内部形状規定部材１０４の上面には、ワイヤＷ１２と、ワイヤＷ１２を巻きつけるボビンＢ１と、ワイヤＷ１２をガイドするガイドＧ１，Ｇ２と、が設けられている。平面視上、ワイヤＷ１２は、内部形状規定板１０４２の下辺近傍に配置されたボビンＢ１から、内部形状規定板１０４１の下辺及び上辺近傍にそれぞれ設けられたガイドＧ１，Ｇ２を経由して、内部形状規定板１０４２の上辺近傍まで延びている。なお、ワイヤＷ１２の一端側は、ボビンＢ１に巻き付けられ、ワイヤＷ１２の他端は、内部形状規定板１０４２の上辺近傍に固定されている。
【００５７】
このような構成により、図９に示す形状規定部材１０２は、図５〜図８に示す形状規定部材１０２と同等の効果を奏することができる。
【００５８】
なお、図９に示す形状規定部材１０２には、ワイヤＷ１２の他端側を巻き付けるボビンＢ２がさらに設けられてもよい。このとき、例えば、ボビンＢ１をワイヤＷ１２の送り出し専用とし、ボビンＢ２をワイヤＷ１２の巻き取り専用とすることで、常に新しいワイヤ部分を用いて鋳物Ｍ３の断面形状を付与することが可能となる。
【００５９】
（実施の形態２に係る形状規定部材１０２の第２変形例）
図１０は、実施の形態２に係る形状規定部材１０２の第２変形例を示す断面図である。なお、図１０におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。図１０に示す形状規定部材１０２では、ボビンＢ１，Ｂ２（Ｂ１のみ図示）が、形状規定部材１０２の上面ではなく、装置外部に設けられている。ワイヤＷ１，Ｗ２（Ｗ１のみ図示）は、装置外部に設けられたボビンＢ１，Ｂ２から、溶湯Ｍ１内部に設けられた配管Ｐ１内を経由して、形状規定部材１０２まで延びている。なお、配管Ｐ１は、アルミナ繊維等の耐熱材やステンレス等の高融点の金属材料からなる。このような構成により、ボビンＢ１，Ｂ２及びワイヤＷ１，Ｗ２の過熱を防ぐことができる。
【００６０】
（実施の形態２に係る形状規定部材１０２の第３変形例）
図１１は、実施の形態２に係る形状規定部材１０２の第３変形例を示す平面図である。なお、図１１におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。図１１に示す形状規定部材１０２は、ワイヤＷ１，Ｗ２に代えて、テープＴ１，Ｔ２を連結部材として備える。テープＴ１，Ｔ２は、ワイヤＷ１，Ｗ２と同様の材質からなる。
【００６１】
このような構成により、図１１に示す形状規定部材１０２は、図５〜８に示す形状規定部材１０２と同等の効果を奏することができる。
【００６２】
なお、図１１の例では、平面視上、ボビンＢ１，Ｂ２が内部形状規定板１０４２の端付近ではなく中央付近に設けられている。そして、内部形状規定板１０４１から内部形状規定板１０４２にかけて延びたテープＴ１，Ｔ２は、内部形状規定板１０４２上にて折り返され、内部形状規定板１０４２の中央付近に設けられたボビンＢ１，Ｂ２にそれぞれ巻き付けられている。このような構成により、ボビンＢ１，Ｂ２が鋳物Ｍ３や保持溶湯Ｍ２に接触するのを防ぐことができる。
【００６３】
なお、上記した形状規定部材１０２の第１〜第３変形例の一部又は全部は組み合わせて用いられてもよい。
【００６４】
＜実施の形態３＞
実施の形態３に係る自由鋳造装置は、実施の形態１，２に係る自由鋳造装置とは異なる構成の形状規定部材１０２を有する。図１２は、実施の形態３に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。図１３は、鋳物Ｍ３の断面形状を拡大させた場合の、実施の形態３に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。なお、図１２及び図１３におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。
【００６５】
図１２及び図１３に示す形状規定部材１０２は、図５〜図８に示す形状規定部材１０２と比較して、ボビンＢ１，Ｂ２に代えて弾性部材Ｓ１，Ｓ２（Ｓ１のみ図示）を備える。図１２及び図１３に示す形状規定部材１０２のその他の構成については、図５〜図８に示す形状規定部材１０２の場合と同じであるため、その説明を省略する。
【００６６】
弾性部材Ｓ１，Ｓ２は、例えばバネであって、それぞれワイヤＷ１，Ｗ２に張力を付与する。このような構成により、ワイヤＷ１，Ｗ２のたるみが抑制されるため、溶湯Ｍ１の引き上げに伴ってワイヤＷ１，Ｗ２が持ち上げられてしまうのを防ぐことができる。
【００６７】
＜実施の形態４＞
実施の形態４に係る自由鋳造装置は、実施の形態１乃至３に係る自由鋳造装置とは異なる構成の形状規定部材１０２を有する。図１４は、実施の形態４に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。図１５は、鋳物Ｍ３の断面形状を拡大させた場合の、実施の形態４に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。なお、図１４及び図１５におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。
【００６８】
図１４及び図１５に示す形状規定部材１０２は、ワイヤＷ１，Ｗ２に代えて、水平方向にスライド可能な複数の板材１０４４を連結部材として備える。これら複数の板材１０４４は、内部形状規定板１０４１，１０４２が接触している場合には、ｚ軸方向に重なり合っており、内部形状規定板１０４１，１０４２が離間している場合には、水平方向（本例ではｘ軸方向）にスライドして、その離間部分（隙間ＳＰ）を覆う。図１４及び図１５に示す形状規定部材１０２のその他の構成については、図１〜図４に示す形状規定部材１０２の場合と同じであるため、その説明を省略する。
【００６９】
このような構成により、図１４及び図１５に示す形状規定部材１０２は、図１〜図４に示す形状規定部材１０２の場合よりも、鋳物Ｍ３の内部の断面形状をｘ軸方向にさらに拡大させることができる。つまり、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、鋳物Ｍ３の断面形状の自由度を向上させることができる。
【００７０】
＜実施の形態５＞
実施の形態５に係る自由鋳造装置は、実施の形態１乃至４に係る自由鋳造装置とは異なる構成の形状規定部材１０２を有する。図１６は、実施の形態５に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。図１７は、鋳物Ｍ３の断面形状を拡大させた場合の、実施の形態５に係る形状規定部材１０２を示す断面図である。なお、図１６及び図１７におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。
【００７１】
図１６及び図１７に示す形状規定部材１０２は、ワイヤＷ１，Ｗ２に代えて、内部形状規定板１０４１，１０４２の移動方向（本例ではｘ軸方向）に蛇腹形状を有する板材１０４５を連結部材として備える。この板材１０４５は、内部形状規定板１０４１，１０４２が接触している場合には、蛇腹の山部分及び谷部分が折りたたまれてｘ軸方向に縮んだ状態となり、内部形状規定板１０４１，１０４２が離間している場合には、折りたたまれた蛇腹の山部分及び谷部分が展開されてｘ軸方向に伸びた状態となり、その離間部分（隙間ＳＰ）を覆う。図１４及び図１５に示す形状規定部材１０２のその他の構成については、図１〜図４に示す形状規定部材１０２の場合と同じであるため、その説明を省略する。
【００７２】
このような構成により、図１６及び図１７に示す形状規定部材１０２は、図１〜図４に示す形状規定部材１０２の場合と同様に、鋳物Ｍ３の内部の断面形状をｘ軸方向に拡大させることができる。つまり、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、鋳物Ｍ３の断面形状の自由度を向上させることができる。
【００７３】
以上のように、上記実施の形態１乃至５に係る自由鋳造装置では、内部形状規定板１０４１，１０４２が離間することにより隙間ＳＰが生じた場合、内部形状規定板１０４１，１０４２とともに、連結部材（内部形状規定板１０４３、ワイヤＷ１，Ｗ２、テープＴ１，Ｔ２等）によって、鋳物Ｍ３の断面形状が規定される。それにより、上記実施の形態１乃至５に係る自由鋳造装置は、隙間ＳＰの影響で鋳物Ｍ３の断面形状の一部を欠損させることなく、鋳物Ｍ３に対して所望の断面形状を付与することができる。つまり、上記実施の形態１乃至５に係る自由鋳造装置は、鋳物Ｍ３の断面形状の自由度を向上させることができる。
【００７４】
上記実施の形態１乃至５では、互いに接離可能な内部形状規定板１０４１，１０４２と、これらを連結する連結部材（内部形状規定板１０４３、ワイヤＷ１，Ｗ２、テープＴ１，Ｔ２等）と、が設けられた場合について説明したが、これに限られない。互いに接離可能な第１及び第２外部形状規定部材と、これらを連結する連結部材と、が設けらてもよい。かかる構成では、第１及び第２外部形状規定部材が接触している場合、第１及び第２外部形状規定部材のみによって鋳造する鋳物の外部の断面形状が規定され、第１及び第２外部形状規定部材が離間した場合、第１及び第２外部形状規定部材とともに連結部材によって、鋳造する鋳物の外部の断面形状が規定される。
【００７５】
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】
【００７６】
１０１  溶湯保持炉
１０２  形状規定部材
１０３  外部形状規定部材
１０３１〜１０３４  外部形状規定板
１０４  内部形状規定部材
１０４１〜１０４３  内部形状規定板
１０４４，１０４５  板材
１０５  溶湯通過部
１０６  支持ロッド
１０７  支持ロッド
１０８  アクチュエータ
１０９  冷却ガスノズル
１１０  引上機
Ｐ１  配管
Ｍ１  溶湯
Ｍ２  保持溶湯
Ｍ３  鋳物
Ｂ１，Ｂ２  ボビン
Ｇ１，Ｇ２  ガイド
Ｓ１，Ｓ２  弾性部材
ＳＩＦ  凝固界面
ＳＰ  隙間
ＳＴ  スタータ
Ｔ１，Ｔ２  テープ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１２  ワイヤ
【図１】
0006036711.tif 000002
【図２】
0006036711.tif 000003
【図３】
0006036711.tif 000004
【図４】
0006036711.tif 000005
【図５】
0006036711.tif 000006
【図６】
0006036711.tif 000007
【図７】
0006036711.tif 000008
【図８】
0006036711.tif 000009
【図９】
0006036711.tif 000010
【図１０】
0006036711.tif 000011
【図１１】
0006036711.tif 000012
【図１２】
0006036711.tif 000013
【図１３】
0006036711.tif 000014
【図１４】
0006036711.tif 000015
【図１５】
0006036711.tif 000016
【図１６】
0006036711.tif 000017
【図１７】
0006036711.tif 000018