(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造状態と非鋳造状態との間で回転する本体を含む金属合金の連続鋳造に用いる回転タンディッシュであって、前記本体は、相互に分離された第１チャンバおよび第２チャンバと、該第１チャンバと該第２チャンバの間に設けられた第１流路と、該第２チャンバと金属合金を連続鋳造する鋳型の間に設けられた第２流路とを含み、前記第１チャンバは非鋳造状態時に溶融状態の主要成分金属を受け取って収容するものであり、該主要成分金属は、主要成分金属に１種類以上の合金元素が添加されて生成される金属合金の母体となるものであり、該金属合金は鋳造状態時に前記第２チャンバから前記第２流路を介して前記鋳型に供給される回転タンディッシュにおいて、
前記第２チャンバはさらに、前記第１流路に接続された第１部分および前記第２流路に接続された第２部分、ならびに前記第１部分と前記第２部分の間に設けられた第３流路を含み、該第１部分および第２部分は相互に分離され、前記タンディッシュが鋳造状態のときに、前記主要成分金属が前記第１チャンバから前記第１流路を通じて前記第１部分に供給され、該第１部分から前記第３流路を通じて前記第２部分に供給されるとともに、前記タンディッシュは１種類以上の合金元素を前記主要成分金属に供給する供給装置を含み、該供給装置は前記合金元素を前記第２チャンバの前記第２部分に供給することにより前記金属合金が生成されることを特徴とする回転タンディッシュ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転タンディッシュにおいて、該タンディッシュは、タンディッシュの向きの異なりに関係する鋳造状態と非鋳造状態との間で前記本体を回転させる回転装置を含むことを特徴とする回転タンディッシュ。
【請求項３】
請求項１ないし２のいずれかに記載の回転タンディッシュにおいて、該タンディッシュの前記本体は、前記第１流路を備えた第１壁部と、前記第２流路を備えた第２壁部と、前記第３流路を備えた第３壁部とを含み、各壁部は、前記第１壁部が前記第１チャンバを前記第２チャンバの前記第１部分から分離させ、前記第２壁部が該第２チャンバの該第２部分を前記鋳型から分離させ、前記第３壁部が該第２チャンバの第１部分を第２部分から分離させるように構成されることを特徴とする回転タンディッシュ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の回転タンディッシュにおいて、前記第２流路が延伸して、水平方向への金属合金の連続鋳造を可能とすることを特徴とする回転タンディッシュ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の回転タンディッシュにおいて、該タンディッシュは、前記主要成分金属および／または前記金属合金を加熱する加熱手段を含むことを特徴とする回転タンディッシュ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の回転タンディッシュにおいて、前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路のうちの少なくとも１つは、該流路に対応する壁部に複数の貫通孔を含むことを特徴とする回転タンディッシュ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の回転タンディッシュにおいて、前記第２チャンバの容積は前記第１チャンバの容積よりも小さいことを特徴とする回転タンディッシュ。
【請求項８】
鋳造状態と非鋳造状態との間で回転する本体を含む回転タンディッシュを使用して金属合金の連続鋳造を行い、該本体は、相互に分離された第１チャンバおよび第２チャンバと、該第１チャンバと該第２チャンバの間に設けられた第１流路と、該第２チャンバと金属合金を連続鋳造する鋳型の間に設けられた第２流路とを含む金属合金の連続鋳造方法において、該方法は、
−前記タンディッシュの前記本体を回転させて非鋳造状態にし、
−該タンディッシュが非鋳造状態のとき、主要成分金属を前記第１チャンバに添加し、
−該タンディッシュの前記本体を回転させて非鋳造状態から鋳造状態にして、前記主要成分金属の鋳造を行い、
−該主要成分金属の鋳造後、１種類以上の合金元素を前記第２チャンバ内の主要成分金属に添加して前記金属合金を生成し、該金属合金を鋳造することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記第２チャンバはさらに、前記第１流路に接続された第１部分および前記第２流路に接続された第２部分、ならびに前記第１部分と前記第２部分の間に設けられた第３流路を含み、該第１流路および第２流路は相互に分離され、
該方法は、
−該主要成分金属の鋳造後、１種類以上の合金元素を前記第２チャンバの前記第２部分内の主要成分金属に添加して前記金属合金を生成し、該金属合金を鋳造することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の方法において、該方法はさらに、
−前記１種類以上の合金元素を前記主要成分金属に添加する前に、該主要成分金属を第１の所定期間にわたって鋳造することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載の方法において、該方法はさらに、
−前記第２チャンバ内の前記主要成分金属への前記１種類以上の合金元素の添加を停止し、
−該主要成分金属への該１種類以上の合金元素の添加を停止した後、該主要成分金属のみを鋳造するまで連続鋳造を行い、
−前記タンディッシュの前記本体を回転させて鋳造状態から非鋳造状態に切り替えて鋳造を終了することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記主要成分金属への前記１種類以上の合金元素の添加を停止後、第２の所定期間にわたって連続鋳造を行うことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項８ないし１２のいずれかに記載の方法において、前記主要成分金属は単一の金属元素または２種類以上の金属元素の混合物からなることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項８ないし１３のいずれかに記載の方法において、前記主要成分金属は主に銅からなり、前記１種類以上の合金元素は、銀、鉛、亜鉛、およびこれらからなる合金の少なくとも１種類からなることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項８ないし１４のいずれかに記載の方法において、本方法では前記金属合金を鋳造して、前記金属合金の鋳造の開始段階に関わりのある第１端部、および停止段階に関わりのある第２端部を含む長尺状の鋳造棒を形成し、
該方法はさらに、
−前記第１端部および第２端部の少なくとも一方の除去を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、金属合金の連続鋳造に用いる回転タンディッシュに関するものである。タンディッシュは、鋳造状態と非鋳造状態の間で回転するよう構成された本体を備える。本体は、互いに分離された第１チャンバおよび第２チャンバと、第１チャンバと第２チャンバの間に設けられた第１流路と、第２チャンバと金属合金の連続鋳造を行う鋳型との間に設けられた第２流路とを備える。非鋳造状態において、第１チャンバは溶融状態の主要成分金属を受け取って収容するよう構成される。主要成分金属は金属合金の母体となるもので、金属合金は１種類以上の合金元素を主要成分金属に添加して生成される。鋳造状態では、金属合金が第２チャンバから第２流路を介して鋳型に供給される。
【０００２】
また、本発明は金属合金の連続鋳造方法、回転タンディッシュの使用、および本方法に係る金属合金鋳造による鋳造棒に関するものである。
【従来技術】
【０００３】
金属合金の連続鋳造において、金属合金は、タンディッシュが非鋳造状態にあるときに溶融状態の主要成分金属を1種類以上の合金元素と混合することで生成される。溶融状態の主要成分金属は、タンディッシュの第１チャンバに添加される。次に、1種類以上の適正な量の合金元素を主要成分金属に添加することにより、任意の組成の金属合金が得られる。
【０００４】
その後、タンディッシュを回転させて非鋳造状態から鋳造状態に切り替え、生成された金属合金を第１チャンバから第１開口部を通じて第２チャンバに供給し、第２チャンバから第２開口部を通じて鋳型に供給して金属合金を鋳型に流し入れて鋳造する。鋳造状態においてタンディッシュを回転させると、金属合金がしかるべき速度でタンディッシュから送り出されて鋳型に供給され、鋳型内において溶融状態の金属合金が徐々に固化して長尺状の鋳造棒になる。
【０００５】
従来技術による連続鋳造用タンディッシュにおける課題は、第１の組成を有する第１の金属合金の鋳造から、第２の組成を有する第２の金属合金の鋳造に切り替える際に時間がかかることである。なぜならば、第２の金属合金を鋳造する前に、タンディッシュのチャンバに残った前に使用した金属合金を除去して、第２の金属合金に不純物が混入しないようにしなければならないからである。第１および第２金属合金がそれぞれ異なる合金元素を含む場合、除染はとくに重要となる。異なる金属合金を鋳造する合間に時間のかかる除染処理を行うため、タンディッシュで使用される異なる種類の金属合金の数を制限して、生産速度を十分な速さにしなくてはならない。
【０００６】
タンディッシュの除染には無駄に時間のかかる手作業を要し、作業者を適切に保護していないと、作業者の健康に害が及ぶこともある。除染処理では、第１金属合金の残留物を各チャンバや開口部の壁から取り除く作業を伴う。第１金属合金の残留物除去とは、大量の金属合金が掻き出されることを意味する。除去された材料にも大量の高価な合金元素が含まれていることがある。よって、タンディッシュの除染時に除去された金属合金も、最終金属合金鋳造品の原価に加算される。
【０００７】
従来技術によるタンディッシュには他にも課題があり、タンディッシュから第１金属合金が適切に除染されないと、次に鋳造される第２金属合金が汚染されてしまい、第２金属合金の特性に悪影響が及んだり、第２金属合金が製造規格範囲から外れてしまう恐れがある。前の鋳造が原因で第２金属合金に元素の汚染が生じた場合、鋳造した金属合金を全部または一部掻き出さなければならなくなることもある。これは、いろいろな種類の銅合金を連続鋳造によって製造する際にとくに問題となる。このような銅合金とは、例えば銀、鉛、亜鉛などを含むものであり、主要成分金属である銅は、最終金属合金鋳造物に任意の特性を持たせるために、純度が高くなければならない。
【０００８】
米国特許第4830090号は、３つのチャンバを備えたタンディッシュについて開示し、合金元素は中央に配設されたチャンバに添加される。
【０００９】
特開昭56-9049号公報は、２つのチャンバを備えたタンディッシュについて開示し、合金元素は一方のチャンバに添加される。
【００１０】
特開平5-23806号公報は、複数のチャンバを備えたタンディッシュについて開示し、合金元素は鋳造中に各チャンバに添加される。
【発明の目的および概要】
【００１１】
本発明は、改良型のタンディッシュ、および金属合金を連続鋳造する方法を提供することを目的とする。本発明の第１の目的は、種々の金属合金の鋳造の切り替えを従来技術に比べより柔軟に行えるタンディッシュおよび方法に関する。本発明の第２の目的は、種々の金属合金の鋳造の切り替えの際に、手作業による除染を低減できる、または不要とするタンディッシュおよび方法に関する。本発明の第３の目的は、金属合金の材料の掻き出される量および数種類の合金元素が浪費される量を低減させるタンディッシュおよびその方法に関する。
【００１２】
上述の目的は、請求項１の前段に記載の回転タンディッシュを用いることにより達成される。回転タンディッシュは、以下のことを特徴とする。すなわち、第２チャンバは、第１流路が接続された第１部分と第２流路が接続された第２部分、および第１部分と第２部分の間に設けられた第３流路をさらに含み、第１流路および第２流路は相互に分離され、タンディッシュが鋳造状態のとき、第１チャンバ内の主要成分金属が第１チャンバから第           １流路を通じて第１部分に供給され、さらに第１部分から第３流路を通じて第２部分に供給され、それと同時に１種類以上の合金元素が第２チャンバの第２部分に添加されることにより金属合金が生成されるよう構成される。
【００１３】
タンディッシュが鋳造状態のときに１種類以上の合金元素を第２チャンバの第２部分に添加することにより、主要成分金属および１種類以上の合金元素によって金属合金が生成され、金属合金が鋳造される。第２チャンバの第１部分は拡散障壁の役割を果たし、第１チャンバ内の主要成分金属が第２チャンバの第２部分に添加される合金元素によって汚染されないようにする。
【００１４】
鋳造を終了する場合、または主要成分金属を第１チャンバに補充する必要がある場合、タンディッシュを回転させて鋳造状態から非鋳造状態に切り替える前に合金元素の添加を停止するよう構成される。したがって、合金元素は、タンディッシュを回転させて鋳造状態から非鋳造状態に切り替える前に洗い流されるため、第１チャンバ内の主要成分金属の純度に影響が出ず、鋳造する金属合金の種類に関係なく、純度が保たれる。
【００１５】
第１チャンバの主要成分金属の純度が保証されるため、タンディッシュの汎用性が向上し、タンディッシュの各チャンバ内の除染を行うことなく、同一種の主要成分金属を使用する種々の金属合金の鋳造の切り替えを素早く容易に行うことができる。
【００１６】
同一の主要成分金属を使用して、タンディッシュの除染を行うことなしに、種類の異なる金属合金を多量に鋳造できる。多様な金属合金を鋳造する場合、本願のタンディッシュでは、種々の金属合金の切り替えにかかる時間が最小化するため、従来技術によるタンディッシュよりも生産速度を向上させることができる。本タンディッシュは、とくに、同一の主要成分金属からさまざまな金属合金を鋳造する場合に有用である。
【００１７】
金属合金の鋳造の始めと終わりに、少量の廃品材が生成される。しかし、その量は従来技術によるタンディッシュで生成される量に比べかなり少ない。したがって、本願のタンディッシュは、同一の主要成分金属に基づく種々の金属合金の鋳造における汎用性が高く、廃品材の量を削減できる。とくに貴重な合金元素を含む廃品材を削減できる。その結果、本願のタンディッシュを使用した鋳造にかかる作業費は、従来技術のタンディッシュに比べ少なく抑えることができる。
【００１８】
用語「非鋳造状態」とは、主要成分金属が第１チャンバから別の所へ移動しない向きにタンディッシュが置かれる状態を意味する。
【００１９】
用語「鋳造状態」とは、主要成分金属が重力によって第１チャンバから第２チャンバに供給され、鋳型に送られる前に、第２チャンバの第２部分において金属合金が生成される向きにタンディッシュが置かれる状態を意味する。
【００２０】
本発明の一実施形態によると、タンディッシュは、タンディッシュの向きの違いに関係する鋳造状態と非鋳造状態の間でタンディッシュの本体を回転させる回転装置を含む。
【００２１】
回転装置は、タンディッシュの向きを調節して、タンディッシュを鋳造状態と非鋳造状態の間で切り替え調節できるようにする。鋳造状態では、第２流路が鋳型の方向に延伸する。非鋳造状態では、第２流路は鋳型から離れる方向に延伸する。
【００２２】
本発明の一実施形態によると、タンディッシュは１種類以上の合金元素を主要成分金属に供給する供給装置を含み、供給装置は合金元素を第２チャンバの第２部分に供給するものである。
【００２３】
供給装置は、主要成分金属に供される１種類以上の合金元素の添加を調整し、特定の組成に基づいて金属合金を生成するよう構成される。供給装置は、好適には、１種類以上の合金元素を粉末状または顆粒状にて供給し、金属合金の組成が確実に均一になるようにする。
【００２４】
本発明の一実施形態によると、タンディッシュの本体は、第１流路を備えた第１壁部、第２流路を備えた第２壁部、および第３流路を備えた第３壁部を含み、各壁部は次のように構成される。すなわち、第１壁部は第１チャンバを第２チャンバの第１部分から分離させ、第２壁部は第２チャンバの第２部分を鋳型から分離させ、第３チャンバは第２チャンバの第１部分を第２チャンバの第２部分から分離させる。
【００２５】
各壁部は、主要成分金属および金属合金に防壁をもたらすものである。各壁部の流路は、タンディッシュが鋳造状態のとき、主要成分金属および金属合金が鋳型方向に供給されるように延伸し、タンディッシュが非鋳造状態のときには、主要成分金属および金属合金が鋳型に供給されない方向に延伸する。
【００２６】
本発明の一実施形態によると、第２流路は金属合金の水平方向での連続鋳造が可能となる向きになる。第２流路は、開口部に通じていて、タンディッシュが鋳造状態のときに金属合金の鋳造を行う鋳型の対応する開口部に接続するよう構成される。
【００２７】
本発明の一実施形態によると、タンディッシは主要成分金属および／または金属合金を加熱する加熱手段を含む。好適には、主要成分金属および／または金属合金を加熱する加熱手段は、第１チャンバおよび第２チャンバの少なくとも一方の下部に配設された誘導加熱装置を含む。加熱手段を使用して熱を加えることにより、主要成分金属および／または金属合金がタンディッシュ内にある間は必ず溶融状態に維持できる。
【００２８】
本発明の一実施形態によると、第１流路、第２流路、および第３流路のうち少なくとも１つは、対応する壁部に複数の貫通孔を備えている。対応する壁部に設けられた複数の孔を使用して、実質的に一定の流速で主要成分金属および／または金属合金が供給される。
【００２９】
本発明の一実施形態によると、第２チャンバの容積は第１チャンバの容積よりも小さい。第１チャンバは、主要成分金属の貯蔵槽の役割を果たす。第２チャンバは分離室を備えて、金属合金を生成し、金属合金を適切な速度で鋳型に供給して金属合金の連続鋳造を行う。
【００３０】
さらに、上述した目的は、請求項９に係る金属合金の連続鋳造方法によって達成される。本方法は、
−タンディッシュの本体を回転させて非鋳造状態にする工程と、
−タンディッシュが非鋳造状態のとき、主要成分金属を第１チャンバに添加する工程と、
−タンディッシュの本体を回転させて非鋳造状態から鋳造状態に切り替えて主要成分金属を鋳造する工程と、
−主要成分金属の鋳造後、１種類以上の合金元素を第２チャンバの第２部分内の主要成分金属に添加して金属合金を生成し、それにより金属合金を鋳造する工程とを含む。
【００３１】
本発明の一実施形態によると、本方法はさらに、
−１種類以上の合金元素を主要成分金属に添加する前に、主要成分金属を第１所定期間鋳造することを含む。
【００３２】
本発明の一実施形態によると、本方法はさらに、
−第２チャンバの第２部分内の主要成分金属への１種類以上の合金元素の添加を停止し、
−主要成分金属への１種類以上の合金元素の添加を停止した後、鋳造を継続させ、
−タンディッシュの本体を回転させて鋳造状態から非鋳造状態に切り替えて、鋳造を停止することを含む。
【００３３】
本発明の一実施形態によると、本方法は、１種類以上の合金元素の添加を停止した後、第２の所定期間中、連続鋳造を行うことを含む。
【００３４】
本発明の一実施形態によると、主要成分金属は、単一の金属元素、または２種類以上の金属元素の混合物からなる。
【００３５】
本発明の一実施形態によると、数種類の合金元素の各融点は、主要成分金属の融点よりも低い。
【００３６】
本発明の一実施形態によると、主要成分金属は主に銅からなり、１種類以上の合金元素は銀、鉛、亜鉛、およびこれらの合金のうちの少なくとも１つからなる。
【００３７】
本発明の一実施形態によると、本方法は金属合金を長尺状の鋳造棒の形状に鋳造することを含む。
【００３８】
本発明の一実施形態によると、長尺状の鋳造棒は、金属合金の鋳造の開始段階に関わりのある第１端部、および金属合金の鋳造の停止段階に関わりのある第２端部を含み、本方法はさらに、
−鋳造棒の第１端部および第２端部の少なくとも一方を除去することを含む。
【００３９】
本発明はさらに、請求項17によるタンディッシュの使用、ならびに請求項18による長尺状の鋳造棒に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
次に、本発明について、さまざまな実施例を挙げて添付の図面を参照しながら詳細に述べる。
【図１】従来技術による金属合金の連続鋳造用のタンディッシュを上から見た例を示す。
【図２】本発明に係る実施形態による金属合金の連続鋳造用の回転タンディッシュを上から見た図を示す。
【図３】図２に示す回転タンディッシュの非鋳造状態を示す側面図である。
【図４】図２に示す回転タンディッシュの鋳造状態を示す側面図である。
【図５】本方法の第１実施形態による金属合金の連続鋳造方法を示すフローチャートである。
【図６】本方法の第２実施形態による金属合金の連続鋳造方法を示すフローチャートである。
【発明の好ましい実施例の詳細な説明】
【００４１】
図１は、従来技術による金属合金の連続鋳造用の回転タンディッシュ１を示す。タンディッシュ１は、第１壁部10によって互いに分離された第１チャンバ５および第２チャンバ７を備えた本体３を含む。
【００４２】
第１チャンバ５は、溶融状態の主要成分金属および１種類以上の合金元素を収容するものであり、第１チャンバ５において金属合金が生成される。第１壁部10には、第１流路12が設けられている。ここに開示する実施形態では、第１流路12は、第１壁部10に、第１チャンバ５から第２チャンバ７への金属合金の供給を可能とする２つの開口部を備える。
【００４３】
タンディッシュ１はさらに、金属合金の連続鋳造用の鋳型９と、第２チャンバ７から鋳型９への金属合金の送給を可能とする第２流路16を備えた第２壁部14とを含む。第２流路16は、本例では第２壁部14に２つの開口部を備える。
【００４４】
タンディッシュ１は、鋳造状態および非鋳造状態の間で回転するものである。非鋳造状態では、タンディッシュ１は、金属合金が重力によって第１チャンバ５から第２チャンバ７を経て鋳型９に供給されるのを防止する向きにある。鋳造状態では、タンディッシュ１は、金属合金を重力によって第１チャンバ５から第２チャンバ７を経て鋳型９に供給する向きとなることで、金属合金が１つ以上の鋳造棒20に鋳造される。鋳造棒20は矢印で図示する水平鋳造方向に鋳造される。本例では、2本の鋳造棒20を鋳型９によって鋳造する。
【００４５】
図１に示す従来技術によるタンディッシュ１では、まずタンディッシュ１を非鋳造状態にして金属合金を鋳造し、第１チャンバ５を溶融状の主要成分金属で埋める。主要成分金属は、１種類以上の合金元素を第１チャンバ５の主要成分金属に添加して生成される金属合金の主要部分を構成する。
【００４６】
また、タンディッシュ１は、２種類以上の合金元素を主要成分金属に供給する供給装置22を備える。従来技術によるタンディッシュ１の例で用いられる供給装置22は、１種類以上の合金元素を第１チャンバ５に供給するためのものである。数種類の合金元素を主要成分金属に加えることで、金属合金が生成される。金属合金の生成後、タンディッシュ１を回転させて非鋳造状態から鋳造状態にし、金属合金を第１チャンバ５から第２チャンバ７に、さらに第２チャンバ７から鋳型９に供給して、金属合金を型に入れて鋳造棒20を鋳造する。
【００４７】
従来技術によるタンディッシュ１には、最初に使用した金属合金を2回目の金属合金の鋳造を行う前にタンディッシュ１から除去しなければならないという問題点がある。これは、2回目の鋳造で使用する金属合金の成分が、最初に使用した金属合金と異なるからである。そのため、異なる種類の金属合金を複数種鋳造するには時間がかかる。タンディッシュ１内の金属合金が少なくなって補給の必要が生じると、同じ配合の金属合金を生成するために、綿密な計算を行って、１種類以上の適量の合金元素を確実に第１チャンバ５に添加しなければならない。この計算は、金属合金の予想残量および添加した主要成分金属の量に基づいて行われる。また、除染作業には、多量の数種類の合金元素を掻き出す作業を伴うこともある。よって、従来技術によるタンディッシュ１を使用して行う鋳造では比較的生産性が低く、高価な合金元素の掻き出しにかかる費用は高い。
【００４８】
図２は、本発明に係る実施形態による金属合金の連続鋳造用の回転タンディッシュ１を示す。本発明のタンディッシュ１が従来技術によるタンディッシュ１と異なる点は、第２チャンバ７が、第１流路12が接続される第１部分30、および第２流路16が接続される第２部分32を備えていることである。第１部分30および第２部分32は、第３の壁部34によって互いに分離されている。第３壁部34は、第１部分30と第２部分32との間に第３流路36を備える。図２に示す実施形態では、第３流路36は第３壁部34に４つの開口部を含んでいる。
【００４９】
タンディッシュ１はさらに、１種類以上の合金元素を主要成分金属に供給する供給装置22を備える。本発明に係るタンディッシュ１では、供給装置22は第２チャンバ７の第２部分32用であり、タンディッシュ１が鋳造状態にある時、合金元素を第２チャンバ７の第２部分32に供給する。したがって、金属合金の鋳造中、金属合金は第２部分32で生成される。これにより、第１チャンバ５内の主要成分金属の純度を確保できる。第２部分32と第１チャンバ５の間にある第１部分30が主要成分金属が数種類の合金元素による汚染の防壁の役割を果たすことで、第１チャンバ５の主要成分金属の純度はさらに保証される。
【００５０】
金属合金はタンディッシュ１が鋳造状態のときに生成されるものであり、主要成分金属が第１チャンバ５から第１流路12を通じて第１部分30に送られ、さらに第１部分30から第３流路36を通じて第２部分32に送られるとともに、１種類以上の合金元素が第２チャンバ７の第２部分32に添加される。第２チャンバ７の第２部分32に生成された金属合金は第２部分32から第２壁部14の第２流路16を使用して鋳型９に送られて注入され、鋳造棒20が鋳造される。
【００５１】
金属合金の鋳造を終了する場合、まず、数種類の合金元素の第２部分32への添加を停止し、次に、2回目の一定期間が過ぎた後にタンディッシュ１を回転させて、鋳造状態から非鋳造状態に切り替える。
【００５２】
本発明に係るタンディッシュ１を使用することで、第１チャンバ５内の主要成分金属の純度を確保できる。そのため、同一の主要成分金属を使用し、異なる量の金属元素を１種類以上添加していろいろな金属合金を多数鋳造できる。これにより、タンディッシュ１の汎用性が高まる。
【００５３】
主要成分金属は、１種類の金属元素または２種類以上の金属元素の混合物からなる。数種類の金属合金の各融点は、主要成分金属の融点よりも低いことが望ましい。
【００５４】
タンディッシュ１は、銅―銀合金などの銅合金を鋳造する場合にとくに有効であると認められる。鋳造工程で使用される銀の量によって、金属合金にかかる費用が大きく変わる。そのため、掻き出された金属合金に含まれる銀の量も、鋳造工程にかかる費用に影響する。さらに、主要成分金属として用いられる銅の価格もその純度に大きく左右される。そのため、主要成分金属に少し異物が混入しただけでも、その主要成分金属を次の鋳造に使用できなくなる可能性もあるうえに、金属価値が低下してしまう。本発明は、このような問題を解決する方法を提案するものである。
【００５５】
図３は、図２に示すタンディッシュ１が非鋳造状態にある様子を横から見た図を示す。タンディッシュ１は、主要成分金属が重力によって第１チャンバ５から第２チャンバ７に供給されるのを防止する向きに置かれている。これにより、第１チャンバ５内の主要成分金属は数種類の金属元素の混入による汚染から保護される。これにより、タンディッシュ１は、同一の主要成分金属に基づいて組成の異なるさまざまな合金元素をいつでも鋳造できる。
【００５６】
図４は、鋳造状態に位置するタンディッシュ１を示す。主要成分金属は、重力により第１チャンバ５から第１部分30へと供給され、さらに第１部分30から第２部分32に供給される。第２部分32において１種類以上の合金元素が主要成分金属に添加されることにより、金属合金が生成される。生成された金属合金は、重力によって第２部分32から鋳型９（図示せず）に送られて、金属合金から１本以上の鋳造棒20が鋳造される。
【００５７】
図５は、タンディッシュ１を使用した金属合金の連続鋳造方法を示すフローチャートである。工程100において、本方法は、必要に応じてタンディッシュ１を回転させて非鋳造状態の位置に向け、タンディッシュ１を非鋳造状態にすることを含む。
【００５８】
本方法は、工程110において、タンディッシュ１が非鋳造状態のとき、主要成分金属を第１チャンバ５に添加することを含む。これにより、主要成分金属が合金元素の混入によって汚染される危険を招くことなく主要成分金属を第１チャンバ５内に保持できる。
【００５９】
工程120では、本方法はタンディッシュ１を回転させて非鋳造状態から鋳造状態に切り替えることを含む。これにより、主要成分金属は重力によって第２チャンバ７および鋳型９に供給され、鋳型９によって主要成分金属が鋳造される。
【００６０】
主要成分金属の鋳造に続いて、工程130では、第２チャンバ７で１種類以上の合金元素が主要成分金属に添加されて、金属合金が生成される。そして工程140において、生成された金属合金が鋳型９に供給され、鋳型９によって鋳造される。これにより、金属合金から１本以上の鋳造棒20が鋳造される。
【００６１】
十分な量の金属合金が鋳造されると、あるいは第１チャンバ５内の主要成分金属がほぼなくなると、金属合金の鋳造を終了しなければならない。金属合金の鋳造を終了させるために、工程150において第２チャンバ７内の金属合金への数種類の合金元素の添加を停止する。その結果、金属合金の生成が終わり、主要成分金属が徐々に鋳造処理される。また、本方法は工程160において、タンディッシュ１を回転させて鋳造状態から非鋳造状態にすることを含む。これにより、主要成分金属の鋳造処理が停止し、第１チャンバ５に残った主要成分金属は第１チャンバ５内で保持される。
【００６２】
ここに開示する金属合金の鋳造方法を用いることで、金属合金を鋳造する際に主要成分金属が実質的に数種類の合金元素によって汚染されないことを確実にする。本方法およびタンディッシュ１の利点は、合金を新たに鋳造する前にタンディッシュ１を除染せずとも、単一の主要成分金属から種々の金属合金を多数鋳造できることである。また、本方法には、第１チャンバを数種類の合金元素に汚染されないように維持できるという利点もある。
【００６３】
図６は、本発明に係る第２実施形態による金属合金の連続鋳造方法を示す。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、工程130で数種類の合金元素を第２チャンバ７の主要成分金属に添加する前に、工程125にて主要成分金属を第１期間にわたって鋳造することである。合金元素を添加する前に主要成分金属を第１期間にわたって鋳造することにより、金属合金を生成する前に主要成分金属の流量を一定にできる。
【００６４】
また第２実施形態は工程155を含み、工程160にてタンディッシュ１を回転させて鋳造状態から非鋳造状態にする前に、工程155にて主要成分金属を第２期間にわたって鋳造した後、鋳造を終了させる。タンディッシュ１を回転させて鋳造状態から非鋳造状態にする前に第２期間にわたって鋳造を行うことで、添加された数種類の合金元素が確実に第２チャンバ７から押し出されて、第１チャンバ５内の主要成分金属の純度が確保される。
【００６５】
追加的な実施形態において、本方法は、タンディッシュ１が鋳造状態にあるときに第１チャンバ５にさらに主要成分金属を追加することを含む。これは、第１チャンバ５が鋳造方向から離れる方向に開口部を有することにより可能となる。その結果、金属合金の鋳造中に主要成分金属を追加でき、金属合金の鋳造を中断せずにすむ。
【００６６】
本方法によって、金属合金からなる鋳造棒20を1本以上製造できる。鋳造棒20は、金属合金鋳造の開始段階に関する第１端部、および停止段階に関する第２端部を含む。開始段階および停止段階は、金属合金の第１端部および第２端部の組成変化を含んでいることもある。
【００６７】
また本方法は、鋳造棒20の端部の少なくとも一方を切断する工程を含む。これにより、金属合金からなる鋳造棒20の開始段階または停止段階に関わる部分の少なくとも一方を除去される。
【００６８】
本発明は明細書に開示した実施形態に限定されるものでなく、本願の特許請求の範囲内において変更または改良してもよい。
【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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