(57)【要約】【課題】鋳造過程において発生する鋳片の中心部分の割れを防止する鋳造方法および鋳造装置を提供する。【解決手段】未凝固部および当該未凝固部の外周部に凝固殻を有する鋳片を冷却する冷却工程を、少なくとも含む鋳造方法であって、前記冷却工程は、冷却抑制手段により前記鋳片の冷却を抑制する冷却抑制工程を含む、鋳造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未凝固部および当該未凝固部の外周部に凝固殻を有する鋳片を冷却する冷却工程を、少なくとも含む鋳造方法であって、
前記冷却工程は、冷却抑制手段により前記鋳片の冷却を抑制する冷却抑制工程を含む、鋳造方法。
【請求項２】
前記冷却抑制手段が、耐熱性を有する断熱材を少なくとも備える請求項１記載の鋳造方法。
【請求項３】
前記鋳片の材料は鉄鋼材料であり、前記冷却抑制工程は、当該鋳片のオーステナイト組織がフェライト組織またはパーライト組織へと変態する過程において冷却を抑制する第１冷却抑制工程を含む請求項１または請求項２に記載の鋳造方法。
【請求項４】
前記鋳造方法が、
鉄鋼材料の溶湯を鋳型へ注入する注入工程と、
前記鋳型を冷却して前記溶湯を冷却することにより、未凝固部および当該未凝固部の外周部に凝固殻を有する鋳片を形成する鋳片形成工程と、
前記鋳片を前記鋳型より取り出す取り出し工程と、
前記冷却工程と、
を少なくとも含む連続鋳造方法であって、
前記冷却工程は、前記取り出し工程後の前記鋳片を冷却する工程である、請求項３に記載の鋳造方法。
【請求項５】
前記連続鋳造方法は、前記冷却工程後に前記鋳片を切断する鋳片切断工程をさらに含み、前記冷却抑制工程は、フェライト組織またはパーライト組織に変態した前記鋳片が切断されるまで行う冷却を抑制する第２冷却抑制工程を含む請求項４に記載の鋳造方法。
【請求項６】
前記連続鋳造方法は、前記取り出し工程後であって前記冷却工程の前に前記鋳片を冷却する２次冷却工程をさらに含む請求項４または請求項５に記載の鋳造方法。
【請求項７】
注入された溶湯を冷却して、未凝固部および当該未凝固部の外周部に凝固殻を有する鋳片を形成する鋳型と、
前記鋳型の鋳型下部より垂直方向に下降する前記鋳片の冷却を抑制する冷却抑制手段と、
を少なくとも備える鋳造装置。
【請求項８】
前記冷却抑制手段が、耐熱性を有する断熱材を少なくとも備える請求項７記載の鋳造装置。
【請求項９】
前記鋳片の材料は鉄鋼材料であり、前記冷却抑制手段は、当該鋳片のオーステナイト組織がフェライト組織またはパーライト組織へと変態する過程において冷却を抑制する第１冷却抑制手段を備える請求項７または請求項８に記載の鋳造装置。
【請求項１０】
前記鋳造装置が、
鉄鋼材料の溶湯を保持し、当該溶湯を前記鋳型へ注入する容器と、
前記鋳型と、
前記鋳型の鋳型下部より垂直方向に下降する前記鋳片の下降速度を制御する制御手段と、
前記冷却抑制手段と、
を少なくとも備える連続鋳造装置である請求項９に記載の鋳造装置。
【請求項１１】
前記連続鋳造装置は、フェライト組織またはパーライト組織に変態した前記鋳片を切断する鋳片切断手段をさらに含み、前記冷却抑制手段は、フェライト組織またはパーライト組織に変態した前記鋳片が切断されるまでの間の冷却を抑制する第２冷却抑制手段を備える請求項１０に記載の鋳造装置。
【請求項１２】
前記連続鋳造装置は、前記鋳型と前記冷却抑制手段との間で前記鋳片を冷却する２次冷却手段をさらに備える請求項１０または請求項１１に記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造方法および鋳造装置に関し、特に、鋳造過程において発生する鋳片の中心部分の割れを防止する鋳造方法および鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼生産プロセスの１つとして、銑鋼一貫プロセスが挙げられる。具体的には、高炉で鉄鉱石から溶銑を製造し、続いて転炉で溶銑から溶鋼を製造後、二次精錬で高純度化した溶鋼を連続鋳造で凝固させるプロセスである。出来上がった鋳造品は、加熱後熱間圧延され、その後複数の工程を経て鉄鋼製品となる（非特許文献１）。
【０００３】
連続鋳造法は、溶鋼を凝固させる鋳造を連続して行う方法であり、溶鋼を鋳型に連続的に鋳造し、凝固した鋳片を連続的に取り出して生産する方法である。連続鋳造装置の設備としては、溶鋼を取鍋から分配するタンディッシュと、溶鋼を鋳型に導く浸漬ノズル、溶鋼を固めて凝固殻を形成する鋳型、および凝固殻を周囲から冷却する二次冷却帯、等がある。
【０００４】
連続鋳造法によれば、溶湯を途切れることなく凝固することが可能であるため、生産性を高めることができる。また、鉄系、アルミニウム系、銅系およびこれらの合金等、さまざまな金属材料に対応することが可能な方法である。
【０００５】
連続鋳造法の課題としては、鋳造過程における鋳片の表面割れや内部割れが挙げられる。溶湯は温度低下に伴って徐々に固まることから、金属材料の組成によっては、鋳造の過程で特定の温度域において伸びや曲げに弱いもろい性質になる場合がある。そこに何らかの原因により引張応力が加わると、鋳片に割れが発生することがある。特に、中心部分に割れが生じた鋳片は、最終製品としての要求性能を満足することが困難であり、熱間加工等の次工程に移ることができず、生産性を低下させることとなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】田中和明著、「よくわかる最新金属の基本と仕組み」、第１版、株式会社秀和システム、２０１３年３月１５日、ｐ．１２４−１２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点に鑑み、本発明は、鋳造過程において発生する鋳片の中心部分の割れを防止する鋳造方法および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】
【０００８】
上記の問題を解決するため、本発明者は、鋳造過程において発生する鋳片の中心部分の割れを防止する方法について、鋭意検討を行った。その結果、鋳造過程において、外周部に凝固殻を有する鋳片の冷却を抑制することにより、鋳片の中心部分の割れを防止することが可能となることを見出した。さらに、冷却を抑制することにより、鋳片の過度な温度低下を防止することができ、結果として熱間加工等の次工程における鋳片の再加熱の負担を軽減することが可能であった。本発明者は、これらの知見を得て、本発明を想到するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明に係る鋳造方法は、未凝固部および当該未凝固部の外周部に凝固殻を有する鋳片を冷却する冷却工程を、少なくとも含む鋳造方法であって、前記冷却工程は、冷却抑制手段により前記鋳片の冷却を抑制する冷却抑制工程を含む、鋳造方法である。
【００１０】
本発明は、別の側面で、鋳造装置であり、当該鋳造装置は、注入された合金溶湯を冷却して、未凝固部および当該未凝固部の外周部に凝固殻を有する鋳片を形成する鋳型と、前記鋳型の鋳型下部より垂直方向に下降する前記鋳片の冷却を抑制する冷却抑制手段と、を少なくとも含む鋳造装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鋳造方法および鋳造装置によれば、鋳造過程において発生する鋳片の中心部分の割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の鋳造装置の一態様を示す断面図。
【図２】図１とは異なる態様の鋳造装置を示す断面図。
【図３】図１、図２とは異なる態様の鋳造装置を示す断面図。
【図４】図１〜図３とは異なる態様の鋳造装置を示す断面図。
【図５】冷却抑制手段の一態様を示す図。
【図６】従来の鋳造装置を示す断面図。
【図７】実施例１、２により鋳造した鋳片の断面図。
【図８】比較例１、２により鋳造した鋳片の断面図。
【図９】実施例３により鋳造した鋳片の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の鋳造方法および鋳造装置について、その一般的形態を詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する形態によって限定されるものではない。
【００１４】
本発明の鋳造方法は、未凝固部および当該未凝固部の外周部に凝固殻を有する鋳片を冷却する冷却工程を少なくとも含む。かかる鋳片を冷却することにより、凝固殻に包囲された未凝固部の凝固が進行し、鋳造品となる。冷却は、得られる鋳片の熱容量により、冷却設備を用いて強制的に冷却する場合や、鋳造環境下の室温雰囲気下において自然冷却する場合があるところ、前記冷却工程では、さらに、自然冷却（大気中放冷）よりも冷却速度が遅くなるように前記鋳片の冷却を抑制する冷却抑制工程を含む。この工程により、冷却中に発生する鋳片の中心部分の割れを防止することができる。冷却の抑制は、冷却工程において、冷却を抑制しない場合に鋳片の中心部分の割れが発生する時期に行うことで、割れの発生を防止することができる。また、前記割れが発生する時期に加えて、当該時期の前後の所定部位においても冷却の抑制を行うこともできる。冷却工程の開始から終わりまで、冷却を抑制することも可能である。
【００１５】
冷却抑制手段は、前記鋳片の冷却を抑制することのできる手段であればよい。前記鋳片は、未凝固部の外周部に凝固殻を有するものの、完全に冷え切っていないため、その表面温度は非常に高い。そこで、冷却抑制手段は、前記鋳片の表面温度にも耐えることが可能な耐熱性を有する断熱材を少なくとも備えることができる。断熱材としては、例えば、セラミックファイバーブランケット、耐火レンガ、ロックウール、断熱ボード、断熱レンガ等を使用することができる。冷却抑制手段としては、前記鋳片の凝固殻の周辺を前記断熱材で被覆することのできる手段が挙げられる。例えば、鋳片の形状に応じて、上下方向に貫通した空間部、または上下方向と垂直な方向に貫通した空間部を有する箱型形状や筒型形状等であり、鋳片の熱の影響を受ける内壁を断熱材で被覆したものを冷却抑制手段とすることができる。前記断熱材は、前記鋳片の凝固殻と接触してもよく、非接触でもよい。ただし、冷却を抑制する効果を十分に得るためには、前記鋳片の凝固殻と断熱材との距離は、０ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
本発明の鋳造方法は、鉄系、アルミニウム系、銅系およびこれらの合金等、さまざまな金属材料に対応することが可能であるところ、前記鋳片の材料を鉄鋼材料とすることができる。鉄鋼材料は、鉄を主成分とする材料であり、重要な工業材料である。本発明の鋳造方法は、このような鉄鋼材料を対象とすることができる方法である。
【００１７】
前記鋳片の材料を鉄鋼材料とした場合、鋳片の未凝固部は、冷却により凝固してオーステナイト組織となり、さらに冷却されることでフェライト組織となる。炭素を含有する炭素鋼の場合には、鋳片の未凝固部は、冷却により凝固してオーステナイトとセメンタイトの２相混合物となり、さらに冷却されることでフェライトとセメンタイトの２相混合物であるパーライト組織となる。一方、凝固殻は、オーステナイトからさらに冷却されてフェライトとなり、炭素鋼の場合にはオーステナイトとセメンタイトの２相混合物からパーライトとなる。オーステナイトは面心立方格子構造をとり、原子充填率は７４％である。一方で、フェライトは体心立方格子構造をとり、原子充填率は６８％である。オーステナイトからフェライトへ変態することで、原子充填率は低下するため、鋳片の体積は膨張する。冷却工程では、鋳片の表面から内部に向けてオーステナイトからフェライトへ変態し、体積の膨張も鋳造の表面から内部へと進む。体積の膨張が開始してから終了するまでの間の鋳片は、伸びや曲げに弱いもろい性質を有する。鋳片の体積の膨張が急激な場合、膨張が終了するまでの間に何らかの原因により引張応力が加わると、鋳片の中心部分に容易に割れが発生することとなる。
【００１８】
本発明の鋳造方法では、前記冷却抑制工程は、オーステナイト組織からフェライト組織またはパーライト組織へと変態する過程において冷却を抑制する第１冷却抑制工程を含むことができる。変態による鋳片の体積膨張の開始から終了までの間、冷却による鋳片の急激な体積膨張を抑制することができるため、鋳片の中心部分に発生する割れを防止することができる。前記第１冷却抑制工程は、前記冷却抑制手段を用いることが可能である。
【００１９】
本発明の鋳造方法は、連続鋳造方法とすることができる。当該連続鋳造方法は、注入工程と、鋳片形成工程と、取り出し工程と、冷却工程と、を少なくとも含む。前記注入工程は、鉄鋼材料の溶湯を鋳型へ注入する工程であり、溶湯を凝固させて鋳片とするための前工程である。前記鋳片形成工程は、前記鋳型を冷却して前記溶湯を冷却することにより、未凝固部および当該未凝固部の外周部に凝固殻を有する鋳片を形成する工程である。この工程により、溶湯が冷却されて鋳片となる。前記取り出し工程は、前記鋳片を前記鋳型より取り出す工程である。この工程により、取り出された鋳片が次工程で冷却され、また、鋳片が取り出された鋳型へ順次溶湯が注入される。前記冷却工程は、前記取り出し工程後の前記鋳片を冷却する工程である。この工程により、未凝固部および凝固殻の鋳片がフェライト組織またはパーライト組織へと変態する。これらの工程を含む連続鋳造方法により、溶湯が連続的に鋳造されて鋳片を製造することが可能である。
【００２０】
前記連続鋳造方法は、前記冷却工程後に前記鋳片を切断する鋳片切断工程をさらに含むことができる。場合により切断された鋳片を電極とし、真空アーク再溶解やエレクトロスラグ再溶解等の処理を経て、次工程の熱間加工へ移すことができる。熱間加工は、金属材料を再結晶温度以上の熱間で圧延、鍛造、押出し等の塑性加工をすることである。そのため、冷却された鋳片を再結晶温度以上に加熱する必要があるところ、フェライト組織またはパーライト組織に変態した状態から前記鋳片が切断されるまで冷却を抑制することにより、加熱する負担を軽減することができる。そこで、本発明の鋳造方法において、前記冷却抑制工程は、フェライト組織またはパーライト組織に変態した前記鋳片が切断されるまで行う冷却を抑制する第２冷却抑制工程を含むことができる。前記第２冷却抑制工程は、前記冷却抑制手段を用いることが可能である。また、前記第１冷却抑制工程および前記第２冷却抑制工程は、不連続の工程とすることが可能であり、また、連続した工程とすることが可能である。例えば、鋳型から取り出された鋳片が切断されるまで、冷却抑制手段により鋳片の冷却を抑制し続けることで、連続した冷却抑制工程とすることができる。
【００２１】
前記連続鋳造方法は、前記取り出し工程後であって前記冷却工程の前に前記鋳片を冷却する２次冷却工程を含むことができる。この工程により、冷却の抑制を要する直前まで鋳片を冷却することで、鋳片を冷却する期間を短縮することができるため、鋳造効率を上げることが可能となる。２次冷却工程としては、例えば鋳片の凝固殻を水スプレーや気水スプレー等により外部から冷却する工程が挙げられる。
【００２２】
次に、本発明の鋳造装置について、説明する。本発明の鋳造装置は、鋳型と、冷却抑制手段と、を少なくとも備える。前記鋳型は、注入された溶湯を冷却して、未凝固部および当該未凝固部の外周部に凝固殻を有する鋳片を形成する。鋳型としては、金型を用いることができ、溶湯を注入することのできる上下方向に貫通した空間部を有する鋳型であることが好ましい。当該空間部上部から鋳型に溶湯を注入し、注入された溶湯を冷却して製造した鋳片を当該空間部下部から取り出すことが可能となり、製造効率を上げることができるからである。前記冷却抑制手段は、前記鋳型の鋳型下部より垂直方向に下降する前記鋳片の冷却を抑制する手段である。前記鋳型より下降した前記鋳片は鋳造環境下の室温雰囲気下において自然冷却等により冷却される。冷却抑制手段を用いることにより、冷却中に発生する鋳片の中心部分の割れを防止することができる。冷却抑制手段は、冷却中であって、鋳片の中心部分の割れが発生する時期に用いることで、割れの発生を防止することができる。また、前記割れが発生する時期に加えて、当該時期の前後においても冷却の抑制を行うことができる。冷却工程の開始から終わりまで、冷却を抑制することも可能である。
【００２３】
前記冷却抑制手段は、耐熱性を有する断熱材を少なくとも備えることができる。断熱材としては、例えば、セラミックファイバーブランケット、耐火レンガ、ロックウール、断熱ボード、断熱レンガ等を使用することができる。冷却抑制手段としては、前記鋳片の凝固殻の周辺を前記断熱材で被覆することのできる手段が挙げられる。例えば、鋳片の形状に応じて、上下方向に貫通した空間部を有する箱型形状や筒型形状等であり、鋳片の熱の影響を受ける内壁を断熱材で被覆したものを冷却抑制手段とすることができる。前記断熱材は、前記鋳片の凝固殻と接触してもよく、非接触でもよい。ただし、冷却を抑制する効果を十分に得るためには、前記鋳片の凝固殻と断熱材との距離は、０ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましい。
【００２４】
本発明の鋳造装置は、前記鋳片の材料を鉄鋼材料とすることにより、鉄鋼材料を鋳造対象とすることができる。この場合において、前記冷却抑制手段は、当該鋳片のオーステナイト組織がフェライト組織またはパーライト組織へと変態が完了するまでの間の冷却を抑制する第１冷却抑制手段を備えることができる。変態による鋳片の体積膨張の開始から終了までの間、冷却による鋳片の急激な体積膨張を抑制することができるため、鋳片の中心部分に発生する割れを防止することができる。前記第１冷却抑制手段として、前記冷却抑制手段を用いることが可能である。
【００２５】
本発明の鋳造装置は、連続鋳造装置とすることができる。当該連続鋳造装置は、容器と、鋳型と、制御手段と、冷却抑制手段と、を少なくとも備える。前記容器は、鉄鋼材料の溶湯を保持し、当該溶湯を前記鋳型へ注入する容器である。当該容器としてはタンデッシュが挙げられる。タンデッシュは、溶湯の流量調節を行うことが可能であり、また、溶湯中のスラグや介在物等を浮上させて分離させることができる。前記鋳型については、上記にて説明したこところ、より具体的には、水冷式の銅製または鉄製の金型であって上下方向に貫通した空間部を有する鋳型が一般的に用いられる。前記制御手段は、前記鋳型の鋳型下部より垂直方向に下降する前記鋳片の下降速度を制御する手段である。鋳片の自重により下降速度が速くなりすぎると、凝固殻の薄い部分が破れて未凝固の溶湯が露出するブレイクアウトが発生する場合がある。また、下降速度が遅すぎると、生産効率が低下してしまう。そこで、生産効率を維持しつつ、安定した鋳片を製造するべく、鋳片の下降速度を制御する制御手段が必要となる。制御手段としては、鋳片の引き抜きを制御することの可能な昇降装置等を使用することができる。前記冷却抑制手段は、上記にて説明したとおりである。
【００２６】
前記連続鋳造装置は、フェライト組織またはパーライト組織に変態した前記鋳片を切断する鋳片切断手段をさらに備えることができる。この場合において、前記冷却抑制手段は、フェライト組織またはパーライト組織に変態した前記鋳片が切断されるまでの間の冷却を抑制する第２冷却抑制手段を備えることができる。当該第２冷却抑制手段を備えることにより、次工程の熱間加工等において、インゴットを再結晶温度以上に加熱する負担を軽減することができる。前記第２冷却抑制手段として、前記冷却抑制手段を用いることが可能である。また、前記第１冷却抑制手段および前記第２冷却抑制手段は、不連続の手段とすることが可能であり、また、連続した手段とすることが可能である。例えば、金型から下降した鋳片が切断されるまで、連続した冷却抑制手段により鋳片の冷却を抑制し続けることができる。
【００２７】
前記連続鋳造装置は、前記鋳型と前記冷却抑制手段との間で前記鋳片を冷却する２次冷却手段を備えることができる。当該手段を用いることにより、鋳造効率を上げることができる。２次冷却手段としては、例えばスプレーノズルを備えた２次冷却帯が挙げられる。
【００２８】
前記連続鋳造装置は、タンディッシュ内の溶湯を鋳型に導く浸漬ノズルや、溶湯を外気から遮断するシールド等、付加的な設備を備えることができる。
【００２９】
以下、本発明の鋳造方法および鋳造装置について、その実施の形態を、図面を参照して説明する。この場合において、本発明は図面の実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
図６は、従来の鋳造装置を示す断面図である。図示の鋳造装置１０１は、鉄鋼材料の溶湯１０２を保持するタンデッシュ１０３、鉄製の水冷モールド１０４、鋳片１０５の下降速度を制御する昇降装置１０６を備える垂直型の鋳造装置である。タンデッシュ１０３が保持する溶湯１０２は、タンデッシュ１０３の底部に設けたノズル１０７から溶湯流１０８として、スラグ１０９を配置した水冷モールド（鋳型）１０４に注入される。水冷モールド１０４に注入された溶湯１０２は、水冷モールド１０４に注入されることにより冷却され、融液Ａから融液と固相の混合物Ｂを経て、さらに固相Ｃとなる。固相Ｃとなった鋳片１０５は昇降装置１０６により水冷モールド１０４から引き抜かれ、冷却される。鋳造装置１０１は、溶湯１０２を外気から遮断するシールド１１０、および鋳片１０５を切断する鋳片切断装置（図示せず）をさらに備えることができる。固相Ｃとなった鋳片１０５は、冷却により表面から内部に向けてオーステナイト組織からフェライト組織またはパーライト組織へ変態し、体積が膨張する。体積の膨張が開始してから終了するまでの間の鋳片は、伸びや曲げに弱いもろい性質を有する。鋳片の体積の膨張が急激であると、膨張が終了するまでの間に何らかの原因により引張応力が加わると、鋳片の中心部分に容易に割れが発生する場合がある。
【００３１】
図１は、本発明の鋳造装置の一態様を示す断面図である。図示の鋳造装置１−１は、鉄鋼材料の溶湯２を保持するタンデッシュ３、鉄製の水冷モールド４、鋳片５の下降速度を制御する昇降装置６を備える垂直型の鋳造装置である。これらに加え、溶湯２を外気から遮断するシールド１０、および鋳片５を切断する鋳片切断装置（図示せず）を備えることができることは、図６に示す従来の鋳造装置１０１と同様である。鋳造装置１−１が鋳造装置１０１と異なるのは、さらに冷却を抑制する箱１１を備えることである。
【００３２】
図５は、冷却抑制手段の一態様を示す図である。図５（ａ）は、箱１１の斜視図であり、箱本体１２は、上下方向に貫通した空間部１３を有し、内壁が断熱材１４で被覆されている。箱１１は図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように断面が四角形、円形、多角形等の形状を取ることができ、鋳片５の断面形状に応じてさまざまな形状をとることができる。箱１１の上下方向の長さは、鋳片５の中心部分に発生する割れを防止することができれば、特に限定されない。
【００３３】
鋳造装置１−１において、タンデッシュ３が保持する溶湯２は、タンデッシュ３の底部に設けたノズル７から溶湯流８として、スラグ９を配置した水冷モールド４に注入される。水冷モールド４に注入された溶湯２は、水冷モールド４に注入されることにより冷却され、融液Ａから融液と固相の混合物Ｂを経て、さらに固相Ｃとなる。固相Ｃとなった鋳片５は、冷却により表面から内部に向けてオーステナイト組織からフェライト組織またはパーライト組織へ変態し、体積が膨張する。体積の膨張が開始してから終了するまでの間の鋳片５の冷却を、箱１１で被覆して抑制することにより、冷却による鋳片５の急激な体積膨張を抑制することができる。これにより、鋳片５の中心部分に発生する割れを防止することができる。箱１１の断熱材１４は、鋳片５とは接触しておらず、空隙１５が存在する。鋳片５は昇降装置６により水冷モールド４、および箱１１から引き抜かれる。
【００３４】
図２は、図１とは異なる態様の鋳造装置を示す断面図である。図示の鋳造装置１−２は、鋳造装置１−１の装置構成に加え、冷却を抑制する箱１６、および鋳片５を切断する鋳片切断装置１７をさらに備える。箱１６は、箱１１に被覆されて変態が完了した鋳片５が、鋳片切断装置１７により切断されるまでの間の冷却を抑制する。これにより、次工程の熱間加工等において、切断した鋳片５を再結晶温度以上に加熱する負担を軽減することができる。尚、箱１６は、昇降装置６側の切断される鋳片の冷却を抑制するために備えることが好ましい。これにより、上記で説明した鋳片の再加熱の負担をより低減することができる。箱１６の構成は、図４に示した箱１１と同様に、上下方向に貫通した空間部を有し、内壁が断熱材で被覆されている。また、箱１６の断面は、鋳片５の断面形状に応じてさまざまな形状をとることができる。箱１６の上下方向の長さは、鋳片５が鋳片切断装置１７により切断されるまでの間の冷却を抑制することができれば、特に限定されない。箱１６の断熱材１８は、鋳片５とは接触しておらず、空隙１９が存在する。図２では、箱１１と箱１６との間に間隔を設けたが、間隔がないことにより、冷却をより効率的に抑制することができる。さらに、本発明の鋳造装置は、図３に示す鋳造装置１−３のように、箱１１と箱１６に変えて、箱１１と箱１６が上下方向に一体となった箱２０を備えることができる。箱２０を用いれば、鋳片５の中心部分に発生する割れを防止し、かつその後の鋳片５の冷却を抑制することができる。
【００３５】
図４は、図１〜図３とは異なる態様の鋳造装置を示す断面図である。図示の鋳造装置１−４は、鋳造装置１−１の装置構成に加え、水冷モールド４と箱１１との間で鋳片５を冷却する２次冷却帯２１を備える。２次冷却帯２１により、冷却の抑制を要する直前まで鋳片５を冷却することができる。その結果、鋳片５を冷却する期間を短縮することができるため、鋳造効率を上げることが可能となる。
【００３６】
以上説明したように、本発明の鋳造方法および鋳造装置によれば、鋳造過程において発生する鋳片の中心部分の割れを防止することができる。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例等を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
［実施例１］
図１に示す鋳造装置を用いて、鋳造を行った。タンデッシュに溶湯を保持し、予め溶解したスラグを配置した水冷モールドに溶湯を注入した。水冷モールドにより溶湯を冷却して鋳片とし、昇降装置により水冷モールドの下部より鋳片を引抜いた。水冷モールドより引抜かれた鋳片は、冷却を抑制する箱により放冷による冷却を抑制した。水冷モールドへの溶湯の注入量に併せて、水冷モールドから鋳片を引抜くことで、水冷モールド内の溶湯の湯面を水冷モールドの入口より１５０ｍｍ下の一定の位置に保持した。スラグの組成を表１に示す。溶湯はＪＩＳ  ＳＫＤ１１相当を用いた。溶湯の成分を表２に示す。水冷モールドの内部の形状は、断面が正方形（縦４００ｍｍ、横４００ｍｍ）、長さ４００ｍｍの立方体形状である。箱は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、鉄製の箱本体の内壁を厚さ５０ｍｍの断熱ボードで被覆したものであり、上下方向に貫通した空間部を有し、断面が正方形の形状である。正方形の一辺は４６０ｍｍであり、鋳片の表面との間には３０ｍｍの隙間を設けるように配置した。箱の高さは１０００ｍｍであり、箱の入口が湯面より１３００ｍｍ下に、箱の出口が湯面より２３００ｍｍ下に位置するように配置した。スラグの厚みは５０ｍｍ、溶湯の温度は１５００℃とし、鋳造速度は３５ｋｇ／分（３１．２ｍｍ／分）として３ｍまで鋳造した。
【００３９】
【表１】
2015164742.tif 000003
【００４０】
【表２】
2015164742.tif 000004
【００４１】
［実施例２］
水冷モールドとしては、内部の形状が、内径が４５０ｍｍ、長さ４００ｍｍの円柱形状のモールドを使用した。また、箱は、図５（ｃ）に示すように、鉄製の箱本体の内壁を厚さ５０ｍｍの断熱ボードで被覆したものであり、上下方向に貫通した空間部を有し、断面が円形の形状の箱を使用した。箱の内径は５１０ｍｍであり、鋳片の表面との間には３０ｍｍの隙間を設けるように配置した。箱の高さは１０００ｍｍであり、箱の入口が湯面より１３００ｍｍ下に、箱の出口が湯面より２３００ｍｍ下に位置するように配置した。このように、断面が円形の鋳片を製造するべく、水冷モールドおよび箱の形状を変えた他は、実施例１と同じ条件により、鋳造した。
【００４２】
［比較例１］
箱を用いない他は、実施例１と同じ条件により、鋳造した。
【００４３】
［比較例２］
箱を用いない他は、実施例２と同じ条件により、鋳造した。
【００４４】
図７は、実施例により鋳造した鋳片を室温以下に冷却後、鋳造方向に対する横断面および中心軸を通る縦断面を撮影した断面写真である。図７（Ａ）は実施例１の結果であり、（ａ）は横断面、（ｂ）は縦断面の断面写真である。図７（Ｂ）は実施例２の結果であり、同様に（ａ）は横断面、（ｂ）は縦断面の断面写真である。図７の断面写真より、実施例１および実施例２のいずれの結果においても、鋳片の断面中心部分の割れは認められなかった。
【００４５】
図８は、比較例により鋳造した鋳片を室温以下に冷却後、横断面および中心軸を通る縦断面を撮影した断面写真である。図８（Ａ）は比較例１の結果であり、（ａ）は横断面、（ｂ）は縦断面の断面写真である。図８（Ｂ）は比較例２の結果であり、同様に（ａ）は横断面、（ｂ）は縦断面の断面写真である。図８の断面写真より、比較例１および比較例２のいずれの結果においても、鋳片の断面中心部分に割れが認められた。
【００４６】
［実施例３］
実施例３では、実施例１よりも断面の大きい鋳片を鋳造した。
表３に示す組成のスラグを使用し、水冷モールドの内部の形状は、断面が長方形（縦４００ｍｍ、横６００ｍｍ）、長さ４００ｍｍの直方体形状とした。箱は、図５（ａ）、（ｂ）に類似した形状であり、鉄製の箱本体の内壁を厚さ５０ｍｍの断熱ボードで被覆したものであり、上下方向に貫通した空間部を有し、断面が縦４６０ｍｍ、横６６０ｍｍの長方形の形状であり、箱の高さは１０００ｍｍとした。鋳造速度は３０ｍｍ／分として４００分まで鋳造した。その他の条件は、実施例１と同じ条件とした。
【００４７】
【表３】
2015164742.tif 000005
【００４８】
図９は、実施例により鋳造した鋳片を室温以下に冷却後、鋳造方向に対する横断面を撮影した断面写真である。図９の横断面写真より、実施例３の結果においても、鋳片の断面中心部分の割れは認められなかった。
【００４９】
以上の結果から、体積の膨張が開始してから終了するまでの間の鋳片の冷却を、断熱材を備えた箱で鋳片を被覆して抑制することにより、冷却による鋳片の急激な体積膨張を抑制することができる結果、鋳片の断面中心部分に発生する割れを防止することができることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、鋳造過程において発生する鋳片の中心部分の割れを防止することができるため、産業上有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１−１  鋳造装置
１−２  鋳造装置
１−３  鋳造装置
１−４  鋳造装置
２      溶湯
３      タンデッシュ
４      水冷モールド
５      鋳片
６      昇降装置
７      ノズル
８      溶湯流
９      スラグ
１０      シールド
１１      箱
１２      箱本体
１３      空間部
１４      断熱材
１５      空隙
１６      箱
１７      鋳片切断装置
１８      断熱材
１９      空隙
２０      箱
２１      ２次冷却帯
１０１      鋳造装置
１０２      溶湯
１０３      タンデッシュ
１０４      水冷モールド
１０５      鋳片
１０６      昇降装置
１０７      ノズル
１０８      溶湯流
１０９      スラグ
１１０      シールド
Ａ      融液
Ｂ      融液と固相の混合物
Ｃ      固相
【図１】
2015164742.tif 000006
【図２】
2015164742.tif 000007
【図３】
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【図４】
2015164742.tif 000009
【図５】
2015164742.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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