(57)【要約】【課題】製造された鋳物の寸法精度を向上させることができる引上式連続鋳造装置を提供することである。【解決手段】本発明にかかる引上式連続鋳造装置は、溶湯Ｍ１を引き上げて所定の形状を備えた鋳物Ｍ３を形成する引上式連続鋳造装置であって、保持炉１０と形状規定部材１１とを備える。保持炉１０は、溶湯Ｍ１を保持している。形状規定部材１１は、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２が通過する溶湯通過部２５を有し、鋳物の断面形状を規定する。そして、本発明では、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角を１００度以上１５５度以下としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を引き上げて所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造装置であって、
前記溶湯を保持する保持炉と、
前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備え、
前記保持炉から引き上げられた溶湯に対する前記形状規定部材の接触角は１００度以上１５５度以下である、
引上式連続鋳造装置。
【請求項２】
前記保持炉から引き上げられた溶湯に対する前記形状規定部材の接触角が１２０度以上１５０度以下である、請求項１に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項３】
前記保持炉から引き上げられた溶湯に対する前記形状規定部材の接触角が１３０度以上１５０度以下である、請求項１に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項４】
前記形状規定部材を構成している材料、又は前記形状規定部材の表面をコーティングしている材料が、酸化アルミニウム、黒鉛、ムライト、二酸化ケイ素、窒化アルミニウムのいずれかである、請求項２に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項５】
前記形状規定部材を構成している材料、又は前記形状規定部材の表面をコーティングしている材料が窒化ホウ素である、請求項３に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項６】
前記形状規定部材を構成している材料が、六方晶系の窒化ホウ素を９０％以上含む焼結体である、請求項３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装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、鋳型を必要としない自由鋳造方法（引上式連続鋳造方法）に関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている自由鋳造方法では、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て溶湯を導出している。このとき、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、導出された溶湯を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している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
背景技術で説明したように、特許文献１に開示されている引上式連続鋳造装置では、保持炉から引き上げられた溶湯が、形状規定部材に設けられている溶湯通過部（開口部）を通過することで、鋳物の断面形状が規定される。このように、引上式連続鋳造装置では、形状規定部材と溶湯とを接触させて鋳物の断面形状を規定している。このため、形状規定部材として溶湯に対する接触角（つまり、濡れ性）が適切な材料を使用しないと、製造された鋳物の寸法精度が悪化するという問題がある。
【０００５】
具体的には、形状規定部材の溶湯に対する接触角が小さすぎると、形状規定部材に対して溶湯が濡れやすいため、溶湯が溶湯通過部を通過する際に、当該溶湯が溶湯通過部以外の部分に広がる場合がある（図７参照）。また、形状規定部材の溶湯に対する接触角が大きすぎると、形状規定部材１１に対して溶湯が濡れにくいため、溶湯が溶湯通過部を通過する際に、当該溶湯が溶湯通過部の側面で撥かれる場合がある（図８参照）。このように、溶湯が溶湯通過部を通過する際に、溶湯が溶湯通過部以外の部分に広がったり、溶湯が溶湯通過部の側面で撥かれたりすると、製造された鋳物の寸法精度が悪化するという問題がある。
【０００６】
上記課題に鑑み本発明の目的は、製造された鋳物の寸法精度を向上させることができる引上式連続鋳造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる引上式連続鋳造装置は、溶湯を引き上げて所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造装置であって、前記溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備える。前記保持炉から引き上げられた溶湯に対する前記形状規定部材の接触角は１００度以上１５５度以下である。
【０００８】
本発明にかかる引上式連続鋳造装置では、保持炉から引き上げられた溶湯に対する形状規定部材の接触角が１００度以上１５５度以下となるようにしている。このように形状規定部材の溶湯に対する接触角を当該範囲とすることで、保持炉から引き上げられた溶湯が溶湯通過部を通過する際に、当該溶湯が溶湯通過部以外の部分に広がること、及び当該溶湯が溶湯通過部の側面で撥かれることを抑制することができる。よって、製造された鋳物の寸法精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、製造された鋳物の寸法精度を向上させることができる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】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置が備える形状規定部材の一例を示す上面図である。
【図３】図２に示す形状規定部材のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。
【図４】実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置が備える形状規定部材の一例を示す底面図である。
【図５】実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置を示す断面図である（形状規定部材を水平方向に変位させた場合）。
【図６】本発明のメカニズムを説明するための断面図である（形状規定部材の接触角が適切な場合）。
【図７】本発明のメカニズムを説明するための断面図である（形状規定部材の接触角が小さい場合）。
【図８】本発明のメカニズムを説明するための断面図である（形状規定部材の接触角が大きい場合）。
【図９】形状規定部材の接触角と製造された鋳物の断面の肉厚との関係を示すグラフである。
【図１０】接触角が各々異なる形状規定部材を用いて製造した鋳物の肉厚を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置を示す断面図である。本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置は、溶湯を引き上げて所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造装置である。図１に示すように、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置は、保持炉１０、形状規定部材１１、支持部材１２、スタータ１３、駆動部１４、及び冷却部１５を備える。
【００１２】
保持炉１０は溶湯Ｍ１を保持している。溶湯Ｍ１は、例えばアルミニウムやその合金などの溶融金属である。保持炉１０は、溶湯Ｍ１を構成している材料の融点以上の温度で溶湯Ｍ１を保持している。なお、溶湯Ｍ１を構成する材料はアルミニウム以外の金属や合金であってもよい。
【００１３】
形状規定部材１１は、鋳物の断面形状を規定する部材である。形状規定部材１１の下側の主面（下面）は、溶湯Ｍ１の湯面と接触するように配置されている。形状規定部材１１は溶湯通過部２５を備えており、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５を通過することで、鋳物Ｍ３の断面形状が規定される。
【００１４】
形状規定部材１１は、支持部材１２を用いて支持されている。支持部材１２は、鋳物を製造する際に形状規定部材１１が鋳物の断面方向（つまり、溶湯Ｍ１の湯面と平行な方向（水平方向））において変位するように形状規定部材１１を支持してもよい。このように鋳物の断面方向において形状規定部材１１を変位させることで、鋳物の形状を任意かつ連続的に変更することができる。
【００１５】
なお、図１では、形状規定部材１１と溶湯Ｍ１の湯面とが接触するように配置している場合を示しているが、形状規定部材１１が溶湯Ｍ１の湯面と離間するように（つまり接触しないように）に配置してもよい。
【００１６】
形状規定部材１１は、鋳造する鋳物Ｍ３の断面形状を規定するとともに、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への混入を抑制する機能も備える。
【００１７】
図２〜図４は、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置が備える形状規定部材１１の一例を示す図であり、図２は形状規定部材１１の上面図、図３は図２に示す形状規定部材のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図、図４は形状規定部材１１の底面図である。図２〜図４に示すように、形状規定部材１１は、板状部材２１、板状部材２２、及び連結部材２３_１〜２３_４を備える。
【００１８】
板状部材２１は、中心部に開口部を備える円盤状の部材である。板状部材２２は、円盤状の部材である。板状部材２１および板状部材２２は、板状部材２１および板状部材２２の下面側において、連結部材２３_１〜２３_４を介して連結されている。つまり、連結部材２３_１〜２３_４の各々の一端は板状部材２１の下面に接合されており、連結部材２３_１〜２３_４の各々の他端は板状部材２２の下面に接合されている。これにより、板状部材２２は、板状部材２１の中心部に形成されている開口部に配置された状態となり、板状部材２１と板状部材２２との間には、円形状の溶湯通過部２５が形成される。なお、図１では、図面を簡略化するために、連結部２３_１、２３_２の図示を省略している。
【００１９】
このように、形状規定部材１１は円形状の溶湯通過部２５を備えているので、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５を通過することで形成される鋳物の断面形状は、円形状（つまり、溶湯通過部２５と同一の形状）となる。したがって、図２〜図４に示す形状規定部材１１を用いた場合は、中空部を備えるパイプ状の鋳物が形成される。
【００２０】
図１に示す駆動部１４は、スタータ１３を介して鋳物Ｍ３を引き上げることができるように構成されている。つまり、駆動部１４は、スタータ１３を上下方向（溶湯Ｍ１の湯面と垂直な方向）に移動可能に構成されている。また、駆動部１４は、スタータ１３を溶湯Ｍ１の湯面と平行な方向（水平方向）に移動可能に構成されていてもよい。更に、駆動部１４は、スタータ１３を溶湯Ｍ１の湯面に対して斜め方向に移動させてもよい。
【００２１】
溶湯Ｍ１にスタータ１３を浸漬させた後、駆動部１４がスタータ１３を引き上げると、スタータ１３と共に溶湯Ｍ２が引き上げられる。そしてこの溶湯Ｍ２が冷却されると鋳物Ｍ３が形成される。つまり、駆動部１４がスタータ１３を連続的に引き上げることで、鋳物Ｍ３が連続的に形成される。駆動部１４によるスタータ１３の引上速度を速くすると凝固界面（固液界面）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。
【００２２】
このとき、図５に示すように、形状規定部材１１を水平方向に変位させることで、鋳物Ｍ３の形状を任意かつ連続的に変更することができる。なお、図５では、形状規定部材１１を水平方向に変位させて鋳物Ｍ３の形状を変更した場合について示したが、形状規定部材１１を固定した状態で駆動部１４を水平方向に変位させて鋳物Ｍ３の形状を変更してもよい。更に、形状規定部材１１および駆動部１４の両方を水平方向に変位させて、鋳物Ｍ３の形状を変更してもよい。
【００２３】
冷却部（冷却ノズル）１５は、冷却ガス供給部（不図示）から供給される冷却ガス（空気、窒素、アルゴンなど）を鋳物Ｍ３に吹き付けて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の位置が下がり、冷却ガスの流量を減らすと凝固界面ＳＩＦの位置が上がる。ここで、溶湯Ｍ２は凝固していないため、溶湯Ｍ２に直接冷却ガスを吹き付けると溶湯Ｍ２が冷却ガスによって揺動して、鋳物の寸法精度や表面品質が劣化してしまう。このため、冷却部１５は、凝固した直後の鋳物Ｍ３に冷却ガスを吹き付けて、間接的に溶湯Ｍ２を冷却するようにすることが好ましい。なお、溶湯Ｍ２を冷却することができるのであれば、冷却部１４は必ずしも設ける必要はない。
【００２４】
駆動部１４の動作および冷却部１５から放出される冷却ガスの流量は、制御装置（不図示）を用いて制御される。
【００２５】
本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、保持炉から引き上げられた溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角を所定の範囲内としていることを１つの特徴としている。以下、詳細に説明する。
【００２６】
本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角を１００度以上１５５度以下、より好ましくは１２０度以上１５０度以下、更に好ましくは１３０度以上１５０度以下としている。形状規定部材１１の溶湯Ｍ２に対する接触角を当該範囲とすることで、製造された鋳物Ｍ３の寸法精度を向上させることができる。
【００２７】
図６〜図８は、本発明のメカニズムを説明するための断面図であり、図６は形状規定部材１１（以下では、板状部材２１、２２を総称して形状規定部材１１と記載する）の接触角が適切な場合、図７は形状規定部材１１の接触角が小さい場合、図８は形状規定部材１１の接触角が大きい場合を示している。なお、図６〜図８は、図５の形状規定部材１１付近の拡大図であり、図５と同一の構成要素には同一の符号を付している。また、図６〜図８では、説明のために形状規定部材１１の厚さを厚く記載しているが、形状規定部材１１の実際の厚さは１ｍｍ〜７ｍｍ程度である。
【００２８】
図６に示すように、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５を通過することで、鋳物Ｍ３の断面形状が規定される。このとき、形状規定部材１１を水平方向に変位させることで、鋳物Ｍ３の形状を変更することができる。図６に示す場合は、形状規定部材１１を右方向に変位させて、鋳物Ｍ３を屈曲させている例を示している。この場合、鋳物Ｍ３の肉厚ｔ１は、溶湯通過部２５の幅ｔ０（つまり、板状部材２１と板状部材２２との間隔）に対応した肉厚となる。
【００２９】
図６に示す場合は、溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角が適切な範囲（１００度以上１５５度以下）であるので、鋳物Ｍ３の肉厚ｔ１は、溶湯通過部２５の幅ｔ０（設計値）に対して所定の誤差δの範囲内の肉厚となる（つまり、ｔ１＝ｔ０±δ）。
【００３０】
一方、溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角が小さい場合は、図７に示すように、形状規定部材１１を水平方向に変位させた際、溶湯Ｍ２が板状部材２１の上面３１の一部にはみ出す。つまり、溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角が小さい場合は、形状規定部材１１に対して溶湯Ｍ２が濡れやすいため、板状部材２１の上面３１に溶湯Ｍ２が広がる。このため、鋳物Ｍ３の肉厚ｔ２は、溶湯通過部２５の幅ｔ０（設計値）よりも大きな値となる（つまり、ｔ２＞ｔ０＋δ）。
【００３１】
また、溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角が大きい場合は、図８に示すように、形状規定部材１１を水平方向に変位させた際、溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５の側面３２で撥かれる。つまり、溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角が大きい場合は、形状規定部材１１に対して溶湯Ｍ２が濡れにくいため、溶湯Ｍ２に板状部材２２から離れる方向の力が働くと、溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５の側面３２からはがれる。このため、鋳物Ｍ３の肉厚ｔ３は、溶湯通過部２５の幅ｔ０（設計値）よりも小さな値となる（つまり、ｔ３＜ｔ０−δ）。
【００３２】
以上で説明した理由から、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材１１の溶湯に対する接触角を１００度以上１５５度以下としている。これにより、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５を通過する際に、当該溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５以外の部分（上面３１）に広がること（図７参照）、及び当該溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５の側面３２で撥かれること（図８参照）を抑制することができる。よって、製造された鋳物Ｍ３の寸法精度を向上させることができる。
【００３３】
例えば、形状規定部材１１は、上記所定の接触角を有する材料で構成してもよく、また上記所定の接触角を有する材料で形状規定部材（本体）の表面をコーティングして構成してもよい。例えば、溶湯Ｍ２がアルミニウム合金（６０６３合金）である場合、溶湯Ｍ２に対する接触角が１２０度以上１５０度以下である材料として酸化アルミニウム、黒鉛、ムライト、二酸化ケイ素、窒化アルミニウムを、溶湯Ｍ２に対する接触角が１３０度以上１５０度以下である材料として窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ、ｃ−ＢＮ）を用いることができる。また、六方晶系の窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）を９０％以上含む焼結体を用いて形状規定部材１１を構成してもよい。
【００３４】
特に、窒化ホウ素はアルミニウムやアルミニウム合金と反応しにくい。このため、形状規定部材１１を構成している材料、又は形状規定部材１１の表面をコーティングしている材料に窒化ホウ素を用いた場合は、形状規定部材１１が溶湯（アルミニウム）中に溶出することを抑制することができる。また、窒化ホウ素はアルミニウムやアルミニウム合金に対して濡れ性が悪いため、溶湯（アルミニウム）による形状規定部材１１の焼き付きを抑制することができ、引上式連続鋳造装置のメンテナンス性を向上させることができる。
【００３５】
また、窒化ホウ素は線膨張係数が小さいので、窒化ホウ素を用いて形状規定部材１１を構成した場合は、鋳造時（高温時）における形状規定部材１１の変形を抑制することができる。よって、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができる。
【００３６】
なお、上記で説明した材料は一例であり、形状規定部材１１を構成する材料、又は形状規定部材１１の表面をコーティングする材料は、使用する溶湯Ｍ２の材料に応じて適宜、選択することができる。つまり、形状規定部材１１を構成する材料は、溶湯Ｍ２に対する接触角が１００度以上１５５度以下となる材料であればどのような材料であってもよく、使用する溶湯Ｍ２の材料に応じて任意に選択することができる。
【００３７】
また、上記所定の接触角を有する材料で形状規定部材（本体）の表面をコーティングする場合は、形状規定部材１１の上面（図７の上面３１参照）および溶湯通過部２５の側面（図８の側面３２参照）を少なくともコーティングすればよい。形状規定部材１１の上面をコーティングする場合は、少なくとも溶湯通過部２５の近傍をコーティングすればよく、形状規定部材１１の上面全てをコーティングする必要はない。換言すると、形状規定部材１１の表面のうち、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２が接触する部分およびその近傍（つまり、溶湯Ｍ２が接触する可能性がある部分）を少なくともコーティングすればよい。
【００３８】
一方、形状規定部材１１の耐久性の向上等を考慮すると、形状規定部材の表面全体を上記所定の接触角を有する材料でコーティングしてもよい。
【００３９】
例えば、図２〜図４に示した形状規定部材１１の場合は、板状部材２１および板状部材２２を構成する材料に上記所定の接触角を有する材料を用いてもよく、又は板状部材２１および板状部材２２の表面を上記所定の接触角を有する材料を用いてコーティングしてもよい。一方、板状部材２１および板状部材２２を連結している連結部材２３_１〜２３_４については、必ずしも上記所定の接触角を有する材料を用いなくてもよい。勿論、連結部材２３_１〜２３_４を構成する材料として、上記所定の接触角を有する材料を使用してもよい。
【００４０】
なお、板状部材２１および板状部材２２については、上記所定の接触角を有する材料であれば、これらを同一の材料を用いて構成してもよく、また異なる材料を用いて構成してもよい。また、図２〜図４に示した形状規定部材１１は一例であり、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、これ以外の構造を有する形状規定部材を用いてもよい。例えば、形状規定部材は１枚の板状部材を用いて構成してもよく、この場合は連結部材を用いる必要はない。また、複数枚の板状部材を用いて形状規定部材を構成した場合であっても、各々の板状部材を独立して支持することができるのであれば、各々の板状部材を連結部材を用いて連結する必要はない。
【００４１】
以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、製造された鋳物の寸法精度を向上させることができる引上式連続鋳造装置を提供することができる。
【００４２】
＜変形例＞
以下、本実施の形態かかる引上式連続鋳造装置の変形例について説明する。引上式連続鋳造装置では、形状規定部材１１と溶湯Ｍ２とを接触させて鋳物Ｍ３の断面形状を規定している。このため、形状規定部材１１を構成する材料として適切な材料を使用しないと、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生するという問題がある。
【００４３】
つまり、形状規定部材１１の熱伝導率が大きいと、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１から形状規定部材１１の上部に位置する空気への伝熱が促進され、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１の温度が低下する。このように、溶湯Ｍ１の温度が低下すると、溶湯Ｍ１の過凝固に起因して凝固片が発生し、この凝固片が製造された鋳物中に入り込み鋳造欠陥となる場合がある。
【００４４】
特に、冷却部１５から冷却ガスを鋳物Ｍ３に吹き付けた場合は、冷却ガスの一部が形状規定部材１１の上面に吹き付けられ、形状規定部材１１の上面の冷却も促進される。このため、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１の温度が低下するという問題が顕著になる。更にこの問題は、形状規定部材１１の下面が溶湯Ｍ１の湯面と接触している場合に顕著になる。
【００４５】
この点を考慮して、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材１１の接触角を上記所定の接触角とすること加えて、形状規定部材１１を構成する材料の熱伝導率を２７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下、より好ましくは１７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下としてもよい。このように、形状規定部材１１を構成する材料として熱伝導率が小さい材料を使用することで、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１から形状規定部材１１の上部に位置する空気への伝熱を抑制でき、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１の温度が低下することを抑制することができる。よって、溶湯Ｍ１の過凝固に起因する凝固片の発生を抑制することができるので、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる。
【００４６】
また、形状規定部材１１の線膨張係数が大きいと、鋳造時（高温時）に形状規定部材１１の形状が変形し、製造する鋳物の寸法精度が悪化するという問題がある。特にこの問題は、形状規定部材１１を構成する材料の厚さが５ｍｍ以下の場合に特に顕著にあらわれる。
【００４７】
この点を考慮して、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材１１の接触角を上記所定の接触角とすることに加えて、形状規定部材１１を構成する材料の線膨張係数を１３×１０−６（／Ｋ）以下、より好ましくは１１×１０−６（／Ｋ）以下となるようにしてもよい。このように、形状規定部材１１を構成する材料として線膨張係数が小さい材料を使用することで、鋳造時（高温時）における形状規定部材１１の変形を抑制することができるので、製造された鋳物Ｍ３の寸法精度の悪化を抑制することができる。
【００４８】
例えば、上記熱伝導率および上記線膨張係数を有する材料として、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等）、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３２９、ＳＵＳ４３０等）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル合金（インコネル６００等）、合金工具鋼（ＳＫＤ６１等）が挙げられる。本実施の形態では、例えば上記熱伝導率および上記線膨張係数の少なくとも一方を有する材料で形状規定部材１１を構成し、更に、この形状規定部材１１の表面を上記所定の接触角を有する材料でコーティングするようにしてもよい。
【実施例】
【００４９】
次に、本発明の実施例について説明する。図９は、形状規定部材１１の接触角と、製造された鋳物の断面の肉厚（図６〜図８に示す鋳物Ｍ３の肉厚ｔ１〜ｔ３に対応）との関係を示すグラフである。図９に示す結果は、形状規定部材１１を水平方向に変位させた際に形成される鋳物（図６〜図８参照）のシミュレーション結果である。本実施例では、溶湯Ｍ１として７２０℃のアルミニウム合金（６０６３合金）を使用し、形状規定部材１１の溶湯通過部２５の幅ｔ０を２ｍｍとした場合についてシミュレーションを行った。
【００５０】
図９に示すように、溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角が９５度よりも小さい場合は、鋳物Ｍ３の断面の肉厚が２．３ｍｍよりも厚くなった。つまり、この場合は、図７に示すように、形状規定部材１１に対して溶湯Ｍ２が濡れやすいため、板状部材２１の上面３１に溶湯Ｍ２が広がる。このため、鋳物Ｍ３の肉厚ｔ２は、溶湯通過部２５の幅ｔ０（設計値）よりも大きな値となった。
【００５１】
また、図９に示すように、溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角が１６０度よりも大きい場合は、鋳物Ｍ３の断面の肉厚が１．７ｍｍよりも薄くなった。つまり、この場合は、図８に示すように、形状規定部材１１に対して溶湯Ｍ２が濡れにくいため、溶湯Ｍ２に板状部材２２から離れる方向の力が働くと、溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５の側面３２で撥かれる。このため、鋳物Ｍ３の肉厚ｔ３は、溶湯通過部２５の幅ｔ０（設計値）よりも小さな値となった。
【００５２】
一方、図９に示すように、保持炉から引き上げられた溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角が１００度以上１５５度以下である場合は、鋳物Ｍ３の断面の肉厚が、設計値の肉厚２ｍｍに対して±０．３ｍｍの範囲内となった。つまり、溶湯Ｍ２に対する形状規定部材１１の接触角が適切な範囲（１００度以上１５５度以下）である場合は、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５を通過する際に、当該溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５以外の部分（上面３１）に広がること（図７参照）、及び当該溶湯Ｍ２が溶湯通過部の側面３２で撥かれること（図８参照）を抑制することができる。よって、製造された鋳物Ｍ３の寸法精度が向上した。
【００５３】
更に本実施例では、図２〜図４に示した形状規定部材１１を用いて鋳物を製造し、当該製造した鋳物の寸法精度について調べた。鋳物を製造する際は、図１に示した引上式連続鋳造装置を用いた。この際、溶湯Ｍ１として７２０℃のアルミニウム合金（６０６３合金）を使用し、形状規定部材１１の溶湯通過部２５の幅を３ｍｍとした。
【００５４】
形状規定部材１１には、（Ａ）六方晶系の窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）を９９％以上含む焼結体で構成した形状規定部材（形状規定部材Ａとする）、（Ｂ）ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成した形状規定部材の表面に、ｈ−ＢＮを９９％以上含む粉末を塗布した形状規定部材（形状規定部材Ｂとする）、（Ｃ）ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成した形状規定部材の表面に、ｈ−ＢＮを９９％以上含む粉末を塗布し、その後、ｈ−ＢＮをはがした形状規定部材（形状規定部材Ｃとする）、（Ｄ）ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成した形状規定部材（表面コーティングなし。形状規定部材Ｄとする）を用いた。形状規定部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いて製造された鋳物をそれぞれ、サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。なお、六方晶系の窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）のアルミニウムに対する接触角は、１１７３Ｋにおいて１４３度、１２７３Ｋにおいて１３５度、１３７３Ｋにおいて１３２度である。
【００５５】
図１０に示すように、形状規定部材Ａを用いて作製したサンプルＡでは肉厚が２．９５ｍｍとなった。また、形状規定部材Ｂを用いて作製したサンプルＢでは肉厚が３．０５ｍｍとなった。よって、ｈ−ＢＮを９９％以上含む焼結体を用いて構成した形状規定部材Ａ、および形状規定部材の表面にｈ−ＢＮを９９％以上含む粉末を塗布した形状規定部材Ｂ（つまり、ｈ−ＢＮをコーティングした形状規定部材）を用いた場合は、形状規定部材の溶湯に対する接触角を適切な範囲（１００度以上１５５度以下）とすることができ、サンプルＡおよびサンプルＢの肉厚が設計値（３ｍｍ）の誤差範囲内に収まった。
【００５６】
一方、形状規定部材Ｃを用いて作製したサンプルＣでは肉厚が３．４６ｍｍとなった。また、形状規定部材Ｄを用いて作製したサンプルＤでは肉厚が３．５５ｍｍとなった。よって、ｈ−ＢＮを塗布した後、ｈ−ＢＮをはがした形状規定部材Ｃ、および表面がステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）である形状規定部材Ｄを用いた場合は、形状規定部材の溶湯に対する接触角が適切ではなかったため（つまり、接触角が小さすぎたため）、サンプルＣおよびサンプルＤの肉厚が設計値（３ｍｍ）よりも大幅に厚くなった。
【００５７】
このように、形状規定部材の溶湯に対する接触角を適切な範囲とすることで、製造された鋳物の寸法精度を向上させることができた。
【００５８】
以上、本発明を上記実施の形態および実施例に即して説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  保持炉
１１  形状規定部材
１２  支持部材
１３  スタータ
１４  駆動部
１５  冷却部
２１、２２  板状部材
２３_１〜２３_４  連結部材
２５  溶湯通過部
【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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