(57)【要約】【課題】鋳造する鋳物に所定の曲げ角度を有する曲げ形状を形成可能な引上式連続鋳造方法を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る引上式連続鋳造方法は、溶湯保持炉１０１に保持された溶湯Ｍ１の湯面から溶湯Ｍ１を引き上げて、鋳造する鋳物Ｍ３の断面形状を規定する形状規定部材１０２の溶湯通過部１０３を通過させ、凝固させることにより、鋳物Ｍ３を第１方向に沿って形成した後に第２方向に方向を変えて形成して当該鋳物Ｍ３に曲げ形状を形成する、引上式連続鋳造方法であって、鋳物Ｍ３を第１方向に沿って形成した後に第２方向に方向を変えて形成することで鋳物Ｍ３に曲げ形状を形成する場合、第１方向に溶湯Ｍ１を引き上げるステップと、曲げ形状部分が溶湯通過部１０３を通過した後から凝固界面に至るまでの間に、第２方向よりも第１方向に対する角度が大きい第３方向に引き上げ方向を変えて、溶湯Ｍ１を引き上げるステップと、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持炉に保持された溶湯の湯面から前記溶湯を引き上げて、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材の溶湯通過部を通過させ、凝固させることにより、前記鋳物を第１方向に沿って形成した後に第２方向に方向を変えて形成して当該鋳物に曲げ形状を形成する、引上式連続鋳造方法であって、
前記第１方向に前記溶湯を引き上げるステップと、
前記曲げ形状部分が前記溶湯通過部を通過した後から凝固界面に至るまでの間に、前記第２方向よりも前記第１方向に対する角度が大きい第３方向に引き上げ方向を変えて、前記溶湯を引き上げるステップと、を備えた、引上式連続鋳造方法。
【請求項２】
前記曲げ形状部分が前記凝固界面に至ったときに前記溶湯通過部から前記凝固界面を向いた方向が前記第２方向となるように、前記第３方向を決定する、請求項１に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項３】
前記曲げ形状部分が前記凝固界面に至った後、前記第２方向に引き上げ方向を変えて前記溶湯を引き上げるステップと、をさらに備えた、請求項１又は２に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項４】
前記曲げ形状部分が前記溶湯通過部と前記凝固界面との中間又はそれより前記凝固界面に近い場合に、前記第３方向に引き上げ方向を変えて、前記溶湯を引き上げる、請求項１〜３の何れか一項に記載の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。
【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に記載の自由鋳造方法では、形状規定部材を介して引き上げられた溶湯を冷却ガスによって冷却して凝固させているため、凝固界面は形状規定部材よりも上側に位置する。そのため、溶湯の引き上げ方向を変化させることで鋳物に曲げ形状を形成する場合、溶湯の引き上げ方向の変化に遅れて当該溶湯が凝固することになる。そのため、引き上げ方向の変化前に引き上げられた溶湯が、引き上げ方向の変化後に引き上げられた溶湯に引き寄せられてしまい、曲げ形状が鈍ってしまう。その結果、鋳物に所定の曲げ角度を有する曲げ形状を形成することができない、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、鋳造する鋳物に所定の曲げ角度を有する曲げ形状を形成することが可能な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方法は、保持炉に保持された溶湯の湯面から前記溶湯を引き上げて、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材の溶湯通過部を通過させ、凝固させることにより、前記鋳物を第１方向に沿って形成した後に第２方向に方向を変えて形成して当該鋳物に曲げ形状を形成する、引上式連続鋳造方法であって、前記第１方向に前記溶湯を引き上げるステップと、前記曲げ形状部分が前記溶湯通過部を通過した後から凝固界面に至るまでの間に、前記第２方向よりも前記第１方向に対する角度が大きい第３方向に引き上げ方向を変えて、前記溶湯を引き上げるステップと、を備えるものである。
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造方法は、曲げ形状部分が凝固界面に近づいてから溶湯の引き上げ方向を変化させている。それにより、曲げ形状部分より先に引き上げられた溶湯は、溶湯の引き上げ方向の変化時には大部分が凝固しているため、引き上げ方向の変化後に引き上げられた溶湯の影響を受けずに一定の形状を維持することができる。その結果、曲げ形状の鈍りを抑制することができる。また、第２方向よりも第１方向に対する角度が大きい第３方向に引き上げ方向を変えて溶湯を引き上げている。それにより、溶湯の引き上げ方向を変化させてから曲げ形状部分が凝固界面に至るまでの短い期間に、保持溶湯Ｍ２の延在方向を、第２方向と一致させることができる。その結果、鋳物に所定の曲げ角度を有する曲げ形状を形成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、鋳造する鋳物に所定の曲げ角度を有する曲げ形状を形成することが可能な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】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る自由鋳造装置の模式的断面図である。
【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】鋳物の成形品の一例を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係る自由鋳造方法を説明するための図である。
【図５】従来の鋳物の鋳造方法を説明するための図である。
【図６】鋳物の成形品の他の一例を示す断面図である。
【図７】実施の形態１に係る自由鋳造方法を説明するための図である。
【図８】従来の鋳物の鋳造方法を説明するための図である。
【図９】鋳物の鋳造結果を示す画像である。
【図１０】実施の形態２に係る形状規定部材２０２の平面図である。
【図１１】実施の形態２に係る形状規定部材２０２の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
＜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、冷却ガス供給部１０７、及び、引上機１０８を備えている。
なお、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。
【００１２】
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は他の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。
【００１４】
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。
一方、形状規定部材１０２の下面を湯面から所定の距離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。
【００１５】
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。なお、図２におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。
【００１６】
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、形状規定部材１０２の溶湯通過部１０３を通過する。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。
【００１７】
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；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。
【００１８】
冷却ガスノズル（冷却部）１０６は、冷却ガス供給部１０７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；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、引上機１０８の水平方向の移動に合わせて、水平方向に移動することができる。
【００１９】
スタータＳＴに連結された引上機１０８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、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、保持溶湯Ｍ２を斜め方向に導出することができる。そのため、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、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。
【００２０】
続いて、図１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。
【００２１】
まず、引上機１０８によりスタータＳＴを降下させ、形状規定部材１０２の溶湯通過部１０３を通して、スタータＳＴの先端部を溶湯Ｍ１に浸漬させる。
【００２２】
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、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。
【００２３】
次に、スタータＳＴ（又は、保持溶湯Ｍ２が凝固して形成された鋳物Ｍ３）は、冷却ガスノズル１０６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。
【００２４】
ここで、溶湯Ｍ１の引き上げ方向を変化させることにより、鋳物Ｍ３に曲げ形状を形成することができる。以下、詳細に説明する。
【００２５】
図３は、図１に示す自由鋳造装置によって鋳造された鋳物Ｍ３の成形品の一例を示す断面図である。なお、図３におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。
【００２６】
図３に示す鋳物Ｍ３の成形品では、鉛直上方向（ｚ軸方向；以下、第１方向と称す）に沿って成形品の一部（図中の１，２；以下、鋳物Ｍ３＿１，Ｍ３＿２とも称す）が形成された後、続けて、第１方向に対して角度θ１だけｘ軸方向プラス側に傾いた方向（以下、第２方向と称す）に沿って成形品の他の一部（図中の３，４；以下、鋳物Ｍ３＿３，Ｍ３＿４とも称す）が形成されている。ここで、鋳物Ｍ３＿２，Ｍ３＿３の境界近傍には所定の曲げ角度αを有する曲げ形状が形成されている。なお、角度θ１は角度αに対する補角である。
【００２７】
図４は、図３に示す鋳物Ｍ３の成形品の自由鋳造方法を説明するための図である。なお、図４におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。以下では、説明の簡略化のため、溶湯Ｍ１の引き上げ速度や冷却条件が一定である場合について説明する。そのため、凝固界面も一定となる。
【００２８】
まず、溶湯Ｍ１を第１方向に連続して引き上げることで、第１方向に沿って延在する保持溶湯Ｍ２（図中の１，２；以下、保持溶湯Ｍ２＿１，Ｍ２＿２とも称す）を順次形成する（期間ｔ０〜ｔ２）。
【００２９】
さらに溶湯Ｍ１を第１方向に引き上げることで、保持溶湯Ｍ２＿１，Ｍ２＿２に続けて、第１方向に沿って延在する保持溶湯Ｍ２＿３（図中の３）を形成する（期間ｔ２〜ｔ３）。このとき、保持溶湯Ｍ２＿１は、凝固界面に達するため、凝固して、第１方向に沿って延在する鋳物Ｍ３＿１を形成する（期間ｔ２〜ｔ３）。なお、期間ｔ２〜ｔ３では、保持溶湯Ｍ２＿３の引き上げ方向は保持溶湯Ｍ２＿１，Ｍ２＿２と同じく第１方向のままである。つまり、期間ｔ２〜ｔ３では、曲げ形状部分（保持溶湯Ｍ２＿２，Ｍ２＿３の境界近傍）に曲げ形状は付与されない。そのため、保持溶湯Ｍ２＿１は、保持溶湯Ｍ２＿２，Ｍ２＿３に引き寄せられて形状変化することなく凝固することができる。
【００３０】
次に、曲げ形状部分が凝固界面に近づいたら、第１方向に対して角度θ２（θ２＞θ１）だけｘ軸方向プラス側に傾いた方向（以下、第３方向と称す）に引き上げ方向を変えて、溶湯Ｍ１の引き上げを開始する（時刻ｔ３）。図４の例では、曲げ形状部分が溶湯通過部１０３と凝固界面との中間に位置したときに、第１方向から第３方向に引き上げ方向を変えて、溶湯Ｍ１の引き上げを開始する（時刻ｔ３）。それにより、第３方向に沿って延在する保持溶湯Ｍ２＿４（図中の４の点線で囲まれた領域）を形成する（期間ｔ３〜ｔ４）。ここで、第１方向に沿って形成された保持溶湯Ｍ２＿３（図中の点線で囲まれた領域）は、凝固前であるため、第３方向に沿って形成された保持溶湯Ｍ２＿４（図中の点線で囲まれた領域）に引き寄せられて形状変化し、保持溶湯Ｍ２＿４とともに、溶湯通過部１０３と凝固界面とを結ぶ線分に沿って延在して形成されることとなる（図中の実線で囲まれた領域）。なお、曲げ形状部分が凝固界面に至った時点での、溶湯通過部１０３から凝固界面を向いた方向、即ち、保持溶湯Ｍ２＿３，Ｍ２＿４の延在方向が、第２方向となるように、角度θ２の値が設定される。
【００３１】
また、このとき、保持溶湯Ｍ２＿２は、凝固界面に達するため、凝固して、第１方向に沿って延在する鋳物Ｍ３＿２を形成する（期間ｔ３〜ｔ４）。ここで、上記したように、曲げ形状部分が凝固界面に近づいてから溶湯Ｍ１の引き上げ方向を変化させているため、鋳物Ｍ３＿１が保持溶湯Ｍ２に引き寄せられずに形状変化しないことはもちろんのこと、保持溶湯Ｍ２＿２も、保持溶湯Ｍ２＿３，Ｍ２＿４に引き寄せられて形状変化する前に、又は、その影響が小さいうちに、凝固する。その結果、第１方向に沿って延在する所望の鋳物Ｍ３＿２を形成することができる。
【００３２】
曲げ形状部分が凝固界面に至った後は、鋳物Ｍ３＿３，Ｍ３＿４の成形方向である第２方向に引き上げ方向を変えて、溶湯Ｍ１を引き上げる（期間ｔ４〜ｔ６）。このとき、保持溶湯Ｍ２＿３，Ｍ２＿４は、凝固界面に達するため、第２方向に沿って延在する形状を維持したまま凝固して鋳物Ｍ３＿３，Ｍ３＿４を形成する。
【００３３】
その結果、第１方向に沿って延在する鋳物Ｍ３＿１，Ｍ３＿２と、第２方向に沿って延在する鋳物Ｍ３＿３，Ｍ３＿４と、により構成され、かつ、所定の曲げ角度αの曲げ形状を有する鋳物Ｍ３の成形品を形成することができる。
【００３４】
図５は、図４の比較例として、従来の鋳物Ｍ３の鋳造方法を説明するための図である。図５の例では、曲げ形状部分（保持溶湯Ｍ２＿２，Ｍ２＿３の境界近傍）が溶湯通過部１０３に至ると同時に、溶湯Ｍ１の引き上げ方向を第１方向から第２方向に変化させている（時刻ｔ２）。しかしながら、保持溶湯Ｍ２は、溶湯Ｍ１の引き上げ方向の変化に遅れて凝固する。そのため、引き上げ方向の変化前に引き上げられた溶湯（保持溶湯Ｍ２＿１，Ｍ２＿２）が、引き上げ方向の変化後に引き上げられた溶湯（保持溶湯Ｍ２＿３）に引き寄せられてしまい、曲げ形状が鈍ってしまう。その結果、鋳物に所定の曲げ角度を有する曲げ形状を形成することができない。
【００３５】
それに対し、図４に示す本実施の形態に係る引上式連続鋳造方法は、曲げ形状部分が凝固界面に近づいてから溶湯Ｍ１の引き上げ方向を変化させている。それにより、曲げ形状部分より先に引き上げられた溶湯Ｍ１は、溶湯Ｍ１の引き上げ方向の変化時には（少なくとも図５の場合よりも）大部分が凝固しているため、引き上げ方向の変化後に引き上げられた溶湯Ｍ１の影響を受けずに一定の形状を維持することができる。その結果、曲げ形状の鈍りを抑制することができる。また、第２方向よりも第１方向に対する角度が大きい第３方向に引き上げ方向を変えて溶湯Ｍ１を引き上げている。それにより、溶湯Ｍ１の引き上げ方向を変化させてから曲げ形状部分が凝固界面に至るまでの短い期間に、保持溶湯Ｍ２の延在方向を、第２方向と一致させることができる。その結果、鋳物Ｍ３に所定の曲げ角度を有する曲げ形状を形成することができる。
【００３６】
図６は、図１に示す自由鋳造装置によって鋳造された鋳物Ｍ３の成形品の他の一例を示す断面図である。なお、図６におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。
【００３７】
図６に示す鋳物Ｍ３の成形品では、鉛直上方向（ｚ軸方向；以下、第２方向と称す）に対して角度θ１だけｘ軸方向プラス側に傾いた方向（以下、第１方向と称す）に沿って成形品の一部（鋳物Ｍ３＿１，Ｍ３＿２）が形成された後、続けて、第２方向に沿って成形品の他の一部（鋳物Ｍ３＿３，Ｍ３＿４）が形成されている。ここで、鋳物Ｍ３＿２，Ｍ３＿３の境界近傍には所定の曲げ角度αを有する曲げ形状が形成されている。
【００３８】
図７は、図６に示す鋳物Ｍ３の成形品の自由鋳造方法を説明するための図である。なお、図７におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。図７に示す自由鋳造方法は、図４に示す自由鋳造方法と比較して、第１方向及び第２方向のそれぞれの向きが異なる以外、基本的には同じであるため、その説明を省略する。図８は、図７の比較例として、従来の鋳物Ｍ３の鋳造方法を説明するための図である。図８も、図５と比較して、第１方向及び第２方向のそれぞれの向きが異なる以外、基本的には同じであるため、その説明を省略する。
【００３９】
図９は、本実施の形態に係る自由鋳造方法によって鋳造された鋳物Ｍ３の断面の画像である。なお、図９には、比較例として、従来の鋳造方法にて鋳造された鋳物Ｍ３の断面の画像も示されている。図９に示すように、従来の鋳造方法にて鋳造された鋳物Ｍ３の曲げ形状が鈍っているのに対し、本実施の形態に係る自由鋳造方法にて鋳造された鋳物Ｍ３の曲げ形状は鈍っていないのがわかる。
【００４０】
このように、本実施の形態に係る自由鋳造方法は、曲げ形状部分が凝固界面に近づいてから溶湯Ｍ１の引き上げ方向を変化させている。それにより、曲げ形状部分より先に引き上げられた溶湯Ｍ１は、溶湯Ｍ１の引き上げ方向の変化時には大部分が凝固しているため、引き上げ方向の変化後に引き上げられた溶湯Ｍ１の影響を受けずに一定の形状を維持することができる。その結果、曲げ形状の鈍りを抑制することができる。また、第２方向よりも第１方向に対する角度が大きい第３方向に引き上げ方向を変えて溶湯Ｍ１を引き上げている。それにより、溶湯Ｍ１の引き上げ方向を変化させてから曲げ形状部分が凝固界面に至るまでの短い期間に、保持溶湯Ｍ２の延在方向を、第２方向（鋳物Ｍ３の成形方向）と一致させることができる。その結果、鋳物Ｍ３に所定の曲げ角度を有する曲げ形状を形成することができる。
【００４１】
本実施の形態では、曲げ形状部分が溶湯通過部１０３と凝固界面との中間に位置するときに、溶湯Ｍ１の引き上げ方向を変化させた場合について説明したが、これに限られない。溶湯Ｍ１の引き上げ方向の変化タイミングは、曲げ形状部分が溶湯通過部１０３を通過してから凝固界面に至るまでの間であればいつでも良い。ただし、曲げ形状部分が凝固界面に至った時点での、溶湯通過部１０３から凝固界面を向いた方向が、第２方向となるように、角度θ２の値を調整する必要がある。例えば、溶湯Ｍ１の引き上げ方向の変化タイミングが、曲げ形状部分が凝固界面に近いときであるほど、より精度良く鋳物Ｍ３に曲げ形状を形成することができる。他方、溶湯Ｍ１の引き上げ方向の変化タイミングが、曲げ形状部分が溶湯通過部１０３に近いときであるほど、溶湯Ｍ１の引き上げ方向の変化が小さくなるため、引き上げ方向の変化により保持溶湯Ｍ２が千切れたりするのを防ぐことができる。曲げ形状部分が溶湯通過部１０３と凝固界面との中間又はそれより凝固界面に近いときに、溶湯Ｍ１の引き上げ方向を変化させることが好ましい。
【００４２】
また、本実施の形態では、鋳物Ｍ３に１つの曲げ形状を形成するために、溶湯Ｍ１の引き上げ方向を１度のみ変化させた場合を例に説明したが、これに限られない。鋳物Ｍ３に１つの曲げ形状を形成するために、溶湯Ｍ１の引き上げ方向を２度以上変化させてもよい。
【００４３】
＜実施の形態２＞
次に、図１０及び図１１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１０は、実施の形態２に係る形状規定部材２０２の平面図である。図１１は、実施の形態２に係る形状規定部材２０２の側面図である。なお、図１０及び図１１におけるｘｙｚ座標も、図１と一致している。
【００４４】
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２に係る形状規定部材２０２は、図１０に示すように、４枚の矩形状の形状規定板２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄを備えている。すなわち、実施の形態２に係る形状規定部材２０２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２０３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２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、同調してｚ軸方向に移動することができる。
【００４５】
図１０に示すように、形状規定板２０２ａ、２０２ｂは、ｙ軸方向に並んで対向配置されている。また、図１１に示すように、形状規定板２０２ａ、２０２ｂは、ｚ軸方向には同じ高さで配置されている。形状規定板２０２ａ、２０２ｂの間隔が、溶湯通過部２０３の幅ｗ１を規定している。そして、形状規定板２０２ａ、２０２ｂが、独立してｙ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２０３の幅ｗ１を測定するために、図１０及び図１１に示すように、形状規定板２０２ａ上にレーザ変位計Ｓ１、形状規定板２０２ｂ上にレーザ反射板Ｓ２を設けてもよい。
【００４６】
また、図１０に示すように、形状規定板２０２ｃ、２０２ｄ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２０２ｃ、２０２ｄは、ｚ軸方向には同じ高さで配置されている。形状規定板２０２ｃ、２０２ｄの間隔が、溶湯通過部２０３の厚さｔ１を規定している。そして、形状規定板２０２ｃ、２０２ｄ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２０２ａ、２０２ｂは、形状規定板２０２ｃ、２０２ｄの上側に接触するように配置されている。
【００４７】
次に、図１０及び図１１を参照して、形状規定板２０２ａの駆動機構について説明する。図１０及び図１１に示すように、形状規定板２０２ａの駆動機構は、スライドテーブルＴ１、Ｔ２、リニアガイドＧ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２、アクチュエータＡ１、Ａ２、ロッドＲ１、Ｒ２を備えている。なお、形状規定板２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄも形状規定板２０２ａと同様に駆動機構を備えているが、図１０及び図１１では省略されている。
【００４８】
図１０及び図１１に示すように、形状規定板２０２ａは、ｙ軸方向にスライド可能なスライドテーブルＴ１に載置、固定されている。スライドテーブルＴ１は、ｙ軸方向に平行して延設された１対のリニアガイドＧ１１、Ｇ１２上に、摺動自在に載置されている。また、スライドテーブルＴ１は、アクチュエータＡ１からｙ軸方向に延設されたロッドＲ１に連結されている。以上のような構成により、形状規定板２０２ａは、ｙ軸方向にスライドすることができる。
【００４９】
また、図１０及び図１１に示すように、リニアガイドＧ１１、Ｇ１２、及びアクチュエータＡ１は、ｚ軸方向にスライド可能なスライドテーブルＴ２上に載置、固定されている。スライドテーブルＴ２は、ｚ軸方向に平行して延設された１対のリニアガイドＧ２１、Ｇ２２上に、摺動自在に載置されている。また、スライドテーブルＴ２は、アクチュエータＡ２からｚ軸方向に延設されたロッドＲ２に連結されている。リニアガイドＧ２１、Ｇ２２、及びアクチュエータＡ２は、水平な床面や台座（不図示）などに固定されている。以上のような構成により、形状規定板２０２ａは、ｚ軸方向にスライドすることができる。なお、アクチュエータＡ１、Ａ２として、油圧シリンダ、エアシリンダ、モータなどを挙げることができる。
その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５０】
実施の形態２に係る自由鋳造方法では、実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、形状規定部材２０２の溶湯通過部２０３の厚さｔ１、幅ｗ１を変更することができる。そのため、鋳物の寸法（厚さｔ、幅ｗ）自由に変更することができる。
【００５１】
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】
【００５２】
１０１  溶湯保持炉
１０２、２０２  形状規定部材
１０３、２０３  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  冷却ガス供給部
１０８  引上機
２０２ａ〜２０２ｄ  形状規定板
Ａ１、Ａ２  アクチュエータ
Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２  リニアガイド
Ｍ１  溶湯
Ｍ２  保持溶湯
Ｍ３  鋳物
Ｒ１、Ｒ２  ロッド
Ｓ１  レーザ変位計
Ｓ２  レーザ反射板
ＳＩＦ  凝固界面
ＳＴ  スタータ
Ｔ１、Ｔ２  スライドテーブル
【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１０】
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【図１１】
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【図９】
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