(57)【要約】【課題】鋳物における接合部の強度低下が抑制された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。【解決手段】保持炉１０１に保持された溶湯Ｍ１に金属部材Ｍ３、Ｍ４を浸漬させ、金属部材Ｍ３により溶湯を引き上げながら鋳物Ｍ５を製造する引上式連続鋳造方法であって、金属部材Ｍ３、Ｍ４を溶湯Ｍ１に浸漬させた後、浸漬させた金属部材Ｍ４の近傍の溶湯Ｍ１を撹拌することを特徴とする引上式連続鋳造方法。浸漬させた金属部材Ｍ４の表面に形成されていた酸化膜や付着していた異物などを除去することができる。【選択図】図１
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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に金属部材を浸漬させ、当該金属部材により前記溶湯を引き上げながら鋳物を製造する引上式連続鋳造方法であって、
前記金属部材を前記溶湯に浸漬させた後、浸漬させた前記金属部材の近傍の前記溶湯を撹拌する、
引上式連続鋳造方法。
【請求項２】
前記金属部材により前記溶湯を引き上げる際、
前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げる、
請求項１に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項３】
前記金属部材は鋳物であって、当該鋳物における前記溶湯に浸漬させた部位を溶融させた後、前記溶湯を撹拌する、
請求項１又は２に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項４】
前記金属部材及び前記溶湯の少なくともいずれか一方に、超音波振動を付与することにより前記溶湯を撹拌する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項５】
保持炉に保持された溶湯に金属部材を浸漬させ、当該金属部材により前記溶湯を引き上げながら鋳物を製造する引上式連続鋳造装置であって、
浸漬された前記金属部材の近傍の前記溶湯を撹拌する溶湯撹拌手段を備えた、
引上式連続鋳造装置。
【請求項６】
前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材をさらに備え、
前記形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げる、
請求項５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通過させながら、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において、例えば１回の鋳造では成形困難な鋳物を２回に分割して鋳造する場合がある。この場合、１回目に鋳造された鋳物をスタータとして２回目の鋳造を行うことになる。そのため、１回目に鋳造された鋳物と２回目に鋳造された鋳物とが接合される。ここで、このような鋳物における接合部の強度は、非接合部の強度に比べ、著しく低下してしまうという問題があった。原因としては、１回目に鋳造された鋳物の表面に形成された酸化被膜が、接合部に残留することが考えられる。なお、３回以上に分割して鋳造される鋳物はもちろんのこと、スタータを製品の一部として用いる鋳物も接合部を有するため、同様の問題が生じ得る。
【０００６】
本発明は、上記を鑑みなされたものであって、鋳物における接合部の強度低下が抑制された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方法は、
保持炉に保持された溶湯に金属部材を浸漬させ、当該金属部材により前記溶湯を引き上げながら鋳物を製造する引上式連続鋳造方法であって、
前記金属部材を前記溶湯に浸漬させた後、浸漬させた前記金属部材の近傍の前記溶湯を撹拌するものである。
このような構成により、浸漬させた金属部材の表面に形成されていた酸化膜や付着していた異物などを除去することができる。その結果、鋳物における接合部の強度低下を抑制することができる。
【０００８】
前記金属部材により前記溶湯を引き上げる際、前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げることが好ましい。このような構成により、このような構成により、鋳物を精度良く成形することができる。
また、前記金属部材は鋳物であって、当該鋳物における前記溶湯に浸漬させた部位を溶融させた後、前記溶湯を撹拌することが好ましい。このようなに、鋳物同士の接合に特に好適である。
さらに、前記金属部材及び前記溶湯の少なくともいずれか一方に、超音波振動を付与することにより前記溶湯を撹拌することが好ましい。このような構成により、浸漬させた金属部材の表面に形成されていた酸化膜や付着していた異物などを効果的に除去することができる。
【０００９】
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造装置は、
保持炉に保持された溶湯に金属部材を浸漬させ、当該金属部材により前記溶湯を引き上げながら鋳物を製造する引上式連続鋳造装置であって、
浸漬された前記金属部材の近傍の前記溶湯を撹拌する溶湯撹拌手段を備えたものである。
このような構成により、浸漬させた金属部材の表面に形成されていた酸化膜や付着していた異物などを除去することができる。その結果、鋳物における接合部の強度低下を抑制することができる。
【００１０】
前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材をさらに備え、前記形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げることが好ましい。このような構成により、鋳物を精度良く成形することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、鋳物における接合部の強度低下が抑制された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】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係る自由鋳造装置の模式的断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る形状規定部材１０２の平面図である。
【図３】溶湯を斜め方向に引き上げた場合を模式的に示す拡大断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る自由鋳造方法を説明するための模式的断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る自由鋳造方法を説明するための模式的断面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る自由鋳造方法を説明するための模式的断面図である。
【図７】第１の実施の形態に係る自由鋳造方法を説明するための模式的断面図である。
【図８】第１の実施の形態に係る自由鋳造方法を説明するための模式的断面図である。
【図９】第１の実施の形態に係る自由鋳造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１０】非接合部、比較例の接合部、実施例の接合部の引張強さを比較したグラフである。
【図１１】比較例の接合部のミクロ組織である。
【図１２】第１の実施の形態の変形例に係る形状規定部材１０２の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（第１の実施の形態）
まず、図１を参照して、第１の実施の形態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、第１の実施の形態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、第１の実施の形態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、引上機１０８、溶湯撹拌部材１０９、アクチュエータ１１０を備えている。
なお、当然のことながら、図１に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。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。
【００１５】
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ＭＭＳ）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ＭＭＳ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はアルミニウム以外の金属やその合金であってもよい。
【００１６】
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、湯面ＭＭＳ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。
【００１７】
図１の例では、形状規定部材１０２の下側の主面（下面）が湯面ＭＭＳに接触するように配置されている。そのため、湯面ＭＭＳに形成される酸化膜や湯面ＭＭＳ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ＭＭＳ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ＭＭＳ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。
【００１８】
図２は、第１の実施の形態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。
【００１９】
ここで、図２には、形状規定部材１０２よりも下側（ｚ軸方向マイナス側）に位置する溶湯撹拌部材１０９も併せて図示されている。図１及び図２に示すように、ｘ軸方向に延設された棒状の溶湯撹拌部材１０９が、アクチュエータ１１０によりｙ軸方向に往復運動する。このような構成により、形状規定部材１０２の直下に位置する溶湯Ｍ１を撹拌することができる。
【００２０】
そのため、鋳造開始時に溶湯Ｍ１に浸漬されたスタータＳＴや鋳物の表面に形成された酸化膜や付着した異物を効果的に除去することができる。その結果、スタータＳＴと鋳物との接合面や鋳物同士の接合部への酸化膜や異物の残留を抑制し、非接合部に対する接合部の強度低下を抑制することができる。
【００２１】
なお、溶湯撹拌する手段は、溶湯撹拌部材１０９に限定されない。例えば、溶湯Ｍ１に超音波振動を付与することにより、溶湯Ｍ１を撹拌してもよい。あるいは、スタータＳＴや鋳物Ｍ３に超音波振動を付与することにより、溶湯Ｍ１を撹拌してもよい。
【００２２】
図１に示すように、溶湯Ｍ１は、その表面膜や表面張力により鋳物Ｍ３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。すなわち、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から外力が付与され、鋳物Ｍ３の断面形状が規定される。ここで、溶湯の表面膜や表面張力によって、鋳物Ｍ３に追従して湯面ＭＭＳ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。
【００２３】
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（鉛直方向つまり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ＭＭＳ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。
【００２４】
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、間接的に保持溶湯Ｍ２を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（鉛直方向つまり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ＭＭＳ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の水平方向への移動に合わせて、水平方向に移動することができる。
【００２５】
スタータＳＴにチャック部１０８ａを介して連結された引上機１０８により鋳物Ｍ３を引き上げつつ、冷却ガスにより鋳物Ｍ３を冷却する。これにより、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。
【００２６】
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。
【００２７】
ここで、チャック部１０８ａは、１対の板状部材がｙ軸方向に延設されたピンにより回転可能に連結されたヒンジ構造を有している。そのため、スタータＳＴをチャッキングする角度（チャッキング角度）を変更することができる。一方の板状部材は引上機１０８の本体に固定され、他方の板状部材はスタータＳＴに固定される。そのため、スタータＳＴを湯面ＭＭＳに平行な軸（図１の例ではｙ軸）を軸として回転させることができる。ここで、１対の板状部材のなす角は変更可能であるとともに固定可能である。すなわち、なす角を変更した後、その角度に固定して使用する。
【００２８】
このように、チャック部１０８ａは、スタータＳＴをチャッキングした状態で、スタータＳＴを回転させてチャッキング角度を変更することができる。そのため、チャッキング角度を変更するためにチャッキングし直す必要がなく、鋳物の生産性に優れている。なお、チャック部１０８ａはヒンジ構造に限定されるものではなく、チャッキングしたスタータＳＴを、湯面ＭＭＳに平行な軸（図１の例ではｙ軸）を軸として回転させることができる構造であればよい。
【００２９】
ここで、図３を参照して、溶湯を斜め方向に引き上げた場合の問題点について説明する。図３は、溶湯を斜め方向に引き上げた場合を模式的に示す拡大断面図である。なお、図３におけるｘｙｚ座標も、図１と一致している。
【００３０】
図３に示すように、湯面ＭＭＳと引上方向（引上速度Ｖの方向）とのなす角度を引上角度θ（０°≦θ≦９０°）とする。ここで、この引上角度θは形状規定部材１０２の上面（上側の主面）と引上方向とのなす角でもある。引上速度Ｖ及び引上角度θは、引上機１０８による鉛直方向への引上速度Ｖｚと水平方向への移動速度Ｖｘｙとから定まる。なお、図３の例では、引上機１０８はｙ軸方向へは移動せず、ｘ軸方向のみに移動している。また、図３に示すように、凝固界面ＳＩＦは引上方向に対して略垂直になることが実験的に確認されている。
【００３１】
図３に破線で示すように、引上角度θが小さくなると、形状規定部材１０２を通過した保持溶湯Ｍ２が形状規定部材１０２の上面と濡れてしまい、もはや鋳物Ｍ３の断面形状を制御できなくなる。実験では、引上角度θが３０°以下では、保持溶湯Ｍ２と形状規定部材１０２の上面との濡れが発生した。一方、引上角度θが４５°以上では、保持溶湯Ｍ２と形状規定部材１０２の上面との濡れは発生しなかった。従って、溶湯の引上角度θが３０°以下になるような鋳物は成形することができない。すなわち、従来の自由鋳造装置では、成形可能な鋳物形状に制約があった。
【００３２】
これに対し、第１の実施の形態に係る自由鋳造装置では、上述の通り、引上機１０８のチャック部１０８ａによりスタータＳＴのチャッキング角度を変更することができる。そのため、第１の実施の形態に係る自由鋳造装置では、引上角度θが濡れの発生しない所定の基準角度（第１の角度）まで減少したら、鋳造を一旦停止する。基準角度は、３０°より大きいことが好ましい。そして、鋳造を再開する際に、最初に鉛直方向に引き上げられるように、スタータＳＴのチャッキング角度を変更する。その後、そのチャッキング角度を維持した状態で、鋳造を再開する。さらに、引上角度θが上記所定の基準角度まで減少したら、上述の一連の動作を繰り返す。従って、第１の実施の形態に係る自由鋳造装置では、従来の自由鋳造装置では成形不可能であった鋳物を成形することができる。
【００３３】
次に、図４〜図９を参照して、第１の実施の形態に係る自由鋳造方法について説明する。図４〜図９は、第１の実施の形態に係る自由鋳造方法を説明するための模式的断面図である。ここでは、縦断面が略Ｌ字形状に湾曲した（すなわち湾曲角が約９０°）鋳物を鋳造する場合について説明する。このような鋳物は、従来の自由鋳造装置では成形不可能であった。
【００３４】
まず、チャック部１０８ａを介して引上機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。図４に示すように、スタータＳＴの長手方向が鉛直方向になるように、ヒンジ構造のチャック部１０８ａが直線状に開いた状態で、スタータＳＴに固定されている。
【００３５】
次に、図４に示すように、所定の速度でスタータＳＴを鉛直上向きに引き上げ始める。ここで、スタータＳＴが湯面ＭＭＳから離間しても、表面膜や表面張力によって、スタータＳＴに追従して湯面ＭＭＳから引き上げられた保持溶湯Ｍ２が形成される。図４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。ここで、スタータＳＴあるいは鋳物Ｍ３が冷却ガスにより冷却されているため、保持溶湯Ｍ２が間接的に冷却され、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。
【００３６】
次に、図５に示すように、湾曲部を成形するために斜め方向に溶湯を引き上げながら鋳造する。ここで、湾曲部の湾曲角が大きくなるにつれて、引上角度θは徐々に小さくなっていく。
【００３７】
次に、図６に示すように、引上角度θが所定の基準角度に到達したら、その引上角度θを維持したまま、直線状の接続部Ｍ４を鋳造する。この接続部Ｍ４を鋳造した後、接続部Ｍ４を保持溶湯Ｍ２から切り離し、鋳造を一時停止する。接続部Ｍ４は製品を構成せず、鋳造を再開する際に溶湯Ｍ１に浸漬され、再溶融される部位である。ここで、接続部Ｍ４を保持溶湯Ｍ２から切り離さなくてもよいが、切り離した方がチャッキング角度の変更が容易になり好ましい。
【００３８】
次に、図７に示すように、ヒンジ構造のチャック部１０８ａを折り曲げることにより、接続部Ｍ４の長手方向が鉛直方向に一致するように、スタータＳＴをｙ軸回りに回転させる。チャック部１０８ａを折曲角はその角度で固定する。その後、チャック部１０８ａを介して引上機１０８によりスタータＳＴを再度降下させ、形状規定部材１０２の溶湯通過部１０３を通して、接続部Ｍ４を溶湯Ｍ１に浸漬させる。接続部Ｍ４の長手方向を鉛直方向に一致させる（湯面ＭＭＳに対して垂直にする）ことにより、接続部Ｍ４の溶湯Ｍ１への浸漬を容易にすることができる。
【００３９】
次に、図８に示すように、接続部Ｍ４を溶解させた後、図１及び図２に示した溶湯撹拌部材１０９をｙ軸方向に往復運動させ、溶湯Ｍ１を撹拌する。これにより、溶湯Ｍ１に浸漬させた接続部Ｍ４の表面に形成されていた酸化膜や付着していた異物が、鋳物の接合面ＢＦ（図９参照）に残留することを抑制することができる。その結果、非接合部に対する接合部の強度低下を抑制することができる。その後、所定の速度でスタータＳＴを鉛直上向きに引き上げ、鋳造を再開する。鋳造を再開する際の引上角度θ（第２の角度）は、直角でなくてもよく、基準角度より大きければよい。
【００４０】
そして、図９に示すように、湾曲部を継続して成形するために斜め方向に溶湯を引き上げながら鋳造する。これにより、接合面ＢＦを介して一体に接続された鋳物Ｍ３と鋳物Ｍ５とからなる縦断面略Ｌ字形状の鋳物が得られる。
【００４１】
以上に説明したように、第１の実施の形態に係る自由鋳造方法では、鋳造再開時に、溶湯Ｍ１に浸漬させた接続部Ｍ４を溶解後、その近傍の溶湯Ｍ１を撹拌する。これにより、接続部Ｍ４の表面に形成されていた酸化膜や付着していた異物が、鋳物の接合面ＢＦに残留することを抑制し、接合部の強度低下を抑制することができる。
【００４２】
なお、第１の実施の形態に係る自由鋳造方法は、スタータＳＴを製品の一部として用いる鋳物にも適用できる。つまり、鋳造開始時に、溶湯Ｍ１に浸漬させたスタータＳＴ近傍の溶湯Ｍ１を撹拌してもよい。これにより、スタータＳＴの表面に形成されていた酸化膜や付着していた異物が除去され、スタータＳＴと鋳物Ｍ３との接合部の強度低下を抑制することができる。
【００４３】
ここで、図１０は、非接合部、比較例の接合部、実施例の接合部の引張強さを比較したグラフである。比較例では、溶湯Ｍ１に浸漬させた接続部Ｍ４近傍の溶湯Ｍ１を撹拌しなかった。一方、実施例では、溶湯Ｍ１に浸漬させた接続部Ｍ４近傍の溶湯Ｍ１を撹拌した。図１０に示すように、比較例の接合部の引張強さは、ばらつきが大きい上に、平均値は非接合部の引張強さの平均値の半分以下であった。これに対し、実施例の接合部の引張強さは、非接合部と同程度のばらつきであり、平均値は非接合部の引張強さの平均値の８〜９割程度であった。このように、溶湯Ｍ１に浸漬させた接続部Ｍ４近傍の溶湯Ｍ１を撹拌することにより、接合部の強度低下を効果的に抑制することができた。
【００４４】
図１１は、比較例の接合部のミクロ組織である。先に鋳造した鋳物Ａ（鋳物Ｍ３に相当）と後から鋳造した鋳物Ｂ（鋳物Ｍ５に相当）との接合面に酸化物が連続して確認された。一方、図示しないが、実施例の接合部のミクロ組織では、接合面に酸化物が僅かに確認されたに過ぎなかった。このことから、溶湯Ｍ１に浸漬させた接続部Ｍ４の表面に形成されていた酸化膜や付着していた異物が、比較例の接合部における強度低下の原因であると推察される。
【００４５】
（第１の実施の形態の変形例）
次に、図１２を参照して、第１の実施の形態の変形例に係る自由鋳造装置について説明する。図１２は、第１の実施の形態の変形例に係る形状規定部材１０２の平面図である。
図２に示された第１の実施の形態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、第１の実施の形態の変形例に係る形状規定部材１０２は、図１２に示すように、４枚の矩形状の形状規定板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを備えている。すなわち、第１の実施の形態の変形例に係る形状規定部材１０２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１０３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１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、同調してｚ軸方向に移動することができる。
【００４６】
図１２に示すように、形状規定板１０２ａ、１０２ｂ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１０２ａ、１０２ｂは、ｚ軸方向には同じ高さで配置されている。形状規定板１０２ａ、１０２ｂの間隔が、溶湯通過部１０３の幅ｗ１を規定している。そして、形状規定板１０２ａ、１０２ｂが、独立してｘ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１０３の幅ｗ１を測定するために、図１２に示すように、形状規定板１０２ａ上にレーザ変位計Ｓ１、形状規定板１０２ｂ上にレーザ反射板Ｓ２を設けてもよい。
【００４７】
また、図１２に示すように、形状規定板１０２ｃ、１０２ｄは、ｙ軸方向に並んで対向配置されている。また、形状規定板１０２ｃ、１０２ｄは、ｚ軸方向には同じ高さで配置されている。形状規定板１０２ｃ、１０２ｄの間隔が、溶湯通過部１０３の厚さｔ１を規定している。そして、形状規定板１０２ｃ、１０２ｄ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１０２ａ、１０２ｂは、形状規定板１０２ｃ、１０２ｄの上面に接触するように配置されている。
【００４８】
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。
例えば、本発明はスタータＳＴや鋳物Ｍ３を用いて溶湯を引き上げる引上式連続鋳造方法であれば、形状規定部材１０２を用いない引上式連続鋳造方法にも適用することができる。但し、形状規定部材１０２を用いた方が鋳物を精度良く成形することができ、好ましい。
【符号の説明】
【００４９】
１０１  溶湯保持炉
１０２  形状規定部材
１０２ａ〜１０２ｄ  形状規定板
１０３  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
１０８ａ  チャック部
１０９  溶湯撹拌部材
１１０  アクチュエータ
ＢＦ  接合面
Ｍ１  溶湯
Ｍ２  保持溶湯
Ｍ３  鋳物
Ｍ４  接続部
Ｍ５  鋳物
ＭＭＳ  湯面
Ｓ１  レーザ変位計
Ｓ２  レーザ反射板
ＳＩＦ  凝固界面
ＳＴ  スタータ
【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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【図１２】
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【図１１】
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