(57)【要約】【課題】生産速度を向上させることができる引上式連続鋳造方法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方法は、保持炉１０に保持されている溶湯Ｍ１に導出部材１１を導入し、当該導出部材１１と共に溶湯Ｍ２を保持炉１０から引き上げることで所定の形状を備えた鋳物Ｍ３を形成する。導出部材１１は、少なくとも外周側面が粗面となっており、当該粗面に溶湯Ｍ２を保持させながら溶湯Ｍ２を導出する。導出部材１１は、外周側面から導出部材１１の内部へと連通する複数の開口を備えていてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持炉に保持されている溶湯に導出部材を導入し、当該導出部材と共に前記溶湯を前記保持炉から引き上げることで所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造方法であって、
前記導出部材は、少なくとも外周側面が粗面となっており、当該粗面に前記溶湯を保持させながら前記溶湯を導出する、
引上式連続鋳造方法。
【請求項２】
前記導出部材は、前記外周側面から前記導出部材の内部へと連通する複数の開口を備え、当該複数の開口に前記溶湯を含浸させることで前記溶湯を保持する、請求項１に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項３】
前記複数の開口を減圧することで当該複数の開口に前記溶湯を含浸させる、請求項２に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項４】
前記溶湯に前記導出部材を導入した後、前記保持炉から前記導出部材を引き上げる前に、前記保持炉に保持されている溶湯に前記複数の開口を介して不活性ガスを流し込む、請求項２または３に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項５】
前記導出部材の外周側面は、多孔質層又は繊維層を用いて構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項６】
前記導出部材は発泡金属を用いて構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項７】
前記保持炉から前記導出部材を引き上げる際に、前記導出部材の前記外周側面に所定の厚みを備える鋳物を形成する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の引上式連続鋳造方法。
【請求項８】
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、
前記溶湯を引き上げるための導出部材と、
前記導出部材を引き上げて、前記溶湯を前記導出部材と共に引き上げる駆動部と、を備え、
前記導出部材は、少なくとも外周側面が粗面となっており、当該粗面に前記溶湯を保持させながら前記溶湯を導出する、
引上式連続鋳造装置。
【請求項９】
前記導出部材は、前記外周側面から前記導出部材の内部へと連通する複数の開口を備え、当該複数の開口に前記溶湯を含浸させることで前記溶湯を保持する、請求項８に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項１０】
前記複数の開口を減圧して当該複数の開口に前記溶湯を含浸させる減圧部を更に備える、請求項９に記載の引上式連続鋳造装置。
【請求項１１】
前記保持炉に保持されている溶湯に前記複数の開口を介して不活性ガスを流し込むガス供給部を更に備える、請求項９または１０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方法および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】
特許文献１に開示されている自由鋳造方法では、保持炉に保持されている溶湯に導出部材（スタータ）を浸漬させた後、当該導出部材を引き上げて溶湯を導出している。このとき、導出部材と溶湯との界面における接合強度が弱いと、導出部材を引き上げる際に溶湯が導出部材から分離するおそれがある。このため、導出部材の引き上げ速度を遅くして、溶湯が導出部材から分離することを抑制しながら溶湯を導出する必要がある。しかしながら、このように導出部材の引き上げ速度を遅くすると、鋳物の生産速度が遅くなるという問題がある。
【０００５】
上記課題に鑑み本発明の目的は、生産速度を向上させることができる引上式連続鋳造方法および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】
【０００６】
本発明にかかる引上式連続鋳造方法は、保持炉に保持されている溶湯に導出部材を導入し、当該導出部材と共に前記溶湯を前記保持炉から引き上げることで所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造方法であって、前記導出部材は、少なくとも外周側面が粗面となっており、当該粗面に前記溶湯を保持させながら前記溶湯を導出する。
【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、前記溶湯を引き上げるための導出部材と、前記導出部材を引き上げて、前記溶湯を前記導出部材と共に引き上げる駆動部と、を備え、前記導出部材は、少なくとも外周側面が粗面となっており、当該粗面に前記溶湯を保持させながら前記溶湯を導出する。
【０００８】
本発明にかかる引上式連続鋳造方法および引上式連続鋳造装置では、導出部材の外周側面を粗面とし、当該粗面に溶湯を保持させながら溶湯を導出している。よって、導出部材と溶湯との接触面積を増やすことができ、導出部材と溶湯との接合強度を強くすることができる。このため、導出部材を用いて溶湯を引き上げる際に、溶湯が導出部材から分離することを抑制することができる。したがって、導出部材の引き上げ速度を速くすることができ、鋳物の生産速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、生産速度を向上させることができる引上式連続鋳造方法および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１にかかる引上式連続鋳造装置を示す断面図である。
【図２Ａ】実施の形態１にかかる引上式連続鋳造装置が備える導出部材の構成例を示す断面図である。
【図２Ｂ】実施の形態１にかかる引上式連続鋳造装置が備える導出部材の構成例を示す断面図である。
【図２Ｃ】実施の形態１にかかる引上式連続鋳造装置が備える導出部材の構成例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１にかかる引上式連続鋳造装置における導出部材と溶湯との界面付近の拡大断面図である。
【図４】比較例にかかる引上式連続鋳造装置における導出部材と溶湯との界面付近の拡大断面図である。
【図５Ａ】実施の形態１にかかる引上式連続鋳造装置を用いて形成された鋳物の一例を示す斜視図である。
【図５Ｂ】実施の形態１にかかる引上式連続鋳造装置を用いて形成された鋳物の他の例を示す斜視図である。
【図６】実施の形態１にかかる引上式連続鋳造装置の他の例を示す断面図である。
【図７Ａ】図６に示す引上式連続鋳造装置を用いて形成された鋳物の一例を示す斜視図である。
【図７Ｂ】図６に示す引上式連続鋳造装置を用いて形成された鋳物の他の例を示す斜視図である。
【図８】実施の形態２にかかる引上式連続鋳造装置を示す断面図である。
【図９Ａ】実施の形態２にかかる引上式連続鋳造方法を説明するための断面図である。
【図９Ｂ】実施の形態２にかかる引上式連続鋳造方法を説明するための断面図である。
【図９Ｃ】実施の形態２にかかる引上式連続鋳造方法を説明するための断面図である。
【図９Ｄ】実施の形態２にかかる引上式連続鋳造方法を説明するための断面図である。
【図１０Ａ】実施の形態２にかかる引上式連続鋳造方法の他の例を説明するための断面図である。
【図１０Ｂ】実施の形態２にかかる引上式連続鋳造方法の他の例を説明するための断面図である。
【図１０Ｃ】実施の形態２にかかる引上式連続鋳造方法の他の例を説明するための断面図である。
【図１１】実施の形態３にかかる引上式連続鋳造装置を示す断面図である。
【図１２Ａ】実施の形態３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平面図である。
【図１２Ｂ】実施の形態３にかかる引上式連続鋳造装置が備える形状規定部材の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
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、実施の形態１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、導出部材１１、駆動部１３、及び冷却部１４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。図１に示す例では、鋳造中に保持炉１０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。一方、鋳造中に保持炉１０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。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】
導出部材１１は、保持炉１０に保持されている溶湯Ｍ１を引き上げるために用いられる。つまり、導出部材１１は、鋳物を形成する際に溶湯Ｍ１に浸漬される。そして、浸漬された導出部材１１を引き上げる際に、導出部材１１と共に溶湯Ｍ２（湯面から引き上げられた溶湯を溶湯Ｍ２と記載する）が引き上げられる（図３参照）。溶湯Ｍ２は、表面張力、導出部材１１との濡れ性などに応じて、導出部材１１と共に引き上げられる。その後、引き上げられた溶湯Ｍ２が冷却されることで、鋳物Ｍ３が形成される（図１参照）。溶湯Ｍ２と鋳物Ｍ３との境界には、凝固界面ＳＩＦが存在する。
【００１４】
導出部材１１は、少なくとも外周側面が粗面となっており、当該粗面に溶湯を保持させながら溶湯Ｍ２を導出する。つまり、導出部材１１の外周側面には微細な凹凸層が形成されており、溶湯Ｍ２が当該凹凸層に入り込むことによるアンカー効果によって、導出部材１１と溶湯Ｍ２との界面における接合強度を強くすることができる。
【００１５】
例えば、導出部材１１は、導出部材１１の外周側面から内部へと連通する複数の開口を備えていてもよい。この場合は、各々の開口に溶湯Ｍ２が含浸することで溶湯Ｍ２が導出部材１１に保持される。すなわち、各々の開口の径が小さければ、毛細管現象により開口内に溶湯Ｍ２が入り込み、溶湯Ｍ２が導出部材１１に保持される。なお、毛細管現象は、導出部材１１と溶湯Ｍ２との濡れ性に依存する。よって、導出部材１１と溶湯Ｍ２との濡れ性を調整するために、導出部材１１の表面（開口内の内壁面を含む）を所定の材料でコーティングするようにしてもよい。
【００１６】
図２Ａ〜図２Ｃは、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置が備える導出部材１１の構成例を示す断面図である。例えば図２Ａに示すように、導出部材１１ａは、基材２１と、当該基材２１の外周側面を覆う多孔質層２２とを用いて構成してもよい。ここで、基材２１は、任意の形状（例えば、円柱状や直方体状）の部材を用いて構成することができる。また、基材２１はアルミニウムやその合金などの金属材料、耐熱性を備えるセラミックス材料等を用いて構成することができる。多孔質層２２は、例えば基材２１の表面に化学的処理や物理的処理を施すことで形成することができる。例えば、アルミニウムで構成された基材２１を陽極酸化処理することで、基材２１の表面に多孔質層２２を形成することができる。また、多孔質層２２の代わりに繊維層を設けてもよい。例えば、基材２１の表面にワイヤ等の金属繊維を巻き付けて、基材２１の外周側面に繊維層を形成してもよい。
【００１７】
また、例えば図２Ｂに示すように、導出部材１１ｂは、発泡金属２３を用いて構成してもよい。発泡金属２３には、例えばアルミニウムやその合金などを用いて形成された発泡金属を用いることができる。発泡金属２３は、表面に多くの気孔を備えるため、それ自体で断熱性を有する。よって、溶湯Ｍ１および発泡金属を構成する材料がそれぞれ同程度の融点を備える場合、発泡金属２３で構成された導出部材１１ｂを溶湯内に浸漬しても導出部材１１ｂは溶融しにくい。このとき、発泡金属２３の溶融をより確実に抑制するために、図２Ｃに示す導出部材１１ｃのように、発泡金属２３の周囲に、ボロンナイトライド等の断熱材料２４を設けてもよい。
【００１８】
また、導出部材１１が溶湯Ｍ１内に溶け出すことを抑制するために、導出部材１１を構成する材料として、溶湯Ｍ１に用いられている材料よりも融点が高い材料を用いてもよい。例えば、溶湯Ｍ１の材料にアルミニウムを用いた場合は、アルミニウムよりも融点が高いステンレスやセラミックス材料を用いて導出部材１１を構成してもよい。
【００１９】
導出部材１１の形状は、形成する鋳物の形状に応じて決定することができる。つまり、導出部材１１は棒状のものに限らず、湾曲している形状を備えるものであってもよい。また、導出部材１１の数は１本であってもよく、また複数であってもよい。
【００２０】
図１に示す駆動部１３は、形成する鋳物Ｍ３の形状に応じて、導出部材１１を任意の方向に移動する。つまり、駆動部１３は、導出部材１１を上下方向（溶湯Ｍ１の湯面と垂直な方向）や、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る。また、駆動部１３は、導出部材１１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】
駆動部１３が導出部材１１を引き上げると、導出部材１１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１３が導出部材１１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１３による導出部材１１の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。このとき、駆動部１３は、形成する鋳物Ｍ３の形状に応じて、導出部材１１の引き上げ速度を制御してもよい。
【００２２】
冷却部（冷却ノズル）１４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１４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を冷却するようにしている。なお、冷却部１４を設けなくても溶湯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。
【００２３】
駆動部１３の動作および冷却部１４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。つまり、引上式連続鋳造装置は、これらのパラメータを制御することで、任意の形状の鋳物を形成することができる。
【００２４】
上記で説明した引上式連続鋳造装置を用いて鋳物を製造する際は、まず、保持炉１０に保持されている溶湯Ｍ１に導出部材１１を導入（浸漬）する。その後、導出部材１１を溶湯Ｍ１内から引き上げる。このとき、導出部材１１と共に溶湯Ｍ２が引き上げられる。そして、引き上げられた溶湯Ｍ２を冷却することで、鋳物Ｍ３を形成することができる。
【００２５】
本実施の形態にかかる引上式連続鋳造方法および引上式連続鋳造装置では、導出部材１１の少なくとも外周側面を粗面としており、当該粗面に溶湯Ｍ２を保持させながら溶湯Ｍ２を導出している。よって、導出部材１１と溶湯Ｍ２との界面における接合強度を強くすることができる。
【００２６】
図３は、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置における導出部材１１と溶湯Ｍ２との界面付近の拡大断面図である。図３に示すように、導出部材１１の外周側面３１を粗面とした場合は、導出部材１１を引き上げて溶湯Ｍ２を導出する際、導出部材１１の底面３２に加えて、導出部材１１の外周側面３１（粗面）に溶湯Ｍ２が保持される。
【００２７】
つまり、導出部材１１の外周側面３１を粗面とした場合は、粗面を構成している凹凸層に溶湯Ｍ２が入り込むことによるアンカー効果によって、導出部材１１の外周側面３１に溶湯Ｍ２が保持される。よって、導出部材１１の底面３２に加えて、導出部材１１の外周側面３１（粗面）に溶湯Ｍ２が保持されるので、導出部材１１と溶湯Ｍ２との接触面積を増やすことができ、導出部材１１と溶湯Ｍ２との接合強度を強くすることができる。
【００２８】
図４は、比較例にかかる引上式連続鋳造装置における導出部材１１１と溶湯Ｍ２との界面付近の拡大断面図である。図４に示す引上式連続鋳造装置では、導出部材１１１の外周側面１３１を滑らかな面とした場合（つまり、粗面としていない場合）を示している。図４に示すように、導出部材１１１の外周側面１３１を滑らかな面とした場合は、導出部材１１１を引き上げて溶湯Ｍ２を導出する際、導出部材１１１の外周側面１３１には溶湯Ｍ２が保持されない（溶湯Ｍ２が保持されたとしても、保持された溶湯Ｍ２の量は少ない）。したがって、この場合は、導出部材１１１を引き上げて溶湯Ｍ２を導出する際、主として導出部材１１１の底面１３２に溶湯Ｍ２が保持される。よって、図４に示す比較例では、図３に示した場合と比べて、導出部材１１１と溶湯Ｍ２との接触面積が小さくなるので、導出部材１１１と溶湯Ｍ２との接合強度は弱くなる。
【００２９】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造方法および引上式連続鋳造装置では、導出部材１１の外周側面３１を粗面とし、当該粗面に溶湯Ｍ２を保持させながら溶湯Ｍ２を導出している。よって、導出部材１１と溶湯Ｍ２との接触面積を増やすことができ、導出部材１１と溶湯Ｍ２との接合強度を強くすることができる。このため、導出部材１１を用いて溶湯Ｍ２を引き上げる際に、溶湯Ｍ２が導出部材１１から分離することを抑制することができる。したがって、導出部材１１の引き上げ速度を速くすることができ、鋳物の生産速度を向上させることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、導出部材１１の少なくとも外周側面３１を粗面としていればよく、導出部材１１の底面３２については必ずしも粗面とする必要はない。つまり、導出部材１１の底面３２を滑らかな面としてもよい。しかし、導出部材１１の底面３２と溶湯Ｍ２との接合強度を考慮すると、導出部材１１の底面３２についても粗面とすることが好ましい。
【００３１】
図５Ａは、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置を用いて作製された鋳物の一例を示す図である。図５Ａでは、円柱状の導出部材１１を用いて鋳物を形成した場合を示している。図５Ａに示すように、円柱状の導出部材１１を用いた場合は、導出部材１１の形状を反映した円柱状の鋳物３５が形成される。このとき、導出部材１１は、成形体の一部としてもよく（つまり、完成品が導出部材１１と鋳物３５を含む）、また成形体から導出部材１１を除去してもよい（つまり、完成品が鋳物３５のみを含む）。
【００３２】
図５Ｂは、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置を用いて作製された鋳物の他の例を示す図である。図５Ｂでは、中空部３６を備える導出部材１１’を用いて鋳物を形成した場合を示している。図５Ｂに示すように、中空部３６を備える導出部材１１’を用いた場合は、導出部材１１’の形状を反映した、中空部３８を備える鋳物３７が形成される。この場合も、導出部材１１’は、成形体の一部としてもよく（つまり、完成品が導出部材１１’と鋳物３７を含む）、また成形体から導出部材１１’を除去してもよい（つまり、完成品が鋳物３７のみを含む）。
【００３３】
図５Ｂに示す導出部材１１’の内周側面（中空部３６の側面）は粗面とすることが好ましい。導出部材１１’の外周側面および内周側面を粗面とすることで、導出部材の外周側面および内周側面に溶湯Ｍ２を保持させながら溶湯Ｍ２を導出することができ、導出部材１１’と溶湯Ｍ２との界面における接合強度を強くすることができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、図６に示すように、導出部材として長尺の導出部材４１を用いてもよい。このように長尺の導出部材４１を用いて、導出部材４１の外周側面に溶湯Ｍ２を連続的に保持するようにすることで、図７Ａに示すような、導出部材４１の外周側面に所定の厚みを備える鋳物４２を作製することができる。例えば、導出部材４１に発泡金属を用いた場合は、外側が硬い材料（鋳物４２）で構成され、内側が外側よりも軟らかい材料（導出部材４１）で構成された成形体を作製することができる。このような成形体は、内側が軟らかい材料で構成されているので、衝撃を吸収するための部品（クラッシュボックス等）として用いることができる。例えば、導出部材４１の形状をクラッシュボックスとフロントサイドメンバの形状を反映した形状とすることで、クラッシュボックスとフロントサイドメンバを一体で作製することができる。
【００３５】
また、導出部材４１の長さを調整することで、図７Ｂに示すような、導出部材４１を含む部分４５（つまり、導出部材４１と鋳物４３で構成された部分）と導出部材４１を含まない部分４６（つまり、鋳物４３のみで構成された部分）とを含む成形体を作製することができる。例えば、衝撃を吸収するための部品を作製する際、衝撃を吸収する部分については導出部材４１を含む部分４５で構成し、それ以外の部分（部品を取り付けるための部分）については、導出部材４１を含まない部分４６で構成することができる。
【００３６】
以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、生産速度を向上させることができる引上式連続鋳造方法及び引上式連続鋳造装置を提供することができる。
【００３７】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図８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では、保持炉に保持されている溶湯に導出部材を介して不活性ガスを流し込んでいる点、及び導出部材を減圧して導出部材に溶湯を含浸させている点が、実施の形態１で説明した引上式連続鋳造装置と異なる。これ以外は実施の形態１で説明した引上式連続鋳造装置と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３８】
図８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、導出部材５１、駆動部１３、冷却部１４、ガス供給部１５、及び減圧部１６を備える。保持炉１０、駆動部１３、及び冷却部１４については、実施の形態１で説明した場合と同様である。
【００３９】
導出部材５１は、導出部材５１の外周側面から内部へと連通する複数の開口を備えている。これらの開口は微細な開口であるので、導出部材５１の外周側面は粗面となっている。各々の開口は、継ぎ手１８、チューブ１７を介して、ガス供給部１５および減圧部１６と空間的に繋がっている。よって、ガス供給部１５から不活性ガス（窒素やアルゴン等）が供給されると、導出部材５１の外周側面に設けられている各々の開口から不活性ガスが放出される。また、減圧部１６で減圧すると（つまり、吸引すると）、導出部材５１の外周側面に設けられている各々の開口が減圧される。なお、導出部材５１は、導出部材５１の底面に開口を備えていてもよい。
【００４０】
導出部材５１は、例えば発泡金属を用いて構成することができる。発泡金属には、例えばアルミニウムやその合金などを用いて形成された発泡金属を用いることができる。導出部材５１の形状は、任意の形状（例えば、円柱状や直方体状）とすることができる。また、導出部材５１として中空状の部材を用いてもよい（図５Ｂ参照）。
【００４１】
次に、図９Ａ〜図９Ｄを用いて、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造方法について説明する。図９Ａに示すように、まず、継ぎ手１８を用いて導出部材５１にチューブ１７を接続する。更に、導出部材５１を駆動部１３に固定する。
【００４２】
次に、図９Ｂに示すように、導出部材５１を降下させて、導出部材５１を溶湯Ｍ１に導入する（浸漬させる）。そして、導出部材５１が溶湯Ｍ１内の目標位置に到達したら（つまり、導出部材５１が所定の深さまで到達したら）、導出部材５１の降下を停止する。導出部材５１の降下を停止した後、所定の時間、導出部材５１から不活性ガス５３を放出する。このように、導出部材５１を介して溶湯Ｍ１内に不活性ガス５３を流し込むことで、溶湯Ｍ１を清浄化することができる。つまり、溶湯Ｍ１に含まれている、鋳物の欠陥（巣）の原因となる不純物（水素等）を除去することができる。
【００４３】
その後、図９Ｃに示すように、導出部材５１からの不活性ガスの放出を停止した後、減圧部１６を用いて導出部材５１を減圧する。これにより、導出部材５１の外周側面と底面に設けられている各々の開口が減圧され、導出部材５１の各々の開口に溶湯Ｍ１が含浸していく。導出部材５１に含浸した溶湯を符号５２で示す。
【００４４】
次に、図９Ｄに示すように、駆動部１３を用いて導出部材５１の引き上げを開始する。このとき、冷却部１４からの冷却ガスの吹き付けも開始する。導出部材５１が引き上げられると、導出部材５１と共に溶湯Ｍ２が引き上げられる。そして、引き上げられた溶湯Ｍ２が冷却されることで、鋳物Ｍ３が形成される。このように、駆動部１３を用いて導出部材５１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。
【００４５】
以上で説明した本実施の形態にかかる引上式連続鋳造方法および引上式連続鋳造装置では、導出部材５１の外周側面から内部へと連通する複数の開口を導出部材５１に設けている。そして、導出部材５１を溶湯Ｍ１に導入した後、導出部材５１の外周側面に設けられた各々の開口を減圧して、導出部材５１の各々の開口に溶湯Ｍ１を含浸させている。よって、実施の形態１の場合よりも、導出部材５１と溶湯Ｍ２との界面における接合強度を強くすることができる。
【００４６】
更に、本実施の形態では、溶湯Ｍ１に導出部材５１を導入した後、保持炉１０から導出部材５１を引き上げる前に、保持炉１０に保持されている溶湯Ｍ１に複数の開口を介して不活性ガスを流し込んでいる。これにより、溶湯Ｍ１に含まれている、鋳物の欠陥（巣）の原因となる不純物（水素等）を除去することができ、溶湯Ｍ１を清浄化することができる。よって、形成される鋳物の品質を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、保持炉１０に保持されている溶湯Ｍ１に不活性ガスを流し込み、その後、各々の開口を減圧して導出部材５１の各々の開口に溶湯Ｍ１を含浸させている。よって、導出部材５１の外周側面と溶湯との間に空気層が形成されることを抑制することができ、鋳造欠陥の発生を抑制することができる。
【００４８】
なお、以上で説明した引上式連続鋳造方法は一例であり、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造方法は上記で説明した例に限定されることはない。例えば、図９Ｂでは、導出部材５１からの不活性ガスの放出を停止した状態で導出部材５１を溶湯Ｍ１に浸漬させたが、導出部材５１から不活性ガス５３を放出しながら導出部材５１を溶湯Ｍ１に浸漬させてもよい。また、以上で説明した引上式連続鋳造方法では、保持炉に保持されている溶湯に不活性ガスを流し込んだが、この工程は省略してもよい。
【００４９】
また、本実施の形態では、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、導出部材として長尺の導出部材６１を用いてもよい。このように長尺の導出部材６１を用いて、導出部材６１の外周側面に溶湯Ｍ２を連続的に保持するようにすることで、導出部材の外周側面に所定の厚みを備える鋳物を形成することができる（図７Ａ参照）。
【００５０】
図１０Ａに示すように、長尺の導出部材６１を用いる場合も、導出部材６１を溶湯Ｍ１に導入した後、所定の時間、導出部材６１から不活性ガス６３を放出する。このように、導出部材６１を介して溶湯Ｍ１内に不活性ガス６３を流し込むことで、溶湯Ｍ１を清浄化することができる。長尺の導出部材６１を用いた場合は、溶湯Ｍ１の深い部分にも不活性ガス６３を流し込むことができるので、より効果的に溶湯Ｍ１を清浄化することができる。
【００５１】
その後、図１０Ｂに示すように、導出部材６１からの不活性ガスの放出を停止した後、減圧部１６を用いて導出部材６１を減圧する。これにより、導出部材６１の外周側面および底面に設けられている各々の開口が減圧され、導出部材６１の各々の開口に溶湯Ｍ１が含浸していく。導出部材６１に含浸した溶湯を符号６２で示す。
【００５２】
次に、図１０Ｃに示すように、駆動部１３を用いて導出部材６１の引き上げを開始する。このとき、冷却部１４からの冷却ガスの吹き付けも開始する。導出部材６１が引き上げられると、導出部材６１と共に溶湯Ｍ２が引き上げられる。そして、引き上げられた溶湯Ｍ２が冷却されることで、鋳物Ｍ３が形成される。このように、駆動部１３を用いて導出部材５１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。
【００５３】
例えば、導出部材６１に発泡金属を用いた場合は、外側が硬い材料（鋳物Ｍ３）で構成され、内側が外側よりも軟らかい材料（導出部材６１）で構成された成形体を作製することができる。このような成形体は、内側が軟らかい材料で構成されているので、衝撃を吸収するための部品（クラッシュボックス等）として用いることができる。このとき、発泡金属を減圧する時間を調整して、発泡金属の各々の開口に含浸させる溶湯Ｍ１の量を調整することで、発泡金属の強度（換言すると、導出部材６１と鋳物Ｍ３とを含む成形体の強度）を調整することができる。
【００５４】
また、図１０Ａに示すように、導出部材６１から不活性ガス６３を放出した場合は、生産速度（鋳造速度）を速くすることができる。つまり、図１０Ａでは、導出部材６１を溶湯Ｍ１から引き上げる前に、導出部材６１に不活性ガス６３を流しているので、溶湯Ｍ１に浸漬されている導出部材６１は冷却されている。このため、導出部材６１と共に引き上げられた溶湯Ｍ２の熱は、鋳物Ｍ３に移動すると共に導出部材６１へと移動する（図１０Ｃ参照）。よって、溶湯Ｍ２の冷却が促進されるので、導出部材６１の引き上げ速度を速くすることができ、鋳物の生産速度を向上させることができる。
【００５５】
すなわち、溶湯Ｍ２の冷却が促進されると、溶湯Ｍ２と鋳物Ｍ３との境界である凝固界面ＳＩＦの位置が下がる。駆動部１３は、凝固界面ＳＩＦの位置が下がった分だけ、導出部材６１の引き上げ速度を速くすることができるので、生産速度を向上させることができる。
【００５６】
更に、この場合は、導出部材６１の冷却が促進されるので、導出部材６１に不活性ガス６３を流さない場合に比べて、導出部材６１の外周側面に形成される鋳物の厚さを厚くすることができる。導出部材６１の外周側面に形成される鋳物の厚さは、導出部材６１の引き上げ速度を調整することで、任意に変更することができる。
【００５７】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１１は、実施の形態３にかかる引上式連続鋳造装置を説明するための断面図である。図１１に示す引上式連続鋳造装置は、実施の形態１で説明した引上式連続鋳造装置（図１参照）と比べて、形状規定部材７１を備える点が異なる。これ以外は、実施の形態１で説明した引上式連続鋳造装置と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００５８】
形状規定部材７１は、溶湯Ｍ１を導出部材１１と共に引き上げて鋳物Ｍ３を形成する際に、溶湯Ｍ１が溶湯通過部７２を通過することで溶湯Ｍ１に作用する力を用いて、鋳物Ｍ３の形状（断面形状）を規定するための部材である。形状規定部材７１は、例えばセラミックスやステンレスなどからなり、湯面近傍に配置されている。図１１に示す例では、形状規定部材７１の下側の主面（下面）が湯面に接触するように配置している。形状規定部材７１の下面を湯面と接触させることで、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が鋳物Ｍ３へ混入することを防止することができる。なお、本実施の形態では、形状規定部材７１の下面が湯面と対向するように（つまり、形状規定部材７１の下面が湯面と離間するように）配置してもよい。
【００５９】
図１２Ａは、形状規定部材７１の一例を示す平面図である。ここで、図１１の形状規定部材７１の断面は、図１２ＡのＸＩ−ＸＩにおける断面に相当する。図１２Ａに示すように、形状規定部材７１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長さｗ×ｔの矩形状の開口部（溶湯通過部７２）を有している。
【００６０】
図１１に示すように、溶湯Ｍ１は、導出部材１１と共に引き上げられ、形状規定部材７１の溶湯通過部７２を通過する。すなわち、溶湯Ｍ１が形状規定部材７１の溶湯通過部７２を通過することにより、溶湯Ｍ１に対し形状規定部材７１から外力が印加され、鋳物Ｍ３の断面形状が規定される。
【００６１】
なお、図１２Ａに示した形状規定部材７１は一例であり、本実施の形態では形状規定部材として他の形状を備える形状規定部材を使用してもよい。例えば、形状規定部材の開口部（溶湯通過部７２）の形状は矩形状に限定されることはなく、円形、楕円形、多角形等の形状を備えていてもよい。つまり、形状規定部材の開口部（溶湯通過部７２）の形状は、形成する鋳物の断面形状（水平断面）に応じて任意に決定することができる。
【００６２】
図１２Ｂは、形状規定部材の他の例を示す平面図である。図１２Ａに示した形状規定部材７１は、１枚の板から構成されていたため、溶湯通過部７２の各々の辺の長さｗ、ｔは固定されていた。これに対して、図１２Ｂに示す形状規定部材７１’は、４枚の矩形状の形状規定板７５_１〜７５_４を備えているので、溶湯通過部７６の各々の辺の長さｗ、ｔを変化させることができる。
【００６３】
図１２Ｂに示すように、形状規定板７５_１、７５_２は、紙面横方向（図１１の断面図の横方向）において、互いに対向するように配置されている。形状規定板７５_１、７５_２は、紙面横方向に互いに独立して移動可能に構成されているため、溶湯通過部７６の長さｗを任意に変化させることができる。同様に、形状規定板７５_３、７５_４は、紙面縦方向（図１１の断面図の奥行き方向）において、互いに対向するように配置されている。形状規定板７５_３、７５_４は、紙面縦方向に互いに独立して移動可能に構成されているため、溶湯通過部７６の長さｔを任意に変化させることができる。形状規定板７５_３、７５_４は、形状規定板７５_１、７５_２の上側に接触するように配置されている。
【００６４】
このように、図１２Ｂに示す形状規定部材７１’は、溶湯通過部７６の各々の辺の長さｗ、ｔを変化させることができるので、形成する鋳物の断面形状を自由に規定することができる。例えば、駆動部１３が導出部材１１を連続的に引き上げる際に、形状規定部材７１’の形状規定板７５_１〜７５_４を動かして溶湯通過部７６の各々の辺の長さｗ、ｔを変化させることで、鋳物Ｍ３の断面形状を連続的に変化させることができる。
【００６５】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材を用いて溶湯Ｍ１に外力を印加しているので、鋳物Ｍ３の断面形状を任意の形状に規定することができる。すなわち、実施の形態１では、形成する鋳物の形状（断面形状）は、導出部材１１の形状によって決定されていた。これに対して、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、導出部材１１の形状に加えて、形状規定部材を用いて鋳物の断面形状を規定することができるので、鋳物を精度よく形成することができる。
【００６６】
なお、実施の形態３は実施の形態２と組み合わせてもよい。すなわち、図８、図１０Ａ〜Ｃに示した引上式連続鋳造装置に、形状規定部材を設けてもよい。また、実施の形態２では、溶湯に導出部材を介して不活性ガスを流し込む工程、及び導出部材を減圧して導出部材に溶湯を含浸させる工程の両方を含む場合について説明したが、これらの工程は少なくとも１つを実施するようにしてもよい。換言すると、図８に示した引上式連続鋳造装置は、ガス供給部１５および減圧部１６のうち少なくとも１つを備えていればよい。
【００６７】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態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】
【００６８】
１０  保持炉
１１  導出部材
１３  駆動部
１４  冷却部
１５  ガス供給部
１６  減圧部
１７  チューブ
１８  継ぎ手
２１  基材
２２  多孔質層
２３  発泡金属
２４  断熱材料
３５、３７  鋳物
３６、３８  中空部
４１  導出部材
４２、４３  鋳物
５１  導出部材
５２  含浸した溶湯
５３  不活性ガス
６１  導出部材
６２  含浸した溶湯
６３  不活性ガス
７１  形状規定部材
７２  溶湯通過部
７５_１〜７５_４  形状規定板
７６  溶湯通過部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2015116586.tif 000009
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2015116586.tif 000013
【図８】
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【図９Ａ】
2015116586.tif 000015
【図９Ｂ】
2015116586.tif 000016
【図９Ｃ】
2015116586.tif 000017
【図９Ｄ】
2015116586.tif 000018
【図１０Ａ】
2015116586.tif 000019
【図１０Ｂ】
2015116586.tif 000020
【図１０Ｃ】
2015116586.tif 000021
【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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