(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンまたはチタン合金からなる溶解材料を溶解させた溶湯を断面矩形で無底の鋳型内に注入して凝固させながら下方に引抜くことで、チタンまたはチタン合金からなるスラブを連続的に鋳造する連続鋳造方法であって、
前記鋳型内の前記溶湯の湯面上であって前記溶湯が注がれる個所における前記溶湯の温度Ｔｉｎ［℃］から前記溶解材料の融点Ｔｍ［℃］を差し引いた温度差ΔＴ［℃］が、以下の式（１）および式（２）を満足するようにしながら、前記鋳型の一対の短辺の一方から前記鋳型内に前記溶湯を注入することを特徴とするチタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法。
０．００１４ΔＴ2＋０．０１４４ΔＴ＋６９９．４５＞８００・・・式（１）
０．０００８ΔＴ2＋０．２４７２ΔＴ＋８５３．０２＜１２５０・・・式（２）
【請求項２】
前記温度差ΔＴを３００℃以上にすることを特徴とする請求項１に記載のチタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法。
【請求項３】
前記鋳型内の前記溶湯の湯面をプラズマアークで加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載のチタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタンまたはチタン合金からなるスラブを連続的に鋳造する、チタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空アーク溶解や電子ビーム溶解によって溶融させた金属を無底の鋳型内に注入して凝固させながら下方に引抜くことで、鋳塊を連続的に鋳造することが行われている。
【０００３】
チタンまたはチタン合金からなる鋳塊を連続的に鋳造する場合、プラズマアークや電子ビームによって鋳型内の溶湯の湯面を加熱しながら連続鋳造が行われる。
【０００４】
ここで、鋳型内の溶湯の湯面への入熱が過多の場合には、凝固シェルの成長が不十分となり薄くなりすぎるため、引き抜きの際に、強度不足により凝固シェルの表面が引きちぎられ、湯漏れ等の事故につながる。一方、鋳型内の溶湯の湯面への入熱が過少の場合には、必要以上に成長した凝固シェルの上に溶湯が被り大きな表面欠陥が生じたり、十分な溶湯プールを確保できずに連続鋳造が不可能になったりする。よって、入熱量には、良好な鋳肌性状を得るための適正範囲が存在する。
【０００５】
断面矩形のスラブを連続鋳造する場合、装置を収容するチャンバーのサイズの制約もあり、ハースから鋳型内への溶湯の注入は、矩形の鋳型の一対の短辺の一方から行われるのが一般的である。しかし、注湯流や注湯温度の影響により、注湯側と、注湯側とは反対側（反注湯側という）とで湯面付近の温度分布が非対称となり、入熱状況が周方向に不均一となる。その結果、スラブ内の周方向の位置によって凝固挙動が不均一となり、得られるスラブの鋳肌性状が悪化する。
【０００６】
鋳肌性状が悪いスラブは、圧延前に表面疵を除去する必要があり、歩留まりの低下や作業工程の増加など、コストアップの要因となる。そのため、鋳肌に極力凹凸や傷が無いスラブを鋳造することが求められる。
【０００７】
そこで、特許文献１には、一対の短辺鋳型壁の両方から同時に溶湯を注入する熱間圧延用チタンスラブの溶製方法が開示されている。両側の短辺鋳型壁から溶湯を同時に注入することで、鋳型内の溶融プールの温度分布が対向する長辺鋳型壁どうしに関して対称となり、薄手である厚み方向の変形（反り）が起こり難くなる。また、対向する短辺鋳型壁どうしに関しても対称となるため、さらに幅方向の変形（曲がり）も抑制することができる。
【０００８】
また、特許文献２には、溶製後にインゴット表層を冷間精整した面もしくは、溶解鋳造したままの面を溶融再凝固させる方法が開示されている。インゴット表層部のみ溶融再凝固させることにより、表面疵が低減された表面性状の優れた工業用純チタンが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１０７１３０号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３３７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の方法では、鋳型の一対の短辺の両方にハースをそれぞれ設ける必要があり、チャンバーのサイズが大型化する。また、ハースの数が増えると、ハース内の溶湯を加熱する熱源も増えるため、製造コストが増加する。また、特許文献２の方法では、再溶融工程が追加となり、製造コストが増加する。製造コストを抑える観点からすると、鋳型の一対の短辺の一方から注湯する方が好ましい。また、鋳造したスラブをそのまま圧延できる方が好ましい。
【００１１】
ここで、矩形の鋳型の一対の短辺の一方から注湯する場合、熱源で湯面が加熱されるだけでなく湯面に溶湯が注がれる注湯側の方が、熱源で湯面が加熱されるだけの反注湯側よりも湯面付近の温度が高くなっていると考えられていた。しかし、鋳造したスラブの鋳肌性状を確認したところ、反注湯側よりも注湯側において鋳肌性状が悪化していた。本発明者らは、その原因として、反注湯側よりも注湯側の方が湯面付近の温度が低くなっていることを見出した。
【００１２】
鋳型内の溶湯の湯面の温度は、熱源で加熱される個所で２０００℃以上になる。また、反注湯側における湯面の平均温度は１９００〜２０００℃である。これに対して、ハースの注湯リップを通って鋳型内の溶湯の湯面に注がれる溶湯の温度は、注湯リップのまわりに厚みを持った凝固層が形成されていることから、溶融チタン・チタン合金の融点近傍（純チタンの場合、融点は約１６８０℃）であると推定される。ここで、ハース内の溶湯の湯面の平均温度は１９００〜２０００℃である。しかし、ハースの注湯リップは幅が狭くて冷却能が高いため、注湯リップを通過する際に溶湯の温度は融点近傍にまで低下する。
【００１３】
よって、注湯側の湯面には、反注湯側の湯面の平均温度よりも低い温度の溶湯が注入されることになり、注湯側の湯面において入熱不足となる。その結果、特に注湯側の湯面における鋳型の長辺側で凝固シェルの成長が促進され、鋳肌性状が悪化する。
【００１４】
本発明の目的は、鋳肌の状態が良好なスラブを鋳造することが可能なチタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、チタンまたはチタン合金からなる溶解材料を溶解させた溶湯を断面矩形で無底の鋳型内に注入して凝固させながら下方に引抜くことで、チタンまたはチタン合金からなるスラブを連続的に鋳造する連続鋳造方法であって、前記鋳型内の前記溶湯の湯面上であって前記溶湯が注がれる個所における前記溶湯の温度Ｔｉｎ［℃］から前記溶解材料の融点Ｔｍ［℃］を差し引いた温度差ΔＴ［℃］が、以下の式（１）および式（２）を満足するようにしながら、前記鋳型の一対の短辺の一方から前記鋳型内に前記溶湯を注入することを特徴とする。
０．００１４ΔＴ2＋０．０１４４ΔＴ＋６９９．４５＞８００・・・式（１）
０．０００８ΔＴ2＋０．２４７２ΔＴ＋８５３．０２＜１２５０・・・式（２）
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、鋳型内の溶湯の湯面上であって溶湯が注がれる個所における溶湯の温度Ｔｉｎ［℃］から溶解材料の融点Ｔｍ［℃］を差し引いた温度差ΔＴ［℃］が、上記の式（１）および式（２）を満足するようにしながら、鋳型の一対の短辺の一方から鋳型内に溶湯を注入する。注湯側の湯面の入熱不足を解消するためには、鋳型内の溶湯の湯面上であって溶湯が注がれる個所における溶湯の温度を少なくとも反注湯側の湯面の平均温度以上にする必要がある。そこで、温度差ΔＴが上記の式（１）および式（２）を満足するようにすることで、鋳型内の溶湯の湯面上であって溶湯が注がれる個所における溶湯の温度を上昇させることができる。これにより、注湯側と反注湯側との温度／入熱量の不均一性が緩和されるので、長辺側の全長にわたってスラブの鋳肌性状を良好にすることができる。よって、鋳肌の状態が良好なスラブを鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】連続鋳造装置を示す斜視図である。
【図２】連続鋳造装置を示す断面図である。
【図３】鋳型とスラブとの完全接触領域のモデル図である。
【図４Ａ】スラブの表面写真である。
【図４Ｂ】スラブの表面写真である。
【図５】通過熱流束と鋳塊表面温度との関係を示す図である。
【図６】連続鋳造装置を示す上面図である。
【図７】鋳型を上方から見たモデル図である。
【図８】鋳塊表面温度の時間変化を示すグラフである。
【図９】鋳塊表面温度の時間変化を示すグラフである。
【図１０】鋳塊表面温度の時間変化を示すグラフである。
【図１１】鋳塊表面温度の時間変化を示すグラフである。
【図１２】鋳塊表面温度の時間変化を示すグラフである。
【図１３】温度差と凝固シェルの厚みとの関係を示すグラフである。
【図１４】温度差と鋳塊表面温度との関係を示すグラフである。
【図１５】温度差と鋳塊表面温度との関係を示すグラフである。
【図１６】温度差と鋳塊表面温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
（連続鋳造装置の構成）
本実施形態によるチタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法は、チタンまたはチタン合金からなる溶解材料を溶解させた溶湯を断面矩形で無底の鋳型内に注入して凝固させながら下方に引抜くことで、チタンまたはチタン合金からなるスラブを連続的に鋳造するものである。
【００２０】
この連続鋳造方法を実施するための連続鋳造装置１は、斜視図である図１、および、断面図である図２に示すように、断面矩形で無底の鋳型２を有している。鋳型２は、銅製であって、角筒状の壁部の少なくとも一部の内部を循環する水によって冷却されるようになっている。鋳型２の下側開口部は、図示しない駆動部によって上下動されるスターティングブロック６で塞ぐことが可能にされている。
【００２１】
また、連続鋳造装置１は、鋳型２内に溶湯８を注入するコールドハース３を有している。コールドハース３内には、図示しない原料投入装置から、スポンジチタンやスクラップ等のチタンまたはチタン合金の原料（溶解材料）が投入される。コールドハース３内の原料は、コールドハース３の上方に配置されたプラズマトーチ５が発生させるプラズマアークにより溶融される。コールドハース３は、原料が溶融した溶湯８を所定の流量で注湯リップ３ａから鋳型２内に注入する。本実施形態において、コールドハース３は、鋳型２の一対の短辺の一方側に設けられ、鋳型２の一対の短辺の一方から鋳型２内に溶湯８を注入する。なお、図２では、コールドハース３の図示を省略している。
【００２２】
また、連続鋳造装置１は、鋳型２の上方に配置されたプラズマトーチ７を有している。プラズマトーチ７は、図示しない移動手段により溶湯１２の湯面上で水平移動されながら、鋳型２内に注入された溶湯１２の湯面をプラズマアークで加熱する。プラズマトーチ７の移動は、図示しないコントローラにより制御される。
【００２３】
連続鋳造装置１は、図示しないチャンバー内に収容されており、チャンバー内は不活性ガス雰囲気にされている。これにより、連続鋳造装置１のまわりは、アルゴンガスやヘリウムガス等からなる不活性ガス雰囲気にされている。
【００２４】
以上の構成において、鋳型２内に注入された溶湯１２は、水冷式の鋳型２との接触面から凝固していく。そして、鋳型２の下側開口部を塞いでいたスターティングブロック６を所定の速度で下方に引き下ろしていくことで、溶湯１２が凝固した角柱状のスラブ１１が下方に引抜かれながら連続的に鋳造される。
【００２５】
ここで、真空雰囲気での電子ビーム溶解では微少成分が蒸発するために、チタン合金の鋳造は困難である。これに対して、不活性ガス雰囲気でのプラズマアーク溶解では、純チタンだけでなく、チタン合金も鋳造することが可能である。
【００２６】
なお、連続鋳造装置１は、鋳型２内の溶湯１２の湯面に固相あるいは液相のフラックスを投入するフラックス投入装置を有していてもよい。ここで、真空雰囲気での電子ビーム溶解では、フラックスが飛散するのでフラックスを鋳型２内の溶湯１２に投入するのが困難である。これに対して、不活性ガス雰囲気でのプラズマアーク溶解では、フラックスを鋳型２内の溶湯１２に投入することができるという利点を有する。
【００２７】
（鋳肌性状欠陥）
ところで、チタンまたはチタン合金からなるスラブ１１を連続鋳造した際に、スラブ１１の表面（鋳肌）に凹凸や傷があると、次工程である圧延過程で表面欠陥となる。そのため、圧延する前にスラブ１１の表面の凹凸や傷を切削等で取り除く必要がある。これは、歩留まりの低下や作業工程の増加など、コストアップの要因となる。そのため、鋳肌に極力凹凸や傷が無いスラブ１１を鋳造することが求められる。
【００２８】
スラブ１１の連続鋳造においては、モデル図である図３に示すように、プラズマアークにより加熱される溶湯１２の湯面近傍（湯面から湯面下１０ｍｍ程度までの領域）においてのみ鋳型２とスラブ１１（凝固シェル１３）とが接触している。これより深い領域ではスラブ１１が熱収縮することで、鋳型２とスラブ１１との間にエアギャップ１４が発生する。湯面から湯面下１０ｍｍ程度までの領域のことを完全接触領域１６という（図３中にハッチングを付して示す領域）。この完全接触領域１６では、スラブ１１から鋳型２への通過熱流束ｑが生じる。図３中の符号Ｄは、凝固シェル１３の厚みである。
【００２９】
ここで、溶湯１２の湯面への入熱が過多の場合、凝固シェル１３の成長が不十分となり薄くなりすぎるため強度不足により凝固シェル１３の表面が引きちぎられる。これは、「ちぎれ欠陥」と呼ばれる。一方、溶湯１２の湯面への入熱が過少の場合、必要以上に成長した（厚くなった）凝固シェル１３の上に溶湯１２が被り大きな表面欠陥が生じる。これは、「湯被り欠陥」と呼ばれる。「湯被り欠陥」が発生したスラブ１１の表面写真を図４Ａに、「ちぎれ欠陥」が発生したスラブ１１の表面写真を図４Ｂに、それぞれ示す。
【００３０】
（鋳肌凹凸量が許容範囲に収まる鋳塊表面温度）
通過熱流束ｑとスラブ１１の表面温度（鋳塊表面温度）ＴSとの関係を図５に示す。ここで、熱バランス指標である通過熱流束ｑ［Ｗ／ｍ2］およびスラブ１１の表面温度ＴS［℃］は、完全接触領域１６における平均値で評価している。この関係図から、鋳型２とスラブ１１との完全接触領域１６におけるスラブ１１の表面温度ＴSの平均値が８００℃＜ＴS＜１２５０℃の範囲であれば、ちぎれ欠陥や湯被り欠陥のない、鋳肌の状態が良好なスラブ１１を得ることができることがわかる。
【００３１】
（温度差）
ここで、図１に示すように、矩形の鋳型２の一対の短辺の一方から注湯する場合、熱源で湯面が加熱されるだけでなく湯面に溶湯８が注がれる注湯側の方が、熱源で湯面が加熱されるだけの反注湯側よりも湯面付近の温度が高くなっていると考えられていた。ここで、注湯側とは、鋳型２をその長辺の中心で２等分したときの、コールドハース３側の部分（図１の右半分）を指し、反注湯側とは、その反対側の部分（図１の左半分）を指す。
【００３２】
しかし、鋳造したスラブ１１の鋳肌性状を確認したところ、反注湯側よりも注湯側において鋳肌性状が悪化していた。本発明者らは、その原因として、反注湯側よりも注湯側の方が湯面付近の温度が低くなっていることを見出した。
【００３３】
鋳型２内の溶湯１２の湯面の温度は、熱源で加熱される個所で２０００℃以上になる。また、反注湯側における湯面の平均温度は１９００〜２０００℃である。これに対して、コールドハース３の注湯リップ３ａを通って鋳型２内の溶湯１２の湯面に注がれる溶湯８の温度は、注湯リップ３ａのまわりに厚みを持った凝固層が形成されていることから、溶融チタン・チタン合金の融点近傍（純チタンの場合、融点は約１６８０℃）であると推定される。ここで、コールドハース３内の溶湯８の湯面の平均温度は１９００〜２０００℃である。しかし、コールドハース３の注湯リップ３ａは幅が狭くて冷却能が高いため、注湯リップ３ａを通過する際に溶湯８の温度は融点近傍にまで低下する。
【００３４】
よって、注湯側の湯面には、反注湯側の湯面の平均温度よりも低い温度の溶湯８が注入されることになり、注湯側の湯面において入熱不足となる。その結果、上面図である図６に示すように、反注湯側（図中左半分）の湯面における鋳型２の長辺側での凝固シェル１３の厚みをｄ１、注湯側（図中右半分）の湯面における鋳型２の長辺側での凝固シェル１３の厚みをｄ２とすると、ｄ２＞ｄ１となる。このように、特に注湯側の湯面における鋳型２の長辺側で凝固シェル１３の成長が促進され、鋳肌性状が悪化する。
【００３５】
そこで、本実施形態では、温度差ΔＴ［℃］が、以下の式（１）および式（２）を満足するようにしながら、鋳型２の一対の短辺の一方から鋳型２内に溶湯８を注入している。ここで、温度差ΔＴは、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であってコールドハース３からの溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度Ｔｉｎ［℃］から溶解材料の融点Ｔｍ［℃］を差し引いた温度差である。
０．００１４ΔＴ2＋０．０１４４ΔＴ＋６９９．４５＞８００・・・式（１）
０．０００８ΔＴ2＋０．２４７２ΔＴ＋８５３．０２＜１２５０・・・式（２）
【００３６】
注湯側の湯面の入熱不足を解消するためには、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を少なくとも反注湯側の湯面の平均温度以上にする必要がある。そこで、温度差ΔＴが上記の式（１）および式（２）を満足するようにすることで、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を上昇させることができる。これにより、注湯側と反注湯側との温度／入熱量の不均一性が緩和されるので、長辺側の全長にわたってスラブ１１の鋳肌性状を良好にすることができる。よって、鋳肌の状態が良好なスラブ１１を鋳造することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、温度差ΔＴを３００℃以上にしている。これにより、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を好適に上昇させることができる。よって、注湯側と反注湯側との温度／入熱量の不均一性を十分に緩和させることができる。
【００３８】
また、鋳型２内の溶湯１２の湯面をプラズマアークで加熱するプラズマアーク溶解において、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を上昇させることで、長辺側の全長にわたってスラブ１１の鋳肌性状を良好にすることができる。
【００３９】
そして、温度差ΔＴの条件から、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度の定量的条件を明らかにすることができる。よって、コールドハース３内の溶湯８の湯面の温度および鋳型２内の溶湯１２の湯面の温度を管理することで、コールドハース３における溶湯８の加熱を適正に制御することができる。これにより、スラブ１１の長辺側の全長にわたって良好な鋳肌性状を得るための操業が可能になる。なお、湯面の温度管理は、チャンバーに設けられた監視窓からサーモビュアー等を用いて湯面の温度を測定することで行う。
【００４０】
（流動凝固シミュレーション）
次に、本実施形態に係る連続鋳造装置１を用いて、プラズマアーク溶解を想定した流動凝固シミュレーションを行った。ここで、鋳型２を上方から見たモデル図である図７に示すように、連続鋳造するスラブ１１の形状として、スラブ１１の長辺（鋳型２の内壁の長辺）Ｌと、スラブ１１の短辺（鋳型２の内壁の短辺）Ｗとの比がＬ／Ｗ＝５となる形状を想定した。
【００４１】
また、注湯側（図中右半分）の湯面を加熱するプラズマトーチ７と、反注湯側（図中左半分）の湯面を加熱するプラズマトーチ７とをそれぞれ使用し、２本のプラズマトーチ７間の距離が一定になるようにしながら各プラズマトーチ７を水平方向に時計回りに旋回させる移動パターンを想定した。ここで、各プラズマトーチ７を、プラズマアークの中心が鋳型２の内壁から５０ｍｍほど内側に位置するようにして旋回させた。
【００４２】
そして、各プラズマトーチ７の出力、移動速度、軌道を同じにすることで、プラズマトーチ７による入熱状態が注湯側と反注湯側とで対称となるようにした。これにより、コールドハース３から鋳型２内の溶湯１２の湯面に注がれる溶湯８の影響のみで、注湯側と反注湯側の間に入熱状況の不均一性が発生する状況を再現した。
【００４３】
そして、鋳型２の長辺の中心近傍（長辺１／２）と、長辺の左端から長辺の全長の１／４だけ右側の位置の近傍（長辺１／４）と、長辺の左端から長辺の全長の３／４だけ右側の位置の近傍（長辺３／４）とに、それぞれデータ抽出点を設定した。長辺１／４は、反注湯側におけるデータ抽出点であり、長辺３／４は、注湯側におけるデータ抽出点であり、長辺１／２は、鋳型２の長辺方向の中心におけるデータ抽出点である。
【００４４】
そして、温度差ΔＴを変化させて、各データ抽出点におけるスラブ１１の表面温度（鋳塊表面温度）ＴS［℃］および凝固シェルの厚み［ｍｍ］を評価した。
【００４５】
温度差ΔＴが０℃の場合の鋳塊表面温度の時間変化を図８に示す。また、温度差ΔＴが１００℃の場合の鋳塊表面温度の時間変化を図９に示す。また、温度差ΔＴが２００℃の場合の鋳塊表面温度の時間変化を図１０に示す。温度差ΔＴが０℃、１００℃、２００℃のいずれの場合においても、長辺３／４（注湯側のデータ抽出点）における鋳塊表面温度の平均値が８００℃＜ＴS＜１２５０℃の範囲から外れていることがわかる。
【００４６】
次に、温度差ΔＴが３００℃の場合の鋳塊表面温度の時間変化を図１１に示す。また、温度差ΔＴが４００℃の場合の鋳塊表面温度の時間変化を図１２に示す。温度差ΔＴが３００℃、４００℃のいずれの場合においても、長辺３／４（注湯側のデータ抽出点）における鋳塊表面温度の平均値が８００℃＜ＴS＜１２５０℃の範囲に収まっていることがわかる。
【００４７】
温度差ΔＴと凝固シェル１３の厚みとの関係を図１３に示す。長辺１／４（反注湯側のデータ抽出点）における凝固シェル１３の厚み、および、長辺１／２（鋳型２の長辺方向の中心におけるデータ抽出点）における凝固シェル１３の厚みは、温度差ΔＴの値に関わらずほぼ一定である。これに対して、長辺３／４（注湯側のデータ抽出点）における凝固シェル１３の厚みは、温度差ΔＴの値が０℃、１００℃、２００℃において、長辺１／４や長辺１／２における凝固シェル１３の厚みより厚く、注湯側と反注湯側とで凝固が不均一になっていることがわかる。また、長辺３／４（注湯側のデータ抽出点）における凝固シェル１３の厚みは、温度差ΔＴの値が３００℃、４００℃において、長辺１／４や長辺１／２における凝固シェル１３の厚みと同等になり、注湯側と反注湯側との凝固不均一性が改善されることがわかる。
【００４８】
次に、温度差ΔＴを異ならせたときの、長辺１／４（反注湯側のデータ抽出点）における鋳塊表面温度の平均値、最大値、最小値を表１に示す。また、長辺１／４における温度差ΔＴと鋳塊表面温度との関係を図１４に示す。
【００４９】
【表１】
0006611331.tif 000002
【００５０】
図１４から、長辺１／４における鋳塊表面温度は、温度差ΔＴの値に関わらず８００℃＜ＴS＜１２５０℃の範囲に収まっていることがわかる。このことから、鋳型２内の溶湯１２の湯面に注がれる溶湯８の温度が反注湯側に及ぼす影響は小さいことがわかる。
【００５１】
次に、温度差ΔＴを異ならせたときの、長辺１／２（鋳型２の長辺方向の中心におけるデータ抽出点）における鋳塊表面温度の平均値、最大値、最小値を表２に示す。また、長辺１／２における温度差ΔＴと鋳塊表面温度との関係を図１５に示す。
【００５２】
【表２】
0006611331.tif 000003
【００５３】
図１５から、長辺１／２における鋳塊表面温度は、温度差ΔＴの値に関わらず８００℃＜ＴS＜１２５０℃の範囲に収まっていることがわかる。このことから、鋳型２内の溶湯１２の湯面に注がれる溶湯８の温度が、鋳型２の長辺方向の中心近傍に及ぼす影響は小さいことがわかる。
【００５４】
次に、温度差ΔＴを異ならせたときの、長辺３／４（注湯側のデータ抽出点）における鋳塊表面温度の平均値、最大値、最小値を表３に示す。また、長辺３／４における温度差ΔＴと鋳塊表面温度との関係を図１６に示す。
【００５５】
【表３】
0006611331.tif 000004
【００５６】
図１６から、長辺３／４における鋳塊表面温度は、温度差ΔＴが、以下の式（１）および式（２）を満足するときに、８００℃＜ＴS＜１２５０℃の範囲に収まることがわかる。
０．００１４ΔＴ2＋０．０１４４ΔＴ＋６９９．４５＞８００・・・式（１）
０．０００８ΔＴ2＋０．２４７２ΔＴ＋８５３．０２＜１２５０・・・式（２）
【００５７】
なお、式（１）、式（２）は、それぞれの温度差ΔＴの値における最大値および最小値を用いて２次関数で近似することにより求めた。近似式の各係数は、最小二乗法により算出した。
【００５８】
また、図１６から、温度差ΔＴが３００℃以上であると、長辺３／４における鋳塊表面温度が８００℃＜ＴS＜１２５０℃の範囲に好適に収まることがわかる。
【００５９】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るチタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法によると、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度Ｔｉｎ［℃］から溶解材料の融点Ｔｍ［℃］を差し引いた温度差ΔＴ［℃］が、上記の式（１）および式（２）を満足するようにしながら、鋳型２の一対の短辺の一方から鋳型２内に溶湯８を注入する。注湯側の湯面の入熱不足を解消するためには、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を少なくとも反注湯側の湯面の平均温度以上にする必要がある。そこで、温度差ΔＴが上記の式（１）および式（２）を満足するようにすることで、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を上昇させることができる。これにより、注湯側と反注湯側との温度／入熱量の不均一性が緩和されるので、長辺側の全長にわたってスラブ１１の鋳肌性状を良好にすることができる。よって、鋳肌の状態が良好なスラブ１１を鋳造することができる。
【００６０】
また、温度差ΔＴを３００℃以上にすることで、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を好適に上昇させることができる。これにより、注湯側と反注湯側との温度／入熱量の不均一性を十分に緩和させることができる。
【００６１】
また、鋳型２内の溶湯１２の湯面をプラズマアークで加熱するプラズマアーク溶解において、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を上昇させることで、長辺側の全長にわたってスラブ１１の鋳肌性状を良好にすることができる。
【００６２】
（本実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００６３】
例えば、本実施形態では、温度差ΔＴが式（１）および式（２）を満足するようにすることで、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を上昇させているが、この構成に限定されない。上述したように、コールドハース３の注湯リップ３ａは幅が狭くて冷却能が高いため、注湯リップ３ａを通過する際に溶湯８の温度は融点近傍にまで低下する。そこで、コールドハース３の注湯リップ３ａの冷却能を低減させることで、鋳型２内の溶湯１２の湯面上であって溶湯８が注がれる個所における溶湯１２の温度を上昇させてもよい。注湯リップ３ａの材質である銅よりも熱伝導率が低いチタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属を注湯リップ３ａに埋設したり、銅よりも熱伝導率が低い空気の層を注湯リップ３ａの内部に設けたりすることで、注湯リップ３ａの冷却能を低減させることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、鋳型２内の溶湯１２の湯面をプラズマアークで加熱するプラズマアーク溶解について説明したが、この構成に限定されず、鋳型２内の溶湯１２の湯面を電子ビームで加熱する電子ビーム溶解を採用してもよい。同様に、コールドハース３内の溶湯８をプラズマアークで加熱する構成に限定されず、電子ビームで加熱する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  連続鋳造装置
２  鋳型
３  コールドハース
３ａ  注湯リップ
５  プラズマトーチ
６  スターティングブロック
７  プラズマトーチ
８  溶湯
１１  スラブ
１２  溶湯
１３  凝固シェル
１４  エアギャップ
１６  完全接触領域
【図１】
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【図２】
0006611331.tif 000006
【図３】
0006611331.tif 000007
【図４Ａ】
0006611331.tif 000008
【図４Ｂ】
0006611331.tif 000009
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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