(57)【要約】【課題】鋳造材に疵や割れなどの欠陥が発生することを低減するダムブロック、連続鋳造装置及び連続鋳造方法を提供する。【解決手段】本発明のダムブロック1は、ダムブロックの下面1uと溶湯に接する面1sとがなす角の余角θが0.5°以上10°未満である。このようなダムブロックを連続鋳造装置に用いた場合、前記空間断面を上方から下方に向かって先細りする形状とすることができる。したがって、本発明は、排出口においてダムブロックと鋳造材とが離れる際、ダムブロックと鋳造材とが離れ易くなり、鋳造材に疵や割れなどの欠陥を生じ難くすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツインベルト式連続鋳造装置に用いられるダムブロックであって、
前記ダムブロックの下面と溶湯に接する面とがなす角が鋭角であり、その余角が0.5°以上10°未満であることを特徴とするダムブロック。
【請求項２】
上下に対向配置した一対のベルトと、このベルト間に左右に対向配置した一対のダムブロックとで鋳造空間が形成され、その空間に溶湯が注湯される連続鋳造装置であって、
前記空間を形成しているダムブロックの溶湯接触面同士が非平行であると共に、その空間断面が上方から下方に向かって先細りする形状となっており、
少なくとも一方の溶湯接触面は鉛直線に対して0.5°以上10°未満傾斜していることを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項３】
上下に対向配置した一対のベルトと、このベルト間に左右に対向配置した一対のダムブロックとで鋳造空間を形成し、その空間に溶湯を注湯して鋳造材を製造する連続鋳造方法であって、
前記空間を形成しているダムブロックの溶湯接触面同士を非平行とすると共に、前記空間断面を上方から下方に向かって先細りする形状にして、
少なくとも一方の溶湯接触面を鉛直線に対して0.5°以上10°未満傾斜させて鋳造することを特徴とする連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダムブロック、連続鋳造装置及び連続鋳造方法に関するものである。特に、鋳造材に疵や割れなどの欠陥が発生することを低減するダムブロック、連続鋳造装置及び連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータコイルやマグネットコイルなどに利用される巻線用銅線には、例えば銅線にエナメル被覆を施したエナメル被覆銅線といった被覆線が用いられている。このような被覆線に用いられる銅線は、一般的に連続鋳造により製造された断面長方形状の銅の鋳造材を圧延加工、伸線加工することにより製造される。具体的には、ベルト式連続鋳造装置により、銅の溶湯を連続鋳造して鋳造材を製造し、続いて多段圧延装置により、この鋳造材の断面が長方形状から最終的に円形状となるように圧延を繰り返して荒引き線を製造する。そして最後に、伸線装置により、この荒引き線をダイスに挿通して銅線を製造する。通常、連続鋳造工程と圧延工程とは連続して行われる。
【０００３】
被覆線の表面に疵などの欠陥があると、そこから被覆が剥がれ易くなり、通電時に被覆が剥がれた場合、漏電（リーク）や短絡（ショート）が発生する可能性があり非常に危険である。被覆線の被覆は非常に薄く、銅線の表面に疵があると、その箇所の被覆に疵をつける虞がある。そこで、被覆線を製造する際は、疵などの欠陥のない表面性状に優れた銅線に被覆することが望まれる。
【０００４】
銅線に加工される鋳造材自体に疵や割れなどの欠陥があれば、後工程の圧延、伸線工程で疵や割れなどが増加、拡大することとなり、銅線の表面性状が低下する。したがって、高い表面性状の銅線を得るには、銅線の基となる鋳造材自体に疵や割れなどの欠陥がないことが要求される。
【０００５】
鋳造材の製造に利用されるベルト式連続鋳造装置は、上下に対向配置した一対のベルトと、このベルト間に左右に対向配置したダムブロックとで鋳造空間が形成され、この空間を鋳型に利用する。図４は、従来のベルト式連続鋳造装置を模式的に示す図であり、図５は、この装置における前記空間部分を示す断面図である。鋳造材を製造するときは、注湯器具Ｔ（例えばタンディッシュ）から注湯口40へ溶湯Ｌを供給し、前記空間50内で溶湯を移動させると共に凝固させて、連続的に鋳造材Ｍを製造する。ベルト20a，20bは、一般的にスチール製の無端ベルトであり、複数のプーリー30，31間に張架される。複数のプーリーのうち少なくとも一つは回転自在のプーリー（例えば30a，30b）であり、このプーリーの回転によりベルトが走行するようになっている。ベルトは、注湯口側が鋳造材の排出口側に対して高い位置となるように、傾斜を持たせて設置される。ダムブロック10は、例えば銅や銅合金製であり、ダムストラップ60により複数個連結されてダムブロック連11a，11bを形成し、これらダムブロック連を上記ベルト間に左右に離隔した状態で配置して、上記ベルトに従動するような無限軌道になっている。前記空間が形成された際、隣接するダムブロックの溶湯に接する面10s同士が平滑となるように、ダムブロックは図示しないガイドにより保持されて走行する。また、ダムブロックは溶湯から熱を吸収して溶湯を冷却する冷却材として機能する。ダムブロックの冷却能力を上げるために前記ガイドに冷却水路を設けて、そこに冷却水を供給してダムブロックを冷却することもある。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２１６０３５号公報  図７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のダムブロックは直方体状のものであり、例えば特許文献１の図７に示されるように、溶湯に接するダムブロックの面（以下ダムブロック面）とベルトの面とは直交して空間断面が長方形状である。そして、このようなダムブロックを用いた従来の連続鋳造装置では、製造される鋳造材に疵や割れが生じることがあり、より信頼性の高い技術が求められている。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、鋳造材に疵や割れなどの欠陥が発生することを低減するダムブロックを提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、従来の連続鋳造装置を改善し、鋳造材に疵や割れなどの欠陥が発生することを低減する連続鋳造装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、従来の連続鋳造方法を改善し、鋳造材に疵や割れなどの欠陥が発生することを低減する連続鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、従来の連続鋳造装置において鋳造材に疵や割れなどの欠陥が発生する原因を調査した結果、ダムブロックと鋳造材との進行方向が変わる鋳造材の排出口において、鋳造材に疵や割れが発生することが分かった。これは、排出口においてダムブロックと鋳造材とが離れる際、ダムブロックとの摩擦により鋳造材が下方向（ダムブロックの進行方向）の力を受けることが原因と考えられる。そこで、本発明者らは、鋳型となる空間を形成する左右のダムブロック面同士を非平行とすることで空間（鋳造材）断面を上方から下方に向かって先細りする形状にして、排出口においてダムブロックと鋳造材とが離れ易くすることを考えた。
【００１２】
本発明のダムブロックは、ダムブロックの下面と溶湯に接する面とがなす角が鋭角であり、その余角が0.5°以上10°未満であることを特徴とする。
【００１３】
このようなダムブロックをベルト式連続鋳造装置に用いた場合、鋳型となる空間が形成された際に左右のダムブロック面同士が非平行となり、その空間断面が上方から下方に向かって先細りする形状となる。よって、排出口においてダムブロックと鋳造材とが離れ易くなり、鋳造材に疵や割れなどの欠陥を生じ難くすることができる。また、上記余角の好ましい範囲は8°以下であり、より好ましくは5°以下であり、さらに好ましくは3°以下である。
【００１４】
本発明の連続鋳造装置は、上下に対向配置した一対のベルトと、前記ベルト間に左右に対向配置した一対のダムブロックとで鋳造空間が形成され、その空間に溶湯が注湯される連続鋳造装置である。この装置は、前記空間を形成しているダムブロックの溶湯接触面同士が非平行であると共に、その空間断面が上方から下方に向かって先細りする形状となっている。そして、少なくとも一方の溶湯接触面は鉛直線（下側のベルトの面に下ろした垂線）に対して0.5°以上10°未満傾斜していることを特徴とする。
【００１５】
この装置によれば、排出口においてダムブロックと鋳造材とが離れ易くなり、鋳造材に疵や割れなどの欠陥を生じ難くすることができる。また、ダムブロック面の少なくとも一方が傾斜していればよく、両方が傾斜していれば同等以上の効果が得られる。さらに、上記傾斜角度の好ましい範囲は8°以下であり、より好ましくは5°以下であり、さらに好ましくは3°以下である。
【００１６】
本発明の連続鋳造方法は、上下に対向配置した一対のベルトと、前記ベルト間に左右に対向配置した一対のダムブロックとで鋳造空間を形成し、その空間に溶湯を注湯して鋳造材を製造する方法である。この方法は、前記空間を形成しているダムブロックの溶湯接触面同士を非平行とすると共に、前記空間断面を上方から下方に向かって先細りする形状にする。そして、少なくとも一方の溶湯接触面を鉛直線（下側のベルトの面に下ろした垂線）に対して0.5°以上10°未満傾斜させて鋳造することを特徴とする。
【００１７】
この方法によれば、排出口においてダムブロックと鋳造材とが離れ易くなり、鋳造材に疵や割れなどの欠陥を生じ難くすることができる。また、ダムブロック面の少なくとも一方が傾斜していればよく、両方が傾斜していれば同等以上の効果が得られる。さらに、上記傾斜角度の好ましい範囲は8°以下であり、より好ましくは5°以下であり、さらに好ましくは3°以下である。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、連続鋳造装置における鋳造材の排出口において、ダムブロックと鋳造材とを離れ易くすることで、ダムブロックとの摩擦により鋳造材が受ける力が低減され、鋳造材に疵や割れなどの欠陥を生じ難くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
本発明のダムブロックを作製し、それを用いたベルト式連続鋳造装置により銅の鋳造材を製造して、その鋳造材及びそれを加工して得られた銅線の評価を行った。
【００２１】
従来からある直方体状（横6cm×高さ7cm×厚さ5cm）の銅製ダムブロック10（図３）を用意し、このダムブロックの溶湯に接する面10sを切削することにより本発明のダムブロック1（図１）を作製した。具体的には、ダムブロックの下面1u（10u）と溶湯に接する面1s（10s）とがなす角の余角θが0.8°、4°、8°、10°である各ダムブロックを複数個ずつ作製した。そして、前記余角が等しいダムブロックを複数個連結して、各ダムブロック一対ずつ、四対のダムブロック連を作製した。また、比較例として前記余角θが0°である従来のダムブロックを複数個連結して一対のダムブロック連を作製した。
【００２２】
次に、作製した上記θが0°、0.8°、4°、8°、10°の一対のダムブロック連を取り付けたそれぞれのベルト式連続鋳造装置において、銅の溶湯を連続鋳造して鋳造材を製造した。なお、ダムブロック連は、ダムブロックの下面が下側のベルトと接して走行するように装置に取り付けた。また、それぞれの装置は、ダムブロック以外は従来から用いられている装置と同じである。鋳造材の製造は、具体的には、銅100000kg（100ton）を溶解炉で溶湯にして、この溶湯をタンディッシュに移送し、タンディッシュから装置の注湯口へ溶湯を供給することを行い、鋳型となる空間内で溶湯を移動させると共に凝固させて、連続的に行った。この連続鋳造装置は、上下に対向配置した一対のスチール製ベルトと、前記ベルト間に左右に対向配置した一対の上記ダムブロックとで形成される空間を鋳型に利用する。よって、θが0.8°〜10°の各ダムブロックを用いたそれぞれの装置では、図２に示すように、前記空間50を形成するベルト20a，20bの面及びダムブロック面1sに直交する断面において、この空間50の断面が上方から下方に向かって先細りする等脚台形状となる。つまり、この空間50を形成している左右のダムブロック面1s同士は非平行となり、これらダムブロック面1sは鉛直線（下側のベルト20bの面に下ろした垂線）に対してそれぞれθ°傾斜することとなる。また、前記空間断面の大きさは、θが0°のダムブロック用いた場合は横11cm×高さ7cmの長方形状となるように、θが0.8°〜10°の各ダムブロックを用いた場合は下辺11cm、上辺（11＋2×7tanθ）cm、高さ7cmの台形状となるようにした。各連続鋳造装置により製造される鋳造材の断面はこの空間断面と同形状となる。
【００２３】
さらに、上記の各連続鋳造装置により製造したそれぞれの鋳造材すべてを銅線に加工することを行った。なお、銅線の加工に用いる多段圧延装置及び伸線装置は、それぞれ従来から用いられている装置である。また、連続鋳造工程から圧延工程、伸線工程までは連続して行った。圧延工程では、上記した断面四角形状の各鋳造材に圧延加工を施して最終的に直径8mmの断面円形状の荒引き線に加工し、伸線工程では、この荒引き線に減面率89％で伸線加工を施こして直径2.6mmの銅線に加工した。
【００２４】
表１に各ダムブロックを用いた場合の鋳造材の割れの有無、鋳造材を加工して得られた銅線の探傷数及び鋳造材の総合評価を示す。鋳造材の割れは、装置の排出口から排出される鋳造材を目視することにより確認を行った。銅線の探傷数は、伸線工程においてインラインで渦流探傷器により銅線表面の疵を検出し、線材の断面積比で5％以上の疵を大とし、3％以上の疵を小としてカウントした。また、総合評価は、鋳造材に割れが生じず、かつ探傷数が比較例と比較して少ないものには○印を、鋳造材に割れが生じていたり、探傷数が比較例と比較して多いものには×印を付けた。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１から明らかなように、θが0°の従来のダムブロックを用いた装置では、製造した鋳造材に割れが生じたが、θが0.8°、4°、8°の各ダムブロックを用いた装置では、製造した各鋳造材に割れが生じなかった。θが10°のダムブロックを用いた装置では、製造した鋳造材に割れが生じた。θが10°のダムブロックでは、ダムブロックを作製する際にダムブロックの体積が減少しているため、十分に鋳造材を冷却することができず、排出口において鋳造材に割れが生じたと考えられる。よって、ダムブロックの冷却能力を向上させれば、θが10°以上であっても鋳造材に割れを生じ難くすることができると考えられる。冷却能力を向上させる方法としては、例えば、ダムブロックの厚さ（ダムブロック面からその反対側の面までの長さ）を大きくしてダムブロックの体積を増加させたり、冷却装置を別途設けてダムブロックを外側面から冷却することが考えられる。また、ガイドに設けた冷却水路に流れる冷却水の流量を多くしたり、冷却水の温度を下げることが考えられる。
【００２７】
また、θが0.8°、4°、8°の各ダムブロックを用いた場合の各銅線の探傷数は、いずれも比較例と比較して大・小の疵ともに減少した。θが大きくなるにつれて探傷数が増加しているのは、圧延工程に用いた装置が従来から用いられている装置であったため、圧延時に鋳造材のテーパー部分の巻込が発生するためである。よって、θが10°以上のダムブロックを用いた場合は銅線の探傷数が大幅に増加することとなり、十分な効果が得られなくなる。
【００２８】
以上の結果から、本発明を利用することで、連続鋳造装置における鋳造材の排出口においてダムブロックと鋳造材とが離れ易くなり、鋳造材に生じる疵や割れを低減できることが確認できた。また、このような鋳造材を加工して得られた線材は、表面に疵などの欠陥が少なく、表面性状が高いことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、鋳造材の製造に好適に利用することができる。本発明を利用して製造した鋳造材は疵や割れなどの欠陥が少なく、この鋳造材を加工して得られた線材は表面性状が高く、被覆線に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のダムブロックの斜視図である。
【図２】本発明のダムブロックを用いた連続鋳造装置の空間部分の断面図である。
【図３】従来のダムブロックの斜視図である。
【図４】従来の連続鋳造装置の模式図である。
【図５】従来の連続鋳造装置のＡ−Ａ断面における空間部分の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
1，10  ダムブロック
1u，10u  ダムブロック下面（下側のベルトに接する面）
1s，10s  ダムブロック面（溶湯に接する面）
11a，11b  ダムブロック連
20a  ベルト（上側）    20b  ベルト（下側）
30，31  プーリー    40  注湯口
50  空間（鋳型）    60  ダムストラップ
Ｔ  注湯器具    Ｌ  溶湯    Ｍ  鋳造材
【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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