(57)【要約】【課題】鋳型内での湯流れ制御を再現性よく安定して行うことができる連続鋳造装置を提供する。【解決手段】本発明に係る連続鋳造装置は、金属の鋳塊を連続的に製造する連続鋳造装置であって、前記連続鋳造装置は、前記金属の溶湯を一時的に溜めるタンディッシュと、前記タンディッシュの底部に設けられ前記溶湯を注出するための筒状注出口と、前記溶湯を凝固させて前記鋳塊を形成する鋳型と、前記筒状注出口内を流れる前記溶湯の流れ方向前方に設けられ前記鋳型内に供給される前記溶湯の流れを制御するための分流器とを少なくとも具備し、前記分流器は、前記鋳型の上端に固定され、かつ前記タンディッシュおよび前記筒状注出口と非接続であることを特徴とする。【選択図】図２
2013193111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の鋳塊を連続的に製造する連続鋳造装置であって、
前記連続鋳造装置は、前記金属の溶湯を一時的に溜めるタンディッシュと、
前記タンディッシュの底部に設けられ前記溶湯を注出するための筒状注出口と、
前記溶湯を凝固させて前記鋳塊を形成する鋳型と、
前記筒状注出口内を流れる前記溶湯の流れ方向前方に設けられ前記鋳型内に供給される前記溶湯の流れを制御するための分流器とを少なくとも具備し、
前記分流器は、前記鋳型の上端に固定され、かつ前記タンディッシュおよび前記筒状注出口と非接続であることを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の連続鋳造装置において、
前記連続鋳造装置は、前記分流器内に溜まった前記溶湯を利用する湯面レベルセンサを更に具備することを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項３】
連続鋳造装置を用いて金属の鋳塊を連続的に製造する方法であって、
前記連続鋳造装置は、前記金属の溶湯を一時的に溜めるタンディッシュと、
前記タンディッシュの底部に設けられ前記溶湯を注出するための筒状注出口と、
前記溶湯を凝固させて前記鋳塊を形成する鋳型と、
前記筒状注出口内を流れる前記溶湯の流れ方向前方に設けられ前記鋳型内に供給される前記溶湯の流れを制御するための分流器とを少なくとも具備し、
前記分流器は、前記鋳型の上端に固定され、かつ前記タンディッシュおよび前記筒状注出口と非接続であることを特徴とする金属鋳塊の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の金属鋳塊の製造方法において、
前記連続鋳造装置は、前記分流器内に溜まった前記溶湯を利用する湯面レベルセンサを更に具備することを特徴とする金属鋳塊の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属鋳塊を連続鋳造する技術に関し、特に、鋳型内への注湯が再現よく安定して行われる連続鋳造装置およびそれを用いた金属鋳塊の製造方法に関するものである。なお、本発明において、連続鋳造とは全連続鋳造のみを意味するものではなく半連続鋳造を含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造装置（全連続鋳造・半連続鋳造）は、金属の溶解・鋳造における生産性向上と省エネルギー性とから広く利用されている。図１は、従来の連続鋳造装置における上工程領域の仕組みの１例を示す断面模式図である。図１を参照しながら、工程の流れを簡単に説明する。
【０００３】
溶解設備（図示せず）で溶解・精錬された金属融液（溶湯）1は、取鍋2に入れられて連続鋳造装置の最上部に配設され、取鍋2の底部からタンディッシュ3に注がれる。溶湯1は、取鍋2を介さずに、樋（トラフ）などの搬送ラインを通ってタンディッシュ3に直接供給されてもよい。タンディッシュ3内の溶湯1は、湯量制御弁（ストッパ）4で流量調整されながら、タンディッシュ3の底部に設けられた筒状注出口（スパウト）5から鋳型6へと注がれる。鋳型6に注がれた溶湯1は、鋳型6との界面から凝固して凝固殻7を形成し内部へ凝固が進行しながら、鋳型6の底から鋳塊9が連続的に引き出される。
【０００４】
生産性の更なる向上を目指して、鋳造速度（鋳塊の引出速度）の高速化や鋳塊（鋳型）の大断面積化が求められている。しかしながら、それらはいずれも未凝固部（モールテンプール）8の拡大（凝固殻7の相対的な薄肉化）につながることから、凝固殻7の破損による溶湯1の漏出（ブレークアウト）の危険性が高まる。ブレークアウトを防ぎつつ生産性を向上させるためには、正確な凝固制御（鋳型6内での湯流れと冷却とのバランス制御）が必要不可欠である。また、正確な凝固制御は、凝固欠陥（例えば、表面割れ、内部割れ）がなく良好な凝固組織を有する鋳塊9を得るためにも非常に重要な因子である。鋳型内での湯流れを制御（鋳型への注湯を制御）するため、分流器10がしばしば利用されている。
【０００５】
例えば、特許文献１（特開平9−174209号公報）には、チムニーを有し、このチムニーの上端は固定手段によって液体金属を収容する容器の出口ノズルに結合され、その下端は鋳型によって規定される鋳造空間中へ液体金属を分配させる出口を備えたノズルの端部に結合している形式の金属の連続鋳造用鋳型へ液体金属を導入するためのノズルにおいて、バーナーのような加熱手段を用いて上記端部の内側を加熱できるようにするために、少なくとも１つの開口部がこの端部の上側部分に形成されているノズルが開示されている。特許文献１によると、ノズルの構造および使用方法を過度に複雑にしないで、金属の流れを安定化すると共に、鋳造中の金属の温度を安定的に制御することができるとされている。
【０００６】
また、特許文献２（特開平9−108781号公報）には、鋳造樋に下方突出状に固定された１対のブラケットと、各ブラケットにこれと直角をなすように取付けられたフロート吊り下げ部材と、フロート吊り下げ部材に吊持されたフロートとを備えた半連続鋳造装置において、フロート吊り下げ部材が、ばね鋼からなる線材をコイル状に巻くことにより形成されている半連続鋳造装置が開示されている。特許文献２によると、「フロート取られ（フロートが鋳包まれる現象）」が発生した場合でも、凝固金属およびフロートを取り除く処理が簡単になると共に、「フロート取られ」の発生率の増加を防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１７４２０９号公報
【特許文献２】特開平９−１０８７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
連続鋳造装置は金属鋳塊を連続的に製造する装置であるが、鋳造する金属種を変更する場合や鋳塊の形状を変更する場合などに、装置を一旦止めて、タンディッシュや鋳型を変更したりメンテナンスしたりすることがある。その後、装置を組み立てて再稼働する。
【０００９】
近年では、生産性向上のための鋳造速度の高速化や鋳塊の大断面積化がますます進展すると共に鋳造製品の品質向上が強く求められており、凝固制御の正確性が以前にも増して重要になってきている。そのため、前述したように、鋳型内での湯流れ制御は、非常に重要な因子である。
【００１０】
しかしながら、従来の連続鋳造装置では、メンテナンス後の組み立て時に鋳型とタンディッシュとの相対位置がずれ易く、それに伴ってスパウトや分流器の位置がずれて、その結果、鋳型内での湯流れ制御に狂いが生じることがあった。また、高温かつ大重量の溶湯が直接接触することによって、タンディッシュやスパウトに熱的・経時的な変形が生じた場合にも、スパウトや分流器の角度にずれが生じ、鋳型内での湯流れ制御に狂いが生じることがあった。
【００１１】
連続鋳造装置は金属鋳塊を連続的に製造する装置であるが故に、装置を予定外に停止する必要が生じたときのロスが大きい。そのため、鋳型内での湯流れ制御を再現性よく安定して行う方法およびそれを可能とする連続鋳造装置が強く望まれていた。
【００１２】
従って、本発明の目的は、上記要求を満たすために、鋳型内での湯流れ制御を再現性よく安定して行うことができる連続鋳造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（I）本発明の一態様によると、金属の鋳塊を連続的に製造する連続鋳造装置であって、前記連続鋳造装置は、前記金属の溶湯を一時的に溜めるタンディッシュと、前記タンディッシュの底部に設けられ前記溶湯を注出するための筒状注出口と、前記溶湯を凝固させて前記鋳塊を形成する鋳型と、前記筒状注出口内を流れる前記溶湯の流れ方向前方に設けられ前記鋳型内に供給される前記溶湯の流れを制御するための分流器とを少なくとも具備し、前記分流器は、前記鋳型の上端に固定され、かつ前記タンディッシュおよび前記筒状注出口と非接続であることを特徴とする連続鋳造装置が提供される。
【００１４】
（II）また、本発明の他の態様によると、連続鋳造装置を用いて金属の鋳塊を連続的に製造する方法であって、前記連続鋳造装置は、前記金属の溶湯を一時的に溜めるタンディッシュと、前記タンディッシュの底部に設けられ前記溶湯を注出するための筒状注出口と、前記溶湯を凝固させて前記鋳塊を形成する鋳型と、前記筒状注出口内を流れる前記溶湯の流れ方向前方に設けられ前記鋳型内に供給される前記溶湯の流れを制御するための分流器とを少なくとも具備し、前記分流器は、前記鋳型の上端に固定され、かつ前記タンディッシュおよび前記筒状注出口と非接続であることを特徴とする金属鋳塊の製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明は、上記の本発明に係る連続鋳造装置および金属鋳塊の製造方法において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（i）前記連続鋳造装置は、前記分流器内に溜まった前記溶湯を利用する湯面レベルセンサを更に具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、鋳型内での湯流れ制御を再現性よく安定して行うことができる連続鋳造装置を提供することができる。また、当該連続鋳造装置を用いることによって、高品質な金属鋳造製品を高い生産性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の連続鋳造装置における上工程領域の仕組みの１例を示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る連続鋳造装置における上工程領域の仕組みの１例を示す三方図（上面模式図、正面断面模式図、側面断面模式図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態を説明する。ただし、本発明は、ここで取り上げた実施の形態に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。また、同義の部材・部位については、同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
図２は、本発明に係る連続鋳造装置における上工程領域の仕組みの１例を示す三方図（上面模式図、正面断面模式図、側面断面模式図）である。なお、本発明の特徴を分かりやすくするため、上面模式図ではタンディッシュの図示を省略した。
【００２０】
図２に示すように、連続鋳造装置は、金属の溶湯1を一時的に溜めるタンディッシュ3と、タンディッシュ3の底部に設けられ溶湯1を注出するための筒状注出口（スパウト）5と、溶湯1を凝固させて鋳塊9を形成する鋳型6と、筒状注出口5内を流れる溶湯1の流れ方向前方に設けられ鋳型6内に供給される溶湯1の流れを制御するための分流器11とを具備している。分流器11は、鋳型6の上端に固定されており、タンディッシュ3およびスパウト5とは接続していない。言い換えると、分流器11は、タンディッシュ3およびスパウト5とは別体として構成されている。
【００２１】
図２中に図示していないが、鋳型6への溶湯1の供給量を調整する湯量制御弁（ストッパ）4が配設されることは好ましい。また、分流器11内に溜まった溶湯1を利用するように湯面レベルセンサが設置されることは望ましい。
【００２２】
分流器11は、蓋のない箱状の形状をしており、溶湯1を望ましい方向に吐出するための吐出口12が、箱形状の側面および/または底面に形成されている。分流器11の鋳型6への固定方法は、両者が望ましい相対位置関係で固定される限り特段の限定はなく、従前方法を利用することができる。図２においては、分流器11に固定された分流器固定治具13を鋳型6の上面に形成された分流器位置決め穴14に差し込むことによって、分流器11と鋳型6とを位置決め・固定している。
【００２３】
また、分流器11の上面開口は、スパウト5の外径よりもある程度の余裕を持って大きく形成されている。すなわち、分流器11の上面開口とスパウト5の外径との間には、ある程度の隙間がある。そのため、通常の目視程度の精度で（シビアな位置合せを行うことなしに）、分流器11とスパウト5とを接触させずに、分流器11にスパウト5を挿入することができる。前記隙間の大きさに特段の限定はなく、鋳型6の断面寸法や形状、溶湯酸化防止のための被覆方法、および湯面レベルのセンシング方法によって適宜設定できる。
【００２４】
次に、本発明に係る連続鋳造装置のメンテナンス後の立ち上げ手順に沿って、金属鋳塊の製造方法ついて説明する。はじめに、所望の断面形状・寸法を有する鋳型6を連続鋳造装置に設置する。次に、鋳型6の上面の所定位置に分流器11を固定する。次に、スパウト5が底部に設けられたタンディッシュ3を、スパウト5が分流器11内に挿入されるように配設する。鋳型6の出口を塞ぐようにダミー鋳塊（図示せず）を鋳型6内に配設する。以上で、鋳造準備が完了する。
【００２５】
次に、タンディッシュ3に溶湯1を供給する。所定量の溶湯1が溜まった後、ストッパ4で溶湯1の流量を調整しながら、溶湯1を鋳型6へ注入する。注入された溶湯1は、鋳型6とダミー鋳塊とで冷却されて、凝固殻7と未凝固部8とが形成される。十分な凝固殻7が形成された後（鋳型6内の湯面レベルが所定の高さに到達した後）、ダミー鋳塊を引き出すことで、連続鋳造（鋳塊9の連続的な製造）が開始される。
【００２６】
前述したように、本発明に係る連続鋳造装置では、分流器11は、スパウト5と接触せず、両者の間に適度な隙間が空いている。また、分流器11は、タンディッシュ3とも接続されていない。一方、分流器11は、鋳型6の上端の所望の位置に精度よく固定されている。そのため、タンディッシュ3の形状精度（経時的な形状精度を含む）や連続鋳造装置への設置精度、およびスパウト5の角度精度に多少の裕度があり、多少のずれがあっても前記隙間が該ずれを吸収することができる。また、タンディッシュ3の底面の変形に起因して、分流器11が傾いたり捻れたりすることがない。
【００２７】
言い換えると、タンディッシュ3やスパウト5が鋳型6と分流器11との位置関係に何ら影響を及ぼさないので、鋳型6内での安定した湯流れ制御が可能となり、製造される鋳塊の品質を安定させることができる。加えて、連続鋳造装置立ち上げ時のタンディッシュ3やスパウト5の配設における許容誤差が拡大することから、組み立て作業の平易化に貢献する。
【００２８】
また、本発明に係る連続鋳造装置は、分流器11の上面開口を利用することで、分流器11内側の湯面と分流器11外側の湯面とで溶湯酸化防止の方法を変えることができ、それにより、湯面レベルセンサを容易に配設することができる。例えば、分流器11の上面開口を利用して、分流器11の内側のみを雰囲気制御による溶湯酸化防止とすることで、レーザ方式の湯面レベルセンサを用いることができる。また、分流器11の内側のみをカーボン粉末被覆による溶湯酸化防止とすることで、静電容量方式の湯面レベルセンサを用いることができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、鋳型内での湯流れ制御を再現性よく安定して行うことができる連続鋳造装置を提供することができる。また、当該連続鋳造装置を用いることによって、高品質な金属鋳造製品を高い生産性で製造することができる。
【符号の説明】
【００３０】
1…溶湯、2…取鍋、3…タンディッシュ、4…湯量制御弁（ストッパ）、
5…筒状注出口（スパウト）、6…鋳型、7…凝固殻、8…未凝固部（モールテンプール）
9…鋳塊、10，11…分流器、12…吐出口、
13…分流器固定治具、14…分流器位置決め穴。
【図１】
2013193111.tif 000003
【図２】
2013193111.tif 000004