特許 6100707 引上式連続鋳造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6100707

(24)【登録日】2017年3月3日

(45)【発行日】2017年3月22日

(54)【発明の名称】引上式連続鋳造装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/01 20060101AFI20170313BHJP

   B22D 11/04 20060101ALI20170313BHJP

【ＦＩ】

   B22D11/01 Z

   B22D11/01 C

   B22D11/04 115

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-19131(P2014-19131)

(22)【出願日】2014年2月4日

(65)【公開番号】特開2015-145018(P2015-145018A)

(43)【公開日】2015年8月13日

【審査請求日】2016年4月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】中島 徹也

(72)【発明者】

【氏名】八百川 盾

(72)【発明者】

【氏名】岩田 靖

(72)【発明者】

【氏名】杉山 義雄

(72)【発明者】

【氏名】北山 功志郎

【審査官】 荒木 英則

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２０５２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１１０１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２３０３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０１３６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−１６１２６８４（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １１／００−１１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備え、
前記形状規定部材を構成する材料の熱伝導率は２７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下である、
引上式連続鋳造装置。

【請求項2】

前記形状規定部材を構成する材料の熱伝導率が１７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下である、請求項１に記載の引上式連続鋳造装置。

【請求項3】

前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数が１３×１０^−６（／Ｋ）以下である、請求項１または２に記載の引上式連続鋳造装置。

【請求項4】

前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数が１１×１０^−６（／Ｋ）以下である、請求項１または２に記載の引上式連続鋳造装置。

【請求項5】

前記形状規定部材の厚さが５ｍｍ以下である、請求項３または４に記載の引上式連続鋳造装置。

【請求項6】

前記形状規定部材を構成する材料は、チタン合金、ニッケル合金、又はフェライト系ステンレス鋼を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の引上式連続鋳造装置。

【請求項7】

前記形状規定部材の下面は、前記保持炉に保持されている前記溶湯の湯面と接している、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の引上式連続鋳造装置。

【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、
前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備え、
前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数は１３×１０^−６（／Ｋ）以下である、
引上式連続鋳造装置。

【請求項9】

前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数が１１×１０^−６（／Ｋ）以下である、請求項８に記載の引上式連続鋳造装置。

【請求項10】

前記形状規定部材の厚さが５ｍｍ以下である、請求項８または９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】

背景技術で説明したように、特許文献１に開示されている引上式連続鋳造装置では、保持炉から引き上げられた溶湯が、形状規定部材に設けられている溶湯通過部（開口部）を通過することで、鋳物の断面形状が規定される。このように、引上式連続鋳造装置では、形状規定部材と溶湯とを接触させて鋳物の断面形状を規定している。このため、形状規定部材を構成する材料に適切な材料を使用しないと、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生するという問題がある。

【0005】

上記課題に鑑み本発明の目的は、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる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、前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備える。前記形状規定部材を構成する材料の熱伝導率は２７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下である。

【0007】

本発明にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材を構成する材料として、熱伝導率が２７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下である材料（つまり、熱伝導率が小さい材料）を使用している。このように、形状規定部材を構成する材料として熱伝導率が小さい材料を使用することで、形状規定部材の下部に位置する溶湯から形状規定部材の上部に位置する空気への伝熱を抑制でき、形状規定部材の下部に位置する溶湯の温度が低下することを抑制することができる。よって、溶湯の過凝固に起因する凝固片の発生を抑制することができ、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる。

【0008】

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、前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備える。前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数は１３×１０^−６（／Ｋ）以下である。

【0009】

本発明にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材を構成する材料として、線膨張係数が１３×１０^−６（／Ｋ）以下である材料（つまり、線膨張係数が小さい材料）を使用している。このように、形状規定部材を構成する材料として線膨張係数が小さい材料を使用することで、鋳造時（高温時）における形状規定部材の変形を抑制することができるので、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができる。よって、製造された鋳物に鋳造欠陥（この場合は寸法精度の悪化）が発生することを抑制することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる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】

【0011】

【図1】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。

【図2】実施の形態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上面図である。

【図3】図２に示す形状規定部材のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。

【図4】実施の形態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底面図である。

【図5】実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置を用いて製造された鋳物の一例を示す斜視図である。

【図6】実施例にかかる引上式連続鋳造装置を示す図である。

【図7】形状規定部材を構成する材料、熱伝導率、溶湯温度、表面欠陥の有無の関係を示す表である。

【図8】形状規定部材を構成する材料の熱伝導率と溶湯温度との関係を示すグラフである。

【図9】形状規定部材の直径差を説明するための断面図である。

【図10】形状規定部材を構成する材料、線膨張係数、変位量、直径差、鋳物の評価の関係を示す表である。

【図11】形状規定部材を構成する材料の線膨張係数と形状規定部材の変位量との関係を示すグラフである。

【図12】形状規定部材を構成する材料の線膨張係数と形状規定部材の直径差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】

【0012】

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、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、形状規定部材１１、支持部材１２、スタータ１３、駆動部１４、及び冷却部１５を備える。

【0013】

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。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。

【0014】

形状規定部材１１は、鋳物の断面形状を規定する部材である。形状規定部材１１の下側の主面（下面）は、溶湯Ｍ１の湯面と接触するように配置されている。形状規定部材１１は溶湯通過部２５を備えており、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５を通過することで、鋳物の断面形状が規定される。

【0015】

形状規定部材１１は、支持部材１２を用いて支持されている。このとき、支持部材１２は、鋳物を製造する際に形状規定部材１１が変位しないように形状規定部材１１を支持してもよい。また、支持部材１２は、鋳物を製造する際に形状規定部材１１が鋳物の断面方向（つまり、溶湯Ｍ１の湯面と平行な方向（水平方向））において変位するように形状規定部材１１を支持してもよい。このように鋳物の断面方向において形状規定部材１１を変位させることで、鋳物の断面形状を任意かつ連続的に変更することができる。

【0016】

駆動部１４は、スタータ１３を介して鋳物Ｍ３を引き上げることができるように構成されている。駆動部１４は、形成する鋳物Ｍ３の形状に応じて、スタータ１３を任意の方向に移動する。つまり、駆動部１４は、スタータ１３を上下方向（溶湯Ｍ１の湯面と垂直な方向）に移動可能に構成されている。また、駆動部１４は、スタータ１３を溶湯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てもよい。更に、駆動部１４は、スタータ１３を溶湯Ｍ１の湯面に対して斜め方向に移動させてもよい。

【0017】

溶湯Ｍ１にスタータ１３を浸漬させた後、駆動部１４がスタータ１３を引き上げると、スタータ１３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１４がスタータ１３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１４によるスタータ１３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。

【0018】

冷却部（冷却ノズル）１５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１５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を冷却するようにすることが好ましい。なお、溶湯Ｍ２を冷却することができるのであれば、冷却部１５は必ずしも設ける必要はない。

【0019】

駆動部１４の動作および冷却部１５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。

【0020】

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１１を構成する材料として、所定の熱伝導率および所定の線膨張係数のうちの少なくとも１つを満たす材料を用いている点に１つの特徴を有する。以下、詳細に説明する。

【0021】

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１１を構成する材料として、熱伝導率（２５℃〜７５０℃における平均熱伝導率）が２７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下の材料、より好ましくは熱伝導率が１７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下の材料を用いることができる。このように、形状規定部材１１を構成する材料として熱伝導率が小さい材料を使用することで、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯から形状規定部材１１の上部に位置する空気への伝熱を抑制でき、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯の温度が低下することを抑制することができる。

【0022】

また、形状規定部材１１を構成する材料として、線膨張係数（２５℃〜７５０℃における平均線膨張係数）が１３×１０^−６（／Ｋ）以下の材料、より好ましくは線膨張係数が１１×１０^−６（／Ｋ）以下の材料を用いることができる。このように、形状規定部材１１を構成する材料として線膨張係数が小さい材料を使用することで、鋳造時（高温時）における形状規定部材１１の変形を抑制することができ、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができる。

【0023】

なお、本実施の形態において、形状規定部材１１を構成する材料は、上記熱伝導率および上記線膨張係数のうちの少なくとも一方の特性を備えていればよい。すなわち、形状規定部材１１を構成する材料は、上記熱伝導率のみを満たしていてもよく、上記線膨張係数のみを満たしていてもよく、また、上記熱伝導率および上記線膨張係数の両方を満たしていてもよい。本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置において、形状規定部材１１の厚さは、例えば５ｍｍ以下とすることができる。

【0024】

形状規定部材１１を構成する材料として、例えば、チタン合金、ニッケル合金、又はフェライト系ステンレス鋼を含む材料を用いることができる。なお、これらの材料は一例であり、本実施の形態では、上記熱伝導率および上記線膨張係数のうちの少なくとも一方の特性を備えている材料であれば、セラミックスなどの他の材料を用いてもよい。

【0025】

形状規定部材１１は、鋳造する鋳物Ｍ３の断面形状を規定するとともに、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の鋳物Ｍ３への混入を抑制する機能も備える。

【0026】

図２〜図４は、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置が備える形状規定部材１１の一例を示す図であり、図２は形状規定部材１１の上面図、図３は図２に示す形状規定部材のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図、図４は形状規定部材１１の底面図である。図２〜図４に示すように、形状規定部材１１は、板状部材２１、板状部材２２、及び連結部材２３_１〜２３_４を備える。

【0027】

板状部材２１は、中心部に開口部を備える円盤状の部材である。板状部材２２は、円盤状の部材である。板状部材２１および板状部材２２は、板状部材２１および板状部材２２の下面側において、連結部材２３_１〜２３_４を介して連結されている。つまり、連結部材２３_１〜２３_４の各々の一端は板状部材２１の下面に接合されており、連結部材２３_１〜２３_４の各々の他端は板状部材２２の下面に接合されている。これにより、板状部材２２は、板状部材２１の中心部に形成されている開口部に配置された状態となり、板状部材２１と板状部材２２との間には、円形状の溶湯通過部２５が形成される。なお、図１では、図面を簡略化するために、連結部２３_１、２３_２の図示を省略している。

【0028】

このように、形状規定部材１１は円形状の溶湯通過部２５を備えているので、保持炉１０から引き上げられた溶湯Ｍ２が溶湯通過部２５を通過することで形成される鋳物の断面形状は、円形状（つまり、溶湯通過部２５と同一の形状）となる。したがって、図２〜図４に示す形状規定部材１１を用いた場合は、図５に示すような、中空部３２を備えるパイプ状の鋳物３１が形成される。

【0029】

ここで、板状部材２１および板状部材２２を構成する材料には、上記熱伝導率を有する材料を用いることができる。一方、板状部材２１および板状部材２２を連結している連結部材２３_１〜２３_４については、必ずしも上記熱伝導率を有する材料を用いなくてもよい。つまり、連結部材２３_１〜２３_４は溶湯Ｍ１に浸漬しているので、溶湯Ｍ１の熱が連結部材２３_１〜２３_４を介して空気中に伝わることはないため、連結部材２３_１〜２３_４を構成する材料の熱伝導率は任意に決定することができる。勿論、連結部材２３_１〜２３_４を構成する材料として、上記熱伝導率を有する材料を使用してもよい。

【0030】

また、板状部材２１および板状部材２２を構成する材料には、上記線膨張係数を有する材料を用いることができる。このとき、板状部材２１および板状部材２２を連結している連結部材２３_１〜２３_４についても、上記線膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。つまり、連結部材２３_１〜２３_４は溶湯Ｍ１に浸漬しているので、連結部材２３_１〜２３_４を構成する材料に線膨張係数が大きい材料を用いると、板状部材２１と板状部材２２との相対的な位置関係が変化してしまい、製造された鋳物の寸法精度が悪化する。このため、連結部材２３_１〜２３_４についても、上記線膨張係数を有する材料（つまり、線膨張係数が小さい材料）を用いることが好ましい。

【0031】

なお、板状部材２１、板状部材２２、及び連結部材２３_１〜２３_４については、上記熱伝導率および上記線膨張係数の条件を満たす材料であれば、同一の材料を用いて構成してもよく、また異なる材料を用いて構成してもよい。また、図１〜図４に示した形状規定部材１１は一例であり、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、これ以外の構造を有する形状規定部材を用いてもよい。例えば、形状規定部材は１枚の板状部材を用いて構成してもよく、この場合は連結部材を用いる必要はない。また、複数枚の板状部材を用いて形状規定部材を構成した場合であっても、各々の板状部材を独立して支持することができるのであれば、各々の板状部材を連結部材を用いて連結する必要はない。

【0032】

背景技術で説明したように、引上式連続鋳造装置では、形状規定部材と溶湯とを接触させて鋳物の断面形状を規定している。このため、形状規定部材を構成する材料として適切な材料を使用しないと、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生するという問題があった。

【0033】

つまり、形状規定部材１１の熱伝導率が大きいと、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１から形状規定部材１１の上部に位置する空気への伝熱が促進され、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１の温度が低下する。このように、溶湯Ｍ１の温度が低下すると、溶湯Ｍ１の過凝固に起因して凝固片が発生し、この凝固片が製造された鋳物中に入り込み鋳造欠陥となる場合があった。

【0034】

特に、冷却部１５から冷却ガスを鋳物Ｍ３に吹き付けた場合は、冷却ガスの一部が形状規定部材１１の上面に吹き付けられ、形状規定部材１１の上面の冷却も促進される。このため、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１の温度が低下するという問題が顕著になる。更にこの問題は、形状規定部材１１の下面が溶湯Ｍ１の湯面と接触している場合に顕著になる。

【0035】

そこで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１１を構成する材料として、熱伝導率が２７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下の材料（つまり、熱伝導率が小さい材料）を用いている。このように、形状規定部材を構成する材料として熱伝導率が小さい材料を使用することで、形状規定部材の下部に位置する溶湯から形状規定部材の上部に位置する空気への伝熱を抑制でき、形状規定部材の下部に位置する溶湯の温度が低下することを抑制することができる。よって、溶湯の過凝固に起因する凝固片の発生を抑制することができるので、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる。

【0036】

また、形状規定部材１１の線膨張係数が大きいと、鋳造時（高温時）に形状規定部材１１の形状が変形し、製造する鋳物の寸法精度が悪化するという問題があった。特にこの問題は、形状規定部材１１を構成する材料の厚さが５ｍｍ以下の場合に特に顕著にあらわれる。

【0037】

そこで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１１を構成する材料として、線膨張係数が１３×１０^−６（／Ｋ）以下である材料（つまり、線膨張係数が小さい材料）を使用している。このように、形状規定部材１１を構成する材料として線膨張係数が小さい材料を使用することで、鋳造時（高温時）における形状規定部材１１の変形を抑制することができるので、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができる。よって、製造された鋳物に鋳造欠陥（この場合は寸法精度の悪化）が発生することを抑制することができる。

【0038】

更に本実施の形態では、形状規定部材１１を構成する材料として、チタン合金、ニッケル合金、又はフェライト系ステンレス鋼を含む材料等の金属材料を用いることで、形状規定部材の耐久性を向上させることができる。

【0039】

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる引上式連続鋳造装置を提供することができる。

【実施例】

【0040】

次に、本発明の実施例について説明する。図６は、本実施例で用いた引上式連続鋳造装置を示す断面図である。本実施例においても、図１に示した引上式連続鋳造装置と同様の装置を用いた。また、本実施例においても図２〜図４に示した形状規定部材１１を用いた。なお、図６に示す引上式連続鋳造装置において、図１に示した引上式連続鋳造装置および図２〜図４に示した形状規定部材１１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

【0041】

図６に示す引上式連続鋳造装置では、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１の温度を測定するために熱電対４１を設けた。更に、レーザ変位計４２を用いて、形状規定部材１１の端部の変位（反り）を調べた。

【0042】

本実施例では、形状規定部材１１を構成する材料として、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３２９、ＳＵＳ４３０）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル合金（インコネル６００）、合金工具鋼（ＳＫＤ６１）、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を用いた。また、形状規定部材１１の厚さ（つまり、形状規定部材１１を構成する板状部材２１、２２の厚さ）は、５ｍｍとした。

【0043】

まず、形状規定部材１１の下部に位置する溶湯Ｍ１の温度（以下、単に溶湯温度と記載する）を、熱電対４１を用いて測定した結果について説明する。図７は、形状規定部材１１を構成する材料、熱伝導率、溶湯温度、表面欠陥の有無の関係を示す表である。また、図８は、形状規定部材１１を構成する材料の熱伝導率と溶湯温度との関係を示すグラフである。

【0044】

図７、図８に示すように、形状規定部材１１を構成する材料として熱伝導率が２７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下の材料を用いた場合は、溶湯温度が６８０℃以上となった。一方、熱伝導率が５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であるＳ４５Ｃを用いて形状規定部材１１を構成した場合は溶湯温度が６７０℃となり、熱伝導率が７０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であるＳＰＣＣを用いて形状規定部材１１を構成した場合は溶湯温度が６６５℃となった。

【0045】

よって、熱伝導率が２７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下の材料である、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３２９、ＳＵＳ４３０）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル合金（インコネル６００）、合金工具鋼（ＳＫＤ６１）を用いた場合、形状規定部材の下部に位置する溶湯の温度が低下することを抑制することができた。特に、形状規定部材１１を構成する材料として熱伝導率が１７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下の材料を用いた場合は、溶湯温度の低下をより効果的に抑制することができた。

【0046】

次に、形状規定部材１１の端部の変位量をレーザ変位計４２を用いて調べた結果、及び各々の形状規定部材１１を用いて作製した鋳物の直径差ΔＤを調べた結果についてそれぞれ説明する。ここで直径差ΔＤは、図９に示すように、第１方向における鋳物３１の外径Ｄ１と、当該第１方向と直交する第２の方向における鋳物３１の外径Ｄ２との差（つまり、ΔＤ＝Ｄ１−Ｄ２）である。

【0047】

図１０は、形状規定部材１１を構成する材料、線膨張係数、変位量、直径差ΔＤ、鋳物の評価の関係を示す表である。図１１は、形状規定部材１１を構成する材料の線膨張係数と形状規定部材の変位量との関係を示すグラフである。図１２は、形状規定部材１１を構成する材料の線膨張係数と形状規定部材の直径差ΔＤとの関係を示すグラフである。

【0048】

図１０、図１１に示すように、形状規定部材１１を構成する材料として線膨張係数が１３×１０^−６（／Ｋ）以下の材料を用いた場合は、形状規定部材１１の変位量が０．５ｍｍ（誤差±０．１ｍｍ）以下となった。一方、線膨張係数が１６×１０^−６（／Ｋ）であるＳＵＳ３１６、線膨張係数が１６×１０^−６（／Ｋ）であるＳＵＳ３０４を用いた場合は、形状規定部材１１の変位量が１ｍｍ以上（測定限界以上）となった。

【0049】

また、図１０、図１２に示すように、形状規定部材１１を構成する材料として線膨張係数が１３×１０^−６（／Ｋ）以下の材料を用いた場合は、鋳物の直径差ΔＤの値が０．２ｍｍ以下となった。一方、線膨張係数が１６×１０^−６（／Ｋ）であるＳＵＳ３１６を用いた場合は、鋳物の直径差ΔＤの値は０．４５ｍｍ（判定：ＮＧ）となった。また、線膨張係数が１６×１０^−６（／Ｋ）であるＳＵＳ３０４を用いた場合は、鋳物の直径差ΔＤの値は０．４２ｍｍ（判定：ＮＧ）となった。

【0050】

このように、線膨張係数が１３×１０^−６（／Ｋ）以下の材料である、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３２９、ＳＵＳ４３０）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル合金（インコネル６００）、合金工具鋼（ＳＫＤ６１）、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を用いた場合は、形状規定部材１１の変位量が小さくなり、製造された鋳物の直径差ΔＤが小さくなった（つまり、幾何公差が０．４ｍｍ以下となった）。よって、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができた。特に、形状規定部材１１を構成する材料として線膨張係数が１１×１０^−６（／Ｋ）以下の材料を用いた場合は、形状規定部材１１の変位をより効果的に低減することができた（図１１参照）。

【0051】

また、厚さが６．５ｍｍである形状規定部材に関して、形状規定部材１１の端部の変位量、及び各々の形状規定部材１１を用いて作製した鋳物の直径差ΔＤについて測定した。その結果、形状規定部材の厚さが６．５ｍｍである場合は、図１０に示す全ての材料において変位量が０．５ｍｍ（誤差±０．１ｍｍ）以下となり、また、鋳物の直径差ΔＤが０．４ｍｍ（幾何公差）以下となった。よって、本発明の効果、つまり、形状規定部材１１を構成する材料として線膨張係数が１３×１０^−６（／Ｋ）以下の材料を用いることで形状規定部材１１の変位を効果的に低減することができるという効果は、形状規定部材の厚さが５ｍｍ以下の場合に特に顕著にあらわれるといえる（図１０参照）。

【0052】

なお、本発明にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材１１を構成する材料が、熱伝導率が２７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下の材料であるという条件（条件１）と線膨張係数が１３×１０^−６（／Ｋ）以下の材料であるという条件（条件２）のうちの少なくとも１つを満たしていれば、本発明の効果が得られる。つまり、形状規定部材１１を構成する材料が条件１を満たしていれば、溶湯の過凝固に起因する凝固片の発生を抑制することができ、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる。また、形状規定部材１１を構成する材料が条件２を満たしていれば、鋳造時（高温時）における形状規定部材１１の変形を抑制することができ、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができる。

【0053】

特に本発明にかかる引上式連続鋳造装置では、上記条件１および条件２を満たすことで、上記２つの効果を発揮することができ、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することをより効果的に抑制することができる。条件１および条件２を満たす材料としては、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３２９、ＳＵＳ４３０）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル合金（インコネル６００）、合金工具鋼（ＳＫＤ６１）が挙げられる。

【0054】

以上、本発明を上記実施の形態および実施例に即して説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例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】

【0055】

１０ 保持炉
１１ 形状規定部材
１２ 支持部材
１３ スタータ
１４ 駆動部
１５ 冷却部
２１、２２ 板状部材
２３_１〜２３_４ 連結部材
２５ 溶湯通過部
３１ 鋳物
３２ 中空部
４１ 熱電対
４２ レーザ変位計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】