JP2011173148A - 連続鋳造装置並びにこれを用いて製造された鋳造棒及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶湯中の有害な介在物を除去して高品質な鋳造棒を得ることができる連続鋳造装置並びにこれを用いて製造された鋳造棒及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】連続鋳造装置１は、溶湯Ｍが貯溜される保持炉３と、保持炉３に貯溜された溶湯Ｍが供給されるタンディッシュ７と、一端部側が保持炉３に取り付けられ、他端部側がタンディッシュ７に取り付けられて、保持炉３内の溶湯Ｍをタンディッシュ７に供給する給湯管６と、を備え、溶湯Ｍから鋳塊を連続鋳造する。保持炉３とタンディッシュ７と給湯管６とは、溶湯Ｍが流れる溶湯経路１１を形成する。溶湯経路１１は、その溶湯経路１１中に溶湯Ｍを濾過するフィルタＦを有している。保持炉３には、保持炉３内の溶湯Ｍを加圧する加圧装置２が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、車両用部品、エンジン用部品、航空機部材用部品、あるいは、機械加工用または塑性加工用に使用される金属製の鋳造棒（鋳塊）を連続鋳造する連続鋳造装置並びにこれを用いて製造された鋳造棒及びその製造方法に関する。

従来、ＤＣ鋳造において、マグネシウム合金の溶湯は、保持炉からタンディッシュを経由して鋳型に給湯され、鋳型による一次冷却、直接水冷による二次冷却を経て鋳造凝固され、鋳型の延長方向に引き抜かれて鋳造棒に形成される。

マグネシウム合金の溶湯は、酸化性が強く、また、マグネシウム合金の酸化物の比重は、溶湯の比重よりも大きいので、ルツボの底に沈殿する。このため、酸化物をルツボから分離して除去する作業は、容易ではない。さらに、溶湯は、表面に酸化膜が形成されているので、当該溶湯が流動するときの乱れにより、鋳造品の内部に酸化膜を巻き込む可能性が高い。

したがって、マグネシウム合金では、実際に、不純物による金属系介在物（スラッジ）や酸化膜や酸化物による非金属系介在物（以下、「介在物」という）のない高品質の鋳造棒を製造することは難しい。そこで、従来では、高品質の鋳造棒を製造するために、介在物がタンディッシュから鋳型側へ流出しないようにフィルタを設置して、品質の向上を図っている。

また、タンディッシュや鋳型内の溶湯の表面に生成された酸化膜が溶湯の内部に混入するのを防止する手段としては、溶湯の表面を不活性ガスからなる雰囲気で覆って遮断する方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００４−９１１０号公報（図１） 特開２００５−３４８９７号公報（図１）

しかし、特許文献１，２に記載された従来の連続鋳造装置では、鋳型内の酸化膜の生成を抑制することはできても、保持炉内の溶湯中に含まれる介在物、さらにはタンディッシュに溶湯が流動して来る際に生成された酸化膜が、ＤＣ鋳造時に鋳造棒内に混入するという問題点があった。

また、従来の連続鋳造装置では、タンディッシュ内に、溶湯中の介在物を除去するための粗い目のフィルタを設けることも考えられるが、微小な介在物の混入を防止することが困難であった。

なお、その微小な介在物の混入を防止するには、フィルタの通湯経路を微小化することが必要である。しかしながら、フィルタの網目の開孔度を微小化した場合、微小化したことに伴って、溶湯がフィルタを通過するときの通湯抵抗（流動抵抗）が増大する。このため、従来の鋳造方式では、フィルタの開孔度を微小化することは困難であり、高品質の鋳造棒を得ることが難しかった。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、溶湯中の有害な介在物を除去して高品質な鋳造棒を得ることができる連続鋳造装置並びにこれを用いて製造された鋳造棒及びその製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の連続鋳造装置は、溶湯が貯溜される保持炉と、前記保持炉に貯溜された前記溶湯が供給されるタンディッシュと、一端部側が前記保持炉に取り付けられ、他端部側が前記タンディッシュに取り付けられて、前記保持炉内の前記溶湯を前記タンディッシュに供給する給湯管と、を備え、前記溶湯から鋳塊を鋳造する連続鋳造装置であって、前記保持炉と前記タンディッシュと前記給湯管とは、前記溶湯が流れる溶湯経路を形成し、前記溶湯経路は、その溶湯経路中に前記溶湯を濾過するフィルタを有し、前記保持炉には、当該保持炉内の前記溶湯を加圧する加圧手段が設けられていることを特徴とする。

かかる構成によれば、溶湯が流れる溶湯経路には、フィルタが設置されていることによって、溶湯中の介在物が取り除かれる。溶湯は、保持炉に溶湯を加圧する加圧手段が設けられていることにより、加圧手段で加圧されてフィルタに押し付けられる。このため、溶湯は、フィルタを通過する際の通湯抵抗が大きくても、加圧手段による加圧で押圧されることによって、単位時間当たりの通湯量が増加されるため、フィルタ及び溶湯経路をスムーズに流れるようになる。また、溶湯中の介在物は、溶湯がフィルタを通過した際に除去される。

請求項２に記載の連続鋳造装置は、請求項１に記載の連続鋳造装置であって、前記フィルタは、当該フィルタの網目の開孔度が２〜７０×１０^−２［ｍｍ^２］の金網からなることを特徴とする。
ここで、開孔度とは、フィルタの網目の縦方向の長さａ［ｍｍ］と横方向の長さをｂ［ｍｍ］としたときの開孔度Ａ［ｍｍ^２］であって、
Ａ＝ａ×ｂ
である。

かかる構成によれば、フィルタの網目の開孔度が２〜７０×１０^−２［ｍｍ^２］で、微小であることによって、溶湯中に含まれる大きな介在物から小さな介在物まで除去することができる。

請求項３に記載の連続鋳造装置は、請求項１または請求項２に記載の連続鋳造装置であって、前記加圧手段の加圧は、１〜１００［ｋＰａ］であることを特徴とする。
かかる構成によれば、加圧手段の加圧は、１〜１００［ｋＰａ］であることにより、溶湯全体が適宜な押圧力によって押圧されるため、加圧された分だけ溶湯の流れがより速くなる。

請求項４に記載の連続鋳造装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の連続鋳造装置であって、前記フィルタは、二層以上に積層されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、フィルタは、二層以上に積層されていることによって、溶湯中に含まれている介在物の除去が二段階以上に亘って行われる。

請求項５に記載の連続鋳造装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の連続鋳造装置であって、前記加圧手段は、気体加圧方式、メカニカルポンプ方式、電磁ポンプ方式のうちの１種類以上の装置からなることを特徴とする。

かかる構成によれば、加圧手段は、気体加圧方式、メカニカルポンプ方式あるいは電磁ポンプ方式からなることによって、適宜な加圧力で溶湯を加圧することができる。

請求項６に記載の鋳造棒は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の連続鋳造装置を用いて製造される鋳造棒であって、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる前記溶湯から製造されたことを特徴とする。

かかる構成によれば、マグネシウムまたはマグネシウム合金の鋳造棒は、連続鋳造装置を用いて製造されることにより、品質が向上される。

請求項７に記載の鋳造棒の製造方法は、保持炉から給湯管を介してタンディッシュまでの溶湯経路にフィルタを設けて溶湯を送り、その溶湯から鋳塊を鋳造する鋳造棒の製造方法において、前記保持炉に設けた加圧手段により前記溶湯を加圧する工程と、加圧した前記溶湯を前記フィルタを介して濾過して送る工程と、を行うことを特徴とする。

かかる構成によれば、溶湯は、加圧手段によって加圧されて、フィルタを介して送られることにより、フィルタの開孔度が小さくても透過するため、効率よく濾過されて浄化される。

本発明の請求項１に係る連続鋳造装置によれば、フィルタが設置されていることによって、溶湯中の有害な介在物を除去して高品質な鋳造棒を得ることができる。また、保持炉は、加圧手段が設けられていることによって、加圧手段の加圧力で溶湯を加圧して、単位時間当たりの通湯量を増加させることができる。このため、連続鋳造装置は、フィルタ及び溶湯経路を流れる溶湯の流れがスムーズになり、フィルタによる溶湯中の介在物の除去効率が向上されて、介在物のない高品質な鋳造棒を得ることができる。

本発明の請求項２に係る連続鋳造装置によれば、フィルタの開孔度が微小な２〜７０×１０^−２［ｍｍ^２］であることによって、フィルタの網目を通過する通湯量を確保しながら、溶湯中に含まれる介在物をフィルタで除去して、鋳塊品質の良好な鋳造棒を得ることができる。

本発明の請求項３に係る連続鋳造装置によれば、加圧手段の加圧が、１〜１００［ｋＰａ］であることによって、フィルタを透過する溶湯に適宜な圧力を負荷することができる。このため、溶湯の流れがよくなり、所望の通湯量を確保することが可能となる。その結果、鋳造棒に割れ等が発生するのを抑制して、安定した高品質の鋳造棒を得ることができる。

本発明の請求項４に係る連続鋳造装置によれば、フィルタが、二層以上に積層されていることによって、溶湯中に含まれている介在物が二段階以上に亘って除去されるため、介在物を取り除く除去能力を向上させることができる。その結果、品質のよい鋳造棒を得ることができる。

本発明の請求項５に係る連続鋳造装置によれば、加圧手段が、気体加圧方式、メカニカルポンプ方式あるいは電磁ポンプ方式からなることによって、溶湯を適宜な加圧力で押圧することができる。このため、溶湯は、流れがスムーズになるので、フィルタ及び溶湯経路を流れる溶湯の量を調整して、所望量の溶湯を溶湯経路に供給することができる。

本発明の請求項６に係る鋳造棒によれば、連続鋳造装置を用いて製造されることにより、高品質なマグネシウムまたはマグネシウム合金製の鋳造棒を大量生産することができる。

本発明の請求項７に係る鋳造棒の製造方法によれば、溶湯は、加圧手段によって加圧されて押圧されるので、開孔度が小さなフィルタをスムーズに透過できるようになる。このため、溶湯中の小さな介在物まで除去して、鋳造品質のよい高品質の鋳造棒を従来よりも迅速に製造することができる。

本発明の実施形態に係る連続鋳造装置を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る連続鋳造装置のフィルタの開孔度と通湯量との関係を示すグラフであり、本発明のデータと比較例のデータを示す。 本発明の実施形態に係る連続鋳造装置の第１変形例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る連続鋳造装置におけるフィルタの変形例を示す要部概略図である。 本発明の実施形態に係る連続鋳造装置の第２変形例を示す概略図である。

以下、図１及び図２を参照して発明を実施するための形態を説明する。

≪連続鋳造装置の構成≫
図１に示すように、連続鋳造装置１は、例えば、溶湯経路１１を流れる金属の溶湯Ｍを鋳型９で凝固させて鋳造棒Ｗ（鋳塊）を連続鋳造する際に、鋳造棒Ｗを冷却装置（図示省略）で冷却しながら連続鋳造する装置である。連続鋳造装置１は、それぞれ後記する溶解炉（図示省略）と、保持炉３と、加圧装置２と、給湯管６と、タンディッシュ７と、フィルタＦと、鋳型取付盤８と、鋳型９と、搬送装置１０とを備えて構成されている。この連続鋳造装置１は、いわゆる横型（水平）であっても、縦型であってもよく、以下、横型の場合を例に挙げて説明する。

≪溶湯経路の構成≫
前記連続鋳造装置１には、溶解炉（図示省略）で溶融された溶湯Ｍが、鋳型９で鋳造棒Ｗに凝固されるまで流れる溶湯経路１１が形成されている。溶湯経路１１は、溶解炉（図示省略）、保持炉３、給湯管６、タンディッシュ７、鋳型取付盤８、鋳型９の順に溶湯Ｍが流れるように形成されている。溶湯経路１１は、この溶湯経路１１中の上部に形成された後記する開口部３１ａ，７１ａがそれぞれ保護カバー３２，７２等によって覆われて、略全体が密閉状態に形成されると共に、溶湯Ｍの流動性を高める前記加圧装置２と、濾過用の前記フィルタＦとが設けられて、溶湯Ｍが浄化された状態で鋳型９に供給されるように設けられている。

≪溶湯及び鋳造棒の構成≫
溶湯Ｍは、溶解炉（図示省略）で溶融され溶湯経路１１に供給される溶融金属であり、例えば、マグネシウム、マグネシウム合金あるいはアルミニウム合金等からなる。なお、保持炉３に供給される溶湯Ｍ中には、一般に、０．数〜２ｍｍ程度の大きさの介在物が含まれている。
また、鋳造棒Ｗは、連続鋳造装置１によって前記溶湯Ｍを連続鋳造して凝固させた鋳片（鋳塊）であり、例えば、直径が５５〜１０２ｍｍ程度の丸棒に鋳造される。

≪保持炉の構成≫
保持炉３は、溶解炉（図示省略）から供給された溶湯Ｍを所定の温度に保温した状態で一時的に貯溜する炉であり、略密閉容器状に形成されている。保持炉３は、略容器状に形成された保持炉本体３１と、この保持炉本体３１の上部に形成された開口部３１ａを閉塞する保護カバー３２と、から主に形成されている。保持炉３には、溶解炉（図示省略）から供給される溶湯Ｍを取り込む給湯口３ａと、保持炉３内の溶湯Ｍをタンディッシュ７に供給する給湯管６と、保持炉本体３１に設けられた加圧ガス供給部３３に接続された加圧装置２と、が設けられている。保持炉３内の溶湯Ｍの表面と保護カバー３２との間の空間には、溶湯Ｍを酸化させないカバーガスとしての不活性ガスＧが圧縮された状態で注入されて充満されている。このため、保護カバー３２及び加圧装置２を備えた保持炉３は、気体加圧式保持炉となっている。給湯口３ａは、保護カバー３２あるいは保持炉本体３１の上部に設けられる。

保持炉本体３１は、溶湯Ｍを貯溜する例えば有底円筒状の容器であり、例えば、内径が１ｍ、深さが１．５ｍで容量が３５０ｋｇ程度のものからなる。この保持炉本体３１の側壁上部には、不活性ガスＧの供給口を形成する加圧ガス供給部３３が設けられている。
保護カバー３２は、保持炉本体３１の開口部３１ａを閉塞して保持炉３内を密閉状態にし、保持炉本体３１内の溶湯Ｍが大気と接触して酸化するのを防止するための蓋体である。保護カバー３２は、保持炉本体３１の開口部３１ａの上部に開閉可能に設けられている。保護カバー３２は、例えば、耐食性、耐熱性に優れているステンレス鋼製等の板状部材からなる。その保護カバー３２には、給湯管６が挿通される設置孔３２ａが設けられている。

≪加圧装置の構成≫
加圧装置２は、保持炉３内の溶湯Ｍを加圧する加圧手段であり、例えば、保持炉３内の溶湯Ｍの表面を圧縮ガスで押圧する装置である。加圧装置２は、気体加圧方式の加圧手段からなる。以下、気体加圧方式の加圧装置２を使用した場合を例に挙げて説明する。
加圧装置２は、例えば、気体を圧縮する圧縮機２１と、この圧縮機２１を制御する制御装置２２と、圧縮機２１及び制御装置２２を駆動させるための電源２３と、を備えて構成されている。加圧装置２の加圧は、溶湯Ｍの種類等によって相違するが、１〜１００［ｋＰａ］である。

なお、加圧装置２の加圧が１［ｋＰａ］未満である場合には、溶湯Ｍを押圧する力が弱くなることにより、溶湯経路１１を流れる溶湯Ｍの流れが遅くなるため、後記するフィルタＦを通過する単位時間当たりの通湯量が所望量よりも少なくなるので好ましくない。また、加圧装置２の加圧が１００［ｋＰａ］を超える場合には、溶湯Ｍを押圧する力が強くなることにより、溶湯経路１１を流れる溶湯Ｍの流れが速くなるため、鋳型９を通過する際の速度が所望とする速度よりも速くなるので好ましくない。また、湯漏れの危険性が増すためよくない。

圧縮機２１は、例えば、アルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガスＧを圧縮するコンプレッサ等からなり、不活性ガス供給用の配管を介して保持炉本体３１の加圧ガス供給部３３に接続されている。

≪給湯管の構成≫
給湯管６は、保持炉３内の溶湯Ｍをタンディッシュ７に供給するための配管であり、一端側に保持炉側開口部６ａを有し、他端側にタンディッシュ側開口部６ｂを有している。この給湯管６は、保持炉３とタンディッシュ７との間を繋ぐ配管であり、保持炉側開口部６ａが保持炉３内の下部に配置され、タンディッシュ側開口部６ｂがタンディッシュ７内の上部に配置されている。保持炉３内において、給湯管６は、保持炉３の天井面を形成する保護カバー３２の設置孔３２ａから垂下した状態に配置され、下端の保持炉側開口部６ａが、酸化膜が形成される溶湯Ｍの表層と、スラッジが溜まる溶湯Ｍ中の底層との間の位置に配置されている。その給湯管６は、例えば、内径が８０ｍｍのステンレス鋼管あるいは鋼管からなる。

≪フィルタの構成≫
フィルタＦは、溶湯Ｍ中の介在物が、タンディッシュ７から鋳型９側（下流側）へ流れるのを阻止したり、介在物を取り除いたりするための濾過機である。このフィルタＦは、例えば、ステンレス鋼等の金属製の網目状のものからなる。フィルタＦは、網目の開孔度Ａが２〜７０×１０^−２［ｍｍ^２］の大きさに形成されて、設定された大きさ以上の大きさの介在物がこのフィルタＦを通過するのを阻止している。フィルタＦは、例えば、二層以上に積層されて、表面張力の効果が得られるようになっている。このフィルタＦは、複数の金網状の部材を重ねた積層構造のフィルタボックスからなり、タンディッシュ７の中央部を二つに区画して仕切った状態に配置されている。

なお、フィルタＦの開孔度Ａが２×１０^−２［ｍｍ^２］未満の大きさの場合には、開孔度Ａが小さくなり過ぎて、フィルタＦの網目に介在物等が目詰まりし易くなると共に、流動抵抗が高くなるため、単位時間当たりの通湯量が少なく好ましくない。また、フィルタＦの開孔度Ａが７０×１０^−２［ｍｍ^２］を超える大きさの場合には、開孔度Ａが大き過ぎて、フィルタＦの網目を透過する介在物の大きさも大きくなるのに伴って、鋳造される鋳造棒Ｗ中に含まれる介在物が大きくて欠陥となるので好ましくない。

≪タンディッシュの構成≫
タンディッシュ７は、保持炉３から供給された溶湯Ｍを保温した状態で一時的に貯溜する炉である。タンディッシュ７は、略容器状に形成されたタンディッシュ本体７１と、このタンディッシュ本体７１の上部の開口部７１ａを閉塞する保護カバー７２と、から主に形成された密閉状の容器からなる。タンディッシュ７には、このタンディッシュ７内の溶湯Ｍを濾過するフィルタＦと、フィルタＦを保持するフィルタガイド７３，７３と、鋳型９をタンディッシュ７の外側側壁に取り付けるための鋳型取付盤８と、が設けられている。なお、このタンディッシュ７内の溶湯Ｍも、タンディッシュ７が給湯管６を介して保持炉３に連通していることにより、前記加圧装置２によって溶湯Ｍが加圧された状態になっている。

タンディッシュ本体７１は、鋳型９側の側壁に、溶湯Ｍを鋳型９に供給する溶湯供給口（図示省略）が形成されている。
保護カバー７２は、タンディッシュ本体７１の開口部７１ａを開閉自在に閉塞してタンディッシュ７内を密閉状態にするための蓋部材である。保護カバー７２は、タンディッシュ本体７１内の溶湯Ｍ上の空間に不活性ガスＧを充満させた密閉空間にすることにより、溶湯Ｍが大気と接触して酸化するのを防止している。保護カバー７２は、例えば、耐食性、耐熱性等に優れているステンレス鋼製等の板状部材からなる。保護カバー７２には、前記給湯管６を設置するための設置孔７２ａが設けられている。

≪鋳型取付盤の構成≫
鋳型取付盤８は、鋳型９をタンディッシュ７に固定するための部材であり、タンディッシュ本体７１内の溶湯Ｍが吐出される前記溶湯供給口（図示省略）が設けられた外壁と、鋳型９との間に介在されている。鋳型取付盤８は、例えば、耐熱性の略リング状の部材からなり、一端側（上流側）がタンディッシュ本体７１の溶湯供給口（図示省略）に連通した状態にタンディッシュ７に固定され、他端側（下流側）が鋳型９の注入口（図示省略）に連通した状態に鋳型９に固定されている。

≪鋳型の構成≫
鋳型９は、タンディッシュ７の溶湯供給口から型内に供給された溶湯Ｍを冷却しながらこの鋳型９から送り出すことによって、所定の形状に成型する冷却鋳型であり、例えば、棒状の鋳造棒Ｗを連続鋳造する略筒状の型面を有している。この鋳型９は、例えば、熱伝導率の高い銅製、アルミニウム合金、ステンレス鋼、あるいは、黒鉛製ものからなる。鋳型９には、例えば、この鋳型９及び鋳造棒Ｗを強制的に一次冷却するウォータジャケットや二次冷却する冷却水噴射ノズル装置等からなる冷却装置（図示省略）と、鋳型９の鋳造面に潤滑剤を供給して鋳造棒Ｗが鋳造面の焼き付くのを防止する潤滑剤供給装置（図示省略）と、が設けられている。略筒状の鋳型９の上流側開口端は、タンディッシュ７の溶湯供給口に連通している。

≪搬送装置の構成≫
搬送装置１０は、鋳型９から鋳造棒Ｗを引き出して搬送する装置であり、例えば、電動モータ（図示省略）によって回転される複数のローラ１０ａ，１０ｂ等を備えている。搬送装置１０は、例えば、鋳型９の開口端の近傍の下側から鋳造棒Ｗが送られる鋳造方向に沿って、鋳造棒Ｗの下側に敷設するように複数配置されたローラ１０ａと、このローラ１０ａに対向して上側に配置されたローラ１０ｂと、を備えて構成されている。

≪作用≫
次に、本発明の実施形態に係る連続鋳造装置１並びにこれを用いて製造されたマグネシウムまたはマグネシウム合金用鋳造棒及びその製造方法の作用を説明する。
図１に示すように、連続鋳造装置１で鋳造棒Ｗを連続鋳造する場合は、まず、溶解炉（図示省略）で溶融された溶湯Ｍを保持炉３内に供給する。次に、加圧装置２の電源２３をＯＮして圧縮機２１を駆動させて、圧縮された不活性ガスＧを保持炉３内の溶湯Ｍの上方空間に送り込んで、保持炉３内の溶湯Ｍを加圧する（保持炉３に設けた加圧手段により加圧する工程）。この場合、例えば、アルゴンガスからなる不活性ガスＧは、空気よりも比重が重いので、たとえ、保持炉３内の上部空間に空気が残っていたとしても、空気が上部空間の上層に流動し、不活性ガスＧが下層に集まる。

これにより、溶湯Ｍは、表面が不活性ガスＧに覆われて、空気との接触が遮断されるため、酸化物の生成が抑制される。また、保持炉３内の溶湯Ｍは、加圧装置２から供給された不活性ガスＧで加圧されて、表面全体が押圧されることにより、保持炉３内を給湯管６の保持炉側開口部６ａに向けてスムーズに流動して給湯管６内に入り込む。

さらに、溶湯経路１１は、その途中に形成された開口部３１ａ，７１ａが保護カバー３２，７２によって閉塞されて、溶湯経路１１の全体が密閉状態になっている。このため、溶湯経路１１では、加圧装置２によって溶湯Ｍが加圧された状態が、溶湯経路１１の全体に亘って維持されて、溶湯Ｍの流れが、その加圧された分だけ速くなっている。その結果、溶湯経路１１中に流動抵抗となるフィルタＦがあったとしても、溶湯Ｍの流れが妨げられることはない。

前記給湯管６内の溶湯Ｍは、タンディッシュ側開口部６ｂから出るとタンディッシュ７内に落下して一時的に貯溜される。タンディッシュ７内に送り込まれた溶湯Ｍは、前記加圧装置２による加圧によりタンディッシュ７内を鋳型９側に流動し、フィルタＦを通過することによって濾過され、溶湯Ｍ中の不要な介在物が取り除かれて浄化される（加圧された溶湯ＭがフィルタＦを介して濾過されて送られる工程）。
溶湯Ｍが通過するフィルタＦは、開孔度Ａ（網目の通湯経路）が微細であったとしても、前記加圧装置２の加圧で、単位時間当たりの通湯量が増加されて、溶湯Ｍがスムーズに流動する。このため、フィルタＦによる介在物の除去能力が向上されて効率よく濾過することができる。

フィルタＦで浄化された溶湯Ｍは、タンディッシュ７の溶湯供給口から鋳型取付盤８を介して鋳型９の鋳造面内にゆっくりと流れ込む。溶湯Ｍは、鋳型９内で、冷却装置（図示省略）によって冷却された鋳造面と接触することにより一次冷却されると共に、潤滑剤供給装置（図示省略）から供給された潤滑剤で潤滑されながら丸棒形状（鋳造棒Ｗ）に凝固される。

鋳造棒Ｗは、搬送装置１０のローラ１０ａ，１０ｂによって鋳造方向へ引っ張られることにより、鋳型９の鋳型面から引き出される。鋳型面から出た鋳造棒Ｗは、搬送装置１０で送られながら、さらに、冷却装置（図示省略）から放水される冷却水によって強制的に二次冷却される。その鋳造棒Ｗは、搬送装置１０によって引っ張られて、所定場所へ搬送され、所望の長さに裁断される。

以上のように、溶湯Ｍは、連続鋳造装置１において、保護カバー３２，７２により密閉状態に形成された溶湯経路１１内で、加圧装置２による押圧力で加圧されたことによって、流れが加圧された分だけ速くなっている。このため、溶湯Ｍは、フィルタＦを通過する際に流動抵抗があっても、スムーズに流れて通過し、介在物が取り除かれて、鋳型９に送られて鋳造される。

このようにして連続鋳造装置１によって形成された鋳造棒Ｗは、品質のよい鋳塊をハイスピードで連続鋳造して生産することができる。このため、連続鋳造装置１は、鋳造棒Ｗを生産するスピード及び生産性が向上されて、短時間で高品質な鋳造棒Ｗを大量生産することができると共に、コストの低減を図ることができる。

［第１変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。以下、前記実施形態の変形例を説明する。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。

図３は、本発明の実施形態に係る連続鋳造装置の第１変形例を示す要部概略図である。図４は、本発明の実施形態に係る連続鋳造装置におけるフィルタの変形例を示す要部概略図である。
以下、図３及び図４を参照して第１変形例を説明する。

≪加圧装置の変形例≫
前記実施形態で説明した図１に示す加圧装置２は、保持炉３内の溶湯Ｍを加圧するものであればよく、さらに、図３に示すように、例えば、電磁ポンプ方式のポンプＰであってもよく、また、加圧装置２とポンプＰを併設しても、どちらか一方を設けても構わない。
この場合、ポンプＰは、保持炉３内の溶湯Ｍを移送するポンプ装置であり、例えば、給湯管６１の保持炉側開口部６１ａの外周部に設けられた電磁ポンプからなる。ポンプＰは、不図示の配線によって制御装置２２を介して電源２３に接続されている。
このように、保持炉３内の給湯管６１に、保持炉３内の溶湯Ｍを移送するポンプＰを設ければ、ポンプＰの移送力で溶湯Ｍの流れに勢いを付けてタンディッシュ７に送り込むことができるので、溶湯Ｍは流れが速くなり、容易にフィルタＦを通過できるようになる。

≪給湯管の変形例≫
前記実施形態で説明した給湯管６（図１参照）は、前記ポンプＰを設けたことによって、図３に示すように、ポンプＰを保持するフランジ部６１ｃを有する給湯管６１にする。

≪フィルタの変形例≫
また、前記実施形態では、フィルタＦをタンディッシュ７内に一箇所に設けた場合を例に挙げて説明したが、図３に示すようにフィルタＦは、例えば、溶湯経路１１中の適宜な個所に単独で若しくは複数で設けても構わない。
フィルタＦは、例えば、上流側フィルタＦａと、中流側フィルタＦｂと、下流側フィルタＦｃとを備え、溶湯経路１１において互いに離間させて配置されている。

この場合、例えば、上流側フィルタＦａは、保持炉３内の溶湯Ｍに浸った状態にある給湯管６１の保持炉側開口部６１ａを閉塞するようにフランジ部６１ｃに配置されている。この上流側フィルタＦａは、給湯管６１内に入り込む溶湯Ｍ中の介在物を除去するのに適している。
中流側フィルタＦｂは、タンディッシュ７内の溶湯Ｍに浸った状態にある給湯管６１のタンディッシュ側開口部６１ｂを閉塞するように配置されている。この中流側フィルタＦｂは、給湯管６１からタンディッシュ７内に入り込む溶湯Ｍ中の介在物を除去するのに適している。

下流側フィルタＦｃは、下端部がタンディッシュ７の内底面に固定され、上端部がタンディッシュ７の保護カバー７２の天井面から垂下したフィルタガイド７３の下端部に接続されている。下流側フィルタＦｃは、上端部が溶湯Ｍより上方まで突出した状態に配置されて、タンディッシュ７内の溶湯Ｍを二分するように配置されている。
このようにすれば、フィルタＦの介在物除去能力をさらに向上させて、高品質の鋳造棒Ｗを得ることができる。このように、フィルタＦを複数個所に設けたとしても、加圧装置２またはポンプＰによって溶湯Ｍが加圧されているので、フィルタＦをスムーズに透過する。

≪フィルタのその他の変形例≫
前記実施形態で説明したフィルタＦ（図１参照）は、溶湯Ｍ中の介在物を取り除いて濾過できるものであればよく、例えば、図４に示すネット状のフィルタＦ１であってもよく、その形状は特に限定されない。ネット状のフィルタＦ１は、保持炉３中の介在物が保持炉側開口部６２ａから給湯管６２内に入り込むのを規制するためのフィルタ機能を有する部材であり、例えば、全体が網目状に形成された籠状のものからなる。ネット状のフィルタＦ１は、このネット状のフィルタＦ１の上端部を、取付用ブラケット（図示省略）で給湯管６２の外壁または保持炉３の内壁に固定することによって固定される。ネット状のフィルタＦ１は、例えば、ステンレス鋼等によって形成されている。

このように、給湯管６２の保持炉側開口部６２ａの周辺にネット状のフィルタＦ１を設けたことによって、保持炉３内の溶湯Ｍは、前記加圧装置２の加圧力により保持炉側開口部６２ａ側方向に流動してネット状のフィルタＦ１を通過し、介在物を除去してから保持炉側開口部６２ａ内に入り込む。
このため、保持炉３から保持炉３の下流側の溶湯経路１１に流れる介在物がネット状のフィルタＦ１によって除去されるので、溶湯Ｍを浄化することができる。

≪センサの構成≫
また、図３に示すように、タンディッシュ７内には、溶湯Ｍの状態を検出するセンサＳを設けてもよい。この場合、センサＳは、例えば、タンディッシュ７内の溶湯Ｍの貯湯量を検出したり、溶湯Ｍの温度を検出したりするための検出器であり、制御装置２２に電気的に接続されている。保護カバー７２には、センサＳを設置するためのセンサ設置孔７２ｂを穿設する。
このようにすれば、センサＳによって、流動する溶湯Ｍの状態を検知しながら加圧装置２を制御し、加圧装置２の加圧力を溶湯Ｍの状態に合わせて調整することが可能となる。

［第２変形例］
図５は、本発明の実施形態に係る連続鋳造装置の第２変形例を示す要部概略図である。
前記第１変形例で説明したポンプＰ（図３参照）は、保持炉３内の溶湯Ｍを給湯管６３内に送り込んで移送するものであればよく、電磁ポンプに限定されるものではない。つまり、ポンプＰは、図５に示すように、電動方式のメカニカルポンプＰ１等のその他の方式のものであっても構わない。例えば、メカニカルポンプＰ１の場合には、給湯管６３に内設されて溶湯Ｍを下流側に送るための羽根車Ｐ１ａと、この羽根車Ｐ１ａに連結された回転軸Ｐ１ｂと、この回転軸Ｐ１ｂを回転駆動させるモータユニットＰ１ｃと、このモータユニットＰ１ｃに不図示の配線によってポンプ用制御装置を介して接続されたポンプ用電源とから構成されている。
給湯管６３には、保持炉側開口部６３ａの近傍にメカニカルポンプＰ１に羽根車Ｐ１ａを設置するポンプ設置部６３ｃが形成されている。

［その他の変形例］
前記実施形態で説明した給湯管６（図１参照）は、一端側を保持炉３の保護カバー３２にからタンディッシュ７の保護カバー７２に亘って設けた場合を説明したが、これに限定されるものではい。給湯管６は、保持炉側開口部６ａを保持炉３の保持炉本体３１内の側壁に配置して、タンディッシュ側開口部６ｂをタンディッシュ７内の側壁に配置しても構わない。
この場合、給湯管６は、保持炉側開口部６ａを保持炉３内の溶湯Ｍ中に配置する。

例えば、前記実施形態では、横型の連続鋳造装置１を例に挙げて説明したが、縦型連続鋳造装置であっても構わない。

次に、図１、図２及び表１を参照しながら実施例を説明する。
実施例では、連続鋳造装置１で連続鋳造した鋳造棒Ｗ中の介在物を超音波探傷検査方法によって検査し、鋳造棒Ｗの鋳造品質が後記の比較例よりも優れていることを確認した。

≪超音波探傷検査方法について≫
超音波探傷検査を行う場合は、まず、検査する鋳造棒Ｗと同一の材質の試験片に、検査する鋳造棒Ｗと同一厚さの位置に直径１．０ｍｍの穴を底面から穿設する。次に、その試験片の上面から超音波探傷検査装置（図示省略）で超音波を照射して、検出される人工欠陥高さをモニター画面の８０％になるように超音波のゲイン（出力）調整を行う。その状態で、超音波探傷検査装置で鋳造棒Ｗの検査を行い、モニターに検出される超音波エコーで３０％を超えるものを欠陥として検査した。つまり、この超音波探傷検査方法では、欠陥とするエコーのサイズを、直径が０．６ｍｍ（面積で人工欠陥の３／８）以上とし、その基準直径より大きい欠陥エコーがある場合を欠陥として判断した。

≪実施例の連続鋳造装置について≫
実施例では、図１に示す加圧装置２及びフィルタＦを備えた連続鋳造装置１で、ＡＺ８０マグネシウム合金を溶解した溶湯Ｍから鋳造棒Ｗを連続鋳造した際に、介在物等による欠陥エコー（鋳造欠陥）が発生するかを確認した。
この場合、加圧装置２によって圧縮された不活性ガスＧ（アルゴンガス）により保持炉３内の温度が６７０℃〜７１０℃の溶湯Ｍの表面を１０［ｋＰａ］に加圧して、保持炉３のサイズを内径１ｍ、高さが１ｍ、保持炉３の溶湯Ｍの貯湯量を３５０ｋｇ、給湯管６の内径を８０ｍｍとして、表１に示すように、開孔度Ａ及び通湯量の相違する金網を積層したフィルタＦを溶湯経路１１に設け、それぞれ直径１００ｍｍの鋳造棒Ｗを連続鋳造した。

このようにして連続鋳造した鋳造棒Ｗを長さ５０ｍｍ毎に切断し、両端の切断面を切削加工した後、超音波探傷検査装置により鋳造棒Ｗの厚さ方向に超音波を投射して、モニターに映し出される鋳造欠陥の欠陥エコーを探索する検査を行った。

≪比較例について≫
次に、加圧装置２を備えた本発明の連続鋳造装置１の効果を確認するために、加圧装置２を備えていない比較例の連続鋳造装置（図示省略）で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。
この場合、ＡＺ８０マグネシウム合金を溶解して、鋳型９の手前に粗目のフィルタＦを設置し、メタルへッド（圧力ヘッド差）を１００ｍｍにして溶湯Ｍが加圧された状態で、直径が１００ｍｍの鋳造棒Ｗを連続鋳造した。得られた鋳造棒Ｗを長さ５０ｍｍ毎に切断し、その両端の切断面を切削加工した後に、超音波探傷検査装置により厚さ方向に超音波を投射して、欠陥エコーを検査した。

表１は、本発明の実施形態に係る連続鋳造装置を用いて鋳造棒Ｗを実際に鋳造した際のデータと、比較例の連続鋳造装置で連続鋳造した鋳造棒Ｗのデータとを示す表である。つまり、表１は、フィルタＦを単位時間当たりに透過する通湯量に及ぼすフィルタＦの開孔度Ａの影響、及び、透過後の溶湯Ｍにより鋳造された鋳造棒Ｗの鋳造品質の関係を示す表である。

表１において、開孔度Ａは、フィルタＦにおける通湯経路（網目）の断面積を示す指標であり、その数値が小さくなるほど、通湯経路が小さいことを示す。開孔度Ａとは、フィルタＦの「溶湯通過経路の縦方向の長さｍｍ×横方向の長さｍｍ」である。通湯量［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］とは、単位時間、単位フィルタ面積当たりに溶湯ＭがフィルタＦを透過する重量を示す。

表１では、超音波探傷検査（ＵＴ）装置によって得られたＵＴ検査結果を、所定の大きさの欠陥エコー（人工欠陥が０．６ｍｍ相当）を基準として、その基準を超える大きさの欠陥エコーが得られた鋳造棒Ｗの鋳造品質の評価を不合格（ＵＴ検査結果：×）、その基準値未満の大きさの欠陥エコーが得られた鋳造棒Ｗの鋳造品質を合格（ＵＴ検査結果：○）とし評価して判断した。

まず、表１に示すように、比較例の連続鋳造装置（図示省略）によって、開孔度Ａが１７０×１０^−２［ｍｍ^２］のフィルタＦを使用し、加圧装置２による加圧なしの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、通湯量が２６［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］であり、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値以上で大きく、鋳造品質が悪かった（ＵＴ検査結果：×）。

次に、比較例の連続鋳造装置（図示省略）によって、開孔度Ａが７６×１０^−２［ｍｍ^２］のフィルタＦを使用し、加圧装置２による加圧なしの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、通湯量が２２［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］であり、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値以上で大きく、鋳造品質が悪かった（ＵＴ検査結果：×）。

続いて、比較例の連続鋳造装置（図示省略）によって、開孔度Ａが３３×１０^−２［ｍｍ^２］のフィルタＦを使用し、加圧装置２による加圧なしの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値未満で小さく、鋳造品質が良かった（ＵＴ検査結果：○）。しかしながら、この場合は、通湯量が９［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］で少量であり、後記する本発明の連続鋳造装置１のフィルタＦにおける通湯量の２９［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］と比較して約１／３と少ない。このため、鋳型９に送られる溶湯量が減少し、これに伴って鋳造速度が遅くなり、鋳造効率が悪くなるという問題点がある。
さらに、そのフィルタＦと開孔度Ａが同一のフィルタＦを使用し、本発明の連続鋳造装置１によって、加圧装置２による加圧ありの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、通湯量が２９［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］であり、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値未満で小さく、鋳造品質が良かった（ＵＴ検査結果：○）。

次に、比較例の連続鋳造装置（図示省略）によって、開孔度Ａが１７×１０^−２［ｍｍ^２］のフィルタＦを使用し、加圧装置２による加圧なしの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値未満で小さく、鋳造品質が良かった（ＵＴ検査結果：○）。しかし、通湯量が３［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］であり、極端に減少した。
さらに、本発明の連続鋳造装置１によって、そのフィルタＦと開孔度Ａが同一のフィルタＦを使用し、加圧装置２による加圧ありの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、通湯量が１５［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］であり、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値未満で小さく、鋳造品質が良かった（ＵＴ検査結果：○）。

また、比較例の連続鋳造装置（図示省略）によって、開孔度Ａが６×１０^−２［ｍｍ^２］のフィルタＦを使用し、加圧装置２による加圧なしの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値未満で小さく、鋳造品質が良かった（ＵＴ検査結果：○）。しかし、通湯量が２［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］であり、通湯量が非常に少ない。
さらに、本発明の連続鋳造装置１によって、そのフィルタＦと開孔度Ａが同一のフィルタＦを使用し、加圧装置２による加圧ありの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、通湯量が１２［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］であり、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値未満で小さく、鋳造品質が良かった（ＵＴ検査結果：○）。

続いて、比較例の連続鋳造装置（図示省略）によって、開孔度Ａが３×１０^−２［ｍｍ^２］のフィルタＦを使用し、加圧装置２による加圧なしの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値未満で小さく、鋳造品質が良かった（ＵＴ検査結果：○）。しかし、通湯量が０．１［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］であり、通湯量が激減した。
さらに、本発明の連続鋳造装置１によって、そのフィルタＦと開孔度Ａが同一のフィルタＦを使用し、加圧装置２による加圧ありの状態で鋳造棒Ｗを連続鋳造した。この場合は、通湯量が１１［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］であり、鋳造棒Ｗの欠陥エコーが基準値未満で小さく、鋳造品質が良かった（ＵＴ検査結果：○）。

なお、連続鋳造装置１で連続鋳造された鋳造棒Ｗの検査では、直径が０．６ｍｍを超える大きさの欠陥エコーが、いずれの供試体においても検出されなかった。
比較例の連続鋳造装置（図示省略）から得られた鋳造棒Ｗでは、直径が０．６ｍｍを超える大きさの欠陥エコーが、１本あたり１〜２個検出された。

図２は、表１の結果をグラフ化したものである。
このように、比較例の連続鋳造装置（図示省略）では、フィルタＦの開孔度Ａの大きさを逐次変化させて、ＡＺ８０マグネシウム合金製の溶湯Ｍをメタルへッド１００ｍｍで透過させた結果、開孔度Ａが微小になるのにしたがって、透過する溶湯Ｍの通湯量が低下するので、単位時間当たりの必要通湯量が低下して連続鋳造するのが困難になる。
また、比較例の連続鋳造装置（図示省略）では、フィルタＦの開孔度Ａが大きく、通湯経路が大きい場合、溶湯Ｍ中の介在物がそのままフィルタＦを透過するので、大きな介在物が混入しているため、高品質な鋳造品を得ることはできない（図２の無加圧の場合のａ，ｂ参照）。

鋳造棒Ｗの鋳造品質を向上させるためには、フィルタＦの開孔度Ａを小さくして溶湯Ｍ中の介在物を除去する必要がある。また、連続鋳造のためには、図２に示すように、フィルタＦを透過する必要通湯量が１０［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］以上であることが必要である。このため、比較例のように、加圧装置２を備えていない連続鋳造装置（図示省略）では、その目的を達成することができない（図２の無加圧の場合のｄ，ｅ，ｆ参照）。

そこで、本発明は、その解決策として、連続鋳造装置１の溶湯経路１１の保持炉３に加圧装置２を設置して、溶湯Ｍを１ｋＰａ以上で加圧することにより、開孔度Ａが小さいフィルタＦであっても、必要通湯量１０［ｇ／ｓ・ｃｍ^２］を確保することができた（図２の加圧の場合のｇ，ｈ，ｉ，ｊ参照）。

その結果、加圧装置２及びフィルタＦを備えた本発明の連続鋳造装置１は、比較例の連続鋳造装置（図示省略）で連続鋳造した鋳造棒Ｗよりも、通湯量が多く鋳造品質が高品質な鋳造棒Ｗを製造することができるという結果が得られた。
前記実施例では、溶湯Ｍの表面を１０［ｋＰａ］に加圧した場合を説明したが、加圧装置２によってさらに高圧に加圧した場合には、フィルタＦの通湯量が増加した。このように、溶湯Ｍの表面の圧を１０［ｋＰａ］よりも高めた場合にも、鋳造棒Ｗの鋳造品質には問題はなかった。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 連続鋳造装置
２ 加圧装置（加圧手段）
３ 保持炉
６，６１，６２，６３ 給湯管
７，７１ タンディッシュ
１１ 溶湯経路
３１ａ，７１ａ 開口部
３２，７２ 保護カバー
Ａ 開孔度
Ｆ，Ｆ１ フィルタ
Ｆａ 上流側フィルタ（フィルタ）
Ｆｂ 中流側フィルタ（フィルタ）
Ｆｃ 下流側フィルタ（フィルタ）
Ｐ（Ｐ１） ポンプ（加圧手段）
Ｍ 溶湯
Ｗ 鋳造棒（鋳塊）

Claims (7)

1. 溶湯が貯溜される保持炉と、前記保持炉に貯溜された前記溶湯が供給されるタンディッシュと、一端部側が前記保持炉に取り付けられ、他端部側が前記タンディッシュに取り付けられて、前記保持炉内の前記溶湯を前記タンディッシュに供給する給湯管と、を備え、前記溶湯から鋳塊を鋳造する連続鋳造装置であって、
   前記保持炉と前記タンディッシュと前記給湯管とは、前記溶湯が流れる溶湯経路を形成し、
   前記溶湯経路は、その溶湯経路中に前記溶湯を濾過するフィルタを有し、
   前記保持炉には、当該保持炉内の前記溶湯を加圧する加圧手段が設けられていることを特徴とする連続鋳造装置。
2. 前記フィルタは、当該フィルタの網目の開孔度が２〜７０×１０^−２［ｍｍ^２］の金網からなることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造装置。
3. 前記加圧手段の加圧は、１〜１００［ｋＰａ］であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の連続鋳造装置。
4. 前記フィルタは、二層以上に積層されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の連続鋳造装置。
5. 前記加圧手段は、気体加圧方式、メカニカルポンプ方式、電磁ポンプ方式のうちの１種類以上の装置からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の連続鋳造装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の連続鋳造装置を用いて製造される鋳造棒であって、
   マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる前記溶湯から製造されたことを特徴とする鋳造棒。
7. 保持炉から給湯管を介してタンディッシュまでの溶湯経路にフィルタを設けて溶湯を送り、その溶湯から鋳塊を鋳造する鋳造棒の製造方法において、
   前記保持炉に設けた加圧手段により前記溶湯を加圧する工程と、
   加圧した前記溶湯を前記フィルタを介して濾過して送る工程と、
   を行うことを特徴とする鋳造棒の製造方法。

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