JP2013193098A - 鋳造体の製造方法とその製造装置、および鋳造体 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑形状を呈する鋳造体を容易に製造することができるとともに、製造される鋳造体の形状自由度を高めることができる鋳造体の製造方法とその製造装置、および鋳造体を提供する。
【解決手段】金属溶湯槽２の湯面Ｍａから金属溶湯Ｍを導出させ、導出された金属溶湯Ｍを凝固させて鋳造体を成形する際に、金属溶湯槽２の湯面Ｍａと金属溶湯Ｍが凝固される凝固領域Ｒｃの間の領域Ｒｂに、鋳造体の外形を規定する複数の外形規定部材４ａからなる外形ユニット４を配置し、湯面Ｍａから導出された金属溶湯Ｍを外形ユニット４で画定される領域を通って導出させるとともに、金属溶湯Ｍの導出に従って複数の外形規定部材４ａの少なくとも一つを移動させて鋳造体の形状を変更する。
【選択図】図３

Description

本発明は鋳造体の製造方法とその製造装置、および鋳造体に関し、特に自由鋳造方法を用いた鋳造体の製造方法とその製造装置、および自由鋳造方法を用いて製造される鋳造体に関するものである。

従来、複雑形状を呈する金属製品は、溶融状態の金属（金属溶湯）を所定形状のキャビティを備えた鋳型に充填し、その鋳型内で溶湯金属を凝固させることによって製造されてきた。

ところで、鋳型を用いた鋳造方法においては、キャビティ内に充填された金属溶湯が鋳型のキャビティ内壁面からの冷却に拘束されて凝固されるため、たとえば凝固割れ、ひけ巣、気泡巣などといった鋳造欠陥が生じ得ることが知られている。

このような問題に対して、近年、引上げ連続鋳造方法や自由鋳造方法などと称される鋳型を使用しない鋳造方法に関する技術が特許文献１〜３に開示されている。これらの鋳造方法はいずれも、溶融状態の金属（金属溶湯）を貯留した金属溶湯槽の湯面から所定経路に沿って金属溶湯を導出させ、導出された金属溶湯を凝固させて鋳造体を成形する方法である。すなわち、金属溶湯槽の湯面から金属溶湯を導出すると、導出される金属溶湯はその表面に形成される酸化膜や表面張力によって一時的に形状が保持されるため、このように湯面から導出されて一時的に形状が保持された金属溶湯を所定の冷却手段で凝固させ、凝固させた溶湯金属を次第に湯面から離間して新たな溶融状態の金属を湯面から導出させ、その導出させた溶湯金属を連続的に凝固させることによって所定形状の鋳造体を成形していく方法である。

これらの鋳造方法によれば、金属溶湯槽から導出された金属溶湯を連続的に冷却して凝固させることができるため、鋳型内で生じ得るひけ巣などの鋳造欠陥の問題を解消することができ、たとえば６０００系展伸用アルミニウム合金などの凝固割れが発生し易い合金を使用した場合であっても高品質な鋳造体を製造することができる。

特開昭６３−１９９０５０号公報 特開平２−２５１３４１号公報 特開平９−２４８６５７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている引上げ連続鋳造方法においては、ガイドローラによって鋳造体の外形を規定しており、製造可能な鋳造体がテーパ付丸棒などの単純形状を呈する鋳造体に限定されるといった問題がある。

また、特許文献２、３に開示されている自由鋳造方法においては、金属溶湯槽の湯面上に設けられた型や仕切り部材によって溶湯金属の導出口が拘束されており、製造される鋳造体の形状自由度が低いといった問題がある。

本発明は上記する課題に鑑みてなされたものであり、複雑形状を呈する鋳造体を容易に製造することができるとともに、製造される鋳造体の形状自由度を高めることができる鋳造体の製造方法とその製造装置、およびその製造方法や製造装置を用いて製造される鋳造体を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明の鋳造体の製造方法は、金属溶湯槽の湯面から金属溶湯を導出させ、導出された金属溶湯を凝固させて鋳造体を成形する鋳造体の製造方法であって、金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、鋳造体の外形を規定するための複数の外形規定部材からなる外形ユニットを配置し、湯面から導出された金属溶湯を外形ユニットで画定される領域を通って導出させるとともに、金属溶湯の導出に従って前記複数の外形規定部材の少なくとも一つを移動させて鋳造体の外形を変更する方法である。

ここで、上記する製造方法で適用される金属溶湯の形成素材としては、たとえば鉄、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の金属やそれらの合金を挙げることができる。また、「溶湯」とは、全体が液相状態のほか、液相と固相が混在する固液共存状態も含まれる。

上記する製造方法によれば、金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、鋳造体の外形を規定する複数の外形規定部材からなる外形ユニットを配置し、湯面から導出された金属溶湯を外形ユニットで画定される領域を通って導出させる際に、金属溶湯の導出に従って複数の外形規定部材の少なくとも一つを移動させるという簡便な方法によって、金属溶湯槽の湯面から導出されて凝固される前の軟化状態の金属溶湯の外形を自在に変更することができる。これにより、金属溶湯槽の湯面から金属溶湯を導出しながら軟化状態の金属溶湯の外形を所望に変更することができるため、複雑形状の鋳造体を簡便に製造することができ、製造される鋳造体の形状自由度を高めることができる。

また、上記する製造方法は、金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、前記外形ユニットよりも内側で鋳造体の内形を規定するための複数の内形規定部材からなる内形ユニットを配置し、湯面から導出された金属溶湯を外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出させるとともに、金属溶湯の導出に従って前記複数の内形規定部材の少なくとも一つを移動させて鋳造体の内形を変更することが好ましい。

上記する製造方法によれば、金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、鋳造体の外形を規定する複数の外形規定部材からなる外形ユニットを配置するとともに、この外形ユニットよりも内側で鋳造体の内形を規定する複数の内形規定部材からなる内形ユニットを配置し、湯面から導出された金属溶湯を外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出させる際に、金属溶湯の導出に従って複数の外形規定部材の少なくとも一つと複数の内形規定部材の少なくとも一つを移動させるという簡便な方法によって、金属溶湯槽の湯面から導出されて凝固される前の軟化状態の金属溶湯の外形と内形を変更することができる。これにより、金属溶湯槽の湯面から金属溶湯を導出しながら軟化状態の金属溶湯の形状を所望に変更することができるため、製造される鋳造体の形状自由度を格段に高めることができる。

また、上記する製造方法は、複数の外形規定部材のうち隣接する外形規定部材同士を離間して配置してもよいし、複数の内形規定部材のうち隣接する内形規定部材同士を離間して配置してもよい。

上記する製造方法によれば、外形ユニットを構成する複数の外形規定部材や内形ユニットを構成する複数の内形規定部材の移動領域を確保することができ、金属溶湯の導出に従って複数の外形規定部材と複数の内形規定部材を自在に移動させることができ、製造される鋳造体の形状自由度をより一層高めることができる。なお、隣接する外形規定部材同士や隣接する内形規定部材同士が離間して配置された場合であっても、その部材同士の間の金属溶湯は、その表面に形成される酸化膜や表面張力によって一時的に形状が保持されるようになっている。

また、本発明の鋳造体の製造装置は、金属溶湯を貯留する金属溶湯槽と、金属溶湯槽の湯面から導出された金属溶湯を凝固させる冷却手段と、金属溶湯槽の湯面と冷却手段によって金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に配置され、鋳造体の外形を規定するための複数の外形規定部材からなる外形ユニットと、金属溶湯の導出に従って、前記複数の外形規定部材の少なくとも一つを移動させる移動手段と、を備えているものである。

ここで、上記する製造装置で適用される冷却手段としては、たとえば冷媒等を用いて湯面から導出された金属溶湯を直接的に冷却する手段や、金属溶湯を導出するために使用される金属製の誘起体や金属溶湯の既凝固部分を介して間接的に冷却する手段などを挙げることができ、それら複数の冷却手段を組み合わせて用いてもよい。なお、上記する冷却手段で用いる冷媒としては、たとえば空気や不活性ガスなどの気体や水などの液体を挙げることができる。

上記する製造装置によれば、金属溶湯槽の湯面と冷却手段によって金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、鋳造体の外形を規定する複数の外形規定部材からなる外形ユニットが配置されており、移動手段を用いて複数の外形規定部材の少なくとも一つを移動させることができ、金属溶湯槽の湯面から金属溶湯を導出しながら複数の外形規定部材の少なくとも一つを移動させることによって、軟化状態の金属溶湯の外形を所望に変更することができるため、複雑形状の鋳造体を簡便に製造することができ、製造される鋳造体の形状自由度を高めることができる。

金属溶湯槽の湯面と冷却手段によって金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域であって前記外形ユニットよりも内側に配置され、鋳造体の内形を規定するための複数の内形規定部材からなる内形ユニットと、金属溶湯の導出に従って、前記複数の内形規定部材の少なくとも一つを移動させる移動手段と、を更に備えていることが好ましい

上記する製造装置によれば、金属溶湯槽の湯面と冷却手段によって金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、鋳造体の外形を規定する複数の外形規定部材からなる外形ユニットとこの外形ユニットよりも内側で鋳造体の内形を規定する複数の内形規定部材からなる内形ユニットが配置され、移動手段を用いて複数の外形規定部材と複数の内形規定部材の少なくとも一つを移動させることができ、金属溶湯槽の湯面から金属溶湯を導出しながら複数の外形規定部材と複数の内形規定部材の少なくとも一つを移動させることによって、軟化状態の金属溶湯の形状を所望に変更することができるため、製造される鋳造体の形状自由度を格段に高めることができる。

また、上記する製造装置は、複数の外形規定部材のうち隣接する外形規定部材同士が離間して配置されていてもよいし、複数の内形規定部材のうち隣接する内形規定部材同士が離間して配置されていてもよい。

さらに、上記する製造装置は、複数の外形規定部材と複数の内形規定部材の少なくとも一方が、外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出される金属溶湯と線接触していてもよいし、複数の外形規定部材と複数の内形規定部材の少なくとも一方が、外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出される金属溶湯と面接触していてもよい。

複数の外形規定部材と複数の内形規定部材の少なくとも一方が、外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出される金属溶湯と線接触している場合には、外形ユニットや内形ユニットを構成する外形規定部材や内形規定部材を小型化することができ、たとえば移動手段の駆動トルク等を低減して製造装置全体の体格を小型化することができる。また、複数の外形規定部材と複数の内形規定部材の少なくとも一方が、外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出される金属溶湯と面接触している場合には、外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出される金属溶湯をより広い面積で支持することができ、製造される鋳造体の形状精度をより一層高めることができる。

また、本発明の鋳造体は、金属溶湯槽の湯面から金属溶湯が導出され、導出された金属溶湯が凝固されて成形される鋳造体であって、金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、鋳造体の外形を規定するための複数の外形規定部材からなる外形ユニットが配置されており、湯面から導出された金属溶湯が外形ユニットで画定される領域を通って導出される際に、金属溶湯の導出に従って前記複数の外形規定部材の少なくとも一つが移動されることで外形が変更されて成形されたものである。

上記する鋳造体によれば、金属溶湯の導出に従って金属溶湯の外形が変更されるものの、金属溶湯槽の湯面から導出された溶湯金属が連続的に凝固されることによって凝固組織が一方向に指向しており、複雑形状でありながらその品質を効果的に高めることができる。

また、上記する鋳造体は、金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、前記外形ユニットよりも内側で鋳造体の内形を規定するための複数の内形規定部材からなる内形ユニットが配置されており、湯面から導出された金属溶湯が外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出される際に、金属溶湯の導出に従って前記複数の内形規定部材の少なくとも一つが移動されることで内形が変更されて成形されることが好ましい。

上記する鋳造体によれば、金属溶湯の導出に従って金属溶湯の外形と内形が変更され、より一層複雑形状を呈する鋳造体となる。

以上の説明から理解できるように、本発明の鋳造体の製造方法とその製造装置によれば、簡単な方法で鋳造体の設計自由度を効果的に高めることができ、複雑形状の鋳造体の生産性を格段に向上させることができる。

本発明の鋳造体の製造方法を説明した縦断面図であって、（ａ）は金属溶湯槽から金属溶湯を導出した直後の状態を説明した図であり、（ｂ）は金属溶湯槽から導出された金属溶湯の一部を凝固させた状態を説明した図である。 図１で示す鋳造体の製造方法の他の実施の形態を説明した縦断面図である。 図１で示す鋳造体の製造方法の更に他の実施の形態を説明した縦断面図である。 本発明の鋳造体の製造装置の実施の形態１を示す斜視図である。 図４で示す製造装置を用いて金属溶湯槽から金属溶湯を導出した直後の状態を説明した図であって、（ａ）はその縦断面図であり、（ｂ）は図５（ａ）のＡ１−Ａ１矢視図である。 図４で示す製造装置を用いて金属溶湯槽から導出された金属溶湯の一部を凝固させた状態を説明した図であって、（ａ）はその縦断面図であり、（ｂ）は図６（ａ）のＢ１−Ｂ１矢視図である。 図４で示す製造装置で製造される鋳造体の実施の形態１を示す斜視図である。 本発明の鋳造体の製造装置の実施の形態２を示す斜視図である。 図８で示す製造装置を用いて金属溶湯槽から金属溶湯を導出した直後の状態を説明した図であって、（ａ）はその縦断面図であり、（ｂ）は図９（ａ）のＡ２−Ａ２矢視図である。 図８で示す製造装置を用いて金属溶湯槽から導出された金属溶湯の一部を凝固させた状態を説明した図であって、（ａ）はその縦断面図であり、（ｂ）は図１０（ａ）のＢ２−Ｂ２矢視図である。 図８で示す製造装置で製造される鋳造体の実施の形態２を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の鋳造体の製造方法とその製造装置、およびその製造装置を用いて製造される鋳造体の実施の形態を説明する。

［鋳造体の製造方法の実施の形態］
図１は、本発明の鋳造体の製造方法を説明した縦断面図であって、図１（ａ）は金属溶湯槽から金属溶湯を導出させた直後の状態を説明した図であり、図１（ｂ）は金属溶湯槽から導出された金属溶湯の一部を凝固させた状態を説明した図である。

本実施の形態の鋳造体の製造方法は、主として金属溶湯槽から金属溶湯を導出させる導出工程と、金属溶湯槽から導出された金属溶湯を凝固させて成形する成形工程とからなり、連続的に鋳造を行う場合には前記導出工程と成形工程が一連の工程として実施されることとなる。

まず、図１（ａ）で示すように、鋳造体の形状に応じた基礎形状（たとえば断面円形や断面多角形などの筒体形状）を有する誘起体１を金属溶湯槽２に貯留した金属溶湯Ｍに接触させ、この誘起体１を金属溶湯槽２の金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから離間させることによって、金属溶湯槽２の湯面Ｍａから金属溶湯Ｍを導出させる。

ここで、金属溶湯槽２の湯面Ｍａから導出された金属溶湯Ｍの周囲の雰囲気が大気雰囲気や酸化雰囲気である場合には、導出された金属溶湯Ｍの表面に酸化膜が形成され、金属溶湯Ｍの周囲の雰囲気が窒素雰囲気である場合には、導出された金属溶湯Ｍの表面に窒化膜が形成される。また、大気雰囲気や酸化雰囲気、窒素雰囲気以外の雰囲気であって上記する表面膜が形成されない雰囲気であっても、導出された金属溶湯Ｍの表面には表面張力が作用する。このように、金属溶湯槽２の湯面Ｍａから導出された金属溶湯Ｍの表面は、酸化膜や窒化膜、表面張力等によって一時的に形状が保持されることとなり、形状保持された軟化状態（半凝固状態）の金属溶湯（以下「保持溶湯」という。）Ｍｂが金属溶湯槽２の湯面Ｍａと誘起体１の間に形成される。そして、この保持溶湯Ｍｂが誘起体１の移動に追従して金属溶湯槽２の湯面Ｍａから次第に離間し、その半凝固状態の保持溶湯Ｍｂに追従して金属溶湯槽２の湯面Ｍａから金属溶湯Ｍが導出されることによって、連続的に金属溶湯槽２の湯面Ｍａから金属溶湯Ｍが導出されることとなる。

次に、図１（ｂ）で示すように、金属溶湯槽２から導出されて半凝固状態の保持溶湯Ｍｂを冷却手段３を用いて凝固させ、固化状態の金属溶湯Ｍｃを形成する。

ここで、金属溶湯槽２の金属溶湯Ｍの湯面Ｍａと金属溶湯が凝固されて固化状態の金属溶湯Ｍｃが形成される凝固領域Ｒｃの間の領域Ｒｂ（例えば数十mm程度の領域）には、製造される鋳造体の外形を規定するための複数の外形規定部材４ａからなる外形ユニット４とこの外形ユニット４よりも内側で鋳造体の内形を規定するための複数の内形規定部材５ａからなる内形ユニット５が配置されており、外形ユニット４を構成する外形規定部材４ａや内形ユニット５を構成する内形規定部材５ａは、金属溶湯Ｍの導出に従って任意の方向に移動自在となっている。

これにより、金属溶湯槽２の金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから導出された金属溶湯Ｍは、外形ユニット４と内形ユニット５で画定される領域を通って導出されるとともに、金属溶湯Ｍの導出に従って外形規定部材４ａと内形規定部材５ａが任意の方向に移動され、冷却前の保持溶湯Ｍｂの内形や外形が変更されることで、製造される鋳造体の外形や内形の形状や厚みが任意に変更されることとなる。

なお、図示例においては、外形ユニット４を構成する外形規定部材４ａや内形ユニット５を構成する内形規定部材５ａの大部分を金属溶湯Ｍ内に浸漬させ、その一部を金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから突出させ、金属溶湯Ｍの湯面Ｍａに近接した位置で保持溶湯Ｍｂの外形や内形を規定している。これにより、金属溶湯槽２の金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから導出された金属溶湯Ｍの最も軟化した位置で金属溶湯Ｍに対して形状を付与することができる。

一方で、図２で示すように、外形ユニット４'を構成する外形規定部材４ａ'や内形ユニット５'を構成する内形規定部材５ａ'のうち保持溶湯Ｍｂと当接する部分を金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから所定距離だけ離間して配置することもできる。これにより、金属溶湯Ｍが凝固される凝固領域Ｒｃに近接した位置で金属溶湯Ｍに対して形状を付与することができるため、製造される鋳造体の形状精度をより一層高めることができる。

また、図３で示すように、図１で示す鋳造体の内形を規定するための複数の内形規定部材５ａからなる内形ユニット５を省略し、金属溶湯槽２の金属溶湯Ｍの湯面Ｍａと金属溶湯が凝固されて固化状態の金属溶湯Ｍｃが形成される凝固領域Ｒｃの間の領域Ｒｂに、製造される鋳造体の外形を規定するための複数の外形規定部材４ａ''からなる外形ユニット４''のみを配置することもできる。これにより、金属溶湯槽２の金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから導出された金属溶湯Ｍは、外形ユニット４''のみで画定される領域を通って導出され、金属溶湯Ｍの導出に従って外形規定部材４ａ''が任意の方向に移動されて冷却前の保持溶湯Ｍｂの外形が変更されることで、中実の鋳造体の外形や厚みが任意に変更される。また、図示するように、金属溶湯Ｍの導出に従って外形規定部材４ａ''を任意の方向に移動させることで、中実の鋳造体の水平断面における断面中心位置を任意に変化させることもできる。

また、図１で示す実施の形態においては、外形ユニット４を構成する外形規定部材４ａや内形ユニット５を構成する内形規定部材５ａとして、たとえばヘラやガイドやローラ等の冶具を適用する形態について説明したが、流量や圧力が制御された流体を吹き付けて鋳造体の外形や内形を規定してもよい。

また、金属溶湯Ｍを導出するために使用される誘起体１としては、金属溶湯と同種の金属から構成し、製造される鋳造体の一部とすることができる。一方で、鉄などの金属溶湯と異なる種類の金属から構成し、鋳造体の製造後に当該鋳造体から切り離して再度誘起体として使用することもできる。

［鋳造体とその製造装置の実施の形態１］
図４は、本発明の鋳造体の製造装置の実施の形態１を示す斜視図である。また、図５は、図４で示す製造装置を用いて金属溶湯槽から金属溶湯を導出した直後の状態を説明した図であって、図５（ａ）はその縦断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ１−Ａ１矢視図である。また、図６は、図４で示す製造装置を用いて金属溶湯槽から導出された金属溶湯の一部を凝固させた状態を説明した図であって、図６（ａ）はその縦断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ１−Ｂ１矢視図である。さらに、図７は、図４で示す製造装置で製造される鋳造体の実施の形態１を示す斜視図である。

図４で示す製造装置１０Ａは、金属溶湯Ｍを貯留する金属溶湯槽２Ａと、金属溶湯槽２Ａの金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから導出された金属溶湯を凝固させる冷却手段３Ａと、金属溶湯槽２Ａの湯面Ｍａと冷却手段３Ａによって金属溶湯Ｍが凝固される凝固領域の間の領域に配置され、鋳造体の外形を規定する複数の外形規定部材４ａＡからなる外形ユニット４Ａと、この外形ユニット４Ａよりも内側に配置されて鋳造体の内形を規定する複数の内形規定部材５ａＡからなる内形ユニット５Ａと、金属溶湯の導出に従って複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡをそれぞれ別個に移動させる移動手段６Ａと、を備えている。なお、図示例においては、複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡの一部について移動手段６Ａとの接続状態を省略して示している。

本実施の形態１の製造装置１０Ａにおいては、外形ユニット４Ａを構成する複数の外形規定部材４ａＡと内形ユニット５Ａを構成する複数の内形規定部材５ａＡが同心に配置されており、複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡはそれぞれ隣接する部材同士が周方向に等間隔で分散配置されており、複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡが金属溶湯Ｍの導出に従って同期して移動されるようになっている。また、複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡは、その先端の一部が金属溶湯槽２Ａの金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから突出するように配置されている。

図４で示す製造装置１０Ａを用いて鋳造体を製造する方法について概説すると、まず、図５（ａ）で示すように、略円筒状の誘起体１Ａを金属溶湯槽２Ａに貯留した金属溶湯Ｍに接触させ、この誘起体１Ａを金属溶湯槽２Ａの金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから離間させて、金属溶湯槽２Ａの湯面Ｍａから金属溶湯Ｍを導出させる。その際、図５（ｂ）で示すように、複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡは同心に配置され、複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡはそれぞれ固有の円周上に等間隔に配置されている。金属溶湯槽２Ａの金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから導出される金属溶湯Ｍは、複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡで画定された領域を通って導出されるため、略円筒状の誘起体１Ａと金属溶湯槽２Ａの金属溶湯Ｍの湯面Ｍａの間には断面略円形の保持溶湯Ｍｂが形成されることとなる。

次に、図６（ａ）で示すように、誘起体１Ａを金属溶湯槽２Ａの湯面Ｍａから離間するように移動し、誘起体１Ａと金属溶湯槽２Ａの湯面Ｍａの間に形成される半凝固状態の保持溶湯Ｍｂを冷却手段３Ａを用いて凝固させて固化状態の金属溶湯Ｍｃを形成する。その際、金属溶湯Ｍの湯面Ｍａからの導出に同期して複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡをそれぞれ移動手段６Ａ（図４参照）を用いて移動させる。

本実施の形態１の製造装置１０Ａにおいては、図６（ｂ）で示すように、複数の外形規定部材４ａＡと複数の内形規定部材５ａＡの双方が径方向で大きくなる方向へ移動し、断面形状が略楕円形を呈するようになっている。また、一部の外形規定部材４ａＡの移動量はそれに対応する内形規定部材５ａＡの移動量よりも大きいため、周方向で厚みの異なる成形体が形成されるようになっている。

したがって、本実施の形態１の製造装置１０Ａによれば、図７で示すように、その先端部の断面形状が略円形状を呈する、その下端部の断面形状が略楕円形状を呈するとともに、その下端部の厚みが周方向で異なる実施の形態１の鋳造体Ｍｄが製造されることとなる。

［鋳造体とその製造装置の実施の形態２］
図８は、本発明の鋳造体の製造装置の実施の形態２を示す斜視図である。また、図９は、図８で示す製造装置を用いて金属溶湯槽から金属溶湯を導出した直後の状態を説明した図であって、図９（ａ）はその縦断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ２−Ａ２矢視図である。また、図１０は、図８で示す製造装置を用いて金属溶湯槽から導出された金属溶湯の一部を凝固させた状態を説明した図であって、図１０（ａ）はその縦断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ２−Ｂ２矢視図である。さらに、図１１は、図８で示す製造装置で製造される鋳造体の実施の形態２を示す斜視図である。

図８で示す実施の形態２の製造装置１０Ｂは、図４で示す実施の形態１の製造装置１０Ａに対して、鋳造体の外形を規定するための外形規定部材４ａＢの形態が相違しており、その他の構成はほぼ同様である。具体的には、外形規定部材４ａＢはそれぞれ矩形状の平板から構成されており、隣接する外形規定部材４ａＢ同士の一部が重畳して成形体の外周面の全体を当該外形規定部材４ａＢで規定できるようになっている。

図８で示す製造装置１０Ｂは、金属溶湯Ｍを貯留する金属溶湯槽２Ｂと、金属溶湯槽２Ｂの金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから導出された金属溶湯を凝固させる冷却手段３Ｂと、金属溶湯槽２Ｂの湯面Ｍａと冷却手段３Ｂによって金属溶湯Ｍが凝固される凝固領域の間の領域に配置され、鋳造体の外形を規定する複数の外形規定部材４ａＢからなる外形ユニット４Ｂと、この外形ユニット４Ｂよりも内側に配置されて鋳造体の内形を規定する複数の内形規定部材５ａＢからなる内形ユニット５Ｂと、金属溶湯の導出に従って複数の外形規定部材４ａＢと複数の内形規定部材５ａＢをそれぞれ別個に移動させる移動手段６Ｂと、を備えている。なお、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、複数の外形規定部材４ａＢと複数の内形規定部材５ａＢの一部について移動手段６Ｂとの接続状態を省略して示している。

ここで、本実施の形態２の製造装置１０Ｂにおいては、上記するように、外形ユニット４Ｂを構成する外形規定部材４ａＢが略矩形状の平板から構成されており、湯面Ｍａから導出された金属溶湯Ｍと平面的に接触するようになっている。また、内形ユニット５Ｂを構成する内形規定部材５ａＢの中心部にはリブを構成するための内形規定部材５ａＢ'が備えられている。外形ユニット４Ｂを構成する複数の外形規定部材４ａＢと内形ユニット５Ｂを構成する複数の内形規定部材５ａＢは、実施の形態１の製造装置１０Ａと同様に同心に配置され、複数の外形規定部材４ａＢと複数の内形規定部材５ａＢは金属溶湯Ｍの導出に従って同期して移動されるようになっている。なお、上記するように隣接する外形規定部材４ａＢ同士の一部は重畳して配置されているため、外形規定部材４ａＢが移動した際でも外形規定部材４ａＢで成形体の外周面の全体を当該規定できるようになっている。

図８で示す製造装置１０Ｂを用いて鋳造体を製造する方法について概説すると、まず、図９（ａ）で示すように、略六角形状の筒体にリブ形成用の連結部１Ｂ'が設けられた誘起体１Ｂを金属溶湯槽２Ｂに貯留した金属溶湯Ｍに接触させ、この誘起体１Ｂを金属溶湯槽２Ｂの金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから離間させて、金属溶湯槽２Ｂの湯面Ｍａから金属溶湯Ｍを導出させる。その際、図９（ｂ）で示すように、複数の外形規定部材４ａＢと複数の内形規定部材５ａＢ、５ａＢ'が配置され、金属溶湯槽２Ｂの金属溶湯Ｍの湯面Ｍａから導出される金属溶湯Ｍは、複数の外形規定部材４ａＢと複数の内形規定部材５ａＢで画定された領域と複数の内形規定部材５ａＢ'で画定される領域を通って導出されるため、誘起体１Ｂと金属溶湯槽２Ｂの金属溶湯Ｍの湯面Ｍａの間には断面略六角形状でリブ部を有する保持溶湯Ｍｂが形成されることとなる。

次に、図１０（ａ）で示すように、誘起体１Ｂを金属溶湯槽２Ｂの湯面Ｍａから離間するように移動し、誘起体１Ｂと金属溶湯槽２Ｂの湯面Ｍａの間に形成される半凝固状態の保持溶湯Ｍｂを冷却手段３Ｂを用いて凝固させて固化状態の金属溶湯Ｍｃを形成する。その際、金属溶湯Ｍの湯面Ｍａからの導出に同期して複数の外形規定部材４ａＢと複数の内形規定部材５ａＢ、５ａＢ'をそれぞれ移動手段６Ｂ（図８参照）を用いて移動させる。

本実施の形態２の製造装置１０Ｂにおいては、図１０（ｂ）で示すように、複数の外形規定部材４ａＢと複数の内形規定部材５ａＢの双方が径方向で大きくなる方向へ移動し、外周面の大きさが次第に大きくなるようになっている。また、複数の内形規定部材５ａＢよりも複数の外形規定部材４ａＢが大きく移動し、その厚みが次第に大きくなるようになっている。さらに、リブ部を形成するため複数の内形規定部材５ａＢ'は内側へ向かって移動し、リブ部の厚みが次第に薄くなるようになっている。

したがって、本実施の形態２の製造装置１０Ｂによれば、図１１で示すように、断面形状が略六角形状であって、その下端部にいくに従ってその厚みが大きくなると共に、その内部にリブ部が形成され、そのリブ部の厚みが下端部にいくに従って薄くなる実施の形態２の鋳造体Ｍｄ'が製造されることとなる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…誘起体、２…金属溶湯槽、３…冷却手段、４…外形ユニット、４ａ…外形規定部材、５…内形ユニット、５ａ…内形規定部材、Ｍ…金属溶湯、Ｍａ…湯面、Ｍｂ…保持溶湯、Ｍｃ…凝固状態の金属溶湯、Ｍｄ…鋳造体

Claims (12)

1. 金属溶湯槽の湯面から金属溶湯を導出させ、導出された金属溶湯を凝固させて鋳造体を成形する鋳造体の製造方法であって、
   金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、鋳造体の外形を規定するための複数の外形規定部材からなる外形ユニットを配置し、湯面から導出された金属溶湯を外形ユニットで画定される領域を通って導出させるとともに、金属溶湯の導出に従って前記複数の外形規定部材の少なくとも一つを移動させて鋳造体の外形を変更する鋳造体の製造方法。
2. 金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、前記外形ユニットよりも内側で鋳造体の内形を規定するための複数の内形規定部材からなる内形ユニットを配置し、湯面から導出された金属溶湯を外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出させるとともに、金属溶湯の導出に従って前記複数の内形規定部材の少なくとも一つを移動させて鋳造体の内形を変更する請求項１に記載の鋳造体の製造方法。
3. 複数の外形規定部材のうち隣接する外形規定部材同士を離間して配置する請求項１または２に記載の鋳造体の製造方法。
4. 複数の内形規定部材のうち隣接する内形規定部材同士を離間して配置する請求項２または請求項２に従属する請求項３に記載の鋳造体の製造方法。
5. 金属溶湯を貯留する金属溶湯槽と、
   金属溶湯槽の湯面から導出された金属溶湯を凝固させる冷却手段と、
   金属溶湯槽の湯面と冷却手段によって金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に配置され、鋳造体の外形を規定するための複数の外形規定部材からなる外形ユニットと、
   金属溶湯の導出に従って、前記複数の外形規定部材の少なくとも一つを移動させる移動手段と、を備えている鋳造体の製造装置。
6. 金属溶湯槽の湯面と冷却手段によって金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域であって前記外形ユニットよりも内側に配置され、鋳造体の内形を規定するための複数の内形規定部材からなる内形ユニットと、
   金属溶湯の導出に従って、前記複数の内形規定部材の少なくとも一つを移動させる移動手段と、を更に備えている請求項５に記載の鋳造体の製造装置。
7. 複数の外形規定部材のうち隣接する外形規定部材同士が離間して配置されている請求項５または６に記載の鋳造体の製造装置。
8. 複数の内形規定部材のうち隣接する内形規定部材同士が離間して配置されている請求項６または請求項６に従属する請求項７に記載の鋳造体の製造装置。
9. 複数の外形規定部材と複数の内形規定部材の少なくとも一方が、外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出される金属溶湯と線接触している請求項６に記載の鋳造体の製造装置。
10. 複数の外形規定部材と複数の内形規定部材の少なくとも一方が、外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出される金属溶湯と面接触している請求項６に記載の鋳造体の製造装置。
11. 金属溶湯槽の湯面から金属溶湯が導出され、導出された金属溶湯が凝固されて成形される鋳造体であって、
    金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、鋳造体の外形を規定するための複数の外形規定部材からなる外形ユニットが配置されており、
    湯面から導出された金属溶湯が外形ユニットで画定される領域を通って導出される際に、金属溶湯の導出に従って前記複数の外形規定部材の少なくとも一つが移動されることで外形が変更されて成形された鋳造体。
12. 金属溶湯槽の湯面と金属溶湯が凝固される凝固領域の間の領域に、前記外形ユニットよりも内側で鋳造体の内形を規定するための複数の内形規定部材からなる内形ユニットが配置されており、
    湯面から導出された金属溶湯が外形ユニットと内形ユニットで画定される領域を通って導出される際に、金属溶湯の導出に従って前記複数の内形規定部材の少なくとも一つが移動されることで内形が変更されて成形される請求項１１に記載の鋳造体。

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