JP5394796B2 - 連続鋳造用ホットトップ及び連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造用ホットトップ及びこの連続鋳造用ホットトップを用いた連続鋳造方法に関する。

連続鋳造において鋳造される鋳塊の品質向上のために樋から鋳造型へ溶湯を注入するための技術が提案されている（例えば特許文献１，２，３参照）。
特許文献１では、溶解炉と溶湯出口での溶湯湯面レベルを同一として、樋の開口部から左右にホットトップ鋳型上の全体に広く行き渡るように溶湯を注入している。

特許文献２では、延出部を有する鋳塊を半連続鋳造するにあたり、溶湯を鋳造型内と略同一湯面レベルで鋳型に注入し、この注入の際に溶湯整流板により、各延出部の延出方向に溶湯の流れを整流している。

特許文献３では、ホットトップを用いずに分配皿を鋳造型内に浮かべて樋から供給管を介して分配皿に溶湯を供給している。分配皿からはその吐出穴から溶湯が噴出して鋳造型に供給される。分配皿が供給管の流量調節弁の働きをして安定した供給量で鋳造型に溶湯が供給される。

特開平０６−２９２９４６号公報（第３−４頁、図２） 特開平０４−１８２０４６号公報（第４−５頁、図１） 特開平１１−１９７５５号公報（第３−４頁、図１）

しかし特許文献１では、樋の開口部からの溶湯の流れ自体は乱流を抑制して安定したものとなるかもしれないが、溶湯放出は鋳造型の中央部から全体に放射状になされている。このため、鋳造型内に放出された後に、鋳造型において広い領域を占める外周部の全体に溶湯の流れが至るまでには、時間がかかり溶湯流速も遅くなる。したがって環境に影響されて溶湯の冷却程度が大きくなったり、溶湯温度分布の不均一が生じやすくなり、連続鋳造型内にて温度不均一を招いて十分に高品質の鋳塊が製造できない。

特許文献２では、鋳造型の一点から各延出部への放射状になされる溶湯放出であることから、延出部の先端に溶湯の流れが至るまでには、鋳造型内を長距離流れることになる。このため、環境に影響されて溶湯の冷却程度が大きくなったり、溶湯温度分布の不均一が生じやすくなり、連続鋳造型内にて温度不均一を招いて十分に高品質の鋳塊が製造できない。

特許文献３では、供給量の自動調節が目的であり、鋳造型の一点から溶湯が放出されることには変わりはなく、鋳造型の外周部全体に溶湯の流れが至るまでには、時間がかかり溶湯流速も遅くなる。したがって環境に影響されて溶湯の冷却程度が大きくなったり、溶湯温度分布の不均一が生じやすくなり、連続鋳造型内にて温度不均一を招いて十分に高品質の鋳塊が製造できない。

本発明は、ホットトップから連続鋳造型内に溶湯を注入した場合に、連続鋳造型内にて温度不均一を招かない注入を可能とする連続鋳造用ホットトップ及び連続鋳造方法を提供するものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項１に記載の連続鋳造用ホットトップは、溶湯流下口から溶湯を連続鋳造型へ流下させることにより連続的に鋳造するためのホットトップであって、前記溶湯流下口は、前記連続鋳造型の開口に対して鉛直方向上側に設けられると共に、前記溶湯流下口の内周形状は前記連続鋳造型の開口の内周形状と略一致した形状であり、前記溶湯流下口の外周側には、該溶湯流下口へ溶湯を導入する溶湯導入空間が設けられ、該溶湯導入空間と前記溶湯流下口とは、前記溶湯流下口から前記連続鋳造型へ溶湯が流下することを堰きとめる堰によって隔てられていることを特徴とする。

溶湯導入空間と溶湯流下口との間に堰が形成されていることから、溶湯導入空間に導入された溶湯は、導入当初は堰により溶湯流下口から連続鋳造型へ流下されるのが阻止される。その後、更に溶湯が溶湯導入空間に流れ込み、溶湯湯面レベルが上昇すると、溶湯は堰から溢れるようになり、このことにより溢れた分の溶湯が連続鋳造型内に流下する。

したがって導入当初に溶湯は連続鋳造型へ流下せずにホットトップの温度を上昇させる役目を果たす。そして、後から流入した溶湯は十分な高温を維持したまま、堰から溢れて連続鋳造型へ注入されることになる。

しかも、溶湯流下口の内周形状は連続鋳造型の開口の内周形状と略一致した形状をしているため、堰から溢れて流下した溶湯は、連続鋳造型の全周に渡って円滑な流れとなって注入されることになり、同時に大量の溶湯が十分な高温状態を維持したままで連続鋳造型内に供給される。このことによりホットトップから連続鋳造型内に溶湯を注入した場合に、連続鋳造型内にて温度不均一を招くことがない。

請求項２に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項１に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入空間は前記溶湯流下口を囲む環状溝であることを特徴とする。

前記溶湯導入空間は溶湯流下口を囲む環状溝であることにより、溶湯導入初期において環状溝内に溶湯が蓄積することにより、溶湯流下口周辺部、特に堰の温度を効率的に高温化できる。

したがって後から溶湯が大量に流入しても十分な高温を維持したまま、堰から連続鋳造型内に流下させることが可能となる。
請求項３に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項１又は２に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入空間の底部は溶湯導入側を最高位置として溶湯導入側から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜されていることを特徴とする。

このように溶湯導入空間の底部に傾斜が設けられていることにより、導入された当初の溶湯は迅速に溶湯導入空間全体に流れることになり、溶湯導入空間全体を偏りなく迅速に高温化させることができる。

請求項４に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記堰の頂部は、水平に形成されていることを特徴とする。

このように堰の頂部が水平に形成されていることにより、堰から溢れる溶湯は、溶湯流下口のほぼ全周から同時に溢れて、全周からほぼ均一な流量にて連続鋳造型内に流れ込む。

このことによりホットトップから連続鋳造型内に溶湯を注入した場合に、連続鋳造型内にて温度不均一を招くことがない。
請求項５に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記堰の頂部は、溶湯導入側を最高位置として溶湯導入側から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜されていることを特徴とする。

このように堰の頂部が傾斜されていることにより、特に導入される溶湯の流れが速い場合には、溶湯湯面レベル自体に溶湯導入側から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜が生じる場合がある。この場合には堰の頂部も上述のごとく傾斜されていることにより、堰から溢れる溶湯は、より均一に、溶湯流下口の全周から溢れることになる。

このことによりホットトップから連続鋳造型内に溶湯を注入した場合に、連続鋳造型内での温度不均一を、より効果的に防止できる。
請求項６に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項１〜５のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入空間の底部は前記堰側を深くし前記堰から離れるにつれて浅くしていることを特徴とする。

このように堰と溶湯導入空間の底部との関係を形成することにより、溶湯導入初期に溶湯が堰側に集中して堰に沿って流れる。このため溶湯流下口周辺部、特に堰での温度を効率的に高温化できる。

したがって、後から溶湯が大量に流入しても、溶湯は十分な高温を維持したまま、堰から連続鋳造型内に流れ込み、連続鋳造型内での温度不均一を、より効果的に防止できる。
請求項７に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項１〜６のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入空間に開口して溶湯を導入する溶湯導入路と、前記溶湯導入空間に開口し、前記堰によって前記溶湯流下口から流下することを堰きとめられた前記溶湯導入空間内の溶湯が流れ込む溶湯排出路と、前記溶湯排出路を介して前記溶湯導入空間に接続され、前記溶湯排出路に流れ込んだ溶湯を蓄積する溶湯タンクとを備えたことを特徴とする。

このように溶湯排出路を設けることにより、溶湯導入路から導入された溶湯は、溶湯導入初期においては、堰から溢れない状態で溶湯導入空間内を流れて溶湯排出路から溶湯タンク内に流れる。この状態が、溶湯タンクと溶湯導入空間とに溶湯が溜まって溶湯湯面レベルが堰の頂部に至るまで継続する。そして上昇する溶湯湯面レベルが堰から溢れるようになり、このことにより溢れた分の溶湯が連続鋳造型内に流下する。

したがって導入当初、溶湯は流下せずにホットトップの温度を上昇させるが、溶湯タンクが存在する分、多量に溶湯が溶湯導入空間内に流れることになり、より十分かつ確実にホットトップの温度を上昇させることができる。

その後、溶湯は十分な高温を維持したまま、堰から溢れて連続鋳造型内に流れ込むことになる。このことによりホットトップから連続鋳造型内に溶湯を注入した場合に、連続鋳造型内に流れ込んだ溶湯の温度均一化を、より確実なものとすることができる。

請求項８に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項７に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯タンクの底部は前記溶湯導入空間の底部よりも低い位置に設定され、前記溶湯排出路の底部は前記溶湯タンクの底部と前記溶湯導入空間の底部とのいずれかと同じ位置、あるいは前記溶湯タンクと前記溶湯導入空間との底部同士を接続する傾斜状に設定されていることを特徴とする。

このように溶湯タンクの底部及び溶湯排出路の底部を設定することにより、溶湯導入初期においては溶湯導入空間には、より大量の溶湯が導入された後に堰から溢れることになる。したがって、より効果的にホットトップの温度を上昇させることができる。

請求項９に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項１〜６のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入空間に開口して溶湯を導入する溶湯導入路と、前記溶湯導入空間に開口し、前記堰によって前記溶湯流下口から流下することを堰きとめられた前記溶湯導入空間内の溶湯が流れ込む溶湯排出路と、前記溶湯排出路を開閉可能とする開閉部材とを備えたことを特徴とする。

このように開閉部材を設けても良い。溶湯導入当初、この開閉部材は溶湯排出路を開いた配置状態とされることにより、溶湯導入路から導入された溶湯は、堰から溢れない状態で溶湯導入空間内を流れて溶湯排出路から排出される。

その後、十分にホットトップが昇温した後に、開閉部材は溶湯排出路を閉じた配置状態とされる。このことにより排出が阻止された溶湯は、溶湯導入空間内に溜まりはじめる。そして溶湯湯面レベルが堰の頂部に至ると、溶湯が連続鋳造型内に流下しはじめる。

したがって導入当初にホットトップを昇温させるまでの期間を任意に設定でき、所望に応じた温度状態までホットトップの温度を上昇させることができるので、連続鋳造型内に流れ込む溶湯温度均一化のための作業を自由度の高いものとすることができる。

請求項１０に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項７〜９のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入路と前記溶湯排出路とは前記溶湯流下口を間にして対向する位置にて前記溶湯導入空間に開口していることを特徴とする。

このように溶湯導入路の開口位置と溶湯排出路の開口位置とが配置されていることにより、溶湯導入路から溶湯導入空間に導入された溶湯は溶湯流下口周りを満遍なく流れ、溶湯流下口周りを偏りなく昇温させることができる。

請求項１１に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記堰は、第１の堰を有し、前記第１の堰の内周側に所定間隔をおいて、前記第１の堰と略同一形状且つ前記第１の堰よりも縮径した第２の堰が形成されてなることを特徴とする。

堰が複数重なってなることにより、最も外周に設けられた堰から溶湯が最初に溢れる際、全周にて均一な流量が生じていなくても、該堰の内周側に設けられた堰にて均一化できる。

請求項１２に記載の連続鋳造用ホットトップは、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯流下口には中心に中子が配置されていることを特徴とする。

このように中子が用いられる連続鋳造型では、通常、その内径が大きくなる傾向があり、又、中空の鋳塊ができることから、品質向上のためには、尚更、全周に渡り均一な温度管理が重要である。

このような連続鋳造型でも、前述したごとくホットトップから連続鋳造型内に溶湯を注入した場合に、連続鋳造型内にて温度不均一を招くことがない。
請求項１３に記載の連続鋳造方法は、連続鋳造型の上方に配置した請求項１〜１２のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップの前記溶湯導入空間に溶湯を導入し、前記堰の外側を溶湯にて満たす鋳造予備工程と、この鋳造予備工程の後に、更に溶湯を前記溶湯導入空間に導入することにより、前記堰の外側に満たされた溶湯を前記堰から連続的に溢れさせて連続鋳造型へ流下させる溶湯流下工程とを実行することを特徴とする。

この連続鋳造方法では、前述した各請求項のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップを用いて、鋳造予備工程と溶湯流下工程とを実行している。このことによりホットトップから連続鋳造型内に溶湯を注入した場合に連続鋳造型内にて温度不均一を招くことがなく、高品質な鋳塊を得ることができる。

実施の形態１の連続鋳造用ホットトップの斜視図。 実施の形態１の連続鋳造用ホットトップの平面図。 図２におけるＡ−Ａ断面図。 実施の形態１の連続鋳造用ホットトップへの溶湯導入状態説明図。 実施の形態２の連続鋳造用ホットトップの縦断面図。 実施の形態３の連続鋳造用ホットトップの斜視図。 実施の形態３の連続鋳造用ホットトップの縦断面図。 実施の形態４の連続鋳造用ホットトップの斜視図。 実施の形態４の連続鋳造用ホットトップの平面図。 実施の形態４の連続鋳造用ホットトップへの溶湯導入状態説明図。 実施の形態５の連続鋳造用ホットトップの構成とこれを用いた連続鋳造作業の説明図。 他の実施の形態の連続鋳造用ホットトップの平面図。 他の実施の形態の連続鋳造用ホットトップの平面図。 他の実施の形態の連続鋳造用ホットトップの縦断面図。 他の実施の形態の連続鋳造用ホットトップの平面図。

［実施の形態１］
図１は連続鋳造用ホットトップ２の斜視図を示している。尚、連続鋳造用ホットトップ２は連続鋳造型４上に取り付けた状態で示している。図２は平面図、図３はそのＡ−Ａ断面図である。

連続鋳造用ホットトップ２は断熱材から形成されているものである。この連続鋳造用ホットトップ２は、中央部に溶湯流下口６が形成されている。図では溶湯流下口６の中央に、連続鋳造型４に付属する中子８が上方から吊られた状態で配置されている。この溶湯流下口６から流下する溶湯が連続鋳造型４に供給されて、金属製の連続鋳造型４とその中子８との間の円筒空間１０にて所望の円筒形に成形された後、冷却水路４ａから供給される冷却水にて冷却されることにより、円筒形の鋳塊が連続的に鋳造される。ここで溶湯流下口６の内周形状は、連続鋳造型４の円筒空間１０部分の内周形状と略一致している。尚、これらの内周形状同士の一致は必要なく、連続鋳造型４の円筒空間１０部分の内周形状に対して溶湯流下口６の内周形状が沿ったものであれば、溶湯流下口６の内周形状が、連続鋳造型４の円筒空間１０部分の内周形状よりも少し径が大きくても、あるいは少し小さくても良い。

連続鋳造用ホットトップ２には溶解炉から樋を介して溶湯が供給される。ここでは例えばアルミニウム合金の溶湯が供給される。樋からは連続鋳造用ホットトップ２にて溝状に形成された溶湯導入路１２へ溶湯が供給される。

溶湯導入路１２から、溶湯は連続鋳造用ホットトップ２の中央にて溶湯流下口６を囲んで設けられている溶湯導入空間としての環状溝１４に導入される。環状溝１４と溶湯流下口６との間には堰１６が形成されているので、溶湯湯面レベルが低い状態、すなわち環状溝１４内に蓄積された溶湯量が少ない間は、溶湯は堰１６を越えて溶湯流下口６側に流れることはない。

したがって導入初期においては溶湯は環状溝１４内を左右に分岐して流れ、溶湯流下口６を間にして溶湯導入路１２とは対向する側に形成されている溶湯排出路１８にて合流して、ここから溶湯排出路１８を介して環状溝１４に接続されている溶湯タンク２０内へ流れ込む。この状態を図４の(ａ)に示す。

図４の(ａ)に示したごとく溶湯導入路１２から導入された溶湯Ｍは、環状溝１４、溶湯排出路１８を介して溶湯タンク２０内の空間２０ａに貯留され、溶湯導入路１２からの溶湯導入が継続すると、溶湯タンク２０も含めた溶湯導入路１２、環状溝１４、溶湯排出路１８全体の溶湯湯面レベルが上昇する。この間に、溶湯Ｍの熱量により連続鋳造用ホットトップ２が昇温する。特に環状溝１４により溶湯流下口６周りに溶湯Ｍが常に流れることで、堰１６等の溶湯流下口６周りが高温となる。作業工程としては、溶湯導入路１２からの溶湯Ｍの導入開始から、ここまでの工程が鋳造予備工程に相当する。

その後、溶湯Ｍの蓄積が進み、図４の(ｂ)に示すごとく全周が水平に形成された堰１６の頂部１６ａに溶湯湯面レベルが到達すると、次に図４の(ｃ)に示すごとく、溶湯Ｍは堰１６を越えて、連続鋳造型４側へ流下する。このことにより溶湯は円筒空間１０を流れて冷却水にて冷却される。連続鋳造型４の下側から鋳塊が引き下げられることにより円筒状の鋳塊が連続的に鋳造される。作業としては、堰１６から溶湯Ｍを連続的に溢れさせて連続鋳造型４側へ流下させる工程が溶湯流下工程に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．環状溝１４と溶湯流下口６との間に形成された堰１６により、環状溝１４に導入された溶湯は、導入当初は溶湯流下口６から連続鋳造型４側へ流下されるのが阻止される。しかも溶湯タンク２０の存在により溶湯排出路１８を介して溶湯タンク２０内の空間２０ａにも溶湯が流れ込む。このため、導入当初は、環状溝１４に流れ込んだ溶湯は溶湯タンク２０側に排出されると共に、溶湯湯面レベル上昇速度が抑制されて、連続鋳造型４側への注入阻止がしばらく継続する。

その後、溶湯湯面レベルが堰１６の頂部１６ａに到達すると、溶湯は堰１６から溢れるようになり、このことにより溢れた分の溶湯が連続鋳造型４側に流下する。
したがって導入当初の溶湯は流下せずに環状溝１４内を流れることにより連続鋳造用ホットトップ２、特に堰１６の温度を効率的に上昇させる。このことにより、後から流入した溶湯は十分な高温を維持したまま、堰１６から溢れて連続鋳造型４内に流れ込むことになる。

しかも、溶湯流下口６の内周形状は連続鋳造型４の内周形状に沿った形状、ここでは両者は略一致した形状をしているため、堰１６から溢れて流下した溶湯は、連続鋳造型４の全周に渡って特に円滑な流れとなって円筒空間１０に注入され、高温状態を十分に維持した溶湯が連続鋳造型４内に供給される。

このことにより連続鋳造用ホットトップ２から連続鋳造型４内に溶湯を注入した場合に、連続鋳造型４内にて温度不均一を招くことがない。したがって表面性状や内部性状が均一となり、十分に高品質の円筒状の鋳塊を製造できる。

（ロ）．溶湯導入路１２と溶湯排出路１８とは溶湯流下口６を間にして対向する位置に配置されている。このことにより、溶湯導入路１２から環状溝１４に導入された溶湯が溶湯流下口６の周りを満遍なく流れ、溶湯流下口６の周りを偏りなく昇温させることができる。

（ハ）．本実施の形態では連続鋳造型４に中子８が用いられていることから、連続鋳造型４の内径が大きくなる傾向にあると共に、更に中空、ここでは円筒状に鋳塊を製造することになるが、前述したごとくの効果により、全周に渡り均一な温度管理が十分に行われるので、高品質の鋳塊が得られる。

［実施の形態２］
前記実施の形態１では溶湯導入路、環状溝、溶湯排出路及び溶湯タンク内の底部は、個々に水平面であり、全体としても一連の水平面であった。本実施の形態では図５に示すごとくこれらの底部を傾斜面としたり、段差を設けたりしている。

図５の(ａ)に示す連続鋳造用ホットトップ５２は、環状溝５４の底部５４ａは溶湯導入路５６側を最高位置として溶湯導入路５６から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜されている。

このことにより矢線のごとく溶湯導入路５６から導入された溶湯は環状溝５４内を迅速に流れて溶湯排出路５８に到達し、更にその勢いで矢線のごとく溶湯タンク６０内の空間６０ａに流入する。

その後、更に溶湯導入路５６からの溶湯の導入が継続して、溶湯湯面レベルが堰６２の頂部６２ａに達して、更に越えると、溶湯は連続鋳造型側に流下して連続鋳造が開始される。

このような図５の(ａ)の構成では、導入された当初の溶湯は迅速に環状溝５４全体に流れて行き渡ることになり、環状溝５４全体を迅速に偏りなく高温化させてから連続鋳造を開始させることができる。

図５の(ｂ)に示す連続鋳造用ホットトップ７２は、溶湯導入路７４、環状溝７６及び溶湯排出路７８の底部７４ａ，７６ａ，７８ａはそれぞれ水平であり、全体としても同一水平面である。溶湯タンク８０の底部８０ａは水平面であるが、溶湯導入路７４、環状溝７６及び溶湯排出路７８の底部７４ａ，７６ａ，７８ａよりも一段低い位置に形成されている。

このことにより溶湯導入路７４から導入された溶湯は、前記実施の形態１の場合に比較して、溶湯タンク８０の底部８０ａが他の底部７４ａ，７６ａ，７８ａより低い分の容積差だけ、余計に溶湯が導入された後に、溶湯湯面レベルが堰８２の頂部８２ａに達する。そしてこれを越えることにより、連続鋳造型側に流下して連続鋳造が開始される。

このような図５の(ｂ)の構成では、何らかの制約で溶湯導入路７４、環状溝７６及び溶湯排出路７８側を浅く形成する必要があったとしても、溶湯タンク８０側の底部８０ａ位置調節により、環状溝７６内に十分に溶湯を流した後に、溶湯に堰８２を越えさせて連続鋳造を開始させることができる。このことにより環状溝７６全体を迅速に偏りなく高温化させてから連続鋳造を開始させることができる。

図５の(ｃ)に示す連続鋳造用ホットトップ９２は、環状溝９４の底部９４ａは溶湯導入路９６側を最高位置として溶湯導入路９６から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜されている点は、図５の(ａ)と同じである。

異なるのは、堰９８の頂部９８ａも環状溝９４の底部９４ａと同じく、溶湯導入路９６側を最高位置として溶湯導入路９６から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜されている点である。ただし頂部９８ａの傾きは底部９４ａと同じとは限らない。

このことにより矢線のごとく溶湯導入路９６から導入された溶湯は環状溝９４内を迅速に流れて溶湯排出路１００に到達し、更にその勢いで矢線のごとく溶湯タンク１０２内の空間１０２ａに流入する。このことにより導入された当初の溶湯は迅速に環状溝９４全体に流れることになり、環状溝９４全体を迅速に偏りなく高温化させることができる点については図５の(ａ)と同じである。

ただし溶湯導入路９６から導入された溶湯の流速が高くて堰９８に衝突することにより、環状溝９４内において溶湯導入路９６側の溶湯湯面レベルが高くなって、溶湯導入路９６側と溶湯排出路１００側とで溶湯湯面レベルが傾く場合がある。あるいは溶湯の流動性が低くて溶湯導入路９６側の溶湯湯面レベルが高くなり、同様に溶湯湯面レベルが傾く場合がある。

図５の(ｃ)では、溶湯湯面レベルの傾きに、堰９８の頂部９８ａが対応するように傾けられていることから、堰９８を乗り越えて溶湯流下口１０４へ溶湯が流下する際には、溶湯流下口１０４の全周にて均一な量で溶湯流下が行われる。このことにより、より高品質の鋳塊が得られる。

［実施の形態３］
本実施の形態の連続鋳造用ホットトップ２０２を図６の斜視図に示す。図７はその縦断面図である。尚、図６では中子２０８を取り付ける前の状態で示している。

前記実施の形態１とは、環状溝２１４の底部２１４ａが堰２１６側を深くし堰２１６から離れるにつれて浅くしている点が異なる。他の構成は前記実施の形態１と同じである。
図７の断面図に矢線にて示したごとく、溶湯が溶湯導入路２１２から環状溝２１４へ導入されると、導入初期においては、環状溝２１４の底部２１４ａにて深い側である堰２１６側に偏って流れ、そして溶湯排出路２１８を介して溶湯タンク２２０内の空間２２０ａ側へ排出される。

その後、溶湯タンク２２０内の空間２２０ａを含めて環状溝２１４内の溶湯湯面レベルが上昇し、堰２１６の頂部２１６ａを越えると、溶湯流下口２０６の全周から連続鋳造型２０４側へ流下する。

このように本実施の形態の連続鋳造用ホットトップ２０２が構成されていることにより、前記実施の形態１の効果を生じると共に、特に溶湯導入初期において、早期に堰２１６側が昇温し、溶湯導入開始時の供給速度上昇を高くでき、より効率的な連続鋳造が可能となる。

［実施の形態４］
本実施の形態の連続鋳造用ホットトップ２５２では、図８の斜視図、図９の平面図に示すごとく、第１堰２６６の内側に第２堰２６７が存在している点が前記実施の形態１と異なる。他の構成は前記実施の形態１と同じである。

このため、溶湯導入初期においては図９に矢線で示したごとく、溶湯は、溶湯導入路２６２から環状溝２６４に流れ込み、更に第１堰２６６の周りを回って、溶湯排出路２６８を介して溶湯タンク２７０内の空間２７０ａに流れ込む。

したがって溶湯導入初期においては、溶湯湯面レベルは図１０の(ａ)の縦断面図（図９のＢ−Ｂ断面）に示すごとくとなり、第１堰２６６と第２堰２６７との間の空間、及び溶湯流下口２５６に流れ込むことはない。

更に、溶湯が溶湯導入路２６２から導入されて溶湯湯面レベルが上昇し、第１堰２６６の頂部２６６ａを越えると、溶湯は、図１０の(ｂ)に示すごとく、第１堰２６６と第２堰２６７との間の空間に流れ込む。

そしてこのように溶湯が第１堰２６６と第２堰２６７との間の空間に流れ込む状態が継続した後に、図１０の(ｃ)に示したごとく第２堰２６７の頂部２６７ａを溶湯湯面レベルが越えると、溶湯流下口２５６への溶湯流下が生じて、中子２５８を有する連続鋳造型２５４での連続鋳造が開始される。

以上説明した本実施の形態４によれば、前記実施の形態１の効果を生じると共に、第１堰２６６と第２堰２６７とで堰が複数、ここでは二重に設けられていることにより、第１堰２６６の頂部２６６ａを越える際の溶湯の分布が全周において均一でなく偏っていたとしても、第１堰２６６と第２堰２６７との間の空間にて、その偏りが抑制される。このことにより水平である内側の第２堰２６７の頂部２６７ａを溶湯が乗り越える際には、全周にて溶湯が均一な流量にて溶湯流下口２５６内に流下するようになる。

このことにより連続鋳造型２５４内での温度均一性を更に高めることができ、より高品質の円筒状の鋳塊を製造できる。
［実施の形態５］
本実施の形態の連続鋳造用ホットトップ３０２は、図１１の(ａ)の斜視図に示すごとくであり、前記実施の形態１と異なり、連続鋳造用ホットトップ３０２には溶湯タンクは設けていない。溶湯導入初期においては、溶湯導入路３１２から導入された溶湯は、堰３１６周りの環状溝３１４を周って、溶湯排出路３１８から直ちに連続鋳造用ホットトップ３０２外に排出される。すなわち連続鋳造用ホットトップ３０２内を暖めて自身は低温化した溶湯は連続鋳造用ホットトップ３０２外に排出される。

その後、溶湯排出路３１８の途中にて両側壁から突出状に形成された突出部３１８ａに対して、その上流側に開閉部材３１９が配置される。このことにより溶湯排出路３１８が開放状態から閉塞状態となる。

この溶湯排出路３１８の閉塞により溶湯の排出が阻止されることから、次第に溶湯湯面レベルが上昇する。そして堰３１６の頂部３１６ａを破線の矢線で示すごとく溶湯が乗り越える。このことにより溶湯流下口３０６へ溶湯が流下して、連続鋳造型３０４での連続鋳造が開始される。

以上説明した本実施の形態５によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．環状溝３１４と溶湯流下口３０６との間に形成された堰３１６による堰き止め効果、及び溶湯排出路３１８からの溶湯排出により、溶湯導入当初は、環状溝３１４に導入された溶湯は、溶湯流下口３０６から連続鋳造型３０４側へ流下されるのが阻止される。したがって導入当初、溶湯は流下せずに環状溝３１４内を流れる間に、連続鋳造用ホットトップ３０２、特に堰３１６の温度を効率的に上昇させることができる。この昇温期間を、開閉部材３１９による溶湯排出路３１８の閉塞タイミングにより任意に設定できるので、連続鋳造型３０４内に流下する溶湯温度均一化のための作業を自由度の高いものとすることができる。

任意の昇温期間後に開閉部材３１９にて溶湯排出路３１８を閉じると、その後に導入された溶湯は高温を十分に維持したまま、堰３１６から溢れて連続鋳造型３０４側に流下することになり、連続鋳造型３０４の全周に渡って円滑な流れとなって注入されることになる。

このことにより連続鋳造用ホットトップ３０２から連続鋳造型３０４内に溶湯を注入した場合に、連続鋳造型３０４内にて温度不均一を招くことがない。したがって表面性状や内部性状が均一となり、十分に高品質の円筒状の鋳塊を製造できる。

（ロ）．前記実施の形態１の（ロ）、（ハ）の効果を生じる。
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記各実施の形態においては、溶湯導入路や溶湯排出路は一定幅に形成されていたが、これ以外に図１２に示す連続鋳造用ホットトップ３５２のごとくとしても良い。この連続鋳造用ホットトップ３５２は、溶湯導入路３６２において環状溝３６４に接続する部分が次第に拡大しており、角を形成せずに滑らかに溶湯導入路３６２と環状溝３６４とが接続されている。このことにより溶湯導入路３６２から導入される溶湯は乱流を生じることなく円滑に環状溝３６４に流れ込み、更に堰３６６に対する溶湯の正面からの衝突を弱めることができる。このことにより溶湯導入路３６２側の堰３６６から導入初期に溶湯が乗り越えたり、その後、全周にて乗り越える際に溶湯量が部分的に偏ったりすることが無くなり、連続鋳造型３５４内にて溶湯温度の不均一を招くことがなく、十分に高品質の鋳塊を連続鋳造できる。

図１２では更に溶湯排出路３６８についても環状溝３６４との接続部分は角を形成せずに滑らかに環状溝３６４と接続されている。このことにより環状溝３６４から溶湯排出路３６８を介して溶湯タンク３７０内の空間３７０ａへ、溶湯は円滑に排出され、環状溝３６４から溶湯排出路３６８に集合して流れ込む部分で溶湯同士の衝突を弱めることができる。このことにより溶湯排出路３６８側の堰３６６から導入初期に溶湯が乗り越えて溶湯流下口３５６から流下したり、その後、全周にて乗り越える際に溶湯量が部分的に偏ったりすることが無くなり、連続鋳造型３５４内にて溶湯温度の不均一を招くことがなく、十分に高品質の鋳塊を連続鋳造できる。

（ｂ）．前記各実施の形態においては、溶湯導入路や溶湯排出路は各１本であったが、複数本でも良い。図１３の平面図で示す連続鋳造用ホットトップ４０２では、各２本の溶湯導入路４１２，４１３及び溶湯排出路４１８，４１９を形成している例を示している。尚、２本の溶湯排出路４１８，４１９に対応させて、空間４２０ａ，４２１ａを有する溶湯タンク４２０，４２１も２つ形成されている。

図１３では２本の溶湯導入路４１２，４１３は溶湯流下口４０６を中心として１８０度の位置で対向した配置とされ、更に２本の溶湯排出路４１８，４１９についても、溶湯導入路４１２，４１３とは９０度位相をずらして、溶湯流下口４０６を中心として１８０度の位置で対向した配置とされている。

このように溶湯導入路４１２，４１３が複数本であることにより、環状溝４１４へ導入される溶湯を分散することで円滑な導入がなされる。更に溶湯排出路４１８，４１９が複数本であることにより、環状溝４１４から排出される溶湯を分散することで円滑な排出ができる。このことにより溶湯導入路４１２，４１３や溶湯排出路４１８，４１９側の堰４１６から導入初期に溶湯が溶湯流下口４０６から流下したり、量的に偏って流下したりすることが防止されて、連続鋳造型４０４内にて溶湯温度の不均一を招くことがなく、十分に高品質の鋳塊を連続鋳造できる。

（ｃ）．前記各実施の形態においては、堰は一定厚の壁状に形成されていたが、図１４の(ａ)に示すごとく、堰４６６の内周面４６６ａについて頂部４６６ｂの部分にＲを形成しても良い。このことにより破線で示す矢線のごとく環状溝４６４から溢れて溶湯流下口４５６に流下する際に、堰４６６の内周面４６６ａに沿って溶湯が円滑に流れ、空気を巻き込むのが防止される。このことにより溶湯流下口４５６において部分的に流下量が偏って連続鋳造型内にて溶湯温度に不均一を招くことがなく、十分に高品質の鋳塊を連続鋳造できる。

図１４の(ｂ)の堰５１６では、更に頂部５１６ｂには外周面５１６ｃに返し５１６ｄが形成されている。このことにより矢線で示すごとく、溶湯導入路５１２から流入して外周面５１６ｃに衝突する溶湯は、返し５１６ｄにより溶湯導入路５１２側に返されて左右に流れるので、溶湯導入路５１２側で溶湯湯面レベルが部分的に高くなるのを防止できる。このことにより、溶湯流下口５０６において部分的に流下量が偏って連続鋳造型内にて溶湯温度の不均一を招くことが、より効果的に防止されて、より高品質の鋳塊を連続鋳造できる。

（ｄ）．前記各実施の形態においては、円筒形の鋳塊を形成する場合の連続鋳造用ホットトップを示したが、これ以外の形状の鋳塊を連続鋳造する場合にも本発明を適用できる。図１５は断面十字状の鋳塊を形成する連続鋳造型６０４に配置された連続鋳造用ホットトップ６０２の例を示している。ここでは鋳塊は中実状態で形成するので中子は用いられていないが、中子を用いて中空にするものでも良い。

溶湯流下口６０６の内周形状は、連続鋳造型６０４の内周形状に沿った形状であると共に、溶湯流下口６０６の外周側には十字環状の溶湯導入空間６１４が設けられ、この溶湯導入空間６１４と溶湯流下口６０６との間には、十字環状の堰６１６が形成されている。

溶湯導入路６１２から溶湯が導入されると、導入初期には溶湯湯面レベルは堰６１６を越えることはなく、溶湯は、堰６１６の外周側の溶湯導入空間６１４を流れて、溶湯排出路６１８を介して溶湯タンク６２０内の空間６２０ａに流れ込む。

その後、溶湯湯面レベルが上昇すると溶湯流下口６０６の周りから堰６１６を乗り越えて溶湯が溶湯流下口６０６へ流下する。このことにより連続鋳造型６０４にて断面十字状の鋳塊が連続鋳造される。

したがって導入当初、溶湯は流下せずに連続鋳造用ホットトップ６０２の温度を上昇させる。そして、後から流入した溶湯は高温を十分に維持したまま、堰６１６から溢れて連続鋳造型６０４内に流れ込むことになる。しかも、溶湯流下口６０６の内周形状は連続鋳造型６０４の内周形状に沿った形状をしているため、堰６１６から溢れて流下した溶湯は、連続鋳造型６０４の全周に渡って円滑な流れとなって注入されることになり、高温状態を十分に維持した溶湯が連続鋳造型６０４内に供給される。

このように鋳造目的である鋳塊の断面形状に対応させた溶湯流下口６０６の形状が複雑であっても、連続鋳造用ホットトップ６０２から連続鋳造型６０４内に溶湯を注入した場合に、連続鋳造型６０４内にて溶湯温度の不均一を招くことがない。

（ｅ）．前記実施の形態１〜５は中子のないものでも適用できる。
（ｆ）．前記各実施の形態では、溶湯排出路を設けて溶湯導入初期については、溶湯を溶湯導入空間（環状溝）から全部あるいは部分的に排出していたが、溶湯排出路を設けなくても良い。この場合には、導入初期は溶湯導入空間（環状溝）内に蓄積される溶湯により堰が昇温し、その後に、溶湯が堰を乗り越えることになり、連続鋳造型の全周に渡って円滑な流れとなって高温の溶湯が注入されることになる。したがって連続鋳造型内にて温度不均一を招くことがない。

（ｇ）．前記各実施の形態において、溶湯導入空間は一定幅の溝状としたが、幅は溶湯の流れの程度に応じて変化させても良い。又、溶湯タンクを形成せずに、溶湯導入空間を連続鋳造用ホットトップ内でできるだけ拡大することにより、溶湯タンクの代わりとしても良い。

２…連続鋳造用ホットトップ、４…連続鋳造型、４ａ…冷却水路、６…溶湯流下口、８…中子、１０…円筒空間、１２…溶湯導入路、１４…環状溝、１６…堰、１６ａ…頂部、１８…溶湯排出路、２０…溶湯タンク、２０ａ…空間、５２…連続鋳造用ホットトップ、５４…環状溝、５４ａ…底部、５６…溶湯導入路、５８…溶湯排出路、６０…溶湯タンク、６０ａ…空間、６２…堰、６２ａ…頂部、７２…連続鋳造用ホットトップ、７４…溶湯導入路、７４ａ，７６ａ，７８ａ…底部、７６…環状溝、７８…溶湯排出路、８０…溶湯タンク、８０ａ…底部、８２…堰、８２ａ…頂部、９２…連続鋳造用ホットトップ、９４…環状溝、９４ａ…底部、９６…溶湯導入路、９８…堰、９８ａ…頂部、１００…溶湯排出路、１０２…溶湯タンク、１０２ａ…空間、１０４…溶湯流下口、２０２…連続鋳造用ホットトップ、２０４…連続鋳造型、２０６…溶湯流下口、２０８…中子、２１２…溶湯導入路、２１４…環状溝、２１４ａ…底部、２１６…堰、２１６ａ…頂部、２１８…溶湯排出路、２２０…溶湯タンク、２２０ａ…空間、２５２…連続鋳造用ホットトップ、２５４…連続鋳造型、２５６…溶湯流下口、２５８…中子、２６２…溶湯導入路、２６４…環状溝、２６６…第１堰、２６７…第２堰、２６６ａ，２６７ａ…頂部、２６８…溶湯排出路、２７０…溶湯タンク、２７０ａ…空間、３０２…連続鋳造用ホットトップ、３０４…連続鋳造型、３０６…溶湯流下口、３１２…溶湯導入路、３１４…環状溝、３１６…堰、３１６ａ…頂部、３１８…溶湯排出路、３１８ａ…突出部、３１９…開閉部材、３５２…連続鋳造用ホットトップ、３５４…連続鋳造型、３５６…溶湯流下口、３６２…溶湯導入路、３６４…環状溝、３６６…堰、３６８…溶湯排出路、３７０…溶湯タンク、３７０ａ…空間、４０２…連続鋳造用ホットトップ、４０４…連続鋳造型、４０６…溶湯流下口、４１２，４１３…溶湯導入路、４１４…環状溝、４１６…堰、４１８，４１９…溶湯排出路、４２０，４２１…溶湯タンク、４２０ａ，４２１ａ…空間、４５６…溶湯流下口、４６４…環状溝、４６６…堰、４６６ａ…内周面、４６６ｂ…頂部、５０６…溶湯流下口、５１２…溶湯導入路、５１６…堰、５１６ｂ…頂部、５１６ｃ…外周面、５１６ｄ…返し、６０２…連続鋳造用ホットトップ、６０４…連続鋳造型、６０６…溶湯流下口、６１２…溶湯導入路、６１４…溶湯導入空間、６１６…堰、６１８…溶湯排出路、６２０…溶湯タンク、６２０ａ…空間、Ｍ…溶湯。

Claims (13)

1. 溶湯流下口から溶湯を連続鋳造型へ流下させることにより連続的に鋳造するためのホットトップであって、
   前記溶湯流下口は、前記連続鋳造型の開口に対して鉛直方向上側に設けられると共に、前記溶湯流下口の内周形状は前記連続鋳造型の開口の内周形状と略一致した形状であり、前記溶湯流下口の外周側には、該溶湯流下口へ溶湯を導入する溶湯導入空間が設けられ、該溶湯導入空間と前記溶湯流下口とは、前記溶湯流下口から前記連続鋳造型へ溶湯が流下することを堰きとめる堰によって隔てられていることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
2. 請求項１に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入空間は前記溶湯流下口を囲む環状溝であることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
3. 請求項１又は２に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入空間の底部は溶湯導入側を最高位置として溶湯導入側から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜されていることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記堰の頂部は、水平に形成されていることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記堰の頂部は、溶湯導入側を最高位置として溶湯導入側から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜されていることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入空間の底部は前記堰側を深くし前記堰から離れるにつれて浅くしていることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、
   前記溶湯導入空間に開口して溶湯を導入する溶湯導入路と、
   前記溶湯導入空間に開口し、前記堰によって前記溶湯流下口から流下することを堰きとめられた前記溶湯導入空間内の溶湯が流れ込む溶湯排出路と、
   前記溶湯排出路を介して前記溶湯導入空間に接続され、前記溶湯排出路に流れ込んだ溶湯を蓄積する溶湯タンクと、
   を備えたことを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
8. 請求項７に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯タンクの底部は前記溶湯導入空間の底部よりも低い位置に設定され、前記溶湯排出路の底部は前記溶湯タンクの底部と前記溶湯導入空間の底部とのいずれかと同じ位置、あるいは前記溶湯タンクと前記溶湯導入空間との底部同士を接続する傾斜状に設定されていることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、
   前記溶湯導入空間に開口して溶湯を導入する溶湯導入路と、
   前記溶湯導入空間に開口し、前記堰によって前記溶湯流下口から流下することを堰きとめられた前記溶湯導入空間内の溶湯が流れ込む溶湯排出路と、
   前記溶湯排出路を開閉可能とする開閉部材と、
   を備えたことを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
10. 請求項７〜９のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯導入路と前記溶湯排出路とは前記溶湯流下口を間にして対向する位置にて前記溶湯導入空間に開口していることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記堰は、第１の堰を有し、前記第１の堰の内周側に所定間隔をおいて、前記第１の堰と略同一形状且つ前記第１の堰よりも縮径した第２の堰が形成されてなることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップにおいて、前記溶湯流下口には中心に中子が配置されていることを特徴とする連続鋳造用ホットトップ。
13. 連続鋳造型の上方に配置した請求項１〜１２のいずれか一項に記載の連続鋳造用ホットトップの前記溶湯導入空間に溶湯を導入し、前記堰の外側を溶湯にて満たす鋳造予備工程と、
    この鋳造予備工程の後に、更に溶湯を前記溶湯導入空間に導入することにより、前記堰の外側に満たされた溶湯を前記堰から連続的に溢れさせて連続鋳造型へ流下させる溶湯流下工程とを実行することを特徴とする連続鋳造方法。

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