JP7155045B2 - 金属の連続鋳造棒の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えばアルミニウム等の金属の連続鋳造材を製造するための金属の連続鋳造棒の製造方法および製造装置に関する。

なお、本明細書および特許請求の範囲において、特に明示した場合を除き、「アルミニウム（Ａｌ）」という用語は、アルミニウム合金（Ａｌ合金）を含む意味で用いられ、「連続鋳造」という用語は、半連続鋳造を含む意味で用いられている。

アルミニウム材料を基にした各種のアルミニウム製品において、バラツキが少なく高品質、高強度が要求される製品に対しては、鍛造加工による鍛造製品、圧延加工による圧延製品、押出加工による押出製品が多く用いられている。これらの加工の材料となる鍛造材料、圧延材料、押出材料は一般に、アルミニウムの連続鋳造によって得られる連続鋳造材を基に製作されている。

連続鋳造材を製作するための製造装置（連続鋳造装置）としては例えば、下記特許文献１，２に示すように、鋳造方向が垂直下向きの竪型連続鋳造装置が周知である。この竪型連続鋳造装置においては、溶湯が鋳型を通って外周面が凝固した鋳塊に対し、鋳型直下で鋳塊の全周から冷却液（冷却媒体）としての冷却水が噴射されることにより、鋳塊全域が急速に冷却されるようになっている。

従来、鋳塊を冷却するための冷却水の噴射方式としては同文献１，２に示すように、鋳塊の外周に設けられたスリット状または円孔状の冷却水噴出口から冷却水を噴射する方式が一般的である。

このようなアルミニウムの連続鋳造において鋳塊を冷却する工程は、非常に重要な工程であり、鋳塊の全周からバランス良く鋳塊内部（中心部）まで急冷凝固されることによって、鋳塊組織を良好な状態に制御できて、鋳塊全域において、材料結晶組織や、晶出および析出物挙動が同等となり、バラツキのない良好な鋳塊組織を有する高品質な連続鋳造材を製作することができる。

特開２００４－２３６５５９号公報 特開２００２－９６８２号公報

ところで、従来のアルミニウムの連続鋳造方法においては生産効率の向上等を目的として、多数の鋳型が並列に配置され、各鋳型を溶湯がそれぞれ通過することにより、多数本の連続鋳造棒が同時並列で連続鋳造されるようにした、いわゆる多連式の連続鋳造が多く採用されている。このような多連式の連続鋳造においては、隣合う連続鋳造棒間において互いに熱による影響を受けて、連続鋳造棒の外周面が複雑な温度分布となるため、全ての連続鋳造材をそれぞれバランス良く冷却できず、高品質の連続鋳造材を確実に製作することが困難であるという課題があった。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、全ての鋳塊をバランス良く冷却できて高い品質の連続鋳造材を製造することができる金属の連続鋳造棒の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。

［１］複数の鋳型から並列状態で引き出された複数の鋳塊の各外周面に冷却液を供給して、複数の鋳塊をそれぞれ冷却するようにした金属の連続鋳造棒の製造方法であって、
所定の鋳塊において周囲に対向配置される他の鋳塊の数を隣接鋳塊数として、
隣接鋳塊数が少ない鋳塊を、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対し冷却液による冷却の度合を小さくした弱冷で冷却するようにしたことを特徴とする金属の連続鋳造棒の製造方法。

［２］隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対する冷却液の供給量が、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対する冷却液の供給量よりも少なく設定されている前項１に記載の金属の連続鋳造棒の製造方法。

［３］隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対する冷却液の供給圧力が、隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対する冷却液の供給圧力よりも小さく設定されている前項１または２に記載の金属の連続鋳造方法。

［４］各鋳塊をその全周において冷却の度合を均等に設定している前項１～３のいずれか１項に記載の金属の連続鋳造棒の製造方法。

［５］鋳塊の外周面のうち、他の鋳塊に対向せず開放された領域を開放領域とし、他の鋳塊に対向する領域を鋳塊対向領域として、
前記開放領域を、その開放領域における冷却液による冷却の度合を前記鋳塊対向領域における冷却液による冷却の度合よりも小さくして冷却するようにした前項１～３のいずれか１項に記載の金属の連続鋳造棒の製造方法。

［６］並列に配置された複数の鋳型と、各鋳型に対応してそれぞれ設けられた冷却液噴出口とを備え、前記複数の鋳型から並列状態で引き出された複数の鋳塊の各外周面に対し、前記複数の冷却液噴出口から冷却液が供給されて、複数の鋳塊がそれぞれ冷却されるようにした金属の連続鋳造棒の製造装置であって、
所定の鋳塊において周囲に対向配置される他の鋳塊の数を隣接鋳塊数として、隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対する冷却液の供給量を、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対する冷却液の供給量よりも少なくするための供給量調整手段を備えたことを特徴とする金属の連続鋳造棒の製造装置。

［７］前記冷却液噴出口は、対応する鋳塊の外周に沿って間隔をおいて複数配置され、各冷却液噴出口から冷却液が噴射されて、対応する鋳塊の外周面に供給されるように構成され、
隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の総開口面積が、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の総開口面積よりも小さく設定され、
前記複数の冷却液噴出口によって前記供給量調整手段が構成されている前項６に記載の金属の連続鋳造棒の製造装置。

［８］隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の口径が、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の口径よりも小さく設定されている前項７に記載の金属の連続鋳造棒の製造装置。

［９］隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の間隔が、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の間隔よりも広く設定されている前項７または８に記載の金属の連続鋳造棒の製造装置。

［１０］隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対応する冷却液の供給圧力を、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対応する冷却液の供給圧力よりも低くするための供給圧力調整手段を備え、
前記供給圧力調整手段によって前記供給量調整手段が構成されている前項６～９のいずれか１項に記載の金属の連続鋳造棒の製造装置。

発明［１］の金属の連続鋳造棒の製造方法によれば、周囲に鋳塊が少ない外側の鋳塊を、周囲に鋳塊が多い内側の鋳塊に対し弱冷で冷却するようにしているため、他の鋳塊からの熱の影響が少なく効率良く冷却できる外側の鋳塊を弱く、他の鋳塊からの熱の影響が多くて効率良く冷却できない内側の鋳塊を強く冷却することができ、各鋳塊を偏りなくバランス良く冷却することができ、良好な鋳塊組織に形成できて、高品質の鋳塊としての連続鋳造材を確実に鋳造することができる。

発明［２］～［４］の金属の連続鋳造棒の製造方法によれば、上記の効果をより確実に得ることができる。

発明［５］の金属の連続鋳造棒の製造方法によれば、鋳塊の外周面のうち、他の鋳塊に対向しない開放領域を、他の鋳塊に対応する鋳塊対向領域に対し弱冷で冷却するようにしているため、効率良く冷却できる開放領域を弱く、かつ効率良く冷却できない鋳塊対向領域を強く冷却することができ、各鋳塊を全周から中心部までバランス良く冷却することができ、鋳塊全域を均一かつ良好な鋳塊組織に形成できて、バラツキのない高品質の鋳塊としての連続鋳造材をより一層確実に鋳造することができる。

発明［６］の金属の連続鋳造棒の製造装置によれば、周囲に鋳塊が少ない外側の鋳塊に対する冷却液の供給量を、周囲に鋳塊が多い内側の鋳塊に対する冷却液の供給量よりも少なくするための供給量調整手段を備えているため、外側の鋳塊を内側の鋳塊に対し弱冷で冷却することができる。このため上記と同様、各鋳塊を偏りなくバランス良く冷却することができ、良好な鋳塊組織に形成できて、高品質の鋳塊としての連続鋳造材を確実に鋳造することができる。

発明［７］～［１０］の金属の連続鋳造棒の製造装置によれば、上記の効果をより確実に得ることができる。

図１はこの発明の実施形態である連続鋳造棒の製造装置としての竪型連続鋳造装置を概略的に示す側面図である。 図２Ａは実施形態の連続鋳造装置に適用されたホットトップ鋳造機を示す側面断面図である。 図２Ｂは実施形態のホットトップ鋳造機を模式化して示す水平断面図である。 図３は実施形態の連続鋳造装置により鋳造された鋳塊を説明するための概略水平断面図である。 図４は実施形態の連続鋳造装置により鋳造された鋳塊の外周面領域を説明するための概略水平断面図である。 図５Ａはこの発明の第１変形例である連続鋳造装置のホットトップ鋳造機を模式化して示す水平断面図である。 図５Ｂはこの発明の第２変形例である連続鋳造装置のホットトップ鋳造機を模式化して示す水平断面図である。 図５Ｃはこの発明の第３変形例である連続鋳造装置のホットトップ鋳造機を模式化して示す水平断面図である。 図６はこの発明の他の実施形態である連続鋳造装置における鋳塊の冷却方法を説明するための概略水平断面図である。 図７はこの発明の別の実施形態である連続鋳造装置における鋳塊の冷却方法を説明するための概略水平断面図である。 図８は上記別の実施形態である連続鋳造装置による鋳塊の外周面領域を説明するための概略水平断面図である。

図１はこの発明の実施形態であるアルミニウムの連続鋳造材の製造装置としての連続鋳造装置が適用された竪型連続鋳造装置を概略的に示す側面図、図２Ａおよび図２Ｂは実施形態の鋳造装置に適用されたホットトップ鋳造機１を示す図である。

図１に示すようにこの鋳造装置は、並列に配置された３台のホットトップ鋳造機１を備えている。図２Ａおよび図２Ｂに示すように各鋳造機１は、アルミニウムの溶湯Ｗ１を凝固して鋳塊Ｗ２を鋳造する鋳型（モールド）２と、各鋳型１の下端部に設けられた冷却液噴出口としての噴出口３と、鋳型１の上側に設けられ、かつ鋳型２に溶湯Ｗ１を注入する溶湯受槽４とを備えている。

鋳型２はその内部に供給された一次冷却水としての冷却水Ｍにより冷却されている。また鋳型２の下端部に設けられた噴出口３は、鋳型２内の冷却水（冷却液）Ｍを二次冷却水として噴出するものである。図２Ｂに示すように噴出口３は、周方向に適宜の間隔をおいて複数設けられている。

この鋳造装置では、各鋳造機１における各溶湯受槽４内に供給された金属としてのアルミニウムの溶湯Ｗ１が、冷却された各鋳型２の内部に注入される。各鋳型２に注入された溶湯Ｗ１は、各鋳型２と接触することによって一次的に冷却されてそれぞれ半凝固状態の鋳塊Ｗ２となる。半凝固状態の鋳塊Ｗ２はその外周部に凝固膜が形成された状態となっている。

そしてこの状態の各鋳塊Ｗ２が鋳型２の内側を下方向に向けて連続的にそれぞれ通過していき、各鋳型２を通過した直後の鋳塊Ｗ２に対し各噴出口３１から冷却水Ｍが噴出されて冷却水Ｍが各鋳塊Ｗ２の外周面にそれぞれ直接接触して各鋳塊Ｗ２が冷却される。こうして各鋳塊Ｗ２が下方に引き抜かれつつ、二次冷却されて大部分が凝固して丸棒状の３本の連続鋳造材（ビレット）が並列配置された状態で同時並行に製造されるようになっている。

次に本実施形態の鋳造装置において鋳塊Ｗ２の冷却方法について説明する。図３は本実施形態の鋳造装置によって鋳造された鋳塊（連続鋳造棒）Ｗ２を説明するための概略水平断面図である。

同図に示すようにこの実施形態の鋳造装置においては、３本の鋳塊Ｗ２が並列配置で並行に鋳造されていくが、本実施形態においては、ある特定の鋳塊（所定の鋳塊）Ｗ２において周囲に対向配置される他の鋳塊Ｗ２の数を、当該所定の鋳塊Ｗ２における隣接鋳塊数と規定している。

例えば同図の左端に位置する鋳塊Ｗ２は、同図の右側にのみ鋳塊Ｗ２が対向配置されているため、左端の鋳塊Ｗ２の隣接鋳塊数は「１」となる。また同図の中間に位置する鋳塊Ｗ２は、左右両側に鋳塊Ｗ２が対向配置されているため、この中間の鋳塊Ｗ２の隣接鋳塊数は「２」となり、さらに右端の鋳塊Ｗ２は、左側のみに鋳塊Ｗ２が対向配置されて、隣接鋳塊数は「１」となる。

そして本実施形態においては、この隣接鋳塊数に基づいて、各鋳塊Ｗ２に対する冷却の度合を調整するものである。すなわち、隣接鋳塊数が少ない外側の鋳塊Ｗ２を、隣接鋳塊数が多い内側の鋳塊に対し冷却液Ｍによる冷却の度合を小さくした弱冷で冷却するようにしている。例えば本実施形態においては、両外側の鋳塊Ｗ２は隣接鋳塊数が「１」で、中間（内側）の鋳塊Ｗ２は隣接鋳塊数が「２」であるため、隣接鋳塊数が少ない両外側の鋳塊Ｗ２を冷却度合が小さい弱冷で冷却し、隣接鋳塊数が多い中間（内側）の鋳塊Ｗ２を冷却度合が大きい強冷で冷却するものである。ここで本実施形態において、冷却の度合を小さくするということは、鋳塊Ｗ２から吸収する熱量を少なくするということであり、逆に冷却度合を大きくするということは、鋳塊Ｗ２から吸収する熱量を多くするということである。

冷却度合を調整する手段としては、隣接鋳塊数が少ない鋳塊Ｗ２に対する冷却水Ｍの供給量を、隣接鋳塊数が多い鋳塊Ｗ２に対する冷却水Ｍの供給量を少なくするような構成を採用することができる。

具体的には、隣接鋳塊数が少ない鋳塊Ｗ２を鋳造する外側の鋳造機１（鋳型２）においては、冷却水Ｍを供給するための噴出口３の総開口面積を少なくし、隣接鋳塊数が多い鋳塊Ｗ２を鋳造するする内側の鋳造機１（鋳型２）においては、噴出口３の総開口面積を多くする。例えば外側の鋳造機１の各噴出口３の孔径（口径）を小さくし、内側の鋳造機１の各噴出口３の孔径（口径）を大きく形成したり、あるいは外側の鋳造機１においては、複数の噴出口３における隣合う噴出口３の間隔（ピッチ）を、内側の鋳造機１の複数の噴出口３における隣合う噴出口３の間隔（ピッチ）に比べて広く設定する。これにより、隣接鋳塊数が少ない外側の鋳塊Ｗ２に対しては冷却水Ｍの供給量が少なくなり、弱冷で冷却されるとともに、隣接鋳塊数が多い内側の鋳塊Ｗ２に対しては冷却水Ｍの供給量が多くなり、強冷で冷却されるようになる。

ここで本実施形態においては、各鋳造機１の複数の噴出口３によって供給量調整手段が構成されている。

なお本実施形態においては、噴出口３の形状を円形に形成しているが、噴出口３の形状は特に限定されるものではなく、本発明においては、長円形、楕円形、スリット状、三角形や四角形等の多角形、異形形状、さらにこれらの形状が混在したもの等を採用することができる。さらに円形以外の噴出口３を採用した場合でも、上記と同様に口径やピッチを調整することによって、冷却の度合を調整することができる。

具体的には、スリット状の噴出口３を採用するような場合には、外側の鋳造機１では噴出口３のスリット幅が１ｍｍ、内側の鋳造機１では噴出口３のスリット幅が２ｍｍとなるように設定し、円形の噴出口３を採用するような場合には、外側の鋳造機１では噴出口３の孔径がφ２ｍｍ、内側の鋳造機１では噴出口３は孔径がφ３ｍｍとなるように設定し、さらに外側の鋳造機では、噴出口３の間隔（ピッチ）を１５度ピッチ、内側の鋳造機では１０度ピッチとなるように設定するものである。

また本実施形態においては、噴出口３からの冷却水Ｍの供給圧（水圧）を調整することによって弱冷と強冷とを切り替えるようにすることも可能である。例えば弱冷側の鋳造機１の噴出口３から噴出される冷却水Ｍの水圧が、強冷側の鋳造機１の噴出口３から噴出される冷却水Ｍの水圧に比べて低く設定されている。これにより隣接鋳塊数の少ない鋳塊Ｗ２に対しては、低圧かつ低速で冷却水Ｍが供給されて弱冷で冷却されるとともに、隣接鋳塊数が多い鋳塊Ｗ２に対しては、高圧かつ高速で冷却水Ｍが供給されて強冷で冷却されるようになる。

以上のように本実施形態によれば、隣接鋳塊数が少ない外側の鋳塊Ｗ２を、隣接鋳塊数が多い内側の鋳塊Ｗ２に対し弱冷で冷却するようにしているため、全ての鋳塊Ｗ２を高品質に鋳造することができる。

すなわち鋳造される鋳塊Ｗ２は隣合う他の鋳塊Ｗ２から熱の影響を受けるため、隣接鋳塊数が少ない外側の鋳塊Ｗ２は、他の鋳塊Ｗ２から熱の影響を受け難く、冷却効率が高くなるのに対し、隣接鋳塊数が多い内側の鋳塊Ｗ２は、他の鋳塊Ｗ２から熱の影響を受け易く、冷却効率が低くなってしまう。そこで本実施形態においては、冷却効率が高い外側の鋳塊Ｗ２を、冷却効率が低い内側の鋳塊Ｗ２に比べて弱冷で冷却するようにしているため、各鋳塊を偏りなく均等に冷却することができ、各鋳塊を良好な鋳塊組織に形成できて、バラツキのない高品質の鋳塊（連続鋳造材）Ｗ２を確実に鋳造することができる。

また本実施形態においては、外側の鋳塊Ｗ２を弱冷で冷却することによって、過度の冷却を防止でき、冷却に要するエネルギーを必要以上浪費するのを防止でき、一層効率良く冷却できて、ひいては鋳造製品の生産効率を一層向上させることができる。

なお上記実施形態においては、鋳造される各鋳塊Ｗ２をその全周にわたって同じ冷却度合で均等に冷却する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては以下に説明するように、各鋳塊Ｗ２毎に、周方向の位置（領域）に応じて冷却度合を異ならせて冷却するようにしても良い。すなわち本発明においては、隣接鋳塊数が少ない外側の鋳塊Ｗ２の冷却度合を隣接鋳塊数が多い内側の鋳塊Ｗ２に比べて小さくする場合、外側の鋳塊Ｗ２の全体としての冷却度合（熱の吸収量）を、内側の鋳塊Ｗ２の全体としての冷却度合（熱の吸収量）よりも小さくすれば良い。

本発明において、各鋳塊Ｗ２に対し、周方向の位置（領域）に応じて冷却度合を異ならせて冷却する冷却方法について説明する。図４は本実施形態の鋳造装置によって鋳造された鋳塊（連続鋳造棒）Ｗ２の外周面の領域を説明するための概略水平断面図である。

図３および図４に示すように本実施形態においては、３本の鋳塊Ｗ２が並列配置で並行に鋳造されていくが、この鋳造される各鋳塊Ｗ２の外周面を周方向に４つの領域に区分けする。

すなわち鋳塊Ｗ２の外周面を周方向に４等分して、その区分けされた領域のうち、前面の領域（図３および図４に向かって上側の領域）を前面領域Ｆ、後面の領域（図３および図４に向かって下側の領域）を後面領域Ｂ、右側面の領域（図３および図４に向かって右側の領域）を右面領域Ｒ、左側面の領域（両図に向かって左側の領域）を左面領域Ｌとする。さらにこの４つの領域のうち、隣合う他の鋳塊Ｗ２に対向することによって当該他の鋳塊Ｗ２によって閉塞された領域を「鋳塊対向領域ｙ」とし、隣合う他の鋳塊Ｗ２に対向せず、つまり他の鋳塊Ｗ２が存在せず開放された領域を「開放領域ｘ」としている。例えば図３の左端に位置する鋳塊Ｗ２は、前面領域Ｆ、後面領域Ｂおよび左面領域Ｌが開放領域ｘとなり、右面領域Ｒが鋳塊対向領域ｙとなる。さらに図３の中間に位置する鋳塊Ｗ２は、前面領域Ｆおよび後面領域Ｂが開放領域ｘとなり、左面領域Ｌおよび右面領域Ｒが鋳塊対向領域ｙとなる。さらに図３の右端に位置する鋳塊Ｗ２は、前面領域Ｆ、後面領域Ｂおよび右面領域Ｒが開放領域ｘとなり、左面領域Ｌが鋳塊対向領域ｙとなる。

そして本発明の変形例においては、冷却水Ｍの噴出によって鋳塊Ｗ２を冷却するに際して、開放領域ｘに対する冷却の度合を、鋳塊対向領域ｙに対する冷却の度合に比べて小さくすることにより、開放領域ｘを弱冷で冷却し、鋳塊対向領域ｙを強冷で冷却するようにしている。

ここで本発明において、冷却の度合を小さくするということは上記と同様、鋳塊Ｗ２から吸収する熱量を少なくするということであり、逆に冷却度合を大きくするということは、鋳塊Ｗ２から吸収する熱量を多くするということである。また本発明において、開放領域ｘは、他の鋳塊Ｗ２に対向していない領域であって、完全に開放されている必要はない。例えば本発明において、開放領域ｘは、ハウジング壁等の鋳塊以外の部材に閉塞されていても、他の鋳塊Ｗ２に対向していない限り、開放領域として捉えることができる。

次に変形例の冷却方法について具体的に説明する。図５Ａはこの発明の第１変形例である連続鋳造装置のホットトップ鋳造機１を模式化して示す水平断面図である。同図に示すように第１変形例の鋳造装置における各鋳造機１の鋳型２には、鋳造される鋳塊Ｗ２の外周面に対応して、冷却水噴出口３が形成されている。この噴出口３は、周方向に等間隔おきに複数配置されている。そしてこの鋳造機１において、鋳造される鋳塊Ｗ２の外周面のうち開放領域ｘに対応して配置される噴出口３は、鋳塊対向領域ｙに対応して配置される噴出口３に比べて、孔径（口径）が小さく形成されている。これにより開放領域ｘには、口径の小さい噴出口３から冷却水Ｍが吹き付けられ、鋳塊対向領域ｙには、口径の大きい噴出口３から冷却水Ｍが吹き付けられるようになり、開放領域ｘの冷却水Ｍの供給量は、鋳塊対向領域ｙに比べて少なくなり、開放領域ｘが弱冷で冷却され、鋳塊対向領域ｙが強冷で冷却されるようになる。

図５Ｂはこの発明の第２変形例である鋳造機１を模式化して示す水平断面図である。同図に示すように、この鋳造機１において、複数の噴出口３はそれぞれ口径（孔径）等の大きさは同じに設定されているが、開放領域ｘに対応して配置される複数の噴出口３における隣合う噴出口３間の間隔（ピッチ）が、鋳塊対向領域ｙに対応して配置される複数の噴出口３における隣合う噴出口３間の間隔（ピッチ）に比べて広く設定されている。これにより開放領域ｘには、ピッチが広く粗に配列された噴出口３から冷却水Ｍが吹き付けられ、鋳塊対向領域ｙには、ピッチが狭く密に配列された噴出口３から冷却水Ｍが吹き付けられるようになり、開放領域ｘの冷却水Ｍの供給量は鋳塊対向領域ｙに比べて少なくなり、開放領域ｘが弱冷で冷却され、鋳塊対向領域ｙが強冷で冷却されるようになる。

この第１および第２変形例のように開放領域ｘに対応する噴出口３による総開口面積を、鋳塊対向領域ｙに対応する噴出口３による総開口面積に比べて小さく設定することによって、開放領域ｘを鋳塊対応領域ｙに比べて弱冷で冷却することができる。ここで本実施形態においては、口径やピッチが異なる複数の噴出口３によって供給量調整手段が構成されている。

なお上記変形例では、噴出口３の形状を円形に形成しているが、噴出口３の形状は特に限定されるものではなく、本発明においては上記実施形態と同様、長円形、楕円形、スリット状、三角形や四角形等の多角形、異形形状、さらにこれらの形状が混在したもの等を採用することができる。さらに円形以外の噴出口３を採用した場合でも、上記と同様に口径やピッチを調整することによって、冷却の度合を調整することができる。

具体的には、スリット状の噴出口３を採用するような場合には、弱冷とする噴出口３はスリット幅が１ｍｍ、強冷とする噴出口３はスリット幅が２ｍｍとなるようにスリット幅を段階的または連続的に変更したり、円形の噴出口３を採用するような場合には、弱冷とする噴出口３は孔径がφ２ｍｍ、強冷とする噴出口３は孔径がφ３ｍｍとなるように孔径を段階的または連続的に変更したり、隣合う噴出口の間隔（ピッチ）が、弱冷とする部分は１５度ピッチとし、強冷とする部分は１０度ピッチとなるように、そのピッチを段階的または連続的に変更するものである。

また本発明においては、噴出口３からの冷却水Ｍの供給圧（水圧）を調整することによって開放領域ｘを弱冷で冷却することも可能である。すなわち図５Ｃはこの発明の第３変形例である鋳造機１を模式化して示す水平断面図である。同図に示すように、鋳造機１の鋳型２には、同じ口径の複数の噴出口３が周方向に等間隔おきに形成されている。そして開放領域ｘに対応して配置される噴出口３から噴出される冷却水Ｍの水圧が、鋳塊対向領域ｙに対応して配置される噴出口３から噴出される冷却水Ｍの水圧に比べて低く設定されている。これにより開放領域ｘには、低圧かつ低速で冷却水Ｍが供給され、鋳塊対向領域ｙには、高圧かつ高速で冷却水Ｍが供給されるようになり、開放領域ｘの冷却水Ｍの供給量は鋳塊対向領域ｙに比べて少なくなり、開放領域ｘが弱冷で冷却され、鋳塊対向領域ｙが強冷で冷却されるようになる。

ここでこの第３変形例では、冷却水Ｍの水圧を調整するための水流ポンプ等の水圧調整手段（供給圧力調整手段）によって供給量調整手段が構成されることになる。

また本発明においては、各射出口３毎に、冷却水Ｍの水圧を調整可能な水圧調整手段をそれぞれ設けるようにしても良い。この場合には、各射出口３毎に冷却水Ｍの水圧を微妙に調整できて、冷却度合の調整をより緻密に行うことができ、より一層高品質の連続鋳造材を鋳造することができる。もっとも、各射出口３毎に水圧調整手段を設けると、水圧調整手段の設置数が多くなるため、構造の複雑化およびコストの増大を来すおそれがある。

なお図５Ａ～図５Ｃに示す変形例においては、開放領域ｘの周方向中間位置から、鋳塊対向領域ｙの周方向中間位置にかけて冷却水Ｍの水量が次第に高くなるように、孔径、孔ピッチ、水圧等を連続的に変化させても良いし、開放領域ｘおよび鋳塊対向領域ｙとで水量が段階的に変化するように、開放領域ｘの全域に対し一定の水量で冷却水Ｍを供給し、かつ鋳塊対向領域ｙの全域に対し一定の水量で冷却水Ｍを供給するようにしても良い。

ところで本実施形態等においては、噴出口３の口径やピッチを調整したり、噴出口３からの冷却水Ｍの水圧を調整することによって、冷却の度合を調整するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、冷却水の温度や冷却水（冷却液）の種類を変更することによって冷却の度合を調整することも可能である。例えば外側の鋳塊Ｗ２や開放領域ｘに吹き付ける冷却水Ｍの温度を、内側の鋳塊Ｗ２や鋳塊対向領域ｙに吹き付ける冷却水Ｍの温度よりも高く設定しておくことによって、外側の鋳塊Ｗ２や開放領域ｘを弱冷で冷却することができる。さらに内側の鋳塊Ｗ２や鋳塊対向領域ｙに吹き付ける冷却液として、外側の鋳塊Ｗ２や開放領域ｘに吹き付ける冷却液に比べて冷却能力の高いものを採用することによって、外側の鋳塊Ｗ２や開放領域ｘを内側の鋳塊Ｗ２や鋳塊対向領域ｙに比べて弱冷で冷却することができる。

以上のようにこの変形例では、複数の鋳塊（連続鋳造材）Ｗ２が並列に鋳造される鋳造装置において、所定の鋳塊Ｗ２の外周面のうち、他の鋳塊Ｗ２に対向しない開放領域ｘを、他の鋳塊Ｗ２に対応する鋳塊対向領域ｙに対し弱冷で冷却するようにしているため、全ての鋳塊Ｗ２をより一層高品質に鋳造することができる。

すなわち鋳塊Ｗ２の外周面のうち開放領域ｘは隣合う他の鋳塊Ｗ２から熱の影響を受け難く、冷却効率が高くなるのに対し、鋳塊対向領域ｙは隣合う他の鋳塊Ｗ２から熱の影響を受け易く、冷却効率が低くなってしまう。そこで本実施形態においては、冷却効率が高い開放領域ｘを、冷却効率が低い鋳塊対向領域ｙに比べて弱冷で冷却するようにしているため、各鋳塊Ｗ２を全周から中心部まで偏りなくバランス良く冷却することができ、鋳塊全域を均一かつ良好な鋳塊組織に形成できて、バラツキのない高品質の鋳塊（連続鋳造材）Ｗ２をより一層確実に鋳造することができる。

また本変形例等においては上記実施形態と同様、開放領域ｘを弱冷で冷却することによって、過度の冷却を防止でき、冷却に要するエネルギーを必要以上浪費するのを防止でき、より一層効率良く冷却できて、ひいては鋳造製品の生産効率をより一層向上させることができる。

なお上記実施形態においては、１列に配置された３本の鋳塊Ｗ２に対して本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、縦横２列以上ずつ配置された複数本の鋳塊に対しても上記と同様に本発明を適用することができる。

例えば図６に示すようにこの発明の他の実施形態である連続鋳造装置においては、縦横３列ずつ計９本の鋳塊Ｗ２が同時並行に鋳造されるものである。この第１変形例において発明の理解を容易にするため、図６の紙面に向かって上から１番目の列（行）を１行目、２番目の列（行）を２行目、３番目（最下段）の列（行）を３行目とし、左端の列をａ列目、左から２番目の列をｂ列目、右端の列をｃ列目として説明する。

この図６の実施形態において、１行ａ列（左上）の鋳塊Ｗ２は、その右側および後方に他の鋳塊Ｗ２が対向配置されているため、隣接鋳塊数は「２」となる。さらに１行ｂ列の鋳塊Ｗ２は、左右および後方に他の鋳塊Ｗ２が対向配置されているため、隣接鋳塊数は「３」となる。また２行ｂ列（中央）の鋳塊Ｗ２は、前後左右の全てに他の鋳塊Ｗ２が対向配置されているため、隣接鋳塊数は「４」となる。

このように１行ａ列（左上）、１行ｃ列（右上）、３行ａ列（左下）、３行ｃ列（右下）の角部に配置される鋳塊Ｗ２は、隣接鋳塊数が「２」、１行ｂ列、２行ａ列、２行ｃ列、３行ｂ列の外周中間に配置される鋳塊Ｗ２は、隣接鋳塊数が「３」、中央（２行ｂ列）に配置される鋳塊Ｗ２は隣接鋳塊数が「４」となっている。

従ってこの実施形態では、角部の鋳塊Ｗ２、外周中間の鋳塊Ｗ２および中央の鋳塊Ｗ２の順に冷却度合が高くなるように各鋳塊Ｗ２を冷却するものである。

なおこの図６の実施形態においても、鋳造される各鋳塊Ｗ２をその全周にわたって同じ冷却度合で均等に冷却しても良いし、上記図５Ａ～図５Ｃに示すように各鋳塊Ｗ２毎に、周方向の位置（領域）に応じて冷却度合を異ならせて冷却するようにしても良い。

例えば図６の実施形態において、１行ａ列（左上）の鋳塊Ｗ２は、外周面のうち前面領域Ｆおよび左面領域Ｌが開放領域ｘとなり、後面領域Ｂおよび右面領域Ｒが鋳塊対向領域ｙとなる。さらに１行ｂ列の鋳塊Ｗ２は、前面領域Ｆのみが開放領域ｘとなり、後面領域Ｂおよび両側面領域Ｌ，Ｒは鋳塊対向領域ｙとなる。また２行ｂ列（中央）の鋳塊Ｗ２は、前後左右の周囲全ての領域Ｆ，Ｂ，Ｌ，Ｒが鋳塊対向領域ｙとなり、この２行ｂ列の鋳塊Ｗ２は、冷却の度合を調整せずに、全周を同じ度合、つまり強冷で冷却する。従って本発明では、縦横３列以上ずつに配置される鋳塊Ｗ２に対しては、その中央の鋳塊Ｗ２を除いて、外周に配置される鋳塊Ｗ２において、開放領域ｘを鋳塊対向領域ｙに比べて弱冷で冷却するものである。

図７はこの発明の別の実施形態である連続鋳造装置における鋳塊の冷却方法を説明するための概略水平断面図である。同図の実施形態においては、鋳塊Ｗ２が前後２行（１～２行）、左右３列（ａ～ｃ列）に配置された状態で同時並行に鋳造されるものであるが、鋳塊Ｗ２の配列形態が、上記図６に示す他の実施形態等では隣合う４本の鋳塊Ｗ２の軸心が、平面視で正方形の４つの頂点に位置するような、いわゆる正方形配列の鋳塊Ｗ２に対して本発明を適用した場合であるが、この図７に示す実施形態は、隣合う３本の鋳塊Ｗ２の軸心が、平面視で正三角形の３つの頂点に位置するような、いわゆる正三角形配列の鋳塊Ｗ２に対して本発明を適用した場合である。

この実施形態においては、１行ａ列（左上）、２行ｃ列（右下）の鋳塊Ｗ２は、その周囲に他の鋳塊Ｗ２が３本対向配置されているため、隣接鋳塊数は「３」となり、１行ｃ列（右上）、２行ａ列（左下）の鋳塊Ｗ２は、その周囲に他の鋳塊Ｗ２が２本対向配置されているため、隣接鋳塊数は「２」となり、１行ｂ列（中央上）、２行ｂ列（中央下）の鋳塊Ｗ２は、その周囲に他の鋳塊Ｗ２が４本対向配置されているため、隣接鋳塊数は「４」となる。

従ってこの実施形態では、右上および左下の鋳塊Ｗ２、左上および右下の鋳塊Ｗ２、中央上および中央下の鋳塊Ｗ２の順に冷却度合が高くなるように各鋳塊Ｗ２を冷却するものである。

なおこの図７の実施形態においても、鋳造される各鋳塊Ｗ２をその全周にわたって同じ冷却度合で均等に冷却しても良いし、上記図５Ａ～図５Ｃに示すように各鋳塊Ｗ２毎に、周方向の位置（領域）に応じて冷却度合を異ならせて冷却するようにしても良い。

すなわち図８に示すように各鋳塊Ｗ２の外周面を６等分して、その区分けされた領域のうち、左側の中間領域を左中央領域ＬＣ、左側の前方領域を左前方領域ＬＦ、左側の後方領域を左後方領域ＬＢ、右側の中央領域を右中央領域ＲＣ、右側の前方領域を右前方領域ＲＦ、右側の後方領域を右後方領域ＲＢとする。

例えば１行ａ列（図７の左上）の鋳塊Ｗ２においては、左中央領域ＬＣ、左前方領域ＬＦ、右前方領域ＲＦが開放領域ｘとなり、右中央領域ＲＣ、右後方領域ＲＢ、左後方領域ＬＢが鋳塊対向領域ｙとなる。従ってその開放領域ｘが鋳塊対応領域ｙに比べて弱冷で冷却されるものである。

また１行ｃ列（図７の右上）の鋳塊Ｗ２においては、左前方領域ＬＦ、右前方領域ＲＦ、右中央領域ＲＣ、右後領域ＲＢが開放領域ｘとなり、左中央領域ＬＣ、左後方領域ＬＢが鋳塊対向領域ｙとなる。従ってその開放領域ｘが鋳塊対応領域ｙに比べて弱冷で冷却されるものである。

さらに２行ｂ列（図７の後部中央）の鋳塊Ｗ２においては、左後方領域ＬＢ、右後方領域ＲＢが開放領域ｘとなり、左中央領域ＬＣ、左前方領域ＬＦ、右前方領域ＲＦ、右中央領域ＲＣが鋳塊対向領域ｙとなる。従ってその開放領域ｘが弱冷で冷却されるものである。

このように正三角形配列で鋳造される鋳塊Ｗ２に対しては、外周面を周方向に６等分して、６等分された各領域ＬＣ，ＬＦ，ＬＢ，ＲＣ，ＲＦ，ＲＢ毎に、開放領域ｘまたは鋳塊対応領域ｙのいずれかを設定するようにすれば良い。

なお上記実施形態等においては、本発明を、鋳造方向が垂直方向に設定された竪型連続鋳造装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、それだけに限れず、鋳造方向が垂直方向以外に設定された、例えば水平型（横型）連続鋳造装置にも適用することができる。

この発明の金属の連続鋳造棒の製造装置は、例えばアルミニウム等の金属の押出材、圧延材、鍛造材用等の材料として用いられる連続鋳造材を製造する際に好適に用いることができる。

１：鋳造機
２：鋳型
３：噴出口
ｘ：開放領域
ｙ：鋳塊対向領域
Ｍ：冷却水（冷却液）
Ｗ２：鋳塊（連続鋳造材）

Claims (8)

1. 複数の鋳型から並列状態で引き出された複数の丸棒状の鋳塊の各外周面に冷却液を供給して、複数の鋳塊をそれぞれ冷却するようにした金属の連続鋳造棒の製造方法であって、
   所定の鋳塊において周囲に対向配置される他の鋳塊の数を隣接鋳塊数として、
   隣接鋳塊数が少ない鋳塊を、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対し冷却液による冷却の度合を小さくした弱冷で冷却する一方、
   鋳塊の外周面を周方向に区分けしてその区分けした領域のうち、隣合う他の鋳塊に対向せず開放された領域を開放領域とし、隣合う他の鋳塊に対向する領域を鋳塊対向領域として、
   前記開放領域を、その開放領域における冷却液による冷却の度合を前記鋳塊対向領域における冷却液による冷却の度合よりも小さくして冷却するようにしたことを特徴とする金属の連続鋳造棒の製造方法。
2. 隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対する冷却液の供給量が、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対する冷却液の供給量よりも少なく設定されている請求項１に記載の金属の連続鋳造棒の製造方法。
3. 隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対する冷却液の供給圧力が、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対する冷却液の供給圧力よりも小さく設定されている請求項１または２に記載の金属の連続鋳造棒の製造方法。
4. 並列に配置された複数の鋳型と、各鋳型に対応してそれぞれ設けられた冷却液噴出口とを備え、前記複数の鋳型から並列状態で引き出された複数の鋳塊の各外周面に対し、前記複数の冷却液噴出口から冷却液が供給されて、複数の鋳塊がそれぞれ冷却されるようにした金属の連続鋳造棒の製造装置であって、
   所定の鋳塊において周囲に対向配置される他の鋳塊の数を隣接鋳塊数として、隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対する冷却液の供給量を、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対する冷却液の供給量よりも少なくし、かつ
   鋳塊の外周面を周方向に区分けしてその区分けした領域のうち、隣合う他の鋳塊に対向せず開放された領域を開放領域とし、隣合う他の鋳塊に対向する領域を鋳塊対向領域として、前記開放領域を、その開放領域における冷却液による冷却の度合を前記鋳塊対向領域における冷却液による冷却の度合よりも小さくして冷却するための供給量調整手段を備えたことを特徴とする金属の連続鋳造棒の製造装置。
5. 前記冷却液噴出口は、対応する鋳塊の外周に沿って間隔をおいて複数配置され、各冷却液噴出口から冷却液が噴射されて、対応する鋳塊の外周面に供給されるように構成され、
   隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の総開口面積が、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の総開口面積よりも小さく設定され、
   前記複数の冷却液噴出口によって前記供給量調整手段が構成されている請求項４に記載の金属の連続鋳造棒の製造装置。
6. 隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の口径が、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の口径よりも小さく設定されている請求項５に記載の金属の連続鋳造棒の製造装置。
7. 隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の間隔が、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対応する前記複数の冷却液噴出口の間隔よりも広く設定されている請求項５または６に記載の金属の連続鋳造棒の製造装置。
8. 隣接鋳塊数が少ない鋳塊に対応する冷却液の供給圧力を、隣接鋳塊数が多い鋳塊に対応する冷却液の供給圧力よりも低くするための供給圧力調整手段を備え、
   前記供給圧力調整手段によって前記供給量調整手段が構成されている請求項４～７のいずれか１項に記載の金属の連続鋳造棒の製造装置。
   

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