JPH06320237A - 金属の連続鋳造装置および溶解鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鋳型内金属に高周波電磁場を効率よく印加する
ことができる連続鋳造装置および溶解鋳造装置の提供。 【構成】(1) 溶融金属を凝固させる両端開放型の金属製
鋳型(2) と、その鋳型の外周を囲んで鋳型の中心軸に平
行に等間隔に配置された複数本の通電管(3) とを備え、
この通電管は鋳型の両開放端を越えて延在し、かつそれ
ぞれ両端部で交流電源に並列に接続されていることを特
徴とする連続鋳造装置。 (2) 固体金属を溶解し、引き続き凝固させる両端開放型
の金属製鋳型と、その鋳型の外周を囲んで鋳型の中心軸
に平行に等間隔に配置された複数本の通電管と、鋳型内
で凝固させた金属を引き抜く手段と、固体金属原料供給
手段と、これら全てを収容し大気から遮断するチャンバ
ーとを備え、前記通電管は鋳型の両開放端を越えて延在
し、かつそれぞれ両端部で交流電源に並列に接続されて
いることを特徴とする金属の溶解鋳造装置。 【効果】表面性状が良好な鋳片を高生産性で製造でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶融金属を連続的に
鋳造する装置、または固体金属を溶解し、引き続き凝固
させる装置であって、鋳型内の溶融金属に電磁力を効率
良く作用させることが可能な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造における鋳片の品質向上と鋳造
速度を高めることを主目的として、特に鋳型内溶融金属
の凝固初期において電磁力を利用する方法が種々提案さ
れている（特開昭52−32824 号公報、特開昭62−230459
号公報、特開平２−147150公報など）。

【０００３】図８は特開昭52−32824 号公報に開示され
ている鋳造鋳型の縦断面図である。

【０００４】図示のとおり、鋳型２を周回し、耐火物６
で電気絶縁された通電コイル３′に交流電流を供給す
る。このとき溶融金属７に磁気圧力が作用して溶融金属
７のメニスカスを湾曲させ、鋳型−凝固シェルの隙間に
潤滑剤である溶融パウダー8aの流入が促進されるととも
に鋳型−凝固シェル間の接触圧力が軽減される。また、
溶融金属７のメニスカスおよび凝固シェルに誘導電流に
よるジュール熱が発生して凝固が緩やかに進行する。し
たがって、高速鋳造にともなうパウダー流入不足、ある
いは急激な凝固収縮による表面割れなどの問題を解決で
きる。

【０００５】しかし、この方法では電磁場が鋳型２を通
過する際にその強度が減衰するのを避ける工夫が不可欠
である。このため、必然的に周波数の低い電流と肉厚が
薄い鋳型を使用せざるを得ない。この方法で低周波電流
を通電すると、誘導電流が溶融金属７の内部にわたり分
布して発生するため、図中、矢印で示す電磁攪拌の作用
が顕著となり、溶融パウダー8aの溶融金属７中への巻き
込みが生じやすくなる。また、例えば薄スラブの長辺側
では磁場が透過するために、電磁気効果が低下するとい
う問題が生じる。さらに、1000Hz程度の交番電流を用い
ると、鋳型内で磁場が減衰し、溶融金属に対して電磁気
的作用を及ぼすことができない。

【０００６】図９は、特開昭62−230459号公報に開示さ
れているパウダーを使用しないで行う連続鋳造を説明す
る縦断面図であり、左半分は磁場を印加しない場合、右
半分は磁場を印加した場合である。この方法は、浸漬ノ
ズル１から鋳型２に注入した溶融金属７に交流電流を印
加した場合に発生する磁気圧力を利用してメニスカス7a
を湾曲させ、鋳型による１次冷却領域（図中ｈ₁ で示
す）を限りなく狭く、すなわちｈ₂ ＜ｈ₁ として冷却水
による２次冷却だけで鋳造を行うことにより、鋳造にと
もなう凝固シェル7bの抜熱速度の変動を回避して鋳片肌
の品質改善を図るものである。このとき、鋳型が分割さ
れているので鋳型の内部に誘導電流が発生する。したが
って、低い通電コイル供給電圧でメニスカス形状を制御
でき、電力消費量が低減される。

【０００７】上記の装置は、比較的密度が小さく、かつ
熱伝導度と電気伝導度に優れた融点の低いアルミニウム
などの鋳造に対しては優れた品質改善効果を発揮するも
のと考えられる。しかし、熱伝導度と電気伝導度が低く
しかも高融点で密度が大きい鋼などの鋳造の場合は、鋳
型が内部冷却されていないので、鋳型の焼き付きが問題
になるとともに、仮に鋳造が可能だとしても初期凝固シ
ェルの破断を避けるために鋳造速度が高い値に維持でき
ないという制約条件が存在する。

【０００８】図10は、特開平２−147150公報に開示され
ている鋳造鋳型の縦断面図である。

【０００９】図示のとおり、この鋳型２は上部に縦方向
のスリット４を有する広がり角度約５度の上広がりのテ
ーパー部が設けられている。このテーパー部外周の通電
コイル３により高周波磁場を溶融金属７に作用させて溶
融金属７の頂部をテーパー状の鋳型壁から離して自立さ
せ、溶融パウダー8aの流入促進を図っている。しかし、
電磁鋳造操作の初期においては、溶融金属頂部を安定し
て自立させることは通常難しく、凝固シェル7bがテーパ
ー状鋳型壁上に形成されるようなことが起こると凝固シ
ェルの破断を招く恐れがある。また、鋳型がその最上部
端面までスリット４でセグメント５に分割されているの
で、鋳型における磁力線の減衰を低減できる利点はある
が、熱変形に対して強度的に弱い鋳型構造になってい
る。さらに一般的には、誘導電流は溶融金属だけに流れ
溶融パウダーには流れないので、ローレンツ力により溶
融金属と溶融パウダーの分離が起こり、スリットに溶融
パウダーは流入するが溶融金属は流入しないと考えられ
ている。しかし、現実には平衡状態を中心とする揺らぎ
現象が存在するので、鋳造方向に沿って鋳型に配置され
ているスリットに溶融金属が流入することがある。この
とき、スリットに差し込んだ溶融金属は凝固して鋳型と
凝固シェルの間に大きなせん断力を発生させ、やがて拡
大して溶融金属が凝固シェルを破って外に流出するブレ
ークアウトを生ずる恐れがあり、安定鋳造を実現する上
で問題になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記のとおり、鋳型上
部で鋳造方向に沿う複数のスリットで互いに絶縁され、
かつ内部冷却可能な構造に分割されたセグメントを持つ
鋳型構造は、時間的にその強度が変化する磁場を溶融金
属あるいは凝固シェルに印加する有効な手段である。し
かし、この構造は同時に安定な連続鋳造を実現する上で
大きな阻害要因にもなっている。

【００１１】本発明の目的は、鋳型と凝固シェルとの接
触部にスリットが存在する構造の鋳型を用いなくても、
溶融金属および初期凝固過程の凝固シェルに高周波電磁
場を効率的に印加することができ、溶融金属の連続鋳造
あるいは金属の溶解、凝固の操業を安定化し、かつ高速
化して、しかも鋳片表面性状の改善を可能にする新しい
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の(1) お
よび(2) の装置を要旨とする。

【００１３】(1) 例えば、図１に示すような、溶融金属
を凝固させる両端開放型の金属製鋳型２と、その鋳型の
外周を囲んで鋳型の中心軸にほぼ平行に等間隔に配置さ
れた複数本の通電管３とを備え、この通電管は鋳型の両
開放端を越えて延在し、かつそれぞれ両端部で交流電源
９に並列に接続されていることを特徴とする連続鋳造装
置。

【００１４】(2) 例えば、図７に示すような、固体金属
を溶解し、かつ凝固させる両端開放型の金属製鋳型２
と、その鋳型の外周を囲んで鋳型の中心軸にほぼ平行に
等間隔に配置された複数本の通電管３と、鋳型内で凝固
させた金属を引き抜く手段15と、固体金属原料の供給手
段13と、これら全てを収容し大気から遮断するチャンバ
ー16とを備え、前記通電管は鋳型の両開放端を越えて延
在し、かつそれぞれ両端部で交流電源に並列に接続され
ていることを特徴とする連続鋳造装置。

【００１５】上記(1) および(2) の装置において、通電
管は３群以上に分割され、各群が異なる位相の交流電流
を供給する電源 (例えば、図３の 9-1〜9-3)に接続され
ているのが望ましい。

【００１６】

【作用】まず、(1) の本発明の連続鋳造装置について図
面を用いて説明する。この装置は、別途溶解した金属
(例えば、溶鋼) を連続的に鋳造するための装置であ
り、図１は、その１例を示す一部縦断斜視図である。図
示のとおり、複数の通電管３が内部水冷構造の金属製鋳
型２の外周に鋳型の中心軸とほぼ平行 (鋳片引き抜き方
向とほぼ平行) に、かつ等間隔に配置されている。これ
らの通電管（内部水冷式であるのが望ましい）３は、鋳
型２の入口端および出口端を越える長さを有し、その両
端は交流電源９と並列に接続されている。

【００１７】鋳型２内には浸漬ノズル１を通して溶融金
属７が供給され、必要に応じてパウダー８を溶融金属表
面に添加して鋳型２と凝固シェル7bとの間に溶融パウダ
ー8aを流入させ、鋳型２を上下に微小振動させてその流
入を促進しながら連続的に溶融金属７を凝固させ、鋳型
２の出口端から凝固シェル7bに覆われた鋳片7dを連続的
に引き抜く。

【００１８】上述の連続鋳造中に、通電管３に電源９か
ら交番電流を供給する。この装置では、通電管３を鋳型
の両開放端を越えて延在させてある。従って、鋳型２の
入口端（上開放端）および出口端（下開放端）が鋳型の
誘導電流の導入あるいは導出部になる。このような構成
により、鋳型の縦方向にスリットを設けなくても、鋳型
内に鋳片引き抜き方向に沿って流れる誘導電流が発生す
る。一般に交番電流には導体の表面を流れる性質、即
ち、表皮効果が存在するので、鋳型２の入口端から鋳型
内壁表皮に導かれ、出口端から鋳型外壁表皮に出てくる
誘導電流、またはその反対方向に流れる電流、を発生さ
せることができる。

【００１９】図２は、上記の誘導電流の発生状態を示す
図である。ここには、各通電管３に単相交番電流を供給
する場合の或る１時点での鋳型内の誘導電流の方向を示
してある。この時点では、鋳型２の内壁表皮に、図中の
実線矢印で示したような下向きの誘導電流10が発生し、
この電流は鋳型の下開放端を回って外壁表皮を破線矢印
で示すように上向きに流れる。通電管３を流れる電流の
向きが変われば、反対に鋳型内面表皮を上向きに、鋳型
外面表皮を下向きに流れる電流が誘起されることにな
る。

【００２０】上記の鋳型壁の表皮を流れる誘導電流によ
って溶融金属あるいは凝固シェルに２次的に誘導電流が
誘起される。しかし、この２次誘導電流は、特に通電管
の数が少ない場合に閉ループの形成が不安定になる場合
がある。この２次誘導電流の閉ループ形成を安定化し
て、交番電流の印加効果をさらに高めるには、図３に示
すように、通電管を少なくとも３種類以上の群に分割
し、これら各群の通電管に位相の異なる交番電流を供給
すれば良い。

【００２１】図３は、３群に分割された通電管群に、図
４に示すような位相の異なる（この場合は 120度づつず
れている) 交番電流を供給した場合に誘起される鋳型誘
導電流の流れを説明する一部縦断斜視図である。図に示
すように、異なる３種類の位相の交流電源９-1、９-2お
よび９-3がそれぞれ３群の通電管群と並列に接続されて
いる。なお、図３の通電管の中心に示す記号（×、○、
●）が各群の記号である。

【００２２】上記のように位相の異なる交番電流を異な
る通電管群に供給すると、交番電流の持つ表皮効果と多
相励起による誘導電流の移動により、鋳型内鋳片引き抜
き方向に直行する方向に鋳型内壁表皮の誘導電流の方向
が偏倚し、鋳型２の内、外壁表皮を螺旋状に流れる誘導
電流10が発生する。このため、溶融金属あるいは凝固シ
ェルの表面に２次的に誘起される誘導電流も螺旋状に流
れる。このような２次誘導電流は、鋳片の周囲に沿って
移動する成分を持つため、閉ループの形成が安定化し
（即ち、通電管の間隙を逆向きに流れる電流が少なくな
り）、図２に示したように全ての通電管に同位相の交番
電流を流す場合より、さらに磁場印加の効果を高めるこ
とができる。

【００２３】図３および図４には３群の通電管群に３種
類の交番電流を流す例を示したが、これは一例であり、
通電管群を更に多数群に分け、それと同数の位相の異な
る交流電源に接続してもよい。

【００２４】上述のように、本発明の装置によれば、鋳
型の縦方向にスリットが存在する構造の鋳型を用いなく
ても、鋳型内壁表皮に効率よく誘導電流を流すことがで
きる。従って、鋳型内の溶融金属あるいは凝固シェルに
２次的な誘導電流を効率よく発生させることができる。
この２次的な誘導電流の作用効果は次のとおりである。

【００２５】第１に、溶融金属と凝固初期の凝固シェル
にジュール熱を発生させる。これにより、凝固初期の凝
固シェルは緩冷却され、鋳片の表面割れが防止される。

【００２６】第２に、誘導電流自身が形成する磁場の存
在下において誘導電流が流れるので、溶融金属あるいは
凝固シェルと鋳型の間には両者を互いに離反させる向き
に作用するローレンツ力が生じる。これにより、前記図
１に示すように、溶融金属７のメニスカス7aが鋳型近傍
で上に凸の形状に制御される。従って、溶融パウダー8a
の流入が促進され、鋳片引き抜きの安定化、ブレークア
ウト防止による連続鋳造の高速化および鋳片表面性状の
改善が可能になる。

【００２７】第３に、鋳型の長さが有限であることに起
因する端効果が存在するので、溶融金属は電磁攪拌を受
け、これによって等軸晶の生成が促進される。

【００２８】以上、溶融金属を連続的に鋳造する装置に
ついて説明したが、装置の様式は図１に示したものだけ
に限られない。実施例で詳述する図５または図６に示す
ようなタンディッシュと鋳型とを直結した方式であって
もよい。また、鋳型の水平断面は円だけでなく多角形で
あってもよい。これらの装置においても鋳型３の外周に
配置される通電管３は、鋳型の両開放端を越えるに十分
な長さを持っていなければならない。

【００２９】次に、固体金属を溶解し、引き続き凝固さ
せる装置、即ち(2) の本発明装置について説明する。こ
の装置は、減圧下または不活性ガス等の特殊な雰囲気下
で高純度金属のビレット等を製造するのに使用されるも
のである。

【００３０】図７が、そのような装置の一例を示す縦断
面図である。この装置における鋳型２は、水冷銅鋳型の
ような金属製であることにおいて前記図１等の鋳型と同
じであるが、単に溶融金属を凝固させる（鋳造する）だ
けでなく、その上部では、固体金属を溶解し精製する作
用も持つ。その固体金属は原料供給手段（ホッパー）13
から鋳型２内に供給される。

【００３１】鋳型２の外周には、鋳型の中心軸にほぼ平
行に等間隔に配置された複数本の通電管３がある。これ
は、固体金属を溶解し、かつ溶融金属を高温に保つため
に、鋳型２の上部開放端よりも十分高い位置まで延在し
ている。通電管３の下端は、鋳型の下部開放端（絶縁体
17の上端) よりもやや下まで延びている。

【００３２】そして、通電管３は、３群に分割され、そ
れぞれが位相の異なる交流電流を供給する電源 9-1、9-
2 および9-3 に接続されている。なお、この通電管３の
分割は必須ではなく、図１に示したように、一つの交流
電源に並列に接続してもよい。

【００３３】図７の装置は、さらに鋳型内で凝固させた
金属を、鋳型延長部２’を経て引き抜く手段（引き抜き
棒）15を有し、前記のホッパー13を含めて全てを大気か
ら遮断するチャンバー16がある。図示していないが、こ
のチャンバー内を減圧するかまたは特定のガスで満たす
ための配管が設けられる。

【００３４】この溶解、凝固装置では、鋳型２の上端よ
り上方では、鋳型２を介さず、直接溶融金属７に誘導電
流が誘起されるので、連続的に添加される固体金属14の
加熱、溶解が促進され、ドーム状のメニスカス7aが形成
される。また、鋳型２の上端より下方では、前述した連
続鋳造の場合と同様の電磁効果が得られ、鋳型とほとん
ど非接触で高純度の金属を溶解し凝固させ、これを引き
抜いてビレットを製造することができる。

【００３５】以下、本発明の装置を用いた連続鋳造およ
び溶解、凝固の操業法を実施例として説明する。

【００３６】

【実施例１】図１および図２に示した本発明の連続鋳造
装置を用いて、円形断面の鋼片を製造した。

【００３７】装置諸元および鋳造条件は以下の通りであ
る。 1) 励起方式：単相 2) 通電管：外径５mm、肉厚１mm、長さ 650mmの内部水
冷式の管75本を鋳型外周に等間隔に配置。各管の上部70
mm、下部80mmが鋳型開放端を越えるように配置した。

【００３８】3) 通電管に流れる電流の実効値：１本に
つき 250Ａ 4) 高周波電流の周波数：27kHz 5) 鋳造鋼種：Ｃ＝0.45％、Mn＝ 0.4％、Si＝ 0.3％、
Ｐ＝0.02％、Ｓ＝0.02の普通炭素鋼 6) 鋳片寸法：直径 100mm、鋳込み長さ 3000mm 7) 鋳型：内径 100mm、肉厚 30mm 、長さ 500mmの円筒
形状で材質は銅製の内部水冷型 8) 浸漬ノズル：内径 30mm 9) 鋳込温度：1520℃ 10) 鋳片引き抜き速度：2.2 ｍ/min 11) 溶融パウダーのプール厚さ：10mm 12) バウダーの組成：下記の表１のとおり

【００３９】

【表１】

【００４０】鋳造に際しては、鋳型２と通電管３に冷却
水を供給しつつ、鋳型２の下方から直径98mm、厚さ70mm
のダミーバー (図示していない) を浸漬ノズル１の下端
まで挿入した。その後、溶鋼７を浸漬ノズル１を通して
鋳型２内に供給して凝固シェル7bを形成させながら、2.
2 ｍ/minの鋳片引き抜き速度で82秒間連続して引き抜い
た。鋳造後、鋳片7dの表皮から５mmまでの間における縦
割れの発生頻度を調査した。

【００４１】比較のため、従来のスリットを有する電磁
誘導鋳型 (図10に示す形式の鋳型。

【００４２】ただし、鋳型上部が上広がりになっていな
い) を用い、同じ鋳造条件で製造した鋳片の縦割れ全累
積長は鋳片鋳込み長さ１ｍあたり 0.2ｍであった。ま
た、凝固初期の凝固シェル破断が発生しない鋳片引き抜
き速度の許容限界値は 1.5ｍ/minであった。これに対
し、本発明の装置に単相高周波電流を供給して製造した
実施例１の鋳片の縦割れ全累積長は鋳片鋳込み長さ１ｍ
当たり0.01ｍと非常に小さく、上記比較例の1/20まで低
減できることが判明した。また、鋳片引き抜き速度が上
記比較例の許容限界値 1.5ｍ/minの約 1.5倍の 2.2ｍ/m
inに高速化されても、鋳片の横割れやブレークアウトの
発生は認められなかった。

【００４３】

【実施例２】図３に示した位相の異なる３つの電源を使
用する装置（他の部分は図１の装置と同じ）を用いて、
円形断面の鋼片を製造した。実施例１における項目 1)
、2)および 10)を除く他の条件は実施例１と同じであ
る。実施例１と異なる条件は以下の通りである。

【００４４】1) 励起方式：３相で位相差は 120度 2) 通電管：外径５mm、肉厚１mm、長さ 650mmの内部水
冷式の管75本を鋳型外周に等間隔に配置。各管の上部70
mm、下部80mmが鋳型開放端を越えるように配置した。25
本ずつの３群に分け、各群に上記の位相の異なる電流を
供給した。

【００４５】10) 鋳片引き抜き速度：3.0 ｍ/min (60秒
間連続引き抜き) この実施例２の鋳片の縦割れ全累積長は、鋳片鋳込み長
さ１ｍ当たり 0.005ｍに減少した。また、鋳片引き抜き
速度を実施例１よりさらに高い3.0 ｍ/minの高速とした
が、鋳片の横割れやブレークアウトの発生は認められな
かった。

【００４６】

【実施例３】図５に示すタンディシュ−鋳型直結型の連
続鋳造装置を使用した。この鋳型２はタンディシュ11の
給湯ノズル12と直結されており、溶鋼７の自由表面より
下に凝固の起点があり、実施例１あるいは実施例２との
大きな相違点はパウダーを用いず、鋳片の引き抜きを間
欠的に行う点にある。鋳造条件は以下の通りである。

【００４７】1) 励起方式：３相で位相差は 120度 2) 通電管：外径５mm、肉厚１mm、長さ 650mmの内部水
冷式の管75本を鋳型外周に等間隔に配置。各管の上部70
mm、下部80mmが鋳型開放端を越えるように配置した。25
本ずつの３群に分け、各群に上記の位相の異なる電流を
供給した。

【００４８】3) 通電管に流れる電流の実効値：１相に
つき 250Ａ 4) 高周波電流の周波数：27kHz 5) 鋳造鋼種：Ｃ＝0.45％、Mn＝ 0.4％、Si＝ 0.3％、
Ｐ＝0.02％、Ｓ＝0.02の普通炭素鋼 6) 鋳片寸法：直径 100mm、鋳込み長さ 3000mm 7) 鋳型：内径 100mm、肉厚 30mm 、長さ 500mmの円筒
形状で材質は銅 8) 給湯ノズル：内径 100mm 9) 鋳込温度：1520℃ 10) 鋳片引き抜き速度：2.2 ｍ/min 11) 間欠引き抜きサイクル：100cpm 12) 引き抜きパターン： 1/3停止、 2/3引き抜き 鋳造に際しては、鋳型２と通電管３に冷却水を供給しつ
つ、鋳型２の下方から直径98mm、厚さ70mmのダミーバー
(図示されていない) を給湯ノズル12の下端まで挿入し
た。その後、溶鋼７を給湯ノズル12を通して鋳型２内に
供給して凝固シェル7bを形成させながら、2.2 ｍ/minの
鋳片引き抜き速度で合計82秒間の引き抜きと、合計41秒
間の停止を行う間欠引き抜きを行った。鋳造後、鋳片7d
の表皮から５mmまでの間における縦割れの発生頻度を調
査した。

【００４９】比較のため、従来のスリットを有する電磁
誘導鋳型 (本出願人が特開平３−133542号公報の第１図
によって開示した鋳型) を用い、同じ鋳造条件で製造さ
れた鋳片の縦割れ全累積長は鋳片鋳込み長さ１ｍあたり
0.2ｍであった。また、凝固初期の凝固シェル破断が発
生しない鋳片引き抜き速度の許容限界値は1.5 ｍ/minで
あった。これに対し、実施例３の鋳片の縦割れ全累積長
は鋳片鋳込み長さ１ｍあたり0.01ｍと非常に小さく、上
記比較例の1/20まで低減できることが判明した。また、
鋳片引き抜き速度が上記比較例の許容限界値の約 1.5倍
に高速化されても、鋳片の横割れやブレークアウトの発
生は認められなかった。

【００５０】これは、本発明の装置においては、給湯ノ
ズル12、溶鋼７および鋳型２が接触する部分に効率よく
凹み（溶湯の無い空間）7cが形成されて、この部分で起
こりがちな湯差しが防止されるからであり、さらに鋳型
にスリットが存在しないので鋳型の熱変形による表皮割
れ、湯差しによるブレークアウトの発生が防止されるか
らである。

【００５１】

【実施例４】この実施例では、図６に示すタンディシュ
−モールド直結型連続鋳造鋳型を使用して鋳片を製造し
た。実施例３で用いた装置（図５のもの）との相違点
は、タンディッシュの耐火物が鋳型２の内側を覆って鋳
型２のほぼ中間まで延びており、凝固の起点が鋳型２の
ほぼ中間に設定されている点である。実施例３と同じ条
件で鋳造を行った結果、鋳片の縦割れの減少および鋳造
の高速化において実施例３と同等の効果が得られた。

【００５２】なお、実施例３および実施例４では、鋳片
を重力の方向に沿って引き抜く型の連続鋳造装置を使用
したが、鋳片を水平方向に引い抜く方式の装置であって
も同じ効果が得られる。

【００５３】

【実施例５】図７に示す溶解、凝固装置を使用してチタ
ンのビレットを製造した。実施例２との主な相違点は下
記の通りである。

【００５４】1) 溶解、凝固装置全体がArガスなどで雰
囲気調整できるチャンバー16内に設けられている。 2) 固体チタン14が溶解原料に用いられている。 3) パウダーを用いていない。 4) 鋳型２の下方に絶縁体17を挟んでを鋳型延長部２’
があり、通電管３は鋳型２の上部開放端よりさらに上方
から絶縁体17の位置まで延在している。

【００５５】溶解・凝固条件は下記の通りである。

【００５６】1) 励起方式：３相で位相差は 120度 2) 通電管：外径５mm、肉厚１mm、長さ 650mmの内部水
冷式の管75本を鋳型外周に等間隔に配置。各管の上部70
mm、下部80mmが鋳型開放端を越えるように配置した。25
本ずつの３群に分け、各群に上記の位相の異なる電流を
供給した。

【００５７】3) 通電管に流れる電流の実効値：１相に
つき 250Ａ 4) 高周波電流の周波数：27kHz 5) 原料：直径５mm以下のチタンスクラップ 6) 鋳片寸法：直径 59mm 、長さ 5000mm 7) 鋳型：内径 60mm 、外径 100mm、高さ 45mm の銅
製、内部水冷式 8) 鋳型延長部：上記の鋳型と全く同じ 9) 鋳片引き抜き速度：32mm/min 溶解・凝固操作は次のように行った。

【００５８】まず、鋳型２および鋳型延長部２’と通電
管３に冷却水を供給し、チャンバー16の内部を真空排気
した後、Arガス雰囲気に調整した。続いて引き抜き棒15
の上に置いたチタンの母材を、その上端が通電管３の中
間高さ、すなわち鋳型２の上端より若干低い位置まで挿
入した。

【００５９】これが完了すると、３相高周波電源９-1、
９-2、９-3から通電管３に高周波電流を供給した。およ
そ30秒でチタンの母材が溶解するとともにドーム状に隆
起した。その後、湯面レベルが変化しない条件で原料ホ
ッパー13からチタンのスクラップ14を400g/minの速度で
鋳型２内に供給するとともに、32mm/minの速度で引き抜
き棒15を降下させた。このような操作を連続して19分行
い、直径59mm、長さ576mm 、重量 6.5kgのビレットを製
造した。

【００６０】得られたビレットは、表面粗さが最大10μ
ｍ程度で割れは存在せず、そのまま熱間押出しによる継
目無管製造用素材として使用可能であった。

【００６１】比較のために、従来のスリットを持つ鋳型
(本出願人が特開平５−38555 号公報の図１および図２
で開示した鋳型）で類似の実験を行ったところ、ビレッ
トの表面粗さは最大１mmであり製管加工に供するには表
面を研削する必要があった。

【００６２】

【発明の効果】本発明の装置では、鋳型にスリットを設
けなくても、鋳型に効率的に誘導電流を誘起させること
ができ、鋳型内の金属に効率よく高周波電磁場を印加す
ることができる。従って、溶融金属の連続鋳造において
は、鋳片の表皮割れの発生を減らして表面性状が良質な
鋳片を高速度で鋳造することができる。また、固体金属
を溶解した後凝固させて鋳片を製造する場合において
も、表面の手入れ無しに熱間押出し製管用素材等に供し
得る表面状態のよい鋳片を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造装置の一部縦断斜視図であ
る。

【図２】本発明の連続鋳造装置に単相交番電流を供給し
て誘起される鋳型誘導電流の流れを説明する一部縦断斜
視図である。

【図３】本発明の連続鋳造装置に３相交番電流を供給し
て誘起される鋳型誘導電流の流れを説明する一部縦断斜
視図である。

【図４】図３に示す通電管群に供給される交番電流の波
形を示す模式図である。

【図５】本発明装置の一つであるタンディシュ−鋳型直
結型連続鋳造装置の縦断面図である。

【図６】本発明装置の一つであるタンディシュ−鋳型直
結型連続鋳造装置の他の例を示す縦断面図である。

【図７】本発明の溶解鋳造装置を示す縦断面図である。

【図８】従来の電磁作用を利用する連続鋳造装置の鋳型
部分の縦断面図である。

【図９】従来のパウダーを使用しないで行う連続鋳造装
置を説明する縦断面図であり、左半分は磁場を印加しな
い場合、右半分は磁場を印加した場合である。

【図10】従来の電磁作用を利用する連続鋳造鋳型の縦断
面図である。

【符号の説明】

１：浸漬ノズル、 ２：鋳型、 ２’：鋳型延長部、
３：通電管 ３′：通電コイル、 ４：スリット、 ５：セグメン
ト ６：耐火物、 ７：溶融金属（溶鋼または溶融チ
タン） 7a：メニスカス、 7b：凝固シェル、 7c：凹み面 ８：パウダー、 8a：溶融パウダー、 8b：凝固パ
ウダー ９(9-1, 9-2, 9-3) ：交流電源、 10：誘導電
流 11：タンディシュ、 12：給湯ノズル、 13：原料ホ
ッパー 14：固体金属、 15：引き抜き棒、 16：チャン
バー 17：絶縁体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融金属を凝固させる両端開放型の金属製
   鋳型と、その鋳型の外周を囲んで鋳型の中心軸にほぼ平
   行に等間隔に配置された複数本の通電管とを備え、この
   通電管は鋳型の両開放端を越えて延在し、かつそれぞれ
   両端部で交流電源に並列に接続されていることを特徴と
   する連続鋳造装置。
2. 【請求項２】固体金属を溶解し、引き続き凝固させる両
   端開放型の金属製鋳型と、その鋳型の外周を囲んで鋳型
   の中心軸にほぼ平行に等間隔に配置された複数本の通電
   管と、鋳型内で凝固させた金属を引き抜く手段と、固体
   金属原料の供給手段と、これら全てを収容し大気から遮
   断するチャンバーとを備え、前記通電管は鋳型の両開放
   端を越えて延在し、かつそれぞれ両端部で交流電源に並
   列に接続されていることを特徴とする金属の溶解鋳造装
   置。
3. 【請求項３】通電管が３群以上に分割され、各群が異な
   る位相の高周波電流を供給する電源に接続されている請
   求項１または２の装置。