WO2010114019A1 - 連続鋳造用ホットトップ及び連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

　溶湯流下口から溶湯を連続鋳造型の円筒空間内に流下させることにより連続的に鋳塊を鋳造するためのホットトップが開示される。流下口形成部位の内周形状は円筒空間形成部位の内周形状に対応した形状である。前記ホットトップは、前記溶湯流下口の周囲に環状溝を形成するとともに、該環状溝と前記溶湯流下口との間に堰を備える。

Description

連続鋳造用ホットトップ及び連続鋳造方法

　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。

　特許文献１，２，３には、連続鋳造において鋳造される鋳塊の品質向上の観点から、樋から鋳造型へ溶湯を注入するための技術が開示されている。
　特許文献１では、溶解炉の溶湯出口での溶湯の湯面レベルとホットトップ内の溶湯の湯面レベルとを同一として、樋に形成された左右一対の開口部からホットトップ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、ホットトップを備えた鋳造型内の溶湯の湯面レベルと略同一の湯面レベルで鋳造型に注入する。この溶湯の注入の際に、ホットトップ内に配置された溶湯整流板の存在により、各延出部の延出方向に沿って溶湯がホットトップを流れるように溶湯の流れを整流する。

　特許文献３では、ホットトップを用いずに、鋳造型内の溶湯上に浮かべられた分配皿に樋から供給管を介して溶湯を供給している。分配皿内の溶湯は、該分配皿の吐出穴から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することによって鋳造型に溶湯が安定した量で供給される。

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、樋の開口部から放出される溶湯の流れ自体は乱流の生じない安定したものとなるかもしれないが、溶湯はホットトップの中央部から全体に放射状に放出される。このため、溶湯が樋の開口部からホットトップ内に放出された後に、ホットトップ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が不均一となり十分に高品質の鋳塊が製造できない。

　特許文献２では、溶湯は、ホットトップにおける所定の一箇所から各延出部の長手方向に沿って放射状に放出されることから、溶湯が延出部の先端までに、ホットトップ内を長距離にわたって流れることになる。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、目的は溶湯の供給量の自動調節であり、鋳造型の所定の一箇所から鋳造型内に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。

　上記目的を達成するために、本発明の態様に従い、溶湯流下口から溶湯を連続鋳造型の成形空間内に流下させることにより連続的に鋳塊を鋳造するためのホットトップが開示される。前記溶湯流下口を形成するホットトップの部位の内周形状は、前記成形空間を形成する連続鋳造型の部位の内周形状に対応した形状である。前記ホットトップは、前記溶湯流下口の周囲に溶湯導入空間を形成するとともに、該溶湯導入空間と前記溶湯流下口との間に堰を備える。

本発明の第１実施形態に係る連続鋳造用ホットトップの斜視図。 図１の連続鋳造用ホットトップの平面図。 図２における３－３線断面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも、図１の連続鋳造用ホットトップへの溶湯の導入状態を説明するための図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも、本発明の第２実施形態に係る連続鋳造用ホットトップの縦断面図。 本発明の第３実施形態に係る連続鋳造用ホットトップの斜視図。 本発明の第３実施形態に係る連続鋳造用ホットトップの縦断面図。 本発明の第４実施形態に係る連続鋳造用ホットトップの斜視図。 図８の連続鋳造用ホットトップの平面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも、図８の連続鋳造用ホットトップへの溶湯の導入状態を説明するための図。 （ａ）及び（ｂ）はいずれも、本発明の第５実施形態に係る連続鋳造用ホットトップの動作を説明するための斜視図。 別例に係る連続鋳造用ホットトップの平面図。 別例に係る連続鋳造用ホットトップの平面図。 （ａ）及び（ｂ）はいずれも、別例に係る連続鋳造用ホットトップの縦断面図。 別例に係る連続鋳造用ホットトップの平面図。

　本発明の第１実施形態に係る連続鋳造用ホットトップ２を図１～図４（ｃ）に従って述べる。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、図１は連続鋳造用ホットトップ２を連続鋳造型４上に取り付けた状態で示している。図２は図１の平面図、図３は図２の３－３線断面図である。

　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の中央部には溶湯流下口６が形成されている。図１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を通って溶湯が連続鋳造型４に供給される。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（成形空間）に溶湯が供給されることによって溶湯が所望の円筒形に成形され、その溶湯が冷却水路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を形成するホットトップ２の部位の内周形状は、円筒空間１０を形成する連続鋳造型４の部位の内周形状と対応している。以下、溶湯流下口６を形成するホットトップ２の部位を単に流下口形成部位といい、円筒空間１０を形成する連続鋳造型４の部位を円筒空間形成部位という。尚、これらの内周形状同士が対応することの一形態は両者が一致するものであるが、完全に一致する必要はなく、円筒空間１０の内周形状に対して溶湯流下口６の内周形状が対応したものであれば良く、溶湯流下口６の内周形状が、円筒空間１０の内周形状よりも多少大きくても、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、溶湯はアルミニウム合金の溶湯である。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の中央部にて溶湯流下口６を囲むように形成さ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。環状溝１４内の溶湯の湯面レベルが堰１６の高さよりも低い状態、すなわち環状溝１４内に蓄積された溶湯量が環状溝１４の最大容積量よりも少ない間は、溶湯は堰１６を越えて溶湯流下口６に流れることはない。

　したがって溶湯の導入初期においては、溶湯は環状溝１４に沿って溶湯流下口６の周囲を分岐して流れ、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にて合流する。そして、溶湯は、同溶湯排出路１８から溶湯タンク２０内へ流れ込む。この状態を図４（ａ）に示す。

　図４（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に貯留される。樋から溶湯導入路１２への溶湯Ｍの導入が継続すると、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Ｍの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の周りに溶湯Ｍが常に流れることで、堰１６等の溶湯流下口６の周りの部位が高温となる。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（ｂ）に示すごとく溶湯Ｍの湯面レベルが環状溝１４の全周に渡って水平に形成された堰１６の頂部１６ａに到達すると、図４（ｃ）に示すごとく、溶湯Ｍは堰１６を越えて、連続鋳造型４へ流下する。このことにより溶湯Ｍ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。作業工程としては、堰１６から溶湯Ｍを連続的に溢れさせてから連続鋳造型４側へ流下させるまでの工程が溶湯流下工程に相当する。

　本実施形態は、以下の利点を有する。
　（１）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、その導入初期においては溶湯流下口６から連続鋳造型４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、溶湯の導入初期においては、溶湯が溶湯タンク２０に排出され、溶湯Ｍの湯面レベルの上昇速度が抑制されて、連続鋳造型４への溶湯Ｍの注入が阻止された状態がしばらく継続する。

　その後、溶湯Ｍの湯面レベルが堰１６の頂部１６ａに到達すると、溶湯Ｍ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に流下する。
　したがって溶湯の導入初期においては、溶湯は溶湯流下口６から流下せずに環状溝１４内を流れることにより連続鋳造用ホットトップ２の温度、特に堰１６の温度を効率的に上昇させる。このことにより、その後、溶湯導入路１２に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、流下口形成部位の内周形状は円筒空間形成部位の内周形状に対応した形状であり、本実施形態では流下口形成部位の内周形状と円筒空間形成部位の内周形状とは略一致しているため、堰１６から溢れて流下した溶湯は、円筒空間１０の全周に渡って乱流を生じることなく円滑に注入され、その結果、高温状態を十分に維持した溶湯が連続鋳造型４の円筒空間１０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。したがって鋳塊の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。

　（２）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。

　（３）本実施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、円筒空間形成部位の内径が大きくなる傾向にあると共に、更に中空状の、本実施形態では円筒状の鋳塊を製造することになるが、前述したごとくの利点により、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。

　次に、本発明の第２実施形態について図５（ａ）～図５（ｃ）に従って述べる。上記第１実施形態では、溶湯導入路１２の底部、環状溝６の底部、溶湯排出路１８の底部及び溶湯タンク２０内の底部は、それら同士が相互に同一水平面上にあり、全体としても同一水平面上にある。本実施形態では図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（ａ）に示す連続鋳造用ホットトップ５２においては、環状溝５４の底部５４ａが溶湯導入路５６の底部及び溶湯タンク６０の底部に対して傾斜している。底部５４ａは、その溶湯導入路５６に接続した部位（導入部）を最高位置として、該部位から溶湯排出路５８に向かって次第に低くなるように傾斜している。

　このことにより図５（ａ）において矢線で示すごとく、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、溶湯の湯面レベルが堰６２の頂部６２ａに達して、更に越えると、溶湯は連続鋳造型に流下して連続鋳造が開始される。

　このような連続鋳造用ホットトップ５２においては、溶湯の導入初期において、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（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はそれら同士が相互に同一水平面上にあり、全体としても同一水平面上にある。溶湯タンク８０の底部８０ａは水平であるが、その高さ位置は溶湯導入路７４、環状溝７６及び溶湯排出路７８の底部７４ａ，７６ａ，７８ａの高さ位置よりも低い。

　このことにより溶湯導入路７４から導入された溶湯は、前記第１実施形態と比較して、溶湯タンク８０の底部８０ａの高さ位置が他の底部７４ａ，７６ａ，７８ａの高さ位置より低い分の容積差だけ、余計に溶湯タンク８０内に貯留される。溶湯タンク８０内に溶湯が導入された後に、溶湯の湯面レベルが堰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４に流下して連続鋳造が開始される。

　このような連続鋳造用ホットトップ７２においては、何らかの理由で溶湯導入路７４、環状溝７６及び溶湯排出路７８を浅く形成する必要があったとしても、溶湯タンク８０の底部８０ａの高さ位置を調節することにより、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（ｃ）に示す連続鋳造用ホットトップ９２においては、環状溝９４の底部９４ａが溶湯導入路９６の底部及び溶湯タンク１０２の底部に対して傾斜している。底部９４ａは、その溶湯導入路９６に接続した部位（導入部）を最高位置として、該部位から溶湯排出路１００に向かって次第に低くなるように傾斜している点は、図５（ａ）に示す連続鋳造用ホットトップ５２と同じである。

　図５（ａ）に示す連続鋳造用ホットトップ５２と異なる点は、堰９８の頂部９８ａも環状溝９４の底部９４ａと同じく、頂部９８ａにおける溶湯導入路９６に対応した部位（導入部）を最高位置として、該部位から溶湯排出路１００に向かって次第に低くなるように溶湯導入路９６の底部及び溶湯タンク１０２の底部に対して傾斜していることである。ただし頂部９８ａの傾き度合いは底部９４ａの傾き度合い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。このことにより溶湯の導入初期において、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（ａ）の連続鋳造用ホットトップ５２と同じである。

　ただし、図５（ａ）の連続鋳造用ホットトップ５２においては、溶湯の流速が高い状態で溶湯導入路５６から導入された溶湯が堰６２に衝突することにより、環状溝５４内において溶湯導入路５６寄りの溶湯の湯面レベルが溶湯排出路５８寄りの溶湯の湯面レベルよりも高くなって、環状溝５４内の溶湯の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いために環状溝５４内において溶湯導入路５６寄りの溶湯の湯面レベルが溶湯排出路５８寄りの溶湯の湯面レベルよりも高くなり、環状溝５４内の溶湯の湯面レベルが傾く場合がある。

　これに対して、図５（ｃ）に示す連続鋳造用ホットトップ９２では、堰９８の頂部９８ａが環状溝９４内の溶湯の湯面レベルの傾きに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へ流下する溶湯の量は、溶湯流下口１０４の全周に渡って均一となる。このことにより、より高品質の鋳塊が得られる。

　次に、本発明の第３実施形態に係る連続鋳造用ホットトップ２０２を図６及び図７に従って述べる。図７は図６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。

　前記第１実施形態とは、環状溝２１４の底部２１４ａの形状が異なる他の構成は同じである。即ち、環状溝２１４の深さが、堰２１６から径方向外側に離れるにつれて小さくなっている。換言すると、環状溝２１４の底部２１４ａは、堰２１６から離れるにつれて次第に高くなっている。

　図７の断面図において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、その初期においては、環状溝２１４の底部２１４ａにおいて、環状溝２１４の深さが大きな、堰２１６寄りの部分に集中して流れ、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内の溶湯の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へ流下する。

　前記本実施形態は、前記第１実施形態の利点（１）～（３）に加えて以下の利点を有する。
　（４）溶湯の導入初期において、環状溝２１４の底部２１４ａにおける堰２１６寄りの部分が迅速に昇温し、溶湯の導入開始時の供給速度を高くでき、より効率的な連続鋳造が可能となる。

　次に、本発明の第４実施形態に係る連続鋳造用ホットトップ２５２を図８、図９、図１０（ａ）～図１０（ｃ）に従って述べる。図８及び図９に示すごとく、本実施形態の連続鋳造用ホットトップ２５２においては、環状溝２６４内に第１堰２６６及び該第１堰２６６より径方向内側に配置された第２堰２６７が存在している点が前記第１実施形態と異なる。他の構成は前記第１実施形態と同じである。

　このため、溶湯の導入初期においては図９において矢線で示したごとく、溶湯は、溶湯導入路２６２から環状溝２６４における第１堰２６６よりも径方向外側の空間に流れ込み、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。

　したがって溶湯の導入初期においては、溶湯の湯面レベルは図１０（ａ）の縦断面図に示すごとくとなり、環状溝２６４における第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。尚、図１０（ａ）は、図９の１０－１０線断面図である。

　更に、溶湯が溶湯導入路２６２から導入されて溶湯の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（ｂ）に示すごとく、環状溝２６４における第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環状溝２６４における第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（ｃ）に示したごとく第２堰２６７の頂部２６７ａを溶湯の湯面レベルが越えると、溶湯流下口２５６へ溶湯が流下し、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。

　本実施形態は、前記第１実施形態の利点（１）～（３）に加えて以下の利点を有する。
　（５）環状溝２６４内において、複数の堰（第１堰２６６及び第２堰２６７）が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量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との間の空間の存在により、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、その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。
　次に、本発明の第５実施形態に係る連続鋳造用ホットトップ３０２を図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に従って述べる。図１１（ａ）に示すごとく、本実施形態の連続鋳造用ホットトップ３０２は前記第１実施形態と異なり、溶湯タンク２０を備えていない。また、溶湯排出路３１８の途中にはその両側壁から対向する側壁に向かって突出した一対の突出部３１８ａが形成されており、該一対の突出部３１８ａよりも上流には開閉部材３１９が配置されている。溶湯の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、溶湯流下口３０６を囲むように形成されている環状溝３１４を周って溶湯排出路３１８に導入されてから直ちに連続鋳造用ホットトップ３０２外に排出される。従って、連続鋳造用ホットトップ３０２を暖めることによって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、図１１（ｂ）に示すごとく、溶湯排出路３１８に形成された一対の突出部３１８ａの上流側に開閉部材３１９が配置される。開閉部材３１９が開状態から閉状態に移行する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が閉塞状態に移行することにより溶湯の排出が阻止されることから、次第に連続鋳造用ホットトップ３０２内の溶湯の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。

　本実施形態は、前記第１実施形態の利点（２），（３）に加えて以下の利点を有する。
　（６）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からの溶湯の排出により、溶湯の導入初期においては、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へ流下されるのが阻止される。したがって溶湯の導入初期において、溶湯は連続鋳造型３０４へ流下せずに環状溝３１４内を流れるが、その間に、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。この昇温期間は、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の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内に温度不均一を招くことがない。したがって鋳塊の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。

　上記第１～第５実施形態においては、溶湯導入路や溶湯排出路は一定幅に形成されていたが、本実施形態はそうではなく、図１２に示す連続鋳造用ホットトップ３５２のごとく、溶湯導入路３６２において環状溝３６４に接続する接続部分の幅が次第に拡大しており、かつ、該接続部分は角を有せずに滑らかである。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。このことにより堰３６６における、溶湯導入路３６２寄りの部分から導入初期に溶湯が乗り越えたり、その後、全周にて堰３６６を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。

　更に、図１２に示す実施形態においては、溶湯排出路３６８について環状溝３６４と接続する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。このことにより堰３６６における、溶湯排出路３６８寄りの部分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、全周にて堰３６６を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。

　前記第１～第５実施形態においては、溶湯導入路や溶湯排出路はそれぞれ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、２本の溶湯導入路４１２，４１３及び２本の溶湯排出路４１８，４１９を形成している例を示している。尚、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度の位置で対向して配置され、更に２本の溶湯排出路４１８，４１９についても、溶湯導入路４１２，４１３とは溶湯流下口４０６を中心として９０度ずらして、すなわち、溶湯流下口４０６を中心として１８０度の位置で互いに対向して配置されている。

　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溶湯の導入がなされる。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。このことにより堰４１６における、溶湯導入路４１２，４１３寄りの部分や溶湯排出路４１８，４１９寄りの部分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。

　前記第１～第５実施形態においては、堰は一定厚の壁状に形成されていたが、図１４（ａ）に示すごとく、堰４６６の内周面４６６ａは、堰４６６の頂部４６６ｂ付近において曲面状に形成されていても良い。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、溶湯が空気を巻き込むことを防止することができる。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１４（ｂ）の堰５１６では、更に堰５１６の外周面５１６ｃの、堰５１６の頂部５１６ｂ付近において返し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側に返されるので、溶湯導入路５１２側で溶湯の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。

　前記第１～第５実施形態においては、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。

　流下口形成部位の内周形状は、円筒空間形成部位の内周形状に対応した形状であると共に、溶湯流下口６０６の外周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、溶湯の導入初期には溶湯の湯面レベルは堰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、溶湯の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。

　したがって溶湯の導入初期において、溶湯は溶湯流下口６０６に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に流れ込むことになる。しかも、溶湯流下口６０６を形成するホットトップ６０２の部位の内周形状は成形空間を形成する連続鋳造型６０４の部位の内周形状に対応し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。

　前記第１～第５実施形態は中子のないものでも適用できる。
　前記第１～第５実施形態の連続鋳造用ホットトップは、溶湯の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するために溶湯排出路を備えていたが、溶湯排出路を設けなくても良い。この場合には、溶湯の導入初期においては溶湯導入空間（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。

　前記第１～第５実施形態において、溶湯の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、溶湯導入空間を溶湯タンクの代わりとしても良い。

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

Claims (15)

1. 　溶湯流下口から溶湯を連続鋳造型の成形空間内に流下させることにより連続的に鋳塊を鋳造するためのホットトップにおいて、
   　前記溶湯流下口を形成するホットトップの部位の内周形状は、前記成形空間を形成する連続鋳造型の部位の内周形状に対応した形状であり、
   　前記ホットトップは、前記溶湯流下口の周囲に溶湯導入空間を形成するとともに、該溶湯導入空間と前記溶湯流下口との間に堰を備える、ホットトップ。
2. 　請求項１に記載のホットトップにおいて、前記溶湯流下口を形成する前記ホットトップの部位の内周形状は、前記成形空間を形成する前記連続鋳造型の部位の内周形状に略一致する、ホットトップ。
3. 　請求項１又は２に記載の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、ホットトップ。
4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載のホットトップにおいて、前記溶湯導入空間は溶湯が導入される導入部を有し、該導入部の底部は、その導入部における高さ位置を最高位置として該導入部から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜している、ホットトップ。
5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の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、ホットトップ。
6. 　請求項１～４のいずれか一項に記載のホットトップにおいて、前記溶湯導入空間は溶湯が導入される導入部を有し、前記堰の頂部は、前記導入部と対応する部位における高さ位置を最高位置として前記導入部から離れるにつれて次第に低くなるように傾斜している、ホットトップ。
7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載のホットトップにおいて、前記溶湯導入空間の底部は、前記堰から離れるにつれて次第に高くなる、ホットトップ。
8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載のホットトップは更に、
   　前記溶湯導入空間に開口して溶湯を同溶湯導入空間に導入する溶湯導入路と、
   　前記溶湯導入空間に開口して溶湯を同溶湯導入空間から排出する溶湯排出路と、
   　前記溶湯排出路を介して前記溶湯導入空間に接続され、前記溶湯導入空間から排出された溶湯を蓄積する溶湯タンクと
   を備えている、ホットトップ。
9. 　請求項８に記載のホットトップにおいて、
   　前記溶湯タンクの底部の高さ位置は、前記溶湯導入空間の底部の高さ位置よりも低く設定され、
   　前記溶湯排出路の底部は、前記溶湯タンクの底部及び前記溶湯導入空間の底部のいずれか一方と同じ高さ位置にある、あるい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間を傾斜状に延びる、ホットトップ。
10. 　請求項１～７のいずれか一項に記載のホットトップは更に、
    　前記溶湯導入空間に開口して溶湯を同溶湯導入空間に導入する溶湯導入路と、
    　前記溶湯導入空間に開口して溶湯を同溶湯導入空間から排出する溶湯排出路と、
    　前記溶湯排出路を開閉可能とする開閉部材と
    を備えている、ホットトップ。
11. 　請求項８～１０のいずれか一項に記載の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、ホットトップ。
12. 　請求項１～１１のいずれか一項に記載のホットトップにおいて、前記堰は複数である、ホットトップ。
13. 　請求項１２に記載のホットトップにおいて、前記堰は二重である、ホットトップ。
14. 　請求項１～１３のいずれか一項に記載のホットトップにおいて、前記溶湯流下口の中心には中子が配置されている、ホットトップ。
15. 　連続鋳造型の上方に配置され、溶湯流下口から溶湯を連続鋳造型の成形空間内に流下させることにより連続的に鋳塊を鋳造するためのホットトップを用いた連続鋳造方法において、前記ホットトップは、前記溶湯流下口を形成するホットトップの部位の内周形状は、前記成形空間を形成する連続鋳造型の部位の内周形状に対応した形状であり、前記ホットトップは、前記溶湯流下口の周囲に溶湯導入空間を形成するとともに、該溶湯導入空間と前記溶湯流下口との間に堰を備え、前記方法は、
    　前記溶湯導入空間に溶湯を導入する鋳造予備工程と、
    　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、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
    を備えている、方法。

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