WO2013133332A1 - チタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置および連続鋳造方法 - Google Patents

チタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置および連続鋳造方法 Download PDF

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WO2013133332A1
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titanium
hearth
ingot
continuous casting
titanium alloy
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瑛介 黒澤
中岡　威博
一之 堤
大山　英人
秀豪 金橋
石田　斉
大喜 高橋
大介 松若
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株式会社神戸製鋼所
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    • F27D99/0006—Electric heating elements or system
    • F27D2099/0031—Plasma-torch heating

Definitions

  • the present invention relates to a continuous casting apparatus and continuous casting method for a titanium ingot and a titanium alloy ingot, which continuously cast a titanium ingot and a titanium alloy ingot, respectively.
  • Continuous casting of ingots made of titanium or titanium alloy is conventionally performed by injecting titanium or titanium alloy melted by plasma arc melting into a bottomless mold and solidifying it, and then pulling it downward. Yes.
  • a molten metal in which titanium or a titanium alloy is dissolved is temporarily held in a holding container called a hearth, and the molten metal is poured into the mold from the hearth.
  • the hearth is usually formed of a copper container provided with a forced cooling mechanism such as a water cooling hole inside or outside in order to avoid contamination to titanium. Further, in order to prevent the molten metal from solidifying in the hearth, the molten metal surface of the molten metal in the hearth is heated.
  • the purpose of providing such a hearth is to equalize the molten metal temperature, to prevent the unmelted raw material from flowing into the mold, to settle and separate inclusions, and to It is to reduce the fluctuation of the inflow amount of the molten metal into the mold due to the fluctuation.
  • the titanium ingot when the titanium ingot is continuously cast, since there are few inclusions, it is not necessary to increase the capacity of the hearth and lengthen the residence time of the molten metal in order to settle the inclusions. Rather, in this case, it is desirable to reduce heat intensity by reducing the hearth capacity so as to suppress heat dissipation from the hearth and to reduce the power consumption by the plasma arc that heats the molten metal surface.
  • the power consumption rate is a required power amount with respect to a unit production amount of a product, and is an index that objectively represents production efficiency.
  • the suitable hearth shape is different between the case of continuous casting of a titanium ingot and the case of continuous casting of a titanium alloy ingot. Therefore, it has been difficult to continuously cast the titanium ingot and the titanium alloy ingot with one facility.
  • An object of the present invention is to provide a continuous casting apparatus and a continuous casting method for a titanium ingot and a titanium alloy ingot capable of continuously casting a titanium ingot and a titanium alloy ingot respectively with one facility. .
  • the present invention continuously infuses an ingot made of titanium or a titanium alloy by injecting a molten metal in which titanium or a titanium alloy is melted into a bottomless mold through a plurality of hearts and solidifying the molten metal.
  • the present invention also provides a molten ingot made of titanium or a titanium alloy, poured into a bottomless mold through a plurality of hearths, and pulled down while solidifying, thereby forming an ingot made of titanium or a titanium alloy.
  • it can be exchanged with a hearth for a titanium alloy having a larger total capacity than the hearth for titanium used during continuous casting of the ingot. While replacing the hearth for titanium alloy with the hearth for titanium, the hearth for titanium is replaced with the hearth for titanium alloy when performing continuous casting of the titanium alloy ingot.
  • the titanium ingot and the titanium alloy ingot can be continuously casted with one facility.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the relationship between the plasma torch and the hearth in the case of continuously casting ⁇ : titanium ingot and the case of continuously casting ⁇ : titanium alloy ingot in the continuous casting apparatus according to the second embodiment.
  • A is a top view which shows the case where a titanium ingot is continuously cast by the continuous casting apparatus which concerns on 3rd Embodiment
  • (b) is a continuous casting of a titanium alloy ingot by the continuous casting apparatus which concerns on 3rd Embodiment. It is a top view which shows the case where it does. It is a top view which shows the case where a titanium ingot is continuously cast with the continuous casting apparatus which concerns on the modification of 3rd Embodiment.
  • FIGS. 1 (a), 1 (b) and 2 (a), (b) are top views.
  • it has a mold 2, a plurality of hearths 3, a raw material charging device 4, a plurality of plasma torches (plasma arc heating devices) 5, a drawing device 6, and a plasma torch 7.
  • the continuous casting apparatus 1 is installed in a chamber (not shown), and the inside of the chamber is an inert gas atmosphere made of argon gas, helium gas, or the like.
  • the mold 2 has a forced cooling mechanism such as a water cooling hole inside or outside, and is a copper container in which a bottom is not provided, and a molten metal 31 in which titanium (pure titanium) or a titanium alloy is melted is injected into the mold 2.
  • the molten metal 31 injected into the mold 2 is cooled and solidified to form an ingot 32.
  • template 2 is comprised so that replacement
  • FIG. 1A shows a mold 12 having a rectangular cross section used when a plate-like slab 32a is continuously cast.
  • FIG. 2A shows a mold 22 having a circular cross section used when continuously casting a cylindrical ingot 32b. Regardless of the cross-sectional shape, the mold 2 can be exchanged so that the position of the center of gravity is the same due to the relationship with the drawing device 6 described later.
  • the positions of the center of gravity of the mold 12 and the mold 22 are the same, the direction in which the periphery of the mold 2 is monitored from the outside of the chamber can be made the same, and the work situation can be easily monitored.
  • the plurality of hearths 3 inject molten metal 31 into the mold 2.
  • the hearth 3 includes a raw material charging hearth 3a into which the raw material of the ingot 32 is charged and a molten metal flow hearth 3b arranged on the downstream side of the raw material charging hearth 3a. It is connected with. And in this embodiment, all the several hearths 3 are comprised so that replacement
  • FIG. 1 (a) and 1 (b) a hearth 13 for titanium consisting of a plurality of hearts 3 used for continuous casting of a slab (titanium ingot) 32a that is an ingot made of titanium is illustrated. Yes.
  • a hearth 23 for a titanium alloy made of a plurality of hearts 3 is used when continuously casting an ingot made of a titanium alloy (titanium alloy ingot) 32b. Show.
  • the hearth 13 for titanium is composed of a raw material charging hearth 13a and a molten metal pouring hearth 13b.
  • Sponge titanium 33 which is a raw material of the slab 32a, is supplied to the raw material charging hearth 13a from a raw material charging device 14 described later.
  • the molten metal pouring hearth 13 b is provided with a pouring portion 13 d for pouring the molten metal 31 into the mold 12.
  • the contact area with the mold 12 is wider and the cooling rate is faster than the central portion in the long side direction of the mold 12.
  • the hot molten metal 31 is caused to flow from the end toward the center.
  • the cooling state (temperature) of the molten metal 31 at the end portion of the mold 12 and the mold can be made uniform.
  • the hearth 23 for titanium alloy includes a raw material charging hearth 23a, a molten metal injection hearth 23b, and a rectifying hearth 23c.
  • a titanium drop in which a titanium alloy rod-shaped ingot 34 is melted by a plasma torch 5 described later is injected into the raw material charging hearth 23a.
  • the molten metal pouring hearth 23 b is provided with a pouring part 23 d for pouring the molten metal 31 into the mold 22.
  • the rectifying hearth 23c is connected to the raw material charging hearth 23a through a flow path 8 arranged on the lower side of the drawing, and the molten metal is connected to the flow path 8 arranged on the upper side of the drawing.
  • the hearth 23b for injection is connected.
  • the titanium hearth 13 is composed of two hearths 3 of a raw material charging hearth 13a and a molten metal pouring hearth 13b, while the titanium alloy hearth 23 is composed of a raw material charging hearth 23a and a molten metal pouring hearth 23b. , And three hearths 3 of the rectifying hearth 23c. That is, the number of hearts in the hearth 23 for titanium alloy is larger than the number of hearts in the hearth 13 for titanium. Further, the hearth 23 for titanium alloy has a larger total capacity than the hearth 13 for titanium as well as the number of the hearths 3 is large.
  • the hearth 13 for titanium having a smaller number and a smaller total capacity than the hearth 23 for titanium alloy is used.
  • the slab 32a can be suitably continuously cast while suppressing heat radiation from the hearth 3.
  • a hearth 23 for titanium alloy having a larger number than the hearth 13 for titanium and having a larger total capacity is used.
  • the ingot 32b can be suitably continuously cast while ensuring a sufficient residence time for the inclusions to settle.
  • the hearth 13 for titanium can also be used when the target quality level is not so high, or when the quality of the melted raw material is good and there are few inclusions. .
  • the raw material charging hearth 13a and the molten metal pouring hearth 13b may be integrated or separate.
  • the raw material charging hearth 23a, the molten metal pouring hearth 23b, and the rectifying hearth 23c may be integrated or separate.
  • the raw material charging device 4 charges the raw material into the raw material charging hearth 3a. And the raw material injection
  • FIG. 1A shows a raw material charging apparatus 14 that is used when continuously casting a slab 32a made of titanium and that loads a sponge titanium 33.
  • the raw material for the ingot made of titanium is not limited to the sponge titanium 33, but may be titanium scrap or the like.
  • FIG. 2A illustrates a raw material charging device 24 that is used when continuously casting an ingot 32b made of a titanium alloy and advances a rod-shaped ingot 34 made of titanium alloy.
  • the raw material charging directions in the raw material charging device 14 and the raw material charging device 24 are the same, the direction of monitoring the raw material charging state from the outside of the chamber can be made the same, and the working state can be easily monitored. .
  • a plurality of plasma torches 5 are provided through the chamber so as to be positioned above the plurality of hearts 3, and the raw material charged into the hearth 3 and the molten metal surface of the molten metal 31 in the hearth 3 are heated by a plasma arc. To do.
  • the three plasma torches 5 are provided at a predetermined interval so as not to interfere with each other.
  • the number of plasma torches 5 is not limited to three.
  • Each plasma torch 5 can swing around a fulcrum 5d (see FIG. 3), which will be described later, and can move in the vertical direction. However, due to the structure provided through the chamber, the operating range is limited. Limited.
  • the most upstream plasma torch 5a heats the raw material in the raw material charging hearth 13a and the molten metal 31.
  • the most downstream plasma torch 5c is operated so as to heat the molten metal surface of the molten metal 31 in the molten metal pouring hearth 13b.
  • the central plasma torch 5 b is operated so as to heat the molten metal surface of the molten metal 31 in the flow path 8.
  • the most upstream plasma torch 5a is provided with an ingot 34 and a raw material charging hearth that the raw material charging device 24 advances. It operates so that the hot_water
  • FIG. 3 shows a plasma torch 5 and a plurality of hearths 3 in the continuous casting apparatus 1 when continuously casting a slab 32a made of titanium ( ⁇ ) and when continuously casting an ingot 32b made of a titanium alloy ( ⁇ ). The relationship is shown.
  • the positions of the fulcrums 5d of the three plasma torches 5 are the same with respect to the hearth 13 for titanium and the hearth 23 for titanium alloy.
  • the molten metal surface of the molten metal 31 in the hearth 3 is suitably heated with respect to both the titanium hearth 13 and the titanium alloy hearth 23 having different shapes.
  • the fulcrum 5d is located on the upper end surface of the plasma torch 5, but the position of the fulcrum 5d is not limited to this.
  • the drawing device 6 supports a starting block 6a capable of closing the lower opening of the mold 2 from below.
  • a starting block 6a capable of closing the lower opening of the mold 2 from below.
  • the starting block 6a is comprised so that replacement
  • FIG. 1B a rectangular starting block 16a capable of closing the lower opening of the mold 12 having a rectangular cross section is shown.
  • FIG. 2B shows a circular starting block 26a capable of closing the lower opening of the mold 22 having a circular cross section.
  • the mold 2 can be exchanged so that the center of gravity is the same regardless of the cross-sectional shape.
  • the drawing device 6 is disposed so as to draw the ingot 32 around the center of gravity of the mold 2. In this way, by pulling out the ingot 32 around the center of gravity of the mold 2, it is not necessary to move the position of the drawing device 6 with respect to the mold 2 having any cross-sectional shape. Further, by pulling out the ingot 32 around the position of the center of gravity of the mold 2, the drawing force by the drawing device 6 can be applied uniformly to the mold 2 having any cross-sectional shape. it can. Therefore, the ingot 32 can be pulled out without causing a drawing failure due to non-uniform drawing force or bending of the ingot 32.
  • the plasma torch 7 is provided through the chamber so as to be positioned above the mold 2 and heats the molten metal surface of the molten metal 31 injected into the mold 2 with a plasma arc. Similar to the plasma torch 5, the plasma torch 7 can swing around a fulcrum and can also move in the vertical direction.
  • titanium alloy is difficult because electron beam melting in a vacuum atmosphere evaporates, so it is difficult to cast not only titanium but also titanium alloy in plasma arc melting in an inert gas atmosphere. Is possible.
  • the mold 22 having a circular cross section is replaced with a mold 12 having a rectangular cross section.
  • the starting block 26a capable of closing the lower opening of the mold 22 having a circular cross section is replaced with a starting block 16a capable of closing the lower opening of the mold 12.
  • the starting block 16a is supported by the drawing device 6, and the lower opening of the mold 12 is closed by the starting block 16a.
  • the hearth 23 for titanium alloy is replaced with the hearth 13 for titanium.
  • each plasma torch 5 is adjusted to the direction suitable for the hearth 13 for titanium by swinging the three plasma torches 5.
  • the molten metal 31 in the hearth 3 is used for both the titanium hearth 13 and the titanium alloy hearth 23 having different shapes by swinging each plasma torch 5.
  • the hot water surface can be suitably heated. Therefore, when exchanging between the hearth 13 for titanium and the hearth 23 for titanium alloy, it is not necessary to change the arrangement position of each plasma torch 5, so that the working efficiency can be improved.
  • the titanium sponge 33 starts to be charged into the raw material charging hearth 13a from the raw material charging device 14, and heating by the plasma torch 5 is started.
  • the sponge titanium 33 charged into the raw material charging hearth 13a is heated and melted by the plasma torch 5a to form the molten metal 31, which fills the raw material charging hearth 13a.
  • the molten metal 31 overflowing from the raw material charging hearth 13a passes through the flow path 8 and flows into the molten metal injection hearth 13b to fill the molten metal injection hearth 13b.
  • the molten metal 31 overflowing from the molten metal pouring hearth 13b is poured into the mold 12 through the pouring part 13d.
  • the molten metal 31 injected into the mold 12 is cooled and solidified.
  • the starting block 16a that has closed the lower opening of the mold 12 is pulled downward at a predetermined speed, whereby the slab 32a in which the molten metal 31 is solidified is continuously cast while being pulled downward.
  • the slab 32a is preferably used while suppressing heat radiation from the hearth 3 by using the hearth 13 for titanium having a smaller total capacity than the hearth 23 for titanium alloy. Can be continuously cast.
  • the position of the drawing device 6 can be moved with respect to the mold 2 having any cross-sectional shape. There is no need to let them. Further, by pulling out the slab 32a around the center of gravity of the mold 12, the drawing force by the drawing device 6 can be applied uniformly to the mold 2 having any cross-sectional shape. . Therefore, the slab 32a can be pulled out without causing a pulling failure due to non-uniform drawing force or bending of the slab 32a.
  • the plasma torch 5a heats the raw material in the raw material charging hearth 13a and the molten metal 31, and the plasma torch 5c melts the molten metal 31 in the molten metal pouring hearth 13b.
  • the plasma torch 5b heats the molten metal surface of the molten metal 31 in the flow path 8. Further, the plasma torch 7 heats the molten metal surface of the molten metal 31 injected into the mold 12.
  • the mold 12 having a rectangular cross section is replaced with a mold 22 having a circular cross section.
  • the starting block 16a capable of closing the lower opening of the mold 12 is replaced with a starting block 26a capable of closing the lower opening of the mold 22 having a circular cross section.
  • the starting block 26a is supported by the drawing device 6, and the lower opening of the mold 22 is closed by the starting block 26a.
  • the hearth 13 for titanium is replaced with the hearth 23 for titanium alloy.
  • the raw material charging device 14 for continuous casting of the slab 32a made of titanium is replaced with a raw material charging device 24 for continuous casting of the ingot 32b made of titanium alloy.
  • the direction of each plasma torch 5 is adjusted to the direction suitable for the hearth 23 for titanium alloys by swinging the three plasma torches 5.
  • the rod-shaped ingot 34 starts to advance from the raw material charging device 24 into the raw material charging hearth 23a, and heating by the plasma torch 5 is started.
  • the ingot 34 advanced into the raw material charging hearth 23a is heated and melted by the plasma torch 5a to form titanium droplets.
  • the titanium droplets are dropped into the raw material charging hearth 23a to form the molten metal 31, which fills the raw material charging hearth 23a.
  • the molten metal 31 overflowing from the inside of the raw material charging hearth 23a passes through the flow path 8 and flows into the rectifying hearth 23c to fill the rectifying hearth 23c.
  • the molten metal 31 overflowing from the rectifying hearth 23c flows into the molten metal injection hearth 23b and fills the molten metal injection hearth 23b.
  • the molten metal 31 overflowing from the molten metal pouring hearth 23b is poured into the mold 22 through the pouring part 23d.
  • the molten metal 31 injected into the mold 22 is cooled and solidified.
  • the starting block 26a that has closed the lower opening of the mold 22 is pulled downward at a predetermined speed, so that the cylindrical ingot 32b solidified by the molten metal 31 is continuously pulled out while being pulled downward. Casted.
  • the use of the hearth 23 for titanium alloy which has a larger number than the hearth 13 for titanium and has a large total capacity, ensures a sufficient residence time for sedimentation of inclusions.
  • the ingot 32b can be suitably continuously cast.
  • the position of the drawing device 6 can be adjusted with respect to the mold 2 having any cross-sectional shape. There is no need to move it. Further, by pulling out the ingot 32b around the center of gravity of the mold 22, the drawing force by the drawing device 6 can be applied uniformly to the mold 2 having any cross-sectional shape. it can. Thereby, the ingot 32b can be pulled out without causing a non-uniform drawing force or a pulling failure due to bending of the ingot 32b.
  • the plasma torch 5a heats the molten metal 31 in the ingot 34 and the raw material charging hearth 23a, and the plasma torch 5c heats the molten metal injection hearth 23b.
  • the molten metal surface of the molten metal 31 is heated, and the plasma torch 5b heats the molten metal surface of the molten metal 31 in the rectifying hearth 23c. Further, the plasma torch 7 heats the molten metal surface of the molten metal 31 injected into the mold 22.
  • the continuous casting apparatus 1 and the continuous casting method according to this embodiment during continuous casting of the slab 32a made of titanium, the number of titanium is smaller than the hearth 23 for titanium alloy and the total capacity is small. Hearth 13 for use is used. Thereby, the slab 32a can be suitably continuously cast while suppressing heat radiation from the hearth 3. Further, during continuous casting of the ingot 32b made of a titanium alloy, the hearth 23 for titanium alloy having a larger number and a larger total capacity than the hearth 13 for titanium is used. Thereby, the ingot 32b can be suitably continuously cast while ensuring a sufficient residence time for the inclusions to settle. In this way, the slab 32a made of titanium and the ingot 32b made of titanium alloy can be continuously casted with one facility.
  • the molten metal surface of the molten metal 31 in the hearth 3 is suitably heated for both the titanium hearth 13 and the titanium alloy hearth 23 having different shapes. be able to. Therefore, when exchanging the hearth 13 for titanium and the hearth 23 for titanium alloy, it is not necessary to change the arrangement position of each plasma torch 5, so that the working efficiency can be improved.
  • the position of the drawing device 6 can be adjusted with respect to the mold 2 having any cross-sectional shape. There is no need to move it. Further, by pulling out the ingot 32 around the position of the center of gravity of the mold 2, the drawing force by the drawing device 6 can be applied uniformly to the mold 2 having any cross-sectional shape. it can. Therefore, the ingot 32 can be pulled out without causing a pulling failure due to uneven drawing force or bending of the ingot 32.
  • FIG. 4 shows a plasma torch 5 and a plurality of hearths 3 in a continuous casting apparatus 201 when continuously casting a slab 32a made of titanium ( ⁇ ) and when continuously casting an ingot 32b made of a titanium alloy ( ⁇ ). The relationship is shown.
  • the continuous casting apparatus 201 of the present embodiment is different from the continuous casting apparatus 1 of the first embodiment in that, as shown in FIG.
  • each fulcrum 5d of the three plasma torches 5 is the same as that of the hearth 13 for titanium and the hearth 23 for titanium alloy.
  • the plasma torch 5a at the most upstream side causes the ingot 34 to be advanced by the raw material charging device 24 and the raw material charging. It operates so that the hot_water
  • the hearth 13 for titanium has a smaller number of hearts 3 than the hearth 23 for titanium alloy, and the total capacity is reduced. Therefore, when the slab 32a made of titanium is continuously cast, it is desirable to reduce the power unit by the plasma arc for heating the molten metal surface of the molten metal 31 in accordance with the total capacity of the hearth 13 for titanium or the number of the hearths 3. .
  • the power consumption rate is a required power amount with respect to a unit production amount of a product, and is an index that objectively represents production efficiency.
  • the number of plasma torches 5 used during continuous casting of the ingot 32b made of titanium alloy is larger than the number of plasma torches 5 used during continuous casting of the slab 32a made of titanium.
  • the total output amount per unit melting amount of the plasma torch 5 used at the time of continuous casting of the ingot 32b made of titanium alloy is the per unit melting amount of the plasma torch 5 used at the time of continuous casting of the slab 32a made of titanium. More than the total output.
  • the hearth 13 for titanium having a smaller number and a smaller total capacity than the hearth 23 for titanium alloy is used.
  • the number of plasma torches 5 to be used is reduced and the total output amount per unit melting amount of the plasma torch 5 is reduced as compared with the continuous casting of the ingot 32b made of a titanium alloy.
  • molten_metal surface of the molten metal 31 in the hearth 3 can be heated suitably, reducing an electric power basic unit.
  • a hearth 23 for titanium alloy having a larger number than the hearth 13 for titanium and having a larger total capacity is used.
  • the number of plasma torches 5 to be used is increased and the total output amount per unit dissolution amount of the plasma torches 5 is increased as compared with the case of continuous casting of the slab 32a made of titanium.
  • the molten metal surface of the molten metal 31 in the hearth 3 can be suitably heated while suppressing solidification of the molten metal 31 in the hearth 3.
  • the continuous casting apparatus 201 and the continuous casting method according to the present embodiment during continuous casting of the slab 32a made of titanium, the number of titanium is smaller than the hearth 23 for titanium alloy and the total capacity is small. Hearth 13 for use is used.
  • the number of plasma torches 5 to be used is reduced and the total output amount per unit melting amount of the plasma torch 5 is reduced as compared with the continuous casting of the ingot 32b made of a titanium alloy.
  • molten_metal surface of the molten metal 31 in the hearth 3 can be heated suitably, reducing an electric power basic unit.
  • a hearth 23 for titanium alloy having a larger number than the hearth 13 for titanium and having a larger total capacity is used. Further, the number of plasma torches 5 to be used is increased and the total output amount per unit dissolution amount of the plasma torches 5 is increased as compared with the case of continuous casting of the slab 32a made of titanium. Thereby, the molten metal surface of the molten metal 31 in the hearth 3 can be suitably heated while suppressing solidification of the molten metal 31 in the hearth 3.
  • the continuous casting apparatus 301 of the present embodiment is different from the continuous casting apparatus 1 of the first embodiment in that the raw material charging hearth 3a and the mold 2 are in the C direction (predetermined) as shown in FIGS.
  • the raw material charging hearth 3a and the mold 2 and the molten metal flow hearth 3b are arranged side by side in the D direction orthogonal to the C direction. Note that the D direction is not limited to a configuration orthogonal to the C direction, and it is sufficient that the D direction intersects the C direction.
  • the hearth 13b for charging the raw material is replaced with a hearth 13 for titanium which can be replaced with a hearth 23 for titanium alloy. It is arranged side by side with the mold 12 in the D direction.
  • the hearth for titanium alloy in which the hearth 23b for molten metal injection and the hearth 23c for rectification can be replaced with the hearth 13 for titanium.
  • the raw material charging hearth 3a and the mold 22 are arranged side by side in the D direction.
  • the raw material charging hearth 3a is used for both continuous casting of the slab 32a made of titanium and continuous casting of the ingot 32b made of a titanium alloy without being exchanged.
  • the position of the raw material charging hearth 3a is fixed in the chamber.
  • a part of the plurality of hearts 3 is configured to be replaceable according to the raw material of the ingot 32.
  • the hearth 23 for titanium alloy composed of the molten metal injection hearth 23b and the rectifying hearth 23c has more hearts 3 than the titanium hearth 13 formed of the molten metal injection hearth 13b. Further, the hearth 23 for titanium alloy has a larger total capacity than the hearth 13 for titanium.
  • each plasma torch 5 can operate in a straight line or an L shape as indicated by arrows in FIGS. 5 (a) and 5 (b). The same applies to the plasma torch 7 arranged on the mold 2.
  • the plasma torch 5a disposed above the raw material charging hearth 3a is formed in an L shape so as to pass over the flow path 8 as shown by an arrow in FIG. It is operated.
  • the plasma torch 5c disposed above the molten metal injection hearth 13b is operated linearly along the long side direction of the molten metal injection hearth 13b.
  • the plasma torch 7 disposed above the mold 12 is operated linearly along the long side direction of the mold 12 so as to pass over the pouring part 13d. At this time, the plasma torch 5b is stopped.
  • the plasma torch 5 a heats the raw material in the raw material charging hearth 3 a and the molten metal surface of the molten metal 31, and the molten metal surface of the molten metal 31 in the flow path 8.
  • the plasma torch 5c heats the surface of the molten metal 31 in the molten metal pouring hearth 13b, and the plasma torch 7 forms the surface of the molten metal 31 in the mold 12 and the surface of the molten metal 31 in the pouring part 13d. Heat.
  • the plasma torch 5a disposed above the raw material charging hearth 3a includes the raw material charging hearth 3a. It is operated in a state of being almost stationary on the top.
  • the plasma torch 5b disposed above the rectifying hearth 23c is operated linearly so as to pass over the flow path 8 connecting the raw material charging hearth 3a and the rectifying hearth 23c.
  • the plasma torch 5c disposed above the molten metal injection hearth 23b is operated linearly so as to pass over the flow path 8 connecting the rectifying hearth 23c and the molten metal injection hearth 23b.
  • the plasma torch 7 disposed above the mold 22 is operated linearly so as to pass over the pouring part 23d.
  • the plasma torch 5a heats the molten metal surface of the ingot 34 and the raw material charging hearth 23a that the raw material charging device 24 advances.
  • the plasma torch 5b heats the molten metal surface of the molten metal 31 in the rectifying hearth 23c and the molten metal surface of the molten metal 31 in the flow path 8 connecting the raw material charging hearth 3a and the rectifying hearth 23c.
  • the plasma torch 5c heats the molten metal surface of the molten metal 31 in the molten metal injection hearth 23b and the molten metal surface of the molten metal 31 in the flow path 8 connecting the rectifying hearth 23c and the molten metal injection hearth 23b.
  • the plasma torch 7 heats the molten metal surface of the molten metal 31 in the mold 22 and the molten metal surface of the molten metal 31 in the pouring part 23d.
  • the number of plasma torches 5 used during continuous casting of the ingot 32b made of titanium alloy is larger than the number of plasma torches 5 used during continuous casting of the slab 32a made of titanium.
  • the total output amount per unit melting amount of the plasma torch 5 used at the time of continuous casting of the ingot 32b made of titanium alloy is the per unit melting amount of the plasma torch 5 used at the time of continuous casting of the slab 32a made of titanium. More than the total output.
  • the position of the raw material charging hearth 3a changes according to the number and size of the molten metal flow hearth 3b, and the position of supplying the raw material to the raw material charging hearth 3a also changes.
  • the raw material charging hearth 3a and the mold 2 are arranged side by side in the C direction, and the raw material charging hearth 3a, the mold 2 and the molten metal flow hearth 3b are arranged side by side in the D direction orthogonal to the C direction.
  • the position of the raw material charging hearth 3a can be fixed without being affected by the number and size of the molten metal flow hearth 3b. Then, by fixing the position of the raw material charging hearth 3a, the position of supplying the raw material to the raw material charging hearth 3a can also be fixed. Accordingly, when switching between continuous casting of the slab 32a made of titanium and continuous casting of the ingot 32b made of titanium alloy, it is not necessary to change the position of feeding the raw material, and the raw material is put into the raw material feeding hearth 3a. Can be fixed. Therefore, the work content can be made efficient.
  • the installation position of the raw material input device 14 shown in FIG. 5A and the installation position of the raw material input device 24 shown in FIG. 5B are the same with respect to the chamber.
  • the chamber can be made compact, so that heat loss from the chamber can be reduced.
  • the installation positions of the raw material input device 14 and the raw material input device 24 are the same, the direction in which the raw material input state is monitored from the outside of the chamber can be made the same, and the work state can be easily monitored.
  • the solidification of the molten metal 31 in the flow path 8 can be suppressed. Moreover, it can suppress that the molten metal 31 solidifies in the pouring part 23d by heating the hot_water
  • a shielding plate (not shown) between the mold 2 and the raw material charging hearth 3a so that droplets generated when the raw material is charged into the raw material charging hearth 3a do not enter the mold 2.
  • a continuous casting apparatus 401 shown in FIG. 6 may be used during continuous casting of the slab 32a made of titanium.
  • the continuous casting apparatus 401 is different from the continuous casting apparatus 301 of FIG. 5A in that the mold 12 and the molten metal flow hearth 3b (the molten metal injection hearth 13b) are arranged side by side in the D direction and the raw material is charged.
  • the hearth 3a for molten metal and the hearth 3b for molten metal flow are not arranged side by side in the D direction. That is, the molten metal flow hearth 3b is arranged side by side with the mold 12 alone in the D direction.
  • the molten metal hearth 13b which is the molten metal flow hearth 3b, is a titanium hearth 13 and can be replaced with a hearth 23 for titanium alloy.
  • the raw material charging hearth 3a is used for both continuous casting of the slab 32a made of titanium and continuous casting of the ingot 32b made of a titanium alloy without being exchanged.
  • the plasma torch 5a disposed above the raw material charging hearth 3a is operated in an L shape so as to pass over the flow path 8, and is disposed above the molten metal pouring hearth 13b.
  • the plasma torch 5c is operated in an L shape so that it passes over the pouring part 13d.
  • the plasma torch 7 disposed above the mold 12 is operated linearly along the long side direction of the mold 12. At this time, the plasma torch 5b is stopped. Thereby, the plasma torch 5 a heats the raw material in the raw material charging hearth 3 a and the molten metal surface of the molten metal 31, and the molten metal surface of the molten metal 31 in the flow path 8.
  • the plasma torch 5c heats the molten metal surface of the molten metal 31 in the molten metal pouring hearth 13b and the molten metal surface of the molten metal 31 in the pouring part 13d. Further, the plasma torch 7 heats the molten metal surface of the molten metal 31 in the mold 12.
  • the molten metal 31 is poured from the pouring part 13d into the central part in the long side direction of the mold 12 having a rectangular cross section. Furthermore, the charging direction of the raw material charging device 14 for charging the titanium sponge 33 into the raw material charging hearth 3a is 90 degrees different from that of the continuous casting device 301 shown in FIG.
  • the raw material charging hearth 3a and the mold 2 are arranged side by side in the C direction, and at least the raw material charging hearth 3a and the mold 2 are arranged.
  • One and the molten metal flow hearth 3b are arranged side by side in the D direction intersecting the C direction. Thereby, the position of the raw material charging hearth 3a can be fixed without being influenced by the number or size of the molten metal flow hearth 3b.
  • the raw material charging hearth 3 a When the mold 2, the molten metal flow hearth 3 b and the raw material charging hearth 3 a are arranged in this order in a straight line or L-shape, the raw material charging hearth 3 a according to the number and size of the molten metal flowing hearth 3 b.
  • the position where the raw material is charged into the raw material charging hearth 3a also changes. However, by placing the raw material charging hearth 3a and the mold 2 side by side in the C direction and fixing the position of the raw material charging hearth 3a, the position of the raw material charging hearth 3a is also fixed. Can do.
  • the molten metal 31 in the flow path 8 is solidified by heating the molten metal surface of the molten metal 31 in the flow path 8 with the plasma torch 5. Can be suppressed.

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Abstract

　本発明の連続鋳造装置においては、複数のハース３の少なくとも一部が、チタン鋳塊の連続鋳造時に使用されるチタン用のハース１３と、チタン合金鋳塊の連続鋳造時に使用されるチタン合金用のハース２３との間で交換可能である。チタン合金用のハース２３の数は、チタン用のハース１３の数よりも多い。また、チタン合金用のハース２３の総容量は、チタン用のハース１３の総容量よりも大きい。これにより、チタン鋳塊とチタン合金鋳塊とを１つの設備でそれぞれ連続鋳造することができる。

Description

チタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置および連続鋳造方法
　本発明は、チタン鋳塊とチタン合金鋳塊とをそれぞれ連続的に鋳造する、チタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置および連続鋳造方法に関する。
　チタンまたはチタン合金からなる鋳塊の連続的な鋳造は、従来、プラズマアーク溶解によって溶解させたチタンまたはチタン合金を無底の鋳型内に注入して凝固させながら下方に引抜くことで行われている。この際、特許文献１に開示されているように、チタンまたはチタン合金を溶解させた溶湯はハースと呼ばれる保持容器で一旦保持され、ハースから鋳型内に溶湯が注入される。
　ハースは、通常、チタンへの汚染を避けるために、内部または外側に水冷孔等の強制冷却機構を備えた銅製の容器で形成される。また、ハース内で溶湯が凝固するのを防ぐために、ハース内の溶湯の湯面は加熱される。このようなハースを設ける目的は、溶湯温度を均一化すること、溶け残った原料が鋳型内に流入するのを防止すること、介在物を沈降させて分離すること、および、原料の溶解量の変動により鋳型内への溶湯の流入量が変動するのを低減させることである。
日本国特開２００９－２９９０９８号公報
　ところで、ハースの容量が大きすぎたり、ハースの個数が多すぎたりすると、ハースの端部やハース間に設けられた流路で溶湯が凝固するという問題が生じる。さらに、ハース内に残留するチタン量が増加したり、ハースからの放熱による熱ロスが増加したりすると、コストアップにつながる。そこで、原料や使用目的に合った形状のハースを使用する必要がある。
　ここで、チタン鋳塊を連続鋳造する場合、介在物が少ないので、介在物を沈降させるためにハースの容量を大きくして溶湯の滞留時間を長くする必要がない。むしろ、この場合には、ハースの容量を小さくすることで、ハースからの放熱を抑制し、溶湯の湯面を加熱するプラズマアークによる電力原単位を低減させるのが望ましい。これに対し、チタン合金鋳塊を連続鋳造する場合、介在物が多いので、介在物を沈降させるためにハースの容量を大きくして溶湯の滞留時間を十分に確保する必要がある。なお、電力原単位とは、製品の単位生産量に対する必要電力量であり、生産効率を客観的に表す指標である。
　このように、チタン鋳塊を連続鋳造する場合と、チタン合金鋳塊を連続鋳造する場合とで、適したハースの形状が異なっている。そのため、チタン鋳塊とチタン合金鋳塊とを１つの設備でそれぞれ連続鋳造することは困難であった。
　本発明の目的は、チタン鋳塊とチタン合金鋳塊とを１つの設備でそれぞれ連続鋳造することが可能なチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置および連続鋳造方法を提供することである。
　本発明は、チタンまたはチタン合金を溶解させた溶湯を複数のハースを介して無底の鋳型内に注入して凝固させながら下方に引抜くことで、チタンまたはチタン合金からなる鋳塊を連続的に鋳造する、チタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置であって、前記複数のハースの少なくとも一部が、チタン鋳塊の連続鋳造時に使用されるチタン用のハースと、チタン合金鋳塊の連続鋳造時に使用される、前記チタン用のハースよりも数が多くて総容量が大きいチタン合金用のハースとの間で交換可能にされていることを特徴とする。
　また、本発明は、チタンまたはチタン合金を溶解させた溶湯を複数のハースを介して無底の鋳型内に注入して凝固させながら下方に引抜くことで、チタンまたはチタン合金からなる鋳塊を連続的に鋳造する、チタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造方法であって、前記複数のハースの少なくとも一部を、チタン鋳塊の連続鋳造時に使用されるチタン用のハースと、チタン合金鋳塊の連続鋳造時に使用される、前記チタン用のハースよりも数が多くて総容量が大きいチタン合金用のハースとの間で交換可能とし、チタン鋳塊の連続鋳造を行う際に、前記チタン合金用のハースを前記チタン用のハースに交換する一方、チタン合金鋳塊の連続鋳造を行う際に、前記チタン用のハースを前記チタン合金用のハースに交換することを特徴とする。
　本発明のチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置および連続鋳造方法によると、チタン鋳塊とチタン合金鋳塊とを１つの設備でそれぞれ連続鋳造することができる。
第１実施形態に係る連続鋳造装置でチタン鋳塊を連続鋳造する場合を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 第１実施形態に係る連続鋳造装置でチタン合金鋳塊を連続鋳造する場合を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。 第１実施形態に係る連続鋳造装置で、α：チタン鋳塊を連続鋳造する場合と、β：チタン合金鋳塊を連続鋳造する場合とにおけるプラズマトーチとハースとの関係を示す図である。 第２実施形態に係る連続鋳造装置で、α：チタン鋳塊を連続鋳造する場合と、β：チタン合金鋳塊を連続鋳造する場合とにおけるプラズマトーチとハースとの関係を示す図である。 （ａ）は第３実施形態に係る連続鋳造装置でチタン鋳塊を連続鋳造する場合を示す上面図であり、（ｂ）は第３実施形態に係る連続鋳造装置でチタン合金鋳塊を連続鋳造する場合を示す上面図である。 第３実施形態の変形例に係る連続鋳造装置でチタン鋳塊を連続鋳造する場合を示す上面図である。
　以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
［第１実施形態］
（連続鋳造装置の構成）
　本発明の第１実施形態によるチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置（連続鋳造装置）１は、上面図である図１（ａ）（ｂ）および図２（ａ）（ｂ）に示すように、鋳型２と、複数のハース３と、原料投入装置４と、複数のプラズマトーチ（プラズマアーク加熱装置）５と、引抜装置６と、プラズマトーチ７と、を有している。連続鋳造装置１は図示しないチャンバー内に設置されており、チャンバー内は、アルゴンガスやヘリウムガス等からなる不活性ガス雰囲気にされている。
　鋳型２は、内部または外側に水冷孔等の強制冷却機構を備えると共に、底部が設けられない銅製の容器であって、チタン（純チタン）またはチタン合金を溶融させた溶湯３１が内部に注入される。鋳型２内に注入された溶湯３１は冷却されて凝固し、鋳塊３２となる。そして、鋳型２は、鋳造する鋳塊３２の形状に応じて交換可能に構成されている。図１（ａ）においては、板状のスラブ３２ａを連続鋳造する際に使用される断面矩形状の鋳型１２が図示されている。一方、図２（ａ）においては、円柱状の鋳塊３２ｂを連続鋳造する際に使用される断面円形状の鋳型２２が図示されている。鋳型２は、どのような断面形状であっても、後述する引抜装置６との関係から、重心位置が同一となるように交換することができる。
　ここで、鋳型１２および鋳型２２の重心位置が同じであるので、チャンバー外から鋳型２の周囲を監視する方向を同じにすることができ、作業状況を監視し易い。
　複数のハース３は、鋳型２内に溶湯３１を注入する。ハース３は、鋳塊３２の原料が投入される原料投入用ハース３ａと、原料投入用ハース３ａの下流側に配置された溶湯流動用ハース３ｂとからなり、隣り合うハース３同士は流路８で連結されている。そして、本実施形態においては、複数のハース３の全てが、鋳塊３２の原料に応じて交換可能に構成されている。図１（ａ）（ｂ）においては、チタンからなる鋳塊であるスラブ（チタン鋳塊）３２ａを連続鋳造する際に使用される、複数のハース３からなるチタン用のハース１３を図示している。一方、図２（ａ）（ｂ）においては、チタン合金からなる鋳塊（チタン合金鋳塊）３２ｂを連続鋳造する際に使用される、複数のハース３からなるチタン合金用のハース２３を図示している。
　図１（ａ）（ｂ）に示すように、チタン用のハース１３は、原料投入用ハース１３ａと溶湯注入用ハース１３ｂとからなる。原料投入用ハース１３ａには、後述する原料投入装置１４からスラブ３２ａの原料であるスポンジチタン３３が投入される。溶湯注入用ハース１３ｂには、溶湯３１を鋳型１２内に注入する注湯部１３ｄが設けられている。
　ここで、断面矩形状の鋳型１２の短辺側から鋳型１２内に溶湯３１を注入することで、鋳型１２の長辺方向の中央部よりも鋳型１２との接触面積が広くて冷却速度が速い端部から、中央部に向けて、高温の溶湯３１を流動させている。このように、冷却速度が速い端部に高温の溶湯３１を注入して冷却速度が遅い中央部の方に流動させることで、鋳型１２の端部における溶湯３１の冷却状態（温度）と、鋳型１２の中央部における溶湯３１の冷却状態（温度）とを均一にすることができる。
　一方、図２（ａ）（ｂ）に示すように、チタン合金用のハース２３は、原料投入用ハース２３ａと、溶湯注入用ハース２３ｂと、整流用ハース２３ｃとからなる。原料投入用ハース２３ａには、チタン合金製のロッド状の鋳塊３４が後述するプラズマトーチ５により溶解されたチタン滴が注入される。溶湯注入用ハース２３ｂには、溶湯３１を鋳型２２内に注入する注湯部２３ｄが設けられている。整流用ハース２３ｃは、図２（ａ）に示すように、図面下側に配置された流路８で原料投入用ハース２３ａと連結されているとともに、図面上側に配置された流路８で溶湯注入用ハース２３ｂと連結されている。このように連結することで、整流用ハース２３ｃに流入した溶湯３１が整流用ハース２３ｃを斜めに横切って整流用ハース２３ｃから排出されるので、整流用ハース２３ｃにおける溶湯３１の滞留時間を長くすることができる。
　ここで、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造の場合、ＨＤＩ（高密度介在物）やＬＤＩ（低密度介在物）といった介在物が少ない。したがって、介在物を沈降させるためにチタン用のハース１３の容量を大きくして溶湯３１の滞留時間を長くする必要がない。むしろ、チタン用のハース１３の容量を小さくし、ハース３からの放熱を抑制するのが好ましい。これに対し、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造の場合、介在物が多い。したがって、介在物を沈降させるためにチタン合金用のハース２３の容量を大きくして溶湯３１の滞留時間を十分に確保する必要がある。そこで、チタン用のハース１３は、原料投入用ハース１３ａおよび溶湯注入用ハース１３ｂの２つのハース３で構成される一方、チタン合金用のハース２３は、原料投入用ハース２３ａ、溶湯注入用ハース２３ｂ、および、整流用ハース２３ｃの３つのハース３で構成される。即ち、チタン合金用のハース２３のハースの数は、チタン用のハース１３のハースの数よりも多い。また、チタン合金用のハース２３は、ハース３の数が多いだけでなく、チタン用のハース１３よりも総容量が大きくされている。
　このように、スラブ３２ａの連続鋳造時には、チタン合金用のハース２３よりも数が少なくて総容量が小さいチタン用のハース１３が用いられる。これにより、ハース３からの放熱を抑制しながら、スラブ３２ａを好適に連続鋳造することができる。また、鋳塊３２ｂの連続鋳造時には、チタン用のハース１３よりも数が多くて総容量が大きいチタン合金用のハース２３が用いられる。これにより、介在物を沈降させるのに十分な滞留時間を確保しながら、鋳塊３２ｂを好適に連続鋳造することができる。なお、チタン合金からなる鋳塊の連続鋳造においても、目標とする品質レベルがあまり高くない場合や、溶解原料の品質が良く介在物が少ない場合には、チタン用のハース１３を用いることもできる。
　なお、原料投入用ハース１３ａと溶湯注入用ハース１３ｂとは一体化されていてもよいし、別体であってもよい。同様に、原料投入用ハース２３ａと溶湯注入用ハース２３ｂと整流用ハース２３ｃとは一体化されていてもよいし、別体であってもよい。
　原料投入装置４は、原料投入用ハース３ａ内に原料を投入する。そして、原料投入装置４は、原料に応じて交換可能に構成されている。図１（ａ）は、チタンからなるスラブ３２ａを連続鋳造する際に使用されてスポンジチタン３３を投入する原料投入装置１４を図示している。なお、チタンからなる鋳塊の原料はスポンジチタン３３に限定されず、チタンスクラップなどでもよい。一方、図２（ａ）は、チタン合金からなる鋳塊３２ｂを連続鋳造する際に使用されてチタン合金製のロッド状の鋳塊３４を進出させる原料投入装置２４を図示している。
　ここで、原料投入装置１４と原料投入装置２４とにおける原料の投入方向は同じであるので、チャンバー外から原料の投入状況を監視する方向を同じにすることができて、作業状況を監視し易い。
　プラズマトーチ５は、複数のハース３の上方に位置するようにチャンバーを貫通して複数設けられており、ハース３内に投入された原料およびハース３内の溶湯３１の湯面をプラズマアークで加熱する。本実施形態においては、３つのプラズマトーチ５が、互いに干渉しないように所定の間隔をあけて設けられている。なお、プラズマトーチ５の数は３つに限定されない。各プラズマトーチ５は、後述する支点５ｄ（図３参照）を中心にして揺動可能であり、上下方向にも移動可能であるが、チャンバーを貫通して設けられている構造上、稼働範囲が限定されている。
　図１（ａ）（ｂ）に示すように、チタン用のハース１３に対しては、最も上流側のプラズマトーチ５ａが、原料投入用ハース１３ａ内の原料および溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。また、最も下流側のプラズマトーチ５ｃが、溶湯注入用ハース１３ｂ内の溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。そして、中央のプラズマトーチ５ｂが、流路８内の溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。プラズマトーチ５ｂで流路８内の溶湯３１の湯面を加熱することで、流路８内で溶湯３１が凝固するのが抑制される。
　一方、図２（ａ）（ｂ）に示すように、チタン合金用のハース２３に対しては、最も上流側のプラズマトーチ５ａが、原料投入装置２４が進出させる鋳塊３４および原料投入用ハース２３ａ内の溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。また、最も下流側のプラズマトーチ５ｃが、溶湯注入用ハース２３ｂ内の溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。そして、中央のプラズマトーチ５ｂが、整流用ハース２３ｃ内の溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。
　上述したように、各プラズマトーチ５がチャンバーを貫通して設けられている構造上、各プラズマトーチ５の配置位置は固定されている。図３は、チタンからなるスラブ３２ａを連続鋳造する場合（α）と、チタン合金からなる鋳塊３２ｂを連続鋳造する場合（β）の、連続鋳造装置１におけるプラズマトーチ５と複数のハース３との関係を示す。図３に示すように、３つのプラズマトーチ５の各支点５ｄの位置は、チタン用のハース１３およびチタン合金用のハース２３に対して同一である。そして、各プラズマトーチ５を揺動させることで、互いに形状が異なるチタン用のハース１３およびチタン合金用のハース２３のいずれに対しても、ハース３内の溶湯３１の湯面を好適に加熱することができる。よって、チタン用のハース１３とチタン合金用のハース２３とを交換する際に、各プラズマトーチ５の配置位置を変更する必要がないので、作業効率を向上させることができる。なお、図３においては支点５ｄがプラズマトーチ５の上端面に位置しているが、支点５ｄの位置はこれに限定されない。
　図１（ｂ）、図２（ｂ）に戻って、引抜装置６は、鋳型２の下側開口部を塞ぐことが可能なスターティングブロック６ａを下から支持している。スターティングブロック６ａを所定の速度で下方に引き下ろしていくことで、溶湯３１が鋳型２内で凝固した鋳塊３２を鋳型２の下方に引抜く。そして、スターティングブロック６ａは、鋳型２の形状に応じて交換可能に構成されている。図１（ｂ）においては、断面矩形状の鋳型１２の下側開口部を塞ぐことが可能な矩形状のスターティングブロック１６ａが図示されている。一方、図２（ｂ）においては、断面円形状の鋳型２２の下側開口部を塞ぐことが可能な円形状のスターティングブロック２６ａが図示されている。
　ここで、上述したように、鋳型２は、断面形状に関わらず、その重心位置が同一となるように交換することができる。そして、引抜装置６は、鋳型２の重心位置を中心にして鋳塊３２を引抜くように配置されている。このように、鋳型２の重心位置を中心にして鋳塊３２を引抜くことで、どのような断面形状の鋳型２に対しても、引抜装置６の位置を移動させる必要がない。また、鋳型２の重心位置を中心にして鋳塊３２を引抜くことで、どのような断面形状の鋳型２に対しても、引抜装置６による引抜き力を鋳型２内で均一に作用させることができる。したがって、引抜き力の不均一や鋳塊３２の曲がりによる引抜き不良を生じさせることなく、鋳塊３２を引抜くことができる。
　プラズマトーチ７は、鋳型２の上方に位置するようにチャンバーを貫通して設けられており、鋳型２内に注入された溶湯３１の湯面をプラズマアークで加熱する。プラズマトーチ７は、プラズマトーチ５と同様に、支点を中心にして揺動可能であり、上下方向にも移動可能である。
　なお、真空雰囲気での電子ビーム溶解では微少成分が蒸発するために、チタン合金の鋳造は困難であるが、不活性ガス雰囲気でのプラズマアーク溶解では、チタンだけでなく、チタン合金も鋳造することが可能である。
（連続鋳造装置の動作）
　次に、図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）を参照しながら、連続鋳造装置１の動作について説明する。なお、連続鋳造装置１の動作は、チタンからなる板状のスラブ３２ａの連続鋳造と、チタン合金からなる円柱状の鋳塊３２ｂの連続鋳造との間で切り換えられるものとして説明する。ただし、チタンからなる鋳塊３２はスラブ３２ａに限定されるものではなく、チタン合金からなる鋳塊３２は円柱状の鋳塊３２ｂに限定されるものではない。
　まず、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造から、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造に切り換えて、スラブ３２ａの連続鋳造を行う場合について説明する。この場合、断面円形状の鋳型２２を断面矩形状の鋳型１２に交換する。また、断面円形状の鋳型２２の下側開口部を塞ぐことが可能なスターティングブロック２６ａを、鋳型１２の下側開口部を塞ぐことが可能なスターティングブロック１６ａに交換する。スターティングブロック１６ａを引抜装置６で支持して、鋳型１２の下側開口部をスターティングブロック１６ａで塞ぐ。また、チタン合金用のハース２３をチタン用のハース１３に交換する。また、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造用の原料投入装置２４を、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造用の原料投入装置１４に交換する。また、３つのプラズマトーチ５を揺動させることで、各プラズマトーチ５の向きをチタン用のハース１３に合った向きに調整する。
　ここで、図３に示すように、各プラズマトーチ５を揺動させることで、互いに形状が異なるチタン用のハース１３およびチタン合金用のハース２３のいずれに対しても、ハース３内の溶湯３１の湯面を好適に加熱することができる。よって、チタン用のハース１３とチタン合金用のハース２３との間で交換する際に、各プラズマトーチ５の配置位置を変更する必要がないので、作業効率を向上させることができる。
　その後、原料投入装置１４から原料投入用ハース１３ａ内へのスポンジチタン３３の投入を開始するとともに、プラズマトーチ５による加熱を開始する。原料投入用ハース１３ａ内に投入されたスポンジチタン３３は、プラズマトーチ５ａにより加熱されて溶解して溶湯３１となり、原料投入用ハース１３ａ内を満たす。原料投入用ハース１３ａ内からあふれた溶湯３１は流路８を通過して溶湯注入用ハース１３ｂ内に流入し、溶湯注入用ハース１３ｂ内を満たしていく。そして、溶湯注入用ハース１３ｂ内からあふれた溶湯３１は、注湯部１３ｄを通って鋳型１２内に注入される。鋳型１２内に注入された溶湯３１は冷却されて凝固していく。そして、鋳型１２の下側開口部を塞いでいたスターティングブロック１６ａを所定の速度で下方に引き下ろしていくことで、溶湯３１が凝固したスラブ３２ａが下方に引抜かれながら連続的に鋳造される。
　ここで、スラブ３２ａの連続鋳造時には、チタン合金用のハース２３よりも数が少なくて総容量が小さいチタン用のハース１３を用いることで、ハース３からの放熱を抑制しながら、スラブ３２ａを好適に連続鋳造することができる。
　また、重心位置が同一となるように交換可能な鋳型１２の重心位置を中心にしてスラブ３２ａを引抜くことで、どのような断面形状の鋳型２に対しても、引抜装置６の位置を移動させる必要がない。また、鋳型１２の重心位置を中心にしてスラブ３２ａを引抜くことで、どのような断面形状の鋳型２に対しても、引抜装置６による引抜き力を鋳型２内で均一に作用させることができる。したがって、引抜き力の不均一やスラブ３２ａの曲がりによる引抜き不良を生じさせることなくスラブ３２ａを引抜くことができる。
　スラブ３２ａの連続鋳造がおこなわれている間、プラズマトーチ５ａが原料投入用ハース１３ａ内の原料および溶湯３１の湯面を加熱し、プラズマトーチ５ｃが溶湯注入用ハース１３ｂ内の溶湯３１の湯面を加熱し、プラズマトーチ５ｂが流路８内の溶湯３１の湯面を加熱する。また、プラズマトーチ７が、鋳型１２内に注入された溶湯３１の湯面を加熱する。
　次に、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造からチタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造に切り換えて、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造を行う場合について説明する。この場合、断面矩形状の鋳型１２を断面円形状の鋳型２２に交換する。また、鋳型１２の下側開口部を塞ぐことが可能なスターティングブロック１６ａを、断面円形状の鋳型２２の下側開口部を塞ぐことが可能なスターティングブロック２６ａに交換する。スターティングブロック２６ａを引抜装置６で支持して、鋳型２２の下側開口部をスターティングブロック２６ａで塞ぐ。また、チタン用のハース１３をチタン合金用のハース２３に交換する。また、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造用の原料投入装置１４を、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造用の原料投入装置２４に交換する。また、３つのプラズマトーチ５を揺動させることで、各プラズマトーチ５の向きをチタン合金用のハース２３に合った向きに調整する。
　その後、原料投入装置２４から原料投入用ハース２３ａ内に向かってロッド状の鋳塊３４の進出を開始するとともに、プラズマトーチ５による加熱を開始する。原料投入用ハース２３ａ内に進出された鋳塊３４は、プラズマトーチ５ａにより加熱されて溶解してチタン滴となる。このチタン滴は、原料投入用ハース２３ａ内に滴下して溶湯３１となり、原料投入用ハース２３ａ内を満たす。原料投入用ハース２３ａ内からあふれた溶湯３１は、流路８を通過して整流用ハース２３ｃ内に流入し、整流用ハース２３ｃ内を満たしていく。さらに、整流用ハース２３ｃ内からあふれた溶湯３１は、溶湯注入用ハース２３ｂ内に流入し、溶湯注入用ハース２３ｂ内を満たしていく。そして、溶湯注入用ハース２３ｂ内からあふれた溶湯３１は、注湯部２３ｄを通って鋳型２２内に注入される。鋳型２２内に注入された溶湯３１は冷却されて凝固していく。そして、鋳型２２の下側開口部を塞いでいたスターティングブロック２６ａを所定の速度で下方に引き下ろしていくことで、溶湯３１が凝固した円柱状の鋳塊３２ｂが下方に引抜かれながら連続的に鋳造される。
　ここで、鋳塊３２ｂの連続鋳造時には、チタン用のハース１３よりも数が多くて総容量が大きいチタン合金用のハース２３を用いることで、介在物を沈降させるのに十分な滞留時間を確保しながら、鋳塊３２ｂを好適に連続鋳造することができる。
　また、重心位置が同一となるように交換可能な鋳型２２の重心位置を中心にして鋳塊３２ｂを引抜くことで、どのような断面形状の鋳型２に対しても、引抜装置６の位置を移動させる必要がない。また、鋳型２２の重心位置を中心にして鋳塊３２ｂを引抜くことで、どのような断面形状の鋳型２に対しても、引抜装置６による引抜き力を鋳型２内で均一に作用させることができる。これにより、引抜き力の不均一や鋳塊３２ｂの曲がりによる引抜き不良を生じさせることなく、鋳塊３２ｂを引抜くことができる。
　チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造がおこなわれている間、プラズマトーチ５ａが鋳塊３４および原料投入用ハース２３ａ内の溶湯３１の湯面を加熱し、プラズマトーチ５ｃが溶湯注入用ハース２３ｂ内の溶湯３１の湯面を加熱し、プラズマトーチ５ｂが整流用ハース２３ｃ内の溶湯３１の湯面を加熱する。また、プラズマトーチ７が、鋳型２２内に注入された溶湯３１の湯面を加熱する。
（効果）
　以上に述べたように、本実施形態に係る連続鋳造装置１および連続鋳造方法によると、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時には、チタン合金用のハース２３よりも数が少なくて総容量が小さいチタン用のハース１３を用いる。これにより、ハース３からの放熱を抑制しながら、スラブ３２ａを好適に連続鋳造することができる。また、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時には、チタン用のハース１３よりも数が多くて総容量が大きいチタン合金用のハース２３を用いる。これにより、介在物を沈降させるのに十分な滞留時間を確保しながら、鋳塊３２ｂを好適に連続鋳造することができる。このようにして、チタンからなるスラブ３２ａとチタン合金からなる鋳塊３２ｂとを、１つの設備で、それぞれ連続鋳造することができる。
　また、各プラズマトーチ５を揺動させることで、互いに形状が異なるチタン用のハース１３およびチタン合金用のハース２３のいずれに対しても、ハース３内の溶湯３１の湯面を好適に加熱することができる。よって、チタン用のハース１３とチタン合金用のハース２３とを交換する際に、各プラズマトーチ５の配置位置を変更する必要がないので、作業効率を向上させることができる。
　また、重心位置が同一となるように交換可能な鋳型２の重心位置を中心にして鋳塊３２を引抜くことで、どのような断面形状の鋳型２に対しても、引抜装置６の位置を移動させる必要がない。また、鋳型２の重心位置を中心にして鋳塊３２を引抜くことで、どのような断面形状の鋳型２に対しても、引抜装置６による引抜き力を鋳型２内で均一に作用させることができる。したがって、引抜き力の不均一や鋳塊３２の曲がりによる引抜き不良を生じさせることなく鋳塊３２を引抜くことができる。
［第２実施形態］
（連続鋳造装置の構成）
　次に、本発明の第２実施形態に係る連続鋳造装置２０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。図４は、チタンからなるスラブ３２ａを連続鋳造する場合（α）と、チタン合金からなる鋳塊３２ｂを連続鋳造する場合（β）の、連続鋳造装置２０１におけるプラズマトーチ５と複数のハース３との関係を示す。本実施形態の連続鋳造装置２０１が第１実施形態の連続鋳造装置１と異なる点は、図４に示すように、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時（α）には、最も上流側のプラズマトーチ５ａを使用しない点である。本実施形態においても、３つのプラズマトーチ５の各支点５ｄの位置は、チタン用のハース１３およびチタン合金用のハース２３に対して同一である。
　チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時（β）には、図４中の下側に示すように、最も上流側のプラズマトーチ５ａが、原料投入装置２４が進出させる鋳塊３４および原料投入用ハース２３ａ内の溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。また、最も下流側のプラズマトーチ５ｃが、溶湯注入用ハース２３ｂ内の溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。また、中央のプラズマトーチ５ｂが、整流用ハース２３ｃ内の溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。
　これに対して、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時（α）には、図４中の上側に示すように、中央のプラズマトーチ５ｂが、原料投入用ハース１３ａ内の原料および溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。また、最も下流側のプラズマトーチ５ｃが、溶湯注入用ハース１３ｂ内の溶湯３１の湯面を加熱するように稼働される。このとき、最も上流側のプラズマトーチ５ａは休止されている。
　チタンからなるスラブ３２ａを連続鋳造する場合、介在物が少ないので、介在物を沈降させるためにチタン用のハース１３の容量を大きくして溶湯３１の滞留時間を長くする必要がない。そのため、チタン用のハース１３は、チタン合金用のハース２３よりもハース３の数が少なく、総容量が小さくされている。よって、チタンからなるスラブ３２ａを連続鋳造する場合、チタン用のハース１３の総容量やハース３の数に合わせて、溶湯３１の湯面を加熱するプラズマアークによる電力原単位を低減させるのが望ましい。なお、電力原単位とは、製品の単位生産量に対する必要電力量であり、生産効率を客観的に表す指標である。チタン合金用のハース２３に対しては、３つのプラズマトーチ５の全てを使用しているのに対し、チタン用のハース１３に対しては、３つのプラズマトーチ５のうちの２つを使用している。即ち、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時に使用されるプラズマトーチ５の数は、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時に使用されるプラズマトーチ５の数よりも多い。また、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時に使用されるプラズマトーチ５の単位溶解量当たりの総出力量は、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時に使用されるプラズマトーチ５の単位溶解量当たりの総出力量よりも多い。
　このように、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時には、チタン合金用のハース２３よりも数が少なくて総容量が小さいチタン用のハース１３を用いる。また、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時に比べて、使用するプラズマトーチ５の数を少なくするとともに、プラズマトーチ５の単位溶解量当たりの総出力量を少なくする。これにより、電力原単位を低減させながら、ハース３内の溶湯３１の湯面を好適に加熱することができる。一方、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時には、チタン用のハース１３よりも数が多くて総容量が大きいチタン合金用のハース２３を用いる。また、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時に比べて、使用するプラズマトーチ５の数を多くするとともに、プラズマトーチ５の単位溶解量当たりの総出力量を多くする。これにより、ハース３内での溶湯３１の凝固を抑制しながら、ハース３内の溶湯３１の湯面を好適に加熱することができる。
（効果）
　以上に述べたように、本実施形態に係る連続鋳造装置２０１および連続鋳造方法によると、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時には、チタン合金用のハース２３よりも数が少なくて総容量が小さいチタン用のハース１３を用いる。また、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時に比べて、使用するプラズマトーチ５の数を少なくするとともに、プラズマトーチ５の単位溶解量当たりの総出力量を少なくする。これにより、電力原単位を低減させながら、ハース３内の溶湯３１の湯面を好適に加熱することができる。一方、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時には、チタン用のハース１３よりも数が多くて総容量が大きいチタン合金用のハース２３を用いる。また、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時に比べて、使用するプラズマトーチ５の数を多くするとともに、プラズマトーチ５の単位溶解量当たりの総出力量を多くする。これにより、ハース３内での溶湯３１の凝固を抑制しながら、ハース３内の溶湯３１の湯面を好適に加熱することができる。
［第３実施形態］
（連続鋳造装置の構成）
　次に、本発明の第３実施形態に係る連続鋳造装置３０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。本実施形態の連続鋳造装置３０１が第１実施形態の連続鋳造装置１と異なる点は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、原料投入用ハース３ａと鋳型２とがＣ方向（所定方向）に並んで配置されているとともに、原料投入用ハース３ａおよび鋳型２と溶湯流動用ハース３ｂとがＣ方向に直交するＤ方向に並んで配置されている点である。なお、Ｄ方向はＣ方向に直交する構成に限定されず、Ｃ方向に交差していればよい。
　チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時には、図５（ａ）に示すように、溶湯注入用ハース１３ｂが、チタン合金用のハース２３と交換可能なチタン用のハース１３として、原料投入用ハース３ａおよび鋳型１２とＤ方向に並んで配置される。一方、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時には、図５（ｂ）に示すように、溶湯注入用ハース２３ｂおよび整流用ハース２３ｃが、チタン用のハース１３と交換可能なチタン合金用のハース２３として、原料投入用ハース３ａおよび鋳型２２とＤ方向に並んで配置される。つまり、原料投入用ハース３ａは、交換されることなく、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時とチタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時とで兼用される。そして、原料投入用ハース３ａの位置はチャンバー内で固定されている。このように、本実施形態においては、複数のハース３のうちの一部が、鋳塊３２の原料に応じて交換可能に構成されている。
　溶湯注入用ハース２３ｂおよび整流用ハース２３ｃからなるチタン合金用のハース２３は、溶湯注入用ハース１３ｂからなるチタン用のハース１３よりもハース３の数が多い。また、チタン合金用のハース２３は、チタン用のハース１３よりも総容量が大きくされている。
　また、複数のハース３の上方には、３つのプラズマトーチ５が配置されている。これらプラズマトーチ５は、チャンバーを貫通して設けられており、支点５ｄ（図３参照）を中心にして揺動可能であるとともに、上下方向にも移動可能である。そして、支点５ｄを中心にした揺動により、各プラズマトーチ５は、図５（ａ）（ｂ）に矢印で示すように、直線状やＬ字状の稼働が可能になっている。鋳型２上に配置されたプラズマトーチ７についても同様である。
　チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時には、図５（ａ）に矢印で示すように、原料投入用ハース３ａの上方に配置されたプラズマトーチ５ａが、流路８上を通るようにＬ字状に稼働される。また、溶湯注入用ハース１３ｂの上方に配置されたプラズマトーチ５ｃが、溶湯注入用ハース１３ｂの長辺方向に沿って直線状に稼働される。また、鋳型１２の上方に配置されたプラズマトーチ７が、注湯部１３ｄ上を通るように鋳型１２の長辺方向に沿って直線状に稼働される。このとき、プラズマトーチ５ｂは休止されている。これにより、プラズマトーチ５ａが、原料投入用ハース３ａ内の原料および溶湯３１の湯面と、流路８内の溶湯３１の湯面とを加熱する。また、プラズマトーチ５ｃが、溶湯注入用ハース１３ｂ内の溶湯３１の湯面を加熱し、プラズマトーチ７が、鋳型１２内の溶湯３１の湯面と注湯部１３ｄ内の溶湯３１の湯面とを加熱する。
　これに対して、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時、図５（ｂ）に矢印で示すように、原料投入用ハース３ａの上方に配置されたプラズマトーチ５ａは、原料投入用ハース３ａ上にほぼ静止された状態で稼働される。また、整流用ハース２３ｃの上方に配置されたプラズマトーチ５ｂは、原料投入用ハース３ａと整流用ハース２３ｃとを連結する流路８上を通るように直線状に稼働される。また、溶湯注入用ハース２３ｂの上方に配置されたプラズマトーチ５ｃは、整流用ハース２３ｃと溶湯注入用ハース２３ｂとを連結する流路８上を通るように直線状に稼働される。また、鋳型２２の上方に配置されたプラズマトーチ７は、注湯部２３ｄ上を通るように直線状に稼働される。これにより、プラズマトーチ５ａが、原料投入装置２４が進出させる鋳塊３４および原料投入用ハース２３ａ内の溶湯３１の湯面を加熱する。また、プラズマトーチ５ｂが、整流用ハース２３ｃ内の溶湯３１の湯面と、原料投入用ハース３ａと整流用ハース２３ｃとを連結する流路８内の溶湯３１の湯面とを加熱する。また、プラズマトーチ５ｃが、溶湯注入用ハース２３ｂ内の溶湯３１の湯面と、整流用ハース２３ｃと溶湯注入用ハース２３ｂとを連結する流路８内の溶湯３１の湯面とを加熱する。また、プラズマトーチ７が、鋳型２２内の溶湯３１の湯面と注湯部２３ｄ内の溶湯３１の湯面とを加熱する。
　このように、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時に使用されるプラズマトーチ５の数は、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時に使用されるプラズマトーチ５の数よりも多い。また、チタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時に使用されるプラズマトーチ５の単位溶解量当たりの総出力量は、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時に使用されるプラズマトーチ５の単位溶解量当たりの総出力量よりも多い。
　ここで、鋳型２と溶湯流動用ハース３ｂと原料投入用ハース３ａとをこの順番で直線状に配置した場合（図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）参照）や、Ｌ字状に配置した場合、溶湯流動用ハース３ｂの数や大きさに応じて原料投入用ハース３ａの位置が変わり、原料投入用ハース３ａに対して原料を投入する位置も変わる。しかし、原料投入用ハース３ａと鋳型２とをＣ方向に並んで配置するとともに、原料投入用ハース３ａおよび鋳型２と溶湯流動用ハース３ｂとをＣ方向に直交するＤ方向に並んで配置することにより、溶湯流動用ハース３ｂの数や大きさに左右されることなく、原料投入用ハース３ａの位置を固定することができる。そして、原料投入用ハース３ａの位置を固定することで、原料投入用ハース３ａに対して原料を投入する位置も固定することができる。これにより、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造とチタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造との間で切り換える際に、原料を投入する位置を変更する必要がなく、原料投入用ハース３ａ内に原料を投入する原料投入装置４の設置位置を固定することができる。したがって、作業内容を効率化することができる。図５（ａ）に示す原料投入装置１４の設置位置と、図５（ｂ）に示す原料投入装置２４の設置位置とは、チャンバーに対して同一になっている。また、チャンバーのＣ方向の長さを不要に大きくする必要がなくなり、チャンバーをコンパクトにすることができるから、チャンバーからの熱ロスを低減させることができる。また、原料投入装置１４および原料投入装置２４の設置位置が同じであるので、チャンバー外から原料の投入状況を監視する方向を同じにすることができ、作業状況を監視し易い。
　また、プラズマトーチ５で流路８内の溶湯３１の湯面も加熱することで、流路８内で溶湯３１が凝固するのを抑制することができる。また、プラズマトーチ７で注湯部２３ｄ内の溶湯３１の湯面も加熱することで、注湯部２３ｄ内で溶湯３１が凝固するのを抑制することができる。
　なお、原料投入用ハース３ａへの原料投入時に発生した飛沫が鋳型２内に入らないように、鋳型２と原料投入用ハース３ａとの間に遮蔽板（図示せず）を設けることが好ましい。
（変形例）
　なお、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時には、図６に示す連続鋳造装置４０１を用いてもよい。この連続鋳造装置４０１が図５（ａ）の連続鋳造装置３０１と異なる点は、鋳型１２と溶湯流動用ハース３ｂ（溶湯注入用ハース１３ｂ）とがＤ方向に並んで配置されると共に、原料投入用ハース３ａと溶湯流動用ハース３ｂとはＤ方向に並んで配置されていない点である。即ち、溶湯流動用ハース３ｂは、鋳型１２のみとＤ方向に並んで配置されている。溶湯流動用ハース３ｂである溶湯注入用ハース１３ｂはチタン用のハース１３であり、チタン合金用のハース２３と交換可能である。原料投入用ハース３ａは、交換されることなく、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造時とチタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造時とで兼用される。
　また、矢印で示すように、原料投入用ハース３ａの上方に配置されたプラズマトーチ５ａが流路８上を通るようにＬ字状に稼働されるとともに、溶湯注入用ハース１３ｂの上方に配置されたプラズマトーチ５ｃが注湯部１３ｄ上を通るようにＬ字状に稼働される。また、鋳型１２の上方に配置されたプラズマトーチ７が、鋳型１２の長辺方向に沿って直線状に稼働される。このとき、プラズマトーチ５ｂは休止されている。これにより、プラズマトーチ５ａが、原料投入用ハース３ａ内の原料および溶湯３１の湯面と、流路８内の溶湯３１の湯面とを加熱する。また、プラズマトーチ５ｃが、溶湯注入用ハース１３ｂ内の溶湯３１の湯面と、注湯部１３ｄ内の溶湯３１の湯面とを加熱する。また、プラズマトーチ７が、鋳型１２内の溶湯３１の湯面を加熱する。
　また、連続鋳造装置４０１においては、断面矩形状の鋳型１２の長辺方向の中央部に注湯部１３ｄから溶湯３１が注入される構成にされている。さらに、原料投入用ハース３ａ内にスポンジチタン３３を投入する原料投入装置１４の投入方向は、図５（ａ）に示す連続鋳造装置３０１と９０度異なっている。
（効果）
　以上に述べたように、本実施形態に係る連続鋳造装置３０１，４０１によると、原料投入用ハース３ａと鋳型２とをＣ方向に並んで配置するとともに、原料投入用ハース３ａおよび鋳型２の少なくとも一方と溶湯流動用ハース３ｂとをＣ方向に交差するＤ方向に並んで配置する。これにより、溶湯流動用ハース３ｂの数や大きさに左右されることなく、原料投入用ハース３ａの位置を固定することができる。鋳型２と溶湯流動用ハース３ｂと原料投入用ハース３ａとをこの順番で直線状またはＬ字状に配置した場合には、溶湯流動用ハース３ｂの数や大きさに応じて原料投入用ハース３ａの位置が変わり、原料投入用ハース３ａに対して原料を投入する位置も変わる。しかし、原料投入用ハース３ａと鋳型２とをＣ方向に並んで配置して原料投入用ハース３ａの位置を固定することで、原料投入用ハース３ａに対して原料を投入する位置も固定することができる。これにより、チタンからなるスラブ３２ａの連続鋳造とチタン合金からなる鋳塊３２ｂの連続鋳造とを切り換える際に、原料を投入する位置を変更する必要がないので、作業内容を効率化することができる。また、連続鋳造装置３０１を収容するチャンバーのＣ方向の長さを不要に大きくする必要がなくなり、チャンバーをコンパクトにすることができるから、チャンバーからの熱ロスを低減させることができる。
　また、本実施形態に係る連続鋳造装置３０１，４０１および連続鋳造方法によると、プラズマトーチ５で流路８内の溶湯３１の湯面も加熱することで、流路８内で溶湯３１が凝固するのを抑制することができる。
　以上、本発明の各実施形態を説明したが、これらは具体例に過ぎず、特に本発明を限定するものではない。具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
　本出願は２０１２年３月６日出願の日本特許出願（特願２０１２－０４９５１７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１，２０１，３０１，４０１　連続鋳造装置
２，１２，２２　鋳型
３　ハース
３ａ　原料投入用ハース
３ｂ　溶湯流動用ハース
４，１４，２４　原料投入装置
５，５ａ，５ｂ，５ｃ　プラズマトーチ（プラズマアーク加熱装置）
５ｄ　支点
６　引抜装置
６ａ，１６ａ，２６ａ　スターティングブロック
７　プラズマトーチ
８　流路
１３　チタン用のハース
１３ａ，２３ａ　原料投入用ハース
１３ｂ，２３ｂ　溶湯注入用ハース
１３ｄ，２３ｄ　注湯部
２３チタン合金用のハース
２３ｃ　整流用ハース
３１　溶湯
３２　鋳塊
３２ａ　スラブ（チタン鋳塊）
３２ｂ　鋳塊（チタン合金鋳塊）
３３　スポンジチタン
３４　鋳塊
１３　ボルト

Claims (9)

  1. 　チタンまたはチタン合金を溶解させた溶湯を、複数のハースを介して、底部を有しない鋳型内に注入して凝固させながら下方に引抜くことで、チタンまたはチタン合金からなる鋳塊を連続的に鋳造する、チタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置であって、
    　前記複数のハースの少なくとも一部が、チタン鋳塊の連続鋳造時に使用されるチタン用のハースと、チタン合金鋳塊の連続鋳造時に使用されるチタン合金用のハースと、の間で交換可能であり、
    　前記チタン合金用のハースの数は、前記チタン用のハースの数よりも多く、
    　前記チタン合金用のハースの総容量は、前記チタン用のハースの総容量より大きいことを特徴とするチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置。
  2. 　前記複数のハースの上方に揺動可能に設けられて、前記ハース内の前記溶湯の湯面をプラズマアークで加熱することが可能な複数のプラズマアーク加熱装置を有し、
    　チタン合金鋳塊の連続鋳造時に使用される前記プラズマアーク加熱装置の数は、チタン鋳塊の連続鋳造時に使用される前記プラズマアーク加熱装置の数よりも多く、
    　チタン合金鋳塊の連続鋳造時に使用される前記プラズマアーク加熱装置の単位溶解量当たりの総出力量は、チタン鋳塊の連続鋳造時に使用される前記プラズマアーク加熱装置の単位溶解量当たりの総出力量よりも多いことを特徴とする請求項１に記載のチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置。
  3. 　隣り合うハース同士は流路で連結されており、
    　前記プラズマアーク加熱装置は、前記流路内の前記溶湯の湯面も加熱することを特徴とする請求項２に記載のチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置。
  4. 　前記複数のハースは、前記鋳塊の原料が投入される原料投入用ハースと、前記原料投入用ハースの下流側に配置された溶湯流動用ハースと、を含み、
    　前記原料投入用ハースと前記鋳型とが、所定方向に並んで配置されており、
    　前記原料投入用ハースおよび前記鋳型の少なくとも一方と前記溶湯流動用ハースとが、前記所定方向に交差する方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置。
  5. 　前記鋳塊を前記鋳型の下方に引抜く引抜装置を更に有し、
    　前記鋳型は、重心位置が同一となるように交換可能であり、
    　前記引抜装置は、前記重心位置を中心にして前記鋳塊を引抜くことを特徴とする請求項１に記載のチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置。
  6. 　チタンまたはチタン合金を溶解させた溶湯を、複数のハースを介して、底部を有しない鋳型内に注入して凝固させながら下方に引抜くことで、チタンまたはチタン合金からなる鋳塊を連続的に鋳造する、チタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造方法であって、
    　前記複数のハースの少なくとも一部が、チタン鋳塊の連続鋳造時に使用されるチタン用のハースと、チタン合金鋳塊の連続鋳造時に使用されるチタン合金用のハースと、の間で交換可能であり、
    　前記チタン合金用のハースの数は、前記チタン用のハースの数よりも多く、
    　前記チタン合金用のハースの総容量は、前記チタン用のハースの総容量より大きく、
    　チタン鋳塊の連続鋳造を行う際に、前記チタン合金用のハースを前記チタン用のハースに交換し、
    　チタン合金鋳塊の連続鋳造を行う際に、前記チタン用のハースを前記チタン合金用のハースに交換することを特徴とするチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造方法。
  7. 　前記複数のハースの上方に揺動可能に設けられた複数のプラズマアーク加熱装置で前記ハース内の前記溶湯の湯面を加熱し、
    　チタン合金鋳塊の連続鋳造時に使用される前記プラズマアーク加熱装置の数を、チタン鋳塊の連続鋳造時に使用される前記プラズマアーク加熱装置の数よりも多くし、
    　チタン合金鋳塊の連続鋳造時に使用される前記プラズマアーク加熱装置の単位溶解量当たりの総出力量を、チタン鋳塊の連続鋳造時に使用される前記プラズマアーク加熱装置の単位溶解量当たりの総出力量よりも多くすることを特徴とする請求項６に記載のチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造方法。
  8. 　前記プラズマアーク加熱装置で、隣り合うハース同士を連結する流路内の前記溶湯の湯面も加熱することを特徴とする請求項７に記載のチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造方法。
  9. 　前記鋳型は、重心位置が同一となるように交換可能であり、
    　前記重心位置を中心にして前記鋳塊を前記鋳型の下方に引抜くことを特徴とする請求項６～８のいずれか１項に記載のチタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造方法。
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