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技術 引上式連続鋳造装置

出願人 トヨタ自動車株式会社株式会社豊田中央研究所
発明者 中島徹也八百川盾岩田靖杉山義雄北山功志郎
出願日 2014年2月4日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2014-019131
公開日 2015年8月13日 (6年3ヶ月経過) 公開番号 2015-145018
状態 特許登録済
技術分野 連続鋳造
主要キーワード 平均熱伝導率 幾何公差 直径差 凝固片 過凝固 冷却ノズル 引上速度 湯面近傍
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

製造された鋳物鋳造欠陥が発生することを抑制することができる引上式連続鋳造装置を提供することである。

解決手段

本発明にかかる引上式連続鋳造装置は、溶湯M1を引き上げて所定の形状を備えた鋳物M3を形成する引上式連続鋳造装置であって、保持炉10と形状規定部材11とを備える。保持炉10は、溶湯M1を保持している。形状規定部材11は、保持炉10から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部25を有し、鋳物の断面形状を規定する。そして、本発明では形状規定部材11を構成する材料の熱伝導率を27[W/(m・K)]以下としている。

概要

背景

特許文献1には、鋳型を必要としない自由鋳造方法(引上式連続鋳造方法)に関する技術が開示されている。特許文献1に開示されている自由鋳造方法では、溶融金属溶湯)の表面(すなわち湯面)にスタータを浸漬させた後、当該スタータを引き上げて溶湯を導出している。このとき、湯面近傍に設置された形状規定部材を介して溶湯を導出し、導出された溶湯を冷却することにより、所望の断面形状を有する鋳物連続鋳造している。

概要

製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる引上式連続鋳造装置を提供することである。本発明にかかる引上式連続鋳造装置は、溶湯M1を引き上げて所定の形状を備えた鋳物M3を形成する引上式連続鋳造装置であって、保持炉10と形状規定部材11とを備える。保持炉10は、溶湯M1を保持している。形状規定部材11は、保持炉10から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部25を有し、鋳物の断面形状を規定する。そして、本発明では形状規定部材11を構成する材料の熱伝導率を27[W/(m・K)]以下としている。

目的

本発明の目的は、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる引上式連続鋳造装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

溶湯引き上げて所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造装置であって、前記溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備え、前記形状規定部材を構成する材料の熱伝導率は27[W/(m・K)]以下である、引上式連続鋳造装置。

請求項2

前記形状規定部材を構成する材料の熱伝導率が17[W/(m・K)]以下である、請求項1に記載の引上式連続鋳造装置。

請求項3

前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数が13×10−6(/K)以下である、請求項1または2に記載の引上式連続鋳造装置。

請求項4

前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数が11×10−6(/K)以下である、請求項1または2に記載の引上式連続鋳造装置。

請求項5

前記形状規定部材の厚さが5mm以下である、請求項3または4に記載の引上式連続鋳造装置。

請求項6

前記形状規定部材を構成する材料は、チタン合金ニッケル合金、又はフェライト系ステンレス鋼を含む、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の引上式連続鋳造装置。

請求項7

前記形状規定部材の下面は、前記保持炉に保持されている前記溶湯の湯面と接している、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の引上式連続鋳造装置。

請求項8

溶湯を引き上げて所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造装置であって、前記溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備え、前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数は13×10−6(/K)以下である、引上式連続鋳造装置。

請求項9

前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数が11×10−6(/K)以下である、請求項8に記載の引上式連続鋳造装置。

請求項10

前記形状規定部材の厚さが5mm以下である、請求項8または9に記載の引上式連続鋳造装置。

技術分野

0001

本発明は引上式連続鋳造装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、鋳型を必要としない自由鋳造方法(引上式連続鋳造方法)に関する技術が開示されている。特許文献1に開示されている自由鋳造方法では、溶融金属溶湯)の表面(すなわち湯面)にスタータを浸漬させた後、当該スタータを引き上げて溶湯を導出している。このとき、湯面近傍に設置された形状規定部材を介して溶湯を導出し、導出された溶湯を冷却することにより、所望の断面形状を有する鋳物連続鋳造している。

先行技術

0003

特開2012−61518号公報

発明が解決しようとする課題

0004

背景技術で説明したように、特許文献1に開示されている引上式連続鋳造装置では、保持炉から引き上げられた溶湯が、形状規定部材に設けられている溶湯通過部(開口部)を通過することで、鋳物の断面形状が規定される。このように、引上式連続鋳造装置では、形状規定部材と溶湯とを接触させて鋳物の断面形状を規定している。このため、形状規定部材を構成する材料に適切な材料を使用しないと、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生するという問題がある。

0005

上記課題に鑑み本発明の目的は、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる引上式連続鋳造装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0006

本発明にかかる引上式連続鋳造装置は、溶湯を引き上げて所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造装置であって、前記溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備える。前記形状規定部材を構成する材料の熱伝導率は27[W/(m・K)]以下である。

0007

本発明にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材を構成する材料として、熱伝導率が27[W/(m・K)]以下である材料(つまり、熱伝導率が小さい材料)を使用している。このように、形状規定部材を構成する材料として熱伝導率が小さい材料を使用することで、形状規定部材の下部に位置する溶湯から形状規定部材の上部に位置する空気への伝熱を抑制でき、形状規定部材の下部に位置する溶湯の温度が低下することを抑制することができる。よって、溶湯の過凝固に起因する凝固片の発生を抑制することができ、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる。

0008

本発明にかかる引上式連続鋳造装置は、溶湯を引き上げて所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造装置であって、前記溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から引き上げられた溶湯が通過する溶湯通過部を有し、前記鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備える。前記形状規定部材を構成する材料の線膨張係数は13×10−6(/K)以下である。

0009

本発明にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材を構成する材料として、線膨張係数が13×10−6(/K)以下である材料(つまり、線膨張係数が小さい材料)を使用している。このように、形状規定部材を構成する材料として線膨張係数が小さい材料を使用することで、鋳造時(高温時)における形状規定部材の変形を抑制することができるので、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができる。よって、製造された鋳物に鋳造欠陥(この場合は寸法精度の悪化)が発生することを抑制することができる。

発明の効果

0010

本発明により、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる引上式連続鋳造装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0011

実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置を示す断面図である。
実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置が備える形状規定部材の一例を示す上面図である。
図2に示す形状規定部材のIII−IIIにおける断面図である。
実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置が備える形状規定部材の一例を示す底面図である。
実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置を用いて製造された鋳物の一例を示す斜視図である。
実施例にかかる引上式連続鋳造装置を示す図である。
形状規定部材を構成する材料、熱伝導率、溶湯温度表面欠陥の有無の関係を示す表である。
形状規定部材を構成する材料の熱伝導率と溶湯温度との関係を示すグラフである。
形状規定部材の直径差を説明するための断面図である。
形状規定部材を構成する材料、線膨張係数、変位量、直径差、鋳物の評価の関係を示す表である。
形状規定部材を構成する材料の線膨張係数と形状規定部材の変位量との関係を示すグラフである。
形状規定部材を構成する材料の線膨張係数と形状規定部材の直径差との関係を示すグラフである。

0012

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置を示す断面図である。本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置は、溶湯を引き上げて所定の形状を備えた鋳物を形成する引上式連続鋳造装置である。図1に示すように、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置は、保持炉10、形状規定部材11、支持部材12、スタータ13、駆動部14、及び冷却部15を備える。

0013

保持炉10は溶湯M1を保持している。溶湯M1は、例えばアルミニウムやその合金などの溶融金属である。保持炉10は、溶湯M1を構成している材料の融点以上の温度で溶湯M1を保持している。なお、溶湯M1を構成する材料はアルミニウム以外の金属や合金であってもよい。

0014

形状規定部材11は、鋳物の断面形状を規定する部材である。形状規定部材11の下側の主面(下面)は、溶湯M1の湯面と接触するように配置されている。形状規定部材11は溶湯通過部25を備えており、保持炉10から引き上げられた溶湯M2が溶湯通過部25を通過することで、鋳物の断面形状が規定される。

0015

形状規定部材11は、支持部材12を用いて支持されている。このとき、支持部材12は、鋳物を製造する際に形状規定部材11が変位しないように形状規定部材11を支持してもよい。また、支持部材12は、鋳物を製造する際に形状規定部材11が鋳物の断面方向(つまり、溶湯M1の湯面と平行な方向(水平方向))において変位するように形状規定部材11を支持してもよい。このように鋳物の断面方向において形状規定部材11を変位させることで、鋳物の断面形状を任意かつ連続的に変更することができる。

0016

駆動部14は、スタータ13を介して鋳物M3を引き上げることができるように構成されている。駆動部14は、形成する鋳物M3の形状に応じて、スタータ13を任意の方向に移動する。つまり、駆動部14は、スタータ13を上下方向(溶湯M1の湯面と垂直な方向)に移動可能に構成されている。また、駆動部14は、スタータ13を溶湯M1の湯面と平行な方向(水平方向)に移動可能に構成されていてもよい。更に、駆動部14は、スタータ13を溶湯M1の湯面に対して斜め方向に移動させてもよい。

0017

溶湯M1にスタータ13を浸漬させた後、駆動部14がスタータ13を引き上げると、スタータ13と共に溶湯M2が引き上げられる。そしてこの溶湯M2が冷却されると鋳物M3が形成される。つまり、駆動部14がスタータ13を連続的に引き上げることで、鋳物M3が連続的に形成される。駆動部14によるスタータ13の引上速度を速くすると凝固界面SIFの位置を上げることができ、引上速度を遅くすると凝固界面SIFの位置を下げることができる。

0018

冷却部(冷却ノズル)15は、冷却ガス供給部(不図示)から供給される冷却ガス(空気、窒素アルゴンなど)を鋳物M3に吹き付けて冷却する冷却手段である。冷却ガスの流量を増やすと凝固界面SIFの位置が下がり、冷却ガスの流量を減らすと凝固界面SIFの位置が上がる。ここで、溶湯M2は凝固していないため、溶湯M2に直接冷却ガスを吹き付けると溶湯M2が冷却ガスによって揺動して、鋳物の寸法精度や表面品質劣化してしまう。このため、冷却部15は、凝固した直後の鋳物M3に冷却ガスを吹き付けて、間接的に溶湯M2を冷却するようにすることが好ましい。なお、溶湯M2を冷却することができるのであれば、冷却部15は必ずしも設ける必要はない。

0019

駆動部14の動作および冷却部15から放出される冷却ガスの流量は、制御装置(不図示)を用いて制御される。

0020

本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材11を構成する材料として、所定の熱伝導率および所定の線膨張係数のうちの少なくとも1つを満たす材料を用いている点に1つの特徴を有する。以下、詳細に説明する。

0021

本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材11を構成する材料として、熱伝導率(25℃〜750℃における平均熱伝導率)が27[W/(m・K)]以下の材料、より好ましくは熱伝導率が17[W/(m・K)]以下の材料を用いることができる。このように、形状規定部材11を構成する材料として熱伝導率が小さい材料を使用することで、形状規定部材11の下部に位置する溶湯から形状規定部材11の上部に位置する空気への伝熱を抑制でき、形状規定部材11の下部に位置する溶湯の温度が低下することを抑制することができる。

0022

また、形状規定部材11を構成する材料として、線膨張係数(25℃〜750℃における平均線膨張係数)が13×10−6(/K)以下の材料、より好ましくは線膨張係数が11×10−6(/K)以下の材料を用いることができる。このように、形状規定部材11を構成する材料として線膨張係数が小さい材料を使用することで、鋳造時(高温時)における形状規定部材11の変形を抑制することができ、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができる。

0023

なお、本実施の形態において、形状規定部材11を構成する材料は、上記熱伝導率および上記線膨張係数のうちの少なくとも一方の特性を備えていればよい。すなわち、形状規定部材11を構成する材料は、上記熱伝導率のみを満たしていてもよく、上記線膨張係数のみを満たしていてもよく、また、上記熱伝導率および上記線膨張係数の両方を満たしていてもよい。本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置において、形状規定部材11の厚さは、例えば5mm以下とすることができる。

0024

形状規定部材11を構成する材料として、例えば、チタン合金ニッケル合金、又はフェライト系ステンレス鋼を含む材料を用いることができる。なお、これらの材料は一例であり、本実施の形態では、上記熱伝導率および上記線膨張係数のうちの少なくとも一方の特性を備えている材料であれば、セラミックスなどの他の材料を用いてもよい。

0025

形状規定部材11は、鋳造する鋳物M3の断面形状を規定するとともに、溶湯M1の表面に形成される酸化膜や溶湯M1の表面に浮遊する異物の鋳物M3への混入を抑制する機能も備える。

0026

図2図4は、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置が備える形状規定部材11の一例を示す図であり、図2は形状規定部材11の上面図、図3図2に示す形状規定部材のIII−IIIにおける断面図、図4は形状規定部材11の底面図である。図2図4に示すように、形状規定部材11は、板状部材21、板状部材22、及び連結部材23_1〜23_4を備える。

0027

板状部材21は、中心部に開口部を備える円盤状の部材である。板状部材22は、円盤状の部材である。板状部材21および板状部材22は、板状部材21および板状部材22の下面側において、連結部材23_1〜23_4を介して連結されている。つまり、連結部材23_1〜23_4の各々の一端は板状部材21の下面に接合されており、連結部材23_1〜23_4の各々の他端は板状部材22の下面に接合されている。これにより、板状部材22は、板状部材21の中心部に形成されている開口部に配置された状態となり、板状部材21と板状部材22との間には、円形状の溶湯通過部25が形成される。なお、図1では、図面を簡略化するために、連結部23_1、23_2の図示を省略している。

0028

このように、形状規定部材11は円形状の溶湯通過部25を備えているので、保持炉10から引き上げられた溶湯M2が溶湯通過部25を通過することで形成される鋳物の断面形状は、円形状(つまり、溶湯通過部25と同一の形状)となる。したがって、図2図4に示す形状規定部材11を用いた場合は、図5に示すような、中空部32を備えるパイプ状の鋳物31が形成される。

0029

ここで、板状部材21および板状部材22を構成する材料には、上記熱伝導率を有する材料を用いることができる。一方、板状部材21および板状部材22を連結している連結部材23_1〜23_4については、必ずしも上記熱伝導率を有する材料を用いなくてもよい。つまり、連結部材23_1〜23_4は溶湯M1に浸漬しているので、溶湯M1の熱が連結部材23_1〜23_4を介して空気中に伝わることはないため、連結部材23_1〜23_4を構成する材料の熱伝導率は任意に決定することができる。勿論、連結部材23_1〜23_4を構成する材料として、上記熱伝導率を有する材料を使用してもよい。

0030

また、板状部材21および板状部材22を構成する材料には、上記線膨張係数を有する材料を用いることができる。このとき、板状部材21および板状部材22を連結している連結部材23_1〜23_4についても、上記線膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。つまり、連結部材23_1〜23_4は溶湯M1に浸漬しているので、連結部材23_1〜23_4を構成する材料に線膨張係数が大きい材料を用いると、板状部材21と板状部材22との相対的な位置関係が変化してしまい、製造された鋳物の寸法精度が悪化する。このため、連結部材23_1〜23_4についても、上記線膨張係数を有する材料(つまり、線膨張係数が小さい材料)を用いることが好ましい。

0031

なお、板状部材21、板状部材22、及び連結部材23_1〜23_4については、上記熱伝導率および上記線膨張係数の条件を満たす材料であれば、同一の材料を用いて構成してもよく、また異なる材料を用いて構成してもよい。また、図1図4に示した形状規定部材11は一例であり、本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、これ以外の構造を有する形状規定部材を用いてもよい。例えば、形状規定部材は1枚の板状部材を用いて構成してもよく、この場合は連結部材を用いる必要はない。また、複数枚の板状部材を用いて形状規定部材を構成した場合であっても、各々の板状部材を独立して支持することができるのであれば、各々の板状部材を連結部材を用いて連結する必要はない。

0032

背景技術で説明したように、引上式連続鋳造装置では、形状規定部材と溶湯とを接触させて鋳物の断面形状を規定している。このため、形状規定部材を構成する材料として適切な材料を使用しないと、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生するという問題があった。

0033

つまり、形状規定部材11の熱伝導率が大きいと、形状規定部材11の下部に位置する溶湯M1から形状規定部材11の上部に位置する空気への伝熱が促進され、形状規定部材11の下部に位置する溶湯M1の温度が低下する。このように、溶湯M1の温度が低下すると、溶湯M1の過凝固に起因して凝固片が発生し、この凝固片が製造された鋳物中に入り込み鋳造欠陥となる場合があった。

0034

特に、冷却部15から冷却ガスを鋳物M3に吹き付けた場合は、冷却ガスの一部が形状規定部材11の上面に吹き付けられ、形状規定部材11の上面の冷却も促進される。このため、形状規定部材11の下部に位置する溶湯M1の温度が低下するという問題が顕著になる。更にこの問題は、形状規定部材11の下面が溶湯M1の湯面と接触している場合に顕著になる。

0035

そこで本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材11を構成する材料として、熱伝導率が27[W/(m・K)]以下の材料(つまり、熱伝導率が小さい材料)を用いている。このように、形状規定部材を構成する材料として熱伝導率が小さい材料を使用することで、形状規定部材の下部に位置する溶湯から形状規定部材の上部に位置する空気への伝熱を抑制でき、形状規定部材の下部に位置する溶湯の温度が低下することを抑制することができる。よって、溶湯の過凝固に起因する凝固片の発生を抑制することができるので、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる。

0036

また、形状規定部材11の線膨張係数が大きいと、鋳造時(高温時)に形状規定部材11の形状が変形し、製造する鋳物の寸法精度が悪化するという問題があった。特にこの問題は、形状規定部材11を構成する材料の厚さが5mm以下の場合に特に顕著にあらわれる。

0037

そこで本実施の形態にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材11を構成する材料として、線膨張係数が13×10−6(/K)以下である材料(つまり、線膨張係数が小さい材料)を使用している。このように、形状規定部材11を構成する材料として線膨張係数が小さい材料を使用することで、鋳造時(高温時)における形状規定部材11の変形を抑制することができるので、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができる。よって、製造された鋳物に鋳造欠陥(この場合は寸法精度の悪化)が発生することを抑制することができる。

0038

更に本実施の形態では、形状規定部材11を構成する材料として、チタン合金、ニッケル合金、又はフェライト系ステンレス鋼を含む材料等の金属材料を用いることで、形状規定部材の耐久性を向上させることができる。

0039

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる引上式連続鋳造装置を提供することができる。

0040

次に、本発明の実施例について説明する。図6は、本実施例で用いた引上式連続鋳造装置を示す断面図である。本実施例においても、図1に示した引上式連続鋳造装置と同様の装置を用いた。また、本実施例においても図2図4に示した形状規定部材11を用いた。なお、図6に示す引上式連続鋳造装置において、図1に示した引上式連続鋳造装置および図2図4に示した形状規定部材11と同一の構成要素には同一の符号を付している。

0041

図6に示す引上式連続鋳造装置では、形状規定部材11の下部に位置する溶湯M1の温度を測定するために熱電対41を設けた。更に、レーザ変位計42を用いて、形状規定部材11の端部の変位(反り)を調べた。

0042

本実施例では、形状規定部材11を構成する材料として、チタン合金(Ti−6Al−4V)、オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304、SUS316)、フェライト系ステンレス鋼(SUS329、SUS430)、チタン(Ti)、ニッケル合金(インコネル600)、合金工具鋼SKD61)、炭素鋼(S45C)、冷間圧延鋼板(SPCC)を用いた。また、形状規定部材11の厚さ(つまり、形状規定部材11を構成する板状部材21、22の厚さ)は、5mmとした。

0043

まず、形状規定部材11の下部に位置する溶湯M1の温度(以下、単に溶湯温度と記載する)を、熱電対41を用いて測定した結果について説明する。図7は、形状規定部材11を構成する材料、熱伝導率、溶湯温度、表面欠陥の有無の関係を示す表である。また、図8は、形状規定部材11を構成する材料の熱伝導率と溶湯温度との関係を示すグラフである。

0044

図7図8に示すように、形状規定部材11を構成する材料として熱伝導率が27[W/(m・K)]以下の材料を用いた場合は、溶湯温度が680℃以上となった。一方、熱伝導率が50[W/(m・K)]であるS45Cを用いて形状規定部材11を構成した場合は溶湯温度が670℃となり、熱伝導率が70[W/(m・K)]であるSPCCを用いて形状規定部材11を構成した場合は溶湯温度が665℃となった。

0045

よって、熱伝導率が27[W/(m・K)]以下の材料である、チタン合金(Ti−6Al−4V)、オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304、SUS316)、フェライト系ステンレス鋼(SUS329、SUS430)、チタン(Ti)、ニッケル合金(インコネル600)、合金工具鋼(SKD61)を用いた場合、形状規定部材の下部に位置する溶湯の温度が低下することを抑制することができた。特に、形状規定部材11を構成する材料として熱伝導率が17[W/(m・K)]以下の材料を用いた場合は、溶湯温度の低下をより効果的に抑制することができた。

0046

次に、形状規定部材11の端部の変位量をレーザ変位計42を用いて調べた結果、及び各々の形状規定部材11を用いて作製した鋳物の直径差ΔDを調べた結果についてそれぞれ説明する。ここで直径差ΔDは、図9に示すように、第1方向における鋳物31の外径D1と、当該第1方向と直交する第2の方向における鋳物31の外径D2との差(つまり、ΔD=D1−D2)である。

0047

図10は、形状規定部材11を構成する材料、線膨張係数、変位量、直径差ΔD、鋳物の評価の関係を示す表である。図11は、形状規定部材11を構成する材料の線膨張係数と形状規定部材の変位量との関係を示すグラフである。図12は、形状規定部材11を構成する材料の線膨張係数と形状規定部材の直径差ΔDとの関係を示すグラフである。

0048

図10図11に示すように、形状規定部材11を構成する材料として線膨張係数が13×10−6(/K)以下の材料を用いた場合は、形状規定部材11の変位量が0.5mm(誤差±0.1mm)以下となった。一方、線膨張係数が16×10−6(/K)であるSUS316、線膨張係数が16×10−6(/K)であるSUS304を用いた場合は、形状規定部材11の変位量が1mm以上(測定限界以上)となった。

0049

また、図10図12に示すように、形状規定部材11を構成する材料として線膨張係数が13×10−6(/K)以下の材料を用いた場合は、鋳物の直径差ΔDの値が0.2mm以下となった。一方、線膨張係数が16×10−6(/K)であるSUS316を用いた場合は、鋳物の直径差ΔDの値は0.45mm(判定:NG)となった。また、線膨張係数が16×10−6(/K)であるSUS304を用いた場合は、鋳物の直径差ΔDの値は0.42mm(判定:NG)となった。

0050

このように、線膨張係数が13×10−6(/K)以下の材料である、チタン合金(Ti−6Al−4V)、フェライト系ステンレス鋼(SUS329、SUS430)、チタン(Ti)、ニッケル合金(インコネル600)、合金工具鋼(SKD61)、炭素鋼(S45C)、冷間圧延鋼板(SPCC)を用いた場合は、形状規定部材11の変位量が小さくなり、製造された鋳物の直径差ΔDが小さくなった(つまり、幾何公差が0.4mm以下となった)。よって、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができた。特に、形状規定部材11を構成する材料として線膨張係数が11×10−6(/K)以下の材料を用いた場合は、形状規定部材11の変位をより効果的に低減することができた(図11参照)。

0051

また、厚さが6.5mmである形状規定部材に関して、形状規定部材11の端部の変位量、及び各々の形状規定部材11を用いて作製した鋳物の直径差ΔDについて測定した。その結果、形状規定部材の厚さが6.5mmである場合は、図10に示す全ての材料において変位量が0.5mm(誤差±0.1mm)以下となり、また、鋳物の直径差ΔDが0.4mm(幾何公差)以下となった。よって、本発明の効果、つまり、形状規定部材11を構成する材料として線膨張係数が13×10−6(/K)以下の材料を用いることで形状規定部材11の変位を効果的に低減することができるという効果は、形状規定部材の厚さが5mm以下の場合に特に顕著にあらわれるといえる(図10参照)。

0052

なお、本発明にかかる引上式連続鋳造装置では、形状規定部材11を構成する材料が、熱伝導率が27[W/(m・K)]以下の材料であるという条件(条件1)と線膨張係数が13×10−6(/K)以下の材料であるという条件(条件2)のうちの少なくとも1つを満たしていれば、本発明の効果が得られる。つまり、形状規定部材11を構成する材料が条件1を満たしていれば、溶湯の過凝固に起因する凝固片の発生を抑制することができ、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することを抑制することができる。また、形状規定部材11を構成する材料が条件2を満たしていれば、鋳造時(高温時)における形状規定部材11の変形を抑制することができ、製造された鋳物の寸法精度の悪化を抑制することができる。

0053

特に本発明にかかる引上式連続鋳造装置では、上記条件1および条件2を満たすことで、上記2つの効果を発揮することができ、製造された鋳物に鋳造欠陥が発生することをより効果的に抑制することができる。条件1および条件2を満たす材料としては、チタン合金(Ti−6Al−4V)、フェライト系ステンレス鋼(SUS329、SUS430)、チタン(Ti)、ニッケル合金(インコネル600)、合金工具鋼(SKD61)が挙げられる。

実施例

0054

以上、本発明を上記実施の形態および実施例に即して説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

0055

10保持炉
11形状規定部材
12支持部材
13スタータ
14 駆動部
15 冷却部
21、22板状部材
23_1〜23_4連結部材
25溶湯通過部
31鋳物
32中空部
41熱電対
42 レーザ変位計

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