JPH0724919B2 - 金属管連続鋳造方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、管状金属製品（たとえばパイプ）を連続的に
製造するための新規で改良された方法および装置並びに
それによって得られた製品に関するものである。

更に詳しく言えば本発明は、凝固に際して管状金属製品
を形成する管状溶融金属柱と熱交換器との間に最高度の
有効熱伝達を維持しながら溶融状態の管状金属製品に作
用する重力、摩擦力および付着力を最小にするための浮
揚電磁界の存在下で鋳造を行うことによる長尺の管状金
属製品（たとえばパイプ）の連続製造に関する。

先行技術 パイプ等のごとき管状金属製品は、従来、鋳造をはじめ
とする各種の方法によって製造されてきたのであって、
それらは当業技術に関連する文献中に詳しく記載されて
いる。たとえば、1981年６月23日付の米国特許第427447
0号明細書の第１および２欄に見られる先行技術の説明
中には、パイプのごとき管状金属製品の製造用として適
する電磁鋳造装置を記載した多数の先行特許および技術
論文が列挙され、そしてこれら公知の従来法の欠点が考
案されている。かかる先行特許の実例としては、ゲツェ
レフ（Getselev）等の米国特許第3467166号、ゲツェレ
フ（Getselev）の米国特許第3605865号、カールソン（K
arlson）の米国特許3735799号、ゲツェレフ（Getsele
v）の米国特許第4014379号およびゲツェレフ（Getsele
v）の米国特許第4126175号が挙げられるが、これらの特
許明細書中には電磁鋳型の使用が記載されている。かか
る電磁鋳型は、下方へ移動しつつある溶融金属プールを
規定寸法の範囲内に封じ込めると共に、該プールの横方
向に広がる外側部分をその内部で凝固させるように働
く。この寸法においては、凝固金属の増成は長手方向に
沿って起こるのであって、溶融金属は凝固鋳塊を形成す
る下降プールの上端に重力流下によって半連続的または
連続的に供給される。この方法の重大な欠点の１つは、
以前から知られている上行鋳造技術の「フェイルセー
フ」特性が欠如していることである。それ故、予期しな
い電力系統の故障などが起こった場合には、上行鋳造シ
ステムにおいて見られるごとく溶融金属が単に流れ戻れ
るのではなく、下方へ移動しつつある溶融金属プールの
外へこぼれ出ることがある。その上、これら公知の下行
鋳造技術においては溶融金属が溢れたり脱出したりする
可能性があるため、溶融金属供給速度および凝固鋳塊引
取速度の両方を絶えず綿密に制御することが必要であ
る。これらの速度は熱交換の問題により顕著に制限され
るのであって、そのためにこの連続鋳造方法の商業的有
用性は低下してしまう。

いずれもフィンランドのオウトクンポ・オイ（Outokump
o Oy）に譲渡されたロヒコスキ（Lohikoski）等の米国
特許第3746077号およびロヒコスキ（Lohikoski）の米国
特許第3872913号の明細書中には、鉛直に配置された開
口形機械的鋳型内に形成したばかりの溶融金属を水圧に
よって押上げるか、あるいは真空によって吸上げるよう
な上行鋳造技術が記載されている。この方法によれば、
冷却済みの鋳造製品は溶融金属が連続的に導入される機
械的鋳型の上端との物理的接触から断続的に解放され
る。このようなシステムにおいては、上行鋳造技術の望
ましい「フェイルセーフ」特性が達成されるが、外側の
接触鋳型にかなりの摩耗が生じることは避けられない。
実際、かかるシステムの連続または半連続運転に際して
は、鋳型が容認できないほど短かい時間で摩滅してしま
うのである。それ故、従来公知の電磁鋳造システムの欠
点を解消するような管状金属製品の改良された連続鋳造
システムが現在要望されているのである。

発明の概要 そこで本発明の主たる目的は、上記のごとき現在公知お
よび使用中の管状金属製品連続鋳造技術およびシステム
の欠点や難点を解消するような、長尺の管状金属製品
（たとえばパイプ）を製造するための新規で改良された
連続鋳造方法および装置を提供することにある。

本発明の特徴の１つに従って述べれば、凝固中の管状金
属製品と熱交換器との間に最高度の有効熱伝達を維持し
ながら管状金属製品に作用する重力、摩擦力および付着
力を最小にするための上向きに進行する浮揚電磁界の存
在下で鋳造を行うことによる長尺の管状金属製品（たと
えばパイプ）の改良された連続製造方法および装置が提
供される。

長尺の管状金属製品を製造するための本発明方法を実施
するに当っては、上向きに進行する細長い交番浮揚電磁
界を環状鋳造容器の内部に発生させると共に、上向きに
進行する浮揚電磁界と直角を成して伸びかつそれと同じ
範囲にわたって広がる第１の封じ込め電磁界成分を発生
させるための手段を含んだ装置が用意される。かかる装
置はまた、環状鋳造容器の中心部において上記第１の封
じ込め電磁界成分と逆向きに作用する少なくとも第２の
封じ込め電磁界成分を発生させるための第２の封じ込め
電磁界成分を発生させるための第２の電磁界発生手段を
も含んでいる。環状鋳造容器および電磁界の下部に溶融
金属を導入することによって管状溶融金属柱が形成され
る。管状溶融金属柱に作用する浮揚電磁界の値は、適当
な手段により、管状溶融金属柱の内面および外面と環状
鋳造容器の対向包囲面との間に所定の寸法関係を維持し
ながら管状溶融金属柱の静水頭を最小限にまで低下させ
るように設定される。管状溶融金属柱に作用する電磁界
はまた、管状溶融金属柱の横断面寸法が管状溶融金属柱
の内面および外面と環状鋳造容器の対向包囲面との間に
無圧接触をもたらしながらも実質的な間隙は形成しない
ような大きさを有し、それによって管状溶融金属柱と環
状鋳造容器との間に無圧接触および最高度の熱伝達が達
成されると同時に重力、摩擦力および付着力が最小限に
まで低下するように維持される。このようにして、熱交
換器により包囲された凝固域内で浮揚および凝固を受け
ながら管状溶融金属柱は環状鋳造容器内を上昇し、そし
て凝固済みの管状金属製品は環状鋳造容器の上部から取
出される。

連続鋳造方式の運転に際しては、環状鋳造容器の下部に
溶融金属が連続的に導入され、また環状鋳造容器の上部
から凝固済みの管状金属製品が連続的に取出される。そ
の場合における管状金属製品の生産速度は、環状鋳造容
器の上部から凝固済みの管状金属製品を取出す速度およ
びそれに対応して環状鋳造容器の下部に溶融金属を導入
する速度を制御することによって決定される。

本発明の好適な実施の態様に従えば、環状鋳造容器の中
心開口内に配置されて上向きに進行する浮揚電磁界を発
生する第２の浮揚電磁界発生手段によって第２の電磁界
発生手段が構成される。

本発明方法の運転開始に当っては、始動用金属管が浮揚
電磁界中を上昇する管状溶融金属柱に接合される。その
ためには、凝固域内において、電磁界中の管状溶融金属
柱の上端を始動用金属管の下端に接触させながら冷却し
て凝固させればよい。また、管状金属製品の生産速度を
決定する速度で始動用金属管およびそれに付着した凝固
済みの管状金属製品を取出すための手段も装備される。
抜取られた管状金属製品は管状鋳造容器の上部から離脱
した直後に予備冷却され、次いで必要に応じて所望の仕
上状態に圧延され、それから常温にまで冷却される。あ
るいはまた、最初から所望の寸法に鋳造される場合に
は、管状金属製品は環状鋳造容器の上部から離脱した直
後に予備冷却され、次いで常温にまで冷却されて貯蔵さ
れる。

本発明の上記およびその他の目的、特徴並びにそれらの
附随する利点の多くは、添付の図面を参照しながら以下
の詳細な説明を読むことによって容易に明らかとなろ
う。なお図面中では、同種の部品は同じ参照数字によっ
て示されている。

本発明を実施するための最良の態様 ゼネラル・エレクトリック・カンパニー（General Elec
tric Company）に譲渡された「連続金属鋳造方法、装置
および製品」と称する1983年11月８日付のヒュー・アー
ル・ローリーおよびロバート・ティー・フロスト（Hugh
R.Lowry＆Rbert T.Frost）の米国特許第4414285号明
細書中には、上向きに進行する細長い交番浮揚電磁界の
存在下で溶融金属を鋳造容器の下部に導入することによ
って長尺の緻密で均質な中空金属棒を鋳造するための新
規な連続金属鋳造方法、装置および製品が開示されてい
る。本発明は米国特許第4414285号の改良であって、該
特許明細書中に記載された原理を拡張してパイプ等のご
とき管状金属製品を製造するための方法および装置を開
示するものである。

第１図は、米国特許第4414285号明細書中に記載された
原理を使用しながら本発明に従って長尺の管状金属製品
を連続的に製造するのに適した改良装置の概略機能図で
ある。第１図に示された装置は環状の溶融金属溜め10を
含んでいて、その内部にパイプまたはその他の管状金属
製品の製造原料となる溶融金属が供給される。なお、内
部に含まれた溶融金属を溶融状態に維持するための適当
な耐火性ライナ断熱材および発熱体が溶融金属溜め10に
装備されることは言うまでもない。溶融金属溜め10の上
端には管状鋳造容器兼熱交換器11が配置されていて、そ
れの環状内部通路は溶融金属溜め10の上部に設けられた
対応形状の開口と整列しかつ連絡している。

環状鋳造容器兼熱交換器11は、溶融金属溜め10の上部に
設けられた環状通路内に突出して支持されている円筒状
の外側セラミックライナ12を含んでいる。また、環状の
溶融金属溜め10の中心部に形成された中心開口14の上方
には、内側セラミックライナ13がコップを倒立した状態
で配置されている。内側セラミックライナ13の側壁は、
外側セラミックライナ12と共に、溶融金属溜め10内の溶
融金属を所望の環状金属製品として凝固させるための細
長い環状鋳造容器を規定している。

溶融金属溜め10の直ぐ上方の領域においては、外側セラ
ミックライナ12の周囲に環状の外部熱交換器15が配置さ
れている。かかる外部熱交換器15は、米国特許第441428
5号明細書の第３図に関連して記載された熱交換器と同
様に構成されかつ動作するものであればよい。なお、上
記特許明細書の開示内容は引用によって本明細書中に併
合されるものとする。外部熱交換器15においては、矢印
16によって示された入口から冷却水が供給される一方、
矢印17によって示された出口から熱水が排出される。ま
た倒立したコップ状の内側セラミックライナ13から熱を
除去するため、内側セラミックライナ13の内面に隣接し
て環状の内部熱交換器18が物理的に配置されている。内
部熱交換器18は上部ヘッダ部分18Aを含んでいて、それ
は倒立したコップ状の内側セラミックライナ13の底面に
接触すると共に、下向きに伸びる側方部分18Bに対して
冷却水を供給する。下向きに伸びる側方部分18Bは、円
筒状の外側セラミックライナ12と共に管状金属製品を形
成するための環状鋳造容器を規定する倒立したコップ状
の内側セラミックライナ13の下向きに伸びる側方部分に
接触してそれから熱を除去する。冷却水は、矢印19およ
び21によって示されるごとく、中央の送入管18Cを通し
てヘッダ部分18Aに供給され、次いで分岐してから内部
熱交換器18の下向きに伸びる側方部分18Bを通過する。
かかる構造物の全体は、適当な物理的支持体（図示せ
ず）により、環状の溶融金属溜め10の中央開口14内に物
理的に支持される。このように冷却水は、矢印19によっ
て示されるごとく中央の送入管18Cを通して内部熱交換
器18に供給され、ヘッダ部分18Aおよび下向きに伸びる
側方部分18Bを循環し、次いで矢印21によって示される
ごとく排出管18Dから排出されることが認められよう。

外部熱交換器15の外周は、第１図に示されるごとく外部
多重巻線22によって包囲されている。かかる外部多重巻
線22は、たとえば、巻線の規定する平面が外側セラミッ
クライナ12の中心軸に対し実質的に垂直になるようにし
ながら外側セラミックライナ12の周囲において鉛直方向
に積層配置された12個のコイルから成り得る。前述の米
国特許第4414285号明細書中、特にそれの第３図に関連
して一層詳しく説明されている通り、外部多重巻線22の
それぞれのコイルは３個１組として多相電源（第２図）
の相次ぐ位相に接続され、それによって上向きに進行す
る浮揚電磁界が発生される。

ほぼ同様にして、倒立したコップ状の内側セラミックラ
イナ13の中心軸と直角を成す平面内に位置する複数のコ
イルから成る内部多重巻線23が装備されている。内部多
重巻線23のそれぞれのコイルは、倒立したコップ状の内
部熱交換器18の側方部分18Bの内面に沿って円周方向に
巻かれている。内部多重巻線23には導線24を介して電源
電流が供給される。内部多重巻線23を多相電源で励磁し
て第２の上向きに進行する電磁界を発生させることが好
ましいが、後記に一層詳しく説明されるごとく、かかる
内部多重巻線を単相巻線として構成することも可能であ
る。とは言え、本発明の好適な実施の態様に従えば、内
部多重巻線23は多相巻線として接続され、そして導線24
を介して多相電流が供給される。その結果、外部多重巻
線22によって発生された上向きに進行する浮揚電磁界と
実質的に位相の合致した上向きに進行する浮揚電磁界が
発生されることになる。かかる浮揚電磁界はまた、上向
きに進行する浮揚電磁界と直角を成す方向に伸びかつ外
部多重巻線22によって発生される封じ込め電磁界成分と
逆向きに作用する封じ込め電磁界成分を有している。

第２図には、外部多重巻線22が多相電源兼制御器25に接
続されたところが示されている。多相電源兼制御器25は
また、公知方式の周波数制御器26による周波数制御およ
び公知方式の出力制御器27による出力レベル制御を独立
に受けることができる。同様に、第１図の内部多重巻線
23は導線24を介して内部コイル電源兼制御器28に接続さ
れている。内部コイル電源兼制御器28はまた、それによ
って内部多重巻線23に供給される電流の周波数および強
度（出力）を制御するための独立した周波数制御器29お
よび独立した出力制御器31を具備している。前述の通
り、内部多重巻線23は外部多重巻線22と同様な多相巻線
から成っていてもよい。その場合、導線24を介して内部
コイル電源兼制御器28から供給される電流は、上向きに
進行する浮揚電磁界を発生することのできる多相電源で
ある。このような浮揚電磁界は、外部多重巻線22によっ
て発生された上向きに進行する浮揚電磁界と実質的に位
相の合致したものであることが好ましい。かかる浮揚電
磁界はまた、上向きに進行する浮揚電磁界と実質的に直
角を成す方向に伸びかつ外部多重巻線22によって発生さ
れた封じ込め電磁界成分と逆向きに作用する封じ込め電
磁界成分を有している。

運転に際しては、炉（図示せず）内に用意された溶融金
属が送入管10Aを通して溶融金属溜め10に供給される。
次いで、溶融金属は溶融金属溜め10から上昇し、そして
外側セラミックライナ12の内面および倒立したコップ状
の内側セラミックライナ13の対向外面によって規定され
た環状鋳造容器の下部に進入する。その場合、重力流下
または不活性ガス被覆の加圧により、セラミックライナ
12および13の間に規定された環状鋳造容器内を上昇する
溶融金属柱32が外部多重巻線22および内部多重巻線23の
下端の直ぐ上方の液面レベルにまで達するように構成さ
れる。連続運転に際しては、このような溶融金属の初期
液面レベルを環状鋳造容器12,13内に維持するため、保
持炉が必要に応じて断続的または連続的に溶融金属を溶
融金属溜め10に送入する。上記の初期液面レベルにおけ
る溶融金属は、外部多重巻線22によって発生された上向
きに進行する浮揚電磁界および内部多重巻線23によって
発生された電磁界の影響下に置かれることになる。この
ことは、内部多重巻線23によって発生される電磁界が水
平方向のみに作用する封じ込め電磁界である場合にも、
あるいはまた外部多重巻線22によって発生された浮揚電
磁界の封じ込め電磁界成分と逆向きに作用する封じ込め
電磁界成分を有するような上向きに進行する浮揚電磁界
である場合にも当てはまる。

運転開始時には、環状鋳造容器12,13の上端から始動用
吊上げ管状部材（図示せず）が導入され、そしてそれの
下端が環状鋳造容器12,13内に上昇した溶融金属によっ
て形成される管状溶融金属柱の上端に接触させられる。
それぞれの熱交換器15および18に冷却水を全速で流せ
ば、26で示された管状溶融金属柱の上部が始動用吊上げ
管状部材に接触しながら凝固する。次いで、第２図に示
されるごとき適当な取出しロールにより、始動用吊上げ
管状部材およびそれに付着した管状金属柱26が環状鋳造
容器12,13から上方に取出される。始動用吊上げ管状部
材およびそれに付着した管状金属柱26の取出し速度は固
体金属柱の形成速度によって決定され、そして取出し速
度は連続鋳造システムの生産速度を決定する。本質的に
多重巻線22および23の長さによって規定される凝固域内
での凝固に際しては、前述の米国特許第4414285号明細
書中に一層詳しく説明されている通り、溶融状態および
凝固状態の金属柱は上向きに進行する浮揚電磁界によっ
て実質的に無重力から無圧の状態に維持される。

運転に際しては、上記のごとき浮揚作用を受ける凝固域
内の管状溶融金属柱は特異かつ意外な自己調節特性を示
すことになる。このような自己調節特性に基づき、浮揚
力が管状溶融金属柱に加わる重力よりも大きいため管状
溶融金属柱が上向きに加速されると、それの横断面積の
減少が生じる。その場合、大きな浮揚力がもたらす管状
溶融金属柱の横断面積の減少の結果として浮揚力が自動
的に減少する。その結果、管状溶融金属柱の上昇は自動
的に減速されるからシステムは安定化して自己調節特性
を示すことになる。逆の場合についても同じことが言え
る。すなわち、浮揚力の減少のために管状溶融金属柱が
減速されると、それの横断面積の増大が生じる。その結
果、管状溶融金属柱に作用する浮揚力は増大し、それに
よって管状溶融金属柱の上昇は加速される。このよう
に、浮揚域（すなわち、上向きに進行する浮揚電磁界が
溶融状態または凝固状態の管状金属柱に作用する区域）
の内部では、凝固域内で凝固する管状溶融金属柱が上記
のごとく実質的に無重力かつ無圧の状態で浮揚支持され
るようにして運転を開始すれば、システムは本質的に自
己調節特性を示すことがわかる。

凝固域内に位置する溶融状態および凝固状態の管状金属
柱の長さ方向の大部分は浮揚電磁界の作用を完全に受け
るが、（凝固域の中央部分に比べて平均浮揚力が約1/2
に過ぎない）凝固域の下端および上端に位置する部分の
管状金属柱は、溶融金属を初期液面レベルまで上昇させ
るために付加される圧力水頭および上記の始動用吊上げ
管状部材を介して及ぼされる揚力によってそれぞれ支持
される。その結果、管状溶融金属柱の形成直後には下端
領域の浮揚力によって上向きの小さな加速力が及ぼされ
るに過ぎないが、管状溶融金属柱が上昇して浮揚域の中
央部分に至ると、管状溶融金属柱を本質的に無重力の状
態に維持しかつそれと環状鋳造容器の側壁12および13と
の接触を実質的に無圧の状態にするのに十分な強さの磁
界に出会うことになる。ここで言う「無圧」とは、管状
溶融金属柱の内面および外面と環状鋳造容器12,13の包
囲面との間に連続的な圧力接触が実質的に存在しないこ
とを意味する。その結果、臨界凝固内における管状溶融
金属柱は実質的な静水頭を持たず、またかかる臨界凝固
域内においては凝固中の管状溶融金属柱に作用する重
力、摩擦力および付着力は最小限にまで低下する。

外側セラミックライナ12の内径および内側セラミックラ
イナ13の側方部分の外径は、管状溶融金属柱32の内面お
よび外面とセラミックライナ12および13の対向面との間
に微小な管状間隙が形成されるように設定される。かか
る間隙は、実際には間隙と言うよりも管状溶融金属柱32
の内面および外面と環状鋳造容器との間に不規則に散在
する空間であって、非常に小さいため図示することはで
きない。良好な熱伝達を達成するためには、かかる間隙
の寸法を極めて小さな値に維持することが肝要である。
なお、前述の米国特許第4414285号明細書の第２および
３図中には、かかる間隙の存在個所を図示することが試
みられている。しかしながら、このような図示は模式的
なものに過ぎないのであって、間隙の部位や寸法を真に
表示するものでないことに留意すべきである。とは言
え、かかる間隙は不規則に散在しながら確かに存在する
のであって、それの存在は凝固済みの管状金属製品の表
面が光沢のある波状の外観を呈することによって証明さ
れる。上向きに進行する浮揚電磁界の封じ込め成分を大
きくすることによって間隙が過大になった場合には、管
状溶融金属柱とセラミックライナ12および13の対向面と
の間における有効熱伝達が著しく損われることがある。
電磁界強度と熱伝達速度との間には、高度の反比例関係
が存在することが知られている。それ故に浮揚電磁界の
強度は、鋳造作業開始時において、良好な熱伝達をもた
らす微小な間隙を維持しながら上記に定義されたような
所望の無圧接触を達成するように設定すべきである。そ
して、鋳造作業中は電磁界強度をこの設定値に維持すべ
きであって、凝固域から管状溶融金属柱が離脱する速度
（線速度）がたとえ変化しても電磁界強度は変えるべき
でない。

次に第２図を参照しながら説明すれば、環状鋳造容器の
上端から取出された凝固済みの管状金属製品は予備冷却
室34内に導入され、取出しロール35および36を経由し、
２つの直列に配置された熱間圧延工程37および38を通過
し、そして最後にコイリング工程39で冷却されてからコ
イル状に巻上げられる。あるいはまた、凝固済みの管状
金属製品が鋳造したままで使用するのに適した直径およ
び仕上状態を有する場合には、管状金属製品は取出しロ
ール35および36によって予備冷却室34から導出された
後、それ以上の加工を施すことなしに冷却されかつコイ
ル状に巻上げられる。

運転に際しての鋳造速度（すなわち、環状鋳造容器兼熱
交換器11を通過する管状溶融金属柱の線速度）は、圧延
機37および38並びにコイリング機構39と同期した取出し
ロール35および36用の駆動電動機を制御することによっ
て調節すべきである。浮揚電磁界の強度および励磁周波
数は、鋳造すべき管状金属製品の寸法および抵抗率に応
じ、75〜200％の範囲内の浮揚比を考えるように計算さ
れた値に設定すべきである。本発明を利用した実際のシ
ステムにおいては、確実な始動を達成するため、正規よ
り小さいに線速度および正規より大きい浮揚比の下で運
転を開始することが望ましい。（２〜３分以内に）定常
運転状態が得られた後、線速度を手動で段階的に増大さ
せると共に浮揚電磁界の強度を段階的に低下させること
により、溶融金属から管状金属製品への１時間当りの転
換トン数で表わした鋳造速度が最大値付近にまで達する
ように調整すればよい。その後、システムは運転時間を
通じてこの設定値に維持される。通例、良好な生産成績
を確保するために凝固済みの管状金属製品の温度を監視
することが望ましい。そのためには、環状鋳造容器から
離脱した直後の管状金属製品を視覚検査または高温計に
よって監視すればよい。

工業的応用性 本発明によれば、管状金属製品の鋳造に際して通例使用
される装置において見られる強大な力や摩耗を大幅に低
減させる浮揚電磁界の存在下でパイプのごとき管状金属
製品を連続的に鋳造するための新規な方法および装置が
提供されるのである。

以上、本発明に基づく方法および装置並びにそれによっ
て得られる凝固済みの管状金属製品を記載したが、上記
の説明に照らせれば本発明のその他の変更態様が可能で
あることは当業者にとって自明であると信じられる。そ
れ故、前記特許請求の範囲によって規定された本発明の
範囲から逸脱しない限り、上記に記載された特定の実施
の態様に様々な変更を加え得ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく新規で改良された管状金属製品
鋳造装置の部分概略機能図であって、かかる装置の主要
な構成部品および本発明に基づく管状金属製品の製造時
におけるそれらの相互関係を示している。また第２図
は、第１図に示された装置を使用した、本発明方法に基
づく連続鋳造システム全体の機能ブロック図である。 図中、10は溶融金属溜め、11は環状鋳造容器兼熱交換
器、12は外側セラミックライナ、13は内側セラミックラ
イナ、14は中心開口、15は外部熱交換器、18は内部熱交
換器、22は外部多重巻線、23は内部多重巻線、24は導
線、25は多相電源兼制御器、26は周波数制御器、27は出
力制御器、28は内部コイル電源兼制御器、29は周波数制
御器、31は出力制御器、32は管状溶融金属柱、34は予備
冷却室、35および36は取出しロール、37および38は圧延
機、そして39はコイリング機構を表わす。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）上向きに進行する細長い交番浮揚電
   磁界を環状鋳造容器の内部に発生させると共に、前記上
   向きに進行する浮揚電磁界と直角を成して伸びかつそれ
   と同じ範囲にわたって広がる第１の封じ込め電磁界成分
   を発生させ、（ｂ）前記第１の封じ込め電磁界成分と逆
   向きに作用する少なくとも第２の封じ込め電磁界成分を
   前記環状鋳造容器の中心部に発生させ、（ｃ）前記環状
   鋳造容器および前記電磁界の下部に溶融金属を導入して
   管状溶融金属柱を形成し、（ｄ）前記管状溶融金属柱の
   内面および外面と前記環状鋳造容器の対向包囲面との間
   に所定の寸法関係を維持しながら前記管状溶融金属柱の
   静水頭を最小限にまで低下させるよう、前記管状溶融金
   属柱に作用する前記浮揚電磁界の値を設定し、（ｅ）前
   記管状溶融金属柱の横断面寸法が前記管状溶融金属柱の
   内面および外面と前記環状鋳造容器の対向包囲面との間
   に無圧接触をもたらしながらも実質的な間隙は形成しな
   いような大きさを有し、それによって前記管状溶融金属
   柱と前記環状鋳造容器との間に無圧接触および最高度の
   熱伝達が達成されると同時に重力、摩擦力および付着力
   が最小限にまで低下するように前記電磁界の値を維持
   し、（ｆ）前記環状鋳造容器内において前記管状溶融金
   属柱を上昇させ、（ｇ）前記環状鋳造容器内および前記
   電磁界中を上昇する間に前記溶融金属を凝固させ、そし
   て（ｈ）前記環状鋳造容器の上部から凝固済みの管状金
   属製品を取出す諸工程から成ることを特徴とする長尺の
   管状金属製品の製造方法。
2. 【請求項２】前記環状鋳造容器の下部に溶融金属が連続
   的に導入されかつ前記環状鋳造容器の上部から凝固済み
   の管状金属製品が連続的に取出されるような連続鋳造方
   式で実施される場合において、前記管状金属製品の生産
   速度は前記環状鋳造容器の上部から前記管状金属製品を
   取出す速度およびそれに対応して前記環状鋳造容器の下
   部に溶融金属を導入する速度を制御することによって決
   定され、また前記第２の封じ込め電磁界成分は前記環状
   鋳造容器の中心開口内において作用する第２の上向きに
   進行する浮揚電磁界によって提供される特許請求の範囲
   第１項記載の方法。
3. 【請求項３】前記電磁界中を上方に伸びる前記溶融金属
   柱は前記電磁界中に位置する長さ方向の大部分にわたっ
   て前記管状溶融金属柱が実質的に静水頭を持たないよう
   な無重力の状態に維持され、また前記電磁界の強度は前
   記管状溶融金属柱の内面および外面と前記環状鋳造容器
   の対向包囲面との間に所定の寸法関係を維持するように
   設定される結果、前記管状溶融金属柱の横断面寸法は前
   記管状溶融金属柱の内面および外面と前記環状鋳造容器
   の対向包囲面との間における実質的な連続した圧力接触
   を防止するような値に維持されると同時に前記管状溶融
   金属柱は実質的な静水頭を持たず、それによって凝固域
   内における凝固中の前記管状溶融金属柱と前記環状鋳造
   容器との間の熱伝達を損うことなしに凝固中の前記管状
   溶融金属柱に作用する重力、摩擦力および付着力が最小
   限にまで低下する特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. 【請求項４】初期段階の一工程として、前記電磁界中を
   上昇する前記管状溶融金属柱の上端に始動用金属管の下
   端を接触させながら冷却して凝固されることによって前
   記始動用金属管が前記管状溶融金属柱に接合される特許
   請求の範囲第３項記載の方法。
5. 【請求項５】（ａ）凝固させるべき溶融金属を収容する
   ため直立状態に配置された細長い環状鋳造容器、（ｂ）
   前記環状鋳造容器の下部に溶融金属を供給して管状溶融
   金属柱を形成するための手段、（ｃ）前記管状溶融金属
   柱を冷却して凝固させるため前記環状鋳造容器に連結さ
   れた熱交換手段、（ｄ）前記環状鋳造容器の上部から凝
   固済みの管状金属製品を取出すための手段、（ｅ）前記
   環状鋳造容器の長さの一部分に沿って前記環状鋳造容器
   の外周を取巻くように配置された第１の浮揚電磁界発生
   手段、（ｆ）前記第１の浮揚電磁界発生手段によって発
   生される封じ込め電磁界成分と逆向きに作用する少なく
   とも第２の封じ込め電磁界成分を発生させるため前記環
   状鋳造容器の中心部に配置された第２の電磁界発生手段
   （前記第１の浮揚電磁界発生手段および前記第２の電磁
   界発生手段は前記管状溶融金属柱の静水頭を低下させか
   つ前記管状溶融金属柱の内面および外面と前記環状鋳造
   容器の対向包囲面との間に所定の寸法関係を維持するた
   めに役立つ）、（ｇ）前記管状溶融金属柱の横断面寸法
   が前記管状溶融金属柱の内面および外面と前記環状鋳造
   容器の対向包囲面との間に実質的な間隙を形成しないよ
   うな大きさを有することによって前記管状溶融金属柱と
   環状鋳造容器との間に最高度の熱伝達が達成されると同
   時に重力、摩擦力および付着力が最小限にまで低下する
   ように前記浮揚電磁界および前記封じ込め電磁界成分の
   値を維持する手段および（ｈ）環状鋳造容器内において
   前記管状溶融金属柱を上昇させるため前記第１の浮揚電
   磁界発生手段および前記第２の電磁界発生手段とは独立
   の装備された手段を含んでなる管状金属製品の連続鋳造
   装置。
6. 【請求項６】前記第２の電磁界発生手段もまた浮揚電磁
   界発生手段から成る場合において、前記第１および第２
   の浮揚電磁界発生手段のいずれもが多相電源の相次ぐ位
   相に接続されて上向きに進行する交番電磁界を発生する
   ような複数の電磁コイルから成る特許請求の範囲第５項
   記載の装置。
7. 【請求項７】溶融金属浴を収容するための溶融金属溜め
   が前記環状鋳造容器の下端に連通して配置され、また前
   記環状鋳造容器内に管状溶融金属柱を形成しかつ少なく
   とも前記第１の浮揚電磁界発生手段の下端より上方の液
   面レベルにまで前記管状溶融金属柱を上昇させるための
   手段が前記溶融金属溜めに連結して装備される特許請求
   の範囲第６項記載の装置。
8. 【請求項８】鋳造すべき管状金属製品の種類に応じて一
   様で平衡した状態の上向きに進行する浮揚電磁界を発生
   するように出力および周波数を設定し得る三相発電機か
   ら前記多相電源が成る特許請求の範囲第７項記載の装
   置。
9. 【請求項９】装置の初期始動に際して使用するため、凝
   固域内にある前記管状溶融金属柱の上端に吊上げ金属管
   の下端を接触させてから前記管状溶融金属柱を凝固させ
   ることによって前記管状溶融金属柱の上端に前記吊上げ
   金属管を接合するための手段並びに前記管状金属製品の
   生産速度を決定する速度で前記吊上げ金属管およびそれ
   に付着した凝固済みの管状金属柱を取出すための手段を
   具備する特許請求の範囲第８項記載の装置。
10. 【請求項１０】前記環状鋳造容器の上部から離脱した直
    後に凝固済みの管状金属製品を予備冷却するための手
    段、前記管状金属製品を所望の寸法に圧延するための手
    段、並びに圧延後の前記管状金属製品を常温にまで冷却
    するための手段を具備する特許請求の範囲第９項記載の
    装置。
11. 【請求項１１】前記環状鋳造容器の上部から離脱した直
    後に凝固済みの管状金属製品を予備冷却するための手段
    並びに予備冷却後の前記管状金属製品を常温にまで冷却
    するための手段を具備する特許請求の範囲第９項記載の
    装置。
12. 【請求項１２】前記管状溶融金属柱に作用する外向きの
    封じ込め電磁界を発生させるための単相封じ込め電磁界
    発生手段から前記第２の電磁界発生手段が成る特許請求
    の範囲第５項記載の装置。
13. 【請求項１３】装置の初期始動に際して使用するため、
    凝固域内にある前記管状溶融金属柱の上端に吊上げ金属
    管の下端を接触させてから前記管状溶融金属柱を凝固さ
    せることによって前記管状溶融金属柱の上端に前記吊上
    げ金属管を接合するための手段並びに前記管状金属製品
    の生産速度を決定する速度で前記吊上げ金属管およびそ
    れに付着した凝固済みの管状金属柱を取出すための手段
    を具備する特許請求の範囲第12項記載の装置。
14. 【請求項１４】（ａ）管状溶融金属柱を形成し、（ｂ）
    前記管状溶融金属柱を凝固域内に進入させると同時に、
    前記凝固域内にある前記管状溶融金属柱の実質的な部分
    を電磁的に浮揚させて前記管状溶融金属柱の静水頭を低
    下させ、かつ前記管状溶融金属柱の内面および外面と鋳
    造容器の包囲面との間に所定の寸法関係が成り立つよう
    にして前記管状溶融金属柱を電磁的に封じ込め、（ｃ）
    前記管状溶融金属柱の横断面寸法が前記管状溶融金属柱
    の内面および外面と鋳造容器の包囲面との間に実質的な
    間隙を形成しないような大きさを有することによって前
    記管状溶融金属柱と前記鋳造容器との間に無圧接触およ
    び最高度の熱伝達が達成されると同時に重力、摩擦力お
    よび付着力が最小限にまで低下するように前記浮揚電磁
    界および前記封じ込め電磁界の値を維持し、そして
    （ｄ）前記管状溶融金属柱を電磁的に保持しながら前記
    凝固域から凝固済みの管状金属製品を取り出す諸工程か
    ら成ることを特徴とする長尺の管状金属製品の連続鋳造
    方法。
15. 【請求項１５】前記凝固域内にある前記管状溶融金属柱
    の長さ方向の大部分が前記管状溶融金属柱の内面および
    外面と前記鋳造容器の包囲面との間に所定の寸法関係を
    成り立たせるように電磁的に保持される結果、前記管状
    溶融金属柱の横断面寸法は前記管状溶融金属柱の内面お
    よび外面と前記鋳造容器の包囲面との間における実質的
    な連続した圧力接触を回避して無圧接触をもたらすと同
    時に前記管状溶融金属柱は実質的な静水頭を持たず、そ
    れによって凝固中の前記管状溶融金属柱と前記鋳造容器
    との間の熱伝達を実質的に損うことなしに凝固中の前記
    管状溶融金属柱に作用する重力、摩擦力および付着力が
    最小限にまで低下する特許請求の範囲第14項記載の方
    法。
16. 【請求項１６】前記管状溶融金属柱が連続的に形成され
    て前記凝固域内に進入する一方、前記浮揚電磁界以外の
    手段によって凝固済みの前記管状金属製品が前記凝固域
    から連続的に取出され、それによって前記管状金属製品
    の生産速度が制御される特許請求の範囲第15項記載の方
    法。
17. 【請求項１７】上向きに進行する前記浮揚電磁界が１キ
    ロヘルツを越える周波数を有する特許請求の範囲第16項
    記載の方法。
18. 【請求項１８】鋳造すべき管状金属製品の種類および寸
    法に応じ、前記管状溶融金属柱の単位長さ当りの重量を
    基準として75〜200％の浮揚比を与えるように前記浮揚
    電磁界の強度が設定される特許請求の範囲第16項記載の
    方法。