JPH10500629A - 直接冷却形金属鋳造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金型から出るインゴットの直接冷却時に、２組の液体クーラントの流れ(136)、（１４２）が、金型の下端開口の回りを取り囲む環状部から、インゴット上に放出される。一方の組の流れ（１３６）は金型の軸線に対して22.5°の角度で下方に放出され、他方の組の流れ（１４２）は金型の軸線に対して４５°の角度で下方に放出される。２組の流れは、金型の周方向に互い違いに配置されている。金型の軸線に対して４５°の大きな入射角をなすため、４５°の角度の流れ(142)の大部分は、インゴットとの衝突点（１４４）でインゴットの表面から跳ね返り、22.5°の流れ（１３６）の経路を横切る方向の空気帯同液体クーラントのスプレー（１４６）の花冠状マスに急変され、22.5°の流れは、スプレーを帯同し且つスプレーの下のクーラントの連続層（１３８）とスプレーとを衝突させる。

Description

【発明の詳細な説明】 直接冷却形金属鋳造方法及び装置技術分野 本発明は、鋳造装置の開端形金型を通して溶融金属を鋳込み、該鋳込み工程に 付随する鋳造作業の２つの連続段階中に、最初は金型の下端開口と協働していた 底ブロックを、この下のピットの連続下方レベルを通って金型の垂直軸線に沿っ て下降させ、最初に、底ブロックがピットの相対的に上方の連続レベルを通って 下降されるときに金属本体のバットからなる最初の長手方向セクションを形成し 、次に、連続定常状態鋳造段階において、底ブロックがピットの相対的に下方の 連続レベルを通って下降されるときに金属本体を付加長手方向セクションにより 長くし、金属本体のそれぞれの長手方向セクションがピットの相対的に上方の連 続レベルを通って金型から引き出されるときに、金属本体の外周面をピットの周 囲大気に露出させることにより溶融金属を細長い金属本体に鋳造する方法及び装 置に関する。より詳しくは、本発明は、金属本体のそれぞれの長手方向セクショ ンがピットの相対的に上方の連続レベルを通って金型から引き出されるときに金 属本体のそれぞれの長手方向セクションを直接冷却する手段及び技術に関し、こ れにより、特に、鋳造作業のバット形成段階及び定常状態鋳造段階(steady stat -e casting stage)中に、最初の長手方向セクションが受ける冷却効果と各付加 長手方向セクションが受ける冷却効果との間に差異を生じさせる手段及び技術に 関する。背景技術 慣用的な鋳造作業中の金属本体のそれぞれの長手方向セクションの直接冷却で は、金型の下端開口の下のピットの周囲大気中に液体クーラントが放出され、底 ブロック及び金属本体の最初の長手方向セクションが金型から引き出され且つピ ットの相対的に上方の連続レベルを通って下降されるときに、液体クーラントの 層の最初の長手方向部分が金属本体の最初の長手方向セクションの外周面上に形 成される。次に、底ブロックと、最初に、最初の金属本体の長手方向セクション 、 次に、金属本体の連続長手方向セクションとが、鋳造作業の定常状態鋳造段階中 にピットの相対的に下方の連続レベルを通って下降される間、金属本体のそれぞ れの付加長手方向セクションがピットの相対的に上方の連続レベルを通って金型 から引き出されるときに、液体クーラントの層の付加長手方向部分が金属本体の 連続する各付加長手方向セクション上に形成される。液体クーラントの層の最初 の長手方向部分及び液体クーラントの層の連続する各付加長手方向部分の液体ク ーラントは、ピットの相対的に下方の連続レベルを通り、金属本体の表面に沿っ て下方に流れる。 直接冷却の主題に関する多数の特許が発行されており、これらの特許の多くは 、金属本体の表面上の液体クーラント層のそれぞれの長手方向部分の冷却効果を 変化させることに関する何らかの目的のための工程を制御する方法を開示してい る。例えば、米国特許第2,791,812 号、第3,441,079 号、第3,713,479 号、第3, 623,536 号、第3,765,493 号、第4,166,495 号、第4,693,298 号、第5,040,595 号、第5,119,883 号、及び第5,148,856 号を参照されたい。また、これらの特許 の或るものでは、鋳造作業のバット形成段階及び定常状態鋳造段階中に金属本体 のそれぞれの長手方向セクションが受ける冷却効果に差異を与える工程がとられ ている。例えばBrysonの米国特許第3,441,079 号では、鋳造作業のバット形成段 階中に、周期的又はオン／オフ態様で、液体クーラントをピットの周囲大気中に パルス供給して、バット形成段階及び定常状態鋳造段階中に達成される効果に差 異を与えている。Goodrichの米国特許第4,351,384 号では、液体クーラント層の 最初の長手方向部分が、バット形成段階にとってのピットの相対的に上方の連続 レベルにおける高いレベル（定常状態鋳造段階にとってのその後に形成される液 体クーラント層の付加長手方向部分よりも高いレベル）で金属本体の表面上に形 成される。Yuの米国特許第4,166,495 号、Wagstaff又はWagstaff等の米国特許第 4,693,298 号、第5,040,595 号及び第5,119,883 号では、バット形成段階中に液 体クーラントの質量流量が減少され、次に、定常状態鋳造段階中に通常条件に戻 されて、両段階中に達成される効果に差異を与えている。これらの全ての工程に おける効果の差異は、バット形成段階中に基本的な直接冷却方法に或る変更を行 い、次に、定常状態鋳造段階中にこの変更を中止することにより達成される。定 常状 態鋳造段階中にこの工程を変えても逆にすることはできない。定常状態鋳造段階 自体は、バット形成段階が中止されている間に行なわれる変更の後、液体クーラ ントの層の付加長手方向部分が金属本体から抽出できる量よりも大きな熱抽出は 行なわれない。実際には、これは液体クーラント層のそれぞれの付加長手方向部 分の単位体積当たり熱抽出速度の関数であり、液体クーラントの放出速度を増大 させてそれぞれの部分の体積を増大させることにより行なうことができる。発明の開示 これらの努力の最中に、溶融金属鋳造技術における設計者及び作業者は、鋳造 作業のバット形成段階中に金属本体から抽出される熱量を減少させ、同時に、鋳 造作業の定常状態鋳造段階中の金属本体から抽出される熱量を最大にすることに より事象を実現することを熱望している。しかしながら、この熱望は満たされな いままである。彼らは、ウェーバ数（すなわち、霧化、混合及び「攪拌」が液体 クーラント層のそれぞれの長手方向部分で生じる速度）が、層のそれぞれの部分 が金属本体から熱抽出を行なう速度（金属本体の液体クーラントの単位体積当た り熱抽出速度）に関係があることを知っている。また、彼らは、一般に、部分が 薄いほど且つその流れが「層流」であるほど、その単位体積当たり熱抽出速度は 小さくなり、且つ該部分が「乱流」すなわち攪拌されるほど、その単位体積当た り熱抽出速度は大きいことを知っている。また、当該技術分野の設計者及び作業 者は、長手方向セクションの表面上に液体クーラントの層の連続長手方向部分を 形成すべく、液体クーラントか金型の下の周囲大気中に放出され且つ鋳造される 金属本体のそれぞれの長手方向セクションに指向される場合には、クーラントを 金型の軸線に対して比較的小さな入射角（すなわち、約１５〜３０°）で指向さ せ、液体クーラントの放出が表面に衝突するピットのほぼ水平な平面で、衝突点 からの飛沫の量を最小にすべきであることを常に想定している。例えば、Goodr- ichの米国特許明細書の第１欄の第３９〜４２行の記載を参照されたい。また、 設計者及び作業者は、衝突平面の直ぐ下のピットのレベルでは、液体クーラント の放出は、それぞれの表面の回りに比較的幅狭（すなわち、多分１／２インチ以 下）の乱流すなわち攪拌の周方向帯を形成すること、及びこの幅狭の乱流帯の下 では、液体クーラント層のそれぞれの長手方向部分が表面での層流の特性をもつ ようになることを観察している。鋳造作業のバット形成段階中、この挙動パター ンは、金属本体からの熱抽出を最小にする上で望ましいものであるか、定常状態 鋳造段階中は好ましいものではなくなる。設計者及び作業者は更に、放出速度が 増大した場合でも、最初の乱流帯はその幅が殆ど変化せず、乱流帯の下の流れ特 性は、本質的に層流（この下に乱流領域が続く）の幅を維持することを見出して いる。 本発明の方法及び装置では、液体クーラントは金型の下端開口の下のピットの 周囲大気中に放出され、底ブロック及び金属本体の最初の長手方向セクションが 金型から引き出されてピットの相対的に上方の連続レベルを通って下降されると きに、金属本体の最初の長手方向セクションの外周面上に液体クーラントの層の 最初の長手方向部分が依然として形成される。また、底ブロックと、最初に、最 初の金属本体の長手方向セクションと、次に、金属本体の連続長手方向セクショ ンとが鋳造作業の定常状態鋳造段階中にピットの相対的に下方の連続レベルを通 って下降される間に、それぞれの付加長手方向セクションが金型からピットの相 対的に上方の連続レベルを通って引き出されるとき、金属本体の各連続付加長手 方向セクション上に液体クーラントの層の付加長手方向部分が形成される。しか しながら、本発明者等は従来技術が不可能であったことを実施する。すなわち、 本発明者等は、液体クーラントの層の最初の長手方向部分の単位体積当たり熱抽 出速度に対し、液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分の単位体積当 たり熱抽出速度を増大させる。本発明者等は、液体クーラントの層のそれぞれの 付加長手方向部分をピットの相対的に上方の連続レベルでの金属本体の対応する 付加長手方向部分に形成することによりこれを行なう。これにより、本発明者等 は、液体クーラントの層の最初の長手方向部分が、鋳造作業のバット形成段階中 の金属本体の最初の長手方向部分から熱を抽出する速度であらゆる変更がなされ るか否かとは無関係に、液体クーラント層のそれぞれの付加長手方向部分が、鋳 造作業の定常状態鋳造段階中に金属本体の付加長手方向セクションから熱を抽出 する速度を増大できる。これは、今や、本発明者等が２つの段階間の差異を最適 な態様で達成できることを意味し、また、本発明者等はこの差異を望むところま で際立たせることができる。すなわち、本発明の方法及び装置の使用により、本 発明者等は、鋳造作業の両段階を処理（所望ならば、両段階を一度に処理）でき る。例えば、本発明の方法及び装置の使用により、バット形成段階中の熱抽出速 度を減少させるのに従来技術の１つ以上の方法を使用すると同時に、定常状態鋳 造段階中の熱抽出速度を増大させることができる。 本発明の多くの好ましい実施例では、液体クーラントの加圧流れ中に液体クー ラントが放出され且つ鋳造作業のバット形成段階中は、液体クーラントの流れを 金属本体の最初の長手方向セクションに指向させ、これにより、流れがピットの ほぼ水平な平面内で金属本体の外周面に衝突して、最初の長手方向セクションの 外周面上に、液体クーラントの層（衝突平面の直ぐ下のピットのレベルにおいて 長手方向セクションの周囲に周方向の帯を有している）の最初の長手方向部分を 形成する。次に、本発明では、鋳造作業の定常状態鋳造段階中は、前記衝突平面 の直ぐ下のピットのレベルで、液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部 分の回りに周方向の乱流帯（この乱流帯は、金型の軸線方向で、液体クーラント 層の最初の長手方向部分の回りに形成される周方向の乱流帯より幅広である）を 形成することにより液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分の単位体 積当たり熱抽出速度を増大させる。また、本発明の幾つかの実施例では、液体ク ーラントの流れが金属本体の最初の長手方向セクションの表面に衝突する平面に 対し、液体クーラントの流れが金属本体の付加長手方向セクションの表面に衝突 する平面を上昇させる。 好ましくは、液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分の回りに、鋳 造作業の定常状態鋳造段階中に長くされる金属本体の最後の付加長手方向セクシ ョンと同延の周方向の乱流帯を形成する。すなわち、前述の層流の領域(regime) が完全に除去される。 本発明の或る好ましい実施例では、液体クーラントの層のそれぞれの付加長手 方向部分が金属本体の対応する付加長手方向部分上に形成されるときに、前記液 体クーラントのそれぞれの付加長手方向部分の外周面を直接包囲するピットの周 囲大気の層中に付加流体を放出することにより、液体クーラントの層のそれぞれ の付加長手方向部分に衝突平面の下の幅広の乱流帯を形成する。また、或る実施 例では、流体の加圧ジェット中に付加流体の放出を形成し、液体の流れの衝突平 面の下で液体クーラントの層の付加長手方向部分に流体を衝突させるため、流体 のジェットを液体クーラントの層の付加長手方向部分に指向させる。 本発明の一群の好ましい実施例では、液体クーラントのそれぞれの流れ及び付 加流体のジェットを、金属本体のそれぞれの付加長手方向部分の表面及び該表面 上の液体クーラントの層の付加長手方向部分の表面に指向させて、最初に、液体 クーラントの層の付加長手方向部分の表面を直接包囲する周囲大気の層中でそれ ぞれの流れ及びジェットの一部を互いに十字状に移動させ、次に、液体クーラン トの流れを付加流体のジェットの部分の経路内に介在させて、液体クーラントの 流れの部分をジェットの部分中に帯同させ且つジェットにより液体クーラントの 層の付加長手方向部分の表面上に衝突させる。 クーラント層のそれぞれの付加長手方向部分を包囲する周囲大気の層中に付加 流体を放出することにより幅広の乱流帯を形成するときには、液体クーラントの 層の付加部分が金属本体の対応する付加長手方向部分上に形成されるときに、付 加流体が、液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分と付加空気帯同液 体クーラントとを溶け合わせるように、液体クーラントの層のそれぞれの付加長 手方向部分の外周面を直接包囲するピットの周囲大気の層中に液体が放出される ときに、空気で運ばれるクーラント液体クーラントスプレーのマスを付加流体の 経路に直交するように介在させる。これらの実施例では、例えば、液体クーラン トの層の表面に付加流体を衝突させるため、液体クーラントの層の付加長手方向 部分に指向される流体の加圧ジェット中に付加流体の放出を形成し、空気で運ば れるクーラント液体クーラントスプレーのマスを、周囲大気の層中の付加流体の それぞれのジェットの経路に直交するように介在させて、付加流体のジェットが 液体クーラントの層の付加長手方向部分の表面に衝突するときに、付加流体ジェ ットが、液体クーラントの層の付加長手方向部分と付加空気帯同液体クーラント とを溶け合わせる。これらの実施例では、液体クーラントの流れ及び付加流体の ジェットを、金属本体のそれぞれの付加長手方向部分及び金属本体上のクーラン トの付加長手方向部分に指向させて、周囲大気の層中でそれぞれの流れ及びジェ ットの一部を互いに十字状に移動させる。最初に、それぞれの液体クーラントの 流れが、付加長手方向セクション表面上の流れのそれぞれの衝突点で前記表面か ら跳ね返り且つ液体クーラントの層のそれぞれの長手方向部分を直接包囲するピ ットの周囲大気の層中に液体クーラントのスプレーの花冠状マスに形成されるよ うに、金型の軸線に対して相対的大きな入射角に沿って液体クーラントの流れを 指向させ、次に、付加流体が周囲大気の層中に放出されるときに、スプレーの花 冠状マスが付加流体のジェットの経路と直交して介在されるように、流れの衝突 平面より高い軸線方向位置から、金型の軸線に対して相対的小さな入射角に沿っ て付加流体のジェットを指向させることにより、空気帯同液体クーラントスプレ ーのマスを、付加流体のそれぞれのジェットの経路に直交させて介在させる。 好ましくは、流れ及びジェットが金型の軸線方向に互いに角度的にオフセット し且つ流れ及びジェットが金型の周方向に互い違いに位置するようにして、金型 の下端開口の回りを取り囲む環状部からそれぞれの流れ及びジェットを放出し、 クーラントの互いに隣接する流れの衝突点から生じる液体クーラントスプレーの 花冠状マスが結合して、付加流体のジェットの経路内に直接噴射されるスプレー のいわゆる「相互作用噴水(interaction fountains)」を形成する。この現象は 、Slayzak 等の論文「衝突面からの局部的熱伝導に関する円形自由表面ジェット の隣接列間の相互作用の効果（EFFECTS OF INTERACTIONS BETWEEN ADJOINING RO WS OF CIRCULAR，FREE SURFACE JETS ON LOCAL HEAT TRANSFER FROM THE IMPING E-MENT SURFACE)」（米国機械学会のJournal of Heat Transferでの刊行物）に おいて報告されている。この論文のコピーは入手でき、本願ではこれを援用する 。実際、本発明者等は、この現象の特徴を本発明の方法及び装置に導入すると、 スプレーの噴水が付加流体のジェットの経路中だけでなく、高度に空気が充填さ れた状態でも直接噴射され、このため、付加流体のジェットにより帯同されると 、ジェットは液体クーラントの付加層中に高度の乱流を発生させ、従ってそれぞ れの層の単位体積当たり熱抽出速度を顕著に増大させることを見出している。 本発明では、一般に、液体クーラントの流れを、金型の軸線に対して３０〜１ ０５°の範囲内の入射角に沿って金属本体のそれぞれの付加長手方向セクション の表面に指向させる。また、付加流体のジェットを、金型の軸線に対して１５〜 ３０°の範囲内の入射角に沿って液体クーラントの層の付加長手方向部分の表面 に指向させる。 前述のように、鋳造作業のバット形成段階での単位体積当たり熱抽出速度を低 下させるように設計された或る態様で、バット形成段階での金属本体の最初の長 手方向セクション上に形成された液体クーラントの層の最初の長手方向部分を変 化させることができる。 また、シート状インゴットを形成する場合には、金型は、その軸線を横切る多 角形断面形状をもつ金属本体を形成する。また、金属本体の最初の長手方向セク ションの対向側面（例えば、インゴットの矩形断面のバットの対向端面）に形成 される液体クーラントの層の最初の長手方向部分の単位体積当たり熱抽出速度を 増大させることもできる。これにより、一方ではバットの対向側面、他方ではバ ットの対向側面のように、バット形成段階中の金属本体の対をなす対向面間に差 異を生じさせることができる。 本発明は、付加流体として、ガス又は付加液体クーラントを使用できる。付加 液体クーラントを使用する１つの長所は、金型を簡単化できることである。液体 は制御が容易であり、液体の使用により、多数の金型を使用する場合に、各金型 の相互の均一性を容易に達成できる。これに対し、ガスを使用する場合には、鋳 造作業のバット形成段階中に液体クーラントのマス流量を減少させる種々の従来 技術のうちの任意の従来技術に同じガスを使用できる。 付加流体として付加液体クーラントを使用することによる他の長所は、鋳造作 業のバット形成段階中に、付加液体クーラントを金属本体の最初の長手方向セク ション上に放出して、液体クーラントの層の最初の長手方向部分を金属本体上に 形成できることである。実際に、本発明の或る好ましい実施例では、最初に述べ た液体クーラント及び付加液体クーラントは、金型の環状部に設けられた下端開 口の回りを取り囲む第１連及び第２連の間隔を隔てた孔を通って金型自体から放 出され且つ金型本体の対をなす加圧液体クーラント供給チャンバに連結される。 これにより、鋳造作業の定常状態鋳造段階中に金属本体を冷却するため、１次及 び２次の液体クーラントの対をなす流れが、それぞれ第１及び第２の連続孔から 放出され且つ金属本体のそれぞれの付加長手方向セクション及び金属本体の表面 上の液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分に指向されるか、それぞ れの供給チャンバへの液体クーラントの流れを制御することにより、それぞれの 供給チャンバで選択的に導通及び遮断され、これにより、所望に応じ、鋳造作業 のバット形成段階中に２次液体クーラントのみを金属本体の最初の長手方向セク ションに指向させて、金属本体上の液体の層の最初の長手方向部分を形成する。 これらの最後に述べた幾つかの実施例では、第１連及び第２連の孔に液体クー ラントを供給するそれぞれのチャンバが金型本体において互いに上下方向に相対 的に重なり合うように、第１連及び第２連の孔は金型の軸線方向に互いに角度的 にオフセットされ、第１連の孔は、第２連の孔よりも金型の軸線方向に対して急 勾配に傾斜している。しかしながら、好ましくは、チャンバを弁により相互連結 し、液体クーラントが、第１連及び第２連の孔の両方に供給すべく相対的に上方 のチャンバに供給されるけれども、鋳造作業の定常状態鋳造段階が開始されると きには相対的に下方のチャンバのみに供給されるようにする。 インゴットを製造する或る実施例では、鋳造作業のバット形成段階及び定常状 態鋳造段階の両段階中にインゴットの端部を直接冷却すべく、液体クーラントが 上方のチャンバに供給されるのと同時に下方のチャンバの端セクションにも供給 されるように、相対的に下方のチャンバが端セクションと側方セクションとに区 分されており、且つ端セクションは開放通路を介して相対的に上方のチャンバに 直接的に相互連結され、一方、側方セクションは弁を介して相対的に上方のチャ ンバに相互連結されている。図面の簡単な説明 これらの特徴は、添付図面（添付図面には、ダブルチャンバを備えているが、 シートインゴットの端面と側面とに異なる冷却を与えるために一部が区分されて いるクーラント放出金型を用いた本発明の最後に述べた実施例のうちの１つの実 施例が示されている）を参照することにより明瞭に理解されよう。 図面において、 第１図は、金型の主本体の構成要素を示す分解斜視図、 第２図は、金型本体の２つの中間構成要素（すなわち、環状ケース及びこの内 周部の回りを取り囲む黒鉛鋳造リング）を組み立てた状態示す幾分拡大した斜視 図、 第３図は、ケースとリングとの組立体を示す拡大平面図、 第４図は、ケースとリングとの組立体を示す拡大斜視図、 第５図は、ケースとリングとの組立体を示す拡大底面図、 第６図は、第３図及び第５図の６−６線に沿う金型の断面図、 第７図は、第３図及び第５図の７−７線に沿う金型の断面図、 第８図は、第３図及び第５図の８−８線に沿う断面図であり、金型本体の相対 的に下方のチャンバと相対的に上方のチャンバの側方セクションを相互連結する １組の弁の開閉に使用される１組の装置のうちの１つを示すもの、 第９図は第６図と同様な断面図であり、底ブロックが金型の下端開口と協働し 、次に、溶融金属が金型を通って鋳込まれるときで且つ２組の液体クーラントの 流れが第１０図に示すようにしてインゴットの端部上に放出され且つインゴット のバット上に液体クーラントの層の最初の長手方向部分を形成するため、一方の 組の流れのみが第９図に示すようにしてインゴットの側面上に放出されている間 に下降された状態であって、インゴットの端面及び側面に与える冷却効果を異な らせる本発明の直接冷却方法のピット、底ブロック及びバット形成段階を示すも の、 第１０図は、２組の液体クーラントがインゴットの側面上に放出されるように 、下方のチャンバの側方セクションに液体クーラントを導入すべく弁が開放され た状態にあり、下方のチャンバからの流れはインゴットの側面からの「跳ね返り 」を受け且つ空気帯同液体クーラントスプレーの花冠状マスを形成するため、液 体クーラントの流れの一部がインゴットの側面上の液体クーラントの層を包囲す る周囲大気の層中で互いに十字状に移動し、空気帯同液体クーラントスプレーの 花冠状マスが上方のチャンバの流れの経路を横切る経路内でインゴットの側面か ら「急変(mushroom)」するだけでなく、互いに近接して「急変」するため、これ らの間に形成される「相互作用噴水」が上方のチャンバの流れ経路内に噴射され 、上方のチャンバの流れにより帯同され且つ上方のチャンバの流れと共に、今や 鋳造作業の定常状態鋳造段階にあるインゴットの側面上に形成された液体クーラ ントの連続付加液体クーラントの層の表面上に搬送される第９図と同様な金型の 部分概略断面図、 第１１図は、第１０図の１１−１１線に沿う概略部分断面図、 第１２図は、第１０図の１２−１２線に沿う別の概略部分断面図、 第１３図は、対をなす液体の流れすなわちジェットが互いに充分に近接して、 金属表面との衝突点の上方に周囲大気中の空気帯同液体スプレーの花冠状マスを 発生させるだけでなく、スプレーのマスが結合してこれらの間に「相互作用噴水 」を形成し、Slayzak 等がいわゆるジェットガードが観察を望む効果を制御する ため対をなすジェット間に設けられていても、相互作用噴水が、花冠状マスの表 面よりも高いところまで噴射される、SlayzaK 等により観察された「相互作用噴 水」の効果を示す概略図、 第１４図は、本発明に用いたときの、それぞれの対をなす液体クーラントの流 れがインゴットの側面に衝突するときに、それぞれの液体クーラントの流れに対 して直角方向から見た効果及び液体クーラントの層の連続付加長手方向部分を示 す別の概略図、及び、 第１５図は、対をなす流れがインゴットの表面及びインゴット上のクーラント の層の付加長手方向部分ときの効果を示す概略斜視図である。発明を実施するための最良の形態 最初に第１図〜第８図を参照すると、金型２の本体は、上下１対の板４、６と 、該両板の間に介在されて金型の主要鋳造構成要素を形成する環状ケース８と、 該ケース８の内周部の回りを取り巻いてケースの鋳造面を形成するセグメント形 黒鉛リング１０とを有することが理解されよう。板、ケース及び鋳造リングは、 金型の垂直軸線１２を横切る方向の断面が全て矩形であり、リング１０内に形成 される開端形キャビティ１４も、金型の軸線を横切る方向の同様な断面形状を有 し、これはシートインゴットを形成する金型の形状と一致する。リング１０の対 向側壁１５及び端壁１６は、それぞれ、ケース８の側壁１７及び端壁１８と同様 に幾分凸状及び平坦であり、且つこの機能に適合する。ケース８の頂部は、鋳造 リング１０の座２０を形成するためのさねはぎ溝（rabbet）が設けられている。 リング１０は、米国特許第4,947,925 号に例示した方法でキャビティの周囲に座 合され且つ米国特許第4,598,763 号に記載された目的のためのオイル及びガスの 供給を受ける。この供給はリングが座合している状態で行なわれるものとして参 照番号２２（第６図）で概略的に示されているに過ぎないが、オイル供給及びガ ス供給の両特徴の詳細は上記特許から知ることができる。 ケース８の頂面２４には環状凹部２６が形成されており、この凹部２６の底部 で且つ凹部の内周部には環状段部２８が形成されている。ケース８の対向端壁及 び側壁の底面３０には１対の部分環状凹部３２、３４が形成されており、この場 合にも、各凹部３２又は３４の底部で且つ凹部の内周部には環状段部３６が形成 されている。ボルト３７を使用して、環状板４、６はケース８のそれぞれの面２ ４、３０にラグボルト止めされ、ケース内のそれぞれの凹部を覆い且つ相互に重 なり合った１対のチャンバ３８、４０をケースの上下に形成する。上方のチャン バ３８は環状であり且つ下方のチャンバ４０は、ケースの端部及び側部でそれぞ れ環状セクション４２、４４に区分されている。また、それぞれのチャンバのシ ールを補助するため、各板４、６の内周部及び外周部の回りにはさねはぎ溝が設 けられ、中間ランド（単一又は複数）４６を形成している。これらの中間ランド ４６は、板がケースに取り付けられるときに対向凹部２６又は３２、３４内に嵌 合される。また、各板のランド４６の回りには、周方向に延びる１対の溝４８、 ５０が設けられている。該溝内にはＯリング５２が座合し、両板がケースに取り 付けられるときに各ランドの内周部及び外周部においてそれぞれの板とケースと の間の結合部をシールする。上板４はその開口の幅が充分に狭く、鋳造リング１ ０上に載り且つリングの上方で内周部の箇所に幅狭のリップ５４を形成している 。上板と鋳造リングとの結合部において上板の周囲に形成された第３溝５８内に は第３弾性Ｏリング５６が座合している。上板には、米国特許第4,597,432 号に 記載されているような漏洩迂回機構の特徴（概略的に参照番号６０で示す）が介 在されており、この特徴により、上方のチャンバからの漏洩物の侵入に対して結 合部が保護される。 一方、下板６の開口の幅は充分に広く、このため、上板の内周部がケースの壁 １７、１８から半径方向外方にオフセットし、ケースの下方の内周角部の環状部 ６２を露出させている。金型の軸線に対し、環状部６２の上半部は４５°の角度 で傾斜し、且つ下半部は、金型の半径方向外方のより深さまで67.5°の角度で傾 斜しており、これにより環状部６２には、軸線方向及び半径方向にオフセットし た１対の面６４、６６が形成されている。これらの面６４、６６には、互いに間 隔を隔てた２連の孔６８、７０がそれぞれ設けられている。これらの孔は環状部 ６２の下端開口７２の回りを取り巻いており、後述のようにして、金型から第１ 及び第２液体クーラントの流れを放出する。 ここでケースのそれぞれのチャンバ３８、４０を参照すると、周方向の溝７４ 又は７５が、各チャンバの段部２８又は３６の内周壁から深く形成されており且 つこれらの溝の口の回りには、組立体の結合部に使用される弾性シーラントリン グよりもかなり大きい直径をもつ環状弾性シーラントリング７６を受け入れるた めのさねはぎ溝が形成されていることが理解されよう。また、各段部の肩部８０ には、互いに間隔を隔てた一連の孔７８が穿孔されている。これらの孔７８は、 対応する溝７４又は７５に開口しており、チャンバのバッフルの形態として、対 応するチャンバから該溝への制限された流れを与える。次に、溝７４、７５の底 部に通じる、ケースの下方の内周角部の一連の孔６８、７０が、環状部６２の傾 斜面６４、６６から、該傾斜面に対して直角に穿孔される。従って、一連の孔は 、金型の軸線１２に対してそれぞれ22.5°及び４５°の角度をなす。しかしなが ら、それぞれの一連の孔は金型の周方向に沿って互い違いに配置され、一方の一 連の孔は他方の一連の孔から周方向にオフセットしている。各孔は、他の一連の 孔の対の間の空間間隔を通って延びている。第６図、第８図〜第１５図を参照さ れたい。 ここで特に第１図〜第５図、第７図及び第８図を参照すると、金型のケース８ は、これを貫通する２組の垂直通路８２、８４を有し、該通路は、ケースのそれ ぞれの角部に隣接する位置で、上下のチャンバ内に開口している。参照番号８２ で示す１組の通路は、下方のチャンバ４０の端セクション４２と上方のチャンバ ３８とを相互連結し且つ金型に関して反対側の端セクション４２の端部において も、下方のチャンバ４０の端セクション４２と上方のチャンバ３８とを相互連結 する。参照番号８４で示す他の組の通路は、下方のチャンバの側方セクション４ ４と上方のチャンバ３８とを相互連結する。各通路８２の下で、金型の各角部に おける下板６には、加圧水源の雄形フィッティング（図示せず）を受け入れるた めのねじ開口８６が設けられており、雄形フィッティングにより、下方のチャン バの端セクション４２及び上方のチャンバ３８の全体に加圧液体クーラントが充 填される。上方のチャンバと下方のチャンバの側方セクション４４との間に通 路８４が設けられているため、加圧クーラントは下方のチャンバの側方セクショ ンにも流入できる。しかしながら、これらの通路８４には弁８８が設けられてお り、このため、所望時に、選択的に、すなわちオン／オフ態様で、上方のチャン バ内の加圧クーラントを下方のチャンバの側方セクションに介在できる。第８図 に示すように、各通路８４の下で、下板６には弁閉鎖装置９０が取り付けられて いる。装置９０はそれぞれの流れを開閉すべく作動でき、且つ円筒状ハウジング ９２を有する。該ハウジング９２内には、垂直軸線をもつ円筒状チャンバ９４が 形成されている。チャンバ９４内にはピストン９６が摺動可能に係合しており、 ピストンはその軸線方向に昇降される。ピストンはこの上に直立するロッド９８ を有する。ロッド９８のシャンクは、それぞれ、ハウジングの頂部及び下板の隣 接角部の対向孔１００、１０２を通って下方のチャンバのそれぞれの側方セクシ ョン４４内に摺動可能に挿入される。下方のチャンバの対応する側方セクション ４４内で、ロッド９８の頂部には弁閉鎖ディスク１０４が設けられている。該デ ィスクの上面１０６にはさねはぎ溝が形成され且つ面取りされており、さねはぎ 溝の肩部１１０には、通路８４の開口１１２をシールし且つピストンの作用によ り開口１１２を閉鎖するための弾性Ｏリング１０８が設けられている。しかしな がら、ピストン９６には螺旋ばね１１４が設けられており、該ばね１１４はハウ ジングのチャンバ９４内で且つ該ハウジングのピストンと頂部１０３との間で、 ロッド９８の回りに配置されている。ハウジングの開口（図示せず）を通してピ ストンの下面には流体が供給され、通路８４を閉鎖すべきときは、ハウジングの チャンバ９４が流体により加圧され、ディスク１０４が通路８４の開口１１２と 係合するまでばね１１４の押圧力に抗してピストンを上昇させ、通路８４を閉鎖 する。通路８４を開放すべきときは、流体を排出し、ピストン９６がばね１１４ の押圧力により後退できるようにして、ディスク１０４を通路８４の開口１１２ から離脱させる。後述するように、通常、流体はゆっくりと排出され、通路８４ を徐々に開放する。 板６の各孔１００、１０２及びハウジングの頂部１０３において、ロッド９８ のシャンクの周囲及びピストンの周囲には、他の弾性Ｏリング１１６が設けられ ている。 開口８６の上方に形成された各入口は、「環状金属鋳造ユニット(ANNULAR MーE TAL CASTING UNIT)」という名称に係る１９９２年１１月４日付米国特許出願第0 7/970,686号（現在は、米国特許第5, , 号）に記載された方法で篩がけさ れ且つモニタリングされる。 第１図及び第６図〜第１０図に示すように、上板４は、その外周部が金型の本 体の回りにフランジ１１８を形成するように充分幅広である。金型が使用に供さ れるとき、フランジ１１８は鋳造テーブルの孔（図示せず）内に挿入され且つテ ーブル上に載置されて、前記孔内に金型を支持する。テーブルは鋳造ピット120 （図示せず）上に支持される。鋳造ピット１２０には、最初は金型の下端開口７ ２と入れ子式に係合し且つ金型の軸線１２（第１図）に沿って往復できる底ブロ ック１２２が設けられている。鋳造作業が開始し且つ溶融金属が金型のキャビテ ィ１４を通して注入されると、底ブロック１２２は、ピット内の連続的な下方の 連続レベルを通って、軸線に沿って下降される。第９図〜第１５図を参照すると 、最初に、注入工程及び底ブロックの付随運動により、鋳造すべきインゴットの 本体の最初の長手方向セクション１２４（一般に、インゴットの「バット」と呼 ばれているセクション）を形成すべく作動する。しかしながら、この間は、底ブ ロック１２２は、ピット内の上方の連続レベル１２６を通って下降（多分、ピッ ト内で、全部で６〜１２インチだけ下降）されるに過ぎない。この後、注入工程 が続き且つ底ブロックの下降運動が続くので、底ブロックがピット内の相対的低 い連続レベル（図示せず）を通って下降されるとき、インゴットの本体は、上方 の連続レベル１２６の下で、付加長手方向セクション１２８（第１０図）だけ長 くされる。これは、一般に、鋳造作業の定常状態鋳造段階と呼ばれている。この 時間中、両段階の間、インゴットの本体のそれぞれの長手方向セクション124、 １２８が、ピット内の相対的上方の連続レベル１２６を通って金型から引き出さ れるので、インゴットの本体の外周面１３０は金型の下のピットの周囲大気に徐 々に露出される。また、これらが金型から引き出されるときにインゴットの本体 のそれぞれの長手方向セクションを直接冷却するため、各セクションが金型から 出るときに、各セクションの表面上に液体クーラント１３２が放出される。これ が前述したものであり、この時点で、本発明がその役割を演じることになる。 再び第９図を参照すると、鋳造作業のバット形成段階中に、金型の上方チャン バ３８及び図示されていないけれども下方チャンバの端セクション４２には加圧 された液体クーラント１３２が充填されることが理解されよう。クーラントは、 インゴットの側面には金型の22.5°の孔６８のみを通って、一方、インゴットの 端面には22.5°の孔６８及び４５°の孔７０の両孔を通って、出てくるインゴッ トの側面及び端面上に放出される。側面上への放出が第９図に示され、端面上へ の放出が第１０図に示されている。当面は端面を無視して最初に第９図を参照す ると、側面１３０上への放出は、底ブロック１２２がピットの上方の連続レベル １２４を通って下降されるときに、側面１３０上に液体クーラントの層の最初の 長手方向部分１３４を形成するを形成することが理解されよう。最初の長手方向 部分１３４は、孔６８からのクーラントの流れ１３６がインゴットの側面１３０ に衝突する、ピットの水平面（番号１３３で概略的に示す）に始まる。前に説明 したように、また、当該技術分野で良く知られているように、衝突平面１３３の 直ぐ下には、幅狭の乱流の周方向帯１３５が液体クーラント部分１３４内に生じ 、この乱流には、幾分幅広の層流領域１３７が続いている。その後、クーラント は、インゴットの新しく出てくるセクション１２４の長さに沿って重力により下 方に流れ続けるときに再び乱流となる。この間、表面１３０上では、層流領域は 薄く且つ「バットカール」を最小にする上でバット形成段階に望ましい膜沸騰ク オリティ(film boiling，qualities)を受ける。しかしながら、この膜沸騰クオ リティは、最大冷却効率が望まれるときには、鋳造作業の定常状態鋳造段階では 望ましくない。 流れの乱流度合いが大きいほどウェーバ数が高くなるので、一般に、冷却効率 と乱流とは同等視される。バット形成段階が完了し且つ鋳造作業の定常状態鋳造 段階がインゴットの本体の連続する付加長手方向セクション１２８を冷却する手 段として流れ１３６のみと開始するならば、連続する各付加長手方向部分１３８ は、衝突平面１３３の下に乱流の狭い帯をもつであろう。しかしながら、この帯 は、インゴットの本体から熱を抽出する仕事を層流領域により推測しなければな らない前に、能力が制限される。皮肉なことに、領域１３５、１３７と一致する ピットのレベルは、インゴットの本体から熱を抽出するのに最良の時点である。 なぜならば、この時点は金型の外側が最も高温になる時点だからである。更に、 前述したように、この機会に利用することは全く知られていない。クーラント放 出速度は、定常状態段階が開始すると増大できるけれども、この効果は非常に制 限されたものであり、領域１３５、１３７の液体クーラント層のそれぞれの部分 の単位体積当たり熱抽出速度は全く改善されない。一方、その液化点(meniscus) 以下への低下により、インゴットの本体は約８００°F の温度低下を受け、最適 時点での熱抽出の機会が迅速に失われる。 本発明は、鋳造作業の定常状態鋳造段階において、インゴットの本体が領域１ ３５、１３７を通る間に表面１３０上に形成される液体クーラントの層の連続す る付加部分１３８（第１０図）の単位体積当たり熱抽出速度を増大させる手段及 び技術を提供することによりこれを変化させる。簡単にいえば、帯１３５を金型 の軸線の下方及び上方の両方向に拡げ、実際には、層流領域１３７がなくなる程 度まで下方に拡げる。実際には、この効果は、鋳造作業のバット形成段階中に達 成されるが、インゴットの端部においてのみ、液体クーラントは４５°の孔７０ からも放出され、インゴットの端部に衝突される。これは、インゴットの幅狭寸 法に対し幅広寸法が直交するバットカール現象の特性により行なわれる。インゴ ットの長手方向の効果は第９図〜第１５図の例について選択されるので、以下の 説明はこれのみに向けられる。これにも係わらず、鋳造作業のバット形成段階中 に、インゴットの端部に同じ効果を達成できる。 バット形成段階の終了時に、装置９０を用いて通路８４が開かれ、液体クーラ ント１３２が下方チャンバの側方セクション４４内に放出され、環状部６２の側 方セクションの４５°の孔７０を通る放出が開始される。付加放出が発生し且つ ４５°の孔を通って放出されるクーラントの流れ１４２が第９図〜第１５図に示 すようにインゴットの連続する各付加長手方向セクション１２８の側面に衝突す るので、それぞれの４５°の流れ１４２の大部分が、流れ１４２のそれぞれの衝 突点１４４で付加長手方向セクション１２８の表面１３０から跳ね返る。また、 空気が生じると、一部が、液体クーラントスプレー１４６の花冠状マスに急変す る。このスプレー１４６は、現にインゴット上にある液体クーラント層の付加長 手方向部分１３８を直接包囲する周囲の大気層を横切る液体クーラントの22.5° の流れ１３６の間を十字状に移動する。大気を包囲するこの層では、スプレー１ ４６のマスが液体クーラントの流れ１３６により帯同され、該流れ１３６中の液 体クーラントは、流れが部分１３８の表面に向かって突進し且つ衝突するので、 スプレーの空気及び液体と溶け合わされる。従って、付加流体により各部分138 の表面を包囲し且つこれらの衝突力で表面が攪拌されることに加え、流れ１３６ はまた、これらが部分１３８中に乱流を発生させるときに、部分１３８とかなり の体積の空気とを溶け合わせる。 しかしながら、付加クーラントの衝撃を最小にするため、一般に、通路８４は ゆっくりと開かれ、これにより、付加クーラントは下方のチャンバの側方セクシ ョン４４にゆっくりと放出される。 金型の周方向の流れ１３６、１４２のそれぞれの組の対をなす流れの間の間隔 を充分に小さくすると、互いに隣接する４５°の対をなすクーラントの流れ142 の衝突点から生じる液体クーラントのスプレー１４６の花冠状マスは、クーラン トの22.5°の流れ１３６の経路中に直接噴射されるスプレーのいわゆる「相互作 用噴水」を形成することが期待される。この現象は、前述のSlayzak 等の論文か ら得られる第１３図に示されているけれども、その説明文には僅かな相違がある 。図面に示すように、また、この現象を観察できるようにする目的で現象を分離 するため、Slayzak 等は、「自由ジェット」すなわち流れ１５２のそれぞれの対 の間に対をなすガード１５０を取り付けた。次に、Slayzak 等は、ジェットすな わち流れが互いに充分に近接しているときには、流れの衝突点１４４から生じる スプレー１４６の花冠状マスが、実際に、流れ間の間隔内で互いに融合し、この 間、花冠１４６から充分間隔を隔てた位置にスプレーの「噴水」が形成される程 度に、衝突される表面１３０上の周囲大気中にほとばしり出るすなわち噴出する ことを観察した。本発明者等は、本発明の方法及び装置に従って、液体クーラン トの22.5°の流れ１３６により液体クーラント層138 中に捕捉され且つ侵入する と、スプレーの噴水１４８が、クーラントの22.5°の流れ１３６と、かなりの体 積の空気帯同クーラント（又はクーラント帯同空気）とを溶け合わせ、且つ、こ の流れが、層と、同じ空気帯同クーラント（又はクーラント帯同空気）とを溶け 合わせる。これにより、それぞれの層の単位体積当たり熱抽出速度を顕著に増大 でき る。 本発明者等は、また、番号８２で示した通路の代わりに、金型の下方のチャン バの端セクション４２の中央に、第８図に示したものと同様な、別々に制御され る弁通路（図示せず）を用いることにより、インゴットの端面並びに側面にクー ラントを選択的に供給できることを観察している。しかしながら、この場合には 、上方のチャンバ３８のみに供給するため、通路８２を、下方のチャンバの端セ クション４２から壁で遮断しなければならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｂ２２Ｄ 11/22 9151−4Ｋ Ｂ２２Ｄ 11/22 Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．鋳造装置の開端形金型を通して溶融金属を鋳込み、該鋳込み工程に付随する 鋳造作業の２つの連続段階中に、最初は金型の下端開口と協働していた底ブロッ クを、この下のピットの連続下方レベルを通って金型の垂直軸線に沿って下降さ せ、最初に、底ブロックがピットの相対的上方の連続レベルを通って下降される ときに金属本体のバットからなる最初の長手方向セクションを形成し、次に、連 続定常状態鋳造段階において、底ブロックがピットの相対的下方の連続レベルを 通って下降されるときに金属本体を付加長手方向セクションにより長くし、金属 本体のそれぞれの長手方向セクションがピットの相対的上方の連続レベルを通っ て金型から引き出されるときに、金属本体の外周面をピットの周囲大気に露出さ せることにより溶融金属を細長い金属本体に鋳造する方法において、 金型の下端開口の下のピットの周囲大気中に液体クーラントを放出する工程 と、 底ブロック及び金属本体の最初の長手方向セクションが金型から引き出され 且つピットの相対的上方の連続レベルを通って下降されるときに、金属本体の最 初の長手方向セクション外周面上に液体クーラントの層の最初の長手方向部分を 形成する工程と、 底ブロックと、最初に、最初の金属本体の長手方向セクション、次に、金属 本体の連続長手方向セクションとが、鋳造作業の定常状態鋳造段階中にピットの 相対的下方の連続レベルを通って下降される間に、 それぞれの付加長手方向セクションが金型からピットの相対的上方の連続レ ベルを通って引き出されるときに金属本体の各連続する付加長手方向セクション に液体クーラントの層の付加長手方向部分を形成する工程と、 液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分が、ピットの相対的上方 の連続レベルで金属本体の対応する付加長手方向セクション上に形成されときに 、液体クーラントの層の最初の長手方向部分の単位体積当たり熱抽出速度に対す る液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分の単位体積当たり熱 抽出速度を増大させる工程とを有することを特徴とする方法。 ２．液体クーラントの加圧された流れ中に液体クーラントの放出を形成し、鋳造 作業のバット形成段階中に、液体クーラントの流れがピットのほぼ水平な平面内 で最初の長手方向セクションの外周面に衝突するように、液体クーラントの流れ を金属本体の最初の長手方向セクションに指向させ、衝突平面の直ぐ下のレベル では金属本体の周囲に周方向の乱流帯が形成され、次に、鋳造作業の定常状態鋳 造段階中に、衝突平面の直ぐ下のピットのレベルでの液体クーラントの層のそれ ぞれの付加長手方向部分の回りに、金型の軸線方向の液体クーラントの層の最初 の長手方向部分の周囲に形成される周方向の乱流帯より幅広の乱流の周方向帯を 形成することにより、液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分の単位 体積当たり熱抽出速度を増大させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 方法。 ３．液体クーラントの流れが金属本体の最初の長手方向セクションの表面に衝突 する平面に対し、液体クーラントの流れが金属本体の付加長手方向セクションの 表面に衝突する平面を上昇させる工程を更に有することを特徴とする請求の範囲 第２項に記載の方法。 ４．液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分の回りに、鋳造作業の定 常状態鋳造段階中に長くされる金属本体の最後の付加長手方向セクションと同延 の周方向の乱流帯を形成する工程を更に有することを特徴とする請求の範囲第２ 項に記載の方法。 ５．液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分が金属本体の対応する付 加長手方向部分上に形成されるときに、前記液体クーラントのそれぞれの付加長 手方向部分の外周面を直接包囲するピットの周囲大気の層中に付加流体を放出す ることにより、液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分に衝突平面の 下の幅広の乱流帯を形成することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ６．流体の加圧ジェット中に付加流体の放出を形成し、液体の流れの衝突平面の 下で液体クーラントの層の付加長手方向部分に流体を衝突させるため、流体のジ ェットを液体クーラントの層の付加長手方向部分に指向させることを特徴と する請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．液体クーラントのそれぞれの流れ及び付加流体のジェットを、金属本体のそ れぞれの付加長手方向部分の表面及び該表面上の液体クーラントの層の付加長手 方向部分の表面に指向させて、最初に、液体クーラントの層の付加長手方向部分 の表面を直接包囲する周囲大気の層中でそれぞれの流れ及びジェットの一部を互 いに十字状に移動させ、次に、液体クーラントの流れを付加流体のジェットの部 分の経路内に介在させて、液体クーラントの流れの部分をジェットの部分中に帯 同させ且つジェットにより液体クーラントの層の付加長手方向部分の表面上に衝 突させることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。 ８．液体クーラントの層の付加部分が金属本体の対応する付加長手方向部分上に 形成されるときに、付加流体が、液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向 部分と付加空気帯同液体クーラントとを溶け合わせるように、液体クーラントの 層のそれぞれの付加長手方向部分の外周面を直接包囲するピットの周囲大気の層 中に液体が放出されるときに、空気で運ばれるクーラント液体クーラントスプレ ーのマスを付加流体の経路に直交するように介在させることを特徴とする請求の 範囲第５項に記載の方法。 ９．流体の加圧ジェット中に付加流体の放出を形成し、液体クーラントの層の表 面に付加流体を衝突させるため、付加流体のジェットを液体クーラントの層の付 加長手方向部分に指向させ、空気で運ばれるクーラント液体クーラントスプレー のマスを、液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分の外周面を直接包 囲するピットの周囲大気の層中の付加流体のそれぞれのジェットの経路に直交す るように介在させて、ジェットが液体クーラントの層の付加長手方向部分の表面 に衝突するときに、付加流体ジェットが、液体クーラントの層の付加長手方向部 分と付加空気帯同液体クーラントとを溶け合わせることを特徴とする請求の範囲 第５項に記載の方法。 10．液体クーラントのそれぞれの流れ及び付加流体のジェットを、金属本体のそ れぞれの付加長手方向部分の表面及び該表面上の液体クーラントの層の付加長手 方向部分の表面に指向させて、液体クーラントの層の付加長手方向部分の表面を 直接包囲するピットの周囲大気の層中でそれぞれの流れ及びジェットの一 部を互いに十字状に移動させ、最初に、それぞれの液体クーラントの流れが、付 加長手方向セクション表面上の流れのそれぞれの衝突点で前記表面から跳ね返り 且つ液体クーラントの層のそれぞれの長手方向部分を直接包囲するピットの周囲 大気の層中に液体クーラントのスプレーの花冠状マスに形成されるように、金型 の軸線に対して相対的大きな入射角に沿って液体クーラントの流れを指向させ、 次に、付加流体が周囲大気の層中に放出されるときに、スプレーの花冠状マスが 付加流体のジェットの経路と直交して介在されるように、流れの衝突平面より高 い軸線方向位置から、金型の軸線に対して相対的小さな入射角に沿って付加流体 のジェットを指向させることにより、空気帯同液体クーラントスプレーのマスを 、付加流体のそれぞれのジェットの経路に直交させて介在させることを特徴とす る請求の範囲第６項に記載の方法。 11．流れ及びジェットが金型の軸線方向に互いに角度的にオフセットし且つ流れ 及びジェットが金型の周方向に互い違いに位置するようにして、金型の下端開口 の回りを取り囲む環状部からそれぞれの流れ及びジェットを放出し、クーラント の互いに隣接する流れの衝突点から生じる液体クーラントスプレーの花冠状マス が結合して、付加流体のジェットの経路内に直接噴射されるスプレーの相互作用 噴水を形成することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の方法。 12．液体クーラントの流れが、金型の軸線に対して３０〜１０５°の範囲内の入 射角に沿って金属本体の付加長手方向セクションの表面に指向され、付加流体の ジェットが、金型の軸線に対して１５〜３０°の範囲内の入射角に沿って液体ク ーラントの層の付加長手方向部分の表面に指向されることを特徴とする請求の範 囲第１０項に記載の方法。 13．鋳造作業のバット形成段階での単位体積当たり熱抽出速度を低下させるよう に設計された態様で、バット形成段階での金属本体の最初の長手方向セクション 上に形成された液体クーラントの層の最初の長手方向部分を変化させる工程を更 に有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 14．金型はその軸線を横切る多角形断面形状をもつ金属本体を形成し、底ブロッ クが、鋳造作業のバット形成段階中にピットの相対的上方の連続レベルを通って 下降される間に、金属本体の最初の長手方向セクションの対向側面に形成さ れる液体クーラントの層の最初の長手方向部分の単位体積当たり熱抽出速度を増 大させる工程を更に有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 15．付加流体がガスであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 16．付加流体が付加液体クーラントであることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の方法。 17．鋳造作業のバット形成段階中に金属本体の最初の長手方向セクション上に付 加液体クーラントを放出し、前記長手方向セクション上に液体クーラントの層の 最初の長手方向部分を形成することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方 法。 18．最初に述べた液体クーラント及び付加液体クーラントが、金型の環状部に設 けられた下端開口の回りを取り囲む第１連及び第２連の間隔を隔てた孔を通って 金型から放出され、第１連及び第２連の孔と金型本体の対をなす加圧液体クーラ ント供給チャンバとを連結し、これにより、鋳造作業の定常状態鋳造段階中に金 属本体を冷却するため、１次及び２次の液体クーラントの対をなす流れが、それ ぞれ第１及び第２の連続孔から放出され且つ金属本体のそれぞれの付加長手方向 セクション及び金属本体の表面上の液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方 向部分に指向されが、それぞれの供給チャンバへの液体クーラントの流れを制御 することにより、それぞれの供給チャンバで選択的に導通及び遮断され、これに より、所望に応じ、鋳造作業のバット形成段階中に２次液体クーラントのみを金 属本体の最初の長手方向セクションに指向させて、金属本体上の液体の層の最初 の長手方向部分を形成する工程を更に有することを特徴とする請求の範囲第１７ 項に記載の方法。 19．第１連及び第２連の孔に液体クーラントを供給するそれぞれのチャンバが金 型本体において互いに上下方向に相対的に重なり合うように、第１連及び第２連 の孔を金型の軸線方向に互いに角度的にオフセットし且つ第２連の孔に対して第 １連の孔を傾斜させる工程を更に有することを特徴とする請求の範囲第１８項に 記載の方法。 20．液体クーラントは、第１連及び第２連の孔の両方に供給すべく相対的に上方 チャンバに供給されるけれども、鋳造作業の定常状態鋳造段階が開始されると きには相対的に下方のチャンバのみに供給されるように、弁によりそれぞれのチ ャンバを相互連結する工程を更に有することを特徴とする請求の範囲第１９項に 記載の方法。 21．鋳造作業のバット形成段階及び定常状態鋳造段階の両段階中にインゴットの 端部を直接冷却すべく、液体クーラントが上方のチャンバに供給されるのと同時 に下方のチャンバの端セクションにも供給されるように、相対的に下方のチャン バを端セクション及び側方セクションに区分し、端セクションと相対的に上方の チャンバとをこれらの間の開放通路を介して直接的に相互連結し、一方、側方セ クションと相対的に上方のチャンバとを弁を介して相互連結する工程を更に有す ることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の方法。 22．溶融金属を細長い金属本体に鋳造する装置において、 開端形金型を有し、底ブロックが、最初に金型の下端開口に協働係合され、 金型の下のピットの連続下方レベルを通って金型の垂直軸線に沿って下降され、 一方、底ブロックの下降に付随する鋳造作業の２つの連続段階では、溶融金属が 金型を通って鋳込まれて、最初に、底ブロックがピットの相対的に上方の連続レ ベルを通って下降されるときに金属本体のバットを含む最初の長手方向セクショ ンを形成し、次に、その後の連続定常状態鋳造段階では、底ブロックがピットの 相対的に下方の連続レベルを通って下降されるときに金属本体を付加長手方向セ クションにより長くし、金属本体のそれぞれの長手方向セクションがピットの相 対的に上方の連続レベルを通って金型から引き出されるときに金属本体の外周面 がピットの周囲大気に露出され、 液体クーラントを金型の下端開口の下のピットの周囲大気中に放出する手段 と、 底ブロック及び金属本体の最初の長手方向セクションが金型から引き出され 且つピットの相対的に上方の連続レベルを通って下降されるときに、金属本体の 最初の長手方向セクションの外周面上に最初の液体クーラントの層を形成する手 段とを有し、次に、底ブロックと、最初に、最初の金属本体の長手方向セクショ ン、次に、金属本体のの連続長手方向セクションとが、鋳造作業の定常状態鋳造 段階中にピットの相対的下方の連続レベルを通って下降される間に、 それぞれの付加長手方向セクションが金型からピットの相対的上方の連続レベル を通って引き出されるときに金属本体の各連続する付加長手方向セクションに液 体クーラントの付加層を形成し、 液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分が、ピットの相対的上方の 連続レベルで金属本体の対応する付加長手方向セクション上に形成されときに、 液体クーラントの層の最初の長手方向部分の単位体積当たり熱抽出速度に対する 液体クーラントの層のそれぞれの付加長手方向部分の単位体積当たり熱抽出速度 を増大させる手段とを更に有することを特徴とする装置。