JPS6130259A - 金属管連続鋳造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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Ｎ
４２７４／１．７０号明ｍ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、ゲツエレフ（Ｑ　ｅｔｓｅｌｅｖ　）等の米
国特許第３４６７１６６号、ゲツエレフ（Ｇｅｔｓｅｌ
ｅＶ　）の米国特許第３６０５８６５号、カールソン（
Ｋ　ａｒｌｓｏｎ）の米国特許３７３５７９９号、ゲツ
エレフ（Ｇ　ｅｔｓｅｌｅｖ　）の米国特許第４０１４
３７９号およびゲツエレフ（Ｇ　ｅｔｓｅｌｅｖ　）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１ｍ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ｕ１させるように
鋤く。この寸法においては、凝固金属の増成は長手方向
に治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。この方法の小人な欠点の１つは
、以前から知られている上行鋳造技術のｒ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（ＯｕｔＯ
ｋＵｍＤＯｏｙ　）に譲渡されたロヒ］スキ（Ｌ　ｏｈ
ｉｋｏｓｋｉ）等の米国特許第３７４６０１７号および
ロヒコスキ（ｌ　ｏｈｉｋｏｓｋｉ　）の米国特許第３
８７２９１３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ｍ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１〔めの手段も装備される。抜取られた管状金属
製品は環状鋳造容器の上部から＠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、特徴並びにそれらに
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（Ｑｅｎｅｒａ
ｌ　　Ｅ　１ｅｃｔｒｉｃ　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１
９８３年１１月８日付のヒユー・アール・ローリ−およ
びロバート・ティー・フロスト（Ｈｕｑｈ　Ｒ，Ｌｏｗ
ｒｙ＆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４４１４
２８５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の上端には環状鋳造容器兼熱交換器１
１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間口
１４の上方には、内側セラミックライナ１３がコツプを
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管状金属製品として
凝固させるための柵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４４”１４２８５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１
５においては、矢印１６によって示された入口から冷Ｗ
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。また倒立したコツプ状の内側セラ
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／υでいて、それは倒立したコツプ
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
レラミックライナ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ツプ状の内側セ
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２
１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く図
示せず）により、環状の溶融金属溜め１０の中央間口１
４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１８Ｇ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１
８Ｂを循環し、次いで矢印２１によって示されるごとく
排出ｌ１１８Ｄ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周のコイ
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
３Ｆ！１１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。

はぼ同様にして、倒立したコツ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、倒立したコツプ
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２
４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、摂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
と直角を成ず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１ｊ１２２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３
１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
コツ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民社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４
４１４２８５号明りＩｌ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ず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」二端に位置する部
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Ｊと
は、管状溶融金属柱の内面および外面と環状鋳造容器１
２．１３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環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１１Ｉ書０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おる。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。Ｌ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の対内
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つの直ダ１４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ＩＭ′？ｊ
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、１
８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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   囲にわたつて広がる第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、それによつ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、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つて決定され、
   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
   浮揚電磁界によつて提供される特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 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つて前記管
   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、それによつて凝固域内におけ
   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、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せることによつて前記始動用
   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、上向きに進行する細長い前記浮揚電磁界およびそれ
   と協働する前記封じ込め電磁界成分の下部に溶融金属を
   導入し、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の静水頭を最小限にまで低下
   させるような状態を設定し、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つて前記管状溶融金
   属柱と前記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し、そして前記管状溶融金属柱が前
   記浮揚電磁界および前記封じ込め電磁界成分中を上昇し
   かつそれらによつて撹拌される間に前記管状溶融金属柱
   を凝固させることによつて製造された、実質的に一様な
   組成および直径を有しかつ光沢ある波状の表面を呈する
   十分に緻密な連続した金属管から成ることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項記載の方法から得られる製品。 ６、（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つ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つて発生される
   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つ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に装備さ
   れた手段を含んでなる管状金属製品の連続鋳造装置。 ７、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６項記載の装
   置。 ８、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
   ７項記載の装置。 ９、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
   層電源が成る特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０、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
   によつ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９項記載の装置。 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、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１０項記載の装置。 １２、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１０項記載の装置。 １３、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
   ６項記載の装置。 １４、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
   によつ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１３項記載の装置。 １５、（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
   よび外面と前記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つて前記管
   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。 １６、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、それによつて
   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１５項記載の方法。 １７、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
   つ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、それによつ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１６項記載の方法。 １８、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１７項記載の
   方法。 １９、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１７項記載の方
   法。 ２０、前記管状溶融金属柱が前記鋳造容器と連続的圧力
   接触の状態にない間に該柱に作用しかつそれを撹拌する
   浮揚電磁界の存在下で凝固を行わせた場合に特有な光沢
   のある波状の表面を呈することを特徴とする、特許請求
   の範囲第１７項記載の方法に従つて製造された凝固済み
   の管状金属製品。