由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模以及具备该铸模的连续铸造装置

摘要

铸模(2)具有使四个拐角部(2a)的热流通量比四个面部(2b)的热流通量小的冷却机构(21)。冷却机构(21)具有分别埋设于四个拐角部(2a)且供冷却水流动的第一流路(22a)、以及分别埋设于四个面部(2b)且供冷却水流动的第二流路(22b)。从铸模(2)的内周面到第一流路(22a)的距离比从铸模(2)的内周面到第二流路(22b)的距离长。

权利要求

1.一种由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模，该铸模不具有底部且剖面呈矩形状，并应用于由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造，向该铸模的内部注入使钛或者钛合金熔融而成的熔融金属，所述铸模的特征在于，

所述铸模具有冷却机构，该冷却机构使所述铸模的四个拐角部的热流通量小于由所述拐角部彼此夹持的四个面部的热流通量，所述冷却机构具有分别埋设于所述铸模的四个拐角部且与所述铸模相比热传导率低的缓冷却层。

2.根据权利要求1所述的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模，其特征在于，所述冷却机构具有分别埋设于所述铸模的四个面部且供冷却流体流动的流路。

3.根据权利要求1所述的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模，其特征在于，所述冷却机构具有：

第一流路，其分别埋设于所述铸模的四个拐角部且供冷却流体流动；以及第二流路，其分别埋设于所述铸模的四个面部且供冷却流体流动，从所述铸模的内周面到所述第一流路的距离长于从所述铸模的内周面到所述第二流路的距离。

4.根据权利要求3所述的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模，其特征在于，所述第一流路以及所述第二流路沿水平方向延伸配置，所述冷却机构还具有连接所述第一流路与所述第二流路的旁通流路。

5.根据权利要求3或4所述的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模，其特征在于，所述缓冷却层在所述铸模的四个拐角部分别埋设于比所述第一流路靠所述铸模的内周面侧的位置。

6.一种由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造装置，其特征在于，该铸锭的连续铸造装置具有：

权利要求1所述的铸模；

熔融金属注入装置，其向所述铸模内注入所述熔融金属；以及拉拔装置，其将所述熔融金属在所述铸模内凝固而成的铸锭向所述铸模的下方拉拔。

7.一种由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模，该铸模不具有底部且剖面呈矩形状，并应用于由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造，向该铸模的内部注入使钛或者钛合金熔融而成的熔融金属，所述铸模的特征在于，

所述铸模具有冷却机构，该冷却机构使所述铸模的四个拐角部的热流通量小于由所述拐角部彼此夹持的四个面部的热流通量，所述冷却机构具有：

第一流路，其分别埋设于所述铸模的四个拐角部且供冷却流体流动；以及第二流路，其分别埋设于所述铸模的四个面部且供冷却流体流动，从所述铸模的内周面到所述第一流路的距离长于从所述铸模的内周面到所述第二流路的距离，所述第一流路以及所述第二流路沿水平方向延伸配置，所述冷却机构还具有连接所述第一流路与所述第二流路的旁通流路。

8.一种由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造装置，其特征在于，该铸锭的连续铸造装置具有：

权利要求7所述的铸模；

熔融金属注入装置，其向所述铸模内注入所述熔融金属；以及拉拔装置，其将所述熔融金属在所述铸模内凝固而成的铸锭向所述铸模的下方拉拔。

说明书

由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模以及具备

该铸模的连续铸造装置

技术领域

[0001] 本发明涉及对由钛或者钛合金构成的铸锭连续地进行铸造的、由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造装置以及在该装置中使用的铸模。

背景技术

[0002] 将通过真空电弧熔化、电子束熔化而熔融的金属注入没有设置底部的铸模内，一边使其凝固一边向下方拉拔，由此连续地铸造铸锭。

[0003] 另外，在专利文献1中公开了钛或者钛合金轧制材的制造方法。这里，通过将在非活性气体环境气中进行等离子熔化而得到的钛或者钛合金继续在非活性气体环境气中进行连续铸造，由此铸造出薄壁板坯，对薄壁板坯进行轧制而制造带钢。通过对该带钢进行轧制而得到钛或者钛合金轧制件。

[0004] 在先技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开平7－118773号公报

[0007] 然而，在对由钛或者钛合金构成的铸锭进行连续铸造时，若在铸造出的铸锭的表面(铸件表面)存在凹凸、瑕疵，则该凹凸、瑕疵在之后的轧制过程中成为表面缺陷。因此，需要在进行轧制之前利用切削等将铸锭表面的凹凸、瑕疵除去。这成为成品率的降低、作业工序的增加等成本增高的重要因素。因此，要求铸造出表面没有凹凸、瑕疵的铸锭。

[0008] 这里，推测由于凝固坯壳在铸模的壁面附近过度生长并暴露于熔融金属液面而产生熔融金属被膜，因此产生铸锭的表面缺陷。另外，推测由于在将铸锭从铸模拉拔时，凝固坯壳因作用于生长出的凝固坯壳与铸模的界面的摩擦力而断裂，因此产生铸锭的表面缺陷。另外，推测由于熔融金属流入到在凝固收缩后的凝固坯壳与铸模之间产生的缝隙并凝固，因此产生铸锭的表面缺陷。

[0009] 若要在铸模的壁面附近抑制凝固坯壳的生长，需要提高加热装置的输出，增加朝向熔融金属液面供给的供热量，使凝固坯壳再次熔融。但是，在熔融金属液面附近，来自铸模的散热大，并且钛的热传导率低。因此，有可能无法充分地将初始的凝固坯壳熔化。这里，在等离子电弧熔化的情况下，对剖面矩形状的铸模的两条边连接而成的拐角部进行加热变得难于电子束熔化的情况。这也成为无法将壁面附近的凝固坯壳再次熔融的理由之一。

[0010] 因此，考虑通过降低铸模与熔融金属的接触热传递率而减小来自熔融金属的散热量，由此对铸模与熔融金属的界面进行缓冷却，使初始的凝固坯壳熔融。

[0011] 然而，在剖面矩形状的铸模中，两条边连接而成的拐角部处的熔融金属比面部的熔融金属容易冷却。因此，与面部相比，拐角部的凝固坯壳的生长速度快，具有在拐角部容易产生表面缺陷的问题。这里，面部是指铸模中的由两个拐角部夹持的部分。

发明内容

[0012] 发明要解决的课题

[0013] 本发明的目的在于提供能够制造表面缺陷少的铸锭的钛或者钛装置。

[0014] 用于解决课题的手段

[0015] 本发明的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模不具有底部且剖面呈矩形状，并应用于由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造，向该铸模的内部注入使钛或者钛合金熔融而成的熔融金属，，其特征在于，所述铸模具有冷却机构，该冷却机构使所述铸模的四个拐角部的热流通量小于由所述拐角部彼此夹持的四个面部的热流通量。

[0016] 根据上述结构，由于铸模的四个拐角部的热流通量比铸模的四个面部的热流通量小，因此能够使拐角部的熔融金属的冷却速度与面部的熔融金属的冷却速度变均匀。由此，能够使凝固坯壳的形状在铸模内变均匀，因此能够抑制熔融金属被膜、凝固坯壳的断裂、凝固坯壳的凝固收缩所导致的熔融金属嵌入等的产生。由此，能够铸造出表面缺陷较少的铸锭。这里，热流通量表示单位面积·单位时间的热量。

[0017] 另外，本发明的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模也可以构成为，所述冷却机构具有分别埋设于所述铸模的四个面部且供冷却流体流动的流路。根据所述的结构，利用在分别埋设于铸模的四个面部的流路中流动的冷却流体来冷却与面部接触的熔融金属。另一方面，由于在铸模的四个拐角部没有设置流路，因此铸模的四个拐角部的热流通量小于铸模的四个面部的热流通量。由此，能够使拐角部的熔融金属的冷却速度与面部的熔融金属的冷却速度变均匀。

[0018] 另外，本发明的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模也可以构成为，所述冷却机构具有分别埋设于所述铸模的四个拐角部且与所述铸模相比热传导率低的缓冷却层。根据所述的结构，利用分别埋设于铸模的四个拐角部的缓冷却层使铸模的四个拐角部的热流通量小于铸模的四个面部的热流通量。由此，能够使拐角部的熔融金属的冷却速度与面部的熔融金属的冷却速度变均匀。

[0019] 另外，本发明的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模也可以构成为，所述冷却机构具有：第一流路，其分别埋设于所述铸模的四个拐角部且供冷却流体流动；以及第二流路，其分别埋设于所述铸模的四个面部且供冷却流体流动，从所述铸模的内周面到所述第一流路的距离长于从所述铸模的内周面到所述第二流路的距离。根据所述结构，利用在分别埋设于铸模的四个拐角部的第一流路中流动的冷却流体来冷却与拐角部接触的熔融金属。另外，利用在分别埋设于铸模的四个面部的第二流路中流动的冷却流体来冷却与面部接触的熔融金属。另一方面，由于从铸模的内周面到第一流路的距离比从铸模的内周面到第二流路的距离长，因此，铸模的四个拐角部的热流通量比铸模的四个面部的热流通量小。由此，能够使拐角部的熔融金属的冷却速度与面部的熔融金属的冷却速度变均匀。

[0020] 另外，本发明的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模也可以构成为，所述第一流路以及所述第二流路沿水平方向延伸配置，所述冷却机构还具有连接所述第一流路与所述第二流路的旁通流路。根据所述结构，通过利用旁通流路来连接沿水平方向延伸配置的第一流路以及第二流路，能够使冷却流体从第一流路流动到第二流路。因此，能够减少流路的出入口的数量，能够使冷却流体容易流动。

[0021] 另外，本发明的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模也可以构成为，所述冷却机构还具有缓冷却层，该缓冷却层在所述铸模的四个拐角部分别埋设于比所述第一流路靠所述铸模的内周面侧的位置，且该缓冷却层的热传导率低于所述铸模的热传导率。根据所述结构，利用分别埋设于铸模的四个拐角部的缓冷却层使铸模的四个拐角部的热流通量小于铸模的四个面部的热流通量。因此，能够使拐角部的熔融金属的冷却速度与面部的熔融金属的冷却速度变均匀。

[0022] 另外，本发明的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造装置的特征在于，该铸锭的连续铸造装置具有：所述铸模；熔融金属注入装置，其向所述铸模内注入所述熔融金属；以及拉拔装置，其将所述熔融金属在所述铸模内凝固而成的铸锭向所述铸模的下方拉拔。

[0023] 根据所述的结构，由于铸模的四个拐角部的热流通量小于铸模的四个面部的热流通量，因此，能够使拐角部的熔融金属的冷却速度与面部的熔融金属的冷却速度变均匀。由此，能够使凝固坯壳的形状在铸模内变均匀，能够铸造出表面缺陷较少的铸锭。

[0024] 发明效果

[0025] 根据本发明的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模以及具备该铸模的连续铸造装置，铸模的四个拐角部的热流通量比铸模的四个面部的热流通量小。由此，能够使拐角部的熔融金属的冷却速度与面部的熔融金属的冷却速度变均匀，因而能够使凝固坯壳的形状在铸模内变均匀，能够铸造出表面缺陷较少的铸锭。

附图说明

[0026] 图1是示出第一实施方式的连续铸造装置的立体图。

[0027] 图2是示出图1的连续铸造装置的剖视图。

[0028] 图3(a)、(b)、(c)、(d)是表示表面缺陷的产生机理的说明图。

[0029] 图4是表示表面缺陷的其他产生机理的说明图。

[0030] 图5(a)、(b)、(c)是表示表面缺陷的又一产生机理的说明图。

[0031] 图6是示出图1的铸模的俯视图。

[0032] 图7是图6的主要部分A的放大剖视图。

[0033] 图8(a)、(b)是图6的铸模的B－B剖视图的例子。

[0034] 图9(a)、(b)是图6的铸模的C－C剖视图的例子。

[0035] 图10的(a)是示出二维导热凝固解析的模型的俯视图，(b)是(a)的主要部分D的放大图。

[0036] 图11(a)～(f)是示出拐角部附近的温度分布的图。

[0037] 图12(a)～(f)是示出拐角部附近的凝固界面分布的图。

[0038] 图13是示出第二实施方式的铸模的俯视图。

[0039] 图14是示出第三实施方式的铸模的俯视图。

具体实施方式

[0040] 以下，根据附图对本发明的适当实施方式进行说明。

[0041] [第一实施方式]

[0042] (连续铸造装置的结构)

[0043] 本实施方式的由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造用的铸模(铸模)2设置于由钛或者钛合金构成的铸锭的连续铸造装置(连续铸造装置)1。如立体图的图1以及剖视图的图2所示，连续铸造装置1具有铸模2、冷炉床(熔融金属注入装置)3、原料投入装置4、等离子枪5、起熔块(拉拔装置)6以及等离子枪7。连续铸造装置1的周围形成由氩气、氦气等构成的非活性气体环境气。

[0044] 原料投入装置4将由海绵钛、金属屑等钛或者钛合金的原料投入到冷炉床3内。等离子枪5设置在冷炉床3的上方，产生等离子弧，使冷炉床3内的原料熔融。冷炉床3将原料熔融而得到的熔融金属12从浇注部3a向铸模2内注入。铸模2是铜制的，无底且剖面形成为长方形。铸模2利用在形成四边的壁部的至少一部分的内部循环的水来冷却。起熔块6利用未图示的驱动部而上下移动，能够封堵铸模2的下侧开口部。等离子枪7设置在铸模2的上方，利用等离子弧对注入到铸模2内的熔融金属12的熔融金属液面进行加热。

[0045] 在以上的结构中，向铸模2内注入的熔融金属12从与水冷式的铸模2的接触面开始逐渐凝固。并且，通过将封堵铸模2的下侧开口部的起熔块6以规定的速度向下方拉下，由此，一边将熔融金属12凝固而得到的板坯11向下方拉拔一边连续地进行铸造。需要说明的是，连续铸造的铸锭不限定于板坯11。

[0046] 需要说明的是，对于真空环境气中的电子束熔化，由于微少成分蒸发，因此难以进行钛合金的铸造。然而，对于非活性气体环境气中的等离子弧熔化，不仅是能够铸造纯钛，还能够铸造钛合金。另外，出于对熔融金属12进行缓冷却的目的，在熔融金属12的熔融金属液面上散布助熔剂虽也是优选的方式，但对于真空环境气中的电子束熔化，由于助熔剂飞散，因此难以将助熔剂投入到铸模2内的熔融金属12。与此相对，非活性气体环境气中的等离子弧熔化在能够将助熔剂投入到铸模2内的熔融金属12的方面是有利的。

[0047] (表面缺陷的产生机理)

[0048] 然而，在对由钛或者钛合金构成的板坯11进行连续铸造时，若在板坯11的表面(铸件表面)存在凹凸、瑕疵，则在后续工序的轧制过程中，该凹凸、瑕疵成为表面缺陷。因此，需要在进行轧制之前利用切削等将板坯11表面的凹凸、瑕疵除去。这成为成品率的降低、作业工序的增加等成本增高的重要因素。因此，要求铸造出在表面没有凹凸、瑕疵的板坯11。

[0049] 这里，在产生于板坯11的表面的缺陷中，推测存在因凝固坯壳在铸模2的壁面附近过度生长并暴露于熔融金属液面而产生熔融金属被膜，从而产生的缺陷。使用图3(a)～(d)对其机理进行说明。首先，如图3(a)所示，凝固坯壳13在铸模2的壁面附近生长。接下来，如图3(b)所示，在没有向铸模2的壁面附近供给熔融金属12的状态下，通过拉拔使凝固坯壳13下降。于是，如图3(c)所示，由于凝固坯壳13的上端比熔融金属12的液面低，因此熔融金属12向凝固坯壳13的上方流入。并且，如图3(d)所示，向凝固坯壳13的上方流入的熔融金属12凝固而形成凝固坯壳13。这样一来，在凝固坯壳13产生表面缺陷，这成为板坯11的表面缺陷。

[0050] 另外，在产生于板坯11的表面的缺陷中，推测存在因凝固坯壳13的断裂而产生的缺陷。使用图4对其机理进行说明。在铸模2的壁面附近生长的凝固坯壳13通过拉拔而下降。此时，凝固坯壳13因作用于生长出的凝固坯壳13与铸模2的界面的摩擦力而断裂，该断裂成为板坯11的表面缺陷。

[0051] 另外，在产生于板坯11的表面的缺陷中，推测存在因凝固坯壳13的凝固收缩导致的熔融金属嵌入而产生的缺陷。使用图5(a)～(c)对其机理进行说明。首先，如图5(a)所示，过度冷却的凝固坯壳13凝固收缩，从而凝固坯壳13向离开铸模2的壁面的方向变形。接下来，如图5(b)所示，熔融金属12向产生于铸模2与凝固坯壳13之间的缝隙流入。然后，如图5(c)所示，流入到缝隙的熔融金属12凝固而形成凝固坯壳13。这样一来，在凝固坯壳13产生表面缺陷，这成为板坯11的表面缺陷。

[0052] (铸模)

[0053] 如上所述，铸模2是铜制的水冷式的水冷铜铸模。需要说明的是，铸模2不限定为铜制，冷却流体不限定为水。如俯视图的图6所示，铸模2是长方形剖面，短边的长度是L1，长边的长度是L2。铸模2由四个拐角部2a和四个面部2b构成。这里，面部2b是由两个拐角部2a夹持的部分，面部2b中的铸模2的内周面以及外周面是平面。需要说明的是，面部2b中的铸模2的内周面以及外周面也可以在考虑到热变形的情况下略微弯曲。

[0054] 如图6的主要部分A的放大剖视图、即图7所示，拐角部2a的沿着短边以及长边的水平方向的长度a比面部2b的厚度l长，且比铸模2的短边的长度L1(参照图6)的一半长。即，拐角部2a的水平方向的长度a、面部2b的厚度l、铸模2的短边的长度L1满足l＜a＜L1/2的关系。

[0055] 需要说明的是，铸模2的垂直方向的长度是200～300mm。与此相对，在对钢进行连续铸造时使用的铸模的垂直方向的长度是600mm以上。这是因为，钛、钛合金比钢更快地凝固，因此不需要增长垂直方向的冷却范围。

[0056] 这里，在钢的连续铸造中，由于来自熔融钢的热量集中在两条边连接而成的拐角部2a，因此，与拐角部2a接触的熔融钢的冷却速度比与面部2b接触的熔融钢的冷却速度慢，产生凝固组织变得不均匀的问题。因此，在钢的连续铸造中，需要提高拐角部2a处的冷却能力，使铸模的表面温度均匀化。另一方面，如本实施方式那样，在钛或者钛合金的连续铸造中，与钢的情况不同，两条边连接而成的拐角部2a处的熔融金属12比面部2b的熔融金属12容易冷却，因此与面部2b相比，拐角部2a的凝固坯壳13的生长速度更快。因此，基于使用图3(a)～(d)～图5(a)～(c)说明的机理，容易在拐角部2a产生表面缺陷。因此，在钛或者钛合金的连续铸造中，需要降低拐角部2a的冷却能力，降低与拐角部2a接触的熔融金属12的冷却速度。因此，如图6所示，铸模2具有使四个拐角部2a的热流通量比四个面部2b的热流通量小的冷却机构21。这里，热流通量表示单位面积·单位时间的热量。

[0057] 如图6以及图7所示，冷却机构21具有供冷却水流动的第一流路22a、供冷却水流动的第二流路22b、以及连接第一流路22a与第二流路22b的旁通流路22c。第一流路22a分别埋设于铸模2的四个拐角部2a并沿水平方向延伸配置。第二流路22b分别埋设于铸模2的四个面部2b并沿水平方向延伸配置。旁通流路22c沿水平方向延伸配置。

[0058] 如图6的B－B剖视图即图8(a)以及图6的C－C剖视图即图9(a)所示，第二流路22b可以作为在上下方向上较宽的流路从铸模2的上部形成到下部。或者，如图6的B－B剖视图即图8(b)以及图6的C－C剖视图即图9(b)所示，第二流路22b也可以从铸模2的上部到下部等间隔地形成有多个。需要说明的是，优选第二流路22b局部设置在与熔融金属12的熔融金属液面相同的高度位置。并且，在通过将外框嵌于在外周面形成有槽的内框的外周而制作铸模2的情况下，也可以将该内框的槽构成为第二流路22b。另外，在对铜和不会溶于铜的熔融金属的材料一并进行熔铸而制作铸模2的情况下，也可以将之后去除该不会溶于铜的熔融金属的材料而得到的空间构成为第二流路22b。对于第一流路22a以及旁通流路22c也相同。如上所述，铸模2的垂直方向的长度比铁、钢的连续铸造用的铸模短。因此，在流路沿水平方向形成的情况下，与沿垂直方向形成的情况相比，能够减少流路的数量、减少在铸模2的外周面上连接一个流路的出口与另一流路的入口的配管的数量，是优选的。

[0059] 这里，如图7所示，从铸模2的内周面到第一流路22a的距离d1比从铸模2的内周面到第二流路22b的距离d2长。因此，铸模2的四个拐角部2a处的热流通量比铸模2的四个面部2b的热流通量小。

[0060] 具体而言，将拐角部2a的内周侧的角设为原点，将长边方向设为x轴方向，将短边方向设为y轴方向，将从原点到拐角部2a的x轴方向以及y轴方向的端部的距离设为b。另外，将铜的热传导率设为λCu，将水温设为Tw，将板坯11的表面温度设为Ts。此时，面部
2b的x轴方向以及y轴方向的热流通量利用qx＝－λCu(Tw－Ts)/d2、qy≒0或者qx≒0、qy＝－λCu(Tw－Ts)/d2表示。另一方面，拐角部2a的x轴方向以及y轴方向的热流通量利用qx＝－λCu(Tw－Ts)/αd2、qy＝－λCu(Tw－Ts)/αd2表示。这里，d1＝αd2(α＞1)。
因此，铸模2的四个拐角部2a的热流通量比铸模2的四个面部2b的热流通量小。

[0061] 另外，从铸模2的内周面到旁通流路22c的距离dx为0≤y≤b时，dx＝αd2－(α－1)d2y/b，在b＜y时，dx＝d2。另外，在从铸模2的内周面到旁通流路22c的距离dy为0≤x≤b时，dy＝αd2－(α－1)d2x/b，在b＜x时，dy＝d2。由此，x轴方向的热流通量为qx＝－λCu(Tw－Ts)/dy，y轴方向的热流通量为qy＝－λCu(Tw－Ts)/dx。

[0062] 并且，通过导热凝固计算来限定在拐角部2a与面部2b散热量为相同程度的b、α的范围，能够使拐角部2a的熔融金属12的冷却速度与面部2b的熔融金属12的冷却速度变均匀。由此，能够在铸模2内使凝固坯壳13的形状变均匀，因而能够抑制熔融金属被膜、凝固坯壳13的断裂、凝固坯壳13的凝固收缩所导致的熔融金属嵌入等的产生。

[0063] 另外，冷却机构21具有分别埋设于铸模2的四个拐角部2a的缓冷却层23。该缓冷却层23埋设于比第一流路22a靠铸模2的内周面侧的位置。该缓冷却层23是空气层，与铜制的铸模2相比热传导率低。因此，铸模2的四个拐角部2a的热流通量比铸模2的四个面部2b的热流通量小。

[0064] 具体而言，将铜的热传导率设为λCu，将缓冷却层23的热传导率设为λ’，将水温设为Tw，将板坯11的表面温度设为Ts。另外，在连结拐角部2a的内周侧的角与外周侧的角的直线c上，将从铸模2的内周面到缓冷却层23的距离设为d5，将缓冷却层23的厚度设为d4，将从缓冷却层23到第一流路22a的距离设为d3。此时，没有缓冷却层23的情况下的热流通量利用q＝－λCu(Tw－Ts)/(d3+d4+d5)表示。另一方面，存在缓冷却层23的情况下的热流通量利用q’＝－λCu(Tw－Ts)/(d3+λCud4/λ’+d5)表示。这里，由于λ’＜λCu，因此q’＜q。由此，具有缓冷却层23的四个拐角部2a的热流通量比没有缓冷却层23的四个面部2b的热流通量小。由此，能够使拐角部2a的熔融金属12的冷却速度与面部2b的熔融金属12的冷却速度变均匀。

[0065] 需要说明的是，缓冷却层23不限定为空气层，也可以是由与铜相比热传导率较低的钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)等金属构成的层。

[0066] (二维导热凝固解析)

[0067] 接下来，使用图10(a)、(b)所示的模型进行二维导热凝固解析。如作为俯视图的图10(a)所示，铸模长边的长度是1500mm，短边的长度是250mm，均匀加热区域31的温度是2000℃且恒定。另外，如作为图10(a)的主要部分D的放大图、即图10(b)所示，将拐角部的长边方向以及短边方向的长度设为d(mm)。另外，作为面部侧外周面32的接触热传递条
2
件，将传热率设定为h＝1500W/m/K，将外部温度设定为200℃，并且作为拐角部侧外周面
33的接触热传递条件，将传热率设定为h’＝βh，将外部温度设定为200℃。这里，β＜1。
然后，针对拐角部的长度d与β不同的铸模(Case1～6)研究拐角部附近的温度分布。表
1示出Case1～6的拐角部的长度d与β。图11(a)～(f)示出其结果。另外，以同样的方式研究拐角部附近的凝固界面分布。图12(a)～(f)示出其结果。

[0068] [表1]

[0069]Case d[mm] β
1 0 -
2 25 0.5
3 50 0.5
4 100 0.5
5 50 0.2
6 50 0.3

[0070] 如图11(a)～(c)、图12(a)～(c)所示，在Case1～3中，拐角部的冷却能力过高，拐角部的温度斜率过度急剧，凝固坯壳在拐角部过度生长。相反，如图11(d)、(e)、图12(d)、(e)所示，在Case4、5中，拐角部的冷却能力过低，拐角部的温度斜率过缓，凝固坯壳的生长在拐角部减缓。对于这一点，如图11(f)、图12(f)所示，在Case6中，拐角部的温度斜率平缓，适当地抑制了拐角部的凝固坯壳的生长。这样，通过适当地抑制拐角部的凝固坯壳的生长，能够使凝固坯壳的形状在铸模内变得均匀。

[0071] (效果)

[0072] 如以上所述，根据本实施方式的铸模2以及连续铸造装置1，铸模2的四个拐角部2a的热流通量比铸模2的四个面部2b的热流通量小。由此，能够使拐角部2a的熔融金属
12的冷却速度与面部2b的熔融金属12的冷却速度变均匀。由此，能够使凝固坯壳13的形状在铸模2内变均匀，因而能够抑制熔融金属被膜、凝固坯壳13的断裂、凝固坯壳13的凝固收缩所导致的熔融金属嵌入等的产生。由此，能够铸造出表面缺陷较少的板坯11。

[0073] 另外，利用在分别埋设于铸模2的四个拐角部2a的第一流路22a中流动的冷却水来冷却与拐角部2a接触的熔融金属12。此外，利用在分别埋设于铸模2的四个面部2b的第二流路22b中流动的冷却水来冷却与面部2b接触的熔融金属12。此时，由于从铸模2的内周面到第一流路22a的距离比从铸模2的内周面到第二流路22b的距离长，因此，铸模2的四个拐角部2a的热流通量比铸模2的四个面部2b的热流通量小。由此，能够使拐角部2a的熔融金属12的冷却速度与面部2b的熔融金属12的冷却速度变均匀。

[0074] 另外，通过利用旁通流路22c来连接沿水平方向延伸配置的第一流路22a以及第二流路22b，能够使冷却水从第一流路22a流动到第二流路22b。由此，能够减少流路的出入口的数量，能够使冷却水容易流动。

[0075] 另外，利用分别埋设于铸模2的四个拐角部2a的缓冷却层23使铸模2的四个拐角部2a的热流通量比铸模2的四个面部2b的热流通量小。由此，能够使拐角部2a的熔融金属12的冷却速度与面部2b的熔融金属12的冷却速度变均匀。

[0076] (变形例)

[0077] 需要说明的是，作为第一实施方式的铸模2的第一变形例，铸模2所具有的冷却机构21也可以仅具有第一流路22a、第二流路22b以及旁通流路22c。即，冷却机构21也可以不具有缓冷却层23。即便是这样的结构，也能够使铸模2的四个拐角部2a的热流通量比铸模2的四个面部2b的热流通量小。

[0078] 另外，作为第一实施方式的铸模2的第二变形例，铸模2所具有的冷却机构21也可以仅具有缓冷却层23。即，冷却机构21也可以不具有第一流路22a、第二流路22b以及旁通流路22c。即便是这样的结构，也能够使铸模2的四个拐角部2a的热流通量比铸模2的四个面部2b的热流通量小。

[0079] [第二实施方式]

[0080] (铸模)

[0081] 接下来，对本发明的第二实施方式的连续铸造装置201进行说明。需要说明的是，对与上述的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记并省略说明。本实施方式的连续铸造装置201与第一实施方式的连续铸造装置1的不同之处在于，如作为俯视图的图13所示，铸模202具有使四个拐角部2a的热流通量比四个面部2b的热流通量小的冷却机构221。

[0082] 冷却机构221具有供冷却水流动的流路222。流路222分别埋设于铸模202的四个面部2b且沿水平方向延伸配置。在这些流路222中分别连接有向流路222内导入冷却水的导入路223、以及从流路222内排出冷却水的排出路224。

[0083] 这样，冷却机构221在四个拐角部2a不具备流路。因此，铸模202的四个拐角部2a的热流通量比铸模202的四个面部2b的热流通量小。由此，能够使拐角部2a的熔融金属12的冷却速度与面部2b的熔融金属12的冷却速度变均匀。

[0084] 需要说明的是，冷却机构221也可以与第一实施方式相同地具有分别埋设于四个拐角部2a的缓冷却层23。

[0085] (效果)

[0086] 如上所述，根据本实施方式的铸模202以及连续铸造装置201，利用在分别埋设于铸模2的四个面部2b的流路222中流动的冷却水来冷却与面部2b接触的熔融金属12。另一方面，由于没有在铸模2的四个拐角部2a设置流路，因此铸模2的四个拐角部2a的热流通量比铸模2的四个面部2b的热流通量小。由此，能够使拐角部2a的熔融金属12的冷却速度与面部2b的熔融金属12的冷却速度变均匀。

[0087] [第三实施方式]

[0088] (铸模)

[0089] 接下来，对本发明的第三实施方式的连续铸造装置301进行说明。需要说明的是，对与上述的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记并省略其说明。本实施方式的连续铸造装置301与第一实施方式的连续铸造装置1的不同之处在于，如作为俯视图的图14所示，铸模302具有使四个拐角部2a的热流通量比四个面部2b的热流通量小的冷却机构321。

[0090] 冷却机构321具有供冷却水流动的第一流路322a以及供冷却水流动的第二流路322b。第一流路322a分别埋设于铸模302的四个拐角部2a，且沿水平方向延伸配置。第二流路322b分别埋设于铸模302的四个面部2b，且沿水平方向延伸配置。在流路322a、322b中连接有向流路322a、322b内导入冷却水的导入路323。另外，在流路322a、322b中连接有从流路322a、322b内排出冷却水的排出路324。第一流路322a与第二流路322b不连通。

[0091] 这里，从铸模302的内周面到第一流路322a的距离d1比从铸模302的内周面到第二流路322b的距离d2长。因此，铸模302的四个拐角部2a的热流通量比铸模302的四个面部2b的热流通量小。由此，能够使拐角部2a的熔融金属12的冷却速度与面部2b的熔融金属12的冷却速度变均匀。

[0092] 另外，在第一流路322a中流动的冷却水的流速比在第二流路322b中流动的冷却水的流速慢。由此，能够适当地使四个拐角部2a的热流通量比四个面部2b的热流通量小。需要说明的是，在流路的剖面形状是圆的情况下，若将冷却水的流速设为u，将流量设为Q，
2
将流路剖面积设为E，将流路直径设为e，则满足u＝Q/E、E＝πe/4的关系。由此，在第一流路322a与第二流路322b中的冷却水的流量Q恒定的情况下，能够通过在拐角部2a与面部2b调整流路直径e来控制冷却水的流速u。另外，在第一流路322a与第二流路322b的流路直径e相同的情况下，能够通过在拐角部2a与面部2b调整流量Q来控制冷却水的流速u。另外，在第一流路322a中流动的冷却水的温度也可以比在第二流路322b中流动的冷却水的温度高。

[0093] 需要说明的是，冷却机构321也可以与第一实施方式相同地具有分别埋设于四个拐角部2a的缓冷却层23。

[0094] (本实施方式的变形例)

[0095] 以上，说明了本发明的实施方式，但仅例示了具体例，不特别限定本发明。具体的结构等能够适当地进行设计变更。另外，发明的实施方式所记载的作用以及效果仅列举了由本发明产生的最理想的作用以及效果，本发明的作用以及效果不限定于本发明的实施方式所记载的作用以及效果。

[0096] 例如，利用来自等离子枪7的等离子弧对熔融金属12的熔融金属液面进行加热的结构是适当的，但不限定于此。也可以采用利用电子束、非消耗电极弧、高频引导加热对熔融金属12的熔融金属液面进行加热的结构。

[0097] 另外，第一实施方式的第一流路22a、第二流路22b、旁通流路22c、第二实施方式的流路222以及第三实施方式的第一流路322a、第二流路322b均沿水平方向延伸配置，但也可以沿上下方向延伸配置。

[0098] 本申请基于2012年4月2日申请的日本专利申请(日本特愿2012－083683)，在此作为参照而引用其内容。

[0099] 附图标记说明

[0100] 1、201、301：连续铸造装置

[0101] 2、202、302：铸模

[0102] 2a：拐角部

[0103] 2b：面部

[0104] 3：冷炉床(熔融金属注入装置)

[0105] 3a：浇注部

[0106] 4：原料投入装置

[0107] 5：等离子枪

[0108] 6：起熔块(拉拔装置)

[0109] 7：等离子枪

[0110] 11：板坯

[0111] 12：熔融金属

[0112] 13：凝固坯壳

[0113] 21、221、321：冷却机构

[0114] 22a、322a：第一流路

[0115] 22b、322b：第二流路

[0116] 22c：旁通流路

[0117] 23：缓冷却层

[0118] 31：均匀加热区域

[0119] 32：面部侧外周面

[0120] 33：拐角部侧外周面

[0121] 222：流路

[0122] 223、323：导入路

[0123] 224、324：排出路