JP2000088466A - 真空溶解装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空溶解室内の真空度又は雰囲気を維持した
ままで、材料供給、サンプリング、タンディシュ交換、
モールド交換、鋳込み、成品搬出等を行うことができる
真空溶解装置を提供する。 【解決手段】 真空又は所定の雰囲気に独立して保持可
能な真空溶解室１、装入準備室２及び鋳込室３と、真空
溶解室の側面に取り付けられ装入準備室と鋳込室との間
を開閉する搬入ゲート弁１０及び鋳込ゲート弁１１と、
真空溶解室内に設置され鋳込ゲート弁に向かって水平移
動及び傾動可能な溶解炉４と、搬入ゲート弁を通して装
入準備室から真空溶解室内に材料及び治具を搬入可能な
クレーン９と、原材料を内部に収容しクレーンで搬入し
て溶解炉内に原材料を供給可能なバケット１２と、溶解
炉から排出された溶湯を鋳込ゲート弁を通して鋳込室内
まで案内するタンディシュ５と、タンディシュから流出
する溶湯を鋳込むためのモールド６と、鋳込室と外部と
の間を開閉する搬出扉８と、モールドを搬出扉を通して
外部に移動可能なモールド台車７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空溶解室内の真
空度又は雰囲気を維持したままで、材料供給、サンプリ
ング、タンディシュ交換、モールド交換、鋳込み、成品
搬出等を行うことができる真空溶解装置及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空溶解炉は、真空溶解室と鋳込
室が一体構造となっており、かつ、原材料等を溶解炉上
方に設けた投入口より供給するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのため、従来の真空
溶解炉には、以下の問題点であった。 原材料投入室と真空溶解室の間の遮断はゲート弁など
を用いて行っているが、投入口が溶解炉上方に設置して
あるため、溶解炉の輻射熱，スプラッシュ，ゴミ等によ
りゲート弁の寿命低下を招く。またゲート弁の開閉に支
障をきたす場合もある。 原材料投入室と副原材料投入装置が別々に設置されて
おり、空間的合理生が悪く，設備コストも高いものとな
る。すなわち、空間合理性が悪い。 タンディシュの交換や清掃が必要となる真空溶解炉に
おいてこれを行う場合に、その都度、炉内の真空度又は
雰囲気を外気雰囲気に戻す必要があり、連続操業ができ
ない。特に、タンディシュは溶湯を冷却しないため、ま
たタンディシュに内張りしている耐火物の溶湯による熱
衝撃を低減するために事前加熱が必要であるが、従来の
構成では、加熱したタンディシュを搬入できないため、
内部に加熱装置を必要とし、真空溶解室自体が大型とな
る。 真空溶解室と鋳込み室が同一チャンバ内にあるため、
溶解時の発生ガスやスプラッシュなどにより鋳込み室が
汚染され、各構成機器の寿命が低下する。

【０００４】本発明は、上述した課題を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、真
空溶解室内の真空度又は雰囲気を維持したままで、材料
供給、サンプリング、タンディシュ交換、モールド交
換、鋳込み、成品搬出等を行うことができる真空溶解装
置及び方法を提供することにある。また、本発明の別の
目的は、溶解炉の輻射熱，スプラッシュ，ゴミ等の影響
を受けにくい状態で、溶解する材料として、原材料の他
に追加材料及び副材料をも単独に供給できる真空溶解装
置及び方法を提供することにある。更に、本発明の別の
目的は、外部で事前加熱したタンディシュを真空溶解室
内の真空度又は雰囲気を維持したままで、搬入し所定の
位置に設置することができる真空溶解装置及び方法を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、内部を
真空又は所定の雰囲気に独立して保持可能な真空溶解室
（１）、装入準備室（２）及び鋳込室（３）と、真空溶
解室の異なる側面に取り付けられ装入準備室と鋳込室と
の間をそれぞれ開閉する搬入ゲート弁（１０）及び鋳込
ゲート弁（１１）と、真空溶解室内に設置され鋳込ゲー
ト弁に向かって水平移動可能かつ傾動して溶湯を排出可
能な溶解炉（４）と、搬入ゲート弁を通して装入準備室
から真空溶解室内に材料及び治具を搬入可能なクレーン
（９）と、原材料を内部に収容しクレーンで搬入して溶
解炉内に原材料を供給可能なバケット（１２）と、溶解
炉から排出された溶湯を鋳込ゲート弁を通して鋳込室内
まで案内するタンディシュ（５）と、タンディシュから
流出する溶湯を鋳込むためのモールド（６）と、鋳込室
と外部との間を開閉する搬出扉（８）と、モールドをタ
ンディシュから溶湯を受ける鋳込み位置に位置決めしか
つ搬出扉を通して外部に移動可能なモールド台車（７）
と、を備えたことを特徴とする真空溶解装置が提供され
る。

【０００６】本発明の構成によれば、真空溶解室（１）
と装入準備室（２）、及び真空溶解室（１）と鋳込室
（３）とがそれぞれ搬入ゲート弁（１０）と鋳込ゲート
弁（１１）を介して連通しているので、搬入ゲート弁
（１０）と鋳込ゲート弁（１１）のいずれかを閉じた状
態で、真空溶解室（１）内の真空度又は雰囲気を維持し
たままで、装入準備室（２）又は鋳込室（３）を大気開
放することができる。また、搬入ゲート弁を通して装入
準備室から真空溶解室内に材料及び治具を搬入可能なク
レーン（９）と、原材料を内部に収容しクレーンで搬入
して溶解炉内に原材料を供給可能なバケット（１２）
と、を備えているので、鋳込ゲート弁（１１）を閉じ、
真空溶解室（１）内の真空度又は雰囲気を維持したまま
で、装入準備室で準備した材料を溶解炉内に供給し溶解
させることができる。また、真空溶解室内に設置され鋳
込ゲート弁に向かって水平移動可能かつ傾動して溶湯を
排出可能な溶解炉（４）と、溶解炉から排出された溶湯
を鋳込ゲート弁を通して鋳込室内まで案内するタンディ
シュ（５）とを備えているので、搬入ゲート弁（１０）
を閉じ、真空溶解室（１）内の真空度又は雰囲気を維持
したままで、溶解炉で溶解した溶湯をタンディシュを介
して鋳込室内のモールドに鋳込むことができる。更に、
鋳込室と外部との間を開閉する搬出扉（８）と、モール
ドをタンディシュから溶湯を受ける鋳込み位置に位置決
めしかつ搬出扉を通して外部に移動可能なモールド台車
（７）とを備えているので、鋳込ゲート弁（１１）を閉
じ、真空溶解室（１）内の真空度又は雰囲気を維持した
ままで、モールド台車と共にモーヒルドを外部に搬出
し、別のモールドに交換することができる。従って、真
空溶解室（１）内の真空度又は雰囲気を維持したまま
で、材料供給、モールド交換、鋳込み、成品搬出等を行
うことができる。

【０００７】更に、本発明の構成によれば、追加原材料
を内部に収容しクレーンで搬入して溶解炉内に追加原材
料を供給可能なバーンアウト容器（１３）と、クレーン
で搬入して溶解炉の溶湯をサンプリング可能なサンプリ
ングバケット（１４）と、真空溶解室内の所定位置まで
クレーンで搬入可能にタンディシュに取り付けられるタ
ンディシュ設置治具（１６）と、タンディシュ設置治具
に着脱可能に取り付けられクレーンで溶解炉内に最終調
整用添加材を供給可能な添加材容器（１７）と、モール
ド台車を搬出扉を通して外部に搬出する牽引台車（１
５）と、を備える。

【０００８】バーンアウト容器（１３）を別個に設ける
ことにより、バケット（１２）を用いることなく、より
簡便に追加原材料を溶解炉内に供給することができる。
また、サンプリングバケット（１４）を設けることによ
り、同じクレーンを用いて溶湯をサンプリングできる。
また、真空溶解室の側面に取り付けらた搬入ゲート弁
（１０）及び鋳込ゲート弁（１１）を通して、原材料、
追加材料及び副材料を供給するので、溶解炉の輻射熱，
スプラッシュ，ゴミ等の影響を受けにくい。

【０００９】更に、真空溶解室内の所定位置までクレー
ンで搬入可能にタンディシュに取り付けられるタンディ
シュ設置治具（１６）と、タンディシュ設置治具に着脱
可能に取り付けられクレーンで溶解炉内に最終調整用添
加材を供給可能な添加材容器（１７）とを備えることに
より、外部で事前加熱したタンディシュを真空溶解室内
の真空度又は雰囲気を維持したままで、搬入し所定の位
置に設置することができ、かつその戻り工程において最
終調整用添加材を溶解炉内に供給することができる。

【００１０】また、本発明によれば、真空溶解室（１）
と装入準備室（２）又は鋳込室（３）のいずれかを真空
又は所定の雰囲気に独立して保持し、搬入ゲート弁（１
０）又は鋳込ゲート弁（１１）のいずれかを開いて真空
溶解室と装入準備室又は鋳込室との間を連通させ、真空
溶解室内に設置された溶解炉（４）内で金属を溶かし、
該溶解炉を鋳込ゲート弁に向かって水平移動かつ傾動し
て溶湯を排出し、タンディシュ（５）により溶解炉から
排出された溶湯を鋳込ゲート弁を通して鋳込室内まで案
内し、鋳込室内のモールド台車（７）上のモールド
（６）にタンディシュから流出する溶湯を鋳込み、鋳込
室と外部との間を開閉する搬出扉（８）を通してモール
ドを外部に移動する、ことを特徴とする真空溶解方法が
提供される。

【００１１】この方法により、真空溶解室（１）内の真
空度又は雰囲気を維持したままで、装入準備室（２）又
は鋳込室（３）を大気開放することができ、真空溶解室
（１）内の真空度又は雰囲気を維持したままで、装入準
備室で準備した材料を溶解炉内に供給し溶解させること
ができる。また、真空溶解室（１）内の真空度又は雰囲
気を維持したままで、溶解炉で溶解した溶湯をタンディ
シュを介して鋳込室内のモールドに鋳込むことができ
る。更に、真空溶解室（１）内の真空度又は雰囲気を維
持したままで、モールド台車と共にモーヒルドを外部に
搬出し、別のモールドに交換することができる。従っ
て、真空溶解室（１）内の真空度又は雰囲気を維持した
ままで、材料供給、モールド交換、鋳込み、成品搬出等
を行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明の真空溶解装置の全体構成図であ
る。この図に示すように、本発明の真空溶解装置は、搬
入ゲート弁１０と鋳込ゲート弁１１を介して真空溶解室
１、装入準備室２、及び鋳込室３に別れている。また各
室１，２，３は搬入ゲート弁１０と鋳込ゲート弁１１で
仕切られているため独立した圧力・雰囲気状態に保てる
ようになっている。原材料，追加原材料，副材料，タン
ディシュ等は装入準備室２に設けてある搬送用クレーン
９によって真空溶解炉１内に搬送，装入及びタンディシ
ュの設置ができるようになっている。

【００１３】すなわち、図１に示すように、本発明の真
空溶解装置は、真空溶解室１、装入準備室２、鋳込室
３、溶解炉４、タンディシュ５、モールド６、モールド
台車７搬出扉８、クレーン９、搬入ゲート弁１０、鋳込
ゲート弁１１及び牽引台車１５を備える。

【００１４】真空溶解室１、装入準備室２及び鋳込室３
は、内部を真空又は所定の雰囲気に独立して保持可能な
気密チャンバである。なお、溶解室１と鋳込室３の天蓋
はスライド開閉式（図示せず）になっており、溶解炉交
換等のメンテナンス時に炉内作業性を妨げない構造とな
っている。搬入ゲート弁１０及び鋳込ゲート弁１１は、
真空溶解室１の異なる側面に取り付けられ装入準備室２
と鋳込室３との間をそれぞれ開閉する。溶解炉４は、真
空溶解室１内に設置されており、鋳込ゲート弁１１に向
かって図示しない駆動装置で水平移動可能であり、かつ
鋳込ゲート弁１１の付近で図示しない傾動装置により傾
動して溶湯を下方に排出できるようになっている。クレ
ーン９は、搬入ゲート弁１０と装入準備室２との間に設
けられている。このクレーン９は、搬入ゲート弁１０を
通して真空溶解室１の内部に移動可能な水平ビーム９ａ
と、このビーム９ａに沿って移動でき下方に材料及び治
具等を吊り下げることができる複数のウインチ９ｂとか
らなり、搬入ゲート弁１０を通して装入準備室２から真
空溶解室１内に材料及び治具を搬入することができる。
また、装入準備室２は、搬入ゲート弁１０及びクレーン
９より外方で、気密に着脱可能であり、この図に示すよ
うに、搬入ゲート弁１０から離脱してその間から材料及
び治具を装入準備室２内に搬入することができる。

【００１５】タンディシュ５は、溶解炉４から排出され
た溶湯を鋳込ゲート弁１１を通して鋳込室３内まで案内
するように寸法が設定されている。搬出扉８は、鋳込室
３と外部との間を開閉する。この搬出扉８は搬入ゲート
弁１０及び鋳込ゲート弁１１と同様のゲート弁でもよ
く、或いは、別の形式の開閉扉であってもよい。

【００１６】モールド６は、鋳込室３内に設置され、タ
ンディシュ５から流出する溶湯を鋳込むための鋳型であ
る。なお、この図に示すモールド６は、リボルバタイプ
であり、モールド台車７により複数の鋳型が順次回転し
て溶湯位置に位置するようになっている。また、このモ
ールド台車７は、牽引台車１５により牽引され、搬出扉
８を通して外部に移動可能なっている。

【００１７】図２は、本発明の真空溶解装置における材
料供給工程の模式図である。この図において、バケット
１２は、クレーン９の２台のウインチ９ｂにより吊り下
げられ、原材料を内部に収容し、次いで２台のウインチ
９ｂの操作により１２′のように傾動させて溶解炉１内
に原材料を供給できるようになっている。また、上述し
たように、搬入ゲート弁１０は、真空溶解室１の側面に
取り付けられ装入準備室２との間を開閉し、かつ装入準
備室２は、搬入ゲート弁１０から離脱してその間から材
料及び治具を装入準備室２内に搬入するようになってい
る。従って、搬入ゲート弁１０を閉じた状態で装入準備
室２に原材料を収容したバケット１２を搬入し、次い
で、装入準備室２内を真空溶解室１と同一の真空又は雰
囲気にした後に搬入ゲート弁１０を開いて、クレーン９
により溶解炉１内に原材料を供給することができる。

【００１８】図３は、別の材料供給工程（Ａ）とサンプ
リング工程（Ｂ）を示す図である。この図において，
（Ａ）では図２のバケット１２の代わりにバーンアウト
容器１３を用い、（Ｂ）では同様にバケット１２の代わ
りにサンプリングバケット１４を用いている。バーンア
ウト容器１３は、例えば溶解炉の熱で容易に溶けるアル
ミニウム製のネットであり、追加原材料を内部に収容し
クレーン９で搬入して溶解炉４の上方に近づけることに
より、溶解して内部に追加原材料を簡便に供給すること
ができる。サンプリングバケット１４は、クレーン９で
吊り下げ可能な耐熱容器であり、クレーン９で搬入して
溶解炉４の溶湯をサンプリングするようになっている。

【００１９】図４（Ａ）は、タンディシュ搬入工程を示
す図である。この図に示すように、タンディシュ設置治
具１６を用い、これをタンディシュ５に取り付け、上述
のクレーン９を用いて真空溶解室内の所定位置（５′で
示す）までタンディシュ５を搬入し設置することができ
る。また、この図に示すように、添加材容器１７をタン
ディシュ設置治具１６に着脱可能に取り付け、タンディ
シュ５の設置後にクレーン９を用いて溶解炉４内に最終
調整用添加材を供給することもできる。

【００２０】図４（Ｂ）は、鋳込み工程を示す図であ
る。この図に示すように、タンディシュ搬入工程（図４
Ａ）の後、搬入ゲート弁１０と搬出扉８を閉じた状態
で、鋳込ゲート弁１１を開き、タンディシュ５を、溶解
炉４からの溶湯を鋳込ゲート弁１１を通して鋳込室３内
まで案内する位置に移動し、かつ溶解炉４を鋳込ゲート
弁１１の付近まで移動して傾動させることにより溶湯を
鋳込室３内のモールド６に鋳込むことができる。

【００２１】次に、図１乃至図４を用いて、本発明の真
空溶解装置の作動工程を説明する。 １．原材料投入 図２に示すように、装入準備室２内に準備された原材料
投入バケット１２は、装入準備室２と真空溶解室１を同
一圧力，同一雰囲気とした後に搬入ゲート弁１０を開い
て溶解炉４上へと搬送される。搬送されたバケット１２
はクレーン操作によって傾動され、積載していた原材料
を溶解炉４内へと投入する。 ２．追加原材料・副原材料投入 追加原材料と副原材料は底部開閉式バケット方式或いは
図３（Ａ）に示したバーンアウト容器１３で供給するこ
ともできる。溶解炉４上までの搬送方法は原材料と同
じ。原材料・副原材料の投入方法は、投入材の形状によ
って決める。 ３．サンプリング 溶湯成分の確認・調整のためサンプリングを行う。図３
（Ｂ）に示したように、サンプリング時はサンプリング
バケット１４をクレーンフックに取り付けて昇降させた
後、サンプリングする。

【００２２】４．モールド設置 図１に示すように、モールド６は牽引台車１５によって
鋳込室３内に設置される。この際、鋳込ゲート弁１１を
閉じておくことにより、真空溶解室１を同一圧力，同一
雰囲気に保持することができる。なお、鋳込み後のモー
ルド６の搬出も同様にしてできる。 ５．タンディシュ設置，注湯 図４（Ａ）に示すように、タンディシュ５は治具１６を
介して搬送用クレーン９に吊るされ、真空溶解室１内に
搬送される。また、注湯直前に添加したい材料等はあら
かじめ治具１７に搭載しておき、クレーン回収途中で溶
解炉４へと投入する。溶湯の調整が終了後、真空溶解室
１内と同圧同雰囲気とした鋳込室３を隔てるゲート弁１
１を開け、タンディシュ５と溶解炉４を鋳込み室側に移
動させて注湯開始を開始する。

【００２３】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】上述した真空溶解装置は、以下の特徴を
有する。 原材料投入，副材料投入，タンディシュ交換を１つの
装置で行うことによりハンドリング性の向上，イニシャ
ルコストの削減，空間的合理性の良化が期待できる。 ゲート弁により装入準備室２，真空溶解室１，鋳込み
室を区切ることにより発生ガス，スプラッシュ等による
汚染を最小限に留めることができ、各種装置の長寿命
化，清掃・メンテナンスの回数削減による生産性の向上
を図れる。 真空溶解室１の雰囲気をブレークすることなくタンデ
ィシュ，モールドの交換ができるため、連続操業が可能
となり作業効率（生産性）の向上が図れる。 バッチ毎に異なる形状のタンディシュ，モールドを使
用する場合においても連続操業が可能であり生産性の向
上が図れる。 タンディシュは溶湯を冷却しないため、またタンディ
シュに内張りしている耐火物の溶湯による熱衝撃を低減
するために事前加熱しておく。本構成により、事前に外
で（或いは図示されていないが、装入準備室２と真空ゲ
ート弁を介して接続されたタンディシュ加熱室）で加熱
されたタンディシュを直前に所定の場所まで搬送でき、
加熱タンディシュの温度低下も防止できる。

【００２５】従って、本発明の真空溶解装置及び方法
は、真空溶解室内の真空度又は雰囲気を維持したまま
で、材料供給、サンプリング、タンディシュ交換、モー
ルド交換、鋳込み、成品搬出等を行うことができ、かつ
溶解炉の輻射熱，スプラッシュ，ゴミ等の影響を受けに
くい状態で、溶解する材料として、原材料の他に追加材
料及び副材料をも単独に供給でき、更に、外部で事前加
熱したタンディシュを真空溶解室内の真空度又は雰囲気
を維持したままで、搬入し所定の位置に設置することが
できる、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空溶解装置の全体構成図である。

【図２】本発明の真空溶解装置における材料供給工程の
模式図である。

【図３】別の材料供給工程（Ａ）とサンプリング工程
（Ｂ）を示す図である。

【図４】タンディシュ搬入工程（Ａ）と鋳込み工程
（Ｂ）を示す図である。

【符号の説明】

１ 真空溶解室 ２ 装入準備室 ３ 鋳込室 ４ 溶解炉 ５ タンディシュ ６ モールド ７ モールド台車 ８ 搬出扉 ９ クレーン １０ 搬入ゲート弁 １１ 鋳込ゲート弁 １２ バケット １３ 追加原材料 １４ サンプリングバケット １５ 牽引台車 １６ タンディシュ設置治具 １７ 最終調整用添加材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 至康 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内 Ｆターム(参考） 4K046 CA03 CC01 CE01 CE04 DA09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部を真空又は所定の雰囲気に独立して
   保持可能な真空溶解室（１）、装入準備室（２）及び鋳
   込室（３）と、真空溶解室の異なる側面に取り付けられ
   装入準備室と鋳込室との間をそれぞれ開閉する搬入ゲー
   ト弁（１０）及び鋳込ゲート弁（１１）と、真空溶解室
   内に設置され鋳込ゲート弁に向かって水平移動可能かつ
   傾動して溶湯を排出可能な溶解炉（４）と、搬入ゲート
   弁を通して装入準備室から真空溶解室内に材料及び治具
   を搬入可能なクレーン（９）と、原材料を内部に収容し
   クレーンで搬入して溶解炉内に原材料を供給可能なバケ
   ット（１２）と、溶解炉から排出された溶湯を鋳込ゲー
   ト弁を通して鋳込室内まで案内するタンディシュ（５）
   と、タンディシュから流出する溶湯を鋳込むためのモー
   ルド（６）と、鋳込室と外部との間を開閉する搬出扉
   （８）と、モールドをタンディシュから溶湯を受ける鋳
   込み位置に位置決めしかつ搬出扉を通して外部に移動可
   能なモールド台車（７）と、を備えたことを特徴とする
   真空溶解装置。
2. 【請求項２】 追加原材料を内部に収容しクレーンで搬
   入して溶解炉内に追加原材料を供給可能なバーンアウト
   容器（１３）と、クレーンで搬入して溶解炉の溶湯をサ
   ンプリング可能なサンプリングバケット（１４）と、真
   空溶解室内の所定位置までクレーンで搬入可能にタンデ
   ィシュに取り付けられるタンディシュ設置治具（１６）
   と、タンディシュ設置治具に着脱可能に取り付けられク
   レーンで溶解炉内に最終調整用添加材を供給可能な添加
   材容器（１７）と、モールド台車を搬出扉を通して外部
   に搬出する牽引台車（１５）と、を備えたことを特徴と
   する請求項１に記載の真空溶解装置。
3. 【請求項３】 真空溶解室（１）と装入準備室（２）又
   は鋳込室（３）のいずれかを真空又は所定の雰囲気に独
   立して保持し、搬入ゲート弁（１０）又は鋳込ゲート弁
   （１１）のいずれかを開いて真空溶解室と装入準備室又
   は鋳込室との間を連通させ、真空溶解室内に設置された
   溶解炉（４）内で金属を溶かし、該溶解炉を鋳込ゲート
   弁に向かって水平移動かつ傾動して溶湯を排出し、タン
   ディシュ（５）により溶解炉から排出された溶湯を鋳込
   ゲート弁を通して鋳込室内まで案内し、鋳込室内のモー
   ルド台車（７）上のモールド（６）にタンディシュから
   流出する溶湯を鋳込み、鋳込室と外部との間を開閉する
   搬出扉（８）を通してモールドを外部に移動する、こと
   を特徴とする真空溶解方法。