JP2002263829A - 溶湯保持部材および耐熱ブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱層からの水分の滲出を防ぐとともに、耐
熱層を形成する際の製造コストを低減できる溶湯保持部
材を提供する。 【解決手段】 外枠２０と、この外枠２０の内面に固定
された耐熱層２６とを具備し、この耐熱層２６の内面を
溶湯Ｙに接触させた状態で溶湯を保持する溶湯保持部材
１であって、耐熱層２６の内部、もしくは耐熱層２６と
外枠２０との間には、外気に連通するガス抜き通路２８
が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種金属の溶湯を
流すためのタンディッシュ、金属原科を溶解して溶湯に
するための溶解炉、溶湯を保温するための保温炉などの
ように、溶湯を保持するための溶湯保持部材に関する。
また、本発明は、この種の溶湯保持部材を製造するため
の耐熱ブロックに関する。

【０００２】

【従来の技術】各種金属の溶湯を流すためのタンディッ
シュ、金属原料を溶解して溶湯にするための溶解炉、並
びに、溶湯を保温するための保温炉などのように、溶湯
を保持するための溶湯保持部材は、通常、鉄やステンレ
ス鋼などで形成された外枠と、この外枠の内壁面の全面
に固定された耐熱層とを有する。

【０００３】前記耐熱層の形成方法は大別して２種類あ
る。第１は、耐熱レンガなどの耐熱ブロックを、外枠の
内壁面に１層または多層状に貼り付けていく方法であ
り、この時の接着剤としては耐熱モルタルなどが使用さ
れる。

【０００４】第２は、外枠の内側に、水や有機溶剤と耐
熱材料粉末を混合した粘土状またはスラリー状の耐熱層
形成材料を塗布、または内側に配置される仮枠との間で
型込し、この耐熱層形成材料層を乾燥させた後に、耐熱
材料を加熱して焼成し、耐熱層を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の溶
湯保持部材を用いて製造される金属製品に対する品質要
求が高まるにつれ、溶湯を固化して得られる鋳造物また
は鋳塊に、微小な気泡が生じる現象が問題視され始めて
いる。たとえば、この種の鋳塊を薄く圧延して機械部品
を製造した場合には、気泡のところで加工割れが生じた
り、薄くのばされた気泡を境として金属板が２枚に分離
するなどの不具合が生じることがあり、改善が求められ
ていた。

【０００６】この現象について、本発明者らが詳細に検
討した結果、鋳塊に気泡が生じるのは、溶解炉、タンデ
ィッシュ、および保温炉などの内壁面から水分が滲出す
ることが一因であることがわかった。この水分の一部が
水素および酸素に分解して溶湯内に溶けこみ、溶湯が凝
固する過程で、溶け込んでいた水素と酸素が再結合して
水分を発生し、この水分が気泡となって鋳塊に残留する
メカニズムも明らかになった。

【０００７】また、耐熱層を形成するための耐熱モルタ
ルや耐熱層形成材料には、多量の水分または溶剤が含ま
れており、しかも耐熱層の厚さは十数ｃｍにも及ぶた
め、耐熱モルタルや耐熱層形成材科の乾燥には数ケ月も
の時間を要し、この乾燥時間の長さが溶湯保持部材の生
産性を低下させ、製造コストを押し上げていた。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、耐熱層からの水分の滲出を防ぐとともに、耐熱
層を形成する際の製造コストを低減できる溶湯保持部材
を提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係る溶湯保持部材は、外枠と、この外枠の
内面に固定された耐熱層とを具備し、この耐熱層の内面
を溶湯に接触させた状態で溶湯を保持する溶湯保持部材
であって、前記耐熱層の内部、もしくは前記耐熱層と前
記外枠との間には、外気に連通するガス抜き通路が形成
されていることを特徴とする。

【００１０】前記耐熱層は、多数の耐熱ブロックを前記
外枠の内面に接合したものであり、前記耐熱ブロックの
前記外枠との当接面には凹部が形成され、これら凹部が
連通しあって外気に通じていてもよい。

【００１１】また、本発明に係る耐熱ブロックは、前記
溶湯保持部材の内壁面を形成するための耐熱ブロックで
あって、溶湯保持部材の内壁面への接合面には、ガス抜
き通路形成用の凹部が形成されていることを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明に係る
溶湯保持部材の一実施形態であるタンディッシュを使用
した鋳造装置を示す側面図および平面図である。この鋳
造装置は、溶湯Ｙを生成するための溶解炉２と、溶解炉
２から注ぎ出された溶湯Ｙを受ける湯道６と、湯道６か
ら流れる溶湯Ｙを受けるタンディッシュ１と、このタン
ディッシュ１から注ぎ出される溶湯Ｙを鋳造するための
鋳型１８とを具備する。

【００１３】タンディッシュ１は大気中に配置されてい
てもよいが、不活性ガス中、還元性ガス中、真空中に配
置されていてもよい。その場合には、溶解炉２、タンデ
ィッシュ１、および鋳型１８の全体を包囲する気密チャ
ンバーを設け、その内部を所望の雰囲気にすればよい。

【００１４】溶解炉２は、従来から便用されている如何
なる形態の溶解炉であってもよいが、この実施形態の溶
解炉２は、傾動軸４を中心として傾けることにより、上
端開口部から溶湯が流出する形態のものである。溶解炉
２から流れ出した溶湯は、樋状の湯道６を通ってタンデ
ィッシュｌの上流端に流れ込む。タンディッシュ１内に
注ぎ込まれた溶湯Ｙには、通常、粒状グラファイトＣが
散布され、溶湯Ｙの表面全面を覆っている。このグラフ
ァイトＣにより、溶湯Ｙの酸化が防止される。

【００１５】タンディッシュ１は、ほぼ水平に配置され
た細長い箱状の部材であり、その下流端の底面には注出
孔１６が形成されている。また、注出孔１６の上には、
注出弁１４が配置され、ハンドル１０を回してスクリュ
ウシャフト１２を上下させると、注出弁１４が注出孔１
６から流出する溶湯Ｙ２の量を調整もしくは注出停止す
る。注出孔１６から流れ落ちた溶湯Ｙはその真下に配置
された鋳型１８に流し込まれる。

【００１６】図３および図４は、タンディッシュ１の部
分平面図および縦断面図である。タンディッシュ１は、
鉄やステンレス鋼などの金属からなる箱状の外枠２０
と、この外枠２０の内面全面に形成された耐熱層２６と
からなるものであり、本実施形態の主特徴は、外枠２０
と耐熱層２６との間に、格子状に広がるガス抜き通路２
８が形成されていることにある。

【００１７】より詳しく説明すると、外枠２０の内面に
は、まず耐熱ブロック２２が全面に亘って固定され、さ
らに耐熱ブロック２２の内側に、耐熱ブロック２４が１
層または２層以上（１層のみ図示）に亘って固定されて
いる。耐熱ブロツク２２、２４はいずれも耐熱モルタル
などの耐熱性結合剤によって外枠２０に固定されてい
る。耐熱ブロック２２の外枠２０への接合面には、図５
に示すように、十字状に溝２２Ｄが形成されており、隣
り合う耐熱ブロック２２同士で、これら溝２２Ｄが連通
し、これにより外枠２０の内面全面に亘って相互に連通
するガス抜き通路２８が形成されている。

【００１８】溝２２Ｄの断面形状および寸法は限定され
ないが、耐熱モルタルなどの耐熱性結合剤で耐熱ブロッ
ク２２を外枠２０の内面に固定する際に、耐熱性結合剤
で溝２２Ｄが塞がらないように、かつ、耐熱ブロック２
２の配置に許容量のずれが生じた場合にも相互に連通で
きるように考慮して設定すべきである。溝２２Ｄの断面
形状は半円状、「コ」字状、「Ω」字状などのアリ溝形
状、Ｖ字状などであってもよく、その深さはたとえば２
〜２０ｍｍ程度でよい。あまり小さいと耐熱モルタル等
で塞がりやすく、あまり大きいと耐熱ブロック２２の強
度が低下するおそれがある。

【００１９】耐熱ブロック２２の寸法は限定されない
が、一般的には、高さ１０〜３０ｃｍ、幅５〜２０ｃ
ｍ、厚さ３〜１５ｃｍ程度であると使用しやすい。耐熱
ブロック２２の材質は限定されないが、例えばシリカ、
アルミナ、マグネシア、ジルコニアなどが挙げられる。

【００２０】図示の例では、耐熱ブロック２２に十字状
の溝２２Ｄが形成されているが、溝２２Ｄは、耐熱ブロ
ック２２の使用時上下方向に伸びる直線状に形成しても
よいし、縦横それぞれ複数本からなる格子状に形成して
もよい。さらに、以下のような変形例も可能である。

【００２１】図６に示す耐熱ブロック２２Ａは、耐熱ブ
ロック２２と互換性のあるものであり、直方体状をな
し、外枠２０への接合面の左右辺の縁を辺の全長に亘っ
て面取りすることにより、耐熱ブロック２２Ａの使用時
上下方向に伸びる凹部２８Ａがそれぞれ形成されてい
る。このような耐熱ブロック２２Ａを外枠２０の内面全
面に亘ってタイル状に並べて固定すると、左右に隣り合
う耐熱ブロック２２Ａ間で凹部２８Ａが合わさって溝が
形成され、この溝が上下につながってガス抜き通路２８
が形成される。

【００２２】耐熱ブロック２２Ａの左右縁だけでなく、
上下縁も面取りすれば、上下に隣り合う耐熱ブロック２
２Ａ間にも溝が形成され、この溝が左右につながって全
体として格子形状をなすガス抜き通路２８が形成される
ことになる。凹部２８Ａにより形成される溝の断面形状
や寸法は前記同様でよい。

【００２３】図７に示す耐熱ブロック２２Ｂは、ブロッ
クの中に、上下方向および左右方向に伸びる貫通孔２８
Ｂをそれぞれ形成したものであり、このような構成によ
っても、耐熱ブロック２２Ｂを外枠２０の内面全面に亘
ってタイル状に並べて固定すると、左右に隣り合う耐熱
ブロック２２Ｂ間で貫通孔２８Ｂが上下および左右につ
ながってガス抜き通路２８が形成される。貫通孔２８Ｂ
の直径は限定されないが、２〜２０ｍｍ程度であると好
ましい。あまり小さいと耐熱モルタル等で塞がりやす
く、あまり大きいと耐熱ブロック２２Ｂの強度が低下す
るおそれがある。貫通孔２８Ｂは十字状でなくてもよ
く、上下方向に伸びる１本だけとしてもよいし、数を増
やして格子形状にしてもよい。

【００２４】図８に示す耐熱ブロック２２Ｃは、ブロッ
クの端面全周に溝２８Ｃが形成されている。溝２８Ｃは
端面の中央に形成されていてもよいし、端面よりも外枠
２０寄りに形成されていてもよい。溝２８Ｃにより形成
される貫通孔の断面形状や寸法は図７の例と同様でよ
い。

【００２５】このような実施形態によれば、溶解炉２か
らタンディッシュｌに流し込まれた溶湯Ｙが鋳型１８に
注入される際に、タンディッシュ１の耐熱層２６から水
分が滲出したとしても、その水分の大半は圧カの高い溶
湯Ｙ側には放出されず、耐熱層２６の外側に多数形成さ
れているガス抜き通路２８を通ってその上端から放出さ
れる。このため、水から熱分解により発生する水素や酸
素が溶湯へ溶け込む現象を防止でき、溶湯を鋳造した際
に鋳造物中に気泡が生じることが防止できる。

【００２６】また、タンディッシュ１を製造する際に
は、湿った耐熱層２６中の水分がガス抜き通路２８を通
して排出されるため、耐熱層２６の乾燥を早めて、生産
効率を高めてタンディッシュ１の製造コストを低滅する
ことが可能である。

【００２７】以上の実施形態は、いずれも耐熱ブロック
に凹部や溝、貫通孔を形成しておくことによりガス抜き
通路を形成するものであったが、本発明はこれに限定さ
れず、以下のような変形例も可能である。いずれも前記
実施形態と同様の効果が得られる。

【００２８】図９の実施形態は、外枠２０と耐熱層２６
との間に、金網などのスペーサ３０を配置したものであ
り、これにより外枠２０と耐熱層２６との間にわずかな
隙間をガス抜き通路として形成している。

【００２９】金網の代わりに、高温で燃焼または溶解揮
発する材質でスペーサ３０を形成し、このスペーサ３０
を外枠２０の内面に固定した後、スペーサ３０を埋め込
むように耐熱層２６を形成し、その後、スペーサ３０を
加熱して燃やすか、溶解除去することにより、スペーサ
３０の後にガス抜き通路２８を形成することも可能であ
る。この場合、耐熱層２６は耐熱ブロックを用いて形成
してもよいし、水や有機溶剤と耐熱材料粉末を混合した
粘土状またはスラリー状の耐熱層形成材料を塗布、また
は内側に配置される仮枠との間で型込し、この耐熱層形
成材料層を乾燥させることによって形成してもよい。ス
ペーサ３０を除去した後には、図３および図４に類似し
た状態でガス抜き通路２８が形成される。ガス抜き通路
２８は格子状であっても、直線状であってもよい。耐熱
層２６が完全に乾燥する前にスペーサ３０を除去してガ
ス抜き通路２８を形成すれば、スペーサ３０の乾燥を早
めることが可能である。

【００３０】図１０に示す実施形態では、外枠２０の内
側に耐熱性の材質からなるスペーサ３２を介して耐熱性
の材質からなる内枠３４を配置し、この内枠３４の内面
に耐熱層２６を形成している。内枠３４は、水分を通過
させる材質、例えば、多孔質ボード、繊維質ボード、穴
あきの金属板などから形成されており、耐熱層２６が発
生する水分は内枠３４を透過して滲出し、内枠３４と外
枠２０との間を通過してタンディッシュ１の外へ放出さ
れる。内枠３４と外枠２０との間の間隙量は限定されな
いが、２〜１５ｍｍ程度が好ましい。

【００３１】以上の実施形態はいずれもタンディッシュ
１を対象としたものであったが、本発明は溶湯を保持す
る部材であれば、いかなる部材にも適用可能である。例
えば、図１１は金属原料を溶解して溶湯にするための溶
解炉（もしくは溶湯を保温するための保温炉）として使
用される垂直双コイル溝型低周波炉４０に適用した例で
ある。この垂直双コイル溝型低周波炉４０は前述のタン
ディッシュ１と同様の層構造を有し、炉の底部内に水平
に配置された矩形環状の鉄心４６と、この鉄心４６の外
周に巻回されたコイル４４と、その外周を覆う耐熱被覆
とを具備する加熱部４２を備えている。コイル４４に低
周波電流を流すことにより、炉４０内の金属原料を誘導
加熱する。

【００３２】誘導加熱を行う際に耐熱層２６に含まれて
いた水分または結晶水が耐熱層２６から滲出するが、そ
の大部分は圧カの高い炉内へ向かわず、ガス抜き通路２
８を通過して炉外へ排出されるため、熱分解により水か
ら発生する水素や酸素が溶湯へ溶け込む現象を防止で
き、溶湯を鋳造した際に鋳造物中に気泡が生じることが
防止できる。

【００３３】また、垂直双コイル溝型低周波炉４０を製
造する際には、湿った耐熱層２６中の水分をガス抜き通
路２８を通して排出することが可能であるから、耐熱層
２６の乾燥を早め、生産効率を高めて製造コストを低減
することが可能である。

【００３４】以上、複数の実施形態について説明した
が、本発明はこれらに限定されることはなく、各実施形
態の特徴部分を適宜組み合わせてもよい。また、本発明
はタンディッシュ１や炉に限定されず、耐熱層が溶湯と
接触する箇所を有する物品であれば、いずれにも適用可
能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る溶湯
保持部材によれば、耐熱層の内部、もしくは耐熱層と外
枠との間に、外気に連通するガス抜き通路が形成されて
いるから、耐熱層に溶湯が接触して耐熱層から水分が滲
出したとしても、その水分の大半は圧カの高い溶湯側に
は放出されず、耐熱層の外側に形成されているガス抜き
通路を通って放出される。このため、水から熱分解によ
り発生する水素や酸素が溶湯へ溶け込む現象を防止で
き、溶湯を鋳造した際に鋳造物中に気泡が生じることが
防止でき、ひいては鋳造品の欠陥を防止することが可能
である，

【００３６】また、この溶湯保持部材を製造する際に
は、湿った耐熱層中の水分がガス抜き通路を通して排出
されるため、耐熱層の乾燥を早め、生産効率を高めて溶
湯保持部材の製造コストを低減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態であるタンディッシュを
使用した鋳造装置を示す側面図である。

【図２】 同鋳造装置の平面図である。

【図３】 前記タンディッシュの部分平面図である。

【図４】 前記タンディッシュの断面図である。

【図５】 本発明の耐熱ブロックの一実施形態を示す斜
視図である。

【図６】 本発明の耐熱ブロックの他の実施形態の斜視
図である。

【図７】 本発明の耐熱ブロックの他の実施形態の斜視
図である。

【図８】 本発明の耐熱ブロックの他の実施形態の斜視
図である。

【図９】 本発明に係る溶湯保持部材の他の実施形態で
あるタンディッシュの断面図である。

【図１０】 本発明に係る溶湯保持部材の他の実施形態
であるタンディッシュの断面図である。

【図１１】 本発明の他の実施形態である垂直双コイル
溝型低周波炉を示す断面図である。

【符号の説明】 １ タンディッシュ ２ 溶解炉 Ｙ 溶湯 ２０ 外枠 ２２、２４ 耐熱ブロック ２６ 耐熱層 ２８ ガス抜き通路 ２８Ａ〜２８Ｄ 凹部 ３０ スぺーサ ３２ スペーサ ３４ 内枠 ４２ 加熱部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 淳一 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内 (72)発明者 野口 誠司 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内 (72)発明者 折笠 豊昭 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内 (72)発明者 斎藤 晃 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内 (72)発明者 菊川 一徳 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内 Ｆターム(参考） 4E014 BA02 4K001 EA13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外枠（２０）と、この外枠の内面に固定
   された耐熱層（２６）とを具備し、この耐熱層の内面を
   溶湯（Ｙ）に接触させた状態で溶湯を保持する溶湯保持
   部材（１）であって、前記耐熱層の内部、もしくは前記
   耐熱層と前記外枠との間には、外気に連通するガス抜き
   通路（２８）が形成されていることを特徴とする溶湯保
   持部材。
2. 【請求項２】 前記耐熱層（２６）は、多数の耐熱ブロ
   ック（２２）を前記外枠の内面に接合したものであり、
   前記耐熱ブロックの前記外枠（２０）との当接面には凹
   部〈２８、２８Ａ〜２８Ｄ）が形成され、これら凹部が
   連通しあって外気に通じていることを特徴とする請求項
   １記載の溶湯保持部材。
3. 【請求項３】 溶湯保持部材（１〉の内壁面を形成する
   ための耐熱ブロック（２２）であって、この耐熱ブロッ
   ク（２２）の内部または溶湯保持部材の内壁面への接合
   面には、ガス抜き通路形成用の凹部（２８Ａ〜２８Ｄ）
   が形成されていることを特徴とする耐熱ブロック。