JP2021062387A - Apparatus for melt casting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属を溶解し、凝固させて鋳塊を製造する溶解鋳造装置に関するものである。 The present invention relates to a melting and casting apparatus that melts and solidifies a metal to produce an ingot.
チタンやチタン合金等の活性な金属を溶解し、凝固させて鋳塊を製造する溶解鋳造装置として、例えば特許文献1に開示の真空アーク溶解装置が好適に用いられている。真空アーク溶解装置は、チャンバ内に溶解しようとする金属からなる消耗電極を吊設すると共に、チャンバの下部にモールドを連通するよう接続し、チャンバおよびモールドの内部を真空雰囲気に維持したもとで、消耗電極とモールドとの間にアークを発生させ、アーク熱によって消耗電極を溶解する。溶解した消耗電極は、溶滴となってモールド内に落下し、順次凝固することで鋳塊が得られる。そして、モールド内の鋳塊は、所定温度まで冷却した後に取り出される。 The vacuum arc melting device disclosed in Patent Document 1, for example, is preferably used as a melting and casting device for producing an ingot by melting and solidifying an active metal such as titanium or a titanium alloy. In the vacuum arc melting device, a consumable electrode made of metal to be melted is suspended in the chamber, and the mold is connected to the lower part of the chamber so as to communicate with each other to maintain the inside of the chamber and the mold in a vacuum atmosphere. , An arc is generated between the consumable electrode and the mold, and the consumable electrode is melted by the arc heat. The melted consumable electrode becomes droplets and drops into the mold, and is sequentially solidified to obtain an ingot. Then, the ingot in the mold is taken out after being cooled to a predetermined temperature.
前記真空アーク溶解装置において、2つのモールドを離間して配置し、一方のモールドにチャンバを連通して消耗電極を溶解してモールド内に鋳塊を生成する溶解工程を行い、溶解工程が終了したモールドの上部開口を蓋部材で閉成して内部を真空雰囲気に維持して冷却している間に、他方のモールドの上方に移動したチャンバをモールドと連通して溶解工程を行うことで、生産能力を向上することが行われている。 In the vacuum arc melting device, two molds are arranged apart from each other, a chamber is communicated with one mold to melt a consumable electrode, and a melting step of forming an ingot is performed in the mold, and the melting step is completed. While the upper opening of the mold is closed with a lid member to maintain a vacuum atmosphere inside and cool, the chamber moved above the other mold is communicated with the mold to perform a melting process. Improving capabilities is being done.
前記溶解工程の終了後、モールド内で凝固した鋳塊を高温のまま大気冷却すると酸化して品質が劣化することから、大気冷却によっても鋳塊の品質が劣化しない温度となるまでモールド内を大気雰囲気としないことが重要となる。しかし、溶解工程に際し、消耗電極やモールド内に貯留する溶融金属(溶湯)から飛散したスプラッシュ(溶融金属の飛沫)が、モールドにおける蓋部材とのシール面に付着することがあり、該シール面にスプラッシュが付着したまま蓋部材によりモールドの上部開口を閉成しても密閉することができず、モールド内を所定の真空度に維持することができなくなって、鋳塊が酸化して品質が劣化する問題がある。また、蓋部材とモールドとはOリング等のシール材によって密閉するよう構成されるが、該シール材がスプラッシュに接触して焼損してしまうと、密閉度が低下して鋳塊の酸化を招く問題も指摘される。 After the completion of the melting step, if the ingot solidified in the mold is cooled to the atmosphere at a high temperature, it is oxidized and the quality deteriorates. Therefore, the inside of the mold is kept in the air until the temperature is such that the quality of the ingot does not deteriorate even by atmospheric cooling. It is important not to have an atmosphere. However, during the melting process, splashes (splashes of molten metal) scattered from the consumable electrode and the molten metal (molten metal) stored in the mold may adhere to the sealing surface with the lid member in the mold, and the sealing surface may adhere to the sealing surface. Even if the upper opening of the mold is closed by the lid member with the splash attached, it cannot be sealed, the inside of the mold cannot be maintained at a predetermined degree of vacuum, and the ingot is oxidized and the quality deteriorates. There is a problem to do. Further, the lid member and the mold are configured to be sealed by a sealing material such as an O-ring, but if the sealing material comes into contact with the splash and burns out, the degree of sealing is lowered and the ingot is oxidized. Problems are also pointed out.
すなわち本発明は、前述した従来技術に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、モールドを密閉して鋳塊の品質低下を防止することができる溶解鋳造装置を提供することを目的とする。 That is, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems inherent in the above-mentioned prior art, and has been proposed to preferably solve the above-mentioned problems, and melt casting capable of sealing the mold to prevent deterioration of the quality of the ingot. The purpose is to provide the device.
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項1の発明に係る溶解鋳造装置は、
開口部(16a)を有し、溶解された金属が貯留されるモールド(16)と、該モールド(16)の前記開口部(16a)を開閉可能な蓋部材(40)とを備え、該蓋部材(40)は、前記開口部(16a)を閉成した際に該開口部(16a)を囲むモールド(16)のシール面(16b)に当接するシール材(52)を有する溶解鋳造装置であって、
前記蓋部材(40)の内部に形成されたガス通路(54)と、
前記ガス通路(54)に連通すると共に前記蓋部材(40)の下面側で開口するよう該蓋部材(40)に形成されたガス噴射孔(54a)と、
前記ガス通路(54)に不活性ガスを供給するガス供給源(56)とを備え、
前記モールド(16)の開口部(16a)を蓋部材(40)で閉成する際に、前記ガス通路(54)に供給された不活性ガスを、前記シール材(52)がシール面(16b)に当接する前に該シール面(16b)に向けてガス噴射孔(54a)から噴射するよう構成したことを要旨とする。
請求項1の発明では、モールドにおける蓋部材とのシール面に付着したスプラッシュを、蓋部材から噴射する不活性ガスにより除去して、モールドを蓋部材によって密閉することができる。すなわち、モールド内が大気雰囲気となるのを防ぐことができ、鋳塊の品質が低下するのを防止し得る。また、シール材がスプラッシュに接触して焼損するのを防止して、密閉度が低下するのを防ぐことができる。
In order to overcome the above-mentioned problems and achieve the desired object, the melting and casting apparatus according to the invention of claim 1 is used.
The lid includes a mold (16) having an opening (16a) and storing molten metal, and a lid member (40) capable of opening and closing the opening (16a) of the mold (16). The member (40) is a melting and casting apparatus having a sealing material (52) that abuts on the sealing surface (16b) of the mold (16) surrounding the opening (16a) when the opening (16a) is closed. There,
A gas passage (54) formed inside the lid member (40) and
A gas injection hole (54a) formed in the lid member (40) so as to communicate with the gas passage (54) and open on the lower surface side of the lid member (40).
The gas passage (54) is provided with a gas supply source (56) for supplying an inert gas.
When the opening (16a) of the mold (16) is closed by the lid member (40), the sealing material (52) uses the inert gas supplied to the gas passage (54) to seal the surface (16b). ), The gist is that the gas is injected from the gas injection hole (54a) toward the sealing surface (16b).
In the invention of claim 1, the splash adhering to the sealing surface with the lid member in the mold can be removed by the inert gas injected from the lid member, and the mold can be sealed by the lid member. That is, it is possible to prevent the inside of the mold from becoming an atmospheric atmosphere, and it is possible to prevent the quality of the ingot from deteriorating. In addition, it is possible to prevent the sealing material from coming into contact with the splash and burning out, thereby preventing the degree of sealing from being lowered.
請求項2の発明は、前記ガス噴射孔(54a)は、前記蓋部材(40)の周方向に離間して複数設けられていることを要旨とする。
請求項2の発明では、複数のガス噴射孔から噴射される不活性ガスによって、シール面に付着するスプラッシュを効果的に除去することができる。
It is a gist of the invention of claim 2 that a plurality of the gas injection holes (54a) are provided apart from each other in the circumferential direction of the lid member (40).
In the invention of claim 2, the splash adhering to the sealing surface can be effectively removed by the inert gas injected from the plurality of gas injection holes.
請求項3の発明は、前記ガス噴射孔(54a)は、前記モールド(16)の開口部(16a)を蓋部材(40)で閉成した状態で、不活性ガスをモールド(16)内に噴射し得る位置に設けられ、
前記モールド(16)内を、前記ガス噴射孔(54a)から噴射する不活性ガスの雰囲気にして、溶解された金属が凝固した鋳塊を冷却し得るよう構成したことを要旨とする。
請求項3の発明では、モールド内を不活性ガス雰囲気として鋳塊を冷却することができ、鋳塊が酸化するのを防ぐことができる。
According to the third aspect of the present invention, the gas injection hole (54a) is a state in which the opening (16a) of the mold (16) is closed by the lid member (40), and the inert gas is placed in the mold (16). It is provided at a position where it can be sprayed.
The gist is that the inside of the mold (16) is made to have an atmosphere of an inert gas injected from the gas injection hole (54a) so that the ingot in which the molten metal is solidified can be cooled.
In the invention of claim 3, the ingot can be cooled by setting the inside of the mold as an inert gas atmosphere, and the ingot can be prevented from being oxidized.
請求項4の発明は、前記蓋部材(40)の内部に水経路(60)が形成されると共に、該水経路(60)と冷却水の供給源(62)とを冷却水が循環するよう構成され、
前記水経路(60)は、相互に連通する複数の室(66a,66b,66c,66d,66e,66f,66g)から構成されて、入口(60a)から導入された冷却水が複数の室(66a,66b,66c,66d,66e,66f,66g)を巡って出口(60b)から排出されることで、蓋部材(40)の全体を冷却し得るよう構成されたことを要旨とする。
請求項4の発明では、冷却水によって蓋部材を冷却することができ、鋳塊からの輻射熱によって蓋部材が熱変形するのを防いで、モールドの密閉度が低下する防止することができる。また、蓋部材に導入された冷却水は、蓋部材の全体を巡るように構成したので、冷却水による冷却が偏ることで蓋部材が部分的に熱変形するのを好適に防ぐことができる。
In the invention of claim 4, the water path (60) is formed inside the lid member (40), and the cooling water circulates between the water path (60) and the cooling water supply source (62). Configured
The water passage (60) is composed of a plurality of chambers (66a, 66b, 66c, 66d, 66e, 66f, 66g) communicating with each other, and the cooling water introduced from the inlet (60a) is composed of a plurality of chambers (66a, 66e, 66f, 66g). The gist is that the entire lid member (40) can be cooled by being discharged from the outlet (60b) around 66a, 66b, 66c, 66d, 66e, 66f, 66g).
In the invention of claim 4, the lid member can be cooled by the cooling water, the lid member can be prevented from being thermally deformed by the radiant heat from the ingot, and the degree of sealing of the mold can be prevented from being lowered. Further, since the cooling water introduced into the lid member is configured to go around the entire lid member, it is possible to suitably prevent the lid member from being partially thermally deformed due to uneven cooling by the cooling water.
本発明に係る溶解鋳造装置によれば、蓋部材によってモールドを密閉して鋳塊を冷却することができ、鋳塊の品質が低下するのを防ぐことができる。 According to the melt casting apparatus according to the present invention, the mold can be sealed by the lid member to cool the ingot, and the quality of the ingot can be prevented from deteriorating.
次に、本発明に係る溶解鋳造装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。実施例では、溶解鋳造装置として、真空アーク溶解法(VAR法)を用いて金属を溶解して鋳塊を製造する真空アーク溶解装置を例に挙げて説明する。 Next, the melt casting apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings with reference to suitable examples. In the embodiment, as the melting and casting apparatus, a vacuum arc melting apparatus for melting a metal and producing an ingot by using a vacuum arc melting method (VAR method) will be described as an example.
図1は、実施例に係る真空アーク溶解装置を示すものであって、真空アーク溶解装置は、上部チャンバ10と、溶解するチタンやチタン合金等の金属からなる消耗電極12を上部チャンバ10内に吊すと共に上下に移動する支持装置14と、溶解した消耗電極(溶湯)を貯留して鋳塊を得るためのモールド16を設置する複数(実施例では2つ)の設置部18,18を備える。上部チャンバ10は、上部が閉塞して下部が開放する筒状の容器であって、レール20に沿って移動可能な台車22に支持されて、2つの設置部18,18の何れか一方に設置されたモールド16の上方に移動可能に構成される。また、支持装置14は、上部チャンバ10の上部に気密シール24を介して上下に移動可能に吊設されたスティンガーロッド26と、台車22に設けられてスティンガーロッド26を上下に移動する昇降装置28とを備え、スティンガーロッド26の下部にスタブ30を介して消耗電極12が接続される。
FIG. 1 shows a vacuum arc melting device according to an embodiment, in which the vacuum arc melting device has an
前記各設置部18には上部が開放する下部チャンバ32が夫々設けられると共に、該下部チャンバ32は、図2に示す如く、排気管34および電磁制御弁36を介して真空ポンプ38に接続されて、上部チャンバ10と下部チャンバ32とを連通接続すると共に密閉した状態で、真空ポンプ38を作動することで、両チャンバ10,32内を真空雰囲気とし得るよう構成される。前記モールド16は、図1、図3に示す如く、上部が開放するよう構成されて、該モールド16の上部開口部(開口部)16aが下部チャンバ32内に位置する状態で、設置部18に着脱自在に設置される。すなわち、モールド16は、上部開口部16aを介して上下のチャンバ10,32と連通するように構成されており、真空ポンプ38を作動することでモールド16内を真空雰囲気とし得るようになっている。前記消耗電極12は、スティンガーロッド26および昇降装置28を介して、図示しない電源装置の−端子に接続されると共に、モールド16は、電源装置の+端子に接続される。そして、電源装置から消耗電極12とモールド16との間に所定電圧および所定電流を供給することで、消耗電極12とモールド16との間に発生するアークに伴うアーク熱によって消耗電極12を溶解し、モールド16内で溶解した消耗電極は、プールを形成し、周囲から順次冷却されて凝固し、所定の鋳塊が得られる。なお、スティンガーロッド26は、昇降装置28によって上下動し、消耗電極12とモールド16または該モールド16に貯留された溶湯との間に安定してアークが発生するように、消耗電極12とモールド16または溶湯との間隔を保つように構成される。
Each of the
図2、図3に示す如く、前記各設置部18に設置したモールド16の上部開口部16aを開閉可能な蓋部材40を備えた蓋装置42が設けられる。蓋装置42は、蓋部材40をモールド16の上部開口部16aの上方位置(図3の二点鎖線位置)と、該上方位置から側方に離間する退避位置(図2の左側の設置部18の実線位置)との間を移動する移動手段44と、蓋部材40を、モールド16の上方において上方位置と下方の閉成位置(図3の実線位置)との間を昇降動する昇降手段46とを備え、上方位置の蓋部材40を閉成位置まで下降することで、該蓋部材40によってモールド16の上部開口部16aを閉成するよう構成される。蓋部材40は、前記下部チャンバ32の内部において、前記退避位置、上方位置および閉成位置を移動するよう構成されて、前記上部チャンバ10と下部チャンバ32とを連通接続した状態で、モールド16を大気開放することなく上部開口部16aを閉成し得るようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
図6、図7に示す如く、前記モールド16の上部外周に、上方に向かうにつれて縮径するテーパ状のシール面16bが前記上部開口部16aを囲むように形成されて、該シール面16bにおいて前記蓋部材40でシールされるように構成される。また蓋部材40は、略円盤状に形成された本体48の下面に、下方に突出する環状の突出部50が設けられると共に、該突出部50における内周に、モールド16のシール面16bのテーパに対応するテーパ面50aが形成されている。また、突出部50のテーパ面50aに、全周に亘ってOリング等のシール材52が設けられている。そして、モールド16のシール面16bと、突出部50のテーパ面50aとを対向してモールド16に蓋部材40を近接することで、シール材52が、モールド16におけるシール面16bに全周に亘って当接して、モールド16を密閉し得るよう構成される。なお、シール材52がモールド16のシール面16bに当接した状態で、該シール材52の配設位置より内側のテーパ面50aとシール面16bとの間には隙間が形成されるように構成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, a tapered
図4、図6、図7に示す如く、前記蓋部材40における本体48の内部にガス通路54が形成されると共に、該本体48には、ガス通路54に連通して下面側で開口するガス噴射孔54aが形成される。ガス噴射孔54aは、本体48の周方向に一定間隔で離間して複数(実施例では10個)形成されると共に、該ガス噴射孔54aは、前記テーパ面50aに設けられたシール材52の配設位置より径方向の内側のテーパ面50aで開口している。具体的に、ガス噴射孔54aは、図6に示す如く、蓋部材40のテーパ面50aをモールド16のシール面16bに対して離間して対向する状態で、モールド16のシール面16bに対向し、かつ蓋部材40でモールド16の上部開口部16aを閉成した状態で、図7に示す如く、シール面16bとテーパ面50aとの間に隙間Sが形成される位置に設けられる。また、ガス通路54に、ガス供給管57および電磁制御弁58を介してアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスのガス供給源56が接続されている。ガス通路54は、ガス供給源56との接続口54bから径方向に延在する放射状に形成されており、各放射状通路の出口がガス噴射孔54aとなっており、ガス供給源56から供給される不活性ガスは、複数のガス噴射孔54aから下方に向けて噴射される。前記電磁制御弁58は、モールド16の上部開口部16aを蓋部材40で閉成する際に、前記シール材52がモールド16のシール面16bに当接する前に開放されて、該シール面16bに向けてガス噴射孔54aから不活性ガスが噴射するよう構成される。また電磁制御弁58は、蓋部材40を閉成位置から上方位置に移動してモールド16の上部開口部16aを開放する際に閉成されて、不活性ガスの噴射を停止する。
As shown in FIGS. 4, 6 and 7, a
図5、図6に示す如く、前記蓋部材40における本体48の内部には、前記ガス通路54より上側に、冷却水の循環用の水経路60が形成されている。水経路60における冷却水の入口60aに、冷却水の供給源である水供給源62が循環ポンプ64を介して接続されると共に、水経路60における冷却水の出口60bが水供給源62に接続されており、循環ポンプ64を作動することで、水供給源62と水経路60との間を冷却水が循環するよう構成される。循環ポンプ64は、真空アーク溶解装置の操業中は常に作動されて、蓋部材40の退避位置、上方位置および閉成位置の何れにおいても冷却水が循環するよう構成される。
As shown in FIGS. 5 and 6, a
前記水経路60は、図5に示す如く、相互に連通する複数の室66a,66b,66c,66d,66e,66f,66gから構成されて、その1つの室66aに前記入口60aが連通するよう形成されると共に、他の1つの室66gに前記出口60bが連通するよう形成される。実施例では、水経路60は7つの室66a,66b,66c,66d,66e,66f,66gで構成されており、入口60aが連通する第1室66aから出口60bが連通する第7室66gまでは、第1室66aに導入された冷却水は、第2室66b→第3室66c→第4室66d→第5室66e→第6室66f→第7室66gの順で流通して出口60bから水供給源62に戻るよう構成される。より具体的に、各室66a,66b,66c,66d,66e,66f,66gは、本体48の直径方向に延在して前記第1室66aと第7室66gとを直接連通しないように仕切る第1仕切材68と、該第1仕切材68に対して交差する方向に延在する複数の第2仕切材70とにより画成されると共に、第1室66aに入口60aから導入されれた冷却水が、蛇行しながら各室66b,66c,66d,66e,66fを順に流通して第7室66gに至るように各室66a,66b,66c,66d,66e,66f,66gの連通部が設定されて、入口60aから導入された冷却水が本体48(蓋部材40)の全体を巡った後に出口60bから排出されるよう構成される。
As shown in FIG. 5, the
図6に示す如く、前記蓋部材40における本体48の下面には、前記突出部50より径方向の内側に、下方に離間して遮熱板72が設けられ、蓋部材40でモールド16の上部開口16aを閉成した状態で、鋳塊からの輻射熱が本体48に直接作用するのを遮熱板72で防ぐよう構成される。
As shown in FIG. 6, on the lower surface of the
〔実施例の作用〕
次に、前述のように構成された実施例の真空アーク溶解装置の作用につき説明する。
[Action of Example]
Next, the operation of the vacuum arc melting device of the embodiment configured as described above will be described.
前記真空アーク溶解装置では、前記台車22を移動して上部チャンバ10を一方の下部チャンバ32の上方に位置付け、該上部チャンバ10と下部チャンバ32とを連通接続すると共に密閉したもとで、前記真空ポンプ38を作動して下部チャンバ32、上部チャンバ10およびモールド16の内部を真空雰囲気とする。前記電源装置から消耗電極12に所定の電圧および電流を供給することで、消耗電極12とモールド16または溶湯との間にアークが発生し、そのアーク熱によって消耗電極12が溶解し、モールド16に貯留された溶湯が徐々に凝固する。
In the vacuum arc melting device, the
下端から溶解する消耗電極12とモールド16または溶湯との間に適正なアークが発生するように、消耗電極12を前記昇降装置28により上下に移動し、全ての消耗電極12が溶解すると、電源装置を停止して溶解工程を終了する。
The
実施例の真空アーク溶解装置では、前記下部チャンバ32内を真空雰囲気に維持したまま、該下部チャンバ32内に位置する蓋部材40を、蓋装置42の移動手段44により退避位置から上方位置まで移動した後、該蓋部材40を昇降手段46により下降すると共に、前記電磁制御弁58を開放してガス供給源56からガス通路54に不活性ガスを供給する。すなわち、図6に示す如く、モールド16のシール面16bに対して蓋部材40のテーパ面50aが上方に離間した位置において、前記各ガス噴射孔54aから下方に向けて噴射される不活性ガスがモールド16のシール面16bに吹き付けられ、溶解工程において該シール面16bに付着したスプラッシュは吹き飛ばされて除去される。そして、昇降手段46により蓋部材40が閉成位置まで下降されると、蓋部材40のテーパ面50aに設けたシール材52は、スプラッシュが除去されたモールド16のシール面16bに当接されて、モールド16は密閉される(図7参照)。
In the vacuum arc melting device of the embodiment, the
ここで、前記ガス噴射孔54aから噴射される不活性ガスの噴射圧力を、例えば4.0〜5.0kg/cm2とした場合に、直径が670mmの蓋部材40における約650mmの円周上に直径が4.5mmのガス噴射孔54aを形成すると共に、周方向に隣り合うガス噴射孔54aの間隔が200mmであれば、ガス噴射孔54aからモールド16のシール面16bまでの高さが250mmの位置から不活性ガスの噴射を開始することで、該シール面16bに付着している全てのスプラッシュを除去し得ることが確認されている。
Here, when the injection pressure of the inert gas injected from the
前記ガス噴射孔54aは、図7に示す如く、蓋部材40の閉成位置においてモールド16のシール面16bで閉塞されないよう構成されているので、ガス供給源56からの不活性ガスの供給を継続することで、モールド16内は不活性ガス雰囲気となる。また、蓋部材40の水経路60には冷却水が循環し、該蓋部材40は冷却される。
As shown in FIG. 7, the
前記モールド16を蓋部材40で密閉した後、前記上部チャンバ10と下部チャンバ32との接続を解除し、前記スティンガーロッド26に新たな消耗電極12をスタブ30を介して接続する。そして、前記台車22を移動して上部チャンバ10を他方の設置部18に設置したモールド16に連通接続し、前述したと同様に上部チャンバ10、下部チャンバ32およびモールド16の内部を真空雰囲気に維持したもとで、新たな消耗電極12の溶解工程を行う。
After sealing the
実施例の真空アーク溶解装置は、モールド16のシール面16bに付着したスプラッシュを、蓋部材40のガス噴射孔54aから噴射する不活性ガスにより除去することができるので、モールド16を蓋部材40によって密閉することができる。すなわち、モールド16内で凝固する鋳塊の酸化を防止することができ、鋳塊の品質を向上することができる。また、蓋部材40の周方向に離間してガス噴射孔54aを複数設けたので、ガス噴射孔54aから噴射される不活性ガスによって、モールド16のシール面16bに付着するスプラッシュを効果的に除去することができる。更に、スプラッシュを除去する不活性ガスを利用して、モールド16内を不活性ガス雰囲気に維持して鋳塊を冷却するよう構成したので、該鋳塊の表面酸化をより抑制することができる。
In the vacuum arc melting device of the embodiment, the splash adhering to the
実施例の真空アーク溶解装置は、冷却水によって蓋部材40を冷却するよう構成したので、鋳塊からの輻射熱によって蓋部材40が熱変形するのを防いで、モールド16の高い密閉度を保つことができる。また、蓋部材40の水経路60を、入口60aから導入された冷却水が本体48(蓋部材40)の全体を巡るように流通して出口60bから排出されるよう構成したので、冷却水による冷却が偏ることで本体48(蓋部材40)が部分的に熱変形するのを好適に防ぐことができる。なお、実施例の真空アーク溶解装置は、下部チャンバ32の内部に位置する蓋部材40に常に冷却水を循環して冷却しているので、溶解工程における鋳塊や溶湯からの輻射熱によって蓋部材40が熱変形するのも抑制することができる。
Since the vacuum arc melting device of the embodiment is configured to cool the
更に、前記蓋部材40には、本体48の下面から離間して遮熱板72を設けたので、鋳塊からの輻射熱を遮熱板72により遮って本体48が熱変形するのをより好適に防ぐことができる。なお、遮熱板72は、モールド16を密閉する構成とは関係のない部材であるので、該遮熱板72が熱変形したとしてもモールド16の密閉度が低下することはない。また、遮熱板72は本体48に対して着脱が可能であり、該遮熱板72が熱変形した場合には遮熱板72のみを交換することで対応可能である。
Further, since the
〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
1. 実施例では、溶解鋳造装置として、金属からなる消耗電極とモールドまたは溶湯との間に発生したアークにより消耗電極を溶解する真空アーク溶解装置の場合で説明したが、金属が供給されるルツボを電気誘導によって加熱して溶解し、その溶湯をモールドに鋳込む真空誘導溶解装置であってもよい。真空誘導溶解装置では、真空雰囲気とし得る鋳造室にルツボとモールドとを設置し、鋳造室内において溶湯が鋳込まれたモールドの上部開口部を蓋部材で閉成するよう構成すれば、鋳造室を大気開放して新たな金属原料をルツボに供給しても、モールド内の鋳塊が酸化するのを防止することができる。また、ルツボからモールドへの溶湯の鋳込み工程においてモールドのシール面に付着したスプラッシュを、蓋部材から噴射する不活性ガスによって除去することができ、モールドを密閉することができる。
2. 実施例では、2つのモールドを用いて交互に鋳塊を製造するよう構成したが、1つのモールドを用い、該モールドを蓋部材で密閉すれば、鋳塊が大気冷却によっても品質低下しない温度に降温するまでの間に、上部チャンバに対する消耗電極のセット作業等を行うことができ、サイクルタイムを短縮することができる。
3. 蓋部材に形成されるガス噴射孔の数、直径や周方向の離間間隔等は実施例に限られるものではなく、蓋部材のサイズに応じて設定されるものであればよく、モールドのシール面の全周に不活性ガスを吹き付けてスプラッシュを全て除去可能な数、直径や間隔となっていればよい。
4. 蓋部材に形成される水経路を構成する室の数は7つに限られるものでなく、入口から導入された冷却水が出口から排出されるまでの間に、蓋部材の全体を効率的に冷却し得る数であればよい。
[Change example]
The present application is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and other configurations may be appropriately adopted.
1. 1. In the embodiment, the case of a vacuum arc melting device in which the consumable electrode is melted by an arc generated between the consumable electrode made of metal and the mold or the molten metal as the melting and casting device has been described. It may be a vacuum induction melting apparatus which heats and melts by induction and casts the molten metal into a mold. In the vacuum induction melting device, if a crucible and a mold are installed in a casting chamber that can create a vacuum atmosphere, and the upper opening of the mold in which the molten metal is cast is closed by a lid member in the casting chamber, the casting chamber can be formed. Even if the crucible is opened to the atmosphere and a new metal raw material is supplied to the crucible, it is possible to prevent the ingot in the mold from being oxidized. Further, the splash adhering to the sealing surface of the mold in the step of casting the molten metal from the crucible to the mold can be removed by the inert gas injected from the lid member, and the mold can be sealed.
2. In the embodiment, two molds are used to alternately produce ingots, but if one mold is used and the molds are sealed with a lid member, the ingots can be cooled to a temperature at which the quality does not deteriorate even by atmospheric cooling. Before the temperature is lowered, the consumable electrode can be set on the upper chamber, and the cycle time can be shortened.
3. 3. The number, diameter, circumferential spacing, etc. of the gas injection holes formed in the lid member are not limited to the examples, and may be set according to the size of the lid member, and the sealing surface of the mold may be used. It suffices if the number, diameter and interval are such that the inert gas can be sprayed all around the circumference to remove all the splashes.
4. The number of chambers forming the water path formed in the lid member is not limited to seven, and the entire lid member is efficiently used until the cooling water introduced from the inlet is discharged from the outlet. Any number may be used as long as it can be cooled.
16 モールド,16a 上部開口部(開口部),16b シール面,40 蓋部材
52 シール材,54 ガス通路,54a ガス噴射孔,56 ガス供給源
60 水経路,60a 入口,60b 出口,62 水供給源(供給源)
16 mold, 16a upper opening (opening), 16b sealing surface, 40
Claims (4)
前記蓋部材の内部に形成されたガス通路と、
前記ガス通路に連通すると共に前記蓋部材の下面側で開口するよう該蓋部材に形成されたガス噴射孔と、
前記ガス通路に不活性ガスを供給するガス供給源とを備え、
前記モールドの開口部を蓋部材で閉成する際に、前記ガス通路に供給された不活性ガスを、前記シール材がシール面に当接する前に該シール面に向けてガス噴射孔から噴射するよう構成した
ことを特徴とする溶解鋳造装置。 A mold having an opening and storing molten metal and a lid member capable of opening and closing the opening of the mold are provided, and the lid member has the opening when the opening is closed. A melt casting device having a sealing material that comes into contact with the sealing surface of the mold surrounding the mold.
A gas passage formed inside the lid member and
A gas injection hole formed in the lid member so as to communicate with the gas passage and open on the lower surface side of the lid member.
The gas passage is provided with a gas supply source for supplying an inert gas.
When the opening of the mold is closed by the lid member, the inert gas supplied to the gas passage is injected from the gas injection hole toward the sealing surface before the sealing material comes into contact with the sealing surface. A melt casting apparatus characterized in that it is configured as
前記モールド内を、前記ガス噴射孔から噴射する不活性ガスの雰囲気にして、溶解された金属が凝固した鋳塊を冷却し得るよう構成した請求項1または2記載の溶解鋳造装置。 The gas injection hole is provided at a position where the inert gas can be injected into the mold with the opening of the mold closed by the lid member.
The melting and casting apparatus according to claim 1 or 2, wherein the inside of the mold is made into an atmosphere of an inert gas injected from the gas injection hole so that the ingot in which the molten metal is solidified can be cooled.
前記水経路は、相互に連通する複数の室から構成されて、入口から導入された冷却水が複数の室を巡って出口から排出されることで、蓋部材の全体を冷却し得るよう構成された請求項1〜3の何れか一項に記載の溶解鋳造装置。 A water path is formed inside the lid member, and the cooling water is configured to circulate between the water path and the cooling water supply source.
The water path is composed of a plurality of chambers communicating with each other, and the cooling water introduced from the inlet is discharged from the outlet through the plurality of chambers so as to be able to cool the entire lid member. The melt casting apparatus according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
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