JP3206189B2 - コ−ルドウォ−ルルツボ炉により合金を溶製する凝固体反転溶解装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、後述するように特殊金
属として取扱われている金属と、それらの合金の溶解に
適した構造を有し、コ−ルドウォ−ル誘導溶解ルツボ炉
と呼ばれる溶解ルツボ炉に関し、特に組成の均一な合金
を得るためコ−ルドウォ−ル誘導溶解ルツボ炉内で凝固
させた凝固体を上下反転させて再溶解する操作を少なく
とも１回効率的に実施するのに適した凝固体反転溶解装
置に関する。通常特殊金属として取扱われているのは下
記の３種である。 １）半導体等の材料として知られる高純度の金属または
合金、 ２）チタンあるいはジルコニウム（Ｚｒ）など酸素、窒
素または炭素と反応し易いために高純度製品として溶成
するのが困難な反応性金属または合金、 ３）溶融温度が極めて高いＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂなど。

【０００２】

【従来の技術】前述した特殊金属やそれらの合金の溶解
には、従来は電子ビ−ム溶解炉、非消耗式ア−ク炉など
が使用されてきたが、それらの炉には前記の高純度の金
属または合金、溶成するのが困難な反応性金属または合
金などの特殊金属の溶解への適用に欠点が認められ、例
えば、電子ビ−ム溶解炉の場合では溶解雰囲気を１０^-3
Torr以下に制限する必要があり、そのため溶解の簡便性
の点から誘導加熱溶解法が一般に広く使用されている。
その中でも、前記の特殊金属の溶解に適した溶解法とし
て、水冷銅ルツボを使用するコ−ルドウォ−ル誘導溶解
法（コ−ルドクルシブル溶解法またはインダクション・
スカル溶解法と呼ばれる）が採用されるようになった。

【０００３】今日まで使用されているコールドウォール
誘導溶解ルツボ炉と呼ばれるルツボ炉は、一般的に図１
０の（Ａ）と（Ｂ）に示されるように、導電性と熱伝導
度がともに良好な金属、主として銅製で全体として底付
き中空円筒状で、該ルツボの側壁部または側壁の頂部か
ら底壁の一部までが、複数の狭いスリット２により円周
方向に複数個の短冊状のセグメント３に分割されたルツ
ボ本体１と、その外周に配置される誘導加熱コイル８と
から成り、セグメント３の内部１１が冷却水などの冷媒
により冷却される誘導溶解用の金属製ルツボ溶解炉であ
る。このコールドウォールルツボ炉による誘導加熱にお
いて装入された金属又は合金が溶解される状態の概略を
説明する。装入される金属又は母合金は、塊状、粒状、
板状、粉状、またはそれらが混合して配合された状態で
装入され、誘導加熱の開始に伴いこれらの装入物は、そ
の表面から溶融し始め底部に向かって流れ落ち、水冷ル
ツボの底部に至ると底壁に接する部分が凝固して図１０
（Ｃ）に示すように、皿状の浅いスカル５を形成して水
冷ルツボの底部に置かれた第２の容器のように機能し、
その上に装入物と個々の装入物から生じた少量の溶解金
属を支持して溶解を進行させる。

【０００４】溶解が進行して溶融物の量が増加すると前
述した図１０（Ａ）に示されているように、溶融物の液
面は上昇し、水冷ルツボのセグメント３の内周に接触す
る部分も、前述した皿状のスカルの外周から上方に向か
って立ち上がり鍋状のスカル５を構成し、溶湯が直接側
壁に固着したりスリット部に進入するのを防止し合金の
溶解を進行させる。さらに溶解が進行し装入物の全部が
溶解する状態になると、溶融物の液面はさらに上昇し、
いわゆる溶湯プ−ルを形成するようになるが、この時点
では誘導加熱コイルによる電磁誘導作用により、溶湯の
浴面が水冷セグメントの内壁から離れて図１０（Ａ）に
示されるように、中心部９ａが盛り上がり、周辺部が低
くなる凸曲面状となり側壁から離れるように挙動し、ス
リットにより電気的に絶縁された銅の水冷短冊状セグメ
ント３相互間が溶湯により短絡されるのを防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般的な耐火材料に代
わるものとして前述した銅が採用され、銅は電気と熱の
伝導率が高いため、ルツボ炉を構成する銅製の炉壁を水
などの冷却媒体により冷却して内部の溶湯よりもかなり
低い温度に保つことができる。このように構成されてい
るので、水冷却が不可能な従来の耐火材料製ルツボ炉の
ように、ルツボ自体が高温に達して反応性となり必然的
に被溶解金属と反応して化合物などを形成し溶湯を汚染
することはなく、溶解される物質はルツボ内に投入され
る被溶解材料だけなので、不純物の混入が回避された製
品が得られるので、単一金属の溶解では純度については
問題がない。しかし、前述したようにコールドウォール
ルツボ炉の水冷された底部と側壁に接する部分には必然
的にスカル５が発生するので、２種以上の金属元素の混
合体である合金では、溶解用材料の底付近のものは溶け
ることなしに溶解が終了するので、溶解している処は、
この底付近の１回も溶けない量だけ初装時の割合と違う
ことになり、凝固体として得られた合金の成分が配合さ
れた冷材としての平均組成とは相違したものになること
は避けられない。コールドウォールルツボ炉の特徴を利
用し、しかも所定の組成の合金を得る方法として、従来
は試行錯誤方式により合金を構成する成分の配合割合を
決める方法が行われていた。要約すると、溶解条件は同
一として、冷材としての配合割合を変化させた試験冷材
を複数種準備して試験溶解を行い、それにより適正な配
合割合を手探り式に見出すようにしていた。

【０００６】しかし、このような試行錯誤方式では多く
の試験回数を必要とし、合金の成分の変化に対し必要な
試験回数も予測できず非能率であることから、前述した
試行錯誤方式に代えて、ルツボ内で溶解した合金をその
ままルツボ内で凝固させスカルを伴ったままの状態の凝
固体としてルツボ外に取出し、この凝固体の上、下を反
転させ、スカルの部分を上にした状態でルツボ内に装入
し再溶解を行う方法が採用されるようになった。これに
より、前回の溶解でスカルとなった部分が次の溶解では
最後に熔融して溶湯中に溶け込み、得られた合金の成分
は配合された冷材の平均組成に近い方向に変化する。製
品としての合金の組成範囲に対する要求が厳しいほど、
反転、再溶解の反復回数を多くすれば、それだけ均一な
組成の合金が得られる。要約すれば、装入→溶解→ルツ
ボ内凝固→ルツボ外取出し→上下反転→装入→再溶解、
の工程を組成の均一性に対する要求に応じ所定の回数反
復することにより所望の合金を溶製することができる。

【０００７】このような反転、再溶解を反復する方式を
手動で実施していたが、コールドウォールルツボ炉を使
用して溶製する合金は元来真空又は減圧下で不活性ガス
雰囲気下で溶解し純度を保つ必要があるため、上下反転
溶解を特別の装置を使用することなく手作業で行う場合
には、一旦ルツボ内で凝固させた凝固体をルツボ外に取
出し反転させるために、真空又は減圧下で不活性ガス雰
囲気にされている真空容器内を大気圧に戻した状態で反
転し、次の溶解のためには、再度真空又は不活性ガス雰
囲気にするという操作を少なくとも１回必要とするため
極めて非能率で不経済であった。このような点から、真
空槽内を真空又は不活性ガス雰囲気に保ったまま、前述
した装入→溶解→ルツボ内凝固→ルツボ外取出し→上下
反転→装入→再溶解の工程を必要回数だけ反復して実施
可能な装置の開発が強く要望されていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】溶解された合金がルツボ
内で凝固した状態で、凝固体の取出し、反転、再溶解を
行う装置としては次の２種に大別される。 １）合金がルツボ内で凝固した後は、ルツボを保持する
炉体支持回動機構を、ルツボと一体にルツボの上部開口
が下になるように炉の前壁に対し前方又は後方１８０度
傾動して倒立させ、凝固体を下方に落下させ、凝固体が
落下してルツボが空になったらば、さらにルツボを保持
する炉体支持回動機構を逆方向に１８０度回動して、上
部開口が上になる正立された溶解位置まで戻されるルツ
ボと、このルツボの下方に配置されて、倒立反転された
ルツボの開口から落下する凝固体を受けた後は、前述の
ように正常の溶解位置まで戻されたルツボの上部開口よ
りも上の位置まで上昇され、反転された状態で保持され
ている凝固体をルツボの上部開口からルツボ内に再装入
する凝固体保持反転機構と、合金がルツボ内で凝固した
状態で、ルツボの上部開口の上に臨んで橋渡され、ルツ
ボと一体の炉体支持回動機構が１８０度回動して倒立さ
れるのに先立って、内部の合金凝固体がルツボ外に落下
するのを防止するとともに、合金凝固体がルツボ外に落
下し凝固体受具で挟まれ保持された後は、次の溶解終了
までに溶解位置にされたルツボの上に戻される凝固体落
下防止機構と、を組合わせた凝固体落下形式の溶解装置
と： ２）溶解された合金がルツボ内で凝固した状態で、ルツ
ボはそのままの正立状態に保たれ、底部の中心に凝固体
を上に押上げるロッドを挿入するための開口と、押上げ
ロッドとを有し、凝固体はルツボの上部開口より上方に
待機している凝固体受具の位置まで押上げられて、其処
で反転された凝固体を上部開口から受け入れて再溶解を
行うルツボと、ルツボの上部開口より上方に配置され
て、ルツボの上部開口から上方に押出される凝固体を受
けて、凝固体を上下反転させた後、ルツボの開口近くの
位置まで降下され、反転された凝固体をルツボの上部開
口からルツボ内に再装入する凝固体受具と、を組合わせ
た凝固体押上げ形式の溶解装置と、の２種の合金凝固体
反転再溶解装置により課題を解決した。

【０００９】

【作用】凝固体落下形式または凝固体押上げ形式のいず
れかによって、溶解を行って得られた合金凝固体は、本
発明の装置により反転され、ルツボの底部に生じたスカ
ルが反転されて上にされた状態で次の溶解が行われるの
で、このような反転溶解を反復するほど、一つの凝固体
内の合金成分が均一になる。

【００１０】

【実施例】図１は、コールドウォールルツボ炉での合金
溶製に使用される本発明の第１実施例としての、凝固体
落下形式の反転溶解装置の平面図であり、図２は、図１
のＡ−Ａ断面立面図である。水平断面が四角形の真空槽
２１は、図で右と左の側壁３３、３４と前壁（図で下）
３５と後壁３６との４つの周壁で囲まれ、その内部で前
壁３５と後壁３６のほぼ中間で右の側壁３４寄りの位置
にコールドウォールルツボ炉１０、炉体支持回動機構２
３、凝固体保持反転機構２４が収納されている。炉体支
持回動機構２３の自由端には、コールドウォールルツボ
炉１０が装着される支持台１５が取付けられ、その垂直
断面は逆さコの字状（図２）であり、図で真空槽２１の
右外側に配置された電動機Ｍ１により歯車５２，５３と
真空槽２１の右側壁カバー部３１を貫通する水平の回動
軸５４を介し１８０°回動可能にされている。他方（図
で左側）の側壁カバー部３４ａからは電源と貯水槽とに
接続された中空の水冷ケーブル５５がコールドウォール
ルツボ炉１０に加熱電流を、又図示しない別系統による
配水管がコールドウォールルツボ炉１０に冷却水を供給
する。ルツボ外に出された凝固体を保持する凝固体保持
反転機構２４は、図１では支持台１５の下側に鋏状の二
股保持具６１を有し、枢支軸６１ｃが垂直に立設され、
その軸心はコールドウォールルツボ炉１０の炉心を通り
回動軸５４に対し直角な平面内で、前壁３５に近い位置
にある。二股保持具６１は、図１に示すように、一方端
が枢支軸６１ｃに連結されて支点となり他方端が互いに
対向して開閉される１対のアーム６１ａ，６１ｂから成
り、その開閉される自由端部がコールドウォールルツボ
炉１０に向けられ、支点部は垂直方向に延在する枢支軸
６１ｃの周りに回転可能に枢支される。１対のアーム６
１ａ，６１ｂは、長ボルト６１ｄを介してピン６１’ｅ
を有するナット６１ｅを回転することにより鋏状に枢動
開閉されて、炉外に出された凝固体９を１対のアーム６
１ａ，６１ｂの先端の１対の当て金６１’ａと６１’ｂ
を介してクランプするようになっている。

【００１１】前記１対のアーム６１ａ，６１ｂを連結す
る長ボルト６１ｄの周りにはコイルばね６１ｉが備えら
れている。一方、枢支軸６１ｃには、図２に示すように
上方に延びるラック部６１’ｃを有し、コールドウォー
ルルツボ炉１０の内部上方にある図示しない保持箱内の
減速機付電動機Ｍ２に駆動される歯車６２と噛み合い、
その上部はラック部６１ｃの延長線上の真空槽２１の上
壁３２にある円筒状のカバー３２ａにより流体密に保護
される。真空槽の右側壁３３の前側壁３５に近い上下の
２ヶ所の位置には、床面に平行に真空槽２１の内方（図
で左方）に向かって延在し前記の凝固体保持反転機構２
４を真空槽２１の外部から操作する上下１対の操作レバ
ー６３，６３が設けられる。これらの操作レバー６３，
６３、右側壁３３の上、下の２位置に固定された１対の
シールドガイドブロック３３ａ及び右側壁３３と凝固体
保持反転機構２４の中間で前側壁３５に取付けられた上
下１対のガイドブロック６３ａ，６３ａとに保持され、
手動または電動で前後（図で左右）移動と回転運動をす
るようにされ、それぞれの内側先端部には２本の操作ピ
ンが操作レバー６３に直角に互いに平行に設けられ、二
股保持具６１の一方のアーム６１ａと係合するようにな
っている。二股保持具６１を開閉するための上下１対の
締付けレバー６４が、左側の側壁３４に固定された上下
のシールドガイドブロック６４ａに水平方向に保持さ
れ、内側端部のコの字形金具６４ｄを有し、その切込６
４’ａが前記の１対のアーム６１ａ、６１ｂを開閉する
ナット６１ｅのピン６１’ｅと係合するようになってい
る。

【００１２】凝固体を取出すため、ルツボを、その上部
開口が下方になるように回動すると、そのままでは回動
の途中で凝固体が自由落下してしまうので、落下防止棒
５７を使用して落下を防止する落下防止機構５０が装備
される。この落下防止棒５７は、ルツボの上部開口面に
平行に垂直に設けられた枢動軸５６の周りに水平に旋回
自在に取付けられ、その枢動軸５６は、支持台１５の凝
固体保持反転機構２４を取付けた前側とは反対の奥側
（図１で上側）に垂直に立てられている。右側壁３３
の、コールドウォールルツボ炉１０のルツボの上部開口
面より僅かに上の位置には、前記の落下防止棒５７を、
落下防止位置と非作動位置の間を水平に旋回させるため
の上下各１対の操作レバー５８が設けられ、その取付位
置は、図１ではコールドウォールルツボ炉１０よりも後
壁３６に近く、高さの点では、凝固体保持反転機構２４
を真空槽２１の外部から操作する前記の上下１対の操作
レバー６３の中間であり、上の操作レバー５８はルツボ
の上部開口面よりも僅かに高く、下の操作レバー５８は
ルツボの底面よりも高くしている。これら上下各１対の
操作レバー５８、右側壁３３の後側壁３６寄りに固定さ
れた上下１対のシールドガイドブロック３３ｂ，３３ｂ
と、後部側壁３６の右側壁３３から左に離れた中間位置
で水平にルツボの内方（図で下）に固定された上下１対
のガイドブロック５８ａに保持され、手動（又は電動）
で前後（図で左右）移動及び回転運動が可能に水平方向
に上下に設けられ、それぞれの内側先端には互いに平行
な２本のピン５８ｂが直角に設けられ前後（図で左右）
移動および回転運動の組合せにより、前記の落下防止棒
５７との係合、離脱の作動と、落下防止棒５７をルツボ
の上面まで前進させることと、前進位置から待避させる
こととの２種の作動を行う。

【００１３】次に上記第１実施例の装置の作動について
説明する。 １）コールドウォールルツボ炉１０のルツボの内壁に溶
湯が固着しないようにするため、電源からの出力電力を
少しづつ落としてＯＦＦとし、溶湯が凝固したら上方の
落下防止棒５７を操作する操作レバー５８を、図１の実
線の位置から２点鎖線の位置まで内方に押入れて、落下
防止棒５７を２点鎖線で示すように凝固体９の上に来る
ように回動させ、ルツボの上部開口に橋渡し、次に操作
レバー５８を回転してピン５８ｂを水平にして操作レバ
ー５８を落下防止棒５７との係合から解除するが、落下
防止棒５７は、ルツボの上部開口に橋渡しされた状態で
残す。 ２）電動機Ｍ１を駆動し、ルツボを炉体支持回動機構２
３の回動軸５４の周りに１８０°回転して、ルツボの上
部開口が真下になるように逆立ち状態とする。凝固体保
持反転機構６１の、互いに対向する当金６１’ａ，６
１’ｂの対面距離を凝固体９の直径より僅かに大きくし
た状態で、下の操作レバー６３を前記の操作レバー５８
の場合と同様に操作し、図１及び図２に示すように凝固
体９の真下に位置させる。 ３）次に、落下防止棒５７を操作する下の操作レバー５
８を前記の上の操作レバー５８の動作と逆に操作して、
落下防止棒５７をルツボの開口の位置から離脱させて凝
固体９を、図示しない鋳型に隣接する受台７０の上に重
力落下させる。凝固体９がルツボの内壁と部分的に係合
して落下しない場合は、再加熱により凝固体９を軟化さ
せ取出しを容易にする。 ４）左の側壁３４から内方に突出している上下１対の凝
固体締付けレバー６４を内方に押込んで、コの字金具６
４ａの切込６４’ａを二股保持具６１のアーム６１ａの
ナット６１ｅのピンと係合させて回転し、アーム６１
ａ，６１ｂの当金６１’ａ，６１’ｂの間に凝固体９を
挟み、再び下の操作レバー６３を操作して二股保持具６
１を枢支軸６１ｃの周りに反時計回りに回転し、支持台
５１の下の位置から斜左に外れた２点鎖線の位置に移動
し、凝固体９を挟んでいる二股保持具６１を、ほぼ真上
に位置しているルツボと支持台５１との干渉から避け
て、ルツボより上の位置まで上昇可能にする。

【００１４】５）電動機Ｍ１を駆動してルツボを正立位
置に戻す。 ６）減速機付電動機Ｍ２を駆動して歯車６２とラック部
６１’ｃとの係合により枢支軸６１ｃを点線の位置に上
昇させ上部操作レバー６３を操作して、二股保持具６１
を枢支軸６１ｃの周りに回転させて、挟まれている凝固
体９をルツボの上部開口の真上に位置させる。この状態
では、凝固体９はルツボ底部に生じたスカル５が上にな
っている。 ７）上の締付けレバー６４を操作し、ナット６１ｅを緩
め、凝固体９をルツボの中に落下させる。 ８）上部の操作レバー６３の操作により、二股保持具６
１を枢支軸６１ｃの周りに反時計周りに回転して、ルツ
ボの上から外れた位置に回動して、二股保持具６１を下
方へ移動可能にする。 ９）電源を起動して溶解を開始する。上記の操作で８）
と９）を逆にし、再溶解を開始した後で溶解作業の間に
二股保持具６１の回動と下方への移動を行うようにして
もよい。上記１）から９）の操作を所望の回数反復す
る。

【００１５】図３は、本発明の第２の実施例を示す平面
図であり、図４は図３の落下防止棒と凝固体保持反転機
構のＤ矢視側面図である。第１の実施例では落下防止棒
５７が軸の周りの旋回運動によりルツボの開口面の上に
臨んで落下を防止する構造であったのに対し、この実施
例では、落下防止棒１５７がルツボ開口面の直上を、ほ
ぼその直径に沿ってモ−タＭ４で駆動されて往復動する
ことにより開口面上に臨み、または退避するようにさ
れ、また第１実施例では凝固体保持反転機構２４の１対
の保持ア−ム６１ａ，６１ｂを、締付けまたは緩める操
作が、真空槽の左側壁から内方に突出する上下１対の操
作レバ−６４により操作されていたのに代え、モ−タ駆
動されるウォ−ム１０６とギア１６１ｅにより開閉され
るように自動化して、それぞれ上下１対が設けられてい
た落下防止棒操作レバ−５８と凝固体保持反転機構の１
対の保持ア−ム操作レバ−６４とを省略し、操作の省力
化と操作時間の短縮を可能にする。

【００１６】図５は発明の第３の実施例を示す平面図
で、図６は図５のＢ−Ｂに沿って見た断面側面図であ
り、図７は図５のＣ−Ｃに沿って見た部分拡大断面側面
図であり、図１から図４までに示した部材と同じ部材に
は同じ符号を付し、相違する点のみを説明する。第１と
第２の実施例は、凝固体が形成された後コールドウォー
ルルツボ炉１０’の炉体を反転し倒立させて、凝固体を
倒立させた状態で取出す炉体反転型の溶解装置である
が、この実施例は、ルツボの底壁の軸心部に垂直に貫通
穴が空けられ、この貫通穴に挿入された押出し軸によ
り、ルツボの内部で凝固している凝固体を上方に押上げ
二股保持具で挟んだ状態のままで凝固体を反転し、スカ
ル部が上になるように倒立させる形式の溶解装置であ
る。溶解の間は、コールドウォールルツボ炉１０’の底
壁１０’ａと支持台１５の両部材の中心を貫通する垂直
穴８０の下端開口からは、下部にラック部８１ａを有す
る押上げ軸８１が、その上端がルツボの底壁の内面と同
一平面になるように挿入されている。図６で、歯車８２
は保持ケース（図示せず）内で減速機付電動機Ｍ３に駆
動されラック部８１ａとねじ係合し、ルツボの真上には
対向して水平に開閉される１対のアーム７１ａ、７１ｂ
から成る鋏形の凝固体保持反転機構７１が備えられてい
る。この凝固体保持反転機構７１は、その１対のアーム
７１ａ、７１ｂがルツボの真上に配置された枢支軸７１
ｃに枢支される。この枢支軸７１ｃは、その軸方向長さ
が短い点で図１〜図４に示した第１、第２実施例の二股
保持具６１の枢支軸６１ｃと相違するが、それ以外はほ
ぼ同一である。ルツボから押上げられた凝固体は、鋏状
の１対のアーム７１ａ、７１ｂを閉じて保持され、後述
するように凝固体が上下反転された後、ルツボの開口の
直上まで降下され、次に凝固体はルツボの開口から再装
入されるが、このような操作に使用されるアーム開閉機
構について述べる。アーム開閉機構の操作レバー７３
は、凝固体保持反転機構７１の１対のアーム７１ａと７
１ｂを枢支軸７１ｃの周りに水平に開閉されるため、右
側壁３３から内方に突出してアーム７１ｂと係合して支
持する。凝固体保持反転機構７１が上下に移動する際に
は、操作レバー７３がアーム７１ｂとの係合から解除さ
れた後、右側壁に向かって後退する点では、第１実施例
の図１のレバー６３とほぼ同様であるが、常にルツボの
開口の上方に位置されるので、凝固体保持反転機構７１
全体を上下動させる際のルツボと支持台との干渉を避け
るため水平に旋回、揺動させる機能は必要でない。一
方、凝固体保持反転機構７１の１対のアーム７１ａ、７
１ｂを枢支軸７１ｃの周りに開閉させて、凝固体を挟ん
で締付け、又は締付けから解除する締付けレバー７４
は、第１実施例での図１の凝固体締付けレバー６４と同
様である。図７は、アーム７１ａ、７１ｂに保持されて
いる凝固体の上下を反転させる機構を示し、前記のアー
ム７１ａ、７１ｂをハンドル９０により、回転軸９１の
周りに垂直面に沿って２直角回転させ、凝固体を上下反
転させ、ルツボの底にあるスカルを上にするように作動
する。図６，図７において、真空槽２１の前壁３５には
シールガイド３５ａが固定されて、操作ハンドル９０の
回転軸９１を支持し、枢支軸７１ｃは、操作ハンドル９
０の回転軸９１に固定されたＬ形ブラケット９２に対し
回転軸９１の軸線に直角に、従って操作ハンドル９０と
平行になるように固定されている。この操作ハンドル９
０は、凝固体保持反転機構７１を回転軸９１の周りに前
壁３５に平行に垂直方向に回転させ凝固体を上下反転さ
せる。

【００１７】この第３実施例の装置の作動について以下
に説明する。 １）第１実施例の場合と同様に、溶湯が凝固したら、ル
ツボの上方に配置されている凝固体保持反転機構７１の
アーム７１ａ，７１ｂの先端の当金７１’ａ，７１’ｂ
の対面距離を凝固体９の直径よりも幾分大きくして、操
作レバー７３の操作により二股保持具６１をルツボの真
上に位置するように水平に回転させる。 ２）電動機Ｍ３を駆動して突上げ棒８１を上に送り凝固
体９を押上げ当金７１’ａと７１’ｂの間へ突き上げ、
締付けレバー７４を操作して、凝固体９をアーム７１ａ
と７１ｂの当金の間に強固に挟み保持する。 ３）ハンドル９０を操作して凝固体９を１８０°回転
し、電動機Ｍ３を駆動して突き上げ棒８１を下げ、締付
けバー７４を操作してナット７１ｅを緩めて凝固体９を
ルツボの中へ落下させる。 ４）操作レバー７３により凝固体保持反転機構７１をコ
ールドウォールルツボ炉１０’から遠ざける。 ５）電源を起動して溶解を開始する。上記の操作を所望
の回数繰り返す。

【００１８】図５〜図７に示した凝固体保持反転機構７
１のア−ム７１ａと７１ｂの開閉を電動機などを利用し
て省力化した第４の実施例の部分平面図を図８に、図８
のＥ矢視図を図９に示す。電動機Ｍ５を装着するための
ブラケット１０７が前記のＬ形ブラケット９２に溶接な
どで取付けられている以外は、前述した図３と図４に示
した構造とほぼ同一なので説明を省略する。

【００１９】

【発明の効果】溶製すべき合金の溶湯がルツボ内で凝固
した後、従来は真空又は不活性ガス雰囲気を破って大気
に戻し、人手によりルツボ内の凝固物を反転していた
が、本発明の装置により、真空槽を真空また不活性ガス
雰囲気のままに維持して凝固物を反転して再溶解できる
ので、操業時間が大幅に短縮され、真空又は不活性ガス
雰囲気が中断されないので酸化が防止され良品質の合金
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコールドウォールルツボ炉により
合金を溶製するための凝固体反転溶解装置の第１実施例
の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面正面図である。

【図３】本発明の凝固体反転溶解装置の第２実施例の平
面図である。

【図４】図３のＤ矢視立面図である。

【図５】本発明の凝固体反転溶解装置の第３実施例の平
面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂに沿って見た断面側面図である。

【図７】図５のＣ−Ｃに沿って見た部分拡大断面側面図
である。

【図８】本発明の凝固体反転溶解装置の第４実施例の平
面図である。

【図９】図８のＥ矢視側面図である。

【図１０】本図の（Ａ）は従来の従来の通常のコールド
ウォールルツボ炉の部分断面側面図で、（Ｂ）は同じく
平面図、（Ｃ）は溶解初期の内部状態を示す側断面図で
ある。

【符号の説明】

１０，１０’：コールドウォールルツボ炉 １５：支持台 ２１：真空槽 ２３：炉体支持回動機構 ２４：凝固体保持反転機構 ３２：上壁 ３３，３４：側壁 ３５：前壁 ３６：後壁 ５０：凝固体落下防止機構 ５６：枢動軸 ５７：凝固体落下防止棒 ５８：操作レバー ６１：二股保持具 ６１ａ，６１ｂ：アーム ６１ｃ：枢支軸 ６１’ａ，６１’ｂ：当て金 ６１ｄ，７１ｄ：長ボルト ６３，７３：操作レバー ６４，７４：凝固体締付けレバー ７１：凝固体保持反転機構 ８０：軸穴 ８１：押上げ軸 ８１ａ：ラック ９０：反転レバー ９１：回転軸

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空槽内に配置され、注湯などのための
   傾動が可能にされた支持台に装着されたコールドウォー
   ルルツボ炉により合金を溶製する際に、前記コールドウ
   ォールルツボ炉内で凝固させた凝固体を上下反転させて
   再溶解する方法を少なくとも１回効率的に実施する凝固
   体反転溶解装置であって： 前記支持台は、ルツボ内で凝固した凝固体を取出すため
   ルツボの上部開口を下にして上下逆転した倒立位置と、
   正常位置への回復とが可逆的に可能に垂直面に沿って１
   ８０度回動可能にされ； 前記の凝固体反転溶解装置は、さらに； 前記ルツボが倒立される回動の途中で凝固体が落下する
   のを防止するため、旋回又は往復動により前記ルツボの
   開口の上面に臨んで水平に橋渡されてルツボと一体に倒
   立され、倒立された状態でルツボの開口に臨む位置から
   退避して凝固体の自由落下による取出しを可能にし、凝
   固体が取出された後は揺動されて正常な溶解位置に戻さ
   れるルツボと一体に上方に戻される凝固体落下防止棒
   と、その作動を行う操作装置を含む凝固体落下防止機構
   と； 倒立された前記ルツボの開口の真下に位置して、ルツボ
   から排出された凝固体を受取って保持し、次に凝固体を
   保持したまま前記ルツボよりも上方に移動されるのに先
   立って、炉体を含む前記支持台との干渉を避ける位置に
   水平に移動された後、溶解位置に戻された前記ルツボよ
   りも上方でルツボの開口の真上まで上方に移動され、反
   転された凝固体を前記ルツボの開口からルツボ内に再装
   入するための凝固体保持反転機構と； を含んで成るコールドウォールルツボ炉の凝固体反転溶
   解装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の凝固体反転溶解装置にお
   いて： 前記凝固体落下防止機構（５０）は、 前記支持台（１５）の前記コールドウォールルツボ炉
   （１０）の炉体の近くに垂直に装着された枢動軸（５
   ６）に枢支され、ルツボの上部開口面上に平行に臨んで
   橋渡される位置と、前記の上部開口面から離れる位置と
   の間を往復する旋回移動が可能にされ、前記の橋渡され
   た位置に置かれたままルツボと一体に垂直面に沿って揺
   動され、反転されたルツボの開口面より下に位置した状
   態で、ルツボ開口面から離れる方向に旋回されて凝固体
   の落下を可能にし、凝固体を落下させた後はルツボと一
   体に上方に揺動され正立されたルツボの開口面より上方
   に戻される落下防止棒（５７）と、 前記ルツボの、溶解位置において正立された上の位置と
   反転された下の位置において、ルツボの開口面に対し前
   記落下防止棒を水平に旋回させる動作と、落下防止棒に
   対する着脱を所定の順序で可逆的に操作する操作装置と
   して、前記コールドウォールルツボ炉の溶解位置にある
   炉体の上部開口面に近い上の位置と、傾動され反転され
   た炉体の開口面に近い下の位置との２箇所において、前
   記真空槽の一方の側壁を流体密に貫通して軸支され、軸
   方向の往復移動と軸の周りの回転が可能にされ、一方端
   が前記落下防止棒の所定位置に設けられた作用点に着脱
   可能に係合され、他方端が真空槽より外方に突出して操
   作ハンドルとなる上下１対の落下防止棒操作レバー（５
   ８）とを含んで成り、 前記凝固体保持反転機構（２４）は、 前記真空槽（２１）の前壁（３５）と前記コールドウォ
   ールルツボ炉の中間に位置して真空槽の上壁（３２）に
   向かって垂直に立ち上がり下部にラックが切られた枢支
   軸（６１ｃ）と、一方端が前記枢支軸を共通の枢支軸と
   して軸支され、他方端が自由端として鋏状に開閉可能に
   され、それぞれの先端の内側に互いに対向して装着され
   凝固体を把持する当て金（６１’ａ、６１’ｂ）を有
   し、溶解位置にある前記ルツボの上部開口面よりも高い
   位置と、倒立された開口面よりも低い位置との２箇所の
   間を前記ラックにより上下に往復動される１対のアーム
   （６１ａ、６１ｂ）と、 これら１対のアームを開閉する長ボルト（６１ｄ）と、 を含んで成る二股保持具（６１）と、 前記１対のアームの一方に軸方向の往復動と軸の周りの
   回転が可能に着脱可能に連結され、前記１対のアームを
   前記支持台（１５）の上方または下方に臨む位置と、こ
   れらの位置から水平に退避する位置との間を旋回可能に
   操作する上、下１対の操作レバー（６３）と、 前記真空槽の前記の上、下操作レバーが取り付けられた
   側と反対の側壁から前記長ボルトに向かって突出して着
   脱可能に係合し、前記長ボルトを締付け又は緩めるピン
   を操作する上下１対の締付けレバー（６４）と； を含んでいることを特徴とするコールドウォールルツボ
   炉の凝固体反転溶解装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の凝固体反転溶解装置にお
   いて： 前記凝固体落下防止機構は、前記コールドウォールルツ
   ボ炉の炉体の上部開口面に対し、ルツボの上部開口面に
   平行に開口面上に臨んで橋渡される位置と、開口面から
   離れる位置との間を、コールドウォールルツボ炉の炉体
   に装着されたエアモータ、液圧シリンダまたは電動機に
   よりラック（１５８）を介して直線状に往復作動される
   ことを特徴とするコールドウォールルツボ炉の凝固体反
   転溶解装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の凝固体反転溶
   解装置において： 前記凝固体保持反転機構の前記１対のアーム（６１ａ、
   ６１ｂ）の締付けと締付けからの解放は、前記の枢支軸
   （６１ｃ）と長ボルトに装着されたモータにより駆動さ
   れるウォームとウォームギアとにより行われることを特
   徴とするコールドウォールルツボ炉の凝固体反転溶解装
   置。
5. 【請求項５】 真空槽内に配置され、注湯などのための
   傾動が可能にされた支持台に装着されたコールドウォー
   ルルツボ炉により合金を溶製するに際し、前記コールド
   ウォールルツボ炉内で凝固させた凝固体を上下反転させ
   て再溶解する方法を少なくとも１回効率的に実施する凝
   固体反転溶解装置であって： 前記のコールドウォールルツボ炉は、炉の底壁に垂直に
   軸心部を貫通する軸穴を有し； この軸穴に挿入され、上下に往復動可能にされコールド
   ウォールルツボ炉内の凝固体を押上げるとともに、反転
   された凝固体を受けてコールドウォールルツボ炉内に戻
   す押上げ軸と、 この押上げ軸を上下に往復動させる駆動部材とを有する
   凝固体押上げ機構と；前記真空槽内でルツボの上部開口
   より上方に配置され、前記凝固体押上げ機構の押上げ軸
   により押上げられた凝固体を受取把持し、凝固体の底に
   生じたスカルが上になるように反転させ、反転された凝
   固体を押上げ軸上に戻し、把持を緩めてルツボの上部開
   口から再装入させる凝固体保持反転機構と； を含んで成ることを特徴とする凝固体押上げ形式のコー
   ルドウォールルツボ炉の凝固体反転溶解装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の凝固体反転溶解装置に
   おいて、前記の凝固体保持反転機構は、 前記真空槽（２１）の前壁（３５）と前記コールドウォ
   ールルツボ炉（１０’）のルツボの中間に位置して真空
   槽の上壁（３２）に向かって垂直に立ち上がる枢支軸
   （７１ｃ）と、一方端が前記枢支軸を共通の枢支軸とし
   て軸支され、他方端が自由端として鋏状に開閉可能にさ
   れ、それぞれの先端の内側に互いに対向して装着され凝
   固体を把持する当て金（７１’ａ、７１’ｂ）を有し、
   前記ルツボの溶解位置にある上部開口面よりも高い位置
   に配置される１対のアーム（７１ａ、７１ｂ）と、 これら１対のアームを開閉する長ボルト（７１ｄ）と、 を含んで成る二股保持具（７１）と、 前記１対のアームの一方に連結される操作レバーとし
   て、その軸方向の往復動と軸の周りの回転が可能に着脱
   可能に連結され、前記１対のアームを前記枢支軸の周り
   に互いに開く方向と閉じる方向とに回動可能に操作する
   操作レバー（７３）と、 前記真空槽の前記操作レバーが取付けられた側と反対の
   側壁から前記長ボルトに向かって突出し、その軸方向の
   往復動と軸の周りの回転が可能に着脱可能に係合し前記
   長ボルトを締付け又は緩めるピンを操作する締付けレバ
   ー（７４）と；を含んで成り、前記操作レバーと締付け
   レバーとの操作によりルツボから押上げられた凝固体を
   保持して上下反転させ、反転された凝固体が前記押上げ
   軸上に戻されるようにされていることを特徴とするコー
   ルドウォールルツボ炉の凝固体反転溶解装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の凝固体反転溶解装置に
   おいて、 前記凝固体保持反転機構（７１）の前記１対のアーム
   （７１ａ、７１ｂ）の締付けと締付けからの解放は、前
   記の枢支軸（７１ｃ）と長ボルト（７１ｄ）に装着され
   たモータにより駆動されるウォーム（１０６）とウォー
   ムギア（１６１ｅ）とにより行われることを特徴とする
   コールドウォールルツボ炉の凝固体反転溶解装置。