JP3360212B2

JP3360212B2 - アーク溶解炉用炉床

Info

Publication number: JP3360212B2
Application number: JP36982399A
Authority: JP
Inventors: 嘉彦横山; 健児高木; 捷範菊地
Original assignee: Nissin Giken Co Ltd
Current assignee: Nissin Giken Co Ltd
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2002-12-24
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP2001183064A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアーク溶解炉用炉床
に関する。具体的には、溶解した材料である溶湯の注湯
速度・注湯流量を自在に制御することができ、さらに
は、溶湯のうち均一に溶解している部分のみを注湯する
ことが可能なアーク溶解炉用炉床を提供せんとするもの
である。

【０００２】

【従来の技術】鋳造用溶解炉には溶湯が溜まる炉床が用
いられるが、アーク溶解炉の炉床としては、ひしゃく型
の炉床が知られている。しかし、このひしゃく型の炉床
では、炉床を傾斜させてその上部開口から注湯する。そ
のため、溶湯表面に浮遊する酸化皮膜やごみなどの不純
物も注湯してしまい、良質の鋳造品・鋳造材が得難いと
いう問題点があった。そこで、注湯の際の不純物の混入
を防ぐため、不純物が漂遊しない炉床の底部より注湯す
る構成を用いたアーク溶解炉用炉床が、従来より提案さ
れている。

【０００３】図９は、そのような炉床の底部より注湯す
る従来例の構成を示すものである（従来例１）。ここ
で、図９（ａ）は、従来例１の構成を示す斜視図、図９
（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【０００４】図９（ａ）において、炉床６１は方形板状
に形成されており、素材には一般に銅が用いられる。そ
して、その上面中央部に、球冠状の凹部に形成された、
溶湯が溜まる溶湯溜部６２が設けられている。また、溶
湯溜部６２の底部中央に、溶湯を注湯するための、円孔
に穿った注湯口６３が、図９（ｂ）に示すように、炉床
６１の底面に貫通して設けられている。なお、炉床６１
の内部には、冷却用の水が流通するようになっている。

【０００５】図１０は、このような構成の炉床６１を用
いて得られる溶湯を、鋳型に注湯する場合の様子を示し
ている。ここで、溶湯Ｍは、粒状あるいはブロック状な
どの形態で炉床６１の溶湯溜部６２に収容された溶解対
象材料を溶解せしめて得られる。溶解は、炉床６１の上
方に配置された、図示されてはいない電極棒と炉床６１
との間に発生するアークの熱によって行われる。

【０００６】そこで、得られた溶湯Ｍは、溶湯溜部６２
底部の注湯口６３より下方に向けて落下し、炉床６１が
配設された溶解室と、鋳型１３１が置かれた鋳造室とを
仕切る仕切板１２１に設けられた円孔部１２２を介し
て、鋳型１３１に注入されて鋳込まれることになる。な
お、溶解時は、溶解室内には所定気圧のガス（例えば、
アルゴン・ガス）が充填され、鋳造室内は所定の真空度
に維持されているが、図１０では、説明を簡単にするた
め、気密性を確保するための部材の図示は省略した。

【０００７】図１１は、従来例１と同じく、炉床の底部
より注湯する手段を用いた他の従来例の構成を示すもの
である（従来例２）。ここにおける炉床７１が、図９に
示した従来例１の構成と異なるところは、第１に、図１
１（ａ）（斜視図）に示すように、溶湯溜部７３の底部
に注湯口６３（図９）を設けていないことである。第２
に、炉床７１が、縦断面方向において長手方向の一直線
の分割線Ｄに沿って２等分されて分割されていることで
ある。その他の構成は、図９に示した従来例１と同じで
ある。

【０００８】このように構成された炉床７１より注湯す
る場合は、図１２に示すように、炉床７１を構成する各
炉床半部７２−１，７２−２を、炉床７１の短辺方向に
おいてそれぞれ反対方向に所定距離移動せしめて分離さ
せる。各炉床半部７２−１，７２−２が分離すれば、そ
の間に間隙部が生じるので、この間隙部を介して溶湯溜
部７３に溜まった溶湯Ｍは注湯されることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示した従来例１によると、つぎのような解決すべき課題
がある。すなわち、炉床６１の溶湯溜部６２の底部に
は、アーク炎が充分に当たらないことから、溶湯溜部６
２の底部付近の温度はさほど高くならない。そのため、
溶湯溜部６２の底部付近の溶湯Ｍは、充分な流動性を得
ることができない。その結果、注湯口６３の径が小さい
と目詰まりを起こしてしまい、また、充分な流動性を得
るために大電流を用いるとすれば、炉床６１の溶損を招
き易いという課題である。

【００１０】他方、炉床６１の注湯口６３の目詰まりを
回避するために、注湯口６３の径を大きくすると、溶解
時に溶湯Ｍが注湯口６３から漏れたり、あるいは、溶解
対象材料が例えば粒状の形態である場合は、溶解をする
前に、溶解対象材料が注湯口６３を介して炉床６１より
排出されてしまうという問題点がある。

【００１１】また、溶湯Ｍとしての流動性は、溶解対象
材料によって異なる。したがって、溶湯Ｍの流動性に応
じて注湯口６３の径をそれぞれ設定するとすれば、異な
る径の注湯口６３を有する多くの炉床６１を用意しなけ
ればならず、コスト要因となる。しかも、溶湯Ｍの流動
性に対応した注湯口６３の径の設定自体も必ずしも容易
ではない。

【００１２】そのうえ、かりに注湯口６３の径をそれぞ
れ設定し得たとしても、溶解対象材料が異なる毎に、別
の炉床６１を配設し直さなければならないという煩わし
さを伴う。逆に、単一の炉床６１だけを用いるとすれ
ば、溶解対象材料が限定されてしまう。以上のような解
決すべき課題が、図９に示した従来例１にはあった。

【００１３】これに対して、図１１に示した従来例２に
よると、炉床７１は２等分されて、各炉床半部７２−
１，７２−２は分離可能となっている。したがって、各
炉床半部７２−１，７２−２が分離した際に生じる、ス
リット状の大きな間隙部を介して、溶湯Ｍが排出される
ので、図９に示した従来例１におけるような注湯口６３
の目詰まりといった問題は生じない。

【００１４】しかし、各炉床半部７２−１，７２−２の
間に大きな間隙部が生じるために、溶湯溜部７３に溜ま
った溶湯Ｍが急速に落下し、溶湯Ｍの注湯速度・注湯流
量を適度に制御することができない。その結果、例え
ば、立設された回転する銅製の扁平なロールの周面に、
注湯流量を抑制して溶湯Ｍを落下せしめ、ロールの回転
力によって溶湯Ｍを飛翔させて、リボン状の薄い金属箔
を生成しようとするような場合には、この従来例２によ
ることができない。

【００１５】このように、図１１に示した従来例２で
は、溶湯Ｍの注湯速度・注湯流量の制御を必要とする場
合には用いることができず、その用途が限定されてしま
うという未解決の課題があった。

【００１６】さらに、アーク溶解炉では、アークによる
加熱と、内部に水が流通する炉床６１，７１による冷却
とを同時に行っていることから、溶融合金の均一な溶解
が困難である。すなわち、溶融合金の内部で不均一な結
晶核が発生し、溶融合金の上部と底部とでは、組成的な
相違が必ず存在する。

【００１７】この不均一な結晶核の多くは、アーク炎に
より溶解した金属が、アーク炎から受けた電流を炉床６
１，７１に流すために生じた、溶解した金属が炉床６
１，７１に付着して凝結する部分（以下「コールド・ス
ポット」という）の近傍で発生する。その原因は、コー
ルド・スポットにおいて溶湯Ｍが急激に冷やされること
により、コールド・スポットから溶湯内部に向かって樹
枝状の結晶が急速に成長し、溶湯Ｍの対流によって枝の
部分が溶断されて、幹の部分からつぎつぎと遊離した結
晶核が形成されることにあるものと考えられる。

【００１８】しかし、コールド・スポットが溶湯溜部６
３，７３の底部にあると、遊離結晶核を含んだ溶湯Ｍを
注湯してしまい、良質の鋳造品・鋳造材を得ることがで
きないことになる。その点で、図９および図１１に示し
た各従来例１，２には、鋳造品・鋳造材の欠陥の原因と
なる遊離結晶核への対策が講じられていないという課題
がそれぞれあった。

【００１９】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために、本発明はなされたものである。そのため
に、本発明では、アーク溶解炉に用いる炉床を縦断面方
向において稲妻形状の分割線に沿って２等分し、これに
より形成された２つの炉床半部のうちの少なくとも一方
を分割線に沿って移動せしめるようにした。

【００２０】また、炉床の溶湯溜部における底部より高
い部位に、溶湯溜部の面壁よりは低い電気抵抗とするこ
とにより形成された、コールド・スポットを誘起するた
めのコールド・スポット誘起部を設けるようにもした。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の１つの実施の形態を図１
に示し説明する。ここで、図１（ａ）は本実施の形態に
おけるアーク溶解炉用炉床の斜視図、図１（ｂ）は平面
図である。

【００２２】図１（ａ）において、本発明によるアーク
溶解炉用炉床は、図１１に示した従来例２と同様、炉床
１１を縦断面方向において長手方向に沿って２等分する
という構成を用いている。しかし、その分割の態様は従
来例２とは異なっており、図１（ｂ）に示すように、分
割線Ｄは、一直線ではなく稲妻形状の屈折したものとな
っている。すなわち、炉床１１を２等分した各炉床半部
１２−１，１２−２どうしが接合する接合面は、相互に
組み合うように段差を形成している。

【００２３】このような構成の各炉床半部１２−１，１
２−２の接合面の所定部位には、図２（ａ）に示すよう
に、耐熱性のゴムを用いたＯリング１５−１が、接合面
１４−１に楕円状に形成された溝部に嵌め込まれて、気
密性を確保するようにしている。このＯリング１５−１
は、図２（ｂ）に示すように、各接合面１４−１，１４
−２より僅かに露出するように配設されている。炉床１
１の使用時は、各炉床半部１２−１，１２−２は、その
接合面１４−１，１４−２が密着するように押圧手段に
より押圧されて接合されるので、Ｏリング１５−１の露
出した部分は、他方の炉床半部１２−２の接合面１４−
２のフラットな部分に押圧されて、それが嵌め込まれて
いる溝部に押し込まれることになる。その他の構成は、
図１１に示した従来例２と同じである。なお、図２
（ａ）では、説明を簡単にするため、一方の炉床半部１
２−１についてのみ図示したが、他方の炉床半部１２−
２もその構成は同一である。

【００２４】つぎに、以上のように構成された炉床１１
（図１）を用いて注湯する方法について、図３により説
明する。炉床１１の溶湯溜部１３に収容された溶解対象
材料が、アークの熱により溶解して溶湯Ｍが得られたな
らば、図３（ａ）に示すように、一方の炉床半部１２−
１は固定したままの状態で、かつ、各炉床半部１２−
１，１２−２どうしの接合状態を維持しつつ、分割線Ｄ
に沿って他方の炉床半部１２−２を所定距離移動せしめ
る。

【００２５】すると、各炉床半部１２−１，１２−２の
各接合面１４−１，１４−２（図２（ｂ））は、それぞ
れ段差状に形成されているので、片方の炉床半部１２−
２が移動することにより、溶湯溜部１３の底部に間隙部
Ｓが生じる。この間隙部Ｓは、図３（ａ）のＡ−Ａ線に
沿う断面図である図３（ｂ）に示すように、各炉床半部
１２−１，１２−２の底面まで貫いて形成されるので、
この間隙部Ｓを注湯口として溶湯Ｍが下方に落下するこ
とになる。

【００２６】このような構成を用いるならば、溶湯Ｍの
流動性や鋳造品のサイズなどに応じて、可動の炉床半部
１２−２の移動距離を適宜設定し、したがって注湯口と
して機能する間隙部Ｓの大きさを適度に調整することに
より、溶湯Ｍの注湯速度・注湯流量を自在に制御するこ
とが可能となる。

【００２７】また、この間隙部Ｓは瞬時に形成されるこ
とから、一定の温度および粘性の溶湯Ｍを、定常流とし
て流すことができる。しかも、溶湯Ｍの湯流れの断面形
状は、対称性の良い方形状である。その結果、図１１に
示した従来例２のように用途が限定されることなく、様
々な用途に使用することができる炉床１１が実現される
ことになる。

【００２８】そのうえ、注湯口となる間隙部Ｓの真上を
アーク炎で強く加熱するので、粘性の高い溶湯Ｍであっ
ても、注湯をする際には、完全に高温で溶解されて、粘
性が低く湯流れ性の良好な溶湯Ｍとして鋳込まれること
になり、鋳造性を著しく向上させることが可能となる。

【００２９】ここで、注湯口としての間隙部Ｓから流れ
出る溶湯Ｍの流れについてみると、間隙部Ｓの平面形状
が一定であれば、溶湯Ｍの流速ｕは、間隙部Ｓ上下の圧
力差ΔＰに比例する。ｕ∝ΔＰ

【００３０】また、溶湯Ｍの流れを定常流であると仮定
して、液体の粘性をμ、間隙部Ｓの平面形状を円形とし
てその半径をｒ、内周壁の高さをΔｘとし、層流抵抗の
単純なモデルに基づいて考えることにより、溶湯Ｍの流
速ｕは、ｕ∝ΔＰｒ²／Δｘμ （1）と表される。

【００３１】（1）式から、溶湯Ｍの流速ｕは、間隙部
Ｓの平面形状の大きさに強く依存することが分かる。し
たがって、間隙部Ｓの平面形状の大きさを任意に設定す
ることで、溶湯Ｍの流れを自在に制御することが可能で
ある。

【００３２】他方、炉床１１内部には冷却用の水が流通
していることから、溶湯Ｍの熱が奪われて固化する可能
性がある。この点について、間隙部Ｓを無限に長い半径
ａの円孔であるとして、溶湯Ｍの熱の奪われ方について
みると、温度をＴ、半径方向の距離をｒ、時間をｔとす
れば、熱拡散方程式はつぎの通りとなる。

【数１】ここにおけるＫは、溶湯Ｍの熱拡散能である。

【００３３】（2）式の境界条件として、Ｔ＝Ｔ₀ （ただし、ｒ＝ａのとき）， ∂Ｔ／∂ｒ＝０（ただし、ｒ＝０のとき）が考えられ、初期条件として、Ｔ＝Ｔ_a（ｒ＜ａ）（ただし、ｔ＝０のとき）が考えられる。ここにおけるＴ_aは、溶湯Ｍの最初の温
度である。

【００３４】したがって、（2）式の解は、次式で表さ
れる。

【数２】ここにおけるＪ₀（x）とＪ₁（x）は０次と１次のベッセ
ル関数、α_aはＪ₀（x）＝０の時の正のルート成分であ
る。

【００３５】また、重要な因子としてτが挙げられる
が、これは、 τ＝Ｋｔａ^-2 となる。このτの値が0.03以下であれば、間隙部Ｓ内の
溶湯Ｍの温度低下は殆どなく、初期温度の５％以下に抑
えることができる（熱拡散方程式からここまでの説明
は、Y．Kubo and H．Igarashi，J．Appl．Phys．60
（1）pp．396−400，July 1986に依った）。このことか
ら、間隙部Ｓ内の温度低下についても、間隙部Ｓの平面
形状の大きさは、大きく影響していないことが分かる。
短時間（数秒）の溶湯Ｍの移動であれば、間隙部Ｓ内で
の溶湯Ｍの温度低下は殆どないと考えられる。

【００３６】なお、図３による以説明では、片方の炉床
半部１２−２のみを移動せしめる場合について述べた。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、双方の
炉床半部１２−１，１２−２を、それぞれ反対方向に移
動せしめる場合にも、本発明は適用され得るものであ
る。

【００３７】また、炉床１１を２等分する稲妻形状の分
割線Ｄは、図１（ｂ）に示したような直角に屈折したも
のに限定されるものではなく、その他にも、例えば、図
４（ａ）（平面図）に示すような鈍角に屈折した分割線
Ｄ、あるいは、図４（ｂ）に示すような緩やかなＳ字状
となるように屈曲した分割線Ｄであってもよい。さら
に、炉床１１の長手方向ではなく、短辺方向に沿って炉
床１１を２つに分割するようにしてもよく、対角線に沿
って分割するようにしてもよい。すなわち、分割線Ｄ
は、炉床１１の溶湯溜部１３の中心を通るものであれば
よい。

【００３８】さらに、炉床１１の溶湯溜部１３が、球冠
状の凹部である場合について説明したが、例えば円錐状
や角錐状の凹部である場合にも、本発明が適用され得る
ことは明らかであろう。

【００３９】図５は、本発明の他の実施の形態を示すも
のであり、以下では、図１に示した実施の形態と異なる
ところを説明する。

【００４０】図５（ａ）において、炉床２１の溶湯溜部
２３には、溶湯Ｍから炉床２１に電流を流すコールド・
スポットを誘起するためのリング状のコールド・スポッ
ト誘起部２４が設けられている。このコールド・スポッ
ト誘起部２４は、図５（ｂ）に示すように、断面が半円
状に形成され、溶湯溜部２３の底部よりは高い部位の面
壁に突設されている。

【００４１】また、炉床２１の素材として、ここでは銅
が用いられているが、溶湯溜部２３のコールド・スポッ
ト誘起部２４以外の面壁には、これへの溶湯Ｍの付着性
や濡れ性を悪くするために、図５（ａ）において平行斜
線で示すように、硬質クロムのメッキが施されている。
すなわち、溶湯溜部２３の面壁は、総体的にはクロムに
よりメッキされているが、部分的にコールド・スポット
誘起部２４のみは、炉床２１の素材である、クロムより
は電気抵抗率が低い銅によって形成されている。その他
の構成は、図１に示した実施の形態と同じである。

【００４２】以上のように構成された炉床２１を用いて
溶解対象材料を溶解するならば、コールド・スポット誘
起部２４の部分は、クロムによりメッキされた溶湯溜部
２３の面壁の部分よりは電気抵抗率が低いので、この部
分に溶湯Ｍを介して電流が流れることになる。

【００４３】コールド・スポット誘起部２４に電流が流
れれば、コールド・スポット誘起部２４の部位において
溶湯Ｍが急激に冷やされて、図６に示すように、コール
ド・スポット誘起部２４の近傍に遊離結晶核Ｃが発生す
ることになる。

【００４４】この遊離結晶核Ｃが発生した溶湯Ｍの部分
は粘性が高く、注湯する際は最後までコールド・スポッ
ト誘起部２４に粘り着いている。これに対して、溶湯溜
部２３の底部には遊離結晶核Ｃが発生しないので、片方
の炉床半部２２−２（図５）を移動せしめることにより
溶湯溜部２３の底部に生じる間隙部Ｓ（図３参照）を介
して、均一に溶解した溶湯Ｍのみを注湯することが可能
となる。

【００４５】すなわち、本発明によれば、遊離結晶核Ｃ
の発生を全く解消することは不可能ではあるが、これを
特定の部位に限局することは可能である。そして、遊離
結晶核Ｃが発生する部位したがってコールド・スポット
誘起部２４を設ける部位を、炉床２１の溶湯溜部２３の
底部よりは高い部位とするならば、均一に溶解した溶湯
Ｍのみを、溶湯溜部２３の底部より注湯することが可能
となり、良質の鋳造品・鋳造材が得られることになる。

【００４６】以上においては、コールド・スポット誘起
部２４が銅により形成され、それ以外の溶湯溜部２３の
面壁が硬質クロムによりメッキされている場合について
説明した。しかし、本発明は、これに限定されるもので
はなく、コールド・スポット誘起部２４を形成する素材
の電気抵抗率が、溶湯溜部２３の他の部分の面壁の電気
抵抗率よりも低い場合に、本発明は適用され得るもので
ある。

【００４７】また、図５では、コールド・スポット誘起
部２４として、断面が半円状のものを例に挙げて説明し
たが、本発明はこれに限られるものではなく、任意の断
面形状であってよい。また、炉床２１の溶湯溜部２３の
面壁にリングのように突設する場合を示したが、点線の
円となるように突設してもよい。その他にも、複数の任
意形状の突起部として円状にではなくランダムに配設す
るようにしてもよい。あるいは、溶湯溜部２３の面壁に
隆起した部分を全く設けず、該面壁に硬質クロムのメッ
キを施す場合に、部分的に非メッキ部分すなわち炉床２
１の素材である銅をそのまま露出させた部分（例えば、
図５のコールド・スポット誘起部２４のように溶湯溜部
２３の面壁を一周する環状の銅の部分）を設けて、これ
をコールド・スポット誘起部２４としてもよい。

【００４８】さらには、コールド・スポット誘起部２４
は、溶湯Ｍを介して電流を炉床２１に流すためのもので
あるから、溶湯溜部２３の面壁の特定の部分を、他の部
分よりは接触抵抗率が低くなる表面形状とすることによ
り、コールド・スポット誘起部２４を形成するようにし
てもよい。その場合、接触抵抗率が低い表面形状の部分
を、他の部分の素材よりは低い電気抵抗率の素材により
形成すると、一層電流が流れ易くなり、コールド・スポ
ット誘起部２４として奏する効果がより顕著となる。

【００４９】図７は、図１および図５に示した各炉床１
１，２１からの注湯に使用するノズルの構成を示す断面
図である。ここで、図７に示したノズルは、例えば、先
に述べた回転するロールの周面に溶湯Ｍを落下せしめ
て、リボン状の金属箔を生成する場合に、溶湯Ｍが排出
される位置とロールの周面との間の間隔を調整するため
に用いるものである。

【００５０】従来、アーク溶解炉では、回転するロール
の周面に溶湯Ｍを落下せしめて、リボン状の金属箔を生
成する場合、注湯用のノズルを用いることはなかった。
しかし、きれいな表面および形状の金属箔を生成するう
えで重要なことは、溶湯Ｍが排出される位置とロール周
面との間の間隔である。すなわち、金属箔の表面粗さと
厚さは、溶湯Ｍの粘性と、当該間隔によって決まる、落
下した溶湯Ｍのロール周面上での溜り工合である湯溜り
の形状に大きく依存する。したがって、この湯溜りの形
状を美しい水滴状にするためには、溶湯Ｍが排出される
位置とロール周面との間の間隔を適度なものに調整する
ことが必要となる。

【００５１】そのため、従来は、溶解対象材料に応じて
溶湯Ｍが排出される位置とロール周面との間の間隔を調
整する必要がある場合は、その都度炉床自体の構造が異
なるものに変え、その溶湯溜部から溶湯Ｍを徐々に落下
させていた。しかし、炉床を厚くした場合は、炉床内部
には冷却用の水が流通していることから、溶湯溜部内の
溶湯Ｍは冷えて固まってしまう。

【００５２】そこで、異なる炉床を使用するという煩雑
さを解消するとともに、溶湯Ｍの円滑な注湯が可能とな
るよう、同一の炉床を用いつつ、溶湯Ｍが排出される位
置とロール周面との間の間隔を調整し得る手段として案
出されたのが、図７に示したノズルである。

【００５３】図７において、ノズル３１は、ここでは高
純度の炭素を用いてキャップ状に形成され、下部の半球
状の部分が、袋ナット３７の閉口部に設けられた円孔部
より下方に突き出している。この半球状の部分の下端中
央に、直径が例えば０．５mmの円孔である注湯口３２が
設けられている。

【００５４】ノズル３１上部の円筒状の部分の外径は、
袋ナット３７の円孔部の径よりは若干大きく、袋ナット
３７の閉口部に掛止している。また、ノズル３１の円筒
状の部分の外周側には、円筒状のフランジ３３が、その
上部がノズル３１上端の周縁部に掛止するようにして嵌
合し、かつ、両者間の気密性を確保するためＯリング３
４が配設されている。

【００５５】他方、袋ナット３７は、ノズル３１を支え
るためのステイ４１の円筒部４３の外周側に螺合してい
る。したがって、袋ナット３７を回転せしめれば、ノズ
ル３１は上下方向において自在に移動することになる。

【００５６】ステイ４１は、方形板部の中央に円孔部４
２を有し、炉床１１（図１），２１（図５）との間の気
密性を確保するためＯリング４４が配設されている。ま
た、ステイ４１の円筒部４３の内周側にフランジ３３が
嵌合し、その間の気密性を確保するためＯリング３５が
配設されている。このフランジ３３と袋ナット３７の閉
口部との間には、シール目的でリング状のスペーサ３６
が置かれている。なお、ノズル３１を下方側に押圧する
ため、ステイ４１とフランジ３３との間に、圧縮に作用
する各コイルばね４５−１，４５−２が配置されてい
る。

【００５７】つぎに、以上のように構成されたノズル３
１の使用方法について、図８（部分断面図）を用いて説
明する。ここで、図８は、回転するロールの周面上に溶
湯Ｍを落下せしめて、リボン状の金属箔を生成する場合
を示している。

【００５８】図８において、溶解室と鋳造室とを仕切る
仕切板１０１の上に、平面形状がロ字状の絶縁台５１を
介して炉床１１は配置されている。炉床１１と絶縁台５
１との間および絶縁台５１と仕切板１０１との間には、
それぞれ気密性を確保するため各Ｏリング５２，５３が
配設されている。

【００５９】そして、固定されて移動することのない、
炉床１１の一方の炉床半部１２−１に、ノズル３１を支
えるステイ４１を、絶縁台５１の中空部を通してネジに
より固定する。したがって、ノズル３１とロール１１１
は、所定の位置関係に固定されることになる。そこで、
袋ナット３７を回転して、ノズル３１下端とロール１１
１の周面との間の間隔を適宜設定する。

【００６０】所望とする間隔が設定されたならば、炉床
１１の溶湯溜部１３内に収容された溶解対象材料を、ア
ークの熱により溶解せしめ、得られた溶湯Ｍをノズル３
１内に一気に落下させる。ノズル３１内に落下した溶湯
Ｍは、ガスを巻き込まないようガスの圧力により下方に
押圧されている。このとき、ノズル３１は炉床１１とは
異なり冷却されないので、ここに落下した溶湯Ｍは、充
分な流動性を維持している。

【００６１】そこで、ノズル３１内に落下した溶湯Ｍを
注湯口３２（図７）を介して、ロール１１１の周面上に
落下せしめる。ロール１１１の周面上に落下した溶湯Ｍ
は、ロール１１１の回転力により飛翔し、それが冷やさ
れてリボン状の金属箔が生成されることになる。

【００６２】なお、本実施の形態においては、ノズル３
１の素材として炭素を用いる場合について説明した。こ
れは、炭素が耐熱性および耐蝕性に優れ、溶湯の付着性
や溶湯との反応も殆どなく長時間使用し得ることを考慮
したものであるが、溶解対象材料に応じて適宜の素材を
ノズルに用いるようにしてよい。

【００６３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるならば、アーク溶解炉に用いる炉床を、縦断面方
向において稲妻形状の分割線に沿って２等分するように
したので、この分割線に沿って一方または双方の炉床半
部を移動せしめれば、炉床の溶湯溜部の底部に、注湯口
としての機能を果たす間隙部が生ずる。その結果、炉床
半部の移動距離を適宜変えるだけで、生ずる間隙部の大
きさを自在に設定することができるので、溶湯の注湯速
度・注湯流量の制御が簡易な構成により実現されること
になる。

【００６４】また、溶解時は炉床の底部は閉じており、
従来例１におけるような溶解時における溶湯の漏れとい
ったこともないので、溶解対象材料の流動性いかんを問
わず用いることができる。すなわち、適用対象となる材
料が限定されないという利点がある。

【００６５】しかも、注湯口となる間隙部の真上からア
ーク炎により強く加熱するので、粘性の高い溶湯であっ
ても、これを鋳込むときには、粘性の低い湯流れ性の良
好な溶湯として注湯されるため、鋳造性が著しく向上す
る。

【００６６】さらに、溶湯溜部の底部よりは高い部位
に、コールド・スポット誘起部を設けるようにしたの
で、均一溶解にとって障害要素となる遊離結晶核を、溶
湯溜部の底部ではない部位に集めることができる。した
がって、溶湯のうち均一に溶解している部分のみを溶湯
溜部の底部より注湯することができるので、良質の鋳造
品・鋳造材が得られることになる。

【００６７】そのうえ、炉床に取り付けて使用する、上
下方向において自在に移動可能な注湯用のノズルを実現
したので、溶湯の注湯口と注湯をするロールなどの部材
との間の間隔を、溶解対象材料に応じて任意に調整する
ことができる。のみならず、溶湯が冷えて固化する可能
性のある炉床より注湯するものではないことから、溶湯
の充分な流動性を確保することができ、円滑な注湯が可
能となる。したがって、本発明によりもたらされる効果
は、実用上極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態を示す構成図であ
る。

【図２】図１に示した各炉床半部の構成を示す構成図で
ある。

【図３】図１に示した炉床を用いて注湯する方法を説明
するための説明図である。

【図４】図１に示した各炉床半部の接合線の他の例を示
す構成図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す構成図である。

【図６】図５に示したコールド・スポット誘起部の近傍
に発生する遊離結晶核を説明するための説明図である。

【図７】図１および図５に示した各炉床からの注湯に使
用するノズルの構成を示す断面図である。

【図８】図７に示したノズルの使用方法を説明するため
の説明図である。

【図９】従来例１の構成を示す構成図である。

【図１０】図１０に示した炉床からの注湯の様子を説明
するための説明図である。

【図１１】従来例２の構成を示す構成図である。

【図１２】図１１に示した炉床からの注湯方法を説明す
るための説明図である。

【符号の説明】

１１，１１Ｂ，１１Ｃ炉床１２−１，１２−２炉床半部１３溶湯溜部１４−１，１４−２接合面１５−１，１５−２Ｏリング２１炉床２２−１，２２−２炉床半部２３溶湯溜部２４コールド・スポット誘起部３１ノズル３２注湯口３３フランジ３４，３５Ｏリング３６スペーサ３７袋ナット４１ステイ４２円孔部４３円筒部４４Ｏリング４５コイルばね５１絶縁台５２，５３Ｏリング６１炉床６２溶湯溜部６３注湯口７１炉床７２−１，７２−２炉床半部７３溶湯溜部１０１仕切板１０２円孔部１１１ロール１２１仕切板１２２円孔部１３１鋳型Ｃ遊離結晶核Ｄ分割線Ｍ溶湯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F27B 3/14 F27B 3/06 F27D 1/00 F27D 1/04 F27D 3/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炉床（１１，２１）を縦断面方向におい
て稲妻形状の分割線（Ｄ）に沿って２等分して形成され
た２つの炉床半部（１２−１，１２−２，２２−１，２
２−２）のうちの少なくとも一方が前記分割線に沿って
移動可能であるアーク溶解炉用炉床。
【請求項２】前記炉床の溶湯溜部（１３，２３）にお
ける底部より高い部位に、前記溶湯溜部の面壁よりは低
い電気抵抗とすることにより形成された、コールド・ス
ポットを誘起するためのコールド・スポット誘起部（２
４）が設けられたものである請求項１記載のアーク溶解
炉用炉床。
【請求項３】溶湯（Ｍ）を注湯するための注湯口（３
２）を有する、上下方向において移動可能なノズル（３
１）が前記炉床の下方に配置されたものである請求項１
または２記載のアーク溶解炉用炉床。