JP5479491B2

JP5479491B2 - 真空溶解鋳造装置

Info

Publication number: JP5479491B2
Application number: JP2011544188A
Authority: JP
Inventors: 聡内藤
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: JPWO2011067910A1; CN102665962A; WO2011067910A1

Description

本発明は、金属材料を溶解してストリップキャスト法により鋳造物を形成する真空溶解鋳造装置に関する。

従来、この種の真空溶解鋳造装置として、真空排気管と気体導入管とが接続された密閉容器内に、溶解炉と冷却ロールとを収納し、溶解炉から出湯される溶湯を冷却ロールにストリップキャストして一次冷却することにより薄帯状の鋳造物を形成するものは知られている。また、このような真空溶解鋳造装置において、密閉容器内に、冷却ロールで形成された鋳造物を受け入れて二次冷却する回転ドラムを収納したものも知られている（例えば、特許文献１参照）。尚、回転ドラムは、その外周面に当接する支持ローラで密閉容器内に回転自在に支持されている。

ところで、真空溶解鋳造装置では、溶解炉に投入した金属材料を溶解する際、先ず、密閉容器内を真空にして、金属材料に含まれる水分等のガス化する成分を脱気する。その後、金属材料がある程度溶解したところで、密閉容器内に気体導入管から不活性ガス等の気体を導入して密閉容器の内圧を上昇させ、溶解炉内の金属材料の蒸散を抑制するようにしている。

然し、金属材料の蒸散を完全に防止することはできず、密閉容器内に、蒸散した金属材料が凝固して生ずる粉塵が次第に溜まる。そして、気体導入管から気体を導入したときに、粉塵が舞い上がって支持ローラの配置部に到達し、支持ローラが粉塵雰囲気に晒される。これが繰り返されることで、支持ローラの耐久性が低下し、短期間で支持ローラが円滑に回転しなくなる。そのため、支持ローラを頻繁に交換することが必要になり、生産性の向上を図る上で問題になっている。

特開２００６−１９２４６６号公報

本発明は、以上の点に鑑み、支持ローラの交換頻度を低減できるようにした生産性に優れた真空溶解鋳造装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、真空排気管と気体導入管とが接続された密閉容器内に、溶解炉と、溶解炉から出湯される溶湯を一次冷却して鋳造物を形成する冷却ロールと、冷却ロールで形成された鋳造物を受け入れて二次冷却する回転ドラムとが収納された真空溶解鋳造装置であって、回転ドラムは、その外周面に当接する支持ローラで密閉容器内に回転自在に支持されるものにおいて、支持ローラが配置された密閉容器内のローラ配置空間を溶解炉が配置された密閉容器内の主要空間から仕切る仕切り部が設けられ、仕切り部に、ローラ配置空間と主要空間とを連通する通気路が形成され、密閉容器に、主要空間に連通するように真空排気管が接続され、ローラ配置空間に連通するように気体導入管が接続されることを特徴とする。

本発明によれば、真空排気管を介して密閉容器内を真空排気する際、ローラ配置空間の気体が仕切り部に形成した通気路を介して主要空間に吸引され、また、気体導入管を介して密閉容器内に気体を導入する際、気体がローラ配置空間と通気路とを介して主要空間に流れる。このように、真空引き時と気体導入時の何れにおいても、ローラ配置空間から通気路を介して主要空間に向かう気流を生ずるため、主要空間に溜まった粉塵が真空引き時や気体導入時に舞い上がっても、ローラ配置空間への粉塵の侵入が阻止される。従って、支持ローラが粉塵雰囲気に晒されることを有効に防止でき、支持ローラの寿命が伸びて、その交換頻度が低減され、生産性の向上を図ることができる。

また、本発明において、仕切り部は、支持ローラが当接する部分よりも主要空間寄りの回転ドラムの外周面の部分に固定される第１仕切り板と、密閉容器の内壁面に、第１仕切り板に対向するように固定される第２仕切り板とで構成され、第１仕切り板と第２仕切り板との間の隙間で前記通気路が形成されることが望ましい。これによれば、また、真空排気や気体導入が完了して気流が生じない状態でも、第１と第２の両仕切り板が障害物となって、ローラ配置空間への粉塵の侵入が抑制され、支持ローラが粉塵雰囲気に晒されることをより効果的に防止できる。

本発明の実施形態の真空溶解鋳造装置の断面図。図１の真空溶解鋳造装置の仕切り部の拡大断面図。他の実施形態の仕切り部の拡大断面図。

図１を参照して、１は真空溶解鋳造装置の構成要素である密閉容器を示している。この密閉容器１は、縦型筒状の主容器部１１と、主容器部１１の下部前面に連設した横型筒状の副容器部１２とで構成されている。主容器部１１の上端には、開閉自在な蓋体１３が設けられている。また、主容器部１１内には、溶解炉２と、タンデッシュ３と、冷却ロール４とが収納され、副容器部１２内には、回転ドラム５が収納されている。

溶解炉２は、その前面上端部において主容器部１１内に立設した支柱２１に軸支され、シリンダ２２によって、図１に実線で示す上向き姿勢から図１に仮想線で示す前下がりの傾斜姿勢に傾動されようになっている。そして、蓋体１３を開いた状態で上向き姿勢の溶解炉２内に金属材料を投入した後、蓋体１３を閉じ、溶解炉２内で金属材料を誘導加熱して溶解する。金属材料の溶解が完了すると、溶解炉２を傾斜姿勢に傾動させて、溶解炉２内の溶湯をタンデッシュ３に出湯する。

タンデッシュ３は、セラミック製の箱形状のものであり、その底面部のノズル３１に設けた横長のスリットから溶湯を冷却ロール４に定量的にストリップキャストする。冷却ロール４は、３０〜１０００ｒｐｍの回転速度で回転するものであり、その外周面が内部から水冷されるようになっている。冷却ロール４にストリップキャストされた溶湯は、冷却ロール４の外周面で一次冷却されて凝固し、薄帯状の鋳造物となって冷却ロール４から剥離する。そして、鋳造物は、前下がりに傾斜する樋４１を介して回転ドラム５内に投入され、回転ドラム５内で二次冷却される。

回転ドラム５は、副容器部１２内に水平姿勢で収納されている。そして、副容器部１２内に、回転ドラム５の外周面の下半部の前後２箇所に当接する複数の支持ローラ５１を配置し、これら支持ローラ５１により回転ドラム５を前後方向の水平軸線回りに回転自在に支持している。また、回転ドラム５の前側（図１で右側）の閉塞端に突設した回転軸５２を副容器部１２の前端壁に設けた回転シール部５３を介して外部に突出させ、回転軸５２を外置きのモータ５４にベルト５５を介して連結して、モータ５４により回転ドラム５を正逆転させるようにしている。

回転ドラム５の内周面には、螺旋状の突条５６が設けられている。そして、回転ドラム５を正転させたとき、鋳造物が突条５６によって回転ドラム５の後側（図１で左側）の開口端から閉塞端側に送られ、回転ドラム５を逆転させたとき、鋳造物が回転ドラム５の開口端側に送られて、開口端から主容器部１１の底面に垂設した排出管１４に鋳造物が落下するようにしている。尚、排出管１４に落下した鋳造物は、図示省略したが、排出管側と大気圧側とに夫々遮断弁を備えた封止室を介して大気圧下の回収容器に収納される。

ここで、密閉容器１には、図示省略した真空ポンプに連なる真空排気管６と、不活性ガス等の気体供給源に連なる気体導入管７とが接続されている。そして、溶解炉２に投入した金属材料を溶解する際、先ず、真空排気管６を介しての排気で密閉容器１内を真空にして、金属材料に含まれる水分等のガス化する成分を脱気し、その後、金属材料がある程度溶解したところで、密閉容器１内に気体導入管７から不活性ガス等の気体を導入して密閉容器１の内圧を上昇させ、溶解炉２内の金属材料の蒸散を抑制するようにしている。

然し、金属材料の蒸散を完全に防止することはできず、密閉容器１内に、蒸散した金属材料が凝固して生ずる粉塵が次第に溜まり、気体導入管７から気体を導入したときに、粉塵が舞い上がる。そして、粉塵が支持ローラ５１の配置部に到達して、支持ローラ５１が粉塵雰囲気に晒されることが繰り返されると、支持ローラ５１の耐久性が低下し、短期間で支持ローラ５１が円滑に回転しなくなる。

そこで、本実施形態では、支持ローラ５１が配置された密閉容器１内のローラ配置空間１ａ（回転ドラム５の外周面と副容器部１２の内壁面との間の空間）を溶解炉２が配置された密閉容器１内の主要空間１ｂ（主容器部１１内の空間）から仕切る仕切り部８を設けている。仕切り部８には、ローラ配置空間１ａと主要空間１ｂとを連通する通気路８３が形成されている。そして、真空排気管６を、主要空間１ｂに連通するように、主容器部１１に接続し、気体導入管７を、ローラ配置空間１ａに連通するように、副容器部１２に接続している。

ここで、仕切り部８は、後側の支持ローラ５１が当接する部分よりも後方（主要空間１ｂ寄り）の回転ドラム５の外周面の部分に固定される、外径が副容器部１２の内径より僅かに小径の環状の第１仕切り板８１と、副容器部１２の内壁面に、第１仕切り板８１に対向するように固定される、内径が回転ドラム５の外径より僅かに大径の環状の第２仕切り板８２とで構成されている。そして、図２に明示する如く、第１仕切り板８１と第２仕切り板８２との間の隙間で通気路８３が形成されるようにしている。

以上の構成によれば、真空排気管６を介して密閉容器１内を真空排気する際、ローラ配置空間１ａの気体が仕切り部８に形成した通気路８３を介して主要空間１ｂに吸引され、また、気体導入管７を介して密閉容器１内に気体を導入する際、気体がローラ配置空間１ａと通気路８３とを介して主要空間１ｂに流れる。このように、真空引き時と気体導入時の何れにおいても、ローラ配置空間１ａから通気路８３を介して主要空間１ｂに向かう気流を生ずるため、主要空間１ｂに溜まった粉塵が真空引き時や気体導入時に舞い上がっても、ローラ配置空間１ａへの粉塵の侵入が阻止される。

また、真空排気や気体導入が完了して気流が生じない状態でも、第１と第２の両仕切り板８１，８２が障害物となって、ローラ配置空間１ａへの粉塵の侵入が抑制される。従って、支持ローラ５１が粉塵雰囲気に晒されることを効果的に防止でき、支持ローラ５１の寿命が伸びる。そのため、支持ローラ５１の交換頻度が低減され、生産性の向上を図ることができる。因みに、支持ローラ５１の交換頻度は、仕切り部８を省略して、真空排気管６と気体導入管７とを共に主容器部１１に接続したもの（上記従来例のもの）で３カ月に１度であったのが、本実施形態では２年間に１度と大幅に低減された。

尚、上記実施形態では、仕切り部８を構成する第１仕切り板８１と第２仕切り板８２とを各１枚設けているが、第１と第２の各仕切り板８１，８２を複数枚設けて、これら仕切り板８１，８２間に迷路状の通気路８３が形成されるようにしてもよい。これによれば、気流が生じていない状態でのローラ配置空間１ａへの粉塵の侵入をより効果的に防止できる。

また、図３に示す如く、第１仕切り板８１を屈曲させると共に、第２仕切り板８２を第１仕切り板８１の屈曲部８１ａの内側に入り込むように屈曲させ、第１仕切り板８１の屈曲部８１ａと第２仕切り板８２の屈曲部８２ａとの間に通気路８３が形成されるようにしてもよい。

１…密閉容器、１ａ…ローラ配置空間、１ｂ…主要空間、２…溶解炉、４…冷却ロール、５…回転ドラム、５１…支持ローラ、６…真空排気管、７…気体導入管、８…仕切り部、８１…第１仕切り板、８２…第２仕切り板、８３…通気路。

Claims

真空排気管と気体導入管とが接続された密閉容器内に、溶解炉と、溶解炉から出湯される溶湯を一次冷却して鋳造物を形成する冷却ロールと、冷却ロールで形成された鋳造物を受け入れて二次冷却する回転ドラムとが収納された真空溶解鋳造装置であって、
密閉容器は、溶解炉及び冷却ロールが収納された主容器部と、主容器部に連設して回転ドラムが収納された筒状の副容器部とで構成され、回転ドラムは、その外周面に当接する支持ローラで副容器部内に回転自在に支持されるものにおいて、
支持ローラが当接する部分よりも主容器部寄りの回転ドラムの外周面と副容器部の内壁面との間に、支持ローラが配置された回転ドラムの外周面と副容器部の内壁面との間の空間であるローラ配置空間を溶解炉が配置された主容器部内の空間である主要空間から仕切る仕切り部が設けられ、仕切り部に、ローラ配置空間と主要空間とを連通する通気路が形成され、
主容器部に、主要空間に連通するように真空排気管が接続され、副容器部に、ローラ配置空間に連通するように気体導入管が接続されることを特徴とする真空溶解鋳造装置。
前記仕切り部は、前記支持ローラが当接する部分よりも前記主容器部寄りの前記回転ドラムの外周面の部分に固定される第１仕切り板と、前記副容器部の内壁面に、第１仕切り板の板厚方向に対向するように固定される第２仕切り板とで構成され、第１仕切り板と第２仕切り板との間の隙間で前記通気路が形成されることを特徴とする請求項１記載の真空溶解鋳造装置。