JP7110763B2

JP7110763B2 - 鋳造装置

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Publication number: JP7110763B2
Application number: JP2018124510A
Authority: JP
Inventors: 一義筑後; 亮佑内藤; 佳樹加藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP2020001074A

Description

本開示は、鋳造装置に係り、特に、方向性凝固鋳造用の鋳造装置に関する。

精密鋳造は、金属溶湯を鋳型に注湯して凝固させることによりタービンブレード等の複雑形状の鋳造品を鋳造する製造技術である。航空機用や発電用のタービンに用いられるタービンブレード等は、複雑形状の精密部品であると共に、高温強度が要求される。このためタービンブレード等は、一方向凝固鋳造や単結晶鋳造等の方向性凝固鋳造により製造されている。このような方向性凝固鋳造を行う鋳造装置は、通常、複数の鋳型を配置して鋳造するように構成されている（特許文献１参照）。

特開２００２－１４４０１９号公報

ところで、方向性凝固鋳造用の鋳造装置は、鋳型の取り付け個数を最大化等するために、複数の鋳型を円筒状に配置して鋳造するように構成されている。そして、鋳造装置は、円筒状に配置した複数の鋳型の内周側からではなく、外周側から加熱するように構成されている。このため、鋳型の温度分布は、鋳型の外周側と内周側とで不均一になり易くなる。この結果、鋳型に充填された金属溶湯の温度分布も不均一になり、鋳造品の結晶方位や結晶粒サイズ等の結晶組織を制御できない可能性がある。

そこで本開示の目的は、鋳型の温度分布をより均一にすることが可能な方向性凝固鋳造用の鋳造装置を提供することである。

本開示に係る鋳造装置は、方向性凝固鋳造用の鋳造装置であって、真空容器と、前記真空容器内に設けられ、複数の鋳型が円筒状に配置された鋳型ユニットが収容され、前記鋳型ユニットを加熱する加熱室と、前記加熱室の外周側に円筒状に設けられ、前記鋳型ユニットを挿入可能に形成されており、前記鋳型ユニットを外周側から加熱する外周側加熱部と、前記加熱室の内周側に円筒状に設けられ、前記鋳型ユニットに挿入可能に形成されており、前記鋳型ユニットを内周側から加熱する内周側加熱部と、前記鋳型ユニットを載置し、昇降可能に形成され、前記鋳型ユニットを前記加熱室に出し入れする鋳型支持台と、を備えることを特徴とする。

本開示に係る鋳造装置において、前記内周側加熱部は、前記外周側加熱部と別体で形成されており、前記内周側加熱部の下端側を支持し、昇降可能に形成され、前記内周側加熱部を前記加熱室に出し入れする内周側加熱部支持体を備えていてもよい。

本開示に係る鋳造装置において、前記内周側加熱部支持体は、冷却媒体が流れる冷却流路を有していてもよい。

本開示に係る鋳造装置は、前記真空容器内に設けられ、前記加熱室が収容され、前記鋳型に金属溶湯を注湯して鋳込む溶解鋳造室と、前記真空容器内に設けられ、前記溶解鋳造室の下方に隣接して配置され、前記溶解鋳造室と開閉可能に連結しており、前記鋳型ユニットを収容する鋳型室と、前記真空容器内に設けられ、前記鋳型室の下方に隣接して配置され、前記鋳型室と開閉可能に連結しており、前記内周側加熱部を収容する内周側加熱部収容室と、を備えていてもよい。

本開示に係る鋳造装置において、前記内周側加熱部は、前記外周側加熱部と一体で形成されていてもよい。

本開示に係る鋳造装置において、前記内周側加熱部は、前記外周側加熱部と別体で形成されており、前記内周側加熱部の下端側を保持する内周側加熱部保持体を備え、前記内周側加熱部保持体は、吊り下げて支持されていてもよい。

本開示に係る鋳造装置において、前記内周側加熱部保持体は、冷却媒体が流れる冷却流路を有していてもよい。

上記構成によれば、鋳型ユニットの外周側だけでなく、内周側からも加熱することができるので、鋳型の温度分布をより均一にすることが可能となる。

本開示の第１実施形態において、方向性凝固鋳造用の鋳造装置の構成を示す図である。本開示の第１実施形態において、鋳型ユニットを加熱室に収容した状態を示す図である。本開示の第１実施形態において、金属溶湯の注湯を説明するための図である。本開示の第１実施形態において、鋳型ユニットの引抜きを説明するための図である。本開示の第１実施形態において、鋳型ユニットを加熱室から取り出した状態を示す図である。本開示の第２実施形態において、方向性凝固鋳造用の鋳造装置の構成を示す図である。本開示の第３実施形態において、方向性凝固鋳造用の鋳造装置の構成を示す図である。本開示の第４実施形態において、方向性凝固鋳造用の鋳造装置の構成を示す図である。

［第１実施形態］
以下に本開示の第１実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、方向性凝固鋳造用の鋳造装置１０の構成を示す図である。鋳造装置１０は、Ｎｉ基合金等の一方向凝固鋳造や単結晶鋳造等の方向性凝固鋳造を行うための方向性凝固鋳造用の鋳造装置である。また、図１において、Ｘは水平方向を示しており、Ｙは鉛直方向を示している（以下の図も同じ）。

鋳造装置１０は、金属溶湯の酸化等を抑制するために、真空容器１２を備えている。真空容器１２は、排気ポンプ（図示せず）と接続されており、真空引き可能に構成されている。真空容器１２は、真空容器１２内をアルゴンガス等の不活性ガスで置換するために、不活性ガスを充填したガスボンベ等と接続されていてもよい。

鋳造装置１０は、複数の鋳型３が円筒状に配置された鋳型ユニット１が収容され、鋳型ユニット１を加熱する加熱室１４を備えている。まず、鋳型ユニット１について説明する。鋳型ユニット１は、複数の鋳型３を備えている。複数の鋳型３は、鋳型３の取り付け個数を最大化等するために円筒状に配置されている。より詳細には、複数の鋳型３は、鋳型ユニット１の中心に対して放射状に配置されている。鋳型３は、例えば、航空機用や発電用のタービンに用いられるタービン翼等を鋳造する鋳型で構成されている。鋳型ユニット１の上端側には、各鋳型３の内部と連通している円環状の湯道５が設けられている。湯道５には、金属溶湯を注湯するための湯口７が設けられている。鋳型ユニット１は、金属溶湯の漏れを抑制するために、複数の鋳型３と、湯道５と、湯口７とが、一体で形成されているとよい。鋳型３、湯道５及び湯口７は、金属材料やセラミックス材料等で形成することができる。

加熱室１４は、真空容器１２内に設けられており、鋳型ユニット１を加熱する加熱空間で形成されている。加熱室１４は、鋳型ユニット１を収容可能に形成されている。加熱室１４は、円環状の加熱空間で構成されている。

外周側加熱部１６は、真空容器１２内に設けられており、加熱室１４の外周側に配置されている。外周側加熱部１６は、鋳型ユニット１を外周側から加熱する機能を有している。外周側加熱部１６は、円筒状に設けられており、鋳型ユニット１を挿入可能に形成されている。外周側加熱部１６は、カーボン材等で形成することができる。外周側加熱部１６は、誘導加熱コイルや抵抗加熱ヒータ等の発熱体を有している。外周側加熱部１６は、一体で形成されていてもよいし、分割して形成されていてもよい。

外周側加熱部１６の下端側には、外周側加熱部１６を支持する外周側加熱部支持体１８が設けられている。外周側加熱部支持体１８は、円環状等に形成されている。外周側加熱部支持体１８には、水や空気等の冷却媒体を循環させて冷却するための冷却流路が形成されているとよい。外周側加熱部支持体１８は、銅合金やステンレス鋼等で形成されているとよい。外周側加熱部支持体１８は、真空容器１２と連結部材２０で連結して固定することができる。連結部材２０は、水平方向（Ｘ方向）に設けられているとよい。これにより鋳型ユニット１を加熱室１４から引抜いた後において、例えば、鋳型ユニット１を水平方向（Ｘ方向）へ移動させて取り出すときに、鋳型ユニット１と連結部材２０との干渉を抑制することができる。外周側加熱部１６と、外周側加熱部支持体１８との間には、円環状等に断熱材で形成された外周側断熱板２２が設けられているとよい。

内周側加熱部２４は、真空容器１２内に設けられており、加熱室１４の内周側に配置されている。内周側加熱部２４は、鋳型ユニット１を内周側から加熱する機能を有している。鋳造装置１０は、鋳型ユニット１を外周側だけでなく内周側からも加熱することができるので、鋳型３の温度分布をより均一にすることができる。これにより、鋳型３に充填された金属溶湯の温度分布もより均一になるので、鋳造品の結晶方位や結晶粒サイズ等の結晶組織を精度良く制御することができる。

内周側加熱部２４は、外周側加熱部１６と別体で形成されている。内周側加熱部２４は、円筒状に設けられており、鋳型ユニット１に挿入可能に形成されている。より詳細には、内周側加熱部２４は、円筒状の鋳型ユニット１の円筒内に挿入可能に形成されている。内周側加熱部２４は、外周側加熱部１６及び鋳型ユニット１と同心円状に形成されているとよい。内周側加熱部２４は、カーボン材等で形成することができる。内周側加熱部２４がカーボン材で形成されている場合には、外周側加熱部１６から輻射加熱されたときに黒体として作用するので、内周側加熱部２４からも輻射加熱することができる。これにより内周側加熱部２４に別途の発熱体を設ける必要がない。なお、内周側加熱部２４は、誘導加熱コイルや抵抗加熱ヒータ等の発熱体を有していてもよい。内周側加熱部２４は、一体で形成されていてもよいし、分割して形成されていてもよい。

内周側加熱部２４の下端側には、内周側加熱部２４を支持する内周側加熱部支持体２６が設けられている。内周側加熱部支持体２６は、昇降可能に形成されており、内周側加熱部２４を支持すると共に、内周側加熱部２４を加熱室１４に出し入れする機能を有している。内周側加熱部支持体２６は、有底円筒状や円板状等に形成することが可能である。内周側加熱部支持体２６が有底円筒状に形成されている場合には、鋳込み中に下方からの輻射冷却を抑制することができる。内周側加熱部支持体２６は、内周側加熱部２４と同心円状に形成することができる。

内周側加熱部支持体２６は、鉛直方向（Ｙ方向）に昇降可能に形成されている。より詳細には、内周側加熱部支持体２６は、内周側加熱部支持体２６の下端側に昇降軸２８が設けられている。昇降軸２８は、鉛直方向（Ｙ方向）に延びて設けられており、昇降装置（図示せず）に接続されている。これにより、内周側加熱部支持体２６は、鉛直方向（Ｙ方向）に昇降可能となるので、内周側加熱部２４を加熱室１４へ出し入れすることができる。内周側加熱部支持体２６及び昇降軸２８には、水や空気等の冷却媒体を循環させて冷却するための冷却流路が形成されているとよい。内周側加熱部支持体２６を有底円筒状とすることにより、冷却流路を簡易に形成することができる。内周側加熱部支持体２６及び昇降軸２８は、銅合金やステンレス鋼等で形成されているとよい。また、内周側加熱部２４と、内周側加熱部支持体２６との間には、円環状等に断熱材で形成される内周側断熱板３０が設けられているとよい。

鋳造装置１０は、鋳型ユニット１を載置する鋳型支持台３２を備えている。鋳型支持台３２は、昇降可能に形成されており、鋳型ユニット１を支持すると共に、鋳型ユニット１を加熱室１４に出し入れする機能を有している。鋳型支持台３２は、円環状に形成されており、鋳型ユニット１を載置可能に構成されている。鋳型支持台３２は、外周側加熱部１６、内周側加熱部２４及び鋳型ユニット１と、同心円状に形成されているとよい。

鋳型支持台３２は、鉛直方向（Ｙ方向）に昇降可能に形成されている。より詳細には、鋳型支持台３２の下端側には、少なくとも１つの昇降軸３４が設けられている。鋳型支持台３２には、複数の昇降軸３４が設けられているとよい。なお、図１では、鋳型支持台３２には、２つの昇降軸３４が設けられている。昇降軸３４は、鉛直方向（Ｙ方向）に延びて設けられており、昇降装置（図示せず）に接続されている。これにより、鋳型支持台３２は、鉛直方向（Ｙ方向）に昇降可能となるので、鋳型ユニット１を加熱室１４へ出し入れすることができる。鋳型支持台３２及び昇降軸３４には、水や空気等の冷却媒体を循環させて冷却するための冷却流路が形成されているとよい。鋳型支持台３２及び昇降軸３４は、銅合金やステンレス鋼等で形成されているとよい。

加熱室１４の上側には、天井板３６が設けられているとよい。天井板３６は、加熱室１４を保温する機能を有している。天井板３６は、カーボン材等で形成することができる。天井板３６は、外周側加熱部１６及び内周側加熱部２４の上端に設けられている。天井板３６は、外周側加熱部１６と一体として形成されていてもよいし、別体として形成されていてもよい。天井板３６は、内周側加熱部２４と別体で形成されている。天井板３６は、鋳型ユニット１の湯口７と対応する位置に、金属溶湯を湯口７に注湯するための溶湯注入穴３８が設けられている。溶湯注入穴３８は、蓋（図示せず）によって開閉可能に構成されるようにしてもよい。

鋳造装置１０は、外周側加熱部１６または内周側加熱部２４の発熱体への通電、昇降装置や排気ポンプの作動等を制御する制御部（図示せず）を有しているとよい。制御部は、一般的なマイクロコンピュータ等で構成することが可能である。

次に、鋳造装置１０を用いて方向性凝固鋳造を行う場合について説明する。

まず、真空容器１２を大気開放する。鋳型ユニット１を真空容器１２に入れ、鋳型ユニット１を鋳型支持台３２に載置する。真空容器１２内を真空引きして真空雰囲気にする。なお、真空容器１２を真空雰囲気にした後、アルゴンガス等の不活性ガスで置換して不活性雰囲気としてもよい。鋳型ユニット１を載置した鋳型支持台３２を鉛直方向（Ｙ方向）に上昇させて、鋳型ユニット１を加熱室１４に挿入する。内周側加熱部支持体２６を鉛直方向（Ｙ方向）に上昇させて、内周側加熱部２４を鋳型ユニット１に挿入すると共に、内周側加熱部２４を加熱室１４の内周側に配置する。

図２は、鋳型ユニット１を加熱室１４に収容した状態を示す図である。外周側加熱部１６及び内周側加熱部２４により、鋳型ユニット１を加熱する。鋳型ユニット１は、外周側だけでなく、内周側からも加熱されるので、鋳型３の温度分布をより均一にすることができる。鋳型３が所定温度に到達した後に、溶湯注入穴３８が開放されて、湯口７から金属溶湯が注湯される。図３は、金属溶湯の注湯を説明するための図である。金属溶湯は、湯口７から湯道５を通って、各鋳型３に充填される。金属溶湯を注湯している間についても、外周側加熱部１６及び内周側加熱部２４により、鋳型ユニット１が加熱される。鋳型ユニット１は、外周側だけでなく、内周側からも加熱されるので、鋳型３に充填された金属溶湯の温度分布をより均一にすることができる。

各鋳型３への鋳込みが完了した後に、鋳型支持台３２を徐々に鉛直方向（Ｙ方向）に下降させて、加熱室１４から鋳型ユニット１の引抜きを開始する。図４は、鋳型ユニット１の引抜きを説明するための図である。鋳型ユニット１を加熱室１４から鉛直方向（Ｙ方向）に引抜くと、各鋳型３は輻射冷却等により冷却される。内周側加熱部支持体２６及び昇降軸２８に冷却流路が設けられている場合には、冷却媒体を流して循環させるとよい。内周側加熱部支持体２６及び昇降軸２８からの輻射冷却により冷却能力が更に高くなるので、各鋳型３に充填された金属溶湯の冷却を促進することができる。このように、鉛直方向（Ｙ方向）の上側の加熱ゾーンと下側の冷却ゾーンとにより鉛直方向（Ｙ方向）に負の温度勾配を設けることで、鉛直方向（Ｙ方向）に結晶を成長させて一方向凝固を行う。鋳型ユニット１の引抜き速度は、鋳型３に充填された金属溶湯が凝固する際に一方向凝固させる降温速度となるように設定される。また、鋳型ユニット１を加熱室１４から引抜く間は、内周側加熱部２４は、加熱室１４に配置されたままであるとよい。これにより鋳造品の温度勾配を引抜き方向である鉛直方向（Ｙ方向）に維持することができると共に、水平方向（Ｘ方向）の温度勾配の形成を抑制することが可能となる。

鋳型支持台３２を更に鉛直方向（Ｙ方向）に下降させることにより、鋳型ユニット１を加熱室１４から取り出す。図５は、鋳型ユニット１を加熱室１４から取り出した状態を示す図である。鋳型ユニット１を加熱室１４から取り出した時点で、鋳型３に充填された金属溶湯の全てが凝固して方向性凝固鋳造が完了する。次に、内周側加熱部支持体２６を鉛直方向（Ｙ方向）に下降させることにより、内周側加熱部２４を加熱室１４から取り出した後、鋳型ユニット１から引抜く。そして、真空容器１２を大気開放した後に、鋳型ユニット１を、例えば、水平方向（Ｘ方向）に移動させることにより、鋳型ユニット１を真空容器１２から取り出す。鋳型ユニット１を取り出す際には、内周側加熱部２４、内周側加熱部支持体２６及び昇降軸２８との干渉を避けることができるので、鋳型ユニット１を容易に取り出すことができる。これにより、鋳型ユニット１の交換等を容易に行うことが可能となるので、生産性を向上させることができる。

上記構成によれば、鋳型ユニットを加熱する加熱室には、外周側加熱部だけでなく、内周側加熱部が設けられているので、鋳型ユニットを外周側と内周側の両側から加熱することができる。これにより、鋳型の温度分布をより均一にすることが可能となる。この結果、鋳型に充填された金属溶湯の温度分布もより均一になり、鋳造品の結晶方位や結晶粒サイズ等の結晶組織を精度良く制御することができる。

上記構成によれば、内周側加熱部は、外周側加熱部と別体で設けられており、内周側加熱部が、鉛直方向（Ｙ方向）に昇降可能な内周側加熱部支持体で支持されているので、内周側加熱部を鉛直方向（Ｙ方向）に移動させることができる。これにより鋳型ユニットの取り出しや交換を容易に行うことができるので、鋳造品の生産性が向上する。

［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図６は、方向性凝固鋳造用の鋳造装置４０の構成を示す図である。なお、同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。方向性凝固鋳造用の鋳造装置４０は、溶解鋳造室４２と、鋳型室４４と、内周側加熱部収容室４６と、を備えている。

溶解鋳造室４２は、真空容器１２内に設けられている。溶解鋳造室４２は、加熱室１４を含んで構成されている。溶解鋳造室４２は、加熱室１４に鋳型ユニット１を挿入し、鋳型３に金属溶湯を注湯して鋳込みを行う機能を有している。溶解鋳造室４２は、排気ポンプ等と接続されており、独立して真空引き可能に構成されている。

鋳型室４４は、真空容器１２内に設けられている。鋳型室４４は、溶解鋳造室４２の下方に隣接して配置されている。鋳型室４４は、鋳型ユニット１を収容し、鋳型ユニット１の取り出しや交換等を行う機能を有している。鋳型室４４は、排気ポンプ等と接続されており、独立して真空引き可能に構成されている。鋳型室４４は、溶解鋳造室４２と開閉可能に連結している。より詳細には、溶解鋳造室４２と、鋳型室４４との間には、開閉可能な第１ゲート扉４８が設けられている。第１ゲート扉４８は、鋳型ユニット１、鋳型支持台３２、内周側加熱部２４及び内周側加熱部支持体２６が挿通可能に形成されている。鋳型室４４には、鋳型ユニット１を交換等ために出し入れする窓部５０が設けられている。窓部５０は、鋳型室４４の側方に設けることができる。

内周側加熱部収容室４６は、真空容器１２内に設けられている。内周側加熱部収容室４６は、鋳型室４４の下方に隣接して配置されている。内周側加熱部収容室４６は、加熱室１４や鋳型ユニット１から退避させた内周側加熱部２４を収容する機能を有している。内周側加熱部収容室４６は、排気ポンプ等と接続されており、独立して真空引き可能に構成されている。内周側加熱部収容室４６は、鋳型室４４と開閉可能に連結している。より詳細には、鋳型室４４と、内周側加熱部収容室４６との間には、開閉可能な第２ゲート扉５２が設けられている。第２ゲート扉５２は、内周側加熱部２４及び内周側加熱部支持体２６が挿通可能に形成されている。

次に、鋳造装置４０の動作について説明する。

まず、溶解鋳造室４２と、鋳型室４４と、内周側加熱部収容室４６とは、予め真空雰囲気に保持されている。第１ゲート扉４８と第２ゲート扉５２とを閉じた状態で、鋳型室４４だけを大気開放する。このとき溶解鋳造室４２と、内周側加熱部収容室４６とは、真空雰囲気に保持されている。鋳型室４４の窓部５０を開けて、鋳型支持台３２に鋳型ユニット１を載置する。鋳型室４４の窓部５０を閉めた後に鋳型室４４の真空引きを行い、鋳型室４４を真空雰囲気にする。

鋳型室４４を真空雰囲気にした後に、第１ゲート扉４８と第２ゲート扉５２とを開放する。鋳型ユニット１を載置した鋳型支持台３２を鉛直方向（Ｙ方向）に上昇させて、鋳型ユニット１を加熱室１４に挿入する。次に、内周側加熱部２４を支持した内周側加熱部支持体２６を上昇させて、内周側加熱部２４を鋳型ユニット１に挿入すると共に、加熱室１４の内周側に配置する。

次に、第１実施形態と同様にして各鋳型３への鋳込みを行う。各鋳型３への鋳込みが終了した後に、鋳型支持台３２を鉛直方向（Ｙ方向）に下降させることにより、加熱室１４から鋳型ユニット１の引抜きを開始する。鋳型ユニット１の引抜き速度は、鋳型３に充填された金属溶湯が凝固する際に一方向凝固させる降温速度となるように設定される。鋳型支持台３２を更に下降させることにより、鋳型ユニット１を加熱室１４から取り出す。そして鋳型支持台３２を鋳型室４４まで下降させて、鋳型ユニット１を鋳型室４４に収容する。

次に、内周側加熱部支持体２６を鉛直方向（Ｙ方向）に下降させることにより、内周側加熱部２４を加熱室１４から取り出すと共に、鋳型ユニット１から引抜く。内周側加熱部支持体２６を更に下降させることにより、内周側加熱部２４を内周側加熱部収容室４６に収容する。

次に、第１ゲート扉４８及び第２ゲート扉５２を閉じた後、溶解鋳造室４２及び内周側加熱部収容室４６を真空雰囲気に保持した状態で、鋳型室４４を大気開放する。そして鋳型室４４の窓部５０を開けて、方向性凝固鋳造後の鋳型ユニット１を取り出す。

上記構成によれば、第１実施形態と同様の効果を奏すると共に、溶解鋳造室と、鋳型室と、内周側加熱部収容室とを備えているので、鋳型ユニットを交換するときに鋳型室だけを大気開放すればよく、溶解鋳造室や内周側加熱部収容室を大気開放する必要がない。このため、鋳造品の生産性が向上する。

［第３実施形態］
次に、本開示の第３実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図７は、方向性凝固鋳造用の鋳造装置６０の構成を示す図である。なお、同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

鋳造装置６０では、内周側加熱部２４は、外周側加熱部１６と一体で形成されている。より詳細には、内周側加熱部２４は、外周側加熱部１６及び天井板３６と一体的に形成されて加熱ユニット６２を構成している。加熱ユニット６２は、例えば、カーボン製ブロック等から削り出して一体で形成してもよい。また、加熱ユニット６２は、例えば、カーボン製ブロック等から内周側加熱部２４、外周側加熱部１６及び天井板３６を各々削り出して形成した後に、高温接着剤等により接合して一体的に形成してもよい。加熱ユニット６２は、外周側加熱部支持体１８で支持されている。これにより、鋳型ユニット１を外周側と内周側との両方から加熱することができるので、鋳型３の温度分布をより均一にすることができる。

上記構成によれば、鋳型ユニットを加熱する加熱室には、内周側加熱部が外周側加熱部と一体で形成された加熱ユニットが設けられているので、鋳型ユニットを外周側と内周側の両側から加熱することができる。これにより、鋳型の温度分布をより均一にすることが可能となる。この結果、鋳型に充填された金属溶湯の温度分布もより均一になり、鋳造品の結晶方位や結晶粒サイズ等の結晶組織を精度良く制御することができる。

上記構成によれば、内周側加熱部が外周側加熱部と一体で形成された加熱ユニットは、外周側加熱部支持体で支持される。このため、第１実施形態及び第２実施形態のような内周側加熱部を支持する内周側加熱部支持体及び昇降軸が不要となり、鋳造装置を簡素に構成することができる。

上記構成によれば、加熱ユニットは、外周側加熱部支持体で支持されるので、第１実施形態及び第２実施形態のような内周側加熱部を支持する内周側加熱部支持体や昇降軸が不要となる。これにより鋳型ユニットを加熱室から引抜いた後に鋳型支持台から取り外して水平方向（Ｘ方向）に移動させるときに、鋳型ユニットが、内周側加熱部支持体及び昇降軸と干渉することがない。このため、鋳型ユニットを容易に交換することができる。

［第４実施形態］
次に、本開示の第４実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図８は、方向性凝固鋳造用の鋳造装置７０の構成を示す図である。なお、同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

鋳造装置７０では、内周側加熱部２４は、外周側加熱部１６と別体で形成されている。鋳造装置７０は、内周側加熱部２４の下端側を保持する内周側加熱部保持体７２を備えている。内周側加熱部保持体７２は、内周側加熱部２４を保持する機能を有している。これにより、鋳型ユニット１を外周側と内周側との両方から加熱することができるので、鋳型３の温度分布をより均一にすることができる。

内周側加熱部保持体７２は、有底円筒状や円板状等に形成されている。内周側加熱部保持体７２が有底円筒状に形成されている場合には、鋳込み中に下方からの輻射冷却を抑制することができる。内周側加熱部保持体７２は、内周側加熱部２４と同心円状に形成することができる。また、内周側加熱部２４と、内周側加熱部保持体７２との間には、円環状等に断熱材で形成される内周側断熱板３０が設けられているとよい。

内周側加熱部保持体７２は、吊り下げて支持されている。より詳細には、内周側加熱部保持体７２は、吊り下げ軸７４の下端側と接続して設けられている。吊り下げ軸７４の上端側は、例えば、真空容器１２と接続されている。吊り下げ軸７４は、鉛直方向（Ｙ方向）に沿って内周側加熱部２４の円筒内に挿通されている。吊り下げ軸７４は、鉛直方向（Ｙ方向）に上下駆動可能に設けられているとよい。これにより外周側加熱部１６の交換等が容易になる。また、内周側加熱部２４の発熱体が抵抗加熱ヒータで構成される場合には、吊り下げ軸７４に電気ケーブル等を配線すればよい。

内周側加熱部保持体７２及び吊り下げ軸７４には、水や空気等の冷却媒体を循環させて冷却するための冷却流路が形成されているとよい。内周側加熱部保持体７２を有底円筒状とすることにより、冷却流路を簡易に形成することができる。内周側加熱部保持体７２及び吊り下げ軸７４は、銅合金やステンレス鋼等で形成されているとよい。

上記構成によれば、内周側加熱部は、吊り下げて支持される内周側加熱部保持体で保持されるので、第１実施形態や第２実施形態のような内周側加熱部を支持する内周側加熱部支持体や昇降軸が不要となる。これにより鋳型ユニットを加熱室から引抜いた後に鋳型支持台から取り外して水平方向（Ｘ方向）に移動させるときに、鋳型ユニットが、内周側加熱部支持体及び昇降軸と干渉することがない。このため、鋳型ユニットを容易に交換することができる。

１鋳型ユニット
１０、４０、６０、７０鋳造装置
１２真空容器
１４加熱室
１６外周側加熱部
２４内周側加熱部
２６内周側加熱部支持体
３２鋳型支持台
４２溶解鋳造室
４４鋳型室
４６内周側加熱部収容室
７２内周側加熱部保持体

Claims

方向性凝固鋳造用の鋳造装置であって、
真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、複数の鋳型が円筒状に配置された鋳型ユニットが収容され、前記鋳型ユニットを加熱する加熱室と、
前記加熱室の外周側に円筒状に設けられ、前記鋳型ユニットを挿入可能に形成されており、前記鋳型ユニットを外周側から加熱する外周側加熱部と、
前記加熱室の内周側に円筒状に設けられ、前記鋳型ユニットに挿入可能に形成されており、前記鋳型ユニットを内周側から加熱する内周側加熱部と、
前記鋳型ユニットを載置し、昇降可能に形成され、前記鋳型ユニットを前記加熱室に出し入れする鋳型支持台と、
を備え、
前記内周側加熱部は、前記外周側加熱部と別体で形成されており、
前記内周側加熱部の下端側を支持し、昇降可能に形成され、前記内周側加熱部を前記加熱室に出し入れする内周側加熱部支持体を備えることを特徴とする鋳造装置。
請求項１に記載の鋳造装置であって、
前記内周側加熱部支持体は、冷却媒体が流れる冷却流路を有していることを特徴とする鋳造装置。
請求項１または２に記載の鋳造装置であって、
前記真空容器内に設けられ、前記加熱室が収容され、前記鋳型に金属溶湯を注湯して鋳込む溶解鋳造室と、
前記真空容器内に設けられ、前記溶解鋳造室の下方に隣接して配置され、前記溶解鋳造室と開閉可能に連結しており、前記鋳型ユニットを収容する鋳型室と、
前記真空容器内に設けられ、前記鋳型室の下方に隣接して配置され、前記鋳型室と開閉可能に連結しており、前記内周側加熱部を収容する内周側加熱部収容室と、
を備えることを特徴とする鋳造装置。
方向性凝固鋳造用の鋳造装置であって、
真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、複数の鋳型が円筒状に配置された鋳型ユニットが収容され、前記鋳型ユニットを加熱する加熱室と、
前記加熱室の外周側に円筒状に設けられ、前記鋳型ユニットを挿入可能に形成されており、前記鋳型ユニットを外周側から加熱する外周側加熱部と、
前記加熱室の内周側に円筒状に設けられ、前記鋳型ユニットに挿入可能に形成されており、前記鋳型ユニットを内周側から加熱する内周側加熱部と、
前記鋳型ユニットを載置し、昇降可能に形成され、前記鋳型ユニットを前記加熱室に出し入れする鋳型支持台と、
を備え、
前記内周側加熱部は、前記外周側加熱部と別体で形成されており、
前記内周側加熱部の下端側を保持する内周側加熱部保持体を備え、
前記内周側加熱部保持体は、吊り下げて支持されていることを特徴とする鋳造装置。
請求項４に記載の鋳造装置であって、
前記内周側加熱部保持体は、冷却媒体が流れる冷却流路を有していることを特徴とする鋳造装置。