JPH0380578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は鋳型に溶融金属を注ぐための装置に係
る。

［従来の技術］ この種の溶融される金属は超合金、合金鋼又は
微量合金鋼であり得る。

超合金は３種に分類される。即ち鉄20％以上を
含む、つまり鉄、ニツケル、クロームのオーステ
ナイト又は鉄、クローム、ニツケル、コバルトの
オーステナイトを主成分とするオーステナイト鋼
及び合金、さらに鉄含有量が20％未満のニツケル
又はコバルトをベースとする合金である。超合金
はさらに炭化物又は金属間化合物相を形成しやす
い元素、即ちモリブデン、タングステン、バナジ
ウム、ニオビウム、チタン、アルミニウムを含ん
でいる。超合金の主たる特性は温度を徐々に上昇
させ、即ち900℃又は1000℃を超える高温で機械
的化学的強度を十分保持することにある。超合金
の耐クリープ性は評価されている。

以上の理由から、超合金は高温に耐性を要する
機械部品の鋳造、例えば治金炉用部品、航空、航
空宇宙、自動車工業用部品、特にガスタービン及
びターボジエツトのロータ又はブレード、排気弁
類、産業炉用加熱部材及びハンドリング、テイー
ス（dents de manutention）、石油工業の精製用
管部材等々の鋳造に使用される。合金鋼又は微量
合金鋼は特に機械工業、建築工業用部材の鋳造に
使用される（構造用鋼材）。

この種の合金の鋳造チヤネルは溶解炉の湯道と
同一であるか又は鋳造工場のとりべに連結し得
る。

高い鋳造温度の金属合金は温度が下がるといち
はやく凝固する。この凝固を避けるためこの金属
合金を炉の囲障のように充分に加熱された囲障内
に可能な限り長時間にわたつて維持し、炉の注入
シユート、即ち鋳造チヤネルに、このシユートの
開口に固定された一つの鋳型に合金を満たして後
次ぎの鋳型に合金を満たすまでの間、すなわち連
続注湯の間隔期間中、この合金を滞溜させないよ
うにする方がよい。

このため炉を傾斜させてその加熱した囲障内に
溶湯を下降させ、戻らせることによつて連続注湯
の間隔期間中にシユートを空にしておくため、回
転炉又は可傾炉が溶解装置として使用されてい
る。ドイツ特許DE3025680号、フラン特許
2401103号、米国特許4174462号、英国特許
GB2082879A号、オーストラリア特許502023号に
は種々の炉が開示されており、シユートの耐火ラ
イニングの全長にわたつて埋設されたコイルまた
はソレノイド形の誘導子を使用して、加熱用の二
次電流を、注湯の直前又は注湯中に容湯がシユー
トを満たしている時に溶湯内に誘導し、このよう
にして溶湯がシユート内を進行中に凝固の危険に
さらされることのないようにしているものがあ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 埋設形誘導子を備えたこの種のシユートは、溶
湯を炉方向へ下降させるべくこのシユートがシフ
トされる時、連続注湯の間隔期間中溶湯が無けれ
ばもはや加熱状態にはない。その結果注湯がくり
かえされるとき、溶湯が再加熱の不十分なシユー
ト内に流入する場合には凝固の始まる危険性が残
ることになる。

それ故、鋳型の連続注湯の間隔期間中、溶接金
属又は溶融金属が鋳造チヤネル内に含まれていな
い時にもチヤネルを加熱することによつて、チヤ
ネル内で最低限1400℃に等しい鋳造温度の金属合
金が冷却、凝固する危険を取除くことが問題であ
る。少なくとも理論的には周知の通りチヤネル内
壁内に加熱電気抵抗を導入することにより上記の
結果を得ることができるであろう。しかし実際上
はジユール効果による鋳造チヤネルの加熱は実現
不可能とはいわずとも困難である。その理由はチ
ヤネルの膨張のため、加熱抵抗を耐火ライニング
内に埋込むことはむずかしく、さらにチヤネルに
固定された接点によつてこのような埋込形抵抗に
対し強度の電流を誘導することは、高電力が必要
とされるため困難である。この理由から電気抵抗
による加熱より誘導による加熱の方が好ましい。

誘導形であれば誘導子は適正に冷却されて、耐
火ライニング内に埋込まれても熱膨張の問題をひ
き起こすことはなく、また誘導子、即ちチヤネル
への電流の誘導は強電力を必要とするにもかかわ
らずチヤネルと電源との間にこの強電力電流を受
容する非周期的発電機を介在させているための問
題を生じることもない。

［課題を解決するための手段］ 本発明はこの課題を解決するため改良された鋳
型に溶融金属を注ぐための装置を提供することを
目的とする。

本発明によれば、前記目的は、傾動自在に設け
られており金属を溶融すると炉と、一端が前記炉
内に取付けられかつ他端が前記炉の外部に突出し
ており、前記炉の中の前記溶融した金属を前記炉
の外部へ排出する導管と、前記導管の外周面を被
覆する被覆スリーブと、前記導管内に導入される
べき前記溶融した金属を加熱すべく、前記被覆ス
リーブの外周面を被覆するグラフアイト製スリー
ブと、前記グラフアイト製スリーブから離れて前
記グラフアイト製スリーブを包囲しており、前記
グラフアイト製スリーブに二次誘導電流を発生す
べく一次交流電流が供給される巻線と、前記巻線
を冷却する冷却手段と、前記グラフアイト製スリ
ーブ及び前記巻線を収容するように配設された耐
火ライニング部材とを含み、前記導管は、一端が
前記炉の中の前記溶融した金属に浸漬されるとと
もに前記炉の正立時に水平方向に伸長する直線部
分と、一端が前記直線部分の他端に連結されてお
り、他端が上方に湾曲するとともに前記導管の長
手軸に沿つた長さに関して前記直線部分よりも短
い長さを有する曲折部分とを含んでおり、前記グ
ラフアイト製スリーブの外周面は、前記耐火ラン
イング部材によつて完全に覆われている鋳型に溶
融金属を注ぐための装置によつて達成される。

［作用］ 本発明に係る装置は、耐火ライニング部材が、
被覆スリーブの外周面を被覆するグラフアイト製
スリーブの外周面を完全に覆つているので、グラ
フアイト製スリーブを加熱しても空気によるグラ
フアイト製スリーブの高温酸化による劣化を完全
に防止でき、グラフアイト製スリーブの劣化が少
なく長期間の使用に耐え得る。また溶融金属が導
管内に導入されたときに導管への放熱により溶融
金属の流動性が低下しないように導管を前もつて
加熱しておくことができ、更に巻線が耐火ライニ
ング部材に収容されかつ冷却手段により冷却され
るので本発明装置が高い鋳造温度の溶融金属の注
入に使用された場合でも、巻線の劣化又は損傷の
危険性を完全に排除できる。

加えて、本発明装置においては、曲線部分の他
端に取付けられるべき鋳型に溶融金属を注湯する
場合には、炉の傾動は、曲折部分の他端の高さが
炉の中の溶融金属の表面とほぼ同じになるまでで
よく、導管の曲折部分が導管の長手軸に関して導
管の直線部分より短いので、炉の傾動量を少なく
し得るとともに、炉内に加えるべき不活性ガスの
圧力を低くし得、かつ確実に鋳型に溶融金属を注
湯し得るものである。

［実施例］ 添付図面を参照して本発明のその他の特徴及び
利点について説明する。図面中の実施例は勿論、
非限定例である。

第１図の具体例によれば、本発明は公知型のベ
ースフレーム４に固定されたころ３（１個のみ図
示）に支承された円弧形クレードル２を用いて例
えば回転または傾動する炉としての溶解電気炉１
に適用する。炉１は熱を反射するドーム形反射鏡
形式である。導管９により溶湯の注入口に通じる
囲障の内部８の容量及び炉１の耐火ライニング７
の一部が破断図で示されている。導管９は、一端
がフランジ１１によりいわゆる炉１に対し着脱自
在式に固定され、他端が図示されていない例えば
ねじ・ナツト及びハンドル車式の手段により適宜
上下調節が可能な垂直支柱Ａによつて支持されて
いる金属ケーソン付きの外側注入シユートに連接
している。シユート１０は周知のように外表面が
例えばシリコンアルミナのモルタルで作られてお
り、内部に耐火ライニング１２を含んでいる。導
管９の一端は炉１の内部の溶融金属に浸漬されて
おり、耐火ライニング１２は、グラフアイト製ス
リーブ２０及び誘導子１７の巻線を収容してい
る。

XXを軸線とする湯路１３を内部に形成する導
管９は、炉１の傾動中に水平の両側に傾斜させる
ことができ、炉の正立時に水平方向に伸長する直
線部分と、上方に湾曲するとともに導管の長手軸
に沿つた長さに関して直線部分よりも短かい長さ
を有し注入口１５によつてシユート１０の上面に
通じる曲折部分としてのエルボ部１４とを含んで
いる。注入口１５の上側には、炉１が注湯位置に
傾けられた状態を鎖線でその外周を示した鋳型Ｂ
が載置される。鋳型Ｂは例えば図示されていない
ジヤツキにより動かされるテーブルＰの圧力によ
り注入口１５に押当てられる。

パイプ５により炉の囲障の内部８は、アルゴン
又は窒素のような不活性ガスと接触する溶融金属
合金を酸化させる危険なしに圧力調節によつて溶
融金属合金が注入口まで確実に移動するよう、こ
のガスの圧力下に置かれる。

注入シユート１０は加熱式である。

このため、公知の如くボビンまたは鋼製の金属
ソレノイド（第１図及び第３図）の形の誘導子１
７は、湯路１３の曲げられた輪郭に従い、この湯
路１３のほぼ全長にわたつて、但し湯路１３に沿
つて幅広の環形空気を形成することにより軸線
XXと同軸に耐火ライニング１２内にに埋め込ま
れており、この誘導子１７の巻線は湯路１３の外
径よりはるかに大きな直径を有している。内部に
流れる冷却水により冷却される公知の誘導子の巻
き線と同様の構造を有する誘導子１７の巻線は図
示されていない冷却手段内を流れる水流により内
部から冷却される。巻線を冷却するのは、耐火ラ
イニング１２と誘導子１７の巻線とは異なる熱膨
張率を有するもので、誘導子１７の巻線に電流が
流れて巻線が発熱し熱膨張したときに耐火ライニ
ング１２及び巻線が熱膨張率の差異によつて破損
することを防止するためである。

巻線は冷却水によつて冷却されるので耐火ライ
ニング１２及び巻線の破損の問題、すなわる耐火
ライニング１２の内部へこの誘導子の巻線を取付
けたときに熱膨張率の差異に起因して発生する耐
火ライニング１２及び巻線の破損の問題はすべて
解決されている。誘導子１７の巻線の両端は非周
期的発電機１９の２端子１８に結合されており、
発電機１９から一次交流電流を供給される。従来
法では溶融金属合金の誘導による加熱は、この合
金が湯路１３を完全に満たす時、そして巻線に電
流が付与される時（一次電流は巻線、二次電流は
液体金属合金）に得ることができる。

本発明の実施例によれば、この湯路１３内に溶
融金属が無い時にも導管９を加熱しておくため
に、湯路１３の注湯床に沿つて、即ち被覆スリー
ブ１６に沿つて、湯路１３と同軸すなわち軸線
XXと同軸にグラフアイト製スリーブ２０が設け
られており、このスリーブ２０はいわゆる感応体
で、巻線を一次コイルとして有する誘導装置の二
次コイルを形成する。このスリーブ２０は耐火ラ
イニング１２に、液体金属合金の流床を形成する
内壁の近くに広い寸法公差で配置・挿入される
が、流床を構成しない。湯路１３は後に説明する
形状に形成されている。

好ましくは、スリーブ２０はあらかじめ直線の
形をした管２１から次の方法でえび管構造のエル
ボを与えられる（第２図）。

スリーブ２０は直線状の部分を含んでおり、直
線状の部分はその一端から出発する長さの一部
が、一つの方向とこれに対向する方向とに交互に
傾斜させた軸線XXに対して斜めの面に沿つて切
込まれており（第２図）、本実施例では６個であ
るが、左右対称の管状セグメント２３の形状をな
す。従つて斜めの切込みによつて規定されるセグ
メント２３の軸線XXに沿つた母線は長短が交互
に入れ替わつている。導管９へのスリーブ２０の
組込みは次のように行う。導管９の直線部分の一
端側からスリーブ２０のセグメント２３の先端部
分を導管９の直線部分に挿入し、セグメント２３
の先端部分が導管９のエルボ部１４に到達してか
ら、各々のセグメント２３間の切込み間隔が広が
るようにかつ導管９のエルボ部１４の曲折部分に
対応する曲折部分を形成するように各々のセグメ
ント２３部分を少しずつ上方に折曲げながら導管
９のエルボ部１４に挿入する。これによつて軸線
XXに沿つた凸側の母線より凹側の方がより短い
母線をもつえび管構造のエルポが得られる（第３
図）。最後に、直線部分及びえび管構造のエルボ
部１４より形成される湯路１３の仕上げを行う
が、スリーブ２０が直接的に導管９と接触するの
を防ぐため、耐火材料製のなめらかな連続する曲
つた被覆スリーブ１６が、スリーブ２０の内側被
覆として張付けられており、スリーブ２０と導管
９との接触を確実に防止している。

注入金属の溶解作業の間、溶融金属が湯路１３
内に流れ込むことを防ぐため、好ましくは炉１を
揺動又は傾斜させて、シユート１０の直線部分が
上昇位置にあるか又は上方へ傾斜されるようにす
る。従つて炉は最大限に傾斜し、（第４図）、シユ
ート１０は支柱Ａから離れる。

湯路１３に溶融金属が流れ込む前にスリーブ２
０を予熱する。

すなわち発電機１９から供給される電流は、ス
リーブ２０内に二次誘導電流を誘導する誘導子１
７の巻線を通る。このスリーブ２０は誘導電流に
よつて加熱されスリーブ１６を接触によつて加熱
し、更に導管９をも加熱する。

炉１の注入金属の溶解作業が終了すると、シユ
ート１０が支柱Ａに押圧するまで炉１を第１図の
位置に傾斜させる。溶解金属は、予熱された湯路
１３内に吸込まれるが、炉１内の溶融金属に加え
ている不活性ガス例えば窒素ガスの圧力は、溶融
金属の高さが注入口１５の高さより低くなるよう
に正確に調節された小さな値に維持されているか
ら、鋳型Ｂが押圧されている注入口１５まで達す
ることはない。誘導子１７は発電機１９から常時
電流を供給されて溶融金属と共に作動し、溶融金
属は誘導された二次電流を受けてほぼ1400℃以下
の所望温度に加熱・維持され、この状態は、鋳型
Ｂ内に溶融金属を導入し、これを満たすべく注入
口１５の上まで溶融金属を上昇させるため、炉１
内の不活性ガスの圧力を上昇させている間、持続
される。

従つて湯路１３に封入され、即ち湯路１３を流
れる溶融金属又は合金は任意の状況のもとで炉１
の内部を支配する温度とほぼ同じ温度に加熱され
た状態を保つ。

勿論、本発明は、加熱式でもなく加熱されもし
ない単純なとりべから注湯されるチヤネル炉のチ
ヤネルまたは分離チヤネルを、溶融金属が無くと
も誘導により加熱すべく適用が可能である。

［発明の効果］ 本発明に係る装置は、耐火ライニング部材が、
被覆スリーブの外周面に被覆するグラフアイト製
スリーブの外周面を完全に覆つているので、溶融
金属が導管内に導入されていないときに巻線に一
次電流を流しグラフアイト製スリーブに二次誘導
電流を発生させてグラフアイト製スリーブを加熱
しても空気によるグラフアイト製スリーブの高温
酸化による劣化を完全に防止し得、高い鋳造温
度、例えば鋳造温度1400℃以上の溶融金属の注入
に本発明装置を使用した場合、グラフアイト製ス
リーブの内周面に被覆スリーブ、外周面に耐火ラ
イニングがない注入装置に比べてグラフアイト製
スリーブの劣化が少なく長期間の使用に耐え得る
という利点を有する。又連続注湯動作の間隔期間
中はいうに及ばず、初回の注湯時に溶融金属が導
管内に導入されたときに導管への放熱により溶融
金属の流動性が低下しないように導管をもつて加
熱しておくことができ、更に巻線が耐火ライニン
グ部材に収容されかつ冷却手段により冷却される
ので本発明装置が高い鋳造温度の溶融金属の注入
に使用された場合でも、。巻線の劣化又は損傷の
危険性を完全に排除し得る。

加えて、本発明装置においては、曲線部分の他
端に取付けられるべき鋳型に溶融金属を注湯する
場合には、炉の傾動は、曲折部分の他端の高さが
炉の中の溶融金属の表面とほぼ同じになるまでで
よく、導管の曲折部分が導管の長手軸に関して導
管の直線部分より短いので、炉の傾動量を少なく
し得るとともに、炉内に加えるべき不活性ガスの
圧力を低くし得、かつ確実に鋳型に溶融金属を注
湯し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の実施例を示す部分
断面図、第２図はグラフアイト製スリーブをその
成形以前の状態であらわす第１図から拡大した寸
法での説明図、第３図は誘導子とグラフアイト製
スリーブとを具備する誘導装置を、このスリーブ
を形成した状態であらわす説明図、及び第４図は
連続する注湯間の待機位置にリフトされたシユー
トの第１図に対応する部分断面図である。 １……炉、７，１２……耐火ライニング、９…
…導管、１０……シユート、１３……湯路、１
６，２０……スリーブ、１７……誘導子、１９…
…発電機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 傾動自在に設けられており金属を溶融する炉
   と、一端が前記炉内に取付けられかつ他端が前記
   炉の外部に突出しており、前記炉の中の前記溶融
   した金属を前記炉の外部へ排出する導管と、前記
   導管の外周面を被覆する被覆スリーブと、前記導
   管内に導入されるべき前記溶融した金属を加熱す
   べく前記被覆スリーブの外周面を被覆するグラフ
   アイト製スリーブと、前記グラフアイト製スリー
   ブから離れて前記グラフアイト製スリーブを包囲
   しており、前記グラフアイト製スリーブに二次誘
   導電流を発生すべく一次交流電流が供給される巻
   線と、前記巻線を冷却する冷却手段と、前記グラ
   フアイト製スリーブ及び前記巻線を収容するよう
   に配設された耐火ライニング部材とを含み、前記
   導管は一端が前記炉の中の前記溶融した金属に浸
   漬されるとともに前記炉の正立時に水平方向に伸
   長する直線部分と、一端が前記直線部分の他端に
   連結されており他端が上方に湾曲するとともに前
   記導管の長手軸に沿つた長さに関して前記直線部
   分よりも短かい長さを有する曲折部分とを含んで
   おり、前記グラフアイト製スリーブの外周面は、
   前記耐火ライニング部材によつて完全に覆われて
   いる鋳型に溶融金属を注ぐための装置。 ２ 前記導管の前記曲折部分に対応する前記フラ
   フアイト製スリーブの曲折部分は、えび管構造か
   らなる特許請求の範囲第１項に記載の装置。