JPH04162954A - Device for continuously melting and casting metal - Google Patents
Device for continuously melting and casting metalInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、誘導加熱が行われる縦型の冷却式るつぼを用
いた金属の連続的溶解および鋳造装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a continuous metal melting and casting apparatus using a vertical cooling crucible in which induction heating is performed.
(従来の技術)
従来から広く知られている冷却式るつぼは、チタンヤシ
ルコニウム等の高融点であって、かつ反応性に富んだ金
属材料を溶解し、そのインゴットを製造する場合等に使
用される金属の溶解および鋳造のための装置である。(Prior art) Cooling crucibles, which have been widely known for a long time, are used when melting highly reactive metal materials such as titanium silconium and producing ingots. equipment for melting and casting metals.
そして、この冷却式るつぼは、通常は、チャンバー内に
配置され、普通鋼からなる導電性の壁に、スリットで分
割されたセクターからなる銅製の冷却式るつぼ、前記冷
却式るつぼの外周面を囲繞する誘導コイル、鋳造された
インゴットを支持する引き抜き装置、スラグ剤のフィー
ダーと、さらには金属材料の原料のフィーダーから構成
されている。This cooled crucible is usually arranged in a chamber, and a conductive wall made of ordinary steel is surrounded by a copper cooled crucible made of sectors divided by slits, and the outer peripheral surface of the cooled crucible is surrounded by a conductive wall made of ordinary steel. It consists of an induction coil, a drawing device that supports the cast ingot, a feeder for slag agent, and a feeder for raw metal materials.
すなわち、前述のように、前記冷却式るつぼの外壁は、
4個から20個を越える複数個の長手方向のセクターに
分割されており、これらのセクターは互いに円周状に並
置されるとともに互いに電気的に絶縁されており、さら
に該セクターの内部を冷却流体が循環するように構成さ
れている。That is, as mentioned above, the outer wall of the cooling crucible is
It is divided into a plurality of longitudinal sectors, ranging from 4 to more than 20, which are circumferentially juxtaposed and electrically insulated from each other, and which are lined with a cooling fluid. is configured so that it circulates.
さらに、前記冷却式るつぼは、その高さの一部分につい
て、冷却された同軸のらせん形の誘導子である誘導コイ
ルにより囲まれている。そして、前記冷却式るつぼの外
壁面がセクターに分割されることによって、前記誘導コ
イルに印加された中波または高周波の交流電流により交
番磁場が金属材料中に電流を誘導する。Furthermore, the cooled crucible is surrounded over a portion of its height by an induction coil, which is a cooled coaxial helical inductor. Since the outer wall surface of the cooling crucible is divided into sectors, an alternating magnetic field induces a current in the metal material due to the medium wave or high frequency alternating current applied to the induction coil.
その結果、金属材料は加熱・溶解され、攪拌されるよう
に構成されている。As a result, the metal material is heated, melted, and stirred.
このような冷却式るつぼを用いた金属の溶解装置に関す
る提案が従来より種々なされている。Various proposals have been made regarding metal melting apparatuses using such cooling crucibles.
例えば、仏国特許第2497050号では、金属材料の
下方への引き抜きとともに固体状態で漸次取り出される
装置、すなわち装填された金属材料を加熱・熔解し、冷
却・固化するとともに引き抜くことにより、金属材料の
溶解および鋳造を連続的に行う装置が提案されている。For example, French Patent No. 2,497,050 discloses a device that gradually extracts the metal material in a solid state while drawing it downwards. Apparatus for continuous melting and casting has been proposed.
この仏国特許第2497050号により提案された装置
は、金属材料は電磁的ピンチ力を被るおともに、前記装
置の全高にわたって金属材料と壁との間に凝固スラグ膜
が存在するため、金属材料はるつぼ壁と直接に接触しな
いという特徴を有している。The device proposed by this French patent No. 2,497,050 is characterized by the fact that the metal material is subjected to electromagnetic pinching forces and there is a solidified slag film between the metal material and the wall over the entire height of said device. It has the characteristic that it does not come into direct contact with the crucible wall.
また、仏国特許第2609655号では、冷却式るつぼ
を具備した連続鋳造装置として、冷却式るつぼ内側の断
面積が下方に向かって少なくとも拡大している点および
スラグを用いない点を除いて、概ね前記仏国特許第24
97050号により提案された装置に類領した装置が提
案されている。この仏■特許第2609655号により
提案された装置は、誘導コイルに供給する電流の値を制
御することにより、液体材料を冷却式るつぼの上部領域
と下部領域とが接合される僅かな高さを有する部分以外
で!磁的に冷却式るつぼの壁面から隔離することを可能
にし、その際、上記部分では、液体金属が冷却式るつぼ
の側壁と接触して凝固する。そして、上部領域と下部領
域とでは、冷却式るつぼの内側の断面積を変化させてい
るため、固体金属はるつぼの内壁に対して限定された高
さで接触することとなる。したがって、この装置によれ
ば、インゴットの引き抜きが比較的容易となり、凝固金
属はるつぼの金属によって殆ど汚染されず、また固体金
属と冷却式るつぼとの間の引っ張り応力は小さな値に制
限されることとなるために、インゴットは良好な表面状
態を有することが期待できる。Furthermore, French Patent No. 2,609,655 discloses a continuous casting apparatus equipped with a cooling crucible, except that the cross-sectional area inside the cooling crucible at least expands downward and that no slag is used. Said French Patent No. 24
A device similar to the device proposed in No. 97050 has been proposed. The device proposed in French Patent No. 2,609,655 controls the amount of current supplied to the induction coil to control the liquid material to a small height at which the upper and lower regions of the cooling crucible are joined. Other than the part you have! It is possible to magnetically decouple it from the wall of the cooled crucible, where the liquid metal solidifies in contact with the side wall of the cooled crucible. Since the cross-sectional area inside the cooling crucible is changed between the upper region and the lower region, the solid metal comes into contact with the inner wall of the crucible at a limited height. Therefore, with this device, the ingot can be drawn relatively easily, the solidified metal is hardly contaminated by the metal in the crucible, and the tensile stress between the solid metal and the cooled crucible is limited to a small value. Therefore, the ingot can be expected to have a good surface condition.
(発明が解決しようとする課a)
しかし、これらの装置には、それぞれ問題があまず、仏
国特許第2497050号により提案された装置には、
■固体材料と冷却式るつぼの内壁面とが長い範囲にわた
って接触する場合、生じる引っ張り応力は大きな値とな
り、最悪の場合にはインゴットの鋳肌表面に亀裂を発生
させるおそれがあること、■インゴット表面に付着する
スラグ膜をインゴットの加工前に剥ぎ取って除去しなけ
ればならず、工数増となること、
■スラグにより、溶解した金属材料が汚染されたり、冷
却式るつぼを腐食させる危険性があること、さらに
■スラグは、溶解作業が真空下で行なわれる場合には庫
発して炉内各部に付着するため、前記炉内を清掃する必
要が生ずるとともに、スラグはインゴットの形状をるつ
ぼの内面形状以外の任意形状に変形させる恐れがあるこ
と
という問題点がある。(Problem to be solved by the invention a) However, each of these devices has its own problems, and the device proposed in French Patent No. 2,497,050 has the following problems: If there is contact over a long period of time, the resulting tensile stress will be large, and in the worst case, it may cause cracks on the cast surface of the ingot. ■The slag film that adheres to the ingot surface should be removed before processing the ingot. The slag has to be taken and removed, which increases the number of man-hours; slag can contaminate the molten metal material and corrode the cooling crucible; In the case of slag being carried out in the furnace, the slag is emitted from the warehouse and adheres to various parts inside the furnace, making it necessary to clean the inside of the furnace.In addition, the slag may deform the shape of the ingot into an arbitrary shape other than the inner shape of the crucible. There is a problem.
一方、仏国特許第2609655号により開示された装
置の問題点は、生産性が低いために、実施化が容易では
ないことである。すなわち、生産性を高めるためにイン
ゴットの鋳造速度を高めると、内壁面の断面積が下方に
つれて拡大する冷却式るつぼとインゴットとの間の空間
に未凝固の材料がオーバーフローして二重肌を形成して
しまったり、最悪の場合にはブレークアウトを発生して
しまう。On the other hand, a problem with the device disclosed in French Patent No. 2,609,655 is that it is not easy to implement due to low productivity. In other words, when the ingot casting speed is increased to increase productivity, unsolidified material overflows into the space between the ingot and the cooling crucible, where the cross-sectional area of the inner wall surface expands downward, forming a double skin. In the worst case scenario, a breakout may occur.
ここに、本発明の目的は、上記の従来の技術の問題点、
すなわち
(a)スラグの存在に起因する材料汚染の問題とスラグ
膜の剥ぎ取りによる工程増の問題、
ら)インゴットの鋳肌における亀裂の発生の問題、さら
には
(C)高速での鋳造時における二重肌およびブレークア
ウトの発生の問題
を解決することができる金属の連続的溶解および鋳造装
置を提供することにある。Here, the purpose of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned conventional technology,
In other words, (a) the problem of material contamination due to the presence of slag and the problem of additional steps due to stripping of the slag film; (a) the problem of cracks occurring on the casting surface of the ingot; The object of the present invention is to provide a continuous metal melting and casting device that can solve the problem of double skin and breakout occurrence.
(課題を解決するための手段)
本発明者は、上記課題を解決するため種々検討を重ねた
。(Means for Solving the Problems) The present inventor has conducted various studies in order to solve the above problems.
まず、従来の装置を用いて基礎実験を繰り返し行うこと
により、
(a)従来の装置においては、インゴットと冷却式るつ
ぼとの内壁面との接触を防止するためにこれらの間にス
ラグを介在させているが、このスラグを用いなくとも、
ピンチ力などの存在により、鋳造に際しては実質的に電
気的および熱的に絶縁状態となっており、実用上問題が
ないこと、および特に隣接するセクターの間隙部はるつ
ぼ内の他の場所(例えばセクター設置部)よりも磁束密
度が高いことが理論的に予想され、前記間隙部には溶解
した金属材料が流入する可能性はさらに小さいことを知
見した。First, by repeatedly conducting basic experiments using conventional equipment, we found that: (a) In conventional equipment, slag is interposed between the ingot and the cooling crucible to prevent them from coming into contact with the inner wall surfaces of the crucible; However, even without using this slag,
Due to the presence of pinch force, etc., the casting is in a substantially electrically and thermally insulated state, and there is no practical problem, and in particular, the gap between adjacent sectors can be removed from other places in the crucible (e.g. It was theoretically predicted that the magnetic flux density would be higher than that in the sector installation part), and it was found that the possibility that molten metal material would flow into the gap part was even smaller.
しかし、本発明者は、さらに膨大な量の基礎実験結果を
詳細に検討した。その結果、
ら)実操業時を考えると、現実には、固体材料の投入に
伴う液体材料の場面変動などの外乱が発生ずることがあ
り、このような装置を設計する場合には、隣接するセク
ターの間隙部への液体材料の流入は発生し得るとの前捷
に立つ必要があることを知見した。However, the present inventor further examined in detail the results of an enormous amount of basic experiments. As a result, considering actual operation, disturbances such as changes in the liquid material scene due to the input of solid materials may occur, and when designing such equipment, it is important to It was found that it is necessary to take precautions against the possibility that liquid material may flow into the gap between the sectors.
そして、隣接するセクターの間隙部への液体材料の流入
が発生した場合の対策について、種々検討を重ねた結果
、
(C)隣接するセクターの間隙部への液体材料の流入が
発生すると、流入した液体材料は、この間隙部内で固化
し、インゴット全体の引っ張り応力を増加させることか
ら、前記引張応力を緩和するために、セクターの間隙部
の寸法が鋳造方向(鉛直下向き)に沿って拡大する壁面
構造の冷却式るつぼを用いれば、インゴット引き抜き時
におけるインゴットと冷却式るつぼとの間における応力
が緩和されて、インゴットの鋳肌の品質が向上すること
、(ハ)鋳造方向に沿う前記間隙部の延長部分であって
、前記セクターの下部に溝を設けることにより、特に前
記間隙が消失する上部領域と下部領域との接合部または
その近傍において固化した流人材料と冷却式るつぼとの
間において生じる応力が緩和されるため、鋳肌の品質を
向上する上では、−層望ましいこと、さらに
(e)上記(C)または(d)に示した構造のるつぼで
は、特に凝固に関与する上部領域の断面積と下部領域の
内側の断面積とが変化することはないため、高速鋳造時
における二重肌の発生あるいはブレークアウトの発生を
防止することができることを知見した。As a result of various studies on measures to be taken in the event that liquid material flows into the gap between adjacent sectors, we found that (C) When liquid material flows into the gap between adjacent sectors, The liquid material solidifies within this gap and increases the tensile stress of the entire ingot. Therefore, in order to alleviate the tensile stress, the wall surface where the dimension of the sector gap increases along the casting direction (vertically downward). If a cooling type crucible with this structure is used, the stress between the ingot and the cooling type crucible during ingot drawing is alleviated, and the quality of the casting surface of the ingot is improved. an extension, by providing a groove in the lower part of said sector, which occurs between the solidified drift material and the cooled crucible, especially at or near the junction of the upper and lower regions where said gap disappears; (e) In crucibles having the structure shown in (C) or (d) above, it is desirable to improve the quality of the casting surface because the stress is alleviated. It has been found that since the cross-sectional area and the inner cross-sectional area of the lower region do not change, it is possible to prevent the occurrence of double skin or breakout during high-speed casting.
このような知見に基づいて、本発明者はさらに検討を重
ねた結果、本発明を完成した。Based on such knowledge, the present inventors completed the present invention after further studies.
ここに、本発明の要旨とするところは、正方から供給さ
れる固体状の金属を連続的に溶解および鋳造する装置で
あって、高さ方向の一部の壁面が複数のセクターに分割
された導電性の冷却式るつぼと、前記冷却式るつぼの外
周面をその高さ方向の一部について囲繞するように配置
されたコイル形の誘導子と、前記冷却式るつぼで鋳造さ
れたインゴットの下方への引き抜き装置とを有する金属
の連続的溶解および鋳造装置であって、前記冷却式るつ
ぼは、
(i)その一部が前記セクターに分割されるとともに、
隣接する前記セクター各々の間隔が下方にゆくにつれて
拡大する構造を有する上部領域と、(11)前記上部領
域に接合され、かつ前記セクターに分割されない下部領
域と
を有することを特徴とする金属の連続的溶解および鋳造
装置である。Here, the gist of the present invention is an apparatus for continuously melting and casting solid metal supplied from a square direction, in which a part of the wall surface in the height direction is divided into a plurality of sectors. an electrically conductive cooling crucible; a coil-shaped inductor disposed so as to partially surround the outer peripheral surface of the cooling crucible in the height direction; an apparatus for continuous melting and casting of metals, comprising: (i) a portion thereof divided into said sectors;
A metal continuum characterized by having an upper region having a structure in which the interval between each of the adjacent sectors increases as it goes downward, and (11) a lower region joined to the upper region and not divided into the sectors. It is a specialized melting and casting equipment.
また、上記の本発明においては、前記下部領域は、隣接
する前記セクターの間隔の延長上のインゴットに面する
冷却式るつぼの内壁面に溝を有することが、前記間隙が
消失する上部領域と下部領域との接合部またはその近傍
において固化した流人材料と冷却式るつぼとの間におい
て生じる応力が緩和されるため、鋳肌の品質を向上する
という観点からは一層望ましい。Further, in the present invention, the lower region has a groove in the inner wall surface of the cooling crucible facing the ingot on an extension of the interval between the adjacent sectors, and the upper region where the gap disappears and the lower region This is more desirable from the viewpoint of improving the quality of the casting surface, since the stress generated between the solidified floating material and the cooling crucible at or near the joint with the region is alleviated.
さらに、これらの本発明において、前記冷却式るつぼ、
前記コイル形の誘導子、原料供給装置および前記引き抜
き装置を大気から分離し、さらに望ましくは制御された
雰囲気を伴うチャンバーを有することも好適である。Furthermore, in these inventions, the cooling crucible,
It is also preferred to have a chamber separating said coil-shaped inductor, feeder and withdrawal device from the atmosphere, preferably with a controlled atmosphere.
(作用) まず、本発明を作用効果とともに詳述する。(effect) First, the present invention will be explained in detail along with its effects.
本発明は、略述すれば、上方から供給される固体状の金
属を連続的に溶解および鋳造する装置であって、その壁
が高さ方向の一部において複数のセクターに分割された
導電性の冷却式るつぼと、前記冷却式るつぼをその高さ
方向の一部について囲繞するように配置されたコイル形
の誘導子と、前記るつぼ内で鋳造されたインゴ・ントの
下方への引き抜き装置とを有する金属の連続的熔解およ
び鋳造装置において、前記冷却式るつぼが具体的には、
(i)その一部を前記セクターに分割されるとともに、
隣接する前記セクターの各々の間隔が下方にゆくにつれ
て増大する構造を有する前記上部領域と、
(ii )前記上部領域に続いて設けられ、セクターに
分割されない、隣接する前記セクターの間隔の延長上の
インゴットに面するるつぼ壁において溝を有する前記下
部領域と
を有することを特徴とする金属の連続的溶解および鋳造
装置である。Briefly, the present invention is an apparatus for continuously melting and casting solid metal supplied from above, and the present invention is an apparatus for continuously melting and casting solid metal supplied from above. a cooling crucible; a coil-shaped inductor disposed so as to partially surround the cooling crucible in the height direction; and a device for pulling the ingot cast in the crucible downward. in a continuous metal melting and casting apparatus having: (i) a portion thereof divided into said sectors;
(ii) the upper region has a structure in which the distance between each of the adjacent sectors increases as it goes downward; and (ii) the upper region is provided following the upper region and is not divided into sectors and is an extension of the distance between the adjacent sectors. and a lower region with grooves in the crucible wall facing the ingot.
すなわち、本発明においては、その一部を前記セクター
に分割されるとともに隣接する前記セクター各々の間隔
が下方につれて増大する上部領域を有する構造としたた
め、隣接するセクターの間隙への液体材料の流入が発生
すると、従来の冷却式るつぼを用いた金属の連続的溶解
および鋳造装置では、流入した前記液体材料が前記セク
ターの間隙部において固化してしまうため、インゴット
引張時におけるインゴット全体の引っ張り応力を増加さ
せてしまう。That is, in the present invention, a part of the structure is divided into the sectors and has an upper region in which the interval between the adjacent sectors increases as it goes downward, so that the liquid material does not flow into the gaps between the adjacent sectors. When this happens, in conventional continuous metal melting and casting equipment using cooled crucibles, the inflowing liquid material solidifies in the gaps between the sectors, increasing the tensile stress of the entire ingot when it is pulled. I'll let you.
しかし、本発明によれば、前記引張応力を緩和するため
に、冷却式るつぼの構造を、隣接するセクターの間隙部
の寸法が鋳造方向(鉛直下向き)に沿って拡大する構造
(例えば、各セクターの幅が鉛直下方に間かうにつれて
、テーパー状に減少する構造)とするために、インゴッ
トと冷却式るつぼとの間における応力が緩和されて、イ
ンゴットの鋳肌の品質が向上する。However, according to the present invention, in order to alleviate the tensile stress, the structure of the cooling crucible is changed to a structure in which the size of the gap between adjacent sectors increases along the casting direction (vertically downward) (for example, each sector The structure in which the width of the ingot tapers off as it goes vertically downward reduces the stress between the ingot and the cooling crucible, improving the quality of the casting surface of the ingot.
さらに、鋳造方向に沿う間隙の延長部分を溝構造とする
と、特に間隙が消失する上部領域と下部領域との接合部
において固化した流人材料と冷却式るつぼとの間の応力
が緩和されるため、鋳肌の品質を向上する上では、−層
望ましい。Furthermore, if the extension part of the gap along the casting direction is made into a groove structure, the stress between the solidified drift material and the cooling crucible will be alleviated, especially at the junction between the upper and lower regions where the gap disappears. In order to improve the quality of the casting surface, the − layer is desirable.
さらに、この本発明にかかる構造の冷却式るつぼでは、
前述の仏国特許第2609655号により提案された装
置のように、凝固に関与する上部領域の断面積と下部領
域の内側の断面積とを変化させる必要がないため、高速
鋳造時における二重肌の発生あるいはブレークアウトの
発生を防止することができる。Furthermore, in the cooling type crucible having the structure according to the present invention,
It is not necessary to change the cross-sectional area of the upper region involved in solidification and the inner cross-sectional area of the lower region, as in the device proposed by the aforementioned French Patent No. 2,609,655, which reduces the double skin during high-speed casting. or breakout can be prevented.
なお、本発明にかかる金属の連続的溶解および鋳造装置
において用いる冷却式るつぼは、前述のように、lI接
するセクターの間隙部の寸法が鋳造方向く鉛直下向き)
に沿って拡大する構造となっている点を除けば、従来か
らの冷却式るつぼと同様であってよい。Note that in the cooling crucible used in the continuous metal melting and casting apparatus according to the present invention, as described above, the dimensions of the gap between the sectors that are in contact with each other are directed vertically downward in the casting direction).
The crucible may be similar to a conventional cooled crucible, except that it has a structure that expands along the crucible.
すなわち、冷却式るつぼは、普通鋼からなる導電性の壁
を有し、この壁は、例えば4個から20個以上の複数個
の長手方向へのセクターを有し、これらのセクターは互
いに並置され、かつ互いに電気的に絶縁されており、ま
た前記セクターの内部は冷却用液体が循環するように構
成されている。That is, the cooled crucible has an electrically conductive wall made of common steel, which wall has a plurality of longitudinal sectors, for example from 4 to 20 or more, which sectors are juxtaposed to each other. , and are electrically insulated from each other, and the interior of the sector is configured to circulate a cooling liquid.
また、らせん形の誘導子には、中波または高周波の交流
電流が供給されている。これらの構造は、公知のセクタ
ーと何ら変わりない構造でよく、適宜手段によりこのよ
うな機能を満足するように構成すればよい。Further, medium wave or high frequency alternating current is supplied to the spiral inductor. These structures may be the same as those of known sectors, and may be configured to satisfy such functions by appropriate means.
次に、本発明にかかる金属の連続的溶解および鋳造装置
を用いて金属原料を溶解してインゴットを製造する方法
を第1図および第2図にもとづいて説明する。Next, a method for manufacturing an ingot by melting metal raw materials using the continuous metal melting and casting apparatus according to the present invention will be explained based on FIGS. 1 and 2.
第1図は、本発明にかかる金属の連続的溶解および鋳造
装置の1実施例の構造を示す略式説明図を、第2図は、
本発明にかかる金属の連続的溶解および鋳造装置におい
て用いる冷却式るつぼの構造を示す略式斜視図である。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the structure of one embodiment of the continuous metal melting and casting apparatus according to the present invention, and FIG.
1 is a schematic perspective view showing the structure of a cooling crucible used in the continuous metal melting and casting apparatus according to the present invention.
まず、インゴット6の母材を引き抜き棒5の先端に固定
した後、引き抜き棒5を上昇させて母材の上端が冷却式
るつぼ2の略中間高さに一致するところまで挿入する。First, after fixing the base material of the ingot 6 to the tip of the drawing rod 5, the drawing rod 5 is raised and inserted until the upper end of the base material corresponds to approximately the middle height of the cooling crucible 2.
その後、誘導子7に中波または高周波の交流電流を供給
すると冷却式るつぼ2の上部領域における間隙2hを介
してるつぼの内面に誘導電流が流れるので、母材は加熱
され、やがて溶融する。Thereafter, when a medium-wave or high-frequency alternating current is supplied to the inductor 7, the induced current flows through the gap 2h in the upper region of the cooling crucible 2 to the inner surface of the crucible, so that the base material is heated and eventually melted.
続いて、溶融状態にある母材3上に、金属材料4を連続
供給するとともに、材料の供給速度に相当する速度で引
き抜き棒を連続的に下降させる。Subsequently, the metal material 4 is continuously supplied onto the base material 3 which is in a molten state, and the drawing rod is continuously lowered at a speed corresponding to the material supply speed.
その際、溶融状態にある金属材料上に固体の金属材料が
落下するときの衝撃、あるいは誘導撹拌などの外乱によ
り、液体状の金属材料3はるつぼ上部領域における隣接
するセクター同士の間に存在する間隙に流入して、ここ
で凝固することがある。At this time, the liquid metal material 3 exists between adjacent sectors in the upper region of the crucible due to the impact when the solid metal material falls onto the molten metal material or disturbances such as induced stirring. It may flow into the gap and solidify there.
前述のように、本発明は、隣接するセクターの間隙が鋳
造方向に沿って拡大するように構成した点に特徴を有す
る構造の冷却式るつぼを用いた金属の連続的溶解および
鋳造装置である。As mentioned above, the present invention is an apparatus for continuous melting and casting of metal using a cooled crucible whose structure is characterized in that the gap between adjacent sectors is configured to increase along the casting direction.
すなわち、前記間隙に流入して凝固した金属材料は、イ
ンゴット6の下方への移動とともに、インゴットおよび
冷却式るつぼ間において生じる引っ張り応力を緩和する
方向に作用するため、インゴット表面の鋳肌に亀裂を発
生させることはない。That is, the metal material that has flowed into the gap and solidified acts in a direction to relieve the tensile stress generated between the ingot and the cooling crucible as it moves downwards in the ingot 6, thereby causing cracks in the casting surface of the ingot surface. It will not occur.
さらに、第2図に示すように、冷却式るつぼの下部領域
に、溝21を有する構造の冷却式るつぼの場合は、冷却
式るつぼの上部領域から下部領域にインゴットが移動す
る際、隣接するセクターの間隙に流入した金属材料によ
り冷却式るつぼとインゴットとの間における引っ張り力
が増加することが避けられるため、インゴットの鋳肌に
亀裂を発生させることはない。Furthermore, as shown in FIG. 2, in the case of a cooled crucible having a structure having grooves 21 in the lower region of the cooled crucible, when the ingot moves from the upper region to the lower region of the cooled crucible, adjacent sectors Since the metal material flowing into the gap is prevented from increasing the tensile force between the cooling crucible and the ingot, cracks are not generated on the casting surface of the ingot.
また、上記構造の冷却式るつぼの場合、特に凝固の際の
抜熱に関与する上部領域と下部領域の内側との水平断面
形状を高さ方向(鋳造方向)で顕著に変化させる必要が
ないため、抜熱量の著しい低下は起こらない。したがっ
て、高速での鋳造を行っても、二重肌の発生あるいはブ
レークアウトの発生を防止できる。In addition, in the case of a cooling crucible with the above structure, there is no need to significantly change the horizontal cross-sectional shape of the inside of the upper region and lower region, which are involved in heat removal during solidification, in the height direction (casting direction). , a significant decrease in the amount of heat removed does not occur. Therefore, even if high-speed casting is performed, the occurrence of double skin or breakout can be prevented.
実施例
さらに、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する
。EXAMPLES Furthermore, the present invention will be explained in more detail based on examples.
第1図および第2図に示す構造の本発明にかかる金属の
連続的溶解および鋳造装置と、第1図および第3図に示
す構造の本発明にかる金属の連続的溶解および鋳造装置
とを用いて、本発明の効果の評定を行った。A continuous metal melting and casting apparatus according to the present invention having the structure shown in FIGS. 1 and 2, and a continuous metal melting and casting apparatus according to the present invention having the structure shown in FIGS. 1 and 3. The effects of the present invention were evaluated using the following methods.
なお、第2図は本実施例で用いた冷却式るつぼ2のA−
A矢視部分の略式斜視図を、第3図は本実施例で用いた
他の冷却式るつぼのA−A矢視部分の略式斜視図をそれ
ぞれ示しており、第2図は溝21の深さが鋳造方向に沿
って一定である冷却式るつぼを、第3図は溝21の深さ
が鋳造方向に沿って拡大した冷却式るつぼを示している
。In addition, FIG. 2 shows A- of the cooling crucible 2 used in this example.
FIG. 3 shows a schematic perspective view of a portion viewed from arrow A, FIG. 3 shows a schematic perspective view of a portion viewed from arrow A-A of another cooling crucible used in this example, and FIG. 2 shows the depth of the groove 21. FIG. 3 shows a cooled crucible in which the depth of the groove 21 is increased along the casting direction.
第1図において、るつぼ2は内径60mm、外径100
lIm、高さ1801の寸法で、銅材質から構成され
る。In Figure 1, crucible 2 has an inner diameter of 60 mm and an outer diameter of 100 mm.
It has dimensions lIm and height 1801, and is made of copper material.
セクター構造を有さない、冷却式るつぼ2の上部領域2
aは、冷却水の出口2dを有する高さ501Illの中
空体であり、その内部を冷却水が通過できる構造として
いる。Upper region 2 of cooled crucible 2 without sector structure
A is a hollow body having a height of 501 Ill and having a cooling water outlet 2d, and has a structure through which the cooling water can pass.
セクター構造を有する冷却式るつぼ2の上部領域2bは
、本実施例では、16分割された内部水冷のセクタ2g
からなる構造であり、li!s接するセクタートノ間#
2hハ+(7)上Fifテ0.2 rtns、下iテ0
.4 mN、高さは50III11である。In this embodiment, the upper region 2b of the cooling crucible 2 having a sector structure is divided into 16 internal water-cooled sectors 2g.
It is a structure consisting of li! # between sector tonneaus that are in contact with s
2h + (7) upper Fifte 0.2 rtns, lower ite 0
.. 4 mN, height is 50III11.
冷却式るつば2の下部領域2Cは、給水口2eを有する
外径200 N11l、高さ80m5の中空冷却体であ
り、冷却式るつぼ2の壁の内面に半径0.3 mtm、
高さ801の半円形断面状の溝が、隣接するセクター同
士の間隙の延長上(下方)に設けである。The lower region 2C of the cooled crucible 2 is a hollow cooling body with an outer diameter of 200 N11l and a height of 80 m5 having a water supply port 2e, and a radius of 0.3 mtm on the inner surface of the wall of the cooled crucible 2.
A groove having a semicircular cross section with a height of 801 is provided on the extension (below) of the gap between adjacent sectors.
誘導子7は、肉厚2mm、外径f 2m+wの銅製コイ
ルを平均直径120 +ll++の寸法で、冷却式るつ
ぼ2の周囲にらせん状に4回巻いた構造としている。The inductor 7 has a structure in which a copper coil having a wall thickness of 2 mm and an outer diameter f 2 m+w is spirally wound four times around the cooling crucible 2 with an average diameter of 120 +ll++.
さらに、冷却式るつば2の上方には、金属材料4を供給
するためのホンバーが設けられており、一方冷却式るつ
ぼ2の下方には、鋳造されたインゴット6を下方に引き
抜くための引き抜き装置である引き抜き棒5が設けであ
る。Further, above the cooled crucible 2, there is provided a bar for supplying the metal material 4, and below the cooled crucible 2, there is provided a pulling device for pulling out the cast ingot 6 downward. A pull-out rod 5 is provided.
このような構造の本発明にかかる金属の連続的溶解およ
び鋳造装置の主要部は、チャンバー1の内部に収容され
ている。The main parts of the continuous metal melting and casting apparatus according to the present invention having such a structure are housed inside the chamber 1.
溶解および鋳造操作は次のようにして行った。Melting and casting operations were performed as follows.
まず、チャンバ1内をArガス雰囲気にした後、引き抜
き棒5を冷却式るつぼ2内に挿入し、引き抜き棒5の上
端に取り付けたチタン母材を、その上部が誘導コイルの
高さの中程に位置するようにして、装入した。First, after creating an Ar gas atmosphere in the chamber 1, the drawing rod 5 is inserted into the cooling crucible 2, and the titanium base material attached to the upper end of the drawing rod 5 is placed so that its upper part is at the middle of the height of the induction coil. It was placed so that it was positioned at
次に、誘導子7に150に−の高周波ii流を流し、溶
融したチタンの頂部が誘導子7の上部に相当する位置に
達した時、引き抜き捧5を1.6cm/minの速度で
下降すると同時に振動フィーダから200 g/win
でチタン材料を供給した。Next, a high frequency current of 150 - is applied to the inductor 7, and when the top of the molten titanium reaches a position corresponding to the upper part of the inductor 7, the pull bar 5 is lowered at a speed of 1.6 cm/min. At the same time, 200 g/win from the vibration feeder
supplied titanium material.
このような操作を36分間連続して行い、直径581、
長さ576 mm、重量6.5kgのチタンインゴット
を製造し、その化学組成を調べた。This operation was continued for 36 minutes, and the diameter was 581 mm.
A titanium ingot with a length of 576 mm and a weight of 6.5 kg was manufactured and its chemical composition was investigated.
その結果、第1図および第2図により示した装置、第1
図および第3図に示した装置のいずれによっても、酸素
含有量2(10ppm、炭素含有量230ρp霧、窒素
含有量105pρ幇、銅含有120ppm以下、残部チ
タンという、高純度のチタンインゴットが得られた。As a result, the apparatus shown in FIGS.
With any of the apparatuses shown in Figures and Figure 3, a high-purity titanium ingot with an oxygen content of 2 (10 ppm), a carbon content of 230 ppm, a nitrogen content of 105 ppm, a copper content of 120 ppm or less, and the balance titanium can be obtained. Ta.
また、その表面性状も極めて良好であった。Moreover, the surface quality was also extremely good.
(発明の効果)
以上詳述したように、本発明により、スラグの存在に起
因する材料汚染の問題とスラグ膜の剥ぎ取りによる工程
増の問題、インゴットの鋳肌における亀裂の発生の問題
、さらには高速での鋳造時における二重肌およびブレー
クアウトの発生の問題を解決することができる金属の連
続的溶解および鋳造装置を提供することができた。(Effects of the Invention) As detailed above, the present invention solves the problem of material contamination caused by the presence of slag, the problem of increased process due to stripping of the slag film, and the problem of cracks occurring on the casting surface of the ingot. was able to provide a continuous metal melting and casting device that can solve the problem of double skin and breakout occurrence when casting at high speeds.
したがって、スラグ剤を使用することなしに、高速で金
属の溶解および連続鋳造を行うことができる。Therefore, metal melting and continuous casting can be performed at high speed without using slag agents.
しかも、高純度でかつ表面性状に優れる高品質のインゴ
ットを製造することが可能となる。Furthermore, it is possible to produce a high-quality ingot with high purity and excellent surface properties.
かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著しい。The significance of the present invention having such effects is extremely significant.
第1図は、本発明にかかる金属の連続的溶解および鋳造
装置の全体の構成を示す略式説明図;および
第2図および第3図は、それぞれ実施例で用いた冷却式
るつぼのA−A矢視部分を示す略式斜視図の立体図であ
る。
1:チャンバ 1a:チャンバの排気口2:るつ
ぼ
2a: セクタ構造を持たないるつぼ上部領域2b;
セクタ構造を持つるつぼ上部領域2c:溝構造を持つる
つぼ下部領域
2d:るつぼの冷却水出口
2e: るつぼの冷却水入口
2f: るつぼの冷却水通路
2aコ るつぼ上部領域におけるセクタ2h: るつぼ
上部領域における間隙
21: るつぼ下部領域における溝
3:溶融状態における金属材料
4:金属材料 5:引き抜き棒
6:インゴツト 7;誘導子FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the overall configuration of the continuous metal melting and casting apparatus according to the present invention; and FIGS. 2 and 3 are A-A of the cooling crucible used in the examples, respectively. FIG. 3 is a three-dimensional diagram of a schematic perspective view showing a portion seen by arrows. 1: Chamber 1a: Chamber exhaust port 2: Crucible 2a: Crucible upper region 2b without sector structure;
Crucible upper region 2c with sector structure: Crucible lower region 2d with groove structure: Crucible cooling water outlet 2e: Crucible cooling water inlet 2f: Crucible cooling water passage 2a Sector 2h in crucible upper region: In crucible upper region Gap 21: Groove in the lower region of the crucible 3: Metal material in molten state 4: Metal material 5: Drawing rod 6: Ingot 7: Inductor
Claims (3)
および鋳造する装置であって、高さ方向の一部の壁面が
複数のセクターに分割された導電性の冷却式るつぼと、
前記冷却式るつぼの外周面をその高さ方向の一部につい
て囲繞するように配置されたコイル形の誘導子と、前記
冷却式るつぼで鋳造されたインゴットの下方への引き抜
き装置とを有する金属の連続的溶解および鋳造装置であ
って、前記冷却式るつぼは、 (i)その一部が前記セクターに分割されるとともに、
隣接する前記セクター各々の間隔が下方にゆくにつれて
拡大する構造を有する上部領域と、 (ii)前記上部領域に続いて設けられ、かつセクター
に分割されない下部領域と を有することを特徴とする金属の連続的溶解および鋳造
装置。(1) A device that continuously melts and casts solid metal supplied from above, including a conductive cooling crucible in which a portion of the wall in the height direction is divided into a plurality of sectors;
A metal inductor having a coil-shaped inductor arranged to surround a part of the outer peripheral surface of the cooling crucible in the height direction, and a device for pulling the ingot cast in the cooling crucible downward. a continuous melting and casting apparatus, wherein said cooled crucible (i) is divided into said sectors;
(ii) a lower region that is provided following the upper region and is not divided into sectors; Continuous melting and casting equipment.
の間隔の延長上のインゴットに面する内壁面に溝を有す
ることを特徴とする請求項1記載の金属の連続的溶解お
よび鋳造装置。(2) The continuous metal melting and casting apparatus according to claim 1, wherein the lower region further has a groove on an inner wall surface facing the ingot on an extension of the interval between the adjacent sectors.
給装置および前記引き抜き装置を大気から分離するチャ
ンバーを有することを特徴とする請求項1または請求項
2記載の金属の連続的溶解および鋳造装置。(3) Continuous melting and casting of metal according to claim 1 or 2, further comprising a chamber that separates the cooling crucible, the inductor, the raw material supply device, and the drawing device from the atmosphere. Device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28644990A JP2926961B2 (en) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | Equipment for continuous melting and casting of metals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04162954A true JPH04162954A (en) | 1992-06-08 |
JP2926961B2 JP2926961B2 (en) | 1999-07-28 |
Family
ID=17704532
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP28644990A Expired - Lifetime JP2926961B2 (en) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | Equipment for continuous melting and casting of metals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2926961B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6059015A (en) * | 1997-06-26 | 2000-05-09 | General Electric Company | Method for directional solidification of a molten material and apparatus therefor |
JP2006281291A (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Kobe Steel Ltd | Method for producing long cast block of active high melting point metal alloy |
JP2011173172A (en) * | 2011-04-26 | 2011-09-08 | Kobe Steel Ltd | Method for producing long cast block of active high melting point metal alloy |
CN115178714A (en) * | 2022-09-14 | 2022-10-14 | 有研亿金新材料有限公司 | Preparation device and method of high-purity copper and copper alloy cast ingot |
-
1990
- 1990-10-24 JP JP28644990A patent/JP2926961B2/en not_active Expired - Lifetime
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CN115178714B (en) * | 2022-09-14 | 2022-12-09 | 有研亿金新材料有限公司 | Preparation device and method of high-purity copper and copper alloy cast ingot |
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