JPH05256580A - 真空溶解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率的な溶解を達成すると共に、小ロット溶
解にも対応させる。 【構成】 真空容器１２の内部中央に、内部を予熱室１
４と溶解室１６とに画成する内扉１８が開閉自在に配設
される。予熱室１４に、予熱炉２２が収納されると共
に、溶解室１６に溶解炉２８が収納される。予熱室１４
に、母材２０の移送装置２６が配設される。移送装置２
６は、真空容器１２の外部から搬入した母材２０を予熱
炉２２に装入する作業と、該予熱炉２２で加熱された母
材２０を溶解炉２８に装入する作業とを行なう。そして
母材２０の溶解作業は、外部から予熱室１４に搬入した
母材２０を、予熱炉２２に装入して予め所定温度まで加
熱する。次いで、加熱された母材２０を、溶解室１６の
溶解炉２８に装入して溶解する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、真空溶解装置に関
し、更に詳しくは、真空雰囲気に保持した真空容器に収
納された溶解炉に、予め所要温度にまで加熱した母材を
装入することにより、該母材の溶解に要する時間を短縮
し得るようにした真空溶解装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】各種金属の装入母材を溶解するに際し、該
母材が大気と接触して酸化するのを防止して品質向上を
達成する溶解法の一つとして、真空溶解法が知られてい
る。この真空溶解法に使用される真空溶解装置は、内部
を真空雰囲気に保持可能に構成した真空容器に、例えば
高周波誘導加熱により装入母材を溶解する誘導炉に代表
される溶解炉が収納されている。また真空容器には、母
材や鋳型の搬入・搬出に供される搬出入口が設けられ、
該搬出入口は扉により開閉自在に密閉されるようになっ
ている。

【０００３】すなわち溶解作業に際しては、先ず前記搬
出入口を介して複数の鋳型を真空容器の内部に搬入する
と共に、これら鋳型への鋳込み量に対応する量の母材を
溶解炉に装入する。次いで、扉を閉成して真空容器を気
密状態に保持したもとで、該容器に連通接続した真空吸
引源を作動させて内部空気を強制的に吸引排出する。そ
して真空容器の内部が所要の真空雰囲気となったところ
で、前記溶解炉による装入母材の溶解が開始される。ま
た得られた溶湯は、容器内部に予め搬入しておいた複数
の鋳型に順次鋳込まれ、全ての鋳型への鋳込みが完了し
た段階で、該鋳型を搬出入口を介して容器外部に搬出す
るようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記真空容解装置で
は、真空雰囲気下で母材の溶解を行なう必要があるた
め、溶解作業中に新たな母材を溶解炉に追加装入するこ
とができない。従って該溶解炉には、前記真空容器に予
め搬入しておいた複数の鋳型への鋳込み量に相当する量
の母材を装入して溶解している。この場合において、１
回の鋳込み作業(予め真空容器に搬入された複数の鋳型
への鋳込み作業)に必要な母材量は、製造する製品のロ
ット数に応じて大きく変動するため、従来は大型の溶解
炉を使用して母材量の大きな変動に対応するようにして
いた。しかるに溶解炉の大型化は、真空容器や真空吸引
源等の付帯設備の大型化を招いて設備コトスが嵩む欠点
があった。

【０００５】また現今の如く、多品種小ロットの要請に
対して、常に大型の溶解炉を使用すると、該溶解炉の溶
解能力に比し極めて小量の母材を溶解することとなり、
非能率的となってランニングコストが嵩む難点が指摘さ
れる。そのため、大型の溶解炉とは別に小型の溶解炉を
併用し、小ロット溶解には小型の溶解炉を使用している
のが現状である。しかしこの場合は、各溶解炉に前述し
た付帯設備が必要となって、設備コストの更なる増大を
招く難点があった。

【０００６】更に前記溶解炉では、常温の母材を装入し
て加熱溶解しているので、該母材の溶解に要する時間が
長く掛かり、生産能率の向上が図られない欠点が指摘さ
れる。

【０００７】

【発明の目的】この発明は、前述した真空溶解装置に内
在している前記欠点に鑑み、これを好適に解決するべく
提案されたものであって、効率的な溶解を達成すると共
に小ロット溶解にも対応することができ、併せて設備コ
ストを低減し得る真空溶解装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を克服し、所
期の目的を達成するため本発明は、溶解炉を収納した真
空容器の内部を真空雰囲気とした状態で、前記溶解炉に
装入された母材を溶解する真空溶解装置において、前記
真空容器に収納した予熱炉と、前記真空容器の内部に配
設され、前記母材を移送する移送手段とからなり、前記
予熱炉で所要温度まで加熱された母材を、前記移送手段
を介して溶解炉に装入して溶解するよう構成したことを
特徴とする。

【０００９】前記目的を達成するため本願の別の発明
は、溶解炉を収納した真空容器の内部を真空雰囲気とし
た状態で、前記溶解炉に装入した母材を溶解する真空溶
解装置において、前記真空容器に連通するよう配設さ
れ、その内部空間を真空雰囲気に保持可能なトンネル状
の予熱炉と、前記真空容器の内部に配設され、前記母材
を移送する移送手段とからなり、前記予熱炉で所要温度
に加熱された母材を、前記移送手段を介して溶解炉に装
入して溶解するよう構成したことを特徴とする。

【００１０】

【実施例】次に、本発明に係る真空溶解装置につき、好
適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明
する。

【００１１】(第１実施例について)図１は、本発明の第
１実施例に係る真空溶解装置１０の概略構成を示す縦断
側面図であって、矩形状に形成した真空容器１２の内部
中央に、内部を予熱室１４と溶解室１６とに画成する内
扉１８が開閉自在に配設され、該内扉１８を閉成するこ
とにより両室１４,１６を空間的に遮断し得るようにな
っている。また真空容器全体は、気密構造になっている
と共に、各室１４,１６に真空ポンプ等の真空吸引源(図
示せず)が連通接続され、室内を真空雰囲気に保持可能
に構成されている。

【００１２】前記予熱室１４には、例えば高周波誘導加
熱により装入母材２０を加熱する予熱炉２２が設置さ
れ、真空雰囲気下で装入母材２０を所要温度まで加熱す
るよう構成されている。なお予熱炉２２での母材２０の
加熱温度は、該母材２０が溶解する温度より所要温度だ
け低い温度に設定される。また予熱室１４における溶解
室１６から離間する真空容器１２の側壁に開口１２ａが
開設され、該開口１２ａは外扉２４により開閉自在に閉
成されるようになっている。そしてこの開口１２ａを介
して母材２０が、予熱室１４に搬入される。

【００１３】図に示す如く、予熱室１４に母材２０の移
送装置２６が配設され、該移送装置２６は、真空容器１
２の外部から搬入した母材２０を予熱炉２２に装入する
作業と、該予熱炉２２で加熱された母材２０を溶解炉２
８(後述)に装入する作業とを行なうよう構成されてい
る。すなわち、予熱室１４の天井面にガイドレール３０
が所定長さに亘って配設され、該レール３０に移動台車
３２が自走可能に懸吊されている。この移動台車３２に
は、回動軸３４が適宜の手段(図示せず)を介して回転自
在に垂設され、該回転軸３４の下端に水平に配設したシ
リンダ３６を水平旋回するよう構成してある。

【００１４】前記水平シリンダ３６のピストンロッド３
６ａに、シリンダ３８が倒立状態で垂直に配設され、水
平シリンダ３６の正逆付勢により垂直シリンダ３８は水
平シリンダ３６に対して進退移動するようになってい
る。この垂直シリンダ３８の下方を指向するピストンロ
ッド３８ａにハンド４０が開閉自在に配設され、該ハン
ド４０により母材２０を把持するよう構成されている。
なお、移送装置２６は、真空容器１２の外部から遠隔操
作により作動制御される。

【００１５】前記溶解室１６には、誘導加熱を利用して
装入母材２０を溶解する溶解炉２８が設置され、真空雰
囲気下で装入母材２０を溶解可能に構成されている。ま
た溶解室１６における予熱室１４から離間する真空容器
１２の側壁に開口１２ｂが開設され、該開口１２ｂは外
扉４２により開閉自在に閉成される。そして、この開口
１２ｂを介して例えば中空鋳型を収納したチャンバー
(図示せず)の搬入および搬出が行なわれる。

【００１６】なお溶解室１６には、中空鋳型を収納した
チャンバーの内部を減圧状態に保持すると共に鋳型開口
部を溶湯に没入させて、この溶湯を鋳型内部に吸引させ
る減圧鋳造装置(ＣＬＡ,ＣＬＶ)が収納される。そし
て、溶解室１６に予め搬入された複数の鋳型(チャンバ
ー)に、減圧鋳造装置を介して溶湯を順次鋳込むよう構
成されている。

【００１７】(第１実施例の作用)次に、このように構成
した第１実施例に係る真空溶解装置の作用につき説明す
る。なお溶解室１６には、中空鋳型を収納した複数のチ
ャンバーが搬入されているものとする。

【００１８】先ず、図２(ａ)に示す如く、前記真空容器
１２の内扉１８を閉成して予熱室１４と溶解室１６とを
空間的に遮断した状態で、前記溶解室１６に接続する吸
引源を作動して該室１６を真空雰囲気にする。また予熱
室１４の外扉２４を開放し、外部の所定位置に集積され
ている母材２０を、前記移送装置２６を作動して予熱室
１４に搬入する。そして図２(ｂ)に示す如く、移送装置
２６により搬入した母材２０を予熱炉２２に装入すると
共に外扉２４を閉成した後、予熱室１４に接続する吸引
源を作動して該室１４を真空雰囲気にする。このとき、
予熱炉２２には１回の鋳込み作業に必要な量の母材２０
を装入しておく。

【００１９】前記予熱炉２２に母材２０が装入される
と、該予熱炉２２による加熱を開始し、装入母材２０を
所定温度まで加熱する。なお、予熱炉２２による加熱の
開始タイミングは、予熱室１４が所要の真空度になる前
であってもよいが、該室１４が所要の真空度に至る前に
母材２０が赤熱しないよう設定される。そして母材２０
が溶解温度より所要温度だけ低い温度まで加熱される
と、前記移送装置２６を作動して該母材２０を予熱炉２
２から取出す。

【００２０】次いで、図２(ｃ)に示す如く、前記内扉１
８を開放して移送装置２６に把持した加熱母材２０を溶
解炉２８に装入した後、該溶解炉２８による装入母材２
０の溶解を開始する。このとき、母材２０は予め所要温
度まで加熱されているので、当該溶解炉２８においては
極めて短時間で母材２０の溶解が達成される。

【００２１】前記溶解炉２８で溶解された溶湯は、減圧
鋳造装置を介して予め溶解室１６に搬入されているチャ
ンバーの中空鋳型に鋳込まれて消費される。そして溶湯
が少なくなった場合は、前記予熱炉２２で加熱されてい
る母材２０を移送装置２６により溶解炉２８に追加装入
することにより対応し得る。すなわち、小型の溶解炉２
８であっても、所定時間内に大量の母材２０を溶解し得
るので、１回の鋳込み作業に必要な母材量が大きく変動
する場合にも対応することができる。

【００２２】なお、前記溶解炉２８での母材溶解または
鋳型への鋳込み作業中に、前記内扉１８を閉成して予熱
室１４と溶解室１６とを空間的に遮断した状態で、予熱
室１４の外扉２４を開放して移送装置２６により新たな
母材２０を予熱炉２２に装入して加熱することができ
る。すなわち、溶解炉２８での鋳込み作業が終了し、前
記開口１２ｂを介して鋳込みの完了した鋳型(チャンバ
ー)を搬出したり新たな鋳型を搬入する作業を、母材２
０の予熱作業と平行して行なうことができ、極めて能率
的に作業を遂行し得る。

【００２３】(第１実施例の変形例について)なお第１実
施例では、真空容器内に溶解炉と予熱炉とを各一基づつ
収納配置した場合につき説明したが、本発明はこれに限
定されるものではない。例えば図３(ａ)に示す如く、真
空容器１２の内部に３つの室４４,４６,４８を画成し、
中央の室４６に溶解炉２８を収納すると共に、左右両側
の室４４,４８に予熱炉２２を夫々収納するようにして
もよい。また逆に、図３(ｂ)に示す如く、中央の室４６
に予熱炉２２を収納すると共に、左右両側の室４４,４
８に溶解炉２８を夫々収納するようにしてもよい。この
場合に、溶解炉２８と予熱炉２２との数の比率は、溶解
炉２８の溶解能力および予熱炉２２の予熱能力等に応じ
て設定される。また母材２０の移送装置２６としては、
実施例に示す手段に限定されるものでなく、各種の手段
が仕様に応じて採用可能である。

【００２４】(第２実施例について)図４は、本発明の第
２実施例に係る真空溶解装置の概略構成を示す縦断側面
図である。矩形状に形成した真空容器１２の一方の側壁
に、外方に延出するトンネル状の予熱炉２２が配設さ
れ、該予熱炉２２を構成する炉体５０は、容器１２の内
部に画成した溶解室１６に連通している。この炉体５０
の内径は、その延出端部に形成した入口５０ａを介して
母材２０を挿入可能な寸法に設定されている。また炉体
入口５０ａには、外扉５２が開閉自在に配設され、該外
扉５２を閉成することにより、炉体内部および溶解室１
６を気密状態に保持し得るようになっている。なお炉体
５０の内部には、シリンダ等のアクチュエータ(図示せ
ず)により作動するプッシャー５４が配設され、炉体５
０に挿入された複数の母材２０を溶解室１６に向けて順
次押出し状態で移送するよう構成してある。

【００２５】前記炉体５０の外周に、インダクションコ
イル等の加熱手段５６が配設され、炉体５０に挿入され
た母材２０を所要温度まで加熱し得るよう構成してあ
る。また炉体５０の出口５０ｂ(溶解室１６を指向する
側)に、溶解室１６に向けて延出する張出し部５８が形
成され、予熱炉２２で所要温度まで加熱された母材２０
は、前記プッシャー５４により張出し部５８まで押出さ
れるようになっている。そして張出し部５８に到来した
母材２０は、後述する移送装置２６を介して溶解炉２８
に装入される。なお予熱炉２２での母材２０の加熱温度
は、該母材２０の種類に応じて適宜設定される。また真
空容器全体は気密構造になっており、溶解室１６に連通
接続した真空ポンプ等の真空吸引源(図示せず)を作動す
ることにより、溶解室１６および予熱炉２２の炉体内部
を真空雰囲気に保持することができる。

【００２６】前記溶解室１６には、図４に示す如く、例
えば高周波誘導加熱により装入母材２０を溶解する溶解
炉２８が設置され、真空雰囲気下で装入母材２０を溶解
するよう構成されている。また真空容器１２における予
熱炉２２が配設される側壁と対向する側壁に開口１２ｂ
が開設され、該開口１２ｂは外扉４２により開閉自在に
閉成されるようになっている。そしてこの開口１２ｂを
介して、溶解室１６への鋳型(チャンバー)の搬入および
搬出が行なれる。なお溶解室１６には、前記第１実施例
と同様に減圧鋳造装置が収納され、該装置により鋳型へ
の溶湯の鋳込みを行なうよう構成してある。

【００２７】図に示す如く、溶解室１６に母材２０の移
送装置２６が配設され、該移送装置２６により予熱炉２
２から張出し部５８に押出された母材２０を、溶解炉２
８に装入する作業を行なうよう構成されている。すなわ
ち、溶解室１６の天井面にガイドレール３０が所定長さ
に亘って配設され、該レール３０に移動台車３２が自走
可能に懸吊されている。この移動台車３２に、シリンダ
３８が倒立状態で垂直に配設され、該シリンダ３８のピ
ストンロッド３８ａに母材２０を把持可能で垂直回転可
能なハンド４０が配設されている。そして張出し部５８
に押出された母材２０を、当該移送装置２６を介して溶
解炉２８に装入するようになっている。なお、移送装置
２６は、真空容器１２の外部から遠隔操作により作動制
御される。

【００２８】(第２実施例の作用)次に、このように構成
した第２実施例に係る真空溶解装置の作用につき説明す
る。なお溶解室１６には、中空鋳型を収納した複数のチ
ャンバーが搬入されているものとする。

【００２９】先ず、前記予熱炉２２の外扉５２を開放
し、該炉２２に所要量(１回の鋳込み作業で必要となる
量)の母材２０を挿入する。そして、外扉５２を閉成し
た後、溶解室１６に連通接続する吸引源を作動して内部
空気を強制吸引することにより、溶解室１６と予熱炉２
２の炉体内部を真空雰囲気にする。

【００３０】次いで、加熱手段５６により予熱炉２２の
対応個所に臨む母材２０を所要温度まで加熱する。加熱
された母材２０は、内部に配設したプッシャー５４によ
り前方(溶解室側)に向けて押出され、溶解室１６に延出
した張出し部５８に至る。このとき、後続の母材２０は
加熱手段５６により加熱される。

【００３１】前記張出し部５８に到来した母材２０は、
図４に示す如く、溶解室１６に配設した移送装置２６を
介して溶解炉２８に装入される。次に溶解炉２８により
装入母材２０を溶解すれば、該母材２０は予め所定温度
まで加熱されているので、短時間で溶解する。

【００３２】そして溶解炉２８で溶解された溶湯は、減
圧鋳造装置を介して予め溶解室１６に搬入されているチ
ャンバーの中空鋳型に鋳込まれて消費される。そして溶
湯が少なくなった場合は、前記予熱炉２２で所要温度ま
で加熱された母材２０を移送装置２６により溶解炉２８
に追加装入することにより対応し得る。すなわち、第２
実施例においても、前記第１実施例と同様に小型の溶解
炉２８であっても、所定時間内に大量の母材２０を溶解
し得るので、１回の鋳込み作業に必要な母材量が大きく
変動する場合にも対応することができる。

【００３３】(第２実施例の変形例について)図５は、第
２実施例の変形例を示すものであって、前記予熱炉２２
の出口５０ｂに、開閉自在に内扉６０を配設し、溶解室
１６と予熱炉２２の炉体内部とを空間的に遮断し得るよ
う構成してある。これにより、溶解室１６を真空雰囲気
に保持した状態で、予熱炉２２への新たな母材２０の挿
入作業を行なうことができる。但し、この場合には予熱
炉２２にも真空吸引源を接続し、母材２０を加熱する際
に炉体内部を真空雰囲気にする必要がある。

【００３４】また予熱炉２２の出口５０ｂに設けた張出
し部５８の開放端を溶解炉２８に向かって下方傾斜する
よう形成し、前記移送装置２６により母材２０を移送す
る際に該母材２０を案内させるようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る真空溶
解装置によれば、真空容器に溶解炉と予熱炉とを収納
し、予熱炉で予め所要温度まで加熱した母材を溶解炉に
装入して溶解するよう構成したので、溶解炉での母材溶
解を短時間で行ない得る。また真空容器を真空雰囲気に
保持した状態で、溶解炉に加熱した母材を追加装入し得
るので、小型の溶解炉であっても、所定時間内に多量の
母材を溶解することができる。すなわち、１回の鋳込み
作業に必要となる母材の量が大きく変動する場合であっ
ても、小型の溶解炉により対応し得るので、設備コスト
を極めて低減することができる。また真空容器を内扉に
より溶解室と予熱室とに画成することにより、溶解室に
収納した溶解炉での母材の溶解作業中に、予熱室に収納
した予熱炉に容器外部から母材を搬入する作業を平行し
て行ない得る利点がある。

【００３６】また真空容器にトンネル状の予熱炉を連通
するよう配設し、該予熱炉により所要温度まで加熱した
母材を溶解炉で溶解するよう構成することにより、溶解
炉での母材溶解を短時間で行ない得る。しかも、小型の
溶解炉により所定時間内に多量の母材を溶解し得るの
で、１回の鋳込み作業に必要となる母材の量が大きく変
動する場合であっても、小型の溶解炉により対応するこ
とができ、設備コストを極めて低減し得る。更に、真空
容器と予熱炉とを内扉により空間的に遮断可能に構成す
ることにより、溶解炉での母材の溶解作業中に、予熱炉
に外部から母材を搬入することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る真空溶解装置の概略
構成を示す縦断側面図である。

【図２】第１実施例に係る真空溶解装置の工程説明図で
ある。

【図３】第１実施例に係る真空溶解装置の変形例を示す
説明図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る真空溶解装置の概略
構成を示す縦断側面図である。

【図５】第２実施例に係る真空溶解装置の変形例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１２ 真空容器 １４ 予熱室 １６ 溶解室 １８ 内扉 ２０ 母材 ２２ 予熱炉 ２６ 移送装置 ２８ 溶解炉 ６０ 内扉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶解炉(28)を収納した真空容器(12)の内
   部を真空雰囲気とした状態で、前記溶解炉(28)に装入さ
   れた母材(20)を溶解する真空溶解装置において、 前記真空容器(12)に収納した予熱炉(22)と、 前記真空容器(12)の内部に配設され、前記母材(20)を移
   送する移送手段(26)とからなり、 前記予熱炉(22)で所要温度まで加熱された母材(20)を、
   前記移送手段(26)を介して溶解炉(28)に装入して溶解す
   るよう構成したことを特徴とする真空溶解装置。
2. 【請求項２】 前記真空容器(12)の内部に、前記予熱炉
   (22)が収納される予熱室(14)と前記溶解炉(28)が収納さ
   れる溶解室(16)とを画成する内扉(18)を開閉自在に配設
   し、該内扉(18)を閉成することによりこれら予熱室(14)
   と溶解室(16)とを空間的に遮断し得るよう構成した請求
   項１記載の真空容解装置。
3. 【請求項３】 溶解炉(28)を収納した真空容器(12)の内
   部を真空雰囲気とした状態で、前記溶解炉(28)に装入し
   た母材(20)を溶解する真空溶解装置において、 前記真空容器(12)に連通するよう配設され、その内部空
   間を真空雰囲気に保持可能なトンネル状の予熱炉(22)
   と、 前記真空容器(12)の内部に配設され、前記母材(20)を移
   送する移送手段(26)とからなり、 前記予熱炉(22)で所要温度に加熱された母材(20)を、前
   記移送手段(26)を介して溶解炉(28)に装入して溶解する
   よう構成したことを特徴とする真空溶解装置。
4. 【請求項４】 前記予熱炉(22)と真空容器(12)との連設
   部に内扉(60)が開閉自在に配設され、該内扉(60)を閉成
   することにより、予熱炉(22)の内部と真空容器(12)の内
   部とを空間的に遮断し得るよう構成した請求項３記載の
   真空溶解装置。