JPH0716733A - 鋳型中に鋳込まれる金属融液を方向を定めて凝固させるための方法および装置 - Google Patents
鋳型中に鋳込まれる金属融液を方向を定めて凝固させるための方法および装置Info
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- JPH0716733A JPH0716733A JP6147884A JP14788494A JPH0716733A JP H0716733 A JPH0716733 A JP H0716733A JP 6147884 A JP6147884 A JP 6147884A JP 14788494 A JP14788494 A JP 14788494A JP H0716733 A JPH0716733 A JP H0716733A
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Abstract
凝固させるための方法。 【構成】 加熱室と、冷却溶融液上の鋳型との間の封止
のために、流動性の材料からなる浮遊する断熱層を装入
し、鋳型に断熱層が浸透しかつ冷却溶融液中に浸漬する
前に加熱室または冷却溶融液を、加熱室が断熱層に接触
するかまたは該断熱層中に浸漬するように作業する。 【効果】 鋳造部材の凝固の際に急激な温度勾配は、僅
かな半径方向の熱流の場合に達成することができる。
Description
移動させ、かつ鋳型を、鋳型中の金属融液、例えばアル
ミニウムよりも低い融点の、冷却溶融液として使用され
る金属溶融液浴中に浸漬させることによって、鋳型中に
鋳込まれる金属融液、例えばニッケルを方向を定めて凝
固させるための方法に関する。更に、本発明は、前記方
法を実施するための鋳造装置に関する。
イツ連邦共和国特許出願公開第2815818号明細書
の対象である。冷却溶融液中に鋳型を浸漬することは、
強力な軸方向の熱流によって、鋳型中での鋳造部材の凝
固の際に、できるだけ僅かな高さの固体−液体−帯域お
よびできるだけ平坦で鋳造部材の主要な広がりの方向に
対して横方向に走る、固体および液体との間の相の境界
を達成させ、ひいては結晶が軸方向に鋳造塊(Gussstue
ck)中に入り込んで成長するのに有用である。前記の目
的方向は、冷却溶融液の上側での熱の半径方向の放射を
できるだけ低く維持することを必要とする。このため
に、公知の鋳造装置の場合には、加熱室の下側に接し
て、鋳型の方向に向けられた、一般にバッフル(Baffl
e)と呼称される放射線遮蔽板(Strahlungsschirm)が
設けられている。付加的に、冷却溶融液上に、鋳型を冷
却溶融液中に浸漬するために開口を有する断熱材料から
なる分離板が浮遊している。しかしながら、断熱(Warm
edaemmung)は、殊に鋳造部材が多数の下に向けられた
部材を有する場合に、放射線遮蔽板および分離板が前記
部材の間の領域に達することができないので不完全であ
る。このことは別にして、鋳型と放射線遮蔽板並びに鋳
型と分離板との間に不可避的に亀裂が残り、この亀裂を
通して熱が放出される。
716号明細書は、既に、冷却すべき金属融液を用いて
鋳型を浸漬するために、表面が断熱層によって被覆され
ている冷却溶融液を有する1つの容器を提示している。
前記の層は、冷却溶融液の酸化または過剰に強力な冷却
を阻止するという意味を有する。この鋳型は、冷却溶融
液中への浸漬の際に、前記断熱層に浸透する。勿論、こ
の鋳型は、加熱室から外に移動されない。
111号明細書の記載によって、鋳型の冷却板が鋳型の
浸漬の前に少なくとも部分的に冷却溶融液中に浸漬して
いるような程度に、冷却溶融液の表面を加熱室の下側に
緊密に設けているような上記概念の方法は公知である。
このことによって、冷却板は、既に、鋳型の充填の際に
冷却溶融液によって冷却されており、その結果、該冷却
板は、特に良好に冷却作用を発揮する。加熱室の下方端
部および鋳型の間の熱の損失を回避するために、ドイツ
連邦共和国特許公開公告第2242111に記載の装置
の場合、熱シールドが設けられている。
の凝固の際にできるだけ急激な温度勾配が、できるだけ
僅かな半径方向の熱流の際に達成することができるよう
に、冒頭に記載されたような種類の方法を更に改善する
という課題が課されている。更に、前記方法の実施のた
めに1つの鋳造装置が得られるはずである。
は、本発明によれば、加熱室と、冷却溶融液上の鋳型と
の間の封止のために、流動性の材料からなる浮遊する断
熱層を装入し、鋳型が断熱層を貫通しかつ冷却溶融液中
に浸漬する前に加熱室または冷却溶融液を、加熱室が断
熱層に接触するかまたは該断熱層中に浸漬するような程
度に作業することによって解決される。
よって、加熱室と冷却溶融液との目で見ての分離が生
じ、その結果、熱の損失は、半径方向で無視できるほど
僅かであり、かつこれまで必要とされた一定の強さの熱
シールドを前記領域中では不用にすることができる。本
発明による方法によって、全面的かつ完全な封止に基づ
いて、最適の軸方向の熱流が鋳造部材から冷却溶融液の
中に入って生じる。このことによって、鋳造部材の冶金
学的性質の改善が達成される。更に、断熱層は常に鋳型
の輪郭線に従い、かつ該輪郭線に常に緊密に接している
ので、複雑な形を有する鋳造部材または多数の鋳造部材
を同時に鋳造することができ、引続き凝固させることが
できる。また、断熱層により、公知技術水準の場合より
も迅速に凝固することができるので、より高い生産性が
生じる。
冷却溶融液によって湿潤不可能な表面を有する固体を使
用する場合に、通常の薬剤を用いて極めて安価に製造す
ることができる。
ために、湿分を遮断する被膜を有する黒鉛、セラミック
または酸化アルミニウムからなる粒状物を使用する場
合、断熱層は特に安価に形成させることができる。
かしながらまた、窒化硼素からなる被覆されていない固
体またはSiAlO2Nからなる球体を使用することも
可能である。
で、鋳造塊の冶金学的性質に影響を及ぼすために断熱層
の厚さを変える場合に、種々の要件に合致させることが
できる。
いては良好な冷却作用に基づき、本方法の別の態様によ
り、鋳型を冷却板なしで使用することができる。
施のための鋳造装置を得ることは、本発明によれば、断
熱材が、少なくとも加熱室の下端まで突き出している流
動性の材料からなる、冷却溶融液上に浮遊している断熱
層であることによって解決される。
の下側に接して高価な断熱材を必要としないので、これ
まで知られた鋳造装置よりも簡単に構成されている。そ
れでもやはり、この鋳造装置は、冷却溶融液中に鋳型を
浸漬する際に、浮遊する断熱層によって、複雑にされた
鋳造部材の場合であっても、全面的に完全な断熱が行わ
れるので、質的に良好に働いている。本発明による装置
は、同じ装置中で選択に応じて、冷却溶融液および断熱
層を用いる本発明による方法または常用のDS−SC方
を実施することができるようにする。
ら見て下降可能な止め枠(Haltegestell)の上で支持さ
れており、該止め枠が、下から見て加熱室にかぶさって
おり、かつ止め枠の下降によって冷却溶融液を有する坩
堝(Tiegel)中に浸漬するために構成されている場合に
特に有利に形成されている。この種の止め枠によって、
上から見て、鋳型を下降させる鋳型止め具は加熱室中に
係合させる必要はないので、加熱室を上向きに完全に閉
鎖することが可能である。加熱室の上側での加熱室の本
発明により可能な完全な封止は、再び熱損失を回避す
る。
引上げ室(Hubkammer)の上側で止め枠を有する高所作
業可能な引上げ室の内部に配置されている場合に、構造
的に特に簡単に形成されている。
見ての封止は、方向を定めた凝固の開始前に、該坩堝が
前記引上げ室と比べて同様に高所作業可能に配置されて
いる場合に、簡単な方法で実現させることができる。
は、種々の方法で実現させることができる。1つの簡単
な実施態様は、該坩堝が、ウォーム歯車装置として形成
された垂直案内部材を用いて高所作業可能に配置されて
いる、スリットを通って引上げ室中に係合するキャリア
の上に配置されていることからなる。
別の態様により、坩堝がカラムスリーブ(Fuehrungssae
ule)の高所作業可能なスライダのキャリア上に配置さ
れており、かつ該スライダが鋳造装置の真空室の外側に
配置されたクランクハンドルを有するケーブルウィンチ
のケーブルを用いて高所作業可能に配置されている場合
に、市販の部材を使用することができる。
る際に、僅かな横断面を有する坩堝の場合、鋳型を通る
冷却溶融液の排除により、充填位置の上昇が生じ、その
結果、冷却溶融液は、加熱室中に達することが許されな
い。このことは、本発明の特に有利な他の態様により、
簡単な方法で、冷却溶融液のための坩堝が、冷却溶融液
を有する坩堝部材の最大の充填位置によって確定された
溢流口によって分離された側室を有することによって回
避することができる。
本発明の基本原理を更に明らかにするために、実施態様
の2つおよび冷却溶融液のための坩堝の変更が図示さ
れ、かつ以下に記載される。
該引上げ室は、プランジャー 2の上に配置されてお
り、かつプランジャー 2の操作によって上下に動かす
ことができる。上から見て、引上げ室 1の上に支持さ
れた止め枠 3は、引上げ室1の中に突き出しており、
該止め枠は、黒鉛からなる籠状の形成体であってもよ
い。前記の止め枠 3の上には、冷却板 4が支持され
ており、該冷却板は、鋳型 5の底部を形成している。
図示された鋳造位置の中では、鋳型 5が完全に、鋳型
5を環状に包囲する電気的発熱体 7を有する加熱室
6の中に入れられる。
を有している坩堝 8がキャリア9の上に配置されてい
る。該キャリア 9は、引上げ室 1のスリット 11
を通して外向きに案内され、かつウォーム歯車装置とし
て形成された垂直案内部材12の上で高所作業可能であ
る。本発明にとって重要なのは、冷却溶融液 10の上
で浮遊している、例えば粉末形または粒状物の形の酸化
アルミニウムからなる断熱層 13である。
を定めて凝固を開始させる場合には、まず、垂直案内部
材 12の上でのキャリア 9の上昇によって、冷却溶
融液10を有する坩堝 8は、加熱室 6の下端が極く
僅かに断熱層 13中に浸漬するまで、上に向かって移
動され、従って、加熱室 6の内部、即ち、加熱空間
と、冷却空間、即ち、冷却溶融液 10との間の目で見
ての分離が生じる。引続き、プランジャー 2の下方へ
の移動が開始される。このことによって、止め枠 3を
有する引上げ室 1は下降し、従って、鋳型 5は、次
第に断熱層 13を貫通し、かつ冷却溶融液 10中に
浸漬され、このことは、図2に図示されている。引上げ
室 1の前記の下降運動は、鋳型 5が完全に冷却溶融
液中に浸漬され、かつ該鋳型中の鋳造部材がこのことに
よって凝固されるまでの長さで継続される。
が、常法で、真空室 14中に配置されていることが示
されている。該真空室は、内向きに方向を定めてフラン
ジ状の結合部材 15を有し、この結合部材の上には、
加熱室 6が支持されている。真空室 14中に配置さ
れた旋回可能な坩堝は図示されていないが、該坩堝か
ら、金属融液は蓋 16の開放後に鋳型 5中へ鋳込む
ことができる。
中には、垂直に立っているカラムスリーブ 17が配置
されており、該カラムスリーブの上で、スライダ 18
は高所作業可能に移動されている。該スライダ 18
は、破断されて図示されたキャリア 19を有し、該キ
ャリアの上に坩堝 8が立っている。スライダ 18を
高所作業するためにクランクハンドル 20が使用さ
れ、このクランクハンドルを用いてケーブルウィンチ
21は操作可能であり、このケーブルウィンチによっ
て、ケーブル 22はカラムスリーブ 17の上側の転
向ロール 26 を介してスライダ 18に案内され
る。前記の配置は、鋳型 5の下降の前に坩堝8をクラ
ンクハンドル 20を用いて、断熱層 13が加熱室
6の下側に接触し、ひいては目で見て封止を惹起するよ
うな程度に持ち上げることが可能である。
室 14の内部に、金属融液を鋳型5の中に充填するた
めに使用される旋回可能な坩堝 23が図示されてい
る。引上げ室 1は、前記実施例の場合と全く同様にプ
ランジャー 2を用いて高所作業される。
側室 25を有し、冷却溶融液 10の中への鋳型の下
降の際に、排除された冷却溶融液が溢流口 24を介し
て側室中に達することができることによって、前記の図
面による坩堝とは区別される。本発明による方法の終了
後に、前記側室 25中で凝固した冷却溶融液は、該側
室から取出され、かつ鋳型の冷却のために定められてい
る坩堝部材中に返送されることができる。
よる鋳造装置を示す略示的縦断面図。
鋳型を有する図1に相応する断面図。
る縦断面図。
4 冷却板、 5 鋳型、 6 加熱室、 7 発熱
体、 8、23 坩堝、 9、19 キャリア、10
冷却溶融液、 11 スリット、 12 垂直案内部
材、 13 断熱層、 14 真空室、 15 結合部
材、 16 蓋、 17 カラムスリーブ、 18 ス
ライダ、 20 クランクハンドル、 21 ケーブル
ウィンチ、22 ケーブル、 24 溢流口、 25
側室、 26 転向ロール
Claims (15)
- 【請求項1】 加熱室から鋳型を外に移動させ、かつ該
鋳型を、鋳型中の金属融液よりも低い融点の、冷却溶融
液として使用される金属溶融液浴中に浸漬させることに
より、鋳型中に鋳込まれる金属融液を方向を定めて凝固
させるための方法において、加熱室と、冷却溶融液上の
鋳型との間の封止のために、流動性の材料からなる浮遊
する断熱層を装入し、鋳型が断熱層を貫通しかつ冷却溶
融液中に浸漬する前に加熱室または冷却溶融液を、加熱
室が断熱層に接触するかまたは該断熱層中に浸漬するよ
うな程度に作業することを特徴とする、鋳型中に鋳込ま
れる金属融液を方向を定めて凝固させる方法。 - 【請求項2】 断熱層の形成のために、冷却溶融液によ
って湿潤不可能な表面を有する固体を使用する、請求項
1に記載の方法。 - 【請求項3】 断熱層の形成のために、湿分を遮断する
被膜を有する黒鉛、セラミックまたは酸化アルミニウム
からなる粒状物を使用する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 被膜として窒化硼素を使用する、請求項
3に記載の方法。 - 【請求項5】 窒化硼素からなる被覆されていない固体
を使用する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項6】 固体としてSiAlO2Nからなる球体
を使用する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項7】 鋳造塊の冶金学的性質に影響を及ぼすた
めに、断熱層の厚さを変化させる、請求項1から6まで
のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 鋳型を冷却板なしで使用する、請求項1
から7までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 加熱室(6)の内部に、該加熱室から見
て該加熱室の下側に配置された、冷却溶融液(10)を
有する坩堝(8)中で作業可能な鋳型(5)を有し、こ
の場合、加熱室(6)の下側に、鋳型(5)と加熱室
(6)との間の熱の損失を制限する断熱材が設けられて
いる、請求項1から8までの少なくともいずれか1項に
記載の方法を実施するための鋳造装置において、該断熱
材が、少なくとも加熱室の下端まで突き出している流動
性の材料からなる、冷却溶融液(10)上に浮遊する断
熱層(13)であることを特徴とする、請求項1から8
までの少なくともいずれか1項に記載の方法を実施する
ための鋳造装置。 - 【請求項10】 鋳型(5)は、上から見て下降可能な
止め枠(3)の上で支持されており、該止め枠が、下か
ら見て加熱室(6)にかぶさっており、かつ止め枠
(3)の下降によって冷却溶融液(10)を有する坩堝
(8)中に浸漬するために構成されている、請求項5に
記載の鋳造装置。 - 【請求項11】 冷却溶融液(10)を有する坩堝
(8)が、上側に止め枠(3)を有する高所作業可能な
引上げ室(1)の内部に配置されている、請求項10に
記載の鋳造装置。 - 【請求項12】 坩堝(8)が前記引上げ室(1)と比
べて同様に高所作業可能に配置されている、請求項11
に記載の鋳造装置。 - 【請求項13】 坩堝(8)が、ウォーム歯車装置とし
て形成された垂直案内部材(12)を用いて高所作業可
能に配置されている、スリット(11)を通って引上げ
室(1)中に係合するキャリア(19)上に配置されて
いる、請求項12に記載の鋳造装置。 - 【請求項14】 坩堝(8)が、カラムスリーブ(1
7)の高所作業可能なスライダ(18)のキャリア(1
9)の上に配置され、かつ該スライダ(18)が鋳造装
置の真空室(14)の外側に配置されたクランクハンド
ル(20)を有するケーブルウィンチ(21)のケーブ
ル(22)を用いて高所作業可能に配置されている、請
求項12に記載の鋳造装置。 - 【請求項15】 冷却溶融液(10)のための坩堝
(8)が、冷却溶融液(10)を有する坩堝部材の最大
充填状態に確定する溢流口(24)によって分離された
側室(25)を有する、請求項9から14までのいずれ
か1項に記載の鋳造装置。
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