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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱室から鋳型を外に
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。

【０００２】

【従来の技術】この種の方法およびこの種の装置は、ド
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。

【０００３】ドイツ連邦共和国特許公開公告第１９５３
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。

【０００４】ドイツ連邦共和国特許公開公告第２２４２
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明には、鋳造部材
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第一に記載された課題
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。

【０００７】加熱室にまで達している浮遊する断熱層に
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。

【０００８】この断熱層は、該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。

【０００９】良好な断熱作用にもかかわらず、断熱層の
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場
合、断熱層は特に安価に形成させることができる。

【００１０】被膜は、好ましくは窒化硼素からなる。し
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。

【００１１】本発明による方法は、極めて簡単な方法
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。

【００１２】目で見ての分離による僅かな熱の損失、ひ
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。

【００１３】第二に記載された課題、即ち、本方法の実
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。

【００１４】この種の鋳造装置は、該鋳造装置が加熱室
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。

【００１５】本発明の１つの態様により、鋳型は、上か
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。

【００１６】該鋳造装置は、冷却溶融液を有する坩堝が
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。

【００１７】冷却溶融液と、加熱室の下側との間の目で
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。

【００１８】引上げ室と比べた坩堝の高所作業可能性
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。

【００１９】高所作業可能性の実現のために、本発明の
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。

【００２０】冷却溶融液を有する坩堝中へ鋳型を浸漬す
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。

【００２１】本発明は、多数の実施態様を可能にする。
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。

【００２２】

【実施例】図１には、引上げ室 １が図示されており、
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。

【００２３】加熱室 ６の下側では、冷却溶融液 １０
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。

【００２４】鋳型 ５が溶融金属で充填され、かつ方向
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。

【００２５】図１および２には、付加的に、全鋳造装置
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。

【００２６】図３による実施態様の場合、真空室 １４
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。

【００２７】図１および２に加えて、図３中には、真空
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。

【００２８】図４中に図示された坩堝 ８は、該坩堝が
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱装置中に入れられた鋳型を有する本発明に
よる鋳造装置を示す略示的縦断面図。

【図２】部分的に加熱室から冷却溶融液中に移動された
鋳型を有する図１に相応する断面図。

【図３】鋳造装置の第２の実施態様による縦断面図。

【図４】冷却溶融液のための坩堝の第２の実施態様によ
る縦断面図。

【符号の説明】

１ 引上げ室、 ２ プランジャー、 ３ 止め枠、
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)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【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。
12. 【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。
13. 【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。
14. 【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。
15. 【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。