JPH0957400A

JPH0957400A - 溶解鋳造装置

Info

Publication number: JPH0957400A
Application number: JP24555895A
Authority: JP
Inventors: Takao Maeda; 貴雄前田; Takeshi Yoshioka; 剛吉岡
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】連続鋳造に際して、鋳片中に未溶解の原料片
が含まれないようにする。【解決手段】原料を加熱・溶解する溶解部１と、溶解
部１とは独立し、溶解部の溶湯が導入される鋳造部３と
を具える溶解鋳造装置において、鋳造部３を次の構成と
する。内部に冷却水の流路が形成され、下部に溶湯の流
下孔を具えた金属るつぼ６、るつぼ内の溶湯を加熱する
高周波コイル８、および流下孔を塞ぎ、引き下げにより
るつぼ内の溶湯４を流下させる可動式の底板７とを具え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属を溶解・鋳造
する装置、特に連続鋳造する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コールドクルーシブルを利用した溶解鋳
造装置として図４に記載の装置がある。これは、原料の
溶解部と、溶解した原料を鋳片に形成する鋳造部とを兼
ね具えた装置で、上下が開口した円筒状のるつぼ20に可
動式の底板21を具えるものである。るつぼ20の外周には
高周波コイル22が配置され、内部の原料を誘導加熱によ
り加熱・溶解して溶湯23とする。また、るつぼ20と底板
21は銅製で、内部には冷却水が導入されている。

【０００３】コイルに高周波電流を流すと、磁界の発生
に伴いるつぼと溶湯表面に渦電流が発生する。このと
き、るつぼに流れる電流と溶湯表面の電流とは逆方向に
流れるため、両者間に生じる電磁力の反発によって溶湯
は側面から保持される。即ち、溶湯は磁場の発生に伴う
向心力によりるつぼ内壁と非接触の状態となり、底板上
に起立される。そして、底板を下方に引き抜くことによ
り鋳片が成形される。図の（Ａ）は低速引き抜き時の状
況を、（Ｂ）は高速引き抜き時の状況を示し、原料内に
固液界面を破線で示している。

【０００４】このような溶解・鋳造技術の特徴としては
次の点が挙げられる。るつぼと溶湯が接触しないため、るつぼからの異物の
混入がなく、製品の成分均一性が高い。溶湯の攪拌力が大きい。高融点金属の溶解が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の装置
で原料を追加投入する場合、投入された原料は高周波誘
導により溶湯中を攪拌され、一定の時間で液化される。
しかし、投入される原料は固体であるため溶湯よりも比
重が重く、溶湯内に沈降される。また、複数の原料から
製造する場合、溶湯より重い原料が１つは存在するのが
通常である。そのため、溶湯中で溶解されずに固液界面
に達する原料片があり、これがそのまま固相に取り込ま
れることがある。特に、このような状況は次のような条
件下で起こり易い。底板の引き抜き速度が大きい。合金を鋳造する場合、合金の融点よりも高い融点をも
つ原料を用いる。原料が大きい。または原料の「表面積／体積」が小さ
い。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解消するため、コールドクルーシブルを利用した溶解・
鋳造装置において、溶解部と鋳造部とを独立させ、溶解
部で溶解した原料を鋳造部に投入し、連続して高品質の
鋳造が行えるよう構成したものである。その特徴は、上
記のコールドクルーシブルを利用した装置を鋳造部とし
て用い、溶解部をこれと独立させたことにある。即ち、
溶解部を別にもち、そこで原料を溶解してから溶湯とし
て鋳造部に注ぎ込むのである。

【０００７】溶解部の構成は、原料を溶解できるもので
あれば特に制限はない。広く用いられている耐火材で造
られた容器状のるつぼと、原料を加熱・溶解する手段と
からなるものでよい。その他、溶湯の清浄度を重視する
なら、コールドクルーシブルを用いるものが挙げられ
る。これは、内部に冷却水の流路が形成され、下部に溶
湯の流下孔が形成された金属るつぼと、るつぼ内の原料
を加熱・溶解する手段と、前記流下孔を塞ぎ、引き下げ
によりるつぼ内の溶湯を流下させて鋳造部に導入する可
動式の底板とを具える。溶湯の攪拌を十分に行うには、
コールドクルーシブルを利用した溶解部が好適である。

【０００８】溶解部の加熱・溶解手段は、アーク溶解・
電子ビーム・誘導加熱などが挙げられる。低コストを重
視するなら誘導加熱がよい。また、ガス不純物を分離す
るためなどの理由で局所的な高温域が必要な場合、電子
ビームやアーク溶解が適している。

【０００９】鋳造部への溶湯の供給は、耐火材の溶解部
を傾けたり、コールドクルーシブルを用いた溶解部の底
部から溶湯を流出させて行う。溶湯は溶解部から直接鋳
造部に注いでもよいし、流路を介して導入してもよい。
溶解部にコールドクルーシブルを用いた場合、電磁場を
弱くしたり、底板を磁場の作用領域外に引き抜くことで
溶湯を流出させられる。その際、底板の表面に溝を形成
しておけば、溶湯の流出方向を規定することができる。
溶湯の流路は、マグネシア、アルミナなど公知の耐火材
を用いればよい。また、溶湯の温度調整のため、流路に
加熱手段を設けてもよい。

【００１０】さらに、溶解部と鋳造部のそれぞれに独立
して制御できる雰囲気調整機構を設けることが望まし
い。これにより、より高品質の溶解鋳造を行うことがで
きる。特に、微妙な雰囲気調整を必要とする場合、溶解
部と鋳造部の間の流路にも雰囲気調整機構を設けること
が好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。溶解部にコールドクルーシブルを用いない構成図１は溶解部１に容器状のるつぼ２を用い、鋳造部３へ
の溶湯４の供給に流路５を設けた装置を示す概略図であ
る。溶解部１は固体の原料を加熱・溶解して溶湯とする
箇所である。本例では、容器状に形成されたるつぼ２
に、原料を加熱・溶解する手段（図示せず）を設けた。
るつぼ２はアルミナ、シリカ、マグネシアなど、公知の
耐火材で構成される。加熱・溶解手段はるつぼ２の外周
を取り囲む高周波誘導コイルとした。るつぼ内で溶解さ
れた原料は、るつぼ２を傾けることで流路５に導入され
る。るつぼ２を傾けるには傾斜機構（図示せず）を用い
る。例えば、溶解部に設けたアームを軸とし、溶解部下
方をチェーンなどでつり上げることでるつぼを傾斜させ
ればよい。また、流路５は溶湯４を溶解部１から鋳造部
３へ導く案内路である。耐火材により樋状に形成され
る。

【００１２】流路５を介して送られてきた溶湯４は鋳造
部３に導入される。鋳造部３はコールドクルーシブルを
利用したものである。上下が開口した円筒状のるつぼ６
に可動式の底板７を具える。るつぼ６の外周には高周波
誘導コイル８が配置され、溶解部１から供給された溶湯
４を誘導加熱により加熱する。一方、底板７はるつぼ６
の内径よりもわずかに小さい径の円盤で、溶湯導入時は
るつぼ下方の開口部にはめ込まれ、鋳造時は引き抜かれ
る。これらのるつぼ６と底板７は銅製で、内部には冷却
水が導入されている。

【００１３】コイル８に高周波電流を流すと、電磁力の
反発によって溶湯４はるつぼ内壁と非接触の状態とな
り、底板７上に起立される。そして、底板７を下方に引
き抜くことにより冷却された底板７と接した溶湯４は凝
固し、鋳片９が成形される。このように、溶解部で原料
を完全に溶かすことで、鋳造部内に未溶解の原料片が発
生することを防止できる。

【００１４】溶解部にコールドクルーシブルを利用した
構成図２は溶解部にコールドクルーシブルを利用し、鋳造部
へ直接溶湯を注ぐ構成の装置を示す概略図である。溶解
部１は図１の鋳造部とほぼ同様の構成である。即ち、上
下が開口した円筒状のるつぼ10に可動式の底板11を具
え、るつぼ10の外周に高周波コイル12が配置されてい
る。ただし、この底板11には溶湯４の流出方向を決定す
る溝13が形成されている。図３に示すように、底板表面
には中心部から径方向に１本の溝13が形成されている。
この溝13は中心側が浅く、外周側に向かうに伴って深く
なり、周端面で開口している。従って、コイル12により
発生する電磁場を弱めるか、底板11を電磁場の作用する
領域外に引き抜くことで、溶湯は溝13に沿って流出され
る。そして、流出された溶湯は直接鋳造部３に供給され
る。鋳造部３の構成は図１の装置における鋳造部と同様
なので説明を省略する。

【００１５】この装置でも、原料は溶解部でほぼ溶解さ
れてから鋳造部に供給されるため、鋳造部内で未溶解の
原料片が発生することを抑制できる。また、図１の装置
では、溶解部で次々に原料を溶解して鋳造部へ供給しな
ければ溶解部内の溶湯がなくなることが起こる。その場
合、一旦鋳造を停止し、溶解部からの原料の供給を待た
ねばならない。この点、図２の装置では溶解部に順次原
料の投入し、加熱・溶解することで鋳造部に溶湯の供給
が可能なため、途切れることなく鋳造を行うことができ
る。なお、溶解部にコールドクルーシブルを用いれば、
そこに原料を追加投入する際、溶解部内に未溶解の原料
片が発生することが考えられる。しかし、もしこのよう
な状況が生じても、鋳造部でさらに溶解・攪拌されるた
め、従来の装置に比べれば未溶解の原料片の発生を大幅
に低減することができる。

【００１６】

【実施例】図２に示す装置を用いて金属の溶解鋳造を行
った。条件は次の通りである。原料純チタン溶解部るつぼ内径：φ１３０ｍｍ構造：水冷銅底板直径：φ１２７ｍｍ構造：水冷銅表面に中心部から周端面におよぶ溝あり加熱・溶解手段高周波誘導加熱引抜速度２ｍｍ／ｍｉｎ鋳造部るつぼ内径：φ１３０ｍｍ構造：水冷銅底板直径：φ１２７ｍｍ構造：水冷銅加熱・溶解手段高周波誘導加熱引抜速度２ｍｍ／ｍｉｎ

【００１７】問題なく鋳造でき、得られた鋳片を切断し
て観察したところ、未溶解の原料片の混入はほとんど認
められなかった。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明装置によれ
ば、コールドクルーシブルを利用した鋳造部にこれとは
独立した溶解部から溶湯を導入することにより、鋳造部
内に未溶解の原料片が発生することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶解部を容器状のるつぼとした本発明装置を示
す概略図である。

【図２】溶解部にコールドクルーシブルを用いた本発明
装置を示す概略図である。

【図３】図２の底板を示すもので、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）はＸ−Ｙ断面図、（Ｃ）は右側面図である。

【図４】コールドクルーシブルを用いた従来の溶解鋳造
装置を示すもので、（Ａ）は低速引き抜き時、（Ｂ）は
高速引き抜き時の状況を示す概略図である。

【符号の説明】

１溶解部２，６，10，20 るつぼ３鋳造部
４，23 溶湯５流路７，11，21 底板８, 12，22 高周波コイル９鋳
片 13 溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料を加熱・溶解する溶解部と、溶解部
とは独立し、溶解部の溶湯が導入される鋳造部とを具え
る溶解鋳造装置であって、前記鋳造部は、内部に冷却水の流路が形成され、下部に溶湯の流下孔を
具えた金属るつぼと、るつぼ内の溶湯を加熱する高周波コイルと、前記流下孔を塞ぎ、引き下げによりるつぼ内の溶湯を流
下させる可動式の底板とを具えることを特徴とする溶解
鋳造装置。
【請求項２】溶解部と鋳造部とを溶湯の流路でつない
だことを特徴とする請求項１記載の溶解鋳造装置。
【請求項３】溶解部を傾けることで内部の溶湯を鋳造
部に供給できるよう溶解部に傾斜機構を設けたことを特
徴とする請求項１または２記載の溶解鋳造装置。
【請求項４】溶解部は、耐火材で形成される容器状のるつぼと、るつぼ内の原料を加熱・溶解する手段とを具えることを
特徴とする請求項１記載の溶解鋳造装置。
【請求項５】溶解部は、内部に冷却水の流路が形成され、下部に溶湯の流下孔が
形成された金属るつぼと、るつぼ内の原料を加熱・溶解する手段と、前記流下孔を塞ぎ、引き下げによりるつぼ内の溶湯を流
下させて鋳造部に導入する可動式の底板とを具えること
を特徴とする請求項１記載の溶解鋳造装置。
【請求項６】溶解部の加熱・溶解手段がアーク溶解で
あることを特徴とする請求項４または５記載の溶解鋳造
装置置。
【請求項７】溶解部の加熱・溶解手段が電子ビームで
あることを特徴とする請求項４または５記載の溶解鋳造
装置置。
【請求項８】溶解部の加熱・溶解手段が高周波誘導加
熱であることを特徴とする請求項４または５記載の溶解
鋳造装置置。
【請求項９】溶解部と鋳造部の双方に、独立して制御
できる雰囲気調整機構を設けたことを特徴とする請求項
１記載の溶解鋳造装置。
【請求項１０】溶解部、鋳造部および両者をつなぐ溶
湯の流路のそれぞれに独立して制御できる雰囲気調整機
構を設けたことを特徴とする請求項２記載の溶解鋳造装
置。