JPH0970656A - 金属・合金鋳塊の製造方法 - Google Patents
金属・合金鋳塊の製造方法Info
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- JPH0970656A JPH0970656A JP22917295A JP22917295A JPH0970656A JP H0970656 A JPH0970656 A JP H0970656A JP 22917295 A JP22917295 A JP 22917295A JP 22917295 A JP22917295 A JP 22917295A JP H0970656 A JPH0970656 A JP H0970656A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳塊の冷却速度を大きくして溶湯プール深さ
を浅くし、マクロ偏析を軽減する金属・合金鋳塊の製造
方法を提供する。 【解決手段】 真空アーク溶解、エレクトロスラグ溶解
等のように被溶解金属を消耗電極14として使用し、これ
をそれぞれの熱源により水冷銅鋳型１内に溶解滴下さ
せ、逐次凝固させ鋳塊４を得る溶解方法において、水冷
銅鋳型１内に溶解滴下した溶湯が凝固収縮することで形
成する水冷銅鋳型１と鋳塊（凝固シェル）４間のギャッ
プ３に溶融金属を充填する金属・合金鋳塊の製造方法で
ある。
を浅くし、マクロ偏析を軽減する金属・合金鋳塊の製造
方法を提供する。 【解決手段】 真空アーク溶解、エレクトロスラグ溶解
等のように被溶解金属を消耗電極14として使用し、これ
をそれぞれの熱源により水冷銅鋳型１内に溶解滴下さ
せ、逐次凝固させ鋳塊４を得る溶解方法において、水冷
銅鋳型１内に溶解滴下した溶湯が凝固収縮することで形
成する水冷銅鋳型１と鋳塊（凝固シェル）４間のギャッ
プ３に溶融金属を充填する金属・合金鋳塊の製造方法で
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属の溶解・鋳造
技術に属し、さらに詳しくは、真空アーク溶解法（ＶＡ
Ｒ）、エレクトロスラグ溶解法（ＥＳＲ）等や流滴脱ガ
ス真空鋳造等の大型鋳塊の溶解・鋳造技術に属する。
技術に属し、さらに詳しくは、真空アーク溶解法（ＶＡ
Ｒ）、エレクトロスラグ溶解法（ＥＳＲ）等や流滴脱ガ
ス真空鋳造等の大型鋳塊の溶解・鋳造技術に属する。
【０００２】
【従来の技術】一般に真空アーク溶解法は、図４に示す
ように、被溶解金属を消耗電極14として使用し、高真空
下において消耗電極14をその先端からアーク15によって
順次溶解し、その溶滴を水冷銅鋳型１内に滴下させ、凝
固させることにより鋳塊４を得る方法である。真空アー
ク溶解法の特徴としては脱ガス効果があり、非金属介在
物が少ない鋳塊が得られる。通常、鋳塊内部の品質を高
めるために、この溶解工程を２〜３回繰り返している。
ように、被溶解金属を消耗電極14として使用し、高真空
下において消耗電極14をその先端からアーク15によって
順次溶解し、その溶滴を水冷銅鋳型１内に滴下させ、凝
固させることにより鋳塊４を得る方法である。真空アー
ク溶解法の特徴としては脱ガス効果があり、非金属介在
物が少ない鋳塊が得られる。通常、鋳塊内部の品質を高
めるために、この溶解工程を２〜３回繰り返している。
【０００３】一方、エレクトロスラグ溶解法は、図５に
示すように、被溶解金属を消耗電極14として使用し、水
冷銅鋳型１内で溶融スラグ層に大電流を流し、その抵抗
熱によって消耗電極14を溶解し、逐次凝固させて鋳塊４
を得る溶解法である。消耗電極先端で溶けた金属は融滴
となって溶融スラグ層中に落下して溶融金属浴（溶湯プ
ール６）を形成し、水冷銅鋳型１からの冷却により逐次
凝固する。この間、消耗電極先端の溶融金属、融滴およ
び溶融金属浴とスラグとの界面において、脱酸、脱硫反
応や合金元素の酸化還元反応、また非金属介在物の吸収
同化が起こり、溶融金属は清浄化される。一方、溶融金
属内では底部から積層状に凝固が進行するため、その組
織は緻密でポロシティもなく、鋳塊表面も奇麗で、特殊
鋼、高級鋼ばかりではなく大型鍛造品用鋳塊等の製造に
も適用される。
示すように、被溶解金属を消耗電極14として使用し、水
冷銅鋳型１内で溶融スラグ層に大電流を流し、その抵抗
熱によって消耗電極14を溶解し、逐次凝固させて鋳塊４
を得る溶解法である。消耗電極先端で溶けた金属は融滴
となって溶融スラグ層中に落下して溶融金属浴（溶湯プ
ール６）を形成し、水冷銅鋳型１からの冷却により逐次
凝固する。この間、消耗電極先端の溶融金属、融滴およ
び溶融金属浴とスラグとの界面において、脱酸、脱硫反
応や合金元素の酸化還元反応、また非金属介在物の吸収
同化が起こり、溶融金属は清浄化される。一方、溶融金
属内では底部から積層状に凝固が進行するため、その組
織は緻密でポロシティもなく、鋳塊表面も奇麗で、特殊
鋼、高級鋼ばかりではなく大型鍛造品用鋳塊等の製造に
も適用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように実用性に
優れたこれらのプロセスも合金系によっては、あるい
は、大径化した大型鋳塊になると、マクロ偏析（ゴース
ト、フレッケル、逆Ｖ偏析等）が発生することがある。
これらの生成機構は「Electroslag Processes Principl
es and Practice G.HOYLE (1983) p66〜69」に開示され
ている。
優れたこれらのプロセスも合金系によっては、あるい
は、大径化した大型鋳塊になると、マクロ偏析（ゴース
ト、フレッケル、逆Ｖ偏析等）が発生することがある。
これらの生成機構は「Electroslag Processes Principl
es and Practice G.HOYLE (1983) p66〜69」に開示され
ている。
【０００５】その内容について以下に記述する。一般的
に凝固時の固液共存領域において、溶質が液相側に排出
されて生成（ミクロ偏析）した濃化溶鋼（液相）と凝固
層（固相）との間に組成差による密度差、融点差が生じ
る。この密度差に起因した対流が起こり、液相が移動す
ることによりマクロ偏析が生成すると考えられている。
また、固液共存相に何らかの機械的な力が加われば、液
相の流れも増加し、局所的に固相側の再溶解が加速さ
れ、小さなパイプができて、さらに上部の溶質リッチな
溶湯が入ってきて、フレッケルが形成される。このよう
な機構で形成されると考えられるマクロ偏析を防止する
ためには、溶湯プールを浅くし、機械的な攪拌力を取り
除くことが効果的であると開示されている。
に凝固時の固液共存領域において、溶質が液相側に排出
されて生成（ミクロ偏析）した濃化溶鋼（液相）と凝固
層（固相）との間に組成差による密度差、融点差が生じ
る。この密度差に起因した対流が起こり、液相が移動す
ることによりマクロ偏析が生成すると考えられている。
また、固液共存相に何らかの機械的な力が加われば、液
相の流れも増加し、局所的に固相側の再溶解が加速さ
れ、小さなパイプができて、さらに上部の溶質リッチな
溶湯が入ってきて、フレッケルが形成される。このよう
な機構で形成されると考えられるマクロ偏析を防止する
ためには、溶湯プールを浅くし、機械的な攪拌力を取り
除くことが効果的であると開示されている。
【０００６】また、工業的には、現在までに溶湯プール
深さと操業条件の関係が調べられ、溶湯プール深さを浅
くするために、溶解速度、フィル・レイショ(fill rati
o)を小さくし、スラグ組成、スラグ高さを変更すること
等が実施されてきた。この中でも、溶解速度を小さくす
ることが溶湯プール深さを浅くすることに最も効果的で
あるため、偏析しやすい合金種の場合や、大型鋳塊の場
合は限界に近い超低速溶解が実施されている。
深さと操業条件の関係が調べられ、溶湯プール深さを浅
くするために、溶解速度、フィル・レイショ(fill rati
o)を小さくし、スラグ組成、スラグ高さを変更すること
等が実施されてきた。この中でも、溶解速度を小さくす
ることが溶湯プール深さを浅くすることに最も効果的で
あるため、偏析しやすい合金種の場合や、大型鋳塊の場
合は限界に近い超低速溶解が実施されている。
【０００７】一方、溶解速度が小さいと鋳塊の成長速度
が小さくなるため、局所的な凝固時間が長くなること
で、ミクロ偏析の程度が大きくなり、これによりマクロ
偏析が起こる可能性がでてくる。また、鋳肌が悪くな
り、歩留り低下等の問題も起こってくる。したがって、
これらマクロ偏析を防止し、鋳肌も良好な内部・外部品
質に優れた鋳塊を製造するためには、溶湯プール深さを
浅く保持しながら、凝固速度は大とすることが必要とな
ることが分かった。つまり、これは従来の溶解速度制御
では相反することであった。
が小さくなるため、局所的な凝固時間が長くなること
で、ミクロ偏析の程度が大きくなり、これによりマクロ
偏析が起こる可能性がでてくる。また、鋳肌が悪くな
り、歩留り低下等の問題も起こってくる。したがって、
これらマクロ偏析を防止し、鋳肌も良好な内部・外部品
質に優れた鋳塊を製造するためには、溶湯プール深さを
浅く保持しながら、凝固速度は大とすることが必要とな
ることが分かった。つまり、これは従来の溶解速度制御
では相反することであった。
【０００８】従来、これらを解決する方法としては、真
空アーク溶解法において、鋳型と鋳塊（凝固シェル）間
のギャップにヘリウムガスを流し、鋳塊の冷却速度を大
きくして溶湯プール深さを浅くする方法が、「Effect o
f helium cooling on VAR ingot quality of alloys 71
8.(International symposium on superalloys 718,625,
706,and various derivatives(1994))」に開示されてい
る。しかし、この効果は溶湯プール深さを30％ほど浅く
するのみで、マクロ偏析は一部改善されるものの、完全
に除去はできず、さらに効果のある方法が求められてい
る。
空アーク溶解法において、鋳型と鋳塊（凝固シェル）間
のギャップにヘリウムガスを流し、鋳塊の冷却速度を大
きくして溶湯プール深さを浅くする方法が、「Effect o
f helium cooling on VAR ingot quality of alloys 71
8.(International symposium on superalloys 718,625,
706,and various derivatives(1994))」に開示されてい
る。しかし、この効果は溶湯プール深さを30％ほど浅く
するのみで、マクロ偏析は一部改善されるものの、完全
に除去はできず、さらに効果のある方法が求められてい
る。
【０００９】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、鋳型内に溶解滴下した溶湯が凝固収縮
することで形成する鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャ
ップに溶融金属を充填して鋳型と鋳塊間の熱伝達を改善
し、鋳塊の冷却速度を大きくして溶湯プール深さを浅く
することによってマクロ偏析を軽減する金属・合金鋳塊
の製造方法を提供することを目的とする。
なされたもので、鋳型内に溶解滴下した溶湯が凝固収縮
することで形成する鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャ
ップに溶融金属を充填して鋳型と鋳塊間の熱伝達を改善
し、鋳塊の冷却速度を大きくして溶湯プール深さを浅く
することによってマクロ偏析を軽減する金属・合金鋳塊
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空アーク溶
解、エレクトロスラグ溶解等のように被溶解金属を消耗
電極として使用し、これをそれぞれの熱源により水冷銅
鋳型内に溶解滴下させ、逐次凝固させ鋳塊を得る溶解方
法および流滴脱ガス真空鋳造等の大型鋳塊の製造方法に
おいて、鋳型内に溶解滴下した溶湯が凝固収縮すること
で形成する鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップに溶
融金属を充填する金属・合金鋳塊の製造方法である。
解、エレクトロスラグ溶解等のように被溶解金属を消耗
電極として使用し、これをそれぞれの熱源により水冷銅
鋳型内に溶解滴下させ、逐次凝固させ鋳塊を得る溶解方
法および流滴脱ガス真空鋳造等の大型鋳塊の製造方法に
おいて、鋳型内に溶解滴下した溶湯が凝固収縮すること
で形成する鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップに溶
融金属を充填する金属・合金鋳塊の製造方法である。
【００１１】また、鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャ
ップに充填する溶融金属が鋳塊金属・合金よりも低い融
点である金属・合金鋳塊の製造方法である。
ップに充填する溶融金属が鋳塊金属・合金よりも低い融
点である金属・合金鋳塊の製造方法である。
【００１２】さらに、鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギ
ャップに充填する溶融金属が鋳塊金属・合金との間に溶
解度、固溶度を持たない金属・合金鋳塊の製造方法であ
る。
ャップに充填する溶融金属が鋳塊金属・合金との間に溶
解度、固溶度を持たない金属・合金鋳塊の製造方法であ
る。
【００１３】鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップに
充填する溶融金属に替えて、キャリアーガスで粉末金属
を鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップに導入し、鋳
塊表面からの熱で前記粉末金属を溶融してギャップに溶
融金属を充填する金属・合金鋳塊の製造方法である。ま
た、粉末金属についても、鋳塊金属・合金よりも低い融
点であること、および鋳塊金属・合金との間に溶解度、
固溶度を持たないことは上記の溶融金属と同じである。
充填する溶融金属に替えて、キャリアーガスで粉末金属
を鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップに導入し、鋳
塊表面からの熱で前記粉末金属を溶融してギャップに溶
融金属を充填する金属・合金鋳塊の製造方法である。ま
た、粉末金属についても、鋳塊金属・合金よりも低い融
点であること、および鋳塊金属・合金との間に溶解度、
固溶度を持たないことは上記の溶融金属と同じである。
【００１４】偏析しやすい合金種である場合や大型鋳塊
の場合でも、鋳肌が良好で、マクロ偏析もない、外部・
内部品質に優れた鋳塊を製造するためには、凝固速度は
大として、かつ溶湯プール深さを浅くする方法が最も望
ましい。
の場合でも、鋳肌が良好で、マクロ偏析もない、外部・
内部品質に優れた鋳塊を製造するためには、凝固速度は
大として、かつ溶湯プール深さを浅くする方法が最も望
ましい。
【００１５】これを実現するためには、鋳塊の冷却速度
を大きくする必要がある。鋳塊の冷却が阻害されるの
は、鋳塊が凝固収縮することにより、鋳型と鋳塊（凝固
シェル）間にギャップを形成し、このギャップが鋳型と
鋳塊間の熱伝達を著しく悪くするためであると考えられ
る。したがって、本発明は鋳型と鋳塊（凝固シェル）間
のギャップに鋳塊表面温度で溶融する金属を充填するこ
とにより、鋳型と鋳塊間の熱伝達を改善し、鋳塊からの
抜熱を効率的に行い、溶解速度を大きくしたままで溶湯
プール深さを浅くしようとするものである。
を大きくする必要がある。鋳塊の冷却が阻害されるの
は、鋳塊が凝固収縮することにより、鋳型と鋳塊（凝固
シェル）間にギャップを形成し、このギャップが鋳型と
鋳塊間の熱伝達を著しく悪くするためであると考えられ
る。したがって、本発明は鋳型と鋳塊（凝固シェル）間
のギャップに鋳塊表面温度で溶融する金属を充填するこ
とにより、鋳型と鋳塊間の熱伝達を改善し、鋳塊からの
抜熱を効率的に行い、溶解速度を大きくしたままで溶湯
プール深さを浅くしようとするものである。
【００１６】図６は図４の真空アーク溶解法の鋳型−鋳
塊境界付近の拡大図で、水冷銅鋳型１と鋳塊４との間に
は凝固収縮によって形成されるギャップ３が存在する。
このギャップ３に溶融金属を充填するため、充填溶融金
属は鋳塊金属・合金よりも低い融点で、鋳塊の表面温度
で一旦溶融する低融点金属であることが望ましい。ここ
で、図６に示す初期凝固部は鋳肌を形成する部分である
ため、ここに充填溶融金属が存在すると鋳塊側に混入し
たり、鋳肌を悪くする。また、充填溶融金属は一旦充填
された後は、凝固してもかまわない。したがって、充填
溶融金属は、接している鋳塊表面で、鋳塊金属・合金と
の間で化学反応を起こさないことが必要である。
塊境界付近の拡大図で、水冷銅鋳型１と鋳塊４との間に
は凝固収縮によって形成されるギャップ３が存在する。
このギャップ３に溶融金属を充填するため、充填溶融金
属は鋳塊金属・合金よりも低い融点で、鋳塊の表面温度
で一旦溶融する低融点金属であることが望ましい。ここ
で、図６に示す初期凝固部は鋳肌を形成する部分である
ため、ここに充填溶融金属が存在すると鋳塊側に混入し
たり、鋳肌を悪くする。また、充填溶融金属は一旦充填
された後は、凝固してもかまわない。したがって、充填
溶融金属は、接している鋳塊表面で、鋳塊金属・合金と
の間で化学反応を起こさないことが必要である。
【００１７】すなわち、鋳塊金属・合金と充填金属との
間には、互いに溶解度、固溶度を持たないものが望まし
い。例えば、Feの場合のBiや、Tiの場合のLi、Naのよう
な状態図で表される、溶解度、固溶度を持たない低融点
金属であれば、なお望ましい。このことは、化学反応が
起こると不純物として鋳塊表面に取り込まれるおそれが
あり、また、溶解終了後、不純物を鋳塊表面から容易に
除去することが困難になるからである。もちろん、不純
物が微量混入しても問題のないものや、除去が困難でも
支障のないものについては、充填溶融金属と鋳塊金属・
合金との間の化学反応を考慮する必要はない。
間には、互いに溶解度、固溶度を持たないものが望まし
い。例えば、Feの場合のBiや、Tiの場合のLi、Naのよう
な状態図で表される、溶解度、固溶度を持たない低融点
金属であれば、なお望ましい。このことは、化学反応が
起こると不純物として鋳塊表面に取り込まれるおそれが
あり、また、溶解終了後、不純物を鋳塊表面から容易に
除去することが困難になるからである。もちろん、不純
物が微量混入しても問題のないものや、除去が困難でも
支障のないものについては、充填溶融金属と鋳塊金属・
合金との間の化学反応を考慮する必要はない。
【００１８】図７は図５のエレクトロスラグ溶解法の鋳
型−鋳塊境界付近の拡大図で、水冷銅鋳型１と凝固スラ
グ６で覆われた鋳塊４との間には凝固収縮によって形成
されるギャップ３が存在する。このギャップ３に溶融金
属を充填するため、充填溶融金属は鋳塊金属・合金より
も低い融点で、鋳塊の表面温度で一旦溶融する低融点金
属であることが望ましい。
型−鋳塊境界付近の拡大図で、水冷銅鋳型１と凝固スラ
グ６で覆われた鋳塊４との間には凝固収縮によって形成
されるギャップ３が存在する。このギャップ３に溶融金
属を充填するため、充填溶融金属は鋳塊金属・合金より
も低い融点で、鋳塊の表面温度で一旦溶融する低融点金
属であることが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は真空アーク溶解法におい
て、本発明の溶融金属をギャップ３に充填する例で、水
冷銅鋳型１の下部側面から上方に向けて溶融金属を導入
する導入管８を設け、この導入管８から、水冷銅鋳型１
と鋳塊４間のギャップ３に溶融金属を充填する。導入管
８の上方先端には、加圧装置付きの溶融金属注入口９が
り、加熱炉（図示せず）で溶融された溶融金属はこの溶
融金属注入口９に注入される。溶融金属の充填量は、湯
面高さ検知器10で湯面高さを検知した信号が電磁バルブ
開閉制御機11に送られ、電磁バルブ開閉制御機11は湯面
高さ信号に基づいて電磁バルブ12を開閉することにより
制御される。導入管８は、製造する鋳塊４の高さに応じ
て、水冷銅鋳型１の側面高さ方向に複数個設け、湯面高
さに応じて、複数個の導入管８を使い分けして溶融金属
をギャップ３に充填していく。なお、導入管８の周囲に
は溶融金属の凝固を防止するための加熱装置13が配設さ
れている。図１は真空アーク溶解法の例であるが、この
方法は、エレクトロスラグ溶解法、流滴脱ガス真空鋳造
で製造される大型鋳塊すべてに適している。
て、本発明の溶融金属をギャップ３に充填する例で、水
冷銅鋳型１の下部側面から上方に向けて溶融金属を導入
する導入管８を設け、この導入管８から、水冷銅鋳型１
と鋳塊４間のギャップ３に溶融金属を充填する。導入管
８の上方先端には、加圧装置付きの溶融金属注入口９が
り、加熱炉（図示せず）で溶融された溶融金属はこの溶
融金属注入口９に注入される。溶融金属の充填量は、湯
面高さ検知器10で湯面高さを検知した信号が電磁バルブ
開閉制御機11に送られ、電磁バルブ開閉制御機11は湯面
高さ信号に基づいて電磁バルブ12を開閉することにより
制御される。導入管８は、製造する鋳塊４の高さに応じ
て、水冷銅鋳型１の側面高さ方向に複数個設け、湯面高
さに応じて、複数個の導入管８を使い分けして溶融金属
をギャップ３に充填していく。なお、導入管８の周囲に
は溶融金属の凝固を防止するための加熱装置13が配設さ
れている。図１は真空アーク溶解法の例であるが、この
方法は、エレクトロスラグ溶解法、流滴脱ガス真空鋳造
で製造される大型鋳塊すべてに適している。
【００２０】図２はエレクトロスラグ溶解法において、
本発明のキャリアーガスで粉末金属をギャップ３に導入
し、この粉末金属を鋳塊表面からの熱で溶融し、ギャッ
プ３に充填する例で、水冷銅鋳型１の下部側面にはキャ
リアーガスで粉末金属を導入する導入管８を設け、この
導入管８から、水冷銅鋳型１と凝固スラグで覆われた鋳
塊４間のギャップ３に粉末金属を導入する。導入管８の
先端には、低融点粉末金属を供給する粉末金属タンク21
とキャリアーガスを供給する不活性ガスタンク22とが設
けてある。導入された粉末金属は、鋳塊表面からの熱で
溶融され、水冷銅鋳型１の底部から順次充填されてい
く。導入管８は、製造する鋳塊４の高さに応じて、水冷
銅鋳型１の側面高さ方向に複数個設け、湯面高さに応じ
て、複数個の導入管８を使い分けして粉末金属をギャッ
プ３に導入していく。この方法は、キャリアーガスを使
用するので、真空アーク溶解法のグロー放電領域では適
さないが、エレクトロスラグ溶解法、流滴脱ガス真空鋳
造で製造される大型鋳塊には適している。キャリアーガ
スには、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスやN2等を使
用することが望ましい。
本発明のキャリアーガスで粉末金属をギャップ３に導入
し、この粉末金属を鋳塊表面からの熱で溶融し、ギャッ
プ３に充填する例で、水冷銅鋳型１の下部側面にはキャ
リアーガスで粉末金属を導入する導入管８を設け、この
導入管８から、水冷銅鋳型１と凝固スラグで覆われた鋳
塊４間のギャップ３に粉末金属を導入する。導入管８の
先端には、低融点粉末金属を供給する粉末金属タンク21
とキャリアーガスを供給する不活性ガスタンク22とが設
けてある。導入された粉末金属は、鋳塊表面からの熱で
溶融され、水冷銅鋳型１の底部から順次充填されてい
く。導入管８は、製造する鋳塊４の高さに応じて、水冷
銅鋳型１の側面高さ方向に複数個設け、湯面高さに応じ
て、複数個の導入管８を使い分けして粉末金属をギャッ
プ３に導入していく。この方法は、キャリアーガスを使
用するので、真空アーク溶解法のグロー放電領域では適
さないが、エレクトロスラグ溶解法、流滴脱ガス真空鋳
造で製造される大型鋳塊には適している。キャリアーガ
スには、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスやN2等を使
用することが望ましい。
【００２１】上記の溶融金属を充填する方法、粉末金属
を導入する方法は、図３に示す流滴脱ガス真空鋳造で製
造される大型鋳塊の凝固進行中に形成される鋳型31と鋳
塊32間のエアギャップ33の充填にも適応できる。すなわ
ち、溶融金属でエアギャップ33を充填することによっ
て、鋳型31と鋳塊32間の熱伝達を改善し、鋳塊32からの
抜熱を効率的に行い、液相34と固液共存域35とからなる
溶湯プール深さを浅くしてマクロ偏析を軽減することが
できる。
を導入する方法は、図３に示す流滴脱ガス真空鋳造で製
造される大型鋳塊の凝固進行中に形成される鋳型31と鋳
塊32間のエアギャップ33の充填にも適応できる。すなわ
ち、溶融金属でエアギャップ33を充填することによっ
て、鋳型31と鋳塊32間の熱伝達を改善し、鋳塊32からの
抜熱を効率的に行い、液相34と固液共存域35とからなる
溶湯プール深さを浅くしてマクロ偏析を軽減することが
できる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の具体例について説明する。図
１に示す真空アーク溶解法によりステンレス鋼の鋳塊を
製造した。鋳塊４の径は 400mmで、質量は約2000kgであ
る。ギャップ３への溶融金属の充填には鉛を用い、水冷
銅鋳型１の下部側面から導入管８を介して加圧充填し
た。このときの溶解速度は高速で一定である。比較例と
して、溶融金属の充填なしと、ヘリウムガスの充填あり
の二つの方法についても実施した。表１に本発明例と比
較例の溶湯プール深さ、マクロ偏析の程度、鋳肌の情況
を示す。なお、表１に示す結果は定常状態時のものであ
る。
１に示す真空アーク溶解法によりステンレス鋼の鋳塊を
製造した。鋳塊４の径は 400mmで、質量は約2000kgであ
る。ギャップ３への溶融金属の充填には鉛を用い、水冷
銅鋳型１の下部側面から導入管８を介して加圧充填し
た。このときの溶解速度は高速で一定である。比較例と
して、溶融金属の充填なしと、ヘリウムガスの充填あり
の二つの方法についても実施した。表１に本発明例と比
較例の溶湯プール深さ、マクロ偏析の程度、鋳肌の情況
を示す。なお、表１に示す結果は定常状態時のものであ
る。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１に示すように、溶融金属を充填した本
発明例では、溶湯プール深さは溶融金属を充填しないも
のに対して48％に、ヘリウムガスを充填したものに対し
て69％と浅くなっている。したがって、マクロ偏析の程
度は微小となり、大幅に軽減されている。また鋳肌も溶
融金属を充填することで悪くはなっていない。
発明例では、溶湯プール深さは溶融金属を充填しないも
のに対して48％に、ヘリウムガスを充填したものに対し
て69％と浅くなっている。したがって、マクロ偏析の程
度は微小となり、大幅に軽減されている。また鋳肌も溶
融金属を充填することで悪くはなっていない。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は鋳型内で溶湯が凝固収縮することで形成する鋳
型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップに溶融金属を充填
することによって、鋳型と鋳塊間の熱伝達を改善し、鋳
塊からの抜熱を効率的に行い、溶解速度を小さくするこ
となく溶湯プール深さを浅くしてマクロ偏析を軽減する
ことができる。したがって、本発明によれば、生産性よ
くマクロ偏析を軽減した大型の金属・合金鋳塊を製造す
ることができる。
本発明は鋳型内で溶湯が凝固収縮することで形成する鋳
型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップに溶融金属を充填
することによって、鋳型と鋳塊間の熱伝達を改善し、鋳
塊からの抜熱を効率的に行い、溶解速度を小さくするこ
となく溶湯プール深さを浅くしてマクロ偏析を軽減する
ことができる。したがって、本発明によれば、生産性よ
くマクロ偏析を軽減した大型の金属・合金鋳塊を製造す
ることができる。
【図１】本発明例の真空アーク溶解法の模式図である。
【図２】本発明例のエレクトロスラグ溶解法の模式図で
ある。
ある。
【図３】流滴脱ガス真空鋳造で製造される大型鋳塊の凝
固状況の模式図である。
固状況の模式図である。
【図４】真空アーク溶解法の模式図である。
【図５】エレクトロスラグ溶解法の模式図である。
【図６】真空アーク溶解法の鋳型−鋳塊境界付近の拡大
図である。
図である。
【図７】エレクトロスラグ溶解法の鋳型−鋳塊境界付近
の拡大図である。
の拡大図である。
１…水冷銅鋳型、２…溶湯プール、３…ギャップ、４…
鋳塊、５…溶融スラグ、６…凝固スラグ、７…ギャッ
プ、８…導入管、９…溶融金属注入口、10…湯面高さ検
知器、11…電磁バルブ開閉制御機、12…電磁バルブ、13
…加熱装置、14…消耗電極、15…アーク、21…粉末金属
タンク、22…不活性ガスタンク、23…スラグ、31…鋳
型、32…鋳塊、33…エアギャップ、34…液相、35…固液
共存域、36…発熱性フラックス、37…押湯枠、38…れん
が、39…断熱ボード、40…定盤。
鋳塊、５…溶融スラグ、６…凝固スラグ、７…ギャッ
プ、８…導入管、９…溶融金属注入口、10…湯面高さ検
知器、11…電磁バルブ開閉制御機、12…電磁バルブ、13
…加熱装置、14…消耗電極、15…アーク、21…粉末金属
タンク、22…不活性ガスタンク、23…スラグ、31…鋳
型、32…鋳塊、33…エアギャップ、34…液相、35…固液
共存域、36…発熱性フラックス、37…押湯枠、38…れん
が、39…断熱ボード、40…定盤。
Claims (4)
- 【請求項１】 真空アーク溶解、エレクトロスラグ溶解
等のように被溶解金属を消耗電極として使用し、これを
それぞれの熱源により水冷銅鋳型内に溶解滴下させ、逐
次凝固させ鋳塊を得る溶解方法および流滴脱ガス真空鋳
造等の大型鋳塊の製造方法において、鋳型内に溶解滴下
した溶湯が凝固収縮することで形成する鋳型と鋳塊（凝
固シェル）間のギャップに溶融金属を充填することを特
徴とする金属・合金鋳塊の製造方法。 - 【請求項２】 鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップ
に充填する溶融金属が鋳塊金属・合金よりも低い融点で
ある請求項１記載の金属・合金鋳塊の製造方法。 - 【請求項３】 鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップ
に充填する溶融金属が鋳塊金属・合金との間に溶解度、
固溶度を持たない請求項１または請求項２記載の金属・
合金鋳塊の製造方法。 - 【請求項４】 鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップ
に充填する溶融金属に替えて、キャリアーガスで粉末金
属を鋳型と鋳塊（凝固シェル）間のギャップに導入し、
鋳塊表面からの熱で前記粉末金属を溶融してギャップに
溶融金属を充填することを特徴とする請求項１または請
求項２または請求項３記載の金属・合金鋳塊の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22917295A JPH0970656A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 金属・合金鋳塊の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22917295A JPH0970656A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 金属・合金鋳塊の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0970656A true JPH0970656A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16887923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22917295A Withdrawn JPH0970656A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 金属・合金鋳塊の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0970656A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100666702B1 (ko) * | 2005-05-04 | 2007-01-11 | 동아대학교 산학협력단 | 진공챔버에 의한 레오로지 소재의 제조장치 |
| JP2019513082A (ja) * | 2016-03-25 | 2019-05-23 | ノベリス・インコーポレイテッドＮｏｖｅｌｉｓ Ｉｎｃ． | 直接チル鋳造における液体金属ジェットの最適化 |
| CN113500097A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-15 | 王声兰 | 一种氢气提纯用合金薄壁毛细管制备方法和应用 |
-
1995
- 1995-09-06 JP JP22917295A patent/JPH0970656A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100666702B1 (ko) * | 2005-05-04 | 2007-01-11 | 동아대학교 산학협력단 | 진공챔버에 의한 레오로지 소재의 제조장치 |
| JP2019513082A (ja) * | 2016-03-25 | 2019-05-23 | ノベリス・インコーポレイテッドＮｏｖｅｌｉｓ Ｉｎｃ． | 直接チル鋳造における液体金属ジェットの最適化 |
| CN113500097A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-15 | 王声兰 | 一种氢气提纯用合金薄壁毛细管制备方法和应用 |
| CN113500097B (zh) * | 2021-07-30 | 2023-03-03 | 李新中 | 一种氢气提纯用合金薄壁毛细管制备方法和应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |