JPH11211354A - 連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高純度金属ないし高融点金属の連続鋳造を可能
にする。 【解決手段】浮揚溶解炉１６と、溶湯１１を冷却して凝
固させるダイス１７と、該ダイス１７を外表面から冷却
する冷却器１８とを収納し、下部に棒材４を引き出す引
出し部２１ａを穿孔した溶解処理室２１を設け、溶解時
に前記ダイス１７内への溶湯１１の落下、流出を防止す
るためにその先端部が前記ダイス１７内に挿入されるス
ターティングブロック１９と、前記溶解処理室２１の下
方に配し、前記スターティングブロック１９を挟んで保
持して、鋳造時に前記スターティングブロック１９と溶
湯１１が凝固した棒材４を引き抜く円筒ローラ２０と、
引出し部２１ａとスターティングブロック１９との隙間
を埋めるブッシュ２２とを設けるとともに、前記溶解処
理室２１内の雰囲気を制御する不活性ガス供給手段２４
と真空排気系２３とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、不活性ガス雰囲
気中で、金属を溶解または溶湯を保温する容器から溶湯
を凝固させながら連続的に引き抜いて鋳造する連続鋳造
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来例の構成図を示す。この図４
において、１は耐火物で形成されたるつぼ、２は溶湯、
３は前記るつぼ１の底部に装着され、該るつぼ１内の溶
湯を鋳造する際に溶湯２を冷却して棒材４に成形するダ
イス、５は該ダイス３を外周側で冷却する冷却器、６は
前記ダイス３により鋳造された棒材４を挟んで下方に引
き抜く円筒ローラ、７は鋳造前にるつぼ１内の溶湯２が
落下するのを防止するためにダイス３内に装着する栓を
兼ねたスターティングブロックを示す。

【０００３】この図４において、るつぼ１は耐火物で形
成されて、図示されていない溶解設備で溶解された溶湯
２を受湯して保持しており、るつぼ１の底部には冷却器
５により外周側から冷却されたダイス３が装着されてい
る。そして、ダイス３の下方には図示されていない駆動
モータに接続された円筒ローラ６が配されて、溶湯２が
落下するのを防止する栓をかねた、溶湯２と同質材の棒
材または先端のみ同質材としたスターティングブロック
７が挿入されて円筒ローラ６で保持されている。

【０００４】上記の構成において、円筒ローラ６を図示
されていない駆動モータで駆動してスターティングブロ
ック７をゆっくりと引き抜き、それに連れて、ダイス３
内に導かれた溶湯２を冷却器５により外周側を水冷され
たダイス３で冷却して棒材４に連続して鋳造する。るつ
ぼ１以下円筒ローラ６までは大気中で架台に組み込まれ
た状態で使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来の構成で
は、溶湯はセラミック、または黒鉛のるつぼ等の耐火物
に接触しており、以下のような問題がある。 耐火物が溶融金属へ混入し、製品の質を低下させる。 耐火物は溶融金属により磨耗損傷するので耐火物を定
期的に交換する必要がある。

【０００６】耐火物の耐熱温度以上の融点の金属の鋳
造が困難である。 溶解および鋳造中に金属が酸化して、その金属酸化物
が製品に混入する。 この発明は上記課題を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、高純度金属ないし高融点金属
の連続鋳造を可能とした連続鋳造装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、有底の円筒状に形成されその
底部に溶湯を出す流出口を形成した金属製のるつぼ、お
よびるつぼの外径側に設けられた誘導コイルを備えた浮
揚溶解炉と、前記流出口に装着され連続鋳造時にその内
部を通過する溶湯を冷却し凝固させるダイスと、該ダイ
スを外表面から冷却する冷却器とを収納し、下部に前記
ダイスで鋳造した棒材を引き出す引出し部を穿孔した溶
解処理室を設け、溶解時に前記ダイス内への溶湯の落
下、流出を防止するためにその先端部が前記ダイス内に
挿入される栓を兼ねたスターティングブロックと、前記
溶解処理室の下方に配し、前記スターティングブロック
を挟んで保持して、鋳造時に前記スターティングブロッ
クとともに溶湯が凝固した棒材を前記ダイス内から引き
抜く円筒ローラとを設けて、前記スターティングブロッ
クの外周部に装着して棒材を引き出す引出し部とスター
ティングブロックとの隙間を埋めるブッシュを設けると
ともに、前記溶解処理室内の雰囲気を制御する不活性ガ
ス供給手段と真空排気系とを設けて、不活性ガス雰囲気
内で溶解および連続鋳造を行うようにしたことを特徴と
する。

【０００８】上記構成により、被溶解金属はるつぼとは
非接触の浮揚状態で、かつ不活性ガス雰囲気中で溶解、
保温されるので、るつぼからの混入物がなく、溶解およ
び鋳造中に金属の酸化が生じないので非汚染で高純度な
棒材を鋳造することことが可能になる。また、流出口を
塞ぐ栓は連続鋳造初期に使用するスターティングブロッ
クを兼ねているので、連続鋳造直前に栓を抜いてからス
ターティングブロックを装着する場合と比較して、連続
鋳造直前に栓を抜く操作が不要になり、その分装置の簡
略化と交換の手間を省くことが可能になる。

【０００９】さらに、溶湯がるつぼ内で浮揚しているこ
とから高融点金属の溶解が可能であり、栓の使用と相乗
して溶解中に流出口から溶湯が流出する湯漏れ現象を防
止できる。不活性ガス導入手段から連続して溶解処理室
に不活性ガスを供給して引出し部より排気することによ
り連続して不活性ガス雰囲気中で溶解および鋳造を行う
ことが可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１ないし図３に基づいて説明する。図１はこの発明の実
施の形態の主要部の構成図、図２は図１の浮揚溶解装
置、ダイス、冷却器および円筒ローラの詳細図を示す。
図１、および図２において、１０は有底の円筒状に形成
され円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のス
リットを有する良導電金属製のるつぼ、１０ａはるつぼ
１０の底部に形成された溶湯１１の流出口、１２は被溶
解材に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して主に
溶解、加熱電力を与える上誘導コイル、１３は被溶解材
に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して溶湯に浮
揚力を与える下誘導コイル、１４は上誘導コイル１２に
電流を供給する交流電源，１５は下誘導コイル１３に電
流を供給する交流電源を示す。１６は、上記るつぼ１
０、誘導コイル１２、１３ から構成した浮揚溶解炉を
示す。この浮揚溶解炉１６に交流電源１４、１５を加え
て浮揚溶解装置が構成される。

【００１１】１７は流出口１０ａに挿入して装着され
た、溶湯１１を通過中に冷却、凝固させるダイス（この
ダイスが鋳型となる）、１８は内部に冷却水を通す水路
１８ａが形成されダイス１７を包囲して配設された冷却
器、１９はダイス１７内に先端部が挿入され、溶解初期
の溶湯の落下流出を防止する栓を兼ねた棒状のスターテ
ィングブロック、２０はスターティングブロック１９お
よび鋳造された棒材４を引き抜く円筒ローラを示し、こ
のダイス１７と、冷却器１８と、スターティングブロッ
ク１９、および円筒ローラ２０と、浮揚溶解装置とで連
続鋳造装置を構成している（図２参照）。

【００１２】２１は上記の浮揚溶解炉１６と、ダイス１
７と、冷却器１８とを収納した溶解処理室、２１ａは該
溶解処理室２１の底部に開けられ、前記スターティング
ブロック１９およびダイス１７により鋳造された棒材４
を引き出す引出し部、２２は溶解開始前から鋳造開始ま
での間、前記引出し部２１ａとスターティングブロック
１９との隙間を埋めておくブッシュ、２３は前記溶解処
理室２１を不活性ガス雰囲気にするために溶解処理室２
１内の空気を排気する真空排気系、２３ａは前記真空排
気系２３の遮断弁、２４は前記溶解処理室２１に不活性
ガスを導入する不活性ガス導入手段、２４ａは不活性ガ
ス導入手段２４の配管経路に挿入して溶解処理室２１へ
の不活性ガスの導入を遮断するガス遮断弁を示す。

【００１３】この図１、図２において、るつぼ１０は電
気的に絶縁された２つ以上のセグメントを誘導コイル１
２、１３の内側に並べて有底の円筒状に形成され円筒状
部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットおよ
び底部に流出口１０ａを形成して構成される。このるつ
ぼ１０内に被溶解材料が入れられており、上下誘導コイ
ル１２、１３で発生する磁束はセグメント間のスリット
の隙間からるつぼ内に進入して被溶解材料と鎖交する。
るつぼ１０を構成する各セグメントは溶けないように内
部に冷却水を通す水路１０ｂが形成され水冷されてい
る。

【００１４】上下誘導コイル１２、１３の電流は、電気
的に絶縁されたそれぞれのセグメントに渦電流を誘導す
るとともに、被溶解材料にも渦電流を誘導する。このる
つぼ１０と被溶解材料とに流れる渦電流の方向は対向す
る表面部分では互いに逆方向を向いているので磁気的に
反発力となり、るつぼ１０は固定されているので被溶解
材料には浮揚力が働きこの浮揚力が被溶解材料の重量よ
り大きければ被溶解材料はるつぼ１０から離れて浮揚す
る。被溶解材料は抵抗損により熱を発生して加熱しつづ
ける。このために被溶解材料は浮揚状態で溶解する。こ
こで被溶解材料はるつぼ１０への接触を防ぐために、る
つぼ１０の中央部分に安定して位置することが望まし
い。このるつぼ１０内で安定して浮揚させるために、る
つぼ底部側になるほど被溶解材料の重量に対抗するるつ
ぼ１０からの電磁反発力を大きくする必要がある。この
電磁反発力をるつぼ底部で大きくするために、るつぼ底
部に巻かれた下誘導コイル１３には上誘導コイル１２に
比べて大きい浮揚力が得られるように低い周波数の交流
電源１５から電流を供給し、上誘導コイル１２には被溶
解材料を溶解する高周波電流が別の交流電源１４から供
給されることが行われている。

【００１５】連続鋳造に使用する金属の溶解および保温
用の装置を浮揚溶解装置とすることにより、溶解時に溶
湯が他の物と接触しないために異物の混入が極めて少な
いこと、融点の高い材料でも溶解が可能であること、熱
伝導損失が小さいこと等の特徴が利用できる。そして、
るつぼ１０の流出口１０ａに装着されたダイス１７の外
周側を水路１８ａを有し、るつぼ１０の下部に配置され
た冷却器１８で冷却して、溶湯１１がダイス１７内を通
過中に凝固して棒材４になるように、また、ダイス１７
の温度を低く抑えてダイス１７の炭素成分が溶出して棒
材４に混入するのを少なくしている。

【００１６】また、ダイス１７を流出口１０ａの全長に
渡って挿入することによって鋳造時の溶湯１１でるつぼ
１０が損傷するのを防止している。ダイス１７内には溶
解初期の溶湯の落下を防止する栓を兼ねた、鋳造初期に
溶湯１１と溶着して、凝固した溶湯を適切な速度で引き
抜くためのスターティングブロック１９が挿入されてい
る。このスターティングブロック１９は溶解初期の溶湯
の落下、流出を防止するとともに、溶解途中の停電、ま
たは電源系統の故障等により溶解が中断された場合に大
量の溶湯１１がダイス１７内で凝固する速度以上の速度
で落下して、るつぼ１０下方の円筒ローラ２０、その他
の装置を焼損したり、周囲に飛散したりするのを防止す
る。

【００１７】また、前記スターティングブロック１９
は、溶解処理室２１の底部の引出し部２１ａを通して下
方に出ており、前記引出し部２１ａの所でスターティン
グブロック１９の外周にブッシュ２２を装着して鋳造開
始までの溶解処理室２１の真空排気および不活性ガス導
入に備える。上記の構成において、連続鋳造は以下のよ
うに実施される。まず、溶解処理室２１の底部の引出し
部２０ａから、外周にブッシュ２２を装着したスターテ
ィングブロック１９をダイス１７内にまで挿入して、前
記ブッシュ２２でスターティングブロック１９と引出し
部２１ａとの隙間を埋めて、スターティングブロック１
９を円筒ローラ２０で支持し、次に、図示されていない
溶解材料投入手段からるつぼ１０内に溶解材料を投入し
て、不活性ガス導入手段２４の配管途中のガス遮断弁を
閉鎖し、溶解処理室２１内を、遮断弁２３ａの開放と真
空排気系２３との動作とにより真空引きして、所定の真
空度に達した後、前記真空弁２３ａを閉鎖して、前記ガ
ス遮断弁を開放して不活性ガス導入手段２４から溶解処
理室２１内に不活性ガスを導入して室内を大気雰囲気か
ら不活性雰囲気に置換する。

【００１８】次に、浮揚溶解装置１６の溶解運転が開始
され、溶解材料はるつぼ１０内で浮揚した状態で溶解さ
れる。溶解終了後直ちにあるいは保温運転を経た後、主
に下誘導コイル１３への電力を浮揚力を弱めるように調
整して出湯を開始し、同時に円筒ローラ２０を駆動して
スターティングブロック１９を徐々に引き抜き操作し連
続鋳造運転に移行する。

【００１９】スターティングブロック１９を徐々に引き
抜くと溶湯１１はダイス１７内に導かれてダイス１７内
を通過する過程で冷却されて先のものから凝固して円柱
状の棒材４となる。この棒材４の形成によりスターティ
ングブロック１９の引き抜き抵抗が増大するが、鋳片は
先のものがスターティングブロック１９の先端に溶着す
るので以降はその引き抜き抵抗に抗してスターティング
ブロック１９が強制的に引き抜かれる。そしてスターテ
ィングブロック１９が完全にダイス１７から引き抜かれ
た後は、鋳造された円柱状の棒材４が円筒ローラ２０に
よって引き抜き操作され、連続鋳造が続行される。

【００２０】図３は図１の溶解処理室の底部の引出し部
の動作を示し、（ａ）は溶解処理室内を不活性ガスに置
換して鋳造を開始するまでの状態図、（ｂ）は（ａ）の
鋳造開始直後の状態図、（ｃ）は連続鋳造時の状態図を
示す。この図３において、溶解処理室２１の室内を溶解
開始前に不活性ガスに置換するために、溶解処理室２１
の底部の引出し部２１ａとスターティングブロック１９
との隙間にブッシュ２２を装着されて（ａ）に示すよう
に気密状態になっており、溶解が完了してスターティン
グブロック１９をゆっくりと引き抜き鋳造が開始される
と（ｂ）に示すように前記ブッシュ２２はスターティン
グブロック１９とともに下方に押し下げられる。そし
て、（ｃ）に示すようにスターティングブロック１９に
続いて鋳造された棒材４が連続して引き抜かれて連続鋳
造が行われる。なお、（ｂ）および（ｃ）の状態では溶
解処理室２１内への不活性ガスの導入は連続して行われ
ており、引出し部２１ａと棒材４との隙間から排気され
て、溶解処理室２１内に酸素が浸入するのを防止してい
る。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、溶解部を浮揚溶解炉
とし、ダイスおよび冷却器とともに溶解処理室に収納し
て室内を不活性ガス雰囲気にしているので、炉壁からの
耐火物の混入や、溶解中の金属の酸化が無く、高純度な
いし高融点金属の連続鋳造を可能とする効果がある。ま
たスターティングブロックが連続鋳造時の栓を兼ねるよ
うにしたので、スターティングブロックをした溶解運転
の状態からそのままスターティングブロックを引き抜き
操作して連続鋳造運転に移行できる。したがって栓とス
ターティングブロックとを別々に設ける場合に比較し
て、操作性の向上および装置の簡略化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の主要部の構成図

【図２】図１の浮揚溶解装置、ダイス、冷却器および円
筒ローラの詳細図

【図３】図１の溶解処理室の底部の引出し部の動作を示
し、（ａ）は溶解処理室内を不活性ガスに置換して鋳造
を開始するまでの状態図、（ｂ）は（ａ）の鋳造開始直
後の状態図、（ｃ）は連続鋳造時の状態図

【図４】従来例の構成図

【符号の説明】

１０ るつぼ １０ａ 流出口 １１ 溶湯 １２ 上誘導コイル １３ 下誘導コイル １４、１５ 交流電源 １６ 浮揚溶解装置 １７ ダイス １８ 冷却器 １９ スターティングブロック ２０ 円筒ローラ ２１ 溶解処理室 ２１ａ 引出し部 ２２ ブッシュ ２３ 真空排気系 ２３ａ 遮断弁 ２４ 不活性ガス導入手段 ２４ａ ガス遮断弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を
   出す流出口を形成した金属製のるつぼ、およびるつぼの
   外径側に設けられた誘導コイルを備えた浮揚溶解炉と、
   前記流出口に装着され連続鋳造時にその内部を通過する
   溶湯を冷却し凝固させるダイスと、該ダイスを外表面か
   ら冷却する冷却器とを収納し、下部に前記ダイスで鋳造
   した棒材を引き出す引出し部を穿孔した溶解処理室を設
   け、溶解時に前記ダイス内への溶湯の落下、流出を防止
   するためにその先端部が前記ダイス内に挿入される栓を
   兼ねたスターティングブロックと、前記溶解処理室の下
   方に配し、前記スターティングブロックを挟んで保持し
   て、鋳造時に前記スターティングブロックとともに溶湯
   が凝固した棒材を前記ダイス内から引き抜く円筒ローラ
   とを設けて、前記スターティングブロックの外周部に装
   着して棒材を引き出す引出し部とスターティングブロッ
   クとの隙間を埋めるブッシュを設けるとともに、前記溶
   解処理室内の雰囲気を制御する不活性ガス供給手段と真
   空排気系とを設けて、不活性ガス雰囲気内で溶解および
   連続鋳造を行うようにしたことを特徴とする連続鋳造装
   置。