JPS5915436Y2 - ア−ク溶解炉用非消耗電極チップ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は不活性ガス雰囲気中においてアークによる溶解
を行なうアーク溶解炉の、非消耗電極チップ、例えば水
冷タングステン電極チップの改良に関する。

一般に、アーク溶解法は水冷銅るつぼを用いるため、溶
湯の汚染が少なく、合金成分の損失が少ないなどの理由
で、超合金や高融点、活性金属などの溶解に広く用いら
れている。

アーク溶解炉には、被溶解物を一方の電極とした消耗電
極形と、水冷したタングステン電極などを用いる非消耗
電極形の２種類がある。

高融点で、活性な合金を製造する場合、前者は量産向き
ではあるが、被溶解物から製造される消耗電極を均質に
、しかも脱落しないように、強固に形成することが比較
的むずかしく、そのため例えば、Ｔｉ−Ｍｎ合金などの
ように比較的活性で、じん性の乏しい合金の製造には、
主として後者の非消耗電極形が用いられている。

非消耗電極形アーク溶解炉は、予め被溶解物を水冷銅る
つぼ内にセットし、銅るつぼと、高融点材料、例えばタ
ングステンからなる非消耗電極チップ心棒との間にアー
クを発生させ、このアークによる高温度の発熱を金属の
溶解に利用するものであるから、非消耗電極チップの材
質条件、構造条件は、耐温度、耐振度、熱伝導性、電気
伝導性などの点で、非常に厳しいものである。

そのため、一般に、この種のアーク溶解炉の非消耗電極
チップは、高融点材料、例えばタングステンからなるチ
ップ心棒を、電気および熱伝導性のよい材料、例えば銅
からなるチップ取付部に強固に接合、主として圧着させ
、このチップ取付部によって水冷移動電極に取付けられ
た構造を有している。

しかし、本考案者らは、従来のこの種のチップでは、量
産性に乏しい非消耗電極形アーク溶解炉を繰り返し使用
していると、線熱膨張率の大きい銅（１６，７ｘｌＯ’
ｄｅｇ ’（２０℃））などからなるチップ取付部と、
小さいタングステン（４，５Ｘ １０−６ｄｅ１０−６
ｄｅ℃））などからなるチップ心棒との間に徐々にすき
まが発生し、接合がゆるみ、チップ心棒がチップ取付部
から次第に脱落することを見出した。

その結果、チップと水冷移動電極との間に間隙が生じ、
冷却作用が不十分となってチップ心棒の消耗。

劣化が激しく、また脱落による抵抗の増大からアークの
乱れ、溶解合金の不溶、不均質が発生した。

本考案は、従来の非消耗電極形アーク溶解炉の非消耗電
極チップのこのような欠点を改善する目的でなされたも
のであって、本考案の非消耗電極チップは、チップ心棒
の一部を加工改造し、その加工改造部に、チップ心棒が
チップ取付部から脱落するのを防止するための脱落防止
片を設けたものである。

以下、本考案を図面にもとづいて説明する。

第１図は従来の非消耗電極チップが、水冷移動電極に取
り付けられた状態の縦断面を示したものである。

第１図において、水冷移動電極１の下部のねし穴に、非
消耗電極チップ心棒２を、チップ取付部３のチップ取り
付けねじ４によって取り付けている。

非消耗電極チップ心棒２とチップ取付部３は主として圧
着法によって接合されて一体化しており、通常、正常使
用時はチップ接合部５に間隙はなく、堅固に密着したも
のである。

また、水冷移動電極１にはアーク溶解炉の使用時は、通
水路６に常に冷却水が流されており、チップ取付部３お
よびチップ心棒２を冷却している。

アーク発生状態においては、チップ心棒２の先端が約２
０００℃以上の高温になり、その熱はチップ取付部３に
伝導され、水冷移動電極１によって冷却されている。

しかし、アーク溶解温度は通常２０００℃以上の高温で
あるから、溶解を繰り返すに従って、熱伝導率の大きく
異なるチップ心棒２とチップ取付部３との接合部５の付
近に、繰り返し歪みが発生し、これが徐々に拡大してチ
ップ接合部５に間隙が発生し、アーク時の振動によって
チップ心棒がチップ取付部からずり落ちることになる。

例えば第１図に示した従来品では、アーク電流約３０Ｏ
Ａ、アーク電圧約２０■、１回のアーク発生時間１２０
秒の使用条件で約１０００回繰り返し使用すれば、チッ
プ心棒はアーク接合部５の正常接合長さの約÷も下方に
脱落した。

チップ心棒の脱落現象が現れ、この脱落状態のままアー
ク溶解を行なえば、初期アークが発生しにくいばかりか
、アーク発生後も、定常的にアークが接続せず乱れたも
のとなる。

そのため合金の溶解がスムーズに進行せず、部分的に偏
析のある不均質なものとなる。

またチップ心棒の冷却効果が十分でないため、チップ心
棒の消耗が著しく、更に、チップ取付部の熱による歪み
も発生し使用に耐えなくなる。

第２〜３図は、従来品を改良した本考案の一実施例を示
すもので、チップ心棒２の接合部５より上位に環状の切
欠部７を設け、この切欠部７に分割リング状の脱落防止
片８を係合させたものである。

なおこの脱落防止片８の端部は、チップ取付部３の上面
に設けた四部９におさめられている。

第４〜５図は他の実施例を示すもので、チップ心棒２に
切欠部として貫通孔１０を設け、この孔にピン状の脱落
防止片１１を挿入し、その両端をつぶしてチップ取付部
２の上端面に当接するようにしたものである。

いずれの実施例においても、従来と同様のアーク溶解条
件で、チップ心棒の脱落は全く発生せず、またチップ心
棒の冷却効果にも何ら異常はみられず、約１０００回の
アーク溶解後の合金の特性も良好であった。

本考案は以上説明したように、チップ心棒の上部にチッ
プ脱落防止片を係合させるという簡単な構造で、一般に
量産性に之しい非消耗電極形アーク溶解炉の非消耗アー
ク電極チップの繰り返し多数回使用に耐えうる長寿命の
非消耗電極チップを提供し、またチップ心棒の冷却効果
も良好に維持しうるという大きな効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電極チップが水冷移動電極に取り付けら
れた状態の縦断面図、第２図は本考案の一実施例の電極
チップの縦断面図、第３図は第２図ＩＩＩ−ＩＩＩ’線
断面図、第４図は他の実施例の縦断面図、第５図は第４
図ｖ−ｖ’線断面図である。 １・・・・・・水冷移動電極、２・・・・・・チップ心
棒、３・・・・・・チップ取付部、７，１０・・・・・
・切欠部、８，１１・・・・・・脱落防止片。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高融点材料からなる非消耗電極チップ心棒と、このチッ
   プ心棒を水冷移動電極に取り付けるための電気および熱
   伝導性の優れた材料からなるチップ取付部とを有し、チ
   ップ心棒をチップ取付部に密に嵌合するとともに、チッ
   プ取付部上に露出するチップ心棒に切欠部を設け、この
   切欠部に係合する分割リング状チップ心棒脱落防止片を
   チップ取付部上にチップ取付部と面接触させて設けたア
   ーク溶解炉用非消耗電極チップ。