JPS5970460A - 誘導加熱される鋳造チヤネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳型内で１４００１：’を下期わらない高い鋳
造温度の金属合金の鋳造チャネル、即ち注入シュートに
係る。

この柚の金属合金は超合金９合金鋼又は微量合金鋼であ
シ得る。

超合金は３種に分類される。即ち鉄２０％以上を含む、
つまシ鉄、ニッケル、クロームのオーステナイト又は鉄
、クローム、ニッケル、コバルトのオーステナイトを主
成分とするオーステナイト鋼及び合金、さらに鉄含有量
が２０％未満のニッケル又はコノ９ルトをベースとする
合金である。超合金はさらに炭化物又は金属間化合物相
を形成しやすい元素、即ちモリブデン。

タングステン、ノ々ナジウム、ニオビウム、チタン、ア
ルミニウムを含んでいる。超合金の主たる特性は温度を
徐々に上昇させ、即ち９００　Ｃ又は１０００　ｔ：’
を超える高温で機械的化学的強度を十分保持することに
ある。超合金の耐クリープ性は評価されている。

以上の理由から、超合金は高温に耐性を要する機械部品
の鋳造、例えば冶金炉用部品、航空、航空宇宙、自動車
工業用部品、特にガスタービン及びターボジェットのロ
ータ又はブレード、排気弁類、産業炉用加熱部材及びハ
ンドリング・ティース（ｄｅｎｔｓ　ｄｏ　ｍａｎｕｔ
ｅｎｔｌｏｎ　）　、石油工業の精錬用管部材等々の鋳
造に使用される。合金鋼又は微量合金鋼は特に機械工業
、建築工業用部材の鋳造に使用される（構造用鋼材）。

この種の合金の鋳造チャネルは溶解炉の湯道と同一であ
るか又は鋳造工場のとシベに連結し得る。

高い鋳造温度の金属合金は温度が下がるといちはやく凝
固する。この凝固を避けるためこの金属・合金を炉の囲
障のように充分に加熱された囲陣内に可能な限り長時間
にわたって維持し、炉の注入シュート、即ち鋳造チャネ
ルに、このシュートの開口に固定された部屋を満たすた
め２度の連続注湯の間隔期間中、この合金を滞溜させな
いようにする方がよい。

このため炉を傾斜させてその加熱した囲陣内に溶湯を下
降させ、戻らせることによって連続する２注湯間にシュ
ートを空にしておくため、回転炉又は可傾炉が溶解装置
として使用されている。

また公知の如くシュートの耐火ライニングの全長にわた
って埋設されたコイルまたはソレノイド形の誘導子を使
用して、加熱用の二次電流を、注湯の直前又は注湯中に
溶湯がシュートを満たしている時に溶湯内に誘導し、こ
のようにして溶湯がシュート内を進行中に凝固の危険に
さらされることのないようにしている。但し埋設形誘導
子を備えたこの種のシュートは、溶湯を炉方向へ下降さ
せるべくこのシュートがシフトされる時、連続する２注
湯の間隔期間中溶湯が無ければもはや加熱状態にはない
。その結果注湯がくシかえされるとき、溶湯が再加熱の
不充分なシュート内に流入する場合には凝固の始まる危
険性が残ることになる。

それ故、鋳型の連続する２注湯間で溶融金属又は溶融合
金が鋳造チャネル内に含まれていない時にもチャネルを
加熱することによって、チャネル内で最低限１４００　
Ｃに等しい鋳造温度の金属合金が冷却、凝固する危険を
取除くことが問題である。

少くとも理論的には周知の通シチャネル内壁内に加熱電
気抵抗を導入することによシ上記の結果を得ることがで
きるであろう。しかし実際上線ジュール効果による鋳造
チャネルの加熱は実現不可能とはいわすとも困難である
。その理由はチャネルの膨張のため、加熱抵抗を耐火ラ
イニング内に埋込むことはむずかしく、さらにチャネル
に固定された接点によってこのような埋込形抵抗に対し
強度の電流を誘導することは、高電力が必要とされるた
め困難である。この理由から電気抵抗による加熱よシ誘
導による加熱の方が好ましい。

誘導形であれば誘導子は適正に冷却されて、耐火ライニ
ング内に埋込まれても膨張の問題をひき起こすことはな
く、また誘導子、即ちチャネルへの電流の誘導は強電力
を必要とするにもかかわらずチャネルと電源との間にこ
の強電力電流を受容する非周期的発電機を介在させてい
るための問題を生じることもない。

それ故、本発明はこの問題を解決するため改良された鋳
造チャネルを目的とする。このチャネルは閉じた横断面
を有するタイプで、その全長にわたって、その耐火ライ
ニング内に埋込まれ、且つ非周期的発電機から給電され
る二次電流の通る冷却された巻線を有するボビンまたは
ソレノイドで形成される誘導子を含んでおシ、チャネル
の注湯床に沿い、このチャネルと同軸に、誘導子に一次
電流が付与されるとき誘導電流、即ち加熱用二次電流の
通るグラファイト製感応スリーブが配置されていること
を特徴とする。

この配置のため、鋳造チャネルは、この誘導子に一次電
流が通るとき、及び液体金属合金がチャネル内に導入さ
れていないときでさえも誘導によシ加熱され、従って連
続する２度の注湯動作の間隔期間は云うに及ばず、初回
シ注湯が行われる前にも・液体合金がチャネル内に導入
されるとき高い鋳造温度を有するこの金属合金の流動性
を確保する温度に、このチャネルを前もって加熱してお
くこｌとができる。

添付図・面を参照して本発明のその他の特徴及び利点に
ついて説明する。図面中の具体例は勿論、非限定例であ
る。　　　　　　゛ 第１図の具体例によれば、本発明は公知型のペースフレ
ーム４に固定されたころ（ｇａｌｅｔ　）　３（１個の
み図示）に支承された円弧形クレードル（ｂａｒｃｅａ
ｕ　）　２を用いて回転または傾動する溶解電気炉１に
適用する。炉１は熱を反射するドーム形反射鏡形式であ
る。導管９により溶湯の注入口に通じる囲障８の容量及
び炉１の耐火ライニング７の一部が破断図で示されてい
る。導管９は、一端が７ランジ１１によシいわゆる炉１
に対し着脱自在式に固定され、他端が図示されていない
例えばねじ・ナツト友びノ・ンドル車式の手段によシ適
宜上下調節が可能な画直支柱Ａによって支持されている
金属ケーソン付きの外側注入シュートに連接しそいる。

シュート１０は周知のように例えばシリコンアルミナの
モルタルで作られた、導管９と連結し、閉じた横断面の
円筒形鋳造チャネルを形成する耐火ライニング１２を含
んでいる。

ＸＸを軸線とするチャネル１３は、その製造については
後に説明するが、炉１の傾動□中に水平線の゛両側に傾
斜させることができる一般方向を有する直線部分と、上
方に伸び且つ注入口１５によってシュート１０の上面に
通じるエルボ部１４とを含んでいる。注入口１５の上側
には、炉１が注湯位置に傾けられた状態を鎖線でその外
周を示した鋳型Ｂが載置される。鋳型Ｂは例えば図示さ
れていないジヤツキにより動かされるテーブルＰの圧力
により注入口１５に押当てられる。

導管５により炉の容ｉｎ：８は、アルゴン又は窒素のよ
うな不活性ガスと接触する液体金属合金を酸化させる危
険なしに圧力調節によって液体金属合金が注入口まで確
実に移動するよう、このガスの圧力下に置かれる。

注入シュート１０（又はチャネル１３）は加熱式である
。

とのた峠、公知の如くボビンまたは銅製の金属ソレノイ
ド（第１図及び第３図）の形の誘導子１７は、チャネル
１３の曲げられた輪郭に従い、このチャネルのほぼ全長
にわたって、但しチャネル１３に沿って幅広の環形空間
を形成することにより軸線ＸＸと同軸に耐火ライニング
１２内に埋め込まれてお勺、この誘導子１７０巻線はチ
ャネル１３の外径よりはるかに大きな直径を有している
。公知の如く、誘導子１７の巻線は図示されていない水
流により内部から冷却され、従って膨張の問題、即ち耐
火ライニング１２の内部へのこの誘導子の取付けの問題
はすべて解決されている。誘導子１７の巻線の両端は非
周期的電流発生機１９の２端子１８に結合されている。

従来法では液体金属合金の誘導による加熱は、この合金
がチャネル１３を完全に満たす時、そしてコイル１７に
電流が付与される時（−次電流はコイル１７．二次電流
は液体金属合金）に得ることができる。

本発明によれば、チャネル１３を、このチャネル内に液
体金属が無い時にも加熱しておくために、チャネル１３
の注湯床に沿って、即ち被覆スＩＪ−ブ１６に沿って、
チャネル１３と同軸すなわち軸線ＸＸと同軸にグラファ
イト製スリーブ２０が設けられており、このスリーブ２
０はいわゆる感応体で、コイル１７を一部コイルとして
有する誘導装置の二次コイルを形成する。この感応スリ
ーブ２０は耐火ライニング１２上に、液体金属合金の流
床を形成する内壁の近くに広い寸法公差で配置・挿入さ
れるが、但し流床は構成しない。チャネル１３は後に説
明する形状に仕上げ加工されている。

好ましくは、グラファイト製感応スリーブすなわち管２
０はあらかじめ直線の形をした管２１から次の方法でエ
ルボ形状を与えられる（第２図）。

グラファイト製スリーブ２０は直線状の管状部材２１を
含んでおシ、部材２１はその一端から出発する長さの一
部が、一つの方向とこれに対向する方向とに交互に傾斜
させた、軸線ＸＸに対して剣めの面に従って切断されて
おシ、２つの傾斜面は、本具体例では６個であるが、左
右対称の管状セグメント２３の形状をなす。従って斜め
に限定されたセグメント２３の直径方向に対向する母線
は長短が交互に入れ替わｐ、各々のセグメント２３を先
行のセグメントに対し分割用斜面２２上を滑らせながら
１８０°回転させ、次に直線形管状部材２１に対してこ
れに最も近いセグメント２３から始めて回転させ、さら
にこの回転を少しずつ続けることによって、管状セグメ
ント２３が直径方向に対向する凸側の母線よシ凹側の方
がよシ短かい母線をもつ第３図のエルボ管が得られる。

最後に、直線部とエルボ部よシなるチャネル１３の仕上
げを行い、グラファイト製感応スリーブ２０を液体金属
合金を、特にセグメント２３間の接合部内で直接的に接
触するのを防ぐため、耐火材料製のなめらかな連続する
曲ったスリーブ１６が、感応スリーブ２０の内側被覆と
して貼付けられており、このスリーブ１６がこの感応ス
リーブ２０のセグメント２３間のすき間を、耐火ライニ
ング１２とスリーブ２０との接触面と反対側の面から覆
っている。それ故スリーブ１６は、いわゆるライニング
１２が広い寸法公差をもって作られた内部空洞を有して
いる場合もチャネル１３の精密仕上げを形成する。換言
すれば、スリーブ１６は液体金属合金と直接的に接触す
るべき流床を構成している。

作動： 注入金属の溶解作業の間、液体金塊がチャネル１３内に
流れ込むことを防ぐため、好ましくは炉１を揺動又は傾
斜させて、注入シュート１０の直線部分が上昇位置にあ
るか又は上方へ傾斜されるようにする。従って炉は最大
限に傾斜しく第４図）、シュート１０は支柱Ａから離れ
る。

チャネル１３が空いているこの溶解期を利用して、スリ
ーブ、即ちグラファイト製感応管２０によシ被覆スリー
ブ、即ちチャネル１３の内壁の誘導による予熱を行う。

発電機１９により供給される電流は、グラファイト製感
応管２０内に二次加熱電流を誘導する一部コイル１７を
通る。この感応管は被覆スリーブ１６を接触によって加
熱する。

炉１の注入金属の溶解作業が終了すると、シュー　１−
１０が支柱Ａに押圧するまで炉１を第１図の位置に傾斜
させる。液体金属は、予熱された鋳造チャネル１３内に
吸込まれるが、炉１内への液体金属の注入を上期わる中
性ガス圧は、液体金属の高さが注入口１５の高さよシ低
くなるべく正確に調節された小さな値に維持されている
から、鋳型Ｂの押圧されている注入口１５まで達するこ
とは゛　な二。誘導子１７は発電機１９から常時電流を
供給されて液体金属と共に作動し、液体金属は誘導され
た二次電流を受けてほぼ１４００　Ｃ以上の所望温度に
加熱・維持され、この状態は、鋳型Ｂ内に液体金属を導
入し、これを満たすべく注入口１５の上まで液体金属を
上昇させるため、炉１内の中性ガス圧を上昇させている
間、持続する。

従ってシー！−）１３に封入され、即ちシュートを流れ
る液体金属又は合金は任意の状況のもとて炉ｌの内部−
支配する温度とほぼ同じ温度に加熱された状態を保つ。

勿論、本発明は、加熱式でもなく加熱されもしない単純
なとシベから注湯されるチャネル炉のチャネルまたは分
離チャネルを、液体金属が無くとも誘導により加熱すべ
く適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋳造チャネルを具備する可傾電気炉の
、このチャネルを湯口位置に配置した場合を示す部分断
面図、第２図は本発明のグラファイト管をその成形以前
の状態であられす第１図から拡大した寸法での説明図、
第３図は本発明の誘導子と感応管とを具備する誘導形加
熱装置を、この管を成形し良状態であられす説明図、及
び第４図は連続する２注湯間の待機位置にリフトされた
鋳造チャネルの第１図に対応する部分断面図である。 １・・・電気炉、　　　７．１２・・・耐火ライニング
、８・・・容量、１０・・・注入シュート、１３・・・
鋳造チャネル、　１６．２０・・・スリーブ、１７・・
・誘導子、　　１９・・・非周期的発電機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１閉じた横断面を有するタイプの鋳造チャネルであ
   って、このチャネルは、チャネルの耐火ライ、ニング内
   に埋込まれておシ且つ非周期的発□電機から与えられる
   一次電流が流れる冷却された巻線からなるソレノイドと
   ボビンとで形成された誘導子をチャネルの全長に亘って
   含んでおり、誘導子に一次電流が付与され゛る、とき誘
   導、即ち加熱用二次電流が流れるグラファイト″製感応
   スリーブがチャネルの注湯床に沿って前記閉じた横断面
   を有するチャネルと同軸式配置されている鋳造チャネル
   。 （２）　　直線部分と上方へ立上がっており注入口によ
   ）上面に導通ずるエルボ部分とを含む閉じた横断面を有
   するタイプのチャネルであって、グラファイト製の感応
   スリーブが直線部分とエルボ部分とを含んでいる特許請
   求の範囲第１項に記載のチャネル。 （３）　　グラファイト製感応スリーブが管状セグメン
   トよシなるエルボ部分を含んでおシ、これらのセグメン
   トの凹側の母線はこれと直径方向に対向する凸側の母線
   よシ短かい特許請求の範囲第１項に艷載のチャネル。 （４）グラファイト製感応スリーブが、一端から出発し
   ておシ、一つの方向とそれに向き合う方向とに交互に傾
   斜させた分割斜面に従って長さの一部が切断されておシ
   、あらかじめ直管の形状をなす部材よ）なシ、これら２
   つの傾斜面は、直径方向に相対する母線が長短が交互に
   入れ替わる・長さをもつ管状セグメントを形成するべく
   対称をなしている特許請求の範囲第３項に記載のチャネ
   ル。 （５）　　グラファイト製感応スリーブが、対称的に交
   互に入れ替わる勾配を有する斜めの接合面によ多分割さ
   れた管状セグメントよシなるエルボ部を含んでおシ、前
   記のセグメントをその一つが先行のセグメントに対しつ
   ぎつぎに１８０°回転させるべく、前記の直管形状部に
   隣接するセグメントから出発して前記の分割斜面上を摺
   動させ、さらにこの回転を少しずつ継続する特許請求の
   範囲第３項又は第４項に記載のチャネル。 （６）　　グラファイト製感応スリーブが前記の耐火ラ
   イニング内にその内壁に隣接して広い寸法公差をもって
   嵌着されておシ、前記のスリーブは液体金属合金の流床
   を構成していなり特許請求の範囲第１項に記載のチャネ
   ル。 （７）グラファイト製感応スリーブが、前記の耐火ライ
   ニングとの接触面と反対の面を、チャネルの精密仕上げ
   、即ち液体金属合金と直接的に接触するべき流床を構成
   する、耐火材料製のなめらかな連続する曲ったスリーブ
   によシ被覆している特許請求の範囲第１項に記載のチャ
   ネル。