JPS61245961A

JPS61245961A - 滴下式鋳造装置

Info

Publication number: JPS61245961A
Application number: JP8955485A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Nakagawa; 中川　大隆; Motoaki Suzuki; 鈴木　元昭; Hideaki Mizukami; 秀昭水上; Katsuhiko Murakami; 勝彦村上
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1985-04-25
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1986-11-01

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、微細な結晶組織を有する鋳片鋳塊を製造す
ることができる滴下式鋳造装置に関する。

〔従来の技術〕

通常、金属製品の中間素材である鋳片又は鋳塊は溶融金
属を連続鋳造鋳型又は造塊用鋳型に注入して凝固させる
ことにより、製造されているＯしかしながら、この技術においては、完全に溶けた金属
を鋳型に鋳込むので、製造される鋳片又は鋳塊はその凝
固組織の結晶粒径が比較的大きい。このため、機械的特
性を確保するために、鋳片等に圧下を加える場合に、大
圧下を加えると鋳片等に割れが発生してしまう。従って
多数回に分けて圧下刃を印加する必要がおるが、これは
長時間の処理を必要とし、また必要な熱エネルギも多く
なシ、処理コストが高い。このような凝固組織の結晶粒
径が粗大化することによる割れ敏感性は、特に、Ｎｉ基
超超耐熱合金おいて著しく、この種の合金を製造する場
合に、その製造工程が極めて複雑になる。

このような一般的な鋳造技術における欠点を解消すべく
、近時、　ＶＡＤＥＲ（Ｖａｃｕｕｍ　Ａｒｃ　Ｄｏｕ
ｂｌｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅ　Ｒｅｍｓｌｔｉｎｇ真空ア
ーク２電極溶解）法と称される鋳造技術が提案されてい
る（特開昭５５−１６５２７１号）。コ（７）　ＶＡＤ
ＥＲ法ニオイテは、第７図に示すように、製造せんとす
る鋳片と同一組成の金属からなる１対の電極１間にア−
り２を形成し、電極Ｉの対向端部を溶融させる。この溶
融金属の液滴４は鋳型３内に落下し、鋳型３によシ冷却
されて凝固し、鋳塊５が製造される。

この場合に、溶融金属の液滴４は電極Ｉから鋳型３内に
落下する過程で若干冷却され、半溶融状態になる。この
ため、鋳型３内の半溶融金属６は固液共存相が均一に存
在する状態で凝固するので、鋳塊５の凝固組織の結晶粒
径は小さい。従って、大圧下を加えても鋳塊に割れが発
生することはない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の滴下式鋳造装置においては、製造
せんとする鋳塊と同一組成の電極を予め製造しておく必
要があり、種々の鋼種についてこのような電極を用意す
ることは、多大の時間と熱エネルギーの損失であシ、コ
ストを高める要因となっている。また、電極の溶解中に
電極に含まれている蒸発しやすい成分が蒸発してしまい
、製造された鋳塊において、その成分の濃度が所定値よ
シ低下する場合がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、
微細な結晶組織を有すると共に、所定の組成を有する鋳
片・鋳塊を簡易且つ迅速に製造することができ、また、
蒸発しやすい成分の濃度も高精度で所定値に調整するこ
とができる滴下式鋳造装置を提供することを目的とする
。

この発明に係る滴下式鋳造装置は、鋳型と、１対の電極
と、電極間にアークを形成して電極を溶融させその液滴
を鋳型内に落下させるアーク形成手段とを有し、少なく
とも一方の前記電極は、異なる組成の２種以上の素材か
ら構成されていることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施例につい
て具体的に説明する。第１図はこの発明の実施例に係る
滴下式鋳造装置を示す。１対の電極１１が水平に対向し
て適長間隔をおいて設置されている。この電極ＩＩには
電流が供給され、電極１１間にアークＩ２が形成される
よう罠なっている。このアーク１２によシ、電極１１の
対向端部が溶融し、液滴Ｉ５となって落下する。

この液滴Ｉ５は鋳型Ｉ６内に落下する。鋳型１６は断面
が円形の鋳塊を製造する場合は庇付円筒状の、また断面
が矩形の鋳辺の場合は庇付角筒状の形状を有し、窒化♂
ロン、窒化ケイ素能である。鋳型Ｉ６を取シ回むように
巻回されたコイルＩ８が設置されておシ、このコイルＩ
８は昇降移動可能に適宜の支持手段によシ支持されてい
る。コイル２２は、例えば周波数が２００ｋＨｚの高周
波電流を供給する高周波電源（図示せず）に接続されて
いる。

電極ＩＩは、第２図にその断面を示すように、丸棒状の
素材２１．２２を束ねて構成されている。素材２Ｉ及び
素材２２は異なる組成を有する合金からなシ、所望の製
品組成に応じて、所定数配合されている（第２図の図示
例の場合は素材２１．２２が夫々４本及び３本である）
。

このようにして構成される電極ＩＩは、第１図に示すよ
うに、通電してアークが形成されている間、矢印１３方
向又は矢印Ｉ４方向に回転駆動されるようになっている
。

電極１１は１０）ル（Ｔｏｒｒ　）以下の圧力に排気さ
れた容器内に設置されておシ、この減圧下においてアー
ク１２が形成される。電極ＩＩの対向端部が溶融するの
で、電極１１間の間隔を一定に保持するために、電極１
１は相互に近づく方向に連続的に移動するように適宜の
駆動手段により駆動される。

このように構成される滴下式鋳造装置においては、電極
１１に通電してアーク１２が形成される。電極ＩＩは矢
印１３方向又は矢印１４方向に連続的に回転駆動され、
相互に相反する方向に回転する。電極ＩＩの対向端部、
つまシミ極１１の各素材２１．２２の端部はアーク熱１
２によシ溶融し、電極ＩＩの回転により、素材２１゜２
２の成分が均一に混合した液滴Ｉ５となって鋳型１６内
に落下する。この液滴Ｉ５は電極ＩＩから鋳凰Ｉ６内に
落下するまでの間に空冷され、半溶融状態で鋳型１６に
鋳込まれる。この半溶融金属Ｉ７は鋳型Ｉ６内で固液共
存相が均一に存在する状態で、鋳型１６によシ冷却され
凝固する。従って、得られる鋳塊１９の凝固組織の結晶
粒形は小さい。

解条件によシ、鋳型１６内の半溶融金属Ｉ７の温度が低
くなシすぎる場合には、鋳塊Ｉ９の均一な合金化が困難
になるので、コイル１８に高周波電流を供給してメタへ
カス近傍の灰溶融金属１７を高周波誘導加熱する。この
場合に、コイ−７８は戸ンスカスの上昇につれて上方に
移動される。

このように、素材２１及び素材２２として、基本的組成
の合金又は添加成分を含有する合金を用意しておくこと
によシ、種々の鋼種について、所望の組成をこれらの基
本組成合金と添加成分合金との配合比を変更することに
よシ得ることができる。

上記実施例においては、素材２１．２２は丸棒であるが
、第３図に示すように角棒状の素材２３．２４を使用し
て電極ＩＩを構成してもよい。このような角状の素材２
３．２４は加工が比較的容易である。また、第４図に示
すように、素材２５は円筒状のものを使用し、この素材
２５内に粉状又は塊状の素材２６ｆ：充填することによ
り、電極ＩＩを構成してもよい。

次に第５図に基いて、この発明の他の実施例について説
明する。この実施例においては、電極１１と鋳型Ｉ６と
の間にロート状の液滴受け２７が設置されている。液滴
Ｉ５は、一旦、この液滴受け２７に受けられた後、鋳型
Ｉ６内に鋳込まれる。液滴受け２７の外側を囲むように
してヒータ２８が設置されておυ、このヒータ２１ＪＫ
通電することによシ、液滴受け２７Ｖｃ受けられた液滴
Ｉ５が加熱されるようになっている。

このように構成される滴下式鋳造装置においては、アー
ク１２によシミ極１１の対向端部が溶融し液滴１５とな
って落下すると、液滴Ｉ５は液滴受け２７に受けられヒ
ータ２ＢＫよシ加熱される。これによシ各液滴１５の組
成が一層均一化されて鋳型Ｉ６内に鋳込まれる。

次に、この発明により、鋳塊を製造した場合の鋳塊内の
濃度分布について、第６図に基いて、説明する。電極１
１は２つの素材から構成されておシ各素材はそれぞれ成
分Ｍ及びＮを含有する。アーク１２を形成する電流密度
は３０Ａ／ｃｍ２である。このような鋳造条件によシ鋳
造した鋳塊の横断面について、第６図に示すように、半
径方向に亘り、成分Ｍ、Ｎの濃度を分析した。

この結果、第６図に示すように１成分Ｍ及び成分Ｎはい
ずれも横断面方向に均一に分布しておシ、偏析のない均
一な合金鋳塊が得られたことを示している。

なお、蒸発しやすい成分を含む鋳塊を製造する場合には
、この蒸発しやすい成分を含有する素材を、蒸発損失分
を補うに必要な量だけ多量に配合しておけばよい。

また、上記実施例は造塊型の鋳造装置についてのもので
あるが、鋳片を連続的に引き抜く連続鋳造型の鋳造装置
に適用することも可能である。この場合は高周波加熱コ
イルを上昇移動させる必要はなく、一定のメンスカス位
置に設けておけばよい。

更に、この実施例はＶＡＤＥＲ法による滴下式鋳造装置
についてのものであるが、この発明はＶＡＤＥＲ法に限
らず、他の滴下式鋳造技術に適用することが可能である
ことは勿論である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、種々の鋼種について、基本的な組成
を有する合金及び添加成分を含有する合金からなる電極
素材を用意しておくだけで、各素材の種類及びその配合
比を選択すれば、所望の製品組成の鋳片・鋳塊を得るこ
とができるので、鋼種に合せて程々の組成を有する電極
を用意する必要がなく、微細な結晶粒を有する鋳片・鋳
塊を簡易且つ迅速に製造することができる。また、蒸発
しやすい成分を有する鋼種についても、この成分を含む
素材を使用すれば、このような成分の蒸発損失分を補充
して製品の組成を高精度で所望値に調整することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る滴下式鋳造装置を示す
模式図、第２図は電極を構成する素材の断面を示す模式
図、第３図及び第４図は電極の変形例を示す素材の断面
図、第５図はこの発明の他の実施例に係る滴下式鋳造装
置を示す模式図、第６図はこの発明の効果を示すグラフ
図、第７図は従来の滴下式鋳造装置を示す模式図である
。１１・・・電極、Ｉ２・・・アーク、Ｉ５・・・液滴、
１６・・・鋳型、Ｉ２・・・半溶融金属、２１．２２，
２３゜２４．２５．２６・・・素材、２７・・・液滴受
け、２８・・・ヒータ。第１図第２図第３ＦＩＡ第４ｉｌＡ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

鋳型と、１対の電極と、電極間にアークを形成して電極
を溶融させその液滴を鋳型内に落下させるアーク形成手
段とを有し、少なくとも一方の前記電極は、異なる組成
の２種以上の素材から構成されていることを特徴とする
滴下式鋳造装置。