JPS6211944B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は母材心線に溶融金属を連続的に凝固
付着させるデイツプ・フオーミング装置、特に母
材心線へ連続的に安定して溶融金属を付着させる
装置に関するものである。

デイツプ・フオーミング・プロセス（以下
DFPという）は溶銅から連続的に線材を得る連
続鋳造方法の１つとして開発されたものである
が、従来の鋳造法が鋳型の中に溶銅を流し込み外
部から冷却する方法であるのに対し、DFPは溶
銅中に低温の銅棒を瞬時浸漬し周囲の溶銅から熱
を奪い銅棒の周りに凝固させる方法であり、内部
から自由面である外部に向けて凝固させる点で独
特な技術といえる。

第１図の従来のDFPによる荒引線製造装置を
示す垂直断面図であり、図において、１は母材心
線、２はこの母材心線を浸漬する溶融金属（溶
湯）、３はこの溶融金属を入れたるつぼ炉、４は
このるつぼ炉から引上げた鋳造ロツト、５はこの
鋳造ロツトを伸線する熱間圧延機、６は上記るつ
ぼ炉３と連通する保持炉、７はこの保持炉内に挿
入された浮子である。

上記のように構成された荒引線の製造装置にお
いては、母材心線１を溶融金属２の入つたるつぼ
炉３の下部から上方に引上げることにより、母材
心線１の周りに溶融金属をさや状に凝固付着さ
せ、母材心線１の直径を大きくした鋳造ロツト４
を得て、これを熱間圧延機５で伸線し、一部を再
循環させて新しく母材心線を供給することなく、
連続的に荒引線を製造する。この装置では母材心
線１が溶融金属２層を通過するとき、両者の熱容
量の差を利用して母材心線の温度上昇と共に溶融
金属から溶融熱を奪い母材心線１の周囲に溶融金
属を凝固付着させる。現在のところ、工業的規模
で実用化されているDFPは銅の荒引線製造の分
野だけであるが、凝固は単に熱収支だけの問題で
あるので、融点の差にかかわらず、ステンレス−
銅、鉄−アルミニウム等異種金属の組合わせも可
能である。

上記従来の装置において、母材心線１をるつぼ
炉３の下方から上方へ通過させる際に、安定して
一定の溶融金属を凝固付着させるためには、母材
心線１の通過速度、溶湯の量、溶湯温度制御等の
高度な技術が要求される。実際のDFPでは原料
の溶解炉（図示せず）と温度調整のため保持炉６
とデイツプ・フオーミングが行われるるつぼ炉３
から構成されており、第１図の如く、保持炉６と
るつぼ炉３を直結して、保持炉６内の溶融金属レ
ベルを検知し、フイードバツクして保持炉内の浮
子７の押込みをコントロールすることにより、る
つぼ炉３内の溶融金属２のレベルを一定に保ち、
付着金属量を安定化することが行われている。こ
のような装置では大量生産を行うために、十分な
溶湯供給能力を確保し、また溶融金属レベルのコ
ントロールを行うため、るつぼ炉３に比して相当
大きい保持炉６を必要とする。また保温のために
大量のエネルギーを必要とし、設備の建設、稼動
にコストがかかる。このような設備は銅棒等の大
量生産方式には適しているが、大量生産を必要と
しない小規模生産の場合とか、あるいは未だ
DFPの適用されていない合金系の実験研究や生
産研究を行う場合には不適当である。

この発明は上記のような従来のものの欠点を改
善するためになされたもので、例えば数Kgから数
百Kg程度の少量規模のDFPを行うのに適した、
安価なデイツプ・フオーミング装置を提供するこ
とを目的としている。

第２図はこの発明の一実施例による荒引線の製
造装置を示す垂直断面図であり、図において、第
１図と同一符号は同一または相当部分を示す。８
は有底二重円筒状のグラフアイト製るつぼであ
り、溶解と保温とデイツプ・フオーミング部を兼
ねている。るつぼ８の中央に突出た内筒８ａは、
るつぼ底面８ｂより高く、るつぼ８の側壁を構成
する外筒８ｃより低い高さでるつぼ底面８ｂから
立上つている。この内筒８ａの高さはDFPを行
う量に応じて必要な高さにすれば良いが、外筒８
ｃの半分位の高さが望ましい。突出た内筒８ａの
内孔８ｄは、母材心線１の直径よりやや大きく、
湯漏れしない程度の大きさで、るつぼ底面８ｂを
貫いて設けられている。るつぼ８は内筒８ａの外
径に比べ外筒８ｃの内径を十分に大きくするのが
望ましく、特に３倍以上が望ましい。９は上記る
つぼ８の外周に設けられ溶解および温度制御を行
う高周波加熱コイル、１０は上記るつぼ８の内筒
８ａと外筒８ｃとの間に挿入されたドーナツ状の
浮子であり、下降を妨げられない範囲で、できる
だけ広く湯面を覆うような底面積の広いものを用
いる。１１は上記内孔８ｄに挿入されたグラフア
イト製ダミー棒で母材心線１と接合されている。
１２は上記るつぼ８に装入された溶融金属２の湯
面レベル、１３は上記るつぼ８に取付けられた測
温用熱電対である。

次に本発明の装置による動作について説明す
る。まず有底二重円筒状のるつぼ８に溶解原料を
装入し、加熱コイル９で加熱溶融していく。溶解
量はるつぼ８の内筒８ａの高さを湯面が越えない
範囲で必要量溶解する。そして熱電対１３で測温
し、設定温度に溶湯温度を制御してデイツプ・フ
オーミングの準備を行う。もちろん原料の溶解を
他の溶解炉で行い、溶融金属２をこのるつぼ８に
注湯してもよい。次に母材心線１と同径で、るつ
ぼ８の高さより長いグラフアイト製ダミー棒１１
を内筒８ａの内孔８ｂにるつぼ底面８ｂを貫いて
挿入し、その下方に母材心線１を直結する。そし
て浮子１０をるつぼ８の上部より挿入して、溶融
金属２中に沈めて、るつぼ８内の湯面を内筒８ａ
の上面より上に押上げ、溶融金属層Ａを形成す
る。浮子１０の沈降は浮子１０の上部に適当な錘
をのせることにより行い、溶融金属層Ａの湯量が
母材心線１に凝固付着させるに必要な最小限量か
ら２倍程度までになるように湯面レベル１２を調
節する。この湯面レベル１２はダミー棒１１にあ
らかじめ印をつけておくと容易に調節できる。

溶融金属層Ａの溶湯量を上記範囲にすると、母
材心線１の浸漬に必要な湯量を最少限に抑え、未
浸漬の母材への余分な熱量移動を防ぐとともに溶
融金属２と母材心線１の熱勾配を大きくとり、ま
た溶融金属の凝固付着を容易にする効果がある。
従来の底穴だけを持つるつぼ炉では溶湯の量が多
く、母材心線が溶融金属内に浸漬される距離が長
く、このため母材心線の予熱量が大きく、引上げ
速度が遅いと母材が溶融したりするので、心線引
上げ速度を高速にする必要があり、その許容範囲
が狭いため高度の速度制御が要求されたが、本発
明の装置によると、母材の予熱量を小さくするこ
とができるので、引上げ速度範囲が広くなる。

このようしてデイツプ・フオーミングに必要な
一定速度でダミー棒１１を引上げていくことによ
り、これに直結された母材心線１が引上げられ、
溶融金属層Ａを通過する際に母材心線１の周りに
溶湯を凝個付着していく。母材心線１に溶湯が凝
固付着すると溶融金属層Ａの湯量が減り、湯面レ
ベル１２は下ろうとするが、浮子１０に押込まれ
ている溶融金属層Ｂの溶湯が溶融金属層Ａに押上
げられて全体の湯面レベルのバランスを保つ。こ
の場合、溶融金属層Ａの表面積を溶融金属層Ｂの
表面積に比べて十分小さくしておくと、湯面レベ
ル１２の低下は僅かで済むため、母材心線１に対
して比較的均一な溶湯の凝固付着を行うことがで
きる。実験などのように少量のDFPを行う場合
には浮子１０は自重のみでよいが、それよりも多
量のDFPを行う場合には浮子１０上部の錘を間
歇的に増したり、あるいは母材心線引上げ速度に
比例した一定の速度で浮子１０を押込んでいくこ
ともできる。

溶湯を凝固付着した鋳造ロツトは第１図の通常
のDFPと同様に熱間圧延機で伸線して荒引線を
得、その一部は新たに母材心線として使用され
る。さらに本発明の装置では浮子１０の錘を除い
たり、あるいは機械的に浮子１０を引上げること
により、容易に溶融金属層Ａをなくすることがで
きるので、いつでも必要な時にDFPを停止でき
る。またDFPの再開も上記動作を繰返すことに
より容易に行うことができる。

なお上記実施例においては二重円筒状のるつぼ
８を使用したが、必ずしも二重円筒状である必要
はなく、角形のものであつてもよい。また浮子１
０もドーナツ状である必要はなく、るつぼ８に合
つた形状であればよく、さらに水平方向に分割さ
れたものでもよい。

また本発明の装置は、荒引線の製造のみなら
ず、溶融メツキ装置等他のデイツプ・フオーミン
グ装置としても使用できることはいうまでもな
い。

以上のとおり、この発明の装置によれば、溶解
炉、保持炉およびるつぼ炉を一体化して製造設備
を簡素化し、また母材心線に凝固付着させる溶融
金属の供給量を必要最少限に保つことにより、凝
固付着を行う前の母材心線に余分の熱を与えず、
さらに必要なときにいつでもDFPを停止した
り、再開することができる。このため大規模な設
備や複雑な制御機構を用いることなく、簡便に小
規模のDFPを実施することができ、DFPの開
発、研究等にも役立てることができ有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のDFPによる荒引線製造装置を
示す垂直断面図、第２図はこの発明の一実施例に
よる荒引線製造装置を示す垂直断面図である。 図中、同一符号は同一または相当部分を示すも
のとし、１は母材心線、２は溶融金属、３はるつ
ぼ炉、４は鋳造ロツト、５は熱間圧延機、６は保
持炉、７，１０は浮子、８はるつぼ、９は加熱コ
イル、１１はダミー棒、１３は熱電対である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 母材心線に溶融金属を連続的に凝固付着させ
   るデイツプ・フオーミング装置において、溶融金
   属を収容するるつぼと、このるつぼの底面から立
   上り、かつ上記るつぼの側壁より低い高さを有す
   る内筒と、この内筒の内孔を通して母材心線を上
   記るつぼ上に引上げる手段と、上記るつぼの側壁
   および内筒間を上下動できるように設けられた浮
   子とを備えたことを特徴とするデイツプ・フオー
   ミング装置。 ２ るつぼの内径を内筒の外径よりも十分に大き
   くしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載のデイツプ・フオーミング装置。