JPS6213253A

JPS6213253A - 滴下式鋳造装置

Info

Publication number: JPS6213253A
Application number: JP15316385A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takahashi; 謙治高橋; Akiya Ozeki; 尾関　昭矢; Hideo Nakamura; 英夫中村
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1987-01-22

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、ｍ細な結晶組織を有する鋳塊又は鋳片を製
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。

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あるが、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り、
処理コストが高い。このように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、高合金鋼等の
難加工性材料において著しく、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（Ｖ　ａｃｕｕｍ　　ＡｒｃＤｏｕ
ｂｌｅ　Ｅ　　１ｅｃｔｒｏｄｅ　Ｒｅｓｅｔｔｉｎｇ
真空アーク２電極溶解）法と称される滴下式鋳造技術が
提案されている（特開昭５５−１６５２７１号）。この
ＶＡＤＥＲ法においては、第３因に示すように、製造せ
んとする鋳塊と同一組成の金属からなる１対の電極１間
にアーク２を形成し、電極１の対向端部を溶融させる。

この溶融金層の液滴３は鋳型４内に落下し、鋳型４によ
り冷却されて凝固する。

溶融金属が凝固して得られた鋳塊６は鋳型４から抜取ら
れる。

この場合に、溶融金属の液滴３は電極１がら鋳型４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４内の半溶融金属５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６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、このような従来の装置においては、鋳塊
と同一組成の金属からなる電極を予め製造すること、ア
ーク放電にて電極を溶融させる際、電極が均一に溶解す
るために電極に回転装置を設けること等が必要であり、
工程上及び装置の構成上複雑になるという問題点がある
。

なお、滴下式鋳造方法の一つとして、ＶＡＤＥＲ法の外
に、流滴脱ガス法がある。この方法は、真空タンク中に
設置した鋳型と、鋳型の上方に設置され溶湯を貯留して
いる取鍋とからなり、タンク内を真空ポンプ等で排気し
ながら、取鍋から鋳型に溶湯を注入することにより鋳造
するものである。しかしながら、この方法の場合は、溶
鋼中の脱水素を目的としており、溶湯が取鍋から鋳型に
達する間に減圧されることにより、鋼に悪影響を及ぼす
溶鋼中の水素が除かれるが、滴下する液滴径は数１と大
きいため、鋳塊の結晶組織を微細化することができない
。

［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
、凝固組織の結晶粒径が微細である鋳塊又は鋳片を、予
め電極を用意することなく、簡単な設備で製造すること
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、溶湯を収容する容器
と、前記容器の底壁に設けられ溶湯が通流するノズルと
、ノズルを通流する溶湯に冷媒体を吹込んでその混合流
を形成する混合手段と、前記ノズルからの混合流が注入
される鋳型を収納し減圧下に保持された減圧槽と、を有
し、溶湯と冷媒体の混合流を減圧槽内に注入することに
よって溶湯を微細粒滴化すると共に冷却することを特徴
とする。また、前記鋳型は、垂直軸の周りに回転運動し
又は水平方向に往復運動するように構成することが好ま
しい。

［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図はこの発明の第１の実施例に係る滴下式鋳造装置
を示す。取１１１１内には溶湯１２が収容されており、
この取鋼１１内には筒状の注湯用ノズル１３が取付けら
れている。ノズル１３の下端は減圧槽１４の上板に嵌め
込まれており、ノズル１３を介して取鍋１１と減圧槽１
４とが連結されている。減圧槽１４内には鋳型１５が設
置されており、減圧槽１４は真空ポンプ等の排気手段（
図示せず）により減圧されている。また、鋳型１５は駆
動装置１９により垂直軸の回りに回転運動をするように
なっている。

取１１１内には、円筒状で耐火物製のストッパ１６が昇
降装置１７により昇降可能に設置されており、ストッパ
１６が降下してノズル１３を閉塞することにより取鋼１
１内の溶湯１２の流出が阻止されようになっている。一
方、ストッパ１６が上昇すると、取鍋１１内の溶４１２
がノズル１３を介して減圧槽１４に注入され、そのスト
ッパ１６の位置を調節することにより溶湯１２の注入量
が調節されようになっている。

ストッパ１６には、その横断面のほぼ中央に長手方向に
延びる冷媒体通流孔１８が形成されている。この冷媒体
通流孔１８には、パイプ２０を介して冷媒体の供給８！
（図示せず）が連結されている。従って、ノズル１３を
通流する溶湯１２に、冷媒体２１を吹込むことができ、
これにより溶湯１２の注入流に冷媒体２１を混合するこ
とができる。冷媒体としては、蒸発熱及び分解熱を生じ
る流体を使用することができる。このような流体として
は、通常、液化炭化水素（液化プロパン、液化メタン、
トルエン等）、アルコール等があるが、蒸発熱、分解熱
あるいは顕熱により液滴を冷却する能力を持つものであ
れば、液体、気体を問わず使用することができる。

このように構成された滴下式鋳造装置においては、先ず
、パイプ２０を介して冷媒体通流孔１８に冷媒体２１を
供給しつつストッパ１６を上昇させると、取鍋１１内の
溶湯１２はノズル１３を介して減圧槽１４内に注入され
、冷媒体２１は冷媒体通流孔１８の下端から、ノズル１
３を通流している溶１ｉ１２中に吹込まれ、冷媒体２１
が溶ＷＡ１２に混合される。溶１１１２に吹込まれて混
合された冷媒体２１は、減圧槽１４内で急速に蒸発し膨
張することにより、溶製１２を微細な液滴２２にする。

この微細液滴２２は、冷媒体２１の蒸発潜熱、分解熱及
び顕熱により急速に冷却されて半溶融状態となり鋳型１
５に鋳込まれる。この鋳型１５は、液滴２２が均一に鋳
込まれるように、駆動装置１９により垂直軸の回りに回
転運動をしている。半溶融金属２３は、鋳型１５内で固
液共存相が均一に存在する状態で鋳型１５により冷却さ
れて凝固する。従って、得られる鋳塊２４の凝固組織の
結晶粒径は小さい。

なお、ここでは、溶融金属の容器として取鍋を用いたが
、取鍋に限らずタンディツシュ等、他の容器を配置する
こともできる。

また、注入流に冷媒体を吹込む方法としては、耐火物製
ランスを溶融金属中に浸漬し、このランスを介して冷媒
体を吹込むことも考えられる。

次に、この発明の第２の実施例について、第２図を参照
して説明する。第２図において、第１図と同一物には同
一符号を付して説明を省略する。

取鍋１１と減圧槽１４とを連結する溶湯注入用ノズル２
５には、その外周から内周へ貫通する複数の冷媒体通流
孔２６が設けられている。ノズル２５の周囲はハウジン
グ２７で取囲まれており、冷媒体供給源（図示せず）に
連結されたバイア２８がハウジング２７内に連通してい
る。従って、ノズル２５を通流する溶湯１２に、ノズル
２５に設けられた冷媒体通流孔２６から冷媒体２１を吹
込み、溶湯１２に冷媒体２１を混合することができる。

また、鋳型１５は、駆動装置２９により水平方向３０に
往復運動することができるようになっている。

このように構成された滴下式鋳造装置においては、先ず
、パイプ２Ｂ及びハウジング２７を介して冷媒体通流孔
２６に冷媒体２１を供給しつつストッパ１６を上昇させ
ると、取鍋１１内の溶製１２はノズル２５を介して減圧
槽１４内に注入され、冷媒体２１はノズル２５に設けら
れた冷媒体通流孔２６から、ノズル２５を。

通流している溶湯１２中に吹込まれ、冷媒体２１が溶：
１ｌ１２に混合される。溶湯１２に吹込まれて混合され
た冷媒体２１は、減圧槽１４内で急速に蒸発し膨張する
ことにより、溶１１２を微細な液滴２２にする。この微
細液滴２２は、冷媒体２１の蒸発潜熱、分解熱及び潜熱
により急速に冷却されて半溶融状態となり、鋳型１５に
鋳込まれる。このとき、鋳型１５は、液滴２２が均一に
鋳込まれるように、駆動装置２９により水平方向３０に
往復運動をしている。半溶融金属２３は、鋳型１５内で
固液共存相が均一に存在する状態で鋳型１５により冷却
されて凝固する。従って、得られる鋳塊２４の凝固組織
は、第１の実施例の場合と同様に小さい。

次に、この発明により、微細組織を有する鋳塊を製造し
た製造試験結果の一例について述べる。

誘導溶解炉で溶製された炭素鋼（［Ｃ］−０，０５％）を用い、第１の実施例に示した
装置にて鋳塊を製造した。製造条件は、溶融金属量を約
５０　Ｋｙ、溶融金属注入ノズル径を１０１＋ｌ１ｌＩ
φとし、冷媒体は液化プロパンを用い、流量を１．５Ｎ
Ｊ２／分に設定し、減圧槽内の真空度は８０Ｔｏｒｒと
して、４５秒間鋳造した。鋳型は、内径が２ｏＯＭφで
、鋳造中、２　Ｏｒｐｍの速度で回転させた。

このような条件で製造した鋳塊を長手方向に切断して、
その断面の組織観察をした。その結果、中心部の組織の
平均粒径が０．５ｍ＋と非常に微細であり、鋳塊組織は
鋳塊の外縁方向に向かって一層微細化していた。

なお、この発明は、無酸化雰囲気に保持された溶解炉を
使用して実施することにより、高合金鋼及び活性金属等
の鋳造にも適用可能である。

また、上記実施例では鋳塊を製造する場合を示すが、こ
の発明は鋳塊に限らず、筒状の鋳型を使用して凝固鋳片
を連続的に下方に引抜けば、連続鋳造による鋳片の製造
に適用することができる。

［発明の効果］この発明によれば、製造せんとする鋳塊と同一組成の電
極を予め製造すること及び電極間にアークを発生させる
操作が不要となり、簡素な構造を有する装置を用い簡単
な操作で微細な結晶組織を有する鋳塊又は鋳片を製造す
ることができる。このため、この発明は極めて実用性が
高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例に係る滴下式ｖＩ造装
置を示す模式図、第２図はこの発明の第２の実施例に係
る滴下式鋳造装置を示す模式図、第３図は従来装置の模
式図である。１１；取鋼、１２；溶湯、１３．２５：ノズル、１４：
減圧槽、１５；鋳型、１６；ストッパ、１７：昇降装置
、１８．２６；孔、１９．２９；駆動装置、２０，２８
：パイプ、２１；冷媒体、２２：液滴、２３；半溶融金
属、２４；鋳塊、２７：ハウジング。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶湯を収容する容器と、前記容器の底壁に設けら
れ溶湯が通流するノズルと、ノズルを通流する溶湯に冷
媒体を吹込んでその混合流を形成する混合手段と、前記
ノズルからの混合流が注入される鋳型を収納し減圧下に
保持された減圧槽と、を有し、溶湯と冷媒体の混合流を
減圧槽内に注入することによって溶湯を微細粒滴化する
と共に冷却することを特徴とする滴下式鋳造装置。
（２）前記鋳型は、垂直軸の周りに回転運動し又は水平
方向に往復運動をすることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の滴下式鋳造装置。