JPS62502598A - エレクトロスラグ再溶融により中空のビレツトを製造する方法及びその方法を実施する装置 - 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】 エレクトロスラグ再溶融により中空のビレットを製造する方法及びその方法を実 施する装置技術分野 本発明はエレクトロ冶金に係り、より詳細にはエレクトロスラグを再溶融して中 空のビッレトを製造する方法、及び、この方法を実施するためのビッレトの製造 装置に関する。

背景技術 エレクトロスラグを再溶融して中空のビッレトを製造する方法については周知の ものがあり、この周知の方法は、外側の鋳型と内側の鋳型との間の円形の間隙に 、消耗する電極を配置する方式である（バトン（Ｐａｔｏｎ）他；エレクトロス ラグ再溶融炉；ナウカ出版（Ｎａｕｋｏｖａ　Ｄｕｍｋａ）　、キエフ市１．１ ９７６年；の第６７ページを参照されたい）。

上記中空のビッレトを製造するための周知の方法は実施することが困難である。

その理由は、消耗するタイプの電極を１本ずつ溶融製造すること、及び、中空の ビッレトを製造するための円形の間隙の中に上記電極を取り付けるのが困難であ ることにある。

そのうえ、上記中空のビッレトを製造するための周知の方法を実施するための装 置は極めて大形である。その原因は、使用する電極が必要以上に長いからである 。しかしながら、上記周知の方法の致命的な欠点は中空の形の２種類の金属のビ レットを製造できない点にある。

また、消耗する電極を用いてエレクトロスラグを再溶融することにより中空のビ ッレトを製造するための池の方法が公知にされている。この公知の方法では、外 側の鋳型と内側の鋳型が同心に配置され、この間隙にパンが設けられ、この部分 で、上記電極が再溶融される。上記内側の鋳型と外側の鋳型は相互に移動するこ とができ、この外側の鋳型は冷却され、この冷却は制御される。

この公知の方法を実施できるように改良した方法では、中空のビレットの形成を 上記パンの中で開始させ、この形成させたビレットを上記内側の鋳型と共に下降 させ、外側の鋳型を連続的に冷却するので、中空のビレットを連続的に製造する ことができる（英国特許第１２６１８３２号、分類番号８３Ｆ、１９７２年、特 許権者はバトン（Ｂ、　Ｅ、Ｐａ　ｔ　ｏｎ）他、を参照されたい）。

上記公知の方法の欠点は中空の形の２種類の金属のビレットを製造できない点に ある。

さらに、消耗する電極を用いてエレクトロスラグを再溶融することにより中空の ビッレトを製造するための装置も公知にされている。この公知の装置では、外側 の鋳型と内側の鋳型が同心に配置され、この鋳型の間隙に中空のビレットを作る 部分が形成される。

上記内側の鋳型と外側の鋳型は相互に移動する。例えば、消耗する電極を用いて 上記ビッレト形成部に中空のビッレトを徐々に形成する時に、外側の鋳型を下降 させる。（バトン（Ｂ、Ｅ、Ｐａ　ｔ　ｏｎ）他；エレクトロスラグ再溶融炉； ナウカ出版（ＮａｕｋｏｖａＤｕｍｋａ）　、キエフ市、；１９７６年；の第２ ８１ないし２８２ページ、及び、３０２図を参照されたい）。

この公知の装置で製造される中空のビッレトは、縁の厚さのばらつきが全体的に 大きい。これは、上記内側の鋳型の垂直であるべき中心軸線が、上記外側の鋳型 の垂直軸線から離れるためである。そのために、製造したビレットを機械加工す る時に、切りしろ又は削りしろを大きく取らざるをえない。これは好ましいこと ではなく、特に、２種類の金属から成るビレットの場合には、非鉄金属その他の 高価な金属の使用量の増加という不都合を招く。

発明の開示 本発明の基本的な目的は、エレクトロスラグを再溶融させて中空のビレットを製 造する方法と、この方法を用いて２種類の金属から成る高品質の中空のビレット を製造する装置を提供することにある。

上記目的は、同心に配置されて相対的移動が可能の外側の鋳型及び内側の鋳型と 、上記両方の鋳型の間に配置されたパンとに囲まれた部分の中で、消耗する電極 を再溶融する段階を有するエレクトロスラグ再溶融により中空のビレットを製造 する方法において、上記内側の鋳型及びパンは再溶融前に上記電極の溶融点の０ ．８ないし０６９５倍の温度まで加熱され、次に、２種類の金属からなる中空の ビレットを製造するために上記外側の鋳型及び内側の鋳型を加熱することなく上 記電極を再溶融させ、上記ビレットの第１の層は上記電極を構成する材料により 形成され、上記ビレットの第２の層は上記外側の鋳型構成する材料により形成さ れ、上記再溶融段階は製造されるビレットが上記外側の鋳型の高さの０．７ない し０．９の高さに達するまで行われることを特徴とするエレクトロスラグ再溶融 により中空のビレットを製造する方法によって達成される。

上記外側の鋳型が燃えだすのを防止するために（上記ビレットが上記外側の鋳型 の高さのほぼ半分の高さに達した時に）上記中空のビレットを製造するための加 熱エネルギーを、上記中空のビレットを製造するための加熱エネルギーの初期値 の０．　５ないし０．８倍まで減少させるのが好ましい。

鋳型が燃えだすのを防止するため、２種類の金属からなる中空ビレットが外側の 鋳型の０．７〜０．９倍の高特ノ（口ａ６２−５ｏ２５９８　（３）さまで達し たときに、外側鋳型を全高さにわたって冷却することも可能である。

また、上記ビレットの品質を向上させるという観点から、上記スラグと上記電極 の金属との間に中間層を設け、この中間層を設ける位置を上記スラグ浴の高さの ０．１ないし０．５倍とし、上記外側の鋳型の上記中間層より下の部分を冷却す るのが実用的である。

また、上記目的は、同心に配置された外側の鋳型及び内側の鋳型を有し、この外 側の鋳型及び内側の鋳型は消耗する電極が再溶融される時に相対的に移動するこ とができるエレクトロスラグ再溶融により中空のビレットを製造する装置におい て、上記内側の鋳型の周縁部に沿って３個以上の間隙維持部材が設けられ、上記 間隙維持部材は上記外側の鋳型と内側の鋳型との間隙を一定に維持し、上記各間 隙維持部材は」１記外側の鋳型の内面に接触することを特徴とするエレクトロス ラグ再溶融により中空のビレットを製造する装置によって達成される。

上記間隙維持部材は取り外し出来る構造とし、上記内側の鋳型の材料の溶融点よ りも高い温度で溶融する材料で作るのが好ましい。

図面の簡単な説明 第１図は本発明に基く中空ビレット製造装置の縦断面図、第２図は第１図の中空 ビレット製造装置に外側の鋳型の冷却を付加した装置の縦断面図、第３図は本発 明に基く他の中空ビレット製造装置の鋳型の間隙を一定に維持する装置の縦断面 図、第４図は第３図の装置の平面図、第５図は第１図の装置の改良型の装置Ａの 拡大図である。

発明を実施するための最良の形態 以下に本発明の実施例を、図面を用いて、例示的に説明する。

本発明に基いて、エレクトロスラグ再溶融により２種類の金属から成る中空のビ レットを製造する方法は、次のように実施する。

消耗する電極１（第１図）はスラグ浴２の中で溶融される。このスラグ浴２は、 鋳型３，４と、底部の受皿すなわちパン５とで形成されるスラグ浴槽の中に作ら れる。

このスラグ浴で製造される２種類の金属からなる中空のビレットの一方の層は上 記消耗する電極の材料で作られ、この電極の他方の層は上記外側の鋳型３の材料 で作られる。

上記再溶融を行う時には、上記鋳型３，４を冷却しない。再溶融の開始前に外側 の鋳型４とパン５を加熱する。

この加熱を行うのは、電極が再溶融し始める前に上記スラグを溶融させてスラグ 浴を作るためである。この加熱は、上記電極の融点の０．８ないし０．９５倍の 温度に達するまで継続する。

上記温度範囲の下限は、金属のエレクトロスラグの再溶融に広く用いられるスラ グの平均溶融温度に基ずいて決める。上記温度範囲の上限は、溶融したスラグに 差し込まれた電極１が、上記再溶融開始前に溶融しない条件に基いて決める。

上記温度範囲は、本発明では、−例として示す値であるが、「鋼−銅」系の中空 のビレットを製造する場合には、８６０°ないし１０２０°Ｃにする。この場合 、鋳型３は鋼で作り、鋳型４はグラファイトで作り、電極は銅で作り、スラグは クレオライト、及び、フルオスバーを基材とする材料で作る。

エレクトロスラグ再溶融実施中は、鋳型３．４を冷却しない。上記電極をスラグ 浴２に差し込んだ状態で、この電極に、上記スラグ浴を介して給電し、この通電 によって、この電極を溶融させる熱と、鋳型３の冷却されていない壁部の温度を 上げるための熱を発生させる。この工程は、２種類の金属、すなわち上記鋳型３ の金属と上記電極１の金属を、分離しないようにするための処置である。

上記再溶融実施中に、上記鋳型３，４を相対的に移動させる。この移動は任意の 従来の方法で行うことができる。再溶融は、製造されるビレットが上記鋳型３の 高さの０．７ないし０．９倍の高さに達するまで継続する。

この鋳型の０．７倍という値は、安全上の見地から、すなわち、この鋳型の器壁 が燃え出すの防止するという観点から選定した値である。これに対して、上記０ ．９という値は製造されるビレットの金属層の接着を良くするという品質管理上 の観点から選定した値である。

ビレットが外側の鋳型３の高さの０．７ないし０．９に達すると、直ちに、この 外側の鋳型３の器壁が燃え出す。これを防止するためには、上記再溶融作業を中 断し、鋳型の上記高さの部分を充分に冷却する。

ここで注意すべきことは、エレクトロスラグの再溶融を非冷却型の鋳型３の中で 行うかぎり、何時でも、燃え出す危険があるということである。その理由は、上 記鋳型が危険な温度まで加熱されているからである。特に、上記再溶融の状態が ほぼ一定になる末期に、上記危険度が大きい。それゆえ、上記鋳型が燃え出すの を完全に防止するために、供給する電流の量を、初期の電流の０．５ないし０． ８倍程度まで下げる。実用上、鋳型の高さのほぼ半分までビレットが入っている 場合には、電流を上記の程度まで下げるのが最も効果的である。

上記電流の低減度は、ビレットの２つの層を確実に付着させるために守らなけれ ばならない最低限の操業条件を考慮して選定した値である。この最低限の操業条 件というのは、例えば、スラグスカルがなく、鋼に対する溶融鋼の浸透がない等 の条件である。これは、上記電流を低減させる範囲の下限に関することである。

上記電流の低減範囲の上限は、上記鋳型が燃え出さない範囲の上限に基ずいて決 めた値である。

上記操業の信頼性を向上させるために、より正確には上記外側の鋳型３の器壁の 燃えるのを完全に防止するために、この外側の鋳型３の中間層６（第２図）より 下の部分を冷却する。この中間層６は上記スラグの層と上記電極の金属の層との 間にあり、この中間層の高さは上記スラグ浴２の高さの０．１ないし０．５倍で あり、上記冷却部分の上面の高さは一定に維持する。

上記冷却部分に対する冷却剤の供給は、例えば、穴８゜８、・・・を有し、上記 外側の鋳型３の外面を取り囲むマニホールド７を用いて行う。

上記冷却剤と外側の鋳型３の器壁とを接触させる部分の好ましい高さは、次の条 件を満足させるように選定する。すなわち、この高さの値の下限（０，１）は２ 種類の金属の層を確実に形成できる熱的条件の下限、すなわち、上記外側の鋳型 ３の器壁を燃やさず、上記電極の金属を上記外側の鋳型３の金属に溶は込ますこ となく、上記電極の金属の層から上記外側の鋳型３の金属の層への移行を開始さ せ得る熱的条件の下限界の値である。これに対して、上記高さの値の上限（０， ５）は上記工程の熱的条件の上限、すなわち、上記外側の鋳型３の内面が部分的 に溶融して上記電極に付着し、この様な状態で２種類の金属の層を形成する熱的 条件に対応する値である。

この状態では、上記外側の鋳型３の器壁は強熱されるが、燃え出すことはない。

以下に、２種類の金属からなる中空のビレットを製造する方法の試験の例を示す 。

試験例１ 銅で作った消耗する電極のエレクトロスラグの再溶融を次の条件で行った。すな わち、作用空間に、はとんどクリオライトからなるスラグの層を形成した。上記 作用空間は、内径が３００ミリメートルの鋼製の外側の鋳型と、内径が２００ミ リメートルのグラファイト製の内側の鋳型とを用いて形成した。上記内側の鋳型 は上記外側の鋳型に対して移動できる構造とした。上記作用空間の下部はパンを 用いて区切った。このパンは上記両方の鋳型の間に配置した。再溶融の開始前に 、上記内側の鋳型とパンを約８５０℃まで加熱した。その後に、銅製の消耗する 電極を溶融させた。この電極の溶融は、外側の鋳型を冷却することなく、高さが １メートルに達するまで行った。作製したビレットの高さは０．７メートルであ る。

試験例２ 試験例１とほとんど同じ要領で行った。相違点は、内側の鋳型と外側の鋳型を約 １０００℃まで加熱したこと、及び、作製するビレットの高さを０．８メートル としたことである。

試験例３ 試験例２とほとんど同じ要領で行った。相違点は、作製するビレットの高さを０ ．４メートルとしたこと、及び、再溶融のための電力を約４０キロワツトにした ことである。

試験例４ 試験例３とほとんど同じ要領で行った。相違点は、ビレットを０．４メートルの 高さに達するまで作製した後に、再溶融のための電力を約６０キロワツトにした ことである。

試験例５ 試験例１とほとんど同じ要領で行った。相違点は、ビレットを０．７メートルの 高さに達するまでまで作製した後に、上記外側の鋳型を下から上まで冷却したこ とである。

試験例６ 試験例２とほとんど同じ要領で行った。相違点は、ビレットを０．８メートルの 高さに達するまで作製した後に、上記外側の鋳型を下から上まで冷却したことで ある。

試験例７ 試験例１とほとんど同じ要領で行った。相違点は、上記外側の鋳型に冷却部分を 設け、この冷却部分の位置は上記中間層の下１０ミリメートルとし、この中間層 は上記スラグと電極の金属の層との間に設け、上記冷却層の上面の高さを一定に 維持したことである。

試験例８ 試験例１とほとんど同じ要領で行った。相違点は、上記外側の鋳型に冷却部分を 設け、この冷却部分の位置は上記中間層より３０ミリメートル低い位置とし、こ の中間層は上記スラグと電極の金属の層との間に設けたことである。

第１図ないし第５図に、以上説明したエレクトロスラグ再溶融により中空のビレ ットを製造する方法を実施するためのビレット製造装置を示す。

上記ビレット製造装置は外側の鋳型３、内側の鋳型４（第１図）、及び、パン５ を有し、この外側の鋳型３、内側の鋳型４、及び、パン５は、組み合わされて再 溶融部分を形成する。上記内側の鋳型４、及び、パン５は蔓巻きが他の加熱部材 ９．１０を有する。上記外側の鋳型３は冷却装置を有し、この冷却装置は冷却剤 を送り込み、及び排出を行うための接続管１１．１２を有し、この接続管１．１ ．１２は空間１３の外側の周囲に取り付けられる。上記鋳型３，４は相対的に移 動可能であり、例えば鋳型４は、従来形の任意の装置で、矢印Ｂで示す方向に下 げることができる。

製造する２種類の金属からなる中空のビレットの品質を向上させるために、上記 ビレット製造装置に間隙維持部材１４，１４．・・・（第３図及び第４図）を設 ける。この間隙維持部材１４は上記鋳型３，４の間隙を一定に維持するためのも のである。この間隙維持部材１４はラグからなり、このラグは上記鋳型４の外面 の縁の部分に等間隔に取り付けられ、上記鋳型３の内面に接触する。

上記間隙維持部材は、第５図に示すように、取り外すことができ、シャックルの 形であり、鋳型４の上部１６の周囲に取り付けられる。上記シャックル１５の下 部１７は、上記鋳型４の外面の穴１８に整合する。

上記シャックル１５は上記内側の鋳型４の材料よりも溶融点の高い材料で作られ る。従って、上記内側の鋳型４が鋼（溶融点は１４５０°Ｃ）で作られている場 合には、上記間隙維持部材１４はグラファイトで作られる。

グラファイトの溶融点は１７００°Ｃである。上記シャックルも溶融点の高い材 料、例えば、チタン、ジルコニウム等を用いて作ることができる。

第２図に冷却装置を有するビレット製造装置を示す。

この冷却装置はマニホールド７の形であり、このマニホールド７は穴８，８．・ ・・を有し、この穴８は上記外側の鋳型３に取り付けられる。

第３図ないし第５図に示したビレット製造装置は次のように作用する。

上記消耗する電極１は溶融して液状の金属となり、この液状の金属は上記鋳型４ にたまり、このたまった液状の金属は常に上記スラグ浴２に保持される。従って 、その温度は極めて高い。上記液状の金属は、上記鋳型４から、上記鋳型３，４ の間隙に流入し、この間隙で上記外側の鋳型の内面に接触し、この外側の鋳型３ は上記スラグ浴によって加熱される。この間に、上記外側の鋳型３は上記内側の 鋳型４に対して上になる方向に移動し、上記内側の鋳型４は結晶化装置として作 用する。

上記電極１の液状になった金属は、上記鋳型３の高温の器壁で結晶化して、相互 に固着した状態の２つの金属層を形成し、この２つの金属層が２種類の金属から なる中空のビレットになる。

上記鋳型３．４は、上記間隙維持部材１４．１４．・・・の作用により、相対的 な移動を行うことができる。この間隙維持部材１４は、上記鋳型３，４が相対的 な移動を行う時に、その移動を行っている間、終始、上記鋳型３゜４の垂直な中 心軸線を一致させる作用をする。従って、製造されるビレットの全周の厚さを均 一にすることができる。従って、上記ビレットの機械加工のための切りしろ又は 削りしるにするための部分を縮小させることができる。従って、上記ビレットの 製造に必要な高価で希少な材料を節約することができる。

上記間隙維持部材１４，１４．・・・は、相互に、等間隔に配置される。

上記間隙維持部材の数は３個以上であり、この数を３個とした場合には、上記間 隙維持部材は相互に１２０゜離れるように配置される（第４図）。上記間隙維持 部材の数は、上記間隙維持部材の使用目的を損なわない範囲内で増加させること ができる。

上記形状の間隙維持部材１４は、上記鋳型３．４の間隙を、上記鋳型３，４の移 動の間、終始一定に維持する。

これは、上記ビレットの結晶化の条件を一定にするためである。

以上説明したエレクトロスラグ再溶融により中空のビレットを製造する方法、及 び、その方法を実施する装置は次のような長所を有する。すなわち、実施が簡単 であ、す、 製造工程の効率が良く、 操業を行う時の信頼性が高い、 という長所である。

産業上の利用可能性 本発明はエレクトロスラグ再溶融設備のための鋳型を含む各種装置、及び、部材 を製造する場合に応用することかできる。

国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．同心に配置されて相対的移動が可能の外側の鋳型（３）及び内側の鋳型（４ ）と、上記鋳型（３，４）の間に配置されたパン（５）とに囲まれた部分の中で 、消耗する電極（１）を再溶融する段階を有するエレクトロスラグ再溶融により 中空のビレットを製造する方法において、上記内側の鋳型（４）及びパン（５） は再溶融前に上記電極（１）の溶融点の０．８ないし０．９５倍の温度まで加熱 され、次に、２種類の金属からなる中空のビレットを製造するために上記外側の 鋳型（３）及び内側の鋳型（４）を加熱することなく上記電極を再溶融させ、上 記ビレットの第１の層は上記電極（１）を構成する材料により形成され、上記ビ レットの第２の層は上記外側の鋳型（３）を構成する材料により形成され、上記 再溶融段階は製造されるビレットが上記外側の鋳型（３）の高さの０．７ないし ０．９の高さに達するまで行われることを特徴とするエレクトロスラグ再溶融に より中空のビレットを製造する方法。
2. ２．上記ビレットが上記外側の鋳型（３）の高さのほぼ半分の高さに達した時に 、上記中空のビレットを製造するための加熱エネルギーが、上記中空のビレット を製造するための加熱エネルギーの初期値の０．５ないし０．８倍まで減少され ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエレクトロスラグ再溶融により中 空のビレットを製造する方法。
3. ３．上記中空のビレットの高さが上記外側の鋳型（３）の高さの０．７ないし０ ．９倍に達した後に、上記外側の鋳型（３）のすべての高さの部分が冷却される ことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のエレクトロスラグ再溶融 により中空のビレットを製造する方法。
4. ４．上記外側の鋳型は中間層（６）より下の部分が冷却され、上記中間層（６） は上記スラグと上記電極（１）の金属との間の設けられ、この中間層を設ける位 置は上記スラグ浴（２）の高さの０．１ないし０．５倍であることを特徴とする 請求の範囲第１項又は第２項に記載のエレクトロスラグ再溶融により中空のビレ ットを製造する方法。
5. ５．同心に配置された外側の鋳型（３）及び内側の鋳型（４）を有し、この外側 の鋳型（３）及び内側の鋳型（４）は消耗する電極（１）が再溶融される時に相 対的に移動することができるエレクトロスラグ再溶融により中空のビレットを製 造する装置において、上記内側の鋳型（４）の周縁部に沿って３個以上の間隙維 持部材（１４，１４，…）が設けられ、上記間隙維持部材（１４，１４，…）は 上記外側の鋳型（３）と内側の鋳型（４）との間隙を一定に維持し、上記各間隙 維持部材（１４）は上記外側の鋳型（３）の内面に接触することを特徴とするエ レクトロスラグ再溶融により中空のビレットを製造する装置。
6. ６．上記間隙維持部材（１４）は取り外し可能であることを特徴とする請求の範 囲第５項に記載のエレクトロスラグ再溶融により中空のビレットを製造する装置 。
7. ７．上記間隙維持部材（１４）は、上記内側の鋳型（４）の材料の溶融点よりも 高い温度で溶融する材料で作られることを特徴とする請求の範囲第５項又は第６ 項に記載のエレクトロスラグ再溶融により中空のビレットを製造する装置。