JPS6333167A - 滴下式鋳造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、鋳型内に溶融金属の液滴を滴下させて鋳片
又は鋳塊を製造する滴下式鋳造方法に関し、特に、加工
性に優れた鋳片又は鋳塊を製造することができる滴下式
鋳造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、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、これらの技術においては、完全に溶融し
た金属を鋳込むので、製造される鋳片等はその凝固組織
の結晶粒径が比較的大きい。このため、鋳片等に圧下を
加えて所望の機械的特性を付与する場合に、大圧下を加
えると鋳片に割れが発生してしまう。従って、多数回に
分けて圧下力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、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
、近似、Ｖ　Ａ　Ｄ　Ｅ　Ｒ（Ｖ　ａ　ｃｕｕｉ　　Ａ
　ｒｅＤ　ｏｕｂｌｅ　’　　Ｅ　１ｅｃｔｒｏｄｅ　
　ＲｅｍｅｌｔｌＢ　　真空アーク２電極溶解）法と称
される技術が提案されている（特開昭５５−１６５２７
１）　。コ（７）ＶＡＤＥＲ法においては、製造せんと
する鋳塊と同一組成の金属からなる一対の電極間にアー
クを形成し、電極の対向端部を溶融させる。この溶融金
属は液滴となって鋳型内に落下し、鋳型により冷却され
て凝固する。溶融金属が凝固して得られた鋳塊は鋳型か
ら抜取られる。

この場合に、溶融金属の液滴は電極から鋳型内に落下す
る過程で若干冷却され半溶融状態になる。

このため、鋳型内の半溶融金属は固液共存相が均一に存
在する状態で凝固するので、鋳塊の凝固組織は小さい。

従って、このようにして製造された鋳塊は大圧下を加え
ても割れが発生する虞が小さいと考えられる。

このＶＡＤＥＲ法においては、注湯速度が極端に遅い場
合には液滴が鋳型に達する前に凝固してしまい鋳塊が健
全な形状にならず、注湯速度が極端に速い場合には鋳塊
の凝固組織が従来と同様に結晶粒径が粗大化しまうので
、注湯速度及びアーク形成電流密度を所定範囲内にして
、健全で微細組織の鋳塊を製造する。本願発明者等は、
先に、液滴の注湯速度即ち鋳型内の湯面上昇速度を１．
５ｃｍ／分乃至４．Ｏｃｌ！１／分にし、アーク形成電
流密度を１０Ａ／ｃｆｆ１２乃至４０Ａ／ｃ［Ｉ１２に
することにより、微細な組織を有する鋳塊を得ることが
できることを知見した。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述の技術により微細な結晶組織を有す
る鋳塊を得ることができるが、この鋳塊は耐圧下強度上
、十分とはいえず、加工性の改善が要望されている。

この発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、
加工性に優れた鋳片又は鋳塊を得ることができる滴下式
鋳造方法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方法は、一対の金属製の電極
を適長間隔をおいて配設し、この一対の電極間にアーク
を形成させて各電極の対向端部を溶融させ、これにより
生成された溶融液滴を電極下方に設置された鋳型内に滴
下させて鋳造する滴下式鋳造方法であって、前記鋳型内
の湯面上昇速度が４ｃＩＩＺ分以上になるように前記溶
融液滴を滴下させることを特徴とする。

［作用］ 本願発明者等は、加工性に優れた鋳片又は鋳塊を製造す
べく種々検討を重ねた結果、従来鋳片又は鋳塊の凝固組
織が微細であっても加工性が改善されないのは、結晶間
に微細な気孔が存在しているからであり、注湯速度を所
定値以上にすることによりこの微細気孔を実質的に消滅
させることができ、加工性を改善することができること
を見出した。この発明はこのような知見に基いてなされ
たものであり、鋳型内の湯面上昇速度が４０ＩＩｌ／分
以上になるように溶融液滴を滴下させることにより鋳造
物の気孔量が著しく減少し、耐圧下強度が上昇する。こ
のため、鋳造物の加工性が向上する。

［実施例］ 以下、添付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図はこの実施例を実施するための装置を示す模式図
である。鋳型１４は鋳塊１６製造用のものであり、窒化
ボロン、窒化珪素若しくはハイアルミナ等の耐火物又は
鉄でつくられている。この鋳型１４の上方には、製造せ
んとする鋳塊と同一組成を有する金属でつくられた一対
の電極１１が適長間隔をおいて配設されている。この一
対の電極１１は適宜の電源装置（図示せず）から給電さ
れ、この電極１１間にアーク１２が形成されるようにな
っている。電極１１は、アーク１２によりその対向端部
が溶融して液滴１３となり、この液滴１３は鋳型１４内
に落下するようになっている。

このように構成された装置においては、先ず、電極１１
間に通電してアーク１２を形成することにより、電極１
１の対向端部が溶融し、この溶融金属の液滴１３が鋳型
１４内に落下する。この液滴１３は電極１１から鋳型１
４に落下するまでの間に空冷され、半溶融状態で鋳型１
３に鋳込まれる。この半溶融金属１５は、鋳型１４内で
固液共存相が均一に存在する状態で鋳型１４により冷却
されて鋳片１６となる。このため、得られる鋳塊１６の
凝固組織は基本的に小さい。

第２図は、横軸に鋳型内の湯面上昇速度をとり、縦軸に
気孔指数及び結晶粒径指数をとって、上述の装置により
鋳片１６を製造する際の注湯速度と鋳片中の気孔量及び
結晶粒径との関係を示すグラフ図である。これによれば
、上述の装置によって特に、液滴１３の注湯速度が、鋳
型１４内の場面上昇速度で表して４　ｃｍ／分以上にな
ると極めて気孔量が少なくなる。このように、気孔量が
減少することにより耐圧下強度が増加し、加工性が向上
する。この場合に、液滴１３の注湯速度が増加するに従
い、結晶粒径が大きくなるが、この程度の結晶の粗大化
によっては、耐圧下強度は実質的に低下しない。

次に、この実施例により実際に鋳塊を製造した試験例に
ついて具体的に説明する。第３図は、横軸に鋳型内の湯
面上昇速度をとり、縦軸に割れが発生した時点における
絞り値（以下単に絞り値という）をとって、注湯速度と
加工性との関係を示すグラフ図であり、Ｎｉ基合金　（
インコネル６２５）を使用して直径が１８０ｍｍの鋳塊
を製造する場合について示した。これによれば、注湯速
度（鋳型内の湯面上昇速度）が約２　ｃｍ／分において
は、絞り値は３０％程度であるが、注湯速度が４　ｃｏ
ｄ／分以上分取上と絞り値が急激に上昇し、加工性が著
しく向上することがわかる。

なお、先行技術（特開昭５５−１６５２７１）の実施例
においては、直径２７．９４ｃａ＋の鋳型に、１７．８
ポンド／分の溶解速度でＮｉ基のスーパ゛−アロイを鋳
造している例が示されている。この場合には、注湯速度
が湯面の上昇速度にして１．５乃至２．０ｃｍ／分であ
り、本発明の範囲とは全く異なっていることは明らかで
ある。

なお、この発明の実施例においては、造塊用の鋳型を使
用して鋳塊を製造する場合について示すが、これに限ら
ず、底を有しない鋳型を使用して連続鋳造“による鋳片
の製造に適用することもできる。

［発明の効果］ この発明によれば、金属製の一対の電極を適長間隔をお
いて配設し、この一対の電極間にアークを形成させて各
電極の対向端部を溶融させ、これにより生成された溶融
液滴を電極下方に設置された鋳型内に滴下させて鋳造す
る滴下式鋳造方法において、鋳型内の湯面上昇速度が４
　ｃｍ／分以上になるように溶融金属の液滴を滴下させ
ることにより、鋳造物の気孔量が減少する。このため、
耐圧下強度が増加し、加工性を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の実施例に係る方法を実施するための
装置を示す模式図、第２図は注湯速度と気孔指数及び結
晶粒径指数との関係を示すグラフ図、第３図はこの発明
の効果を示すグラフ図である。 １１；電極、１２；アーク、１３；液滴、１４；鋳型、
１５；半溶融金属、１６；鋳塊 １３″−Ｏ 第】因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の金属製の電極を適長間隔をおいて配設し、この一
   対の電極間にアークを形成させて各電極の対向端部を溶
   融させ、これにより生成された溶融液滴を電極下方に設
   置された鋳型内に滴下させて鋳造する滴下式鋳造方法に
   おいて、前記鋳型内の湯面上昇速度が４ｃｍ／分以上に
   なるように前記溶融液滴を滴下させることを特徴とする
   滴下式鋳造方法。