JPS6410313B2 - - Google Patents

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。従つて多数回に分
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基超耐熱合金において著しく、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（Vacuum Arc
Double Electrode Remelting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）。このVADER法において
は、第４図に示すように、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
の溶融金属の液滴４は鋳型３内に落下し、鋳型３
により冷却されて凝固し、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１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。従つ
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〕

ところで、この従来装置により、中空の鋳塊を
製造する場合は、第５図に示すように、底付円筒
状の鋳型７の中心にコア８を設置し、この鋳型７
をその中心軸９を中心にして回転させる。電極１
からの液滴４は鋳型７内の環状領域に落下する。

しかしながら、液滴４が鋳型７内に落下するタ
イミングは必ずしも一定でないため、鋳型内への
液滴の供給は鋳型７の周方向について不均一にな
る。第６図は直径100mmのステンレス製電極と、
内径200mm、コア直径50mmの鋳型を使用して、肉
厚75mmの中空鋳塊を製造する場合において、回転
鋳型の所定の領域（環状領域の1/8の領域）に液
滴が落下する頻度を横軸に時間をとつて示すグラ
フ図である。この図から明らかなように、鋳型の
一定の位置に液滴が落下するタイミングは不均一
であり、従つて液滴の供給は時間的に且つ鋳型の
周方向について不均一である。

そうすると、液滴の落下頻度が平均より小ない
領域ではミクロポロシテイ等の鋳造欠陥が、多数
存在する凝固組織になり、逆に液滴の落下頻度が
平均より多い領域では凝固組織の結晶粒径が粗大
化する。

〔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
あつて、微細な結晶組織を有すると共に、鋳造欠
陥が少ない中空の鋳片・鋳塊を容易に製造するこ
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、鋳型と、非
消耗電極と、この非消耗電極から適長間隔をおい
て非消耗電極と実質的に水平方向に対向する複数
個の消耗電極と、非消耗電極と消耗電極との間に
通電して両者間にアークをを形成し各消耗電極か
らその溶融液滴を鋳型内に落下させるアーク形成
手段と、を有す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型装置を示す。鋳型１６
は底付円筒状をなし、窒化ボロン、窒化ケイ素又
はハイアルミナ等の耐火物でつくられている。な
お、鋳型１６を水冷銅製鋳壁で構成することも可
能である。鋳型１６の中心には、コア１７が設置
されており、鋳型１６とコア１７との間に環状の
領域が形成されている。

コア１７の直上域には、非消耗電極１２が配設
されている。この非消耗電極１２は内部水冷の銅
製電極又はタングステン若しくは黒鉛製電極等、
アーク熱によつても溶融しない電極で構成されて
おり、適宜の駆動手段により鉛直方向を中心軸と
して回転駆動されるようになつている。１対の消
耗電極１１は非消耗電極１２を挾んで実質的に水
平方向に対向するように非消耗電極１２から適長
間隔をおいて設置されている。消耗電極１１は製
造せんとする鋳塊と同一組成の金属からなり、非
消耗電極１２に向けて移動可能に支持されてい
る。

消耗電極１１と非消耗電極１２との間には、消
耗電極１１側を正電位にして直流電源１４を接続
することができるようになつている。これらの装
置は鋼材等からなる容器（図示せず）内に設置さ
れており、この容器内は10トル（Torr）以下の
圧力に排気されるようになつている。

このように構成される滴下式鋳造装置において
は、先ず容器内が排気され、圧力が10トル以下の
所望の圧力に低下した後、消耗電極１１及び非消
耗電極１２と直流電源１４とが接続され、消耗電
極１１と非消耗電極１２との間にアーク１３が形
成される。この電極への通電と同時に、非消耗電
極１２をその中心軸を回転中心として回転駆動す
る。

消耗電極１１における非消耗電極と対向する側
の端部はアーク１３の熱により溶融し、溶融金属
の液滴１５となつて液下する。非消耗電極１２は
内部水冷されているか、又は融点が高い金属でつ
くられており、アーク１３が形成されても、非消
耗電極１２が実質的に溶融することはない。しか
も、陰極である非消耗電極１２はその中心軸の回
りに回転駆動されているから、その表面の損傷が
防止され、非消耗電極１２の溶損、従つて、非消
耗電極１２による鋳塊の汚染が抑制されている。

液滴１５は、１対の消耗電極１１の対向端部か
ら鋳型１６内に落下し、この落下の間に、液滴１
５は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１９は、鋳型１６内で固液共
存相が均一に存在する状態で鋳型１３により冷却
されて凝固し、中空の鋳塊１８が製造される。

この場合に、鋳型１６はその中心軸の回りに矢
印２０にて示すように回転駆動されている。そし
て、液滴１５は２カ所にて鋳型１６に鋳込まれ
る。このため、液滴１５は鋳型１６にその周方向
について略々均一に供給され、中空鋳塊であつて
も、滴下式鋳造装置の基本的な利点である結晶粒
径が小さい凝固組織が得られ、しかも鋳造欠陥
（ミクロポロシテイ）が発生することもない。

第２図はこの実施例のように２個の消耗電極を
有する場合の鋳型の一定の領域（環状領域の1/8
の領域）に供給される液滴の落下タイミングを示
すグラフ図である。この図から明らかなように、
液滴の落下タイミングは規則的であり、比較的均
等な間隔で液滴が供給される。

なお、消耗電極の個数は上記実施例のように２
個に限らず、例えば、第３図に電極近傍の平面図
を示すように、３個の消耗電極１１を非消耗電極
１２を中心にして120゜の角度をなして離隔する位
置に配置することもできる。これにより、液滴の
供給タイミングは一層均一になる。

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。
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、鋳型の複数の位置に液滴が
落下するから、中空の鋳片・鋳塊を製造する場合
であつても、液滴はその鋳込領域に略々均一に供
給される。従つて、この発明によれば、ミクロポ
ロシテイ等の鋳造欠陥の発生が抑制され、微細な
結晶組織を有する鋳片・鋳塊を容易に製造するこ
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
置の模式図、第２図はこの発明により鋳造した場
合の液滴の落下タイミングを示す図、第３図はこ
の発明の他の実施例に係る滴下式鋳造装置の模式
的平面図、第４図及び第５図は従来の滴下式鋳造
装置を示す模式図、第６図は従来装置により鋳造
した場合の液滴の落下タイミングを示す図であ
る。 １１…消耗電極、１２…非消耗電極、１３…ア
ーク、１４…直流電源、１５…液滴、１６…鋳
型、１７…コア。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型と、非消耗電極と、この非消耗電極から
   適長間隔をおいて非消耗電極と実質的に水平方向
   に対向する複数個の消耗電極と、非消耗電極と消
   耗電極との間に通電して両者間にアークを形成し
   各消耗電極からその溶融液滴を鋳型内に落下させ
   るアーク形成手段と、を有することを特徴とする
   滴下式鋳造装置。