WO2011067910A1 - 真空溶解鋳造装置 - Google Patents

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聡 内藤
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株式会社アルバック
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0611—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum melting casting apparatus that melts a metal material to form a casting by a strip casting method.
  • a melting furnace and a cooling roll are housed in a sealed container to which a vacuum exhaust pipe and a gas introduction pipe are connected, and the molten metal discharged from the melting furnace is stripped on the cooling roll. It is known to form a ribbon-shaped casting by casting and primary cooling. Moreover, in such a vacuum melting casting apparatus, there is also known one in which a rotating drum that receives a casting formed by a cooling roll and performs secondary cooling in a sealed container is accommodated (see, for example, Patent Document 1). . The rotating drum is rotatably supported in the sealed container by a support roller that abuts on the outer peripheral surface thereof.
  • the vacuum melting and casting apparatus when the metal material put into the melting furnace is melted, first, the inside of the sealed container is evacuated to degas components such as moisture contained in the metal material. After that, when the metal material is dissolved to some extent, a gas such as an inert gas is introduced into the sealed container from the gas introduction pipe to increase the internal pressure of the sealed container so as to suppress the transpiration of the metal material in the melting furnace. Yes.
  • an object of the present invention is to provide a vacuum melting casting apparatus with excellent productivity that can reduce the replacement frequency of the support roller.
  • the present invention forms a casting by first cooling a melting furnace and a molten metal discharged from the melting furnace in a sealed container in which a vacuum exhaust pipe and a gas introduction pipe are connected.
  • a vacuum melting casting apparatus in which a cooling roll and a rotating drum that receives and secondarily cools a casting formed by the cooling roll are housed, and the rotating drum is supported in an airtight container by a support roller that abuts the outer peripheral surface thereof.
  • a partition portion is provided for partitioning the roller placement space in the sealed container in which the support roller is disposed from the main space in the sealed container in which the melting furnace is disposed.
  • An air passage that connects the space and the main space is formed, and a vacuum exhaust pipe is connected to the sealed container so as to communicate with the main space, and a gas introduction pipe is connected so as to communicate with the roller arrangement space.
  • the gas in the roller arrangement space is sucked into the main space through the air passage formed in the partition part, and also through the gas introduction pipe.
  • the gas flows into the main space through the roller arrangement space and the air passage.
  • the partition portion includes a first partition plate fixed to a portion of the outer peripheral surface of the rotary drum closer to the main space than a portion with which the support roller contacts, and a first partition plate on the inner wall surface of the sealed container. It is desirable that the air passage is formed by a gap between the first partition plate and the second partition plate. According to this, even when the evacuation or gas introduction is completed and no airflow is generated, the first and second partition plates become obstacles and the intrusion of dust into the roller arrangement space is suppressed. The support roller can be more effectively prevented from being exposed to the dust atmosphere.
  • Sectional drawing of the vacuum melting casting apparatus of embodiment of this invention The expanded sectional view of the partition part of the vacuum melting casting apparatus of FIG.
  • reference numeral 1 denotes a closed container which is a component of a vacuum melting casting apparatus.
  • the hermetic container 1 includes a vertical cylindrical main container portion 11 and a horizontal cylindrical sub-container portion 12 that is connected to the lower front surface of the main container portion 11.
  • An openable / closable lid 13 is provided at the upper end of the main container portion 11.
  • a melting furnace 2, a tundish 3, and a cooling roll 4 are accommodated in the main container part 11, and a rotating drum 5 is accommodated in the sub container part 12.
  • the melting furnace 2 is pivotally supported by a support column 21 erected in the main container 11 at the upper end of the front surface, and is tilted forward by a cylinder 22 from an upward posture indicated by a solid line in FIG. Being tilted to posture. Then, after putting the metal material into the melting furnace 2 in the upward posture with the lid 13 opened, the lid 13 is closed and the metal material is induction-heated and melted in the melting furnace 2. When the melting of the metal material is completed, the melting furnace 2 is tilted in an inclined posture, and the molten metal in the melting furnace 2 is discharged into the tundish 3.
  • the tundish 3 has a ceramic box shape, and the molten metal is quantitatively strip-cast to the cooling roll 4 from a horizontally long slit provided in the nozzle 31 on the bottom surface thereof.
  • the cooling roll 4 rotates at a rotational speed of 30 to 1000 rpm, and its outer peripheral surface is water-cooled from the inside.
  • the molten metal strip cast on the cooling roll 4 is primarily cooled and solidified on the outer peripheral surface of the cooling roll 4 to be peeled off from the cooling roll 4 as a ribbon-shaped casting. Then, the casting is put into the rotating drum 5 through the flange 41 inclined downward and forwardly cooled in the rotating drum 5.
  • the rotating drum 5 is housed in a horizontal posture in the sub container 12.
  • a plurality of support rollers 51 that contact the front and rear two portions of the lower half of the outer peripheral surface of the rotating drum 5 are arranged in the sub container portion 12, and the rotating drum 5 is rotated around the horizontal axis in the front-rear direction by these support rollers 51. It is supported so that it can rotate freely.
  • the rotating shaft 52 protruding from the closed end on the front side (right side in FIG. 1) of the rotating drum 5 is protruded to the outside through the rotating seal portion 53 provided on the front end wall of the sub container portion 12, and the rotating shaft 52 is moved to the outside.
  • the rotary drum 5 is connected to an external motor 54 via a belt 55 so that the rotary drum 5 is rotated forward and backward by the motor 54.
  • a spiral protrusion 56 is provided on the inner peripheral surface of the rotating drum 5.
  • the casting is fed from the opening end on the rear side (left side in FIG. 1) of the rotating drum 5 to the closed end side by the protrusion 56, and when the rotating drum 5 is reversed.
  • the casting is sent to the opening end side of the rotary drum 5 so that the casting falls from the opening end to the discharge pipe 14 suspended from the bottom surface of the main container portion 11.
  • the casting that has fallen on the discharge pipe 14 is stored in a recovery container under atmospheric pressure via a sealing chamber provided with a shut-off valve on each of the discharge pipe side and the atmospheric pressure side.
  • a vacuum exhaust pipe 6 connected to a vacuum pump (not shown) and a gas introduction pipe 7 connected to a gas supply source such as an inert gas are connected to the sealed container 1.
  • a gas such as an inert gas is introduced into the sealed container 1 from the gas introduction pipe 7 to increase the internal pressure of the sealed container 1, and the metal material in the melting furnace 2 I try to suppress transpiration.
  • the melting furnace 2 arranges the roller arrangement space 1a (the space between the outer peripheral surface of the rotating drum 5 and the inner wall surface of the sub-container part 12) in the sealed container 1 in which the support roller 51 is arranged.
  • a partition portion 8 is provided for partitioning from the main space 1b in the sealed container 1 (the space in the main container portion 11).
  • the partition portion 8 is formed with an air passage 83 communicating the roller arrangement space 1a and the main space 1b.
  • the vacuum exhaust pipe 6 is connected to the main container part 11 so as to communicate with the main space 1b
  • the gas introduction pipe 7 is connected to the sub container part 12 so as to communicate with the roller arrangement space 1a.
  • the partition portion 8 is fixed to a portion of the outer peripheral surface of the rotating drum 5 behind (close to the main space 1 b) with respect to the portion with which the support roller 51 on the rear side abuts.
  • the inner diameter of the annular first partition plate 81 having a slightly smaller diameter and the inner wall surface of the sub container portion 12 is fixed so as to face the first partition plate 81.
  • the inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the rotary drum 5.
  • an annular second partition plate 82 is formed by a gap between the first partition plate 81 and the second partition plate 82.
  • the gas in the roller arrangement space 1 a is sucked into the main space 1 b through the air passage 83 formed in the partition portion 8, Further, when the gas is introduced into the sealed container 1 through the gas introduction pipe 7, the gas flows into the main space 1 b through the roller arrangement space 1 a and the air passage 83.
  • the dust accumulated in the main space 1b is evacuated or gasified. Even if soaring at the time of introduction, intrusion of dust into the roller arrangement space 1a is prevented.
  • the replacement frequency of the support roller 51 is 1 in 3 months when the partition portion 8 is omitted and both the vacuum exhaust pipe 6 and the gas introduction pipe 7 are connected to the main container portion 11 (the conventional example). In the present embodiment, it was greatly reduced to once every two years.
  • one each of the first partition plate 81 and the second partition plate 82 constituting the partition portion 8 is provided, but a plurality of first and second partition plates 81 and 82 are provided.
  • a maze-like air passage 83 may be formed between the partition plates 81 and 82. According to this, the penetration
  • the first partition plate 81 is bent and the second partition plate 82 is bent so as to enter the bent portion 81 a of the first partition plate 81, so that the bent portion of the first partition plate 81 is bent.
  • An air passage 83 may be formed between 81 a and the bent portion 82 a of the second partition plate 82.
  • SYMBOLS 1 Airtight container, 1a ... Roller arrangement space, 1b ... Main space, 2 ... Melting furnace, 4 ... Cooling roll, 5 ... Rotating drum, 51 ... Support roller, 6 ... Vacuum exhaust pipe, 7 ... Gas introduction pipe, 8 ... A partition part, 81 ... 1st partition plate, 82 ... 2nd partition plate, 83 ... Airflow path.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

　真空排気管６と気体導入管７とが接続された密閉容器１内に、溶解炉２と、冷却ロール４と、冷却ロールで形成された鋳造物を二次冷却する回転ドラム５とが収納された真空溶解鋳造装置において、回転ドラムを回転自在に支持する支持ローラ５１の耐久性が密閉容器内の粉塵の影響で低下することを防止する。　支持ローラ５１が配置されたローラ配置空間１ａを密閉容器１内の主要空間１ｂから仕切る仕切り部８が設けられる。仕切り部８は、回転ドラム５の外周面に固定される第１仕切り板８１と、密閉容器１の内壁面に、第１仕切り板８１に対向するように固定される第２仕切り板８２とで構成され、両仕切り板８１，８２間に、ローラ配置空間１ａと主要空間１ｂとを連通する通気路８３が形成される。密閉容器１に、主要空間１ｂに連通するように真空排気管６が接続され、ローラ配置空間１ａに連通するように気体導入管７が接続される。

Description

真空溶解鋳造装置
　本発明は、金属材料を溶解してストリップキャスト法により鋳造物を形成する真空溶解鋳造装置に関する。
　従来、この種の真空溶解鋳造装置として、真空排気管と気体導入管とが接続された密閉容器内に、溶解炉と冷却ロールとを収納し、溶解炉から出湯される溶湯を冷却ロールにストリップキャストして一次冷却することにより薄帯状の鋳造物を形成するものは知られている。また、このような真空溶解鋳造装置において、密閉容器内に、冷却ロールで形成された鋳造物を受け入れて二次冷却する回転ドラムを収納したものも知られている（例えば、特許文献１参照）。尚、回転ドラムは、その外周面に当接する支持ローラで密閉容器内に回転自在に支持されている。
　ところで、真空溶解鋳造装置では、溶解炉に投入した金属材料を溶解する際、先ず、密閉容器内を真空にして、金属材料に含まれる水分等のガス化する成分を脱気する。その後、金属材料がある程度溶解したところで、密閉容器内に気体導入管から不活性ガス等の気体を導入して密閉容器の内圧を上昇させ、溶解炉内の金属材料の蒸散を抑制するようにしている。
　然し、金属材料の蒸散を完全に防止することはできず、密閉容器内に、蒸散した金属材料が凝固して生ずる粉塵が次第に溜まる。そして、気体導入管から気体を導入したときに、粉塵が舞い上がって支持ローラの配置部に到達し、支持ローラが粉塵雰囲気に晒される。これが繰り返されることで、支持ローラの耐久性が低下し、短期間で支持ローラが円滑に回転しなくなる。そのため、支持ローラを頻繁に交換することが必要になり、生産性の向上を図る上で問題になっている。
特開２００６－１９２４６６号公報
　本発明は、以上の点に鑑み、支持ローラの交換頻度を低減できるようにした生産性に優れた真空溶解鋳造装置を提供することをその課題としている。
　上記課題を解決するために、本発明は、真空排気管と気体導入管とが接続された密閉容器内に、溶解炉と、溶解炉から出湯される溶湯を一次冷却して鋳造物を形成する冷却ロールと、冷却ロールで形成された鋳造物を受け入れて二次冷却する回転ドラムとが収納された真空溶解鋳造装置であって、回転ドラムは、その外周面に当接する支持ローラで密閉容器内に回転自在に支持されるものにおいて、支持ローラが配置された密閉容器内のローラ配置空間を溶解炉が配置された密閉容器内の主要空間から仕切る仕切り部が設けられ、仕切り部に、ローラ配置空間と主要空間とを連通する通気路が形成され、密閉容器に、主要空間に連通するように真空排気管が接続され、ローラ配置空間に連通するように気体導入管が接続されることを特徴とする。
　本発明によれば、真空排気管を介して密閉容器内を真空排気する際、ローラ配置空間の気体が仕切り部に形成した通気路を介して主要空間に吸引され、また、気体導入管を介して密閉容器内に気体を導入する際、気体がローラ配置空間と通気路とを介して主要空間に流れる。このように、真空引き時と気体導入時の何れにおいても、ローラ配置空間から通気路を介して主要空間に向かう気流を生ずるため、主要空間に溜まった粉塵が真空引き時や気体導入時に舞い上がっても、ローラ配置空間への粉塵の侵入が阻止される。従って、支持ローラが粉塵雰囲気に晒されることを有効に防止でき、支持ローラの寿命が伸びて、その交換頻度が低減され、生産性の向上を図ることができる。
　また、本発明において、仕切り部は、支持ローラが当接する部分よりも主要空間寄りの回転ドラムの外周面の部分に固定される第１仕切り板と、密閉容器の内壁面に、第１仕切り板に対向するように固定される第２仕切り板とで構成され、第１仕切り板と第２仕切り板との間の隙間で前記通気路が形成されることが望ましい。これによれば、また、真空排気や気体導入が完了して気流が生じない状態でも、第１と第２の両仕切り板が障害物となって、ローラ配置空間への粉塵の侵入が抑制され、支持ローラが粉塵雰囲気に晒されることをより効果的に防止できる。
本発明の実施形態の真空溶解鋳造装置の断面図。 図１の真空溶解鋳造装置の仕切り部の拡大断面図。 他の実施形態の仕切り部の拡大断面図。
　図１を参照して、１は真空溶解鋳造装置の構成要素である密閉容器を示している。この密閉容器１は、縦型筒状の主容器部１１と、主容器部１１の下部前面に連設した横型筒状の副容器部１２とで構成されている。主容器部１１の上端には、開閉自在な蓋体１３が設けられている。また、主容器部１１内には、溶解炉２と、タンデッシュ３と、冷却ロール４とが収納され、副容器部１２内には、回転ドラム５が収納されている。
　溶解炉２は、その前面上端部において主容器部１１内に立設した支柱２１に軸支され、シリンダ２２によって、図１に実線で示す上向き姿勢から図１に仮想線で示す前下がりの傾斜姿勢に傾動されようになっている。そして、蓋体１３を開いた状態で上向き姿勢の溶解炉２内に金属材料を投入した後、蓋体１３を閉じ、溶解炉２内で金属材料を誘導加熱して溶解する。金属材料の溶解が完了すると、溶解炉２を傾斜姿勢に傾動させて、溶解炉２内の溶湯をタンデッシュ３に出湯する。
　タンデッシュ３は、セラミック製の箱形状のものであり、その底面部のノズル３１に設けた横長のスリットから溶湯を冷却ロール４に定量的にストリップキャストする。冷却ロール４は、３０～１０００ｒｐｍの回転速度で回転するものであり、その外周面が内部から水冷されるようになっている。冷却ロール４にストリップキャストされた溶湯は、冷却ロール４の外周面で一次冷却されて凝固し、薄帯状の鋳造物となって冷却ロール４から剥離する。そして、鋳造物は、前下がりに傾斜する樋４１を介して回転ドラム５内に投入され、回転ドラム５内で二次冷却される。
　回転ドラム５は、副容器部１２内に水平姿勢で収納されている。そして、副容器部１２内に、回転ドラム５の外周面の下半部の前後２箇所に当接する複数の支持ローラ５１を配置し、これら支持ローラ５１により回転ドラム５を前後方向の水平軸線回りに回転自在に支持している。また、回転ドラム５の前側（図１で右側）の閉塞端に突設した回転軸５２を副容器部１２の前端壁に設けた回転シール部５３を介して外部に突出させ、回転軸５２を外置きのモータ５４にベルト５５を介して連結して、モータ５４により回転ドラム５を正逆転させるようにしている。
　回転ドラム５の内周面には、螺旋状の突条５６が設けられている。そして、回転ドラム５を正転させたとき、鋳造物が突条５６によって回転ドラム５の後側（図１で左側）の開口端から閉塞端側に送られ、回転ドラム５を逆転させたとき、鋳造物が回転ドラム５の開口端側に送られて、開口端から主容器部１１の底面に垂設した排出管１４に鋳造物が落下するようにしている。尚、排出管１４に落下した鋳造物は、図示省略したが、排出管側と大気圧側とに夫々遮断弁を備えた封止室を介して大気圧下の回収容器に収納される。
　ここで、密閉容器１には、図示省略した真空ポンプに連なる真空排気管６と、不活性ガス等の気体供給源に連なる気体導入管７とが接続されている。そして、溶解炉２に投入した金属材料を溶解する際、先ず、真空排気管６を介しての排気で密閉容器１内を真空にして、金属材料に含まれる水分等のガス化する成分を脱気し、その後、金属材料がある程度溶解したところで、密閉容器１内に気体導入管７から不活性ガス等の気体を導入して密閉容器１の内圧を上昇させ、溶解炉２内の金属材料の蒸散を抑制するようにしている。
　然し、金属材料の蒸散を完全に防止することはできず、密閉容器１内に、蒸散した金属材料が凝固して生ずる粉塵が次第に溜まり、気体導入管７から気体を導入したときに、粉塵が舞い上がる。そして、粉塵が支持ローラ５１の配置部に到達して、支持ローラ５１が粉塵雰囲気に晒されることが繰り返されると、支持ローラ５１の耐久性が低下し、短期間で支持ローラ５１が円滑に回転しなくなる。
　そこで、本実施形態では、支持ローラ５１が配置された密閉容器１内のローラ配置空間１ａ（回転ドラム５の外周面と副容器部１２の内壁面との間の空間）を溶解炉２が配置された密閉容器１内の主要空間１ｂ（主容器部１１内の空間）から仕切る仕切り部８を設けている。仕切り部８には、ローラ配置空間１ａと主要空間１ｂとを連通する通気路８３が形成されている。そして、真空排気管６を、主要空間１ｂに連通するように、主容器部１１に接続し、気体導入管７を、ローラ配置空間１ａに連通するように、副容器部１２に接続している。
　ここで、仕切り部８は、後側の支持ローラ５１が当接する部分よりも後方（主要空間１ｂ寄り）の回転ドラム５の外周面の部分に固定される、外径が副容器部１２の内径より僅かに小径の環状の第１仕切り板８１と、副容器部１２の内壁面に、第１仕切り板８１に対向するように固定される、内径が回転ドラム５の外径より僅かに大径の環状の第２仕切り板８２とで構成されている。そして、図２に明示する如く、第１仕切り板８１と第２仕切り板８２との間の隙間で通気路８３が形成されるようにしている。
　以上の構成によれば、真空排気管６を介して密閉容器１内を真空排気する際、ローラ配置空間１ａの気体が仕切り部８に形成した通気路８３を介して主要空間１ｂに吸引され、また、気体導入管７を介して密閉容器１内に気体を導入する際、気体がローラ配置空間１ａと通気路８３とを介して主要空間１ｂに流れる。このように、真空引き時と気体導入時の何れにおいても、ローラ配置空間１ａから通気路８３を介して主要空間１ｂに向かう気流を生ずるため、主要空間１ｂに溜まった粉塵が真空引き時や気体導入時に舞い上がっても、ローラ配置空間１ａへの粉塵の侵入が阻止される。
　また、真空排気や気体導入が完了して気流が生じない状態でも、第１と第２の両仕切り板８１，８２が障害物となって、ローラ配置空間１ａへの粉塵の侵入が抑制される。従って、支持ローラ５１が粉塵雰囲気に晒されることを効果的に防止でき、支持ローラ５１の寿命が伸びる。そのため、支持ローラ５１の交換頻度が低減され、生産性の向上を図ることができる。因みに、支持ローラ５１の交換頻度は、仕切り部８を省略して、真空排気管６と気体導入管７とを共に主容器部１１に接続したもの（上記従来例のもの）で３カ月に１度であったのが、本実施形態では２年間に１度と大幅に低減された。
　尚、上記実施形態では、仕切り部８を構成する第１仕切り板８１と第２仕切り板８２とを各１枚設けているが、第１と第２の各仕切り板８１，８２を複数枚設けて、これら仕切り板８１，８２間に迷路状の通気路８３が形成されるようにしてもよい。これによれば、気流が生じていない状態でのローラ配置空間１ａへの粉塵の侵入をより効果的に防止できる。
　また、図３に示す如く、第１仕切り板８１を屈曲させると共に、第２仕切り板８２を第１仕切り板８１の屈曲部８１ａの内側に入り込むように屈曲させ、第１仕切り板８１の屈曲部８１ａと第２仕切り板８２の屈曲部８２ａとの間に通気路８３が形成されるようにしてもよい。
　１…密閉容器、１ａ…ローラ配置空間、１ｂ…主要空間、２…溶解炉、４…冷却ロール、５…回転ドラム、５１…支持ローラ、６…真空排気管、７…気体導入管、８…仕切り部、８１…第１仕切り板、８２…第２仕切り板、８３…通気路。

Claims (2)

  1. 　真空排気管と気体導入管とが接続された密閉容器内に、溶解炉と、溶解炉から出湯される溶湯を一次冷却して鋳造物を形成する冷却ロールと、冷却ロールで形成された鋳造物を受け入れて二次冷却する回転ドラムとが収納された真空溶解鋳造装置であって、
    　回転ドラムは、その外周面に当接する支持ローラで密閉容器内に回転自在に支持されるものにおいて、
    　支持ローラが配置された密閉容器内のローラ配置空間を溶解炉が配置された密閉容器内の主要空間から仕切る仕切り部が設けられ、仕切り部に、ローラ配置空間と主要空間とを連通する通気路が形成され、
    　密閉容器に、主要空間に連通するように真空排気管が接続され、ローラ配置空間に連通するように気体導入管が接続されることを特徴とする真空溶解鋳造装置。
  2. 　前記仕切り部は、前記支持ローラが当接する部分よりも前記主要空間寄りの前記回転ドラムの外周面の部分に固定される第１仕切り板と、前記密閉容器の内壁面に、第１仕切り板に対向するように固定される第２仕切り板とで構成され、第１仕切り板と第２仕切り板との間の隙間で前記通気路が形成されることを特徴とする請求項１記載の真空溶解鋳造装置。
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