JP2002536183A - 冷却素子製造用鋳型およびその鋳型を用いて製造される冷却素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、乾式冶金炉用の冷却素子を製造するための、少なくとも部分的に冷却されると共に、高温耐熱性を有する材料でライニングされた鋳型に関するものである。本発明はまた、その鋳型を用いて製造される冷却素子に関するものであり、この素子の内部には、製造中、ニッケル−銅製の冷却管が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、乾式冶金炉用の冷却素子を製造するための、少なくとも部分的に冷
却されると共に、高温耐熱性を有する材料でライニングされた鋳型に関するもの
である。本発明はまた、その鋳型を用いて製造される冷却素子に関するものであ
る。

【０００２】 乾式冶金法においては、煉瓦製の炉が水冷式の冷却素子で保護され、その冷却
効果により、煉瓦構造物表面へ放射される熱が冷却素子を介して水へ伝導される
仕組みとなっているため、ライニングの摩耗は冷却素子を持たない炉に比べて著
しく軽減されている。このような摩耗の軽減は、冷却効果によるもの、即ち、ス
ラグその他の溶融相から成り、ライニングの耐火表面に接するいわゆる自生ライ
ニングの冷却効果によるものである。

【０００３】 従来より、冷却素子の製造方法には２通りある。ひとつは、砂型鋳造法である
。この方法では、銅等の熱伝導性に優れる材料から成る冷却管を砂型中の鋳口に
セットし、鋳造中、この冷却管の周囲を空気または水のいずれかにより冷却する
。冷却管の周囲に鋳造される素子も熱伝導性の高い材料、好ましくは銅から成る
。かかる製造方法は、例えば英国特許第1,386,645号に開示されている。しかし
この方法の問題点として、周囲の鋳造材料への流路として機能する冷却管の一部
がその周囲で鋳造される素子から完全に剥離してしまったり、一部が完全に融解
して損傷を受けるなどして、冷却管の取り付け状態が不安定となることが挙げら
れる。冷却管とその周囲で鋳造される材料との間に金属結合が形成されなければ
、熱伝導効率は低下する。また、冷却管が完全に融解してしまうと、冷却水の流
れが妨げられる。鋳造材料の鋳造特性は、例えば銅に若干の燐を添加することに
よって強化することができ、この場合、冷却管と鋳造材料との間の金属結合の形
成が促進される。しかし、この方法では鋳造される銅の熱伝導特性（熱伝導率）
がほんの少しの添加物によっても大幅に低下してしまう。この方法の長所は、製
造コストが比較的安く、寸法を選ばないことである。

【０００４】 流路の形状に合わせたガラス管を鋳造される冷却素子内にセットし、鋳造後に
ガラス管を破壊することにより、流路を冷却素子内に形成することも行われてい
る。

【０００５】 米国特許第4,382,585号には、広く採用されている別の冷却素子の製造方法が
記載されている。これによると、必要な流路は圧延銅板を切削加工することによ
り形成される。この方法の長所は、構造的に密度、強度が高いこと、水等の冷媒
から冷却素子への熱伝導が良好なことである。一方、短所は寸法上の制限がある
こと、およびコストがかさむことである。

【０００６】 そこで今回、乾式冶金炉用冷却素子を製造するために、従来の砂型鋳造に代わ
る鋳型を開発した。この鋳型は、熱伝導性に優れた分割式の銅板から成り、少な
くともその一部は水冷される。冷却素子そのものは、多くの場合銅を用いて製造
されるため、鋳型を構成する各板は鋳造される銅から分離されている必要があり
、この分離はグラファイト板のような熱伝導率の高い材料を用いて鋳型の内部を
ライニングすることで達成する。したがって、鋳型の各部は減圧手段によって表
面に貼り付いた状態となっている。グラファイトは、鋳型内に注入された溶融金
属の鋳型表面への付着を防止する。冷却素子製造用の鋳型が上型を備えていると
、鋳込みをシールドガス中で行うことができ、好都合である。鋳込みに先立ち、
冷却素子の内部に水を循環させるために必要な冷却管を鋳型内に設置する。この
冷却管は、ニッケル−銅管であることが好ましい。ニッケル−銅管の融点は、そ
の周囲で鋳造される銅の融点よりも高いので、鋳造中に冷却管が溶融する虞れが
ないからである。

【０００７】 本発明の特徴は、添付の特許請求の範囲より明らかとなろう。

【０００８】 本発明で述べる鋳型の構成には、下記のような長所がある。 − 鋳型を冷却式とし、またグラファイトのライニングを施したことにより、特
に鋳型の底部において稠密で粒子の細かい鋳物が得られる。 − 鋳型がかかる構成を有することから、冷却素子の表面が滑らかとなり、腐蝕
性の高い金属溶融条件下でも影響を受けにくくなる。

【０００９】 冷却素子用の冷却管はニッケル−銅製であるため、実際の冷却素子に対する配
管溶接が容易である。

【００１０】 本鋳型の構成には、特殊用途向けの冷却素子の製造にも利用できるよう、さら
なる工夫を施すこともできる。例えば、グラファイトその他の耐火材料から成る
成型物を鋳型に設けることにより、冷却素子をメッキ品とは異なるデザインに仕
上げることができる。

【００１１】 本発明をさらに、図面を参照しながら説明する。

【００１２】 図１は、冷却素子製造用の鋳型１の原理図である。この鋳型は、冷却管３を内
蔵する底板２、側壁４，５、及び端部壁から成る。但し、端部壁のうち、同図で
は後端壁６のみ図示している。同図では、底板にのみ冷却管が内蔵されているが
、必要に応じ、側壁や端部壁にも冷却管が内蔵されていてよい。前端壁について
は、簡略を期して図示を省略したが、これもれっきとした鋳型の一部である。

【００１３】 鋳型の内壁面は、グラファイト板７でライニングされている。冷却素子用の冷
却管８は鋳型内に支持されていて、好ましくはニッケル−銅合金から成る。この
鋳型は上型（図示せず）も備えていて、鋳造される冷却素子の酸化を防止するた
めにシールドガスが使用可能となっている。

【００１４】 図２では、グラファイトその他の耐火材料から成る成形部材９が鋳型の底板上
に配置されている。これらの成形部材により、冷却素子10の底板２と接触する側
11に所望の形状を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の鋳型の原理図である。

【図２】 特殊用途向け冷却素子を鋳造可能な鋳型の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＵ ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＤＥ，ＥＳ，ＩＤ，ＩＮ， ＪＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＥ，ＴＲ，ＵＳ，ＹＵ，ＺＡ (72)発明者 サルミネン、 マッティ フィンランド共和国 エフアイエヌ− 20250 ナッキラ、 アハヨンカトゥ ９ Ｆターム(参考） 4E093 NB05 NB08 TA10 UC02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底板（２）、側壁（４，５）および端部壁（６）から成る、
   乾式冶金炉用の冷却素子製造用鋳型において、該鋳型（１）は、少なくとも部分
   的に冷却管（３）を内蔵した銅板から成り、内部が高温耐熱性を有する板材（７
   ）でライニングされていることを特徴とする冷却素子製造用鋳型。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の鋳型において、該鋳型（１）はグラファイ
   ト板（７）でライニングされていることを特徴とする鋳型。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の鋳型において、高温耐熱性を有する前記板
   材（７）は、減圧手段によって前記鋳型（１）の表面に固定されていることを特
   徴とする鋳型。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の鋳型において、該鋳型（１）の底板上にグ
   ラファイトまたは耐火材料から成る成形部材９が配置されていることを特徴とす
   る鋳型。
5. 【請求項５】 鋳型内で製造される乾式冶金炉用の冷却素子において、冷却
   素子（10）内部に設置される冷却管（８）はニッケル−銅合金を用いて製造され
   ることを特徴とする冷却素子。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の冷却素子において、該冷却素子（10）の製
   造中、該素子の片側（11）は鋳型の底板上に配置された成形部材（９）によって
   成型されることを特徴とする冷却素子。