JPH0677951U - 真空誘導溶解鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は真空誘導溶解炉を傾動して溶解炉か
らの溶湯を水冷鋳型内へ注湯する際、溶湯が水冷円板上
に落下する部分すなわち落下点をほぼ同一に設定する必
要上この部分が高温の溶湯との接触により侵食され水冷
鋳型の寿命が短いため、この部分の侵食を低減し水冷鋳
型の寿命を延することを目的とする。 【構成】 真空誘導溶解炉２１の出湯樋１１から流下す
る溶湯１０が水冷円板３４上に落下する落下点Ｐの位置
にくぼみ３４ａを設け、このくぼみ内に高温での機械的
強度が大で、耐侵食性材料で製作された冷却板２５を嵌
め込むとともに、下部冷却構造体３６の内部に冷却水を
給水口１２から前記の落下点Ｐの真下に直線的に噴流状
に導き、次に冷却水の流路をＳ字状に屈曲させ吐出口１
３から排出されるように案内する第１と第２の仕切り案
内板３５ａ、３５ｂを配置した構成である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、真空中または不活性ガス雰囲気内で誘導加熱によって半導体等の材 料として知られる、（１）高純度の金属または合金、（２）チタンあるいはジル コニウム（Ｚｒ）など酸素、窒素又は炭素などと反応しやすいために高純度の金 属製品として溶製するのが困難な金属または合金、（３）熔融温度が極めて高い 、Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂなど特殊金属として取り扱われている金属またはそれら の合金を溶解するのに適した真空誘導溶解鋳造装置に関し、より具体的には、真 空誘導溶解炉と、それから出湯された熔融金属を鋳造する水冷鋳型とを含んで構 成された真空誘導溶解鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

真空誘導溶解鋳造装置全体としては、本考案の実施例としての図１に示され、 これに使用されていた、従来の水冷鋳型の正面図を図４に、図４のＡ−Ａに沿っ て見た断面図を図５示す。 これらの図において、水冷鋳型１は、環状のカ−ボン鋳型２と、その下部に配 置された冷却構造体３とから構成され、冷却構造体３は鋳型の底壁を構成する銅 製の水冷円板４と、その下部に一体に連続して配置され、冷却水の給水口１２と 、吐出口１３と、複数個（図では３個）の仕切り案内板５を有する下部冷却水構 造体６とを含み、水冷円板４と下部冷却構造体６とはＯリング７を介してボルト などにより液密に結合され、カ−ボン鋳型２はリング状の鋳型固定体８と複数個 の蝶ボルト９により水冷円板４に取り付けられる。 詳細を後述する真空誘導溶解炉で溶解された金属の溶湯１０は、炉体が傾動さ れ出湯樋１１からカ−ボン鋳型２内に注入され、水冷円板４により冷却され凝固 する。この水冷円板４の下には、冷却水を収容する室としての前述した下部冷却 構造体６が設けられ、冷却水は給水口１２から流入して図５に示すように３個の 仕切り案内板５によって仕切られた区画内を矢印に示すように、ほぼＷ字状に流 れて吐出口１３から排出される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

図４に示すように、健全な鋳造品又は鋳塊とするには、溶解炉の出湯樋１１か ら流れ落ちる溶湯１０が水冷円板４のほぼ同じ落下点（Ｐ）に落下した後円滑に 周囲に拡がって流れ、水冷円板４により冷却され凝固される必要があるので、銅 製の水冷円板４の落下点（Ｐ）とその周辺の部分は、鋳造の際にはある程度の流 速で落下する高温の溶湯と接触するため、エロ−ジョン（浸食）によって加速さ れた腐食により、水冷円板４の他の部分よりは損傷が早いので水冷円板４全体と しての寿命も短かく早期交換を必要としていた。 本考案は水冷円板４表面の溶湯落下点（Ｐ）と、その周辺の部分の耐浸食性を 向上させ、水冷円板全体としての寿命を延長させることを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

水冷円板の溶湯落下点とその周辺を含む所定の部分にくぼみを設け、高温での 機械的強度が大で融点が高く、熱衝撃に強い耐熱、耐浸食性材料で作られた冷却 板を交換可能に嵌め込むとともに、冷却水の給水口と溶湯落下点にある冷却板と を結ぶ線にほぼ平行に堰状の仕切り案内板を配置し、この仕切り案内板に案内さ れた冷却水の下流部を変流させる少なくとも１個の別の仕切り案内板を配置し、 給水口からの冷却水が、最短距離で冷却板の裏面に達して冷却した後水冷円板の 残りの部分を冷却して吐出口から吐出されるようにして上記の課題を解決した。

【０００５】

【作用】

溶湯落下点Ｐに配置される前記耐熱、耐浸食材料製の冷却板は、落下する溶湯 に対する耐エロ−ジョン性が高いので寿命が延長され、寿命に達して溶損した場 合は容易に交換され、更に仕切り案内板を前記のように配置したことにより、冷 却水は最短距離を経て、その温度が上昇しない中に、落下点Ｐの裏面に達するの で冷却効率が高く、嵌め込まれた冷却板と仕切り案内板を併用することにより冷 却プレ−トの溶損防止に役立ち、水冷円板の寿命、従って水冷鋳型全体の寿命を 顕著に延長する。

【０００６】

【実施例】

図１は、本考案による真空誘導溶解鋳造装置の一実施例を示す部分縦断立面図 で、図１のＢ−Ｂ断面を図２に、図２のＣ矢視平面図を図３に示す。これらの図 において従来技術としての図４と同じ部材には同じ符号を付して示す。 図１及び図２を参照すると、円筒形圧力タンク状の真空槽２０は、その中心軸 線を水平にして置かれ、内部に誘導加熱コイル２１ａを備えた真空誘導溶解炉２ １が、図示しない駆動装置により回動される傾動軸２２により傾動される支持台 ２３に取り付けられる。 一方、水冷鋳型３１は真空槽２０の内壁に固定された架台２４に取り付けられ 、傾動された真空誘導溶解炉２１の出湯樋１１からの溶湯１０を受けるようにな っていて、水冷鋳型３１は図１〜図３に示すように、水冷鋳型３１の底板と下部 冷却構造体３６の天井を兼ねる銅製の水冷円板３４の、溶湯落下点Ｐ部分には円 形のくぼみ３４ａが設けられ、そのくぼみに高温での機械的強度が大で、融点が 高く、熱衝撃に強い耐熱、耐浸食材料、例えばハイアルミナ系耐火物または、Ｃ ｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金などで作られた円形の冷却板２５が水冷円板３４の上面と同 一平面をなし、いわゆる面一になるようにめ込まれ、下部冷却構造体３６の内部 には、第１の仕切り案内板３５ａと第２の仕切り案内板３５ｂとの、２個の仕切 り案内板が給水口１２と吐出口１３とを結ぶ線に斜に且つ互いに平行に配置され て、次々に連通する３つの区画に区分され、内部に導入された冷却水がＳ字状に 蛇行するようにされ、上記以外の構造は前記の図４及び図５に示した従来の水冷 鋳型１と同様である。

【０００７】 図２と図３を参照し、前述した前記の２個の仕切り案内板の配置の細部につき 補足説明する。 図３（Ａ）は本考案の第１の実施例を示し、図において、第１の仕切り案内板 ３５ａは、給水口１２から円形の冷却板２５の中心Ｃに向こう矢印Ｄの方向に平 行に、給水口１２に近い内周部から対向する内周部に向かって堰状に突出しその 先端には、溶湯１０の流路となる隙間Ｇａが空けられ、一方第２の仕切り案内板 ３５ｂは、吐出口１３よりもやや内方の位置から第１の仕切り案内板３５ａに平 行に堰状に突出し、その先端と下部冷却構造体３６の内壁３６ａとの間には隙間 Ｇｂが空けられている。 第１と第２の仕切り案内板３５ａと３５ｂは全体としては、給水口１２と吐出 口１３を結ぶ線に対し斜めに配置されていることになる。 第１と第２の仕切り案内板３５ａと３５ｂとの、２個の仕切り案内板により、 下部冷却構造体３６の内部は３つの区画に区分されるが、隙間ＧａとＧｂにより これらの区画は次々に連通されて、Ｓ字状に屈曲した冷却水の流路を形成する。 次に上記構造による作用について説明すると、図１に示すように真空誘導溶
解 炉２１の全傾動範囲にわたり出湯樋１１から流下する溶湯１０は、全傾動範囲に わたり常に定落下点Ｐ上の冷却板２５の上に落下するが、この冷却板２５は前述 したようにハイアルミナ系耐火物または、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金などで作られ耐 熱、耐浸食材料で作られ、熱衝撃に強いので耐久性があり、また寿命に達して溶 損した場合でも容易に交換できる。 一方、冷却水は第１の仕切り案内板３５ａにより、給水口１２から最高温度に なる冷却板２５の裏側までの間を最短距離で流れて冷却を終わった後、図３に矢 印で示すようにＳ字状に蛇行して水冷円板３４の全体を冷却した後、吐き出し口 から排出され冷却板２５の寿命を延長できる。

【０００８】 図３（Ｂ）は本考案の第２の実施例を示し、水冷鋳型３１の給水口１２の先端 １２ａは、矢印Ｆで示すように、冷却板２５の下面に向け斜め上向きに指向され たノズルとして成形され、冷却水は冷却板２５の下面を直接、急速に冷却した後 、下部冷却構造体３６の他の部分を冷却して吐出口から排出されるようになって いる。 このように給水口１２の先端１２ａを斜め上向きに指向して配置するだけでも 、下部冷却構造体３６を冷却するに十分な場合もあるが、前記の第１と第２の仕 切り案内板３５ａ、３５ｂと併用すれば一層有効である。

【０００９】

【考案の効果】

上述したように本考案は、従来の水冷鋳型に穴明けと、円板を製作し嵌め込む という簡単な機械加工を加えるだけの簡易で低価格の改造により、その寿命を遥 かに長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による真空誘導溶解鋳造装置の第１の実
施例を示す部分縦断立面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ断面側面図である。

【図３】本図の（Ａ）は図２のＣ矢視平面図であり、本
図の（Ｂ）は本考案の第２の実施例としての水冷鋳型断
面側面図である。

【図４】従来の真空誘導溶解鋳造装置における水冷鋳型
の正面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

２ カ−ボン鋳型 ８ 鋳型固定体 １０ 溶湯 １２ 給水口 １２ａ 斜め上向きにされた給水口の先端 １３ 吐出口 ２０ 真空槽 ２１ 真空誘導溶解炉 ２５ 冷却板 ３１ 冷却構造体 ３４ 水冷円板 ３４ａ くぼみ ３５ａ 第１の仕切り案内板 ３５ｂ 第２の仕切り案内板 ３６ 下部冷却構造体 ３６ａ 下部冷却構造体の内壁 Ｇａ、Ｇｂ 第１、第２の仕切り案内板と下部冷却構造
体の内壁との間の隙間 Ｐ 溶湯の水冷円板上への落下点

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空槽（２０）内において真空中または
   不活性ガス雰囲気下で金属または合金を溶解し傾動装置
   により傾動されて溶湯を出湯する真空誘導溶解炉（２
   １）と、 出湯された前記の溶湯が鋳造される環状の鋳型（２）の
   底板として配置され、前記の出湯される溶湯をほぼ同一
   の落下点（Ｐ）で受ける銅製の水冷円板（４）と、この
   水冷円板（４）の下方に配置される冷却水の給水口（１
   ２）と、吐出口（１３）と、冷却水を回流させる複数個
   の仕切り案内板（５）とを有し、冷却水室を形成する下
   部冷却構造体（６）とを含んで成る冷却構造体（３）と
   を有する水冷鋳型（１）と、 を組み合わせて成る真空誘導溶解鋳造装置において；前
   記水冷円板は、前記落下点に相当する位置に明けられた
   円形または楕円形のくぼみ（３４ａ）内に前記水冷円板
   （４）の上面と同一面上に整列して嵌め込まれ熔融金属
   の熱流との接触による浸食を低減するための耐熱、耐浸
   食性材料製の冷却板（２５）を有し、 前記の下部冷却構造体は、その給水口（１２）から導入
   される冷却水を最短距離で前記の冷却板（２５）の下方
   へ導き、次にその流路を変換させて吐出口に導くための
   複数個の案内板を有する冷却下部構造体（３６）として
   構成されていることを特徴とする真空誘導溶解鋳造装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の真空誘導溶解炉におい
   て、前記の耐熱、耐浸食性材料がハイアルミナ系耐火物
   またはＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金のいずれかにされているこ
   とを特徴とする真空誘導溶解鋳造装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の真空誘導溶解鋳
   造装置において、前記の冷却下部構造体は、その給水口
   （１２）の先端が前記冷却板（２５）の底面の直下に向
   け斜め上に指向されたノズル（１２ａ）とされているこ
   とを特徴とする真空誘導溶解鋳造装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれかに記載の
   真空誘導溶解鋳造装置において、前記の冷却下部構造体
   の複数個の仕切り案内板は、 前記冷却下部構造体の内壁の給水口（１２）に近い位置
   から冷却板（２５）の下方に延びその先端と対向する内
   壁との間に隙間が形成される第１の仕切り案内板（３５
   ａ）と、 この第１の仕切り案内板（３５ａ）に平行に、前記吐出
   口（１３）の近くから対向する内壁（３６ａ）に向かっ
   て延び所定の隙間（Ｇｂ）を保って配置された第２の仕
   切り案内板（３５ｂ）とを有し、 冷却水が給水口から前記第１の仕切り案内板（３５ａ）
   に沿って、前記冷却板（２５）の下まで最短距離の流路
   を流れて冷却した後、先端の隙間において変流され、前
   記第１と第２の仕切り案内板（３５ａ、３５ｂ）の間を
   向流し、前記第２の仕切り案内板の先端で再度変流され
   Ｓ字状に流れて前記の吐出口（１３）から排出されるこ
   とを特徴とする真空誘導溶解鋳造装置。