JPS61279347A - 真空連続鋳造装置 - 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】 り棗上偽上」１見 本発明は、真空連続鋳造装置に関するものである。

従」慾１羞」Ｌ 従来、超耐熱合金や、軟質並びに半軟質磁性合金や、マ
ルエージング鋼などのような超合金、あるいは、特殊合
金を真空溶解法により製造する場合には、これらの合金
素材原料を真空中において溶解し、インゴットケースへ
の鋳込みが行われていた。しかしながら、このような工
程により製造された鋼塊は、次工程での多くの工程を必
要とし、更に、歩どまりの低下をきたしていた。

一方、真空中において溶解し、大気中で連続鋳造された
製品には、Ｈ，Ｎ、０なとの含有量を低く押えることが
困難である他、活性元素の添加の調整が困難であり、各
種の介在物も比較的多いという問題点があった。

日が　゛し　゛　　る口 そこで、本発明は、従来の方法ないしは装置により、上
記のような種類の合金などを製造あるいは連続鋳造法に
より製造する場合における上記のような問題点を解決す
ることが可能である新規な真空連続鋳造装置を得ること
を、その目的とするものである。

。　　　　゛　　ための 本発明は、この問題点を解決するために、真空チャンバ
内に、溶解を行う炉と、炉からの溶湯をある一定温度に
保持する炉であるタンディツシュとを配置すると共にこ
のタンディツシュにはモールドを連結し、このモールド
を真空チャンバからその外部に突出させるようにした装
置、あるいは、真空チャンバ内に、溶解を行う溶解炉と
、溶解炉により作られた溶湯をある一定温度に保持する
ようになっているタンディツシュとが一体となっている
炉を配置し、この炉に接続されたモールドを真空チャン
バから外部に突出させるようにした装置、あるいは、相
互に連通自在とされた２個の真空チャンバ内に、それぞ
れ、溶解炉とタンディツシュとを配置し、タンディツシ
ュに接続されたモールドを、このタンディツシュを配置
された真空チャンバから外部に突出させるようにした装
置を特徴とするものである。

生−ｍ−」１ 本発明装置は、上記のような構成を有しているが、合金
原料は、真空チャンバ内の溶解炉ないしはタンディツシ
ュ内において、真空チャンバ内の真空度を約１０−２〜
１０−４ｔｏｒｒに維持の下に行い、鋳造引き抜きは、
同様の真空度の下、あるいは、不活性ガスを加圧（大気
圧以上）封入の下に、モールドを介して行うものである
が、上記のように、モールドの出口は、真空チャンバの
外部に置かれ、このモールドから真空溶解された鋳片が
取り出され、真空チャンバの外部に配置された付帯設備
である、例えば、前面ガイドロール、引き抜き装置など
に供給されるようにするものである。

大−駆動諸一一一側一 以下、本発明装置をその実施例を略図により示す添付図
面の第１〜５図に基づいて、詳細に説明をする。

まず、第１図は、本発明による真空連続鋳造装置を水平
式とした場合の装置の全体の配置を示す略図であるが、
図中、１は真空チャンバ、２はモールド、３は前面ガイ
ドロール、４は引き抜き装置、５は切断装置、６は鋳片
積載装置を、それぞれ、示すものである。なお、第１図
は、水平式として示しであるが、この水平式の場合には
、第１図に示し、また、第２図＾に示すように、前面ガ
イドロール３．引き抜き装置４が、モールド２の中心線
Ｘ−Ｘに対して同一水平線上に配置されているが、本発
明は、これらの前面ガイドロール３、引き抜き装置４が
、第２図Ｂに示すように、モールド２の中心線Ｘ−Ｘと
同一直線上にあって傾斜線上、あるいは、同図Ｃに示す
ように、モールド２の中心線Ｘ−ｘと同一直線上にあっ
て垂直線上に配列される傾斜式あるいは垂直式としても
実施されることの可能であることは、熱論のことである
。

また、この第１図に示す装置においては、後に詳細に説
明する真空チャンバ１内において溶解炉ないしはタンデ
ィツシュにより溶解された溶湯が、真空チャンバ１の外
壁から突出しているモールド２から、タンディツシュを
経て前面ガイドロール３、引き抜き装置４．切断装置５
を経て製品である鋳片３０に鋳造され、最後に鋳片積載
装置６の上に載置されものである。なお、モールド２な
いしはモールド２と引き抜き装置４との間に電磁かくは
ん装置（図示していない）を配置することにより、凝固
シェル形成中の鋳片内をかくはんすることもでき、これ
により、鋳片３０の内部性状を良好とすることが可能と
なる。

以上、本発明装置の全体の配置を略図により示したが、
次に、その主要設備の詳細を説明する。

１、真空チャンバ１ 真空チャンバ１内は、油回転ポンプ、メカニカル・ブス
ータ・ポンプ、油拡散エゼクタ・ポンプなどの排気系統
により、約１０−４ｔｏｒｒ程度の真空度に維持し、原
料の溶解中には、約１０−２〜１０−　’　Ｌｏｒｒの
真空度を維持するものとし、また、鋳造は約１０−２〜
１０−４ｔｏｒｒの真空度の中、あるいは、不活性ガス
（−最には、アルゴンガス）を封入し、加圧（大気圧以
上〉の下に行うものとする。

２、溶解炉 溶解炉としては、るつぼ型高周波炉、又は、るつぼ型低
周波炉などが採用される。

３、タンディツシュ タンディツシュについては、そのるつぼの中心軸を垂直
にしたもの、あるいは、水平面に対して、ある角度θ、
例えば、約５０°〜７０゛に選択したものに、高周波、
又は、低周波誘導過熱コイルを備えたらのく例えば、特
公昭５Ｂ−１２５３４５公報記載〉や、炉床に加熱コイ
ルを備えている溝型低周波誘導炉としたものなどが使用
される。水平あるいは傾斜してモールドをタンディツシ
ュに接続したものは、上記の３種類の炉に適用すること
ができるが、垂直としたものは、るつぼの中心軸を垂直
にしたるつぼ型誘導炉に適用されるだけである０、以下
には、これらの真空チャンバに対する溶解炉及びタンデ
ィツシュの配置によって相違している本発明の種々の実
施例を説明する。

１、単独溶解炉及び単独タンディツシュ型本発明の第一
実施例においては、第３図に示すように、真空チャンバ
１の内部には、溶解炉１０と、タンディツシュ１１とが
、それぞれ、単独に鋳片３０の引き抜き方向Ｙに直列に
配置されており、このタンディツシュ１１には、モール
ドＺが、その１端部において接続されている。なお、こ
れらの溶解炉１０と、タンディツシュ１１とは、第３図
には、直列配置されるものとして示されているが、これ
らは、必要の場合には、並列配置とすることもできる。

また、溶解炉１０としては、るつぼ型高周波炉、又は、
るつぼ型低周波炉が採用され、原料の装入は、炉内を′
いったん大気圧に戻すこと無く、また、真空チャンバ１
内の真空を破ること無く、連続操業が可能であるように
する。

また、一連続鋳造の場合には、必要な真空度において溶
解を実施し、溶解１回分を、モールド２が接続されてい
るタンディツシュ１１に注入し、不活性ガスの封入加圧
（大気圧以上）の下に鋳造を行うものとする。これに対
し、多連続鋳造の場合には、必要な真空度の下に、溶解
炉１０により溶解された溶湯の一部を、モールド２を接
続しであるタンディツシュ１１内に注入し、鋳造の継続
中に、原料を溶解炉１０の中の残湯の中に装入し、必要
真空度の維持の下に溶解し、タンディツシュ１１内に注
入するというサイクルを繰り退し、このようにして、連
続鋳造を実施するものであるが、最後の溶解装入原料に
ついては、不活性ガスの封入加圧（大気圧以上）の下に
行うものとする。

なお、この第３図に示された第一実施例においては、タ
ンディツシュ１１は、それに溶湯を注入する前に、その
るつぼを十分に予熱するために、予熱し−タが取り付け
られているものとする。

２、溶解炉タンディツシュ一体型 本発明の第二実施例として、第４図に示すように、溶解
炉と、タンディツシュとが一体の炉として構成されてい
る炉１５が、真空チャンバ１の内部に配置されるが、こ
の炉１５は、原料を溶解することと、その溶解された溶
湯をある＝定温度に保持することとの両方の機能を兼ね
備えた炉であり、この場合、この炉１５は、そのるつぼ
の中心軸を垂直にしたもの、あるいは、この中心軸の水
平に対する角度θを、約　５０°〜７０°に選択したも
のに高周波、又は、低周波誘導加熱コイルを備えたもの
（例えば、特開昭５８−１２５３４５号公報記載）に、
るつぼと、モールド２の湯道との間にゲートバルブ４ｏ
を取り付け、原料の溶解は、このゲートバルブ４ｏを閉
塞し、真空チャンバｌ内を所定の真空度に維持の下に行
われ、例えば、連続鋳造の開始前に、不活性ガスを封入
加圧し、その後、ゲートバルブ４０を開放し、るつぼと
、モールド２との間の通路を開き、るつぼ内において溶
解した溶湯をモールド２内に流し込み、不活性ガスの封
入加圧のまま鋳造を実施するものである。

３、それぞれチャンバを別にした単独 溶解炉及び単独タンディツシュ型 本発明の第三実施例として、第５図に示すように、溶解
炉１０と、タンディツシュ１１とが、２個の隣接して配
置されている第一及び第二の真空チャンバ１ｉ及び１２
の内部に、ぞれぞれ、配置されるが、これらの真空チャ
ンバ１１及び１２は、隣接する共通の壁に開閉自在に設
置されたドア５０によって相互に連通可能となっている
。なお、タンディツシュ１１に接続されているモールド
２が、第二の真空チャンバ１２の壁を貫通して外部に突
出している他、この真空チャンバ１２には、モールドカ
バー２０が設置されている。

次に、各実！＆例の操業方法について、やや詳細に説明
をする。

（１）第一実施例の場合（第３図参照）まず、Ｋｆ４を
真空チャンバ１内の溶解炉１０の中に装入し、モールド
カバー２０を閉じ、真空チャンバ１を密閉し、その内部
の排気を行い、溶解を開始し、所要の真空度まで排気を
続行し、所要の溶解スケジュールが完了したことを確認
した後、真空チャンバ１内に不活性ガスを大気圧以上に
加圧して封入する。その後、モールドカバー２０を開き
、モールド２内にダミーパーを挿入する。その後、溶解
炉１０から、あらかじめ予熱し−タにより十分に予熱さ
れたタンディツシュ１１のるつぼ内に溶湯を注入し、こ
の溶湯にダミーパーが絡み、凝固シェルが形成されたこ
とを確認した後、ダミーバーの引き抜きを開始し、所定
の引き抜きパターン及び速度に基づいた引き抜きを開始
する。一連続鋳造の場合には、溶解炉１０の溶湯の全量
をタンディツシュ１１内に注入し、不活性ガスの加圧封
入のまま、矢印Ｘの方向に連続鋳造引き抜きを行い、所
定の長さの鋳片３０を引き抜き、作業を終了する。また
、多連続鋳造の場合には、引き抜き開始後に、速やかに
不活性ガスを排出し、溶解炉１０の残湯中に原−料を装
入タンクを介して真空を破ること無く装入し、必要真空
度において溶解を行う、その後、タンディツシュ１１の
るつぼの中に溶湯を注入する。

この操作を繰り返すことにより、多連続鋳造を行い、最
終連続鋳造は不活性ガスの封入加圧の下において行う。

（２）第二実施例の場合（第４図参照）まず、原料をタ
ンディツシュ一体型溶解炉１５の中に装入し、モールド
カバー２０を閉じ、真空チャンバ１を密閉し、所定の真
空度が達成されるまで排気を行い、溶解を開始し、真空
チャンバ１の内部を必要真空度に維持の下に溶解を続行
し、所定の溶解スケジュールの終了を確認した後、真空
チャンバ１内に大気圧以上の不活性ガスを封入したこと
を確認し、モールドカバー２０を開き、モールド２内に
ダミーバーを挿入し、その後、溶解炉１０のるつぼの底
部に、るつぼと、モールド２との間に設置しであるゲー
トバルブ４０を開き、モールド２の内部に溶湯を流し込
み、ダミーパーに溶湯が絡み、凝固シェルの形成を確認
後、ダミーバーの引き抜きを開始し、所定の引き抜きパ
ターン及び引き抜き速度に基づき、矢印Ｙの方向に引き
抜きを開始する。この場合、溶解炉１０の溶湯全景を所
定の引き抜きパターン及び速度に基づいて引き抜きを行
い、不活性ガスの封入のまま一連続鋳造を終了する。ま
た、この場合の原料の追加は、脱ガス済みの端村などの
鋳片が、装入タンクを介して真空チャンバ１の内部の雰
囲気を破ること無しに装入されるようにする。

３、第三実施例の場合（第５図参照） まず、溶解原料を第一の真空チャンバ１１の内部の溶解
炉１０の中に装入し、ドア５０を閉じ、真空チャンバ１
．を密閉し、所定の真空度が達成されるまで溶解・排気
を行い、真空チャンバ１．の内部を必要真空度に維持の
下に溶解を続行し、所定の溶解スケジュールの終了を確
認した後、真空チャンバ１．内に大気圧以上の不活性ガ
スを封入する。この間に、第二の真空チャンバ１２のモ
ールドカバー２０を閉じ、真空チャンバ１２を密閉し、
排気を行い、所定の真空度にに’ｌ達したことを確認し
た後に、大気圧以上の不活性ガスを封入し、この不活性
ガ・スの封入を確認した後、モールドカバー２０を開き
、モールド２内にダミーバーを挿入する。その後、両方
の真空チャンバＩＩ及び１２の間のドア５０を開き、第
一の真空チャンバ１１内の溶解炉１０から、あらかじめ
予熱し−タにより十分に予熱された第二の真空チャンバ
１２内のタンディツシュ１１のるつぼ内に溶湯を注入し
、この溶湯がダミーバーに絡み、凝固シェルが形成され
たことを確認した後、ダミーバーの引き抜きを開始し、
所定の引き抜きパターン及び速度に基づいて引き抜きを
開始する。

一連続鋳造の場合には、溶解炉１０の溶湯の全量をタン
ディツシュ１１内に注入し、不活性ガスの加圧封入のま
ま矢印Ｙの方向に連続引き抜きを行い、所定の長さの鋳
片３０を引き抜き、作業を終了する。また、多連続鋳造
の場合には、溶解炉１０の溶湯をタンディツシュ１１内
に、それをいっばいに満たすように注入し、注入の完了
後、鋳片３０の引き抜きを開始し、引き抜きを続行する
。この間にドア５０を閉じ、溶解炉】０の中の残湯の中
に原料を装入タンクを介して不活性ガス雰囲気を破るこ
と無く装入し、排気を行い、必要真空度において溶解を
行う、この溶解スケジュールを確認後、第一の真空チャ
ンバ　　　　　−Ｉ＋の内部に大気圧以上の不活性ガス
を封入した後、ドア５０を開き、第一の真空チャンバｌ
ｌ内の溶解炉１０の溶湯を第二の真空チャンバ１２内の
タンディツシュ１１内に注入する。この溶解・注入の繰
り返しを行うことにより、多連続鋳造を行うことができ
る。

以上には、本発明装置の各種の実施例を、それらの構造
及び操業方法について説明したが、次に、第一実施例を
使用して行った実験例を説明する。

真空チャンバ１内の真空度を約１０−４ｔｏｒｒに維持
の下に溶解を実施し、直径４０鶴請の鋳片を、送り０．
１５ｓｅｃ　、止まり０．２５ｓｅｃ、戻り０．１ｍｍ
のパターンによって１行程１４ｍｍ、平均引き抜き速度
１，６８０輪鍮／ｎｉｎの条件により水平真空連続鋳造
を実施した結果、性状の良好な鋳片を得ることのできる
ことが確認された。

なお、以上説明した本発明の各実施例に共通していえる
ことは、そのモールド２は、その内部を冷却水を循環さ
せるものとし、また、るつぼの取り付けは、ノズルと接
続耐火物とを介して接続されるようにするものとする。

更に、モールド２の鋳片３０の出口は、真空チャンバ１
の壁を貫通して外部に導かれ、この場合、モールド２の
真空チャンバ１の貫通部は、適宜にシール材によりシー
ルされるものとし、これにより、真空チャンバ１の内部
の真空を維持するようにする。また、このモールド２の
出口部には、連続鋳造開始前の溶解中における真空チャ
ンバ１ないしは１８，１２の内部の真空度を所定値に維
持するために、それを包囲するように、真空チャンバ１
ないしは１□の外部において、モールドカバー２０が取
り付けられている。また、モールド２と引き抜き装置４
との間には、鋳片３０の冷却を一定の温度曲線に沿って
実施するために、二次冷却として、自然冷却、空気吹き
付は冷却、水冷、ミスト冷却などの中から最、適のもの
を選択して採用するものとする。なお、本発明装置の付
帯設備である引き抜き装置４（第１図参照）は、鋳片３
０を引き抜くためのものであり、鋳片３０を間欠的に引
き抜くことにより、安定した引き抜きを行うことができ
る。また、このような間欠的な引き抜き操作は、それを
構成する鋳片３０の送り、止まり、戻りの操作の繰り返
しのパターンを、鋳片３０の材質によって最適のものに
選択すると共に引き抜き速度を適当なものとすることに
より、良品質の鋳片３０を得ることができるよう−にな
る。この他、特に、小断面の鋳片３０については、引き
抜き装置４と、モールド２との間に、引き抜きを正確に
行うための前面ガイドロール３が配置されている。また
、切断装置５及び鋳片積載装置６は、特に、引き抜き鋳
片３０の長い物に対して考慮されるものである。

なお１、鋳片３０の横断面形状としては、丸、角、平、
異形などの任意のものを選択することができることは、
言うまでも無いところである。

また、本発明の第三実施例のものと第二実施例のものと
を比較しな場合、第二実施例においては、最終鋳造時以
外は、真空の下において原料の溶解が行なわれるので、
真空を保持するために、鋳造の場合に、タンディツシュ
１１には、大気圧を克服するための溶湯ヘッドが必要で
あるが、第三実施例においては、第二の真空チャンバ１
□の内圧を大気圧以上にすることができるので、大気圧
を克服するために溶湯ヘッドを必要としない、従って、
第三実施例のものは、操業が容易であるといる利点があ
り、特に、多連続鋳造用の設備として適当なものである
。

′　　　日　　　　の 本発明は、例えば、上記のような実施例による装置によ
って実施されるが、この本発明による真空連続鋳造装置
においては、溶解炉及びタンディツシュが真空チャンバ
内に配置されているので、原料は真空中において溶解さ
れると共に真空中、又は、不活性ガスの中において鋳造
が行われることとなり、従って、従来のように、大気中
あるいは真空中において溶解された後、大気中において
連続鋳造する際に、タンディツシュの上面をアルゴンガ
スによりシールしたものと比較した場合、鋳片の中に含
有される）Ｉ、Ｎ、０の含有量を極めて低く押さえるこ
とができる。従って、Ｔｉ、＾１などのような活性元素
を含有している合金をも容易に鋳片として連続鋳造をす
ることが可能となる。また、使用材料を厳選することに
より、介在物の極めて少ない内部性状の良好な鋳片を得
ることができる。

また、Ｃｅ、Ｎｄなどのレア・アースの添加や、脱硫に
必要なＣａ、Ｍｇの添加を有効にし、効果があるように
することもできるものである。

このように、本発明によると、優れた品質の鋳片が連続
鋳造により得られるので、従来、インゴット造塊が必要
であった鋳造工程は削減され、歩どまりは向上し、加工
費の節減に大きく寄与することができるものである。

また、本発明による設備を利用することにより、ＰＣパ
ーマロイ、ＰＥパーマロイ、バーメンダーなどについて
、優れた磁気特性のものを安価に製造することができる
他、Ｉ　ｎｃｏｎｅ１７１８、Ｕｄｉ＋＊ｅｔ５２０゜
Ｒｅｆｒａｃｔａｌｏｙ２６のような耐熱合金の極めて
鍛造性の良い、優れたクリープ特性を有するものを製造
することもできる。

なお、本発明の２実施例の内、第一実施例のものは、比
較的大ロットのもので、多連続鋳造を必要とするものに
対して適当なものであり、一方、第二実施例によるもの
は、小ロットで、一連続鋳造により処理できるものに適
しているものであり、この第二実施例による設備は、溶
解炉が一つであり、従って、炉の補修費用が少なく、ま
た、炉壁への原料の付着による損失が少ないなどの利点
が、第一実施例のものに比べて得られるものである。

これに対し、第三実施例のものは、前記のように、多連
続ｎ遺体の設備として、特に、適しているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による設備の全体の配置を示す略図、
第２図＾、Ｂ、Ｃは、それぞれ、設備の水平式、傾斜式
、垂直式としての各構成部材の配列を示す略図、第３図
は、本発明の第一実施例を示す略図、第４図は、同じく
第二実施例を一部を切断して示す略図、第５図は、同じ
く第三実施例を示す略図である。 １．１１．１２・・・真空チャンバ、２・・・モールド
、３・・・前面ガイドロール、４・・・引き抜き装置、
５・・・切断装置、６・・・鋳片積載装置、１０・・・
溶解炉、１１・・・タンディツシュ、１５・・・溶解炉
及びタンディツシュ一体型炉、２０・・・モールド・カ
バー、３０・・・鋳片、４０・・・ゲートバルブ、５０
・・・ドア。 １　　　　第３図 第４囮

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空チャンバ内に溶解炉及び溶湯をある一定温度に
   保持するためのタンデイッシュが配置され、タンデイッ
   シュにはモールドがその一端部において取り付けられる
   と共にその他端部は真空チャンバの外部に突出するよう
   にして成る真空連続鋳造装置。 ２、真空チャンバ内に、溶解炉及びタンデイッシュが別
   個に配置されている特許請求の範囲第１項記載の真空連
   続鋳造装置。 ３、真空チャンバ内に、溶解炉及びタンデイッシュが、
   一体となって配置されている特許請求の範囲第１項記載
   の真空連続鋳造装置。 ４、真空チャンバが第一及び第二の真空チャンバに分割
   されており、それらの間はドアを介して連通自在とし、
   第一の真空チャンバ内には溶解炉を、また、第二の真空
   チャンバ内にはタンデイッシュを、それぞれ配置するよ
   うにした特許請求の範囲第１項記載の真空連続鋳造装置
   。 ５、真空チャンバの外部において、モールドの真空チャ
   ンバの外部にある端部に連続して、前面ガイドロール、
   引き抜き装置、切断装置、鋳片積載装置などが順次配列
   されている特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載
   の真空連続鋳造装置。 ６、前面ガイドロール、引き抜き装置などの配置が、モ
   ールドの中心線に対して同一直線上にあつて、水平線上
   、傾斜線上、あるいは、垂直線上に配列されるようにし
   た特許請求の範囲第５項記載の真空連続鋳造装置。 ７、真空チャンバ内における溶解炉による溶解が、約１
   ０＾−＾２〜１０＾−＾４ｔｏｒｒの真空度の下におい
   て行われるようにする特許請求の範囲第１〜６項のいず
   れかに記載の真空連続鋳造装置。 ８、真空チャンバ内のモールドからの鋳片の引き抜きが
   、真空チャンバ内を１０＾−＾２〜１０＾−＾４ｔｏｒ
   ｒの真空度に減圧の下に、又は、大気圧以上の不活性ガ
   スの加圧封入の下において行われるようにする特許請求
   の範囲第１〜７項のいずれかに記載の真空連続鋳造装置
   。