(57)【要約】      （修正有）【課題】溶湯の汚染を招くことなく、金属の溶解出湯を繰り返して円滑に行なうことができる金属の溶解出湯装置及びこれを用いた金属の鋳造装置を提供する。【解決手段】レビテーション溶解炉１１と、該レビテーション溶解炉と同様に構成され且つ該レビテーション溶解炉の炉床部に接続された出湯ノズル２１とを備えており、該出湯ノズルは逆円錐部とこれに連なるノズル部２６とを有する全体として略漏斗形に形成されたノズル本体と該ノズル本体の外周回りに配置されたコイル２４とを備えていて、金属を該レビテーション溶解炉で浮揚溶解し、次にその溶湯を該出湯ノズルから出湯するようにした金属の溶解出湯装置において、ノズル本体の外周回りのコイルを該ノズル本体のノズル部の下端よりも下方へ突出して配置した金属の溶解出湯装置とした。【選択図】図２
2006153362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レビテーション溶解炉と、該レビテーション溶解炉と同様に構成され且つ該レビテーション溶解炉の炉床部に接続された出湯ノズルとを備えており、該出湯ノズルは逆円錐部とこれに連なるノズル部とを有する全体として略漏斗形に形成されたノズル本体と該ノズル本体の外周回りに配置されたコイルとを備えていて、金属を該レビテーション溶解炉で浮揚溶解し、次にその溶湯を該出湯ノズルから出湯するようにした金属の溶解出湯装置において、ノズル本体の外周回りに配置されたコイルが該ノズル本体のノズル部の下端よりも下方へ突出して配置されて成ることを特徴とする金属の溶解出湯装置。
【請求項２】
ノズル本体のノズル部の最小内径が炉床部に形成される凝固シェルの最小厚さの２倍以上となるよう形成された請求項１記載の金属の溶解出湯装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の金属の溶解出湯装置と、該溶解出湯装置に接続された鋳型とを備え、該溶解出湯装置の出湯ノズルから出湯した溶湯を該鋳型で凝固するようにした金属の鋳造装置であって、鋳型の上部が溶解出湯装置のレビテーション溶解炉と同様に構成されており、該上部で押し湯を形成するようにして成ることを特徴とする金属の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属の溶解出湯装置及びこれを用いた鋳造装置に関し、より詳しくはレビテーション溶解炉とその炉床部に接続された出湯ノズルとを備え、金属を該レビテーション溶解炉で浮揚溶解し、次にその溶湯を該出湯ノズルから出湯するようにした金属の溶解出湯装置及びかくして出湯した溶湯を更に鋳型で凝固するようにした金属の鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような金属の溶解出湯装置として、レビテーション溶解炉（コールドクルーシブル溶解炉ともいう）と、該レビテーション溶解炉と同様に構成され且つ該レビテーション溶解炉の炉床部に接続された出湯ノズルとを備えるものが知られている（例えば特許文献１及び２参照）。この従来装置では、レビテーション溶解炉は、相互に絶縁されて筒状に立設された複数の水冷銅製セグメントからなる炉本体と、該炉本体の外周回りに配置されたコイルとを備えており、また出湯ノズルは、かかるレビテーション溶解炉の炉本体と同様に構成されたノズル本体と、該ノズル本体の外周回りに配置されたコイルとを備えている。そしてノズル本体は逆円錐部とこれに連なるノズル部とを有する全体として略漏斗形に形成されている。
【０００３】
前記の従来装置では、先ず炉本体内へ装入した金属を、該炉本体の外周回りに配置されたコイルへ高周波電流を流して誘導加熱し、この際に発生するローレンツ斥力により浮揚溶解する。この段階では、金属の溶湯は炉本体内にて浮揚した状態となるが、該炉本体の炉床部やこれに接続されたノズル本体の逆円錐部上には凝固シェルが形成される。次にノズル本体の逆円錐部上に形成された凝固シェルを、該ノズル本体の外周回りに配置されたコイルへ高周波電流を流して誘導加熱することにより溶解し、炉本体内の溶湯を該ノズル本体から出湯するようになっている。
【０００４】
しかし、前記の従来装置には、溶湯の出湯末期に、特に終了時に、ノズル本体のノズル部で、特に該ノズル部の下部で、該溶湯の凝固物が生成してつらら状に垂れ下がり、該ノズル部を閉塞してしまうという問題がある。従来装置では、ノズル本体の外周回りにのみコイルが配置されているため、かかるコイルへ高周波電流を流すことにより形成される磁場は、該ノズル本体の中央部を形成する逆円錐部の下部やノズル部の上部において強いが、該ノズル本体の両端部を形成する逆円錐部の上部やノズル部の下部においては弱く、しかも該ノズル部では該ノズル本体を形成する複数の水冷銅製セグメントが相互に近接しているので、かかるノズル部の下部ではもともと溶湯が凝固し易い。溶湯の出湯初期や中期には、逐次高温の溶湯の補給が充分になされるため、ノズル部の下部においても出湯中の溶湯は凝固しないが、溶湯の出湯末期には、特に終了時には、高温の溶湯の補給が少ないか又は殆どないため、ノズル部の下部において出湯中の溶湯が凝固し、前記のように該ノズル部を閉塞してしまうのである。ノズル本体のノズル部が溶湯の凝固物によって閉塞すると、そのままでは次回の金属の溶解出湯を行なうことができない。ノズル本体のノズル部が溶湯の凝固物によって詰まるのを防止するため、ノズル部を含めてノズル本体の内表面に断熱層や発熱断熱層等を設け、溶湯の凝固物が生成し難くすることも考えられるが、このようにすると、かかる断熱層や発熱断熱層により溶湯が汚染されるのを避けられない。
【特許文献１】特開２０００−２７４９５１号公報
【特許文献２】特開２００１−４１６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、溶湯の汚染を招くことなく、金属の溶解出湯を繰り返して円滑に行なうことができる金属の溶解出湯装置を提供する処にあり、またかかる金属の溶解出湯装置を用いた金属の鋳造装置を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決する本発明は、レビテーション溶解炉と、該レビテーション溶解炉と同様に構成され且つ該レビテーション溶解炉の炉床部に接続された出湯ノズルとを備えており、該出湯ノズルは逆円錐部とこれに連なるノズル部とを有する全体として略漏斗形に形成されたノズル本体と該ノズル本体の外周回りに配置されたコイルとを備えていて、金属を該レビテーション溶解炉で浮揚溶解し、次にその溶湯を該出湯ノズルから出湯するようにした金属の溶解出湯装置において、ノズル本体の外周回りに配置されたコイルが該ノズル本体のノズル部の下端よりも下方へ突出して配置されて成ることを特徴とする金属の溶解出湯装置に係る。
【０００７】
また本発明は、前記した本発明に係る金属の溶解出湯装置と、該溶解出湯装置に接続された鋳型とを備え、該溶解出湯装置の出湯ノズルから出湯した溶湯を該鋳型で凝固するようにした金属の鋳造装置であって、鋳型の上部が溶解出湯装置のレビテーション溶解炉と同様に構成されており、該上部で押し湯を形成するようにして成ることを特徴とする金属の鋳造装置に係る。
【０００８】
先ず本発明に係る金属の溶解出湯装置について説明する。本発明に係る金属の溶解出湯装置も、レビテーション溶解炉と、該レビテーション溶解炉と同様に構成され且つ該レビテーション溶解炉の炉床部に接続された出湯ノズルとを備えている。レビテーション溶解炉は、相互に絶縁されて筒状に立設された複数の水冷銅製セグメントからなる炉本体と、該炉本体の外周回りに配置されたコイルとを備えており、また出湯ノズルは、かかるレビテーション溶解炉の炉本体と同様に構成されたノズル本体と、該ノズル本体の外周回りに配置されたコイルとを備えている。そしてノズル本体は逆円錐部とこれに連なるノズル部とを有する全体として略漏斗形に形成されている。
【０００９】
本発明に係る金属の溶解出湯装置では、ノズル本体の外周回りに配置されたコイルが該ノズル本体のノズル部の下端よりも下方へ突出して配置されている。ノズル本体の外周回りに配置されたコイルが、該ノズル本体の外周回りだけではなく、該ノズル本体のノズル部の下端よりも下方へ突出して配置されているのである。突出の程度は、ノズル部の下部におけるコイルの内径の２０％以上とするのが好ましく、２０〜５０％とするのがより好ましい。
【００１０】
本発明に係る金属の溶解出湯装置でも、従来装置と同様、先ず炉本体内へ装入した金属を、該炉本体の外周回りに配置されたコイルへ高周波電流を流して誘導加熱し、この際に発生するローレンツ斥力により浮揚溶解する。この段階では、金属の溶湯は炉本体内にて浮揚した状態となるが、該炉本体の炉床部やこれに接続されたノズル本体の逆円錐部上には凝固シェルが形成される。次にノズル本体の逆円錐部上に形成された凝固シェルを、該ノズル本体の外周回りに配置されたコイルへ高周波電流を流して誘導加熱することにより溶解し、炉本体内の溶湯を該ノズル本体から出湯するようになっている。
【００１１】
本発明に係る金属の溶解出湯装置では、ノズル本体の外周回りだけではなく、該ノズル本体のノズル部の下端よりも下方へ突出してコイルが配置されているため、かかるコイルへ高周波電流を流すことにより形成される磁場は、該ノズル本体を形成する逆円錐部の下部やノズル部の上部だけではなく該ノズル部の下部でも相応に強くなる。ノズル本体のノズル部では該ノズル本体を形成する複数の水冷銅製セグメントが相互に近接しており、しかもかかるノズル部の下部では、溶湯の出湯末期に、特に終了時に高温の溶湯の補給が少ないか又は殆どないため、出湯中の溶湯が凝固し易く、かかる凝固によりノズル部の下部は閉塞し易いが、本発明に係る金属の溶解出湯装置によると、かかるノズル部の下部においても出湯途中の溶湯を相応の高温に誘導加熱できるため、ノズル部の下部が、したがってノズル部が溶湯の凝固物によって閉塞するのを防止できる。
【００１２】
本発明に係る金属の溶解出湯装置において、ノズル本体のノズル部の下部における溶湯の凝固及びこれによる該ノズル部の閉塞をより確実に防止し、よってノズル本体からの溶湯の出湯を繰り返してより円滑に行なうようにするためには、該ノズル本体のノズル部の最小内径を相応に広く形成することが好ましい。かかるノズル部の最小内径は、炉本体の炉床部に形成される凝固シェルの最小厚さの２倍以上となるよう形成するのが好ましく、２〜５倍となるよう形成するのがより好ましい。
【００１３】
次に本発明に係る金属の鋳造装置について説明する。本発明に係る金属の鋳造装置は、以上説明した本発明に係る金属の溶解出湯装置と、該溶解出湯装置に接続された鋳型とを備え、該鋳型の上部が該溶解出湯装置のレビテーション溶解炉と同様に構成されていて、該溶解出湯装置の出湯ノズルから出湯した溶湯を該鋳型で凝固するときに該鋳型の上部で押し湯を形成するようになっている。鋳型の上部は、溶解出湯装置のレビテーション溶解炉と同様、相互に絶縁されて筒状に立設された複数の水冷銅製セグメントからなる鋳型枠と、該鋳型枠の外周回りに配置されたコイルとを備えているのである。かかる鋳型の上部は、溶解出湯装置に直接に接続することもできるが、鋳型内を例えばアルゴンガス雰囲気に維持できるような連結枠を介して溶解出湯装置に、例えば該溶解出湯装置を構成するレビテーション溶解炉の炉床部に接続することもできる。
【００１４】
溶解出湯装置の出湯ノズルから出湯した溶湯を鋳型で凝固するとき、単にそのまま凝固するだけであると、得られる鋳物は中央に大きな引け巣を有するものになってしまうが、鋳型の上部において、鋳型枠の外周回りに配置されたコイルへ高周波電流を流すことにより誘導加熱すると、ここに押し湯が形成され、該押し湯によって前記のような引け巣のない鋳物を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る金属の溶解出湯装置によると、溶湯の汚染を招くことなく、金属の溶解出湯を繰り返して円滑に行なうことができ、また本発明に係る金属の鋳造装置によると、更に引け巣のない所望通りの鋳物を得ることができる。
【実施例】
【００１６】
図１は本発明に係る金属の溶解出湯装置を例示する縦断面図である。図１に例示した金属の溶解出湯装置は、レビテーション溶解炉１１と、レビテーション溶解炉１１と同様に構成され且つレビテーション溶解炉１１の炉床部１２に接続された出湯ノズル２１とを備えている。レビテーション溶解炉１１は、相互に絶縁されて筒状に立設された複数の水冷銅製セグメント１３，１３・・からなる炉本体１４と、炉本体１４の外周回りに配置されたコイル１５とを備えている。また出湯ノズル２１は、相互に絶縁されて上向き放射状に立設された複数の水冷銅製セグメント２２，２２・・からなるノズル本体２３と、ノズル本体２３の外周回りに配置されたコイル２４とを備えている。
【００１７】
ノズル本体２３は上側の逆円錐部２５と、これに連なる下側のノズル部２６とからなる全体として略漏斗形に形成されており、炉本体１４の炉床部１２に逆円錐部２５が接続されている。コイル２４はノズル本体２３の外周回りすなわち逆円錐部２５及びノズル部２６の外周回りだけでなく、ノズル部２６の下端よりも下方へ突出して配置されている。図１に例示した金属の溶解出湯装置の場合、コイル２４の前記のような突出の程度すなわち突出幅Ｈは、ノズル部２６の下部におけるコイル２４の内径Ｄの３０％となっている。また図１に例示した金属の溶解出湯装置の場合、ノズル部２６の最小内径ｄは、炉床部１２に形成された凝固シェルＢの最小厚さｈの２倍となっている。
【００１８】
図１は、炉本体１４内へ装入した金属を、コイル１５へ高周波電流を流して誘導加熱し、この際に発生するローレンツ斥力により浮揚溶解している状態を示している。この段階では、炉本体１４内に溶湯Ａが浮揚した状態になっており、炉本体１４の下端部を含む炉床部１２及びノズル本体２３の逆円錐部２５上には凝固シェルＢが形成されている。溶湯Ａの出湯に際しては、凝固シェルＢのうちでノズル本体２３の逆円錐部２５上に形成されている部分を、コイル２４へ高周波電流を流して誘導加熱することにより溶解し、炉本体１４内とノズル部２６内とを連通させる。かくして、炉本体１４内の溶湯Ａをノズル本体２３のノズル部２６から出湯する。
【００１９】
前記したように、コイル２４はノズル本体２３の外周回りだけでなく、ノズル部２６の下端よりも下方へ突出して配置されており、かかるコイル２４へ高周波電流を流すことにより、ノズル部２６の下部においても相応に強い磁場を形成でき、したがってノズル部２６の下部においても出湯途中の溶湯を相応の高温に誘導加熱できるため、かかるノズル部２６の下部に溶湯が凝固してノズル部２６を閉塞するのを防止できる。
【００２０】
図２は本発明に係る金属鋳造装置を例示する縦断面図である。図２に例示した金属の鋳造装置は、図１について前記した本発明に係る金属の溶解出湯装置と、該溶解出湯装置に接続された鋳型３１とを備えている。鋳型３１は上部３２とこれに接続された下部３３とで形成されており、上部３２は連結枠３４を介して溶解出湯装置を構成するレビテーション溶解炉１１の炉床部１２に接続されている。鋳型３１の上部３２はレビテーション溶解炉１１と同様に構成されており、相互に絶縁されて筒状に立設された複数の水冷銅製セグメント３５，３５・・からなる鋳型枠３６と、鋳型枠３６の外周回りに配置されたコイル３７とを備えていて、下部３３はインゴットケースになっている。
【００２１】
前記したように、レビテーション溶解炉１１の炉本体１４内にて金属を浮揚溶解し、その溶湯Ａを出湯ノズル２１のノズル部２６から出湯すると、溶湯は鋳型３１内へと順次に自重で流下して凝固する。かかる凝固は鋳型３１の壁面部において速く、中央部において遅いため、そのまま放置すると、中央部に大きな引け巣を有する鋳物になってしまう。図２に例示した本発明に係る金属の鋳造装置では、前記のような出湯の末期から終了時にかけてコイル３７へ高周波電流を流すことにより、鋳型枠３６で囲まれる部分の溶湯及び一部はその凝固物を誘導加熱して浮揚溶解し、浮揚溶解した溶湯を押し湯として作用させる。図３及び図４は図２に例示した本発明に係る金属の鋳造装置の作用状態を示す縦断面図である。これらのうちで図３は前記したように出湯の末期から終了時にかけてコイル３７へ高周波電流を流している状態を示しており、また図４はその後にコイル３７へ高周波電流を流すのを止めた状態を示している。図３及び図４において、Ｃは凝固物を示しており、Ｄは浮揚溶解している溶湯を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る金属の溶解出湯装置を例示する縦断面図。
【図２】本発明に係る金属の鋳造装置を例示する縦断面図。
【図３】図２の鋳造装置の作用状態を示す縦断面図。
【図４】図２の鋳造装置の他の作用状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１１    レビテーション溶解炉
１２    炉床部
１３，２２，３５  水冷銅製セグメント
１４    炉本体
１５，２４，３７  コイル
２１    出湯ノズル
２３    ノズル本体
２５    逆円錐部
２６    ノズル部
３１    鋳型
３２    上部
３３    下部
３４    連結枠
３６    鋳型枠
Ａ，Ｄ  溶湯
Ｂ      凝固シェル
Ｃ      凝固物
【図１】
2006153362.tif 000003
【図２】
2006153362.tif 000004
【図３】
2006153362.tif 000005
【図４】
2006153362.tif 000006