(57)【要約】【課題】レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を下部に取付けられた鋳型内へ順次引き込んで凝固させることにより鋳造するようにした金属の溶解鋳造装置において、金属の溶湯を鋳型内へ順次引き込み、そして凝固させることによる鋳造を無理なく円滑に行なうことができる実用的な装置を提供する。【解決手段】レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を下部に取付けられた鋳型内へ順次引き込んで凝固させることにより鋳造するようにした金属の溶解鋳造装置において、鋳型の少なくとも上部を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で形状し、これらの水冷銅製セグメントの外周回りにコイルを配置して、レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を該鋳型内へ順次引き込んで凝固させる鋳造時に、該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、該溶湯を該鋳型の上部にてその内壁面から離すようにした。【選択図】          図１
2004314121.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の下部に取付けられた筒状の鋳型と、該鋳型に昇降可能に摺嵌された栓体とを備え、該レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を該鋳型内へ順次引き込んで凝固させることにより鋳造するようにした金属の溶解鋳造装置において、該鋳型の少なくとも上部が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で形状されており、これらの水冷銅製セグメントの外周回りにコイルが配置されていて、該レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を該鋳型内へ順次引き込んで凝固させる鋳造時に、該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、該溶湯を該鋳型の上部にてその内壁面から離すようにして成ることを特徴とする金属の溶解鋳造装置。
【請求項２】
鋳型の全部が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で形成されており、該鋳型の上部の外周回りにコイルが配置された請求項１記載の金属の溶解鋳造装置。
【請求項３】
栓体にその昇降方向へ副栓体が螺合されていて、該栓体に対し該副栓体を下降させることにより、双方の間に凹部が形成されるようにした請求項１又は２記載の金属の溶解鋳造装置。
【請求項４】
副栓体が水冷銅製のものである請求項３記載の金属の溶解鋳造装置。
【請求項５】
栓体が水冷銅製のものである請求項１〜４のいずれか一つの項記載の金属の溶解鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属の溶解鋳造装置に関し、更に詳しくはレビテーション溶解炉と、該レビテーション溶解炉の下部に取付けられた筒状の鋳型と、該鋳型に昇降可能に摺嵌された栓体とを備え、該レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を該鋳型内へ順次引き込んで凝固させることにより鋳造するようにした金属の溶解鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前記のような金属の溶解鋳造装置として、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の下部に取付けられた鋳型と、該鋳型に昇降可能に摺嵌された栓体とを備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この従来装置では、先ずレビテーション溶解炉を構成する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、該炉本体内へ装入した金属を浮揚溶解する。この段階では、栓体は上昇しており、レビテーション溶解炉の炉底の一部を形成していて、該レビテーション溶解炉の炉本体内には金属が浮揚した状態で溶解しているが、炉底には凝固シェルが形成されている。次に栓体を順次下降させ、レビテーション溶解炉の炉本体内の溶湯を鋳型内へ順次引き込んで冷却凝固させるというものである。
【０００３】
しかし、前記の従来装置では、栓体を下降させて鋳型内へ引き込んだ溶湯が該鋳型の内壁面で直ちに凝固し、これが炉底に残存する凝固シェルや該栓体の上面の凝固物と連なって一体化するため、かかる栓体を順次下降させ、溶湯を鋳型内へ順次引き込んで冷却凝固させることそれ自体が実際のところ誠に難しい。前記の従来装置では、鋳型の上端部の外周回りにコイルを配置し、該コイルへ高周波電流を流して誘導加熱することにより、レビテーション溶解炉の炉本体から該鋳型内へ引き込む溶湯が直ちには凝固しないようにすることも提案されているが、実際にこのようにしようとすると、該コイルへ大容量の高周波電流を流す必要があり、装置面において、また経済面において、実用装置としては著しく不都合である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９２３３２号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、レビテーション溶解炉と、該レビテーション溶解炉の下部に取付けられた鋳型と、該鋳型に昇降可能に摺嵌された栓体とを備え、該レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を該鋳型内へ順次引き込んで凝固させることにより鋳造するようにした金属の溶解鋳造装置において、金属の溶湯を鋳型内へ順次引き込み、そして凝固させることによる鋳造を無理なく円滑に行なうことができる実用的な装置を提供する処にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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の下部に取付けられた筒状の鋳型と、該鋳型に昇降可能に摺嵌された栓体とを備え、該レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を該鋳型内へ順次引き込んで凝固させることにより鋳造するようにした金属の溶解鋳造装置において、該鋳型の少なくとも上部が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で形状されており、これらの水冷銅製セグメントの外周回りにコイルが配置されていて、該レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を該鋳型内へ順次引き込んで凝固させる鋳造時に、該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、該溶湯を該鋳型の上部にてその内壁面から離すようにして成ることを特徴とする金属の溶解鋳造装置に係る。
【０００７】
本発明に係る金属の溶解鋳造装置も、レビテーション溶解炉と、該レビテーション溶解炉の下部に取付けられた鋳型と、該鋳型に昇降可能に摺嵌された栓体とを備えている。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、該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、該炉本体内へ装入した金属を浮揚溶解するようになっている。
【０００８】
本発明に係る金属の溶解鋳造装置では、鋳型の少なくとも上部が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で形成されており、これらの水冷銅製セグメントの外周回りにコイルが配置されていて、レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を該鋳型内へ順次引き込んで凝固させる鋳造時に、該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、該溶湯を該鋳型の上部の内壁面から離すようになっている。鋳型の少なくとも上部は、前記したレビテーション溶解炉と同様の構成になっているのである。
【０００９】
レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を鋳型内へ順次引き込んで凝固させる鋳造時に、該溶湯を該鋳型の上部でその内壁面から離すと、該レビテーション溶解炉の炉底に残存する凝固シェルと、栓体の上部において該鋳型内に形成される凝固物すなわち鋳造物とを切り離すことができるため、鋳造を無理なく円滑に行なうことができる。
【００１０】
本発明に係る金属の溶解鋳造装置において、鋳型はその全部を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で形成するのが好ましい。鋳型の全部を前記したレビテーション溶解炉と同様の構成にするのが好ましいのである。このようにすると、鋳型内へ順次引き込んだ溶湯の冷却による凝固を促すと共に、得られる鋳造物の該鋳型に起因する汚染を少なくすることができる。
【００１１】
また栓体にはその昇降方向へ副栓体を螺合し、該栓体に対し該副栓体を回して下降させることにより、双方の間に凹部が形成されるようにするのが好ましい。このようにすると、詳しくは後述するように、鋳造開始時において溶湯の凝固物を凹部へからめとることができるため、その後の鋳造中において栓体を下降させることによる鋳造物の引き抜きをより確実に行なうことができる。
【００１２】
更に栓体や副栓体は共に水冷銅製のものとするのが好ましい。このようにすると、とりわけ鋳造開始時において栓体や副栓体と接触することとなる溶湯の冷却による凝固を促すと共に、得られる鋳造物の該栓体や該副栓体に起因する汚染を少なくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る金属の溶解鋳造装置をその使用状態を含めて例示する縦断面図である。図示した金属の溶解鋳造装置は、レビテーション溶解炉１１と、レビテーション溶解炉１１の下部に取付けられた筒状の鋳型２１と、鋳型２１に昇降可能に摺嵌された栓体３１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１２，１２・・からなる炉本体１３と、炉本体１３の外周回りに配置されたコイル１４とを備えている。
【００１４】
鋳型２１は、炉本体１３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２２，２２・・で形成されている。各水冷銅製セグメント２２，２２・・は水平部２３，２３・・とこれに連なる垂直部２４，２４・・とからなっていて、結果として水平部２３，２３・・が炉本体１３の炉底の一部を形成しており、垂直部２４，２４・・が鋳造部を形成している。垂直部２４，２４・・で形成される鋳造部の上部の外周回りにはコイル２５が配置されている。栓体３１の中央部にはその昇降方向へ副栓体３２が螺合されており、栓体３１に対し副栓体３２を回して下降させることにより双方の間に凹部が形成されるようになっていて、これらは共に、図示を省略するが、水冷銅製のものからなっている。詳しくは後述するが、図１は図６と同じ使用状態を示している。
【００１５】
図２〜図７は図１について前述した本発明に係る金属の溶解鋳造装置を用いて金属を溶解鋳造する状態をその手順を追って略示する縦断面図である。これらのうちで図２は、金属の浮揚溶解中の状態を示している。図２では、コイル１４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、レビテーション溶解炉１１の炉本体１３内へ装入した金属を浮揚溶解している。この段階では、栓体３１及び副栓体３２は上昇位置にあり、これらの上面は同一平面を形成していて、鋳型２１の水平部２３，２３・・と栓体３１及び副栓体３２の上面とで炉底が形成されている。炉本体１３内には金属の溶湯Ａが浮揚した状態になっており、炉底には凝固シェルＢが形成されている。
【００１６】
図３は浮揚溶解した金属の溶湯の鋳造開始直前の状態を示している。図３では、栓体３１及び副栓体３２はやや下降位置にあり、副栓体３２は栓体３１よりも下降位置にあって、双方の間に凹部３３が形成されている。
【００１７】
図４は金属の溶湯の鋳造開始時の状態を示している。図４では、栓体３１及び副栓体３２による冷却を直接には受けなくなった炉底部の凝固シェルＢの一部が溶湯Ａの自熱により溶解し、そこから鋳型２１の垂直部２４，２４・・内へ溶湯Ａが自重流下し始めている。
【００１８】
図５は金属の溶湯の鋳造開始直後の状態を示している。図５では自重流下した溶湯Ａの一部が栓体３１と副栓体３２との間に形成されている前記した凹部３３に到り、ここで凝固して、その凝固物Ｃが凹部３３にからめとられている。凝固物Ｃの上部には溶湯Ａが連なっているが、この段階では、コイル２５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、溶湯Ａは鋳型２１の垂直部２４，２４・・の上部においてその内壁面から離されている。コイル２５よりも上方における垂直部２４，２４・・の上端部の内壁面には該内壁面で冷却された溶湯Ａの凝固物Ｄが形成されており、凝固物Ｄは炉底に残存する凝固シェルＢと連なって一体化しているが、前記のようにコイル２５の位置で溶湯Ａが垂直部２４，２４・・の内壁面から離されているので、凝固物Ｃはこれらの凝固シェルＢや凝固物Ｄと連なって一体化することはなく、切り離されている。
【００１９】
図６は金属の溶湯の鋳造中の状態を示している。図６では、栓体３１及び副栓体３２は順次下降した位置にあり、凝固物Ｃは順次成長していて、栓体３１及び副栓体３２により凝固物Ｃを順次下方へ引き抜いている。前記したように、図６は図１と同じ状態を示している。
【００２０】
図７は金属の溶湯の鋳造終了直前の状態を示している。図７では、栓体３１及び副栓体３２により凝固物Ｃを更に順次下方へ引き抜いている。この段階では、凝固物Ｃはほぼ所望の鋳造物の形となっており、その上部には残存する少量の溶湯Ａが連なっている。最終的には、残存する少量の溶湯Ａも凝固物Ｃとなし、鋳型２１から引き出して、栓体３１及び副栓体３２と分離する。
【００２１】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、レビテーション溶解炉で浮揚溶解した金属の溶湯を下部に取付けられた鋳型内へ順次引き込んで凝固させることにより鋳造するようにした金属の溶解鋳造装置において、金属の溶湯を鋳型内へ順次引き込み、そして凝固させることによる鋳造を無理なく円滑に行なうことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属の溶解鋳造装置をその使用状態を含めて例示する縦断面図。
【図２】図１と同じ本発明に係る金属の溶解鋳造装置を用いて金属を溶解鋳造するときの金属の浮揚溶解中の状態を示す縦断面図。
【図３】図１と同じ本発明に係る金属の溶解鋳造装置を用いて金属を溶解鋳造するときの浮揚溶解した金属の溶湯の鋳造開始直前の状態を示す縦断面図。
【図４】図１と同じ本発明に係る金属の溶解鋳造装置を用いて金属を溶解鋳造するときの金属の溶湯の鋳造開始時の状態を示す縦断面図。
【図５】図１と同じ本発明に係る金属の溶解鋳造装置を用いて金属を溶解鋳造するときの金属の溶湯の鋳造開始直後の状態を示す縦断面図。
【図６】図１と同じ本発明に係る金属の溶解鋳造装置を用いて金属を溶解鋳造するときの金属の溶湯の鋳造中の状態を示す縦断面図。
【図７】図１と同じ本発明に係る金属の溶解鋳造装置を用いて金属を溶解鋳造するときの金属の溶湯の鋳造終了直前の状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１１・・レビテーション溶解炉、１２，２２・・水冷銅製セグメント、１３・・炉本体、１４，２５・・コイル、２１・・鋳型、３１・・栓体、３２・・副栓体、Ａ・・溶湯、Ｂ・・凝固シェル、Ｃ，Ｄ・・凝固物
【図１】
2004314121.tif 000003
【図２】
2004314121.tif 000004
【図３】
2004314121.tif 000005
【図４】
2004314121.tif 000006
【図５】
2004314121.tif 000007
【図６】
2004314121.tif 000008
【図７】
2004314121.tif 000009