(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空下に金属類を溶解させる傾動可能なルツボと、前記ルツボが傾動することで出湯された溶解金属を鋳造する冷却用機器と、前記冷却用機器から鋳造物を分離する分離手段と、前記冷却用機器から分離された鋳造物を搬送体に積載する積載手段とを有する溶解鋳造室と、
第１の仕切扉を介して前記溶解鋳造室の一方の側面に接続されており、大気圧下に搬入される搬送体を真空下に前記溶解鋳造室へ送り込む搬送体装入室と、
第２の仕切扉を介して前記溶解鋳造室の他方の側面に接続された熱処理室であって、断熱材または熱反射板で囲まれた、有扉の出入口を有する加熱区画を内部に有し、前記溶解鋳造室から前記搬送体に積載され送り出されてくる鋳造物を前記搬送体と共に前記加熱区画で所定時間、所定温度に加熱する熱処理室と、
第３の仕切扉を介して前記熱処理室の下流端に接続されており、鋳造物を急冷して大気圧下へ送り出す冷却室と、
前記搬送体装入室、前記溶解鋳造室、前記熱処理室及び前記冷却室の内部に設置され、前記第１、第２及び第３の仕切扉を介して、前記各室に順次、前記搬送体を搬送する搬送手段と
を具備する真空鋳造熱処理装置。
【請求項２】
前記溶解鋳造室は、合金成分を前記ルツボの溶湯中へ時間的な分割添加または後添加し得る機器、および前記ルツボを密閉し得る機構を有する請求項１に記載の真空鋳造熱処理装置。
【請求項３】
前記冷却用機器が冷却鋳型または冷却回転ロールである請求項１に記載の真空鋳造熱処理装置。
【請求項４】
前記加熱区画内で鋳造物を積載した前記搬送体が相互に前後を接して列を形成するように、前記熱処理室における前記搬送手段の起動、停止が制御される請求項１に記載の真空鋳造熱処理装置。
【請求項５】
前記熱処理室がその上流端部において複数の分岐熱処理室に分岐されており、分岐箇所において鋳造物が分配され熱処理される請求項１に記載の真空鋳造熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空鋳造熱処理装置に関するものであり、更に詳しくは、真空下に金属類の溶解と鋳造を行い、得られる鋳造物を連続的に熱処理することのできる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属や合金を含む金属類を溶解し凝固させて得られる鋳造物は合金の特定成分が偏析し、最初に凝固した部分と後から凝固した部分とで成分が異なるので、鋳造物を熱処理して均質化が行われる。しかし、固相内における拡散速度は小さいので、均質化のためには高温度で長時間の熱処理を必要とする。
例えば、サマリウム・コバルト合金や鉄・ネオジウム・硼素合金に代表される希土類金属を含有する合金は、高性能な磁石として、また二次電池用負極（水素吸蔵合金）の材料として注目を浴びているが、高性能の合金を得るには希土類金属が微細に分散した均質な結晶組織を必要とすることから、合金材料を溶解し鋳造した後、鋳造物の均質化のために鋳造物を効果的に熱処理する必要がある。
【０００３】
（従来例）
図８は、本願出願人の出願による特開平５−２３７６３５号公報に開示されている真空鋳造装置１４０と、別途に設けられる真空熱処理装置１６０の縦断面図である。真空鋳造装置１４０の真空室１４１内においては、誘導加熱式の溶解炉体１４４が支柱１４２に軸支されており、油圧シリンダ１４３によって傾動される。この溶解炉１４４を加熱するための誘導加熱コイル１４６は高周波ケーブル１４５によって給電される。そして、形成される溶湯は傾動させた溶解炉１４４から樋１４７を経由して下方の回転する水冷円板１５３に固定された円板状の鋳型１５５へ注湯して冷却、固化させるようになっている。すなわち、水冷円板１５３は真空室１４１の底壁に設けた真空シール１５２を介して下方の外部へ延びる上下方向の回転軸１５１によって回転されると共に冷却水が給排される。そして水冷円板１５３に鋳型１５５が重ねられてボルトで固定されており、鋳型１５５の周縁部に環状の鋳型枠１５７が取外し可能に取り付けられている。
【０００４】
そして、水素吸蔵合金は上記の真空鋳造装置１４０によって鋳造されることが多い。すなわち、原料金属を溶解炉１４４へ投入し、真空下に誘導加熱することによって原料金属を溶解させる。溶湯が形成されると油圧シリンダ１４３によって溶解炉体１４４を傾動させ、回転されている水冷の鋳型１５５上へ出湯される。溶湯は鋳型１５５の回転によってその全面に展開されて冷却されて凝固される。水冷の鋳型１５５内で凝固した鋳造物は鋳型１５５に溶着することなく、鋳型枠１５７と共に容易に取り外される。このように真空鋳造装置１４０は鋳型１５５の分解やクリーニングを特に必要とせず、鋳造物のハンドリングも容易であるという特性を持っている。
【０００５】
しかし上述したように、単に鋳造しただけの水素吸蔵合金は合金の特定成分が偏析しているので、例えば約１５００℃の融点を有する鋳造物に対して約１０００℃の温度で８〜１２時間の熱処理を施し合金の特定成分を拡散させる均質化が行われる。そのために、真空鋳造装置１４０内において鋳造物を大気に接触させても酸化されない温度、例えば１００℃以下まで十分に冷却した後に、大気開放した真空鋳造装置１４０から鋳造物を取り出し、これを適宜粉砕して複数の熱処理用容器１５９に配分し、これらを三室構成の真空熱処理炉１６０内へ装入して真空下に所定温度で所定時間の加熱が行われる。すなわち、真空熱処理炉１６０においては、準備室１６１で真空排気し、加熱室１６２においてヒータ１６３で加熱して熱処理し、冷却室１６４でファン１６５によってアルゴンガスの冷風を循環させて鋳造物を強制的に冷却される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の真空鋳造装置１４０および真空熱処理装置１６０を使用して金属中の不純物や合金中の特定成分を拡散させて均質化する方法は次に示すような問題点がある。
ａ．真空鋳造装置１４０で一旦１００℃程度の温度に冷却して大気中へ取り出した後に真空熱処理装置１６０内で真空排気し、再び１０００℃に加熱しており、エネルギー的なロスが大きい。例えば溶湯を９００℃まで冷却して鋳造物とし、続いて大気に接触させずに加熱して熱処理することができれば、その温度差８００℃に相当する加熱用電気エネルギーを節減し得ることになる。すなわち、水素吸蔵合金の生産量を１０００トン／年＝１０6 ｋｇ／年とし、その比熱を０．１２ｋｃａｌ／ｋｇ・℃とすれば、節減し得る熱量は次の如くになる。
１０6 ｋｇ／年×０．１２ｋｃａｌ／ｋｇ・℃×（９００−１００）℃
＝  ９６×１０6 ｋｃａｌ／年
ｂ．真空鋳造装置１４０内において、鋳造物を１００℃程度の温度に冷却するために時間を要しており、この冷却時間は生産性を大きく低下させている。因みに、１バッチ当りの鋳造量が６００ｋｇの真空鋳造装置１４０における大略の時間配分は表１のようになっている。
【表１】
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この冷却がなければ溶解・鋳造の１サイクル当り２．５ｈｒの短縮が可能になる。
ｃ．真空鋳造装置１４０の鋳型１５５からの鋳造物の取り出し、粉砕、熱処理容器１５９への投入、真空熱処理装置１６０への装入は現状では全て人手で行われており、自動化の必要に迫られている。
ｄ．蒸気圧が高い合金成分はルツボ内の溶湯から蒸発し易く、合金の組成比が設定値と異なり易いという問題もある。
【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、真空下に金属類の溶解と鋳造を行い、得られる鋳造物を連続して熱処理することによって、均質な鋳造物を製造することができ、大きいエネルギーロスを伴わず、生産性を格段に向上させることのできる真空鋳造熱処理装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態に係る真空鋳造熱処理装置は、
真空下に金属類を溶解させる傾動可能なルツボと、前記ルツボが傾動することで出湯された溶解金属を鋳造する冷却用機器と、前記冷却用機器から鋳造物を分離する分離手段と、前記冷却用機器から分離された鋳造物を搬送体に積載する積載手段とを有する溶解鋳造室と、
第１の仕切扉を介して前記溶解鋳造室の一方の側面に接続されており、大気圧下に搬入される搬送体を真空下に前記溶解鋳造室へ送り込む搬送体装入室と、
第２の仕切扉を介して前記溶解鋳造室の他方の側面に接続された熱処理室であって、断熱材または熱反射板で囲まれた、有扉の出入口を有する加熱区画を内部に有し、前記溶解鋳造室から前記搬送体に積載され送り出されてくる鋳造物を前記搬送体と共に前記加熱区画で所定時間、所定温度に加熱する熱処理室と、
第３の仕切扉を介して前記熱処理室の下流端に接続されており、鋳造物を急冷して大気圧下へ送り出す冷却室と、
前記搬送体装入室、前記溶解鋳造室、前記熱処理室及び前記冷却室の内部に設置され、前記第１、第２及び第３の仕切扉を介して、前記各室に順次、前記搬送体を搬送する搬送手段とを具備する。
このような真空鋳造熱処理装置は、鋳造後に鋳造物を大気に接触させることなく熱処理することが可能であり、従来のように鋳造物が１００℃以下の温度に温度低下するのを待ってから再び加熱して熱処理する方法と比較して、冷却に要する時間および鋳造物を一旦冷却し再び加熱するエネルギーの無駄を排除することができ、鋳造物の製造コストを削減すると共に、生産性を大幅に向上させる。
【０００９】
上記真空鋳造熱処理装置は、溶解鋳造室において金属類がルツボ内で誘導加熱されて溶解され、冷却用機器へ出湯されて鋳造物が形成され、冷却用機器から鋳造物が分離されて搬送体に積載されてもよい。このような真空鋳造熱処理装置は、溶湯がルツボ内で対流することにより金属類が均一に溶解され、溶湯を冷却用機器で冷却して得られる鋳造物を搬送体に積載して熱処理室へ送り出すことを可能ならしめる。上記真空鋳造熱処理装置は、溶解鋳造室に蒸気圧の大きい合金成分をルツボの溶湯中へ時間的な分割添加または後添加し得る機器、およびルツボを密閉し得る機構が設けられてもよい。このような真空鋳造熱処理装置は、合金を鋳造する場合に、蒸気圧の大きい合金成分が蒸発して生ずる溶湯の合金組成の変動を補正することができる。請求項１に従属する請求項４の真空鋳造熱処理装置は、冷却用機器として冷却鋳型または冷却回転ロールを備えた装置である。このような真空鋳造熱処理装置は、冷却鋳型によって比較的徐冷されたブロック状の鋳造物を形成させ、冷却回転ロールによって比較的急冷された薄片状の鋳造物を形成させる。
【００１０】
上記真空鋳造熱処理装置は、熱処理室の内部に断熱材または熱反射板で囲われ有扉の出入口を備えた加熱区画が設けられており、鋳造物が搬送体と共に加熱区画内で熱処理されることができる。このような真空鋳造熱処理装置は、温度分布が均一な雰囲気下において鋳造物を熱処理することができ、かつ熱処理時におけるエネルギーロスを抑制する。上記真空鋳造熱処理装置は、加熱区画内で鋳造物を積載した搬送体が相互に前後を接して列を形成するように、熱処理室における搬送体の搬送手段の起動、停止が制御されてもよい。このような真空鋳造熱処理装置は加熱区画の全長を短くすることができる。上記真空鋳造熱処理装置は、熱処理室がその上流端部において複数の分岐熱処理室に分岐されており、分岐箇所において鋳造物が分配され熱処理されてもよい。このような真空鋳造熱処理装置は熱処理室の全長を短くすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の真空鋳造熱処理装置は、上述したように、真空下に金属類を溶解して鋳造し、得られる鋳造物を搬送体に積載する溶解鋳造室と、仕切扉を介して溶解鋳造室の一方の側面に接続されており、大気圧下から搬入される搬送体を真空下に溶解鋳造室へ送り込む搬送体装入室と、仕切扉を介して溶解鋳造室の他方の側面に接続され、溶解鋳造室から搬送体に積載して送り出されてくる鋳造物を搬送しつつ所定時間、所定温度に加熱する熱処理室と、仕切扉を介して熱処理室の下流端に接続されており、鋳造物を急冷して大気圧下へ送り出す冷却室とから構成されている。すなわち、図１は本発明の真空鋳造熱処理装置１を概念的に示す平面図であり、左から順に搬送体装入室１１、溶解鋳造室２１、熱処理室４１、冷却室５１が接続されており、それぞれの間には仕切扉８ａ、８ｂ、８ｃが設けられ、搬送体装入室１１には搬送体搬入扉９ａ、冷却室５１には鋳造物取出扉９ｂが設けられている、そして図示せずとも各室は真空排気および不活性ガスの導入が可能とされている。
【００１２】
搬送体装入室１１は、大気圧下にある搬送体７を通常は真空に維持される溶解鋳造室２１へ送り込むためにあり、そのことが可能である限りにおいて、搬送体装入室１１の構造や、搬送体送り込みの手段は特に限定されない。
【００１３】
溶解鋳造室２１において原料金属類を溶解させる加熱は、誘導加熱、抵抗加熱、アーク加熱、電子ビーム加熱、レーザビーム加熱の何れによってもよいが、中でも図１に示した溶解炉体２２内のルツボを誘導加熱する方法は形成される金属類の溶湯がルツボ内で対流し均一に溶解され易いと言う点で好ましい加熱方法である。また合金の溶解に際して、蒸気圧の大きい合金成分は蒸発し易く、溶湯の組成比が変動し易いが、蒸気圧の大きい合金成分を時間的にずらせて添加する分割添加または後添加を行い得る機器や、当該成分の添加後にルツボを密閉し得る機構を設けることが望ましい。
【００１４】
また、溶湯を凝固させて鋳造物を得るには、溶湯の凝固速度を大にするために、冷却鋳型（例えば水冷鋳型）へ出湯して、図１に示すブロック状の鋳造物Ｗを得る方法や、回転する冷却ロール（例えば水冷ロール）の表面へ溶湯を展開させて厚さ１ｍｍ以下の薄片状の鋳造物を得る方法がある。水冷鋳型による場合は比較的徐冷されて比較的粗大な結晶粒が生成し、水冷回転ロールによる場合には比較的急冷されて比較的微小な結晶粒が生成し、冷却手段によって特性の異なる鋳造物が得られる。勿論、上記以外の方法で冷却してもよく、溶湯の冷却方法は限定されない。そして、一定の時間間隔で形成される鋳造物Ｗに同期して隣接する搬送体装入室１１から間欠的に送り込まれてくる搬送体７上へ鋳造物Ｗが積載され、隣接する熱処理室４１へ移行される。この時の鋳造物Ｗの積載および移行はどのような手段で行われてもよい。
【００１５】
熱処理を均一な温度分布の雰囲気内で行い、加熱エネルギーを効果的に使用するためには、熱処理室４１の内部に周囲を断熱材または熱反射板で囲われ有扉の出入口を備えた加熱区画を設け、その加熱区画内で熱処理することが望ましい。また、鋳造物Ｗを積載した搬送体７の熱処理室４１内における搬送は回転ローラによってもよく、またチェインベルトによってもよく、それら以外の如何なる手段によってもよい。なかでも、回転ローラによる搬送は機構的にシンプルであり好ましいが、熱処理が１０００℃程度の高温の雰囲気で行われるので、耐熱性、機械的強度に優れたカーボン／カーボン複合材からなる回転ローラによることが望ましい。
【００１６】
熱処理に長時間を要するので、熱処理室４１の長さは必然的に大とせざるを得ないが、搬送体７の前後が相互に接触するように列を形成させて搬送することにより、熱処理室４１の全長を短くすることができる。また、図１と同様な平面図である図２に概念的に示すように、熱処理室４１をその上流端部で分岐させて複数の分岐熱処理室４１’と冷却室５１’を設け、分岐箇所で鋳造物Ｗを各分岐熱処理室４１’へ均等に分配するようにしても熱処理室４１の全長を短くすることができる。なお、図２における図１と共通の構成要素には同一の符号、または（’）付きの同一の符号を付して、それぞれの説明は省略する。なお、分岐熱処理室４１’に上記の加熱区画を設けてもよいことは言うまでもない。また、図２においては平行に配置した３列の分岐熱処理室４１’と冷却室５１’を示したが、３列に限られず、また平行でなくてもよい。
【００１７】
熱処理の完了した温度１０００℃程度の鋳造物Ｗは、そのまま放冷すると温度低下に長時間を要するということのほか、その温度低下の間に合金の特定成分が偏在するようになり不均質化するという問題があるので、鋳造物Ｗは熱処理室４１から冷却室５１へ移行させて急冷される。急冷の方法としては、熱交換器で低温化させた不活性ガスを鋳造物に吹き付けてもよく、また液体窒素を散布したり、液体窒素に浸漬するような方法もある。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の真空鋳造熱処理装置を実施例によって、図面を参照し、具体的に説明する。
【００１９】
（実施例）
図３は図１に示した真空鋳造熱処理装置１の具体的な実施例である、合金（例えば水素吸蔵合金）の真空鋳造熱処理装置１０の縦断面図である。すなわち、真空鋳造熱処理装置１０は左側から順に、鋳造物Ｗを搬送するための搬送体としてのパレット７を大気圧下に搬入し、隣接する溶解鋳造室２１へ真空下に送り込むためのパレット装入室１１、原料金属を溶解し鋳造して得られる鋳造物Ｗをパレット７へ積載する溶解鋳造室２１、溶解鋳造室２１からパレット７に積載されて送り出されてくる鋳造物Ｗを所定時間、所定温度に加熱して熱処理する熱処理室４１、および熱処理後の鋳造物Ｗを急冷するための冷却室５１から構成されている。また、図示せずとも、各室には真空排気系および不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスの導入配管が接続されている。
【００２０】
パレット装入室１１には大気圧下にあるパレット７を搬入するためのパレット搬入扉９ａが設けられ、溶解鋳造室２１とは仕切扉８ａを介して接続されている。そして、パレット７を真空下に溶解鋳造室２１へ送り込むために起動、停止が制御され、同期して回転する複数の回転ローラ１８が配置されている。なお、後述するように、パレット７は間欠的に送り込まれる。
【００２１】
図３の部分拡大図である図４、および図４における［５］−［５］線方向の断面図である図５も参照して、溶解鋳造室２１は直方体部分に円筒体部分を直径のほぼ１／２程度埋めて一体化させた形状とされている。円筒体部分には原料金属類を誘導加熱して溶解させるルツボを備えた溶解炉体２２が傾動可能に設けられており、図示を簡略化した誘導加熱用高周波ケーブル２９が溶解炉体２２から溶解鋳造室２１の裏面側の外部へ引き出されている。また、同じ裏面側には真空排気系３０が接続されている。そして、溶解炉鋳造室２１には溶解炉体２２の上方に位置して合金の原料金属を溶解炉体２２内のルツボへ供給するための原料供給器２４が設けられている。また、図４に示すように、蒸気圧の大きい合金成分を時間的にずらせてルツボへ分割添加するか、または後添加することのできる添加供給器２５がそのシュート２５ｓと共に設けられており、更には蒸気圧の大きい合金成分を添加した後にルツボの開口部を閉じ得る蓋２３がその開閉機構２３ｍと共に設けられている。溶解鋳造室２１の本体には、上記のほかに、ルツボ温度測定機構２６、試料採取機構２７、ルツボ除滓機構２８等が取り付けられているが、これらの説明は省略する。そして、溶解鋳造室２１においては、真空下に一定のサイクルで金属類の溶解と鋳造とが繰り返される。
【００２２】
溶解炉体２２の前面側には溶解炉体２２が傾動されて溶湯が注ぎ込まれるタンディッシュ３１、タンディッシュ３１からの溶湯を受けて冷却する水冷板３２が設けられており、水冷板３２上に移動可能にセットされる環状の鋳型枠３３によって水冷鋳型が形成され、溶湯は水冷鋳型において冷却され凝固されて厚肉円板状の鋳造物Ｗとなる。そして図４に示すように、水冷板３２の下流部には鋳型枠３３は落下しないが鋳造物Ｗは落下し得る径の開口３４が設けられており、図示しない部材によって押され、一点鎖線で示すように、鋳型枠３３と共に鋳造物Ｗが開口３４上へ移動されると、上方から突き部材３５が下降され押圧されることにより、鋳造物Ｗは鋳型枠３３と分離されて開口３４から抜き落とされるようになっている。なお、水冷板３２上に残る鋳型枠３３は再使用される。
【００２３】
水冷板３２の下方には、一定の時間間隔で落下してくる鋳造物Ｗを受け取り積載するパレット７を搬送するための、パレット装入室１１における回転ローラ１８と同様な、複数の回転ローラ３８ａ、３８ｂが設けられている。回転ローラ３８ａは図示を省略した静止部材に取り付けられており、回転ローラ３８ｂは図４において上下方向と水平方向とに移動可能な移動台３６に取り付けられている。すなわち、移動台３６は図４に示す位置から上昇されて、落下してくる鋳造物Ｗを回転ローラ３８ｂ上のパレット７に受け取ると元の位置まで下降される。そして図３へ戻り、仕切扉８ｂが開けられると、移動台３６は右方へ移動されてパレット７を熱処理室４１の回転ローラ４８上へ移行させる。
【００２４】
溶解鋳造室２１に仕切扉８ｂを介して接続されている熱処理室４１内には、その上流端部から下流端部にかけて起動、停止の抑制された複数の回転ローラ４８が一定のピッチで配置されており、パレット７を下流側へ間欠的に搬送する。熱処理は約１０００℃の温度で行われるので、回転ローラ４８は耐熱性で機械的強度の大きいカーボン／カーボン複合材による回転ローラ４８が使用されている。また、熱処理室４１内には、熱反射板４２で囲われた加熱区画４３が設けられている。加熱区画４３の上流端と下流端にはパレット７の搬送に応じて開閉される入口シャッター４４ａと出口シャッター４４ｂが設けられており、加熱区画４３の内壁に沿ってパイプ状の抵抗加熱ヒータ４５が配設されている。
【００２５】
熱処理室４１に仕切扉８ｃを介して接続されている冷却室５１内にもパレット装入室１１のものと同様な回転ローラ５８が設けられており、冷却室５１内にはモータ５２で駆動される天井ファン５３、および熱交換器５４が設置されている。そして真空下にある冷却室５１へＡｒガスが所定の圧力に導入され、天井ファン５３によって循環され、その流路の途中の熱交換器５４によって低温化されてパレット７上の鋳造物Ｗに吹き付けられるようになっている。
【００２６】
本実施例による真空鋳造熱処理装置１０は以上のように構成されるが、次にその作用を説明する。
【００２７】
図３を参照して、左側のパレット装入室１１のパレット搬入扉９ａを開けて、外部にあるパレット７が回転ローラ１８上へ搬入され、同搬入扉９ａを閉じた後、パレット装入室１１は真空排気される。そして、溶解鋳造室２１における鋳造物Ｗの形成にタイミングを合わせて仕切扉８ａが開けられ、起動される回転ローラ１８によってパレット７は溶解鋳造室２１の起動されている回転ローラ３８ａ上へ送り込まれる。パレット７が完全に溶解鋳造室２１内へ装入されると仕切扉８ａは閉じられ、回転ローラ１８は停止される。そして、パレット７が溶解鋳造室２１内において回転ローラ３８ａから回転ローラ３８ｂの下流端部まで搬送されると、回転ローラ３８ａ、３８ｂは回転を停止され、パレット７は水冷板３２の開口３４の下方で停止される。次いで移動台３６が上昇され、パレット７が開口３４の直下に達すると上昇を停止され、開口３４から落下する鋳造物Ｗを受け取る待機状態とされる。
【００２８】
他方、溶解鋳造室２１の溶解炉体２２においては、上方の原料供給器２４からルツボ内へ供給された原料金属がほぼ１５００℃の温度に誘導加熱されて溶解と脱ガスが行われ、得られる溶湯に添加供給器２５から蒸気圧の大きい合金成分がシュート２５ｓを経由してルツボ内へ供給されて合金の組成比が調整された後、開閉機構２３ｍによって蓋２３が閉じられる。そして均一な溶湯が得られると蓋２３を開け、図５に一点鎖線で示すように、溶解炉体２２が傾動されてタンディッシュ３１へ出湯され、タンディッシュ３１から水冷板３２上にセットされた環状の鋳型枠３３内へ注ぎ込まれ、冷却され凝固して厚肉円板状の鋳造物Ｗが形成される。溶解炉体２２における１回当りの溶解量が１００〜１５０ｋｇである場合、溶解から鋳造までの所要時間の一例は凡そ４０〜４５分間である。すなわち、従来例と比較して、１回当りの鋳造重量を小さくし、溶解・鋳造のサイクルを短くして同等の生産性が得られる。
【００２９】
次いで、鋳造物Ｗは水冷板３２から分離される。水冷板３２からの鋳造物Ｗの分離は図６にそのステップを示すが、図６のＡは水冷板３２上にセットされた鋳型枠３３内に溶湯が注がれて冷却、凝固された状態を示し、図６のＢは鋳型枠３３が図示されない部材によって後押しされることにより、鋳造物Ｗが鋳型枠３３と共に下流側へ移動され開口３４上へ至って停止された状態を示す。この時、鋳造物Ｗは水冷板３２に溶着せず表面を汚すことなく剥離される。図６のＣは鋳造物Ｗに対して上方から突き部材３５が下降される状態、図６のＤは突き部材３５によって押圧されて鋳造物Ｗが鋳型枠３３と分離されて開口３４から抜き落とされている状態を示す。
【００３０】
そして図３を参照して、開口３４から落下する鋳造物Ｗは待機している回転ローラ３８ｂ上のパレット７に受け止められ積載されると、移動台３６は元の高さまで下降される。続いて仕切扉８ｂが開けられて溶解鋳造室２１は減圧アルゴン雰囲気にある熱処理室４１と連通され、回転ローラ３８ｂが起動されると共に、移動台３６が下流側へ移動され、その先端部を熱処理室４１の上流端部へ挿入することにより、鋳造物Ｗを積載したパレット７は回転ローラ３８ｂ上から熱処理室４１の起動されている回転ローラ４８上へ送り出される。他方、回転ローラ３８ｂからパレット７が離れると移動台３６は元の位置へ引き戻され、仕切扉８ｂは閉じられる。
【００３１】
仕切扉８ｂが閉じられると、熱処理室４１において、加熱区画４３の入口シャッター４４ａが開けられ、鋳造物Ｗを積載したパレット７は回転ローラ４８によって温度１０００℃程度に維持されている加熱区画４３内へ送り込まれて、入口シャッター４４ａは閉じられる。パレット７は加熱区画４３を搬送され、出口シャッター４４ｂの閉じられている加熱区画の下流端、または下流で停止されている先行パレット７の後端に接して停止される。続くパレット７も同様にして停止されることにより、加熱区画４３内にはパレット７の列（例えばパレット７が１０枚の列）が形成される。そして、列の最先端、すなわち、最も下流側にあるパレット７の鋳造物Ｗが所定の熱処理時間を経過すると、出口シャッター４４ｂが開けられて当該パレット７は加熱区画４３から熱処理室４１の下流端部へ送り出され、出口シャッター４４ｂは閉じられる。この間、加熱区画４３内に残る鋳造物Ｗを積載したパレット７の列は１パレット分だけ下流側へ搬送される。
【００３２】
続いて仕切扉８ｃが開けられ、鋳造物Ｗはパレット７と共に熱処理室４１の下流端部から所定の真空度にある冷却室５１の起動されている回転ローラ５８上へ移行され、冷却位置で停止される。移行が完了すると仕切扉８ｃが閉じられ、冷却室５１へは図示しない導入配管によってＡｒガスが所定の圧力まで導入される。そして、モータ５２で駆動される天井ファン５３によって冷却室５１内を循環され、その流路の途中で熱交換器５４を通過することにおって温度低下されて、鋳造物Ｗに吹き付けられることにより、鋳造物Ｗは強制的に冷却される。そして所定の温度（例えば１００℃以下）まで温度低下すると、冷却室５１へ大気が導入されて鋳造物取出扉９ｂが開けられ、回転ローラ５８が起動されて鋳造物Ｗはパレット７と共に外部へ取り出される。その後、鋳造物取出扉４が閉じられ冷却室５１は真空排気される。
【００３３】
実施例の真空鋳造熱処理装置１０は以上のように構成され作用するが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００３４】
例えば本実施例においては、パレット装入室１１へパレット７を１枚ずつ搬入する場合を示したが、パレット装入室１１にあらかじめ多数枚のパレット７を装填しておき、その中から１枚ずつ取り出して溶解鋳造室２１へ装入するようにしてもよい。
また本実施例においては、冷却された鋳型または冷却された回転ロールを水冷によるものとしたが、水以外の冷媒、例えば多価アルコール、または水と多価アルコールとの混合物で冷却するのものであってもよい。
【００３５】
また本実施例においては、開口３４から落下する鋳造物Ｗの受け取りに、移動台３６を昇降させたが、鋳造物Ｗが落下しても破損されない場合、破損されても支障を生じない場合には、移動台３６の昇降を省略し得る。また、鋳造物Ｗを積載したパレット７を溶解鋳造室２１から熱処理室２１へ移行させるに際して、移動台３６を下流側へ移動させ、その先端部を熱処理室２１の上流端部へ挿入させたが、仕切扉８ｂの両側の回転ローラ３８ｂと回転ローラ４８との間隔を例えば回転ローラ３８ｂのピッチと同等にすることによって移動台３６を省略することも可能である。
【００３６】
また本実施例においては、鋳造物Ｗを水冷板３２から分離させるに際して、上方から下降する突き部材３４によって鋳造物Ｗを押圧し、水冷板３２の開口３４から下方へ抜き落とす方法を採用したが、図７に示すように、鋳造物Ｗを上方へ持ち上げるように分離してもよい。すなわち、図７のＡは水冷板６２の周囲を環状の鋳型枠６３で囲って形成された水冷鋳型に出湯して鋳造物Ｗ’を形成させた状態を示し、図７のＢは水冷板６２の底面を図示しない部材によって押し上げて鋳造物Ｗ’を水冷板６２と共に鋳型枠６３と分離させた状態を示す。この後、水冷板６２から鋳造物Ｗ’が分離される。
【００３７】
また本実施例においては、熱処理室２１の加熱区画４３内において、鋳造物Ｗを積載したパレット７を相互に前後が接触した列とし、滞留に近い状態で加熱区画４３内を搬送し通過させたが、加熱区画４３内の回転ローラ４８のみ回転速度を低下させることにより、加熱区画４３内においてパレット７間の間隔を狭めて搬送するようにしてもよい。また、実施例を含めて、熱処理時にパレット７の搬送速度を低下させる場合のみを説明したが、パレット７の搬送速度を減速させないで熱処理してもよいことは勿論である。
また本実施例においては、鋳造物Ｗを積載したパレット７を熱処理室４１の下流端部から冷却室５１へ移行させるに際して、回転ローラ４８から回転ローラ５８への受け渡しによったが、冷却室５１内に、溶解鋳造室２１の移動台３６と同様に、回転ローラ５８付きの移動台を設けてもよい。また実施例においては厚肉円板状の鋳造物Ｗを搬送するためにパレット７を使用したが、薄板状の鋳造物等を搬送する場合には、搬送体としてパンやポットを使用して搬送される。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は以上に説明したような形態で実施され、次ぎに記載するような効果を奏する。
【００３９】
本発明に係る真空鋳造熱処理装置によれば、鋳造後に鋳造物を大気に接触させることなく熱処理することができるので、従来のように一旦１００℃以下に温度低下するのを待ち、その後、熱処理のために再び加熱する方法と比較して、加熱用電気エネルギーの使用量が大幅に削減され鋳造物の製造コストを低下させることができる。また、鋳造物を大気に接触させることなく直ちに熱処理することができ、かつ、人手によることなく自動的に熱処理することができるので、その面でも鋳造物の製造コストを低下させ、鋳造物の生産性を格段に向上させる。
【００４０】
上記真空鋳造熱処理装置によれば、誘導加熱によってルツボ内の原料金属を溶解することができ、この場合、溶湯が対流して均一に溶解した溶湯が得られ、冷却用機器によって溶湯を短時間で冷却し凝固させるので、良好な鋳造物を高い生産性で製造することができる。また鋳造物を冷却用機器から分離して搬送体へ積載するので、鋳造に連続して鋳造物を熱処理することができ、生産性を大幅に高める。また、合金を鋳造するに際して、蒸気圧の大きい合金成分を時間的にずらせて分割添加または後添加することで、合金組成比の変動を補正することができ、その後、ルツボの開口部を閉じることができるので、設定通りの正確な合金組成の鋳造物を製造することができる。
【００４１】
上記真空鋳造熱処理装置によれば、冷却された鋳型によって比較的徐冷され比較的粗大な結晶粒を有する鋳造物、また冷却された回転ロールによって比較的急冷され比較的微小な結晶粒を有する鋳造物を形成させることで、用途に応じて適切な特性を備えた鋳造物を製造し得る。また、熱処理室に設けられた加熱区画内で加熱されることで温度分布の均一な雰囲気で鋳造物が過不足無く熱処理されて均質な鋳造物を与え、かつ加熱エネルギーが有効に使用される。
【００４２】
上記真空鋳造熱処理装置によれば、加熱区画内で鋳造物を積載したパレットの前後を相互に接触させた列として熱処理することで熱処理室の全長を短くすることができ、限られた設置面積のなかで鋳造物の熱処理が可能になる。また、複数の分岐熱処理室において鋳造物が分配され熱処理されることで、熱処理室の全長を短くすることができ限られた設置面積のなかで鋳造物の熱処理が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空鋳造熱処理装置を概念的に示す平面図である。
【図２】同装置の変形を概念的に示す平面図である。
【図３】実施例の真空鋳造熱処理装置の縦断面図である。
【図４】図３の溶解鋳造室の拡大図である。
【図５】図４における［５］−［５］線方向の断面図である。
【図６】水冷板からの鋳造物の分離のステップを示す図である。
【図７】鋳造物の分離の変形例を示す図である。
【図８】従来例の真空鋳造装置と真空熱処理装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
７    パレット
１０  真空鋳造熱処理装置
１１  パレット装入室
１８  回転ローラ
２１  溶解鋳造室
２２  溶解炉体
２３  蓋
２４  原料供給器
２５  添加供給器
３１  タンディッシュ
３２  水冷板
３３  鋳型枠
３４  開口
３６  移動台
３８  回転ローラ
４１  熱処理室
４２  熱反射板
４３  加熱区画
４５  抵抗加熱ヒータ
４８  回転ローラ
５１  冷却室
５３  天井ファン
５４  熱交換器
Ｗ    鋳造物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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