(57)【要約】  本発明は冶金および鋳造産業に関係し、気体圧下、真空下、大気圧下条件で金属物および合金物の製造に適用できる。装置は、内蔵気密ゲート（４）を備えた停止装置（３）で接続された溶炉型オートクレーブ（１）とポア型オートクレーブ（２）を含んでいる。ポア型オートクレーブ（２）は気密ゲート（５）によって断絶されている。フィードパイプ（６）がモールド（８）のトレー（７）の底部部分に固定されている。“ハイモード”のカプセル（９）内では、インゴット（スラブ、成型鋳造物）、２または３合金等級の二金属と三層インゴット、および従来インゴットの鋳造が実行される。溶炉型オートクレーブ（１）は誘導炉（１２）で製造されている。本発明の特別な特徴は、装置の処理量を大きく増加させるメルトの集約的冷却のための交換可能な装置の利用である。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
半製品である冶金製品と成型鋳造物を製造する方法であって、溶炉型オートクレーブが、圧力差によってポア型オートクレーブのモールド内または鋳型内にフィードパイプを通って導入される液体チャージまたは固形物溶融チャージで満たされ、そのメルトを該フィードパイプに導入する前に、それと、前記モールドまたは鋳型の底部トレーとの間には該メルトの集約冷却のための交換可能な装置が配置され、それは前記モールドまたは鋳型のメルト充填後であって、続くメルトの局部的晶出のための気体圧縮後に使用される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
水または他の冷却剤が、前記メルトの集約冷却のための前記交換可能な装置内に導入される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記モールドまたは鋳型の冶金ブランク内に設置されている少なくとも１つの予備物が前記メルトを導入する前に加熱される、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記メルトは気体圧下で前記溶炉型オートクレーブ内にて処理される、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
窒素が使用される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記メルトは気体圧下で前記溶炉型オートクレーブ内にて処理される、請求項３記載の方法。
【請求項７】
窒素が使用される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
半製品である冶金製品と成型鋳造物を製造するための装置であって、それぞれのフィードパイプまたはロックシステムに接続された少なくとも１つのモールドまたは鋳型を備えた移動可能な溶炉型オートクレーブおよびポア型オートクレーブを含んで成り、モールドの底部トレーおよびフィードパイプの端部はメルトの集約冷却のための交換可能な装置との結合を可能にしている、装置。
【請求項９】
前記メルトの集約冷却のための装置は交換可能であり、高熱伝導性冷却スリーブによって包囲されている高熱伝導性スリーブを含んでいる、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記モールドまたは鋳型の底部トレーは、その中への、高熱伝導性スリーブおよび高熱伝導性冷却スリーブと接続されている交換可能な円錐耐熱スリーブの挿入を可能にする、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記ポア型オートクレーブは、冶金ブランクの前記モールドまたは鋳型内に配置されたヒータおよび該モールドまたは鋳型を覆う気体透過性リッドと共に移動することが可能である、請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冶金と鋳造の産業に関し、気体圧下、真空下および大気圧下の条件並びに特殊気体媒質内での金属物および合金物の製造に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
気体圧下、真空下および大気圧下の条件並びに特殊気体媒質内での金属物および合金物の製造および鋳造のための装置は知られており（２００１年８月２３日出願の南アフリカ共和国特許願２００１／６８８７「合金の製造および鋳造のための装置」ラシェバＩＡとペトカンチンＬＴ）、これは高窒素濃度で合金化され、容易に気化する元素、例えば、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｚｎその他の元素で合金化されたモノリス（“モノ、単”）構造のインゴット（鋳塊）、再溶解電極および、鋼鉄の鋳造物を製造することができる。この装置には、一体的全体物として、あるいは気密的に相互接続されている気密性の自律的なものとして気密的に製造できる溶炉型オートクレーブとポア（注ぎ入れ）型オートクレーブ、フィードパイプ付き気密カプセルが含まれる。その溶炉型オートクレーブには誘導炉が存在し、ポア型オートクレーブには、モノインゴット、再溶解電極または鋳造成型物のためのモールド（鋳型）セットが存在する。溶炉型オートクレーブとポア型オートクレーブは共通のワークスペース（作業領域）を有しており、必要なときには、それらオートクレーブは２つの気密ゲートによって自律的に分離される。冶金または鋳造のセットを備えた気密カプセルがポア型オートクレーブ内で垂直に動き、カプセルは自律性気体圧を備えることができる（加圧下のポア型オートクレーブ内または共通容器内で全作業圧とは独立的に、溶炉型オートクレーブおよびポア型オートクレーブによって形成）。ポア型カプセル内にはモールドまたは鋳型が存在し、そこに液体金属が反重力的に注入される。フィードパイプは気密的にカプセルに固定される。上方と下方の移動プラットフォームは水平レールに沿って移動し、溶炉型オートクレーブとポア型オートクレーブは昇降機によって垂直方向に動く。
【０００３】
この知られた装置の欠点は次の通り（＊）である。
【０００４】
＊低生産性。なぜなら、セラミック製フィードパイプは低熱伝導性を有しており、よって、その中の液体金属（“メルト”）が晶出されるまでの待ち時間が必要であり、次の溶融工程を開始するためにはそれら２種のオートクレーブが外されなければならない。
【０００５】
＊制限された組み合わせ。二層および三層のインゴットと鋳造物を製造する可能性を排除する。
【０００６】
＊増加した電力、水、耐熱性物質、および他の消耗材料の消費。なぜなら誘導炉はモールドまたは鋳型を満たした後にも運用を継続する。
【０００７】
＊液体チャージ（充填物）適用の低効率。なぜなら、注入チャンバ内での晶出は全ての製造プロセスを規制する。
【０００８】
＊各溶融工程後の高価なフィードシステムの交換。なぜなら、固形の合金詰り物が耐熱パイプ内に形成される
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半製品である冶金製品および成型鋳造物を製造するための本発明の方法およびその実行装置により目指される技術的成果とは、生産性を向上させ、電力消費を減少させ、製造の組み合わせを広げることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その方法の実施により技術的成果は達成される。なぜなら、冶金製品と成型鋳造物を製造する方法は、溶炉型オートクレーブを液体チャージまたは固形物チャージで充填することを含んでおり、このチャージは融解され、圧力差によってそのメルトはフィードパイプを通じてポア型オートクレーブのモールドまたは鋳型内に導入され、メルトの集約冷却のための交換可能な装置はフィードパイプとモールドの底部トレーとの間に固定され、モールドまたは鋳型を充填した後に局部的晶出のために利用され、続いて気体圧縮される。
【００１１】
水または他の冷却剤が集約冷却のための交換可能な装置内に導入できる。
【００１２】
多層合金を製造するとき、モールドに予備的に入れられた少なくとも１つの冶金製品がメルトを導入する前に加熱される。
【００１３】
様々な特性を備えた冶金製品および成型鋳造物を取得するには、溶炉型オートクレーブ内のメルトが気体、例えば窒素の圧力下で処理される。
【００１４】
装置の実施による技術的成果は、少なくとも１つのモールドまたは鋳型を備え、対応するフィードパイプおよびロックシステムで接続されている可動溶炉型オートクレーブとポア型オートクレーブとで成り、モールドの底部トレーおよびフィードパイプの端部はメルトの集約冷却のための交換可能な装置と接続が可能であるように製造されている。
【００１５】
この集約冷却のための交換可能な装置は、高熱伝導性冷却スリーブによって包囲されている高熱伝導性スリーブを含むことができる。
【００１６】
モールドの底部トレーは、高熱伝導性スリーブと高熱伝導性冷却スリーブと結合された状態で、円錐耐熱性スリーブ内に配置される可能性を含んで製造できる。
【００１７】
移動の可能性を含んだ多層合金物の製造のためのポア型オートクレーブ内には、冶金ブランクのモールド内に配置されたヒータと、そのモールドを覆うガス透過性リッド（蓋）が存在する。
【００１８】
溶炉型オートクレーブとポア型オートクレーブのサイズは製造量によって決定される。
【００１９】
本発明の神髄は図面で説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、冶金製品と成型鋳造物を製造する装置の概略図である。
【図２】図２は、メルトの集約冷却の交換可能な装置を示す。
【図３】図３は、二金属インゴットを製造する構成を示す。
【図４】図４は、三層インゴットを製造する構成を示す。
【図５】図５は、二金属スラブ（シート）を製造する構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
冶金製品と成型鋳造物の製造のための装置は、可動性、非可動性および自律性部分である溶炉型オートクレーブ１およびポア型オートクレーブ２を含み、それらは一体化されている気密ゲート４を備えた静止状停止装置３に接続されている。ポア型オートクレーブ２は気密ゲート５によって断絶されている。フィードパイプ６はモールド８の底部トレー７の下方部に固定されている。ポアカプセル９は機構部１０によって垂直方向に動かされ、ポア型オートクレーブ２と共に運び台１１上で水平方向に動かされる。
【００２２】
カプセル９内には、“ハイモード”で反重力的に、２等級または３等級の合金の二金属インゴットおよび三層インゴット並びに従来インゴットのタイプのインゴット（スラブ、成型鋳造物）の鋳造工程が実施される。溶炉型オートクレーブ１は誘導炉１２と共に昇降機１３で垂直方向にバイオネット型の静止状停止装置３にまで移動され、運び台１４によって水平方向に動かされる。静止状停止装置３は溶炉型オートクレーブ１とポア型オートクレーブ２に接続されており、運び台１１と１４はレール１５と１６に沿って移動する。
【００２３】
溶炉型オートクレーブ１とポア型オートクレーブ２の内部には誘導炉１２がある、モノインゴット、再溶解電極、成型鋳造物、二層または三層インゴットおよび鋳造物を製造するために使用されるインゴットのモールド（鋳型）のセットが存在する。ポア型オートクレーブの鋳造物とカプセル９は上下位置関係でよい（二金属インゴットスラブと三層インゴットスラブの場合）。両方のオートクレーブ１と２は共通のワークスペースを有することができるが、自律性の雰囲気を有することもできる。ポア型オートクレーブ２内のカプセル９は、モノインゴット、二金属インゴット、三種の金属層のインゴットまたは二種合金の三層インゴットのための鋳造型またはポア型セットと共に垂直方向に動く。カプセル９は自律性の気体媒質で気密式にも製造され、インゴット（スラブ）１９の内面を、モールド８を充填する直前に加熱するためのヒータ１８を有する。カプセル（トレー内）７の底部には、高熱伝導性スリーブ２０が銅製水冷スリーブ２１と接触状態で設置されている。フィードパイプ６は底部トレー７でそれらの下方に気密的に固定されている。
【００２４】
溶炉型オートクレーブ１は、バイオネット式接続部２４で結合されたケーシング２２とカバー２３を含んでいる。
【００２５】
ポア型オートクレーブ２は、バイオネット式接続部２７で結合された下方の部分２５と上方の部分２６を備えたケーシングを含んでいる。カプセル９はバイオネット式接続部３０で結合された下方の部分２８と上方の部分２９を有している。
【００２６】
上記のスリーブ２０と２１に加えてメルトの集約冷却のための装置は、制御パネルにプラスチック製の封止コーティング３１、水（冷却剤）の流量センサーおよび自動タップ（蛇口）を含んでおり、最大の冷却水流（冷却剤）をモールド８の充填のための信号の直後に稼動させるが、インゴット（スラブ）１９での高密度の合せ目のために液体金属をプレスして、新規に鋳造されたインゴットの収縮シンクを減少させる時間も考慮される。
【００２７】
交換可能な耐熱円錐スリーブ３２（“ストーン”）が底部トレー７内に置かれる。
【００２８】
モールド８内で合金物を製造するとき、スラブ（半インゴット）１９は確実に固定され、モールド８のワークスペースの一部を占領する。ヒータ１８はモールド８の自由な半スペース内を操作によって降下され、インゴット（スラブ）１９の内面の加熱に使用される。設定された温度（異なる金属および合金によって異なる）に到達後、ヒータ１８は上昇され、液体金属３３が二金属の第２部分または三金属合金の第３部分の成型のために導入される。
【００２９】
上方の気密ゲート５がポア型オートクレーブ２の底部に設置される。下方の気密ゲート４は静止状停止装置３内に設置され、オートクレーブ１と２を接続する。誘導炉１２は溶炉型オートクレーブ１のケーシング２２内に静止的に設置され、移動する運び台１４上にトラニオン３４によって積載される。
【００３０】
三層インゴット（スラブ）（図４）の製造の場合には、運用の順序は二金属インゴットの製造の場合と類似している。
【００３１】
運用が固形物チャージに基づいているときには、誘導炉１２は固形物チャージで満たされ、それは溶解され、大気雰囲気条件下で処理される。ポア型オートクレーブ２は装置自体での、あるいはレール路１６上での溶解のために準備される。底部トレー７の下方面（図２）には“ストーン”（円錐スリーブ）３２が設置され、それは高熱伝導性スリーブ２０（プラスチック膜３１で覆われている）と接触状態に置かれ、高熱伝導冷却用の銅製スリーブ２１が設置され、続いてフィードパイプ６が設置される。銅製スリーブ２１は、金属鋳造プロセスを記録するためにモールド８のリッド内に挿入された熱電対を備えた２つのセンサーを有するコントロールパネルに接続される。続いて、スラブ（インゴットの一部）１９はモールド８内に設置されて確実に固定され、ヒータ１８はその隣に降下される。スラブ１９の内面の設定温度にまで加熱した後にヒータ１８は上昇され、その後に気体透過リッド３５が配置され、カプセル９のリッド２９はバイオネット型接続部２７によって固定される。ポア型オートクレーブ２の上方の部分２６は下方の部分２５上に置かれ、バイオネット型接続部２７によって固定される。
【００３２】
誘導炉１２は運び台１４の手段によってレール路１５に沿って移動し、ポア型オートクレーブ２の下でセンタリングされ、静止状停止装置３で停止するまで昇降機３６によって上昇され、バイオネット型接続部２４で固定される。液体合金３３は気体の圧力下で処理され、続いてカプセル９は制御状態で、フィードパイプ６の下方端がその液体金属内に沈むまで降下される。このように、運搬の条件である、溶炉型オートクレーブ１とポア型オートクレーブ２の共通ワークスペース内の圧力差（△Ｐ＝Ｐ２−Ｐ１）が準備され、液体金属はフィードパイプ６を通ってモールド８内に反重力的に流入し始める。モールド８の自由容積部（図３）を充填した後、最も集約的な冷却水流（冷却剤）が始動され、制御された晶出（図２）によって液体金属の局部的な晶出がユニット（装置）内で発生する。スリーブ２０の領域内での局部的な晶出後に気密ゲート５が閉じられる。圧力Ｐ２は圧力Ｐ３よりも高くなり、溶炉型オートクレーブ１内の気体圧力Ｐ１は大気圧にまで減少される。バイオネット型接続部２４は開かれ、溶炉型オートクレーブ１は昇降機３６によって端部の下方位置にまで降下され、溶炉型オートクレーブ１は端部の左位置にまで移動され、誘導炉１２は次の溶融工程のチャージのために準備される。
【００３３】
液体チャージで運用されるときには誘導炉１２は液体チャージを受け取り、溶炉型オートクレーブ１は移動してポア型オートクレーブ２の下側でセンタリングされる。他の運用の順序は固形物チャージでの運用の改訂版に類似する。
【００３４】
装置の運用は冶金製品と成形鋳造物を製造する方法を実行し、次のようなインゴットが得られる。
【００３５】
１．モノリスの従来型インゴット
誘導炉１２は１５８０℃から１６００℃に加熱される。溶炉型オートクレーブ１内の圧力Ｐ１と、ポア型オートクレーブ２内とカプセル９内のそれぞれの圧力Ｐ２、Ｐ３は２０秒で等しくされる。高窒素フェロクロムが圧力均衡後に導入され、１０分で吸収される。カプセル９内では負の差圧が形成される：△Ｐ＝Ｐ１−Ｐ３＝０．０５ＭＰａ
【００３６】
フィードパイプ６が６秒で充填され、差圧が０．２５ＭＰａにまで増加され、モールド８がメルトで充填され、例えば、１０分後に固化される。続いて、インゴットが約６分間圧縮処理され、集約冷却のための装置が始動され、２分後に鋳造が完了する。カプセル９のインゴットの上方の圧力Ｐ３は２分間０．４５ＭＰａのレベルに保持される。次に、１５秒で溶炉型オートクレーブ１内の圧力Ｐ１は減少され、装置１は新たな溶融工程のためにチャージされるべく移動する。
【００３７】
２．二金属インゴット（図３）
運用はパラグラフ１の場合と同様に進行するが、モールド８は異なっており、固形合金の半インゴット１９が早めに入れられ、ヒータ１８で１００℃から１５０℃に加熱される。
【００３８】
３．三層インゴット（図４）
運用はパラグラフ２の場合と同様に進行するが、モールド８には２つの半インゴットが入れられる。
【００３９】
４．二金属スラブ（シート）インゴット（図５）
運用はパラグラフ１の場合と同様に進行するが、固形の半インゴット１９は平行六面体形態を有する。
【００４０】
これら装置と方法は次の利点（＊）を有する。
【００４１】
＊セラミック製のフィードパイプ６からのフィードチャネルの部分から制御された高集約冷却のための装置は、注入時間を減らし、装置の生産効率を向上させる。
【００４２】
＊制御された高集約冷却のための装置がフィードパイプ６の外側に設置されるため、サービス寿命を何十倍も増加させる。
【００４３】
＊高価なフィードシステムの複数回の適用を保証する可能性がある。
【００４４】
＊生産の広い組み合わせができ、冶金的に溶接された二金属および三金属のハイテク生産が可能になる。
【００４５】
＊短い溶融時間によって電力、水、材料、等々の消費が減少する。
【００４６】
＊液体チャージでの運用の高効率。これは、製造プロセス全体の高い競争力の基礎である。
【００４７】
＊昇降機構の磨かれたシリンダーと磨かれたガイド柱上での液体メルトの高温鏡（１６００℃から１７００℃の照射、ダスト、ガス）の有害である影響の時間を減少させる。
【００４８】
＊フィードシステムの長いサービス間隔による産業事故のリスクが実質的に減少する。
【００４９】
＊装置は、真空内を含んだ加圧条件下と雰囲気条件下での溶融を可能にする。
【００５０】
＊冶金製品と成型鋳造物の製造のための方法と、その実施のための装置は、従来型（モノ）インゴット（スラブ）、単金属、二金属、２層または３層で、２等級または３等級の金属または合金、再溶融電極；容易に気化する元素、例えば、カルシウム、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、等々、および非鉄金属と合金で合金化される成型鋳造物、従来鋼、窒素鋼（ＮＳ）、高窒素鋼（ＨＮＳ）を得るために、ガス圧下、真空下、または大気圧下の条件、並びに特殊ガス媒質の下で金属および合金の製造および鋳造のために使用が可能である。
【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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【国際調査報告】
2018520886.tif 000007
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