(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空下または不活性ガス雰囲気下に溶解した金属類の溶湯を注湯して薄帯状の鋳造物とする冷却ロールと、得られる前記鋳造物を排出するための底部に設けられた内部排出路とを有する溶解鋳造室と、前記鋳造物を収容し更に冷却するための水冷ジャケットを備え、冷却中に回転されない二次冷却容器と、それらの間に介在し前記溶解鋳造室と前記二次冷却容器との間を封止し得る封止室とが接続されており、
前記封止室は、その天井開口が前記溶解鋳造室の内部排出路と連通しており、前記天井開口には第１シール部材を介して前記天井開口を密閉する仕切弁が設けられ、前記封止室の底面側には前記二次冷却容器の接続開口が設けられており、
前記二次冷却容器は、前記封止室内で開閉され、前記二次冷却容器の天面部の開口を閉じるように第２シール部材を介して載置される蓋を備えており、かつ前記天面部が前記封止室の前記接続開口へ第３シール部材を介し着脱可能に接続されており、前記二次冷却容器の真空排気および前記二次冷却容器への不活性ガス導入が少なくとも前記封止室を介して行われることを特徴とする二次冷却可能な真空溶解鋳造装置。
【請求項２】
前記二次冷却容器が、前記天面部を除く側面部と底面部の外周側に前記水冷ジャケットを備えたものである請求項１に記載の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置。
【請求項３】
前記封止室が、内部に前記二次冷却容器の蓋を開閉するための蓋開閉機構を備えており、かつ大気の導入が可能とされている請求項１または請求項２に記載の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置。
【請求項４】
前記仕切弁および前記蓋が開とされ、前記溶解鋳造室と前記封止室と前記二次冷却容器とが連通されて、前記溶解鋳造室から前記鋳造物が排出される時に、必要に応じ前記第１、第２、および第３シール部材のうちの少なくとも何れかを前記鋳造物から遮蔽するためのシールガードが設けられている請求項１から請求項３までの何れかに記載の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属類の真空溶解鋳造装置に関するものであり、更に詳しくは、金属類の溶解、鋳造と並行して、先行サイクルで得られた鋳造物を更に二次冷却することが可能な真空溶解鋳造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の真空溶解鋳造は、金属類を酸化させ易く異物を伴い易い大気から遮断して鋳造し得ること、金属類の溶湯に含まれるガス成分の脱ガスが容易であることから多用されるようになっている。図７は特願平１１−１７７４２６号に例示されている真空溶解鋳造装置１００の概略的な縦断面図である。真空溶解鋳造装置１００は真空排気される溶解鋳造室１０１内において誘導加熱式の溶解炉体１０２が支柱１０３に支持されており、図示を省略したシリンダによって回転軸１０４の回りに傾動されるようになっている。また、鋳造機器を構成する一方のタンディッシュ１０６は高さ調整の可能な支柱１０７上に設置されており、他方の冷却ロール１０８は図示を省略した支持体に軸支され、同じく図示を省略したモータによって矢印で示す方向へ回転される。
【０００３】
すなわち、溶解炉体１０２から定量的に供給される溶湯はタンディッシュ１０６を経由して冷却ロール１０８の外周冷却面へ均等に展開され冷却されて帯状の鋳造物が製造される。また、冷却ロール１０８の下流側の表面に接してスクレーパ１０９が設けられており、帯状鋳造物が冷却ロール１０８から剥離される。剥離された帯状鋳造物は冷却ロール１０８の遠心力を受けて飛翔するが、前方には溶解鋳造室１０１の壁面を兼ねて水冷の衝突粉砕面１１１が設けられており、帯状鋳造物は衝突し粗粉砕されて鋳片となり、跳ね返って下方の床面に設けられた回収トレイ１１２内に集められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の真空溶解鋳造装置１００においては、冷却ロール１０８で冷却されるだけでは、回収トレイ１１２に収容される鋳片の温度は未だ高く、そのままでは大気によって酸化され易いので取り出すことができず、回収トレイ１１２中に放置して自然冷却するまで待つか、または温度低下させたアルゴン（Ａｒ）ガスを吹き付けて積極的に冷却することが行われる。しかし、Ａｒガスの冷風を吹き付けても回収トレイ１１２中の鋳片がハンドリング可能な温度に低下するまでには時間を要し、その間、溶解鋳造室１０１内では金属類の溶解、鋳造を行うことができないので、真空溶解鋳造装置１００の稼動率は極めて低いものとなっている。
【０００５】
このような問題を解決するものとして、本願出願人による特願２０００−２１８３２号には、溶解鋳造室での金属類の溶解、鋳造とは独立して鋳片を二次冷却することのできる真空溶解鋳造装置が出願されているが、その二次冷却に使用される二次冷却室は低温化させた不活性ガスを封入、充填し、回転させて鋳片を冷却するものであり、鋳片が脆いものである場合、冷却中に粉体化される。従って、次工程が鋳片を微粉末化させるようなプロセスには好ましいが、次工程が鋳片をそのまま得たいとするプロセスにはそぐわない。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、鋳造物を溶解鋳造室で冷却されて得られた鋳造物を取り出し、溶解鋳造室における次サイクルの溶解、鋳造と並行して、鋳造物を粉末化させることなく所定の温度まで二次冷却することができ、稼動率を大幅に向上させることのできる二次冷却可能な真空溶解鋳造装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は請求項１の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば、次の如くである。
【０００８】
請求項１の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は、真空下または不活性ガス雰囲気下に溶解した金属類の溶湯を注湯して薄帯状の鋳造物とする冷却ロールと、得られる鋳造物を排出するための底部に設けられた内部排出路とを有する溶解鋳造室と、鋳造物を収容し更に冷却するための水冷ジャケットを備え、冷却中に回転されない二次冷却容器と、それらの間に介在し溶解鋳造室と二次冷却容器との間を封止し得る封止室とが接続されており、封止室は、その天井開口が溶解鋳造室の内部排出路と連通しており、天井開口には第１シール部材を介して天井開口を密閉する仕切弁が設けられ、封止室の底面には二次冷却容器の接続開口が設けられており、二次冷却容器は、封止室内で開閉され、二次冷却容器の天面部の開口を閉じるように第２シール部材を介して載置される蓋を備えており、かつ天面部が封止室の接続開口へ第３シール部材を介し着脱可能に接続されており、二次冷却容器の真空排気および二次冷却容器への不活性ガス導入が少なくとも封止室を介して行われる装置である。
このような二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は、溶解鋳造室、封止室、二次冷却容器を連通させて同一真空度として、溶解鋳造室において冷却ロールで金属類の溶湯を冷却して得られる薄帯状の鋳造物を溶解鋳造室の内部排出路から排出すると、鋳造物は封止室の天井開口から封止室内へ導かれ、更に封止室の接続用開口を経て二次冷却容器に収容される。鋳造物の収容が完了した後、封止室の仕切弁を閉じて溶解鋳造室と二次冷却容器との間を封止室によって封止することにより、二次冷却容器においては、溶解鋳造室と独立して、鋳造物を二次冷却することができる。換言すれば、溶解鋳造室では、従来のように鋳造物の温度低下を待つことなく次のサイクルの溶解、鋳造を開始することができる。また、二次冷却容器は冷却中には回転されず、冷却によって鋳造物を粉末化させることはない。
【０００９】
請求項１に従属する請求項２の二次冷却可続な真空溶解鋳造装置は、前記二次冷却容器が、前記天面部を除く側面部と底面部の外周側に前記水冷ジャケットを備えた装置である。
このような二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は、蓋が開閉される天面部以外の側面部、底面部の外周側に水冷ジャケットを備えているので、溶解鋳造室から排出され二次冷却容器に収容される鋳造物を効果的に冷却する。
【００１０】
請求項１に従属する請求項３の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は、封止室が、内部に二次冷却容器の蓋を開閉するための蓋開閉機構を備えており、かつ大気の導入が可能とされている装置である。
このような二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は、鋳造物を収容している二次冷却容器を封止室から分離することによって、そのままの状態で次工程へ搬送することを可能にする。また封止室に予備の二次冷却容器を接続することを可能にする。
【００１１】
請求項１に従属する請求項４の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は、仕切弁および蓋が開とされ、溶解鋳造室と封止室と二次冷却容器とが連通されて、溶解鋳造室から鋳造物が排出される時に、必要に応じ第１、第２、および第３シール部材のうちの少なくとも何れかを鋳造物から遮蔽するためのシールガードが設けられている装置である。
このような二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は鋳造物がシール部材に付着することを防ぎ、シール不良を発生させない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は、上述したように、金属類を真空下または不活性ガス雰囲気下に溶解し鋳造する溶解鋳造室と、得られる鋳造物を収容し更に冷却するための水冷ジャケットを備え、冷却中には回転されない二次冷却容器と、それらの間に介在し溶解鋳造室と二次冷却容器との間を封止し得る封止室とが接続されており、少なくとも封止室を介して二次冷却容器が真空排気および不活性ガス導入を可能とされている装置である。すなわち、溶解鋳造室、封止室、二次冷却容器を連通させて同一真空度とし、溶解鋳造室から排出される鋳造物を封止室経由で二次冷却容器に収容した後、溶解鋳造室と二次冷却容器との間を封止室で封止することにより、二次冷却容器においては溶解鋳造室と独立して鋳造物を二次冷却することができる装置である。
【００１３】
溶解鋳造室は真空下または不活性ガス雰囲気下に金属類を溶解、鋳造することができるものであれば、その加熱方式は誘導加熱、抵抗加熱、アーク加熱、レーザー加熱、または電子ビーム加熱の何れによるものであってもよく、加熱方式は限定されない。その中で、誘導加熱はルツボ内に収容される一定量の金属類の溶湯が対流し、均一に溶解され易いという点で好ましい加熱方式である。続く溶湯の冷却は、水冷の単ロールまたは水冷の双ロールで行われる。冷却して形成される鋳造物を更に二次冷却するために、鋳造物は溶解鋳造室から封止室を経由して二次冷却容器へ排出されるが、その排出は鋳造物の自然落下によって行わせることが望ましい。
【００１４】
本発明の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は、溶解鋳造室との間が封止された二次冷却容器によって鋳造物を二次冷却することにより真空溶解鋳造装置の稼動率を向上させんとするものであり、その意味では、封止後の二次冷却容器の真空度を保持して、二次冷却容器を溶解鋳造室から独立させて鋳造物を二次冷却することにより、例え溶解鋳造室と封止室とを大気開放しても従来の溶解鋳造室内において鋳造物の自然冷却または低温のＡｒガスの吹き付けによって温度低下を待つ方法と比べて、溶解鋳造室の稼動率を大幅に向上させることができる。すなわち、少なくとも出湯、鋳造の過程においては、溶解鋳造室、封止室、二次冷却容器は連通されて鋳造物は二次冷却容器へ収容されるが、溶解鋳造室と二次冷却容器との間が封止された以降においては、溶解鋳造室は真空度を保持して次のサイクルの溶解、鋳造を開始してもよく、また大気開放して内部クリーニングしてもよく、溶解鋳造室内の雰囲気は限定されない。なおこの時、二次冷却容器は封止室と接続されたまま二次冷却してもよく、また、封止室と分離して二次冷却するようにしてもよい。
【００１５】
封止室は、溶解鋳造室と二次冷却容器との間を封止すると共に、二次冷却容器を封止室から分離して冷却する場合には、その分離にも使用される。すなわち、二次冷却容器を分離するには、溶解鋳造室側が大気圧であることを要するが、溶解鋳造室を大気開放することなく二次冷却容器を分離するには、二次冷却容器が接続されている封止室を大気圧にすることを要する。そのためには、溶解鋳造室を封止した後、同一の真空度にある封止室と二次冷却容器との間において、不活性ガスを導入した後、二次冷却容器に蓋をし縁切りしてから、封止室へ大気が導入される。
【００１６】
溶解鋳造室と封止室との間を封止する仕切弁は、溶解鋳造室内または封止室内の何れに設けてもよいが、以下に述べるように、封止室内に設けることが好ましい。鋳造物を溶解鋳造室からを封止室を経由して二次冷却容器へ排出させる通路は一般的に小径となるが、封止室はサイズを自由に設定できるので、仕切弁を封止室内に設けることによって好ましい形式のものを選択することが可能になるほか、仕切弁の開閉機構自体の気密性について配慮が不要になる。仕切弁には弁体が鋳造物の通路と直角な方向に往復して通路を開閉するゲート形式もの、弁体がヒンジによって開閉され通路に蓋をするフラップ形式のもの等が存在するが、溶解鋳造室と二次冷却容器との間を封止し得るものである限りにおいて、仕切弁の形式は問わない。
【００１７】
また、封止室に対して二次冷却容器を着脱自在に接続する場合、その接続の様式は如何なるものであってもよく、分離時に二次冷却容器を閉じるための蓋または同等な弁は様式を問わないが、一例として、天面部に単に載置される蓋を使用することにより二次冷却容器の脱着機構を簡易化させることができる。すなわち、蓋が載置された天面部のフランジを封止室の接続開口の周縁部にシール部材を介して当接させた状態で蓋を開閉する方式である。封止室および二次冷却容器が減圧時に二次冷却容器の蓋を閉めた後、封止室に不活性ガスを導入することにより、差圧によって蓋が二次冷却容器に押圧されて気密に閉じられる。この方式により蓋のクランプ機構は不要になる。更には、封止室の接続開口に接続される二次冷却容器の天面部の蓋または弁を開閉するための開閉機構は封止室内に設けることが好ましい。仕切弁の場合と同様、サイズの自由度が比較的大きい封止室内に開閉機構を設けることによって開閉機構自体の気密性について配慮が不要になるほか、好ましい形式の開閉機構を選択することができる。
【００１８】
二次冷却容器は、封止室との接続に使用される天面部を除く、側面部、底面部の外周側に水冷ジャケットが設けられる。すなわち、収容されて二次冷却容器の側面部、底面部の内周冷却面に接触する鋳造物は熱伝導によって冷却される。鋳造物と冷却面との接触面積を更に増大させるために、底面部の中央部分から上方へ延び先端を閉じた筒状突出部を設け、その内部を水冷ジャケットと連通させて、筒状突出部の外周面を冷却面としてもよい。また、それらの冷却面にフィンを設けて、鋳造物と冷却面との接触面積を増大させるようにしてもよい。なお、水冷ジャケットには一般的な工業用水が冷却水として流されるが、添加剤によって氷点降下させて温度０℃以下に冷却した冷却水、すなわち、ブラインを循環させるようにしてもよい。
【００１９】
上記において二次冷却容器の不活性ガスの導入口は水冷ジャケットを避けて、上部フランジ部に取り付けられる。本発明における二次冷却容器は本来は水冷ジャケットによって鋳造物を冷却するものであるが、鋳造物を収容した後に低温の不活性ガスを導入することによって冷却能力を補強し得る。
また、二次冷却容器は封止室から分離された後は、鋳造物を次工程へ移送するために、移動台車で搬送可能とされたものであることが望ましい。しかし、鋳造物は落下、滑走、その他の方法によって移送し得るので、移動台車は必須ではない。
【００２０】
図１は上述した溶解鋳造室、封止室、二次冷却容器と、それらの間を開閉する弁類、および連結される真空排気配管および不活性ガス導入配管の一例を示す配管図である。すなわち、溶解鋳造室１１と封止室５１とは仕切弁５４を介して接続され、封止室５１と二次冷却容器７１とは開閉弁７４を介して接続されている。封止室５１には配管９３を介して真空ポンプ９４が接続されており、封止室５１と真空ポンプ９４との間には空気圧式の制御バルブ９５5 が設けられている。そして、封止室５１にはブルドン管式圧力計９２ｇとピラニ真空計９２ｐが取り付けられている。
【００２１】
更にはまた、封止室５１と制御バルブ９５5 との間にはＡｒガス導入管９７5 と空気導入管９８5 がそれぞれ制御バルブ９５を介して取り付けられている。また、二次冷却容器７１の方においてはＡｒガス導入管９７7 と空気導入管９８7 がそれぞれ制御バルブ９５を介して１本化され、接続箇所Ｓおよび制御バルブ９５を介して二次冷却容器７１と接続されている。なお、二次冷却容器７１を封止室５１から分離して次工程へ搬送する場合には、二次冷却容器７１は開閉弁７４と共に封止室５１から分離され、ガス導入配管とは接続箇所Ｓにおいて弁を閉じて分離される。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置を実施例によって図面を参照し具体的に説明する。
【００２３】
（実施例）
図２は特願平１１−３１６８８０号の実施例に示されている真空溶解鋳造装置１０の部分破断正面図であり、図３は図２における［３］−［３］線方向の部分省略断面図であるが、本実施例の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は、上記の真空溶解鋳造装置１０に後述の図４に示す二次冷却用機器５０が取り付けられたものである。従って、図２、図３は本実施例の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置の溶解鋳造室１１をその付帯機器と共に示す図であるとして説明する。図２に示すように、二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は溶解鋳造室１１と、その両側に準備室３１および準備室３１’を有しているが、準備室３１、３１’は本発明の内容とは直接的な関連がないので、以降においては、必要な場合を除き、それらの説明は省略する。また図示せずとも、溶解鋳造室１１の背面側に設けられた開口の左右の縁部のそれぞれに取り付けられたヒンジによって外側へ開く扉が設けられ、扉に支持された溶解炉体２１が溶解鋳造室１１内へ交換可能にセットされるが、これについても説明は省略する。
【００２４】
図２に示すように、溶解鋳造室１１には両側の上下方向に開閉される気密性の内部扉１２、１２’を介して、準備室３１、３１’が隣接されており、図３に示すように、溶解鋳造室１１の背面側には、内部にルツボ２２を有し誘導加熱用のケーブル２１Ｃを備えた溶解炉体２１がフレーム状架台２０に支持されており、溶解炉体２１の底面の留穴２５に係止されたワイヤー２８を巻上げロ−ラ２９によって巻上げることにより、溶解炉体２１の支持脚の挿入端２３がガイド部２６のガイド穴２６ｈ内をスライドし、図示を簡略化したが、別の支持脚の挿入端２４がガイド穴２７ｈ内をスライドして、一点鎖線で示すように溶解炉体２１が傾動され、ルツボ２２で溶解された金属類を移動鋳造ユニット４１のタンディッシュ４２へ出湯する。
【００２５】
図２に示すように、溶解鋳造室１１には複数の移動鋳造ユニット４１が配備されており、移動台車４８によって大気圧下から準備室３１を経由して溶解鋳造室１１内へ搬送されるが、図３に示すように、移動鋳造ユニット４１には、移動台車４８に固定した支柱４３にタンディッシュ４２が支持されており、同じく移動台車４８に固定した支持体４５に水冷の冷却ロール４４が軸支されている。その冷却ロール４４は、図２に示すモータ４６によってベルト駆動されて、矢印で示す方向へ回転され、溶解炉体２１からタンディッシュ４２を経由して供給される溶湯を冷却する。そして、冷却ロール４４で冷却され飛散する帯状の鋳造物は自然落下する。このようにして得られる鋳片は、溶解鋳造室１１の底部の漏斗形状の内部排出路１８から下方へ排出される。
【００２６】
図４は本実施例の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置における二次冷却用機器５０を示す部分破断側面図であり、二次冷却容器７１の蓋７４が閉じられた状態を示す。 また図５は、図４と同様な図であり、蓋７４が開けられた状態を示す。すなわち、図４は図２、図３に示す溶解鋳造室１１の底面に接続用短管１５を介して接続された封止室５１と、封止室５１に着脱可能に接続された二次冷却容器７１とを示し、溶解鋳造室１１と封止室５１とは溶解鋳造室１１の内部排出路１８の開口に取り付けられた接続用短管１５を介して一体的に接続されている。そして、接続用短管１５と封止室５１との間の天井開口５８には、ヒンジ５３によって開閉する仕切弁としてのフラッパー弁５４が取り付けられており、第１シール部材としてのＯ−リング５５を介して溶解鋳造室１１と封止室５１とを気密に封止する。また、封止室５１内の底面側には接続開口５９が設けられており、直下へ移動されてくる二次冷却容器７１の天面部の蓋７４が挿入され、天面部のフランジ７２ｇが第３シール部材としてＯ−リング６５を介して接続開口５９の周縁部に当接されて接続される。
【００２７】
封止室５１の内部には蓋開閉機構５６が設けられており、図４に示すように、実線で示す位置から一点鎖線で示す位置へ１８０度旋回され、取っ手７４ｂによって蓋７４を持ち上げた後、図５に示すように、元の位置に戻されて蓋７４を開ける。更に封止室５１の内部には、溶解鋳造室１１と封止室５１と二次冷却容器７１とが連通されて溶解鋳造室１１から落下する鋳片が二次冷却容器７１へ収容される時に、鋳片がフラッパー弁５４のＯ−リング５５および二次冷却容器７１の蓋７４の第２シール部材としてのＯ−リング７５に付着してシール性を低下させることを防ぐためのシールガード５２が図４に示す待機位置から図５に示すガード位置へ図示を省略した機構によって移動可能に設けられている。なお、図４、図５には省略されているが、図１に示したように、封止室５１には真空排気配管、Ａｒガス導入配管、真空破壊弁が設けられており、独立して真空排気、Ａｒガス導入、および大気導入を行い得るようになっている。
【００２８】
二次冷却容器７１は本体７２のフランジ部７２ｇに対して、蓋７４がＯ−リング７５を介して載置されることによって閉じられる。また、図４、図５に示すように、二次冷却容器７１は、水冷ジャケット８２内へ本体７２が嵌め込まれ、水冷ジャケット８２のフランジ部８２ｇに本体７２のフランジ部７２ｇがＯ−リング８５を介して重ね合わされてクランプ８８で締め付けられている。そして、本体７２には底面部の中心部分から軸心に沿って上方へ延び先端を閉じた筒状突出部７３が形成されている。また、底面部は、二次冷却の完了した鋳片を取り出し易いように、下方へ凸の曲面とされている。
【００２９】
更には、水冷ジャケット８２の底面の中心部の給水穴８４から給水管８３が挿入されており、筒状突出部７３内の上端部まで延在している。そして、水冷ジャケット８２の上端部の対向する位置に排水口８６が設けられており、冷却水は筒状突出部７３を経て水冷ジャケット８２内の冷却水路８０を矢印で示すように流れる。また、図６は図４における[６]−[６]線方向の断面図であるが、図４、図６に示すように、本体７２内の側面部、および筒状突出部７３には、それぞれフィン７２ｆ、フィン７３ｆが取り付けられて冷却空間７０が形成されている。なお、冷却空間７０には、図示を省略したが、継手を介して真空排気配管、Ａｒガス導入配管が取り付けられ、真空排気配管の枝管に真空破壊弁７９が設けられており、冷却空間７０が単独で真空排気、Ａｒガス導入、および大気導入を行い得るようになっている。
【００３０】
二次冷却容器７１の全体は両側の回動軸８１によって搬送台６０の支持体６１に軸支されている。そして、搬送台６０は車輪６２ｗを備えた移動台車６２に積載されて、レール６３上を搬送されて来たものであるが、図４は移動台車６２が封止室５１の直下の所定位置で停止され、搬送台６０が空気圧シリンダ６４によって持ち上げられて、二次冷却容器７１の蓋７４が封止室５１の接続開口５９へ挿入されると共に、天面部のフランジ７２ｇがＯ−リング６５を介して接続開口５９の周縁部に当接されて封止室５１と二次冷却容器７１とが気密に接続された状態を示している。
【００３１】
本実施例の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は以上のように構成されるが、次にその作用を説明する。なお、上記の鋳造物の二次冷却に伴う溶解鋳造室１１、封止室５１、二次冷却容器７１の真空排気およびＡｒガス導入による雰囲気の変化の一例、および溶解鋳造室１１と封止室５１との間のフラッパー弁５４、および二次冷却容器７１の天面部の蓋７４の開閉の関係は表１に示されている。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
溶解鋳造室１１においては、任意の状態から所定の真空度まで排気された後、Ａｒガスが導入され圧力を１０3 〜１０4Ｐａ台として、金属類の溶解が行われる。すなわち、図２、図３に示す溶解鋳造室１１内において、溶解炉体２１のルツボ２２に所定量の原料金属が投入され、ルツボ２２が誘導加熱されて金属類の溶解が行われる。そして、準備室３１においてタンディシュ４２の予備加熱された移動鋳造ユニット４１が内部扉１２を開けて溶解鋳造室１１へ移動される。この時に準備室３１からＡｒガスも流れ込むが、準備室３１と溶解鋳造室１１とは上述の圧力１０3 〜１０4 Ｐａ台の雰囲気とされる。そして、移動鋳造ユニット４１が位置決めされて固定され、内部扉１２が閉じられると共にタンディッシュ４２が本加熱される。
【００３４】
他方、溶解鋳造室１１の下方に続く封止室５１へ二次冷却容器７１が接続される。図４を参照して、封止室５１のフラッパー弁５４は閉じられており、封止室５１の底面側の接続開口５９が開放状態にある時に、二次冷却容器７１が搬送台６０と共に移動台車６２によってレール６３上を搬送されて来て、封止室５１の直下に停止される。この時、二次冷却容器７１は上向きの天面部に蓋７４がＯ−リング７５を介して載置された状態にある。そして空気圧シリンダ６４のロッドが上昇されることにより、天面部の蓋７４が封止室５１の接続開口５９内へ挿入され、フランジ７２ｇがＯ−リング６５を介して接続開口５９の周縁部に当接して押圧されると上昇が停止される。この時点において、封止室５１内のフラッパー弁５４は閉じられたままである。また、封止室５１と二次冷却容器７１は共に大気圧下にある。
【００３５】
続いて、二次冷却容器７１の天面部の蓋７４が蓋開閉機構５６によって持ち上げられ回動されて開とされた後、封止室５１と二次冷却容器７１は所定の真空度まで排気され、次いでＡｒガスが溶解鋳造室１１と同圧の１０3 〜１０4 Ｐａ台まで導入される。この状態において、封止室１１と二次冷却容器７１とは、系内の真空度と系外の大気圧との差圧によって気密に接続される。その後、封止室５１内のフラッパー弁５４が開けられ、溶解鋳造室１１、封止室５１、および二次冷却容器７１は連通されて全体が圧力１０3 〜１０4 Ｐａ台のＡｒガス雰囲気とされる。そして同時に封止室５１内に設けられたシールガード５２が、図５に示すように、接続用短管１５と二次冷却容器７１の天面部の開口を繋ぐ位置へ移動されて、フラッパー弁５４のＯ−リング５５、蓋７４のＯ−リング７５をカバーし、排出されてくる鋳片から隔離する。また、二次冷却容器７１の水冷ジャケット８２には冷却水が給水管８３によって導入され、筒状突出部７３内から水冷ジャケット８２の底面部、側面部を経由する冷却水路８０を流れて両側の排水口８６へ排出される。
【００３６】
図２、図３を参照して、溶解炉体２１のルツボ２２内に金属類の溶湯が形成されタンディッシュ４２が所定の温度に到達すると、圧力を減圧の１０4 Ｐａ台のＡｒガスの雰囲気として、図３に示すように、溶解炉体２１が一点鎖線で示す角度まで傾動されて、ルツボ２２から溶湯が移動鋳造ユニット４１のタンディッシュ４２へ定量的に出湯され、タンディッシュ４２によって冷却ロール４４の表面へ均等に展開され冷却されて薄帯状の鋳造物が形成される。薄帯状の鋳造物は自然落下し、溶解鋳造室１１の底部に設けられた内部排出路１８から下方へ排出され、図５に示すように、フラッパー弁５４および蓋７４が開けられて連通された状態にある封止室５１を経由し二次冷却容器７１内に収容される。そして、出湯が完了するとフラッパー弁５４が閉じられ溶解鋳造室１１と二次冷却容器７１との間が封止されて縁切りされ、二次冷却容器７１内においては、鋳片が水冷ジャケット８２を備えた本体７２の側面部、底面部、および筒状突出部７３の冷却面に接触することにより熱伝導によって冷却される。
【００３７】
表１に示すように、溶解鋳造室１１においては、金属類の溶解はＡｒガスが圧力１０3 〜１０4 Ｐａ台の状態で行われ、出湯、鋳造はＡｒガスが圧力１０4 Ｐａ台で行われるので、溶解鋳造室１１は出湯の完了後、大気開放することなく次の溶解、鋳造サイクルに入り得る。溶解鋳造室１１の雰囲気はそれ以外にも任意であり、大気開放して内部クリーニングが行われてもよい。大気開放すると、当然のことながら、その間は金属類の溶解、鋳造は停止されるほか、次の溶解、鋳造のサイクルのための真空排気にも時間を要し稼動率が低下するので、通常的には引き続いて次のサイクルの溶解、鋳造が行われる。
【００３８】
溶解鋳造の１サイクル分の出湯量に相当する鋳片が二次冷却容器７１内に収容されると、シールガード５２が元の待機位置へ戻されてフラッパー弁５４が閉じられ、溶解鋳造室１１との間が遮断される。続いて蓋開閉機構５６によって蓋７４が二次冷却容器７１の天面部へ戻されて載置され、二次冷却容器７１内に収容されている鋳片は、本体７２内の底面部、側面部の冷却面とフィン７２ｆ、および筒状突出部７３の冷却面とフィン７３ｆに接触して冷却される。すなわち、接触する冷却面の面積が大であるので、鋳片は熱伝導によって急速に二次冷却される。
【００３９】
続いて、封止室５１からの二次冷却容器７１の分離が行われる。二次冷却容器７１はＡｒガスの圧力を減圧の１０4 Ｐａ台に保持したまま、封止室５１にはＡｒガスを大気圧まで導入し、次いで大気が導入される。封止室５１が大気圧とされると、その大気圧と二次冷却容器７１内の真空度との差圧によって蓋７４はＯ−リング７５を介して天面部に密接され、封止室５１と二次冷却容器７１とが縁切りされる。上述したように、二次冷却容器７１は減圧となっているので蓋７４は大気圧によってフランジ７２ｇへ押圧され、ボルトやクランプを必要とせずに緩みなく固定され脱落することはない。上記のＡｒガスの導入時に、図４では示されていない熱交換器によって温度低下させたＡｒガスを導入、充填して鋳片の冷却を加勢するようにしてもよい。
【００４０】
そして、空気圧シリンダ６４のロッドが下降されることにより、二次冷却容器７１は封止室５１と分離されて搬送台６０と共に下降され、移動台車６２上へ乗せられて、離れた場所にある次工程へ搬送されて払い出される。そして、次工程において、真空破壊弁７９を開けて内部へ大気が導入されて蓋７４が開けられると共に、搬送台６０上の二次冷却容器７１は回動軸８１によって、漸次、傾動され下向きの横倒しの傾斜姿勢とされて、鋳片が取り出される。冷却空間７０の底面が曲面とされているので、鋳片は残りなく完全に取り出される。そして、鋳片の収容から取り出しまでの間において、二次冷却容器７１は回転されないので、鋳片が粉砕され粉体化されることはない。
【００４１】
鋳片の取り出しが完了すると、二次冷却容器７１は姿勢を戻され、蓋７４が載置されて移動台車６２によって封止室５１の下方へ搬送され封止室５１に接続される。二次冷却容器７１が分離されて次工程へ搬送されている時に、封止室５１は、酸欠による災害を起こさないように、残留するＡｒガスを排除し完全な大気雰囲気とする操作、例えば図示しないブロアーを起動してＡｒガスを大気と置換する操作が行われる。なお、二次冷却容器７１が次工程へ搬送されている時に、別に用意された予備の二次冷却容器を封止室５１に接続して次のサイクルの溶解鋳造に備えてもよいことは勿論である。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、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。
【００４３】
例えば本実施例においては、二次冷却容器７１を封止室５１に着脱自在なものとしたが、封止室５１に一体的に接続された二次冷却室としてもよい。その場合には、二次冷却の完了した鋳造物を取り出し、次工程へ搬送するための機器が必要になる。
また本実施例においては、シールガ−ドとして、適用時に封止室内で水平方向に移動されるものを示したが、これ以外によるもの、例えば接続用短管１５内から垂下されるものであってもよい。
また本実施例においては、シールガードによってフラッパー弁のシール部材と二次冷却容器の蓋のシール部材をガードする場合を説明したが、二次冷却容器の構造、および封止室との接続方式によってはガードすべきシール部材は異なる。
【００４４】
また本実施例においては、金属類の溶解、鋳造から二次冷却までを真空にし、Ａｒガスを所定の圧力まで導入する不活性ガス雰囲気下のプロセスで示したが、大気成分が存在しない系である限りにおいて、雰囲気のガスの種類、圧力は、特に限定されない。
また本実施例においては、載置される二次冷却容器の蓋が接続時に封止室内へ挿入される天面部によって、封止室に対して二次冷却容器を接続する例を示したが、蓋が載置され接続時に封止室内へ挿入される限りにおいて、天面部はどのような形状であってもよく、例えば突出された短管部に蓋が載置されるものであってもよい。また、二次冷却容器として直立の円筒形状のものを例示したが、角筒形状のものであってもよく、また傾斜した姿勢のものであってもよい。
【００４５】
また本実施例においては、筒状突出部７３を設けた二次冷却容器７１を例示したが、筒状突出部７３は必須のものではない。また本実施例においては二次冷却容器７１の本体７２内にフィン７２ｆ、７３ｆを設ける場合を説明したが、フィンは必須のものではない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置は以上に説明したような形態で実施され、次に記載するような効果を奏する。
【００４７】
請求項１の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置によれば、溶解鋳造室、封止室、二次冷却容器を連通させて同一真空度とし、溶解鋳造室から排出される鋳造物を封止室経由で二次冷却容器に収容した後、溶解鋳造室と二次冷却容器との間を封止室で封止することができるので、溶解鋳造室においては、従来のように溶解鋳造室での鋳造物の温度低下を待つことなく、また二次冷却容器における鋳造物の二次冷却とは無関係に、次のサイクルの溶解、鋳造を開始することが可能であり、当該真空溶解鋳造装置の稼動率を格段に向上させ、鋳造物の製造コストを大幅に低下させる。また、封止室と二次冷却容器とを不活性ガス雰囲気とし、鋳造物が大気成分と接触することによる化学変化を防ぐことができる。更には、二次冷却容器が回転されないので、鋳造物が回転によって粉末化されない。
【００４８】
請求項２の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置によれば、二次冷却容器を封止室に接続する天面部以外は水冷ジャケットで冷却されるので、二次冷却容器が回転されなくとも収容される鋳造物を効果的に冷却させる。
【００４９】
請求項３の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置によれば、二次冷却容器の蓋の開閉機構を設計時におけるサイズの自由度が大きい封止室内に設けるので、蓋開閉機構自体の気密性についての配慮が不要であるほか、好ましい形式の開閉機構を制限なく選択することができる。また大気の導入が可能とされているので、二次冷却容器に蓋をしてから、封止室へ大気を導入することにより、冷却された薄帯状の鋳造物が収容されている二次冷却容器を封止室から容易に分離することができる。
【００５０】
請求項４の二次冷却可能な真空溶解鋳造装置によれば、溶解鋳造室から二次冷却容器への鋳造物の排出時に、シールガードがシール部材をガードし鋳造物（特に粉末状のもの）が付着することを防ぐので、シール部材は繰り返しの使用に耐え十分な気密性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  二次冷却可能な真空溶解鋳造装置の二次冷却用機器の接続との配管の例を示す図である。
【図２】  二次冷却可能な真空溶解鋳造装置の溶解鋳造室を示す縦断面図である。
【図３】  図２における［３］−［３］線方向の断面図である。
【図４】  二次冷却可能な真空溶解鋳造装置の二次冷却用機器を示す部分破断側面図であり、二次冷却容器の蓋が閉じられている状態を示す。
【図５】  図４に対応する図であり、二次冷却容器の蓋が開けられた状態を示す。
【図６】  図４における［６］−［６］線方向の断面図である。
【図７】  従来例の真空溶解鋳造装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１１  溶解鋳造室
２１  溶解炉体
２２  ルツボ
４１  移動鋳造ユニット
４３  タンディッシュ
４４  冷却ロール
５０  二次冷却用機器
５１  封止室
５２  シールガード
５４  フラッパー弁
５６  蓋開閉機構
６０  搬送台
６２  移動台車
７０  冷却空間
７１  二次冷却容器
７２  本体
７３  筒状突出部
７４  蓋
８０  冷却水路
８２  水冷ジャケット
８３  給水管
８６  排水口
９４  真空ポンプ
９５  制御バルブ
９７  アルゴンガス導入管
９８  空気導入管
【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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