(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中又は不活性ガス雰囲気下で、被溶融金属を誘導加熱して溶解する真空誘導炉設備において、
鋳造場所となる鋳造室と、溶解場所となる溶解室とを備え、前記溶解室が複数であって、前記鋳造室が単数であるか、又は、溶解室の室数よりも少ない数であり、かつ、この鋳造室が前記複数の溶解室と夫々連結構造体で連結されていると共に、前記連結構造体には、保持炉を備えるようにし、１つの溶解室内の溶湯が無くなると、並行して稼働していた他の溶解室の出湯口から、真空誘導炉に合わせて選択的に回転可能な溶湯ダクトを経て、前記保持炉に出湯するようにしたことを特徴とする真空誘導炉設備。
【請求項２】
上記鋳造室と上記溶解室とを連結している連結構造体において、
この構造体が溶解室と鋳造室とを仕切る真空用バルブを有していることを特徴とする請求項１に記載の真空誘導炉設備。
【請求項３】
上記鋳造室と上記溶解室と上記連結構造体が、いずれも外気を侵入させない真空容器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空誘導炉設備。
【請求項４】
上記連結構造体の内部が、溶解室から鋳造室への溶湯搬出手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空誘導炉設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高品質・高純度の金属製品を溶製するのに適した真空誘導炉設備に係り、特に、大型の真空誘導炉設備の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の新素材の開発に伴い、高純度、高品質の金属、合金、更に、新機能材料として、磁性材料、半導体、超伝導材料としての各種の金属間化合物、特定の金属間化合物相の存在により、所望の特性が得られる合金などに対する需要が増加してきている。
【０００３】
このため、高品質・高純度の金属製品を溶製するのに適した真空誘導炉が注目されている。
この真空誘導炉を備えた真空誘導炉設備には、１つの真空室において、溶解と鋳造を行う実験的レベル若しくは少量生産用の小型真空誘導炉設備がある。
【０００４】
一方、副室又は鋳型収納室を有する真空室と、溶解室より構成される大型の真空誘導炉設備も有るが、この大型の真空誘導炉設備について、図３を用いて説明する。
【０００５】
図３は、この従来の大型の真空誘導炉設備５０の概略構成を示す縦断側面図である。
図３に示すように、大型の真空誘導炉設備５０は、溶解室６０、副室（鋳造室）７０、溶解室６０内の真空誘導炉８０を備え、この真空誘導炉８０は、誘導加熱の原理で被溶融金属を溶解する。
【０００６】
また、同図において、９０は溶湯収納容器、９２は、溶湯収納容器９０を溶解室６０と副室７０とを往復させる移動機構、８２は真空誘導炉８０で溶解した溶湯（図示せず）を溶湯収納容器９０に収納させる際に、真空誘導炉８０を傾動させるための傾動機構である。
【０００７】
なお、図示による説明は省略するが、従来の大型の真空誘導炉設備５０は、上述した構成の他に、原料追装機構、測温機構、その他付属機構を備えている。
また、図３に示す副室７０には、溶湯収納容器９０を外部に搬送するための移動機構が備えられている。
【０００８】
以上の構成において、従来の大型の真空誘導炉設備５０では、真空誘導炉８０内に、被溶解金属を投入し、真空下又は不活性ガス雰囲気において、被溶解金属を誘導加熱で溶解し、真空誘導炉８０を傾動機構８２により傾動して、鋳型に鋳造するという作業工程を繰り返している。
この種の設備５０では、大型化と生産性を考慮して、溶解室６０の真空又は雰囲気を破らず、鋳造された製品を取り出すという、半連続的な工程が採られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した大型の真空誘導炉設備において、更に大型の真空誘導炉設備とする場合、炉自体を大型化せずに、製品を大量生産しようとする方法の一つとして、複数の溶解室の夫々に真空誘導炉と副室である鋳造室を設け、これらの複数の真空誘導炉を同時進行で運転する方式が考えられる。
【００１０】
しかし、複数の溶解室の夫々に対して、鋳造室を備えるようにすると、被溶融材を溶融する時間に対して、溶湯を鋳造する時間の方が短いので、鋳造室を利用しないいわゆる空き時間が大きくなり、鋳造室の利用効率が悪くなるという問題が顕在化してくる。
【００１１】
また、複数の溶解室の夫々に対して、鋳造室を備えると、真空誘導炉設備の建設コストが増大し、設備用の広い敷地も必要になるという問題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記課題（問題点）を解決し、建設コストが少なく、広い敷地を必要とせず作業性に優れ、鋳造室の利用効率を高めた真空誘導炉設備を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空誘導炉設備では、上記課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、真空中又は不活性ガス雰囲気下で、被溶融金属を誘導加熱して溶解する真空誘導炉設備において、鋳造場所となる鋳造室と、溶解場所となる溶解室とを備え、前記溶解室が複数であって、前記鋳造室が単数であるか、又は、溶解室の室数よりも少ない数であり、かつ、この鋳造室が前記複数の溶解室と夫々連結構造体で連結されていると共に、前記連結構造体には、保持炉を備えるようにし、１つの溶解室内の溶湯が無くなると、並行して稼働していた他の溶解室の出湯口から、真空誘導炉に合わせて選択的に回転可能な溶湯ダクトを経て、前記保持炉に出湯するようにした構成とした。
【００１４】
このように構成すると、複数の溶解室と、単数又は溶解室の室数よりも少ない数の鋳造室を連結することができ、鋳造室の利用効率を高めることができる。
また、鋳造室を単数又は溶解室の室数よりも少なく設定することにより、真空誘導炉設備の建設コストを削減することができ、また、各室のメンテナンスの労力が軽減され、維持コストを下げることができる。
更に、真空誘導炉設備自体がコンパクトになり、また、連続操業が可能になって、作業効率が向上する。
また、１つの溶解室内の溶湯が無くなると、並行して稼働していた他の溶解室の出湯口から、真空誘導炉に合わせて選択的に回転可能な溶湯ダクトを経て、保持炉に出湯するようにしたことにより、並行して稼働する他の溶解室に移るまでの時間を短縮することができるので、連続して製品化する際の効率が向上する。
【００１５】
請求項２に記載の真空誘導炉設備では、上記鋳造室と上記溶解室とを連結している連結構造体において、この構造体が溶解室と鋳造室とを仕切る真空用バルブを有している構成とした。
このように構成すると、溶解室と鋳造室を隔絶できるので、鋳造室から製品収納容器を搬出する際に、溶解室の真空又は不活性ガス雰囲気を破らないで済み、連続操業が可能で、作業効率の低下を防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の真空誘導炉溶解設備では、上記鋳造室と上記溶解室と上記連結構造体が、いずれも外気を侵入させない真空容器であるように構成した。
このように構成すると、鋳造室及び溶解室共に気密性を保持できるので、製品の高品質を担保できる。
【００１７】
請求項４に記載の真空誘導炉溶解設備では、上記連結構造体の内部が、溶解室から鋳造室への溶湯搬出手段を備えている構成とした。
このように構成すると、簡易に溶湯自体を溶解室から鋳造室に搬出できるので、真空誘導炉溶解設備の構造をより簡単なものにでき、設備自体の建設コストを低減できるほか、被溶解金属を鋳造した製品の製造コストを削減することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の真空誘導炉設備について、図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明の真空誘導炉設備の一実施の形態の主要構成の概念的な配置を示す平面図である。
また、図２は、本発明の真空誘導炉設備の一実施の形態の各構成の配置を示す縦断側面図である。
なお、図２では、説明の便宜上、１つの溶解室と、連結構造体を介してそれに連結される１つの鋳造室の縦断側面図のみを示すが、他の溶解室と鋳造室についても同様の構造をしているものとし、説明を省略する。
【００１９】
先ず、図１及び図２を用いて、本発明の真空誘導炉設備の概念的な基本構成を説明する。  なお、本実施の形態で説明する真空誘導炉設備では、鋳造装置の構成要素に水冷ロールを用いた急冷ロール鋳造システムの場合で説明を行うものとする。
【００２０】
図１に示すように、本発明の真空誘導炉設備１０は、主要構成として、中央に１つの鋳造室１２と、この鋳造室１２を中心にして、その周囲に４つの溶解室２０Ａ〜２０Ｄが、連結構造体１５を介して連結されている。
即ち、本実施の形態の真空誘導炉設備１０の特徴は、一つの鋳造室１２に、４つの溶解室２０Ａ〜２０Ｄが連結されていることである。
【００２１】
また、各溶解室２０Ａ〜２０Ｄ内には真空誘導炉４０Ａ〜４０Ｄが夫々配置され、この真空誘導炉４０Ａ〜４０Ｄには、溶解炉用電源４０ａＡ〜４０ａＤ及び真空排気装置４０ｂＡ〜４０ｂＤが接続されている。
更に、図２に示すように鋳造室１２にも連結構造体１５を介して真空排気装置１２ａが接続され、真空又は不活性ガス雰囲気下での高品質の製品製造が担保されている。
【００２２】
次に、図２を用いて、本発明の真空誘導炉設備１０の構成の詳細を説明する。なお、図２では、上述した通り、溶解室２０Ａ〜２０Ｄの内から１つの溶解室２０Ａを選択し、溶解室２０Ａと鋳造室１２との関係を説明し、他の溶解室２０Ｂ〜２０Ｄも全く同様の構造であるため説明は省略するものとする。
【００２３】
図２に示すように、溶解室２０Ａは、溶解室本体２２Ａと天蓋２４Ａを備え、天蓋２４Ａの上部には原料投入機構２６Ａが取り付けられている。
また、溶解室２０Ａには、底部出湯型の真空誘導炉４０Ａが設置され、底出湯コイル４２Ａが装着された底部４４Ａから溶湯Ｙが出湯される。
なお、底出湯コイル４２Ａには出湯電源４２Ａａが接続されて高温に保持され、溶湯Ｙの出湯をスムーズに行えるようになっている。
【００２４】
次に、鋳造室１２及び連結構造体１５についての説明を図２を用いて行う。
鋳造室１２内には、水冷ロール３２、破砕機３４、スクリューフィーダ３６及びホッパー３７から構成される鋳造装置３０が配設され、保持炉１６内の溶湯Ｙを定量出湯制御する電磁ポンプ１８を介して供給される溶湯Ｙを水冷ロール３２により急冷し、その後、上述した鋳造装置３０により所望の製品が生産される。
【００２５】
連結構造体１５は、溶解室２０Ａの下部に接続され、この連結構造体１５内には保持炉１６が用意されており、真空誘導炉４０Ａの溶湯Ｙは、溶湯ダクト１４を経て保持炉１６に出湯させられる。
なお、図２に示すように、溶湯ダクト１４は溶湯Ｙを出湯させる真空誘導炉４０Ａ〜４０Ｄに合わせて選択的に回転可能に設計されている。
【００２６】
鋳造室１２で生産した製品は、不活性ガスを導入する真空用バルブ３８ｂを介して接続された製品取り出し室３９内に用意されている製品収納容器９４に搬送され、製品取り出し室３９の外部ドアＤ３から移動機構９６により搬出される。なお、図２において、Ｄ１は連結構造体１５の扉、Ｄ２は、鋳造室１２のメンテナンス用扉である。
【００２７】
また、溶解室２０Ａと連結構造体１５、鋳造室１２と製品取り出し室３９との接続部には真空用バルブ３８ａ、３８ｂが取り付けられ、溶解室２０Ａ〜２０Ｄ、連結構造体１５及び鋳造室１２の真空或いは不活性ガス雰囲気をブレークせずに、製品を出荷できるようになっている。
【００２８】
以上の構成で、本発明の真空誘導炉設備１０の基本動作を図２を用いて説明する。
溶解室２０Ａの天蓋２４Ａの上方に取り付けられた原料投入機構２６Ａから被溶融材が順次投入され、真空誘導炉４０Ａにより溶解され、溶湯Ｙは上述した経路で製品化される。
なお、図１及び図２に示す溶解室２０Ａ〜２０Ｄ及び鋳造室１２は、真空排気装置４０ａＡ〜４０ａＤ、１２ａにより真空にされているか、或いは、真空にされた後に、真空用バルブ３８ａから不活性ガスが導入されて不活性ガス雰囲気にある。
【００２９】
真空誘導炉４０Ａ内の溶湯Ｙが無くなると、図２での図示は省略してあるが、真空誘導炉４０Ａと並行して稼働していた図１に示す他の溶解室２０Ｂ〜２０Ｄ内の真空誘導炉の出湯口に溶湯ダクト１４がセットされて、同様の方法で順次製品化される。
【００３０】
従って、このように構成すると、一つの真空誘導炉の溶湯が無くなっても、別の真空誘導炉の溶湯を順次一つの鋳造室で連続的に製品化できるので、鋳造室の空き時間を短くでき、結果的に鋳造室の利用効率を向上させることができる。
【００３１】
また、上記実施の形態では、溶解室が４つに対して鋳造室及びそれに関連して製品取り出し室も１つとした構成としたために、真空誘導炉設備の建設コストを大幅に削減できる。
更に、鋳造室の数を最小限に抑えることが可能となるために、鋳造室のメンテナンスの労力が軽減され、真空誘導炉設備の維持コストを低減することができる。
【００３２】
本発明の真空誘導炉は上記実施の形態に限定されず種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、溶解室の数を４、鋳造室の数を１とした態様で説明したが、本発明の基本理念は、鋳造室の数を溶解室の数よりも少なくして、かつ、溶解室と鋳造室とを連結するようにすることにより、鋳造室の利用効率を高めることを目的としているので、この構成に限定されるものではないことであることは当然のことである。
例えば、溶解室の数を８、鋳造室の数を２として、２層構造とした真空誘導炉設備としてもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態では、真空誘導炉の例として、底部出湯型の場合で説明したが、真空誘導炉からの出湯手段としては、傾動等の他の出湯手段としてもよいことは勿論のことである。
更に、鋳造室では、保持炉から鋳造装置への溶湯の搬送手段として電磁ポンプを利用する態様で説明したが、例えば溶湯を保温しながら傾動する保持炉を用いて溶湯を鋳造装置に搬出するような他の搬送手段を用いるようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の真空誘導炉設備は上述のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載したように構成すると、複数の溶解室と、単数又は溶解室の室数よりも少ない数の鋳造室を連結することができ、鋳造室の利用効率を高めることができる。
（２）また、鋳造室を単数又は溶解室の室数よりも少なく設定することにより、真空誘導炉設備の製造コストを削減することができ、また、各室のメンテナンスの労力が軽減され、維持コストを下げることができる。
（３）更に、真空誘導炉設備自体がコンパクトになり、また、連続操業が可能になって、作業効率が向上する。
また、１つの溶解室内の溶湯が無くなると、並行して稼働していた他の溶解室の出湯口から、真空誘導炉に合わせて選択的に回転可能な溶湯ダクトを経て、保持炉に出湯するようにしたことにより、並行して稼働する他の溶解室に移るまでの時間を短縮することができるので、連続して製品化する際の効率が向上する。
【００３５】
（４）請求項２に記載したように、鋳造室と溶解室とを連結している連結構造体において、この構造体が溶解室と鋳造室とを仕切る真空用バルブを有している構成とすると、溶解室と鋳造室を隔絶できるので、鋳造室から製品収納容器を搬出する際に、溶解室の真空又は不活性ガス雰囲気を破らないで済み、連続操業が可能で、作業効率の低下を防止することができる。
【００３６】
（５）請求項３に記載したように、鋳造室と溶解室と連結構造体が、いずれも外気を侵入させない真空容器であるようにすると、鋳造室及び溶解室共に気密性を保持できるので、製品の高品質を担保できる。
【００３７】
（６）請求項４に記載したように、連結構造体の内部が、溶解室から鋳造室への溶湯搬出手段を備えている構成とすると、簡易に溶湯自体を溶解室から鋳造室に搬出できるので、真空誘導炉溶解設備の構造をより簡単なものにでき、設備自体の製造コストを低減できるほか、製品の製造コストを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空誘導炉設備の一実施の形態の概念的な基本構成を示す平面図である。
【図２】本発明の真空誘導炉設備の一実施の形態を示す縦断側面図である。
【図３】従来の真空誘導炉設備の基本構成を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１０：真空誘導炉設備
１２：鋳造室
１５：連結構造体
１８：電磁ポンプ（溶湯搬出手段）
２０Ａ〜２０Ｄ：溶解室
３８ａ〜３８ｂ：真空用バルブ
４０Ａ〜４０Ｄ：真空誘導炉
Ｙ：溶湯
【図１】
0004305588.tif 000002
【図２】
0004305588.tif 000003
【図３】
0004305588.tif 000004