(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を形成した金属製のるつぼ、およびるつぼの外径側に設けられた誘導コイルを備えた浮揚溶解炉と、前記流出口に装着され連続鋳造時にその内部を通過中に溶湯を凝固させて棒材に鋳造するダイスと、該棒材を引き抜く円筒ローラとから構成される連続鋳造装置において、導電性材料で形成し、中央部に鋳造された棒材を通過させる連通穴を有し、前記ダイスを下側から支持する支持体を設けて、該支持体を誘導加熱して、鋳造された棒材に該支持体から熱伝達するようにしたことを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項２】
有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を形成した金属製のるつぼ、およびるつぼの外径側に設けられた誘導コイルを備えた浮揚溶解炉と、前記流出口に装着され連続鋳造時にその内部を通過中に溶湯を凝固させて棒材に鋳造するダイスと、該棒材を引き抜く円筒ローラとから構成される連続鋳造装置において、前記ダイスの下方に、鋳造された棒材を外周側から加熱するヒータを設けたことを特徴とする連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に高融点金属を浮揚溶解炉で溶解して下部の流出口からダイスを通して出湯して連続鋳造する連続鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来例の構成図を示す。この図４において、１は耐火物で形成されたるつぼ、２は溶湯、３は前記るつぼ１の底部に装着され、該るつぼ１内の溶湯を鋳造する際に溶湯２を冷却して棒材４に成形するダイス、５は前記ダイス３により鋳造された棒材４を挟んで下方に引き抜く円筒ローラ、６は鋳造前にるつぼ１内の溶湯２が落下するのを防止するためにダイス３内に装着する栓を兼ねたスターティングブロックを示す。
【０００３】
この図３において、るつぼ１は耐火物で形成されて、図示されていない溶解設備で溶解された溶湯２を受湯して保持しており、るつぼ１の底部にはダイス３が装着されている。そして、ダイス３の下方には図示されていない駆動モータに接続された円筒ローラ５が配されて、溶湯２が落下するのを防止する栓をかねた、溶湯２と同質材の棒材または先端のみ同質材としたスターティングブロック６が挿入されて円筒ローラ５で保持されている。
【０００４】
上記の構成において、円筒ローラ５を図示されていない駆動モータで駆動してスターティングブロック６をゆっくりと引き抜き、それに連れて、ダイス３内に導かれた溶湯２が凝固して棒材４に連続して鋳造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の構成では、溶湯はセラミック、または黒鉛のるつぼ等の耐火物に接触しており、以下のような問題がある。
▲１▼耐火物が溶融金属へ混入し、製品の質を低下させる。
▲２▼耐火物は溶融金属により磨耗損傷するので耐火物を定期的に交換する必要がある。
【０００６】
▲３▼耐火物の耐熱温度以上の融点の金属の鋳造が困難である。
▲４▼連続的に金属を円筒ローラで引き抜く際には、該金属の凝固点をダイス中に維持しなければならない。しかし高融点の金属を浮揚溶解炉で溶解、保持して連続鋳造する場合、出湯のために溶湯をるつぼの底部に近づけるとるつぼへの伝達熱が増加するので溶湯表面の温度が低下する。また、流出口に装着されたダイスは流出口と接触しているので冷却されてダイスに接触した溶湯の温度を降下させる。さらに、鋳造された棒材からの放熱により溶湯が冷却される。これらの熱損により、溶湯がダイスの入り口近辺で凝固して安定して連続鋳造することが困難になる場合がある。
【０００７】
このダイス入り口近辺での高融点金属溶湯の凝固を防ぐには、ダイスの肉圧を厚くして流出口からの熱伝達によるダイス表面温度降下を抑制することが考えられるが、流出口を広げると溶解時に溶湯が浮揚しないか、またはるつぼと溶湯とが接近しすぎて、また溶湯底部への誘導電流の発生量が減少してその部分への加熱入力が減少することと相まって溶湯底部に薄皮が張り流出口からの出湯を阻止する問題が生じる。そのために流出口を過度に広げることはできない。
【０００８】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高純度金属ないし高融点金属の連続鋳造を可能とした連続鋳造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を形成した金属製のるつぼ、およびるつぼの外径側に設けられた誘導コイルを備えた浮揚溶解炉と、前記流出口に装着され連続鋳造時にその内部を通過中に溶湯を凝固させて棒材に鋳造するダイスと、該棒材を引き抜く円筒ローラとから構成される連続鋳造装置において、導電性材料で形成し、中央部に鋳造された棒材を通過させる連通穴を有し、前記ダイスを下側から支持する支持体を設けて、該支持体を誘導加熱して、鋳造された棒材に該支持体から熱伝達するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に発明は、有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を形成した金属製のるつぼ、およびるつぼの外径側に設けられた誘導コイルを備えた浮揚溶解炉と、前記流出口に装着され連続鋳造時にその内部を通過中に溶湯を凝固させて棒材に鋳造するダイスと、該棒材を引き抜く円筒ローラとから構成される連続鋳造装置において、前記ダイスの下方に、鋳造された棒材を外周側から加熱するヒータを設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記請求項１または２の構成により、被溶解金属はるつぼとは非接触の浮揚状態で、溶解、保温されるので、るつぼからの混入物がなく、非汚染で高純度な棒材を鋳造することことが可能になる。
また、鋳造された棒材を、ダイス下方で外周側から加熱しているので、下方に引き抜かれた棒材からの放熱損が溶湯に熱伝導するのを抑制でき、溶湯の凝固点を安定してダイス内に保ことが可能になる。
【００１２】
さらに、溶湯がるつぼ内で浮揚していることから高融点金属の溶解が可能であり、栓の使用と相乗して溶解中に流出口から溶湯が流出する湯漏れ現象を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図１において、従来例と同一符号を付したものは略同一機能を有するのでその説明は省略する。この図１において、１０は有底の円筒状に形成され円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼ、１０ａはるつぼ１０の底部に形成された溶湯１１の流出口、１２は被溶解材に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して主に溶解、加熱電力を与える上誘導コイル、１３は被溶解材に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して溶湯に主に浮揚力を与える下誘導コイル、１４は上誘導コイル１２に電流を供給する交流電源，１５は下誘導コイル１３に電流を供給する交流電源を示す。１６は、上記るつぼ１０、誘導コイル１２、１３  から構成した浮揚溶解炉を示す。この浮揚溶解炉１６に交流電源１４、１５を加えて浮揚溶解装置が構成される。
【００１４】
１７は流出口１０ａに挿入して装着された、溶湯１１を通過中に冷却、凝固させるダイス（このダイスが鋳型となる）、１８は前記ダイス１７を支持する導電性金属製の支持体、１９はダイス１７内に先端部が挿入され、溶解初期の溶湯の落下流出を防止する栓を兼ねた棒状のスターティングブロック、２０はスターティングブロック１９および鋳造された棒材４を引き抜く円筒ローラを示し、このダイス１７と、支持体１８と、スターティングブロック１９、および円筒ローラ２０と、浮揚溶解装置とで連続鋳造装置を構成している。
【００１５】
この図１において、るつぼ１０は電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを誘導コイル１２、１３の内側に並べて有底の円筒状に形成され円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットおよび底部に流出口１０ａを形成して構成される。このるつぼ１０内に被溶解材料が入れられており、上下誘導コイル１２、１３で発生する磁束はセグメント間のスリットの隙間、および流出口１０ａからるつぼ内に進入して被溶解材料と鎖交する。るつぼ１０を構成する各セグメントは溶けないように内部に冷却水を通す水路１０ｂが形成され水冷されている。
【００１６】
上下誘導コイル１２、１３の電流は、電気的に絶縁されたそれぞれのセグメントに渦電流を誘導するとともに、被溶解材料にも渦電流を誘導する。このるつぼ１０と被溶解材料とに流れる渦電流の方向は対向する表面部分では互いに逆方向を向いているので磁気的に反発力となり、るつぼ１０は固定されているので被溶解材料には浮揚力が働きこの浮揚力が被溶解材料の重量より大きければ被溶解材料はるつぼ１０から離れて浮揚する。被溶解材料は抵抗損により熱を発生して加熱し続ける。このために被溶解材料は浮揚状態で溶解する。ここで被溶解材料はるつぼ１０への接触を防ぐために、るつぼ１０の中央部分に安定して位置することが望ましい。このるつぼ１０内で安定して浮揚させるために、るつぼ底部側になるほど被溶解材料の重量に対抗するるつぼ１０からの電磁反発力を大きくする必要がある。この電磁反発力をるつぼ底部で大きくするために、るつぼ底部に巻かれた下誘導コイル１３には上誘導コイル１２に比べて大きい浮揚力が得られるように低い周波数の交流電源１５から電流を供給し、上誘導コイル１２には被溶解材料を溶解する高周波電流が別の交流電源１４から供給されることが行われている。
【００１７】
連続鋳造に使用する金属の溶解および保温用の装置を浮揚溶解装置とすることにより、溶解時に溶湯が他の物と接触しないために異物の混入が極めて少ないこと、融点の高い材料でも溶解が可能であること、熱伝導損失が小さいこと等の特長が利用できる。
そして、るつぼ１０の流出口１０ａに装着されたダイス１７の外周側は前記流出口１０ａにより冷却されて、溶湯１１がダイス１７内を通過中に凝固して棒材４になるようにしている。また、ダイス１７の下部は導電性金属製の支持体１８が配備され、下誘導コイル１３により加熱され高温で保持されて鋳造された棒材４を外周側から加熱して以下の棒材表面からの放熱で溶湯１１が過冷却されないようにして、凝固点が安定してダイス１７内に維持されるようにしている。
【００１８】
また、ダイス１７を流出口１０ａの全長に渡って挿入することによって鋳造時に溶湯１１でるつぼ１０が損傷するのを防止している。
ダイス１７内には溶解初期の溶湯の落下を防止する栓を兼ねた、鋳造初期に溶湯１１と溶着して、凝固した溶湯を適切な速度で引き抜くためのスターティングブロック１９が挿入されている。このスターティングブロック１９は溶解初期の溶湯の落下、流出を防止するとともに、溶解途中の停電、または電源系統の故障等により溶解が中断された場合に大量の溶湯１１がダイス１７内に流入して該ダイス１７内で凝固しきれない溶湯１１が落下して、るつぼ１０下方の円筒ローラ２０、その他の装置を焼損したり、周囲に飛散したりするのを防止する。
【００１９】
上記の構成において、連続鋳造は以下のように実施される。まず、図示されていない溶解材料投入手段からるつぼ１０内に溶解材料を投入して、浮揚溶解装置１６の溶解運転が開始され、溶解材料はるつぼ１０内で浮揚した状態で溶解される。溶解終了後直ちにあるいは保温運転を経た後、主に下誘導コイル１３への電力を浮揚力を弱めるように調整して出湯を開始し、同時に円筒ローラ２０を駆動してスターティングブロック１９を徐々に引き抜き操作し連続鋳造運転に移行する。なお、ダイス１７を支持する支持体１８は下誘導コイル１５により誘導加熱されて高温に保持され、この支持体１８内のスターティングブロック１９を熱伝達で加熱している。
【００２０】
スターティングブロック１９を徐々に引き抜くと溶湯１１はダイス１７内に導かれてダイス１７内を通過する過程で冷却されて先のものから凝固して円柱状の棒材４となる。この棒材４の形成によりスターティングブロック１９の引き抜き抵抗が増大するが、鋳片は先のものがスターティングブロック１９の先端に溶着するので以降はその引き抜き抵抗に抗してスターティングブロック１９が強制的に引き抜かれる。そしてスターティングブロック１９が完全にダイス１７から引き抜かれた後は、鋳造された円柱状の棒材４が円筒ローラ２０によって引き抜き操作され、連続鋳造が続行される。
【００２１】
図２はこの発明の別の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図１において、１０は有底の円筒状に形成され円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼ、１０ａはるつぼ１０の底部に形成された溶湯１１の流出口、１２は被溶解材に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して主に溶解、加熱電力を与える上誘導コイル、１３は被溶解材に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して溶湯に主に浮揚力を与える下誘導コイル、１４は上誘導コイル１２に電流を供給する交流電源，１５は下誘導コイル１３に電流を供給する交流電源を示す。１６は、上記るつぼ１０、誘導コイル１２、１３  から構成した浮揚溶解炉を示す。この浮揚溶解炉１６に交流電源１４、１５を加えて浮揚溶解装置が構成される。
【００２２】
１７は流出口１０ａに挿入して装着された、溶湯１１を通過中に冷却、凝固させるダイス（このダイスが鋳型となる）、１９はダイス１７内に先端部が挿入され、溶解初期の溶湯の落下流出を防止する栓を兼ねた棒状のスターティングブロック、２０はスターティングブロック１９および鋳造された棒材４を引き抜く円筒ローラ、２１は鋳造された棒材をダイス１７の下方で外周側から加熱するヒータを示し、このダイス１７と、支持体１８と、ヒータ２１と、スターティングブロック１９、および円筒ローラ２０と、浮揚溶解装置とで連続鋳造装置を構成している。
【００２３】
この図２が図１と異なる点は、支持体１８を誘導加熱してその支持体１８で鋳造された棒材を加熱する代わりに、ヒータ２１を用いて棒材を加熱するようにした点である。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば、溶解部を浮揚溶解炉としているので、炉壁からの耐火物の混入が無く、高純度ないし高融点金属の連続鋳造を可能とする効果がある。またスターティングブロック、および鋳造された棒材はダイスの下方で加熱されているのでスターティングブロック、および鋳造された棒材からの放熱損により溶湯が冷却されることが防止され、凝固点を安定してダイス内に保ことが可能になり、安定して連続鋳造できる効果がある。また、そのことにより鋳造欠陥を未然に防ぐ効果がある。
【００２５】
また、スターティングブロックが連続鋳造時の栓を兼ねるようにしたので、スターティングブロックをした溶解運転の状態からそのままスターティングブロックを引き抜き操作して連続鋳造運転に移行できる。したがって栓とスターティングブロックとを別々に設ける場合に比較して、操作性の向上および装置の簡略化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態の主要部の構成図
【図２】  この発明の別の実施の形態の主要部の構成図
【図３】  従来例の構成図
【符号の説明】
１０          るつぼ
１０ａ        流出口
１１          溶湯
１２          上誘導コイル
１３          下誘導コイル
１４、１５    交流電源
１６          浮揚溶解炉
１７          ダイス
１８          支持体
１９          スターティングブロック
２０          円筒ローラ
２１          ヒータ
【図１】
0003758353.tif 000002
【図２】
0003758353.tif 000003
【図３】
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