JPH01215458A - 溶融金属鋳込装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野及び従来の技術） 底注ぎ法によって鋳込まれる各種の合金、特に鋼のよう
な各種合金の清浄度を改善するには、金属をセラミック
質発泡体フィルターを通して濾過することが特に有用で
ある。このフィルターの効果は粒状介在物、そしである
場合には液状介在物、を除去することである。このよう
に、濾過処理は得られる金属インゴットの品質に有益で
ある。溶融金属フィルターの各種が５業において知られ
ており、例えば米国特許３．９６２．０８１に記載され
ている。

（発明が解決しようとする課題） 底注ぎ鋳込法は一般に、共通の湯口（スプルー）と複数
個の鋳型、および共通の湯口から鋳型への湯道（ランナ
ー）を使用することを含む、フィルターは取鍋と湯口頂
部との間の小さい湯だめ（タンデイツシュ）の中に置い
てもよい、あるいはまた、フィルターをインゴットの底
部鋳込口（バット）のすぐ上流に置く際にも利点がある
。

しかし、これらの処理の各々は欠点をもっている。フィ
ルターを湯口頂部に置くことはフィルター下流において
溶融体の再酸化を許す、また、複数の鋳型に向けられる
金属のすべてが湯口を通過するので、湯口頂部にあるフ
ィルターは大量の金属流に対応する必要がある。

上記のとおりであるからインゴットの底部鋳込口（バッ
ト）め中に直接フィルターを置けば有利である。この装
置は比較的簡単であり、フィルター下流での溶融体の再
酸化の機会を最小にする。そして、湯口頂部にある１個
の共通フィルターにおけるよりも結果的に金属処理量が
少なくてすむような複数個のフィルターを使用できるよ
うになる。

しかし、この方法にはまたいくつかの欠点がある。

フィルターを溶融金属で通温（初期導通：ブライミング
）することが概して困難である。フィルターを予熱する
機会はほとんど存在しない。また、フィルターは高い機
械的応力を受け、破壊する可能性がある０例えば、湯口
は普通は１０から２０フイート（３，０５〜６．１０ｇ
＋）の高さであり、従って大きい金属のヘッド（静圧）
が発生する。

本発明の一つの目的は、金属フィルターを使いかつ底注
ぎ法にて溶融金属を鋳込むための装置を提供することで
ある。

本発明のもう一つの目的は、フィルターをインゴットの
底部鋳込口のすぐ上流側で利用する前述装置を提供する
ことである。

本発明のさらにもう一つの目的は、フィルターを容易に
通温でき、かつ破壊の可能性をもたらす機械的応力を最
小にする、前述の装置を提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は、商業的規模で使用す
るのに簡単で、便利でそして手軽な、前述の装置を提供
することである。

（課題を解決しようとする問題点） 本発明のその他の目的と利点はこれから明らかになる。

（イ）概論 前記の目的および利点が本発明によって容易に得られる
ことがわかった。

本発明の装置は、基底部をもつ溶融金属鋳込用の鋳型、
その基底部に配置された溶融金属導入口、すべての溶融
金属が通過せねばならないように溶融金属導入口全体に
わたって位置するフィルター、および、上記導入口の下
方および該フィルターの下方にある湯の湧出し筒（ウェ
ル）から成る。溶融金属導入口の上にはフィルターを所
定の場所に保持する手段が与えられている。該手段とし
て望ま状輪を包含し、かつ湯融金属流を通過させるため
の少なくとも１つの通路−間隔をあけた複数のものが望
まれる−を有する支持板とすることである。

一般に、複数個の上記鋳型には共通の湯口とそれから各
鋳型へのびる複数の湯道とが取り付けられている。

該湧出し口は通常フィルターの容積の少くとも２倍の容
積、そして−最的にはフィルターの容積の１０倍未満の
容積をもつ。

好ましい実施態様は上記湧出し口への溶融金属流がその
中で渦巻き運動を起こすようにするための、周回状の流
路を含む、もう一つの好ましい実施態様においては、上
記溶融金属より低い融点をもつ金属箔が上記フィルター
の下方に備えられている。

本発明はどのような溶融金属にも容易に使用することが
できるが、特に鉄基合金およびニッケル基合金用に適し
ている。

本発明の装置が現存する系に実質的な再設計を加えるこ
となしに容易に適用し得るのは容易に理解できる。その
上、本発明の装置が多くの利益を伴って、フィルターを
インゴットの底部鋳込口のすぐ上流で使用し得るのも明
らかである０本発明の装置により、高度のｒ過、比較的
簡単な設備と用法、および通温と機械的応力との問題か
ら実質的に開放される。湯の湧出し筒の組み込みにより
著しい利点が得られる。溶融金属がまずフィルターと接
触すると、金属のカワがフィルター面全体にわたって形
成される。フィルター下方の該湧出し筒は溶融金属をそ
のカワと接触させながら保持しかつカワを再溶融する空
間を提供する。

本発明のその他の利点と特色は以後において明らかにな
る。

（ロ）詳論 代表的な溶融金属注入操作が図１に模式的に示される。

溶融金属１１の源１０が与えられており、それは図示す
るとおり取鍋の底から下注ぎされ、あるいは炉から直接
上注ぎされてよい、溶融金属源１０の下流には注湯漏斗
１２があるが、この漏斗は注湯対象として、かつその漏
斗と直接連通している溶融金属移送手段または湯口１３
に対する貯槽として働く、溶融金属移送手段１３は、究
極約６こは鋳込み型または鋳塊型１５へ湯を送り込む、
１本または複数本の湯道１４へ通ずる湯口から概して成
っている。複数個の上記鋳型１５および湯道１４はふつ
う共通の湯口１３から放射状に形成されている０図２は
５個の湯道をもつ５個の鋳型を示すが、ふつうこのよう
に複数個の湯道と鋳型とを備えている。

図３は鋳型１５へ直接通ずる湯道１４の一つの拡大詳細
図である０図３に示すとおり、湯道１４は湯道の取込口
２０へ通じ、これは次にこの取込口２０のすぐ下流側で
湯の湧出し筒２１へ通ずる。鋳型１５には基底部２２と
そこに配置された鋳型への溶融金属導入口２３とが設け
られている。フィルター２４は、全溶融金属が通過する
よう、溶融金属取入口２３の全体にわたって固定されて
いる。フィルター２４は接着によるかあるいは固定用フ
ランジに適切なガスケットを必要ならば取りつけるかし
て所定位置に固定させればよい、当然ながら、悪条件に
耐える強度の十分なフィルターを利用せねばならない。

また、フィルター材料は特定の運転において用いられる
特定の金属に対して耐性を示すものでなければならない
、各種のフィルターを簡単に使用することはできるが、
代表的なフィルターは前記の米国特許３，９６２，０８
１並びに米国特許４，６１０，８３２に記載されている
。フィルター固定手段３０は好ましくは上記取入口２３
の上に設けられてフィルターを所定位置に保つ０図４に
明瞭に示されるように、好ましい実施Ｊｇ様においては
、これらの手段は上記取入口全体にわたってひろがり、
溶融金属の流れを通過させるための少くとも一つの通路
、好ましくは複数個の上記通路３１を中にもつ環状リン
グを含む支持板から成る０図４の実施Ｗ１様において示
されるとおり、中央通路３２が上記リングの中に設けら
れ、同時に、通路３１は中央通路３２の周りで周円状に
ひろがっている。支持板３０は大きいヘッド（静圧）に
基づくフィルターへの機械的損傷を防ぐよう考えられて
いる。支持板を使用してもその下のフィルターの使用部
分をそれほど狭めず、しかもフィルターの損傷を防止す
る支持手段が提供される。

好ましい実施態様においては、図５にて示すように、フ
ィルター２４の湯の導入口面４１へ付着せしめた低融点
箔４０を利用することができる０例えば、ニッケルを含
む鉄ベース合金を鋳込むときには、ニッケル合金を使用
すればよい、溶融金属は箔を溶融し、低融性合金を形成
し、通温を容易にする。

図５に示すもう一つの好ましい実施態様においては、湯
道の取込口２０ａは湯の湧出し簡２１への金属流のため
に設けられた周回流路２５を含む０図６において示され
るように、さらに別の実施態様においては、湯道１４ａ
は乱流を与え、かつフィルター下方において溶融金属に
より大きい貯槽を提供するよう、該湧出し筒２１の下方
でかつそれを通りすぎたところで広がっていてもよい。

−船釣には、該湧出し筒２１はフィルターの容積の少く
とも２倍の容積を持つべきである。該湧出し一筒の容積
の上限には特に制限はないが、その容積はフィルター容
積の１０倍以下であるのが望ましい０代表的な応用にお
いては、深さ２インチないし１０インチ（５０，８〜２
５４ｚｍ＞の該湧出し筒が深さ１インチ半＜３８．１ｚ
ｍ＞のフィルターと共に使用に供される。

本発明は以下の例証的実施例を考察することにより容易
に理解できよう。

これらの実施例においては、重量約６７００ボンドｚ （３０３９，１Ａ９）の３０４系ステンレス鋼をインゴ
ット灸鋳込んだ、溶湯は単一のインゴットへ共通の湯口
と湯道を通じて流走させた。インゴット寸法は２１イン
チ×２１インチ×７３インチ（５３３Ｘ　５３３　Ｘ　
１８５４ｚｉ＋）であった、共通の湯口は高さが１０フ
イート、直径が４インチ（３０５０ｈ　ｘ　１０２φ履
履）であった、湯道は長さが２フイート、直径が２イン
チ（８１０Ｌ　ｘ５０．８φ置！）であった。図５に示
すとおりの配置によったが、６インチ（１５２ｚｍ）の
深さの湯の湧出し口とその下方における３インチ（７６
ｉ＋ｍ）の周蘂状傾斜路によって乱流を形成せしめた。

湧出し口の直径は８インチ（２０３ｚｉ＋）であった。

湯の湧出し口の頂部でかつインゴットの溶融金属導入口
の中に置かれたフィルターは直径が８インチで厚さは１
１インチ（２０３φＸ　３８ｔｍｉ＋）であった。

フィルターは１インチあたり約５個の細孔を有するジル
コニア−アルミナ・セラミックを基本にしたセラミック
多孔質フィルター（ｆｏａｍ　ｆｉｌｔｅｒ）であった
。

この試験において、炉から２８２０°Ｆ　（１５４９℃
）において出湯した。フィルターは通温するのに１５分
かかり、インゴットを完全に充たすのに１分２５秒か速
であり、インゴットの充満が迅速であり、良品質で介在
物が存在しないインゴットが得られた。

フィルターなしでの比較試験においては、インゴットは
介在物を保持しかつ品質が劣る傾向をもっていた。その
上、湯の湧出し口は用いず、フィルターを用いる比較試
験においては、フィルターは機械的損傷を受ける傾向が
あり、またフィルターは通温することができなかった。

本発明はここで説明し示した例証に限定されるものでな
く、それらは当然本発明を実施する最良様式を単に例証
するだけのものであり、そして部品の形態、寸法、配列
および操作の詳細について修正し得るものである。

本発明はむしろ、特許請求の範囲によって規定されると
おりの本発明の精神と範囲においてその種の修正をすべ
て包括する、という意図のものである。

示す模式図である。

第２図は共通の湯口へ通ずるそれぞれの湯道と連結され
た複数個の鋳型を示す模式図である。

第３図は本発明による代表的湯道、湯の湧出し口、およ
び鋳型への溶融金属導入口につき詳細を示す断面図であ
る。

第４図はフィルターを所定位置に保持するための支持板
を示す平面図である。

第５図は上記湧出し口へ湯融金属を流すための周辺状の
溶融金属導入口流路を示す、第３図と類似の図である。

第６図はもう一つ別の実施態様を示す、第３図と類似の
図である。

１０：溶融金属源　　　１１：溶融金属１２：注湯漏斗
　　　　１３：湯口（スプルー）１４：湯道（ランナー
）１５：鋳型 ２０：湯道の取込口　　２１：湯の湧出し筒（ウェル）
２２：インゴットの基底部 ２３：溶融金属導入口 ２４：フィルター　　　２５二周回状流路３０：フィル
ター固定手段（例えば支持板）３１＝通路　　　　　　
３２：中央通路４０：低融点箔　　　　４１：フィルタ
ーの内面（外４名） 馬３　凹 尾４凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基底部分をもつ溶融金属鋳込用鋳型、その基底部分
   に設けられた溶融金属導入口、全ての溶融金属が通過を
   余儀なくされるよう、その溶融金属導入口に差し渡され
   るよう配置されるフィルター、および、上記導入口の下
   方でしかも上記フィルターの下方にある溶湯の湧出し筒
   から成る、溶融金属鋳込装置。 ２、上記フィルターを所定位置に保持する手段を含む、
   請求項１に記載の装置。 ３、上記フィルターを所定位置に保持する上記の手段が
   、上記溶融金属導入口に差し渡されるよう上記フィルタ
   ーの上方でひろがる環状リングを含み、溶融金属の流れ
   が通過する少くとも一つの通路をその中に有する支持板
   から成る、請求項２に記載の装置。 ４、上記支持板が間隔を置いた通路を中に含む、請求項
   ３に記載の装置。 ５、共通の湯口とそれから各鋳型へ伸びる湯道とを備え
   た複数個の上記鋳型より成る、請求項１に記載の装置。 ６、溶湯の湧出し筒の容積がフィルターの容積の少くと
   も２倍である、請求項１に記載の装置。 ７、上記容積がフィルターの容積の１０倍未満である、
   請求項６に記載の装置。 ８、上記湧出し筒に流入する溶融金属がそこで渦巻き運
   動を起こすよう該筒に接する周回状の溶融金属導入流路
   を含む、請求項１に記載の装置。 ９、鋳込まれる溶融金属より低い融点をもつ、上記フィ
   ルター下方におかれた金属箔を含む、請求項１に記載の
   装置。