JPH0428467B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、1400℃より高い鋳込み温度をもち溶
融状態で酸化され易い合金から鋳造品を製造する
ための装置に係り、より特定的には、多少複雑な
形状を有し大きな熱応力下で使用される厚みの薄
い又は厚い鋳造部材の製造装置に係る。対象とな
る部材は、主として鉄含量20％未満の超合金製部
材と、20％を越える鉄を含む耐熱合金又は高合金
鋼の部材である。これらの超合金はクロム合金で
あつて、ニツケルをベースとするか、コバルトを
ベースとするか、又は鉄−ニツケル−クロム、鉄
−ニツケル−クロム−コバルトの如くニツケル又
はコバルトと鉄とをベースとする合金である。

本発明は、また低合金鋼の部材と普通の鋼の部
材との鋳造にも係る。これらの鋼も溶融状態では
極めて酸化され易い。

［従来の技術］ 超合金及び高合金鋼は、時に金属機械工業、航
空工業、航空宇宙工業等の分野で熱間作動部材
（冶金用の炉、機械、タービンのロータ、レール
上及び道路上を走行する車両）の製造に使用され
る。

合金鋼はまた「特殊鋼」或いは「精鋼
（refinedsteel）」とも称する。

このような部材の一製法として、合金（超合
金、高合金特殊鋼）又は低合金特殊鋼）を誘導炉
の如き電気溶解炉内で調製し、これを重力により
鋳型に鋳込む方法が知られている。

誘導炉の主な利点は浸炭雰囲気が無いことと、
極めて高い温度が得られることとにあり、これは
特殊鋼にとつて有利である。しかしながらこの炉
では金属を撹拌するため、ガス状介在物発生の危
険があることから。超合金又は耐熱合金にとつて
は不利である。また、現在の製法では、酸化及び
巣等の欠陥のために廃棄され鋳造製品の率が高い
場合が時々見うけられる。更に、重力による型込
めは酸化及び巣形成の危険性をを増大させると共
に、合金鋳込み効率が余り高くないという欠点も
有している。この「効率」とは鋳造製品の正味の
重量と型内に導入された合金の合計重量との間の
比を意味する。この効率を低くする原因は鋳造製
品から切り離さなければならないシユート及び湯
口の重量と、やはり切り離す必要のある重い押湯
の存在とにある。この押湯は巣の形成を最大限に
回避するためのものであるが、必ずしも満足のい
く結果は得られない。

また、非常に高い鋳込み温度（約1400℃）の合
金は、溶融状態では非常に酸化され易い。したが
つて、鋳込み合金の生成および鋳込み中の酸化を
回避するいことが必要である。また、この種合金
の鋳造時における凝固や鋳造品における巣の形成
を一切避けるよとするなら、溶融状金属に乱流を
もたらす撹拌を一切避けなければならない。

本出願人は既に夫々1974年12月24日、1977年３
月21日及び1979年５月２日の仏国特許出願第
7442713号（公開番号2295808）、第7708364号（公
開番号2384568）及び第7911067号（公開番号
2455491）において、種々の低圧力下型込め法を
提供してきた。これらの方法では、鋳造すべき部
材の厚みが厚い場合に巣ができるのを阻止し、鋳
込み金属の効率を向上させ、且つ多少とも複雑な
形状の製品を無傷で製造すべく、鋳型を縦形導管
の出湯口に密着させて圧力下で下から上へと金属
を供給する。しかし乍らこれらの方法には酸化し
易い合金を鋳込む場合の配慮がなされていない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記のような従来技術の問題
点を解決することにある。

即ち、本発明の目的は、1400℃より高い鋳込み
温度を持ち溶融状態で酸化され易い合金の生成及
び鋳込みを、閉鎖状またはほぼ閉鎖状容器を用
い、酸化を回避しながら、かつ低圧下でできるだ
け速い鋳込み速度で行う、酸化されやすい合金か
ら鋳造品を製造するための装置を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の装置は前記のような合金をガラフアイ
トバー付き閉鎖電気炉で生成し、この金属浴を該
炉内で不活性ガスの圧力下におき、鋳型を該溶解
炉の出湯口に密着させ、該溶融合金を低圧下で下
から上へ鋳型に供給すべく、前記不活性ガスの駆
動圧力（pression motrice）下で溶解炉から該鋳
型へと直接送り込み、このようにして溶解炉と鋳
型との集合体を、鋳込み時に不活性ガス圧力下に
おかれる閉鎖容器として用いることを特徴とす
る。

本発明の装置は基本成分として、クロム、ニツ
ケル、コバルト及び鉄から選択された金属を含む
合金の生成に使用される。

本発明により、1400℃より高い鋳込み温度をも
ち溶融状態で酸化され易い合金から鋳造品を製造
するための装置が提供される。本発明の装置は、
互いに合体して密封閉鎖容器状低圧鋳込みアセン
ブリを形成し得る溶解炉と鋳型とからなつてお
り、前記炉は、密閉し得る装入口、炉内の溶融合
金を輻射によつて加熱するためのグラフアイトバ
ー、および、炉内に不活性ガス流を導入するため
の導管を具備する傾倒可能な電気炉タイプのもの
であり、前記鋳型は、鋳型の鋳込み口を介して炉
の出湯口に密封当接され、かつ、鋳込み時に鋳型
中のガスを排出するための少なくも１つの小径の
管路または通路からなる揚りを具備しており、前
記路の前記鋳型とは、一端が路の内部空間に連通
していると共に他方の自由端が鋳型に連通して出
湯口を形成する環状横断面の出湯樋によつて連結
され、さらに、少なくとも出湯口のまわりに不活
性ガスを吹きつけるための環状リングを具備して
いることを特徴とする。

本発明の一実施態様によると、前記炉が台枠の
軸受上に載置されたローラによつて支持されてお
り、前記ローラの一方は歯車付電動機によつて駆
動され、その結果、前回の鋳込み後に前記炉が傾
倒されて出湯樋が上昇方向に向くようになつてい
る。

本発明の別の実施態様によると、前記鋳型が、
鋳型の上面に載置されたピストン棒の先端に取り
付けられた穿孔プレートにより推力を加えること
によつて、鋳型の鋳込み口を介して炉の出湯口に
密封当接している。

さらに別の態様によると、前記鋳型が、その上
部に吸引管が取り付けられた排気鐘の下に密封的
に配置されている。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に基づ
く以下の非限定具体例の説明から明らかにされよ
う。

第１図及び第２図の具体例によれば本発明の装
置は主として溶解炉１と鋳型２とから成り、これ
ら溶解路と鋳型とが合体して密封可能な閉鎖容器
状鋳込みアセンブリを形成する。

より詳細には、溶解炉１は電気炉であり、台枠
の軸受５上に載置されたローラ４に支持されてい
る弓形湾曲台３を介して傾倒する。ローラ４の一
方は駆動ローラであり歯車付電動機（減速装置）
６によつて回転する。炉１は反射型であり、水平
グラフアイトバー７の輻射によつて加熱される。
炉１のアーチが輻射熱を金属浴上へ反射するので
ある。炉１は取外し可能なドア又は蓋９により密
閉し得る装入口８と、閉鎖した又は管状の横断面
をもつ出湯樋１０とを備えている。該出湯樋は一
端が炉の内部空間に連通し、他端が自由端であつ
て該樋上面上に好ましくは円錐台状の出湯口１１
を形成している。この出湯口１１は後述の如く鋳
型２の鋳込み口と密封的に接合される。管１２は
炉１の内部空間に連通して加圧された不活性ガス
流を金属浴Ｍの液面Ｎ上方に導入する。この不活
性ガスはアルゴンが好ましい。該管１２上には、
金属浴Ｍ上方の炉内空間の圧力を測定する測定板
を備えた圧力調整装置１３が載置してある。この
圧力調整には圧力低下（mise a′ la de′charge）
も含まれる。第１図及び第２図では該調整測定装
置を簡略に示した。鋳型２（第１図）はこの具体
例では成形粘結剤で固めた砂を枠内部に密に詰め
て経営した砂型であるが、枠のない抜き枠砂型、
枠内で充填物を詰める樹脂砂製鋳造マスク、砂で
覆われた又は覆われていない金属製冷し鋳型、又
はグラフアイト製鋳型等を使用してもよい。

図の具体例では鋳型２は２つの部分から成つて
おり、中空回転体状部材の製造に使用されるた
め、固めた砂で形成されたコア１４を有してい
る。従つて成形用空洞部１５は、外側の適切な鋳
型２と該コア１４との間の環状スペースで構成さ
れている。成形用空洞部１５の下方部分には注入
器即ち溶融合金供給路１６が前記回転体状部材の
軸Ｘ−Ｘに従い連通している。該供給路１６は開
口１７を介して鋳型２の底面に連通しているが該
開口１７は例えば円錐台形であり、適切な材料の
シールリング１８を介して炉１の出湯樋１０の出
湯口１１に公知の方法で密封的に接合される。

鋳込み時に吸引によつてガスの排出を容易にし
且つ鋳型のキヤビテイ即ち空洞部１５への溶融合
金Ｍの導入を促進すべく、該空洞部は針穴の如く
直径の小さい管路又は通路から成る揚り１９を介
して鋳型２の上面に接続されている。

鋳型２を、シールリング１８を押しつぶすか又
は少なくとも圧迫する程強く、出湯口１１状に当
接し密着させるために、ジヤツキ（図示せず）の
ピストン棒２１先端に具備された軸Ｘ−Ｘをもつ
穿孔プレート２０が圧力により鋳型２の上面に押
しつけられる。

鋳型２がこのように出湯樋１０の出湯口１１上
に当接されると、該樋自体も地上の支持部材２２
などに押しつけられる。この支持部材２２は仏語
でベキーユ（be′quille）とも称し、該具体例では
高さが固定されているが、例えばネジ−ナツトシ
ステムとハンドルとにより高さを調整できるよう
にしてもよい。鋳型２は排気鐘２３の下に配置さ
れているが、該排気鐘は本質的に鋳型２の上面と
前記穿孔プレート２０とを覆い、下端に鋳型２側
面に当接する環状パツキン２４を備えている。該
パツキン２４は鋳型の周縁が円形の場合は円環状
であつてよく、又は単一リツプパツキンが或いは
鋳型側面の外周に応じて円形、正方形、長方形等
の形状をもつスカートであつてもよい。前記排気
鐘２３の上部には穿孔プレート２０の上方に伸長
して真空源（図示せず）に接続された管２５が具
備されている。この管２５は吸引管であつて、鋳
込み時に前記揚り１９とプレート２０の孔とを会
してガスが鋳型２から流出するのを容易にするた
めのものである。ジヤツキ２１は鋳型２移動装置
（図示せず）上に載置されている、。

本発明では更に出湯口１１の周りに、そしてド
ア９が開いている場合は炉１の装入口８の周りに
も、アルゴンの如き不活性ガスを吹きつけるため
の吹込みリング２６を使用する。

［実施例］ 本発明の装置による鋳造品の製法 本発明の装置の構成・使用法・作用・効果をさ
らに詳細に説明するために、本発明の装置を用い
る鋳造方法について説明する。

本発明の装置を用いる鋳造方法では先ず一部を
合金組成の最も酸化し難い成分（特にニツケル、
コバルト、鉄）を含む液体装入物の形で炉内に装
入し、次いで一部を最も酸化し易い成分（特にク
ロム）を含む固体装入物の形で装入することによ
り、前述の合金の溶融速度を増大させる。

このようにすれば固体装入物は本質的に炉内へ
予め導入しておいた金属浴への浸漬によつて溶解
し、一方輻射によるグラフアイトバーの加熱が該
浴の温度を上昇させる役割を果たす。

既に述べたように、本出願人は既に夫々1974年
12月24日、1977年３月21日及び1979年５月２日の
仏国特許出願第7442713号（公開番号2295808）、
第7708364号（公開番号2384568）及び第7911067
号（公開番号2455491）において、種々の低圧力
下型込め法を提供してきた。これらの方法では、
鋳造すべき部材の厚みが厚い場合に巣ができるの
を阻止し、鋳込み金属の効率を向上させ、且つ多
少とも複雑な形状の製品を無傷で製造すべく、鋳
型を縦形導管の出湯口に密着させて圧力下で下か
ら上へと金属を供給する。しかし乍ら、これらの
方法には、酸化し易い合金を鋳込む場合の配慮が
なされていない。

本発明の装置を用いる鋳造方法においては、鋳
型充填時の酸化防止対策として、鋳型への鋳込み
サイクル中に溶解炉内の吹活性ガスの駆動圧力を
以下の如く複数の段階に分けて変化させる。

−「低圧値」又は「予圧力値（pre′pression）」
と称する圧力値を用いて出湯口近傍に合金を導
入する予段階、 −鋳型に合金を充填すべく圧力を前記の低圧値又
は予圧値から急速に高圧値に上昇させる第１段
階、 −鋳型内に導入された溶融合金の動きを静めるべ
く、第１段階で最終的に得られた前記高圧値の
圧力を第１段階より大幅に長い時間に亘つて維
持する第２段階、 −乱流を完全に阻止し且つ押湯効果を得るべく、
即ち出湯口レベルの合金を溶融状態に維持すべ
く、第１段階より長い時間をかけて第１段階よ
り緩慢に圧力を上げながら第１段階の前述の高
圧値よりかなり赤い過剰圧力値たる最大値を得
るための圧力上昇及び押湯効果発生用第３段
階、 −圧力を鋳型内の部材のみが完全に凝固するまで
鋳込みサイクルの合計時間に比べてかなり長い
間第３段階で得られた最大過剰圧力値に維持す
る第４段階、 −合金が凝固している鋳型を空にすることなく鋳
込み路を少なくとも部分的に空にすべく、不活
性ガス圧力を短時間のうちに前記最大過剰圧力
値から初期の低圧値又は予圧値でまで降下させ
る第５段階。

このように鋳込みサイクル中に圧旅を変化させ
ると、鋳型内の合金の乱流が、従つて成形用空洞
部の内部又は表面への酸化性ガスの流入が完全に
回避され、巣も全く発生せずに無傷の鋳造品が得
らる、勝つ出湯口に固り（bouchon又はcarotte、
即ち合金が凝固したもの）が生じることもない。

本発明では、鋳込み合金生成の間浴中の乱流を
完全に回避せしめるグラフアイトバー付溶解炉の
選択に加えて、このような鋳造対策もとられてい
る。

成形用空洞部１５をもつ鋳型２内で軸Ｘ−Ｘを
もつ環状回転部体材、例えばタービンのロータを
鋳造する。

一例として、次の組成（単位：重量％）の超合
金（ニツケル−クロム−コバルトの合金）を溶解
炉１内で生成する。生成された超合金は金属浴Ｍ
として使用される。

− クロム…７〜15％ − コバルト…５〜40％ −チタン及びアルミニウム…７〜10.5％、チタン
及びアルミニウム間の比は0.6乃至1.4 − ホウ素…0.005〜0.1％ − 炭素…0.05〜0.5％ − ケイ素…０〜0.8％ − マンガン…０〜１％ − 鉄…０〜10％ − ジルコニウム…０〜0.2％ −残り、不純物以外はニツケルからなる（14乃至
75％） この合金は高温で圧力をかけた場合の破壊強さ
が大きく、約1600℃の鋳込み温度を有する。

別の例として、500乃至900℃の温度下で使用さ
れる部材を形成するための耐熱合金鋼を溶解炉１
で生成する。この合金鋼（鉄も含むクロム−ニツ
ケル−コバルト合金）の組成は次の通り（重量
％）。

− クロム…13〜23％ − ニツケル…13〜28％ − コバルト…22〜28％ − ホウ素…0.001〜0.5％ − タングステン…０〜５％ − モリブデン…０〜５％ − ニオブ…０〜５％ − タンタル…０〜５％ − チタン…０〜５％ − バナジウム…０〜５％ − 炭素…0.05〜0.45％ − マンガン…）２％まで − ケイ素…１％まで − 鉄及び不純物…残り（50％未満） 本発明の装置を用いる鋳造方法は、この合金
（前記超合金又は前記耐熱合金鋼）を生成し、炉
１と鋳型２との合体により形成された閉鎖容器を
用いて該合金を鋳込み、該容器内への空気の流入
による酸化と溶融時及び鋳込み時における溶融合
金の乱流とを完全に回避することにある。そのた
めこの鋳造方法では、輻射によつて加熱され且つ
密閉し得るグラフアイトバー付溶融炉１を使用
し、本出願人により1982年９月28日に出願された
特許出願第8216427号に開示の装入手段、即ち炉
１内部に深く装入される装入手段、を用いて液体
装入物及び固体挿入物を順次炉１内に装入し、炉
１内のアルゴン（又は場合により窒素）の圧力を
後述の方法で適切に調整して鋳型内に溶融合金Ｍ
を導入し、且つ、鋳型の交換を速やかに行う。さ
らに、吹込み環状リング２６を用いて炉１への装
入時、鋳込み時及び鋳型２交換時に炉１の開口と
鋳型２の開口とを適宜適切に保護する。

この鋳造方法はより詳細には以下の如く実施さ
れる。

(1) 溶解炉１への装入（第２図） 炉１の底には前回の鋳型への鋳込みの後に多
少の浴が残存していると想定して、樋１０が上
方向へ傾斜し、その結果合金Ｍが出湯口１１よ
り下に下がるように炉１を傾斜させる。こよう
にすれば合金Ｍの表面と空気との直接的接触が
回避される。この場合はアルゴン吹込みリング
２６を用いて出湯口１１をアルゴンの膜で閉鎖
するためより完璧に回避される。更に、本出願
人により1982年９月13日に出願された仏国特許
出願第8215556号に開示の手段−一部が出湯樋
１０自体の管状壁面内に埋設（embedded）さ
れ、一部が該樋の外側にある電気的加熱手段−
を用いて出湯樋１０内全体の合金Ｍの鋳込み温
度を1600℃に維持し、このようにして該出湯樋
１０内で合金の凝固を回避する。ドア９を開放
し且つ必要であれば装入口８の入口に配置した
吹込みリング２６を用いてアルゴンの保護膜を
円状に形成した後で、前述の仏国特許出願第
8216427号に記載の手段により液体装入物と固
体装入物とを順次導入する。この手段は図面簡
略化のため単一の装入樋２７として第２図に簡
略に示した。

外気との接触を完全に回避すべく、該装入樋
２７の自由端は溶解炉１の空洞内へできるだけ
深く挿入しなければならない。導管１２を会し
て炉１の浴Ｍの液面Ｎ上方の空間にアルゴン
（又は窒素）雰囲気を吹入れる。

(a) 液体装入物の装入 この液体装入物は前記の超合金又は合金鋼
の成分の中最も酸化し難いもの、即ちクロ
ム、チタン、アルミニウウ、マンガン及び炭
素以外の成分を含む。この液体装入物は超合
金の場合は全装入物の73乃至86重量％を占
め、多数の鋳込みサイクルを行う炉の容量が
例えば500Kgであれば全装入物500Kgの中400
Kgを占めることになる。

前述の耐熱合金鋼の場合には液体装入物は
全装入物の70乃至86重量％を占め、例えば全
装入物500Kgに対し350Kgである。

(b) 固体装入物の装入 固体装入物は前記超合金の場合は全装入物
の約14乃至27重量％、従つて液体装入物より
かなり少ない割合を占め、最も酸化し易い成
分即ちクロム、チタン、アルミニウム、マン
ガン、炭素を含み、全装入物量が500Kgの場
合例えば100Kgに相当する。

前記耐熱合金鋼の場合は全装入物の14乃至
30重量％で、例えば150Kgを占め、最も酸化
し易い成分即ちクロム、炭素の他タングステ
ンの全部又は一部、マンガンの全部又は一
部、ケイ素の全部又は一部を含む。液体装入
物と固体装入物とを順次装入する操作は本出
願人による前述の仏国特許出願第8216427号
に記載されている。

溶解炉１は未だ浴Ｍが幾らか残つていたた
め最初から熱かつたと仮定し、一定時間が経
過すると、装入された全ての装入物は溶融状
態になる。固体装入物はグラフイトバー７か
らの輻射熱のみによるより遥かに早く液体装
入物中に溶解した。しかもグラフアイトバー
７による加熱によつて溶解時に金属浴Ｍの撹
拌は一切回避された。一方、導管１２を介し
て加圧アルゴンを吹込むことにより炉１内に
所定の予圧下の雰囲気を設定して合金を出湯
口１１のレベルまで上昇せしめた。

合金が完全に溶融した後で、鋳型２への鋳
込み前に、溶解炉１の密封性を利用して次の
如く浴Ｍの脱酸素処理を行うことができる。
導管１２を吸気源に接続して炉１の内部スペ
ースを真空又は負圧下におく。こうすると、
浴Ｍはその中に含まれた炭素と同浴内の酸素
との化学反応 Ｃ＋O₂→CO₂ により脱酸素処理される。

発生した炭酸ガスは導管１２を介して排出
される。

(2) 鋳型の配置と鋳込み（第１図及び第３図） 溶融時間が経過して浴Ｍ全体が1400℃をかな
り上回る温度の液体になつたら鋳込みを行う。

ジヤツキ２１を担持した移動装置によつて鋳
型２を速やかに導入し、次いで穿孔プレート２
０により該鋳型２を出湯口１１上に密封的い押
しつける。

排気鐘２３を鋳型２の導入時に配置しておか
なかつた場合は、出湯口１１と鋳型の鋳込み口
１７との間にシールリング１８を挿入した後で
この排気鐘２３をパツキン２４を介して密封性
が得られるように鋳型２にかぶせ、出湯樋１０
が支持部材２２上に当接するまで圧力によつて
鋳型２を出湯口１１上に押しつけ続けながら、
歯車付電動機６によりローラ上で炉１を傾倒さ
せる。次いで、それ自体知られてはいるが理論
的である方法により、巣を完全に回避すべく超
合金又は耐熱含金の冷却順序を考慮して、鋳型
への充填を乱流を伴わずに行うよう鋳込みサイ
クルを次の如く実施する。最初に導入されて最
初に冷却されるべき合金は空洞部１５の最上部
即ち供給管又は供給路１６から最も遠い部分に
導入され、最後に凝固すべき従つて最も長い間
最も高い温度を維持することになる合金部分は
成形用空洞部１５の最下部即ち供給路１６に最
も近い部分を占めなければならない。

鋳込み温度は1400℃より高く、例えば1420℃
であり得、最高が例えば1650℃であつてもよ
い。そのため超合金及び耐熱合金鋼の場合は
1400℃であり得る最低鋳込み温度と1700℃であ
り得る最高鋳込み温度との間に開きがある。こ
の最高温度を越えると、エネルギーが浪費され
るだけでなく鋳型内での凝固が遅くなる。ま
た、最低温度を下回る鋳型の供給路１６で、又
は炉の出湯樋１０の出湯口１１辺りでさえも、
既に凝固してしまう危険がある。

従つて鋳込み温度は前述の範囲内の値に設定
する。

鋳込みサイクル（第３図） −予備段階OA：出湯口１１近傍への合金導入 鋳型２を出湯樋１０の出湯口１１上に密封的
に押しつける時点では、導管１２を介してアル
ゴンを導入することによつて、炉１の内部スペ
ースに予圧力P1即ち低圧力を維持しておく。
この値P1は圧力調整装置１３を適切に調節す
ることによつて得られる。圧力がこの値P1に
設定されると液体金属は出湯樋１０の出湯口１
１のすぐ下まで到達するが、これは大気圧が炉
１内部の圧力P1により高いことによる。この
値P1は例えば0.15バールである。

−第１段階AB：鋳型２への充填 鋳型への充填を行うためには炉１内の圧力
P1を圧力P2に変える。値P2はP1より大きく、
例えば0.4バールである。値P1から値P2への圧
力上昇にかかる時間（t2−t1）、即ち鋳込みサ
イクルの伸展を示す線のＡ及びＢ間の時間は、
供給路１６及び成形用空洞部１５内での時期尚
早な凝固を完全に回避すべく十分短くしなけれ
ばならないが、この圧力変化は合金が乱流を伴
わずに層流の形で成形用空洞部１５内に流入す
るより急速過ぎてもいけない。勿論、圧力上昇
速度は生産ピツチ上の明らかな理由に応じて決
定される。時間（t2−t1）は更に鋳型２内に導
入すべき合金の量にも依存する。

−第２段階BC：圧力の維持 成形用空洞部１５全体に亘り、ほんの僅かの
間〓にも、導入路１６と鋳込み口１７とから最
も離れた最上部にも、金属が十分に充填される
よう、第１段階の時間より大幅に長い時間（t3
−t2）に亘つて高圧旅P2を維持する。水平部
BCで示された時間の間圧力P2を維持すると、
合金は少なくとも鋳込み口１７から最も遠い成
形用空洞部再上部分では凝固を開始する。しか
し乍ら鋳込み口１７に最も近い最下部では合金
Ｍは未だ溶融状態である。この液体状態は次の
段階でも維持されることになる。

−第３段階CD：圧力の上昇と押湯効果 従来の如く、鋳込み口から最も離れた凝固中
の最上部の供給時には未だ溶融状態である最下
部、即ち鋳込み口に最も近い部分ではホール又
は巣が形成され易い。本発明ではこらのホール
又は巣を埋めるべく、「熱い」溶融合金を補給
するためのリザーバ、ポケツト又は押湯を鋳型
に具備する代りに、圧力を高圧値P2から最大
値P3まで時間t3からt4の間に上昇させる。この
値P3は該具体例では0.7バールであり、t3から
t4までの時間は乱流を完全に回避すべく実験に
基づいて決定した値である。このような押湯効
果を与えと、高温の溶融金属が圧力下で鋳型の
下部に補給され、その結果鋳込み口１７より最
も離れた最上部から、溶融金属が最終的に供給
炉１６内の該鋳込み口１７の上のレベルまで凝
固する最下部、即ち該鋳込み口１７の最近傍部
へ向けて凝固が徐々に進行する間中、成形用空
洞部１５全体に亘る完璧な充填状態が確実に得
られる。これが次の段階で得るべき結果であ
る。

−第４段階DE：最大圧力の維持−凝固 この段階は最大圧力P3を低下させずに実施
し鋳造品が完全に凝固するまで時間（t5−t4）
に亘つて行う。この時間は鋳型に導入される合
金の量と、鋳型全体に及ぶ完全な充填の難しさ
とに依存する。

この凝固は漸進的且つ緩慢であつて、特に上
方ら下方へと進行しなければならない。即ち最
初に凝固すべき全も遠い成形用空洞部１５最上
部分から最後に凝固すべき最下部即ち鋳込み口
１７の最近傍部へと下方向に進む必要がある。
時間t5では、凝固は供給路１６の高さの１／２の レベル、即ち成形用空洞部１５の下方まで進ん
でいる。このように圧力P3を前述の時間に亘
つて維持すれば、巣のない良質の部材が得ら
れ、次いで成型用空洞部１５内で使用されなか
つた過剰溶融金属を速やかに降下させることが
できる。ここで留意すべきこととしで成形用空
洞部１５の形が複雑であるばある程又は複数の
部材を一度に製造すべく成形用空洞部内の凹図
の数が多ければ多い程t4及びt5間の圧力P3維持
時間は長くなる。即ちこの維持時間（t5−t4）
は成形用空洞部全体への充填の難しさと、該空
洞部内において巣を伴わずに完全に凝固させる
難しさとに依存する。

−第５段階FE：圧力の低下と溶融金属の降下 時間t5に達すると鋳造品は確実に完全な凝固
状態になる。この時点いで炉１内で圧力を予圧
力なる低圧値P1まで急激に降下させる。この
時も前記の圧力調整装置１３を使用する。P3
らP1へのこの圧力降下は、供給炉１６内に残
存し得るが、当然のことながら、金属が完全に
凝固した状態にある成形用空洞部１５の外側に
存在する溶融金属全てを急速に下方へ戻すべ
く、t5からt6までの極めて短時間のうちに実施
する。P3からP1への圧力降下をこのように急
速にすることは、鋳込み金属の収率を向上させ
る上で重要である。尚この収率は所謂鋳造品を
構成する金属の重量と、鋳型２内で、従つて成
形用空洞部１５と供給路１６の一部とにおいて
凝固した金属の総重量との比である。

これと同時に電動機６を作動させて炉１を第
２図の位置まで傾倒させると、出湯樋１０が炉
１の内部スペース方向へ下がるよう傾斜し、そ
のため金属浴Ｍが該内部スペース内に容易に戻
され、該浴液面が出湯口１１の下方まで容易に
降下する。未だ排気鐘２３で被覆されたままの
鋳型２を時間t6で上方へ移動させ、鋳造品の型
ばらしを行うべく退去させる。時間t6の後は、
同一の排気鐘２３で覆われた別の鋳型２を鋳込
みを完了した先行の鋳型の位置に配置しなけれ
ばならない。鋳込み終つた鋳型の移送と新しい
鋳型の導入との間に生じる空時間の間吹込みリ
ング２６により出湯口１１にアルゴンを吹きか
けると有利である。

勿論、新しい鋳型を導入する時にはシールリ
ング１８を取り換える。鋳型への充填を行う第
１段階ABと、供給路１６の一部を空にする最
終段階EFとにおいて、時間t2−t1とt6−t5とは
極めて短いがあまりにも急激な圧力上昇と圧力
降下とを生じる程過度に短くしてはならない。
これは炉の出湯樋１０の出湯口１１上における
鋳型からの流出、排出又は鋳型の接ぎあとを一
切回避するためである。実際出湯口１１は、溶
融金属が漏出して凝固したものが付着している
ようにことのない出湯樋１０側の上面に配置す
べきシールリング１８を、鋳型を交換する毎に
受容するため常に清潔でなければならない。

［作用効果］ 以上の説明から、本発明装置の使用法および作
用効果が明らかになつたものと思われるが、ここ
で本発明の装置の構造とその作用効果をまとめて
記載する。

鋳込み時に溶解炉と鋳型とが互いに合体して形
成される密封された閉鎖容器状鋳込みアセンブリ
により、容器内に空気が流入して生起する合金の
酸化が回避され得、かつ合金の溶融時および鋳込
み時における溶融合金の乱流が完全に回避され得
る。

密閉し得る装入口を備えた傾倒可能な電気炉を
使用することにより、合金浴Ｍの表面と空気との
直接の接触が回避され得る。

炉内の溶融合金をグラフアイトバーで輻射加熱
することにより、溶融時の浴Ｍの撹拌と酸化が完
全に回避され得る。

炉内に不活性ガスを導入するための導管と、鋳
込み口を介して炉の出湯口に密封当接し得、か
つ、一端が炉の内部空間に連通すると共に他方の
自由端が鋳型に連通して出湯口を形成している環
状横断面の出湯樋によつて前記炉に連結され得る
鋳型とが、互いに共同して、圧力下（もちろん大
気圧以下ではあるが）で鋳型の下から上へ向かつ
て溶融金属を供給する機能を果たし、その結果、
鋳造すべき部材が厚い場合でも巣ができるのが防
止され、鋳込み金属の効率が上昇し、しかも多少
とも複雑な形状の製品を、無傷で製造することが
できる。

鋳型に設けられた小径の揚りにより、鋳込み時
に吸引によるガスの排出が容易になると共に溶融
合金の鋳型キヤビテイ内への導入が促進される。

少なくとも出湯口のまわりに不活性ガスを吹き
つけるための環状リングにより、特に溶融合金の
鋳型内挿入時および鋳込み時、さらには鋳型の交
換時の鋳型の開放と（場合によつては）炉の開放
が回避され得る。

これらの作用効果を総合して詳述する。

(1) 超合金の酸化予防 本発明の装置では下記の酸化防止措置がとら
れている。

空気の流入を阻止し、炉１の開口、時に装入
口８と鋳型２の出湯口１１、特に鋳込み口１７
の密封性を保持する。そのため、シールリング
１８を介し且つ支持部材２２に対向するプレー
ト２０により推力を加えることによつて鋳型２
を出湯口１１に密封的に押しつけ、炉１と鋳型
２との集合体からなる閉鎖容器を形成する。

金属浴の液面Ｎ上方に炉１内スペースにアル
ゴンを導入して、溶融金属で占められていない
スペース全体にアルゴンを充満させるため、内
部に存在し得る空気が、従つて酸素が排気鐘２
３と穿孔プレート２０と揚り１９とを介して完
全に排出される。場合によつては吹込みリング
２６によりアルゴンを噴霧して、装入時には装
入口８の入口に、鋳型への溶融金属鋳込み時に
は鋳込み口１７、特に出湯口１１上に未だ鋳型
が当接されていない場合はこの出湯口１１の上
方（第２図）に、保護膜を形成することによつ
て前記の予防措置を補強する。

鋳込み合金が低金属鋼の場合は、前述の吹込
みリング２６を用いて装入口８と出湯口１１と
にアルゴンを吹きつける措置を省略してもよ
い。

(2) 合金の乱流と成形された合金の巣とを回避す
るための予防措置 輻射熱によるグラフアイトバー７付炉を使用
するため炉内の浴Ｍの撹拌が完全に回避され
る。

鋳込みサイクル中、特に鋳型への充填を行う
段階ABで圧力を変化させるため、乱流を伴わ
ずに層流状に充填することができる。

本発明の装置はその特徴として、これらの利
点を有しているため、緩慢溶解炉でも可能な限
り迅速且つ経済的に良質の部材を得ることがで
き、従つて溶融状態では極めて酸化され易く
1400℃より高い鋳込み温度をもつ合金の組成に
起因した問題と、例えば２mmまでの薄じ厚み
か、又は逆に厚い厚みをもつ多少複雑な形状の
成形用空洞部１５に起因した問題、即ち押湯効
果を必要とする問題とが解決される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の合体した溶解炉と鋳型とを示
す簡略断面図、第２図は溶融合金の一成分を装入
する間の溶解炉を示す第１図と類似の断面図、第
３図は鋳込みサイクルにおける溶解炉内の不活性
ガス圧Ｐの変化を時間ｔの関数として示すグラフ
である。 １……溶解炉、２……鋳型、４……ローラ、６
……歯車付電動機、７……グラフアイトバー、８
……装入口、１０……出湯樋、１１……出湯口、
１２……導管、１７……鋳込み口、１９……揚
り、２０……穿孔プレート、２１……ピストン
棒、２５……吸引管、２６……吹込みリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 1400℃より高い鋳込み温度をもち溶融状態で
   酸化され易い合金から鋳造品を製造するための装
   置であつて、 互いに合体して密封閉鎖容器状低圧鋳込みアセ
   ンブリを形成し得る溶解炉と鋳型とからなつてお
   り、 前記炉は、密閉し得る装入口、炉内の溶融合金
   を輻射によつて加熱するためのグラフアイトバ
   ー、および、炉内に不活性ガス流を導入するため
   の導管を具備する傾倒可能な電気炉タイプのもの
   であり、 前記鋳型は、鋳型の鋳込み口を介して炉の出湯
   口に密封当接され、かつ、鋳込み時に鋳型中のガ
   スを排出するための少なくとも１つの小径の管路
   または通路からなる揚りを具備しており、 前記炉と前記鋳型とは、一端が炉の内部空間に
   連通していると共に他方の自由端が鋳型に連通し
   て出湯口を形成する環状横断面の出湯樋によつて
   連結され、さらに、 少なくとも出湯口のまわりに不活性ガスを吹き
   つけるための環状リングを具備していることを特
   徴とする装置。 ２ 前記炉が台枠の軸受上に載置されたローラに
   よつて支持されており、前記ローラの一方は歯車
   付電動機によつて駆動され、その結果、前回の鋳
   込み後に前記炉が傾倒されて出湯樋が上昇方向に
   向くようになつていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の装置。 ３ 前記鋳型が、鋳型の上面に載置されたピスト
   ン棒の先端に取り付けられた穿孔プレートにより
   推力を加えることによつて、鋳型の鋳込み口を介
   して炉の出湯口に密封当接していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の装
   置。 ４ 前記鋳型が、その上部に吸引管が取り付けら
   れた排気鐘の下に密封的に配置されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいず
   れか一項に記載の装置。