JPH073349A - コ−ルドウォ−ルルツボ炉により合金を溶製する凝固体反転溶解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】真空状態を維持したまま、凝固体の取出し、反
転、再装入、再溶解を効率的に実施可能な凝固体反転溶
解装置。 【構成】コ−ルドウォ−ル誘導溶解ルツボ炉１０の開口
上に落下防止棒５７を配置し、ほぼ１８０度回転させて
凝固体９を取出し、凝固体保持反転機構２４により、凝
固体９を正常な溶解位置に戻された溶解ルツボ炉１０の
開口上まで上昇させて凝固体９を反転し倒立させ、スカ
ルを上にして倒立された凝固体９をルツボ炉１０の開口
から装入して再溶解を行う工程を、真空槽２１を真空状
態に保ったまま、真空槽の外部から操作することの可能
な、コールドウォールルツボ炉により合金を溶製する凝
固体反転溶解装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、後述するように特殊金
属として取扱われている金属と、それらの合金の溶解に
適した構造を有し、コ−ルドウォ−ル誘導溶解ルツボ炉
と呼ばれる溶解ルツボ炉に関し、特に組成の均一な合金
を得るためコ−ルドウォ−ル誘導溶解ルツボ炉内で凝固
させた凝固体を上下反転させて再溶解する操作を少なく
とも１回効率的に実施するのに適した凝固体反転溶解装
置に関する。通常特殊金属として取扱われているのは下
記の３種である。 １）半導体等の材料として知られる高純度の金属または
合金、 ２）チタンあるいはジルコニウム（Ｚｒ）など酸素、窒
素または炭素と反応し易いために高純度製品として溶成
するのが困難な反応性金属または合金、 ３）溶融温度が極めて高いＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂなど。

【０００２】

【従来の技術】前述した特殊金属やそれらの合金の溶解
には、従来は電子ビ−ム溶解炉、非消耗式ア−ク炉など
が使用されてきたが、それらの炉には前記の高純度の金
属または合金、溶成するのが困難な反応性金属または合
金などの特殊金属の溶解への適用に欠点が認められ、例
えば、電子ビ−ム溶解炉の場合では溶解雰囲気を１０^-3
Torr以下に制限する必要があり、そのため溶解の簡便性
の点から誘導加熱溶解法が一般に広く使用されている。
その中でも、前記の特殊金属の溶解に適した溶解法とし
て、水冷銅ルツボを使用するコ−ルドウォ−ル誘導溶解
法（コ−ルドクルシブル溶解法またはインダクション・
スカル溶解法と呼ばれる）が採用されるようになった。

【０００３】今日まで使用されているコ−ルドウォ−ル
型誘導溶解ルツボ炉と呼ばれるルツボ炉は、一般的に図
１０の（Ａ）と（Ｂ）に示されるように、導電性と熱伝
導度がともに良好な金属、主として銅製で全体として底
付き中空円筒状で、該ルツボの側壁部または側壁の頂部
から底壁の一部までが、複数の狭いスリット２により円
周方向に複数個の短冊状のセグメント３に分割されたル
ツボ本体１と、その外周に配置される誘導加熱コイル８
とから成り、セグメント３の内部１１が冷却水などの冷
媒により冷却される誘導溶解用の金属製ルツボ溶解炉で
ある。このコ−ルドウォ−ル型ルツボ炉による誘導加熱
において装入された金属又は合金が溶解される状態の概
略を説明する。装入される金属又は母合金は、塊状、粒
状、板状、粉状、またはそれらが混合して配合された状
態で装入され、誘導加熱の開始に伴いこれらの装入物
は、その表面から溶融し始め底部に向かって流れ落ち、
水冷ルツボの底部に至ると底壁に接する部分が凝固して
図１０（Ｃ）に示すように、皿状の浅いスカル５を形成
して水冷ルツボの底部に置かれた第２の容器のように機
能し、その上に装入物と個々の装入物から生じた少量の
溶解金属を支持して溶解を進行させる。

【０００４】溶解が進行して溶融物の量が増加すると前
述した図１０（Ａ）に示されているように、溶融物の液
面は上昇し、水冷ルツボのセグメント３の内周に接触す
る部分も、前述した皿状のスカルの外周から上方に向か
って立ち上がり鍋状のスカル５を構成し、溶湯が直接側
壁に固着したりスリット部に進入するのを防止し合金の
溶解を進行させる。さらに溶解が進行し装入物の全部が
溶解する状態になると、溶融物の液面はさらに上昇し、
いわゆる溶湯プ−ルを形成するようになるが、この時点
では誘導加熱コイルによる電磁誘導作用により、溶湯の
浴面が水冷セグメントの内壁から離れて図１０（Ａ）に
示されるように、中心部９ａが盛り上がり、周辺部が低
くなる凸曲面状となり側壁から離れるように挙動し、ス
リットにより電気的に絶縁された銅の水冷短冊状セグメ
ント３相互間が溶湯により短絡されるのを防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般的な耐火材料に代
わるものとして前述した銅が採用され、銅は電気と熱と
伝導率が高いため、ルツボ炉を構成する銅製の炉壁を水
などの冷却媒体により冷却して内部の溶湯よりもかなり
低い温度に保つことができる。このように構成されてい
るので、水冷却が不可能な従来の耐火材料製ルツボ炉の
ように、ルツボ自体が高温に達して反応性となり必然的
に被溶解金属と反応して化合物などを形成し溶湯を汚染
することはなく、溶解される物質はルツボ内に投入され
る被溶解材料だけなので、不純物の混入が回避された製
品が得られるので、単一金属の溶解では純度については
問題がない。しかし、前述したようにコ−ルドウォ−ル
炉の水冷された底部と側壁に接する部分には必然的にス
カル５が発生するので、２種以上の金属元素の混合体で
ある合金では、溶解用材料の底付近のものは溶けること
なしに溶解が終了するので、溶解している処は、この底
付近の１回も溶けない量だけ初装時の割合と違うことに
なり、凝固体として得られた合金の成分が配合された冷
材としての平均組成とは相違したものになることは避け
られない。コ−ルドウォ−ル炉の特徴を利用し、しかも
所定の組成の合金を得る方法として、従来は試行錯誤方
式により合金を構成する成分の配合割合を決める方法が
行われていた。要約すると、溶解条件は同一として、冷
材としての配合割合を変化させた試験冷材を複数種準備
して試験溶解を行い、それにより適正な配合割合を手探
り式に見出すようにしていた。

【０００６】しかし、このような試行錯誤方式では多く
の試験回数を必要とし、合金の成分の変化に対し必要な
試験回数も予測できず非能率であることから、前述した
試行錯誤方式に代えて、ルツボ内で溶解した合金をその
ままルツボ内で凝固させスカルを伴ったままの状態の凝
固体としてルツボ外に取出し、この凝固体の上、下を反
転させ、スカルの部分を上にした状態でルツボ内に装入
し再溶解を行う方法が採用されるようになった。これに
より、前回の溶解でスカルとなった部分が次の溶解では
最後に熔融して溶湯中に溶け込み、得られた合金の成分
は配合された冷材の平均組成に近い方向に変化する。製
品としての合金の組成範囲に対する要求が厳しいほど、
反転、再溶解の反復回数を多くすれば、それだけ均一な
組成の合金が得られる。要約すれば、装入→溶解→ルツ
ボ内凝固→ルツボ外取出し→上下反転→装入→再溶解、
の工程を組成の均一性に対する要求に応じ所定の回数反
復することにより所望の合金を溶製することができる。

【０００７】このような反転、再溶解を反復する方式を
手動で実施していたが、コ−ルドウォ−ル炉を使用して
溶製する合金は元来真空又は減圧下で不活性ガス雰囲気
下で溶解し純度を保つ必要があるため、上下反転溶解を
特別の装置を使用することなく手作業で行う場合には、
一旦ルツボ内で凝固させた凝固体をルツボ外に取出し反
転させるために、真空又は減圧下で不活性ガス雰囲気に
されている真空容器内を大気圧に戻した状態で反転し、
次の溶解のためには、再度真空又は不活性ガス雰囲気に
するという操作を少なくとも１回必要とするため極めて
非能率で不経済であった。このような点から、真空槽内
を真空又は不活性ガス雰囲気に保ったまま、前述した装
入→溶解→ルツボ内凝固→ルツボ外取出し→上下反転→
装入→再溶解の工程を必要回数だけ反復して実施可能な
装置の開発が強く要望されていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】溶解された合金がルツボ
内で凝固した状態で、凝固体の取出し、反転、再溶解を
行う装置としては次の２種に大別される。 １）合金がルツボ内で凝固した後は、ルツボを保持する
炉体支持回動機構を、ルツボと一体にルツボの上部開口
が下になるように炉の前壁に対し前方又は後方１８０度
傾動して倒立させ、凝固体を下方に落下させ、凝固体が
落下してルツボが空になったらば、さらにルツボを保持
する炉体支持回動機構を逆方向に１８０度回動して、上
部開口が上になる正立された溶解位置まで戻されるルツ
ボと、このルツボの下方に配置されて、倒立反転された
ルツボの開口から落下する凝固体を受けた後は、前述の
ように正常の溶解位置まで戻されたルツボの上部開口よ
りも上の位置まで上昇され、反転された状態で保持され
ている凝固体をルツボの上部開口からルツボ内に再装入
する凝固体保持反転機構と、合金がルツボ内で凝固した
状態で、ルツボの上部開口の上に臨んで橋渡され、ルツ
ボと一体の炉体支持回動機構が１８０度回動して倒立さ
れるのに先立って、内部の合金凝固体がルツボ外に落下
するのを防止するとともに、合金凝固体がルツボ外に落
下し凝固体受具で挟まれ保持された後は、次の溶解終了
までに溶解位置にされたルツボの上に戻される凝固体落
下防止機構と、を組合わせた凝固体落下形式の溶解装置
と： ２）溶解された合金がルツボ内で凝固した状態で、ルツ
ボはそのままの正立状態に保たれ、底部の中心に凝固体
を上に押上げるロッドを挿入するための開口と、押上げ
ロッドとを有し、凝固体はルツボの上部開口より上方に
待機している凝固体受具の位置まで押上げられて、其処
で反転された凝固体を上部開口から受け入れて再溶解を
行うルツボと、ルツボの上部開口より上方に配置され
て、ルツボの上部開口から上方に押出される凝固体を受
けて、凝固体を上下反転させた後、ルツボの開口近くの
位置まで降下され、反転された凝固体をルツボの上部開
口からルツボ内に再装入する凝固体受具と、を組合わせ
た凝固体押上げ形式の溶解装置と、の２種の合金凝固体
反転再溶解装置により課題を解決した。

【０００９】

【作用】凝固体落下形式または凝固体押上げ形式のいず
れかによって、溶解を行って得られた合金凝固体は、本
発明の装置により反転され、ルツボの底部に生じたスカ
ルが反転されて上にされた状態で次の溶解が行われるの
で、このような反転溶解を反復するほど、一つの凝固体
内の合金成分が均一になる。

【００１０】

【実施例】図１は、コ−ルドウォ−ル溶解炉での合金溶
製に使用される本発明の第１実施例としての、凝固体落
下形式の反転再溶解装置の平面図であり、図２は、図１
のＡ−Ａ断面立面図である。水平断面が四角形の真空槽
２１は、図で右と左の側壁３３、３４と前壁（図で下）
３５と後壁３６との４つの周壁で囲まれ、その内部で前
壁３５と後壁のほぼ中間で右の側壁３４寄りの位置にコ
−ルドウォ−ルルツボ炉１０、炉体支持回動機構２３、
凝固体保持反転機構２４が収納されている。炉体支持回
動機構２３の自由端には、コ−ルドウォ−ル炉１０が装
着される支持台１５が取付けられ、その垂直断面は逆さ
コの字状（図２）であり、図で真空槽２１の右外側に配
置された電動機Ｍ１により歯車５２，５３と真空槽２１
の右側壁カバ−部３１を貫通する水平の回動軸５４を介
し１８０°回動可能にされている。他方（図で左側）の
側壁カバ−部３４ａからは電源と貯水槽とに接続された
中空の水冷ケ−ブル５５がコ−ルドウォ−ル炉１０に加
熱電流を、又図示しない別系統による配水管がコ−ルド
ウォ−ル炉１０に冷却水を供給する。ルツボ外に出され
た凝固体を保持する凝固体保持反転機構２４は、図１で
は支持台１５の下側に鋏状の二股保持具６１を有し、枢
支軸６１ｃが垂直に立設され、その軸心はコ−ルドウォ
−ル炉１０の炉心を通り回動軸５４に対し直角な平面内
で、前壁３５に近い位置にある。二股保持具６１は、図
１に示すように、一方端が枢支軸６１ｃに連結されて支
点となり他方端が互いに対向して開閉される１対のア−
ム６１ａ，６１ｂから成り、その開閉される自由端部が
コ−ルドウォ−ル炉１０に向けられ、支点部は垂直方向
に延在する枢支軸６１ｃの周りに回転可能に枢支され
る。１対のア−ム６１ａ，６１ｂは、長ボルト６１ｄを
介してピン６１'ｅを有するナット６１ｅを回転するこ
とにより鋏状に枢動開閉されて、炉外に出された凝固体
９を二股ア−ムの先端の１対の当金６１'ａと６１'ｂを
介してクランプするようになっている。

【００１１】前記１対のア−ム６１ａ，６１ｂを連結す
る長ボルト６１ｄの周りにはコイルばね６１ｉが備えら
れている。一方、枢支軸６１ｃには、図２に示すように
上方に延びるラック部６１'ｃを有し、コ−ルドウォ−
ル炉１０の内部上方にある図示しない保持箱内の減速機
付電動機Ｍ２に駆動される歯車６２と噛み合い、その上
部はラック部６１ｃの延長線上の真空槽２１の上壁３２
にある円筒状のカバ−３２ａにより流体密に保護され
る。真空槽の右側壁３３の前側壁３５に近い上下の２ケ
所の位置には、床面に平行に真空槽の内方（図で左方）
に向かって延在し前記の凝固体保持反転機構２４を真空
槽２１の外部から操作する上下１対の操作レバ−６３，
６３が設けられる。これらの操作レバ−６３、右側壁３
３の上、下の２位置に固定された１対のシ−ルドガイド
ブロック３３ａ及び右側壁３３と凝固体保持反転機構２
４の中間で前側壁３５に取付けられた上下１対のガイド
ブロック６３ａ，６３ａとに保持され、手動または電動
で前後（図で左右）移動と回転運動をするようにされ、
それぞれの内側先端部には２本の操作ピンが操作レバ−
６３に直角に互いに平行に設けられ、保持具６１の一方
のア−ム６１ａと係合するようになっている。二股保持
具６１を開閉するための上下１対の締付けレバ−６４
が、左側の側壁３４に固定された上下のシ−ルガイドブ
ロック６４ａに水平方向に保持され、内側端部にコの字
形金具６４ｄを有し、その切込６４'ａが前記の二股ア
−ムを開閉するナット６１ｅのピン６１'ｅと係合する
ようになっている。

【００１２】凝固体を取出すため、ルツボ１０を、その
上部開口が下向になるように回動すると、そのままでは
回動の途中で凝固体が自由落下してしまうので、落下防
止棒５７を使用して落下を防止する落下防止機構５０が
装置される。この落下防止棒５７は、ルツボの上部開口
面に平行に垂直に設けられた枢動軸５６の周りに水平に
旋回自在に取付けられ、その枢動軸５６は、支持台１５
の凝固体保持反転機構２４を取付けた前側とは反対の奧
側（図１で上側）に垂直に立てられている。右側壁３３
の、コ−ルドウォ−ル炉１０のルツボの上部開口面より
僅に上の位置には、前記の落下防止棒５７を、落下防止
位置と非作動位置の間を水平に旋回させるための上下各
１本の操作レバ−５８が設けられ、その取付位置は、図
１ではコ−ルドウォ−ル炉１０よりも後壁３６に近く、
高さの点では、凝固体保持反転機構２４を真空槽２１の
外部から操作する前記の上下１対の操作レバ−６３の中
間であり、上の操作レバ−５８は炉の上部開口面よりも
僅かに高く、下の操作レバ−５８は炉の底面よりも高く
している。これら上下各１対の操作レバ−５８、右側壁
３３の後側壁３６寄りに固定された上下１対のシ−ルド
ガイドブロック３３ｂ，３３ｂと、後部側壁３６の右側
壁３３から左に離れた中間位置で水平に炉の内方（図で
下）に固定された上下１対のガイドブロック５８ａに保
持され、手動（又は電動）で前後（図で左右）移動及び
回転運動が可能に水平方向に上下に設けられ、それぞれ
の内側先端には互いに平行な２本のピン５８ｂが直角に
設けられ前後（図で左右）移動および回転運動の組合わ
せにより、前記の落下防止棒５７との係合、離脱の作動
と、落下防止棒５７をルツボの上面まで前進させること
と、前進位置から退避させることとの２種の作動を行
う。

【００１３】次に上記第１実施例の装置の作動について
説明する。 １）コ−ルドウォ−ル炉１０のルツボの内壁に溶湯が固
着しないようにするため、電源からの出力電力を少しづ
つ落してＯＦＦとし、溶湯が凝固したらば上方の落下防
止棒５７を操作するレバ−５８を、図１の実線の位置か
ら二点鎖線の位置まで内方に押入れて、落下防止棒５７
を２点鎖線で示すように凝固体９の上に来るように回動
させ、ルツボ１０の上部開口に橋渡し、次に操作レバ−
５８を回転してピン５８ｂを水平にして操作レバ−５８
を落下防止棒５７との係合から解除するが、落下防止棒
５７は、ルツボ１０の上部開口に橋渡された状態で残
す。 ２）電動機Ｍ１を駆動し、ルツボを炉体支持回動機構２
３の回動軸５４の周りに１８０°回転して、炉の上部開
口が真下になるように逆立ち状態とする。凝固体保持反
転機構６１の、互いに対向する当金６１'ａ，６１'ｂの
対面距離を凝固体９の直径より僅かに大きくした状態
で、下の操作レバ−６３を前記の操作レバ−５８の場合
と同様に操作し、図１及び図２に示すように凝固体９の
真下に位置させる。 ３）次に、落下防止棒５７を操作する下の操作レバ−５
８を前記の上の操作レバ−５８の動作と逆に操作して、
落下防止棒５７をルツボ１０の開口の位置から離脱させ
て凝固体９を、図示しない鋳型に隣接する受台７０の上
に重力落下させる。凝固体９がルツボの内壁と部分的に
係合して落下しない場合は、再加熱により凝固体を軟化
させ取出しを容易にする。 ４）左の側壁３４から内方に突出している上下１対の凝
固体締付けレバ−６４を内方に押込んで、コの字形金具
６４ａの切込６４'ａを保持具６１のア−ム６１ａのナ
ット６１ｅのピンと係合させて回転し、ア−ム６１ａ，
６１ｂの当金６１'ａと６１'ｂの間に凝固体９を挟み、
再び下の操作レバ−６３を操作して保持具６１を枢支軸
６１ｃの周りに反時計回りに回転し、支持台５１の下の
位置から斜左に外れた二点鎖線の位置に移動し、凝固体
９を挟んでいる保持具６１を、ほぼ真上に位置している
ルツボと支持台５１との干渉から避けて、ルツボ１０よ
り上の位置まで上昇可能にする。

【００１４】５）電動機Ｍ１を駆動してルツボ１０を正
立位置に戻す。 ６）減速機付電動機Ｍ２を駆動して歯車６２とラック部
６１'ｃとの係合により枢支軸６１ｃを点線の位置に上
昇させ上部操作レバ−６３を操作して、保持具６１を枢
支軸６１ｃの周りに回転させて、挟まれている凝固体９
をルツボ１０の上部開口の真上に位置させる。この状態
では、凝固体９はルツボ底部に生じたスカル５が上にな
っている。 ７）上の締付けレバ−６４を操作し、ナット６１ｅを緩
め、凝固体９をルツボ１０の中に落下させる。 ８）上部の操作レバ−６３の操作により、保持具６１を
枢支軸６１ｃの周りに反時計回りに回転して、ルツボ１
０の上から外れた位置に回動して、保持具６１を下方へ
移動可能にする。 ９）電源を起動して溶解を開始する。 上記の操作で８）と９）を逆にし、再溶解を開始した後
で溶解作業の間に保持具６１の回動と下方への移動を行
うようにしてもよい。上記１）から９）の操作を所望の
回数反復する。

【００１５】図３は、本発明の第２の実施例を示す平面
図であり、図４は図３の落下防止棒と凝固体保持反転機
構のＤ矢視側面図である。第１の実施例では落下防止棒
５７が軸の周りの旋回運動によりルツボの開口面の上に
臨んで落下を防止する構造であったのに対し、この実施
例では、落下防止棒１５７がルツボ開口面の直上を、ほ
ぼその直径に沿ってモ−タＭ４で駆動されて往復動する
ことにより開口面上に臨み、または退避するようにさ
れ、また第１実施例では凝固体保持反転機構２４の１対
の保持ア−ム６１ａ，６１ｂを、締付けまたは緩める操
作が、真空槽の左側壁から内方に突出する上下１対の操
作レバ−６４により操作されていたのに代え、モ−タ駆
動されるウォ−ム１０６とギア１６１ｅにより開閉され
るように自動化して、それぞれ上下１対が設けられてい
た落下防止棒操作レバ−５８と凝固体保持反転機構の１
対の保持ア−ム操作レバ−６４とを省略し、操作の省力
化と操作時間の短縮を可能にする。

【００１６】図５は発明の第３の実施例を示す平面図
で、図６は図５のＢ−Ｂに沿って見た断面側面図であ
り、図７は図５のＣ−Ｃに沿って見た部分拡大断面側面
図であり、図１から図４までに示した部材と同じ部材に
は同じ符号を付し、相違する点のみを説明する。第１と
第２の実施例は、凝固体が形成された後ルツボ炉の炉体
を反転し倒立させて、凝固体を倒立させた状態で取出す
炉体反転型の溶解装置であるが、この実施例は、ルツボ
炉の底壁の軸心部に垂直に貫通穴が明けられ、この貫通
穴に挿入された押出し軸により、ルツボ炉の内部で凝固
している凝固体を上方に押上げ保持具で挟んだ状態のま
まで凝固体を反転し、スカル部が上になるように倒立さ
せる形式の溶解装置である。溶解の間は、コ−ルドウォ
−ル炉１０'の底壁１０'ａと支持台15の両部材の中心を
貫通する垂直穴８０の下端開口からは、下部にラック部
８１ａを有する押上げ軸８１が、その上端がルツボ１
０'の底壁１０'ａの内面と同一平面になるように挿入さ
れている。図６で、歯車８２は保持ケ−ス（図示せず）
内で減速機付電動機Ｍ３に駆動されラック部８１ａとね
じ係合し、ルツボ１０'の真上には対向して水平に開閉
される１対のア−ム７１ａ，７１ｂから成る鋏形の凝固
体保持反転機構７１が備えられている。この凝固体保持
反転機構７１は、その１対のア−ム７１ａ，７１ｂがル
ツボ１０'の真上に配置された枢支軸７１ｃに枢支され
る。この枢支軸７１ｃは、その軸方向長さが短い点で図
１〜図４に示した第１、第２実施例の保持具６１の枢支
軸６１ｃと相違するが、それ以外はほぼ同一である。ル
ツボから押上げられた凝固体は、鋏状の１対のア−ム７
１ａ，７１ｂを閉じて保持され、後述するように凝固体
が上下反転された後、ルツボの１０'の開口の直上まで
降下され、次に凝固体はルツボの開口から再装入される
が、このような操作に使用されるア−ム開閉機構７１に
ついて述べる。ア−ム開閉機構の操作レバ−７３は、凝
固体保持反転機構７１の１対のア−ム７１ａと７１ｂを
枢支軸７１ｃの周りに水平に開閉させるため、右側壁３
３から内方に突出してア−ム７１ｂと係合して支持す
る。凝固体保持反転機構７１が上下に移動する際には、
操作レバ−７３がア−ム７１ｂとの係合から解除された
後、右側壁に向かって後退する点では、第１実施例の図
１のレバ−６３とほぼ同様であるが、常にルツボの１
０'の開口の上方に位置されるので、凝固体保持反転機
構７１全体を上下動させる際のルツボと支持台との干渉
を避けるため水平に旋回、搖動させる機能は必要でな
い。一方、凝固体保持反転機構７１の１対のア−ム７１
ａ，７１ｂを枢支軸７１ｃの周りに開閉させて、凝固体
を挟んで締付け、又は締付けから解除する締付けレバ−
７４は、第１実施例での図１のレバ−６４と同様であ
る。図７は、ア−ム７１ａ，７１ｂに保持されている凝
固体の上下を反転させる機構を示し、前記の１対のア−
ム７１ａ，７１ｂをハンドル９０により、軸９１の周り
に垂直面に沿って２直角回転させ、凝固体を上下反転さ
せ、ルツボの底にあるスカルを上にするように作動す
る。図６，図７において、真空槽２１の前壁３５にはシ
−ルガイド３５ａが固定されて、操作ハンドル９０の軸
９１を支持し、枢支軸 71cは、操作ハンドル９０の軸９
１に固定されたＬ形ブラケット９２に対し軸９１の軸線
に直角に、従って操作ハンドル９０と平行になるように
固定されている。この操作ハンドル９０は、凝固体保持
反転機構７１を軸９１の回りに前側板３５に平行に垂直
方向に回転させ凝固体を上下反転させる。

【００１７】この第３実施例の装置の作動について以下
に説明する。 １）第１実施例の場合と同様に、溶湯が凝固したらば、
ルツボ炉の上方に配置されている凝固体保持反転機構７
１のア−ム７１ａ，７１ｂの先端の当金７１'ａ，７１'
ｂの対面距離を凝固体９の直径より幾分大きくして、操
作レバ−７３の操作により保持具７１をルツボ１０'の
真上に位置するように水平に回転させる。 ２）電動機Ｍ３を駆動して突上げ棒８１を上に送り凝固
体９を押上げ当金７１'ａと７１'ｂの間へ突き上げ、締
付けレバ−７４を操作して、凝固体９をア−ム７１ａと
７１ｂの当金の間に強固に挟み保持する。 ３）ハンドル９０を操作して凝固体９を１８０°回転
し、電動機Ｍ３を駆動して突上げ棒８１を下げ、締付け
レバ−７４を操作してナット７１ｅを緩めて凝固体９を
ルツボ１０'の中へ落下させる。 ４）操作レバ−７３により保持機構７１をコ−ルドウォ
−ル炉１０'から遠ざける。 ５）電源を起動して溶解を開始する。 上記の操作を所望の回数繰り返す。

【００１８】図５〜図７に示した凝固体保持反転機構７
１のア−ム７１ａと７１ｂの開閉を電動機などを利用し
て省力化した第４の実施例の部分平面図を図８に、図８
のＥ矢視図を図９に示す。電動機Ｍ５を装着するための
ブラケット１０７が前記のＬ形ブラケット９２に溶接な
どで取付けられている以外は、前述した図３と図４に示
した構造とほぼ同一なので説明を省略する。

【００１９】

【発明の効果】溶製すべき合金の溶湯がルツボ内で凝固
した後、従来は真空又は不活性ガス雰囲気を破って大気
に戻し、人手によりルツボ内の凝固物を反転していた
が、本発明の装置により、真空槽を真空また不活性ガス
雰囲気のままに維持して凝固物を反転して再溶解できる
ので、操業時間が大幅に短縮され、真空又は不活性ガス
雰囲気が中断されないので酸化が防止され良品質の合金
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコ−ルドウォ−ル溶解炉により合
金を溶製するための凝固体反転溶解装置の第１実施例の
平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面正面図である。

【図３】本発明による第２実施例の平面図である。

【図４】図３のＤ矢視立面図である。

【図５】本発明による第３実施例の平面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂに沿って見た断面側面図である。

【図７】図５のＣ−Ｃに沿って見た部分拡大断面側面図
である。

【図８】本発明による第４実施例の平面図である。

【図９】図８のＥ矢視側面図である。

【図１０】本図の（Ａ）は従来の通常のコ−ルドウォ−
ル溶解炉の部分断面側面図で、（Ｂ）は同じく平面図、
（Ｃ）は溶解初期の内部状態を示す側断面図である。

【符号の説明】

１０，１０'：コ−ルドウォ−ル溶解炉 １５：支持台 ２１：真空槽 ２３：炉体支持回動機構 ２４：凝固体保持反転機構 ３２：上壁 ３３，３４：側壁 ３５：前壁 ３６：後壁 ５０：凝固体落下防止機構 ５６：枢動軸 ５７：凝固体落下防止棒 ５８：操作レバ− ６１，７１：凝固体保持反転機構 ６１ａ，６１ｂ：ア−ム ６１ｃ：枢支軸 ６１'ａ，６１'ｂ：当て金 ６１ｄ，７１ｄ：長ボルト ６３，７３：操作レバ− ６４，７４：凝固体締付けレバ− ８０：軸穴 ８１：押上げ軸 ８１ａ：ラック ９０：反転レバ− ９１：回転軸

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空槽内に配置され、注湯などのための
   傾動が可能にされた支持台に装着されたコ−ルドウォ−
   ルルツボ炉により合金を溶製する際に、ルツボ炉内で凝
   固させた凝固体を上下反転させて再溶解する方法を少な
   くとも１回効率的に実施する凝固体反転溶解装置であっ
   て：前記支持台は、ルツボ内で凝固した凝固体を取出す
   ためルツボの上部開口を下にして上下逆転した倒立位置
   と、正常位置への回復とが可逆的に可能に垂直面に沿っ
   て１８０度回動可能にされ；前記の凝固体反転溶解装置
   は、さらに；前記ルツボが倒立される回動の途中で凝固
   体が落下するのを防止するため、旋回又は往復動により
   前記ルツボの開口の上面に臨んで水平に橋渡されてルツ
   ボと一体に倒立され、倒立された状態でルツボの開口に
   臨む位置から退避して凝固体の自由落下による取出しを
   可能にし、凝固体が取出された後は揺動されて正常な溶
   解位置に戻されるルツボと一体に上方に戻される凝固体
   落下防止棒と、その作動を行う操作装置を含む凝固体落
   下防止機構と；倒立された前記ルツボの開口の真下に位
   置して、ルツボから排出された凝固体を受取って保持
   し、次に凝固体を保持したまま前記ルツボ炉よりも上方
   に移動されるのに先立って、炉体を含む前記支持台との
   干渉を避ける位置に水平に移動された後、溶解位置に戻
   された前記ルツボ炉よりも上方でルツボの開口の真上ま
   で上方に移動され、凝固体のスカル部が上になるように
   ほぼ１８０度反転され、反転された凝固体を前記ルツボ
   の開口からルツボ炉内に再装入するための凝固体保持反
   転機構と；を含んで成るコ−ルドウォ−ルルツボ炉の凝
   固体反転溶解装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の凝固体反転溶解装置にお
   いて：前記凝固体落下防止機構（５０）は、 前記支持台（１５）の前記コ−ルドウォ−ルルツボ（１
   ０）の炉体の近くに垂直に装着された枢動軸（５６）に
   枢支され、ルツボの上部開口面上に平行に臨んで橋渡さ
   れる位置と、前記の上部開口面から離れる位置との間を
   往復する旋回移動が可能にされ、前記の橋渡された位置
   に置かれたままルツボと一体に垂直面に沿って揺動さ
   れ、反転されたルツボの開口面より下に位置した状態
   で、ルツボ開口面から離れる方向に旋回されて凝固体の
   落下を可能にし、凝固体を落下させた後はルツボと一体
   に上方に揺動され正立されたルツボの開口面より上方に
   戻される落下防止棒（５７）と、 前記ルツボの、溶解位置において正立された上の位置と
   反転された下の位置において、ルツボの開口面に対し前
   記落下防止棒を水平に旋回させる動作と、落下防止棒に
   対する着脱を所定の順序で可逆的に操作する操作装置と
   して、前記コ−ルドウォ−ル炉の溶解位置にある炉体の
   上部開口面に近い上の位置と、傾動され反転された炉体
   の開口面に近い下の位置との２箇所において、前記真空
   槽の一方の側壁を流体密に貫通して軸支され、軸方向の
   往復移動と軸の周りの回転が可能にされ、一方端が前記
   落下防止棒の所定位置に設けられた作用点に着脱可能に
   係合され、他方端が真空槽より外方に突出して操作ハン
   ドルとなる上下１対の落下防止棒操作レバ−（５８）と
   を含んで成り、 前記凝固体保持反転機構（２４）は、 前記真空槽（２１）の前壁（３５）と前記コ−ルドウォ
   −ル炉の中間に位置して真空層の上壁（３２）に向かっ
   て垂直に立ち上がり下部にラックが切られた枢支軸（６
   １ｃ）と、一方端が前記枢支軸を共通の枢支軸として軸
   支され、他方端が自由端として鋏状に開閉可能にされ、
   それぞれの先端の内側に互いに対向して装着され凝固体
   を把持する当て金（６１'ａ，６１'ｂ）を有し、前記ル
   ツボの溶解位置にある上部開口面よりも高い位置と、倒
   立された開口面よりも低い位置との２箇所の間を前記ラ
   ックにより上下に往復動される１対のア−ム（６１ａ，
   ６１ｂ）と、 これら１対のア−ムを開閉する長ボルト（６１ｄ）と、 を含んで成る二股保持具（６１）と、 前記１対のア−ムの一方に軸方向の往復動と軸の周りの
   回転が可能に着脱可能に連結され、前記１対のア−ムを
   前記支持台１５の上方または下方に臨む位置と、これら
   の位置から水平に退避する位置との間を旋回可能に操作
   する上、下１対の操作レバ−（６３）と、 前記真空層の前記の上、下操作レバ−が取付けられた側
   と反対の側壁から前記長ボルトに向かって突出して着脱
   可能に係合し、前記長ボルトを締付け又は緩めるピンを
   操作する上下１対の締付けレバ−（６４）と；を含んで
   いることを特徴とするコ−ルドウォ−ルルツボ炉の凝固
   体反転溶解装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の凝固体反転溶解
   装置において：前記凝固体落下防止機構は、前記コ−ル
   ドウォ−ル炉の炉体の上部開口面に対し、ルツボの上部
   開口面に平行に開口面上に臨んで橋渡される位置と、開
   口面から離れる位置との間を、コ−ルドウォ−ル炉の炉
   体に装着されたエアモ−タ、液圧シリンダまたは電動機
   によりラック（１５８）を介して直線状に往復作動され
   ることを特徴とするコ−ルドウォ−ルルツボ炉の凝固体
   反転溶解装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれかに記載の
   凝固体反転溶解装置において：前記凝固体保持反転機構
   の前記１対のア−ム（６１ａ，６１ｂ）の締付けと締付
   けからの解放は、前記の開閉枢支軸（６１ｃ）と長ボル
   トに装着されたモ−タなどにより駆動されるウォ−ムと
   ウォ−ムギアとにより行われることを特徴とするコ−ル
   ドウォ−ルルツボ炉の凝固体反転溶解装置。
5. 【請求項５】 真空槽内に配置され注湯などのための傾
   動が可能にされた支持台に装着されたコ−ルドウォ−ル
   ルツボ炉により合金を溶製するに際し、ルツボ炉内で凝
   固させた凝固体を上下反転させて再溶解する方法を少な
   くとも１回効率的に実施する凝固体反転溶解装置であっ
   て：前記のルツボ炉は、炉の底壁に垂直に軸心部を貫通
   する軸穴を有し；この軸穴内に挿入され、上下に往復動
   可能にされルツボ炉内の凝固体を押上げるとともに、反
   転された凝固体を受けてルツボ内に戻す押上げ軸と、こ
   の押上げ軸を上下に往復動させる駆動部材とを有する凝
   固体押上げ機構と；前記真空槽内でルツボ炉の上部開口
   より上方に配置され、前記凝固体押上げ機構の押上げ軸
   により押上げられた凝固体を受取把持し、凝固体の底に
   生じたスカルが上になるように反転させ、反転された凝
   固体を押上げ軸上に戻し、把持を緩めてルツボ炉の上部
   開口から再装入させる凝固体保持反転機構と；を含んで
   成ることを特徴とする凝固体押上げ形式のコ−ルドウォ
   −ルルツボ炉の凝固体反転溶解装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の凝固体反転溶解装置に
   おいて、前記の凝固体保持反転機構は、 前記真空槽（２１）の前壁（３５）と前記コ−ルドウォ
   −ル炉のルツボ（１０'）の中間に位置して真空層の上
   壁（３２）に向かって垂直に立上がる枢支軸（７１ｃ）
   と、一方端が前記枢支軸を共通の枢支軸として軸支さ
   れ、他方端が自由端として鋏状に開閉可能にされ、それ
   ぞれの先端の内側に互いに対向して装着され凝固体を把
   持する当て金（７１'ａ，７１'ｂ）を有し、前記ルツボ
   １０の溶解位置にある上部開口面よりも高い位置に配置
   される１対のア−ム（７１ａ，７１ｂ）と、 これら１対のア−ムを開閉する長ボルト（７１ｄ）と、
   を含んで成る二股保持具(７１)と、 前記１対のア−ムの一方に連結される操作レバ−とし
   て、その軸方向の往復動と軸の周りの回転が可能に着脱
   可能に連結され、前記１対のア−ムを前記枢支軸の周り
   に互いに開く方向と閉じる方向とに回動可能に操作する
   操作レバ−（７３）と、 前記真空層の前記操作レバ−が取付けられた側と反対の
   側壁から前記長ボルトに向かって突出し、その軸方向の
   往復動と軸の周りの回転が可能に着脱可能に係合し前記
   長ボルトを締付け又は緩めるピンを操作する締付けレバ
   −（７４）と；を含んで成り、前記操作レバ−と締付け
   レバ−との操作によりルツボから押上げられた凝固体を
   保持して上下反転させ、反転された凝固体が前記押上げ
   軸上に戻されるようにされていることを特徴とするコ−
   ルドウォ−ルルツボ炉の凝固体反転溶解装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の凝固体反転溶
   解装置において、 前記凝固体保持反転機構（７１）の前記１対のア−ム
   （７１ａ，７１ｂ）の締付けと締付けからの解放は、前
   記の開閉枢支軸（７１ｃ）と長ボルト（７１ｄ）に装着
   されたモ−タなどにより駆動されるウォ−ム（１０６）
   とウォ−ムギア（１６１ｅ）とにより行われることを特
   徴とするコ−ルドウォ−ルルツボ炉の凝固体反転溶解装
   置。