JPH0375616B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 電子ビーム炉であつて、該電子ビーム炉は溶
融および精練すべき原料を受容する第１の火床手
段と、第１の火床手段から離間されかつ溶融およ
び精練すべき原料を受容する第２の火床手段とを
有し、 前記第１および第２の火床手段の各々が取り外
し自在の蓋手段を有し、 前記電子ビーム炉はまた、選択的に前記第１お
よび第２火床手段のどちらかに対してそれを密閉
するように配置される電子ビーム手段と、電子ビ
ーム手段か蓋手段のどちらかが火床手段を密閉す
るように配される時に、対応する火床手段を脱気
するポンプ手段とを有することを特徴とする電子
ビーム炉。

２ 第１および第２火床手段の各々と関連づけら
れた垂直インゴツト鋳造モールド手段と、第１お
よび第２火床手段の前記モールド手段からインゴ
ツトを受け取りそれらを前記火床手段から搬送す
る搬送手段とを有することを特徴とする請求項１
記載の電子ビーム炉。

３ 前記各火床手段が冷却流体を受容する冷間火
床を有し、前記電子ビーム炉が前記各火床手段に
冷却流体を供給する共通冷却手段を有することを
特徴とする請求項１記載の電子ビーム炉。

４ 前記火床手段の少くとも１つが少くとも２つ
のインゴツト鋳造用モールド手段とその火床手段
から前記各モールド手段に溶融材料を選択的に導
く手段とを有し、 前記各モールド手段を密閉するカバー手段と前
記各モールド手段への溶融材料の流れを選択的に
制御するダム手段とを有し、それによつて他方の
モールド手段でインゴツトを鋳造している間に一
方のモールド手段からのインゴツト回収が可能で
あるように構成されていることを特徴とする請求
項１記載の電子ビーム炉。

技術分野 本発明は電子ビーム冷間火床炉に関し、さらに
詳細には、高性能を有する新規で改良された電子
ビーム炉に関する。

背景技術 電子ビーム冷間火床による金属の精練におい
て、精練される金属の固体スカルが冷間火床の表
面に形成される。さらに、精練および鋳造作業
中、溶融金属の飛びちつた粒が火床の壁や他の内
部表面で凝固する。その結果、精練されている材
料の組成を変える度に、炉を作動停止して冷却
し、中を開けて次に精練する材料のバツチに汚染
が起らないように内部表面を完全に洗滌しなけれ
ばならない。このようにして材料の交換を問題な
く行うのに要する時間には、炉を冷却し、スカル
を除去し、炉を洗滌しそして電子ビーム作業に必
要な高真空度を再び達成するのに係る時間のみな
らず、炉の内部をガスぬきするのに係る時間が含
まれ、これらは通常長時間を要する。

さらに、同じ製品を連続的に精練している場合
であつても、メインテナンスサイクルで炉のガス
抜きをしている間に火がつき、それによつて炉の
部品をいためてしまう可能性のあるコンデンセー
トの蓄積を防止するために、炉内のコンデンセー
ト収集スクリーンを定期的に交換する必要があ
る。

このため、従来の電子ビーム冷間火床炉におい
て期待できる最大生産時間は約40％を超えず、残
りの時間は、メインテナンス作業、各新しい精練
運転の設定および始動、そして材料を炉に供給し
たりまたは炉から取り除いたりする取扱いのため
に費される。電子ビーム炉の高いコストに鑑め
て、このような炉の生産時間を向上させることが
経済的観点から有利となる。

発明の開示 以上に鑑みて、本発明の目的は、上記従来技術
の問題点を克服する新規で改良された電子ビーム
冷間火床炉を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、実質的に連続した
溶融、精練および鋳造作業を行い得る高性質電子
ビーム冷間火床炉を提供することである。

本発明に係るこれらのおよびその他の目的は、
少なくとも２つの別々に運転可能な火床および鋳
造ユニツトと、これら２つ以上の火床および鋳造
ユニツトに交互に取り付けられる電子ビームユニ
ツトとを有する炉を与えることによつて達成され
る。前記火床および鋳造ユニツトの各々は、電子
ビームユニツトの不存在下で脱気および予備加熱
を可能にするため、取り外し自在の蓋を有する。
好ましくは、別個の原料供給ユニツトが移動可能
に各火床および鋳造ユニツトに選択的に連通し、
２つ以上の供給ユニツトが火床および鋳造ユニツ
トの一方または両方に同時に供給を行うべく設け
られる。さらに、電子ビームユニツトによる精練
作業前およびその際中に、共通のポンプおよび予
備加熱ユニツトが各火床および鋳造ユニツトの脱
気を行うために配される。インゴツトの連続的回
収を可能にするため、各火床および鋳造ユニツト
は、鋳造に用いていないモールドを密閉するため
に配される密閉蓋と共に、２つの別個のモールド
を有することができる。

本発明のさらなる目的および効果は、添付の図
面と共に以下の記載を読むことによつて明らかと
なるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による冷間火床精練炉の一
実施例を示す概略正面図、そして 第２図は、第１図に示された典型的炉機構の平
面図である。

発明実施の最良形態 図面に示された本発明の典型的な実施例におい
て、冷間火床電子ビーム炉１０は、共通のポン
プ、予備加熱および火床冷却ユニツト１３の両側
に配された２つの火床および鋳造ユニツト１１，
１２を有している。火床および鋳造ユニツト１１
は垂直モールド１４を有し、そのモールド１４を
通つてインゴツト１５が通常の方法で下方に取り
出される。火床および鋳造ユニツト１１は脚部１
６に支持されて、通常の方法でインゴツト１５を
下方に回収および除去するためのスペースを与え
る。この目的のため、一対のレール１９上にのつ
た車輪１８に支持された台車１７が、インゴツト
１５を炉の付近から急いで取り出すために配され
ている。

図面に示された炉の条件下において、６つの電
子ビームガン４０を有する電子ビームユニツト２
０が、火床および鋳造ユニツト１１に取り付けら
れている。４つのジヤツキ２１が設けられ、電子
ビームユニツト２０が火床および鋳造ユニツト１
１から分離されかつ火床および鋳造ユニツト１
１，１２の互いに反対側の端部に取り付けられた
２つのレール２３上の４つの車輪によつて支持さ
れる。このようにして、電子ビームユニツト２０
はレール２３上を火床および鋳造ユニツト１１，
１２それぞれに対する作動位置に選択的に移動す
ることができる。あるいは、電子ビームユニツト
２０はオーバーヘツドクレーンによつて移動され
てもよい。各火床および鋳造ユニツト１１，１２
はまた、ヒンジ蓋２４を有している。このヒンジ
蓋２４は、電子ビームユニツトが火床および鋳造
ユニツトに取り付けられていない時に脱気のため
火床および鋳造ユニツトを密閉する目的で、電子
ビームユニツト２０を受容する開口をおおう位置
に摺動できる。さらに、火床および鋳造ユニツト
１１のモールド１４はヒンジカバー２５を有し、
２つのモールド２６，２７を備えた火床および鋳
造ユニツト１２は、それらに対応するカバーを同
じ目的で有する。

火床および鋳造ユニツト１１，１２の各々に選
択的に原料を供給するため、２つの供給ユニツト
３０，３１がレール３２に取り付けられ、火床お
よび鋳造ユニツト１１と１２の間でユニツト３
０，３１は移動可能でありかつこれらの火床およ
び鋳造ユニツトと選択的に密閉係合する。２つの
火床および鋳造ユニツト１１と１２の間に配され
た共通のポンプ、予備加熱および火床冷却ユニツ
ト１３は火床および鋳造ユニツト１１，１２の脱
気を行う真空ポンプを有し、かつこのユニツト１
３は、原料の供給を行うために供給ユニツト３
０、３１が開口される前に火床および鋳造ユニツ
トの脱気を行うため、真空ライン３３を介して火
床および鋳造ユニツトと連通するよう配されてい
る。さらに共通のポンプ、予備加熱および火床冷
却ユニツト１３は、電子ビームユニツトの取付準
備中および火床および鋳造ユニツト内の原料を溶
融し精練するための電子ビームユニツトの動作中
における運転温度に近い温度まで火床および鋳造
ユニツトを予備加熱するための電力をライン３４
を介して供給する。共通のポンプ、予備加熱およ
び火床冷却ユニツト１３はまた、火床および鋳造
ユニツト１１，１２の火床ベツトおよびモールド
１４，２６，２７を通常の方法で冷却するため
に、ライン３５を介して接続された循環システム
を有する。

蓋２４が開いた状態の火床および鋳造ユニツト
１２の機構を示す第２図には、スカル３７が形成
された火床ベツト３６、および注入口３８，３９
が示されている。運転中はこれらの注入口３８，
３９を通つて溶融材料が火床ベツト３６からモー
ルド２６，２７に注ぎ込まれる。火床および鋳造
ユニツト１１も同様な機構となつているが、ここ
では注入口が１つだけ配されている。どちらの場
合も、蓋２５，２８および２９は２軸による動作
のためにヒンジされ、注ぎ口にじやまされずに開
いた位置から閉じた位置へと移動できるようにな
つている。所望ならば火床および鋳造ユニツト１
１が火床および鋳造ユニツト１２と同様に複数の
モールドを備えるようにすることができ、また所
望ならば火床および鋳造ユニツト１２が火床およ
び鋳造ユニツト１１と同様に１つのモールドを備
えるようにすることもできることは容易に理解さ
れよう。複数のモールドを設ける場合、第２図の
ように、ダム４２，４３が各注ぎ口３８，３９へ
の溶融材料の流れを封止するための位置へ移動可
能となるよう構成する。このようにして、一方の
モールドでの材料の鋳造が続行される間もう一方
のモールドはインゴツトの回収のため閉じられ
る。または、使用していない注ぎ口で溶融金属を
凝固させて流れを止めてもよい。

動作については、第１図および第２図に示すよ
うに電子ビームユニツト２０が下げられて火床お
よび鋳造ユニツト１１と密閉連通状態にあり、モ
ールドプラグ（図示せず）が通常の方法でモール
ド１４内に配されている機構の炉において、電子
ビームユニツト２０、火床および鋳造ユニツト１
１および供給ユニツト３０，３１は共通のポン
プ、予備加熱および火床冷却ユニツト１３のポン
プによつて、電式ビームガン４０の作動に要求さ
れる低圧まで脱気される。原料は供給ユニツト３
０，３１から火床および鋳造ユニツト１１の火床
ベツドに供給され、電子ビームユニツト２０の配
向された電子ビームによつて溶融されて火床ベツ
ド内に金属の溶融プールを形成する。この火床ベ
ツドは共通のポンプ、予備加熱および火床冷却ユ
ニツト１３から供給される流体によつて冷却され
るので、固体材料のスカルが火床ベツト上に形成
され、火床ベツドを崩壊から保護したり溶融材料
を汚染から保護したりする。

その後、この溶融材料が火床を通つて流れると
溶融材料は通常の方法でインゴツト１５に鋳造さ
れ、そのインゴツト１５はモールド１４内を下方
に移動する。供給ユニツト３０，３１の１つが空
の時、そのユニツトと火床および鋳造ユニツト１
１間の接続は封止され、その空の供給ユニツトは
原料の充填を受けるために開口される。その後そ
のユニツトは閉じられ、共通のポンプ、予備加熱
および火床冷却ユニツトによつて脱気された後、
原料供給のために火床および鋳造ユニツトへの接
続が再開される。

インゴツト１５が形成されると、供給ユニツト
からの原料の供給は中止され、モールドカバー２
５がモールド１４の上にかぶせられて、火床およ
び鋳造ユニツトが封止される。次にインゴツト１
５がモールド１５から取り出され、台車１７によ
つて回収される。モールドプラグ（図示せず）が
モールド１４内に再び置かれる。カバー２５がモ
ールドからはずされ、供給ユニツト３０，３１か
らの原料供給が再開される。このようにして同じ
組成を有する一連のインゴツト１５鋳造を中断す
ることなく火床および鋳造ユニツト１１をほぼ連
続的に使用することができる。

しかしながら、このように火床および鋳造ユニ
ツトを集中的に使用した後に、メインテナンスお
よび洗滌のため炉を停止する必要がある。火床お
よび鋳造ユニツト１１のメインテナンスおよび洗
滌中における継続生産は、電子ビームユニツト２
０を火床および鋳造ユニツト１２の位置にスフト
することによつて達成される。火床および鋳造ユ
ニツト１１の運転中は、このシフトに備えて、火
床および鋳造ユニツト１２は洗滌され、必要なメ
インテナンスが施され、次に蓋２４およびモール
ドカバー２８，２９を閉じ、共通のポンプ、予備
加熱および火床冷却ユニツト１３のポンプで脱気
することによつて火床および鋳造ユニツト１２の
予備加熱およびガス抜きが行われる。この点につ
いて、長時間開けられていた火床および鋳造ユニ
ツトのガス抜きには長時間を要し、それは８ない
し10時間程になる。火床および鋳造ユニツトが比
較的短時間だけ開けられていた場合、例えば電子
ビームユニツト２０の取付に10ないし20分間程を
要した場合、その後のガス抜きは１時間未満の比
較的短時間で済む。

電子ビームユニツト２０が火床および鋳造ユニ
ツト１１から火床および鋳造ユニツト１２にシフ
トされる場合、供給ユニツト３０，３１もまた原
料を火床および鋳造ユニツト１２に供給する位置
にシフトされ、適当な原料を充填後、火床および
鋳造ユニツト１２の脱気と同時に共通のポンプ、
予備加熱および火床冷却ユニツト１３のポンプに
よつて脱気される。

火床および鋳造ユニツト１２のガス抜きが完了
すると、供給ユニツト３０，３１からの原料が導
入され、それが溶融されて火床および鋳造ユニツ
ト１１の場合と同様にスカルを形成する。その
後、原料が連続的に供給され、火床で溶融され精
練されてモールド２６，２７でインゴツトに鋳造
される。これらは一連の動作で行われる。供給ユ
ニツトは、火床および鋳造ユニツト１１に関連し
て説明した場合と同様に再充填される。

この特徴ある炉の構成により、２つの火床によ
る運転中の全休止時間は約１〜２時間に制限で
き、単一モールドを用いる場合でさえ連続インゴ
ツト鋳造間の休止時間は10分未満とすることがで
きる。約３日間の運転の後に各火床をメンテナン
スまたは修理のために停止させ、火床の初期ガス
抜き、火床の生産始動およびインゴツトの回収に
必要な時間を合計６時間として、60％を超える生
産時間が達成される。このようにして、第２の火
床および鋳造ユニツトを設けることによる炉の多
少のコストアツプにより、電子ビーム炉の生産時
間が50％を超える（同じ組成を有する材料による
生産運転の長さによつて、例えば約40％から60％
を超える程の生産時間を得る）ようになる。

ここでは本発明を特定の実施例に基づいて説明
してきたが、多くの変更や変型が可能であること
は容易に理解されよう。従つて、それら全ての変
更、変型は本発明の範囲に含まれる。

以下、本発明の実施態様を項に分けて記載す
る。

(1) 電子ビーム炉であつて、該電子ビーム炉は溶
融および精練すべき原料を受容する第１の火床
手段と、第１の火床手段から離間されかつ溶融
および精練すべき原料を受容する第２の火床手
段とを有し、 前記第１および第２の火床手段の各々が取り
外し自在の蓋手段を有し、 前記電子ビーム炉はまた、選択的に前記第１
および第２火床手段のどちらかに対してそれを
密閉するように配置される電子ビーム手段と、
電子ビーム手段か蓋手段のどちらかが火床手段
を密閉するように配される時に、対応する火床
手段を脱気するポンプ手段とを有することを特
徴とする電子ビーム炉。

(2) 前記各火床手段が、その火床手段内で精練さ
れた材料のインゴツトを鋳造する垂直モールド
手段と、該モールド手段を閉じて火床手段の脱
気を可能にするカバー手段とを有することを特
徴とする実施態様１記載の電子ビーム炉。

(3) 原料の供給を行うために前記第１および第２
火床手段を選択的に密閉するように移動可能な
供給手段を有することを特徴とする実施態様１
記載の電子ビーム炉。

(4) 前記供給手段を第１火床手段と第２火床手段
の間で支持しかつ案内するレール手段を有する
ことを特徴とする実施態様３記載の電子ビーム
炉。

(5) 前記供給手段が第１火床手段と第２火床手段
の間で移動可能な少くとも２つの供給ユニツト
を有することを特徴とする実施態様３記載の電
子ビーム炉。

(6) 第１および第２火床手段の各々と関連づけら
れた垂直インゴツト鋳造モールド手段と、第１
および第２火床手段の前記モールド手段からイ
ンゴツトを受け取りそれらを前記火床手段から
搬送する搬送手段とを有することを特徴とする
実施態様１記載の電子ビーム炉。

(7) インゴツトを火床手段から運び出すために前
記搬送手段を支持するレール手段を有すること
を特徴とする実施態様６記載の電子ビーム炉。

(8) 前記電子ビーム手段を対応する火床手段に配
置する前にその火床手段を予備加熱および脱気
する予備加熱および脱気手段を有することを特
徴とする実施態様１記載の電子ビーム炉。

(9) 前記各火床手段が冷却流体を受容する冷間火
床を有し、前記電子ビーム炉が前記各火床手段
に冷却流体を供給する共通冷却手段を有するこ
とを特徴とする実施態様１記載の電子ビーム
炉。

(10) 第１火床手段と第２火床手段とに亘つて配さ
れたレール手段と、前記電子ビーム手段と第１
火床手段と第２火床手段の間で移動させるロー
ラー手段とを有することを特徴とする実施態様
１記載の電子ビーム炉。

(11) 前記火床手段の少くとも１つが、少くとも
２つのインゴツト鋳造用モールド手段と、その
火床手段から前記各モールド手段に溶融材料を
選択的に導く手段とを有することを特徴とする
実施態様１記載の電子ビーム炉。

(12) 前記各モールド手段を密閉するカバー手段
と、前記各モールド手段への溶融材料の流れを
選択的に制御するダム手段とを有し、それによ
つて他方のモールド手段でインゴツトを鋳造し
ている間に一方のモールド手段からのインゴツ
ト回収が可能であるように構成されていること
を特徴とする実施態様11記載の電子ビーム炉。