JPH0741372B2 - 連続鋳造炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、特に電子関連部品のマグネツトワイヤーなど
に使用される高品質の純銅及び銅合金材を連続的に熔解
して鋳造するのに好適な連続鋳造炉に関するものであ
る。

「従来の技術」 近年、銅を主体とする銅線は、電子機器用電線、マグネ
ツトワイヤー等の需要の増大や、加速度的な軽薄短小
化、高性能要求などにより極細線化が急速に進んでい
る。

このような細線化の傾向の中で、極細線用の素線には、
連続鋳造圧延法（SCRプロセス）、DIPフオーミング法な
どによる銅荒引線が使用されているが、いずれの方法で
も、脱ガス工程がなく、ガス・ボロシテイー等の発生
により、荒引素材の健全性に乏しい点、熱間圧延工程
を有するため、荒引素材に金属不純物が混入する点など
の問題があつた。

そこで、本出願人は、このような銅及び銅合金を真空脱
ガス熔解し鋳造する鋳造炉を提案した（特願昭58-21183
9号参照）。

第３図は、本出願人の提案による鋳造炉を示す図であ
る。この図に示す鋳造炉ａは、真空チヤンバーｂに排気
管ｃと送気管ｄとを連結すると共に、内部に熔解鋳造ル
ツボｅを設置し、この熔解鋳造ルツボｅの上方に、長手
方向を上下方向に向け、一端部を真空チヤンバーｂの外
部に開放させた鋳造モールドｆを上下に移動自在に配置
したものである。そして、この鋳造炉ａは、排気管ｃよ
り空気を排気して真空チヤンバーｂ内を真空にした後
に、熔解鋳造ルツボｅによつて、銅及び銅合金素材を熔
解し、次に送気管ｄより不活性ガスを真空チヤンバーｂ
内に導入して熔解鋳造ルツボｅ内の熔湯を鋳造モールド
ｆの上方に押しやり、これを凝固させながらピンチロー
ラーｇで上方に抜き出して連続的に鋳造材を得るように
構成されている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、前記鋳造炉ａにあつては、熔解鋳造ルツボｅ
内の熔湯が鋳造されてなくなると、新たに銅及び銅合金
素材を装填して、これを熔解しなければならない。ま
た、この鋳造炉ａにおいては、熔解鋳造ルツボｅで素材
の熔解、真空脱ガス、鋳造を順次行なうようにしてい
る。このため、素材を熔解鋳造ルツボｅに装填している
間、及び熔解、真空脱ガスを実施している間は鋳造を行
なうことができず、生産効率が悪いという問題があつ
た。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、素材の装填、熔解、脱ガス、鋳造を連
続的に行なうことができ、生産性の向上を図ることがで
きる連続鋳造炉を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 前記目的を達成するために、本発明は、連続的に原料素
材を装入する原料素材装入室と、該原料素材装入室に連
通された鋳造気密室と、該鋳造気密室に設けられ、該鋳
造気密室内の圧力を制御する送気及び排気手段と、前記
原料素材室または前記鋳造気密室のいずれかに設けら
れ、該原料素材装入室に装入された前記原料素材を熔解
する熔解手段と、該熔解手段により熔解された熔湯中の
ガスを脱気する脱ガス手段と、一端が前記鋳造気密室内
に開口する鋳造ノズルと、該鋳造ノズルの近傍に設けら
れ、前記鋳造気密室に貯留された熔湯から該鋳造ノズル
内で形成された鋳造品を連続的に引き上げる搬送手段と
を具備するものである。

「作用」 本発明の連続鋳造炉にあつては、原料素材装入室内に装
入された原料素材を熔解手段によつて熔解すると共に、
脱ガス手段によつて熔湯中のガスを脱気し、かつ鋳造気
密室内の圧力を送気及び排気手段によつて制御して、鋳
造ノズルによつて鋳造気密室内の熔湯を引き出して鋳造
する。

「実施例」 以下、第１図と第２図に基づいて本発明の実施例を説明
する。

第１図は本発明の第１実施例の連続鋳造炉を示す図であ
る。この連続鋳造炉は、原料素材を装入する原料素材装
入室１と、該原料素材装入室１に連通され、かつ送気及
び排気手段2,3を有する鋳造気密室４と、一端が鋳造気
密室４内に開口した鋳造ノズル５と、原料素材装入室１
内に供給された原料素材を熔解するための熔解手段６
と、熔湯中のガスを脱気するための脱ガス手段７とを主
体として構成されている。

前記原料素材装入室１は、原料となる純銅、銅合金素材
を連続的、あるいは断続的に装入するためのものであつ
て、その上部には、銅カソード（あるいは銅合金素材）
８を搬入するコンベア９と、純銅種線10を供給するため
のピンチローラー11とが配置されると共に、その下部に
は、側方より内部に貫通する供給ノズル12と、不活性ガ
ス（Ar）あるいは還元雰囲気ガス（CO＋N₂）の供給配管
13と、前記ガスの供給をコントロールする供給バルブ14
とからなる脱ガス手段７が設けられている。そして、こ
の原料素材装入室１はその底部において、前記鋳造気密
室４に連通されていると共に、前記両室1,4の連通底部
に前記熔解手段６が設けられている。

この熔解手段６は、低周波溝型誘導熔解法により、交流
の電磁誘導作用によつて起電力を誘起し、発生したジユ
ール熱によつて金属を加熱熔解するものであり、一次側
低周波コイル15と、二次回路溝16を有している。なお、
17は二次回路溝16の残湯を抜き取るためのプラグであ
る。また、前記低周波誘導加熱による熔解だけでなく、
高周波誘導加熱、あるいはエレマ抵抗加熱等の方法を採
用してもよい。

また、前記原料素材装入室１の高さは、原料素材の投
入、あるいは鋳造気密室４内の圧力変動（昇圧）によつ
て熔湯が原料素材装入室１からあふれないように、鋳造
気密室４の高さに比べて充分に高く設定されており、か
つ鋳造気密室４の横断面積は、鋳造気密室４内の圧力変
化による熔湯レベルの変動を小さく抑制するために、原
料素材装入室１の横断面積に比べて充分に大きく設定さ
れている。さらに、前記両室1,4及び熔解手段６の二次
回路溝16は、それぞれ、シエル18及び耐火物19によつて
気密状態に保持されており、かつ原料素材装入室１の上
端には、炉蓋20が配置されている。

前記鋳造気密室４には、上部側面に、送気バルブ21及び
送気配管22を有する送気手段２と、排気バルブ23及び排
気配管24を有する排気手段３とが設けられており、鋳造
気密室４内部を不活性ガス（Ar）あるいは還元雰囲気ガ
ス（CO＋N₂）にて０〜1kg/cm²まで加圧できると共に、
所定の圧力に調整して保持できるようになつている。ま
た、前記鋳造気密室４の上部には鋳造ノズル５が設けら
れている。そして、この鋳造ノズル５は、鋳造気密室４
内の熔湯から線状の銅材もしくは銅合金材を上方向に鋳
造するためのもので筒状に形成されており、この内部に
熔湯を通すことによつて、その断面形状と同一断面形状
の線材を鋳造するようになつている。さらに、鋳造ノズ
ル５の外周には、筒状の水冷ジヤケツト25が前記鋳造気
密室４の上部のシエル18及び耐火物19を貫通して設けら
れている。この水冷ジヤケツト25は、鋳造ノズル５内の
熔湯を冷却し迅速に凝固させるためのもので銅で形成さ
れており、かつ筒状中空部を冷却水が循環するようにな
つている。そして、水冷ジヤケツト25は、前記鋳造ノズ
ル５とともに前記鋳造気密室４を気密状態に維持しなが
ら上下に移動自在に設けられている。

また、前記鋳造ノズル５の上方には、ピンチローラー26
が、前記鋳造ノズル５及び水冷ジヤケツト25とともに上
下に移動可能に設けられている。このピンチローラー26
は、前記鋳造ノズル５内の鋳造ロツト（線材）を上方に
引き上げるためのものである。一方、前記水冷ジヤケツ
ト25の下端には、前記鋳造気密室４内の湯面位置を検出
する湯面センサー27が下方に向つて突設されている。さ
らに、前記ピンチローラー26で引き上げられた線材28
は、コイラー29によりコイル状に巻取られるようになつ
ている。そして、このコイラー29の前段には、鋳造ノズ
ル５の上下動による線材速度の変化を吸収し、かつコイ
ラー29の巻取り張力を安定させるためのダンサー30が設
置されている。

なお、場合によつては、原料素材装入室１と鋳造気密室
４との間に、セラミック製の熔湯フイルター31を設けた
り、あるいは、原料素材装入室１の耐火物19内にヒータ
ーを設けたり、または、原料素材装入室１の上方からガ
ス（Ar,CO,N₂）供給用の石英管を挿入した構成としても
よい。

次に、上記のように構成された連続鋳造炉を用いて、銅
もしくは銅合金からなる線状の鋳造材を連続的に鋳造す
る場合について説明する。

この連続鋳造炉にあつては、熔解手段６として低周波誘
導熔解法を使用するため、熔解開始に先立つて、あらか
じめ、外部から熔湯を二次回路溝16に満たすか、あるい
は、炉体製作の段階で、熔解原料で製造された固体リン
グを二次回路溝16内に挿入する。次いで、一次側低周波
コイル15に交流通電することにより電磁誘導起電力を誘
起し、二次回路溝16内原料、もしくは熔湯にジユール熱
を発生させて、原料が溶解可能な温度まで昇温させ、熔
湯を湯面位置L₀まで満たす。

続いて、原料素材装入室１上端の、中央が開口している
炉蓋20上部より、純銅種線10をピンチローラー11を介し
て、または、銅カソード（あるいは銅合金素材）８をコ
ンベア９を介して原料素材装入室１内に装入する。この
時、原料素材装入室１及び鋳造気密室４の内部は、不活
性ガス、あるいは還元雰囲気ガスを脱ガス手段７及び送
気手段２、排気手段３を用いて不活性ガス雰囲気あるい
は還元ガス雰囲気で満たし、大気圧としておく。

そして、装入された原料素材8,10は、熔湯面L₀に達する
とともに熔解し熔湯となる。従つて、原料素材8,10を連
続的に装入することによつて、原料素材装入室１と鋳造
気密室４を底部より熔湯が満たし始める。この場合、両
室1,4とも大気圧に保持されているから、湯面は同レベ
ルを保ちながら徐々に上昇し、湯面位置L₁に達する。こ
の時点で、供給ノズル12は湯面L₁より下方となるが、不
活性ガスあるいは還元ガスを加圧送気しているため、ガ
スが気泡状態になり、熔湯中に吹込まれ、上方に向かつ
て浮き上がつていく。ここで、原料素材装入室１と鋳造
気密室４との間は、底部のみ開口している熔湯せき32で
仕切られているから、原料素材装入室１内に吹込まれた
ガスは、鋳造気密室４側に流れることがない。

この状態において、鋳造ノズル５は、熔湯の湯面L₁に対
して、下部を熔湯内に浸漬することになるが、水冷ジヤ
ケツト25の下端に付設された湯面センサー27により湯面
L₁の位置を検知し、図示していない上下動装置によつ
て、鋳造ノズル５の下端が湯面L₁に対して一定深さとな
るように水冷ジヤケツト25全体を上下動させる。このよ
うに、湯面センサー27によつて鋳造ノズル５の湯面L₁に
対する位置コントロールを連続して行なう。

次いで、水冷ジヤケツト25の上端開口部から鋳造ノズル
５の内径に見合つた径の種線を挿入する。そして、鋳造
気密室４内に、送気手段２を用いて、不活性ガス、ある
いは還元雰囲気ガスを導入して、鋳造気密室４内を大気
圧より加圧して一定の圧力で保つ（例えば、ゲージ圧で
1kg/cm²以下）。

これにより、鋳造気密室４内の湯面位置は、L₁より徐々
に下降し、湯面位置L₂になると共に、原料素材装入室１
内の湯面位置はL₁より徐々に上昇し、湯面位置L₃とな
る。この場合、両室1,4内の湯面L₃,L₁のレベル差は、原
料素材装入室１内の大気圧と鋳造気密室４内の加圧状態
との差圧により決定され、例えば、鋳造気密室４内を0.
5kgf/cm²（ゲージ圧）、原料素材装入室１内を大気圧と
し、熔湯比重を8.3とした場合、前記レベル差は約600mm
となる。一方、鋳造ノズル５は、前記湯面センサー27が
湯面のL₁からL₂への下降を検知することにより、湯面位
置L₂に対して一定深さになるように下降してその深さを
維持する。

さらに、鋳造気密室４内が上述したように一定圧力で加
圧されると、室内の熔湯は鋳造ノズル５内に押し上げら
れ、水冷ジヤケツト25の上部より挿入された種線に接触
する。この状態で、種線を上方に連続的ないし間欠的に
引き上げると、熔湯は種線の上昇に伴つて鋳造ノズル５
内を上昇する。そして、この熔湯は水冷ジヤケツト25に
よつて冷却され、鋳造ノズル５の内径に見合つた外径を
有する銅あるいは銅合金からなる丸線（異形線）28とな
つて、水冷ジヤケツト25の上端から引き出される。次い
で、引き出された線材28は、ダンサー30を介してコイラ
ー29により、安定した状態でかつ円滑にコイル状に巻取
られ、長尺の線材が得られる。そして、得られた線材
は、後工程で伸線あるいは圧延加工され、目的とする形
状、寸法になされる。

また、線材28が引き出されるにつれて、鋳造気密室４内
の熔湯量が減少するが、原料素材装入室１内に原料素材
を順次投入して、減少した熔湯量を補うことにより、前
記熔湯レベルL₂,L₃を一定に維持する。

このようにして、原料素材装入室１に投入された原料素
材8,10は、熔解手段６によつて熔解されつつ、原料素材
装入室１下部より熔湯中に吹込まれた不活性ガス、ある
いは還元雰囲気ガスにより、熔湯中に含まれガスポロシ
テイーの原因となる不純ガスを浮上させることで脱ガス
され、さらに鋳造気密室４内に貯湯され、該鋳造気密室
４内で加圧され、鋳造ノズル５によつて上方向に引き出
されて鋳造されることが可能となつた。

従つて、本実施例によれば、原料素材の熔解を大気圧下
で行なうことができ、その結果、原料素材の形状にかか
わらず、連続的にかつ容易に原料素材の装填及び熔解を
行なうことができ、原料素材装入室１内にて素材熔解と
ともに連続的に脱ガスを行なうことができる。また、原
料素材装入室１の熔湯の深さを充分とれるため、吹込ま
れた不活性ガス、あるいは還元雰囲気ガスと熔湯との接
触、あるいは反応が進み、脱ガスを充分に行なうことが
できる。

さらに、鋳造気密室４においては、鋳造ノズル５によつ
て、脱気された熔湯から連続的に所望の断面形状の線材
を鋳造することができる。また、鋳造気密室４内の熔湯
静圧を一定に維持することができ、不活性ガス、あるい
は還元雰囲気ガスで加圧して重力方向とは逆方向に熔湯
を押上げるため、熔湯が固化するとき加圧された状態と
なり、鋳造材の健全性が大きく向上すると共に、均質な
鋳造材を得ることができる。

なお、上記実施例においては、鋳造ノズル５を４セツト
設けているが、これに限られることなく、鋳造ノズル５
を１セツト、あるいは複数セツト設けてもよく、生産量
に応じて加減すればよい。

また、第２図は本発明の第２実施例を示す図であり、こ
の第２実施例においては、原料素材装入室40が、円柱状
の鋳造気密室41の中央部に、上方から内部に貫通して連
結され、かつ原料素材装入室40の周囲に、等間隔に複数
の鋳造ノズル５、水冷ジヤケツト25等の鋳造ユニツトが
配置されると共に、原料素材装入室40及び鋳造気密室41
の周囲に、エレマ抵抗加熱、あるいは高周波誘導加熱等
の加熱手段42が配設されている一方、原料素材装入室40
内に、不活性ガス、あるいは還元雰囲気ガスを吹込むた
めの石英管43が挿入されている。なお、その他の構成
は、前記第１実施例と同様なので同符号を付けて説明を
省略する。

そして、前記のように構成された第２実施例の連続鋳造
炉にあつても、前記第１実施例と同様の効果を奏する。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、原料素材を装入
する原料素材装入室と、該原料素材装入室に連通され、
かつ、送気及び排気手段を有する鋳造気密室と、一端が
前記鋳造気密室に開口した鋳造ノズルと、前記原料素材
装入室内に供給された原料素材を熔解するための熔解手
段と、熔湯中のガスを脱気するための脱ガス手段とを備
えたものであるから、原料素材装入室内に装入された原
料素材を熔解手段によつて熔解すると共に、脱ガス手段
によつて熔湯中のガスを脱気し、かつ鋳造気密室内の圧
力を送気及び排気手段によつて制御して、鋳造ノズルに
よつて鋳造気密室内の熔湯を引き出して鋳造することに
より、原料素材の装填、熔解、脱ガス、鋳造の各プロセ
スをコンパクトにかつ連続的に行なうことができ、従つ
て設備コストを低減させることができると共に、工程及
び鋳造時間の短縮化を図ることができる。また、健全性
が高く安定した高品質の鋳造材を連続的に生産すること
ができ、従つて、鋳造材の生産コストを低減することが
できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略構成図、第２図
は本発明の第２実施例を示す概略構成図、第３図は従来
の鋳造炉を示す概略構成図である。 １……原料素材装入室 ２……送気手段 ３……排気手段 ４……鋳造気密室 ５……鋳造ノズル ６……熔解手段 ７……脱ガス手段 ８……銅カソード（銅合金素材） 10……純銅種線 40……原料素材装入室 41……鋳造気密室 42……加熱手段 43……石英管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続的に原料素材（8,10）を装入する原料
   素材装入室（1,40）と、 該原料素材装入室（1,40）に連通された鋳造気密室（4,
   41）と、 該鋳造気密室（4,41）に設けられ、該鋳造気密室（4,4
   1）内の圧力を制御する送気及び排気手段（2,3）と、 前記原料素材室（1,40）または前記鋳造気密室（4,41）
   のいずれかに設けられ、該原料素材装入室（1,40）に装
   入された前記原料素材（8,10）を熔解する熔解手段（6,
   42）と、 該熔解手段（6,42）により熔解された熔湯中のガスを脱
   気する脱ガス手段（7,43）と、 一端が前記鋳造気密室（4,41）内に開口する鋳造ノズル
   （5,5…）と、 該鋳造ノズル（5,5…）の近傍に設けられ、前記鋳造気
   密室（4,41）に貯留された熔湯から該鋳造ノズル（5,5
   …）内で形成された鋳造品を連続的に引き上げる搬送手
   段（26）とを具備する連続鋳造炉。