特許 5982583 モールド内でキャスティングされる電極上に連結ヘッドを固定するためのツールならびに関連する装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5982583

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】モールド内でキャスティングされる電極上に連結ヘッドを固定するためのツールならびに関連する装置および方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/08 20060101AFI20160818BHJP

   B22D 21/06 20060101ALN20160818BHJP

【ＦＩ】

   B22D11/08 Z

   !B22D21/06

【請求項の数】15

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-552111(P2015-552111)

(86)(22)【出願日】2014年11月12日

(65)【公表番号】特表2016-504198(P2016-504198A)

(43)【公表日】2016年2月12日

(86)【国際出願番号】EP2014074379

(87)【国際公開番号】WO2015071312

(87)【国際公開日】20150521

【審査請求日】2015年7月13日

(31)【優先権主張番号】1361088

(32)【優先日】2013年11月13日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】506034754

【氏名又は名称】オウベル・アンド・デュヴァル

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ティエリ・バール

【審査官】 川崎 良平

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００３−５０１２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８４１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７２６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６９２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９７９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１９２７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１５１３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３１０９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４９−０１６０１５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０５２７３１０２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １１／００，１１／０４１，１１／０８，２１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モールド（４２）内でキャスティングされる電極（１６）上に連結ヘッド（２２）を固定するためのツール（２０）であって、
−前記連結ヘッド（２２）のための、長手方向軸線（Ｂ−Ｂ’）に沿って延在した支持体（７０）と；
−前記支持体（７０）によって支持されたモールドベース（７２）であるとともに、前記連結ヘッド（２２）を通過させるための軸線方向オリフィス（１０４）を規定するモールドベース（７２）と；
−前記モールド（４２）内で前記ツール（２０）を駆動するための駆動部材（４４）上に、前記支持体（７０）を取り付けるための端部ピース（７４）と；
−前記支持体（７０）上において前記連結ヘッド（２２）を長手方向において不動化するための長手方向不動化機構（７６）と；
を具備し、
前記長手方向不動化機構（７６）が、前記支持体（７０）に対して長手方向に調節可能とされ、これにより、前記連結ヘッド（２２）を、前記支持体（７０）に対して、前記長手方向軸線（Ｂ−Ｂ’）に沿った互いに異なる少なくとも２つの長手方向位置において不動化することを特徴とするツール。

【請求項2】

請求項１記載のツール（２０）において、
前記長手方向不動化機構（７６）が、前記連結ヘッド（２２）のための少なくとも１つの横方向不動化部材（１２０）と、前記複数の長手方向位置の各々において前記支持体（７０）上に前記横方向不動化部材（１２０）をロックするためのロックアセンブリ（１２２）と、を備えていることを特徴とするツール。

【請求項3】

請求項２記載のツール（２０）において、
前記支持体（７０）が、少なくとも１つの横方向開口（８６）を規定し、
前記横方向不動化部材（１２０）が、前記横方向開口（８６）を挿通し、
前記ロックアセンブリ（１２２）が、前記横方向開口（８６）の外部において、前記支持体（７０）の外表面上に配置されることを特徴とするツール。

【請求項4】

請求項３記載のツール（２０）において、
前記ロックアセンブリ（１２２）が、前記横方向不動化部材（１２０）上に係合した少なくとも１つのラグ（１３０）を備え、
前記ラグ（１３０）が、前記支持体（７０）から取り外されることができ、
前記ロックアセンブリ（１２２）が、前記支持体（７０）に対して前記ラグ（１３０）をロックするためのロック突起を備え、
前記ロック突起が、前記支持体（７０）上に固定されていることを特徴とするツール。

【請求項5】

請求項４記載のツール（２０）において、
前記ラグ（１３０）が、長手方向固定ロッド（１３８）を備え、
前記ロック突起が、前記長手方向固定ロッド（１３８）を保持するための保持ヨーク（１３２）を有していることを特徴とするツール。

【請求項6】

請求項３〜５のいずれか１項に記載のツール（２０）において、
前記横方向開口（８６）が、長手方向に延在するスロットとされていることを特徴とするツール。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１項に記載のツール（２０）において、
さらに、前記長手方向軸線（Ｂ−Ｂ’）に関する径方向において前記連結ヘッド（２２）を径方向に不動化するための径方向不動化機構（７８）を具備していることを特徴とするツール。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１項に記載のツール（２０）において、
前記モールドベース（７２）が、
−前記軸線方向オリフィス（１０４）の形状の第１部分を規定するための第１部分（９４）と、
−前記軸線方向オリフィス（１０４）の形状の第２部分を規定するための第２部分（９６）であるとともに、前記第１部分（９４）および／または前記第２部分（９６）が、前記連結ヘッド（２２）のための挿入構成と使用構成との間にわたって前記支持体（７０）に対して横方向に移動可能に取り付けられた、第２部分（９６）と、
−前記支持体（７０）に対しての、前記第１部分（９４）および／または前記第２部分（９６）の移動を案内するためのガイド機構（９８）と、
を備えていることを特徴とするツール。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１項に記載のツール（２０）において、
前記モールドベース（７２）が、冷却アセンブリ（１００）を備えていることを特徴とするツール。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか１項に記載のツール（２０）において、
前記支持体（７０）が、チューブ状スリーブ（８０）を備え、
このチューブ状スリーブ（８０）が、前記連結ヘッド（２２）の挿入のための中央開口（８４）を規定し、
前記モールドベース（７２）が、前記チューブ状スリーブ（８０）の長手方向の一端部のところに取り付けられ、
前記取付端部ピース（７４）が、前記チューブ状スリーブ（８０）の長手方向の反対側の端部のところに配置されていることを特徴とするツール。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか１項に記載のツール（２０）において、
前記電極（１６）上に、前記長手方向不動化機構によって前記支持体（７０）に対して長手方向に不動化された態様で連結ヘッド（２２）を付帯しており、
前記連結ヘッド（２２）が、前記モールドベース（７２）の前記軸線方向オリフィス（１０４）を通して前記モールドベース（７２）を超えて突出していることを特徴とするツール。

【請求項12】

金属部材を製造するための設備（１０）であって、
−キャスティングによって電極（１６）を形成するための少なくとも１つのモールド（４２）を備えた精錬ハースアセンブリ（１４）と、
−請求項１〜１１のいずれか１項に記載されたツール（２０）であるとともに、前記モールド（４２）内において移動可能に取り付けられ、さらに、連結ヘッド（２２）を付帯している、ツール（２０）と、
を具備し、
前記精錬ハースアセンブリ（１４）が、前記モールド（４２）内において前記ツール（２０）を駆動するための駆動部材（４４）を備え、
前記ツール（２０）の前記支持体（７０）の前記取付端部ピース（７４）が、前記駆動部材（４４）上に取り付けられていることを特徴とする設備。

【請求項13】

請求項１２記載の設備（１０）において、
前記精錬ハースアセンブリ（１４）内において形成された前記電極（１６）を再溶融させるための再溶融炉（１８）を具備し、
この再溶融炉（１８）が、
−前記再溶融炉（１８）内において前記連結ヘッド（２２）を移動可能とするとともに電気的に接続するための追加的な可動の電気接続部材（２８）であるとともに、前記連結ヘッド（２２）を受領し得る追加的な可動の電気接続部材（２８）、
を備えていることを特徴とする設備。

【請求項14】

金属部材を製造するための方法であって、
−請求項１〜１０のいずれか１項に記載のツール（２０）内に連結ヘッド（２２）を導入し；
−前記支持体（７０）に対しての前記連結ヘッド（２２）の長手方向位置を、選択された長手方向位置となるように調節し；
−前記長手方向不動化機構（７６）を使用して、その選択された長手方向位置において前記連結ヘッド（２２）を不動化し；
−前記連結ヘッド（２２）の少なくとも一部が前記モールドベース（７２）から突出しているようにしてあるいは前記モールドベース（７２）と面一であるようにしてあるいは前記モールドベース（７２）からセットバックしているようにして、キャスティングによって電極（１６）を形成するためのモールド（４２）内に前記モールドベース（７２）を挿入し；
−前記連結ヘッド（２２）の前記少なくとも一部上へと、前記モールド（４２）内へと、溶融金属を注入し；
−前記モールド（４２）の駆動部材（４４）を使用して前記ツール（２０）を移動させ、これにより、前記電極（１６）を形成する；
ことを特徴とする方法。

【請求項15】

請求項１４記載の方法において、
さらに、
−前記電極（１６）に、前記連結ヘッド（２２）を付帯させ；
−再溶融炉（１８）の追加的な可動の電気接続部材（２８）上に前記連結ヘッド（２２）を取り付け；
−前記再溶融炉（１８）内において前記電極（１６）を再溶融させる；
ことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モールド内でキャスティングされる電極上に連結ヘッドを固定するためのツールに関するものであって、
−長手方向軸線に沿って延在した支持体と；
−支持体によって支持されたモールドベースであるとともに、連結ヘッドを通過させるための軸線方向オリフィスを規定するモールドベースと；
−モールド内でツールを駆動するための駆動部材上に、支持体を取り付けるための端部ピースと；
−支持体上において連結ヘッドを長手方向において不動化するための長手方向不動化機構と；
を具備している。

【背景技術】

【0002】

そのようなツールは、特に、プラズマアーク溶融コールドハース精錬のための転用アークプラズマトーチにおいて使用し得るよう構成されている、あるいは、電子ビームコールドハース精錬のための電子銃加熱炉において使用し得るよう構成されている。

【0003】

スクラップ金属材料を原料として高品質の金属合金を得るためには、スクラップ金属を上記のタイプの加熱炉内において溶融させた後に、コールドハース内において精錬することが必要である。次に、連続的なキャスティングによって、加熱炉内において金属電極が製造される。電極は、再溶融を意図した円柱形インゴットである。

【0004】

金属スクラップは、有利には、チタン合金から形成される。より一般的には、金属スクラップは、例えば貴金属といったような他の金属材料から形成することができる。

【0005】

電極は、真空アーク再溶融加熱炉内において再溶融される。この加熱炉内においては、電極は、真空下に配置され、インゴットモールドと称されるハース内において、溶融電流が供給される。電気アークが、電極の自由端とインゴットモールドの底部との間において、生成される。これにより、電極が次第に溶融される。

【0006】

溶融時には、溶融した金属表面と電極との間の距離が、制御される。

【0007】

電極の移動を可能とし得るよう、また、電極の電気的接続を可能とし得るよう、電極を溶融精錬加熱炉から取り出した後に、「スタブ」と称される金属製連結ヘッドを、電極の端部に対して溶接することが公知である。

【0008】

しかしながら、電極は、溶融精錬加熱炉のモールドリング内において連続的にキャスティングされつつ、引っ張りシステムを使用してモールドから徐々に取り出される。この目的のために、鳩尾形状を有したモールドが使用される。

【0009】

連結ヘッドを固定するために、一般に、電極の端部を切り取って鳩尾形状を除去し、その後、連結ヘッドを注意深く溶接する必要がある。溶接は、電極の重量に対抗するように機能するとともに、再溶融電流を伝達するためにも機能する。

【0010】

そのような方法は、十分に満足のいくものではない。そのような方法における様々な操作は、面倒で時間を要するものである。

【0011】

この問題点を部分的に解消し得るよう、特許文献１には、連結ヘッドを取り付けるための取付部材を、電極の形成時に、溶融精錬加熱炉のモールドリング内において直接的に電極の端部に対して溶接する、という方法が開示されている。この取付部材は、初期的には、モールドベースのキャビティ内に収容されている。

【0012】

次に、連結ヘッドが取付部材上に機械的に組み付けられてアセンブリが形成され、このアセンブリが、再溶融加熱炉内へと挿入される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】ＵＳ ６，２７３，１７９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

特許文献１の方法は、実施が容易ではあるものの、それでもなお、多数の操作手順を必要とするものであるとともに、キャスティング後に行われなければならない取付操作が、時間を要するものである。

【0015】

さらに、キャスティングモールドの形状が付与された後には、取付部材の寸法は、モールド内の相補形状に対して、高精度で対応したものでなければならない。このことは、取付部材のリサイクルの妨げとなる。したがって、特許文献１の方法は、コスト高である。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の１つの目的は、金属電極を再溶融させる方法を、容易に実施し得るものとするとともに、コスト的に安価なものとすることであり、さらに、操作時間を短縮させることである。

【0017】

この目的のために、本発明は、上記のタイプのツールに関するものであって、長手方向不動化機構が、支持体に対して長手方向に調節可能とされ、これにより、連結ヘッドを、支持体に対して、長手方向軸線に沿った互いに異なる少なくとも２つの長手方向位置において不動化することを特徴としている。

【0018】

本発明によるツールは、以下の様々な特徴点のうちの１つまたは複数の特徴点を、単独であるいは適宜に組み合わせて備えることができる。すなわち、
−長手方向不動化機構が、連結ヘッドのための少なくとも１つの横方向不動化部材と、複数の長手方向位置の各々において支持体上に横方向不動化部材をロックするためのロックアセンブリと、を備えているという特徴点；
−支持体が、少なくとも１つの横方向開口を規定し、横方向不動化部材が、横方向開口を挿通し、ロックアセンブリが、横方向開口の外部において、支持体の外表面上に配置されるという特徴点；
−ロックアセンブリが、横方向不動化部材上に係合した少なくとも１つのラグを備え、ラグが、支持体から取り外されることができ、ロックアセンブリが、支持体に対してラグをロックするためのロック突起を備え、ロック突起が、支持体上に固定されているという特徴点；
−ラグが、長手方向固定ロッドを備え、ロック突起が、長手方向固定ロッドを保持するための保持ヨークを有しているという特徴点；
−横方向開口が、長手方向に延在するスロットとされているという特徴点；
−ツールが、さらに、長手方向軸線に関する径方向において連結ヘッドを径方向に不動化するための径方向不動化機構を具備しているという特徴点；
−モールドベースが、
・軸線方向オリフィスの形状の第１部分を規定するための第１部分と、
・軸線方向オリフィスの形状の第２部分を規定するための第２部分であるとともに、第１部分および／または第２部分が、連結ヘッドのための挿入構成と使用構成との間にわたって支持体に対して横方向に移動可能に取り付けられた、第２部分と、
・支持体に対しての、第１部分および／または第２部分の移動を案内するためのガイド機構と、
を備えているという特徴点；
−モールドベースが、冷却アセンブリを備えているという特徴点；
−支持体が、チューブ状スリーブを備え、このチューブ状スリーブが、連結ヘッドの挿入のための中央開口を規定し、モールドベースが、チューブ状スリーブの長手方向の一端部のところに取り付けられ、取付端部ピースが、チューブ状スリーブの長手方向の反対側の端部のところに配置されているという特徴点；
−電極上に、長手方向不動化機構によって支持体に対して長手方向に不動化された態様で連結ヘッドを付帯しており、連結ヘッドが、モールドベースの軸線方向オリフィスを通してモールドベースを超えて突出しているという特徴点。

【0019】

また、本発明は、金属部材を製造するための設備に関するものであって、
−キャスティングによって電極を形成するための少なくとも１つのモールドを備えた精錬ハースアセンブリと、
−上述したようなツールであるとともに、モールド内において移動可能に取り付けられ、さらに、連結ヘッドを付帯している、ツールと、
を具備し、
精錬ハースアセンブリが、モールド内においてツールを駆動するための駆動部材を備え、
ツールの支持体の取付端部ピースが、駆動部材上に取り付けられている。

【0020】

本発明による設備は、以下の様々な特徴点のうちの１つまたは複数の特徴点を、単独であるいは適宜に組み合わせて備えることができる。すなわち、
−精錬ハースアセンブリ内において形成された電極を再溶融させるための再溶融炉を具備し、この再溶融炉が、再溶融炉内において連結ヘッドを移動可能とするとともに電気的に接続するための追加的な可動の電気接続部材であるとともに、連結ヘッドを受領し得る追加的な可動の電気接続部材、を備えているという特徴点。

【0021】

さらに、本発明は、金属部材を製造するための方法であって、
−上述したようなツール内に連結ヘッドを導入し；
−支持体に対しての連結ヘッドの長手方向位置を、選択された長手方向位置となるように調節し；
−長手方向不動化機構を使用して、その選択された長手方向位置において連結ヘッドを不動化し；
−連結ヘッドの少なくとも一部がモールドベースから突出しているようにしてあるいはモールドベースと面一であるようにしてあるいはモールドベースからセットバックしているようにして、キャスティングによって電極を形成するためのモールド内にモールドベースを挿入し；
−連結ヘッドの少なくとも一部上へと、モールド内へと、溶融金属を注入し；
−モールドの駆動部材を使用してツールを移動させ、これにより、電極を形成する。

【0022】

本発明による方法は、以下の様々な特徴点のうちの１つまたは複数の特徴点を、単独であるいは適宜に組み合わせて備えることができる。すなわち、
−電極に、連結ヘッドを付帯させ；
−再溶融炉の追加的な可動の電気接続部材上に連結ヘッドを取り付け；
−再溶融炉内において電極を再溶融させる。

【0023】

本発明は、添付図面を参照しつつ、単なる例示としての以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明による第１設備における溶融精錬加熱炉の一部を概略的に示す斜視図である。

【図2】本発明による第１設備における再溶融炉の関連部分を概略的に示す縦断面図である。

【図3】本発明による第１ツールを示す正面図である。

【図4】本発明による第１ツールを示す平面図である。

【図5】本発明による第１ツールを示す図であって、図４におけるＶ−Ｖ線に沿った軸線方向中央平面による縦断面図である。

【図6】本発明による第１ツールを示す図であって、Ｖ−Ｖ線に対して直交した図４におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った軸線方向中央平面による縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明による第１設備１０は、精錬および溶融によって金属部材を製造し得るよう構成されたものであって、図１，２に示されている。

【0026】

本発明による第１設備１０によって形成される金属部材は、例えば、とりわけ金属合金から形成されるインゴットまたはフォーム（form）である。

【0027】

金属部材は、特に金属スクラップといったような、とりわけコンパクト化された金属シェービングの態様のものといったような、原料金属から形成される。

【0028】

金属スクラップは、有利には、チタン合金とされる。より一般的には、金属スクラップは、例えば貴金属といったような他の金属材料から形成することができる。

【0029】

設備１０は、連続的なキャスティングによって電極１６を形成し得るよう構成された図１に示すようなハースアセンブリ１４と、電極１６のための再溶融炉１８と、を備えている。再溶融炉１８の関連部分は、図２に示されている。

【0030】

本発明においては、設備１０は、図３〜５に示すようなツール２０を備えている。ツール２０は、ハースアセンブリ１４のモールドリングに取り付けることができ、電極１６上に連結ヘッド２２を受領するためのものである。設備１０は、有利には、図３に示すように、ツール２０を組み付けるためのステーション２４を備えている。

【0031】

電極１６は、ハースアセンブリ１４内において、連続的なキャスティングによって得られる。

【0032】

電極１６は、有利には、円柱形状とされる。例えば、円柱形状の直径は、１００〜１３００ｍｍとされ、有利には、７００〜９００ｍｍとされ、特に有利には、７３０〜８４０ｍｍとされる。例えば、円柱形状の高さは、５００〜５０００ｍｍとされ、特には、２０００〜４０００ｍｍとされる。

【0033】

連結ヘッド２２は、金属ブロックから形成される。この金属ブロックは、電極１６を構成する金属と一緒に溶融し得る金属から形成されている。ハースアセンブリ１４内における電極１６の形成時には、このような連結ヘッド２２が、電極１６の一端部に対して固定される。

【0034】

連結ヘッド２２は、「スタブ」と称される。連結ヘッド２２は、一体部材として一体的に形成されている。

【0035】

この例においては、連結ヘッド２２は、円柱形状であり、この円柱形状の直径および高さは、電極１６の直径および高さと比較して、より小さなものとされている。

【0036】

本発明によるツール２０のおかげで、連結ヘッド２２は、電極１６からの突出高さとして、可変的な高さを有することができる。この突出高さは、例えば、６００〜１３００ｍｍとされる。

【0037】

図６に示す例においては、連結ヘッド２２は、自由端のところに、詳細に後述するように再溶融加熱炉１８内に適合した可動の電気的接続部材２８に対しての連結のためのフォーム２６を有している。

【0038】

よって、連結ヘッド２２は、再溶融炉１８内における再溶融操作時に、電極１６に対して可動の電気的接続部材２８を機械的に連結して電気的に接続することができる。この場合、連結ヘッド２２と電極１６との間において一切の溶接操作や機械的連結操作を不要とすることができる。

【0039】

図１に示すように、ハースアセンブリ１４は、原料金属の供給手段３０と、原料供給手段３０から金属を受領する溶融レセプタクル３２と、この溶融レセプタクル３２内の溶融金属を精錬するための少なくとも１つのハース３４と、を備えている。

【0040】

ハースアセンブリ１４は、さらに、各ハース３４内において精錬された溶融金属を連続的にキャスティングするためのモールドリング３６と、金属を溶融させるための複数の溶融装置３８と、を備えている。溶融装置３８は、溶融レセプタクル３２と各精錬ハース３４とモールドリング３６との各々に対してアクセス可能に配置されている。

【0041】

原料供給手段３０は、溶融レセプタクル３２に対してアクセス可能とされている。供給手段３０は、溶融レセプタクル３２内へと、シェービングあるいは固体スクラップの態様とされた原料金属１２を投入することができ、溶融レセプタクル３２内においては、溶融装置３８が、原料金属を溶融させることができる。

【0042】

少なくとも１つの精錬ハース３４が、溶融レセプタクル３２の下流側に連結されており、溶融レセプタクル３２から来る溶融金属を受領することができる。精錬ハース３４は、溶融装置３８を使用することにより、溶融金属からなるバス４０という態様でもって溶融金属を維持することができる。少なくとも１つの精錬ハース３４は、モールドリング３６の上流側に連結されており、精錬された溶融金属を、モールドリング３６に対して供給することができる。

【0043】

モールドリング３６は、ツール２０を受領し得るよう構成されたモールド４２と、ツール２０を駆動して電極１６の連続的なキャスティングを可能とし得るよう構成された駆動部材４４と、を有している。

【0044】

モールド４２は、軸線Ａ−Ａ’を有したモールドキャビティ４６を規定している。モールド４２は、例えば、金属から形成されており、特に、銅から形成されている。モールド４２は、例えば水の循環を使用した冷却システムといったような冷却システム（図示せず）に対して連結されている。

【0045】

この例においては、モールド４２は、円筒形とされており、リング形状とされている。

【0046】

モールド４２の上部は、溶融装置３８に対してアクセス可能に配置された上側開口４８を有しており、モールド４２の下部は、電極１６を引っ張るための下側引き抜き開口５０を有している。モールド４２は、ハース３４に対して連結されていて溶融金属を受領するための上側横方向通路５２を有している。

【0047】

駆動部材４４は、好ましくは、シリンダとシリンダロッド（図示せず）とを有したジャックを備えている、あるいは、同様の電気的機械的システムを備えている。

【0048】

ツール２０は、駆動部材４４上に着脱可能に取り付けることができる。これにより、駆動部材４４によって軸線Ａ−Ａ’に沿って並進移動することができる。

【0049】

図１の例においては、ハースアセンブリ１４は、プラズマアークコールドハース精錬のための転用アークプラズマトーチ加熱炉とされる。

【0050】

その場合、各溶融装置３８は、プラズマトーチとされる。プラズマトーチは、下向きのプラズマビーム５４を生成することができる。プラズマビーム５４は、それぞれの上部開口４８を通して、溶融レセプタクル３２へと、各精錬ハース３４へと、また、モールドリング３６へと、向けられる。

【0051】

これに代えて、ハースアセンブリ１４は、電子ビームコールド精錬のための電子銃加熱炉において使用される。

【0052】

その場合には、各溶融装置３８は、下向きの電子ビーム５４を生成することができる。電子ビーム５４は、それぞれの上部開口４８を通して、溶融レセプタクル３２へと、各精錬ハース３４へと、また、モールドリング３６へと、向けられる。

【0053】

再溶融加熱炉１８は、一般に、真空アーク再溶融加熱炉とされる。

【0054】

上述した可動の電気接続部材２８は別として、再溶融加熱炉１８は、内部が減圧とされる金属ハース６０（「インゴットモールド」とも称される）と、可動の電気接続部材２８に対して電気的に接続された電源６２と、可動の電気接続部材２８を駆動するための駆動アセンブリ６４と、を備えている。

【0055】

電源６２は、可動の電気接続部材２８と連結ヘッド２２とを介して電極１６に対して電気的に接続されている。これにより、電圧を印加することができて、ハース６０の底部において、電極１６の自由端とこれに対向した金属表面との間に電気アークを生成することができる。

【0056】

電気アークは、電極１６の自由端を次第に溶融させる。駆動アセンブリ６４は、可動の電気接続部材２８を使用することによりおよび連結ヘッド２２を使用することにより、金属表面に対して電極１６を移動させることができる。これにより、そのような電極１６の次第の溶融時に、電極１６の自由端と金属表面との間の離間距離を、常に制御することができる。

【0057】

図３〜図６に示すように、ツール２０は、連結ヘッド２２を受領するための支持体７０を備えている。支持体７０は、図３に示すように、長手方向軸線Ｂ−Ｂ’を有している。

【0058】

ツール２０は、支持体７０の上端のところにおいて支持体７０によって付帯されたモールドベース７２と、駆動部材４４上に支持体７０を取り付けるための取付端部ピース７４と、を備えている。取付端部ピース７４は、支持体７０に下端のところに位置している。

【0059】

本発明においては、ツール２０は、さらに、支持体７０に対しての連結ヘッド２２の長手方向位置を不動化するための機構７６を備えている。この機構７６は、連結ヘッド２２の長手方向位置を調節することができ、長手方向軸線Ｂ−Ｂ’に沿った様々な長手方向位置において連結ヘッド２２を不動化することができる。

【0060】

ツール２０は、さらに、長手方向軸線Ｂ−Ｂ’まわりにおける連結ヘッド２２の径方向位置を不動化するための機構７８を備えている。

【0061】

この例においては、支持体７０は、軸線Ｂ−Ｂ’を有したチューブ状スリーブ８０を有している。チューブ状スリーブ８０の底部は、底壁８２によって部分的に閉塞されている。

【0062】

チューブ状スリーブ８０は、連結ヘッド２２を受領するための中央開口８４と、長手方向不動化機構７６のための横方向に貫通した取付開口８６と、を規定している。

【0063】

この例においては、スリーブ８０は、各横方向開口８６の周囲に、不動化機構７６のための長手方向ベアリングリブ８８を有している。スリーブ８０を通して、横方向開口８６が延在している。

【0064】

中央開口８４は、軸線Ｂ−Ｂ’に沿って延在している。中央開口８４の上部は、支持体７０の上端のところにおいて、モールドベース７２を向いている。

【0065】

この例においては、中央開口８４の下部は、底壁８２によって部分的に閉塞されている。中央開口８４は、軸線方向下向きに、取付端部ピース７４のところにまで延在している。

【0066】

この場合、チューブ状スリーブ８０は、軸線Ｂ−Ｂ’の両側に位置した２つの横方向開口８６を規定している。

【0067】

横方向開口８６の各々は、軸線Ｂ−Ｂ’に向けては中央開口８４まで延在し、軸線Ｂ−Ｂ’から離間する向きにおいては、チューブ状スリーブ８０の外にまで延在している。

【0068】

この例においては、横方向開口８６の各々は、軸線Ｂ−Ｂ’を有した長手方向スロットとされ、チューブ状スリーブ８０の長さ全体の一部にわたって延在している。

【0069】

横方向開口８６の長さは、例えば、軸線Ｂ−Ｂ’に沿って測った場合、チューブ状スリーブ８０の長さ全体に対して、５０％〜７５％とされる。

【0070】

長手方向リブ８８の各々は、軸線Ｂ−Ｂ’に関する径方向において、チューブ状スリーブ８０の外表面上へと延在している。

【0071】

リブ８８は、機構７６に対抗し得るよう構成されたフラット部分９０と、機構７６を固定するための長手方向エッジ９２と、を有している。

【0072】

図３〜図６に示すように、モールドベース７２は、第１半体９４と第２半体９６とを有している。これら第１半体９４および第２半体９６は、互いに対してまた支持体７０に対して移動可能に取り付けられる。これら第１半体９４および第２半体９６は、連結ヘッド２２を挿入するための開放構成と、連結ヘッド２２をモールドリング３６内へと導入するための閉塞構成と、を規定する。

【0073】

モールドベース７２は、さらに、各半体９４，９６の移動を案内するための機構９８と、各半体９４，９６を冷却するためのアセンブリ１００と、を有している。

【0074】

各半体９４，９６は、モールドリング３６のモールド４２を形成している金属材料と同様の金属材料から形成されており、例えば、銅から形成されている。

【0075】

この例においては、各半体９４，９６は、ハーフディスクによって形成されており、中央ノッチを規定している。各半体９４，９６は、言わば、Ｃ字形状とされている。

【0076】

各半体９４，９６は、実質的に平面状の上面１０２を形成している。上面１０２は、モールド４２の底部のところに溶融金属を受領し得るよう構成されているとともに、その溶融金属を冷却し得るよう構成されている。上面１０２は、有利には、軸線Ｂ−Ｂ’に対して実質的に垂直な平面内に位置している。

【0077】

各半体９４，９６は、開放構成と閉塞構成との間にわたって、軸線Ｂ−Ｂ’に対して横方向に移動可能とされている。有利には、図４に示すように、軸線Ｂ−Ｂ’に対して垂直な軸線Ｃ−Ｃ’に沿って並進移動可能とされている。

【0078】

各半体９４，９６は、これらの間に、連結ヘッド２２を支持体７０の中央開口８４内へと導入するための軸線方向オリフィス１０４を規定している。

【0079】

開放構成においては、図４に示すように、導入オリフィス１０４は、閉塞構成の場合における広がりと比較して、より大きな広がりを有している。

【0080】

閉塞構成においては、各半体９４，９６は、互いに実質的に当接している。閉塞構成においては、導入オリフィス１０４は、実質的に閉塞されているとともに、連結ヘッド２２の外形と実質的に連接する外形を有している。

【0081】

さらに、各半体９４，９６は、モールド４２の内部形状と実質的に連接する外形を有している。

【0082】

案内機構９８は、ブラケット１０８によってチューブ状スリーブ８０の外表面上に固定された案内路１０６を有している。各半体９４，９６は、軸線Ｂ−Ｂ’の両側に配置された２つの案内路１０６によって支持されている。

【0083】

冷却アセンブリ１００は、冷却材流通チャネルを規定する中空プレート１１０と、冷却材供給コネクタ（図示せず）と、を有している。中空プレート１１０は、各半体９４，９６の直下に取り付けられる。

【0084】

例えば水といったような冷却材は、中空プレート１１０と各半体９４，９６との間に規定されたチャネルの中を流れることができる。これにより、上面１０２を冷却することができる。

【0085】

本発明においては、長手方向位置不動化機構７６は、連結ヘッド２２を不動化するための横方向部材１２０と、軸線Ｂ−Ｂ’に沿って調節可能とされた長手方向位置において支持体７０上に横方向不動化部材１２０をロックするためのロックアセンブリ１２２と、を有している。

【0086】

この例においては、横方向部材１２０は、ピンによって形成されている。

【0087】

横方向部材１２０は、連結ヘッド２２に横方向に形成された貫通穴１２４を通して、および、各横方向開口８６を通して、取り付けられる。横方向部材１２０の両端部は、支持体７０の両側において横方向に突出するとともに、ロックアセンブリ１２２によって把持される。

【0088】

ロックアセンブリ１２２は、横方向部材１２０上に係合するための着脱可能なラグ１３０と、各ラグ１３０に関し、支持体７０上にロックラグ１３０を保持するための保持ヨーク１３２と、を有している。

【0089】

ロックアセンブリ１２２は、さらに、有利には、支持体７０上に各ラグ１３０を固定するための追加的な固定部材１３４を有している。

【0090】

各ラグ１３０は、横方向部材１２０の一端部と係合するためのクレビス１３６と、ヨーク１３２上の固定ロッド１３８と、を有している。

【0091】

クレビス１３６は、軸線Ｂ−Ｂ’に沿った横方向部材１２０の並進移動をロックし得るよう、横方向部材１２０の一端部を受領するための通路１４０を規定している。

【0092】

固定ロッド１３８は、クレビス１３６に対して突出している。固定ロッド１３８は、ヨーク１３２内に係合することができる。これにより、軸線Ｂ−Ｂ’に沿ってのクレビス１３６の軸線方向位置を維持することができる。

【0093】

ヨーク１３２は、支持体７０上に固定される。有利には、貫通穴８６の上方において固定される。

【0094】

相補的固定部材１３４は、支持体７０内においてクレビス１３６を介して取り付けられるネジシステムによって形成されている。有利には、リブ８８の横方向エッジ９２内に設けられた穴のところにおいて支持体７０内においてクレビス１３６を介して取り付けられるネジシステムによって形成されている。

【0095】

各ラグ１３０は、支持体７０から離間した分解構成と、支持体７０上に取り付けられた複数の構成と、の間にわたって、支持体７０に対して可逆的に組み立てることができる。それら複数の構成は、軸線Ｂ−Ｂ’に沿って互いに離間されている。

【0096】

支持体７０上に組み立てられた構成においては、クレビス１３６の通路１４０は、横方向部材１２０の端部を受領する。ロッド１３８は、ヨーク１３２内に受領されるべきクレビス１３６に対して突出する。ロッド１３８は、ナットタイプの着脱可能な固定部材によって、ヨーク１３２内に維持される。

【0097】

クレビス１３６は、支持体７０に対して押圧される。有利には、フラット部分９０に対して押圧される。クレビス１３６は、相補的な固定部材１３４によって、押圧位置に維持される。

【0098】

図３の例においては、各ラグ１３０は、軸線Ｂ−Ｂ’に沿った方向において長手方向に互いに離間した離散的な複数の取付構成において、支持体７０上に固定することができる。

【0099】

それら取付構成は、リブ８８の横方向エッジ９２内に配置された穴の位置によって、規定される。

【0100】

これに代えて、取付構成の位置は、軸線Ｂ−Ｂ’に沿った横方向開口８６内において連続的に調節することができる。

【0101】

ラグ１３０の長手方向調節は、支持体７０に対してのおよびモールドベース７２に対しての連結ヘッド２２の相対位置を修正する。これにより、連結ヘッド２２のうちの、モールドベース７２よりも上方に突出したセグメントの長さは、連結ヘッド２２の長さにかかわらず、一定とすることができる。

【0102】

このことは、様々なサイズを有した連結ヘッド２２の使用を可能とする。特に、既に使用された連結ヘッド２２のリサイクルを可能とする。

【0103】

径方向不動化機構７８は、中央開口８４内において支持体７０を通して径方向に挿入された調節可能な圧力ネジ１５０を有している。

【0104】

各圧力ネジ１５０は、連結ヘッド２２上において径方向に係合することができる。これにより、少なくとも１つの方向において軸線Ｂ−Ｂ’に関する径方向において連結ヘッド２２をロックすることができる。

【0105】

図３に示すように、アセンブリステーション２４は、連結ヘッド２２と支持体７０とを組み付けるためのアセンブリベース１６０と、取扱いアセンブリ（図示せず）と、を有している。

【0106】

以下においては、本発明による設備１０において金属部材を製造するための方法について説明する。

【0107】

この方法においては、ツール２０を組み立てるステップと、このツール２０を使用してハースアセンブリ１４内で電極１６を形成するステップと、その後に、再溶融炉１８内で電極１６を再溶融させるステップと、を行う。

【0108】

組立ステップは、銅製のハースアセンブリ１４を受領した主容器の外部において、製造とは別の時間で、行うことができる。

【0109】

まず最初に、アセンブリベース１６０上に支持体７０を配置する。有利には、アセンブリベース１６０の自由端は、取付端部ピース７４を通して中央開口８４内に突出している。

【0110】

次に、モールドベース７２の各半体９４，９６が、開放構成において配置される。

【0111】

次に、連結ヘッド２２が、各半体９４，９６の間に規定された軸線方向オリフィス１０４を通して、中央開口８４内へと上方から導入される。

【0112】

連結ヘッド２２は、中央開口８４内において、アセンブリベース１６０の自由端上に、可逆的に固定される。

【0113】

次に、軸線Ｂ−Ｂ’に沿った連結ヘッド２２の軸線方向位置が、連結ヘッド２２のセグメントの所望高さがモールドベース７２を超えて突出したものであるかあるいはモールドベース７２と面一であるかあるいはモールドベース７２からセットバックしたものであるかに応じて、支持体７０に対してアセンブリベース１６０を移動させることによって調節される。

【0114】

次に、横方向部材１２０が、第１横方向開口８６内へと、そして貫通穴１２４内へと、さらには第２横方向開口８６内へと、順次的に導入される。

【0115】

次に、横方向部材１２０の自由端を、それぞれ対応する横方向開口８６を通して支持体７０よりも外へと横方向に突出させる。

【0116】

次に、ラグ１３０を、横方向部材１２０の各自由端の周縁に係合させ、支持体７０に対して固定する。

【0117】

この目的のために、横方向部材１２０の自由端は、クレビス１３６内に規定された通路１４０内へと導入される。これと同時に、固定ロッド１３８が、保持ヨーク１３２内へと挿入される。

【0118】

クレビス１３６が、フラット部分９０に対して押圧される。ヨーク１３２上にロッド１３８を固定するための固定部材が、配置される。さらに、追加的な固定部材１３４が、クレビス１３６とリブ８８との間に組み立てられる。

【0119】

各ラグ１３０を、所定の軸線方向位置において、支持体７０に対して取り付けられた取付構成とする。

【0120】

次に、連結ヘッド２２を、横方向部材１２０とラグ１３０とを有してなるロックアセンブリ１２２によって、選択された位置において、軸線Ｂ−Ｂ’に沿って軸線方向において不動化する。

【0121】

次に、各半体９４，９６を、連結ヘッド２２の端部を囲んだ閉塞構成とする。

【0122】

次に、連結ヘッド２２を有したツール２０を、ハースアセンブリ１４のモールドリング３６へと移送する。

【0123】

取付端部ピース７４を、駆動部材４４上に取り付ける。冷却アセンブリ１００に対して、冷却材供給コンジット（図示せず）を接続する。

【0124】

駆動部材４４の駆動により、モールドベース７２を、モールド４２内に規定されたモールドキャビティ４６内に配置する。

【0125】

次に、連結ヘッド２２の端部を、部分的に溶融させる。例えば、モールドリング３６の上方に配置された溶融装置３８からのビーム５４によって、部分的に溶融させる。

【0126】

次に、精錬ハース３４からの溶融金属を、モールドキャビティ４６内へと導入し、モールドキャビティ４６を次第に充填する。そのキャスティング時には、外部からの何らの操作を必要とすることなく、連結ヘッド２２が電極１６に対して溶接されることとなる。

【0127】

次に、駆動部材４４を駆動することにより、連結ヘッド２２と、支持体７０と、モールドベース７２と、このモールドベース７２上に形成された電極１６と、を一緒に下向きに引っ張る。電極１６の連続的なキャスティングを、徐々に行う。

【0128】

電極１６が形成された後に、その一端部上に連結ヘッド２２が既に溶接されている電極１６を、ハースアセンブリ１４から取り外す。

【0129】

本発明によるツール２０の分解後に、連結ヘッド２２が付設された電極１６を、再溶融炉１８内へと導入し、再溶融炉１８の可動の電気接続部材２８上へと直接的に取り付ける。

【0130】

溶融操作や機械的組立操作が不要である。このことは、方法の実施をかなり単純化するとともに、サイクル時間を短縮する。

【0131】

連結ヘッド２２は、さらに、電源６２に対して電気的に接続される。これにより、ハース６０内において電極１６の再溶融が引き起こされ、これにより、所望の金属部材が形成される。

【0132】

したがって、本発明によるツール２０は、特に容易に使用することができ、多種多様な連結ヘッド２２に対して適合することができる。これにより、連結ヘッド２２をリサイクルすることができる。

【0133】

ツール２０は、製造とは別の時間で取り付けることができる。このことは、方法の生産性を向上させる。

【0134】

さらに、連結ヘッド２２は、外部からの何らの操作を必要とすることなく、その製造時に電極１６上へと直接的に固定される。連結ヘッド２２は、追加的な機械的組立を必要とすることなく、再溶融炉内に直接的に取り付けることができる。

【符号の説明】

【0135】

１０ 設備
１４ 精錬ハースアセンブリ
１６ 電極
１８ 再溶融炉
２０ ツール
２２ 連結ヘッド
２８ 追加的な可動の電気接続部材
４２ モールド
４４ 駆動部材
７０ 支持体
７２ モールドベース
７４ 端部ピース
７６ 長手方向不動化機構
７８ 径方向不動化機構
８０ チューブ状スリーブ
８４ 中央開口
８６ 横方向開口
９４ 第１部分
９６ 第２部分
９８ ガイド機構
１００ 冷却アセンブリ
１０４ 軸線方向オリフィス
１２０ 横方向不動化部材
１２２ ロックアセンブリ
１３０ ラグ
１３２ 保持ヨーク
１３８ 長手方向固定ロッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】