CN103402671B - 金属熔炼用熔炼炉 - Google Patents

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Abstract

在使用具有炉床的金属熔炼用熔炼炉的活性金属的制造中，通过高效地将从内装于上述熔炼炉的铸模拔出的锭冷却，实现能够高效地生产锭的效果。并且，提供一种装置结构，能够借助一部炉床，在高效地且维持高品质的同时生产多个锭。金属熔炼用熔炼炉包括：炉床，保持熔解原料而生成的熔融金属；铸模，装入熔融金属；拉拔夹具，设置在铸模下方，用于将冷却固化了的锭向下方拉拔；冷却部件，冷却锭；以及外筒，将上述部件与大气隔离，在外筒内配设有一部以上的铸模及拉拔夹具，冷却部件配设在上述外筒和上述锭之间、或多个锭之间。

Description

金属熔炼用熔炼炉
技术领域
本发明涉及一种钛等的金属制造用熔炼炉，特别地涉及一种能够提高金属锭的制造效率的金属制造用熔炼炉构造。
背景技术
金属钛不仅在飞机产业，近年世界性的需要扩大，相伴地生产量也大幅度地增长。与此相伴，不仅海绵钛，金属钛锭的需要也大大增长。
金属钛锭如下地制造：将由以还原性金属还原四氯化钛的所谓克洛尔还原法制造的海绵钛成形为团块，然后将上述团块组合而作为熔解用的电极，将上述电极真空电弧熔解。
并且，作为金属钛锭的其他制造方法，公知一种方法：将金属钛碎屑与海绵钛配合而作为熔解原料，将其由电子束熔炼炉或者等离子熔炼炉熔解，将在铸模内冷却固化了的锭从铸模拔出。该电子束熔炼炉的一例如图1～3所示（图2是从图1中方向A看的俯视图，图3是B-B线剖视图）。
在电子束熔炼炉中，与真空电弧熔炼炉不同，其特征在于，不一定需要将熔解原料成形为电极，能够将颗粒状或者块状的原料12以该状态投入炉床20而熔解。
并且，在电子束熔炼炉中，能够一边使原料中的杂质挥发一边由炉床20将原料12熔解而将生成的熔融金属20供给至铸模16，因此实现能够熔炼纯度高的金属钛锭的效果。
根据这样的带炉床的电子束熔炼炉，不仅是金属钛，即使在熔解在锆、铪或者钽等高融点金属中包含有杂质的原料时，也能够制造纯度高的金属锭。
但是，在电子束熔炼炉中，如上所述地借助拉拔夹具30来拉拔在铸模16中冷却固化了的锭22。刚从铸模16拉拔后的锭22高温，并且拉拔部50内被减压，因此难以像钢铁的连续铸造（例如专利文献1）那样地由喷水来冷却锭，现实中如图1及3中波线的箭头所示，锭22主要仅借助辐射散热而冷却，冷却至室温附近需要长时间。这样地，由于拉拔部50内的锭的冷却需要时间，因此期望一种在铸模16中生成的锭的高效的冷却构造。
并且，作为以金属制造用熔炼炉中的生产性的改善为目的的方法，公知一种技术，使用一部蒸馏瓶，将熔解电极而生成的熔融金属分散地流入多个铸模，作为多个锭而拔出，从而提高生产性（例如参照专利文献2）。
并且，为了使锭的制造效率提高，提出一种如图4～7所示的（图5是从图4中方向A看的俯视图，图6是从图4中方向C看的侧视图，图7是B-B线剖视图）电子束熔炼炉，配置多个铸模16，借助槽17分开熔融金属，能够同时地制造多个锭（例如参照专利文献3）。
在这样的电子束熔炼炉中，如上所述，多个锭22仅借助辐射而散热，锭的冷却效率差，除此以外，如图6、7所示，从与拉拔部外筒51相对置的锭表面，辐射热向拉拔部外筒51良好地散热，但在锭彼此相对置的面（拉拔部50内中央附近）中不进行散热，作为结果，存在锭的冷却速度不提高的问题。
进一步地，有时在一个锭内产生不均匀的温度分布、相伴地产生锭的翘曲等的变形，希望求得改善。
另外，在与生成在铸模内的熔池相接的铸模面上，形成有被称为凝固壳的薄的固相。凝固壳示出越向熔池的底部其厚度越增加的倾向，在铸模的底部附近，熔池消失，仅存在固体的锭。这认为是由于随着朝向铸模的底部而向铸模壁面的散热增加、向熔池底部的排热量也增加而引起的。
在这样的铸模内形成的熔池和锭固相的边界面，以往多是如图31（a）中21b所示在铅直方向的截面中形成所谓抛物线状的情况，在这种情况下，形成在铸模内壁面的凝固壳的厚度也示出向熔池的铅直下方而增加的倾向。这时，熔池底部变窄而熔池内的基于对流的熔融金属的搅拌效果减少，导致合金成分的偏析而不期望如此。由此，如图31（b）所示，考虑优选为底部比抛物线向两侧鼓出的边界面。公知在直到熔池的底面的铸模内壁面（弯液面部、21a部分）上形成的凝固壳的厚度尽量一定时所生成的锭的铸件表面被健全地保持。
这样地，在金属钛的电子束熔炼炉中，期望一种电子束熔炼炉的装置结构，具有下述铸模：将在与熔池相接的铸模壁的内表面上形成的凝固壳的厚度维持为尽量薄的状态，弯液面部形成得长、且熔池的底部形成得宽。
专利文献
专利文献1:日本特开平10－180418号公报
专利文献2:美国专利第3834447号公报
专利文献3:日本特公平3－75616号公报。
上述的问题是与等离子电弧熔炼炉共通的，期望一种能够解决上述的问题的金属熔炼用的熔炼炉。
发明内容
本发明的目的在于在使用具有炉床的金属熔炼用熔炼炉、特别地使用电子束熔炼炉或等离子电弧熔炼炉的活性金属的制造中，提供一种能够效率良好且维持高品质地生产多个锭的金属熔炼用熔炼炉的装置构成。
鉴于该实情，反复进行了用于解决上述问题的锐意的研讨，发现下述技术从而完成本发明：在包括原料熔解炉床、铸模、锭拉拔夹具及外筒、熔解金属原料而制造锭的金属熔炼用熔炼炉中，通过在生成锭和外筒之间配置冷却部件，能够高效地制造锭。
并且，还发现下述技术从而完成本发明：通过对于上述冷却部件在铅直方向上设置温度分布，能够高效地冷却由铸模生成的锭。
进一步地，发现下述技术从而完成本发明：对于熔炼锭的铸模，构成为从铸模的顶部向底部具有单调地减少的温度部分布，并在上述温度分布中形成有至少一个以上的拐点，从而能够将所熔炼的锭的铸件表面维持为良好的状态。
即，本发明的金属熔炼用熔炼炉包括：炉床，保持熔解原料而生成的熔融金属；铸模，装入熔融金属；拉拔夹具，设置在铸模下方，用于将冷却固化了的锭向下方拉拔；冷却部件，冷却锭；以及外筒，将上述部件从大气隔离，其特征在于，上述冷却部件配设在上述外筒和上述锭之间。
在本发明中，优选为下述方式，冷却部件配设为保持既定距离地沿着被拉拔的生成锭的表面延伸。
在本发明中，优选为下述方式，冷却部件配设为在与锭的拉拔方向垂直的截面中包围锭整周或一周的一部分。
在本发明中，优选为下述方式，冷却部件由水冷却套或水冷却线圈构成。
在本发明中，优选为下述方式，铸模为，在熔解部内配设多个铸模以便能够同时地熔炼多个锭，在拉拔部内，在上述多个锭间配设冷却部件。
在本发明中，优选为下述方式，在金属熔炼用熔炼炉中，配设底部开放的铸模，从上述铸模壁的顶部向底部具有单调地减少的温度分布，上述温度分布中具有至少一个以上的拐点。
在本发明中，优选为下述方式，铸模包括位于铸模上部的第1冷却部和位于铸模下部的第2冷却部，上述第1冷却部是朝向铸模的上方而厚度增厚的增厚部，第2冷却部是具有厚度一定的铸模壁的平行部。
在本发明中，优选为下述方式，在铸模中流通的冷却介质包括冷却第1冷却部的第1冷却介质和冷却第2冷却部的第2冷却介质，第1冷却介质的温度比第2冷却介质的温度高。
在本发明中，优选为下述方式，在铸模中流通的冷却介质串联地向第1冷却部和第2冷却部供给，冷却介质在卷绕于第1冷却部及第2冷却部的冷却用线圈中连续地流通，且卷绕于第1冷却部的冷却用线圈相对于卷绕于第2冷却部的冷却用线圈相对较稀地卷绕。
在本发明中，优选为下述方式，在铸模中流通的冷却介质包括冷却第1冷却部的第1冷却介质和冷却第2冷却部的第2冷却介质，各自独立地并列地供给，第1冷却介质在卷绕于第1冷却部的线圈内流通，第2冷却介质在卷绕于第2冷却部的线圈内流通。
在本发明中，优选为下述方式，在第2冷却部的下部，形成有沿着生成锭的拉拔方向而铸模内表面缩径的锥形部。
在本发明中，优选为下述方式，金属熔炼用熔炼炉是电子束熔炼炉或等离子电弧熔炼炉。
发明效果
通过使用本发明的金属熔炼用熔炼炉而实现下述效果：能够高效地冷却拔出的锭，从而能够使锭的制造效率提高。
并且，实现下述效果：在同时地拔出多个锭的情况下，不仅能够促进相对置的锭间的散热从而提高生成锭的冷却速度，而且能够抑制一个锭内不均匀的温度分布的形成，也避免与此相伴的锭的热变形，其结果，能够熔炼没有翘曲且直线性也良好、铸件表面良好的锭。
进一步地，通过使用本发明的金属熔炼用熔炼炉，实现下述效果：由于形成弯液面部长、且熔池的底部形成得宽的熔池，因此不仅锭的铸件表面良好，所熔炼的锭的宏观组织也良好。
附图说明
图1是示出以往及本发明的、制造单个锭的电子束熔炼炉中的共通的结构要素的示意剖视图。
图2是在图1中从方向A看的俯视图。
图3是图1中的B-B线剖视图。
图4是示出以往及本发明的、制造多个锭的电子束熔炼炉中的共通的结构要素的示意剖视图。
图5是在图4中从方向A看的俯视图。
图6是在图4中从方向C看的侧视图。
图7是图4中的B-B线剖视图。
图8是示出本发明的一个实施方式的示意图，（a）是锭拉拔部的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
图9是示出本发明的一个实施方式的示意图，（a）是锭拉拔部的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
图10是示出本发明的一个实施方式的示意图，（a）是锭拉拔部的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
图11是示出本发明的一个实施方式的示意图，（a）是锭拉拔部的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
图12是示出本发明的一个实施方式的示意图，（a）是锭拉拔部的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
图13是示出本发明的一个实施方式的示意图，（a）是锭拉拔部的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
图14是示出本发明的一个实施方式的示意图，（a）是锭拉拔部的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
图15是示出本发明的一个实施方式的示意图，（a）是锭拉拔部的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
图16是示出本发明的一个实施方式中的熔解部的局部俯视图。
图17是示出图16的实施方式的锭拉拔部的剖视图。
图18是示出本发明的一个实施方式中的熔解部的局部俯视图。
图19是示出图18的实施方式的锭拉拔部的剖视图。
图20（a）～（c）是示出本发明的其他变更例的一例中的锭拉拔部的剖视图。
图21是示出本发明的其他变更例的一例中的锭拉拔部的剖视图。
图22是示出本发明的一个实施方式的示意图，（a）是锭拉拔部的侧视剖视图，（b）及（c）是（a）中的俯视剖视图。
图23示意地示出本发明的一个实施方式的电子束熔炼炉，（a）是俯视剖视图，（b）是侧视剖视图。
图24示意地示出本发明的一个实施方式的电子束熔炼炉，（a）是俯视剖视图，（b）是侧视剖视图。
图25示意地示出本发明的一个实施方式的电子束熔炼炉，（a）是俯视剖视图，（b）是侧视剖视图。
图26是示意地示出本发明的一个实施方式的电子束熔炼炉的侧视剖视图。
图27（a）是示出本发明的一个实施方式的铸模部分的示意剖视图，（b）是示出设置了锥形部的例子示意剖视图。
图28（a）是示出本发明的其他实施方式的铸模部分的示意剖视图，（b）是示出设置了锥形部的例子的示意剖视图。
图29（a）是示出本发明的其他实施方式的铸模部分的示意剖视图，（b）是示出设置了锥形部的例子的示意剖视图。
图30（a）是示出本发明的其他实施方式的铸模部分的示意剖视图，（b）是示出设置了锥形部的例子的示意剖视图。
图31是示出以往的铸模（a）和本发明的铸模（b）中的熔池的形成状态和吸热的情况的示意图。
图32是示出以往的电子束熔炼炉中的铸模部分的示意剖视图。
附图标记说明：
10…原料供给机，
11…原料移送机，
12…原料，
13…炉床，
14、15…电子束照射机，
16…铸模，
17～19…槽，
20…熔融金属，
21…熔融池，
21a…弯液面部，
21b…固液边界线，
22…锭（截面矩形），
23…锭（截面圆形），
30…锭拉拔夹具，
40…熔解部，
41…熔解部外筒，
50…拉拔部，
51…拉拔部外筒，
60…冷却部件（平板状套），
61…冷却部件（コ字状套），
62…冷却部件（口字状套），
63、67…冷却部件（线圈）
64、65…冷却部件（三棱柱状套），
66…冷却部件（圆形），
68…冷却部件，
69…冷却部件（分割），
69a～69c…分割冷却部件的第1区间～第3区间，
70…板状部件，
71…板状部件（圆形），
72…固定工具，
80～84…铸模，
80a～84a…第1冷却部，
80b～84b…第2冷却部，
80c～84c…锥形部，
80d～84d…（第1）冷却介质，
81e、83e…第2冷却介质，
85…陶瓷，
H…温水，
L…冷水。
具体实施方式
以下使用附图，以金属熔炼用熔炼炉为电子束熔炼炉的情况为例详细说明本发明的最佳实施方式。在以下的说明中，以原料为海绵钛、所制造的锭为金属钛、制造的锭的截面为矩形的情况为例进行说明，但本发明的电子束熔炼炉并不限定于钛锭的制造，只要是锆或铪、钨或钽等的高融点金属、能够由其他电子束熔炼炉制造锭的金属及它们的合金，也能够同样地应用，并且，关于截面也并不限定于矩形，包含圆形、椭圆形、桶形、多边形、其他不定形等，所有截面形状。
第1实施方式（单个锭+平板状冷却部件）
图1～3表示用于制造单个锭的、以往的电子束熔炼炉及本发明的电子束熔炼炉中共通的结构要素。图2是在图1中从方向A看的俯视图，图3是图1中的B-B线剖视图。如图1所示的电子束熔炼炉包括熔解原料的熔解部40、及在其下方将制造的锭拔出的拉拔部50。
在由熔解部壁41区划的熔解部40内，设置有：阿基米德罐等的原料供给机10，用于供给由海绵钛或者钛碎屑构成的钛原料12；原料移送机11，是移送原料12的振动进料器等；炉床13，熔解所供给的原料；电子束照射机14，将供给至炉床13的原料12熔解而成为熔融金属20；铸模16，将熔融金属20冷却固化而形成锭，由水冷铜等构成；以及电子束照射机15，向铸模16内照射电子束，熔解而形成熔融池21。
在熔解部40的铸模16的下方设置有由拉拔部外筒51区划的拉拔部50，在拉拔部50内，设置有将由铸模16所形成的锭22向下方拔出的拉拔夹具30。此外，熔解部40及拉拔部50内构成为保持减压环境。
首先，从原料供给机10供给的原料12在炉床13内借助电子束照射机14熔解而形成熔融金属20。熔融金属20从炉床13的下游供给至铸模16内。在铸模16内，在原料12的熔解之前，配置有未图示的支脚，该支脚构成铸模16的底部。上述支脚由与原料12相同的金属构成，与供给至铸模16内的熔融金属20一体化地形成锭22。
连续地被供给至铸模16内的支脚上的熔融金属20的表面由电子束照射机15加热而形成熔融池21，并且，熔融金属20的底部由铸模16冷却并固化，与上述支脚一体化而形成锭22。
一边以熔融池21的水平一定的方式来调节与支脚卡合的拉拔夹具30的拉拔速度，一边将在铸模16内生成的锭22拔出至拉拔部50内。
以上是单个锭制造用的以往的电子束熔炼炉及本发明的电子束熔炼炉中共通的结构及动作，但在本发明的第1实施方式中，如图8所示，其特征在于，在拉拔部50内配设有平板状的冷却部件60。
在图8中，（a）是拉拔部50的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。如图8所示，在被拉拔后的锭22及拉拔夹具30的一方的侧面以保持既定距离地沿着锭22的表面延伸的方式配设有平板状的冷却部件60。上述冷却部件60只要是能够从外部借助冷却介质的流通等而冷却，则并不特别地限定，例如能够由水冷铜套构成。
如图3所示，在以往的电子束熔炼炉中，拉拔部50保持为减压，因此主要借助辐射对电子束熔炼炉的拉拔部外筒51散热，但根据本发明的第1实施方式，由于在拉拔部50内、在锭和电子束熔炼炉的本体之间配设有平板状的冷却部件60，因此散热距离缩短，借助辐射的散热量增加，促进锭22的冷却。其结果，实现能够提高生成锭的拉拔速度的效果。锭的冷却速度的改善，意味着能够提高熔解速度，其结果，实现能够提高锭的生产速度的效果。
第2实施方式（单个锭+コ字状冷却部件）
在本发明的第2实施方式中，如图9所示，其特征在于，在拉拔部50内配设有コ字状的冷却部件。在图9中，（a）是拉拔部50的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
如图9所示，在被拉拔后的锭22及拉拔夹具30中的三方的侧面，以保持既定距离地沿着锭22的三方的表面延伸的方式配设有拉拔方向的截面为コ字状的冷却部件61。
根据本发明的第2实施方式，由于在拉拔部50内配设有コ字状的冷却部件61，因此与第1实施方式比较，进一步促进锭22的散热，实现能够迅速地进行冷却的效果。
第3实施方式（单个锭+口字状冷却部件）
在本发明的第3实施方式中，如图10所示，其特征在于，在拉拔部50内，配设有口字状的冷却部件。在图10中，（a）是拉拔部50的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
如图10所示，以保持既定距离地沿着锭22的四方的表面延伸的方式配设有拉拔方向的截面为口字状的冷却部件62，以便包围被拉拔后的锭22及拉拔夹具30的四方。
根据本发明的第3实施方式，由于在拉拔部50内配设有口字状的冷却部件62，因此能够从所有方向冷却锭，与第1及第2实施方式比较，进一步促进锭22的散热，实现能够迅速地进行冷却的效果。
第4实施方式（单个锭+线圈状冷却部件）
在本发明的第4实施方式中，如图11所示，其特征在于，在拉拔部50内配设有由螺旋状的线圈形成的冷却部件。在图11中，（a）是拉拔部50的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
如图11所示，以螺旋状地包围被拉拔后的锭22及拉拔夹具30的四方、且保持既定距离地沿着锭22的四方的表面延伸的方式配设有线圈状的冷却部件63。作为该冷却部件63，只要是从外部使冷却介质流通的管状的部件，则并不特别地限定，例如能够由水冷铜线圈构成。
根据本发明的第4实施方式，在拉拔部50内配设有线圈状的冷却部件63，因此能够从所有方向冷却锭，与第3实施方式同样地，进一步促进锭22的散热，实现能够迅速地进行冷却的效果。
第5实施方式（多个锭+平板状冷却部件）
图4～7表示用于制造多个锭的、以往的电子束熔炼炉及本发明的电子束熔炼炉中共通的结构要素。此外，图5是在图4中从方向A看的俯视图，图6是在图4中从方向C看的侧视图，图7是图4中的B-B线剖视图。如图4所示的电子束熔炼炉的结构要素中，原料供给机10、原料移送机11、炉床13、及电子束照射机14及15与如图1所示的电子束熔炼炉共通，因此省略说明。
在如图4～7所示的电子束熔炼炉中，长边方向的边平行地并列地设置有两部铸模16，并且，在炉床13和铸模16之间设置有槽17，用于暂时接收熔融金属20并将其分配至多个铸模16的各自中。构成为在设置在熔解部40的下方的拉拔部50中与多个铸模16相对应地设置多个拉拔夹具30，对由多个铸模16所形成的锭22进行拉拔。
以上是两部的锭制造用的以往的电子束熔炼炉及本发明的电子束熔炼炉中共通的结构及动作，但在本发明的第5实施方式中，如图12所示，其特征在于，在拉拔部50内配设有平板状的冷却部件60。
在图12中，（a）是拉拔部50的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。如图12所示，在由被拉拔后的两列锭22及拉拔夹具30所夹持的空间中，以保持既定距离地沿着各个锭22的表面延伸的方式配设有平板状的冷却部件60。
如图7所示，在以往的电子束熔炼炉中，拉拔部50保持为减压，因此不能直接供给冷却介质而冷却锭22，如波线的箭头所示，上述锭22主要借助辐射而冷却。在两列锭22的表面中，从与拉拔部外筒51相对置的面借助辐射进行散热而进行冷却，但在两列锭相互相对置的中央附近，相互地受到辐射热，因此锭22的冷却速度降低，这导致锭的生产速度的降低。并且，与两列锭相互相对置的锭22的周缘部比较，相对地不进行冷却，因此在同一锭内，根据面而产生不均匀的温度分布，成为在锭上产生翘曲等变形的原因。
但是，根据本发明的第5实施方式，在两列锭22间配设有平板状的冷却部件60，因此锭彼此在相对置的面中也被促进散热，能够迅速地进行冷却。作为结果，实现能够从锭的所有表面均匀地进行冷却的效果。
此外，在第5实施方式中，说明了制造两列锭的例子，本实施方式并不限定于两列锭，锭也可以是三列以上的多列，在这种情况下，只要交互地配置锭22和冷却部件60即可。
第6实施方式（多个锭+コ字状冷却部件）
在本发明的第6实施方式中，如图13所示，其特征在于，在拉拔部50内，配设有コ字状的冷却部件。在图13中，（a）是拉拔部50的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
如图13所示，两列被拉拔后的锭22及拉拔夹具30各自在三方的侧面，以保持既定距离地沿着锭22的三方的表面延伸的方式配设有拉拔方向的截面为コ字状的冷却部件61。
根据本发明的第6实施方式，在拉拔部50内配设有コ字状的冷却部件61，因此与第5实施方式比较，进一步促进锭22的散热，能够迅速地进行冷却。
此外，在第6实施方式中，说明了制造两列锭的例子，但本实施方式并不限定于两列锭，也可以是锭及冷却部件的组合配置三列以上的多列。
并且，也可以以相互反转的形状配设图13所示的两组コ字的冷却部件。
第7实施方式（多个锭+口字状冷却部件）
在本发明的第7实施方式中，如图14所示，其特征在于，在拉拔部50内，配设有口字状的冷却部件。在图14中，（a）是拉拔部50的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
如图14所示，以两列被拉拔后的锭22及拉拔夹具30四方分别被包围的方式，以保持既定距离地沿着锭22的四方的表面延伸的方式配设拉拔方向的截面为口字状的冷却部件62。
根据本发明的第7实施方式，在拉拔部50内配设有口字状的冷却部件62，因此能够从所有方向冷却锭，与第5及第6实施方式比较，进一步促进锭22的散热，能够迅速地进行冷却。
此外，在第7实施方式中，说明了制造两列锭的例子，但本实施方式并不限定于两列锭，也可以是锭及冷却部件的组合配置三列以上的多列。
第8实施方式（多个锭+线圈状冷却部件）
在本发明的第8实施方式中，如图15所示，其特征在于，在拉拔部50内，配设有由螺旋状的线圈形成的冷却部件。在图15中，（a）是拉拔部50的侧视剖视图，（b）是（a）中的B-B线剖视图。
如图15所示，以螺旋状地包围两列被拉拔后的锭22及拉拔夹具30的四方、且保持既定距离地沿着锭22的四方的表面延伸的方式配设有线圈状的冷却部件63。
根据本发明的第8实施方式，在拉拔部50内配设有线圈状的冷却部件63，因此能够从所有方向冷却锭，与第7实施方式同样地，进一步促进锭22的散热，能够迅速地进行冷却。
此外，在第8实施方式中，说明了制造两列锭的例子，但本实施方式并不限定于两列锭，也可以是锭及冷却部件的组合配置三列以上的多列。
第9实施方式（多个锭+三棱柱状冷却部件）
接着，说明本发明的其他实施方式。图16是在本发明的电子束熔炼炉中的熔解部40内变更了多个铸模16的配置的例子。如图16所示，以长边方向的面为非平行的状态的方式配置两部铸模16，在炉床13和铸模16之间，设置有将熔融金属20分配至各个铸模16的槽18。
图17是示出将由如图16所示的熔解部40制造的锭拉拔至拉拔部50时的剖视图。如图17所示，被拉拔后的两列锭22被配置为八字状，在两列锭所夹持的空间中，以三棱柱的两面以一定的间隔沿着各自的锭22的表面而平行地延伸的方式配设有三棱柱状的冷却部件64。
根据本发明的第9实施方式，即使两列锭的面不相互平行，由于配设在锭间的冷却部件是三棱柱、且其两面与各个锭的面平行地设置，因此在锭间也促进散热，能够迅速地进行冷却。作为结果，能够从锭的所有表面均匀地进行冷却。
第10实施方式（多个锭+三棱柱状冷却部件）
图18是在本发明的电子束熔炼炉中的熔解部40内变更了铸模16的配置的例子。如图18所示，长边方向的面呈放射状地配置多个铸模16，在炉床13和铸模16之间，设置有对于各个铸模16放射状地分配熔融金属20的槽19。
图19示出将由如图17所示的熔解部40制造的锭拉拔至拉拔部50时的剖视图。如图19所示，被拉拔后的多个锭22被放射状地配置，在邻接的两列锭所夹持的空间中，以三棱柱的两面以一定的间隔沿着各锭22的表面平行地延伸的方式分别配设有三棱柱状的冷却部件65。
根据本发明的第10实施方式，即使放射状地配置多个锭而其面不相互平行，由于配设在锭间的冷却部件是三棱柱，且其两面与各个锭的面平行地设置，因此在锭间也促进散热，能够迅速地进行冷却。作为结果，能够从锭的所有表面均匀地进行冷却。并且，在本实施方式中，实现在有限的空间中能够高效地制造多个锭的效果。
其他变形例（非矩形锭+冷却部件）
图20是示出本发明的其他变更例中的被拉拔后的锭的剖视图。如图20（a）所示，本发明也能够应用于截面为圆形的锭23，这种情况下的冷却部件66与矩形锭的情况相同，具有与锭23的表面隔开既定的间隔而包围锭的整周的圆形的截面，并在锭拉拔方向上延伸。
并且，如图20（b）所示，也可以成为借助线圈状冷却部件67包围圆形锭整周的形状。
并且，与矩形锭的部分中所说明的方式相同，也能够将多列如图20（a）及（b）所示的单个锭23和冷却部件并列地配置，并且，如图20（c）所示，能够在多个圆形锭23之间，配设包围圆形锭的一部分的周围冷却部件68。
并且，如图21的俯视图所示，能够在熔解部40中并列地设置有多个铸模16，在其下方的拉拔部50中，作为构成拉拔部50的外筒，为组合了包围锭的一部分而一部分开放的C字状的截面形状的部件而成的拉拔部外筒51。此外，图21举例示出了拉拔部外筒51的变形例，图中省略了冷却部件的图示，但能够在如图21所示的方式中适当配设在本申请说明书中说明的各种冷却部件。
并且，如图22所示，在本发明中，也能够不像之前说明的那样从锭下方设置冷却部件，而为下述方式：经由固定工具72将例如由铜板等形成板状部件安装在铸模16的下端，使铸模16从上方向下方延长。锭截面为矩形时如图22（b）所示，锭截面为圆形时如图22（c）所示，能够以包围锭的方式设置板状部件70或71。在任何一种情况下，在板状部件70及71的周围都配设有线圈状冷却部件63及67，能够借助冷却部件的排热，经由板状部件进行锭的冷却。
在本发明中，其特征在于，在多个锭之间及／或外筒和锭之间配设有冷却部件，其中，在多个锭之间配设冷却部件的形态如图12中已经说明的那样，通过使冷却部件60夹装在锭22之间，实现能够有效地抑制在高温状态下从铸模拔出后的锭22间的相互加热的效果。
并且，省略了图示，但也能够在锭22和外筒41之间配设冷却部件，并且如图23所示，也能够组合这双方的方式而在多个锭22之间、在锭22和外筒41之间的双方配设冷却部件。
若锭22间的相互加热被抑制，则从铸模拔出后的各个锭22的截面方向的温度分布没有偏差，其结果，也能够有效地抑制被熔炼的锭的热变形，最终地，实现能够熔炼直线性良好的锭的效果。
在本发明中优选为下述方式，对于沿上述铅直方向配设的冷却部件，设置从冷却部件的顶部向底部温度降低的温度梯度。其结果，与没有对于冷却部件设置温度梯度的情况相比，实现改善生成锭的铸件表面的效果。
并且，在本发明中优选为下述方式，对于在上述铅直方向上配设的冷却部件，设置从冷却部件的底部向顶部温度下降的温度梯度。其结果，与没有对于冷却部件设置温度梯度的情况相比，实现改善生成锭的直线性的效果。
图24表示本发明中的其他优选方式，是在没有设置对于冷却部件60的温度梯度的状态下，对两根锭22的相对置的面分别配设了冷却部件60的例子。根据这样的实施方式，能够进一步抑制锭间的相互加热，其结果，实现与图12的方式相比改善生成锭的翘曲的效果。
图25表示本发明中的其他优选方式，是在没有设置对于冷却部件60的温度梯度的状态下在两根锭22的相对置的面及与外筒对面的面的两者分别配设了冷却部件60的例子。根据这样的实施方式，能够进一步抑制锭间的相互加热，冷却速度提高，其结果，实现不仅改善生成锭的翘曲、还能够提高生成锭的拉拔速度的效果。
图26示出作为本发明的优选方式的设置了温度梯度的冷却部件69，表示作为设置该梯度的方法的一例的冷却水的通水构造例。冷却部件69的内部铅直方向被分隔壁分割为多个区域，从顶部向底部依次称为第1区间69a、第2区间69b、第3区间69c。
在该实施方式中，具有对第1区间69a供给温水（H）、并从该区间排出温水（H）的构造。对于上述第1区间69a供给的温水温度优选在50～70℃的范围中。
并且，优选为下述方式，对第3区间69c从底部供给冷水（L），并从第3区间69c的顶部排出后，将上述被排出的冷水（L）供给至第2区间69b的底部。上述冷水温度优选在5℃～20℃的范围中。
通过如上所述地对于冷却部件69设置从顶部相对于底部温度降低的负的温度梯度，不对刚刚由铸模12拔出后的锭22进行急冷，而是慢慢地冷却，因此实现能够改善所生成的锭22的铸件表面的效果。
并且，在本发明中，省略图示，与图26相反地，能够向冷却部件69的第1区间69a及第2区间69b供给冷水（L），而向第3区间69c供给温水（H）。
通过如上所述地对于冷却部件69设置从顶部相对于底部温度上升的正的温度梯度，抑制刚刚由铸模12拔出后的锭22彼此的相互过热，因此抑制锭内的温度分布变得不均匀，实现能够改善直线性的效果。
省略图示，但本发明并不限定于截面为矩形或圆形的锭，截面只要是椭圆形、桶形、多边形、或由其他曲线构成的不定形这些能够制造的形状，能够应用于所有截面形状的锭，在任意一种情况下锭列都能够设定为单个或多个，对于这些锭的表面，本发明的冷却部件具有包围其整周或者一周的一部分的形状，且冷却部件的特征在于，以保持既定距离地沿着锭的表面的方式延伸。
期望冷却金属锭的冷却部件由热传导良好的金属构成且在上述部件自身中使用冷却介质。该冷却方法具有：通过使部件成为套构造而冷却铜部件的所有面的方法、在冷却部件中预先设置冷却介质的流路并使冷却介质通过上述流路从而冷却部件的方法、或者使金属制的管成为线圈状并附设于冷却部件的表面从而冷却冷却部件的方法，通过使用这些方法，能够高效地带走来自锭的散热。
只要是发现具有传热的效果的材质，则能够任意地选择上述冷却部件的材质，能够使用金属、陶瓷、或者耐热性工程塑料等，但在本申请中，在上述材料中，能够适当地使用铜、铝、铁等热传导良好的材质。
并且，冷却介质能够使用水、有机溶剂、油或者气体。
作为冷却部件的其他冷却方法，将两种以上的不同的金属粘合在一起的材料作为冷却部件，利用因在部件中流过直流电流而表现出的所谓珀尔贴效应，将与锭侧相面对的部件表面冷却，另一方面，使部件的相反侧散热，能够单独使用上述方式或者与上述的借助冷却介质的冷却方法组合使用。此时，作为部件，作为适当的材料能够使用铜和康铜（铜/镍合金）的覆层材料、铜和镍/铬合金的覆层材料等。
第11实施方式（具备一种冷却介质+增厚部+平行部的铸模）
以下叙述对于示出电子束熔炼炉的图1的铸模16的优选方式。图27（a）是图1中铸模16部分的放大图。
本实施方式中的铸模80包括铸模上部的第1冷却部（增厚部）80a、和铸模下部的第2冷却部（平行部）80b。从与在保持在铸模16中的熔融金属的熔池21中、液相直接与铸模80相接的弯液面部21a相对应的部分直到比其向上方，设置第1冷却部（增厚部）80a，以越向上方铸模壁的厚度越增加的方式构成。
在熔池21经由固相相接的部分及比其向下方，设置第2冷却部（平行部）80b，铸模壁的厚度一定。
并且，在铸模80的外侧，向增厚部80a及平行部80b共通地供给冷却它们的冷却介质80d。
首先，从图1中的原料供给机10供给的原料12在炉床13内借助电子枪14而熔解而形成熔融金属20。熔融金属20从炉床13的下游被供给至铸模16内。在铸模16内，在原料12的熔解之前配置有未图示的支脚，该支脚构成铸模16的底部。上述支脚由与原料12相同的金属构成，与供给至铸模16内的熔融金属20一体化而形成锭22。
向铸模16内的支脚上连续地供给的熔融金属20的表面，被电子枪15加热而形成熔融池21，并且熔融池21的底部借助铸模16被冷却而固化，与上述支脚一体化而形成锭22。以熔融池21的水平一定的方式，调节与支脚卡合的拉拔夹具30的拉拔速度，并将在铸模16内生成的锭22拔出至拉拔部50内。
在本实施方式中，如图31（b）所示从铸模壁的顶部向底部具有单调地减少的温度分布，其特征在于，上述温度分布中具有至少一个以上的拐点。通过形成如上所述的温度分布，与直到第1冷却部都平行地形成如第2冷却部所示的壁的以往的铸模相比，能够抑制排热量，其结果，实现能够改善被熔炼的锭的铸件表面的效果。
即，通过设置如上所述的温度分布，在第1冷却部80a中冷却比较平稳，熔池保持为高温，因此能够使弯液面部21a形成得长，另一方面，在第2冷却部80b中冷却比较急速，因此进行凝固，熔池的底部的固液边界面21b能够成为比抛物线形状宽的形状、即使熔池浅。由此，在熔池21内的底部附近也促进熔融金属成分的混合，且抑制作为溶融部的熔池的底部对于拔出的锭产生影响，其结果，能够制造铸件表面良好的锭。
本发明和以往的铸模的区别如图31所示。图31（a）是以往例，（b）是本发明例。如图31（a）所示，以往，固液边界面21b是抛物线形状，因此不仅在底部附近熔融金属成分的混合受到阻碍，假使使熔解能量上升、使弯液面部21a形成得长，底部的抛物线凸部的位置向下方下降，对被拔出的锭产生影响。但是，在本发明中，即使弯液面部21a形成得长，熔池21的底部也不像抛物线那种程度地向下方突出，因此能够得到上述各效果。
并且，图31中作为图表示意地同时记入了铸模内的位置（坐标L）中的温度状况。如图31所示，在以往例（a）中，由于冷却是单调的，因此温度曲线近似于从最高温度T1使用自然对数的单调衰减曲线，在本发明例（b）中，冷却由第1冷却部和第2冷却部的两阶段来进行，因此由从最高温度T1至T2温度缓慢地降低的衰减曲线、和表示从T2的急剧的温度降低的衰减曲线来近似。
此外，在示出本发明例的图31（b）中，表示了具有向下凸出的曲线，但在此以外具有向上凸出的曲线的温度分布也包含在本申请发明的优选方式中。进一步地，不仅包含含有一个拐点的方式，也包含含有两个或其以上的方式。
第12实施方式（具备两种冷却介质的铸模）
接着，说明第12～第14实施方式的金属熔炼用熔炼炉，在以下的实施方式中，省略了与第12实施方式共通的结构要素的说明，仅说明增加了变更的铸模部分。
图28（a）是本实施方式的铸模81的放大图。铸模81包括铸模上部的第1冷却部81a和铸模下部的第2冷却部81b。从与保持在铸模81中的熔融金属的熔池21中、液相直接与铸模81相接的弯液面部21a相对应的部分直到比其向上方，设置第1冷却部81a，在熔池21经由固相相接的部分及比其向下方，设置第2冷却部81b，这些铸模壁的厚度与第1实施方式不同，是一定的。
在铸模81的外侧，在被分割为分别独立的区域的流路中，供给冷却铸模81的第1冷却部81a的第1冷却介质81d、和冷却第2冷却部81b的第2冷却介质81e。这些冷却介质构成为，第1冷却介质81d与第2冷却介质81e相比温度高，第1冷却部81a的排热量小，第2冷却部81b的排热量大。
由此，在第1冷却部81a中冷却比较平稳，熔池被保持为高温，因此弯液面部21a能够形成得长，另一方面，在第2冷却部81b中冷却比较急速，因此进行凝固，熔池的底部的固液边界面21b能够成为比抛物线形状宽的形状、即使熔池浅。由此，在熔池21内的底部附近也促进熔融金属成分的混合，且抑制作为溶融部的熔池的底部对于被拔出的锭产生影响，其结果，能够制造铸件表面良好的锭。
第13实施方式（具备一种冷却介质+单一线圈的铸模）
图29（a）是本实施方式的铸模82的放大图。铸模82包括铸模上部的第1冷却部82a和铸模下部的第2冷却部82b。从与保持在铸模82中的熔融金属的熔池21中、液相直接与铸模82相接的弯液面部21a相对应的部分直到比其向上方，设置第1冷却部82a，在熔池21经由固相相接的部分及比其向下方，设置第2冷却部82b，这些铸模壁的厚度是一定的。
在铸模82的外侧，卷绕有单一的线圈，在相当于第1冷却部82a的部分中，线圈相对稀疏地卷绕，在相当于第2冷却部82b的部分中，线圈相对密地卷绕，在该线圈内供给冷却介质82d。
在本实施方式中，在第1冷却部82a中线圈的根数少，在第2冷却部82b中线圈的根数多，因此排热量与这些线圈根数成比例，第1冷却部82a的排热量小，第2冷却部82b的排热量大。
由此，在第1冷却部82a中冷却比较平稳，熔池被保持为高温，因此弯液面部21a能够形成得长，另一方面，在第2冷却部82b中冷却比较急速，因此进行凝固，熔池的底部的固液边界面21b能够成为比抛物线形状宽的形状、即使熔池浅。由此，即使在熔池21内的底部附近也促进熔融金属成分的混合，且抑制作为溶融部的熔池的底部对于被拔出的锭产生影响，其结果，能够制造铸件表面良好的锭。
第14实施方式（具备两种冷却介质+两种线圈的铸模）
图30（a）是本实施方式的铸模19的放大图。铸模83包括铸模上部的第1冷却部83a、和铸模下部的第2冷却部83b。从与保持在铸模83中的熔融金属的熔池21中、液相直接与铸模83相接的弯液面部21a相对应的部分直到比其向上方，设置第1冷却部83a，在熔池21经由固相相接的部分及比其向下方，设置第2冷却部83b，这些铸模壁的厚度是一定的。
在铸模83的外侧，以分别独立地供给两种冷却介质的方式卷绕有线圈，与第3实施方式不同，相当于第1冷却部83a的部分的线圈和相当于第2冷却部83b的部分的线圈相互地独立。并且，在第1冷却部83a的线圈中，供给温度相对高的第1冷却介质83d，在第2冷却部83b的线圈中，供给温度相对低的第2冷却介质83e。
在本实施方式中，在第1冷却部83a中供给相对高温的冷却介质，在第2冷却部83b中供给相对低温的冷却介质，因此第1冷却部83a的排热量小，第2冷却部83b的排热量大。
由此，在第1冷却部83a中冷却比较平稳，熔池被保持为高温，因此弯液面部21a能够形成得长，另一方面，在第2冷却部83b中冷却比较急速，因此进行凝固，熔池的底部的固液边界面21b能够成为比抛物线形状宽的形状、即使熔池浅。由此，在熔池21内的底部附近也促进熔融金属成分的混合，且抑制作为溶融部的熔池的底部对于被拔出的锭产生影响，其结果，能够制造铸件表面良好的锭。
变形例（具备锥形部的铸模）
在以上说明的各实施方式中的铸模80～83中，如图27（b），图28（b），图29（b），图30（b）所示，能够在第2冷却部80b～83b的下端部设置锥形部80c～83c。锥形部80c～83c以越向下方铸模内表面越缩径、厚度增加的方式构成。
通过设置上述锥形部80c～83c，能够对被拔出至铸模80～83的锭的表面施加基于应力的收缩，其结果，实现能够改善铸件表面的效果。
本发明中的锥形部的锥角θ优选为1°～5°。在锥角θ不到1°的情况下，不显著地表现铸件表面的改善效果，并且，超过5°时，则不能从铸模拔出锭。
本发明的各实施方式中的没有设置锥形部时的第1冷却部及第2冷却部的长度的关系优选为，第1冷却部：第2冷却部=45～55：45～55，设置锥形部的情况下，优选为，第1冷却部：第2冷却部（锥形部以外）：锥形部=（45～55）：（20～25）：（20～25）。
使用如上所述的电子束熔炼炉的锭的熔炼方法的优选方式，也能够同样地应用在等离子电弧熔炼炉中，其结果，能够制造铸件表面及直线性良好的锭。
通过按照如上所述的本发明来制造金属锭，能够快速地进行冷却，抑制锭的由空气氧化造成的恶化，且提高锭的制造效率。并且，由于关于所有方向都能够均匀地进行锭的散热，因此能够防止锭的不均匀的温度分布导致的变形。
这样地，在本发明的金属熔炼用熔炼炉中，在由铸模拔出的锭间、及／或锭和外筒之间配设冷却部件，从而能够有效地抑制所生成的锭的翘曲，不仅如此，通过对于上述冷却部件设置温度分布，实现改善所生成的锭的铸件表面的效果。
实施例
以下，使用实施例及比较例更详细地说明本发明。
［实施例1］
使用具有下述装置结构的电子束熔炼炉，熔炼钛锭。
1．熔解原料
海绵钛（粒度范围：1～20mm）
2．装置结构
1）炉床（材质及构造：水冷铜炉床，熔融金属排出口：两个）
2）铸模（水冷铜铸模：一部，截面形状：矩形）
3）冷却部件（以包围锭的周围的方式配置）
冷却水温度：20℃
温度梯度：无
3．熔炼锭
形状：φ100
4．锭拔出机构
在铸模下部，单独地配置锭拔出夹具，同时地拉拔锭。
5．压力控制
一边监控设置在炉内的压力计，一边将炉内的压力控制在既定范围中。
如图10所示，在铸模16内，测定以包围保持为1000℃的锭（φ100）的周围的方式配置冷却部件时的锭的冷却时间、和没有使用该冷却部件时的锭冷却至300℃所需要的冷却时间。
在此，作为冷却部件，使用了水冷铜。
[表1]
冷却部件 有 无
冷却时间（分） 60 180
［实施例2］
在实施例1中替代图10、使用图11的冷却部件，此外在相同条件下测定锭的冷却时间。
[表2]
冷却部件 有 无
冷却时间（分） 100 180
［实施例3］
在实施例1中，增设两部铸模，在相同条件下熔炼两根锭，替代图10而使用图12的冷却部件，此外在相同条件下测定锭的冷却时间。
[表3]
冷却部件 有 无
冷却时间（分） 120 300
［实施例4］
在实施例1中，增设两部铸模，在相同条件下熔炼两根锭，替代图10而使用图14的冷却部件，此外在相同条件下测定锭的冷却时间。
[表4]
冷却部件 有 无
冷却时间（分） 60 300
［实施例5］
在实施例1中，增设两部铸模，在相同条件下熔炼两根锭，替代图10而使用图15的冷却部件，此外，在相同条件下测定锭的冷却时间。
[表5]
冷却部件 有 无
冷却时间（分） 100 300
［实施例6］
在实施例1中，增设两部铸模，使用如图12所示的装置结构，熔炼两根钛锭并同时地拉拔，其结果，与使用一部铸模和拉拔夹具的情况相比，能够确保两倍的生产性。并且，所熔炼的锭的直线性也满足制品的要求特性。
［实施例7］
在实施例6中，使用如图26所示的设备，在分割为三部分的冷却部件69的顶部的第1区间69a中流过90℃的温水、在接着的第2区间69b及底部的第3区间69c中流过20℃的冷水，此外在相同条件下熔炼两根锭。观察所熔炼的锭的表面，确认铸件表面比实施例1改善。
［实施例8］
在实施例7中，使用如图26所示的设备，在分割为三部分的冷却部件69的第1区间69a中流过20℃的冷水、在第2区间69b及第3区间69c中流过90℃的温水，此外在相同条件下熔炼两根锭。调查所熔炼的锭的直线性，确认比实施例6及7进一步改善。
［实施例9］
在实施例6中，如图24所示地配置两部冷却部件60，此外在相同条件下熔炼两根锭。观察所熔炼的锭的表面，铸件表面比实施例1改善，并且，锭的直线性也良好。
［实施例10］
使用如图26所示的设备，提高锭的拉拔速度，调查所熔炼的锭的铸件表面及锭的翘曲的状况，在保持实施例1～3中熔炼的锭的直线性及铸件表面的状态的范围中，确认锭的拉拔速度最大能够提高10％。
［比较例1］
在实施例6中，除了没有配置冷却部件60，在相同条件下尝试两根锭的熔炼。其结果，从经过整个熔解时间的30％时，锭的拉拔装置的动作钝化，确认电机的电流值后，与通常时相比，上升至管理上限。因此，停止拔出装置及电子束，将内部冷却至室温。接着，确认锭的生成状况，确认与各个锭面对的部位的锭面产生翘曲。
在表6中整理了以上的实施例6～10及比较例1的试验条件及试验结果。通过将本发明的冷却部件配设在由铸模拔出的锭和锭之间，不仅担保所生成的锭的直线性，还确认能够改善所生成的锭的铸件表面。
[表6]
［实施例11］
以下述的装置结构及条件，熔炼钛锭。
1．熔解原料
海绵钛（粒度范围：1～20mm）
2．装置结构
1）炉床：水冷铜炉床
2）铸模：
类型1：如图27所示的带增厚部的铸模
上部锥角=10°
类型2：如图28所示的带增厚部+平行部+锥形部的铸模
上部锥角=10°
下部锥角=1°
增厚部长度：平行部长度：锥形部长度=50：25：25
类型3：如图30所示的内表面陶瓷内衬铸模
使用上述类型1的带增厚部的铸模，进行海绵钛的电子束熔解，熔炼500kg的锭。以目测观察所熔炼的锭的表面的铸件表面，并评价它，如表7所示。
［实施例12］
除了使用上述类型2的带增厚部+平行部+下部锥形部的铸模，在与实施例1相同条件下，熔炼500kg的锭。以目测观察所熔炼的锭的表面的铸件表面，并评价它，如表7所示。
［比较例2］
除了使用上述类型3的陶瓷内衬铸模，在与实施例1相同条件下，熔炼500kg的锭。熔炼后，以肉眼观察铸模内表面的状况，内衬在内表面的陶瓷内衬消失。
[表7]
※
◎：意味着铸件表面非常优良。
○：意味着铸件表面优良。
△：到处看得见表面粗糙处。
×：整体表面粗糙。
［实施例13］
除了将如图27所示的铸模的锥角进行各种变更，以与实施例12相同条件，调查从铸模拔出的锭的铸件表面的状况和锭的拔出状况。其结果如表8所示。
与锥角为0°时、即仅具有如图27所示的增厚部、不具有锥形部的铸模的情况相比，锥角为1～5°时，确认示出良好的铸件表面。但是，锥角为7°时，在拔出锭时与铸模产生竞争，不能拔出。由此，确认本发明中的锥角优选在1°～5°的范围中。
[表8]
［实施例14］
除了将铸模顶部壁的增厚部的壁厚度变更为两倍、三倍及四倍，以与实施例11相同条件，调查各个情况下所生成的锭的铸件表面。其结果如表9所示。在上述增厚部的壁厚度为两倍以上的情况下，看到生成锭的铸件表面的改善效果，但在不到两倍的情况下，没有看到铸件表面的显著的改善效果。由此，通过将本申请发明中的铸模增厚部的壁厚度构成为铸模壁平行部的壁厚度的两倍以上，看得出铸件表面的改善效果。
[表9]
增厚部的厚度（-） 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0
铸件表面 ○ ○ ◎ ◎ ◎
根据以上实施例及比较例的试验条件及试验结果，通过将本发明的冷却部件配设在由铸模拔出的锭和锭之间，不仅担保所生成的锭的直线性，还确认到生成的锭的铸件表面也改善。
并且，通过使用具有本申请发明的冷却构造的铸模，确认能够熔炼具有良好的铸件表面的锭。
产业上的利用可能性
根据本发明，能够良好地维持锭的直线性及铸件表面的特性并同时地高效地熔炼多个锭。

Claims (11)

1.一种金属熔炼用熔炼炉，包括：
炉床，保持熔解原料而生成的熔融金属；
铸模，装入上述熔融金属；
拉拔夹具，设置在上述铸模下方，用于将冷却固化了的锭向下方拉拔；
冷却部件，冷却被拉拔至上述铸模下方的锭；
外筒，将上述炉床、铸模、拉拔夹具、冷却部件与大气隔开，外筒内部被减压；
其特征在于，
上述冷却部件以与上述锭保持既定距离地沿着上述锭的拉拔方向延伸的方式配设在上述外筒和上述锭之间，而且上述冷却部件构成为从顶部向底部温度降低。
2.如权利要求1所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，上述冷却部件配设为在与锭的拉拔方向垂直的截面中包围上述锭的整周或一周的一部分。
3.如权利要求1所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，上述冷却部件由水冷却套或水冷却线圈构成。
4.如权利要求1所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，在从配设于金属熔炼用熔炼炉内的多个铸模拔出的多个锭间，配设上述冷却部件。
5.如权利要求1所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，在上述金属熔炼用熔炼炉中配设有底部开放的铸模，从上述铸模壁的顶部向底部具有单调地减少的温度分布，上述温度分布中具有至少一个以上的拐点。
6.如权利要求5所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，上述铸模包括位于铸模上部的第1冷却部和位于铸模下部的第2冷却部，上述第1冷却部是铸模壁的厚度朝向铸模的上方而增厚的增厚部，
上述第2冷却部是具有厚度一定的铸模壁的平行部。
7.如权利要求6所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，向上述铸模中流通的冷却介质对上述第1冷却部和上述第2冷却部供给，
供给至上述第1冷却部的冷却介质的温度比供给至上述第2冷却部的冷却介质的温度高。
8.如权利要求5所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，上述铸模包括位于铸模上部的第1冷却部和位于铸模下部的第2冷却部，向上述铸模中流通的冷却介质对上述第1冷却部和第2冷却部串联地供给，
使上述冷却介质在卷绕于上述第1冷却部及第2冷却部的冷却用线圈中连续地流通，且卷绕于上述第1冷却部的冷却用线圈相对于卷绕于第2冷却部的冷却用线圈相对稀地卷绕。
9.如权利要求7所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，在上述铸模的外部流通的冷却介质包括对上述第1冷却部排热的第1冷却介质、和对上述第2冷却部排热的第2冷却介质，各自被独立地并列地供给，
上述第1冷却介质在卷绕于上述第1冷却部的线圈内流通，
上述第2冷却介质在卷绕于上述第2冷却部的线圈内流通。
10.如权利要求7所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，在上述第2冷却部的下部，形成有铸模内表面越朝向锭的拉拔方向越缩径的锥形部。
11.如权利要求1所述的金属熔炼用熔炼炉，其特征在于，金属熔炼用熔炼炉是电子束熔炼炉或等离子电弧熔炼炉。
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