JP2001279340A

JP2001279340A - インゴット製造方法およびその装置

Info

Publication number: JP2001279340A
Application number: JP2000095242A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kono; 等河野; Atsushi Okuno; 敦奥野; Masanori Tsuda; 正徳津田; Yasuhiro Nakai; 泰弘中井; Yoshito Nakajima; 賢人中嶋
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】溶解炉１と鋳造炉２との溶解雰囲気の相互干
渉を確実に防止し、高い生産性でもって高品質および大
型のインゴット３２を得る。【解決手段】溶解炉１と、溶解炉１に対して完全に独
立して設けられた鋳造炉２とを有している。溶解炉１
は、原料金属を収容する溶解用ルツボ４と、溶解用ルツ
ボ４に収容された原料金属を加熱溶解して溶湯とする誘
導加熱コイル６と、溶解用ルツボ４の溶湯を鋳造して１
次インゴット８とする鋳型５とを高清浄な溶解雰囲気下
に存在させるように備えている。鋳造炉２は、１次イン
ゴット８を加熱溶解して溶湯を滴下させる第１誘導加熱
コイル２６と、溶湯を連続的に凝固させて大型のインゴ
ット３２とする鋳造機構２７（鋳造手段）とを高清浄な
溶解雰囲気下に存在させるように備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超高真空または超
高真空に排気した後、高純度アルゴンガスや高純度水素
ガスなど任意のガスを導入した溶解雰囲気での溶解によ
り元の材料よりも高純度のインゴットを得るインゴット
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年において、金属を高純度化すると、
その金属が持つ性質が顕在化したり、新たな性質が出現
するため、金属を高純度化してインゴットにする製造方
法が注目されている。このような製造方法には、溶解炉
で生成した溶湯を鋳造炉で凝固させてインゴットとする
方式が一般的に採用されており、従来からこの方式に基
づいた各種の方法が実施および提案されている。

【０００３】具体的には、図２に示すように、底部に出
湯口５１ａを有した溶解炉５１と、底部に引き抜き機構
５２を備えた鋳造炉５３とを上下方向に配置し、両炉５
１・５３を供給室５４を介して連結する。そして、両炉
５１・５３および供給室５４を超高真空状態に減圧した
後、溶解炉５１において原料金属５５を誘導加熱して溶
湯５６とし、溶湯５６中から不純物を蒸発させる。この
後、溶湯５６が十分に高純度となったときに、出湯口５
６ａを開栓し、溶湯５６を自然落下させながら供給室５
４を介して鋳造炉５３に供給すると共に、鋳造炉５３の
引き抜き機構５２を下方に徐々に移動させることによっ
て、溶湯５６を連続的に凝固させて大型のインゴット５
７とする製造方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、溶解炉５１で溶解した溶湯５６を供給室５
４を介して鋳造炉５３に直接的に供給する構成では、溶
湯５６の供給時に両炉５１・５３が供給室５４を介して
連通状態になるため、溶解炉５１や鋳造炉５３で発生し
た不純物ガスが供給室５４を介して両炉５１・５３を相
互に行き来する。この結果、例えば溶解炉５１で原料金
属５５を投入して溶解する際に多量の不純物ガスが発生
した場合において、溶解炉５１の溶解雰囲気が悪化した
状態で溶湯５６の供給が行われると、溶解炉５１から鋳
造炉５３に不純物ガスが移動することによって、溶解炉
５１と共に鋳造炉５３の溶解雰囲気も悪化し、ひいては
インゴット５７の純度（品質）が低下することになる。

【０００５】これにより、溶解炉５１の溶解と鋳造炉５
３の鋳造とを同時や短時間の時間間隔で行って生産性を
上げようとすると、両炉５１・５３が溶解雰囲気を悪化
させるように相互干渉することによって、高品質のイン
ゴット５７を得ることが困難になる。一方、両炉５１・
５３の溶解雰囲気が清浄な状態になるまで両炉５１・５
３間を閉鎖すれば、高品質のインゴット５７を得ること
は可能になるが、この場合には、例えば溶解炉５１で溶
解を行ってから清浄な溶解雰囲気に回復するまで鋳造炉
５３での鋳造を行なうことができなくなるため、生産性
が大幅に低下することになる。

【０００６】従って、本発明は、溶解炉５１と鋳造炉５
３との溶解雰囲気の相互干渉を確実に防止し、高い生産
性でもって高品質および大型のインゴット５７を得るこ
とができるインゴット製造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、インゴット製造方法であって、
高清浄な溶解雰囲気下で原料金属を加熱溶解して１次イ
ンゴットを鋳造する１次鋳造工程と、前記１次鋳造工程
の溶解雰囲気とは完全に独立した高清浄な溶解雰囲気下
で、前記１次インゴットを加熱溶解して大型のインゴッ
トを鋳造する２次鋳造工程とを有することを特徴として
いる。

【０００８】上記の構成によれば、１次インゴットを鋳
造する１次鋳造工程の溶解雰囲気と、この１次インゴッ
トを用いて大型のインゴットを鋳造する２次鋳造工程の
溶解雰囲気とが完全に独立されているため、例えば１次
鋳造工程において原料金属を溶解する際に、多量の不純
物ガスが発生した場合でも、この不純物ガスが２次鋳造
工程の溶解雰囲気中に移動することはない。これによ
り、一方の鋳造工程における溶解雰囲気の悪化が他方の
鋳造工程における溶解雰囲気の悪化を引き起こすという
溶解雰囲気間の相互干渉が確実に防止されるため、一方
の鋳造工程において溶解雰囲気の悪化により鋳造（生
産）が困難になっていても、高清浄な溶解雰囲気を有す
る他方の鋳造工程においては、１次インゴットや大型の
インゴットの鋳造を継続することができる。この結果、
１次鋳造工程における１次インゴットの鋳造と、２次鋳
造工程における大型のインゴットの鋳造とを各工程の状
況に応じて独立して行うことができるため、高い生産性
でもって高品質および大型のインゴットを得ることがで
きる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載のインゴ
ット製造方法であって、前記１次鋳造工程における原料
金属の溶解および前記２次鋳造工程における１次インゴ
ットの溶解は、プラズマ溶解方式、高周波誘導加熱方
式、アーク溶解方式、および電子ビーム溶解方式の何れ
かにより行われることを特徴としている。上記の構成に
よれば、原料金属や１次インゴットを各種の溶解条件で
溶解させることができる。例えばプラズマ溶解方式およ
びアーク溶解方式であれば、超高真空に排気した後に任
意のガスを導入した高清浄な溶解雰囲気下で溶解するこ
とができる。これにより、超高真空の溶解雰囲気下で溶
解することにより真空精錬を行ったり、水素単独やアル
ゴン等の不活性ガスと水素とを混合したガスを導入した
溶解雰囲気下で溶解することにより水素精錬を行った
り、不活性ガスを導入した溶解雰囲気下で溶解すること
により合金成分の蒸発を防止しながら溶解を行うことが
できる。

【００１０】請求項３の発明は、インゴット製造装置で
あって、原料金属を収容する溶解用ルツボと、該溶解用
ルツボに収容された原料金属を加熱溶解して溶湯とする
原料加熱手段と、前記溶解用ルツボの溶湯を鋳造して１
次インゴットとする鋳型とを、高清浄な溶解雰囲気下に
存在させるように備えた溶解炉と、前記１次インゴット
を加熱溶解して溶湯を滴下させる１次インゴット加熱手
段と、前記溶湯を連続的に凝固させて大型のインゴット
とする鋳造手段とを、高清浄な溶解雰囲気下に存在させ
るように備え、前記溶解炉に対して完全に独立して設け
られた鋳造炉とを有することを特徴としている。

【００１１】上記の構成によれば、１次インゴットを鋳
造する溶解炉と大型のインゴットを鋳造する鋳造炉と
は、別個のものであるため、各炉における溶解雰囲気
は、完全に独立したものになる。従って、例えば溶解炉
において原料金属を溶解する際に、多量の不純物ガスが
発生した場合でも、この不純物ガスが鋳造炉に移動する
ことはない。これにより、一方の炉における溶解雰囲気
の悪化が他方の炉における溶解雰囲気の悪化を引き起こ
すという溶解雰囲気間の相互干渉が確実に防止されるた
め、一方の炉において溶解雰囲気の悪化により鋳造（生
産）が困難になっていても、高清浄な溶解雰囲気を有す
る他方の炉においては、１次インゴットや大型のインゴ
ットの鋳造を継続することができる。この結果、溶解炉
における１次インゴットの鋳造と、鋳造炉における大型
のインゴットの鋳造とを製造状況に応じて独立して行う
ことができるため、高い生産性でもって高品質および大
型のインゴットを得ることができる。

【００１２】請求項４の発明は、請求項３記載のインゴ
ット製造装置であって、前記原料加熱手段および前記１
次インゴット加熱手段は、プラズマ溶解方式、高周波誘
導加熱方式、アーク溶解方式、および電子ビーム溶解方
式の何れかを採用していることを特徴としている。上記
の構成によれば、原料金属や１次インゴットを各種の溶
解条件で溶解させることができる。例えばプラズマ溶解
方式およびアーク溶解方式であれば、超高真空に排気し
た後に任意のガスを導入した高清浄な溶解雰囲気下で溶
解することができる。これにより、超高真空の溶解雰囲
気下で溶解することにより真空精錬を行ったり、水素単
独やアルゴン等の不活性ガスと水素とを混合したガスを
導入した溶解雰囲気下で溶解することにより水素精錬を
行ったり、不活性ガスを導入した溶解雰囲気下で溶解す
ることにより合金成分の蒸発を防止しながら溶解を行う
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１に基づ
いて以下に説明する。本実施の形態に係るインゴット製
造装置は、図１に示すように、高清浄な溶解雰囲気にさ
れる溶解炉１と鋳造炉２とを空間的に完全に独立した状
態で備えている。溶解炉１は、横置き円筒形状の溶解槽
３を備えている。溶解槽３は、二重ジャケット構造にさ
れており、このジャケット内部に冷却水や温水を流動さ
せるように冷水・温水供給装置１８が接続されている。
尚、溶解雰囲気とは、超高真空の雰囲気または超高真空
に排気した後、高純度アルゴンガスや高純度水素ガス等
の任意のガスを導入した雰囲気のことである。

【００１４】上記の溶解槽３内には、水冷式の溶解用ル
ツボ４と鋳型５とが上下方向にこの順に設けられてい
る。溶解用ルツボ４は、溶解対象となる高純度金属から
なる原料金属と反応しない材料で形成されている。即
ち、溶解用ルツボ４は、純銅や銅合金からなる銅製の
他、電気抵抗率の低い金や銀または場合によってはステ
ンレス等を用いて形成されている。尚、原料金属がアル
ミニウムの場合には、高純度炭素ルツボを溶解用ルツボ
４として適用することもできる。また、ここで、高純度
金属とは、金属の種類により異なるが、概ね公称純度９
９．９９％以上、一部金属については９９．９％以上の
ものとする。

【００１５】上記の溶解用ルツボ４は、互いに電気的に
絶縁された縦割り状の導電性セグメントを円周方向に配
列することにより円筒形状に形成されており、底部に図
示しない出湯部を備えている。尚、絶縁は、絶縁部材を
導電性セグメント間に介装したり、導電性セグメント間
を離隔することにより行われている。これらの導電性セ
グメントは、冷却水路を内部に備えており、この冷却水
路に冷却水が流動されている。また、溶解用ルツボ４の
周囲には、誘導加熱コイル６が巻回されており、誘導加
熱コイル６は、外部の電源装置７から例えば４ｋＨｚ等
の高周波数の交流電力が供給されることによって、溶解
用ルツボ４に収容された原料金属を高周波加熱して溶解
させる。

【００１６】また、溶解用ルツボ４の下方に配置された
鋳型５は、上述の溶解用ルツボ４と同様に、溶解対象と
なる高純度金属からなる原料金属と反応しない材料で形
成されている。この鋳型５は、円柱形状の収容部５ａを
内部に有しており、溶解用ルツボ４の出湯部から投入さ
れた溶湯を収容部５ａに収容して冷却することによっ
て、円柱状の１次インゴット８を形成する。尚、鋳型５
は、複数台が溶解槽３内に設けられ、各鋳型５が溶解用
ルツボ４の下方位置に順に移動可能にされていても良
く、この場合には、鋳型５の台数分に対応したサイズに
溶解用ルツボ４を大型化することによって、所定本数の
１次インゴット８をバッチ単位で形成することが可能に
なる。

【００１７】上記の溶解用ルツボ４および鋳型５を収容
した溶解槽３の上面壁には、覗き口３ａが形成されてい
る。覗き口３ａは、溶解用ルツボ４の上方位置に形成さ
れており、円盤状の蓋部材９により気密状態に閉栓され
ている。蓋部材９には、窓部材１０と駆動機構１１とが
設けられている。窓部材１０は、透明なガラス板を備え
ており、オペレータによる溶解用ルツボ４内および溶解
槽３内の目視を可能にしている。

【００１８】一方、駆動機構１１は、軸部材１１ａを正
逆回転可能に備えている。軸部材１１ａは、溶解槽３内
に回転自在に貫設されており、軸部材１１ａの下端部に
は、窓部材１０への蒸発金属の付着を防止する蒸着防止
機構１２が設けられている。蒸着防止機構１２は、円盤
形状に形成された蒸着防止板１２ａと、蒸着防止板１２
ａに一端部が接続され、他端部が溶解槽３の内壁面に進
退移動自在に係合された支持部材１２ｂとを備えてい
る。そして、支持部材１２ｂには、上述の軸部材１１ａ
が係合されており、駆動機構１１は、軸部材１１ａを正
方向に回転させることにより支持部材１２ｂを介して蒸
着防止板１２ａを覗き窓３ａと溶解用ルツボ４との間に
移動可能になっている。

【００１９】また、溶解槽３の上面壁における覗き口３
ａの側方には、制御ガス導入口３ｂが形成されている。
制御ガス導入口３ｂには、図示しないガス供給装置が接
続されており、ガス供給装置は、Ｈ₂やＡｒ、Ｎ₂等の
制御ガスを溶解槽３内に導入する。一方、溶解槽３の底
面壁には、排気口３ｃおよびセンサ取付け口３ｄが形成
されている。排気口３ｃには、真空ポンプ１３が接続さ
れており、真空ポンプ１３は、溶解槽３内を１．３３×
１０^-5Ｐａ等の超高真空状態に減圧する。また、センサ
取付け口３ｄには、溶解槽３内の圧力（真空度）を検出
する圧力センサ１４が取り付けられている。

【００２０】さらに、溶解槽３の側面壁には、電源供給
口３ｅが形成されている。電源供給口３ｅには、パージ
部材１５が嵌入されている。パージ部材１５は、先端部
が誘導加熱コイル６に近接されており、電源装置７から
の交流電力を誘導加熱コイル６に供給する電源ケーブル
が挿通されている。そして、パージ部材１５は、Ｎ₂ガ
スが充満されており、このＮ₂ガスにより電源ケーブル
からのＯ₂ガスの放出量を抑制している。

【００２１】上記のように構成された溶解炉１を備えた
インゴット製造装置は、鋳造炉２を備えている。鋳造炉
２は、溶解炉１と同一フロアや別フロア、或いは別の建
屋に設けられており、自動や手動の搬送台車１６により
溶解炉１から１次インゴット８が運搬される。鋳造炉２
は、搬送台車１６で運搬された複数の１次インゴット８
を収容可能な収容槽２１と、１次インゴット８を鋳造す
る鋳造槽２２とを有している。両槽２１・２２は、溶解
槽３と同様に、二重ジャケット構造にされており、この
ジャケット内部に冷却水や温水が流動されている。尚、
上記の冷却水や温水は、溶解炉１の冷水・温水供給装置
１８から供給されていても良い。また、これらの各槽２
１・２２には、図示しない真空ポンプ等を備えた真空吸
引系３３がそれぞれ接続されており、各槽２１・２２の
内部は、１．３３×１０^-5Ｐａ等の超高真空状態に減圧
されるようになっている。

【００２２】上記の収容槽２１の内部には、第１送り装
置２３が設けられている。第１送り装置２３は、複数の
１次インゴット８を軸心が鉛直方向となるように保持す
る保持機構と、１次インゴット８を水平方向に送り出す
送り機構とを有しており、各１次インゴット８を所定の
タイミングで図示２点鎖線の把持位置Ａに順に送り出す
ようになっている。また、把持位置Ａの上方には、第２
送り装置２４が設けられている。第２送り装置２４は、
収容槽２１の上面壁外面に気密状態に取り付けられたシ
リンダ体２４ａと、把持位置Ａの中心部を昇降するよう
にシリンダ体２４ａに設けられたロッド部材２４ｂと、
ロッド部材２４ｂの先端部（下端部）に設けられ、１次
インゴット８の上端部を把持可能なチャック部材２４ｃ
とを有している。

【００２３】一方、把持位置Ａの下方には、収容槽２１
と鋳造槽２２とを連通させる連通路２５と、第１誘導加
熱コイル２６と、鋳造機構２７とがこの順に設けられて
いる。第１誘導加熱コイル２６は、１次インゴット８よ
りも僅かに大きな径の環状に形成されており、内周側が
１次インゴット８の通過経路となるように設定されてい
る。そして、この第１誘導加熱コイル２６は、図示しな
い電源装置から高周波数の交流電力を供給可能にされて
おり、電力供給による誘導加熱により１次インゴット８
を溶解し、溶湯を自然落下させるようになっている。

【００２４】また、第１誘導加熱コイル２６の下方に
は、上述の溶湯を受けるように鋳造機構２７が配置され
ている。鋳造用ルツボ２８は、互いに電気的に絶縁され
た縦割り状の導電性セグメントを円周方向に配列するこ
とにより大口径の円筒形状に形成されている。これらの
導電性セグメントは、冷却水路を内部に備えており、こ
の冷却水路に冷却水が流動されている。また、鋳造用ル
ツボ２８の上部位置における周囲には、第２誘導加熱コ
イル２９が巻回されており、第２誘導加熱コイル２９
は、外部の図示しない電源装置から高周波数の交流電力
が供給されることによって、鋳造用ルツボ２８に滴下さ
れた溶湯３１を高周波加熱して溶解状態を維持させる。
一方、鋳造用ルツボ２８の底部には、鋳造用ルツボ２８
の内径に一致した径の引き抜き部材３０が設けられてい
る。引き抜き部材３０は、鋳造用ルツボ２８に対して任
意の速度で昇降可能にされており、鋳造用ルツボ２８の
内部から連続的に下降することにより溶湯３１を連続的
に凝固させて大型のインゴット３２とする。

【００２５】上記の構成において、原料金属から大型の
インゴット３２を製造するまでのインゴット製造方法に
ついて説明する。

【００２６】〔１次鋳造工程〕溶解炉１においては、原
料金属から１次インゴット８を形成する１次鋳造工程が
行われる。即ち、溶解用ルツボ４内に原料金属が投入さ
れた後、高清浄な溶解雰囲気となるように超高真空まで
排気する。そして、所定の圧力に達したら必要に応じて
任意のガスを導入し、溶解雰囲気を調整して誘導加熱に
より溶解を開始する。そして、真空精錬または任意のガ
ス雰囲気を利用した精錬を行った後、溶解用ルツボ４の
出湯口が開口されて溶湯が取り出される。溶湯は、溶解
用ルツボ４から自然落下して鋳型５の収容部５ａに投入
され、収容部５ａにおいて凝固することにより円柱形状
の１次インゴット８とされる。そして、１次インゴット
８が溶解槽３から鋳型５と共に取り出されることによっ
て、１バッチ分の１次インゴット８の製造が完了する。
この後、以上の動作が繰り返されることによって、１次
インゴット８がバッチ単位で順に製造される。

【００２７】〔搬送工程〕上記のようにして製造された
１次インゴット８が溶解槽３から取り出されると、鋳型
５から１次インゴット８が抜脱され、搬送台車１６に載
置される。この後、搬送台車１６が自動または手動で作
動されながら鋳造炉２に移動されることによって、１次
インゴット８が鋳造炉２に運搬される。そして、鋳造炉
２が停止中であれば、収容槽２１に直接的に搬入され、
鋳造炉２が運転中（鋳造中）であれば、鋳造炉２に近接
された保管庫に一時的に保管される。

【００２８】〔２次鋳造工程〕鋳造炉２においては、収
容槽２１に収容していた１次インゴット８が無くなった
り、所定長のインゴット３２が得られたときに、運転
（鋳造）が停止される。そして、収容槽２１に対して１
次インゴット８が溶解炉１から直接的または保管庫から
間接的に搬入され、第１送り装置２３により立向き姿勢
に保持されながら収容される。必要本数の１次インゴッ
ト８が収容槽２１に収容されると、収容槽２１および鋳
造槽２２が高清浄な溶解雰囲気となるように超高真空状
態にされる。また、必要に応じてガスが導入される。

【００２９】また、槽２１・２２内の減圧中において
は、第２送り装置２４のチャック部材２４ｃが上限位置
に移動された後、第１送り装置２３に保持された１次イ
ンゴット８が把持位置Ａに水平移動される。１次インゴ
ット８が把持位置Ａに位置決めされると、第２送り装置
２４のチャック部材２４ｃにより１次インゴット８の上
端部が把持されることによって、把持位置Ａの１次イン
ゴット８が第２送り装置２４により下降可能な状態にセ
ットされた後、１次インゴット８の下端部が第１誘導加
熱コイル２６の内周側に位置するように下降される。ま
た、鋳造槽２２内の鋳造機構２７においては、スターテ
ィング材が鋳造用ルツボ２８に投入され、第２誘導加熱
コイル２９により溶解される。

【００３０】この後、第１誘導加熱コイル２６に交流電
力が供給され、１次インゴット８の下端部に対して優先
的に誘導加熱が行われることによって、１次インゴット
８の下端部が溶解して自重により溶湯として滴下する。
また、第１誘導加熱コイル２６に交流電力が供給される
と、第２送り装置２４が作動され、１次インゴット８が
所定の速度で下降されることによって、１次インゴット
８の下端部が常に第１誘導加熱コイル２６の高さ位置に
位置決めされた状態に維持されながら連続的に溶解され
る。

【００３１】一方、１次インゴット８から滴下した溶湯
は、引き抜き部材３０上で溶解されたスターティング材
で受け止められる。そして、引き抜き部材３０が下降さ
れ、溶湯が第２誘導加熱コイル２９から離れることによ
って、溶湯に対する誘導加熱が低下し、鋳造用ルツボ２
８の内径に略一致した径で溶湯が凝固することにより大
型のインゴット３２にされる。また、第２送り装置２４
で把持された１次インゴット８の全量が消費された場合
には、引き抜き部材３０の下降が停止または減速され、
次の１次インゴット８が第２送り装置２４により第１誘
導加熱コイル２６にセットされるまで待機状態にされた
後、引き抜き部材３０の下降が再開される。そして、こ
のような１次インゴット８のセットと引き抜き部材３０
の下降とが行われることによって、所定長の大型のイン
ゴット３２が製造される。

【００３２】以上のように、本実施形態のインゴット製
造装置は、原料金属を収容する溶解用ルツボ４と、溶解
用ルツボ４に収容された原料金属を加熱溶解して溶湯と
する誘導加熱コイル６（原料加熱手段）と、溶解用ルツ
ボ４の溶湯を鋳造して１次インゴット８とする鋳型５と
を、高清浄な溶解雰囲気下に存在させるように備えた溶
解炉１と、１次インゴット８を加熱溶解して溶湯を滴下
させる第１誘導加熱コイル２６（１次インゴット加熱手
段）と、溶湯を連続的に凝固させて大型のインゴット３
２とする鋳造機構２７（鋳造手段）とを、高清浄な溶解
雰囲気下に存在させるように備え、溶解炉１に対して完
全に独立して設けられた鋳造炉２とを有した構成にされ
ている。

【００３３】そして、上記の製造装置により実施される
インゴット製造方法は、高清浄な溶解雰囲気下で原料金
属を加熱溶解して１次インゴット８を鋳造する１次鋳造
工程と、１次鋳造工程の溶解雰囲気とは完全に独立した
高清浄な溶解雰囲気下で、１次インゴット８を加熱溶解
して大型のインゴットを鋳造する２次鋳造工程とを有し
ている。これにより、１次インゴット８を鋳造する１次
鋳造工程（溶解炉１）の溶解雰囲気と、この１次インゴ
ット８を用いて大型のインゴットを鋳造する２次鋳造工
程（鋳造炉２）の溶解雰囲気とが完全に独立されている
ため、例えば１次鋳造工程において原料金属を溶解する
際に、多量の不純物ガスが発生した場合でも、この不純
物ガスが２次鋳造工程の溶解雰囲気中に移動することは
ない。

【００３４】従って、一方の鋳造工程における溶解雰囲
気の悪化が他方の鋳造工程における溶解雰囲気の悪化を
引き起こすという溶解雰囲気間の相互干渉が確実に防止
されるため、一方の鋳造工程において溶解雰囲気の悪化
により鋳造（生産）が困難になっていても、高清浄な溶
解雰囲気を有する他方の鋳造工程においては、１次イン
ゴット８や大型のインゴットの鋳造を継続することがで
きる。この結果、１次鋳造工程における１次インゴット
８の鋳造と、２次鋳造工程における大型のインゴットの
鋳造とを各工程の状況に応じて独立して行うことができ
るため、高い生産性でもって高品質および大型のインゴ
ットを得ることができる。

【００３５】また、本実施形態においては、１次鋳造工
程（溶解炉１）における原料金属の溶解および２次鋳造
工程（鋳造炉２）における１次インゴット８の溶解は、
誘導加熱コイル６による高周波誘導加熱方式により行わ
れているが、これに限定されるものでなく、プラズマ溶
解方式やアーク溶解方式、電子ビーム溶解方式により行
われていても良い。そして、これらの各種の方式を使い
分けることによって、超高真空の溶解雰囲気による真空
精錬や、水素単独またはアルゴン等の不活性ガスと水素
との混合ガスを有した溶解雰囲気による水素精錬、アル
ゴン等の不活性ガスを有した溶解雰囲気による合金成分
の蒸発を防止した溶解を行うことができる。尚、これら
の精錬を行う際に各種の方式を使い分ける必要がある理
由は、高周波誘導加熱方式では１Ｐａ〜１０³Ｐａ付近
で放電が起こって溶解できないからであり、アーク溶解
方式では低真空（０．１Ｐａ以上）より高い圧力でない
とアーク放電が起こらないからであり、電子ビーム溶解
方式では１０^-1Ｐａ以下の高真空でないとビームが散乱
して溶解できないからである。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明は、インゴット製造方法
であって、高清浄な溶解雰囲気下で原料金属を加熱溶解
して１次インゴットを鋳造する１次鋳造工程と、前記１
次鋳造工程の溶解雰囲気とは完全に独立した高清浄な溶
解雰囲気下で、前記１次インゴットを加熱溶解して大型
のインゴットを鋳造する２次鋳造工程とを有する構成で
ある。

【００３７】上記の構成によれば、１次インゴットを鋳
造する１次鋳造工程の溶解雰囲気と、この１次インゴッ
トを用いて大型のインゴットを鋳造する２次鋳造工程の
溶解雰囲気とが完全に独立されているため、例えば１次
鋳造工程において原料金属を溶解する際に、多量の不純
物ガスが発生した場合でも、この不純物ガスが２次鋳造
工程の溶解雰囲気中に移動することはない。これによ
り、一方の鋳造工程における溶解雰囲気の悪化が他方の
鋳造工程における溶解雰囲気の悪化を引き起こすという
溶解雰囲気間の相互干渉が確実に防止されるため、一方
の鋳造工程において溶解雰囲気の悪化により鋳造（生
産）が困難になっていても、高清浄な溶解雰囲気を有す
る他方の鋳造工程においては、１次インゴットや大型の
インゴットの鋳造を継続することができる。この結果、
１次鋳造工程における１次インゴットの鋳造と、２次鋳
造工程における大型のインゴットの鋳造とを各工程の状
況に応じて独立して行うことができるため、高い生産性
でもって高品質および大型のインゴットを得ることがで
きる。

【００３８】請求項２の発明は、請求項１記載のインゴ
ット製造方法であって、前記１次鋳造工程における原料
金属の溶解および前記２次鋳造工程における１次インゴ
ットの溶解は、プラズマ溶解方式、高周波誘導加熱方
式、アーク溶解方式、および電子ビーム溶解方式の何れ
かにより行われる構成である。上記の構成によれば、原
料金属や１次インゴットを各種の溶解条件で溶解させる
ことができる。例えばプラズマ溶解方式およびアーク溶
解方式であれば、超高真空に排気した後に任意のガスを
導入した高清浄な溶解雰囲気下で溶解することができ
る。これにより、超高真空の溶解雰囲気下で溶解するこ
とにより真空精錬を行ったり、水素単独やアルゴン等の
不活性ガスと水素とを混合したガスを導入した溶解雰囲
気下で溶解することにより水素精錬を行ったり、不活性
ガスを導入した溶解雰囲気下で溶解することにより合金
成分の蒸発を防止しながら溶解を行うことができる。

【００３９】請求項３の発明は、インゴット製造装置で
あって、原料金属を収容する溶解用ルツボと、該溶解用
ルツボに収容された原料金属を加熱溶解して溶湯とする
原料加熱手段と、前記溶解用ルツボの溶湯を鋳造して１
次インゴットとする鋳型とを、高清浄な溶解雰囲気下に
存在させるように備えた溶解炉と、前記１次インゴット
を加熱溶解して溶湯を滴下させる１次インゴット加熱手
段と、前記溶湯を連続的に凝固させて大型のインゴット
とする鋳造手段とを、高清浄な溶解雰囲気下に存在させ
るように備え、前記溶解炉に対して完全に独立して設け
られた鋳造炉とを有する構成である。

【００４０】上記の構成によれば、１次インゴットを鋳
造する溶解炉と大型のインゴットを鋳造する鋳造炉と
は、別個のものであるため、各炉における溶解雰囲気
は、完全に独立したものになる。従って、例えば溶解炉
において原料金属を溶解する際に、多量の不純物ガスが
発生した場合でも、この不純物ガスが鋳造炉に移動する
ことはない。これにより、一方の炉における溶解雰囲気
の悪化が他方の炉における溶解雰囲気の悪化を引き起こ
すという溶解雰囲気間の相互干渉が確実に防止されるた
め、一方の炉において溶解雰囲気の悪化により鋳造（生
産）が困難になっていても、高清浄な溶解雰囲気を有す
る他方の炉においては、１次インゴットや大型のインゴ
ットの鋳造を継続することができる。この結果、溶解炉
における１次インゴットの鋳造と、鋳造炉における大型
のインゴットの鋳造とを製造状況に応じて独立して行う
ことができるため、高い生産性でもって高品質および大
型のインゴットを得ることができる。

【００４１】請求項４の発明は、請求項３記載のインゴ
ット製造装置であって、前記原料加熱手段および前記１
次インゴット加熱手段は、プラズマ溶解方式、高周波誘
導加熱方式、アーク溶解方式、および電子ビーム溶解方
式の何れかを採用している構成である。上記の構成によ
れば、原料金属や１次インゴットを各種の溶解条件で溶
解させることができる。例えばプラズマ溶解方式および
アーク溶解方式であれば、超高真空に排気した後に任意
のガスを導入した高清浄な溶解雰囲気下で溶解すること
ができる。これにより、超高真空の溶解雰囲気下で溶解
することにより真空精錬を行ったり、水素単独やアルゴ
ン等の不活性ガスと水素とを混合したガスを導入した溶
解雰囲気下で溶解することにより水素精錬を行ったり、
不活性ガスを導入した溶解雰囲気下で溶解することによ
り合金成分の蒸発を防止しながら溶解を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】インゴット製造装置および製造工程を示す説明
図である。

【図２】従来のインゴット製造装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１溶解炉２鋳造炉３溶解槽４溶解用ルツボ５鋳型６誘導加熱コイル７電源装置８１次インゴット９蓋部材１０窓部材１１駆動機構１２蒸着防止機構１３真空ポンプ１４圧力センサ１５パージ部材１６搬送台車１８冷水・温水供給装置２１収容槽２２鋳造槽２３第１送り装置２４第２送り装置２５連通路２６第１誘導加熱コイル２７鋳造機構２８鋳造用ルツボ２９第２誘導加熱コイル３０引き抜き部材３１溶湯３２インゴット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｂ 9/22 Ｃ２２Ｂ 9/22 Ｆ２７Ｂ 14/04 Ｆ２７Ｂ 14/04 Ｆ２７Ｄ 11/08 Ｆ２７Ｄ 11/08 ＡＤ (72)発明者津田正徳三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢事業所内 (72)発明者中井泰弘三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢事業所内 (72)発明者中嶋賢人三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢事業所内Ｆターム(参考） 4K001 EA02 FA10 FA12 FA13 GA08 4K046 AA01 AA03 BA02 BA03 CC01 CC03 CD02 CD04 4K063 AA04 AA16 BA02 BA03 CA03 CA06 DA19 FA34 FA53 FA56 FA57

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高清浄な溶解雰囲気下で原料金属を加熱
溶解して１次インゴットを鋳造する１次鋳造工程と、前記１次鋳造工程の溶解雰囲気とは完全に独立した高清
浄な溶解雰囲気下で、前記１次インゴットを加熱溶解し
て大型のインゴットを鋳造する２次鋳造工程とを有する
ことを特徴とするインゴット製造方法。
【請求項２】前記１次鋳造工程における原料金属の溶
解および前記２次鋳造工程における１次インゴットの溶
解は、プラズマ溶解方式、高周波誘導加熱方式、アーク
溶解方式、および電子ビーム溶解方式の何れかにより行
われることを特徴とする請求項１記載のインゴット製造
方法。
【請求項３】原料金属を収容する溶解用ルツボと、該
溶解用ルツボに収容された原料金属を加熱溶解して溶湯
とする原料加熱手段と、前記溶解用ルツボの溶湯を鋳造
して１次インゴットとする鋳型とを、高清浄な溶解雰囲
気下に存在させるように備えた溶解炉と、前記１次インゴットを加熱溶解して溶湯を滴下させる１
次インゴット加熱手段と、前記溶湯を連続的に凝固させ
て大型のインゴットとする鋳造手段とを、高清浄な溶解
雰囲気下に存在させるように備え、前記溶解炉に対して
完全に独立して設けられた鋳造炉とを有することを特徴
とするインゴット製造装置。
【請求項４】前記原料加熱手段および前記１次インゴ
ット加熱手段は、プラズマ溶解方式、高周波誘導加熱方
式、アーク溶解方式、および電子ビーム溶解方式の何れ
かを採用していることを特徴とする請求項３記載のイン
ゴット製造装置。