JP2002327219A - Method for melting metal, and metal melting device therefor - Google Patents

Method for melting metal, and metal melting device therefor

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JP2002327219A
JP2002327219A JP2001132406A JP2001132406A JP2002327219A JP 2002327219 A JP2002327219 A JP 2002327219A JP 2001132406 A JP2001132406 A JP 2001132406A JP 2001132406 A JP2001132406 A JP 2001132406A JP 2002327219 A JP2002327219 A JP 2002327219A
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crucible
metal
melting
molten metal
side wall
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JP2001132406A
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Noboru Demukai
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for melting metal, which can apply an anti-gravity casting such as semi-levitation melting and reduced-pressure suction casting even to ferrous metals, and also provide a metal melting device therefor. SOLUTION: The metal melting device 1 includes a side wall 4 consisting of a water-cooled segment 4a made of electrically insulated copper or the like, a crucible 2 with a basilar part of a ceramic 8, a high-frequency induction coil 14 wound up at spaces around the outside of the crucible 2, a power supply 16 for supplying power to the high-frequency induction coil 14, the control means 18 for controlling electric power cast into the high-frequency induction coil 14 from the power supply 16, and a ceramic mold 40 located above the crucible 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の金属または
合金を誘導加熱して半浮揚状態で溶解し且つ反重力鋳造
するための金属の溶解方法およびこれに用いる金属の溶
解装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for melting various metals or alloys by induction heating to melt them in a semi-floating state and to perform antigravity casting.

【0002】[0002]

【従来の技術】半浮揚状態でチタン合金を溶解し且つ精
密鋳造するため、図4に示すような溶解装置20が使用
されている。この溶解装置20は、図4に示すように、
原料のチタン合金を装入する水冷ルツボ22、このルツ
ボ22の上に載置されるガイド30、係るガイド30内
に昇降可能に配置されるチャンバ35、およびこのチャ
ンバ35中に配置されるセラミック鋳型40を備えてい
る。図4に示すように、水冷ルツボ22は、銅からなる
円筒形の側壁24および底壁26からなり、これらに囲
まれた内側23に原料のチタン合金が装入される。側壁
24には、垂直方向に沿って図示しない複数の絶縁スリ
ットが等間隔に形成され、これらのスリットに挟まれた
各セグメント内を冷却水が循環している。
2. Description of the Related Art A melting apparatus 20 as shown in FIG. 4 is used for melting and precision casting a titanium alloy in a semi-floating state. As shown in FIG.
A water-cooled crucible 22 for charging a raw material titanium alloy, a guide 30 placed on the crucible 22, a chamber 35 arranged in the guide 30 so as to be able to move up and down, and a ceramic mold arranged in the chamber 35 40 is provided. As shown in FIG. 4, the water-cooled crucible 22 includes a cylindrical side wall 24 and a bottom wall 26 made of copper, and a raw material titanium alloy is charged into an inside 23 surrounded by these. A plurality of insulating slits (not shown) are formed at equal intervals in the side wall 24 along the vertical direction, and cooling water circulates in each segment interposed between these slits.

【0003】また、上記水冷ルツボ22の外側には、間
隔を置いて高周波誘導コイル28が螺旋形に巻き付けら
れると共に、水冷ルツボ22の上には、筒形のガイド3
0が載置される。このガイド30は、側壁31と底壁3
2とを有し、係る底壁32の中央に上記水冷ルツボ22
の内側23と連通する開口部33を有している。更に、
図4に示すように、ガイド30の内側34には、箱形の
チャンバ35が図示しない昇降手段により昇降可能に配
置される。このチャンバ35は、筒形の本体36の底面
中央にノズル29を貫通させる通し孔37を有すると共
に、蓋板38の中央に吸引孔39を有する。係るチャン
バ35内には、通気性のセラミック鋳型40がセットさ
れる。この鋳型40は、ノズル29に連通するほぼY字
形の湯道46を内設した基端部42およびその上端から
斜め上向きに延びる複数の枝部44と、これらの枝部4
4の先端に位置し且つキャビティC1,C2,…を個別
に有する製品部48とからなる。
A high-frequency induction coil 28 is spirally wound around the water-cooled crucible 22 at intervals, and a cylindrical guide 3 is placed on the water-cooled crucible 22.
0 is placed. The guide 30 includes a side wall 31 and a bottom wall 3.
And the water-cooled crucible 22 in the center of the bottom wall 32.
Has an opening 33 that communicates with the inside 23 of the inside. Furthermore,
As shown in FIG. 4, a box-shaped chamber 35 is arranged inside the guide 30 so as to be able to move up and down by an elevating means (not shown). The chamber 35 has a through hole 37 through which the nozzle 29 penetrates in the center of the bottom surface of the cylindrical main body 36, and has a suction hole 39 in the center of the cover plate 38. An air-permeable ceramic mold 40 is set in the chamber 35. The mold 40 has a base end portion 42 having a substantially Y-shaped runner 46 communicating with the nozzle 29 therein, a plurality of branch portions 44 extending obliquely upward from the upper end thereof, and
4 and a product portion 48 having cavities C1, C2,... Individually.

【0004】図4に示す状態で、ルツボ22の内側23
に原料のチタン合金を装入し、高周波誘導コイル28に
所要の高周波電流を通電する。すると、係るコイル28
の周囲に形成される磁界がルツボ22を透過し、内側2
3の上記チタン合金に浸透すると、その表面に誘導され
る表皮電流により生じるジュール熱によって、当該チタ
ン合金を加熱し且つ溶融する。係るチタン合金の溶融金
属Mには、上記コイル28により誘導されて誘導電流が
流れると共に、これらの電流間に生じる反発力(ローレ
ンツ斥力)により、図4に示すように、溶融金属Mは、
ルツボ22の内側23において側壁24から離れ且つ上
向き立ち上がって半浮揚状態となる。また、溶融金属M
は、ルツボ22の側壁24および底壁26に接触して冷
却されるため、側壁24の内側面25の下方および底壁
26の底面27上に、凝固シェルS1,S2がそれぞれ
形成される。
[0004] In the state shown in FIG.
, And a required high-frequency current is supplied to the high-frequency induction coil 28. Then, the coil 28 concerned
Is formed around the crucible 22 and the inside 2
When the titanium alloy penetrates into the titanium alloy of No. 3, the titanium alloy is heated and melted by Joule heat generated by a skin current induced on the surface. In the molten metal M of the titanium alloy, an induced current is induced by the coil 28 and flows, and due to a repulsive force (Lorentz repulsion) generated between these currents, as shown in FIG.
The inner side 23 of the crucible 22 is separated from the side wall 24 and rises upward to be in a semi-floating state. In addition, molten metal M
Is cooled by contacting the side wall 24 and the bottom wall 26 of the crucible 22, so that solidified shells S1 and S2 are formed below the inner surface 25 of the side wall 24 and on the bottom surface 27 of the bottom wall 26, respectively.

【0005】図4に示すように、予めガイド30の内側
34中にアルゴンガスを充填しておき、且つ吸引孔39
から脱気してチャンバ35内を減圧すると、半浮揚状態
の溶融金属Mは、ノズル29を介して上昇し、湯道46
を経て各製品部48のキャビティC1,C2,…内に鋳
込まれる。そして、蓋板38を開いて取り出した鋳型4
0をバラすことにより、各キャビティC1,C2に倣っ
た形状をチタン合金の精密鋳造製品が得られる。
[0005] As shown in FIG. 4, the inside 34 of the guide 30 is filled with argon gas in advance, and a suction hole 39 is provided.
When the inside of the chamber 35 is depressurized and depressurized, the molten metal M in a semi-floating state rises through the nozzle 29 and is
Are cast into the cavities C1, C2,... Of each product section 48. Then, the mold 4 taken out by opening the lid plate 38
By varying 0, a titanium alloy precision cast product having a shape following the cavities C1 and C2 can be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決すべき課題】以上のような溶解装置20
は、半浮揚溶解と反重力鋳造の1つである減圧吸引鋳造
とを組み合わせることにより、チタンのような高融点活
性金属を非汚染状態で能率良く溶解し且つ精密鋳造する
ことができる。また、溶解装置20は、チタン以外の金
属や合金にも適用することが可能である。しかしなが
ら、前記溶解装置20を鉄系金属に適用して精密鋳造製
品を製造する場合、半浮揚溶解に要する電力コストが過
大となることにより、製品コストも高くなるため、実用
的ではない。このため、半浮揚溶解および反重力鋳造を
組み合わせた溶解・鋳造法は、鉄系金属には適用し難
い、という問題があった。本発明は、以上のような従来
における問題点を解決し、鉄系金属であっても、半浮揚
溶解および減圧吸引鋳造などの反重力鋳造が適用可能な
金属の溶解方法およびこれに用いる金属の溶解装置を提
供する、ことを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A dissolving apparatus 20 as described above
By combining semi-floating melting with reduced pressure suction casting, which is one of antigravity casting, high melting point active metals such as titanium can be efficiently melted in a non-contaminated state and precision cast. Further, the melting device 20 can be applied to metals and alloys other than titanium. However, when the melting apparatus 20 is applied to an iron-based metal to manufacture a precision casting product, the power cost required for semi-floating melting becomes excessive, and the product cost also increases, which is not practical. For this reason, there was a problem that the melting and casting method combining semi-levitation melting and antigravity casting is difficult to apply to ferrous metals. The present invention solves the conventional problems as described above, and, even for an iron-based metal, a method for melting a metal to which anti-gravity casting such as semi-levitation melting and vacuum suction casting can be applied, and a metal used for the method. It is an object to provide a melting device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、ルツボと溶融金属との接触面積を減らすと
共に、半浮揚溶解時における溶融金属からの抜熱を抑え
且つこれに入熱を平衡させる、ことに着想して成された
ものである。即ち、本発明の金属の溶解方法(請求項1)
は、ルツボ内に装入した金属を誘導加熱し且つ溶融した
金属を重力に抗して上記ルツボ上方の鋳型に鋳込むと共
に、上記ルツボの側壁が電気的に絶縁された銅製などの
水冷セグメントからなり、当該ルツボ内の底部がセラミ
ックからなる溶解装置を用いる金属の溶解方法であっ
て、上記ルツボ内に装入され且つ誘導加熱された溶融金
属の上部を電磁誘導斥力により浮揚させ且つ当該溶融金
属の下部側面を上記ルツボ側壁の水冷セグメントに接触
させると共に、係る接触による抜熱と上記誘導加熱によ
る入熱とを平衡にすることにより、上記溶融金属の温度
を一定に保ちつつ係る金属を溶解する、ことを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention reduces the contact area between a crucible and a molten metal, suppresses heat removal from the molten metal during semi-floating melting, and inputs heat to the molten metal. It was made with the idea of balancing. That is, the metal melting method of the present invention (Claim 1)
The induction heating of the metal charged in the crucible and the molten metal is cast into a mold above the crucible against gravity, and the side wall of the crucible is made of a water-cooled segment such as copper, which is electrically insulated. A method for melting a metal using a melting device in which the bottom of the crucible is made of ceramic, wherein the top of the molten metal charged in the crucible and heated by induction is levitated by electromagnetic induction repulsion, and the molten metal is melted. By contacting the lower side surface of the crucible with the water-cooled segment of the side wall of the crucible and balancing the heat removal by the contact and the heat input by the induction heating, the metal is melted while keeping the temperature of the molten metal constant. , Characterized in that.

【0008】これによれば、ルツボの底部を断熱性のセ
ラミックで形成することにより、溶融金属からの抜熱を
抑制できると共に、係る抜熱と誘導加熱による入熱とを
比較的低いレベルにおいて平衡させた状態で、溶融金属
の温度を一定に保ちつつ係る金属を溶解することができ
る。従って、鉄系の金属であっても、電力コストおよび
これに起因する製造コストを低減できるため、半浮揚状
態での溶解および減圧吸引鋳造法などの反重力鋳造を、
実用的なレベルで行うことが可能となる。尚、上記セラ
ミックには、スピネル(Al,MgO)、アルミナ
(Al )、マグネシア(MgO)、またはムライト
(SiO,Al)、あるいはこれらの混合物など
が含まれる。
[0008] According to this, the bottom of the crucible is insulated.
By forming with a lamic, heat removal from the molten metal
It is possible to suppress the heat removal and heat input by induction heating.
At equilibrium at relatively low levels, the molten metal
The metal can be melted while keeping the temperature constant.
You. Therefore, even with iron-based metals, power costs and
Because the manufacturing cost resulting from this can be reduced, the
Anti-gravity casting such as melting and vacuum suction casting
This can be performed at a practical level. In addition, the above Sera
Mick has spinel (Al2O3, MgO), alumina
(Al2O 3), Magnesia (MgO), or mullite
(SiO2, Al2O3) Or a mixture of these
Is included.

【0009】また、本発明には、前記抜熱および入熱を
任意レベルにて平衡させるため、前記誘導加熱に要する
投入電力を制御して上記入熱を増加または減少すること
により、前記溶融金属の浮揚状態を変更すると共に、係
る溶融金属と前記ルツボの側壁との接触面積を変更させ
ることにより、上記抜熱を増加または減少させる、金属
の溶解方法(請求項2)も含まれる。これによれば、溶融
金属とルツボとの接触面積が変化するため、これに応じ
て溶融金属からの抜熱と誘導加熱に要する入熱とを任意
の低いレベルで確実に平衡させることができる。このた
め、電力コストを抑えつつ安定した半浮揚溶解および反
重力鋳造を行うことができる。
In the present invention, in order to balance the heat removal and the heat input at an arbitrary level, the input power required for the induction heating is controlled to increase or decrease the heat input, whereby the molten metal is increased. The present invention also includes a metal melting method (Claim 2) for changing the floating state of the molten metal and changing the contact area between the molten metal and the side wall of the crucible to increase or decrease the heat removal. According to this, since the contact area between the molten metal and the crucible changes, heat removal from the molten metal and heat input required for induction heating can be reliably balanced at an arbitrarily low level. Therefore, stable semi-floating melting and anti-gravity casting can be performed while suppressing the power cost.

【0010】一方、以上の溶解方法に用いる本発明の金
属の溶解装置(請求項3)は、電気的に絶縁された銅製な
どの水冷セグメントからなる側壁とセラミックからなる
底部とを含むルツボと、このルツボの外側に間隔を置い
て巻き付けた高周波誘導コイルと、上記高周波誘導コイ
ルに電力を供給する電源と、この電源から上記高周波誘
導コイルに投入する電力を制御する制御手段と、上記ル
ツボの上方に位置する鋳型と、を含む、ことを特徴とす
る。これによれば、ルツボの底部を断熱性のセラミック
で形成するため、溶融金属からの抜熱を抑制できる。し
かも、制御手段からの制御によって上記電源の出力を増
減することにより、上記抜熱と誘導加熱による入熱とを
比較的低いレベルにおいて平衡させた状態で、溶融金属
の温度を一定に保ちつつ係る金属を溶解することができ
る。
On the other hand, the metal melting apparatus of the present invention used in the above melting method (Claim 3) comprises: a crucible including a side wall made of an electrically insulated water-cooled segment made of copper or the like and a bottom made of ceramic; A high-frequency induction coil wound around the crucible at intervals, a power supply for supplying power to the high-frequency induction coil, control means for controlling power supplied from the power supply to the high-frequency induction coil, And a mold located at According to this, since the bottom portion of the crucible is formed of a heat insulating ceramic, heat extraction from the molten metal can be suppressed. In addition, by increasing or decreasing the output of the power supply under the control of the control means, the heat removal and the heat input by induction heating are balanced at a relatively low level, and the temperature of the molten metal is kept constant. Can dissolve metals.

【0011】従って、鉄系金属であっても、電力コスト
およびこれに起因する製造コストを低減できるため、半
浮揚状態での溶解および減圧吸引鋳造法などによる精密
な反重力鋳造を実用的に行うことが可能となる。尚、上
記制御手段には、上記電源の出力を単に増減させる機能
のみを有する電源の付属部品のような形態が含まれる。
あるいは、溶解すべき金属や合金の特性に関するデータ
や、これらの溶融金属の誘導加熱溶解に要する入熱量お
よび係る溶融金属とルツボとの接触などによる抜熱量の
平衡状態に関するデータなどを予め格納しておき、溶融
金属の温度などに応じて最短時間で、上記電源の出力を
増減させるパターンを演算し且つ指示する形態(コンピ
ュータなど)も含まれる。
[0011] Therefore, even with iron-based metals, the power cost and the resulting manufacturing cost can be reduced, so that precise antigravity casting by melting in a semi-floating state and vacuum suction casting is performed practically. It becomes possible. Note that the control means includes a form such as an accessory part of a power supply having only a function of simply increasing or decreasing the output of the power supply.
Alternatively, data on the characteristics of the metal or alloy to be melted, data on the amount of heat input required for induction heating and melting of these molten metals, and data on the equilibrium state of heat removal due to contact between the molten metal and the crucible are stored in advance. In addition, a mode (a computer or the like) for calculating and instructing a pattern for increasing or decreasing the output of the power supply in the shortest time according to the temperature of the molten metal or the like is also included.

【0012】また、本発明には、前記ルツボの側壁を形
成する水冷セグメントにおける当該ルツボ内に向いた内
側面には、上向きに広がるテーパが付されている、金属
の溶解装置(請求項4)も含まれる。これによれば、溶融
金属のうちルツボと接触した部分に凝固して残留した金
属を、当該ルツボから容易に除去することができる。こ
れにより、1回の溶解および鋳造ごとに要するサイクル
時間が短縮可能になるため、製造コストの低減も一層容
易となる。しかも、ルツボの汚染も防げるため、当該ル
ツボを異種金属の溶解にも容易に活用することができ
る。
Further, according to the present invention, there is provided a metal melting apparatus in which a water cooling segment forming a side wall of the crucible has an inner surface facing the inside of the crucible tapered upward. Is also included. According to this, it is possible to easily remove, from the crucible, the solidified metal remaining in the portion of the molten metal that has come into contact with the crucible. As a result, the cycle time required for each melting and casting can be reduced, so that the manufacturing cost can be further reduced. Moreover, since the crucible can be prevented from being contaminated, the crucible can be easily used for dissolving dissimilar metals.

【0013】更に、本発明には、前記ルツボの側壁を形
成する水冷セグメントの外周に沿って、気密シールが配
置されている、金属の溶解装置(請求項5)も含まれる。
これによれば、ルツボのみを気密状態でシールすること
ができるので、係るルツボ内の雰囲気ガスの保持や真空
引きが容易となる。このため、ルツボの上方に位置する
鋳型を含む反重力鋳造手段やルツボの外側の高周波誘導
コイルを含めた溶解装置全体を取り囲む真空チャンバを
形成する必要がなくなる。尚、上記気密シールには、絶
縁性および成形容易性を併有する樹脂、例えばフェノー
ル樹脂(商品名:ベークライト)などが用いられる。
Further, the present invention also includes a metal melting device in which an airtight seal is arranged along the outer periphery of the water cooling segment forming the side wall of the crucible.
According to this, only the crucible can be sealed in an airtight state, so that the holding of the atmospheric gas in the crucible and the evacuation become easy. Therefore, there is no need to form a vacuum chamber surrounding the entire melting apparatus including the antigravity casting means including the mold located above the crucible and the high-frequency induction coil outside the crucible. For the hermetic seal, a resin having both insulating properties and ease of molding, for example, a phenol resin (trade name: Bakelite) is used.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下において本発明の実施に好適
な形態を図面と共に説明する。尚、以下では前記図4で
示した要素や部分と同様な要素や部分には、共通する符
号を用いる。図1,3は、本発明による金属の溶解装置
1の要部を示す垂直断面図である。溶解装置1は、図1
に示すように、原料の鉄系金属を装入するためのルツボ
2、このルツボ2の外側で螺旋形に巻き付けられる高周
波誘導コイル14、このコイル14の電源16、および
この電源16の制御手段18を備えている。また、図3
に示すように、溶解装置1は、上記ルツボ2の上に載置
されるガイド30、このガイド30内に昇降可能に配置
されるチャンバ35、および、このチャンバ35中に配
置されるセラミック鋳型40を備えている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, the same reference numerals are used for the elements and parts similar to those shown in FIG. 1 and 3 are vertical sectional views showing a main part of a metal melting apparatus 1 according to the present invention. The melting device 1 is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a crucible 2 for charging a ferrous metal as a raw material, a high-frequency induction coil 14 wound spirally outside the crucible 2, a power supply 16 for the coil 14, and a control means 18 for the power supply 16 It has. FIG.
As shown in FIG. 2, the melting apparatus 1 includes a guide 30 placed on the crucible 2, a chamber 35 arranged in the guide 30 so as to be able to move up and down, and a ceramic mold 40 arranged in the chamber 35. It has.

【0015】図1および図2(A),(B)に示すように、
ルツボ2は、純銅からなるほぼ円筒形の側壁4、当該ル
ツボ2の内側3の底部に配置される円盤形のセラミック
8、および、側壁4の下端7に包囲され且つセラミック
8の下側に位置する底壁10からなる。底壁10も、純
銅からなる円盤形で且つ内部が水冷される中空構造を有
する。尚、上記セラミック8は、例えばスピネル(Al
,MgO)からなり、直径200mm×厚み40m
mの円盤形に予め成形されたものである。図2(A),
(B)に示すように、ルツボ2の側壁4は、垂直方向に沿
って複数の絶縁スリット6が円周方向に等間隔で形成さ
れており、その円周方向に沿って電気的に絶縁されてい
る。また、隣接する絶縁スリット6,6間に挟まれた多
数の水冷セグメント4a,4a,…には、通水孔4bが
垂直方向に沿って個別に形成され、冷却水Wが各通水孔
4b内を循環することにより、後述する誘導加熱による
当該ルツボ2自体の過加熱を予防している。
As shown in FIGS. 1 and 2A and 2B,
The crucible 2 has a substantially cylindrical side wall 4 made of pure copper, a disc-shaped ceramic 8 disposed at the bottom of the inner side 3 of the crucible 2, and is surrounded by a lower end 7 of the side wall 4 and located below the ceramic 8. Bottom wall 10. The bottom wall 10 also has a disc-shaped hollow structure made of pure copper and the inside of which is water-cooled. The ceramic 8 is made of, for example, spinel (Al
2 O 3 , MgO), diameter 200 mm x thickness 40 m
m. FIG. 2 (A),
As shown in (B), the side wall 4 of the crucible 2 has a plurality of insulating slits 6 formed at regular intervals in the circumferential direction along the vertical direction, and is electrically insulated along the circumferential direction. ing. Further, in a large number of water cooling segments 4a, 4a,... Sandwiched between the adjacent insulating slits 6, 6, water passage holes 4b are individually formed along the vertical direction, and the cooling water W is supplied to each of the water passage holes 4b. By circulating through the inside, overheating of the crucible 2 itself due to induction heating described later is prevented.

【0016】更に、図1および図2(A),(B)に示すよ
うに、ルツボ2の側壁4における内側3に臨む内側面5
には、その底部に位置する上記セラミック8から上端の
開口部に向けて数度広くなるテーパが付されている。図
1に示すように、上記ルツボ2における側壁4の外周側
には、フェノール樹脂からなる厚さ数mm〜10mmの
気密シール12が巻き付けられると共に、この気密シー
ル12から所要の間隔を置いて高周波誘導コイル14が
巻き付けられている。係るコイル14の両端は、図1中
の実線で示すように高周波電流用の電源16に導通され
ると共に この電源16の出力を調整するための制御手
段18が隣接して配置されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2A and 2B, an inner surface 5 facing the inner side 3 of the side wall 4 of the crucible 2.
Is tapered so as to be several degrees wider from the ceramic 8 located at the bottom toward the opening at the upper end. As shown in FIG. 1, a hermetic seal 12 made of a phenol resin and having a thickness of several mm to 10 mm is wound around the outer peripheral side of the side wall 4 of the crucible 2. An induction coil 14 is wound. Both ends of the coil 14 are electrically connected to a high-frequency current power supply 16 as shown by a solid line in FIG. 1, and a control means 18 for adjusting the output of the power supply 16 is arranged adjacent to the power supply 16.

【0017】図3に示すように、以上のようなルツボ2
の上方には、前記と同じガイド30が載置され、係るガ
イド30の内側34にチャンバ35が昇降可能に配置さ
れると共に、上記チャンバ35中にはセラミック鋳型4
0が配置されている。上記ガイド30は、図3に示すよ
うに、側壁31と底壁32とを有し、係る底壁32の中
央に上記ルツボ2の内側23と連通する開口部33を有
している。また、ガイド30の内側34には、図示しな
い昇降手段により昇降可能とされた箱形のチャンバ35
が配置されている。
As shown in FIG. 3, the above-mentioned crucible 2
The same guide 30 as described above is placed above, and a chamber 35 is arranged inside the guide 30 so as to be able to move up and down.
0 is arranged. As shown in FIG. 3, the guide 30 has a side wall 31 and a bottom wall 32, and has an opening 33 communicating with the inside 23 of the crucible 2 at the center of the bottom wall 32. A box-shaped chamber 35 which can be moved up and down by an elevating means (not shown) is provided inside 34 of the guide 30.
Is arranged.

【0018】上記チャンバ35は、箱形の本体36の底
面中央にノズル29を貫通させる通し孔37を有すると
共に、上端の開口部を閉塞する蓋板38の中央に吸引孔
39を有する。このチャンバ35内には、通気性のセラ
ミック鋳型40がセットされる。係る鋳型40は、鋼管
製のノズル29に連通するほぼY字形の湯道46を内設
した基端部42およびその上端から斜め上向きに延びる
複数の枝部44と、これらの枝部44の先端に位置し且
つキャビティC1,C2,…を個別に有する製品部48
とからなる。
The chamber 35 has a through hole 37 through which the nozzle 29 penetrates in the center of the bottom surface of the box-shaped main body 36, and has a suction hole 39 in the center of a cover plate 38 which closes the opening at the upper end. An air-permeable ceramic mold 40 is set in the chamber 35. The mold 40 includes a base end portion 42 in which a substantially Y-shaped runner 46 communicating with the nozzle 29 made of steel pipe is provided, a plurality of branch portions 44 extending obliquely upward from the upper end thereof, and tips of the branch portions 44. , And individually having cavities C1, C2,...
Consists of

【0019】図1,3に示す状態で、ルツボ2の内側3
に約50kgの鉄系金属を装入し、電源16から高周波
誘導コイル14に所要の高周波電流を通電する。する
と、係るコイル14の周囲に形成される磁界がルツボ2
を透過し、内側3の上記鉄系金属に浸透すると、その表
面に誘導される表皮電流により生じるジュール熱によっ
て、当該鉄系金属を加熱し且つ溶融する。係る鉄系金属
の溶融金属Mには、上記コイル14により誘導されて誘
導電流が流れると共に、これらの電流間に生じる反発力
(ローレンツ斥力)により、図1,3に示すように、溶融
金属Mは、ルツボ2の内側3において側壁4の内側面5
から離れ且つ上向き立ち上がって半浮揚状態となる。
In the state shown in FIGS.
Approximately 50 kg of an iron-based metal is charged into the device, and a required high-frequency current is supplied from the power supply 16 to the high-frequency induction coil 14. Then, the magnetic field formed around the coil 14 becomes crucible 2
When the iron-based metal penetrates into the above-mentioned iron-based metal on the inside 3, the iron-based metal is heated and melted by Joule heat generated by a skin current induced on the surface. An induced current flows through the molten metal M of the iron-based metal induced by the coil 14 and a repulsive force generated between these currents
As shown in FIGS. 1 and 3, the molten metal M is formed on the inner side 5 of the side wall 4 by the
And rises upward to be in a semi-floating state.

【0020】この際、溶融金属Mは、ルツボ2の側壁4
に接触して冷却され且つ抜熱することにより、図1,3
に示すように、側壁4の内側面5の下方に、リング状に
凝固した高さhが数10mmの凝固シェルSが形成され
る。しかし、溶融金属Mと底部のセラミック8との接触
面では、当該溶融金属Mはあまり冷却されないため、凝
固シェルSは形成されず、係る接触面を通じた抜熱が抑
制される。即ち、溶融金属Mとルツボ2との接触面積
が、前記図4で示した従来の溶解装置20に比べて著し
く縮小されるため、溶融金属Mからの抜熱を減少させる
ことができる。
At this time, the molten metal M is deposited on the side wall 4 of the crucible 2.
1 and 3 by being cooled in contact with
As shown in the figure, a solidified shell S having a height h of several tens of mm solidified in a ring shape is formed below the inner side surface 5 of the side wall 4. However, at the contact surface between the molten metal M and the ceramic 8 at the bottom, the molten metal M is not cooled much, so that the solidified shell S is not formed, and the heat removal through the contact surface is suppressed. That is, since the contact area between the molten metal M and the crucible 2 is significantly reduced as compared with the conventional melting apparatus 20 shown in FIG. 4, the heat removal from the molten metal M can be reduced.

【0021】また、溶融金属Mの温度は、電源16から
高周波誘導コイル14に投入する電力により生じる当該
溶融金属Mへの入熱と、当該溶融金属Mからルツボ2へ
の抜熱とが平衡した状態により定まる。即ち、入熱が多
くなると、ルツボ2内の溶融金属Mの立ち上がりが大き
くなることにより、ルツボ2の側壁4との接触面積が増
加し凝固シェルSが高くなるため、抜熱も多くなる。一
方、入熱が少なくなると、ルツボ2内の溶融金属Mの立
ち上がりが小さくなることにより、ルツボ2の側壁4と
の接触面積が減少し凝固シェルSが低くなるため、抜熱
も少なくなる。このため、鉄系金属を一旦溶解した後で
は、上記入熱と抜熱とを比較的低いレベルで平衡させた
状態下で、溶融金属Mの温度を一定に保つことが可能で
ある。係る少ない投入電力で一定の温度に保持された溶
融金属Mを用いて、重力に抗して前記セラミック鋳型4
0に当該溶融金属Mを鋳込むことにより、低コストで精
度の良い精密鋳造製品を確実且つ能率良く製造すること
が可能となる。
The temperature of the molten metal M is such that the heat input to the molten metal M generated by the power supplied from the power supply 16 to the high frequency induction coil 14 and the heat removal from the molten metal M to the crucible 2 are balanced. Determined by the state. That is, when the heat input increases, the rising of the molten metal M in the crucible 2 increases, so that the contact area with the side wall 4 of the crucible 2 increases and the solidified shell S increases, so that the heat removal also increases. On the other hand, when the heat input is reduced, the rising of the molten metal M in the crucible 2 is reduced, so that the contact area with the side wall 4 of the crucible 2 is reduced and the solidified shell S is reduced, so that the heat removal is also reduced. For this reason, once the iron-based metal is melted, the temperature of the molten metal M can be kept constant while the heat input and the heat removal are equilibrated at a relatively low level. Using the molten metal M maintained at a constant temperature with such a small input power, the ceramic mold 4 is resistant to gravity.
By casting the molten metal M into the metal mold 0, it is possible to reliably and efficiently manufacture a low-cost, high-precision precision casting product.

【0022】従って、図3に示すように、制御手段18
により電源16からの投入電力を増減し、高周波誘導コ
イル14から溶融金属Mに供給される入熱を増加または
減少させることにより、溶融金属Mとルツボ2の側壁4
との接触面積を変更させ、凝固シェルSの高さhを変え
ることにより、係る溶融金属Mからの抜熱を増加または
減少することができる。このため、例えば電源16と一
体で且つその付属部品である制御手段18を操作するこ
とで、溶融金属Mへの入熱を増減させ得る。或いは、予
め計測しておいた入熱量および抜熱量を基に、最短時間
により低いレベルでの入熱および抜熱の平衡状態にする
ため、コンピュータである制御手段18において、所要
のプログラムにより導き出した最適の増/減パターンに
沿って、電源16に投入電力の増減をすることもでき
る。後者の場合、一旦溶解して得られた溶解金属Mを、
ほぼ自動的に所望の低いレベルにおける入熱と抜熱との
平衡状態にできるため、次述する鋳造作業を安定して確
実に行うことができる。
Therefore, as shown in FIG.
To increase or decrease the input power from the power supply 16 and increase or decrease the heat input supplied to the molten metal M from the high-frequency induction coil 14, thereby increasing the molten metal M and the side wall 4 of the crucible 2.
By changing the contact area with the molten metal M and changing the height h of the solidified shell S, the heat removal from the molten metal M can be increased or decreased. For this reason, for example, by operating the control means 18 which is integral with the power supply 16 and an accessory thereof, the heat input to the molten metal M can be increased or decreased. Alternatively, based on the heat input and heat removal measured in advance, in order to bring the heat input and heat removal into an equilibrium state at a lower level in the shortest time, the control unit 18 as a computer derives it by a required program. The power supplied to the power supply 16 can be increased or decreased according to the optimum increase / decrease pattern. In the latter case, the molten metal M once obtained by melting is
Since the equilibrium state between heat input and heat removal at a desired low level can be almost automatically achieved, the casting operation described below can be performed stably and reliably.

【0023】即ち、図3に示すように、予めガイド30
の内側34中にアルゴンガスを充填しておき、吸引孔3
9から脱気してチャンバ35内を減圧すると、前記ルツ
ボ2内において半浮揚状態となっている溶融金属Mは、
重力に抗してノズル29を介して上昇し、且つセラミッ
ク鋳型40の湯道46を経て各製品部48のキャビティ
C1,C2,…内に鋳込まれる。ほぼ数分後に、チャン
バ35内を大気圧に復圧すると、湯道46内の溶湯はノ
ズル29を通じてルツボ2内に降下する。そして、蓋板
38を開放し取り出した鋳型40をバラすことにより、
各キャビティC1,C2に倣った形状を鉄系金属の精密
鋳物製品が得られる。
That is, as shown in FIG.
Argon gas is filled in the inside 34 of the suction hole 3
When the chamber 35 is degassed and depressurized, the molten metal M in a semi-floating state in the crucible 2 becomes:
It rises through the nozzle 29 against the gravity, and is cast into the cavities C1, C2,... Of each product section 48 through the runner 46 of the ceramic mold 40. When the pressure in the chamber 35 is restored to the atmospheric pressure approximately several minutes later, the molten metal in the runner 46 falls into the crucible 2 through the nozzle 29. Then, by opening the lid plate 38 and separating the removed mold 40,
A precision cast product of an iron-based metal having a shape following the cavities C1 and C2 is obtained.

【0024】尚、鉄系金属を鋳造するに先立ち、係る鉄
系金属を溶解する場合、一般的には全体がセラミック製
のルツボが使用されるが、例えば多種類の鉄系金属を溶
解する際に残留物による成分外れを防ぐ必要も相まっ
て、上記ルツボの寿命は長くても数10ヒートに留ま
る。このため、セラミックルツボのコストが嵩む、とい
う問題もあった。これに対し、溶解装置1では、溶解に
用いる銅製の前記ルツボ2の寿命は数10万ヒートとほ
ぼ半永久的であるため、極めて低コストにして溶解およ
び鋳造が行える。しかも、異なる組成の金属に変更して
も、ルツボ2の内側面5には前記テーパを付されている
ため、残留する凝固シェルSを容易に除去できるため、
以降に行う溶解を非汚染にして行うこともできる、とい
う利点も有する。従って、高品質の鋳造製品を精度良く
安価に提供することが可能である。
When the ferrous metal is melted before casting the ferrous metal, a crucible made entirely of ceramic is generally used. In addition, it is necessary to prevent the components from coming off due to the residue, and the life of the crucible is limited to several tens of heat at the longest. For this reason, there is also a problem that the cost of the ceramic crucible increases. On the other hand, in the melting apparatus 1, the copper crucible 2 used for melting has a lifetime of several hundred thousand heats, which is almost semi-permanent, so that melting and casting can be performed at extremely low cost. Moreover, even if the metal is changed to a metal having a different composition, the inner surface 5 of the crucible 2 is tapered, so that the remaining solidified shell S can be easily removed.
There is also an advantage that the subsequent dissolution can be performed without contamination. Therefore, it is possible to provide a high quality cast product with high accuracy and at low cost.

【0025】[0025]

【実施例】以下において、本発明の具体的な実施例を、
比較例と併せて説明する。ステンレス鋼(SUS30
4:鉄系金属)50kgを3セット用意した。内側3底
部の内径が200mm、側壁4の内側高さが240mm
で且つ内側面5に2度のテーパを付した前記水冷セグメ
ント4aからなり、直径200mmで厚さ40mmの前
記セラミック8を内側3の底部に配置した銅製のルツボ
2と、電源16および制御手段18などを含む前記図3
に示した実施例の溶解装置1を用意した。また、内側2
3の内径が200mmで垂直な側壁24の内側高さが2
40mmの銅製ルツボ22を含む前記図4に示した比較
例1の溶解装置20を用意した。更に、炉内の内径が2
00mmで且つ高さが220mmのセラミックからなる
ルツボの周りに高周波誘導コイルを巻き付けた比較例2
の誘導炉を用意した。
In the following, specific examples of the present invention are described.
A description will be given in conjunction with a comparative example. Stainless steel (SUS30
4: Iron-based metal) 3 sets of 50 kg were prepared. The inside diameter of the bottom of the inside 3 is 200 mm, and the inside height of the side wall 4 is 240 mm
A copper crucible 2 having a diameter of 200 mm and a thickness of 40 mm disposed at the bottom of the inside 3, a copper crucible 2, comprising a water-cooled segment 4 a having a taper of 2 degrees on the inner surface 5. FIG. 3 including
Was prepared. Also, inside 2
3 has an inner diameter of 200 mm and an inner height of the vertical side wall 24 of 2
The melting device 20 of Comparative Example 1 shown in FIG. 4 including the copper crucible 22 of 40 mm was prepared. Furthermore, if the inside diameter of the furnace is 2
Comparative Example 2 in which a high-frequency induction coil was wound around a ceramic crucible having a height of 00 mm and a height of 220 mm
Of an induction furnace was prepared.

【0026】実施例の溶解装置1および比較例1の溶解
装置20には、前記図3,4に示したガイド30、チャ
ンバ35、およびセラミック鋳型40をルツボ2,22
の上方にセットした。また、比較例2の誘導炉に対して
は、同じセラミック鋳型40を用意し、且つその湯道4
6を上下逆のほぼ人の字形にして上注ぎ状態とした。実
施例と比較例1の銅製ルツボ2,22内または比較例2
のセラミックルツボ内に前記50kgのステンレス鋼を
個別に装入した後、高周波誘導コイル14,28などに
通電することにより、上記ステンレス鋼を誘導加熱し且
つ溶解した。このうち、実施例の溶解装置1において
は、制御手段18により電源16からの出力を調整し
て、溶けたステンレス鋼(溶融金属)Mの入熱および抜熱
が低いレベルで平衡するように適宜操作した。
In the melting apparatus 1 of the embodiment and the melting apparatus 20 of the comparative example 1, the guide 30, the chamber 35 and the ceramic mold 40 shown in FIGS.
Was set above. For the induction furnace of Comparative Example 2, the same ceramic mold 40 was prepared and its runner 4 was used.
6 was turned upside down and almost in the shape of a person, so that it was overpoured. Inside the copper crucibles 2 and 22 of Example and Comparative Example 1 or Comparative Example 2
After individually loading the 50 kg of stainless steel into the ceramic crucible described above, the stainless steel was induction heated and melted by energizing the high frequency induction coils 14, 28 and the like. Of these, in the melting apparatus 1 of the embodiment, the output from the power supply 16 is adjusted by the control means 18 so that the heat input and the heat removal of the molten stainless steel (molten metal) M are appropriately balanced at a low level. Operated.

【0027】次いで、予めガイド30の内側34中にア
ルゴンガスを充填し且つ吸引孔39から脱気してチャン
バ35内を減圧し、実施例と比較例1の銅製ルツボ2,
22内の溶けたステンレス鋼Mを、重力に抗してノズル
29中を上昇させ且つセラミック鋳型40の湯道46を
経て各製品部48のキャビティC1,C2,…内に鋳込
む減圧吸引鋳造(反重力鋳造)を行い、所定の鋳造製品を
得た。実施例および比較例1の溶解装置1,20では、
上述した鋳造作業を複数回に渉って行った。一方、比較
例2のセラミックルツボ内の溶けたステンレス鋼Mの全
てを、その誘導炉を傾動操作して、上注ぎ状態とした複
数セラミック鋳型40に順次鋳込むことにより、上記と
同様の鋳造製品を得た。以上の各例における電源出力、
電流の周波数、溶けたステンレス鋼Mを一定の温度に保
持した際の溶湯保持電力、および溶けたステンレス鋼M
に入熱したエネルギの投入電力に対する割合である溶湯
入熱効率を表1にそれぞれ示した。
Next, the inside 34 of the guide 30 is filled with argon gas in advance, and the inside of the chamber 35 is depressurized by evacuating from the suction hole 39 to reduce the pressure inside the chamber 35.
A vacuum suction casting is performed in which the melted stainless steel M inside the nozzle 22 is lifted up in the nozzle 29 against gravity and cast into the cavities C1, C2,. Anti-gravity casting) was performed to obtain a predetermined cast product. In the dissolving apparatuses 1 and 20 of Example and Comparative Example 1,
The above-mentioned casting operation was performed several times. On the other hand, all of the melted stainless steel M in the ceramic crucible of Comparative Example 2 was cast sequentially into the plurality of ceramic molds 40 in the over-poured state by tilting the induction furnace to obtain a cast product similar to the above. I got Power output in each of the above examples,
The frequency of the current, the molten metal holding power when the molten stainless steel M is maintained at a certain temperature, and the molten stainless steel M
Table 1 shows the heat input efficiency of the molten metal, which is the ratio of the energy input to the heater to the input power.

【0028】また、実施例および比較例1,2におい
て、溶けたステンレス鋼Mを一定の温度に保持した際に
おける保持エネルギ収支を、入熱および抜熱を測定する
ことにより得た。抜熱は、各例における溶けたステンレ
ス鋼Mから空間に放熱される自由表面からの抜熱と、溶
けたステンレス鋼Mと各例の銅製ルツボ2,22または
セラミックルツボとの溶湯接触面からの抜熱とに分けて
測定した。これらの結果も表1に示した。更に、実施例
および比較例1,2における前記鋳造作業において、鋳
込み作業のサイクル時間、得られた鋳造製品の歩留ま
り、および各例ごとの鋳造製品1個に対する電力原単位
を、測定または算出した。これらも表1に示した。
In Examples and Comparative Examples 1 and 2, the retained energy balance when the molten stainless steel M was maintained at a constant temperature was obtained by measuring the heat input and the heat removal. The heat is removed from the free surface radiated to the space from the molten stainless steel M in each example, and from the molten metal contact surface between the molten stainless steel M and the copper crucible 2, 22 or the ceramic crucible in each example. It was measured separately from heat removal. These results are also shown in Table 1. Furthermore, in the casting operation in Examples and Comparative Examples 1 and 2, the cycle time of the casting operation, the yield of the obtained cast product, and the power consumption per unit of the cast product for each example were measured or calculated. These are also shown in Table 1.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】表1によれば、同じ反重力鋳造を行った実
施例および比較例1において、実施例は電源出力、電流
の周波数、溶湯保持電力において比較例1よりも少ない
電力または周波数で済み、且つ比較例1に比べてやや高
い溶湯入熱効率となった。これは、実施例では前述した
制御手段18により電源16の出力を調整し、溶けたス
テンレス鋼(溶融金属)Mの入熱と抜熱とを低いレベルで
平衡するように操作したことに基づく。また、実施例お
よび比較例1の保持エネルギ収支の関係も同じ理由によ
る。尚、比較例2は、表1に示すように、以上の項目全
体で電力などが少ないか最も高い溶湯入熱効率を示した
が、これは通常のセラミックルツボを含む誘導炉を用い
たことに起因し、保持エネルギ収支の入熱は最も低くな
った。
According to Table 1, in the embodiment and the comparative example 1 in which the same antigravity casting was performed, the embodiment required less power or frequency in the power supply output, the current frequency, and the molten metal holding power than the comparative example 1. Moreover, the heat input efficiency of the molten metal was slightly higher than that of Comparative Example 1. This is based on the fact that in the embodiment, the output of the power supply 16 was adjusted by the control means 18 described above, and the operation was performed so as to balance the heat input and the heat removal of the molten stainless steel (molten metal) M at a low level. Further, the relationship between the retained energy balance of the example and the comparative example 1 is also based on the same reason. In Comparative Example 2, as shown in Table 1, the electric power or the like was low or the highest heat input efficiency of the molten metal was exhibited in the above items as a whole, but this was caused by using an induction furnace including a normal ceramic crucible. However, the heat input of the retained energy balance was the lowest.

【0031】また、表1に示すように、実施例および比
較例1は、同じ鋳造サイクル時間、および鋳造歩留まり
に並んだにも拘わらず、電力原単位で実施例は比較例1
の半分となった。これも実施例では、前述した入熱およ
び抜熱を低いレベルで平衡するように操作したことに起
因するものである。一方、比較例2は、その上注ぎ式の
鋳造に起因して、鋳造サイクル時間が最も長くなり、鋳
造歩留まりも30%と低くなったため、電力原単位が最
も高くなった。以上の結果から、実施例に適用した本発
明の金属の溶解方法および溶解装置1の優位性が容易に
確認できると共に、本発明による効果も十分に裏付けら
れたことが理解できよう。
Further, as shown in Table 1, the embodiment and the comparative example 1 were arranged in the same casting cycle time and the same casting yield, but in terms of electric power consumption, the example was the comparative example 1.
It became half. This is also attributable to the operation in the embodiment to balance the above-mentioned heat input and heat removal at a low level. On the other hand, in Comparative Example 2, the casting cycle time was the longest and the casting yield was as low as 30% due to the casting of the upper pouring type, so that the power consumption was the highest. From the above results, it can be seen that the advantages of the metal melting method and the melting apparatus 1 of the present invention applied to the examples can be easily confirmed, and that the effects of the present invention are also sufficiently supported.

【0032】本発明は以上に説明した実施の形態および
実施例に限定されるものではない。例えば、前記溶解装
置のルツボの材質には、前記純銅に限らず、その他の銅
合金は基より、同様の熱伝導性および耐熱性などを有す
るその他の金属または合金を適用することも可能であ
る。また、前記ガイド30、内部を真空にしたチャンバ
35およびセラミック鋳型40を用い、前記銅製のルツ
ボ2内の溶融金属Mに対し不活性ガスによる加圧による
反重力鋳造を行うこともできる。あるいは、内部に低圧
の不活性ガスを充填したチャンバ35およびセラミック
鋳型40を用い、溶融金属Mが位置する上記ルツボ2の
内側3の不活性ガスを高圧化して、係る内側3と上記セ
ラミック鋳型40との間の差圧により、反重力鋳造を行
うこともできる。更に、前記ルツボの内側面に付するテ
ーパは、0.5度〜10度の範囲内で適宜選定すること
ができる。尚、本発明の溶解方法および溶解装置には、
鉄系金属に限らず、チタンのような高融点で活性な金属
を除くその他の金属や合金も適用することができる。
The present invention is not limited to the embodiments and examples described above. For example, the material of the crucible of the melting device is not limited to the pure copper, and other metals or alloys having the same heat conductivity and heat resistance can be applied to other copper alloys rather than the base. . Further, using the guide 30, the chamber 35 whose inside is evacuated, and the ceramic mold 40, antigravity casting can be performed on the molten metal M in the copper crucible 2 by pressurization with an inert gas. Alternatively, the pressure of the inert gas inside the crucible 2 where the molten metal M is located is increased by using the chamber 35 and the ceramic mold 40 filled with a low-pressure inert gas therein, and the inside 3 and the ceramic mold 40 are increased. The anti-gravity casting can also be performed by the pressure difference between. Further, the taper applied to the inner surface of the crucible can be appropriately selected within a range of 0.5 to 10 degrees. The dissolution method and dissolution apparatus of the present invention include:
Not only iron-based metals, but also other metals and alloys other than high-melting-point active metals such as titanium can be applied.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上に説明した本発明の金属の溶解方法
(請求項1)によれば、ルツボの底部を断熱性のセラミッ
クで形成して、溶融金属からの抜熱を抑制でき、係る抜
熱と誘導加熱による入熱とを比較的低いレベルにて平衡
させた状態で、溶融金属の温度を一定に保ちつつ係る金
属を溶解することができる。従って、鉄系の金属であっ
ても、電力コストおよびこれに起因する製造コストを低
減できるので、半浮揚状態で溶解し且つ反重力鋳造する
ことが実用的になる。また、請求項2の金属の溶解方法
によれば、溶融金属とルツボとの接触面積が変化し、こ
れに応じて溶融金属からの抜熱と誘導加熱に要する入熱
とを任意の低いレベルで確実に平衡させることができる
ため、電力コストを抑えつつ安定した半浮揚溶解および
反重力鋳造を行うことができる。
The metal melting method of the present invention described above.
According to the first aspect of the present invention, the bottom of the crucible is formed of a heat insulating ceramic so that heat extraction from the molten metal can be suppressed, and the heat extraction and the heat input by induction heating are balanced at a relatively low level. In this state, the metal can be melted while keeping the temperature of the molten metal constant. Therefore, even for iron-based metals, the cost of power and the resulting manufacturing cost can be reduced, so that it is practical to melt in a semi-floating state and perform antigravity casting. According to the metal melting method of the second aspect, the contact area between the molten metal and the crucible changes, and accordingly, heat removal from the molten metal and heat input required for induction heating are performed at an arbitrarily low level. Since the balance can be ensured, stable semi-floating melting and antigravity casting can be performed while suppressing the power cost.

【0034】一方、本発明の金属の溶解装置(請求項3)
によれば、ルツボの底部を断熱性のセラミックで形成す
るため、溶融金属からの抜熱を抑制でき、制御手段によ
り電源の出力を増減して、溶融金属の入熱と抜熱とを比
較的低いレベルで平衡させた状態で、溶融金属の温度を
一定に保って該溶融金属を溶解することができる。従っ
て、鉄系金属であっても、電力コストやこれに起因する
製造コストを低減できるため、半浮揚状態での溶解およ
び反重力鋳造を実用的に行うことができる。また、請求
項4の金属の溶解装置によれば、溶融金属とルツボとが
接触した部分に凝固した残留金属を、当該ルツボから容
易に除去することができるため、1回の溶解およひ鋳造
ごとに要するサイクル時間が短縮可能になり、製造コス
トの低減も一層容易となる。しかも、ルツボの汚染も防
げるため、溶解すべき金属を異種金属に替えた場合にも
半浮揚溶解を容易に行うことができる。更に、請求項5
の金属の溶解装置によれば、ルツボを気密状態でシール
できるので、係るルツボ内の雰囲気ガスの保持や真空引
きが容易となるため、当該ルツボの上方に位置する鋳型
を含む鋳造手段やルツボの外側の高周波誘導コイルを含
めた溶解装置全体を取り囲む真空チャンバを形成する必
要がなくなる。
On the other hand, the metal melting apparatus of the present invention (claim 3)
According to the method, since the bottom of the crucible is formed of a heat insulating ceramic, the heat removal from the molten metal can be suppressed. With the equilibrium at a low level, the temperature of the molten metal can be kept constant to melt the molten metal. Therefore, even if it is an iron-based metal, the power cost and the production cost resulting therefrom can be reduced, so that the melting in a semi-floating state and the antigravity casting can be performed practically. According to the metal melting device of the fourth aspect, the residual metal solidified in the portion where the molten metal and the crucible are in contact with each other can be easily removed from the crucible. The cycle time required for each process can be reduced, and the manufacturing cost can be further reduced. In addition, since the crucible can be prevented from being contaminated, semi-floating melting can be easily performed even when the metal to be melted is replaced with a dissimilar metal. Further, claim 5
According to the metal melting device of the present invention, the crucible can be sealed in an airtight state, so that the holding of the atmospheric gas in the crucible and the evacuation can be facilitated. There is no need to form a vacuum chamber surrounding the entire melting apparatus, including the outer high frequency induction coil.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による金属の溶解装置の要部を示す概略
図。
FIG. 1 is a schematic view showing a main part of a metal melting apparatus according to the present invention.

【図2】(A)は図1の溶解装置に用いるルツボの斜視
図、(B)は(A)中のB−B線に沿った視角における断面
図。
2A is a perspective view of a crucible used in the melting apparatus of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along a line BB in FIG.

【図3】本発明による金属の溶解装置を示す概略図。FIG. 3 is a schematic view showing a metal melting apparatus according to the present invention.

【図4】従来の金属の溶解装置を示す概略図。FIG. 4 is a schematic view showing a conventional metal melting apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……金属の溶解装置 2……ルツボ 4……側壁 4a…水冷セグメント 5……内側面 8……セラミック 12…気密シール 14…高周波誘導コイル 16…電源 18…制御手段 40…セラミック鋳型(鋳型) M……ステンレス鋼(金属、溶融金属) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal melting apparatus 2 ... Crucible 4 ... Side wall 4a ... Water cooling segment 5 ... Inner surface 8 ... Ceramic 12 ... Airtight seal 14 ... High frequency induction coil 16 ... Power supply 18 ... Control means 40 ... Ceramic mold (mold) ) M: Stainless steel (metal, molten metal)

───────────────────────────────────────────────────── 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) F27D 11/06 F27D 11/06 A H05B 6/26 H05B 6/26 6/32 6/32 Fターム(参考) 3K059 AB09 AB16 AB20 AB27 AB28 AC33 4K001 AA10 BA23 FA14 GA17 GB11 4K046 AA01 BA01 BA02 CA01 CB06 CB15 CD02 CE01 CE03 DA05 EA02 EA03 4K051 AA06 AB03 HA18 4K063 AA04 AA12 BA02 BA03 CA01 CA03 CA07 FA36 FA39 FA43 FA48 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) F27D 11/06 F27D 11/06 A H05B 6/26 H05B 6/26 6/32 6/32 F term (reference) 3K059 AB09 AB16 AB20 AB27 AB28 AC33 4K001 AA10 BA23 FA14 GA17 GB11 4K046 AA01 BA01 BA02 CA01 CB06 CB15 CD02 CE01 CE03 DA05 EA02 EA03 4K051 AA06 AB03 HA18 4K063 AA04 AA12 BA02 BA03 CA01 FA03 FA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ルツボ内に装入した金属を誘導加熱し且つ
溶融した金属を重力に抗して上記ルツボ上方の鋳型に鋳
込むと共に、上記ルツボの側壁が電気的に絶縁された銅
製などの水冷セグメントからなり、当該ルツボ内の底部
がセラミックからなる溶解装置を用いる金属の溶解方法
であって、 上記ルツボ内に装入され且つ誘導加熱された溶融金属の
上部を電磁誘導斥力により浮揚させ且つ当該溶融金属の
下部側面を上記ルツボ側壁の水冷セグメントに接触させ
ると共に、係る接触による抜熱と上記誘導加熱による入
熱とを平衡にすることにより、上記溶融金属の温度を一
定に保ちつつ係る金属を溶解する、 ことを特徴とする金属の溶解方法。
1. A method in which a metal charged in a crucible is induction-heated and a molten metal is cast into a mold above the crucible against gravity, and the side wall of the crucible is made of copper or the like. A method for melting a metal comprising a water-cooled segment and using a melting device in which the bottom in the crucible is made of ceramic, wherein the molten metal charged in the crucible and induction-heated is levitated by electromagnetic induction repulsion and The lower side surface of the molten metal is brought into contact with the water-cooled segment of the crucible side wall, and by balancing the heat removal by the contact and the heat input by the induction heating, the metal while keeping the temperature of the molten metal constant Dissolving a metal.
【請求項2】前記抜熱および入熱を任意レベルにて平衡
させるため、前記誘導加熱に要する投入電力を制御して
上記入熱を増加または減少することにより、前記溶融金
属の浮揚状態を変更すると共に、係る溶融金属と前記ル
ツボの側壁との接触面積を変更させることにより、上記
抜熱を増加または減少させる、 ことを特徴とする請求項1に記載の金属の溶解方法。
2. The floating state of the molten metal is changed by controlling the input power required for the induction heating to increase or decrease the heat input in order to balance the heat removal and the heat input at an arbitrary level. The method according to claim 1, wherein the heat removal is increased or decreased by changing a contact area between the molten metal and a side wall of the crucible.
【請求項3】電気的に絶縁された銅製などの水冷セグメ
ントからなる側壁とセラミックからなる底部とを含むル
ツボと、 上記ルツボの外側に間隔を置いて巻き付けた高周波誘導
コイルと、 上記高周波誘導コイルに電力を供給する電源と、 上記電源から上記高周波誘導コイルに投入する電力を制
御する制御手段と、 上記ルツボの上方に位置する鋳型と、 を含む、ことを特徴とする金属の溶解装置。
3. A crucible including a side wall made of a water-cooled segment made of electrically insulated copper or the like and a bottom part made of ceramic; a high-frequency induction coil wound around the crucible at an interval; A metal melting device, comprising: a power supply for supplying power to the high-frequency induction coil from the power supply; and a mold positioned above the crucible.
【請求項4】前記ルツボの側壁を形成する水冷セグメン
トにおける当該ルツボ内に向いた内側面には、上向きに
広がるテーパが付されている、 ことを特徴とする請求項3に記載の金属の溶解装置。
4. The melting of a metal according to claim 3, wherein an inner surface of the water-cooled segment forming the side wall of the crucible facing the inside of the crucible is tapered so as to expand upward. apparatus.
【請求項5】前記ルツボの側壁を形成する水冷セグメン
トの外周に沿って、気密シールが配置されている、 ことを特徴とする請求項3または4に記載の金属の溶解
装置。
5. The metal melting apparatus according to claim 3, wherein an airtight seal is arranged along an outer periphery of a water cooling segment forming a side wall of the crucible.
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