JP2867569B2 - コールドウォール型ルツボの炉体構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高級特殊金属、特に、酸素（Ｏ）や窒素
（Ｎ）と反応し易いために高純度の金属または合金とし
て溶成するのが困難なことから活性金属（Reactive Met
als）と呼ばれるTi,W,Mo,Be,Zr,V,Srなどの溶解に適し
た構造の誘導溶解ルツボに関する。

より具体的には、コールドウォール型ルツボ溶解法と
呼ばれる誘導溶解方法に使用されるルツボの中で、全体
としてほぼ中空円筒形の銅などの導電性と熱伝導度が良
好な金属製のルツボ本体とその外周に配置される誘導加
熱コイルとから成りルツボの側壁と底部とが狭いスリッ
トにより複数個のセグメントに分割され、それぞれが冷
却水などの冷媒により冷却される誘導溶解用の金属性ル
ツボに関する。

一般的なコールドウォール型ルツボ炉の特徴はその側
壁の構造であって、側壁はその円周面上において軸線に
ほぼ平行な４〜20個程度の複数の縦に細長い短冊形の側
壁セグメントに分割され、各側壁セグメントは、隣接す
る外周セグメントとの間に、所定の隙間を保って間欠的
に配置されて外周部が円周方向に連続した導体のコイル
を形成しないようになっていて、それぞれの内部には冷
却水を流通させるための空隙が設けられるが、底部では
一体に結合され電気的に接続されていることである。

［従来の技術］ 特殊金属と呼ばれる、 イ）半導体などの材料として使用される高純度の金属、
合金、 ロ）Ti,Zrなど酸素、窒素、炭素その他の元素と反応し
やすい金属とそれらの合金、および、 ハ）W,Mo,Taなど溶融温度が極めて高い金属とその合金
など特殊な金属の溶解は、従来は電子ビーム溶解炉、非
消耗型アーク炉や高周波誘導炉などにより、真空、不活
性ガス雰囲気の中で溶解し何とか要望に応じてきた。

しかしながら、上記の溶解装置のうち真空溶解炉では
アルミナ、シリカ、マグネシア、ベリリアなどの金属酸
化物を主体とするセラミック系の耐火材料で作られた、
ルツボ、あるいは黒鉛ルツボなどの冶金容器の内部に被
溶融金属を接触させた状体で収容して、高温で溶解する
手段に依存していたため、それらのルツボの炉壁を構成
する耐火材料と被溶融金属との高温での接触が不可避な
ことにより、それらの耐火材料を構成するセラミック成
分や黒鉛ルツボの炭素が被溶融金属に吸収され、溶解さ
れた材料の純度が低下し要求規格に達しないようになっ
た。

自由主義国家中で宇宙航空産業に最も関連の深いアメ
リカでは、炉体内の被溶融金属と炉壁との高温での接触
を避けることの可能な溶解方法と装置の開発研究が継続
して進められ、その結果開発された方式として、水冷銅
電極を使用した非消耗電極式真空アーク溶解法、エレク
トロンビーム（EB）溶解法、エレクトロスラグ溶解法な
どが挙げられ、チタン系や高融点金属は現在でもこれら
の方法に依存している。

ルツボの炉壁が円周方向に複数のセグメントに分割さ
れて、短冊状に縦に延び、それぞれが水冷される金属の
スプリットルツボを使用する溶解方法と装置が米国鉱山
局により開発され、1957年にG.H.Shippereitを発明者と
して特許されている。

この溶解方法は、その後改良され、インダクトスラグ
溶解法あるいはインダクションスラグプロセスとよば
れ、その装置の構造は第４図に示すとおりである。

この装置の特徴とするところは、スロット２により細
長い複数の区画に分割された水冷銅側壁セグメント３の
それぞれは、底部において結合して一体化されるが側壁
部は相互に完全絶縁する必要がないという知見に基ずく
もので、要約すると、溶融スラグ層４と凝固した薄いス
ラグ層４′が形成されて被溶融金属と炉壁との間に介在
するから予め絶縁構造にしておく必要がないということ
であり、符号６は凝固を開始させるためのスタブで７は
凝固した金属を引出す引出し棒である。

インダクトスラグ溶解法は、このような構造的特徴が
あるにもかかわらず、スラグとして弗化カルシュウム
（CaF₂）による良質のスラグを必要とすること、溶解中
に弗化カルシウムと溶融金属とが反応してガスが発生
し、凝固した金属に空孔が発生して溶解と鋳造を困難に
するため、かなりの期間実用化するには至らなかった。

その後インダクトスラグ溶解法の装置を使用して、し
かもスラグを使用しなくても溶解が可能な現象が認めら
れた。

例えば、D.A.Hukin氏が実施した浮遊溶解法では、ス
ラグなしでランタンを真空中で溶解したり白金を大気中
で溶解している（USP3702368）。

この装置の概要は第５図（Ａ）と（Ｂ）に示すとおり
であり、この方法では上記の図面に示されているよう
に、ルツボの炉体３はスロット２により細長い複数の区
画に分割され、底部３′で一体に連結され、開放された
頭部とそれに続く中空円筒部と、頭部と底部の中間で内
径が連続的に次第に減少する中間部とから成り、溶解室
の内形がワイングラスに似たルツボを使用するものであ
る。

一方、同じく米国のデュリロン社により同種のルツボ
を使用してスラグなしで活性金属を溶解する方法が提案
されている（特開昭63−149337）。

この装置の概要は第５図（Ｃ）と（Ｄ）に示すとおり
であり、この方法はインダクション・スカル溶解法とも
呼ばれているが、要するに水冷銅短冊セグメント３を炉
壁面にスカル（skull）と呼ばれる被溶融金属の凝固層
５を形成させるとともに、電磁誘導作用により、るつぼ
上部では溶湯を側壁から浮遊させようとして銅短冊炉壁
相互間の短絡を防止し、るつぼ下部６は一体に連結させ
るという考え方によるものである。

電磁気的作用としては、１次誘導コイル８に流された
商用周波数からラジオ周波数程度の電流により発生する
磁束の一部は、ルツボを構成する水冷銅短冊セグメント
３を貫通して２次誘導電流を流す。

しかしながら、ルツボの炉壁は短冊セグメント３とし
て分割されているので、ルツボの全周壁を循環して流れ
ることはなく個々の短冊セグメントごとに流れるだけで
ある。

従って、電流値も少なく各短冊セグメントを流れる電
流に対する銅の電気抵抗によって各短冊セグメントはあ
る程度発熱するが、発生した熱は水冷ジャケットＪ内を
流れる水により冷却される。

一方、１次誘導コスト８によって発生する磁束の大半
は、ルツボの溶解室９内を通過し、内部に収容されてい
る未溶解の被溶解材料あるいは溶湯に２次誘導電流を流
して発熱させて溶解を進行させ、あるいは溶湯の温度を
上昇させる。

溶湯の内部では、１次誘導コイルによって発生する磁
束と、該磁束によって発生する２次誘導電流によって、
磁束の方向と電流の方向とのそれぞれの方向に直角な方
向の力が発生し、このアンバランスによって、溶湯はる
つぼの溶解室内で撹拌され、合金成分が混合されるとと
もに溶湯全体が中心に向かう力を受ける。

上述したコールドウォール溶解法の長所は、 １）スリットが刻まれているため、銅ルツボ自体の電力
損失が少ない。

２）セラミック形のルツボを使用しないため耐火材を構
成する物質の混入、またはそれらとの反応による汚染が
回避出来る。

３）電磁撹拌力により比重の異なる金属を偏析の発生を
避け良質の合金とすることができる。

４）雰囲気圧力を１気圧以上にすることができるので、
沸点が極めて相違する２種以上の合金元素を合金とする
ことができる。

５）真空または不活性雰囲気下で溶解することで電子ビ
ーム（EB）溶解に匹敵する高純度金属または合金を製造
することができる。

このようにして、溶融金属が凝固して形成された皮膜
あるいは層をスラグの代わりに利用することにより、銅
製のスプリット型ルツボ中でチタンなどの活性金属を溶
解するコールドウール型ルツボは一応実用可能な原型と
しての域に達した。

その後各国で、１）工業用純チタン,2）Ti−O.2Pd,
3）Ti−6Al−4V,4）Ti−Al金属間化合物などが実用ベー
スで溶解されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このコールドウール型ルツボには次の
ような欠点が認められている。

側壁が円周方向に分割され、長手軸に沿って縦方向に
延在する細長い中空のセグメント３で構成され、且つ各
セグメントの下端が底部６として一体に接続されて連続
した短絡部を構成するため、第６図に示されるように、
この短絡部に沿う電流周回経路よりも内側の磁界が弱
く、曲線Ｘ−Ｘで示される磁束分布となり、２つの曲線
Ｘ−Ｘで囲まれたルツボの内部の被溶解金属Ｍを溶解す
るために必要なエネルギーの損失が大で、特にルツボの
下半分の水平な点線Ｈ以下での溶解が困難である。

なお図中の符号７はコイルセメントを示す。

このための解決法としては、 １）コイル全体をより上に移動して、コイル底部の位置
を相対的に高める。

この場合、いわば溶解を断念した下部分に、どのよう
な物質を充填するかが問題である イ）セラミックス 溶湯がセラミックスを充填した底部に達すると溶湯と
セラミックスが反応し、品質管理が困難になる。これで
は何のためにこのコールドウォール型ルツボを使うか分
からなくなる。

ロ）被溶解金属と同一のいわゆる供材 コールドウォール型ルツボのような特殊の溶解ルツボ
を必要とするのは、本来このような方法でしか得られな
い特殊金属あるいは合金である。

同一成分の金属あるいは合金のみを連続して、専用的
に溶解するならば格別、ある種の金属あるいは合金を溶
解する都度、溶解品種に応じてそのような供材を準備す
ることは困難でもあり、極めて不経済である。

しかも、本来は溶かす必要のない供材の部分まで加熱
されるので損失が大きくなるのみでなく定板部での電力
投入をも阻止する。

この方法は,Hukin（U.S.P.3,702,368）が採用した手
段に類するもので、第５図（Ａ），（Ｂ）に示すように
側壁のみでなく底板部をもセグメントに分割するもので
ある。

これにより、底部が存在するにも関わらず磁束密度
は、第６図のＸ−Ｘ′線に示されるようにかなり改善さ
れる。

Hukinの場合には、底部の肉厚を極めて大にしさらに
底部のコーナーの曲率半径を大にして、溶湯が浮上しや
すい構造にしていた。このルツボの容積は小さいので、
前述の炉の中心に向かう力によって溶融金属が浮遊す
る。

この方法によっても、融点の高い金属を溶解する場合
には次のような問題がある。

底板部をもセグメントに分割すると、セグメント３の
半径方向先端３″は、第７図のように極めて細くなって
冷却されにくくなり、高融点金属を溶解する場合にはセ
グメントの先端部が溶融してしまうことにもなる。

このような溶融を避ける手段として、セグメントの分
割数はある程度確保した上で、セグメント間の短絡の確
率は極力下げるのが好ましいことから、中心部にかなり
大きな垂直孔を設ける手段を採用せざるを得なかった。

しかしながら、この結果、垂直孔内に溶融金属が侵入
しやすくなるために、セラミックスあるいは供材を充填
するなど、前記の１）の対策を必要とし、程度の差こそ
あれ、前記の１）での問題が発生していた。

［課題を解決するための手段］ １）側壁セグメントは従来と同様とし、側壁の下端から
さらに半径方向内方に延在する底部はほぼ水平とし、そ
の先端部をルツボの軸心に近い部分で短絡するととも
に、この底部先端の位置は、各セグメントの半径方向内
先端に画定され、底部を実用的に冷却できる程度の容積
を有する円形となるような位置とする。

大容量の炉の場合はHukinのような磁気浮上は期待簿
であるので底部中心に深い孔部を設けることは余り意味
がない。

これによりルツボ内での磁束分布も改善でき、冷却水
の流れも各セグメント間でバランスする。

２）ルツボの外周縁に相当する部分に、完成した状態で
フランジとして作用する環状の基盤を設けるが、この基
盤は各側壁セグメントをほぼ垂直に立設するための地盤
に相当する共通基盤となる。

この共通基盤の外縁は、誘導コイルの外端と同一また
はさらにコイルの外端よりも半径方向外方に突出する程
度とする。

３）共通基盤上に所定数の側壁セグメントを立設して、
各側壁セグメントの内部に冷却通路用の内孔を設ける。

４）側壁セグメントの内壁と両側壁は、前記の共通基盤
の上部より高い位置で、半径方向内方に水平に曲げられ
て水平な底部を構成する。

この底部も側壁セグメント間のスリットの延長により
分割されて底壁セグメントを構成する。

５）隣接する水平底部同士は、その先端部で連結され電
気的に短絡されるが、この短絡部もセグメント部と同
様、冷媒通路を有し冷却可能にする。

６）このようにして、ルツボは全体としては底付直立円
柱状に形成され、この直立円柱の外周部にフランジとな
る共通基盤の上面と、直立円柱の最高点までの間の範囲
内に誘導コイルを配置する。

上記１）〜６）は基本的構成である。

７）外壁となるセグメント群の各々とルツボの長手軸と
の中間に半径方向に整列する中間セグメント群を配置す
る。これらの外壁セグメント群と中間セグメント群は中
心部に於て全てが連結され共通の単一な直立円柱状の連
結部を構成し、その内部にはこの直立円柱の外壁を冷却
する冷媒通路が設けられる。

８）共通基盤上の内部に冷却媒体の通路を有する熱およ
び電気伝導性の金属製の複数の中空セグメントを複数の
同心円上に配置し、これらの円心円上にあるセグメント
は半径方向ならびに同心円上に於て全ての隣接するセグ
メントからは分離されて、同心円上のセグメントの数は
中心から外周に向って非減少的に増加させ、それらセグ
メントの基盤からの高さは中心から外周に向って非減少
的に高くさせ、誘導加熱コイルを外周セグメントの中心
部付近からセグメントの頂部付近までルツボの外周を囲
んで配置する。

［作 用］ このように、外周壁を構成する外周セグメントから軸
心部の中空円筒部又は中空セグメントに至る間、さらに
外周と中間のセグメントまでを含め冷却媒体としての水
の流れもバランスされ、且つ磁速分布も改善され、さら
にルツボの消耗と電力損失が低減され、結果として被溶
解物に入る電力が増加する。

［実施例］ 実施例１ 第１図（Ａ）は本発明の基本的実施例であるコールド
ウオール型ルツボの外周から中心までの部分平断面図で
あり、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って
見た側断面図、第１図（Ｃ）は第１図（Ａ）のＣ−Ｃ線
に沿って見た側断面図で、第１図（Ｄ）は外壁を構成し
スリット２により分離されて隣接する外壁セグメント群
の一部を示す斜視図である。

図中の符合10はコールドウオール型ルツボの全体を示
し、11は、このルツボの外縁部に配置された円盤状の基
盤である。

12は、スリット２により分離されてルツボの外周を構
成する複数の外周セグメントで、円盤状の基盤11の外周
縁から立上り誘導コイル８がその外周に配置される外壁
12aと、その頂部に於て一体に連結されてほぼ垂直に垂
下する内壁12bと、前記外壁12aと内壁12bとを両側面か
ら一体に連結する側壁12Cとから成り、これらの３つの
壁の内部は断面が円形で頂部が閉ざされた空孔13となっ
ている。

この空孔13の内部には、その空孔の頂部より僅に下に
開口する内管14が長手軸に沿ってほぼ同心に設けられて
いる。

従って、外周セグメント12は全体として内部が２重管
となった中空管になっている。

外周セグメント12の内壁12bの外周12b′は、頂点から
ほぼ垂直下方に、前記の基盤11の上面より所定の高さだ
け離れた位置まで下った位置からほぼ直角に曲がり、水
平底部15の上面15′となって中心部に向って半径方向内
方に延びる。

内壁12の内面12b″は、外周12b′よりもさらに下方に
下った位置から、前記の外壁に平行に水平に底部15の裏
面15″となって中心方向に向って延び、上面15′と裏面
15″の間が水平底部15の上壁の厚さとなり外周セグメン
ト12の両側壁12c［第１図（Ｄ）］は内壁12b″に平行に
中心に向って延びて側壁となり、前記の内壁から連続し
て延びる部分と共に一体に連続して、半径方向中央部に
延びる水平な底部を形成するが、この底部はかなり厚い
上壁15aとそれに連続する両側壁15c′から成り、下方が
開放されＵ字溝が倒立した状態の底部15を構成する。上
述の外周セグメント12は、基盤11の外周縁上に一定の間
隔を保って、複数個（４〜20個）程度設けられている。

従って、各外周セグメント12は円周方向に分割された
複数の短冊型セグメントを構成するが、その底部は、各
外周セグメント12に連続し、直角に方向を変え、水平に
半径方向内方に延在する複数の底部15の複数のセグメン
トとなるが、軸心部の周辺で連結部16において次々に連
結され、外周セグメント12と底部セグメント15は、全体
としては半径方向内方の軸心に近い位置で一体に短絡さ
れている。

第１図（Ｃ）に示されているように、基盤11は、隣接
するセグメント同士を分離するスリット２の部分だけが
半径方向内方に中心部に近い連結部16にまで達し、そこ
から垂直上方に立上って隣接する水平底部セグメント15
の対向する側壁と共に前記の連結部16を構成するが、こ
の連結部16の内部の半径方向外側周辺は、前述の外周壁
12の空孔13と連通する空洞となっている。

第１図（Ｂ）と（Ｃ）から理解されるように、基盤11
は外周縁の環状部と、軸心に近い連結部16と連結部16か
ら外周縁の環状部に至るスリットである細い放射状の部
分とから成り、例えれば、基盤11が車輪のリムに、連結
部16が車軸に、スリット部がスポークに相当し車輪の外
観に類似している。

このように、各セグメントの外周壁セグメント12と水
平な底部セグメント15と連結部16とから成るルツボ全体
は、スリットを除いては外壁に囲まれた底付中空円筒で
あり、その底部が内冷却水室21のフランジに連結され、
その外（図で下）は外冷却水室31に流体密に連結され、
外周壁12とルツボの底を構成する水平な底部を一貫して
冷却する冷却液の流通路が形成される。

これらの内冷却水室21と外冷却水室31については、本
発明と直接関連のある部分について以下に説明する。

内冷却水室21と外冷却水室31とは、全体として上部が
開口した、２段底付き円筒で内冷却水室21は外冷却水室
31に収容され、内冷却水室21の底部には水の入口管22
が、外冷却水室31の底部には水の出口管32が設けられて
いる。

第１図（Ｂ）と（Ｃ）参照して、冷却水の流動につい
て説明する。

冷却水は、内冷却水室21の底部の水の入口管22から流
入し内冷却水室21内を上昇して、ルツボ内の水平な底部
セグメントの水平溝15a内を水平に流れ、外周セグメン
ト12の内孔13内を内管14の外周に沿って上向きに流れ、
内孔13の頂部に達すると内管14内に流入し下向きに流れ
て、内冷却水室21のフランジに設けられた流通孔24を通
過し、内冷却水室21と外冷却水室31の両フランジ間に形
成される水平通路を流れ、さらに両冷却水室の対向する
垂直壁間の流路内を流れ外冷却水室31の底部の水の出口
管32から流出する。

第１図（Ｃ）に示されるように、水平な底部セグメン
ト15の連結部16に開けられた下向きの開口17は、底部セ
グメント15の溝により形成される水平流路15aに連通す
る、直立した連結部16をも冷却することができる。

実施例 ２ 第２図（Ａ）と（Ｂ）は、本発明の第２の実施例を示
す側断面図と平断面図である。

符号41は基盤であり,42は基盤41の周縁上に等間隔に
立設された複数の外周セグメントで、円周方向に隣接す
る外周セグメント同士との間は所定の幅のスリットで分
離されている。

符号45は、外周セグメント42のそれぞれに対し半径方
向内方に整列して隣接し，外周セグメント42と同心円上
に配列される中間直立セグメントであり、符号46は外周
セグメント42と中間直立セグメントの群が半径方向内方
に集中し中心部で合体して単一の円柱として構成された
直立中心円柱である。

外周セグメント42と中間直立セグメント45の各々は、
頭部で密閉され内部に冷媒としての冷却水の通路となる
内孔43を有し、直立中心円柱46も冷却水の通路となる同
様な内孔47を有し、これらの内孔43と47はいずれも内部
に上下端が開口した中空管44を有し、下端開口がルツボ
の外部に通ずる２重中空管になっている。

外周セグメント42と中間直立セグメント45の各々は、
直立中心円柱46の冷却水通路を経由し半径方向ならびに
円周方向に連通し、内冷却水室52と中間冷却水室51と外
冷却水室53に連結された時、ルツボ内のすべての直立セ
グメントと直立中心円柱46が内部から冷却されるように
なっている。

直立中心円柱46から外周セグメント42に至る間のセグ
メントなどの高さは非減少的に増加する。

実施例３ 第３図（Ａ）と（Ｂ）は、本発明の第３の実施例を示
す平断面図で、第３図（Ｃ）は第３図（Ｂ）の側断面図
である。

第３図（Ａ），（Ｂ）およびと（Ｃ）において符号41
は共通の基盤、42は外周セグメント、45は中間セグメン
ト、符号56は直立中心円柱である。

この実施例では、共通の基盤41上に熱伝導性の良好な
金属の複数の中空セグメントが、同心円上に互いに離さ
れて配列されている。

直立中心円柱56は全体としては１個であるが、第３図
（Ｂ）と（Ｃ）に示されているように４個のセグメント
56aが集合して構成されたものである。

第３図（Ｂ）において、直立中心円柱のセグメント56
aに対し中間セグメント45との数は増加しているのに対
し、外周セグメント42は中間セグメント45と同一である
が中心から外周に向かい非減少的に増加している。第３
図（Ｂ）においては，直立中心円柱56、第１中間セグメ
ント45′，第２中間セグメント45の順にセグメントの数
は増加するが、第２中間セグメント45と外周セグメント
42は同数である。しかしこの場合も全体としては中心か
ら外周に向かって非減少的に増加している。

セグメントの高さについては、第３図（Ｃ）に示され
ているように直立中心円柱のセグメント56aに対し中間
セグメント45と45′の高さは同一であるが、外周セグメ
ント42は２倍以上であり、高さについても中心から外周
に向かって非減少的に増加している。

［効果］ 円環状の共通の基盤を設け、この周縁上に所定の幅の
スリットにより互いに分離され、内部に冷却水などの通
路が設けられている複数の外周セグメントを立設xxルツ
ボの外周側壁とし、この外周セグメントの下端にほぼ直
角に流体的にも連通して半径方向内方に延び、流体的に
も連通し、さらに外周セグメントを分離するスリットの
延長部によって互いに分離される複数の底部セグメント
を設けて、隣接する底部セグメント同士はそれぞれの半
径方向内方先端がルツボの軸心に近い部分において連結
され電気的に短絡されるという構造を採用したので製造
も比較的に容易である。

また、水平な底部セグメント同士はそれぞれの半径方
向内方先端部のみで短絡され、この小範囲の短絡部自体
も冷却されるため短絡部による電力損失と短絡部の溶解
現象などを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、本発明のコールドウォール型ルツボの
部分平面図、第１図（Ｂ）は、第１図（Ａ）のＢ−Ｂ線
に沿った側断面図、第１図（Ｃ）は、第１図（Ａ）のＣ
−Ｃ線に沿った側断面図、第１図（Ｄ）はセグメント群
の一部を示す斜視図、第２図（Ａ）と（Ｂ）は、それぞ
れ、本発明の第２の実施例を示す側面図と平面図、第３
図（Ａ）と（Ｂ）は、本発明の第３の実施例を示す平面
図、第３図（Ｃ）は第３図（Ｂ）の側面図、第４図から
第７図までは、先行技術ならびにそれらに存する課題を
示す概略図である。 図面中の符号 2:スリット、10:コールドウォール型ルツボ、 11,41:基盤、12,42:外周セグメント、12a:外壁、 12b:内壁、12c:側壁,13,43,47:空孔， 14,44:中空管、15:水平な底部セグメント、 15a:冷媒通路、16:連結部、17:空洞、 21,52:内冷却水室、22:水の入り口管、 31,53:外冷却水室、32:水の出口管、 45,45′：中間セグメント、46,56:直立中心円柱、 51:中間冷却水室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 和郎 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F27B 14/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の外径と周縁幅と肉厚とを有する円環
   状の基盤と、 この基盤の前記周縁上にほぼ垂直に立設され上端が閉
   じ、内部に冷却媒体を流通させるための通路となる空孔
   を有する複数の外周セグメントであつてその各々が、互
   いに所定の幅のスリットにより間隙を保って円周方向に
   分割されて、長手軸に平行に垂直方向に延在する複数の
   短冊形中空の外周セグメントの群と、 前記の短冊形中空側壁セグメント群の下端に前記のスリ
   ットをも含めて連続して形成され、半径方向内方にほぼ
   水平に延在し、前記冷却媒体の通路としての空孔にも連
   通された冷媒通路を有する底部セグメント群であって、
   その隣接するセグメント同士は半径方向内方部の対向す
   る端部のみが前記ルツボの中心部近くにおいて連結・短
   絡された底部セグメント群と、 を有し、前記の外周セグメント群の内壁と底部セグメン
   ト群の上面とが、上部が開放され内部に溶融される金属
   または合金の溶解室を画定する銅などの導電性金属製の
   ルツボ本体と、 前記中空外周セグメント群と底部セグメント群に配置さ
   れた冷却媒体の通路内に冷却媒体を給排する装置と、 前記の短冊形中空外周セグメント群の外周面に沿って配
   置された誘導加熱コイルと、 を有し、前記誘導加熱コイルの発生する誘導磁界によっ
   て誘導溶解を進行させ、耐火材料を不要として、活性高
   級金属の溶解を行なうことを特徴とするコールドウォー
   ル型ルツボの炉体構造。
2. 【請求項２】請求項１記載のコールドウォール型ルツボ
   において、前記底部セグメント群の隣接するセグメント
   同士の連結部は、前記ルツボの中心部近くにおいて、前
   記基盤周縁の外周セグメント相互間を離すスリットとな
   っている部分が、ルツボの中心部近くまで延長されて連
   結点の位置で垂直上方に立ち上がった立ち上がり部と、
   前記底部セグメント群の隣接するセグメントの対向する
   部分が一体に結合して形成された部分とから成り、内部
   に冷却媒体の通路となる空間部が形成されていることを
   特徴とするコールドウォール型ルツボの炉体構造。
3. 【請求項３】所定の外径と周縁幅と肉厚とを有する円環
   状の基盤と、 この基盤の前記周縁上にほぼ垂直に立設され上端が閉
   じ、内部に冷却媒体を流通させるための通路となる空孔
   を有する複数の外周セグメントであつてその各々が、互
   いに所定の幅のスリットにより間隙を保って円周方向に
   分割されて、長手軸に平行に垂直方向に延在する複数の
   短冊形中空の外周セグメント群と、 前記の短冊形中空外周セグメントの下端に、前記のスリ
   ットをも含めて半径方向に整列して連続し、円周方向に
   は互いに所定の間隔を保ち、前記外周セグメント群より
   内部の同心円上に配置されて垂直上方に延在して前記冷
   却媒体の通路としての空孔にも連通された冷媒通路を有
   する中間直立セグメント群と、 前記中間直立セグメント群の各々の半径方向延長部の共
   通部分として、前記ルツボの中心部に配置され長手軸に
   平行に配置され、前記の外周セグメント群と中間直立セ
   グメント群のそれぞれの内部の冷却媒体の通路と連通す
   る冷媒通路を有する単一の直立中空円柱体と、 前記の短冊形中空外周セグメント群の外周面に沿って配
   置された誘導加熱コイルと、 を有し、前記誘導加熱コイルの発生する誘導磁界によっ
   て誘導溶解を進行させ、耐火材料を不要として、活性高
   級金属の溶解を行なうことを特徴とするコールドウォー
   ル型ルツボの炉体構造。
4. 【請求項４】所定の外径と周縁幅と肉厚とを有する円環
   状の基盤と、 この基盤の前記周縁上にほぼ垂直に立設されて上端が閉
   じ、内部に冷却媒体を流通させるための通路となる空孔
   を有する複数の外周セグメントであつてその各々が、互
   いに所定の幅のスリットにより間隙を保って円周方向に
   分割されて、長手軸に平行に垂直方向に延在する複数の
   短冊形中空の外周セグメント群と、 前記の短冊形中空外周セグメント群の外周面に沿って配
   置された誘導加熱コイルと、 前記の短冊形中空外周セグメントの、前記のスリットを
   も含めて半径方向に整列して連続し、円周方向には互い
   に所定の間隔を保ち、前記外周セグメント群より内部の
   同心円上に配置されて垂直上方に延在して前記冷却媒体
   の通路としての空孔にも連通された冷媒通路を有する第
   １の中間直立セグメント群と、 前記第１の中間直立セグメント群の、前記のスリットを
   も含めて半径方向に整列して連続し、円周方向には互い
   に所定の間隔を保ち、前記第１の中間直立セグメント群
   よりも更に内部の同心円上に配置されて垂直上方に延在
   し、前記冷却媒体の通路としての空孔にも連通された冷
   却通路を有する第２の中間直立セグメント群と、 前記第２の中間直立セグメント群の各々の半径方向延長
   部の共通部分として、前記ルツボの中心部に配置され長
   手軸に平行に配置され、前記の外周セグメント群と中間
   直立セグメント群のそれぞれの内部の冷却媒体の通路と
   連通する冷媒通路を有する複数のセグメントの集合体か
   ら成る単一の直立円柱体と、 を有し、高さが中心部から外周に向かって非減少的に増
   加し、 前記誘導加熱コイルの発生する誘導磁界によって誘導溶
   解を進行させ、耐火材料を不要として、活性高級金属の
   溶解を行なうことを特徴とするコールドウォール型ルツ
   ボの炉体構造。
5. 【請求項５】請求項４に記載のコールドウォール型ルツ
   ボにおいて、前記の複数のセグメントの集合体から成る
   単一の直立円柱体と、第２の中間直立セグメント群と、
   第１の中間直立セグメント群と、短冊形中空の外周セグ
   メント群とのそれぞれに含まれるセグメントの数と高さ
   が、中心部から外周に向かって非減少的に増加すること
   を特徴とするコールドウォール型ルツボの炉体構造。