JP3054193B2 - Induction skull spinning of reactive alloys - Google Patents

Induction skull spinning of reactive alloys

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JP3054193B2
JP3054193B2 JP2510445A JP51044590A JP3054193B2 JP 3054193 B2 JP3054193 B2 JP 3054193B2 JP 2510445 A JP2510445 A JP 2510445A JP 51044590 A JP51044590 A JP 51044590A JP 3054193 B2 JP3054193 B2 JP 3054193B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/064Accessories therefor for supplying molten metal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 1.発明の分野 本発明は、反応性金属および合金の急速凝固のための
方法および装置;より詳細には、溶融金属流がそれを通
って急速移動式冷却基体上へ向かい、急速凝固した連続
金属フィラメントまたはリボンを形成するノズルを備え
た誘導スカル溶解システム(induction skull melting
system)に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for rapid solidification of reactive metals and alloys; more particularly, a molten metal stream through which a rapid moving cooling substrate is deposited. Induction skull melting system with a nozzle to form a rapidly solidified continuous metal filament or ribbon
system).

2.先行技術の簡単な説明 急速凝固は振材料製造のための重要な方法となってい
る。急速凝固により製造された材料の特性は、より緩慢
な凝固速度で加工された同様な材料のものよりしばしば
優れている。材料の急速凝固は各種合金系の物理的特
性、機械的特性、および耐食性を向上させた。
2. Brief Description of Prior Art Rapid solidification has become an important method for manufacturing vibration materials. The properties of materials produced by rapid solidification are often superior to those of similar materials processed at slower solidification rates. Rapid solidification of the material has improved the physical, mechanical, and corrosion resistance of various alloy systems.

実用に十分な量の材料を製造するために開発された急
速凝固法はおおまかに2カテゴリー、すなわち噴霧化
(atomization)および溶融紡糸に分類される。霧化法
においては、溶融金属流が微細な滴状に分断され、これ
が速やかに冷却して、後続の塊状物品への固化に適した
微細な粉末として凝固する。冷却ブロック溶融紡糸およ
び平面流鋳造(planar flow casting)を含む溶融紡糸
法は、溶融合金流を冷却された基体上へ向けるものであ
り、これによりそれが薄い箔またはリボンとして凝固
し、これは箔もしくはリボン状で用いられ、または後続
の塊状化のために機械的に微粉砕されて粉末となる。そ
れぞれの急速凝固カテゴリーの方法に共通なことは、金
属を溶融し、かつ溶融状態に保持するるつぼ、および溶
融金属流を形成し、かつ制御する流動制御装置またはノ
ズルを必要とすることである。
Rapid solidification processes developed to produce practically sufficient quantities of materials fall into two broad categories: atomization and melt spinning. In the atomization process, a stream of molten metal is broken up into fine droplets that cool quickly and solidify as a fine powder suitable for subsequent solidification into a lump article. Melt spinning methods, including cooling block melt spinning and planar flow casting, are directed at a molten alloy stream onto a cooled substrate, which solidifies as a thin foil or ribbon, which Or they can be used in ribbon form or mechanically pulverized into powder for subsequent agglomeration. Common to each rapid solidification category method is the need for a crucible that melts and holds the metal in a molten state, and a flow controller or nozzle that forms and controls the flow of the molten metal.

急速凝固の試みは最初は鉄系、ニッケル系、アルミニ
ウム系、およびマグネシウム系の合金に集中した。これ
らの合金系については、溶融金属と非反応性であり、従
ってるつぼおよびノズルとして用いるのに適した多種多
様の耐熱材料が用いられる。その後、反応性合金、特に
チタンおよびアルミ化チタンの急速凝固にかなりの関心
がもたれた。これらの合金は反応性であるので、耐熱る
つぼを用いる通常の溶解および鋳込み技術では、るつぼ
の溶解によって許容し得ないほど高い汚染度を生じる。
Rapid solidification attempts initially focused on iron-based, nickel-based, aluminum-based, and magnesium-based alloys. For these alloy systems, a wide variety of refractory materials are used that are non-reactive with the molten metal and are therefore suitable for use as crucibles and nozzles. Subsequently, there was considerable interest in the rapid solidification of reactive alloys, particularly titanium and titanium aluminide. Because these alloys are reactive, conventional melting and casting techniques using refractory crucibles result in unacceptably high levels of contamination due to melting of the crucible.

通常のインゴット用のチタン、アルミ化チタンその他
の反応性合金の溶解および鋳込みを行うために、各種の
方法が開発された。一般にこれらの方法はそれぞれ低温
のるつぼを用いる。合金は、高い熱伝導率を有する材
料、通常は水冷された銅で構成されるるつぼ内で溶解さ
れるので、溶融合金とるつぼの間に固体合金のスカルが
生成し、合金とるつぼの反応を阻止する。合金を溶解
し、かつ溶融状態に保持するのに必要なエネルギーを付
与しうる方法は多数あり、これには消耗性もしくは非消
耗性電極アーク溶解、プラズマアーク溶解、または電子
ビーム溶解が含まれる。
Various methods have been developed for melting and casting titanium, titanium aluminide and other reactive alloys for conventional ingots. Generally, each of these methods uses a low temperature crucible. The alloy is melted in a crucible made of a material with high thermal conductivity, usually water-cooled copper, so that a solid alloy skull is formed between the molten alloy and the crucible, and the reaction between the alloy and the crucible Block. There are many ways in which the energy needed to melt and hold the alloy in the molten state can be provided, including consumable or non-consumable electrode arc melting, plasma arc melting, or electron beam melting.

急速凝固法においては比較的細い溶融金属流の形成お
よび制御が必要であるため、通常の溶解および鋳造技術
を反応性金属の急速凝固に利用することができない。こ
の問題に対処するために、低温炉床溶解法が反応性合金
の急速凝固に適用されている。低温炉床法では、底に穴
をもつ銅製炉床において合金が溶融される。炉床の金属
プールを溶融するためには、非消耗性タングステンアー
クが用いられる。十分な大きさの金属プールが形成され
ると、オリフィスを覆うスカルが溶融貫通し、金属がオ
リフィスを貫通して金属流を形成する。溶融金属流はオ
リフィスの寸法により制御され、炉床は付加的な制御の
ためにオリフィス出口に対して加圧される。次いで金属
流は噴霧化されるか、または急速に移動している水冷式
基体上へ向けられて急速凝固したリボンを形成する。炉
床の底からの制御された鋳込みを伴うアーク溶解は、噴
霧化によって急速凝固した粉末、および溶融紡糸によっ
て急速凝固したリボンを製造するために、しばしば採用
される。ワン(S.H.Whang),“新規な添加物を含む急
速凝固Ti合金",Journal of Metals,1984年4月,34−40
頁。ローウェ,アモト(R.G.Rowe,R.A.Amoto),“チタ
ン合金の紡糸",Processing of Structure Materials,フ
ロウズおよびサビジ(F.H.Froes,S.J.Savage)編,ASMイ
ンターナショナル,1987年,253−260頁。
The rapid solidification process requires the formation and control of a relatively narrow stream of molten metal, so conventional melting and casting techniques cannot be used for rapid solidification of reactive metals. To address this problem, low-temperature hearth melting has been applied to the rapid solidification of reactive alloys. In the low temperature hearth method, the alloy is melted in a copper hearth with a hole in the bottom. To melt the hearth metal pool, a non-consumable tungsten arc is used. When a sufficiently large metal pool is formed, the skull over the orifice melts and penetrates and the metal forms a metal stream through the orifice. The molten metal flow is controlled by the size of the orifice and the hearth is pressurized against the orifice outlet for additional control. The metal stream is then atomized or directed onto a rapidly moving water-cooled substrate to form a rapidly solidified ribbon. Arc melting with controlled casting from the bottom of the hearth is often employed to produce rapidly solidified powders by atomization and rapidly solidified ribbons by melt spinning. SHWhang, "Rapidly Solidified Ti Alloys with New Additives", Journal of Metals, April 1984, 34-40.
page. Rhowe, Amoto (RGRowe, RAAmoto), "Spinning of Titanium Alloy", Processing of Structure Materials, Ed. Frows and Savige (FHFroes, SJSavage), ASM International, 1987, pp. 253-260.

アーク溶解紡糸またはアーク溶解霧化法の主な限界の
1つは、小バッチの材料以外の処理は困難であるという
ことである。これらの方法により今日まで鋳造されたチ
タン合金の最大バッチは1kgのオーダーである。これら
の方法では溶融物プールの底にあるスカルを溶融貫通す
るためにアークを用いる必要があり、これがプールの深
さを制限するので、スケールアップは難しい。溶解容量
の増大は炉床の直径の増大によってようやく達成される
が、単一アークにより溶融し、かつ溶融状態に保持しう
る金属の容量にも限界がある。
One of the major limitations of the arc melting spinning or arc melting atomization method is that processing other than small batches of material is difficult. The largest batches of titanium alloys cast to date by these methods are on the order of 1 kg. These methods require the use of an arc to melt through the skull at the bottom of the melt pool, which limits the depth of the pool and is therefore difficult to scale up. Increasing the melting capacity can only be achieved by increasing the hearth diameter, but there is also a limit to the amount of metal that can be melted by a single arc and held in a molten state.

誘導加熱を利用した溶解および鋳造法の利点は以前か
ら認められており、誘導加熱は多種多様な合金系に慣用
されている。高融点の反応性合金へのその利用が商業的
規模で達成された。米国特許第3,775,091号明細書(ク
ライツら)には、チタンその他の反応性金属および合金
を誘導溶解および成形するための方法が記載されてい
る。クライツらの方法は誘導コイルの内側に位置する水
冷式の銅製るつぼを用いる。このるつぼは、電気的に連
続したるつぼにより生じる減衰またはシールド作用を低
下させるために、少なくとも1個のスリットにより縦方
向に裂けている。溶解すべき金属は、一定量のスラグ材
料と共にるつぼ内に装入される。金属装填材料を加熱す
るために誘導電力が付与される。加熱が進行するのに伴
ってスラグが溶解し、低温のるつぼ壁と高温の金属との
間で凝固して、るつぼと高温の金属の間に断熱および電
気的絶縁を共に与える。最終的には初期の装填材料が溶
融してるつぼ壁に固体スカルを形成し、溶融プールがス
カル内に形成される。次いでるつぼを傾けて溶融合金を
注ぎ出すか、あるいは底のスカルを連続的に取り出して
冷却し、これによりるつぼの内径と同一寸法の一体鋳造
インゴットを成形することができる。
The advantages of melting and casting methods utilizing induction heating have been recognized for some time, and induction heating is common in a wide variety of alloy systems. Its use for high melting point reactive alloys has been achieved on a commercial scale. U.S. Pat. No. 3,775,091 (Kreiz et al.) Describes a method for induction melting and forming titanium and other reactive metals and alloys. The method of Kraiz et al. Uses a water-cooled copper crucible located inside the induction coil. The crucible is longitudinally torn by at least one slit to reduce the damping or shielding effect caused by the electrically continuous crucible. The metal to be melted is charged into a crucible with a certain amount of slag material. Induction power is applied to heat the metal charge. As heating progresses, the slag melts and solidifies between the cold crucible wall and the hot metal, providing both thermal and electrical insulation between the crucible and the hot metal. Eventually, the initial charge melts to form a solid skull on the crucible wall and a molten pool is formed within the skull. The crucible can then be tilted to pour out the molten alloy, or the skull at the bottom can be continuously removed and cooled, thereby forming an integrally cast ingot of the same dimensions as the inner diameter of the crucible.

クライツらの方法が、るつぼのスリット数の増加さ
せ、これによりスラグの必要性を排除することによって
改良された。この改良法により最高75ポンドのチタンま
たは105ポンドのジルコニウムの溶融が可能となった。4
00ないし500ポンドへのスケールアップが可能であると
言われ、主な制約は電源の大きさである。クロニスター
(D.J.Chronister)ら,“チタン及びその他の反応性合
金の誘導スカル溶解",Journal of Metals,1986年9月,5
1−54頁。クライツらの方法はより一般的な反応性金属
溶解法より若干の利点をもたらすが、それは急速凝固法
のための溶融金属放出システムという重要な要件、すな
わち少量の制御された溶融金属流の必要性に向けられた
ものではない。
The method of Kraiz et al. Was improved by increasing the number of slits in the crucible, thereby eliminating the need for slag. This improved method allowed the melting of up to 75 pounds of titanium or 105 pounds of zirconium. Four
It is said that scale-ups from 00 to 500 pounds are possible, and the main constraint is the size of the power supply. DJ Chronister et al., "Induced Skull Melting of Titanium and Other Reactive Alloys", Journal of Metals, September 1986, 5
1-54. Although the method of Kreiz offers some advantages over the more common reactive metal melting method, it is an important requirement of a molten metal release system for rapid solidification methods, i.e., the need for small controlled molten metal flows. It is not aimed at.

反応性合金、たとえばチタン合金およびアルミ化チタ
ンの急速凝固の技術および実施においては、大きな低温
炉床溶解量、ならびに溶融紡糸による急速凝固のために
定められた金属流を形成および制御する手段を備えた処
理システムが、依然として要望されている。
Techniques and practices for the rapid solidification of reactive alloys, such as titanium alloys and titanium aluminides, are provided with means for forming and controlling large cold hearth melt rates and defined metal flows for rapid solidification by melt spinning. There is still a need for an improved processing system.

3.発明の要約 本発明は、反応性金属およびそれらの合金を大規模な
バッチで(すなわちバッチサイズ5kg以上)急速凝固さ
せるための装置および方法を提供する。一般に本装置は
金属装填材料を保持するためのるつぼ手段を含む。るつ
ぼ手段は側壁、上部および底部−オリフィスを含む−を
備えている。側壁、上部および底部は集合体としてるつ
ぼの内部を規定する。側壁および底部の一部の範囲は、
縦スリットにより少なくとも2つのセグメントに分割さ
れる。ノズル手段の一部はるつぼ手段内に配置され、そ
してオリフィスを貫いて伸びている。ノズル手段は内部
と連絡した第1末端を含む。ノズル手段の第2末端がさ
らに、溶融合金の流れを定めるためのノズルオリフィス
を含む。るつぼ手段の上部、側壁および底部を冷却する
ための冷却手段が備えられる。この装置はさらに、金属
装填材料内に交流電流を誘導するための第1誘導手段を
含む。第2誘導手段が、ノズル手段内部に電流を誘導す
るためにそれに付随する。この装置は、るつぼの内部に
正圧を形成および維持するための圧力制御手段、ならび
に急速に移動する冷却基体を含む急冷手段を備えてい
る。位置決め手段が、るつぼおよびノズル手段を急冷手
段に対して位置決めする。るつぼ、ノズルおよび急冷手
段は正圧または負圧の制御された雰囲気を内部に付与す
る密閉手段内に収容される。
3. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an apparatus and method for rapidly solidifying reactive metals and their alloys in large batches (ie, batch sizes of 5 kg or more). Generally, the apparatus includes crucible means for holding a metal charge. The crucible means has side walls, a top and a bottom-including an orifice. The side walls, top and bottom define the interior of the crucible as an assembly. Some areas of the side walls and bottom are:
It is divided into at least two segments by a longitudinal slit. A portion of the nozzle means is located within the crucible means and extends through the orifice. The nozzle means includes a first end in communication with the interior. The second end of the nozzle means further includes a nozzle orifice for defining a flow of the molten alloy. Cooling means are provided for cooling the top, side walls and bottom of the crucible means. The apparatus further includes first inducing means for inducing an alternating current in the metal charge. Second inducing means is associated with it for inducing a current inside the nozzle means. The apparatus includes pressure control means for creating and maintaining a positive pressure inside the crucible, and quenching means including a rapidly moving cooling substrate. Positioning means positions the crucible and nozzle means relative to the quenching means. The crucible, the nozzle and the quenching means are housed in a sealing means for providing a positive or negative pressure controlled atmosphere therein.

さらに本発明は、合金の溶解および急速凝固鋳造のた
めの、下記の工程を含む方法を提供する: (a)側壁、上部および底部を有し、該底部がオリフィ
スを含むるつぼ手段であって、側壁上部および底部が集
合体としてるつぼの内部を画定し、側壁および底部がそ
れらの一部の範囲にわたって縦スリットにより少なくと
も2つの部分に分割されたるつぼ手段の内部に、合金か
らなる固体装填材料を装入し; (b)内部の装填材料を内部に交流電流を誘導すること
により溶融し; (c)るつぼの側壁および底部を連続的に冷却して、溶
融装填材料から固体合金層をそれらに接して形成させ、
かつ保持し、これにより溶融金属とるつぼの側壁および
底部との接触を防止し; (d)一部がるつぼ手段内に配置され、そしてオリフィ
スを貫いて伸びているノズル手段であって、内部と連絡
した第1末端および該ノズルの通路を経た第2末端を含
み、第2末端がノズルオリフィスを含むノズル手段を加
熱して、第1末端に隣接した上記層の一部を溶融し、該
通路およびノズルオリフィスを通して溶融装填材料を流
動させ; (e)上記の内部を加圧して内部に正圧を形成および維
持し、ノズルオリフィスを通して制御された流速で溶融
装填材料を流動させ;そして (f)ノズルオリフィスを通る溶融装填材料の流動によ
り形成された流れを急速に移動する冷却基体と接触する
方向へ向けて、溶融装填材料を急速に凝固させる。
The present invention further provides a method for melting and rapid solidification casting of an alloy, comprising: (a) crucible means having a side wall, a top and a bottom, the bottom including an orifice, A solid loading material comprising an alloy is placed inside the crucible means in which the top and bottom side walls define the interior of the crucible as an assembly and the side walls and bottom are divided into at least two parts by longitudinal slits over a portion of them. (B) melting the internal charge by inducing an alternating current therein; (c) continuously cooling the side walls and bottom of the crucible to remove a solid alloy layer from the molten charge to them. Contact and form,
And holding, thereby preventing contact of the molten metal with the side walls and bottom of the crucible; (d) nozzle means partially disposed within the crucible means and extending through the orifice, wherein the nozzle means Heating the nozzle means, including a first end in communication and a second end via a passage in the nozzle, the second end including a nozzle orifice to melt a portion of the layer adjacent the first end, the passage being (E) pressurizing the interior to create and maintain a positive pressure therein, causing the molten charge to flow at a controlled flow rate through the nozzle orifice; and (f) flowing the molten charge through the nozzle orifice; The molten charge is rapidly solidified by directing the flow formed by the flow of the molten charge through the nozzle orifice into contact with the rapidly moving cooling substrate.

本発明の方法および装置は、低温壁るつぼ内で反応性
金属およびそれらの合金を溶融して溶融物/るつぼの反
応による汚染を最小限に抑える利点をもつ。さらに急速
凝固のために、制御された様式で金属流を形成し、急速
に移動する水冷式基体上へ方向づけるための手段が提供
される。この装置は、現在製造されているより大規模な
バッチで急速凝固材料を製造することができ、反応性金
属を効率的な信頼性のある様式で急速凝固させる。
The method and apparatus of the present invention have the advantage of melting reactive metals and their alloys in a cold wall crucible to minimize contamination due to melt / crucible reactions. In addition, for rapid solidification, means are provided for forming and directing the metal stream in a controlled manner onto a rapidly moving water-cooled substrate. This device is capable of producing rapidly solidified materials in larger batches that are currently being produced, and rapidly solidifies reactive metals in an efficient and reliable manner.

この方法により製造された金属フィラメントまたはリ
ボンは、鋳造したまま、もしくは焼なまし状態で箔とし
て用いるのに適しており、または微粉砕して、通常の粉
末冶金技術により塊状化してバルク物品となすための粉
末にすることができる。
The metal filaments or ribbons produced by this method are suitable for use as a foil as cast or in an annealed state, or are finely ground and agglomerated into bulk articles by conventional powder metallurgy techniques. Can be made into powder.

4.図面の簡単な説明 本発明は、以下の本発明の好ましい態様の詳細な説明
および添付の図面を参照すると、より十分に理解され、
他の利点が明らかになるであろう: 第1図は、急速凝固リボンを製造するための水冷式鋳
造ホイールを収容した包囲チャンバー内に位置する本発
明装置の模式図を示す; 第2図は、第1図の装置に用いるるつぼおよびノズル
アセンブリーの縦断面図を示し、鋳造用るつぼとノズル
の構造の詳細および関係を表す; 第3図は、るつぼの底部を示し、構造の詳細を表す; 第4図は、るつぼおよびノズルの詳細な断面図を示
し、溶融後であってただし鋳造開始前の装置の操作中の
金属装填材料の形状を表す; 第5図は、るつぼおよびノズルの詳細な断面図を示
し、鋳造開始後の装置の操作中の金属装填材料の形状を
表す。
4. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be more fully understood with reference to the following detailed description of preferred embodiments of the invention and the accompanying drawings, in which:
Other advantages will become apparent: FIG. 1 shows a schematic view of the device of the invention located in an enclosing chamber containing a water-cooled casting wheel for producing rapidly solidified ribbons; FIG. 1 shows a longitudinal section of the crucible and nozzle assembly used in the apparatus of FIG. 1 and shows the details and relationships of the structure of the casting crucible and the nozzle; FIG. 3 shows the bottom of the crucible and shows details of the structure; FIG. 4 shows a detailed sectional view of the crucible and nozzle, showing the shape of the metal charge during the operation of the apparatus after melting but before the start of casting; FIG. 5 shows details of the crucible and nozzle. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view, showing the shape of the metal charge during operation of the apparatus after the start of casting.

5.発明の詳細な説明および好ましい態様 図面の第1図〜第5図には、反応性合金を制御された
雰囲気または真空内で溶融および急速凝固鋳造するため
の装置の好ましい形態を示す。
5. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION AND PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 to 5 of the drawings show a preferred form of an apparatus for melting and rapidly solidifying and casting a reactive alloy in a controlled atmosphere or vacuum.

要約すると、100で概略的に示される装置は、金属装
填材料を保持するための、2で概略的に示されるるつぼ
手段を含む。るつぼ手段2は側壁3、上部7、およびオ
リフィス5を含む底部20を有する。側壁3、上部7およ
び底部は集合体としてるつぼの内部22を画定する。側壁
3および底部20の一部の範囲は、縦スリット11により少
なくとも2つのセグメントに分割される。ノズル手段8
は一部がるつぼ手段2内に配置され、そしてオリフィス
5を貫いて伸びている。ノズル手段8は、内部22と連絡
した第1末端24を含む。ノズル手段の第2末端26はさら
に、溶融合金の流れ6を定めるためのノズルオリフィス
28を含む。るつぼ手段2の上部7、側壁3および底部20
を冷却するための冷却手段4が備えられている。装置10
0はさらに、金属装填材料内に交流電流を誘導するため
の第1誘導手段30を含む。第2誘導手段32が、ノズル手
段8内に電流を誘導するためにそれに付随する。装置10
0はさらに、るつぼ2の内部22に正圧を形成および維持
するための圧力制御手段34、および急速に移動する冷却
基体を含む急冷手段36を備えている。位置決め手段10
が、るつぼおよびノズル手段を急冷手段36に対して位置
決めする。るつぼ、ノズル手段および急冷手段は正圧ま
たは負圧の制御された雰囲気を内部に付与する密閉手段
1内に収容される。
In summary, the device shown schematically at 100 includes a crucible means shown schematically at 2 for holding a metal charge. The crucible means 2 has a side wall 3, a top 7, and a bottom 20 containing the orifice 5. The side wall 3, the top 7 and the bottom define the interior 22 of the crucible as an assembly. The area of the side wall 3 and part of the bottom 20 is divided by the longitudinal slit 11 into at least two segments. Nozzle means 8
Are partially disposed in the crucible means 2 and extend through the orifice 5. Nozzle means 8 includes a first end 24 in communication with interior 22. The second end 26 of the nozzle means further comprises a nozzle orifice for defining the flow 6 of the molten alloy.
Including 28. Top 7, side walls 3 and bottom 20 of crucible means 2
Is provided with cooling means 4 for cooling. Device 10
0 further comprises first inducing means 30 for inducing an alternating current in the metal charge. Second inducing means 32 is associated with it for inducing a current in the nozzle means 8. Device 10
0 further comprises pressure control means 34 for creating and maintaining a positive pressure in the interior 22 of the crucible 2 and quenching means 36 comprising a rapidly moving cooling base. Positioning means 10
Position the crucible and the nozzle means with respect to the quenching means 36. The crucible, the nozzle means and the quenching means are housed in a sealing means 1 for applying a positive or negative pressure controlled atmosphere inside.

より詳細には、第1図には気密とな様式で構成された
ハウジングまたはチャンバー1が示される。チャンバー
1にはるつぼ2、ノズル8および鋳造基体36が内包され
る。るつぼ2は、好ましくは高い熱伝導率をもつ金属、
たとえば銅で構成される。るつぼ2は、電気的に連続し
たるつぼにより生じる減衰またはシールド作用を低下さ
せるために、側壁3の一部および底部20にスリット11を
含む。冷却水をるつぼ2に供給するための冷却手段4が
備えられる。このためには、るつぼ2の一体部品である
ウォーターマニホールドが好ましい。誘導コイル30はる
つぼの下部、すなわち作動部の周りに配置され、通常の
誘導電源(図示されていない)および冷却水源(図示さ
れていない)に接続している。
More particularly, FIG. 1 shows a housing or chamber 1 configured in a gas-tight manner. The chamber 1 contains a crucible 2, a nozzle 8, and a casting substrate 36. The crucible 2 is preferably a metal having high thermal conductivity,
For example, it is made of copper. The crucible 2 includes a slit 11 in part of the side wall 3 and in the bottom 20 to reduce the damping or shielding effect caused by the electrically continuous crucible. Cooling means 4 for supplying cooling water to the crucible 2 is provided. For this purpose, a water manifold which is an integral part of the crucible 2 is preferable. The induction coil 30 is located at the bottom of the crucible, around the working part, and is connected to a normal induction power supply (not shown) and a cooling water source (not shown).

るつぼ2の上部は、好ましくは高い熱伝導率および導
電率をもつ金属、たとえば銅または銅含有合金で構成さ
れるキャップ7で蓋をされる。キャップはるつぼ2の内
部22へのアクセスが可能であるように取りはずし式であ
るが、るつぼを気密にシールしうる。キャップ7は冷却
水源に接続され、るつぼ内部とチャンバー環境の間の相
対圧力差を維持するためにそれを通して不活性ガスを導
入しうる接続部34を含む。
The top of the crucible 2 is capped with a cap 7, which is preferably made of a metal with high thermal and electrical conductivity, for example copper or a copper-containing alloy. The cap is removable to allow access to the interior 22 of the crucible 2, but may hermetically seal the crucible. The cap 7 is connected to a cooling water source and includes a connection 34 through which an inert gas can be introduced to maintain a relative pressure difference between the crucible interior and the chamber environment.

高融点材料、たとえばセラミックまたは耐熱金属、好
ましくはタングステンもしくはモリブデンから構成され
る鋳造ノズル8が、るつぼ2の下方に位置する。好まし
くは円筒形の形状であり、るつぼ2の内径より小さい外
径をもつノズル8は、上部24が解放され、るつぼ2の底
部の穴5内に配置され、従ってノズルの上部24はるつぼ
2の内部22に解放している。ノズル8の底部26は、小さ
いオリフィス32以外は閉じられている。誘導コイル30が
ノズル8が同軸に位置し、るつぼ2のものと別個の通常
の誘導電源、および冷却水源に接続する。
Below the crucible 2 is located a casting nozzle 8 composed of a refractory material, for example a ceramic or a refractory metal, preferably tungsten or molybdenum. The nozzle 8, which is preferably cylindrical in shape and has an outer diameter smaller than the inner diameter of the crucible 2, is open in the upper part 24 and is arranged in the hole 5 in the bottom of the crucible 2, so that the upper part 24 of the nozzle is Open to the interior 22. The bottom 26 of the nozzle 8 is closed except for the small orifice 32. An induction coil 30 is connected to a conventional induction power supply, with the nozzle 8 located coaxially and separate from that of the crucible 2, and a cooling water source.

るつぼおよびノズルのアセンブリーは、急速に移動す
る鋳造基体36に対してアセンブリーの位置を調整しうる
フレーム10により支持されている。鋳造基体36は、好ま
しくは高い熱伝導率をもつ材料、たとえば銅またはその
合金の1種で構成される水冷式ホイールであり、表面速
度2500〜7500フィート/分(約762〜2286m/分)を達成
すべく駆動される。
The crucible and nozzle assembly is supported by a frame 10 that can adjust the position of the assembly relative to the rapidly moving casting substrate 36. The casting substrate 36 is preferably a water-cooled wheel composed of a material having a high thermal conductivity, for example, copper or one of its alloys, and has a surface speed of 2500-7500 ft / min (about 762-2286 m / min). Driven to achieve.

第2図には、るつぼおよびノズルのアセンブリーの縦
断面図を示し、ノズル8とるつぼ2の構造の詳細および
関係を示す。るつぼの底部20および側壁3は、側壁3の
約3分の2まで伸びたスリット11によりセグメントに分
割されている。金属はるつぼ2の下部においてのみ溶融
および保持され、スリット11はこの領域の個々のセグメ
ントを絶縁するのに十分なほど長く上方へ伸びていなけ
ればならない。各セグメント内に冷却水用の内部通路38
が設けられる。冷却水は、るつぼ2の一体部品であるマ
ニホールド4を通って内部通路38に供給される。るつぼ
2は鋳造耐熱材料製シリンダー40内にはめ込まれ、これ
はスリット11によるるつぼ2の変形の可能性を少なく
し、かつスリット11をシールする作用をもち、これによ
りるつぼ2の加圧を可能にする。るつぼアセンブリーは
絶縁プレート42に乗せられ、これは支持アセンブリー10
に接続した保持ブラケット44上に配置される。
FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the assembly of the crucible and the nozzle, and shows details and relationships of the structure of the nozzle 8 and the crucible 2. The bottom 20 and the side wall 3 of the crucible are divided into segments by slits 11 extending to about two thirds of the side wall 3. The metal is melted and held only in the lower part of the crucible 2 and the slit 11 must extend upward long enough to insulate the individual segments in this area. Internal passages 38 for cooling water in each segment
Is provided. Cooling water is supplied to the internal passage 38 through the manifold 4 which is an integral part of the crucible 2. The crucible 2 is fitted into a cylinder 40 made of a cast heat-resistant material, which reduces the possibility of deformation of the crucible 2 by the slit 11 and has a function of sealing the slit 11, thereby enabling the crucible 2 to be pressurized. I do. The crucible assembly is mounted on an insulating plate 42, which is
Is disposed on the holding bracket 44 connected to the.

ノズル8はるつぼの内部22に解放した状態で、るつぼ
2の底部にあるオリフィス5内に配置される。ノズル8
は一連の絶縁およびクランピング用のリング46によりる
つぼ2から絶縁および断熱され、これらはるつぼの底部
20に対してノズル8の位置を調整しうるように構成され
る。ノズル8およびクランピングリングアセンブリー46
は、保持ブラケット44にボルト留めされた保持プレート
48により適所に固定される。
The nozzle 8 is placed in the orifice 5 at the bottom of the crucible 2, open to the interior 22 of the crucible. Nozzle 8
Are insulated and insulated from the crucible 2 by a series of insulating and clamping rings 46, which are at the bottom of the crucible.
It is configured so that the position of the nozzle 8 with respect to 20 can be adjusted. Nozzle 8 and clamping ring assembly 46
Is a retaining plate bolted to the retaining bracket 44
Secured in place by 48.

第3図は、るつぼの底面図であり、セグメント分割の
詳細を示す。るつぼの側壁3は縦スリット11によりセグ
メントに分割されている。図示した形態には、24セグメ
ントがある。るつぼの底部20は、底部20の中心にあるオ
リフィス5付近まで伸びた半径方向スリット50により側
壁の半数のセグメントに分割され、るつぼ2の構造安定
性を付与するためにセグメント分割されていない材料の
細いリング52が残される。底部スリット50は側壁スリッ
ト11が交互に伸びたものである。冷却水通路38は、それ
らが接続する側壁セグメントおよび底部セグメントの対
が個別の冷却ループにより冷却されるように配置され
る。
FIG. 3 is a bottom view of the crucible and shows details of segment division. The side wall 3 of the crucible is divided into segments by longitudinal slits 11. The illustrated configuration has 24 segments. The bottom 20 of the crucible is divided into half the segments of the side wall by a radial slit 50 extending to the vicinity of the orifice 5 at the center of the bottom 20 and is made of unsegmented material to give the crucible 2 structural stability. A thin ring 52 is left. The bottom slit 50 is formed by alternately extending the side wall slits 11. The cooling water passages 38 are arranged such that the pair of side wall segments and bottom segment to which they connect are cooled by separate cooling loops.

溶融および急速凝固操作を開始するためには、出発原
料−−単一のプレアロイインゴット、または元素状の合
金用添加物を含むマスター合金のいずれからなるもので
あてもよい−−をるつぼ2に装入し、キャップ7をるつ
ぼの頂部にシールする。次いでるつぼの誘導コイル30に
電力を付与し、装填材料を加熱する。加熱が進行するの
に伴って充填材料は溶融し始める。るつぼに接触した溶
融金属は凝固し、従ってるつぼの壁3および底部20に面
した固体合金のスカル54の層が形成され、保持される。
加熱および溶融して溶融金属プール56およびスカル54が
形成されたのち、鋳造開始前の金属装填材料の形状を第
4図に示す。電界により誘導された浮揚力(levitating
force)が溶融金属プール56を図示された概略形状に変
形する。固体合金のスカル54はるつぼ内に留まり、ノズ
ル8の上端24の開口をシールする。
To begin the melting and rapid solidification operations, the starting materials--either a single prealloyed ingot or a master alloy containing elemental alloying additives--are added to the crucible 2. Charge and seal cap 7 on top of crucible. Next, electric power is applied to the induction coil 30 of the crucible to heat the charged material. As the heating proceeds, the filler material begins to melt. The molten metal in contact with the crucible solidifies, thus forming and holding a layer of skull 54 of solid alloy facing the crucible wall 3 and bottom 20.
After heating and melting to form the molten metal pool 56 and the skull 54, the shape of the metal loading material before the start of casting is shown in FIG. Levitating force induced by an electric field
force) deforms the molten metal pool 56 to the general shape shown. The solid alloy skull 54 remains in the crucible and seals the opening at the upper end 24 of the nozzle 8.

第5図に示す鋳造操作を開始するためには、るつぼ2
およびノズル8のアセンブリーを移動式鋳造基体36の上
方に配置する。ノズル8を囲む誘導コイル32への電力が
ノズル8を加熱し、ノズル8の上端24に隣接した固体ス
カル54を溶融し始め、これにより溶融金属56がノズル8
に流入し、ノズル内部の通路58を通り、そしてノズル底
部26にあるオリフィスから排出される。ノズル8から排
出される金属流6は移動式鋳造基体36に衝突し、ここで
急速に凝固して細いフィラメント60になる。フィラメン
ト60の形成に適した金属流6を維持するのに十分な圧力
を供給するために、シーリングキャップ7の口34を通し
てるつぼ2に不活性ガスを供給する。るつぼが空になる
のに伴う金属ヘッド圧の低下を補償すべく、鋳造操作期
間中ガス圧を制御する。
In order to start the casting operation shown in FIG.
And the assembly of nozzles 8 is positioned above the mobile casting substrate 36. Power to the induction coil 32 surrounding the nozzle 8 heats the nozzle 8 and begins to melt the solid skull 54 adjacent the upper end 24 of the nozzle 8, thereby causing the molten metal 56 to
, Passes through a passage 58 inside the nozzle, and exits through an orifice in the nozzle bottom 26. The metal stream 6 discharged from the nozzle 8 impinges on the mobile casting substrate 36, where it rapidly solidifies into thin filaments 60. An inert gas is supplied to the crucible 2 through the mouth 34 of the sealing cap 7 to provide a pressure sufficient to maintain a metal stream 6 suitable for forming the filament 60. The gas pressure is controlled during the casting operation to compensate for the drop in metal head pressure as the crucible empties.

以下の例−−量は重量%による−−は本発明をより完
全に理解するために提示される。本発明を説明するため
に示した特定の技術、従来条件および報告されたデータ
は例示であって、本発明の範囲を限定するものと解すべ
きでない。
The following examples-amounts by weight-are provided for a more complete understanding of the invention. The specific techniques, conventional conditions, and reported data set forth to illustrate the invention are exemplary and should not be construed as limiting the scope of the invention.

例 1 第2および3図に示するつぼを構成した。るつぼは内
径4 3/4インチ(12.065cm)および内側高さ12 1/2イ
ンチ(31.75cm)をもち、底部に直径1 1/2インチ(3.
81cm)の穴を備えていた。るつぼ壁の下部7 1/2イン
チ(19.05cm)に縦スリットが切り込まれ、その領域の
るつぼを24セグメントに分割していた。るつぼの底部は
外径から半径方向に内側へ中心穴から1/2インチ(1.27c
m)までスリットが切り込まれ、底部を12セグメントに
分割していた。側壁および底部には、冷却水がるつぼの
上部にある導入マニホールドから流入し、12個の側壁セ
グメントを下降し、底部セグメントに流入し、ここから
排出され、そして他の12個の側壁セグメントを上昇して
排出マニホールドへ戻るように、通路が切り込まれてい
た。るつぼの下部7 1/2インチ(10.05cm)は厚さ1/4
インチ(0.635cm)の鋳造性耐熱材料層内にはめ込まれ
ていた。
Example 1 The crucible shown in FIGS. 2 and 3 was constructed. The crucible has an inner diameter of 43/4 inches (12.65 cm) and an inner height of 121/2 inches (31.75 cm), and a diameter of 1 1/2 inches (3.75 cm) at the bottom.
81cm). A vertical slit was cut into the lower 71/2 inches (19.05 cm) of the crucible wall, dividing the crucible in that area into 24 segments. The bottom of the crucible is 1/2 inch (1.27c
The slit was cut into m), dividing the bottom into 12 segments. On the side walls and bottom, cooling water flows from the inlet manifold at the top of the crucible, descends 12 sidewall segments, flows into the bottom segment, exits from it, and rises the other 12 sidewall segments The passage was cut to return to the discharge manifold. The lower 7 1/2 inches (10.05 cm) of the crucible is 1/4 thick
It was embedded within an inch (0.635 cm) layer of castable heat resistant material.

11回巻の銅管からなり、全体の高さ6インチ(15.24c
m)である誘導コイルをるつぼ下部の周りに同軸配置し
た。誘導加熱および溶融のための電力は3kHz、135kWの
ソリッドステート誘導電源により供給された。るつぼお
よびコイルは、真空チャンバー内で水平および垂直移動
しうる保持ブラケットおよび基体のアセンブリー上に配
置された。直径1インチ(2.54cm)のチタン−6%アル
ミニウム−4%バナジウムのロッド約10ポンドからなる
装填材料をるつぼに装入した。るつぼ内へのアルゴンガ
ス導入のための継手を含む水冷式黄銅製キャップをるつ
ぼの上部に乗せ、保持ブラケットに取り付けたクランプ
によって留め付けた。
It consists of 11 turns of copper tube and has a total height of 6 inches (15.24c
m) was placed coaxially around the bottom of the crucible. Power for induction heating and melting was provided by a 3 kHz, 135 kW solid state induction power supply. The crucible and coil were placed on a holding bracket and substrate assembly that could move horizontally and vertically within the vacuum chamber. A crucible was charged with a charge consisting of approximately 10 pounds of a 1 inch (2.54 cm) diameter titanium-6% aluminum-4% vanadium rod. A water-cooled brass cap including a joint for introducing argon gas into the crucible was placed on the top of the crucible, and was fastened by a clamp attached to a holding bracket.

外径1 1/2インチ(3.81cm)、内径1インチ(2.54c
m)および全体高さ1 1/2インチ(3.81cm)のタングス
テン製ノズルをるつぼ底部のオリフィスに挿入し、るつ
ぼ支持プレートの下側に取り付けた一連のクランピング
リングおよび保持プレートにより適所に固定した。
Outer diameter 1 1/2 inch (3.81cm), inner diameter 1 inch (2.54c)
m) and a 11/2 inch (3.81 cm) total height tungsten nozzle was inserted into the orifice at the bottom of the crucible and secured in place by a series of clamping rings and retaining plates mounted below the crucible support plate. .

次いで誘導コイルに電力を付与することにより装填材
料を加熱した。装填材料が加熱溶融されるのに伴って、
溶融液は流れてるつぼの壁または底部に接し、凝固して
固体スカルを形成した。加熱速度および付与する電力水
準を変更することにより、装填材料全体が溶融して固体
スカル内に収容される条件が確立された。しかしこの状
態ではノズルを通る液体金属の流れは開始されなかっ
た。
The charge was then heated by applying power to the induction coil. As the charge is heated and melted,
The melt contacted the wall or bottom of the flowing crucible and solidified to form a solid skull. By changing the heating rate and the applied power level, conditions were established in which the entire charge was melted and contained within the solid skull. However, in this state, the flow of the liquid metal through the nozzle was not started.

例 2 例1に記載した装置を、例1と同様な、ただし長さ3
インチ(7.62cm)のノズルと同軸に位置した全体高さ1
1/2インチ(3.81cm)の3回巻誘導コイルを付加する
ことにより改良した。コイルへの電力は10kHz、10kWの
ソリッドステート誘導電源により供給された。例1に概
説した一般法に従い、ただしるつぼ装填材料が加熱溶融
されるのと同時にノズル誘導コイルに電力が付与され
た。溶融速度および電力水準を適宜調整すると、るつぼ
からの溶融金属はノズルに流入し、るつぼ底部のスカル
を除いてるつぼが空になるまでオリフィスから流れ出
た。
Example 2 The device described in Example 1 is similar to Example 1, but with a length of 3
Overall height 1 coaxial with the inch (7.62cm) nozzle
The improvement was achieved by adding a three-turn induction coil of 1/2 inch (3.81 cm). Power to the coil was provided by a 10 kHz, 10 kW solid state inductive power supply. The general procedure outlined in Example 1 was followed except that the crucible charge was heated and melted while power was applied to the nozzle induction coil. With proper adjustment of the melting rate and power level, the molten metal from the crucible flowed into the nozzle and flowed out of the orifice until the crucible was empty except for the skull at the bottom of the crucible.

例 3 例1に概説した装置、ならびに例1および2に概説し
た方法を採用して、急速凝固試験を行った。約65%のチ
タンおよび35%のアルミニウムを含有する約10ポンド
(4.53kg)のプレアロイインゴットをるつぼに装入し、
装填材料の全重量の約1.75%を構成する元素状バナジウ
ムを添加した。電力水準は装填材料が溶融し、溶融物が
ノズルに流入することなくバナジウムが溶解しうるよう
に調整された。次いで電力水準を高めて、溶融金属をノ
ズルに流入および通過させた。
Example 3 A rapid solidification test was performed using the equipment outlined in Example 1 and the method outlined in Examples 1 and 2. Charge about 10 pounds (4.53 kg) of prealloyed ingot containing about 65% titanium and 35% aluminum into the crucible,
Elemental vanadium making up about 1.75% of the total weight of the charge was added. The power level was adjusted to allow the charge to melt and the vanadium to dissolve without the melt flowing into the nozzle. The power level was then increased to allow the molten metal to flow into and through the nozzle.

ノズル流れが確立された直後に、既に始動していた鋳
造ホイール状へるつぼ/ノズルアセンブリーを移動させ
た。溶融金属流はホイールに衝突し、凝固して薄いリボ
ンを形成し、これは衝突地点の下流でホイールから離脱
した。
Immediately after the nozzle flow was established, the crucible / nozzle assembly was moved to a casting wheel that had already been started. The stream of molten metal impinged on the wheel and solidified to form a thin ribbon, which separated from the wheel downstream of the point of impact.

この急速凝固したリボンは、ほぼ幅0.17インチ(0.43
cm)および厚さ0.002インチ(0.005cm)であった。組成
は35.0%のアルミニウム、1.74%のバナジウムおよび6
3.3%のチタンと分析された。
This rapidly solidified ribbon is approximately 0.17 inches (0.43 inches) wide.
cm) and 0.002 inches (0.005 cm) thick. The composition is 35.0% aluminum, 1.74% vanadium and 6
Analyzed with 3.3% titanium.

例 4 本発明の装置を用い、例1、2および3に概説したも
のと同じ一般法に従って、2回の急速凝固鋳造試験を行
った。これらの鋳造に用いた装填材料は、公称組成61.2
%チタン、14.1%アルミニウム、19.5%ニオブ、3.2%
バナジウムおよび2.0%モリブデンのプレアロイインゴ
ットからなっていた。1回目は5.5kgの装填材料中3.9kg
が鋳造され、2回目は3.3kgの装填材料中1.5kgが鋳造さ
れ、装填材料の残部はるつぼ内に固体スカルとして残留
した。リボンは厚さ0.002インチ(0.005cm)であった。
組成は一方が13.9%Al、19.4%Nb、3.09%Vおよび1.9
%Mo、残部はチタンであり、他方は13.8%Al、19.2%N
b、3.19%Vおよび1.87%Mo、残部はチタンであった。
これは本発明の信頼性および再現性を証明する。
Example 4 Using the apparatus of the present invention, two rapid solidification casting tests were performed according to the same general method outlined in Examples 1, 2 and 3. The charge used for these castings has a nominal composition of 61.2
% Titanium, 14.1% aluminum, 19.5% niobium, 3.2%
It consisted of a prealloyed ingot of vanadium and 2.0% molybdenum. The first time is 3.9 kg in 5.5 kg of charged material
And a second time, 1.5 kg of the 3.3 kg charge were cast, with the remainder of the charge remaining as a solid skull in the crucible. The ribbon was 0.002 inches (0.005 cm) thick.
The composition consisted of 13.9% Al, 19.4% Nb, 3.09% V and 1.9%
% Mo, the balance being titanium, the other being 13.8% Al, 19.2% N
b, 3.19% V and 1.87% Mo, the balance being titanium.
This demonstrates the reliability and reproducibility of the present invention.

例 5 例3および4に従って製造したリボンを検査した。ほ
ぼ、700ppm以下のO2、420ppm以下のN2、および200ppm以
下のCの侵入不純物含量であり、厚さ約0.003インチ
(0.008cm)のリボンは著しい延性をもつことが認めら
れた。延性は、リボンを破断することなく折り畳む(be
nding)のが可能であることにより示される。
Example 5 Ribbons made according to Examples 3 and 4 were inspected. Approximately, 700 ppm or less of O 2, 420 ppm or less of N 2, and a penetration impurity content of less C 200 ppm, ribbon about 0.003 inch thick (0.008 cm) was found to have significant ductility. Ductility is achieved by folding the ribbon without breaking it (be
nding) is possible.

例 6 例4に従って製造され、13.9%Al、19.4%Nb、3.09%
Vおよび1.90%Mo、残部チタンの組成をもつリボンをハ
ンマーミル粉砕して−35メッシュの粉末を調製した。こ
の粉末を直径1インチ(2.54cm)、長さ6インチ(15.2
4cm)の円筒形ステンレス鋼製缶に装入し、真空状態に
排気し、次いで真空下にシールした。次いで缶を熱間静
圧プレスし、缶を取りはずしたのち、完全に密な物品が
得られた。
Example 6 Prepared according to Example 4, 13.9% Al, 19.4% Nb, 3.09%
A ribbon having a composition of V, 1.90% Mo, and the balance of titanium was hammer-milled to prepare -35 mesh powder. This powder is 1 inch (2.54 cm) in diameter and 6 inches (15.2 in) long.
A 4 cm) cylindrical stainless steel can was charged, evacuated to a vacuum, and then sealed under vacuum. The cans were then hot isostatically pressed and the cans were removed, giving a completely dense article.

以上、本発明をかなり十分に詳述したが、これらの詳
細に固執する必要はなく、当業者には種々の変更または
修正が自明であり、これらがすべて請求の範囲により規
定される本発明の範囲に含まれることは理解されるであ
ろう。
Although the present invention has been described in considerable detail, it is not necessary to adhere to these details, and various changes or modifications will be obvious to those skilled in the art, all of which are defined by the claims. It will be understood that it is within the scope.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バイ,リチャード・リスター,ジュニア ー アメリカ合衆国ニュージャージー州 07960,モーリスタウン,エッジヒル・ アベニュー 2 (72)発明者 ロボブスキー,アレキサンダー アメリカ合衆国ニュージャージー州 07974,ニュー・プロヴィデンス,デル ウィック・レーン 16 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor by Richard Lister, Jr., 07960, New Jersey, USA, Edgehill Ave. 2 (72) Inventor Roboski, Alexander New Jersey, USA 07974, New Providence, Del Wick Lane 16 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B22D 11/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】合金を溶解および急速凝固鋳造するための
装置であって: (a)金属装填材料を保持するためのるつぼ手段であっ
て、側壁、上部およびオリフィスを有する底部を備え、
側壁、上部および底部が集合体としてるつぼの内部を画
定し、それらの一部の範囲にわたって縦スリットにより
少なくとも2セグメントに分割されたるつぼ手段: (b)一部がるつぼ手段内に配置され、そしてオリフィ
スを貫いて伸びているノズル手段であって、上記の内部
と連絡した第1末端およびノズルの通路を経た第2末端
を含み、第2末端がさらに、溶融合金の流れを定めるた
めのノズルオリフィスを含むノズル手段; (c)上記側壁および底部を冷却するための冷却手段; (d)金属装填材料内に交流電流を誘導するための第1
誘導手段; (e)ノズル内に電流を誘導するための第2誘導手段; (f)上記の内部に正圧を形成および維持するための圧
力制御手段; (g)急速に移動する冷却基体を含む急冷手段; (h)るつぼおよびノズル手段を急冷手段に対して位置
決めするための位置決め手段;ならびに (i)るつぼ、ノズルおよび急冷手段を囲み、正圧また
は負圧の制御された雰囲気を内部に付与するための密閉
手段; からなる装置。
1. An apparatus for melting and rapidly solidifying and casting an alloy comprising: (a) a crucible means for holding a metal charge, comprising a side wall, a top and a bottom having an orifice;
A crucible means wherein the side walls, top and bottom define the interior of the crucible as an assembly and are divided into at least two segments by longitudinal slits over a portion of them: (b) a part disposed in the crucible means; Nozzle means extending through the orifice, the nozzle end including a first end in communication with the interior and a second end through the passage of the nozzle, the second end further defining a flow of molten alloy. (C) cooling means for cooling the side wall and bottom; (d) a first means for inducing an alternating current in the metal charge.
(E) second induction means for inducing a current in the nozzle; (f) pressure control means for generating and maintaining a positive pressure in the interior; (g) a rapidly moving cooling substrate. (H) positioning means for positioning the crucible and the nozzle means with respect to the quenching means; and (i) surrounding the crucible, the nozzle and the quenching means and having a controlled atmosphere of positive or negative pressure therein. Means for applying; a device comprising:
【請求項2】合金の溶解および急速凝固鋳造のための方
法であって: (a)側壁、上部および底部を有し、該底部がオリフィ
スを含むるつぼ手段であって、側壁、上部および底部が
集合体としてるつぼの内部を画定し、側壁および底部が
それらの一部の範囲にわたって縦スリットにより少なく
とも2つの部分に分割されたるつぼ手段の内部に、合金
からなる固体装填材料を装入し; (b)内部の装填材料を内部に交流電流を誘導すること
により溶融し; (c)るつぼの側壁および底部を連続的に冷却して、溶
融装填材料から固体合金層をそれらに接して形成させ、
かつ保持し、これにより溶融金属とるつぼの側壁および
底部との接触を防止し; (d)一部がるつぼ手段内に配置され、そしてオリフィ
スを貫いて伸びているノズル手段であって、内部と連絡
した第1末端および該ノズルの通路を経た第2末端を含
み、第2末端がノズルオリフィスを含むノズル手段を加
熱して、第1末端に隣接した上記層の一部を溶融し、該
通路およびノズルオリフィスを通して溶融装填材料を流
動させ; (e)上記の内部を加圧して内部に正圧を形成および維
持し、ノズルオリフィスを通して制御された流速で溶融
装填材料を流動させ;そして (f)ノズルオリフィスを通る溶融装填材料の流動によ
り形成された流れを急速に移動する冷却基体と接触する
方向へ向けて、溶融装填材料を急速に凝固させる; ことからなる方法。
2. A method for melting and rapidly solidifying an alloy, comprising: (a) having a side wall, a top and a bottom, the bottom being a crucible means including an orifice, wherein the side wall, the top and the bottom are formed. Charging a solid charge of an alloy into the crucible means defining an interior of the crucible as an assembly, the side walls and the bottom of which are divided into at least two parts by longitudinal slits over a part of them; ( b) melting the internal charge by inducing an alternating current therein; (c) continuously cooling the side walls and bottom of the crucible to form a solid alloy layer from the molten charge in contact with them;
And holding, thereby preventing contact of the molten metal with the side walls and bottom of the crucible; (d) nozzle means partially disposed within the crucible means and extending through the orifice, wherein the nozzle means Heating the nozzle means, including a first end in communication and a second end via a passage in the nozzle, the second end including a nozzle orifice to melt a portion of the layer adjacent the first end, the passage being (E) pressurizing the interior to create and maintain a positive pressure therein, causing the molten charge to flow at a controlled flow rate through the nozzle orifice; and (f) flowing the molten charge through the nozzle orifice; Rapidly solidifying the molten charge by directing the flow formed by the flow of the molten charge through the nozzle orifice into contact with the rapidly moving cooling substrate; Method.
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