JP3098094B2 - 低温るつぼを用いた材料の連続融解・流出口における温度制御方法 - Google Patents
低温るつぼを用いた材料の連続融解・流出口における温度制御方法Info
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- JP3098094B2 JP3098094B2 JP04079964A JP7996492A JP3098094B2 JP 3098094 B2 JP3098094 B2 JP 3098094B2 JP 04079964 A JP04079964 A JP 04079964A JP 7996492 A JP7996492 A JP 7996492A JP 3098094 B2 JP3098094 B2 JP 3098094B2
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- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属・半導体・セラミ
ック等の材料の連続溶融および溶融材料の連続流出方法
に関するものである。
ック等の材料の連続溶融および溶融材料の連続流出方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、金属などの溶融は、例えば誘導加
熱装置を備えた耐火物性のるつぼなどの容器を用いて行
われているが、耐火物などの介在物による汚染を避ける
ことができず、高純度な材料を製造することは難しかっ
た。
熱装置を備えた耐火物性のるつぼなどの容器を用いて行
われているが、耐火物などの介在物による汚染を避ける
ことができず、高純度な材料を製造することは難しかっ
た。
【０００３】近年、高純度を要求される溶融材料を得る
ための溶融方法として低温るつぼ（コールドクルーシブ
ル）を用いた誘導溶融によって、材料をるつぼ壁と非接
触で溶融させる技術が広く報告されている。この低温る
つぼ技術は、特に金属等の材料の高周波および中間周波
数領域での誘導溶融の場合に最適とされている。
ための溶融方法として低温るつぼ（コールドクルーシブ
ル）を用いた誘導溶融によって、材料をるつぼ壁と非接
触で溶融させる技術が広く報告されている。この低温る
つぼ技術は、特に金属等の材料の高周波および中間周波
数領域での誘導溶融の場合に最適とされている。
【０００４】この低温るつぼにおいては、るつぼ壁が複
数のセグメントが環状に連結されて構成されており、各
セグメントは内部に冷却水を通す中空部を有する一般に
銅製のものである。このるつぼ内に溶融すべき材料を入
れ、るつぼの外周に配設した誘導コイルに高周波ないし
中間周波数の電流を流すことによって、るつぼ内の材料
に渦電流を発生させ、その渦電流損によって、この材料
を溶融することができる。また、同時にるつぼ表面に発
生する渦電流と溶解材料表面に発生する渦電流とによる
電磁気力によって、るつぼ内の溶融物とるつぼ壁との非
接触化を図ると共に、るつぼ下方の壁を絞ることによっ
て内部の介在物を浮上させ、これによって、高純度の素
材を得ることができる。
数のセグメントが環状に連結されて構成されており、各
セグメントは内部に冷却水を通す中空部を有する一般に
銅製のものである。このるつぼ内に溶融すべき材料を入
れ、るつぼの外周に配設した誘導コイルに高周波ないし
中間周波数の電流を流すことによって、るつぼ内の材料
に渦電流を発生させ、その渦電流損によって、この材料
を溶融することができる。また、同時にるつぼ表面に発
生する渦電流と溶解材料表面に発生する渦電流とによる
電磁気力によって、るつぼ内の溶融物とるつぼ壁との非
接触化を図ると共に、るつぼ下方の壁を絞ることによっ
て内部の介在物を浮上させ、これによって、高純度の素
材を得ることができる。
【０００５】この低温るつぼ技術を用いた溶融・晶出方
法が、特開昭６０−２８７６号公報において開示されて
おり、この低温るつぼ技術を用いたシリコンの連続鋳造
方法が特開昭６４−５３７３２号公報に開示されてい
る。
法が、特開昭６０−２８７６号公報において開示されて
おり、この低温るつぼ技術を用いたシリコンの連続鋳造
方法が特開昭６４−５３７３２号公報に開示されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の特開昭６０−２
８７６号公報に開示のものは、低温るつぼ内で溶解させ
た材料をるつぼから凝固させながら連続的に取り出す方
法であり、また特開昭６４−５３７３２号公報に開示さ
れたものは、るつぼの下方で凝固させる連続鋳造方法で
あるが、これらの方法では、連続的に溶解しこれを溶融
状態で連続的に適量流出させることは困難であるため、
バッチ式の操業にせざるを得ず、連続操業ができず生産
性が低いという問題がある。
８７６号公報に開示のものは、低温るつぼ内で溶解させ
た材料をるつぼから凝固させながら連続的に取り出す方
法であり、また特開昭６４−５３７３２号公報に開示さ
れたものは、るつぼの下方で凝固させる連続鋳造方法で
あるが、これらの方法では、連続的に溶解しこれを溶融
状態で連続的に適量流出させることは困難であるため、
バッチ式の操業にせざるを得ず、連続操業ができず生産
性が低いという問題がある。
【０００７】そこで本発明者は低温るつぼ内に一定量の
溶融液（溶融液塊）を、表面張力及びコイルから発生す
る電磁力からなる支持力と重力とのバランスで保持し、
該るつぼ内に固体材料を連続的に又は間欠的に供給し、
この供給量に相当する量の溶融材料を該るつぼの下部に
設けられた流出口から流出する方式を案出した。
溶融液（溶融液塊）を、表面張力及びコイルから発生す
る電磁力からなる支持力と重力とのバランスで保持し、
該るつぼ内に固体材料を連続的に又は間欠的に供給し、
この供給量に相当する量の溶融材料を該るつぼの下部に
設けられた流出口から流出する方式を案出した。
【０００８】しかし、この方式は、るつぼ下部からの流
出溶融液の温度が変化したとき、元の温度に戻したり、
該温度を所望の温度に変えようとするとき、流下（又は
滴下）融液の温度を測定してマニュアルで投入電力を制
御すると、相当に長い時間を要し、その間所望の温度と
異なる温度の融液が流下（又は滴下）するのを甘受しな
ければならなかった。
出溶融液の温度が変化したとき、元の温度に戻したり、
該温度を所望の温度に変えようとするとき、流下（又は
滴下）融液の温度を測定してマニュアルで投入電力を制
御すると、相当に長い時間を要し、その間所望の温度と
異なる温度の融液が流下（又は滴下）するのを甘受しな
ければならなかった。
【０００９】本発明の目的は上記流出溶融液の温度を自
動的に短時間で所望の温度に制御する方法を提供するこ
とである。
動的に短時間で所望の温度に制御する方法を提供するこ
とである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、誘導加熱装置
を備え、下部に流出口を有する低温るつぼの前記誘導加
熱装置に、材料を融解できる温度以上を確保し、所定量
の溶融材料をるつぼ内に保持するための電磁力を確保す
るほぼ一定の電流を供給して、該るつぼ内で材料を融解
すると共に、この溶融材料を保持しつつ、該るつぼ内に
固体材料を連続的に又は間欠的に供給し、これを融解す
ると共に、該固体材料の供給量に相当する量の溶融材料
を、流出口から連続的に又は間欠的に次工程に流出させ
るに際し、前記るつぼ内に保持された溶融材料（以下
「溶融液塊」という。）の最上部より下から前記るつぼ
の上端より上に伸びる石英管を設置し、前記溶融材料の
輝度を石英管壁内部で上方に伝達させるつぼの上部にて
前記輝度を輝度センサーによりとらえ測定された輝度に
応じて目標温度に対応する輝度になるように高周波ない
し中周波数の電源の出力を制御する、前記溶融材料の流
出温度を所望の温度に制御する方法である。
を備え、下部に流出口を有する低温るつぼの前記誘導加
熱装置に、材料を融解できる温度以上を確保し、所定量
の溶融材料をるつぼ内に保持するための電磁力を確保す
るほぼ一定の電流を供給して、該るつぼ内で材料を融解
すると共に、この溶融材料を保持しつつ、該るつぼ内に
固体材料を連続的に又は間欠的に供給し、これを融解す
ると共に、該固体材料の供給量に相当する量の溶融材料
を、流出口から連続的に又は間欠的に次工程に流出させ
るに際し、前記るつぼ内に保持された溶融材料（以下
「溶融液塊」という。）の最上部より下から前記るつぼ
の上端より上に伸びる石英管を設置し、前記溶融材料の
輝度を石英管壁内部で上方に伝達させるつぼの上部にて
前記輝度を輝度センサーによりとらえ測定された輝度に
応じて目標温度に対応する輝度になるように高周波ない
し中周波数の電源の出力を制御する、前記溶融材料の流
出温度を所望の温度に制御する方法である。
【００１１】前記石英管は前記るつぼの内壁を覆い、下
部の溶融液流出口を有するものであるのが好ましい。そ
れは石英管内の溶融液塊の輝度を石英管を通して上部に
伝えるためである。特に使用する石英管は透明なものの
方が精度よく上部に溶融液塊の輝度を伝達させることが
できる。
部の溶融液流出口を有するものであるのが好ましい。そ
れは石英管内の溶融液塊の輝度を石英管を通して上部に
伝えるためである。特に使用する石英管は透明なものの
方が精度よく上部に溶融液塊の輝度を伝達させることが
できる。
【００１２】図１に本発明に用いる装置を示す。この図
において、１は銅製るつぼ、２は冷却水流路、３は石英
管、４は流出口、５はコイル、６は溶融液塊、７は給電
線、８は高周波電源、９は輝度センサー、１０は輝度
計、１１は制御手段である。溶融物６の温度変化は輝度
変化として現われる。この輝度を石英官３を用いること
により上部に透過させ、輝度センサー、輝度計を用いて
検知する。これから、制御手段により溶融液塊の輝度が
目標輝度となるように高周波電源を制御する。こうして
溶融材料の流出温度を所望の温度に制御することができ
る。
において、１は銅製るつぼ、２は冷却水流路、３は石英
管、４は流出口、５はコイル、６は溶融液塊、７は給電
線、８は高周波電源、９は輝度センサー、１０は輝度
計、１１は制御手段である。溶融物６の温度変化は輝度
変化として現われる。この輝度を石英官３を用いること
により上部に透過させ、輝度センサー、輝度計を用いて
検知する。これから、制御手段により溶融液塊の輝度が
目標輝度となるように高周波電源を制御する。こうして
溶融材料の流出温度を所望の温度に制御することができ
る。
【００１３】図２に温度と輝度との関係を示すグラフを
示す。少なくとも１４５０〜１５２５℃では両者が直線
的に対応していることが分かる。
示す。少なくとも１４５０〜１５２５℃では両者が直線
的に対応していることが分かる。
【００１４】
実施例１、比較例１ ４０ｇ／分で溶融物を滴下させつつ、滴下物の温度を１
４５０℃から１５００℃に本発明方法で変化させた場合
と、滴下物の温度を測定しつつマニュアルで投入電力
を変化させた場合の例を図３に示す。
４５０℃から１５００℃に本発明方法で変化させた場合
と、滴下物の温度を測定しつつマニュアルで投入電力
を変化させた場合の例を図３に示す。
【００１５】図３より本発明方法では１分間で直ちに
１４５０℃から１５００℃に変化しているが、マニュア
ルでは１５００℃の前後をぶれながら約５分かかって
１５００℃に収れんしていることが分かる。
１４５０℃から１５００℃に変化しているが、マニュア
ルでは１５００℃の前後をぶれながら約５分かかって
１５００℃に収れんしていることが分かる。
【００１６】
【発明の効果】本発明方法によれば低温るつぼから溶融
液を流下させ、かつこの液を短時間で所望の温度に制御
することができる。
液を流下させ、かつこの液を短時間で所望の温度に制御
することができる。
【図１】本発明方法を実施する１例の部分断面略図。
【図２】溶融物と輝度との関係を示すグラフ。
【図３】実施例及び比較例において、溶融物を滴下させ
つつ滴下物の温度を本発明方法で、及びマニュアル
で変化させた場合の温度変化を示すグラフ。
つつ滴下物の温度を本発明方法で、及びマニュアル
で変化させた場合の温度変化を示すグラフ。
１…銅製るつぼ ２…冷却水流路 ３…石英管 ４…流出口 ５…コイル ６…溶融液塊 ７…給電線 ８…高周波電源 ９…輝度センサー １０…輝度計 １１…制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 義則 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社技術開発本部内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F27B 14/20 F27B 14/06 F27B 14/18 B22D 11/06 380 F27D 19/00
Claims (1)
- 【請求項１】 誘導加熱装置を備え、下部に流出口を有
する低温るつぼの前記誘導加熱装置に、材料を融解でき
る温度以上を確保し、所定量の溶融材料をるつぼ内に保
持するための電磁力を確保するほぼ一定の電流を供給し
て、該るつぼ内で材料を融解すると共に、この溶融材料
を保持しつつ、該るつぼ内に固体材料を連続的に又は間
欠的に供給し、これを融解すると共に、該固体材料の供
給量に相当する量の溶融材料を、流出口から連続的に又
は間欠的に次工程に流出させるに際し、前記るつぼ内に
保持された溶融材料の最上部より下から前記るつぼの上
端より上に伸びる石英管を設置し、前記溶融材料の輝度
を石英管壁内部で上方に伝達させ、るつぼの上部にて前
記輝度を輝度センサーによりとらえ、測定された輝度に
応じて目標温度に対応する輝度になるように高周波ない
し中周波数の電源の出力を制御する、前記溶融材料の流
出温度を所望の温度に制御する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04079964A JP3098094B2 (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 低温るつぼを用いた材料の連続融解・流出口における温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04079964A JP3098094B2 (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 低温るつぼを用いた材料の連続融解・流出口における温度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280875A JPH05280875A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3098094B2 true JP3098094B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=13704998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04079964A Expired - Fee Related JP3098094B2 (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 低温るつぼを用いた材料の連続融解・流出口における温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3098094B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19536237B4 (de) * | 1995-09-28 | 2005-06-09 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Innentemperaturen bei hüttentechnischen Anlagen |
| DE19536236B4 (de) * | 1995-09-28 | 2005-06-09 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwändigen Gefäßen, insbesondere von Hochtemperaturaggregaten, wie z. B. Öfen in der Metallurgie oder der chemischen Verfahrenstechnik |
| JP4774590B2 (ja) * | 2000-11-08 | 2011-09-14 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 誘導加熱溶解炉 |
| JP2005254249A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Yaskawa Electric Corp | 液体金属急冷装置 |
| CN113776992B (zh) * | 2021-08-27 | 2024-02-23 | 河北光兴半导体技术有限公司 | 测试熔体表面张力的方法 |
-
1992
- 1992-04-01 JP JP04079964A patent/JP3098094B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05280875A (ja) | 1993-10-29 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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