JP3160956B2 - Cold wall melting equipment using ceramic crucible - Google Patents

Cold wall melting equipment using ceramic crucible

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JP3160956B2
JP3160956B2 JP25411791A JP25411791A JP3160956B2 JP 3160956 B2 JP3160956 B2 JP 3160956B2 JP 25411791 A JP25411791 A JP 25411791A JP 25411791 A JP25411791 A JP 25411791A JP 3160956 B2 JP3160956 B2 JP 3160956B2
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side wall
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cold
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等 河野
秀夫 池口
正徳 津田
昌宏 田所
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、1)半導体等の材料と
して知られる高純度の金属または合金、2)チタンある
いはジルコニウム(Zr)など酸素(O)、窒素(N)また
は炭素(C)と反応し易いために高純度製品として溶成
するのが困難な金属または合金、3)溶融温度が極めて
高いW,Mo,Ta,Nbなど特殊金属として取り扱われている金
属とそれらの合金の溶解に適した構造を有し、コ−ルド
ウォ−ル誘導溶解ルツボ炉と呼ばれる溶解ルツボ炉に関
し、より具体的には、ルツボ炉の側壁と底壁を含む炉体
全部または少なくとも側壁がAlN など電気伝導率が低く
熱伝導率が高いセラミックス材で構成されたコ−ルドウ
ォ−ル誘導溶解炉に関する。
The present invention relates to 1) high-purity metals or alloys known as materials for semiconductors and the like, 2) oxygen (O), nitrogen (N) or carbon (C) such as titanium or zirconium (Zr). Metals or alloys that are difficult to melt as high-purity products because they easily react with 3) Dissolution of metals treated as special metals such as W, Mo, Ta, Nb with extremely high melting temperatures and their alloys A melting crucible furnace called a cold wall induction melting crucible furnace, and more specifically, the entire furnace body including the crucible furnace side wall and bottom wall or at least the side wall is made of an electrically conductive material such as AlN. The present invention relates to a cold wall induction melting furnace made of a ceramic material having a low rate and a high thermal conductivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】前述したように半導体等の材料として知
れれる高純度金属、チタンあるいはジルコニウムなど酸
素、窒素または炭素と反応し易い金属または合金、溶融
温度が極めて高いW,Mo,Ta,Nbなど特殊金属やそれらの合
金の溶解には、電子ビ−ム溶解炉、非消耗式ア−ク炉な
どが使用されてきた。しかし、それらの炉には後述する
ようにアルミナ、マグネシア,ジルコニア、ベリリアな
どの金属酸化物耐火材料製の炉体またはルツボ内で溶解
を行うために、高温では、それらの耐火材料と溶融金属
(以下溶湯と略称する)との間に化学反応がおこり、反
応生成物が不純物として溶湯内に取り込まれ品質が低下
するという問題があり、金属酸化物耐火材料を使用しな
い炉体またはルツボとして、水冷銅ルツボを使用するコ
−ルドウォ−ル誘導溶解法(コ−ルドクルシブル溶解法
又はまたはインダクション・スカル溶解法とも呼ばれ
る)が採用されるようになった。
2. Description of the Related Art As described above, high-purity metals known as materials for semiconductors, metals or alloys which easily react with oxygen, nitrogen or carbon such as titanium or zirconium, W, Mo, Ta, Nb and the like having extremely high melting temperatures. For melting special metals and their alloys, an electron beam melting furnace, a non-consumable arc furnace and the like have been used. However, since these furnaces are melted in a furnace body or crucible made of a metal oxide refractory material such as alumina, magnesia, zirconia, and beryllia as described later, at a high temperature, the refractory material and the molten metal ( (Hereinafter abbreviated as molten metal), there is a problem that a reaction product is taken into the molten metal as an impurity and the quality is degraded, and as a furnace body or a crucible using no metal oxide refractory material, there is a problem of water cooling. A cold wall induction melting method (also called a cold crucible melting method or an induction skull melting method) using a copper crucible has been adopted.

【0003】今日まで一般に使用されているコールドウ
ォール型ルツボ炉と呼ばれる誘導ルツボ炉は、図4の
(A)と(B)に示されるように、導電性と熱伝導度と
がともに良好な銅などの金属製で、全体として底付き中
空円筒状のルツボ本体と、その外周に配置される誘導加
熱コイル8とから成り、該ルツボの側壁部または側壁か
ら底部の一部までの部分が、複数の狭いスリット2によ
り複数個の短冊状のセグメント3に分割され、セグメン
ト3のそれぞれの内部11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製ルツボ溶解炉である。誘導
加熱コイル8により、被溶融金属の溶解が進行すると、
水冷短冊状セグメント3の内壁に接触する溶湯9は凝固
して薄皮状のスカル5となって、金属製ルツボ溶解炉の
側壁に接する溶湯が側壁に固着したり、スリット部に侵
入して取り除くことが困難になるのを防止する役目を果
たす。一方、電磁誘導作用によりルツボ上部では溶湯を
側壁から浮遊させて銅の水冷短冊状セグメント3相互間
の短絡を防止する機能をも果たすようにされている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, an induction crucible furnace generally referred to as a cold wall crucible furnace generally used to date has a good copper conductivity and good thermal conductivity. A crucible body having a bottom and a hollow cylindrical shape as a whole, and an induction heating coil 8 disposed on the outer periphery thereof, and a portion from the side wall or the side wall to a part of the bottom of the crucible has a plurality of portions. This is a metal crucible melting furnace for induction melting in which a plurality of strip-shaped segments 3 are divided by a narrow slit 2 and the inside 11 of each of the segments 3 is cooled by a coolant such as cooling water. When the melting of the metal to be melted proceeds by the induction heating coil 8,
The molten metal 9 in contact with the inner wall of the water-cooled strip-shaped segment 3 is solidified to form a skin-like skull 5, and the molten metal in contact with the side wall of the metal crucible melting furnace adheres to the side wall or enters the slit portion and is removed. Serves to prevent difficulties. On the other hand, the function of floating the molten metal from the side wall at the upper part of the crucible by electromagnetic induction to prevent a short circuit between the water-cooled strip-shaped segments 3 of copper is also achieved.

【0004】前述のように、コールドウォール型ルツボ
炉のルツボ本体は銅製で、通常の溶解炉のように、アル
ミナ、マグネシア、ベリリア、シリカあるいはジルコニ
アなどの金属酸化物の単体または混合体から成る耐火材
料は使用されていない。それは、コールドウォール型ル
ツボ炉が溶解の対象とする金属、合金は溶融温度が高
く、それに対し溶融した金属、合金を収容する容器とし
てのルツボ本体を構成する前述の耐火材料はいずれも熱
伝導率が低いために、溶解の進行に伴いルツボ本体の温
度も内部の溶湯の温度とほぼ同一の高温に達する。その
結果、金属、合金を構成する元素とルツボ本体の耐火材
料を構成する元素との間に化学反応が進行し耐火材料中
の元素が不純物として溶湯中に取り込まれ金属、合金の
品質を低下させるため、一般的なセラミック系耐火材料
は採用できなかった。
As described above, the crucible body of the cold wall type crucible furnace is made of copper, and is made of a refractory made of a simple substance or a mixture of metal oxides such as alumina, magnesia, beryllia, silica or zirconia as in a conventional melting furnace. No materials are used. The metals and alloys to be melted by the cold-wall crucible furnace have a high melting temperature, whereas the above-mentioned refractory materials constituting the crucible body as a container for housing the molten metal and alloy are all thermally conductive. , The temperature of the crucible body also reaches almost the same high temperature as the temperature of the molten metal inside as the melting proceeds. As a result, a chemical reaction proceeds between the elements constituting the metal and the alloy and the elements constituting the refractory material of the crucible body, and the elements in the refractory material are taken into the molten metal as impurities to lower the quality of the metal and the alloy. Therefore, general ceramic refractory materials could not be adopted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般的な耐火材料に代
わるものとして採用されたのが前述した銅である。銅
は、熱伝導率が高いため、ルツボ炉の炉壁を、水などの
冷却媒体により冷却して内部の溶湯よりもかなり低い温
度に保つことができるが、金属の共通的な特性として、
導電性と熱伝導度が同じ傾向を有し、代表的に銅、銀、
アルミニウムなどに見られるように、熱伝導率の高いも
のは導電性も良い。しかし導電性が良いことは、誘導加
熱の面では難点になるが、炉壁を短冊系に縦割り分割す
ることにより、連続した中空管状の炉壁自体が誘導加熱
コイルに対する2次コイルを形成して加熱されることは
回避できるが、このようにした短冊形の銅セグメント自
体も、導体であるため被溶解材と同様、依然としてある
程度の誘導加熱コイルによる加熱を受けることになる。
測定結果によれば、被溶解材に対する電力使用量を1と
した場合、ルツボに対する分は1.3であり経路及びコ
イル1次側の損失を除外すると、被溶解材に対しては使
用された電力の40%程度しか有効に利用されていない
ことになる。また、ルツボで損失する電力を補うために
はコイル電圧を高くする必要が生じるが、真空溶解が必
要な場合は、真空中では電圧が高いほどプラズマ放電が
起こりやすいことから、印加電圧も数百ボルト程度に制
限され、投入電力も制限される。また、誘導溶解では、
周波数が低いと、ルツボ内部の溶湯が、大きく激しく撹
拌されて溶湯の表面が安定せず、場合によっては溶湯の
一部がルツボ外に飛び出しルツボの外壁などに付着し
て、溶湯量が減少し、歩留まりが低下するなどの不都合
を招来する。周波数を高くすれば溶湯の流動が少なくな
り、加えられる電磁力は溶湯の表面形状を安定に保存す
る方向に作用し、安定した溶解が可能になる。しかしな
がら、短冊形の銅セグメントを有する従来のコールドウ
ォール型ルツボ炉では、ルツボ炉での損失を補うために
コイル電圧を上げる必要があるので、その上さらに安定
溶解のために周波数を上げると、それに比例してコイル
電圧もさらに高くなるために、真空溶解の場合に要求さ
れる電圧の上限を超えてしまうという問題があり、この
点からも、誘導加熱コイルによりルツボが受ける加熱
が、セグメントを有する従来の銅製コールドウォールル
ツボに比較し、無視できる程度か、或いはかなり少ない
ようにされた溶解用ルツボを提供することが課題とされ
ていた。
The above-mentioned copper has been used as an alternative to general refractory materials. Copper has high thermal conductivity, so the furnace wall of a crucible furnace can be cooled with a cooling medium such as water to keep it at a much lower temperature than the molten metal inside, but as a common property of metal,
Conductivity and thermal conductivity have the same tendency, typically copper, silver,
Those having high thermal conductivity, such as aluminum, have good conductivity. However, good conductivity is a drawback in terms of induction heating, but by dividing the furnace wall vertically into strips, the continuous hollow tubular furnace wall itself forms a secondary coil for the induction heating coil. However, since the strip-shaped copper segment itself is a conductor, it is still heated to some extent by the induction heating coil, like the material to be melted.
According to the measurement results, when the amount of electric power used for the material to be melted was set to 1, the amount for the crucible was 1.3, and the power was used for the material to be melted, excluding the loss of the path and the coil primary side. Only about 40% of the electric power is effectively used. Also, to compensate for the power lost in the crucible, it is necessary to increase the coil voltage.However, when vacuum melting is required, the applied voltage must be several hundreds because the higher the voltage in vacuum, the easier the plasma discharge will occur. It is limited to about volts, and the input power is also limited. Also, in induction lysis,
If the frequency is low, the molten metal inside the crucible will be stirred vigorously and vigorously, and the surface of the molten metal will not be stable.In some cases, part of the molten metal will jump out of the crucible and adhere to the outer wall of the crucible, reducing the amount of molten metal. This leads to inconveniences such as a reduced yield. When the frequency is increased, the flow of the molten metal is reduced, and the applied electromagnetic force acts in a direction to stably preserve the surface shape of the molten metal, thereby enabling stable melting. However, in a conventional cold wall type crucible furnace having strip-shaped copper segments, it is necessary to increase the coil voltage in order to compensate for the loss in the crucible furnace. Since the coil voltage is further increased proportionally, there is a problem that the upper limit of the voltage required in the case of vacuum melting is exceeded, and from this point, the heating that the crucible receives by the induction heating coil has a segment. It has been an object to provide a melting crucible that is negligible or considerably less than a conventional copper cold wall crucible.

【0006】[0006]

【課題を解決する手段】上記の課題を解決することの可
能なルツボとしては、 1)ルツボ自体が、加熱手段としての誘導加熱コイルに
よって加熱を受けるコイル或いは被加熱体となる導体部
を形成しないこと、つまり導電性が極めて低い材料で構
成されること、 2)ルツボ内部の被溶解材の温度が上昇しても、ルツボ
自体の温度は水冷などの手段により、内部の被溶解材つ
まり溶湯の温度よりも低く、ルツボと溶湯との間に化学
反応が起らない程度に保たれるように熱伝導度が高いこ
と、 3)ルツボは溶解作業に伴う加熱、冷却の反復による熱
応力に耐え得る強度の耐熱材料を使用し適切な構造にさ
れていること、 以上1)〜3)の3条件を満足する材料を選択できれば
課題は解決されるが、既に述べたように、実用金属とし
て導電性が極めて低く熱伝導度が高いという条件を満足
するものは存在しない。そこで、コールドウォールルツ
ボの材料としては、今日まで固定観念的に銅を使用する
ことが踏襲されていたが、発明者らはルツボの材料とし
て、セラミックス中で導電性が極めて低く熱伝導度が高
いという条件を満足する適当な材料を選定することとし
た。
As a crucible capable of solving the above-mentioned problems, 1) The crucible itself does not form a coil which is heated by an induction heating coil as a heating means or a conductor which is a heated object. 2) Even if the temperature of the material to be melted inside the crucible rises, the temperature of the crucible itself can be reduced by means such as water cooling. Lower than the temperature and high in thermal conductivity so that no chemical reaction occurs between the crucible and the molten metal. 3) The crucible withstands thermal stress due to repeated heating and cooling during melting. The problem can be solved if a material that satisfies the above three conditions (1) to (3) can be selected by using a heat-resistant material having the obtained strength and having an appropriate structure. Sex is extreme Nothing satisfies the condition of low thermal conductivity. Therefore, as the material of the cold wall crucible, the use of copper was fixedly used until now, but as a material of the crucible, the inventors have found that the electric conductivity is extremely low in ceramics and the thermal conductivity is high. An appropriate material that satisfies the condition was selected.

【0007】近年における、セラミックス関連技術の進
歩により、上記の3条件に副い得るセラミック材が開発
されるに至った。それらの中で工業製品としては、窒化
アルミニウム(AlN)、cBNと略称されている立方
晶型窒化ほう素、酸化ベリリウム(BeO)などがある
が、窒化アルミニウム以外はいずれも高価格であるた
め、ルツボのような大形部材とするには不適当である。
窒化アルミニウムはウルツ鉱型の結晶構造を有し、機械
的性質としては、硬さはHv1200と極めて硬く、圧
縮強度、曲げ強度も大であり高温度でも強度が低下しな
い。熱的性質としては、熱伝導率は銅の約2分の1で、
熱膨脹率は銅よりもやや大きい程度であり、電気的には
絶縁体に相当し誘電率も低い。これに加え、高温でも安
定で溶融金属に対しては耐蝕性に優れ、溶融金属に対す
る濡れ性が低いことから溶湯がルツボなどの内壁に付着
しにくく、また人体に対し無毒であるなど、冶金容器、
特にコールドウォールルツボの材料として極めて適当で
あることから窒化アルミニウムを最適ルツボ材料として
選択した。窒化アルミニウムを材料とし、基本的には、
図1に示すように側壁を中空円筒形とし、底壁として銅
ブロックを挿入し、ルツボの側壁の外周に誘導加熱コイ
ルと冷却水用の配管との役目を兼ねた銅パイプを配置し
たものとし、または側壁と底壁が一体の底付き中空円筒
形とし、底壁の直下には冷却専用の中空ブロックを設け
たもの、あるいは中空円筒形で底壁として銅ブロックを
挿入したルッボの側壁内に冷却水用配管を兼ねた銅パイ
プを埋め込むようにし課題を解決した。
[0007] Recent advances in ceramic-related technology have led to the development of ceramic materials that can satisfy the above three conditions. Among them, the industrial products include aluminum nitride (AlN), cubic boron nitride (abbreviated as cBN), beryllium oxide (BeO), and the like. It is unsuitable for a large member such as a crucible.
Aluminum nitride has a wurtzite-type crystal structure, and has extremely high mechanical properties such as Hv1200, high compressive strength and bending strength, and does not decrease in strength even at high temperatures. In terms of thermal properties, the thermal conductivity is about half that of copper,
The coefficient of thermal expansion is slightly larger than that of copper, and is electrically equivalent to an insulator and has a low dielectric constant. In addition, it is stable even at high temperatures, has excellent corrosion resistance to molten metal, and has low wettability to molten metal, making it difficult for molten metal to adhere to inner walls such as crucibles. ,
In particular, aluminum nitride was selected as the optimum crucible material because it is extremely suitable as a material for cold wall crucibles. Made of aluminum nitride, basically
As shown in FIG. 1, the side wall is a hollow cylindrical shape, a copper block is inserted as a bottom wall, and a copper pipe serving as an induction heating coil and a pipe for cooling water is arranged on the outer periphery of the side wall of the crucible. Or, the side wall and the bottom wall are integrally formed with a hollow cylinder with a bottom, and a hollow block dedicated to cooling is provided immediately below the bottom wall, or inside a hollow cylindrical shape of a crucible with a copper block inserted as a bottom wall The problem was solved by embedding copper pipes that also served as cooling water pipes.

【0008】[0008]

【作用】コールドウォールルツボを構成する耐火材料と
して、導電性が極めて低く絶縁材をも兼ねた窒化アルミ
ニウムを採用したことにより、ルツボの側壁が誘導加熱
コイルに対する2次コイルとなって加熱されることはな
く、また熱伝導率も銅の約2分の1でアルミニウムとほ
ぼ同じで、亜鉛、鉄や他の合金などの構造用金属材料よ
りも優れていることから水等の冷却媒体を、パイプをを
通過させて熱交換を行う通常の冷却方法によりルツボの
炉体を、水冷銅ルツボと同程度の温度に保って、水冷銅
ルツボと同様、溶湯とルツボの間にスカルと呼ばれる溶
湯の薄い凝固層が形成され、見掛け上はこの溶湯の薄い
凝固層がルツボの内壁を構成して溶解が行われ、通常の
耐火材料のルツボとの間の化学反応による不純物の混入
を回避して溶解を行うことが可能である。
The refractory material constituting the cold wall crucible is made of aluminum nitride, which has very low conductivity and also serves as an insulating material, so that the side wall of the crucible is heated as a secondary coil for the induction heating coil. And it has about half the thermal conductivity of copper, almost the same as aluminum, and is superior to structural metal materials such as zinc, iron and other alloys. The furnace body of the crucible is kept at the same temperature as the water-cooled copper crucible by the usual cooling method of performing heat exchange by passing through, and like the water-cooled copper crucible, the thin skull called the skull is between the molten metal and the crucible. A solidified layer is formed, and apparently a thin solidified layer of this molten metal constitutes the inner wall of the crucible and is melted, avoiding the contamination of impurities due to a chemical reaction with the crucible of ordinary refractory material and melting. Ukoto is possible.

【0009】[0009]

【実施例】図1は、第1の実施例を示す正面図であり、
符号10は本発明のコールドウォールルツボの全体を示
し、12は窒化アルミニウム製の側壁、13は側壁の外
周に配置され誘導加熱コイルと冷却水用の配管との役目
を兼ねた銅パイプ、14は底壁として挿入された銅ブロ
ック壁で、この銅ブロック壁には点線で示したように、
短絡を防止するため円周方向に隔置され複数のスリット
15が軸線方向に切り込まれている。側壁の外周に配置
される誘導加熱コイルは絶縁性をよくするために適当な
間隔を保って配置され、コイル相互間には絶縁材が挿入
される。窒化アルミニウム製の側壁12の外周には銅パ
イプを接合するためにメタライズ処理されるのが好まし
いが、接合は隙間無く連続されているのが好ましく、ル
ツボ壁が十分冷却されれば円周方向に所定の角度を隔て
接合されてもよく、また側壁12の外周と銅パイプ間に
熱伝達を良くする物質を挿入してもよい。符号16はコ
イル押さえである。コイルとルツボ外周が緊密に接合さ
れていればコイル押さえは必ずしも必要でないが、熱伝
達を良くする物質を使用する場合はコイルを押さえ付け
る構造にする必要がある。
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment,
Reference numeral 10 denotes the entirety of the cold wall crucible of the present invention, 12 is a side wall made of aluminum nitride, 13 is a copper pipe arranged on the outer periphery of the side wall and serving as an induction heating coil and a pipe for cooling water, 14 is The copper block wall inserted as the bottom wall, as shown by the dotted line in this copper block wall,
In order to prevent a short circuit, a plurality of slits 15 are circumferentially spaced and cut in the axial direction. The induction heating coils arranged on the outer periphery of the side wall are arranged at appropriate intervals to improve insulation, and an insulating material is inserted between the coils. The outer periphery of the side wall 12 made of aluminum nitride is preferably metallized to join a copper pipe, but the joining is preferably continued without a gap, and if the crucible wall is sufficiently cooled, the joining is performed in the circumferential direction. It may be joined at a predetermined angle, or a material for improving heat transfer may be inserted between the outer periphery of the side wall 12 and the copper pipe. Reference numeral 16 denotes a coil holder. If the coil and the outer periphery of the crucible are tightly joined, coil holding is not necessarily required. However, when a substance that improves heat transfer is used, a structure for holding the coil is required.

【0010】図2は、第2の実施例を示す概略図であ
り、図1に示した実施例同様、中空円筒形の窒化アルミ
ニウム製の側壁22の底部に、底壁として銅ブロック2
4が挿入され、側壁22内に冷却水用の配管の役目をも
兼ねた銅パイプ23が埋め込まれている。図示は省略し
てあるが、必要に応じコイル押さえを設ける。
FIG. 2 is a schematic view showing a second embodiment. Similar to the embodiment shown in FIG. 1, a copper block 2 is formed at the bottom of a hollow cylindrical aluminum nitride side wall 22 as a bottom wall.
4 is inserted, and a copper pipe 23 serving also as a pipe for cooling water is embedded in the side wall 22. Although not shown, a coil retainer is provided as needed.

【0011】図3は、第3の実施例を示す概略図であ
り、ルツボ本体は窒化アルミニウム製の円筒形の側壁3
2と底壁32aが一体に形成され、底壁32aの裏面に
密接して冷却装置として専用される中空銅ブロック36
が配置されている。符号33は側壁の外周に配置され誘
導加熱コイルと冷却水用の配管の役目を兼ねた銅パイプ
である。図示は省略してあるが必要に応じコイル押さえ
を設ける。
FIG. 3 is a schematic view showing a third embodiment, in which a crucible body is formed of a cylindrical side wall 3 made of aluminum nitride.
2 and a bottom wall 32a are integrally formed, and a hollow copper block 36 dedicated to a cooling device in close contact with the back surface of the bottom wall 32a.
Is arranged. Reference numeral 33 denotes a copper pipe arranged on the outer periphery of the side wall and serving also as a pipe for the induction heating coil and cooling water. Although not shown, a coil retainer is provided as needed.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明の窒化アルミニウム製のルツボで
は、銅ルツボのように誘導加熱用の電力がルツボを加熱
するように使用されることがなく、ルツボ内部の被溶解
の加熱のみに投入され、消費電力を低減できる。消費電
力を低減できることから、銅ルツボよりもコイル電圧も
低減できるのでそれに対応して周波数を高めることがで
き、その利点として溶湯が動揺せず安定した溶解が可能
になりしかも適度の攪拌効果により溶湯の成分を均一に
できる。
In the crucible made of aluminum nitride according to the present invention, the electric power for induction heating is not used to heat the crucible unlike the copper crucible, but is supplied only to the heating of the melting inside the crucible. Power consumption can be reduced. Since the power consumption can be reduced, the coil voltage can be reduced as compared with the copper crucible, so the frequency can be increased correspondingly, and the advantage is that the molten metal does not shake and stable melting is possible, and the molten metal is moderately stirred. Can be made uniform.

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

【図1】本発明の第1実施例による窒化アルミニウム製
のコ−ルドウォ−ルルツボを示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a cold wall crucible made of aluminum nitride according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例による窒化アルミニウム製
のコ−ルドウォ−ルルツボを示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a cold wall crucible made of aluminum nitride according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例による窒化アルミニウム製
のコ−ルドウォ−ルルツボを示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a cold wall crucible made of aluminum nitride according to a third embodiment of the present invention.

【図4】従来のコ−ルドウォ−ルルツボ炉を示す模式側
断面図と平面図である。
FIG. 4 is a schematic side sectional view and a plan view showing a conventional cold wall crucible furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20、30 ルツボ本体 12、22、32 側壁 13、23、33 コイルを兼ねた冷却管 14 銅製底壁 15 スリット 16 コイル押さえ 32a 一体底壁 36 水冷用中空ブロック 10, 20, 30 Crucible body 12, 22, 32 Side wall 13, 23, 33 Cooling tube serving as coil 14 Copper bottom wall 15 Slit 16 Coil presser 32a Integrated bottom wall 36 Water-cooled hollow block

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田所 昌宏 愛知県豊橋市三弥町字元屋敷150番地 神鋼電機株式会社豊橋製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F27B 14/06 F27D 11/06 H05B 6/24,6/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masahiro Tadokoro 150, Motoyashiki, Miyako-cho, Toyohashi-shi, Aichi Prefecture Shinko Electric Co., Ltd. Toyohashi Mfg. Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F27B 14 / 06 F27D 11/06 H05B 6 / 24,6 / 32

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ほぼ垂直に立設された側壁部とその底部
を密閉し炉底を形成する底壁とにより炉室が形成され、
頂部が解放され前記炉室内に被溶解材料が収容されるル
ツボ本体と、前記側壁部に密接して配置され前記炉室内
の被溶解材料を加熱し溶解するための誘導加熱コイル
と、誘導加熱が行われる間ルツボ本体を冷却するための
水などの冷却媒体の給排パイプとを含んで成るコールド
ウォール溶解装置において、 前記ルツボの少なくとも側壁部が、窒化アルミニウムで
構成されるセラミック材で形成され、前記誘導加熱コイ
ルは前記冷却媒体の給排パイプを兼ねて前記ルツボの側
壁部に配置されていることを特徴とするセラミック製ル
ツボを用いたコールドウォール溶解装置。
1. A furnace chamber is formed by a side wall that stands substantially vertically and a bottom wall that seals the bottom and forms a furnace bottom.
A crucible body whose top is released and the material to be melted is accommodated in the furnace chamber, an induction heating coil disposed in close contact with the side wall to heat and melt the material to be melted in the furnace chamber, and induction heating is performed. A cold wall melting apparatus comprising: a supply / discharge pipe for a cooling medium such as water for cooling the crucible body during the operation; at least a side wall of the crucible is made of aluminum nitride
A cold wall melting apparatus using a ceramic crucible, wherein the induction heating coil is formed of a ceramic material and is disposed on a side wall of the crucible, also serving as a supply / discharge pipe for the cooling medium.
【請求項2】 請求項1記載のコールドウォール溶解装
置において、前記ルツボ本体が窒化アルミニウムで構成
されるセラミック材で形成された中空円筒状のルツボ側
壁と、この側壁の底部に挿入された銅製の底壁とにより
炉室が画定され、前記誘導加熱コイルは前記冷却媒体と
しての水の給排水パイプを兼ねて前記側壁の外周に配置
されていることを特徴とするセラミック製ルツボを用い
たコールドウォール溶解装置。
2. The cold wall melting apparatus according to claim 1, wherein said crucible body is made of aluminum nitride.
A furnace chamber is defined by a hollow cylindrical crucible side wall formed of a ceramic material to be formed, and a copper bottom wall inserted into the bottom of the side wall, and the induction heating coil has a water supply / drainage pipe for water as the cooling medium. A cold wall melting apparatus using a ceramic crucible, which is also disposed on the outer periphery of the side wall.
【請求項3】 請求項2記載のコールドウォール溶解装
置において、前記の給排水パイプを兼ねた誘導加熱コイ
ルが前記側壁内に埋め込まれていることを特徴とするセ
ラミック製ルツボを用いたコールドウォール溶解装置。
3. The cold wall melting apparatus using a ceramic crucible according to claim 2, wherein said induction heating coil serving also as said water supply / drainage pipe is embedded in said side wall. .
【請求項4】 請求項2又は3記載のコールドウォール
溶解装置において、前記底壁にはさらに、その内周に円
周方向に互いに所定の間隔を保ってルツボの軸心に沿っ
て所定の幅と深さのスリットが設けられていることを特
徴とするセラミック製ルツボを用いたコールドウォール
溶解装置。
4. The cold wall melting apparatus according to claim 2, wherein the bottom wall further has a predetermined width along an axis of the crucible at a predetermined interval circumferentially on an inner periphery thereof. A cold wall melting apparatus using a ceramic crucible, characterized in that a slit having a depth and a slit is provided.
【請求項5】 請求項1記載のコールドウォール溶解装
置において、前記のルツボ本体はその側壁と底壁とが
化アルミニウムで構成されるセラミック材で底付中空円
筒状に一体に形成され、冷却媒体の給排パイプを兼ねた
前記の誘導加熱コイルは、前記側壁の外周に密着し配置
され、さらに前記ルツボの底壁部の裏面に密接して底壁
部を冷却するための中空ブロックが設けられていること
を特徴とするセラミック製ルツボを用いたコールドウォ
ール溶解装置。
5. The cold wall melting apparatus according to claim 1, wherein said crucible body has a side wall and a bottom wall formed by nitrogen.
The induction heating coil, which is integrally formed in a hollow cylindrical shape with a bottom with a ceramic material made of aluminum halide and also serves as a supply / discharge pipe for a cooling medium, is disposed in close contact with an outer periphery of the side wall, and further includes a crucible. A cold wall melting apparatus using a ceramic crucible, wherein a hollow block for cooling the bottom wall portion is provided in close contact with the back surface of the bottom wall portion.
【請求項6】 請求項1から5までのいずれかに記載の
コールドウォール溶解装置において、前記側壁と前記冷
却媒体の給排パイプを兼ねた誘導加熱コイルと前記底壁
部の裏面に設けられた中空ブロックとは前記のルツボ本
体の壁面に施されたメタライズ層を介し連続的に又は断
続的に接合されていることを特徴とするセラミック製ル
ツボを用いたコールドウォール溶解装置。
6. The cold wall melting device according to claim 1, wherein an induction heating coil serving also as the side wall and a supply / discharge pipe for the cooling medium is provided on a back surface of the bottom wall portion. A cold wall melting apparatus using a ceramic crucible, wherein the hollow block is continuously or intermittently joined via a metallized layer provided on a wall surface of the crucible body.
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