JP3474228B2 - 物質を溶融しかつ注ぐための閉じられた誘導炉 - Google Patents

物質を溶融しかつ注ぐための閉じられた誘導炉

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JP3474228B2 JP21985793A JP21985793A JP3474228B2 JP 3474228 B2 JP3474228 B2 JP 3474228B2 JP 21985793 A JP21985793 A JP 21985793A JP 21985793 A JP21985793 A JP 21985793A JP 3474228 B2 JP3474228 B2 JP 3474228B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は物質を溶融しかつ注ぐた
めの閉じられた誘導炉であって、誘導コイルにより取り
囲まれた坩堝を有し、坩堝が第１の傾倒軸を中心として
傾倒可能に、ガス密な炉室内に配置されており、炉室が
湯を受容容器に移す閉鎖可能な開口を有している形式の
ものに関する。
【０００２】
【従来技術】「閉じられた誘導炉」とは炉室が選択的に
真空及び（又は）保護ガス下で運転できる炉である。例
えば種々異なる合金及び（又は）精製処理を実施できる
ように種々異なる運転形式を順次用いることもできる。
【０００３】ＵＳ−ＰＳ３４６０６０４号明細書によっ
ては傾倒可能でかつ誘導コイルによって取り囲まれた坩
堝を不動な炉室に配置することは公知である。この炉室
は坩堝が坩堝軸を垂直にした溶融位置から９０°よりも
大きい角度だけ坩堝が完全に空になるまで傾倒させられ
るように大きく設計されていなければならない。この構
成は内部容積の著しい炉室を必要とし、ひいては長い排
気時間及び（又は）出力の大きいポンプユニット及び
（又は）大きな保護ガス量を必要とする。さらに保護ガ
スのもとで運転される炉を、比較的に高価な貴ガスを節
約するためにはまず排気することが有利であるので、炉
室は大気圧に対して真空状態を保つ必要があり、したが
って高価でかつ重量の大きい炉室が必要とされる。
【０００４】このような炉室の内部容積はこの炉室内
に、注ぎ出す湯のための受容容器、鋳型又は金型又はと
りべが配置されているとさらに大きくなる。
【０００５】業界ではこの欠点はすでに以前から認識さ
れており、炉室が坩堝を套壁として取り囲んでおり、炉
全体が傾倒させられる炉タイプが提供されている（ＵＳ
−ＰＳ３５２９０６９号及びＤＥ−ＰＳ３５３０４７１
号）。この場合の欠点は大きな傾倒角に亘って動かそう
とする重量が大きいことである。この場合、前記運動は
注ぎ出し過程が妨げられないようにできるだけ振動なし
で行なわれなければならない。
【０００６】互いに直径方向で対置する問題はチャージ
量、ひいては坩堝の大きさが増大すると超比例的に生長
する。
【０００７】さらに前述の構成の別の欠点は、注ぎ出し
と凝固とが真空及び（又は）保護ガスのもとで実施した
い場合にも湯をそれぞれ他の室へ移すために高価な湯移
しシステムが必要とされることである。この場合にも問
題はチャージ重量が増大するにつれて超比例的に生長す
る。
【０００８】
【発明の課題】本発明の課題は冒頭に述べた形式の閉じ
られた誘導炉を改良して、内部容積ができるだけ小さく
なり、注ぎ出し過程の間に動かそうとする重量ができる
だけ小さくなるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決する手段】本発明の課題は、冒頭に述べた
形式の閉じられた誘導炉において、炉室自体が第２の傾
倒軸を中心として、溶融位置と湯の注ぎ出しが行なわれ
る直前の位置との間にある坩堝の傾倒角の範囲にほぼ相
当する角度だけ傾倒可能であって、湯を移すための開口
が第１のシールフランジにより取り囲まれており、該シ
ールフランジが炉室の傾倒距離を炉室が傾倒したあと
で、湯のための受容容器が存在する別のガス密な室の第
２のシールフランジに接触させられるようになっている
ことにより解決された。
【００１０】このような誘導炉は、同様に本発明の対象
である、特に有利な運転方法を可能にする。
【００１１】この運転方法の特徴は、坩堝においてま
ず、坩堝軸が垂直でかつ注ぎ出し開口が閉じられた状態
で湯材を溶融し、溶融後に坩堝と炉室とを一緒に第２の
傾倒軸を中心として、シールフランジが互いにガス密に
当接するまで旋回させ、湯が注ぎ出される直前の状態に
し、次いでガス密な炉室を受容容器と共に排気し、注ぎ
出し開口を開き、最後に坩堝を、炉室を停止させた状態
でかつ単位時間の注ぎ出し量を調整しながら終端位置ま
で移動させることである。
【００１２】このような誘導炉は最小可能な内部容積を
有しているので排気は短時間でかつ比較的にわずかなポ
ンプ出力で実施することができる。イナトガス又は保護
ガスが使用されると、通常高価であるガスの消費量も最
少になる。この場合には大きな重量は注ぎ出しが開始さ
れる直前の時点までしか動かされる必要はない。注ぎ出
しの時点が到来すると、誘導コイルと適当な保持フレー
ムとをその構成ユニットが有しているにも拘らず比較的
に小さい重量しか有していない坩堝だけが振動なしで坩
堝傾倒軸を中心として動かされるので、単位時間あたり
注ぎ出される湯量はきわめて正確に調整することが可能
になる。
【００１３】さらに本発明の誘導炉においては湯を炉室
から湯の受容容器を有する別の室に引き渡す手段がきわ
めて簡単に構成できる。特にＵＳ−ＰＳ３５２９０６９
号及びＤＥ−ＰＳ３５３０４７１号の場合のように複雑
な回転導通部は必要ではなくなる。
【００１４】本発明の有利な別の構成は請求項２から８
までと請求項１０に開示されており、以下に詳細に説明
する。
【００１５】
【実施例】図１に示された閉じられた誘導炉１は２つの
シールフランジ５，６で分離継目７において互いに当接
する室下部分３と室上部分４とから成る炉室２を有して
いる。室上部分４の上には炉室２に湯材を供給するチャ
ージスルースゲート８が配置されている。
【００１６】チャージスルースゲート８の下側には坩堝
９があり、該坩堝９はそれを取り囲む誘導コイル１０と
一緒に第１の傾倒軸Ａ1を中心として傾倒可能である。
この場合、坩堝９と誘導コイル１０は傾倒支持体１１に
存在している。該傾倒支持体１１の詳細については図３
を用いて説明する。
【００１７】図３によれば、傾倒支持体１１は横桁１
３，１４を有する基本フレーム１２から成り、横桁１
３，１４は上方に向けられた２つの脚１５，１６のヨー
クを形成している。脚１５，１６の上端を通って第１の
傾倒軸Ａ1−Ａ1が延びている。この第１の傾倒軸は構成
的には回転導通部１７と回転軸受１８とから形成され、
回転導通部１７と回転軸受１８は炉室２の平らな側壁１
９，２０によって保持されている。さらに回転導通部１
７はコイル電流と冷却水を導体２１，２２を用いて導通
させるためにも役立つ。回転導通部１７には側壁１９に
おける円形の開口を取り囲む支承リング２３と、外側の
端部に鎖歯車１５を保持する中空軸２４とが所属してい
る。この鎖歯車１５の上にはリンクチェーン２６が巻掛
けられ、リンクチェーン２６の一端は液圧式の駆動シリ
ンダ２８のピストン棒２７と結合されている。中空軸２
４は脚１５と回動不能に結合されているので、傾倒支持
体１１、ひいては坩堝９が傾倒軸Ａ1−Ａ1を中心として
炉室２に対して相対的に傾動させられる。
【００１８】坩堝はできるだけ正確に傾倒軸Ａ1−Ａ1内
を延びている溢流縁を有する注ぎ口２９を備えている。
坩堝９は図１に示された溶融位置で垂直に位置する坩堝
軸ＡT−ＡTを有している。湯３１がある坩堝中空室の上
側には放射保護体３２が配置されている。この放射保護
体３２は図３に示されているように図示されていない駆
動装置３３と駆動軸３４とを用いて、坩堝にチャージス
ルースゲート８を介して湯材を供給するために、一点鎖
線で示された位置３２ａに旋回させることができる。
【００１９】炉室２の側方には別のガス密な室３５があ
り、該室３５内には湯３１のための受容容器がある。こ
の受容容器は例えばスタンド金型として構成しておくこ
とができる。室３５は上方の端部に開口３７を有し、該
開口３７はシールフランジ３８により取り囲まれてい
る。このシールフランジ３８は水平面に対してほぼ３０
°の角度を成して延在している。
【００２０】図１から判るように、坩堝９の誘導コイル
１０はその溶融位置において垂直な壁３９のすぐ近くを
延びている。この壁２は炉室２に所属し、受容容器３６
のためのガス密な室３５にもっとも近く位置している。
壁３９からは別の壁４０が延びており、この壁４０は垂
直な壁３９に対して同様に約３０°の鋭角βを成して延
びており、第１のシールフランジ４１により取り囲まれ
た開口４０ａを有している。炉室２は第２の傾倒軸Ａ2
を中心として傾倒可能である。この場合の配置は、シー
ルフランジ４１が傾倒運動の終りにシールフランジ３８
の上に完全に一致するように接触し、この場合に図２に
示されているようなガス密な結合が形成されるように行
なわれている。この場合、室３５は図２に示された注ぎ
位置において炉室の閉鎖を形成する。
【００２１】この場合、炉室２の第２の傾倒軸Ａ2の位
置は、坩堝９の溢流縁３０が受容容器３６の上に注ぎ位
置において位置決め可能であるように選択されている。
さらに炉室２の第２の水平な傾倒軸Ａ2は、溶融位置に
ある溢流縁３０の位置と注ぎ位置にある溢流縁の位置と
の結合線の中央から垂直に下方に向かって延びる直線と
ほぼ交わっている。前記直線は前記の直線的な結合線に
対するいわゆる中央垂直線である。
【００２２】図４から判るように鋭角βを成して張出し
かつ第１のシールフランジ４１を有する炉室壁４０と坩
堝９の溢流縁３０との間には別の壁４２があり、この壁
４２内には溢流縁３０の範囲において、スライダ４３に
よって閉鎖可能な注ぎ出し開口４４が設けられている。
【００２３】図４と図５とを一緒に見た場合に判るよう
に、スライダ４３はセクタ状の板として構成され、該板
は駆動連桿４５と軸４６とを用いて旋回可能である。ス
ライダ板には窓４７があり、該窓４７はスライダ板の旋
回によって注ぎ出し開口４４と整合させられる。スライ
ダ板は外周において部分円状に曲げられた案内レール４
８で案内されており、押圧板５０を有する半径方向のア
ーム４９で注ぎ出し開口４４を有する壁４２に対して圧
着されている。スライダ４３の課題は炉室２を図１に示
した溶融位置でガス密に閉鎖し、溶融運転が真空及び
（又は）保護ガス下で実施されるようにすることであ
る。
【００２４】図１に示された溶融位置においては炉室２
の両方のシールフランジ５，６の間の分離継目は水平線
（線III−III）に対してほぼ３５°の鋭角をなして延び
ている。
【００２５】坩堝９の溢流縁３０とは反対に位置する、
複数の多角形に配置された部分から構成された炉室壁５
１は、溢流縁３０に対して対角線方向に位置する基本フ
レーム５２の点Ｐの一点鎖線で示された運動路Ｓに相当
する空間的な経過を有している。図２によれば炉室２は
液圧シリンダ５２ａとピストン棒５２ｂを用いて傾倒可
能である。この詳細は図１と図３とにおいては省略され
ている。
【００２６】図１から判るように壁５１の個々の部分は
室下部分３と室上部分４とに分割されている。この場
合、個々の室壁は、図３にも示されているようにＴ字形
のレール５３によって補強されている。炉室２の前述の
基本フレーム５２は図１の溶融位置においては水平に位
置し、室３５に向けられた端面側に２つの軸受５４を保
持している。これらの軸受５４の内、図１においては最
前のものしか見えていない。軸受５４は支承ブロック５
５内に配置されており、基本フレーム５２は反対側の端
部で支持体５６に支えられている。これらの支持体５６
の内からも見えているのは最前のものだけである。
【００２７】炉室２は吸込み導管５７により排気可能で
ある。該吸込み導管５７は詳細に記述してない回転継手
を介して真空ポンプユニットと接続されている。回転継
手は第２の旋回軸Ａ2と同軸に配置されている。このよ
うな形式で炉室２は溶融運転の間に真空下に保たれるだ
けではなく、最終的には図２に示された位置にもたらさ
れる傾倒運動の間も真空下に保たれる。
【００２８】図１から図５の装置では以下の運転方法を
実施することができる。
【００２９】まず、炉室２と坩堝９は図１に示された位
置にあるものとする。この位置で坩堝には、放射保護体
３２を外へ旋回させたあとでチャージスルースゲート８
を用いて湯材を供給することができる。吸込み導管５７
を介して排気が行なわれたあとで、誘導コイル１０が回
転導通部１７の導体２１と２２とを介して溶融電流及び
冷却水で負荷される。これは坩堝９の全内容物が溶かさ
れ、場合によっては別の冶金処理が施されるまで行なわ
れる。
【００３０】処理終了後、炉室２と坩堝９は一緒に、炉
室２の第２の傾倒軸Ａ2を中心として、シールフランジ
４１と３８とが図２に示された位置でシールされて互い
に当接するまで旋回させられる。この場合、旋回範囲の
設計データは、坩堝内容物に関連して、図２に示した炉
室２の終端位置の直後に湯の注ぎ出しの開始が行なわれ
るように選ばれている。この場合には炉室２は真空密に
室３５と接続され、室３５は必要な場合、図示されてい
ない真空ポンプに接続するための別の吸込み導管５８を
有していることができる。いまや注ぎ出し開口４４がス
ライダ４３（図４と５）を旋回させることによって開か
れ、坩堝９は炉室を停止させた状態で連続的にかつ調整
されて、図２において一点鎖線で示された終端位置９ａ
まで引続き運動させられる。空間的に炉室２と一緒に図
２に示した位置へ旋回させられた第１の傾倒軸Ａ1−Ａ1
を中心とした坩堝の角速度の調整は、単位時間あたりの
注ぎ出し量に応じて行なわれる。図２から判るように溢
流縁３０は坩堝９の傾倒運動の第２の区分においては受
容容器３０に対する位置をもはや変化させないので、目
的に適った注ぎ出しが可能である。さらに図２からは室
３５も受容容器３６よりもわずかにだけ大きいにすぎな
いことが判る。炉室２と室３５の、真空及び（又は）保
護ガス下にある総容積は、坩堝９に必要な運動自由度の
観点から最小であると見なすことができる。注ぎ流の落
下高さは低いので湯の跳ね返りはほぼ回避される。本発
明の運転方法は直接注ぎ込み又は鋳込トラフ又は鋳込ボ
ックスを介する注ぎ込みが行なわれるすべての冶金的な
鋳込み方法例えば、 −金型鋳造（電極、鋳造ブロック、バースティック） −型鋳造（精密鋳造） −迅速凝固流し込み鋳造（ショック冷却） −パウダ噴霧化 −スプレーデポジション（圧縮） −連続鋳造（水平又は垂直） に用いることができる。パウダを製造する装置は図６と
図７とに示されている。
【００３１】誘導炉１は図１から図５までと同じ構造を
有しているが、別の室６１の開口６２内に受容容器６３
が配置され、この受容容器６３内に湯が坩堝９から注ぎ
口２９に移される点で異なっている。この場合にも開口
６２はシールフランジ６４により取り囲まれており、該
シールフランジ６４は炉室２のシールフランジ４１とガ
ス密に結合可能である（図７参照）。
【００３２】受容容器６３は流出開口６３ａを有し、こ
の流出開口６３ａの下には鋳込みホッパ６５が存在して
いる。この鋳込みホッパの底には図示されていない流出
開口がある。鋳込みホッパ６５は加熱コイル６６により
取り囲まれている。流出開口の下にはこれに対して同軸
に噴霧化装置６７が配置されている。この噴霧化装置６
７は材料流のために公知のリングスリットノズル６８の
１つを有している。リングスリットノズル６８を圧力ガ
スで負荷することにより湯流は噴霧化され、パウダ粒子
に分解される。このパウダ粒子は凝固したあとでパウダ
捕集容器６９に受容される。このようなパウダ製造装置
はそれ自体公知であるので、これについてのこれ以上の
説明は不要であると判断する。
【図面の簡単な説明】
【図１】閉じられた誘導炉の第１実施例を溶融位置で、
すなわち、炉室が湯のための受容容器を有する室から分
離された位置で示した鉛直断面図。この場合受容容器は
鋳造ブロックのためのスタンド金型を有している。
【図２】図１の誘導炉を、炉室が終端位置に達し、この
終端位置で別の室と接続されており、坩堝がスタンド金
型への注ぎ込みを開始するための出発位置にある状態で
示した図。
【図３】図１の誘導炉を線III−IIIに沿って水平に断面
した図。
【図４】図２の誘導炉の、スライダにより閉鎖可能な注
ぎ出し開口の範囲を示した部分図。
【図５】図４を矢印Ｖの方向から見た平面図。
【図６】閉じられた誘導炉の第２実施例を図１と同様な
位置で示した鉛直断面図。この場合には誘導炉は受容容
器における中間容器とパウダを製造するための噴霧化装
置とを有している。
【図７】図６の誘導炉を、炉室が終端位置に達し、この
終端位置において別の室と接続され、湯坩堝が中間容器
への注ぎ出しを開始する出発位置にある状態で示した
図。
【符号の説明】
１ 誘導炉、 ２ 炉室、 ３ 室下部分、 ４ 室上
部分、 ５，６ シールフランジ、 ７ 分離継目、
８ チャージスルースゲート、 ９ 坩堝、１０ 誘導
コイル、 １１ 傾倒支持体、 １２ 基本フレーム、
１３，１４横桁、 １５，１６ 脚、 １７ 回転導
通部、 １８ 回転軸受、 １９，２０ 側壁、 ２
１，２２ 導体、 ２３ 軸受リング、 ２４ 中空
軸、 ２５ 鎖歯車、 ２６ リンクチェーン、 ２７
ピストン棒、 ２８ 駆動シリンダ、 ２９ 注ぎ
口、 ３０ 溢流縁、 ３１ 湯、 ３２ 放射保護
体、３３ 駆動装置、 ３４ 駆動軸、 ３５ 室、
３６ 受容容器、 ３７ 開口、 ３８ シールフラン
ジ、 ３９ 壁、 ４０ 壁、 ４１ シールフラン
ジ、 ４２ 壁、 ４３ スライダ、 ４４ 注ぎ出し
開口、 ４５ 駆動連桿、 ４６ 軸、 ４７ 窓、
４８ 案内レール、 ４９ アーム、 ５０ 押圧板、
５１ 壁、 ５２ 基本フレーム、 ５３ レール、
５４ 軸受、５５ 支承ブロック、 ５６ 支持体、
５７ 吸込み導管、 ６１ 室、 ６２ 開口、 ６
３ 受容容器、 ６４ シールフランジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフレート ヘン ドイツ連邦共和国 ローデンバッハ ア ルベルト−アインシュタイン−シュトラ ーセ ６ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F27B 14/06 F27B 14/02

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物質を溶融しかつ注ぐための閉じられた
    誘導炉であって、誘導コイル（１０）により取り囲まれ
    た坩堝を有し、坩堝（９）が第１の傾倒軸（Ａ1）を中
    心として傾倒可能に、ガス密な炉室（２）内に配置され
    ており、炉室（２）が湯（３１）を受容容器（３６，６
    ３）に移す閉鎖可能な開口（４０ａ）を有している形式
    のものにおいて、炉室（２）自体が第２の傾倒軸
    （Ａ2）を中心として、溶融位置と湯の注ぎ出しが行な
    われる直前の位置との間にある坩堝（９）の傾倒角の範
    囲にほぼ相当する角度だけ傾倒可能であって、湯を移す
    ための開口（４０ａ）が第１のシールフランジ（４１）
    により取り囲まれており、該シールフランジ（４１）が
    炉室（２）の傾倒距離を炉室（２）が傾倒したあとで、
    湯のための受容容器（３６，６３）が存在する別のガス
    密な室（３５，６１）の第２のシールフランジ（３８，
    ６４）に接触させられるようになっていることを特徴と
    する、物質を溶融しかつ注ぐための閉じられた誘導炉。
  2. 【請求項２】 炉室（２）の第２の傾倒軸（Ａ2）の位
    置が、坩堝（９）の溢流縁（３０）を受容容器（３６，
    ６３）の上に注ぎ出し位置で位置決め可能であるように
    選択可能であり、坩堝（９）の第１の傾倒軸（Ａ1）が
    坩堝（９）の溢流縁の範囲を、炉室（２）に対して不動
    に延在している、請求項１記載の誘導炉。
  3. 【請求項３】 坩堝（９）の誘導コイル（１０）が坩堝
    （９）の溶融位置で、受容容器（３６，６３）のための
    ガス密な室（３５，６１）にもっとも近く位置する炉室
    垂直壁（３９）のすぐ近くを延びるように構成されてい
    る、請求項２記載の誘導炉。
  4. 【請求項４】 坩堝（９）にもっとも近く位置している
    炉室垂直壁（３９）から、該炉室垂直壁（３９）に対し
    て鋭角（β）を有して延びる張出した別の壁（４０）が
    延びており、該壁（４０）に第１のシールフランジ（４
    １）が固定されている、請求項３記載の誘導炉。
  5. 【請求項５】 両方のシールフランジ（３８／４１）も
    しくは（６４／４１）の間に形成された分離継目が水平
    に対して１０〜４５°の角度を成して延びている、請求
    項４記載の誘導炉。
  6. 【請求項６】 鋭角（β）を成して張出す、第１のシー
    ルフランジ（４１）を有する炉室壁（４０）と坩堝
    （９）の溢流縁（３０）との間に別の壁（４２）が配置
    されており、該壁（４２）に溢流縁（３０）の範囲にお
    いて、スライダ（４３）により閉鎖可能な注ぎ出し開口
    （４４）が存在している、請求項４記載の誘導炉。
  7. 【請求項７】 坩堝（９）の溢流縁（３０）とは反対側
    の炉室壁（５１）が、溢流縁（３０）に対角線方向で向
    き合っている基本フレーム（５２）の点（Ｐ）の運動路
    （Ｓ）にほぼ相当する、空間的な経過を有している、請
    求項２記載の誘導炉。
  8. 【請求項８】 炉室（２）の第２の水平な傾倒軸
    （Ａ2）が、溶融位置にある溢流縁（３０）の位置と注
    ぎ出し位置にある溢流縁（３０）の位置とを直線的に結
    ぶ結合線の中央から垂直に下方に向かって延びる直線と
    ほぼ交わっている、請求項２記載の誘導炉。
  9. 【請求項９】 坩堝（９）においてまず、坩堝軸
    （ＡT）が垂直でかつ注ぎ出し開口（４４）が閉じられ
    た状態で湯材を溶融し、溶融後に坩堝（９）と炉室
    （２）とを一緒に第２の傾倒軸（Ａ2）を中心として、
    シールフランジ（４１／３８）もしくは（４１／６４）
    が互いにガス密に当接するまで旋回させ、湯が注ぎ出さ
    れる直前の状態にし、次いでガス密な炉室（２）を受容
    容器（３６，６３）と共に排気し、注ぎ出し開口を開
    き、最後に坩堝を、炉室（２）を停止させた状態でかつ
    単位時間の注ぎ出し量を調整しながら終端位置まで移動
    させることを特徴とする、請求項１記載の誘導炉を運転
    する方法。
  10. 【請求項１０】 ガス密な別の室（３５，６１）の予熱
    された受容容器（３６）を真空及び（又は）保護ガス下
    に準備し、弁によって閉じられた炉室（２）を坩堝と共
    通の傾倒運動で、弁によって閉じられた定置の別の室
    （３５，６１）とガス密に結合し、次いで弁の間にある
    両方の室を排気しかつ室（２／３５；２／６１）の間の
    圧力を平衡させたあとで両方の室の弁を開き、炉室
    （２）が停止させられた状態でかつ坩堝（９）を自由落
    下で引き続き傾倒させて、制御された注ぎ出し速度で湯
    を受容容器（３６，６３）へ注ぎ、そのあとで弁を再び
    閉じ、室を切離し、湯を大気からの遮断下で凝固させ
    る、請求項９記載の誘導炉を運転する方法。
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