JP4506057B2 - コールドクルーシブル溶解鋳造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波電源を用いてコイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解して、溶湯を鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コールドクルーシブル溶解装置は水冷された金属製るつぼの周囲に高周波誘導コイルが巻かれた装置である。水冷金属るつぼの内部に金属を入れ、コイルに高周波電流を流すと金属には渦電流が誘起され、金属は加熱され溶解する。この方法で溶解した金属は、水冷金属るつぼからの不純物の混入がないので、高純度の溶湯ができる。またこの溶湯を鋳型に鋳造することにより高純度鋳造製品の生産が可能で例えばチタニウム等の活性金属、高融点金属（クロム、ニオブ、モリブデン）、シリコン等の溶解に適している。また水冷金属るつぼに作用する電磁力が強いので溶湯は電磁攪拌され、均一な組成が要求される合金溶解に適している。
【０００３】
図８は従来例の構成図を示す。この図８において、コールドクルーシブル溶解装置は、１つの電源に繋がれた円形のコイル２の内側に、電気的に絶縁された２つ以上のセグメント３をスリット３ａを介してコイル２の周方向に並べて水冷金属るつぼ１を構成している。また水冷金属るつぼ底部は水冷金属やグラファイト等の断熱材で構成されている。水冷金属るつぼ１内部には金属材料が入れられる。
【０００４】
水冷金属るつぼ１を構成するセグメント３は水等により加熱されないように冷却される。
高周波電源５から供給されるコイル２の電流は、スリット３ａにより電気的に絶縁されたそれぞれのセグメント３にうず電流を誘導するとともに、金属材料にもうず電流を誘導し、金属材料は抵抗損により加熱し続けられ溶解されて溶湯４になる。この水冷金属るつぼ１と溶湯４に流れるうず電流の方向は対向面で互いに逆向きなので磁気的に反発力となり、水冷金属るつぼ１は固定されているので溶湯４に働く反発力が溶湯４の重量より大きければ溶湯４は水冷金属るつぼ１の側面から離れる。このため溶湯４はるつぼ底部が接触しるつぼ側面は溶湯静圧と電磁反発力がバランスする位置（σ［ｋｇ／ｍ3 ］×ｈ［ｍ］＝Ｆ［ｋｇ／ｍ2 ］）より下部では水冷金属るつぼ１と接触した状態で溶解する。
【０００５】
ここで、
σ：溶湯の単位体積当たり重量［ｋｇ／ｍ3 ］
ｈ：溶湯へツド（上面からの高さ）［ｍ］
Ｆ：溶湯表面に働く電磁反発力［ｋｇ／ｍ2 ］である。
【０００６】
コールドクルーシブル誘導加熱溶解法はるつぼ材からの不純物混入が無いため、純チタンやＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ等のチタン合金等の溶解に用いられている。この方式の場合、σｈ＞Ｆになる溶湯の深さから下部では溶湯は水冷金属るつぼと接触するため水冷金属るつぼへの抜熱があることから溶解能力としては溶湯温度が１９００℃〜２０００℃以下の金属に限定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
溶湯温度が１９００℃を超えた金属を溶解する場合、上記方式では水冷金属るつぼとの接触による抜熱の影響によって溶解が困難である。また溶湯温度が１９００℃を超える合金、および純金属の殆どはその密度が１０ｇ／ｃｍ3 を超えているためチタンの密度４．１ｇ／ｃｍ3 と同容積の材料を溶解した場合と比較するとるつぼ側面の電磁反発力がバランスする位置はチタンでの非接触高さの半分以下となるため、るつぼへの披熱量はるつぼの接触面積に比例することから、当然るつぼへの抜熱量が増大し、溶解に要するエネルギーを増大させなければ金属を溶解することが出来ない。この問題は、従来技術で溶解可能な金属の場合においても、るつぼ容量を従来最大溶解量の数１００ｋｇからさらに増大させる場合においても、同様にるつぼの披熱量を低減させることが必要となることを示している。
【０００８】
ここで図８の従来例の１コイル式装置について、金属の溶解能力に応じて設定されている運転周波数ｆ１と電源容量Ｐ１とを用いて溶湯に作用する電磁反発力Ｆ１を電磁解析して、該電磁反発力Ｆ１と、溶湯静圧ｄｈとのバランス状態を図９（ａ）、（ｂ）に示す。図９（ａ）は溶湯に作用する電磁反発力と溶湯静圧とのバランス状態を模擬的に示した水冷金属るつぼの断面図、（ｂ）は溶湯表面から底部までの高さ（深さ）を横軸に、溶湯高さｄｈと該ｄｈ各位置で溶湯に作用する電磁反発力Ｆ１とを縦軸方向に表した図である。この図９（ｂ）において、溶湯静圧ｄｈと電磁反発力Ｆ１とが交わる高さｈ１以降では溶湯とるつぼ側壁とが接触しており、そこからの抜熱による影響で溶解温度、もしくは溶解量に上限が生じる。
【０００９】
なお、図９（ａ）は前記ｈ１を水冷金属るつぼの断面図中に記載したものである。そこで、従来例では溶解困難な高融点金属や溶解量を従来より増大させることを目的として、従来例の１コイル式装置を用い水冷金属るつぼへの接触量を低減させるために溶湯静圧に打ち勝つ運転周波数（従来例より低くして電磁反発力を増大させる周波数）を選択すると、溶解金属への投入電力が周波数の低下に応じて減少することが起こり、これを補うためにはコイルへの通電電流を増加させなければならないが、コイルでの銅損を冷却する際の冷却効果の問題から通電電流には限界があり、必用な通電電流が得られない場合は加熱効果が低減し、例えば鋳造に必用なスーパーヒート（溶解金属の融点に対する昇温値）が十分に確保できなくなる可能性がある。一方コイルへの通電電流を増大させず、溶解材料への投入電力を増大させるために運転周波数を高く設定すると、今度は金属表面に作用する電磁反発力が小さくなるため、るつぼへの接触面積が上昇し、るつぼへの抜熱量が増え電源容量をさらに増大させる必要が生じる。しかし電源容量の増大はるつぼ自身の冷却効果を高める構造とする必要が生じ、るつぼ構造上冷却性能を満足できる電源容量にも上限があることから必然的に溶解量、および溶解温度に上限が生じてしまう。
【００１０】
この発明は上記の課題を解決するために、溶解金属側面で水冷金属るつぼとの接触を低減し、水冷金属るつぼへの抜熱を減少させることにより、溶解量の増大、および密度が大きい金属や、高融点金属の溶解を可能にするコールドクルーシブル溶解鋳造装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、円形のコイルの内側に電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを前記コイルの周方向に並べて水冷金属るつぼを構成し、高周波電源を用いて前記コイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解し、前記金属材料が溶解された溶湯と前記水冷金属るつぼとの間にスカルを形成するコールドクルーシブル溶解装置であって、水冷金属るつぼ内で溶解した金属を前記水冷金属るつぼの傾転によって前記水冷金属るつぼ下部に据え付けた鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、前記コイルは前記水冷金属るつぼ外周の上下に２段に設けるとともに、前記金属材料の溶解時に上コイルに通電する電流の周波数を下コイルに通電する電流の周波数より低くすることを特徴とする。
【００１２】
ここで、周波数と溶湯表面に誘起する電力、および周波数と溶湯表面に作用する電磁反発力との関係は、コイル内に生じる交番磁界が溶湯に沿っている場合（即ち浸透深さが溶湯の大きさと比較して十分に小さい場合）には、溶湯への投入電力ｗは次式で与えられる。
ｗ＝１／２（πｆμρ）1/2 ・Ｈｍ2 （１）
ｗ：溶湯への投入電力［ｗ］
f：運転周波数［Ｈｚ］
μ：金属の透磁率［Ｈ／ｍ］
ρ：金属の抵抗率［Ω・ｍ］
Ｈｍ：溶湯表面に沿う磁界強度［ＡＴ／ｍ］
【００１３】
一方、溶湯表面に作用する電磁反発力Ｆは次式で与えられる。
Ｆ＝１／２（μＨｍ2 ） （２）
上式より電磁反発力Ｆと投入電力ｗの関係は次式で与えられる。
Ｆ＝Ｗ（μ／πｆρ）1/2 （３）
この式は溶湯に投入される電力量が一定の時、周波数が低いほど電磁反発力が大きいことを示している。
【００１４】
ここで、るつぼ側壁と溶湯との接触を減少させる目的でコイルを上下２段にして上コイルは従来例の運転周波数ｆ１より低い運転周波数ｆ２と電源容量Ｐ２とに設定し、下コイルはｆ１より高い運転周波数ｆ３と、上コイルの運転周波数をｆ２に下げたことによる投入電力の低下を下コイルの運転周波数ｆ３を高くすることでるつぼ側壁と溶湯とが接触する部分には従来例の１コイル式装置より高い発熱が生じる電源容量Ｐ３に設定し合計ではＰ２＋Ｐ３＝Ｐ１（従来例の運転周波数ｆ１のときの電源容量）になるように設定して電磁解析を行い、その結果を図２（ａ）、（ｂ）に示す。
【００１５】
図２（ａ）は溶湯に作用する電磁反発力と溶湯静圧とのバランス状態を模擬的に示した水冷金属るつぼの断面図、（ｂ）は溶湯表面から底部までの高さ（深さ）を横軸に、溶湯高さｄｈと、該ｄｈ各位置で溶湯に作用する電磁反発力Ｆ２，Ｆ３とを縦軸方向に表した図である。この図２（ｂ）において、溶湯静圧ｄｈと電磁反発力Ｆ２とが交わる高さｈ２以降では溶湯とるつぼ側壁とが接触しているが、上コイルにより溶湯に作用する電磁反発力Ｆ２は従来例のＦ１より大きくなっているので、溶湯とるつぼ側壁とが接触する位置ｈ２はｈ１より下方に下げられている。
【００１６】
なお、図２（ａ）は前記ｈ２を水冷金属るつぼの断面図中に記載したものである。従って請求項１の構成により、図２（ａ），（ｂ）に示すように上コイルには従来例の周波数ｆ１より低い周波数ｆ２の高周波電流を通電して、従来例の周波数ｆ１に対応する電磁反発力Ｆ１より強いＦ２なる電磁反発力を生じさせることにより水冷金属るつぼと溶湯との接触位置をｈ１からｈ２に下げ、下コイルには従来例の周波数ｆ１より高い周波数ｆ３の高周波電流を通電することにより、電磁反発力Ｆ３は従来例のＦ１より小さくなるが電力投入密度は周波数が高い分大きくすることができる。これら水冷金属るつぼと、溶湯との接触位置を下げること、および下コイルでの電力投入密度を大きくして水冷金属るつぼへの抜熱を補うことにより、従来例より溶解量を増大させること、および高融点の金属を溶解することが可能になる。
【００１７】
また、請求項２の発明のように、円形のコイルの内側に電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを前記コイルの周方向に並べて水冷金属るつぼを構成し、高周波電源を用いて前記コイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解し、前記金属材料が溶解された溶湯と前記水冷金属るつぼとの間にスカルを形成するコールドクルーシブル溶解装置であって、前記水冷金属るつぼ内で溶解した金属を前記水冷金属るつぼの底部に直結した水冷製の鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、前記コイルは前記水冷金属るつぼ外周の上下に２段に設けるとともに、前記金属材料の溶解時に上コイルに通電する電流の周波数を下コイルに通電する電流の周波数より低くするようにしても良い。
【００１８】
また、請求項３の発明は、円形のコイルの内側に電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを前記コイルの周方向に並べて水冷金属るつぼを構成し、高周波電源を用いて前記コイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解し、前記金属材料が溶解された溶湯と前記水冷金属るつぼとの間にスカルを形成するコールドクルーシブル溶解装置であって、前記水冷金属るつぼ内で溶解した金属を前記水冷金属るつぼの底部に直結した水冷製の鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、前記コイルは前記水冷金属るつぼ外周の上下に２段に設けるとともに、前記金属材料の溶解時に上コイルに通電する電流の周波数を下コイルに通電する電流の周波数より低くすることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項４の発明のように、請求項３に記載のコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、水冷金属るつぼ底部に溶解した金属の落下を防止する引抜駆動栓を設けて、該栓の引抜駆動により鋳造を行うことができる。また、請求項５の発明のように、請求項４記載のコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、引抜駆動栓が水冷機能を有しており、先端部分が取り外し交換可能な水冷金属製で作ることができる。
【００２０】
また、請求項６の発明のように、請求項４または請求項５に記載のコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、引抜駆動栓の上部に材質が溶解した金属と同種類のとも材で作られた、引抜駆動栓とは着脱可能に取付けられるとも材栓を設けることができる。上記の請求項３から請求項６の発明の構成により、水冷金属るつぼで溶解した金属を、引抜駆動栓を介して冷却された前記溶解した金属と同じ材質のとも材栓に凝着させて、るつぼの下部に直結した鋳型に引き込み、該鋳型で冷却凝固させることにより、不純物などの混入が無い鋳塊を製造することが可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図１において、従来例と同一の符号を付けた部材はおおよそ同一の機能を有するのでその説明は省略する。この図１において、コールドクルーシブル溶解装置は、高周波電源５に接続された円形の上コイル２ａ、および高周波電源５より高い周波数の高周波電源６に接続された、上コイル２ａとほぼ同じ内径を有する下コイル２ｂの内側に、電気的に絶縁された２つ以上のセグメント３をスリット３ａを介して上下コイル２ａ、２ｂの周方向に並べて水冷金属るつぼ１を構成している。また水冷金属るつぼ１底部はセグメント３と同じ材質の金属で構成されている。水冷金属るつぼ１内部には金属材料が入れられる。水冷金属るつぼ１を構成するセグメント３は水等により加熱されないように冷却される。
【００２２】
高周波電源５から供給される上コイル２ａ、および高周波電源６から供給される下コイル２ｂの電流は、それぞれスリット３ａにより電気的に絶縁されたセグメント３にうず電流を誘導するとともに、金属材料にもうず電流を誘導し、金属材料は抵抗損により加熱し続けられ溶解されて溶湯４になる。
この水冷金属るつぼ１と溶湯４に流れるうず電流の方向は対向面では互いに逆向きなので磁気的に反発力となり、水冷金属るつぼ１は固定されているので溶湯４に働く反発力が溶湯４の重量より大きければ溶湯４は水冷金属るつぼ１の側面から離れる。
【００２３】
ここで、上コイル２ａに供給される電流の周波数は下コイル２ｂに供給される電流の周波数より低い値に設定されているので、図２に示すように溶湯４と水冷金属るつぼ１の側壁とが接触する位置はｈ２になり、水冷金属るつぼ１への抜熱量が軽減されるようになっている。
図３は請求項１の発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図３において、図１の構成とほぼ同じ構成の水冷金属るつぼ１は傾転中心を中心として傾転可能な傾転手段を有しており、水冷金属るつぼ１内で溶解された金属は前記傾転手段により傾転される水冷金属るつぼ１上端部から出湯されて鋳型７に鋳造される。なお、この例では水冷金属るつぼ１、および鋳型７はチャンバーとよばれる溶解鋳造室内に収納されており所望の雰囲気中での溶解および鋳造が可能な構造になっている。
【００２４】
図４は請求項２の発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図４において、水冷金属るつぼ１は図１の構成とほぼ同じ構成となっているのでその説明は省略する。この図４が図３と異なる点は水冷金属るつぼ１で溶解した金属（溶湯４）を水冷金属るつぼ１の傾転により出湯して鋳型に鋳込む代りに溶湯４に浸漬したノズルに直結した鋳型８を設けて該鋳型８を吸引装置の中に設置して吸引装置によりノズルを介して吸引した溶湯４を鋳型８に鋳造するようにした点である。
【００２５】
図５は請求項３の発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図５において、コールドクルーシブル溶解装置は、高周波電源５に接続された円形の上コイル２ａ、および高周波電源５より高い周波数の高周波電源６に接続された、上コイル２ａとほぼ同じ内径を有する下コイル２ｂの内側に、電気的に絶縁された２つ以上のセグメント３をスリット３ａを介して上下コイル２ａ、２ｂの周方向に並べて水冷金属るつぼ１を構成している。また水冷金属るつぼ１底部は胴部と同じ径の底穴になっている。水冷金属るつぼ１内部には金属材料が入れられ、該水冷金属るつぼ１内で溶解されて溶湯４になる。水冷金属るつぼ１を構成するセグメント３は水等により加熱されないように冷却される。
【００２６】
該水冷金属るつぼ１の底部には、水冷製で上部にスリットが入った鋳型１０が直結され、その下部に引抜鋳造装置１５が設けられている。前記水冷金属るつぼ１の底穴には該底穴に嵌合され、下部で水冷機能を有したとも材栓１２、および該とも材栓１２を駆動する引抜駆動栓１１、引抜駆動部昇降台１４が引抜駆動装置１３に直結して設けられている。
【００２７】
図５において、引抜駆動時に溶湯４は鋳型１０中で凝固するよう電源電力、引抜速度、引抜駆動栓１１及び水冷鋳型１０の冷却が制御されるため所望の引抜鋳造が行える。水冷金属るつぼ１と鋳型１０は双方とも金属製の場合、運転時の両者間での短絡や放電による損傷を避ける為、電気的に絶縁されるよう微少な空間を有した構造とするか、水冷金属るつぼ１と鋳型１０との接触面に薄い絶縁物が挿入されていることが望ましい。
【００２８】
金属材料溶解時、引抜駆動栓１１は水冷金属るつぼ１の底穴に嵌合されている。引抜駆動時にるつぼ底穴付近の溶湯４と引抜駆動栓１１の先端部が半溶融状態を形成する様にする場合、引抜駆動栓１１の先端には溶湯４と同じ材質のとも材栓１２を使用し、そのとも材栓１２は水冷されていないが、下部で冷却された引抜駆動栓１１からの接触熱伝達で水冷される様な構造となっている。引抜駆動時は鋳型１０の位置を固定し、引抜駆動装置１３を駆動して引抜駆動栓１１、およびとも材栓１２の駆動を行う。この場合の引抜駆動は、引抜開始時に上方向に駆動してから引下げを行ったり、引抜鋳造時には、連続的下引動作、間欠的下引動作、上下方向への可逆動作等、種々の方案が考えられるが、鋳型１０中で溶湯４を連続的に凝固させて引抜きを行う。鋳型１０中の溶湯４は溶解時は鋳型１０からも抜熱を受けるが凝固により容積が収縮するため、鋳型１０に接触せずに引抜きが行えるが、鋳型１０内径を下部はテーパ状に広げたものを使用条件によって使い分ける。
【００２９】
引抜駆動時にとも材栓を使用しないで引抜駆動栓１１上部で軟接触状態とし、引抜駆動後に栓上部の凝固層を再溶解し出湯鋳造する場合、引抜駆動栓１１は栓の上部まで水冷された銅製栓を使用する。この場合、るつぼ底穴付近は引抜駆動栓への抜熱により再凝固層が形成されるが、引抜駆動栓１１の引下げによって抜熱が無くなることと、底部に磁束が侵入することによって再凝固層に渦電流が流れる様になるため、再凝固層を溶解し出湯することが可能である。この場合は１ショットによる鋳造となるが従来より出湯ストロークが短くなる利点が挙げられる。
【００３０】
鋳型１０は溶湯４が凝固した金属への不純物混入を避ける為には、水冷された金属製が望ましい。また鋳造時の制御を行う為に、図示していないコイルを鋳型１０周囲に巻くこともでき、鋳型１０にはコイルの巻かれている位置よりも下部にスリットが入った構造とすることにより、凝固時の温度制御や鋳型への接触等を制御する構成とすることができる。
【００３１】
図６、図７は図５の発明のコールドクルーシブル溶解鋳造装置を雰囲気制御下で行えるようにした例の構成図で、図６は鋳造前の状態図、図７は鋳造中の状態図を示す。この図６、図７が図５と異なる点は図５が大気中での溶解鋳造としている代りに、水冷金属るつぼ１、および上下コイル２ａ、２ｂ、鋳型１０、とも材栓１２、引抜駆動栓１１、引抜鋳造装置１５を真空ポンプ、および雰囲気制御装置を備えた真空チャンバー１６内に収納するとともに、引抜鋳造装置１５の可動部を引抜駆動部昇降台と真空チャンバー１６との間で伸縮可能に密閉して真空状態が保てるようにした伸縮可能なベローズ１７等で接続した点である。
【００３２】
このように構成することにより、真空下、もしくは不活性ガス雰囲気下での溶解鋳造が可能になり、溶解材料からの脱ガス、および溶解鋳造時の金属の酸化防止が行える。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、水冷るつぼ外周に巻かれるコイルが周波数の異なる２つ以上のコイルを有し、水冷るつぼ上部側のコイルには電磁力特性に優れる低い周波数を採用することでるつぼとの接触面積を低減してるつぼへの抜熱量を減らすことができ、水冷るつぼ下部のコイルには加熱特性に優れる上コイルよりも高い周波数を採用することで溶解金属の加熱を積極的に行い溶湯下部の凝固を抑制することができる。また上下のコイルは各々独自で電力制御することが可能となるので、従来のコールドクルーシブル溶解鋳造装置で困難だった高融点金属や合金の溶解及び鋳造品鋳造や従来装置で溶解可能な金属において溶解量を従来より増大させた場合においても溶解と鋳造品鋳造の対応が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態の主要部の構成図
【図２】 （ａ）は溶湯に作用する電磁反発力と溶湯静圧とのバランス状態を模擬的に示した水冷金属るつぼの断面図、（ｂ）は溶湯表面から底部までの高さ（深さ）を横軸に、溶湯高さｄｈと、該ｄｈ各位置で溶湯に作用する電磁反発力Ｆ２，Ｆ３とを縦軸方向に表した図
【図３】 請求項１の発明の実施の形態の主要部の構成図
【図４】 請求項２の発明の実施の形態の主要部の構成図
【図５】 請求項３の発明の実施の形態の主要部の構成図
【図６】 図５の発明のコールドクルーシブル溶解鋳造装置を雰囲気制御下で行えるようにした例の構成図で、鋳造前の状態図
【図７】 図６の鋳造中の状態図
【図８】 従来例の構成図
【図９】 （ａ）は図８の構成で溶湯に作用する電磁反発力と溶湯静圧とのバランス状態を模擬的に示した水冷金属るつぼの断面図、（ｂ）は図８の構成で溶湯表面から底部までの高さ（深さ）を横軸に、溶湯高さｄｈと、該ｄｈ各位置で溶湯に作用する電磁反発力Ｆ１とを縦軸方向に表した図
【符号の説明】
１ 水冷金属るつぼ
２ａ 上コイル
２ｂ 下コイル
５、６ 高周波電源
７、８、１０ 鋳型
９ 吸引装置
１１ 引抜駆動栓
１２ とも材栓
１５ 引抜鋳造装置
１６ 真空チャンバー
１７ ベローズ
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波電源を用いてコイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解して、溶湯を鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コールドクルーシブル溶解装置は水冷された金属製るつぼの周囲に高周波誘導コイルが巻かれた装置である。水冷金属るつぼの内部に金属を入れ、コイルに高周波電流を流すと金属には渦電流が誘起され、金属は加熱され溶解する。この方法で溶解した金属は、水冷金属るつぼからの不純物の混入がないので、高純度の溶湯ができる。またこの溶湯を鋳型に鋳造することにより高純度鋳造製品の生産が可能で例えばチタニウム等の活性金属、高融点金属（クロム、ニオブ、モリブデン）、シリコン等の溶解に適している。また水冷金属るつぼに作用する電磁力が強いので溶湯は電磁攪拌され、均一な組成が要求される合金溶解に適している。
【０００３】
図８は従来例の構成図を示す。この図８において、コールドクルーシブル溶解装置は、１つの電源に繋がれた円形のコイル２の内側に、電気的に絶縁された２つ以上のセグメント３をスリット３ａを介してコイル２の周方向に並べて水冷金属るつぼ１を構成している。また水冷金属るつぼ底部は水冷金属やグラファイト等の断熱材で構成されている。水冷金属るつぼ１内部には金属材料が入れられる。
【０００４】
水冷金属るつぼ１を構成するセグメント３は水等により加熱されないように冷却される。
高周波電源５から供給されるコイル２の電流は、スリット３ａにより電気的に絶縁されたそれぞれのセグメント３にうず電流を誘導するとともに、金属材料にもうず電流を誘導し、金属材料は抵抗損により加熱し続けられ溶解されて溶湯４になる。この水冷金属るつぼ１と溶湯４に流れるうず電流の方向は対向面で互いに逆向きなので磁気的に反発力となり、水冷金属るつぼ１は固定されているので溶湯４に働く反発力が溶湯４の重量より大きければ溶湯４は水冷金属るつぼ１の側面から離れる。このため溶湯４はるつぼ底部が接触しるつぼ側面は溶湯静圧と電磁反発力がバランスする位置（σ［ｋｇ／ｍ3 ］×ｈ［ｍ］＝Ｆ［ｋｇ／ｍ2 ］）より下部では水冷金属るつぼ１と接触した状態で溶解する。
【０００５】
ここで、
σ：溶湯の単位体積当たり重量［ｋｇ／ｍ3 ］
ｈ：溶湯へツド（上面からの高さ）［ｍ］
Ｆ：溶湯表面に働く電磁反発力［ｋｇ／ｍ2 ］である。
【０００６】
コールドクルーシブル誘導加熱溶解法はるつぼ材からの不純物混入が無いため、純チタンやＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ等のチタン合金等の溶解に用いられている。この方式の場合、σｈ＞Ｆになる溶湯の深さから下部では溶湯は水冷金属るつぼと接触するため水冷金属るつぼへの抜熱があることから溶解能力としては溶湯温度が１９００℃〜２０００℃以下の金属に限定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
溶湯温度が１９００℃を超えた金属を溶解する場合、上記方式では水冷金属るつぼとの接触による抜熱の影響によって溶解が困難である。また溶湯温度が１９００℃を超える合金、および純金属の殆どはその密度が１０ｇ／ｃｍ3 を超えているためチタンの密度４．１ｇ／ｃｍ3 と同容積の材料を溶解した場合と比較するとるつぼ側面の電磁反発力がバランスする位置はチタンでの非接触高さの半分以下となるため、るつぼへの披熱量はるつぼの接触面積に比例することから、当然るつぼへの抜熱量が増大し、溶解に要するエネルギーを増大させなければ金属を溶解することが出来ない。この問題は、従来技術で溶解可能な金属の場合においても、るつぼ容量を従来最大溶解量の数１００ｋｇからさらに増大させる場合においても、同様にるつぼの披熱量を低減させることが必要となることを示している。
【０００８】
ここで図８の従来例の１コイル式装置について、金属の溶解能力に応じて設定されている運転周波数ｆ１と電源容量Ｐ１とを用いて溶湯に作用する電磁反発力Ｆ１を電磁解析して、該電磁反発力Ｆ１と、溶湯静圧ｄｈとのバランス状態を図９（ａ）、（ｂ）に示す。図９（ａ）は溶湯に作用する電磁反発力と溶湯静圧とのバランス状態を模擬的に示した水冷金属るつぼの断面図、（ｂ）は溶湯表面から底部までの高さ（深さ）を横軸に、溶湯高さｄｈと該ｄｈ各位置で溶湯に作用する電磁反発力Ｆ１とを縦軸方向に表した図である。この図９（ｂ）において、溶湯静圧ｄｈと電磁反発力Ｆ１とが交わる高さｈ１以降では溶湯とるつぼ側壁とが接触しており、そこからの抜熱による影響で溶解温度、もしくは溶解量に上限が生じる。
【０００９】
なお、図９（ａ）は前記ｈ１を水冷金属るつぼの断面図中に記載したものである。そこで、従来例では溶解困難な高融点金属や溶解量を従来より増大させることを目的として、従来例の１コイル式装置を用い水冷金属るつぼへの接触量を低減させるために溶湯静圧に打ち勝つ運転周波数（従来例より低くして電磁反発力を増大させる周波数）を選択すると、溶解金属への投入電力が周波数の低下に応じて減少することが起こり、これを補うためにはコイルへの通電電流を増加させなければならないが、コイルでの銅損を冷却する際の冷却効果の問題から通電電流には限界があり、必用な通電電流が得られない場合は加熱効果が低減し、例えば鋳造に必用なスーパーヒート（溶解金属の融点に対する昇温値）が十分に確保できなくなる可能性がある。一方コイルへの通電電流を増大させず、溶解材料への投入電力を増大させるために運転周波数を高く設定すると、今度は金属表面に作用する電磁反発力が小さくなるため、るつぼへの接触面積が上昇し、るつぼへの抜熱量が増え電源容量をさらに増大させる必要が生じる。しかし電源容量の増大はるつぼ自身の冷却効果を高める構造とする必要が生じ、るつぼ構造上冷却性能を満足できる電源容量にも上限があることから必然的に溶解量、および溶解温度に上限が生じてしまう。
【００１０】
この発明は上記の課題を解決するために、溶解金属側面で水冷金属るつぼとの接触を低減し、水冷金属るつぼへの抜熱を減少させることにより、溶解量の増大、および密度が大きい金属や、高融点金属の溶解を可能にするコールドクルーシブル溶解鋳造装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、円形のコイルの内側に電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを前記コイルの周方向に並べて水冷金属るつぼを構成し、高周波電源を用いて前記コイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解し、前記金属材料が溶解された溶湯と前記水冷金属るつぼとの間にスカルを形成するコールドクルーシブル溶解装置であって、水冷金属るつぼ内で溶解した金属を前記水冷金属るつぼの傾転によって前記水冷金属るつぼ下部に据え付けた鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、前記コイルは前記水冷金属るつぼ外周の上下に２段に設けるとともに、前記金属材料の溶解時に上コイルに通電する電流の周波数を下コイルに通電する電流の周波数より低くすることを特徴とする。
【００１２】
ここで、周波数と溶湯表面に誘起する電力、および周波数と溶湯表面に作用する電磁反発力との関係は、コイル内に生じる交番磁界が溶湯に沿っている場合（即ち浸透深さが溶湯の大きさと比較して十分に小さい場合）には、溶湯への投入電力ｗは次式で与えられる。
ｗ＝１／２（πｆμρ）1/2 ・Ｈｍ2 （１）
ｗ：溶湯への投入電力［ｗ］
f：運転周波数［Ｈｚ］
μ：金属の透磁率［Ｈ／ｍ］
ρ：金属の抵抗率［Ω・ｍ］
Ｈｍ：溶湯表面に沿う磁界強度［ＡＴ／ｍ］
【００１３】
一方、溶湯表面に作用する電磁反発力Ｆは次式で与えられる。
Ｆ＝１／２（μＨｍ2 ） （２）
上式より電磁反発力Ｆと投入電力ｗの関係は次式で与えられる。
Ｆ＝Ｗ（μ／πｆρ）1/2 （３）
この式は溶湯に投入される電力量が一定の時、周波数が低いほど電磁反発力が大きいことを示している。
【００１４】
ここで、るつぼ側壁と溶湯との接触を減少させる目的でコイルを上下２段にして上コイルは従来例の運転周波数ｆ１より低い運転周波数ｆ２と電源容量Ｐ２とに設定し、下コイルはｆ１より高い運転周波数ｆ３と、上コイルの運転周波数をｆ２に下げたことによる投入電力の低下を下コイルの運転周波数ｆ３を高くすることでるつぼ側壁と溶湯とが接触する部分には従来例の１コイル式装置より高い発熱が生じる電源容量Ｐ３に設定し合計ではＰ２＋Ｐ３＝Ｐ１（従来例の運転周波数ｆ１のときの電源容量）になるように設定して電磁解析を行い、その結果を図２（ａ）、（ｂ）に示す。
【００１５】
図２（ａ）は溶湯に作用する電磁反発力と溶湯静圧とのバランス状態を模擬的に示した水冷金属るつぼの断面図、（ｂ）は溶湯表面から底部までの高さ（深さ）を横軸に、溶湯高さｄｈと、該ｄｈ各位置で溶湯に作用する電磁反発力Ｆ２，Ｆ３とを縦軸方向に表した図である。この図２（ｂ）において、溶湯静圧ｄｈと電磁反発力Ｆ２とが交わる高さｈ２以降では溶湯とるつぼ側壁とが接触しているが、上コイルにより溶湯に作用する電磁反発力Ｆ２は従来例のＦ１より大きくなっているので、溶湯とるつぼ側壁とが接触する位置ｈ２はｈ１より下方に下げられている。
【００１６】
なお、図２（ａ）は前記ｈ２を水冷金属るつぼの断面図中に記載したものである。従って請求項１の構成により、図２（ａ），（ｂ）に示すように上コイルには従来例の周波数ｆ１より低い周波数ｆ２の高周波電流を通電して、従来例の周波数ｆ１に対応する電磁反発力Ｆ１より強いＦ２なる電磁反発力を生じさせることにより水冷金属るつぼと溶湯との接触位置をｈ１からｈ２に下げ、下コイルには従来例の周波数ｆ１より高い周波数ｆ３の高周波電流を通電することにより、電磁反発力Ｆ３は従来例のＦ１より小さくなるが電力投入密度は周波数が高い分大きくすることができる。これら水冷金属るつぼと、溶湯との接触位置を下げること、および下コイルでの電力投入密度を大きくして水冷金属るつぼへの抜熱を補うことにより、従来例より溶解量を増大させること、および高融点の金属を溶解することが可能になる。
【００１７】
また、請求項２の発明のように、円形のコイルの内側に電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを前記コイルの周方向に並べて水冷金属るつぼを構成し、高周波電源を用いて前記コイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解し、前記金属材料が溶解された溶湯と前記水冷金属るつぼとの間にスカルを形成するコールドクルーシブル溶解装置であって、前記水冷金属るつぼ内で溶解した金属を前記水冷金属るつぼの底部に直結した水冷製の鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、前記コイルは前記水冷金属るつぼ外周の上下に２段に設けるとともに、前記金属材料の溶解時に上コイルに通電する電流の周波数を下コイルに通電する電流の周波数より低くするようにしても良い。
【００１８】
また、請求項３の発明は、円形のコイルの内側に電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを前記コイルの周方向に並べて水冷金属るつぼを構成し、高周波電源を用いて前記コイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解し、前記金属材料が溶解された溶湯と前記水冷金属るつぼとの間にスカルを形成するコールドクルーシブル溶解装置であって、前記水冷金属るつぼ内で溶解した金属を前記水冷金属るつぼの底部に直結した水冷製の鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、前記コイルは前記水冷金属るつぼ外周の上下に２段に設けるとともに、前記金属材料の溶解時に上コイルに通電する電流の周波数を下コイルに通電する電流の周波数より低くすることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項４の発明のように、請求項３に記載のコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、水冷金属るつぼ底部に溶解した金属の落下を防止する引抜駆動栓を設けて、該栓の引抜駆動により鋳造を行うことができる。また、請求項５の発明のように、請求項４記載のコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、引抜駆動栓が水冷機能を有しており、先端部分が取り外し交換可能な水冷金属製で作ることができる。
【００２０】
また、請求項６の発明のように、請求項４または請求項５に記載のコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、引抜駆動栓の上部に材質が溶解した金属と同種類のとも材で作られた、引抜駆動栓とは着脱可能に取付けられるとも材栓を設けることができる。上記の請求項３から請求項６の発明の構成により、水冷金属るつぼで溶解した金属を、引抜駆動栓を介して冷却された前記溶解した金属と同じ材質のとも材栓に凝着させて、るつぼの下部に直結した鋳型に引き込み、該鋳型で冷却凝固させることにより、不純物などの混入が無い鋳塊を製造することが可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図１において、従来例と同一の符号を付けた部材はおおよそ同一の機能を有するのでその説明は省略する。この図１において、コールドクルーシブル溶解装置は、高周波電源５に接続された円形の上コイル２ａ、および高周波電源５より高い周波数の高周波電源６に接続された、上コイル２ａとほぼ同じ内径を有する下コイル２ｂの内側に、電気的に絶縁された２つ以上のセグメント３をスリット３ａを介して上下コイル２ａ、２ｂの周方向に並べて水冷金属るつぼ１を構成している。また水冷金属るつぼ１底部はセグメント３と同じ材質の金属で構成されている。水冷金属るつぼ１内部には金属材料が入れられる。水冷金属るつぼ１を構成するセグメント３は水等により加熱されないように冷却される。
【００２２】
高周波電源５から供給される上コイル２ａ、および高周波電源６から供給される下コイル２ｂの電流は、それぞれスリット３ａにより電気的に絶縁されたセグメント３にうず電流を誘導するとともに、金属材料にもうず電流を誘導し、金属材料は抵抗損により加熱し続けられ溶解されて溶湯４になる。
この水冷金属るつぼ１と溶湯４に流れるうず電流の方向は対向面では互いに逆向きなので磁気的に反発力となり、水冷金属るつぼ１は固定されているので溶湯４に働く反発力が溶湯４の重量より大きければ溶湯４は水冷金属るつぼ１の側面から離れる。
【００２３】
ここで、上コイル２ａに供給される電流の周波数は下コイル２ｂに供給される電流の周波数より低い値に設定されているので、図２に示すように溶湯４と水冷金属るつぼ１の側壁とが接触する位置はｈ２になり、水冷金属るつぼ１への抜熱量が軽減されるようになっている。
図３は請求項１の発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図３において、図１の構成とほぼ同じ構成の水冷金属るつぼ１は傾転中心を中心として傾転可能な傾転手段を有しており、水冷金属るつぼ１内で溶解された金属は前記傾転手段により傾転される水冷金属るつぼ１上端部から出湯されて鋳型７に鋳造される。なお、この例では水冷金属るつぼ１、および鋳型７はチャンバーとよばれる溶解鋳造室内に収納されており所望の雰囲気中での溶解および鋳造が可能な構造になっている。
【００２４】
図４は請求項２の発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図４において、水冷金属るつぼ１は図１の構成とほぼ同じ構成となっているのでその説明は省略する。この図４が図３と異なる点は水冷金属るつぼ１で溶解した金属（溶湯４）を水冷金属るつぼ１の傾転により出湯して鋳型に鋳込む代りに溶湯４に浸漬したノズルに直結した鋳型８を設けて該鋳型８を吸引装置の中に設置して吸引装置によりノズルを介して吸引した溶湯４を鋳型８に鋳造するようにした点である。
【００２５】
図５は請求項３の発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図５において、コールドクルーシブル溶解装置は、高周波電源５に接続された円形の上コイル２ａ、および高周波電源５より高い周波数の高周波電源６に接続された、上コイル２ａとほぼ同じ内径を有する下コイル２ｂの内側に、電気的に絶縁された２つ以上のセグメント３をスリット３ａを介して上下コイル２ａ、２ｂの周方向に並べて水冷金属るつぼ１を構成している。また水冷金属るつぼ１底部は胴部と同じ径の底穴になっている。水冷金属るつぼ１内部には金属材料が入れられ、該水冷金属るつぼ１内で溶解されて溶湯４になる。水冷金属るつぼ１を構成するセグメント３は水等により加熱されないように冷却される。
【００２６】
該水冷金属るつぼ１の底部には、水冷製で上部にスリットが入った鋳型１０が直結され、その下部に引抜鋳造装置１５が設けられている。前記水冷金属るつぼ１の底穴には該底穴に嵌合され、下部で水冷機能を有したとも材栓１２、および該とも材栓１２を駆動する引抜駆動栓１１、引抜駆動部昇降台１４が引抜駆動装置１３に直結して設けられている。
【００２７】
図５において、引抜駆動時に溶湯４は鋳型１０中で凝固するよう電源電力、引抜速度、引抜駆動栓１１及び水冷鋳型１０の冷却が制御されるため所望の引抜鋳造が行える。水冷金属るつぼ１と鋳型１０は双方とも金属製の場合、運転時の両者間での短絡や放電による損傷を避ける為、電気的に絶縁されるよう微少な空間を有した構造とするか、水冷金属るつぼ１と鋳型１０との接触面に薄い絶縁物が挿入されていることが望ましい。
【００２８】
金属材料溶解時、引抜駆動栓１１は水冷金属るつぼ１の底穴に嵌合されている。引抜駆動時にるつぼ底穴付近の溶湯４と引抜駆動栓１１の先端部が半溶融状態を形成する様にする場合、引抜駆動栓１１の先端には溶湯４と同じ材質のとも材栓１２を使用し、そのとも材栓１２は水冷されていないが、下部で冷却された引抜駆動栓１１からの接触熱伝達で水冷される様な構造となっている。引抜駆動時は鋳型１０の位置を固定し、引抜駆動装置１３を駆動して引抜駆動栓１１、およびとも材栓１２の駆動を行う。この場合の引抜駆動は、引抜開始時に上方向に駆動してから引下げを行ったり、引抜鋳造時には、連続的下引動作、間欠的下引動作、上下方向への可逆動作等、種々の方案が考えられるが、鋳型１０中で溶湯４を連続的に凝固させて引抜きを行う。鋳型１０中の溶湯４は溶解時は鋳型１０からも抜熱を受けるが凝固により容積が収縮するため、鋳型１０に接触せずに引抜きが行えるが、鋳型１０内径を下部はテーパ状に広げたものを使用条件によって使い分ける。
【００２９】
引抜駆動時にとも材栓を使用しないで引抜駆動栓１１上部で軟接触状態とし、引抜駆動後に栓上部の凝固層を再溶解し出湯鋳造する場合、引抜駆動栓１１は栓の上部まで水冷された銅製栓を使用する。この場合、るつぼ底穴付近は引抜駆動栓への抜熱により再凝固層が形成されるが、引抜駆動栓１１の引下げによって抜熱が無くなることと、底部に磁束が侵入することによって再凝固層に渦電流が流れる様になるため、再凝固層を溶解し出湯することが可能である。この場合は１ショットによる鋳造となるが従来より出湯ストロークが短くなる利点が挙げられる。
【００３０】
鋳型１０は溶湯４が凝固した金属への不純物混入を避ける為には、水冷された金属製が望ましい。また鋳造時の制御を行う為に、図示していないコイルを鋳型１０周囲に巻くこともでき、鋳型１０にはコイルの巻かれている位置よりも下部にスリットが入った構造とすることにより、凝固時の温度制御や鋳型への接触等を制御する構成とすることができる。
【００３１】
図６、図７は図５の発明のコールドクルーシブル溶解鋳造装置を雰囲気制御下で行えるようにした例の構成図で、図６は鋳造前の状態図、図７は鋳造中の状態図を示す。この図６、図７が図５と異なる点は図５が大気中での溶解鋳造としている代りに、水冷金属るつぼ１、および上下コイル２ａ、２ｂ、鋳型１０、とも材栓１２、引抜駆動栓１１、引抜鋳造装置１５を真空ポンプ、および雰囲気制御装置を備えた真空チャンバー１６内に収納するとともに、引抜鋳造装置１５の可動部を引抜駆動部昇降台と真空チャンバー１６との間で伸縮可能に密閉して真空状態が保てるようにした伸縮可能なベローズ１７等で接続した点である。
【００３２】
このように構成することにより、真空下、もしくは不活性ガス雰囲気下での溶解鋳造が可能になり、溶解材料からの脱ガス、および溶解鋳造時の金属の酸化防止が行える。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、水冷るつぼ外周に巻かれるコイルが周波数の異なる２つ以上のコイルを有し、水冷るつぼ上部側のコイルには電磁力特性に優れる低い周波数を採用することでるつぼとの接触面積を低減してるつぼへの抜熱量を減らすことができ、水冷るつぼ下部のコイルには加熱特性に優れる上コイルよりも高い周波数を採用することで溶解金属の加熱を積極的に行い溶湯下部の凝固を抑制することができる。また上下のコイルは各々独自で電力制御することが可能となるので、従来のコールドクルーシブル溶解鋳造装置で困難だった高融点金属や合金の溶解及び鋳造品鋳造や従来装置で溶解可能な金属において溶解量を従来より増大させた場合においても溶解と鋳造品鋳造の対応が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態の主要部の構成図
【図２】 （ａ）は溶湯に作用する電磁反発力と溶湯静圧とのバランス状態を模擬的に示した水冷金属るつぼの断面図、（ｂ）は溶湯表面から底部までの高さ（深さ）を横軸に、溶湯高さｄｈと、該ｄｈ各位置で溶湯に作用する電磁反発力Ｆ２，Ｆ３とを縦軸方向に表した図
【図３】 請求項１の発明の実施の形態の主要部の構成図
【図４】 請求項２の発明の実施の形態の主要部の構成図
【図５】 請求項３の発明の実施の形態の主要部の構成図
【図６】 図５の発明のコールドクルーシブル溶解鋳造装置を雰囲気制御下で行えるようにした例の構成図で、鋳造前の状態図
【図７】 図６の鋳造中の状態図
【図８】 従来例の構成図
【図９】 （ａ）は図８の構成で溶湯に作用する電磁反発力と溶湯静圧とのバランス状態を模擬的に示した水冷金属るつぼの断面図、（ｂ）は図８の構成で溶湯表面から底部までの高さ（深さ）を横軸に、溶湯高さｄｈと、該ｄｈ各位置で溶湯に作用する電磁反発力Ｆ１とを縦軸方向に表した図
【符号の説明】
１ 水冷金属るつぼ
２ａ 上コイル
２ｂ 下コイル
５、６ 高周波電源
７、８、１０ 鋳型
９ 吸引装置
１１ 引抜駆動栓
１２ とも材栓
１５ 引抜鋳造装置
１６ 真空チャンバー
１７ ベローズ
Claims (6)
- 円形のコイルの内側に電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを前記コイルの周方向に並べて水冷金属るつぼを構成し、高周波電源を用いて前記コイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解し、前記金属材料が溶解された溶湯と前記水冷金属るつぼとの間にスカルを形成するコールドクルーシブル溶解装置であって、水冷金属るつぼ内で溶解した金属を前記水冷金属るつぼの傾転によって前記水冷金属るつぼ下部に据え付けた鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、前記コイルは前記水冷金属るつぼ外周の上下に２段に設けるとともに、前記金属材料の溶解時に上コイルに通電する電流の周波数を下コイルに通電する電流の周波数より低くすることにより、前記溶湯下部は前記スカルを介して前記るつぼと接触し、前記溶湯上部は前記るつぼと接触しないようにすることを特徴とするコールドクルーシブル溶解鋳造装置。
- 円形のコイルの内側に電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを前記コイルの周方向に並べて水冷金属るつぼを構成し、高周波電源を用いて前記コイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解し、前記金属材料が溶解された溶湯と前記水冷金属るつぼとの間にスカルを形成するコールドクルーシブル溶解装置であって、前記水冷金属るつぼ内で溶解した金属を吸引によって水冷金属るつぼ下部もしくは上部に設けた鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、前記コイルは前記水冷金属るつぼ外周の上下に２段に設けるとともに、前記金属材料の溶解時に上コイルに通電する電流の周波数を下コイルに通電する電流の周波数より低くすることにより、前記溶湯下部は前記スカルを介して前記るつぼと接触し、前記溶湯上部は前記るつぼと接触しないようにすることを特徴とするコールドクルーシブル溶解鋳造装置。
- 円形のコイルの内側に電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを前記コイルの周方向に並べて水冷金属るつぼを構成し、高周波電源を用いて前記コイルを励磁し、水冷金属るつぼ中の金属材料を誘導加熱溶解し、前記金属材料が溶解された溶湯と前記水冷金属るつぼとの間にスカルを形成するコールドクルーシブル溶解装置であって、前記水冷金属るつぼ内で溶解した金属を前記水冷金属るつぼの底部に直結した水冷製の鋳型に鋳造するコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、前記コイルは前記水冷金属るつぼ外周の上下に２段に設けるとともに、前記金属材料の溶解時に上コイルに通電する電流の周波数を下コイルに通電する電流の周波数より低くすることにより、前記溶湯下部は前記スカルを介して前記るつぼと接触し、前記溶湯上部は前記るつぼと接触しないようにすることを特徴とするコールドクルーシブル溶解鋳造装置。
- 請求項３に記載のコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、水冷金属るつぼ底部に溶解した金属の落下を防止する引抜駆動栓を設けて、該栓の引抜駆動により鋳造を行うことを特徴とするコールドクルーシブル溶解鋳造装置。
- 請求項４記載のコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、引抜駆動栓が水冷機能を有しており、先端部分が取り外し交換可能な水冷金属製で作られていることを特徴とするコールドクルーシブル溶解鋳造装置。
- 請求項４または請求項５に記載のコールドクルーシブル溶解鋳造装置において、引抜駆動栓の上部に材質が溶解した金属と同種類のとも材で作られた、引抜駆動栓とは着脱可能に取付けられるとも材栓を設けることを特徴とするコールドクルーシブル溶解鋳造装置。
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Cited By (1)
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