JPH0260727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘導炉において金属相と鉱滓とを物理
的に分離する方法に関する。

本明細書においては、「金属相」とは、あらゆ
る金属、合金、金属間化合物を含むものであり、
ことに、誘導炉の誘導コイルにより供される誘起
電流（これは低周波数のものでもよいが）との電
磁的結合による誘導電流が生じるようなあらゆる
導電性物質一般を含むものと解すべきである。

また、「鉱滓」とは、フラツクス、溶融剤、ス
ラグ、溶剤のごとき物質を含むものであり、こと
に、低温では実質的に絶縁性であるが温度の上昇
と共に伝導性が増加し、その結果磁界の周波数が
あるしきい値を越えるや否や、誘起電流と直接的
に電磁的結合して誘導加熱電流（induction
heating current）を生じさせるような、電気治
金において用いられるすべての物質を意味するも
のと解すべきである。殊に、高周波数の誘起電流
が通電された場合には上述の如き電磁的結合を生
じさせるものの、或るしきい値以下の周波数の電
流に対しては、温度の高低に拘らず電磁的結合を
生じさせないような物質は鉱滓に含まれるもので
ある。

本発明は、その由来は問わず、あらゆる金属相
と鉱滓の分離に適用される。従つて、例えば、ス
ラグの存在、非存在には関係なく、乾式製錬など
の鉱滓を生じるような種類の反応により得られる
相の分離に適用される。特に、本発明は、酸素と
の親和性が既知の金属を、より酸素との親和力の
高い他の金属との反応によつて、その対応する安
定な酸化物から抽出せしめる反応の終期に得られ
る相の分離に適用され、この場合、この反応によ
り生成する酸化物の溶剤として機能する溶融剤、
フラツクス、スラグ等の物質が使用されたか否か
に関係なく本発明は適用され得るものである。

１例として、酸化チタニウムをアルミニウム
と、生成されるアルミナの溶剤としてのアルカリ
金属もしくはアルカリ土類金属のフツ化物、好ま
しくはフツ化カルシウムの存在下で、反応せしめ
た結果生じるスラグと、チタニウムとアルミニウ
ムの合金との分離が挙げられる。

しかしながら、本発明は上述の如き反応により
生じる金属相と鉱滓の分離に限定されるものでは
なく、例えば、金属部品を工業的プロセスに使用
した結果生成するような酸化生成物等をスラグ中
に可溶化した場合にも適用される。例を挙げる
と、使用後の核反応装置の外装から回収したジル
コニウム含有物を、その酸化生成物をスラグ溶剤
と接触させることにより精製して得た鉱滓と金属
相との分離に適用可能である。

このように、本発明は、化学反応、化学的及
び／又は物理的抽出などの種類を問わず、あらゆ
る加工、工程により得られる金属相と鉱滓相との
分離に適用される。特に、融点が1400℃以上の金
属相と、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、アルミニウム、マグネシウム等の酸化物及
び／又はハロゲン化物との分離に好ましく適用す
ることができるが、本発明はこれに限定されるも
のではない。

上記した如き種々の反応について述べた文献は
多々あるが、これらは本発明の範囲外の事柄であ
つてここで詳述する必要はないものである。上述
の如き種類の相が高温下で得られたものであつ
て、溶融状態にある場合、これに対する分離方法
は、先ず、必要に応じて適宜の磁場を作用させ
て、金属相を沈澱、合体せしめて２液相に分離さ
る工程、及び次に坩堝を冷却して固化した相を回
収する工程を含む。このような分離方法はバツチ
式によつてのみ達成されることは明白である。

連続方式で分離を行う場合、坩堝底部を通して
金属相及び鉱滓相の両方を連続鋳造する技術を採
用することが提案されているが、このようにして
分離される相温度は極めて高いためこの種の分離
法は大きな困難を伴うものである。

本発明はこのような困難性を克服し、金属相と
鉱滓相を効果的に分離するとともに、坩堝内でそ
れらを固化でき、連続運転も可能な方法を提供す
ることを目的とするものである。

特に、本発明の目的は、完全に連続方式で行わ
れる金属もしくは合金の加工法の最終工程として
適用し得る分離方法を提供することにある。本発
明は、また、金属インゴツトを輸送もしくは実使
用に適する寸法に分断する際に遭遇する問題を従
来方式に比べより容易に解決することを目的とす
るものである。

本発明の分離方法は、誘導炉内の電磁場に実質
的に透明な坩堝中で行われ、被処理物に対し、第
１ゾーンにおいて該被処理物が誘起電流と直接的
に電磁的結合し得るような充分に高い電力及び周
波数の誘起電流を受容せしめて、含有する鉱滓を
溶融させ、次に、好ましくは第１ゾーンに隣接す
る第２ゾーンにおいて、誘起電流と鉱滓との直接
的な電磁的結合がもやは起り得ないような電力も
しくは周波数又はその両方の誘起電流を受容せし
めることを特徴とするものである。

鉱滓の量が可成りの量を占める場合、特に全被
処理物の10容量％以上の場合、第２ゾーンにおけ
る誘起電流の電力及び周波数は、鉱滓がここで
徐々に固体へ移行するような値に調節される。

多くの場合、第１ゾーンにおいて所要の効果を
奏するような誘起電流の電力及び周波数は、好ま
しくは、金属相を第１ゾーンにおいて溶融させ及
び／又は溶融化に保持させるように調節される。

本発明の方法の好ましい態様においては、被処
理物の相対移動は第１及び第２ゾーンに関して為
されるものであつて、第１及び第２ゾーンの相対
位置は坩堝と協同する少なくとも１つ、好ましく
は２つの誘導子の相対位置によつて定まる。

上記において、また下記においても、記述を簡
潔にするため、鉱滓（又は金属相）と誘起電流も
しくは誘導子との電磁的結合及び非結合というこ
と述べたが（また述べるが）、これは誘起電流に
よつて鉱滓中（又は金属相中）に誘起電流が誘起
される、又はされないということを意味する。

このような電磁的結合が生じるには、電磁場に
対し「透明な」坩堝、換言すれば、それ自身誘導
子の誘起電流との電磁的結合が実質的に不可能な
坩堝を用いる必要がある。

坩堝としては、液流、特に水により冷却され且
つ互いに絶縁物により分離された多数の中空管で
構成した冷却坩堝を用いりことが有利である。こ
れらの中空管は絶縁体とともに被処理物を受容す
る室を形成する。好ましくは、この冷却坩堝、特
に後述するような底部の無い坩堝は通常実質的に
円筒形である。ここで「実質的に円筒形」とはテ
ーパーが付けられた切頭円錐形のものも含むと解
されたい。テーパーをつけることにより取りはず
しや、連続運転時の処理物の連続抜き取りが促進
される。

また、本願明細書いおいては、「金属相と鉱滓
相の分離」なる語は、単に、鉱滓相と区別された
均一もしくは連続する金属相を生成させることを
意味するものである。即ち、「相分離」を意味す
るものであつて、互いに別々に切り離された２つ
の相を得ることは必ずしも意図していない。ま
た、本発明は比較的均一な金属相と互いに不均一
な鉱滓の複数相とに分離する場合にも適用し得る
ことは論を俟たない。

本発明の１態様によれば、底部の無く透明な、
好ましくは垂直な坩堝と、それに付設された２つ
の誘導子とによる処理法が提供される。これらの
誘導子は坩堝内に２つのゾーンを形成し、被処理
物と誘導子との相対移動は坩堝内を被処理物が移
動することにより達成される。

更に詳しくは、本発明の方法によれば、このよ
うな坩堝を誘導炉の内部に設置し、その上部に、
接触及び加熱後実質的に溶融状態の金属相及び鉱
滓を第１ゾーンに形成させ得るような物質を連続
的に供給させることができ、この鉱滓は第２ゾー
ンにおいて固化し、金属相から分離する。好まし
くは、鉱滓及び金属相は、被処理物の移動方向の
下流の坩堝の端部、特に下端から抜き出される
（垂直型の坩堝の場合は底部の無いものが用いら
れる）。

本発明の好ましい態様においては、第２ゾーン
における誘起電流の周波数は、鉱滓との電磁的結
合の可能性が温度に関係なく絶無となるような値
にまで減ぜられる。特に、金属相の量と比較して
多量の鉱滓が存在する場合、周波数は、金属相が
その固化以前に部分的又は全体的に誘導炉（もし
くは誘導子）の軸部に重力に従つて選択的な集合
させられるような求心力を受けるような値にまで
充分低下される。その結果、鉱滓は透明坩堝の冷
却壁に近接して集合し、徐々に固化して、坩堝の
壁から金属相に向つて徐々に移動方向（下方向）
に延びる固化勾配が形成される。鉱滓相はこの時
電磁場により「撹拌」されないため、鉱滓相の固
化は一層促進される。

第２ゾーンへ加える周波数が減ぜられると第２
ゾーンの金属相に作用する求心力、すなわち該金
属相が選択的に集合させられるような求心力が増
加するという傾向を考慮すると、金属相が軸の回
りに集合する条件を、金属相の誘導子に対する相
対移動とともに、コントロールして、最終的に実
質的に連続した金属相を得ることは可能であると
考えられる。この場合、金属相はその温度が固化
点に達した時固化し、かくして、芯部が金属イン
ゴツトで構成された部分を第２ゾーンから抜き出
すことが可能となる。

尚、第２ゾーンの冷却条件を第２誘導子へ供給
する電力を減ずることにより調節することも可能
である。

第１ゾーンにおける誘起電流の周波数を該誘起
電流と鉱滓が直接的に電磁的結合し得る値に調節
することができるため、特に本発明を金属相の連
続処理法に適用する場合には、炉への反応物の供
給条件を調節して、第２ゾーンにおける固化した
鉱滓内に予め分割された一連の金属相のインゴツ
トを形成させることができる。このようなインゴ
ツトを互いに分離することは容易に行える。この
目的のため、本発明の方法によれば、坩堝への供
給物の連続供給を鉱滓又はスラグを与える成分だ
けに断続的に制限することが行われる。

これにより、第２ゾーン、より詳しくは炉の下
部からは、その断面がすべて鉱滓からのみなる部
分が間隔を置いて配列した固化長尺物を得ること
ができる。この方法においては、事実、第１ゾー
ンにおいて鉱滓のみから成る「液状充填部中間
体」が形成され、これは次に誘導子の誘起電流と
の電磁的結合により溶融状態になり、この充填部
中間体は第２ゾーンを通過する間に固化する。炉
の出口において金属インゴツトを互いに固化した
充填部で分離するのは容易であり、充填部は脆弱
であるため単なる衝撃を加えるだけでインゴツト
単位に割ることができる。このような技術を採用
することにより、従来連続インゴツト製造法で用
いられた煩雑な切断工程を組入れる必要がなくな
る。

本発明を次に図面により詳細に説明する。

符号１で示すのは、冷却手段が付された坩堝で
あつて、その上端部には、図示しない慣用の手段
により内部のガス雰囲気調整され得る供給装置４
が装着されている。供給装置４には、原料供給、
測温、内部観察等の手段を具備した１つ又は複数
のフイード部６が挿設されている。坩堝１は、図
示の例では実質的に円筒形に形成されており、図
示しない手段により垂直に保持されている。坩堝
１はその下端部もしくは開口底部８に図示しない
適宜の固化インゴツトを支持又は抜き出しするた
めの部材が設けられている。

坩堝１には、少なくとも１つ、好ましくは２つ
の誘導子１０，１２（図示の例では別々に設けて
ある）が配設されており、これらは異なる周波数
の電源に連結され、それぞれ坩堝１の第１、第２
ゾーン１４，１６を形成している。

本発明においては、坩堝内に導入された供給物
は、第１ゾーン１４に対して相対移動される。第
１ゾーンにおいては、供給物は、それが反応もし
くは溶融するに充分な電力及び周波数をもつ誘起
電流を受容し、その結果、金属相及び鉱滓相が第
１ゾーンに生じる。この目的のため、誘導子１０
の誘起電流の周波数は、第１ゾーンの温度条件下
で、溶融鉱滓と誘導子１０の誘起電流との間の電
磁的結合が起り得るような値に設定される。

一方、第１ゾーン１４の下流に位置する第２ゾ
ーン１６においては、供給物は、誘導子１２の誘
起電流と溶融鉱滓との間の直接的な電磁的結合が
不可能になるような充分に低減された電力及び周
波数の誘起電流の作用を受ける。更に、この誘起
電流の周波数及び電力は、第２ゾーンを通過する
供給物が徐々に冷却し得るような値に設定され
る。

第２ゾーンの長さは、その出口において鉱滓が
実質的にすべて固体状となるに充分な長さを有し
ている。

上記したように、第２ゾーンへ加えられる誘起
電流は充分低減され、その結果、一方では、誘導
子の誘起電流と鉱滓との電磁的結合が温度の如何
に拘らずもはや不可能となり、他方では、鉱滓及
び金属相に異なつて作用する求心力のうち、金属
相に作用する求心力重力を上回るようになる。

上記において、第２ゾーンで生起するものと相
像される現象を摸式的に示したが、これは、あく
までも説明上のことである。第１ゾーン１４にお
いては、被処理物の激しい撹拌が観察され、従つ
て、金属相と鉱滓は互いに分散した状態に保たれ
ている。しかしこれが一旦第２ゾーン１６に導入
されると、周波数が減ぜられた誘起電流により生
じる求心力の増加効果により、金属相は、第２ゾ
ーンの軸部に集合する傾向を示す。同時に、鉱滓
相において温度勾配が生じて、その結果、坩堝の
壁面から中心に向つて徐々に固化が起る。この場
合、固化相は、図中１８で示した鉱滓の液体−固
体境界線のように、形成途上にある金属インゴツ
トに向い且つ徐々に供給物の移動と共に下方向へ
と延びて形成される。

誘導子１２へ供給する電力により金属層２８ａ
の固化状態をコントロールすることができ、符号
２１で示した部分は誘導子の誘起電流となお電磁
的に結合して液体状態にある。第１図に示した被
処理物はスラグよりも融点の高い金属相の場合で
ある。軸を中心にして集つた金属は、第２ゾーン
の出口においては完全に固化していることが好ま
しいが、鉱滓よりも低い融点をもつ金属の場合
は、必ずしも固化はしていないことがあり、溶融
金属が鉱滓に囲まれた状態で第２ゾーンを出てく
る場合がある。図示のごとく、坩堝は好ましくは
供給物の移動方向に第２ゾーンの下向まで延長し
ており、その結果冷却ゾーンが形成されることに
なつて、全物質がここで完全に固化される。

供給装置６からの被処理物を供給を適正にして
第１ゾーン１４において溶融金属相及び溶融鉱滓
を形成させること及び第２ゾーン１６で固化した
のちのこれらの２相から形成された複合固形物を
炉の底部８から図示しない外部支持手段により徐
徐に連続的に抜き出させることを充分注意して行
うことにより上述した装置は、連続操作が可能で
ある。

以上は、被処理物の全体から見て鉱滓の容量が
比較的大きいと仮定して説明してきたが、これは
金属相及び鉱滓が、例えば、酸化チタンとアルミ
ニウムとを、反応過程で形成される酸化物と還元
金属の共通の溶媒として作用する物質の存在下、
反応させてチタンとアルミニウムの合金を製造す
るためのテルミツト法における生成物の場合など
にあてはまる。

本発明において、反応物の重量割合や炉への供
給速度を適宜設定することは当業者にとつて困難
なことではない。また、第１及び第２ゾーンのサ
イズ（特に高さと径）を考慮して、上述した現象
を生起させるために誘導コイルへ加える電力や周
波数を適宜設定することも当業者であれば容易に
行えよう。尚、鉱滓に関しては、一定の坩堝の大
きさにおける誘導子の誘起電流と鉱滓との電磁的
結合が可能となる温度とその温度における最小周
波数しきい値は知られており、また測定すること
ができる。一般に、ある一定温度においては、鉱
滓の周波数しきい値は坩堝の径が小さくなるにつ
れ高くなる。一例を挙げると、1800℃において、
坩堝の直径が75mmのとき３mghz以上の周波数に
よつて溶融塩化カルシウムに誘導電流を生じさせ
ることができ、直径が200mmになると800khz以上
となる。

上記の好ましい態様においては、２つの誘導子
１０，１２が異なる周波数、即ち、第１ゾーンの
誘導子には高周波数の第２ゾーンの誘導子には中
もしくは低周波数の電流を通じるが如く説明し
た。しかし、他のパラメーターを変化させること
によつても同様な効果が得られることは言うまで
もない。

例えば、誘導子１２には第１ゾーンの誘導子へ
通じる電流と同じ周波数の電流を通じることがで
きる。この場合、第１ゾーンの温度を第２ゾーン
でも維持させるには不充分な、低電力とする必要
がある。このような冷却効果により、誘導子の誘
起電流と鉱滓との間に以前存在した電磁的結合の
可能性が抑えられて、温度低下を受け、撹拌が妨
げられ、坩堝の壁面から徐々に固化が促進されて
上記したように勾配が形成される。

上記においては、被処理物と誘導子との相対移
動は、被処理物自体の移動、即ち、固定された誘
導子に対応する固定された第１及び第２ゾーンを
上端から下方へと向う移動によつてもたらせた
が、本発明はこれに限るものではない。

第３図は、本発明の方法を実施するための装置
の変形例を示すもので、ここでは、被処理物の誘
導子に対する相対移動は、底部から頂部へと向う
誘導子自体の移動によつてもたらせれる。第３図
においては、第１図と同様な部材は同一の符号を
付した。

この装置は第１図のものとは、底部は取り外し
自在の底板３２により閉止されている点が異つて
いる。底板３２は循環水により冷却を受ける。

坩堝１の上部は、ガス雰囲気の調整が可能な供
給装置４が装置されている。誘導コイル１０，１
２は当初は底板３２に近接して位置し、被処理物
が坩堝内に供給されるに従つて徐々に上方へと移
動する。

この場合も第１図の装置において意図されたよ
うな異なる操作を行うことができる。誘導コイル
の上昇操作が終了して成形体が坩堝内の全長にわ
たつて占める状態に至ると、底板３２は取り外さ
れて慣用の引き抜き手段により固化物が抜き出さ
れる。

本発明により別の興味深い結果を達成すること
ができる。それは、既に述べたように、固化した
金属相を第２ゾーンの位置で相継いでインゴツト
に予備分割できることである。この目的のために
は、再び第１図において、フイード部６により、
坩堝上部へ供給される被処理物を断続的にその組
成を変化させるだけで充分である。即ち、ここで
の供給物を、それが第１ゾーン１４を通過すると
き鉱滓だけを生じるような成分で構成させること
により、鉱滓の「液状充填部中間体」を形成させ
ることができ、これは後に第２ゾーンを通過する
際に固化充填部２６に転換される。坩堝の上部に
おいて供給物を再び金属相と鉱滓とを与えるよう
な被処理物に戻すことにより、第２ゾーンにおい
ては、インゴツト２８ａが形成される。

第１図から解るように、個化充填部２６によ
り、既に形成されたインゴツト２８ｂは現在形成
中のインゴツト２８ａと分割される。炉の出口に
おいては、インゴツト２８ａ，２８ｂは固化充填
部２６の部分に衝撃を与えるだけで容易に切り離
しできる。

このような方法は、スラグの形成量が少なく、
誘導炉において通常処理される被処理物全体の10
％以下、殊に５％以下スラグ量のような、金属も
しくは合金の処理の場合に特に興味深い結果を与
える。上記したような坩堝と２つのゾーンの組合
せにより、第２図に示すように、固化充填部２６
により予備分割されたインゴツト２８を、上記し
た条件を採用することにより形成することができ
る。この場合、誘導子１０の主な役割は、前述の
場合と同様に、液状充填部中間体を形成せしめる
ことである。液状充填部中間体は、第１ゾーンを
出て固化することにより、上記した充填部中間体
２６が形成される。この役割は、上述した条件下
で、フイード部６から坩堝内へ導入される供給物
を第１ゾーンで鉱滓のみを与えるような成分のも
ので構成させた場合に特に重要である。

この場合、特に坩堝へ再び導入する被処理物が
金属相を与えるようなものであつて、形成される
鉱滓部は第２図のように薄皮３０状となるような
場合、第２ゾーンにおける求心力の生起は余り重
要ではなくなる。このような場合は、金属相を集
中せしめて固化金属相からなるインゴツト２８を
形成させるには重力だけで充分である。金属相の
溶融状態への移行及び該状態の保持は、第２ゾー
ンの誘導子１２から供給される中周波数もしくは
低周波数の電流によつて、第２ゾーンでのみ行わ
れる。

前記の場合と同様に、第１及び第２ゾーンの誘
導子には上記した条件に対応する周波数の電流が
同時に供給される。第１ゾーンにおいて消費され
るエネルギーは、坩堝内に導入された被処理物の
加熱を行うためのものであつて、導入される供給
物が鉱滓のみを形成するものに断続的に変ぜられ
る場合には、特にこれを溶融せしめるためのもの
である。

一方、第２ゾーンの誘導子１２に加えられる中
もしくは低周波数の電流は通常、第１ゾーンで予
め予熱された金属相の溶融を達成し得るように設
定される。この場合、誘導コイル１２への電流の
供給は、第１ゾーンで溶融し且つ鉱滓形成成分か
らのみ構成された供給物が第２ゾーンへ導入され
る場合、中断することも可能である。

これと反対に、炉へ当初導入した供給物が実質
的に金属相を与えるものであつて、第２ゾーンに
加えられる電気的エネルギーがこれを完全に溶融
せしめ且つ少量存在する鉱滓を溶融金属相と接触
することにより溶融せしめるに充分な場合、第１
ゾーンの誘導コイルへの電流供給は中断すること
が可能である。

上記のことから、本発明の１実施様によれば、
第１、第２ゾーンの誘導コイル１０，１２への電
力供給を、坩堝へ連続的に導入される被処理物の
構成成分の断続的な変化に対応して変化させるこ
とが可能である。即ち、第１ゾーンへの供給物が
単に鉱滓の形成を意図するものである場合に第１
ゾーンの誘導子を作動させ、一方、第２ゾーンへ
の供給物が加熱により溶融相を与えるものである
場合に第２ゾーンの誘導子を作動させる。

この場合、誘導コイル１０，１２は坩堝の共通
部に重ねて配置させて、第１、第２ゾーンは、単
一なゾーンに合併することができる。この場合、
このゾーンへの供給物が鉱滓のみを与えるもので
ある時には、誘導コイル１０（第１ゾーン）を作
動させて高周波数の電磁場を作用させ、供給物が
実質的に金属相を与えるものの場合には誘導コイ
ル１２（第２ゾーン）を作動させて低もしくは中
周波数の電磁場を作用させる。

第１、第２ゾーンの誘導コイルへの電流の供給
は、これらの誘導コイルが重ねて配置されている
か否かには無関係に、坩堝への供給物の断続的な
変動と関連させることが有利である。これらの誘
導子への交互の電力供給は供給物の変動に関連さ
せて、殊に、坩堝への供給物を断続的に変動せし
める図示ないし装置にサーボ機構的に連続させて
制御するか、第１、第２ゾーンをそれぞれ通過す
る溶融生成物の性質に応じて変動させる。特に、
誘導子１２への電流供給は、第１ゾーンで形成し
た鉱滓の液状充填部が第２ゾーンへ導入した時
（両ゾーンが合併していない場合）中断すること
ができる。

しかしながら、坩堝内での被処理物中の鉱滓相
の容量が少ない場合にも、２つの誘導子により形
成される２つの別個のゾーンにおいて、両誘導子
に同時に通電して処理することが有利である。さ
らに、必要に応じ、鉱滓のみを形成するための供
給物の量を調整して、第１ゾーンに常に液状鉱滓
を存在せしめることもできる（鉱滓は、第１ゾー
ンの下流の第２ゾーンで形成される液状金属相の
上に浮ぶことになる）。坩堝への供給物及び／又
は鉱滓よりも比重の大きい金属相は、重力の作用
により第２ゾーンへ移行する前に、予熱され一部
溶融する。その後金属相は、第２ゾーンで全体が
溶融されて処理を終える。

上記した実施例は準連続方式有利に遂行され
る。即ち、定期的に、金属相を与える被処理物の
供給を中断し、その代りに、鉱滓を形成する物質
を供給し、坩堝底部から形成した金属インゴツト
を抜き出すとともに、液状充填部の一部を第１ゾ
ーンから第２ゾーンへと移行せしめ、ここで固化
させる。鉱滓の液状充填部が第１ゾーンにおいて
形成された時に、金属相を与える被処理物の供給
を再開し、前段のインゴツトとは別の金属相イン
ゴツトを前述の条件下で形成させる。

本発明の方法を次に実施例により詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例 １ 第３図に関して上述したような分離装置を用い
た。この装置は、高さ１ｍ内径100mmの坩堝を備
え、その壁面は22本の銅管から形成し、管内を流
れる水により冷却した。銅管は同数の絶縁体によ
り互いに隔離した。約10cmの高さのコイルにより
構成された２つの隣接した誘導コイルを坩堝の周
囲に設け上述したような第１及び第２ゾーンを形
成した。誘導コイル１０には、850kHz、40kWの
電流を通じ、一方、誘導コイル１２には10kHz、
15kWの電流を通じた。

上記のように構成した装置を用い、フツ化カル
シウム及び酸化カルシウムの存在下における酸化
チタニウムのアルミニウムによる還元を行つた。
これら各成分の重量割合は下記のとうりであつ
た。

TiO₂ 30％ Al 23％ CaF₂ 22％ CaO 25％ 反応は坩堝の底部で開始させた。それ自体は公
知の方法で反応を開始させた後、第１ゾーンの温
度を1800℃程度に上昇せしめ、その温度を保持し
た。坩堝内への同一相対重量組成の混合物の供給
速度は、底部から頂部への２つの誘導コイルの移
動速度が12cm／分とし得るような速度に設定し
た。

アルミニウム及びチタニウムから成る合金と鉱
滓は、第１ゾーンを出て第２ゾーンへ入るときに
は、いずれも溶融状態にあつたが、第２ゾーンに
おいては固化して、鉱滓相に囲まれた同軸した金
属“キヤロツト”からなる複合シリンダーを形成
した。

金属相（60重量％のチタニウムと0.3％の酸素
分を含む40重量％のアルミニウム）及び鉱滓相の
生成比は容量比で1/4〜1/5程度であつた。底部の
板３２を取り外すことによりこの生成物は坩堝よ
り容易に取り出すことができた。

実施例 ２ 第３図図示の装置の２つの誘導子を下記のよう
に活動させて断続的な相分離を行つた。用いた装
置、坩堝の特徴は上記実施例１に示したとうりで
ある。これを、チタニウムのスクラツプを液体フ
ツ化カルシウムの存在下で溶融してスクラツプ中
の酸化物の一部を除去する方法に適用した。

フツ化カルシウムを坩堝の底部に供給し、それ
自体公知の方法により反応を開始した後、850k
Hz、30kWの作動せしめた誘導子１０によりフツ
化カルシウムを溶融せしめ、液状に保持せしめ
た。次に、このCaF₂浴中にチタニウムのスクラ
ツプを徐々に導入し、スクラツプを外気と遮断す
るとともにスクラツプ中の酸化物の一部を溶解さ
せた。チタニウムスクラツプに関して４重量％の
割合で、チタニウムスクラツプとCaF₂の同時供
給を続けながら、既述の条件下で誘導子を移動さ
せた。

同時に、誘導子１２に対し周波数１０ｋHz、電
力100kWの電流を通じた。得られた磁界は金属
の溶融及び混合を可能ならしめるものであつた。
金属は、CaF₂の薄皮により坩堝の壁面から離反
した。誘導子が坩堝底部から一定距離移動して、
その上部付近に至つたとき、移動を停止させ、坩
堝底部の底板３２を取り外した。坩堝の上部へ
は、チタニウムスクラツプ及びCaF₂を供給し続
け、運転を連続して続行した。生成した金属イン
ゴツトは、図示しない取出機により公知の方法で
坩堝の底開口部から抜き出した。金属部を包囲し
たCaF₂の薄皮は潤滑剤としての機能を示し、抜
き出し工程を促進させた。

時々、チタニウムの供給を停止し、それに代え
CaF₂を供給した。誘電子１０により供給された
高周波数の電流により第１ゾーンにおいては
CaF₂は溶融し、その状態に保たれた。しかし、
溶融したCaF₂が第２ゾーンに至ると、電磁的結
合が中断される結果、冷却されて、固化した（誘
電子１２への供給は、その後中断可能である）。
CaF₂の大部分がこのようにして固化して上述し
た「固化充填部」が形成した時、チタニウムの供
給を再開した。かくして、CaF₂により分断され
たいくつかの金属インゴツトが得られ、これらは
坩堝の出口から容易に取り出すことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による連続処理法を実施する
ための装置の説明線図であつて、誘導炉の２つの
誘導子に囲まれた底部のない冷却坩堝の立断面図
を示す。第２図は、坩堝内で生起する固体−固
体、固体−液体の相分離現象の説明図である。第
３図は、被処理物と誘導子との相対移動を為すた
めに、誘導子を坩堝に対して移動せしめるように
した装置の説明線図である。 １……坩堝、１０……第１ゾーン、１２……第
２ゾーン、１４，１６……誘導子、３２……底
板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 誘導炉内部の電磁波に対し実質的に透明な坩
   堝中の被処理物を金属相と鉱滓に分離するにあた
   り、被処理物に対し、第１ゾーンにおいて、被処
   理物が誘起電流と直接的に電磁的結合し得るよう
   な充分高い電力及び周波数の誘起電流を受容せし
   めて、含有する鉱滓を溶融させ、次に、第２ゾー
   ンにおいて、誘起電流と鉱滓とが直接的に電磁的
   結合し得ないような電力及び／又は周波数の誘起
   電流を受容せしめることを特徴とする金属相と鉱
   滓の分離方法。 ２ 坩堝内で被処理物を該第１及び第２ゾーンに
   対し相対移動させ、この時第２ゾーンが第１ゾー
   ンの下流側に位置するように、少なくとも１つの
   誘導子の相対位置を定めたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項の方法。 ３ 第１ゾーンにおける誘起電流の周波数を、鉱
   滓の温度下で、該誘起電流と鉱滓とが直接的に電
   磁的結合し得るように充分高くしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項の方法。 ４ 第１ゾーンにおける誘起電流の電力及び周波
   数を、金属相及び鉱滓が溶融状態に保持されるよ
   うな値に調節することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれかの方法。 ５ 第２ゾーンにおける誘起電流の電力及び／又
   は周波数を、鉱滓が第２ゾーンを出る前に徐々に
   固化するような値に調節することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項の方法。 ６ 第２ゾーンの誘起電流の周波数を、第２ゾー
   ンの鉱滓がその温度下で該誘起電流と電磁的結合
   し得ないような値に減少させることを特徴とする
   特許請求の範囲第５項の方法。 ７ 第２ゾーンの誘起電流の周波数を、第２ゾー
   ンの鉱滓が、その温度に無関係に、該誘起電流と
   電磁的結合し得ないような値に減少させることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項の方法。 ８ 被処理物中の鉱滓の量が10容量％以上である
   特許請求の範囲第４ないし第７項のいずれかの方
   法。 ９ 第２ゾーンの誘起電流の周波数を、金属相が
   求心力を受けるような値まで減少させて、固化以
   前に選択的に内部、特に誘導炉の軸回りに重力に
   部分的もしくは実質的に完全に抗して集合せしめ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項ないし
   第８項のいずれかの方法。 １０ 第２ゾーンの誘起電流の電力及び／又は周
   波数を、金属相が第２ゾーンを出る以前に固化し
   得りような値に調節することを特徴とする特許請
   求の範囲第９項の方法。 １１ 底部が開口し実質的に垂直で且つ静止した
   坩堝と静止した誘導子を用い、被処理物を坩堝内
   を流下させることにより被処理物を誘導子に対し
   相対移動させるとともに、分離した金属相及び鉱
   滓相を底部から取り出すことを特徴とする特許請
   求の範囲第１０項の方法。 １２ 第１ゾーンにおいて実質的に溶融した金属
   相及び鉱滓が形成されるような被処理物を連続的
   に誘導炉上部に供給することを特徴とする特許請
   求の範囲第１１項の方法。 １３ 被処理物中の鉱滓の容量割合が金属相に比
   べ低いことを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第３項のいずれかの方法。 １４ 連続方式で行う際に、断続的に坩堝への供
   給物を鉱滓のみを与えるものに切換えて、間隔を
   置いて相継いで鉱滓のみからなる部分が形成され
   た固化長尺物を誘導炉下部から取り出すととも
   に、該部分において分断することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第１３項のいずれかの
   方法。 １５ 坩堝へ連続的に導入される供給物の断続的
   変化に応じて、第１及び第２ゾーンの誘導子への
   通電を変化させ、第１ゾーンへの供給物が鉱滓の
   みを与えるものであるときは第１ゾーンの誘導子
   を作動させ、実質的に金属相を与えるものである
   ときは第２ゾーンの誘導子を作動させるようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１３項又は
   第１４項の方法。 １６ 別個の誘導子を坩堝回りの共通域に配置
   し、第１及び第２ゾーンに対立する誘導子を交互
   に作動させ、その共通域に供給される被処理物が
   鉱滓を与えるものであるときには第１ゾーンの誘
   導子を作動させ金属相及び鉱滓の両方を与えるも
   のであるときには第２ゾーンの誘導子を作動させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項ない
   し第１５項のいずれかの方法。 １７ 第２ゾーンの誘導子へ供給される電力を、
   そこで処理される金属相の全体を溶融させ且つ溶
   融状態に維持させるに充分な値に調節することを
   特徴とする特許請求の範囲第１２ないし第１４項
   のいずれかの方法。 １８ 底部が閉じた長い坩堝を用い、第１及び第
   ２ゾーンに対する供給物の相対移動は、底部から
   頂部へと誘導子を徐々に且つ被処理物の坩堝への
   供給に応じて移動せしめるか又は坩堝全体を誘導
   子に対して移動せしめることにより行うことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１７項の
   いずれかの方法。