JPH03134485A - Cold wall type crucible furnace melting device and melting method - Google Patents

Cold wall type crucible furnace melting device and melting method

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JPH03134485A
JPH03134485A JP1271549A JP27154989A JPH03134485A JP H03134485 A JPH03134485 A JP H03134485A JP 1271549 A JP1271549 A JP 1271549A JP 27154989 A JP27154989 A JP 27154989A JP H03134485 A JPH03134485 A JP H03134485A
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melted
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等 河野
Hideo Ikeguchi
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Abstract

PURPOSE:To extend the service life of an inductive crucible furnace and reduce the manufacturing cost of titanium ingot or titanium alloy by coating an inner surface of a water-cooled copper segment with ceramics whose surface is smooth. CONSTITUTION:A plurality of water-cooled copper segments 3, which comprise the walls of a furnace, are separated by adjacent water-cooled copper segments and slots 2 at a specified span. There is internally provided a cavity which forms a water-cooled jacket 11. Except for the upper end, the cavity is vertically divided into two sections by a partition plate 12 which extends substantially vertically, thereby forming the water-cooled jacket 11. Each water-cooled copper segment 3 is connected with each other at the bottom. The lowest end forms a flange 3', which is but-welded with a flange of an inner cooling water chamber 13 and connected. A flange of an outer cooling water chamber 14 is laid out at the outer periphery of the flange of the inner cooling water chamber 13 so that they may be tightly connected with each other, thereby eliminating leakage. A ceramic coating layer 15 is applied to the inner walls of the water-cooled copper segments 3 and their upper edges. The ceramic coating, although hard in quality, is free of scratch, thereby maintaining the inner surface of the crucible furnace under a smooth state.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高級特殊金属、特に、酸素(0)や窒素(N
)と反応し易いために高純度の金属または合金として溶
成するのが困難なことから活性金属(Reactive
 Metalsl と呼ばれるTiJ、Mo、 Be、
 Zr。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention is directed to high-grade special metals, particularly oxygen (0) and nitrogen (N
), it is difficult to melt-melt it as a high-purity metal or alloy.
TiJ, Mo, Be, called Metalsl.
Zr.

V、Srなどの溶解に適した構造の高周波ルツボ溶解炉
に関する。
This invention relates to a high frequency crucible melting furnace having a structure suitable for melting V, Sr, etc.

より具体的には、コールドウオール型ルツボ溶解法と呼
ばれる誘導溶解法に使用されるルツボ類であって、全体
としては、はぼ中空円筒形の銅製のルツボ本体と、その
外周に配置される誘導加熱コイルとから構成されるルツ
ボ溶解装置である。
More specifically, it is a crucible used for an induction melting method called a cold wall crucible melting method. This is a crucible melting device consisting of a heating coil.

このルツボ類の特徴は、その側壁の構造であって、側壁
はその円周面上において軸線にほぼ平行な4〜20個程
度の複数の、縦に細長い短冊形の側壁セグメントに分割
され、各側壁セグメントは隣接する側壁セグメントとの
間に、所定の隙間を保って断続的に配置されて側壁部が
連続したコイルを形成しないようになっていて、それぞ
れの内部には冷却水を流通させるための空隙が設けられ
ているが、底部では一体に結合され電気的に接続されて
いることである。
A feature of this type of crucible is the structure of its side wall, which is divided into a plurality of vertically elongated rectangular side wall segments approximately parallel to the axis on its circumferential surface, approximately 4 to 20. The side wall segments are disposed intermittently with a predetermined gap between adjacent side wall segments so that the side wall portions do not form a continuous coil, and each of the side wall segments is arranged intermittently with a predetermined gap between them to allow cooling water to flow inside each side wall segment. Although there is a gap between the parts, they are joined together and electrically connected at the bottom.

[従来の技術] 構造用合金鋼、耐熱合金、などは消耗型あるいは非消耗
型電極アーク炉、または高周波誘導溶解炉などにより、
今日でも品質的の要求に対応可能である。
[Prior Art] Structural alloy steels, heat-resistant alloys, etc. are processed using consumable or non-consumable electrode arc furnaces or high-frequency induction melting furnaces.
Even today, it is possible to meet quality demands.

一方、特殊金属と呼ばれる、 イ)半導体などの高純度の金属、合金、口) Ti、N
o、2rなど酸素、窒素、炭素その他の元素と反応しや
すい金属とそれらの合金、およびハ)W、Mo、Taな
と溶融温度が極めて高い金属とその合金なども、従来は
非消耗型アーク炉や高周波誘導炉などにより、さらに必
要に応じ真空溶解、不活性ガスによる雰囲気溶解などを
併用して溶解し何とか要望に応じてきた。
On the other hand, a) High-purity metals, alloys, etc. such as semiconductors, which are called special metals, Ti, N
Metals that easily react with oxygen, nitrogen, carbon, and other elements, such as O, 2R, and their alloys, and metals with extremely high melting temperatures, such as W, Mo, and Ta, and their alloys, etc., were conventionally processed using non-consumable arcs. We have managed to meet requests by melting in furnaces, high-frequency induction furnaces, etc., and also using vacuum melting, atmosphere melting with inert gas, etc. as necessary.

しかしながら、上記の溶解装置の大部分は、いずれもア
ルミナ、シリカ、マグネシア、ベリリアなどの金属酸化
物を主体とするセラミック系の耐火材料で作られた炉体
、ルツボ、あるいは黒鉛ルツボなどの冶金容器(以下炉
体と称する)の内部に被溶融金属を収容して高温で溶解
する手段に依存していたため、それらの炉体の炉壁な構
成する耐火材料と被溶融金属との高温での接触が不可避
なことにより、それらの耐火材料を構成するセラミック
ス成分や黒鉛ルツボの炭素が被溶融金属に吸収されて、
溶解された材料の純度が低下し要求規格に合致しないよ
うになった。
However, most of the above melting devices are metallurgical containers such as furnace bodies, crucibles, or graphite crucibles made of ceramic refractory materials mainly containing metal oxides such as alumina, silica, magnesia, and beryllia. (hereinafter referred to as the furnace body), the metal to be melted was placed inside the furnace body and melted at high temperature. As a result, the ceramic components that make up these refractory materials and the carbon in the graphite crucible are absorbed into the metal to be melted.
The purity of the melted material has decreased and it no longer meets the required specifications.

最も顕著な例として、宇宙航空機などに使用されるチタ
ンやその合金では、黒鉛ルツボの黒鉛がチタンやその合
金に混入し機械的性質が低下するが、その後斬新な溶解
装置が開発されなかったことから消耗電極式アーク溶解
法が主流となっていた。自由主義国家中で宇宙航空産業
に最も関連の深いアメリカでは、炉体内の被溶融金属と
炉壁との高温での接触を避けることの可能な溶解方法と
装置の開発研究が進められていて、その結果提案された
ものとして、水冷銅電極を使用した非消耗電極式真空ア
ーク溶解法、エレクトロンビーム(EB)溶解法、エレ
クトロスラグ溶解法などが挙げられる。
The most notable example is that when it comes to titanium and its alloys used in spacecraft, graphite from graphite crucibles mixes with the titanium and its alloys, reducing their mechanical properties, but no innovative melting equipment has been developed since then. Since then, the consumable electrode type arc melting method has become mainstream. In the United States, which is most closely associated with the aerospace industry among liberal nations, research is underway to develop melting methods and equipment that can avoid high-temperature contact between the metal to be melted in the furnace and the furnace walls. As a result, the methods proposed include a non-consumable electrode type vacuum arc melting method using a water-cooled copper electrode, an electron beam (EB) melting method, and an electroslag melting method.

一方、黒鉛るつぼを使用することなく、ルツボの炉壁が
円周方向に複数のセグメントに分割されて、短冊状に縦
に延び、それぞれが水冷されるスプリットルツボを使用
する溶解方法と装置が米国鉱山局により開発され195
7年に特許されている。
On the other hand, the United States has developed a melting method and device that uses a split crucible, in which the furnace wall of the crucible is divided into multiple segments in the circumferential direction, extending vertically into strips, and each segment is cooled with water, without using a graphite crucible. Developed by the Bureau of Mines 195
It was patented in 1977.

この溶解方法は、インダクトスラブ溶解法あるいはイン
ダクションスラグプロセスとよばれ、その装置の構造は
第3図に示すとおりである。
This melting method is called an induct slab melting method or an induction slag process, and the structure of the apparatus is as shown in FIG.

この装置の特徴とするところは、スロット2により細長
い複数の区画に分割された水冷銅側壁セグメント3のそ
れぞれは、底部において結合して一体化されるが側壁部
は相互に完全絶縁する必要がないという知見に基ず(も
ので、要約すると、溶融スラグ層4と凝固した薄いスラ
グ層4°が形成されて被溶融金属と炉壁との間に介在す
るから予め絶縁構造にしておく必要がないということで
ある。符号16は凝固を開始させるためのスタブで17
は凝固した金属を引出す引出し棒である。
A feature of this device is that each of the water-cooled copper side wall segments 3, which are divided into a plurality of elongated sections by the slots 2, are joined at the bottom to be integrated, but the side walls do not need to be completely insulated from each other. Based on the knowledge that (to summarize), the molten slag layer 4 and the solidified thin slag layer 4 are formed and are interposed between the metal to be melted and the furnace wall, so there is no need to create an insulating structure in advance. 16 is a stub for starting coagulation, and 17 is a stub for starting coagulation.
is a drawing rod for drawing out solidified metal.

このような構造的特徴があるにもかかわらず、スラグと
して弗化力ルシュウム(CaFzlによる良質のスラグ
を必要とすること、溶解中に弗化カルシウムとアルミニ
ウムとが反応してガスが発生し凝固した金属に空孔が発
生することにより、溶解と鋳造を困難にするため、かな
りの期間実用化するには至らなかった。
Despite these structural features, high quality slag made of lucium fluoride (CaFzl) is required, and calcium fluoride and aluminum react during melting to generate gas and solidify. The formation of pores in the metal made melting and casting difficult, so it was not put into practical use for quite some time.

その後インタクトスラブ溶解法の装置を使用しスラグを
使用しなくても溶解が可能な現象が認められだ。
Later, using equipment for the intact slab melting method, it was discovered that melting was possible without the use of slag.

例えば、D、A、Hukin氏が実施した浮遊溶解法で
は、スラグなしでランタンを真空中で溶解したり白金を
大気中で溶解している(USP37023681゜この
装置の概要は第2図fAl と (Blに示すとおりで
あり、この方法では上記の図面に示されてりるように、
ルツボの炉体3はスロット2により細長い複数の区画に
分割され、底部3°で一体に連結され、開放された頭部
とそれに続く中空円筒部と、頭部と底部の中間で内径が
次第に減少する中間部とから成り、溶解室の内形がワイ
ングラスに似たルツボを使用するものである。
For example, the floating melting method carried out by Mr. D.A. Hukin melts lanthanum in vacuum without slag and melts platinum in the atmosphere (USP 37023681゜A summary of this equipment is shown in Figure 2fAl and ( Bl, and in this method, as shown in the above drawings,
The furnace body 3 of the crucible is divided into a plurality of elongated compartments by slots 2, connected together at the bottom 3°, with an open head followed by a hollow cylindrical part, and an inner diameter gradually decreasing between the head and the bottom. This method uses a crucible whose internal shape resembles a wine glass.

一方、同じく米国のデュリロン社により同種のルツボを
使用してスラグなしで活性金属を溶解する方法が提案さ
れている(特開昭63−14934171゜この装置の
概要は第2図(C)と (Dlに示すとおりであり、こ
の方法はイングクション・スカル溶解法とも呼ばれてい
るが、要するに水冷銅短冊セグメント3の炉壁面にスカ
ル(skull)と呼ばれる被溶融金属の凝固層5を形
成させるとともに、電磁誘導作用により、るつぼ上部で
は溶湯を側壁から浮遊させようとして銅短冊炉壁相互間
の短絡を防止し、るつぼ下部6は一体に連結させて短絡
を防止するという考え方によるものである。
On the other hand, a method of melting active metals without slag using the same type of crucible was proposed by Durillon, also of the United States (Japanese Patent Application Laid-open No. 63-14934171. The outline of this device is shown in Fig. 2 (C). This method is as shown in Dl, and is also called the injection skull melting method, but in short, a solidified layer 5 of the metal to be melted called a skull is formed on the furnace wall surface of the water-cooled copper strip segment 3. The idea is that the upper part of the crucible tries to float the molten metal from the side walls by electromagnetic induction, thereby preventing short circuits between the copper strip furnace walls, and the lower part 6 of the crucible is integrally connected to prevent short circuits.

電磁気的作用としては、1次誘導コイル8に流された高
周波電流により発生する高周波磁束の一部は、ルツボを
構成する水冷銅短冊セグメント3を貫通して2次誘導電
流を流す。
As for electromagnetic action, a part of the high frequency magnetic flux generated by the high frequency current passed through the primary induction coil 8 passes through the water-cooled copper strip segment 3 constituting the crucible and causes a secondary induced current to flow.

しかしながら、ルツボの炉壁は短冊セグメント3として
分割されているので、ルツボの全周壁を循環して流れる
ことはな(個々の短冊セグメントごとに流れるだけであ
る。従って、電流値も少なく、各短冊セグメントを流れ
る電流に対する銅の電気抵抗によって各短冊セグメント
はある程度発熱するが1発生した熱は水冷ジャケット1
1内を流れる水によって冷却される。
However, since the furnace wall of the crucible is divided into strip segments 3, the flow does not circulate around the entire circumferential wall of the crucible (it only flows in each strip segment. Therefore, the current value is small and each strip segment Each strip segment generates some heat due to the electrical resistance of the copper to the current flowing through the segment.
1 is cooled by water flowing inside it.

一方、1次誘導コイル8によって発生する高周波磁束の
大半は、ルツボの溶解室9内を通過し、内部に収容され
ている未溶解の被溶解材料あるいは溶湯に2次誘導電流
を流して発熱させて溶解な進行させ、あるいは溶湯の温
度を上昇させる。
On the other hand, most of the high-frequency magnetic flux generated by the primary induction coil 8 passes through the melting chamber 9 of the crucible, causing a secondary induction current to flow through the unmelted material or molten metal contained therein, causing it to generate heat. to advance the melting process or increase the temperature of the molten metal.

溶湯の内部では、1次誘導コイルによって発生する高周
波磁束と、該磁束によって発生する2次誘導電流によっ
て、磁束の方向と電流の方向とのそれぞれの方向に直角
な方向の力が発生し、このアンバランスによって、溶湯
はるつぼの溶解室内で撹拌され、添加された合金成分が
混合される。
Inside the molten metal, the high-frequency magnetic flux generated by the primary induction coil and the secondary induced current generated by the magnetic flux generate forces in the direction perpendicular to the direction of the magnetic flux and the direction of the current, respectively. The unbalance stirs the molten metal within the melting chamber of the crucible and mixes the added alloying components.

上述したコールドウオール溶解法の長所は、1)スリッ
トが刻まれているため、銅ルツボ自体の電力損失が少な
い。
The advantages of the cold wall melting method described above are: 1) Since the slits are cut, there is little power loss in the copper crucible itself.

2)セラミック耐火物の混入またはそれらとの反応によ
る汚染が回避出来る。
2) Contamination due to contamination with ceramic refractories or reactions with them can be avoided.

3)電磁攪拌力により、比重の異なる金属を偏析の発生
を避は良質の合金とすることができる。
3) Electromagnetic stirring force allows metals with different specific gravity to be made into a high-quality alloy without causing segregation.

4)雰囲気圧力を1気圧以上にすることができるので、
沸点が極めて相違する2種以上の合金元素を合金とする
ことができる。
4) Since the atmospheric pressure can be increased to 1 atm or more,
Two or more alloying elements with very different boiling points can be alloyed.

5)真空または不活性雰囲気下で溶解することで電子ビ
ーム(EB)溶解に匹敵する高純度金属または合金を製
造することができる。
5) High purity metals or alloys can be produced by melting in vacuum or under an inert atmosphere, comparable to electron beam (EB) melting.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このインダクションスカル溶解法には次
のような欠点が認められている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the following drawbacks are recognized in this induction skull melting method.

1)通常の真空溶解に比較し、電力原単位が良くないの
で装置の大形化に際し障害になる。
1) Compared to normal vacuum melting, the power consumption rate is not good, which poses an obstacle when increasing the size of the equipment.

2)るつぼの寿命を一層延長する必要がある。2) It is necessary to further extend the life of the crucible.

通常のセラミックスルツボに比較すれば寿命は長いが、
水冷セグメントルツボとするための製作コストがかなり
高いことから、ルツボの寿命を延長することは極めて重
要な問題である。
Although it has a longer lifespan compared to regular ceramic crucibles,
Since the manufacturing costs for water-cooled segmented crucibles are quite high, extending the life of the crucible is a very important issue.

一般的な解決方法としては、ルツボ内の溶融金属からの
ふく射伝熱量を低減することであるが、このためには水
冷セグメントルツボの内壁面の表面の平滑度を研磨面程
度にすること、かつ内壁の素材自身が熱反射係数の良好
なものを選定することが必要なものであり、水冷銅セグ
メントの内面に金メツキを施すことなどが試みられたが
、金は元来軟質なことから、被溶解材料量をルツボ内に
投入する際やスカルの脱着に際し金メツキ面にキズが付
きやすい。
A common solution is to reduce the amount of radiation heat transfer from the molten metal in the crucible, but to do this, the smoothness of the inner wall surface of the water-cooled segment crucible should be made to the level of a polished surface, and It was necessary to select a material for the inner wall that had a good heat reflection coefficient, and attempts were made to plate the inner surface of the water-cooled copper segment with gold, but since gold is soft by nature, The gold-plated surface is easily scratched when adding the amount of material to be melted into the crucible or when attaching and removing the skull.

金メツキを施すことなく銅セグメントの内面を研磨した
状態のままとして使用することもできるが、研磨した当
初は満足できても使用に伴い表面に酸化銅の被膜が形成
され、ふく射熱の吸収が急速に増大するため根本的解決
は出来なかった。
It is also possible to use the polished inner surface of the copper segment without gold plating, but even if the initial polishing is satisfactory, as it is used, a copper oxide film is formed on the surface and the absorption of radiant heat is rapid. As the problem continued to increase, a fundamental solution could not be found.

[課題を解決するための手段] 本発明では、水冷銅セグメントの内面に滑らかな表面の
セラミックスコーティングを施すことにより課題を解決
した。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, the problems were solved by applying a ceramic coating with a smooth surface to the inner surface of the water-cooled copper segment.

[作用] セラミックスコーティングは元来硬質であるためキズが
付かず、るつぼ内面が平滑な状態に維持されるのでふく
射熱の吸収による電力原単位の減少を低減し、コーティ
ングの膜の厚さは数ミクロン程度にまで薄くすることが
でき、るつぼを構成する材料である銅の部分との温度差
も無視できる程度にすることができる。
[Function] Ceramic coatings are hard by nature, so they do not get scratched, and the inner surface of the crucible is maintained in a smooth state, which reduces the reduction in power consumption due to absorption of radiant heat, and the thickness of the coating is only a few microns. The temperature difference between the crucible and the copper part that makes up the crucible can be made negligible.

[実施例] 第1図(Al と(B)は、それぞれ、本発明によるセ
ラミックスコーティングを適用したコールドウオール溶
解装置の側断面図と平面図であり、理解を容易にするた
め従来技術と同一の部材には同一の参照符合を付し説明
する。
[Example] Figure 1 (Al) and Figure 1 (B) are a side sectional view and a plan view, respectively, of a cold wall melting apparatus to which a ceramic coating according to the present invention is applied. The members will be described with the same reference numerals.

図において、符号3は炉壁を構成する複数の水冷銅セグ
メントであり、隣接す−る水冷銅セグメント相互は所定
の間隔のスロット2で離されて、その内部には水冷ジャ
ケット11となる空隙が設けられ、その上端部を除いて
内部は、はぼ垂直に延びる仕切り板12により、縦に2
区画に区分され水冷ジャケット11を構成する。
In the figure, reference numeral 3 denotes a plurality of water-cooled copper segments constituting the furnace wall. Adjacent water-cooled copper segments are separated by slots 2 at predetermined intervals, and there is a void inside which becomes a water-cooling jacket 11. The interior, except for the upper end, is partitioned into two parts vertically by a partition plate 12 extending almost vertically.
The water cooling jacket 11 is divided into sections.

水冷ジャケット11は内冷却水室13に直接連通してそ
の内部に冷却水が供給され、水冷銅セグメント3の内壁
に近い流路を上向きに流れ仕切り板12の上端を越えて
からは外側流路を下向きに流れ、内冷却水室13を囲ん
で外側に配置された外冷却水室14を経由して外部に排
出される。
The water-cooling jacket 11 directly communicates with the inner cooling water chamber 13, into which cooling water is supplied, and flows upward in a flow path close to the inner wall of the water-cooled copper segment 3, passing over the upper end of the partition plate 12 and passing through the outer flow path. The water flows downward and is discharged to the outside via the outer cooling water chamber 14 which surrounds the inner cooling water chamber 13 and is arranged on the outside.

水冷銅セグメント3のおのおのは、その底部で一体に連
結され、最下端部はフランジ3゛を形成し内冷却水室1
3のフランジと突き合わせて接続され、内冷却水室13
のフランジの外周に外冷却水室14のフランジを配置し
て流体密に接続されている。
Each of the water-cooled copper segments 3 is connected together at its bottom, with the lowermost end forming a flange 3' and an inner cooling water chamber 1.
It is connected to the flange of 3, and the inner cooling water chamber 13
The flange of the outer cooling water chamber 14 is arranged on the outer periphery of the flange of the outer cooling water chamber 14 and is fluid-tightly connected to the flange of the outer cooling water chamber 14.

15は水冷銅セグメント3の内壁部とその上縁に互って
施こされたセラミックスコーティング層であり、厚さは
5〜500umの範囲で選択する。
15 is a ceramic coating layer applied alternately to the inner wall portion and the upper edge of the water-cooled copper segment 3, and the thickness thereof is selected within the range of 5 to 500 um.

チタンおよびその合金の溶解には窒化チタンが好適であ
るが、その他のコーティング層でも熱赤外線の反射係数
が大きいものは使用可能である。
Although titanium nitride is suitable for dissolving titanium and its alloys, other coating layers with a large thermal infrared reflection coefficient can be used.

セラミックスコーティングをほどこすには、イオンブレ
ーティングまたはCVD (Chemical Vap
ourDeposition)が好適である。溶湯から
の輻射熱によるルツボの電力原単位の減少を低減するた
めにセラミックスコーティング層の表面をできるだけ平
滑にする必要があり、少なくとも研磨仕上げ並みの平滑
面を必要とする。
Ceramic coatings can be applied using ion blasting or chemical vapor deposition (CVD).
ourDeposition) is preferred. In order to reduce the reduction in the electric power consumption of the crucible due to radiant heat from the molten metal, it is necessary to make the surface of the ceramic coating layer as smooth as possible, and it is necessary to have a smooth surface at least as smooth as a polished finish.

i読方1 本発明の水冷銅セグメントるつぼ溶解装置は、活性金属
、特にチタンインゴットあるいチタン合金鋳造品の溶解
に適している。
i Reading 1 The water-cooled copper segment crucible melting apparatus of the present invention is suitable for melting active metals, particularly titanium ingots or titanium alloy castings.

適当量の装入原料を装入してから1次誘導コイルに通電
して渚解を開始する、溶湯が所定量に達したらば、その
後はルツボ内壁に生成するスカルが適切な厚さと形状に
なるように溶解作業を進めるが、雰囲気中の成分による
反応がある場合には不活性ガスとの置換を含む真空排気
設備あるいは真空室内で操業する。
After charging an appropriate amount of raw materials, the primary induction coil is energized to start the shore melting. Once the molten metal reaches a predetermined amount, the skull that forms on the inner wall of the crucible will have the appropriate thickness and shape. However, if there is a reaction due to components in the atmosphere, the operation should be carried out in a vacuum exhaust facility or a vacuum chamber, including replacement with an inert gas.

[効果] l)弗化カルシウムなどのスラグを使用する必要が無い
のでスラグの質に配慮する必要が無い。
[Effects] l) There is no need to use slag such as calcium fluoride, so there is no need to consider the quality of the slag.

2)活性金属、特にチタンインゴットあるいチタン合金
などの良質な製品を得ることができる。
2) High quality products such as active metals, especially titanium ingots and titanium alloys, can be obtained.

3)セラミックスコーティング層により、多数の水冷銅
セグメントの組立て体であり製作コストの高い構造物で
ある誘導るつぼ炉の寿命を大幅に延長できるのでチタン
インゴットあるいチタン合金のコスト低減にも寄与する
3) The ceramic coating layer can significantly extend the life of the induction crucible furnace, which is an assembly of many water-cooled copper segments and is a high-cost structure to manufacture, thereby contributing to reducing the cost of titanium ingots or titanium alloys.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)は1本発明のコールドウオール型ルツボ溶
解炉の概略側断面図、第1図(B)は、第1図(A)の
B−B線に沿った平面図、第2図(A)と(B)は、従
来技術としての1(ukinによるルツボ類の概略側断
面図と斜視図であり、第2図(C)と(D)は、デュリ
ロン社による従来技術としてのインダクション・スカル
、ルツボ類の概略側断面図と平面図で、第3図は、従来
技術としてのインダクション・スラブ、ルツボ類の概略
側断面図である。 図面中の符号 2ニスロツト、3:水冷銅セグメント、3” :水冷銅
セグメントの底部、5ニスカル、8:高周波1次誘導コ
イル、 11:水冷ジャケット、12:仕切り板。 13:内冷却水室、14:外冷却水室、15:セラミッ
クスコーティング層。
1(A) is a schematic side sectional view of a cold wall type crucible melting furnace of the present invention, FIG. 1(B) is a plan view taken along line BB in FIG. 1(A), and FIG. Figures (A) and (B) are a schematic side sectional view and perspective view of crucibles manufactured by 1 (ukin) as a conventional technique, and Figures 2 (C) and (D) are a schematic side sectional view and a perspective view of a crucible as a conventional technique by Durilon. Fig. 3 is a schematic side sectional view and plan view of an induction skull and crucibles, and Fig. 3 is a schematic side sectional view of an induction slab and crucibles as conventional technology. Reference numbers 2 in the drawings, 3: water-cooled copper Segment, 3”: Bottom of water-cooled copper segment, 5 Niscal, 8: High frequency primary induction coil, 11: Water cooling jacket, 12: Partition plate. 13: Inner cooling water chamber, 14: Outer cooling water chamber, 15: Ceramic coating layer.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.上端が閉じ、内部に冷却媒体を流通させるための通
路となる空隙を有し、所定の間隙を保って円周方向に分
割されて軸に平行に垂直方向に延在する複数の短冊形中
空の側壁セグメントから成る中間側壁部と、前記の短冊
形中空側壁セグメントの下端が一体に結合して形成され
た底部とを有して、前記の中間側壁部と底部の内面が、
上部が開放され内部に被溶融金属または合金の溶解室を
形成する銅などの導電性金属製のルツボ本体と、前記の
中間側壁部の外周に配置された誘導加熱コイルと、 前記導電性金属製ルツボ本体の内面の実質的に前記被溶
融金属または合金と接触する部分に適用され、滑らかな
表面のセラミックスコーティング層とを有するコールド
ウォール型ルツボ溶解装置。
1. A plurality of rectangular hollow spaces whose upper ends are closed and which have gaps that serve as passages for the circulation of a cooling medium inside, and which are divided in the circumferential direction at predetermined intervals and extend vertically parallel to the axis. an intermediate side wall portion comprising side wall segments; and a bottom portion formed by integrally joining the lower ends of the rectangular hollow side wall segments, the inner surfaces of the intermediate side wall portion and the bottom portion comprising:
a crucible body made of a conductive metal such as copper and having an open top and forming a melting chamber for the metal or alloy to be melted inside; an induction heating coil disposed around the outer periphery of the intermediate side wall; A cold wall type crucible melting device having a ceramic coating layer with a smooth surface applied to a portion of the inner surface of the crucible body substantially in contact with the metal or alloy to be melted.
2.請求項1に記載のルツボ溶解装置において、前記の
セラミックスコーティングがイオンめっきにより被着さ
れ、厚さが5〜500umの窒化チタンであるコールド
ウォール型ルツボ溶解装置。
2. 2. The cold wall type crucible melting apparatus according to claim 1, wherein said ceramic coating is titanium nitride deposited by ion plating and has a thickness of 5 to 500 um.
3.請求項1または2に記載のルツボ溶解装置において
、前記のセラミックスコーティングがCVD法により被
着され、厚さが5〜500umの窒化チタンであるコー
ルドウォール型ルツボ溶解装置。
3. 3. The crucible melting apparatus according to claim 1, wherein the ceramic coating is made of titanium nitride and has a thickness of 5 to 500 um, deposited by a CVD method.
4.請求項1から3までのいずれかの項に記載のコール
ドウォール型ルツボ溶解装置を使用する活性金属または
その合金の溶解方法であって、前記ルツボ溶解装置に被
溶融材料を装入し、冷却水を導入しながら前記誘導加熱
コイルに通電してルツボ溶解装置内の被溶融材料を溶解
させ、その間セラミックスコーティングされた水冷銅側
壁セグメントで構成されたルツボ内壁と被溶融材料の溶
湯の間にスカル層を生成させるとともに、前記溶湯をル
ツボ内の上部に浮遊させるとともに撹拌し溶湯成分を均
一にすることを特徴とするコールドウォール型ルツボ溶
解装置を使用する活性金属またはその合金の溶解方法。
4. 4. A method for melting an active metal or an alloy thereof using the cold wall type crucible melting device according to any one of claims 1 to 3, wherein a material to be melted is charged into the crucible melting device, cooling water is While introducing electricity, the material to be melted in the crucible melting device is melted by applying electricity to the induction heating coil, while a skull layer is formed between the inner wall of the crucible, which is composed of water-cooled copper side wall segments coated with ceramics, and the molten material to be melted. 1. A method for melting active metals or their alloys using a cold wall type crucible melting apparatus, characterized in that the molten metal is suspended in the upper part of the crucible and stirred to make the molten metal components uniform.
5.請求項4に記載の溶解方法において、前記の被溶融
材料がチタンまたはその合金であることを特徴とするコ
ールドウォール型ルツボ溶解装置を使用する活性金属ま
たはその合金の溶解方法。
5. 5. The method for melting active metals or alloys thereof using a cold wall type crucible melting apparatus, wherein the material to be melted is titanium or an alloy thereof.
6.請求項4または5に記載の溶解方法において前記の
溶解が真空または不活性ガス雰囲気下で行なわれること
を特徴とするするコールドウォール型ルツボ溶解装置を
使用する活性金属またはその合金の溶解方法。
6. 6. A method for melting active metals or alloys thereof using a cold wall type crucible melting apparatus, wherein the melting method according to claim 4 or 5 is characterized in that the melting is carried out in a vacuum or in an inert gas atmosphere.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002147964A (en) * 2000-11-08 2002-05-22 Shinko Electric Co Ltd Induction heating melting furnace and bottom tap mechanism
JP2005342734A (en) * 2004-05-31 2005-12-15 Shinko Electric Co Ltd Method for producing rapid-cooled strip and its apparatus
JP2007163057A (en) * 2005-12-15 2007-06-28 Shinko Electric Co Ltd Cold crucible induction melting furnace

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