JPH03180432A - 金属の溶解方法および溶解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） 本発明は、Ｗ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｎ　ｂ　、　Ｔ　ａ等
の高融点金属や、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ　、Ｌｉ合金等
の活性金属など、溶解温度が高いないしは汚染を生じや
すい金属を効率良くかつ汚染なく溶解するのに利用され
る金属の溶解方法および溶解装置に関するものである。 （従来の技術） 従来１．　Ｗ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｎ　ｂ　、　Ｔ　ａ等
の高融点金属を溶解するに際しては、それらの溶解温度
が高いためにこれに耐え得るルツボがないことから、や
むなく水冷銅製容器内で局部的な溶解を行っていた。 例えば、真空アーク溶解では、水冷モールド内で棒状の
溶解金属母材をその先端から順次溶解してインゴットに
鋳造している。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような水冷モールド内で棒状の溶解
金属母材をその先端から順次溶解してインゴットに鋳造
する真空アーク溶解では、製品形状に制約があり、ニャ
ーネットシェイプの製品はできない、また、溶解金属を
連続的に取り出すこともできない、さらに、電源装置を
含めた装置全体が大がかりとなり、設備費がかさむなど
といった課題があった。 また、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ等の活性金属では融点がＦ
ｅよりも高くかつまた活性であるため、前記、Ｗ　、　
Ｍ　ｏ　、　Ｎ　ｂ　、　Ｔ　ａ等の高融点金属の場合
と同様に溶解容器の問題があり、高融点・活性金属の溶
解には共通した解決すべき課題が多く存在しているとい
うのが実情である。 （発明の目的） 本発明は、上述した従来の課題にかんがみてなされたも
ので、Ｗ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｎ　ｂ　、　Ｔ　ａ等の高
融点金属や、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ　、Ｌｉ合金等の活
性金属の溶解を比較的簡単な設備で効率よくしかも汚染
なく行うことが可能である金属の溶解方法および溶解装
置を提供することを目的としている。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段） 本発明に係わる金属の溶解方法は、高周波誘導コイル内
に縦方向にスリットを有する耐火導電性磁気集中体を配
設し、前記耐火導電性磁気集中体の内部に位置する溶解
金属母材を誘導加熱により溶解する構成としたことを特
徴としており、このような金属の゛溶解方法の構成を前
述した従来の課題を解決するための手段としている。 本発明に係わる金属の溶解方法の実施態様においては、
前記溶解金属母材を電磁誘導により空間にて浮揚溶解す
る構成とすることができ、また、前記溶解金属母材が棒
状をなし、前記棒状溶解金属母材の上部を把持して順次
下方に送り込むことにより連続的に溶解を行う構成とす
ることができ、さらに、溶解雰囲気をアルゴン、ヘリウ
ム。 窒素等の不活性なガスないしは真空とする構成とするこ
とができ、さらにまた、溶解金属母材がＷ　、　Ｍ　ｏ
　、　Ｎ　ｂ　、　Ｔ　ａ等の高融点金属およびＶ。 Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ　、Ｌｉ合金等の活性金属のうちから
選ばれる構成とすることができる。 また、本発明に係わる金属の溶解装置は、高周波誘導コ
イルと、前記高周波誘導コイルの内部に配設されかつ縦
方向にスリットを有する耐火導電性磁気集中体を具備し
、前記耐火導電性磁気集中体の内部に位置する溶解金属
母材を前記高周波誘導コイルの誘導加熱により溶解する
構成としたことを特徴としており、このような金属の溶
解装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手
段としている。 本発明に係わる金属の溶解装置の実施態様においては、
前記耐火導電性磁気集中体の縦断面においてその底部側
に絞り形状部を有する構成とすることができ、また、耐
火導電性磁気集中体の材質が、黒鉛、ポロンジルコニウ
ム、シリコンカーバイド等の高融点物質より選ばれる構
成とすることができ、さらに、前記溶解金属母材を電磁
誘導により耐火導電性磁気集中体内部の空間にて浮揚溶
解する構成とすることができ、さらにまた、前記溶解金
属が棒状をなし、前記棒状溶解金属母材の上部を把持し
て順次下方に送り込む溶解金属母材供給手段を備えた構
成とすることができ、さらにまた、溶解雰囲気をアルゴ
ン、ヘリウム。 窒素等の不活性なガスないしは真空とするガス供給・吸
引手段を備えた構成とすることができる。 （発明の作用） 本発明に係わる金属の溶解方法および溶解装置は、前述
した構成を有するものであるから、溶解金属母材が非接
触で溶解されるようになってルツボの選定が不要になる
と共にルツボからの汚染がなくなり、溶解金属の純度が
高いものになる。また、溶解金属が連続的に取り出され
るようになり、製品形状に制約がなくなる共に、アトマ
イズや遠心力等による粉末の製造や非晶質材料の製造な
ども容易なものになるなどの作用がもたらされる。 （実施例） 第１図および第２図は、本発明に係わる金属の溶解方法
の実施に使用する金属の溶解装置の一実施例を示すもの
であって、図に示す金属の溶解装置１は、その中心部分
に窒化はう素（ＢＮ）！ｍ１の筒状体２を備えている。 この筒状体２の外側には、すき間３をおいた状態にして
、水冷可能な高周波誘導コイル４を備えていると共に、
前記筒状体２の内側には、耐火導電性磁気集中体５を備
えており、この耐火導電性磁気集中体５は前記高周波誘
導コイル４の内部に配設された位置関係となるようにし
である。 この耐火導電性磁気集中体５は、黒鉛により製作されて
おり、第２図に示すように、縦方向にスリン）５ａを図
示例の場合に等間隔で８個所に備えていると共に、第１
図に示すように、その縦断面において、その上部側から
底部側にかけて。 上広テーパ形状部５ｂと、ストレート形状部５Ｃと、絞
り形状部５ｄと、絞り部５ｅと、下床テーバ形状ｆｉ５
ｆを有しており、絞り部５ｅの開口５ｇは直径１２ｍｍ
の大きさとなっている。 また、前記筒状体２の上部側には、冷却空気送給用環状
管６がねじ部２ａ、６ａを介して固定してあり、この冷
却空気送給用環状管６の下面に設けたセラミックシール
リング７を介して前記高周波誘導コイル４が取り付けて
あり、前記冷却空気送給用環状管６内に矢印Ａ方向から
送り込まれた冷却空気は前記冷却空気送給用環状管６に
設けたノズル６ｂを出て前記筒状体２の外周側と高周波
誘導コイル４の内周側との間のすき間３に流れ込むよう
になっている。 また、前記冷却空気送給用環状管６の上面にはガス供給
・吸引手段としての不活性ガス送給用環状管８が固定し
てあり、この不活性ガス送給用環状管８内に矢印Ｂ方向
から送り込まれた例えばアルゴンガスは前記不活性ガス
送給用環状管８に設けたノズル８ｂを出て前記筒状体２
および耐火導電性磁気集中体５の内部に流れて溶解雰囲
気を不活性なガス雰囲気とする。 さらに、前記不活性ガス送給用環状管８の上面側には耐
熱ガラス窓９が設置しである。 さらにまた、耐熱ガラス窓８の上方には、この実施例に
おいては棒状をなす溶解金属母材（外径２５ｍｍのモリ
ブデン丸棒）１０の上部を把持して順次下方に送り込む
溶解金属母材供給手段としての一対のビンチロールｌｌ
ａ、ｌｌｂを備えている。 さらにまた、前記筒状体２の下端側には噴霧容器１５が
設けてあり、この噴霧容器１５の一方側には粉化手段と
してガスノズル１６が設けてあり、このガスノズル１６
内に矢印Ｃ方向に送り込まれた例えば、Ｎ２ガスを噴霧
ガスとして噴出させることができるようにしであると共
に、噴霧容器１５の他方側には金属粉末１７を受は入れ
る図示しないレジューサ−が設けである。 そして、溶解金属母材１０を溶解し、この実施例におい
てはさらに引き続いて溶解金属から金属粉末を製造する
に際しては、冷却空気送給用環状管６よりすき間３の部
分に冷却空気を流し込むとともに、不活性ガス送給用環
状管８より耐火導電性磁気集中体５の内部に窒素ガスを
送給し、さらに高周波誘導コイル４に冷却水を供給しつ
つ周波数８ｋＨｚ、出力８０ｋＷで通電し、耐火導電性
Ｔｉ１気集中体５の上方から棒状モリブデン（ＭＯ）よ
りなる溶解金属母材１０をピンチロールｌｌａ、ｌｌｂ
により保持しつつ耐火導電性磁気集中体５の内部に位置
させる。 したがって、第２図に矢印で示す方向に電流が流れて溶
解金属母材１０は高周波誘導コイル４により次第に誘導
加熱され、耐火導電性磁気集中体５とは接触しない浮揚
状態の溶融部１０ａが形成される。そこで、耐火導電性
磁気集中体５の底部における磁場を弱くする調整を行う
ことによって、この溶融部１０ａの下端部分から直径１
２ｍｍの開口５ｇを通して重力により金属溶滴２０が落
下し、この金属溶滴２０は、単孔のガスノズル１６から
２５ｋｇ／ｃｍ２の圧力でかつ４ＯＮ　ｍ　’　／　ｈ
の流量で噴出されるＮ２ガスにより粉化されて球状をな
す金属粉末１７となり、この金属粉末１７の回収装置へ
と送り込まれる。 これにより、この実施例に示した金属の溶解方法および
溶解装置によって、高融点金属・活性金属の溶解を比較
的簡単な設備で効率よくしかも汚染なく行うことが可能
であると共に、溶解金属の連続的な取り出しが可能であ
り、この連続して得られる溶解金属に対してガスを噴出
させるガス噴霧を行うことによって金属粉末を得ること
ができ、この場合、粉末の送給性および成形性に優れた
形状をなすと共に汚染のほとんどない粉末冶金および溶
射等に適するモリブデン粉末を得ることができた。 そのほか、噴霧容器１５の中に高速回転円盤を設置し、
滴下ないしは流下して落下する金属溶滴２０を前記高速
回転円盤上で受けて遠心力を与えることにより粉化する
ようにしたときでも、球状をなすモリブデン金属粉末を
効率よく製造することが可能であった。

【発明の効果】

本発明に係わる金属の溶解方法は、高周波誘導コイル内
に縦方向にスリットを有する耐火導電性磁気集中体を配
設し、前記耐火導電性磁気集中体の内部に位置する溶解
金属母材を誘導加熱により溶解する構成としており、本
発明に係わる金属の溶解装置は、高周波誘導コイルと、
前記高周波誘導コイルの内部に配設されかつ縦方向にス
リットを有する耐火導電性磁気集中体を具備し、前記耐
火導電性磁気集中体の内部に位置する溶解金属母材を前
記高周波誘導コイルの誘導加熱により溶解する構成とし
たから、Ｗ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｎ　ｂ　、　Ｔ　ａ等の
高融点金属およびＶ　＋　Ｃｒ　＊　Ｚ　ｒ　＊　Ｔ　
ｓ　＊　Ｌ　ｉ合金等の活性金属などをはじめとする各
種金属（合金）の溶解を比較的簡単な設備で効率よくし
かも汚染なく行うことが可能であり、溶解金属の取り出
しを連続して行うことが可能であることから、このよう
な連続する溶解金属に対して流体噴霧を行ったり遠心力
を付与したりすることによって前記高融点金属および活
性金属の粉末を得ることが可能であり、このような粉末
を生産性よくしかも汚染なく得ることが可能であって１
例えば粉末冶金や金属溶射などの粉末利用技術の向上に
も貢献するという著しく優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる金属の溶解方法に使用される金
属の溶解装置の一実施例を示す縦断面説明図、第２図は
第１図の高周波誘導コイル部分における水平断面説明図
である。 １・・・金属の溶解装置、 ４・・・高周波誘導コイル、 ５・・・耐火導電性磁気集中体。 ５ａ・・・スリット、 ５ｄ・・・絞り形状部、 ５ｅ・・・絞り部、 ８・・・不活性ガス送給用環状管（ガス供給・吸引手段
）。 １０・・・溶解金属母材。 １１ａ、ｌｌｂ・・・ピンチロール（溶解金属母材供給
手段）。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波誘導コイル内に縦方向にスリットを有する
   耐火導電性磁気集中体を配設し、前記耐火導電性磁気集
   中体の内部に位置する溶解金属母材を誘導加熱により溶
   解することを特徴とする金属の溶解方法。
2. （２）溶解金属母材を電磁誘導により空間にて浮揚溶解
   することを特徴とする請求項第（１）項に記載の金属の
   溶解方法。
3. （３）溶解金属母材が棒状をなし、前記棒状溶解金属母
   材の上部を把持して順次下方に送り込むことにより連続
   的に溶解を行うことを特徴とする請求項第（１）項また
   は第（２）項に記載の金属の溶解方法。
4. （４）溶解雰囲気をアルゴン、ヘリウム、窒素等の不活
   性なガスないしは真空とすることを特徴とする請求項第
   （１）項ないし第（３）項のいずれかに記載の金属の溶
   解方法。
5. （５）溶解金属母材がＷ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ等の高融点
   金属およびＶ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｌｉ合金等の活性金
   属のうちから選ばれることを特徴とする請求項第（１）
   項ないし第（４）項のいずれかに記載の金属の溶解方法
   。
6. （６）高周波誘導コイルと、前記高周波誘導コイルの内
   部に配設されかつ縦方向にスリットを有する耐火導電性
   磁気集中体を具備し、前記耐火導電性磁気集中体の内部
   に位置する溶解金属母材を前記高周波誘導コイルの誘導
   加熱により溶解することを特徴とする金属の溶解装置。
7. （７）耐火導電性磁気集中体の縦断面においてその底部
   側に絞り形状部を有することを特徴とする請求項第（６
   ）項に記載の金属の溶解装置。
8. （８）耐火導電性磁気集中体の材質が、黒鉛、ボロンジ
   ルコニウム、シリコンカーバイド等の高融点物質より選
   ばれることを特徴とする請求項第（６）項または第（７
   ）項に記載の金属の溶解装置。
9. （９）溶解金属母材を電磁誘導により耐火導電性磁気集
   中体内部の空間にて浮揚溶解することを特徴とする請求
   項第（６）項ないし第（８）項のいずれかに記載の金属
   の溶解装置。
10. （１０）溶解金属が棒状をなし、前記棒状溶解金属母材
    の上部を把持して順次下方に送り込む溶解金属母材供給
    手段を備えたことを特徴とする請求項第（６）項ないし
    第（９）項のいずれかに記載の金属の溶解装置。
11. （１１）溶解雰囲気をアルゴン、ヘリウム、窒素等の不
    活性なガスないしは真空とするガス供給・吸引手段を備
    えたことを特徴とする請求項第（６）項ないし第（１０
    ）項のいずれかに記載の金属の溶解装置。