JPH04305355A - 金属ないし金属基複合材料真空溶解、凝固装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属乃至金属基複合材
料を生産する真空溶解、凝固装置に関する。

【０００２】

【従来技術との比較】真空中または不活性ガス雰囲気中
において金属の溶解、凝固を達成する溶解、凝固装置（
以下「従来装置」という）は既に公知であるが、本発明
は、鋳型を誘導加熱コイルと発熱媒体坩堝により、任意
の最適温度にプレヒ−トして後の凝固速度を調整する手
段、半凝固状態にある溶湯を電磁攪拌コイル７により強
制攪拌して結晶組織の改善を図りまた比重差のある異種
物質を溶融金属に添加して凝固過程での偏析を防止する
手段を組入れたこと、がその構造的特徴である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、硬さ、耐摩
耗性、耐カジリ性等の向上した金属基複合材料、高合金
鋼、新金属等の開発を可能とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の金属ないし金属基複合材料真空溶解、凝固装
置は、真空槽１内に、傾動出湯可能な手段を備えた高周
波誘導溶解炉２を有し、その出湯口２ａが臨む前方位置
Ａに溶湯を受湯する鋳型３を配設する、金属ないし金属
基複合材料を生産する真空溶解、凝固装置において、発
熱媒体坩堝４を納めた鋳型３が上下往復軸５の頭端に設
置されて、その鋳型３が前記前方位置Ａにおいて前記坩
堝４内の溶解液を余熱するための誘導加熱コイル６に囲
繞され、また鋳型３が前記上下往復軸５の軸方向下方位
置Ｂにおいて前記坩堝４内の溶解液を強制攪拌させるた
めの電磁攪拌コイル７に囲繞される。そして前記電磁攪
拌コイル７位置の下方ないし上方位置の側壁に鋳型搬出
入扉８を設けて構成される。また上記構成に加え、真空
槽１内の誘導加熱コイル６位置と電磁攪拌コイル７位置
との間に仕切りバルブ９を設けて、上方チャンバ−１ａ
と下方チャンバ−１ｂに区分して構成される。さらにま
たこれらの構成に加え、真空槽１内に不活性ガスを注入
する装置１３を備えて構成される。

【０００５】

【実施例】以下図面の実施例によって説明すると、図２
において１が真空槽で、その中間に仕切りバルブ９を設
けて、上方チャンバ−１ａと下方チャンバ−１ｂとに区
分する。この上方チャンバ−１ａには、一側に真空主扉
１ｃを有し、また外部よりアルゴン等の不活性ガスを注
入する装置１３を備える。そして内部の片寄り位置には
クランク動作等により傾動出湯可能な手段（図面省略）
を備えた高周波誘導溶解炉２を備え、外部よりこの高周
波誘導溶解炉２に向けて合金、複合材料添加のためのサ
イドチャ−ジ１１、トップチャ−ジ１０を臨ませてある
。また上方チャンバ−１ａの中心位置で前記高周波誘導
溶解炉２の傾動した出湯口２ａが臨む前方位置Ａに、溶
湯を受湯する鋳型３が臨むように、黒鉛製の発熱媒体坩
堝４を納めた鋳型３が上下往復軸５の頭端に係脱自在に
設置され、前記前方位置Ａにおいて鋳型３を囲繞して前
記坩堝４内の溶解液を余熱するための誘導加熱コイル６
が設けられる。そしてさらに外部より前記発熱媒体坩堝
４に向けて比重差物質投入チャ−ジ１２が臨ませてある
。

【０００６】他方、前記下方チャンバ−１ｂには、一側
に真空補助扉１ｄを有し、前記上下往復軸５の軸方向下
方位置Ｂにおいて鋳型３を囲繞して前記坩堝４内の溶解
液を強制攪拌させるための電磁攪拌コイル７が設けられ
る。そしてこの電磁攪拌コイル７位置の下方側壁に、鋳
型搬出入扉８を設けて、本発明の金属ないし金属基複合
材料真空溶解、凝固装置が構成されるものである。図１
において１４は地下に設けられた、上下往復軸５のアク
チェ−タである。なお上記中、発熱媒体坩堝４の材質は
、発熱媒体として機能することが必須要件であるが、例
えば鉄系金属の場合にはメルティングポイントの高い黒
鉛材質のもの、アルミナ等の場合はメルティングポイン
トの低いステンレス材質のもが好ましい。

【０００７】

【作用】今、上記実施例について本発明の作用を説明す
ると、まず最初の段階においては、真空槽１全体の大気
開放状態（仕切りバルブ９開状態）において、高周波誘
導溶解炉２内に材料の挿入、合金の添加を行ない、鋳型
３の坩堝４に比重差物質を投入する。そして鋳型３を誘
導加熱コイル６位置に上昇させ、真空槽１内を高真空状
態におく。なおこの際元素によっては不活性ガスを送込
んで圧力調整をする。この真空中あるいは不活性ガス雰
囲気中での金属の溶解、脱ガス、合金化配合のプロセス
を経て所定温度に至った高周波誘導溶解炉２内の溶融金
属は、該炉２の傾動により出湯口２ａより鋳型３内の発
熱媒体坩堝４へ受湯され、ここにおいて誘導加熱コイル
６により最適温にプレヒ−トされ、凝固速度を調整する
。所謂半凝固状態の溶湯に保持する。そのための温度設
定は金属材料により異なり、例えば鉄系においては５０
０゜Ｃ〜６００゜Ｃ、アルミ系においては３００゜Ｃ〜
４００゜Ｃとする。真空状態のため熱が逃げることなく
効率的な温度維持が図れる。

【０００８】次いで鋳型３を電磁攪拌コイル７位置まで
下降させ、前記仕切りバルブ９を閉じる。これは、長時
間を要する電磁攪拌コイル７位置での凝固プロセス中に
、上方チャンバ−１ａを大気開放し、炉への材料挿入な
ど次に溶解準備を整え、連続作業による生産効率を挙げ
るためである。さて下方チャンバ−１ｂにおいては、真
空状態あるいは最適の不活性ガス雰囲気状態下で電磁攪
拌コイル７を作動させ、機械触手なしで坩堝４内の溶解
液に強制攪拌を与える。この過程で半凝固状態の溶融金
属は、結晶組織が改善され、比重差のある異種物質は偏
析が防止されて凝固を完結させる。そして最後に凝固冷
却した製品を、鋳型３ごと鋳型搬出入扉８から装置外へ
排出して本発明の冶金技術的プロセスを完了する。なお
図１に示す仕切りバルブ９の存在しない態樣においても
、脱真空、真空環境設定の手間を除いては作用的に同じ
である。

【０００９】

【発明の効果】本発明は以上のようで、作用的に鋳型３
側を上下往復させるようにしたから真空槽（チャンバ−
）がコンパクト化し、また誘導加熱コイル３及び電磁攪
拌コイル７が固定位置にあるため大電流を移動に合わせ
て供給するケ−ブル類や強制冷却水のホ−スが不要で、
固定配線、配管で済む。また真空槽１を仕切りバルブ９
により上方チャンバ−１ａと下方チャンバ−１ｂに区分
した態樣においては、前記したように連続作業による生
産効率を挙げることが可能となる。そして上記のような
材料配合、真空ないし不活性ガス雰囲気の設定、昇温、
誘導加熱コイル６によるプレヒ−ト、電磁攪拌コイル７
による強制攪拌処理により酸化を進行させることなくプ
ラズマ窒化促進元素を混入、均質化することができる。 その結果、用途に応じてプラズマ窒化条件を最適化し、
硬さ、耐摩耗性、耐カジリ性の向上を図ることが可能と
なった。また、表面に金属間化合物も生成させることが
できることから、機能性向上についても期待できる。こ
れを要するに、設備的、取扱い的に有利で経済性を具え
、また何よりも上述のような冶金的に優れた効果を創出
するものであり、生産効率の高いことと相俟ってまこと
に有利な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】縦断側面図

【図２】別の態樣の縦断側面図

【符合の説明】

１　　　　真空槽 １ａ　　上方チャンバ− １ｂ　　下方チャンバ− １ｃ　　真空主扉 １ｄ　　真空補助扉 ２　　　　高周波誘導溶解炉 ２ａ　　出湯 ３　　　　鋳型 ４　　　　坩堝 ５　　　　上下往復軸 ６　　　　誘導加熱コイル ７　　　　電磁攪拌コイル ８　　　　鋳型搬出入扉 ９　　　　仕切りバルブ １０　　トップチャ−ジ １１　　サイドチャ−ジ １２　　比重差物質投入チャ−ジ １３　　不活性ガスを注入する装置 １４　　上下往復軸のアクチェ−タ Ａ　　　　高周波誘導溶解炉２の傾動した出湯口２ａが
臨む前方位置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真空槽１内に傾動出湯可能な手段を備
   えた高周波誘導溶解炉２を有し、その傾動した出湯口２
   ａが臨む前方位置Ａに溶湯を受湯する鋳型３を配設する
   、金属ないし金属基複合材料を生産する真空溶解、凝固
   装置において、発熱媒体坩堝４を納めた鋳型３が上下往
   復軸５の頭端上に設置されて、前記前方位置Ａにおいて
   前記坩堝４内の溶解液を余熱するための誘導加熱コイル
   ６に囲繞され、その軸方向下方位置Ｂにおいて前記坩堝
   ４内の溶解液を攪拌させるための電磁攪拌コイル７に囲
   繞され、その電磁攪拌コイル７位置の下方ないし上方位
   置の側壁に鋳型搬出入扉８を設けたことを特徴とする金
   属ないし金属基複合材料真空溶解、凝固装置。
2. 【請求項２】　　真空槽１内の誘導加熱コイル６位置と
   電磁攪拌コイル７位置との間に仕切りバルブ９を設けて
   成る請求項１の金属ないし金属基複合材料真空溶解、凝
   固装置。
3. 【請求項３】　　真空槽１内に不活性ガスを注入する装
   置１３を備えた請求項１または２の金属ないし金属基複
   合材料真空溶解、凝固装置。