【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
本発明は真空冶金装置に係り、より詳細には、
プラズマ溶解炉、電子ビーム（EB）溶解炉など
のアーク又はビームを使用した真空溶解炉におい
て電磁撹拌を可能にするハースに関する。
（従来の技術及び解決しようとする問題点）
近年、金属材料の高純度溶解などに開発された
冶金装置、例えば、プラズマ溶解炉、EB溶解炉
などの真空冶金装置においては、原料を単に溶解
するのみならず、不活性ガス又は高真空下におい
て高温で処理できるために溶融金属の清浄化を図
つたり、或いは高歩留りで合金元素の混合添加を
可能にする等、様々な機能を備えたハースを炉内
に有している。
かゝるハースは、ハース内に原料又は溶融金属
を受け、、プラズマや電子ビームなどによつて照
射されるものであるが、従来のハースでは、ハー
ス内の原料又は溶融金属において照射される部分
と照射されない部分とが存在し、温度分布が不均
一になつたり、またハース内部に未溶解の原料や
合金元素が残存したりするという問題があつた。
したがつて、ハース内の溶融金属の成分は必ずし
も均一であるとは云い難かつた。更にまた、特に
EB溶解にあつては、スポツト的に加熱すること
になるために局部が高温になり、例えばチタンの
溶解の場合、第１表に示すように、かなりの蒸発
ロス（％）が生ずるという問題があつた。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a vacuum metallurgy device, and more specifically,
This invention relates to a hearth that enables electromagnetic stirring in vacuum melting furnaces that use arc or beam, such as plasma melting furnaces and electron beam (EB) melting furnaces. (Conventional technology and problems to be solved) In recent years, metallurgical equipment developed for high-purity melting of metal materials, such as vacuum metallurgy equipment such as plasma melting furnaces and EB melting furnaces, simply melt raw materials. In addition, hearths have various functions such as cleaning molten metal because they can be processed at high temperatures under inert gas or high vacuum, or making it possible to mix and add alloying elements with high yield. is contained in the furnace. Such hearths receive the raw material or molten metal inside the hearth and are irradiated with plasma or electron beams, but in conventional hearths, the part of the raw material or molten metal inside the hearth that is irradiated is There were also problems such as non-uniform temperature distribution and undissolved raw materials and alloying elements remaining inside the hearth.
Therefore, it was difficult to say that the composition of the molten metal within the hearth was necessarily uniform. Furthermore, especially
In EB melting, there is a problem of spot heating, which results in high temperatures locally, and in the case of melting titanium, for example, a considerable evaporation loss (%) occurs, as shown in Table 1. It was hot.
【表】
そのため、ハース内での成分の均一化を図る目
的で電磁撹拌を適用する試みがなされているが、
プラズマや電子ビームの性質上、、ハース内の溶
融金属にそのまま磁界をかけて撹拌することがで
きないという問題があり、何らかの対策が望まれ
ていた。
本発明は、かゝる要請に応えるべくなされたも
のであつて、各種真空溶解炉において電磁撹拌に
よりハース内の溶融金属の温度分布、成分を均一
化することができ、製品品質が均一で良好にする
ことを可能なハースを提供することを目的とする
ものである。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するため、本発明者は、従来の
ハースにおいて電磁撹拌を不可能にしている原因
を検討したところ、磁界をかけるべき溶融金属部
位がプラズマや電子ビームを照射する部位と同一
のレベルにあるため、ハースの外壁周囲に電磁コ
イルを配設するとプラズマや電子ビームに悪影響
を及ぼすことが判明した。そこで、このような現
象を回避する構造のハースにするならば、電磁撹
拌が可能となることに着目し、種々検討した結
果、ハースの底部にくぼみを設けることにより、
磁界をかける部位と照射部位とをシフトさせるこ
とを想到し、これに基づいて本発明をなしたもの
である。
すなわち、本発明の要旨とするところは、処理
すべき溶融金属を受けるハースの底部にくぼみを
設けると共に、該くぼみを囲むようにして電磁コ
イルを装着し、かつ、該電磁コイルの上部に遮蔽
板を配置してなることを特徴とする真空溶解炉の
電磁撹拌用ハースにある。
以下に本発明を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。
（実施例）
第１図は本発明をEB溶解炉のハースに適用し
た実施例を示しており、図中、１はハース、２は
遮蔽板、３は電磁コイル、４は電磁コイル冷却ジ
ヤケツトである。
ハース１は、従来はその底部が水平乃至船底形
をなしていたのに対し、本発明ではくぼみ５が設
けられている。このくぼみ５の形状は、通常、図
示の如く箱形であるが、電磁コイル３をその周囲
に装着できる形状であつて、ハース内の溶融金属
Ｍの全体の効果的な撹拌を可能にする形状であれ
ばよく、円筒形、深皿形なども可能である。
電磁コイル３はくぼみ５を囲むようにして装着
され、冷却ジヤケツト４が設けられていると共
に、電磁コイル３の上部には磁束がコイル上部へ
洩れるのを防ぐために遮蔽板２が設けられてい
る。
上記構成のハースにおいて、電子ビーム（EB）
により溶融金属Ｍが図示の如く局部的に加熱され
るが、くぼみ内の溶融金属は電磁コイル３の励磁
によつて撹拌され、渦６が発生する。この渦６に
よりくぼみ５の上方の溶融金属が撹拌され、更に
はその周囲の溶融金属にも撹拌作用が及び、かく
して溶融金属全体が効果的に撹拌されることにな
る。勿論、そのためには磁界の強さ、くぼみ５の
大きさ等々の電磁撹拌条件を適宜決める必要があ
るが、特に制限されるものではない。
また、電磁コイル３の上部には適当な材料から
なる遮蔽板２が設けられているので、電磁コイル
３の上部に磁束が洩れるようなことがなく、した
がつて、EBは何らの悪影響も受けない。
なお、上記実施例はEB溶解炉の場合を示した
が、プラズマ溶解炉等においても同様に適用して
効果があることは云うまでもない。
（発明の効果）
以上詳述したように、本発明によれば、プラズ
マ溶解炉、EB溶解炉などの真空溶解炉による溶
解等々の各種処理に際して、ハース内の溶融金属
を効果的に電磁撹拌することができるので、溶融
金属の成分、温度が均一となり、品質が均一で良
好な製品を得ることが可能となる。また、電磁撹
拌を実施してもプラズマ、EBなどの加熱源の機
能に全く悪影響がない。[Table] Therefore, attempts have been made to apply electromagnetic stirring to homogenize the ingredients within the hearth.
Due to the nature of plasma and electron beams, there is a problem in that it is not possible to directly apply a magnetic field to the molten metal in the hearth to stir it, and some kind of countermeasure has been desired. The present invention was made in response to such demands, and is capable of uniformizing the temperature distribution and composition of molten metal in the hearth by electromagnetic stirring in various vacuum melting furnaces, resulting in uniform and good product quality. The purpose is to provide a hearth that can be used to (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present inventor investigated the cause of the inability to perform electromagnetic stirring in conventional hearths, and found that the molten metal area to which the magnetic field should be applied is plasma or It was found that arranging electromagnetic coils around the outer wall of the hearth would have a negative effect on the plasma and electron beam, as the area is on the same level as the area irradiated with the electron beam. Therefore, we focused on the fact that electromagnetic stirring would be possible if we created a hearth with a structure that avoided this phenomenon.As a result of various studies, we found that by creating a recess in the bottom of the hearth,
The present invention was developed based on the idea of shifting the part to which the magnetic field is applied and the part to be irradiated. That is, the gist of the present invention is to provide a recess at the bottom of the hearth that receives the molten metal to be processed, to attach an electromagnetic coil to surround the recess, and to arrange a shielding plate above the electromagnetic coil. There is a hearth for electromagnetic stirring in a vacuum melting furnace, which is characterized by: The present invention will be explained in detail below based on illustrated embodiments. (Example) Figure 1 shows an example in which the present invention is applied to a hearth of an EB melting furnace. In the figure, 1 is a hearth, 2 is a shielding plate, 3 is an electromagnetic coil, and 4 is an electromagnetic coil cooling jacket. be. Conventionally, the bottom of the hearth 1 was horizontal or shaped like a ship's bottom, but in the present invention, a recess 5 is provided. The shape of this depression 5 is usually box-shaped as shown in the figure, but the shape allows the electromagnetic coil 3 to be attached around it, and the shape allows effective stirring of the entire molten metal M in the hearth. Any shape is acceptable, and a cylindrical shape, a deep dish shape, etc. are also possible. The electromagnetic coil 3 is mounted so as to surround the recess 5, and is provided with a cooling jacket 4, and a shielding plate 2 is provided above the electromagnetic coil 3 to prevent magnetic flux from leaking to the upper part of the coil. In the hearth with the above configuration, the electron beam (EB)
The molten metal M is locally heated as shown in the figure, but the molten metal in the depression is stirred by the excitation of the electromagnetic coil 3, and a vortex 6 is generated. The vortex 6 stirs the molten metal above the depression 5, and also exerts a stirring action on the molten metal surrounding it, thus effectively stirring the entire molten metal. Of course, for this purpose, it is necessary to appropriately determine electromagnetic stirring conditions such as the strength of the magnetic field and the size of the depressions 5, but these are not particularly limited. Furthermore, since the shielding plate 2 made of a suitable material is provided on the upper part of the electromagnetic coil 3, magnetic flux will not leak to the upper part of the electromagnetic coil 3, and therefore the EB will not be affected by any adverse effects. do not have. It should be noted that, although the above-mentioned embodiment shows the case of an EB melting furnace, it goes without saying that the same effect can be applied to a plasma melting furnace and the like. (Effects of the Invention) As detailed above, according to the present invention, the molten metal in the hearth can be effectively electromagnetically stirred during various processes such as melting in a vacuum melting furnace such as a plasma melting furnace or an EB melting furnace. As a result, the composition and temperature of the molten metal become uniform, making it possible to obtain products with uniform quality and good quality. Further, even if electromagnetic stirring is performed, there is no adverse effect on the functions of heating sources such as plasma and EB.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明の一実施例に係るEB溶解炉の
ハースを示す断面図である。
１…ハース、２…遮蔽板、３…電磁コイル、４
…冷却ジヤケツト、５…くぼみ、６…渦、Ｍ…溶
融金属、EB…電子ビーム。
FIG. 1 is a sectional view showing a hearth of an EB melting furnace according to an embodiment of the present invention. 1... Hearth, 2... Shielding plate, 3... Electromagnetic coil, 4
...cooling jacket, 5...indentation, 6...vortex, M...molten metal, EB...electron beam.