JPH06218527A - 溶解鋳造方法 - Google Patents

溶解鋳造方法

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JPH06218527A
JPH06218527A JP5008237A JP823793A JPH06218527A JP H06218527 A JPH06218527 A JP H06218527A JP 5008237 A JP5008237 A JP 5008237A JP 823793 A JP823793 A JP 823793A JP H06218527 A JPH06218527 A JP H06218527A
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JP
Japan
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melting
melted
opening
molten metal
casting
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Withdrawn
Application number
JP5008237A
Other languages
English (en)
Inventor
Kinya Kamata
勤也 鎌田
Toru Degawa
通 出川
Takanobu Oishi
孝信 大石
Kiyoshi Tomono
潔 伴野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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  • General Induction Heating (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶解鋳造効率を高める。 【構成】 水冷リング12上にサスペンションリング1
4が設けられ、その上にダムリング18が開口16と同
心円状に配置されている。ビレット24は誘導コイル2
2により加熱され、溶湯26となり、ビレット24の底
面中央の凹穴24aを介して開口16から出湯され、鋳
型に注湯される。 【効果】 溶湯が必ず開口16の中心を通って流出する
ため、溶湯が確実に鋳型に注ぎ込まれるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はTi、Zrあるいはそれ
らの合金等の活性金属や、NbやNb合金等の高融点金
属の溶解、鋳造に好適な溶解鋳造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】活性金属の溶解法としてカルシア(Ca
O)るつぼを用いた誘導溶解法が提案されているが、C
aOるつぼと溶湯の反応は皆無ではなく、酸素が僅かな
がら混入する。また、CaOるつぼでは高融点金属(N
b合金等:融点2200℃以上)の溶解は不可能であ
る。
【0003】活性金属や高融点金属の別の溶解鋳造方法
として、真空アーク溶解炉、プラズマアーク溶解炉、電
子ビーム溶解炉あるいは誘導スカル溶解炉を用いる方法
がある。これらは、水冷銅るつぼを用いるものであるた
め、耐火物るつぼを用いる方法に比べて、るつぼからの
溶湯汚染が少ないという利点を有する。その反面、 るつぼ内に厚いスカルが形成されるため出湯効率が
低い。 側面及び底面を水冷する水冷銅るつぼを用いるた
め、溶湯を高度に加熱する(スーパーヒート)ことが困
難である。 るつぼ底部で解け残りが生じ易く、スカルはるつぼ
底部に多く形成され、るつぼ内で局在化するため、得ら
れる溶湯の組成は、目標とする配合組成に対してズレが
生じ易く、成分調整が困難である。といった欠点を有す
る。
【0004】このような欠点のない溶解鋳造方法とし
て、近年、レビテーション溶解鋳造装置を用いる方法が
提案されている(例えば「バウンダリー」1992年11月
号,P.10〜13,ADVANCED MATERIAL & PROCESSES 3
/91,P.42〜45など)。
【0005】この溶解鋳造装置は、出湯用の開口を板央
部に有しており、該板央部の上面側が被溶解材料をセッ
トするための溶解スペースとなっている水冷ベースプレ
ートと、該溶解スペースを取り囲んでいる誘導加熱用の
コイルと、を備えてなるものである。このレビテーショ
ン溶解鋳造装置において、水冷ベースプレート上にビレ
ット状の被溶解材料を載せ、誘導コイルで誘導加熱する
と、やがて被溶解材料が溶融し、該ベースプレートの出
湯用開口を通って下方へ流出し、鋳型に注ぎ込まれる。
【0006】この溶解中には、交番コイル電流による磁
場と電流誘導による金属表皮電流との反発力(ローレン
ツ斥力)により、溶湯に対し上方へしぼり上げるように
ピンチ力が働く。このピンチ力により、溶湯は側外方へ
拡がることが阻止される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】レビテーション溶解鋳
造装置を用いた従来の溶解鋳造方法においては、ビレッ
ト状の被溶解材料のうち、溶解スペースの高さ方向のほ
ぼ中間部に位置する部分から溶解が開始し、この溶解が
上下に拡がる。そして、被溶解材料の底面にまで溶解が
達すると、溶湯が開口を通って下方へ流出する。
【0008】ところで、この被溶解材料の高さ方向の中
間部で開始した溶解が被溶解材料の底部に到達するとき
に、ベースプレートの出湯用開口に対面する部分に最も
早く溶解が到達するのが好ましい。もし、この出湯用開
口以外の部分に溶解が最も早く到達すると、溶湯は被溶
解材料の底面とベースプレートとの間を通って出湯用開
口に流れ込む。この場合には、溶湯は出湯用開口の縁を
伝わって流れ落ちることになるため、流れ落ちる溶湯の
流れが不安定になり、溶湯が鋳型に注型されないおそれ
がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の溶解鋳造方法
は、出湯用の開口を板央部に有しており、該板央部の上
面側が被溶解材料をセットするための溶解スペースとな
っている水冷ベースプレートと、該溶解スペースを取り
囲んでいる誘導加熱用のコイルと、を備えてなる溶解鋳
造装置を用いて鋳造を行なう方法であって、該水冷ベー
スプレートの上に塊状の被溶解材料を載せ、該材料を前
記コイルで誘導加熱して溶解させ、前記開口から出湯さ
せて鋳型に注湯するようにした溶解鋳造方法に関するも
のである。
【0010】請求項1の方法では、前記被溶解材料の底
面に、前記開口に対峙させて、該開口よりも小径の凹穴
を設けておく。
【0011】請求項2の方法では、該被溶解材料と同一
組成又は被溶解材料よりも高融点の類似組成の材料より
なるボトムプレートを該ベースプレートと被溶解材料と
の間に介在させ、且つ該ボトムプレートに、前記開口に
対峙させて、該開口よりも小径の孔を設けておく。
【0012】
【作用】本発明の請求項1の溶解鋳造方法では、被溶解
材料の高さ方向の中間部から開始した溶解が被溶解材料
の底部近傍にまで達すると、この溶解は凹穴に行き当た
る。即ち、被溶解材料の凹穴以外の底面部分が溶解して
いない状態のときに、既に凹穴部では溶解が始まる。従
って、溶解によって生じた溶湯はこの凹穴を通って流出
するようになる。従って、凹穴をベースプレートの開口
の中心に位置させておくと、溶湯が開口の中心を通って
流れ落ちるようになる。
【0013】請求項2の溶解鋳造方法においては、被溶
解材料の高さ方向の中間部から開始した溶解が被溶解材
料の底面にまで到達すると、この溶解はボトムプレート
に伝播する。ところで、このボトムプレートには、ベー
スプレートの開口に対峙して孔が設けられている。従っ
て、被溶解材料の底面にまで溶解が到達すると、溶湯は
この孔を介して流出する。このボトムプレートの孔をベ
ースプレートの開口の中心に位置させておくことによ
り、溶湯が該開口の中心を通って流れ落ちるようにな
る。
【0014】
【実施例】以下図面を参照して実施例について説明す
る。第1図は本発明の実施例方法に用いられる溶解鋳造
装置の縦断面図である。水冷ベースプレート10は、水
冷リング12と、該水冷リング12の上側に密着配置さ
れたサスペンションリング14とで構成されており、該
サスペンションリング14の中央に溶湯を出湯させるた
めの開口16が設けられている。この開口16と同心円
状に堰止め部材としてのダムリング18が設けられてい
る。このサスペンションリング14の上側の領域が溶解
スペース20となっており、この溶解スペース20を取
り巻くように誘導コイル22が設けられている。
【0015】このように構成された溶解鋳造装置に用い
られる被溶解材料たるビレット24の底面には、第2図
(a),(b)に示すように凹穴24aが設けられてい
る。このビレット24を、該凹穴24aが開口16の中
心に位置するようにサスペンションリング14上に載せ
る。そして、誘導コイル22に高周波交番電流を流すこ
とによりビレット24を高周波誘導加熱する。このビレ
ット24は、その高さ方向の途中部分の外周面部分が最
も早く溶解を開始し、この溶解部分が上下及びビレット
中心方向に拡がる。
【0016】溶湯26に対しては、誘導コイル22から
の磁場と電磁誘導による金属表皮電流との反発力によ
り、溶湯を挟み付けて上方へ持ち上げる力が働く。この
ピンチ力により、溶湯26は、第2図に示す如く中央が
盛り上がった尖頭形状となる。
【0017】ところで、この溶湯26の下端部に加えら
れるピンチ力は、上方に比べ若干小さいと共に、重力も
作用して、溶湯26はその下部が横に拡がろうとする。
本実施例では、ダムリング18が設けられているため、
この溶湯26はダムリング18よりも側方には拡がらな
い。
【0018】溶湯26が十分に溶解され、ビレット24
の底面近傍まで溶解が達すると、この溶解は凹穴24a
に行き当たる。即ち、被溶解材料の凹穴以外の底面部分
が溶解していない状態のときに、既に凹穴24a部では
溶解が始まる。従って、溶解によって生じた溶湯26
は、凹穴24aを介して、開口16の中心を通って矢印
Aの如く流出し、鋳型(図示略)に注ぎ込まれる。
【0019】なお、サスペンションリング14は水冷リ
ング12で水冷されているため、このサスペンションリ
ング14の表面には金属が薄皮の如く残留するが、その
他の金属はすべて溶湯となって鋳型に向って流出する。
【0020】第3図は本発明の別の実施例方法を示すも
のであり、サスペンションリング14の上にボトムプレ
ート30が載置され、この上に、凹穴のない単純な円柱
形状のビレット34が載置されている。このボトムプレ
ート30には孔32が設けられ、この孔32は開口16
の中心に位置している。
【0021】このビレット34をコイル22で高周波誘
導加熱した場合も、溶解はビレット34の高さ方向中間
部から上下に拡がる。
【0022】下方向に向かった溶解がビレット34の底
面にまで達すると、溶湯は孔32を介して開口16の中
心から流出し、鋳型(図示略)に注ぎ込まれる。このボ
トムプレート30としては、ビレット34と同組成のも
のを用いることができる。なお、ビレット34が合金で
ある場合には、この合金類似組成で且つビレットの合金
よりも融点の高い合金であっても良い。また、この合金
元素の純金属(ただし、該合金よりも高融点のもの)で
も良い。本発明では、ボトムプレートの構成材として
は、ビレットの合金よりも融点の高い上記の類似組成合
金や合金元素の純金属の方が、同一組成の合金よりも望
ましい。
【0023】なお、この溶解鋳造装置によると、高周波
誘導加熱により高出力短時間溶解が可能であるため、耐
火材よりなるダムリング18との反応時間が短く、溶湯
は殆ど汚染されない。また、溶湯26はピンチ力により
主として保持されており、ダムリング18との接触面積
はきわめて小さく、これによっても溶湯の汚染がきわめ
て少ないものとなっている。
【0024】この溶解鋳造装置にあっては、開口16の
直径を変えることにより、溶湯保持時間や、溶湯の温度
をコントロールすることが可能である。また、これによ
り、鋳物の湯回り、鋳型との反応性の制御が可能とな
る。
【0025】この溶解鋳造装置にあっては、開口16か
ら鋳込む底注式であるため、残留する金属量がきわめて
少なく、出湯効率が高い。この溶解鋳造装置は、構造が
非常に簡易であり、設備的にも安価である。
【0026】上記実施例ではダムリング18を耐火材製
としているが、この耐火材の材質としては、耐熱性に優
れ、熱力学的に安定なカルシア(酸化カルシウム)又は
イットリア(酸化イットリウム)などが好適である。
【0027】
【発明の効果】以上の通り、本発明の溶解鋳造方法によ
ると、溶湯が確実にベースプレートの開口の中心を通っ
て流出し、鋳型に注ぎ込まれるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例方法に用いられる溶解鋳造装置
を示す縦断面図である。
【図2】実施例方法に用いられる被溶解材料たるビレッ
トの縦断面図及び底部斜視図である。
【図3】別の実施例方法を説明する縦断面図である。
【符号の説明】
10 水冷ベースプレート 12 水冷リング 14 サスペンションリング 16 開口 18 ダムリング 22 誘導コイル 24 ビレット 24a 凹穴 26 溶湯 30 ボトムプレート 32 孔 34 ビレット
フロントページの続き (72)発明者 伴野 潔 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出湯用の開口を板央部に有しており、該
    板央部の上面側が被溶解材料をセットするための溶解ス
    ペースとなっている水冷ベースプレートと、該溶解スペ
    ースを取り囲んでいる誘導加熱用のコイルと、を備えて
    なる溶解鋳造装置を用いて鋳造を行なう方法であって、 該水冷ベースプレートの上に塊状の被溶解材料を載せ、
    該材料を前記コイルで誘導加熱して溶解させ、前記開口
    から出湯させて鋳型に注湯するようにした溶解鋳造方法
    において、 前記被溶解材料の底面に、前記開口に対峙させて、該開
    口よりも小径の凹穴を設けておくことを特徴とする溶解
    鋳造方法
  2. 【請求項2】 出湯用の開口を板央部に有しており、該
    板央部の上面側が被溶解材料をセットするための溶解ス
    ペースとなっている水冷ベースプレートと、 該溶解スペースを取り囲んでいる誘導加熱用のコイル
    と、を備えてなる溶解鋳造装置を用いて鋳造を行なう方
    法であって、 該水冷ベースプレートの上に塊状の被溶解材料を載せ、
    該材料を前記コイルで誘導加熱して溶解させ、前記開口
    から出湯させて鋳型に注湯するようにした溶解鋳造方法
    において、 該被溶解材料と同一組成又は被溶解材料よりも高融点の
    類似組成の材料よりなるボトムプレートを該ベースプレ
    ートと被溶解材料との間に介在させ、且つ該ボトムプレ
    ートに、前記開口に対峙させて、該開口よりも小径の孔
    を設けておくことを特徴とする溶解鋳造方法。
JP5008237A 1993-01-21 1993-01-21 溶解鋳造方法 Withdrawn JPH06218527A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4701521B2 (ja) * 2001-03-14 2011-06-15 大同特殊鋼株式会社 コールドクルーシブル溶解法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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