JPH06229680A - 加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ - Google Patents
加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼInfo
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- JPH06229680A JPH06229680A JP5018745A JP1874593A JPH06229680A JP H06229680 A JPH06229680 A JP H06229680A JP 5018745 A JP5018745 A JP 5018745A JP 1874593 A JP1874593 A JP 1874593A JP H06229680 A JPH06229680 A JP H06229680A
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- slit
- width
- slits
- melting
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】コールドクルーシブル溶解用のるつぼを提供す
る。 【構成】金属を溶解、鋳造するためのコールドクルーシ
ブル溶解用るつぼであって、その壁面に長さ方向の全長
にわたる複数のスリットを有し、その個々のスリット
が、等しい幅でるつぼ上部に設けた上部スリットと、等
しい幅でるつぼ下部に設けた下部スリットからなり、か
つ、上部スリット幅が下部スリット幅よりも大きく、そ
の幅が異なる上下部のスリットの境界部では段差を有し
て上下方向に連続する構造であることを特徴とする加熱
効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ。 【効果】接触ショートが発生せず、加熱と溶解の効率が
高い。しかも湯差しや充填材からの汚染が生じないか
ら、高品質の鋳片を得るのに適している。
る。 【構成】金属を溶解、鋳造するためのコールドクルーシ
ブル溶解用るつぼであって、その壁面に長さ方向の全長
にわたる複数のスリットを有し、その個々のスリット
が、等しい幅でるつぼ上部に設けた上部スリットと、等
しい幅でるつぼ下部に設けた下部スリットからなり、か
つ、上部スリット幅が下部スリット幅よりも大きく、そ
の幅が異なる上下部のスリットの境界部では段差を有し
て上下方向に連続する構造であることを特徴とする加熱
効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ。 【効果】接触ショートが発生せず、加熱と溶解の効率が
高い。しかも湯差しや充填材からの汚染が生じないか
ら、高品質の鋳片を得るのに適している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導加熱により金属を
溶解、鋳造するためのるつぼに関する。
溶解、鋳造するためのるつぼに関する。
【０００２】
【従来の技術】コールドクルーシブル溶解用るつぼは、
チタンやジルコニウム等の高融点で、かつ反応性に富む
金属材料を誘導加熱により溶解し、それらのインゴット
を製造する場合等に使用される水冷却式のものである。
チタンやジルコニウム等の高融点で、かつ反応性に富む
金属材料を誘導加熱により溶解し、それらのインゴット
を製造する場合等に使用される水冷却式のものである。
【０００３】広く知られているように、この種のるつぼ
として、その目的に応じたさまざまな形状と構造を有す
るものが提案されている。
として、その目的に応じたさまざまな形状と構造を有す
るものが提案されている。
【０００４】図５は、仏国特許第 2609655号明細書に開
示されているるつぼのスリット構造を示す縦断面図であ
る。このるつぼ１は、その上部には縦方向に等しい幅で
平行な複数のスリット２とセグメント３とを有し、その
周囲には複数巻きで誘導加熱用コイル13が備えられてい
る。装置としては、誘導加熱で溶融金属９を形成し、る
つぼ１の下部でインゴット12を鋳造して引抜棒11により
連続的に引抜くものである。通常、４個から20個の複数
のセグメント３を含むるつぼ全体を、銅製の水冷式とし
たものが多いが、るつぼ径が大きい場合には、100 個程
度のセグメント３からなるものもある。さらにスリット
２の部分は空間であり、各セグメント３の間は電気的に
も絶縁されている。そして、複数のスリット２は、誘導
電流を発生させるとともに、溶融金属９の表面部に電磁
力を有効に作用させ、るつぼ１の内壁面と溶融金属９を
離反させる作用効果をもたらす。
示されているるつぼのスリット構造を示す縦断面図であ
る。このるつぼ１は、その上部には縦方向に等しい幅で
平行な複数のスリット２とセグメント３とを有し、その
周囲には複数巻きで誘導加熱用コイル13が備えられてい
る。装置としては、誘導加熱で溶融金属９を形成し、る
つぼ１の下部でインゴット12を鋳造して引抜棒11により
連続的に引抜くものである。通常、４個から20個の複数
のセグメント３を含むるつぼ全体を、銅製の水冷式とし
たものが多いが、るつぼ径が大きい場合には、100 個程
度のセグメント３からなるものもある。さらにスリット
２の部分は空間であり、各セグメント３の間は電気的に
も絶縁されている。そして、複数のスリット２は、誘導
電流を発生させるとともに、溶融金属９の表面部に電磁
力を有効に作用させ、るつぼ１の内壁面と溶融金属９を
離反させる作用効果をもたらす。
【０００５】図６は、本出願人が特開平４−162954号公
報に開示したるつぼのスリット構造を示す一部破断斜視
図である。この例では、るつぼ１は、セグメント３間の
スリット２がテーパー状に下方に広がり、下部の冷却装
置14と一体の構造を有している。この場合のスリット幅
は、るつぼ上端部の最狭部で0.2mm 、最広部で0.4mmで
ある。このような下方に広がるテーパー形状とする目的
は、スリット２内に溶融金属が浸入した場合でも、下部
方向にインゴットを引抜く際に、るつぼ１とインゴット
との間に発生する応力を緩和するためである。
報に開示したるつぼのスリット構造を示す一部破断斜視
図である。この例では、るつぼ１は、セグメント３間の
スリット２がテーパー状に下方に広がり、下部の冷却装
置14と一体の構造を有している。この場合のスリット幅
は、るつぼ上端部の最狭部で0.2mm 、最広部で0.4mmで
ある。このような下方に広がるテーパー形状とする目的
は、スリット２内に溶融金属が浸入した場合でも、下部
方向にインゴットを引抜く際に、るつぼ１とインゴット
との間に発生する応力を緩和するためである。
【０００６】本発明者らは、加熱効率の向上を図る目的
で、誘導加熱用コイルに対して、るつぼの位置を上下方
向に可変とすることができる装置と方法を発明し、特願
平３−195160号として出願した。この装置で用いるるつ
ぼは、基本的には前記図５のるつぼと同様に、縦方向に
等間隔で平行な幅のスリット構造を有するものである。
で、誘導加熱用コイルに対して、るつぼの位置を上下方
向に可変とすることができる装置と方法を発明し、特願
平３−195160号として出願した。この装置で用いるるつ
ぼは、基本的には前記図５のるつぼと同様に、縦方向に
等間隔で平行な幅のスリット構造を有するものである。
【０００７】上記のるつぼのスリット形状はいずれも、
るつぼ壁の厚さ方向全てに単に切り込みを入れただけの
ものであるために、高加熱効率を狙ってスリット幅を拡
大すると、溶融金属がスリット内部に浸入、固化する、
いわゆる「湯差し」という問題が生じる。また逆に湯差
し防止のためにスリット幅を小さくすると、加熱効率が
低くなって使用電力が大幅に増大し、電力コスト（生産
コスト）を上昇させてしまう。
るつぼ壁の厚さ方向全てに単に切り込みを入れただけの
ものであるために、高加熱効率を狙ってスリット幅を拡
大すると、溶融金属がスリット内部に浸入、固化する、
いわゆる「湯差し」という問題が生じる。また逆に湯差
し防止のためにスリット幅を小さくすると、加熱効率が
低くなって使用電力が大幅に増大し、電力コスト（生産
コスト）を上昇させてしまう。
【０００８】湯差し防止のために、スリット内部に Al2
O3、ZrO2などのセラミックスを充填する場合もあるが、
前記の従来のるつぼでは、図５に示すようにスリット部
の下端が溶融金属の表面よりも下に位置するため、溶融
金属と充填材であるセラミックスとが接触する。したが
って、例えば活性金属であるチタンの溶解では、溶融チ
タンによりセラミックス充填材が還元されてチタン中に
多くの酸素が侵入し、製品の品質悪化を招く。あるいは
上記の反応によりセラミックスが損壊し、充填材として
の役割を果たさなくなるという問題も生じる。特にスリ
ット幅が広いときにセラミックスを充填すると、接触面
積がますます増加するため上記の弊害の影響も大きくな
る。したがって、コールドクルーシブル溶解法の特徴の
一つである活性金属の高清浄溶解ができるというメリッ
トを生かすことができない。
O3、ZrO2などのセラミックスを充填する場合もあるが、
前記の従来のるつぼでは、図５に示すようにスリット部
の下端が溶融金属の表面よりも下に位置するため、溶融
金属と充填材であるセラミックスとが接触する。したが
って、例えば活性金属であるチタンの溶解では、溶融チ
タンによりセラミックス充填材が還元されてチタン中に
多くの酸素が侵入し、製品の品質悪化を招く。あるいは
上記の反応によりセラミックスが損壊し、充填材として
の役割を果たさなくなるという問題も生じる。特にスリ
ット幅が広いときにセラミックスを充填すると、接触面
積がますます増加するため上記の弊害の影響も大きくな
る。したがって、コールドクルーシブル溶解法の特徴の
一つである活性金属の高清浄溶解ができるというメリッ
トを生かすことができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、湯差しを防
止しながら、低電力で効率よく金属の加熱、溶解を行う
とともに、品質の良いインゴットを得ることができる誘
導加熱溶解用るつぼを提供することを目的とする。
止しながら、低電力で効率よく金属の加熱、溶解を行う
とともに、品質の良いインゴットを得ることができる誘
導加熱溶解用るつぼを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の
(1) 、(2) および(3) のるつぼにある。
(1) 、(2) および(3) のるつぼにある。
【００１１】(1) 金属を溶解、鋳造するためのコールド
クルーシブル溶解用るつぼであって、その壁面に長さ方
向の全長にわたる複数のスリットを有し、その個々のス
リットが、等しい幅でるつぼ上部に設けた上部スリット
と、等しい幅でるつぼ下部に設けた下部スリットからな
り、かつ、上部スリット幅が下部スリット幅よりも大き
く、その幅が異なる上下部のスリットの境界部では段差
を有して上下方向に連続する構造であることを特徴とす
る加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ。
クルーシブル溶解用るつぼであって、その壁面に長さ方
向の全長にわたる複数のスリットを有し、その個々のス
リットが、等しい幅でるつぼ上部に設けた上部スリット
と、等しい幅でるつぼ下部に設けた下部スリットからな
り、かつ、上部スリット幅が下部スリット幅よりも大き
く、その幅が異なる上下部のスリットの境界部では段差
を有して上下方向に連続する構造であることを特徴とす
る加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ。
【００１２】(2) 上記(1) のるつぼにおいて、るつぼ下
部の幅の小さいスリットを、るつぼ壁の厚さ方向の内面
側のみに設けてあることを特徴とする加熱効率に優れた
誘導加熱溶解用るつぼ。
部の幅の小さいスリットを、るつぼ壁の厚さ方向の内面
側のみに設けてあることを特徴とする加熱効率に優れた
誘導加熱溶解用るつぼ。
【００１３】(3) 上記(1) または(2) のるつぼにおい
て、そのスリットにセラミックスを充填したことを特徴
とする加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ。
て、そのスリットにセラミックスを充填したことを特徴
とする加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ。
【００１４】前記のように、冷却式るつぼの壁面が、ス
リットにより複数のセグメントに分割されてはじめて、
るつぼ内の金属が加熱、溶解される。そのため、るつぼ
のスリット構造が加熱効率に対して重要な意味を持ち、
なかでもスリット幅を拡大することが高加熱効率の達成
につながる。
リットにより複数のセグメントに分割されてはじめて、
るつぼ内の金属が加熱、溶解される。そのため、るつぼ
のスリット構造が加熱効率に対して重要な意味を持ち、
なかでもスリット幅を拡大することが高加熱効率の達成
につながる。
【００１５】本発明者らは、種々の基礎実験の結果から
以下の知見を得て本発明に至った。
以下の知見を得て本発明に至った。
【００１６】スリット スリット長さ：溶解、加熱効率に影響を与える。その全
長はるつぼ内径の 1.5倍以上とすることが望ましい。
長はるつぼ内径の 1.5倍以上とすることが望ましい。
【００１７】スリット幅：溶解、加熱効率に大きな影響
を与え、 0.1〜５mmの間で検討した結果、その幅が大き
いほど溶解効率が向上する。しかし、0.8mm 以上とする
と溶融金属の湯差しが生じ、インゴット引抜き時に大き
な問題となる。その解決法として、スリット部に Al
2O3、ZrO2などのセラミックスを充填することが行われ
るが、0.8mm 以上となるとチタンなどの活性金属の溶解
の場合、セラミックスとチタンが反応し、チタン中に酸
素が混入する。あるいは、セラミックスが損壊して充填
材としての役割を果たさなくなる。
を与え、 0.1〜５mmの間で検討した結果、その幅が大き
いほど溶解効率が向上する。しかし、0.8mm 以上とする
と溶融金属の湯差しが生じ、インゴット引抜き時に大き
な問題となる。その解決法として、スリット部に Al
2O3、ZrO2などのセラミックスを充填することが行われ
るが、0.8mm 以上となるとチタンなどの活性金属の溶解
の場合、セラミックスとチタンが反応し、チタン中に酸
素が混入する。あるいは、セラミックスが損壊して充填
材としての役割を果たさなくなる。
【００１８】上記の二つの要因では、スリット長さが、
るつぼの剛性、あるいはセグメントの内部構造に制約さ
れやすく、しかもスリット幅ほど溶解効率に影響を与え
ない。よって、スリット幅を拡大することが、溶解と加
熱との効率がともに高いるつぼに必須の条件である。
るつぼの剛性、あるいはセグメントの内部構造に制約さ
れやすく、しかもスリット幅ほど溶解効率に影響を与え
ない。よって、スリット幅を拡大することが、溶解と加
熱との効率がともに高いるつぼに必須の条件である。
【００１９】しかし、前述のような、スリット幅を拡大
したときの湯差しと、セラミックスを充填したときの溶
融金属の汚染の問題を、ともに解消しなければならな
い。溶融金属と物理的に接することがない条件を維持し
て、るつぼ上部でのみスリット幅を大きくし、一方、溶
融金属と接する可能性のあるるつぼ下部では、その幅を
小さくすることによって、スリット部にセラミックスを
充填する場合でも、上記の二つの問題が解決され、内
質、表面性状にも優れたインゴットを低電力（高溶解効
率）で得ることができる。
したときの湯差しと、セラミックスを充填したときの溶
融金属の汚染の問題を、ともに解消しなければならな
い。溶融金属と物理的に接することがない条件を維持し
て、るつぼ上部でのみスリット幅を大きくし、一方、溶
融金属と接する可能性のあるるつぼ下部では、その幅を
小さくすることによって、スリット部にセラミックスを
充填する場合でも、上記の二つの問題が解決され、内
質、表面性状にも優れたインゴットを低電力（高溶解効
率）で得ることができる。
【００２０】セラミックスによるスリットの充填 るつぼは、電気伝導度の高い純銅で作られる場合が多
い。純銅は軟らかいために、るつぼは剛性に乏しく、各
セグメントは少しの衝撃で隣接するセグメントと接触
し、電気的短絡を生じる。とりわけ、スリットの幅が小
さい部分ではその可能性が大きい。このような電気的短
絡を生じる場合は、極端に溶解効率が悪くなる。したが
って、電気的短絡防止のために、スリット内の一部ある
いは全てにセラミックスを充填することが必要である。
い。純銅は軟らかいために、るつぼは剛性に乏しく、各
セグメントは少しの衝撃で隣接するセグメントと接触
し、電気的短絡を生じる。とりわけ、スリットの幅が小
さい部分ではその可能性が大きい。このような電気的短
絡を生じる場合は、極端に溶解効率が悪くなる。したが
って、電気的短絡防止のために、スリット内の一部ある
いは全てにセラミックスを充填することが必要である。
【００２１】前記のように、スリットにセラミックスを
充填することは、湯差し防止にも役立つ。実験から、ス
リット幅が0.8mm 以下であれば、湯差しは軽減されるこ
とがわかったが、完全に防止できたわけではない。
充填することは、湯差し防止にも役立つ。実験から、ス
リット幅が0.8mm 以下であれば、湯差しは軽減されるこ
とがわかったが、完全に防止できたわけではない。
【００２２】実験結果からみると、充填セラミックス
は、溶融チタンと確かに反応するが、スリット幅が0.8m
m 以下であれば、溶融金属の表面張力および隣接する銅
製セグメントによって保護されるために、その損傷が軽
減されることがわかった。すなわち、スリット幅0.8mm
のスリットに、ZrO2を充填してチタンの溶解実験を４回
行ったが、充填セラミックスは損傷を受けていなかっ
た。しかし、スリット幅を1.2mm とした場合、充填した
ZrO2は１回のチタン溶解実験で損傷を受け、再充填する
必要があった。
は、溶融チタンと確かに反応するが、スリット幅が0.8m
m 以下であれば、溶融金属の表面張力および隣接する銅
製セグメントによって保護されるために、その損傷が軽
減されることがわかった。すなわち、スリット幅0.8mm
のスリットに、ZrO2を充填してチタンの溶解実験を４回
行ったが、充填セラミックスは損傷を受けていなかっ
た。しかし、スリット幅を1.2mm とした場合、充填した
ZrO2は１回のチタン溶解実験で損傷を受け、再充填する
必要があった。
【００２３】
【作用】本発明のるつぼのスリット構造の例およびその
作用効果を図１、図２に基づいて説明する。
作用効果を図１、図２に基づいて説明する。
【００２４】図１は、本発明のるつぼの概念を示す全体
斜視図である。るつぼ１は、複数のセグメント３と、る
つぼ長さL の全長にわたって縦方向に設けられたスリッ
ト２とからなる。ここでは便宜上スリット２は線で表し
てある。そして、るつぼ１全体は、複数のセグメント３
が円周上に併置されてなり、図示するような円筒状を呈
する。
斜視図である。るつぼ１は、複数のセグメント３と、る
つぼ長さL の全長にわたって縦方向に設けられたスリッ
ト２とからなる。ここでは便宜上スリット２は線で表し
てある。そして、るつぼ１全体は、複数のセグメント３
が円周上に併置されてなり、図示するような円筒状を呈
する。
【００２５】図２(1) および図２(2) は、本発明のるつ
ぼのスリット構造の例を示す図である。それぞれの図
で、(a) は、るつぼの一部を上から見た平面図、(b) は
同じく正面図、(c) は線Ａ−Ａにおける縦断面図であ
る。
ぼのスリット構造の例を示す図である。それぞれの図
で、(a) は、るつぼの一部を上から見た平面図、(b) は
同じく正面図、(c) は線Ａ−Ａにおける縦断面図であ
る。
【００２６】図示するように、るつぼ上部（L1の範囲)
のスリット（以下、上部スリットという）２1 の幅ｄ1
は、るつぼ下部（L2の範囲) のスリット（以下、下部ス
リットという）２2 の幅ｄ2 よりも大きい。図２(1) で
は、いずれのスリットも、るつぼ厚さ方向の幅ｄ3 は、
るつぼ厚さｔと同一であり、さらにｄ1 とｄ2 の幅は、
L1、L2の範囲でそれぞれ均一である。そして、上部スリ
ット２1 と下部スリット２2 との境界は、図２(1) の
(b) に示すように段差を有する構造である。
のスリット（以下、上部スリットという）２1 の幅ｄ1
は、るつぼ下部（L2の範囲) のスリット（以下、下部ス
リットという）２2 の幅ｄ2 よりも大きい。図２(1) で
は、いずれのスリットも、るつぼ厚さ方向の幅ｄ3 は、
るつぼ厚さｔと同一であり、さらにｄ1 とｄ2 の幅は、
L1、L2の範囲でそれぞれ均一である。そして、上部スリ
ット２1 と下部スリット２2 との境界は、図２(1) の
(b) に示すように段差を有する構造である。
【００２７】図２(2) でも、ｄ1 とｄ2 の関係は同様で
あるが、下部スリット２2 は幅ｄ2が狭い状態で、るつ
ぼ壁の内面側のみに設けられている。このとき、図２
(2) の(c) にハッチングで示す下部スリット２2 のるつ
ぼ壁厚さ方向の幅ｄ3 は、溶解効率の向上を図るため、
るつぼ壁厚さｔの１／２以下とするのが望ましい。
あるが、下部スリット２2 は幅ｄ2が狭い状態で、るつ
ぼ壁の内面側のみに設けられている。このとき、図２
(2) の(c) にハッチングで示す下部スリット２2 のるつ
ぼ壁厚さ方向の幅ｄ3 は、溶解効率の向上を図るため、
るつぼ壁厚さｔの１／２以下とするのが望ましい。
【００２８】図２(2) は、下部スリット２2 を、その段
差部において、平面的に見ても、正面からみても、図示
するようなコーナーＲを有してセグメント３と連なる構
造とする例である。このような構造とすることで、セグ
メント３の強度維持が有利となるという効果が得られ
る。
差部において、平面的に見ても、正面からみても、図示
するようなコーナーＲを有してセグメント３と連なる構
造とする例である。このような構造とすることで、セグ
メント３の強度維持が有利となるという効果が得られ
る。
【００２９】前記のように、スリット幅が大きい方が高
溶解効率が得られるので、上部スリット２1 の幅ｄ
1 は、 0.8〜10mmの範囲とし、一方、溶湯と接する可能
性のある下部スリット２2 の幅ｄ2 は、 0.1〜0.8mm の
範囲とするのが好ましい。
溶解効率が得られるので、上部スリット２1 の幅ｄ
1 は、 0.8〜10mmの範囲とし、一方、溶湯と接する可能
性のある下部スリット２2 の幅ｄ2 は、 0.1〜0.8mm の
範囲とするのが好ましい。
【００３０】本発明のるつぼでは、溶融金属の湯差しを
防止し、溶融金属と充填セラミックスとの接触を避ける
観点から、幅が大きい上部スリットの下端、すなわち段
差の位置を溶融金属と接触しない範囲に留めるのが望ま
しいので、上部スリット長さL1は、るつぼ上端からるつ
ぼ内径の1.2 倍以下、さらには、るつぼ内径の 0.2〜0.
8 倍とするのがよい。このL1がるつぼ内径の0.2 倍を下
回ると溶解効率がやや低下する。
防止し、溶融金属と充填セラミックスとの接触を避ける
観点から、幅が大きい上部スリットの下端、すなわち段
差の位置を溶融金属と接触しない範囲に留めるのが望ま
しいので、上部スリット長さL1は、るつぼ上端からるつ
ぼ内径の1.2 倍以下、さらには、るつぼ内径の 0.2〜0.
8 倍とするのがよい。このL1がるつぼ内径の0.2 倍を下
回ると溶解効率がやや低下する。
【００３１】スリット部のセラミックス充填は、その一
部または全部とすることができる。
部または全部とすることができる。
【００３２】しかし、幅が大きい上部スリット長さを上
記の範囲に維持しているから、この部分での湯差しは発
生しない。したがって、セラミックス充填は電気的短絡
や湯差しの可能性が高い下部スリットだけにしてもよ
い。
記の範囲に維持しているから、この部分での湯差しは発
生しない。したがって、セラミックス充填は電気的短絡
や湯差しの可能性が高い下部スリットだけにしてもよ
い。
【００３３】このようなるつぼにより、湯差しや汚染の
ない状態での高溶解効率が可能となる。特に図２(2) に
示するつぼでは、その下部までスリット幅が大きいの
で、さらに高い溶解効率を得ることができる。
ない状態での高溶解効率が可能となる。特に図２(2) に
示するつぼでは、その下部までスリット幅が大きいの
で、さらに高い溶解効率を得ることができる。
【００３４】図３は、本発明のるつぼを用いるコールド
クルーシブル溶解、鋳造装置の例を示す縦断面図であ
る。
クルーシブル溶解、鋳造装置の例を示す縦断面図であ
る。
【００３５】この装置では、スリットで分割された複数
のセグメント３からなる銅製の水冷却式るつぼ１、るつ
ぼ１の下部冷却装置14、るつぼ１の外周面を囲繞する誘
導加熱用コイル13、鋳造されたインゴット12を引抜く引
抜棒11、原料15の投入用ホッパー10が、排気口８を有す
るチャンバー７内に配置されている。
のセグメント３からなる銅製の水冷却式るつぼ１、るつ
ぼ１の下部冷却装置14、るつぼ１の外周面を囲繞する誘
導加熱用コイル13、鋳造されたインゴット12を引抜く引
抜棒11、原料15の投入用ホッパー10が、排気口８を有す
るチャンバー７内に配置されている。
【００３６】すなわち、前述のように、るつぼ１は、４
個から100 個程度までの複数個の長手方向のセグメント
３に分割されている。これらの各セグメント３は、図１
に示すように円周状に並置されるとともに、互いに電気
的に絶縁されており、さらにセグメント３の内部を冷却
水が循環するように、冷却水路６を内蔵している。この
冷却水路６は、通常、冷却水入口４と同出口５を有する
冷却装置14に連設するのが最もよいので、るつぼ１と冷
却装置14とは一体で製作されることが多い。
個から100 個程度までの複数個の長手方向のセグメント
３に分割されている。これらの各セグメント３は、図１
に示すように円周状に並置されるとともに、互いに電気
的に絶縁されており、さらにセグメント３の内部を冷却
水が循環するように、冷却水路６を内蔵している。この
冷却水路６は、通常、冷却水入口４と同出口５を有する
冷却装置14に連設するのが最もよいので、るつぼ１と冷
却装置14とは一体で製作されることが多い。
【００３７】るつぼ１の壁面がセグメント３に分割され
ていることによって、前記誘導加熱用コイル13に印加さ
れた中波または高周波の交流電流による交番磁場が、る
つぼ内の固体金属材料中に電流を誘導する。その結果、
金属材料は加熱、溶解され、溶融金属９を形成する。ま
た、溶融金属９は誘導電流により攪拌される。
ていることによって、前記誘導加熱用コイル13に印加さ
れた中波または高周波の交流電流による交番磁場が、る
つぼ内の固体金属材料中に電流を誘導する。その結果、
金属材料は加熱、溶解され、溶融金属９を形成する。ま
た、溶融金属９は誘導電流により攪拌される。
【００３８】このとき、溶融金属９の表面に作用する電
磁力によって、図示するように、溶融金属９の表面とる
つぼの内壁面との間には隙間が形成され、溶融金属９の
スリットへの湯差しや上部スリット部に充填したセラミ
ックスとの接触を回避し、また下部スリット部の充填材
との接触を最小限にすることができる。
磁力によって、図示するように、溶融金属９の表面とる
つぼの内壁面との間には隙間が形成され、溶融金属９の
スリットへの湯差しや上部スリット部に充填したセラミ
ックスとの接触を回避し、また下部スリット部の充填材
との接触を最小限にすることができる。
【００３９】
【実施例】図２に示す本発明のるつぼと図３に示す溶
解、鋳造装置を用いて、スポンジTiからTiインゴットを
製造する実験を実施した。比較例として、図４(1) 〜図
４(3) に示す、るつぼ全長にわたって等しい幅のスリッ
トを有する３種類のるつぼを用いたものも実施した。図
４(3) のるつぼでは、図示するようにスリットの充填材
16としてZrO2を用いた。
解、鋳造装置を用いて、スポンジTiからTiインゴットを
製造する実験を実施した。比較例として、図４(1) 〜図
４(3) に示す、るつぼ全長にわたって等しい幅のスリッ
トを有する３種類のるつぼを用いたものも実施した。図
４(3) のるつぼでは、図示するようにスリットの充填材
16としてZrO2を用いた。
【００４０】るつぼは全て、内径70mm、長さ140mm(下部
冷却装置の長さは90mm) 、壁厚さ10mmのものを用い、そ
のスリット本数、スリット全長は、それぞれ、14本、 1
40mmとした。チャンバー内はAr雰囲気、Tiインゴットは
直径φ70mm、長さ300mm とした。誘導加熱用コイルは、
るつぼの周囲にらせん状に４回巻いた構造とし、実験
は、25kHz 、30kw以上の高周波電流を流し、10mm／分の
引抜速度で連続鋳造する方法で行った。また、出力を30
〜60kwまで変化させ、溶解の可否によってるつぼの溶解
効率を比較、評価した。その他の条件を表１に、実験結
果を表２に、それぞれ示す。
冷却装置の長さは90mm) 、壁厚さ10mmのものを用い、そ
のスリット本数、スリット全長は、それぞれ、14本、 1
40mmとした。チャンバー内はAr雰囲気、Tiインゴットは
直径φ70mm、長さ300mm とした。誘導加熱用コイルは、
るつぼの周囲にらせん状に４回巻いた構造とし、実験
は、25kHz 、30kw以上の高周波電流を流し、10mm／分の
引抜速度で連続鋳造する方法で行った。また、出力を30
〜60kwまで変化させ、溶解の可否によってるつぼの溶解
効率を比較、評価した。その他の条件を表１に、実験結
果を表２に、それぞれ示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】表２から次の (1)〜(5) がわかる。
【００４４】(1) 本発明例 No.１と比較例 No.４の結果
から明らかなように、上部スリット幅の拡大が加熱効
率、溶解効率向上に非常に寄与している。
から明らかなように、上部スリット幅の拡大が加熱効
率、溶解効率向上に非常に寄与している。
【００４５】(2) さらに、本発明例 No.１と同 No.２の
結果から明らかなように、図２ (2)に示す No.２のるつ
ぼのように、幅の小さい下部スリットをるつぼ壁の厚さ
方向の内面側のみに設け、その幅をるつぼ壁の外側に向
かって拡大させる構造とすることが、さらなる加熱、溶
解効率向上につながる。
結果から明らかなように、図２ (2)に示す No.２のるつ
ぼのように、幅の小さい下部スリットをるつぼ壁の厚さ
方向の内面側のみに設け、その幅をるつぼ壁の外側に向
かって拡大させる構造とすることが、さらなる加熱、溶
解効率向上につながる。
【００４６】(3) 本発明例 No.２のるつぼで、スリット
部の全てにZrO2を充填した No.３るつぼの場合では、る
つぼ（セグメント）の剛性が向上し、セグメント間の接
触ショートを防ぐことができるが、 No.２の場合では、
使用中に接触ショートが数回発生している。
部の全てにZrO2を充填した No.３るつぼの場合では、る
つぼ（セグメント）の剛性が向上し、セグメント間の接
触ショートを防ぐことができるが、 No.２の場合では、
使用中に接触ショートが数回発生している。
【００４７】(4) 比較例 No.４のるつぼでは、スリット
幅が小さいために湯差しは生じていないものの、溶解効
率が非常に悪い。
幅が小さいために湯差しは生じていないものの、溶解効
率が非常に悪い。
【００４８】(5) 比較例 No.５、６のるつぼでは、加熱
効率こそよいが、湯差しが顕著であるか、あるいはスリ
ットの充填材(ZrO2)中の酸素がTiインゴット中に入り、
製品の品質を劣化させるという問題が生じている。
効率こそよいが、湯差しが顕著であるか、あるいはスリ
ットの充填材(ZrO2)中の酸素がTiインゴット中に入り、
製品の品質を劣化させるという問題が生じている。
【００４９】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明のるつ
ぼは、接触ショートが発生せず、加熱と溶解の効率が高
い。しかも湯差しや充填材からの汚染が生じないから、
高品質の鋳片を得るのに適している。
ぼは、接触ショートが発生せず、加熱と溶解の効率が高
い。しかも湯差しや充填材からの汚染が生じないから、
高品質の鋳片を得るのに適している。
【図１】本発明のるつぼの概念を示す全体斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明のるつぼのスリット構造の例を示す図で
ある。(a) は、るつぼの一部の平面図、(b) は同じく正
面図、(c) は線Ａ−Ａにおける縦断面図である。
ある。(a) は、るつぼの一部の平面図、(b) は同じく正
面図、(c) は線Ａ−Ａにおける縦断面図である。
【図３】本発明のるつぼを用いるコールドクルーシブル
溶解、鋳造装置の例を示す縦断面図である。
溶解、鋳造装置の例を示す縦断面図である。
【図４】比較例のるつぼのスリット構造を示す図であ
る。(a) は、るつぼの一部の平面図、(b) は同じく正面
図である。
る。(a) は、るつぼの一部の平面図、(b) は同じく正面
図である。
【図５】従来のるつぼのスリットの構造の例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図６】従来のるつぼのスリットの構造の例を示す一部
破断斜視図である。
破断斜視図である。
１：るつぼ、 ２：スリット、３：セグメント、４：
冷却水入口、５：冷却水出口、６：冷却水路、７：チャ
ンバー、８：排気口、９：溶融金属、 10：原料投入用
ホッパー、 11：引抜棒、12：インゴット、13：誘
導加熱用コイル、 14：冷却装置、15：スラグ剤
および金属材料、 16：充填材、L ：るつぼ長さ、L1、
L2：スリット長さ、ｄ：スリット幅、ｔ：るつぼ壁（セ
グメント）厚さ
冷却水入口、５：冷却水出口、６：冷却水路、７：チャ
ンバー、８：排気口、９：溶融金属、 10：原料投入用
ホッパー、 11：引抜棒、12：インゴット、13：誘
導加熱用コイル、 14：冷却装置、15：スラグ剤
および金属材料、 16：充填材、L ：るつぼ長さ、L1、
L2：スリット長さ、ｄ：スリット幅、ｔ：るつぼ壁（セ
グメント）厚さ
Claims (3)
- 【請求項１】金属を溶解、鋳造するためのコールドクル
ーシブル溶解用るつぼであって、その壁面に長さ方向の
全長にわたる複数のスリットを有し、その個々のスリッ
トが、等しい幅でるつぼ上部に設けた上部スリットと、
等しい幅でるつぼ下部に設けた下部スリットからなり、
かつ、上部スリット幅が下部スリット幅よりも大きく、
その幅が異なる上下部のスリットの境界部では段差を有
して上下方向に連続する構造であることを特徴とする加
熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ。 - 【請求項２】請求項１の誘導加熱溶解用るつぼにおい
て、るつぼ下部の幅の小さいスリットを、るつぼ壁の厚
さ方向の内面側のみに設けてあることを特徴とする加熱
効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ。 - 【請求項３】請求項１または請求項２の誘導加熱溶解用
るつぼにおいて、そのスリットにセラミックスを充填し
たことを特徴とする加熱効率に優れた誘導加熱溶解用る
つぼ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5018745A JPH06229680A (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5018745A JPH06229680A (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06229680A true JPH06229680A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=11980198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5018745A Pending JPH06229680A (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06229680A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277169A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-09-25 | Shinko Electric Co Ltd | 誘導加熱溶解炉 |
| JP2002286375A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Shinko Electric Co Ltd | 誘導加熱溶解炉 |
| JP2010269333A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Kobe Steel Ltd | 鋳塊の製造方法 |
-
1993
- 1993-02-05 JP JP5018745A patent/JPH06229680A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277169A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-09-25 | Shinko Electric Co Ltd | 誘導加熱溶解炉 |
| JP2002286375A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Shinko Electric Co Ltd | 誘導加熱溶解炉 |
| JP2010269333A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Kobe Steel Ltd | 鋳塊の製造方法 |
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