JPH077706B2 - るつぼを使用せずに金属を誘導溶解する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、るつぼ或いは他の種容器を必要とせず一定量
の金属を誘導加熱溶解する技術に関係する。るつぼの代
わりに、融体を保持するのに磁場が使用される。

（従来技術） 金属鋳造物の製造において、非金属介在物による金属の
汚染を回避することが重要である。これら介在物は、通
常酸化物相であり、そして通常溶解されている金属とそ
れらを内部で溶解するるつぼとの間での反応により形成
される。金属鋳造業者にとって、溶湯と最小限の反応度
しか有しないるつぼを使用することにより、そうした汚
染を回避することか長い間の目標となっていた。しかし
ながら、或る種の合金、特に相当量のアルミニウム、チ
タン或いはハフニウムを含有しうるニッケル基スーパー
アロイは、酸化物系るつぼと激しく反応しそして溶解中
介在物を形成する。

チタン基合金及び高融点金属（タングステン、タンタ
ル、モリブデン、ニオブ、ハフニウム、レニウム、及び
ジルコニウム）の合金の場合、るつぼ溶解は、るつぼと
の反応が激しいため実質上不可能である。そこで、金属
鋳造業者の関連しての目標は、これら合金を汚染なく溶
解する方法を見出すことであった。

これまで、金属溶解においてるつぼからの汚染を回避す
る２つの主たる方法が存在した。１つの方法は、「冷却
るつぼ」溶解であり、ここでは水冷銅製るつぼが使用さ
れる。誘導加熱、電気アーク、プラズマトーチ、電子ビ
ームエネルギー源により溶解され得る金属装入物が冷た
い銅るつぼ壁に接触してその内面に沿って凝結して「ス
カル」を形成する。その後、液体金属は、るつぼ壁と接
触状態とならずに、金属自身と同じ組成の凝結固体金属
「スカル」内に保持される。

また別の方法は、浮揚溶解（レビテーション溶解）法で
ある。浮揚溶解においては、溶解されるべき或る量の金
属が加熱されている間空間中に浮揚される。米国特許第
2,686,864及び4,578,552号は、或る量の金属を浮揚しそ
してそれを誘導的に加熱するのに誘導コイルを使用する
方法を示している。

冷却るつぼ溶解及び浮揚溶解法は必然的に、大量のエネ
ルギーを消費する。冷却るつぼ溶解の場合、相当量のエ
ネルギーがスカル内に溶融金属のプールを単に維持する
だけにでも必要とされ、そして金属に投入されるエネル
ギーの大半はスカル部分を丁度維持するように意図的に
除去されねばならない。浮揚溶解の場合には、金属を浮
揚状態に維持するのにエネルギーが必要とされる。加え
て、るつぼ法における溶融金属浴の表面に比較して、浮
揚溶解は一定量の金属に対してより大きな表面積を露呈
せしめ、これは輻射による熱損失源となる。金属温度を
維持するのに追加的エネルギーが必要とされる。

先に言及したニッケル基スーパーアロイのような、るつ
ぼと穏やかな反応性を示す合金に対しては、「バーレク
（Birlec）」法と呼ばれる方法が使用されてきた。この
方法は、英国のバーミンガム・エレクトリック・カンパ
ニーにより開発された。バーレク法においては、一つの
鋳造物を鋳込むに丁度充分なだけの金属を溶融するのに
誘導加熱が使用される。しかし、従来のようにるつぼか
らそれを傾斜しそして金属をその唇を越えて流下せしめ
ることにより金属を注ぐのではなく、るつぼはその底部
に溶解される装入金属の「ペニー」或いは「ボタン」で
もって蓋された開口を有している。装入金属が溶解され
ると、溶融装入物からペニーへの熱伝達によってペニー
は溶け落ち、溶解金属は開口からその下側に待機してい
る鋳型内に落下せしめられる。

バーレク法において適正な誘導溶解周波数及び電力の下
で少量の金属を使用することにより、金属はヘイスタッ
キング（haystacking、干し草の山）のようになる、即
ち部分的に浮揚し、そして溶融工程の大部分を通してる
つぼ側壁から離れて保持され、以ってるつぼ側壁との接
触を排除はしないが最小限とする。こうした方法は今日
ガスタービン工業用の単結晶精密鋳造品の製造のために
使用されている。例えば、「Materials Science and Te
chnology」Vol.2,May,1986,pp442-460に掲載された論文
「From Research To Cost-Effective Directional Soli
dification And Single Crystal Production-An Integr
ated Approach」を参照されたい。

高融点及びチタン合金を溶解するのにヘイスタッキング
の使用が1950年代に米国陸軍により炭素るつぼを使用し
て試みられた。「American Foundrymen's Society Tran
sactions」Vol.66,1958,pp.225-230に掲載された「Duct
ile High Strength Titanium Castings By Induction M
elting」を参照されたい。ヘイスタッキング法とバーレ
ク法とを組み合わせることにより、上記の結果を改善す
る試みが1970年代に為された。例えば、Report AFFL-TR
-72-168,1972,Air Force Systems Command,Wright-Patt
erson AFBに掲載された「Induction Melting and Casti
ng of Titanium Alloy Aircraft Components」を参照さ
れたい。

（発明が解決しようとする課題） これらの試みはいずれもるつぼからの炭素汚染を排除す
るのに成功を納めず、また金属の注湯温度を航空・宇宙
産業製品に対して所望される精度まで制御するための満
足しうる方法は存在しなかった。

結局のところ、るつぼ汚染を回避しつつ溶解しそして注
湯温度を制御する効率的な方法はこれまで存在しなかっ
た。

特に高融点金属及びその合金並びにチタン及びその合金
のような高度に反応性の金属に対してそしてニッケル基
スーパーアロイやステンレス鋼のような中位の反応性の
合金に対してこうした方法への必要性が存在している。

本発明の課題は、こうした必要性を満足する溶解方法及
び装置を開発することである。

（発明を解決するための手段） 本発明は、容器を使用することなく所定量の金属を誘導
加熱溶解するための方法及び装置を提供する。所定量の
金属、即ち装入物（チャージ）は誘導コイル内部に置か
れそしてコイルは装入物の底部に向けて増大する電磁力
を金属に行使する。装入物は支持体上に自立している。
支持体は貫通開口を有しそして更に支持体を予備選択さ
れた温度に維持するための手段を含んでいる。

本発明の好ましい具体例において、装置は、溶解される
べき金属装入物の周囲に配置される複数の巻線を有する
誘導コイルを備える。このコイルは、金属の下方部分に
一層大きな電磁力が差し向けられるようにその下方部分
に向けて余分の巻線を含んでいる。これら巻線の一番上
のものは他の巻線方向とは反対の方向に巻かれる。装入
物はるつぼ内ではなく、支持体上に非溶解状態で自立し
ている。支持体はそこを貫通する開口を有し、装入物が
溶解するに際して溶解金属はその開口を通して流出す
る。

本方法は、溶解されるべき金属装入物を誘導コイル内に
置く段階と装入物を支持リング上に自立させる段階とを
含む。コイルを通して交流が流されそして装入物が誘導
的に溶解される。装入物はその上端部から下方に溶解す
る。誘導コイルの下部における余分の巻線により提供さ
れる高い電磁力により、液体金属は装入物の側面を超え
て流下せず、固体装入物により占められていた元の占有
スペース内に保持される、即ち閉じ込められる。最終的
に、液体金属から水冷支持リング上に直接載っている固
体金属リムを除く固体金属の残りのすべてに熱が伝達す
る。金属は支持リングの中央における開口を通して鋳型
に直接流下する。

本発明の更に別の具体例において、誘導コイルは金属装
入物に対して可動である。溶解工程の最初において、コ
イルは金属装入物の一部のみがコイル内に配置されそし
て金属装入物のこの部分が予備選択温度に誘導加熱され
るように位置決めされる。その後、コイルは、金属装入
物のすべてが加熱されうるように金属装入物の実質上す
べてを包囲するよう降下される。

本発明のまた別の具体例において、コイルの少なくとも
最上段の巻線は金属装入物が溶解するに際してその浮揚
を防止するように他の巻線の巻方向とは反対の方向に巻
かれる。金属装入物が溶解された後、液体金属は、支持
体における開口と流通状態にある入口開口を有する鋳型
内に或いは別様には支持体の開口に隣り合う回転ディス
ク上に通される。

本発明のまた別の好ましい具体例において、金属装入物
を収容する容積部はその内部雰囲気を制御しうる手段を
有する密閉室により包囲される。

本発明のまた別の方法は、所定量の金属を誘導コイル内
に置き、そして該金属を少なくともその融点まで加熱
し、それにより金属内部の不純物を金属表面まで移行せ
しめる段階を包含する。溶解金属が支持体における開口
を通過する際、比較的大きな割合の不純物を有する固体
金属リムが支持体表面に残留し、それにより支持体開口
を通過した金属を高純度化する。

（実施例の説明） 第１図は、本発明の誘導炉の説明のための概略図であ
る。固体金属の装入物（チャージ）12は複数の巻線14を
有する誘導コイル10内に配置される。コイル10は、既知
の方法で付勢されるとき磁場を発生する。この磁場が、
装入物内に渦流を誘導し、それにより装入物を加熱す
る。誘導加熱及び溶解の一般的原理は周知であり、ここ
で詳しく説明する必要はないであろう。

コイル10はまた、それが付勢されるとき装入物に電磁力
を行使する。巻線は14は、それが発生する電磁力が装入
物12の下方部分に向けて一層集中するよう配列される。
好ましい具体例において、下方のコイルは、最下端に向
けて２重、３重或いはもっと多重化される。別様には、
巻線14は、装入物の底部に向けて巻線が上方部巻線より
装入物12に対して一層近接するよう配列される。また別
の方策は、複数の別個の電源を用意しそして各々下方部
の巻線がそれと関連して一層多くの電気エネルギーを有
するように装入物及び巻線の異なった部分と対応させる
ことである。

装入物12は、その溶解前に、貫通開口20を具備する支持
体18上に載置される。支持体18は、環状リングとして例
示されているが、環状である必要はない。しかし、開口
20は円形であることが好ましい。支持体18は、装入物が
溶解されるに際して装入物12に比較して相対的に冷たい
予備選定された温度に維持するための手段を含んでい
る。支持体18を冷却するための代表的手段は、管24によ
り供給される液体冷却材が循環する内部通路22を設ける
ことである。支持体18に対して好ましい材料は銅であ
る。

誘導コイルの最上段の巻線16は、誘導コイルの他の巻線
14の巻き方向とは反対の方向に巻かれる。この反対巻き
の巻線は、装入物12が部分的に浮揚する或いはヘイスタ
ッキングするのを防止する効果を有する。もし金属が部
分浮揚されるなら、部分浮揚により生じる過剰の表面積
が輻射熱損失の源となり、コイルの溶解効率を減じる。
上向き浮揚力がコイルの上端からの反対向きの力により
相殺されるこの型式のコイルは、米国特許第2,686,864
及び4,578,552号に開示されるように浮揚コイルとは逆
に「封じ込め」コイルとして知られている。必要なら、
誘導コイルの一つ以上の巻線が、上方浮揚力を相殺する
のに充分の下向き力を提供するようにコイルの残部に対
して反対向きに巻かれる。浮揚はまた、装入物12の上方
に配置される、然るべく設計されたディスク、リング或
いは他の種構造体のような浮揚力を抑制する受動性イン
ダクタの使用により防止され得る。

固体装入物12は、コイル10内部に、巻線14と近接して但
しそれとの物理的に接触しないようにして置かれる。る
つぼが使用されないことが強調されるべきである。コイ
ル巻線14は、発生する磁力が金属が溶解するに際して金
属を支持しそしてコイルの中心と同心の円筒状容積部に
周面を閉じ込めるよう配列される。同時に、融体の浮揚
は上述した構成により防止される。

電力がコイル10に適用されるとき、金属は第２図に示さ
れるように、装入物の上部から溶け始める（固体金属12
は斜線で示しそして液体金属12aは無地で示す）。溶解
が進行するにつれ、第３図に示されるように、液体部分
12aが増大しそして装入物を通して下方に移動する。誘
導コイル10の底部の余分の巻線により与えられる高い磁
力により、液体部分12aは装入物12の側面を超えてそこ
を下って流下せずに、固体装入物12により占有されてい
た元の占有スペースをはみ出さないように閉じ込められ
る。

最終的に、液体金属12aから残存する固体金属12への熱
伝達は、支持体18上に直接載る金属のリムを除いて挿入
物すべてを溶解する。開口20に隣接する固体装入物部分
が最終的に溶け落ちるとき、液体金属は開口20を通過し
そして鋳型32或いは他の容器内に流下する。装入物12
は、鋳型32と同じ容積を持つよう寸法付けられている。
支持体18が管24及び内部通路22により比較的低い温度に
維持されているから、支持体18に近接する金属は固体の
まま残存している（第４図に26として示す）。

本発明の誘導加熱溶解方法は装入物12が溶解しそして溶
融金属12aが開口20を通過する際スラグ及び不純物を除
去するという追加的な利点を有することが見出された。
装入物12の誘導溶解の過程で、或る量のスラグと不純物
とは溶融した装入物の表面に移行する傾向がある。この
量のスラグが第３図に斜線域13として示される。開口20
が好ましくは円柱状の装入物12の軸線に沿って配置され
るから、開口20はスラグ域13から離れている。従って、
液体金属12aが固体装入物12の底部を溶かし落しそして
開口を通過するとき、濃縮スラグが支持体の外周部に沿
って堆積する傾向がある。溶融金属12aの大半が開口20
を通して注出されるとき支持体表面との接触で冷却され
る支持体に近接した金属は、主にスラグと不純物から構
成される。第４図に26として示すこの金属残渣は型32内
には入らない。かくして本発明方法は、金属装入物を型
32に鋳込むに際してそれを一層精製する効果を有する。

装入物の下方部に向けて余分のコイル巻線14により供給
される磁力の目的が液体金属12aをコイル10の内部のス
ペースにそこから溢れ出ないように閉じ込めそして液体
金属内部に強い強制対流流れを提供することであって、
液体金属を浮揚させる、即ちそれを支持することではな
いことを再度想起されたい。液体金属12aの重量は装入
物の底部に未溶解状態で残存している固体金属12により
適正な鋳込み温度が得られるまで支持される。液体金属
12aを閉じ込めるに必要な力は金属の高さ及び密度のみ
の関数であるから、増大せる量の装入物は単に装入物及
び支持リングの直径を増大することにより溶解されう
る。

誘導溶解において、ある狭い温度範囲にある溶融金属を
提供する或いは金属を過熱する即ちその融点を超える温
度に加熱することが時として必要である。装入物12をコ
イル10内部に部分的にのみ置くことによりコイル内のそ
の装入物部分は装入物の底部を溶かすことなくそして液
体金属が早期に開口20を通して流出せしめられることな
く過熱されうる。液体金属12aが所望の温度になって初
めて装入物全体がコイル10内部に配置される。その後、
残りの装入物の溶解は急速であり、従って所望の温度に
ある溶融金属12aが待機している鋳型に流下する。

溶解工程のこの綿密な制御は第５図に示される具体例に
より達成され得る。ここでは、支持リング18は台座42上
に設置される垂直方向に可動のプラットホーム40を装備
する昇降装置に付設される。昇降装置は、空圧式、液圧
式、機械的或いは電気的或いは他の任意の手段により作
動されうる。装入物12が溶解し始めると、装入物12及び
支持リング18は装入物12の下方部分が誘導磁場により影
響されないようにコイル10の幾分下側に置かれる。この
下方位置において、装入物12の上部のみがコイル10内で
溶融されることになる。装入物12の上方部分における溶
融部分が所望の注湯温度に達するとき、昇降装置が作動
されて装入物を誘導コイル内部に完全に上昇させる。残
りの部分の溶解は急速に起こり従って所望の温度にある
液体金属12aが待機している型内に流下する。溶解プロ
セスの綿密な制御のために、必要とされることは装入物
12とコイル10との間で相対移動を与えることである。装
入物が第５図に示されるように固定コイルに対して可動
であってもよいし或いはコイルが固定装入物に対して可
動であってもよい。

支持体18における開口20を通しての溶融金属の流出様相
が第６図に詳しく例示されている。既に説明した通り、
支持体18は、例えばその内部の通路22を通して冷却材を
循環することにより溶解される装入物の融点より低い温
度に維持されている。支持体18が装入物の融点より低い
温度に維持されているために、少量の装入物が固体のま
ま残存しそして支持体18を覆いそしてそれと同心の環状
リム26を形成する。加えて、一度装入物が溶け落ちそし
て溶融金属が開口20を通して流下し始めると、僅かの金
属26aが開口20の内面に凝結する。

通常の操作において、装入物12の底部において溶融して
形成された穴は開口20の直径より大きくならない。従っ
て、通常の操作においては、支持体18を取り巻く或る量
に固体金属が常に存在するので、溶融金属は支持体18と
決して接触しない。しかし、それは常にそうとは限らな
い。

第７図は、装入物の底部に溶融形成された穴が開口20の
直径より大きくなったときに起こりうる事態を示す。そ
の場合、環状リムは支持体18の上面全体を被覆せず、開
口20の縁から引っ込んで、支持体の鋭尖な縁辺を露出状
態で残している。これは、開口20を通して流下する溶融
金属が支持体18と接触状態となり、それとの接触によっ
て汚染されるようになることを意味する。鋭尖な縁辺50
もまた開口20を流下する溶融金属により溶かし削られ、
生成鋳造物が使用不可となる程度にまで融体を汚染す
る。

この問題に対処するために、第８図に示されるように、
開口54を有するメルトリング52が使用され得る。メルト
リング52は支持体18の開口20の上縁に沿って取付けられ
る。支持体18にはメルトリング52を載置することのでき
る段19が形成され得る。メルトリング52は装入物と同じ
材料製とすることができる。開口54は開口20より小さい
ので、環状リング26における穴が開口54より大きくて
も、液体金属12aはメルトリング52を支持体18と同程度
までえぐって侵食することはない。溶融金属12aは、開
口20の上縁を侵食えずにメルトリング52を溶かす。しか
し、溶融金属12aはメルトリング52と同等の材料である
から、メルトリング52からの溶融金属は溶融金属12aが
支持体18を通過する際それを汚染することはない。

上述したプロセスは、溶解プロセスから完全にるつぼを
排除することによりるつび汚染および反応を回避する。
また、電磁力により液体金属中に確立される強い対流の
故に、液体は顕著に均質である。

本発明方法は、周囲大気雰囲気、真空、加圧雰囲気或い
は制御された雰囲気において使用されうる。第９図は、
その好ましい具体例を示し、ここでは金属装入物12'及
び支持体18'が固定式とされそしてコイル14'がそれらに
対して可動である具体例を示す。装入物12'は室64内部
に配置され、他方、コイル14'は室64の外側で可動手段6
2の上に配置される。ガラスベルジャー或いは他の密閉
容器の形態となし得る室64は、金属装入物12'の周囲に
その溶解に際しての制御された雰囲気を創出することを
容易ならしめる。室64は、コイル14'内部で制御された
雰囲気空間を包囲するものとなしうるし或いはコイル1
4'及び型32'をも包囲するようになしうる。室64の形態
がどんなものであれ、室64の壁は、金属装入物12'と接
触せずまたそのための容器として作用しないことを銘記
すべきである。制御雰囲気に対する通常の必要性は、金
属装入物の溶解に際しての酸化防止することである。従
って、室64は一般に、真空排気されるか或いはアルゴン
のような不活性気体で加圧されうるが、特定の要求に応
じて任意の気体で加圧され得る。

コイル14'は、第５図に示した具体例のように装入物12
の最上部が急速に溶解されそして所望なら過熱うるよう
装入物12'に対して移動できるようになっている。装入
物の上部における溶融部分が所望の温度に達すると（過
熱の場合は金属の融点をり充分に越えるものとされ得
る）、コイル14'は、金属装入物12'の残部を溶融するよ
うに装入物に対して下方に移動される。支持体が移動す
る先の具体例のように、一旦溶解が始まると、装入物の
残部の溶解は急速であり、完全に溶融した装入物が支持
体18'の開口20'を通して待機中の鋳型に流下する。鋳型
は更に、鋳型への溶融金属の流量を制御する真空手段及
び鋳型内の溶融金属を鋳型が一杯になるまで液体状態に
維持するための誘導サスセプタ加熱手段をも含むことが
できる。

もちろん、可動コイル14'は、第９及び10図に示される
ような密封室64なしでも使用され得る。

型に溶融金属を鋳込むに加えて、溶融金属を粉末に形成
する手段と共に本発明を使用することができる。粉末を
形成するための装置の一例が第10図に示される。溶融金
属から粉末を形成する好ましい方法は、溶融金属を支持
体18における開口20を通過せしめそして第10図において
例えば75として示される高速回転盤上に衝突せしめるこ
とである。溶融金属が回転円盤上に到達するとき、溶融
金属は小さな滴の形態で振り飛ばされる。これら滴は円
盤から振り飛ばされるに際して待機中で冷えそして凝固
する。溶融金属滴が適当な容器内に達するまでに、それ
らは冷却されそして硬化されて微細な粒子を形成する。

本発明はアルミニウム、リチウム或いはチタンの合金よ
うな活性金属を鋳造するのに非常に有用であることが判
明した。更に、本発明の溶解装置を使用してのアルミニ
ウム合金の鋳造において、従来方法に比べてはるかに微
細な結晶粒寸法を有する鋳造物が実現されることが見出
された。

本発明方法は、別途の注湯作業が必要とされないので自
動化に適合する。適正な注湯温度が第５図に示されるよ
うな昇降装置或いは第９乃至10図におけるような可動コ
イルの使用なく実現される場合、装入物の底部を溶解す
るに所定量の熱が装入物に伝達されたとき注湯が起こ
る。光学的或いは赤外線温度測定装置を付加することに
より、過熱制御が所望されるとき該温度測定装置からの
信号がコイル或いは支持体を移動せしめるための手段を
起動しまた電源を制御するように制御回路が設計され得
る。

（発明の効果） 本発明は、るつぼの必要性及びその使用を排除する。従
って、本発明は、金属装入物とるつぼとの間の反応従っ
てるつぼ及び反応生成物による金属の汚染を完全に排除
する。本発明はまた、るつぼの購入、保管、取扱い及び
処分に伴う費用を排除する。るつぼとの反応の恐れがな
いから、本発明は、自動溶解及び注湯プロセスにおいて
液体金属の再現性ある制御を可能ならしめる。本発明
は、るつぼ冷却溶解法よりも、溶体から冷却るつぼへの
エネルギー損失が存在しないので、はるかにエネルギー
効率的である。また、金属を浮遊状態に維持するエネル
ギーが消費されないので、浮揚溶解法よりもはるかにエ
ネルギー効率的である。本発明装置は、バーレク法及び
その改良法に比べて10倍に及ぶ量の装入物を溶解しうる
ことが見出された。

本発明の好ましい具体例について説明したが、本発明の
範囲内で当業者は多くの変更をなしうることを銘記され
たい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従い誘導コイル内部に配置されそし
て支持体により支持された固体金属装入物を示す、本発
明装置の概略説明図である。 第２及び３図は、誘導コイル内での装入物の溶解状態を
順次して示す（斜線が固体金属を示す）第１図と同様の
概略説明図である。 第４図は、誘導コイル内の溶融金属を鋳型に注湯する状
況を示す第１図と同様の概略説明図である。 第５図は、誘導コイルに対して可動のプラットホーム上
に支持体を設置した本発明の別の具体例の概略説明図で
ある。 第６及び７図は、支持体の詳細断面図である。 第８図は、支持体のまた別の具体例の断面図である。 第９及び10図は、本発明の更に別の具体例を示す概略説
明図である。 10:誘導コイル 12:固体金属の装入物（チャージ） 12a:液体金属 13:スラグ 14:巻線 16:最上段の巻線 18:支持体（リング） 20:開口 22:内部通路 32:鋳型 26:金属残渣（環状リム） 26a:僅かの金属 40:プラットホーム 42:台座 52:メルトリング 12':金属装入物 14':コイル 18':支持体 64:室 32':型 75:高速回転盤

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶解
   するための装置であって、 所定量の金属を収容する容積部を囲む複数の巻線を有し
   そして該金属の下方部分に向けて増大する電磁力を金属
   に行使する誘導コイルと、 該コイルを付勢するための手段と、 該金属を下側から支持しそして貫通開口を具備する支持
   手段と、 前記支持手段を予備選択された温度に維持するための手
   段と を備えることを特徴とする誘導溶解装置。
2. 【請求項２】金属の浮揚を防止するための手段を更に含
   む特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. 【請求項３】容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶解
   するための装置であって、 所定量の金属周囲に配置される複数の巻線を有する誘導
   コイルであって、該誘導コイル内の該金属の下方部分に
   向けて一層大きな電磁力を提供しそして最上部の巻線が
   他の巻線とは反対方向に巻かれている誘導コイルと、 前記誘導コイルに電流を提供する手段と、 該金属の下面と実質上接触状態にありそして貫通開口を
   具備する支持手段と、 前記支持手段を予備選択された温度に維持するための手
   段と を備えることを特徴とする誘導溶解装置。
4. 【請求項４】支持手段のリムに沿って配置されそして金
   属と同じ材料から作製されるメルトリングを更に含む特
   許請求の範囲第３項記載の装置。
5. 【請求項５】支持手段と誘導コイルとが相対的に可動で
   ある特許請求の範囲第３項記載の装置。
6. 【請求項６】容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶解
   するための方法であって、 所定量の金属を誘導コイル内に置く段階と、 前記誘導コイル内に金属中内に渦電流を誘起する電磁場
   及び該金属表面上に作用する電磁力を発生せしめ、該電
   磁力を金属の下方部分に向けて一層強いものとし、それ
   により該金属を上部から下方に溶解せしめる段階と、 前記金属の液体部分から熱伝達が該金属の底部に配置さ
   れる支持手段と接触する固体金属リムを除いて金属の固
   体残部のすべてを溶解するように金属を溶解する段階
   と、 該金属の液体部分が前記固体金属のリムの穴及び前記支
   持手段における開口を通して流出するように該金属を更
   に溶解する段階と を包含する金属溶解方法。
7. 【請求項７】金属を部分的に電磁場内に、該電磁場内の
   金属部分が予備選択された温度に達するまで配置する段
   階と、その後金属全量を該電磁場内に配置する段階とを
   更に含む特許請求の範囲第６項記載の方法。
8. 【請求項８】容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶解
   するための装置であって、 所定量の金属を収容する容積部を囲む複数の巻線を有す
   る誘導コイルであって、該コイルの上部に向けてより該
   コイルの下部に向けて一層大きな電磁力を行使し、該誘
   導コイルの上端に向けての少なくとも一つの巻線が誘導
   コイルの巻線の少なくとも残部の巻方向と反対に巻かれ
   ている誘導コイルと、 前記コイルを付勢するための手段と、 前記コイルを前記コイル容積部に収容されている金属に
   対して長手軸線に沿って移動するための手段と、 該金属を下側から支持しそして貫通開口を具備する支持
   手段と、 前記支持手段を予備選択された温度に維持するための手
   段と を備えることを特徴とする誘導溶解装置。
9. 【請求項９】金属を収容するコイル容積部を包被する密
   閉室と、該室内の雰囲気を制御するための手段とを更に
   具備する特許請求の範囲第８項記載の装置。
10. 【請求項１０】容器を使用することなく所定量の金属を
    誘導溶解するための閉じ込め用コイルであって、所定量
    の金属を収容する容積部を囲む複数の巻線を有し、該コ
    イルの上部に向けてより該コイルの下部に向けて一層大
    きな電磁力を行使し、該誘導コイルの上端に向けての少
    なくとも一つの巻線が誘導コイルの巻線の少なくとも残
    部の巻方向と反対に巻かれている誘導コイルにより特徴
    づけられる金属誘導溶解用閉じ込めコイル。
11. 【請求項１１】容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶
    解するための方法であって、 所定量の金属を貫通開口を有する支持体の表面上に置く
    段階と、 該金属愚の上部周囲に、付勢に際してコイル上部に向け
    てよりコイル下部に向けて一層強い電磁力を行使するこ
    との出来る誘導コイルを配置する段階と、 前記誘導コイルを付勢して該誘導コイル内部に配置され
    た金属部分を予備選択された温度に加熱する段階と、 金属の実質上全量が前記誘導コイル内に配置されるよう
    該誘導コイルを降下する段階と、 金属を追加加熱して液体金属を支持体の開口を通して流
    出せしめる段階と を包含する金属溶解方法。
12. 【請求項１２】容器を使用することなく所定量の金属を
    誘導溶解しそして金属から不純物を除去する方法であっ
    て、 付勢に際してコイル上部に向けてよりコイル下部に向け
    て一層強い電磁力を行使することの出来る誘導コイル内
    に金属を配置し、その場合金属の融点より低い予備選択
    された温度に表面を維持するための手段と貫通開口を備
    える支持体表面に金属を置く段階と、 該誘導コイルを付勢し、金属を少なくとも融点まで加熱
    し、それにより金属内部の不純物を金属表面に向けて移
    行せしめる段階と、 金属の表面に向けての不純物の移行により相対的に多く
    の比率の不純物を含む、前記支持体と接触する固体金属
    リムを残して金属を誘導溶解する段階と、 金属の液体部分が固体金属リムの穴及び前記支持体に置
    ける開口を通して流出するよう金属を追加溶解する段階
    と を包含する金属誘導溶解方法。