JPH08288B2 - 金属ないし金属基複合材料真空溶解、凝固装置 - Google Patents
金属ないし金属基複合材料真空溶解、凝固装置Info
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- JPH08288B2 JPH08288B2 JP3096462A JP9646291A JPH08288B2 JP H08288 B2 JPH08288 B2 JP H08288B2 JP 3096462 A JP3096462 A JP 3096462A JP 9646291 A JP9646291 A JP 9646291A JP H08288 B2 JPH08288 B2 JP H08288B2
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Description
【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。
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。
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、上記構造上
の特徴から、注湯前後に渦電流を発生させることによっ
て、鋳型の予熱及び後熱をし、この結果鋳型内への溶湯
の注湯温度を低下させて金属結晶粒度の微細化を達成す
るとともに鋳型内金属の凝固速度を制御することができ
るため、各種金属・合金及び金属基複合材料の均一な製
造を可能とするもので、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
など、汎用性、発展性に富む機構を提供するものであ
る。
の特徴から、注湯前後に渦電流を発生させることによっ
て、鋳型の予熱及び後熱をし、この結果鋳型内への溶湯
の注湯温度を低下させて金属結晶粒度の微細化を達成す
るとともに鋳型内金属の凝固速度を制御することができ
るため、各種金属・合金及び金属基複合材料の均一な製
造を可能とするもので、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
など、汎用性、発展性に富む機構を提供するものであ
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、真空槽１の外部より高周波誘導溶解炉２に向けて
合金、複合材料添加のためのサイドチャージ１１、トッ
プチャージ１０を又前記発熱媒体坩堝４に向けて比重差
物質投入チャージ１２を臨ませるとともに臨ませるとと
もに真空槽１内に不活性ガスを注入する装置１３を備
え、前記鋳型３には発熱媒体坩堝４を納めて、その鋳型
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において前記発熱媒体坩堝４内の溶解液を予熱するた
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、
前記誘導加熱コイル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。
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、真空槽１の外部より高周波誘導溶解炉２に向けて
合金、複合材料添加のためのサイドチャージ１１、トッ
プチャージ１０を又前記発熱媒体坩堝４に向けて比重差
物質投入チャージ１２を臨ませるとともに臨ませるとと
もに真空槽１内に不活性ガスを注入する装置１３を備
え、前記鋳型３には発熱媒体坩堝４を納めて、その鋳型
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において前記発熱媒体坩堝４内の溶解液を予熱するた
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、
前記誘導加熱コイル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。
【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。
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。
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の発熱媒体坩堝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ートされ、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５００°Ｃ〜６００°Ｃ、アルミ系においては３０
０゜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ことはいうまでもな
い。
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の発熱媒体坩堝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ートされ、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５００°Ｃ〜６００°Ｃ、アルミ系においては３０
０゜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ことはいうまでもな
い。
【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、上方チャンバー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。さて下方チャンバー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、機械触手なしで発熱媒体坩堝
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
種物質により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。
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、上方チャンバー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。さて下方チャンバー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、機械触手なしで発熱媒体坩堝
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
種物質により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。
【０００９】
【発明の効果】本発明は以上のようで、機構的には、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ーブル類や強制
冷却水のホースが不要で、固定配線、配管で済む。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（圧力調整）、昇温、発熱媒体坩堝４を納めた
鋳型３における誘導加熱コイル６によるプレヒート、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
条件を最適化する。即ち、このように鋳型の予熱及び後
熱をし、鋳型内への溶湯の注湯温度を低下させられるこ
とにより金属結晶粒度の微細化を達成するとともに鋳型
内金属の凝固速度を制御することができるため、各種金
属・合金及び金属基複合材料の均一な製造を可能とし、
鋳型３の発熱媒体坩堝４に比重差物質投入チャージ１２
を臨ませて溶融金属に添加するので、凝固過程での偏析
を防止することができる。その結果、硬さ、耐摩耗性、
耐カジリ性等の向上したいわゆる健全な鋳造品がもたら
され、金属基複合材料、高合金鋼、新金属等の開発な
ど、発展性、応用性が大きく期待できる。なお、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。また運転面において、真
空槽１の外部より高周波誘導溶解炉２に向けて合金、複
合材料添加のためのサイドチャージ１１、トップチャー
ジ１０を設けて自動材料チャージを可能としてあるので
連続作業が円滑に行える。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。
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ーブル類や強制
冷却水のホースが不要で、固定配線、配管で済む。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（圧力調整）、昇温、発熱媒体坩堝４を納めた
鋳型３における誘導加熱コイル６によるプレヒート、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
条件を最適化する。即ち、このように鋳型の予熱及び後
熱をし、鋳型内への溶湯の注湯温度を低下させられるこ
とにより金属結晶粒度の微細化を達成するとともに鋳型
内金属の凝固速度を制御することができるため、各種金
属・合金及び金属基複合材料の均一な製造を可能とし、
鋳型３の発熱媒体坩堝４に比重差物質投入チャージ１２
を臨ませて溶融金属に添加するので、凝固過程での偏析
を防止することができる。その結果、硬さ、耐摩耗性、
耐カジリ性等の向上したいわゆる健全な鋳造品がもたら
され、金属基複合材料、高合金鋼、新金属等の開発な
ど、発展性、応用性が大きく期待できる。なお、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。また運転面において、真
空槽１の外部より高周波誘導溶解炉２に向けて合金、複
合材料添加のためのサイドチャージ１１、トップチャー
ジ１０を設けて自動材料チャージを可能としてあるので
連続作業が円滑に行える。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１】縦断側面図
１ 真空槽 １ａ 上方チャンバー １ｂ 下方チャンバー 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 トップチャージ １１ サイドチャージ １２ 比重差物質投入チャージ １３ 不活性ガスを注入する装置 １４ 上下往復軸のアクチェータ 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 Ｂ 上下往復軸５の軸方向下方位置
前方位置 Ｂ 上下往復軸５の軸方向下方位置
Claims (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（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、真空槽１の外部より高
周波誘導溶解炉（２）に向けて合金、複合材料添加のた
めのサイドチャージ（１１）、トップチャージ（１０）
を又前記鋳型（３）に向けて比重差物質投入チャージ
（１２）を臨ませるとともに真空槽（１）内に不活性ガ
スを注入する装置（１３）を備え、前記鋳型（３）には
発熱媒体坩堝（４）を納めて、その鋳型（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
いて前記発熱媒体坩堝（４）内の溶解液を予熱するため
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、前記誘導加熱コイル（６）位直と電
磁攪拌コイル（７）位置との間に仕切りバルブ（９）を
設けて成る金属ないし金属基複合材料真空溶解、凝固装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096462A JPH08288B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 金属ないし金属基複合材料真空溶解、凝固装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096462A JPH08288B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 金属ないし金属基複合材料真空溶解、凝固装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04305355A JPH04305355A (ja) | 1992-10-28 |
| JPH08288B2 true JPH08288B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=14165699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3096462A Expired - Lifetime JPH08288B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 金属ないし金属基複合材料真空溶解、凝固装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08288B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100483886B1 (ko) | 2002-05-17 | 2005-04-20 | (주)엔피씨 | 나노분말 양산용 고주파 유도 플라즈마 반응로 |
| JP4837517B2 (ja) * | 2006-10-12 | 2011-12-14 | Ｓｋメディカル電子株式会社 | 鋳造装置 |
| CN114921678B (zh) * | 2022-05-06 | 2023-04-11 | 紫金矿业集团黄金珠宝有限公司 | 一种超高强度黄金材料、制成方法及设备 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5838656A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-07 | Toyota Motor Corp | 真空溶解鋳造装置 |
| US4541475A (en) * | 1981-12-30 | 1985-09-17 | Rolls-Royce Limited | Method of, and apparatus for, producing castings in a vacuum |
| JPS62131194A (ja) * | 1985-12-02 | 1987-06-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 真空溶解炉の電磁攪拌用ハ−ス |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3096462A patent/JPH08288B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04305355A (ja) | 1992-10-28 |
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