JPH0910916A - レビテーション溶解法及びレビテーション溶解・鋳造装置 - Google Patents
レビテーション溶解法及びレビテーション溶解・鋳造装置Info
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- JPH0910916A JPH0910916A JP7159215A JP15921595A JPH0910916A JP H0910916 A JPH0910916 A JP H0910916A JP 7159215 A JP7159215 A JP 7159215A JP 15921595 A JP15921595 A JP 15921595A JP H0910916 A JPH0910916 A JP H0910916A
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- crucible
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B14/00—Crucible or pot furnaces
- F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
- F27B14/061—Induction furnaces
- F27B14/063—Skull melting type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B14/00—Crucible or pot furnaces
- F27B14/04—Crucible or pot furnaces adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
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- F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
- F27B14/0806—Charging or discharging devices
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/22—Furnaces without an endless core
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
- F27D2003/0054—Means to move molten metal, e.g. electromagnetic pump
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レビテーション溶解において、スクラップ材
のような種々の形状の溶解材料をも使用することがで
き、かつそのような溶解材料を使用してもなお加熱効率
を良好に維持する。 【構成】 ルツボ13の内径と一致するように形成したス
タート材料棒WBを挿入し、Ａｒガスでシールドして溶解
を開始する（Ａ）。そして、溶湯WMが形成されたら、鋳
型31の吸上管33を溶湯WM内に挿入し、減圧吸引により溶
湯WMの一部を鋳型31内に吸い上げて鋳込みを行う
（Ｂ）。鋳込みが完了したら、スライド蓋15をスライド
させ、溶解材料ホルダ19をルツボ13の直上に位置するよ
うにセットし、スライドシャッタ35を開いて溶解材料片
WSをルツボ13内に残っている溶湯WMの上に追加挿入する
（Ｃ）。追加挿入された溶解材料片WSの隙間に溶湯WMが
入り込み、密な状態のかたまりに対して誘導加熱が実行
される。
のような種々の形状の溶解材料をも使用することがで
き、かつそのような溶解材料を使用してもなお加熱効率
を良好に維持する。 【構成】 ルツボ13の内径と一致するように形成したス
タート材料棒WBを挿入し、Ａｒガスでシールドして溶解
を開始する（Ａ）。そして、溶湯WMが形成されたら、鋳
型31の吸上管33を溶湯WM内に挿入し、減圧吸引により溶
湯WMの一部を鋳型31内に吸い上げて鋳込みを行う
（Ｂ）。鋳込みが完了したら、スライド蓋15をスライド
させ、溶解材料ホルダ19をルツボ13の直上に位置するよ
うにセットし、スライドシャッタ35を開いて溶解材料片
WSをルツボ13内に残っている溶湯WMの上に追加挿入する
（Ｃ）。追加挿入された溶解材料片WSの隙間に溶湯WMが
入り込み、密な状態のかたまりに対して誘導加熱が実行
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周囲に誘導加熱コイル
を設置した水冷銅ルツボ内に溶解材料を挿入し、ルツボ
壁面に溶湯が接触しないようにして溶解を行うレビテー
ション溶解法に関する。
を設置した水冷銅ルツボ内に溶解材料を挿入し、ルツボ
壁面に溶湯が接触しないようにして溶解を行うレビテー
ション溶解法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
Ｔｉの様な高融点活性金属による精密鋳造を行う場合、
図４に示すように、円筒状の水冷銅ルツボ１０１の周囲
に誘導加熱コイル１０３を設置し、ルツボ１０１の下方
より溶解母材１０５を挿入すると共にルツボ内をＡｒガ
スでシールドし、溶湯をルツボ壁面に触れさせることな
く形成し、溶湯内に介在物が混入しないようにしながら
精密鋳造型１０７内に吸い上げて溶解・鋳造する方法
（レビテーション溶解法）が知られている（例えば、特
開平４−４１０６２号公報）。
Ｔｉの様な高融点活性金属による精密鋳造を行う場合、
図４に示すように、円筒状の水冷銅ルツボ１０１の周囲
に誘導加熱コイル１０３を設置し、ルツボ１０１の下方
より溶解母材１０５を挿入すると共にルツボ内をＡｒガ
スでシールドし、溶湯をルツボ壁面に触れさせることな
く形成し、溶湯内に介在物が混入しないようにしながら
精密鋳造型１０７内に吸い上げて溶解・鋳造する方法
（レビテーション溶解法）が知られている（例えば、特
開平４−４１０６２号公報）。
【０００３】こうした従来のレビテーション溶解法を応
用した溶解・鋳造法では、鋳型に溶湯を吸い上げたら、
次の鋳造のために母材１０５を押し上げて新たな溶湯を
形成し、次の鋳造を行っていた。このため、ルツボ１０
１に合致する特定の断面形状の母材１０５を準備してお
く必要があり、このような母材１０５をメルティングス
トックとして予め製造しておくための工程が別途必要と
なっていた（例えば特開平６−７１４１６号）。
用した溶解・鋳造法では、鋳型に溶湯を吸い上げたら、
次の鋳造のために母材１０５を押し上げて新たな溶湯を
形成し、次の鋳造を行っていた。このため、ルツボ１０
１に合致する特定の断面形状の母材１０５を準備してお
く必要があり、このような母材１０５をメルティングス
トックとして予め製造しておくための工程が別途必要と
なっていた（例えば特開平６−７１４１６号）。
【０００４】ところで、出湯後に、ルツボの上部からス
クラップ材などを挿入するようにすればこのような母材
製造の手間がなくなるのであるが、スクラップ材は種々
の形状をしていて隙間が大きく空いて充填効率が低いた
め、誘導加熱による加熱効率が悪く、溶解速度が上がら
ないという問題がある。このため、結局、全体としての
工数低減は不十分となってしまう。
クラップ材などを挿入するようにすればこのような母材
製造の手間がなくなるのであるが、スクラップ材は種々
の形状をしていて隙間が大きく空いて充填効率が低いた
め、誘導加熱による加熱効率が悪く、溶解速度が上がら
ないという問題がある。このため、結局、全体としての
工数低減は不十分となってしまう。
【０００５】そこで、本発明は、スクラップ材のような
種々の形状の溶解材料をも使用することができ、かつそ
のような溶解材料を使用してもなお加熱効率を良好に維
持することを目的とする。
種々の形状の溶解材料をも使用することができ、かつそ
のような溶解材料を使用してもなお加熱効率を良好に維
持することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】本発明の
レビテーション溶解法は、周囲に誘導加熱コイルを設置
した水冷銅ルツボ内に溶解材料を挿入し、ルツボ壁面に
溶湯が接触しないようにして溶解を行うレビテーション
溶解法において、出湯時に、溶湯をルツボ内に残すよう
にし、該溶湯の上に新たな溶解材料を追加挿入して、繰
り返し溶解を行うことを特徴とする。
レビテーション溶解法は、周囲に誘導加熱コイルを設置
した水冷銅ルツボ内に溶解材料を挿入し、ルツボ壁面に
溶湯が接触しないようにして溶解を行うレビテーション
溶解法において、出湯時に、溶湯をルツボ内に残すよう
にし、該溶湯の上に新たな溶解材料を追加挿入して、繰
り返し溶解を行うことを特徴とする。
【０００７】このレビテーション溶解法によれば、出湯
されずにルツボ内に残された溶湯の上に新たな溶解材料
を追加するので、残存している溶湯が溶解材料の隙間に
入り込み、結果として、追加挿入される溶解材料の形状
が不規則で嵩密度も低いようなものであったとしても、
材料の隙間に残湯が回り込み、全体としては密度の高い
状態を作り挙げる。この結果、溶解材料として特定断面
形状のものを用意する必要がなくなり、溶解材料調整の
工程を不要とすることができる。また、嵩密度の低い不
規則な形状の溶解材料を使用しても、効率のよい溶解を
実行することができ、工程全体としての工数も十分に低
減し得る。
されずにルツボ内に残された溶湯の上に新たな溶解材料
を追加するので、残存している溶湯が溶解材料の隙間に
入り込み、結果として、追加挿入される溶解材料の形状
が不規則で嵩密度も低いようなものであったとしても、
材料の隙間に残湯が回り込み、全体としては密度の高い
状態を作り挙げる。この結果、溶解材料として特定断面
形状のものを用意する必要がなくなり、溶解材料調整の
工程を不要とすることができる。また、嵩密度の低い不
規則な形状の溶解材料を使用しても、効率のよい溶解を
実行することができ、工程全体としての工数も十分に低
減し得る。
【０００８】よって、本発明によれば、溶解材料調整の
コストをなくし、工程全体の大幅な工数短縮も可能とな
るので、例えば、精密鋳造などに応用したとき、最終製
品の大幅なコストダウンを可能にするという効果が期待
できる。このレビテーション溶解法においては、特に、
前記ルツボ内に残される溶湯の量が、前記追加挿入され
る新たな溶解材料の隙間を満たすに十分な量とされてい
ることが望ましく、より具体的には、下記（１）式にお
いて、Ｋ＜１．８を満足するように、追加挿入する溶解
材料の重量及び嵩比重と、１回の出湯量とを設定すると
よい。
コストをなくし、工程全体の大幅な工数短縮も可能とな
るので、例えば、精密鋳造などに応用したとき、最終製
品の大幅なコストダウンを可能にするという効果が期待
できる。このレビテーション溶解法においては、特に、
前記ルツボ内に残される溶湯の量が、前記追加挿入され
る新たな溶解材料の隙間を満たすに十分な量とされてい
ることが望ましく、より具体的には、下記（１）式にお
いて、Ｋ＜１．８を満足するように、追加挿入する溶解
材料の重量及び嵩比重と、１回の出湯量とを設定すると
よい。
【０００９】
【数３】
【００１０】ここで、上記（１）式を導き出す過程につ
いて詳しく説明し、上記式の意味をより明瞭にする。ま
ず、追加挿入される溶解材料中の隙間堆積ＶS は、バラ
積み状態では下記（２）式で表される。
いて詳しく説明し、上記式の意味をより明瞭にする。ま
ず、追加挿入される溶解材料中の隙間堆積ＶS は、バラ
積み状態では下記（２）式で表される。
【００１１】
【数４】
【００１２】一方、ルツボ内の残湯の堆積ＶR は次式で
表される。
表される。
【００１３】
【数５】
【００１４】そして、ＶS がＶR を大きく上回る場合は
材料充填が粗な状態になり、誘導加熱効率が低下する。
本発明者らの経験によると、ＶS ＝１．８ＶR の辺りに
加熱効率の遷移点があり、ＶS ≦１．５ＶR の範囲であ
れば、ほぼ確実に加熱効率の極端な低下を防ぐことがで
きるものと考えられる。
材料充填が粗な状態になり、誘導加熱効率が低下する。
本発明者らの経験によると、ＶS ＝１．８ＶR の辺りに
加熱効率の遷移点があり、ＶS ≦１．５ＶR の範囲であ
れば、ほぼ確実に加熱効率の極端な低下を防ぐことがで
きるものと考えられる。
【００１５】一方、ＶS ＜ＶR の場合は誘導加熱効率を
一定の高いレベルに維持できるけれども、ＶS がＶR よ
りも極端に小さいということは、不当に大きい設備が必
要なことを意味する。本発明者らの検討によると、ＶS
の下限値は０．５ＶR 程度に留めるようにすると、設備
のサイズとの関係で現実的であると結論することができ
る。
一定の高いレベルに維持できるけれども、ＶS がＶR よ
りも極端に小さいということは、不当に大きい設備が必
要なことを意味する。本発明者らの検討によると、ＶS
の下限値は０．５ＶR 程度に留めるようにすると、設備
のサイズとの関係で現実的であると結論することができ
る。
【００１６】そして、ＶS とＶR との比率の有効な範囲
をＫとおくと、ＶS とＶR との関係は次式で表される。
をＫとおくと、ＶS とＶR との関係は次式で表される。
【００１７】
【数６】
【００１８】この（４）式に（２）式及び（３）式を代
入して整理すると、下記（５）〜（７）式の様に変形す
ることができる。
入して整理すると、下記（５）〜（７）式の様に変形す
ることができる。
【００１９】
【数７】
【００２０】こうして上記の（１）式＝（７）式が導き
出せるのである。そして、上述した様に、Ｋはその有効
範囲として、１．８を越えないこと、より確実には設備
の大型化という問題も考慮して、０．５≦Ｋ≦１．５と
なるのである。また、本発明のレビテーション溶解法に
おいては、追加挿入すべき溶解材料の嵩比重が下記
（８）式においてＫ＜１．８を満足するように、溶解材
料となるべき材料片、材料粉を混合しておくとよい。こ
の場合も、より望ましくは、０．５≦Ｋ≦１．５とす
る。
出せるのである。そして、上述した様に、Ｋはその有効
範囲として、１．８を越えないこと、より確実には設備
の大型化という問題も考慮して、０．５≦Ｋ≦１．５と
なるのである。また、本発明のレビテーション溶解法に
おいては、追加挿入すべき溶解材料の嵩比重が下記
（８）式においてＫ＜１．８を満足するように、溶解材
料となるべき材料片、材料粉を混合しておくとよい。こ
の場合も、より望ましくは、０．５≦Ｋ≦１．５とす
る。
【００２１】
【数８】
【００２２】この式は、上記の（７）式を変形してρS
について整理したものである。例えば、同型の鋳型を用
いて精密鋳造による大量生産を行う場合などにおいて
は、上記の追加挿入重量ＷS は鋳型の大きさでほぼ一定
の値に決ってくる。そして、当該重量に見合った追加挿
入用の溶解材料を調整するに当り、上記（８）式を満足
するように溶解材料としての各種形状の材料の混合割合
などを決定すればよいのである。
について整理したものである。例えば、同型の鋳型を用
いて精密鋳造による大量生産を行う場合などにおいて
は、上記の追加挿入重量ＷS は鋳型の大きさでほぼ一定
の値に決ってくる。そして、当該重量に見合った追加挿
入用の溶解材料を調整するに当り、上記（８）式を満足
するように溶解材料としての各種形状の材料の混合割合
などを決定すればよいのである。
【００２３】なお、本発明方法においては、ＷM が必ず
しもコンスタントとなる必要はなく、上記の（１）式や
（８）式を満足する限りは多少増減しながら繰り返し溶
解を行う様にしてもよい。従って、追加挿入する溶解材
料も、上記の（１）式や（８）式を満足する範囲内で挿
入量や嵩比重が増減していても構わない。
しもコンスタントとなる必要はなく、上記の（１）式や
（８）式を満足する限りは多少増減しながら繰り返し溶
解を行う様にしてもよい。従って、追加挿入する溶解材
料も、上記の（１）式や（８）式を満足する範囲内で挿
入量や嵩比重が増減していても構わない。
【００２４】また、本発明はどのような溶解材料につい
て適用することも可能なのであるが、レビテーション溶
解法自体の特徴として介在物の混入を防止できるので、
Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｉ等やこれらの合金のような高融
点活性金属の溶解に特に適している。また、用途として
は、ニアネットシェイプの鋳造（切削等の仕上げ加工の
量が極わずかであるような最終製品形状に近い形状への
鋳造、例えば精密鋳造など。）を行う場合の溶解法とし
て特に適するものである。もちろん、これらの溶解材料
以外の材料を用いてもよいし、また、ニアネットシェイ
プの鋳造以外の鋳造（例えば、インゴットの鋳造、ビレ
ットの鋳造）や、その他の用途に適用しても構わない。
いずれにしても、ほぼ一定量ずつ出湯しながらレビテー
ション溶解を継続する方法であるなら、どのような溶解
材料、どのような用途に対しても本発明を適用し得る。
て適用することも可能なのであるが、レビテーション溶
解法自体の特徴として介在物の混入を防止できるので、
Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｉ等やこれらの合金のような高融
点活性金属の溶解に特に適している。また、用途として
は、ニアネットシェイプの鋳造（切削等の仕上げ加工の
量が極わずかであるような最終製品形状に近い形状への
鋳造、例えば精密鋳造など。）を行う場合の溶解法とし
て特に適するものである。もちろん、これらの溶解材料
以外の材料を用いてもよいし、また、ニアネットシェイ
プの鋳造以外の鋳造（例えば、インゴットの鋳造、ビレ
ットの鋳造）や、その他の用途に適用しても構わない。
いずれにしても、ほぼ一定量ずつ出湯しながらレビテー
ション溶解を継続する方法であるなら、どのような溶解
材料、どのような用途に対しても本発明を適用し得る。
【００２５】以上の様な本発明のレビテーション溶解法
を鋳造に適用する場合、周囲に誘導加熱コイルを設置し
た水冷銅ルツボの底を溶解材料と同種材料によって閉塞
すると共に、ルツボ内を不活性ガスでシールドし、前記
誘導加熱コイルに通電してルツボ内の溶解材料を溶解
し、鋳型の吸上管をルツボ上部から溶湯内に挿入し、減
圧吸引鋳造を行うように構成したレビテーション溶解・
鋳造装置において、ルツボ内に追加挿入すべき溶解材料
を収納する溶解材料ホルダを備え、該ホルダを前記減圧
吸引鋳造による鋳込みが完了したら、鋳型に代わってル
ツボ上に位置せしめ、ホルダ内の溶解材料をルツボ内に
投入するように構成したことを特徴とするレビテーショ
ン溶解・鋳造装置を用いるとよい。本装置が従来のレビ
テーション溶解・鋳造装置と異なるところは、溶解材料
ホルダを採用し、ルツボの上部より溶解材料を追加挿入
できるようにした点である。そして、このように溶解材
料ホルダを採用したので、上記の（１）式や（８）式を
満足するように予め溶解材料を準備しておくことがで
き、これらの式を満足する様に溶解材料の追加挿入を行
うことを容易ならしめている。
を鋳造に適用する場合、周囲に誘導加熱コイルを設置し
た水冷銅ルツボの底を溶解材料と同種材料によって閉塞
すると共に、ルツボ内を不活性ガスでシールドし、前記
誘導加熱コイルに通電してルツボ内の溶解材料を溶解
し、鋳型の吸上管をルツボ上部から溶湯内に挿入し、減
圧吸引鋳造を行うように構成したレビテーション溶解・
鋳造装置において、ルツボ内に追加挿入すべき溶解材料
を収納する溶解材料ホルダを備え、該ホルダを前記減圧
吸引鋳造による鋳込みが完了したら、鋳型に代わってル
ツボ上に位置せしめ、ホルダ内の溶解材料をルツボ内に
投入するように構成したことを特徴とするレビテーショ
ン溶解・鋳造装置を用いるとよい。本装置が従来のレビ
テーション溶解・鋳造装置と異なるところは、溶解材料
ホルダを採用し、ルツボの上部より溶解材料を追加挿入
できるようにした点である。そして、このように溶解材
料ホルダを採用したので、上記の（１）式や（８）式を
満足するように予め溶解材料を準備しておくことがで
き、これらの式を満足する様に溶解材料の追加挿入を行
うことを容易ならしめている。
【００２６】
【実施例】次に、本発明を一層明らかにするために、実
施例を説明する。実施例は、Ｔｉ合金製のゴルフクラブ
ヘッドについて、ニアネットシェイプの精密鋳造を行う
ための溶解・鋳造装置に関する。
施例を説明する。実施例は、Ｔｉ合金製のゴルフクラブ
ヘッドについて、ニアネットシェイプの精密鋳造を行う
ための溶解・鋳造装置に関する。
【００２７】この溶解・鋳造装置１０は、図１に示すよ
うに、周囲に誘導加熱コイル１１を設置した円筒状の水
冷銅ルツボ１３と、このルツボ１３の上部にスライド可
能に設置されたスライド蓋１５と、このスライド蓋１５
に設置された減圧吸引装置１７と、同じくスライド蓋１
５に設置された溶解材料ホルダ１９とを主要な構成とし
てなる。
うに、周囲に誘導加熱コイル１１を設置した円筒状の水
冷銅ルツボ１３と、このルツボ１３の上部にスライド可
能に設置されたスライド蓋１５と、このスライド蓋１５
に設置された減圧吸引装置１７と、同じくスライド蓋１
５に設置された溶解材料ホルダ１９とを主要な構成とし
てなる。
【００２８】減圧吸引装置１７は、外筒２１と内筒２３
による内外二重構造で、内筒２３は上下に昇降し得るよ
うになっている。また、外筒２１側にはＡｒガスの吹き
込み口（Ａｒ吹込口）２５が設けられており、溶解・鋳
造の際に、外筒２１底部の隙間を介してルツボ１３内を
Ａｒガスでシールドする役割を果たしている。また、内
筒２３には真空ポンプ（図示略）と連絡する減圧口２７
が設けられている。そして、この内筒２３に減圧吸引鋳
造用の精密鋳型３１が設置されている。この鋳型３１に
は下方へ伸びる吸上管３３が設けられており、内筒２３
を下降させることで吸上管３３を溶湯中に挿入し、上記
の減圧口２７から減圧吸引を行うことで鋳型３１内に溶
湯を吸い上げて鋳込みを実行する。
による内外二重構造で、内筒２３は上下に昇降し得るよ
うになっている。また、外筒２１側にはＡｒガスの吹き
込み口（Ａｒ吹込口）２５が設けられており、溶解・鋳
造の際に、外筒２１底部の隙間を介してルツボ１３内を
Ａｒガスでシールドする役割を果たしている。また、内
筒２３には真空ポンプ（図示略）と連絡する減圧口２７
が設けられている。そして、この内筒２３に減圧吸引鋳
造用の精密鋳型３１が設置されている。この鋳型３１に
は下方へ伸びる吸上管３３が設けられており、内筒２３
を下降させることで吸上管３３を溶湯中に挿入し、上記
の減圧口２７から減圧吸引を行うことで鋳型３１内に溶
湯を吸い上げて鋳込みを実行する。
【００２９】溶解材料ホルダ１９は、底部にスライドシ
ャッタ３５を備え、上部から投入したスクラップのよう
に各種形状をした溶解材料片ＷＳを底部から投下するこ
とができるようになっている。この溶解材料ホルダ１９
には、（１）式や（８）式を満足するように予め混合・
計量した溶解材料片ＷＳが投入されている。なお、図中
符合３７は鋳型押えである。
ャッタ３５を備え、上部から投入したスクラップのよう
に各種形状をした溶解材料片ＷＳを底部から投下するこ
とができるようになっている。この溶解材料ホルダ１９
には、（１）式や（８）式を満足するように予め混合・
計量した溶解材料片ＷＳが投入されている。なお、図中
符合３７は鋳型押えである。
【００３０】以上の様な装置を用いて、図２に示すよう
な手順で溶解・鋳造を繰り返し実行する。まず、最初
に、断面形状をルツボ１３の内径と一致するように形成
したスタート材料としての溶解材料の棒ＷＢを挿入す
る。そして、ルツボ１３の上部開口を減圧吸引装置１７
の外筒２１の部分で塞ぐ様にスライド蓋１５をセット
し、Ａｒ吹込口２５からＡｒガスを吹き込んでルツボ１
３内をシールドし、コイル１１に通電して溶解を開始す
る。なお、このとき、減圧吸引装置１７の内筒２３は上
昇位置にある（（Ａ）参照）。
な手順で溶解・鋳造を繰り返し実行する。まず、最初
に、断面形状をルツボ１３の内径と一致するように形成
したスタート材料としての溶解材料の棒ＷＢを挿入す
る。そして、ルツボ１３の上部開口を減圧吸引装置１７
の外筒２１の部分で塞ぐ様にスライド蓋１５をセット
し、Ａｒ吹込口２５からＡｒガスを吹き込んでルツボ１
３内をシールドし、コイル１１に通電して溶解を開始す
る。なお、このとき、減圧吸引装置１７の内筒２３は上
昇位置にある（（Ａ）参照）。
【００３１】こうしてレビテーション溶解を実行し、ス
タート用材料棒ＷＢによる溶湯ＷＭが形成されたら、減
圧吸引装置１７の内筒２３を下降させ、鋳型３１の吸上
管３３を溶湯ＷＭ内に挿入する。そして、減圧吸引によ
り、溶湯ＷＭの一部を鋳型３１内に吸い上げて鋳込みを
行う。なお、この場合の吸い上げ量は、鋳型３１の大き
さに応じたほぼ一定の量となる（（Ｂ）参照）。
タート用材料棒ＷＢによる溶湯ＷＭが形成されたら、減
圧吸引装置１７の内筒２３を下降させ、鋳型３１の吸上
管３３を溶湯ＷＭ内に挿入する。そして、減圧吸引によ
り、溶湯ＷＭの一部を鋳型３１内に吸い上げて鋳込みを
行う。なお、この場合の吸い上げ量は、鋳型３１の大き
さに応じたほぼ一定の量となる（（Ｂ）参照）。
【００３２】こうして鋳込みが完了したら、スライド蓋
１５をスライドさせ、溶解材料ホルダ１９をルツボ１３
の直上に位置するようにセットする。そして、スライド
シャッタ３５を開き、溶解材料片ＷＳをルツボ１３内に
残っている溶湯ＷＭの上に追加挿入する（（Ｃ）参
照）。
１５をスライドさせ、溶解材料ホルダ１９をルツボ１３
の直上に位置するようにセットする。そして、スライド
シャッタ３５を開き、溶解材料片ＷＳをルツボ１３内に
残っている溶湯ＷＭの上に追加挿入する（（Ｃ）参
照）。
【００３３】追加挿入された溶解材料片ＷＳは、各種の
形状のものを上述した様に（１）式や（８）式を満足す
るようなρS となるように混合され、また、重量的には
出湯量とほぼ同一となるように計量されて準備されたも
のであり、それ自体は隙間を有する粗なかたまりであ
る。しかし、上述の様にルツボ１３内に溶湯ＷＭが残っ
ているので、この隙間内に溶湯ＷＭが流れ込み、全体と
して密なかたまりとなってコイル１１による加熱を受け
る（（Ｄ）参照）。この結果、加熱効率を低下させるこ
となく迅速に溶解することができる。
形状のものを上述した様に（１）式や（８）式を満足す
るようなρS となるように混合され、また、重量的には
出湯量とほぼ同一となるように計量されて準備されたも
のであり、それ自体は隙間を有する粗なかたまりであ
る。しかし、上述の様にルツボ１３内に溶湯ＷＭが残っ
ているので、この隙間内に溶湯ＷＭが流れ込み、全体と
して密なかたまりとなってコイル１１による加熱を受け
る（（Ｄ）参照）。この結果、加熱効率を低下させるこ
となく迅速に溶解することができる。
【００３４】なお、溶解材料片ＷＳを追加挿入して溶湯
を形成している間に、次に使用する鋳型３１をセットし
ておく。また、減圧吸引鋳造を行っている間に、次に追
加挿入すべき溶解材料片ＷＳをホルダ１９内に準備して
おく。こうして、溶解→減圧吸引鋳造→材料追加挿入→
溶解→減圧吸引鋳造→…と工程を繰り返し実行し、所望
の鋳造品を効率よく製造することができる。
を形成している間に、次に使用する鋳型３１をセットし
ておく。また、減圧吸引鋳造を行っている間に、次に追
加挿入すべき溶解材料片ＷＳをホルダ１９内に準備して
おく。こうして、溶解→減圧吸引鋳造→材料追加挿入→
溶解→減圧吸引鋳造→…と工程を繰り返し実行し、所望
の鋳造品を効率よく製造することができる。
【００３５】次に、レビテーション溶解の実験例につい
て説明する。実験には、上述した実施例の溶解・鋳造装
置１０を使用し、溶解材料としてＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合
金を用いた。そして、上記（１）式等に用いた各パラメ
ータを下記表１に記載の様に取り、追加挿入した溶解材
料を溶解するのに要する時間を計測した。
て説明する。実験には、上述した実施例の溶解・鋳造装
置１０を使用し、溶解材料としてＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合
金を用いた。そして、上記（１）式等に用いた各パラメ
ータを下記表１に記載の様に取り、追加挿入した溶解材
料を溶解するのに要する時間を計測した。
【００３６】
【表１】
【００３７】この結果をグラフに示すと図３の様にな
る。このグラフから分かる様に、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３は
溶解時間が６０ｓｅｃ程度以下と短時間であったのに対
し、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．５になると急に溶解時間が長期化
することが分かる。これは、Ｋが大きくなるほど追加挿
入された溶解材料片の隙間が大きくなり、十分に溶湯が
入り込まず、粗な状態のままで誘導加熱がなされるため
と考えられる。
る。このグラフから分かる様に、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３は
溶解時間が６０ｓｅｃ程度以下と短時間であったのに対
し、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．５になると急に溶解時間が長期化
することが分かる。これは、Ｋが大きくなるほど追加挿
入された溶解材料片の隙間が大きくなり、十分に溶湯が
入り込まず、粗な状態のままで誘導加熱がなされるため
と考えられる。
【００３８】また、Ｋ＝１．８のＮｏ．４とＮｏ．６に
おいて溶解時間が９４ｓｅｃと１３５ｓｅｃの様に、約
５０％程度相違していることから、Ｋ＝１．８の辺りに
遷移点があるものと考えることができる。また、Ｋがあ
るレベルより小さくなれば、各溶解材料片の隙間は残存
している溶湯にてすべて充填されると考えてよいので、
溶解時間がパラメータＫに関係なくほぼ一定になるはず
である。
おいて溶解時間が９４ｓｅｃと１３５ｓｅｃの様に、約
５０％程度相違していることから、Ｋ＝１．８の辺りに
遷移点があるものと考えることができる。また、Ｋがあ
るレベルより小さくなれば、各溶解材料片の隙間は残存
している溶湯にてすべて充填されると考えてよいので、
溶解時間がパラメータＫに関係なくほぼ一定になるはず
である。
【００３９】以上のことを念頭にし、Ｋ＝１．８辺りを
中心に遷移点があると考えられることとあるレベルから
下ではＫに拘らず溶解時間がほぼ一定になるはずでるこ
とからグラフに外挿線（実線）を描いて見ると、図示の
様に、Ｋ＝１．５の辺りよりも下であれば溶解時間を十
分に短縮できるといっても差し支えないことが分かる。
中心に遷移点があると考えられることとあるレベルから
下ではＫに拘らず溶解時間がほぼ一定になるはずでるこ
とからグラフに外挿線（実線）を描いて見ると、図示の
様に、Ｋ＝１．５の辺りよりも下であれば溶解時間を十
分に短縮できるといっても差し支えないことが分かる。
【００４０】なお、Ｋの値が小さいということは、出湯
量の割合を小さくして残湯量を大きくすることを意味す
る。従って、Ｋをあまりにも小さく設定する場合には大
きなルツボが必要となり、実際の操業には問題が生じて
くる。以上の観点より、Ｋの上限側として、１．８を越
えないこと、より望ましくは１．５以下となっているこ
と、さらに望ましくは１．２以下となっていることが要
望され、Ｋの下限側としては、０．５程度に抑えられる
ことが要望される。
量の割合を小さくして残湯量を大きくすることを意味す
る。従って、Ｋをあまりにも小さく設定する場合には大
きなルツボが必要となり、実際の操業には問題が生じて
くる。以上の観点より、Ｋの上限側として、１．８を越
えないこと、より望ましくは１．５以下となっているこ
と、さらに望ましくは１．２以下となっていることが要
望され、Ｋの下限側としては、０．５程度に抑えられる
ことが要望される。
【００４１】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれに限らず種々なる態様にて実施することが可能
である。
明はこれに限らず種々なる態様にて実施することが可能
である。
【図１】 実施例におけるレビテーション溶解・鋳造装
置の構成を示す説明図である。
置の構成を示す説明図である。
【図２】 実施例における処理手順を示す説明図であ
る。
る。
【図３】 実験結果に基づいて作成したグラフである。
【図４】 従来のレビテーション溶解・鋳造装置の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
１０・・・溶解・鋳造装置、１１・・・誘導加熱コイ
ル、１３・・・水冷銅ルツボ、１５・・・スライド蓋、
１７・・・減圧吸引装置、１９・・・溶解材料ホルダ、
２１・・・外筒、２３・・・内筒、２５・・・Ａｒ吹込
口、２７・・・減圧口、３１・・・精密鋳型、３３・・
・吸上管、３５・・・スライドシャッタ、３７・・・鋳
型押え、ＷＢ・・・スタート用材料棒、ＷＭ・・・溶
湯、ＷＳ・・・溶解材料片。
ル、１３・・・水冷銅ルツボ、１５・・・スライド蓋、
１７・・・減圧吸引装置、１９・・・溶解材料ホルダ、
２１・・・外筒、２３・・・内筒、２５・・・Ａｒ吹込
口、２７・・・減圧口、３１・・・精密鋳型、３３・・
・吸上管、３５・・・スライドシャッタ、３７・・・鋳
型押え、ＷＢ・・・スタート用材料棒、ＷＭ・・・溶
湯、ＷＳ・・・溶解材料片。
Claims (6)
- 【請求項１】 周囲に誘導加熱コイルを設置した水冷銅
ルツボ内に溶解材料を挿入し、ルツボ壁面に溶湯が接触
しないようにして溶解を行うレビテーション溶解法にお
いて、出湯時に、溶湯をルツボ内に残すようにし、該溶
湯の上に新たな溶解材料を追加挿入して、繰り返し溶解
を行うことを特徴とするレビテーション溶解法。 - 【請求項２】 請求項１記載のレビテーション溶解法に
おいて、前記ルツボ内に残される溶湯の量が、前記追加
挿入される新たな溶解材料の隙間を満たすに十分な量と
されていることを特徴とするレビテーション溶解法。 - 【請求項３】 請求項２記載のレビテーション溶解法に
おいて、下記数１でＫ＜１．８を満足するように、追加
挿入する溶解材料の重量及び嵩比重と、１回の出湯量と
を設定することを特徴とするレビテーション溶解法。 【数１】 - 【請求項４】 請求項２記載のレビテーション溶解法に
おいて、追加挿入すべき溶解材料の嵩比重が下記数２に
おいてＫ＜１．８を満足するように、溶解材料となるべ
き材料片、材料粉を混合しておくことを特徴とするレビ
テーション溶解法。 【数２】 - 【請求項５】 請求項３又は請求項４記載のレビテーシ
ョン溶解法において、前記操業パラメータが０．５≦Ｋ
≦１．５を満足することを特徴とするレビテーション溶
解法。 - 【請求項６】 周囲に誘導加熱コイルを設置した水冷銅
ルツボの底を溶解材料と同種材料によって閉塞すると共
に、ルツボ内を不活性ガスでシールドし、前記誘導加熱
コイルに通電してルツボ内の溶解材料を溶解し、鋳型の
吸上管をルツボ上部から溶湯内に挿入し、減圧吸引鋳造
を行うように構成したレビテーション溶解・鋳造装置に
おいて、 ルツボ内に追加挿入すべき溶解材料を収納する溶解材料
ホルダを備え、該ホルダを前記減圧吸引鋳造による鋳込
みが完了したら、鋳型に代わってルツボ上に位置せし
め、ホルダ内の溶解材料をルツボ内に投入するように構
成したことを特徴とするレビテーション溶解・鋳造装
置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7159215A JP2783193B2 (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | レビテーション溶解法及びレビテーション溶解・鋳造装置 |
| TW085102310A TW285648B (en) | 1995-06-26 | 1996-02-28 | Float melting method and casting apparatus thereof |
| US08/628,582 US5738163A (en) | 1995-06-26 | 1996-04-03 | Levitation melting method and a levitation melting and casting device |
| DE69614619T DE69614619T2 (de) | 1995-06-26 | 1996-04-12 | Schwebeschmelzenverfahren und Vorrichtung zum Schwebeschmelzen und Giessen |
| EP96105772A EP0751361B1 (en) | 1995-06-26 | 1996-04-12 | A levitation melting method and a levitation melting and casting device |
| KR1019960012157A KR100244930B1 (ko) | 1995-06-26 | 1996-04-22 | 부상식 용해법 및 부상식 용해 주조장치 |
| RU96113798/02A RU2151207C1 (ru) | 1995-06-26 | 1996-06-25 | Способ взвешенной плавки и устройство для его осуществления (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7159215A JP2783193B2 (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | レビテーション溶解法及びレビテーション溶解・鋳造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0910916A true JPH0910916A (ja) | 1997-01-14 |
| JP2783193B2 JP2783193B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=15688853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7159215A Expired - Fee Related JP2783193B2 (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | レビテーション溶解法及びレビテーション溶解・鋳造装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5738163A (ja) |
| EP (1) | EP0751361B1 (ja) |
| JP (1) | JP2783193B2 (ja) |
| KR (1) | KR100244930B1 (ja) |
| DE (1) | DE69614619T2 (ja) |
| RU (1) | RU2151207C1 (ja) |
| TW (1) | TW285648B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008093704A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Sekisui Chem Co Ltd | 鋳造装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19964235B4 (de) * | 1998-03-12 | 2006-08-24 | Tokyo Electron Ltd. | Substrattransportvorrichtung |
| FR2788709B1 (fr) * | 1999-01-21 | 2001-02-23 | Snecma | Procede pour alimenter un creuset a levitation |
| FR2789917B1 (fr) * | 1999-02-19 | 2001-06-15 | Centre Nat Rech Scient | Procede et dispositif de moulage de pieces en titane |
| NL1020059C2 (nl) * | 2002-02-21 | 2003-08-25 | Corus Technology B V | Werkwijze en inrichting voor het bekleden van een substraat. |
| US8030082B2 (en) * | 2006-01-13 | 2011-10-04 | Honeywell International Inc. | Liquid-particle analysis of metal materials |
| FR2916453B1 (fr) * | 2007-05-22 | 2009-09-04 | Snecma Sa | Procede et un dispositif d'enduction metallique de fibres par voie liquide |
| CN102114528A (zh) * | 2009-12-31 | 2011-07-06 | 北京航空航天大学 | 金属管材制作方法和装置 |
| FR2956410B1 (fr) * | 2010-02-16 | 2012-01-27 | Snecma | Dispositif pour l'obtention de fibres ceramiques enduites par voie liquide d'une gaine metallique epaisse |
| RU2572681C2 (ru) * | 2014-04-30 | 2016-01-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ получения литой цилиндрической заготовки |
| CN106424634B (zh) * | 2016-09-30 | 2018-05-29 | 张斌 | 一种非晶金属真空熔炼成型设备及其使用方法 |
| DE102017100836B4 (de) * | 2017-01-17 | 2020-06-18 | Ald Vacuum Technologies Gmbh | Gießverfahren |
| DE102018109592A1 (de) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | Ald Vacuum Technologies Gmbh | Schwebeschmelzverfahren |
| CN109152119B (zh) * | 2018-07-03 | 2021-09-14 | 长兴利能自动化科技有限公司 | 电磁感应加热装置 |
| DE102018117302A1 (de) | 2018-07-17 | 2020-01-23 | Ald Vacuum Technologies Gmbh | Schwebeschmelzverfahren mit einem ringförmigen Element |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1172010B (de) * | 1960-03-11 | 1964-06-11 | Badische Maschinenfabrik A G S | Anlage zum Gattieren beliebiger Chargen fuer Schmelzoefen, insbesondere Kupoloefen |
| US3554406A (en) * | 1968-10-21 | 1971-01-12 | United States Steel Corp | Rotary apparatus for feeding granular material into an evacuated receiver |
| EP0392067A1 (de) * | 1989-04-14 | 1990-10-17 | Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky Proektno-Konstruktorsky I Tekhnologichesky Inst. Elektrotermicheskogo Oborudovania Vniieto | Vakuuminduktionsofen |
| US5193607A (en) * | 1990-05-15 | 1993-03-16 | Daido Tokushuko K.K. | Method for precision casting of titanium or titanium alloy |
| JP2969803B2 (ja) * | 1990-06-05 | 1999-11-02 | 大同特殊鋼株式会社 | 高融点金属，活性金属の鋳造方法および鋳造装置 |
| JP2906618B2 (ja) * | 1990-09-10 | 1999-06-21 | 大同特殊鋼株式会社 | 金属の連続溶解鋳造方法および連続溶解鋳造装置 |
| EP0583124A3 (en) * | 1992-08-03 | 1995-02-01 | Cadic Corp | Method and device for shaping objects. |
| JP3149556B2 (ja) * | 1992-08-28 | 2001-03-26 | 大同特殊鋼株式会社 | 精密鋳造用メルティングストックの製造方法とその装置 |
| JPH0716725A (ja) * | 1993-07-06 | 1995-01-20 | Daido Steel Co Ltd | 清浄な精密鋳造品の製造方法 |
| US5528620A (en) * | 1993-10-06 | 1996-06-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Levitating and melting apparatus and method of operating the same |
| JPH07116821A (ja) * | 1993-10-19 | 1995-05-09 | Daido Steel Co Ltd | 吸引鋳造方法 |
-
1995
- 1995-06-26 JP JP7159215A patent/JP2783193B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-02-28 TW TW085102310A patent/TW285648B/zh not_active IP Right Cessation
- 1996-04-03 US US08/628,582 patent/US5738163A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-12 DE DE69614619T patent/DE69614619T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-12 EP EP96105772A patent/EP0751361B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-22 KR KR1019960012157A patent/KR100244930B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-06-25 RU RU96113798/02A patent/RU2151207C1/ru not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| JP2008093704A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Sekisui Chem Co Ltd | 鋳造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69614619T2 (de) | 2001-12-06 |
| EP0751361B1 (en) | 2001-08-22 |
| KR100244930B1 (ko) | 2000-03-02 |
| JP2783193B2 (ja) | 1998-08-06 |
| KR970000396A (ko) | 1997-01-21 |
| US5738163A (en) | 1998-04-14 |
| EP0751361A1 (en) | 1997-01-02 |
| DE69614619D1 (de) | 2001-09-27 |
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