JPH10208860A - 金属溶解装置 - Google Patents
金属溶解装置Info
- Publication number
- JPH10208860A JPH10208860A JP873497A JP873497A JPH10208860A JP H10208860 A JPH10208860 A JP H10208860A JP 873497 A JP873497 A JP 873497A JP 873497 A JP873497 A JP 873497A JP H10208860 A JPH10208860 A JP H10208860A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- induction coil
- molten metal
- side wall
- metal
- cylindrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- General Induction Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクログラビティー環境において、あらゆ
る金属を汚染することなく均質に溶解し、かつ、鋳型フ
リーでニアネットシェープ鋳造が可能な金属の溶解装置
を提供する。 【解決手段】 円筒状の誘導コイル１と、その両端部に
挿入され、かつ、軸方向に移動自在な一対の蓋体２、３
および溶解雰囲気を調整するための密閉容器４を備え
る。蓋体２、３は円盤状の底部と円筒状の側壁部とから
なるカップ形状であって、側壁部には、円筒軸を含む放
射状平面に沿ったスリットを備える。マイクログラビテ
ィー環境で誘導コイル１に高周波電流を流すことによ
り、溶解原料金属を溶解して溶融金属１０にすると、磁
気圧力（ローレンツ斥力）によって溶解金属１０は側壁
部に接することなく、円筒状にまとまる。蓋体２、３は
溶解金属１０の長さ方向の位置を規制する作用をもち、
蓋体２、３の位置を適宜移動することにより溶解金属１
０の太さと長さを調整する。
る金属を汚染することなく均質に溶解し、かつ、鋳型フ
リーでニアネットシェープ鋳造が可能な金属の溶解装置
を提供する。 【解決手段】 円筒状の誘導コイル１と、その両端部に
挿入され、かつ、軸方向に移動自在な一対の蓋体２、３
および溶解雰囲気を調整するための密閉容器４を備え
る。蓋体２、３は円盤状の底部と円筒状の側壁部とから
なるカップ形状であって、側壁部には、円筒軸を含む放
射状平面に沿ったスリットを備える。マイクログラビテ
ィー環境で誘導コイル１に高周波電流を流すことによ
り、溶解原料金属を溶解して溶融金属１０にすると、磁
気圧力（ローレンツ斥力）によって溶解金属１０は側壁
部に接することなく、円筒状にまとまる。蓋体２、３は
溶解金属１０の長さ方向の位置を規制する作用をもち、
蓋体２、３の位置を適宜移動することにより溶解金属１
０の太さと長さを調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクログラビテ
ィー環境における金属の溶解装置に関する。
ィー環境における金属の溶解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ロケット技術の発展に伴い、宇宙
空間の開発利用が試みられるようになってきた。宇宙空
間は、マイクログラビティー、高真空、高太陽エネルギ
ーの場であり、これらの特徴を新金属材料の開発に利用
する試みもなされつつある。すなわち、重力の影響が無
視し得るほどに極めて小さいマイクログラビティー環境
においては、合金の溶解・凝固の際に重力偏析を避ける
ことができ、地球上では通常得難い、微細均一な新合金
が得られる可能性が指摘されている。また、このマイク
ログラビティー環境においては、空間に浮揚した状態で
金属を溶解することができるのでるつぼ等の容器に金属
が接触することなく、高真空の利用とあいまって汚染の
少ない金属が得られる。
空間の開発利用が試みられるようになってきた。宇宙空
間は、マイクログラビティー、高真空、高太陽エネルギ
ーの場であり、これらの特徴を新金属材料の開発に利用
する試みもなされつつある。すなわち、重力の影響が無
視し得るほどに極めて小さいマイクログラビティー環境
においては、合金の溶解・凝固の際に重力偏析を避ける
ことができ、地球上では通常得難い、微細均一な新合金
が得られる可能性が指摘されている。また、このマイク
ログラビティー環境においては、空間に浮揚した状態で
金属を溶解することができるのでるつぼ等の容器に金属
が接触することなく、高真空の利用とあいまって汚染の
少ない金属が得られる。
【０００３】しかしながら、マイクログラビティー環境
においては、溶融金属の形状を定める力はその表面張力
のみであり、溶融金属の形状は直径１０ｍｍ前後の球体
に限られる。さらに、せっかく容器フリーで溶解した溶
融金属も位置決めする手段が未開発であるため実用的意
義のある金属物質を入手することは極めて困難であっ
た。
においては、溶融金属の形状を定める力はその表面張力
のみであり、溶融金属の形状は直径１０ｍｍ前後の球体
に限られる。さらに、せっかく容器フリーで溶解した溶
融金属も位置決めする手段が未開発であるため実用的意
義のある金属物質を入手することは極めて困難であっ
た。
【０００４】現在、地球上では、高周波誘導コイルによ
って形成される磁場内で金属を浮揚して行うレビテーシ
ョン溶解法がチタン等の高融点活性金属の溶解に利用さ
れている。地球上で行うレビテーション溶解では、溶融
金属の浮揚はコイル電流と位相の異なる金属表皮電流の
間に働くローレンツ斥力によって得られ、このローレン
ツ斥力と金属の重力とが平衡することによって溶融金属
の形状と位置とが定まる。マイクログラビティー環境で
は、重力が欠如するために前記の平衡が失われ、溶融金
属の形状と位置とを安定に保つことができないことか
ら、レビテーション溶解は不可能であると言われてい
た。
って形成される磁場内で金属を浮揚して行うレビテーシ
ョン溶解法がチタン等の高融点活性金属の溶解に利用さ
れている。地球上で行うレビテーション溶解では、溶融
金属の浮揚はコイル電流と位相の異なる金属表皮電流の
間に働くローレンツ斥力によって得られ、このローレン
ツ斥力と金属の重力とが平衡することによって溶融金属
の形状と位置とが定まる。マイクログラビティー環境で
は、重力が欠如するために前記の平衡が失われ、溶融金
属の形状と位置とを安定に保つことができないことか
ら、レビテーション溶解は不可能であると言われてい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の現状
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、マ
イクログラビティー環境において、あらゆる金属を汚染
することなく均質に溶解し、かつ、鋳型フリーでニアネ
ットシェープ鋳造が可能な金属の溶解装置を提供するこ
とにある。
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、マ
イクログラビティー環境において、あらゆる金属を汚染
することなく均質に溶解し、かつ、鋳型フリーでニアネ
ットシェープ鋳造が可能な金属の溶解装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の金属溶解装置は、次の構成要素(a)(b)(c)
(d)を含むことを特徴とする。 (a) 円筒状の誘導コイルと、該誘導コイルの両端部に配
置する蓋体であって、該蓋体の少なくとも一部が前記誘
導コイル内に挿入され、かつ、前記誘導コイルの軸方向
に移動自在な一対の蓋体を備える。
に、本発明の金属溶解装置は、次の構成要素(a)(b)(c)
(d)を含むことを特徴とする。 (a) 円筒状の誘導コイルと、該誘導コイルの両端部に配
置する蓋体であって、該蓋体の少なくとも一部が前記誘
導コイル内に挿入され、かつ、前記誘導コイルの軸方向
に移動自在な一対の蓋体を備える。
【０００７】(b) 前記蓋体は円盤状の底部と円筒状の側
壁部とからなるカップ形状であって、前記側壁部には、
円筒軸を含む放射状平面に沿ったスリットを備える。 (c) 前記蓋体のカップ形状の底部および前記側壁部に
は、冷却媒が流通自在な空洞を備える。 (d) 前記蓋体は冷却媒の入口と出口とを備える。
壁部とからなるカップ形状であって、前記側壁部には、
円筒軸を含む放射状平面に沿ったスリットを備える。 (c) 前記蓋体のカップ形状の底部および前記側壁部に
は、冷却媒が流通自在な空洞を備える。 (d) 前記蓋体は冷却媒の入口と出口とを備える。
【０００８】また、上記の金属溶解装置において、少な
くとも前記誘導コイル内の空間を閉塞する密閉容器を備
えることを特徴とする。
くとも前記誘導コイル内の空間を閉塞する密閉容器を備
えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例にも
とづき図面を参照して説明する。図１に示すように本発
明の金属溶解装置は、円筒状の誘導コイル１と蓋体２、
３とを備える。誘導コイル１は銅管を適当なピッチでコ
イル状に捲いたもので、高周波電流を流し、溶解原料金
属内に生じる誘導電流によって溶解原料金属を溶解する
とともに、磁気圧力（ローレンツ斥力）を加える働きを
もつ。誘導コイル１を構成する銅管には冷却水を流通し
て誘導コイル１の過熱を防止することができる。
とづき図面を参照して説明する。図１に示すように本発
明の金属溶解装置は、円筒状の誘導コイル１と蓋体２、
３とを備える。誘導コイル１は銅管を適当なピッチでコ
イル状に捲いたもので、高周波電流を流し、溶解原料金
属内に生じる誘導電流によって溶解原料金属を溶解する
とともに、磁気圧力（ローレンツ斥力）を加える働きを
もつ。誘導コイル１を構成する銅管には冷却水を流通し
て誘導コイル１の過熱を防止することができる。
【００１０】蓋体２は円盤状の底部２１と円筒状の側壁
部２２とからなるカップ形状とし、側壁部２２には円筒
軸を含む放射状平面に沿ったスリット２３を設けて側壁
部２２を複数個（実施例においては１２個）のセグメン
ト２４に分割する。底部２１と各セグメント２４には空
洞２５を備える。これらの空洞２５は連通していて、両
端に冷却媒入口２６および冷却媒出口２７を備える。
部２２とからなるカップ形状とし、側壁部２２には円筒
軸を含む放射状平面に沿ったスリット２３を設けて側壁
部２２を複数個（実施例においては１２個）のセグメン
ト２４に分割する。底部２１と各セグメント２４には空
洞２５を備える。これらの空洞２５は連通していて、両
端に冷却媒入口２６および冷却媒出口２７を備える。
【００１１】蓋体３は蓋体２と同様な形状とする。蓋体
２、３は、これらを誘導コイル１の両端部に配置して、
溶融金属１０が磁場空間から逸脱することを防止するた
めのものである。側壁部２２にスリット２３を設けるこ
とにより、電流の浸透を援けている。空洞２５は冷却媒
を流通して蓋体２、３を冷却するためのもので、冷却媒
入口２６および冷却媒出口２７はそれぞれ冷却媒の取入
れ口および出口である。
２、３は、これらを誘導コイル１の両端部に配置して、
溶融金属１０が磁場空間から逸脱することを防止するた
めのものである。側壁部２２にスリット２３を設けるこ
とにより、電流の浸透を援けている。空洞２５は冷却媒
を流通して蓋体２、３を冷却するためのもので、冷却媒
入口２６および冷却媒出口２７はそれぞれ冷却媒の取入
れ口および出口である。
【００１２】密閉容器４は、溶解雰囲気を制御するため
の容器で、雰囲気調整装置によって内部の雰囲気を真空
あるいは不活性ガス雰囲気とすることができる。また、
材料出入口、内部観察のための覗き窓等を備える。マイ
クログラビティー環境において本発明の装置を稼働する
とき、まず図１に示すように誘導コイル１の両端部に蓋
体２と蓋体３とを対向して挿入し、蓋体２、３の底部２
１と側壁部２２とによって形成される空間（以下溶解空
間という）に溶解原料をセットする。図には示さない冷
却媒ポンプを稼働して冷却媒入口２６から冷却媒を取入
れ、空洞２５を通った冷却媒を冷却媒出口２７から排出
する。
の容器で、雰囲気調整装置によって内部の雰囲気を真空
あるいは不活性ガス雰囲気とすることができる。また、
材料出入口、内部観察のための覗き窓等を備える。マイ
クログラビティー環境において本発明の装置を稼働する
とき、まず図１に示すように誘導コイル１の両端部に蓋
体２と蓋体３とを対向して挿入し、蓋体２、３の底部２
１と側壁部２２とによって形成される空間（以下溶解空
間という）に溶解原料をセットする。図には示さない冷
却媒ポンプを稼働して冷却媒入口２６から冷却媒を取入
れ、空洞２５を通った冷却媒を冷却媒出口２７から排出
する。
【００１３】図には示さない雰囲気調整装置を稼働して
密閉容器４内の雰囲気を所定の状態に調整する。つぎ
に、図には示してない高周波電源を稼働して誘導コイル
１に高周波電流を流し、溶解原料を誘導加熱し溶融する
とともに溶融金属１０の側面から磁気圧力を加える。こ
の磁気圧力の作用によって溶融金属１０は、溶解空間に
浮揚して円柱状にまとまり、側壁部２２に触れることが
ない。
密閉容器４内の雰囲気を所定の状態に調整する。つぎ
に、図には示してない高周波電源を稼働して誘導コイル
１に高周波電流を流し、溶解原料を誘導加熱し溶融する
とともに溶融金属１０の側面から磁気圧力を加える。こ
の磁気圧力の作用によって溶融金属１０は、溶解空間に
浮揚して円柱状にまとまり、側壁部２２に触れることが
ない。
【００１４】ところで、溶融金属１０に対して、誘導コ
イル１の軸方向には何等の拘束力も働かないうえ、誘導
コイル１の端部においては磁気圧力はむしろ低下するた
め、溶融金属１０のコイル軸方向位置は不安定である。
そこで、蓋体２、３を誘導コイル１の軸方向に適宜移動
して底部２１を溶融金属円柱の両端部に接触させること
により溶融金属１０の位置を安定化する。底部２１は冷
却媒によって冷却されているので、これに接した金属は
急速に冷却されて凝固し凝固シェル１１を形成するので
底部２１との反応汚染を生じることはない。
イル１の軸方向には何等の拘束力も働かないうえ、誘導
コイル１の端部においては磁気圧力はむしろ低下するた
め、溶融金属１０のコイル軸方向位置は不安定である。
そこで、蓋体２、３を誘導コイル１の軸方向に適宜移動
して底部２１を溶融金属円柱の両端部に接触させること
により溶融金属１０の位置を安定化する。底部２１は冷
却媒によって冷却されているので、これに接した金属は
急速に冷却されて凝固し凝固シェル１１を形成するので
底部２１との反応汚染を生じることはない。
【００１５】溶融金属円柱の太さと長さは、磁気圧力と
蓋体２、３の位置の設定によって自由に調整することが
できる。これによって、鋳型フリーでニアネットシェー
プ鋳造が可能となる。形状が安定したら、誘導コイル１
の電流を下げて溶融金属１０の形状を保ちつつ冷却して
凝固する。凝固後、密閉容器４を開放し、蓋体２、３を
開いて凝固金属を取り出す。
蓋体２、３の位置の設定によって自由に調整することが
できる。これによって、鋳型フリーでニアネットシェー
プ鋳造が可能となる。形状が安定したら、誘導コイル１
の電流を下げて溶融金属１０の形状を保ちつつ冷却して
凝固する。凝固後、密閉容器４を開放し、蓋体２、３を
開いて凝固金属を取り出す。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明の金属溶解装置によ
れば、マイクログラビティー環境において、あらゆる金
属を汚染することなく均質に溶解し、かつ、鋳型フリー
でニアネットシェープ鋳造が可能である。
れば、マイクログラビティー環境において、あらゆる金
属を汚染することなく均質に溶解し、かつ、鋳型フリー
でニアネットシェープ鋳造が可能である。
【図１】本発明の実施例の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例における蓋体の部分切断説明図
である。
である。
１ 誘導コイル ２ 蓋体 ３ 蓋体 ４ 密閉容器 １０ 溶融金属 １１ 凝固シェル ２１ 底部 ２２ 側壁部 ２３ スリット ２４ セグメント ２５ 空洞 ２６ 冷却媒入口 ２７ 冷却媒出口
Claims (2)
- 【請求項１】 次の構成要素(a)(b)(c)(d)を含むことを
特徴とする金属溶解装置。 (a) 円筒状の誘導コイルと、該誘導コイルの両端部に配
置する蓋体であって、該蓋体の少なくとも一部が前記誘
導コイル内に挿入され、かつ、前記誘導コイルの軸方向
に移動自在な一対の蓋体を備える。 (b) 前記蓋体は円盤状の底部と円筒状の側壁部とからな
るカップ形状であって、前記側壁部には、円筒軸を含む
放射状平面に沿ったスリットを備える。 (c) 前記蓋体のカップ形状の底部および前記側壁部に
は、冷却媒が流通自在な空洞を備える。 (d) 前記蓋体は冷却媒の入口と出口とを備える。 - 【請求項２】 少なくとも前記誘導コイル内の空間を閉
塞する密閉容器を備えることを特徴とする請求項１記載
の金属溶解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP873497A JPH10208860A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 金属溶解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP873497A JPH10208860A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 金属溶解装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10208860A true JPH10208860A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11701192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP873497A Pending JPH10208860A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 金属溶解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10208860A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007085645A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 浮揚溶解鋳造法及び該鋳造法で使用される水冷坩堝 |
| US20150013933A1 (en) * | 2013-07-11 | 2015-01-15 | Crucible Intellectual Property, Llc | Slotted shot sleeve for induction melting of material |
| US9873151B2 (en) | 2014-09-26 | 2018-01-23 | Crucible Intellectual Property, Llc | Horizontal skull melt shot sleeve |
-
1997
- 1997-01-21 JP JP873497A patent/JPH10208860A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007085645A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 浮揚溶解鋳造法及び該鋳造法で使用される水冷坩堝 |
| US20150013933A1 (en) * | 2013-07-11 | 2015-01-15 | Crucible Intellectual Property, Llc | Slotted shot sleeve for induction melting of material |
| US9445459B2 (en) * | 2013-07-11 | 2016-09-13 | Crucible Intellectual Property, Llc | Slotted shot sleeve for induction melting of material |
| US9873151B2 (en) | 2014-09-26 | 2018-01-23 | Crucible Intellectual Property, Llc | Horizontal skull melt shot sleeve |
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