JPS589747A - 電磁鋳造における液体−固体界面の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明社電磁鋳造における液体−同体界面の制御に関す
るものである。

本発明は広範囲に利用され得るものであるが、特に電磁
鋳型の中の鋳物の液体一固体界面の自動制御に適してお
シ、本説明は特にそれに関連して行われよう。ここに説
明される方法と装置鉱電磁鋳造設備に適用されて、型の
諸要素の位置決めを行い、ｔた電磁鋳造中の操作条件を
選択及び固定を行う。

基本的な電磁鋳造装置は、水、冷式インダクタ、非磁性
スクリーン、及び鋳造インプットに対し冷却水を供給す
るためのマニホルドで構成される３部分型を備える。こ
のような装置の実例紘、デツトセレフ等の米国特許第３
，４６７，１６６号に記載されている。溶融金属と型の
何等かの要素との関の直接的な接触無しに、溶融金属の
収容が行われる。冷却マニホルドから水をインゴットシ
ェルに対し直接供給することによシ溶融金属の凝固が行
われる。

溶融材料の電磁鋳造において、高品質な表面の形状と状
態及び冶金組織許容値を得るためには、一般的に鋳造装
置パラメータの高いレベルの制御が要求される。従来か
ら電磁鋳造では、鋳造インがットを制御するための様々
な技術とこれに倶連した装置が提示されている。それら
技術と装置の実例を以下に述べる。

鋳造中にインダクタ電流を制御することにょってインプ
ットの直径または断面を制御することは従来技術におい
て知られている。例え＃−ｉ′デットセレフの米国特許
第４．０．：・１４．５７９号においては、［金属の連
続または半連続鋳造によるインイツト　　　　゛成形方
法において、インダーフタの電磁界にょｐ溶融金属が操
作され、インイツトの液体区域の寸法の所定値からの偏
差に応じてインダクタ電流が制御され、その後、溶融金
属が冷却される如き方法」が記載されている。同様な技
術が、カーウッド等の米国特許第４，１６１，２０６号
においても、「金属鋳造装置及び方法において、溶融金
属が電磁界によシ収容され、そして所要の形状に成形さ
れる。

磁界を作るインダクタと溶融金属との間の間隙の変動を
小さくするため制御−置が用いられる。その間隙または
これに関連する電気的パラメータが検出され、インダク
タに送る電流を制御するのに用いられる。」ごとく述べ
られている。

またデットセレフの米国特許第３，６０５，８６５号に
おいて、電磁的に収容された溶融材料を磁界の選択的ス
クリーニングによって成形することが知られている。更
にカーウッド等め米国特許第４，１６１，２０６号に述
べられている原理によれは、スクリーン自体の効果を変
化させることができる。

ＤＣ鋳造の分野においては、鋳造速度や冷却水量のよう
なりＣ鋳造パラメータのプログラミングできる制御が、
［軽金属Ｊ　、ＡＩＭＥ、１９７９年、第２巻、第６６
５−６６９頁に、マジストリイ等によ°る「プログラミ
ングできる制御装置によるＤＣ鋳造の自動制御」として
記載されている。この記事で拡、諸パラメータを取出し
、そしてカード上のコード番号を読にとによシ鋳造速度
と冷却水の流量を調節することが述べられている。

電磁鋳造装置と方法によるインイツト鋳造中、インイツ
トの所要な均等の冶金組織を作るため、液体一固体界面
の位置線好適に祉比較的一定に維持される。その界面位
置嬬、就中、冷却液供給位置、冷却液供給率、冷却液温
度、鋳造速度、及び液体金属温度を含む様々なファクタ
によ２て左右される。鋳造速度また祉鋳物引出し速度は
しはしは、鋳造の開始時と終了時における加速期間と減
速期、間中に故意に変えられる。従って誠からの鋳物の
引出し速度を変えることによって液体一固体界面の位置
を制御すること紘難しい。液体金属温度を変えることも
できるが多少の困難を伴なう。

前記の従来技術において、界面位置を変化させるものと
して、冷却液供給位置、冷却液供給率、及び冷却液温度
が述べられている。液体一固体界面の迅速な再位置決め
が必要な場合、電磁鋳造技術において既述されているよ
うな技術と思想では、所要の時間枠内の要求に合わせる
には不充分あるいは遅過ぎるということになろう。

本発明の１つの問題は、インデントの均等な所要の冶金
組織を作ることができる電磁鋳造装置を提供することで
ある。

本発明の１つの利点は、前記のような従来技術の限界及
び欠点の１つまたはそれ以上を実質的に解消する電磁鋳
造装置を提供することである。

本発明の他の利点は、収容区域内の液体一固体界面の位
置を制御する電磁鋳造装置を提供することである。

本発明の更に他の利点は、収容区域内の最大磁界の近く
に液体一固体界面を維持する電磁鋳造装置を提供するこ
とである。

そこで、鋳造う／中溶融材料を電磁的に収容して所要の
形状に成形する装置と方法を含む材料の電磁鋳造システ
ムが提供される。この電磁収容及び成形装置紘、溶融材
料に磁界を与えるためのインダクタを備える。磁界は溶
融材料収容区域を画成する。交流がインダクタに供給さ
れて磁界を作る。改良点として、収容区域内の液体−同
体界面の位置を制御する。鋳物局面に沿った液体一固体
界面の位置が監視される。この監視された位置に応答し
て収容区域内の溶融材料の体積が変えられることによシ
、液体一固体界面の位置が実質的に一定に維持される。

以下、添付図面の好適な実施例を参照に説明を続ける。

本発明は、電磁鋳飄内の鋳物の液体−同体界面の位置の
自動制御に関する。この制御は、優れた所要の形状、品
質、及び冶金組織許容値の鋳物の生産を助長する。

本発明によれば鋳造材料のための電磁鋳造装置１０が提
供される。この装置紘、鋳造ラン中溶融　　゛した材料
を電磁的に収容及び成形して所要の形状の鋳物１４にす
る電磁鋳１１１２を備える。鋳造ラン中鋳物１４は、こ
れの溶融材料ヘッド１Ｂと固体材料部分２０とを画成す
る液体一固体界面１６を有する。電磁収容及び成形装置
１２は溶融材料に磁界を与えるインダクタ２２を備える
。磁界社溶融材料の収容区域２４を作る。電力供給装置
２６がインダクタに交流を与えて磁界を発生する。

本発明の改良線、収容区域２４内の液体−同体界面１６
の位置を制御する装置２８を備える。この位置制御装置
社鋳物の周面に沿った液体一固体界面の位置を監視する
装置３０を備える。また位置制御装置は、液体一固体界
面の位置を実質的に一定に維持するため監視装置３０に
応答して収容区域２４内の溶融材料の体積を変化させる
装置３２を備える。

図面には本発明による電磁鋳造装置１０が示される。電
磁鋳型１２は、鋳造される溶融材料を収容及び成形する
電磁力界を発生するためのインダクタ２２を備えること
ができる。インダクタ２２は従来技術で一般的に知られ
ている型式のものとすることができ、冷却マニホルドを
備えている。

インダクタは従来技術で周知の型式の電源２６から交流
を供給されて電磁力界を作る。この磁界はイン゛ダクタ
の鋳造区域２４内の溶融材料と相互作用して溶融材料内
に渦電流を作る。この渦電流は磁界と作用して溶融材料
に磁気圧力を加える力を作シ、これによって溶融材料を
収容し、そこでその材料拡所要のインプット断面の形に
凝固する。

鋳造が行われている間、溶融材料とインダクタとの間に
は空気間隙ｄが存在する。カー・ウッド等の米“国特許
第４，１６１，２０６号に記載のような型式の普通の制
御回路３３が電力供給装置２６を制御する。制御回路３
３０目的社、間［ｄの変動を可及的に少なくシ、その間
隙を実質的に一定に維持することである。

溶融材料収容区域にインダクタと同じ形状に成形またａ
ｍ込めされて所要のインビット断面を作る。インメクタ
紘、所要のインビット断面に応じて円形ま九は矩形のよ
うな任意の形状を有することができる。好適にはインダ
クタ２２は固定された不動位置に維持され、そして他の
ｍｓ素がインダクタに対して動くようにされる。しかし
必要であればインダクタを他の型要素に対し動かすよう
にして奄よく、仁れも本発明の範囲に含まれるものであ
る。

溶融材料の静液圧力に対する磁気圧力を微調整して均衡
させるためインダクタ２２内に非磁性シールド３４を備
えることができる。この非磁性シールドは好適には図示
のように別個の要素とされる。しかし本発明によればま
た、後述の冷却液供給装置３６と一体の部分にしてもよ
い。非磁性シールドは従来技術で周知のものであシ、一
般的に一定の形状を有し、そして主インダクタと溶融材
料との間で液体一固体界面の上方に設置され、主インダ
クタの発生する磁界を減衰するように働く。

シールド内に電流が誘導されて溶融材料の表面における
磁界を減衰するのである。シールドのインビダンスはそ
のインダクタンスとレジスタンスの両方に左右される。

インダクタ”ンス嬬インダクタとシールドの間及びシー
ルドとインプットの間の空気間隙によって決まシ、そし
てレジスタンスはシールドの形状と抵抗率によって決ま
る。シールドを特定の位置に設定することは一般的に知
られてぼるが、シールドを鋳型１２内で動かすこと社本
発明の範囲内にある。

冷却液接触位置と、鋳物に供給される冷却液の量とを制
御する冷却液供給装置３６は冷却液マニホルド３８を備
える。このマニホルド３８ｔ！インダクタ２２及び非磁
性スクリーン３４から独立して動けるように支持され、
従って非磁性スクリーンまた社インダクタの同時的な運
動なしに、放出口４０の位置をインビットの軸方向に調
節することができる。図面に示されるような層成の可動
冷却液マニホルドは従来技術で知られておシ、またカー
ウッド等の米国特許第４，１５８，３７９号によシ詳Ｉ
ＩＢＫ説明されている。

本発明は更に、冷却液マニホルド位置決め装置４２を備
える。この装置株、支持プレート４５のねじ孔に貫通す
るねじロッド４４を備える。冷却液マニホルド３８に取
付けられた支持プレート４６にロッド４４の一方の端部
が回転自在に結合する。ロッド４４の他方の端部鉱、ロ
ッド４４を回転するステップモータ４８に取付けられる
。更に冷却液マニホルドは電気的に作動される流れ弁４
９を備え、この弁は冷却液送給ジイン５０内にあって冷
却液マニホルドに送られる冷却液の流量制御や開閉を行
う。そのようにして従来技術で周知なように凝固前線を
上げ下げすることによジインイツトからの熱奪取量を制
御できる。

操作において、ステップモータによシロラド４４が回わ
されて冷却液マニホルド３８を鋳物の方向へ軸方向に動
かし、インダクタ２２の頂面に近づけたシ遠ざけたシす
る。弁４Ｂも、冷却液會関欠的な豚動送シにしたシ、オ
るいは冷却液の流率を間欠的に変える等様々な態様に調
節されて凝固前線を制御する。ここでＦｉ特定の戯式の
冷却液マニホルド、位置決め装置、及び流れ弁が述べら
れているが、本発明においてはその他任意の適当な冷却
液マニホルド及び位置決め装置も使用できる。

必要で多れば鋳造インピットに更に冷却を追加するため
、インダクタ２２の下に、下側冷却液マニホルド５１を
有する第２冷却液供給装置５６を備え゛ることができる
。上側冷却マニホルド３８の位置決め装［４２と同様な
、ステコイモータ、ねじロッド及゛び支持プレートを備
える位置決め装置５２によってマニホルド５１社動かさ
れる。更に弁４９と同様な流れ弁５３が冷却液送給ライ
く５４内に設けられる。下側冷却液マニホル、ド５１の
位置決めと操作は、鋳造される材料及び寸法に応じて、
前記弁４９の場合と同様に行われ半う。

本発明鉱、鋳盟内への溶融材料の流率を制御する装置５
５を備える。インダクタの収容区域２４内へ流れる溶融
材料を制御することは、収容区域内の溶融材料ヘッドの
体積を変化させることによシ液体−固体界面の位置を実
質的に一定に維持することである。凝固しているインプ
ット２０の上に在る溶融材料のプールに相当する溶融ヘ
ッド１８は磁気収容区域内に静液圧力を作る。図面に示
されるような垂直鋳造装置１２において、＊融ヘッド１
８は溶融プールの頂面６０から固体−液体外面または凝
固前線１６まで延在し、また更に゛流下ロ６４と槽６６
の中及び上方の溶融材料と部分的につながる。

本発明の好適な実施例は、流下口６４と槽６６を含む金
属配給装置を用いる。流下ロ６４社鋳造区域の上方で支
持され、その区域まで延びる。槽６６は流下口の上端部
に設けられる。屋まで続く金属配給装置内に流れ制御弁
６Ｂが備えられる。

この流れ制御弁６８社図示のように、槽６６から流下口
６４へ入る溶融材料の流率を制御するビン１０を備える
。ビ／７０を動かす弁作動装置７２は、電圧−圧力トラ
ンスジューサ１４によシ空気が入れられたシ出されたシ
するに従ってビン７０を上げ下げする空気作動装置にす
ることができる。

収容区域からインビットを所定の速度で引出すため普通
の２ム８０と底ブロック８２が備えられる。２ム８０と
底ブロック８２は、ラムの運動方向とラムの運動速度を
制御できる普通の液圧装置８４によって操作される。

本発明は、優れた所要の形状、品質、及び冶金組織のイ
ンプットを製造するための電磁型の主要要素及び付属的
要素の自動制御に関するものである。゛特定の金属、合
金、またはその他の鋳造材料の最も望ましいインゴット
を作るべく、鋳造条件を従来の経験から知られている予
設定された値に安定させるため、主要な鋳要素とパラメ
ータが監視され、そして調節が実時間で行われる。本出
願の背景において指摘した従来技術において、集質的に
均一な断面を有するインプットを電磁鋳造方法によって
製造するためのいろいろな装置が述べられている。イン
イツトの形状と冶金的品質を様様に制御するために紘電
磁鋳造の主要な諸変数の制御が必要であることをそれら
従来技術は暗示もし明示もしている。しかし後にも述べ
る如く、いろいろな変数を同時に制御することがしばし
は望まれ、またそれら変数を、鋳造と鋳造の間で、ある
い拡１つの鋳造における広い間を置いたインターバルで
定期的に調節するのではなく゛、実時間で制御すること
が非常に望まれるのである。本発明はそのような要求を
認め、電磁鋳造技術における七のようなイヤツブを満た
すようにする一体化された制御装置の利用を教示するも
のである。

電磁鋳造において制御しなければならない１つの最も重
要なパラメータは、液体−固体界面九おけるインダクタ
とインゴットとの間の空気間１！Ａｄである。この空気
間＠ｄは固定のインダクタ形状と関連してインゴットの
形状を作る。もしｄが収容周囲で常時一定に維持されれ
ば、望ましい一定断面のインイツトが得られる。ｄの値
は、インダクタ電流１で作られる磁力と液体金属ヘッド
ｈ工との均衡によって決まる。米国特許第４，１６１，
２０６号でカーウラｒ等が述べているよ−うに、電子フ
ィードパラクルージによって空気間隙ｄを一定に保つこ
とは従来技術において知られている。こり技液体−固体
界面りは好適には、所要の空気間隙ｄのための磁界強度
が最大になる位置に置かれる。これは典型的にはほぼイ
ンダクタの中間高さの所モあるが、磁砥シールｒ３４ま
たはその他の７アクタがその位置を変えることがある。

そのような装置は成る電磁鋳造装置に設定された収容力
本発明９は特に界面位置の制御に係わるものであるから
、勿論、鋳物の周囲に沿った液体一固体界面の位置乞監
視する技術または装置を提供しなければならない。界面
の位置は監視装置３０によって常時監視できる。

本発明の装置は、図示のよ５に電磁インダクタ２２内に
複数個の光フィラメント９２を取付けて構成される赤外
線を感知するセンサー装置９０を備えることができる。

好適にはフィラメント９２は、角方向に成る量だけ変位
されるつる巻き状にインダクタに巻上げられるように四
分円またはこれの成る位置上に渦巻き配置で分布される
。更に必要であればフィラメントは型の他の部分にｉう
配置で備えることができる。また溶融表面の＾さを測定
するため１図示の如くスクリーン３４に光フィラメント
を備えることができる。

監視装置３０はまた、放射情報を送給されて鋳物表面に
４つた温度及び温度勾配を計算する信号プロセッサ９４
を備える。このプロセッサはアナログとデジタルの２つ
のセクションに分けられる。

アナログセクションの目的は受けた放射信号をデジタル
ワードまたは位置信号に変換することである。信号プロ
セッサのデジタル部分で社、信号基準化、線形化、パタ
ーン認識、制御、及び計算が行われる。プロセッサ９４
のデジタル部分は標準的なマイクロプロセッサシステム
または専用論理ネットワークを備えることができる。

一般的に、装荷の温度及び勾配は、凝固区域における液
相値よシ低い何等かの値から、インピット頂部における
溶融物温度に近い何等かの値まで徐々に増大する。これ
は装置を測定しそして基本的なセンサー間隙を知ること
によシ検知できる。

温度及び西紀は、インダクタ１２の底部のような何等か
めデータに対する距離の関数として計算できる。インプ
ットの頂部よシ上方で温度と勾配は非常に急激に低下す
る。そこで溶融物表面は最高温度及び最大勾配の点に置
かれることになろう。

同じように凝固区域も位置決めできる。即ち凝固区域′
において温度勾配社１つの小さい正傾斜からもつと大き
い傾斜のものへと変化する。そこでこの勾配変化と溶融
物表面温度との実際的な合致及び理論的に期待される合
致の両方によって、凝固区域を推定できる。鋳造中のイ
ンプットの凝固前線、及び所要であれは頂面の位置を求
めるのに赤外線装置を使用するものとしてきたが、その
他の周知の任意の技術を使っても本発明の範囲に含める
ことができる。

本発明はまた、液体−固体界面管実質的に一定に保つた
め、・監視装置３０に応答して収容区域内の溶融金属の
体積を変化させる装置３２を備える。

この制御装置３２は、感知された液体一固体界面位置信
号を受けて、これをその所定の値と比較し、そしてトラ
ンスジューサ７４を制御するための哄＊＊＊ｔｉｉす、
。竺、１２オ、３カ８□４゜　　　′更に制御装置３２
ｔｌｉまた、マニホルド位置決め装［４２と５２及びそ
の流れ制御弁の制御を行う。

本発明の好適な実施例は制御回路装置３２による冷却液
供給装置の制御を提供するものであるが。

冷却液供給装置の操作を他の手段で行うこと、例えば手
動的に行うことも本発明の範囲内にある。

液体一固体界面の位置の変化が、鋳造装置１０の収容区
域内への溶融金属の流率の制御に利用されることは、本
発明の独特な特徴である。本発明を更に理解できるよう
にするため、以下にその操作の説明を続ける。インダク
タの軸方向に沿った、はぼ最大磁界の中心個所に所要の
設定点が位置決めされる。この設定点は鋳物の材料及び
寸法に従って予め計算される。その情報は、例えばタイ
プ打込み、バンチカード、または磁気カードのような任
意の手段によって、回路３２内にプログラミングされる
。あるいはまた、任意のセットのパラメータに必要な情
報を記憶するように回路３２を設定して−よい。

インビット周囲における液体−同体界面ｈ８が収容区域
内で上方に、最大磁界から遠ざかる方へ動き始める場合
、溶融材料によって加えられる靜液圧力は低下していく
ことになる。これに応答して電力制御装置３３は電源２
６からインダクタに送ら°れる電流を変える。液体装荷
の体積が小さくなると、装置内への熱入力も少なくなシ
、そして収容区域内の熱不足によシ凍結が生じ得る。こ
の結果、不良品質のインプットができたシ、あるいは場
合によ）電磁鋳造装置の操作が中断されることもある。

従ってそのよう念問題は迅速に解決することが非常に１
要である。液体−気体界面の位置の変化は赤外線装置９
２によって断えず監視され、そしてライン１００を通し
て監視装置９４へ中継される。この監視回路９４社、液
体一固体界面の位置を表示する位置信号を制御装置３２
へ送る。液体一固体界面が上昇している場合には、その
制御回路拡圧カド２ンスゾユーサ７４へ送信して弁装置
８Ｂを開けさせ、収容区域への溶融材料の流量を増やす
。こうして溶融材料ヘッド１８を形成する溶融材料の体
積が大きくなると、装置内への熱入力も増え、そして液
体−同体界面社再び下方へ、はば最大磁界の所にある所
要の設定点の方へ動き始める。この所要の予設定位置へ
液体−′固体界面が達すると、回路３２社再びトランス
ジューサ７４に送信し、電源２６からの所要電力レベル
で以って関ｙｌｄを維持す一条件に合う所要高さまで溶
融材料ヘッドｈｌを戻すように流れ制御装置６８をリセ
ットする。溶融材料の高さは鋳造速度の関数になり、そ
してシールド内のセンチ−で監視することができる。

界面り、が収容区域内を降下する場合には靜液圧力が高
くなシ、従って間隙ｄを一定に維持するのによシ大きい
電力が必要になる。溶融金属の体積の増大は、インダク
タが液体装荷を支持するに充分な磁界を作れなくなる点
まで達することがあり、この場合溶融材料はこぼれ出る
ことになる。

そこで本発明では液体−同体界面の位置を赤外線センサ
ーによって常時監視し、この情報を監視回路９４によっ
て制御回路３２へ送る。この制御回路は、液体一固体界
面の位置（この時点では収容区域内の所定の最大磁界位
置よシ下になっている）を設定点と比較し、そしてこの
信号をトランスジューサＴ４へ送って流れ制御装置６８
を操作することにより、収容区域２４内への溶融材料の
流量を少゛なくさせる。溶融材料の体積の減少と共に熱
入力も少なくなシ、そして液体−同体界面ｈ　は収容区
域内で上昇し始める。ｈ、が所要設定点に達すると制御
装置３２がトランスジューサ３２に送信して流れ制御装
置６８をリセットし、これによって溶融材料ヘッド位、
インダクタ２２へ送られる最適電力レベルに対応した最
適の高さの所へ戻る。

本発明はｉ＆優先装置として操作できる。これの第１実
施例との唯一の相違点は制御回路３２にある。従ってそ
の第２実施例のために別の図面を追加することはしない
。制御回路３２＃ｉこれの中に組込まれるオーバ−２イ
ド制御回路を備えることができる。このオーバーライド
制御回路は、後に詳述するよう叫、１液体一固体界面ｈ
８が所要設定点からインダクタの長さのほぼ所要パーセ
ンチ　゛−ジ以上に変動した場合に電圧−圧力トランス
ジューサー４を作動させる。制御回路３２線既述のよう
に監視装置３０から位置信号を受ける。第１操作態様に
おいて、鋳物局面の液体凝固前線を所定の位置で実質的
に一定に維持するに必要な率で溶融材料を凝固させるよ
うに鋳物からの熟奪取率を変えるように鋳物へ冷却液を
供給させる信号を回路３２は冷却液供給率置３６や５６
へ送る。この操作態様社、液体−同体界面の位置が所要
設定点からインダクタの高さのほぼ所要パーセンチ−゛
ジ以下に変る場合に好適である。このパーセンテージ社
最適に嬬インダクタの高さの約６．５％であるが１．約
１２．５％あるいに更に約２５％にすることもできる。

制御回路３２は幾つかの手段によって様々な冷却液供給
を行うことができる。例えば、間に冷却液の流れのない
間欠的な期間で冷却液を流、す脈流によって冷却液供給
を行うことができる。

あるい嬬また、相互に異なる第１流率と第２流率の流れ
の間欠的な期間を又互に組合せた冷却液供給も可能であ
る。制御回路は２イ／１０４，１０６を通して流れ弁４
９．５３を制御することＫよシ上記のような脈流を作る
。また別の熱奪取制御の変化形として、鋳物に対し冷却
液を当てるマニホルド３８，５１の冷却液放出口を、鋳
物局面に泊った様々な位置へ変えるようにすることもで
きる。

回路３２が２イン１０８．１１０を通して位置決め装置
４２．５２に信号を送るととくよシ、その位置を調節で
きる。鋳物局面に対する冷却液供給率あるい鉱冷却液供
給位置を変えることによって。

インダクタの作る磁界を直接変えること無しに、液体一
固体界面の位置を変えることができるのである。上側ま
たは下側マニホルドと、鋳物に対する冷却液供給率及び
供給位置との望ましい組合せは、鋳造されるインイツト
の材料及び形状のような諸７アクタに従って決定され、
そして制御回路３２内にプロゲラきングされる。第２の
操作態様において、液体一固体界面が所要設定点からイ
ンダクタの長さのほぼ所要パーセンテージ以上に変ると
、液体−同体界面がほぼ所要設定点に戻るまで収容区域
内の溶融材料の体積を変えるように。

回路３２０オ一バーライド制御部分は先に述べ九ように
２イン１０２を通して信号を送る。、ＩＩｌ様２操作に
おいて、材料体積変化と並行して冷却液供給装置が操作
される。液体一固体界面がほぼ所要設定点に戻ると、イ
ンダクタ２２へ給電するに必要な適正な電力レベルに対
する最適の高さまで溶融材料ヘッドが戻るように流れ制
御装置６８をリセットするように制御装置３２のオーバ
ーライド相はトランスジューサに送信する。それから装
置３２は態様１方式で操作するように戻る。

液体ヘッドｈ工の高さが変化される場合、インダクタ２
２の磁界が作る収容区域の外側の成る高さまで頂面６０
が上昇するのを禁する成る限界がある。面６０が収容区
域よシ上方まで上昇した場合、溶融材料がこぼれてイン
ビットを駄目にし、更に装置を損傷することもあシ得る
。従って、図面のようなシールド内のセンサーを含む赤
外線センサー装置が頂面６０の位置を回路９４へ伝送す
る。この信号は、収容区域内へ送給される溶融材料の量
を規制して、ヘッド高さが所要限界位置を超えないよう
にすることができる制御装置３２へ送られる。あるいａ
ｔた、同様にして液体ヘッドの下側限界を設けて、ｈ、
ｌ”が小さくなシ過ぎ九ときの凍結を防止するようＫし
てもよい。

どこに本発明抹溶融材料を参照にして説明されてき九が
１本発明は、ニッケル及びニッケル合金。

鋼及び鋼合金、アルミニウム及びアルミニウム合金、銅
及び銅ペース合金、シリコン、ｒルマニウム等を含む広
い範囲の金属、合金、半金属、半導体に適用できるもの
である。それら材料は実例として挙げたものであって、
その他の金属、合金、メタロイド、または半金属製材料
を排除するものではない。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、先に
述べられたような目的、手段、及び長所を完全に満足す
る電磁鋳造装置が提供される。本発明は特定の実施例と
組合せて説明されてきたが、当該技術者に明らかなよう
に、その説明の中でなお様々な変化形、改良形、変更形
が可能である。

従ってそれら変化形、改良形、変更形は全て特許　　　
′請求の範囲の中に包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は電磁鋳造装置の概要図である。 １０・・・電磁鋳造装置、１２・・・電磁鋳型、１４・
・・鋳物、１６・・・液体一固体界面、１Ｂ・・・溶融
材料ヘッド、２０・・・固体材料部分、２２・・・イン
ダクタ、２４・・・溶融材料収容区域、２６・・・電源
、２８・・・界面位置制御装置、３０・・・界面位置監
視装置、３２・・・溶融材料体積変化装置、３３・・・
電源制御回路、３４・・・非磁性シールド、３６・・・
冷却液供給装置、３８・・・冷却液マニホルド、４０・
・・冷却液放出口、４２・・・冷却液マニホルド位置決
め装置、４９・・・流れ弁、５０・・・冷却液送給ライ
ン、５１・・・第２冷却液マニホルド、５２・・・同位
置決め装置、５３・・・流れ弁、５４・・・第２冷却液
送給ライン、５５・・・溶融材料流率制御装置、５６・
・・第２冷却液供給装置、６０・・・溶融プール頂面、
６８・・・溶融材料流れ制御弁、７４・・・電圧−圧力
トランスジューサ、９０・・・赤外線センサー装置、９
２川光フイラメント、９４・・・信号プロセッサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）溶融材料を鋳造するための電磁鋳造装置において
   、 鋳造ラン空咳溶融材料を電磁的に収容して所要の形状の
   鋳物に成形するための装置を備え、該鋳物紘該鋳造２ン
   の間該鋳物の固体材料部分と溶融材料ヘッドとを画成す
   る液体一固体界面を有し、骸電磁収容及び成形侠置紘該
   溶融材料に磁界を与えるインダクタを備え、該磁界は該
   溶融材料の収容区域を画成し、また該磁界を作るため該
   インダクタに又流電気を供給する装置を備えることを特
   徴とし、そして、 該収容区域内の該液体−固体界面の位置を制御するため
   の装置を備え、該位置制御装置２１１；、該鋳物の局面
   に渋った該液体−固体界面の位置を監視する装置、及び
   、 咳液体−固体界面の位置を実質的に一定に維持するため
   該監視装置に応答して咳収容区域内の溶融材料の体積を
   変化させる装置 を°備える如く改良された電磁鋳造装置。 （２、特許請求の範囲第１項の電磁鋳造装置において、
   該溶融材料体積変化装置が該収容区域内への溶融材料の
   流量を増減させる装置を備える□ことを特徴とする、電
   磁鋳造装置。 （３）特許請求の範囲第２項の電磁鋳造装置において、
   該監視装置が、該液体−固体界面と共に変化する該電磁
   鋳造装置の該収容区域内の温度勾配を感知する装置を備
   える、電磁鋳造装置。 （４）特許請求の範囲第１項の電磁鋳造装置において、
   該溶融材料を凝固させるため骸鋳物からの熱奪取率を変
   化させるように該鋳物に対し冷却液を供給する装置を備
   えることを更に特徴とする電磁鋳造装置。 （５）　　特許請求の範囲第４項の電磁鋳造装置におい
   て、該冷却液供給装置が、マニホルド装置及びこのマニ
   ホルド装置に結合され該鋳物に対し骸冷却液を放出する
   少なくとも１つの冷却液放出口を備えることを特徴とす
   る、電磁鋳造装置。 （６）特許請求の範囲第５項の電磁鋳造装置において、
   該放出口が、該電磁収容及び成形装置から独立的に軸方
   向に動かせるように該少なくとも１つの放出口を可調節
   に支持する装置を備えることを特徴とし、これによって
   、該鋳物局面に対する冷却液供給位を調節することによ
   シ、該磁界を変えることなしに該液体−同体界面の位置
   を制御できるようにされた電磁鋳造装置。 （力　特許請求の範囲第４項の電磁鋳造装置において、
   該位置制御装置が、該鋳型の操作時に少なくとも２つの
   態様を有する該監視装置に応答する優先制御装置を備え
   ることを更に特徴とし、その少なくとも第１態様におい
   て、該液体−固体界面が１つの所要設定点から該インダ
   クタの高さのほぼ所要パーセンテージ以下に変化する場
   合、該液体−固体界面の位置ｔ−実質的に一定に維持す
   るのに該冷却液供給装置を該優先装置が選択し、そして
   、 少なくとも第２態様において、該液体−固体界面が該所
   要設定点から該インダクタの高さのほぼ所要パーセンテ
   ージ以上に変化する場合、該液体−固体界面の位置を実
   質的に一定に維持するのに該冷却液゛供給装置と共に該
   体積変化装置を該優先装置が選択することが、該液体−
   固体界面がほば該所要設定点に戻るまで行われる、 電磁鋳造装置。 （８）％許請求の範囲第７項の電磁鋳造装置において、
   該所要設定点が該インダクタの軸方向に？Ｅｊつた最大
   磁界のほぼ中央に置かれる、電磁鋳造装置。 （９）材料を鋳造するための方法において、鋳造ラン中
   溶融材料を電磁的に収容して、該鋳造中溶融材料ヘッド
   と固体材一部分とを画成する液体一固体界面を有する所
   要形状の鋳物に成形すること、 該溶融材料のための収容区域を画成する磁界を該溶融材
   料に与えるインダクタを備えること、そして、 該インダクタに又流電気を供給して該磁界を作ること の諸段階を備えることを特徴とし、そ早て、該収容区域
   内の該竺体−同体界面の位置を制御することの段階、を
   備えることを更に特徴とし、そして該位置制御段階が、 該鋳物の局面に渋った畔液体−固体界面の位置を監視す
   ること、及び１、 該位置に応答して、該収容区域内の該溶融材料の体積を
   、変化させる。ことによシ該液体−固体界面の位置を実
   質的に一定に保つこと の諸段階を備えることを特徴とする如く、改良された方
   法。 ＱＧ　　％許、請求の範囲第９項の方法において、該溶
   の流量を増減さざることを特徴とする、方法。 ■　、特許請求の範囲第１０項の方法にお、いて、該位
   置監視段階が、該液体−固体界面の位置と共に変化する
   。電磁鋳造装置内の温度勾配を感知することを特徴りす
   る、方法。 ０２、特許請求の範囲第９項の方法５．において、該溶
   融材料を凝固させるため該鋳物からの熱奪取率を変える
   ように該鋳物に対し竺却液を供給する段階を備えること
   を更に特徴とする方法。 （１３１’特許請求の範囲第１２項の方法にお！てｉ該
   鋳物局面に対する冷却液供給位置を調節することによシ
   、該磁界を変えることなしに該液体−同体界面の位置を
   制御する段階を備えることを更に特徴とする方法。 α４　特許請求の範囲第１２項の方法にお、いて、鋳型
   の操作時に少なくとも２つの態彎を有する優先制御機能
   を備えること！更に特徴とし、　　　　。 その少なくとも第１態様において、該液体−―体界面が
   １つの所、ｌ！設定点から該インダクタの長。 さのはぼ所要パーセンチ−ど以■に変化する場合・。 該液体−同体界、面の装置を実質的に一定に維持するの
   に該冷却液を供給し、そして、 少なくとも第２態様において、該液−−固体界面が該所
   要設定点か、ら該インダクタの高さのほぼ所要パーセン
   テージ以上に変化する場合、該液体−固体界面の位置を
   実質的に一定に維持するのＫ。 該冷却液供給と共に該収容区域内の溶融材料の体積を変
   化させることが、該液体−同体界面がほぼ該所定設定点
   に戻るまで行われる、 方法。 （Ｉｓ　　％許請求の範囲第１４項の方法において、該
   所要設定点が該インダクタの軸方向に沿った最大磁界の
   ＃１ぼ中央に置かれることを特徴とする方法。