JPS62227569A - 一方向凝固装置 - Google Patents

一方向凝固装置

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Publication number
JPS62227569A
JPS62227569A JP7302586A JP7302586A JPS62227569A JP S62227569 A JPS62227569 A JP S62227569A JP 7302586 A JP7302586 A JP 7302586A JP 7302586 A JP7302586 A JP 7302586A JP S62227569 A JPS62227569 A JP S62227569A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unidirectional
solidification
magnetic field
solidifying
melt
Prior art date
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Pending
Application number
JP7302586A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Iwasaki
岩崎 安宏
Jun Kadoi
洵 角井
Yoshio Kobayashi
義雄 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP7302586A priority Critical patent/JPS62227569A/ja
Publication of JPS62227569A publication Critical patent/JPS62227569A/ja
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋳造品製鉄機械部品、宇宙機器部品等に用いる
一方向凝固組織材料、或いは耐熱共晶合金を製造するた
めの装置に関する。
〔従来の技術〕
一方向成長複合材や一方向成長複合材等の一方向凝固材
は、耐熱鋼、磁石鋼、高強度鋼等として使用されている
。このような一方向凝固材の製造に用いられている従来
の装置は、凝固容器内に満たされた素材融液をその一端
から強制的に冷却する部分のみを有するものが殆どで、
それ以外には温度制御のための加熱コイルを併用したも
のが若干知られている程度である。また、加熱用コイル
を併用したものでは、該加熱コイルと一方向凝固材とを
相対的に移動させるようにしたものも知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来の一方向凝固装置では、組織を単一方向充分な
指向性をもたせてに成長させることが困難であるため、
大きな寸法または長い寸法の一方向凝固材を製造できな
い問題がある。また、素材の種類も限定されざるを得な
いのが実状である。
その理由は次のように考えられる。
一般的に、凝固組織を単一方向に成長させるためには、
□融液と凝固相との界面近傍における温度分布、正確に
は凝固界面と直角方向の融液的温度勾配が安定していな
ければならない、従来の装置ではこれが不安定で、その
値が一定値以上に乱れるため凝固核の生成が起り、一方
向凝固組織が達成されないものと思われる。
上記温度分布を乱す主な原因は熱対流(自然対流)であ
る、従って、外部から与える熱的条件(冷却あるいは加
熱)を乱さずに熱対流を防止できれば、凝固界面の温度
分布が安定し、大径、長尺のて方向凝固材を歩留り良く
製造することが可能となる。
上記事情に鑑み、本発明は凝固相界面における融液の熱
対流を防止し、一方向凝固させることができる装置を課
題とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の課題を達成するために、本発明では静電磁場の作
用で凝固相界面における融液の熱対流を防止することと
した。
即ち、本発明は凝固容器に満たした素材融液をその一端
から強制的に冷却し、他端側に向けて凝固組織を発達さ
せる一方向凝固装置において、前記一端から強制的に冷
却する手段に加え、凝固相界面の対流を防止するように
配置した静磁場発生コイルを設けたことを特徴とするも
である。
本発明においては、必要に応じて温度制御のための加熱
用コイルを設けてもよい。その場合、加熱コイルは静磁
場発生コイルの内側に設ける。また、加熱コイル素材融
液に対して相対的に上方に移動させるようにしてもよい
なお、液体への電磁力の作用例としては電磁ポンプ、電
磁攪拌などがあり、本発明では融液の移動、流動等に被
接触で充分な力を与える手段としてこれを利用したもの
である。
〔作用〕
本発明の装置では、凝固相界面近傍に配置したコイルに
大きな直流電流を通電しながら、素材融液を一方向凝固
させる。従って、凝固相界面近傍に大きな静磁場が作用
することとなり1次の理由で融液の流動、即ち、対流が
防止される。
即ち、凝固相界面(a同材と融液の境界面)の近傍に静
磁場が印加されている状況下では、融液が動くと磁界と
力の作用で渦電流が発生する。これは融液が動くために
はエニルギーが消費されることを意味するから、磁界の
作用がないときに比べて融液は動き難くなる。
こうして対流が防止される結果、凝固界面と直角方向の
融液内温度勾配が維持されて結晶核の発生が起らないた
め、下方から成長する結晶はそのまま上方に向って成長
できる。
〔実施例〕
第1図は本発明による一方向凝固装置の一実施例を示す
断面図である。同図において、3は耐火材で出来た凝固
容器である。該容器3には素材融液lが満たされる。容
器3の底部には、素材融液を下端部から冷却するための
強制冷却装置として、内部に冷却水lOを循環するよう
に構成された水冷銅ボックス9が設けられている。また
、前記容器3の外周には温度制御のための加熱用抵抗線
5が断熱材4に被覆して配設されている。該加熱コイル
5の更に外側に、直流電流用の静磁場発生コイル7が設
けられている。
上記第1図の装置を用い、次のようにして炭素鋼(o、
ezc)の一方向凝固試験を行なった。
素材を別の溶解炉で溶解し、この融液lを本装置の容器
l内に注入後、加熱コイル5で約1550℃の温度に制
御すると同時に下部を水冷し、更に静磁場発生用コイル
7に通電して約1000ガウスの磁界を与えながら凝固
させ、実施例サンプルを得た。
また比較材サンプルとして、加熱条件および水冷条件を
同一とし、磁界を与えないで凝固させたサンプルを製造
した。
・ 上記両サンプルの切断面をマクロ腐食して柱条結晶
の成長長さく水冷面からの距fi?)を比較したところ
、磁界をかけた実施例サンプルの柱条結晶。
長さは比較材サンプルの二倍以上である30cm近くに
成長していた。
以上の結果から、磁界印加による効果が顕著に認められ
た。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明の装置によれば大口径およ
び長尺の単結晶一方向凝固材を安定して製造でき、#熱
鋼等を安価に供給できる等、顕著な効果が得られるもの
である。
【図面の簡単な説明】
1・・・融液、2・・・一方向凝固材、3・・・耐火材
、4・・・断熱材、5・・・加熱用抵抗線、6・・・ス
テンレスケース、7・・・静磁場発生用コイル、8・・
・コイル冷却材(変圧器油)、9・・・冷却鋼ボックス
、10・・・冷却材(水)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 凝固容器に満たした素材融液をその一端から強制的に冷
    却し、他端側に向けて凝固組織を発達させる一方向凝固
    装置において、前記一端から強制的に冷却する手段に加
    え、凝固相界面の対流を防止するように配置した静磁場
    発生コイルを設けたことを特徴とする一方向凝固装置。
JP7302586A 1986-03-31 1986-03-31 一方向凝固装置 Pending JPS62227569A (ja)

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