JPS6287784A - 金属の溶解炉 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属の溶解炉に係り、特にプラズマ、電子ビー
ム、アーク、レーザービーム等の超高熱発生手段を備え
た金属（合金又は純金属）の溶解炉に関するものである
。

［従来の技術］ プラズマ、電子ビーム、アーク、レーザービーム等の超
高熱発生手段によれば、高融点金属の溶解が可能である
から、高温溶解に付随する各種の技術的課題を克服した
溶解プロセスが開発されつつある（例えば鉄と銅１９８
２年第１０号第１〜１０頁）、そして、高周波誘導加熱
装置とプラズマトーチとを組み合わせた溶解装置も開発
されている（同）。

また、大容量の超高熱発生手段例えば大容量の電子ビー
ムガンの開発により、高融点金属や特殊合金の溶解のみ
ならず、製鋼等の比較的大容量の溶解分野への応用もな
されつつある（例えば水曜合紙、第２０巻第１号第２７
頁）。

［発明が解決しようとする問題点］ 超高熱発生手段を備えた従来の金属の溶解炉においては
、マグネシア、アルミナ、スピネルなどの耐火材で内張
すされた容器や、水冷銅を採用している。しかしながら
、マグネシア、アルミナ、スピネルなどの耐火材を用い
た容器においては。

使用上限温度が低い、或いは活性金属に対する耐食性が
低く溶解中に不純物質を混入させる等の理由により、溶
解し得る金属の種類に制限があり、超高熱発生手段から
発生される超高温のエネルギーを十分には利用できなか
った。

一方、水冷銅を用いる場合は、スカル溶解方式となるの
で、合金溶解の場合には均質な合金組成のインゴットが
得られないという問題がある。

また、水冷銅を用いる場合には、電子ビーム等が当った
場合には銅が溶解して溶湯中に取り込まれ、溶湯を汚染
する場合がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は熱発生手段として超高熱発生手段を備えた溶解
炉において、溶解炉炉体の内壁面のうち少なくとも溶湯
と接する部分をカルシア質耐火物で構成したものである
。

［作用］ カルシアは高温で安定であり、しかも真空中で安定であ
り炭素に対する安定性も高い、従って、本発明の溶解炉
によれば高融点金属や高純度金属を容易に溶解させるこ
とができる。

また、溶７μ中にＡＭ、Ｓｔ等が存在すると１　カルシ
ア耐火材は炉壁反応により脱硫反応を行なうと共に、酸
化物系介在物を吸収するので、清？？Ｉな溶湯を得るこ
とも可能とされる。

［実施例〕 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例にかかる金属の溶解炉の縦断面
図である。符号１は炉体であって、金属製のシェル２の
内面にカルシア質耐火物３が内張すされている。４は蓋
であって、アルゴンガスの導入管５と、排気用配管６が
接続されている。この炉体１にはプラズマＩ・−チアが
側壁を貫通するよう（こして設）６されており、このブ
ラダｙ　ｌ−一手７により金属を溶解して溶湯８となし
、ている。符号９は底部電極である。また符号１０は注
ぎ口であって、溶湯８が十分に溶解した後炉体ｌを傾け
ることによりこの注ぎ口ｌＯから溶湯８を炉体ｌ外に抜
き出すことができるよう構成されている。

第２図は本発明の第２の実施例を説明する縦断面図であ
る。この第２図の実施例装置においては、プラズマトー
チ７は蓋４の中央部分に設置されており、プラズマト−
チ７に隣接して接種用の金属の投入装置１１が設けられ
ている。また、炉体１を取り巻くように誘導加熱コイル
１２が設置されており、プラズマトーチ７から発生され
る超高熱の他、この誘導加熱によっても溶湯８を加熱す
るように構成されている。第２図の溶解炉のその他の構
成は第１図の装置と同様であるので同一部分に同一符号
を付してその説明を省略する。

第３図は本発明の第３の実施例を説明する縦断面図であ
る。この第３図の溶解炉においては、炉体が大型の箱状
ケーシング１３内に設置されており、炉体１内の溶湯８
が、ケーシング１３内に設置された詩聖１４内に注型し
得るよう構成されている。ケーシング１３にはアルゴン
ガスの供ｉ合管５と排気管６とが接続されており、ケー
シング１３　（’）　上Ｎ　Ｌ　３　ａにプラズマトー
チ７、金属の投入装置１１が取り付けられている。

第４図は本発明の第４の実施例を説明する縦断面図であ
る。符号１５が炉体であって、その内部に階段状の溶湯
流下部が設けられている。溶湯流下部１６はカルシア質
炉材で底面及び側面が構成されており、この溶Ｉｎ流下
部１６に向けて′電子ビームを放射する゛電子ビーーム
ガン１７が炉体１５の天井部分に設置されている。炉体
１５の側部には溶湯流下部１６へインゴットを供給する
ための供給室１８が連設されており、投入室Ｊ８と炉体
１５との接続部分には開閉可能な仕切窓１９が設置され
ている。溶湯流１部１６の最下流側には、筒型の冷却鋳
型２０が配置されており、溶湯流Ｆ部１６から流下した
溶湯が円柱状のインゴット・とされた後取出室２１内に
押し出されるよう構成されている。

符号２２．２３及び２４はそれぞれ炉体１５内、投入室
Ｊ８内及び取出室２１内を真空吸引袋間（図示せず）に
接続するための配管であり、各々真空バルブ２２ａ、２
３ａ、２４ａが設置されている。また符号ｚ５は炉体１
５内をモニタするためのテレヒ装置であり、２６は取出
室２１からインゴットを取り出すための扉である。

この第４図の溶解炉において、溶解される原料金属２７
はまず投入室１８の開閉口１８ａから該投入室１８内に
挿入され、投入室１８内が真空に吸引された後仕切窓１
９を開は炉体１５内に挿入される（なお炉体１５及び取
出室２１内は予め真空に吸引されている）、炉体Ｉ５内
に挿入された被溶解金属２７は、溶湯流下部１６上にて
電子ビームの照射を受は加熱、融解し溶湯流下部１６を
流下する０次いで、冷却鋳型２０を通過してインゴー、
トとされ取出室２１から取り出される。

取出室２工からインゴットの取り出しを行なうには、例
えば取出室２１内に切断装置２８を設置しておき、適宜
長さにインゴットを切断し、取出室２１内の真空をブレ
ークした後、扉２６を開けて取り出せばよい、切断した
インゴットを取り出した後、扉２６を閉め再度取出室２
１内を真空に吸引する。

上記実施例装置は、プラズマ又は電子ビームを超高熱発
生手段として採用しているが、その他のアークやレーザ
ービーム等を超高熱発生手段として採用してもよい。

本発明において、カルシア質耐火物としては、カルシア
（Ｃａｂ）を４０％、とりわけ６０％以上含むものが好
適である。また、活性の高い金属を溶解する場合にはカ
ルシア含有贋が９０％以上の高純度カルシア質耐火物を
用いるのが好ましい、カルシア質耐火物としては石灰石
、消石灰、生石灰等を焼結したカルシア耐火物の他、電
融カルシア等の実質的にカルシアのみからなるカルシア
系耐火物の他、ラルナイト耐火物（安定化２　Ｃａ　Ｏ
＃Ｓ　ｆ　Ｏ２）　、　　メルウィナイト耐火物（３Ｃ
ａＯ−ＭｇＯ・２Ｓ　１ｏ２）、ＣａＯを富化したドロ
マイト耐火物等を用いることができる。

［発明の効果］ カルシア耐火物は、高温で安定であると共に、真空中で
も安定であり、炭素に対する安定性も高い、従って、高
融点金属を超高熱発生手段で容易に溶解することができ
る。また、溶湯中にＡｎ、Ｓｉなどが存在すると、カル
シア質耐火物と炉壁反応を行ない脱硫が行なわれ、また
酸化物系介在物がカルシア質耐火物の炉壁に吸収される
ので、清浄な金属溶湯を得ることも可能である。

また、本発明においては、合金を溶解させる場合、スカ
ル溶解法と異なり均質な合金組成のインゴットを得るこ
とが可能である。

また、仮に電子ビーム等のビームが当ってカルシア質耐
火物が一部融解しても、この融解物は溶湯と反応せずそ
の上に浮くので、溶湯中に取り込まれることがなく、溶
湯を汚染することもない６

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図の各図は本発明の実施例にかかる溶
解炉を説明する断面図である。 １・・・炉体、　　　　　　３・・・カルシア質耐火物
、７・・・プラズマトーチ、８・・・溶湯、１６・・・
溶湯流下部、　　１７・・・電子ビームガン。 代　　理　　人　　　弁理士　　　重　　野　　　剛第
１図 第２図　　　　　第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶解用の熱発生手段として超高熱発生手段を備え
   た溶解炉において、溶解炉炉体の内壁面のうち少なくと
   も溶湯と接触する部分がカルシア質耐火物であることを
   特徴とする金属の溶解炉。
2. （２）前記溶解用の熱発生手段は誘導加熱手段を含んで
   構成されている特許請求の範囲第１項に記載の金属の溶
   解炉。