JPH02235545A - 活性金属の鋳造装置とそれを用いる鋳造方法 - Google Patents
活性金属の鋳造装置とそれを用いる鋳造方法Info
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- JPH02235545A JPH02235545A JP5624289A JP5624289A JPH02235545A JP H02235545 A JPH02235545 A JP H02235545A JP 5624289 A JP5624289 A JP 5624289A JP 5624289 A JP5624289 A JP 5624289A JP H02235545 A JPH02235545 A JP H02235545A
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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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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/002—Castings of light metals
- B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/003—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using inert gases
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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。
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）
本発明は活性金属の鋳造装置とそれを用いて行なう活性
金属の鋳造方法に関する． （従来の技術） ＴｉＡｆは軽量で比荷重が大きいので高速回転用ホイー
ルなどの部材に用途開発が進められている．そして、こ
れらの部材は、通常、ロストワックス法に代表されるイ
ンベストメント鋳造法で製造されてル）る． すなわち、それをロストワックス法で説明すると、まず
、目的とする部材と同じ形状のろう模型を成形し、これ
らろう模型の複数個をツリーに組付ける．ついで、得ら
れたろう模型ツリーを耐火物のスラリーに浸漬してスラ
リーをろう模型の表面に付着せしめ、このスラリーが乾
燥する前に所定のスタッコ粒を、補強と通気性確保のた
めに、スラリー表面に付着せしめたのちに乾燥する。こ
のディッピングースタフコイングー乾燥の操作を複数回
反復してろう模型の表面に所定の厚みのスタッコ層を形
成する．その後、全体を加熱してろう模型を溶出せしめ
、通気性と所定の強度を有する鋳型を製造する． ついで、この鋳型の中に所定組成のマスター金属を溶解
して成る溶湯を注入し、それを冷却したのち鋳型から目
的部材を脱型する． （発明が解決しようとする諜Ｂ） しかしながら、Ｔｉ，Ａ乏に限らず、Ｍｇ，Ｌｉのよう
な活性金属を、上記したロストワックス法で鋳造しよう
とする場合には次のような問題が生ずる． すなわち、これら活性金属は、活性であるがゆえに、溶
解から鋳込みの過程で、その溶湯を収容する容器による
汚染を激しく受けて、鋳造後の材質が著しく劣化すると
いう問題である．とくに容器としては、その耐熱性、耐
食性の点から各種のセラミックス材が利用されているが
、例えば容器としてアルミナを用いてＴｉＡｌを鋳込む
場合、ＴｉＡ ｊ！のマスター材の酸素濃度は数百ｐｐ
ｍ程度であったとしても、熔解して鋳込んだ段階では、
得られた鋳造物中の酸素濃度は数千ｐｐｍから１％程度
にまで上昇し、橿めて激しく汚染が進む．したがって、
このような問題を解決するためには、活性金属を極めて
短時間で溶解し、それを好ましくは瞬時に鋳型に鋳込む
と同時に、活性金属の溶湯を収容する容器として非汚染
性の材料から成るものを用いることが必要になる． しかしながら、現在までのところ、活性金属の鋳造に関
しては、上記したような課題を解決するような鋳造装置
や鋳造方法は開示されていない．本発明は、上記した問
題を解決するだけではなく、用いる鋳型のスタッコ層の
厚みも従来に比べて薄くてよく、したがって鋳型製造時
の工数を大幅に低減でき、しかも活性金属のマスターを
用いることなく鋳造することができ、全体としてその生
産性の著しい向上を可能にした活性金属の鋳遣装置とそ
れを用いて行なう鋳造方法の提供を目的とする． （課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、内
部に鋳型が配置されている鋳造室と内部に活性金属熔解
セルが配置されている溶解室とを気密を保持して上下方
向に接続し、前記鋳型と前記溶解セルとを接続または一
体物として成形し、前記溶解室の外周に高周波誘導加熱
コイルを周設したことを特徴とする活性金属の鋳造装置
が提供され、また、不活性ガスが導入されている溶解室
の溶解セルに活性金属を収容し、溶解室外周の高周波誘
導加熱コイルに活性金属１ｋｇ当り１０ＫＷ以上の電力
を投入して前記活性金属を溶解し、ついで、得られた溶
湯を鋳型に注入することを特徴とする活性金属の鋳造方
法が提供される．（作用） 本発明においては、活性金属の溶解がハイパワーの電力
投入による誘導加熱で行なわれるので溶解は極めて短時
間で可能となり、また、用いる溶解セルも非汚染性の材
料であるため、溶解→鋳造の過程における活性金属の汚
染は極めて少なくなる．また、鋳型は鋳造室に置かれて
使用されるので、従来の鋳型のような強度は必要でなく
なり、そのため、スタッコ層も少なくてよく、鋳型製造
の工数は削減されるようになる． （発明の実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する．第１図は本発明装置の１実施例を示す縦断面図で
ある． この装置の下部においては、まず、アルミナのような断
熱耐火物１ｂが内張りにされていて、支柱２ｂが立設さ
れている架台２ａの上のクランプ治具２ｃに支持されて
上下動できる下部ケーシング１ａが配設される．下部ケ
ーシング１ａの内部は鋳造室１であり、そこに所定の鋳
型３が収容されている．そして、その側部には鋳造室１
を減圧するための吸気管ＩＣが設けられている。
金属の鋳造方法に関する． （従来の技術） ＴｉＡｆは軽量で比荷重が大きいので高速回転用ホイー
ルなどの部材に用途開発が進められている．そして、こ
れらの部材は、通常、ロストワックス法に代表されるイ
ンベストメント鋳造法で製造されてル）る． すなわち、それをロストワックス法で説明すると、まず
、目的とする部材と同じ形状のろう模型を成形し、これ
らろう模型の複数個をツリーに組付ける．ついで、得ら
れたろう模型ツリーを耐火物のスラリーに浸漬してスラ
リーをろう模型の表面に付着せしめ、このスラリーが乾
燥する前に所定のスタッコ粒を、補強と通気性確保のた
めに、スラリー表面に付着せしめたのちに乾燥する。こ
のディッピングースタフコイングー乾燥の操作を複数回
反復してろう模型の表面に所定の厚みのスタッコ層を形
成する．その後、全体を加熱してろう模型を溶出せしめ
、通気性と所定の強度を有する鋳型を製造する． ついで、この鋳型の中に所定組成のマスター金属を溶解
して成る溶湯を注入し、それを冷却したのち鋳型から目
的部材を脱型する． （発明が解決しようとする諜Ｂ） しかしながら、Ｔｉ，Ａ乏に限らず、Ｍｇ，Ｌｉのよう
な活性金属を、上記したロストワックス法で鋳造しよう
とする場合には次のような問題が生ずる． すなわち、これら活性金属は、活性であるがゆえに、溶
解から鋳込みの過程で、その溶湯を収容する容器による
汚染を激しく受けて、鋳造後の材質が著しく劣化すると
いう問題である．とくに容器としては、その耐熱性、耐
食性の点から各種のセラミックス材が利用されているが
、例えば容器としてアルミナを用いてＴｉＡｌを鋳込む
場合、ＴｉＡ ｊ！のマスター材の酸素濃度は数百ｐｐ
ｍ程度であったとしても、熔解して鋳込んだ段階では、
得られた鋳造物中の酸素濃度は数千ｐｐｍから１％程度
にまで上昇し、橿めて激しく汚染が進む．したがって、
このような問題を解決するためには、活性金属を極めて
短時間で溶解し、それを好ましくは瞬時に鋳型に鋳込む
と同時に、活性金属の溶湯を収容する容器として非汚染
性の材料から成るものを用いることが必要になる． しかしながら、現在までのところ、活性金属の鋳造に関
しては、上記したような課題を解決するような鋳造装置
や鋳造方法は開示されていない．本発明は、上記した問
題を解決するだけではなく、用いる鋳型のスタッコ層の
厚みも従来に比べて薄くてよく、したがって鋳型製造時
の工数を大幅に低減でき、しかも活性金属のマスターを
用いることなく鋳造することができ、全体としてその生
産性の著しい向上を可能にした活性金属の鋳遣装置とそ
れを用いて行なう鋳造方法の提供を目的とする． （課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、内
部に鋳型が配置されている鋳造室と内部に活性金属熔解
セルが配置されている溶解室とを気密を保持して上下方
向に接続し、前記鋳型と前記溶解セルとを接続または一
体物として成形し、前記溶解室の外周に高周波誘導加熱
コイルを周設したことを特徴とする活性金属の鋳造装置
が提供され、また、不活性ガスが導入されている溶解室
の溶解セルに活性金属を収容し、溶解室外周の高周波誘
導加熱コイルに活性金属１ｋｇ当り１０ＫＷ以上の電力
を投入して前記活性金属を溶解し、ついで、得られた溶
湯を鋳型に注入することを特徴とする活性金属の鋳造方
法が提供される．（作用） 本発明においては、活性金属の溶解がハイパワーの電力
投入による誘導加熱で行なわれるので溶解は極めて短時
間で可能となり、また、用いる溶解セルも非汚染性の材
料であるため、溶解→鋳造の過程における活性金属の汚
染は極めて少なくなる．また、鋳型は鋳造室に置かれて
使用されるので、従来の鋳型のような強度は必要でなく
なり、そのため、スタッコ層も少なくてよく、鋳型製造
の工数は削減されるようになる． （発明の実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する．第１図は本発明装置の１実施例を示す縦断面図で
ある． この装置の下部においては、まず、アルミナのような断
熱耐火物１ｂが内張りにされていて、支柱２ｂが立設さ
れている架台２ａの上のクランプ治具２ｃに支持されて
上下動できる下部ケーシング１ａが配設される．下部ケ
ーシング１ａの内部は鋳造室１であり、そこに所定の鋳
型３が収容されている．そして、その側部には鋳造室１
を減圧するための吸気管ＩＣが設けられている。
装置の上部においては、耐熱材としてシリカやテフロン
から成る上部ケーシング４ａが配置され、その上方開口
部には中央に点検窓５ａが設けられ、不活性ガス導入管
５ｃを備えている水冷銅製の上部磁気シールド仮５ｂが
シール６ａを介して冠着されて支柱２ｂに取付けられ、
また下方開口部の外周には、同じく水冷銅製の下部磁気
シールド板５ｄがシール６ｂを介して周設されて支柱２
ｂに取付けられている。
から成る上部ケーシング４ａが配置され、その上方開口
部には中央に点検窓５ａが設けられ、不活性ガス導入管
５ｃを備えている水冷銅製の上部磁気シールド仮５ｂが
シール６ａを介して冠着されて支柱２ｂに取付けられ、
また下方開口部の外周には、同じく水冷銅製の下部磁気
シールド板５ｄがシール６ｂを介して周設されて支柱２
ｂに取付けられている。
この上部ケーシング４ａの周囲で、前記した上・下磁気
シールド板５ｂ，５ｄの間には、高周波誘導加熱用のコ
イル７が周設されている．上部ケーシング４ａの内部に
は、絶縁スリットで両分されている円筒状導電体から成
る磁気集中体８がシール材６ｃを介して配設され、その
磁気集中体８の中心部には活性金属を溶解するための溶
解セル９が気密に挿入されている．かくして、上部ケー
シング４ａの内部と溶解セル９の内部とが熔解室４とし
て構成される． クランプ治具２ｃを作動して、下部ケーシング１ａを押
上げ、その開口端をシール６ｄを介して下部磁気シール
ド板５ｄに圧接することにより、溶解室４と鋳造室１は
シール６ｃを境界にして気密に接続され、同時に、溶解
セル９の湯口９ａと鋳型３の鋳込み口３ａとが接続され
る．この場合、湯口９ａと鋳込み口３ａとの接続は、下
部磁気シールド板５ｄの周設幅の範囲内で行なわれるよ
うに設計されている． 第１図においては、溶解セル９と鋳型３をそれぞれ別体
としそれらを接続する態様を例示したが、本発明におい
ては、第２図に示すように、両者を一体成形したもので
あってもよい．この場合も、湯口と鋳込み口に相当する
細径部は、全体を装置に組込んだとき、その部分が下部
磁気シールド板５ｄの周設幅内に位置するように設計さ
れる．また、第３図に示したように、鋳型３の中に、例
えば鋳造された部材を他の部材に接合するときの中間接
合材のような部材３ｂをセットしておいてもよい．この
ようにすると、後述する溶湯の鋳込み時に、部材３ｂを
溶湯で鋳ぐるむことができて有用である． この装置はつぎのようにして作動される．すなわち、ま
ず、溶解セル９の中に所定の組成となるように活性金属
の原料が収容される．そして、上部磁気シールド板５ｂ
を上部ケーシング４ａに冠着して取付けたのち、鋳型３
を収容する下部ケーシング１ａをクランプ治具２ｃで押
上げて下部磁気シールド板５ｄに圧接し、溶解セルの湯
口９ａと鋳型の鋳込み口３ａを接続する． このときに用いる溶解セルとしては、化学的に安定であ
り、溶解物を汚染することがなく、しかも耐熱性、耐熱
衝撃性にすぐれている材料で構成することが好ましく、
例えば、ＢＮ，ＺｒＯｘ．黒鉛，ＺｒＢ．をあげること
ができる．これらのうち、ＢＮ，黒鉛，ＺｒＢｘは導電
性であり、後述の誘導加熱時に自己発熱することができ
るので活性金属溶湯の熔製にとって好適である。
シールド板５ｂ，５ｄの間には、高周波誘導加熱用のコ
イル７が周設されている．上部ケーシング４ａの内部に
は、絶縁スリットで両分されている円筒状導電体から成
る磁気集中体８がシール材６ｃを介して配設され、その
磁気集中体８の中心部には活性金属を溶解するための溶
解セル９が気密に挿入されている．かくして、上部ケー
シング４ａの内部と溶解セル９の内部とが熔解室４とし
て構成される． クランプ治具２ｃを作動して、下部ケーシング１ａを押
上げ、その開口端をシール６ｄを介して下部磁気シール
ド板５ｄに圧接することにより、溶解室４と鋳造室１は
シール６ｃを境界にして気密に接続され、同時に、溶解
セル９の湯口９ａと鋳型３の鋳込み口３ａとが接続され
る．この場合、湯口９ａと鋳込み口３ａとの接続は、下
部磁気シールド板５ｄの周設幅の範囲内で行なわれるよ
うに設計されている． 第１図においては、溶解セル９と鋳型３をそれぞれ別体
としそれらを接続する態様を例示したが、本発明におい
ては、第２図に示すように、両者を一体成形したもので
あってもよい．この場合も、湯口と鋳込み口に相当する
細径部は、全体を装置に組込んだとき、その部分が下部
磁気シールド板５ｄの周設幅内に位置するように設計さ
れる．また、第３図に示したように、鋳型３の中に、例
えば鋳造された部材を他の部材に接合するときの中間接
合材のような部材３ｂをセットしておいてもよい．この
ようにすると、後述する溶湯の鋳込み時に、部材３ｂを
溶湯で鋳ぐるむことができて有用である． この装置はつぎのようにして作動される．すなわち、ま
ず、溶解セル９の中に所定の組成となるように活性金属
の原料が収容される．そして、上部磁気シールド板５ｂ
を上部ケーシング４ａに冠着して取付けたのち、鋳型３
を収容する下部ケーシング１ａをクランプ治具２ｃで押
上げて下部磁気シールド板５ｄに圧接し、溶解セルの湯
口９ａと鋳型の鋳込み口３ａを接続する． このときに用いる溶解セルとしては、化学的に安定であ
り、溶解物を汚染することがなく、しかも耐熱性、耐熱
衝撃性にすぐれている材料で構成することが好ましく、
例えば、ＢＮ，ＺｒＯｘ．黒鉛，ＺｒＢ．をあげること
ができる．これらのうち、ＢＮ，黒鉛，ＺｒＢｘは導電
性であり、後述の誘導加熱時に自己発熱することができ
るので活性金属溶湯の熔製にとって好適である。
また、用いる鋳型は、従来のロストワックス法と同じよ
うに、スタソコイングして成形したのものであればよい
が、本発明においては、鋳型３は鋳造室１内に静置され
た状態で使用されるため、従来の場合のようにスタッコ
層の強度はそれほど高くなくてもよい。それゆえ、スタ
ッコ層は２〜４層程度でよく、鋳型製造に要する工数を
従来に比して著しく減ずることができる． 活性金属の溶製時には、例えばＴ ｉ Ａ ｌを溶製す
る場合、第４図、第５図に示したように、溶解セル９の
湯口３ａに所定厚みのＴｉ板９ｂを敷いてこの場口３ａ
を封鎖し、このＴｉ板９ｂの上にＡＩ．ベレット９ｃ、
スポンジＴｉ９ｄやＴｉＡＩ！．屑９ｅを載せることが
好ましい．もちろん、これら活性金属の割合は、全部が
溶解したときに所定組成の溶湯となるように選定される
．このような状態で原料を収容して、後述する誘導加熱
を行なうと、湯口９ａを封鎖しているＴｉ板９ｂの溶解
を上部から下部へと進めてきて、最後に残る薄くなった
部分のみを溶解せしめてこの部分を破り、その結果、既
に溶製されている溶湯を一度に鋳型３内に鋳込むことが
できるようになる。
うに、スタソコイングして成形したのものであればよい
が、本発明においては、鋳型３は鋳造室１内に静置され
た状態で使用されるため、従来の場合のようにスタッコ
層の強度はそれほど高くなくてもよい。それゆえ、スタ
ッコ層は２〜４層程度でよく、鋳型製造に要する工数を
従来に比して著しく減ずることができる． 活性金属の溶製時には、例えばＴ ｉ Ａ ｌを溶製す
る場合、第４図、第５図に示したように、溶解セル９の
湯口３ａに所定厚みのＴｉ板９ｂを敷いてこの場口３ａ
を封鎖し、このＴｉ板９ｂの上にＡＩ．ベレット９ｃ、
スポンジＴｉ９ｄやＴｉＡＩ！．屑９ｅを載せることが
好ましい．もちろん、これら活性金属の割合は、全部が
溶解したときに所定組成の溶湯となるように選定される
．このような状態で原料を収容して、後述する誘導加熱
を行なうと、湯口９ａを封鎖しているＴｉ板９ｂの溶解
を上部から下部へと進めてきて、最後に残る薄くなった
部分のみを溶解せしめてこの部分を破り、その結果、既
に溶製されている溶湯を一度に鋳型３内に鋳込むことが
できるようになる。
溶解室４と鋳造室１を接続したのち、溶解室４内の雰囲
気をＡｒ，Ｈｅ，あるいは金属の種類によってはＮ．の
ような不活性ガスで置換し、ついで、高周波誘導加熱コ
イル７に電力を供給して活性金属を溶解する．このとき
の供給電力は、収容した活性金属１ｋｇ当たり１０ＫＷ
以上のハイパワーとする．供給電力が１０ＫＷ／ｋｇ未
満の場合には、活性金属の溶解時間を短縮できず、その
結果、溶湯の汚染が進み易くなるからである。
気をＡｒ，Ｈｅ，あるいは金属の種類によってはＮ．の
ような不活性ガスで置換し、ついで、高周波誘導加熱コ
イル７に電力を供給して活性金属を溶解する．このとき
の供給電力は、収容した活性金属１ｋｇ当たり１０ＫＷ
以上のハイパワーとする．供給電力が１０ＫＷ／ｋｇ未
満の場合には、活性金属の溶解時間を短縮できず、その
結果、溶湯の汚染が進み易くなるからである。
このとき、コイル７による誘Ｆｘ磁界は、上・下の磁気
シールド板５ｂ，５ｃの間で分布することになり、例え
ば下部ケーシング１ａが鉄製であった場合、それを過熱
するということは防止できる．この溶製時において、誘
導磁界の分布を調節して、溶製時間を短縮したり、また
、第４図、第５図のように原料を収容したとき、Ｔｉ板
９ｂのうち、湯口９ａを封鎖している部分のみを溶湯調
製の最後の瞬間まで残すようにすることができる．例え
ば、第６図に示したように、溶解セル９とコイル７との
相対位置関係を調節し、有効磁界Ｇが溶解セル９の底部
では充分に働かないようにする．すなわち、溶解セル９
の底部を弱磁界の領域にする。このようにすることによ
り、溶解セル９の底部における温度は低くなり、例えば
Ｔｉ板９ｂの上部は順次溶解してＴｉ板９ｂの厚みは経
時的に薄くなっていくが、しかし湯口９ａを封じる部分
のみは一番最後まで熔解することなく残存し、鋳込みの
瞬間に溶解せしめることができる．第７図は、コイル７
の外周に、その下端が溶解セル９の底部に対応して位置
しかつコイル７を被包するようにして継鉄の筒１０を配
設した場合を例示するものである．有効磁界Ｇは図のよ
うにル−プを形成して溶解セル９の底部では弱磁界とな
るので、溶解セル９の底部の温度は他の部分の温度に比
べ高くならない． 第８図は、溶解セル９の底部外周に磁気シールド仮１１
を周設した場合を示す。この場合も溶解セル９の底部を
弱磁界の領域にすることができ、そこを低温化できる． 第９図は、第１０図にその断面を示す磁気集中体１２を
溶解セル９の外周に周設し、溶解セル９の底部を弱磁界
にしてＴｉ板９ｂの溶解を遅滞させるとともに、既に溶
製されている溶湯１３の側部を溶解セル９の内壁から離
隔せしめた場合を示す． すなわち、この磁気集中体１２の場合、溶解セル９の底
部に至までの部分１２ａは絶縁スリット１２ｂで両分さ
れた複数個の発熱部１２ｃと、溶解セル９の底部から下
の部分は絶縁スリットが形成されていない非加熱部１２
ｄから成っている．そしてコイル７に電力を供給すると
、発熱部１２ｃには誘導電流ｐが流れてその部分は発熱
し、非加熱部１２ｄの内側には誘導電流は流れず、その
部分に相当する被溶解材は発熱しない。また、この磁気
集中体１２が形成する磁界Ｇと溶湯１３のエデーカレン
｝ｑが形成する磁界Ｇ゛が互いに反発して溶湯１３は溶
解セル９の内壁から離隔するようになる． このようにすると、溶湯１３の側部は溶解セル９の内壁
と接触することがなくなるので溶湯の汚染は著しく少く
なる． このようにして溶製された活性金属の溶湯１３は、次に
溶解セル９の湯口９ａから鋳型３に鋳込まれる． 第４図、第５図のようにして原料を溶解セルに収容した
場合には、Ｔｉ板９ｂが破れることにより、溶湯は一度
に鋳型３に流入する。
シールド板５ｂ，５ｃの間で分布することになり、例え
ば下部ケーシング１ａが鉄製であった場合、それを過熱
するということは防止できる．この溶製時において、誘
導磁界の分布を調節して、溶製時間を短縮したり、また
、第４図、第５図のように原料を収容したとき、Ｔｉ板
９ｂのうち、湯口９ａを封鎖している部分のみを溶湯調
製の最後の瞬間まで残すようにすることができる．例え
ば、第６図に示したように、溶解セル９とコイル７との
相対位置関係を調節し、有効磁界Ｇが溶解セル９の底部
では充分に働かないようにする．すなわち、溶解セル９
の底部を弱磁界の領域にする。このようにすることによ
り、溶解セル９の底部における温度は低くなり、例えば
Ｔｉ板９ｂの上部は順次溶解してＴｉ板９ｂの厚みは経
時的に薄くなっていくが、しかし湯口９ａを封じる部分
のみは一番最後まで熔解することなく残存し、鋳込みの
瞬間に溶解せしめることができる．第７図は、コイル７
の外周に、その下端が溶解セル９の底部に対応して位置
しかつコイル７を被包するようにして継鉄の筒１０を配
設した場合を例示するものである．有効磁界Ｇは図のよ
うにル−プを形成して溶解セル９の底部では弱磁界とな
るので、溶解セル９の底部の温度は他の部分の温度に比
べ高くならない． 第８図は、溶解セル９の底部外周に磁気シールド仮１１
を周設した場合を示す。この場合も溶解セル９の底部を
弱磁界の領域にすることができ、そこを低温化できる． 第９図は、第１０図にその断面を示す磁気集中体１２を
溶解セル９の外周に周設し、溶解セル９の底部を弱磁界
にしてＴｉ板９ｂの溶解を遅滞させるとともに、既に溶
製されている溶湯１３の側部を溶解セル９の内壁から離
隔せしめた場合を示す． すなわち、この磁気集中体１２の場合、溶解セル９の底
部に至までの部分１２ａは絶縁スリット１２ｂで両分さ
れた複数個の発熱部１２ｃと、溶解セル９の底部から下
の部分は絶縁スリットが形成されていない非加熱部１２
ｄから成っている．そしてコイル７に電力を供給すると
、発熱部１２ｃには誘導電流ｐが流れてその部分は発熱
し、非加熱部１２ｄの内側には誘導電流は流れず、その
部分に相当する被溶解材は発熱しない。また、この磁気
集中体１２が形成する磁界Ｇと溶湯１３のエデーカレン
｝ｑが形成する磁界Ｇ゛が互いに反発して溶湯１３は溶
解セル９の内壁から離隔するようになる． このようにすると、溶湯１３の側部は溶解セル９の内壁
と接触することがなくなるので溶湯の汚染は著しく少く
なる． このようにして溶製された活性金属の溶湯１３は、次に
溶解セル９の湯口９ａから鋳型３に鋳込まれる． 第４図、第５図のようにして原料を溶解セルに収容した
場合には、Ｔｉ板９ｂが破れることにより、溶湯は一度
に鋳型３に流入する。
この鋳込み時においては、吸気管ＩＣから吸気して鋳造
室１内を負圧にし、また、不活性ガス導入管５ｃからは
不活性ガスを導入して、溶解室４と鋳造室１との間に差
圧を設けることが好ましい。
室１内を負圧にし、また、不活性ガス導入管５ｃからは
不活性ガスを導入して、溶解室４と鋳造室１との間に差
圧を設けることが好ましい。
溶湯１３の鋳型３への湯廻りが向上するからである。そ
の場合、差圧は１０ｍｍＨｇ以上とすることが好ましい
．更に、湯廻りを均一化するためには、装置の全体に、
例えば超音波発振機や振動モータを用いて振動を与える
ことが好適である．また、第１１図に示すように、下部
ケーシングｌａを非導電性のセラミックスで形成し、そ
の中に内張リされた断熱耐火物１ｂを介して、Ｚ，Ｂ．
．黒鉛、または各種の耐熱鋼のような耐熱導電材で形成
した発熱体リング１ｄを鋳型３の外周に周設し、更に下
部ケーシングｌａの外周にコイル７と別電源で作動する
コイル７゜を周設し、鋳込みに先立って、このコイル７
”により発熱体リング１ｄを誘導加熱で予備加熱してお
くと、鋳造時に溶湯１３の湯廻りが一層向上して好適で
ある。
の場合、差圧は１０ｍｍＨｇ以上とすることが好ましい
．更に、湯廻りを均一化するためには、装置の全体に、
例えば超音波発振機や振動モータを用いて振動を与える
ことが好適である．また、第１１図に示すように、下部
ケーシングｌａを非導電性のセラミックスで形成し、そ
の中に内張リされた断熱耐火物１ｂを介して、Ｚ，Ｂ．
．黒鉛、または各種の耐熱鋼のような耐熱導電材で形成
した発熱体リング１ｄを鋳型３の外周に周設し、更に下
部ケーシングｌａの外周にコイル７と別電源で作動する
コイル７゜を周設し、鋳込みに先立って、このコイル７
”により発熱体リング１ｄを誘導加熱で予備加熱してお
くと、鋳造時に溶湯１３の湯廻りが一層向上して好適で
ある。
また、原料の収容が第４図、第５図に示したような態様
でない場合には、溶解セルと鋳型との間に第１２図に示
すようなシャッタ機構を介在せしめることが好ましい。
でない場合には、溶解セルと鋳型との間に第１２図に示
すようなシャッタ機構を介在せしめることが好ましい。
すなわち、第１２図において、上部ケーシング４ａの下
部には、溶解セル９と同軸の継手１４が嵌着されている
継手支持部１５が配設され、この上部ケーシング４ａと
継手支持部１５の間には少くとも溶解セル９の径より大
きい幅を有する空孔ｌ６が形成されている．空孔１６の
左右端部は下部磁気シールド板５ｄで密閉され、また、
この下部磁気シールド板５ｄからは左右に移動可能なラ
ムＩＬａ，１７ｂが挿入されている．そして、この空孔
１６の中には溶解セル９と同一材料から成り、溶解セル
９の断面形状より大なる面積形状を有するシャッタ部材
１日が空孔１６内を左右に摺動できるように収納されて
いる． 鋳造にあたっては、ラム１７ａ．１７ｂを動かして溶解
セル９の下部開口（湯口）をこのシャッタ部材１８で閉
じてしまう．そして溶解セル９内に所定の原料を投入し
、前記したように誘導加熱してこれを溶解する．そして
、鋳型３へ溶製された溶湯を鋳込むときには、一方のラ
ムを作動して、シャッタ部材１８を空孔１６の一方へ押
しやる。
部には、溶解セル９と同軸の継手１４が嵌着されている
継手支持部１５が配設され、この上部ケーシング４ａと
継手支持部１５の間には少くとも溶解セル９の径より大
きい幅を有する空孔ｌ６が形成されている．空孔１６の
左右端部は下部磁気シールド板５ｄで密閉され、また、
この下部磁気シールド板５ｄからは左右に移動可能なラ
ムＩＬａ，１７ｂが挿入されている．そして、この空孔
１６の中には溶解セル９と同一材料から成り、溶解セル
９の断面形状より大なる面積形状を有するシャッタ部材
１日が空孔１６内を左右に摺動できるように収納されて
いる． 鋳造にあたっては、ラム１７ａ．１７ｂを動かして溶解
セル９の下部開口（湯口）をこのシャッタ部材１８で閉
じてしまう．そして溶解セル９内に所定の原料を投入し
、前記したように誘導加熱してこれを溶解する．そして
、鋳型３へ溶製された溶湯を鋳込むときには、一方のラ
ムを作動して、シャッタ部材１８を空孔１６の一方へ押
しやる。
溶解セル９内にある溶湯は自由落下し、継手１４を通っ
て鋳型３の中に一気に鋳込まれる．このシセンタ機構を
備えていれば、Ｔｉ板を用いた場合のようにコイル７に
よる誘導磁気の分布調節をそれほど厳密に行なうことな
く、鋳造ができるので好適である。
て鋳型３の中に一気に鋳込まれる．このシセンタ機構を
備えていれば、Ｔｉ板を用いた場合のようにコイル７に
よる誘導磁気の分布調節をそれほど厳密に行なうことな
く、鋳造ができるので好適である。
なお、本発明の装置の場合、装置の上下方向の略中心部
を軸にして垂直回転ができるように設計することができ
る。すなわち、第１３図に示すように、まず有底の溶解
セル９゜に継手１４′を介して鋳型３゛の鋳込み口３ａ
”を接続した状態で溶湯ｌ３゜を溶製し、ついで、鋳込
み時には装置全体を半回転する．その結果、第１４図に
示したように、溶湯１３’ は一気に鋳型３゜内に流入
する．この場合、溶湯１３゜は一気に移動するので、溶
解→鋳込みに要する時間は短くなる。
を軸にして垂直回転ができるように設計することができ
る。すなわち、第１３図に示すように、まず有底の溶解
セル９゜に継手１４′を介して鋳型３゛の鋳込み口３ａ
”を接続した状態で溶湯ｌ３゜を溶製し、ついで、鋳込
み時には装置全体を半回転する．その結果、第１４図に
示したように、溶湯１３’ は一気に鋳型３゜内に流入
する．この場合、溶湯１３゜は一気に移動するので、溶
解→鋳込みに要する時間は短くなる。
第１図に示した装置を用いてＴｉＡ！！．のホットホイ
ール鋳造を行なった．用いた鋳型３は３層のスタッコ層
のもので、鋳型製造日数は２日であった．第４図に示し
たようにして原料を溶解セル９に投入し、電力：２００
０ＫＷ／ｋｇで溶湯を溶製し鋳型３に鋳込んだ。この１
サイクルの鋳造に要した時間は約１分であった．したが
って、１分当りのホイールの製造個数は１個である．得
られたホイールの良品率は９８％であった．そして、不
良率２％のうち、汚染に起因するものは０．５％以下で
あった．事実、良品の酸素濃度は２００〜３００ｐｐｍ
であり、汚染は極めて少なかった． 比較のために、鋳型を従来と同様に製作した．１フリー
に鋳型１０個組付けられているものであり、またスタッ
コ層は９層のものでその製造日数は６日を要した．つい
で、このツリーを用いて従来の方法でホットホイールの
鋳造を行なった。鋳造サイクルは２０分であった．した
がって、１分当りのホイール製造個数は０．５個となる
．しかし、良品率は８０％であり、不良率２０％のうち
約１５％が汚染に起因していた． （発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の製造を用いれば
、汚染されることが少ない活性金属の鋳造品を良好な生
産性の下で製造することができる．これは非汚染性の溶
解セルを用い、しかもハイパワーの誘導加熱で活性金属
原料を短時間で溶解することができるからである． また、本発明においては、用いる鋳型を従来のように多
数層のスタッコ層のものにする必要がなく、鋳型の製造
日数が短くてすむ．
ール鋳造を行なった．用いた鋳型３は３層のスタッコ層
のもので、鋳型製造日数は２日であった．第４図に示し
たようにして原料を溶解セル９に投入し、電力：２００
０ＫＷ／ｋｇで溶湯を溶製し鋳型３に鋳込んだ。この１
サイクルの鋳造に要した時間は約１分であった．したが
って、１分当りのホイールの製造個数は１個である．得
られたホイールの良品率は９８％であった．そして、不
良率２％のうち、汚染に起因するものは０．５％以下で
あった．事実、良品の酸素濃度は２００〜３００ｐｐｍ
であり、汚染は極めて少なかった． 比較のために、鋳型を従来と同様に製作した．１フリー
に鋳型１０個組付けられているものであり、またスタッ
コ層は９層のものでその製造日数は６日を要した．つい
で、このツリーを用いて従来の方法でホットホイールの
鋳造を行なった。鋳造サイクルは２０分であった．した
がって、１分当りのホイール製造個数は０．５個となる
．しかし、良品率は８０％であり、不良率２０％のうち
約１５％が汚染に起因していた． （発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の製造を用いれば
、汚染されることが少ない活性金属の鋳造品を良好な生
産性の下で製造することができる．これは非汚染性の溶
解セルを用い、しかもハイパワーの誘導加熱で活性金属
原料を短時間で溶解することができるからである． また、本発明においては、用いる鋳型を従来のように多
数層のスタッコ層のものにする必要がなく、鋳型の製造
日数が短くてすむ．
第１図は本発明装置の１例を示す縦断面図、第２図は溶
解セルと鋳型を一体物として成形したときの縦断面図、
第３図は他の部材を鋳ぐるむ場合に用いる鋳型例、第４
図と第５図はいずれも本発明において活性金属の原料を
溶解セルに投入したときのａ′態例を示す断面図、第６
図から第９図はいずれも誘導磁界の分布を調節する場合
を説明するための説明図、第１０図は第９図の場合に用
いた磁気集中体の横断面図、第１１図は鋳型を予備加熱
する場合の鋳造室例の縦断面図、第１２図は溶解セルと
鋳型との接続の他の例を示す縦断面図、第１３図と第１
４図は装Ｗを垂直回転させたときの溶湯の状態図である
．
解セルと鋳型を一体物として成形したときの縦断面図、
第３図は他の部材を鋳ぐるむ場合に用いる鋳型例、第４
図と第５図はいずれも本発明において活性金属の原料を
溶解セルに投入したときのａ′態例を示す断面図、第６
図から第９図はいずれも誘導磁界の分布を調節する場合
を説明するための説明図、第１０図は第９図の場合に用
いた磁気集中体の横断面図、第１１図は鋳型を予備加熱
する場合の鋳造室例の縦断面図、第１２図は溶解セルと
鋳型との接続の他の例を示す縦断面図、第１３図と第１
４図は装Ｗを垂直回転させたときの溶湯の状態図である
．
Claims (14)
- （１）内部に鋳型が配置されている鋳造室と内部に活性
金属溶解セルが配置されている溶解室とを気密を保持し
て上下方向に接続し、前記鋳型と前記溶解セルとを接続
または一体物として成形し、前記溶解室の外周に高周波
誘導加熱コイルを周設したことを特徴とする活性金属の
鋳造装置。 - （２）前記鋳型と前記溶解セルとが、シャッタ機構を介
して接続されている請求項１に記載の活性金属の鋳造装
置。 - （３）前記溶解セルの前記鋳型との接続部近傍の外周に
は磁気シールド板が周設されている請求項１または２に
記載の活性金属の鋳造装置。 - （４）前記溶解セルと前記溶解室の内壁との間には、前
記鋳型との接続部近傍に至るまで、磁気集中体が介設さ
れている請求項１〜３のいずれかに記載の活性金属の鋳
造装置。 - （５）前記高周波誘加熱コイルの外側には、前記溶解セ
ルの前記鋳型との接続部に至るまで、磁気集中体として
の継鉄が配置されている請求項４に記載の活性金属の鋳
造装置。 - （６）前記溶解セルが、ＢＮ、ＺｒＯ＿２、ＺｒＢ＿２
、黒鉛のいずれか１種の耐火物材料で製造されている請
求項１〜５のいずれかに記載の活性金属の鋳造装置。 - （７）全体が垂直回転できる請求項１〜６のいずれかに
記載の活性金属の鋳造装置。 - （８）前記鋳造室の内壁には発熱体リングが配設されて
いる請求項１〜７のいずれかに記載の活性金属の鋳造装
置。 - （９）不活性ガスが導入されている溶解室の溶解セルに
、活性金属を収容し、溶解室外周の高周波誘導加熱コイ
ルに活性金属１ｋｇ当り１０ＫＷ以上の電力を投入して
前記活性金属を溶解し、ついで、得られた溶湯を鋳型に
注入することを特徴とする活性金属の鋳造方法。 - （１０）溶解セルの内底に活性金属板を敷いて溶解を行
なう請求項９に記載の活性金属の鋳造方法。 - （１１）請求項４または５記載の磁気集中体の配置を調
整することにより誘導磁界分布を調節して、前記活性金
属板の溶解を遅滞させる請求項９または１０に記載の活
性金属の鋳造方法。 - （１２）磁気集中体の形成する磁界と溶湯のエディーカ
レントが形成する磁界の反発により、溶湯の側部を溶解
セルの内壁から離隔させる請求項９〜１１のいずれかに
記載の活性金属の鋳造方法。 - （１３）溶解室と鋳造室との間に、鋳造室側が低圧にな
るような差圧を設けて溶湯の注入を行なう請求項９〜１
２のいずれかに記載の活性金属の鋳造方法。 - （１４）溶湯の注入時には、少なくとも鋳型に振動を与
える請求項９〜１３のいずれかに記載の活性金属の鋳造
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5624289A JPH02235545A (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 活性金属の鋳造装置とそれを用いる鋳造方法 |
| EP19900302624 EP0387107A3 (en) | 1989-03-10 | 1990-03-12 | Method and apparatus for casting a metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5624289A JPH02235545A (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 活性金属の鋳造装置とそれを用いる鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02235545A true JPH02235545A (ja) | 1990-09-18 |
Family
ID=13021626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5624289A Pending JPH02235545A (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 活性金属の鋳造装置とそれを用いる鋳造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0387107A3 (ja) |
| JP (1) | JPH02235545A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06299267A (ja) * | 1992-12-30 | 1994-10-25 | Hitchiner Mfg Co Inc | 金属間化合物鋳物の製造方法及びその製造装置 |
| 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 |
Families Citing this family (14)
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|---|---|---|---|---|
| IT1257103B (it) * | 1992-09-16 | 1996-01-05 | Procedimento di lavorazione di materiali metallici in atmosfera controllata. | |
| US5404929A (en) * | 1993-05-18 | 1995-04-11 | Liquid Air Corporation | Casting of high oxygen-affinity metals and their alloys |
| US5766329A (en) * | 1996-05-13 | 1998-06-16 | Alliedsignal Inc. | Inert calcia facecoats for investment casting of titanium and titanium-aluminide alloys |
| DE19716440C1 (de) * | 1997-04-19 | 1998-08-13 | Walter Notar | Vorrichtung zum Vergießen von metallischen Werkstoffen |
| EP0951959A1 (de) * | 1998-04-22 | 1999-10-27 | SPEEDform GmbH | Vorrichtung zum Vergiessen von metallischen Werkstoffen |
| US6250363B1 (en) | 1998-08-07 | 2001-06-26 | Alcan International Ltd. | Rapid induction melting of metal-matrix composite materials |
| IT246780Y1 (it) * | 1999-06-10 | 2002-04-10 | Maio Spa Mario Di | Apparecchiatura per fusioni a cera persa con sistema di riscaldamentoa induzione |
| KR100675902B1 (ko) | 2005-04-09 | 2007-02-02 | 김응주 | 내화주조물의 제조방법 및 장치 |
| US20080184848A1 (en) | 2006-08-23 | 2008-08-07 | La Sorda Terence D | Vapor-Reinforced Expanding Volume of Gas to Minimize the Contamination of Products Treated in a Melting Furnace |
| US8403187B2 (en) | 2006-09-27 | 2013-03-26 | Air Liquide Industrial U.S. Lp | Production of an inert blanket in a furnace |
| GB2459509B (en) | 2008-04-25 | 2011-05-11 | Goodwin Plc | An apparatus for casting and a method of casting |
| GB2470361B (en) | 2009-05-19 | 2012-12-26 | Honeywell Uk Ltd | Method of casting |
| CN104646647B (zh) * | 2015-01-16 | 2017-03-15 | 北京嘉毅万思科技发展有限公司 | 钛基合金感应熔炼底漏式真空吸铸设备及控制方法 |
| CN116748495B (zh) * | 2023-08-11 | 2023-11-21 | 福建长江工业有限公司 | 一种金属铸造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2806271A (en) * | 1956-04-05 | 1957-09-17 | Misco Prec Casting Company | Process of casting titanium and related metal and alloys |
| US3455373A (en) * | 1966-01-06 | 1969-07-15 | Allis Chalmers Mfg Co | Apparatus for ultrahigh purity precision casting |
| US3682458A (en) * | 1969-12-29 | 1972-08-08 | Trw Inc | Melting of refractory and reactive metals |
| CH564393A5 (ja) * | 1973-11-05 | 1975-07-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| US4291742A (en) * | 1977-11-09 | 1981-09-29 | Korytov Vladimir A | Method and apparatus for obtaining an ingot |
| US4522790A (en) * | 1982-03-25 | 1985-06-11 | Olin Corporation | Flux concentrator |
| US4572812A (en) * | 1984-08-13 | 1986-02-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Energy | Method and apparatus for casting conductive and semiconductive materials |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP5624289A patent/JPH02235545A/ja active Pending
-
1990
- 1990-03-12 EP EP19900302624 patent/EP0387107A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06299267A (ja) * | 1992-12-30 | 1994-10-25 | Hitchiner Mfg Co Inc | 金属間化合物鋳物の製造方法及びその製造装置 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0387107A2 (en) | 1990-09-12 |
| EP0387107A3 (en) | 1990-10-24 |
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