JPH03243727A - 活性金属の誘導溶解法 - Google Patents
活性金属の誘導溶解法Info
- Publication number
- JPH03243727A JPH03243727A JP2039107A JP3910790A JPH03243727A JP H03243727 A JPH03243727 A JP H03243727A JP 2039107 A JP2039107 A JP 2039107A JP 3910790 A JP3910790 A JP 3910790A JP H03243727 A JPH03243727 A JP H03243727A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- active metal
- refractory material
- skull
- induction melting
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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、分割され且つ水冷構造の銅ルツボ（以下、分
割水冷銅ルツボと言う〉を用い、チタン、ジルコニウム
等の高融点活性金属あるいはその合金及び清浄性を要求
されるスーパーアロイを高周波誘導溶解する方法に関す
る。
割水冷銅ルツボと言う〉を用い、チタン、ジルコニウム
等の高融点活性金属あるいはその合金及び清浄性を要求
されるスーパーアロイを高周波誘導溶解する方法に関す
る。
［従来の技術］
分割水冷銅ルツボを使用し、活性金属を高周波誘導溶解
する方法は古くから検討されており、数多くの技術が発
表されている。そして、種々の検討を経た後、所謂イン
ダクション・スラグ溶解法と呼ばれる技術が確立された
く米国特許３７７５０９１号公報〉。
する方法は古くから検討されており、数多くの技術が発
表されている。そして、種々の検討を経た後、所謂イン
ダクション・スラグ溶解法と呼ばれる技術が確立された
く米国特許３７７５０９１号公報〉。
この方法は、短冊状のセグメントを組み立てたルツボを
使用し、活性金属と共にスラグ又はフラックスを装入し
て誘導溶解する方法である。
使用し、活性金属と共にスラグ又はフラックスを装入し
て誘導溶解する方法である。
第５図は溶解時の状態を示した図である０図中、２０は
ルツボを構成する短冊状の水冷銅セグメントであり、間
隔をあけて配置されている。６は高周波コイル、２）は
冷却流体の流路である。また、９は溶湯、２２は溶融ス
ラグ、１０はスカル（凝固シェル）を示す、そして、ル
ツボの内壁は凝固スラグ２３で覆われ、各セグメント２
ｏの間は絶縁されている。
ルツボを構成する短冊状の水冷銅セグメントであり、間
隔をあけて配置されている。６は高周波コイル、２）は
冷却流体の流路である。また、９は溶湯、２２は溶融ス
ラグ、１０はスカル（凝固シェル）を示す、そして、ル
ツボの内壁は凝固スラグ２３で覆われ、各セグメント２
ｏの間は絶縁されている。
この方法の問題点のとしては、スラグ又はフラックスを
使用することによって溶融金属が汚染されると言う問題
がある。また、真空溶解を行う場合には、フラックスが
蒸発し、これが鋳造時に空孔を生成させる原因となる。
使用することによって溶融金属が汚染されると言う問題
がある。また、真空溶解を行う場合には、フラックスが
蒸発し、これが鋳造時に空孔を生成させる原因となる。
これらの問題を解決した改良技術として、特開昭６３−
１４９３３７号公報に示された方法がある。この方法は
スラグやフラックスを使用せずに高周波誘導溶解するも
のであり、一般にインダクト・スカル溶解法と呼ばれて
いる。この方法においては、第４図に示す構成のルツボ
に装入物を入れ、真空下又は不活性雰囲気下で誘導加熱
する。
１４９３３７号公報に示された方法がある。この方法は
スラグやフラックスを使用せずに高周波誘導溶解するも
のであり、一般にインダクト・スカル溶解法と呼ばれて
いる。この方法においては、第４図に示す構成のルツボ
に装入物を入れ、真空下又は不活性雰囲気下で誘導加熱
する。
第４図はインダクト スカル溶解法に用いるルツボを示
す図であり、（４１図は正面の一部断面図、＋ｂ１図は
ｆａｔ図のＡ−Ａ断面の一部を示す図である。このルツ
ボの側壁は複数の短冊状のセグメント１が組み立てられ
て形成されている。セグメント１は間隔をあけて配置さ
れ、各セグメント１間には高温結縁材料２が詰められて
いる。セグメント１は銅製で、外管３と内管４よりなる
二重管の水冷構造になっている。そして、すべのセグメ
ント１は底部部材５に結合されている。冷却水は内管４
に導入され外管３を経由して排出される。６はルツボの
側壁を囲む位置に配置された高周波コイルである。
す図であり、（４１図は正面の一部断面図、＋ｂ１図は
ｆａｔ図のＡ−Ａ断面の一部を示す図である。このルツ
ボの側壁は複数の短冊状のセグメント１が組み立てられ
て形成されている。セグメント１は間隔をあけて配置さ
れ、各セグメント１間には高温結縁材料２が詰められて
いる。セグメント１は銅製で、外管３と内管４よりなる
二重管の水冷構造になっている。そして、すべのセグメ
ント１は底部部材５に結合されている。冷却水は内管４
に導入され外管３を経由して排出される。６はルツボの
側壁を囲む位置に配置された高周波コイルである。
このような構成によるルツボを使用すれば、スラグやフ
ラックスを装入する必要がないので、上記の問題は解決
された。
ラックスを装入する必要がないので、上記の問題は解決
された。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、インダクト・スカル溶解法においては、フラッ
クスやスラグを全く使用しないので、スカル（凝固シェ
ル）と銅ルツボが直接接触し、溶融金属−水冷銅セグメ
ント１間の熱移動量（溶融金属からの抜熱）が大きくな
り、多量のスカルが生成してしまう、このため、溶湯量
が少なくなり、電力原単位が非常に大きくなる。
クスやスラグを全く使用しないので、スカル（凝固シェ
ル）と銅ルツボが直接接触し、溶融金属−水冷銅セグメ
ント１間の熱移動量（溶融金属からの抜熱）が大きくな
り、多量のスカルが生成してしまう、このため、溶湯量
が少なくなり、電力原単位が非常に大きくなる。
本発明は、上記の問題を解決し、溶融金属からの抜熟量
を小さくでき、電力原単位を低下させて効率よく活性金
属を溶解する誘導溶解法を提供することを目的とする。
を小さくでき、電力原単位を低下させて効率よく活性金
属を溶解する誘導溶解法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段及び作用］上記の目的を達
成するために、本発明においては、分割水冷ルツボの底
に耐火材を配置し、次いで活性金属の素材を装入し、誘
導溶解する。
成するために、本発明においては、分割水冷ルツボの底
に耐火材を配置し、次いで活性金属の素材を装入し、誘
導溶解する。
また、上記ルツボの底に耐火材を配置し、該耐火材の上
に活性金属を装入し、該活性金属を誘導溶解して耐火材
の上にスカルを形成させ、出湯後、前記スカルが形成さ
れたルツボに活性金属の素材を再装入し、誘導溶解して
も上記方法と同様の結果が得られる。
に活性金属を装入し、該活性金属を誘導溶解して耐火材
の上にスカルを形成させ、出湯後、前記スカルが形成さ
れたルツボに活性金属の素材を再装入し、誘導溶解して
も上記方法と同様の結果が得られる。
なお、本発明における活性金属とは、チタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム、クロム、ニオブ、タンタル、モリブ
デン、ウラン、希土類金属及びトリウム並びにこれらの
金属の合金よりなる金属群と、さらに、スーパーアロイ
などの高清浄性を要求される金属材料を含むものとする
。
ウム、ハフニウム、クロム、ニオブ、タンタル、モリブ
デン、ウラン、希土類金属及びトリウム並びにこれらの
金属の合金よりなる金属群と、さらに、スーパーアロイ
などの高清浄性を要求される金属材料を含むものとする
。
耐火材は断熱作用があるので、耐火材は溶融金属とルツ
ボの底との間の熱移動を実質的に遮断し、溶融金属から
の抜熱は殆ど起こらなくなる。
ボの底との間の熱移動を実質的に遮断し、溶融金属から
の抜熱は殆ど起こらなくなる。
耐火材の材質としては、アルミナ、ジルコニア、マグネ
シア、カルシアなどの酸化物の他にホウ化ジルコニア、
窒化ボロンなとのホウ化物や窒化物、炭化珪素、炭化チ
タンなどの炭化物、グラファイト及びフッ化カルシウム
などが使用できる。
シア、カルシアなどの酸化物の他にホウ化ジルコニア、
窒化ボロンなとのホウ化物や窒化物、炭化珪素、炭化チ
タンなどの炭化物、グラファイト及びフッ化カルシウム
などが使用できる。
耐火材の形態としては、耐火材を板状にして使用するこ
とができる。また、セラミックフオーム状のもの、グラ
ファイト繊維やアルミナ繊維などを成形したものも使用
することができ、このような耐火材は断熱作用を一層発
揮する。さらに、粉状あるいは粒状の耐火材をルツボ底
部に敷きつめたものであってもよい。
とができる。また、セラミックフオーム状のもの、グラ
ファイト繊維やアルミナ繊維などを成形したものも使用
することができ、このような耐火材は断熱作用を一層発
揮する。さらに、粉状あるいは粒状の耐火材をルツボ底
部に敷きつめたものであってもよい。
そして、耐火材が板状である場合、耐火材を複数枚に分
割し重ね合わせて配置すると、全体の厚さが同じであっ
ても、耐火材と耐火材の間の接触熱抵抗が増大し、断熱
効果が上がる。
割し重ね合わせて配置すると、全体の厚さが同じであっ
ても、耐火材と耐火材の間の接触熱抵抗が増大し、断熱
効果が上がる。
（実施例］
（実施例１）
第１図及び第２図によって説明する。ルツボは第４図の
ルツボと同様な構成により、内径１０５■■、高さ１５
０ｍ１１のものを使用した。第１図及び第２図において
、ルツボの構成については、第４図と同じ部分には同一
の符号を付し説明を省略する。
ルツボと同様な構成により、内径１０５■■、高さ１５
０ｍ１１のものを使用した。第１図及び第２図において
、ルツボの構成については、第４図と同じ部分には同一
の符号を付し説明を省略する。
耐火材７としてはアルミナ板を使用した。まず、ルツボ
の底（底部部材５上）に厚さ３５−のアルミナ板２枚配
置した。次いで、このアルミナ板の上に、Ｔｉ−６ＡＪ
ｉ’−４Ｖ合金（Ａ１６％、■４％、残りＴｉ）で、直
径９５關、長さ１５０■諷の溶解素材８を装入したく第
１図〉。
の底（底部部材５上）に厚さ３５−のアルミナ板２枚配
置した。次いで、このアルミナ板の上に、Ｔｉ−６ＡＪ
ｉ’−４Ｖ合金（Ａ１６％、■４％、残りＴｉ）で、直
径９５關、長さ１５０■諷の溶解素材８を装入したく第
１図〉。
そして、８ｋｌｌｚ 、 １００ｋｗの出力で誘導溶解
したところ、６分で３．２ｋｇの溶湯９が得られ、底部
の耐火打７上には１．４ｋｇのスカル１０ができた（第
２図）、この際の電力原単位は３．１ｋｗｈ／ｋｇであ
った。
したところ、６分で３．２ｋｇの溶湯９が得られ、底部
の耐火打７上には１．４ｋｇのスカル１０ができた（第
２図）、この際の電力原単位は３．１ｋｗｈ／ｋｇであ
った。
（実施例２）
ルツボの底に３．５關のマグネシアの板３枚を配置し、
他の条件は実施例１と同じにし、Ｔｉ６ＡＪ−４Ｖ合金
を溶解した。６分で４ｋｇの溶湯が得られ、０．６ｋｇ
のスカル１０が残った。
他の条件は実施例１と同じにし、Ｔｉ６ＡＪ−４Ｖ合金
を溶解した。６分で４ｋｇの溶湯が得られ、０．６ｋｇ
のスカル１０が残った。
この時の電力原単位は２．５ｋｗｈ／ｋｇであった。
（実施例３）
実施例１と同様の溶解を行い、得られｆＳ溶湯を出湯し
た後のルツボ（耐火材の上にスカルが形成されたルツボ
〉に直径９５闘、長さ１０４關のＴｉ−６ＡＪ−４Ｖ合
金を装入し、８ ｋＨｚ、１００ｋｖの出力で溶解した
。６分で３．２ｋｇの溶湯が得られ、１．４ｋｇののス
カル１０ができた。この時の電力原単位は３ 、１ｋｗ
ｈ ／ｋｇであり、実施例１の場合と同じであった。
た後のルツボ（耐火材の上にスカルが形成されたルツボ
〉に直径９５闘、長さ１０４關のＴｉ−６ＡＪ−４Ｖ合
金を装入し、８ ｋＨｚ、１００ｋｖの出力で溶解した
。６分で３．２ｋｇの溶湯が得られ、１．４ｋｇののス
カル１０ができた。この時の電力原単位は３ 、１ｋｗ
ｈ ／ｋｇであり、実施例１の場合と同じであった。
（実施例４）
本実施例では、ルツボの底に第３図に示す形状の耐火材
７を配置した。耐火材７は、ルツボの側壁（セグメント
１）１１１１の周辺部に環状の突起］１が設けられてお
り、内側に凹部が形成されている。このような環状の突
起１１を設けたのは、ルツボの底部に形成するスカル１
０からセグメント１側壁への熱移動を防ぎ、熱効率を高
めるためである。使用した耐火材７はアルミナで造られ
、寸法は、平面部の厚さは７關、突起１１の高さ（平板
部上面からの高さ〉が１５關、突起１１の厚さが７ｍ−
であった。
７を配置した。耐火材７は、ルツボの側壁（セグメント
１）１１１１の周辺部に環状の突起］１が設けられてお
り、内側に凹部が形成されている。このような環状の突
起１１を設けたのは、ルツボの底部に形成するスカル１
０からセグメント１側壁への熱移動を防ぎ、熱効率を高
めるためである。使用した耐火材７はアルミナで造られ
、寸法は、平面部の厚さは７關、突起１１の高さ（平板
部上面からの高さ〉が１５關、突起１１の厚さが７ｍ−
であった。
そして、他の条件は実施例１と同じにし、Ｔｉ６ＡＪ−
４Ｖ合金を誘導溶解したところ、６分で３．８ｋｇの溶
湯が得られ、底部のアルミナ板７上には０．８ｋｇのス
カル１０ができた。この際の電力原単位は２．６ｋｖｈ
／ｋｇであり、実施例１の場合よりも良好の結果が得
られた。
４Ｖ合金を誘導溶解したところ、６分で３．８ｋｇの溶
湯が得られ、底部のアルミナ板７上には０．８ｋｇのス
カル１０ができた。この際の電力原単位は２．６ｋｖｈ
／ｋｇであり、実施例１の場合よりも良好の結果が得
られた。
（比較例〉
ルツボの底にアルミナ板７を配置せず、他の条件は実施
例と同じにし、Ｔｉ−６Ａｌｌ−４Ｖ合金を誘導溶解し
た。溶湯９は６分で２．１ｋｇＬか得られず、底部に生
成したスカル１０は２．４ｋｇに増加した。この際の電
力原単位は４．８ｋｗｈ／ｋｇであった。
例と同じにし、Ｔｉ−６Ａｌｌ−４Ｖ合金を誘導溶解し
た。溶湯９は６分で２．１ｋｇＬか得られず、底部に生
成したスカル１０は２．４ｋｇに増加した。この際の電
力原単位は４．８ｋｗｈ／ｋｇであった。
上記各実施例と比較例の結果を比較すると、実施例の電
力原単位は比較例に対し５０〜６０％であり、大幅に低
減された。
力原単位は比較例に対し５０〜６０％であり、大幅に低
減された。
そして、２回目以降の溶解に際しては、同一組成の金属
を溶解する場合、底部のスカル１０を除去することなく
、ルツボを繰り返し使用する。この際にも上記実施例の
場合と同様に良好の結果が得られる。
を溶解する場合、底部のスカル１０を除去することなく
、ルツボを繰り返し使用する。この際にも上記実施例の
場合と同様に良好の結果が得られる。
なお、ルツボ底部の断熱をよくし過ぎると、スカル１０
が形成されなくなり（全部溶けてしまい）、溶湯（溶融
活性金属）と耐火材の反応が起こって溶湯が汚染される
。従って、本発明においては、スカル１０が必ず形成さ
れるように、溶解出力を調節、又は耐火材の構成を変え
て断熱条件を調整する必要があることは言うまでもない
。
が形成されなくなり（全部溶けてしまい）、溶湯（溶融
活性金属）と耐火材の反応が起こって溶湯が汚染される
。従って、本発明においては、スカル１０が必ず形成さ
れるように、溶解出力を調節、又は耐火材の構成を変え
て断熱条件を調整する必要があることは言うまでもない
。
［発明の効果コ
本発明は、ルツボの底に耐火材を配置するか、あるいは
ルツボの底に耐火材を配置しこの耐火材の上にスカルを
形成させ、出湯後に溶解素材を再装入して活性金属を誘
導溶解する方法であるので、ルツボの底に耐火材の断熱
層ができ、溶融金属とルツボの底との間の熱移動は実質
的に遮断される。
ルツボの底に耐火材を配置しこの耐火材の上にスカルを
形成させ、出湯後に溶解素材を再装入して活性金属を誘
導溶解する方法であるので、ルツボの底に耐火材の断熱
層ができ、溶融金属とルツボの底との間の熱移動は実質
的に遮断される。
従って、溶融金属からの抜熱は殆ど起こらなくなり、熱
効率が大幅に向上する。この結果、電力原単位は従来技
術に対し大幅（５０％程度まで）に低減できる。
効率が大幅に向上する。この結果、電力原単位は従来技
術に対し大幅（５０％程度まで）に低減できる。
第１図及び第２図は本発明の一実施例の説明図、第３図
は本発明の他の実施例の説明図、第４図はインダクト・
スカル溶解法に用いるルツボを示す図、第５図はインダ
クション スラグ溶解法における溶解時の状態を示した
図である。 １．２０・・・水冷銅セグメント、２・・高温絶縁材料
、３・・外管、４・・・内管、５・・・底部部材、６
・高周波コイル、７・・・耐火材、８・溶解素材、９・
溶湯、１０・・スカル。
は本発明の他の実施例の説明図、第４図はインダクト・
スカル溶解法に用いるルツボを示す図、第５図はインダ
クション スラグ溶解法における溶解時の状態を示した
図である。 １．２０・・・水冷銅セグメント、２・・高温絶縁材料
、３・・外管、４・・・内管、５・・・底部部材、６
・高周波コイル、７・・・耐火材、８・溶解素材、９・
溶湯、１０・・スカル。
Claims (2)
- （１）分割水冷銅ルツボを用いた活性金属の誘導溶解法
において、 前記ルツボの底に耐火材を配置し、次いで前記活性金属
の素材を装入し、誘導溶解することを特徴とする活性金
属の誘導溶解法。 - （２）分割水冷銅ルツボを用いた活性金属の誘導溶解法
において、 前記ルツボの底に耐火材を配置し、該耐火材の上に前記
活性金属を装入し、該活性金属を誘導溶解して前記耐火
材の上にスカルを形成させ、出湯後、前記スカルが形成
されたルツボに前記活性金属の素材を再装入し、誘導溶
解することを特徴とする活性金属の誘導溶解法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039107A JPH03243727A (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 活性金属の誘導溶解法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039107A JPH03243727A (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 活性金属の誘導溶解法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03243727A true JPH03243727A (ja) | 1991-10-30 |
Family
ID=12543852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2039107A Pending JPH03243727A (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 活性金属の誘導溶解法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03243727A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009085525A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Shinko Electric Co Ltd | コールドクルーシブル溶解炉 |
-
1990
- 1990-02-20 JP JP2039107A patent/JPH03243727A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009085525A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Shinko Electric Co Ltd | コールドクルーシブル溶解炉 |
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