JPH03255885A - 真空誘導炉及び活性金属の処理方法 - 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］ 本発明は真空誘導炉に関し、より詳しくは、活性金属、
特に希土類金属の処理に好適に使用される真空誘導炉に
関する。又、本発明は真空誘導炉を用いた金属の処理方
法に関する。

真空誘導炉は活性金属の溶解、合金製造、還元等に広く
用いられている。

この炉を用いて活性金属（例えば希土合属）の還元、溶
解鋳造、合金製造等を行なう場合、炉内に存在する酸素
源（空気、水分等）を完全に排除しなければ得られた金
属が酸化され良好な品質の物が得られない。従って通常
は金属の加熱作業に入る前に真空引を十分に行ない（通
常＜　１Ｏ−４ｔｏｒｒ）加熱作業に入る必要が有る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、坩堝の交換、鋳型の組み付けや取り出し、炉内
部の清掃、整備等で炉を大気に開放した場合、大気中の
水分が炉の内壁、加熱コイルの絶縁材、断熱材等に吸着
され、加熱前の真空引で真空度が上がるのに長時間を要
し、又運転中にも真空引きで脱着されなかった水分が炉
内に放出されるため得られる金属の酸素濃度が増加する
という問題点が有った。

［問題点を解決する為の手段］ 真空誘導炉には通常缶体の加熱防止のため冷却水が流れ
る様になっている。又、高周波誘導加熱コイルにも加熱
防止の為冷却水が流れる様になっている。

本発明者は、活性金属の酸素濃度増加が主に炉壁及び加
熱コイルの絶縁材、断熱材等に吸着された水分が高温で
脱着し、金属と反応して起きる事に注目した。この水分
の吸着は主に真空炉内に大気を導入したり、炉の扉を開
放して坩堝の交換、鋳型の組み付けや取り出し、炉内部
の清掃、整備作業等を行なうときに、大気中の水分が炉
の内壁、加熱コイルの絶縁材、断熱材に吸着されて起こ
ることが判った。

そこで本発明者は上記の作業時に水分の吸着を防止する
ためには炉を開放する際炉内を加温することにより上記
問題を解決できることを見出し、またこの為に、従来運
転時の冷却の為に缶体、加熱コイルに設置されている冷
却水配管に注目し、大気開放時に温水または材質が許せ
ば蒸気を流すことにより、大気中の水分の吸着の防止に
成功し、かかる操作に好適な真空誘導炉を完成した。

この発明に依り、従来低酸素の金属が得られにくかった
希土類金属等で容易に低酸素金属及び低酸素合金が得ら
れる様になった。

以下具体的に本発明の詳細な説明する。

本発明で使用する真空誘導炉とは内部に誘導加熱コイル
を持ち、全体が真空容器の中に収められている炉をさす
。従来このタイプの炉は真空容器の加熱防止のため外壁
に冷却水が流せる様に設計されている。冷却水は通常ジ
ャケットまたは配管の中を流れるようになっている。又
、外壁以外でも炉内部の被加熱物からの輻射、伝熱によ
り過熱される箇所を冷却することも通常よく行なわれて
いる。両者の冷却水路を以下では缶体冷却水配管と称す
る。

本発明の真空誘導炉内部の誘導加熱コイルは、通常内部
に被加熱物を入れ、高周波電流を流し誘導加熱する構造
となっているが、非常に低出力の物を除き、コイルに流
れる電流のジュール熱及び被加熱物からの伝熱によるコ
イルの損傷を避けるため、冷却水が流れる構造になって
いる。又、通常コイルの周辺には電気の絶縁材（例えば
ガラステープ等）がまかれ、その外側に断熱材（例えば
アルミナ、グラファイトウール等）が設置され、高温の
被加熱物からの伝熱を防ぐようになっている。

次にこの炉を用いて実際に活性金属を希望形状に鋳造す
る作業を説明する。

以下、加熱に温水を用いた例を述べるが、冷却水配管、
真空炉の０リング、絶縁材等の材質が許せば蒸気を温水
の替わりに用いればさらに効果が増す。

まず初めに炉の扉を開けて、内部のコイルに原料金属を
入れた坩堝をセットする。坩堝の材質はタンタル等が好
ましい。この作業の際、従来は缶体及びコイルの冷却水
配管に何も流さないか、もしくは冷却水を流していた。

しかし本発明ではこの様な扉を開けて内部が大気開放さ
れる場合、両者の冷却水配管に温・水（〉５０°Ｃ好ま
しくは〉８０°Ｃ〕を流し、水分の吸着しやすい真空炉
の内壁、コイル及び断熱材等を加熱し吸着を防止する。

この様な温水、又は蒸気を流し、金属表面部の温度にし
て、大気の湿度、気温、炉、断熱材の材質にも左右され
るが通常４０°Ｃ以上、好ましくは６０°Ｃ以上になる
ように温水の温度、流量を選択する。

坩堝がコイル内にセットされたところで扉を閉め、真空
炉内部を真空に引く。

真空度は坩堝の酸化防止、得られる金属の酸化防止の為
、通常１０＝ｔｏｒｒ好ましくは１Ｏ−６ｔｏｒｒ以下
迄真空に引かれる。この段階で両者の冷却水配管に流し
ていた温水を停止して冷却水を流しても吸着水が前述の
加熱の効果で非常に少なくなっているため、上記の真空
度に達する時間が短縮されるが、さらに好ましくは温水
を両者の冷却配管に流し続ける。この場合上記の真空度
に達する時間が大幅に短縮される。

所定真空度に達した後、温水を冷却水に切り替えて加熱
操作に入り、金属の溶解を行なう。この場合、コイルの
冷却水は加熱開始後直ちに冷却水に切り替える必要が有
るが、炉の缶体の冷却水配管には直ちに冷却水を流す必
要が無く、炉の材質、設計条件が許せば出来るだけ長く
温水を通していたほうが、吸着水分の除去が完全に出来
、より高品質の低酸素金属が得られる。

この様に本発明は、炉内で単一金属又は合金の活性金属
を処理する方法において炉を大気開放する際、炉内加温
することを特徴とする活性金属の処理方法、またかかる
方法に適した真空誘導炉に関する。

本発明で用いられる活性金属とは、酸素と極めて容易に
結合し酸化物となり得る様な金属であって、例えばＴｂ
、　Ｎｄ、　Ｓｍなどの希土類金属、Ｃａ、Ｍｇ、　Ｌ
ｉ等である。この様な金属の低酸素金属を得るのに本発
明が有効である。

又、同様の効果はフッ化希土と金属Ｃａを用いた希土合
属のＣａ還元、Ｎｄ　−Ｆｅ磁石合金の製造等でも期待
でき、低酸素の金属、合金が得られる。

［実施例月 ２０ｋｇ真空誘導炉（出力３２　ｋｗ）を用いＴｂメタ
ルの鋳造を行なった。

１６０　ｍｍφＴａ坩堝にＴｂメタル５．３　ｋｇ　（
酸素濃度３８０ｐｐｍ）をいれＴａの蓋をして、真空誘
導炉のコイルにセットした。この作業の際同時に、溶解
されたＴｂ金属を鋳込む鋳型も炉内部に設置した。

この作業は誘導炉の扉を開放して行なったが、その開切
缶体およびコイルの冷却水配管には９５°Ｃの温水を流
した。炉内壁の表面温度は７０°Ｃ、コイルの表面温度
は６０°Ｃであった。扉の開放時間は２時間であった。

扉を閉め、炉内部の真空引を行なった所、２０分で１０
’　ｔｏｎ−の真空度に達した。

直ちに温水を冷却水に変更し加熱を開始した。

８００°Ｃで内部にＡｒガスを封入し−１５０ｍｍＨｇ
の真空度で１５００°Ｃまで加熱、２０分間１５００°
Ｃを保ち完全にＴｂメタルを溶解し、鋳型に鋳込んで望
の形状のＴｂメタルを得た。

得られたＴｂは５ｋｇで酸素濃度は４００　ｐｐｍであ
った。

［比較例１］ 実施例と同じ運転条件で、同一のＴｂメタル（酸素濃度
３８０　ｐｐｍ）を用い、扉の開放時に缶体及びコイル
の冷却水配管への温水通水を行なわず、２０　’Ｃの冷
却水を通水しつづけた。

真空引開始後１Ｏ−５ｔｏｒｒに達するのに要した時間
は１時間であった。

同様の還元操作を行ない５ｋｇのＴｂメタルが得られた
。

得られたＴｂを分析した結果、酸素濃度は１２５０ｐｐ
ｍであった。

［発明の効果］ 本発明は活性金属の溶解、合金製造、還元等に広く適用
でき、容易に低酸素金属及び低酸素合金が得られる。

】 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）缶体およびコイルを冷却する為の冷却水を流通さ
   せる設備に温水又は蒸気の切り替え供給設備を有する真
   空誘導炉。
2. （２）内部の少くとも一部に断熱体を有する真空誘導炉
   内で金属又は合金を処理する方法において該炉を大気開
   放する際該炉内を加温することを特徴とする活性金属の
   処理方法。