JPH0367487A - るつぼを使用せずに金属を誘導溶解する方法及び装置 - 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、るつぼ或いは他の種容器を必要とせず一定量
の金属を誘導加熱溶解する技術に関係する。るつぼの代
わりに、融体を保持するのに磁場が使用される。

（従来技術） 金属鋳造物の製造において、非金属介在物による金属の
汚染を回避することが重要である。これら介在物は、通
常酸化物相であり、そして通常溶解されている金属とそ
れらを内部で溶解するるつぼとの間での反応により形成
される。金属鋳造業者にとって、溶湯と最小限の反応度
しか有しないるつぼを使用することにより、そうした汚
染を回避することが長い間の目標となっていた。しかし
ながら、成る種の合金、特に相当量のアルミニウム、チ
タン或いはハフニウムを含有しつるニッケル基スーパー
アロイは、酸化物系るつぼと激しく反応しそして溶解中
介在物を形成する。

チタン基合金及び高融点金属（タングステン、タンタル
、モリブデン、ニオブ、ハフニウム、レニウム、及びジ
ルコニウム）の合金の場合、−５るつぼ溶解は、るつぼ
との反応が激しいため実質上不可能である。そこで、金
属鋳造業者の関連しての目標は、これら合金を汚染なく
溶解する方法を見出すことであった。

これまで、金属溶解においてるつぼからの汚染を回避す
る２つの主たる方法が存在した。１つの方法は、「冷却
るつぼ」溶解であり、ここでは水冷銅製るつぼが使用さ
れる。誘導加熱、電気アーク、プラズマトーチ、電子ビ
ームエネルギー源により溶解され得る金属装入物が冷た
い銅るつぼ壁に接触してその内面に沿って凝結して「ス
カル」を形成する。その後、液体金属は、るつぼ壁と接
触状態とならずに、金属自身と同じ組成の凝結固体金属
「スカル」内に保持される。

また別の方法は、浮揚溶解（レビテーション溶解）法で
ある。浮揚溶解においては、溶解されるべき成る量の金
属が加熱されている間空間中に浮揚される。米国特許第
２．６８６．８６４及び４．５７８、５５２号は、成る
量の金属を浮揚しそしてそれを誘導的に加熱するのに誘
導コイルを使用する方法を示している。

冷却るつぼ溶解及び浮揚溶解法は必然的に、大量のエネ
ルギーを消費する。冷却るつぼ溶解の場合、相当量のエ
ネルギーがスカル内に溶融金属のプールを単に維持する
だけにでも必要とされ、そして金属に投入されるエネル
ギーの大半はスカル部分を丁度維持するように意図的に
除去されねばならない。浮揚溶解の場合には、金属を浮
揚状態に維持するのにエネルギーが必要とされる。加え
て、るつぼ法における溶融金属浴の表面に比較して、浮
揚溶解は一定量の金属に対してより大きな表面積を露呈
せしめ、これは輻射による熱損失源となる。金属温度を
維持するのに追加的エネルギーが必要とされる。

先に言及したニッケル基スーパーアロイのような、るつ
ぼと穏やかな反応性を示す合金に対しては、「バーレフ
（Ｂｉｒｌｅｃ）　Ｊ法と呼ばれる方法が使用されてき
た。この方法は、英国のバーミンガム・エレクトリック
・カンパニーにより開発された。バーレフ法においては
、一つの鋳造物を鋳込むに丁度充分なだけの金属を溶融
するのに誘導加熱が使用される。しかし、従来のように
るつぼからそれを傾斜しそして金属をその唇を越えて流
下せしめることにより金属を注ぐのではなく、るつぼは
その底部に溶解される装入金属の「ベニ−」或いは「ボ
タンＪでもって蓋された開口を有している。装入金属が
溶解されると、溶融装入物からベニ−への熱伝達によっ
てベニ−は溶は落ち、溶融金属は開口からその下側に待
機している鋳型内に落下せしめられる。

バーレフ法において適正な誘導溶解周波数及び電力の下
で少量の金属を使用することにより、金属はへイスクツ
キング（ｈａｙｓｔａｃｋｉｎｇ　、干し草の山）のよ
うになる、即ち部分的に浮揚し、そして溶融工程の大部
分を通してるつぼ側壁から離れて保持され、以ってるつ
ぼ側壁との接触を排除はしないが最小限とする。こうし
た方法は今日ガスタービン工業用の単結晶精密鋳造品の
製造のために使用されている。例えば、ｒＭａｔｅｒｉ
ａｌｓ　５ｃｉｅｎｃｅａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｊ　Ｖｏｌ、２．Ｍａｙ、　　１９８６．　　ｐｐ４４
２−４６０に掲載された論文ｒ　Ｆｒｏｍ　Ｒｅ５ｅａ
ｒｃｈ　Ｔｏ　Ｃｏ５ｔ−Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　Ｄｉｒ
ｅｃｔｉｏｎａｌ　５ｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ａ
ｎｄ　ＳｉｎｇｌｅＣｒｙｓｔａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉ
ｏｎ−Ａｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ａｐｐｒｏａｃｈ
　Ｊを参照されたい。

高融点及びチタン合金を溶解するのにヘイスタッキング
の使用が１９５０年代に米国陸軍により炭素るつぼを使
用して試みられた。ｒ　ＡｍｅｒｉｃａｎＦｏｕｎｄｒ
ｙｍｅｎ　ｓ　５ｏｃｉｅｔｙ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏ
ｎｓ　Ｊ　Ｖｏｌ、６６゜１９５８、　Ｉ）ｐ、　２２
５−２３０に掲載されたｒＤｕｃｔｉｌｅ　ＨｉｇｈＳ
ｔｒｅｎｇｔｈ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　Ｃａｓｔｉｎｇｓ
　Ｂｙ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｍｅｌｔｉｎｇ　Ｊを参
照されたい。ヘイスタッキング法とバーレフ法とを組み
合わせることにより、上記の結果を改善する試みが１９
７０年代に為された。例えば、Ｒｅｐｏｒｔ　ＡＦＦＬ
−ＴＲ−７２−１６８，１９７２，Ａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ
Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｃｏｍｍａｎｄ、　Ｗｒｉｇｈｔ−Ｐ
ａｔｔｅｒｓｏｎ　ＡＦＢに掲載されたｒＩｎｄｕｃｔ
ｉｏｎ　Ｍｅｌｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃａｓｔｉｎｇ　ｏ
ｆＴｉｔａｎｉｕｍ　Ａ１１ｏｙ　Ａｉｒｃｒａｆｔ　
ＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓＪを参照されたい。

（発明が解決しようとする課題） これらの試みはいずれもるつぼからの炭素汚染を排除す
るのに成功を納めず、また金属の注湯温度を航空・宇宙
産業製品に対して所望される精度まで制御するための満
足しつる方法は存在しなかった。

結局のところ、るつぼ汚染を回避しつつ溶解しモして注
湯温度を制御する効率的な方法はこれまで存在しなかっ
た。

特に高融点金属及びその合金並びにチタン及びその合金
のような高度に反応性の金属に対してそしてニッケル基
スーパーアロイやステンレス鋼のような中位の反応性の
合金に対してこうした方法への必要性が存在している。

本発明の課題は、こうした必要性を満足する溶解方法及
び装置を開発することである。

（発明を解決するための手段） 本発明は、容器を使用することなく所定量の金属を誘導
加熱溶解するための方法及び装置を提供する。所定量の
金属、即ち装入物（チャージ）は誘導コイル内部に置か
れそしてコイルは装入物の底部に向けて増大する電磁力
を金属に行使する。

装入物は支持体上に自立している。支持体は貫通開口を
有しそして更に支持体を予備選択された温度に維持する
ための手段を含んでいる。

本発明の好ましい具体例において、装置は、溶解される
べき金属装入物の周囲に配置される複数の巻線を有する
誘導コイルを備える。このコイルは、金属の下方部分に
一層大きな電磁力が差し向けられるようにその下方部分
に向けて余分の巻線を含んでいる。これら巻線の一番上
のものは他の巻線方向とは反対の方向に巻かれる。装入
物はるつぼ内ではなく、支持体上に非溶解状態で自立し
ている。支持体はそこを貫通する開口を有し、装入物が
溶解するに際して溶解金属はその開口を通して流出する
。

本方法は、溶解されるべき金属装入物を誘導コイル内に
置く段階と装入物を支持リング上に自立させる段階とを
含む。コイルを通して交流が流されそして装入物が誘導
的に溶解される。装入物はその上端部から下方に溶解す
る。誘導コイルの下部における余分の巻線により提供さ
れる高い電磁力により、液体金属は装入物の側面を超え
て流下せず、固体装入物により占められていた元の占有
スペース内に保持される、即ち閉じ込められる。

最終的に、液体金属から水冷支持リング上に直接載って
いる固体金属リムを除く固体金属の残りのすべてに熱が
伝達する。金属は支持リングの中央における開口を通し
て鋳型に直接流下する。

本発明の更に別の具体例において、誘導コイルは金属装
入物に対して可動である。溶解工程の最初において、コ
イルは金属装入物の一部のみがコイル内に配置されそし
て金属装入物のこの部分が予備選択温度に誘導加熱され
るように位置決めされる。その後、コイルは、金属装入
物のすべてが加熱されうるように金属装入物の実質上す
べてを包囲するよう降下される。

本発明のまた別の具体例において、コイルの少なくとも
最上段の巻線は金属装入物が溶解するに際してその浮揚
を防止するように他の巻線の巻方向とは反対の方向に巻
かれる。金属装入物が溶解された後、液体金属は、支持
体における開口と流通状態にある入口開口を有する鋳型
内に或いは別様には支持体の開口に隣り合う回転ディス
ク上に通される。

本発明のまた別の好ましい具体例において、金属装入物
を収容する容積部はその内部雰囲気を制御しつる手段を
有する密閉室により包囲される。

本発明のまた別の方法は、所定量の金属を誘導コイル内
に置き、そして該金属を少なくともその融点まで加熱し
、それにより金属内部の不純物を金属表面まで移行せし
める段階を包含する。溶解金属が支持体における開口を
通過する際、比較的大きな割合の不純物を有する固体金
属リムが支持体表面に残留し、それにより支持体開口を
通過した金属を高純度化する。

（実施例の説明） 第１図は、本発明の詳細な説明のための概略図である。

固体金属の装入物（チャージ）１２は複数の巻線１４を
有する誘導コイル１０内に配置される、コイル１０は、
既知の方法で付勢されるとき磁場を発生する。この磁場
が、装入物内に渦流を誘導し、それにより装入物を加熱
する。誘導加熱及び溶解の一般的原理は周知であり、こ
こで詳しく説明する必要はないであろう。

コイル１０はまた、それが付勢されるとき装入物に電磁
力を行使する０巻線は１４は、それが発生する電磁力が
装入物１２の下方部分に向けて一層集中するよう配列さ
れる。好ましい具体例において、下方のコイルは、最下
端に向けて２重、３重或いはもっと多重化される。別様
には、巻線１４は、装入物の底部に向けて巻線が上方部
巻線より装入物１２に対して一層近接するよう配列され
る。また別の方策は、複数の別個の電源を用意しそして
各々下方部の巻線がそれと関連して一層多くの電気エネ
ルギーを有するように装入物及び巻線の異なった部分と
対応させることである。

装入物１２は、その溶解前に、貫通開口２０を具備する
支持体１８上に載置される。支持体１８は、環状リング
として例示されているが、環状である必要はない。しか
し、開口２０は円形であることが好ましい。支持体１８
は、装入物が溶解されるに際して装入物１２に比較して
相対的に冷たい予備選定された温度に維持するための手
段を含んでいる。支持体１８を冷却するための代表釣手
。

段は、管２４により供給される液体冷却材が循環する内
部通路２２を設けることである。支持体１８に対して好
ましい材料は銅である。

誘導コイルの最上段の巻線１６は、誘導コイルの他の巻
線１４の巻き方向とは反対の方向に巻かれる。この反対
巻きの巻線は、装入物１２が部分的に浮揚する或いはへ
イスタッキングするのを防止する効果を有する。もし金
属が部分浮揚されるなら、部分浮揚により生じる過剰の
表面積が輻射熱損失の源となり、コイルの溶解効率を減
じる。

上向き浮揚力がコイルの上端からの反対向きの力により
相殺されるこの型式のコイルは、米国特許第２．６８６
．８６４及び４．５７８．５５２号に開示されるように
浮揚コイルとは逆に「封じ込め」コイルとして知られて
いる。必要なら、誘導コイルの一つ以上の巻線が、上方
浮揚力を相殺するに充分の下向き力を提供するようにコ
イルの残部に対して反対向きに巻かれる。浮揚はまた、
装入物１２の上方に配置される、然るべく設計されたデ
ィスク、リング或いは他の積構造体のような浮揚力を抑
制する受動性インダクタの使用により防止され得る。

固体装入物１２は、コイル１０内部に、巻線１４と近接
して但しそれとの物理的に接触しないようにして置かれ
る。るつぼが使用されないことが強調されるべきである
。コイル巻線１４は、発生する磁力が金属が溶解するに
際して金属を支持しそしてコイルの中心と同心の円筒状
容積部に周面な閉じ込めるよう配列される。同時に、融
体の浮揚は上述した構成により防止される。

電力がコイル１０に適用されるとき、金属は第２図に示
されるように、装入物の上部から溶は始める（固体金属
１２は斜線で示しそして液体金属１２ａは無地で示す）
。溶解が進行するにつれ、第３図に示されるように、ｌ
夜体部分１２ａが増大しそして装入物を通して下方に移
動する。誘導コイル１０の底部の余分の巻線により与え
られる高い磁力により、液体部分１２ａは装入物１２の
側面を超えてそこを下って流下せずに、固体装入物１２
により占有されていた元の占有スペースをはみ出さない
ように閉じ込められる。

最終的に、液体金属１２ａから残存する固体金属１２へ
の熱伝達は、支持体１８上に直接載る金属のリムを除い
て挿入物すべてを溶解する。開口２０に隣接する固体装
入物部分が最終的に溶は落ちるとき、液体金属は開口２
０を通過しそして鋳型３２或いは他の容器内に流下する
。装入物１２は、鋳型３２と同じ容積を持つよう寸法付
けられている。支持体１８が管２４及び内部通路２２に
より比較的低い温度に維持されているから、支持体１８
に近接する金属は固体のまま残存している（第４図に２
６として示す）。

本発明の誘導加熱溶解方法は装入物１２が溶解しそして
溶融金属１２ａが開口２０を通過する際スラグ及び不純
物を除去するという追加的な利点を有することが見出さ
れた。装入物１２の誘導溶解の過程で、成る量のスラグ
と不純物とは溶融した装入物の表面に移行する傾向があ
る。この量のスラグが第３図に斜線域１３として示され
る。開口２０が好ましくは円柱状の装入物１２の軸線に
沿って配置されるから、開口２０はスラグ域１３から離
れている。従って、液体金属１２ａが固体装入物１２の
底部を溶かし落しそして開口を通過するとき、濃縮スラ
グが支持体の外周部に沿って堆積する傾向がある。溶融
金属１２ａの大半が開口２０を通して注出されるとき支
持体表面との接触で冷却される支持体に近接した金属は
、主にスラグと不純物から構成される。第４図に２６と
して示すこの金属残渣は型３２内には入らない。かくし
て本発明方法は、金属装入物を型３２に鋳込むに際して
それを一層精製する効果を有する。

装入物の下方部に向けて余分のコイル巻＄１１１４によ
り供給される磁力の目的が液体金＠　１２　ａをコイル
１０の内部のスペースにそこから溢れ出ないように閉じ
込めそして液体金属内部に強い強制対流流れを提供する
ことであって、液体金属を浮揚させる、即ちそれを支持
することではないことを再度想起されたい。液体金属１
２ａの重量は装入物の底部に未溶解状態で残存している
固体金属１２により適正な鋳込み温度が得られるまで支
持される。液体金属１２ａを閉じ込めるに必要な力は金
属の高さ及び密度のみの関数であるから、増大せる量の
装入物は単に装入物及び支持リングの直径を増大するこ
とにより溶解されつる。

誘導溶解において、ある狭い温度範囲にある溶融金属を
提供する或いは金属を過熱する即ちその融点を超える温
度に加熱することが時として必要である。装入物１２を
コイル１０内部に部分的にのみ置くことによりコイル内
のその装入物部分は装入物の底部を溶かすことなくそし
て液体金属が早期に開口２０を通して流出せしめられる
ことなく過熱されつる。液体金属１２ａが所望の温度に
なって初めて装入物全体がコイル１０内部に配置される
。その後、残りの装入物の溶解は急速であり、従って所
望の温度にある溶融金属１２ａが待機している鋳型に流
下する。

溶解工程のこの綿密な制御は第５図に示される具体例に
より達成され得る。ここでは、支持リング１８は台座４
２上に設置される垂直方向に可動のプラットホーム４０
を装備する昇降装置に付設される。昇降装置は、空圧式
、液圧式、機械的或いは電気的或いは他の任意の手段に
より作動されつる。装入物１２が溶解し始めると、装入
物１２及び支持リング１８は装入物１２の下方部分が誘
導磁場により影響されないようにコイル１０の幾分下側
に置かれる。この下方位置において、装入物１２の上部
のみがコイル１０内で溶融されることになる。装入物１
２の上方部分における溶融部分が所望の注湯温度に達す
るとき、昇降装置が作動されて装入物を誘導コイル内部
に完全に上昇させる。残りの部分の溶解は急速に起こり
従って所望の温度にある液体金属１２ａが待機している
型内に流下する。溶解プロセスの綿密な制御のために、
必要とされることは装入物１２とコイル１０との間で相
対移動を与えることである。装入物が第５図に示される
ように固定コイルに対して可動であってもよいし或いは
コイルが固定装入物に対して可動であってもよい。

支持体１８における開口２０を通しての溶融金属の流出
様相が第６図に詳しく例示されている。

既に説明した通り、支持体１８は、例えばその内部の通
路２２を通して冷却材を循環することにより溶解される
装入物の融点より低い温度に維持されている。支持体１
８が装入物の融点より低い温度に維持されているために
、少量の装入物が固体のまま残存しそして支持体１８を
覆いそしてそれと同心の環状リム２６を形成する。加え
て、−度装入物が溶は落ちそして溶融金属が開口２０を
通して流下し始めると、僅かの金１１ｇ２６　ａが開口
２０の内面に凝結する。

通常の操作において、装入物１２の底部において溶融し
て形成された穴は開口２０の直径より大きくならない。

従って、通常の操作においては、支持体１８を取り巻く
成る量に固体金属が常に存在するので、溶融金属は支持
体１８と決して接触しない、しかし、それは常にそうと
は限らない。

第７図は、装入物の底部に溶融形成された穴が開口２０
の直径より大きくなったときに起こりつる事態を示す。

その場合、環状リムは支持体１８の上面全体を被覆せず
、開口２０の縁から引っ込んで、支持体の鋭尖な縁辺を
露出状態で残している。これは、開口２０を通して流下
する溶融金属が支持体１８と接触状態となり、それとの
接触によって汚染されるようになることを意味する。鋭
尖な縁辺５０もまた開口２０を流下する溶融金属により
溶かし削られ、生成鋳造物が使用不可となる程度にまで
融体を汚染する。

この問題に対処するために、第８図に示されるように、
開口５４を有するメルトリング５２が使用され得る。メ
ルトリング５２は支持体１８の開口２０の上縁に沿って
取付けられる。支持体１８にはメルトリング５２を載置
することのできる段１９が形成され得る。メルトリング
５２は装入物と同じ材料製とすることができる。開口５
４は開口２０より小さいので、環状リング２６における
穴が開口５４より大きくても、液体金属１２ａはメルト
リング５２を支持体１８と同程度までえぐって侵食する
ことはない。溶融金属１２ａは、開口２０の上縁を侵食
えずにメルトリング５２を溶かす。しかし、溶融金属１
２ａはメルトリング５２と同等の材料であるから、メル
トリング５２からの溶融金属は溶融金属１２ａが支持体
１８を通過する際それを汚染することはない。

上述したプロセスは、溶解プロセスから完全にるつぼを
排除することによりるつび汚染および反応を回避する。

また、電磁力により液体金属中に確立される強い対流の
故に、液体は顕著に均質である。

本発明方法は、周囲大気雰囲気、真空、加圧雰囲気或い
は制御された雰囲気において使用されつる。第９図は、
その好ましい具体例を示し、ここでは金属装入物１２°
及び支持体１８’が固定式とされそしてコイル１４°が
それらに対して可動である具体例を示す。装入物１２°
は室６４内部に配置され、他方、コイル１４°は室６４
の外側で可動手段６２の上に配置される。ガラスペルジ
ャー或いは他の密閉容器の形態となし得る室６４は、金
属装入物１２゛の周囲にその溶解に際しての制御された
雰囲気を創出することを容易ならしめる。室６４は、コ
イル１４°内部で制御された雰囲気空間を包囲するもの
となしうるし或いはコイル１４°及び型３２°をも包囲
するようになしつる。室６４の形態がどんなものであれ
、室６４の壁は、金属装入物１２’と接触せずまたその
ための容器として作用しないことを銘記すべきである。

制御雰囲気に対する通常の必要性は、金属装入物の溶解
に際しての酸化を防止することである。従って、室６４
は一般に、真空排気されるか或いはアルゴンのような不
活性気体で加圧されつるが、特定の要求に応じて任意の
気体で加圧され得る。

コイル１４°は、第５図に示した具体例のように装入物
１２の最上部が急速に溶解されそして所望なら過熱つる
よう装入物１２°に対して移動できるようになっている
。装入物の上部における溶融部分が所望の温度に達する
と（過熱の場合は金属の融点をり充分に越えるものとさ
れ得る）、コイル１４°は、金属装入物１２°の残部を
溶融するように装入物に対して下方に移動される。支持
体が移動する先の具体例のように、−旦溶解が始まると
、装入物の残部の溶解は急速であり、完全に溶融した装
入物が支持体１８°の開口２０’を通して待機中の鋳型
に流下する。鋳型は更に、鋳型への溶融金属の流量を制
御する真空手段及び鋳型内の溶融金属を鋳型が一杯にな
るまで液体状態に維持するための誘導サスセプタ加熱手
段をも含むことができる。

もちろん、可動コイル１４゛は、第９及び１０図に示さ
れるような密封室６４なしでも使用され得る。

型に溶融金属を鋳込むに加えて、溶融金属を粉末に形成
する手段と共に本発明を使用することができる。粉末を
形成するための装置の一例が第１０図に示される。溶融
金属から粉末を形成する好ましい方法は、溶融金属を支
持体１８における開口２０を通過せしめそして第１０図
において例えば７５として示される高速回転盤上に衝突
せしめることである。溶融金属が回転円盤上に到達する
とき、溶融金属は小さな滴の形態で振り飛ばされる。こ
れら滴は円盤から振り飛ばされるに際して大気中で冷え
そして凝固する。溶融金属滴が適当な容器内に達するま
でに、それらは冷却されそして硬化されて微細な粒子を
形成する。

本発明はアルミニウム、リチウム或いはチタンの合金よ
うな活性金属を鋳造するのに非常に有用であることが判
明した。更に、本発明の溶解装置を使用してのアルミニ
ウム合金の鋳造において、従来方法に比べてはるかに微
細な結晶粒寸法を有する鋳造物が実現されることが見出
された。

本発明方法は、別途の注湯作業が必要とされないので自
動化に適合する。適正な注湯温度が第５図に示されるよ
うな昇降装置或いは第９乃至１０図におけるような可動
コイルの使用なく実現される場合、装入物の底部を溶解
するに所定量の熱が装入物に伝達されたとき注湯が起こ
る。光学的或いは赤外線温度測定装置を付加することに
より、過熱制御が所望されるとき該温度測定装置からの
信号がコイル或いは支持体を移動せしめるための手段を
起動しまた電源を制御するように制御回路が設計され得
る。

（発明の効果） 本発明は、るつぼの必要性及びその使用を排除する。従
って、本発明は、金属装入物とるつぼとの間の反応従っ
てるつぼ及び反応生成物による金属の汚染を完全に排除
する。本発明はまた、るつぼの購入、イ♀管、取扱い及
び処分に伴う費用を排除する。るつぼとの反応の恐れが
ないから、本発明は、自動溶解及び注湯プロセスにおい
て液体金属の再現性ある制御を可能ならしめる。本発明
は、るつぼ冷却溶解法よりも、溶体から冷却るつぼへの
エネルギー損失が存在しないので、はるかにエネルギー
効率的である。また、金属を浮遊状態に維持するエネル
ギーが消費されないので、浮揚溶解法よりもはるかにエ
ネルギー効率的である。本発明装置は、バーレフ法及び
その改良法に比べて１０倍に及ぶ量の装入物を溶解しう
ることが見出された。

本発明の好ましい具体例について説明したが、本発明の
範囲内で当業者は多くの変更をなしうることを銘記され
たい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従い誘導コイル内部に配置されそし
て支持体により支持された固体金属装入物を示す、本発
明装置の概略説明図である。 第２及び３図は、誘導コイル内での装入物の溶解状態を
順次して示す（斜線が固体金属を示す）第１図と同様の
概略説明図である。 第４図は、誘導コイル内の溶融金属を鋳型に注湯する状
況を示す第１図と同様の概略説明図である。 第５図は、誘導コイルに対して可動のプラットホーム上
に支持体を設置した本発明の別の具体例の概略説明図で
ある。 第６及び７図は、支持体の詳細断面図である。 第８図は、支持体のまた別の具体例の断面図である。 第９及び１０図は、本発明の更に別の具体例を示す概略
説明図である。 １０：誘導コイル １２：固体金属の装入物（チャージ） １２ａ：液体金属 １３ニスラグ １４：巻線 １６：最上段の巻線 １８：支持体（リング） ２０：開口 ２２：内部通路 ３２：鋳型 ２６：金属残渣（環状リム） ２６ａ：僅かの金属 ４０ニブラツトホーム ４２：台座 ５２：メルトリング １２°：金属装入物 ｌ４゛： コイル １８°：支持体 ６４：室 ３２°：型 ７５：高速回転盤 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶解するため
   の装置であって、 所定量の金属を収容する容積部を囲む複数の巻線を有し
   そして該金属の下方部分に向けて増大する電磁力を金属
   に行使する誘導コイルと、 該コイルを付勢するための手段と、 該金属を下側から支持しそして貫通開口を具備する支持
   手段と、 前記支持手段を予備選択された温度に維持するための手
   段と を備えることを特徴とする誘導溶解装置。 ２）金属の浮揚を防止するための手段を更に含む特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 ３）支持手段が環状形態にある特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ４）支持手段を予備選択された温度に維持するための手
   段が冷却流体を循環せしめる少なくとも一つの通路から
   なる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５）容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶解するため
   の装置であって、 所定量の金属周囲に配置される複数の巻線を有する誘導
   コイルであって、該誘導コイル内の該金属の下方部分に
   向けて一層大きな電磁力を提供しそして最上部の巻線が
   他の巻線とは反対方向に巻かれている誘導コイルと、 前記誘導コイルに電力を提供する手段と、 該金属の下面と実質上接触状態にありそして貫通開口を
   具備する支持手段と、 前記支持手段を予備選択された温度に維持するための手
   段と を備えることを特徴とする誘導溶解装置。 ６）支持手段のリムに沿って配置されそして金属と同じ
   材料から作製されるメルトリングを更に含む特許請求の
   範囲第５項記載の装置。 ７）支持手段における開口と流通状態にある入口を具備
   する鋳型を更に含む特許請求の範囲第５項記載の装置。 ８）支持手段と誘導コイルとが相対的に可動である特許
   請求の範囲第５項記載の装置。 ９）支持手段が環状形態にある特許請求の範囲第５項記
   載の装置。 １０）支持手段を予備選択された温度に維持するための
   手段が冷却流体を循環せしめる少なくとも一つの通路か
   らなる特許請求の範囲第５項記載の装置。 １１）容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶解するた
   めの方法であって、 所定量の金属を誘導コイル内に置く段階と、前記誘導コ
   イル内に金属中内に渦電流を誘起する電磁場及び該金属
   表面上に作用する電磁力を発生せしめ、該電磁力を金属
   の下方部分に向けて一層強いものとし、それにより該金
   属を上部から下方に溶解せしめる段階と、 前記金属の液体部分から熱伝達が該金属の底部に配置さ
   れる支持手段と接触する固体金属リムを除いて金属の固
   体残部のすべてを溶解するように金属を溶解する段階と
   、 該金属の液体部分が前記固体金属のリムの穴及び前記支
   持手段における開口を通して流出するように該金属を更
   に溶解する段階と を包含する金属溶解方法。 １２）金属の液体部分を支持手段の開口の下側に配置さ
   れた鋳型に収集する段階を更に含む特許請求の範囲第１
   １項記載の方法。 １３）金属を部分的に電磁場内に、該電磁場内の金属部
   分が予備選択された温度に達するまで配置する段階と、
   その後金属全量を該電磁場内に配置する段階とを更に含
   む特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １４）液体金属が導管を通過するに際して該金属の汚染
   を防止する方法であって、 該液体金属と同じ材質から成るメルトリングを前記導管
   内に設け、 前記液体金属を前記導管の内面と接触することなく前記
   メルトリングにおける開口を通過せしめることを特徴と
   する金属汚染防止方法。 １５）容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶解するた
   めの装置であって、 所定量の金属を収容する容積部を囲む複数の巻線を有す
   る誘導コイルであって、該コイルの上部に向けてより該
   コイルの下部に向けて一層大きな電磁力を行使し、該誘
   導コイルの上端に向けての少なくとも一つの巻線が誘導
   コイルの巻線の少なくとも残部の巻方向と反対に巻かれ
   ている誘導コイルと、 前記コイルを付勢するための手段と、 前記コイルを前記コイル容積部に収容されている金属に
   対して長手軸線に沿って移動するための手段と、 該金属を下側から支持しそして貫通開口を具備する支持
   手段と、 前記支持手段を予備選択された温度に維持するための手
   段と を備えることを特徴とする誘導溶解装置。 １６）支持手段における開口と連通する入口を有する鋳
   型を更に含む特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １７）支持手段における開口に隣り合いそして該し手段
   開口を通過した溶融金属が到達するよう位置決めされた
   回転ディスクを更に含む特許請求の範囲第１５項記載の
   装置。 １８）金属を収容するコイル容積部を包被する密閉室と
   、該室内の雰囲気を制御するための手段とを更に具備す
   る特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １９）容器を使用することなく所定量の金属を誘導溶解
   するための閉じ込め用コイルであって、所定量の金属を
   収容する容積部を囲む複数の巻線を有し、該コイルの上
   部に向けてより該コイルの下部に向けて一層大きな電磁
   力を行使し、該誘導コイルの上端に向けての少なくとも
   一つの巻線が誘導コイルの巻線の少なくとも残部の巻方
   向と反対に金属誘導溶解用閉じ込めコイル。 ２０）コイルの上部に向けてよりコイルの下部に向けて
   一層大きな集中度の巻線を配置した特許請求の範囲第１
   ９項記載の閉じ込めコイル。 ２１）容器を使用せずに所定量の金属を誘導溶解するた
   めの方法であって、 所定量の金属を貫通開口を有する支持体の表面上に置く
   段階と、 該金属の上部周囲に、付勢に際してコイル上部に向けて
   よりコイル下部に向けて一層強い電磁力を行使すること
   の出来る誘導コイルを配置する段階と、 前記誘導コイルを付勢して該誘導コイル内部に配置され
   た金属部分を予備選択された温度に加熱する段階と、 金属の実質上全量が前記誘導コイル内に配置されるよう
   該誘導コイルを降下する段階と、 金属を追加加熱して液体金属を支持体の開口を通して流
   出せしめる段階と を包含する金属溶解方法。 ２２）支持体が該支持体表面を金属の融点より低い予備
   選択された温度に維持するための手段を含んでいる特許
   請求の範囲第２１項記載の方法。 ２３）金属を雰囲気を制御するための手段を備える密閉
   室内部に置く段階を含む特許請求の範囲第２１項記載の
   方法。 ２４）誘導コイルが金属の浮揚を防止するための手段を
   含む特許請求の範囲第２１項記載の方法。 ２５）誘導コイルの上端に向けての少なくとも一つの巻
   線が誘導コイルの巻線の残部の巻方向と反対に巻かれて
   いる特許請求の範囲第２４項記載の方法。 ２６）容器を使用することなく所定量の金属を誘導溶解
   しそして金属から不純物を除去する方法であって、 付勢に際してコイル上部に向けてよりコイル下部に向け
   て一層強い電磁力を行使することの出来る誘導コイル内
   に金属を配置し、その場合金属の融点より低い予備選択
   された温度に表面を維持するための手段と貫通開口を備
   える支持体表面に金属を置く段階と、 該誘導コイルを付勢し、金属を少なくとも融点まで加熱
   し、それにより金属内部の不純物を金属表面に向けて移
   行せしめる段階と、 金属の表面に向けての不純物の移行により相対的に多く
   の比率の不純物を含む、前記支持体と接触する固体金属
   リムを残して金属を誘導溶解する段階と、 金属の液体部分が固体金属リムの穴及び前記支持体に置
   ける開口を通して流出するよう金属を追加溶解する段階
   と を包含する金属誘導溶解方法。 ２７）金属を部分的に誘導コイル内に、該誘導コイル内
   の金属部分が予備選択された温度に達するまで配置する
   段階と、その後金属全量を該誘導コイル内に配置する段
   階とを更に含む特許請求の範囲第２６項記載の方法。 ２８）金属を雰囲気を制御するための手段を備える密閉
   室内部に置く段階を含む特許請求の範囲第２６項記載の
   方法。