JPH0410557Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 最近の新素材、新機能材の開発に伴い高純度、
高品質の金属の需要が増加してきている。

ところで、真空誘導溶解炉に使用されているカ
ーボンルツボは、天然黒鉛系に比較して不純物が
著しく少なく、高品質・高純度金属の溶解には最
適である。

このため、真空誘導溶解炉が、これらの高品
質・高純度の金属処理用の溶解炉として最近脚光
を浴びるようになつており、その新需要は増加傾
向にある。

本考案はこのような用途に好適な真空誘導溶解
炉に関するものである。

［従来の技術］ 従来の真空誘導溶解炉は、第２図イに示すよう
に、カーボンルツボ１、この中に収納される溶湯
２、バツクスタンプ材３、出湯口４、傾動軸５、
鋳型６、誘導コイル７、炉傾動機構８、材料添加
バケツト９、仕切り弁１０、バケツト昇降機構１
１、材料挿入扉１２、真空ポンプ（図示しない）
等の真空排気経路と連通する連結部１３，１３′、
真空槽１４および扉１４′を備えて構成されてい
た。

なお、仕切り弁１０は、第３図に示すように材
料添加バケツトが通過できるような貫通孔１０ａ
を備えており、この貫通孔１０ａは常時は閉ざさ
れているが、必要時にはバケツトの上下移動のコ
ース位置に移動できるようになつている。

また、仕切り弁１０、バケツト昇降機構１１、
材料挿入扉１２、真空排気系の連結部１３′によ
り材料の添加装置１５を構成していた。

従来の真空溶解炉によつて行われる作業工程を
示すと、次の通りである。

ルツボ内への被溶解材料の投入。

真空槽の排気（通常0.1Pa程度に排気）。

高周波インバータのスイツチをONとして加
熱を開始。

所定の温度に熔融（たとえば、銅合金では
1100℃〜1500℃）した後、所定の冶金的処理
（たとえば、微量合金材の添加）をする。

溶解炉を傾動出湯して、鋳型に鋳造する。

そのまま放置し、ルツボの温度が400℃以下
になる迄待つ。

真空槽内に大気を導入して大気圧とし、真空
槽扉を開く。鋳造品を取り出し、鋳型を整備す
る。

以下に戻る。

［考案が解決しようとする問題点］ 従来の真空誘導溶解炉の工学上の問題点とし
て、生産性が低い浮上スラグの処理が難し
く、鋳造時に製品にスラグが入る、という２点が
指摘されている。これは次の理由による。

即ち、第２図ロに示すように、固体材料を誘導
炉のルツボ１内に一杯に積み込んでも、各材料間
に空隙が生じるため、材料の嵩比重は真比重より
も大きく30〜60％は空隙部分といえる。このた
め、ロの状態で材料を溶解しても、溶落後の材料
のレベルはハに示すようにＢのレベルとなり、定
格容量のレベルＡに対し、Ｂ−Ａ分の溶湯の不足
を生じる。

従来の真空誘導溶解炉では、この不足分を材料
の溶落後に添加するために、添加装置１５を備え
て次の操作をしていた。

即ち、二点鎖線で示した上方位置にあるバケツ
ト９中に添加すべき材料を追加して扉１２を閉
じ、添加装置１５の内部が真空槽１４内と同一条
件の真空状態となるように排気した後、仕切り弁
１０を開いて昇降機構１１によつてバケツト９を
上方位置から下降し、ルツボ１の直上位置で底開
きをして材料チヤージするようにしていた。

このため、添加装置１５を余分に必要とし、か
つ、この添加工程に時間を必要とし生産性を低下
させる一因となつていた。

次に、溶解中に生じる浮上スラグについて述べ
る。このスラグは材料自身に含まれている非金
属介在物、表面酸化層ルツボ中の不純物、ルツ
ボ内面に付着し酸化した前回溶解物の残滓酸化
性向の強い金属では真空槽内の残存酸素との反応
による酸化膜、などに起因して生じる。

ところで、ルツボ１内に誘導溶解された溶湯２
を鋳造のため、傾動機構８により鋳型６に出湯す
る場合、第２図ニに示すように、浮上スラグ１６
が製品に混入してしまい問題を生じる。このた
め、傾動前に浮上スラグ１６を除去しようとして
も、ルツボ１、傾動機構８等の装置はいずれも真
空槽１４内に配置されているため、人手による除
去作業は極めて困難であつた。

本考案はこのような課題を解決するようにした
真空融解炉提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 以下第１図に示す本考案の一実施例について説
明する。同図において第２図と均等な構成につい
てはこれと同等な符号を付して示した。

本考案は誘導炉を構成するルツボ１の構造を次
のように改造したもので、その他の構成は添加装
置１５を除き、第２図のものと同様で良い。

即ち、本考案のルツボ１は第１図イに示すよう
に、その側壁を定格容量の湯面レベルＢよりも上
方に長さＬだけ伸ばす（従来のものとの比較では
△Ｌだけ長い）と共に、ルツボ側壁にに出湯孔１
７を設け、ルツボ１を傾動して出湯を行う際、そ
の出湯工程の大半の時間中、出湯孔１７が湯面レ
ベルよりも下方位置となるようにしたものであ
る。

なお、この出湯孔１７はロに示すように通常は
円形状であるが、この形状以外の形、たとえば、
矩形、菱形、三角など各種の形状で代替できる。

また、上記実施例ではルツボ１としていわゆる
人造黒鉛を使用したカーボンルツボの場合で説明
したが、これに限定されるものではない。しか
し、カーボンルツボを使用する方が次の理由から
望ましい。即ち、カーボンルツボの場合には、導
電性のため、ルツボ自身が自己発熱して高温とな
り、溶解材料との接触点が融解し、一般のセラミ
ツク系非導電性ルツボを使用した真空誘導炉では
往々問題となる棚吊り現象（上方の材料が壁との
摩擦力のためブリツジし、自然落下が妨げられる
現象）は起こらないからである。このことは、後
記する全溶解量に相当する多量の非溶解材を最初
からチヤージする好ましい手法の場合に好都合と
なる。

なお、上記実施例ではルツボ１を一体的に構成
する場合について説明したが、比較的消耗が大の
下方ルツボと比較的消耗が少ない上方の延長部分
とに分けて２つ割りの構成とし、下方ルツボが消
耗によつて使用不能となつたときには下方ルツボ
のみを取り替えるようにすることもできる。

［作用］ 上記のように本考案の真空誘導溶解炉は従来の
ものよりも定格容量の湯面レベルＢよりＬだけ上
方に長くしたため、当初にルツボ１に収納できる
材料もハに示すようにように従来のものよりも多
くできる。

従つて、上記延長分の長さＬを適当値に設定す
ることにより、ニに示すように溶落後の湯面レベ
ルＡをレベルＢと一致するようにさせることがで
きる。このため、従来のこの種装置では必要であ
つた添加装置１５は不要となる。

また、本考案では、上記のように出湯孔１７を
ルツボ側壁に配置したため、傾動機構１２を作動
してルツボ１から鋳型６中に出湯する時は、大半
の場合、ホに示すように出湯口が湯面レベルより
も下方位置となり溶湯だけを鋳型６内に供給で
き、浮上スラグの混入を防止できる。

なお、上記出湯工程の最終階段では、出湯孔１
７と湯面レベルとが一致する状態となるため浮上
スラグが溶湯に混入して供給されるが、この時期
では、鋳型６側にとつては押湯部分に相当し製品
部分ではないから問題とならない。

また、本考案の真空誘導溶解炉では、ルツボ１
の側壁を上方に延長するようにしたため、一見、
真空槽１５が大形化し、設備費の増加を招くよう
な印象を与える。しかし、次の理由により、真空
槽の大形化には結び付かない。

即ち、本考案では、傾動軸５を中心として回動
する誘導炉の上方、下方（右方端）位置Ｐ，Ｑ
は、第１図イに破線で示すように変位し、この軌
跡の円弧半径（特に大きいほうのＱの半径）が真
空槽の大きさを決定する。ところが、Ｑの軌跡半
径は同図イに示すように、真空槽の大きさは従来
のものと同一であつてもその真空槽の体積の範囲
内に収まり、真空槽の拡大は不要となるからであ
る。

実用的な見地から、望ましいルツボの延長寸法
を考察すると、次の通りである。

即ち、前記した定格容量の湯面レベルをＢ、延
長されるルツボの長さＬの望ましい値を求める
と、Ｌ／Ｂ＝0.43〜1.5の範囲にＬ，Ｂを設定す
るとき、これが固体材料の30〜60％に相当する点
を考慮すると、Ｌ／Ｂ＝0.5〜2.0が望ましい範囲
といえる。

［考案の効果］ 本考案は上記のように真空誘導溶解炉のルツボ
の構造を改変したため、本考案の真空誘導溶解炉
は従来のものに比べ、次の特長を有する。

ルツボの側壁を定格容量の湯面レベルＢより
も上方に長さＬだけ伸ばして被溶解材料の溶落
によるレベルの補償を行つたため、従来の添加
装置および添加工程が不要となつた。

このため、設備費が低減し、生産性を大幅に
向上できるようになつた。

出湯口よりも上方位置に湯面レベルを維持し
て傾動して出湯することが上記上方長さＬの存
在のために可能となり、大半の出湯工程の時間
中、出湯口が湯面レベルよりも下方位置となる
ようにしたため、鋳型に対する製品部分の出湯
に対しては、浮上スラグの混入が防止できるよ
うになつた。

このため、製品の品質を大幅に向上できるよ
うになつた。

溶解途中の非溶解材料の追加チヤージングが
不要となり、溶解作業時間の短縮化が図られ、
生産性が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すもので、その
うちイは縦断正面図、ロはルツボの延長部分の側
面図、ハおよびニはそれぞれルツボのみ取り出し
て描いた縦断正面図、ホはルツボと鋳型の関係を
示す縦断正面図である。第２図は従来のものを示
す縦断正面図で、そのうちイは真空誘導溶解炉全
体を示すもの、ロおよびハはルツボのみを取り出
して示したもの、また、ニはルツボと鋳型の関係
を示すものである。また、第３図は第２図中の仕
切り弁を取り出して描いた斜視図である。 １……ルツボ、２……溶湯、５……傾動軸、６
……鋳型、７……誘導コイル、１６……浮上スラ
グ、１７……出湯孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 真空槽内に配置されたルツボに溶湯を収納
   し、真空雰囲気中で上記ルツボを誘導加熱して
   非鉄金属等を溶解するようにした真空誘導溶解
   炉において、真空誘導溶解炉のルツボの側壁を
   定格容量の湯面レベルＢよりも上方に長さＬだ
   け伸ばすと共に、出湯口をルツボ側壁に形成
   し、ルツボを傾動して出湯をする工程の大半の
   時間中、出湯口が湯面レベルよりも下方位置と
   なるように構成したことを特徴とする真空誘導
   溶解炉。 ２ Ｌ／Ｂ＝0.5〜2.0の範囲となるようにルツボ
   の側壁を延長した実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の真空誘導溶解炉。 ３ ルツボを上記延長部分と下方ルツボに２つ割
   り可能に構成した実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の真空誘導溶解炉。