JPH07207351A - 低温ルツボ型誘導溶解炉の中で導電性材料を溶解するための方法及びそのための溶解炉 - Google Patents
低温ルツボ型誘導溶解炉の中で導電性材料を溶解するための方法及びそのための溶解炉Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B14/00—Crucible or pot furnaces
-
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22D39/003—Equipment for supplying molten metal in rations using electromagnetic field
-
- H—ELECTRICITY
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低温ルツボ型誘導溶解炉の中で導電性材料を
溶解し、介在物をデカンテーションすることにより、注
湯の前及び注湯の間に液体導電性材料を動的に確実に精
製する方法及びそのための溶解炉を提供する。 【構成】 本方法においては、溶解炉１０の低温ルツボ
１１の中で導電性材料１を電磁誘導により溶解する。本
方法は、導電性材料１をその溶解温度まで電磁気的に閉
じ込める工程と、電磁撹拌により液体導電性材料の中に
少なくとも１つの渦流を形成することにより該液体導電
性材料の中に含まれる介在物粒子をデカンテーションす
る工程と、液体導電性材料１の一部を溶解炉１０の下に
設けられた注湯管１５の中に注湯する工程と、液体導電
性材料の注湯ジェットを半径方向において電磁的に閉じ
込める工程と、液体導電性材料１及び注湯ジェットに作
用する電磁場を垂直方向において同軸状に整合させる工
程とを備える。
溶解し、介在物をデカンテーションすることにより、注
湯の前及び注湯の間に液体導電性材料を動的に確実に精
製する方法及びそのための溶解炉を提供する。 【構成】 本方法においては、溶解炉１０の低温ルツボ
１１の中で導電性材料１を電磁誘導により溶解する。本
方法は、導電性材料１をその溶解温度まで電磁気的に閉
じ込める工程と、電磁撹拌により液体導電性材料の中に
少なくとも１つの渦流を形成することにより該液体導電
性材料の中に含まれる介在物粒子をデカンテーションす
る工程と、液体導電性材料１の一部を溶解炉１０の下に
設けられた注湯管１５の中に注湯する工程と、液体導電
性材料の注湯ジェットを半径方向において電磁的に閉じ
込める工程と、液体導電性材料１及び注湯ジェットに作
用する電磁場を垂直方向において同軸状に整合させる工
程とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低温ルツボ型誘導溶解
炉の中で導電性材料を溶解する方法、並びに、該方法を
実施するための溶解炉に関する。
炉の中で導電性材料を溶解する方法、並びに、該方法を
実施するための溶解炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】導電性材料をその溶解温度まで加熱する
工程と、液体の導電性材料の中に含まれる固体の介在物
粒子をデカンテーションする工程と、上記液体導電性材
料の一部を溶解炉の下に設けられた注湯導管を介して注
湯する工程とを備え、低温ルツボ型誘導溶解炉の中で導
電性材料を溶解するための方法は周知である。上記方法
は通常、溶解した金属を可変注湯速度で安定的に注湯
し、微粒化により金属粉末を製造するために採用され
る。
工程と、液体の導電性材料の中に含まれる固体の介在物
粒子をデカンテーションする工程と、上記液体導電性材
料の一部を溶解炉の下に設けられた注湯導管を介して注
湯する工程とを備え、低温ルツボ型誘導溶解炉の中で導
電性材料を溶解するための方法は周知である。上記方法
は通常、溶解した金属を可変注湯速度で安定的に注湯
し、微粒化により金属粉末を製造するために採用され
る。
【０００３】その目的のための誘導加熱炉が知られてお
り、該誘導加熱炉には導電性材料を受け入れるためのル
ツボが採用されており、該ルツボは、永続的に冷却され
るので低温ルツボと呼ばれている。そのような溶解炉に
おいては、液体導電性材料をルツボの壁部から分離させ
るために行われる電磁的な閉じ込めによって、液体導電
性材料の一部又は全部が溶解される。
り、該誘導加熱炉には導電性材料を受け入れるためのル
ツボが採用されており、該ルツボは、永続的に冷却され
るので低温ルツボと呼ばれている。そのような溶解炉に
おいては、液体導電性材料をルツボの壁部から分離させ
るために行われる電磁的な閉じ込めによって、液体導電
性材料の一部又は全部が溶解される。
【０００４】この目的のために、上記ルツボは、互いに
電気的に絶縁された複数の金属部分を備え、これら金属
部分は、ルツボの中に収容される導電性材料を電磁誘導
により加熱するための手段によって包囲されている。ル
ツボは例えば、円筒形の形状とすることができ、注湯オ
リフィスが設けられた実質的に半球形又は截頭円錐形の
底部を有しており、上記注湯オリフィスには、液体導電
性材料を注湯するための管が固定されている。
電気的に絶縁された複数の金属部分を備え、これら金属
部分は、ルツボの中に収容される導電性材料を電磁誘導
により加熱するための手段によって包囲されている。ル
ツボは例えば、円筒形の形状とすることができ、注湯オ
リフィスが設けられた実質的に半球形又は截頭円錐形の
底部を有しており、上記注湯オリフィスには、液体導電
性材料を注湯するための管が固定されている。
【０００５】低温金属ルツボ型の誘導溶解炉は、導電性
材料とルツボの耐火物の壁部との間の接触により液体導
電性材料を汚染する耐火物ルツボ型の溶解炉よりも好ま
しいものである。そのような汚染は、例えば酸化物であ
る化合物から成る介在物粒子が形成されることに起因す
る。
材料とルツボの耐火物の壁部との間の接触により液体導
電性材料を汚染する耐火物ルツボ型の溶解炉よりも好ま
しいものである。そのような汚染は、例えば酸化物であ
る化合物から成る介在物粒子が形成されることに起因す
る。
【０００６】例えば金属の微粒化により粉末を準備する
特定の用途においては、上記汚染により粉末の中に多く
の介在物が含まれ、例えばニッケル基材の航空機のエン
ジンの回転部品の中にそのような介在物が存在すると、
疲労応力を受けるそのような部品の使用中に欠陥が生ず
る原因となることがあり、特に、高温において高い応力
を受ける部品が早期に破壊することが特に認識されてい
る。そのような欠点を解消するために、液体導電性材料
を注湯するための注湯オリフィスを形成する電磁ノズル
を使用し、該ノズルの壁部に液体導電性材料を接触させ
ないという考えに基づく解決策（完全に満足すべきもの
ではないが）が提案されている。
特定の用途においては、上記汚染により粉末の中に多く
の介在物が含まれ、例えばニッケル基材の航空機のエン
ジンの回転部品の中にそのような介在物が存在すると、
疲労応力を受けるそのような部品の使用中に欠陥が生ず
る原因となることがあり、特に、高温において高い応力
を受ける部品が早期に破壊することが特に認識されてい
る。そのような欠点を解消するために、液体導電性材料
を注湯するための注湯オリフィスを形成する電磁ノズル
を使用し、該ノズルの壁部に液体導電性材料を接触させ
ないという考えに基づく解決策（完全に満足すべきもの
ではないが）が提案されている。
【０００７】注湯管を通る液体金属の流速を調節する分
野において、フランス特許第２,３１６,０２６号（ＦＲ
-Ａ-２,３１６,０２６）、フランス特許第２,３９６,６
１２号（ＦＲ-Ａ-２,３９６,６１２）、及び、フランス
特許第２,３９７,２５１号（ＦＲ-Ａ-２,３９７,２５
１）は、高周波数で作動する電磁気的な装置を開示して
いるが、そのような装置においては、所望の閉じ込めを
得るために銅のスクリーンを使用しなければならない。
しかしながら、そのような装置を例えばニッケル基材の
超合金粉末の微粒化を行うための設備に工業的な規模で
用いるには大きな困難性がある。
野において、フランス特許第２,３１６,０２６号（ＦＲ
-Ａ-２,３１６,０２６）、フランス特許第２,３９６,６
１２号（ＦＲ-Ａ-２,３９６,６１２）、及び、フランス
特許第２,３９７,２５１号（ＦＲ-Ａ-２,３９７,２５
１）は、高周波数で作動する電磁気的な装置を開示して
いるが、そのような装置においては、所望の閉じ込めを
得るために銅のスクリーンを使用しなければならない。
しかしながら、そのような装置を例えばニッケル基材の
超合金粉末の微粒化を行うための設備に工業的な規模で
用いるには大きな困難性がある。
【０００８】そのような困難性を解消するために、フラ
ンス特許第２,６４９,６２５号（ＦＲ-Ａ-２,６４９,６
２５）は、コイル巻きされたインダクタを備える電磁ノ
ズルを開示しており、該ノズルは、上記コイル巻きされ
たインダクタと注湯オリフィスの壁部との間に設けられ
て磁場を集中させるための装置とともに設けられてい
る。そのようなノズルは、特定の寸法パラメータ、並び
に、与えられる磁場を決定する例えば磁場の周波数及び
強度の如きパラメータの選定によりその作動が限定され
るという欠点を有している。また、上記ノズルは、寸法
が大きく効率が低い。
ンス特許第２,６４９,６２５号（ＦＲ-Ａ-２,６４９,６
２５）は、コイル巻きされたインダクタを備える電磁ノ
ズルを開示しており、該ノズルは、上記コイル巻きされ
たインダクタと注湯オリフィスの壁部との間に設けられ
て磁場を集中させるための装置とともに設けられてい
る。そのようなノズルは、特定の寸法パラメータ、並び
に、与えられる磁場を決定する例えば磁場の周波数及び
強度の如きパラメータの選定によりその作動が限定され
るという欠点を有している。また、上記ノズルは、寸法
が大きく効率が低い。
【０００９】更に、フランス特許第２,６６５,２４９号
は、磁極間継鉄（magnetic yoke）とともに設けられる
低温ルツボ炉を開示しており、上記継鉄は、ルツボの中
に収容された溶解した装填物の上面のレベルにおいて磁
束線を互いに接近させることができる。磁束線を互いに
接近させることにより、溶解物の表面のレベルにおける
溶解物の求心的な駆動が生じ、これにより、そのような
継鉄がない場合に生ずる自然な撹拌方向とは反対の方向
における溶解装填物の撹拌が生ずる。溶解装填物の上面
における上記求心的な運動は、未だ完全に溶解せずに装
填物の表面に浮いている物質が中心に向かってその後そ
の装填物の中に吸い込まれることを可能とし、結果的に
は、そのような溶解物の中に存在する介在物を考慮する
ことなく溶解した材料を撹拌することを可能とする。
は、磁極間継鉄（magnetic yoke）とともに設けられる
低温ルツボ炉を開示しており、上記継鉄は、ルツボの中
に収容された溶解した装填物の上面のレベルにおいて磁
束線を互いに接近させることができる。磁束線を互いに
接近させることにより、溶解物の表面のレベルにおける
溶解物の求心的な駆動が生じ、これにより、そのような
継鉄がない場合に生ずる自然な撹拌方向とは反対の方向
における溶解装填物の撹拌が生ずる。溶解装填物の上面
における上記求心的な運動は、未だ完全に溶解せずに装
填物の表面に浮いている物質が中心に向かってその後そ
の装填物の中に吸い込まれることを可能とし、結果的に
は、そのような溶解物の中に存在する介在物を考慮する
ことなく溶解した材料を撹拌することを可能とする。
【００１０】また、フランス特許第２,６４６,８５８号
（ＦＲ-Ａ-２,６４６,８５８）は、溶解した金属材料の
介在物をデカンテーションする方法を開示しており、こ
の方法は、電磁スキンの厚みの中で介在物粒子を表面に
向けて変位させる工程と、その後ルツボの中の最も低温
の粒子によって介在物粒子を捕捉する工程とを備えてい
る。上記方法においては、溶解金属の中の介在物を電磁
スキンの領域に向けて移動させる電磁撹拌、並びに、上
記スキンの領域における介在物の捕捉という２つの現象
が用いられており、上記介在物は、電磁圧の力の作用に
よりルツボの壁部及び溶解金属の表面に向かって移動す
る。
（ＦＲ-Ａ-２,６４６,８５８）は、溶解した金属材料の
介在物をデカンテーションする方法を開示しており、こ
の方法は、電磁スキンの厚みの中で介在物粒子を表面に
向けて変位させる工程と、その後ルツボの中の最も低温
の粒子によって介在物粒子を捕捉する工程とを備えてい
る。上記方法においては、溶解金属の中の介在物を電磁
スキンの領域に向けて移動させる電磁撹拌、並びに、上
記スキンの領域における介在物の捕捉という２つの現象
が用いられており、上記介在物は、電磁圧の力の作用に
よりルツボの壁部及び溶解金属の表面に向かって移動す
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低温
ルツボ型誘導溶解炉の中で導電性材料を溶解し、介在物
をデカンテーションすることにより、注湯の前及び注湯
の間に液体導電性材料を動的に確実に精製する方法を提
供することである。
ルツボ型誘導溶解炉の中で導電性材料を溶解し、介在物
をデカンテーションすることにより、注湯の前及び注湯
の間に液体導電性材料を動的に確実に精製する方法を提
供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、低温ル
ツボ型誘導溶解炉の中で導電性材料を溶解するための方
法が提供され、該方法は、液体の上記導電性材料の中に
含まれる介在物粒子をデカンテーションする工程と、上
記液体導電性材料の一部を上記溶解炉の下に設けられる
注湯管を介して注湯する工程と、上記液体導電性材料の
注湯ジェットを半径方向において電磁的に閉じ込める工
程とを備え、更に、上記液体導電性材料並びに上記注湯
ジェットに作用する電磁場を垂直方向において同軸状に
整合させる工程と、電磁撹拌により上記液体導電性材料
の中に少なくとも１つの渦流を形成して上記介在物粒子
を旋回運動の中に導き、上記液体導電性材料の表面に到
達させることにより上記介在物粒子をデカンテーション
する工程とを備える。
ツボ型誘導溶解炉の中で導電性材料を溶解するための方
法が提供され、該方法は、液体の上記導電性材料の中に
含まれる介在物粒子をデカンテーションする工程と、上
記液体導電性材料の一部を上記溶解炉の下に設けられる
注湯管を介して注湯する工程と、上記液体導電性材料の
注湯ジェットを半径方向において電磁的に閉じ込める工
程とを備え、更に、上記液体導電性材料並びに上記注湯
ジェットに作用する電磁場を垂直方向において同軸状に
整合させる工程と、電磁撹拌により上記液体導電性材料
の中に少なくとも１つの渦流を形成して上記介在物粒子
を旋回運動の中に導き、上記液体導電性材料の表面に到
達させることにより上記介在物粒子をデカンテーション
する工程とを備える。
【００１３】本発明の別の態様によれば、電磁撹拌を受
けている溶解した導電性材料に少なくとも２つの重なっ
た渦流が形成される。
けている溶解した導電性材料に少なくとも２つの重なっ
た渦流が形成される。
【００１４】本発明はまた、上述の方法を実施するため
に導電性材料を低温ルツボで電磁誘導溶解するための溶
解炉が提供され、該溶解炉は、互いに電気的に絶縁され
た複数の金属部分を有し、上記導電性材料を収容するた
めのルツボと、上記金属部分を冷却するための冷却手段
と、上記ルツボの周囲に設けられ、上記導電性材料を電
磁誘導によって加熱するための加熱手段と、上記ルツボ
の下で垂直方向に配列された液体導電性材料用の注湯管
と、上記液体導電性材料を上記注湯管の中に閉じ込める
ための電磁手段とを備え、該電磁手段は、上記注湯管の
周囲に設けられると共に発電機によって電力が供給され
るようになされ、該溶解炉は更に、上記液体導電性材料
のジェットを上記注湯管及びルツボの垂直軸線に対して
閉じ込めるために上記電磁手段を中心決めするための中
心決め手段と、上記ルツボの金属部分を上記加熱手段及
び上記電磁手段に対して中心決め及び位置決めするため
の中心決め及び位置決め手段とを備える。
に導電性材料を低温ルツボで電磁誘導溶解するための溶
解炉が提供され、該溶解炉は、互いに電気的に絶縁され
た複数の金属部分を有し、上記導電性材料を収容するた
めのルツボと、上記金属部分を冷却するための冷却手段
と、上記ルツボの周囲に設けられ、上記導電性材料を電
磁誘導によって加熱するための加熱手段と、上記ルツボ
の下で垂直方向に配列された液体導電性材料用の注湯管
と、上記液体導電性材料を上記注湯管の中に閉じ込める
ための電磁手段とを備え、該電磁手段は、上記注湯管の
周囲に設けられると共に発電機によって電力が供給され
るようになされ、該溶解炉は更に、上記液体導電性材料
のジェットを上記注湯管及びルツボの垂直軸線に対して
閉じ込めるために上記電磁手段を中心決めするための中
心決め手段と、上記ルツボの金属部分を上記加熱手段及
び上記電磁手段に対して中心決め及び位置決めするため
の中心決め及び位置決め手段とを備える。
【００１５】本発明の溶解炉の他の態様によれば、上記
中心決め手段は、電気絶縁性及び熱絶縁性の材料から構
成されて上記電磁手段を包囲するケースを備え、上記中
心決め及び位置決め手段は、電気絶縁性及び熱絶縁性の
材料から構成されて上記金属部分の周囲に配列されると
共に上記加熱手段及び上記冷却手段を包囲するシェルを
備え、上記電磁手段は、極めて平坦な電磁コイルを備
え、上記電磁コイルは、直径が約１２ｍｍの導電性材料
のジェットに対して３０ｍｍの高さで配置された銅板の
形態の１０個の巻きを備え、上記注湯管は、二重壁を有
すると共に流体の循環により冷却される分割型の金属シ
リンダによって形成され、上記電磁手段に電力を供給す
る発電機は、上記導電性材料のジェットの断面の半径と
電磁場の浸透深さとの間の比が１.７よりも大きくなる
ような周波数において信号を与えるようになされる。
中心決め手段は、電気絶縁性及び熱絶縁性の材料から構
成されて上記電磁手段を包囲するケースを備え、上記中
心決め及び位置決め手段は、電気絶縁性及び熱絶縁性の
材料から構成されて上記金属部分の周囲に配列されると
共に上記加熱手段及び上記冷却手段を包囲するシェルを
備え、上記電磁手段は、極めて平坦な電磁コイルを備
え、上記電磁コイルは、直径が約１２ｍｍの導電性材料
のジェットに対して３０ｍｍの高さで配置された銅板の
形態の１０個の巻きを備え、上記注湯管は、二重壁を有
すると共に流体の循環により冷却される分割型の金属シ
リンダによって形成され、上記電磁手段に電力を供給す
る発電機は、上記導電性材料のジェットの断面の半径と
電磁場の浸透深さとの間の比が１.７よりも大きくなる
ような周波数において信号を与えるようになされる。
【００１６】本発明の別の特徴及び効果は、図面を参照
して例示する以下の記載から明らかとなろう。
して例示する以下の記載から明らかとなろう。
【００１７】
【実施例】図１には低温ルツボを用いた誘導溶解炉１０
が示されており、この誘導溶解炉は、粉末を製造する際
の微粒化に先立って導電性材料１を精製するために特に
使用される。
が示されており、この誘導溶解炉は、粉末を製造する際
の微粒化に先立って導電性材料１を精製するために特に
使用される。
【００１８】溶解炉１０は、導電性材料１を収容するた
めのルツボ１１を備えており、このルツボは、互いに電
気的に絶縁された複数の金属セクタすなわち金属扇状部
１２から構成され、各々の金属セクタには、水の循環を
用いた冷却手段（図１には図示されない）が設けられて
いる。金属セクタ１２の数は、例えば９つである。ルツ
ボ１１は例えば、実質的に半球形状又は截頭円錐形状の
底部を有する円筒形であり、上記底部には、液体の導電
性材料１用の注湯オリフィス１３が設けられている。
めのルツボ１１を備えており、このルツボは、互いに電
気的に絶縁された複数の金属セクタすなわち金属扇状部
１２から構成され、各々の金属セクタには、水の循環を
用いた冷却手段（図１には図示されない）が設けられて
いる。金属セクタ１２の数は、例えば９つである。ルツ
ボ１１は例えば、実質的に半球形状又は截頭円錐形状の
底部を有する円筒形であり、上記底部には、液体の導電
性材料１用の注湯オリフィス１３が設けられている。
【００１９】溶解炉１０は更に、導電性材料１を電磁誘
導加熱するためにルツボ１１の周囲に設けられた電磁誘
導加熱手段１４を備えている。上記電磁誘導加熱手段１
４は例えば、８つのコイルの巻きすなわち螺旋体を備え
る。
導加熱するためにルツボ１１の周囲に設けられた電磁誘
導加熱手段１４を備えている。上記電磁誘導加熱手段１
４は例えば、８つのコイルの巻きすなわち螺旋体を備え
る。
【００２０】溶解炉１０は更に、液体導電性材料１を注
湯するためにルツボ１１の下で注湯オリフィス１３の軸
線に沿って垂直方向に配置された注湯管１５と、上記液
体導電性材料１のジェットを上記注湯管１５の中に閉じ
込めるための手段１６とを備えている。液体導電性材料
のジェットを閉じ込めるための電磁手段１６は、注湯管
１５の周囲に設けられると共に、発電機（図示せず）に
よって電力が供給される。
湯するためにルツボ１１の下で注湯オリフィス１３の軸
線に沿って垂直方向に配置された注湯管１５と、上記液
体導電性材料１のジェットを上記注湯管１５の中に閉じ
込めるための手段１６とを備えている。液体導電性材料
のジェットを閉じ込めるための電磁手段１６は、注湯管
１５の周囲に設けられると共に、発電機（図示せず）に
よって電力が供給される。
【００２１】図２に示すように、注湯管１５は、８つの
円筒形部分１５ａを備えており、これら円筒形部分は、
例えば水の如き流体がその中を循環する回路１７によっ
て冷却される。
円筒形部分１５ａを備えており、これら円筒形部分は、
例えば水の如き流体がその中を循環する回路１７によっ
て冷却される。
【００２２】注湯管１５の中の液体導電性材料１のジェ
ットを閉じ込めるための手段１６は、例えばビターコイ
ル（ＢＩＴＴＥＲコイル）の如き極めて平坦な電磁コイ
ル１６を備えており、該コイルは例えば、約１２ｍｍの
直径を有する導電性材料のジェットに対して３０ｍｍの
高さで配列された銅板の形態の１０の巻きすなわち螺旋
体１６ａを有している。各々の銅板には、電磁コイル１
６を冷却するために水を横方向において循環させるため
の回路１８に接続された直径が２.５ｍｍの３６個の開
口が設けられている。
ットを閉じ込めるための手段１６は、例えばビターコイ
ル（ＢＩＴＴＥＲコイル）の如き極めて平坦な電磁コイ
ル１６を備えており、該コイルは例えば、約１２ｍｍの
直径を有する導電性材料のジェットに対して３０ｍｍの
高さで配列された銅板の形態の１０の巻きすなわち螺旋
体１６ａを有している。各々の銅板には、電磁コイル１
６を冷却するために水を横方向において循環させるため
の回路１８に接続された直径が２.５ｍｍの３６個の開
口が設けられている。
【００２３】溶解炉１０は更に、液体導電性材料のジェ
ットを閉じ込める電磁コイル１６を注湯管１５及びルツ
ボ１１の垂直軸線に関して中心決めするための手段２０
と、ルツボ１１の各セクタ１２を、電磁誘導によって導
電性材料１を加熱する手段１４並びに電磁コイル１６に
関して中心決め及び位置決めするための手段２５とを備
えている。
ットを閉じ込める電磁コイル１６を注湯管１５及びルツ
ボ１１の垂直軸線に関して中心決めするための手段２０
と、ルツボ１１の各セクタ１２を、電磁誘導によって導
電性材料１を加熱する手段１４並びに電磁コイル１６に
関して中心決め及び位置決めするための手段２５とを備
えている。
【００２４】電磁コイル１６を中心決めする手段は、電
磁コイル１６の各巻き１６ａを包囲する例えばパーマグ
ラス（ＰＥＲＭＡＧＬＡＳ）の如き絶縁材料製のケース
２０を備える。
磁コイル１６の各巻き１６ａを包囲する例えばパーマグ
ラス（ＰＥＲＭＡＧＬＡＳ）の如き絶縁材料製のケース
２０を備える。
【００２５】ルツボ１１の各セクタ１２を中心決め及び
位置決めする手段は、例えばパーマグラスの如き絶縁材
料製のシェル２５を備えており、該シェルは、上記各セ
クタの周囲に設けられ、電磁誘導によって導電性材料１
を加熱するための手段１４、並びに、上記各セクタ１２
を冷却するための手段を包囲している。そのような包囲
は、電磁誘導により導電性材料１を加熱する手段１４の
コイルの巻き並びにルツボ１１を適所に保持し、液体導
電性材料の流体力学的な乱れを防止する。
位置決めする手段は、例えばパーマグラスの如き絶縁材
料製のシェル２５を備えており、該シェルは、上記各セ
クタの周囲に設けられ、電磁誘導によって導電性材料１
を加熱するための手段１４、並びに、上記各セクタ１２
を冷却するための手段を包囲している。そのような包囲
は、電磁誘導により導電性材料１を加熱する手段１４の
コイルの巻き並びにルツボ１１を適所に保持し、液体導
電性材料の流体力学的な乱れを防止する。
【００２６】導電性材料を微粒化することにより粉末を
準備する場合には、ルツボ１１及び注湯管１５を備える
誘導炉１０を制御された雰囲気を有する密閉体すなわち
ケーシングの中に入れ、導電性材料の注湯ジェットを破
壊させて粉末を形成することができる。導電性材料の注
湯ジェットの形状を完全に垂直な円筒形とすることが、
微粒化により得られる粉末の品質を良好にするために重
要且つ必須の事柄である。一実施例においては、半径が
５ｃｍの超合金鋼によって構成される導電性材料１をル
ツボ１１の中に入れ、電磁誘導加熱手段１４によって与
えられる電力は、２０ＫＨzの周波数において１０００
Ａの電力に対して５０ＫＷ程度である。
準備する場合には、ルツボ１１及び注湯管１５を備える
誘導炉１０を制御された雰囲気を有する密閉体すなわち
ケーシングの中に入れ、導電性材料の注湯ジェットを破
壊させて粉末を形成することができる。導電性材料の注
湯ジェットの形状を完全に垂直な円筒形とすることが、
微粒化により得られる粉末の品質を良好にするために重
要且つ必須の事柄である。一実施例においては、半径が
５ｃｍの超合金鋼によって構成される導電性材料１をル
ツボ１１の中に入れ、電磁誘導加熱手段１４によって与
えられる電力は、２０ＫＨzの周波数において１０００
Ａの電力に対して５０ＫＷ程度である。
【００２７】溶解炉１０の中で導電性材料１を溶解させ
る方法は、溶解炉１０の中で導電性材料１をその溶解温
度まで電磁的に閉じ込める工程と、導電性材料１の中に
含まれる固体又は液体の介在物粒子をデカンテーション
する工程と、液体導電性材料の一部を注湯管１５を介し
て注湯し、該液体導電性材料１の注湯ジェットを半径方
向において電磁的に閉じ込める工程と、液体導電性材料
１並びに該液体導電性材料の注湯ジェットに作用する電
磁場を垂直方向において同軸状に整合させる工程と、電
磁撹拌により液体導電性材料１の中に少なくとも１つの
渦流３０（図３）を発生させ、固体の介在物粒子を旋回
運動の中に入れて液体導電性材料１の表面に近づけるこ
とによりデカンテーションさせる工程とを備える。電磁
撹拌を受ける液体導電性材料１の中に重なった少なくと
も２つの渦流３０を形成するのが好ましい。
る方法は、溶解炉１０の中で導電性材料１をその溶解温
度まで電磁的に閉じ込める工程と、導電性材料１の中に
含まれる固体又は液体の介在物粒子をデカンテーション
する工程と、液体導電性材料の一部を注湯管１５を介し
て注湯し、該液体導電性材料１の注湯ジェットを半径方
向において電磁的に閉じ込める工程と、液体導電性材料
１並びに該液体導電性材料の注湯ジェットに作用する電
磁場を垂直方向において同軸状に整合させる工程と、電
磁撹拌により液体導電性材料１の中に少なくとも１つの
渦流３０（図３）を発生させ、固体の介在物粒子を旋回
運動の中に入れて液体導電性材料１の表面に近づけるこ
とによりデカンテーションさせる工程とを備える。電磁
撹拌を受ける液体導電性材料１の中に重なった少なくと
も２つの渦流３０を形成するのが好ましい。
【００２８】本発明者は実際に、処理すべき導電性材料
１の中に含まれる非導電性の粒子は、電磁的な旋回媒体
の中で、駆動力、見掛け質量、アルキメデスの推力、流
体力学的圧力、並びに、特定の電磁撹拌における介在物
の挙動を推論することを可能とするローレンツ力の如き
一連の力を受けることを見いだした。本発明者は、上述
の種々のパラメータを考慮に入れ、溶解され且つ閉じ込
められた導電性材料の中に含まれる非導電性の介在物粒
子を分離してこれら介在物粒子を上記導電性材料の表面
にデカンテーションさせるのにもっとも好適な形態を決
定した。
１の中に含まれる非導電性の粒子は、電磁的な旋回媒体
の中で、駆動力、見掛け質量、アルキメデスの推力、流
体力学的圧力、並びに、特定の電磁撹拌における介在物
の挙動を推論することを可能とするローレンツ力の如き
一連の力を受けることを見いだした。本発明者は、上述
の種々のパラメータを考慮に入れ、溶解され且つ閉じ込
められた導電性材料の中に含まれる非導電性の介在物粒
子を分離してこれら介在物粒子を上記導電性材料の表面
にデカンテーションさせるのにもっとも好適な形態を決
定した。
【００２９】そのようなデカンテーションを行わせるの
に最も好ましい形態は、液体導電性材料の自由表面の形
状、該導電性材料の寸法、電磁スキン（electromagneti
c skin）の厚み、電磁撹拌の形態学、及び、注湯ジェッ
トの幾何学的な形状によって得られる。その理由は、本
発明の方法は電磁撹拌の間に、液体導電性材料１の中に
少なくとも１つの渦流３０を形成して固体又は液体の介
在物粒子を螺旋状の旋回運動の中に導き、液体導電性材
料１の表面に近づいた時にそのような介在物粒子をデカ
ンテーションする工程を備えるからである。
に最も好ましい形態は、液体導電性材料の自由表面の形
状、該導電性材料の寸法、電磁スキン（electromagneti
c skin）の厚み、電磁撹拌の形態学、及び、注湯ジェッ
トの幾何学的な形状によって得られる。その理由は、本
発明の方法は電磁撹拌の間に、液体導電性材料１の中に
少なくとも１つの渦流３０を形成して固体又は液体の介
在物粒子を螺旋状の旋回運動の中に導き、液体導電性材
料１の表面に近づいた時にそのような介在物粒子をデカ
ンテーションする工程を備えるからである。
【００３０】これは特に、液体導電性材料１を含むルツ
ボ１１の軸線と注湯管１５の長手方向の軸線とを同軸状
に整合させることにより得られる。この同軸状の整合を
行わせるためには、ジェットを閉じ込めるための手段の
電磁コイル１６が、溶解炉１０の垂直軸線に関して円筒
形状に対称となる電磁場を発生することを必要とする。
ボ１１の軸線と注湯管１５の長手方向の軸線とを同軸状
に整合させることにより得られる。この同軸状の整合を
行わせるためには、ジェットを閉じ込めるための手段の
電磁コイル１６が、溶解炉１０の垂直軸線に関して円筒
形状に対称となる電磁場を発生することを必要とする。
【００３１】現在までは、ジェットを電磁的に閉じ込め
るコイルの幾何学的形状は無視し得るものと見なされて
きたが、本発明者は、そのような幾何学的形状が根源的
な機能を有することを見いだした。実際に、円形で管状
の断面を有する導電体を備える通常の螺旋状のコイル
は、注湯ジェットを閉じ込めるためには適しておらず、
その理由は、そのようなコイルの各々の巻きは、電磁コ
イルの螺旋体のピッチに直接依存して、垂直軸線に対し
て傾斜する平面に延在するパワー経路を形成するからで
ある。結局、通常の電磁コイルは、ジェットを注湯する
際の不安定性をもたらす電磁場を発生する。
るコイルの幾何学的形状は無視し得るものと見なされて
きたが、本発明者は、そのような幾何学的形状が根源的
な機能を有することを見いだした。実際に、円形で管状
の断面を有する導電体を備える通常の螺旋状のコイル
は、注湯ジェットを閉じ込めるためには適しておらず、
その理由は、そのようなコイルの各々の巻きは、電磁コ
イルの螺旋体のピッチに直接依存して、垂直軸線に対し
て傾斜する平面に延在するパワー経路を形成するからで
ある。結局、通常の電磁コイルは、ジェットを注湯する
際の不安定性をもたらす電磁場を発生する。
【００３２】この乱れを防止するために、導電性材料の
注湯ジェットを閉じ込めるための本発明の手段は、上述
のタイプの極めて平坦な電磁コイル１６を備える。注湯
ジェットの円筒状の対称を確保するために、電磁コイル
１６によって発生される電磁場は、該電磁コイル１６に
供給される発電機の任意の電力に関して電磁圧の上昇が
最大となるように決定される。
注湯ジェットを閉じ込めるための本発明の手段は、上述
のタイプの極めて平坦な電磁コイル１６を備える。注湯
ジェットの円筒状の対称を確保するために、電磁コイル
１６によって発生される電磁場は、該電磁コイル１６に
供給される発電機の任意の電力に関して電磁圧の上昇が
最大となるように決定される。
【００３３】図３には、その変位速度が約０.２ｍ／ｓ
である重なったすなわち共存する２つの渦流３０によっ
て実現される液体導電性材料１の運動が図解されてい
る。図４及び図５は、非導電性の介在物粒子が上方の渦
流及び下方の渦流の中へ変位する状態をそれぞれ図解し
ている。
である重なったすなわち共存する２つの渦流３０によっ
て実現される液体導電性材料１の運動が図解されてい
る。図４及び図５は、非導電性の介在物粒子が上方の渦
流及び下方の渦流の中へ変位する状態をそれぞれ図解し
ている。
【００３４】固体の介在物粒子は、そのような粒子が磁
気圧の如き界面現象によって自由表面すなわち低温壁の
領域に捕捉される機構を考慮することなく、液体導電性
材料１の表面に到達すると同時にデカンテーションされ
ることは周知である。デカンテーション時間を測定する
ことにより、デカンテーションによる任意のサイズの介
在物粒子の精製を確実に行う導電性材料の最小溶解時間
並びに撹拌時間を知ることができる。介在物粒子を分離
する時間は、最初に単数又は複数の渦流３０の中心近く
に位置する粒子に関して最大であり、デカンテーション
時間は、小さなサイズの介在物粒子に関して非常に長
い。
気圧の如き界面現象によって自由表面すなわち低温壁の
領域に捕捉される機構を考慮することなく、液体導電性
材料１の表面に到達すると同時にデカンテーションされ
ることは周知である。デカンテーション時間を測定する
ことにより、デカンテーションによる任意のサイズの介
在物粒子の精製を確実に行う導電性材料の最小溶解時間
並びに撹拌時間を知ることができる。介在物粒子を分離
する時間は、最初に単数又は複数の渦流３０の中心近く
に位置する粒子に関して最大であり、デカンテーション
時間は、小さなサイズの介在物粒子に関して非常に長
い。
【００３５】また、本発明者は、導電性材料１の注湯ジ
ェットを電磁的に閉じ込める効率が、注湯ジェットの軸
線とその表面との間の磁気圧の上昇が増大するに伴って
増大することを見いだした。実際に、圧力の上昇は、与
えられる電磁力、並びに、注湯ジェットの中への磁場の
浸透深さの関数である。発電機の一定の電力に対して、
最も高い圧力上昇を得ることのできる最適周波数が存在
する。
ェットを電磁的に閉じ込める効率が、注湯ジェットの軸
線とその表面との間の磁気圧の上昇が増大するに伴って
増大することを見いだした。実際に、圧力の上昇は、与
えられる電磁力、並びに、注湯ジェットの中への磁場の
浸透深さの関数である。発電機の一定の電力に対して、
最も高い圧力上昇を得ることのできる最適周波数が存在
する。
【００３６】図６は、導電性材料の種々の比電気抵抗ρ
に関して、圧力上昇値△Ｐｍの変動を磁場の浸透深さδ
に対する注湯ジェットの半径Ｒの比（Ｒ／δ）の関数と
して表す３つの曲線を示している。図６は、磁場の浸透
深さδに対する注湯ジェットの半径Ｒの比（Ｒ／δ）が
約１.７になった時に圧力上昇△Ｐｍの最適値が得られ
ることを示しており、そのような比は、約２０ＫＨzの
周波数において１３０×１０-8Ωｃｍの比抵抗を有する
合金から成る半径が７ｍｍの注湯ジェットに対応する。
に関して、圧力上昇値△Ｐｍの変動を磁場の浸透深さδ
に対する注湯ジェットの半径Ｒの比（Ｒ／δ）の関数と
して表す３つの曲線を示している。図６は、磁場の浸透
深さδに対する注湯ジェットの半径Ｒの比（Ｒ／δ）が
約１.７になった時に圧力上昇△Ｐｍの最適値が得られ
ることを示しており、そのような比は、約２０ＫＨzの
周波数において１３０×１０-8Ωｃｍの比抵抗を有する
合金から成る半径が７ｍｍの注湯ジェットに対応する。
【００３７】本発明の方法は、注湯ジェットを閉じ込め
る手段の電磁場、導電性材料を誘導加熱するための手
段、ルツボ、及び、導電性材料の同軸性に伴って生ずる
注湯ジェットの電磁的な閉じ込めにより、液体物質の電
磁撹拌を制御することを可能とすると同時に、導電性材
料の中に含まれる固体介在物の不純物の連続的な分離を
確実に行って製品の品質を改善することを可能とする。
る手段の電磁場、導電性材料を誘導加熱するための手
段、ルツボ、及び、導電性材料の同軸性に伴って生ずる
注湯ジェットの電磁的な閉じ込めにより、液体物質の電
磁撹拌を制御することを可能とすると同時に、導電性材
料の中に含まれる固体介在物の不純物の連続的な分離を
確実に行って製品の品質を改善することを可能とする。
【図１】本発明の低温ルツボ型誘導溶解炉の概略断面図
である。
である。
【図２】図１の溶解炉の下に配置された注湯管を拡大し
て示す概略断面図である。
て示す概略断面図である。
【図３】電磁的に閉じ込められた導電性材料を示す概略
図である。
図である。
【図４】導電性材料の中の介在物粒子の変位を具体的に
示す概略図である。
示す概略図である。
【図５】導電性材料の中の介在物粒子の変位を具体的に
示す概略図である。
示す概略図である。
【図６】注湯ジェットの軸線と該注湯ジェットの表面と
の間の磁気圧の上昇の変動を注湯ジェットを閉じ込める
電磁手段にパワーを供給するための発電機によって与え
られる信号の周波数の関数として示すグラフである。
の間の磁気圧の上昇の変動を注湯ジェットを閉じ込める
電磁手段にパワーを供給するための発電機によって与え
られる信号の周波数の関数として示すグラフである。
１ 導電性材料 １０ 誘導溶解炉 １１ ルツボ １２ 金属部分 １３ 注湯オリフィス １４ 電磁誘導加熱手段 １５ 注湯管 １６ 電磁手段 ２０ 中心決め手段（ケース） ２５ 中心決め及び位置決め手段（シェル）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン・ドリオール フランス共和国38100 グルノーブル，ア ヴニュー・マルセリ・ベルテロート ９ (72)発明者 シルヴァイン・ウィツク フランス共和国58160 ソーヴィグニー・ レ・ボワ，リュー・ドゥ・ラ・ヴァレ・ヴ ェルト ６
Claims (9)
- 【請求項１】 低温ルツボ型誘導溶解炉の中で導電性材
料を溶解するための方法において、 前記溶解炉の中で導電性材料をその溶解温度まで電磁的
に閉じ込める工程と、 液体の前記導電性材料の中に含まれる介在物粒子をデカ
ンテーションする工程と、 前記液体導電性材料の一部を前記溶解炉の下に設けられ
る注湯管を介して注湯する工程と、 前記液体導電性材料の注湯ジェットを半径方向において
電磁的に閉じ込める工程とを備え、更に、 前記液体導電性材料並びに前記注湯ジェットに作用する
電磁場を垂直方向において同軸状に整合させる工程と、 電磁撹拌により前記液体導電性材料の中に少なくとも１
つの渦流を形成して前記介在物粒子を旋回運動の中に導
き、前記液体導電性材料の表面に到達させることにより
前記介在物粒子をデカンテーションする工程とを備える
ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 電磁撹拌を受けている前記液体導電性材
料の中に、少なくとも２つの重なった渦流を形成する工
程を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２の方法を実施するために
低温ルツボの中で電磁誘導によって導電性材料を溶解す
る溶解炉であって、互いに電気的に絶縁された複数の金
属部分を有し、前記導電性材料を収容するためのルツボ
と、前記金属部分を冷却するための冷却手段と、前記ル
ツボの周囲に設けられ、前記導電性材料を電磁誘導によ
って加熱するための加熱手段と、前記ルツボの下で垂直
方向に配列された液体導電性材料用の注湯管と、前記液
体導電性材料を前記注湯管の中に閉じ込めるための電磁
手段とを備え、該電磁手段が、前記注湯管の周囲に設け
られると共に発電機によって電力が供給されるようにな
された溶解炉において、前記液体導電性材料のジェット
を前記注湯管及びルツボの垂直軸線に対して閉じ込める
ために前記電磁手段を中心決めするための中心決め手段
と、前記ルツボの金属部分を前記加熱手段及び前記電磁
手段に対して中心決め及び位置決めするための中心決め
及び位置決め手段とを備えることを特徴とする溶解炉。 - 【請求項４】 前記中心決め手段が、前記電磁手段を包
囲する電気絶縁性及び熱絶縁性の材料から成るケースを
備えることを特徴とする請求項３に記載の溶解炉。 - 【請求項５】 前記中心決め及び位置決め手段が、前記
金属部分の周囲に設けられて前記加熱手段及び前記冷却
手段を包囲する電気絶縁性及び熱絶縁性の材料から成る
シェルを備えることを特徴とする請求項３に記載の溶解
炉。 - 【請求項６】 前記電磁手段が極めて平坦な電磁コイル
を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の溶解
炉。 - 【請求項７】 前記電磁コイルが、直径が約１２ｍｍの
導電性材料のジェットに対して３０ｍｍの高さで配列さ
れた銅板の形態の１０個の巻きを有することを特徴とす
る請求項６に記載の溶解炉。 - 【請求項８】 前記注湯管は、流体の循環により冷却さ
れる二重壁を有する分割型の金属シリンダを備えること
を特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の溶解
炉。 - 【請求項９】 前記電磁手段に電力を供給する前記発電
機が、前記導電性材料のジェットの断面の半径と磁場の
浸透深さとの間の比が１.７よりも大きくなるような周
波数における信号を与えることを特徴とする請求項３に
記載の溶解炉。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9309366 | 1993-07-29 | ||
| FR9309366A FR2708725B1 (fr) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | Procédé de fusion d'un matériau électroconducteur dans un four de fusion par induction en creuset froid et four de fusion pour la mise en Óoeuvre de ce procédé. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07207351A true JPH07207351A (ja) | 1995-08-08 |
| JP3696903B2 JP3696903B2 (ja) | 2005-09-21 |
Family
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