JPH11108556A - チタン精錬用ストレート炉床式炉 - Google Patents
チタン精錬用ストレート炉床式炉Info
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- JPH11108556A JPH11108556A JP10220609A JP22060998A JPH11108556A JP H11108556 A JPH11108556 A JP H11108556A JP 10220609 A JP10220609 A JP 10220609A JP 22060998 A JP22060998 A JP 22060998A JP H11108556 A JPH11108556 A JP H11108556A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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-
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- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 改良した精製システムに基づく冷間炉床式炉
を提供する。 【解決手段】 チタンのような選択された金属を精錬す
るための冷間炉床式炉は、直線状に配置した溶解用炉床
３０および移送用炉床１１５を備える。一対のバリア
が、溶融材料の流れを部分的にさえぎり、それを混合さ
せ、不純物を蒸発させ、溶解用炉床内の材料のスプラッ
タリングが最終生成物を汚染するのを阻止することがで
きる。
を提供する。 【解決手段】 チタンのような選択された金属を精錬す
るための冷間炉床式炉は、直線状に配置した溶解用炉床
３０および移送用炉床１１５を備える。一対のバリア
が、溶融材料の流れを部分的にさえぎり、それを混合さ
せ、不純物を蒸発させ、溶解用炉床内の材料のスプラッ
タリングが最終生成物を汚染するのを阻止することがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、チタンその他の
金属の冷間炉床精錬及び鋳造に関する。特に、この発明
は、改良した冷間炉床式炉において、いろいろな原料か
らチタンを精錬する技術に関する。溶解用元素をチタン
に添加して、所望の合金を得ることができる。なお、こ
の特許出願は、「チタン精錬のためのストレート炉床
炉」という名称で１９９７年８月４日に米国に出願され
た米国特許出願第 08/935,803 号の一部継続出願に関連
するものである。
金属の冷間炉床精錬及び鋳造に関する。特に、この発明
は、改良した冷間炉床式炉において、いろいろな原料か
らチタンを精錬する技術に関する。溶解用元素をチタン
に添加して、所望の合金を得ることができる。なお、こ
の特許出願は、「チタン精錬のためのストレート炉床
炉」という名称で１９９７年８月４日に米国に出願され
た米国特許出願第 08/935,803 号の一部継続出願に関連
するものである。
【０００２】
【発明の背景】チタンを精錬するための１つの周知技術
は、冷間炉床精錬である。冷間炉床精錬においては、所
望の未処理チタン源、たとえば、チタン・スクラップ、
チタン・スポンジあるいは他のチタン含有物質を炉に導
入する。代表的には、炉は真空あるいは制御された不活
性雰囲気において作動する。次に、例えば、電子ビーム
銃あるいはプラズマトーチのような所望のエネルギー源
を用いて、チタンを溶解する。溶融チタンが炉を通り抜
けるとき、望ましくない不純物は蒸発するか、昇華する
か、溶解するか、あるいはスカルの底に沈む。冷間炉床
精錬とは、水冷式銅炉床を使用するためにこのように呼
ばれる。炉の操作の間、冷間炉床は、冷たい表面と接触
している溶融チタンを凝固させて、溶解している材料の
スカルにする。代表的な炉においては、炉床は銅で作ら
れており、銅の流路が水を運んで銅を冷却し、銅が溶け
るのを防ぐ。精錬される溶融チタンは、次に、凝固した
チタン・スカルを横切って流れ、このチタン・スカルは
導管になる。
は、冷間炉床精錬である。冷間炉床精錬においては、所
望の未処理チタン源、たとえば、チタン・スクラップ、
チタン・スポンジあるいは他のチタン含有物質を炉に導
入する。代表的には、炉は真空あるいは制御された不活
性雰囲気において作動する。次に、例えば、電子ビーム
銃あるいはプラズマトーチのような所望のエネルギー源
を用いて、チタンを溶解する。溶融チタンが炉を通り抜
けるとき、望ましくない不純物は蒸発するか、昇華する
か、溶解するか、あるいはスカルの底に沈む。冷間炉床
精錬とは、水冷式銅炉床を使用するためにこのように呼
ばれる。炉の操作の間、冷間炉床は、冷たい表面と接触
している溶融チタンを凝固させて、溶解している材料の
スカルにする。代表的な炉においては、炉床は銅で作ら
れており、銅の流路が水を運んで銅を冷却し、銅が溶け
るのを防ぐ。精錬される溶融チタンは、次に、凝固した
チタン・スカルを横切って流れ、このチタン・スカルは
導管になる。
【０００３】冷間炉床精錬で生じることがある１つの問
題は、溶融帯域から、チタンを鋳造する炉の帯域の中へ
の溶融しているチタンのスプラッタリングである。この
スプラッタリングは最終生成物に不純物をもたらすこと
がある。チタンの精錬についての技術を説明している１
つの従来技術の特許では、溶解セグメントを炉の精錬セ
グメントに対して傾斜させた炉を用いている。この傾斜
した炉では、冷間炉床が溶融金属をバリアのまわりに移
動させることによって、チタン・スプラッタが精錬プロ
セスを回避するのを阻止するために、スプラッタ・バリ
アを用いている。「冷間炉床精錬」という名称の米国再
発行特許第32,932号を参照。このようなシステムの不幸
な欠点は、それらのシステムが大きい溶融室の体積を必
要とするということである。炉が真空または減圧環境で
作動するので、過大な溶融室の体積は、かなりコストを
高め、そして、清掃をより難しくする。
題は、溶融帯域から、チタンを鋳造する炉の帯域の中へ
の溶融しているチタンのスプラッタリングである。この
スプラッタリングは最終生成物に不純物をもたらすこと
がある。チタンの精錬についての技術を説明している１
つの従来技術の特許では、溶解セグメントを炉の精錬セ
グメントに対して傾斜させた炉を用いている。この傾斜
した炉では、冷間炉床が溶融金属をバリアのまわりに移
動させることによって、チタン・スプラッタが精錬プロ
セスを回避するのを阻止するために、スプラッタ・バリ
アを用いている。「冷間炉床精錬」という名称の米国再
発行特許第32,932号を参照。このようなシステムの不幸
な欠点は、それらのシステムが大きい溶融室の体積を必
要とするということである。炉が真空または減圧環境で
作動するので、過大な溶融室の体積は、かなりコストを
高め、そして、清掃をより難しくする。
【０００４】
【発明の概要】本発明の冷間炉床式炉は改良した精製シ
ステムと技術を提供する。好ましい実施の形態の冷間炉
床式炉は、直線状（リニア）に互に連結された複数のセ
グメントを有する。この炉は溶解用炉床を含み、この炉
床において、所望のエネルギー源（たとえば電子ビーム
銃）を使用することによってチタンが溶解される。溶融
チタンは溶解用炉床から移送用炉床に流入する。バリア
が、移送用炉床の所望の位置のところで流路内に設けて
ある。これらのバリアは、溶融チタンの中に延び、溶融
チタンが炉床を横切るときに、溶融チタンを回り道の方
法で流動させる。これにより、チタンの制御された流れ
の混合作用を改良し、揮発性の望ましくない不純物が蒸
発あるいは溶解するのを可能とすると共に、高密度の不
純物を炉床の底に沈降させる。バリアを周回した後、移
送用炉床の端に、鋳造帯域が設けられ、ここにおいて、
溶融チタンが鋳型その他の所望の構造に流入して凝固す
る。
ステムと技術を提供する。好ましい実施の形態の冷間炉
床式炉は、直線状（リニア）に互に連結された複数のセ
グメントを有する。この炉は溶解用炉床を含み、この炉
床において、所望のエネルギー源（たとえば電子ビーム
銃）を使用することによってチタンが溶解される。溶融
チタンは溶解用炉床から移送用炉床に流入する。バリア
が、移送用炉床の所望の位置のところで流路内に設けて
ある。これらのバリアは、溶融チタンの中に延び、溶融
チタンが炉床を横切るときに、溶融チタンを回り道の方
法で流動させる。これにより、チタンの制御された流れ
の混合作用を改良し、揮発性の望ましくない不純物が蒸
発あるいは溶解するのを可能とすると共に、高密度の不
純物を炉床の底に沈降させる。バリアを周回した後、移
送用炉床の端に、鋳造帯域が設けられ、ここにおいて、
溶融チタンが鋳型その他の所望の構造に流入して凝固す
る。
【０００５】１つの実施の形態において、冷間炉床式炉
は、溶解すべき原料が導入される第１セグメントを備え
る。第１セグメントから溶融原料を受け取るために、第
１セグメントに連結された第２セグメントが設けられて
いる。第１セグメントと第２のセグメントとは直線状
（リニア）に配置されている。第２セグメントは、鋳型
あるいはレセプタクル内に流入して凝固する。第１及び
第２のバリアが、第１セグメントと鋳型との間に配置さ
れ、各バリアは炉床の両側から溶融チタンの流れの中に
延びている。これらのバリアは炉床の中央で互いに重な
ってスプラッタ・シールドを形成している。これらのバ
リアは、一緒になって、溶融材料を第１セグメントとレ
セプタクルとの間に非線形パターンで流動させる。本発
明のいくつかの実施の形態においては、バリアは又、レ
ッジを超えて溶融チタンを滝（カスケード）のように流
し、チタンをさらに混合して不純物を除去する。
は、溶解すべき原料が導入される第１セグメントを備え
る。第１セグメントから溶融原料を受け取るために、第
１セグメントに連結された第２セグメントが設けられて
いる。第１セグメントと第２のセグメントとは直線状
（リニア）に配置されている。第２セグメントは、鋳型
あるいはレセプタクル内に流入して凝固する。第１及び
第２のバリアが、第１セグメントと鋳型との間に配置さ
れ、各バリアは炉床の両側から溶融チタンの流れの中に
延びている。これらのバリアは炉床の中央で互いに重な
ってスプラッタ・シールドを形成している。これらのバ
リアは、一緒になって、溶融材料を第１セグメントとレ
セプタクルとの間に非線形パターンで流動させる。本発
明のいくつかの実施の形態においては、バリアは又、レ
ッジを超えて溶融チタンを滝（カスケード）のように流
し、チタンをさらに混合して不純物を除去する。
【０００６】本発明の他の実施の形態においては、不純
な金属を精錬する方法が、制御された環境に維持された
冷間炉床式炉内に不純な金属を導入する段階を含む。こ
の炉は、溶解すべき原料を導入する溶解用炉床を有す
る。移送用炉床が、この溶解用炉床に連結されている。
これら２つの炉床は直線状（リニア）に配置されてい
る。溶解用炉床内の所望位置のところにおいて、溶融材
料は回り道の方法で流動させられ、さらに乱流を生じさ
せる。炉の全体にわたって、溶融金属内の不純物から形
成された蒸気が抽出される。移送用炉床を通り抜けた後
に、溶融金属は鋳型、又は、その他のレセプタクルに置
かれ、そこで、溶融金属は冷却され、凝固する。
な金属を精錬する方法が、制御された環境に維持された
冷間炉床式炉内に不純な金属を導入する段階を含む。こ
の炉は、溶解すべき原料を導入する溶解用炉床を有す
る。移送用炉床が、この溶解用炉床に連結されている。
これら２つの炉床は直線状（リニア）に配置されてい
る。溶解用炉床内の所望位置のところにおいて、溶融材
料は回り道の方法で流動させられ、さらに乱流を生じさ
せる。炉の全体にわたって、溶融金属内の不純物から形
成された蒸気が抽出される。移送用炉床を通り抜けた後
に、溶融金属は鋳型、又は、その他のレセプタクルに置
かれ、そこで、溶融金属は冷却され、凝固する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１ａは、本発明の実施の形態に
よる冷間炉床式炉５の概念上の配置を示す概略図であ
る。チタンを含んでいる原料、代表的には比較的純粋な
原料は、バー・フィーダ１０あるいはバルク・フィーダ
２０を使用して炉５に導入される。チタンは水冷式銅溶
融炉内へ落下し、そこにおいて、チタンは、少なくとも
その融点まで電子ビーム銃（バン）６１〜６８によって
加熱される。この電子ビーム銃のうちの４つを図示す
る。チタンは溶解され、水冷式移送用炉床１１５を通っ
て流れ、最終的に水冷式鋳型あるいはるつぼ４０に流入
し、そこにおいて、溶融チタン７３が凝固して、インゴ
ット７１になる。以下でより詳しく説明するように、こ
のプロセスにより、チタンを精製する。
よる冷間炉床式炉５の概念上の配置を示す概略図であ
る。チタンを含んでいる原料、代表的には比較的純粋な
原料は、バー・フィーダ１０あるいはバルク・フィーダ
２０を使用して炉５に導入される。チタンは水冷式銅溶
融炉内へ落下し、そこにおいて、チタンは、少なくとも
その融点まで電子ビーム銃（バン）６１〜６８によって
加熱される。この電子ビーム銃のうちの４つを図示す
る。チタンは溶解され、水冷式移送用炉床１１５を通っ
て流れ、最終的に水冷式鋳型あるいはるつぼ４０に流入
し、そこにおいて、溶融チタン７３が凝固して、インゴ
ット７１になる。以下でより詳しく説明するように、こ
のプロセスにより、チタンを精製する。
【０００８】図１ｂは、冷間炉床式炉５と材料取扱いエ
リアの平面図である。図１ｂは、上から見たときの炉の
全面的配置を周囲のサポート（支援）設備と共に示すこ
とを意図している。チタン原料は、電極あるいはバー材
料フィーダ１０によって炉５に供給され、いくつかの実
施の形態においては、チタン・スポンジあるいはスクラ
ップ・フィーダ２０によって炉５に供給される。炉５に
おいて、チタンは溶解され、図１ｂのほぼ下方部分から
上方部分ヘ向かって流れる。精錬した後、種々の構成の
単一あるいは複式鋳型を使用することによって、材料を
所望の形に凝固させる。凝固したインゴットは下方室に
引っ込められる（鋳造作業を図２に示し、以下で説明す
る）。カート４５、４６が、凝固の後に鋳造インゴット
を取り出し、移送するために設けてある。加えて、炉蓋
を修理するため、電子ビーム銃および関連システムのメ
ンテナンス・ステーション４２のためのスペースを炉の
まわり設けてもよい。
リアの平面図である。図１ｂは、上から見たときの炉の
全面的配置を周囲のサポート（支援）設備と共に示すこ
とを意図している。チタン原料は、電極あるいはバー材
料フィーダ１０によって炉５に供給され、いくつかの実
施の形態においては、チタン・スポンジあるいはスクラ
ップ・フィーダ２０によって炉５に供給される。炉５に
おいて、チタンは溶解され、図１ｂのほぼ下方部分から
上方部分ヘ向かって流れる。精錬した後、種々の構成の
単一あるいは複式鋳型を使用することによって、材料を
所望の形に凝固させる。凝固したインゴットは下方室に
引っ込められる（鋳造作業を図２に示し、以下で説明す
る）。カート４５、４６が、凝固の後に鋳造インゴット
を取り出し、移送するために設けてある。加えて、炉蓋
を修理するため、電子ビーム銃および関連システムのメ
ンテナンス・ステーション４２のためのスペースを炉の
まわり設けてもよい。
【０００９】図１ｂに示す炉５は、いくつかの主要構成
要素、すなわち、炉内に所望の環境状態を維持する囲い
５０、チタンを溶解するための溶解用炉床３０およびチ
タンを所望形状に鋳造する鋳型を含む鋳造エリア４０を
含む。一般的には、チタン・フィードストック、チタン
・スクラップ、チタン・スポンジ、チタンを含んでいる
他の固体材料あるいはチタンを合金化するための所望の
元素を含む材料が、材料フィーダ１０、２０の一方ある
いは両方によって溶解用炉床３０に導入される。溶解用
炉床３０は加熱源からエネルギーを受け取って未加工の
チタンを溶解する。チタンは、好ましくは電子ビーム銃
かプラズマトーチを用いて溶解されるが、他の熱源を用
いてもよい。いったん、炉床３０内で溶解したならば、
チタンは移送用炉床１１５を通って鋳型室４０へ流入
し、そこにおいて、チタンは所望の形状に鋳造される。
チタンが炉内を進むにつれて、蒸発した不純物が、概略
的に図示されている真空ポンプ９０によって取り出され
れる。
要素、すなわち、炉内に所望の環境状態を維持する囲い
５０、チタンを溶解するための溶解用炉床３０およびチ
タンを所望形状に鋳造する鋳型を含む鋳造エリア４０を
含む。一般的には、チタン・フィードストック、チタン
・スクラップ、チタン・スポンジ、チタンを含んでいる
他の固体材料あるいはチタンを合金化するための所望の
元素を含む材料が、材料フィーダ１０、２０の一方ある
いは両方によって溶解用炉床３０に導入される。溶解用
炉床３０は加熱源からエネルギーを受け取って未加工の
チタンを溶解する。チタンは、好ましくは電子ビーム銃
かプラズマトーチを用いて溶解されるが、他の熱源を用
いてもよい。いったん、炉床３０内で溶解したならば、
チタンは移送用炉床１１５を通って鋳型室４０へ流入
し、そこにおいて、チタンは所望の形状に鋳造される。
チタンが炉内を進むにつれて、蒸発した不純物が、概略
的に図示されている真空ポンプ９０によって取り出され
れる。
【００１０】図１ｂには、オペレータと、炉を制御する
ための設備を設けた制御室は示していない。蓋・銃メン
テナンス・ステーション４２も図示する。炉を清掃しよ
うとするとき、あるいは炉をメンテナンスしようとする
とき、炉へのアクセスを可能とするために、炉の上方部
分（図示せず）を取り外し、メンテナンス・ステーショ
ンのところに位置決めさせる。チタンを溶解するのに使
用される電子ビーム銃（後述する）のメンテナンスが必
要とされるとき、これもメンテナンス・ステーションの
ところで行うのがよい。図１ｂの線図は、最終チタン製
品のために異なる鋳型、及び、異なるカートの使用も示
す。チタンは、それを所望形状に鋳造する鋳造エリア４
０に流入する。カート４５は２つの円筒状のインゴット
を保持するとして示してあり、一方、カート４６はただ
１つの長方形のスラブを保持するとして示してある。
ための設備を設けた制御室は示していない。蓋・銃メン
テナンス・ステーション４２も図示する。炉を清掃しよ
うとするとき、あるいは炉をメンテナンスしようとする
とき、炉へのアクセスを可能とするために、炉の上方部
分（図示せず）を取り外し、メンテナンス・ステーショ
ンのところに位置決めさせる。チタンを溶解するのに使
用される電子ビーム銃（後述する）のメンテナンスが必
要とされるとき、これもメンテナンス・ステーションの
ところで行うのがよい。図１ｂの線図は、最終チタン製
品のために異なる鋳型、及び、異なるカートの使用も示
す。チタンは、それを所望形状に鋳造する鋳造エリア４
０に流入する。カート４５は２つの円筒状のインゴット
を保持するとして示してあり、一方、カート４６はただ
１つの長方形のスラブを保持するとして示してある。
【００１１】図１ｂは又、真空ポンプ９０ための１つの
構成を示している。８台のポンプを炉の供給端のところ
に示し、２台のポンプを炉の鋳造端のところに示す。オ
イル蒸気ブースタポンプ、拡散ポンプ、ブロワ、機械的
ポンプのような真空ポンプ９０は、電子ビーム銃を作動
させ、精錬を実施するのに充分に真空室を維持する。こ
の構成は、蒸気が発生する炉床の溶解端のところで不純
物を含んでいる蒸気をより多く抽出するという利点を有
する。不純物（たとえばマグネシウム塩化物）の蒸発が
主炉床のところで最も多く生じるので、この領域に付加
的な真空ポンプを設置する。これは炉の鋳造部分に向か
う不純物の動きを最小限に抑え、不純物により、鋳造さ
れつつあるチタンに欠陥を生じさせることがある。凝縮
液トラップ８５が真空ポンプを溶解用炉床３０から隔離
している。この凝縮液トラップは、好ましくは、コレク
タとその下の溜めます（キャッチ・ベイスン）とを備
え、この溜めますは、炉の雰囲気内の微粒子あるいはガ
ス状物質を付着させ、あるいは凝縮させる。これによ
り、物質が真空ポンプ内に侵入するのを阻止し、ポンプ
の性能を向上させる。図１ａに関連して説明したシステ
ムを使用して、コレクタを清掃あるいは部品交換のため
に、周期的に取り外すことができる。
構成を示している。８台のポンプを炉の供給端のところ
に示し、２台のポンプを炉の鋳造端のところに示す。オ
イル蒸気ブースタポンプ、拡散ポンプ、ブロワ、機械的
ポンプのような真空ポンプ９０は、電子ビーム銃を作動
させ、精錬を実施するのに充分に真空室を維持する。こ
の構成は、蒸気が発生する炉床の溶解端のところで不純
物を含んでいる蒸気をより多く抽出するという利点を有
する。不純物（たとえばマグネシウム塩化物）の蒸発が
主炉床のところで最も多く生じるので、この領域に付加
的な真空ポンプを設置する。これは炉の鋳造部分に向か
う不純物の動きを最小限に抑え、不純物により、鋳造さ
れつつあるチタンに欠陥を生じさせることがある。凝縮
液トラップ８５が真空ポンプを溶解用炉床３０から隔離
している。この凝縮液トラップは、好ましくは、コレク
タとその下の溜めます（キャッチ・ベイスン）とを備
え、この溜めますは、炉の雰囲気内の微粒子あるいはガ
ス状物質を付着させ、あるいは凝縮させる。これによ
り、物質が真空ポンプ内に侵入するのを阻止し、ポンプ
の性能を向上させる。図１ａに関連して説明したシステ
ムを使用して、コレクタを清掃あるいは部品交換のため
に、周期的に取り外すことができる。
【００１２】図２は、図１ｂに平面図で示したチタン精
錬炉の横断面図である。支持構造３を概略的に示し、こ
の支持構造３は、炉を配置した上面６を有する。囲い５
０は炉を収容する。上述したバー・フィーダ１０および
スクラップ・フィーダ２０は図面の左側に示してある。
トラックおよびそれに付随するトロリー８は囲い５０の
上方に示してある。トロリーは囲い５０の蓋５１を囲い
５０から持ち上げてメンテナンス・ステーション４２に
移送するのに用いられる。電源装置、水・真空システム
および他のユーティリティ５３のような、炉を動かすた
めの種々のサポート設備は囲い５０より上方にある。図
２は、さらに、鋳造チタンを炉から取り出す方法を示し
ている。チタンを精錬した後、チタンは鋳型室１００の
中に下方に流入し、所望形態のインゴットに凝固する。
図２は鋳型室１００を囲い５０からのその後退位置１０
２において示している。鋳造プロセス中、鋳造室１００
の上面１０１は囲い５０の下面５４と接触させられる。
これら２つの面は相互に結合され、シールされており、
囲い５０に連結された真空ポンプが鋳型室１００内の圧
力を下げるのを可能にしている。このとき、液圧リフト
７４が完全に伸び、その結果、鋳型の下面がインゴット
を鋳造するその上方位置にある。チタンを鋳造すると
き、液圧リフト７４は引込む。いったん、鋳造プロセス
が完了したならば、それ以上のチタンが精錬されること
なく、液圧リフトは図２に示した位置に後退する。次
に、鋳型室１００が、図示するように、炉囲い５０から
分離させられる。次に、図１ｂに示すカートのうちの１
つ、たとえばカート４５が用いられ、鋳造材料および鋳
造室を炉下方の位置から取り去る。いったん、これが行
われたならば、図１ｂに示すもう一つのカート４６を、
次の鋳造のための位置に移動させることができる。
錬炉の横断面図である。支持構造３を概略的に示し、こ
の支持構造３は、炉を配置した上面６を有する。囲い５
０は炉を収容する。上述したバー・フィーダ１０および
スクラップ・フィーダ２０は図面の左側に示してある。
トラックおよびそれに付随するトロリー８は囲い５０の
上方に示してある。トロリーは囲い５０の蓋５１を囲い
５０から持ち上げてメンテナンス・ステーション４２に
移送するのに用いられる。電源装置、水・真空システム
および他のユーティリティ５３のような、炉を動かすた
めの種々のサポート設備は囲い５０より上方にある。図
２は、さらに、鋳造チタンを炉から取り出す方法を示し
ている。チタンを精錬した後、チタンは鋳型室１００の
中に下方に流入し、所望形態のインゴットに凝固する。
図２は鋳型室１００を囲い５０からのその後退位置１０
２において示している。鋳造プロセス中、鋳造室１００
の上面１０１は囲い５０の下面５４と接触させられる。
これら２つの面は相互に結合され、シールされており、
囲い５０に連結された真空ポンプが鋳型室１００内の圧
力を下げるのを可能にしている。このとき、液圧リフト
７４が完全に伸び、その結果、鋳型の下面がインゴット
を鋳造するその上方位置にある。チタンを鋳造すると
き、液圧リフト７４は引込む。いったん、鋳造プロセス
が完了したならば、それ以上のチタンが精錬されること
なく、液圧リフトは図２に示した位置に後退する。次
に、鋳型室１００が、図示するように、炉囲い５０から
分離させられる。次に、図１ｂに示すカートのうちの１
つ、たとえばカート４５が用いられ、鋳造材料および鋳
造室を炉下方の位置から取り去る。いったん、これが行
われたならば、図１ｂに示すもう一つのカート４６を、
次の鋳造のための位置に移動させることができる。
【００１３】図３は、図１ｂ及び図２に全体的に示す炉
５の付加的な詳細を示す概略図である。固体のチタン材
料は１以上のフィーダ１０、２０から図３の炉５に導入
される。図示した実施の形態では、２つのフィーダが使
われる。好ましくは、フィーダの各々は、それ自身、２
つの別個の材料源を与えることができるようにロード・
ロックを含んでいるという意味で、二重フィーダであ
る。二重フィーダの使用により、二重フィーダの一部分
が原料を装填し、真空に減圧することができ、一方、他
の部分はチタンを溶解室に導入するのに使用される。フ
ィーダ１０は二重バー・フィーダあるいは二重電極フィ
ーダであり、フィーダ２０は二重微粒子フィーダであ
り、材料をフィーダ２２、２４のうちの一方から他方に
送ることができる。フィーダ２０から供給される固体片
は再生すべき材料を含むチタンの小さいスクラップから
なることができる。これに対して、電極フィーダは、典
型的には、チタンのバーあるいはインゴット、あるい
は、もっと小さい片の製作された組立体の導入に使用さ
れる。
５の付加的な詳細を示す概略図である。固体のチタン材
料は１以上のフィーダ１０、２０から図３の炉５に導入
される。図示した実施の形態では、２つのフィーダが使
われる。好ましくは、フィーダの各々は、それ自身、２
つの別個の材料源を与えることができるようにロード・
ロックを含んでいるという意味で、二重フィーダであ
る。二重フィーダの使用により、二重フィーダの一部分
が原料を装填し、真空に減圧することができ、一方、他
の部分はチタンを溶解室に導入するのに使用される。フ
ィーダ１０は二重バー・フィーダあるいは二重電極フィ
ーダであり、フィーダ２０は二重微粒子フィーダであ
り、材料をフィーダ２２、２４のうちの一方から他方に
送ることができる。フィーダ２０から供給される固体片
は再生すべき材料を含むチタンの小さいスクラップから
なることができる。これに対して、電極フィーダは、典
型的には、チタンのバーあるいはインゴット、あるい
は、もっと小さい片の製作された組立体の導入に使用さ
れる。
【００１４】原料は、ロード・ロックあるいは他の同様
な方法を用いて炉の真空囲い（または制御雰囲気囲い）
に導入される。本発明のいくつかの実施の形態において
は、フィーダ２０から入っているスクラップ・チタン
は、チタン片を溶解用炉床３０内に存在する溶融バス内
へ挿入するように回動するホッパの中に入れることによ
って導入されるのが好ましい。ホッパは、溶融チタンの
スプラッシングおよびスプラッタリングを最小限に抑え
る。電極フィーダ１０からロッドまたはバーが導入され
る場合には、材料は、それが溶解用炉床３０のところに
到達したときに、電子ビーム銃あるいはプラズマトーチ
を使用して、ロッド又はバーの端から連続的に融解され
る。精錬されていない固体チタンを供給することに加え
て、フィーダ１０及び２０は、チタンを合金化するため
に、所望の金属を導入するのに使用することができる。
たとえば、これらのフィーダを用いて、アルミニウムを
導入してチタン・アルミ合金を創り出すことができる。
フィーダは、また、代表的には、重量計に接続して導入
されたチタンの量あるいは他の材料の量を測定可能とす
る。これにより、所望の合金の成分の精密な制御を行う
ことができる。１つの実施の形態において、微粒子フィ
ーダは、３．６６メートル×１．８３メートル×３．６
６メートル（１２フィート×６フィート×１２フィー
ト）のオーダーであり、一方、電極フィーダは、約２．
４４メートル×１．２２メートル×４．２７メートル
（約８フィート×４フィート×１４フィート）である。
溶解用炉床は、１．５２メートル×１．５２メートル×
深さ０．９１メートル（５フィート×５フィート×深さ
３フィート）のオーダーとなる。
な方法を用いて炉の真空囲い（または制御雰囲気囲い）
に導入される。本発明のいくつかの実施の形態において
は、フィーダ２０から入っているスクラップ・チタン
は、チタン片を溶解用炉床３０内に存在する溶融バス内
へ挿入するように回動するホッパの中に入れることによ
って導入されるのが好ましい。ホッパは、溶融チタンの
スプラッシングおよびスプラッタリングを最小限に抑え
る。電極フィーダ１０からロッドまたはバーが導入され
る場合には、材料は、それが溶解用炉床３０のところに
到達したときに、電子ビーム銃あるいはプラズマトーチ
を使用して、ロッド又はバーの端から連続的に融解され
る。精錬されていない固体チタンを供給することに加え
て、フィーダ１０及び２０は、チタンを合金化するため
に、所望の金属を導入するのに使用することができる。
たとえば、これらのフィーダを用いて、アルミニウムを
導入してチタン・アルミ合金を創り出すことができる。
フィーダは、また、代表的には、重量計に接続して導入
されたチタンの量あるいは他の材料の量を測定可能とす
る。これにより、所望の合金の成分の精密な制御を行う
ことができる。１つの実施の形態において、微粒子フィ
ーダは、３．６６メートル×１．８３メートル×３．６
６メートル（１２フィート×６フィート×１２フィー
ト）のオーダーであり、一方、電極フィーダは、約２．
４４メートル×１．２２メートル×４．２７メートル
（約８フィート×４フィート×１４フィート）である。
溶解用炉床は、１．５２メートル×１．５２メートル×
深さ０．９１メートル（５フィート×５フィート×深さ
３フィート）のオーダーとなる。
【００１５】複数フィーダを有するということの重要な
利点は、原材料チタンを独立した制御可能な供給速度で
炉の両面から装填することができるということである。
これにより、たとえば、所望される合金に応じて或る種
の元素を高い割合にすることによって、鋳造チタンの組
成を変えることができる。図４は、エネルギー源あるい
は加熱源６１〜６８の構成によって、どのようにチタン
を溶融状態に維持するかを示している。源６２、６４、
６６、６８はそれぞれ源６１、６３、６５、６７の後に
隠れている。好ましい実施の形態において、加熱源は、
約６００〜７５０キロワットで作動する電子ビーム銃で
ある。これらの電子ビーム銃は炉床全体を通じてチタン
を溶融状態に維持するのに充分である。炉５が冷間炉床
式炉であるから、炉の炉床は水などの所望の冷却剤によ
って冷却される。この方法では、固体チタンの層が炉床
表面に隣接して形成され、スカルを形成し、溶融チタン
を炉床から隔離する。溶融チタンがスカルを横切って流
れるとき、チタン内の、より揮発性が高い汚染物質が蒸
発し、一方、より高い密度の汚染物質は底に沈降する。
囲いに連結された真空拡散ポンプ９０（図１ｂ参照）
は、蒸発した汚染物質を引き出し、それによって、チタ
ンを精製する。炉に最初に導入された材料が、より多く
の汚染物質を有し、より多くの不純ガスを発生するの
で、システムの上流端でより多くのポンプが使用され
る。これを以下にさらに説明する。
利点は、原材料チタンを独立した制御可能な供給速度で
炉の両面から装填することができるということである。
これにより、たとえば、所望される合金に応じて或る種
の元素を高い割合にすることによって、鋳造チタンの組
成を変えることができる。図４は、エネルギー源あるい
は加熱源６１〜６８の構成によって、どのようにチタン
を溶融状態に維持するかを示している。源６２、６４、
６６、６８はそれぞれ源６１、６３、６５、６７の後に
隠れている。好ましい実施の形態において、加熱源は、
約６００〜７５０キロワットで作動する電子ビーム銃で
ある。これらの電子ビーム銃は炉床全体を通じてチタン
を溶融状態に維持するのに充分である。炉５が冷間炉床
式炉であるから、炉の炉床は水などの所望の冷却剤によ
って冷却される。この方法では、固体チタンの層が炉床
表面に隣接して形成され、スカルを形成し、溶融チタン
を炉床から隔離する。溶融チタンがスカルを横切って流
れるとき、チタン内の、より揮発性が高い汚染物質が蒸
発し、一方、より高い密度の汚染物質は底に沈降する。
囲いに連結された真空拡散ポンプ９０（図１ｂ参照）
は、蒸発した汚染物質を引き出し、それによって、チタ
ンを精製する。炉に最初に導入された材料が、より多く
の汚染物質を有し、より多くの不純ガスを発生するの
で、システムの上流端でより多くのポンプが使用され
る。これを以下にさらに説明する。
【００１６】電子ビーム銃、又は、その他の熱源は、固
体チタンの温度を、少なくとも融点（約１６５０°Ｃ）
まで上昇させなければならない。代表的には、これは電
子銃６１〜６４によって達成される。チタンが溶解室３
０から流出するにつれて、付加的な電子ビーム銃６５〜
６８がチタンを溶融状態に維持する。これらの電子ビー
ム銃は流路のまわりに非対称的に配置してあり、各電子
ビーム銃からのビームが、炉の炉床の所望の領域を照射
し、あるいは掃射することができる。これにより、炉床
の全ての部分を加熱することができる。電子ビーム銃の
数は、冗長構成を与えるように選ばれており、精錬プロ
セスを終了することなしに、１つ以上の銃をオフにして
メンテナンスを行うことができる。図７に示す内容にお
いて、移送用炉床１１５は溶解用炉床３０を炉の鋳造帯
域１２２に連結する。鋳造帯域はインゴット７１を鋳造
するものとして示してある。このインゴットは、炉床を
通して溶融チタンを円筒状の鋳型に流入させることによ
って鋳造される。いったん、この鋳型に入ると、チタン
は直ちに冷え、凝固する。先に説明したように、任意所
望の鋳型構成を使用することができる。円筒状の鋳型
は、説明の目的のためだけに使用されている。
体チタンの温度を、少なくとも融点（約１６５０°Ｃ）
まで上昇させなければならない。代表的には、これは電
子銃６１〜６４によって達成される。チタンが溶解室３
０から流出するにつれて、付加的な電子ビーム銃６５〜
６８がチタンを溶融状態に維持する。これらの電子ビー
ム銃は流路のまわりに非対称的に配置してあり、各電子
ビーム銃からのビームが、炉の炉床の所望の領域を照射
し、あるいは掃射することができる。これにより、炉床
の全ての部分を加熱することができる。電子ビーム銃の
数は、冗長構成を与えるように選ばれており、精錬プロ
セスを終了することなしに、１つ以上の銃をオフにして
メンテナンスを行うことができる。図７に示す内容にお
いて、移送用炉床１１５は溶解用炉床３０を炉の鋳造帯
域１２２に連結する。鋳造帯域はインゴット７１を鋳造
するものとして示してある。このインゴットは、炉床を
通して溶融チタンを円筒状の鋳型に流入させることによ
って鋳造される。いったん、この鋳型に入ると、チタン
は直ちに冷え、凝固する。先に説明したように、任意所
望の鋳型構成を使用することができる。円筒状の鋳型
は、説明の目的のためだけに使用されている。
【００１７】図５は、本発明の炉の他の観点を示す。好
ましい実施の形態においては、一対のバリア１２０、１
２６が、チタンの流れを部分的にブロックするために、
溶解用炉床３０と鋳造領域１２２との間の移送用炉床１
１５内の所望の位置のところで、溶融チタンの中に延び
ている。この図において、単一の大直径の円筒状のイン
ゴットが鋳造されつつある。これらのバリア１２０、１
２６により、溶解用炉床から流れてくる溶融チタンに、
鋳型室４０に流入する前に、回り道経路を取らせる。こ
の経路により、溶融チタンに乱流を引き起こし、チタン
の表面のところでの不純物の蒸発又は溶解、あるいは炉
床の底への沈降によって、付加的な不純物を除去するこ
とができる。さらに、バリアは溶解用炉床又はフィーダ
（ここで、チタンは比較的不純である）から鋳造室（こ
こで、チタンは比較的純粋不純である）へのチタンのス
プラッタリングを阻止する。
ましい実施の形態においては、一対のバリア１２０、１
２６が、チタンの流れを部分的にブロックするために、
溶解用炉床３０と鋳造領域１２２との間の移送用炉床１
１５内の所望の位置のところで、溶融チタンの中に延び
ている。この図において、単一の大直径の円筒状のイン
ゴットが鋳造されつつある。これらのバリア１２０、１
２６により、溶解用炉床から流れてくる溶融チタンに、
鋳型室４０に流入する前に、回り道経路を取らせる。こ
の経路により、溶融チタンに乱流を引き起こし、チタン
の表面のところでの不純物の蒸発又は溶解、あるいは炉
床の底への沈降によって、付加的な不純物を除去するこ
とができる。さらに、バリアは溶解用炉床又はフィーダ
（ここで、チタンは比較的不純である）から鋳造室（こ
こで、チタンは比較的純粋不純である）へのチタンのス
プラッタリングを阻止する。
【００１８】図６は、上述したバリア１２０、１２６を
移送用炉床１１５と共に詳細に示している。図６に示し
た構造は、非常に純粋の高いチタン合金を鋳造するのに
特に有益である。図７に示す構造を通るチタン流れは矢
印１１８の方向にある。第１のバリア１２０は全体的に
領域１５０内に示すノッチを含む。第２のバリア１２６
は同様なノッチ１５３を含むが、このノッチ１５３は、
移送用炉床１１５の反対側に位置している。バリアおよ
びノッチを設けることにより、金属の流れのための曲が
りくねった経路を創り出し、炉床の或るセクションから
次のセクションまで、垂直な滝（カスケード）を強制的
に創り出すことができる。この滝（カスケード）は、ノ
ッチ１５０がノッチ１５３よりも炉床の床からわずかに
大きい距離隔たっているために達成される。言い換える
と、ノッチ１５３が炉床１１５の底に、より接近してい
るのである。これにより、チタンより重く、したがっ
て、炉床の底に沈降してしまう不純物をトラップし、こ
れらの不純物が鋳造領域に流入するのを阻止することを
助ける。この構造の付加的な利点は、炉床およびバリア
に対して凝固するチタンのスカルを３つの分離片に分割
し、これら３つの部分のうちのいずれもがバリアまわり
に凝固しないということにある。これにより、必要に応
じて、スカルの容易な除去を可能にする。
移送用炉床１１５と共に詳細に示している。図６に示し
た構造は、非常に純粋の高いチタン合金を鋳造するのに
特に有益である。図７に示す構造を通るチタン流れは矢
印１１８の方向にある。第１のバリア１２０は全体的に
領域１５０内に示すノッチを含む。第２のバリア１２６
は同様なノッチ１５３を含むが、このノッチ１５３は、
移送用炉床１１５の反対側に位置している。バリアおよ
びノッチを設けることにより、金属の流れのための曲が
りくねった経路を創り出し、炉床の或るセクションから
次のセクションまで、垂直な滝（カスケード）を強制的
に創り出すことができる。この滝（カスケード）は、ノ
ッチ１５０がノッチ１５３よりも炉床の床からわずかに
大きい距離隔たっているために達成される。言い換える
と、ノッチ１５３が炉床１１５の底に、より接近してい
るのである。これにより、チタンより重く、したがっ
て、炉床の底に沈降してしまう不純物をトラップし、こ
れらの不純物が鋳造領域に流入するのを阻止することを
助ける。この構造の付加的な利点は、炉床およびバリア
に対して凝固するチタンのスカルを３つの分離片に分割
し、これら３つの部分のうちのいずれもがバリアまわり
に凝固しないということにある。これにより、必要に応
じて、スカルの容易な除去を可能にする。
【００１９】図７は炉床の他の実施の形態を示す。溶解
用炉床３０と移送用炉床１１５を図７に示す。また、鋳
造領域と鋳型室４０も示す。リザーバ（溜め）炉床１０
５が移送用炉床１１５と鋳造領域４０との間にある。リ
ザーバ（溜め）１０５は、第１インゴット鋳造領域７１
のところで供給レベルに設けてある。リザーバ１０５が
移送用炉床１１５よりもわずかに低いところにあるた
め、溶融チタンの滝（カスケード）が移送用炉床からリ
ザーバ炉床まで流れることになる。しかしながら、リザ
ーバ炉床が第１インゴット鋳型７１と同じ高さのところ
にあってもよい。これにより、チタンが水平に鋳型７１
に流入することができる。この方法では、滝状の流れに
よるインゴット表面の劣化を最小限に抑えることができ
る。スクラップ・チタンを精錬炉へ供給する際にしばし
ば遭遇する問題は、スプラッシングとスプラッタリング
である。チタン・フィードストックの１回分の鋳造量
（ストライク）が溶融バスに衝突すると、スプラッタリ
ングが生じる。もし、制御しないならば、このスプラッ
タリングは精錬されたチタンを汚染する可能性がある。
それに加えて、スプラッタリングは、炉を、より頻繁に
清掃する必要性を引き起こす。
用炉床３０と移送用炉床１１５を図７に示す。また、鋳
造領域と鋳型室４０も示す。リザーバ（溜め）炉床１０
５が移送用炉床１１５と鋳造領域４０との間にある。リ
ザーバ（溜め）１０５は、第１インゴット鋳造領域７１
のところで供給レベルに設けてある。リザーバ１０５が
移送用炉床１１５よりもわずかに低いところにあるた
め、溶融チタンの滝（カスケード）が移送用炉床からリ
ザーバ炉床まで流れることになる。しかしながら、リザ
ーバ炉床が第１インゴット鋳型７１と同じ高さのところ
にあってもよい。これにより、チタンが水平に鋳型７１
に流入することができる。この方法では、滝状の流れに
よるインゴット表面の劣化を最小限に抑えることができ
る。スクラップ・チタンを精錬炉へ供給する際にしばし
ば遭遇する問題は、スプラッシングとスプラッタリング
である。チタン・フィードストックの１回分の鋳造量
（ストライク）が溶融バスに衝突すると、スプラッタリ
ングが生じる。もし、制御しないならば、このスプラッ
タリングは精錬されたチタンを汚染する可能性がある。
それに加えて、スプラッタリングは、炉を、より頻繁に
清掃する必要性を引き起こす。
【００２０】前記の説明は本発明の好ましい実施の形態
についてのものである。明らかなように、発明の範囲か
ら逸脱することなしに、図示した実施の形態への多くの
変形を行うことを理解することができるであろう。たと
えば、本説明はチタン精錬に関するものであるが、上記
の方法および装置を用いて、他の金属を精錬することも
できる。
についてのものである。明らかなように、発明の範囲か
ら逸脱することなしに、図示した実施の形態への多くの
変形を行うことを理解することができるであろう。たと
えば、本説明はチタン精錬に関するものであるが、上記
の方法および装置を用いて、他の金属を精錬することも
できる。
【図１ａ】本発明の実施の形態を示す概略線図である。
【図１ｂ】冷間炉床式精錬炉およびそのまわりのサポー
ト（支援）装置の平面図である。
ト（支援）装置の平面図である。
【図２】図１ｂに示す炉の横断面図である。
【図３】冷間炉床式精錬炉の他の横断面図である。
【図４】どのように電子ビーム銃を照準合わせしてチタ
ンを溶融状態に維持するかを示す図である。
ンを溶融状態に維持するかを示す図である。
【図５】バリアの構成を示す平面図である。
【図６】溶融チタンを混合するのに用いるバリアの１つ
の実施の形態の斜視図である。
の実施の形態の斜視図である。
【図７】移送用炉床およびリザーバ（溜め）を用いる本
発明の１つの実施の形態の平面図である。
発明の１つの実施の形態の平面図である。
５ 炉 １０ バー・フィーダ ２０ バルク・フィーダ ３０ 溶解用炉床 ４０ 鋳造エリア ４２ メンテナンス・ステーション ４５、４６ カート ５０ 囲い ５１ 蓋 ６１〜６８ 電子ビーム銃 ７１ インゴット ７３ 溶融チタン ７４ 液圧リフト ８５ 凝縮液トラップ ９０ 真空ポンプ １００ 鋳型室 １１５ 移送用炉床
フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン エイチ ライクマン アメリカ合衆国 オレゴン州 97204 ポ ートランド サウスウェスト ファースト アベニュー 122 (72)発明者 レナード シー ハインツ ザ セカンド アメリカ合衆国 オレゴン州 97321 ア ルバニー ファーウッド サークル サウ スイースト 3842
Claims (24)
- 【請求項１】 原料を導入して溶解する溶解用炉床と、 前記溶解用炉床に連結され、前記溶解用炉床から溶融原
料を受け入れるための移送用炉床とを備え、前記溶解用
炉床と前記移送用炉床とは直線状に配置されており、 前記移送用炉床に連結され、溶融材料を受け入れるため
の鋳型を備え、 それによって、原料が前記溶解用炉床内で溶解され、前
記移送用炉床を通って前記鋳型に流れ、 前記溶解用炉床と前記鋳型との間に配置された第１及び
第２の部分バリアを備え、各バリアが原料の流れの中へ
延びており、 前記バリアが、前記溶解用炉床と前記鋳型との間で、溶
融された材料を非線形パターンで流動させる、ことを特
徴とする冷間炉床式炉。 - 【請求項２】 前記溶解用炉床が、第１の幅と第１の長
さをもった第１の表面領域を有する領域を含み、前記第
１の長さが材料の流れ方向にあり、 前記移送用炉床が、第２の幅と第２の長さをもった第２
の表面領域を有する領域を含み、前記第２の長さが材料
の流れ方向にあり、前記第２の幅が前記第１の幅より小
さいことを特徴とする請求項１に記載の炉。 - 【請求項３】 前記部分バリアが、前記移送用炉床にお
いて、材料の流れの中に延びていることを特徴とする請
求項２に記載の炉。 - 【請求項４】 前記バリアが互いに間隔を隔てており、
溶融材料を回り道の方法で流動させるために、前記移送
炉床の両側から延びていることを特徴とする請求項２に
記載の炉。 - 【請求項５】 前記バリアが互いに平行に配置されてお
り、前記移送用炉床の幅より小さい距離だけ間隔を隔て
ていることを特徴とする請求項４に記載の炉。 - 【請求項６】 前記バリアは、原料の溶解中に飛び散っ
た材料がレセプタクルに達するのをさえぎることを特徴
とする請求項２に記載の炉。 - 【請求項７】 前記溶解用炉床及び前記移送用炉床の各
々が底を有し、前記バリアが溶融材料の表面から炉床の
底まで延びていることを特徴とする請求項２に記載の
炉。 - 【請求項８】 前記溶解用炉床が、原料を溶かすための
第１の一連の熱源を有し、 前記移送用炉床が、原料を溶融状態で維持するための第
２の一連の熱源を有する、ことを特徴とする請求項１に
記載の炉。 - 【請求項９】 前記熱源が電子ビーム銃を備えることを
特徴とする請求項８に記載の炉。 - 【請求項１０】 前記電子ビーム銃が、前記溶解用炉床
と前記移送用炉床において材料を溶融状態に維持し、前
記溶解用炉および前記移送用炉床の壁面および底面に沿
って材料を固体状態に維持するように配置されているこ
とを特徴とする請求項９に記載の炉。 - 【請求項１１】 原料を導入して溶解する第１端を有
し、かつ、前記第１端と反対側の第２端を有する第１セ
グメントを備え、前記第１セグメントが、第１の幅と第
１の長さをもった第１の表面領域を有し、前記第１の長
さが材料の流れ方向にあり、 第１セグメントの第２端に連結され、そこから溶融原料
を受け入れるための第１端と、前記第１端と反対側の第
２端とを有する第２セグメントを備え、前記第２セグメ
ントは、第２の幅と第２の長さをもった第２の表面領域
を有し、前記第２の長さが材料の流れ方向にあり、前記
第２の幅さが前記第１の幅より小さく、前記第１セグメ
ントと前記第２セグメントが直線状に配置されており、 第２セグメントの第２端に連結され、そこから溶融材料
を受け入れるためのレセプタクルを備え、原料は前記第
１セグメントにおいて溶解され、前記第２セグメントを
通してレセプタクルの中に流れ、 前記第１セグメントの第１端と前記レセプタクルとの間
に配置された第１及び第２の部分バリアを備え、各バリ
アが、前記第２セグメント内の原料の流れの中に延びて
おり、各バリアが、その位置で、前記第２セグメントの
幅より小さい距離互いに間隔を隔てており、かつ、炉の
両側から延びて、それによって、溶融材料を回り道の方
法で流動させる、ことを特徴とする冷間炉床式炉。 - 【請求項１２】 前記第１セグメントが、原料を溶かす
ための第１の一連の電子ビーム銃を備え、 前記第２セグメントが、原料を溶融状態に維持するため
の第２の一連の電子ビーム銃を備える、ことを特徴とす
る請求項１１に記載の炉。 - 【請求項１３】 不純な金属を精錬する方法であって、 不純な金属を真空状態に維持した冷間炉床式炉内に導入
する段階を含み、前記冷間炉床式炉は、不純な原料を導
入して溶解する第１端と、前記第１端と反対側の第２端
とをもった第１セグメントを有しており、 前記第１セグメントにおいて不純な金属を溶かす段階
と、 前記第１セグメントの第２端に連結され、そこから溶融
金属を受け入れる第１端を有し、かつ、前記第１端と反
対側の第２端を有する炉の第２セグメントの中に溶融金
属を運ぶ段階を含み、前記第１セグメントと前記第２の
セグメントが直線状に配置されており、 溶融金属が前記第１セグメントの第１端から前記第２セ
グメントの第２端まで流れるときに、選択された位置に
おいて回り道の方法で溶融金属を流動させる段階と、 溶融金属によって生じたガスを炉から抽出して不純物を
金属から除く段階と、 ガスとして取り出された不純物の少ない溶融金属を、前
記第２セグメントの第２端に連結された鋳型内に挿入す
る段階と、 溶融材料を冷却し、それを凝固させる段階と、を含むこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 不純な金属を溶解する段階が、不純な
金属を少なくとも１つの電子ビーム銃で照射してそれを
融点まで加熱し、前記第１セグメントの側面に沿って、
凝固した金属を溶解するほどには加熱しない段階を含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 原料を導入して溶解する溶解用炉床
と、 前記溶解用炉床に連結され、そこから溶融原料を受け入
れるための移送用炉床と、 前記移送用炉床に連結され、溶融材料を受け入れるため
の取る鋳型とを備え、 それによって、原料は溶解用炉床内で溶解され、前記移
送用炉床を通して前記鋳型に流れ、 前記炉に連結され、前記炉の中の圧力を減らすための、
少なくとも真空ポンプの第１のセットと、真空ポンプの
第２のセットを有する真空装置を備え、前記第１のポン
プ・セットが前記鋳型より前記溶解用炉床に近いところ
に配置され、前記第１のポンプ・セットが前記第２のポ
ンプ・セットよりも大きい容量を有する、ことを特徴と
する冷間炉床式炉。 - 【請求項１６】 前記真空ポンプがオイル蒸気ブースタ
ポンプを備えることを特徴とする請求項１５に記載の
炉。 - 【請求項１７】 前記第１の真空ポンプ・セットが少く
とも３台のポンプを含み、前記第２の真空ポンプ・セッ
トが少くとも２台のポンプを含むことを特徴とする請求
項１５に記載の炉。 - 【請求項１８】 原料を導入して溶解する溶解用炉床
と、 各々が原料を前記溶解用炉床に供給するように連結され
た第１材料供給装置および第２材料供給装置と、 前記溶解用炉床に連結され、そこから溶融原料を受け入
れるための移送用炉床と、 前記移送用炉床に連結され、溶融材料を受け入れるため
の鋳型とを備え、 それによって、原料が前記溶解用炉床内で溶解され、前
記移送用炉床を通して前記鋳型に流れ、 前記第１材料供給装置が、バーストックを前記溶解用炉
床に送るようになっており、 前記第２材料供給装置が、スクラップ・ストックを前記
溶解用炉床へ送るようになっている、ことを特徴とする
冷間炉床式炉。 - 【請求項１９】 前記溶解用炉床が減圧で作動され、 前記第１材料供給装置及び前記第２材料供給装置のうち
の少くとも一方が、原料を導入した後にその材料供給装
置を閉鎖し、次に、原料が前記溶解用炉床に供給される
前に大気圧をほぼ減圧まで低下させることを可能にする
ために、ロード・ロックを有することを特徴とする請求
項１８に記載の炉。 - 【請求項２０】 前記第１材料供給装置及び前記第２材
料供給装置の両方が、原料を導入した後に各々の材料供
給装置を閉鎖し、次に、原料が前記溶解用炉床に供給さ
れる前に大気圧をほぼ減圧まで低下させることを可能に
するために、ロード・ロックを有することを特徴とする
請求項１９に記載の炉。 - 【請求項２１】 前記第１材料供給装置及び前記第２材
料供給装置の両方が、前記溶解用炉床に原料を同時に供
給するように構成されていることを特徴とする請求項２
０に記載の炉。 - 【請求項２２】 原料を導入して溶解する溶解用炉床
と、 前記溶解用炉床に連結され、そこから溶融原料を受け入
れるための移送用炉床とを備え、前記溶解用炉床と前記
移送用炉床が直線状に配置されており、 前記移送用炉床に連結され、そこから原料を受け入れる
ためのリザーバ炉床を備え、前記リザーバ炉床が、前記
移送用炉床から材料を受け入れるために、前記移送用炉
床の下方で、鋳型とほぼ同じレベルに配置されており、
それによって、リザーバ炉床と鋳型の上面との間にほぼ
水平方向の流れを可能とするようになっており、 前記鋳型が、溶融材料を受け入れるためにリザーバ炉床
に連結され、 それによって、原料が溶解用炉床において溶解され、前
記移送用炉床を通してリザーバ炉床の中に流れ、次に、
鋳型の中に流れる、ことを特徴とする冷間炉床式炉。 - 【請求項２３】 原料を導入して溶解する溶解用炉床
と、 前記溶解用炉床に連結され、そこから溶融原料を受け入
れるための移送用炉床と、 前記移送用炉床に連結され、溶融材料を受け入れるため
の鋳型とを備え、 それによって、原料が前記溶解用炉床で溶解され、前記
移送用炉床を通して前記鋳型に流れ、 前記炉に連結され、その中の圧力を減らすことができる
真空装置と、 前記溶解用炉床と、前記真空装置の少なくとも一部との
間に配置され、前記真空装置によって処理されることに
よって生じた凝縮液を含む蒸気の量を減らすための凝縮
液トラップと、を備えることを特徴とする冷間炉床式
炉。 - 【請求項２４】 前記凝縮液トラップが、 ガス状物質を凝縮させるコレクタと、 前記コレクタに凝縮した物質を回収するための、前記コ
レクタの下に配置されたキャッチ・ベースンと更に備え
ていることを特徴とする請求項２３に記載の冷間炉床式
炉。
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