JP2001293550A - 微結晶インゴットの製造方法と装置 - Google Patents
微結晶インゴットの製造方法と装置Info
- Publication number
- JP2001293550A JP2001293550A JP2000111567A JP2000111567A JP2001293550A JP 2001293550 A JP2001293550 A JP 2001293550A JP 2000111567 A JP2000111567 A JP 2000111567A JP 2000111567 A JP2000111567 A JP 2000111567A JP 2001293550 A JP2001293550 A JP 2001293550A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ingot
- throat
- melting
- crucible
- frequency induction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 不純物の混入を大幅に低減して高融点合金を
溶解することができ、かつこの溶湯の凝縮時の偏析や粒
子の粗大化を効果的に抑制することができ、これにより
全体が均質でかつ高強度を有する大型のインゴットを安
定して製造することができる微結晶インゴットの製造方
法と装置を提供する。 【解決手段】 下方が開口した中空のるつぼ１２ａを有
する高周波誘導電解炉１２と、電解炉の下方に位置し上
部が開口したインゴットケース１４と、るつぼの下方開
口とインゴットケースの上方開口を気密に連通するスロ
ート１６とを備える。また、スロート閉鎖ステップＳ
１、素材密封ステップＳ２、真空排気ステップＳ３、素
材溶解ステップＳ４、栓溶解ステップＳ５、および急速
凝固ステップＳ６により、成分を調整して精錬された素
材１０を高周波誘導加熱によりレビテーション溶解し、
スロート内の栓を高周波誘導加熱により溶解して、溶湯
をスロートを通してインゴットケース内に滴下し急速凝
固させて微細結晶化する。
溶解することができ、かつこの溶湯の凝縮時の偏析や粒
子の粗大化を効果的に抑制することができ、これにより
全体が均質でかつ高強度を有する大型のインゴットを安
定して製造することができる微結晶インゴットの製造方
法と装置を提供する。 【解決手段】 下方が開口した中空のるつぼ１２ａを有
する高周波誘導電解炉１２と、電解炉の下方に位置し上
部が開口したインゴットケース１４と、るつぼの下方開
口とインゴットケースの上方開口を気密に連通するスロ
ート１６とを備える。また、スロート閉鎖ステップＳ
１、素材密封ステップＳ２、真空排気ステップＳ３、素
材溶解ステップＳ４、栓溶解ステップＳ５、および急速
凝固ステップＳ６により、成分を調整して精錬された素
材１０を高周波誘導加熱によりレビテーション溶解し、
スロート内の栓を高周波誘導加熱により溶解して、溶湯
をスロートを通してインゴットケース内に滴下し急速凝
固させて微細結晶化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、凝縮時の偏析や粒
子の粗大化を抑制して不純物が少なく全体が均質で高強
度の大型インゴットを製造する微結晶インゴットの製造
方法と装置に関する。
子の粗大化を抑制して不純物が少なく全体が均質で高強
度の大型インゴットを製造する微結晶インゴットの製造
方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジェットエンジンを構成するタービンデ
ィスク、ロングシャフト、ケーシング等の高温で高強度
を必要とする大型部品は、従来は主として、大量の溶湯
を高速で鋳込んでインゴットを製造し、そのインゴット
を鍛造し、機械加工して製造していた。
ィスク、ロングシャフト、ケーシング等の高温で高強度
を必要とする大型部品は、従来は主として、大量の溶湯
を高速で鋳込んでインゴットを製造し、そのインゴット
を鍛造し、機械加工して製造していた。
【０００３】また、従来、かかるインゴットの製造は、
高速誘導溶解炉（Ｖａｃｕｕｍ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ
Ｍｅｌｔｉｎｇ ＆ Ｃａｓｔｉｎｇ）、真空鋳造（Ｖ
ａｃｕｕｍ Ｃａｓｔｉｎｇ）、真空アーク再溶解炉
（Ｃｏｎｓｕｍａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｖａｃ
ｕｕｍ Ａｒｃ Ｆｕｒｎａｃｅ）、エレクトロスラフ
゛再溶解炉（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｒｅｍｅｌｔｉｎｇ Ｆ
ｕｒｎａｃｅ）などを組み合わせて、対象とする大型部
品に必要な大きさのインゴットを一体鋳造していた。
高速誘導溶解炉（Ｖａｃｕｕｍ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ
Ｍｅｌｔｉｎｇ ＆ Ｃａｓｔｉｎｇ）、真空鋳造（Ｖ
ａｃｕｕｍ Ｃａｓｔｉｎｇ）、真空アーク再溶解炉
（Ｃｏｎｓｕｍａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｖａｃ
ｕｕｍ Ａｒｃ Ｆｕｒｎａｃｅ）、エレクトロスラフ
゛再溶解炉（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｒｅｍｅｌｔｉｎｇ Ｆ
ｕｒｎａｃｅ）などを組み合わせて、対象とする大型部
品に必要な大きさのインゴットを一体鋳造していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、ジェットエンジ
ンの高性能化・高温化に伴い、その素材にアルミニウ
ム、チタン、タングステン、モリブデン等を含有する高
融点合金が用いられるようになってきている。しかし、
かかる高融点合金は、上述したいずれの溶解・鋳造手段
によっても、溶解後の凝縮時に偏析や粒子の粗大化が生
じやすく、インゴットに欠陥ができやすい問題点があっ
た。
ンの高性能化・高温化に伴い、その素材にアルミニウ
ム、チタン、タングステン、モリブデン等を含有する高
融点合金が用いられるようになってきている。しかし、
かかる高融点合金は、上述したいずれの溶解・鋳造手段
によっても、溶解後の凝縮時に偏析や粒子の粗大化が生
じやすく、インゴットに欠陥ができやすい問題点があっ
た。
【０００５】ここで偏析（ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）と
は、合金での不純物，含有物，合金成分の不均一な分布
を意味し、合金の本来の強度を発揮できない重大な欠陥
の１つである。また、粒子の粗大化によっても、合金強
度が大幅に低下することが知られている。
は、合金での不純物，含有物，合金成分の不均一な分布
を意味し、合金の本来の強度を発揮できない重大な欠陥
の１つである。また、粒子の粗大化によっても、合金強
度が大幅に低下することが知られている。
【０００６】すなわち、タービンディスク等の大型部品
は、高温で高強度を必要とするにもかかわらず、従来の
インゴットの製造手段では、偏析や粒子の粗大化によ
り、必要な大きさのインゴットを、全体を均質でかつ十
分な高強度に製造することが実質的に不可能なほど困難
であった。また、従来のインゴットには、溶解時に使用
した坩堝（るつぼ）の一部が剥離して混入するのを避け
がたく、その結果不純物の混入が多い問題点があった。
は、高温で高強度を必要とするにもかかわらず、従来の
インゴットの製造手段では、偏析や粒子の粗大化によ
り、必要な大きさのインゴットを、全体を均質でかつ十
分な高強度に製造することが実質的に不可能なほど困難
であった。また、従来のインゴットには、溶解時に使用
した坩堝（るつぼ）の一部が剥離して混入するのを避け
がたく、その結果不純物の混入が多い問題点があった。
【０００７】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、不純
物の混入を大幅に低減して高融点合金を溶解することが
でき、かつこの溶湯の凝縮時の偏析や粒子の粗大化を効
果的に抑制することができ、これにより全体が均質でか
つ高強度を有する大型のインゴットを安定して製造する
ことができる微結晶インゴットの製造方法と装置を提供
することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、不純
物の混入を大幅に低減して高融点合金を溶解することが
でき、かつこの溶湯の凝縮時の偏析や粒子の粗大化を効
果的に抑制することができ、これにより全体が均質でか
つ高強度を有する大型のインゴットを安定して製造する
ことができる微結晶インゴットの製造方法と装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下方が
開口した中空のるつぼ（１２ａ）を有する高周波誘導電
解炉（１２）と、電解炉の下方に位置し上部が開口した
インゴットケース（１４）と、るつぼの下方開口とイン
ゴットケースの上方開口を気密に連通するスロート（１
６）とを備え、成分を調整して精錬された素材（１０）
で前記スロート内を塞ぐ栓（１１）を構成するスロート
閉鎖ステップＳ１と、電解炉内に前記素材を密封する素
材密封ステップＳ２と、電解炉内及びインゴットケース
内を真空に排気する真空排気ステップＳ３と、電解炉内
の素材を高周波誘導加熱により溶解する素材溶解ステッ
プＳ４と、スロート内の栓を高周波誘導加熱により溶解
する栓溶解ステップＳ５と、電解炉内で真空溶解した素
材をスロートを通してインゴットケース内に滴下し急速
凝固させて微細結晶化する急速凝固ステップＳ６とを有
する、ことを特徴とする微結晶インゴットの製造方法が
提供される。
開口した中空のるつぼ（１２ａ）を有する高周波誘導電
解炉（１２）と、電解炉の下方に位置し上部が開口した
インゴットケース（１４）と、るつぼの下方開口とイン
ゴットケースの上方開口を気密に連通するスロート（１
６）とを備え、成分を調整して精錬された素材（１０）
で前記スロート内を塞ぐ栓（１１）を構成するスロート
閉鎖ステップＳ１と、電解炉内に前記素材を密封する素
材密封ステップＳ２と、電解炉内及びインゴットケース
内を真空に排気する真空排気ステップＳ３と、電解炉内
の素材を高周波誘導加熱により溶解する素材溶解ステッ
プＳ４と、スロート内の栓を高周波誘導加熱により溶解
する栓溶解ステップＳ５と、電解炉内で真空溶解した素
材をスロートを通してインゴットケース内に滴下し急速
凝固させて微細結晶化する急速凝固ステップＳ６とを有
する、ことを特徴とする微結晶インゴットの製造方法が
提供される。
【０００９】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
素材溶解ステップＳ４における溶解は、活性合金を不純
物の混入なくかつ高融点金属を溶解可能なレビテーショ
ン溶解である。
素材溶解ステップＳ４における溶解は、活性合金を不純
物の混入なくかつ高融点金属を溶解可能なレビテーショ
ン溶解である。
【００１０】また、本発明によれば、下方が開口した中
空のるつぼ（１２ａ）を有する高周波誘導電解炉（１
２）と、電解炉の下方に位置し上部が開口したインゴッ
トケース（１４）と、るつぼの下方開口とインゴットケ
ースの上方開口を気密に連通するスロート（１６）とを
備え、前記るつぼ（１２ａ）、インゴットケース及びス
ロートは、水冷銅製であり、前記高周波誘導電解炉（１
２）は、るつぼのまわりにレビテーション溶解に適した
第１高周波コイル（１２ｂ）を有し、前記スロート（１
６）のまわりに内部を高周波誘導加熱可能な第２高周波
コイル（１７）を有する、ことを特徴とする微結晶イン
ゴットの製造装置が提供される。
空のるつぼ（１２ａ）を有する高周波誘導電解炉（１
２）と、電解炉の下方に位置し上部が開口したインゴッ
トケース（１４）と、るつぼの下方開口とインゴットケ
ースの上方開口を気密に連通するスロート（１６）とを
備え、前記るつぼ（１２ａ）、インゴットケース及びス
ロートは、水冷銅製であり、前記高周波誘導電解炉（１
２）は、るつぼのまわりにレビテーション溶解に適した
第１高周波コイル（１２ｂ）を有し、前記スロート（１
６）のまわりに内部を高周波誘導加熱可能な第２高周波
コイル（１７）を有する、ことを特徴とする微結晶イン
ゴットの製造装置が提供される。
【００１１】上記本発明の方法及び装置によれば、中空
の高周波誘導電解炉（１２）のるつぼ（１２ａ）内に、
成分を調整して精錬された素材（１０）を真空状態で密
封し、これを第１高周波コイル（１２ｂ）を用いたいわ
ゆるレビテーション溶解により、水冷銅製の電解炉内で
炉壁から磁気圧力で浮かせた状態で溶解できるので、不
純物の混入を大幅に低減して高融点合金を溶解すること
ができる。また、スロート（１６）を素材（１０）で構
成した栓（１１）で塞ぎ、これを第２高周波コイル（１
７）で溶解して電解炉内で真空溶解した素材をスロート
を通してインゴットケース内に滴下させることができ、
かつこの際、第２高周波コイル（１７）で流れ出る湯の
温度を制御して滴下流量を制御し、少量ずつ急速凝固さ
せるので、溶湯の凝縮時の偏析や粒子の粗大化を効果的
に抑制することができ、全体が均質でかつ高強度を有す
る大型のインゴットを安定して製造することができる。
の高周波誘導電解炉（１２）のるつぼ（１２ａ）内に、
成分を調整して精錬された素材（１０）を真空状態で密
封し、これを第１高周波コイル（１２ｂ）を用いたいわ
ゆるレビテーション溶解により、水冷銅製の電解炉内で
炉壁から磁気圧力で浮かせた状態で溶解できるので、不
純物の混入を大幅に低減して高融点合金を溶解すること
ができる。また、スロート（１６）を素材（１０）で構
成した栓（１１）で塞ぎ、これを第２高周波コイル（１
７）で溶解して電解炉内で真空溶解した素材をスロート
を通してインゴットケース内に滴下させることができ、
かつこの際、第２高周波コイル（１７）で流れ出る湯の
温度を制御して滴下流量を制御し、少量ずつ急速凝固さ
せるので、溶湯の凝縮時の偏析や粒子の粗大化を効果的
に抑制することができ、全体が均質でかつ高強度を有す
る大型のインゴットを安定して製造することができる。
【００１２】また、前記インゴットケース（１４）のま
わりに、滴下する溶融素材に水平力を作用させるための
コイル（１８）と、インゴットケース（１４）内の溶融
素材を振動させる超音波加振器（１９）とを備える。こ
の構成により、第２高周波コイル（１７）で流れ出る湯
の温度を制御して滴下流量を制御することに加えて、コ
イル（１８）で発生させる磁場により滴下する溶融素材
に水平力を作用させて滴下する溶湯の位置を移動させ
て、インゴットケース内の溶湯プールの深さを均一化で
きる。更に、微細結晶を得るために、好ましくは複数の
超音波加振器（１９）で溶湯を振動させて、凝固時の結
晶の粗大化を防止して均質かつ微細な結晶を得ることが
できる。
わりに、滴下する溶融素材に水平力を作用させるための
コイル（１８）と、インゴットケース（１４）内の溶融
素材を振動させる超音波加振器（１９）とを備える。こ
の構成により、第２高周波コイル（１７）で流れ出る湯
の温度を制御して滴下流量を制御することに加えて、コ
イル（１８）で発生させる磁場により滴下する溶融素材
に水平力を作用させて滴下する溶湯の位置を移動させ
て、インゴットケース内の溶湯プールの深さを均一化で
きる。更に、微細結晶を得るために、好ましくは複数の
超音波加振器（１９）で溶湯を振動させて、凝固時の結
晶の粗大化を防止して均質かつ微細な結晶を得ることが
できる。
【００１３】なお、急速に凝固させ微細結晶のインゴッ
トを得るために、溶湯温度は凝固温度よりわずかに高温
に制御し、かつ溶湯プールをできるだけ浅く制御するの
がよい。また、必要により、インゴットケース内に不活
性ガス（Ｈｅガス等）を導入して不活性雰囲気にしても
よい。
トを得るために、溶湯温度は凝固温度よりわずかに高温
に制御し、かつ溶湯プールをできるだけ浅く制御するの
がよい。また、必要により、インゴットケース内に不活
性ガス（Ｈｅガス等）を導入して不活性雰囲気にしても
よい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。図１は、いわゆるレビテー
ション（Ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ）溶解の模式図である。
この図に示すように、レビテーション溶解は、るつぼ２
のまわりに高周波コイル３を設けて高周波誘導加熱によ
り素材を溶解するものである。この場合、るつぼ２に水
冷銅るつぼを用いることにより、るつぼの剥離や脱落を
回避できる。また高周波誘導による磁気圧力により溶湯
１がるつぼ２の内面から浮いた状態で揺動されながら加
熱されるため、溶湯全体を均質化でき、かつ不純物の混
入なしに高融点金属の溶融もできる特徴がある。なお、
この図に示すように、溶湯１の下部は自重によりるつぼ
２と接触するため、この部分にスカルと呼ばれる凝固シ
ェル４が形成される。
を図面を参照して説明する。図１は、いわゆるレビテー
ション（Ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ）溶解の模式図である。
この図に示すように、レビテーション溶解は、るつぼ２
のまわりに高周波コイル３を設けて高周波誘導加熱によ
り素材を溶解するものである。この場合、るつぼ２に水
冷銅るつぼを用いることにより、るつぼの剥離や脱落を
回避できる。また高周波誘導による磁気圧力により溶湯
１がるつぼ２の内面から浮いた状態で揺動されながら加
熱されるため、溶湯全体を均質化でき、かつ不純物の混
入なしに高融点金属の溶融もできる特徴がある。なお、
この図に示すように、溶湯１の下部は自重によりるつぼ
２と接触するため、この部分にスカルと呼ばれる凝固シ
ェル４が形成される。
【００１５】図２は、本発明の微結晶インゴットの製造
装置の構成図である。この図に示すように、本発明の微
結晶インゴットの製造装置は、中空のるつぼ１２ａを有
する高周波誘導電解炉１２、インゴットケース１４及び
スロート１６を備える。
装置の構成図である。この図に示すように、本発明の微
結晶インゴットの製造装置は、中空のるつぼ１２ａを有
する高周波誘導電解炉１２、インゴットケース１４及び
スロート１６を備える。
【００１６】高周波誘導電解炉１２のるつぼ１２ａ、イ
ンゴットケース１４及びスロート１６は、不純物となる
剥離や脱落を回避するために図示しない冷却水で冷却さ
れた水冷銅製である。また、るつぼ１２ａは、少なくと
も下方が開口している。この開口部分は、開口から内部
で溶かした溶湯が下方に滴下しやすいようにロート状の
形状に形成されているのがよい。 また、高周波誘導電
解炉１２は、るつぼ１２ａのまわりに上述したレビテー
ション溶解に適した第１高周波コイル１２ｂを有し、こ
の第１高周波コイル１２ｂに図示しない電源装置から高
周波電流を通電することにより、内部の溶湯１０ａを高
周波誘導による磁気圧力によりるつぼ１２ａの内面から
浮いた状態で揺動されながら加熱することができるよう
になっている。
ンゴットケース１４及びスロート１６は、不純物となる
剥離や脱落を回避するために図示しない冷却水で冷却さ
れた水冷銅製である。また、るつぼ１２ａは、少なくと
も下方が開口している。この開口部分は、開口から内部
で溶かした溶湯が下方に滴下しやすいようにロート状の
形状に形成されているのがよい。 また、高周波誘導電
解炉１２は、るつぼ１２ａのまわりに上述したレビテー
ション溶解に適した第１高周波コイル１２ｂを有し、こ
の第１高周波コイル１２ｂに図示しない電源装置から高
周波電流を通電することにより、内部の溶湯１０ａを高
周波誘導による磁気圧力によりるつぼ１２ａの内面から
浮いた状態で揺動されながら加熱することができるよう
になっている。
【００１７】インゴットケース１４は、電解炉１２の下
方に位置し少なくとも上部が開口し、この開口から溶湯
を内部に受け入れるようになっている。インゴットケー
ス１４は、凝固後のインゴットが取り出しやすいよう
に、中空円筒形または上方がわずかに広がった形状であ
るのがよい。
方に位置し少なくとも上部が開口し、この開口から溶湯
を内部に受け入れるようになっている。インゴットケー
ス１４は、凝固後のインゴットが取り出しやすいよう
に、中空円筒形または上方がわずかに広がった形状であ
るのがよい。
【００１８】また、この例では、インゴットケース１４
のまわりに、滴下する溶融素材に水平力を作用させるた
めのコイル１８を備えている。このコイル１８は、レビ
テーション溶解における磁気圧力を左右・前後に変化さ
せて、磁場により滴下する溶湯１０ａに水平力を作用さ
せて滴下する位置を移動させて、インゴットケース内の
溶湯プールの深さを均一化するようになっている。
のまわりに、滴下する溶融素材に水平力を作用させるた
めのコイル１８を備えている。このコイル１８は、レビ
テーション溶解における磁気圧力を左右・前後に変化さ
せて、磁場により滴下する溶湯１０ａに水平力を作用さ
せて滴下する位置を移動させて、インゴットケース内の
溶湯プールの深さを均一化するようになっている。
【００１９】更に、インゴットケース１４のまわりに
は、任意の場所に複数の超音波加振器１９が取付けら
れ、インゴットケース内の溶湯１０ａを振動させて、凝
固時の結晶の粗大化を防止して均質かつ微細な結晶を得
るようになっている。
は、任意の場所に複数の超音波加振器１９が取付けら
れ、インゴットケース内の溶湯１０ａを振動させて、凝
固時の結晶の粗大化を防止して均質かつ微細な結晶を得
るようになっている。
【００２０】スロート１６は、るつぼ１２ａの下方開口
とインゴットケース１４の上方開口を気密に連通する。
また、スロート１６のまわりに内部を高周波誘導加熱可
能な第２高周波コイル１７を有し、スロート１６を素材
１０で構成した栓１１で塞ぎ、これを第２高周波コイル
１７で溶解して電解炉１２内で真空溶解した溶湯１０ａ
をスロート１６を通してインゴットケース１４内に滴下
させるようになっている。
とインゴットケース１４の上方開口を気密に連通する。
また、スロート１６のまわりに内部を高周波誘導加熱可
能な第２高周波コイル１７を有し、スロート１６を素材
１０で構成した栓１１で塞ぎ、これを第２高周波コイル
１７で溶解して電解炉１２内で真空溶解した溶湯１０ａ
をスロート１６を通してインゴットケース１４内に滴下
させるようになっている。
【００２１】図３は、図２の作動説明図であり、図４
は、本発明の微結晶インゴットの製造方法を示すフロー
図である。図３及び図４により、本発明の方法を以下に
説明する。
は、本発明の微結晶インゴットの製造方法を示すフロー
図である。図３及び図４により、本発明の方法を以下に
説明する。
【００２２】ステップＳ０において、まず、成分を調整
して精錬された素材１０を準備する。この準備は、従来
のインゴット製造と同様に、高速誘導溶解炉（Ｖａｃｕ
ｕｍＩｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｌｔｉｎｇ ＆ Ｃａｓ
ｔｉｎｇ）、真空鋳造（Ｖａｃｕｕｍ Ｃａｓｔｉｎ
ｇ）、真空アーク再溶解炉（ＣｏｎｓｕｍａｂｌｅＥｌ
ｅｃｔｒｏｄｅ Ｖａｃｕｕｍ Ａｒｃ Ｆｕｒｎａｃ
ｅ）、エレクトロスラブ再溶解炉（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｒ
ｅｍｅｌｔｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ）などを組み合わせ
て行うことができる。この場合、対象とする大型部品に
必要な大きさのインゴットを一体鋳造せずに、できるだ
け小さく鋳造して、アルミニウム、チタン、タングステ
ン、モリブデン等を含有する高融点合金の偏析や粒子の
粗大化を最小限度にするのがよい。次いで、鋳造した素
材を粉砕して微粉化して素材１０として用いる。
して精錬された素材１０を準備する。この準備は、従来
のインゴット製造と同様に、高速誘導溶解炉（Ｖａｃｕ
ｕｍＩｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｌｔｉｎｇ ＆ Ｃａｓ
ｔｉｎｇ）、真空鋳造（Ｖａｃｕｕｍ Ｃａｓｔｉｎ
ｇ）、真空アーク再溶解炉（ＣｏｎｓｕｍａｂｌｅＥｌ
ｅｃｔｒｏｄｅ Ｖａｃｕｕｍ Ａｒｃ Ｆｕｒｎａｃ
ｅ）、エレクトロスラブ再溶解炉（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｒ
ｅｍｅｌｔｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ）などを組み合わせ
て行うことができる。この場合、対象とする大型部品に
必要な大きさのインゴットを一体鋳造せずに、できるだ
け小さく鋳造して、アルミニウム、チタン、タングステ
ン、モリブデン等を含有する高融点合金の偏析や粒子の
粗大化を最小限度にするのがよい。次いで、鋳造した素
材を粉砕して微粉化して素材１０として用いる。
【００２３】次に、スロート閉鎖ステップＳ１におい
て、スロート１６内を塞ぐ栓１１を素材１０を用いて製
作し、これを用いて図３（Ａ）に示すようにスロート１
６内を塞ぐ。栓１１の製作には、素材１０のみを原料と
して例えばＨＩＰ装置を用いることができる。
て、スロート１６内を塞ぐ栓１１を素材１０を用いて製
作し、これを用いて図３（Ａ）に示すようにスロート１
６内を塞ぐ。栓１１の製作には、素材１０のみを原料と
して例えばＨＩＰ装置を用いることができる。
【００２４】次いで、素材密封ステップＳ２において、
電解炉１２のるつぼ１２ａ内に素材１０を密封し、真空
排気ステップＳ３において、電解炉１２のるつぼ１２ａ
内及びインゴットケース１４内を図示しない真空装置に
より真空に排気する。なお、この際、必要により、イン
ゴットケース内に不活性ガス（Ｈｅガス等）を導入して
不活性雰囲気にしてもよい。
電解炉１２のるつぼ１２ａ内に素材１０を密封し、真空
排気ステップＳ３において、電解炉１２のるつぼ１２ａ
内及びインゴットケース１４内を図示しない真空装置に
より真空に排気する。なお、この際、必要により、イン
ゴットケース内に不活性ガス（Ｈｅガス等）を導入して
不活性雰囲気にしてもよい。
【００２５】次に、図３（Ｂ）に示すように、素材溶解
ステップＳ４において電解炉１２内の素材１０を高周波
誘導加熱により溶解する。この溶解は、活性合金を不純
物の混入なくかつ高融点金属を溶解可能なレビテーショ
ン溶解であるのがよい。次いで、栓溶解ステップＳ５に
おいてスロート１６内の栓１１を高周波誘導加熱により
溶解し、つづく急速凝固ステップＳ６において、電解炉
１２内で真空溶解した溶湯１０ａをスロート１６を通し
てインゴットケース１４内に滴下し急速凝固させて微細
結晶化する。
ステップＳ４において電解炉１２内の素材１０を高周波
誘導加熱により溶解する。この溶解は、活性合金を不純
物の混入なくかつ高融点金属を溶解可能なレビテーショ
ン溶解であるのがよい。次いで、栓溶解ステップＳ５に
おいてスロート１６内の栓１１を高周波誘導加熱により
溶解し、つづく急速凝固ステップＳ６において、電解炉
１２内で真空溶解した溶湯１０ａをスロート１６を通し
てインゴットケース１４内に滴下し急速凝固させて微細
結晶化する。
【００２６】なお、急速に凝固させ微細結晶のインゴッ
トを得るために、溶湯温度は凝固温度よりわずかに高温
に制御し、かつ溶湯プールをできるだけ浅く制御する。
トを得るために、溶湯温度は凝固温度よりわずかに高温
に制御し、かつ溶湯プールをできるだけ浅く制御する。
【００２７】上述した本発明の方法及び装置によれば、
中空の高周波誘導電解炉１２のるつぼ１２ａ内に、成分
を調整して精錬された素材１０を真空状態で密封し、こ
れを第１高周波コイル１２ｂを用いたいわゆるレビテー
ション溶解により、水冷銅製の電解炉内で炉壁から磁気
圧力で浮かせた状態で溶解できるので、不純物の混入を
大幅に低減して高融点合金を溶解することができる。
中空の高周波誘導電解炉１２のるつぼ１２ａ内に、成分
を調整して精錬された素材１０を真空状態で密封し、こ
れを第１高周波コイル１２ｂを用いたいわゆるレビテー
ション溶解により、水冷銅製の電解炉内で炉壁から磁気
圧力で浮かせた状態で溶解できるので、不純物の混入を
大幅に低減して高融点合金を溶解することができる。
【００２８】また、スロート１６を素材１０で構成した
栓１１で塞ぎ、これを第２高周波コイル１７で溶解して
電解炉内で真空溶解した溶湯１０ａをスロート１６を通
してインゴットケース１４内に滴下させることができ
る。更にこの際、第２高周波コイル１７で流れ出る溶湯
１０ａの温度を制御して滴下流量を制御し、少量ずつ急
速凝固させるので、溶湯の凝縮時の偏析や粒子の粗大化
を効果的に抑制することができ、全体が均質でかつ高強
度を有する大型のインゴットを安定して製造することが
できる。
栓１１で塞ぎ、これを第２高周波コイル１７で溶解して
電解炉内で真空溶解した溶湯１０ａをスロート１６を通
してインゴットケース１４内に滴下させることができ
る。更にこの際、第２高周波コイル１７で流れ出る溶湯
１０ａの温度を制御して滴下流量を制御し、少量ずつ急
速凝固させるので、溶湯の凝縮時の偏析や粒子の粗大化
を効果的に抑制することができ、全体が均質でかつ高強
度を有する大型のインゴットを安定して製造することが
できる。
【００２９】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】上述したように、本発明の微結晶インゴ
ットの製造方法と装置は、不純物の混入を大幅に低減し
て高融点合金を溶解することができ、かつこの溶湯の凝
縮時の偏析や粒子の粗大化を効果的に抑制することがで
き、これにより全体が均質でかつ高強度を有する大型の
インゴットを安定して製造することができる、等の優れ
た効果を有する。
ットの製造方法と装置は、不純物の混入を大幅に低減し
て高融点合金を溶解することができ、かつこの溶湯の凝
縮時の偏析や粒子の粗大化を効果的に抑制することがで
き、これにより全体が均質でかつ高強度を有する大型の
インゴットを安定して製造することができる、等の優れ
た効果を有する。
【図１】レビテーション溶解の模式図である。
【図２】本発明の微結晶インゴットの製造装置の構成図
である。
である。
【図３】図２の作動説明図である。
【図４】本発明の微結晶インゴットの製造方法を示すフ
ロー図である。
ロー図である。
１ 溶湯、２ 水冷銅るつぼ、３ 高周波コイル、４
凝固シェル、１０ 素材、１０ａ 溶湯、１１ 栓、１
２ 高周波誘導電解炉、１２ａ るつぼ、１２ｂ 第１
高周波コイル、１４ インゴットケース、１６ スロー
ト、１７ 第２高周波コイル、１８ コイル、１９ 超
音波加振器
凝固シェル、１０ 素材、１０ａ 溶湯、１１ 栓、１
２ 高周波誘導電解炉、１２ａ るつぼ、１２ｂ 第１
高周波コイル、１４ インゴットケース、１６ スロー
ト、１７ 第２高周波コイル、１８ コイル、１９ 超
音波加振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｂ 9/04 Ｃ２２Ｂ 9/04 9/22 9/22 Ｆ２７Ｂ 14/04 Ｆ２７Ｂ 14/04 14/06 14/06 14/14 14/14 14/18 14/18 Ｆ２７Ｄ 3/14 Ｆ２７Ｄ 3/14 Ｂ 7/06 7/06 Ａ 11/06 11/06 Ａ Ｆターム(参考） 4K001 AA02 AA17 AA27 AA29 EA02 FA14 GA17 4K046 AA01 BA03 CC01 CD02 CD11 CE08 4K055 AA04 JA13 4K063 AA03 AA04 AA12 AA16 BA03 CA03 DA19 FA34
Claims (4)
- 【請求項１】 下方が開口した中空のるつぼ（１２ａ）
を有する高周波誘導電解炉（１２）と、電解炉の下方に
位置し上部が開口したインゴットケース（１４）と、る
つぼの下方開口とインゴットケースの上方開口を気密に
連通するスロート（１６）とを備え、 成分を調整して精錬された素材（１０）で前記スロート
内を塞ぐ栓（１１）を構成するスロート閉鎖ステップＳ
１と、電解炉内に前記素材を密封する素材密封ステップ
Ｓ２と、電解炉内及びインゴットケース内を真空に排気
する真空排気ステップＳ３と、電解炉内の素材を高周波
誘導加熱により溶解する素材溶解ステップＳ４と、スロ
ート内の栓を高周波誘導加熱により溶解する栓溶解ステ
ップＳ５と、電解炉内で真空溶解した素材をスロートを
通してインゴットケース内に滴下し急速凝固させて微細
結晶化する急速凝固ステップＳ６とを有する、ことを特
徴とする微結晶インゴットの製造方法。 - 【請求項２】 前記素材溶解ステップＳ４における溶解
は、活性合金を不純物の混入なくかつ高融点金属を溶解
可能なレビテーション溶解である、ことを特徴とする請
求項１に記載の微結晶インゴットの製造方法。 - 【請求項３】 下方が開口した中空のるつぼ（１２ａ）
を有する高周波誘導電解炉（１２）と、電解炉の下方に
位置し上部が開口したインゴットケース（１４）と、る
つぼの下方開口とインゴットケースの上方開口を気密に
連通するスロート（１６）とを備え、 前記るつぼ（１２ａ）、インゴットケース及びスロート
は、水冷銅製であり、 前記高周波誘導電解炉（１２）は、るつぼのまわりにレ
ビテーション溶解に適した第１高周波コイル（１２ｂ）
を有し、前記スロート（１６）のまわりに内部を高周波
誘導加熱可能な第２高周波コイル（１７）を有する、こ
とを特徴とする微結晶インゴットの製造装置。 - 【請求項４】 前記インゴットケース（１４）のまわり
に、滴下する溶融素材に水平力を作用させるためのコイ
ル（１８）と、インゴットケース（１４）内の溶融素材
を振動させる超音波加振器（１９）とを備える、ことを
特徴とする請求項３に記載の微結晶インゴットの製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000111567A JP2001293550A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 微結晶インゴットの製造方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000111567A JP2001293550A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 微結晶インゴットの製造方法と装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001293550A true JP2001293550A (ja) | 2001-10-23 |
Family
ID=18623875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000111567A Pending JP2001293550A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 微結晶インゴットの製造方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001293550A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006132016A1 (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-14 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | インゴットの製造方法 |
| CN102114528A (zh) * | 2009-12-31 | 2011-07-06 | 北京航空航天大学 | 金属管材制作方法和装置 |
| CN109570474A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-04-05 | 罗源县白塔乡企业服务中心 | 一种用于双金属复合锤头的浇铸模具 |
| CN114875257A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置与方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0394967A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-04-19 | Tokyo Koshuha Denkiro Kk | 底注ぎ式容器における溶融金属の排出方法 |
| JPH08145571A (ja) * | 1994-11-22 | 1996-06-07 | Shinko Electric Co Ltd | 底注ぎコールドウォール溶解炉 |
| JPH10324934A (ja) * | 1997-03-24 | 1998-12-08 | Fuji Electric Co Ltd | 真空遮断器用電極材料の製造方法 |
-
2000
- 2000-04-13 JP JP2000111567A patent/JP2001293550A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0394967A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-04-19 | Tokyo Koshuha Denkiro Kk | 底注ぎ式容器における溶融金属の排出方法 |
| JPH08145571A (ja) * | 1994-11-22 | 1996-06-07 | Shinko Electric Co Ltd | 底注ぎコールドウォール溶解炉 |
| JPH10324934A (ja) * | 1997-03-24 | 1998-12-08 | Fuji Electric Co Ltd | 真空遮断器用電極材料の製造方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006132016A1 (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-14 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | インゴットの製造方法 |
| JP2006341280A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Daido Steel Co Ltd | インゴットの製造方法 |
| CN102114528A (zh) * | 2009-12-31 | 2011-07-06 | 北京航空航天大学 | 金属管材制作方法和装置 |
| CN109570474A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-04-05 | 罗源县白塔乡企业服务中心 | 一种用于双金属复合锤头的浇铸模具 |
| CN109570474B (zh) * | 2018-11-02 | 2020-10-27 | 罗源县白塔乡企业服务中心 | 一种用于双金属复合锤头的浇铸模具 |
| CN114875257A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置与方法 |
| CN114875257B (zh) * | 2022-05-25 | 2022-11-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置与方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110094705A1 (en) | Methods for centrifugally casting highly reactive titanium metals | |
| US20090133850A1 (en) | Systems for centrifugally casting highly reactive titanium metals | |
| EP1259348B1 (en) | Casting system and method for forming highly pure and fine grain metal castings | |
| EP1531020B1 (en) | Method for casting a directionally solidified article | |
| TW200409823A (en) | Method and device for controlling solidification of molten alloy in induction furnace with water-cooled copper crucible | |
| US6264717B1 (en) | Clean melt nucleated cast article | |
| EP0968065B1 (en) | Method and apparatus for producing directionally solidified castings | |
| RU2729246C1 (ru) | Способ литья для активного металла | |
| JP2001293550A (ja) | 微結晶インゴットの製造方法と装置 | |
| JP2002508496A (ja) | 特殊金属の溶融および鋳込み | |
| JP4366705B2 (ja) | インゴットの製造方法と装置 | |
| CN108149082A (zh) | 一种Al-Mo中间合金及其制备方法 | |
| JPH0531568A (ja) | プラズマ溶解鋳造方法 | |
| JPH0531571A (ja) | 鋳物の製造方法および製造装置 | |
| EP1900455A1 (en) | Semi-solid casting method and charge | |
| CN110125344A (zh) | 一种铸造难熔金属的方法及难熔金属锭 | |
| WO2018110370A1 (ja) | 活性金属の鋳造方法 | |
| JPH0494859A (ja) | 金属の精密鋳造装置 | |
| JPH1085927A (ja) | 精密鋳造方法及び精密鋳造装置 | |
| Hu et al. | Inhibition of stray grains at melt-back region for re-using seed to prepare Ni-based single crystal superalloys | |
| US20220250141A1 (en) | METHOD FOR CASTING Ti-Al BASED ALLOY | |
| RU2319752C2 (ru) | Способ индукционной плавки литья металлов и устройство для его осуществления | |
| JPS6092432A (ja) | プラズマア−ク溶解方法および溶解装置 | |
| JPH0970656A (ja) | 金属・合金鋳塊の製造方法 | |
| JP2928366B2 (ja) | 鋳造材料の鋳込み装置及びその鋳込み方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070307 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090914 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100406 |