JP5078197B2

JP5078197B2 - Induction heating melting furnace

Info

Publication number: JP5078197B2
Application number: JP2001130749A
Authority: JP
Inventors: 賢人中嶋; 敦奥野; 正徳津田; 泰弘中井
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002327988A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱により金属を溶解する誘導加熱溶解炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、誘導加熱溶解炉は、互いに電気的に絶縁された縦割り状の導電性セグメントを円周方向に配列することにより形成された容器状のルツボと、ルツボの周囲に配置された誘導加熱コイルと、これらルツボやコイルを収容し、所定の真空度等の溶解雰囲気を形成可能な真空タンクと、ルツボを傾動させるルツボ傾動機構とを備えている。
【０００３】
上記のように構成された誘導加熱溶解炉により所望の金属を製造する場合には、先ず、ルツボに被溶解金属を投入した後、真空タンク内を減圧し、所望の溶解雰囲気とする。そして、誘導加熱コイルに交流電力を供給することにより被溶解金属を誘導加熱して溶解し、所定時間が経過して所望の純度や成分となったときに、通常は鋳型に出湯される。しかしながら、適当な鋳型材がない等の理由で鋳造ができない場合や溶解中にトラブルが発生した場合等は、被溶解金属をルツボ内で凝固させている。この場合、凝固した被溶解金属が充分に冷えた後、真空タンクの扉を開け、ルツボを９０℃以上に傾動し、ルツボから被溶解金属を滑り出させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、被溶解金属を一度の処理（１バッチ）で多量に得ようとすると、被溶解金属およびルツボが大重量化するため、ルツボを傾動した際に、これらの重量に耐える必要があるが、溶解効率等の理由からルツボの強度を大きくすることは難しく、大型化には限界があった。さらに重量物である被溶解金属の取り出し作業をルツボから滑り出させて行うため、被溶解金属を破損させないように受け止めることが必要になると共に、重量物が動くため、受け損なって落下させたり手が挟まれる等の事故が起こる危険性があり、取り扱いが困難化するという問題もある。
【０００５】
そこで、大重量の被溶解金属を取り出す場合には、ルツボに収容された被溶解金属の上面に穴部を形成する共に、この穴部に懸吊部材を取り付け、懸吊部材を上昇させることによって、被溶解金属をルツボから引き上げる方法が採用されることがある。ところが、この方法では、被溶解金属に穴部を形成する作業と、穴部に懸吊部材を取り付ける作業とが必要となって作業性が悪く、取り出しに長時間を要するという問題がある。
【０００６】
従って、本発明は、大重量の被溶解金属であっても、簡単且つ短時間で安全にルツボから取り出すことができる誘導加熱溶解炉を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の誘導加熱溶解炉は、複数の導電性セグメントを円周方向に相互に絶縁して配列することにより底面側から上面側にかけて内径を拡大させるように形成された側面壁と、底面壁となる昇降可能な底部材とを有したルツボと、前記側面壁の外周側に配置され、前記ルツボに収容された被溶解金属を真空容器内で誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱を終了した被溶解金属を収容する前記ルツボを前記真空容器の外の取り出し位置に搬送する台車と、前記真空容器の外の取り出し位置で前記ルツボ内の被溶解金属を底面側から押し上げるように前記底部材を押上げる押上機構とを有することを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、被溶解金属が大重量となっても、押上機構で被溶解金属のみを押し上げてルツボから取り外すことができるため、従来のようにルツボを傾動させて取り出す場合よりも、ルツボ側壁の強度が小さくて済む。この結果、ルツボ側壁を薄くできるため、溶解効率を向上させることが可能になる。さらに、被溶解金属は押し上げられた位置で静止しているため、滑り出てくる被溶解金属を受け損なって落下させたり、受け止め時の衝撃で被溶解金属が破損する等の危険をおかすことなく安全に取り扱うことが可能となり、簡単かつ短時間で被溶解金属をルツボから取り出すことができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の誘導加熱溶解炉であって、前記押上機構で押し上げられた被溶解金属を保持する搬送機構を有することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、被溶解金属が人手で搬送できない程度に大重量化しても、搬送機構により容易かつ安全に搬送することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図４に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る誘導加熱溶解炉は、図１に示すように、被溶解金属２０を収容するルツボ１を有している。ルツボ１は、純銅の熱伝導率（３８９Ｗ／ｍ・ｋ）よりも小さな熱伝導率（３２２Ｗ／ｍ・ｋ）のクロム銅により形成されており、ルツボ１の機械的強度を高めていると共に、被溶解金属２０の単位時間当たりの抜熱量を純銅の場合よりも低減している。尚、ルツボ１は、純銅の他、純銅の熱伝導率よりも小さな熱伝導率のジルコニウム銅やベリリウム銅、クロムジルコニウム銅、テルル銅等の金属材料を用いることができる。また、被溶解金属２０としては、純銅や銅合金の他、金や銀、アルミニウム、これら各金属の合金等の大きな熱伝導率を有した金属を挙げることができると共に、鉄やコバルト、チタン、ニッケル、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、ニオブ、タンタル、モリブデン、ウラン、希土類金属、トリウム、これらの合金等を挙げることができる。
【００１４】
上記のルツボ１は、ルツボ１の底面壁を構成するように形成された円盤状の底部材２と、ルツボ１の側面壁を構成するように、底部材２の円周方向に沿って配設された複数の導電性セグメント８とを有している。導電性セグメント８は、図４に示すように、鉛直方向に立設された側壁部９と、側壁部９の下端部から外周方向に曲折され、フランジ部材４上にボルト６により締結される取付部１０とを有している。側壁部９の被溶解金属２０側に位置する内側面は、下部側の側壁鉛直面９ａと上部側の側壁傾斜面９ｂとで構成されている。側壁鉛直面９ａは、底部材２の側面に摺動自在に当接するように形成されている。一方、側壁傾斜面９ｂは、側壁鉛直面９ａから上端にかけて厚みが薄くなるように傾斜されている。これにより、導電性セグメント８は、底部材２の側面に沿って円周方向に配置されたときに、底部材２から上端面にかけて径を拡大した逆円錐形状の側面壁を有したルツボ１を形成するようになっている。
【００１５】
上記の導電性セグメント８は、隣接するセグメント８・８同士が互いに電気的に絶縁状態にされている。また、各導電性セグメント８における幅方向の中心部には、上端部を残して縦方向にスリット８ａが形成されている。スリット８ａは、導電性セグメント８を縦方向に二分割しており、導電性セグメント８の側壁部９と取付部１０とは、スリット８ａを介して互いに電気的に絶縁状態にされている。尚、導電性セグメント８は、所定の強度を維持できる範囲内で側壁部９の横断面積を減少させるようにスリット８ａの幅が内側から外側にかけて階段状に拡大されていても良く、この場合には、側壁部９の誘導加熱による損失を減少させることができる。
【００１６】
また、各導電性セグメント８の内部には、図３に示すように、冷却水路８ｂと連通路８ｃとが形成されている。冷却水路８ｂは、スリット８ａで二分割された一方の側壁部９と他方の側壁部９とにそれぞれ形成されている。また、連通路８ｃは、導電性セグメント８の上端部に形成されており、両側壁部９・９における冷却水路８ｂ・８ｂの上端部同士を連通している。また、各冷却水路８ｂの下端は、フランジ部材４の冷却水路４ｂおよび架台７の冷却水路７ａに連通されている。これらの冷却水路８ｂ・４ｂ・７ａは、冷却水を流通させることによって、導電性セグメント８を含むルツボ１の全体を所定の温度（被溶解金属２０との反応温度）以下に冷却している。
【００１７】
上記のように構成されたルツボ１の外周側には、誘導加熱コイル１１が巻回されている。誘導加熱コイル１１には、図示しない溶解用電源が接続されている。溶解用電源は、交流電力を誘導加熱コイル１１に供給してルツボ１の内壁面に沿った交番磁場を生成させ、この交番磁場をルツボ１に収容された被溶解金属２０に浸透させて誘導加熱する。
【００１８】
また、ルツボ１は、環状のフランジ部材４を介して架台７に支持されている。架台７は、ルツボ１の下方に形成された凹形状の支持部７ｂを備えている。支持部７ｂには、中間押上機構１２が着脱可能に設けられている。中間押上機構１２は、底部材２の底面に連結された第１押上盤１３と、支持部７ｂと底部材２との間に配置され、支持部７ｂに対して締結可能にされた第２押上盤１４と、支持部７ｂの下方に配置された第３押上盤１５と、これら第１〜第３押上盤１３〜１５の中心部に鉛直方向に貫設された棒状部材１６とを有している。第１〜第３押上盤１３〜１５は、中間押上機構１２がルツボ１内を昇降自在に移動できるように、底部材２よりも小さな径に設定されている。また、棒状部材１６および第１押上盤１３には、図示しない冷却水路が形成されており、この冷却水路は、底部材２の図示しない冷却水路に連通され、底部材２を冷却可能にしている。
【００１９】
上記のルツボ１は、図１に示すように、真空容器３２内に設けられている。真空容器３２は、ルツボ１を収容する箱型形状の収容体３３と、収容体３３の一方の側面壁を構成する蓋体３４とを備えている。収容体３３の他方の側面壁には、排気穴３３ａが形成されている。排気穴３３ａは、電磁バルブ３７ａおよび圧力調整器３７ｂからなる圧力調整機構３７を介して真空ポンプ３９に接続されている。さらに、排気穴３３ａには、バルブ３７ｃを介して不活性ガスが導入可能にされている。
【００２０】
一方、収容体３３の一方の側面壁を構成する蓋体３４は、収容体３３に対して着脱可能にされていると共に、図示しないパッキン等のシール部材を介して収容体３３に圧接されることにより気密状態にされている。蓋体３４の内壁面には、架台７の一端部が連結されている。また、蓋体３４と架台７とは、支持板４２により架台７の水平度を維持するように補強されている。これにより、ルツボ１は、真空容器３２内において蓋体３４で片持ち支持された状態にされている。
【００２１】
また、蓋体３４の外壁面には、蓋体３４を鉛直方向に支持する立設支持部材４３が設けられている。立設支持部材４３は、下端部が台車４４に連結されている。台車４４は、真空容器３２から外部方向に水平配置されたレール４５上を走行可能にされており、図１の真空容器３２に蓋体３４を密接させる処理位置と、図２の真空容器３２から蓋体３４を切り離した被溶解金属２０の取り出し位置とに移動される。
【００２２】
また、立設支持部材４３および台車４４の中心部には、台車４４が収容体３３から後退したときに、押上機構４６を通過させるように図示しない切欠部が形成されている。押上機構４６は、図２に示すように、油圧式や水圧式、空圧式、電動式等のシリンダ装置からなっており、ロッド部材４６ａを鉛直方向に進退移動可能になっている。そして、押上機構４６は、台車４４が取り出し位置に位置決めされたときに、ルツボ１の底部材２および中間押上機構１２の下方に位置するように配置されており、ロッド部材４６ａを上昇させることによって、図示二点鎖線で示すように中間押上機構１２を介して底部材２を持ち上げて凝固した被溶解金属２０を装着高さ位置に上昇させるようになっている。
【００２３】
また、上記の装着高さ位置の上方には、搬送機構４０が設けられている。搬送機構４０は、装着高さ位置に上昇された被溶解金属２０の側面を保持するバンド部材４７と、バンド部材４７を昇降させる昇降装置４８と、昇降装置４８を水平方向に移動させるように配置されたレール部材４９とを有している。そして、このように構成された搬送機構４０は、装着高さ位置に上昇された被溶解金属２０をバンド部材４７で保持しながら上昇させることにより被溶解金属２０を底部材２から切り離し、レール部材４９で水平方向に搬送して図示しない載置台に載置する。
【００２４】
上記の構成において、誘導加熱溶解炉の動作を説明する。
先ず、真空容器３２の蓋体３４が収容体３３から切り離され、台車４４により蓋体３４が後退されることによって、ルツボ１が真空容器３２内から搬出されて取り出し位置に移動される。そして、搬送機構４０が図示しない退避位置に移動された後、塊状や粉状の被溶解金属２０がルツボ１に投入される。１バッチ分の被溶解金属２０の投入が完了すると、台車４４が収容体３３方向に前進されることによって、ルツボ１が真空容器３２内に搬入されると共に、蓋体３４が収容体３３の一方面に接合される。そして、図１に示すように、蓋体３４と収容体３３とが図示しないボルト等により締結されて気密状態に接合されることによって、ルツボ１が密閉状態の真空容器３２内にセットされる。
【００２５】
次に、真空容器３２内の減圧が開始されると共に、側壁部９の冷却水路８ｂに冷却水が供給されることによりルツボ１が冷却される。この後、圧力が圧力調整機構３７により例えば１．０×１０^-4Ｐａ以下の所定圧力にまで減圧されたときに、図示しない溶解用電源から誘導加熱コイル１１に対して交流電力が供給される。誘導加熱コイル１１に交流電力が供給されると、誘導加熱コイル１１の周囲に交番磁場が生成されることになり、誘導加熱コイル１１の内周側における交番磁場は、縦方向に分割された導電性セグメント８を介してルツボ１の内側に透過し、被溶解金属２０を誘導加熱する。
【００２６】
これにより、図３に示すように、被溶解金属２０は、溶融温度に昇温した表面側から溶解を開始して溶湯２０ｂとなり、ルツボ１の底面壁に向かって流れ落ちる。そして、溶湯２０ｂがルツボ１の底部材２に到達したときに、底部材２により冷却されて凝固し、皿状のスカル２０ａを形成する。そして、スカル２０ａが所定以上の厚みとなってルツボ１による冷却能力よりも誘導加熱による加熱能力が上回ると、スカル２０ａ上に溶湯２０ｂとして滞留していくことになる。溶湯２０ｂの滞留量が増加すると、溶湯２０ｂが交番磁場と誘導電流との相互作用および重力の作用を受けることによって、周辺部から中央部にかけて盛り上がったドーム形状の外形を呈しながら撹拌されることになる。また、このような溶湯２０ｂの形成時において、被溶解金属２０のスカル２０ａと接触する内面側が反応温度以下に冷却されているため、ルツボ１の不純物がスカル２０ａを介して溶湯２０ｂに移行することもない。さらに、ルツボ１の傾斜された内壁面がルツボ１の底部側に磁束を集合させるように作用することによって、スカル２０ａの生成を最小限に抑制している。
【００２７】
次に、被溶解金属２０の溶解を開始してから所定時間が経過すると、誘導加熱コイル１１への電力供給が停止され、ルツボ１により溶湯２０ｂが積極的に冷却される。そして、溶湯２０ｂが凝固して被溶解金属２０が固化状態になると、真空容器３２内が大気圧状態に戻される。この後、蓋体３４と収容体３３との締結が解除され、台車４４が真空容器３２に対して後退されることによって、蓋体３４が収容体３３から離隔される。
【００２８】
台車４４が後退されることによって、図２に示すように、ルツボ１が取り出し位置に移動されると、押上機構４６がロッド部材４６ａを上昇させる。そして、ロッド部材４６ａの先端部で中間押上機構１２を介して底部材２が押し上げられることによって、図示二点鎖線で示すように、底部材２と共に固化状態の被溶解金属２０が上昇される。この際、ルツボ１の内壁面が底面から上面にかけて開口径を拡大させるように傾斜されているため、被溶解金属２０がルツボ１から容易に抜き取られる。
【００２９】
被溶解金属２０が装着高さ位置にまで上昇されると、搬送機構４０のバンド部材４７が被溶解金属２０の側面に巻回されることによって、被溶解金属２０がバンド部材４７で保持される。そして、昇降装置４８によりバンド部材４７が上昇されることによって、被溶解金属２０が底部材２から引き剥がされる。この後、バンド部材４７に保持された被溶解金属２０が搬送され、図示しない載置台に衝撃を与えないように緩やかに下降されながら載置される。一方、被溶解金属２０を引き剥がされた底部材２は、押上機構４６により下降され、ルツボ１の底面壁としてセットされる。そして、次ロット分の被溶解金属２０がルツボ１に投入され、上述と同様の動作により被溶解金属２０の溶解が行われる。
【００３０】
以上のように、本実施形態の誘導加熱溶解炉は、複数の導電性セグメント８を円周方向に相互に絶縁して配列することにより底面側から上面側にかけて開口径を拡大させるように形成された側面壁と、開閉可能な底面壁とを有したルツボ１と、側面壁の外周側に配置され、ルツボ１に収容された被溶解金属２０を誘導加熱する誘導加熱コイル１１と、ルツボ１内の被溶解金属２０を底面側から押し上げる押上機構４６とを有した構成にされている。これにより、被溶解金属２０が大重量となっても、押上機構４６で被溶解金属２０のみを押し上げてルツボ１から取り外すことができるため、従来のようにルツボ１を傾動させて取り外す場合よりも、被溶解金属２０を取り外すための機構を小型化および低コスト化することが可能になっていると共に、簡単且つ短時間で被溶解金属２０をルツボ１から取り出すことができるようになっている。
【００３１】
以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。即ち、例えば本実施形態においては、ルツボ１の側面壁が一つの傾斜角度に設定された平面からなっているが、複数の傾斜角度および曲面の組み合わせからなっていても良い。そして、この場合には、被溶解金属２０を最も取り出し易い状態にルツボ１を形成することができる共に、ルツボ１の底面壁に磁束を効果的に集合させることによって、スカル２０ａの発生量を最小限に抑制することができる。
【００３２】
また、本実施形態における押上機構４６は、真空容器３２の外部に設けられているが、これに限定されるものではなく、蓋体３４に連結されたり、ルツボ１に連結されて真空容器３２内にルツボ１と共に搬入されるようになっていても良い。また、本実施形態における押上機構４６は、油圧式等のシリンダ装置により形成されているが、人力を駆動源とするものであっても良い。さらに、搬送機構は、吊るす以外に例えば横からアーム（ロボットアーム等）を伸ばしてインゴットをチャッキングして搬送しても良い。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１の発明の誘導加熱溶解炉は、複数の導電性セグメントを円周方向に相互に絶縁して配列することにより底面側から上面側にかけて内径を拡大させるように形成された側面壁と、底面壁となる昇降可能な底部材とを有したルツボと、前記側面壁の外周側に配置され、前記ルツボに収容された被溶解金属を真空容器内で誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱を終了した被溶解金属を収容する前記ルツボを前記真空容器の外の取り出し位置に搬送する台車と、前記真空容器の外の取り出し位置で前記ルツボ内の被溶解金属を底面側から押し上げるように前記底部材を押上げる押上機構とを有する構成である。
【００３４】
上記の構成によれば、被溶解金属が大重量となっても、押上機構で被溶解金属のみを押し上げてルツボから取り外すことができるため、従来のようにルツボを傾動させて取り出す場合よりも、ルツボ側壁の強度が小さくて済む。この結果、ルツボ側壁を薄くできるため、溶解効率を向上させることが可能になる。さらに、被溶解金属は押し上げられた位置で静止しているため、滑り出てくる被溶解金属を受け損なって落下させたり、受け止め時の衝撃で被溶解金属が破損する等の危険をおかすことなく安全に取り扱うことが可能となり、簡単かつ短時間で被溶解金属をルツボから取り出すことができる。
【００３７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の誘導加熱溶解炉であって、前記押上機構で押し上げられた被溶解金属を保持する搬送機構を有する構成である。
【００３８】
上記の構成によれば、被溶解金属が人手で搬送できない程度に大重量化しても、搬送機構により容易かつ安全に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被溶解金属を溶解する状態を示す説明図である。
【図２】被溶解金属をルツボから取り外す状態を示す説明図である。
【図３】ルツボの一部を破断して示す概略構成図である。
【図４】導電性セグメントの要部斜視図である。
【符号の説明】
１ルツボ
２底部材
３円筒部
４フランジ部材
６ボルト部材
７架台
８導電性セグメント
９側壁部
１０取付部
１１誘導加熱コイル
１２中間押上機構
１３第１押上盤
１４第２押上盤
１５第３押上盤
１６棒状部材
２０被溶解金属
３２真空容器
３３収容体
３４蓋体
３７圧力調整機構
４０搬送機構
４２支持板
４３立設支持部材
４４台車
４５レール
４６押上機構
４７バンド部材
４８昇降装置
４９レール部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating melting furnace for melting metal by induction heating.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an induction heating melting furnace has a container-like crucible formed by arranging vertically-divided conductive segments electrically insulated from each other in the circumferential direction, and an induction heating coil arranged around the crucible. And a crucible tilting mechanism for tilting the crucible, and a vacuum tank capable of accommodating the crucible and the coil and forming a melting atmosphere such as a predetermined degree of vacuum.
[0003]
When a desired metal is produced by the induction heating melting furnace configured as described above, first, a metal to be melted is put into a crucible, and then the vacuum tank is depressurized to obtain a desired melting atmosphere. Then, by supplying AC power to the induction heating coil, the metal to be melted is induction-heated and melted, and when a predetermined time has passed and the desired purity and components are obtained, the molten metal is usually discharged into a mold. However, when the casting cannot be performed due to a lack of a suitable mold material or when trouble occurs during melting, the metal to be melted is solidified in the crucible. In this case, after the solidified metal to be melted was sufficiently cooled, the door of the vacuum tank was opened, the crucible was tilted to 90 ° C. or more, and the metal to be melted was slid out from the crucible.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional configuration, if a large amount of metal to be dissolved is obtained by one treatment (1 batch), the metal to be dissolved and the crucible increase in weight. Therefore, when the crucible is tilted, these weights are increased. Although it is necessary to withstand, it is difficult to increase the strength of the crucible for reasons such as dissolution efficiency, and there is a limit to increasing the size. In addition, since the work to remove the metal to be melted is slid out of the crucible, it is necessary to catch the metal to be melted without damaging it. There is a risk of accidents such as being caught, and there is a problem that handling becomes difficult.
[0005]
Therefore, when taking out a heavy metal to be melted, a hole is formed on the upper surface of the metal to be melted accommodated in the crucible, and a suspension member is attached to the hole, and the suspension member is raised. In some cases, a method of pulling up the metal to be dissolved from the crucible is employed. However, this method has a problem that work for forming a hole in the metal to be melted and work for attaching a suspension member to the hole are inferior in workability and take a long time to take out.
[0006]
Therefore, the present invention provides an induction heating melting furnace that can easily and safely remove a heavy metal to be melted from a crucible in a short time.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the induction heating melting furnace of the invention of claim 1 expands the inner diameter from the bottom surface side to the top surface side by arranging a plurality of conductive segments insulated from each other in the circumferential direction. A crucible having a side wall formed on the bottom surface and a bottom member that can be raised and lowered, and a metal to be melted that is disposed on the outer peripheral side of the side wall and accommodated in the crucible is induction heated in a vacuum vessel An induction heating coil, a carriage for transporting the crucible containing the metal to be melted after the induction heating to a takeout position outside the vacuum vessel, and a melt in the crucible at the takeout position outside the vacuum vessel And a push-up mechanism that pushes up the bottom member so as to push up the metal from the bottom surface side.
[0008]
According to the above configuration, even if the metal to be melted becomes heavy, since only the metal to be melted can be pushed up and removed from the crucible by the push-up mechanism, compared to the conventional case where the crucible is tilted and taken out, The strength of the crucible side wall is small. As a result, the crucible side wall can be made thin, so that the melting efficiency can be improved. In addition, since the metal to be melted is stationary at the position where it is pushed up, there is no risk that the metal to be melted slips out and falls, or the metal to be melted is damaged by the impact at the time of receiving. It becomes possible to handle safely, and the metal to be melted can be taken out from the crucible easily and in a short time.
[0011]
A second aspect of the invention is an induction heating melting furnace according to the first aspect of the invention, characterized in that the induction heating melting furnace has a transport mechanism that holds the metal to be melted pushed up by the push-up mechanism.
[0012]
According to said structure, even if a to-be-dissolved metal increases in weight to such an extent that it cannot convey manually, it can be conveyed easily and safely by a conveyance mechanism.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the induction heating melting furnace according to the present embodiment has a crucible 1 that accommodates a metal 20 to be melted. The crucible 1 is made of chromium copper having a thermal conductivity (322 W / m · k) smaller than that of pure copper (389 W / m · k), and increases the mechanical strength of the crucible 1. The amount of heat removed per unit time of the melted metal 20 is reduced as compared with the case of pure copper. In addition, the crucible 1 can use metal materials, such as zirconium copper, beryllium copper, chromium zirconium copper, and tellurium copper, which have a thermal conductivity smaller than that of pure copper, in addition to pure copper. Examples of the metal 20 to be melted include metals having a large thermal conductivity such as gold, silver, aluminum and alloys of these metals in addition to pure copper and copper alloys, as well as iron, cobalt, titanium, Examples include nickel, zirconium, hafnium, chromium, niobium, tantalum, molybdenum, uranium, rare earth metals, thorium, and alloys thereof.
[0014]
The crucible 1 is disposed along the circumferential direction of the bottom member 2 so as to constitute a disc-shaped bottom member 2 formed so as to constitute the bottom wall of the crucible 1 and a side wall of the crucible 1. And a plurality of conductive segments 8 formed. As shown in FIG. 4, the conductive segment 8 is attached to the side wall portion 9 erected in the vertical direction, and bent from the lower end portion of the side wall portion 9 to the outer peripheral direction and fastened by the bolt 6 on the flange member 4. Part 10. The inner side surface of the side wall portion 9 located on the side of the melted metal 20 is composed of a lower side wall vertical surface 9a and an upper side side inclined surface 9b. The side wall vertical surface 9 a is formed to slidably contact the side surface of the bottom member 2. On the other hand, the side wall inclined surface 9b is inclined so that the thickness decreases from the side wall vertical surface 9a to the upper end. Thereby, when the conductive segment 8 is disposed in the circumferential direction along the side surface of the bottom member 2, the crucible 1 having the inverted conical side wall whose diameter is increased from the bottom member 2 to the upper end surface. It comes to form.
[0015]
In the conductive segment 8, adjacent segments 8 are electrically insulated from each other. Further, a slit 8a is formed in the longitudinal direction at the center in the width direction of each conductive segment 8, leaving the upper end. The slit 8a divides the conductive segment 8 into two in the vertical direction, and the side wall portion 9 and the attachment portion 10 of the conductive segment 8 are electrically insulated from each other via the slit 8a. In addition, the conductive segment 8 may be expanded stepwise from the inside to the outside so as to reduce the cross-sectional area of the side wall portion 9 within a range in which a predetermined strength can be maintained. Can reduce the loss due to induction heating of the side wall 9.
[0016]
Further, as shown in FIG. 3, a cooling water channel 8b and a communication channel 8c are formed inside each conductive segment 8. The cooling water channel 8b is formed in one side wall portion 9 and the other side wall portion 9 which are divided into two by the slit 8a. The communication passage 8c is formed at the upper end of the conductive segment 8, and connects the upper ends of the cooling water channels 8b and 8b in the side wall portions 9 and 9. The lower end of each cooling water channel 8 b is in communication with the cooling water channel 4 b of the flange member 4 and the cooling water channel 7 a of the gantry 7. These cooling water channels 8b, 4b, and 7a cool the entire crucible 1 including the conductive segments 8 to a predetermined temperature (reaction temperature with the metal 20 to be dissolved) or less by circulating cooling water.
[0017]
An induction heating coil 11 is wound on the outer peripheral side of the crucible 1 configured as described above. A melting power source (not shown) is connected to the induction heating coil 11. The melting power source supplies alternating current power to the induction heating coil 11 to generate an alternating magnetic field along the inner wall surface of the crucible 1, and this alternating magnetic field penetrates the melted metal 20 accommodated in the crucible 1 to perform induction heating. To do.
[0018]
Moreover, the crucible 1 is supported by the gantry 7 via an annular flange member 4. The gantry 7 includes a concave support portion 7 b formed below the crucible 1. An intermediate push-up mechanism 12 is detachably provided on the support portion 7b. The intermediate push-up mechanism 12 is disposed between the first push-up board 13 connected to the bottom surface of the bottom member 2 and the support portion 7b and the bottom member 2, and is configured to be fastened to the support portion 7b. It has the board 14, the 3rd raising board 15 arrange | positioned under the support part 7b, and the rod-shaped member 16 penetrated by the vertical direction in the center part of these 1st-3rd raising boards 13-15. Yes. The first to third push-up disks 13 to 15 are set to have a smaller diameter than the bottom member 2 so that the intermediate push-up mechanism 12 can move up and down in the crucible 1. In addition, a cooling water channel (not shown) is formed in the rod-shaped member 16 and the first push-up board 13, and this cooling water channel communicates with a cooling water channel (not shown) of the bottom member 2 so that the bottom member 2 can be cooled. .
[0019]
The crucible 1 is provided in a vacuum vessel 32 as shown in FIG. The vacuum container 32 includes a box-shaped container 33 that accommodates the crucible 1 and a lid 34 that forms one side wall of the container 33. An exhaust hole 33 a is formed in the other side wall of the container 33. The exhaust hole 33a is connected to a vacuum pump 39 via a pressure adjustment mechanism 37 including an electromagnetic valve 37a and a pressure regulator 37b. Further, an inert gas can be introduced into the exhaust hole 33a via a valve 37c.
[0020]
On the other hand, the lid 34 constituting one side wall of the container 33 is detachable from the container 33 and is pressed against the container 33 via a seal member such as packing (not shown). Is airtight. One end of the gantry 7 is connected to the inner wall surface of the lid 34. The lid 34 and the gantry 7 are reinforced by the support plate 42 so as to maintain the level of the gantry 7. Thereby, the crucible 1 is cantilevered by the lid 34 in the vacuum vessel 32.
[0021]
A standing support member 43 that supports the lid 34 in the vertical direction is provided on the outer wall surface of the lid 34. The standing support member 43 has a lower end connected to the carriage 44. The carriage 44 can run on a rail 45 horizontally disposed outward from the vacuum vessel 32, and the processing position for bringing the lid 34 into close contact with the vacuum vessel 32 of FIG. 1 and the vacuum vessel 32 of FIG. 2. The lid 34 is moved to the removal position of the metal 20 to be melted.
[0022]
In addition, a notch portion (not shown) is formed at the center of the standing support member 43 and the carriage 44 so as to allow the push-up mechanism 46 to pass when the carriage 44 retreats from the container 33. As shown in FIG. 2, the push-up mechanism 46 is composed of a hydraulic, hydraulic, pneumatic, electric, or other cylinder device, and is capable of moving the rod member 46a in the vertical direction. The push-up mechanism 46 is disposed so as to be positioned below the bottom member 2 of the crucible 1 and the intermediate push-up mechanism 12 when the carriage 44 is positioned at the take-out position, and lifts the rod member 46a. As shown by the two-dot chain line in the figure, the melted metal 20 solidified by lifting the bottom member 2 through the intermediate push-up mechanism 12 is raised to the mounting height position.
[0023]
Further, a transport mechanism 40 is provided above the mounting height position. The transport mechanism 40 is disposed so as to hold the side surface of the melted metal 20 raised to the mounting height position, an elevating device 48 for elevating and lowering the band member 47, and moving the elevating device 48 in the horizontal direction. Rail member 49. And the conveyance mechanism 40 comprised in this way isolate | separates the to-be-dissolved metal 20 from the bottom member 2 by raising the to-be-dissolved metal 20 raised to the mounting height position by the band member 47, and is a rail member. At 49, it is conveyed in the horizontal direction and placed on a placing table (not shown).
[0024]
In the above configuration, the operation of the induction heating melting furnace will be described.
First, the lid 34 of the vacuum vessel 32 is separated from the housing 33 and the lid 34 is retracted by the carriage 44, whereby the crucible 1 is carried out of the vacuum vessel 32 and moved to the take-out position. Then, after the transport mechanism 40 is moved to a retracted position (not shown), a lump or powdery metal 20 to be melted is put into the crucible 1. When the addition of the melted metal 20 for one batch is completed, the carriage 44 is advanced in the direction of the container 33, whereby the crucible 1 is carried into the vacuum container 32 and the lid 34 is one of the containers 33. It is joined to the direction. Then, as shown in FIG. 1, the crucible 1 is set in a hermetically sealed vacuum vessel 32 by fastening the lid 34 and the container 33 with bolts or the like (not shown) and joining them in an airtight state.
[0025]
Next, pressure reduction in the vacuum vessel 32 is started, and the crucible 1 is cooled by supplying cooling water to the cooling water passage 8 b of the side wall portion 9. Thereafter, when the pressure is reduced to a predetermined pressure of, for example, 1.0 × 10 ⁻⁴ Pa or less by the pressure adjusting mechanism 37, AC power is supplied to the induction heating coil 11 from a melting power source (not shown). . When AC power is supplied to the induction heating coil 11, an alternating magnetic field is generated around the induction heating coil 11, and the alternating magnetic field on the inner peripheral side of the induction heating coil 11 is electrically conductive divided in the vertical direction. It penetrates the inside of the crucible 1 through the sex segment 8 and induction-heats the metal 20 to be melted.
[0026]
Thereby, as shown in FIG. 3, the melted metal 20 starts to melt from the surface side heated to the melting temperature to become the molten metal 20 b and flows down toward the bottom wall of the crucible 1. And when the molten metal 20b reaches the bottom member 2 of the crucible 1, it is cooled and solidified by the bottom member 2 to form a dish-like skull 20a. And if the skull 20a becomes thickness more than predetermined and the heating capability by induction heating exceeds the cooling capability by the crucible 1, it will stay on the skull 20a as the molten metal 20b. When the staying amount of the molten metal 20b increases, the molten metal 20b is stirred while exhibiting a dome-shaped outer shape that rises from the peripheral part to the central part due to the interaction between the alternating magnetic field and the induced current and the action of gravity. Become. Further, when the molten metal 20b is formed, the inner surface side of the molten metal 20 that contacts the skull 20a is cooled to a reaction temperature or lower, so that impurities in the crucible 1 are transferred to the molten metal 20b through the skull 20a. Nor. Further, the inclined inner wall surface of the crucible 1 acts so as to collect magnetic fluxes on the bottom side of the crucible 1, thereby suppressing the generation of the skull 20a to a minimum.
[0027]
Next, when a predetermined time has elapsed since the melting of the metal 20 to be melted, the power supply to the induction heating coil 11 is stopped and the molten metal 20 b is actively cooled by the crucible 1. And when the molten metal 20b solidifies and the to-be-melted metal 20 will be in a solidified state, the inside of the vacuum vessel 32 will be returned to an atmospheric pressure state. Thereafter, the fastening of the lid body 34 and the housing body 33 is released, and the carriage 44 is retracted from the vacuum container 32, whereby the lid body 34 is separated from the housing body 33.
[0028]
When the carriage 44 is moved backward, as shown in FIG. 2, when the crucible 1 is moved to the take-out position, the push-up mechanism 46 raises the rod member 46a. Then, the bottom member 2 is pushed up through the intermediate push-up mechanism 12 at the tip of the rod member 46a, so that the melted metal 20 in a solidified state is raised together with the bottom member 2 as shown by a two-dot chain line in the figure. At this time, since the inner wall surface of the crucible 1 is inclined so as to increase the opening diameter from the bottom surface to the top surface, the melted metal 20 is easily extracted from the crucible 1.
[0029]
When the molten metal 20 is raised to the mounting height position, the band member 47 of the transport mechanism 40 is wound around the side surface of the molten metal 20, whereby the molten metal 20 is held by the band member 47. . Then, when the band member 47 is raised by the lifting device 48, the melted metal 20 is peeled off from the bottom member 2. Thereafter, the melted metal 20 held by the band member 47 is transported and placed while being gently lowered so as not to give an impact to a placing table (not shown). On the other hand, the bottom member 2 from which the melted metal 20 has been peeled off is lowered by the push-up mechanism 46 and set as the bottom wall of the crucible 1. Then, the metal 20 to be melted for the next lot is put into the crucible 1 and the metal 20 to be melted is melted by the same operation as described above.
[0030]
As described above, the induction heating melting furnace of the present embodiment is formed so as to increase the opening diameter from the bottom surface side to the top surface side by arranging the plurality of conductive segments 8 so as to be insulated from each other in the circumferential direction. A crucible 1 having an open side wall and a bottom wall that can be opened and closed, an induction heating coil 11 that is disposed on the outer peripheral side of the side wall and that inductively heats the melted metal 20 contained in the crucible 1, and the crucible 1 And a push-up mechanism 46 that pushes up the melted metal 20 from the bottom surface side. Thereby, even if the metal 20 to be melted becomes heavy, only the metal 20 to be melted can be pushed up and removed from the crucible 1 by the push-up mechanism 46, so that the crucible 1 can be tilted and removed as in the prior art. The mechanism for removing the metal 20 to be melted can be reduced in size and cost, and the metal 20 to be melted can be taken out from the crucible 1 easily and in a short time.
[0031]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on suitable embodiment, this invention can be changed in the range which does not exceed the meaning. That is, for example, in this embodiment, the side wall of the crucible 1 is a flat surface set to one inclination angle, but may be a combination of a plurality of inclination angles and curved surfaces. In this case, the crucible 1 can be formed in a state in which the melted metal 20 is most easily taken out, and the amount of the skull 20a generated is minimized by effectively collecting magnetic flux on the bottom wall of the crucible 1. It can be suppressed to the limit.
[0032]
Further, the push-up mechanism 46 in the present embodiment is provided outside the vacuum vessel 32, but is not limited to this, and is connected to the lid 34 or the crucible 1 to be inside the vacuum vessel 32. It may be carried along with the crucible 1. Further, the push-up mechanism 46 in the present embodiment is formed by a hydraulic cylinder device or the like, but it may be driven by human power. Further, in addition to hanging, the transfer mechanism may transfer an ingot by chucking an ingot by extending an arm (robot arm or the like) from the side, for example.
[0033]
【Effect of the invention】
The induction heating melting furnace of the invention of claim 1 is a side wall formed so as to expand the inner diameter from the bottom surface side to the top surface side by arranging a plurality of conductive segments in a circumferential direction insulated from each other, A crucible having a bottom member that can be raised and lowered, which is a bottom wall, an induction heating coil that is disposed on the outer peripheral side of the side wall and induction-heats a metal to be melted contained in the crucible in a vacuum vessel, and the induction A carriage that transports the crucible containing the metal to be melted after heating to a take-out position outside the vacuum vessel, and the metal to be melted in the crucible is pushed up from the bottom side at the take-out position outside the vacuum vessel. And a push-up mechanism for pushing up the bottom member.
[0034]
According to the above configuration, even if the metal to be melted becomes heavy, since only the metal to be melted can be pushed up and removed from the crucible by the push-up mechanism, compared to the conventional case where the crucible is tilted and taken out, The strength of the crucible side wall is small. As a result, the crucible side wall can be made thin, so that the melting efficiency can be improved. In addition, since the metal to be melted is stationary at the pushed-up position, there is no risk that the metal to be melted slips out and falls, or the metal to be melted is damaged by the impact at the time of receiving. It becomes possible to handle safely, and the metal to be melted can be taken out from the crucible easily and in a short time.
[0037]
A second aspect of the invention is an induction heating melting furnace according to the first aspect of the invention, which has a transport mechanism that holds a metal to be melted pushed up by the push-up mechanism.
[0038]
According to said structure, even if a to-be-dissolved metal increases in weight to such an extent that it cannot convey manually, it can be conveyed easily and safely by a conveyance mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a state in which a metal to be dissolved is dissolved.
FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which a metal to be melted is removed from the crucible.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a crucible partly broken.
FIG. 4 is a perspective view of a main part of a conductive segment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crucible 2 Bottom member 3 Cylindrical part 4 Flange member 6 Bolt member 7 Base 8 Conductive segment 9 Side wall part 10 Mounting part 11 Induction heating coil 12 Intermediate push-up mechanism 13 First push-up board 14 Second push-up board 15 Third push-up board 16 Bar-shaped member 20 Metal to be melted 32 Vacuum vessel 33 Container 34 Lid 37 Pressure adjustment mechanism 40 Transport mechanism 42 Support plate 43 Standing support member 44 Carriage 45 Rail 46 Push-up mechanism 47 Band member 48 Lifting device 49 Rail member

Claims

複数の導電性セグメントを円周方向に相互に絶縁して配列することにより底面側から上面側にかけて内径を拡大させるように形成された側面壁と、底面壁となる昇降可能な底部材とを有したルツボと、
前記側面壁の外周側に配置され、前記ルツボに収容された被溶解金属を真空容器内で誘導加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱を終了した被溶解金属を収容する前記ルツボを前記真空容器の外の取り出し位置に搬送する台車と、
前記真空容器の外の取り出し位置で前記ルツボ内の被溶解金属を底面側から押し上げるように前記底部材を押上げる押上機構と
を有することを特徴とする誘導加熱溶解炉。A plurality of conductive segments are arranged in the circumferential direction so as to be insulated from each other, thereby having a side wall formed so as to increase the inner diameter from the bottom surface side to the top surface side, and a bottom member that can be raised and lowered to be the bottom wall. With a crucible
An induction heating coil that is arranged on the outer peripheral side of the side wall and induction-heats the metal to be melted contained in the crucible in a vacuum vessel ;
A carriage for transporting the crucible containing the metal to be melted after the induction heating to a take-out position outside the vacuum vessel;
An induction heating melting furnace comprising: a push-up mechanism that pushes up the bottom member so as to push up the metal to be melted in the crucible from the bottom surface side at a take-out position outside the vacuum vessel .

前記押上機構で押上げられた被溶解金属を保持する搬送機構を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱溶解炉。 The induction heating melting furnace according to claim 1, further comprising a transport mechanism that holds the metal to be melted pushed up by the push-up mechanism.