JPH1038466A - 真空浮揚溶解装置とその溶解および出湯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】真空中で溶解作業を行うことで、金属の酸化お
よびガス等の混入を無くし、また脱ガス等により高純度
の金属材料を得、且つ、溶解された溶湯を真空中で金型
に注型し成形することにより高純度の成形部品を得る。 【解決手段】良導電金属製のセグメントが周方向に絶縁
板を介して有底円筒状に積層しその底部に流出口１ｂを
形成するるつぼ１、およびるつぼ１の外径側を囲むよう
に設置した誘導コイル２、流出口１ｂを塞ぐ栓６、その
栓６を開閉する栓開閉機構１１ａを有する浮揚溶解装置
と、るつぼの上部から導電性の被溶解材をるつぼ１内に
投入する溶解材料供給装置４と、流出口１ｂ下部に溶湯
１ａを流し込む金型５とを真空容器９内に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、導電性の被溶解
材を交番磁界中において、電磁誘導作用によって誘導加
熱するとともに、所定の分布の磁界を生成して、被溶解
材に電磁力による浮揚力を与え浮揚状態で溶解すること
によって、高純度の材料を得ることのできる浮揚溶解装
置で、特に真空中で高純度の溶湯を溶解し、また、上部
から連続又は間欠的に被溶解材を投入し、下部に設けら
れた流出口から連続的または、間欠的に真空中で溶湯を
取り出す真空浮揚溶解装置とその溶解および出湯方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】浮揚溶解装置は、所定の分布になるよう
に生成された交番磁界中に溶解される材料を置き、電磁
誘導によって被溶解材に流れる渦電流を利用して、誘導
加熱と電磁力による浮揚力との双方を同時に与えて、材
料が浮いて、るつぼなど他の物に接触しない状態で溶解
させて、所定の材質と寸法の製品を得る装置である。溶
解時に他の物と接触しないために異物の混入が極めて少
ないこと、融点の高い材料でも溶解が可能であること、
熱伝導損失が小さいこと、などの特徴があることから、
高融点でしかも高純度が要求される材料、例えば、チタ
ン、シリコンなどの溶解処理に用いられる。

【０００３】図４は従来例の構成図を示す。この図４に
おいて、１は有底の円筒状に形成されその底部に形成さ
れた溶湯を出す流出口１ｂ、および円筒状部に放射状に
略等間隔で設けられた縦長のスリットを有する良導電金
属製のるつぼ、１ａはるつぼ１内で被溶解材料が溶解さ
れた溶湯、２は被溶解材に、電磁誘導によって流れる渦
電流を利用して誘導加熱と電磁力による浮揚力との双方
を同時に与える誘導コイル、３は誘導コイル２に電流を
供給する交流電源、４はるつぼ１に被溶解材料を供給す
る溶解材料供給装置、５は溶湯１ａを注型する金型、６
は流出口１ｂを塞ぐ栓、７は栓６を支持アーム８に接続
する接続管、８ａは支持アーム８の昇降と旋回を案内板
１０ｂの案内溝１０ｄに係合してガイドするローラーフ
ォロア、１０は支持アーム８を昇降する昇降機構、１０
ａは支持アーム８を栓６が流出口１ｂを塞ぐ位置に保持
するためのストッパ、１０ｃは流出口中心から水平方向
に離れた位置で、支持アームの水平方向の旋回、および
昇降を案内する直線ガイド、１１は栓開閉機構を示す。
この図４において、有底の円筒状に形成されその底部に
形成された溶湯１ａを出す流出口１ｂ、および円筒状部
に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットを有す
る良導電金属製のるつぼ１の中に溶解材料供給装置４か
ら投入された被溶解材料は、交流電源３から電流を供給
される誘導コイル２の電磁誘導によって誘起される渦電
流で誘導加熱と電磁力による浮揚力との双方を同時に与
えられ、溶けて浮揚した溶湯１ａになる。このるつぼ１
で溶解された溶湯１ａは、溶解時に他の物と接触しない
ために異物の混入が極めて少ないこと、融点の高い材料
でも溶解が可能であること、熱伝導損失が小さいこと、
などの特徴があることから、高融点でしかも高純度が要
求される材料、例えば、チタン、シリコン等の溶解に用
いられる。

【０００４】るつぼの下部から出湯するこの浮揚溶解装
置では、溶解初期に少量の金属が溶け出して、その少量
の溶湯１ａが浮揚力を受けて浮揚するほどの量に達しな
い場合に、少量の溶湯１ａがるつぼ１の流出口１ｂから
落下する恐れがあるのでこれを防止するためと、また、
溶解中に電源３が切れて溶湯１ａが浮揚力を失い落下し
た場合に流出口１ｂから落下するのを防止するためとに
栓６が使用される。

【０００５】以下に栓６を開閉する栓開閉機構１１の動
作を説明する。栓６は接続管７を介して支持アーム８で
流出口１ｂを塞ぐように支持されている。支持アーム８
は、その昇降をガイドする直線ガイド１０ｃに水平方向
の旋回自在に遊嵌されて、支持アーム８の後端のローラ
ーフォロア８ａを案内板１０ｂの案内溝１０ｄに係合さ
せて、直線ガイド１０ｃと案内溝１０ｄに係合するロー
ラーフォロア８ａとで昇降途中に水平旋回が与えられ
る。

【０００６】上記の構成で栓６の開放は、昇降機構１０
により支持アーム８を昇降する際は、まず、栓６が流出
口１ｂを塞ぐ位置となるように支持アーム８を保持して
いるストッパ１０ａを解除して支持アーム８の昇降をフ
リーにして、昇降機構１０を下降方向に付勢して、支持
アーム８を直線ガイド１０ｃと、案内溝１０ｄに係合し
たローラーフォロア８ａとで直線的な下降と水平旋回と
を組み合わせた下降動作をさせて、流出口１ｂの直下か
ら栓６を退避位置に退避させる。

【０００７】この状態で誘導コイル２の電流を制御して
溶湯１ａを流出口を経て金型に注型し、注型完了後は別
の金型と交換して次の注型に備える。出湯完了後は、上
記と逆の手順で栓６を上昇させて流出口１ｂを塞ぎ次回
の溶解に備える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の浮揚
溶解装置では溶解は、大気中あるいは不活性ガス雰囲気
中で行われていたが、大気中では、溶解中に酸化した金
属が混じってしまい溶解材の純度が低下する。また、不
活性ガス中においては、金属の酸化は減少するが溶解材
料に含まれるガス等が除去できず溶解材の純度を向上さ
せることが出来なかった。

【０００９】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、真空中で溶解作
業を行うことで、金属の酸化およびガス等の混入を無く
し、また脱ガス等により高純度の金属材料を得、且つ、
溶解された溶湯を真空中で金型に注型し成形することに
より高純度の成形部品を得ることができる真空浮揚溶解
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
れば、有底の円筒状に形成されその底部に形成された溶
湯流出口および円筒状部に放射状に略等間隔で設けられ
た縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼと、る
つぼの外径側を囲むように設置した誘導コイル、流出口
を塞ぐ栓、その栓を開閉する栓開閉機構を有する浮揚溶
解装置と、るつぼの上部から導電性の被溶解材をるつぼ
内に投入する溶解材料供給装置と、流出口下部に溶湯を
流し込む金型とを真空容器内に設けた真空浮揚溶解装置
とする。

【００１１】上記構成により真空中で浮揚溶解し注型す
ることが可能になる。請求項２記載の発明によれば、請
求項１記載の真空浮揚溶解装置において、被溶解材をる
つぼ内に投入する溶解材料供給装置と、浮揚溶解装置と
の間を仕切る隔壁およびその隔壁の一部を開閉する第一
の真空仕切弁を設けるとともに、浮揚溶解装置と、金型
との間を仕切る隔壁およびその隔壁の一部を開閉する第
二の真空仕切弁を設けて、真空容器内を、溶解材料供給
装置を備えた材料供給室と、浮揚溶解装置の溶解室と、
金型を設置した成形室との３室に分割した真空浮揚溶解
装置とする。

【００１２】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは請求項２に記載の真空浮揚溶解装置において、金型
をるつぼ下部流出口近傍と、流出口から離れた下部の定
位置との間で昇降させる金型昇降機構を設けた真空浮揚
溶解装置とする。請求項４記載の発明によれば、請求項
１ないし請求項３のいずれかに記載の真空浮揚溶解装置
において、るつぼ上方に、るつぼ上部開口部を開閉移動
可能に覆うリフレクターを設けた真空浮揚溶解装置とす
る。

【００１３】請求項５記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項４のいずれかに記載の真空浮揚溶解装置にお
いて、材料供給室、溶解室および成形室の各々に、不活
性ガス導入手段を設けた真空浮揚溶解装置とする。請求
項６記載の発明によれば、請求項１ないし請求項４のい
ずれかに記載の真空浮揚溶解装置において、材料供給
室、成形室および溶解室を、各々独立して真空排気およ
び圧力制御を可能とした真空浮揚溶解装置とする。

【００１４】上記請求項２〜請求項６の構成により有底
筒状のるつぼと、るつぼの外径側に設置した誘導コイル
と、るつぼ底部流出口を塞ぐ栓とを一つの真空容器に設
置した溶解室と、その上部に真空仕切弁を介して、分割
した真空容器で、内部には材料を投入する溶解材料供給
装置を収納した材料供給室と、溶解室下部に真空仕切弁
を介して分割した真空容器で、内部には溶解室内で溶解
した溶湯を流し込む金型と金型を前記溶解室内るつぼ下
部流出口近傍へ移動する昇降機構が具備された成形室と
の３室に分離した構成とし、各々の真空室を個別に真空
制御ができるようにし、かつ、材料供給室および成形室
を低真空領域とし、溶解室のみ高真空領域とすることに
より、真空ポンプの容量を小型化できる。また３室の真
空制御を個別制御にしたことにより、材料供給の際は材
料供給室のみ大気に戻し、真空溶解室および成形室とも
真空状態のままで材料供給ができる。真空室内のるつぼ
に材料を供給する際は、材料供給室を真空排気した状態
で高真空領域の真空溶解室に不活性ガスを供給して圧力
バランスをとることによって、差圧の発生を防ぎ、ゴ
ミ、埃の舞い上がりを防止して溶解材料を供給すること
ができる。このことにより、例えば、溶解室で溶解作業
中に材料を追加したり、別の材料を供給して合金を作る
時などでも高純度の溶解を可能とする。また、溶解室で
溶解した溶湯を、成形室内の金型に供給する際も、同様
に溶解室に不活性ガスを供給して圧力バランスをとり供
給することで、高純度の成形品を注型することができ
る。さらに、注型後の成形室を不活性ガスを供給して大
気圧状態とすることにより、注型後の成形品の冷却時間
を短縮することができる。また、この冷却時間中でも、
溶解室は真空状態を維持することができ、ゴミ、埃、不
純ガスの発生を防いだ状態で、次の溶解作業に備えるこ
とができる。また、成形室は、真空仕切弁を介して取り
外しを容易に設置してあり、例えば、線材を成形する場
合は、成形室毎真空仕切弁から取り外して、線材成形ユ
ニットが取り付けられた成形室に交換することが可能に
なる。

【００１５】請求項７記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項６のいずれかに記載の真空浮揚溶解装置にお
いて、材料供給室が大気圧下で材料供給室の扉を開け室
内の溶解材料供給装置に導電性の被溶解材材料を供給
し、材料供給後は、真空排気系により、材料供給室を真
空引きし、材料供給室から溶解室内のるつぼに材料を供
給する際、高真空領域の溶解室圧力を不活性ガスを導入
して、材料供給室の圧力と同レベルにした後、第一の真
空仕切弁を開き材料供給室内の溶解材料供給装置から被
溶解材料投入し、材料投入終了後は第一の真空仕切弁を
閉じて溶解室を真空排気系で高真空領域まで真空引きし
て規定の圧力を確保した後、溶解を開始する。材料供給
室は不活性ガスを導入して大気圧に戻し次回投入材料の
受入れに備える。溶解された溶湯を次工程の金型に注型
する際は、まず、高真空領域の溶解室圧力を不活性ガス
を導入して、成形室の圧力と同レベルにした後、真空溶
解室と成形室との間の第二の真空仕切弁を開き、次に溶
解室内のるつぼ底部の流出口を塞ぐ栓を、栓開閉機構に
より、成形室内金型の昇降移動範囲から退避した位置ま
で移動し、栓移動完了と同時に、成形室内の金型を、金
型昇降機構でるつぼ流出口近傍まで上昇させて溶湯を注
型し、注型後は、金型を金型昇降機構で定位値へ戻し第
二の真空仕切弁を閉じ、第二の真空仕切弁を閉じた後溶
解室は、真空排気系で再び高真空領域まで真空引きし、
次の溶解作業に備え、成形室は不活性ガスを導入し大気
圧状態で冷却した後、金型を取り出し、金型を取り出し
た後の成形室は、新たに次の金型を設置し、真空排気系
で規定圧力まで真空引きし、次の溶解作業に供えるよう
にした真空浮揚溶解装置の溶解および出湯方法とする。

【００１６】上記構成により真空容器内で、材料供給か
ら溶解作業および注型作業までを連続して行うことが可
能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態の主
要部の構成図を示す。この図１において、従来例と同一
の符号を付けた部材はおおよそ同一の機能を有するので
その説明は省略する。この図１において、１は有底の円
筒状に形成されその底部に形成された溶湯を出す流出口
１ｂ、および円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた
縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼ、１ａは
るつぼ１内で被溶解材料が溶解された溶湯、１ｃはるつ
ぼ１に冷却水を給排水するマニホールド、２は被溶解材
に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して誘導加熱
と電磁力による浮揚力との双方を同時に与える誘導コイ
ル、３は誘導コイル２に電流を供給する交流電源、４は
るつぼ１に被溶解材料を供給する溶解材料供給装置、５
は溶湯１ａを注型する金型、６は流出口１ｂを塞ぐ栓、
７は栓６を支持アーム８に接続する接続管、８ａは支持
アーム８の昇降と旋回を案内板１０ｂの案内溝１０ｄに
係合してガイドするローラーフォロア、９は溶解材料供
給装置４、およびるつぼ１、誘導コイル２、栓６および
栓開閉機構を有する浮揚溶解装置、金型５を収容する真
空容器、９ａは誘導コイル２に交流電流を供給する導体
を真空容器９に導入するための絶縁真空フランジ、１０
は支持アーム８を昇降する昇降機構、１０ａは支持アー
ム８を栓６が流出口１ｂを塞ぐ位置に保持するためのス
トッパ、１０ｃは流出口中心から水平方向に離れた位置
で、支持アームの水平方向の旋回、および昇降をさせる
直線ガイド、１１ａは栓６の上述した栓開閉機構、１２
は金型５を昇降する金型昇降機構、１３は直線ガイド１
０ｃを真空容器に連通させる真空導入フランジ、１４は
溶湯１ａの輻射熱を遮蔽する熱遮蔽用のリフレクター、
１４ａはリフレクターをるつぼ上方から旋回退避させる
旋回機構、１５は真空容器内を排気する真空排気系、１
５ａは真空排気系１５の遮断バルブ、１６は溶解材料供
給装置４に外部から材料を供給するための扉、１７は真
空容器９内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入手
段、１７ａは不活性ガス導入手段１７のガス遮断バルブ
を示す。

【００１８】この図１において、被溶解材料は、真空排
気系１５により真空容器９内を排気した後、不活性ガス
を不活性ガス導入手段１７からガス遮断バルブ１７ａを
開放して導入し真空容器９内が大気圧になってから扉１
６を開き溶解材料供給装置４に供給される。溶解材料供
給装置４、および有底の円筒状に形成されその底部に形
成された溶湯１ａを出す流出口１ｂ、および円筒状部に
放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリット、冷却水
を給排水するマニホールドを有する良導電金属製のるつ
ぼ１、誘導コイル２、栓６等で構成される浮揚溶解装
置、溶解された溶湯を注型する金型５は真空容器９の中
に収容されている。交流電源３は真空容器９外の大気圧
下に設置されており、絶縁真空フランジ９ａを通して真
空容器９内の誘導コイル２に導体で接続され交流電流を
供給する。溶解作業は、真空容器９内を真空排気系１５
で所定の圧力に減圧してから開始する。次に、リフレク
ター１４を旋回機構１４ａによりるつぼ１の上方から旋
回退避し、るつぼ１の中に溶解材料供給装置４から被溶
解材料を投入する。その溶解材料は交流電源３から電流
を供給される誘導コイル２の電磁誘導によって誘起され
る渦電流で誘導加熱と電磁力による浮揚力との双方を同
時に与えられ、溶けて浮揚した溶湯１ａになり、出湯条
件が整えられた後金型５に出湯される。溶解中はリフレ
クター１４を旋回機構１４ａでるつぼ１の上方に旋回さ
せてるつぼ１からの輻射熱が上方の機器を過熱しないよ
うに熱遮蔽している。このるつぼ１で溶解された溶湯１
ａは、溶解時に他の物と接触しないために異物の混入が
極めて少ないこと、融点の高い材料でも溶解が可能であ
ること、熱伝導損失が小さいこと、さらに真空中での溶
解であることから金属酸化、溶解中のガス吸収が無く、
また溶湯１ａからの脱ガス作用があるなどの特徴がある
ことから、高融点でしかも高純度が要求される材料、例
えば、チタン、シリコン等の溶解に用いられる。

【００１９】るつぼ１の下部から出湯するこの浮揚溶解
装置では、溶解初期に少量の金属が溶け出して、その少
量の溶湯１ａが浮揚力を受けて浮揚するほどの量に達し
ない場合に、少量の溶湯１ａがるつぼ１の流出口１ｂか
ら落下する恐れがあるのでこれを防止するためと、ま
た、溶解中に電源３が切れて溶湯１ａが浮揚力を失い落
下した場合に流出口１ｂから落下するのを防止するため
とに栓６が使用される。

【００２０】以下に栓６を開閉する栓開閉機構１１ａの
動作を説明する。栓６は接続管７を介して支持アーム８
で流出口１ｂを塞ぐように支持されている。支持アーム
８は、その昇降をガイドする直線ガイド１０ｃを支点に
して水平方向の旋回自在に取付られて、直線ガイド１０
ｃの上部の真空導入フランジ１３を通して大気中に露出
した部分でローラーフォロア８ａを案内板１０ｂの案内
溝１０ｄに係合させて、直線ガイド１０ｃと案内溝１０
ｄに係合するローラーフォロア８ａとを連携し昇降装置
１０に取付られた部材１０ｅを介して昇降と、その途中
に水平旋回が与えられる。

【００２１】上記の構成で栓６の開放は、昇降機構１０
により支持アーム８を昇降する際は、まず、栓６が流出
口１ｂを塞ぐ位置となるように部材１０ｅを保持してい
るストッパ１０ａを解除して部材１０ｅおよび支持アー
ム８の昇降をフリーにして、昇降機構１０を下降方向に
付勢して、支持アーム８を直線ガイド１０ｃと、案内溝
１０ｄに係合したローラーフォロア８ａとで直線的な下
降と水平旋回とを組み合わせた下降動作をさせて、流出
口１ｂの直下から栓６を退避位置に退避させる。

【００２２】この状態で金型５を昇降装置１２により流
出口１ｂの近傍にまで上昇させて、誘導コイル２の電流
を制御して溶湯１ａを流出口を経て金型５に注型し、注
型完了後は金型５を昇降装置１２により下降させてから
別の金型と交換して次の注型に備える。出湯完了後は、
上記と逆の手順で栓６を上昇させて流出口１ｂを塞ぎ次
回の溶解に備える。

【００２３】図２はこの発明の別の実施の形態の主要部
の構成図を示す。この図２において、１は有底の円筒状
に形成されその底部に形成された溶湯を出す流出口１
ｂ、および円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦
長のスリットを有する良導電金属製のるつぼ、１ａはる
つぼ１内で被溶解材料が溶解された溶湯、１ａはるつぼ
１内で被溶解材料が溶解された溶湯、１ｃはるつぼ１に
冷却水を給排水するマニホールド、２は被溶解材に、電
磁誘導によって流れる渦電流を利用して誘導加熱と電磁
力による浮揚力との双方を同時に与える誘導コイル、３
は誘導コイル２に電流を供給する交流電源、４はるつぼ
１に被溶解材料を供給する溶解材料供給装置、５は溶湯
１ａを注型する金型、６は流出口１ｂを塞ぐ栓、７は栓
６を支持アーム８に接続する接続管、８ａは支持アーム
８の昇降と旋回を案内板１０ｂの案内溝１０ｄに係合し
てガイドするローラーフォロア、９は溶解材料供給装置
４、および浮揚溶解装置、金型を収容する真空容器、９
ａは誘導コイル２に交流電流を供給する導体を真空容器
９に導入するための絶縁真空フランジ、１０は支持アー
ム８を昇降する昇降機構、１０ａは支持アーム８を栓６
が流出口１ｂを塞ぐ位置に保持するためのストッパ、１
０ｃは流出口中心から水平方向に離れた位置で、支持ア
ームの水平方向の旋回、および昇降をさせる直線ガイ
ド、１１ａは栓開閉機構、１２は金型を昇降する金型昇
降機構、１３は直線ガイド１０ｃを真空容器に連通させ
る真空導入フランジ、１４は溶湯１ａの輻射熱を遮蔽す
る熱遮蔽用のリフレクター、１４ａはリフレクターをる
つぼ上方から旋回退避させる旋回機構、１５は真空容器
内を排気する真空排気系、１５ａ、１５ｂ，１５ｃは真
空排気系１５の遮断バルブ、１６は溶解材料供給装置４
に外部から材料を供給するための扉、１７は真空容器９
内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入手段、１７
ａ，１７ｂ，１７ｃは不活性ガス導入手段１７のガス遮
断バルブ、１８ａは溶解材料供給装置と、浮揚溶解装置
との間の第一の真空仕切弁、１８ｂは浮揚溶解装置と、
金型との間の第二の真空仕切弁を示す。

【００２４】この図２が図１と異なる点は、溶解材料供
給装置と、浮揚溶解装置との間に第一の真空仕切弁１８
ａを設けるとともに、浮揚溶解装置と、金型との間に第
二の真空仕切弁１８ｂを設けて、溶解材料供給装置を備
えた材料供給室１００と、浮揚溶解装置の溶解室２００
と、金型を設置した成形室３００との３室に分離した点
と、３室をそれぞれ別々の真空圧力、または不活性ガス
を導入した大気圧に制御できるようにした点である。

【００２５】なお、３室をそれぞれ別々の真空圧力、ま
たは不活性ガスを導入した大気圧に制御するために真空
排気系１５（低真空用）の一つが遮断バルブ１５ａを介
して材料供給室１００と、遮断バルブ１５ｃを介して成
形室３００とに接続されており、他の真空排気系１５
（高真空用）が遮断バルブ１５ｂを介して溶解室２００
に接続されている。

【００２６】また、不活性ガス導入手段１７はガス遮断
バルブ１７ａを介して材料供給室１００に、ガス遮断バ
ルブ１７ｂを介して溶解室２００に、ガス遮断バルブ１
７ｃを介して成形室３００にそれぞれ接続されている。
このように二つの真空排気系１５と、三つの遮断バルブ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、三つのガス遮断バルブ１７
ａ，１７ｂ，１７ｃとを組み合わせることにより三室を
それぞれ別個に圧力制御できる。

【００２７】上記の図２を用いてこの発明の他の実施の
形態の真空浮揚溶解装置の溶解および出湯方法について
説明する。真空浮揚溶解装置での溶解方法は、まず、材
料供給室１００を大気圧下で上部の扉１６を開き、溶解
材料供給装置６に導電性の被溶解材を投入する。投入
後、扉１６を閉じて、材料供給室１００に繋がる遮断バ
ルブ１５ａを開き、真空排気系１５で規定の圧力まで真
空排気する。次に、高真空の溶解室２００の圧力を不活
性ガス導入手段１７からガス遮断バルブ１７ｂを開放し
て不活性ガスを導入して、前記、材料供給室と同圧と
し、材料供給室１００と溶解室２００との間の第一の真
空仕切弁１８ａを開く。次に、溶解室内のリフレクター
１４をリフレクター旋回機構１４ａでるつぼ１の上方か
ら旋回退避させた後、材料供給室１００内の溶解材料供
給装置６から導電性の被溶解材をるつぼ１に投入する。
材料投入後は、第一の真空仕切弁１８ａを閉じ、溶解室
２００を再び規定の圧力に真空排気するとともに、前記
リフレクター１４を定位置に戻す。材料投入後は、るつ
ぼ１の外側に配置した誘導コイル２に、交流電源３から
電力を供給し浮揚溶解を行う。次に、浮揚溶解で溶解し
た溶湯１ａを金型５に注型する際は、高真空の溶解室２
００と成型室３００の圧力を材料供給時と同様に不活性
ガス導入手段１７からガス遮断バルブ１７ｂを開放して
不活性ガスを導入して同圧とした後、溶解室２００と成
型室３００との間の第二の真空仕切弁１８ｂを開く。次
に、るつぼ１の流出口１ｂを塞いでいる栓６を挿入した
状態で、直線ガイド１０ｃおよび支持アーム８を保持し
ているストッパー１０ａ開放し、昇降機構１０で円筒カ
ム式ガイド板１０ｂのガイド溝１０ｄに沿って、るつぼ
１の下部に配置した金型５が昇降移動する昇降領域を邪
魔しない位置まで、支持アーム８に接続された栓６を移
動する。栓６を開栓後、金型５を金型昇降機構１２で、
るつぼ１の流出口１ｂに近づけ、溶湯１ａが外に飛び散
らないように注型を行う。注型後は、逆の動作となる。
すなわち、注型後の金型５を金型昇降機構１２で定位値
まで下降させ第二の真空仕切弁１８ｂを閉じると同時
に、溶解室を再び規定圧力まで排気する。次に、支持ア
ーム８に接続された栓６を、昇降機構１０で上昇させ、
円筒カム式ガイド板１０ｂのガイド溝１０ｄに沿って、
旋回移動および直線上昇してるつぼ１の流出口１ｂに挿
入復帰し、上部ストッパー１０ａで保持する。次に、成
型室３００の真空排気系１５の遮断バルブ１５ｃを閉
じ、不活性ガス導入手段１７のガス遮断弁１７ｃを開
き、不活性ガスを導入して、成型室を大気圧に戻し成型
品を冷却後取り出す。尚、この成型品を冷却中に、溶解
室内のるつぼ１には、新たに材料供給室から材料を、前
述と同様な手順で投入して次の溶解作業を行うことが可
能となる。

【００２８】図３は図２の発明の他の実施例の主要部の
構成図を示す。この図３において、材料供給室１００、
および溶解室２００は図２の構成と同じであるのでその
説明は省略する。この図３は成型室３００を分離面から
切離し、成型室３００内の金型５を他の成型ユニット例
えば線材成型ユニット１９に交換した例である。

【００２９】

【発明の効果】この発明によれば、真空容器内に良導電
金属製のセグメントが周方向に絶縁板を介して積層され
てなる有底円筒状のるつぼと、るつぼの外径側を囲むよ
うに設置した誘導コイルと、るつぼの上部から、導電製
の被溶解材を投入する溶解材料供給装置と、溶湯を注型
する金型が備えられているので、１つの真空容器内で、
材料供給から溶解作業および注型作業までを連続して行
うことにより、ゴミ，埃，不純ガス等の混入の少ない、
より高純度の金属材料が得られる効果がある。

【００３０】また、るつぼ上部に、るつぼ開口部を開閉
移動可能なリフレクターを配置したことにより、溶解中
の輻射熱を遮り、真空容器上部が加熱されるのを防ぐ効
果がある。さらに、溶湯を流し込む金型を、るつぼ下部
に金型昇降機構で昇降自在に配置して、開栓後、金型を
るつぼ流出口にできる限り近づけることにより溶湯が外
に飛び散らないようにする効果がある。

【００３１】さらに、真空容器を材料供給室、真空溶解
室、成型室の３室に真空仕切弁で分離し、各々の真空室
を独立して真空排気および圧力制御を可能としたことに
より、先ず、真空室の容積を用途にみあった最適の大き
さ、最適な圧力とすることができ、その結果、真空排気
ポンプの容量も小さくすることができる。また、真空溶
解作業中に、次の新しい材料の供給が可能となり、連続
溶解作業に効果がある。

【００３２】また、３室を分離したことにより、メンテ
ナンス時でも全室を大気にさらすことが無く、清浄な環
境を維持することができる。さらに、成型室のように、
ワークの種類が変わる場合でも成型室をワーク毎にユニ
ット化しておけば、ユニットの交換により生産性を向上
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の主要部分の構成図

【図２】この発明の別の実施の形態の主要部分の構成図

【図３】図２の発明の他の実施例の主要部の構成図

【図４】従来例の構成図

【符号の説明】

４ 材料供給装置 ９ 真空容器 ９ａ 絶縁真空フランジ １１ａ 栓開閉機構 １２ 金型昇降機構 １３ 真空導入フランジ １４ リフレクター １４ａ リフレクター旋回機構 １５ 真空排気系 １５ａ 遮断バルブ １５ｂ 遮断バルブ １５ｃ 遮断バルブ １６ 扉 １７ 不活性ガス導入手段 １７ａ ガス遮断バルブ １７ｂ ガス遮断バルブ １７ｃ ガス遮断バルブ １８ａ 第一の真空仕切弁 １８ｂ 第二の真空仕切弁 １９ 線材成形ユニット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有底の円筒状に形成されその底部に形成さ
   れた溶湯流出口および円筒状部に放射状に略等間隔で設
   けられた縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼ
   と、るつぼの外径側を囲むように設置した誘導コイル、
   流出口を塞ぐ栓、その栓を開閉する栓開閉機構を有する
   浮揚溶解装置と、るつぼの上部から導電性の被溶解材を
   るつぼ内に投入する溶解材料供給装置と、流出口下部に
   溶湯を流し込む金型とを真空容器内に設けたことを特徴
   とする真空浮揚溶解装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の真空浮揚溶解装置におい
   て、被溶解材をるつぼ内に投入する溶解材料供給装置
   と、浮揚溶解装置との間を仕切る隔壁およびその隔壁の
   一部を開閉する第一の真空仕切弁を設けるとともに、浮
   揚溶解装置と、金型との間を仕切る隔壁およびその隔壁
   の一部を開閉する第二の真空仕切弁を設けて、真空容器
   内を、溶解材料供給装置を備えた材料供給室と、浮揚溶
   解装置の溶解室と、金型を設置した成形室との３室に分
   割したことを特徴とする真空浮揚溶解装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の真空浮揚
   溶解装置において、金型をるつぼ下部流出口近傍と、流
   出口から離れた下部の定位置との間で昇降させる金型昇
   降機構を設けたことを特徴とする真空浮揚溶解装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の真空浮揚溶解装置において、るつぼ上方に、るつぼ上
   部開口部を開閉移動可能に覆うリフレクターを設けたこ
   とを特徴とする真空浮揚溶解装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
   の真空浮揚溶解装置において、材料供給室、溶解室およ
   び成形室の各々に、不活性ガス導入手段を設けたことを
   特徴とする真空浮揚溶解装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
   の真空浮揚溶解装置において、材料供給室、成形室およ
   び溶解室を、各々独立して真空排気および圧力制御を可
   能としたことを特徴とする真空浮揚溶解装置。
7. 【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれかに記載
   の真空浮揚溶解装置において、材料供給室が大気圧下で
   材料供給室の扉を開け室内の溶解材料供給装置に導電性
   の被溶解材料を供給し、材料供給後は、真空排気系によ
   り、材料供給室を真空引きし、材料供給室から溶解室内
   のるつぼに材料を供給する際、高真空領域の溶解室圧力
   を不活性ガスを導入して、材料供給室の圧力と同レベル
   にした後、第一の真空仕切弁を開き材料供給室内の溶解
   材料供給装置から材料投入し、材料投入終了後は第一の
   真空仕切弁を閉じて溶解室を真空排気系で高真空領域ま
   で真空引きして規定の圧力を確保した後、溶解を開始
   し、材料供給室は不活性ガスを導入して大気圧に戻し次
   回投入材料の受入れに備え、溶解された溶湯を次工程の
   金型に注型する際は、まず、高真空領域の溶解室圧力を
   不活性ガスを導入して、成形室の圧力と同レベルにした
   後、真空溶解室と成形室との間の第二の真空仕切弁を開
   き、次に溶解室内のるつぼ底部の流出口を塞ぐ栓を、栓
   開閉機構により、成形室内金型の昇降移動範囲から退避
   した位置まで移動し、栓移動完了と同時に、成形室内の
   金型を、昇降機構でるつぼ流出口近傍まで上昇させて溶
   湯を注型し、注型後は、金型を昇降機構で定位値へ戻し
   第二の真空仕切弁を閉じ、第二の真空仕切弁を閉じた後
   溶解室は、真空排気系で再び高真空領域まで真空引き
   し、次の溶解作業に備え、成形室は不活性ガスを導入し
   大気圧状態で冷却した後、金型を取り出し、金型を取り
   出した後の成形室は、新たに次の金型を設置し、真空排
   気系で規定圧力まで真空引きし、次の溶解作業に備える
   ようにしたことを特徴とする真空浮揚溶解装置の溶解お
   よび出湯方法。