(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン、ジルコニウム、希土類元素、シリコン、アルミニウムを含む活性金属元素を主成分とする金属・合金、あるいはクロム、バナジウムを含む融点の高い金属元素を主成分とする金属・合金、又は非金属介在物含有量の極めて少ない超高清浄性が要求される鉄基、ニッケル基、コバルト基合金、銅基を含む金属・合金の鋳塊を製造するに際して、高周波誘導加熱を加熱原理として溶解処理する金属・合金の溶解方法において、内部が水冷される角形又は丸形の長尺棒状の銅材を複数本筒状に組み合わせて形成される周胴部と内部が水冷される銅材で形成される底部とにより内径が４００ｍｍ以上の溶解用るつぼを構成し、前記周胴部の外側に高周波誘導コイルを巻装して、前記高周波誘導コイルに対し次式で示す周波数範囲を満足する高周波電流を高周波電源から通電することにより、るつぼ内の溶融金属浴の側周面部を前記高周波電流により加振状態で保持して溶融金属浴の側周面部が銅るつぼと強固に接触することを抑制し、前記底部の上に溶融金属・合金の凝固物、溶解原料自体から成る固相の領域を形成させて、この固相の上に溶融浴を保持させつつ溶解原料の溶解を行うことを特徴とする金属・合金の溶解方法。
７．８−２×ｌｏｇ（Ｄ）≦ｌｏｇ（Ｆ）≦８．７−２×ｌｏｇ（Ｄ）
但し、Ｆ：高周波電源の周波数（Ｈｚ）
Ｄ：るつぼの内径（ｍｍ）
【請求項２】
前記溶解原料を溶解用るつぼに装入するに先立って、それまでの溶解により形成されてなる固相物を前記底部上側に載置したままで、溶解原料をその上に装入した後、高周波誘導コイルに高周波電流を通電して加熱溶融を行い、かつ所定量になるまで溶解原料を追加装入することを特徴とする請求項１記載の金属・合金の溶解方法。
【請求項３】
前記溶解原料の溶解に際して、フッ化物、塩化物、酸化物等から構成される添加物を装入して同時に加熱溶融させるか、又は金属浴が形成された後に前記添加物を装入することを特徴とする請求項１又は２に記載の金属・合金の溶解方法。
【請求項４】
形成された溶融金属浴から成分分析用試料を採取し、その速やかな分析の結果に基づいて、前記溶解原料を追加装入することにより、所定の合金成分組成に調整することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の金属・合金の溶解方法。
【請求項５】
溶解、出湯の操作を真空雰囲気下又は不活性ガスの減圧・常圧・加圧雰囲気下で実施することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の金属・合金の溶解方法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５に記載の金属・合金の溶解方法による溶解工程と、その直後において前記金属・合金の鋳塊を製造する鋳造工程とを備える溶解鋳造方法であって、水冷される栓が取付けられた溶融金属浴出湯用のノズルの１個以上が前記溶解用るつぼの底部又は／及び周胴部下方部分に取付けられるとともに、前記ノズルの下部に鋳型が設けられて、前記栓を取り除いて、溶解用るつぼの底部又は周胴部下方部分に形成されてなる固相部を溶融金属浴自体の熱により溶融させて、溶解用るつぼ内の溶融金属をノズルより出湯させ、前記鋳型内に注入して凝固させて鋳塊を製造することを特徴とする金属・合金の溶解鋳造方法。
【請求項７】
内部が水冷される角形又は丸形の長尺棒状の銅材を複数本筒状に組み合わせて前記溶融金属浴出湯用のノズルが形成されるとともに、その外側に高周波誘導コイルが巻装されてなり、前記溶解用るつぼ内の溶融金属浴を出湯する際に、前記ノズル内で凝固してなる金属塊を、前記高周波誘導コイルに高周波電流を通電することにより加熱溶融して、溶解用るつぼ内の溶融金属浴を出湯させることを特徴とする請求項６記載の金属・合金の溶解鋳造方法。
【請求項８】
前記溶融金属浴出湯用のノズルより出湯される溶融金属を水冷される鋳型内に注入して、上表面側では溶融した状態を維持させつつ下方側より凝固させて、溶融金属注入速度に対応する速度で凝固塊の引き抜きを行い、鋳塊を製造することを特徴とする請求項６又は７に記載の金属・合金の溶解鋳造方法。
【請求項９】
溶解、出湯、鋳造の操作を真空雰囲気下又は不活性ガスの減圧・常圧・加圧雰囲気下で実施することを特徴とする請求項６、７又は８に記載の金属・合金の溶解鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタン等の活性金属やその合金、あるいはクロム等の高融点金属やその合金、又は超高清浄性が要求される各種金属合金材料についての溶解技術及び溶解鋳造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チタン等の活性な金属・合金の溶解鋳造方法としては、真空アーク溶解法や電子ビーム溶解法、プラズマアーク溶解法などが工業的規模での溶解鋳造法に適しているところから、従来から多用されている。
【０００３】
これらの溶解法はいずれも原理的に溶融金属の表面のみを加熱する方式であるため、多量の溶融金属浴を形成することが困難である。このため、一括して溶融し、溶湯での成分調整を行った後、出湯して鋳塊を製造する溶解鋳造方式が採用できなく、それに替わって溶解材料自体で成分調整を行い、これを逐次溶解しては凝固させて鋳塊を製造する方法が用いられている。このような溶解鋳造方法は、チタン等の活性金属・合金の溶解法としては幾らかの実績がある方法ではあるが、様々な形状・組成を有するスクラップの有効活用の見地からすると大きな制約がある。
【０００４】
また、チタン等の活性金属・合金の溶解に際しては、るつぼ材として石灰系の耐火物を用いる方法も試みられているが、溶融金属浴温度が１７００℃以上になると著しくるつぼ耐火物と反応して、溶湯中の酸素含有量が数千ｐｐｍにも達して、材料としての仕様を外れてしまうことが知られている。これは、溶融金属がるつぼ材と反応して、溶融金属浴自体が汚染されるためである。
【０００５】
このため、工業的には水冷した銅材でるつぼを構成し、この銅るつぼと接した溶湯が直ちに凝固して凝固層を形成し、溶融金属浴はその凝固層の内側に保持される方式で、真空アーク溶解法や電子ビーム溶解法、プラズマアーク溶解法などによる溶解が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来から用いられているコールドクルーシブル誘導溶解法と称される水冷銅るつぼ利用の誘導溶解法は、原理的には種々の形状の溶解原料が利用でき、これを一括溶融して成分調整した後、鋳造を行うことができる溶解法ではあるが、工業規模で利用できるるつぼサイズでの溶解技術が未だ確立されておらず、従って、現実には利用できない状況にある。
【０００７】
本発明は、このような従来の懸案とされる問題点の解消を図るために成されたものであり、従って、本発明の目的は、様々の形状の溶解原料を一括して溶融して、溶湯での成分調整を行うことができ、さらに、溶融直後において出湯して鋳塊を製造することができて、しかもこれを工業的規模で高純度かつ高均質の下に達成し得る如き新規な溶解鋳造方式を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため以下に述べる構成としたものである。即ち、本発明に関して請求項１の発明は、チタン、ジルコニウム、希土類元素、シリコン、アルミニウムを含む活性金属元素を主成分とする金属・合金、あるいはクロム、バナジウムを含む融点の高い金属元素を主成分とする金属・合金、又は非金属介在物含有量の極めて少ない超高清浄性が要求される鉄基、ニッケル基、コバルト基合金、銅基を含む金属・合金の鋳塊を製造するに際して、高周波誘導加熱を加熱原理として溶解処理する金属・合金の溶解方法において、内部が水冷される角形又は丸形の長尺棒状の銅材を複数本筒状に組み合わせて形成される周胴部と内部が水冷される銅材で形成される底部とにより内径が４００ｍｍ以上の溶解用るつぼを構成し、前記周胴部の外側に高周波誘導コイルを巻装して、前記高周波誘導コイルに対し次式で示す周波数範囲を満足する高周波電流を高周波電源から通電することにより、るつぼ内の溶融金属浴の側周面部を前記高周波電流により加振状態で保持して溶融金属浴の側周面部が銅るつぼと強固に接触することを抑制し、前記底部の上に溶融金属・合金の凝固物、溶解原料自体から成る固相の領域を形成させて、この固相の上に溶融浴を保持させつつ溶解原料の溶解を行うことを特徴とする金属・合金の溶解方法。
７．８−２×ｌｏｇ（Ｄ）≦ｌｏｇ（Ｆ）≦８．７−２×ｌｏｇ（Ｄ）
但し、Ｆ：高周波電源の周波数（Ｈｚ）
Ｄ：るつぼの内径（ｍｍ）
【０００９】
また、本発明における請求項２の発明は、上記請求項１の発明に関して、前記溶解原料を溶解用るつぼに装入するに先立って、それまでの溶解により形成されてなる固相物を前記底部上側に載置したままで、溶解原料をその上に装入した後、高周波誘導コイルに高周波電流を通電して加熱溶融を行い、かつ所定量になるまで溶解原料を追加装入することを特徴とする金属・合金の溶解方法である。
【００１０】
また、本発明における請求項３の発明は、上記請求項１又は２の発明に関して、前記溶解原料の溶解に際して、フッ化物、塩化物、酸化物等から構成される添加物を装入して同時に加熱溶融させるか、又は金属浴が形成された後に前記添加物を装入することを特徴とする金属・合金の溶解方法である。
【００１１】
また、本発明における請求項４の発明は、上記請求項１、２又は３の発明に関して、形成された溶融金属浴から成分分析用試料を採取し、その速やかな分析の結果に基づいて、前記溶解原料を追加装入することにより、所定の合金成分組成に調整することを特徴とする金属・合金の溶解方法である。
【００１２】
また、本発明における請求項５の発明は、上記請求項１、２、３又は４の発明に関して、溶解、出湯の操作を真空雰囲気下又は不活性ガスの減圧・常圧・加圧雰囲気下で実施することを特徴とする金属・合金の溶解方法である。
【００１３】
また、本発明における請求項６の発明は、上記請求項１、２、３、４又は５の金属・合金の溶解方法による溶解工程と、その直後において前記金属・合金の鋳塊を製造する鋳造工程とを備える溶解鋳造方法であって、水冷される栓が取付けられた溶融金属浴出湯用のノズルの１個以上が前記溶解用るつぼの底部又は／及び周胴部下方部分に取付けられるとともに、前記ノズルの下部に鋳型が設けられて、前記栓を取り除いて、溶解用るつぼの底部又は周胴部下方部分に形成されてなる固相部を溶融金属浴自体の熱により溶融させて、溶解用るつぼ内の溶融金属をノズルより出湯させ、前記鋳型内に注入して凝固させて鋳塊を製造することを特徴とする金属・合金の溶解鋳造方法である。
【００１４】
また、本発明における請求項７の発明は、上記請求項６の発明に関して、内部が水冷される角形又は丸形の長尺棒状の銅材を複数本筒状に組み合わせて前記溶融金属浴出湯用のノズルが形成されるとともに、その外側に高周波誘導コイルが巻装されてなり、前記溶解用るつぼ内の溶融金属浴を出湯する際に、前記ノズル内で凝固してなる金属塊を、前記高周波誘導コイルに高周波電流を通電することにより加熱溶融して、溶解用るつぼ内の溶融金属浴を出湯させることを特徴とする金属・合金の溶解鋳造方法である。
【００１５】
また、本発明における請求項８の発明は、上記請求項６又は７の発明に関して、前記溶融金属浴出湯用のノズルより出湯される溶融金属を水冷される鋳型内に注入して、上表面側では溶融した状態を維持させつつ下方側より凝固させて、溶融金属注入速度に対応する速度で凝固塊の引き抜きを行い、鋳塊を製造することを特徴とする金属・合金の溶解鋳造方法である。
【００１６】
また、本発明における請求項９の発明は、上記請求項６、７又は８の発明に関して、溶解、出湯、鋳造の操作を真空雰囲気下又は不活性ガスの減圧・常圧・加圧雰囲気下で実施することを特徴とする金属・合金の溶解鋳造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。図１には本発明の実施の形態に係る溶解鋳造手段が概念図で示される。また図２には本発明の実施の形態に係る溶解用るつぼの直径と高周波電源周波数との関係線図が示される。
【００１８】
図１を参照して、溶解原料ｍである金属又は／及び金属合金は、原料室１内の供給バケット１０に収納され、所定量が直下に配設された真空誘導溶解炉２内の溶解用るつぼ４に供給される。この真空誘導溶解炉２内には、角形又は丸形の長尺棒状を成して内部が水冷される複数個の水冷銅セグメントを縦円筒状に組み合わせて形成される周胴部と、内部が水冷される銅材で形成される底部とにより分割型水冷銅鋳型に構成される溶解用るつぼ４と、このるつぼ４の外周に囲ませて設けられる高周波誘導コイル５と、溶解用るつぼ４の底部に連結された出湯用ノズル７とが収設されており、また、真空誘導溶解炉２の真空チャンバーには、真空排気手段６が接続されている。
【００１９】
溶解用るつぼ４に供給された溶解原料ｍは、真空排気手段６により排気されてなる真空チャンバー内の減圧雰囲気下で高周波誘導コイル５による加熱によって溶解され、その際、溶解用るつぼ４内は、例えば脱酸剤付加と、１３３．３２２×１０−３〜１０−４Ｐａの真空又はＡｒ等不活性ガスの雰囲気との条件が維持される。
【００２０】
溶解用るつぼ４内で溶解された溶解原料ｍは、出湯用ノズル７から取り出され、その直下に設けられた鋳造室内の例えば鋳型３に供給されて鋳造された後、インゴット９として鋳型３から取り出される。前記出湯用ノズル７は、内部が水冷される角形又は丸形の長尺棒状を成す銅材を複数本組み合わせて縦筒状に形成したノズル本体部１１と、その外側に巻装させた高周波誘導コイル１２とを備えている。
【００２１】
溶解原料ｍを例えば高融点の金属系であるとして、水冷銅構造の溶解用るつぼ４を用いる誘導溶解技術が、るつぼ内径（直径）が４００ｍｍ以上の工業規模のものでも成立することは、本発明者等が行った検討・実験の結果に基づいて明らかとなった。本発明が対象とする溶解法についてはこれまで、直径３００ｍｍ以下程度の実験設備においての実績はあるが、工業規模の大型炉での安定操業に必要な諸条件を明確にした事例は今のところ全く見当たらない。そこで、本発明者等は、工業規模の大型炉でも本発明方法を適用することにより工業的に成立し得ることを明らかにしたのである。
【００２２】
融点が著しく低い金属材料、例えば錫（融点，２３２℃）の場合、水冷銅構造の溶解用るつぼ４自体と反応して、該るつぼ４を溶損するためこの溶解法には適用できない。これは、水冷銅からなるるつぼの銅材自体の温度は高温部で１００〜２５０℃程度の温度になるため、溶解材料の融点がこれと同程度の場合、銅るつぼに溶融金属が接触しても凝固層を形成することができず、そのために銅自体を溶融させてしまうからである。従って、溶解対象となる材料はその融点が５００℃程度以上である高融点の金属・合金材料に限定する必要がある。
【００２３】
本発明に係る溶解法は、水冷銅からなるるつぼ内に金属浴を形成させて溶解し、合金を製造する方法であるが、るつぼ底面と接する部分には溶融金属合金自体による固相物８の層（凝固層）を形成させてその上側に溶融金属浴を保持させており、一方、溶融金属浴の側周面部を高周波誘導コイル５の高周波電流による電磁気力によって加振状態で保持させることにより、溶融金属浴の側周面部が銅るつぼと強固に接触することを抑制しつつ溶解を維持し得る点に特徴を有する方式であり、このような態様を確実に維持するには、高周波電源の周波数範囲を適切な条件に設定する必要がある。すなわち、周波数が低すぎると、溶融金属浴の攪拌が激しくなりすぎて、溶融金属浴の乱れが大きくなり、銅るつぼと接触しやすくなって溶解が不安定となる。
【００２４】
この周波数範囲の下限周波数に関して、本発明者等は、従来の小型試験炉での幾多の実験結果を検討することにより、図２に示すように、るつぼ直径（胴体部直径Ｄ：ｍｍ）と下限周波数値（Ｆｍｉｎ  ：ＨＺ  ）との間に下記  （１）式の関係が成立することを見出した。
７．８−２×ｌｏｇ（Ｄ）＝ｌｏｇ（Ｆｍｉｎ  ）  ……  （１）
【００２５】
この場合、るつぼ直径によって決まる下限の周波数値より低い値の周波数を用いると、溶融金属浴が電磁気力により強く攪拌されて、溶融金属の一部が水冷銅るつぼと接触して凝固し、銅るつぼへの伝熱量がさらに増大して、溶融金属浴を保持すること自体が困難となる。
【００２６】
一方、周波数が高すぎると、水冷銅るつぼでの電力損失が大きくなりすぎて、実質上工業的に成立しにくい状況となる。例えば直径が１２００ｍｍの水冷銅るつぼを用いる際の所要電力量を高周波電源の周波数毎に計算した結果の一例は、下記〔表１〕に示す通りである。
【表１】
0003571212.tif 000002
【００２７】
直径１２００ｍｍのるつぼでの下限周波数値は、  （１）式より４４ＨＺ  となるので、５０ＨＺ  、２００ＨＺ  、５００ＨＺ  の場合について所要の電源出力を計算した結果、周波数が高くなるにつれて著しく高い電力（例えば５００ＨＺ  では５０ＨＺ  の約３倍）が必要となることが明らかとなった。工業的な成立性を考慮すると、過大な電源容量を必要とする周波数は不適切であると考えられる。実用的に許容できる電源容量は、下限周波数の場合の３倍程度と考えられるので、これを満足するためには、上限周波数Ｆｍａｘ  を設定する必要があり、下記の  （２）式の関係式（図２参照）で示される上限周波数Ｆｍａｘ  の値より低い周波数を用いることが望ましいといえる。
ｌｏｇ（Ｆｍａｘ  ）＝８．７−２×ｌｏｇ（Ｄ）  ……  （２）
【００２８】
このようなことから、本発明者等は、小型試験炉での操業結果報告の解析結果や、磁場解析と伝熱解析に基づく大型炉での解析検討の結果から、  （１）式と  （２）式との間の適切な周波数、即ち、特許請求の範囲の請求項１記載の下記式（３）
７．８−２×ｌｏｇ（Ｄ）≦ｌｏｇ（Ｆ）≦８．７−２×ｌｏｇ（Ｄ）…  （３）を満足し得る範囲（図２において細平行線を付した個所）の周波数を用いれば、前述するチタン、ジルコニウム、希土類元素、シリコン、アルミニウムを含む活性金属元素を主成分とする金属・合金、あるいはクロム、バナジウムを含む融点の高い金属元素を主成分とする金属・合金、又は非金属介在物含有量の極めて少ない超高清浄性が要求される鉄基、ニッケル基、コバルト基合金、銅基を含む金属・合金に関して、安定して溶解できることを見出したのである。
【００２９】
次に請求項２に係る本発明溶解方法では、水冷銅るつぼと接する領域に、溶解金属合金による固相物の層（凝固層）を形成させるのである。この固相物は、その内部の溶融金属浴が出湯された後にるつぼ内に残留して、冷却されると凝固収縮して水冷銅るつぼ内径より小さくなる。従って、溶解操作終了後に、この固相物を取り出すことが可能であり、また、別の溶解の際にこの固相物を水冷銅るつぼ内に装入して、その上に溶解原料を装入することが可能である。
【００３０】
水冷銅るつぼ内に装入した溶解原料は、通常、嵩密度が溶湯状態の１／２から１／４程度のことが多いため、装入溶解原料が溶融するとるつぼ内での容積が減少することから、本溶解方法においても、溶解原料を追加装入する溶解法が不可欠となる。
【００３１】
また、請求項３に係る本発明溶解方法では、水冷銅るつぼ内で金属合金を溶融する際に、金属浴の精錬効果を奏するフッ化物、塩化物、酸化物等を同時に添加して溶解することや、金属浴が形成された後に添加することが可能である。この場合、フッ化物としては、ＣａＦ２  、ＢａＦ２  、ＭｇＦ２  、ＮａＦ、ＫＦ、希土類フッ化物等が挙げられ、塩化物としては、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２  、ＭｇＣｌ２  等が挙げられ、また、酸化物としては、ＣａＯ、ＢａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ２  Ｏ、ＳｉＯ２  、Ａｌ２  Ｏ３  等が挙げられる。
【００３２】
通常の耐火物を用いる溶解法では、活性度の高いフッ化物、塩化物、酸化物等を精錬材として用いると、精錬材による耐火物の浸食が著しくなり、安定して溶融することが困難となるが、本溶解法では、水冷銅るつぼを用いるため、るつぼ浸食などの問題を引き起こすことなく、安定した溶解精錬操作を行うことができる。
【００３３】
また、請求項４に係る本発明溶解方法では、水冷銅るつぼ内に安定して金属合金浴が形成できることから、溶融金属合金浴の一部を採取して迅速に成分分析を行うことが可能となる。そして、その分析結果を基に、様々な合金成分を添加することができ、所定の合金組成に成分調整することが可能となる。
【００３４】
以上述べた請求項１乃至請求項４に係る本発明溶解方法では、溶解、出湯の操作が真空或いは不活性ガスの雰囲気下で実施されることが、前掲の各溶解原料のの処理の場合に望ましいことである。
【００３５】
次に、請求項６に係る本発明溶解鋳造方法は、水冷銅るつぼの底面又は／及び周胴部下方部分と接する領域に、溶融金属合金浴自体が凝固した固相物層（凝固層）が形成されている状態であるのに対して有効な手法である。すなわち、溶融金属合金浴のるつぼ外への取り出しに当たっては、水冷銅るつぼの底面又は／及び周胴部下方部分に溶融金属浴出湯用のノズルと該ノズルの水冷式栓を設けた構成としているので、該水冷式栓を取り除くことにより、このノズルと接する領域の凝固層の一部を溶融させて、溶湯を出湯させることが可能となる。この方法で出湯した溶湯を前記ノズル下に設けた鋳型内に注入して凝固させることにより、容易かつ効率よく鋳塊を製造することができる。
【００３６】
また、請求項７に係る本発明溶解鋳造方法では、前記請求項６に係る出湯方式の場合に凝固層を内部の溶湯の熱により溶融させるため、出湯の制御性に若干の問題があることに対して有効な手法である。即ち、請求項７に係る出湯方式は、水冷銅るつぼに接続するノズル部もまた該水冷銅るつぼに類似した基本的構造と成し、内部を水で冷却した複数本の角形又は丸形の長尺棒状銅材で形成して、その外側に高周波加熱用の高周波誘導コイルを設けた構造としていて、ノズル内で凝固している金属浴を加熱溶融して、その熱も利用して水冷銅るつぼ内に形成されている凝固層を溶融することにより、るつぼ内の金属溶湯を取り出すことができるため、出湯の状況をより精密に制御することが可能である。このようにして出湯した溶湯を鋳型内で凝固させることにより、容易かつ効率よく鋳塊を製造することができる。
【００３７】
また、請求項８に係る本発明溶解鋳造方法では、溶融金属浴出湯用のノズルより出湯される溶融金属を水冷される鋳型内に注入して、上表面側では溶融した状態を維持させつつ下方側より凝固させて、溶融金属注入速度に対応する速度で凝固塊の引き抜きを行わせるようにすることにより、高純度の金属・合金を効率よく連続的に鋳造することができる。
【００３８】
なお、以上述べた請求項６乃至請求項８に係る本発明溶解方法では、溶解、出湯、鋳造の操作が真空或いは不活性ガスの雰囲気下で実施されることが、前掲の各溶解原料を対象とした場合により望ましいことである。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１を参照しながら説明する。
内部が水冷される銅製の角形の長尺棒状物の複数本によって内径４３０ｍｍと５３０ｍｍとの溶解用るつぼ４を構成し、その外側に水冷銅製の高周波誘導コイル５を設けて、それらを真空チャンバ内に収設することにより真空誘導溶解炉２を構成し、この真空誘導溶解炉２を用いて、チタン、クロム、炭素鋼の溶解試験を行った。
【００４０】
内径４３０ｍｍの溶解用るつぼの場合は、高周波電源周波数の範囲は、前記式（３）  から３４０〜２７００ＨＺ  となり、内径５３０ｍｍの溶解用るつぼの場合は２２５〜１７８０ＨＺ  となる。なお、内径４３０ｍｍの溶解用るつぼの試験では、周波数１０００ＨＺ  、５００ＨＺ  程度の高周波電源を使用した。また、内径５３０ｍｍの溶解用るつぼの試験では、周波数８００ＨＺ  、４００ＨＺ  程度の高周波電源を使用した。
【００４１】
４３０ｍｍと５３０ｍｍの溶解用るつぼでは、チタン、鋼については出力１０００ｋｗ以上で溶解が可能であり、クロムでは１５００ｋｗ以上で溶解が可能なことが確認された。一方、周波数の影響については、５００ＨＺ  、４００ＨＺ  の電源でも溶解は可能であったが、溶湯の攪拌による乱れが大きく、１０００ＨＺ  、８００ＨＺ  の電源に比較すると、やや不安定と見られる溶解状況となった。
【００４２】
るつぼのボトムからの出湯については、直径５〜１００ｍｍの黒鉛製のノズルと水冷栓の組合せにより、出湯可能なことを確認できた。また、水冷銅製のノズルと高周波誘導コイルの組合せになるものにおいては、周波数５〜２０ｋＨＺ  の高周波電源を用いることにより出湯可能なことを確認した。
【００４３】
金属の溶解と同時にＣａＦ２  、ＢａＦ２  、ＣａＯ、ＳｉＯ２  などを溶湯重量の５％分装入して、金属浴の熱により溶融させてスラグ浴を形成させると、金属浴の上側るつぼ壁近傍部にスラグ浴が形成できた。このスラグ浴による種々の精錬効果が期待できる。なお、スラグ浴は金属浴の上側の側面側に形成されるため、るつぼ底から金属浴を出湯させることにより、スラグ浴を残して金属浴だけを取り出すことが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４５】
即ち、本発明によれば、様々の形状の溶解原料を一括して溶融し、かつ溶湯側で成分を調整することが可能となり、従って、溶解工程での操作制御性が格段に優れていて、高純度の金属・合金を量産することができる。また、溶融直後において出湯して鋳塊を製造できるので、工業的規模での溶解鋳造を効率よく行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶解鋳造手段の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る溶解用るつぼの直径と高周波電源周波数との関係線図である。
【符号の説明】
１…原料室            ２…真空誘導溶解炉    ３…鋳型
４…溶解用るつぼ      ５…高周波誘導コイル  ６…真空排気手段
７…出湯用ノズル      ８…固相物            ９…インゴット
１０…供給バケット    １１…ノズル本体部    １２…高周波誘導コイル
【図１】
0003571212.tif 000003
【図２】
0003571212.tif 000004