(57)【要約】【課題】高速出湯が可能であり、溶湯温度の低下を抑えることができる高周波溶解炉を提供する。【解決手段】高周波溶解炉１は、活性金属Ｔを収容する坩堝５と、坩堝５の外側面に沿って回巻された二つのコイル１１と、二つのコイル１１にそれぞれ接続して二つのコイル１１に異なる高周波電流を流して励磁する二重電源部１２と、活性金属Ｔを二重電源励磁により溶融した後に坩堝５を傾動して溶融した活性金属Ｔを出湯する傾動機構１３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性金属を収容する坩堝と、
前記坩堝の外側面に沿って回巻された二つのコイルと、
前記二つのコイルにそれぞれ接続して前記二つのコイルに異なる高周波電流を流して励磁する二重電源部と、
前記活性金属を二重電源励磁により溶融した後に前記坩堝を傾動して溶融した活性金属を出湯する傾動機構と、
を備えることを特徴とする高周波溶解炉。
【請求項２】
雰囲気制御しつつ、溶融金属が鋳込まれた鋳型を保持して溶融金属を冷却する冷却室を備えることを特徴とする請求項１に記載の高周波溶解炉。
【請求項３】
坩堝の外側面に沿って回巻された二つのコイルに対して異なる高周波電流を流して励磁して前記坩堝に収容した活性金属を溶解する溶解工程と、
前記坩堝を所定速度で傾動させて溶融した活性金属を出湯する出湯工程と、
を有することを特徴とする鋳造方法。
【請求項４】
雰囲気制御しつつ、溶融した活性金属が鋳込まれた鋳型を保持して溶融した活性金属を冷却する冷却工程をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波溶解炉及び鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン等の活性金属を溶解する高周波溶解炉が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような二重電源励磁方式の高周波溶解炉では、坩堝の外側面に沿ってコイルが回巻される。そして、このコイルを励磁して、坩堝に投入されたチタン等のインゴットを溶融する。溶融したチタン等の金属は、坩堝の底面からが出湯される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７４５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、溶融した金属を坩堝の底面から出湯するため、出湯速度が遅くなってしまう。また、出湯速度が遅いため、出湯時間が長くなって、溶湯の著しい温度低下を招いてしまう。
このため、薄肉形状部品の鋳造において、湯廻りが不完全となるなどして、鋳造不良が発生するという課題がある。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高速出湯が可能であり、溶湯温度の低下を抑えることができる高周波溶解炉及び鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る高周波溶解炉の第一実施態様は、活性金属を収容する坩堝と、前記坩堝の外側面に沿って回巻された二つのコイルと、前記二つのコイルにそれぞれ接続して前記二つのコイルに異なる高周波電流を流して励磁する二重電源部と、前記活性金属を二重電源励磁により溶融した後に前記坩堝を傾動して溶融した活性金属を出湯する傾動機構と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る高周波溶解炉の第二実施態様は、第一実施態様において、雰囲気制御しつつ、溶融金属が鋳込まれた鋳型を保持して溶融金属を冷却する冷却室を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る鋳造方法の第一実施態様は、坩堝の外側面に沿って回巻された二つのコイルに対して異なる高周波電流を流して励磁して前記坩堝に収容した活性金属を溶解する溶解工程と、前記坩堝を所定速度で傾動させて溶融した活性金属を出湯する出湯工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る鋳造方法の第二実施態様は、第一実施態様において、雰囲気制御しつつ、溶融した活性金属が鋳込まれた鋳型を保持して溶融した活性金属を冷却する冷却工程をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高速出湯が可能となり、溶湯温度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の高周波溶解炉を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の鋳造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の高周波溶解炉について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１３】
図１は、本発明の高周波溶解炉１を模式的に示す概略構成図である。
高周波溶解炉１は、チタンやチタン合金等の活性金属を溶融して、薄肉形状部品等を鋳造するための装置である。
高周波溶解炉１は、活性金属を溶融する溶解室２と、溶融金属Ｔが鋳込まれる鋳型Ｍを保持する鋳造室３と、雰囲気制御しつつ、鋳型Ｍを保持して溶融金属Ｔを冷却する冷却室４と、を備える。
【００１４】
溶解室２は、密閉された空間であり、内部に二重電源励磁方式の坩堝５が設けられる。
坩堝５は、溶融するインゴット（溶融金属Ｔ）を収容する。坩堝５は、溶融するインゴットが投入される開口を有する。坩堝５は、上方が開口して底部がすり鉢形状を有する。
【００１５】
坩堝５は、その外側面に沿って回巻された二つのコイル１１（１１Ａ，１１Ｂ）を備える。
二つのコイル１１は、異なる電源１２（１２Ａ，１２Ｂ）に接続される。コイル１１Ａは、電源１２Ａに接続される。コイル１１Ｂは、電源１２Ｂに接続される。
電源（二重電源部）１２は、コイル１１に高周波電流を流して励磁する。電源１２Ａがコイル１１Ａに対して流す電流の高周波と、電源１２Ｂがコイル１１Ｂに対して流す電流の高周波とは、周波数が異なる。
【００１６】
坩堝５は、傾動機構１３により傾動可能である。つまり、坩堝５で溶融された活性金属（溶融金属Ｔ）は、坩堝５が傾動することにより、坩堝５の上方の開口から出湯する。
傾動機構１３は、坩堝５の傾動速度を制御可能である。坩堝５の傾動速度を所定速度（回転速度）で傾動させることにより、坩堝５の上方の開口から出湯する溶融金属Ｔの流量・流速を任意に調整することができる。
【００１７】
溶解室２の天面等には、インゴット供給部（不図示）が設けられる。溶解室２には、真空ポンプやアルゴンガス供給部等が連結される（いずれも不図示）。溶解室２の底面（鋳造室３との境界）には、ゲートバルブ６が設けられる。
【００１８】
鋳造室３は、溶解室２の下方に設けられる。鋳造室３は、密閉された空間であり、その底部に遠心テーブル７が設けられる。鋳造室３の天面（溶解室２との境界）には、上述したゲートバルブ６が設けられる。
遠心テーブル７は、ゲートバルブ６の直下に配置される。遠心テーブル７には、薄肉形状部品等を鋳造するための鋳型Ｍが載置される。遠心テーブル７は、上下方向を回転軸として鋳型Ｍを回転される。なお、遠心テーブル７に代えて、遠心機能を有しないテーブルを用いてもよい。
鋳造室３は、真空ポンプやアルゴンガス供給部等が連結される（いずれも不図示）。
【００１９】
冷却室４は、鋳造室３の測方に設けられる。冷却室４は、密閉された空間であり、雰囲気制御（温度制御等）することができる。
冷却室４の底部には、移動テーブル８が設けられる。移動テーブル８は、鋳型Ｍを載置した状態で、鋳造室３から冷却室４を経て高周波溶解炉１の外部へ鋳型Ｍを運搬できる。
冷却室４の側面（鋳造室３との境界）には、鋳型Ｍが通過する開閉扉９が設けられる。冷却室４の他の側面にも、鋳型Ｍが通過する開閉扉１０が設けられる。
冷却室４にも、真空ポンプやアルゴンガス供給部（不図示）が連結される。
【００２０】
本発明の高周波溶解炉１の作用（鋳造方法）について説明する。
図２は、本発明の鋳造方法を示す工程図である。
【００２１】
まず、溶解工程Ｓ１では、溶解室２において、インゴット供給部から坩堝５に向けてチタン等のインゴットを供給する。
そして、真空ポンプにより溶解室２及び鋳造室３を真空にした後に、アルゴンガス供給部から所定圧のアルゴンガスを供給する。そして、このような雰囲気において、坩堝５が有する二つのコイル１１（１１Ａ，１１Ｂ）を電源１２（１２Ａ，１２Ｂ）により励磁してチタン等のインゴットを溶融する。
【００２２】
次に、出湯工程Ｓ２では、坩堝５を傾動させて、チタン等の溶融金属Ｔを開口から出湯する。
この際には、溶融金属Ｔが坩堝５から飛び出さないで鋳型Ｍの注湯口へ出湯できるように、コイル出力電源をオフにする、もしくはコイル出力電源を所定のプロファイルで制御する。なお、コイル電源出力をオンの状態（ただし所定のプロファイルの制御なし）で傾動することも可能である。
【００２３】
そして、傾動機構１３により坩堝５の傾動速度を所定速度（回転速度）で傾動させることにより、坩堝５の開口から出湯する溶融金属Ｔの流量を任意に調整する。
これにより、溶解室２の坩堝５から出湯した溶融金属Ｔは、ゲートバルブ６を介して、鋳造室３の鋳型Ｍに流れ込む。溶融金属Ｔは、鋳型Ｍの注湯口から鋳型Ｍの内部（キャビティ）に流れ込む。
この際、遠心テーブル７を回転させることにより、鋳型Ｍの内部に流れ込んだ溶融金属Ｔが隙間なく行きわたる。
【００２４】
坩堝５を傾動させて溶融金属Ｔを出湯するので、高速出湯が可能となり、溶湯温度の低下を抑えることができる。このため、鋳型Ｍの内部に流れ込んだ溶融金属Ｔが良好に流れて隙間なく充填される。
つまり、出湯速度が速いため、出湯時間が短くなって、溶湯の温度低下が抑制される。このため、薄肉形状部品の鋳造において、湯廻りが完全となるので、鋳造不良が発生しづらい。
【００２５】
最後に、冷却工程Ｓ３では、冷却室４を予め溶解室２や鋳造室３と同一の雰囲気に保持しておく。冷却室４は、開閉扉９，１０を閉じた状態で雰囲気制御される。
鋳造室３において鋳型Ｍに溶融金属Ｔが鋳込まれると、開閉扉９が開放される。そして、鋳型Ｍは、遠心テーブル７から移動テーブル８に移載される。
次いで、鋳型Ｍを載置した移動テーブル８が移動して、開閉扉９を介して鋳型Ｍを冷却室４に運搬する。
次いで、開閉扉９が閉じると、鋳型Ｍは、冷却室４において所定の雰囲気制御の下で保持される。つまり、鋳型Ｍに鋳込まれた溶融金属Ｔは、所定の雰囲気制御の下で徐冷される。冷却室４を所定の雰囲気制御することにより、溶融金属Ｔの冷却速度を任意に調整することができる。
溶融金属Ｔが冷却すると、鋳型Ｍは、開閉扉１０から高周波溶解炉１の外部に搬出される。
【００２６】
このように、溶融金属Ｔが鋳込まれた鋳型Ｍが冷却室に運搬されるので、溶解室２及び鋳造室３において、次の鋳造作業を行うことができる。つまり、鋳型Ｍに鋳込まれた溶融金属Ｔの冷却を待つ時間を設けることなく、連続して鋳造作業を行うことが可能となる。
【００２７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２８】
溶解室２、鋳造室３及び冷却室４にアルゴンガスを供給する場合について説明したが、これに限らない。他の不活性ガスを供給してもよい。また、不活性ガスを供給しない真空状態にしてもよい。
冷却室４の配置や数、形状は、任意に設定することができる。鋳造室３の四方に複数の冷却室４を配置してもよい。移動テーブル８に代えて、他の運搬装置を設けてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  高周波溶解炉    ２  溶解室    ３  鋳造室    ４  冷却室    ５  坩堝    １１  コイル    １２  電源（二重電源部）    １３  傾動機構    Ｍ  鋳型    Ｔ  溶融金属（活性金属）    
【図１】
2015064187.tif 000003
【図２】
2015064187.tif 000004