电弧熔化炉装置以及被熔化物的电弧熔化方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种不用使作业者花费巨大的劳力就能有效地对熔化后的被熔化物进行搅拌的电弧熔化炉装置以及电弧放电的控制方法。具备：铸型3，设置在熔化室2的内部，具有凹部3a；非消耗放电电极5，将收容于所述凹部3a的被熔化物加热熔化；电源部10，向所述非消耗放电电极5供给电力；以及控制装置11，通过控制所述电源部，从而控制来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度，所述控制装置11通过控制来自所述电源部10的输出电流和该电流频率，从而使来自所述非消耗放电电极5的电弧放电的输出强度可变，对所述被熔化物加热熔化后的熔融金属进行搅拌。
【专利说明】电弧熔化炉装置以及被熔化物的电弧熔化方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电弧熔化炉装置以及被熔化物的电弧熔化方法，例如涉及能在合金材料等被熔化物中优选应用的电弧熔化炉装置以及被熔化物的电弧熔化方法。
【背景技术】
[0002]使用电弧放电的热能将在铸型内收容的金属材料、特别是合金材料以及陶瓷材料等被熔化物熔化的电弧熔化历来被广泛知晓。
[0003]在该电弧熔化中有消耗型电弧熔化和非消耗型电弧熔化。其中，非消耗型电弧熔化在减压氩的环境内使用直流电弧电源，以钨电极为阴极，在该阴极与放置于水冷铸型上的被熔化物(阳极)之间通过由固定强度的直流电弧放电产生的热能来将被熔化物熔化。
[0004]图10示出了现有技术的非消耗型电弧熔化炉的结构例。
[0005]在图示的电弧熔化炉200中，铜铸型201紧贴于熔化室210的下表面，使熔化室210成为密闭容器。此外，在铜铸型201的下方设置有冷却水循环的水槽202，使铜铸型201成为水冷铸型。此外，如图示那样棒状的水冷电极203从熔化室210的上方插入设置于室内，作为阴极的钨制的顶端通过手柄部204的操作能够在熔化室210中上下、前后、左右移动。
[0006]在该电弧熔化炉200中，例如在金属熔化而生成合金的情况下，首先在铜铸型201上放置称量后的多个不同的金属材料。然后，使用真空泵(省略图示)对熔化室210内的空气进行排气，之后，导入惰性气体，成为惰性气体环境(通常为氩气环境)，在水冷电极203的钨电极(阴极)和铜铸型201上的金属材料(阳极)之间产生电弧放电，利用该热能来将多个不同的金属材料熔化、合金化。在专利文献I中公开了这样的电弧熔化炉。
[0007]可是，在使用了这样的电弧熔化炉的合金生成方法中，由于比重大的金属容易积存在被合金化的材料的底部，所以，为了生成均匀的内部组织的合金，需要在合金为熔融金属状态时充分地进行搅拌。此外，即使是单一组成物，为了获得固化后的微小组织的均匀性，也需要在熔融金属状态时充分地进行搅拌。
[0008]可是，由于在水冷铸型上将被熔化物熔化，所以与铸型相接的熔融金属底面被冷却。因此，位于底部的熔化物立刻从液相变化为固相，不能进行充分的搅拌。
[0009]因此，使用如下方法:在熔化后的被熔化物M冷却后，如图11所示，利用从熔化室210外进行操作的翻转棒205在铜铸型201上使材料(被熔化物)M翻转、再次熔化，之后继续反复进行多次冷却、翻转、熔化的工艺，由此，进行搅拌，使材料(被熔化物)M的微小组织、成分的内部分布均匀化。
[0010]此外，在专利文献2所示的电弧熔化炉中，相对于基台以在左右前后方向自由倾斜摆动的方式装配有架台，进而相对于该架台装配有熔化炉。
[0011]而且，构成为，在上述架台设置有使该架台倾斜摆动的手柄部，通过操作手柄部，从而使熔化炉倾斜摆动，对熔化后的被熔化物进行摇动、搅拌。
[0012]根据这样的电弧熔化炉，由于能够通过手柄部的操作来使熔化炉倾斜摆动，所以能够使在铸型上熔化后的被熔化物(熔融金属)摇动，抑制其固相化，进而使摇动的倾斜变大，由此，能有效地对被熔化物进行搅拌。
[0013]现有技术文献 专利文献
专利文献1:日本特开2000 - 317621号公报；
专利文献2:日本特开2007 - 160385号公报。
【发明内容】
[0014]发明要解决的课题
在如上述那样使用翻转棒来对熔化后的被熔化物进行摇动搅拌的情况下，必须进行多次从熔化室外操作翻转棒使材料挂在翻转棒的顶端部进行翻转的麻烦作业，具有作业性差并且花费作业时间的技术课题。
[0015]此外，在通过操作设置于架台的手柄部使熔化炉倾斜摆动而对熔化后的被熔化物进行摇动搅拌的情况下，具有使作业者花费巨大的劳力的技术课题。
[0016]为了解决上述技术课题，本
【发明者】们专心研究了不基于以往那样的机械性作用来进行被熔化物的摇动、搅拌，而基于全新的构思来进行被熔化物的摇动、搅拌。其结果是，认识到利用由电弧放电产生的外力能对熔化后的被熔化物进行摇动搅拌，而想到了本发明。
[0017]此外，发现了通过使熔融金属的摇动变大而进一步进行搅拌，并且该熔融金属的摇动的振幅较大地依赖于放电电流的频率，而想到了本发明。
[0018]本发明的目的在于，提供一种不用使作业者花费巨大的劳力就能有效地对熔化后的被熔化物进行搅拌的电弧熔化炉装置以及电弧放电的控制方法。
[0019]用于解决课题的方案
为了解决上述课题而完成的本发明的电弧熔化炉装置的特征在于，具备:铸型，设置在熔化室的内部，具有凹部；非消耗放电电极，将收容于所述凹部的被熔化物加热熔化；电源部，向所述非消耗放电电极供给电力；以及控制装置，通过控制所述电源部，从而控制来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度，所述控制装置通过控制来自所述电源部的输出电流和电流频率，从而使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变，对所述被熔化物加热熔化后的熔融金属进行搅拌。
[0020]此处所说的输出强度的变化波形为正弦波、矩形波、三角波、脉冲波形等，频率是该输出强度的强弱变化周期的倒数。
[0021]像这样本发明的电弧熔化炉装置通过对来自电源部的输出强度、即输出电流和该电流频率进行控制，从而对来自所述放电电极的电弧放电的输出施加强弱。
[0022]S卩，通过使电弧放电的输出增强或减弱，从而对由电弧放电产生的力施加强弱，对熔化后的被熔化物进行摇动、搅拌，通过该摇动、搅拌，能获得均匀的组织的材料、均匀的组成分布的合金等。
[0023]在此，优选的是，所述控制装置控制来自所述电源部的所述输出电流和所述电流频率，以使所述熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度变为最大。
[0024]通过像这样控制来自电源部的输出电流和该电流频率，从而能够以熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度为最大的方式对来自所述放电电极的电弧放电的输出施加强弱，能对熔化后的被熔化物进一步进行摇动、搅拌，通过该摇动、搅拌，能获得更加均匀的组织的材料、更加均匀的组成分布的合金等。
[0025]此外，优选的是，在所述控制装置中设置有存储部，在所述存储部中存储有预先求取的使熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度最大的所述输出电流和所述电流频率，所述控制装置读出在所述存储部中存储的使熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度最大的所述输出电流和所述电流频率，基于所述读出的所述输出电流和所述电流频率，控制所述电源部。
[0026]像这样预先通过实验等求取使熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度为最大的所述输出电流和所述电流频率，基于该输出电流和所述电流频率，控制电源部，由此，能对来自放电电极的电弧放电的输出自动地施加强弱。
[0027]此外，优选的是，具备:熔融金属测量单元，测量所述熔融金属的形状变化，将与所测量的熔融金属的形状对应的检测信号输出至所述控制装置，通过从所述熔融金属测量单元输入的检测信号，所述控制装置根据所述熔融金属的形状来控制来自电源部的输出电流和该电流频率，使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变。
[0028]像这样，通过从所述熔融金属测量单元输入的检测信号，所述控制装置根据所述熔融金属的形状来控制来自电源部的输出电流和该电流频率，使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变，由此，能使熔融金属的摇动变大，能进一步进行搅拌。
[0029]特别地，优选的是，以熔融金属的形状变化变为最大(摇动振幅最大)的方式控制来自电源部的输出电流和该电流频率，使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变。此外，通过具备测量熔融金属的形状变化并将与所测量的熔融金属的形状对应的检测信号输出至所述控制装置的熔融金属测量单元，从而能省力化，并且能在更短的时间内进行熔化作业。
[0030]此外，优选的是，具备:熔融金属测量单元，测量所述熔融金属的光量变化，将与所测量的熔融金属的光量对应的检测信号输出至所述控制装置，通过从所述熔融金属测量单元输入的检测信号，所述控制装置根据所述熔融金属的光量来控制来自电源部的输出电流和该电流频率，使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变。
[0031]像这样，也能代替测量所述熔融金属形状变化的熔融金属测量单元而使用测量熔融金属的光量变化并将与所测量的熔融金属的光量对应的检测信号输出至所述控制装置的熔融金属测量单元。
[0032]在此，熔融金属的光量变化是电弧放电的光被熔融金属反射而返回来的光量的变化、来自高温的被熔化物的辐射光等的变化。这样的光量测量虽然对熔融金属的摇动振幅的评价欠缺正确性，但比熔融金属形状的测量(例如，使用了图像解析单元的形状测量)便宜并能容易且高速地测量，因此更加优选。
[0033]再有，所述控制装置构成为，控制来自所述电源部的输出电流和该电流频率，以使所述熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度变为大致最大。
[0034]进而，优选的是，所述控制装置进行控制，以使来自电源部的电流成为脉动反复电流(pulsating repetition current)0
[0035]此外，优选的是，在所述铸型形成有多个凹部，并且设置有以能移动的方式形成并且将所述铸型的凹部内的被熔化物翻转的翻转环。像这样，通过使用翻转环，从而能容易地翻转被熔化物，并且能获得更加均匀的组织的材料、更加均匀的组成分布的合金等，进而，也能应对使用动力来使翻转环工作的自动化。
[0036]此外，为了解决上述课题而完成的本发明的被熔化物的熔化方法通过来自非消耗放电电极的电弧放电来将被熔化物熔化，其特征在于，通过使从电源部向所述非消耗放电电极供给的输出电流和该电流频率变化，从而使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变，将所述被熔化物加热熔化。
[0037]像这样本发明的被熔化物的熔化方法是通过用所供给的输出电流和该电流频率使来自非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变而进行的。
[0038]即，使电弧放电的输出强度变化，对由电弧放电产生的力施加强弱，对熔化后的被熔化物进行摇动、搅拌，通过该摇动、搅拌，能获得均匀的组织的材料、均匀的组成分布的合
全坐
W.-rf* O
[0039]在此，优选的是，所述电弧放电的输出强度的可变是通过向非消耗放电电极供给脉动反复电流而完成的。脉动反复电流是其波形为正弦波、矩形波、三角波、脉冲波形等，最大电流和最小电流均为负值、即电流值不跨越零点而偏向负侧的电流波形。
[0040]此外，优选的是，一种电弧熔化炉装置的被熔化物的熔化方法，所述电弧熔化炉装置具备:铸型，设置在熔化室的内部，具有凹部；非消耗放电电极，将收容于所述凹部的被熔化物加热熔化；电源部，向所述非消耗放电电极供给电力；以及控制装置，通过控制所述电源部，从而控制来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度，其中，通过所述控制装置使从电源部向所述非消耗放电电极供给的输出电流和该电流频率变化，使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变，将所述被熔化物加热熔化。
[0041]在此，优选的是，通过所述控制装置，使所述电流频率以规定的频率宽度变化多次，用熔融金属测量单元测定该每个频率的熔融金属的形状的振幅或熔融金属的光量的变化幅度，求取所述熔融金属的形状变化的振幅为最大或所述熔融金属的光量的变化幅度为最大的电流频率，从电源部向非消耗放电电极供给相对于所述求取出的电流频率而处于固定范围的电流频率和输出电流达规定时间，将被熔化物熔化。
[0042]像这样，一边用熔融金属测量单元进行测定，一边求取熔融金属的形状变化的振幅为最大或所述熔融金属的光量的变化幅度为最大的电流频率，从电源部向非消耗放电电极供给相对于求取出的电流频率而处于固定范围的电流频率的输出电流达规定时间，将被熔化物熔化，因此，对熔化后的被熔化物进一步进行摇动、搅拌，通过该摇动、搅拌，能获得更加均匀的组织的材料、更加均匀的组成分布的合金等。
[0043]此外，优选的是，在进行多次将所述被熔化物熔化的工序时，在将所述被熔化物熔化的工序后，进行在所述铸型的凹部内使被熔化物翻转的翻转工序，之后，再次进行将所述被熔化物熔化的工序。通过该翻转工序，能获得更加均匀的组织的材料、更加均匀的组成分布的合金等。
[0044]进而，优选的是，相对于所述求取出的电流频率而处于固定范围的电流频率是处于从熔融金属的形状变化的振幅为最大或所述熔融金属的光量的变化幅度为最大的电流频率起小1.5Hz的范围内的电流频率。
[0045]在用于熔化的电流频率的决定中，使电流频率以规定的频率宽度从小的频率依次变化成大的频率，求取熔融金属的摇晃变为最大的频率，但是当超过熔融金属的形状变化的振幅为最大此外所述熔融金属的光量的变化幅度为最大的电流频率时，熔融金属的摇晃急剧地减少。因此，为了不会由于误差等而超过最大电流频率，优选将处于从电流频率起小
1.5Hz的范围内的电流频率作为最大频率(最适合频率)。
[0046]发明效果
根据本发明，通过使电弧放电的输出强度可变，从而能对由电弧放电产生的力施加强弱，能对熔化后的被熔化物进行摇动、搅拌。其结果是，能获得均匀的组织的材料、均匀的组成分布的合金等，也不用像现有的电弧熔化炉装置那样使作业者花费巨大的劳力就能有效地进行熔化作业。
[0047]进而，在本发明中通过添加使用了动力的被熔化物的翻转工序，从而不经由人手而自动地制造更加闻品质的合金等变得容易。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1是示出本发明第一实施方式的电弧熔化炉装置的示意图。
[0049]图2是示出本发明第二实施方式的电弧熔化炉装置的示意图。
[0050]图3是图2的A-A剖面图。
[0051]图4是用于说明本发明的一个实施方式的电弧放电的原理的示意图。
[0052]图5是示出本发明的电弧放电的放电电流的优选的一个例子的图，并且是示出对恒定电流加上正弦波电流后的波形的图。
[0053]图6是示出本发明的电弧放电的放电电流的另一个例子的图，并且是示出波形为大致矩形波的情况的图。
[0054]图7是示出本发明第一、第二实施方式的电弧熔化炉装置中的控制装置的概略结构的图。
[0055]图8是示出比较例I中的EPMA观察结果的图，Ca)是示出翻转次数为I次的情况的图，(b)是示出翻转次数为2次的情况的图，(c)是示出翻转次数为3次的情况的图，Cd)是示出翻转次数为4次的情况的图。
[0056]图9是示出实施例1中的EPMA观察结果的图，Ca)是示出熔化时间为10分钟的情况的图，(b)是示出熔化时间为15分钟的情况的图。
[0057]图10是现有技术的熔化炉的剖面图。
[0058]图11是示出在图10的熔化炉中使被熔化物翻转的情况的图。
【具体实施方式】
[0059]以下，基于图1对本发明第一实施方式的电弧熔化炉装置I进行说明。
[0060]首先，使用图1对本发明的实施方式的电弧熔化炉装置I的整体结构进行说明。
[0061]如图1所示，在电弧熔化炉装置I中，铜铸型3紧贴于熔化室2的下表面，使熔化室2成为密闭容器。此外，在铜铸型3的下方设置有冷却水循环的水槽4，使铜铸型3成为水冷铸型。
[0062]此外，图中的附图标记5是棒状的水冷电极(非消耗放电电极)，水冷电极5具备作为阴极的钨制的顶端部，并且从熔化室2的上方插入设置于室内。
[0063]该水冷电极5的钨制的顶端部配置在与铜铸型3的上表面(凹部3a)相向的位置。此外，该水冷电极5的顶端通过手柄部(未图示)的操作能在熔化室2中上下、前后、左右移动。
[0064]此外，上述水冷电极5与电源部10的阴极电连接，向上述水冷电极5供给电力。此夕卜，上述电源部10的阳极侧与熔化室2、铜铸型3 —起被接地(earth)。
[0065]此外，在上述熔化室2装配有真空泵(未图示)，能够利用该真空泵来将熔化室2排
气为真空。
[0066]再有，设置有惰性气体供给部(未图示)，在将熔化室2排气为真空之后，从该惰性气体供给部向熔化室2的内部供给、封入惰性气体，使熔化室2内变为惰性气体环境。
[0067]此外，在上述电源部10连接有控制装置(计算机)11，利用上述控制装置11来控制来自电源部10的输出电流(电流强度)和该电流频率。
[0068]S卩，通过对来自电源部10的电流的强度和频率进行控制，从而使电弧放电的输出强度可变，对由电弧放电产生的力施加强弱。利用由该电弧放电产生的力的强弱，对熔化后的被熔化物进行摇动、搅拌，使其成为均匀的组织材料、均匀的组成分布的合金等。
[0069]此外，在该电弧熔化炉装置I中设置有熔融金属测量单元12，该熔融金属测量单元12测量被熔化物的熔融金属的形状变化，将与所测量的熔融金属的形状对应的检测信号输出至上述控制装置11。
[0070]具体来说，利用CXD摄像机等对熔融金属的形状进行图像解析，向控制装置送出与该图像变化(形状变化)对应的检测信号。而且，构成为，通过上述控制装置11对来自电源部10的输出电流(电流强度)和该电流频率进行控制，对来自上述放电电极5的电弧放电的输出强度施加强弱。
[0071]再有，作为熔融金属测量单元12，除CXD摄像机等以外，也能使用光量传感器。在该情况下，也可以构成为，用光量传感器测量熔融金属的光量变化，向控制装置送出与所测量的熔融金属的光量对应的检测信号，对来自电源部10的电流的强度和频率进行控制。
[0072]在使用该光量传感器的情况下，与使用CCD摄像机的情况相比较，价格便宜并能抑制装置的成本。此外，与使用CXD摄像机的情况相比较，能容易且高速地进行测量。
[0073]此外，设置有从熔化室2外操作的翻转棒6，在将熔化后的被熔化物冷却后，能从熔化室2外利用翻转棒6在铜铸型3 (凹部3a)上翻转材料(被熔化物)M0
[0074]再有，在图1中，附图标记7是操作熔化室2的下表面部分的控制杆，通过操作该控制杆7，从而能从熔化室2卸下下表面部的铜铸型3，能在上述铜铸型3上(凹部3a内)收容被熔化物，此外能从凹部3a内取出被熔化物。
[0075]在像这样构成的在电弧熔化炉I中对被熔化物进行熔化的情况下，首先将称量后的被熔化物载置于铜铸型3上(收容于凹部3a)。
[0076]然后，在使熔化室2内成为惰性气体、通常为氩气环境之后，在水冷电极5的钨电极(阴极)和铜铸型3上的被熔化物(阳极)之间产生电弧放电，将被熔化物熔化。
[0077]在合金的制作方面，对多个金属材料进行称量并载置于铜铸型3上(收容于凹部3a)。然后，与上述情况同样地，在使熔化室2内成为惰性气体、通常为氩气环境之后，在水冷电极5的钨电极(阴极)和铜铸型3上的合金材料(阳极)之间产生电弧放电，利用该热能将多个不同的合金材料熔化、合金化。
[0078]此时的电弧放电并不是以恒定电流进行，而是对输出电流(电流强度)和该电流频率进行控制，使来自上述水冷电极5的电弧放电的输出强度可变,在输出强度上产生变化。通过该变化的电弧放电的输出，熔融金属受到所谓的外力，熔化后的金属材料被搅拌。
[0079]接着，基于图2、图3对本发明第二实施方式的电弧熔化炉装置进行说明。再有，在为与第一实施方式的电弧熔化炉装置I同样的结构的情况下，标注同一附图标记并省略其说明。
[0080]该第二实施方式的电弧熔化炉装置50与第一实施方式相比不同之处在于，在铜铸型52的上表面形成有多个凹部52a (在图中形成有6个凹部52a)，并且，以能旋转的方式形成。
[0081]S卩，在上述铜铸型52设置有电动机54，以旋转轴54a为中心以能旋转的方式进行设置。此外，在铜铸型52的下方设置有冷却水循环的水槽53，经由旋转连接器55能导入、排出水。
[0082]此外，该第二实施方式的电弧熔化炉装置50在代替第一实施方式的翻转棒6而设置有自动翻转装置的方面不同。
[0083]该自动翻转装置在将熔化后的被熔化物冷却之后，从熔化室2外用电动机57使翻转环56旋转，由此能使材料(被熔化物)在铜铸型52 (凹部52a)上翻转。
[0084]再有，附图标记57a是旋转轴，附图标记57b是轴承，附图标记58是在翻转被熔化物时防止被熔化物从凹部52a向外部飞出的半球状的飞散防止用具。
[0085]此外，作为熔融金属测量单元51，使用光量传感器(照度计)51A和CXD摄像机51B。向控制装置送出光量传感器(照度计)51A的检测信号和CXD摄像机51B的检测信号的任一个，对来自电源部10的电流的强度和频率进行控制。在本实施例中使用光量传感器(照度计)来测量熔融金属的摇晃情况，CCD摄像机51B用于目视观察熔融金属的摇晃情况的目的。能够使用CCD摄像机51以图像解析求取熔融金属的形状是另外确认的。
[0086]在该电弧熔化炉装置50中，首先，将称量后的被熔化物收容于铜铸型52的凹部52a。
[0087]之后，关闭电弧熔化炉装置50的前门59，封闭熔化室2，在利用未图示的真空泵使熔化室2内成为真空状态之后，供给惰性气体、通常为氩气，使熔化室2内成为氩气环境。
[0088]然后，在图3所示的位置(放电位置)Pl处，利用来自水冷电极5的电弧放电将被熔化物熔化。在熔化后，使铜铸型52旋转，向位置P2送出。然后，将新的被熔化物搬入到位置Pl进行熔化。然后，在熔化后，再次向位置P2送出。
[0089]像这样，通过使铜铸型52旋转，从而使其向位置P1、位置P2、位置P3、位置P4、位置P5、位置P6依次移动。
[0090]上述位置P6是利用翻转环56使冷却后的被熔化物翻转的位置，被翻转后的被熔化物再次回到位置P1，被再次熔化。
[0091]被再次熔化的被熔化物从位置Pl起向位置P2、位置P3、位置P4、位置P5、位置P6依次移动，再次回到位置P1，被再次熔化。通过反复进行多次该熔化和翻转工作，从而获得更加均匀化的被熔化物。
[0092]再有，上述电弧放电与第一实施方式的电弧熔化炉装置I同样地，并不是以恒定电流进行的，而是对输出电流(电流强度)和该电流频率进行控制，使来自上述水冷电极5的电弧放电的输出强度可变，在输出强度上产生变化。通过该变化的电弧放电的输出，熔融金属受到所谓的外力，熔化后的金属材料被搅拌。
[0093]接着，针对在上述第一实施方式的电弧熔化炉装置1、上述第二实施方式的电弧熔化炉装置50中，根据该电弧放电的输出强度的变化来对熔化后的被熔化物进行摇动搅拌的情况，基于图4来进行说明。
[0094]首先，电源部10以送出恒定电流Ic的方式构成，上述控制装置11以控制来自上述电源部10的输出电流(电流强度)和该电流频率的方式构成。即，控制装置11控制为，对恒定电流Ic加上振幅为Itl的正弦波，对从电源部10进行电弧放电的水冷电极5供给成为
【权利要求】
1.一种电弧熔化炉装置，其特征在于，具备:铸型，设置在熔化室的内部，具有凹部；非消耗放电电极，将收容于所述凹部的被熔化物加热熔化；电源部，向所述非消耗放电电极供给电力；以及控制装置，通过控制所述电源部，从而控制来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度， 所述控制装置通过控制来自所述电源部的输出电流和电流频率，从而使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变，对所述被熔化物加热熔化后的熔融金属进行搅拌。
2.根据权利要求1所述的电弧熔化炉装置，其特征在于，所述控制装置控制来自所述电源部的所述输出电流和所述电流频率，以使所述熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度变为最大。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电弧熔化炉装置，其特征在于， 在所述控制装置中设置有存储部，在所述存储部中存储有预先求取的使熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度最大的所述输出电流和所述电流频率， 所述控制装置读出在所述存储部中存储的使熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度最大的所述输出电流和所述电流频率， 基于所述读出的所述输出电流和所述电流频率，控制所述电源部。
4.根据权利要求1或权利要求3所述的电弧熔化炉装置，其特征在于， 具备:熔融金属测量单元，测量所述熔融金属的形状变化，将与所测量的熔融金属的形状对应的检测信号输出至所述控制装置， 通过从所述熔融金属测量单元输入的检测信号，所述控制装置根据所述熔融金属的形状来控制来自电源部的输出电流和该电流频率，使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变。
5.根据权利要求1或权利要求3所述的电弧熔化炉装置，其特征在于， 具备:熔融金属测量单元，测量所述熔融金属的光量变化，将与所测量的熔融金属的光量对应的检测信号输出至所述控制装置， 通过从所述熔融金属测量单元输入的检测信号，所述控制装置根据所述熔融金属的光量来控制来自电源部的输出电流和该电流频率，使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的电弧熔化炉装置，其特征在于，所述控制装置控制来自所述电源部的输出电流和该电流频率，以使所述熔融金属的形状变化的振幅或所述熔融金属的光量的变化幅度变为最大。
7.根据权利要求1至权利要求6的任一项所述的电弧熔化炉装置，其特征在于，所述控制装置进行控制，以使来自电源部的电流成为脉动反复电流。
8.根据权利要求1至权利要求7的任一项所述的电弧熔化炉装置，其特征在于，在所述铸型形成有多个凹部，并且设置有以能移动的方式形成并且将所述铸型的凹部内的被熔化物翻转的翻转环。
9.一种被熔化物的熔化方法，通过来自非消耗放电电极的电弧放电来将被熔化物熔化，其特征在于， 通过使从电源部向所述非消耗放电电极供给的输出电流和该电流频率变化，从而使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变，将所述被熔化物加热熔化。
10.根据权利要求9所述的金属材料的熔化方法，其特征在于，所述电弧放电的输出强度的可变是通过向非消耗放电电极供给脉动反复电流而完成的。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的被熔化物的熔化方法，所述熔化方法是电弧熔化炉装置的被熔化物的熔化方法，所述电弧熔化炉装置具备:铸型，设置在熔化室的内部，具有凹部；非消耗放电电极，将收容于所述凹部的被熔化物加热熔化；电源部，向所述非消耗放电电极供给电力；以及控制装置，通过控制所述电源部，从而控制来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度，所述熔化方法的特征在于， 通过所述控制装置使从电源部向所述非消耗放电电极供给的输出电流和该电流频率变化，使来自所述非消耗放电电极的电弧放电的输出强度可变，将所述被熔化物加热熔化。
12.根据权利要求11所述的被熔化物的熔化方法，其特征在于， 通过所述控制装置，使所述电流频率以规定的频率宽度变化多次，用熔融金属测量单元测定该每个频率的熔融金属的形状变化的振幅或熔融金属的光量的变化幅度，求取所述熔融金属的形状变化的振幅为最大或所述熔融金属的光量的变化幅度为最大的电流频率， 从电源部向非消耗放电电极供给相对于所述求取出的电流频率而处于固定范围的电流频率和输出电流达规定时间，将被熔化物熔化。
13.根据权利要求12所述的被熔化物的熔化方法，其特征在于， 通过所述控制装置，使所述电流频率以规定的频率宽度变化多次，用熔融金属测量单元测定该每个频率的熔融金属的形状变化的振幅或熔融金属的光量的变化幅度，求取所述熔融金属的形状变化的振幅为最大或所述熔融金属的光量的变化幅度为最大的电流频率， 进行多次如下工序:从电源部向非消耗放电电极供给相对于所述求取出的电流频率而处于固定范围的电流频率和输出电流达规定时间，将被熔化物熔化。
14.根据权利要求13所述的被熔化物的熔化方法，其特征在于， 在进行多次将所述被熔化物熔化的工序时， 在将所述被熔化物熔化的工序后，进行在所述铸型的凹部内使被熔化物翻转的翻转工序， 之后，再次进行将所述被熔化物熔化的工序。
15.根据权利要求14所述的被熔化物的熔化方法，其特征在于，所述翻转工序的翻转操作是使用动力自动完成的。
16.根据权利要求12或权利要求13所述的被熔化物的熔化方法，其特征在于，相对于所述求取出的电流频率而处于固定范围的电流频率是处于从熔融金属的形状变化的振幅为最大或所述熔融金属的光量的变化幅度为最大的电流频率起小1.5Hz的范围内的电流频率。
【文档编号】B22D27/02GK104023877SQ201280053671
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年8月9日 优先权日:2011年11月2日
【发明者】龟山元弘, 川井芳明, 横山嘉彦, 井上明久 申请人:大亚真空株式会社, 东北技术使者株式会社