专利名称：熔化炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种感应加热式熔化炉。具体涉及能够迅速降低熔化加热后的坩埚温度的熔化炉。本申请基于2008年09月沈日在日本提出的特愿2008-248086号请求优先权，并将其内容援引于此。
背景技术：
为了将稀土的金属状原料块熔化并铸造成锭，或者通过钙热还原法熔化精炼稀土氧化物原料，采用由高熔点金属形成的坩埚。这些处理在真空熔化炉中进行。具体来说，在真空熔化炉中设置投入原料的坩埚后，对真空熔化炉进行排气，并填充惰性气体(氩等)而进行上述处理。熔化则采用感应加热(例如参照专利文献1)。对于以往的感应加热方式的熔化炉，实施一次熔化后的熔化炉需要对坩埚内进行清扫。然而，由于熔化加热后的坩埚内温度甚高，直至其温度降低到可进行维护的温度之前无法开始维护作业，这样限制了作业周期。以前，熔化加热后的坩埚的冷却只能依赖于通过使冷却水在用于感应加热的线圈内部流动而进行热传导或者从坩埚表面的辐射。由于热传导是通过绝热材料的冷却，非常脆弱，因此实际上几乎全部是通过辐射进行冷却。如此在通过辐射进行的冷却中，坩埚变凉为止需要耗费时间，妨碍了作业周期的提升。专利文献1 日本特开平8_25沈50号公报
发明内容
本发明是鉴于这种以往情况而提出的，其目的是提供一种能够有效地冷却熔化加热后的坩埚，从而提高作业周期的熔化炉。本发明的实施方式中的熔化炉具备惰性气体气氛的密封容器；坩埚，设置在所述密封容器的内部，通过感应加热使原材料熔化；和坩埚冷却机构，所述坩埚冷却机构具备管道部，与所述密封容器连通，具备用于使所述惰性气体从所述密封容器流出的吸气口、用于使惰性气体向所述密封容器流入的吹出口 ；热交换部，设置在所述管道部的中途; 和气体移动部，设置在所述管道部的中途。可以采用所述坩埚冷却机构的所述气体移动部设置在所述热交换部的后段或者前段的结构。可以采用所述吹出口的内径小于所述吸气口的内径的结构。可以采用所述吹出口以大于所述吸气口的流速喷出所述惰性气体的结构。可以采用所述坩埚以偏转轴为中心偏转，以在熔融状态与出液状态之间转换的结构。可以采用所述坩埚具备内底面和用于输出熔化的所述原材料的浇口部的结构。可以采用所述吹出口与处于出液状态的所述坩埚的内底面相对配置，所述吸气口在所述坩埚的出液状态下比所述坩埚的浇口部更加位于所述密封容器的底面侧的结构。可以采用所述吸气口在所述坩埚处于出液状态且所述浇口部朝向所述密封容器的底面侧的状态下，比所述坩埚的浇口部设置在下部的结构。可以采用所述吸气口在熔化的所述原材料的出液方向上设置比所述坩埚的浇口部设置在下部的结构。可以采用所述吹出口设置为，从所述吹出口喷出的所述惰性气体喷在所述坩埚的内底面中距所述内底面的中心直径的40%以内区域的结构。可以采用所述坩埚冷却机构的所述热交换部和所述气体移动部设置在所述管道部的所述吸气口与所述吹出口之间的结构。可以采用所述热交换部具有热交换器，所述气体移动部具有风扇的结构。本发明中的熔化炉具有坩埚冷却机构，该坩埚冷却机构由与惰性气体气氛的密封容器连通且具备用于使所述惰性气体从该密封容器内流出的吸气口与用于使气体向该密封容器内流入的吹出口的管道部、配置在该管道部中途的热交换部、以及在该管道部的中途设置在该热交换部的后段或者前段的气体移动部构成。因此，与以往的(密封容器内几乎处于静止状态)通过惰性气体的传热相比，能够以高速进行温度交换(即冷却)，从而能够实现冷却时间的缩短。结果是，能够提供能够有效地冷却坩埚，进而可实现作业周期的提高的熔化炉。
图1是示意地表示本发明中的熔化炉的内部结构的一例的侧视图。
具体实施例方式下面，基于
本发明中的熔化炉的一个实施方式。图1是示意地表示本发明实施方式中的熔化炉的内部结构的一例的侧视图。本实施形态方式中的熔化炉1至少具备惰性气体(例如氩气或氮气)气氛的密封容器2、设置在该密封容器2的内部且用于熔化原料的熔化炉体3。所述熔化炉体3具有坩埚4与感应线圈5。S卩，该熔化炉1是感应加热式的熔化炉。所述坩埚4具备内底面如与浇口部4b。感应线圈5将坩埚4加热至指定温度(例如， 需要熔化的原料的熔点)，以使配置在坩埚4内部的原料熔化而形成熔化物。本实施方式中的熔化炉1具有将坩埚4冷却至指定温度(例如，能够进行维护的温度)的坩埚冷却机构10。该坩埚冷却机构10由具备吸气口 11与吹出口 12的管道部13、 热交换部14和气体移动部15构成。在此，吸气口 11与吹出口 12分别与密封容器2连通， 吸气口 11用于使惰性气体从该密封容器2内流出。吹出口 12用于使惰性气体向密封容器 2内流入。故此，吸气口 11与吹出口 12构成为管道部13的一端及另一端。而且，在管道部 13的中途，按照从吸气口 11向吹出口 12的顺序设置有热交换部14与气体移动部15。另外，也可以按照与上述相反的顺序，按照从吸气口 11向吹出口 12的顺序设置气体移动部15 与热交换部14。即，气体移动部15能够设置在热交换部14的前段或者后段。吸气口 11通过气体移动部15使密封容器2内的热惰性气体流出。从该吸气口 11 流出的热惰性气体经过管道部13导入热交换部14，并通过该热交换部14冷却。通过该热交换部14冷却的惰性气体通过气体移动部15经过吹出口 12流入密封容器2。通过具有上述结构的坩埚冷却机构10，本实施方式中的熔化炉1与以往的(密封容器内几乎处于静止状态)依赖于通过惰性气体的传热进行冷却的情况相比，能够以显著的高速进行温度交换(即冷却)，进而能够实现冷却时间的缩短。结果是，本实施方式中的熔化炉1能够有效地冷却坩埚4。即，与以往的熔化炉相比，能够在经过极短的冷却时间后， 向大气开放密封容器2的内部，并对其内部进行维护，因此能够提升本实施方式中的熔化炉1的作业周期。除此之外，在熔化炉1中，密封容器2上连接有真空泵6、惰性气体导入管7。密封容器2的内部根据所希望的程序维持在分别设定的真空度，例如在真空排气至一定的真空度后，从该惰性气体导入管7导入所需的惰性气体，保持为指定的压力。然后，在熔化炉1的坩埚4内，金属类的原料锭(原材料)由感应线圈5感应加热而熔化。而且，熔化炉1的熔化炉体3被支持为可在围绕旋转轴(未图示)倾斜(可偏转、 可旋转)，且通过油压缸(未图示)从图1中虚线所示的位置倾斜到用实线表示的位置。下面将图1中实线所示的状态作为熔融状态，虚线所示的状态作为出液状态。即在熔化状态下，坩埚4将其内部的金属类原料锭熔化。另外，在出液状态下，坩埚4将熔化的熔化物向外部输出。接着，当把得到的金属的熔融金属(熔化物)从熔化炉1输出时，熔化炉体3围绕其偏转轴(旋转轴)从虚线所示的位置(熔化状态)倾斜至实线所示的位置(出液状态)， 由此熔融金属(熔化物)从坩埚4的浇口部4b输出。另外，虽然在图1中未表示，邻接于熔化炉1设置有锻造室等，从熔化炉1的坩埚 4输出的熔融金属从设置在熔化炉1的底面的开口(出口)向锻造室供给。这样，对于使原料锭加热熔化并将其熔融金属输出后的熔化炉1，为了对坩埚4的内部进行维护，需要将坩埚4冷却至能够进行维护的温度。为了使通常的状态下难以变凉的坩埚积极地冷却，本实施方式中设置有坩埚冷却机构10。即，使密封容器2内的惰性气体从坩埚冷却机构10的吸气口 11流出，并通过坩埚冷却机构10的热交换部14冷却该惰性气体后，使冷却后的惰性气体向该密封容器2内流入。通过本实施方式中的坩埚冷却机构 10，能够将所述冷却后的惰性气体(冷风)从吹出口 12吹入坩埚4内，从而有效地冷却坩埚4。为了制造该冷却的惰性气体(冷风)，坩埚冷却机构10在具有吸气口 11与吹出口 12的管道部13的中途设置有热交换部14与配置在其后段的气体移动部15。其中，热交换部14也可以是热交换器。气体移动部15也可以是风扇。如此，本实施方式在收容有熔化炉体3的密封容器2上设置吸气口(风道)11，由气体移动部15从该密封容器2的内部吸入热惰性气体，通过使该热惰性气体通过热交换部 14来冷却，并将冷却的惰性气体从吹出口 12吹入坩埚4内。由此，坩埚4除了辐射之外，通过与吹入的冷却后的惰性气体进行热交换来促进冷却。另外，由于坩埚冷却机构10具备气体移动部(风扇)15与热交换部(热交换器)14，能够形成所需气体循环速度并生成冷却到所需温度的惰性气体。进而，还能够通过向坩埚4喷出该冷却到所需温度的惰性气体(冷风)来控制坩埚4的冷却曲线。因此，能够适当地设定与坩埚4的材质和坩埚4时时刻刻变化的的温度相适合的冷却条件。而且，优选将所述吹出口 12与处于倾倒状态的所述坩埚4(图1中实线所示的坩埚4的状态；出液状态)的内底面如相对配置。在处于倾倒状态的所述坩埚4的浇口部4b 朝向所述密封容器2的底面的状态下(图1中实线所示的坩埚4的状态；出液状态)，优选将所述吸气口 11配置为比该浇口部4b更加位于该密封容器2的底面侧。即，在坩埚4的出液状态下，所述吸气口 11在出液方向上(图中从上向下的方向，即重力方向)设置在该浇口部4b的下部。在密封容器2的内部，利用坩埚4的浇口部4b的形状(特别是通过与重力方向相一致)能够更加积极地引导气体的流动方向。即，能够将从吹出口 12喷出的气体(惰性气体)可靠地喷到坩埚4的内底面4a，同时将因从坩埚4的传热而变热的气体有效地导向吸气口 11。由此能够更加促进坩埚4的冷却。此外，所述吹出口 12的内径Cl1优选小于所述吸气口 11的内径d2。在此，在管道部13中，连接气体移动部15与吹出口 12的连接部位13a的内径比除此之外部位小。通过缩小吹出口 12，能够以较大的流速局部地吹出冷却的气体，并能够可靠地喷在作为目标的坩埚4上。S卩，能够使吹出口 12的流速大于吸气口 11的流速。而且，局部的吹出能够可靠地喷在所瞄准的部分、即“坩埚4的内底面如上所希望的位置”上。在本实施形态中，为了以较大的流速局部地吹出冷却的惰性气体，将连接部位13a的内径减小，但并不局限于此， 也可以在连接部位13a上设置增加惰性气体流速的机构。例如，能够在连接部位13a的内部设置肋。特别是，优选将该吹出口 12设成使得从所述吹出口 12喷出的气流喷在所述坩埚 4的内底面如中距其中心直径的40 %以内的区域。通过构成为喷出的气流喷在坩埚4的内底面如中距其中心直径的40%以内的区域，能够将所喷出的气流相对于坩埚4无偏斜地喷出。由此，在坩埚4的冷却时，坩埚4不会成为不平衡的冷却状态(例如，一半的温度高于另一半的温度的状态)。结果，能够抑制由于所述不平衡的冷却状态引起的坩埚4的损伤(例如裂纹或破碎等)，从而增加坩埚4的再使用次数。即，能够实现坩埚4的长寿命化。而且，当坩埚4冷却至足以进行维护的温度后，开启密封容器2的盖(未图示)，开始维护。在本实施方式中，由于能够像前述说明那样促进坩埚4的冷却，因此能够大幅减少维护作业开始之前的待机时间，结果能够缩短作业周期，进而可提高生产效率。以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不局限于此，可在本发明的技术思想基础上进行各种的变形。工业上的可应用性本发明可广泛应用于具备设置在密封容器的内部的坩埚的感应加热式的熔化炉。符号说明1熔化炉2密封容器3熔化炉体4 坩埚5感应线圈10坩埚冷却机构
11 吸气口12 吹出口13管道部14热交换部(热交换器)15气体移动部(风扇)
权利要求
1.一种熔化炉，其特征在于，具备惰性气体气氛的密封容器；坩埚，设置在所述密封容器的内部，通过感应加热使原材料熔化；和坩埚冷却机构，所述坩埚冷却机构具备管道部，与所述密封容器连通，具备用于使所述惰性气体从所述密封容器流出的吸气口和用于使所述惰性气体向所述密封容器流入的吹出口；热交换部，设置在所述管道部的中途；和气体移动部，设置在所述管道部的中途。
2.根据权利要求1所述的熔化炉，其特征在于，所述坩埚冷却机构的所述气体移动部设置在所述热交换部的前段或者后段。
3.根据权利要求1所述的熔化炉，其特征在于，所述吹出口的内径小于所述吸气口的内径。
4.根据权利要求1所述的熔化炉，其特征在于，所述吹出口以大于所述吸气口的流速喷出所述惰性气体。
5.根据权利要求1所述的熔化炉，其特征在于，所述坩埚以偏转轴为中心偏转，以在熔融状态与出液状态之间转换。
6.根据权利要求1所述的熔化炉，其特征在于，所述坩埚具备内底面和用于输出熔化的所述原材料的浇口部。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的熔化炉，其特征在于，所述吹出口与处于出液状态的所述坩埚的内底面相对配置，所述吸气口在所述坩埚的出液状态下与所述坩埚的浇口部相比位于所述密封容器的底面侧。
8.根据权利要求7所述的熔化炉，其特征在于，所述吸气口在所述坩埚处于出液状态且所述浇口部朝向所述密封容器的底面侧的状态下，与所述坩埚的浇口部相比设置在下部。
9.根据权利要求1至6中的任一项所述的熔化炉，其特征在于，所述吸气口在熔化的所述原材料的出液方向上与所述坩埚的浇口部相比设置在下部。
10.根据权利要求7所述的熔化炉，其特征在于，所述吹出口设置为，从所述吹出口喷出的所述惰性气体喷在所述坩埚的内底面中距所述内底面的中心直径的40%以内的区域。
11.根据权利要求1所述的熔化炉，其特征在于，所述坩埚冷却机构的所述热交换部和所述气体移动部设置在所述管道部的所述吸气口与所述吹出口之间。
12.根据权利要求1所述的熔化炉，其特征在于，所述热交换部具有热交换器，所述气体移动部具有风扇。
全文摘要
本发明中的熔化炉具备惰性气体气氛的密封容器；坩埚，设置在所述密封容器的内部，通过感应加热使原材料熔化；和坩埚冷却机构，所述坩埚冷却机构具备管道部，与所述密封容器连通，具备用于使气体从所述密封容器流出的吸气口和用于使气体向所述密封容器流入的吹出口；热交换部，设置在所述管道部的中途；以及气体移动部，设置在所述管道部的中途。
文档编号F27B14/04GK102165278SQ20098013769
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月26日
发明者内藤聪, 向江一郎 申请人:株式会社爱发科