[发明专利]电弧熔化炉装置以及被熔化物的电弧熔化方法

说明书

技术领域

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

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。

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。

图10示出了现有技术的非消耗型电弧熔化炉的结构例。

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。

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1中公开了这样的电弧熔化炉。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

用于解决课题的方案