JP2001004284A - 挿入体を備えた坩堝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湯面が低下しても適切に加熱できることを目
的とする。さらに坩堝を適切に予熱できることを目的と
する。 【解決手段】 外側周囲に誘導加熱コイル６を巻かれた
坩堝１と、この坩堝内に挿入可能な挿入体２と、この挿
入体２を坩堝内で昇降する昇降装置３と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、坩堝内に挿入体を
挿入して湯面調整などを行なう坩堝装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】坩堝は原料を入れて溶解し溶湯にして次
工程に供給したり、他の坩堝から溶湯を供給され保熱し
て次工程に供給するというように用いられる。坩堝内の
溶湯の加熱や保熱用として、坩堝周囲に誘導加熱コイル
を巻いて誘導加熱する方式のものがよく用いられる。坩
堝の湯面は通常は一定レベルで用いられることが多いた
め、誘導加熱コイルはそのレベル面に合せた高さまで巻
かれている。

【０００３】坩堝からの出湯は、坩堝を傾斜させて行な
う。または坩堝底面に設けたノズルから出湯する。ノズ
ルから出湯する場合は、最初に坩堝に一杯に注湯し、ノ
ズルが閉塞しない限りそのまま全量ノズルより出湯され
る。また、坩堝の予熱が必要な場合は、別途の加熱手段
（ヒータ、バーナ等）からの輻射熱により坩堝を予熱し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 通常坩堝の湯面は
ほぼ一定であるため、その湯面に合わせて誘導加熱コイ
ルの巻きつけ範囲は決められている。しかし、坩堝の底
部から出湯する場合や、坩堝に入れる溶湯の量が変動す
る場合で、かつ坩堝内の溶湯を加熱あるいは保熱する場
合、湯面高さが変動すると湯のある位置のコイルしか加
熱に寄与せず、湯のない位置のコイルは遊んでしまうの
で、効率よく加熱や保熱ができなくなる。特に湯面が極
端に低下した場合は加熱や保熱が殆どできなくなる。 湯面が低下した場合は溶湯が保有している熱量が少
ないにもかかわらず、坩堝からの熱放散は相対的に多い
ため、湯温の一層の低下をもたらし、坩堝底面のノズル
から出湯する場合はノズルの部分で詰まりやすくなった
り、坩堝からモールド（鋳型）に鋳込む場合、温度低下
により湯流れが悪くなるという不具合が生じていた。ま
た、湯温変化により、鋳込まれた成品の特性が変化する
欠点もあった。

【０００５】 坩堝の下面ノズルから出湯する場合、
坩堝およびノズルを予熱しておいても、材料の溶解温度
が高い場合（例えば鉄系で１５５０℃）、坩堝及びノズ
ルを同温度まで予熱することは困難である。従って、坩
堝に注湯するとき、少しづづ注湯すると、湯温が急激に
低下し、ノズルが詰まる問題があった。 この対策として、温度低下分を見越して、溶湯温度
を予め高い温度に設定しておくことも可能であるが、 ａ）最初に出湯するものは高温すぎて鋳込みに不適当で
ある。 ｂ）蒸発し易い成分を含む場合、高温で蒸発してしまい
成分が変わる。 ｃ）坩堝の耐火物を傷める。 という問題がある。

【０００６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、湯面が低下しても適切に加熱できることを目的
とする。さらに坩堝を適切に予熱できることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明では、外側周囲に誘導加熱コイルを巻か
れた坩堝と、この坩堝内に挿入可能な挿入体と、この挿
入体を坩堝内で昇降する昇降装置と、を備える。

【０００８】坩堝の湯面が低下したとき、挿入体を坩堝
に挿入することにより、湯面を誘導加熱コイルがほぼ全
て有効に働く位置に保持することができる。これにより
誘導加熱コイルによる加熱は適切に行われ、温度低下や
効率低下を防止できる。

【０００９】請求項２の発明では、前記坩堝の底にはノ
ズルが設けられており、前記挿入体を坩堝底部に近接ま
たは押付ることによりノズルからの出湯量を調整しまた
は停止させるようにする。

【００１０】坩堝の底にノズルが設けられている場合、
挿入体を坩堝の底近傍に移動することにより、ノズルか
らの出湯量を調整することができる。また底に挿入体を
押付ることにより、ノズルからの出湯を停止することが
できる。

【００１１】請求項３の発明では、前記挿入体の少なく
ても一部は導電体で構成されており、坩堝の誘導加熱コ
イルに通電することにより発熱するようになっている。

【００１２】挿入体を坩堝に入れた状態で坩堝の誘導加
熱コイルに通電することにより、挿入体を加熱でき、こ
の輻射熱により坩堝を予熱したり、坩堝内に湯がある場
合はこの湯を加熱や保熱することができる。なお、坩堝
の予熱により坩堝に湯を注ぐときの熱衝撃を緩和して割
れ等の発生を防止できる。

【００１３】請求項４の発明では、前記挿入体の表面は
耐火物で構成され、内部は導電体で構成されている。

【００１４】表面に耐火物を設けることにより導電体を
保護することができる。また導電体が湯と反応する材質
の場合これを防止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を
示す挿入体を備えた坩堝装置の構成を示す。坩堝装置
は、坩堝１と、この坩堝１内に挿入される挿入体２と、
挿入体２を坩堝１に出し入れする昇降装置３と、坩堝１
の湯面の位置を検出するレベル計４から構成される。な
お、本実施形態の坩堝１は、他の坩堝から供給された溶
湯や原料を溶解して得た溶湯を底部に設けられたノズル
から次工程に出湯するものである。

【００１６】坩堝１は円筒形で底部を有し、耐火物で構
成され、側外面に誘導加熱コイル６がほぼ高さ全体にわ
たり巻かれている。底部には小さな開口（例えば直径
０．５〜１ｍｍ）のノズル７が多数設けられている。挿
入体２は坩堝１の内径よりも幾分小さな外径を有する円
筒である。昇降装置３は挿入体２を坩堝１内に昇降させ
そのレベルを制御するもので、湯面５のレベルを検出す
るレベル計４の計測値に基づき制御する。昇降装置３に
はラックピニヨンやボールネジを用いた機構が用いられ
る。レベル計４はレーザを用いた距離計などが用いられ
る。

【００１７】挿入体２は、単に坩堝１の湯面５を調整す
るものであれば、耐火物で構成される。挿入体２を発熱
させ坩堝１の予熱や溶湯を加熱、保熱する場合は導電体
を含む材質で構成する。図５は挿入体２を導電体である
黒鉛８で構成した図を示す。また図６は挿入体２を導電
体と耐火物で構成した図を示す。図６において、中心は
導電体の黒鉛８で構成し、外面は耐火物のアルミナ９で
構成する。外面に耐火物を設けることにより、導電体を
溶湯から保護し、また導電体が溶湯と反応するような場
合、これを防止する。なお、中心部の導電体と外側の耐
火物の熱膨張差が大きい場合は、クッション性を持つ材
料を中間に入れて、３重あるいはそれ以上の構成とする
とよい。

【００１８】次に動作にづいて説明する。坩堝１のノズ
ル７は底部の下側にある図示しない装置により開閉され
るものとする。挿入体２は図５、６に示した導電体を含
むもので、先ず、湯の入っていない状態で、挿入体２を
坩堝１の底まで挿入する。この状態で坩堝１の誘導加熱
コイル６に通電すると、挿入体２は加熱される。この輻
射熱で坩堝１を予熱する。このようにして坩堝１を予熱
した後、挿入体２を上昇させて坩堝１より取り出し、別
の坩堝から溶湯を坩堝１に供給する。なお、原料から溶
湯を作る場合は原料を入れて誘導加熱コイル６で加熱す
る。溶湯の冷却を防ぐため、誘導加熱コイル６に通電を
持続し保熱する。この状態でノズル７を開放し、溶湯を
次工程に出湯する。

【００１９】図２は別の坩堝から溶湯を坩堝１に供給す
る、または原料から溶湯を作り、坩堝に湯が十分入り、
挿入体２を坩堝１に入れない状態を示す。この状態でノ
ズル７より放出を続けると、図３に示すように湯面５は
低下してしまう。このように低下してしまうと湯面５よ
り上にある誘導加熱コイル６の磁束は溶湯と交差しなく
なるため、溶湯を加熱することができなくなる。このた
め図１に示すように、湯面５をレベル計４で監視しなが
らその低下に合わせて、昇降装置３により挿入体２を坩
堝１に挿入してゆき、湯面５を出来るだけ高いほぼ一定
の高さに保持する。これにより溶湯は誘導加熱コイル６
により、および誘導加熱コイル６により加熱される挿入
体２からの輻射熱により保熱され、ノズル７から出湯す
ることができる。

【００２０】図４は挿入体２を坩堝１の底部に押付け、
ノズル７を閉塞した状態を示す。挿入体２を挿入してノ
ズル７を閉塞した状態にし、溶湯の条件（温度、成分
等）が所定の条件になったところで、挿入体２を引き上
げ、ノズル７から出湯するとともに、坩堝１に溶湯を注
入してゆくこともできる。また何らかの理由により不都
合な条件になった場合、ノズル７からの出湯を任意に停
止することができる。また挿入体２と坩堝１の底面の距
離を調整することにより、ノズル７からの出湯量を制御
することができる。

【００２１】従来、湯面が大幅に低下した場合、溶湯が
保有している熱量が少ないにもかかわらず、坩堝からの
熱放射は相対的に多いため、湯温の一層の低下をもたら
し、坩堝底面のノズルから出湯する場合は、ノズルの部
分で詰まり易くなったり、ときには凝固してしまい、歩
留まりが低下していた。しかし、挿入体２を用い、湯面
高さを一定の高い位置に保持することにより、溶湯が最
後の極小量になるまで加熱（保熱）を維持でき、歩留ま
りの大幅な向上が図れる。なお、挿入体２を入れた場合
も、最後は湯面低下し、誘導加熱コイル６による加熱量
が減少するが、挿入体２に導電体を用いていれば、挿入
体２は誘導加熱コイル６により、湯面と関係なく加熱さ
れるので、この輻射熱により溶湯の凝固を防止し、溶湯
をノズル７からほぼ全量出湯することができる。これに
より坩堝１の底部に残留する凝固物が極めて少くなる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は以下の効果を奏する。 坩堝の底部から出湯する場合や、坩堝に入れる溶湯
が所定量より少ない場合でも、挿入体を坩堝に挿入する
ことにより、湯面を所定高さに維持でき、効率よく必要
な加熱や保熱を行なうことができる。 湯量が少くなっても加熱できるため、凝固物が少く
なり、歩留りが向上する。凝固物が少ないのでこれを除
去する保守作業が少くなり、作業時間やコストを大幅に
削減することができる。また坩堝やノズルの損耗量も少
くなり、コストを一層低下できる。 湯量が少くなっても一定の湯面を維持して十分に加
熱できるので、出湯の温度を一定に保持でき、温度低下
による鋳込みの不具合を防止できる。 挿入体を用いて坩堝の予熱が容易にできるので、溶
湯を坩堝に注ぐ際の熱衝撃を少くでき、注いだ湯の温度
低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を示す図である。

【図２】坩堝に湯が十分入り、挿入体を坩堝に入れない
状態を示す図である。

【図３】坩堝の湯が大幅に少いが、挿入体を坩堝に入れ
ない状態を示す図である。

【図４】挿入体を坩堝の底に付けノズルを閉塞した状態
を示す図である。

【図５】導電体のみで構成した挿入体を示す図である。

【図６】導電体を中央にし周囲を耐火物で構成した挿入
体を示す図である。

【符号の説明】

１ 坩堝 ２ 挿入体 ３ 昇降装置 ４ レベル計 ５ 湯面 ６ 誘導加熱コイル ７ ノズル ８ 黒鉛 ９ アルミナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G057 AB04 4K046 AA01 CD02 CD11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外側周囲に誘導加熱コイルを巻かれた坩
   堝と、この坩堝内に挿入可能な挿入体と、この挿入体を
   坩堝内で昇降する昇降装置と、を備えたことを特徴とす
   る挿入体を備えた坩堝装置。
2. 【請求項２】 前記坩堝の底にはノズルが設けられてお
   り、前記挿入体を坩堝底部に近接または押付ることによ
   りノズルからの出湯量を調整しまたは停止させるように
   したことを特徴とする請求項１記載の挿入体を備えた坩
   堝装置。
3. 【請求項３】 前記挿入体の少なくても一部は導電体で
   構成されており、坩堝の誘導加熱コイルに通電すること
   により発熱するようになっていることを特徴とする請求
   項１記載の挿入体を備えた坩堝装置。
4. 【請求項４】 前記挿入体の表面は耐火物で構成され、
   内部は導電体で構成されていることを特徴とする請求項
   ３記載の挿入体を備えた坩堝装置。