JP2001041661A - コールドクルーシブル誘導溶解装置 - Google Patents
コールドクルーシブル誘導溶解装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶解用コイルに多大な電力を投入することな
く、小径ノズルからの出湯と連続操業を行うことができ
るコールドクルーシブル誘導溶解装置を提供する。 【解決手段】 底部に出湯ノズルを有するるつぼ本体部
外周には溶解用コイルが環装され、出湯ノズルの外周に
は出湯用コイルが環装されたコールドクルーシブル誘導
溶解装置において、前記出湯ノズルの内表面に絶縁性皮
膜を形成する。上記絶縁性皮膜としては、Ａｌ2Ｏ3，Ｔ
ｉＯ2，ＣａＯ，Ｙ2Ｏ3，ＺｒＯ2よりなる群から選択さ
れる１種以上を用いることが望ましく、上記絶縁性皮膜
は溶射法により形成することが推奨される。また、前記
絶縁性皮膜の厚さは、１０〜５００μｍとすることが好
ましい。
く、小径ノズルからの出湯と連続操業を行うことができ
るコールドクルーシブル誘導溶解装置を提供する。 【解決手段】 底部に出湯ノズルを有するるつぼ本体部
外周には溶解用コイルが環装され、出湯ノズルの外周に
は出湯用コイルが環装されたコールドクルーシブル誘導
溶解装置において、前記出湯ノズルの内表面に絶縁性皮
膜を形成する。上記絶縁性皮膜としては、Ａｌ2Ｏ3，Ｔ
ｉＯ2，ＣａＯ，Ｙ2Ｏ3，ＺｒＯ2よりなる群から選択さ
れる１種以上を用いることが望ましく、上記絶縁性皮膜
は溶射法により形成することが推奨される。また、前記
絶縁性皮膜の厚さは、１０〜５００μｍとすることが好
ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導溶解により金
属を溶解するコールドクルーシブル誘導溶解装置に関す
るものである。
属を溶解するコールドクルーシブル誘導溶解装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】コールドクルーシブル誘導溶解装置は、
縦長に分割された良導電性金属のセグメントを略円筒状
に配設形成されたるつぼを誘導コイル内に設けることで
構成されており、上記誘導コイルによりるつぼの各セグ
メントに渦電流を発生させ、この渦電流により更にるつ
ぼ内の被溶解材料に渦電流を発生させ被溶解材料にジュ
ール熱を発生させて加熱・溶解する装置である。尚、上
記誘導溶解装置は、るつぼ自体の溶解を防止することを
目的として、上記るつぼ内には水等の冷媒を循環させる
様に構成されていることからコールドクルーシブル誘導
溶解装置と呼ばれている。
縦長に分割された良導電性金属のセグメントを略円筒状
に配設形成されたるつぼを誘導コイル内に設けることで
構成されており、上記誘導コイルによりるつぼの各セグ
メントに渦電流を発生させ、この渦電流により更にるつ
ぼ内の被溶解材料に渦電流を発生させ被溶解材料にジュ
ール熱を発生させて加熱・溶解する装置である。尚、上
記誘導溶解装置は、るつぼ自体の溶解を防止することを
目的として、上記るつぼ内には水等の冷媒を循環させる
様に構成されていることからコールドクルーシブル誘導
溶解装置と呼ばれている。
【０００３】上記コールドクルーシブル誘導溶解装置の
代表的な出湯方法のひとつに、るつぼ底部に設置したノ
ズルから溶湯を出湯するボトム出湯方式がある。従来の
ボトム出湯方式を採用するコールドクルーシブル誘導溶
解装置は、持ち上げることによって図１に示す様に、溶
解液を上記るつぼ２の底面及び内壁面に接触させた状態
で該溶解液の表面に凝固スカル６を形成しながら溶解を
行うと共に、出湯ノズル３の上部に配設されたノズル栓
５ａを溶解用コイル及び出湯用コイルにより溶解させて
出湯を行うものである。
代表的な出湯方法のひとつに、るつぼ底部に設置したノ
ズルから溶湯を出湯するボトム出湯方式がある。従来の
ボトム出湯方式を採用するコールドクルーシブル誘導溶
解装置は、持ち上げることによって図１に示す様に、溶
解液を上記るつぼ２の底面及び内壁面に接触させた状態
で該溶解液の表面に凝固スカル６を形成しながら溶解を
行うと共に、出湯ノズル３の上部に配設されたノズル栓
５ａを溶解用コイル及び出湯用コイルにより溶解させて
出湯を行うものである。
【０００４】尚、従来のボトム出湯方式のコールドクル
ーシブル誘導溶解装置では、出湯ノズルの内径は４０ｍ
ｍ以上の大径となっていた。その理由は、出湯ノズルを
４０ｍｍ未満の小径にした場合には、凝固スカルがノズ
ル内表面及びるつぼ底面と接触する面積が比較的広くな
り、内部に水冷構造を有する銅製るつぼや出湯ノズルへ
の抜熱量が多くなり、出湯ノズル内の凝固スカルを溶解
し切れなくなって、出湯ができなくなるからである。
ーシブル誘導溶解装置では、出湯ノズルの内径は４０ｍ
ｍ以上の大径となっていた。その理由は、出湯ノズルを
４０ｍｍ未満の小径にした場合には、凝固スカルがノズ
ル内表面及びるつぼ底面と接触する面積が比較的広くな
り、内部に水冷構造を有する銅製るつぼや出湯ノズルへ
の抜熱量が多くなり、出湯ノズル内の凝固スカルを溶解
し切れなくなって、出湯ができなくなるからである。
【０００５】但し、出湯ノズルの内径が小径であると、
出湯ノズルの制御が容易であり連続鋳造が行い易く、ま
た出湯時に途中で停止させることも容易であり、更には
鋳型に少量ずつ注入する場合も好適であることから、コ
ールドクルーシブル誘導溶解装置の適用分野によっては
出湯ノズルの内径は小径のものとすることが要望されて
いる。
出湯ノズルの制御が容易であり連続鋳造が行い易く、ま
た出湯時に途中で停止させることも容易であり、更には
鋳型に少量ずつ注入する場合も好適であることから、コ
ールドクルーシブル誘導溶解装置の適用分野によっては
出湯ノズルの内径は小径のものとすることが要望されて
いる。
【０００６】出湯ノズルの内径を小径とした場合の出湯
に際しては、出湯用コイルによる凝固スカルでの発熱量
にはエネルギー密度（コイル電流値）に上限があるの
で、溶解用コイルに、溶解に必要な電力以上の大きな電
力を投入する必要があった。しかしながら、コールドク
ルーシブル溶解炉において必要以上の電力を投入した場
合、炉内の溶湯の揺動が激しくなり、電力効率の低下を
招き、更には溶湯がスプラッシュとなって炉外に飛び出
すという問題があった。
に際しては、出湯用コイルによる凝固スカルでの発熱量
にはエネルギー密度（コイル電流値）に上限があるの
で、溶解用コイルに、溶解に必要な電力以上の大きな電
力を投入する必要があった。しかしながら、コールドク
ルーシブル溶解炉において必要以上の電力を投入した場
合、炉内の溶湯の揺動が激しくなり、電力効率の低下を
招き、更には溶湯がスプラッシュとなって炉外に飛び出
すという問題があった。
【０００７】また、出湯後に、炉内に原料を追加装入・
溶解しつつこれを出湯するという連続操業を行うことも
できなかった。これは、出湯によってノズル内の凝固ス
カルが溶解または軟化し、ノズル表面の銅と面接触で密
着し、ノズル内凝固スカルの発熱量を著しく低下させる
ことにより、凝固スカルの溶解が不可能となるためであ
る。
溶解しつつこれを出湯するという連続操業を行うことも
できなかった。これは、出湯によってノズル内の凝固ス
カルが溶解または軟化し、ノズル表面の銅と面接触で密
着し、ノズル内凝固スカルの発熱量を著しく低下させる
ことにより、凝固スカルの溶解が不可能となるためであ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、溶解用コイルに多大な電
力を投入することなく、小径ノズルからの出湯と連続操
業を行うことができるコールドクルーシブル誘導溶解装
置を提供しようとするものである。
目してなされたものであって、溶解用コイルに多大な電
力を投入することなく、小径ノズルからの出湯と連続操
業を行うことができるコールドクルーシブル誘導溶解装
置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明とは、底部に出湯ノズルを有するるつぼ本体部外周に
は溶解用コイルが環装され、出湯ノズルの外周には出湯
用コイルが環装されたコールドクルーシブル誘導溶解装
置であって、前記出湯ノズルの内表面には絶縁性皮膜が
形成されてなることを要旨とするものである。上記絶縁
性皮膜としては、Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＣａＯ，Ｙ
2Ｏ3，ＺｒＯ2よりなる群から選択される１種以上を用
いることが望ましく、上記絶縁性皮膜は溶射法により形
成することが推奨される。また、前記絶縁性皮膜の厚さ
は、１０〜５００μｍとすることが好ましい。
明とは、底部に出湯ノズルを有するるつぼ本体部外周に
は溶解用コイルが環装され、出湯ノズルの外周には出湯
用コイルが環装されたコールドクルーシブル誘導溶解装
置であって、前記出湯ノズルの内表面には絶縁性皮膜が
形成されてなることを要旨とするものである。上記絶縁
性皮膜としては、Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＣａＯ，Ｙ
2Ｏ3，ＺｒＯ2よりなる群から選択される１種以上を用
いることが望ましく、上記絶縁性皮膜は溶射法により形
成することが推奨される。また、前記絶縁性皮膜の厚さ
は、１０〜５００μｍとすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】ボトム出湯方式のコールドクルー
シブル誘導溶解装置は、図１に示す様に、溶解用コイル
１の内側に、水冷銅セグメント構造からなるるつぼ２が
配設され、るつぼ底部の構造として、平坦な底面を有す
るリング状の水冷銅底板１２と、やはり水冷銅セグメン
ト構造からなる出湯ノズル３が配設されたものである。
シブル誘導溶解装置は、図１に示す様に、溶解用コイル
１の内側に、水冷銅セグメント構造からなるるつぼ２が
配設され、るつぼ底部の構造として、平坦な底面を有す
るリング状の水冷銅底板１２と、やはり水冷銅セグメン
ト構造からなる出湯ノズル３が配設されたものである。
【００１１】出湯ノズル３内には、原料（目的とする被
溶解物）の落下および初期溶解時の溶湯の垂落を防止す
るため、原料と同材料のノズル栓５ａを設置し、その
後、原料をるつぼ内に装入し、溶解用コイル１に通電し
て原料を溶解させる。原料が溶解した後も、溶湯温度及
び凝固スカル形状が定常状態になるまでの間はそのまま
保持し、次いで出湯用コイル４に通電して、ノズル栓５
ａ及びその上部の凝固スカル層を溶解することにより出
湯を開始する。
溶解物）の落下および初期溶解時の溶湯の垂落を防止す
るため、原料と同材料のノズル栓５ａを設置し、その
後、原料をるつぼ内に装入し、溶解用コイル１に通電し
て原料を溶解させる。原料が溶解した後も、溶湯温度及
び凝固スカル形状が定常状態になるまでの間はそのまま
保持し、次いで出湯用コイル４に通電して、ノズル栓５
ａ及びその上部の凝固スカル層を溶解することにより出
湯を開始する。
【００１２】本発明者らは、出湯ノズルの内径を小さく
しても安定な出湯状態を達成できる様にするには、図２
に示す様に、出湯ノズル３の内周面に絶縁性皮膜１３を
形成すればよいことを見出し、本発明に想到した。
しても安定な出湯状態を達成できる様にするには、図２
に示す様に、出湯ノズル３の内周面に絶縁性皮膜１３を
形成すればよいことを見出し、本発明に想到した。
【００１３】そもそもコールドクルーシブル誘導溶解装
置における発熱は、ノズル内の凝固スカルまたは溶湯に
流れる誘導電流によるジュール発熱であり、従って発熱
量は誘導電流の量によって決まる。
置における発熱は、ノズル内の凝固スカルまたは溶湯に
流れる誘導電流によるジュール発熱であり、従って発熱
量は誘導電流の量によって決まる。
【００１４】一般に、水冷銅と凝固スカルとは、凝固ス
カルの冷却過程における凝固収縮により、複数の点で接
触する点接触状態にあり、電気的には実質的な絶縁状態
が保たれている場合が多い。しかしながら、出湯ノズル
内部においては、凝固スカルを出湯用コイルにより溶解
して出湯を行うことから、出湯用コイルへの通電を開始
した後、凝固スカルは温度上昇によって次第に軟化し、
出湯ノズルの内面との接触状態が、点接触から面接触と
なり、電気的に短絡することなる。これにより、出湯ノ
ズルと凝固スカルの誘導電流の流れ方は、図３に示す様
になり、凝固スカルに流れる誘導電流は、ノズルセグメ
ントにすぐに戻るために、著しく減少する。従って、発
熱量も低下し、凝固スカルを溶解できず、出湯が不可能
となるものである。
カルの冷却過程における凝固収縮により、複数の点で接
触する点接触状態にあり、電気的には実質的な絶縁状態
が保たれている場合が多い。しかしながら、出湯ノズル
内部においては、凝固スカルを出湯用コイルにより溶解
して出湯を行うことから、出湯用コイルへの通電を開始
した後、凝固スカルは温度上昇によって次第に軟化し、
出湯ノズルの内面との接触状態が、点接触から面接触と
なり、電気的に短絡することなる。これにより、出湯ノ
ズルと凝固スカルの誘導電流の流れ方は、図３に示す様
になり、凝固スカルに流れる誘導電流は、ノズルセグメ
ントにすぐに戻るために、著しく減少する。従って、発
熱量も低下し、凝固スカルを溶解できず、出湯が不可能
となるものである。
【００１５】これに対して、本発明では、ノズル内面に
絶縁性皮膜を形成することにより、ノズル内部において
凝固スカルや溶湯と、ノズル内面との間の電気的な絶縁
状態を保つことができ、図４に示す様に、誘導電流がノ
ズルセグメントに戻ることがないので、凝固スカルを溶
解するのに十分な誘導電流を確保することができ、出湯
が可能となるものである。
絶縁性皮膜を形成することにより、ノズル内部において
凝固スカルや溶湯と、ノズル内面との間の電気的な絶縁
状態を保つことができ、図４に示す様に、誘導電流がノ
ズルセグメントに戻ることがないので、凝固スカルを溶
解するのに十分な誘導電流を確保することができ、出湯
が可能となるものである。
【００１６】本発明で用いる絶縁性皮膜の材質として
は、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化
物などを用いればよい。なお、コールドクルーシブル誘
導溶解装置は、一般に、真空雰囲気チャンバー内に設置
され、チタンをはじめとする高融点・活性金属の溶解に
用いられることが多い。従って、本発明で用いる絶縁性
皮膜の材質としては、高温での安定性や、活性金属との
非反応性の観点から、金属酸化物を用いることが望まし
く、特に、Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＣａＯ，Ｙ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2等を用いることが推奨される。
は、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化
物などを用いればよい。なお、コールドクルーシブル誘
導溶解装置は、一般に、真空雰囲気チャンバー内に設置
され、チタンをはじめとする高融点・活性金属の溶解に
用いられることが多い。従って、本発明で用いる絶縁性
皮膜の材質としては、高温での安定性や、活性金属との
非反応性の観点から、金属酸化物を用いることが望まし
く、特に、Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＣａＯ，Ｙ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2等を用いることが推奨される。
【００１７】絶縁性皮膜を形成する方法として、たとえ
ば絶縁性皮膜が金属酸化物である場合、金属酸化物を液
状バインダーに懸濁させ、出湯ノズル内表面に塗布し、
その後、バインダーを蒸発させる方法がある。ただし、
この方法では、金属酸化物としては粉末粒子が用いら
れ、粒子同士の結合力が弱く、溶解・出湯により損耗す
るので、繰り返し使用できる回数が少ない。
ば絶縁性皮膜が金属酸化物である場合、金属酸化物を液
状バインダーに懸濁させ、出湯ノズル内表面に塗布し、
その後、バインダーを蒸発させる方法がある。ただし、
この方法では、金属酸化物としては粉末粒子が用いら
れ、粒子同士の結合力が弱く、溶解・出湯により損耗す
るので、繰り返し使用できる回数が少ない。
【００１８】これに対して、金属酸化物の粉末を用いて
溶射する方法を採用すれば、繰り返し使用することがで
き望ましい。溶射法には、ガス溶射法とプラズマ溶射法
があり、具体的には、高温・高速のガスフレームやプラ
ズマフレームの中で、金属酸化物粉末を溶融し、溶融状
態のまま、高速で目的物に衝突させ固化させるものであ
り、強度の高い皮膜を形成することができ、高融点・活
性金属の溶解・出湯においても割れ，剥離，損耗するこ
となく、繰り返し操業できる。
溶射する方法を採用すれば、繰り返し使用することがで
き望ましい。溶射法には、ガス溶射法とプラズマ溶射法
があり、具体的には、高温・高速のガスフレームやプラ
ズマフレームの中で、金属酸化物粉末を溶融し、溶融状
態のまま、高速で目的物に衝突させ固化させるものであ
り、強度の高い皮膜を形成することができ、高融点・活
性金属の溶解・出湯においても割れ，剥離，損耗するこ
となく、繰り返し操業できる。
【００１９】絶縁性皮膜の厚さとしては、薄過ぎる場合
には、局所的に絶縁破壊が起こり、アーキングが発生
し、これにより皮膜が破損したり剥離するので、繰り返
し操業や連続操業ができなくなり、さらには原料の装入
時の衝撃などによっても破損や剥離を起こしやすくなる
ので、１０μｍ以上とすることが望ましく、２０μｍ以
上であればより望ましい。
には、局所的に絶縁破壊が起こり、アーキングが発生
し、これにより皮膜が破損したり剥離するので、繰り返
し操業や連続操業ができなくなり、さらには原料の装入
時の衝撃などによっても破損や剥離を起こしやすくなる
ので、１０μｍ以上とすることが望ましく、２０μｍ以
上であればより望ましい。
【００２０】一方、絶縁性皮膜が厚過ぎる場合には、例
えば絶縁性皮膜が金属酸化物であると、出湯ノズルの材
質であるよりも熱伝導度が小さいため、絶縁性皮膜表面
の温度は、凝固スカルまたは溶湯の温度に極めて近くな
り、皮膜内で著しい温度勾配とそれに伴う熱応力が生
じ、皮膜の自己破壊である割れや部分剥離などを生じや
すくなり不純物混入の原因となるので、５００μｍ以下
とすることが望ましい。
えば絶縁性皮膜が金属酸化物であると、出湯ノズルの材
質であるよりも熱伝導度が小さいため、絶縁性皮膜表面
の温度は、凝固スカルまたは溶湯の温度に極めて近くな
り、皮膜内で著しい温度勾配とそれに伴う熱応力が生
じ、皮膜の自己破壊である割れや部分剥離などを生じや
すくなり不純物混入の原因となるので、５００μｍ以下
とすることが望ましい。
【００２１】尚、出湯途中で出湯を停止する場合には、
水冷されているるつぼ底面１２や出湯ノズル３内面へ、
溶湯や凝固スカルから移動する抜熱量と、出湯用コイル
４による発熱量の大小によって出湯停止の成否が決ま
る。
水冷されているるつぼ底面１２や出湯ノズル３内面へ、
溶湯や凝固スカルから移動する抜熱量と、出湯用コイル
４による発熱量の大小によって出湯停止の成否が決ま
る。
【００２２】出湯ノズル３のストレート部３ｂ内に形成
される凝固スカルは、出湯ノズル３のテーパ部３ａの角
度αによらず溶解可能であるが、テーパ角度αが小さ過
ぎる場合は、テーパ部３ａに沿った形状で出湯用コイル
を配置しようとすると、コイルテーパ部４ａの単位長さ
当りのコイル巻き数が多くなると共に、コイルからノズ
ル内表面への水平距離は短くなる。即ち出湯ノズルセグ
メントでの電力消費が小さくなるため、ノズル内の凝固
スカルに多くの発熱量を投入できるが、テーパ角度αが
小さい程、テーパ部３ａの表面積すなわち冷却面積が増
大するため、却って抜熱量が増大し、ノズル内の凝固ス
カルの溶解が困難となり、出湯が不可能となるのでテー
パ角度αは７０°以上にすることが望ましい。一方、テ
ーパ角度αが大き過ぎる場合には、コイルテーパ部４ａ
の単位長さ当たりのコイル巻き数が少なくなるととも
に、出湯用コイル４からノズル内表面への水平距離が大
きくなることから、ノズルテーパ面では、やはり発熱量
に比べて抜熱量が大となり、テーパ面上の凝固スカルを
溶解できなくなり出湯不可能となるので、テーパ角度α
は１００°以下にすることが望ましい。以上の様にテー
パ部の角度は、発熱量と抜熱量のバランスにおいて重要
であり、７０°以上が好ましく、更に好ましく８０°以
上であり、一方上限は１００°が好ましく、９５°であ
ればより望ましい。
される凝固スカルは、出湯ノズル３のテーパ部３ａの角
度αによらず溶解可能であるが、テーパ角度αが小さ過
ぎる場合は、テーパ部３ａに沿った形状で出湯用コイル
を配置しようとすると、コイルテーパ部４ａの単位長さ
当りのコイル巻き数が多くなると共に、コイルからノズ
ル内表面への水平距離は短くなる。即ち出湯ノズルセグ
メントでの電力消費が小さくなるため、ノズル内の凝固
スカルに多くの発熱量を投入できるが、テーパ角度αが
小さい程、テーパ部３ａの表面積すなわち冷却面積が増
大するため、却って抜熱量が増大し、ノズル内の凝固ス
カルの溶解が困難となり、出湯が不可能となるのでテー
パ角度αは７０°以上にすることが望ましい。一方、テ
ーパ角度αが大き過ぎる場合には、コイルテーパ部４ａ
の単位長さ当たりのコイル巻き数が少なくなるととも
に、出湯用コイル４からノズル内表面への水平距離が大
きくなることから、ノズルテーパ面では、やはり発熱量
に比べて抜熱量が大となり、テーパ面上の凝固スカルを
溶解できなくなり出湯不可能となるので、テーパ角度α
は１００°以下にすることが望ましい。以上の様にテー
パ部の角度は、発熱量と抜熱量のバランスにおいて重要
であり、７０°以上が好ましく、更に好ましく８０°以
上であり、一方上限は１００°が好ましく、９５°であ
ればより望ましい。
【００２３】また、ノズル穴径については、穴径が小さ
い程、ノズル内の磁束密度が増加し、ノズル内溶湯に作
用する電磁気力が増大する。ノズルにテーパ部を有する
場合、テーパ部内の溶湯には、上向きの電磁気力が作用
する。従って、ノズル内径が小さい場合、ストレート部
や、テーパ部とストレート部との境界部付近には、強大
な電磁気力が発生するため、溶湯を上方に持ち上げ、出
湯を阻止することとなる。また、表面張力の作用も大き
くなり、出湯の妨げとなるので、ノズル穴径は４ｍｍ以
上とすることが望ましく、１０ｍｍ以上であればより望
ましい。
い程、ノズル内の磁束密度が増加し、ノズル内溶湯に作
用する電磁気力が増大する。ノズルにテーパ部を有する
場合、テーパ部内の溶湯には、上向きの電磁気力が作用
する。従って、ノズル内径が小さい場合、ストレート部
や、テーパ部とストレート部との境界部付近には、強大
な電磁気力が発生するため、溶湯を上方に持ち上げ、出
湯を阻止することとなる。また、表面張力の作用も大き
くなり、出湯の妨げとなるので、ノズル穴径は４ｍｍ以
上とすることが望ましく、１０ｍｍ以上であればより望
ましい。
【００２４】尚、本発明において、るつぼ底部の設置さ
れたリング状の水冷銅底板１２は、溶解用コイル１と出
湯用コイル４の発する電磁波を遮蔽し、溶解用電源７と
出湯用電源８の２台の電源が互いに干渉し誤作動・故障
するのを防止する。
れたリング状の水冷銅底板１２は、溶解用コイル１と出
湯用コイル４の発する電磁波を遮蔽し、溶解用電源７と
出湯用電源８の２台の電源が互いに干渉し誤作動・故障
するのを防止する。
【００２５】また以上の説明では、るつぼの材質は銅
で、るつぼの冷却媒体としては水を用いたコールドクル
ーシブル誘導溶解装置を取り上げたが、コールドクルー
シブル誘導溶解装置のるつぼ材質は銅に限らず電気良導
性物質であれば良く、また冷却媒体についても、水に限
定するわけでなく、液体，気体を問わず冷却能等によっ
て適宜選択すればよい。
で、るつぼの冷却媒体としては水を用いたコールドクル
ーシブル誘導溶解装置を取り上げたが、コールドクルー
シブル誘導溶解装置のるつぼ材質は銅に限らず電気良導
性物質であれば良く、また冷却媒体についても、水に限
定するわけでなく、液体，気体を問わず冷却能等によっ
て適宜選択すればよい。
【００２６】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
【００２７】
【実施例】実施例１ るつぼの内径が４００ｍｍであるコールドクルーシブル
誘導溶解装置を用いて、出湯ノズルに種々の絶縁性皮膜
を形成し、出湯の成否と、出湯に要する時間を測定し
た。溶解・出湯に用いた金属は、純Ｔｉ（２００Ｋｇ）
であり、溶解用コイルへの電力１２００ｋＷで溶解し、
溶湯温度・凝固スカル形状が定常となってから、出湯用
コイルへの電力１５０ｋＷにて通電を開始した。なお、
出湯ノズル内面のテーパ角度は９０°である。また、出
湯開始時間とは、通電開始から出湯開始までの時間であ
る。結果は、表１に示す。
誘導溶解装置を用いて、出湯ノズルに種々の絶縁性皮膜
を形成し、出湯の成否と、出湯に要する時間を測定し
た。溶解・出湯に用いた金属は、純Ｔｉ（２００Ｋｇ）
であり、溶解用コイルへの電力１２００ｋＷで溶解し、
溶湯温度・凝固スカル形状が定常となってから、出湯用
コイルへの電力１５０ｋＷにて通電を開始した。なお、
出湯ノズル内面のテーパ角度は９０°である。また、出
湯開始時間とは、通電開始から出湯開始までの時間であ
る。結果は、表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】Ｎｏ．１〜４は、従来法であり、出湯ノズ
ルの内径が４０ｍｍ以上の太径では、溶解に必要な電力
１２００ｋＷで出湯が可能であるが、出湯ノズルの内径
が３０ｍｍ以下では１２００ｋＷでは出湯が不可能とな
った。
ルの内径が４０ｍｍ以上の太径では、溶解に必要な電力
１２００ｋＷで出湯が可能であるが、出湯ノズルの内径
が３０ｍｍ以下では１２００ｋＷでは出湯が不可能とな
った。
【００３０】Ｎｏ．５〜１３は、プラズマ溶射にて種々
の絶縁性皮膜を形成した本発明例であり、溶解用電力１
２００ｋＷでの出湯が可能であった。また絶縁性皮膜用
材料として、Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＣａＯ，Ｙ2Ｏ3，Ｚ
ｒＯ2を単体で用いた場合及びこれらの混合物を用いた
場合のいずれも、絶縁性皮膜の割れ，剥離，損耗がなく
出湯が可能であった。
の絶縁性皮膜を形成した本発明例であり、溶解用電力１
２００ｋＷでの出湯が可能であった。また絶縁性皮膜用
材料として、Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＣａＯ，Ｙ2Ｏ3，Ｚ
ｒＯ2を単体で用いた場合及びこれらの混合物を用いた
場合のいずれも、絶縁性皮膜の割れ，剥離，損耗がなく
出湯が可能であった。
【００３１】実施例２ 絶縁性皮膜の形成方法として、液状バインダーを用いて
塗布する方法とガス溶射法を採用したこと以外は、実施
例１と同様にして、純Ｔｉの溶解・出湯を繰り返した。
結果は表２に示す。
塗布する方法とガス溶射法を採用したこと以外は、実施
例１と同様にして、純Ｔｉの溶解・出湯を繰り返した。
結果は表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】液状バインダーの塗布方法によるＮｏ．２
１では出湯が可能であるものの、１回の溶解・出湯で絶
縁性皮膜は部分剥離を起こし、４回目以降では、出湯が
不可能となった。ガス溶射法で絶縁性皮膜を形成したＮ
ｏ．２２では、１５回目で割れと剥離は発生したが、２
０回の溶解・出湯が可能であり、実用に供することがで
きることが分かった。プラズマ溶射の場合（Ｎｏ．２
３）は、５０回の溶解・出湯でも皮膜の割れ及び剥離が
ほとんどなく、不純物の混入のない溶解・出湯ができ
た。
１では出湯が可能であるものの、１回の溶解・出湯で絶
縁性皮膜は部分剥離を起こし、４回目以降では、出湯が
不可能となった。ガス溶射法で絶縁性皮膜を形成したＮ
ｏ．２２では、１５回目で割れと剥離は発生したが、２
０回の溶解・出湯が可能であり、実用に供することがで
きることが分かった。プラズマ溶射の場合（Ｎｏ．２
３）は、５０回の溶解・出湯でも皮膜の割れ及び剥離が
ほとんどなく、不純物の混入のない溶解・出湯ができ
た。
【００３４】実施例３ 絶縁性皮膜の厚さを種々に変化させたこと以外は実施例
１と同様にして純Ｔｉの溶解・出湯を繰り返した。結果
は表３に示す。
１と同様にして純Ｔｉの溶解・出湯を繰り返した。結果
は表３に示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】絶縁性皮膜の厚さが薄過ぎるＮｏ．３１，
３２では、数回の使用で皮膜が部分剥離を起こし、出湯
が不可能となったが、絶縁性皮膜が２０μｍ以上のＮo.
３３〜３６では、数十回の使用ができた。また絶縁性皮
膜の厚さが厚過ぎるＮo.３７，３８では、数回で皮膜の
割れ・部分剥離が発生し、不純物として混入した。
３２では、数回の使用で皮膜が部分剥離を起こし、出湯
が不可能となったが、絶縁性皮膜が２０μｍ以上のＮo.
３３〜３６では、数十回の使用ができた。また絶縁性皮
膜の厚さが厚過ぎるＮo.３７，３８では、数回で皮膜の
割れ・部分剥離が発生し、不純物として混入した。
【００３７】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、溶解用コイルに多大な電力を投入することなく、小
径ノズルからの出湯と連続操業を行うことができるコー
ルドクルーシブル誘導溶解装置が提供できることとなっ
た。
で、溶解用コイルに多大な電力を投入することなく、小
径ノズルからの出湯と連続操業を行うことができるコー
ルドクルーシブル誘導溶解装置が提供できることとなっ
た。
【図１】ボトム出湯型のコールドクルーシブル誘導溶解
装置を示す概略説明図である。
装置を示す概略説明図である。
【図２】本発明に係るコールドクルーシブル誘導溶解装
置の出湯ノズルを示す概略説明図である。
置の出湯ノズルを示す概略説明図である。
【図３】従来のコールドクルーシブル誘導溶解装置の誘
導電流の流れ（ある瞬間の電流の流れ方）を示す説明図
である。
導電流の流れ（ある瞬間の電流の流れ方）を示す説明図
である。
【図４】本発明に係るコールドクルーシブル誘導溶解装
置の誘導電流の流れ（ある瞬間の電流の流れ方）を示す
説明図である。
置の誘導電流の流れ（ある瞬間の電流の流れ方）を示す
説明図である。
１ 溶解用コイル ２ 水冷銅ルツボ ３ 出湯ノズル ４ 出湯用コイル ５ 溶湯 ６ 凝固スカル ７ 溶解用電源 ８ 出湯用電源 ９ 出湯溶湯 １０ 鋳型 １１ 鋳塊 １２ るつぼ底板 １３ 絶縁性皮膜 １４ 誘導電流 ３ａ テーパ部 ３ｂ ストレート部 ４ａ コイルテーパ部 ５ａ ノズル栓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草道 龍彦 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 3K059 AA08 AB07 AB16 AC68 AC76 AD03 AD07 AD24 CD44 CD52 CD63 CD72 4K046 AA01 BA01 BA03 CA01 CB12 CD02 CE08 DA05 4K063 AA04 AA12 BA02 CA01 CA02 CA06 FA33 FA34 FA46
Claims (4)
- 【請求項１】 底部に出湯ノズルを有するるつぼ本体部
外周には溶解用コイルが環装され、出湯ノズルの外周に
は出湯用コイルが環装されたコールドクルーシブル誘導
溶解装置であって、 前記出湯ノズルの内表面には絶縁性皮膜が形成されてな
ることを特徴とするコールドクルーシブル誘導溶解装
置。 - 【請求項２】 前記絶縁性皮膜が、Ａｌ2Ｏ3，Ｔｉ
Ｏ2，ＣａＯ，Ｙ2Ｏ3，ＺｒＯ2よりなる群から選択され
る１種以上である請求項１に記載のコールドクルーシブ
ル誘導溶解装置。 - 【請求項３】 前記絶縁性皮膜が溶射法により形成され
てなる請求項１または２に記載のコールドクルーシブル
誘導溶解装置。 - 【請求項４】 前記絶縁性皮膜の厚さが、１０〜５００
μｍである請求項１〜３のいずれかに記載のコールドク
ルーシブル誘導溶解装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11212542A JP2001041661A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | コールドクルーシブル誘導溶解装置 |
| US09/400,995 US6144690A (en) | 1999-03-18 | 1999-09-21 | Melting method using cold crucible induction melting apparatus |
| DE69931141T DE69931141T2 (de) | 1999-03-18 | 1999-09-28 | Schmelzverfahren in einer Induktion-Kalt-Schmelz-Tiegelanlage |
| EP99119405A EP1045216B1 (en) | 1999-03-18 | 1999-09-28 | Melting method using cold crucible induction melting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11212542A JP2001041661A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | コールドクルーシブル誘導溶解装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001041661A true JP2001041661A (ja) | 2001-02-16 |
Family
ID=16624414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11212542A Withdrawn JP2001041661A (ja) | 1999-03-18 | 1999-07-27 | コールドクルーシブル誘導溶解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001041661A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277170A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-09-25 | Kobe Steel Ltd | コールドクルーシブル誘導溶解装置の出湯方法 |
| JP2005140491A (ja) * | 2003-04-16 | 2005-06-02 | Daido Steel Co Ltd | 金属の溶解出湯装置 |
| JP2006153362A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Daido Steel Co Ltd | 金属の溶解出湯装置及び鋳造装置 |
| CN111372705A (zh) * | 2017-10-25 | 2020-07-03 | 罗图公司 | 用于特别是金属玻璃的模制方法和装置 |
-
1999
- 1999-07-27 JP JP11212542A patent/JP2001041661A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277170A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-09-25 | Kobe Steel Ltd | コールドクルーシブル誘導溶解装置の出湯方法 |
| JP4646427B2 (ja) * | 2001-03-23 | 2011-03-09 | 株式会社神戸製鋼所 | コールドクルーシブル誘導溶解装置の出湯方法 |
| JP2005140491A (ja) * | 2003-04-16 | 2005-06-02 | Daido Steel Co Ltd | 金属の溶解出湯装置 |
| JP4655301B2 (ja) * | 2003-04-16 | 2011-03-23 | 大同特殊鋼株式会社 | 金属の溶解出湯装置 |
| JP2006153362A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Daido Steel Co Ltd | 金属の溶解出湯装置及び鋳造装置 |
| CN111372705A (zh) * | 2017-10-25 | 2020-07-03 | 罗图公司 | 用于特别是金属玻璃的模制方法和装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061003 |