JP2001074376A

JP2001074376A - 溶解炉及びその出湯流量制御方法

Info

Publication number: JP2001074376A
Application number: JP25049299A
Authority: JP
Inventors: Masanori Tsuda; 正徳津田
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】出湯通路内を流れる出湯流に垂直な方向に直流
磁場を作用させて、磁場の大きさによって流速や流量を
制御する溶解炉。【解決手段】出湯機構体２は、冷却手段が埋設された縦
割り状の複数の導電性セグメント８を円周方向に相互に
絶縁して配列することにより出湯通路を形成する漏斗状
の通路体９と、その外周に設けられた加熱用コイル手段
１０と、加熱用コイル手段１０に電力を適正に制御しつ
つ供給するための交番電源制御手段１１と、通路体９の
外周の対向する位置にその両端３Ｎ、３Ｓが位置するよ
うに設けられた磁性体３と、それを励磁するためにそれ
に巻かれた励磁用コイル手段４と、出湯の流量を検出す
る流量計６と、それにより検出された値に基づき、励磁
用コイル手段に電力を適正に制御しつつ供給するための
直流電源制御手段５とを備えている。溶湯を収容する収
容室７ａを形成する収容体７と、その底に設けられた出
湯機構体２とを有する溶解炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属などの溶解炉
及びその出湯流量制御方法に係り、特に、溶解炉の底か
ら流れ出る溶融した金属の出湯流に直流磁場を作用させ
て、容器、鋳型などへ送る流量を制御可能な溶解炉及び
出湯流量制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶解炉として、例えば、図５に示
すような誘導加熱溶解炉がある。この誘導加熱溶解炉
は、溶解された導電性の溶解対象物の溶湯を収容する収
容室１０３ａを形成するための収容室体１０３と、前記
収容室体１０３の収容室１０３ａと連通する出湯通路１
０２ａを有して前記収容室体１０３の底に設けられる出
湯機構体１０１とを備えている。前記出湯機構体１０１
は、前記出湯通路１０２ａを形成する通路体１０２と、
前記通路体１０２の外周に設けられた加熱用コイル手段
１１６と、前記加熱用コイル手段１１６に電力を適時に
供給するための交番電源制御手段１１７とを備えてい
る。

【０００３】前記収容室体１０３と前記出湯機構体１０
１の通路体１０２とは一体的に形成されており、縦割り
状の複数の導電性セグメント１０４を円周方向に相互に
絶縁して配列することにより、前記収容室体１０３と前
記出湯機構体１０１の漏斗状の通路体１０２が形成され
ている。各導電性セグメント１０４には、冷却手段であ
る冷却水が流れる配管１０４ａが埋設されている。ま
た、加熱用コイル手段１１６は、前記収容室体１０３と
前記漏斗状の通路体１０２の逆円錐台部分を加熱するた
めの第１加熱用コイル手段１０５と、前記漏斗状の通路
体１０２のノズル部分を加熱するための第２加熱用コイ
ル手段１０６とを有する。前記交番電源制御手段１１７
は、適宜に前記第１加熱用コイル手段１０５及び第２加
熱用コイル手段１０６への電力供給を切り換えて制御す
る。

【０００４】上記構成の誘導加熱溶解炉によれば、前記
収容室体１０３内に溶解対象物１１３が投入されると、
最初、交番電源制御手段１１７は前記第１加熱用コイル
手段１０５へ電力を供給する。前記収容室体１０３内の
溶解対象物１１３は、前記第１加熱用コイル手段１０５
によって誘導加熱されて溶湯となると共に、前記収容室
体１０３の壁面や前記通路体１０２の壁面に接触する部
分においては、溶湯が冷却されて溶解対象物が凝固した
スカル層１１４となる。従って、誘導加熱の最初のうち
は、通路体の通路１０２ａの導入口１０２ｂは閉じられ
ている。

【０００５】続いて、交番電源制御手段１１７は第２加
熱用コイル手段１０６にも電力を供給する。前記第１加
熱用コイル手段１０５及び第２加熱用コイル手段１０６
による誘導加熱が進むと、溶解対象物の凝固したスカル
層１１４が薄くなり、通路体の出湯用通路１０２ａの導
入口１０２ｂが開き、出湯が開始する。出湯を停止する
場合、前記交番電源制御手段１１７は前記第２加熱用コ
イル手段１０６への電力供給を停止し、前記第１加熱用
コイル手段１０５への電力供給を減じる。そのため、ス
カル層１１４が増大し、通路体の出湯用通路１０２ａの
導入口１０２ｂが閉じられ、出湯を停止する。

【０００６】このように、交番電源制御手段１１７によ
って誘導加熱を制御することによって、溶解対象物１１
３の溶解および出湯の作業を容易に行うことができると
共に、これらの溶解および出湯の切り替え操作を極めて
簡単に行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出湯の
停止が加熱用コイルへの電力供給の停止によって行われ
るので、直ぐに動作しないという問題があった。言い換
えると、溶湯がかなり排出され、出湯速度がかなり遅く
ならないと停止とならないという問題があった。また、
スカル層の増大のために、前記収容室体１０３側を誘導
加熱する第１加熱コイル１０５への電力供給を低減する
ように制御しなければならないとならないという問題が
あった。更に、出湯停止の反応すら遅いのに、適時に流
量を制御することは殆どできないという問題もあった。
言い換えると、流量の制御をスカル層の凝固速度に依存
しているために反応に乏しいという問題もあった。

【０００８】本発明は、上記問題を鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、出湯流の流量をス
カル層の溶融、凝固という間接的方法ではなく、溶解さ
れて流出している溶解対象物自身に直接停止の力を作用
させて出湯の流量を制御する溶解炉及び出湯流量制御方
法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の本発明の溶解炉は、溶解された導電
性の溶解対象物の溶湯を収容するための収容室を形成す
る収容室体と、前記収容室体の収容室と連通する出湯通
路を有して前記収容室体の底に設けられる出湯機構体と
を備えており、前記出湯機構体は、前記収容室体の収容
室と連通する出湯通路を形成する通路体と、前記出湯通
路内を流れる出湯流に垂直な方向に直流磁場を作用させ
て出湯流量を制御する出湯流量制御手段を有することを
特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の本発明の溶解炉は、溶解
された導電性の溶解対象物の溶湯を収容する収容室を形
成する収容室体と、前記収容室体の収容室と連通する出
湯通路を有して前記収容室体の底に設けられる出湯機構
体とを有し、前記出湯機構体は、冷却手段が埋設された
縦割り状の複数の導電性セグメントを円周方向に相互に
絶縁して配列することにより出湯通路を形成する漏斗状
の通路体と、該通路体の外周に設けられた加熱用コイル
手段と、前記加熱用コイル手段に電力を適正に制御しつ
つ供給するための交番電源制御手段と、前記通路体の外
周の対向する位置にその両端が位置するように設けられ
た磁性体と、前記磁性体を励磁するために該磁性体に巻
かれた励磁用コイル手段と、出湯の流量を検出する流量
計と、前記流量計により検出された値に基づき、前記励
磁用コイル手段に電力を適正に制御しつつ供給するため
の直流電源制御手段とを備えていることを特徴とする。

【００１１】尚、前記流量計には、直接流量を検出する
ものと、間接的に流量を検出するものとを含む。前記間
接的に流量を検出する流量計として、炉の収容室体の重
量の変化、または、炉の収容室体からの出湯を受領する
鋳型や容器の重量の変化をロードセル等の重量検出計に
よって検出してその重量変化から出湯流の流量を間接的
に検出する流量計や、出湯流の速度等を検出してその速
度等から出湯流の流量を間接的に検出する流量計等が有
る。従って、前記直流電源制御手段は、流量値や重量変
化値、又は流速値等の前記流量計により検出された値に
基づき、前記励磁用コイル手段に電力を適正に制御しつ
つ供給する。

【００１２】請求項３に記載の出湯流量制御方法は、溶
解された導電性の溶解対象物の溶湯を収容する収容室を
形成する収容室体と、前記収容室体の収容室と連通する
出湯通路を有して前記収容室体の底に設けられる出湯機
構体とを備えた溶解炉における出湯流量制御方法であっ
て、前記出湯通路内を流れる出湯流に垂直な方向に直流
磁場を作用させて前記磁場の大きさによって前記流速を
制御し、前記出湯通路内を流れる出湯流の流量を制御す
ることを特徴とする。

【００１３】上記本発明の溶解炉及び出湯流量制御方法
によれば、出湯流の流量をスカル層の溶融、凝固という
間接的方法ではなく、溶解されて流出している溶解対象
物自身に直接、磁場による抑制又は停止の力を作用させ
て出湯の流量を制御する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を誘導加熱
溶解炉を例にとり説明する。先ず、本発明の第１の実施
形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１
の実施形態の誘導加熱溶解炉の概略斜視図であり、図２
は図１の誘導加熱溶解炉の部分断面図である。

【００１５】この誘導加熱溶解炉は、図２に示すよう
に、溶解された導電性の溶解対象物の溶湯を収容する収
容室７ａを形成するための収容室体７と、前記収容室体
７の収容室７ａと連通する出湯通路９ａを有して前記収
容室体７の底に設けられる出湯機構体２とを備えてい
る。前記出湯機構体２は、前記出湯通路９ａを形成する
漏斗状の通路体９と、前記通路体９の外周に設けられた
加熱用コイル手段１０と、前記加熱用コイル手段１０に
電力を適時に供給するための交番電源制御手段１１（図
１参照）と、出湯流量制御手段を備えている。

【００１６】前記出湯流量制御手段は、図１に示すよう
に、前記通路体９に近接する位置であって前記通路体９
の外周で対向する位置にその両端３_N、３_Sが位置する
ように設けられた磁性体３と、前記磁性体３を励磁する
ために前記磁性体３に巻かれた励磁用コイル手段４と、
前記励磁用コイル手段４に電力を供給するための直流電
源制御手段５と、出湯流の流量を検出するための流量計
とを備えている。前記磁性体３は、その両端３_N、３_S
が前記通路体９を挟んで対向する位置に配設されること
が可能なように角張ったＣ字型をしている。前記磁性体
３の両端３_N、３_Sは、前記磁性体の両端３_N、３_S間
で発生する磁場の及ぶ領域が前記漏斗状の通路体９の出
湯用通路９ａ内となるような位置に配設される。前記流
量計には、直接流量を検出するものと、間接的に流量を
検出するものとを含む。前記間接的に流量を検出する流
量計として、炉の収容室体の重量の変化、または、炉の
収容室体からの出湯を受領する鋳型や容器の重量の変化
をロードセル等の重量検出計によって重量を検出してそ
の重量変化から出湯流の流量を間接的に検出する流量計
や、出湯流の速度等を検出してその速度等から出湯流の
流量を間接的に検出する流量計等が有る。本実施形態に
おいては流量計６としてロードセルを採用した。前記ロ
ードセル６は、前記通路体９の下流側に設けられ、前記
収容室体７からの出湯を受領する図示されない鋳型や容
器の重量の変化を検出する。

【００１７】前記収容室体７の形状は、図１に示すよう
に、円錐台の大径側を上側にして、両底面を開口させた
中空の逆円錐台状をしている。この逆円錐台状の収容室
体７の中空部が前記収容室７ａとなっている。前記通路
体９は、図２に示すように、円錐台の大径側を上側にし
て、両底面を開口させた中空の逆円錐台部９ｃと、この
逆円錐台部９ｃの下側の開口に連通する中空を有する中
空管部９ｄとからなる漏斗状の通路体である。出湯通路
９ａは、前記逆円錐台部９ｃの中空部と中空管部９ｄの
中空によって形成されている。図２に示すように、前記
逆円錐台状の収容室体７の下側の開口に前記通路体９の
逆円錐台部９ｃの上側開口が接続されて、前記逆円錐台
状の収容室体７の収容室７ａと通路体９の出湯用通路９
ａが連通している。更に、前記逆円錐台状の収容室体７
と前記通路体９の逆円錐台部９ｃとで、更に大きな逆円
錐台を形成している。

【００１８】図１に示すように、前記収容室体７と前記
出湯機構体２の通路体９とは一体的に形成されており、
縦割り状の複数の導電性セグメント８を円周方向に相互
に絶縁して配列することにより、前記逆円錐台状の収容
室体７と前記出湯機構体２の漏斗状の通路体９が形成さ
れている。各導電性セグメント８には、図２に示すよう
に、冷却手段である冷却水が流れる配管８ａが埋設され
ている。

【００１９】また、図２に示すように、加熱用コイル手
段１０は、第１加熱用コイル手段１０ａと第２加熱用コ
イル手段１０ｂとを有する。前記第１加熱用コイル手段
１０ａは、前記逆円錐台状の収容室体７を構成する壁面
の外側及び前記漏斗状の通路体９の逆円錐台部９ｃを構
成する壁面の外側で、これらの壁面に沿って設けられ
る。前記第２加熱用コイル手段１０ｂは、前記漏斗状の
通路体９の中空管部９ｄを構成する壁面の外側で、この
壁面に沿って設けられる。前記第１加熱用コイル手段１
０ａは専ら収容室体７内の溶解対象物を溶解するための
溶解工程に使用され、第２加熱用コイル手段１０ｂは前
記漏斗状の通路体９の中空管部９ｄ内を加熱して専ら出
湯工程に使用される。図１に示されている前記交番電源
制御手段１１は、適宜に前記第１加熱用コイル手段１０
ａ及び第２加熱用コイル手段１０ｂへの電力供給を切り
換えて制御する。

【００２０】図１に示されている前記直流電源制御手段
５は、定電流の電力を前記励磁用コイル手段４に供給す
ることによって前記磁性体３の両端間に直流磁場を発生
させる。磁場の及ぶ領域は、前記通路体９の出湯用通路
９ａ内とする。前記ロードセル６によって検出された鋳
型や容器の重量の変化は前記直流電源制御手段５に入力
され、前記直流電源制御手段５は、その入力された値に
基づき適正な量の定電流の電力を前記励磁用コイル手段
４に供給する。

【００２１】前記収容室体及び出湯機構体は、純銅や銅
合金からなる銅製の他、電気抵抗率の低い金や銀または
場合によってはステンレス等を用いることができる。ま
た、溶解対象物としては、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニウム、クロム、ニオブ、タンタル、モリブデン、ウラ
ン、希土類金属、トリウム、およびこれらの合金から選
ばれる金属からなる反応性金属を挙げることができる。
上記の前記収容室体及び出湯機構体は、高真空から大気
圧までの任意の圧力に減圧可能な図示しない真空チャン
バ内に設けられている。

【００２２】上記構造の誘導加熱溶解炉の作動を図１及
び図２に基づき説明する。図２に示されるように、前記
収容室体７内に溶解対象物１１３が投入されると、最
初、交番電源制御手段１１は前記第１加熱用コイル手段
１０ａへ電力を供給する。前記収容室体７内の溶解対象
物１１３は、前記第１加熱用コイル手段１０ａによって
誘導加熱されて溶湯となると共に、前記収容室体７の壁
面や前記通路体９の壁面に接触する部分においては、溶
湯が冷却されて溶解対象物が凝固したスカル層１１４と
なる。従って、誘導加熱の最初のうちは、通路体の通路
９ａの導入口９ｂは閉じられている。続いて、交番電源
制御手段１１は第２加熱用コイル手段１０ｂにも電力を
供給する。前記第１加熱用コイル手段１０ａ及び第２加
熱用コイル手段１０ｂによる誘導加熱が進むと、溶解対
象物の凝固したスカル層１１４が薄くなり、通路体の出
湯用通路９ａの導入口９ｂが開き、出湯が開始する。

【００２３】出湯が開始されると、ロードセル６が鋳型
や容器の重量の変化を検出し、図１に示すように、その
重量の変化信号を前記直流電源制御手段５に入力する。
そして、前記直流電源制御手段５は、その入力された値
に基づき適正な出湯の流量となるような定電流の電力を
前記励磁用コイル手段４に供給する。前記励磁用コイル
手段４は、前記供給された電力に基づき磁性体３を励磁
する。励磁された磁性体３は、その両端３_N、３_s間で
前記供給された電力に対応した直流磁場を発生させる。
前記直流磁場は、図２に示すように、前記出湯通路９ａ
内を流れる出湯流に垂直な方向に作用する。その発生磁
場の大きさによって出湯流の速度が変化し、適正な流速
となる。その結果、適正な出湯の流量が得られる。

【００２４】出湯を停止する場合、図１に示された前記
交番電源制御手段１１は前記第２加熱用コイル手段１０
ｂへの電力供給を停止する。そして、前記直流電源制御
手段５は、更に出湯流の速度を減じるように定電流の電
力を前記励磁用コイル手段４に供給する。そのため、更
に出湯の流速がおち、出湯機構体２の通路体９内を通過
する溶湯量が減少し、溶湯が運ぶ熱量が減ることにな
る。その結果、図２示された出湯機構体２内のスカル層
１１４が厚くなり、出湯が通過できる孔径が小さくな
る。最後には、スカル層１１４が増大し、通路体の出湯
用通路９ａの導入口９ｂが閉じられ、出湯を停止する。
この出湯停止方法は、単に前記第２加熱用コイル手段１
０ｂへの電力供給を停止し、前記第１加熱用コイル手段
１０ａへの電力供給を減じることにのみによって出湯停
止を行うよりも、急速に出湯を停止することができる。

【００２５】以上のように、本発明の出湯流量制御方法
は、前記出湯通路９ａ内を流れる出湯流に垂直な方向に
直流磁場を作用させて前記磁場の大きさによって前記流
速を制御し、前記出湯通路内を流れる出湯流の流量を制
御する。

【００２６】更に、詳しく、出湯流量の制限について図
２を参照しつつ述べる。出湯通路内を流れる出湯流働く
電磁力ベクトルＦについて考察する。出湯流の流速をベ
クトルＶ〔ｍ／ｓ〕、出湯流と直交している磁束密度を
ベクトルＢ、出湯流は導電性流体だから磁場中では電磁
力ベクトルＦ₀＝ベクトルＪ ₀×ベクトルＢを受ける。
厳密には、ベクトルＪ₀の値は流体方程式と電磁場方程
式を連成させて解かねばならないが、一次近似として次
のようにおける。

【００２７】

【数１】

【００２８】上式でわかるように、出湯流は、出湯流の
流速ベクトルＶに比例して、流れと反対方向に力を受け
る。よって、出湯流の流速は、減速されて磁場の大きさ
に応じた速度となる。

【００２９】

【実施例】次に、実施例を説明する。諸条件を以下のよ
うにすると、磁場が発生していない時に約２．８ｍ／ｓ
の流速の出湯流が、磁場を発生させると、約０．７ｍ／
ｓの流速にまで減速した。流速が約１／４に減速したこ
とが判る。（条件）出湯密度７０００Ｋｇ／ｍ³ 出湯抵抗率１４０μΩｃｍ磁束密度（直流）１Ｔ磁束密度の及ぼされる出湯進行方向の長さ５０ｍｍ磁場印加領域より上の溶湯の高さ０．４ｍ

【００３０】このように、出湯流に磁場による力を直接
加えることで直ちに、出湯の流速を抑制することができ
る。また、出湯の出湯速度（単位時間当たりの出湯量）
は、制御していないと、収容室体７に収容されている溶
湯の高さに応じて変化するが、出湯通路９ａに直流磁場
を印加することにより一定の出湯速度に制御することも
可能である。

【００３１】次に、本発明の第２実施形態を図３に基づ
き説明する。図３は本発明の誘導加熱溶解炉の第２実施
形態の部分断面図である。図１及び図２に示された第１
実施形態の誘導加熱溶解炉と同じ役割をするものには、
同じ符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態の
誘導加熱溶解炉と異なるところは収容室体１２である。
前記収容室体１２は、図１で示された逆円錐台状の収容
室体７の大径部側の端から連続して上方に立ち上がる円
筒部１２ａを有していることである。前記収容室体１２
の収容室１２ｃと前記出湯機構体２の漏斗状の出湯通路
９は連通している。

【００３２】前記収容室体１２と前記出湯機構体２の通
路体９とは一体的に構成されており、縦割り状の複数の
導電性セグメント１３を円周方向に相互に絶縁して配列
することにより、円筒部１２ａ及び逆円錐台状の部分１
２ｂを有する収容室体１２と前記出湯機構体２の漏斗状
の通路体９が形成されている。各導電性セグメント１３
には、冷却手段である冷却水が流れる配管１３ａが埋設
されている。また、加熱用コイル手段１０の収容室体１
２側を加熱するための第１加熱用コイル手段１０ａは、
前記収容室体１２の円筒部１２ａの側面にまで延長され
ている。前記構造の本発明の第２実施形態の誘導加熱溶
解炉１０は、前記第１実施形態と同様に作動する。

【００３３】次に、本発明の第３実施形態を図４に基づ
き説明する。図４（Ａ）は本発明の誘導加熱溶解炉の第
３実施形態の部分断面図であり、図４（Ｂ）は図４
（Ａ）に示された出湯機構体２５の拡大図であり、図４
（Ｃ）は図４（Ｂ）に示された通路体２６のセグメント
２９を示す図である。図１及び図２に示された第１実施
形態の誘導加熱溶解炉と同じ役割をするものには、同じ
符号を付し、その説明を省略する。

【００３４】第１実施形態の誘導加熱溶解炉と主に異な
るところは収容室体２１である。前記収容室体２１は、
円筒形状の側面壁２２と、側面壁２２の底部を形成する
平板状の底壁２３とからなり、縦割り状の複数の導電性
セグメントを円周方向に相互に絶縁して配列することに
より形成されている。溶解用加熱コイル２４が、前記収
容室体２１内の溶解対象物１１３を溶解するために、前
記収容室体２１の側面壁の外側で、その側面壁に沿って
巻回されている。前記溶解用加熱コイル２４は、前記溶
解用加熱コイル手段２４に電力を適時に供給するための
溶解用交番電源制御手段３０に接続されている。

【００３５】出湯機構体２５は、前記収容室体２１の収
容室２１ａと連通する出湯通路２６ａを有して前記収容
室体２１の底壁２３の下面に設けられている。前記出湯
機構体２５は、前記収容室体２１の収容室２１ａと連通
する出湯通路２６ａを形成する漏斗状の通路体２６と、
前記通路体２６の外周に設けられた出湯用加熱コイル手
段２７と、前記出湯用加熱コイル手段２７に電力を適時
に供給するための出湯用交番電源制御手段２８と、出湯
流量制御手段を備えている。

【００３６】前記出湯流量制御手段は、図１示されたも
のと同様のもので、前記通路体２６に近接する位置であ
って前記通路体２６の外周で対向する位置にその両端３
_N、３_Sが位置するように設けられた磁性体３と、前記
磁性体３を励磁するために前記磁性体３に巻かれた図示
されない励磁用コイル手段と、前記励磁用コイル手段に
電力を供給するための図示されない直流電源制御手段
と、出湯流の流量を検出するための図示されない流量計
とを備えている。前記磁性体３は、その両端３_N、３_S
が前記通路体２６を挟んで対向する位置に配設されるこ
とが可能なように角張ったＣ字型をしている。前記磁性
体３の両端３_N、３_Sは、前記磁性体の両端３_N、３_S
間で発生する磁場の及ぶ領域が前記漏斗状の通路体２６
の出湯用通路２６ａ内となるような位置に配設される。
前記流量計には、直接流量を検出するものと、間接的に
流量を検出するものとを含む。前記間接的に流量を検出
する流量計として、炉の収容室体の重量の変化、また
は、炉の収容室体からの出湯を受領する鋳型や容器の重
量の変化をロードセル等の重量検出計によって重量を検
出してその重量変化から出湯流の流量を間接的に検出す
る流量計や、出湯流の速度等を検出してその速度等から
出湯流の流量を間接的に検出する流量計等が有る。本実
施形態においては流量計としてロードセルを採用した。
前記ロードセルは、前記通路体２６の下流側に設けら
れ、前記収容室体２１からの出湯を受領する図示されな
い鋳型や容器の重量の変化を検出する。

【００３７】直流電源制御手段は、定電流の電力を前記
励磁用コイル手段に供給することによって前記磁性体３
の両端間に直流磁場を発生させる。磁場の及ぶ領域は、
前記通路体２６の出湯用通路２６ａ内とする。前記ロー
ドセルによって検出された鋳型や容器の重量の変化値は
前記直流電源制御手段に入力され、前記直流電源制御手
段は、その入力された値に基づき適正な量の定電流の電
力を前記励磁用コイル手段に供給する。

【００３８】前記通路体２６は、図４（Ｂ）に示すよう
に、円錐台の大径側を上側にして、両底面を開口させた
中空の逆円錐台部２６ｃと、この逆円錐台部２６ｃの下
側の開口に連通する中空を有する中空管部２６ｄとから
なる漏斗状の通路体である。出湯通路２６ａは、前記逆
円錐台部２６ｃの中空部と中空管部２６ｄの中空によっ
て形成されている。図４（Ａ）に示すように、前記円筒
状の収容室体２１の下側の開口に前記通路体２６の逆円
錐台部２６ｃの上側開口が接続されて、前記円筒状の収
容室体２１の収容室２１ａと通路体２６の出湯用通路２
６ａが連通している。

【００３９】前記出湯機構体２５の通路体２６は、図４
（Ｃ）に示すように、縦割り状の複数の導電性セグメン
ト２９を円周方向に相互に絶縁して配列することによ
り、前記出湯機構体２５の漏斗状の通路体２６が形成さ
れている。各導電性セグメント２９には、図４（Ｂ）に
示すように、冷却手段である冷却水が流れる配管２９ａ
が埋設されている。また、図４（Ｂ）に示すように、加
熱用コイル手段２７は、前記漏斗状の通路体２６の逆円
錐台部２６ｃ及び中空管部９ｄを構成する壁面の外側
で、これらの壁面に沿って設けられる。前記加熱用コイ
ル手段２７は前記漏斗状の通路体２６の出湯通路２６ａ
内を加熱して専ら出湯工程に使用される。

【００４０】上記構造の誘導加熱溶解炉２０の作動を図
４に基づき説明する。図４（Ａ）に示されるように、前
記収容室体２１内に溶解対象物１１３が投入されると、
最初、溶解用交番電源制御手段３０が、前記溶解用加熱
コイル手段２４へ電力を供給する。前記収容室体２１内
の溶解対象物１１３は、前記溶解用加熱コイル手段２４
によって誘導加熱されて溶湯となると共に、前記収容室
体２１の壁面に接触する部分においては、溶湯が冷却さ
れて溶解対象物が凝固したスカル層１１４となる。従っ
て、誘導加熱の最初のうちは、通路体の通路２６ａの導
入口２６ｂは閉じられている。続いて、出湯用交番電源
制御手段２８は出湯用加熱コイル手段２７に電力を供給
する。前記出湯用熱加熱コイル手段２７による誘導加熱
が進むと、通路体の通路２６ａの導入口２６ｂにおいて
溶解対象物の凝固したスカル層１１４が薄くなり、通路
体の出湯用通路２６ａの導入口２６ｂが開き、出湯が開
始する。

【００４１】出湯が開始されると、ロードセルが鋳型や
容器の重量の変化値を検出し、その値を図示されていな
い前記直流電源制御手段に入力する。そして、前記直流
電源制御手段は、その入力された値に基づき適正な出湯
の流量となるような定電流の電力を前記励磁用コイル手
段に供給する。前記励磁用コイル手段は、前記供給され
た電力に基づき磁性体３を励磁する。励磁された磁性体
３は、その両端３_N、３_s間で前記供給された電力に対
応した直流磁場を発生させる。前記直流磁場は、前記出
湯通路２６ａ内を流れる出湯流に垂直な方向に作用す
る。その発生磁場の大きさによって出湯流の速度が変化
し、適正な流速となる。その結果、適正な出湯の流量が
得られる。

【００４２】出湯を停止する場合、図４（Ｂ）に示され
た前記出湯用交番電源制御手段２８は前記出湯用加熱コ
イル手段２７への電力供給を停止する。そして、前記直
流電源制御手段は、更に出湯流の速度を減じるように定
電流の電力を図示されていない前記励磁用コイル手段に
供給する。そのため、更に出湯の流速がおち、出湯機構
体２５の通路体２６内を通過する溶湯量が減少し、溶湯
が運ぶ熱量が減ることになる。その結果、図４（Ｂ）に
示された出湯機構体２５内のスカル層が厚くなり、出湯
が通過できる孔径が小さくなる。最後には、スカル層が
増大し、通路体の出湯通路２６ａの導入口２６ｂが閉じ
られ、出湯を停止する。

【００４３】以上のように、本発明の出湯流量制御方法
は、前記出湯通路２６ａ内を流れる出湯流に垂直な方向
に直流磁場を作用させて前記磁場の大きさによって前記
流速を制御し、前記出湯通路内を流れる出湯流の流量を
制御する。

【００４４】尚、上述のいずれの実施形態においても通
路体の形状は中空の逆円錐台部と中空の管部からなる漏
斗状であったが、通路体の形状はこれらに限られない。
単に、収容室体の底から下方に延びる中空管であっても
良い。また、漏斗状の通路体を構成する中空の逆円錐台
も円錐台に限られること無く、角錐台を逆さまにした中
空の逆角錐台であってもよい。中空管部も円筒、角筒い
ずれであっもよい。また、溶解された導電性の溶解対象
物の溶湯を収容するための収容室を形成する収容室体と
していずれも電磁誘導加熱炉の収容室体を例にとり説明
してきが、電磁誘導加熱炉の収容室体に限られない。ア
ーク溶解炉等の種々の収容室体であっても良い。それ
故、本発明の溶解炉は電磁誘導加熱炉に限られない。

【００４５】

【発明の効果】上記本発明の溶解炉及び出湯流量制御方
法は、出湯流の流量をスカル層の溶融、凝固という間接
的方法ではなく、溶解されて流出している溶解対象物自
身に直接、磁場による抑制又は停止の力を作用させて出
湯の流量を制御することができる。また、出湯の出湯速
度（単位時間当たりの出湯量）は、制御していないと、
収容室体に収容されている溶湯の高さに応じて変化する
が、出湯通路に直流磁場を印加することにより一定の出
湯速度に制御することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導加熱溶解炉の第１実施形態の概略
斜視図である。

【図２】図１の誘導加熱溶解炉の部分断面図である。

【図３】本発明の誘導加熱溶解炉の第２実施形態の部分
断面図である。

【図４】図４（Ａ）は本発明の誘導加熱溶解炉の第３実
施形態の部分断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に
示された出湯機構体の拡大図であり、図４（Ｃ）は図４
（Ｂ）に示された通路体のセグメントを示す図である。

【図５】従来の誘導加熱溶解炉の部分断面図である。

【符号の説明】

１誘導加熱溶解炉２出湯機構体３磁性体３_N、３_s 磁性体の端４励磁用コイル手段５直流電源制御手段６流量計７収容体７ａ収容室８セグメント９通路体１１交番電源制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２７Ｂ 14/18 Ｆ２７Ｂ 14/18 Ｈ０５Ｂ 6/22 Ｈ０５Ｂ 6/22 Ｆターム(参考） 3K059 AB07 AB08 AB16 AB28 AC09 AC10 AC37 AC39 AC44 AC62 AC76 AD07 AD15 AD40 BD04 CD02 CD17 CD74 CD79 4E014 KA02 KA03 4K045 AA01 BA01 CA08 DA06 RB05 RC12 4K046 AA01 BA01 BA02 BA03 CA03 CD02 CE08 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶解された導電性の溶解対象物の溶湯を
収容するための収容室を形成する収容室体と、該収容室
体の収容室と連通する出湯通路を有して該収容室体の底
に設けられる出湯機構体とを備えた溶解炉であって、該出湯機構体は、該収容室体の収容室と連通する出湯通
路を形成する通路体と、前記出湯通路内を流れる出湯流
に垂直な方向に直流磁場を作用させて出湯流量を制御す
る出湯流量制御手段を有することを特徴とする溶解炉。
【請求項２】溶解された導電性の溶解対象物の溶湯を
収容する収容室を形成する収容室体と、該収容室体の収
容室と連通する出湯通路を有して該収容室体の底に設け
られる出湯機構体とを有する溶解炉であって、前記出湯機構体は、冷却手段が埋設された縦割り状の複数の導電性セグメン
トを円周方向に相互に絶縁して配列することにより出湯
通路を形成する漏斗状の通路体と、該通路体の外周に設けられた加熱用コイル手段と、前記加熱用コイル手段に電力を適正に制御しつつ供給す
るための交番電源制御手段と、前記通路体の外周の対向する位置にその両端が位置する
ように設けられた磁性体と、前記磁性体を励磁するために該磁性体に巻かれた励磁用
コイル手段と、出湯の流量を検出する流量計と、前記流量計により検出された値に基づき、前記励磁用コ
イル手段に電力を適正に制御しつつ供給するための直流
電源制御手段とを備えていることを特徴とする溶解炉。
【請求項３】溶解された導電性の溶解対象物の溶湯を
収容する収容室を形成する収容室体と、該収容室体の収
容室と連通する出湯通路を有して該収容室体の底に設け
られる出湯機構体とを備えた溶解炉における出湯流量制
御方法であって、前記出湯通路内を流れる出湯流に垂直な方向に直流磁場
を作用させて前記磁場の大きさによって前記流速を制御
し、前記出湯通路内を流れる出湯流の流量を制御する出
湯流量制御方法。