JP2005055017A - 金属溶湯の出湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属溶湯を高周波誘導加熱しつつ出湯する装置であって、ノズル本体の逆円錐部上に形成されることのある凝固シェルを容易に且つ確実に溶解でき、また溶解した金属溶湯が凝固するのを容易に且つ確実に防止でき、しかも金属溶湯の継続的な安定出湯を実現できる実用的な金属溶湯の出湯装置を提供する。
【解決手段】相互に絶縁されて上向き放射状に立設された複数の水冷銅製セグメントからなる全体として漏斗形のノズル本体と、該ノズル本体の外周回りに配置された高周波誘導加熱用のコイルとを備え、金属溶湯を高周波誘導加熱しつつ出湯するようにした装置において、ノズル本体の内側にその逆円錐部からノズル部にかけて嵌合された全体として小漏斗形の黒鉛製加工体と、該黒鉛製加工体のノズル部の内側に嵌合された小筒形のイットリア製加工体とを設けた。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属溶湯の出湯装置に関する。溶解炉で溶解した金属溶湯を出湯して、鋳造したり、粉粒化する場合、該金属溶湯を出湯するための装置が使用される。かかる装置には各種が知られているが、それらのなかに金属溶湯を高周波誘導加熱しつつ出湯する装置がある。本発明は金属溶湯を高周波誘導加熱しつつ出湯する装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属溶湯を高周波誘導加熱しつつ出湯する装置として、相互に絶縁されて上向き放射状に立設された複数の水冷銅製セグメントからなる全体として漏斗形のノズル本体と、該ノズル本体の外周回りに配置された高周波誘導加熱用のコイルと、該ノズル本体の内表面に形成された絶縁性皮膜とを備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この従来装置は、これを用いて金属溶湯を出湯するとき、ノズル本体の逆円錐部上に形成されることのある金属溶湯の凝固シェルを溶解し、また溶解した金属溶湯が凝固するのを防止するため、該ノズル本体の外周回りに配置されたコイルへ高周波電流を流して誘導加熱するというもので、この際、該ノズル本体の内表面に形成された絶縁性皮膜が充分な誘導電流を確保して、凝固シェルの溶解を促し、また溶解した金属溶湯の凝固を防止するというものである。
【０００３】
ところが、かかる従来装置には、ノズル本体の逆円錐部上に形成されることのある凝固シェルを確実に溶解し、また溶解した金属溶湯の凝固を確実に防止しようとすると、該ノズル本体の外周回りに配置されたコイルへ大容量の高周波電流を流す必要があり、装置面において、また経済面において、実用装置としては著しく不都合という問題がある。ノズル本体は上側の逆円錐部とこれに連なる下側のノズル部とからなる全体として漏斗形に形成されているが、かかる逆円錐部のうちでノズル部に連なる端部及びノズル部はその口径が狭くなっており、該端部及び該ノズル部には複数の水冷銅製セグメントが接近していて、これらの水冷銅製セグメントによる抜熱量が大きい。ノズル本体の逆円錐部上の凝固シェル、とりわけその端部付近の凝固シェルを誘導加熱により溶解し、また溶解した金属溶湯が該端部付近やノズル部で凝固するのを誘導加熱により防止しようとすると、該ノズル本体の外周回りに配置されたコイルへ大容量の高周波電流を流さなければならず、したがって前記した従来装置は、装置面において、また経済面において、実用性に欠けるのである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−４１６６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、金属溶湯を高周波誘導加熱しつつ出湯する装置において、ノズル本体の逆円錐部上に形成されることのある凝固シェル、とりわけ該逆円錐部のノズル部に連なる端部付近の凝固シェルを比較的容易に且つ確実に溶解でき、また溶解した金属溶湯が該端部付近や該ノズル部で凝固するのを比較的容易に且つ確実に防止でき、しかも金属溶湯の継続的な安定出湯を実現できる実用的な金属溶湯の出湯装置を提供する処にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明は、相互に絶縁されて上向き放射状に立設された複数の水冷銅製セグメントからなる全体として漏斗形のノズル本体と、該ノズル本体の外周回りに配置された高周波誘導加熱用のコイルとを備え、金属溶湯を高周波誘導加熱しつつ出湯するようにした装置において、ノズル本体の内側にその逆円錐部からノズル部にかけて嵌合された全体として小漏斗形の黒鉛製加工体と、該黒鉛製加工体のノズル部の内側に嵌合された小筒形のイットリア製加工体とを備えて成ることを特徴とする金属溶湯の出湯装置に係る。
【０００７】
本発明に係る金属溶湯の出湯装置も、ノズル本体と、高周波誘導加熱用のコイルとを備えている。ノズル本体は相互に絶縁されて上向き放射状に立設された複数の水冷銅製セグメントからなっており、全体として漏斗形になっていて、コイルは該ノズル本体の外周回りに配置されている。したがって、かかるノズル本体及びコイルを全体として見れば、レビテーション溶解炉（コールドクルーシブル溶解炉ともいう）と同様の構成になっている。
【０００８】
本発明に係る金属溶湯の出湯装置では、ノズル本体の内側にその逆円錐部からノズル部にかけて全体として小漏斗形の黒鉛製加工体が嵌合されている。少なくともノズル本体の逆円錐部のうちでノズル部に連なる端部付近及びノズル部の上部を含んでこれらの内側に全体として小漏斗形の黒鉛製加工体が嵌合されているのである。ノズル本体の逆円錐部のうちでノズル部に連なる端部付近及びノズル部はその口径が狭くなっており、該端部付近及び該ノズル部には複数の水冷銅製セグメントが接近しているため、そのままであると、また前記した従来装置のようにこれらの内表面に単に絶縁性皮膜を形成するだけであると、水冷銅製セグメントによる抜熱量が大きいが、本発明に係る金属溶湯の出湯装置のように、かかる端部付近及びノズル部の上部を含むこれらの内側に全体として小漏斗形の黒鉛製加工体を嵌合すると、該黒鉛製加工体の断熱性によって、水冷銅製セグメントによる抜熱量を充分に小さくできるので、かかる端部付近の凝固シェルを比較的容易に且つ確実に溶解でき、また溶解した金属溶湯がかかる端部付近やノズル部で凝固するのを比較的容易に且つ確実に防止できる。しかも黒鉛製加工体はそれ自体が導電性を有し、ノズル本体の外周回りに配置されたコイルへ高周波電流を流すことによりそれ自体が誘導加熱されるため、前記のような端部付近の凝固シェルをより容易に且つ確実に溶解でき、また溶解した金属溶湯が前記のような端部付近やノズル部で凝固するのをより容易に且つ確実に防止できる。
【０００９】
また本発明に係る金属溶湯の出湯装置では、前記のような全体として小漏斗形の黒鉛製加工体のうちでそのノズル部の内側に小筒形のイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）製加工体が嵌合されている。黒鉛製加工体は全体として小漏斗形になっており、したがって該黒鉛製加工体も、ノズル本体と同様、逆円錐部とこれに連なるノズル部とを有しているが、該ノズル部の内側に小筒形のイットリア製加工体が嵌合されているのである。本発明に係る金属溶湯の出湯装置を、ノズル本体のノズル部の上部の部分で外側から内側に見れば、ノズル本体のノズル部、黒鉛製加工体のノズル部及びイットリア製加工体の順になっており、金属溶湯が接触して流下することとなる部分に相当する小筒形の該イットリア製加工体の内側の口径が最も狭くなっている。
【００１０】
前記したように、ノズル本体の内側にその逆円錐部からノズル部にかけて小漏斗形の黒鉛製加工体を嵌合すると、該黒鉛製加工体の断熱性及び導電性により、凝固シェルを容易に且つ確実に溶解でき、また溶解した金属溶湯が凝固するのを容易に且つ確実に防止できる。しかし、単にこのままであると、そのような金属溶湯の出湯装置を繰り返して使用するうちに、黒鉛製加工体、特に金属溶湯が接触して流下することとなるそのノズル部の内側が溶損し、該ノズル部の口径が広くなって、かかる出湯装置からの金属溶湯の出湯速度、すなわち黒鉛製加工体のノズル部を介しての金属溶湯の流下速度が次第に速くなってしまう。一般に、金属溶湯の出湯装置には鋳造装置やガスアトマイズ装置が接続され、出湯した金属溶湯を所定形状のインゴットに鋳造したり、粉粒化するが、かかる鋳造や粉粒化を所望通りに行なうためには、金属溶湯を常時一定の速度で出湯させる、すなわち常時一定の速度で流下させることが求められ、特に粉粒化では常時一定の比較的遅い速度で流下させることが求められるので、前記のように金属溶湯の流下速度が次第に速くなってしまうというのでは著しく不都合である。そこで本発明に係る金属溶湯の出湯装置では、前記のような小漏斗形の黒鉛製加工体のノズル部の内側に小漏斗形のイットリア製加工体を嵌合する。イットリア製加工体は金属溶湯に対して優れた耐摩耗性を有し、その内側を繰り返して金属溶湯が接触しつつ流下しても、殆ど溶損せず、かかる内側の口径が広くなることはないので、小筒形のイットリア製加工体の内側を介しての金属溶湯の流下速度を常時一定に保つことができ、要すれば常時一定の比較的遅い速度に保つことができる。
【００１１】
本発明に係る金属溶湯の出湯装置は通常、溶解炉に接続して使用される。この場合、溶解炉の炉本体に本発明に係る金属溶湯の出湯装置を構成するノズル本体の逆円錐部を接続する。溶解炉としてはそれ自体は公知の各種を使用できるが、レビテーション溶解炉が好ましい。金属溶湯が炉の構築材である耐火材による汚染をできるだけ受けないようにするためである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る金属溶湯の出湯装置をレビテーション溶解炉との関係で例示する縦断面図である。レビテーション溶解炉１１は、炉本体１２と、炉本体１２の外周回りに配置された高周波誘導加熱用のコイル１３とを備えている。炉本体１２は相互に絶縁されて筒状に立設された複数の水冷銅製セグメント１４，１４・・からなっている。本発明に係る金属溶湯の出湯装置２１は、ノズル本体２２と、ノズル本体２２の外周回りに配置された高周波誘導加熱用のコイル２３とを備えている。ノズル本体２２は、相互に絶縁されて上向き放射状に立設された複数の水冷銅製セグメント２４，２４・・からなる全体として漏斗形になっており、逆円錐部２５とこれに連なるノズル部２６とを有していて、図１の場合、炉本体１２の底部にノズル本体２２の逆円錐部２５の上端部が接続されている。
【００１３】
ノズル本体２２の内側には逆円錐部２５からノズル部２６にかけて全体として小漏斗形の黒鉛製加工体３１が嵌合されている。図１の場合、ノズル本体２２の内側には、逆円錐部２５のノズル部２６に連なる端部を含む下半部及びノズル部２６の上部に凹部が形成されており、かかる凹部に全体として小漏斗形の黒鉛製加工体３１が嵌合されている。したがって、黒鉛製加工体３１は容易に取替え可能となっており、ノズル本体２２と同様、逆円錐部３２とこれに連なるノズル部３３とを有している。
【００１４】
全体として小漏斗形の黒鉛製加工体３１のノズル部３３の内側には、小筒形のイットリア製加工体４１が嵌合されている。したがって、イットリア製加工体４１は容易に取替え可能となっており、その内側の口径はノズル本体２２のノズル部２６の内側の口径や黒鉛製加工体３１のノズル部３３の内側の口径よりも狭くなっている。
【００１５】
図１は、炉本体１２内へ装入した金属を、コイル１３へ高周波電流を流して誘導加熱し、この際に発生するローレンツ斥力により浮揚溶解している状態を示している。この段階では、炉本体１２内に金属溶湯Ａが浮揚した状態になっており、ノズル本体２２の逆円錐部２５上には凝固シェルＢが形成されている。出湯に際しては、凝固シェルＢを、コイル２３へ高周波電流を流して誘導加熱することにより溶解し、溶解した金属溶湯Ａをイットリア製加工体４１の内側から流下させる。このとき、黒鉛製加工体３１の前記したような断熱性及び導電性により、凝固シェルＢを容易に且つ確実に溶解し、また溶解した金属溶湯Ａの凝固を容易に且つ確実に防止する。しかも、イットリア製加工体４１の前記したような金属溶湯Ａに対する耐摩耗性により、金属溶湯Ａを継続的に常時一定の速度で流下させる。
【００１６】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、金属溶湯を高周波誘導加熱しつつ出湯する装置において、ノズル本体の逆円錐部上に形成されることのある凝固シェルを容易に且つ確実に溶解でき、また溶解した金属溶湯が凝固するのを容易に且つ確実に防止でき、しかも金属溶湯の継続的な安定出湯を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属溶湯の出湯装置をレビテーション溶解炉との関係で例示する縦断面図。
【符号の説明】
１１・・レビテーション溶解炉、１２・・炉本体、１３，２３・・コイル、１４，２４・・水冷銅製セグメント、２１・・金属溶湯の出湯装置、２２・・ノズル本体、２５，３２・・逆円錐部、２６，３３・・ノズル部、３１・・黒鉛製加工体、４１・・イットリア製加工体、Ａ・・金属溶湯、Ｂ・・凝固シェル

Claims (3)

1. 相互に絶縁されて上向き放射状に立設された複数の水冷銅製セグメントからなる全体として漏斗形のノズル本体と、該ノズル本体の外周回りに配置された高周波誘導加熱用のコイルとを備え、金属溶湯を高周波誘導加熱しつつ出湯するようにした装置において、ノズル本体の内側にその逆円錐部からノズル部にかけて嵌合された全体として小漏斗形の黒鉛製加工体と、該黒鉛製加工体のノズル部の内側に嵌合された小筒形のイットリア製加工体とを備えて成ることを特徴とする金属溶湯の出湯装置。
2. 更に溶解炉を備え、該溶解炉の炉本体にノズル本体の逆円錐部が接続された請求項１記載の金属溶湯の出湯装置。
3. 溶解炉がレビテーション溶解炉である請求項２記載の金属溶湯の出湯装置。

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