JP2573450Y2 - ライニングレス誘導溶解炉 - Google Patents

ライニングレス誘導溶解炉

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JP2573450Y2
JP2573450Y2 JP1991109829U JP10982991U JP2573450Y2 JP 2573450 Y2 JP2573450 Y2 JP 2573450Y2 JP 1991109829 U JP1991109829 U JP 1991109829U JP 10982991 U JP10982991 U JP 10982991U JP 2573450 Y2 JP2573450 Y2 JP 2573450Y2
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義知 管野
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Kitashiba Electric Co Ltd
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Toshiba Corp
Kitashiba Electric Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は電磁浮揚溶解の原理を利
用したライニングレス誘導溶解炉の冷却構造と強度の改
善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、金属の溶解に使用されている誘導
溶解炉は、耐火材コンパウンドをライニングしてるつぼ
形の溶解室を形成し、この溶解室の外周に加熱コイルを
巻回して、この加熱コイルに交番電流を流すことにより
加熱コイルから磁束が発生し、この磁束が溶解室内に投
入された被溶解金属を誘導加熱することにより溶解する
ようになっている。
【0003】しかしながら、従来の耐火材で内面をライ
ニングした溶解室は、溶湯が常時耐火材に接触しながら
溶解するため、金属溶湯中に耐火物の成分が混入したり
耐火物の成分と反応を起して本来必要な溶湯成分以外の
不純物が混入し、鋳物として製品化した場合の品質を落
してしまうことがある。
【0004】またライニングした耐火材にはその耐火度
に限度があるため、ある温度以上に溶湯温度を上げるこ
とができず、高温で鋳造する精密鋳造を行なう場合に制
約があった。このように耐火材の耐火温度に限界があ
り、常時高温の溶湯に接触しているため耐火材が損耗し
て行き、1月に1度程度の割合で操業を中止して炉を解
体し、再度耐火材をライニングして補修を行なってい
る。このため補修工事の間、操業を停止しなければなら
ず、特に高温で溶解する必要がある精密鋳造を行なう場
合には耐火材の損耗が激しく短期間に補修するため、長
時間連続運転して自動化する上での問題となっていた。
【0005】このため近年、耐火材を使用しないで溶解
室を形成し、電磁浮揚溶解の原理を利用したライニング
レス誘導溶解炉が開発されている。このライニングレス
誘導溶解炉は図7および図8に示すように、水平に置か
れた銅製の水冷ジャケット1の上に複数本の銅製の水冷
セグメント2を間隔をおいて筒状に立設して、壁面にス
リット3を設けた溶解室4を形成し、この溶解室4の外
周に空隙を保って加熱コイル5を巻回した構造をなして
いる。
【0006】更に角筒状をなす水冷セグメント2の内部
には、内壁面と間隔をおいて上下方向にパイプ6が挿着
され、図9および図10に示すようにパイプ6の内側の
通水路7aから流入して来た冷却水8がパイプ5の上端
で外側に流れて水冷セグメント2の内壁面に沿った外側
の通水路7bを通って下降し、水冷ジャケット1から外
部に排水されるようになっている。
【0007】このライニングレス誘導溶解炉は、加熱コ
イル5を高周波電源に接続し、交番電流を流すことによ
り加熱コイル5に磁束9が発生し、溶解室4内に投入さ
れた被溶解金属が誘導加熱により加熱、溶解して溶湯10
が作られる。この際、電源からの供給電力を調整するこ
とにより溶湯10は電磁力によりしぼられたような形状と
なって盛り上り、溶解室4を構成する銅製の水冷セグメ
ント2に接しないで溶解を行なうことができる。この現
象は電磁浮揚溶解(レビテーションメルティング)とし
て知られている。
【0008】この場合、水冷セグメント2はここを磁束
9が通過してこの内部に渦電流を生じて損失となるた
め、抵抗の少ない銅で形成すると共になるべく断面積を
小さくし、隣接する水冷セグメント2、2間にスリット
3を形成して渦電流損を少なくするように構成されてい
る。
【0009】このように電磁浮揚溶解では、適切な印加
電力に制御することにより溶解室4を構成する銅製の水
冷セグメント2に接しないで溶解を行なうことができる
ことから、従来の耐火材るつぼのように炉内壁面との接
触がないので耐火材のライニングを無くすことができ
る。このためライニング耐火材からの不純物の混入がな
く、2000℃程度の高温溶湯10が得られ、しかも高速で溶
解もできることから短時間溶解(ワンショットメルティ
ング)の効果もあり、精密鋳造に非常に有効な、成分が
安定した高温の溶湯を短時間で得ることができる。
【0010】このライニングレス誘導溶解炉では、加熱
コイル5に大きな電力を印加するので電磁振動が大き
く、特に溶解室4はスリット3を介して複数本の銅製の
水冷セグメント2…を筒状に立設して構成され、水冷セ
グメント2の上端はフリーとなっているので、水冷セグ
メント2が長い大型の誘導溶解炉では電磁振動により大
きく歪んで金属疲労が絶えず加わり強度の低下を招くと
共に、騒音が大きくなる問題があった。
【0011】また、従来の水冷セグメント2は図9に示
すように、角筒状をなす水冷セグメント2の内部にパイ
プ6が挿着され、パイプ6の内側の流入用の通水路7a
と、排水用の通水路7bとからなる二方向の通水路が形
成されている。しかしながら水冷セグメント2は、ここ
を磁束9が通過してこの内部に渦電流を生じて損失とな
るため、抵抗の少ない銅で形成すると共になるべく断面
積を小さくし、隣接する水冷セグメント2、2間にスリ
ット3を形成して渦電流損を少なくするように形成され
ている。このように各水冷セグメント2…の断面積が小
さく、この内部にパイプ6を挿着して二方向の通水路7
a、7bが形成されているため、1トン以上の大容量の
溶解炉を作る場合、冷却水の流量が限られて有効に冷却
することができず、大型炉を作る上での問題となってい
た。
【0012】
【考案が解決しようとする課題】本考案は上記欠点を除
去し、水冷セグメントで形成された溶解室の強度を向上
させて電磁振動による劣化や騒音を少なくすると共に、
水冷セグメント内を流れる冷却水の流量を増加して冷却
能力を高めて加熱効率を向上させ大容量化を可能にした
ライニングレス誘導溶解炉を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本考案の請求項1記載の
ライニングレス誘導溶解炉は、内部に冷却水が通る通水
路を形成した複数個の水冷セグメントをスリットを介し
て筒状に立設して溶解室を形成し、この溶解室の外周に
加熱コイルを巻回して、溶解室内の溶湯を電磁力により
浮揚させながら加熱するライニングレス誘導溶解炉にお
いて、隣接する2本の水冷セグメントを1組として、そ
の上部を通水路で連通して一方の水冷セグメントの下部
を冷却水の流入側に接続し、他方の水冷セグメントの下
部を冷却水の排水側に接続して一方向の通水路を形成
し、且つ隣接する各組の水冷セグメント間のスリット上
部に、セラミック製のクサビを嵌合して、溶解室の上部
を一体に連結したこと特徴とするものである。
【0014】また請求項2記載のライニングレス誘導溶
解炉は、複数個の水冷セグメントをスリットを介して筒
状に立設して形成した溶解室の外周を不定形耐火材でモ
ールドしたことを特徴とするものである。
【0015】
【作用】本考案のライニングレス誘導溶解炉で被溶解金
属を溶解する場合、請求項1の考案では、先ず溶解室内
に被溶解金属を投入し、隣接する2本の水冷セグメント
を1組として、その上部を通水路で接続して上部を一体
に連結して、一方の水冷セグメントから冷却水を通水
し、上部でUターンさせ、他方の水冷セグメントの通水
路から排水しながら冷却する。このように断面積の大き
さに制限がある水冷セグメントを2本1組として一方向
の冷却水通路を形成しているので、冷却水の通水量が多
く冷却能力を高めることができると共に、隣接する水冷
セグメントの上部が一体に連結されているので強度を向
上させることができる。
【0016】この状態で加熱コイルを高周波電源に接続
し、交番電流を流すことにより加熱コイルに磁束が発生
し、溶解室内に投入された被溶解物が誘導加熱により加
熱、溶解されて溶湯が作られ、この際、電源からの供給
電力を調整することにより溶湯は電磁力によりしぼられ
たような形状となって盛り上り、溶解室を構成する銅製
の水冷セグメントに接しないで溶解を行なうことができ
る。
【0017】また、隣接する各組の水冷セグメントの間
のスリットの上部に非導電性のセラミック製クサビを嵌
合して溶解室の上部が一体に連結されているので、渦電
流損を増加させずに強度が更に向上し、電磁振動に対し
て耐久性を向上させることができる。
【0018】更に請求項2記載の考案では、溶解室の外
周に不定形耐火材をモールドして外周モールドで固定さ
れているので、更に強度が向上して電磁振動に対する耐
久性を高めることができると共に、騒音の発生を少なく
することができる。
【0019】
【実施例】以下本考案を図1ないし図4を参照して詳細
に説明する。銅製の水冷ジャケット1の上に、複数個の
銅製の水冷セグメント2…をスリット3を介して筒状に
立設して溶解室4が形成され、更にこの溶解室4の外周
に間隔をおいて加熱コイル5が巻回されている。前記水
冷セグメント2は内部に冷却水8が通る通水路7が形成
され、図3に示すように隣接する2本の水冷セグメント
2、2を1組として、その上部を逆U字形状の通水路7
を形成した角筒状の銅管11で接続して上部を一体に連結
し、一方の水冷セグメント2の下部を水冷ジャケット1
に形成した冷却水8の流入側に接続し、他方の水冷セグ
メント2の下部を冷却水8の排水側に接続して一方向の
通水路7が形成されている。
【0020】更に上部を角筒状の銅管11で一体に連結し
た、1組の水冷セグメント2、2の、スリット3を介し
て隣接する各組の水冷セグメント2、2の間のスリット
3側の上部コーナーには、ねじ溝12の一部が形成され、
ここにねじ状のセラミック製クサビ13を螺合して、各組
の間のスリット3の上部を押し広げて筒状に立設した各
水冷セグメント2…を一体に連結したものである。
【0021】上記構造のライニングレス誘導溶解炉で金
属を溶解する場合、図1に示すように先ず溶解室4内に
被溶解金属を投入し、水冷ジャケット1を通して水冷セ
グメント2内に冷却水8を供給しながら、加熱コイル5
を高周波電源に接続し、交番電流を流すことにより加熱
コイル5に磁束9が発生し、溶解室4内に投入された被
溶解物が誘導加熱により加熱、溶解されて溶湯10が作ら
れ、この際、電源からの供給電力を調整することにより
溶湯10は電磁力によりしぼられたような形状となって盛
り上り、溶解室4を構成する銅製の水冷セグメント2に
接しないで溶解を行なうことができる。
【0022】この場合、隣接する2本の水冷セグメント
2、2を1組として、その上部を逆U字形状の通水路8
を形成した角筒状の銅管11で接続して一体に連結してあ
るので、冷却水8は水冷ジャケット1の流入側から、一
方の水冷セグメント2の通水路7を上昇して、上部に接
続した角筒状の銅管11内のU字形状の通水路8でUター
ンして、他方の水冷セグメント2の通水路7を下降し、
下端に接続した水冷ジャケット1の排水側から外部に排
水される。
【0023】従って、断面積の大きさに制限がある水冷
セグメント2、2を連結して一方向の通水路7を形成し
ているので、冷却水8の通水量が多く冷却能力を高める
ことができる。しかも隣接する2本の水冷セグメント
2、2の上部が角筒状の銅管11で一体に連結されている
ので強度が向上し、水冷セグメント2が長い大型の誘導
溶解炉でも電磁振動に対して歪が少なく耐久性を向上さ
せることができる。
【0024】更に角筒状の銅管11で一体に連結した1組
の水冷セグメント2、2の、隣接する各組の水冷セグメ
ント2、2の間のスリット3の上部コーナーには、ねじ
状のセラミック製クサビ13が螺合して、筒状に立設した
各組の水冷セグメント2…の上部が一体に連結されてい
るので、強度が更に向上し電磁振動に対して耐久性を向
上させることができる。この場合、スリット3に螺合し
たクサビ13は非導電性のセラミックで作成されているの
で、隣接する水冷セグメント2内で夫々発生する渦電流
が隣接するセグメント2に流れず渦電流損が増加しな
い。
【0025】図5は本考案の他の実施例を示すもので、
銅管11で一体に連結した1組の水冷セグメント2、2
の、スリット3を介して隣接する各組の水冷セグメント
2、2の間のスリット3側の上部側面にM形の嵌合溝14
が形成され、ここにほぞ状のセラミック製クサビ13を嵌
合して、各組の間のスリット3の上部を押し広げて筒状
に立設した各水冷セグメント2…を一体に連結したもの
である。
【0026】図6は本考案の異なる他の実施例を示すも
ので、筒状の銅管11で一体に連結した1組の水冷セグメ
ント2、2の、隣接する各組の水冷セグメント2、2の
間のスリット3の上部コーナーにねじ状のセラミック製
クサビ13を螺合して溶解室4の上部を一体に連結し、更
に溶解室4の外周に高強度水硬性キャスタブルセメント
などの不定形耐火材をモールドして外周モールド14で固
定したもので、更に強度が向上して電磁振動に対する耐
久性を高めることができると共に、騒音の発生を少なく
することができる。
【0027】なお上記実施例では、隣接する水冷セグメ
ント2、2の上部を、通水路7を形成した角筒状の銅管
11で接合した構造のものについて示したが、銅材から切
削加工してスリット3を介して内部に通水路7を設けた
水冷セグメント2、2を一体に形成しても良い。
【0028】
【考案の効果】以上説明した如く本考案によれば、水冷
セグメントで形成された溶解室の強度を向上させて電磁
振動による劣化や騒音を少なくすると共に、水冷セグメ
ント内を流れる冷却水の流量を増加して冷却能力を高め
て加熱効率を向上させ大容量化を可能にしたライニング
レス誘導溶解炉を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例によるライニングレス誘導溶
解炉を示す縦断正面図である。
【図2】図1のライニングレス誘導溶解炉を示す平面図
である。
【図3】図1のライニングレス誘導溶解炉を一部拡大し
て示す正面図である。
【図4】図3のライニングレス誘導溶解炉を示す平面図
である。
【図5】本考案の他の実施例によるライニングレス誘導
溶解炉を一部拡大して示す正面図である。
【図6】外周モールドを設けた本考案の異なる他の実施
例によるライニングレス誘導溶解炉を一部拡大して示す
平面図である。
【図7】従来のライニングレス誘導溶解炉を示す縦断正
面図である。
【図8】図7に示す従来のライニングレス誘導溶解炉の
平面図である。
【図9】図7に示す水冷セグメントの上部を拡大して示
す縦断面図である。
【図10】図9に示す水冷セグメントの横断平面図であ
る。
【符合の説明】
1 水冷ジャケット 2 水冷セグメント 3 スリット 4 溶解室 5 加熱コイル 6 パイプ 7 通水路 8 冷却水 9 磁束 10 溶湯 11 角筒状の銅管 12 ねじ溝 13 セラミック製クサビ 14 M形の嵌合溝 15 外周モールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F27B 14/06 F27D 1/12

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に冷却水が通る通水路を形成した複
    数個の水冷セグメントをスリットを介して筒状に立設し
    て溶解室を形成し、この溶解室の外周に加熱コイルを巻
    回して、溶解室内の溶湯を電磁力により浮揚させながら
    加熱するライニングレス誘導溶解炉において、隣接する
    2本の水冷セグメントを1組として、その上部を通水路
    で連通して一方の水冷セグメントの下部を冷却水の流入
    側に接続し、他方の水冷セグメントの下部を冷却水の排
    水側に接続して一方向の通水路を形成し、且つ隣接する
    各組の水冷セグメント間のスリット上部に、セラミック
    製のクサビを嵌合して、溶解室の上部を一体に連結した
    ことを特徴とするライニングレス誘導溶解炉。
  2. 【請求項2】 複数個の水冷セグメントをスリットを介
    して筒状に立設して形成した溶解室の外周を不定形耐火
    材でモールドしたことを特徴とする請求項1記載のライ
    ニングレス誘導溶解炉。
JP1991109829U 1991-12-12 1991-12-12 ライニングレス誘導溶解炉 Expired - Lifetime JP2573450Y2 (ja)

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US11391516B2 (en) 2016-11-25 2022-07-19 Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd Cold crucible comprising metal oxide barrier and method for manufacturing same

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