JP2603406B2 - Molten metal refining equipment - Google Patents

Molten metal refining equipment

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JP2603406B2
JP2603406B2 JP4236505A JP23650592A JP2603406B2 JP 2603406 B2 JP2603406 B2 JP 2603406B2 JP 4236505 A JP4236505 A JP 4236505A JP 23650592 A JP23650592 A JP 23650592A JP 2603406 B2 JP2603406 B2 JP 2603406B2
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属を精錬するた
めの装置に関し、特に、電磁力を利用して溶融金属内に
吹き込まれるガスの気泡を微細化することによって反応
効率の向上を企図した溶融金属精錬装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for refining molten metal, and more particularly, to improving the reaction efficiency by reducing the size of gas bubbles blown into the molten metal by using electromagnetic force. To a refined molten metal refining apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、精錬容器に貯容された溶融金属内
に、容器の壁面に設けられたポーラスプラグまたはノズ
ルからAr、N2などの不活性ガスを吹き込み、溶融金
属内の不純物成分を除去することが行われている。これ
は、気泡の表面に於て、溶存酸素による酸化反応を利用
して脱炭を行うなど、気泡の表面に於ける化学反応を利
用するものであり、反応効率を向上させるためには、吹
き込まれるガスの体積に対するガスと溶融金属との間の
界面の総面積を高めることが望まれる。これはガスの気
泡を微細化することによって達成されるが、そのための
手法として、ノズル端またはポーラスプラグから気泡が
離脱するのを電磁力で促進したり、電磁力によって微少
な気泡に分割及び拡散することが提案されている。
Conventionally, the貯容molten in metal refining vessel, blowing Ar, an inert gas such as N 2 of porous plug or nozzle mounted on the wall of the container, remove impurity components of the molten metal That is being done. This utilizes a chemical reaction on the surface of the bubble, such as decarburization using an oxidation reaction due to dissolved oxygen on the surface of the bubble. It is desired to increase the total area of the interface between the gas and the molten metal relative to the volume of the gas to be produced. This is achieved by reducing the size of the gas bubbles. As a method for this purpose, electromagnetic force is used to accelerate the separation of bubbles from the nozzle end or the porous plug, and the bubbles are divided and diffused into minute bubbles by electromagnetic force. It has been proposed to.

【0003】このような電磁力を発生するための方法の
1つとしては、特開平4−36415号、特開平4−3
6414号、および特開平4−48027号の各公報に
於て提案されているように、容器外周から溶融金属に向
けて電磁力を印加し、それによって発生する流動を利用
することをもって吹き込みガスを微細化し、ガスと金属
との反応界面積を増大させ、反応を促進するものがあ
る。ところがこの方法によると、容器全体に対して電磁
力を印加するため、全体的な流動を引き起こすためには
電磁力印加装置が巨大化するという問題がある。
One of the methods for generating such an electromagnetic force is disclosed in JP-A-4-36415 and JP-A-4-3.
As proposed in Japanese Patent No. 6414 and JP-A-4-48027, an electromagnetic force is applied to the molten metal from the outer periphery of the container, and the blowing gas is generated by utilizing the flow generated thereby. Some of them are miniaturized to increase a reaction interface area between a gas and a metal to promote a reaction. However, according to this method, since an electromagnetic force is applied to the entire container, there is a problem that an electromagnetic force applying device becomes large in order to cause an overall flow.

【0004】電磁力を発生する第2の方法としては、特
公平3−30456号公報に提案されているように、磁
場と電流との同時印加によって吹き込みガスの気泡を微
細化するものがあるが、この方法の場合は、直流磁場と
直流電流とを同時に印加する必要があるため、第1に、
直流磁場を印加する都合上、磁極間隔を小さくしなけれ
ばならないために磁場を印加する方向の溶融金属容器の
厚みを小さくせねばならないという問題があり、第2
に、電流を印加するための電極として導電性耐火物を用
いなければならないために電極の耐久性及び安定性が問
題となる。
As a second method for generating an electromagnetic force, as disclosed in Japanese Patent Publication No. Hei 3-30456, there is a method for miniaturizing bubbles of a blown gas by simultaneously applying a magnetic field and a current. In the case of this method, it is necessary to apply a DC magnetic field and a DC current at the same time.
There is a problem that the thickness of the molten metal container in the direction in which the magnetic field is applied must be reduced because the interval between the magnetic poles must be reduced due to the application of the DC magnetic field.
In addition, since a conductive refractory must be used as an electrode for applying a current, durability and stability of the electrode become a problem.

【0005】そこで、底室あるいは管体として構成され
た比較的小径の精錬容器の適所にガス吹出ノズルを設け
ると共に、該精錬容器を巻回する誘導コイルに交流電流
を供給することにより、小型かつ電力消費の小さい装置
をもってガスの気泡を微細化し、気泡の表面に於ける化
学反応を促進することが提案されている。そのような場
合、与えられた消費電流あるいは設備コストに対し、発
生する磁界を最大限に高めることが望まれる。即ち、投
入電力を増大させると、電源装置及び精錬装置が大型化
するばかりでなく、コイル電流の発熱量も増大し、水冷
却が必要な場合には、更に装置が大型化する。また、コ
イルに加わる電磁力も大きくなるため、構造的な強化が
必要となり、加えて周囲に対する電磁的障害も問題とな
る。
[0005] Therefore, by providing a gas blowing nozzle at an appropriate position in a refining vessel having a relatively small diameter constituted as a bottom chamber or a tube, and supplying an alternating current to an induction coil wound around the refining vessel, a small-sized refining vessel is provided. It has been proposed to miniaturize gas bubbles with a device that consumes less power to promote a chemical reaction at the surface of the bubbles. In such a case, it is desirable to maximize the generated magnetic field for a given current consumption or equipment cost. That is, increasing the input power not only increases the size of the power supply device and the refining device, but also increases the calorific value of the coil current, and further increases the size of the device when water cooling is required. In addition, since the electromagnetic force applied to the coil also increases, structural reinforcement is required, and in addition, electromagnetic interference with surroundings becomes a problem.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点および発明者の知見に鑑み、本発明の主な目的
は、溶融金属の精錬などの目的で溶融金属内に吹き込ま
れるガスの気泡を微細化して気泡の表面に於ける化学反
応を促進するための装置を小型化し、電力消費を節約す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the problems of the prior art and the knowledge of the inventor, the main object of the present invention is to provide a gas bubble blown into a molten metal for the purpose of refining the molten metal. It is an object of the present invention to reduce the size of a device for promoting a chemical reaction on the surface of a bubble by miniaturizing the size of the bubble and to save power consumption.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した目的は、本発明
によれば、溶融金属を貯溶する精錬容器の底部に凹設さ
れた底室と、底室の適所に設けられたガス吹き出し口
と、底室に巻回されたコイルと、コイルに電流または電
圧を供給する電源装置とを有する溶融金属精錬装置に於
て、強磁性体からなる磁気遮蔽材によって底室およびコ
イルを覆うと共に、時間周期的に大きさが変化する電流
または電圧をコイルに印加するようにした第1の方法に
より、あるいは、適所にガス吹き出し口を設けた溶融金
属を流通させる管体と、管体に巻回されたコイルと、コ
イルに電流または電圧を供給する電源装置とを有する溶
融金属精錬装置に於て、強磁性体からなる磁気遮蔽材に
よって管体およびコイルを覆うと共に、時間周期的に大
きさが変化する電流または電圧をコイルに印加するよう
にした第2の方法によって達成される。更に、第1並び
に第2の方法は、それぞれコイルに印加する時間周期的
に大きさが変化する電流または電圧にそれぞれ正の電流
または正の電圧を重畳するものとすることによってより
一層効果を高めることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a refining vessel for storing a molten metal, wherein a bottom chamber is provided at the bottom of the refining vessel, and a gas outlet provided at an appropriate position in the bottom chamber. And, in a molten metal refining apparatus having a coil wound around the bottom chamber and a power supply for supplying current or voltage to the coil, the bottom chamber and the coil are covered with a magnetic shielding material made of a ferromagnetic material, A first method in which a current or a voltage whose magnitude changes with time is applied to a coil, or a tube through which a molten metal provided with a gas outlet at an appropriate position flows, and the tube is wound around the tube. In a molten metal refining apparatus having a coil and a power supply for supplying a current or voltage to the coil, the tube and the coil are covered with a magnetic shielding material made of a ferromagnetic material, and the size is periodically changed. Changing current Others are achieved by a second method which is adapted to apply a voltage to the coil. Further, the first and second methods further enhance the effect by superimposing a positive current or a positive voltage on the current or the voltage applied to the coil, the magnitude of which changes with time, respectively. be able to.

【0008】[0008]

【作用】このように、強磁性体からなる磁気遮蔽材によ
って精錬容器およびコイルを覆うものとすれば、コイル
が発生する磁界が磁気遮蔽材により閉じ込められて容器
内に集中するので、電力効率が高められる。従って、装
置の小型化並びに電力消費量の節減が可能となる。
As described above, if the refining container and the coil are covered with the magnetic shielding material made of a ferromagnetic material, the magnetic field generated by the coil is confined by the magnetic shielding material and concentrated in the container. Enhanced. Therefore, it is possible to reduce the size of the device and reduce the power consumption.

【0009】また、時間周期的に大きさが変化する電流
または電圧にそれぞれ正の電流または電圧を加えた場合
には、例えば、ある交流電流に直流電流を重畳した場
合、直流電流によって電流が正の値をとる周期と負の値
をとる周期とのいずれかが長くなり、かつそのピーク値
の絶対値が大きくなる。
When a positive current or a voltage is added to a current or a voltage whose magnitude changes with time, for example, when a DC current is superimposed on a certain AC current, the current becomes positive due to the DC current. Either the cycle that takes the value of or the cycle that takes a negative value becomes longer, and the absolute value of the peak value becomes larger.

【0010】一方、導電体(ここでは溶融金属)に誘導
される電流は、その誘導電流が流れる場所での交流電流
による磁束密度の時間変化と交流電流の振幅とによって
決まり、また導電体内のローレンツ力は、誘導電流と磁
束密度との積によって決まるので、導電体内では、いず
れか一方の符号を長くとる磁束密度と、位相差を除いて
交流電流と同じく正負共に同周期で振動する誘導電流と
の積によるローレンツ力が生成される。ここで交流電流
の振幅よりも大きな直流電流を与えれば、磁束密度が零
の値をとることもなくなる。従って、交流電流に直流電
流を重畳すれば、単に交流電流を印加した場合に比較し
て大きな振幅を持った磁束密度の分だけ大きなローレン
ツ力を生成できる。しかも、直流成分の電力が交流成分
の電力より相対的に非常に小さい誘導的な装置では、直
流電流の印加のための電力は、交流電流を印加するため
の電力に比して小さくて済む。
On the other hand, the current induced in the conductor (the molten metal in this case) is determined by the time variation of the magnetic flux density due to the alternating current at the place where the induced current flows and the amplitude of the alternating current. Since the force is determined by the product of the induced current and the magnetic flux density, in the conductor, the magnetic flux density, which takes one of the signs longer, and the induced current, which oscillates in the same cycle as the alternating current, both positive and negative, except for the phase difference, , A Lorentz force is generated. Here, if a DC current larger than the amplitude of the AC current is applied, the magnetic flux density does not take a value of zero. Therefore, by superimposing a DC current on an AC current, a larger Lorentz force can be generated by a magnetic flux density having a larger amplitude as compared to a case where an AC current is simply applied. In addition, in an inductive device in which the power of the DC component is relatively much smaller than the power of the AC component, the power for applying the DC current may be smaller than the power for applying the AC current.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention.

【0012】図1に示したように、溶融金属3を貯溶す
る容器として耐火煉瓦2によって形成された精錬容器1
の底部には、円筒形をなす底室4が凹設されている。底
室4の外周には、誘導コイル5が巻回されており、該誘
導コイルは交流電源6aに接続されている。底室4を含
む精錬容器1の外周は、誘導コイル5と共に、強磁性体
からなる鉄皮8により覆われている。また底室4の最底
部には、ポーラスプラグ7が設けられており、Ar、N
2などの不活性ガスを底室4内の溶融金属3に向けて吹
き出し得るようにしてある。
As shown in FIG. 1, a refining vessel 1 formed by a refractory brick 2 as a vessel for storing a molten metal 3 therein.
A bottom chamber 4 having a cylindrical shape is recessed at the bottom portion. An induction coil 5 is wound around the outer periphery of the bottom chamber 4, and the induction coil is connected to an AC power supply 6a. The outer periphery of the refining vessel 1 including the bottom chamber 4 is covered with an induction coil 5 and an iron shell 8 made of a ferromagnetic material. A porous plug 7 is provided at the bottom of the bottom chamber 4, and Ar, N
An inert gas such as 2 can be blown out toward the molten metal 3 in the bottom chamber 4.

【0013】ポーラスプラグ7から吹き出されたガス
は、ポーラスプラグ7を離脱して矢印10で示されるよ
うに上向きに上昇する気泡9となるが、誘導コイル5を
流れる交流電流によって引き起こされた電磁力は、矢印
11で示されるように水平方向の振動的な力を発生す
る。この振動的な力は、溶融金属を激しく動かし、ポー
ラスプラグ7からの気泡の離脱周期の短縮化、並びに一
旦離脱した気泡の微細化および分散化を促進する働きを
なす。
The gas blown out of the porous plug 7 leaves the porous plug 7 and becomes bubbles 9 rising upward as shown by an arrow 10. The electromagnetic force generated by the alternating current flowing through the induction coil 5 Generates a horizontal oscillating force as indicated by arrow 11. The vibratory force moves the molten metal violently, and serves to shorten the cycle of detachment of bubbles from the porous plug 7 and promote the miniaturization and dispersion of the bubbles once detached.

【0014】本実施例に於ける電磁力は、まず与えられ
た電流によって生成される磁場および誘導電流を計算
し、両者から求めることができる。本実施例に於ける電
磁場の方程式は次の通りである。
The electromagnetic force in this embodiment can be obtained by first calculating a magnetic field and an induced current generated by a given current. The equation of the electromagnetic field in this embodiment is as follows.

【0015】[0015]

【数1】 (Equation 1)

【0016】ここで矢印の付された文字は全てx、y及
びz成分を有するベクトルである。また、用いられた物
理量は、全て座標x、y、z及び時間tの関数である。
交流など、時間変化に準定常性がある場合は、時間微分
を複素数で置き換えることができ、前記誘導磁場のう
ち、渦電流密度および電場は次のように表される。
Here, all the characters with arrows are vectors having x, y and z components. The physical quantities used are all functions of the coordinates x, y, z and time t.
When the time change has a quasi-stationarity such as an alternating current, the time derivative can be replaced with a complex number, and among the induced magnetic fields, the eddy current density and the electric field are expressed as follows.

【0017】[0017]

【数2】 (Equation 2)

【0018】以上から得られた磁場および誘導電流か
ら、電磁力、即ちローレンツ力の時間平均値が次式で得
られる。
From the magnetic field and the induced current obtained as described above, the time average value of the electromagnetic force, that is, the Lorentz force is obtained by the following equation.

【0019】[0019]

【数3】 (Equation 3)

【0020】なお、ローレンツ力に対する溶融金属の流
動の影響は無視できるものとしたが、この仮定は、以下
全ての実施例について成り立つものとする。
Although the influence of the flow of the molten metal on the Lorentz force was assumed to be negligible, this assumption holds for all the following embodiments.

【0021】図1に示したように各部の寸法(単位mm)
を設定した装置に於て、電流密度最大値が1.0×10
6(AT/m2)の交流電流をコイル5に印加し、その物
性値が、導電率σ=1.0×106(S/m)、透磁率
μ=μ0(真空の透磁率)=1.26×106(H/m)
の水銀を溶融金属として貯容し、また、鉄皮として、そ
の物性値が、それぞれσ=5.0×106(S/m)、
μ=10μ0、100μ0、300μ0、1000μ0(H
/m)のいくつかの強磁性体を用いてみた。
As shown in FIG. 1, dimensions of each part (unit: mm)
The maximum current density was 1.0 × 10
An alternating current of 6 (AT / m 2 ) is applied to the coil 5, and its physical properties are as follows: conductivity σ = 1.0 × 10 6 (S / m), magnetic permeability μ = μ 0 (vacuum magnetic permeability) = 1.26 × 10 6 (H / m)
Is stored as a molten metal, and as a steel shell, its physical property value is σ = 5.0 × 10 6 (S / m),
μ = 10μ 0 , 100μ 0 , 300μ 0 , 1000μ 0 (H
/ M) were used.

【0022】図2は、誘導コイル5を強磁性体により覆
った場合、及び強磁性体により覆わない場合に発生する
ローレンツ力の時間平均の最大値(絶対値)を、周波数
が1、10、50、100、300、500、1000
(Hz)の時に、上記した一連の式を用いて数値的に求
めた結果のグラフである。図2より、強磁性体で遮蔽し
た方が、発生する電磁力がより大きい値を示すことが分
かる。また必要な電力についても、非遮蔽の場合に比し
て同程度か、むしろより低い値が得られた。従って、本
実施例に於て溶融金属容器および電磁誘導装置部分を強
磁性体で遮蔽すると、誘導電磁力の増大と消費電力の低
減とを実現できることが分かる。
FIG. 2 shows the maximum value (absolute value) of the time average of the Lorentz force generated when the induction coil 5 is covered with a ferromagnetic material and when the induction coil 5 is not covered with a ferromagnetic material. 50, 100, 300, 500, 1000
It is a graph of the result obtained numerically using the above-mentioned series of equations at (Hz). From FIG. 2, it can be seen that the electromagnetic force generated by shielding with a ferromagnetic material is larger. Also, the required power was comparable or even lower than in the case of no shielding. Therefore, it is understood that, in this embodiment, when the molten metal container and the electromagnetic induction device are shielded by a ferromagnetic material, it is possible to increase the induction electromagnetic force and reduce the power consumption.

【0023】このように本発明によれば、電源容量を抑
えることができるため、装置を小型化し、電力消費量を
削減することができ、加えて電磁場が遮蔽されるため、
外部の機器の誘導加熱や電磁的障害を防ぐことができ
る。
As described above, according to the present invention, since the power supply capacity can be suppressed, the device can be downsized, the power consumption can be reduced, and the electromagnetic field is shielded.
Induction heating and electromagnetic interference of external devices can be prevented.

【0024】なお、本実施例に於ては、流路を画定する
耐火煉瓦2を覆う鉄皮8を強磁性体からなるものとする
と共に、これによって誘導コイル5をも外囲させてい
る。また誘導コイル5と流路を画定する耐火煉瓦2との
間には何等の強磁性体を介在させることなく誘導コイル
5を耐火煉瓦2の周囲に直接外囲させている。しかしな
がら、所望に応じてステンレス鋼などの非磁性体からな
る鉄皮を耐火煉瓦2と誘導コイル5との間に設けること
もできる。また、誘導コイル5と磁気遮蔽材とを一体型
の底室に着脱可能な装置として分割することもできる
し、必要に応じて誘導コイル5を水冷することもでき
る。さらに、直流電源6bに替えて、交流電源6aに対
して直流電圧電源を並列に接続しても同様な効果が得ら
れる。
In this embodiment, the iron cover 8 covering the refractory brick 2 defining the flow path is made of a ferromagnetic material, and the induction coil 5 is also surrounded by this. Further, the induction coil 5 is directly surrounded around the refractory brick 2 without any ferromagnetic material interposed between the induction coil 5 and the refractory brick 2 defining the flow path. However, if necessary, a steel shell made of a non-magnetic material such as stainless steel may be provided between the refractory brick 2 and the induction coil 5. Further, the induction coil 5 and the magnetic shielding material can be divided as a device that can be attached to and detached from the integrated bottom chamber, and the induction coil 5 can be water-cooled if necessary. Further, a similar effect can be obtained by connecting a DC voltage power supply in parallel to the AC power supply 6a instead of the DC power supply 6b.

【0025】図3は、本発明の第2実施例を示してい
る。本実施例は、図1に示した第1実施例に於ける誘導
コイル5に、交流電源6aと直流電源6bとを直列に接
続したものであり、その他の事項は上記第1実施例と何
等変わるところはないので、その説明を省略する。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, an AC power supply 6a and a DC power supply 6b are connected in series to the induction coil 5 in the first embodiment shown in FIG. Since there is no change, the description is omitted.

【0026】本実施例に於ても、ポーラスプラグ7から
底室4内の溶融金属3に向けて吹き出されたAr、N2
などの不活性ガスの気泡は、誘導コイル5を流れる交流
および直流電流によって引き起こされた電磁力の振動的
な力により、第1実施例と同様に、微細化および分散化
が促進される。
Also in this embodiment, Ar, N 2 blown out from the porous plug 7 toward the molten metal 3 in the bottom chamber 4.
Microbubbles and dispersion of inert gas bubbles are promoted by the oscillating force of the electromagnetic force generated by the AC and DC currents flowing through the induction coil 5, as in the first embodiment.

【0027】ここで交流電源6aからの交流電流に直流
電源6bからの直流電流が重畳されると、直流電流によ
って電流が正の値をとる周期と負の値をとる周期とのい
ずれかが長くなり、かつそのピーク値の絶対値が大きく
なる。
Here, when the DC current from the DC power supply 6b is superimposed on the AC current from the AC power supply 6a, either the period in which the current takes a positive value or the period in which the current takes a negative value due to the DC current becomes longer. And the absolute value of the peak value increases.

【0028】一方、導電体である溶融金属に誘導される
電流は、その誘導電流が流れる場所での交流電流による
磁束密度の時間変化と交流電流の振幅とによって決ま
り、また導電体内のローレンツ力は、誘導電流と磁束密
度との積によって決まるので、導電体内では、いずれか
一方の符号を長くとる磁束密度と、位相差を除いて交流
電流と同じく正負共に同周期で振動する誘導電流との積
によるローレンツ力が生成されることとなる。ここで交
流電流の振幅よりも大きな直流電流を与えれば、磁束密
度が零の値をとることもなくなる。従って、交流電流に
直流電流を重畳すれば、単に交流電流を印加した場合に
比較して大きなピーク値を持った磁束密度の分だけ大き
なローレンツ力を生成できる。しかも、交流成分の電力
に比して直流成分の電力が相対的に非常に小さい誘導的
な装置では、直流電流の印加のための電力は、交流電流
を印加するための電力に比して小さくて済む。
On the other hand, the current induced in the molten metal as the conductor is determined by the time change of the magnetic flux density due to the alternating current and the amplitude of the alternating current at the place where the induced current flows, and the Lorentz force in the conductor is In the conductor, the product of the magnetic flux density, which takes one of the signs longer, and the induced current, which oscillates in the same cycle as the alternating current in both positive and negative, except for the phase difference, is determined by the product of the induced current and the magnetic flux density. Generates the Lorentz force. Here, if a DC current larger than the amplitude of the AC current is applied, the magnetic flux density does not take a value of zero. Therefore, if a DC current is superimposed on an AC current, a Lorentz force larger by a magnetic flux density having a larger peak value can be generated as compared to a case where an AC current is simply applied. Moreover, in an inductive device in which the DC component power is relatively very small as compared with the AC component power, the power for applying the DC current is smaller than the power for applying the AC current. I can do it.

【0029】図3に示した装置に於ける鉄皮8を、その
物性値が、導電率σ=5.0×106(S/m)、透磁
率μ=300μ0(H/m)の強磁性体を用い、電流密
度1.0×106(cos ωt+1)(AT/m2)の電流
を誘導コイル5に印加した場合には、ローレンツ力は図
4に示したように変化しており、誘導コイルと精錬容器
とを強磁性体で覆うと共に、交流電流に直流電流を重畳
した電流を誘導コイルに印加することにより、飛躍的に
効率が向上することが分かる。なお、この場合は、第3
式および第4式を以下の式に置き換えて計算する。
The steel shell 8 in the apparatus shown in FIG. 3 has physical properties of conductivity σ = 5.0 × 10 6 (S / m) and magnetic permeability μ = 300 μ 0 (H / m). When a current of 1.0 × 10 6 (cos ωt + 1) (AT / m 2 ) is applied to the induction coil 5 using a ferromagnetic material, the Lorentz force changes as shown in FIG. It can be seen that the efficiency is dramatically improved by covering the induction coil and the refining vessel with a ferromagnetic material and applying a current obtained by superimposing a DC current on an AC current to the induction coil. In this case, the third
The calculation is performed by replacing the expression and the fourth expression with the following expression.

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】図5は、本発明の第3の実施例を示すもの
で、本実施例の場合、溶融金属へのガス吹き込み装置
が、底室ではなく、例えば転炉の出鋼口或いは取鍋から
タンディッシュに至るノズルなどの溶融金属を流通させ
る管体に設けられている。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the gas blowing device for the molten metal is not a bottom chamber, but, for example, a tap hole or a ladle of a converter. It is provided in a pipe through which molten metal flows, such as a nozzle from a to a tundish.

【0032】この2次精錬装置として構成された溶融金
属21へのガス吹き込み装置は、流路を画定する耐火煉
瓦からなる外周壁22を有すると共に、不活性ガスを流
路内に吹き出すためのポーラスプラグ26が外周壁22
の複数の位置に設けられている。更に、この外周壁22
を巻回する誘導コイル23が設けられており、該誘導コ
イルに対し、交流電源24からの交流電流が供給され
る。そして外周壁22は、誘導コイル23と共に、強磁
性体からなる鉄皮27により覆われている。
The gas blowing device for the molten metal 21 configured as the secondary refining device has an outer peripheral wall 22 made of a refractory brick defining a flow path and a porous for blowing an inert gas into the flow path. Plug 26 is outer wall 22
Are provided at a plurality of positions. Furthermore, the outer peripheral wall 22
Is provided, and an AC current from an AC power supply 24 is supplied to the induction coil. The outer peripheral wall 22 is covered with an iron shell 27 made of a ferromagnetic material together with the induction coil 23.

【0033】この場合も、コイル23に電流が印加され
ると、矢印29で示される向きに流れる溶融金属21に
は、矢印30で示されるように半径方向にローレンツ力
が作用する。即ち、気泡28が発生する部分、あるいは
気泡28自体にこの力が作用するために、気泡の離脱が
交流電流の2倍の周波数で行われることとなる。ここで
交流電流の周波数及び電流値あるいは電圧値を適切に選
ぶことにより、所望の気泡分散微細化作用が得られるこ
とから、溶鋼中の溶存酸素による脱炭反応が促進され、
効率的な2次精錬が可能となる。
Also in this case, when a current is applied to the coil 23, a Lorentz force acts on the molten metal 21 flowing in the direction shown by the arrow 29 in the radial direction as shown by the arrow 30. That is, since this force acts on the portion where the bubble 28 is generated or on the bubble 28 itself, the bubble is detached at twice the frequency of the alternating current. Here, by appropriately selecting the frequency and the current value or the voltage value of the alternating current, a desired bubble dispersing and refining action can be obtained, so that the decarburization reaction by dissolved oxygen in the molten steel is promoted,
Efficient secondary refining becomes possible.

【0034】本装置に於て、各部の寸法を図5に示した
通りに設定し(単位mm)、各物性値、電流密度および周
波数の条件を上記第1実施例と同様にした場合、ローレ
ンツ力の結果は第1実施例と同一であり、周波数依存性
も図2と一致する。
In this apparatus, when the dimensions of each part are set as shown in FIG. 5 (unit: mm), and the conditions of each physical property value, current density and frequency are the same as in the first embodiment, Lorentz The result of the force is the same as in the first embodiment, and the frequency dependence is also consistent with FIG.

【0035】図6は、本発明の第4実施例を示してい
る。本装置は、図5に示した第3実施例に於ける誘導
イル23に、交流電源24と直流電源25とを直列に接
続したものであり、その他の事項は上記第3実施例と何
等変わるところはないので、その説明を省略する。本装
置に於ても、第2実施例と同じ物性値、電流密度及び周
波数条件でローレンツ力を求めたところ、結果は第2実
施例と同様、ローレンツ力が飛躍的に増大する。本実施
例に於て、電源部を交流電源と直流電圧電源とを並列に
接続した構成にしても同様の効果が得られる。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. This device is the same as the guiding core in the third embodiment shown in FIG.
The AC power supply 24 and the DC power supply 25 are connected in series to the file 23 , and the other matters are not different from those of the third embodiment, so the description thereof is omitted. Also in this apparatus, when the Lorentz force was obtained under the same physical property values, current densities and frequency conditions as in the second embodiment, the result is that the Lorentz force increases dramatically as in the second embodiment. In this embodiment, the same effect can be obtained even if the power supply section is configured by connecting an AC power supply and a DC voltage power supply in parallel.

【0036】なお、上記各実施例に於ては、溶融金属と
して水銀を例としたが、本発明はそれに限定されず、ア
ルミニウム、チタン、銅などの金属の場合にも適用で
き、また精錬工程に限らず電磁力を利用した他の工程に
も応用できることは云うまでもない。
In each of the above embodiments, mercury is used as an example of the molten metal. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to metals such as aluminum, titanium, and copper. Needless to say, the present invention can be applied to other processes using electromagnetic force.

【0037】[0037]

【発明の効果】このように本発明によれば、吹き込まれ
るガスの気泡が微細化され、かつ分散化されるので、溶
融金属とガスとの間の界面の面積が増大して反応速度が
増大する。従って、精錬プロセスなどに於ける処理時間
の短縮及び生産性の向上を達成することができる。しか
も、強磁性材にてコイルおよび容器を覆うことにより、
コイルが発生する磁界が閉じ込められて容器内に集中す
るので、電力の利用効率が高まるため、装置の小型化、
並びに電力消費の節減が可能となる。また、交流電流に
直流電流を重畳すれば、単に交流電流を印加した場合に
比較して大きな振幅を持った磁束密度の分だけ大きなロ
ーレンツ力を生成できるので、相対的に、装置の小型
化、並びに電力消費の節減をより一層高いレベルで実現
できる。
As described above, according to the present invention, the bubbles of the gas to be blown are miniaturized and dispersed, so that the area of the interface between the molten metal and the gas is increased and the reaction rate is increased. I do. Accordingly, it is possible to shorten the processing time and improve the productivity in the refining process and the like. Moreover, by covering the coil and the container with a ferromagnetic material,
Since the magnetic field generated by the coil is confined and concentrated in the container, the efficiency of using electric power is increased.
In addition, power consumption can be reduced. Also, if a DC current is superimposed on an AC current, a large Lorentz force can be generated by a magnetic flux density having a large amplitude as compared with a case where an AC current is simply applied. In addition, power consumption can be reduced at a higher level.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に基づく気泡微細化装置の第1実施例を
示す部分縦断面図である。
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a first embodiment of a bubble miniaturization apparatus according to the present invention.

【図2】誘導コイルを強磁性体により覆った場合と覆わ
ない場合とに於ける電磁力を比較するグラフである。
FIG. 2 is a graph comparing electromagnetic force when an induction coil is covered with a ferromagnetic material and when it is not covered.

【図3】本発明の第2実施例を示す図1と同様の図であ
る。
FIG. 3 is a view similar to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施例によるローレンツ力の時間
変化を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a time change of Lorentz force according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例を示す図1と同様の図であ
る。
FIG. 5 is a view similar to FIG. 1, showing a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施例を示す図1と同様の図であ
る。
FIG. 6 is a view similar to FIG. 1, showing a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 溶融金属 2 耐火煉瓦 3 溶融金属 4 底室 5 誘導コイル 6a 交流電源 6b 直流電源 7 ポーラスプラグ 8 鉄皮 9 気泡 10・11 矢印 18 鉄皮 21 溶融金属 22 外周壁 23 誘導コイル 24 交流電源 25 直流電源 26 ポーラスプラグ 27 鉄皮 28 気泡 29・30 矢印 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molten metal 2 Refractory brick 3 Molten metal 4 Bottom chamber 5 Induction coil 6a AC power supply 6b DC power supply 7 Porous plug 8 Iron shell 9 Bubble 10.11 Arrow 18 Iron shell 21 Molten metal 22 Outer wall 23 Induction coil 24 AC power supply 25 DC Power supply 26 Porous plug 27 Iron skin 28 Bubbles 29/30 Arrow

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和嶋 潔 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (72)発明者 竹内 栄一 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (72)発明者 藤 健彦 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kiyoshi Wajima 20-1 Shintomi, Futtsu-shi Nippon Steel Corporation Technology Development Division (72) Inventor Eiichi Takeuchi 20-1 Shintomi, Futtsu-shi Nippon Steel Corporation Technology Within the Development Division (72) Inventor Takehiko Fuji 20-1 Shintomi, Futtsu City Nippon Steel Corporation Technology Development Division

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 溶融金属を貯溶する精錬容器の底部に凹
設された底室と、該底室の適所に設けられたガス吹き出
し口と、前記底室に巻回されたコイルと、該コイルに電
流または電圧を供給する電源装置とを有する溶融金属精
錬装置に於て、 前記底室および前記コイルが、強磁性体からなる磁気遮
蔽材によって覆われると共に、 前記電源装置が、時間周期的に大きさが変化する電流ま
たは電圧を印加する手段を有するものであることを特徴
とする溶融金属精錬装置。
A bottom chamber recessed at the bottom of a refining vessel for storing molten metal; a gas outlet provided at an appropriate position in the bottom chamber; a coil wound around the bottom chamber; In a molten metal refining apparatus having a power supply for supplying current or voltage to a coil, the bottom chamber and the coil are covered with a magnetic shielding material made of a ferromagnetic material, and the power supply is And a means for applying a current or voltage of which the size changes.
【請求項2】 前記電源装置が、時間周期的に大きさが
変化する電流または電圧にそれぞれ正の電流または正の
電圧を重畳する手段を有するものであることを特徴とす
る請求項1に記載の溶融金属精錬装置。
2. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device has means for superimposing a positive current or a positive voltage on the current or the voltage whose magnitude changes with time, respectively. Molten metal refining equipment.
【請求項3】 適所にガス吹き出し口を設けた溶融金属
を流通させる管体と、該管体に巻回されたコイルと、該
コイルに電流または電圧を供給する電源装置とを有する
溶融金属精錬装置に於て、 前記管体および前記コイルが、強磁性体からなる磁気遮
蔽材によって覆われると共に、 前記電源装置が、時間周期的に大きさが変化する電流ま
たは電圧を印加する手段を有するものであることを特徴
とする溶融金属精錬装置。
3. A molten metal refining system comprising: a pipe having a gas outlet in a proper position for flowing molten metal; a coil wound around the pipe; and a power supply for supplying a current or voltage to the coil. In the device, the tube and the coil are covered with a magnetic shielding material made of a ferromagnetic material, and the power supply device has means for applying a current or a voltage whose magnitude changes with time. A molten metal refining apparatus, characterized in that:
【請求項4】 前記電源装置が、時間周期的に大きさが
変化する電流または電圧にそれぞれ正の電流または正の
電圧を重畳する手段を有するものであることを特徴とす
る請求項3に記載の溶融金属精錬装置。
4. The power supply device according to claim 3, wherein said power supply device has means for superimposing a positive current or a positive voltage on a current or a voltage whose magnitude changes with time, respectively. Molten metal refining equipment.
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