JP2917515B2 - コールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法と防止装置 - Google Patents
コールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法と防止装置Info
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- JP2917515B2 JP2917515B2 JP32996990A JP32996990A JP2917515B2 JP 2917515 B2 JP2917515 B2 JP 2917515B2 JP 32996990 A JP32996990 A JP 32996990A JP 32996990 A JP32996990 A JP 32996990A JP 2917515 B2 JP2917515 B2 JP 2917515B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、酸素（Ｏ）や窒素（Ｎ）と反応し易いため
に高純度の金属または合金として溶成するのが困難なこ
とから活性金属（Reactive Metals）と呼ばれるTi,W,M
o,Be,Zr,V,Srなどの溶解に適した構造の誘導溶解ルツボ
炉に関する。
に高純度の金属または合金として溶成するのが困難なこ
とから活性金属（Reactive Metals）と呼ばれるTi,W,M
o,Be,Zr,V,Srなどの溶解に適した構造の誘導溶解ルツボ
炉に関する。
より具体的には、コールドクルシブル溶解炉またはコ
ールドウォール型ルツボ炉と呼ばれる誘導ルツボ炉中、
導電性と熱伝導度が良好な銅などの金属製で、全体とし
て底付き中空円筒状のルツボ本体と，その外周に配置さ
れる誘導加熱コイルとから成り、該ルツボの側壁または
側壁から底部までが複数の狭いスリットにより複数個の
セグメントに分割され、それぞれが冷却水などの冷媒に
より冷却される誘導溶解用の金属製ルツボ溶解炉におい
て、冷却水の循環の状態を各セグメント毎に検出し制御
して、冷却媒体の循環不良によるセグメントの局部的溶
融を防止する方法と溶融防止装置構造とに関する。
ールドウォール型ルツボ炉と呼ばれる誘導ルツボ炉中、
導電性と熱伝導度が良好な銅などの金属製で、全体とし
て底付き中空円筒状のルツボ本体と，その外周に配置さ
れる誘導加熱コイルとから成り、該ルツボの側壁または
側壁から底部までが複数の狭いスリットにより複数個の
セグメントに分割され、それぞれが冷却水などの冷媒に
より冷却される誘導溶解用の金属製ルツボ溶解炉におい
て、冷却水の循環の状態を各セグメント毎に検出し制御
して、冷却媒体の循環不良によるセグメントの局部的溶
融を防止する方法と溶融防止装置構造とに関する。
［従来の技術］ 一般的なコールドウォール型ルツボ炉の特徴とするの
は、その側壁の構造であって、側壁はその円周面上にお
いて軸線に平行な４〜20個程度の複数の縦に細長い短冊
型の側壁セグメントに分割され、各側壁セグメントは、
隣接する外周セグメントとの間に、所定の隙間を保って
間欠的に配置され、外周部が円周方向に連続した導体の
コイルを形成しないようになっていて、それぞれの内部
には冷却水を流通させるための空隙が設けられるが、底
部では一体に結合される。
は、その側壁の構造であって、側壁はその円周面上にお
いて軸線に平行な４〜20個程度の複数の縦に細長い短冊
型の側壁セグメントに分割され、各側壁セグメントは、
隣接する外周セグメントとの間に、所定の隙間を保って
間欠的に配置され、外周部が円周方向に連続した導体の
コイルを形成しないようになっていて、それぞれの内部
には冷却水を流通させるための空隙が設けられるが、底
部では一体に結合される。
特殊金属と呼ばれる、 イ）半導体などの材料として使用される高純度の金属、
合金、 ロ）Ti,Zrなど酸素、窒素、炭素その他の元素と反応し
やすい金属とそれらの合金、および、 ハ）W,Mo,Taなど溶融温度が極めて高い金属とその合金
など特殊な金属の溶解は、従来は電子ビーム溶解炉、非
消耗型アーク炉や高周波誘導炉などにより、真空、不活
性ガス雰囲気の中で溶解し何とか要望に応じてきた。
合金、 ロ）Ti,Zrなど酸素、窒素、炭素その他の元素と反応し
やすい金属とそれらの合金、および、 ハ）W,Mo,Taなど溶融温度が極めて高い金属とその合金
など特殊な金属の溶解は、従来は電子ビーム溶解炉、非
消耗型アーク炉や高周波誘導炉などにより、真空、不活
性ガス雰囲気の中で溶解し何とか要望に応じてきた。
しかしながら、上記の溶解装置のうち真空溶解炉では
アルミナ、シリカ、マグネシア、ベリリアなどの金属酸
化物を主体とするセラミック系の耐火材料、あるいは黒
鉛ルツボなどの非金属製冶金容器の内部に、被溶融金属
を接触状態で収容し高温で溶解するが、炉壁を構成する
耐火材料と被溶融金属との高温での接触により、ルツボ
を構成するセラミックス成分や炭素が被溶融金属に吸収
され溶解された材料の純度が低下し逐次向上する要求規
格に合致しないようになった。
アルミナ、シリカ、マグネシア、ベリリアなどの金属酸
化物を主体とするセラミック系の耐火材料、あるいは黒
鉛ルツボなどの非金属製冶金容器の内部に、被溶融金属
を接触状態で収容し高温で溶解するが、炉壁を構成する
耐火材料と被溶融金属との高温での接触により、ルツボ
を構成するセラミックス成分や炭素が被溶融金属に吸収
され溶解された材料の純度が低下し逐次向上する要求規
格に合致しないようになった。
このため、炉体と内部の被溶融金属との高温での接触
を避ける手段として、ルツボの炉壁を円周方向に隔置さ
れた複数のスリットにより分割して短冊状に縦に延びた
複数のセグメントとして構成し、それぞれが水冷される
金属製スプリットルツボを使用する溶解方法と装置が米
国および英国で開発された。
を避ける手段として、ルツボの炉壁を円周方向に隔置さ
れた複数のスリットにより分割して短冊状に縦に延びた
複数のセグメントとして構成し、それぞれが水冷される
金属製スプリットルツボを使用する溶解方法と装置が米
国および英国で開発された。
この装置の概要は第３図（Ａ）と（Ｂ）に示すとおり
で、この方法はインダクション・スカル溶解法とも呼ば
れているが、要するにスリット２により分離された水冷
ジャケットＪを有する銅短冊セグメント３の炉壁面に、
スカル（skull）と呼ばれる被溶融金属の凝固層５を形
成させるとともに、加熱コイル８による電磁誘導作用に
より、るつぼ上部では溶湯９を側壁から浮遊させるよう
にして銅短冊炉壁相互間の短絡を防止したものである。
で、この方法はインダクション・スカル溶解法とも呼ば
れているが、要するにスリット２により分離された水冷
ジャケットＪを有する銅短冊セグメント３の炉壁面に、
スカル（skull）と呼ばれる被溶融金属の凝固層５を形
成させるとともに、加熱コイル８による電磁誘導作用に
より、るつぼ上部では溶湯９を側壁から浮遊させるよう
にして銅短冊炉壁相互間の短絡を防止したものである。
１次誘導コイル８に流された電流により発生する磁束
の一部は、ルツボを構成する水冷銅短冊セグメント３を
貫通して２次誘導電流を流すが、ルツボの炉壁は短冊セ
グメント３として分割されているので、ルツボの全周壁
を循環して流れることはなく、セグメントの隙間から内
部の被溶融材に磁束を分け与えることができる。
の一部は、ルツボを構成する水冷銅短冊セグメント３を
貫通して２次誘導電流を流すが、ルツボの炉壁は短冊セ
グメント３として分割されているので、ルツボの全周壁
を循環して流れることはなく、セグメントの隙間から内
部の被溶融材に磁束を分け与えることができる。
上述したコールドウォール溶解法の長所は、次の通り
である。
である。
１）セラミック系のルツボを使用しないため耐火材を構
成する物質の混入、またはそれらとの反応による汚染が
回避出来る。
成する物質の混入、またはそれらとの反応による汚染が
回避出来る。
２）電磁撹拌力により比重の異なる金属を偏析の発生を
避け良質の合金とすることができる。
避け良質の合金とすることができる。
３）雰囲気圧力を１気圧以上にすることができるので、
沸点が極めて相違する２種以上の合金元素を合金とする
ことができる。
沸点が極めて相違する２種以上の合金元素を合金とする
ことができる。
４）真空または不活性雰囲気下で溶解することで電子ビ
ーム（EB）溶解に匹敵する高純度金属または合金を製造
することができる。
ーム（EB）溶解に匹敵する高純度金属または合金を製造
することができる。
このようにして、溶融金属が凝固して形成された皮膜
あるいは層をスラグの代わりに利用することにより、銅
製のスプリット型ルツボ中でチタンなどの活性金属を溶
解するコールドウール型ルツボは一応実用可能な原型と
しての域に達し、１）工業用純チタン,2）Ti−0.2Pd,
3）Ti−6Al−4V合金などが実用ベースで溶解されてい
る。
あるいは層をスラグの代わりに利用することにより、銅
製のスプリット型ルツボ中でチタンなどの活性金属を溶
解するコールドウール型ルツボは一応実用可能な原型と
しての域に達し、１）工業用純チタン,2）Ti−0.2Pd,
3）Ti−6Al−4V合金などが実用ベースで溶解されてい
る。
出願人は、前記のコールドウール型ルツボの各セグメ
ント下端と底部が一体になって連続し、短絡部を構成し
ているため、この短絡部に沿う周回電流経路より内側の
磁界が弱くなり溶解に必要なエネルギーの損失が大にな
り、特に炉底部近くの下部での溶解が困難になっていた
問題に着目し、炉底部をほぼ水平にし、各セグメントを
形成するスリットを炉底部の炉の軸心近くまで延長し、
炉底部の下に冷却水路を設けるなど、炉体と冷却水路を
含む炉体構造を改良した発明について平成２年３月27日
特許出願した（特願平２−75524）。
ント下端と底部が一体になって連続し、短絡部を構成し
ているため、この短絡部に沿う周回電流経路より内側の
磁界が弱くなり溶解に必要なエネルギーの損失が大にな
り、特に炉底部近くの下部での溶解が困難になっていた
問題に着目し、炉底部をほぼ水平にし、各セグメントを
形成するスリットを炉底部の炉の軸心近くまで延長し、
炉底部の下に冷却水路を設けるなど、炉体と冷却水路を
含む炉体構造を改良した発明について平成２年３月27日
特許出願した（特願平２−75524）。
この炉体構造は、代表的には第４図（Ａ）、（Ｂ）お
よび（Ｃ）に示される。
よび（Ｃ）に示される。
図中の符号10は、コールドウオール型ルツボの全体を
示し、12は、スリット２により分離されてルツボの外周
を構成する複数の外周セグメントで誘導コイル８がその
外周に配置される外壁12aとその頂部に於て一体に連結
されてほぼ垂直に垂下する内壁12bと、前記外壁12aと内
壁12bとを両側面から一体に連結する両側壁12cとから成
り、これらの３種の壁の内部は断面が円形で頂部が閉ざ
された空孔13となっている。
示し、12は、スリット２により分離されてルツボの外周
を構成する複数の外周セグメントで誘導コイル８がその
外周に配置される外壁12aとその頂部に於て一体に連結
されてほぼ垂直に垂下する内壁12bと、前記外壁12aと内
壁12bとを両側面から一体に連結する両側壁12cとから成
り、これらの３種の壁の内部は断面が円形で頂部が閉ざ
された空孔13となっている。
この空孔13の内部には、その空孔の頂部より僅に下に
開口する内管14が長手軸に沿ってほぼ同心に設けられて
いる。
開口する内管14が長手軸に沿ってほぼ同心に設けられて
いる。
従って、外周セグメント12は全体として内部が２重管
となった中空管になっている。
となった中空管になっている。
上述の外周セグメント12は、一定の間隔を保って、複
数個（４〜20個）程度設けられている。
数個（４〜20個）程度設けられている。
このように、各セグメントの外周壁セグメント12と水
平な底部セグメント15と連結部16とから成るルツボ全体
は、スリットを除いては外壁に囲まれた底付中空円筒で
あり、その底部が内冷却水室21のフランジ21に連結さ
れ、その外（図で下）は外冷却水室31のフランジ31′に
流体密に連結されて、外周壁12とルツボの底を構成する
水平な底部を冷却水する冷却液の流通路が形成される。
平な底部セグメント15と連結部16とから成るルツボ全体
は、スリットを除いては外壁に囲まれた底付中空円筒で
あり、その底部が内冷却水室21のフランジ21に連結さ
れ、その外（図で下）は外冷却水室31のフランジ31′に
流体密に連結されて、外周壁12とルツボの底を構成する
水平な底部を冷却水する冷却液の流通路が形成される。
内冷却水室21と外冷却水室31とは、全体として上部が
開口した２段底付き円筒で、内冷却水室21は外冷却水室
31内に収容され、内冷却水室21の底部には水の入口管22
が、外冷却水室31の底部には水の出口管32が設けられて
いる。
開口した２段底付き円筒で、内冷却水室21は外冷却水室
31内に収容され、内冷却水室21の底部には水の入口管22
が、外冷却水室31の底部には水の出口管32が設けられて
いる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、出願人自身により改良され出願された
前記のコールドウール型ルツボを含め、従来技術による
コールドウール型ルツボには次のような共通した欠点が
認められる。
前記のコールドウール型ルツボを含め、従来技術による
コールドウール型ルツボには次のような共通した欠点が
認められる。
前述したようにコールドウール型ルツボは、側壁、ま
たは側壁から底壁までが複数のスリットにより仕切ら
れ、複数の短冊型の中空セグメントとして構成され、こ
れらの中空セグメントの内部は冷却水の出口と入口を含
む冷却水の独立した水路を形成している。
たは側壁から底壁までが複数のスリットにより仕切ら
れ、複数の短冊型の中空セグメントとして構成され、こ
れらの中空セグメントの内部は冷却水の出口と入口を含
む冷却水の独立した水路を形成している。
しかしながら、これらの中空セグメントへの、冷却水
の出、入の量と温度の変化はルツボ炉全体としては管理
されているが、個々の中空セグメントについてては管理
されてはおらず、また個々のセグメント自体の温度変化
も管理されていない。
の出、入の量と温度の変化はルツボ炉全体としては管理
されているが、個々の中空セグメントについてては管理
されてはおらず、また個々のセグメント自体の温度変化
も管理されていない。
例えば、チタン（融点が1680℃）のように、融点が高
い金属の溶湯は、その流動性を十分に保つために、その
融点よりも幾分高い温度で溶解され保持されている。
い金属の溶湯は、その流動性を十分に保つために、その
融点よりも幾分高い温度で溶解され保持されている。
従って、コールドウール型ルツボの中空セグメントの
側壁と底壁、特に側壁の内側面は、このような高温の溶
融金属と直接接触しているため、冷却水の流量が不足す
ると温度が急速に上昇し、局部的溶融を招来する。
側壁と底壁、特に側壁の内側面は、このような高温の溶
融金属と直接接触しているため、冷却水の流量が不足す
ると温度が急速に上昇し、局部的溶融を招来する。
このような局部的溶融により、微量の水が洩れて溶融
金属に向かって吹き出すと、洩れ出た水は高温の溶融金
属に接触し瞬間的に気化するために危険である。
金属に向かって吹き出すと、洩れ出た水は高温の溶融金
属に接触し瞬間的に気化するために危険である。
ルツボの中空セグメントの側壁の不測の局部的溶融
は、冷却水の全体としての流量の変化や水温の上昇を検
知し制御しても、個々のセグメント内での冷却水の流量
の変化や水温の上昇を発見し洩れを防止することは不可
能なので、有効な対策が要望されていた。
は、冷却水の全体としての流量の変化や水温の上昇を検
知し制御しても、個々のセグメント内での冷却水の流量
の変化や水温の上昇を発見し洩れを防止することは不可
能なので、有効な対策が要望されていた。
［課題を解決するための手段］ ルツボの中空セグメントに冷却水を供給し管理する方
式として、 １）側壁セグメントの個々に、冷却水を別々の経路から
供給し、流量と水温を管理する。
式として、 １）側壁セグメントの個々に、冷却水を別々の経路から
供給し、流量と水温を管理する。
２）冷却水の供給は一括して共通の流入路から行なうが
冷却水の管理は、側壁セグメントの個々について行な
う。
冷却水の管理は、側壁セグメントの個々について行な
う。
上記１）、２）を実施するためのの具体的な手段とし
ては、 イ）個々の中空セグメントの内部の冷却水路内に熱電対
などの温度検出端を設置し、誘導加熱コイルの誘導磁界
の影響を受けない領域で、冷却水をシールしてリード線
を冷却水室などの外に引出し、この温度検出端からの信
号に応じて作動する判別手段を設け、全中空セグメント
のどれか一つの内部の冷却水路内の水温が設定温度を越
えた場合は加熱電源を直ちにOFFとする制御手段を設け
る。
ては、 イ）個々の中空セグメントの内部の冷却水路内に熱電対
などの温度検出端を設置し、誘導加熱コイルの誘導磁界
の影響を受けない領域で、冷却水をシールしてリード線
を冷却水室などの外に引出し、この温度検出端からの信
号に応じて作動する判別手段を設け、全中空セグメント
のどれか一つの内部の冷却水路内の水温が設定温度を越
えた場合は加熱電源を直ちにOFFとする制御手段を設け
る。
ロ）個々の中空セグメントの内部の冷却水路内に独立に
冷却水を供給し、この独立給水路の排出側のそれぞれ
に。温度検出手段、流量検出手段の少なくとも１種を設
け、これらの検出手段のいずれか一つからの測定値が、
温度または流量設定値の限界を越えた場合に作動する判
別手段を設け、この判別手段からの指令信号に応じて加
熱電源の出力を直ちにOFFとする制御手段を設ける。
冷却水を供給し、この独立給水路の排出側のそれぞれ
に。温度検出手段、流量検出手段の少なくとも１種を設
け、これらの検出手段のいずれか一つからの測定値が、
温度または流量設定値の限界を越えた場合に作動する判
別手段を設け、この判別手段からの指令信号に応じて加
熱電源の出力を直ちにOFFとする制御手段を設ける。
ハ）全ての中空セグメントの溶湯に接触する側の内側壁
内に熱電対などの温度検出端を設置し、誘導加熱コイル
の誘導磁界の影響を受けない領域で冷却水をシールして
リード線を冷却水室などの外に引出し、この温度検出端
からの信号に応じて作動する判別手段を設け、全中空セ
グメントのどれか一つの内部の冷却水路内の水温が設定
温度を越えた場合は加熱電源を直ちにOFFとする制御手
段を設ける。
内に熱電対などの温度検出端を設置し、誘導加熱コイル
の誘導磁界の影響を受けない領域で冷却水をシールして
リード線を冷却水室などの外に引出し、この温度検出端
からの信号に応じて作動する判別手段を設け、全中空セ
グメントのどれか一つの内部の冷却水路内の水温が設定
温度を越えた場合は加熱電源を直ちにOFFとする制御手
段を設ける。
ニ）前記イ）、ロ）、ハ）に述べた制御手段において、
前記の判別手段は、ある中空セグメントが一旦、側壁ま
たは冷却水の温度上昇あるいは冷却水の流量減少の状態
を示した信号を出力した場合には、その状況が解除され
た後でも、どのセグメントに属する判別手段が信号を出
力したかを記憶する手段を有し、更にこのリセットをも
行なう手段をも併せ有する。
前記の判別手段は、ある中空セグメントが一旦、側壁ま
たは冷却水の温度上昇あるいは冷却水の流量減少の状態
を示した信号を出力した場合には、その状況が解除され
た後でも、どのセグメントに属する判別手段が信号を出
力したかを記憶する手段を有し、更にこのリセットをも
行なう手段をも併せ有する。
［作用］ 個々の中空セグメントのそれぞれに設置された熱電対
により測定された冷却水、または側壁の温度上昇、ある
いはセグメント内を流れる冷却水の流量が、設定された
値から外れた場合には、これらの検出手段からの信号に
よって判別手段が作動し、誘導炉の加熱電源を遮断し、
さらに異常信号を発生したセグメントを特定して記録
し、冷却水系統またはセグメントの炉壁自体の異常など
による炉壁の局部的溶融を事前に防止し、冷却水が炉壁
から洩れることによる事故の発生を防止する。
により測定された冷却水、または側壁の温度上昇、ある
いはセグメント内を流れる冷却水の流量が、設定された
値から外れた場合には、これらの検出手段からの信号に
よって判別手段が作動し、誘導炉の加熱電源を遮断し、
さらに異常信号を発生したセグメントを特定して記録
し、冷却水系統またはセグメントの炉壁自体の異常など
による炉壁の局部的溶融を事前に防止し、冷却水が炉壁
から洩れることによる事故の発生を防止する。
［実施例］ 各セグメントの冷却水の温度上昇、および又は冷却水
の流量低下、又は溶湯と接触する内側壁の温度の直接測
定する本発明の炉壁の溶融防止方法と炉体構造は、セグ
メント化が側壁のみに適用されているか、側壁から底壁
まで延長されているか、などに関係なく適用可能である
ので、以下に述べる実施例では、出願人の先願として前
記した特願平２−75524に記載した炉体構造｛第３図
（Ａ）、（Ｂ）およびと（Ｃ）参照｝に適用した場合に
つき説明する。
の流量低下、又は溶湯と接触する内側壁の温度の直接測
定する本発明の炉壁の溶融防止方法と炉体構造は、セグ
メント化が側壁のみに適用されているか、側壁から底壁
まで延長されているか、などに関係なく適用可能である
ので、以下に述べる実施例では、出願人の先願として前
記した特願平２−75524に記載した炉体構造｛第３図
（Ａ）、（Ｂ）およびと（Ｃ）参照｝に適用した場合に
つき説明する。
実施例１ 第１図（Ａ）は、本発明を適用した第１の実施例を示
す側断面図で、複数のセグメント12中の左、右各１つの
断面図であり、セグメント12は、外壁12a,内壁12bおよ
び両側壁12cにより画定され内部に空孔13を有し、さら
に空孔13内に冷却水の供給路と内管14が設けらている。
この内管14の内部には熱電対19が同心に挿入され、その
リード線は内冷却水室21のフランジ21′を貫通し、更に
外冷却水室31のフランジ31′を貫通し外部に引き出され
るが、フランジ31′を貫通する部分ではＯリングＲによ
りシールされ、冷却水が外部に洩れないようにされてい
る。
す側断面図で、複数のセグメント12中の左、右各１つの
断面図であり、セグメント12は、外壁12a,内壁12bおよ
び両側壁12cにより画定され内部に空孔13を有し、さら
に空孔13内に冷却水の供給路と内管14が設けらている。
この内管14の内部には熱電対19が同心に挿入され、その
リード線は内冷却水室21のフランジ21′を貫通し、更に
外冷却水室31のフランジ31′を貫通し外部に引き出され
るが、フランジ31′を貫通する部分ではＯリングＲによ
りシールされ、冷却水が外部に洩れないようにされてい
る。
冷却水は、内管14の外周と空孔13の壁面との間の隙間
を下方から上方に流れる間に、セグメント12と熱交換を
行なって温度が上昇するので、検出された温度が設定値
以上になっていれば冷却水の流量が不足していると判断
できる。
を下方から上方に流れる間に、セグメント12と熱交換を
行なって温度が上昇するので、検出された温度が設定値
以上になっていれば冷却水の流量が不足していると判断
できる。
そこで、第２図に示す制御回路により説明すると、検
出端に配置された複数の熱電対19a1〜19anにより検出さ
れた各セグメントの温度が設定値と比較され。その中の
どれか１つでも、設定値以上になった場合には、該当の
比較器、たとえば20a1により温度が過剰となったことを
示す判別信号が記憶器20b1およびOR素子23を経て、スイ
ッチ制御器24に送られるのでスイッチ制御器24よりの作
動信号により、電源スイッチ25を作動させインバータ25
Aからの加熱電流を遮断する。なお、20b1〜20bnは、各
比較器20a1〜20anの判別信号を記憶する記憶器て、その
記憶はリセット信号でリセットされる。
出端に配置された複数の熱電対19a1〜19anにより検出さ
れた各セグメントの温度が設定値と比較され。その中の
どれか１つでも、設定値以上になった場合には、該当の
比較器、たとえば20a1により温度が過剰となったことを
示す判別信号が記憶器20b1およびOR素子23を経て、スイ
ッチ制御器24に送られるのでスイッチ制御器24よりの作
動信号により、電源スイッチ25を作動させインバータ25
Aからの加熱電流を遮断する。なお、20b1〜20bnは、各
比較器20a1〜20anの判別信号を記憶する記憶器て、その
記憶はリセット信号でリセットされる。
実施例２ 第１図（Ｂ）は、本発明を適用した第２の実施例を示
すセグメント12′の１つの断面図であり、セグメント1
2′は、外壁12′a,内壁12′ｂおよび両側壁（図示せ
ず）により画定され内部に空孔13′を有するが、空孔1
3′内には内管は設けられず、冷却水は給水口26を通っ
て流入し空孔13内を上に流れ、排出口27から流出する。
すセグメント12′の１つの断面図であり、セグメント1
2′は、外壁12′a,内壁12′ｂおよび両側壁（図示せ
ず）により画定され内部に空孔13′を有するが、空孔1
3′内には内管は設けられず、冷却水は給水口26を通っ
て流入し空孔13内を上に流れ、排出口27から流出する。
この実施例では、冷却水の給水と排出は各セグメント
12′に対し独立して行なわれ、空孔13内を下方から上方
に流れる間にセグメント12′との間で熱交換を行なって
いる。
12′に対し独立して行なわれ、空孔13内を下方から上方
に流れる間にセグメント12′との間で熱交換を行なって
いる。
また、排出口27にフロースイッチなどを設け冷却水の
流量を検出し制御するだけで、冷却水の排出側での温度
管理は行なわない。
流量を検出し制御するだけで、冷却水の排出側での温度
管理は行なわない。
制御回路は、温度の検出を流量の検出に置換するだけ
であり、第２図に示したものと実質的に同一でよいので
説明を省略する。
であり、第２図に示したものと実質的に同一でよいので
説明を省略する。
実施例３ 第１図（Ｃ）は、本発明を適用した第３の実施例を示
すセグメント12の断面図であり、セグメント12は実施例
１と同じく外壁12a,内壁12b、及び側壁12c（図示せず）
により画定され、内部に空孔13と内管14とを有し溶湯と
直接接触する内壁12b中に熱電対19が挿入され内壁12bの
温度を検出する。
すセグメント12の断面図であり、セグメント12は実施例
１と同じく外壁12a,内壁12b、及び側壁12c（図示せず）
により画定され、内部に空孔13と内管14とを有し溶湯と
直接接触する内壁12b中に熱電対19が挿入され内壁12bの
温度を検出する。
従って、検出された温度は、溶湯と直接接触する内壁
12b自体の温度を直接示す指標であり、内壁の温度上昇
を検出し制御することにより、セグメント12の内壁12b
の溶融を防止できる。
12b自体の温度を直接示す指標であり、内壁の温度上昇
を検出し制御することにより、セグメント12の内壁12b
の溶融を防止できる。
制御回路は第２図に示したものと実質的に同一でよい
ので説明を省略する。
ので説明を省略する。
実施例１から３までは、それぞれ、冷却水の排水側の
温度、冷却水の流量、溶湯と直接接触する内壁自体の温
度を、単独の制御量とした場合について検出し制御する
方法の構造について説明したが、必要に応じこれらの制
御量の複数を組み合わせて実施してもよいことは勿論で
ある。
温度、冷却水の流量、溶湯と直接接触する内壁自体の温
度を、単独の制御量とした場合について検出し制御する
方法の構造について説明したが、必要に応じこれらの制
御量の複数を組み合わせて実施してもよいことは勿論で
ある。
［効果］ 複数のセグメントのそれぞれについて、冷却水の温
度、流量および溶湯と直接接触するセグメントの内壁部
の温度を制御量とするが、必要に応じ適宣組み合わせた
複数の制御量とし、それらの制御量について、検出と制
御を行なうことにより、セグメントの溶融を完全に防止
し、冷却水の洩れによる事故を絶無にできる。
度、流量および溶湯と直接接触するセグメントの内壁部
の温度を制御量とするが、必要に応じ適宣組み合わせた
複数の制御量とし、それらの制御量について、検出と制
御を行なうことにより、セグメントの溶融を完全に防止
し、冷却水の洩れによる事故を絶無にできる。
第１図（Ａ）は、本発明の第１の実施例を示すコールド
ウォール型ルツボの概略部側面図、第１図（Ｂ）は、本
発明の第２の実施例を示す概略側面図で、第１図（Ｃ）
は、本発明の第３の実施例を示す概略側面図で、第２図
は本発明の制御回路図であり、第３図は、従来技術によ
るコールドウォール型ルツボの一部を切り欠いた概略側
面図と部分平面図で、第４図（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）は、従来技術としての本願出願人の先願発明であ
るコールドウォール型ルツボの側面図、部分平面図およ
び部分斜視図である。 図中の符号 2:スリット、10:コールドウォール型ルツボ、 12:セグメント、12a:外壁、12b:内壁、 12c:側壁,13:空孔,14,:中空管、 15:水平な底部セグメント、15a:冷媒通路、 16:連結部、19a1〜19an:熱電対、 20a1〜19an:比較器、21:内冷却水室、 22:水の入り口管、 23:OR素子、24:スイッチ制御器、 25:電源スイッチ。
ウォール型ルツボの概略部側面図、第１図（Ｂ）は、本
発明の第２の実施例を示す概略側面図で、第１図（Ｃ）
は、本発明の第３の実施例を示す概略側面図で、第２図
は本発明の制御回路図であり、第３図は、従来技術によ
るコールドウォール型ルツボの一部を切り欠いた概略側
面図と部分平面図で、第４図（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）は、従来技術としての本願出願人の先願発明であ
るコールドウォール型ルツボの側面図、部分平面図およ
び部分斜視図である。 図中の符号 2:スリット、10:コールドウォール型ルツボ、 12:セグメント、12a:外壁、12b:内壁、 12c:側壁,13:空孔,14,:中空管、 15:水平な底部セグメント、15a:冷媒通路、 16:連結部、19a1〜19an:熱電対、 20a1〜19an:比較器、21:内冷却水室、 22:水の入り口管、 23:OR素子、24:スイッチ制御器、 25:電源スイッチ。
Claims (10)
- 【請求項１】ほぼ垂直に立設された側壁と、この側壁に
連続して形成され炉底を形成する底壁とにより炉室が画
定され上部が開放された炉体と、前記側壁の外周に配置
された誘導加熱コイルとを有し、前記炉室内に被溶融金
属を収容し溶解する底付き中空円筒形のルツボ炉であっ
て、少なくとも前記の側壁が軸方向に延在する複数のス
リットにより上端が閉じ内部が空孔にされ冷却水の通路
となる複数の短冊型セグメントにされているコールドク
ルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法において、 前記冷却水の供給は全てのセグメントに対して一括して
供給し、その排出と、流量および又は温度などの制御量
の検出は各セグメントごとに独立して前記複数のセグメ
ントの全てについて行ない前記制御量としての空孔内を
流れる冷却水の温度、流量、セグメントの内壁の温度の
少なくとも１つを検出する検出手段を設置し、前記検出
手段からの検出値が管理限界として設定された値から外
れた場合に、前記検出手段からの信号により作動する判
別手段に接続し、この判別手段からの記号により加熱電
源の出力を電源遮断手段により遮断することを特徴とす
るコールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法。 - 【請求項２】請求項１記載のコールドクルシブル溶解炉
の炉壁の溶融防止方法において、 前記検出手段は、流量検出の場合を除き、前記誘導加熱
コイルの誘導磁界の影響を受けない領域で冷却水がセグ
メント外に洩れるのをシールしつつ外部に引き出し、前
記検出手段からの検出値が管理限界として設定された値
から外れた場合は、前記検出手段からの信号により作動
する判別手段に接続し、この判別手段からの信号により
加熱電源の出力を遮断することを特徴とするコールドク
ルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法。 - 【請求項３】請求項１記載の炉壁の溶融防止方法におい
て前記制御量が２種以上組み合わされて検出され制御さ
れることを特徴とするコールドクルシブル溶解炉の炉壁
の溶融防止方法。 - 【請求項４】請求項１記載の炉壁の溶融防止方法におい
て前記セグメントのいずれかの検出値が管理限界として
設定された値から外れた場合に、前記検出手段からの信
号により作動する判別手段からの信号により加熱電源の
出力を遮断し、記憶手段により管理限界値を越えたセグ
メントを特定して記憶しさらにリセットすることを特徴
とするコールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方
法。 - 【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の、コー
ルドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法を実施する
ための溶融防止装置として、制御量として冷却水の温度
を用い、前記複数のセグメントの全ての空孔内に設置さ
れ、前記誘導加熱コイルの誘導磁界の影響を受けない領
域で冷却水がセグメント外に洩れるのシールしつつ外部
に引き出され冷却水の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段に接続されて、セグメントのいずれか
の冷却水の温度が設定値を越えた場合前記温度検出手段
からの信号により作動する判別手段と、この判別手段か
らの信号により加熱電源の出力を遮断する加熱電源遮断
手段とを備えて成ることを特徴とするコールドクルシブ
ル溶解炉の炉壁の溶融防止装置。 - 【請求項６】請求項１から４のいずれかに記載のコール
ドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法を実施するた
めの溶融防止装置として、制御量として冷却水の排出側
の流量を用いる炉壁の溶融防止方法を実施するための溶
融防止装置において、前記複数のセグメントの全ての空
孔内の冷却水の排出側に設置された流量検出手段と、前
記流量検出手段に接続され、セグメントのいずれかの冷
却水の流量が設定値を下回った場合前記流量検出手段か
らの信号により作動する判別手段と、この判別手段から
の信号により加熱電源の出力を遮断する加熱電源遮断手
段とを備えて成ることを特徴とするコールドクルシブル
溶解炉の炉壁の溶融防止装置。 - 【請求項７】請求項１〜４記載の制御量としてセグメン
トの内壁の温度を用いる溶融防止方法を実施するための
溶融防止装置において、全てのセグメントの内壁に設置
され、前記誘導加熱コイルの誘導磁界の影響を受けない
領域で冷却水がセグメント外に洩れるのシールしつつ外
部に引き出され内壁の温度を直接検出する温度検出手段
と、前記温度検出手段に接続され前記セグメントのいず
れかの内壁の温度が設定値を越えた場合に前記温度検出
手段からの信号により作動する判別手段と、この判別手
段からの信号により加熱電源の出力を遮断する遮断手段
とを有することを特徴とするコールドクルシブル溶解炉
の炉壁の溶融防止装置。 - 【請求項８】請求項１〜４記載のセグメントの内壁の温
度を用いる溶融防止方法を実施するための溶融防止装置
において、制御量としての前記セグメントの空孔内を流
れる冷却水の温度と流量、前記セグメントの内壁の温度
の３種の制御量の中の２種以上を組み合わせて使用し、
それらの制御量の各々をそれぞれ検出する検出手段と、
前記各検出手段からの検出値のどれか一つが、どれか一
つのセグメントについても設定値に対し管理限界を越え
た場合に作動する判別手段と、この判別手段からの信号
により加熱電源の出力を遮断する遮断手段とを有するこ
とを特徴とするコールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融
防止装置。 - 【請求項９】請求項５から８までのいずれかに記載のコ
ールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止装置におい
て、前記溶融防止装置が更に前記判別手段からの判別信
号を記憶し、リセット信号によりリセットされる記憶手
段が設けられていることをを特徴とするコールドクルシ
ブル溶解炉の炉壁の溶融防止装置。 - 【請求項１０】ほぼ垂直に立設された側壁と、この側壁
に連続して形成され炉底を形成する底壁とにより炉室が
画定され上部が開放された炉体と、前記側壁の外周に配
置された誘導加熱コイルとを有し、前記炉室内に被溶融
金属を収容し溶解する底付き中空円筒形のルツボ炉であ
って、少なくとも前記の側壁が軸方向に延在する複数の
スリットにより上端が閉じ内部が空孔にされ、冷却水の
通路となる複数の短冊型セグメントにされているコール
ドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法において、 前記冷却水の供給は各セグメント毎に独立して供給し、
その排出と、流量および又は温度などの制御量の検出は
各セグメントごとに独立して前記複数のセグメントの全
てについて行ない、前記制御量としての空孔内を流れる
冷却水の排出側の温度、流量、セグメントの内壁の温度
の少なくとも１つを検出する検出手段を設置し、前記検
出手段からの検出値が管理限界として設定された値から
外れた場合に、前記検出手段からの信号により作動する
判別手段に接続し、この判別手段からの信号により加熱
電源の出力を遮断手段により遮断することを特徴とする
コールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32996990A JP2917515B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | コールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法と防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32996990A JP2917515B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | コールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法と防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04202634A JPH04202634A (ja) | 1992-07-23 |
| JP2917515B2 true JP2917515B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=18227294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32996990A Expired - Fee Related JP2917515B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | コールドクルシブル溶解炉の炉壁の溶融防止方法と防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2917515B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002062054A (ja) * | 2000-08-18 | 2002-02-28 | Shinko Electric Co Ltd | 誘導加熱溶解炉 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4983000B2 (ja) * | 2005-10-31 | 2012-07-25 | 日本軽金属株式会社 | 金属溶湯用炉 |
| CN108709425A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-10-26 | 苏州振湖电炉有限公司 | 一种磁悬浮熔炼用水冷铜坩埚 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP32996990A patent/JP2917515B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002062054A (ja) * | 2000-08-18 | 2002-02-28 | Shinko Electric Co Ltd | 誘導加熱溶解炉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04202634A (ja) | 1992-07-23 |
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