JP4026300B2 - 浮揚溶解装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、水冷銅るつぼと、誘導コイルとを用いて金属を浮揚させて溶解する浮揚溶解装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
水冷銅るつぼの外周に巻回した誘導コイルに高周波電流を供給して、水冷銅るつぼ内に投入した金属を浮揚させて溶解する浮揚溶解装置では、この種の溶解装置の特性を活かすために、クリーンな材料を用いて、溶解装置からの不純物の混入が無い清浄な溶湯を得て、それを鋳造することにより高純度の金属の製品を得ることが行われていた。しかし、溶解金属の種類や、溶解方法が多様化する中で、低沸点金属を含んだ材料の溶解、もしくはダストや、ヒュームが発生し易い材料の溶解も行われる機会が多くなってきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の構成では、蒸発した金属(蒸気化ミスト)や、ダスト、及ぶヒュームを捕収する機能が備えられていないので、蒸発した金属や、ダスト、及ぶヒュームが水冷銅るつぼの内外に充満すると溶解作業の経過を確認することが困難になるばかりでなく、ダストや、蒸発金属がコイルに付着してレアショートを起こす恐れがある。
【0004】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、蒸発金属、もしくはダストや、ヒュームが発生しても、支障無く溶解作業の確認が行え、蒸発金属、もしくはダストによりコイルがレアショートしない浮揚溶解装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1記載の発明は、放射状に縦長のスリットを有し該スリットで区切られた各セグメント内に縦方向の通水孔を穿孔して形成した水冷銅るつぼの外周に誘導コイルを配して、誘導コイルに高周波電流を供給して、前記水冷銅るつぼ内に挿入した金属を浮揚溶解する浮揚溶解装置において、溶解時に発生するダストおよびヒュームを捕収する捕収部を設け、前記捕収部は、断面が方形状の空洞と内壁面に前記ダストおよびヒュームを捕収する開口部を有して前記水冷銅るつぼの上端に一体に形成されるリングフードと、前記水冷銅るつぼの上端から前記セグメント内を通して前記ダストおよびヒュームを下方に導く複数の捕収穴とで構成し、リングフードに捕収されたダストおよびヒュームを前記捕収穴を通して前記水冷銅るつぼの下方に設けた風洞に導いて排気することを特徴とする。
【0006】
上記構成により溶解時に発生する蒸発金属や、ダスト、およびヒュームを捕収部で捕収して後段の集塵機で処理することにより、るつぼ内の目視確認が可能になり、蒸発金属や、ダスト、およびヒュームが誘導コイルの周辺にまで飛来することが無くなるので誘導コイルを蒸発金属や、ダストの付着に起因するレアショートから保護することが可能になる。
【0007】
また、上記構成によりリングフードに捕収されたダスト、およびヒュームは捕収穴を通過する間に冷却されるので、後段の集塵機に高温のダスト、およびヒュームが送られなくなり、集塵機における火災を防止することが可能になり、高温のダスト、およびヒュームを冷却するために余分に吸引していた空気を吸引する必要が無くなりその分集塵機を小形にすることができる。また、捕収部が水冷銅るつぼと一体構造であるので、高温に晒される捕収部は水冷銅るつぼからの熱伝導により冷却され、変形や、破損が無くなり、捕収部を小形にすることが可能になる。
【0008】
また、請求項2記載の発明のように、放射状に縦長のスリットを有し該スリットで区切られた各セグメント内に縦方向の通水孔を穿孔して形成した水冷銅るつぼの外周に誘導コイルを配して、誘導コイルに高周波電流を供給して、前記水冷銅るつぼ内に挿入した金属を浮揚溶解する浮揚溶解装置において、溶解時に発生するダストおよびヒュームを捕収する捕収部を設け、前記捕収部は、前記水冷銅るつぼの上部の外周側に密接して配備され、リング状の風胴を形成するようにしたリングフードと、前記水冷銅るつぼの内側から風洞に向かって穿孔され、前記ダストおよびヒュームを吸引して前記風胴に捕収する複数の捕収穴とで構成することができる。
【0009】
上記構成によりダスト、およびヒュームは捕収穴及び水冷銅るつぼの上部外周側に密接して配備した風洞を通過中に冷却されるので、捕収部および集塵機の小型化が可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は浮揚溶解装置の参考例の構成図を示す。この図1において、1は放射状に縦長のスリット1bを有し該スリット1bで区切られた各セグメント1e内に縦方向の通水孔1aを穿孔して形成した水冷銅るつぼ、2は水冷銅るつぼの外周側に巻回された誘導コイル、3は材料が溶けて浮揚した溶湯、4は水冷銅るつぼ1に冷却水を給排水する給水孔4a,排水孔4bを備えた給排水リング、5は断面が方形状で内壁面に蒸気化ミスト、ダスト、およびヒュームを捕収する1ターンの開口部5aを有し、水冷銅るつぼ1の上方に配置されるリング状の風洞5bにより形成されるリングフードを示す。
【0011】
この図1において、放射状に縦長のスリット1bを有し該スリット1bで区切られた各セグメント1e内に縦方向の水冷用の通水孔1aを穿孔して形成した水冷銅るつぼ1の外周に誘導コイル2を配して、該誘導コイル2に高周波電源(図示せず)から高周波電流を供給すると、誘導コイル2により生じた磁束は水冷銅るつぼ1と、水冷銅るつぼ1内に投入された金属とに鎖交して水冷銅るつぼ1と、金属とに渦電流を誘起して金属は加熱されて溶解して溶湯3になる。金属は非磁性体はもちろん磁性体でもキュリー点以上に加熱されると非磁性体になる。前記の水冷銅るつぼ1と、溶湯3とに誘起した渦電流は対向する面では方向が逆向きであるので、この両渦電流間には電磁反発力が働き、溶湯3は浮揚して水冷銅るつぼ1とは非接触状態となる。
【0012】
なお、水冷るつぼ1の通水孔1aは各セグメント1e内、もしくは隣り合うセグメント間の上部で繋がっており、給排水リング4の給水孔4aから給水された冷却水が隣り合うセグメントの一方の通水孔1aの給水口から入って上方に流れ、上部で繋がる他方のセグメントの通水孔1aを通して下の他方の通水孔1aの排水孔4bを介して排水されるようになっている。また、給排水リング4は、水冷銅るつぼ1の下部に密接取付されており、通水孔1aのそれぞれの給水口に給水孔4aを介して冷却水を供給するとともに、通水孔1aのそれぞれの排水口からの排水孔4bを介して排水を纏めて排水する。
【0013】
また、溶解中に発生する蒸発金属や、ダスト、およびヒュームは水冷銅るつぼ1の上方に配備された、内面に1ターンの開口部5aを有し、内部が方形状の風洞5bを形成したリングフード5の前記開口部5aから風洞5b内に捕収されて、そこから図示されていない後段の集塵機に集塵される。上記のリングフード5は1ターンを形成しており、溶解中に発生したダスト、およびヒュームがるつぼ内に充満する前に吸引して排気するので、るつぼ内を溶解中に目視により確認することができる。また、ダスト、およびヒュームなどは炉外に拡散しなくなるので水冷銅るつぼ1、および誘導コイル2、およびそれらの周辺を清浄に保つことができる。
【0014】
図2はこの発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図2において、10は上部に内面側の一部を切り欠いて内部を方形状の空洞にしたリングフード10bを一体に形成するとともに、放射状に縦長のスリット10dを有し該スリット10dで区切られた各セグメント10e内に縦方向の通水孔10a、および前記リングフード10bで捕収したダスト、およびヒュームをセグメント10e内を通して下方に導く通水孔10aと平行して設けられる捕収穴10cを穿孔して形成した水冷銅るつぼ、2は水冷銅るつぼの外周側に巻回された誘導コイル、3は材料が溶けて浮揚した溶湯、6は水冷銅るつぼ1に冷却水を給排水する給排水孔6a、6bと、前記捕収穴10cからのダスト、およびヒュームを纏めて捕収する風洞6cとを備えた給排水リングを示す。
【0015】
この図2が図1と異なる点は、図1のものがダスト、およびヒュームを水冷銅るつぼ1の上方に水冷銅るつぼ1から離れた場所に設けたリングフード5で捕収して後段に送るようにしているのに対し、図2の実施例ではリングフード10bを水冷銅るつぼ10の上部に一体にして設けるとともに、セグメント内に穿孔した捕収穴10cを通して、前記リングフード10bで捕収したダスト、およびヒュームを捕収穴10cと平行する通水孔10aにより冷却しながらるつぼ下部の給排水リング6の風洞6cに導きそこから後段の集塵機(図示せず)に排出するようにした点である。
【0016】
なお、捕収穴10cは各セグメント10eの全てに設けてもよいが、必ずしもセグメント10eの全てに設ける必要はなく、複数のセグメント10eに対して1つの捕収穴10cとしてもよい。
また、給排水リング6を取り外せば風胴6c内の清掃等のメンテナンスが可能になる。
【0017】
このように構成することにより、集塵機に導かれたダスト、およびヒュームは冷却されて略常温になっているので、集塵機に使用する濾布を耐熱仕様にしなくても良くなり、その分コストダウンが図れるとともに、火災による災害を無くすることができる。
さらに、リングフード10bは水冷銅るつぼ10と一体構造となっているので、水冷銅るつぼ10からの熱伝導により冷却され、高温による変形や破損を無くすことができる。
【0018】
図3はこの発明の他の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図3が図1と異なる点は、図1のものがダスト、およびヒュームを水冷銅るつぼ1の上方に水冷銅るつぼ1から離れた場所に設けたリングフード5で捕収して後段に送るようにしているのに対し、図3の実施例ではリングフード7を水冷銅るつぼ100の上端の外周側に密着して設けるとともに、水冷銅るつぼ100の内側から、リングフード7に向けて複数の捕収穴100bを穿孔して、るつぼ内に発生したダスト、およびヒュームを該捕収穴100bを通してリングフード7に捕収して後段の集塵機に排出するようにした点である。なお、100eは水冷銅るつぼ100のスリット、100cはセグメントを示す。
【0019】
このように構成することにより、リングフード7は水冷銅るつぼ100からの熱伝達により冷却され、また捕収穴100bは水冷銅るつぼ100と一体に冷却されているので、それらを通して捕収されたダスト、およびヒュームは冷却されて後段の集塵機に排出することが可能になる。図4は浮揚溶解装置の他の参考例の構成図を示す。この図4において、1は放射状に縦長のスリット1bを有し該スリット1bで区切られた各セグメント1c内に縦方向の通水孔1aを穿孔して形成した水冷銅るつぼ、2は水冷銅るつぼの外周側に巻回された誘導コイル、3は材料が溶けて浮揚した溶湯、4は水冷銅るつぼ1に冷却水を給排水する給排水リング、8は捕収穴8a、および捕収空洞部8bを通してダスト、およびヒュームの捕収するとともに、るつぼ内を不活性ガス雰囲気にする際に、るつぼ上部を密閉して不活性ガスを供給する、開閉可能な炉蓋を示す。
【0020】
この図4が図1と異なる点は、図1のものがダスト、およびヒュームを水冷銅るつぼ1の上方に水冷銅るつぼ1から離れた場所に設けたリングフード5で捕収して後段に送るようにしているのに対し、図4の実施例ではるつぼ上部を密閉できる開閉可能な炉蓋8を設けて、該炉蓋8の捕収穴8a、および捕収空洞部8bを通してダスト、およびヒュームの捕収するとともに、るつぼ内を不活性ガス雰囲気にする際に、るつぼ上部を密閉して不活性ガスを供給できるようにした点である。
【0021】
上記構成により、ダスト、およびヒュームは完全に捕収されるようになる。また、るつぼ内を不活性雰囲気にする際に、別の装置でるつぼ上部を密閉する必要はなく、該炉蓋8で兼用することができる。
なお、図示していないが各実施の形態において、.リングフード、風洞、炉蓋に真空もしくは減圧装置を接続することにより、蒸気化ミスト、ダスト、ヒュームの捕収に加えて、炉内を真空もしくは減圧雰囲気にして材料の熔解を行うことができる。
【0022】
【発明の効果】
この発明によれば、従来は水冷るつぼではクリーンな材料のみを溶解していたものが、蒸気化ミスト、ダスト、およびヒュームを発生する可能性のある材料でも溶解することできるようになり、低品位の材料をも溶解できる効果がある。また、沸点の低い金属を含む材料を溶解して沸点の低い金属を除去することができる。さらに、ダスト、およびヒュームが捕収部に捕収されるので周囲の雰囲気を清浄に保つことができ、雰囲気制御を行うために水冷るつぼをチャンバー内に収納して使用する際にもチャンバー内の清掃を容易にする効果がある。
【0023】
また、捕収部を水冷銅るつぼと一体にすることで、装置を小型化する効果があり、ダスト、およびヒュームを捕収中に冷却することで集塵機を火災などの災害から保護する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 浮揚溶解装置の参考例の構成図
【図2】 この発明の実施の形態の主要部分の構成図
【図3】 この発明の他の実施の形態の主要部分の構成図
【図4】 浮揚溶解装置の他の参考例の構成図
【符号の説明】
1,10,100 水冷銅るつぼ
1a、10a、100a 通水孔
2 誘導コイル
3 溶湯
4、6 給排水リング
5、7、10b リングフード
5a 開口部
5b、6c 風洞
6a、6b 給排水孔
8 炉蓋
8a、10c、100b 捕収穴
8b 空洞部
Claims (2)
- 放射状に縦長のスリットを有し該スリットで区切られた各セグメント内に縦方向の通水孔を穿孔して形成した水冷銅るつぼの外周に誘導コイルを配して、誘導コイルに高周波電流を供給して、前記水冷銅るつぼ内に挿入した金属を浮揚溶解する浮揚溶解装置において、溶解時に発生するダストおよびヒュームを捕収する捕収部を設け、前記捕収部は、断面が方形状の空洞と内壁面に前記ダストおよびヒュームを捕収する開口部を有して前記水冷銅るつぼの上端に一体に形成されるリングフードと、前記水冷銅るつぼの上端から前記セグメント内を通して前記ダストおよびヒュームを下方に導く複数の捕収穴とで構成し、リングフードに捕収されたダストおよびヒュームを前記捕収穴を通して前記水冷銅るつぼの下方に設けた風洞に導いて排気することを特徴とする浮揚溶解装置。
- 放射状に縦長のスリットを有し該スリットで区切られた各セグメント内に縦方向の通水孔を穿孔して形成した水冷銅るつぼの外周に誘導コイルを配して、誘導コイルに高周波電流を供給して、前記水冷銅るつぼ内に挿入した金属を浮揚溶解する浮揚溶解装置において、溶解時に発生するダストおよびヒュームを捕収する捕収部を設け、前記捕収部は、前記水冷銅るつぼの上部の外周側に密接して配備され、リング状の風胴を形成するようにしたリングフードと、前記水冷銅るつぼの内側から風洞に向かって穿孔され、前記ダストおよびヒュームを吸引して前記風胴に捕収する複数の捕収穴とで構成することを特徴とする浮揚溶解装置。
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