JP4378818B2 - Induction heating melting furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱により金属を溶解する誘導加熱溶解炉の底部出湯機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
誘導加熱溶解炉は、互いに電気的に絶縁された縦割り状の導電性セグメントを円周方向に配列することにより形成された容器状の炉本体に対して金属を投入した後、炉本体の周囲に配置された誘導加熱コイルに交流電力を供給して交番磁場を発生させる。そして、炉本体に収容された金属を誘導加熱し、金属が溶解して溶湯となったときに、炉本体の底部に形成された出湯口から溶湯を取り出すように構成されている。
【0003】
上記のように構成された誘導加熱溶解炉において、溶湯の取り出し時に使用される出湯口は、金属が溶解して溶湯となるまでは閉栓状態にしておく必要がある一方、溶湯となったときには直ちに開栓状態に切り換え可能であることが望ましい。
【0004】
そこで、例えば特開平11−6687号公報には、図8および図9に示すように、炉本体50の収容部51に配置された溶解用の誘導加熱コイル52とは別に、出湯口を形成する出湯部53に出湯用の誘導加熱コイル54を配置し、このコイル54に出湯用電源55から電力を供給可能にした構成が提案されている。そして、このように構成された溶解炉は、出湯用の誘導加熱コイル54への電力供給を停止すれば、出湯部53周辺の金属を凝固させて出湯口を閉栓状態にしておくことができる一方、出湯用の誘導加熱コイル54に電力を供給すれば、出湯部53周辺の金属を優先的に誘導加熱して溶解させることができるため、出湯口を短時間で開栓状態に切り換えることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように、出湯部53周辺の金属を溶解させることにより出湯口を開栓する構成では、出湯部53が収容部51よりも大幅に小さなサイズであるため、この出湯部53の周囲に配置された誘導加熱コイル54も小さなサイズになる。一方、誘導加熱コイル54に供給される電力は、出湯部53周辺の金属を溶解させる程度に大きな磁場を生成できるものである必要がある。これにより、出湯口の開栓時においては、狭い範囲に非常に大きな電流が流れることによって、特に誘導加熱コイル54のコイル損が顕著となり、例えば電源出力の50%程度がコイル損として消費されることになる。この結果、上記従来の構成では、出湯口の開栓時における電力が大きいため、電源の出力の大きいものを用意しなければならない。
【0006】
従って、本発明は、底部出湯機構内の溶湯およびそのスカルに投入できる電力の割合を増加させて出湯に必要な電源の電力を低下させることができる誘導加熱溶解炉を提供するものである。
【0007】
【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の発明は、溶湯を収容する炉本体の底部に設けられ、スカルを誘導加熱して溶解することにより出湯口を開栓状態にすることによって、前記炉本体から溶湯を取り出す底部出湯機構を備えた誘導加熱溶解炉において、前記底部出湯機構は、互いに電気的に絶縁された縦割り状の導電性セグメントを円周方向に配列することにより前記出湯口を有するように形成された出湯構造体と、前記出湯構造体の外周に配置され、交流電力の供給により前記出湯構造体を介して前記出湯口周辺のスカルに交番磁場を浸透させて誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに前記交流電力を供給する出湯用電源とを備えており、前記出湯構造体の各導電性セグメントは、前記溶湯が導入される導入口部と、前記導入口部の下方に設けられて、前記出湯口を形成する流出口部と、前記導入口部の前記円周方向における外周側に設けられた外周端部と、前記導入口部および前記外周端部のうち、少なくとも前記導入口部の一部に形成された中間スリットと、前記導入口部、前記流出口部および前記外周端部の内部に連通して設けられ、前記中間スリットを回避するように迂回して形成された冷却水路と、を具備し、前記外周端部に設けた給水口から前記冷却水路に冷却水を供給し、前記外周端部に設けた排水口から前記冷却水路の前記冷却水を排出させるようにしていることを特徴としている。
【0008】
上記の構成によれば、中間スリットによりスカル部の渦電流が増加すると、スカル部に発生するジュール電力損失が増加する。この結果、中間スリットが無い場合よりも多くの交番磁場がスカルに浸透して誘導加熱を行うことになる。これにより、誘導加熱コイルへの交流電力を減少させた場合でも、スカルを十分に誘導加熱して溶解させることができる。この結果、出湯口の開栓時における誘導加熱コイルに流れる電流を低下させ、誘導加熱コイルのコイル損を減少させることができることから、出湯に必要な電力を低減することが可能になる。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1記載の誘導加熱溶解炉であって、前記出湯構造体は、前記炉本体の底部に形成された開口部に設けられるものであり、前記導入口部は、前記開口部の内周に接して上縁部から底部にかけて開口面積を減少させるように傾斜されており、前記出湯口は中空筒状であり、前記冷却水路は、前記外周端部で給排水配管に接続されていることを特徴としている。上記の構成によれば、請求項1の構成と同様に、出湯口の開栓時における誘導加熱コイルに流れる電流を低下させ、誘導加熱コイルのコイル損を減少させて出湯に必要な電力を低減することが可能であることに加えて、炉本体の底部における任意の場所に開口部を形成して出湯構造体を設けることができるため、設計の自由度を拡大することができる。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の誘導加熱溶解炉であって、前記中間スリットは、前記導入口部のみに形成されていることを特徴としている。上記の構成によれば、外周端部が中間スリットで分割されていないため、冷却水路を中間スリットで分断させないように導入口部および流出口部に形成した後、冷却水路の給水口および排水口を外周端部の一か所に集合して給排水配管に接続することができる。この結果、小さなサイズの出湯構造体の各導電性セグメントに給水用と排水用の給排水配管をそれぞれ接続する場合よりも、接続数を減少させることができるため、給排水配管の接続時や保守点検時における作業性を向上させることができる。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1ないし3の何れか1項に記載の誘導加熱溶解炉であって、前記中間スリットは、前記導電性セグメントの縦割り方向に沿って一つ以上形成されていることを特徴としている。上記の構成によれば、中間スリットを容易に形成することができると共に、スカル部の渦電流を効率良く増加させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1ないし図7に基づいて以下に説明する。
本実施形態の底部出湯機構は、図1に示すように、誘導加熱溶解炉に設けられている。誘導加熱溶解炉は、チタン等の溶解対象物10を収容する銅製の炉本体1を有している。尚、炉本体1は、純銅や銅合金からなる銅製の他、電気抵抗率の低い金や銀または場合によってはステンレス等を用いることができる。また、溶解対象物10としては、チタンの他、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、ニオブ、タンタル、モリブデン、ウラン、希土類金属、トリウム、およびこれらの合金から選ばれる金属からなる反応性金属を挙げることができる。
【0013】
上記の炉本体1は、外周側に誘導加熱コイル6が巻回された円筒形状の側面壁2と、側面壁2の底部を形成する平板状の底面壁3とからなっている。これらの側面壁2および底面壁3は、互いに電気的に絶縁された縦割り状の導電性セグメント5を円周方向に配列することにより形成されている。尚、絶縁は、絶縁部材を導電性セグメント5間に介装したり、導電性セグメント5間を離隔することにより行われている。また、これらの導電性セグメント5は、冷却水路を内部に備えており、この冷却水路に冷却水が流動されている。
【0014】
また、炉本体1の底面壁3には、出湯口を有するように形成された底部出湯機構11が設けられている。底部出湯機構11は、底面壁3に形成された開口部4と、出湯構造体7と、第1誘導加熱コイル13と、第2誘導加熱コイル14とを有している。開口部4は、底面壁3の外周端と中心点との略中間位置に配置されており、底面壁3の上面位置から中間位置までの範囲で逆円錐状の壁面を有するように形成された傾斜貫通部4aと、中間位置から下面位置までの範囲で円柱状の壁面を有するように形成された柱状貫通部4bとからなっている。
【0015】
上記の柱状貫通部4bには、出湯構造体7が固設されている。出湯構造体7は、図2に示すように、上縁部から下部にかけて開口面積を減少させるように中空逆円錐状に形成された導入口部7aを有している。導入口部7aの内壁面は、底面壁3からの溶湯の流動を円滑にするように、上縁部が傾斜貫通部4aの下縁部に一致されていると共に、傾斜角度が傾斜貫通部4aの傾斜角度と一致されている。また、導入口部7aの下端には、中空管状の流出口部7bが一体的に形成されており、これらの導入口部7aおよび流出口部7bは、全体として漏斗状に形成されている。
【0016】
一方、導入口部7aの外壁面は、開口部4の柱状貫通部4bに一致した外形状に形成されており、出湯構造体7を底面壁3に対して左右方向に固定するように、柱状貫通部4bに嵌合されている。そして、導入口部7aの外周側の下面には、フランジ状の外周端部7cが突設されており、外周端部7cは、出湯構造体7を底面壁3に対して上下方向に固定するように、底面壁3の下面に当接されている。
【0017】
上記の出湯構造体7は、図3および図4にも示すように、縦割り状の複数の導電性セグメント8を円周方向に相互に絶縁して配列することにより形成されている。尚、導電性セグメント8は、上述の炉本体1と同様に、純銅や銅合金からなる銅製の他、電気抵抗率の低い金や銀または場合によってはステンレス等を用いることができる。
【0018】
上記の導電性セグメント8は、出湯構造体7の導入口部7a、流出口部7bおよび外周端部7cの一部を構成するように形成されている。また、各導電性セグメント8の導入口部7aには、スカル部への渦電流の流動領域を増加させるための中間スリット8aが形成されている。中間スリット8aは、導入口部7aの幅方向の中間位置において上縁部から下部までの範囲を導電性セグメント8の縦割り方向に沿って直線状に切除することにより形成されている。
【0019】
また、上記の中間スリット8aは、導入口部7aの外周端部7cを除いて形成されている。外周端部7cには、給水口および排水口が一か所に集合して形成されており、これらの給水口および排水口が給排水配管にまとめて接続されている。上記の給水口および排水口は、導入口部7aおよび流出口部7bの内部に形成された冷却水路を介して連通されている。冷却水路は、中間スリット8aを回避するように、中間スリット8aの一方側の導入口部7aから下方の流出口部7bを介して中間スリット8aの他方側の導入口部7aに迂回された後、外周端部7cにおいて両端部が給水口および排水口の配設位置に集合されている。
【0020】
上記の出湯構造体7における導入口部7aおよび流出口部7bのそれぞれの外周側には、外壁面に沿って第1誘導加熱コイル13および第2誘導加熱コイル14が配置されている。これらの誘導加熱コイル13・14には、図1に示すように、交流電力を出力する出湯用電源15が接続されている。出湯用電源15は、溶解対象物10を凝固させる程度の第2周波数の交流電力を出力可能な凝固用電源部16と、溶解対象物10を溶解させる程度の第1周波数の交流電力を出力可能な溶解用電源部17とを有している。尚、溶解用電源部17の第1周波数は、凝固用電源部16の第2周波数よりも高周波数に設定されている。具体的には、溶解用電源部17の第1周波数が4kHz程度の高周波数に設定されており、凝固用電源部11の第2周波数が例えば商用電源程度の周波数(50〜100Hz程度の低周波数)に設定されている。そして、出湯用電源15は、電源制御装置18に接続されており、電源制御装置18は、出湯用電源15における凝固用電源部16と溶解用電源部17との作動を切り替え可能になっている。
【0021】
また、電源制御装置18は、溶解用電源19にも接続されている。溶解用電源19は、上述の炉本体1の周囲を取り囲むように設けられた誘導加熱コイル6に接続されている。そして、溶解用電源19は、溶解対象物10を溶解させる程度の周波数の交流電力を誘導加熱コイル6に供給して底面壁3および側面壁2の壁面に沿った交番磁場を生成させる。
【0022】
上記の構成において、溶解および出湯する場合には、側面壁2の外周側に配置された溶解用の誘導加熱コイル6に通電して溶解対象物10を溶解する。溶解が進行して炉本体1内部で溶解された溶湯が、所定の溶融状態に達した時点で出湯を開始する。
【0023】
即ち、出湯用電源15の溶解用電源部17から第1周波数の高周波電力を誘導加熱コイル13・14に供給する。下側の第2誘導加熱コイル14に第1周波数の高周波電力が供給されると、高周波電力により高周波の交番磁場が生じ、この交番磁場は、流出口部7bの内面側の薄い凝固層(浸透深さ)に渦電流を流す。これにより、この薄い凝固層での電流密度が高いため、出湯構造体7の流出口部7bの内表面に凝固している溶解対象物10が表面から溶解し、凝固層が下方に落下することにより出湯が可能な状態となる。
【0024】
一方、上側の誘導加熱コイル13・14は、第1周波数の高周波電力により高周波の交番磁場を発生し、この交番磁場は、導電性セグメント8の導入口部7aを透過した後、導入口部7aの内面側の薄い凝固層(浸透深さ)に渦電流を流す。
【0025】
従来のように、導電性セグメント8における交番磁場の不足分を誘導加熱コイル13・14への電力量を増加させて対応していた場合には、導入口部7aの周囲を囲む程度の小さなサイズの誘導加熱コイル13・14に大きな電流が流れることによって、誘導加熱コイル13・14のコイル損が極めて大きなものになる。
【0026】
これに対し、本実施形態においては、図2に示すように、導電性セグメント8の導入口部7aを中間スリット8aにより2分割することによって、導入口部7aにおけるスカル部への渦電流が流れる流動領域を多くしている。この結果、導入口部7a(導電性セグメント8)による交番磁場の不足量が低下することによって、誘導加熱コイル13・14への電力を減少させた場合でも、凝固層に所定以上の渦電流を発生させて凝固層を短時間で溶解させることができる。これにより、誘導加熱コイル13・14に流れる電流を減少させることができるため、誘導加熱コイル13・14のコイル損を低下させることが可能になり、ひいては出湯構造体7(出湯口)の開栓時における必要電力を低下させることができる。
【0027】
上記のようにして導入口部7aと接触している凝固層の薄い層に対して渦電流が流れると、図1に示すように、疑似断熱作用により導入口部7aのスカル21が凝固界面部から溶湯に接触して溶解する。即ち、導電性セグメント8に接触している部分が誘導加熱され、疑似断熱層を形成して導電性セグメント8の吸熱が抑制されることによって、凝固界面21’から溶解が進行する。また、この部分での溶湯の流れVも導入口部7aのスカル21の低減を促し、最終的には導入口部7a、流出口部7bともにスカル21が薄くなることによって、溶湯の圧力により出湯することになる。
【0028】
次に、出湯を停止する場合には、流出口部7bの第2誘導加熱コイル14と、導入口部7aの第1誘導加熱コイル13とに、溶解用電源部17から例えば商用周波数の低周波電力を供給する。この低周波電力で生じた低周波磁場は、溶湯の表面からかなり厚い層まで渦電流を生じさせる。これにより、電流密度が低くなることによって、誘導加熱よりも専ら磁気圧を溶湯に生じさせる。この現象により流出口部7bでは溶湯の流れが細くなり、流量が抑制される。そして、導入口部7aにおいては溶湯を上方へ持ち上げる効果が生じ、下方向の圧力の低減により出湯量が抑制される。
【0029】
この後、出湯構造体7を通過する溶湯量が減ると、溶湯より供給される熱量が減り、導入口部7aの導電性セグメント21sに接触している部分から凝固が始まる。そして、出湯量がさらに減少し、最終的に出湯が停止する。また、出湯用電源15が溶解用電源部17のみで構成されている場合を含めて、ただ単に溶解用電源部17からの高周波電力を停止しても、導入口部7a付近のスカル層が増大することにより流出口部7bへの開口がスカル21により詰まってしまい流出量が落ちる。そして、益々スカル21が増大し、開口部25が閉鎖され、上記と同様に出湯が停止する。
【0030】
尚、本実施形態においては、側面壁2が垂直方向に立設されているが、これに限定されるものではなく、底壁34から上縁部にかけて半径を増大させるように傾斜されていても良い。そして、この場合には、蒸発する溶解対象物10が湯面から上方の側面壁3に接触することが殆どないため、側面壁3に対する溶解対象物10の付着量を低減することができる。また、溶湯から上昇するガスが側面壁3に接触することも殆どないため、ガスの排気抵抗の低減により溶湯中のガスを十分に除去することができる。
【0031】
以上のように、本実施形態の底部出湯機構11は、溶湯を収容する炉本体1の底部に設けられ、スカルを誘導加熱して溶解することにより出湯口を開栓状態にすることによって、炉本体1から溶湯を取り出すものであって、互いに電気的に絶縁された縦割り状の導電性セグメント8を円周方向に配列することにより出湯口を有するように形成された出湯構造体7と、出湯構造体7の外周に配置され、交流電力の供給により出湯構造体7を介して出湯口周辺のスカル21に交番磁場を浸透させて誘導加熱する第1誘導加熱コイル13と、第1誘導加熱コイル13に交流電力を供給する出湯用電源15とを備えており、出湯構造体7の各導電性セグメント8には、交番磁場の浸透により発生するスカル部への渦電流の流動領域を増加させるための中間スリット8aが形成された構成にされている。
【0032】
上記の構成によれば、中間スリット8aによりスカル部への渦電流の流動領域が増加するため、中間スリット8aが無い場合よりも多くの交番磁場がスカル21に浸透して誘導加熱を行うことになる。この結果、出湯口の開栓時における誘導加熱コイル13・14に流れる電流を低下させ、誘導加熱コイル13・14のコイル損を減少させることができる。
【0033】
尚、本実施形態においては、中間スリット8aが導電性セグメント8の縦割り方向に沿って一つ形成されているが、これに限定されるものではなく、複数形成されていても良い。また、中間スリット8aは、一つ以上が縦割り方向に対して垂直方向等のように交差する方向に形成されていても良いし、縦割り方向と交差方向とを混在させて形成されていても良い。
【0034】
また、本実施形態において、出湯構造体7は、図2に示すように、炉本体1の底部に形成された開口部4に設けられるものであり、開口部4の内周に接して上縁部から底部にかけて開口面積を減少させるように傾斜された導入口部7aと、導入口部7aと一体にその下方に形成された中空筒状の流出口部7bと、これら導入口部7aおよび流出口部7bの内部において中間スリット8aを回避するように形成され、導入口部7aの外周端部7cで給排水配管に接続された冷却水路とを有した構成にされている。これにより、さらに、炉本体1の底部における任意の場所に開口部4を形成して出湯構造体7を設けることができるため、設計の自由度を拡大することが可能になっている。
【0035】
また、本実施形態において、中間スリット8aは、図3および図4にも示すように、導入口部7aの外周端部7cを除いて形成されている。これにより、導入口部7aの外周端部7cが中間スリット8aで分割されていないため、冷却水路を中間スリット8aで分断させないように導入口部7aおよび流出口部7bに形成した後、冷却水路の給水口および排水口を外周端部7cの一か所に集合して給排水配管に接続することができる。この結果、小さなサイズの出湯構造体7の各導電性セグメント8に給水用と排水用の給排水配管をそれぞれ接続する場合よりも、接続数を減少させることができるため、給排水配管の接続時や保守点検時における作業性を向上させることができるようになっている。
【0036】
尚、中間スリット8aは、図5および図6に示すように、導入口部7aの外周端部7cも含めて形成されていても良い。この場合には、導入口部7aの上方から切断刃を所定位置まで降下させるという一つの作業工程で中間スリット8aを形成することができるため、中間スリット8aを容易かつ短時間で形成することができる。
【0037】
【発明の効果】
請求項1の発明は、溶湯を収容する炉本体の底部に設けられ、スカルを誘導加熱して溶解することにより出湯口を開栓状態にすることによって、前記炉本体から溶湯を取り出す底部出湯機構を備えた誘導加熱溶解炉において、前記底部出湯機構は、互いに電気的に絶縁された縦割り状の導電性セグメントを円周方向に配列することにより前記出湯口を有するように形成された出湯構造体と、前記出湯構造体の外周に配置され、交流電力の供給により前記出湯構造体を介して前記出湯口周辺のスカルに交番磁場を浸透させて誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに前記交流電力を供給する出湯用電源とを備えており、前記出湯構造体の各導電性セグメントは、前記溶湯が導入される導入口部と、前記導入口部の下方に設けられて、前記出湯口を形成する流出口部と、前記導入口部の前記円周方向における外周側に設けられた外周端部と、前記導入口部および前記外周端部のうち、少なくとも前記導入口部の一部に形成された中間スリットと、前記導入口部、前記流出口部および前記外周端部の内部に連通して設けられ、前記中間スリットを回避するように迂回して形成された冷却水路と、を具備し、前記外周端部に設けた給水口から前記冷却水路に冷却水を供給し、前記外周端部に設けた排水口から前記冷却水路の前記冷却水を排出させるようにしている構成である。
【0038】
上記の構成によれば、中間スリットが無い場合よりも多くの交番磁場がスカルに浸透して誘導加熱を行うことができるため、誘導加熱コイルへの交流電力を減少させた場合でも、スカルを十分に誘導加熱して溶解させることができる。この結果、出湯口の開栓時における誘導加熱コイルに流れる電流を低下させ、誘導加熱コイルのコイル損を減少させることができることから、出湯に必要な電力を低減することが可能になる。
【0039】
請求項2の発明は、請求項1記載の誘導加熱溶解炉であって、前記出湯構造体は、前記炉本体の底部に形成された開口部に設けられるものであり、前記導入口部は、前記開口部の内周に接して上縁部から底部にかけて開口面積を減少させるように傾斜されており、前記出湯口は中空筒状であり、前記冷却水路は、前記外周端部で給排水配管に接続されている構成である。上記の構成によれば、請求項1の構成と同様に、出湯口の開栓時における誘導加熱コイルに流れる電流を低下させ、誘導加熱コイルのコイル損を減少させて出湯に必要な電力を低減することが可能であることに加えて、炉本体の底部における任意の場所に開口部を形成して出湯構造体を設けることができるため、設計の自由度を拡大することができる。
【0040】
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の誘導加熱溶解炉であって、前記中間スリットは、前記導入口部のみに形成されている構成である。上記の構成によれば、外周端部が中間スリットで分割されていないため、冷却水路を中間スリットで分断させないように導入口部および流出口部に形成した後、冷却水路の給水口および排水口を外周端部の一か所に集合して給排水配管に接続することができる。この結果、小さなサイズの出湯構造体の各導電性セグメントに給水用と排水用の給排水配管をそれぞれ接続する場合よりも、接続数を減少させることができるため、給排水配管の接続時や保守点検時における作業性を向上させることができる。
【0041】
請求項4の発明は、請求項1ないし3の何れか1項に記載の誘導加熱溶解炉であって、前記中間スリットは、前記導電性セグメントの縦割り方向に沿って一つ以上形成されている構成である。上記の構成によれば、中間スリットを容易に形成することができると共に、スカル部への渦電流の流動領域を効率良く増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】底部出湯機構を備えた導加熱溶解炉の概略構成を示す説明図である。
【図2】出湯構造体の縦断面図である。
【図3】出湯構造体の要部斜視図である。
【図4】図3におけるA−A’線矢視断面図である。
【図5】出湯構造体の要部斜視図である。
【図6】図3におけるA−A’線矢視断面図である。
【図7】従来例を示すものであり、底部出湯機構を備えた誘導加熱溶解炉の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1 炉本体
2 側面壁
3 底面壁
4 開口部
4a 傾斜貫通部
4b 柱状貫通部
5 導電性セグメント
6 誘導加熱コイル
7 出湯構造体
7a 導入口部
7b 流出口部
7c 外周端部
8 導電性セグメント
8a 中間スリット
10 溶解対象物
11 底部出湯機構
13 第1誘導加熱コイル
14 第2誘導加熱コイル
15 出湯用電源
16 凝固用電源部
17 溶解用電源部
18 電源制御装置
19 溶解用電源
21 スカル
31 炉本体
32 出湯部
33 底部出湯機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bottom pouring mechanism of an induction heating melting furnace that melts metal by induction heating.
[0002]
[Prior art]
An induction heating melting furnace is a method in which metal is introduced into a container-shaped furnace body formed by arranging vertically-divided conductive segments that are electrically insulated from each other in the circumferential direction, and then around the furnace body. AC electric power is supplied to the induction heating coil arranged in, and an alternating magnetic field is generated. And when the metal accommodated in the furnace main body is induction-heated and a metal melt | dissolves and it becomes a molten metal, it is comprised so that a molten metal may be taken out from the hot water outlet formed in the bottom part of the furnace main body.
[0003]
In the induction heating melting furnace configured as described above, the outlet used for taking out the molten metal needs to be kept closed until the metal is melted to become a molten metal, but immediately when the molten metal becomes a molten metal. It is desirable to be able to switch to the open state.
[0004]
Therefore, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-6687, as shown in FIGS. 8 and 9, a tap is formed separately from the melting
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration in which the hot water outlet is opened by dissolving the metal around the
[0006]
Therefore, the present invention provides an induction heating melting furnace capable of increasing the ratio of electric power that can be input to the molten metal in the bottom portion hot water discharge mechanism and the skull thereof and reducing the electric power of the power source necessary for the hot water discharge.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is provided at the bottom of a furnace main body that accommodates molten metal, and the furnace is opened by opening the outlet port by induction heating and melting the skull. Remove molten metal from the body Equipped with bottom tapping mechanism Induction heating dissolution In the furnace Leave The bottom tapping mechanism is A hot water structure formed to have the hot water outlet by arranging vertically segmented conductive segments electrically insulated from each other, and an outer periphery of the hot water structure. An induction heating coil that inducts and heats an alternating magnetic field through a skull around the outlet through the tapping structure, and a tapping power source that supplies the AC power to the induction heating coil. , Each conductive segment of the tapping structure G , An inlet port for introducing the molten metal, an outlet port provided below the inlet port to form the outlet, and an outer periphery provided on the outer circumferential side of the inlet port in the circumferential direction An intermediate slit formed in at least a part of the introduction port portion among the end portion, the introduction port portion, and the outer peripheral end portion, and communication with the inside of the introduction port portion, the outflow port portion, and the outer peripheral end portion And a cooling water channel that is detoured so as to avoid the intermediate slit, and supplies cooling water to the cooling water channel from a water supply port provided at the outer peripheral end, and the outer peripheral end The cooling water in the cooling water channel is discharged from a drain outlet provided in the section. It is characterized by having.
[0008]
According to said structure, when the eddy current of a skull part increases by an intermediate slit, the Joule power loss which generate | occur | produces in a skull part will increase. As a result, more alternating magnetic fields penetrate the skull and perform induction heating than when there is no intermediate slit. Thereby, even when the AC power to the induction heating coil is reduced, the skull can be sufficiently induction-heated and melted. As a result, the current flowing through the induction heating coil at the time of opening the hot water outlet can be reduced and the coil loss of the induction heating coil can be reduced, so that it is possible to reduce the power required for the hot water.
[0009]
The invention of
[0010]
The invention of
[0011]
The invention of
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
The bottom pouring mechanism of the present embodiment is provided in an induction heating melting furnace as shown in FIG. The induction heating melting furnace has a copper furnace body 1 that houses a melting
[0013]
The furnace main body 1 includes a
[0014]
Further, the
[0015]
A tapping
[0016]
On the other hand, the outer wall surface of the
[0017]
As shown in FIGS. 3 and 4, the tapping
[0018]
The
[0019]
Further, the
[0020]
The first
[0021]
The
[0022]
In the above configuration, when melting and hot water is melted, the
[0023]
That is, high frequency power of the first frequency is supplied to the induction heating coils 13 and 14 from the melting power source 17 of the
[0024]
On the other hand, the upper induction heating coils 13 and 14 generate a high-frequency alternating magnetic field by the high-frequency power of the first frequency, and this alternating magnetic field passes through the
[0025]
When the shortage of the alternating magnetic field in the
[0026]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
[0027]
When an eddy current flows through a thin layer of the solidified layer that is in contact with the
[0028]
Next, when stopping tapping, the second
[0029]
Thereafter, when the amount of the molten metal passing through the tapping
[0030]
In the present embodiment, the
[0031]
As described above, the
[0032]
According to said structure, since the flow area | region of the eddy current to a skull part increases by the
[0033]
In the present embodiment, one
[0034]
Moreover, in this embodiment, the
[0035]
In the present embodiment, the
[0036]
As shown in FIGS. 5 and 6, the
[0037]
【The invention's effect】
The invention according to claim 1 is provided at the bottom of the furnace main body containing the molten metal, and the molten metal is taken out from the furnace main body by opening the outlet port by induction heating and melting the skull. Equipped with bottom tapping mechanism Induction heating dissolution In the furnace Leave The bottom tapping mechanism is A hot water structure formed to have the hot water outlet by arranging vertically segmented conductive segments electrically insulated from each other, and an outer periphery of the hot water structure. An induction heating coil that inducts and heats an alternating magnetic field through a skull around the outlet through the tapping structure, and a tapping power source that supplies the AC power to the induction heating coil. , Each conductive segment of the tapping structure G , An inlet port for introducing the molten metal, an outlet port provided below the inlet port to form the outlet, and an outer periphery provided on the outer circumferential side of the inlet port in the circumferential direction An intermediate slit formed in at least a part of the introduction port portion among the end portion, the introduction port portion, and the outer peripheral end portion, and communication with the inside of the introduction port portion, the outflow port portion, and the outer peripheral end portion And a cooling water channel that is detoured so as to avoid the intermediate slit, and supplies cooling water to the cooling water channel from a water supply port provided at the outer peripheral end, and the outer peripheral end The cooling water in the cooling water channel is discharged from a drain outlet provided in the section. It is the composition which is.
[0038]
According to the above configuration, more alternating magnetic fields can penetrate the skull and perform induction heating than when there is no intermediate slit, so even if the AC power to the induction heating coil is reduced, the skull is sufficient. It can be dissolved by induction heating. As a result, the current flowing through the induction heating coil at the time of opening the hot water outlet can be reduced and the coil loss of the induction heating coil can be reduced, so that it is possible to reduce the power required for the hot water.
[0039]
The invention of
[0040]
The invention of
[0041]
The invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conductive heating melting furnace provided with a bottom pouring mechanism.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a tapping structure.
FIG. 3 is a perspective view of a main part of a tapping structure.
4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a perspective view of a main part of a tapping structure.
6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 3;
FIG. 7 shows a conventional example and is an explanatory view showing a schematic configuration of an induction heating melting furnace provided with a bottom pouring mechanism.
[Explanation of symbols]
1 Furnace body
2 Side wall
3 Bottom wall
4 openings
4a Inclined penetration
4b Columnar penetration
5 Conductive segment
6 Induction heating coil
7 Hot spring structure
7a inlet
7b Outlet part
7c Outer peripheral edge
8 Conductive segment
8a Middle slit
10 objects to be dissolved
11 Bottom hot spring mechanism
13 First induction heating coil
14 Second induction heating coil
15 Power supply for hot water
16 Power supply for solidification
17 Power unit for melting
18 Power supply control device
19 Power supply for melting
21 skull
31 Furnace body
32 Hot Spring Department
33 Bottom hot spring mechanism
Claims (4)
前記底部出湯機構は、
互いに電気的に絶縁された縦割り状の導電性セグメントを円周方向に配列することにより前記出湯口を有するように形成された出湯構造体と、
前記出湯構造体の外周に配置され、交流電力の供給により前記出湯構造体を介して前記出湯口周辺のスカルに交番磁場を浸透させて誘導加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに前記交流電力を供給する出湯用電源とを備えており、
前記出湯構造体の各導電性セグメントは、
前記溶湯が導入される導入口部と、
前記導入口部の下方に設けられて、前記出湯口を形成する流出口部と、
前記導入口部の前記円周方向における外周側に設けられた外周端部と、
前記導入口部および前記外周端部のうち、少なくとも前記導入口部の一部に形成された中間スリットと、
前記導入口部、前記流出口部および前記外周端部の内部に連通して設けられ、前記中間スリットを回避するように迂回して形成された冷却水路と、
を具備し、
前記外周端部に設けた給水口から前記冷却水路に冷却水を供給し、前記外周端部に設けた排水口から前記冷却水路の前記冷却水を排出させるようにしていることを特徴とする誘導加熱溶解炉。 Provided at the bottom of the furnace body housing a molten metal, by a tap hole in the cap opening state by dissolving in induction heating skull, induction heating melting furnace having a bottom tapping mechanism for taking out the molten metal from the furnace body Oite to,
The bottom tapping mechanism is
A tapping structure formed so as to have the tapping outlet by arranging the vertically divided conductive segments electrically insulated from each other in the circumferential direction;
An induction heating coil that is disposed on the outer periphery of the tapping structure, and inductively heats an alternating magnetic field through a skull around the tapping outlet via the tapping structure by supplying AC power;
A hot water supply for supplying the AC power to the induction heating coil,
Each conductive segment of the tapping structure,
An inlet port through which the molten metal is introduced;
An outlet portion provided below the inlet port to form the outlet;
An outer peripheral end provided on the outer peripheral side in the circumferential direction of the introduction port; and
Of the introduction port portion and the outer peripheral end portion, at least an intermediate slit formed in a part of the introduction port portion,
A cooling water channel that is provided in communication with the inside of the introduction port portion, the outflow port portion, and the outer peripheral end portion, and is detoured so as to avoid the intermediate slit;
Comprising
A cooling water is supplied to the cooling water channel from a water supply port provided at the outer peripheral end portion, and the cooling water of the cooling water channel is discharged from a drain port provided at the outer peripheral end portion. Heating melting furnace.
前記炉本体の底部に形成された開口部に設けられるものであり、
前記導入口部は、前記開口部の内周に接して上縁部から底部にかけて開口面積を減少させるように傾斜されており、
前記出湯口は中空筒状であり、
前記冷却水路は、前記外周端部で給排水配管に接続されていることを特徴とする請求項1記載の誘導加熱溶解炉。 The tapping structure is
Provided in the opening formed in the bottom of the furnace body,
The inlet portion is inclined to reduce the opening area toward the bottom from the upper edge in contact with the inner periphery of the opening,
The tap hole is hollow cylindrical,
The cooling water channel, induction heating furnace according to claim 1, characterized in that it is connected to the water supply and drainage pipes by the outer peripheral edge.
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