JP4772407B2

JP4772407B2 - 溶湯搬送装置

Info

Publication number: JP4772407B2
Application number: JP2005207540A
Authority: JP
Inventors: 橋謙三高
Original assignee: 高橋謙三
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP2007021539A

Description

本発明は、導電性金属および導電性非鉄金属の溶湯を搬送するための溶湯搬送装置に関する。

溶解炉で溶解された導電性金属又は導電性非鉄金属等の溶湯を、溶湯のまま後工程へ搬送する必要がある。現在では、取り鍋に移して搬送したり、溶解炉を高い位置に配置し、次工程を低所に配置して落差を利用して搬送したりしている。また移動磁界を利用し、その移動磁界を溶湯中で移動させて、それにより発生する電磁力によって溶湯を搬送する方式もある。

取り鍋に移しての方式は最も実施しやすい方式であるが、溶湯温度が800℃もあることから、作業者の安全の確保が実際上難しく、また溶湯を温度維持したままで次工程に運ぶのも困難であった等の問題があった。

また、落差を利用する方式の実施のためには、総重量が例えば200トンを越す溶解炉を高所まで上げねばならない。また、これからも分かるように、この実施のための設備の工事費つまりイニシャルコストが大きいという問題がある。さらに、アルミニウム等の溶解用原料も高所までその都度運び上げねばならない。このため、ランニングコストもかかるという問題点があった。

移動磁界式の装置にあっては、磁界を発生させるために極めて大きな電力の消費が必要である。また、磁界発生用のコイルの発熱を防止するための冷却装置が必要であり、その冷却装置のメンテナンスおよびランニングコストが大きい等の問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためなされたもので、安価でメンテナンスの容易な溶湯搬送装置を提供することにある。

本発明は、
導電性の溶湯を搬送するための耐熱性材料によって作られた搬送路と、
前記搬送路の内部に露呈状態に設けられて、所定の間隔の空間を置いて横向きに直接対向する、一対の電極と、
前記搬送路の外部下方に設けられて、前記一対の電極が対向する横向き方向と交わる縦向き方向に向いた磁場を発生して、前記磁場を前記搬送路を上下方向に貫通させる、下側永久磁石を有する磁場装置と、
を備え、
前記一対の電極は前記搬送路に対して着脱可能に取り付けられている、
ものとして構成される。

本発明の実施形態としての溶湯搬送装置は、基本的には、各種の溶解炉で溶解された高温の溶湯を搬送するための溶湯搬送路（筒状または樋状（チャネル状）等）と、この溶湯搬送路内に設けられて溶湯を挟んで対向する1対の電極と、溶湯搬送炉外に設けられて溶湯搬送路とその中の溶湯とを挟んで対向し磁力線を溶湯に貫通させる一対の磁極を有する磁場装置と、を備えるものとして構成されている。前記磁場装置に代えて、Ｎ，Ｓ極のいずれか一方の磁極を有する磁場発生装置であって、その一方の磁極からの磁力線を溶湯搬送路内の溶湯を貫通させるものを用いることもできる。前記溶湯は導電性のものであれば良く、金属の溶湯のほか、Ａｌ，Ｃｕ，Ｚｎ又はこれらのうちの少なくとも２つの合金、あるいはＭｇ合金等の導電性の非鉄金属の溶湯であっても良い。
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態をさらに詳しく説明する。

図1は本発明による実施形態としての溶湯搬送装置のうち、溶湯搬送路として管状流路を採用した場合の概略図である。

図１において、搬送路１は高温の溶湯を搬送するための耐熱性材料で作られた横断面が矩形状のパイプ、つまり筒状のパイプ、である。搬送路１は、矩形状のパイプでなくてもその他の断面形状のパイプであっても良いのは当然である。この搬送路１の途中の内壁に、この搬送路１内の溶湯Ａを挟んで対向するように長尺板状の一対の電極２−１，２−２が、外部より着脱可能に埋設固定されている。一対の電極２−１，２−２は、ケーブル３、３で直流電源装置４に接続されている。これにより、例えば、特に図２から分かるように、一方の電極２−１から他方の電極２−２へ、溶湯Ａを通じて電流Ｉが流れることになる。電極の材料としては、黒鉛、タングステン、その他の導電性材料を用いることができる。また、直流電源装置４は、出力電流可変式のものが望ましい。

さらに、搬送路１の外部には、磁場装置５が設けられている。この磁場装置５は、搬送路１を被挿させる枠状の継鉄６を有する。この継鉄６の底面と天面のそれぞれの内側に一対の永久磁石７−１，７−２が固定されている。特に図２から分かるように、一対の永久磁石７−１，７−２は互いに異極が搬送路１とその中の溶湯Ａを介して対向するような構成とされている。これにより、一方の永久磁石７−１からの磁場（磁界）（磁力線ＭＬ）は、搬送路１とその中の溶湯Ａを介して他方の永久磁石体７−１に達することになる。これにより、電流Ｉと磁力線ＭＬとが直交することになる。この継鉄６は、その内側から磁力線ＭＬが漏れないように、つまり、磁気シールドの機能も有するものである。

このような構成の装置において、搬送路１に溶湯Ａを充填し、一対の電極２−１，２−２間に電圧を掛けて電流Ｉを流すと、一対の永久磁石体７−１，７−２間に磁力線ＭＬが溶湯Ａ中を走っていることから、溶湯Ａには、フレミングの左手の法則に沿った電磁力が作用する。この結果磁場（磁力線ＭＬ）の方向および電流Ｉの流れる方向と直角方向に溶湯Ａが移動する。この移動は強制的且つ連続的に行われる。溶湯Ａの搬送量は一対の電極２−１，２−２間に流れる電流の大きさおよび磁場の強度に比例する。

図３は、本発明の異なる実施形態の概略図である。この図は、溶解炉１１の溶湯Ａの出口近傍を示している。溶解炉１０の側面における溶湯出口１０ａにチャネル状の搬送路１１が取り付けられている。この搬送路１１は図示のものよりも短くも長くもできる。この搬送路１１における横向き（幅方向）に対向する一対の側壁にはそれぞれ電極１２−１，１２−２が例えば埋め込みにより固定されている。前記電極１２−１，１２−２は、複数の円形の電極片をそれぞれ一体に連結したものである。電極１２−１，１２−２はこの構成に限るものではなく、搬送路１１中の溶湯Ａに幅方向に電流を流すものであればよい。例えば、各電極片の形状はどんな形でもよく、また図１の実施形態のように電極１２−１，１２−２はそれぞれ１本の長尺状の電極板であってもよい。電極１２−１，１２−２は、直流電源装置４に接続されている。

この搬送路２１の下側には磁場装置１５が設けられている。この磁場装置１５は継鉄１６上に固定された１枚の板状の永久磁石１７を備える。図示の例では、永久磁石１７の上面がＮ極、下面がＳ極としている。これにより、特に図４から分かるように、永久磁石１７からの磁力線ＭＬは搬送路１１の底板及びその中の溶湯Ａをほぼ垂直に貫通し、周囲の磁力線ＭＬは再び永久磁石１７（継鉄１６）に戻る。この継鉄１６によって、永久磁石１７からの磁力線ＭＬが、図４において図中下側に漏れるのを防ぎ、上方への磁力線ＭＬを増やすことができる。

上述の装置においては、先の実施形態と同様の原理で、搬送路１１中の溶湯Ａは図３で左方向に強制的に連続的に搬送される。

つまり、このような構成の装置において、搬送路１１は溶解炉１０から湧出する溶湯Ａで充填される。この状態で、左右に対向する一対の電極１２−１，１２−２間に電圧を掛けて電流Ｉをながすと、永久磁石体１７からの磁力線ＭＬが溶湯Ａ中を走っていることから、溶湯Ａには、フレミングの左手の法則に沿った電磁力が作用する。この結果磁場（磁力線ＭＬ）の方向および電流Ｉの流れる方向と直角方向に溶湯Ａが移動する。この移動は強制的且つ連続的に行われ、溶湯Ａの搬送量は一対の電極１２−１，１２−２間に流れる電流の大きさおよび磁場の強度に比例するのは、前述の実施形態の場合と同様である。

前記第１、第２の実施形態のいずれにおいても、搬送路１，１１をある程度上り勾配とすることができる。これにより、溶湯Ａを溶解炉よりも高い位置にある場所に搬送することができる。例えば、溶解炉１０の数倍の高さまで溶湯Ａを持ち上げることも可能である。

この例として、図５に、図３の実施形態を変形したものとしてのさらに別の実施形態の概略図を示す。

図５の実施形態が図３の実施形態と異なるところは、搬送路２１と磁場装置１５を傾斜角θの勾配のものとして構成した点にある。なお、この変更点に対応して、搬送路２１の出口２１ａは、図示のように、やや下向きとなるように屈曲させている。その他、図５において図３と同等部材には図３と同一の符号を付している。
本発明者の解析によれば、傾斜角θは２０°以下であれば溶湯の搬送が可能である。

この図５の実施形態においては、本発明者の実験によれば、電極間電圧を10Vとした場合において、傾斜角θを5度とした時に、アルミニウムの溶湯の搬送量を約１０トン/時とすることができ、さらに傾斜角θを10度とした時に搬送量を５トン/時と、15度とした時に搬送量を２トン/時とそれぞれすることができた。

なお、以上に説明した各実施形態において、上記磁場装置として電磁石を用いることができる。

本発明の実施形態の要部を示す概略斜視図。そのＸ−Ｘ線断面説明図。本発明の異なる実施形態の要部を示す概略斜視図。そのＹ−Ｙ線断面説明図。本発明のさらに異なる実施形態の要部を示す概略説明図。

符号の説明

Ａ溶湯
ＭＬ磁力線
１搬送路
２−１，２−２電極
３ケーブル
４直流電源装置
５磁場装置
６継鉄
７−１，７−２永久磁石（磁石）
１０溶解炉

Claims

導電性の溶湯を搬送するための耐熱性材料によって作られた搬送路と、
前記搬送路の内部に露呈状態に設けられて、所定の間隔の空間を置いて横向きに直接対向する、一対の電極と、
前記搬送路の外部下方に設けられて、前記一対の電極が対向する横向き方向と交わる縦向き方向に向いた磁場を発生して、前記磁場を前記搬送路を上下方向に貫通させる、下側永久磁石を有する磁場装置と、
を備え、
前記一対の電極は前記搬送路に対して着脱可能に取り付けられている、
ことを特徴とする溶湯搬送装置。
前記搬送路は筒状のものとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶湯搬送装置。
前記搬送路は上方の開口したチャネル状のものとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶湯搬送装置。
前記電極は前記搬送路における溶湯の搬送方向に沿った長尺状のものとして構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の溶湯搬送装置。
前記電極は複数の電極片を前記搬送路における溶湯の搬送方向に沿って順次直列に接続したものとして構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の溶湯搬送装置。
前記磁場装置は前記搬送路の外部上方に設けられた上側永久磁石を備え、前記上側永久磁石と前記下側永久磁石を前記縦向き方向に対向させ、前記上側永久磁石と前記下側永久磁石間に発生する磁場が、前記一対の電極の対向する前記横向き方向と交わる前記縦向き方向に発生するようにしたことを特徴とする請求項１、２、４及び５のいずれかに記載の溶湯搬送装置。
前記磁石は継鉄上に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の溶湯搬送装置。
前記継鉄は枠状に構成されて前記一対の磁石をその内側面で支持していることを特徴とする請求項６に記載の溶湯搬送装置。
前記搬送路は下流側が持ち上がるような勾配を持って設置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の溶湯搬送装置。
前記電極は、黒鉛及びタングステンのいずれかで構成されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の溶湯搬送装置。
前記一対の電極に電力を供給する直流電源装置をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置。
前記直流電源装置は、出力電流可変式のものであることを特徴とする請求項１乃至１１
のいずれかに記載の溶湯搬送装置。