JP4797266B2 - 誘導加熱溶解炉 - Google Patents
誘導加熱溶解炉 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4797266B2 JP4797266B2 JP2001081959A JP2001081959A JP4797266B2 JP 4797266 B2 JP4797266 B2 JP 4797266B2 JP 2001081959 A JP2001081959 A JP 2001081959A JP 2001081959 A JP2001081959 A JP 2001081959A JP 4797266 B2 JP4797266 B2 JP 4797266B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- induction heating
- melting furnace
- metal
- side wall
- heating melting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
【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に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
いわゆるコールドクルーシブ法で誘導加熱により金属(特に、活性金属、高融点金属、高純度金属)を溶解する誘導加熱溶解炉として、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と、炉本体の周囲に配置された誘導加熱コイルとを備えたものが知られている(例えば特開平10−103875号公報参照)。この誘導加熱溶解炉で金属を溶融するには、炉本体に対して塊状や粉状等の被溶解金属を投入した後、誘導加熱コイルに交流電力を供給する。このようにして、炉本体内の被溶解金属を交番磁場で誘導加熱して溶解させることができる。
【0003】
上述した誘導加熱溶解炉においては、誘導加熱コイルで発生した磁束を炉本体内部に効率よく導入するために、複数の導電性セグメント間の隙間を一定に保つ必要がある。従来は、マイカなどの絶縁材の薄板を各セグメント間に挟み込むことにより、隙間を保っていた。
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の方法によると、導電性セグメントを並べるときに1枚1枚薄板を挟み込むように配置していく必要があり、また、挟み込んだ薄板がずれ易いなど、組み立てにかなりの労力を要するという問題がある。そして、セグメントを1枚1枚順番に並べていくため、最後に並べる導電性セグメントに隙間の偏りが集中してしまい、その修正も薄板がずれ易いために難しく、導電性セグメント間の隙間を一定にすることに対して非常に困難性を伴うという問題もある。
【0005】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、導電性セグメント間に絶縁材の薄板を挟み込む労力を省略でき、導電性セグメント間の隙間に偏りが発生することを防止し、大幅な作業効率の改善を図る誘導加熱溶解炉を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項1に記載の誘導加熱溶解炉は、互いの間に空隙が形成されるように複数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側面壁を有し、被溶解金属を冷却可能に収容する炉本体と、前記側面壁の外周側に配置され、前記炉本体に収容された被溶解金属を誘導加熱する誘導加熱コイルとを備えた誘導加熱溶解炉において、複数の前記導電性セグメント間にそれぞれ形成された前記空隙を挟むように対峙する前記導電性セグメントの少なくとも一方の面に、所定膜厚の絶縁性薄膜が、前記側面壁の内側面から前記空隙内に所定間隔を設けて、かつ、溶解された前記被溶解金属と接触することのない部分に被覆されるように、上方と下方に分割されて被覆されていることを特徴とする。
【0007】
この構成によると、導電性セグメント自身に絶縁性薄膜が被覆されているため、絶縁材の薄板を挟み込む作業そのものを省略できる。また、絶縁膜がずれるといった問題もそもそも発生しないため、並べた後の隙間の調整が容易であり、隙間の偏りが一箇所に集中することなく分散し、隙間を一定に保ちやすくなる。したがって、大幅な作業効率の改善を図る誘導加熱溶解炉を得ることができる。そして、絶縁性薄膜が、被溶解金属と接触することのない部分に被覆されることになり、絶縁性薄膜と被溶解金属が反応して、被溶解金属が汚染されることを防止できる。
【0009】
この構成によると、絶縁性薄膜が、さらに、被溶解金属と接触することのない部分に被覆されることになり、絶縁性薄膜と被溶解金属が反応して、被溶解金属が汚染されることを防止できる。
【0010】
請求項2に記載の誘導加熱溶解炉は、請求項1において、前記絶縁性薄膜が、前記空隙を挟むように対峙する前記導電性セグメントの少なくとも一方の面に溶射されることによって形成されていることを特徴とする。
【0011】
この構成によると、導電性セグメント自身に絶縁性薄膜が溶射されているため、絶縁材の薄板を挟み込む作業そのものを省略できる。また、絶縁膜がずれるといった問題もそもそも発生しないため、並べた後の隙間の調整が容易であり、隙間の偏りが一箇所に集中することなく分散し、隙間を一定に保ちやすくなる。したがって、大幅な作業効率の改善を図る誘導加熱溶解炉を得ることができる。そして、溶射によって絶縁性薄膜が形成されるため、薄く均一な絶縁膜を得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る誘導加熱溶解炉における被溶解金属の状態を示す説明図である。図1において、本実施形態例に係る誘導加熱溶解炉は、被溶解金属30を収容する炉本体1を有している。炉本体1は、純銅の熱伝導率(389W/m・K)よりも小さな熱伝導率(322W/m・K)のクロム銅により形成されており、炉本体1の機械的強度を高めていると共に、被溶解金属30の単位時間当たりの抜熱量を純銅の場合よりも低減している。なお、炉本体1は、クロム銅の他、純銅の熱伝導率よりも小さな熱伝導率のジルコニウム銅、ベリリウム銅、クロムジルコニウム銅、テルル銅等の金属材料により形成されるのが好ましいが、純銅により形成されていてもよい。また、被溶解金属30としては、純銅や銅合金の他、金、銀、アルミニウム、これら各金属の合金等の大きな熱伝導率を有した金属を挙げることができるとともに、鉄やコバルト、チタン、ニッケル、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、これらの合金等を挙げることができる。
【0013】
炉本体1は、炉本体1の底面壁を構成するように形成された底部材2と、炉本体1の側面壁を構成するように、底部材2上に円周方向に配設された複数の導電性セグメント8とを有している。底部材2は、円柱形状に形成された柱状部3と、柱状部3の下縁部から外周方向に突設されたフランジ部4とを有している。柱状部3は、炉本体1の底面壁となるように平板状に形成された上面壁3aを有している。一方、フランジ部4には、上下方向に貫設された複数の締結穴4aが導電性セグメント8の配列位置に対応して形成されていると共に、冷却水路4bが形成されている。
【0014】
各締結穴4aには、ボルト部材6が挿通されている。ボルト部材6は、ナット部材7とで導電性セグメント8をフランジ部4に固定している。導電性セグメント8は、上下方向に立設され、内側面が柱状部3の側周面と対向した側壁部9と、側壁部9の下端部から直角方向に曲折され、下面がフランジ部4の上面に当接された取付部10とを有している。取付部10には、締結穴10aが形成されており、締結穴10aは、フランジ部4の締結穴4aに対応するように配置され、ボルト部材6が挿通されている。
【0015】
また、隣接する導電性セグメント8は、それぞれ各セグメント間にスリット15を構成するように空隙を隔てて配置されており、また、各導電性セグメント8における幅方向の中心部には、上端部を残して縦方向にスリット16を有している。そして、図2に導電性セグメント8の断面を含む要部斜視図を示すが、スリット15の外周側にかけて、スリット15よりも広幅の切欠部9aが設けられている。切欠部9aは、スリット15を構成するように対峙するスリット面9cを導電性セグメント8の上下部に残すように設けられており、スリット面9cにおける上部に残された面(以下、「上部面」という)9dおよび下部に残された面(以下、「下部面」という)9eには、それぞれ絶縁性薄膜20a及び20bが被覆されている。この絶縁性薄膜20a及び20bは、セラミック、アルミナ、ジルコニア、シリカなどの絶縁性を有した材料が上部面9d及び下部面9eに直接溶射されることによって形成されており、一定の膜厚を有するように形成されている。なお、溶射によって絶縁性薄膜が形成されるため、薄く均一な絶縁膜を得ることができる。
また、これらスリット15、切欠部9a、絶縁性薄膜20a、20bによって、各導電性セグメント8間が互いに電気的に絶縁状態に保たれている。
【0016】
図3は、炉本体1の断面を示す模式図である。本図に示すように、絶縁性薄膜20a及び20bは、上部面9d及び下部面9eに略四角形状に溶射されており、側壁部9の内側面から所定間隔αを隔てて形成されている。そして、絶縁性薄膜20bについては、上面壁3aよりも下側に位置するように下部面9eに設けられている。これらの構成によって、炉本体1内で溶解された被溶解金属と接触することのない部分に、前記絶縁性薄膜20a及び20bが形成されることになり、絶縁性薄膜20a、20bと被溶解金属が反応して、被溶解金属が汚染されることを防止できる。
【0017】
また、図2において、スリット16の外周側には、スリット15と同様に、スリット16よりも広幅の切欠部9bが設けられている。スリット16および切欠部9bは、導電性セグメント8の上端部を除く部分を縦方向に二分割しており、導電性セグメント8の二分割された一方の側壁部9および取付部10と他方の側壁部9および取付部10とは、スリット16および切欠部9bを介して互いに電気的に絶縁状態にされている。なお、切欠部9a、9bは、誘導加熱による損失を減少させるように、所定の強度を維持できる範囲内で側壁部9の横断面積を減少させている。
【0018】
また、本実施形態例においては、スリット面9cの両面ともに絶縁性薄膜を有するものが示されているが、必ずしもこのとおりでなくてもよく、例えば、片側のスリット面9cにのみ絶縁性薄膜を有して、導電性セグメント8間を互いに絶縁可能に保つものであってもよい。
【0019】
次に、図1および図2において、各導電性セグメント8の内部には、冷却水路8aと連通路8bとが形成されている。冷却水路8aは、スリット16で二分割された一方の側壁部9と他方の側壁部9とにそれぞれ形成されている。また、連通路8bは、導電性セグメント8の上端部に形成されており、両側壁部9における冷却水路8aの上端部同士を連通している。また、各冷却水路8aの下端は、上述のフランジ部4の冷却水路4bに連通されており、これらの冷却水路8a、4bは、冷却水を流通させることによって、過度の熱変形等を生じないように炉本体1の全体を所定の温度以下に冷却している。
【0020】
そして、側壁部9の外周側には、誘導加熱コイル11が巻回されており、誘導加熱コイル11には、任意の周波数の交流電力を出力可能な図示しない電源装置が接続されている。電源装置は、誘導加熱コイル11に対して交流電力を供給して交番磁場を発生させ、この交番磁場を炉本体1に収容された被溶解金属30に浸透させて誘導加熱する。
【0021】
以上が、本実施形態例に係る誘導加熱溶解炉における炉本体1の構成である。この構成によると、導電性セグメント8自身に絶縁性薄膜が被覆されているため、従来行っていたような絶縁材の薄板を挟み込む作業そのものを省略できる。また、絶縁膜がずれるといった問題もそもそも発生しないため、導電性セグメント8を並べた後の各セグメント間の隙間の調整が容易であり、隙間の偏りが一箇所に集中することなく分散し、隙間を一定に保ちやすくなる。
【0022】
次に、本実施形態例に係る誘導加熱溶解炉の動作について図1をもとに説明する。まず、塊状や粉状の被溶解金属30が炉本体1に投入される。そして、側壁部9の冷却水路8aに冷却水が供給されることにより炉本体1が冷却されながら、誘導加熱コイル11に交流電力が供給されることによって、誘導加熱コイル11の周囲に交番磁場が生成される。誘導加熱コイル11の内周側における交番磁場は、縦方向に分割された導電性セグメント8を介して炉本体1の内側に透過することによって、被溶解金属30に浸透し、被溶解金属30を誘導加熱する。これにより、被溶解金属30は、溶融温度に昇温した表面側から溶解を開始して溶湯30bとなり、炉本体1の底面壁に向かって流れ落ちる。そして、溶湯30bが炉本体1の底面壁に到達したときに、炉本体1により冷却されて凝固し、皿状に冷却固化したスカル30aを形成する。
【0023】
ここで、スカル30aが所定以上の厚みとなって炉本体1による冷却能力よりも誘導加熱による加熱能力が上回ると、スカル30a上に溶湯30bが滞留していくことになる。そして、滞留する溶湯30bの量が増加すると、溶湯30bが交番磁場と誘導電流との相互作用および重力の作用を受けることによって、周辺部から中央部にかけて盛り上がったドーム形状の外形を呈しながら撹拌されることになる。なお、スカル30a上に多量の溶湯30bを形成して維持するためには、炉本体1の溶湯30bに対する抜熱量よりも大きな熱量で溶湯30bが加熱されるように、誘導加熱コイル11への電力供給が継続される必要がある。
【0024】
また、このような溶湯30bの形成時において、絶縁性薄膜20a及び20bは、前述のように、溶湯30bと接触することのない部分に形成されているため、絶縁性薄膜20a、20bと被溶解金属が反応して、被溶解金属が汚染されることもない。
【0025】
以上、本発明の好適な実施形態例について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、導電性セグメント8の中心部にスリット16を縦向き方向に形成して側壁部9を二分割し、両側の側壁部9にそれぞれ冷却水路8aを形成することによって、炉本体1を冷却するように構成にされているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、参考例の図4に示すように、冷却水路21は、フランジ部4の中心部に取水口21aおよび排水口21bを形成し、取水口21aから立ち上げてフランジ部4で外周方向に曲折し、さらに、側壁部9内の壁面側を通るように立ち上げた後、上端部で180°転換し、側壁部9の内部を通るように立ち下げて排水口21bに連結した二重構造となっているものであってもよい。
【0026】
また、本実施形態例に係る炉本体1は、側壁部9の内側面と柱状部3の側周面とが互いに対向するように形成する空隙には何も有していないが、前記内側面あるいは側周面の少なくとも一方に絶縁性薄膜が溶射などの方法によって形成されており、これにより、スカル30aが前記空隙に侵入することを防止するものであってもよい。
【0028】
また、絶縁性薄膜は、必ずしも1層からなるものでなく、複数層からなるものであってもよい。そして、絶縁性薄膜の形成方法についても、必ずしも溶射に限定されるものでなく、蒸着などの他の方法によるものであってもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る誘導加熱溶解炉によると、導電性セグメント自身に絶縁性薄膜が被覆されているため、絶縁材の薄板を挟み込む作業そのものを省略できる。また、絶縁膜がずれるといった問題もそもそも発生しないため、並べた後の隙間の調整が容易であり、隙間の偏りが一箇所に集中することなく分散し、隙間を一定に保ちやすくなる。したがって、大幅な作業効率の改善を図る誘導加熱溶解炉を得ることができる。
そして、絶縁性薄膜が、被溶解金属と接触することのない部分に被覆されることになり、絶縁性薄膜と被溶解金属が反応して、被溶解金属が汚染されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態例に係る誘導加熱溶解炉における被溶解金属の状態を示す説明図である。
【図2】図1の誘導加熱溶解炉における導電性セグメントの断面を示した要部斜視図である。
【図3】図1の誘導加熱溶解炉における炉本体の断面模式図である。
【図4】参考例の誘導加熱溶解炉における被溶解金属の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 炉本体
8 導電性セグメント
8a 冷却水路
8b 連通路
9 側壁部
9a、9b 切欠部
9c スリット面
11 誘導加熱コイル
15 スリット(隣り合う導電性セグメント間における)
16 スリット(導電性セグメントにおける)
20a、20b 絶縁性薄膜
30 被溶解金属
30a スカル
30b 溶湯
Claims (2)
- 互いの間に空隙が形成されるように複数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側面壁を有し、被溶解金属を冷却可能に収容する炉本体と、前記側面壁の外周側に配置され、前記炉本体に収容された被溶解金属を誘導加熱する誘導加熱コイルとを備えた誘導加熱溶解炉において、複数の前記導電性セグメント間にそれぞれ形成された前記空隙を挟むように対峙する前記導電性セグメントの少なくとも一方の面に、所定膜厚の絶縁性薄膜が、前記側面壁の内側面から前記空隙内に所定間隔を設けて、かつ、溶解された前記被溶解金属と接触することのない部分に被覆されるように、上方と下方に分割されて被覆されていることを特徴とする誘導加熱溶解炉。
- 前記絶縁性薄膜が、前記空隙を挟むように対峙する前記導電性セグメントの少なくとも一方の面に溶射されることによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱溶解炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001081959A JP4797266B2 (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 誘導加熱溶解炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001081959A JP4797266B2 (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 誘導加熱溶解炉 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002277169A JP2002277169A (ja) | 2002-09-25 |
JP4797266B2 true JP4797266B2 (ja) | 2011-10-19 |
Family
ID=18937965
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001081959A Expired - Fee Related JP4797266B2 (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 誘導加熱溶解炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4797266B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5000149B2 (ja) * | 2006-02-15 | 2012-08-15 | 株式会社神戸製鋼所 | コールドクルーシブル誘導溶解装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4923508A (en) * | 1989-05-08 | 1990-05-08 | Howmet Corporation | Segmented induction skull melting crucible and method |
JP3287031B2 (ja) * | 1991-10-16 | 2002-05-27 | 神鋼電機株式会社 | コールドウォール誘導溶解ルツボ炉 |
JPH06229680A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 加熱効率に優れた誘導加熱溶解用るつぼ |
JPH1174070A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Fuji Electric Co Ltd | 浮揚溶解用るつぼ |
JP2000171167A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | Fuji Electric Co Ltd | 良導電金属製るつぼ |
JP2002122386A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-04-26 | Fuji Electric Co Ltd | 浮揚溶解用の水冷銅るつぼ |
-
2001
- 2001-03-22 JP JP2001081959A patent/JP4797266B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002277169A (ja) | 2002-09-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0538024B1 (en) | Segmented cold-wall induction melting crucible | |
US20030205358A1 (en) | Electromagnetic induction casting apparatus | |
US20060037733A1 (en) | Electromagnetic continuous casting apparatus for materials possessing high melting temperature and low electric conductance | |
KR20140039031A (ko) | 결정성장장치용 히이터 어셈블리 | |
JP4797266B2 (ja) | 誘導加熱溶解炉 | |
JP5082234B2 (ja) | コールドクルーシブル誘導加熱溶解炉 | |
JP2655588B2 (ja) | 直流電気アーク炉 | |
EP0586732B1 (en) | Apparatus and method for magnetically confining molten metal | |
JPH05280871A (ja) | 誘導溶解用水冷分割銅るつぼ | |
US5012488A (en) | Crucible for inductive heating | |
JP4892785B2 (ja) | 誘導加熱溶解炉 | |
JP4465796B2 (ja) | 誘導加熱溶解炉 | |
JP4224595B2 (ja) | 金属の鋳造装置 | |
JP4496623B2 (ja) | 誘導加熱溶解炉 | |
KR20100039464A (ko) | 유도 가열용 냉각 도가니 | |
JP4925546B2 (ja) | 金属材料の連続または半連続成形のための装置 | |
JPH10206027A (ja) | コールドクルーシブル誘導溶解ルツボ | |
JPH03277728A (ja) | コールドウォール型ルツボの炉体構造 | |
JPH04362144A (ja) | 誘導溶解方法 | |
JPH08278084A (ja) | コールドクルーシブル溶解炉 | |
JPH0359388A (ja) | 誘導精錬炉 | |
JP2003145251A (ja) | 連続鋳造用鋳型 | |
JP2000176608A (ja) | 連続鋳造用の鋳型 | |
JPS6393855A (ja) | 蒸着装置 | |
JPH11335113A (ja) | 黒鉛化電気炉 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100430 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110405 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110516 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110705 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110718 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140812 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4797266 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |