JPH05174963A - 浮上溶解装置 - Google Patents

浮上溶解装置

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JPH05174963A
JPH05174963A JP3337325A JP33732591A JPH05174963A JP H05174963 A JPH05174963 A JP H05174963A JP 3337325 A JP3337325 A JP 3337325A JP 33732591 A JP33732591 A JP 33732591A JP H05174963 A JPH05174963 A JP H05174963A
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slit
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章 福澤
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和之 櫻谷
Toshiaki Watanabe
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Motohisa Yamazaki
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Akira Morita
公 森田
Tatsuo Take
達男 武
Mitsuru Fujita
満 藤田
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

(57)【要約】 【目的】浮上溶解装置の溶湯をエネルギ効率よく加熱
し、静圧の大きい底部ほど浮上力を増して安定して浮上
させ、溶湯を一様に攪拌するようにする。 【構成】セグメント12が隣あって図示しないスリット
を形成する底部の稜線12aを、筒状部から底部にかけ
て平行なスリットを形成するはずの稜線12xより狭く
する。これにより底部のスリットは筒状部のスリットよ
り幅が広くなる。底部におけるスリットの幅が増せば、
るつぼへの漏れ磁束が増して浮上力Fは増加する。な
お、セグメントの底部のみの底部スリットを設け、底部
のスリットを筒状部のスリットより数を多くすば、漏れ
磁束が増して浮上力Fは増加するし、溶湯は多点で支持
されるから安定性Sも増加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、誘導コイルの内側の
セグメント状の導電材からなるるつぼの中に、金属等の
被加熱物を入れることにより、金属をるつぼから浮上さ
せ、浮上状態で溶解する浮上溶解装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この浮上溶解方法により溶解した金属に
は、るつぼからの不純物が混入しないので、純度の高い
溶湯ができ、この溶湯を使って鋳型に流し込んだりして
極めて高品位の製品の製造が可能であり、例えばチタニ
ウム,シリコン等の溶解に用いられる。
【0003】図5は従来例の部分断面斜視図である。図
において、従来の浮上溶解装置は、円形の誘導コイル1
の内側に、電気的に絶縁された銅等の導電材からなる複
数のセグメント2を誘導コイル1の周方向に並べてるつ
ぼ3を構成する。るつぼ3の内側はくりぬかれて有底筒
状をなし、この部分に金属等の被加熱物が入れられる。
またるつぼ3の底部中心側には小さい円筒形の穴4が開
けられていて、磁束はこの穴4とセグメント2の間のス
リット5からるつぼ内に侵入して被加熱物と鎖交する。
セグメント2は加熱されないように水等により冷却され
る。
【0004】誘導コイル1の電流は、電気的に絶縁され
たそれぞれのセグメント2にうず電流を誘導すると共
に、被加熱物にも渦電流を誘導する。金属は非磁性体は
もちろん、磁性体でも加熱されてキュリー点以上になる
と非磁性体になるので、るつぼと被加熱物に流れるうず
電流の方向は対向する表面部分では互いに逆方向を向
き、磁気的な反発力を生じる。るつぼ3は固定されてい
るので、被加熱物に働く浮上力が被加熱物の重量より大
きければ被加熱物はるつぼ3から離れて浮上する。被加
熱物6のうず電流は抵抗損により熱を発生して加熱し続
けるので、被加熱物は浮上状態で溶解する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、溶
湯をエネルギ効率よく加熱し、静圧の大きい底部ほど浮
上力を増して安定して浮上させ、溶湯を一様に攪拌する
ような浮上溶解装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明1の浮上溶解装置
は、誘導コイルの内側に設けた有底筒状の導電材からな
るるつぼを、スリットを介して周方向に分割した複数の
セグメントから形成し、この複数のセグメントの底部の
先端が中央部で軸方向の穴を形成する浮上溶解装置にお
いて、前記底部の前記スリットを筒状部のスリットより
幅を広く、又は数を多くするものである。
【0007】発明2の浮上溶解装置は、誘導コイルの内
側に設けた有底筒状の導電材からなるるつぼを、スリッ
トを介して周方向に分割した複数のセグメントから形成
し、この複数のセグメントの底部の先端が中央部で軸方
向の穴を形成する浮上溶解装置において、前記誘導コイ
ルを可変周波数の電源で励磁するものである。
【0008】発明3の浮上溶解装置は、誘導コイルの内
側に設けた有底筒状の導電材からなるるつぼを、スリッ
トを介して周方向に分割した複数のセグメントから形成
し、この複数のセグメントの底部の先端が中央部で軸方
向の穴を形成する浮上溶解装置において、前記誘導コイ
ルを個別の電源で励磁される複数のコイルに分割するも
のである。このとき、発明4又は5において、分割され
た前記誘導コイルの間に磁気シールド板を配置するよう
にしたり、分割された前記誘導コイルを下側ほど低周波
数又は大電流で励磁するようにする。
【0009】発明6の浮上溶解装置は、誘導コイルの内
側に設けた有底筒状の導電材からなるるつぼを、スリッ
トを介して周方向に分割した複数のセグメントから形成
し、この複数のセグメントの底部の先端が中央部で軸方
向の穴を形成する浮上溶解装置において、不活性ガスを
前記スリットから侵入させて前記るつぼの下方から上方
へ流すものである。
【0010】発明7の浮上溶解装置は、誘導コイルの内
側に設けた有底筒状の導電材からなるるつぼを、スリッ
トを介して周方向に分割した複数のセグメントから形成
し、この複数のセグメントの底部の先端が中央部で軸方
向の穴を形成する浮上溶解装置において、前記るつぼの
外周に回転磁界発生手段を配置するものである。
【0011】
【作用】発明1において、図1、図2及び図4(a)か
ら(c)を参照する。底部におけるスリットの幅が増せ
ば、るつぼへの漏れ磁束が増して浮上力Fは増加する
が、浮上力Fを受けるスリットに近い溶湯部分とFをほ
とんど受けない溶湯部分の力の差が大きくなり安定性S
は下がる。スリット数Nを増せば漏れ磁束が増して浮上
力Fは増加するし、溶湯は多点で支持されるから安定性
Sも増加する。
【0012】発明2において、図4(d)を参照する。
誘導コイルを可変周波数の電源で励磁し、溶解するまで
は低周波数として低い安定性Sの割りに高い浮上力Fの
もとに、発熱を促進して早く溶解し、溶解したら高周波
数として高い安定性Sのもとに浮上力Fは低くてもよい
溶解ができる。なお可変周波数の電源とは、周波数の異
なる複数の電源を含む。
【0013】発明3において、図3を参照する。下側の
誘導コイル31bをより低周波数又は大電流で励磁する
と下側は浮上、加熱の促進を、上側は溶湯の安定を計る
ことができる。このとき磁気シールド板33は誘導コイ
ル31aと31bの磁気的遮蔽となる。
【0014】発明6において、スリットからの不活性ガ
スの均一な吹きつけにより、溶湯が空気中の成分と化学
反応を生じるのを防ぐことができる。また、発明7にお
いて、回転磁界発生手段を配置することにより、溶湯は
よく攪拌されて組成の均一化が計られる。
【0015】
【実施例】図1は実施例1のセグメントの斜視図、図2
は実施例2のセグメントの斜視図、図3は実施例3の浮
上溶解装置の断面図であり、図4は浮上溶解装置の設計
因子が溶湯の浮上力Fと溶湯の安定性Sに及ぼす特性図
である。従来例及び各図において、同一符号をつけるも
のはおよそ同一機能を持ち、重複説明を省くこともあ
る。
【0016】図1において、セグメント12が隣あって
図示しないスリットを形成するセグメント12の底部の
稜線12aは、筒状部から底部にかけて平行なスリット
を形成するはずの稜線12xより狭くする。これにより
底部のスリットは筒状部のスリットより幅が広くなる。
図2に示す実施例2において、セグメント22の底部に
底部スリット25aを設け、底部のスリットを筒状部の
スリットより数を多くする。図1及び図2に関して、図
4(a)から(c)に示すように、底部におけるスリッ
トの幅が増せば、るつぼへの漏れ磁束が増して浮上力F
は増加するが、周方向において、浮上力Fを受けるスリ
ットに近い溶湯部分とFをほとんど受けない溶湯部分と
の力の差が大きくなり安定性Sは下がる。スリット数N
を増せば漏れ磁束が増して浮上力Fは増加するし、溶湯
は多点で支持されるから安定性Sも増加する。これよ
り、なるべくスリット数Nを増やす設計が望ましい。こ
のとき、図4(d)に示すように、周波数が低ければ漏
れ磁束が増し、加熱、浮上力の面でのぞましいが安定性
Sは高周波のほうが望ましい。このため溶湯の静圧に平
衡するように、るつぼの底部のスリットを広くすること
により溶湯は各場所で一様な力を受けるようにでき、安
定した溶解ができる。同様の効果がるつぼのスリット
数、励磁電流、下記の分割コイル構成での周波数の最適
化により可能である。
【0017】図3に示す実施例3において、セグメント
2で形成されるるつぼ3の外周の誘導コイルは、個別の
可変周波数の電源32a、32bで励磁される複数の誘
導コイル31a、31bに分割され、その間に磁気シー
ルド板33を配置する。図4(d)を参照して、金属が
溶解するまでは発熱を促進するために低周波数で、溶解
後は安定化のために高周波数で運転すれば効率良い溶解
ができる。そして下側の誘導コイル31bをより低周波
数又は大電流で励磁すると下側は浮上、加熱の促進を、
上側は溶湯の安定を計ることができる。磁気シールド板
33は誘導コイル31aと31bの磁気的遮蔽となる。
【0018】図示しないが、アルゴン等の不活性ガスを
前記スリットから侵入させてるつぼ3の下方から上方へ
流すことにより、不活性ガスの均一な吹きつけができ、
溶湯が空気中の成分と化学反応を生じるのを防ぐことが
できる。また、前記誘導コイル31a、31bの外周
に、よく知られる交流電力に励磁されるコイル又は回転
する永久磁石等の回転磁界発生手段を配置することによ
り、溶湯はよく攪拌されて組成の均一化が計られる。
【0019】
【発明の効果】この発明群の浮上溶解装置は、誘導コイ
ルの内側に設けた有底筒状の導電材からなるるつぼを、
スリットを介して周方向に分割した複数のセグメントか
ら形成し、この複数のセグメントの底部の先端が中央部
で軸方向の穴を形成する浮上溶解装置を前提部分とする
ものである。
【0020】発明1は、前記底部の前記スリットを筒状
部のスリットより幅を広く、又は数を多くすることによ
り、幅が増せば、安定性Sは下がるが浮上力Fは増加
し、スリット数を増せば、浮上力Fも安定性Sも増加す
るという効果がある。発明2は、前記誘導コイルを可変
周波数の電源で励磁することにより、溶解するまでは低
周波数で発熱を促進して早く溶解し、溶解したら高周波
数として溶湯の高い安定性Sが得られるという効果があ
る。発明3は、前記誘導コイルを個別の電源で励磁され
る複数のコイルに分割することにより、下側の誘導コイ
ルを、より低周波数又は大電流で励磁すると下側は浮
上、加熱の促進を、上側は溶湯の安定を計ることができ
るという効果がある。このとき磁気シールド板は誘導コ
イルの磁気的遮蔽となる。発明6は、不活性ガスを前記
スリットから侵入させて前記るつぼの下方から上方へ流
すことにより、スリットからの不活性ガスの均一な吹き
つけにより、溶湯が空気中の成分と化学反応を生じるの
を防ぐことができるという効果がある。また、発明7
は、回転磁界発生手段を配置することにより、溶湯はよ
く攪拌されて組成の均一化が計られるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のセグメントの斜視図
【図2】実施例2のセグメントの斜視図
【図3】実施例3の浮上溶解装置の断面図
【図4】浮上溶解装置の設計因子が溶湯の浮上力Fと溶
湯の安定性Sに及ぼす特性図
【図5】従来例の部分断面斜視図
【符号の説明】
1 誘導コイル 2 セグメント 3 るつぼ 5 スリット 12 セグメント 12a 稜線 12x 稜線 22 セグメント 25a 底部セグメント 31a 誘導コイル 31b 誘導コイル 32a 電源 32b 電源 33 磁気シールド板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫻谷 和之 東京都目黒区中目黒2丁目3番12号 科学 技術庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 渡邉 敏昭 東京都目黒区中目黒2丁目3番12号 科学 技術庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 山崎 素央 静岡県浜松市半田町4937−3 (72)発明者 森田 公 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 武 達男 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 藤田 満 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘導コイルの内側に設けた有底筒状の導電
    材からなるるつぼを、スリットを介して周方向に分割し
    た複数のセグメントから形成し、この複数のセグメント
    の底部の先端が中央部で軸方向の穴を形成する浮上溶解
    装置において、前記底部の前記スリットを筒状部のスリ
    ットより幅を広く、又は数を多くすることを特徴とする
    浮上溶解装置。
  2. 【請求項2】誘導コイルの内側に設けた有底筒状の導電
    材からなるるつぼを、スリットを介して周方向に分割し
    た複数のセグメントから形成し、この複数のセグメント
    の底部の先端が中央部で軸方向の穴を形成する浮上溶解
    装置において、前記誘導コイルを可変周波数の電源で励
    磁することを特徴とする浮上溶解装置。
  3. 【請求項3】誘導コイルの内側に設けた有底筒状の導電
    材からなるるつぼを、スリットを介して周方向に分割し
    た複数のセグメントから形成し、この複数のセグメント
    の底部の先端が中央部で軸方向の穴を形成する浮上溶解
    装置において、前記誘導コイルを個別の電源で励磁され
    る複数のコイルに分割することを特徴とする浮上溶解装
    置。
  4. 【請求項4】請求項3記載の浮上溶解装置において、分
    割された前記誘導コイルの間に磁気シールド板を配置す
    ることを特徴とする浮上溶解装置。
  5. 【請求項5】請求項3又は4記載の浮上溶解装置におい
    て、分割された前記誘導コイルを下側ほど低周波数又は
    大電流で励磁することを特徴とする浮上溶解装置。
  6. 【請求項6】誘導コイルの内側に設けた有底筒状の導電
    材からなるるつぼを、スリットを介して周方向に分割し
    た複数のセグメントから形成し、この複数のセグメント
    の底部の先端が中央部で軸方向の穴を形成する浮上溶解
    装置において、不活性ガスを前記スリットから侵入させ
    て前記るつぼの下方から上方へ流すことを特徴とする浮
    上溶解装置。
  7. 【請求項7】誘導コイルの内側に設けた有底筒状の導電
    材からなるるつぼを、スリットを介して周方向に分割し
    た複数のセグメントから形成し、この複数のセグメント
    の底部の先端が中央部で軸方向の穴を形成する浮上溶解
    装置において、前記るつぼの外周に回転磁界発生手段を
    配置することを特徴とする浮上溶解装置。
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