JPH07103660A - コ−ルドウォ−ル誘導溶解炉 - Google Patents
コ−ルドウォ−ル誘導溶解炉Info
- Publication number
- JPH07103660A JPH07103660A JP5275960A JP27596093A JPH07103660A JP H07103660 A JPH07103660 A JP H07103660A JP 5275960 A JP5275960 A JP 5275960A JP 27596093 A JP27596093 A JP 27596093A JP H07103660 A JPH07103660 A JP H07103660A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- crucible
- side wall
- melting furnace
- metal
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のコ−ルドウォ−ル誘導溶解炉では、ル
ツボの側の全部と側壁と底壁の一部までが銅などの導電
性金属製の複数の水冷セグメントで構成されていたため
溶湯、スカルと接触しない部分までが誘導加熱され電力
を無駄に消費していたので消費電力の少ない構造のルツ
ボを提供することを目的とする。 【構成】 ルツボの側壁を上下に分割しスカルの上端に
接触する部分から上をセラミックス製円筒側壁１とし、
それから下を導電性金属製のコ−ルドウォ−ル構造の水
冷側壁２とした構成である。
ツボの側の全部と側壁と底壁の一部までが銅などの導電
性金属製の複数の水冷セグメントで構成されていたため
溶湯、スカルと接触しない部分までが誘導加熱され電力
を無駄に消費していたので消費電力の少ない構造のルツ
ボを提供することを目的とする。 【構成】 ルツボの側壁を上下に分割しスカルの上端に
接触する部分から上をセラミックス製円筒側壁１とし、
それから下を導電性金属製のコ−ルドウォ−ル構造の水
冷側壁２とした構成である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は大気中、真空中あるいは
不活性ガス雰囲気中で金属あるいは合金を溶解する誘導
溶解装置における誘導溶解炉に関し、特にコ−ルドウォ
−ル誘導溶解炉におけるルツボ自体の改良に関する。
不活性ガス雰囲気中で金属あるいは合金を溶解する誘導
溶解装置における誘導溶解炉に関し、特にコ−ルドウォ
−ル誘導溶解炉におけるルツボ自体の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属あるいは合金を電磁誘導加熱により
溶解する誘導溶解炉は、従来、その全体が主として多孔
質で耐熱性の大きなセラミックスが底付円筒形状ルツボ
として成形され前記誘導加熱コイルの内側に配置されて
いた。この場合の欠点はスポ−リングや熱ショックによ
りルツボが割れ易いことと被溶解金属の装入材や溶融金
属との機械的接触またはこれらによる侵食によってルツ
ボ材料が溶融金属に混入して純度や製品の質を低下させ
ることであった。これらの点を改善するため、導電性お
よび熱伝導性が優れた銅を始めとする金属製で内部に中
空部を設け水冷可能にしたコ−ルドウォ−ルルツボを配
置した誘導溶解炉が発明され使用されてきた。このルツ
ボ材料は熱伝導性が高く延性が大きな金属であるため熱
による割れは生じにくく、脱粒も生じない。また、水冷
されているため侵食の問題がなく、長期使用が可能であ
るためコストが低くさらに高純度の製品が得られるた
め、多用されてきた。
溶解する誘導溶解炉は、従来、その全体が主として多孔
質で耐熱性の大きなセラミックスが底付円筒形状ルツボ
として成形され前記誘導加熱コイルの内側に配置されて
いた。この場合の欠点はスポ−リングや熱ショックによ
りルツボが割れ易いことと被溶解金属の装入材や溶融金
属との機械的接触またはこれらによる侵食によってルツ
ボ材料が溶融金属に混入して純度や製品の質を低下させ
ることであった。これらの点を改善するため、導電性お
よび熱伝導性が優れた銅を始めとする金属製で内部に中
空部を設け水冷可能にしたコ−ルドウォ−ルルツボを配
置した誘導溶解炉が発明され使用されてきた。このルツ
ボ材料は熱伝導性が高く延性が大きな金属であるため熱
による割れは生じにくく、脱粒も生じない。また、水冷
されているため侵食の問題がなく、長期使用が可能であ
るためコストが低くさらに高純度の製品が得られるた
め、多用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように多くの利点
を有するコ−ルドウォ−ル誘導溶解炉ではあるが、水冷
短冊状セグメントから成るルツボ全体が銅などの導電性
金属で製作されており、かつ外周に巻回されている誘導
加熱コイルが発生する磁場の中に置かれているため、セ
グメント自身が誘導加熱を受け銅表面には渦電流が発生
し誘導加熱の損失が生じる。即ち、誘導加熱コイルによ
り使用される電力の多くの部分がセグメントで消費さ
れ、セグメント相互間に設けたスリットを通過する磁束
の一部が被溶解金属の溶解に使用されるだけで、その効
率はかなり低いのが現状である。このセグメントによる
誘導加熱損失を低減し、省電力を行い、溶解効率を高め
ることが本発明の課題である。
を有するコ−ルドウォ−ル誘導溶解炉ではあるが、水冷
短冊状セグメントから成るルツボ全体が銅などの導電性
金属で製作されており、かつ外周に巻回されている誘導
加熱コイルが発生する磁場の中に置かれているため、セ
グメント自身が誘導加熱を受け銅表面には渦電流が発生
し誘導加熱の損失が生じる。即ち、誘導加熱コイルによ
り使用される電力の多くの部分がセグメントで消費さ
れ、セグメント相互間に設けたスリットを通過する磁束
の一部が被溶解金属の溶解に使用されるだけで、その効
率はかなり低いのが現状である。このセグメントによる
誘導加熱損失を低減し、省電力を行い、溶解効率を高め
ることが本発明の課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】図２は従来のコ−ルドウ
ォ−ルルツボを使用した誘導溶解炉で溶解中のルツボと
その内部の溶湯の状態を示すものである。ルツボ１１の
中心から半径方向外方に向かって厚みを増すスカル１３
が発生しており、このスカルがルツボの内壁に接する位
置１４から上は溶湯１２の上面が内方に向かって連続し
て盛り上がっている。スカルは一度溶解した金属や合金
が水冷されたルツボの内壁に接して凝固し薄皮状に重な
って出来たものである。ルツボ内壁においてスカルの上
縁部を起点にして誘導加熱するため、発生させた磁場に
より溶湯上面が大きな盛り上がりが生じるので、スカル
の上縁部１４より上の部分ではルツボと溶湯とが接触し
ない状態が作られる。
ォ−ルルツボを使用した誘導溶解炉で溶解中のルツボと
その内部の溶湯の状態を示すものである。ルツボ１１の
中心から半径方向外方に向かって厚みを増すスカル１３
が発生しており、このスカルがルツボの内壁に接する位
置１４から上は溶湯１２の上面が内方に向かって連続し
て盛り上がっている。スカルは一度溶解した金属や合金
が水冷されたルツボの内壁に接して凝固し薄皮状に重な
って出来たものである。ルツボ内壁においてスカルの上
縁部を起点にして誘導加熱するため、発生させた磁場に
より溶湯上面が大きな盛り上がりが生じるので、スカル
の上縁部１４より上の部分ではルツボと溶湯とが接触し
ない状態が作られる。
【０００５】
【作用】本発明によるコ−ルドウォ−ル誘導溶解炉で
は、被溶解金属の溶解後に水冷短冊状セグメントの内壁
に接触して再び凝固した薄皮状スカルが生じる範囲の外
側のやや上方までを金属製の複数の水冷短冊状セグメン
トから成る水冷側壁で構成して、その上部で溶湯が電磁
場により盛り上がりを生じ外壁には接触しない部分の外
側は、電気的には絶縁性で熱伝導性の高いセラミックス
製円筒側壁で構成したルツボを使用することにより消費
電力が低減される。
は、被溶解金属の溶解後に水冷短冊状セグメントの内壁
に接触して再び凝固した薄皮状スカルが生じる範囲の外
側のやや上方までを金属製の複数の水冷短冊状セグメン
トから成る水冷側壁で構成して、その上部で溶湯が電磁
場により盛り上がりを生じ外壁には接触しない部分の外
側は、電気的には絶縁性で熱伝導性の高いセラミックス
製円筒側壁で構成したルツボを使用することにより消費
電力が低減される。
【０００６】
【実施例】以下本発明の好適実施例を添付の図面を参照
して説明する。図１は、本発明の好適実施例によるコ−
ルドウォ−ル誘導溶解炉１０を示す側断面図であって、
螺旋状に巻かれて冷却水の通路を兼ねる金属製チュ−ブ
による誘導加熱コイル４の内部には、４ａを入口とし４
ｂを出口とした冷却水が流されている。ここでは電源部
の図示と説明は省略する。誘導加熱コイル４の半径方向
内側には、中心側の水冷底板３および水冷側壁２が９ａ
を入口とし９ｂを出口とし冷却水水室７を経由する冷却
水により水冷された従来のコ−ルドウォ−ル誘導溶解炉
と同様であるが、水冷側壁２を構成する金属製セグメン
トの高さがルツボの下部に限定されている。このセグメ
ントの高さはルツボの内径／高さの比、誘導加熱コイル
の配置密度や誘導加熱の出力電力、周波数などによりス
カルの高さが変わるのに応じて適宜設定する。水冷側壁
２の上端部には電気的に絶縁性で高熱伝導率のセラミッ
クス製円筒側壁１が水冷側壁２に連続して接合され上方
まで延在し、金属製水冷側壁２と一体となってルツボ１
１を形成する。
して説明する。図１は、本発明の好適実施例によるコ−
ルドウォ−ル誘導溶解炉１０を示す側断面図であって、
螺旋状に巻かれて冷却水の通路を兼ねる金属製チュ−ブ
による誘導加熱コイル４の内部には、４ａを入口とし４
ｂを出口とした冷却水が流されている。ここでは電源部
の図示と説明は省略する。誘導加熱コイル４の半径方向
内側には、中心側の水冷底板３および水冷側壁２が９ａ
を入口とし９ｂを出口とし冷却水水室７を経由する冷却
水により水冷された従来のコ−ルドウォ−ル誘導溶解炉
と同様であるが、水冷側壁２を構成する金属製セグメン
トの高さがルツボの下部に限定されている。このセグメ
ントの高さはルツボの内径／高さの比、誘導加熱コイル
の配置密度や誘導加熱の出力電力、周波数などによりス
カルの高さが変わるのに応じて適宜設定する。水冷側壁
２の上端部には電気的に絶縁性で高熱伝導率のセラミッ
クス製円筒側壁１が水冷側壁２に連続して接合され上方
まで延在し、金属製水冷側壁２と一体となってルツボ１
１を形成する。
【０００７】図１には接合方法の一例として、端部にお
いて互いに対応する（上、下）端面に段部を設けて嵌合
う構造を示したが、接合方法はこの構造に限定されるも
のではなく、また接合部周辺では溶湯は電磁場の閉じ込
め力のためルツボ外に洩れにくいため限られた範囲の大
きさの隙間も許容できる。しかしながら、上注ぎ形ルツ
ボであるため、傾動により溶湯を鋳型に鋳込む際にこれ
ら構造部材が離脱することを防止するため、誘導加熱コ
イル４やセラミックス製円筒側壁１と水冷側壁２を上下
方向に固定する固定リング５と固定ボルト６あるいはそ
の他の支持方法が従来の誘導加熱溶解炉と同様に必要で
ある。これらの部材は、下方においては底板と一体とな
り半径方向外方に延在して底板支持板８ａと更に２枚の
下部支持板８ｂ及び８ｃとによって一体化され誘導溶解
炉１０を構成する。このような構造によりコ−ルドウォ
−ル誘導溶解炉を構成することによって、（第１図から
明らかな通り）高温度の溶湯と、スカルを媒介として側
壁内周に接する高温部分とは充分水冷された金属によっ
て囲まれ、これより上部の溶湯と接しない部分は誘導加
熱電力を消費しない絶縁性セラミックスにより構成され
たルツボが提供され、コ−ルドウォ−ル誘導溶解炉の問
題点を以下のように解決することが出来る。
いて互いに対応する（上、下）端面に段部を設けて嵌合
う構造を示したが、接合方法はこの構造に限定されるも
のではなく、また接合部周辺では溶湯は電磁場の閉じ込
め力のためルツボ外に洩れにくいため限られた範囲の大
きさの隙間も許容できる。しかしながら、上注ぎ形ルツ
ボであるため、傾動により溶湯を鋳型に鋳込む際にこれ
ら構造部材が離脱することを防止するため、誘導加熱コ
イル４やセラミックス製円筒側壁１と水冷側壁２を上下
方向に固定する固定リング５と固定ボルト６あるいはそ
の他の支持方法が従来の誘導加熱溶解炉と同様に必要で
ある。これらの部材は、下方においては底板と一体とな
り半径方向外方に延在して底板支持板８ａと更に２枚の
下部支持板８ｂ及び８ｃとによって一体化され誘導溶解
炉１０を構成する。このような構造によりコ−ルドウォ
−ル誘導溶解炉を構成することによって、（第１図から
明らかな通り）高温度の溶湯と、スカルを媒介として側
壁内周に接する高温部分とは充分水冷された金属によっ
て囲まれ、これより上部の溶湯と接しない部分は誘導加
熱電力を消費しない絶縁性セラミックスにより構成され
たルツボが提供され、コ−ルドウォ−ル誘導溶解炉の問
題点を以下のように解決することが出来る。
【０００８】
【発明の効果】ルツボを構成するセラミックス部分が絶
縁体で構成されているため、誘導加熱コイルから発生す
る電力の誘導加熱損失を低減し、従来のように全体が導
電性金属のセグメントで構成されているコ−ルドウォ−
ルルツボに比較し一層省エネルギ−を達成しまた溶解効
率を増進することが出来る。ルツボ上部に高熱伝導率セ
ラミックスを使用したことにより、その下部のセグメン
トとされた水冷金属側壁による冷却効果も達成され、ま
たこの下部では溶湯とは接触しない誘導溶解であるため
ルツボの損傷を生じることなく、かつ溶湯とセラミック
スが接触しないため溶融金属が汚染されない溶解が可能
になった。
縁体で構成されているため、誘導加熱コイルから発生す
る電力の誘導加熱損失を低減し、従来のように全体が導
電性金属のセグメントで構成されているコ−ルドウォ−
ルルツボに比較し一層省エネルギ−を達成しまた溶解効
率を増進することが出来る。ルツボ上部に高熱伝導率セ
ラミックスを使用したことにより、その下部のセグメン
トとされた水冷金属側壁による冷却効果も達成され、ま
たこの下部では溶湯とは接触しない誘導溶解であるため
ルツボの損傷を生じることなく、かつ溶湯とセラミック
スが接触しないため溶融金属が汚染されない溶解が可能
になった。
【図１】本発明による水冷された金属性ルツボと絶縁性
セラミックスを組み合わせたルツボの構造を示す側断面
図。
セラミックスを組み合わせたルツボの構造を示す側断面
図。
【図２】ルツボ内の溶湯の状態を示す部分側断面図。
１ セラミックス製円筒側壁 ２ 水冷側壁（セグメント） ３ 水冷底板 ４ 誘導加熱コイル ７ 冷却水水室 １０ 誘導溶解炉 １１ ルツボ
Claims (3)
- 【請求項１】 被溶解金属を収容し溶融した金属及び合
金を保持するための複数のセグメント側壁を有する金属
製ルツボと、前記被溶解金属を溶融するため前記ルツボ
の外周を取り巻き中空で内部に流れる冷却水により冷却
される導電性および熱伝導性の良い金属による誘導加熱
コイルが配置されている誘導溶解炉において、 前記ルツボが熱伝導率の高い金属製で内部に流れる冷却
水により水冷された複数個の短冊状セグメントが周方向
に隣合って配列される下方の水冷側壁と、この下方の水
冷側壁の上に密接して配置されて上方端まで延在する円
筒状又は概ね円筒に近い多角形筒状で電気的に絶縁体で
あるセラミックス製の円筒側壁とを含んで成ることを特
徴とするコ−ルドウォ−ル誘導溶解炉。 - 【請求項２】 請求項１に記載のコ−ルドウォ−ル誘導
溶解炉において、前記熱伝導率の高い金属製の水冷側壁
は、銅などの熱伝導率が高い金属製であり溶解金属が溶
解されてスカルが発生する下部の領域に配置されること
を特徴とするコ−ルドウォ−ル誘導溶解炉。 - 【請求項３】 請求項１記載のコ−ルドウォ−ル誘導溶
解炉において、前記ルツボの上部を構成するセラミック
ス製円筒側壁は、熱伝導率が高く耐熱温度が１５００℃
以上のセラミックスであることを特徴とする前記コ−ル
ドウォ−ル誘導溶解炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5275960A JPH07103660A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | コ−ルドウォ−ル誘導溶解炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5275960A JPH07103660A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | コ−ルドウォ−ル誘導溶解炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07103660A true JPH07103660A (ja) | 1995-04-18 |
Family
ID=17562825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5275960A Pending JPH07103660A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | コ−ルドウォ−ル誘導溶解炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07103660A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100460107C (zh) * | 2007-08-29 | 2009-02-11 | 哈尔滨工业大学 | 连续熔铸与定向结晶的方形冷坩埚 |
| CN102706145A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-10-03 | 山东理工大学 | 高纯氧化铝连续熔融炉用投料嘴的制备方法及连续熔融炉 |
| CN105312106A (zh) * | 2015-10-18 | 2016-02-10 | 常州大学 | 一种高温坩埚并行模式平动冷却简易设备 |
| CN109883206A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-06-14 | 合智熔炼装备（上海）有限公司 | 一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置 |
-
1993
- 1993-10-08 JP JP5275960A patent/JPH07103660A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100460107C (zh) * | 2007-08-29 | 2009-02-11 | 哈尔滨工业大学 | 连续熔铸与定向结晶的方形冷坩埚 |
| CN102706145A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-10-03 | 山东理工大学 | 高纯氧化铝连续熔融炉用投料嘴的制备方法及连续熔融炉 |
| CN105312106A (zh) * | 2015-10-18 | 2016-02-10 | 常州大学 | 一种高温坩埚并行模式平动冷却简易设备 |
| CN109883206A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-06-14 | 合智熔炼装备（上海）有限公司 | 一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置 |
| CN109883206B (zh) * | 2019-04-16 | 2023-10-31 | 合智熔炼装备（上海）有限公司 | 一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置 |
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