JPH08257739A - 溶湯の誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、冷却水系統の単純化と作業性の改
善を目的とするＵ溝型および平行溝型方式誘導炉の溶湯
の誘導加熱装置を提供する。 【構成】 コイル導体７の巻回された鉄心１１の周囲
に、溶湯による閉回路を形成したＵ溝型および平行溝型
の溶湯の誘導加熱装置において、コイル導体７の内部を
水冷とし、このコイル導体を鉄心に巻回して水冷コイル
１３構造とし、この水冷コイルのみを金属性のコイル保
護箱６に一定空隙を介して収納し、水冷コイルと保護箱
との空隙部には、熱伝導性の良い充填材１０を充填する
ように形成した溶湯の誘導加熱装置である。 【効果】 コイル導体の保護，冷却水系統の単純化，水
洩れの発生を抑止して保守を容易とし、作業性を改善す
るとともに、また平行溝型方式装置の大容量化を図り得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般の誘導炉ならびに
タンディッシュ内の溶湯の加熱装置に代表されるＵ溝型
および平行溝型方式の溶湯の誘導加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶湯誘導加熱装置としては、従来実公平
２−２４５０８号公報や特公昭６３−４７５３８号公報
に示される技術が開示されている。

【０００３】前者は一般にＵ溝型と称される誘導加熱装
置であり、図２に従来の溝型誘導炉の装置構成の一例を
示す。図２（ａ）は図２（ｂ）Ｂ−Ｂ線による横断面
図，図２（ｂ）は図２（ａ）Ａ−Ａ線による縦断面図，
図２（ｃ）はコイル部詳細図である。

【０００４】図２（ａ）に示すように、加熱対象となる
溶湯１２を耐火物４にてＵ字型をした湯溝３を形成させ
て炉体の外部へ引き出し、この引き出された湯溝部にコ
イル導体７の巻回された鉄心１１を配置し、鉄心１１に
巻回されたコイル導体７からなるコイル１３の外側に溶
湯１２による１ターンの閉回路を形成し、変圧器回路を
構成することにより溶湯１２の加熱を行うものである。

【０００５】図２（ｂ）に示すように、一般に鉄心１１
は、コイル導体７の巻回された上鉄心１１ａと、閉磁路
を構成するための下鉄心１１ｂに分割され、上鉄心１１
ａは前記湯溝３を形成する耐火物４の中央部に設けられ
た内筒５ｂを貫通して配置されている。

【０００６】コイル１３は、装置のコンパクト化のた
め、一部の小容量機を除きコイル導体９の内部を水冷し
たコイル構造が使用されており、溶湯１２の湯差しに対
しては、耐火物層もしくは内筒鉄皮にてコイル導体７へ
溶湯１２が至るのを防止している。

【０００７】内筒５ｂが湯差しにより損傷した場合に
は、内部に冷却水を通水しているコイル導体７へ溶湯１
２が浸行し、コイル導体７を損傷するため、コイル１３
を貫通させる内筒５ｂを水冷ジャケット構造とし、耐火
物４に湯差しが発生し内筒５ｂまで湯差しが進行した時
点で湯差し溶湯１２を固着させ、湯差しの進行を遮断す
るなどの方策が講じられている。

【０００８】また後者は一般に平行溝型と称される誘導
加熱装置である。図３（ａ）は図３（ｂ）Ｂ−Ｂ線によ
る横断面図，図３（ｂ）は図３（ａ）Ａ−Ａ線による縦
断面図、図３（ｃ）はコイル部詳細図である。

【０００９】この方式でのコイル部の構造を図３（ａ）
（ｂ）（ｃ）で説明すると、タンディッシュの中央部に
耐火物による堰を設けて受湯室と出湯室の２室に分割
し、この堰の中央にタンディッシュを貫通する内筒５ａ
を設け、この内筒５ａにコイル導体７の巻回された鉄心
１１を組込み、さらにタンディッシュを貫通する鉄心１
１の両サイドに受湯室と出湯室を連結するトンネル状の
湯溝３を設けることにより、コイル１７の外側に溶湯に
よる１ターンの閉回路を形成し、変圧器回路を構成する
ことにより溶湯の加熱を行うものである。

【００１０】この方式の加熱装置の場合には、コイル１
７の配置がタンディッシュのほぼ中央部となることもあ
り、湯差し発生時の懸念から水冷コイルの採用が敬遠さ
れ、これまで実用化されたものは、送風ブロワ１５にて
通風路１４に冷却エア１６を送風するような空冷方式の
みであった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】実公平２−２４５０８
号公報に示されるような、内筒５ｂを水冷ジャケット構
造とすることにより湯差しをこの内筒部にて固着させそ
の進行を遮断しようとする方法では、冷却水の通水され
ている内筒５ｂが耐火物層を介して溶湯１２と隣接して
いるため、湯差しにより内筒５ｂが損傷を受け易い配置
であるという問題があった。

【００１２】また一般に炉体１から着脱可能な上鉄心１
１ａに取付けられるコイル１３は、コイル自身の温度上
昇を防ぐためにコイル導体７を水冷する必要があり、コ
イル導体７と炉体１に配置される内筒５ｂの両方に通水
経路を設けなければならず、構造が複雑化するなどの課
題があった。

【００１３】また鋳造終了後しばらくの間、蓄熱された
耐火物の輻射熱からコイル１３を保護するため、内筒５
ｂもしくはコイル導体７への冷却水の通水を、耐火物の
温度が充分下がるまで継続する必要があり、長い冷却水
ホースを接続したままタンディッシュをラインより搬出
せねばならないなど、作業性を阻害する要因となってい
た。

【００１４】また特公昭６３−４７５３８号公報に示さ
れるような、平行溝型の誘導加熱装置の場合において
も、空冷方式であるためスペース制約と空冷能力との関
係から自ずと冷却能力に限界が生じ、装置の単機容量で
は一般に１０００数百ｋＷが実用的な限界とされ、この
装置のさらなる大容量化ならびにコンパクト化のために
は、水冷コイルの採用を可能とするコイル構造の創出が
望まれるところとなっていた。

【００１５】本発明は、上述のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、水冷コイルのみを金属性の保護箱に一
定の空隙を介して収納し、空隙部には熱伝導性の良い充
填材を充填するような構造として鉄心に巻回することに
より内筒の水冷化を不要とし、冷却水系統の構成を単純
化するとともに、鋳造終了後の内筒，コイル導体への継
続通水を不要とし、作業性を大幅に改善するのみなら
ず、冷却水の使用箇所をコイル導体のみとし、かつコイ
ル導体をコイル保護箱にて遮蔽することにより、湯差し
してきた溶湯と冷却水の接触を防止するＵ溝型ならびに
平行溝型のいずれの方式にも適用可能な、溶湯の誘導加
熱装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、コイル導体の巻回された鉄心の周囲に溶湯による
閉回路を形成し、溶湯の加熱を行うよう構成したＵ溝型
および平行溝型の溶湯の誘導加熱装置において、前記コ
イル導体の内部を水冷し、該コイル導体を鉄心に巻回し
て水冷コイル構造とするとともに、該水冷コイルのみを
金属性のコイル保護箱に一定空隙を介して収納し、水冷
コイルと保護箱との空隙部には、熱伝導性の良い充填材
を充填するように形成したことを特徴とする溶湯の誘導
加熱装置である。

【００１７】

【作用】鉄心に巻回するコイル導体の内部を水冷し、コ
イル導体を鉄心に巻回して構成された水冷コイルのみを
金属性の保護箱に収納し、水冷コイルと保護箱との空隙
に熱伝導性の良い充填材の充填を行うことにより下記に
示す作用が得られる。

【００１８】先ずその１は、湯溝または湯室からの溶湯
の湯差しに対し、従来水冷コイルを配置する内筒を水冷
化することで水冷コイルへの溶湯の浸行を阻止しようと
していた。これに対して本発明によれば、水冷コイルを
収納するコイル保護箱がコイル導体の内部に通水するコ
イル冷却水により充填材を介し冷却され、数１０℃の温
度に維持されるため、内筒を水冷化しなくとも耐火物な
らびに内筒を浸行してきた溶湯をコイル保護箱外表面に
て固着させ、溶湯のコイル導体への浸行を阻止すること
ができる。

【００１９】その２は、湯差しした溶湯が内筒を溶損
し、さらにコイル保護箱と内筒の間の空隙を超えるに至
って、初めて水冷コイルを収納したコイル保護箱の外表
面に至る構造であるため、内筒とコイル保護箱の間の空
隙を充分に選ぶことによりコイル保護箱への溶湯の浸行
を阻止することも可能である。

【００２０】その３は、従来のような鋳造終了後の内筒
冷却水の継続通水が不要であるばかりでなく、内筒を介
して輻射される耐火物からの受熱をコイル保護箱にて遮
断できるため、鋳造終了後のタンディッシュの搬出が冷
却水の通水を停止した状態で可能であり、作業性の大幅
な改善が図られる。

【００２１】その４は、水冷コイルを使用する場合、従
来水冷ジャケット構造にて内筒が構成されていたため、
水冷コイルのコイル導体の冷却水系統とは別に、内筒冷
却のための冷却水系統が必要であったものに対し、本発
明によれば内筒の水冷構造は不要となり、装置の冷却構
造が単純化されるとともに冷却水路の分岐，着脱部も最
小限に構成され、水洩れ等の発生を抑止して保守の簡易
化を図り得る。

【００２２】その５は、湯溝または湯室からの溶湯の湯
差しが、耐火物，内筒を超えコイル保護箱に至る場合、
内筒とコイル保護箱の間の空隙より溶湯の滴下もしくは
通常採られる湯差し検知回路等による湯差しの発生確認
にて、湯溝部に組込まれたコイル導体の巻回された鉄心
を速やかに取り出せば、冷却水の使用されているコイル
導体はコイル保護箱ならびに鉄心と一体で取り除かれ、
溶湯の浸行よりコイル導体が保護されると同時に、溶湯
を保持する炉体側に冷却水の使用箇所はなくなり、溶湯
と冷却水との接触も防止される。

【００２３】

【実施例】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例によ
るコイル部の詳細図を示す図面である。装置の全体図に
ついては前記従来技術の項にて説明した通りであり、Ｕ
溝型方式への適用の場合には、図２（ａ）および（ｂ）
に示す水冷内筒５ｂを水冷なし内筒５ａとし、平行溝型
方式への適用の場合には、図３（ａ）および（ｂ）を用
いることとする。即ちいずれの方式の場合も、内筒５ａ
は水冷を行わない鉄板構造とするものである。

【００２４】図１（ａ），（ｂ）は、本発明のコイル部
の詳細図であるが、本発明においてコイルは図１に図示
する通り、内部に通水路９を有するコイル導体７からな
る水冷コイル１３をコイル保護箱６に一定の隙間を設け
て収納し、コイル保護箱６内のコイル導体７との隙間に
は、水冷されたコイル導体７とコイル保護箱６との間の
熱伝達を良くするため、熱伝導性の良い充填材１０を充
填している。

【００２５】水冷コイル１３とコイル保護箱６との間の
空隙に充填する熱伝導性の良い充填材１０については、
金属性の粉体や樹脂材などを用いれば良く、また内筒鉄
板ならびにコイル保護箱６は、水冷コイル１３の外側を
完全に一周するように構成するとコイルの発生磁界によ
り誘導加熱されるため、この周回路を切断するコイル絶
縁材８の挿入を１箇所以上に設けることは言うまでもな
い。

【００２６】こうしたコイル構造によれば、コイル導体
７，介在する充填材１０，コイル保護箱６は、コイル自
身を冷却するためにコイル導体内に通水される冷却水に
より全体に数１０℃の温度に維持されることとなる。従
って、溶湯１２の湯差しについて見れば、湯差し溶湯１
２は耐火物４，内筒５ａ，内筒５ａとコイル保護箱６と
の間の空隙を全て超えて浸行した場合のみ、初めてコイ
ル保護箱６に到達することとなる。

【００２７】仮にコイル保護箱６に浸行してきた溶湯１
２が到達した場合にも、コイル保護箱６は水冷コイル１
３の冷却水により低温度に維持されているため、浸行し
てきた溶湯１２はコイル保護箱６の外表面にて固着さ
れ、水冷コイル１３が保護されるものである。

【００２８】また内筒５ａとコイル保護箱６の間の空隙
を適正に選べば、浸行してくる溶湯は内筒５ａの内面に
沿って滴下するため、コイル保護箱６へ到達する前に湯
差しを検知し、上鉄心１１ａとともにコイル保護箱を取
り外すことが可能である。

【００２９】また従来、鋳造終了後に蓄熱された耐火物
からの輻射熱のため加熱コイルの継続通水が必要とさ
れ、オンラインからのタンディッシュの搬出作業を阻害
し課題とされてきた。

【００３０】しかし本発明によれば、図１（ａ），
（ｂ）に図示するように、水冷コイル１３はコイル保護
箱により内筒内面からの輻射熱から遮断されているた
め、オンラインからタンディッシュの整備場までの搬出
に必要とされる数１０分程度の時間であれば、コイルの
通水を停止しても水冷コイル１３に損傷を与えることは
なく、また鋳造後耐火物の冷えるのを待つことなく、速
やかに冷却水の接続を切り離しタンディッシュの搬出を
行うことが可能である。

【００３１】この場合に、タンディッシュ高温時のコイ
ル通水なし許容時間を大きく採る必要がある場合には、
内筒５ａとコイル保護箱６の間の空隙を大きくすること
や、内筒５ａ内面側もしくはコイル保護箱６外面側に断
熱材等を貼付または配置するなどの方法を講ずれば良
い。

【００３２】またコイル保護箱６は、図１（ａ）に示す
ようにコイル導体７の外側を全て包囲するように形成し
ても良いし、図１（ｂ）に示すように、保護箱の内側面
は鉄心の外周面を利用して、コイル保護箱６を形成して
も差し支えない。なお本発明は、前記実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変
更可能である。

【００３３】以上述べたように本発明は、Ｕ溝型ならび
に平行溝型のいずれの方式の誘導加熱装置にも適用可能
であり、本発明によれば湯差しに対するコイルの保護が
確実なものとなるため、従来平行溝型にて敬遠されてき
た水冷コイルの採用をも可能とするものである。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、Ｕ溝型および平行溝型
の溶湯の誘導加熱装置において、コイル導体の内部を水
冷し、これを鉄心に巻回して水冷コイル構造とし、この
水冷コイルのみをコイル保護箱に一定空隙を介して収納
し、この空隙部に熱伝導性の良い充填材を充填するよう
にして構成されており、従って以下のような効果が得ら
れる。

【００３５】(1) 湯溝または湯室から浸行してきた溶湯
が、内筒内側の水冷コイルへ向かう方向に徐々に成長し
コイル保護箱に至ることがあった場合、コイル保護箱が
充填材を介しコイル導体内に通水されている冷却水によ
り冷却され、数１０℃に維持されているため、溶湯は固
着してコイル導体は保護される。

【００３６】(2) 従来水冷コイルを使用する場合、水冷
ジャケット構造にて内筒が構成されていたため、水冷コ
イルのコイル導体の冷却水系統とは別に内筒冷却のため
の冷却水系統が必要であったが、本発明の装置によれ
ば、コイル導体の冷却水がコイル保護箱の冷却機能も兼
ねるため、内筒の冷却水路を別個に設ける必要がなくな
り、装置の冷却構造が単純化されるとともに、冷却水路
の分岐，着脱部も最小限に構成され、水洩れ等の発生を
抑止し保守を容易とすることができる。

【００３７】(3) 鋳造終了後、内筒を介して輻射される
耐火物からの受熱をコイル保護箱にて遮断できるため、
タンディッシュの搬出がコイル導体への冷却水の通水を
停止した状態で可能であり、作業性の大幅な改善を図り
得る。

【００３８】(4) 本発明の装置にて、冷却水の使用され
るコイル導体の保護構成について見れば、コイル導体
は、耐火物，内筒，内筒とコイル保護箱の空隙，数１０
℃に維持されたコイル保護箱，充填材からなる多層構造
により溶湯より保護されており、湯差しに対するコイル
保護の信頼性が大幅に高められ、従来敬遠されてきた平
行溝型方式の加熱装置への水冷コイルの採用を可能と
し、コイルの冷却を空冷で行っていた従来と比較して、
平行溝型方式の装置の大容量化を飛躍的に改善できる。

【００３９】(5) 湯溝または湯室からの溶湯の湯差しが
耐火物、内筒を超えコイル保護箱に至る場合、内筒とコ
イル保護箱の間の空隙より溶湯の滴下もしくは通常採ら
れる湯差し検知回路等による湯差しの発生確認にて、湯
溝部に組込まれた水冷コイルの巻回された鉄心を速やか
に取り出せば、冷却水の使用されている水冷コイルはコ
イル保護箱ならびに鉄心と一体で取り除かれるため、溶
湯の湯差しより水冷コイルが保護されると同時に、溶湯
を保持する炉体側に冷却水の使用箇所はなくなり、溶湯
と冷却水との接触も防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図（ａ）は本発明の実施例を示し、コイル部の
詳細を示す縦断面図、図（ｂ）は他の実施例を示す縦断
面図である。

【図２】従来のＵ溝型の誘導加熱装置を示し、図（ａ）
は図（ｂ）のＢ−Ｂ線による横断面図、図（ｂ）は図
（ａ）のＡ−Ａ線による縦断面図、図（ｃ）はコイル部
の詳細を示す縦断面図である。

【図３】従来の平行溝型の誘導加熱装置を示し、図
（ａ）は図（ｂ）のＢ−Ｂ線による横断面図、図（ｂ）
は図（ａ）のＡ−Ａ線による縦断面図、図（ｃ）はコイ
ル部の詳細を示す縦断面図である。

【符号の説明】 １ 炉体 ２ 湯室 ３ 湯溝 ４ 耐火物 ５ａ 内筒（水冷なし） ５ｂ 内筒（水冷あり） ６ コイル保護箱 ７ コイル導体 ８ コイル絶縁体 ９ 通水路 １０ 充填材 １１ 鉄心 １２ 溶湯 １３ 水冷コイル １４ 通風路 １５ 送風ブロワ １６ 冷却エア １７ コイル（水冷なし）

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【手続補正書】

【提出日】平成７年５月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】コイル１３は、装置のコンパクト化のた
め、一部の小容量機を除きコイル導体７の内部を水冷し
たコイル構造が使用されており、溶湯１２の湯差しに対
しては、耐火物層もしくは内筒鉄皮にてコイル導体７へ
溶湯１２が至るのを防止している。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル導体の巻回された鉄心の周囲に溶
   湯による閉回路を形成し、溶湯の加熱を行うよう構成し
   たＵ溝型および平行溝型の溶湯の誘導加熱装置におい
   て、前記コイル導体の内部を水冷し、該コイル導体を鉄
   心に巻回して水冷コイル構造とするとともに、該水冷コ
   イルのみを金属性のコイル保護箱に一定空隙を介して収
   納し、水冷コイルと保護箱との空隙部には、熱伝導性の
   良い充填材を充填するように形成したことを特徴とする
   溶湯の誘導加熱装置。