JPS6057187A

JPS6057187A - 溶融金属誘導加熱装置

Info

Publication number: JPS6057187A
Application number: JP58166153A
Authority: JP
Inventors: 駒田　忠之; 雅彦関; 井下　嘉侑
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1983-09-09
Publication date: 1985-04-02
Also published as: US4583230A; JPS614033B2; EP0144559A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は鉄合金および非鉄金属を溶解もしくは加熱し、
冶金的処理を行う電気的溶融金属誘導加熱装置に関する
ものである。

（従来技術）従来の高周波又は低周波のコアレス型Ｋｆｌ導鍋は溶融
する金属を保持する耐火物があり、その外周に誘導コイ
ルが配置され、その外側に継鉄等を設は枠体で強度を保
っている構造となっている。この場合、コイルと鍋が分
離不可能となっているため、鍋夫々にコイルを設ける必
要が有り、連続操業の場合は操業中の誘導鍋とライニン
グ補修中の誘導鍋が２基必蛮のため、経済的に不利であ
った。

そのため鍋とコイルを分離し、鍋の外皮の外周に離間し
てコイルを置く方法が考えられるが、その場合、外皮を
強度上の理由から鉄等の金属性枠体もしくは鉄皮とせざ
るを得なかった。

しかるにそれらの枠体もしくは鉄皮がコイル中にあると
誘導電流が発生し、発熱ロスが多くなシ、中央の溶融加
熱する金属への電気効率を著るしく阻害するという欠点
があった。そのだめの方法の一つとして、特開昭５３−
８８６０３号の方法の様に非磁性、非酸化性鋼のビーム
を柱状にならべ、それらを枠体として機能せしめる方法
があり、有効な方法であるが、これとても、効率の更な
る向上が必要であり、加えて、真空器としては密閉性が
なく使用できないものであった。

特に真空雰囲気下で誘導加熱を行いたい場合、圧力と大
気絶縁電圧との間には通常Ｐａ５ｃｈｅｎの理論等によ
り、高真空下では２４０Ｖ以上の電圧は真空放電のため
かけられないことになっている。

その場合、コイル電流を高める以外にないが、これとて
もコイ゛ル形状等より限界がある。所が実工業レベルで
要求される加熱能力からみた場合、この真空放電電圧が
ブレーキになって必要とする電力がかけられないという
問題が生じていた。又荷電中に絶縁が破れ、ショートす
る危険性を有していた。

従って、コイルを真空下に置かず、金属およびその容器
のみを真空下とし、真空雰囲気外より誘導加熱できるこ
とが強くｉ■まれていた。

所が、真空に対する強度の観点から、容器を金属性の鉄
皮等にすると磁束がそれにさえぎられて加熱物を十分加
熱できない欠点があり、又通常の耐火物、断熱材等の非
磁性体では、気密性を確保できないだけでなく取鍋とし
ての強度が全く保たれないため、それらの機能を満足さ
せることは極めて困難であった。

（本発明の目的）本発明はこれらの必要性を特にコイル・に　囲まれてい
る直胴部に着目し、その部分に気密性と機械的強度を満
足する非磁性材料を部分的に適用し、底部等の強度を有
する部分は金属性外皮を適用するという機能に適合した
合成構造によりこれらの目的を達成できる極めて実用的
な装置を提供するものである。

（本発明の構成）本発明は以上の如く、これらの目的に対し極めて実用的
な解決策を提供するものでアシその要旨は１）耐火物で
構成された容器の内側には被加熱金属を収容し、該耐火
物の外側にはそれを保持する強度を有する外皮を設け、
更にその外周に、外皮と分離可能に誘導加熱コイルを設
けて構成した誘導加熱装置において、コイルの上端より
下方に位瞳する外皮の外径（ｄ）をコイルの内径０より
小さく構成して上方より分離抜出し可能にすると共に、
コイル高さくｈ）に対し、容器の直胴部の４ｈ以下の範
囲内Ｇ（）の外皮を非磁性外皮でもって形成し、且つ底
部外皮は金属により形成したことを特徴とする溶融金属
誘導加熱装置。２）耐火物で構成された容器の内側には
被加熱金属を収容し、該耐火物の外側には、それを保持
する強度を有する外皮を設け、更にその外周に、外皮と
分離可能に誘導加熱コイルを設けて構成した誘導加熱装
置において、コイルの上端より下方に位ＩＷする外皮の
外径（ｄ）をコイルの内径（Ｄ）よシ小さく構成して上
方より分離抜出し可能にすると共に、コイル高さくｈ）
に対し、容器の１ｕ胴部の４ｈ以下の範囲内（ｌ（）の
外皮を非磁性外皮でもって形成し、且つ、底部外皮は金
属により形成し、更にこれら容器の上方に真空フードを
着脱自在に設けたことを特徴とする溶融金属誘導加熱装
置。３）耐火物で構成された容器の内側には被加熱金属
を収容し、該耐火物の外側には、それを保持する強度を
有する外皮を設け、更にその外周に、外皮と分離可能に
誘導加熱コイルを設けて構成した誘導加熱装置において
、コイルの上端より下方に位置する外皮の外径（ｄ）を
コイルの内径０より小さく構成して上方より分離抜出し
可能にすると共に、コイル高さＱ′Ｉ）に対し、容器の
直胴部の４ｈ以下の範囲内（ロ）の外皮を非磁性外皮で
もって形成し、且つ、底部外皮は金属によυ形成し、更
に、上記構成になる容器の上方よシス体又は粉体を吹込
むだめのランスを設け、および／又は浴面下に設置され
た羽口よシ、気体又は粉体を吹込むように形成したとと
を％徴とする溶融金属誘導加熱装置である。

（実施例、作用、効果）以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、溶解もしくは
加熱する金属（加熱物と略す）１を貯留する耐火物ライ
ニング２の外周には、炭素せんい系もしくはガラス系せ
んい等によシ強化されたプラスチック、もしくは高強度
石綿複合材料等の磁束とり過材料により製作された非磁
性外皮３を有している。この非磁性外皮３はその外周に
誘導コイル４が離間して配置されている。

又、該非磁性外皮３の下部はボルト等の接続具５により
、非磁性鋼板等で製作された底部外皮６に接続されてお
り、装入された加熱物１および耐火物ライニング２の自
重を受ける様になっている。

一方、非磁性外皮の上端は本実施例では、鋼、非磁性鋼
等の金属により製作された上部リング７と接続具８によ
り結合されている。この上部リング７には通常、トラニ
オン軸又は吊りフック等の吊り上げ金物９が取付けられ
ており、この吊り上げ金物９を介して上部りング７と非
磁性外皮３と底部外皮６と耐火物ライニング２および加
熱物１は１体にて誘導コイル４よυ、抜き出し可能な様
に構成されている。

すなわちコイルの上端４ａより、下方の部分の非磁性外
皮３、接続具５、底部外皮６のいずれもが、コイルの内
径りよシ小さいｄとなる様構成されていて、上方に吊り
上げることにより銹導コーｆル４と分離抜き出し可能と
なっている・のである。

一方高さ方向に関しては、誘導コイル４の高さ寸法をｈ
とすると非磁性体外皮３の高さ寸法Ｈ７ｄ誘導コイル４
０対向部である高さｈの範囲をほぼ中心としてＩ（＜４
ｈ　の範囲とすることによυ、誘導コイル４より発生す
る磁束がとう過して加熱物１を誘導加熱できる様構成さ
れている。４ｈ以上離れた部分では磁界の影響は極めて
弱くなり、実用技術上、非磁性体で製作しなくても電気
効率の低下はほとんどないため、その範囲内のみを非磁
性体とするので十分である。

耐火ライニング２は加熱物に接触する耐火層２ａと断熱
層２ｂにより構成されていて、非磁性外皮３の最高使用
温度を１５０Ｃとすると、耐火層が損耗された場合にも
、それ以下となる断燃効果を断熱層２ｂが有している。

非磁性外皮３は、炭素せんい強化もしくはガラス系せん
い強化型の複合プラスチック材、又はアスベストをセメ
ント等で強化したアスベスト複合材もしくはセラミック
ス等々の磁束をとり過できる材料により形成されていて
、耐熱度、強度とも十分有するものとなっている。

誘導コイル４は電源設備５と接続されており、低周波も
しくは高周波の交ｔｉｌｌ流を印加出来る様になってい
る。第２図は本発明構造の一実施例の見取図で非磁性外
皮の強度を高めるため補強リプ３ａが設けられているも
のである。

第３図は本発明構造の他の実施例を示すもので非磁性外
皮３への耐火物よりの伝導熱による劣化強度低下を防止
するために非磁性外皮３に冷却用媒体を流す冷却流体用
通路１０が設けられているものであり、冷却流体供給管
１１より供給され、排出管１２より排出される様になっ
ている。

冷却部流体は水又は空気等の気体を通常用いる。

第４図は非磁性外皮３のもう一つの冷却の実施例を示す
もので非磁性外皮３とコイル４０間の様状空間部に非磁
性管１３を設け、非磁性管１３に設けられたノズル孔１
４により、冷却用流体を吹き付けて冷却する様にしたも
のであり本方式でも冷却用流体は空気等の気体もしくは
水蒸気等を用いることができる。

冷却用流体は供給管１４よシ供給される。

第５図は本発明第２項記載の発明の一実施例を示すもの
で、非磁性外皮３の上部には上部リング７が取付けられ
ており、その上部には、真空フード１５が上架されてい
る。

真空フードの一部には真空排気管１６が取付けられてお
シ、真空ポンプに接続されている。

非磁性外皮は炭素せんいもしくはガラスせんいにより強
化されたプラスチックス、又は高強度石綿複合材料又は
セラミックス等の磁束とう過性で、かつ密封性のある材
料で作られており、その上部は上部リング７と結合され
ており、その結合部にはＯリング等のシール材１７が介
在されており、結合部を真空に対してシールしている。

又下部は底部外皮６と結合されておυ、その結合部には
Ｑ　＋）ング等のシール材１８が介在されており、同様
にシールしている。

上部リング７と真空フードの間にもシール材１９が介在
され、真空フード１５と上部リングの接触部ｔシールし
ている。

真空フード１５は取鍋２０に対し、昇降移動および水平
移動可ｈ１１となっており、真空処置時は取鍋２０の上
部に載置されシール材１９の働きにより真空密封構造と
なる保４・ｉ／？成されている。

このように暢゛成することにより前述した如く、コイル
を真空雰囲気下に設置することなく、真空下の加熱物を
誘導加熱することができ、その結果コイル電圧に制限さ
れることなく大電力投入が可能となり、しかも、強度的
にも安定しているため３００Ｔクラスの大型取鍋にも適
用が可能になる笠、極めて実用的に有用な構造である。

第６．７．８図は木光明の第３項記載の実施例を示すも
ので非磁性外皮３の熱に対する強度、吊上げや傾動時に
対する強度を更に十分に補うため連結ロッド２１を併設
したもので非磁性外皮３をはさんで上部リング７と底部
外皮６を機械的に結合している。第７図はその外観を示
すもので連結ロッド２１が締結具８．５０間の円　−周
上の位置に配置されていることを示している。

第８図は接続部の詳細の断面図で連結ロッド２１の上部
ナツト２２と上部リング７のフランジ部との間には絶縁
リング２２が挿入されており、又連結ロッド２１と上部
リングのフランジ孔との環状空間部には絶縁リング２３
が挿入されていて、連結ロッド３と上部リング７との電
気的回路を遮断している。又、連結ロッド２１の中央部
には冷却用開孔２４があって、その上部には冷却剤供給
管２５が接続されており、との流路により、連結ロッド
の誘導発生熱を冷却剤により除去し、強度を維持してい
る。

本イ１４造は前記と同様にシール材２６を併設すること
により、真空密封構造とすることによシ可能であり、前
記の記述と同様であるので詳細な説明は省略する。

第９図は特許請求の範囲第４項記載の発明の構造を示す
もので、取鍋２０の中央部に気体又は粉体の吹込みラン
ス３０を設置し、真空フード１５の吹込みランス貫通部
にはシール装置３１が取付けられており、真空雰囲気下
で誘導加熱を行い、金属の梢針処理ができる様恰成され
ている。

この場合吹込みランス３０の代りに底吹羽口３２を浴面
下の部分に設置することにより、気体又は粉体の吹込み
を行うことも可能である。

又、吹込みランス３０と底吹羽口３２を併設し、更に精
錬効果を旨めて、真空下で誘導加熱し、気体又は粉体吹
込みにより高度の精錬を行うことが可能である。

この場合、真空処理を行わず、吹込みランスのみを配置
する場合も適用可能であることは当然である。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の１実施例装置の断面図、第２図、第７
図は、他の実施例装置の見取図、第３図、第４図、第５
図、第６図は更に他の実施例装置の断面図、第８図は実
施例装置における接続部の詳細断面図、第９図はくに他
の実施例装置の断面図である。１・・・被加熱金属　２・・・耐火物ライニング３・・
・非磁性外皮　４・・・誘導コイル５・・・接続具　６
・・・底部外皮７・・・上部リング　８・・・接続具９・・・吊り上げ金物　１０・・・冷却用流体通路１１
・・・冷却用流体供給管　１２・・・排出管１３・・・
非磁性管　１４・・・冷却用流体供給管１５・・・真空
フード　１６・・・真空非気管１７・・・シール材　１
８・・・シール材１９・・・シール材　２０・・・取鍋２１・・・連結ロッド　２２・・・絶縁リング２３・・
・絶縁リング　２４・・・冷却用開孔２５・・・冷却剤
供給管　２６・・・シール材３０・・・粉体吹込みラン
ス　３１・・・シール材３２・・・底吹羽口第７図第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】１　耐火物で構成された容器の内側には被加熱金属を収
容１．、該耐火物の外側にはそれを保持する強度を有す
る外皮を設け、更にその外周に、外皮と分離可能に誘導
加熱コイルを設けて構成した誘導加熱装置において、コ
イルの上端より下方に位置する外皮の外径（ｄ）をコイ
ルの内径の）より小さく構成して上方より分離抜出し可
能にすると共に、コイル高さくｈ）に対し、容器の直胴
部の４ｈ以下の範囲内田）の外皮を非磁性外皮でもって
形成し、且つ底部外皮は金属により形成したことを特徴
とする溶融金属誘導加熱装置。２　耐火物で構成された容器の内側には被加熱金属を収
容し、該耐火物の外側には、それを保持する強度を有す
る外皮を設け、更にその外周如、外皮と分離可能に誘導
加熱コイルを設けて構成した誘導加熱装置において、コ
イルの上端より下方に位置する外皮の外径（ｄ）をコイ
ルの内径の）よシ小さく構成して上方より分離抜出し可
能にすると共に、コイ１ル高さくｈ）に対し、容器の直
胴部の４ｈ以下の範囲内＠）の外皮を非磁性外皮でもっ
て形成し、且つ、底部外皮は金属により形成し、更にこ
れら容器の上方に真空フードを着脱自在に設けたことを
特徴とする溶融金属誘導加熱装置。３　耐火物で構成された容器の内側には被加熱金属を収
容し、該耐火物の外側には、それを保持する強度を有す
る外皮を設け、更にその外周に、外皮と分離０Ｔ＾目に
誘導加熱コイルを設けて構成した誘導加熱装置において
、コイルの上端より下方に位置する外皮の外径（ｄ）を
コイルの内径０）よυ小さく構成して上方よシ分離抜出
し可能にすると共に、コイル高さくｈ）に対し、容器の
直胴部の４ｈ以下の範囲内［Ｆ］）の外皮を非磁性外皮
でもって形成し、且つ底部外皮は金属により形成し、更
に上記構成になる容器の上方より気体又は粉体を吹込む
ためのランスを設け、および／又は浴面下に設置された
羽目よシ、気体又は粉体を吹込むように形成したことを
特徴とする溶融金属誘導加熱装置。