JPS644873B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、芯無し誘導炉に関し、特に、単一の
AC電源に直列に接続された複数の芯無し誘導炉
を用いて鋳造等の作業のために金属を同時に溶融
し、保持するための装置に関する。

従来の技術 芯無し誘導炉は、もちろん、周知であり、その
定格容量に見合つた所定量の常温の金属材料を定
期的に装入するという意味で「バツチ」型の金属
溶融炉である。装入物が溶融され、所望の注型温
度にまで過熱されると、炉の溶融作業が完了し、
溶融金属は使用可能状態となる。この時点で炉へ
の給電は、遮断されるか、あるいは、注型中溶融
金属の温度を維持するために減少される。所望量
の溶融金属が炉から取出されると、次の装入物が
炉に装入され炉に全電力が印加されて次の溶融サ
イクルが始められる。このように、溶融サイクル
には、装入物を溶融し過熱するための時間に加え
て、その後スラグを除去したり、溶融物の温度を
検出し（必要ならば、温度を調節し）、化学的分
析をし、炉から溶融物を注ぎ出し、次の装入物を
装入するなどのための、いわば「損失」時間が含
まれる。

このような炉の生産性は、多かれ少なかれ全体
のサイクル時間に対する溶融時間の比率に直接的
に関係している。上記の「損失」時間を最少限に
抑えることができれば、装置の有効利用度が高め
られ、実際の生産速度が炉の設計溶融速度に近づ
く。当業界で良好であると考えられている利用度
は75〜80％であり、90〜95％もの利用度が得られ
る場合もある。

しかしながら、１回の溶融サイクル当りの損失
時間が高くなることが避けられないような溶融作
業も多々ある。その場合、利用度は40〜50％にも
下がることがあり、それに応じて生産速度が低く
なる。これは、下記のようないろいろな理由によ
るものである。

(a) 金属を使用可能状態にするまでに長時間の冶
金学的処理を必要とする場合。

(b) 使用される特定の成形金型装置によつては、
多数の小さな取瓶を必要とする場合。

(c) 溶融金属の搬送処理装置に、炉を空にする
（炉から溶融金属を取出す）のに要する時間を
長くするような制約がある場合。

(d) 作業員の技術及び作業方法に問題がある場
合。

上記のような条件が存在する場合は、在来のバ
ツチ溶融・バツチ注型式芯無し誘導炉は不便で不
経済なものとなる。従つて、本発明の目的は、損
失時間の占める比率が高く、装置の利用度が低い
場合の芯無し誘導炉の作業特性を改善することで
ある。

損失時間の比率を低くし、炉の利用度を高める
ために従来から幾つかの試みがなされてきた。１
つの方法においては、溶融炉より定格電力の低い
独自の電源を有する保持炉を溶融炉とは完全に別
個に用意する。溶融サイクルが完了したならば、
溶融金属を溶融炉から均熱炉（溶融金属を一定の
温度に保持するための炉）へ迅速に、かつ、多量
に移しかえ、溶融炉には次の装入物を装入して次
の溶融サイクルを始める。このようにして、溶融
炉の利用度を非常に高くすることができる。即
ち、冶金学的処理は均熱炉内で行うことができ、
該均熱炉内に溶融金属を化学的分析及び注型のた
めの所望の温度で貯留し、任意の好適な速度及び
量で鋳造ラインへ供給することができる。

第２の従来の方法は、「バタフライ」方式と称
されるものであり、電力切換えスイツチを介して
１つの共通の電源に接続された２つの芯無し誘導
炉を使用する。一方の炉内の溶融サイクルが完了
すると、電力が他方の炉へ完全に切換えられて、
他方の炉での溶融サイクルが始められ、一方の炉
からは溶融金属が注ぎ出される。しかしながら、
この方法では、一方の炉への電力が遮断されてい
るので、該炉内の溶融金属の温度が徐々に下が
る。従つて、溶融金属を再加熱し、その注型温度
を許容限度内に維持するために一方の炉へ再度電
力を与えるべくスイツチを切換えなければならな
い。

第３の従来の方法は、２つの炉と２つの電源を
使用し、各炉をどちらの電源ユニツトにでも接続
することができるように電源切換えスイツチを用
いる方法である。一方の電源は溶融のための高い
定格電力を有し、他方の電源は溶融金属を注型温
度に保持するのに適した低い定格電力を有するも
のとする。第１炉での溶融サイクルが完了したな
らば、溶融用電源を第２炉の方へ切換え、第１炉
内の溶融金属の温度を保持するために保持用電源
を第１炉へ切換える。このようにして２つの炉が
溶融と保持作用とに交互に使用される。

上述した従来の方法は、いずれも２つの炉を使
用し、一方の炉が溶融サイクルにある間、溶融金
属中注出中の他方の炉へいろいろな態様で電力を
分配しようとしたものであり、単一の炉及び単一
の電源を用いる場合に比べて、炉の利用度を高
め、生産性を高めるとともに、注型作業に高度の
融通性を与える。

しかしながら、上述した従来の方法のいずれに
もそれぞれ欠点がある。即ち、第１の方法は、大
きなフロアスペースを必要とし、装置の製造コス
トが高く、金属を溶融用の炉から均熱炉（保持用
の炉）へ移しかえなければならない。第２の「バ
タフライ」方式は、溶融金属の注型温度に大きな
ばらつきを生じる。第３の方法では、それに使用
する装置の製造コストが高くなる。

発明の概要 従つて、本発明の目的は、炉の利用度及び生産
性を高めるために溶融炉と均熱炉との間で機能を
分離するが、上述した従来技術に随伴する欠点を
回避する態様でそれを実現することである。

要約すれば、本発明は、金属を溶融するととも
に溶融金属を鋳造等のために保持するための装置
を提供する。この装置は、各々、複数のコイル巻
きを有し、それぞれの対応する炉内の金属を誘導
加熱するようになされた誘導コイルを備えた複数
の芯無し誘導炉から成る。それらの誘導コイル
は、互いに電気的に直列に接続され、AC電力を
供給するための単一の電源に接続される。複数の
タツプが、前記各誘導コイルに電気的に接続する
ために軸線方向に所定のコイル巻き数だけ間隔を
置いて設けられる。選択スイツチが、前記各誘導
コイルに関連して設けられ、対応する炉内の金属
を溶融するか、又は該炉内に溶融金属を保持する
ために所定のコイル巻き数を選択的に前記電源に
連結する回路に接続し、又は該回路から遮断する
ために該コイルの複数のタツプのうちの選択され
たタツプに接続される。

本発明の一実施例においては、各々、複数のコ
イル巻きを有する誘導コイルを備えた第１芯無し
誘導炉と、第２芯無し誘導炉とから成る２炉式芯
無し誘導炉装置とし、各炉の誘導コイルを単一の
電源に直列に接続してそれぞれの炉内の金属を誘
導加熱するようにし、前記選択スイツチは、対応
する炉内の金属に対する加熱作用を選択的に変更
するために所定のコイル巻き数を選択的に前記電
源に連結する回路に接続し、又は該回路から遮断
するために該コイルの前記複数のタツプのうちの
選択されたタツプに接続されるようにする。

本発明は、又、金属を溶融するとともに溶融金
属を鋳造等のために保持するための方法であつ
て、各々、対応する炉内の金属を誘導加熱するよ
うになされた複数のコイル巻きを有する誘導コイ
ルを備えた複数の芯無し誘導炉を用意し、前記各
誘電コイルを直列に接続し、該直列に接続された
各誘導コイルへ単一の電源からAC電力を供給し、
前記各誘導コイルに軸線方向に所定のコイル巻き
数だけ間隔を置いて配置された複数のタツプに電
気的に接続するための選択スイツチを設け、前記
各誘導コイルに対応する炉内の金属を溶融する
か、又は該炉内に溶融金属を保持するために所定
のコイル巻き数を選択的に前記電源に連結する回
路に接続し、又は該回路から遮断することから成
る方法を提供する。

実施例の説明 第１図を参照すると、本発明による複式芯無し
誘導炉装置１０が示されている。この実施例の装
置は、ベース１８上に設置された機枠１６に互い
に並置して取付けられた１対の芯無し誘導炉１
２，１４とから成つている。各炉１２，１４は、
金属を溶融するために受容し保持するためのキヤ
ビテイ２０を備えている。キヤビテイ２０には、
必要に応じて、るつぼ（図示せず）を設けてもよ
く、ライニング（図示せず）を施してもよい。キ
ヤビテイ内の金属を誘導加熱するために各炉１
２，１４にはキヤビテイを囲繞するようにして誘
導コイル（第１図には示されていない）が設けら
れている。電力はケーブル２２によつて誘導コイ
ルへ供給される。

各炉１２，１４は、炉からの溶融金属の注出を
容易にする注出口２４を有している。各炉は、そ
の注出口２４の近くに位置する軸線２６を中心と
して傾動させることができるように枢動自在に取
付けられている。

本発明の炉装置の上述した機械的構造は、当業
者には容易に理解しうるところであるからこれ以
上詳しく説明する必要はないであろう。

第２図を参照すると、本発明の装置の電気系統
が概略図で示されている。この図には、第１図の
炉１２及び炉１４にそれぞれ設けられる誘導コイ
ル３０及び３２が示されている。先に述べたよう
に、コイル３０，３２への電気的接続はケーブル
２２によつてなされている。各ケーブル２２は、
１対の導線３４，３６，３８，４０から成り、導
線３４，３６はコイル３０に、導線３８，４０は
コイル３２にそれぞれ接続されている。導線３
６，４０は、両方のコイル３０，３２に電力を供
給するのに十分な電力容量の慣用の誘導炉用AC
電源（図示せず）の出力端子に接続されている。
導線３６は、コイル３０の一方の端子に接続さ
れ、導線３４は選択スイツチ４８を介してコイル
３０に接続されている。同様にして、導線４０
は、コイル３２の一方の端子に接続され、導線３
８は選択スイツチ５０を介してコイル３２に接続
されている。導線３４と３８とは導線４２を介し
て連結されている。以上の説明から明らかなよう
に、コイル３０と３２は直列関係をなして電源に
接続されている。

各コイル３０，３２は、周知の態様で複数のコ
イル巻き４４を備えている。各コイル３０，３２
には、その軸線方向に間隔を置いて一連のタツプ
４６が設けられている。これらのタツプ４６は、
所定のコイル巻き数だけ間隔を置いて所定の位置
に配置されており、コイル３０，３２への電気的
接続をそれらのコイルの中間点で行うことを可能
とする。任意の数のタツプ４６を任意所定のコイ
ル巻き数間隔で設けることができる。

選択スイツチ４８及び５０は、それぞれコイル
３０，３２に関連して設けられている。各スイツ
チ４８，５０は、それぞれ、共通の端子５２，５
４を備え、それらの端子が導線３４，３６，４２
を介して互いに接続されてコイル３０と３２とを
直列接続としている。各スイツチ４８，５０は、
それぞれ、共通端子５２とスイツチ接点６４（６
４−１〜６４−４）との間及び共通端子５４とス
イツチ接点６６（６６−１〜６６−４）との間で
電気的接続を切り入りするための複数の接点アー
ム６０，６２を備えている。これらのスイツチ接
点６４，６６は、それぞれ、コイル３０，３２の
タツプ４６に接続されている。

スイツチ４８，５０は、手操作スイツチとして
もよく、あるいは、空気圧作動式又はモータ作動
式スイツチとしてもよい。図示の例では、各スイ
ツチは、それぞれ、４つの切換え位置即ちスイツ
チ接点６４−１〜６４−４及び６６−１〜６６−
４を有しているが、必要に応じて任意の数の切換
え位置を用いることができる。各スイツチは、そ
れぞれ独立して作動することができる。スイツチ
の切換位置を選択することによつて回路に接続す
べきコイル巻きの数が決定される。当業者には明
らかなように、電源へ接続されるコイルの巻き数
を変えることによつてそのコイルのアンペア回数
が変えられる。それによつてそのコイルが関連す
る炉内の金属に作用する該コイルの加熱作用が変
えられる。即ち、電源に接続されるコイル巻きの
数を増大させることによつて炉内の金属へ供給す
る熱を増大させることができ、反対に、電源に接
続されるコイル巻きの数を減少なさせることによ
つて炉内の金属へ供給する熱を減少させることが
できる。かくして電源に通じる回路内のコイルの
巻き数を制御することによつて、関連する炉を、
金属材料を溶融するためか、あるいは溶融した金
属を所定の温度に保持するために選択的に使用す
ることができる。

この特定の炉組合せ体の実際の保持用電力を測
定した後、電源がその全電力を該２つの炉組合せ
体に供給した場合に該保持用電力にほぼ見合うレ
ベルのパワーを創生するコイル巻き数にスイツチ
位置６４−３及び６６−３を接続する。スイツチ
位置６４−２及び６６−２は、より多いコイル巻
き数に接続され、スイツチ位置６４−４及び６６
−４は、より少ないコイル巻き数に接続される。
スイツチ位置６４−１及び６６−１は、その使用
される電源に対応する適正な巻き数を有する単一
のコイルのインピーダンスにほぼ等しい、２つの
直列コイルの合計インピーダンスを該電源に呈す
るコイル巻き数に接続される。特定の炉組合せ体
の実際の保持用電力を測定する方法及びスイツチ
位置６４−１及び６６−１の接続点を定める方法
は、当業者には周知であろう。

本発明の装置の典型的なサイクルは、下記の通
りである。

今、例えば炉１２がその所望の注型温度に達し
たとすると、スイツチ４８，５０を作動させて接
点６４−３及び６６−１をそれぞれ閉成する。そ
れによつてコイル３２の比較的多い巻き数をコイ
ル３０の比較的少ない巻き数に直列に接続する。
従つて総熱作用の多部分が炉１４の方へ供給さ
れ、その溶融サイクルを開始する。この時点で、
必要ならば、炉１２内の溶融金属に冶金学的処理
を施すことができ、スラグを除去したあと溶融金
属を特定の生産要件に適合する任意所望の速度又
は量で炉１２から注ぎ出すことができる。炉１２
内の溶融金属の温度は、又、所定の設定限度内に
維持されているかどうかを確かめるために定期的
に点検することができる。この時点では均熱炉と
して機能している炉１２内の温度が高くなりすぎ
たならば、スイツチ４８を作動してスイツチ位置
６４−４をコイル３２のスイツチ位置６４−４に
接続する。それによつて炉１２のコイル３０のコ
イル巻き数が少なくなり、従つて炉１２内の熱作
用が減少なし、溶融金属の温度を低下させる。反
対に、炉１２内の温度が低くなりすぎたならば、
スイツチ４８を作動してスイツチ位置６４−２を
コイル３２のスイツチ位置６６−１に接続する。
それによつて炉１２のコイル３０のコイル巻き数
が多くなり、従つて炉１２内の熱作用が増大し、
溶融金属の温度を上昇させる。

一般に、金属が満杯の炉は、金属を一部しか満
たされていない炉に比べて高い保持用電力を必要
とする。従つて、炉からの溶融金属の注ぎ出しが
進み、炉内の溶融金属の面が低くなるにつれて、
接続するコイルの巻き数を少なくする。

炉１４がその溶融サイクルを完了する前に炉１
２からの注出が完了した場合は、次の装入物（金
属材料）を炉１２内へ装入し、炉１２のためのコ
イル３０に供給される低電流に見合つたゆつくり
した速度で装入物の加熱を開始するようにするこ
とができる。

鋳造作業に遅れがあり、そのために溶融及び注
出作業をしばらく中断しなければならないような
場合は、スイツチ４８，５０を作動してスイツチ
位置６４−１をスイツチ位置６６−１に直列接続
し、電源ユニツトをそのタツプ設定での炉の保持
力の約２倍にまで調節することができる。それに
よつて両方の炉内の装入物の温度を維持すること
ができ、その後いつでも、単にスイツチ４８，５
０を前のコイルタツプ設定位置に戻すことによつ
て通常の作動サイクルを再開することができる。

以上の説明から分かるように、本発明は、溶融
と保持を同時平行的に行うために特別な改変を加
える必要なしに単一の標準的誘導電源を使用する
ことを可能にする。更に、本発明によれば、各コ
イルの加熱作用をそれぞれ独立して制御すること
ができるので、均熱炉（溶融金属を一定温度に保
持するための炉として機能している炉）の熱損失
及び保持用電力条件が時間の経過につれてどのよ
うに変化したとしても（変化の大きさ如何に拘ら
ず）、必ず電源の電力の残部（電源の全電力から
均熱炉に供給されている電力を差引いた残り）が
溶融炉（金属を溶融するための炉として機能して
いる炉）へ供給される。選択スイツチ４８，５０
を作動するために要する数秒間の電力切断時間を
除いて電源は常時100％の定格出力で作動するこ
とができ、従つて極めて高い装置利用度及び高い
生産性を達成する。又、本発明の装置は、追加の
フロアスペース、追加の冷却水及び追加の所要電
力を必要とすることなく、容易に適当な既存の誘
電炉装置に後から組み入れることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による２炉式芯無し誘導炉装
置の概略透視図、第２図は、本発明の電気系統の
概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属を溶融するとともに溶融金属を鋳造等の
   ために保持するための装置であつて、 (a) 各々、複数のコイル巻きを有し、互いに電気
   的に直列に接続されそれぞれの対応する炉内の
   金属を誘導加熱するようになされた誘導コイル
   を備えた複数の芯無し誘導炉と、 (b) 前記直列に接続された各誘導コイルへAC電
   力を供給するための単一の電源と、 (c) 前記各誘導コイルに電気的に接続するために
   軸線方向に所定のコイル巻き数だけ間隔を置い
   て設けられた複数のタツプと、 (d) 前記各誘導コイルに関連して設けられてお
   り、対応する炉内の金属を溶融するか、又は該
   炉内に溶融金属を保持するために所定のコイル
   巻き数を選択的に前記電源に連結する回路に接
   続し、又は該回路から遮断するために該コイル
   の複数のタツプのうちの選択されたタツプに接
   続されるようになされた選択スイツチとから成
   る装置。 ２ 前記複数の炉は、各々、複数のコイル巻きを
   有する誘導コイルを備えた第１芯無し誘導炉と、
   第２芯無し誘導炉であり、該各炉の誘導コイル
   は、単一の電源に直列に接続され、それぞれの炉
   内の金属を誘導加熱するようになさており、前記
   選択スイツチは、対応する炉内の金属に対する加
   熱作用を選択的に変更するために所定のコイル巻
   き数を選択的に前記電源に連結する回路に接続
   し、又は該回路から遮断するために該コイルの複
   数のタツプのうちの選択されたタツプに接続され
   るようになされている特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ３ 金属を溶融するとともに溶融金属を鋳造等の
   ために保持するための方法であつて、 (a) 各々、対応する炉内の金属を誘導加熱するよ
   うになされた複数のコイル巻きを有する誘導コ
   イルを備えた複数の芯無し誘導炉を用意し、 (b) 前記各誘電コイルを直列に接続し、 (c) 該直列に接続された各誘導コイルへ単一の電
   源からAC電力を供給し、 (d) 前記各誘導コイルに軸線方向に所定のコイル
   巻き数だけ間隔を置いて配置された複数のタツ
   プに電気的に接続するための選択スイツチを設
   け、 (e) 前記各誘導コイルに対応する炉内の金属を溶
   融するか、又は該炉内に溶融金属を保持するた
   めに所定のコイル巻き数を選択的に前記電源に
   連結する回路に接続し、又は該回路から遮断す
   ることから成る方法。