JPH0394967A - 底注ぎ式容器における溶融金属の排出方法 - Google Patents

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】 Ａ．産業上の利用分野 この発明は溶湯（溶融および半溶融金属）を貯溜および
出湯させる底注ぎ式容器におけるノズルからの溶融金属
の排出方法に関する。

Ｂ．発明の概要 この発明は底注ぎ式容器からの溶融金属の排出方広にむ
いて、 ノズル部の外周に誘導コイルを配設すると共に、該誹導
コイルに供給する電力の周波数や電圧の調整またはコイ
ルのタップを切換えてノズルから排出される溶融金属の
排出量を制御する方法にしたことにより、 ストッパーやスライデング方式等のノズル開閉機構を使
用することがなくても底注ぎ式容器を容易に実施でき、
これによってスラグや酸化物等の捲きこみのない良質の
溶湯または半溶融金属を出湯でき、しかもノズルからの
出湯を制御できるようにしたものである。

Ｃ．従来の技術 金属を溶解し、その後、成分調整や精錬などを行ったり
、半溶融金属の製造または貯蔵を行った後、鋳型にそれ
を注場したり、あるいは溶融状態または半溶融状態の金
属を連続的に鋳造して中間成品を得、これを圧延して一
次成品へ、加工を進める工程において、金属の溶解や調
整などの後、炉本体や貯蔵容器を傾動させないで、炉本
体や貯蔵容器の底部や底部近傍から溶場（溶融および半
溶融金属）を出湯して鋳型などに注渇したりまたはタン
デッシュにうつし換える方法が行なわれている。この方
法を第６図に示す。第６図において、溶解炉本体！０の
底部にノズル部ＩＩを形戊する。

ノズル郎ｌ１は通常耐火材からなるストッパー本体１２
により閉塞されていて、溶解炉本体ＩＯ内の溶湯１３を
出湯させたいときに、図示しない操作装置によりストッ
パー本体１２を上昇させろ。

これにより、溶府Ｉ３はノズル部ｌ１から排出されるよ
うになる。なお、第６図において、１４は加熱コイルで
ある。

第６図に示すような底注ぎ式溶解炉本体（容冴）の場合
には、湯面上に浮かんでいるスラグや酸化物等の不純物
が排出される溶湯中に混入することが避けられ、また炉
本体を傾動させないで固定させた，ままでよいので、真
空中や不活性ガス雰囲気中で鋳型に注入したり、タンデ
ッンユに注渇したりすることも炉等を傾動させる場合に
比べて設備而も含めて著しく容易である。

Ｄ．発明が解決しようとする課題 しかし、第６図に示す底注ぎ式溶解炉による出湯の制御
を行うストッパー本体１２ではストッパー本体の耐火性
、寿命の点より、使用において制限を受ける問題がある
。例えば、溶解炉、酸素吹き精錬炉などの高温処理を行
う場合、信頼性が乏しくまた、高コストの耐火材を使用
しなくてはならない。さらに、半溶融金属の場合、ノズ
ル部１１の排出口の温度管理が重要となり、温度低下に
よるノズル部１１，ストッパー本体Ｉ２近傍での凝固に
よるストッパー本体ｌ２の」二昇不能や、これを避けよ
うとした場合のオーバーヒートに上る半溶融状態の推持
不能や半溶融金属処理プロセスで使用されろ事の多０炉
本体ＩＯ内の渋拌がストッパー本体１２や操作ｌ４！ｌ
］２ａ，操作俸１２ａを摺動自在に保持ずろ枠体１２ｂ
のｉ″７：在により、位置的に阻害される。すなわち、
機械的に攪拌子（図示省略）を炉本体ＩＯ内に挿入し、
回転さＵ゜ることにより、攪拌する場合に、ストッパー
本体１２等と攪拌子が衝突しない（ｔ置にすることが必
要になり、ストッパー本体ｌ２近傍の攪拌が不充分とな
る問題がある。

上記のような問題の他に、ストソパー本体ｌ２は炉本体
ｌＯ内の金属を溶解している間に、炉本体内金属ととも
にストッパー本体Ｉ２も加熟され、熱膨張を起こす。こ
のため、ストッパー本体ｌ２には熱膨張によって過大な
圧縮荷重（熱応力）が生じて、ストッパー本体ｌ２の操
作棒１２ａにその応力が加わり、操作棒１２ａが座屈変
形したり、極端な場合には折損したりするおそれがある
。また、操作棒１２ａが折損してしまうと、ストッパー
本体ｌ２の上昇ができなくなって出湯か不可能となって
しまう問題が生じる。

更にまたノズルｆｆｉｌｌから排出される溶尚の排出風
（排出スピード）を排出中に調節することができないと
いう問題点がある。そしてこのことはまた炉本体や貯蔵
容器内の溶湯の攪（場面の高さ）が変化するのに伴って
ノズルから排出される溶湯の徘出遣（排出スピード）が
変化するので、常に一定の排出量を保ちなから溶湯の排
出を行なうのが難しいという問題点をも有している。

なおまた、スライデング方式のノズル開閉機構も従来か
ら使用されているが、上記のストッパー方式と同様の問
題点を有している。

この発明は非傾動の底注ぎ式の炉等における問題点を解
決し、ストッパーやスライデング方式のノズル開閉機構
を用いなくとも溶湯の排出を行うことを可能とすると共
に、排出中の溶湯の排出量（排出スピード）の調整をも
可能とするものである。

しかし溶融状態のみならず半溶融状態の金属の排出にも
好適となるようにした底注ぎ式容器における溶融金属の
排出方法を提供することを目的とする。

Ｅ，課題を解決するための手段 （１）金属の溶解、精錬やまたは溶融状態の貯蔵に用い
る容器の底部に溶融金属を排出するノズル郎を配設した
底注ぎ式容器からの溶融金属の排出方法において、６７
７記のノズル部の外周に誘導コイルを配設ずろと共に、
誘導コイルに供給する電力の周波数や電圧を凋節する手
段または誘導コイルの巻き数のタップ切換え手段のうち
のいづれかまたは複数の手段を設け、前記誘導コイルに
供給する電力の周波数や電圧（電流）の調整または前記
誘導コイルの巻き数のタップ切換えのうちのいづれかま
たはこれらの組合せによってノズルから排出される溶融
金属の単位時間当りの排出量を制御することを特徴とす
るしのである。

Ｆ．作用 容器内に溶融させる金属を入れ、その金属の溶融を開始
する前、または容器内に溶融金属を注入する前にノズル
内に予め金属を装着してノズルを冷却して容器内の金属
が溶融を始めてもノズルから溶融および半溶融金属が流
れ出ないようにノズル内を閉塞しておく。また、ノズル
内に金属を予め装着せず、溶融または半溶融金属がノズ
ル内で初期に凝固することによりノズル内を閉塞（７て
おく。その容器内の金属が溶融し、それを排出させるに
は誘導コイルによるノズル内の金属の加熱を行う。この
加熱によりノズル内の金属が溶融して容器内からの出湯
（排出）が始まる。

上記のようにして容器内の溶融および半溶融金属を溶融
させるとき、容器内の溶融および」（溶融金属と同一成
分の金属片をノズルに装着してノズルを閉塞しておけば
、ノズル内の金属片を加為させて出湯させたときでも池
の金属が混入することがなくなる。また、ノズル部を誘
導加熱で加熱する際、供給する電力の周波数や電圧の調
整を行うことにより、ノズルからの出湯量／単位時間当
たりの制御も行うことができる。

Ｇ．実施例 以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、２０は内部が耐火材からなる溶融炉で
ある容器で、この容器２０の底部にはノズル部２ｌを形
成する。ノズル郎２ｌ内には容器２０内で溶融させる金
属と同一成分の金属からなるダミーパー（詰栓）として
の金属片を設ける。この金属片２２には下部から強制冷
却手段を行う水冷当て金具２３を当接させる。２４は容
器２０の外周に配設された加熱コイル、２５はノズル部
２ｌを加熱する誘導コイルである。誘導コイル２５は整
合装置２６を介して周波数変換機２７に接続される。２
８は周波数変換機２７に接続された電圧調整用の設定器
、２９は周波数変換機２７に接続された周波数詞整用の
設定器である。３０は溶烏（溶融および半溶融金属）で
ある。

上記のように構成された実施例において、まず、溶融開
始時または溶湯江入前（取鍋やタンディッシュ）に、ノ
ズル部２ｌ内にダミーパーとしての金属片２２を挿入し
ておくとともに、ノズル部２１内の強制冷却を水冷当て
金具２３を介して行う。

金属片２２としては出湯時の溶湯成分と同一成分のもの
が好ましい。金属片２２とノズル部２ｌの内壁の隙間に
は溶楊が入りこんで強制冷却手段によってそれが凝固さ
れるので、ノズル部２ｌは完全に閉塞される。

また、冷材から溶融が徐々に進行する場合や溶融温度に
近い低温の溶融金属やまたは半溶融状態の金属を注入す
る場合には予め、金属片２２を挿入することを省略して
もよい。これはノズル部２１を強制伶却手段により冷却
しておくことにより、ノズル部２１内に浸入してきｔこ
溶融初期の低温の溶湯３０や注入された半溶融状態の金
属が直ちにノズル部２ｌ内で凝固してノズル部２ｌを完
全に閉塞するからである。

なお、半溶融金属等の場合には前記のように冷却を行な
わないでし、ノズル内が自然に目詰まりしてノズル郎２
ｌの閉塞が実現することが多い。

ノズル内が固体状態の金属によって閉塞された状味で、
溶解や精錬や溶融および半溶融金属の容器内への注入を
行う。ノズル部２Ｉからの出湯（溶融金属や半溶融金属
の排出）を行うには、ノズル内の強制冷却手段を停止（
水冷当て金具２３を取り除いたり、または後述の水冷コ
イルへの通水を停止したり、あるいは冷却用の流体の吹
付けを停止させるなど）する， 次に、ノズル部２ｌの外周に配設してある誘導コイル２
５に電源から周波数変換機２７、整合装置２６を介して
交番電力を供給する。これにより、ノズル内の金属片２
２を誘導加熱して溶融せしめることによってノズル部２
ｌからの出湯を行う。

出湯開始後は、誘導コイル２５への供給電力を低減する
。なお、半溶融状態の金属の出湯等によｊいては、誘導
コイル２５への通電をＵ続ずろことによってノズル部２
１からのスムーズム出湯が確保できる。

溶融金属および半溶融金属の注入前にノズル部２ｌの閉
塞のためにダミーバーである金属片２２を用いる場合で
も、金属片２２の戊分を出湯する溶融金属および半溶融
金属の成分とほぼ同一のものとしておけば、出湯した最
初の溶融金属および半溶融金属から同一成分の溶融金属
および半溶融金属として使用することができる。そうで
なくて、成分の異なる金属片２２を使用した場合でもご
く初期のわずかな溶融金属および半溶融金属を捨てて、
それ以降の溶融金属および半溶融金属を使用すればよい
。

次に、前記のようにノズル部２Ｉの外周に誘導フイル２
５を配設し、コイル２５に交番電力を供給し続けると、
ノズル内を通過して出湯される溶融金属および半溶融金
属は第２図に示すようにノズル内では誘導コイル２５を
流れる交番電流によって生じる磁界中を通過して排出さ
れる。そして、溶融金属および半溶融金属中には誘導コ
イル２５を流れる電流と反対方向の誘導電流が誘起され
てノズル内の溶融金属および半溶融金属中を流れる。そ
して、磁界との相互作用で、この誘導電流にはノズル郎
２１の中心部に向かう力が作用する。従って、ノズル内
を通過する溶融金属および半溶融金属にはピンチ効果が
働く。このピンチ効果はあたかも、ノズル内の溶融金属
および半溶融金属の通路を狭める働きをするので、誘導
コイル２５に印加する電力の電圧を高めてコイル電流を
増やすと、ノズル内の磁界が強まってピンチ効果が増大
するので、溶融金属および半溶融金属の排出ｆｆｌ／時
間（一排出スピード）を減らすことができる。

なお、コイル電流を増やすと、ノズル内での溶融金属お
よび半溶融金属の誘導加熟効果も高まり、出湯温度の上
昇にもつながるので、これを避けたい場合にはコイルに
供給する電力の周波数を変えるようにしてもよい。なお
周波数を低くすると、ビンヂ効果が増大する。また、周
波数と印加電圧またはコイルのターン敢（電力を印加す
る巻数）の切換え等を組合わせて凋整するようにしても
よい。

次に出湯途中での出湯（排出）停止はノズル部２１を再
び冷却し、ノズル内で金属自体を凝固させて行う。特に
、半溶融状態や溶融点に近い低い温度の溶融金属の場合
などでは、溶融金属および半溶融金属の粘性が高く、ま
たわずかな放熱によりて凝固してしまうため、スムーズ
な出湯を継続するために出湯中も誘導コイル２５へは低
減した電力量の供給を継続して行うことが必要な場合が
多い。このような場合には、誘導コイルへの電力の供給
を停止するだけでも溶融金属および半溶融金属の排出が
停止する。

また、この発明によれば、炉等の底部からの溶融金属お
よび半溶融金属の出湯をストッパー本体等を使用するこ
となく、容易に確実に行うことができるようになること
から、真空中や雰囲気ガス中での鋳込みや注冴も多く採
用することが容易となる。

第３図は出湯ノズル部２ｌを容器の側部、（溶７８　横
出し）に設けると共にノズル部２ｌの外周に加熱用の誘
導コイル２５を配設したものである。

また、ノズル内を強制冷却する手段としては、第ｌ図に
示した水冷当て金具２３を用いる他に、第４図に図示す
るようにノズル部２Ｉの外周に水冷コイル３５を設けて
ノズル郎２１を外周から冷却する手段や、第５図に図示
するようにバイブ３６にてノズル内の金属片２２に冷却
用の流体（気体）を吹き付けて強制冷却する等の方法を
用いることができる。また、半凝固加工プロセスにおけ
る出湯など半溶融状態や低温の溶融金属および半溶融金
属の出湯では自然にノズル内が目詰まりして閉塞される
ケースも生じてくるので、このような場合には、冷却手
段は不要としてもよい。

なおまた、前記のストッパーやスライデング方式のノズ
ル開閉機構を備えた従来の底注ぎ式の炉や貯蔵容器にお
いても、ノズル部の周囲に誘導コイルを配設し、０７ｊ
記のように該誘導コイルに供給ずろ交番電力の電流値や
周波数等を凋節する手段を備えて電流値や周波数等を調
節することによってノズルから排出される溶湯の排出量
（排出スピード）を調節することができる。

」二連した実施例によれば、以下のような効果が得られ
る。

（ａ）従来の底注ぎ式ではストッパー本体やまたはスラ
イデング・ノズル等を｛史用しな｛Ｊればならないため
、ストッパー本体の耐火性、乃命や機構上の問題点等も
多かった。従って、底注ぎ式がはるかにすぐれているの
にかかわら４″、これらの問題点が制約条件となって底
注ぎ式が採用されずに傾動式が採用される機会が多かっ
た。こ゜の発明の実施例では、ストッパー本体等を使用
することなく上記の問題点が解決されるので、底注ぎ式
を容易に採用することができる。

（ｂ）従って底注ぎ式によりスラグや酸化物等の捲きこ
みのない良質の溶融金属および半溶融金属を出湯するこ
とが容易となる。

（ｃ）ストッパー本体等の一部が溶損したり、破損して
溶融金属お上び半溶融金属中に異物として，Ｓｌ入する
ことがない。

（ｄ）ストッパー本体等とその操作機構等が全く不要で
あり、このことから炉等の構造が複雑化することを避け
て、傾動式と同様な簡単な炉体とすろことかできろ。こ
のことは特に底注ぎ式の誘導加鴇炉を得る場合や炉中で
精錬を行う場合や、高温の溶解を行う場合等に極めて好
都合である。

（ｅ）出湯時の溶融および半溶融金属の酸化やガス吸収
等を避けてより良質の溶融金属および半溶融金属を得ろ
ことが必要な場合にし、真空中または雰囲気ガス中での
出湯を尖施することが容易である。。

（「）半凝固加工プロセスのように半溶融状態の金属や
溶融点温度に近い溶融金属を底ｌＬぎ式にてノズルかＳ
排出する等の場合にしノズル部の誘導コイルに電力を接
続して供給し続けろことに上１てノズル内での温度低下
による目詰まりを生じることなく半溶融状態や溶融点温
度近傍の金属の排出をスムーズに安定して推持すること
が容易となる効果が太きい。かつ、また電気制御である
ので、ノズルから排出される半溶融金属の温度および量
を高い精度で好適な条件に制御することら容易にできる
。

（ｇ）ノズルからの溶融金属および半溶融金属の出湯途
中にて、ノズル内の金属の加熱を停止したり、ノズル内
の強制冷却手段によって出場の停止を行うことができる
。

（ｈ）　１回ごとのストッパー本体の交換や尚もれを防
ぐためのストッパー本体とノズルの接合部分の調整等の
厄介な作業か不要となる。また、ス１・ツパ−本体等の
故障に伴う溶解途中等での事故などの発生ら避けられる
。これらのことから生産効率を高めることができる。

ＩＩ．発明の効果 以」二述べたように、この発明によれば、ノズル部に誘
導コイルを配設すると共に誘導コイルに供給する交番電
力の電圧（＝電流値）や周波数等を調節する手段を設け
て誘導コイルに供給する電流値や周波数等を１門整ずろ
ことによってノズルからの出湯量／時間を制御ずろこと
がてきろ。そしてこのことは溶湯を連続的に鋳造して圧
延加工を行ったり、押出し加工を行なう等の溶湯からの
連続加玉を実施するような工程において、溶揚の排出量
を調節したり、常に一定の排出量に保つことが容易にで
きるなど特に大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
はノズル部の拡大断面図、第３図はノズル部を炉底の側
部に設けた溶解炉においてノズル部誘導コイルにより加
熱する場合の実１血例を示す概略構成図、第４図は外周
に誘導コイルおよび水冷コイルを設けたノズル部の拡大
断面図、第５図は冷却流体を吹き付けてノズル内を冷却
する場合の実ｆ疏例を示す拡大断面図、第６図は従来の
底注ぎ式容器の概略構成を示す断面図である。 ２０・・溶解炉等の容器、２ｌ・・・ノズル部、２２・
・金属片、２３・・・水冷当て金具、２４・・・加熱コ
イル、２５・・誘導コイル、３０・・・溶融金属および
半溶融金属。 第ｌ図 −Ｊｓ羊呪イ９１　ｏｉｍろジ陣１ｈ文じ０２０−・・
・一宕Ｉ呑 第２図 ノズルｔｐｆ）広大が間引詔 第３図 橢』谷構瓜■ 第４図 Ａ二の実ク芭労・ｌの！！ｆｒ面図 第５図 Ａ巴の突がシヴ“ｌ／）がｎ栢圀

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属の溶解、精錬やまたは溶融状態の貯蔵に用い
   る容器の底部に溶融金属を排出するノズル部を配設した
   底注ぎ式容器からの溶融金属の排出方法において、前記
   のノズル部の外周に誘導コイルを配設すると共に、該誘
   導コイルに供給する電力の周波数や電圧を調節する手段
   または誘導コイルの巻き数のタップ切換え手段のうちの
   いづれかまたは複数の手段を設け、前記誘導コイルに供
   給する電力の周波数や電圧の調整または前記誘導コイル
   の巻き数のタップ切換えのうちいづれかまたはこれらの
   組合せによってノズルから排出される溶融金属の単位時
   間当りの排出量を制御することを特徴とする底注ぎ式容
   器における溶融金属の排出方法。