JPH0552696U - ライニングレス誘導溶解炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水冷セグメントで形成された溶解室の強度を
向上させて、電磁振動による劣化や騒音を少なくすると
共に、水冷セグメント内を流れる冷却水の流量を増加し
て冷却能力を高めて加熱効率を向上させて大容量化を可
能にしたものである。 【構成】 内部に冷却水８が通る通水路７を形成した複
数個の水冷セグメント２…をスリット３を介して筒状に
立設して溶解室４を形成し、この溶解室４の外周に加熱
コイル５を巻回して、溶解室４内の溶湯10を電磁力によ
り浮揚させながら加熱するライニングレス誘導溶解炉に
おいて、隣接する２本の水冷セグメント２、２を１組と
して、その上部を通水路７で連通して一方の水冷セグメ
ント２の下部を冷却水８の流入側に接続し、他方の水冷
セグメント２の下部を冷却水８の排水側に接続して一方
向の通水路７を形成したものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電磁浮揚溶解の原理を利用したライニングレス誘導溶解炉の冷却構造 と強度の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、金属の溶解に使用されている誘導溶解炉は、耐火材コンパウンドをライ ニングしてるつぼ形の溶解室を形成し、この溶解室の外周に加熱コイルを巻回し て、この加熱コイルに交番電流を流すことにより加熱コイルから磁束が発生し、 この磁束が溶解室内に投入された被溶解金属を誘導加熱することにより溶解する ようになっている。

【０００３】 しかしながら、従来の耐火材で内面をライニングした溶解室は、溶湯が常時耐 火材に接触しながら溶解するため、金属溶湯中に耐火物の成分が混入したり耐火 物の成分と反応を起して本来必要な溶湯成分以外の不純物が混入し、鋳物として 製品化した場合の品質を落してしまうことがある。

【０００４】 またライニングした耐火材にはその耐火度に限度があるため、ある温度以上に 溶湯温度を上げることができず、高温で鋳造する精密鋳造を行なう場合に制約が あった。このように耐火材の耐火温度に限界があり、常時高温の溶湯に接触して いるため耐火材が損耗して行き、１月に１度程度の割合で操業を中止して炉を解 体し、再度耐火材をライニングして補修を行なっている。このため補修工事の間 、操業を停止しなければならず、特に高温で溶解する必要がある精密鋳造を行な う場合には耐火材の損耗が激しく短期間に補修するため、長時間連続運転して自 動化する上での問題となっていた。

【０００５】 このため近年、耐火材を使用しないで溶解室を形成し、電磁浮揚溶解の原理を 利用したライニングレス誘導溶解炉が開発されている。このライニングレス誘導 溶解炉は図７および図８に示すように、水平に置かれた銅製の水冷ジャケット１ の上に複数本の銅製の水冷セグメント２を間隔をおいて筒状に立設して、壁面に スリット３を設けた溶解室４を形成し、この溶解室４の外周に空隙を保って加熱 コイル５を巻回した構造をなしている。

【０００６】 更に角筒状をなす水冷セグメント２の内部には、内壁面と間隔をおいて上下方 向にパイプ６が挿着され、図９および図１０に示すようにパイプ６の内側の通水 路７ａから流入して来た冷却水８がパイプ５の上端で外側に流れて水冷セグメン ト２の内壁面に沿った外側の通水路７ｂを通って下降し、水冷ジャケット１から 外部に排水されるようになっている。

【０００７】 このライニングレス誘導溶解炉は、加熱コイル５を高周波電源に接続し、交番 電流を流すことにより加熱コイル５に磁束９が発生し、溶解室４内に投入された 被溶解金属が誘導加熱により加熱、溶解して溶湯10が作られる。この際、電源か らの供給電力を調整することにより溶湯10は電磁力によりしぼられたような形状 となって盛り上り、溶解室４を構成する銅製の水冷セグメント２に接しないで溶 解を行なうことができる。この現象は電磁浮揚溶解（レビテーションメルティン グ）として知られている。

【０００８】 この場合、水冷セグメント２はここを磁束９が通過してこの内部に渦電流を生 じて損失となるため、抵抗の少ない銅で形成すると共になるべく断面積を小さく し、隣接する水冷セグメント２、２間にスリット３を形成して渦電流損を少なく するように構成されている。

【０００９】 このように電磁浮揚溶解では、適切な印加電力に制御することにより溶解室４ を構成する銅製の水冷セグメント２に接しないで溶解を行なうことができること から、従来の耐火材るつぼのように炉内壁面との接触がないので耐火材のライニ ングを無くすことができる。このためライニング耐火材からの不純物の混入がな く、2000℃程度の高温溶湯10が得られ、しかも高速で溶解もできることから短時 間溶解（ワンショットメルティング）の効果もあり、精密鋳造に非常に有効な、 成分が安定した高温の溶湯を短時間で得ることができる。

【００１０】 このライニングレス誘導溶解炉では、加熱コイル５に大きな電力を印加するの で電磁振動が大きく、特に溶解室４はスリット３を介して複数本の銅製の水冷セ グメント２…を筒状に立設して構成され、水冷セグメント２の上端はフリーとな っているので、水冷セグメント２が長い大型の誘導溶解炉では電磁振動により大 きく歪んで金属疲労が絶えず加わり強度の低下を招くと共に、騒音が大きくなる 問題があった。

【００１１】 また、従来の水冷セグメント２は図９に示すように、角筒状をなす水冷セグメ ント２の内部にパイプ６が挿着され、パイプ６の内側の流入用の通水路７ａと、 排水用の通水路７ｂとからなる二方向の通水路が形成されている。しかしながら 水冷セグメント２は、ここを磁束９が通過してこの内部に渦電流を生じて損失と なるため、抵抗の少ない銅で形成すると共になるべく断面積を小さくし、隣接す る水冷セグメント２、２間にスリット３を形成して渦電流損を少なくするように 形成されている。このように各水冷セグメント２…の断面積が小さく、この内部 にパイプ６を挿着して二方向の通水路７ａ、７ｂが形成されているため、１トン 以上の大容量の溶解炉を作る場合、冷却水の流量が限られて有効に冷却すること ができず、大型炉を作る上での問題となっていた。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は上記欠点を除去し、水冷セグメントで形成された溶解室の強度を向上 させて電磁振動による劣化や騒音を少なくすると共に、水冷セグメント内を流れ る冷却水の流量を増加して冷却能力を高めて加熱効率を向上させ大容量化を可能 にしたライニングレス誘導溶解炉を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案の請求項１記載の考案は、内部に冷却水が通る通水路を形成した複数個 の水冷セグメントをスリットを介して筒状に立設して溶解室を形成し、この溶解 室の外周に加熱コイルを巻回して、溶解室内の溶湯を電磁力により浮揚させなが ら加熱するライニングレス誘導溶解炉において、隣接する２本の水冷セグメント を１組として、その上部を通水路で連通して一方の水冷セグメントの下部を冷却 水の流入側に接続し、他方の水冷セグメントの下部を冷却水の排水側に接続して 一方向の通水路を形成したことを特徴とするものである。

【００１４】 また請求項２記載の考案は、隣接する２本の水冷セグメントを１組としてその 上部を通水路で連通した水冷セグメントの、スリットを介して隣接する各組間の スリット上部にセラミック製のクサビを嵌合して、溶解室の上部を一体に連結し たことを特徴とするものである。

【００１５】 更に請求項３記載の考案は、複数個の水冷セグメントをスリットを介して筒状 に立設して形成した溶解室の外周を不定形耐火材でモールドしたことを特徴とす るものである。

【００１６】

【作用】

本考案のライニングレス誘導溶解炉で被溶解金属を溶解する場合、請求項１の 考案では、先ず溶解室内に被溶解金属を投入し、隣接する２本の水冷セグメント を１組として、その上部を通水路で接続して上部を一体に連結して、一方の水冷 セグメントから冷却水を通水し、上部でＵターンさせ、他方の水冷セグメントの 通水路から排水しながら冷却する。このように断面積の大きさに制限がある水冷 セグメントを２本１組として一方向の冷却水を形成しているので、冷却水の通水 量が多く冷却能力を高めることができると共に、隣接する水冷セグメントの上部 が一体に連結されているので強度を向上させることができる。

【００１７】 この状態で加熱コイルを高周波電源に接続し、交番電流を流すことにより加熱 コイルに磁束が発生し、溶解室内に投入された被溶解物が誘導加熱により加熱、 溶解されて溶湯が作られ、この際、電源からの供給電力を調整することにより溶 湯は電磁力によりしぼられたような形状となって盛り上り、溶解室を構成する銅 製の水冷セグメントに接しないで溶解を行なうことができる。

【００１８】 更に請求項２記載の考案では、隣接する各組の水冷セグメントの間のスリット の上部に非導電性のセラミック製クサビを嵌合して溶解室の上部が一体に連結さ れているので、渦電流損を増加させずに強度が更に向上し、電磁振動に対して耐 久性を向上させることができる。

【００１９】 更に請求項３記載の考案では、溶解室の外周に不定形耐火材をモールドして外 周モールドで固定されているので、更に強度が向上して電磁振動に対する耐久性 を高めることができると共に、騒音の発生を少なくすることができる。

【００２０】

【実施例】

以下本考案を図１ないし図４を参照して詳細に説明する。銅製の水冷ジャケッ ト１の上に、複数個の銅製の水冷セグメント２…をスリット３を介して筒状に立 設して溶解室４が形成され、更にこの溶解室４の外周に間隔をおいて加熱コイル ５が巻回されている。前記水冷セグメント２は内部に冷却水８が通る通水路７が 形成され、図３に示すように隣接する２本の水冷セグメント２、２を１組として 、その上部を逆Ｕ字形状の通水路７を形成した角筒状の銅管11で接続して上部を 一体に連結し、一方の水冷セグメント２の下部を水冷ジャケット１に形成した冷 却水８の流入側に接続し、他方の水冷セグメント２の下部を冷却水８の排水側に 接続して一方向の通水路７が形成されている。

【００２１】 更に上部を角筒状の銅管11で一体に連結した、１組の水冷セグメント２、２の 、スリット３を介して隣接する各組の水冷セグメント２、２の間のスリット３側 の上部コーナーには、ねじ溝12の一部が形成され、ここにねじ状のセラミック製 クサビ13を螺合して、各組の間のスリット３の上部を押し広げて筒状に立設した 各水冷セグメント２…を一体に連結したものである。

【００２２】 上記構造のライニングレス誘導溶解炉で金属を溶解する場合、図１に示すよう に先ず溶解室４内に被溶解金属を投入し、水冷ジャケット１を通して水冷セグメ ント２内に冷却水８を供給しながら、加熱コイル５を高周波電源に接続し、交番 電流を流すことにより加熱コイル５に磁束９が発生し、溶解室４内に投入された 被溶解物が誘導加熱により加熱、溶解されて溶湯10が作られ、この際、電源から の供給電力を調整することにより溶湯10は電磁力によりしぼられたような形状と なって盛り上り、溶解室４を構成する銅製の水冷セグメント２に接しないで溶解 を行なうことができる。

【００２３】 この場合、隣接する２本の水冷セグメント２、２を１組として、その上部を逆 Ｕ字形状の通水路８を形成した角筒状の銅管11で接続して一体に連結してあるの で、冷却水８は水冷ジャケット１の流入側から、一方の水冷セグメント２の通水 路７を上昇して、上部に接続した角筒状の銅管11内のＵ字形状の通水路８でＵタ ーンして、他方の水冷セグメント２の通水路７を下降し、下端に接続した水冷ジ ャケット１の排水側から外部に排水される。

【００２４】 従って、断面積の大きさに制限がある水冷セグメント２、２を連結して一方向 の通水路７を形成しているので、冷却水８の通水量が多く冷却能力を高めること ができる。しかも隣接する２本の水冷セグメント２、２の上部が角筒状の銅管11 で一体に連結されているので強度が向上し、水冷セグメント２が長い大型の誘導 溶解炉でも電磁振動に対して歪が少なく耐久性を向上させることができる。

【００２５】 更に角筒状の銅管11で一体に連結した１組の水冷セグメント２、２の、隣接す る各組の水冷セグメント２、２の間のスリット３の上部コーナーには、ねじ状の セラミック製クサビ13が螺合して、筒状に立設した各組の水冷セグメント２…の 上部が一体に連結されているので、強度が更に向上し電磁振動に対して耐久性を 向上させることができる。この場合、スリット３に螺合したクサビ13は非導電性 のセラミックで作成されているので、隣接する水冷セグメント２内で夫々発生す る渦電流が隣接するセグメント２に流れず渦電流損が増加しない。

【００２６】 図５は本考案の他の実施例を示すもので、銅管11で一体に連結した１組の水冷 セグメント２、２の、スリット３を介して隣接する各組の水冷セグメント２、２ の間のスリット３側の上部側面にＭ形の嵌合溝14が形成され、ここにほぞ状のセ ラミック製クサビ13を嵌合して、各組の間のスリット３の上部を押し広げて筒状 に立設した各水冷セグメント２…を一体に連結したものである。

【００２７】 図６は本考案の異なる他の実施例を示すもので、筒状の銅管11で一体に連結し た１組の水冷セグメント２、２の、隣接する各組の水冷セグメント２、２の間の スリット３の上部コーナーにねじ状のセラミック製クサビ13を螺合して溶解室４ の上部を一体に連結し、更に溶解室４の外周に高強度水硬性キャスタブルセメン トなどの不定形耐火材をモールドして外周モールド14で固定したもので、更に強 度が向上して電磁振動に対する耐久性を高めることができると共に、騒音の発生 を少なくすることができる。

【００２８】 なお上記実施例では、隣接する水冷セグメント２、２の上部を、通水路７を形 成した角筒状の銅管11で接合した構造のものについて示したが、銅材から切削加 工してスリット３を介して内部に通水路７を設けた水冷セグメント２、２を一体 に形成しても良い。

【００２９】

【考案の効果】

以上説明した如く本考案によれば、水冷セグメントで形成された溶解室の強度 を向上させて電磁振動による劣化や騒音を少なくすると共に、水冷セグメント内 を流れる冷却水の流量を増加して冷却能力を高めて加熱効率を向上させ大容量化 を可能にしたライニングレス誘導溶解炉を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるライニングレス誘導溶
解炉を示す縦断正面図である。

【図２】図１のライニングレス誘導溶解炉を示す平面図
である。

【図３】図１のライニングレス誘導溶解炉を一部拡大し
て示す正面図である。

【図４】図３のライニングレス誘導溶解炉を示す平面図
である。

【図５】本考案の他の実施例によるライニングレス誘導
溶解炉を一部拡大して示す正面図である。

【図６】外周モールドを設けた本考案の異なる他の実施
例によるライニングレス誘導溶解炉を一部拡大して示す
平面図である。

【図７】従来のライニングレス誘導溶解炉を示す縦断正
面図である。

【図８】図７に示す従来のライニングレス誘導溶解炉の
平面図である。

【図９】図７に示す水冷セグメントの上部を拡大して示
す縦断面図である。

【図１０】図９に示す水冷セグメントの横断平面図であ
る。

【符合の説明】

１ 水冷ジャケット ２ 水冷セグメント ３ スリット ４ 溶解室 ５ 加熱コイル ６ パイプ ７ 通水路 ８ 冷却水 ９ 磁束 10 溶湯 11 角筒状の銅管 12 ねじ溝 13 セラミック製クサビ 14 Ｍ形の嵌合溝 15 外周モールド

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に冷却水が通る通水路を形成した複
   数個の水冷セグメントをスリットを介して筒状に立設し
   て溶解室を形成し、この溶解室の外周に加熱コイルを巻
   回して、溶解室内の溶湯を電磁力により浮揚させながら
   加熱するライニングレス誘導溶解炉において、隣接する
   ２本の水冷セグメントを１組として、その上部を通水路
   で連通して一方の水冷セグメントの下部を冷却水の流入
   側に接続し、他方の水冷セグメントの下部を冷却水の排
   水側に接続して一方向の通水路を形成したことを特徴と
   するライニングレス誘導溶解炉。
2. 【請求項２】 隣接する２本の水冷セグメントを１組と
   してその上部を通水路で連通した水冷セグメントの、ス
   リットを介して隣接する各組間のスリット上部にセラミ
   ック製のクサビを嵌合して、溶解室の上部を一体に連結
   したことを特徴とする請求項１記載のライニングレス誘
   導溶解炉。
3. 【請求項３】 複数個の水冷セグメントをスリットを介
   して筒状に立設して形成した溶解室の外周を不定形耐火
   材でモールドしたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載のライニングレス誘導溶解炉。