JPH0642396B2 - 溶融金属の電磁誘導攪拌加熱装置 - Google Patents
溶融金属の電磁誘導攪拌加熱装置Info
- Publication number
- JPH0642396B2 JPH0642396B2 JP62179996A JP17999687A JPH0642396B2 JP H0642396 B2 JPH0642396 B2 JP H0642396B2 JP 62179996 A JP62179996 A JP 62179996A JP 17999687 A JP17999687 A JP 17999687A JP H0642396 B2 JPH0642396 B2 JP H0642396B2
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- JP
- Japan
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- frequency
- electromagnetic induction
- molten metal
- heating
- furnace
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は金属の誘導溶解炉、二次精錬容器、その他溶融
金属容器内等における溶融金属の電磁誘導撹拌・加熱装
置に関するものである。
金属容器内等における溶融金属の電磁誘導撹拌・加熱装
置に関するものである。
＜従来の技術＞ 従来、金属の溶解・精錬の分野においては、500〜3000H
zの高周波電源を用いる高周波誘導炉や50〜60Hzの商用
周波数交流電源を用いる低周波誘導炉等が広く普及して
いる。また電磁誘導撹拌作用を主として精錬に利用した
例としてはＡＳＥＡ−ＳＫＦ法が知られている。その
他、実開昭60-57187号公報には連続鋳造用鋳型直下若し
くはクレーターエンド位置のいずれか、または双方に低
周波を使用する誘導撹拌装置を設けて、未凝固溶鋼を撹
拌すると同時に加熱する連続鋳造機が開示されている。
zの高周波電源を用いる高周波誘導炉や50〜60Hzの商用
周波数交流電源を用いる低周波誘導炉等が広く普及して
いる。また電磁誘導撹拌作用を主として精錬に利用した
例としてはＡＳＥＡ−ＳＫＦ法が知られている。その
他、実開昭60-57187号公報には連続鋳造用鋳型直下若し
くはクレーターエンド位置のいずれか、または双方に低
周波を使用する誘導撹拌装置を設けて、未凝固溶鋼を撹
拌すると同時に加熱する連続鋳造機が開示されている。
＜発明が解決しようとする問題＞ 前述した従来の各装置にはそれぞれ下記のような問題が
ある。高周波誘導炉においては、(a)周波数が高い程撹
拌力が弱い。一方低周波誘導炉においては、(b)低周波
程大電力をかけにくく、起動するために炉内に残湯ある
いはスターティングブロックを必要とする。(c)大電力
を投入すると撹拌作用が激しく、そのため炉壁の摩耗や
溶湯の酸化などが問題となる。
ある。高周波誘導炉においては、(a)周波数が高い程撹
拌力が弱い。一方低周波誘導炉においては、(b)低周波
程大電力をかけにくく、起動するために炉内に残湯ある
いはスターティングブロックを必要とする。(c)大電力
を投入すると撹拌作用が激しく、そのため炉壁の摩耗や
溶湯の酸化などが問題となる。
ＡＳＥＡ−ＳＫＦ法の場合、周波数が1.0〜1.5Hzの低周
波が用いられ、このような低周波では大電力投入による
加熱作用が期待できないため、溶湯の加熱には50〜60Hz
の三相アーク電源によるアーク加熱が用いられており、
全体として設備が複雑且つ高価なものになっている他、
三相アーク加熱と電磁誘導撹拌の組み合わせによる二次
精錬に伴う次のような問題点が挙げられる。
波が用いられ、このような低周波では大電力投入による
加熱作用が期待できないため、溶湯の加熱には50〜60Hz
の三相アーク電源によるアーク加熱が用いられており、
全体として設備が複雑且つ高価なものになっている他、
三相アーク加熱と電磁誘導撹拌の組み合わせによる二次
精錬に伴う次のような問題点が挙げられる。
（イ）アークの安定化と、アークフレアによる取鍋炉耐
火物ホットスポット溶損の軽減や熱効率の改善を目的と
して、電極アークが溶融スラグで覆われるいわゆるサブ
マージドアーク操業が必要なため大量のスラグを必要と
する。またフラックスの湿分からの溶湯中への水素吸収
が多い。
火物ホットスポット溶損の軽減や熱効率の改善を目的と
して、電極アークが溶融スラグで覆われるいわゆるサブ
マージドアーク操業が必要なため大量のスラグを必要と
する。またフラックスの湿分からの溶湯中への水素吸収
が多い。
（ロ）アークによる加熱は、取鍋炉内溶融金属の上面側
からの加熱であるが、加熱速度を上げるため投入電力を
大きくすると、スラグや溶融金属上層の温度が溶融金属
下部の温度よりも摂氏数十〜数百度も高くなる通称上熱
といわれる現象を生じ易く、前述のようにスラグ量が多
いのと重なって、取鍋炉スラグゾーン近傍の耐火物の溶
損が激しい。
からの加熱であるが、加熱速度を上げるため投入電力を
大きくすると、スラグや溶融金属上層の温度が溶融金属
下部の温度よりも摂氏数十〜数百度も高くなる通称上熱
といわれる現象を生じ易く、前述のようにスラグ量が多
いのと重なって、取鍋炉スラグゾーン近傍の耐火物の溶
損が激しい。
（ハ）脱ガス処理中は加熱が不可能であり、脱ガス処理
と併用すると全体の処理時間が長くなる。
と併用すると全体の処理時間が長くなる。
実開昭60-57187号公報によるものは、連鋳々片の負偏析
度を大きくすることなく等軸晶率の増大を達成すると共
に、中心偏析を軽減できるとされている。しかし、周波
数が１Hz以上、実用上は２〜10Hz内の低周波を用いてい
るが、このような低周波を用いると、適度の電力投入で
撹拌作用は強いが、加熱作用は十分でなく、又比較的高
い低周波、例えば50〜60Hzの商用周波数を用いると適度
の撹拌作用を得るために比較的大電力を投入する必要が
あり、加熱作用が必要以上に大きくなってしまう欠点が
ある。
度を大きくすることなく等軸晶率の増大を達成すると共
に、中心偏析を軽減できるとされている。しかし、周波
数が１Hz以上、実用上は２〜10Hz内の低周波を用いてい
るが、このような低周波を用いると、適度の電力投入で
撹拌作用は強いが、加熱作用は十分でなく、又比較的高
い低周波、例えば50〜60Hzの商用周波数を用いると適度
の撹拌作用を得るために比較的大電力を投入する必要が
あり、加熱作用が必要以上に大きくなってしまう欠点が
ある。
＜問題を解決するための手段＞ 本発明の目的の一つは、従来の高周波誘導炉および低周
波誘導炉のもっている前述のような問題を解消し、両者
の長所のみを合わせ持った誘導炉用の電磁誘導加熱撹拌
装置を提供することにある。もう一つの目的は、ＡＳＥ
Ａ−ＳＫＦ法のような三相アーク加熱と電磁誘導撹拌と
の組み合わせになる取鍋二次精錬法の持つ前述のような
欠点を解消し、低い周波数と高い周波数の２つの電圧周
波数成分を重畳して同時に出力する１組の電源と、１組
の電磁誘導コイルを用いて、撹拌作用と加熱作用を同時
に利用する精錬を実施することが可能な溶融金属二次精
錬用の電磁誘導加熱撹拌装置を提供することにある。さ
らには、連続鋳造用鋳型直下若しくは、クレーターエン
ド位置のいずれか、または双方に設けられる誘導加熱撹
拌装置の前述のような欠点を解消し、適度の撹拌作用と
適度の加熱作用を効率よく得ることによって連鋳々片の
負偏析度や中心偏析度が小さく等軸晶率の大きな、高温
の連鋳々片が得られる誘導加熱撹拌装置を提供すること
にある。
波誘導炉のもっている前述のような問題を解消し、両者
の長所のみを合わせ持った誘導炉用の電磁誘導加熱撹拌
装置を提供することにある。もう一つの目的は、ＡＳＥ
Ａ−ＳＫＦ法のような三相アーク加熱と電磁誘導撹拌と
の組み合わせになる取鍋二次精錬法の持つ前述のような
欠点を解消し、低い周波数と高い周波数の２つの電圧周
波数成分を重畳して同時に出力する１組の電源と、１組
の電磁誘導コイルを用いて、撹拌作用と加熱作用を同時
に利用する精錬を実施することが可能な溶融金属二次精
錬用の電磁誘導加熱撹拌装置を提供することにある。さ
らには、連続鋳造用鋳型直下若しくは、クレーターエン
ド位置のいずれか、または双方に設けられる誘導加熱撹
拌装置の前述のような欠点を解消し、適度の撹拌作用と
適度の加熱作用を効率よく得ることによって連鋳々片の
負偏析度や中心偏析度が小さく等軸晶率の大きな、高温
の連鋳々片が得られる誘導加熱撹拌装置を提供すること
にある。
本発明の溶融金属の電磁撹拌加熱装置は、相対的に低い
周波と相対的に高い周波の２つの電圧周波数成分を、お
のおの独立に制御でき、かつ、重畳して同時に出力する
電源と電磁誘導コイルとを具備させてなることを特徴と
している。
周波と相対的に高い周波の２つの電圧周波数成分を、お
のおの独立に制御でき、かつ、重畳して同時に出力する
電源と電磁誘導コイルとを具備させてなることを特徴と
している。
本発明に使用する電磁誘導コイルは、溶融金属容器内等
における溶融金属の電磁誘導撹拌・加熱の目的に応じ
て、無鉄芯らせん形（ルツボ炉用）、有鉄芯リニアーモ
ータ型、有鉄芯回転モータ型および有鉄芯トランス型
（溝型誘導炉用）を適宜選択して使用することができ
る。
における溶融金属の電磁誘導撹拌・加熱の目的に応じ
て、無鉄芯らせん形（ルツボ炉用）、有鉄芯リニアーモ
ータ型、有鉄芯回転モータ型および有鉄芯トランス型
（溝型誘導炉用）を適宜選択して使用することができ
る。
本発明の具体的構成を図面に従って説明する。第１図は
本発明の装置に係る一実施例を示すシングルダイヤグラ
ムである。第１図に示すシングルダイヤグラムでは３相
交流電源１から供給される３相交流を複数のダイオード
３から構成されるコンバーター２を介して一旦整流して
直流に変え平滑リアクトル４及び平滑コンデンサー５に
より平滑化して４個のトランジスタ７，８，９，10
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）から構成されるインバーター６に直
流が供給される。インバーター６は、コンバーター２か
ら得られた直流電圧をトランジスタ７，10（Ａ，Ｄ）と
８，９（Ｂ，Ｃ）の２群にてスイッチングすることによ
り、交流電圧波形を作るものであり、この交流電圧が電
磁誘導コイル15の両端に印加されることになる。すなわ
ち第１図の信号発生器16,17からそれぞれ発生する第２
図の20で示すような位相差180°の２周波成分を有した
ベース波形18,19をそれぞれトランジスター７，10
（Ａ，Ｄ）および８，９（Ｂ，Ｃ）のベース11,14およ
び12,13に入力してやれば、入力される信号電圧波形に
基づいて増幅され、増幅された交流電圧波形にもとづく
交流電圧がインバーター６の出力として電磁誘導コイル
15の両端に印加され、溶融金属の電磁撹拌加熱装置が所
要の条件のもとに作動される。
本発明の装置に係る一実施例を示すシングルダイヤグラ
ムである。第１図に示すシングルダイヤグラムでは３相
交流電源１から供給される３相交流を複数のダイオード
３から構成されるコンバーター２を介して一旦整流して
直流に変え平滑リアクトル４及び平滑コンデンサー５に
より平滑化して４個のトランジスタ７，８，９，10
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）から構成されるインバーター６に直
流が供給される。インバーター６は、コンバーター２か
ら得られた直流電圧をトランジスタ７，10（Ａ，Ｄ）と
８，９（Ｂ，Ｃ）の２群にてスイッチングすることによ
り、交流電圧波形を作るものであり、この交流電圧が電
磁誘導コイル15の両端に印加されることになる。すなわ
ち第１図の信号発生器16,17からそれぞれ発生する第２
図の20で示すような位相差180°の２周波成分を有した
ベース波形18,19をそれぞれトランジスター７，10
（Ａ，Ｄ）および８，９（Ｂ，Ｃ）のベース11,14およ
び12,13に入力してやれば、入力される信号電圧波形に
基づいて増幅され、増幅された交流電圧波形にもとづく
交流電圧がインバーター６の出力として電磁誘導コイル
15の両端に印加され、溶融金属の電磁撹拌加熱装置が所
要の条件のもとに作動される。
前述信号発生装置16,17におけるベース信号の発生その
ものは低周波1，高周波2の２つの異なる周波数の電
源、すなわち第３図に示す低周波交流電源21および高周
波交流電源22の電圧を重畳用トランス23に供給して重畳
し、ベース信号出力部24に出力させることによって得ら
れる。この出力信号24は第４図に示す様に第４図(a)の
低周波と第４図(b)の高周波が重畳されたものであり、
結果として第４図(c)の波形となる。
ものは低周波1，高周波2の２つの異なる周波数の電
源、すなわち第３図に示す低周波交流電源21および高周
波交流電源22の電圧を重畳用トランス23に供給して重畳
し、ベース信号出力部24に出力させることによって得ら
れる。この出力信号24は第４図に示す様に第４図(a)の
低周波と第４図(b)の高周波が重畳されたものであり、
結果として第４図(c)の波形となる。
すなわち第４図(a)は、低周波成分を示し、電圧振幅
V1，周波数1で振動しており、第４図(b)は高周波成分
を示し、電圧振幅V2，周波数2で振動している。(c)は
(a),(b)が加算された波形であり、電圧振幅V1，周波数
1の波形Ｒ上で電圧振幅V2，周波数2の波形Ｓが振動
していることを示す。
V1，周波数1で振動しており、第４図(b)は高周波成分
を示し、電圧振幅V2，周波数2で振動している。(c)は
(a),(b)が加算された波形であり、電圧振幅V1，周波数
1の波形Ｒ上で電圧振幅V2，周波数2の波形Ｓが振動
していることを示す。
なお、周波数1，2と電圧振幅V1,V2はおのおの独立
に可変制御することが可能である。
に可変制御することが可能である。
第４図(c)の重畳された波形がベース信号出力部24から
出力されると、（第１図では18,19より出力されること
になる。）第１図のインバータ６は結果的に第４図(c)
の信号電圧を増幅し、最終的には第４図(d)の電圧Vout
を出力する。第４図(c)と(d)は波形は同じであるが、
(c)は微弱電圧であり、電源21,22及び重畳トランス23の
容量は非常に小さいもので済み、(d)は増幅されている
ため、高出力となる。
出力されると、（第１図では18,19より出力されること
になる。）第１図のインバータ６は結果的に第４図(c)
の信号電圧を増幅し、最終的には第４図(d)の電圧Vout
を出力する。第４図(c)と(d)は波形は同じであるが、
(c)は微弱電圧であり、電源21,22及び重畳トランス23の
容量は非常に小さいもので済み、(d)は増幅されている
ため、高出力となる。
第５，６，７，８図は、本発明の電磁誘導コイルの具体
例を示すもので第５図は、誘導コイル26と継鉄27から構
成される無鉄芯らせん型（るつぼ炉用）、第６図は有鉄
芯リニアーモーター型、第７図は有鉄芯回転モーター
型、第８図は、有鉄芯トランス型（溝型誘導炉用）のも
のであり、第６図乃至第８図に示すものはいずれも鉄芯
25と誘導コイル26とから構成されている。
例を示すもので第５図は、誘導コイル26と継鉄27から構
成される無鉄芯らせん型（るつぼ炉用）、第６図は有鉄
芯リニアーモーター型、第７図は有鉄芯回転モーター
型、第８図は、有鉄芯トランス型（溝型誘導炉用）のも
のであり、第６図乃至第８図に示すものはいずれも鉄芯
25と誘導コイル26とから構成されている。
＜作用＞ 前述のような、本発明による溶融金属の誘導撹拌装置に
よれば、低周波（周波数1）と高周波（2）の２つの
電圧周波数成分を同時に１組の電源装置より出力し、こ
れを各種の電磁誘導コイルに印加してやることによって
大電力高周波成分の投入による強い加熱作用と、比較的
小電力の低周波成分の投入によって適度の撹拌作用を同
時に得ることができる。又２つの電源21,22のそれぞれ
の周波数1，2、電圧V1,V2を両方を可変な装置構成
としておけば、低周波炉と高周波炉の両方の欠点を解消
できると共に、比較的大きな炉容を持って大電力の投入
が可能であり、起動に残湯あるいはスターティングブロ
ックを必要とせず、且つ撹拌力を自由にコントロールす
ることができる。
よれば、低周波（周波数1）と高周波（2）の２つの
電圧周波数成分を同時に１組の電源装置より出力し、こ
れを各種の電磁誘導コイルに印加してやることによって
大電力高周波成分の投入による強い加熱作用と、比較的
小電力の低周波成分の投入によって適度の撹拌作用を同
時に得ることができる。又２つの電源21,22のそれぞれ
の周波数1，2、電圧V1,V2を両方を可変な装置構成
としておけば、低周波炉と高周波炉の両方の欠点を解消
できると共に、比較的大きな炉容を持って大電力の投入
が可能であり、起動に残湯あるいはスターティングブロ
ックを必要とせず、且つ撹拌力を自由にコントロールす
ることができる。
＜発明の効果＞ 本発明によれば高周波成分電圧と低周波電圧成分を同時
に電磁誘導コイルに印加することができるので下記の効
果が達成できる。
に電磁誘導コイルに印加することができるので下記の効
果が達成できる。
(1)従来の高周波炉や低周波炉がそれぞれもっていた欠
点を解消し、比較的大きな炉容で、大電力の投入が随時
可能で、起動に残湯或いはスターティングブロックを必
要とせず、撹拌力を適度にコントロールして炉壁の損耗
や溶湯の酸化などの問題を回避でき溶解昇熱効率や精錬
効果の優れた誘導溶解炉が得られる。
点を解消し、比較的大きな炉容で、大電力の投入が随時
可能で、起動に残湯或いはスターティングブロックを必
要とせず、撹拌力を適度にコントロールして炉壁の損耗
や溶湯の酸化などの問題を回避でき溶解昇熱効率や精錬
効果の優れた誘導溶解炉が得られる。
(2)ＡＳＥＡ−ＳＫＦ法のような三相アーク加熱と電磁
誘導撹拌との組み合わせになる取鍋二次精錬法の持つ欠
点を解消し１組の電磁誘導コイルを用いて適度の撹拌作
用と加熱作用を同時に利用する精錬を実施することが可
能で、且つアーク加熱のような余分なスラグを必要とす
ることもなく、取鍋スラグラインの耐火物の損耗も少な
い加熱効率や精錬効果の優れた取鍋二次精錬設備が実現
できる。又各種の脱ガス処理を行う場合でも加熱・撹拌
を同時に実施可能で全体の処理時間を著しく短縮でき
る。
誘導撹拌との組み合わせになる取鍋二次精錬法の持つ欠
点を解消し１組の電磁誘導コイルを用いて適度の撹拌作
用と加熱作用を同時に利用する精錬を実施することが可
能で、且つアーク加熱のような余分なスラグを必要とす
ることもなく、取鍋スラグラインの耐火物の損耗も少な
い加熱効率や精錬効果の優れた取鍋二次精錬設備が実現
できる。又各種の脱ガス処理を行う場合でも加熱・撹拌
を同時に実施可能で全体の処理時間を著しく短縮でき
る。
(3)連続鋳造機の鋳型直下もしくはクレーターエンド位
置のいずれか、または双方に本発明になる低周波誘導加
熱撹拌装置を設ければ、未凝固溶鋼の撹拌と加熱作用を
自由にコントロールでき、従来よりさらに、負偏析度、
中心偏析度が小さく、等軸晶率の大きな高温連鋳々片を
容易に得ることができる。
置のいずれか、または双方に本発明になる低周波誘導加
熱撹拌装置を設ければ、未凝固溶鋼の撹拌と加熱作用を
自由にコントロールでき、従来よりさらに、負偏析度、
中心偏析度が小さく、等軸晶率の大きな高温連鋳々片を
容易に得ることができる。
第１図は本発明の実施例にかかるシングルダイヤグラ
ム，第２図はインバーターのトランジスター入力波形を
示すグラフ，第３図は低周波および高周波ベース信号発
生器にかかるシングルダイヤグラム，第４図(a),(b),
(c)はインバーターのベース出力信号、(d)はインバータ
ーの出力電圧波形、すなわち電磁誘導コイルの入力波形
を示すグラフ，第５図(a),(b)は無鉄芯らせん型コイル
の立面図および平面図，第６図(a),(b)は有鉄芯リニア
ーモーター型コイルの立面図および平面図，第７図(a),
(b)は有鉄芯型回転モーター型コイルの立面図および平
面図，第８図(a),(b)は有鉄芯トランス型コイルの立面
図および平面図，である。 １……３相交流電源，２……コンバータ， ４……平滑リアクトル，５……平滑コンデンサ， ６……インバータ， ７，８，９，10……トランジスタ， 15……電磁誘導コイル， 16,17……ベース信号発生器， 18……トランジスタＡ，Ｄのベース信号， 19……トランジスタＢ，Ｃのベース信号， 21……低周波の交流電源， 22……高周波の交流電源， 23……重畳用トランス，24……ベース信号出力部， 25……鉄芯，26……誘導コイル， 27……継鉄
ム，第２図はインバーターのトランジスター入力波形を
示すグラフ，第３図は低周波および高周波ベース信号発
生器にかかるシングルダイヤグラム，第４図(a),(b),
(c)はインバーターのベース出力信号、(d)はインバータ
ーの出力電圧波形、すなわち電磁誘導コイルの入力波形
を示すグラフ，第５図(a),(b)は無鉄芯らせん型コイル
の立面図および平面図，第６図(a),(b)は有鉄芯リニア
ーモーター型コイルの立面図および平面図，第７図(a),
(b)は有鉄芯型回転モーター型コイルの立面図および平
面図，第８図(a),(b)は有鉄芯トランス型コイルの立面
図および平面図，である。 １……３相交流電源，２……コンバータ， ４……平滑リアクトル，５……平滑コンデンサ， ６……インバータ， ７，８，９，10……トランジスタ， 15……電磁誘導コイル， 16,17……ベース信号発生器， 18……トランジスタＡ，Ｄのベース信号， 19……トランジスタＢ，Ｃのベース信号， 21……低周波の交流電源， 22……高周波の交流電源， 23……重畳用トランス，24……ベース信号出力部， 25……鉄芯，26……誘導コイル， 27……継鉄
Claims (1)
- 【請求項１】相対的に低い周波と相対的に高い周波の２
つの電圧周波数成分を、おのおの独立に制御でき、か
つ、重畳して同時に出力する電源と電磁誘導コイルとを
具備させてなることを特徴とする溶融金属の電磁誘導撹
拌加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62179996A JPH0642396B2 (ja) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | 溶融金属の電磁誘導攪拌加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62179996A JPH0642396B2 (ja) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | 溶融金属の電磁誘導攪拌加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6424387A JPS6424387A (en) | 1989-01-26 |
| JPH0642396B2 true JPH0642396B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=16075631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62179996A Expired - Lifetime JPH0642396B2 (ja) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | 溶融金属の電磁誘導攪拌加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642396B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5673879A (en) * | 1979-11-19 | 1981-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | Variable frequency induction oven |
-
1987
- 1987-07-21 JP JP62179996A patent/JPH0642396B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6424387A (en) | 1989-01-26 |
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