JPH11277219A - 導電性高温液体の撹拌・輸送装置 - Google Patents
導電性高温液体の撹拌・輸送装置Info
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- JPH11277219A JPH11277219A JP12518398A JP12518398A JPH11277219A JP H11277219 A JPH11277219 A JP H11277219A JP 12518398 A JP12518398 A JP 12518398A JP 12518398 A JP12518398 A JP 12518398A JP H11277219 A JPH11277219 A JP H11277219A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】容器やパイプなどの周囲に設置しやすく，安全
で安価に容器あるいはパイプなどの中の導電性高温液体
を輸送したり，撹拌，回転させる手段を提供する。 【解決手段】永久磁石を周囲方向あるいは螺旋状に配置
し一部をくり抜き，また，周方向に２分割以上に分割
し，楔状の分割面とし，締結用の永久磁石を分割面に配
置したリングあるいは円筒を，気体軸受で支持し，外周
部に加圧ガスを吹き付けて回転させる。
で安価に容器あるいはパイプなどの中の導電性高温液体
を輸送したり，撹拌，回転させる手段を提供する。 【解決手段】永久磁石を周囲方向あるいは螺旋状に配置
し一部をくり抜き，また，周方向に２分割以上に分割
し，楔状の分割面とし，締結用の永久磁石を分割面に配
置したリングあるいは円筒を，気体軸受で支持し，外周
部に加圧ガスを吹き付けて回転させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋳造における溶融金属の
撹拌・輸送など，導電性高温液体を撹拌・輸送したり，
その流動あるいは凝固組織を制御するための装置に関す
るものである。
撹拌・輸送など，導電性高温液体を撹拌・輸送したり，
その流動あるいは凝固組織を制御するための装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】鋳造では，溶融金属を鋳型内に注湯する
ため，溶融金属を輸送する必要がある。また，連続鋳造
の場合，ノズル中の溶融金属に回転流動を生じさせる
と，ノズルからの流出速度，方向を制御できるため，介
在物などの巻き込みを防ぐことが可能である。さらに，
固液共存状態で撹拌し，凝固させることにより凝固組織
を制御できる。これらの目的のため，容器や輸送パイプ
の周囲に電磁石を配置して，溶融金属に電磁気力を作用
させ，輸送，撹拌などを行うことが従来行われている。
また，実験室的には，はんだなど低融点合金の撹拌に対
して，永久磁石を玉軸受などで機械的に保持して電気モ
ータで回転させている例もある。
ため，溶融金属を輸送する必要がある。また，連続鋳造
の場合，ノズル中の溶融金属に回転流動を生じさせる
と，ノズルからの流出速度，方向を制御できるため，介
在物などの巻き込みを防ぐことが可能である。さらに，
固液共存状態で撹拌し，凝固させることにより凝固組織
を制御できる。これらの目的のため，容器や輸送パイプ
の周囲に電磁石を配置して，溶融金属に電磁気力を作用
させ，輸送，撹拌などを行うことが従来行われている。
また，実験室的には，はんだなど低融点合金の撹拌に対
して，永久磁石を玉軸受などで機械的に保持して電気モ
ータで回転させている例もある。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】上記のような電磁石
の利用や転がり軸受や滑り軸受支持と電気モータによる
回転では，鋼などの高温液体に利用する場合，以下のよ
うな問題がある：第１に電磁石では，水冷が必要であ
り，万一水が漏れた場合に水蒸気爆発の危険性がある。
第２に水冷しないと温度が上がるため熱膨張により回転
摩擦が増え，回転が困難になったり，耐久性が短くな
る。第３に，構造が複雑で周方向に分割困難であり，輸
送パイプやノズルの周囲に設置・保守するのが容易では
ない。第４に寸法が大きくなり，狭い空間への設置が困
難である。このため，このような問題がない場合以外に
は実用化されておらず，これらを解決する装置が望まれ
ている。
の利用や転がり軸受や滑り軸受支持と電気モータによる
回転では，鋼などの高温液体に利用する場合，以下のよ
うな問題がある：第１に電磁石では，水冷が必要であ
り，万一水が漏れた場合に水蒸気爆発の危険性がある。
第２に水冷しないと温度が上がるため熱膨張により回転
摩擦が増え，回転が困難になったり，耐久性が短くな
る。第３に，構造が複雑で周方向に分割困難であり，輸
送パイプやノズルの周囲に設置・保守するのが容易では
ない。第４に寸法が大きくなり，狭い空間への設置が困
難である。このため，このような問題がない場合以外に
は実用化されておらず，これらを解決する装置が望まれ
ている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために，永久磁石を周囲方向あるいは螺旋状に配置
し一部をくり抜いたリングあるいは円筒を，気体軸受で
支持し，外周部に加圧ガスを吹き付けて回転させる。ま
た，このリングあるいは円筒は周方向に２分割以上に分
割し，楔状の分割面とし，永久磁石を分割面に配置した
構造とするものである。
するために，永久磁石を周囲方向あるいは螺旋状に配置
し一部をくり抜いたリングあるいは円筒を，気体軸受で
支持し，外周部に加圧ガスを吹き付けて回転させる。ま
た，このリングあるいは円筒は周方向に２分割以上に分
割し，楔状の分割面とし，永久磁石を分割面に配置した
構造とするものである。
【０００５】
【作用】永久磁石の回転あるいは移動と共に導電性液体
が移動するのは，モータにおいて移動磁界と共にロータ
が回転するのと同じ原理であり，良く知られた事実であ
る。本発明はこの原理を利用して実用的に高温導電性液
体（固相を含んでいても良い）に回転あるいは移動駆動
力を与えるものであり，以下のような作用がある。第１
に，本発明の装置では，水を使用せず，ガスのみで支
持，回転，冷却するので，水蒸気爆発的などの事故が生
じず，安全である。第２に，ガスだけで支持，回転，冷
却しているため，構造が簡単で，小型化可能である。こ
のため，周方向への分割が容易で既存の容器やパイプな
どの周囲への設置・保守が容易である。第３に，回転体
とその保持構造体はガス膜で分離されているので，熱膨
張による回転への影響が少ない。第４に，ガス噴射を外
周部から行うので構造が簡単で分割も容易である，第５
に，永久磁石をリングあるいは円筒状に配置しているの
で，磁石の相互作用による引力が周方向に分散され，半
径方向に力が作用せず保持が容易である，第６に磁石を
螺旋状に配置した場合，導電性液体を一方向に移動でき
る。第７に，磁気圧力により介在物の一方向移動が可能
であり，介在物の巻き込みを防止できる。第８に，分割
面を楔状にしているので，自動的に芯合わせが可能であ
る。第９に，回転円筒の一部をくり抜くことで軽量化で
き，ガス使用量を少なくできる。第１０に，回転円筒分
割面の磁石の吸引力により，分割面の自動接続が可能で
ある。
が移動するのは，モータにおいて移動磁界と共にロータ
が回転するのと同じ原理であり，良く知られた事実であ
る。本発明はこの原理を利用して実用的に高温導電性液
体（固相を含んでいても良い）に回転あるいは移動駆動
力を与えるものであり，以下のような作用がある。第１
に，本発明の装置では，水を使用せず，ガスのみで支
持，回転，冷却するので，水蒸気爆発的などの事故が生
じず，安全である。第２に，ガスだけで支持，回転，冷
却しているため，構造が簡単で，小型化可能である。こ
のため，周方向への分割が容易で既存の容器やパイプな
どの周囲への設置・保守が容易である。第３に，回転体
とその保持構造体はガス膜で分離されているので，熱膨
張による回転への影響が少ない。第４に，ガス噴射を外
周部から行うので構造が簡単で分割も容易である，第５
に，永久磁石をリングあるいは円筒状に配置しているの
で，磁石の相互作用による引力が周方向に分散され，半
径方向に力が作用せず保持が容易である，第６に磁石を
螺旋状に配置した場合，導電性液体を一方向に移動でき
る。第７に，磁気圧力により介在物の一方向移動が可能
であり，介在物の巻き込みを防止できる。第８に，分割
面を楔状にしているので，自動的に芯合わせが可能であ
る。第９に，回転円筒の一部をくり抜くことで軽量化で
き，ガス使用量を少なくできる。第１０に，回転円筒分
割面の磁石の吸引力により，分割面の自動接続が可能で
ある。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。図１は実施した装置の一例であり，溶湯を
含む耐火物パイプの周囲に配置した例を示している。
まず，パイプに近い位置に内筒があるが，これは万一
の場合の回転円筒の保護のためのもので，なくても良
い。は永久磁石と非磁性材料を組み合わせた円筒（以
後回転円筒という）で，詳細は後述する（図２，３，
４，５）。この回転円筒は，の炭素材料を使用した
気体静圧軸受で支持されているが，必ずしも炭素材料で
なくても良いし，他の形式の気体軸受でも良い。また，
の軸受は熱膨張の影響が少ないので必ずしも気体軸受
である必要はなく，転がり軸受など他の軸受でも良い。
これらの気体軸受はのパイプから加圧ガス（空気ある
いは他のガスでも良い）を供給される。はこれらの軸
受を保持する軸受支持である。の回転円筒は▲１０▼
のノズルから噴射されたガスにより回転させられる。回
転円筒には，後述（図３，４，６）のようにガスの運動
エネルギを効率良く円筒に伝えるために，凹凸が設けて
ある。▲１１▼は回転用ガスを供給するパイプである。
ガスとしては空気の他窒素などを使用しても良い。この
ガスおよび気体軸受からのガスが回転円筒の冷却も行
う。もし，冷却が不足する場合には，回転用ガスとして
微細な水滴を混合したミストを使用しても良い。▲１２
▼は軸受支持底盤を介して軸受支持を支持するもの
で，ボールベアリングあるいはローラベアリング▲１３
▼，▲１４▼で基礎に支持されており，最初の設置時あ
るいは取り外し時には，ウオームギヤ▲１５▼を介して
サーボモータ等▲１６▼により左右に移動させるが，手
動で移動しても良い。▲１２▼の支持体にはバネ▲１７
▼が取り付けてあり，本装置稼働時には分割した軸受支
持底盤を一定荷重で押しつけている。なお，本装置の
取外し時には，分割面に使用している磁石間隙に楔を空
気シリンダで差し込めば容易に自動的に分離できる。な
お，このシリンダは軸受支持底盤に固定されている。
図２は，回転円筒の実施例を示したもので（回転駆動用
凹凸部は省略している），は駆動用のサマリューム・
コバルト系永久磁石，はアルミニューム合金である
が，他の永久磁石および非磁性材料でも良い。，は
勘合部に設置した磁石で，楔状の勘合部が接近する
と，磁力により自動的に一体化する。しかし，ボルト等
で接続して一体化しても良い。勘合部の形態は他の形態
でも良いが，勘合部を楔状にしておくことで，自動的な
位置合わせが可能となる。また，設置環境によっては分
割しなくても良い。駆動用永久磁石の数，形状は目的や
使用条件で異なる。回転力を与える場合には対向した一
対の配置でも良いし，２対としても良い。推進力を与え
るには，図３に示す様に螺旋状に磁石を配置する。図
４，５は，回転円筒を軽量化して回転用および支持用の
ガス消費量を少なくするもので，くり抜く形状，寸法，
場所は回転，支持，分割に支障がなければ自由である。
形状としては楕円，円形，矩形，その他でも良い。回転
円筒に回転駆動力を効率良く与えるための凹凸（貫通し
ていても良い）の形状としては，断面が本図のような３
角形状のもの以外に図６のような形状や翼型でも良い。
また，必ずしも全周になく，局所的にあっても良い。ま
た，図５のように中心部に設置し，軸受を端部に設置し
ても良い。これら凹凸の形状，寸法，場所は，回転体の
質量，回転数，摩擦力，磁石寸法，位置などで最適値が
決まる。また，図５，６に示す例では，ガス圧力および
噴射方向を変更することで回転数を制御することができ
る。上記装置により，外形５０ｍｍ，内径３０ｍｍのパ
イプ中の溶融アルミニュームを，約０．２ｍ／ｓの速度
で回転あるいは移動させることができた。
詳述する。図１は実施した装置の一例であり，溶湯を
含む耐火物パイプの周囲に配置した例を示している。
まず，パイプに近い位置に内筒があるが，これは万一
の場合の回転円筒の保護のためのもので，なくても良
い。は永久磁石と非磁性材料を組み合わせた円筒（以
後回転円筒という）で，詳細は後述する（図２，３，
４，５）。この回転円筒は，の炭素材料を使用した
気体静圧軸受で支持されているが，必ずしも炭素材料で
なくても良いし，他の形式の気体軸受でも良い。また，
の軸受は熱膨張の影響が少ないので必ずしも気体軸受
である必要はなく，転がり軸受など他の軸受でも良い。
これらの気体軸受はのパイプから加圧ガス（空気ある
いは他のガスでも良い）を供給される。はこれらの軸
受を保持する軸受支持である。の回転円筒は▲１０▼
のノズルから噴射されたガスにより回転させられる。回
転円筒には，後述（図３，４，６）のようにガスの運動
エネルギを効率良く円筒に伝えるために，凹凸が設けて
ある。▲１１▼は回転用ガスを供給するパイプである。
ガスとしては空気の他窒素などを使用しても良い。この
ガスおよび気体軸受からのガスが回転円筒の冷却も行
う。もし，冷却が不足する場合には，回転用ガスとして
微細な水滴を混合したミストを使用しても良い。▲１２
▼は軸受支持底盤を介して軸受支持を支持するもの
で，ボールベアリングあるいはローラベアリング▲１３
▼，▲１４▼で基礎に支持されており，最初の設置時あ
るいは取り外し時には，ウオームギヤ▲１５▼を介して
サーボモータ等▲１６▼により左右に移動させるが，手
動で移動しても良い。▲１２▼の支持体にはバネ▲１７
▼が取り付けてあり，本装置稼働時には分割した軸受支
持底盤を一定荷重で押しつけている。なお，本装置の
取外し時には，分割面に使用している磁石間隙に楔を空
気シリンダで差し込めば容易に自動的に分離できる。な
お，このシリンダは軸受支持底盤に固定されている。
図２は，回転円筒の実施例を示したもので（回転駆動用
凹凸部は省略している），は駆動用のサマリューム・
コバルト系永久磁石，はアルミニューム合金である
が，他の永久磁石および非磁性材料でも良い。，は
勘合部に設置した磁石で，楔状の勘合部が接近する
と，磁力により自動的に一体化する。しかし，ボルト等
で接続して一体化しても良い。勘合部の形態は他の形態
でも良いが，勘合部を楔状にしておくことで，自動的な
位置合わせが可能となる。また，設置環境によっては分
割しなくても良い。駆動用永久磁石の数，形状は目的や
使用条件で異なる。回転力を与える場合には対向した一
対の配置でも良いし，２対としても良い。推進力を与え
るには，図３に示す様に螺旋状に磁石を配置する。図
４，５は，回転円筒を軽量化して回転用および支持用の
ガス消費量を少なくするもので，くり抜く形状，寸法，
場所は回転，支持，分割に支障がなければ自由である。
形状としては楕円，円形，矩形，その他でも良い。回転
円筒に回転駆動力を効率良く与えるための凹凸（貫通し
ていても良い）の形状としては，断面が本図のような３
角形状のもの以外に図６のような形状や翼型でも良い。
また，必ずしも全周になく，局所的にあっても良い。ま
た，図５のように中心部に設置し，軸受を端部に設置し
ても良い。これら凹凸の形状，寸法，場所は，回転体の
質量，回転数，摩擦力，磁石寸法，位置などで最適値が
決まる。また，図５，６に示す例では，ガス圧力および
噴射方向を変更することで回転数を制御することができ
る。上記装置により，外形５０ｍｍ，内径３０ｍｍのパ
イプ中の溶融アルミニュームを，約０．２ｍ／ｓの速度
で回転あるいは移動させることができた。
【００７】
【発明の効果】本発明によれば、導電性高温流体の速度
制御や輸送が可能になり，工程の合理化や製品の品質向
上に役立つ。品質向上としては，例えば，均一な鋳込み
による表面欠陥の軽減，介在物の捕捉軽減あるいは積極
的除去などがある。また，凝固組織を制御し，機械的性
質の優れた製品が製造可能となる。
制御や輸送が可能になり，工程の合理化や製品の品質向
上に役立つ。品質向上としては，例えば，均一な鋳込み
による表面欠陥の軽減，介在物の捕捉軽減あるいは積極
的除去などがある。また，凝固組織を制御し，機械的性
質の優れた製品が製造可能となる。
【図１】 実施した装置例を示すもので，溶湯を含む
耐火物パイプの周囲に配置した例を示している。は
保護内筒，は永久磁石と非磁性材料を組み合わせた回
転円筒，，は静圧気体軸受，は気体軸受用ガスパ
イプ，は軸受支持，は軸受支持底盤，▲１０▼は回
転用ノズル，▲１１▼は回転用ガス供給パイプ，▲１２
▼は装置支持，▲１３▼▲１４▼はボールベアリング，
▲１５▼はウオームギヤ，▲１６▼はサーボモータ，▲
１７▼はバネである。
耐火物パイプの周囲に配置した例を示している。は
保護内筒，は永久磁石と非磁性材料を組み合わせた回
転円筒，，は静圧気体軸受，は気体軸受用ガスパ
イプ，は軸受支持，は軸受支持底盤，▲１０▼は回
転用ノズル，▲１１▼は回転用ガス供給パイプ，▲１２
▼は装置支持，▲１３▼▲１４▼はボールベアリング，
▲１５▼はウオームギヤ，▲１６▼はサーボモータ，▲
１７▼はバネである。
【図２】は，回転円筒の構造，特に分割構造例を示した
もので，はサマリューム・コバルト系永久磁石，は
アルミニューム合金，は勘合部に設置した永久磁
石，は楔状の勘合部である。
もので，はサマリューム・コバルト系永久磁石，は
アルミニューム合金，は勘合部に設置した永久磁
石，は楔状の勘合部である。
【図３】は液体に推進力を与える場合の例で磁石を螺
旋状に配置した例である。
旋状に配置した例である。
【図４，５】は回転円筒に回転駆動力を効率良く与える
ために設けた凹凸（３角形断面形状）と軽量化のため円
筒をくり抜いた例を示したもので，はサマリューム・
コバルト系永久磁石，はアルミニューム合金，がく
り抜いた穴，が凹凸部である。
ために設けた凹凸（３角形断面形状）と軽量化のため円
筒をくり抜いた例を示したもので，はサマリューム・
コバルト系永久磁石，はアルミニューム合金，がく
り抜いた穴，が凹凸部である。
【図６】は回転駆動力を与えるための凹凸部の他の形状
例を示したものである。
例を示したものである。
Claims (8)
- 【請求項１】 導電性高温液体の容器あるいは輸送パイ
プの周囲，あるいは液相を内包する凝固層の周囲に配置
して，加圧ガスにより，永久磁石を保持・回転させるこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項２】 上記請求項１に記載の装置で，永久磁石
と非磁性材料を組み合わせてリングあるいは円筒とし
て，回転させる装置。 - 【請求項３】 上記請求項１および２に記載の装置で周
方向に２分割あるいはそれ以上に分割し，磁石あるいは
ボルトあるいは外側からの押しつけ力で接続することを
特徴とする装置。 - 【請求項４】 上記請求項１，２および３に記載の装置
で，分割体の一方の分割面の肉厚方向あるいは長さ方向
あるいはその両方の形状を楔状のオス型に，もう一方の
分割面の形状を対応するメス型にした装置。 - 【請求項５】上記請求項１，２，３および４に記載の装
置で，永久磁石と非磁性材料を組み合わせたリングある
は円筒の一部をくり抜いたものを回転させる装置。 - 【請求項６】 上記請求項１，２，３，４および５に記
載の装置で，永久磁石と非磁性材料を組み合わせたリン
グあるは円筒の外周部および端部を気体軸受で支持し，
この軸受位置と異なる外周部の一部に回転方向に加圧ガ
スジェットを噴射して回転させる装置。 - 【請求項７】 上記請求項６に記載の装置で，リングあ
るは円筒の端部を転がり軸受や滑り軸受などの軸受で支
持する装置。 - 【請求項８】 上記請求項１，２，３，４，５，６およ
び７に記載の永久磁石と非磁性材料を組み合わせたリン
グあるは円筒で，永久磁石を螺旋状に配置したものを使
用する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12518398A JPH11277219A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 導電性高温液体の撹拌・輸送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12518398A JPH11277219A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 導電性高温液体の撹拌・輸送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11277219A true JPH11277219A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=14903968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12518398A Pending JPH11277219A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 導電性高温液体の撹拌・輸送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11277219A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019150883A (ja) * | 2014-05-21 | 2019-09-12 | ノベリス・インコーポレイテッドＮｏｖｅｌｉｓ Ｉｎｃ． | 混合エダクタノズル及び流動制御デバイス |
| CN110382136A (zh) * | 2017-02-28 | 2019-10-25 | 诺维尔里斯公司 | 剪切诱导的铸锭的晶粒细化 |
-
1998
- 1998-03-30 JP JP12518398A patent/JPH11277219A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019150883A (ja) * | 2014-05-21 | 2019-09-12 | ノベリス・インコーポレイテッドＮｏｖｅｌｉｓ Ｉｎｃ． | 混合エダクタノズル及び流動制御デバイス |
| US10835954B2 (en) | 2014-05-21 | 2020-11-17 | Novelis Inc. | Mixing eductor nozzle and flow control device |
| US11383296B2 (en) | 2014-05-21 | 2022-07-12 | Novelis, Inc. | Non-contacting molten metal flow control |
| CN110382136A (zh) * | 2017-02-28 | 2019-10-25 | 诺维尔里斯公司 | 剪切诱导的铸锭的晶粒细化 |
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