JPS60248986A - コアレス型の誘導炉 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、金属ないしは金属溶湯を特に真空状態又は過
圧下で溶融、保温及び（又は）処理するためのコアレス
型の誘導炉であって、冷却される誘導コイルを有し、該
誘導コイルがその巻条の間に位置するフレキシブルでガ
ス密な材料から成る中間層と共に、るつぼのガス密な被
僚体の一部を形成し、誘導コイル及び中間層が緊締装置
によって誘導コイルの軸線方向で押しつぶされる形式の
ものに関する。

従来の技術並びに欠点 このような形式の誘導炉は例えばドイツ連邦共和国特許
第４９６４６２号明細書に基づいて公知である。るつぼ
の内部をガス密に閉鎖するために、誘導コイルの巻条の
間には例えばゴムから成る中間層が設けられている。コ
イル巻条と中間層とから成るコイル装置全体は公知の誘
導炉では抗張装置によって押しつぶされ、この場合抗張
部材は誘導コイルの両端面側において下側のプレートと
上側のプレートに作用する。

コイル及び中間層を押しつぶす圧力はるつぼのにはかな
りの力が作用する。しかしながら実地においてこの力を
軸方向の力だけが発生するように制御することは事実上
不可能であり、様々な箇所において中間層に誘導コイル
の軸方向及び周方向で種々異なった負荷が生じることは
回避不能である。この不均一な力の分布によって半径方
向に向いた力が発生し、これによって誘導コイルは部分
的に中間層と共に側方に移動してしまう。このような問
題に対処するために例えはドイツ連邦共和国特許第２４
２０６３３号明細書に開示された誘導炉では、誘導コイ
ルの外側にコイル全周にわたって規則正しい間隔をおい
て分配された鉄製ヨークが設けられており、これらの鉄
製ヨークはまず第１に滞磁路を形成するために働き、か
つ第２に誘導コイルをるつぼに押し付けている。しかし
ながら、いずれにせよこのような処置では、フレキシブ
ルな材料から中間層に作用する力を中間層に均等に分配
させることは不可能である。それどころかこの場合力が
程度の差こそあれ、不規則に分配されてしまうことがわ
かった。この結果、極めて小さな押圧力しか生じないい
くつかの箇所ではガス密な閉鎖が不可能になる。また中
間層の２３の箇所では、中間層の材料を強く負荷する著
し〈大きな軸方向の圧力が生じ、これに対して別の箇所
では、炉装置のガス密な閉鎖に十分ではない極めて小さ
な圧力しか生じない。

発明の課題 ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式のコアレス型
の誘導炉を改良して、個々のコイル巻条の間に位置する
中間層にお℃・て、はぼ均一な圧力を確実に生せしめろ
ことができる誘導炉を提供することである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明の構成では冒頭に述べ
た形式の誘導炉において、中間層に加えて付加的に、個
々のコイル巻条の間にスペーサが設けられている。

発明の作用並びに効果 有利には当該の中間層よりも小さな軸方向高さしか有し
ていないスペーサが個々のコイル巻条の間に付加的に設
けられていることによって、所属の中間層がその押しつ
ぶされた状態で占める高さは正確に規定される。この結
果、中間層がすべての箇所において均一な強さで押しつ
ぶされることが保証される。これによって誘導コイルの
すべての箇所においてるつぼのために完璧 壁にガス密な被覆体が得られる。

実施態様 本発明の実施態様では、中間層が誘導コイルの互いに向
かい合った面の一部分しかおおっておらず、残りの部分
がスペーサによっておおわれている。また別の実施態様
では、フレキンプルな一材料から成る中間層が主として
コイル巻条の内、側線部とコイル導体中心との間の範囲
に配置されており、ス・ペーサが主として巻条中間室の
外側範囲に位置している。誘導炉の運転中にコイル装置
が加熱すると、中間層の材料はその材料特性に応じて膨
張するので、上に述べたように構成されていると中間層
つまりシール部材の材料の加熱は、シール部材を取り囲
む部分に対するシール部材の圧着力を高めることになる
。

アメリカ合衆国特許第４１５２１８７号明細書に開示さ
れた誘導炉には確かに、スペーサと呼ぶことができるか
もしれない絶縁材料製の条片が個々のコイル巻条の間に
設けられてはいるが、１−かしながらこの公知の誘導炉
は本発明の誘導炉とは次の点で明らかに異なっている。

ずなわち公知の誘導炉では個々のコイル巻条の間に、る
つぼをガス密に閉鎖するという課題をもつ、例えばゴム
のような弾性材料から成る中間層は設けられておらず、
るつぼをガス密に閉鎖するために、るつぼの外壁と誘導
コイル巻条及び絶縁材条片の内側との間に周壁が設けら
れている。このシール周壁は、絶縁材条片の凹凸に押し
込まれた補強された弾性材料から成っている。従ってこ
の公知のものはガス密性に関する問題を解決する本発明
による解決策とはまったく異なったものである。

本発明の有利な実施態様では誘導コイルが、帰磁路を形
成するヨークによって半径方向外側から支持されている
。このような配置形成はそれ自体ドイツ連邦共和国特許
第２４２０５６６号明細書に基づいて公知であるが、本
発明によるスペーサとの関連においてヨークは極めて有
利な働きをする。つまり上述のように構成されていると
、すべての箇所において等しく密な中間層を備えた、ま
ったくずれることのない対称的な誘導コイルが得られる
。

中間層のシール材料を極めて強い力り熱から保護するた
めに本発明の別の実施態様では、誘導コイルの巻条間に
おいてるつほに向いた側に、例えば石綿のような耐火性
材料から成るコードが配置されている。このように構成
されていると、ゾール材料が極めて強い熱の影響によっ
て損傷することひいては／−ル効果が劣下することは確
実に回避される。また誘導コイルが絶縁材料製の外装又
は被覆層を有していてもよく、かつ伺加的に又は択一的
にスペーサが、電気を絶縁する材料から成っていてもよ
い。

理論的には、例えば比較的大きな間隔をおいて複数の小
さなスペーサ円板又はこれに類したものを個々のコイル
巻条の間に設置することによって本発明の課題を解決す
ることも可能ではあるが、しかしながらスペーサが複数
のスペーサ片から成っており、これらのスペーサ片が互
いに直接接触してか又は互いに間隔をおいて配置されて
いると有利である。このようなスペーサ片は誘導コイル
の巻条間に中断されることなく螺旋状に配置することが
でき、この場合側々のスペーサ片は容易に組み付は可能
である。しかしながらまた、スペーサが帯状でかつ螺旋
状の連続した１つのストランドから成っている実施態様
も可能である。理論的には、コイル導体が絶縁されて（
・る場合スペーサを通電性の材料から構成することも可
能ではあるが、しかしながらスペーサが繊維によって補
強されたプラスチックからか又は結合剤付きの雲母から
成っていると有利である。

ガス密性をさらに改善しかつ維持するために本発明の別
の実施態様では、％に例えばコンクリートのようなセラ
ミック材料から成る熱絶縁層が誘導コイルの内側に設け
られている。

シール作用をもつ中間層のためには例えばパテのような
種々異なった材料が考えられるが、しかしながら中間層
がゴム又は塑性のプラスチックから成っていると有利で
ある。

特にこのようなシール材料においては、コイル装置の押
しつぶされていない状態では誘導コイルの軸線方向で見
て中間層の高さとスペーサの高さとの比が２：１〜１．
２：、１０間有利には約５　：　３．５の値であると、
特に良好な／−ル効果が得られる、 実施例 第１図に示されたコアレス型真空式の誘導炉１は、鋼構
造体から成る炉下側部分２に支承されている。誘導炉１
は湯出し口３を備えたるつぼ４を有し、るつぼ４は耐火
製の突固め材料から成るライニング５を有している。る
っぽ４内では真空下で金属が溶融きれかつ（又は）高温
に保たれる。

炉内に真空を生せしめるために、炉内室全体はがス密に
密閉されねばならない。このために炉上側部分６には鋼
から成るカバーフード、γが設けられており、カバーフ
ードＴはその縁部においてＵ字形成形体に保持されたゴ
ムパツキン８でリングフランジ９に密に支持されている
。

この場合リングフランジ９はリング状の保持体１０に溶
接されており、この保持体１０自体は上側の鋼製外周壁
１１の外側に溶接されている。

この鋼製外周壁１１と２イニング５との間には熱絶縁層
１２が設けられている。るつぼ４の上側はセラミンク材
料製の蓋１３によっておおわれている。るつぼ４の下側
範囲の外側には後でさらに述べる外周壁１４が設けられ
ており、この外周壁１４はまず第１に熱絶縁のために働
く。

溶融される又は溶融された金属が位置するるつぼ下側範
囲は、冷媒が連続的に貫流する誘導コイル１５によって
取り囲まれている。るつぼ及び誘導コイル１５の軸線方
向において誘導コイル１５には下側の真空パンキン１６
と上側の真空パツキン１Ｔとが接続している。誘導コイ
ルは自体公知の形式（ドイツ連邦共和国特許第２４２０
５ろろ号明細書）で、電流が流れる能動的なコイル部分
１５ａと電流が流ね、ない上側及び下側のコイル部分１
５ｂ、１５ｃとに分割されている。コイル部分１５ｂ、
１５ｃは特に冷却コイルとして働く。

誘導炉１の全周にわたって均等な角度間隔で分配されて
支柱１８が設けられており、これらの支柱１８は上側の
炉部分を下側の炉部分と結合している。これらの支柱１
８は中間部材１９を介して、同様に均等な角度間隔をお
いて誘導炉の全周にわたって分配されたヨーク２０を外
側から誘導コイル１５に向かって保持している。

ヨーク２０は例えば積み重ねられた成層鉄から成ってい
る。従ってヨーク２０は帰磁路を形成しかつ誘導コイル
１５を半径方向で支持するために働く。

以下において詳説する誘導コイル１５は多数の巻条から
成っており、これらのコイル巻条の間には誘導炉１をガ
ス密に閉鎖する中間層が設けられている。コイル巻条と
中間層とから成る２つのコイル装置は、コイル緊締装置
２１によつてコイルの半径方向でまとめられている。こ
のコイル緊締装置２１は第１図に略示され、第６図にお
いて詳しく示されている。

第４図は下から見た誘導炉の一部を示す図であり、２つ
の隣接したヨーク２ｏとその間に位置する抗張部材とが
示されている。

第２図は本発明の枠内において重要な誘導コイルの構成
を示すものであって、るっぽ４を取り囲んでいてガス密
な閉鎖を達成する装置が示されている。第２図にはコイ
ル導体１５０の２６０巻条が示されており、このコイル
導体１５０は、例えば冷却水が貫流す°る円形横断面の
冷却通路１５１を有している。第１図に略示されたコイ
ル緊締装置２直（よってコイル導体１５００個々のコイ
ル巻条は互いに押し付けられ、その終端位置は、ここで
は雲母から成るスペーサ１５２の厚さによって規定され
る。スペーサ１５２は条片状の部材であり、例えばコイ
）”ａ置（ｆ）９００ｖｔｃゎたって延在しているのテ
、１つの巻条には４つのスペーサが配属されている。

第２図に示された実施例ではスペーサ１５２は互いに直
接的に接して並んでいるので、１つの連続したスペーサ
条片が形成されて℃゛る。誘導炉１０半径方向で見てス
ペーサ１５２はコイルの外側範囲を、つまり主として、
コイル導体中心Ｍの右側範囲を占めている（第２図参照
）。

るつぼ側にはスペーサ１５２にフレキシブルな中間層１
５３と、例えば石綿のような耐火性材料から成るコード
１５４とが接続している。

コード１５４は過剰な熱作用による損傷がらボーム製の
中間層１５３を保護している。誘導コイルとライニング
５との間には、熱絶縁層１４１と耐火コンクリート製の
層１４２とから成る外周壁１４が位置している。

第２図かられかるように中間層１５３並ひにコード１５
４の横断面はほぼ楕円形をしている。

誘導コイルを押し付ける前は中間層１５３及びコード１
５４はほぼ円形横断面を有している。

スペーサ１５２がここでは結合剤付きの雲母から成って
いることに基づいて、中間層１５３及びコード１５４が
押しつぶされる寸法は正確に規定されている。つまり押
しつぶされる部材はスペーサが到る所で等しい厚さを有
している場合にはすべての箇所において均一な厚さで押
しつぶされるからである。

第３図かられかるように下側の真空パツキン１６及び上
側の真空パツキン１１にはそれぞれ補償リング２４．２
３が接続されており、両補償リング２４．２３には抗張
部材２１０２つのフンク２１２，２１３が係合している
。両フック２１２，２１３はナンド２１４を介して互い
に接近運動可能であり、これによって誘導コイルは挿入
された中間層及びスペーサと共に押しつぶされる。

上に述べた実施例ではスペーサ１５２は結合剤付きの雲
母から成っているが、しかしながらスペーサは内部に補
強繊維を埋め込まれた合成樹脂から成っていてもよい。

また中間層１５３はゴムから成っていても又は適当なプ
ラスチックから成っていてもよい。押しつぶされていな
い状態ではコード１５４及び中間層１５３は直径約５　
ｍｍの円形横断面を有している。押しつぶされた状態で
はこれらの部材の高さはスペーサ１５３の高さに相当し
て約６．５朋になる。コイル導体１５０は第２図に示さ
れているように絶縁されていないが、しかしながら第２
図に示されたコイル導体１５０の形式の代わりに、コイ
ル導体が絶縁材料から成る被覆層又は外装を有していて
もよい。このような場合コイル導体の個々の巻条の間に
位置する部材特にスペーサは必ずしも絶縁材料から成っ
て（−・る必要はなく、絶縁材料が有利ではあるが通電
性材料から成っていてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘導炉の縦断面図、第２図は第１図に示された
誘導炉の誘導コイルの一部を半径方向で断面して示す図
、第６図は第１図に示された誘導炉の誘導コイルをコイ
ル緊締装置と共に示す半径方向断面図、第４図は第１図
に示された誘導炉のコイル装置の下側を部分的に示す平
面図である。 １・・誘導炉、２・・炉下側部分、３・・・湯出し口、
４・・・るつぼ、５・・・ライニング、６・・・炉上側
部分、γ・・・カバーフード、８・・・ゴムパツキン、
９・・・リングフランジ、１０・・保持体、１１・・・
鋼製外周壁、１２・・・熱絶縁層、１３・・・蓋、１４
・・・外周壁、１５・・誘導コイル、１６．１７・・・
真空パンキン、１８・・・支柱、１９・・・中間部材、
２０・・・ヨーク、２１・・・コイル緊締装置、２３・
・・補償リング、１４１・・・熱絶縁層、１４２・・・
層、１５０・・・コイル導体、１５１・・・冷却通路、
１５２・・・スペーサ、１５３・・・中間層、１５４・
・・コード、２１１・・・抗張部材、２１２，２１３・
・・フック、２１４・・・ナンド、Ｍ・・・コイル導体
中心。 （ほか１名） −−Ｍ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 土　金属ないしは金属溶湯を溶融、保温及び（又は）処
   理するためのコアレス型の誘導炉（１）であって、冷却
   される誘導コイル（１５）を有し、該誘導コイルがその
   巻条の間に位置するフレキシブルでガス密な材料から成
   る中間層（１５３）と共に、るつぼ（４）のがス密な被
   覆体の一部を形成し、誘導コイル（１５）及び中間層（
   １５３）が緊締装置（２１）によって誘導コイル（１５
   ）の軸線方向で押しつぶされる形式のものにおいて、中
   間層（１５３）Ｋ加えて付方り的に、個々のコイル巻条
   の間にスペーサ（１−５２）が設けられていることを特
   徴とするコアレス型の誘導炉。 ２　中間層（１５３）が誘導コイル（１５）の互いに向
   かい合った面の一部分しかおおっておらず、残りの部分
   がスペーサ（１５２）によっておおわれている、特許請
   求の範囲第１項記載の誘導炉。 ６　フレキシブルな材料から成る中間層（１，５３）が
   主としてコイル巻条の内側縁部とコイル導体中心（Ｍ　
   、）との間の範囲に配置されており、スペーサ（１５２
   ）が主として巻条中間室の外側範囲に位置している、特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の誘導炉。 ４、誘導コイル（１５）が、帰磁路を形成するヨーク（
   ２０）によって半径方向外側から支持されている、特許
   請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項記載の
   誘導炉。 ５、誘導コイル（１５）の巻条間においてるつぼ（４）
   に向いた側に、耐火性材料から成るコード（１５４）が
   配置されている１、考許詩求の範囲第１項から第４項ま
   でのいずれか１項記載の誘導炉。 ６、誘導コイル（１５）が絶縁材料製の外装又は被覆層
   を有している、特許請求の範囲第１項から第５項までの
   いずれか１項記載の誘導炉。 ７　スペーサ（１５２）が電気を絶縁する材料から成っ
   ている、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれ
   か１項記載の誘導炉。 ８　スペーサ（１５２）が複数のスペーサ片から成って
   おり、これらのスペーサ片が互いに直接接触してか又は
   互いに間隔をおいて配置されている、特許請求の範囲第
   １項から第７項までのいずれか１項記載の誘導炉。 ９　スペーサが帯状でかつ螺旋状の連続した１つのスト
   ランドから成っている、特許請求の範囲第１項から第７
   項までのいずれか１項記載の誘導炉。 １０　スペーサ（１５２）が繊維によって補強されたプ
   ラスチックからか又は結合剤付きの雲母から成っている
   、特許請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項
   記載の誘導炉。 １１　誘導コイル（１５）の内側にセラミック材料製の
   熱絶縁層、が設けられている、特許請求の範囲第１項か
   ら第１０項までのいずれか１項記載の誘導炉。 １２　中間層（１５３）がゴム又は塑性のプラスチック
   から成るストランドによって形成されている、特許請求
   の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項記載の誘
   導炉。 １６、コイル装置の押しつぶされていない状態では誘導
   コイル（１５）の軸線方向で見て中間層Ｃ１５３）の高
   さとスペーサ（１５２）の高さとの比が２：１〜１．２
   ：１の間の値である、特許請求の範囲第１項から第１２
   項までのいずれか１項記載の誘導炉。