JP2002286375A - Induction heating melting furnace - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導加熱により金
属を溶解する誘導加熱溶解炉に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an induction heating melting furnace for melting a metal by induction heating.
【０００２】[0002]
【従来の技術】いわゆるコールドクルーシブ法で誘導加
熱により金属（特に、活性金属、高融点金属、高純度金
属）を溶解する誘導加熱溶解炉として、互いに電気的に
絶縁された縦割り状の導電性セグメントを円周方向に配
列することにより形成された容器状の炉本体と、炉本体
の周囲に配置された誘導加熱コイルとを備えたものが知
られている（例えば特開平１０−１０３８７５号公報参
照）。この誘導加熱溶解炉で金属を溶融するには、炉本
体に対して塊状や板状等の被溶解金属を投入した後、誘
導加熱コイルに交流電力を供給する。このようにして、
炉本体内の被溶解金属を交番磁場で誘導加熱して溶解さ
せることができる。2. Description of the Related Art As an induction heating melting furnace for melting a metal (in particular, an active metal, a high melting point metal, and a high purity metal) by induction heating by a so-called cold-crucial method, vertically separated conductive members electrically insulated from each other. And a container-shaped furnace main body formed by arranging conductive segments in a circumferential direction, and an induction heating coil disposed around the furnace main body (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-103875). Gazette). In order to melt the metal in the induction heating melting furnace, after the metal to be melted, such as a lump or a plate, is charged into the furnace body, AC power is supplied to the induction heating coil. In this way,
The metal to be melted in the furnace body can be melted by induction heating with an alternating magnetic field.
【０００３】このとき、炉本体は冷却水が供給されるこ
とによって冷却されているため、溶解した被溶解金属の
一部が冷却固化し、炉本体の壁面に沿って膜状のスカル
（凝固部）が形成される。At this time, since the furnace body is cooled by supplying cooling water, a part of the melted metal to be melted is solidified by cooling, and a film-like skull (solidified portion) is formed along the wall surface of the furnace body. ) Is formed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述した誘導加熱溶解
炉においては、誘導加熱コイルで発生した磁束を炉本体
内部に導入するために、複数の導電性セグメント間が耐
火物（一般には不定形の粘土状物質が詰め込まれる）ま
たは空隙によって絶縁される。しかしながら、各導電性
セグメント間に空隙がある場合には、炉本体の壁面に沿
って形成されるスカルが空隙内に差し込んで形成される
ことにより、溶解効率を低下させたり、溶解後に炉本体
内で凝固させた鋳物または出湯後に残ったスカルを取り
出すときに炉本体を損傷させることがある。また、各導
電性セグメント間の空隙に耐火物を詰め込んだ場合、セ
グメント間へのスカルの差し込みは防止できるが、耐火
物が被溶融金属によって加熱されて温度が高くなると、
耐火物が被溶解金属と反応することや耐火物からガスが
放出されることによって耐火物中の不純物が溶湯に移行
して被溶融金属の汚染が生じることがある。特に、高純
度の金属を溶解する場合には、耐火物が被溶解金属と反
応することにより、溶解金属の純度を低下させてしまう
という問題が生じる。また、導電性セグメントと底部材
との間に空隙がある場合には、スカルが空隙内に差し込
んで形成されることにより、溶解後に炉本体内で凝固さ
せた鋳物または出湯後に残ったスカルを取り出すときに
炉本体を損傷させることがある。In the above-mentioned induction heating melting furnace, a refractory (generally an amorphous) is formed between a plurality of conductive segments in order to introduce a magnetic flux generated by the induction heating coil into the furnace body. Clay-like material) or insulated by voids. However, when there is a gap between the conductive segments, the skull formed along the wall surface of the furnace body is formed by being inserted into the gap, thereby lowering the melting efficiency, or after melting, the inside of the furnace body is not formed. The furnace body may be damaged when removing the casting solidified in step or the skull remaining after tapping. Also, when refractories are packed in the gaps between the conductive segments, the insertion of the skull between the segments can be prevented, but when the refractories are heated by the metal to be melted and the temperature increases,
When the refractory reacts with the metal to be melted or gas is released from the refractory, impurities in the refractory may migrate to the molten metal and cause contamination of the metal to be melted. In particular, when dissolving a high-purity metal, there arises a problem that the refractory reacts with the metal to be dissolved, thereby lowering the purity of the dissolved metal. In addition, when there is a gap between the conductive segment and the bottom member, the skull is formed by being inserted into the gap, thereby taking out the casting solidified in the furnace body after melting or the skull remaining after tapping. Occasionally, the furnace body may be damaged.
【０００５】そこで、本発明の主な目的は、溶湯の汚染
を防止することができるとともに、炉本体の損傷を抑制
することができる誘導加熱溶解炉を提供することであ
る。[0005] Therefore, a main object of the present invention is to provide an induction heating melting furnace capable of preventing contamination of molten metal and suppressing damage to the furnace body.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の誘導加熱溶解炉は、互いの間に空隙が形
成されるように複数の導電性セグメントを円周方向に配
列することにより形成された側面壁を有し、被溶解金属
を冷却可能に収容する炉本体と、前記側面壁の外周側に
配置され、前記炉本体に収容された被溶解金属を誘導加
熱する誘導加熱コイルとを備えた誘導加熱溶解炉におい
て、複数の前記導電性セグメント間にそれぞれ形成され
た前記空隙が、この空隙を介して互いに対向する一対の
面に沿って配置された耐火性および絶縁性を有する薄膜
によって実質的に埋められていることを特徴としてい
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided an induction heating melting furnace in which a plurality of conductive segments are arranged in a circumferential direction such that a gap is formed therebetween. A furnace main body having a side wall formed by the above, and containing the metal to be melted in a coolable manner, and induction heating arranged on the outer peripheral side of the side wall and induction heating the metal to be melted stored in the furnace main body. In the induction heating melting furnace provided with a coil, the gap formed between each of the plurality of conductive segments, the fire resistance and insulation arranged along a pair of surfaces facing each other via this gap. Is characterized by being substantially filled with a thin film having the same.
【０００７】請求項１によると、耐火性および絶縁性を
有する薄膜が導電性セグメント間の空隙を埋めるように
配置されることにより、導電性セグメント間の空隙内に
被溶解金属が差し込むことを抑えることができる。その
ため、差し込みによる溶解効率の低下および溶解後に炉
本体内で凝固した鋳物または出湯後に残ったスカルを取
り出すときの炉本体の損傷を効果的に抑制することがで
きる。According to the first aspect, the thin film having the fire resistance and the insulating property is arranged so as to fill the gap between the conductive segments, so that the metal to be melted is prevented from being inserted into the gap between the conductive segments. be able to. For this reason, it is possible to effectively suppress a decrease in the melting efficiency due to the insertion and a damage to the furnace main body when removing a casting solidified in the furnace main body after the melting or a skull remaining after tapping.
【０００８】また、薄膜は導電性セグメントが冷却され
るのにともなって十分に冷却されるので、薄膜の温度上
昇を抑えることができる。したがって、耐火物である薄
膜と被溶解金属との反応が抑制されるとともに、薄膜か
らのガスの放出量が低減する。また、導電性セグメント
間の空隙を介して互いに対向する一対の面に沿って配置
された薄膜は膜厚が薄いので、被溶解金属との接触面積
が小さくなるため、このことによっても薄膜と被溶解金
属との反応が抑制される。このように、薄膜と被溶解金
属とが反応して、炉本体の不純物が溶湯に移行すること
による汚染が生じるのを低減させることができる。な
お、導電性セグメント間に薄膜状耐火物を形成する場合
の方が、粘土状耐火物を詰め込む場合よりも導電性セグ
メント間の間隔を小さくすることが可能である。In addition, since the thin film is sufficiently cooled as the conductive segments are cooled, the temperature rise of the thin film can be suppressed. Therefore, the reaction between the thin film, which is a refractory, and the metal to be melted is suppressed, and the amount of gas released from the thin film is reduced. In addition, since the thin film disposed along a pair of surfaces opposed to each other via the gap between the conductive segments has a small thickness, the contact area with the metal to be melted is small. Reaction with the molten metal is suppressed. As described above, it is possible to reduce the occurrence of contamination due to the reaction between the thin film and the metal to be melted and the impurities in the furnace body being transferred to the molten metal. It should be noted that the interval between the conductive segments can be made smaller when the thin-film refractories are formed between the conductive segments than when the clay-like refractories are packed.
【０００９】請求項２の発明は、複数の導電性セグメン
トを円周方向に配列することにより形成された側面壁、
および、前記側面壁との間に空隙が形成されるように配
置された導電性を有する底部材を有し、被溶解金属を冷
却可能に収容する炉本体と、前記側面壁の外周側に配置
され、前記炉本体に収容された被溶解金属を誘導加熱す
る誘導加熱コイルとを備えた誘導加熱溶解炉において、
前記導電性セグメントと前記底部材との間に形成された
前記空隙が、この空隙を介して互いに対向する一対の面
に沿って配置された耐火性および絶縁性を有する薄膜に
よって実質的に埋められていることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, there is provided a side wall formed by arranging a plurality of conductive segments in a circumferential direction.
And a furnace main body having a conductive bottom member disposed so as to form a gap between the side wall and the furnace body for accommodating the metal to be melted in a coolable manner, and disposed on an outer peripheral side of the side wall. In the induction heating melting furnace comprising: an induction heating coil for induction heating the metal to be melt housed in the furnace body.
The gap formed between the conductive segment and the bottom member is substantially filled with a fire-resistant and insulating thin film disposed along a pair of surfaces facing each other through the gap. It is characterized by having.
【００１０】請求項２によると、耐火性および絶縁性を
有する薄膜が側壁面と底部材との間の空隙を埋めるよう
に配置されることにより、側壁面と底部材との間の空隙
内に差し込むスカルをごく少量に抑えることができる。
そのため、溶解後に炉本体内で凝固した鋳物または出湯
後に残ったスカルの取り出しを容易にし、また鋳物また
はスカルを取り出すときの炉本体の損傷を効果的に抑制
することができる。[0010] According to the second aspect, the thin film having fire resistance and insulating properties is arranged so as to fill the gap between the side wall surface and the bottom member, so that the thin film having the fire resistance and the insulating property can be formed in the gap between the side wall surface and the bottom member. The skull to be inserted can be kept to a very small amount.
Therefore, it is possible to easily take out the cast solidified in the furnace main body after the melting or the skull remaining after tapping, and it is possible to effectively suppress damage to the furnace main body when the cast or skull is taken out.
【００１１】また、薄膜は導電性セグメントが冷却され
るのにともなって十分に冷却されるので、薄膜の温度上
昇を抑えることができる。したがって、耐火物である薄
膜と被溶解金属との反応が抑制され、薄膜からのガスの
放出量が低減する。また、側壁面と底部材との間の空隙
を介して互いに対向する一対の面に沿って配置された薄
膜と被溶解金属とが実質的に一平面においてのみ接触す
るので両者の接触面積が減少し、このことによっても薄
膜と被溶解金属との反応が抑制される。このように、薄
膜と被溶解金属とが反応して、炉本体の不純物が溶湯に
移行することによる汚染が生じるのを低減させることが
できる。Further, since the thin film is sufficiently cooled as the conductive segments are cooled, the temperature rise of the thin film can be suppressed. Therefore, the reaction between the thin film, which is a refractory, and the metal to be melted is suppressed, and the amount of gas released from the thin film is reduced. Further, since the thin film and the metal to be melted arranged along a pair of surfaces opposed to each other via the gap between the side wall surface and the bottom member contact with each other substantially only in one plane, the contact area between the two is reduced. However, this also suppresses the reaction between the thin film and the metal to be melted. As described above, it is possible to reduce the occurrence of contamination due to the reaction between the thin film and the metal to be melted and the impurities in the furnace body being transferred to the molten metal.
【００１２】請求項３の発明は、前記薄膜が複数層によ
り構成されていることを特徴としている。請求項３によ
ると、薄膜を形成する材料および炉本体を形成する材料
の膨張率の差に起因する薄膜の割れまたは欠けを抑制す
ることができ、薄膜の耐久性が向上する。The invention according to claim 3 is characterized in that the thin film is composed of a plurality of layers. According to the third aspect, cracking or chipping of the thin film due to a difference in expansion coefficient between the material forming the thin film and the material forming the furnace body can be suppressed, and the durability of the thin film is improved.
【００１３】請求項４の発明は、前記薄膜が黒鉛より大
きい体積固有抵抗率を有する材料により形成されている
ことを特徴としている。請求項４によると、溶解に必要
な電力を炉本体内の溶湯へ供給することが可能になる。According to a fourth aspect of the present invention, the thin film is formed of a material having a volume resistivity higher than that of graphite. According to the fourth aspect, it is possible to supply electric power required for melting to the molten metal in the furnace body.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１〜図
３に基づいて以下に説明する。図１は、本実施の形態に
係る誘導加熱溶解炉における被溶解金属の状態を示す説
明図である。図２は、図１の誘導加熱溶解炉における導
電性セグメントの要部斜視図である。図３は、図１の誘
導加熱溶解炉における導電性セグメントの水平方向の断
面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state of a metal to be melted in the induction heating melting furnace according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view of a main part of a conductive segment in the induction heating melting furnace of FIG. FIG. 3 is a horizontal sectional view of a conductive segment in the induction heating melting furnace of FIG.
【００１５】本実施の形態に係る誘導加熱溶解炉は、図
１に示すように、被溶解金属３０を収容する炉本体１を
有している。炉本体１は、純銅の熱伝導率（３８９Ｗ／
ｍ・Ｋ）よりも小さな熱伝導率（３２２Ｗ／ｍ・Ｋ）の
クロム銅により形成されており、炉本体１の機械的強度
を高めていると共に、被溶解金属２０の単位時間当たり
の抜熱量を純銅の場合よりも低減している。なお、炉本
体１は、クロム銅の他、純銅の熱伝導率よりも小さな熱
伝導率のジルコニウム銅、ベリリウム銅、クロムジルコ
ニウム銅、テルル銅等の金属材料により形成されるのが
好ましいが、純銅により形成されていてもよい。また、
被溶解金属３０としては、純銅や銅合金の他、金、銀、
アルミニウム、これら各金属の合金等の大きな熱伝導率
を有した金属を挙げることができるとともに、鉄やコバ
ルト、チタン、ニッケル、ジルコニウム、ハフニウム、
クロム、ニオブ、タンタル、モリブデン、ウラン、希土
類金属、トリウム、これらの合金等を挙げることができ
る。As shown in FIG. 1, the induction heating melting furnace according to the present embodiment has a furnace main body 1 for housing a metal 30 to be melted. The furnace body 1 has a thermal conductivity of pure copper (389 W /
m / K), which is made of chromium copper having a thermal conductivity (322 W / m · K) smaller than the above, increases the mechanical strength of the furnace main body 1 and removes heat per unit time of the metal 20 to be melted. Is lower than that of pure copper. The furnace main body 1 is preferably made of a metal material such as zirconium copper, beryllium copper, chromium zirconium copper, or tellurium copper having a thermal conductivity smaller than that of pure copper, in addition to chromium copper. May be formed. Also,
As the metal 30 to be melted, besides pure copper and copper alloy, gold, silver,
Aluminum and metals having high thermal conductivity such as alloys of these metals can be given, and iron, cobalt, titanium, nickel, zirconium, hafnium,
Examples thereof include chromium, niobium, tantalum, molybdenum, uranium, rare earth metals, thorium, and alloys thereof.
【００１６】炉本体１は、炉本体１の底面壁を構成する
ように形成された底部材２と、炉本体１の側面壁を構成
するように、底部材２上に円周方向に配設された複数の
導電性セグメント８とを有している。底部材２は、円柱
形状に形成された柱状部３と、柱状部３の下縁部から外
周方向に突設されたフランジ部４とを有している。柱状
部３は、炉本体１の底面壁となるように平板状に形成さ
れた上面壁３ａを有している。一方、フランジ部４に
は、上下方向に貫設された複数の締結穴４ａが導電性セ
グメント８の配列位置に対応して形成されていると共
に、冷却水路４ｂが形成されている。The furnace body 1 is disposed on the bottom member 2 in the circumferential direction so as to form the bottom wall 2 of the furnace body 1 and the side wall of the furnace body 1. And a plurality of conductive segments 8. The bottom member 2 has a columnar portion 3 formed in a columnar shape, and a flange portion 4 protruding from a lower edge of the columnar portion 3 in an outer peripheral direction. The columnar portion 3 has a top surface wall 3 a formed in a flat plate shape so as to be a bottom wall of the furnace main body 1. On the other hand, in the flange portion 4, a plurality of fastening holes 4a penetrating vertically are formed corresponding to the arrangement position of the conductive segments 8, and a cooling water passage 4b is formed.
【００１７】各締結穴４ａには、ボルト部材６が挿通さ
れている。ボルト部材６は、ナット部材７とで導電性セ
グメント８をフランジ部４に固定している。導電性セグ
メント８は、上下方向に立設され、内側面が柱状部３の
側周面と対向した側壁部９と、側壁部９の下端部から直
角方向に曲折され、下面がフランジ部４の上面に当接さ
れた取付部１０とを有している。取付部１０には、締結
穴１０ａが形成されており、締結穴１０ａは、フランジ
部４の締結穴４ａに対応するように配置され、ボルト部
材６が挿通されている。A bolt member 6 is inserted into each fastening hole 4a. The bolt member 6 and the nut member 7 fix the conductive segment 8 to the flange portion 4. The conductive segment 8 is erected in the up-down direction, the side wall 9 whose inner surface faces the side peripheral surface of the columnar portion 3, and is bent at a right angle from the lower end of the side wall 9. And an attachment portion 10 abutting on the upper surface. A fastening hole 10 a is formed in the mounting portion 10. The fastening hole 10 a is arranged so as to correspond to the fastening hole 4 a of the flange portion 4, and the bolt member 6 is inserted therethrough.
【００１８】また、隣接する導電性セグメント８は、そ
れぞれスリット１５と、スリット１５よりも広幅の切欠
部９ａとが内周側から外周側にかけてこの順に形成さ
れ、互いに電気的に絶縁状態に配置されている。また、
各導電性セグメント８における幅方向の中心部には、上
端部を残して縦方向にスリット１６と、スリット１６よ
りも広幅の切欠部９ｂとが内周側から外周側にかけてこ
の順に形成されている。スリット１６および切欠部９ｂ
は、導電性セグメント８の上端部を除く部分を縦方向に
二分割しており、導電性セグメント８の二分割された一
方の側壁部９および取付部１０と他方の側壁部９および
取付部１０とは、スリット１６および切欠部９ｂを介し
て互いに電気的に絶縁状態にされている。さらに、切欠
部９ａ、９ｂは、誘導加熱による損失を減少させるよう
に、所定の強度を維持できる範囲内で側壁部９の横断面
積を減少させている。In the adjacent conductive segments 8, a slit 15 and a notch 9a wider than the slit 15 are formed in this order from the inner peripheral side to the outer peripheral side, and are arranged in an electrically insulated state from each other. ing. Also,
At the center in the width direction of each conductive segment 8, a slit 16 and a notch 9b wider than the slit 16 are formed in this order from the inner peripheral side to the outer peripheral side except for the upper end. . Slit 16 and notch 9b
Is formed by vertically dividing a portion of the conductive segment 8 excluding the upper end portion into two portions. One of the two side walls 9 and the mounting portion 10 of the conductive segment 8 and the other side wall portion 9 and the mounting portion 10 Are electrically insulated from each other via the slit 16 and the notch 9b. Furthermore, the cutouts 9a and 9b reduce the cross-sectional area of the side wall 9 within a range where a predetermined strength can be maintained so as to reduce the loss due to induction heating.
【００１９】ここで、図３に示すように、隣り合う導電
性セグメント８のスリット１５において互いに対向する
一対の面には、この面に沿って、アルミナなどの耐火物
で形成された絶縁性を有する厚さ０．５ｍｍ以下の薄膜
２０（４つの薄膜２０ａ〜２０ｄからなる）がスリット
１５を埋めるように層状に配置されている。また同様
に、導電性セグメント８に形成されているスリット１６
において互いに対向する一対の面には、この面に沿っ
て、厚さ０．５ｍｍ以下の薄膜２１（４つの薄膜２１ａ
〜２１ｄからなる）がスリット１６を埋めるように層状
に配置されている。このように、炉本体１の側面壁９の
内周面は、導電性セグメント８の内周面と薄膜２０ａ〜
２０ｄおよび薄膜２１ａ〜２１ｄとによって隙間なく形
成されている。このように、薄膜２０、２１がそれぞれ
４層から形成されているため、薄膜２０、２１を形成す
る材料および炉本体１を形成する材料の膨張率の差に起
因する薄膜２０、２１の割れまたは欠けを抑制すること
ができ、薄膜２０、２１の耐久性が向上する。Here, as shown in FIG. 3, a pair of surfaces facing each other in the slits 15 of the adjacent conductive segments 8 are provided with insulation formed of a refractory material such as alumina along the surfaces. The thin film 20 having a thickness of 0.5 mm or less (consisting of four thin films 20 a to 20 d) is arranged in a layer so as to fill the slit 15. Similarly, the slit 16 formed in the conductive segment 8 is formed.
A pair of surfaces facing each other is provided with a thin film 21 (four thin films 21a) having a thickness of 0.5 mm or less along this surface.
To 21d) are arranged in layers to fill the slits 16. As described above, the inner peripheral surface of the side wall 9 of the furnace main body 1 is in contact with the inner peripheral surface of the conductive segment 8 and the thin films 20a to 20a.
20d and the thin films 21a to 21d are formed without gaps. As described above, since the thin films 20 and 21 are each formed of four layers, cracks or cracks in the thin films 20 and 21 caused by a difference in expansion coefficient between the material forming the thin films 20 and 21 and the material forming the furnace body 1 are obtained. Chipping can be suppressed, and the durability of the thin films 20 and 21 is improved.
【００２０】また、導電性セグメント８と底部材２とが
互いに対向する一対の面には、この面に沿って、アルミ
ナなどの耐火物で形成された絶縁性を有する薄膜２５が
導電性セグメント８と底部材２との空隙を埋めるように
配置されている。このように、炉本体１の底面壁は、底
部材２の上面壁３ａと薄膜２５とによって導電性セグメ
ント８との間に隙間ができないように形成されている。On a pair of surfaces where the conductive segment 8 and the bottom member 2 face each other, along the surfaces, an insulating thin film 25 made of a refractory material such as alumina is provided. It is arranged so as to fill the gap between the first member and the bottom member 2. Thus, the bottom wall of the furnace main body 1 is formed by the upper surface wall 3a of the bottom member 2 and the thin film 25 so that no gap is formed between the conductive segments 8.
【００２１】本実施の形態において、薄膜２０、２１、
２５は、黒鉛より大きい体積固有抵抗率を有する材料に
より形成されていることが好ましい。なぜなら、このよ
うにすることで、渦電流が発生するのを抑制することが
できるため、溶解効率の低下を低減することができ、ま
た、炉本体内の溶湯へ熱量を供給するために行う誘導加
熱コイルに対する電力供給の制御性を向上させることが
できるからである。In the present embodiment, the thin films 20, 21,
25 is preferably formed of a material having a higher volume resistivity than graphite. This is because, in this manner, generation of eddy current can be suppressed, so that a decrease in melting efficiency can be reduced, and induction performed to supply heat to the molten metal in the furnace body is performed. This is because controllability of power supply to the heating coil can be improved.
【００２２】また、本実施の形態においては、薄膜２
０、２１が複数層により構成されているため、薄膜２
０、２１の絶縁抵抗が大きくなり、渦電流が発生するの
を抑制することができる。従って、溶解効率の低下を低
減することができるとともに、炉本体内の溶湯へ熱量を
供給するために行う誘導加熱コイルに対する電力供給の
制御性を向上させることができるという利点が生じる。In this embodiment, the thin film 2
0 and 21 are composed of a plurality of layers.
It is possible to suppress the occurrence of eddy current due to an increase in insulation resistance of 0 and 21. Therefore, it is possible to reduce the decrease in the melting efficiency and to improve the controllability of power supply to the induction heating coil for supplying heat to the molten metal in the furnace body.
【００２３】各導電性セグメント８の内部には、冷却水
路８ａと連通路８ｂとが形成されている。冷却水路８ａ
は、スリット１６で二分割された一方の側壁部９と他方
の側壁部９とにそれぞれ形成されている。また、連通路
８ｂは、導電性セグメント８の上端部に形成されてお
り、両側壁部９における冷却水路８ａの上端部同士を連
通している。また、各冷却水路８ａの下端は、上述のフ
ランジ部４の冷却水路４ｂに連通されており、これらの
冷却水路８ａ、４ｂは、冷却水を流通させることによっ
て、導電性セグメント８および薄膜２０、２１、２５を
含む炉本体１の全体を所定の温度（被溶解金属３０との
反応温度）以下に冷却している。Inside each conductive segment 8, a cooling water passage 8a and a communication passage 8b are formed. Cooling channel 8a
Are formed on one side wall 9 and the other side wall 9 divided into two by the slit 16. The communication path 8b is formed at the upper end of the conductive segment 8, and communicates with the upper ends of the cooling water passages 8a in the side walls 9. Further, the lower end of each cooling water passage 8a is communicated with the cooling water passage 4b of the above-mentioned flange portion 4, and these cooling water passages 8a and 4b allow the conductive segment 8 and the thin film 20, The entire furnace body 1 including the parts 21 and 25 is cooled to a predetermined temperature (reaction temperature with the metal 30 to be melted) or lower.
【００２４】上記のように構成された炉本体１の外周側
には、誘導加熱コイル１１が巻回されている。誘導加熱
コイル１１には、任意の周波数の交流電力を出力可能な
図示しない電源装置が接続されている。電源装置は、誘
導加熱コイル１１に対して交流電力を供給して交番磁場
を発生させ、この交番磁場を炉本体１に収容された被溶
解金属３０に浸透させて誘導加熱する。An induction heating coil 11 is wound around the outer periphery of the furnace body 1 configured as described above. The induction heating coil 11 is connected to a power supply device (not shown) capable of outputting AC power of an arbitrary frequency. The power supply device supplies alternating current power to the induction heating coil 11 to generate an alternating magnetic field, and the alternating magnetic field penetrates the metal 30 to be melted contained in the furnace body 1 to perform induction heating.
【００２５】次に、本実施の形態の誘導加熱溶解炉の動
作について説明する。まず、塊状や粉状の被溶解金属３
０が炉本体１に投入される。そして、側壁部９の冷却水
路８ａに冷却水が供給されることにより炉本体１が冷却
されながら、誘導加熱コイル１１に交流電力が供給され
ることによって、誘導加熱コイル１１の周囲に交番磁場
が生成される。誘導加熱コイル１１の内周側における交
番磁場は、縦方向に分割された導電性セグメント８を介
して炉本体１の内側に透過することによって、被溶解金
属３０に浸透し、被溶解金属３０を誘導加熱する。これ
により、被溶解金属３０は、溶融温度に昇温した表面側
から溶解を開始して溶湯３０ｂとなり、炉本体１の底面
壁に向かって流れ落ちる。そして、溶湯３０ｂが炉本体
１の底面壁に到達したときに、炉本体１により冷却され
て凝固し、皿状のスカル３０ａを形成する。Next, the operation of the induction heating melting furnace according to the present embodiment will be described. First, a lump or powdered metal 3
0 is charged into the furnace body 1. Then, alternating current magnetic field is supplied around the induction heating coil 11 by supplying AC power to the induction heating coil 11 while cooling the furnace main body 1 by supplying cooling water to the cooling water passage 8 a of the side wall 9. Generated. The alternating magnetic field on the inner peripheral side of the induction heating coil 11 penetrates into the metal to be melted 30 by penetrating the inside of the furnace main body 1 through the conductive segments 8 divided in the vertical direction, and penetrates the metal to be melted 30. Induction heating. Thereby, the metal to be melted 30 starts melting from the surface side heated to the melting temperature, becomes molten metal 30b, and flows down toward the bottom wall of the furnace body 1. When the molten metal 30b reaches the bottom wall of the furnace body 1, it is cooled and solidified by the furnace body 1 to form a dish-shaped skull 30a.
【００２６】ここで、スカル３０ａが所定以上の厚みと
なって炉本体１による冷却能力よりも誘導加熱による加
熱能力が上回ると、スカル３０ａ上に溶湯３０ｂが滞留
していくことになる。そして、滞留する溶湯３０ｂの量
が増加すると、溶湯３０ｂが交番磁場と誘導電流との相
互作用および重力の作用を受けることによって、周辺部
から中央部にかけて盛り上がったドーム形状の外形を呈
しながら撹拌されることになる。また、このような溶湯
３０ｂの形成時において、被溶解金属３０のスカル３０
ａと接触する炉本体１の内周面が反応温度以下に冷却さ
れているため、薄膜２０、２１、２５の不純物がスカル
３０ａを介して溶湯３０ｂに移行することもない。な
お、スカル３０ａ上に多量の溶湯３０ｂを形成して維持
するためには、炉本体１の溶湯３０ｂに対する抜熱量よ
りも大きな熱量で溶湯３０ｂが加熱されるように、誘導
加熱コイル１１への電力供給が継続される必要がある。Here, when the skull 30a has a predetermined thickness or more and the heating capacity by induction heating exceeds the cooling capacity of the furnace body 1, the molten metal 30b stays on the skull 30a. When the amount of the retained molten metal 30b increases, the molten metal 30b is subjected to the interaction between the alternating magnetic field and the induced current and the action of gravity, and is thus stirred while exhibiting a dome-shaped external shape that rises from the peripheral portion to the central portion. Will be. In addition, when the molten metal 30b is formed, the skull 30
Since the inner peripheral surface of the furnace body 1 that is in contact with a is cooled below the reaction temperature, impurities of the thin films 20, 21, and 25 do not migrate to the molten metal 30b via the skull 30a. In order to form and maintain a large amount of the molten metal 30b on the skull 30a, it is necessary to supply electric power to the induction heating coil 11 so that the molten metal 30b is heated with a larger amount of heat than the amount of heat removed from the furnace body 1 with respect to the molten metal 30b. Supply needs to be continued.
【００２７】以上のように、本実施の形態の誘導加熱溶
解炉は、隣り合う導電性セグメント８間に形成されるス
リット１５、導電性セグメント８に形成されるスリット
１６および導電性セグメント８と底部材２との間の隙間
において互いに対向する一対の面に、この面に沿って薄
膜（熱伝導率のよい緻密な材料からなるものが好まし
い））２０、２１、２５がこれらの間の空隙を埋めるよ
うに配置されているため、スカル３０ａがスリット１
５、スリット１６および導電性セグメント８と底部材２
との間の隙間内に差し込んで形成されるのを抑制するこ
とができ、これに起因して、溶解効率が低下したり、溶
解後に炉本体１内で凝固させた鋳物または出湯後に残っ
たスカル３０ａを取り出すときに炉本体１を損傷させる
ことを効果的に低減することができる。As described above, the induction heating melting furnace according to the present embodiment includes the slits 15 formed between the adjacent conductive segments 8, the slits 16 formed in the conductive segments 8, and the conductive segments 8 and the bottom. Thin films (preferably made of a dense material having good thermal conductivity) 20, 21, 25 form gaps between the pair of surfaces facing each other in the gap with the material 2 along these surfaces. Since the skull 30a is arranged so as to be filled, the slit 1
5, slit 16 and conductive segment 8 and bottom member 2
Can be prevented from being formed by being inserted into the gap between the skull and the skull which is reduced after melting or which has been solidified in the furnace main body 1 after melting or left after tapping. Damage to the furnace body 1 when removing 30a can be effectively reduced.
【００２８】また、耐火物が薄膜２０、２１であるた
め、導電性セグメント８が冷却されるのにともなって薄
膜２０、２１も十分に冷却され、薄膜２０、２１、２５
の温度上昇が抑えられる。したがって、耐火物で形成さ
れた薄膜２０、２１、２５と被溶解金属３０との反応が
抑制され、薄膜２０、２１、２５からのガスの放出量が
低減される。これにより、溶解装置の溶解中の真空特性
がよくなる。また、薄膜２０、２１、２５と被溶解金属
３０とは、僅かな面積でしか接触しないため、両者の反
応が抑制される。このように、本実施の形態によると、
薄膜２０、２１、２５と被溶解金属３０とが反応して、
薄膜２０、２１、２５の不純物が溶湯３０ｂに移行する
ことによる汚染が生じるのを低減することができる。Since the refractory is the thin films 20, 21, the thin films 20, 21 are sufficiently cooled as the conductive segment 8 is cooled, and the thin films 20, 21, 25 are cooled.
Temperature rise is suppressed. Therefore, the reaction between the thin films 20, 21, and 25 formed of the refractory and the metal to be melted 30 is suppressed, and the amount of gas released from the thin films 20, 21, and 25 is reduced. This improves the vacuum characteristics during melting of the melting device. In addition, since the thin films 20, 21, and 25 and the metal to be melted 30 come into contact with only a small area, the reaction between them is suppressed. Thus, according to the present embodiment,
The thin films 20, 21, 25 react with the metal to be melted 30,
It is possible to reduce the occurrence of contamination due to the migration of the impurities of the thin films 20, 21, 25 into the molten metal 30b.
【００２９】また、薄膜２０、２１がそれぞれ４層から
形成されているため、薄膜２０、２１を形成する材料お
よび炉本体１を形成する材料の膨張率の差に起因する薄
膜２０、２１の割れまたは欠けを抑制することができ、
薄膜２０、２１の耐久性が向上する。Further, since the thin films 20 and 21 are each formed of four layers, cracks in the thin films 20 and 21 caused by a difference in expansion coefficient between the material forming the thin films 20 and 21 and the material forming the furnace body 1 are obtained. Or can suppress chipping,
The durability of the thin films 20, 21 is improved.
【００３０】以上、本発明の好適な一実施の形態につい
て説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様
々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施
の形態では、導電性セグメント８の中心部にスリット１
６を縦向き方向に形成して側壁部９を二分割し、両側の
側壁部９にそれぞれ冷却水路８ａを形成することによっ
て、炉本体１を冷却するように構成にされているが、本
発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図４
に示すように、冷却水路２１は、フランジ部４の中心部
に取水口２１ａおよび排水口２１ｂを形成し、取水口２
１ａから立ち上げてフランジ部４で外周方向に曲折し、
さらに、側壁部９内の外周側を通るように立ち上げた
後、上端部の内周側を通るように立ち下げて排水口２１
ｂに連結した二重構造となっていても良い。The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made as long as they are described in the appended claims. Things. For example, in the above-described embodiment, the slit 1 is provided at the center of the conductive segment 8.
6 is formed in the vertical direction, the side wall portion 9 is divided into two, and cooling water passages 8a are formed in the side wall portions 9 on both sides, so that the furnace main body 1 is cooled. Is not limited to this. That is, FIG.
As shown in the figure, the cooling water passage 21 has an intake 21 a and a drain 21 b in the center of the flange portion 4, and the intake 2
1a, bends at the flange portion 4 in the outer peripheral direction,
Further, after rising up so as to pass through the outer peripheral side in the side wall portion 9, it is lowered so as to pass through the inner peripheral side at the upper end portion, and the drain port 21 is formed.
It may have a double structure connected to b.
【００３１】また、本実施の形態においては、薄膜２
０、２１は、スリット１５、１６の全体に配置されてい
るが、スリット１５、１６の全体に配置されている場合
に限らず、少なくとも炉本体１の側面壁９の内周面を形
成する部分に配置されていればよい。さらに、本実施の
形態のように、薄膜２０、２１がそれぞれ同一の厚さの
４層の薄膜から形成されている場合だけでなく、薄膜２
０、２１のそれぞれの層の数量（薄膜の厚さ）は、薄膜
２０、２１を形成する耐火物と、炉本体１および被溶解
金属３０との組み合わせ、使用条件、耐火物および被溶
解金属３０の諸物性を考慮して適宜変更してもよい。ま
た、薄膜２５についても同様に、導電性セグメント８と
底部材２との間、全体に配置されている場合に限らず、
少なくとも炉本体１内部の被溶解金属３０と接触する部
分に配置されていればよい。さらに、薄膜２０、２１と
同様に、薄膜２５の層の数量（薄膜の厚さ）は適宜変更
してもよい。なお、スリット１５、スリット１６および
導電性セグメント８と底部材２との間の隙間に薄膜２
０、２１、２５を形成する場合、それぞれの間に溶解金
属３０が差し込まない程度に近接していればよく、僅か
な隙間があってもよい。In this embodiment, the thin film 2
0 and 21 are arranged over the entire slits 15 and 16, but are not limited to the case where they are arranged over the entire slits 15 and 16, and at least a portion that forms the inner peripheral surface of the side wall 9 of the furnace body 1. It is sufficient if they are arranged. Furthermore, not only are the thin films 20 and 21 formed of four thin films having the same thickness as in the present embodiment,
The number of layers 0 and 21 (thickness of the thin film) depends on the combination of the refractory forming the thin films 20 and 21, the furnace body 1 and the metal 30 to be melted, the operating conditions, the refractory and the metal 30 to be melted. May be changed as appropriate in consideration of the various physical properties. Similarly, the thin film 25 is not limited to being disposed entirely between the conductive segment 8 and the bottom member 2,
What is necessary is just to arrange | position at least the part which contacts the to-be-molten metal 30 inside the furnace main body 1. FIG. Further, similarly to the thin films 20 and 21, the number of layers of the thin film 25 (thickness of the thin film) may be appropriately changed. Note that the thin film 2 is provided in the slits 15 and 16 and the gap between the conductive segment 8 and the bottom member 2.
In the case of forming 0, 21, and 25, it is sufficient that they are close to each other so as not to insert the molten metal 30, and there may be a slight gap.
【００３２】また、本実施の形態においては、薄膜２
０、２１、２５はアルミナにより形成されているが、ア
ルミナに限らず、ジルコニアなどの各種酸化物、窒化ケ
イ素などの各種窒化物により形成されていてもよい。な
お、薄膜２０、２１、２５は、イオンプレーティング、
溶射などの方法により形成される。また、薄膜２０、２
１は４層ともすべて耐火物により形成されているが、薄
膜が複数層から構成されている場合は、少なくとも１つ
の薄膜が耐火物により形成されていれば、その他の薄膜
は金属により形成されていてもよい。例えば、薄膜２０
において、薄膜２０ａ、２０ｄが耐火物により形成さ
れ、中間層に対応する２０ｂ、２０ｃが金属により形成
されている場合でも同様の効果を得ることができる。In the present embodiment, the thin film 2
Although 0, 21, and 25 are formed of alumina, they are not limited to alumina, and may be formed of various oxides such as zirconia and various nitrides such as silicon nitride. The thin films 20, 21, and 25 are formed by ion plating,
It is formed by a method such as thermal spraying. The thin films 20, 2
Although all four layers 1 are formed of refractory materials, when the thin film is composed of a plurality of layers, if at least one thin film is formed of a refractory material, the other thin films are formed of a metal. May be. For example, the thin film 20
In this case, the same effect can be obtained even when the thin films 20a and 20d are formed of a refractory material, and the intermediate layers 20b and 20c are formed of a metal.
【００３３】[0033]
【発明の効果】請求項１、２によると、導電性セグメン
ト間の空隙または側壁面と底部材との間の空隙に耐火性
および絶縁性を有する薄膜を空隙を埋めるように配置す
ることにより、導電性セグメント間の空隙内または側壁
面と底部材との間の空隙内に差し込むスカルをごく少量
に抑えることができるため、差し込みによる溶解効率の
低下および溶解後に炉本体内で凝固させた鋳物または出
湯後に残ったスカルを取り出すときの炉本体の損傷を効
果的に抑制することができる。また、導電性セグメント
が冷却されるのにともなって薄膜も十分に冷却されるた
め薄膜の温度上昇を抑えることができる。したがって、
耐火物で形成された薄膜と被溶解金属との反応が抑制さ
れ、薄膜からのガスの放出量が低減される。また、薄膜
と被溶解金属とが接触する面積が減少することによって
も両者の反応が抑制される。このように、薄膜と被溶解
金属とが反応して、炉本体の不純物が溶湯に移行するこ
とによる汚染が生じるのを低減することができる。According to the first and second aspects of the present invention, a thin film having a fire resistance and an insulating property is arranged so as to fill the gap in the gap between the conductive segments or in the gap between the side wall surface and the bottom member. Since the skull inserted in the gap between the conductive segments or in the gap between the side wall surface and the bottom member can be suppressed to a very small amount, the melting efficiency is reduced by the insertion and the casting solidified in the furnace body after melting or Damage to the furnace body when removing the skull remaining after tapping can be effectively suppressed. In addition, since the thin film is sufficiently cooled as the conductive segment is cooled, the temperature rise of the thin film can be suppressed. Therefore,
The reaction between the thin film formed of the refractory and the metal to be melted is suppressed, and the amount of gas released from the thin film is reduced. In addition, the reaction between the thin film and the metal to be melted is also suppressed by reducing the area in contact with the metal to be melted. As described above, it is possible to reduce the occurrence of contamination due to the reaction between the thin film and the metal to be melted and the impurities in the furnace body being transferred to the molten metal.
【００３４】請求項３によると、薄膜を形成する材料お
よび炉本体を形成する材料の膨張率の差に起因する薄膜
の割れまたは欠けを抑制することができ、薄膜の耐久性
が向上する。請求項４によると、溶解に必要な電力を炉
本体内の溶湯へ供給することが可能になる。According to the third aspect, cracking or chipping of the thin film due to a difference in expansion coefficient between the material forming the thin film and the material forming the furnace body can be suppressed, and the durability of the thin film is improved. According to the fourth aspect, it is possible to supply electric power required for melting to the molten metal in the furnace body.
【図１】本発明の一実施の形態に係る誘導加熱溶解炉に
おける被溶解金属の状態を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state of a metal to be melted in an induction heating melting furnace according to one embodiment of the present invention.
【図２】図１の誘導加熱溶解炉における導電性セグメン
トの要部斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a main part of a conductive segment in the induction heating melting furnace of FIG. 1;
【図３】図１の誘導加熱溶解炉における導電性セグメン
トの水平方向の断面図である。FIG. 3 is a horizontal sectional view of a conductive segment in the induction heating melting furnace of FIG. 1;
【図４】本発明の他の実施の形態に係る誘導加熱溶解炉
における被溶解金属の状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of a metal to be melted in an induction heating melting furnace according to another embodiment of the present invention.
【符号の説明】 １ 炉本体 ２ 底部材 ３ 柱状部 ４ フランジ部 ６ ボルト部材 ７ ナット部材 ８ 導電性セグメント ８ａ 冷却水路 ８ｂ 連通路 ９ 側壁部 ９ａ、９ｂ 切欠部 １０ 取付部 １１ 誘導加熱コイル １５ スリット（隣り合う導電性セグメント間におけ
る） １６ スリット（導電性セグメントにおける） ２０、２１、２５ 薄膜 ３０ 被溶解金属 ３０ａ スカル ３０ｂ 溶湯DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace main body 2 Bottom member 3 Columnar part 4 Flange part 6 Bolt member 7 Nut member 8 Conductive segment 8a Cooling water channel 8b Communication passage 9 Side wall 9a, 9b Notch 10 Mounting part 11 Induction heating coil 15 Slit (Between adjacent conductive segments) 16 Slit (in conductive segment) 20, 21, 25 Thin film 30 Metal to be melted 30a Skull 30b Molten metal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 泰弘 三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢事業所内 (72)発明者 中嶋 賢人 三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢事業所内 Ｆターム(参考） 3K059 AA08 AB16 AD03 AD25 4K046 AA01 BA03 CB12 CD02 4K063 AA04 BA03 CA03 CA05 FA34 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Yasuhiro Nakai 100 Takegahana-cho, Ise-city, Mie Prefecture Inside Shinko Electric Co., Ltd. On-site F term (reference) 3K059 AA08 AB16 AD03 AD25 4K046 AA01 BA03 CB12 CD02 4K063 AA04 BA03 CA03 CA05 FA34
Claims (4)
の導電性セグメントを円周方向に配列することにより形
成された側面壁を有し、被溶解金属を冷却可能に収容す
る炉本体と、前記側面壁の外周側に配置され、前記炉本
体に収容された被溶解金属を誘導加熱する誘導加熱コイ
ルとを備えた誘導加熱溶解炉において、 複数の前記導電性セグメント間にそれぞれ形成された前
記空隙が、この空隙を介して互いに対向する一対の面に
沿って配置された耐火性および絶縁性を有する薄膜によ
って実質的に埋められていることを特徴とする誘導加熱
溶解炉。1. A furnace body having a side wall formed by arranging a plurality of conductive segments in a circumferential direction such that a gap is formed between each other, and accommodating a metal to be melted in a coolable manner. And an induction heating coil disposed on the outer peripheral side of the side wall and induction heating a metal to be melted contained in the furnace main body, wherein each of the plurality of conductive segments is formed between the conductive segments. Wherein the gap is substantially filled with a fire-resistant and insulating thin film disposed along a pair of surfaces facing each other via the gap.
列することにより形成された側面壁、および、前記側面
壁との間に空隙が形成されるように配置された導電性を
有する底部材を有し、被溶解金属を冷却可能に収容する
炉本体と、前記側面壁の外周側に配置され、前記炉本体
に収容された被溶解金属を誘導加熱する誘導加熱コイル
とを備えた誘導加熱溶解炉において、 前記導電性セグメントと前記底部材との間に形成された
前記空隙が、この空隙を介して互いに対向する一対の面
に沿って配置された耐火性および絶縁性を有する薄膜に
よって実質的に埋められていることを特徴とする誘導加
熱溶解炉。2. A side wall formed by arranging a plurality of conductive segments in a circumferential direction, and a bottom member having conductivity arranged such that a gap is formed between the side wall and the side wall. And an induction heating coil, which is provided on the outer peripheral side of the side wall and has an induction heating coil for induction heating the molten metal contained in the furnace body. In the melting furnace, the gap formed between the conductive segment and the bottom member is substantially formed by a thin film having fire resistance and insulation arranged along a pair of surfaces facing each other via the gap. An induction heating melting furnace characterized by being buried.
ことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱溶
解炉。3. The induction heating melting furnace according to claim 1, wherein the thin film is composed of a plurality of layers.
率を有する材料により形成されていることを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱溶解炉。4. The induction heating melting furnace according to claim 1, wherein the thin film is formed of a material having a volume resistivity higher than that of graphite.
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