JPH0494090A - 誘導電気炉内の磁界制御方法 - Google Patents
誘導電気炉内の磁界制御方法Info
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Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
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。
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〕
本発明は鉄鋼及び非鉄金属製造分野で広く利用されてい
る誘導電気炉に、局所的に加熱及び撹拌を連続制御する
磁界制御方法に関するものである 〔従来の技術〕 現在普及している誘導電気炉は、大電力を被加熱物に投
入することによる迅速な加熱溶解と、溶融金属内部に発
生する激しい誘導撹拌が特徴であり、金属スクラップの
溶Ｘ 合金成分の均−混合及びスラグ投入による溶融金
属の精錬を目的として広く利用されてい。る 〔発明が解決しようとする課題〕 誘導電気炉は優れた加熱及び攪拌機能を有するカｔ そ
の反面こ局所的な過熱及び流れによる炉材の溶損やスラ
ブの巻き込みによる溶融金属の汚濁化及び非金属介在物
の浮上分離性の劣化などの重大な問題を内包している。
る誘導電気炉に、局所的に加熱及び撹拌を連続制御する
磁界制御方法に関するものである 〔従来の技術〕 現在普及している誘導電気炉は、大電力を被加熱物に投
入することによる迅速な加熱溶解と、溶融金属内部に発
生する激しい誘導撹拌が特徴であり、金属スクラップの
溶Ｘ 合金成分の均−混合及びスラグ投入による溶融金
属の精錬を目的として広く利用されてい。る 〔発明が解決しようとする課題〕 誘導電気炉は優れた加熱及び攪拌機能を有するカｔ そ
の反面こ局所的な過熱及び流れによる炉材の溶損やスラ
ブの巻き込みによる溶融金属の汚濁化及び非金属介在物
の浮上分離性の劣化などの重大な問題を内包している。
近年の鉄鋼及び非鉄金属材料に課せられた高清浄化への
激しい要求を満たすために上記の問題の早急な解決が急
動となっている。この問題を解決するためには 炉内の
局所的な湿度制御または撹拌制御を行う必要がある。し
かし誘導電気炉における加熱と撹拌は、いずれも炉内に
発生する交流磁界によって行われるが、磁界の分布は誘
導電気炉の設計条件によって固定されている。このため
炉内の局所的な温度制御及び撹拌制御は従来の技術では
不可能である。
激しい要求を満たすために上記の問題の早急な解決が急
動となっている。この問題を解決するためには 炉内の
局所的な湿度制御または撹拌制御を行う必要がある。し
かし誘導電気炉における加熱と撹拌は、いずれも炉内に
発生する交流磁界によって行われるが、磁界の分布は誘
導電気炉の設計条件によって固定されている。このため
炉内の局所的な温度制御及び撹拌制御は従来の技術では
不可能である。
本発明はかかる点に鑑み、既存の誘導電気炉に大きな変
更を行うことなく局所的温度制御及び撹拌制御を行うこ
とを目的とする。
更を行うことなく局所的温度制御及び撹拌制御を行うこ
とを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の誘導電気炉内の磁界
制御方法は、誘導電気炉における誘導コイルと被加熱物
との間隙に局所的に磁界制御コイルを挿入し、この磁界
制御コイルに発生する誘導電流の強さを調整、し これ
により前記誘導電気炉内の磁界を局所的に制御し、被加
熱物の温度と撹拌を局所的に制御するようにしたもので
ある。
制御方法は、誘導電気炉における誘導コイルと被加熱物
との間隙に局所的に磁界制御コイルを挿入し、この磁界
制御コイルに発生する誘導電流の強さを調整、し これ
により前記誘導電気炉内の磁界を局所的に制御し、被加
熱物の温度と撹拌を局所的に制御するようにしたもので
ある。
なお上記磁界制御コイルに発生する誘導電流の強さを調
整する手段として、は このコイルに連なりインダクタ
ンスを可変とした外部コイルにより規制すればＪい。
整する手段として、は このコイルに連なりインダクタ
ンスを可変とした外部コイルにより規制すればＪい。
あるいはこの外部コイルに代えて可変抵抗器により規制
するようにしてもよい。
するようにしてもよい。
また他の発明は、誘導電気炉における誘導コイルと被加
熱物との間隙に局所的に導電性円筒を挿入し、この円筒
内に発生する誘導電流の強さを調整し、これにより前記
誘導電気炉内の磁界を局所的に制御し、被加熱物の温度
と撹拌を局所的に制御するようにしたものである。
熱物との間隙に局所的に導電性円筒を挿入し、この円筒
内に発生する誘導電流の強さを調整し、これにより前記
誘導電気炉内の磁界を局所的に制御し、被加熱物の温度
と撹拌を局所的に制御するようにしたものである。
なお上記円筒に発生する誘導電流の強さを調整する手段
としては、この円筒の一部を切欠し、その両端を可変抵
抗器に接続、し この可変抵抗器により規制すればよい
。
としては、この円筒の一部を切欠し、その両端を可変抵
抗器に接続、し この可変抵抗器により規制すればよい
。
あるいはこの可変抵抗器に代えてインダクタンスを可変
とした外部コイルにより行うようにしてもよい。
とした外部コイルにより行うようにしてもよい。
磁界制御コイルまたは導電性円筒に生じる誘導電流は被
加熱物に印加される交流磁界を減少させも 従って上記
磁界制御コイルまたは導電性円筒に対向する被加熱物は
局所的に温度及び撹拌は制御される。
加熱物に印加される交流磁界を減少させも 従って上記
磁界制御コイルまたは導電性円筒に対向する被加熱物は
局所的に温度及び撹拌は制御される。
第１図乃至第４図は本発明の第１実施例を示す。誘導電
気炉ｌは雰囲気を調整するための反応容器２の外周に誘
導コイル３を、また中心部にるつぼ４を備える。５はる
つぼ内に収納される溶鉄であり、通常の誘導電気炉は上
記要領にて構成されている。
気炉ｌは雰囲気を調整するための反応容器２の外周に誘
導コイル３を、また中心部にるつぼ４を備える。５はる
つぼ内に収納される溶鉄であり、通常の誘導電気炉は上
記要領にて構成されている。
６は磁界制御コイルを示し誘導コイル３と溶鉄５との間
に配備され、かつその高さは誘導コイル３に比して短く
、溶鉄５を局所的に覆う長さを有し、かつ溶鉄５に対し
適所例えば表面近傍に設置し、その両端は外部に取出し
、インダクタンスを可変とした外部コイル７に接続する
。
に配備され、かつその高さは誘導コイル３に比して短く
、溶鉄５を局所的に覆う長さを有し、かつ溶鉄５に対し
適所例えば表面近傍に設置し、その両端は外部に取出し
、インダクタンスを可変とした外部コイル７に接続する
。
これにより外部コイル７のインダクタンスを変化させ、
磁界制御コイル６に流れる誘導電流を変化させ、これに
よって炉内の磁界分布を制御することが可能となる。
磁界制御コイル６に流れる誘導電流を変化させ、これに
よって炉内の磁界分布を制御することが可能となる。
第２図は上記装置を用いて制御した磁界の様子の１例を
、但し誘導コイル中心軸上の軸方向磁束密度分布を外部
コイルのインダクタンスをパラメータとして示したもの
である。図の条件は炉の周波数が３０ＫＨｚ、誘導コイ
ルの巻数は１２９−ン、内径１１ｃｍ、磁界制御コイル
の巻数４ターン、外形８Ｃ−で磁界制御コイル６を誘導
コイル３の中央に置き、被加熱物がない状態で測定した
。図より磁束密度は磁界制御コイル６の回路を開いたと
氏 即ち磁界制御コイルを設置しない状態では（図の白
丸印）中央部は最大であるが、磁界制御コイルの回路を
閉じることにより中央部で減少しており、減少の度合は
外部コイル７のインダクタンスＩ：よって変化している
。
、但し誘導コイル中心軸上の軸方向磁束密度分布を外部
コイルのインダクタンスをパラメータとして示したもの
である。図の条件は炉の周波数が３０ＫＨｚ、誘導コイ
ルの巻数は１２９−ン、内径１１ｃｍ、磁界制御コイル
の巻数４ターン、外形８Ｃ−で磁界制御コイル６を誘導
コイル３の中央に置き、被加熱物がない状態で測定した
。図より磁束密度は磁界制御コイル６の回路を開いたと
氏 即ち磁界制御コイルを設置しない状態では（図の白
丸印）中央部は最大であるが、磁界制御コイルの回路を
閉じることにより中央部で減少しており、減少の度合は
外部コイル７のインダクタンスＩ：よって変化している
。
このように磁界制御コイル６を用へ 外部コイル７をｍ
いインダクタンスを制御することにより、炉内の磁束密
度を制御することができ、これにより被加熱物の温度ま
たは攪拌を局所的に制御できる。
いインダクタンスを制御することにより、炉内の磁束密
度を制御することができ、これにより被加熱物の温度ま
たは攪拌を局所的に制御できる。
次にこの磁界制御を溶鉄の局所的撹拌制御に適用した例
を第３図に示す。なお溶鉄内部の撹拌強度を定量的に測
定することは難しい。そこで溶鉄中にグラファイトの丸
棒１−浸漬し、その直径変化から溶解量の分布を求め、
溶鉄内の高さ方向の流動状態を類推することにする。
を第３図に示す。なお溶鉄内部の撹拌強度を定量的に測
定することは難しい。そこで溶鉄中にグラファイトの丸
棒１−浸漬し、その直径変化から溶解量の分布を求め、
溶鉄内の高さ方向の流動状態を類推することにする。
第３図は縦軸にグラファイトの溶解量を表す指数である
局所物質移動係数をとり、横軸にるつぼ底からの高さを
とって磁界制御コイルの効果を溶鉄温度１４００°Ｃ１
溶鉄＊ ｆ ５００ｇの場合について示したものである
。但し磁界制御コイルは溶鉄上部龜ご対向設置して実験
した。これによるとき番よ 溶鉄上部における撹拌は磁
界制御コイルの回路を開いたとき即ちインダクタンスを
無限大としたとき、換言すると磁界制御コイルを挿入し
ない場合は最大であっ、て インダクタンス２を減少す
るに従って撹拌強度は弱められ°る。
局所物質移動係数をとり、横軸にるつぼ底からの高さを
とって磁界制御コイルの効果を溶鉄温度１４００°Ｃ１
溶鉄＊ ｆ ５００ｇの場合について示したものである
。但し磁界制御コイルは溶鉄上部龜ご対向設置して実験
した。これによるとき番よ 溶鉄上部における撹拌は磁
界制御コイルの回路を開いたとき即ちインダクタンスを
無限大としたとき、換言すると磁界制御コイルを挿入し
ない場合は最大であっ、て インダクタンス２を減少す
るに従って撹拌強度は弱められ°る。
これは前述の如く磁界＊Ｊ ｉｊコイルにより炉内の磁
界を制御したことにより撹拌強度を減少したものである
。
界を制御したことにより撹拌強度を減少したものである
。
次に第４図は第２実施例を示す。本実施例は前例の外部
コイル７に代えて可変抵抗Ｉ１８を取付けたものである
。その他の構造は前例と同一であり、同一部品には同一
符号を付して説明を省略する。
コイル７に代えて可変抵抗Ｉ１８を取付けたものである
。その他の構造は前例と同一であり、同一部品には同一
符号を付して説明を省略する。
前記実施例は磁界制御コイル６のインダクタンスを外部
コイル７のインダクタンスにより規制したものであり、
本実施例は可変抵抗器８によるＩｉ流規制により行うよ
うにしたもので、実験の結果は上記第２図及び第３図と
同等の制御が可能であった。従ってその実験結果は上記
第１実施例と重複するので説明を省略する。
コイル７のインダクタンスにより規制したものであり、
本実施例は可変抵抗器８によるＩｉ流規制により行うよ
うにしたもので、実験の結果は上記第２図及び第３図と
同等の制御が可能であった。従ってその実験結果は上記
第１実施例と重複するので説明を省略する。
次に第５図及び第６図は第３実施例を示す。
本実施例は前記各実施例の磁界制御コイル６に代えて導
電性円筒ｉｏを誘導コイル３と被加熱物５との間に挿入
し、この円筒１ｏに銹起される誘導電流を規制するよう
にしたもので、誘導電気炉１の構成は前記各実施例と同
一であり、同一部品に対しては同一符号を付して説明を
省略する。
電性円筒ｉｏを誘導コイル３と被加熱物５との間に挿入
し、この円筒１ｏに銹起される誘導電流を規制するよう
にしたもので、誘導電気炉１の構成は前記各実施例と同
一であり、同一部品に対しては同一符号を付して説明を
省略する。
実験に際しては円筒１０はモリブデン製とし、誘導電流
を制御するため、この円筒１０の一箇所ｔご切欠ＩＩを
形成し、円筒１ｏの両端を外部の可変抵抗器１２に接続
した。
を制御するため、この円筒１０の一箇所ｔご切欠ＩＩを
形成し、円筒１ｏの両端を外部の可変抵抗器１２に接続
した。
本実施例の場合も、円筒１０による磁界分布の制御は
上記各実施例と同様であり、円筒１ｏによる局所的攪拌
制御終了の実験結果を第６図に示す。
上記各実施例と同様であり、円筒１ｏによる局所的攪拌
制御終了の実験結果を第６図に示す。
本実施ＮＪごおいても導電性円筒１８を設置した溶鉄上
部において、抵抗変化ｔこ伴う溶解量の顕著な変化が認
められる。
部において、抵抗変化ｔこ伴う溶解量の顕著な変化が認
められる。
次に第７図は第４実施例を示す。本実施例は上記第３実
施例の可変抵抗器１２に代えてインダクタンス可変の外
部コイルを取付けたものである。この外部コイル１３に
よる円筒１０に銹起される銹導ＩＩ流及びこれに伴う磁
界分布のｆ＃ｌＪ御は上記第１実施例と同様であり説明
を省略する。
施例の可変抵抗器１２に代えてインダクタンス可変の外
部コイルを取付けたものである。この外部コイル１３に
よる円筒１０に銹起される銹導ＩＩ流及びこれに伴う磁
界分布のｆ＃ｌＪ御は上記第１実施例と同様であり説明
を省略する。
なお上記各実施例はグラファイトの溶解量の変化につい
ては説明したが、この溶解量の変化は溶鉄の局所的撹拌
強度の変化と対応するものであり、本発明による局所的
攪拌制御を示すものである。
ては説明したが、この溶解量の変化は溶鉄の局所的撹拌
強度の変化と対応するものであり、本発明による局所的
攪拌制御を示すものである。
なお局所的温度制御も撹拌制御と同様に第２図に示す炉
内磁界制御により行い得ることは明かである。
内磁界制御により行い得ることは明かである。
また上記実施例は周波数３０ＫＨｚの小型誘導電気炉を
用い実験した結果を示したが、必ずしもこれに限らず本
発明による磁界制御の原理は炉の周波数及び炉の大きさ
の如何によらず適用可能である 〔発明の効果〕 本発明による時は、誘導電気炉の誘導コイルと被加熱物
との間に磁界制御コイルまたはこれに代えて導電性円筒
を局所的に挿入し、それぞれに誘起される誘導電流の強
さを調節することにより、電気炉内の磁界のこれら磁界
制御コイルまたは円筒に対向する部分を制御するように
したから、被加熱物の温度及び撹拌を局所的に制御する
ことができる。
用い実験した結果を示したが、必ずしもこれに限らず本
発明による磁界制御の原理は炉の周波数及び炉の大きさ
の如何によらず適用可能である 〔発明の効果〕 本発明による時は、誘導電気炉の誘導コイルと被加熱物
との間に磁界制御コイルまたはこれに代えて導電性円筒
を局所的に挿入し、それぞれに誘起される誘導電流の強
さを調節することにより、電気炉内の磁界のこれら磁界
制御コイルまたは円筒に対向する部分を制御するように
したから、被加熱物の温度及び撹拌を局所的に制御する
ことができる。
また上記誘導電流の強さの調節はこれら制御コイルまた
は円筒を切欠してそれぞれ外部コイルまたは可変抵抗器
に接続して！ＩＩ節することにより、炉の運転を止めず
に必要な時期に必要な程度の加熱、撹拌制御を行うこと
ができる。
は円筒を切欠してそれぞれ外部コイルまたは可変抵抗器
に接続して！ＩＩ節することにより、炉の運転を止めず
に必要な時期に必要な程度の加熱、撹拌制御を行うこと
ができる。
しかも上記磁界制御コイルまたは導電性円筒の取付けは
、既存の誘導電気炉に大きな変更を行うことなく、容易
に改造することができる。
、既存の誘導電気炉に大きな変更を行うことなく、容易
に改造することができる。
第１図乃至第３図は第１実施例に関し、第１図は誘導電
気炉の縦断説明、図 第２図は磁界制御コイルによる磁
界制御要領を示すグラフ、第３図は磁界制御コイルにょ
る溶鉄の撹拌制御要領を示すグラフ、第４図は第２実施
例に関し、誘導電気炉の縦断説明図、第５図及び第６図
は第３実施例に関し、第５図は誘導電気炉の縦断説明は
第６図は導電性円筒による撹拌制御要領を示すグラフ
、第７図は第４実施例に関し、誘導電気炉の縦断説明図
であ。る １は誘導電気炉、３は誘導コイル、５は溶鉄、６は磁界
制御コイル、７，１３は外部コイル、８゜１２は可変抵
抗器、１０は導電性円筒である。 第３図 第２図 ろ９１３：島ｊかう＾高さ（Ｃｍ） フイルヤ・じからの距裏値（ｃｍ） 第６図 るっ１γ愈争うめたさ（ｃｍ）
気炉の縦断説明、図 第２図は磁界制御コイルによる磁
界制御要領を示すグラフ、第３図は磁界制御コイルにょ
る溶鉄の撹拌制御要領を示すグラフ、第４図は第２実施
例に関し、誘導電気炉の縦断説明図、第５図及び第６図
は第３実施例に関し、第５図は誘導電気炉の縦断説明は
第６図は導電性円筒による撹拌制御要領を示すグラフ
、第７図は第４実施例に関し、誘導電気炉の縦断説明図
であ。る １は誘導電気炉、３は誘導コイル、５は溶鉄、６は磁界
制御コイル、７，１３は外部コイル、８゜１２は可変抵
抗器、１０は導電性円筒である。 第３図 第２図 ろ９１３：島ｊかう＾高さ（Ｃｍ） フイルヤ・じからの距裏値（ｃｍ） 第６図 るっ１γ愈争うめたさ（ｃｍ）
Claims (6)
- （１）誘導電気炉における誘導コイルと被加熱物との間
隙に局所的に磁界制御コイルを挿入し、この磁界制御コ
イルに発生する誘導電流の強さを調整し、これにより前
記誘導電気炉内の磁界を局所的に制御し、被加熱物の温
度と撹拌を局所的に制御することを特徴とする誘導電気
炉内の磁界制御方法。 - （２）磁界制御コイルにはインダクタンス可変の外部コ
イルを接続し、この外部コイルにより磁界制御コイルに
発生する誘導電流を連続的に規制することを特徴とする
請求項１に記載の誘導電気炉内の磁界制御方法。 - （３）磁界制御コイルには可変抵抗器を接続し、この可
変抵抗器により磁界制御コイルに発生する誘導電流を連
続的に規制することを特徴とする請求項１に記載の誘導
電気炉内の磁界制御方法。 - （４）誘導電気炉における誘導コイルと被加熱物との間
隙に局所的に導電性円筒を挿入し、この円筒内に発生す
る誘導電流の強さを調整し、これにより前記誘導電気炉
内の磁界を局所的に制御し、被加熱物の温度と撹拌を局
所的に制御することを特徴とする誘導電気炉内の磁界制
御方法。 - （５）導電性円筒の一部を切欠し、その両端を可変抵抗
器に接続し、この可変抵抗器により上記円筒内に発生す
る誘導電流を連続的に規制することを特徴とする請求項
４に記載の誘導電気炉内の磁界制御方法。 - （６）導電性円筒の一部を切欠し、その両端をインダク
タンスを可変とした外部コイルに接続し、この外部コイ
ルにより導電性円筒内に発生する誘導電流を連続的に規
制することを特徴とする請求項４に記載の誘導電気炉内
の磁界制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21278590A JPH0494090A (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 誘導電気炉内の磁界制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21278590A JPH0494090A (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 誘導電気炉内の磁界制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0494090A true JPH0494090A (ja) | 1992-03-26 |
Family
ID=16628345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21278590A Pending JPH0494090A (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 誘導電気炉内の磁界制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0494090A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011119658A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-06-16 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| US9313872B2 (en) | 2009-10-27 | 2016-04-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US9899191B2 (en) | 2009-10-27 | 2018-02-20 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| US9997332B2 (en) | 2009-10-27 | 2018-06-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
-
1990
- 1990-08-10 JP JP21278590A patent/JPH0494090A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011119658A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-06-16 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| US9313872B2 (en) | 2009-10-27 | 2016-04-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
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| US9941097B2 (en) | 2009-10-27 | 2018-04-10 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
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| US10804076B2 (en) | 2009-10-27 | 2020-10-13 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
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