(57)【要約】【課題】ボトム出湯方式のコールドクルーシブル溶解炉において、出湯に係る構成を簡素化することができる技術の提供。【解決手段】コールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦは、筒状のるつぼ１と、るつぼ１の底部側を塞ぐ底板２と、底板２に設けられた貫通孔２２に挿通して設けられた出湯ノズル３と、るつぼ１の周囲に配置された溶解用コイル４と、出湯ノズル３の周囲に配置された出湯用コイル５と、を備える。そして、貫通孔２２の内周面と出湯ノズル３の外周面との間に隙間６が設けられている。【選択図】図１
2020091058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のるつぼと、
前記るつぼの底部側を塞ぐ底板と、
前記底板に設けられた貫通孔に挿通して設けられた出湯ノズルと、
前記るつぼの周囲に配置された溶解用コイルと、
前記出湯ノズルの周囲に配置された出湯用コイルと、
を備え、
前記貫通孔の内周面と前記出湯ノズルの外周面との間に隙間が設けられている、
コールドクルーシブル溶解炉。
【請求項２】
請求項１に記載のコールドクルーシブル溶解炉であって、
前記貫通孔の内直径が、前記出湯ノズルの先端に形成される滴状スカルの直径よりも大きい、
コールドクルーシブル溶解炉。
【請求項３】
請求項２に記載のコールドクルーシブル溶解炉であって、
前記貫通孔の内直径が、前記滴状スカルの予測直径よりも大きく、
前記予測直径が、前記滴状スカルの表面張力と、前記滴状スカルにかかる重力と、被溶解材料が前記滴状スカルを上から押す力との釣り合い式に基づいて算出された値であり、
前記釣り合い式において、前記出湯ノズルの寸法値、および、前記被溶解材料の物性値が、パラメータとして含まれている、
コールドクルーシブル溶解炉。
【請求項４】
請求項２に記載のコールドクルーシブル溶解炉であって、
前記貫通孔の内直径が、予測直径に基づいて算出された補正予測直径よりも大きく、
前記予測直径が、前記滴状スカルの表面張力と、前記滴状スカルにかかる重力と、被溶解材料が前記滴状スカルを上から押す力との釣り合い式に基づいて算出された値であり、
前記釣り合い式において、前記出湯ノズルの寸法値、および、前記被溶解材料の物性値が、パラメータとして含まれており、
前記補正予測直径が、前記予測直径を、前記滴状スカルの直径の実測データに基づいて規定される補正値を用いて補正した値である、
コールドクルーシブル溶解炉。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のコールドクルーシブル溶解炉であって、
前記貫通孔の内周面と前記出湯ノズルの外周面との離間幅が、所定の上限幅以下であり、
前記所定の上限幅が、
前記出湯用コイルに高周波電流が流れない状態において、前記出湯ノズルの内部の被溶解材料の凝固状態が維持される最大の幅である、
コールドクルーシブル溶解炉。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のコールドクルーシブル溶解炉であって、
前記隙間に着脱自在に設けられた断熱部材、
を備える、コールドクルーシブル溶解炉。
【請求項７】
筒状のるつぼの底部側を塞ぐ底板に設けられた貫通孔に、該貫通孔の内周面との間に隙間を設けつつ挿通されて設けられた出湯ノズルを、その先端に滴状スカルが形成された状態のままで、前記貫通孔を挿通させつつ上方に引き上げて前記底板から取り外す出湯ノズル取り外し工程、
を備える、コールドクルーシブル溶解炉のメンテナンス方法。
【請求項８】
請求項７に記載のコールドクルーシブル溶解炉のメンテナンス方法であって、
前記るつぼを上方に引き上げて、前記底板から分離させる、るつぼ分離工程、
をさらに備え、
前記るつぼ分離工程が、前記出湯ノズル取り外し工程に先だって行われる、
コールドクルーシブル溶解炉のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトム出湯方式のコールドクルーシブル溶解炉、および、そのメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、コールドクルーシブル溶解炉は、銅等の良電導性金属からなる複数のセグメントを円筒状に配列することにより形成されたるつぼが、誘導コイル内に配置された構成を備える。このような構成において、るつぼの中に金属等の被溶解材料を入れて、誘導コイルに高周波電流を流すと、るつぼとその中にある被溶解材料に渦電流が発生し、被溶解材料は渦電流による発熱（誘導加熱）によって、昇温し、溶解する。ただし、るつぼには水等の冷媒が循環されるようになっており、渦電流による誘導加熱によってるつぼ自身が溶解してしまわないようになっている。
【０００３】
コールドクルーシブル溶解炉においては、るつぼの内部で溶解した被溶解材料（溶湯）を、るつぼの底部側に設けられた出湯ノズルを介して取り出す出湯方式（いわゆる、ボトム出湯方式）が採用されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ボトム出湯方式のコールドクルーシブル溶解炉においては、るつぼの底部側を塞ぐ底板に貫通孔が設けられ、該貫通孔に挿通して漏斗状の出湯ノズルが配設されるとともに、該出湯ノズルの周囲に誘導コイルが設けられる。底板には水等の冷媒が循環されるようになっており、るつぼの周囲を囲む誘導コイルに高周波電流が流されたときに、るつぼの中にある被溶解材料は、るつぼの底部側および出湯ノズルにおける拡径部の内部にスカル（溶湯の凝固層）を形成しつつ、溶解する。このスカルによって出湯ノズルが栓をされ、るつぼの中で溶解した被溶解材料が出湯ノズルから漏れ出さないようになっている。るつぼの中で被溶解材料が十分に溶解した後に、出湯ノズルの周囲に設けられた誘導コイルに高周波電流が流されると、出湯ノズルの内部のスカルが誘導加熱によって溶解し、出湯ノズルから溶湯が出湯する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８５７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の通り、ボトム出湯方式のコールドクルーシブル溶解炉においては、出湯ノズルの内部のスカルを誘導加熱により溶解させることによって、るつぼの内部の溶湯を出湯させる。溶湯をスムーズに出湯させるためには、出湯ノズルの内部のスカルを十分に溶解させる必要があり、このためには、出湯ノズルの周囲に設けられた誘導コイルに、相当の電力を供給しなければならない。
【０００７】
ところが、誘導コイルに大きな電力を供給すると、その周囲に配置されている部品（例えば底板や出湯ノズル等）にも相応の磁界がおよぶこととなり、これらの部品が誘導加熱によって昇温しやすくなる。よって、冷却能力が不足し、これらの部品が溶解するおそれも生じる。このため、これらの部品を冷却するための冷却機構を強化するための対策が必要となる。
【０００８】
また、ボトム出湯方式のコールドクルーシブル溶解炉においては、るつぼの内部の溶湯が少なくなるにつれて出湯速度が低下するため、溶湯が出湯し切ったときに出湯ノズルの内部に多少のスカルが残存することが避けられない。出湯ノズルの内部にスカルが残存した状態のままで次のロットに係る溶解動作が行われると、該残存していたスカルが出湯ノズルの内壁と密着してしまう。内壁と密着してしまったスカルを誘導加熱によって溶解させることは困難であり、非常に大きな電力を必要とする。誘導コイルに投入する電力が大きくなるほど、誘導コイルの周囲に配置されている部品の昇温も顕著になり、冷却能力の不足によりこれらの部品が溶解する等して装置が損傷するリスクも高くなる。このため、必要な冷却機構を強化するための対策をとる必要性がより高くなる。
【０００９】
このような事態を回避するために、出湯ノズルの内壁と密着してしまったスカルについては、これを誘導加熱によって溶解させることにより除去するのではなく、機械的に削り落とすことにより除去するという対処法が考えられる。ただし、上記の通り、出湯ノズルはるつぼの底部側を塞ぐ底板に設けられており、この状態のままでは出湯ノズル内のスカルを削り落とす作業を行うことができない。したがって、この作業を行うためには、出湯ノズルを底板から取り外して、るつぼの外に取り出す必要がある。
【００１０】
ところが、多くの場合、溶湯が出湯し切ったときに、出湯ノズルの先端に、その外径よりも大きな直径を有する滴状のスカルが形成される。この滴状のスカルが底板の下面に引っ掛かってしまうため、出湯ノズルを、底板に設けられた貫通孔から引き抜くことによって底板から取り外すことは難しい。このため、出湯ノズルを底板から取り外すためには、炉本体の分解などの大がかりな作業が必要となってしまう。炉本体を分解するとなると、稼働停止期間が長くなるために稼働効率が著しく悪化する。また、分解の際に部品の損傷が生じるリスクもある。したがって、炉本体を分解して出湯ノズルを取り外すという作業を頻繁に行うことは現実的ではない。
【００１１】
このため、結局のところ、出湯ノズルの内部に残存したスカルを除去するためには、これを誘導加熱によって溶解させるという手法に頼らざるを得ず、誘導コイルの周囲に配置されている部品を冷却するための冷却機構を強化するための対策が必要になってしまうことは避けられなかった。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ボトム出湯方式のコールドクルーシブル溶解炉において、出湯に係る構成を簡素化することができる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１４】
すなわち、本発明は、コールドクルーシブル溶解炉であって、
筒状のるつぼと、
前記るつぼの底部側を塞ぐ底板と、
前記底板に設けられた貫通孔に挿通して設けられた出湯ノズルと、
前記るつぼの周囲に配置された溶解用コイルと、
前記出湯ノズルの周囲に配置された出湯用コイルと、
を備え、
前記貫通孔の内周面と前記出湯ノズルの外周面との間に隙間が設けられている。
【００１５】
この構成においては、出湯ノズルの周囲に配置された出湯用コイルに高周波電流を流して、出湯ノズルの内部のスカルを誘導加熱によって溶解させるときに、出湯ノズルの外周面と底板に設けられた貫通孔の内周面との間に設けられた隙間が断熱層として機能するため、出湯ノズルから底板へ熱が逃げにくい。すなわち、熱損失が低減され、誘導加熱によって生じたジュール熱が無駄なくスカルの溶解に費やされる。これによって、出湯ノズルの内部のスカルを溶解させるために出湯用コイルに供給する電力を小さく抑えることができる。その結果、出湯用コイルの周囲に配置された部品が昇温しにくくなり、出湯に係る構成が簡素化される。
【００１６】
上記の構成において、出湯ノズルの外周面と貫通孔の内周面との間に設けられる隙間は、内部に何も設けられずに単なる空隙とされていてもよいし、内部に別の部材（例えば、後述する断熱部材）が設けられてもよい。隙間の内部に何も設けられない場合、出湯ノズルと底板の間に、気体（すなわち、典型的には、るつぼや底板を収容する筐体の内部に充填されている気体であり、主として不活性ガス）の層が介在することになる。あるいは、該筐体の内部が真空とされる場合は、真空の層が介在することになる。気体は熱伝導率が十分に小さく、真空も熱伝導が略ゼロとみなせる程度に小さい。このため、気体の層や真空の層によって、出湯ノズルと底板の間に十分な断熱性能を有する断熱層が形成される。一方、隙間に別の部材が設けられる場合、出湯ノズルと底板の間に、隙間に設けられた部材の熱伝導率に応じた断熱性能を有する断熱層が形成されることになる。この場合、該部材の形成材料として適宜のものを選択することによって、出湯ノズルから底板への熱損失を任意のものとすることができる。
【００１７】
好ましくは、前記コールドクルーシブル溶解炉において、
前記貫通孔の内直径が、前記出湯ノズルの先端に形成される滴状スカルの直径よりも大きい。
【００１８】
この構成によると、先端に滴状スカルが形成されている出湯ノズルを貫通孔から引き抜くことによって底板から取り外すことができる。したがって、炉本体の分解などの大がかりな作業を行わなくとも出湯ノズルを底板から容易に取り外すことができ、該取り外した出湯ノズルの内部に残存しているスカルを削り落とす等して除去することができる。このため、出湯ノズルの内部に残存しているスカルを誘導加熱によって溶解させて除去する必要がない、あるいは、そのような必要性が低くなるので、出湯用コイルに供給する電力を十分小さく抑えることができる。これによって、出湯に係る構成をさらに簡素化することができる。
【００１９】
好ましくは、前記コールドクルーシブル溶解炉において、
前記貫通孔の内直径が、前記滴状スカルの予測直径よりも大きく、
前記予測直径が、前記滴状スカルの表面張力と、前記滴状スカルにかかる重力と、被溶解材料が前記滴状スカルを上から押す力との釣り合い式に基づいて算出された値であり、
前記釣り合い式において、前記出湯ノズルの寸法値、および、前記被溶解材料の物性値が、パラメータとして含まれている。
【００２０】
この構成によると、予測直径の算出にあたって、出湯ノズルの寸法値、および、被溶解材料の物性値が加味されているので、出湯ノズルの先端に実際に形成される滴状スカルの直径が正確に予測される。したがって、貫通孔の内直径が適切に規定される。
【００２１】
好ましくは、前記コールドクルーシブル溶解炉において、
前記貫通孔の内直径が、予測直径に基づいて算出された補正予測直径よりも大きく、
前記予測直径が、前記滴状スカルの表面張力と、前記滴状スカルにかかる重力と、被溶解材料が前記滴状スカルを上から押す力との釣り合い式に基づいて算出された値であり、
前記釣り合い式において、前記出湯ノズルの寸法値、および、前記被溶解材料の物性値が、パラメータとして含まれており、
前記補正予測直径が、前記予測直径を、前記滴状スカルの直径の実測データに基づいて規定される補正値を用いて補正した値である。
【００２２】
この構成に係る補正予測値は、予測直径を、滴状スカルの直径の実測データに基づいて規定される補正値を用いて補正した値であるので、出湯ノズルの先端に実際に形成される滴状スカルの直径に特に近い値となっている。したがって、貫通孔の内直径が特に適切に規定される。
【００２３】
好ましくは、前記コールドクルーシブル溶解炉において、
前記貫通孔の内周面と前記出湯ノズルの外周面との離間幅が、所定の上限幅以下であり、
前記所定の上限幅が、
前記出湯用コイルに高周波電流が流れない状態において、前記出湯ノズルの内部の被溶解材料の凝固状態が維持される最大の幅である。
【００２４】
この構成によると、貫通孔の内周面と出湯ノズルの外周面との離間幅が、所定の上限幅以下とされることによって、出湯ノズルの熱がある程度は底板に放出される、すなわち、出湯ノズルがある程度は冷却されるように担保される。したがって、出湯用コイルに高周波電流が流れない状態において、出湯ノズルの内部の被溶解材料の凝固状態が確実に維持され、該状態において出湯ノズルから溶湯が漏れ出すといった事態が確実に回避される。
【００２５】
好ましくは、前記コールドクルーシブル溶解炉において、
前記隙間に着脱自在に設けられた断熱部材、
を備える。
【００２６】
この構成によると、隙間に断熱部材が設けられるので、出湯ノズルと底板の間に、該断熱部材の熱伝導率に応じた断熱性能を有する断熱層が形成され、これによって、出湯ノズルから底板へ熱が逃げることを十分に抑制することができる。また、該断熱部材の形成材料として適宜のものを選択することによって、出湯ノズルから底板への熱損失を任意のものとすることができる。さらに、断熱部材が隙間に着脱自在に設けられるので、出湯ノズルを底板から取り外す場合等に、断熱部材が邪魔になることもない。
【００２７】
また、本発明は、コールドクルーシブル溶解炉のメンテナンス方法も対象としている。該メンテナンス方法は、
筒状のるつぼの底部側を塞ぐ底板に設けられた貫通孔に、該貫通孔の内周面との間に隙間を設けつつ挿通されて設けられた出湯ノズルを、その先端に滴状スカルが形成された状態のままで、前記貫通孔を挿通させつつ上方に引き上げて前記底板から取り外す出湯ノズル取り外し工程、
を備える。
【００２８】
この構成によると、炉本体の分解などの大がかりな作業を行わなくとも出湯ノズルを底板から容易に取り外すことができ、該取り外した出湯ノズルの内部に残存しているスカルを削り落とす等して除去することができる。このため、出湯ノズルの内部に残存しているスカルを誘導加熱によって溶解させて除去する必要がない、あるいは、そのような必要性が低くなる。したがって、出湯用コイルに供給する電力を小さく抑えることができ、出湯に係る構成を簡素化することができる。
【００２９】
好ましくは、前記コールドクルーシブル溶解炉のメンテナンス方法において、
前記るつぼを上方に引き上げて、前記底板から分離させる、るつぼ分離工程、
をさらに備え、
前記るつぼ分離工程が、前記出湯ノズル取り外し工程に先だって行われる。
【００３０】
この構成によると、底板からるつぼが分離されることによって、底板上に残存しているスカルの側面を露出させることができるので、該スカルを側面側から掴む等してこれを底板から容易に除去することが可能となる。スカルを底板から除去することによって、底板に設けられている出湯ノズルを底板から取り外すことが特に容易となる。また、底板上に残存しているスカルは、出湯ノズルの内部に残存しているスカルと一体に連なっていることが多く、この場合、底板上に残存しているスカルを掴む等して上方に引き上げて底板から除去すると、同時に出湯ノズルも底板から取り外される。つまり、底板上のスカルの除去と出湯ノズルの取り外しとを一度に行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係るコールドクルーシブル溶解炉によると、出湯に係る構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉の構成を模式的に示す図。
【図２】出湯ノズルおよびその近傍を拡大して示す図。
【図３】出湯ノズルの先端に滴状スカルが形成された状態を模式的に示す図。
【図４】溶解工程が行われている状態のコールドクルーシブル溶解炉を模式的に示す図。
【図５】るつぼの中にある溶湯が、出湯ノズルから出湯され切った状態のコールドクルーシブル溶解炉を模式的に示す図。
【図６】るつぼ分離工程が行われている状態のコールドクルーシブル溶解炉を模式的に示す図。
【図７】出湯ノズル取り外し工程が行われている状態のコールドクルーシブル溶解炉を模式的に示す図。
【図８】出湯ノズルを示すとともに、その先端に形成される滴状スカルの予測直径の算出に用いられるパラメータを説明するための図。
【図９】変形例に係る出湯ノズルを示す図。
【図１０】変形例に係る出湯ノズルを示す図。
【図１１】変形例において、隙間に断熱部材が設けられた状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００３４】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．コールドクルーシブル溶解炉の全体構成＞
第１実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉の構成を、図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦの構成を模式的に示す図である。
【００３５】
コールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦは、円筒状のるつぼ１を備える。るつぼ１は、銅により形成されるとともに、内部に水等の冷媒が循環される水冷銅セグメントが複数枚組み合わされた構造（いわゆる、水冷銅セグメント構造）となっている。すなわち、るつぼ１は、断面弧状の縦長の水冷銅セグメント１１が、隣り合う水冷銅セグメント１１との間にスリット状の間隙を設けつつ、絶縁材を介して周方向に複数枚並べられることによって、円筒状に組み立てられたものである。
【００３６】
るつぼ１の底部側には、これを塞ぐように平板状の底板２が設けられている。底板２は、るつぼ１と同様、水冷銅セグメント構造となっている。すなわち、底板２は、平面視にて扇形の水冷銅セグメント２１が、隣り合う水冷銅セグメント２１との間にスリット状の間隙を設けつつ、絶縁材を介して周方向に複数枚並べられることによって、円板状に組み立てられたものである。底板２には、貫通孔２２が設けられており、該貫通孔２２に、出湯ノズル３が挿通して設けられる。出湯ノズル３については、後に詳細に説明する。
【００３７】
るつぼ１の周囲には、これを囲むように誘導コイル（溶解用コイル）４が設けられる。溶解用コイル４には電源装置（第１電源装置）４１が接続されている。また、出湯ノズル３の周囲には、これを囲むように誘導コイル（出湯用コイル）５が設けられる。出湯用コイル５には電源装置（第２電源装置）５１が接続されている。
【００３８】
＜１−２．出湯ノズル＞
出湯ノズル３について、図２、図３を参照しながら説明する。図２は、出湯ノズル３およびその近傍を拡大して示す図である。図３は、出湯ノズル３の先端に滴状スカル８０が形成された状態を模式的に示す図である。
【００３９】
出湯ノズル３は、拡径部３１と、その下側に連なるストレート部３２とを備え、全体として漏斗状を呈している。すなわち、拡径部３１は、上端に近づくにつれて拡径する逆円錐形状であり、ストレート部３２は、その軸方向の全体に亘って径寸法が変化しない筒状である。出湯ノズル３の形成材料は、被溶解材料との反応性等を考慮して適宜に選択されるものであり、具体的には例えば、黒鉛、高融点の金属、等を出湯ノズル３の形成材料として用いることができる。
【００４０】
上記の通り、出湯ノズル３は、底板２に形成された貫通孔２２に挿通されることによって、底板２に取り付けられる。貫通孔２２は、拡径内周面２２１と、その下側に連なるストレート内周面２２２とを備え、出湯ノズル３と同様、全体として漏斗状を呈している。すなわち、拡径内周面２２１は、上端に近づくにつれて拡径する逆円錐形状であり、ストレート内周面２２２は、その軸方向の全体に亘って径寸法が変化しない筒状である。
【００４１】
拡径内周面２２１の傾斜角度は、出湯ノズル３の拡径部３１の傾斜角度と略一致している。したがって、出湯ノズル３が、その中心軸を貫通孔２２の中心軸と一致させつつ貫通孔２２の上方からこれに挿通されると、拡径部３１の外周面が拡径内周面２２１に面的に接触した状態となり、これによって、出湯ノズル３が貫通孔２２から抜け落ちないように係止される。
【００４２】
一方、ストレート内周面２２２の内直径ｄ２２は、出湯ノズル３のストレート部３２の外直径ｄ３よりも大きな寸法となっている。したがって、出湯ノズル３が貫通孔２２に挿通された状態において、ストレート部３２の外周面が、ストレート内周面２２２から離間した状態となる。つまり、ストレート内周面２２２とストレート部３２の外周面との間に、隙間６が設けられる。上記の通り、出湯ノズル３は、貫通孔２２と同軸に配置されるので、この隙間６は、ストレート部３２の周方向に亘って均等に設けられることになる。
【００４３】
この実施形態においては、隙間６は、内部に何も設けられることなく、単なる空隙とされている。るつぼ１および底板２は、図示しない筐体の内部に配置されており、被溶解材料を溶解させるときには、これが酸化されることを抑制するために、該筐体の内部に所定の気体（典型的には、不活性ガス）が充填される、あるいは、該筐体の内部雰囲気が排気されて真空状態とされる。このとき、隙間６の内部は、該所定のガスが充填された状態、あるいは、真空状態となる。つまり、被溶解材料を溶解させるときには、ストレート部３２の外周面とストレート内周面２２２の間に、該所定の気体の層、あるいは、真空の層が介在することになる。気体の層および真空の層は、いずれも熱伝導率が十分に小さいため、気体の層あるいは真空の層が介在することによって、ストレート部３２の外周面とストレート内周面２２２の間に、十分な断熱性能を有する断熱層が形成される。すなわち、隙間６が断熱層として機能する。
【００４４】
なお、被溶解材料が高温下でも酸化反応を起こさない材料である場合は、筐体の内部に酸素が含まれることが許容され、この場合、筐体の内部が、酸素を含む気体（例えば、空気）の雰囲気とされてもよい。この場合は、ストレート部３２の外周面とストレート内周面２２２の間に、酸素を含む気体（例えば空気）の層が介在することになる。この場合であっても、ストレート部３２の外周面とストレート内周面２２２の間に十分な断熱性能を有する断熱層が形成される。
【００４５】
＜１−３．コールドクルーシブル溶解炉の動作＞
次に、図１〜図３に加え、図４〜図７を参照しながら、コールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦの動作を説明しつつ、出湯ノズル３と貫通孔２２の間に設けられる隙間６の寸法について具体的に説明する。図４は、溶解工程が行われている状態のコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦを模式的に示す図である。図５は、るつぼ１の中にある溶湯７が、出湯ノズル３から出湯され切った状態のコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦを模式的に示す図である。図６は、るつぼ分離工程が行われている状態のコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦを模式的に示す図である。図７は、出湯ノズル取り外し工程が行われている状態のコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦを模式的に示す図である。
【００４６】
（溶解工程）
コールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦにおいて、被溶解材料を溶解させる際には、るつぼ１の中に被溶解材料が投入されるとともに、第１電源装置４１から溶解用コイル４に高周波電力が投入される。溶解用コイル４に高周波電流が流れると、るつぼ１の中にある被溶解材料が誘導加熱によって昇温する。このとき、るつぼ１および底板２は、冷媒が循環されることによって冷却されており、被溶解材料は、るつぼ１の底部側および出湯ノズル３における拡径部３１の内部にスカル８を形成しつつ、溶解する（図４）。このスカル８によって出湯ノズル３が栓をされることになり、溶解した被溶解材料（溶湯）７が出湯ノズル３から漏れ出さないようになっている。
【００４７】
上記の通り、このコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦにおいては、出湯ノズル３におけるストレート部３２の外周面と、貫通孔２２におけるストレート内周面２２２とが離間して設けられることによって、出湯ノズル３と貫通孔２２の間に隙間６が設けられている。ここで、隙間６の幅、すなわち、ストレート部３２の外周面とストレート内周面２２２との離間幅ｄ６（図３）は、溶解工程において、すなわち、溶解用コイル４に高周波電流が流れ、出湯用コイル５に高周波電流が流れない状態において、出湯ノズル３の内部の被溶解材料の凝固状態が維持される最大の幅（上限幅）以下とされている。上限幅の具体的な値は、実験データ等から規定されてもよいし、理論的に算出されてもよい。
【００４８】
離間幅ｄ６が上限幅以下とされることによって、溶解工程の際に、出湯ノズル３の内部にある被溶解材料の熱がある程度は底板２に放出されるように担保される。つまり、出湯ノズル３の内部の被溶解材料の熱の放出が、隙間６によって過度に妨げられることがないように担保される。したがって、溶解工程において、出湯ノズル３の内部にスカル８が形成されない、あるいは、形成されたスカル８が溶解してしまう、といった事態の発生が未然に回避される。
【００４９】
（出湯工程）
るつぼ１の中の被溶解材料が十分に溶解すると、第２電源装置５１から出湯用コイル５に高周波電力が投入される。出湯用コイル５に高周波電流が流れると、出湯ノズル３の内部およびその付近に形成されているスカル８が誘導加熱によって昇温し、溶解する。これにより、るつぼ１の中にある溶湯７が出湯ノズル３から出湯する。
【００５０】
この出湯工程においては、出湯ノズル３と貫通孔２２の間に設けられた隙間６が断熱層として機能し、出湯ノズル３から底板２への熱の放出が抑制される。したがって、誘導加熱によって生じたジュール熱が無駄なくスカル８の溶解に費やされることとなり、出湯ノズル３の内部のスカル８を溶解させるために必要な電力量が抑制される。
【００５１】
ところで、多くの場合（特に、るつぼ１の中にある溶湯７が出湯し切る直前における出湯速度が十分に大きくない場合）、溶湯７が出湯ノズル３から出湯し切った後に、底板２上だけでなく、出湯ノズル３の内部にもスカル８が残存する（図５）。さらに、出湯ノズル３の先端（下端）に、ストレート部３２の外直径ｄ３よりも大きな直径ｄ８０を有する滴状のスカル（滴状スカル）８０が形成される（図３、図５）。
【００５２】
上記の通り、貫通孔２２におけるストレート内周面２２２の内直径ｄ２２は、出湯ノズル３におけるストレート部３２の外直径ｄ３よりも大きい寸法とされており、これによって出湯ノズル３と貫通孔２２の間には隙間６が設けられるようになっているが、ここでは、ストレート内周面２２２の内直径ｄ２２は、ストレート部３２の外直径ｄ３よりも大きいだけでなく、さらに、出湯ノズル３の先端に形成されるこの滴状スカル８０の直径ｄ８０よりも大きい寸法とされる。したがって、隙間６の幅ｄ６は、滴状スカル８０のストレート部３２からの張り出し幅よりも大きいものとなる。
【００５３】
滴状スカル８０の直径ｄ８０よりも大きい内直径ｄ２２を規定するにあたっては、例えば、出湯ノズル３の先端に実際に形成される滴状スカル８０の直径ｄ８０を測定して得られる実測データを複数取得し、該得られた複数の実測データのうち最大の実測値よりも大きい範囲で十分に小さな値を、内直径ｄ２２として選択すればよい。
【００５４】
（メンテナンス工程）
上記の通り、多くの場合、出湯工程が終了した段階において、出湯ノズル３の内部等にはスカル８が残存している。このような状態のまま、次のロットに係る溶解工程が連続して行われると、出湯ノズル３の内部等に残存していたスカル８を溶解するために非常に大きな電力が必要となるばかりか、最悪の場合、スカル８が十分に溶解されないために出湯が困難になる虞もある。そこで、次のロットに係る溶解工程が行われる前に、出湯ノズル３の内部等に残存しているスカル８を除去するためのメンテナンス工程を行う。
【００５５】
メンテナンス工程においては、まず、るつぼ１を上方に引き上げて、底板２から分離させる（るつぼ分離工程）。このとき、底板２上に形成されているスカル８は、底板２上に残されたままとなり、該スカル８は、るつぼ１が取り除かれることによって、側面が露出した状態となる（図６）。
【００５６】
続いて、出湯ノズル３を、その先端に滴状スカル８０が形成された状態のままで、貫通孔２２を挿通させつつ上方に引き上げて底板２から取り外す（出湯ノズル取り外し工程）。上記の通り、ここでは、ストレート内周面２２２の内直径ｄ２２が、出湯ノズル３の先端に形成されるこの滴状スカル８０の直径ｄ８０よりも大きいので、滴状スカル８０が底板２の下面に引っ掛かることがなく、出湯ノズル３をそのまま貫通孔２２から引き抜くことによって底板２から取り外すことができる（図７）。したがって、炉本体の分解などの大がかりな作業を行わなくとも出湯ノズル３を底板２から容易に取り外すことができ、該取り外した出湯ノズル３の内部に残存しているスカル８を削り落とす等して除去することができる。
【００５７】
実際は、底板２上に残存しているスカル８は、出湯ノズル３の内部に残存しているスカル８と一体に連なっていることが多く、底板２上に残存しているスカル８を側面側から掴む等して上方に引き上げて底板２から除去すれば、該スカル８とともに出湯ノズル３も底板２から取り外される（図７）。つまり、この場合は、底板２上のスカル８の除去と出湯ノズル３の取り外しとが一度に行われる。なお、底板２上に残存しているスカル８が出湯ノズル３の内部に残存しているスカル８と一体に連なっていない場合は、底板２上に残存しているスカル８を底板２から除去した後に、出湯ノズル３を底板２から取り外せばよい。
【００５８】
続いて、底板２から取り外された出湯ノズル３が、内部に残存しているスカル８を除去された上で、再び底板２に取り付けられる。これによって、メンテナンス工程が終了する。なお、複数の出湯ノズル３を準備しておき、使用済みの出湯ノズル３に代えて新たな出湯ノズル３を取り付けるようにすれば、コールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦの稼働効率を高めることができる。
【００５９】
＜１−４．効果＞
上記の実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦによると、るつぼ１の底部側を塞ぐ底板２に設けられた貫通孔２２の内周面と、これに挿通して設けられる出湯ノズル３の外周面との間に、隙間６が設けられている。この構成においては、出湯用コイル５に第２電源装置５１から高周波電流を流して、出湯ノズル３の内部のスカル８を誘導加熱によって溶解させるときに、隙間６が断熱層として機能するため、出湯ノズル３から底板２へ熱が逃げにくい。すなわち、熱損失が低減され、誘導加熱によって生じたジュール熱が無駄なくスカル８の溶解に費やされる。これによって、出湯ノズル３の内部のスカル８を溶解させるために出湯用コイル５に供給する電力を小さく抑えることができる。その結果、出湯用コイル５の周囲に配置された部品が昇温しにくくなるため、該部品を冷却するための冷却機構を強化するための対策をとる必要性が低下し、出湯に係る構成が簡素化される。また、出湯用コイル５に供給する電力が小さく抑えられることによって、出湯用コイル５と底板２あるいは出湯ノズル３と間に、放電が発生するほどの電圧差が生じることも回避される。
【００６０】
また、上記の実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦにおいては、出湯ノズル３が挿通して設けられる貫通孔２２の内直径ｄ２２が、出湯ノズル３の先端に形成される滴状スカル８０の直径ｄ８０よりも大きいので、先端に滴状スカル８０が形成されている出湯ノズル３を貫通孔２２から引き抜くことによって底板２から取り外すことができる。したがって、炉本体の分解などの大がかりな作業を行わなくとも出湯ノズル３を底板２から容易に取り外すことができ、該取り外した出湯ノズル３の内部に残存しているスカル８を削り落とす等して除去することができる。このため、出湯ノズル３の内部に残存しているスカル８を誘導加熱によって溶解させて除去する必要がない、あるいは、そのような必要性が低くなるので、出湯用コイル５に供給する電力を十分小さく抑えることができる。これによって、出湯に係る構成をさらに簡素化することができる。
【００６１】
また、上記の実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦにおいては、貫通孔２２の内周面と出湯ノズル３の外周面との離間幅ｄ６が、所定の上限幅以下である。そして、該所定の上限幅が、出湯用コイル５に高周波電流が流れない状態において、出湯ノズル３の内部の被溶解材料の凝固状態が維持される最大の幅である。この構成によると、出湯ノズル３の熱がある程度は底板２に放出される、すなわち、出湯ノズル３がある程度は冷却される、ように担保される。したがって、出湯用コイル５に高周波電流が流れない状態において、出湯ノズル３の内部の被溶解材料の凝固状態が確実に維持され、該状態において出湯ノズル３から溶湯７が漏れ出すといった事態が確実に回避される。
【００６２】
また、上記の実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦのメンテナンス方法は、るつぼ１の底部側を塞ぐ底板２に設けられた貫通孔２２に、該貫通孔２２の内周面との間に隙間６を設けつつ挿通されて設けられた出湯ノズル３を、その先端に滴状スカル８０が形成された状態のままで、貫通孔２２を挿通させつつ上方に引き上げて底板２から取り外す出湯ノズル取り外し工程を備える。この構成によると、炉本体の分解などの大がかりな作業を行わなくとも出湯ノズル３を底板２から容易に取り外すことができ、該取り外した出湯ノズル３の内部に残存しているスカル８を削り落とす等して除去することができる。このため、出湯ノズル３の内部に残存しているスカル８を誘導加熱によって溶解させて除去する必要がない、あるいは、そのような必要性が低くなる。したがって、出湯用コイル５に供給する電力を小さく抑えることができ、出湯に係る構成を簡素化することができる。
【００６３】
また、上記の実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦのメンテナンス方法は、るつぼ１を上方に引き上げて底板２から分離させる、るつぼ分離工程をさらに備え、このるつぼ分離工程が、出湯ノズル取り外し工程に先だって行われる。この構成によると、底板２からるつぼ１が分離されることによって、底板２上に残存しているスカル８の側面を露出させることができるので、該スカル８を側面側から掴む等してこれを底板２から容易に除去することが可能となる。スカル８を底板２から除去することによって、底板２に設けられている出湯ノズル３を底板２から取り外すことが特に容易となる。また、底板２上に残存しているスカル８は、出湯ノズル３の内部に残存しているスカル８と一体に連なっていることが多く、この場合、底板２上に残存しているスカル８を掴む等して上方に引き上げて底板２から除去すると、同時に出湯ノズル３も底板２から取り外される。つまり、底板２上のスカル８の除去と出湯ノズル３の取り外しとを一度に行うことができる。
【００６４】
＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉について、図８を参照しながら説明する。図８は、出湯ノズル３を示すとともに、その先端に形成される滴状スカル８０の予測直径の算出に用いられるパラメータを説明するための図である。
【００６５】
この実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉は、上記の実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦと同じ構成を備えているが、貫通孔２２におけるストレート内周面２２２の内直径ｄ２２を、出湯ノズル３の先端に形成される滴状スカル８０の予測直径に基づいて規定する点において、第１実施形態と相違する。以下においては、第１実施形態と相違する点のみを説明する。
【００６６】
この実施形態においては、出湯ノズル３の先端に形成される滴状スカル８０の直径ｄ８０を理論的に算出して、これを滴状スカル８０の予測直径として取得する。そして、貫通孔２２の内直径ｄ２２を、この予測直径よりも大きな値とする。
【００６７】
予測直径は、以下に説明するとおり、滴状スカル８０の表面張力と、滴状スカル８０にかかる重力と、被溶解材料が滴状スカル８０を上から押す力との釣り合い式に基づいて算出される。
【００６８】
まず、滴状スカル８０の表面張力「Ｆ１」は、次の（式１）で与えられる。
Ｆ１＝γ・πＤ    ・・・（式１）
ここで、「γ」は表面張力係数であり、「Ｄ」はストレート部３２の外直径である。ただしここでは、ストレート部３２が、その軸方向の全体に亘って径寸法が変化しない形状であるとする。
【００６９】
また、滴状スカル８０にかかる重力「Ｆ２」は、次の（式２）で与えられる。
Ｆ２＝ｍｇ    ・・・（式２）
ここで、「ｍ」は滴状スカル８０の質量であり、「ｇ」は重力加速度である。
滴状スカル８０が球状であるみなすと、質量「ｍ」は次の（式３）で与えられる。
ｍ＝（４／３）πr３・ρ    ・・・（式３）
ここで、「ｒ」は滴状スカル８０の半径であり、「ρ」は、被溶解材料の融点での液体密度である。
したがって、滴状スカル８０にかかる重力「Ｆ２」は、次の（式４）で与えられる。
Ｆ２＝（４／３）πr３・ρｇ    ・・・（式４）
【００７０】
また、滴状スカル８０の上にある被溶解材料が、滴状スカル８０を上から押す力「Ｆ３」は、次の（式５）で与えられる。
Ｆ３＝ρｇＳｈ    ・・・（式５）
ここで、「Ｓ」は出湯ノズル３のストレート部３２の内部の断面積であり、「ｈ」はストレート部３２の長さである。
滴状スカル８０の断面積「Ｓ」は、次の（式６）で与えられる。
Ｓ＝π（ｄ／２）２    ・・・（式６）
ここで、「ｄ」はストレート部３２の内直径である。
したがって、被溶解材料が滴状スカル８０を上から押す力「Ｆ３」は、次の（式７）で与えられる。
Ｆ３＝ρｇ・π（ｄ２／４）ｈ    ・・・（式７）
【００７１】
滴状スカル８０は、落下せずに出湯ノズル３の先端で凝固する。したがって、滴状スカル８０が形成されるとき、滴状スカル８０の表面張力「Ｆ１」と、滴状スカル８０にかかる重力「Ｆ２」と、被溶解材料が滴状スカル８０を上から押す力「Ｆ３」とが釣り合っている（Ｆ１＝Ｆ２＋Ｆ３）。したがって、次の（式８）が成り立つ。
γ・πＤ＝（４／３）πr３・ρｇ＋ρｇ・π（ｄ２／４）ｈ    ・・・（式８）
【００７２】
これより、滴状スカル８０の半径「ｒ」は、出湯ノズル３の寸法値（ストレート部３２の外直径「Ｄ」、ストレート部３２の長さ「ｈ」、および、ストレート部３２の内直径「ｄ」）、および、被溶解材料の物性値（表面張力係数「γ」、融点での液体密度「ρ」）をパラメータとして、次の（式９）で表される。
ｒ３＝（３γＤ／４ρｇ）−（３ｈｄ２／１６）    ・・・（式９）
【００７３】
（式９）に各パラメータ値を代入することにより、滴状スカル８０の予測半径「ｒ」が算出され、これを２倍することで、滴状スカル８０の予測直径が算出される。すなわち、予測直径「ｐ」は、次の（式１０）で与えられる。
ｐ＝２ｒ    ・・・（式１０）
【００７４】
例えば、ストレート部３２の外直径「Ｄ」が「0.008（m）」、ストレート部３２の長さ「ｈ」が「0.02（m）」、ストレート部３２の内直径「ｄ」が「0.003（m）」であるとする。また、被溶解材料がチタンであり、その表面張力係数「γ」が「1.65（N/m）」、融点での液体密度「ρ」が「4110（kg/m3）」であるとする。この場合、（式９）より、滴状スカル８０の予測半径「ｒ」は、「5.96（mm）」と算出され、滴状スカル８０の予測直径「ｐ」は、「11.9（mm）」と算出される。したがってこの場合、ストレート内周面２２２の内直径ｄ２２は、予測直径「11.9（mm）」よりも大きな値とされる。例えば、内直径ｄ２２が「12.0（mm）」とされた場合、ストレート部３２の外周面とストレート内周面２２２との離間幅ｄ６は、約「2.0（mm）」となる。
【００７５】
発明者達が、予測直径を取得する際に用いたものと同じパラメータ条件において、出湯ノズル３の先端に実際に形成された滴状スカル８０の直径ｄ８０を測定する実験を行ったところ、得られた実測データはいずれも、予測直径よりも小さな値となった。この実験により、ストレート内周面２２２の内直径ｄ２２を予測直径よりも大きな寸法としておけば、貫通孔２２の内直径ｄ２２が、出湯ノズル３の先端に実際に形成される滴状スカル８０の直径ｄ８０よりも大きくなるように担保されることがわかった。
【００７６】
この実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦにおいては、貫通孔２２の内直径ｄ２２が、滴状スカル８０の予測直径よりも大きい。そして、該予測直径が、滴状スカル８０の表面張力と、滴状スカル８０にかかる重力と、被溶解材料が滴状スカル８０を上から押す力との釣り合い式に基づいて算出された値であり、該釣り合い式において、出湯ノズル３の寸法値、および、被溶解材料の物性値が、パラメータとして含まれている。予測直径の算出にあたって、出湯ノズル３の寸法値、および、被溶解材料の物性値が加味されることによって、出湯ノズル３の先端に実際に形成される滴状スカル８０の直径ｄ８０が正確に予測されるため、貫通孔２２の内直径ｄ２２が適切に規定される。
【００７７】
＜３．第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉について説明する。この実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉は、上記の各実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦと同じ構成を備えているが、貫通孔２２におけるストレート内周面２２２の内直径ｄ２２を、出湯ノズル３の先端に形成される滴状スカル８０の予測直径を補正することによって得られた補正予測直径に基づいて規定する点において、第１、第２実施形態と相違する。以下においては、第１、第２実施形態と相違する点のみを説明する。
【００７８】
この実施形態においては、貫通孔２２の内直径ｄ２２を規定するにあたって、まず、第２実施形態と同様の方法で、出湯ノズル３の先端に形成される滴状スカル８０の直径ｄ８０を理論的に算出して、これを滴状スカル８０の予測直径として取得する。
【００７９】
続いて、取得された予測直径を、滴状スカル８０の直径の実測データに基づいて規定される補正値を用いて補正し、該補正後の値を補正予測直径として取得する。具体的には例えば、実測データに基づいて補正係数を規定し、これを予測直径に乗じて、得られた値を補正予測直径として取得する。補正係数は、予測直径を実測データに近づけるように補正できる値であればどのようなものであってもよい。上記の通り、発明者等の実験によると、予測直径は、実測データよりも大きな値となることがわかっている。これに鑑みれば、補正係数は、１より小さい値、特に、予測直径を実測データの最大値を超えない範囲で十分に小さな値に補正するような値であることが好ましい。
【００８０】
そして、貫通孔２２の内直径ｄ２２を、取得された補正予測直径よりも大きな値とする。
【００８１】
この実施形態に係るコールドクルーシブル溶解炉ＣＣＦにおいては、貫通孔２２の内直径ｄ２２が、予測直径に基づいて算出された補正予測直径よりも大きい。この補正予測直径は、予測直径を、滴状スカル８０の直径ｄ８０の実測データに基づいて規定される補正値を用いて補正した値であるので、出湯ノズル３の先端に実際に形成される滴状スカル８０の直径ｄ８０に特に近い値となっている。したがって、貫通孔２２の内直径ｄ２２が特に適切に規定される。
【００８２】
＜４．変形例＞
上記の各実施形態では、出湯ノズル３は、ストレート部３２が、その軸方向の全体に亘って径寸法が変化しない筒状であったが（図８等参照）、出湯ノズル３の形状はこれに限らない。例えば、図９に示される出湯ノズル３ａのように、拡径部３１ａの下側に連なるストレート部３２ａの下端部分に、下端に近づくにつれて外径寸法が徐々に小さくなるテーパー部３２１ａが形成されてもよい。また例えば、図１０に示される出湯ノズル３ｂのように、拡径部３１ｂの下側に連なるストレート部３２ｂの下端部分に、外径寸法が非連続的に小さくなる段差部３２１ｂが形成されてもよい。
【００８３】
なお、予測直径の算出にあたっては、出湯ノズルの形状を加味することが好ましい。例えば、テーパー部３２１ａが形成される出湯ノズル３ａ（図９）の場合、滴状スカル８０の表面張力「Ｆ１」は、上記（式１）ではなく、次の（式１ａ）で与えられる。
Ｆ１＝γ・πＤ・cosθ    ・・・（式１ａ）
ここで、「θ」はテーパー部３２１ａの傾斜角度である。
【００８４】
したがって、滴状スカル８０の表面張力「Ｆ１」と、滴状スカル８０にかかる重力「Ｆ２」と、被溶解材料が滴状スカル８０を上から押す力「Ｆ３」との釣り合いの式（Ｆ１＝Ｆ２＋Ｆ３）は、上記（式８）ではなく、次の（式８ａ）で与えられる。
γπＤcosθ＝（４／３）πr３・ρｇ＋ρｇ・π（ｄ２／４）ｈ    ・・・（式８ａ）
【００８５】
これより、滴状スカル８０の半径「ｒ」は、出湯ノズル３の寸法値、および、被溶解材料の物性値をパラメータとして、次の（式９ａ）で表される。
ｒ３＝（３γＤcosθ／４ρｇ）−（３ｈｄ２／１６）    ・・・（式９ａ）
【００８６】
（式９ａ）に各パラメータ値を代入することにより、滴状スカル８０の予測半径「ｒ」が算出され、これを２倍することで、滴状スカル８０の予測直径が算出される。
【００８７】
例えば、ストレート部３２の外直径「Ｄ」が「0.008（m）」、ストレート部３２の長さ「ｈ」が「0.02（m）」、ストレート部３２の内直径「ｄ」が「0.003（m）」、テーパー部３２１ａの傾斜角度「θ」が「45°」であるとする。また、被溶解材料がチタンであり、その表面張力係数「γ」が「1.65（N/m）」、融点での液体密度「ρ」が「4110（kg/m3）」であるとする。この場合、（式９ａ）より、滴状スカル８０の予測半径「ｒ」は、「5.19（mm）」と算出され、滴状スカル８０の予測直径「ｐ」は、「10.4（mm）」と算出される。したがってこの場合、ストレート内周面２２２の内直径ｄ２２は、予測直径「10.4（mm）」よりも大きな値とされる。
【００８８】
また、上記の実施形態においては、隙間６は、内部に何も設けられずに単なる空隙とされていたが、隙間６の内部に別の部材が設けられてもよい。例えば、図１１に示されるように、隙間６に、断熱材料から形成される断熱部材６１が、隙間６に対して着脱自在に設けられてもよい。具体的には例えば、断熱部材６１を、径方向の厚みが離間幅６ｄよりも小さい円筒状の部材とし、これをストレート部３２の回りに装着して出湯ノズル３に取り付けるものとすればよい。断熱部材６１が取り付けられた出湯ノズル３を、貫通孔２２に挿入して設けることによって、断熱部材６１が隙間６に配置されることになる。また、出湯ノズル３を貫通孔２２から引き抜いて底板２から取り外すと、出湯ノズル３とともに断熱部材６１も底板２から取り外されることになる。
【００８９】
隙間６に断熱部材６１を設ける構成によると、出湯ノズル３と底板２の間に、断熱部材６１の熱伝導率に応じた断熱性能を有する断熱層が形成され、これによって、出湯ノズル３から底板２へ熱が逃げることを十分に抑制することができる。また、断熱部材６１の形成材料として適宜のものを選択することによって、出湯ノズル３から底板２への熱損失を任意のものとすることができる。さらに、断熱部材６１が隙間６に着脱自在に設けられることによって、出湯ノズル３を底板１から取り外す場合に、断熱部材６１が邪魔になることもない。
【００９０】
なお、上記の変形例において、断熱材料から形成されるシート状の部材を出湯ノズル３のストレート部３２に巻き付けて断熱部材６１としてもよい。
【００９１】
また、上記の実施形態においては、隙間６が、ストレート内周面２２２とストレート部３２の外周面との間に設けられるものとしたが、ストレート内周面２２２とストレート部３２の外周面との間の隙間に代えて、あるいは、該隙間に加えて、拡径内周面２２１と拡径部３１の外周面と間に隙間が設けられるものとしてもよい。このような隙間は、例えば、拡径内周面２２１と拡径部３１の外周面とのうちの少なくとも一方に、スペーサとなる突起等を設けることにより形成することができる。
【００９２】
また、上記の実施形態においては、溶解工程において、該被溶解材料の一部が出湯ノズル３の内部にスカル８を形成することによって、出湯ノズル３が栓をされるものとしたが、るつぼ１に被溶解材料を投入するのに先だって、板状あるいは逆円錐形状の栓部材を、出湯ノズル３を塞ぐように挿入しておき、該栓部材によって出湯ノズル３が栓をされるものとしてもよい。この場合、栓部材は、被溶解材料と同じ材料、合金等から形成すればよい。
【００９３】
また、上記の実施形態では、ストレート内周面２２２の内直径ｄ２２は、ストレート部３２の外直径ｄ３よりも大きく、さらに、出湯ノズル３の先端に形成される滴状スカル８０の直径ｄ８０よりも大きい寸法とされていたが、内直径ｄ２２は、必ずしも滴状のスカル８０の直径ｄ８０よりも大きいものでなくともよく、少なくともストレート部３２の外直径ｄ３よりも大きいものであればよい。
【００９４】
また、上記の実施形態において、るつぼ１は、必ずしも円筒状である必要はなく、多角形筒状であってもよい。また、るつぼ１は、必ずしも上下に亘って同径なストレート形状である必要はなく、下広がりのテーパー状であってもよい。
【００９５】
また、第２の実施形態において、予測直径を算出する態様は、上記に例示したものに限らない。例えば、第２の実施形態では、溶湯７が滴状スカル８０を上から押す力「Ｆ３」を算出するにあたって、ストレート部３２内の被溶解材料の質量を加味していたが、その上側、すなわち、拡径部３１およびるつぼ１内にある被溶解材料の質量をさらに加味してもよい。また例えば、ストレート部３２の内壁に付着したスカル８の厚みを考慮して、予測直径の算出に用いられるパラメータ「ｄ」（すなわち、ストレート部３２の内直径）を、実寸法よりも小さな値としてもよい。
【００９６】
また、第３の実施形態では、予測直径に、滴状スカル８０の直径の実測データに基づいて規定される補正係数を乗じることによって補正予測直径を取得していたが、予測直径を補正する態様はこれに限るものではない。例えば、予測直径から、滴状スカル８０の直径の実測データに基づいて規定される補正定数を加算あるいは減算することによって、補正予測直径を取得してもよい。
【００９７】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１  るつぼ
２  底板
２２  貫通孔
２２１  拡径内周面
２２２  ストレート内周面
３，３ａ，３ｂ  出湯ノズル
３１，３１ａ，３１ｂ  拡径部
３２，３２ａ，３２ｂ  ストレート部
３２１ａ  テーパー部
３２１ｂ  段差部
４  溶解用コイル
５  出湯用コイル
６  隙間
６１  断熱部材
７  溶湯
８  スカル
８０  滴状スカル
ＣＣＦ  コールドクルーシブル溶解炉
【図１】
2020091058.tif 000003
【図２】
2020091058.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020091058.tif 000009
【図８】
2020091058.tif 000010
【図９】
2020091058.tif 000011
【図１０】
2020091058.tif 000012
【図１１】
2020091058.tif 000013