(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底の円筒状に形成されその底部に形成された溶湯を出す流出口および円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼと、るつぼの外径側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電流を供給する交流電源とを備えた底穴出湯式浮揚溶解装置において、溶湯と同じ材質から成り、流出口の内径とほぼ同じ外径を有するパイプ形状のアダプタを流出口に装着することを特徴とする底穴出湯式浮揚溶解装置。
【請求項２】
請求項１記載の底穴出湯式浮揚溶解装置において、アダプタは縦方向に一本以上のスリットが入った形状であることを特徴とする底穴出湯式浮揚溶解装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の底穴出湯式浮揚溶解装置において、アダプタは流出口の長さより長いことを特徴とする底穴出湯式浮揚溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶解金属を底部から出湯した後るつぼ内に残った金属を容易に取り出せるようにした底穴出湯式浮揚溶解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浮揚溶解装置は、所定の分布になるように生成された交番磁界中に溶解される材料を置き、電磁誘導によって被溶解材に流れる渦電流を利用して誘導加熱と電磁力による浮揚力との双方を同時に与えて、材料が浮いてるつぼ等他の物に接触しない状態で溶解させて所定の材質と寸法の製品を得る装置である。溶解時に他の物と接触しないために異物の混入が極めて少ないこと、融点の高い材料でも溶解が可能であること、熱伝導損失が小さいこと、などの特徴があることから、高融点でしかも高純度が要求される材料、例えば、チタン、シリコン等の溶解材料に用いられる。
【０００３】
図７は従来例の構成図を示す。この図７において、１は有底の円筒状に形成され円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼ、１ａは溶湯２の流出口、３ａは被溶解材に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して主に溶解、加熱電力を与える上誘導コイル、３ｂは被溶解材に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して溶湯に浮揚力を与える下誘導コイル、４ａは上誘導コイル３ａに電流を供給する交流電源，４ｂは下誘導コイル３ｂに電流を供給する交流電源，６は流出口１ａを塞ぐ栓を示す。
【０００４】
上記の構成で、るつぼ１は電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを誘導コイル３ａ，３ｂの内側に並べて構成される。このるつぼ１内に被溶解材料が入れられており、誘導コイル３ａ，３ｂで発生する磁束はセグメント間のスリットの隙間からるつぼ内に進入して被溶解材料と鎖交する。るつぼ１を構成するセグメントは溶けないように水冷されている。
【０００５】
誘導コイル３ａ，３ｂの電流は、電気的に絶縁されたそれぞれのセグメントに渦電流を誘導するとともに、被溶解材料にも渦電流を誘導する。このるつぼ１と被溶解材料とに流れる渦電流の方向は対向する表面部分では互いに逆方向を向いているので磁気的に反発力となり、るつぼ１は固定されているので被溶解材料には浮揚力が働きこの浮揚力が被溶解材料の重量より大きければ被溶解材料はるつぼ１から離れて浮揚する。被溶解材料は抵抗損により熱を発生して加熱しつづける。このために被溶解材料は浮揚状態で溶解する。ここで被溶解材料はるつぼ１への接触を防ぐために、るつぼ１の中央部分に安定して位置することが望ましい。このるつぼ１内で安定して浮揚させるために、るつぼ底部側になるほど被溶解材料の重量に対抗するるつぼ１からの電磁反発力を大きくする必要がある。この電磁反発力をるつぼ底部で大きくするために、るつぼ底部に巻かれた下誘導コイル３ｂには上誘導コイル３ａに比べて大きい浮揚力が得られるように低い周波数の交流電源４ｂから電流を供給し、上誘導コイル３ａには被溶解材料を溶解する高周波電流が別の交流電源４ａから供給されることが行われている。
【０００６】
浮揚溶解装置によって溶解された溶湯２の取り出し方法は様々であるがるつぼ１の底に流出口１ａを設けてこの流出口１ａから連続的、または間欠的に溶湯を取り出す方法が特開平５−１５９５０号公報に開示されている。この公報によれば溶湯を取り出す方法は、るつぼ１の底部に溶湯の流出口１ａを設けておき、誘導コイル３の電流を略一定に制御しながらるつぼ内の材料を溶解するとともに、固体材料の小片５をるつぼ１の上部から連続的または間欠的に供給し、供給量に応じた溶湯２を流出口１ａから連続的または間欠的に流出させて取り出し、金型に注ぐ等の次工程に注入する方法である。
【０００７】
なお、るつぼの下部から出湯する浮揚溶解装置では、溶解初期に少量の金属が溶け出して、その少量の溶湯が浮揚力を受けて浮揚するほどの量に達しない場合に、少量の溶湯がるつぼの流出口から落下する恐れがあるので、これを防止するためと、溶解中に電源が切れて溶湯が浮揚力を失い落下した場合に流出口から落下するのを防止するためとに耐火物の栓６が使用される。しかし、溶湯が耐火物の栓に接触した場合、耐火物が溶湯に溶け込んで溶湯の純度を低下させるので、これを防止するために溶湯に溶け込まない材質と構造の栓６が、特開平７−２２７５９８号公報に開示されている。
【０００８】
また、栓６を使用した浮揚溶解装置の出湯に関しては特開平７−２４５１８２号公報に開示されている。この公報によれば、流出口１ａを栓６で塞ぎ出湯時に栓６を開放することで出湯の時期と出湯量を自在に制御することが可能である。さらにこれによると出湯時に栓６と溶湯２とは互いに反発力が働くので栓６に非接触で出湯することが可能である。溶解材料を完全に溶解後に栓６を開放して出湯を開始（図８参照）し、溶湯２を途中で停止したり完全に出湯した後に栓６を閉じ溶解材料を追加し溶解する工程の繰り返しにより連続運転が可能になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の構成ではるつぼに対して誘導コイルが平行に巻かれていないために、るつぼ内の磁界の分布が軸対称でないこと、るつぼ流出口中心における磁界強度が零に近いこと、溶解材料に含まれている酸化物等の不純物が溶湯の表面に存在し完全出湯時にるつぼ内に残ること等により、出湯停止時においてるつぼの流出口１ａ近辺に溶湯が湯垂れ１０として残る場合がある（図９（ａ）参照）。出湯途中でこの湯の垂れが一度発生すると、これが凝固して種となりそこから湯垂れ１０が湯垂れ成長１０ａとして成長する（図９（ｂ）参照）。図９（ａ），（ｂ）の両者どちらの場合も栓を再度閉じることができなくなり連続運転が困難となる。るつぼ流出口近辺に残った溶湯は、るつぼ流出口近辺が通電時最も渦電流が集中し加熱されるためにその部分は充分に冷却される設計となっておりその近辺の残湯は多くの熱を奪われること、およびるつぼ流出口近辺に残った金属中に流れる渦電流が、残った金属の量が少ないために、通常溶解時に比べて小さいことからるつぼ流出口近辺に残った金属を通常状態の通電で溶解することは困難である。
【００１０】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、るつぼ流出口近辺に残った金属を容易に除去できるようにして連続運転を可能にする底穴出湯式浮揚溶解装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、有底の円筒状に形成されその底部に形成された溶湯を出す流出口および円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼと、るつぼの外径側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電流を供給する交流電源とを備えた底穴出湯式浮揚溶解装置において、溶湯と同じ材質から成り、流出口の内径とほぼ同じ外径のパイプ形状のアダプタを流出口に装着する底穴出湯式浮揚溶解装置とする。
【００１２】
上記構成により、アダプタは流出口と接触して外径側から冷却されるので溶けないし、出湯後に出湯口近辺に残って凝固した金属がアダプタのパイプ穴を通して下側に垂れても垂れた金属の外径がアダプタの外径以内であれば、凝固した金属とアダプタとを流出口から取り出すことが可能になる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の底穴出湯式浮揚溶解装置において、アダプタは縦方向に一本以上のスリットが入った形状である底穴出湯式浮揚溶解装置とする。
【００１３】
上記構成により溶解中に渦電流がアダプタを周回しなくなるのでアダプタの加熱が押さえられ溶解時にアダプタが溶けることを防止することが可能になる。
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の底穴出湯式浮揚溶解装置において、アダプタは流出口の長さより長い底穴出湯式浮揚溶解装置とする。
【００１４】
上記構成により湯垂れの下方への広がりを防止することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態の主要部の構成を示し、（ａ）はアダプタの外観図、（ｂ）はアダプタを流出口に装着した図を示す。この図１において、従来例と同一の符号を付けた部材はおおよそ同一の機能を有するのでその説明は省略する。この図１において、アダプタ７は円筒形をしており外径が流出口１ａの内径と略同じで高さも流出口１ａの高さと略同じである。このアダプタ７をるつぼ１の流出口１ａに装着して溶解、出湯を行うと溶湯の酸化物等の残りが流出口１ａの近辺に残った場合でも湯垂れはアダプタ７の外径以上には広がらないので出湯管部１ｃの壁面に付着することがなく、湯垂れを凝固後に上方に取り出すことができる。
【００１７】
アダプタ７の材質は溶湯と同じ材質が選ばれる。
図２はこの発明の別の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図２のアダプタ７０が図１と異なる点はアダプタの縦方向に一本以上のスリット９を設けた点である。なお、図２ではスリット９は一本で円筒の周回を完全に切るように設けられているが複数本のスリット９を設ける場合には一本は完全に周回を切り、他のスリット９は高さ方向の中間までとしても良い。
【００１８】
図３はこの発明の他の実施の形態の主要部の構成を示し、（ａ）はアダプタの外観図、（ｂ）はアダプタを流出口に装着した図を示す。この図３のアダプタ７０ａが図２と異なる点はアダプタの高さを高くしてアダプタ７０ａがるつぼ１の流出口１ａより下側にはみ出して出湯管部１ｃ内に突出するようにした点である。
【００１９】
図４はこの発明のさらにまた別の発明の主要部で（ａ）はアダプタの外観図、（ｂ）はアダプタを流出口の下側に装着した図を示す。この図４において、アダプタ８ａは先端部が出湯管部１ｃの形状に沿うようにテーパ状に形成された円筒形である。このアダプタ８ａの材質は溶湯と同じ材質か、セラミクッスかのいずれかである。溶湯と同じ材質の場合は、図５に示すように傘形のアダプタ８ｂとしてもよい。また、図６に示すように複数個のスリット９を設けてアダプタ８ｃ内の渦電流の周回を切るようにしても良い。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、溶解、出湯後に流出口近辺に残った湯が凝固した後アダプタを流出口から容易に取り出しできるので、連続運転時に湯垂れによる操業停止時間が短縮されて装置の稼働率が向上するとともに、生産性が向上する効果がある。
【００２１】
また、溶解前、または溶解中に発生した酸化物を出湯時に残して出湯口近辺で凝固させて取り除けば出湯された溶湯は清浄な湯になり純度が高くなる効果がある。さらに、アダプタの内径を変えることにより単位時間当たりの出湯量を変えることができるので、内径の異なるアダプタを用意しておけば所望の流出量での出湯を可能にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の主要部分の構成を示し、（ａ）はアダプタの外観図、（ｂ）はアダプタを流出口に装着した図
【図２】この発明の別の実施の形態の主要部分の構成図
【図３】この発明の他の実施の形態の主要部の構成を示し、（ａ）はアダプタの外観図、（ｂ）はアダプタを流出口に装着した図
【図４】この発明のさらにまた別の実施の形態の主要部の構成を示し、（ａ）はアダプタの外観図、（ｂ）はアダプタを流出口の下側に装着した図
【図５】傘形のアダプタの外観図
【図６】複数個のスリットを設けたアダプタの外観図
【図７】従来例の構成図
【図８】流出口からの出湯状態を示す図
【図９】流出口近辺に湯垂れが発生した状態を示す図
【符号の説明】
１                るつぼ
１ａ              流出口
１ｃ              出湯管部
７、７０、７０ａ  アダプタ
８ａ，８ｂ，８ｃ  アダプタ
９                スリット
【図１】
0003570084.tif 000002
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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