(57)【要約】【課題】設備費を安価に抑えた誘導溶解装置を提供する。【解決手段】誘導溶解装置１は、複数の導電性セグメント１５により形成された側壁面を有し且つ金属材料を収容する炉本体７と、炉本体７の外側に巻回され且つ金属材料を誘導加熱する誘導加熱コイルとを有する溶解炉１０と炉本体７内で形成された金属材料の凝固物を炉本体７の下端部から下方に引き抜く引抜装置４とを備えている。複数の導電性セグメント１５のそれぞれには、冷却水の流入口であるパイプ１７及びパイプ１７よりも下方に配置された流出口であるパイプ１８と、パイプ１７から流入した冷却水が流れ込む外流路１１ａと、外流路１１ａの上端部と連通し且つパイプ１８から冷却水を流出させる内流路１１ｂとが設けられている。【選択図】図１
2008051376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導電性セグメントにより形成された側壁面を有し且つ金属材料を収容する炉本体と、前記炉本体の外側に巻回され且つ前記炉本体に収容された金属材料を誘導加熱する誘導加熱コイルとを有する溶解炉と、
前記炉本体内で形成された金属材料の凝固物を前記炉本体の下端部から下方に引き抜く引抜装置とを備えており、
前記複数の導電性セグメントのそれぞれには、
冷却水の流入口と、
前記流入口より下方に配置された流出口と、
上下方向に沿って形成されており、前記流入口から流入した冷却水が流れ込む第１流路と、
前記第１流路の内側において上下方向に沿って形成されており、前記第１流路の上端部と連通し且つ前記流出口から冷却水を流出させる第２流路とが設けられていることを特徴とする誘導溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱により金属を溶解して、鋳塊を鋳造する誘導溶解装置に関する。
【０００２】
誘導溶解装置には、円形に巻回された誘導コイルの内側に、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の周方向に並べて構成した炉本体（水冷金属るつぼ）を備えており、炉本体内で溶解した金属を炉本体の傾転によって型に流し込んで、鋳塊を鋳造するものがある。上記の誘導溶解装置においては、各セグメントは、その内側に形成された流路を流れる冷却水によって冷却されている。
また、他の誘導溶解装置には、炉本体の傾転によって鋳塊を鋳造するものではなく、上記と同様に構成した炉本体の下端部で凝固した凝固物を炉本体の下端部から下方に引き抜き、鋳塊を鋳造するものがある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６５６７９号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の炉本体の下端部から凝固物を下方に引き抜く誘導溶解装置においては、炉本体の下端部から下方に引き抜かれた凝固物を冷却するための冷却装置が必要となり、設備費が増大してしまう。
【０００５】
本発明の主たる目的は、設備費を安価に抑えた誘導溶解装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
複数の導電性セグメントにより形成された側壁面を有し且つ金属材料を収容する炉本体と、前記炉本体の外側に巻回され且つ前記炉本体に収容された金属材料を誘導加熱する誘導加熱コイルとを有する溶解炉と、前記炉本体内で形成された金属材料の凝固物を前記炉本体の下端部から下方に引き抜く引抜装置とを備えており、前記複数の導電性セグメントのそれぞれには、冷却水の流入口と、前記流入口より下方に配置された流出口と、上下方向に沿って形成されており、前記流入口から流入した冷却水が流れ込む第１流路と、前記第１流路の内側において上下方向に沿って形成されており、前記第１流路の上端部と連通し且つ前記流出口から冷却水を流出させる第２流路とが設けられている。
【０００７】
この構成によると、導電性セグメントの流入口から流入した冷却水は、第１流路を上方へ流動し、第１流路の上端部から第１流路の内側の第２流路に流入し、その後、第２流路を下方へ流動して流出口から流出する。ここで、流入口は、各導電性セグメントにおいて、炉本体内での金属材料の凝固物が形成されるべき部分よりも下方に配置されており、第１流路内の冷却水は導電性セグメントを冷却し、炉本体の下端部において金属材料の凝固物を形成することができる。また、流出口は流入口より下方に配置されていることから、流出口から流出する前の第２流路内の冷却水は、炉本体の下端部から引き抜かれた凝固物を冷却することができる。従って、導電性セグメント内の流路構成を変更することで、導電性セグメントを冷却するための冷却水を用いて、炉本体の下端部から引き抜かれた凝固物を冷却することが可能である。そのため、炉本体の下端部から引き抜かれた凝固物を冷却するための冷却装置を別途設ける必要がないので、設備費を安価に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係る誘導溶解装置の構成図である。図１に示すように、誘導溶解装置１は、溶解炉１０を収容する溶解室２と、溶解室２の下部に設置された引抜チャンバー３と、引抜チャンバー３の下部に設置された引抜装置４とを備えている。引抜チャンバー３は、炉本体７の下端部から下方に引き抜かれた凝固物９を収容するものである。引抜装置４は、炉本体７の下端部から凝固物９を下方に引き抜くものである。溶解室２と引抜チャンバー３のそれぞれの空間は真空ポンプ５により真空に保持されている。
【００１０】
図２は、溶解炉１０の構成図である。図３は、溶解炉１０の上面図である。図２に示すように、溶解炉１０は、加熱溶解される金属材料を収容する水冷銅製の炉本体７とその外側に巻回された誘導加熱コイル１２とを有している。
【００１１】
炉本体７は、その底部を形成するスターティングブロック１６を取り付ける底面部８と、その外周を形成するように円周方向に配列された側壁面となる複数の導電性セグメント１５とを有している。なお、炉本体７の材質は、純銅や銅合金の他、電気抵抗率の低い金や銀または場合によってはステンレス等を用いることができる。
【００１２】
炉本体７の底面部８には、上面に台形状の切り欠きを有しており、その切り欠きに合う形状に加工されたスターティングブロック１６が取り付けられている。スターティングブロック１６は、金属材料と同質の材料である。また、底面部８の下方には冷却水路１４が配置されており、底面部８を下面から冷却している。
【００１３】
図２に示すように、側壁面となる縦割り状の複数の導電性セグメント１５は円周方向に相互に絶縁して配列されている。なお、絶縁は、導電性セグメント１５間に絶縁物を介装したり、導電性セグメント１５間を隔離したりすることによって行われる。
【００１４】
誘導加熱コイル１２は、導電性セグメント１５を配列して形成された側壁面の外側に巻回されて、その下端がスターティングブロック１６の上面近傍に位置するように設けられている。誘導加熱コイル１２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１２に対して交流電力を供給して炉本体７内の金属材料を誘導加熱する。金属材料は塊状をしており、鉄及び非鉄とその合金をはじめ、チタンの他、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、及びこれらの合金から選ばれる金属からなる反応性金属を用いることができる。
【００１５】
図４は、導電性セグメント１５の内部構造を示す図である。図４に示すように、各導電性セグメント１５は、上端部から下端部にかけて形成された冷却水が流動する冷却水路１１を内部に有している。また、導電性セグメント１５の内部中央にはパイプ１３が挿入してあり、冷却水路１１は、導電性セグメント１５の内周面及びパイプ１３の外周面によって上下方向に沿って形成された外流路１１ａ（第１水路）と、パイプ１３の内周面によって上下方向に沿って形成された内流路１１ｂ（第２水路）とから構成されており、外流路１１ａ及び内流路１１ｂは上端部で連通している。外流路１１ａの下端部は誘導加熱コイル１２の下端部よりも下方に配置された冷却水の流入口であるパイプ１７に接続され、図示しない冷却水供給装置に接続されている。すなわち、流入口であるパイプ１７は、各導電性セグメント１５において、炉本体７内で金属材料の凝固物９が形成されるべき部分（誘導加熱コイル１２の下端部近傍）よりも下方に配置されている。また、内流路１１ｂの下端部はパイプ１７よりも下方に配置された冷却水の流出口であるパイプ１８に接続され、冷却水供給装置に接続されている。したがって、冷却水供給装置から供給された冷却水はパイプ１７を介して、外流路１１ａの下端部から供給され、外流路１１ａ内を上端部へと流動した後、内流路１１ｂの上端部に流入し、内流路１１ｂ内を下端部へと流動し、パイプ１８を介して、冷却水供給装置へと循環している。そして、パイプ１８を介して冷却水供給装置内に戻った冷却水は冷却されて、再びパイプ１７から供給される。
【００１６】
次に、誘導溶解装置１の動作について説明する。まず、炉本体７の底面部８の上面に、スターティングブロック１６が取り付けられる。そして、炉本体７に金属材料が投入され、冷却水供給装置から、パイプ１７を介して外流路１１ａに冷却水を供給することにより側壁面となる導電性セグメント１５を冷却し、金属材料の溶解準備を完了する。
【００１７】
そして、誘導加熱コイル１２に交流電力が供給されると、炉本体７内の金属材料が誘導加熱されることにより溶解する。このとき、スターティングブロック１６の上部表面の一部も溶解する。スターティングブロック１６の下部は、スターティングブロック１６の取り付けられた底面部８が冷却水路１４により冷却されているため溶解しない。そのため、炉本体７内で溶解した金属材料６とスターティングブロック１６とが一体化される。また、炉本体７内の溶解した金属材料６の一部は導電性セグメント１５に接触すると、導電性セグメント１５が外流路１１ａの冷却によって冷却されているので、炉本体７内の溶解した金属材料６の一部が再び凝固する。これによって、導電性セグメント１５により形成された側壁面に沿って凝固物９が容器状に形成される。
【００１８】
本実施形態では、スターティングブロック１６が所定速度で下方に移動することで、金属材料の凝固物９は炉本体７の下端部から引き抜かれながら形成される。このとき、溶解した金属材料６と金属材料の凝固物９との境界面はほぼ一定に保たれている。そして、炉本体７の下端部から下方へ引き抜かれた凝固物９は、導電性セグメント１５の外流路１１ａ内の冷却水によっては冷却されなくなると考えられる。これにより、炉本体７の下端部から下方へ引き抜かれた凝固物９の冷却が不十分な場合には、凝固物９の上部に溶解した金属材料６が炉本体７の内周面と凝固物９との間から漏れだしてしまう。しかしながら、炉本体７の下端部から下方へ引き抜かれた凝固物９は、内流路１１ｂ内の冷却水によって冷却されるため、凝固物９は十分に冷却されるので、凝固物９の上部に溶解した金属材料６が炉本体７の内周面と凝固物９との間から漏れだすことはない。
【００１９】
以上のように、本実施形態の誘導溶解装置１では、導電性セグメント１５の下端部のパイプ１７から流入した冷却水は、外流路１１ａを上方へ流動し、外流路１１ａの上端部から外流路１１ａの内側の内流路１１ｂに流入し、その後、内流路１１ｂを下方へ流動して導電性セグメント１５の下端部のパイプ１８から流出する。ここで、パイプ１７は、各導電性セグメント１５において、炉本体７内での金属材料の凝固物９が形成されるべき部分よりも下方に配置されており、外流路１１ａ内の冷却水は導電性セグメント１５を冷却し、炉本体７の下端部において金属材料の凝固物９を形成することができる。また、パイプ１８はパイプ１７より下方に配置されていることから、パイプ１８から流出する前の内流路１１ｂ内の冷却水は、炉本体７の下端部から引き抜かれた凝固物９を冷却することができる。従って、導電性セグメント１５内の流路構成を変更することで、導電性セグメント１５を冷却するための冷却水を用いて、炉本体７の下端部から引き抜かれた凝固物９を冷却することが可能である。そのため、炉本体７の下端部から引き抜かれた凝固物９を冷却するための冷却装置を別途設ける必要がないので、設備費を安価に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る誘導溶解装置の構成図である。
【図２】溶解炉の構成図である。
【図３】溶解炉の上面図である。
【図４】導電性セグメントの内部構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  誘導溶解装置
４  引抜装置
６  金属材料
７  炉本体
９  凝固物
１０  溶解炉
１１  冷却流路
１１ａ  外流路（第１流路）
１１ｂ  内流路（第２流路）
１２  誘導加熱コイル
１３  パイプ
１５  導電性セグメント
１７  パイプ（流入口）
１８  パイプ（流出口）
【図１】
2008051376.tif 000003
【図２】
2008051376.tif 000004
【図３】
2008051376.tif 000005
【図４】
2008051376.tif 000006