(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に冷却水を通す冷却水通水路を有する良導電金属製のセグメントが周方向に絶縁物を介して積層されて有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を有するるつぼと、るつぼの外径側に設けられた誘導コイルと、前記誘導加熱コイルを付勢する電源とを備えた浮揚溶解装置において、前記流出口の下方に該流出口の径より大きい孔を有する磁性体を設けたことを特徴とする浮揚溶解装置。
【請求項２】
請求項１記載の浮揚溶解装置において、磁性体は上面側の外径が下面の外径より小さくなるように、高さ方向の途中から外径をすぼめて形成したことを特徴とする浮揚溶解装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の浮揚溶解装置において、磁性体は表面に絶縁皮膜を有する薄綱板を円周方向に積層して形成したことを特徴とする浮揚溶解装置。
【請求項４】
長手方向に冷却水を通す冷却水通水路を有する良導電金属製のセグメントが周方向に絶縁物を介して積層されて有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を有するるつぼと、るつぼの外径側に設けられた誘導コイルと、前記誘導加熱コイルを付勢する電源と、前記流出口に挿入して流出口より流出する溶湯を冷却して凝固させる円筒形のスリーブと、該スリーブを冷却する冷却器とを備えた浮揚溶解装置において、前記スリーブの外周側に磁性体を設けて、該磁性体の下面が前記冷却器に接するように配備したことを特徴とする浮揚溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流出口近辺の浮揚力を強化した浮揚溶解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来例の構成図を示す。この図６において、１は長手方向に冷却水を通す冷却水通水路４を有する良導電金属製のセグメント１１が周方向に絶縁物１２を介して積層されて有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口５及びそれに続く流出口５より内径の大きい出湯管部６を有するるつぼ、２は主に溶湯８に溶解エネルギを与える上誘導コイル、３は主に溶湯８に浮揚力を与える下誘導コイル、９は上誘導コイル２の交流電源、１０は下誘導コイル３の交流電源を示す。るつぼ１の外径側に巻回された上誘導コイル２は交流電源９により付勢されてるつぼ１内の金属を溶かし溶湯８にするとともに、溶湯８の側面に水平方向の電磁力を与えて浮揚した溶湯８を安定させている。下誘導コイル３は上誘導コイル２より低い周波数の交流電源１０により付勢されて溶湯８に大きな浮揚力を与える。この流出口５の部分で穴径をすぼめて、出湯管部６では穴径を広げて下誘導コイル３により溶湯８に浮揚力を与える。この図６の例は本件出願人によって特願平６−４１６６０号にて既に提案されている。
【０００３】
上記の構成において、上下誘導コイル２、３によりるつぼ１のセグメント１１の外周に誘導した電流はセグメント１１の表層を周回して内側では外表層と極性が逆になり対向する上下誘導コイル２、３と同方向に流れる。一方セグメント１１間の絶縁物の部分を通してるつぼ１内に進入した磁束は被溶解金属と鎖交して被溶解金属に誘導電流を誘起して被溶解金属を溶解して溶湯８にする。この溶湯８に誘起して前記誘導電流はセグメント１１の内層を周回する電流と方向が逆になるので両電流間に電磁反発力が発生して溶湯８をるつぼ１から浮揚させる。この電磁反発力は、特に流出口５の近辺に周回電流が集中することから溶湯８の底部で大きい反発力となり溶湯８を安定して浮揚させる。前記の出湯管部６の内径を流出口５の内径より広げたことは、流出口５の部分にセグメント１１の内層を周回する電流を集中させるために有効な手段である。
【０００４】
溶解完了後は上下誘導コイル２、３の電流を断続的に変化させる等して溶湯８を流出口５から出湯し、例えば下方の図示していない鋳型に鋳込み鋳型内で凝固させて鋳物を製造する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の構成では、上下誘導コイルを別々の電源から付勢して溶湯に与える浮揚力と、溶解加熱電力とを別々に制御しているので、浮揚溶解を安定して運転するには適しているが、別々の電源を必要とするために、電源設備のスペースが広くなったり、設備が高価になる問題がある。これを避けるために、例えば、誘導コイルを下側を密に、上にいくに従って疎になるようにピッチを変えて巻くことが成されているが、この場合は、溶融金属の溶融量、および種類等が異なる場合に電磁力のバランスが不良になるケースがあるので、その際はバランスが取れる誘導コイルに交換する必要が生じる等の問題がある。また、浮揚力を大きくする他の方法の一つに流出口の孔径を小さくすることが有効であるが、そこから溶湯を出湯するためには必要最小限の径以下にはできない。
【０００６】
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、浮揚力を強化して一電源であっても安定した浮揚溶解が可能になる浮揚溶解装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、長手方向に冷却水を通す冷却水通水路を有する良導電金属製のセグメントが周方向に絶縁物を介して積層されて有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を有するるつぼと、るつぼの外径側に設けられた誘導コイルと、前記誘導加熱コイルを付勢する電源とを備えた浮揚溶解装置において、前記流出口の下方に該流出口の径より大きい孔を有する磁性体を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明のように、請求項１記載の浮揚溶解装置において、磁性体は上面側の外径が下面の外径より小さくなるように、高さ方向の途中から外径をすぼめて形成することができる。
さらに、請求項３の発明のように、請求項１または請求項２に記載の浮揚溶解装置において、磁性体は表面に絶縁皮膜を有する薄綱板を円周方向に積層して形成することができる。
【０００９】
図５は誘導コイルに３ＫＨｚ，１０００Ａを通電してそれによる磁界の等ポテンシャル線を記載した磁界の解析図で（ａ）は流出口の下部の出湯管部に磁性体を設けた場合の磁界の等ポテンシャル線図、（ｂ）は磁性体を設けない場合の磁界の等ポテンシャル線図を示す。この図５（ａ）は上記の流出口に磁性体を設けた構成の磁界の解析結果であり、誘導コイルの磁束の一部が磁性体を通って流出口からるつぼ内に進入して溶湯に鎖交していることを示している。そして、図中のポテンシャル線の数とポテンシャル線間の値Δとを磁性体の有無について比較することにより、出湯管部から流出口を通してるつぼ内に進入する磁束の密度の比率を求めることができる。この比率は下式の通りである。
【００１０】
【数１】
0003783335.tif 000002
すなわち、磁性体を設けた（ａ）の場合は磁性体を設けない（ｂ）の場合に比較してるつぼ内に進入する磁束の密度が１．３５倍に増加する。溶湯に生じる浮揚力は磁束密度の二乗に比例するので、磁性体を設けた場合、溶湯を安定して浮揚させることが可能になる。なお、磁性体の上部をすぼめて、上部の外径が下部の外径より小さくなるようにすることにより流出口よりるつぼ内に進入する磁束の密度をより高くすることが可能になる。
【００１１】
また、絶縁皮膜を有する薄綱板を円周方向に積層して磁性体を形成することにより、フェライトコアを使用した一体成形の磁性体よりも高い飽和磁束密度の磁性体になるので、その部分へ磁束がより集中できて溶湯に生じる浮揚力をより大きくすることが可能になる。
さらに請求項４の発明のように、長手方向に冷却水を通す冷却水通水路を有する良導電金属製のセグメントが周方向に絶縁物を介して積層されて有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を有するるつぼと、るつぼの外径側に設けられた誘導コイルと、前記誘導加熱コイルを付勢する電源と、前記流出口に挿入して流出口より流出する溶湯を冷却して凝固させる円筒形のスリーブと、該スリーブを冷却する冷却器とを備えた浮揚溶解装置において、前記スリーブの外周側に磁性体を設けて、該磁性体の下面が前記冷却器に接するように配備することができる。
【００１２】
上記の構成により、浮揚溶解装置を、その流出口にスリーブを挿入して、該スリーブを冷却器で冷却して、流出口から流出する溶湯をスリーブで冷却して凝固させて、連続的に鋳片にする連続鋳造装置として使用する際は、スリーブの外周側に設けた磁性体が下面で冷却器と接しているので、溶湯からの熱流はスリーブから冷却器に伝達するとともに、磁性体を通して冷却器に伝達して溶湯の冷却を助けることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施例の主要部の構成図を示す。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、１は長手方向に冷却水を通す冷却水通水路４を有する良導電金属製のセグメント１１が周方向に絶縁物１２を介して積層されて有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口５及びそれに続く流出口５より内径の大きい出湯管部６を有するるつぼ、２２は溶湯８に溶解エネルギと浮揚力とを与える誘導コイル、９は誘導コイル２の交流電源、１３は流出口５の下方に設けた磁性体を示す。るつぼ１の外径側に巻回された誘導コイル２２はるつぼ１、同底部および出湯管部６に跨がる一つのコイルでなり、交流電源９により付勢されてるつぼ１内の金属を溶かし溶湯８にするとともに、溶湯８の側面および底面に電磁力を与えて溶湯８を浮揚させている。磁性体１３は、この場合、磁性粉末を焼結して円筒形に一体成形したフェライトコアであり、出湯管部６内に設けられており、それによりるつぼ１内に進入する磁束の密度を増加さるので、磁束密度の増加分の二乗に比例して浮揚力が増加して、その分溶湯を安定して浮揚させる。
【００１４】
上記の構成により、るつぼ１内に投入された被溶解金属は誘導コイル２２により溶解されて、また、溶解中を通して浮揚力を与えられて浮揚状態で溶湯８になる。
溶解完了後は誘導コイル２２の電流を断続的に変化させる等して溶湯８を流出口５から出湯し例えば、図示していない下方の鋳型に鋳込み鋳型内で凝固させて鋳物を製造する。
【００１５】
図２はこの発明の別の実施例の主要部の構成図を示す。この図２において、１４は流出口５（図１参照）の下方に設ける磁性体を示す。この磁性体１４は図１の実施例と同様な円筒形のフェライトコアであり、かつ上面（流出口側）の外径が下面の外径より小さくなるように、高さ方向の途中から外径をすぼめて形成されている。すなわち、流出口側の厚みを他部より薄くして磁束の集中を図っている。
【００１６】
図３はこの発明の他の実施例の主要部の構成図を示す。この図３において、１５は流出口の下方に設ける磁性体を示す。この磁性体１５は表面に絶縁被覆を施された薄い短冊形の磁性綱板を放射状に積層して円筒形を形成している。この構成では図１、２の磁性体１３、１４のように磁性粉末を焼結したものに比べて飽和磁束密度を上げ、より磁束を集中させることができる。
【００１７】
図４はこの発明のさらに他の実施例の主要部の構成図を示す。この図４において、１は長手方向に冷却水を通す冷却水通水路４を有する良導電金属製のセグメント１１が周方向に絶縁物１２を介して積層されて有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口５及びそれに続く流出口５より内径の大きい出湯管部６を有するるつぼ、２２は溶湯８に溶解エネルギと浮揚力とを与える誘導コイル、９は誘導コイル２２の交流電源、１３は流出口５の下部に設けた磁性体、１６は流出口５に挿入されたスリーブ、１７はスリーブ１６を冷却する冷却器を示す。
【００１８】
るつぼ１の外径側に巻回された誘導コイル２２は交流電源９により付勢されてるつぼ１内の金属を溶かし溶湯８にするとともに、溶湯８の側面および底面に電磁力を与えて溶湯８を浮揚させている。スリーブ１６は流出口５に挿入されており、該スリーブ１６の外周側に磁性体１３が配備されている。また、スリーブ１６は下部で冷却器１７により冷却されており、磁性体１３は下面で前記冷却器１７に接してスリーブ１６からの伝達熱を冷却器１７に伝達している。
【００１９】
上記の構成により、るつぼ１内に投入された被溶解金属は誘導コイル２により溶解されて、また、溶解中を通して浮揚力を与えられて浮揚状態で溶湯８になる。
溶解完了後は誘導コイル２の電流を断続的に変化させる等して溶湯８を流出口５から出湯し、磁性体１３と冷却器１７とで冷却されているスリーブ１６内で冷却されて鋳片になり、図示していないピンチロールにより徐々に下方に引き抜かれる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、流出口の下方に磁性体を設けることにより磁束をそこに集中させてるつぼ内に進入する磁束の密度を増加させ、浮揚力を増加させることにより一電源で安定し浮揚溶解を可能にしているので、電源設備のスペースを少なくし、設備のコストを削減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施例の主要部分の構成図
【図２】        この発明の別の実施例の主要部の構成図
【図３】        この発明の他の実施例の主要部の構成図
【図４】        この発明のさらに他の実施例の主要部の構成図
【図５】        誘導コイルに３ＫＨｚ，１０００Ａを通電してそれによる磁界の等ポテンシャル線を記載した磁界の解析図で（ａ）は流出口の下部の出湯管部に磁性体を設けた場合の磁界の等ポテンシャル線図、（ｂ）は磁性体を設けない場合の磁界の等ポテンシャル線図
【図６】        従来例の構成図
【符号の説明】
１３、１４、１５    磁性体
１６                スリーブ
１７                冷却器
【図１】
0003783335.tif 000003
【図２】
0003783335.tif 000004
【図３】
0003783335.tif 000005
【図４】
0003783335.tif 000006
【図５】
0003783335.tif 000007
【図６】
0003783335.tif 000008