JPH07126766A - 電磁浮揚溶解炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱コイルと溶湯金属との間隔を狭めてコイ
ルの加熱効率を向上させると共に、加熱コイルの冷却性
を高めて大電流を通電することができ、しかも装置の加
工が容易で安価に製造できると共に、周縁の外枠の過熱
を防止して装置の小型化を図るものである。 【構成】 上部を開口した金属製円筒13で形成された溶
解室２となるセグメント14の外周を、冷却水15が循環す
る水密構造とした外枠16で一体に囲い、外周に防水絶縁
被覆27を施した加熱コイル１を前記セグメント14の外周
に巻回して、この加熱コイル１を冷却水15中に浸漬した
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加熱コイルを冷却水中に
浸漬した電磁浮揚溶解炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の断熱耐火材をライニングして溶解
室を形成した誘導溶解炉に代わり、溶解室を金属で形成
し、溶湯金属を溶解室内に浮揚させて高温、高純度のク
リ−ン溶解を行なう電磁浮揚溶解炉が開発されている。
この電磁浮揚溶解炉の構造は、例えば図６に示すよう
に、水冷銅管を螺旋状に巻回した加熱コイル１の内側に
溶解室２となる水冷セグメント３が設けられている。こ
の水冷セグメント３は銅ブロックを切り出して上部を開
口したるつぼ形の銅管を形成し、この側壁の内部に通水
路４が上下方向に形成されている。

【０００３】この水冷セグメント３の下部には銅製炉床
５が接続されて、この銅製炉床５の内部に給水側の通水
路６が形成されている。この通水路６の上部は水冷セグ
メント３の内部に形成した前記通水路４に連通してい
る。また溶解室２となる水冷セグメント３の上部側壁の
外周には、内部に環状通水路７が形成されたシールドリ
ング８が接合され、この環状通水路７は前記水冷セグメ
ント３の通水路７の上部に連通して、ここを上昇してき
た冷却水９が環状通水路７を流れて排水側の通水路１０
から外部に排水されるようになっている。

【０００４】上記構成の電磁浮揚溶解炉は、冷却水９を
供給した状態で加熱コイル１に電力の大きな高周波交番
電流を流すと、この交番電流によって溶解室２内の溶湯
金属12内に誘起される逆起電電流との相互作用によって
溶湯金属12に浮揚力が得られると共に、溶湯金属自身の
抵抗とここを流れる逆起電電流により加熱溶解される。
このように溶湯金属12は浮揚して加熱溶解されるので溶
解室２の側壁と接触せず、高温溶解が可能となると共
に、高純度の溶解が行なえる。また溶湯金属12が側壁に
接触しても、水冷セグメント３で直ちに急冷されて、加
熱コイル１を保護することができる。

【０００５】また溶解室２を構成する水冷セグメント３
は、ここを貫通する磁束により電流が誘起され、この誘
導電流の流れるターンが形成されてセグメント自身の抵
抗により過熱されるため水冷構造とする必要がある。こ
のため加熱コイル１と溶湯金属12との間隔δを広くしな
ければならず、この間隔δが広くなるとコイルの加熱効
率が低下する問題がある。また加熱コイル１には大電流
を流すためこれ自体も過熱されるので、これを冷却する
ための冷却水９の通水量から通電する電流量が規定さ
れ、大きなパワーを加えるのは限界があった。しかも従
来の水冷セグメント３は銅管を加工して内部に通水路４
を形成するので加工が面倒で装置が高価になる問題があ
った。更に加熱コイル１には大電流を通電するため、漏
洩する磁束により周縁機器が過熱される問題があり、全
体として装置が大型化する欠点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を除
去して、加熱コイルと溶湯金属との間隔を狭めてコイル
の加熱効率を向上させると共に、加熱コイルの冷却性を
高めて大電流を通電することができ、しかも装置の加工
が容易で安価に製造できると共に、周縁の外枠の過熱を
防止して装置の小型化を図った電磁浮揚溶解炉を提供す
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁浮揚溶解炉
は、上部を開口した金属製円筒の側壁に縦方向のスリッ
トを周方向に沿って間隔をおいて放射状に複数個設け、
前記スリットをセラミックで閉塞して溶解室となるセグ
メントを形成し、このセグメントの外周を、冷却水が循
環する水密構造とした外枠で一体に囲い、外周に防水絶
縁被覆を施した加熱コイルを前記セグメントの外周に巻
回して、この加熱コイルを冷却水中に浸漬したことを特
徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明の電磁浮揚溶解炉は、外枠内に冷却水を
循環させて加熱コイルとセグメントを冷却する。この状
態で加熱コイルに電力の大きな高周波交番電流を流す
と、この交番電流によって溶解室内の溶湯金属内に誘起
される逆起電電流との相互作用によって溶湯金属に浮揚
力が得られると共に、溶湯金属自身の抵抗とここを流れ
る逆起電電流により加熱溶解される。

【０００９】この場合、セグメントの外周は冷却水が循
環する水密構造の外枠で囲まれて、多量の冷却水と接触
しているので冷却性に優れていると共に、加熱コイルと
溶湯金属との間隔を狭くすることができるのでコイルの
加熱効率を向上させることができる。更にセグメントは
その側壁に縦方向のスリットを周方向に沿って間隔をお
いて放射状に複数個設け、このスリットをセラミックで
閉塞して、周方向に沿って電気的に絶縁されているの
で、セグメントを貫通する磁束により誘起される電流の
ループが形成されず過熱によるロスを少なくして、更に
効率を高めることができる。また加熱コイルは内部に冷
却水が通水し、防水絶縁被覆した外周は冷却水中に浸漬
されて内外から冷却されるので、大電流を流すことがで
き、大きなパワーで浮揚溶解させることができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明を図１ないし図３を参照して詳細
に説明する。この電磁浮揚溶解炉は上部を開口した銅製
円筒13で形成された溶解室２となるセグメント14の外周
を、冷却水15が循環する水密構造とした外枠16で一体に
囲った構造をなしている。前記セグメント14は図２に示
すように銅製円筒13の側壁に縦方向のスリットを周方向
に沿って間隔をおいて放射状に複数個設け、このスリッ
ト17に機構率の非常に小さいセラミック18を埋め込んで
閉塞し、冷却水15がセグメント内に流出するのを防止す
ると共に、セグメント内壁にセラミック溶射層19を形成
して耐熱性を高めた構造となっている。

【００１１】また外枠16の上部には図１に示すように絶
縁リング20を介してシールドリング21が設けられ、溶解
室２の上部を構成している。また溶解室２を構成するセ
グメント14の上部は分離しているので図３に示すように
上部の絶縁リング20とビス25で連結して固定されてい
る。

【００１２】また前記シールドリング21は図１に示すよ
うにその内部には環状通水路22が形成され、絶縁ホース
23、23により外枠16内に接続されて、外枠16内の冷却水
15が循環するようになっている。またこの冷却水15とし
ては、絶縁性のある純水を用い、外枠16の下部側に取付
けた給水側の通水路６から内部に流入して、上部側に取
付けた排水側の通水路10から排水されるようになってい
る。また溶解室２となるセグメント14の外周には加熱コ
イル１が巻回されて、冷却水15中に浸漬されている。こ
の加熱コイル１は図４に示すように、水冷銅管26の外周
に例えば絶縁テープを巻回してワニスを真空含浸して防
水絶縁被覆27を施したものである。

【００１３】上記構成の電磁浮揚溶解炉は、給水側の通
水路６から外枠16内に純水の冷却水15を給水し、加熱コ
イル１とセグメント14を冷却すると共に、一部は絶縁ホ
ース23を通ってシールドリング21の環状通水路22を循環
して排水側の通水路10から排水される。この状態で加熱
コイル１に電力の大きな高周波交番電流を流すと、この
交番電流によって溶解室２内の溶湯金属12内に誘起され
る逆起電電流との相互作用によって溶湯金属12に浮揚力
が得られると共に、溶湯金属自身の抵抗とここを流れる
逆起電電流により加熱溶解される。溶湯金属12は浮揚し
て加熱溶解されるので溶解室２の側壁と接触せず、万一
接触しても耐熱性に優れたセラミック溶射層19が形成さ
れているので高温溶解が可能となると共に、高純度の溶
解が行なえる。

【００１４】この場合、セグメント14の外周は水密構造
の外枠16内を循環する多量の冷却水15と接触して冷却性
に優れていると共に、加熱コイル１と溶湯金属12との間
隔δを狭くすることができるのでコイルの加熱効率を向
上させることができる。更に図２に示すように、セグメ
ント14はその側壁にスリット17を周方向に放射状に設
け、このスリット17をセラミック18で閉塞して、周方向
に沿って電気的に絶縁されているので、セグメント14を
貫通する磁束により誘起される電流のターンが形成され
ず、しかも上部のシールドリング21との間には絶縁リン
グ20が介在されて絶縁されているので、周方向に電流の
流れるターンが形成されず、セグメント14の過熱による
ロスを少なくして、更に効率を高めることができる。

【００１５】また加熱コイル１は内部に冷却水９が通水
し、防水絶縁被覆27を設けた外周は冷却水15中に浸漬さ
れて内外から冷却されるので大電流を流すことができ、
大きなパワーで浮揚溶解させることができる。また従来
の水冷セグメント３は銅管を加工して内部に多数の通水
路４を形成する複雑な加工をしなければならなかった
が、本発明のセグメント14は銅管の側壁にスリット17を
形成してここにセラミック18を充填するだけで加工が容
易であり装置を安価に製造することができる。また外枠
16の内部が冷却水15で冷却されているので漏洩磁束によ
る外枠16の過熱も防止でき、全体として装置の小型化も
図ることもできる。

【００１６】また溶解室２の上部には絶縁リング20を介
してシールドリング21が設けられて、連続した短絡リン
グが形成されているので、加熱コイル１から溶解室２の
上部に漏れた磁束が、シールドリング21と鎖交し、ここ
で逆起電力により短絡電流が流れる。この短絡電流によ
って誘起された磁束が、加熱コイル１からの磁束を打ち
消して溶解室２の上方に磁束が漏れるのを防止すること
ができる。

【００１７】このため溶解室２内の上部から盛上がろう
とする溶湯金属12を押え込む作用が働いて溶解室２から
露出せず、また必要以上に大きな電力をかけてもこれに
比例して押え込む力が大きくなるので溶湯金属12の飛出
しが阻止される。またこのように、溶解室２の上部にシ
ールドリング21を配置することにより、周辺機器への熱
的な影響を防止することができる。なおシールドリング
21に短絡電流が流れると発熱するが、内部に環状通水路
22が形成されてここで十分に冷却され、しかもシールド
リング21の断面積が大きく抵抗が小さいので発生する熱
を少なくでき溶解炉の大容量化が可能である。

【００１８】図５は本発明の他の実施例を示すもので、
水冷銅管をらせん状に巻回した加熱コイル１の全体を、
成形型に入れて表面を樹脂で固定して円筒状の防水絶縁
被覆27を形成したもので、これをセグメント14の外周に
配置して冷却水15中に浸漬するものである。この構造は
加熱コイル１の防水絶縁作業が容易である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、溶解
室となるセグメントの外周を、冷却水が循環する水密構
造とした外枠で一体に囲い、前記セグメントの外周に防
水絶縁被覆を施した加熱コイルを冷却水中に浸漬して巻
回しているので、加熱コイルと溶湯金属との間隔を狭め
てコイルの加熱効率を向上できると共に、加熱コイルの
冷却性を高めて大電流を通電することができ、しかも装
置の加工が容易で安価に製造できると共に、外枠の過熱
を防止して装置の小型化を図った電磁浮揚溶解炉を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電磁浮揚溶解炉を示す
断面図である。

【図２】溶解室となるセグメントの水平断面図である。

【図３】セグメントの上部と絶縁リングとの固定構造を
示す縦断面図である。

【図４】図１の加熱コイルを拡大して示す断面図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例による加熱コイルを破断し
て示す斜視図である。

【図６】従来の電磁浮揚溶解炉を示す断面図である。

【符合の説明】 １ 加熱コイル ２ 溶解室 ３ 水冷セグメント ４ 通水路 ８ シールドリング ９ 冷却水 12 溶湯金属 14 セグメント 15 冷却水 16 外枠 17 スリット 18 セラミック 20 絶縁リング 21 シールドリング 22 環状通水路 23 絶縁ホース 27 防水絶縁被覆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部を開口した金属製円筒の側壁に縦方
   向のスリットを周方向に沿って間隔をおいて放射状に複
   数個設け、前記スリットをセラミックで閉塞して溶解室
   となるセグメントを形成し、このセグメントの外周を、
   冷却水が循環する水密構造とした外枠で一体に囲い、外
   周に防水絶縁被覆を施した加熱コイルを前記セグメント
   の外周に巻回して、この加熱コイルを冷却水中に浸漬し
   たことを特徴とする電磁浮揚溶解炉。