JP2003227687A - 金属の溶解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各種の鋼種または非鉄金属を非汚染で且つ優れ
た電力効率によりセミレビテーション溶解するための金
属の溶解装置を提供する。 【解決手段】耐火物からなり且つほぼ円筒形を呈するル
ツボ２の炉壁４と、かかる炉壁４中をほぼ垂直方向に沿
って貫通し且つ当該炉壁４の円周方向に沿って間隔を置
いて配置される複数のシール冷却用パイプ６と、上記ル
ツボ２の炉壁４の外周面を覆う非導電性で且つ気密性の
シール筒８と、かかるシール筒８の外側に沿って螺旋状
に巻き付けた誘導コイル１８と、を含む、金属の溶解装
置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の鋼種または
非鉄金属あるいはこれらの合金を非汚染でセミレビテー
ション(半磁気浮揚)溶解するための金属の溶解装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】各種の鋼種を非汚染で溶解するため、外
側に誘導コイルを巻き付けた耐火物からなるルツボを、
真空容器に内蔵した真空誘導溶解炉が広く用いられてい
る。しかし、かかる真空誘導溶解炉では、被溶製材の非
汚染溶解が不十分で且つルツボにおける耐火物のメンテ
ナンスが繁茂に必要となると共に、かかるルツボおよび
誘導コイル全体を内蔵するための真空容器などの設備が
大がかりで且つコスト高になる、という問題があった。

【０００３】上記真空誘導溶解炉の問題点を解決するた
め、発明者は、図５(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、銅などの
良電導性の金属からなる水冷金属ルツボ３２と、かかる
ルツボ３２の外側に螺旋状に巻き付けた誘導コイル３９
と、を含むセミレビテーション(半磁気浮揚)用の溶解装
置３０を提案した(特開平９−１４８５２号公報他)。上
記溶解装置３０の水冷金属ルツボ３２は、図５(Ａ)，
(Ｂ)に示すように、銅からなり円柱形の装入部３３を内
設する円筒形の炉壁３４と、かかる炉壁３４内の円周方
向に沿って垂直且つ等間隔に配置した複数の絶縁スリッ
ト３６と、隣接するスリット３６間に位置する炉壁セグ
メント３４ａにおいてこれを垂直に貫通する冷却水の流
路３５と、上記炉壁３４に連続する炉底３８と、を備え
ている。

【０００４】図５(Ｃ)に示すように、炉壁３４内の流路
３５は、その上下端で平面視がリング形を呈するヘッダ
３６，３７と連通している。また、水冷金属ルツボ３２
の炉壁３４の外周面には、所定の間隔を置いて誘導コイ
ル３９が巻き付けられる。しかしながら、以上のような
溶解装置３０を用いてセミレビテーション溶解を行った
場合、誘導コイル３９の周囲に形成される磁界は、大半
が銅製の炉壁３４に遮られ、僅かしか装入部３３内に収
容された被溶製材に浸透しないため、電力効率が低くな
る。しかも、図５(Ｃ)に示すように、装入部３３内でロ
ーレンツ斥力(電磁気圧)により、立ち上がった溶湯Ｍの
底部には、炉底３８と接触して凝固した断面がほぼ凹面
鏡形の凝固シェルＳが形成される。このシェルＳを介し
て、溶湯Ｍの熱が放熱されることも、溶解装置３０の電
力効率を低下させる一因となっていた。かかる電力効率
を補うには、大容量の電源設備が必要となるが、原料コ
ストの低い鋼種を溶解する場合にはコスト高になる、と
いう問題があった。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】本発明は、以上に説明した従
来の技術における問題点を解決し、各種の鋼種または非
鉄金属などを非汚染で且つ優れた電力効率によりセミレ
ビテーション溶解するための金属の溶解装置を提供す
る、ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、被溶製材を収容し且つ誘導コイルが巻き付
けられるルツボの炉壁を耐火物により形成し且つその外
周面を非導電性の気密シールにより被覆する、ことに着
想して成されたものである。即ち、本発明の金属の溶解
装置(請求項１)は、耐火物からなりほぼ円筒形を呈する
ルツボの炉壁と、この炉壁中をほぼ垂直方向に沿って貫
通し且つ当該炉壁の円周方向に沿って間隔を置いて配置
される複数のシール冷却用パイプと、上記ルツボの炉壁
の外周面を覆う非導電性で且つ気密性のシール筒と、こ
のシール筒の外側に沿って螺旋状に巻き付けた誘導コイ
ルと、を含む、ことを特徴とする。

【０００７】これによれば、誘導コイルの周囲に形成さ
れる磁界は、上記シール筒および複数のシール冷却用パ
イプの間を通じて、ルツボ内に収容された被溶製材の原
料または溶融金属に十分浸透し、これを誘導加熱する。
同時に、溶融金属は、上記磁界により生じるローレンツ
斥力(電磁気圧)にてルツボ内で立ち上がり、炉壁の耐火
物に接触しにくくなる。従って、少ない電力により非汚
染で確実にセミレビテーション溶解が可能となるため、
電力効率が向上すると共に、鋼材などの原料単価の低い
被溶製材でも、非汚染で且つ低コストにより溶解するこ
とができる。尚、上記ルツボにおける被溶製材が装入さ
れる内側の空間は、減圧または加圧された不活性ガスの
雰囲気、あるいは真空またはこれに準じた雰囲気に保持
された状態で、セミレビテーション溶解が行われる。ま
た、ルツボの炉壁を形成する耐火物には、アルミナ(Ａ
ｌ_２Ｏ_３)やマグネシア(ＭｇＯ)などが含まれる。

【０００８】また、本発明には、前記シール冷却用パイ
プは、良導電性で且つ冷却水などを流通させる金属パイ
プからなると共に、前記誘導コイルの巻き付け方向とほ
ぼ直交して前記ルツボの炉壁中に埋設されている、金属
の溶解装置(請求項２)も含まれる。これによれば、誘導
コイルの周囲に形成される個々の磁界は、前記シール筒
を貫通し且つ複数のシール冷却用パイプ間を容易に通過
し、且つかかる磁界により生じる電磁気圧も、前記ルツ
ボ内に装入された被溶製材の原料や溶融金属に容易且つ
十分に浸透または作用する。従って、高い電力効率によ
るセミレビテーション溶解を確実に行うことができる。
尚、上記金属パイプには、銅またはアルミニウムあるい
はこれらの何れかをベースとする合金からなるパイプが
用いられ、その断面も円形の他、楕円形、長円形、また
はほぼ角形の形態などが含まれる。また、かかる冷却用
パイプには、冷却水の他、有機分などを含む水溶液や流
動性の高い油などの冷却媒体も流れる。

【０００９】更に、本発明には、前記隣接する複数のシ
ール冷却用パイプの中心間距離は、各冷却用パイプの外
径の４倍以下である、金属の溶解装置(請求項３)も含ま
れる。これによれば、ルツボの炉壁を形成する耐火物を
確実に冷却しつつ、誘導コイルからの磁界やこれによる
電磁気圧を隣接するシール冷却用パイプ間からルツボの
内側に容易に浸透させることが可能となる。上記中心間
距離がシール冷却用パイプの外径の４倍を越えると、炉
壁の耐火物に対する冷却効果が低減し且つその損傷を招
き易くなるため、かかる範囲を除外した。尚、かかる中
心間距離の下限は、電力ロスを低減する観点から、シー
ル冷却用パイプの外径の約２倍である。

【００１０】また、本発明には、前記ルツボの底面を形
成する炉底は、良導電性の金属からなると共に、当該炉
底表面の中心部付近には耐火物からなる耐火部が配置さ
れている、金属の溶解装置(請求項４)も含まれる。これ
によれば、誘導加熱され且つ溶解された溶融金属は、そ
の底部の周辺部分が前記ルツボの金属からなる炉底と接
触するため、非汚染の状態を保て、当該炉底の表面の中
心部付近は、耐火部が位置するため、過度の放熱を阻止
して、電力効率の向上の妨げとはならなくなる。しか
も、炉底の耐火部は、損傷しても取り替えが容易である
ため、メンテナンスも容易に行える。尚、上記炉底も、
銅またはアルミニウムあるいはこれらの何れかをベース
とする合金から形成される。また、耐火部は、炉底の表
面において、面積比で約２５〜５０％を占めている。

【００１１】更に、本発明には、前記ルツボの炉底の表
面は、前記誘導コイルによりルツボ内の溶融金属に対し
て働くローレンツ斥力が、かかるローレンツ斥力により
立ち上がる溶融金属の静水圧と等しいか、これよりも大
きくなるレベル(高さ)に設定されている、金属の溶解装
置(請求項５)も含まれる。これによれば、ルツボの炉底
の表面は、常にルツボ内の溶融金属に対して働くローレ
ンツ斥力(電磁気圧)が当該溶融金属の静水圧と同じかそ
れ以上となるため、この溶融金属がルツボの炉壁に接触
する事態を防止できる。従って、非汚染で高い電力効率
による完全なセミレビテーション溶解を確実に行うこと
ができる。尚、上記炉底のレベル出しを容易にするた
め、かかる炉底は、ルツボの炉壁の内側における底部に
挿入可能な形態とすることが望ましい。

【００１２】加えて、本発明には、前記シール筒は、フ
ェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス繊
維強化フェノール樹脂、ガラス繊維強化ポリイミド樹
脂、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、またはガラス繊維強
化無機バインダの何れかからなる、金属の溶解装置(請
求項６)も含まれる。これによれば、前記誘導コイルに
より形成される磁界を容易に貫通させると共に、ルツボ
内を外気などから遮蔽できるため、非汚染で高い電力効
率によるセミレビテーション溶解を確実に実行すること
ができる。尚、上記フェノール樹脂には、商品名：ベー
クライトが含まれ、上記フッ素樹脂には、テフロン(登
録商標)が含まれる。また、上記の各樹脂やバインダを
内外に２層以上積層した複合構造のシール筒としたり、
炉壁の上部寄りと下部寄りとで異なる種類の樹脂などか
ら形成したシール筒を用いることも可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施に好
適な形態を図面と共に説明する。図１は、本発明におけ
る金属の溶解装置１の使用状態を示す垂直断面図、図２
は、かかる溶解装置１の垂直断面を含む斜視図である。
金属の溶解装置１は、図１，図２に示すように、全体が
ほぼ円筒形のルツボ２と、その外側に所要の間隔をおい
て螺旋状に巻き付けた誘導コイル１８と、を備える。上
記ルツボ２は、主にアルミナまたはマグネシアなどの耐
火物からなり且つほぼ円筒形を呈する炉壁４と、この炉
壁４の内側(装入部)３の底面を閉塞する炉底１４と、か
らなる。尚、ルツボ２の内側３に面する炉壁４の内周面
５は、垂直に限らず、上向きまたは下向きに僅かにテー
パを付された形態としても良い。

【００１４】ルツボ２の炉壁４は、図１、図２、および
図３(Ａ)に示すように、その内部を銅製で複数のシール
冷却用パイプ６が垂直方向に沿って貫通すると共に、当
該炉壁４の円周方向に沿って間隔を置き且つ等間隔にて
配置されている。また、炉壁４の外周面には、非導電性
で且つ気密性を有するフェノール樹脂などからなるシー
ル筒８が被覆されている。尚、図３(Ａ)に示すように、
隣接するシール冷却用パイプ６，６の中心間距離Ｌは、
各パイプ６の外径Ｄの約２倍以上で且つ４倍以下に設定
される。因みに、内側３で溶製する鋼材が約５０ｋｇ程
度である場合、ルツボ２は、外径:約２７０ｍｍ×内径:
約２００ｍｍ×高さ:約３８０ｍｍ、炉壁４の耐火物部
分は、厚み:約３０ｍｍ×高さ:約２５０ｍｍ、シール筒
８の厚みは、約１０ｍｍである。また、冷却用パイプ６
は、外径:約１０ｍｍ×内径:約８ｍｍである。

【００１５】図１、図２に示すように、炉壁４の下端に
は、銅からなる円形のリング１０が固定され、このリン
グ１０内を貫通する円環形で中空のヘッダ部１１は、上
記複数のシール冷却用パイプ６の各中空部７と連通して
いる。上記ヘッダ部１１には、冷却水Ｗを受け入れる単
数または複数の給水口１１ａが連通している。一方、図
１、図２に示すように、炉壁４の上端には、銅からなる
円盤状のフランジ１２が固定され、その内部には、上記
複数のシール冷却用パイプ６の中空部７と個別に連通す
る断面Ｌ字形状の排水路１３が放射状に形成される。即
ち、冷却水Ｗは、図１，図２中の矢印で示すように、給
水口１１ａからヘッダ部１１に給水され、各冷却用パイ
プ６の中空部７を分流しつつ炉壁４全体を冷却した後、
フランジ１２の各排水路１３から個別に排水される。

【００１６】また、ルツボ２の炉底１４は、図１，図２
に示すように、銅からなり且つ厚肉の円盤形を呈する底
本体１５と、その表面(上面)の中心部付近に配置したア
ルミナなどの耐火物からなる薄肉で円形の耐火部１６
と、からなる。底本体１５の外周面には、段部１５ａが
位置し、炉壁４の下部とリング１０とに包囲されてい
る。尚、耐火部１６は、底本体１５の表面において約３
０％の面積を占める。更に、シール筒８の外側に所要の
間隔をおいて螺旋状に巻き付けられた誘導コイル１８
は、断面ほぼ角形で且つその内部を冷却水流路１９が貫
通している。尚、以上のようなルツボ２の内側３には、
図１に示すように、鋳造装置２０の昇降可能なチャンバ
２２から垂下する耐熱性のノズル２４が進入し、このチ
ャンバ２２によりルツボ２の内側３の開口部が閉塞され
る。上記チャンバ２２内には、図示しない通気性鋳型が
配置され、その鋳型の鋳込み用キャビティ内に上端が連
通する上記ノズル２４が、チャンバ２２底部の通し孔２
３を貫通している。

【００１７】図３(Ｂ)は、前記溶解装置１において、ル
ツボ２の内側３に装入した溶製材をセミレビテーション
溶解して、ほぼ半球形状に立ち上がった溶融金属Ｍを得
た状態を示す。この際、図３(Ｂ)中にて複数の矢印で示
すように、誘導コイル１８からの磁界により生じたロー
レンツ斥力(電磁気圧)Ｐｍが、求心状にルツボ２の内側
３に対して作用する。同時に、誘導コイル１８に周囲に
形成された磁界がシール筒８および冷却用パイプ６，６
間の炉壁４を貫通し、上記原料を誘導加熱し且つこれを
溶融して溶融金属Ｍとする。かかる溶融金属Ｍは、図３
(Ｂ)に示すように、上記ローレンツ斥力Ｐｍのピンチ効
果により、ルツボ２の中心部寄りに圧縮され且つ立ち上
がるため、炉底１４の表面にのみ接触し、炉壁４の内周
面５には接触しにくくなる。

【００１８】溶融金属Ｍと炉壁４との接触を完全に断つ
には、図３(Ｃ)に示すように、ローレンツ斥力Ｐｍが溶
融金属Ｍの静水圧ρｇｈと等しい位置に炉底１４の表面
のレベル(高さ)を設定する。あるいは、ローレンツ斥力
Ｐｍが溶融金属Ｍの静水圧ρｇｈよりも大きくなるよう
に、炉底１４の表面のレベルを更に高く設定する。尚、
図３(Ｃ)に示すように、ローレンツ斥力Ｐｍは、誘導コ
イル１８における中間高さ付近が最大となるほぼガウス
曲線の分布となる。また、溶融金属Ｍの静水圧ρｇｈ
は、図３(Ｂ)中で溶融金属Ｍの最大高さｈとなる中心部
が最大となり、炉底１４の表面に接するその底部の周辺
が最小となる。この結果、溶融金属Ｍが炉壁４を形成す
る耐火物に接触しなくなるため、非汚染の状態で且つ高
い電力効率により、完全なセミレビテーション(半磁気
浮揚)溶解を行うことができる。

【００１９】ここで、以上のような溶解装置１を用いた
溶解方法を図４により説明する。図４(Ａ)に示すよう
に、ルツボ２の内側３に所望の金属からなる原料Ｇまた
は所定の合金成分に調整された原料Ｇを装入する。この
際、原料Ｇは、通常、炉壁４の内周面５と点接触により
接触する。また、ルツボ２の内側３内は、予め不活性ガ
スまたは真空を含む減圧雰囲気下になるように、前記鋳
造装置２０がルツボ２の上方に降下して載置されてい
る。かかる状態で、誘導コイル１８に所定の高周波電流
を通電する。すると、図４(Ｂ)中の矢印で示すように、
誘導コイル１８からの磁界によるローレンツ斥力Ｐｍが
ルツボ２の内側３に対して求心状に作用する。同時に、
誘導コイル１８に周囲に形成された磁界がシール筒８お
よび冷却用パイプ６，６間の炉壁４を貫通し、上記原料
Ｇを誘導加熱し溶融する。従って、原料Ｇは、その表面
から徐々に溶融し始めると共に、上記ローレンツ斥力
(電磁気圧)Ｐｍにより立ち上がる。

【００２０】引き続いて、誘導コイル１８に所定の高周
波電流を通電すると、図４(Ｃ)に示すように、上記原料
Ｇは、全て溶解して溶融金属Ｍになり、この溶融金属Ｍ
は、上記ローレンツ斥力Ｐｍによる求心状のピンチ効果
により、ほぼ半球形状に立ち上がった姿勢の半浮揚溶
解、即ち完全なセミレビテーション溶解の状態となる。
この際、溶融金属Ｍは、炉壁４の内周面５には全く接触
しないため、当該炉壁４の耐火物による汚染を受けな
い。また、溶融金属Ｍ中を浮遊する非金属介在物は、上
記ローレンツ斥力Ｐｍにより、当該溶融金属Ｍの表面に
はじき出される。更に、図１に示したように、溶融金属
Ｍは、炉底１４の底本体１５における表面に接触して冷
却されるため、薄いリング形の凝固部Ｓを形成するが、
該炉底１４の中心部には、耐火部１６が位置するため、
溶融金属Ｍからの過度の放熱を防止する。従って、高い
電力効率にてセミレビテーション溶解を行うことができ
る。

【００２１】前記図１に示したように、ルツボ２内で溶
解されほぼ半球形状に立ち上がった溶融金属Ｍの頂部付
近に、予め降下させた鋳造装置２０のチャンバ２２から
垂下するノズル２４が進入し、例えば減圧吸引鋳造また
は加圧押上鋳造が行われる。この際、上記チャンバ２２
の底部により密閉されたルツボ２の内側３内は、予め、
アルゴンなどの不活性ガスによる減圧雰囲気または大気
圧雰囲気とされていると共に、チャンバ２２からノズル
２４を介して減圧されるか、内側３内に不活性ガスが更
に供給され、加圧された不活性ガスの雰囲気とされる。
この結果、図１において、溶融金属Ｍは、ノズル２４を
介してチャンバ２２内の図示しない通気性鋳型における
キャビティ内に鋳込まれ、形状および寸法精度に優れた
鋳造製品を成形する精密鋳造を行うことができる。以上
のように、溶解装置１によれば、各種の金属または合金
を高い電力効率により且つ非汚染でセミレビテーション
溶解を確実且つ容易に行うことができる。また、ルツボ
２の炉壁４には、溶融金属Ｍが付着しないため、次に溶
解する異なる種類の金属または合金に対する不純金属も
生じず、健全な溶解が可能となる。

【００２２】

【実施例】以下において、本発明による実施例の溶解装
置１を用いた具体的な溶解方法を、比較例１，２の溶解
装置を用いた溶解方法と併せて説明する。前述したサイ
ズのルツボ２および誘導コイル１８を備える実施例の溶
解装置１を用意した。一方、実施例と同様のサイズで且
つ前記図５(Ａ)，(Ｂ)に示した複数の絶縁スリット３６
を有する銅製の水冷金属ルツボ３２および誘導コイル３
９を備える比較例１の溶解装置３０と、上記と同様なサ
イズで耐火物(アルミナ)からなるルツボの外周に誘導コ
イルを巻き付け且つこれらを真空容器に内蔵した比較例
２の溶解装置(真空誘導溶解炉)と、をそれぞれ用意し
た。各例のルツボ２，３２内にＮｉ合金(Ｎｉ−１３wt
％Ｃｒ−６wt％Ａｌ−４wt％Ｍｏ−２wt％(Ｔａ＋Ｎｂ)
−１wt％Ｔｉ、商品名：インコネル７１３Ｃ相当)の原
料Ｇをそれぞれ５０ｋｇずつ個別に装入し、それぞれの
誘導コイル１８，３９に所定の高周波電流を通電した。

【００２３】尚、実施例および比較例１，２のルツボ
２，３２の内側３などは、図示しない鋳型を含む前記チ
ャンバ２２で密閉し且つ実施例と比較例１はアルゴン１
００％の雰囲気とし、比較例２の真空容器内もアルゴン
１００％の雰囲気とした。各例において、前記原料Ｇか
ら溶解された溶湯(溶融金属)Ｍの品質や汚染性を、加圧
鋳造により得られた各例の鋳造製品およびルツボ２，３
２から個別に判定し、その結果を表１に示した。尚、表
１中において、○は、非金属介在物または不純金属(残
留付着金属)がないか極く微量に留まったことを、△
は、非金属介在物が少量認められたことを、×は、不純
金属が顕著に認められたことを示す。また、各例の溶解
装置１，３２における溶解設備、溶融金属の生産性、お
よび稼働コストについても、それぞれの具体的に項目に
ついて、表１に示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１によれば、実施例および比較例１で
は、溶湯Ｍに非金属介在物がなく、且つ次に溶解する異
種金属に対する不純金属が残留しなかった。一方、比較
例２では、溶湯Ｍにアルミナ(非金属介在物)が少量含ま
れ、且つ次に溶解する異種金属に対する不純金属が残留
していた。この結果から、実施例および比較例１の溶解
装置１，３０によるセミレビテーション溶解の非汚染の
効果が認められた。また、表１によれば、溶解設備の電
源出力において、実施例と比較例２とは、同じ２５０ｋ
Ｗの低いのに対し、比較例２は６００ｋＷと高くなり、
且つ設備コストでは実施例が最も低くなった。これは、
実施例の溶解装置１が耐火物の炉壁４を含むルツボ２を
用い且つ真空容器を用いないことに起因した結果であ
る。

【００２６】更に、表１によれば、生産性の電力効率に
おいて、実施例と比較例２とが５０％と高いのに対し、
比較例２は銅製のルツボ３２を用いたことにより、３０
％と低くなった。また、稼働率では、セミレビテーショ
ン溶解を行う実施例と比較例１とが同じく８０％と高い
のに対し、比較例２では４０％と低くなった。尚、溶解
能率では、比較例１が最も高く、以下、実施例、比較例
２の順となった。加えて、表１によれば、稼働コストの
電力において、実施例および比較例２が１．６ｋＷｈ／
装入ｋｇと低いのに対し、比較例１は約２倍の３．０ｋ
Ｗｈ／装入ｋｇと高くなり、ルツボ費では、耐火物の使
用量およびそのメンテナンス量に比例して、比較例１、
実施例、比較例２の順となった。以上の結果によれば、
実施例の溶解装置１を用いた溶解方法によれば、前記原
料Ｇを非汚染で溶解でき、設備も小さく低コストととな
り、電力効率を含む生産性も比較例１，２に比べて高く
なると共に、電力を含む稼働コストも最も低くなった。
かかる実施例の結果により、本発明の溶解装置１の作用
が裏付けられ、且つその効果が確認された。

【００２７】本発明は、以上に説明した実施の形態や実
施例に限定されるものではない。例えば、前記ルツボ２
の炉壁４を貫通するシール冷却用パイプ６は、該炉壁４
を僅かに傾斜しつつ貫通しても良く、且つその断面も炉
壁４の内外方向に沿って偏平な長方形、長円形、または
楕円形断面のパイプを用いることも可能である。また、
前記ルツボ２の炉底１４は、銅やその合金製で且つ円盤
状の底本体１５のみからなる形態としても良い。且つ、
かかる本体１５や前記耐火部１６を有する底本体１５の
内部にも、冷却水などの冷却媒体用の流路を形成しても
良い。更に、前記ルツボ２の内側３の開口部には、かか
る内側３を外部から密閉する炉蓋を載置して、その内側
３を減圧または加圧下の不活性ガス雰囲気または真空状
態としても良い。尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない
範囲で適宜変更することも可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明した本発明の金属の溶解装置
(請求項１)によれば、誘導コイルの周囲に形成される磁
界は、ルツボ内に収容された被溶製材の原料または溶融
金属に十分浸透し、これを誘導加熱すると同時に、この
溶融金属は、ローレンツ斥力により、ルツボ内で立ち上
がり炉壁の耐火物に接触しにくくなる。従って、少ない
電力により非汚染でセミレビテーション溶解が可能とな
り、電力効率が向上すると共に、各種の金属や合金を非
汚染且つ低コストで溶解することができる。また、請求
項３の金属の溶解装置によれば、前記ルツボの炉壁を形
成する耐火物を確実に冷却しつつ、誘導コイルからの磁
界や電磁気圧を隣接する冷却用パイプ間からルツボ内の
溶製材や溶融金属に容易に浸透させることが可能とな
る。

【００２９】更に、請求項４の金属の溶解装置によれ
ば、溶解された溶融金属は、その底部の周辺部分が前記
ルツボの金属からなる炉底と接触するため、非汚染の状
態を保てると共に、かかる炉底の中心部付近は、耐火部
が位置して、過度の放熱を阻止するため、電力効率の向
上に妨げない。しかも、炉底の耐火部は、損傷しても取
り替えが容易であるため、そのメンテナンスも容易とな
る。加えて、請求項５の金属の溶解装置によれば、ルツ
ボの炉底の表面は、ルツボ内の溶融金属に対して働くロ
ーレンツ斥力が当該溶融金属の静水圧と同じかそれ以上
の高さとなる。従って、溶融金属がルツボの炉壁に接触
する事態を防止でき、非汚染で高い電力効率による完全
なセミレビテーション溶解を確実に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における金属の溶解装置１の使用状態を
示す垂直断面図。

【図２】図１の溶解装置の垂直断面を含む斜視図。

【図３】(Ａ)は図１，２に示した溶解装置の水平断面
図、(Ｂ)は図１，２の溶解装置における作用を示す概略
図、(Ｃ)はローレンツ斥力と溶融金属の静水圧との関係
を示す概略図。

【図４】(Ａ)〜(Ｃ)は図１，２に示した溶解装置の使用
状態を示す概略図。

【図５】(Ａ)は従来の溶解装置のルツボを示す斜視図、
(Ｂ)は(Ａ)中のＢ−Ｂ線に沿った矢視における断面図、
(Ｃ)はかかるルツボを用いる従来の溶解装置およびその
使用状態を示す垂直断面図。

【符号の説明】

１………溶解装置 ２………ルツボ ４………炉壁 ６………シール冷却用パイプ ８………シール筒 １４……炉底 １６……耐火部 １８……誘導コイル Ｌ………中心間距離 Ｄ………冷却パイプの外径 Ｍ………溶融金属 Ｐｍ……ローレンツ斥力 ρｇｈ…溶融金属の静水圧

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐火物からなりほぼ円筒形を呈するルツボ
   の炉壁と、 上記炉壁中をほぼ垂直方向に沿って貫通し且つ当該炉壁
   の円周方向に沿って間隔を置いて配置される複数のシー
   ル冷却用パイプと、 上記ルツボの炉壁の外周面を覆う非導電性で且つ気密性
   のシール筒と、 上記シール筒の外側に沿って螺旋状に巻き付けた誘導コ
   イルと、を含む、 ことを特徴とする金属の溶解装置。
2. 【請求項２】前記シール冷却用パイプは、良導電性で且
   つ冷却水などを流通させる金属パイプからなると共に、
   前記誘導コイルの巻き付け方向とほぼ直交して前記ルツ
   ボの炉壁中に埋設されている、 ことを特徴とする請求項１に記載の金属の溶解装置。
3. 【請求項３】前記隣接する複数のシール冷却用パイプの
   中心間距離は、各冷却用パイプの外径の４倍以下であ
   る、 ことを特徴とする請求項１または２に記載の金属の溶解
   装置。
4. 【請求項４】前記ルツボの底面を形成する炉底は、良導
   電性の金属からなると共に、当該炉底表面の中心部付近
   には耐火物からなる耐火部が配置されている、ことを特
   徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の金属の溶
   解装置。
5. 【請求項５】前記ルツボの炉底の表面は、前記誘導コイ
   ルによりルツボ内の溶融金属に対して働くローレンツ斥
   力が、かかるローレンツ斥力により立ち上がる溶融金属
   の静水圧と等しいか、これよりも大きくなるレベルに設
   定されている、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れ
   か一項に記載の金属の溶解装置。
6. 【請求項６】前記シール筒は、フェノール樹脂、フッ素
   樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス繊維強化フェノール樹
   脂、ガラス繊維強化ポリイミド樹脂、ガラス繊維強化エ
   ポキシ樹脂、またはガラス繊維強化無機バインダの何れ
   かからなる、 ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の
   金属の溶解装置。