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JP6086276B2 - Cold crucible melting furnace - Google Patents
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Description

本発明は、誘導加熱により被溶解金属を溶解する溶解炉に関し、特に、冷却によってスカルを形成しながら誘導加熱溶解を行うコールドクルーシブル溶解炉に関する。   The present invention relates to a melting furnace that melts a metal to be melted by induction heating, and particularly to a cold crucible melting furnace that performs induction heating melting while forming a skull by cooling.

従来、被溶解金属を誘導加熱により溶解する装置としては、例えば、銅などの金属で形成され、内部に冷却水路を有する炉本体と、炉本体の周囲に配置された誘導加熱コイルとを備えたコールドクルーシブル溶解炉がある。このコールドクルーシブル溶解炉で炉本体に収容された被溶解金属を溶解する場合、誘導加熱コイルによって被溶解金属を誘導加熱するとともに、冷却水路に冷却水を通すことによって炉本体を冷却する。これにより、炉本体に収容された被溶解金属は、外周側において炉本体に抜熱されるため、この外周側で被溶解金属が冷却されて凝固したスカルが形成され、内部のみが溶融することとなる。このため、被溶解金属が溶解した溶湯は、スカルによって炉本体と隔離されることにより炉本体からの汚染が防止される。また、炉本体は、上記のように金属で形成されていることから、急速溶解したとしても割れなどの損傷が生じる恐れがない。このため、コールドクルーシブル溶解炉では、高純度の溶湯を高速で生成することが可能である。   Conventionally, as an apparatus for melting a metal to be melted by induction heating, for example, a furnace main body formed of a metal such as copper and having a cooling water channel therein, and an induction heating coil arranged around the furnace main body are provided. There is a cold crucible melting furnace. When melting the metal to be melted accommodated in the furnace main body in this cold crucible melting furnace, the metal to be melted is inductively heated by an induction heating coil, and the furnace main body is cooled by passing cooling water through a cooling water channel. As a result, the metal to be melted accommodated in the furnace body is extracted by the furnace body on the outer peripheral side, so that the melted metal is cooled and solidified skull is formed on this outer peripheral side, and only the inside melts. Become. For this reason, the molten metal in which the metal to be melted is separated from the furnace body by the skull, thereby preventing contamination from the furnace body. Moreover, since the furnace body is made of metal as described above, there is no risk of damage such as cracking even if rapidly melted. For this reason, in a cold crucible melting furnace, it is possible to produce a high purity molten metal at a high speed.

ところで、近年、前記コールドクルーシブル溶解炉により生成される溶湯を、鋳型への湯流れ良好なものとし、これにより製品品質及び歩留まりの向上を図ることを目的として、被溶解金属の融点に対して+100℃以上、望ましくは+150℃以上まで過昇温させることが望まれている。しかしながら、従来のコールドクルーシブル溶解炉では、炉本体に収容された被溶解金属は、炉本体を形成する材質(銅など)の熱伝導率に応じた抜熱量で炉本体に抜熱されてしまうことにより、被溶解金属の融点に対して+100℃未満でしか過昇温できなかった。   By the way, in recent years, the molten metal produced by the cold crucible melting furnace has a good molten metal flow to the mold, thereby improving the product quality and the yield. It is desired that the temperature is raised to over 150 ° C, preferably over + 150 ° C. However, in a conventional cold crucible melting furnace, the metal to be melted accommodated in the furnace body is removed by the furnace body with a heat removal amount corresponding to the thermal conductivity of the material (copper, etc.) forming the furnace body. Therefore, the temperature could be overheated only below + 100 ° C. with respect to the melting point of the metal to be dissolved.

前記事情に鑑み、特許文献1に係る発明がなされた。この発明に係るコールドクルーシブル溶解炉は、被溶解金属を収容する収容凹部を有する炉本体と、前記炉本体を冷却する冷却手段と、前記炉本体の外周側に配置され、前記炉本体の収容凹部に収容された被溶解金属を誘導加熱する誘導加熱コイルとを備えたコールドクルーシブル溶解炉であって、前記収容凹部を構成する前記炉本体の内面のうち少なくとも底面は、前記被溶解金属より融点の高い耐火物によって形成された熱緩衝部材で覆われている。   In view of the above circumstances, the invention according to Patent Document 1 has been made. A cold crucible melting furnace according to the present invention includes a furnace body having a housing recess for housing a metal to be melted, a cooling means for cooling the furnace body, an outer circumferential side of the furnace body, and a housing recess for the furnace body. A cold crucible melting furnace including an induction heating coil for induction heating of a metal to be melted contained in the furnace, wherein at least a bottom surface of the inner surface of the furnace body constituting the housing recess has a melting point higher than that of the metal to be melted. It is covered with a heat cushioning member formed of a high refractory material.

この発明によれば、収容凹部に収容された被溶解金属は、誘導加熱コイルによって誘導加熱されるとともに、冷却手段によって冷却された炉本体から抜熱され、これにより外周部でスカルを形成しつつ、内部に溶湯を生成することができる。ここで、炉本体による抜熱は、被溶解金属に面する炉本体の内面から行われるが、耐火物で形成された熱緩衝部材で覆われた底面については、この熱緩衝部材を介して抜熱が行われることとなり、直接抜熱が行われるのと比較して抜熱量を低減できる。このため、被溶解金属を効果的に加熱でき、被溶解金属を急速溶解できる。これにより、被溶解金属の融点に対して+150℃以上の過昇温が可能である。   According to this invention, the metal to be melted accommodated in the accommodating recess is induction-heated by the induction heating coil, and is also removed from the furnace body cooled by the cooling means, thereby forming a skull at the outer peripheral portion. The molten metal can be generated inside. Here, heat removal by the furnace body is performed from the inner surface of the furnace body facing the metal to be melted, but the bottom surface covered with the heat buffer member formed of refractory is removed through this heat buffer member. Heat is to be performed, and the amount of heat removal can be reduced as compared with direct heat removal. For this reason, a to-be-dissolved metal can be heated effectively and a to-be-dissolved metal can be melt | dissolved rapidly. Thereby, overheating of +150 degreeC or more is possible with respect to melting | fusing point of a to-be-dissolved metal.

特開2009−85525号公報JP 2009-85525 A

ところで、このようなコールドクルーシブル溶解炉は、収容凹部内の溶湯の温度を測定する温度測定手段を備える。この温度測定手段の一例として、放射温度計が炉本体の上方に離れて設けられている(特許文献1には明記なし、図3を参照)。この放射温度計による測温により、溶湯が出湯に適する所望の温度に昇温されたことを検知し、次工程処理、具体的には出湯処理(溶湯を前記収容凹部から取り出す処理)、または、誘導加熱コイルに供給する電力を低下させる処理などを行っている。   By the way, such a cold crucible melting furnace is provided with a temperature measuring means for measuring the temperature of the molten metal in the housing recess. As an example of this temperature measuring means, a radiation thermometer is provided above the furnace body (not specified in Patent Document 1, see FIG. 3). By measuring the temperature with this radiation thermometer, it is detected that the molten metal has been heated to a desired temperature suitable for the hot water, and the next process, specifically, the hot water treatment (the process of removing the molten metal from the housing recess), or A process for reducing the power supplied to the induction heating coil is performed.

しかし、この温度測定手段による測温は、時に、正常に行われない事態が発生する。この事態は、放射温度計の場合では、溶湯から生じる煙の影響、放射温度計のレンズの汚れまたは曇りの影響、遮蔽物の影響、炉本体との位置関係による測温位置のずれ等により引き起こされる。このような事態が発生すると、前記熱緩衝部材の存在によって、炉本体の底面からの抜熱量が低減されていることから、炉本体における熱の残留量が大きくなり、従来の、底面が熱緩衝部材で覆われていないコールドクルーシブル溶解炉と比較して、溶湯が急速に昇温する。もし、所望の温度を超えて溶湯が急速に昇温した場合、炉本体は冷却水が通されて冷却されていることから、当該炉本体が溶融する程に過熱することはない。しかしながら、熱緩衝部材は炉本体のような冷却がなされていないため、前記急速な昇温による異常な過熱に耐えられなくなって破損したり、過熱でスカルが減少(あるいは消失)して熱緩衝部材が溶湯に直接接触すること等に起因し、溶湯に溶出した耐火物により溶湯が汚染されたりする可能性があり、鋳造に支障をきたすことがある。よって、温度測定手段による測温が正常に行われなかった等の場合でも、熱緩衝部材が異常な過熱をされないように、溶湯が所望の温度に昇温した時点で適切に次工程処理を行うことができるコールドクルーシブル溶解炉が望まれていた。   However, sometimes the temperature measurement by the temperature measuring means is not normally performed. In the case of a radiation thermometer, this is caused by the effect of smoke generated from the molten metal, the effect of dirt or cloudiness on the lens of the radiation thermometer, the effect of shielding, the displacement of the temperature measurement position due to the positional relationship with the furnace body, etc. It is. When such a situation occurs, the amount of heat removed from the bottom surface of the furnace body is reduced due to the presence of the heat buffer member, so that the residual amount of heat in the furnace body increases, and the conventional bottom surface is heat buffered. Compared to a cold crucible melting furnace that is not covered with a member, the temperature of the molten metal rises rapidly. If the temperature of the molten metal rapidly rises above the desired temperature, the furnace body is cooled by passing cooling water, and thus the furnace body is not overheated to the extent that the furnace body melts. However, since the heat buffer member is not cooled as in the furnace body, the heat buffer member can not withstand the abnormal overheating due to the rapid temperature rise and is damaged, or the skull is reduced (or disappeared) due to overheating. Due to the direct contact with the molten metal, there is a possibility that the molten metal is contaminated by the refractory material eluted in the molten metal, which may hinder casting. Therefore, even when the temperature measurement by the temperature measuring means is not normally performed, the next process is appropriately performed when the molten metal is heated to a desired temperature so that the heat buffer member is not overheated abnormally. A cold crucible melting furnace that can be used has been desired.

そこで本発明は、溶湯が所望の温度に昇温された時点で適切に次工程処理を行うことで、熱緩衝部材が過熱して破損することを回避できるコールドクルーシブル溶解炉を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention is to provide a cold crucible melting furnace capable of avoiding the thermal buffer member from being overheated and damaged by appropriately performing the next process when the molten metal is heated to a desired temperature. And

本発明に関連する参考例は、被溶解金属を収容する収容凹部を有する炉本体と、前記炉本体の外周側に配置され、前記収容凹部に収容された被溶解金属を誘導加熱して溶湯とする誘導加熱コイルとを備え、前記炉本体の内面の少なくとも一部は、前記被溶解金属より融点の高い耐火物によって形成された熱緩衝部材で覆われたコールドクルーシブル溶解炉であって、前記誘導加熱コイルに供給した電力量を割り出す電力量割出手段と、前記電力量割出手段により割り出された電力量に基づいて次工程処理を行う制御部と、を備えるコールドクルーシブル溶解炉である。 A reference example related to the present invention includes a furnace body having a housing recess for housing a metal to be melted, and a molten metal that is disposed on the outer peripheral side of the furnace body and induction-heated the metal to be melted accommodated in the housing recess. An induction heating coil, wherein at least a part of the inner surface of the furnace body is a cold crucible melting furnace covered with a thermal buffer member formed of a refractory having a melting point higher than that of the metal to be melted. A cold crucible melting furnace comprising: an electric energy indexing unit that determines an amount of electric power supplied to a heating coil; and a control unit that performs a next process process based on the electric energy determined by the electric energy indexing unit.

これによれば、電力量割出手段により割り出された電力量に基づいて、制御部が適切に次工程処理を行うため、熱緩衝部材の過熱を回避できる。   According to this, since a control part performs a next process process appropriately based on the electric energy calculated | required by the electric energy calculating means, overheating of a thermal buffer member can be avoided.

そして、本発明に関連する参考例の更なる態様として、前記制御部は、前記電力量割出手段により割り出された電力量が設定値に達した場合に、前記次工程処理を行う。 As a further aspect of the reference example related to the present invention , the control unit performs the next process when the amount of power calculated by the power amount indexing unit reaches a set value.

この態様によれば、電力量の設定値を適切に定めておくことにより、熱緩衝部材の過熱回避が確実になされる。   According to this aspect, it is possible to reliably avoid overheating of the heat buffer member by appropriately setting the set value of the electric energy.

そして、本発明に関連する参考例の更なる態様として、前記制御部は、前記電力量割出手段により割り出された電力量が前記収容凹部内の溶湯の温度に対応する設定値に達した場合に、前記次工程処理を行う。 And as a further aspect of the reference example related to the present invention , the control unit has reached the set value corresponding to the temperature of the molten metal in the housing recess, the power amount calculated by the power amount indexing means. In this case, the next process is performed.

この態様によれば、溶湯の温度に対応した電力量の設定値に基づいて、制御部が次工程処理を行うため、熱緩衝部材の過熱回避が確実になされる。   According to this aspect, since the control unit performs the next process process based on the set value of the electric energy corresponding to the temperature of the molten metal, it is possible to reliably avoid overheating of the heat buffer member.

そして、本発明は、被溶解金属を収容する収容凹部を有する炉本体と、前記炉本体の外周側に配置され、前記収容凹部に収容された被溶解金属を誘導加熱して溶湯とする誘導加熱コイルとを備え、前記炉本体の内面の少なくとも一部は、前記被溶解金属より融点の高い耐火物によって形成された熱緩衝部材で覆われたコールドクルーシブル溶解炉であって、前記収容凹部内の溶湯の温度を測定する温度測定手段と、前記誘導加熱コイルに供給した電力量を割り出す電力量割出手段と、前記温度測定手段により測定された溶湯の温度が設定値に達した場合、または、前記電力量割出手段により割り出された電力量が設定値に達した場合に、次工程処理を行う制御部と、を備え、前記電力量割出手段により割り出された電力量の設定値は、前記温度測定手段により測定された溶湯の温度の設定値に対応する電力量の値よりも大きく設定されるコールドクルーシブル溶解炉である。 Then, the present invention provides a furnace body having a housing recess that contains a metal to be melted, and induction heating that is arranged on the outer peripheral side of the furnace body and that inductively heats the metal to be melted that is housed in the housing recess. A cold crucible melting furnace covered with a heat buffer member formed of a refractory material having a melting point higher than that of the metal to be melted, wherein the inner surface of the furnace body includes a coil. A temperature measuring means for measuring the temperature of the molten metal, a power amount indexing means for determining the amount of power supplied to the induction heating coil, and a temperature of the molten metal measured by the temperature measuring means reaches a set value, or A control unit that performs a next process when the amount of power determined by the power amount indexing unit reaches a set value, and a setting value of the power amount determined by the power amount indexing unit Said the temperature A cold crucible melting furnace that will be greater than the value of electric energy corresponding to the temperature set value of the measured melt by measuring means.

これによれば、温度測定手段により測定された溶湯の温度が設定値に達した場合か、電力量割出手段により割り出された電力量が設定値に達した場合のいずれかにより、制御部が次工程処理を行う。このため、各手段のいずれかが正常に動作しない場合であっても、熱緩衝部材の過熱を回避できる。   According to this, either when the temperature of the molten metal measured by the temperature measuring means reaches a set value or when the amount of power determined by the power amount indexing means reaches the set value, the control unit Performs the next process. For this reason, even if any of each means does not operate normally, overheating of the thermal buffer member can be avoided.

また、温度測定手段により測定された溶湯の温度に基づく次工程処理のタイミングよりも、電力量割出手段により割り出された電力量に基づく次工程処理のタイミングが後になる。このため、電力量割出手段が温度測定手段を補完して次工程処理を行うこととなり、温度測定手段による測温が正常に行われない事態が発生しても、熱緩衝部材の過熱回避が確実になされる。 Further , the timing of the next process based on the amount of power determined by the power amount indexing means is later than the timing of the next process based on the temperature of the molten metal measured by the temperature measuring means. For this reason, the power amount indexing means complements the temperature measuring means to perform the next process, and even if the temperature measurement by the temperature measuring means is not performed normally, overheating of the heat buffer member can be avoided. Certainly done.

そして、本発明の更なる態様として、前記次工程処理は、前記溶湯を前記収容凹部から取り出す処理、または、前記誘導加熱コイルに供給する電力を低下させる処理である。   As a further aspect of the present invention, the next process is a process of taking out the molten metal from the housing recess or a process of reducing the power supplied to the induction heating coil.

この態様によれば、制御部が溶湯を前記収容凹部から取り出す処理、または、誘導加熱コイルに供給する電力を低下させる処理を行うことで、熱緩衝部材の過熱を回避できる。   According to this aspect, overheating of the thermal buffer member can be avoided by performing a process in which the control unit extracts the molten metal from the housing recess or a process of reducing the power supplied to the induction heating coil.

そして、本発明の更なる態様として、前記電力量の設定値は、前記収容凹部に収容される被溶解金属の種類及び量と、当該量の被溶解金属が溶湯となるまでに前記誘導加熱コイルに供給される電力量との関係により定められる。   And as a further aspect of the present invention, the set value of the electric energy includes the type and amount of the metal to be melted accommodated in the housing recess and the induction heating coil until the amount of the metal to be melted becomes molten metal. It is determined by the relationship with the amount of power supplied to.

この態様によれば、電力量の設定値を適切に定めることができる。   According to this aspect, the set value of the electric energy can be appropriately determined.

本発明によると、制御部が電力量に基づいて適切に次工程処理を行うことができるため、熱緩衝部材が過熱して破損することを回避できる。   According to the present invention, since the control unit can appropriately perform the next process based on the amount of electric power, the thermal buffer member can be prevented from being overheated and damaged.

第1実施形態のコールドクルーシブル溶解炉の概要を示す、一部を断面視表示した側面図である。It is the side view which showed the outline of the cold crucible melting furnace of 1st Embodiment, and displayed a partial cross section view. 第1実施形態のコールドクルーシブル溶解炉を用い、被溶解金属を溶解する場合を示す、一部を断面視表示した側面図である。It is the side view which carried out the cross section display of the part which shows the case where the to-be-melted metal is melt | dissolved using the cold crucible melting furnace of 1st Embodiment. 第1実施形態のコールドクルーシブル溶解炉の、炉本体の周囲を含めた構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure including the circumference | surroundings of the furnace main body of the cold crucible melting furnace of 1st Embodiment. 第1実施形態のコールドクルーシブル溶解炉の、誘導加熱時の溶湯の温度及び供給電力の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature change of the molten metal at the time of induction heating, and the time change of supply electric power of the cold crucible melting furnace of 1st Embodiment. 第2実施形態のコールドクルーシブル溶解炉の概要を示す、一部を断面視表示した側面図である。It is the side view which showed the outline of the cold crucible melting furnace of 2nd Embodiment, and partially displayed the cross section. 第2実施形態のコールドクルーシブル溶解炉の、炉本体の周囲を含めた構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure including the circumference | surroundings of the furnace main body of the cold crucible melting furnace of 2nd Embodiment. 第2実施形態のコールドクルーシブル溶解炉の、誘導加熱時の溶湯の温度等の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows temporal changes, such as the temperature of the molten metal at the time of induction heating, of the cold crucible melting furnace of the second embodiment.

−第1実施形態−
図1及び図2は、第1実施形態のコールドクルーシブル溶解炉を示している。このコールドクルーシブル溶解炉の基本的な構成は特許文献1記載のものと同じである。つまり、図1に示すように、このコールドクルーシブル溶解炉1は、被溶解金属Wを収容する炉本体10と、炉本体10を冷却する冷却手段20と、炉本体10の外周側に配置された誘導加熱コイル30とを備える。被溶解金属Wとしては、例えば鋳鉄や酸化鉄が挙げられるが、その他様々な金属を適用可能である。なお、本実施形態のコールドクルーシブル溶解炉1は、大気中に設置されて被溶解金属Wの溶解を行うものとしても良いし、真空槽(図示しない)内部に設置されて真空雰囲気中で被溶解金属Wの溶解を行うものとしても良い。
-First embodiment-
1 and 2 show the cold crucible melting furnace of the first embodiment. The basic configuration of this cold crucible melting furnace is the same as that described in Patent Document 1. That is, as shown in FIG. 1, the cold crucible melting furnace 1 is disposed on the outer peripheral side of the furnace body 10, the furnace body 10 that houses the metal W to be melted, the cooling means 20 that cools the furnace body 10. And an induction heating coil 30. Examples of the metal W to be melted include cast iron and iron oxide, but various other metals can be applied. The cold crucible melting furnace 1 of the present embodiment may be installed in the atmosphere to melt the metal W to be melted, or installed in a vacuum chamber (not shown) and melted in a vacuum atmosphere. The metal W may be melted.

炉本体10は、底面壁を構成するように形成されたベース体11と、側面壁を構成するようにベース体11上に平面視略円形状に配設された複数の導電性セグメント12とを有する。そして、互いに固定されたベース体11と導電性セグメント12とによって、上部が開口して被溶解金属Wを収容する収容凹部10aが形成されている。   The furnace body 10 includes a base body 11 formed so as to constitute a bottom wall, and a plurality of conductive segments 12 arranged on the base body 11 in a substantially circular shape in plan view so as to constitute a side wall. Have. The base body 11 and the conductive segment 12 that are fixed to each other form an accommodation recess 10 a that opens at the top and accommodates the metal W to be melted.

前記ベース体11は、略円柱状に形成された柱状部13と、柱状部13の下端部から外周側へ張り出したフランジ部14とを有する。柱状部13の上面は、収容凹部10aを構成する内面15のうち底面15aを形成していて、この底面15aは熱緩衝部材40(後述)によって覆われている。また、フランジ部14には、各導電性セグメント12に対応する位置で、それぞれ上下方向に連通する複数の締結孔11aと、冷却水路11bとが形成されている。   The base body 11 includes a columnar portion 13 formed in a substantially columnar shape, and a flange portion 14 projecting from the lower end portion of the columnar portion 13 to the outer peripheral side. The upper surface of the columnar portion 13 forms a bottom surface 15a of the inner surface 15 constituting the housing recess 10a, and the bottom surface 15a is covered with a heat buffer member 40 (described later). The flange portion 14 is formed with a plurality of fastening holes 11a and cooling water passages 11b communicating with each other in the vertical direction at positions corresponding to the respective conductive segments 12.

前記導電性セグメント12は、上下方向に立設された側壁部16と、側壁部16の下端から曲折された取付部17とによって、縦断面略L字形に形成されている。導電性セグメント12の材質としては、熱衝撃に強く、必要な機械的強度を有するとともに、冷却手段20による冷却によってスカルを形成するのに必要な高熱伝導率を有するもの、例えば、銅、クロム銅、ベリリウム銅などが選択される。   The conductive segment 12 is formed in a substantially L-shaped longitudinal section by a side wall portion 16 erected in the vertical direction and a mounting portion 17 bent from the lower end of the side wall portion 16. The material of the conductive segment 12 is resistant to thermal shock, has a necessary mechanical strength, and has a high thermal conductivity necessary for forming a skull by cooling by the cooling means 20, for example, copper, chromium copper And beryllium copper are selected.

側壁部16は、内側面が下部においてベース体11の柱状部13に当接するとともに、上部が柱状部13から上方へ突出し、収容凹部10aを構成する内面15のうち壁面15bを形成している。また、取付部17には、ベース体11のフランジ部14の締結孔11a及び冷却水路11bとそれぞれ連通するようにして複数の締結孔12a及び冷却水路12bが形成されている。そして、互いに連通するベース体11のフランジ部14及び導電性セグメント12の取付部17の締結孔11a、12aには、固定ボルト18が挿通され、ナット18aによって締め付けられていて、これにより導電性セグメント12とベース体11とは一体となっている。   The side wall portion 16 is in contact with the columnar portion 13 of the base body 11 at the lower inner surface, and the upper portion protrudes upward from the columnar portion 13 to form a wall surface 15b of the inner surface 15 constituting the housing recess 10a. A plurality of fastening holes 12a and cooling water passages 12b are formed in the attachment portion 17 so as to communicate with the fastening holes 11a and the cooling water passages 11b of the flange portion 14 of the base body 11, respectively. A fixing bolt 18 is inserted through the flange portion 14 of the base body 11 and the fastening holes 11a and 12a of the mounting portion 17 of the conductive segment 12 which are in communication with each other, and is tightened by a nut 18a. 12 and the base body 11 are united.

ここで、ベース体11に固定された各導電性セグメント12は、隣接するもの同士が隙間を有して配置されている。これにより、各導電性セグメント12は電気的に絶縁されている。また、各導電性セグメント12において、幅方向略中央部には厚さ方向に連通するスリット12cが形成されている。スリット12cは、図示しないが、取付部17にも形成されているとともに、側壁部16において、下端部から上方まで(ただし、上端部には至らない)形成されている。そして、側壁部16においてスリット12cを挟む幅方向の両側には、それぞれ冷却水路12bが形成されている。この側壁部16における一方と他方の冷却水路12b,12bは、側壁部16の上端部に形成された連通孔12dによって互いに接続されている。そして、各冷却水路12bは、それぞれベース体11の冷却水路11bと連通している。   Here, the adjacent conductive segments 12 fixed to the base body 11 are arranged with a gap therebetween. Thereby, each conductive segment 12 is electrically insulated. In each conductive segment 12, a slit 12 c communicating in the thickness direction is formed at a substantially central portion in the width direction. Although not shown, the slit 12c is also formed in the attachment portion 17 and is formed in the side wall portion 16 from the lower end portion to the upper side (however, it does not reach the upper end portion). And the cooling water channel 12b is formed in the both sides of the width direction which pinches | interposes the slit 12c in the side wall part 16, respectively. One and the other cooling water passages 12 b and 12 b in the side wall portion 16 are connected to each other by a communication hole 12 d formed in the upper end portion of the side wall portion 16. Each cooling water channel 12 b communicates with the cooling water channel 11 b of the base body 11.

これにより、冷却水供給源(図示しない)から冷却水をベース体11の冷却水路11bに供給すれば、供給された冷却水は、ベース体11の冷却水路11b、導電性セグメント12の一方の冷却水路12b、連通孔12d、導電性セグメント12の他方の冷却水路12b、ベース体11の冷却水路11bを順次通って外部に排出される。このため、導電性セグメント12及びベース体11は、この冷却水によって冷却される。すなわち、冷却水供給源、冷却水路11b,12b、連通孔12dによって冷却手段20が構成されている。この冷却手段20による冷却能力としては、炉本体10の全体を被溶解金属Wの溶解温度以下とする冷却能力が要求され、これにより、後述のように内面15にスカルW1を形成することが可能となっている。   As a result, if cooling water is supplied from a cooling water supply source (not shown) to the cooling water channel 11b of the base body 11, the supplied cooling water is used to cool one of the cooling water channel 11b of the base body 11 and the conductive segment 12. The water channel 12b, the communication hole 12d, the other cooling water channel 12b of the conductive segment 12, and the cooling water channel 11b of the base body 11 are sequentially discharged to the outside. For this reason, the electroconductive segment 12 and the base body 11 are cooled by this cooling water. That is, the cooling means 20 is constituted by the cooling water supply source, the cooling water channels 11b and 12b, and the communication hole 12d. The cooling capacity of the cooling means 20 is required to be the cooling capacity at which the entire furnace main body 10 is equal to or lower than the melting temperature of the metal W to be melted. It has become.

熱緩衝部材40は、ベース体11の柱状部13の形状と対応した略円板状の部材で、底面15aの全体を覆っている。熱緩衝部材40は、被溶解金属Wより融点の高い耐火物によって形成されており、炉本体10を形成する材質よりも熱伝導率が低く、炉本体10と同等の機械的強度を有するとともに、被溶解金属Wを加熱溶解する際に要求される耐熱衝撃性を有するものが選択される。より具体的には、熱緩衝部材40を形成する耐火物は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウムなどの酸化物からなるものが好ましい。また、炭化ケイ素などを含むものとしても良い。また、この熱緩衝部材40は、底面15aに加え、壁面15bの一部を覆っても良い。   The heat buffer member 40 is a substantially disk-shaped member corresponding to the shape of the columnar portion 13 of the base body 11 and covers the entire bottom surface 15a. The thermal buffer member 40 is formed of a refractory having a melting point higher than that of the metal W to be melted, has a lower thermal conductivity than the material forming the furnace body 10, has a mechanical strength equivalent to that of the furnace body 10, A material having thermal shock resistance required when the metal W to be melted is heated and melted is selected. More specifically, the refractory forming the heat buffer member 40 is preferably made of an oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, or zirconium oxide. Further, it may contain silicon carbide or the like. Further, the heat buffer member 40 may cover a part of the wall surface 15b in addition to the bottom surface 15a.

誘導加熱コイル30は、炉本体10の外周側に巻回されており、図3に示す溶解電源装置50によって、所定の高周波交流電力が供給される。この交流電力により交番磁場を発生させ、収容凹部10aに収容された被溶解金属Wを誘導加熱することが可能である。   The induction heating coil 30 is wound around the outer periphery of the furnace body 10 and is supplied with predetermined high-frequency AC power by the melting power supply device 50 shown in FIG. It is possible to generate an alternating magnetic field by this AC power and to inductively heat the melted metal W accommodated in the accommodating recess 10a.

前記構成のコールドクルーシブル溶解炉1は、図3に示すように、架台部71に支持されることで高所に配置される。そして、架台部71には出湯機構72が設けられている。この出湯機構72は、モータにより駆動される駆動軸72aを備え、これにより、矢印及び二点鎖線で図示したように、コールドクルーシブル溶解炉1を架台部71に対して傾けることができる。これにより、傾けられた収容凹部10aから鋳型Mに溶湯を流し込むことが可能である。出湯機構72に対する出湯の制御は出湯制御部62(後述)によりなされる。また、本実施形態では、コールドクルーシブル溶解炉1における収容凹部10aの上方に温度測定手段としての放射温度計73が位置しており、この放射温度計73が収容凹部10a内の溶湯を測温する。なお、温度測定手段としては、放射温度計以外に、熱電対等の温度センサーを使用することができる。   As shown in FIG. 3, the cold-crucible melting furnace 1 having the above-described configuration is arranged at a high place by being supported by a gantry 71. The gantry 71 is provided with a hot water supply mechanism 72. The hot water discharge mechanism 72 includes a drive shaft 72a driven by a motor, and thereby the cold crucible melting furnace 1 can be tilted with respect to the pedestal portion 71 as illustrated by arrows and a two-dot chain line. Thereby, the molten metal can be poured into the mold M from the inclined housing recess 10a. Control of the hot water for the hot water mechanism 72 is performed by a hot water control unit 62 (described later). Moreover, in this embodiment, the radiation thermometer 73 as a temperature measurement means is located above the accommodation recessed part 10a in the cold crucible melting furnace 1, and this radiation thermometer 73 measures the temperature of the molten metal in the accommodation recessed part 10a. . In addition to the radiation thermometer, a temperature sensor such as a thermocouple can be used as the temperature measuring means.

溶解電源装置50は、溶解電源装置制御部51と電力量割出手段としての電力量算出部52とを備える。溶解電源装置制御部51は、誘導加熱コイル30へ供給する高周波交流電力を制御する。この制御としてはサイリスタ位相制御が例示できるが、その他、高周波交流電力を増減させる種々の制御を採用できる。電力量算出部52は、溶解電源装置制御部51に接続されており、溶解電源装置50における誘導加熱コイル30への供給電力の指令値を検出し、当該供給電力と供給累積時間とを用いて誘導加熱コイル30に供給した電力量を算出する。本実施形態の電力量算出部52は、図3に示すように、溶解電源装置制御部51とは別で溶解電源装置50に備えられているが、溶解電源装置制御部51と一体であっても良い。また、電力量算出部52は、前記のほか、溶解電源装置50から誘導加熱コイル30までの経路上で電流、電圧のうち少なくとも一つを測定することにより電力量を算出しても良く、電力量算出部52の態様は限定されない。また、算出以外の種々の方法を用いて電力量を割り出して良い。   The melting power supply device 50 includes a melting power supply device control unit 51 and a power amount calculation unit 52 as a power amount indexing unit. The melting power supply device control unit 51 controls the high-frequency AC power supplied to the induction heating coil 30. As this control, thyristor phase control can be exemplified, but various other controls for increasing and decreasing high-frequency AC power can be employed. The power amount calculation unit 52 is connected to the melting power supply device control unit 51, detects a command value of power supplied to the induction heating coil 30 in the melting power supply device 50, and uses the supplied power and the accumulated supply time. The amount of power supplied to the induction heating coil 30 is calculated. As shown in FIG. 3, the power amount calculation unit 52 of the present embodiment is provided in the melting power supply device 50 separately from the melting power supply device control unit 51, but is integrated with the melting power supply device control unit 51. Also good. In addition to the above, the power amount calculation unit 52 may calculate the power amount by measuring at least one of current and voltage on the path from the melting power supply device 50 to the induction heating coil 30. The aspect of the amount calculation unit 52 is not limited. Moreover, you may calculate electric energy using various methods other than calculation.

制御部60は、判断部61と出湯制御部62とを備える。判断部61は、放射温度計73による溶湯の測温値と、電力量算出部52により算出された電力量とを基に、出湯に関する判断をなす。出湯制御部62は、出湯可能な状態に対応した所定条件(後述する)に達していると判断部61が判断した場合に出湯機構72を動作させて、次工程処理としての出湯作業を行う。なお、この制御部60は導電性セグメント12の冷却水路12bへ冷却水を供給する制御も行う(詳細な説明は省略する)。   The control unit 60 includes a determination unit 61 and a hot water control unit 62. The determination unit 61 makes a determination regarding the hot water based on the measured temperature value of the molten metal by the radiation thermometer 73 and the electric energy calculated by the electric energy calculation unit 52. The hot water control unit 62 operates the hot water mechanism 72 when the determination unit 61 determines that a predetermined condition (described later) corresponding to a state in which hot water is available is reached, and performs a hot water operation as the next process. In addition, this control part 60 also performs control which supplies a cooling water to the cooling water path 12b of the electroconductive segment 12 (detailed description is abbreviate | omitted).

本実施形態の判断部61には、放射温度計73の測温値についての出湯温度設定値が設定されている。この出湯温度設定値とは、判断部61が出湯作業の判断をなすための放射温度計73の測温値の閾値のことである。判断部61は、放射温度計73の測温値が出湯温度設定値以上か否かを判断し、当該測温値が出湯温度設定値以上であると判断した場合には、出湯制御部62を介して出湯機構72を動作させる。   In the determination unit 61 of the present embodiment, a hot water temperature setting value for the temperature measurement value of the radiation thermometer 73 is set. This hot water temperature set value is a threshold value of the temperature measurement value of the radiation thermometer 73 for the determination unit 61 to make a determination of the hot water work. The determination unit 61 determines whether or not the temperature measurement value of the radiation thermometer 73 is equal to or higher than the hot water temperature set value, and if it is determined that the temperature measurement value is equal to or higher than the hot water temperature set value, the hot water control unit 62 is The hot water discharge mechanism 72 is operated.

また、予め把握されている、誘導加熱コイル30に供給する電力量と溶湯温度との相関(被溶解金属Wの種類が同じで量が等しい場合、電力量と溶湯温度との関係はほぼ一定となる)を基に、制限電力量(図4中の時刻t2における電力量/図4の斜線部分の面積に相当)が設定されている。この制限電力量は、判断部61が出湯作業の判断をなすための誘導加熱コイル30に供給した電力量の閾値であり、放射温度計73の測温値とは直接の関係はない。また、この制限電力量は、本実施形態では、被溶解金属Wの種類及び量と、当該量の被溶解金属Wが溶湯となるまでに誘導加熱コイル30に供給される電力量との関係により定められる。この制限電力量は、前記関係を基にしたテーブルあるいは数式により定められる。なお、場合によっては制限電力量を変化させず、固定しておいても良い。   Further, the correlation between the amount of electric power supplied to the induction heating coil 30 and the molten metal temperature, which is grasped in advance (when the type of the metal W to be melted is the same and the amount is equal, the relationship between the electric energy and the molten metal temperature is substantially constant. Based on the above, a limit power amount (the power amount at time t2 in FIG. 4 / corresponding to the area of the hatched portion in FIG. 4) is set. This limit power amount is a threshold value of the amount of power supplied to the induction heating coil 30 for the determination unit 61 to determine the hot water work, and is not directly related to the temperature measurement value of the radiation thermometer 73. Further, in the present embodiment, this limited power amount depends on the relationship between the type and amount of the metal W to be melted and the amount of power supplied to the induction heating coil 30 until the amount of the metal W to be melted becomes molten metal. Determined. This power limit is determined by a table or a mathematical formula based on the relationship. In some cases, the limit power amount may be fixed without changing.

本実施形態における制限電力量は、溶湯の温度が出湯温度設定値に達する時の電力量(図4中の時刻t1における電力量)に更にマージン(余裕電力量)を持たせた設定値である。つまり、制限電力量の設定値は、出湯温度設定値に対応する電力量よりもマージンの分大きく定められる。なお、前記マージンは、熱緩衝部材40の耐熱温度を基に定められる。   The limit power amount in the present embodiment is a set value in which a margin (amount of surplus power) is further added to the amount of power when the temperature of the molten metal reaches the tapping temperature set value (the amount of power at time t1 in FIG. 4). . That is, the set value of the limited power amount is set larger than the amount of power corresponding to the tapping temperature setting value by the margin. The margin is determined based on the heat resistant temperature of the heat buffer member 40.

ここで、図4は、誘導加熱時における溶湯の温度(測温値)の時間変化及び供給電力の時間変化を示すグラフである。縦軸は温度と電力を示し、横軸は時刻を示している。温度に関しては、出湯温度設定値(図上における水平線)、放射温度計測温値(図上における右上がりの実線)、放射温度計測温値(測温不良時)(図上における右上がりの二点鎖線)を示している。また、電力に関しては、供給電力(図上における右上がりの実線及びこの右方に連続する水平線)を示している。なお、放射温度計測温値は、説明を簡略化するために図上では直線表記しているが、実際の測温値の時刻変化は、溶解条件が変化するため、直線状とはならず、複雑に変動する(測温が良好な場合も不良な場合も同様である)。また、放射温度計測温値(測温不良時)の図上表記も、あくまでも一例を示したに過ぎず、図示した時刻変化に限定されるものではない。   Here, FIG. 4 is a graph showing the time change of the temperature of the molten metal (temperature measurement value) and the time change of the supplied power during induction heating. The vertical axis represents temperature and power, and the horizontal axis represents time. Regarding temperature, the tapping temperature setting value (horizontal line in the figure), radiation temperature measurement temperature value (solid line rising to the right in the figure), radiation temperature measurement temperature value (during temperature measurement failure) (two points to the right in the figure) A chain line) is shown. Regarding power, supply power (a solid line rising to the right in the drawing and a horizontal line continuous to the right) is shown. In addition, although the radiation temperature measurement temperature value is shown as a straight line on the figure for the sake of simplicity of explanation, the actual temperature measurement time change is not linear because the dissolution conditions change, It fluctuates in a complicated manner (the same applies when the temperature measurement is good or bad). In addition, the notation on the figure of the radiation temperature measurement temperature value (during temperature measurement failure) is merely an example, and is not limited to the illustrated time change.

コールドクルーシブル溶解炉1の通常操業時には、図4上のポイントA、つまり、放射温度計73による測温値(図4の「放射温度計測温値」)が出湯温度設定値に達した場合に、出湯制御部62により出湯がなされる。   During normal operation of the cold crucible melting furnace 1, when the point A on FIG. 4, that is, the temperature measurement value by the radiation thermometer 73 (“radiation temperature measurement temperature value” in FIG. 4) reaches the tapping temperature setting value, Hot water is discharged by the hot water control unit 62.

ところが、溶湯から生じる煙の影響などにより、放射温度計73による測温が正常に行われなかった場合には、溶湯が実際には出湯温度設定値に達しているにもかかわらず、放射温度計73による測温値(図4の「放射温度計測温値(測温不良時)」)が図4上のポイントBにあり、測温値としては出湯温度設定値に達していないことから出湯がなされない。この場合には誘導加熱が継続するため、この誘導加熱の継続により、溶湯が出湯に適した温度を超えて昇温されてしまう。   However, when the temperature measurement by the radiation thermometer 73 is not normally performed due to the effect of smoke generated from the molten metal, the radiation thermometer is measured despite the fact that the molten metal has actually reached the tapping temperature setting value. The temperature measurement value by 73 (“radiation temperature measurement temperature value (when temperature measurement is poor)” in FIG. 4) is at point B on FIG. 4, and the temperature measurement value has not reached the tapping temperature setting value. Not done. In this case, since the induction heating is continued, the molten metal is heated to a temperature exceeding the temperature suitable for the hot water due to the continuation of the induction heating.

本実施形態では、供給電力が図4上のポイントCに達した場合、つまり、電力量算出部52により算出された電力量が前記制限電力量に達した場合には、放射温度計73による測温値にかかわらず、出湯が行われる。つまり、放射温度計73の測温値に基づいた出湯機構72の動作がなされなかった場合であっても、判断部61は、電力量算出部52で算出された電力量が制限電力量以上か否かを判断し、当該算出された電力量が制限電力量以上であると判断した場合には、出湯制御部62を介して出湯機構72を動作させる。このため、前記電力量のマージン分を超えて溶湯が異常に過熱されることを防止できる。なお、電力量算出部52により算出された電力量が前記制限電力量に達した場合に、制御部60が出湯を行うと共に警報の報知を行っても良い。   In the present embodiment, when the supplied power reaches the point C in FIG. 4, that is, when the power amount calculated by the power amount calculation unit 52 reaches the limit power amount, the measurement by the radiation thermometer 73 is performed. Regardless of the temperature, hot water is used. That is, even if the hot water supply mechanism 72 is not operated based on the temperature measurement value of the radiation thermometer 73, the determination unit 61 determines whether the power amount calculated by the power amount calculation unit 52 is equal to or greater than the limit power amount. If it is determined whether or not the calculated power amount is equal to or greater than the limit power amount, the hot water discharge mechanism 72 is operated via the hot water control unit 62. For this reason, it is possible to prevent the molten metal from being overheated abnormally beyond the margin of the electric energy. In addition, when the electric energy calculated by the electric energy calculation part 52 reaches the said limit electric energy, the control part 60 may alert | report an alarm while performing hot water.

次に、本実施形態のコールドクルーシブル溶解炉1の作用について図2及び図3を参照しつつ説明する。まず、塊状や粉状である被溶解金属Wを炉本体10の収容凹部10a内に投入する。次に、冷却手段20を駆動して炉本体10を冷却しながら、誘導加熱コイル30に高周波交流電力を供給する。これにより誘導加熱コイル30の周囲に交番磁場が発生する。発生した交番磁場は、炉本体10を介して収容凹部10aに透過することで被溶解金属Wに達し、これにより被溶解金属Wは誘導加熱され昇温する。このため、被溶解金属Wは、溶融温度に昇温した表面側から溶解が開始されて溶湯となり、炉本体10の内面15に触れることとなる。そして、溶湯は、冷却手段20による冷却によって被溶解金属Wの融点以下となっている炉本体10に抜熱され、外周部において冷却されて凝固し、図3に示すように、底面15a側及び壁面15b側の一部を覆うようにスカルW1が形成される。このスカルW1が所定以上の厚みとなって、炉本体10による冷却能力よりも誘導加熱による加熱能力が上回ると、スカルW1より内周側で溶湯が滞留することとなる。そして、収容凹部10aにおける溶湯の滞留量が増大すると、溶湯は、前記交番磁場と誘導電流との相互作用及び重力の作用を受けることによって、外周部から内周部に向かって盛り上がったドーム形状に形成されつつ攪拌される。   Next, the operation of the cold crucible melting furnace 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the molten metal W that is in the form of a lump or powder is introduced into the housing recess 10 a of the furnace body 10. Next, high-frequency AC power is supplied to the induction heating coil 30 while driving the cooling means 20 to cool the furnace body 10. As a result, an alternating magnetic field is generated around the induction heating coil 30. The generated alternating magnetic field reaches the melted metal W by passing through the furnace body 10 and into the housing recess 10a, whereby the melted metal W is heated by induction heating. For this reason, the metal W to be melted starts melting from the surface side heated to the melting temperature to become a molten metal and touches the inner surface 15 of the furnace body 10. Then, the molten metal is removed by the cooling by the cooling means 20 to the furnace body 10 which is below the melting point of the metal W to be melted, cooled and solidified at the outer peripheral portion, and as shown in FIG. Skull W1 is formed so as to cover a part on the wall surface 15b side. If the skull W1 has a thickness greater than or equal to a predetermined value and the heating capability by induction heating exceeds the cooling capability by the furnace body 10, the molten metal stays on the inner peripheral side from the skull W1. And when the retention amount of the molten metal in the accommodation recessed part 10a increases, a molten metal will receive the interaction of the said alternating magnetic field and an induced electric current, and the effect | action of gravity, and will become a dome shape rising toward the inner peripheral part from the outer peripheral part. Stir while forming.

被溶解金属Wは、スカルW1によって炉本体10と隔てられることから、当該被溶解金属Wに炉本体10の不純物が移行してしまうことなく、溶湯として生成される。ここで、炉本体10による抜熱は、前記のように被溶解金属Wに面する炉本体10の内面15から行われるが、耐火物で形成された熱緩衝部材40で覆われた底面15aについては、溶湯と熱緩衝部材40とがスカルW1を介して接することから、この熱緩衝部材40を介して抜熱が行われることとなり、直接抜熱が行われるのと比較して、抜熱量を低減させることができる。このため、スカルW1を形成して炉本体10による汚染を防止しつつ誘導加熱によって生成された溶湯を、さらに加熱して効果的に過昇温状態にできる。すなわち、生成された溶湯を被溶解金属Wの融点に対して+150℃以上となるまで急速に(例えば10℃/秒)昇温させることができ、鋳型への湯流れを良好なものとし、鋳造品の品質及び歩留まりの向上を図ることができる。また、精密鋳造に適した溶湯を生成できる。   Since the metal W to be melted is separated from the furnace main body 10 by the skull W1, impurities in the furnace main body 10 are not transferred to the metal W to be melted and are generated as molten metal. Here, heat removal by the furnace body 10 is performed from the inner surface 15 of the furnace body 10 facing the metal W to be melted as described above, but the bottom surface 15a covered with the heat buffer member 40 formed of a refractory material. Since the molten metal and the heat buffer member 40 are in contact with each other through the skull W1, heat is removed through the heat buffer member 40, and the amount of heat removed is smaller than that in which direct heat removal is performed. Can be reduced. For this reason, the molten metal produced | generated by induction heating, forming the skull W1 and preventing the contamination by the furnace main body 10, can be further heated, and can be effectively overheated. That is, the temperature of the generated molten metal can be increased rapidly (for example, 10 ° C./second) until it reaches + 150 ° C. or higher with respect to the melting point of the metal W to be melted. Product quality and yield can be improved. In addition, a molten metal suitable for precision casting can be generated.

そして、本実施形態では、出湯制御部62が、放射温度計73の測温値に基づいて出湯の制御を行うことに加え、電力量算出部52により算出された電力量にも基づいて出湯の制御を行う。つまり、電力量算出部52を用いた制御がバックアップ的な制御として、放射温度計73を用いた基本的な制御を補完する。このバックアップ的な制御とは、放射温度計73の測温が正常に行われなかった場合(異常時)に、放射温度計73の測温値に基づくことなく、電力量算出部52により算出された電力量に基づいて出湯を行う制御である。このため、出湯を行うための制限電力量を予め設定しておくことにより、仮に、放射温度計73の測温が正常に行われなかった場合でも、溶湯が出湯に適した温度を大幅に超えて過熱することがなく、適切に出湯を行うことができる。よって、熱緩衝部材40が過熱して破損することを回避できる。また、異常に高温な溶湯が流し込まれることによる鋳型Mの破損も防止できる。このため、安定した操業をでき、鋳造品の品質を安定させることができる。   And in this embodiment, in addition to performing the hot water control based on the temperature measurement value of the radiation thermometer 73, the hot water control part 62 controls the hot water based on the electric energy calculated by the electric energy calculation part 52. Take control. That is, the basic control using the radiation thermometer 73 is supplemented as the control using the power amount calculation unit 52 as backup control. This back-up control is calculated by the electric energy calculation unit 52 without being based on the temperature measurement value of the radiation thermometer 73 when the temperature measurement of the radiation thermometer 73 is not normally performed (at the time of abnormality). It is the control which performs the hot water discharge based on the amount of electric power which has been. For this reason, by setting the limit electric energy for performing hot water discharge beforehand, even if temperature measurement of the radiation thermometer 73 is not normally performed, the molten metal greatly exceeds the temperature suitable for hot water supply. Therefore, the hot water can be discharged properly without overheating. Therefore, it can avoid that the thermal buffer member 40 is overheated and damaged. In addition, it is possible to prevent the mold M from being damaged due to an abnormally hot molten metal being poured. For this reason, the stable operation can be performed and the quality of the casting can be stabilized.

−第2実施形態−
次に、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と重複する構成については説明を省略する。
-Second Embodiment-
Next, a second embodiment will be described. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure which overlaps with 1st Embodiment.

本実施形態は、温度センサーとしての熱電対80を熱緩衝部材40に備える。具体的には、図5に示すように、熱電対80における測温部(測温接点)が熱緩衝部材40の内部に位置するように、熱緩衝部材40に熱電対80が埋め込まれている。熱緩衝部材40内における測温部の位置は特に限定されないが、熱緩衝部材40内における温度分布あるいは温度勾配(熱緩衝部材40の上面が最も高温となる)との関係より、熱緩衝部材40の上面に近い位置が望ましい。ただし、側温部の位置が熱緩衝部材40の底面に近い位置とされ、例えば制御部60にて演算を行うことにより、熱緩衝部材40の上面における温度を求めても良い。   In the present embodiment, a thermocouple 80 as a temperature sensor is provided in the thermal buffer member 40. Specifically, as shown in FIG. 5, the thermocouple 80 is embedded in the thermal buffer member 40 so that the temperature measuring unit (temperature measuring contact) in the thermocouple 80 is located inside the thermal buffer member 40. . The position of the temperature measuring unit in the thermal buffer member 40 is not particularly limited, but due to the relationship with the temperature distribution or temperature gradient in the thermal buffer member 40 (the upper surface of the thermal buffer member 40 is the highest temperature), the thermal buffer member 40. A position close to the upper surface of is desirable. However, the position of the side temperature portion may be a position close to the bottom surface of the heat buffer member 40, and the temperature on the upper surface of the heat buffer member 40 may be obtained by performing calculation in the control unit 60, for example.

本実施形態の制御部60は、図6に示すように、第1実施形態と同様の判断部61と出湯制御部62とを備える。判断部61は、放射温度計73による溶湯の測温値(第1出湯温度設定値)と、熱電対80により得られた熱緩衝部材40の測温値(第2出湯温度設定値)とを基に、出湯に関する判断をなす。具体的には、前記各測温値のうち一方が出湯可能な状態に対応した所定条件(後述する)に達していると判断部61が判断した場合、出湯制御部62は、第1実施形態と同様、出湯機構72を動作させて、次工程処理としての出湯作業を行う。   The control part 60 of this embodiment is provided with the judgment part 61 and the hot water control part 62 similar to 1st Embodiment, as shown in FIG. The determination unit 61 obtains the temperature measurement value (first tapping temperature setting value) of the molten metal by the radiation thermometer 73 and the temperature measurement value (second tapping temperature setting value) of the heat buffer member 40 obtained by the thermocouple 80. Based on this, make judgments regarding hot springs. Specifically, when the determination unit 61 determines that one of the temperature measurement values has reached a predetermined condition (described later) corresponding to a state in which hot water can be discharged, the hot water control unit 62 is the first embodiment. Similarly to the above, the hot water discharge mechanism 72 is operated to perform the hot water discharge operation as the next process.

本実施形態の判断部61に設定されている、放射温度計73に関する第1出湯温度設定値は、第1実施形態の出湯温度設定値と同一である。そして、熱電対80に関する第2出湯温度設定値は、熱緩衝部材40の耐熱温度を基に定められており、同一時刻における熱緩衝部材40の測温値は放射温度計73による溶湯の測温値(測温が良好な場合)よりも低くなるため、第2出湯温度設定値は第1出湯温度設定値よりも低く設定されている(図7参照)。ただし、場合によっては、第2出湯温度設定値が第1出湯温度設定値よりも高く設定されていても良い。そして、第1実施形態と同様、この判断部61には制限電力量が定められている。   The first hot water temperature setting value for the radiation thermometer 73 set in the determination unit 61 of the present embodiment is the same as the hot water temperature setting value of the first embodiment. The second hot water temperature setting value for the thermocouple 80 is determined based on the heat resistant temperature of the heat buffer member 40, and the temperature measurement value of the heat buffer member 40 at the same time is the temperature measurement of the molten metal by the radiation thermometer 73. Since it becomes lower than a value (when temperature measurement is favorable), the 2nd hot water temperature setting value is set lower than the 1st hot water temperature setting value (refer FIG. 7). However, depending on the case, the second hot water temperature set value may be set higher than the first hot water temperature set value. As in the first embodiment, the determination unit 61 has a limited power amount.

図7は、誘導加熱時における溶湯及び熱緩衝部材40の温度(測温値)の時間変化等を示すグラフである。図4と同様、縦軸は温度と電力を示し、横軸は時刻を示している。温度に関しては、第1及び第2出湯温度設定値(図上における水平線)、放射温度計測温値(図上における原点から延びる右上がりの実線)、放射温度計測温値(測温不良時)(図上における右上がりの二点鎖線)、熱電対測温値(前記放射温度計測温値よりも下側を延びる右上がりの実線)を示している。また、電力に関しては、供給電力(図上における右上がりの実線及びこの右方に連続する水平線)を示している。なお、放射温度計測温値及び熱電対測温値は、説明を簡略化するために図上では直線表記しているが、実際の測温値の時刻変化は、溶解条件が変化するため、直線状とはならず、複雑に変動する。   FIG. 7 is a graph showing changes over time in the temperature of the molten metal and the heat buffer member 40 (temperature measurement values) during induction heating. As in FIG. 4, the vertical axis indicates temperature and power, and the horizontal axis indicates time. Regarding the temperature, the first and second tapping temperature setting values (horizontal line in the figure), radiation temperature measurement temperature value (solid line extending upward from the origin in the figure), radiation temperature measurement temperature value (during temperature measurement failure) ( 2 shows a thermocouple temperature measurement value (a solid line rising to the right extending below the radiation temperature measurement temperature value). Regarding power, supply power (a solid line rising to the right in the drawing and a horizontal line continuous to the right) is shown. Note that the radiation temperature measurement temperature value and the thermocouple temperature measurement value are shown as straight lines in the figure for the sake of simplicity, but the actual temperature measurement time change is a straight line because the dissolution conditions change. It does not become a shape, and it varies in a complicated manner.

図7上のポイントA〜Cについては図4と同様である。本実施形態では、これに加え、図7上のポイントD、つまり、熱電対80による測温値(図7の「熱電対測温値」)が第2出湯温度設定値に達した場合に、放射温度計73による測温値、及び、電力量算出部52で算出された電力量にかかわらず、出湯が行われる。このため、溶湯が異常に過熱されることを防止できる。   Points A to C on FIG. 7 are the same as those in FIG. In this embodiment, in addition to this, when the point D on FIG. 7, that is, the temperature measurement value by the thermocouple 80 (“thermocouple temperature measurement value” in FIG. 7) reaches the second hot water temperature setting value, Regardless of the temperature measured by the radiation thermometer 73 and the amount of power calculated by the power amount calculation unit 52, the hot water is discharged. For this reason, it can prevent that a molten metal is overheated abnormally.

また、本実施形態では、出湯制御部62が、放射温度計73の測温値に基づいて出湯の制御を行うことに加え、電力量算出部52により算出された電力量、及び、熱電対80の測温値にも基づいて出湯の制御を行う。つまり、電力量算出部52を用いた制御と熱電対80とを用いた制御が共にバックアップ的な制御として、放射温度計73を用いた基本的な制御を補完する。つまり、本実施形態では2系統のバックアップがなされるため、第1実施形態よりも更に信頼性を向上したコールドクルーシブル溶解炉とできる。なお、電力量算出部52により算出された電力量と熱電対80の測温値の一方を他方よりも優先させて前記バックアップ的な制御をなすようにしても良い。   Further, in the present embodiment, the hot water control unit 62 controls the hot water based on the temperature measurement value of the radiation thermometer 73, the electric energy calculated by the electric energy calculation unit 52, and the thermocouple 80. The hot water is controlled based on the measured temperature value. That is, both the control using the electric energy calculation unit 52 and the control using the thermocouple 80 complement the basic control using the radiation thermometer 73 as backup control. That is, in this embodiment, since two systems are backed up, a cold crucible melting furnace with further improved reliability compared to the first embodiment can be obtained. Note that the backup control may be performed by giving priority to one of the electric energy calculated by the electric energy calculator 52 and the temperature measurement value of the thermocouple 80 over the other.

なお、この第2実施形態における温度センサーは、前記熱電対に限らず、種々の形式の温度センサーを用いることができる。また、本実施形態のように測温部を熱緩衝部材40内に位置させ、温度を直接測定する構成に限られず、温度センサーとしてサーモグラフィー等を用い、熱緩衝部材40から離れた位置にて熱緩衝部材40を測温しても良い。   Note that the temperature sensor in the second embodiment is not limited to the thermocouple, and various types of temperature sensors can be used. Further, the temperature measuring unit is not limited to the configuration in which the temperature measuring unit is positioned in the thermal buffer member 40 as in the present embodiment, and the temperature is directly measured. The temperature of the buffer member 40 may be measured.

以上、本発明につき実施形態を二つ取り上げて説明してきたが、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   As mentioned above, although two embodiment was picked up and demonstrated per this invention, this invention is not limited to said each embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

例えば、前記各実施形態では、制御部60は出湯制御部62により出湯処理を行うものとしているが、出湯処理に代え、溶解電源装置制御部51により、誘導加熱コイル30に供給する電力を、例えば溶湯の状態(ドーム形状に形成されつつ攪拌されている状態)を保持できる最小値まで低下させる保温処理など、前述した以外の他の次工程処理を行っても良い。   For example, in each of the above embodiments, the control unit 60 performs the hot water treatment by the hot water control unit 62, but instead of the hot water processing, the electric power supplied to the induction heating coil 30 by the melting power supply device control unit 51 is, for example, You may perform other process processes other than what was mentioned above, such as the heat retention process reduced to the minimum value which can hold | maintain the state of a molten metal (the state stirred in the dome shape).

また、電力量割出手段(例えば第1実施形態における電力量算出部52)を備えず、放射温度計73の測温値及び温度センサー(例えば第2実施形態における熱電対80)の測温値により、判断部61が出湯に関する判断をなす構成としても良い。   In addition, it does not include the power amount indexing means (for example, the power amount calculation unit 52 in the first embodiment), and the temperature value of the radiation thermometer 73 and the temperature value of the temperature sensor (for example, the thermocouple 80 in the second embodiment). Thus, the determination unit 61 may make a determination regarding hot water.

1 コールドクルーシブル溶解炉
10 炉本体
10a 収容凹部
15 炉本体の内面
30 誘導加熱コイル
40 熱緩衝部材
52 電力量割出手段、電力量算出部
60 制御部
73 温度測定手段、放射温度計
W 被溶解金属
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cold crucible melting furnace 10 Furnace main body 10a Housing recessed part 15 Inner surface of a furnace main body 30 Induction heating coil 40 Thermal buffer member 52 Electric power amount indexing means, Electric energy calculation part 60 Control part 73 Temperature measuring means, Radiation thermometer W Melted metal

Claims (3)

被溶解金属を収容する収容凹部を有する炉本体と、前記炉本体の外周側に配置され、前記収容凹部に収容された被溶解金属を誘導加熱して溶湯とする誘導加熱コイルとを備え、前記炉本体の内面の少なくとも一部は、前記被溶解金属より融点の高い耐火物によって形成された熱緩衝部材で覆われたコールドクルーシブル溶解炉であって、
前記収容凹部内の溶湯の温度を測定する温度測定手段と、
前記誘導加熱コイルに供給した電力量を割り出す電力量割出手段と、
前記温度測定手段により測定された溶湯の温度が設定値に達した場合、または、前記電力量割出手段により割り出された電力量が設定値に達した場合に、次工程処理を行う制御部と、を備え
前記電力量割出手段により割り出された電力量の設定値は、前記温度測定手段により測定された溶湯の温度の設定値に対応する電力量の値よりも大きく設定されるコールドクルーシブル溶解炉。
A furnace body having a housing recess for housing the metal to be melted, and an induction heating coil disposed on the outer peripheral side of the furnace body and inductively heating the metal to be melted housed in the housing recess to form a molten metal, At least a part of the inner surface of the furnace body is a cold crucible melting furnace covered with a thermal buffer member formed of a refractory having a melting point higher than the melting metal,
Temperature measuring means for measuring the temperature of the molten metal in the housing recess;
Power amount indexing means for determining the amount of power supplied to the induction heating coil;
When the temperature of the molten metal measured by the temperature measuring unit reaches a set value, or when the amount of power calculated by the power amount indexing unit reaches a set value, a control unit that performs next process processing and, with a,
The set value of the indexed amount of power by the electric energy indexing means, cold crucible melting furnace that will be greater than the value of electric energy corresponding to the temperature set value of the molten metal measured by said temperature measuring means.
前記次工程処理は、前記溶湯を前記収容凹部から取り出す処理、または、前記誘導加熱コイルに供給する電力を低下させる処理である請求項に記載のコールドクルーシブル溶解炉。 2. The cold crucible melting furnace according to claim 1 , wherein the next process is a process of taking out the molten metal from the housing recess or a process of reducing power supplied to the induction heating coil. 前記電力量の設定値は、前記収容凹部に収容される被溶解金属の種類及び量と、当該量の被溶解金属が溶湯となるまでに前記誘導加熱コイルに供給される電力量との関係により定められる請求項に記載のコールドクルーシブル溶解炉。 The set value of the amount of power depends on the relationship between the type and amount of the metal to be melted accommodated in the housing recess and the amount of power supplied to the induction heating coil until the amount of the metal to be melted becomes molten metal. cold crucible melting furnace according to claim 1 that is determined.
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