誘導加熱装置
【課題】全体として矩形状となるように線状部材を渦巻き状にした誘導コイルを、溶融金属の注入ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置して、注入ノズルを誘導加熱する誘導加熱装置において、その発熱効率を向上させる。
【解決手段】全体として矩形状となるように銅管２を渦巻き状にした誘導コイル１ａを、溶融金属の注入ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置して、注入ノズルを誘導加熱する誘導加熱装置であって、矩形状の誘導コイル１ａの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部３を挟んで隣り合う銅管２間の距離ｌａに比べて、中心部３以外で隣り合う銅管２間の距離ｐａが短くなっている。
【解決手段】全体として矩形状となるように銅管２を渦巻き状にした誘導コイル１ａを、溶融金属の注入ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置して、注入ノズルを誘導加熱する誘導加熱装置であって、矩形状の誘導コイル１ａの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部３を挟んで隣り合う銅管２間の距離ｌａに比べて、中心部３以外で隣り合う銅管２間の距離ｐａが短くなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄鋼製造業の連続鋳造設備において、タンディッシュに溜められた溶鋼を鋳型に注入する浸漬ノズルを誘導加熱するのに好適な誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備では、図１１に示すように、取鍋５０の溶鋼がロングノズル５２を介してタンディッシュ５１に供給される。そして、タンディッシュ５１に溜められた溶鋼は、浸漬ノズル５３を介してモールド（水冷鋳型）５４に注入され、冷却とともに下方に引き抜かれて固められる。
【０００３】
このような連続鋳造設備において、浸漬ノズル５３を通過する溶鋼の温度の低下を防ぐとともに、浸漬ノズル５３の熱負荷を低減させるために、浸漬ノズル５３を加熱することが行われている。
【０００４】
例えば特許文献１には、浸漬ノズルの上部の注湯口又は下部の吐出孔から燃料ガスと酸素を供給可能なバーナーを用いる方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、加熱に時間がかかり、加熱中に浸漬ノズルを構成する耐火物が劣化して、実操業時にスポーリング等のトラブルが発生しやすくなるおそれがある。また、バーナーによる加熱温度は、通常溶鋼の温度（１５００〜１５３０℃）よりも低いので（１０００〜１２００℃）、実操業時に浸漬ノズルが溶鋼に接触すると、熱応力による割れ等のトラブルが発生してしまうおそれがある。
【０００６】
一方、特許文献２には、浸漬ノズルの内側に円筒状の誘導コイルを挿入して誘導加熱を行う方法が、また、特許文献３には、浸漬ノズルの外側に円筒状のコイルを配置して誘導加熱を行う方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されている方法では、浸漬ノズルを１４００℃程度の高温まで短時間で加熱できるが、浸漬ノズル中に誘導コイルを挿入するため、浸漬ノズルの耐火物と誘導コイルが接触して、浸漬ノズル及び誘導コイルが損傷し寿命が短くなってしまう。また、接触により浸漬ノズルの耐火物に配合された炭素や酸化防止材等が除去されて、実操業時にスポーリングや過度の溶損等のトラブルが発生するおそれもある。また、誘導コイルを浸漬ノズル内に挿入する機構が必要となるため、設置に多大な費用がかかってしまう。さらには、内径の異なる浸漬ノズルに合わせて、異なる外径の誘導コイルを準備する必要がある。
【０００８】
また、特許文献３に開示されている方法では、浸漬ノズルの外表面に対して平行、すなわち、浸漬ノズルの軸心に対して平行に磁場が発生し、凹凸のある浸漬ノズルの外表面を均一に加熱することができず、特に他の部分に比べて突出しているスラグイン部が過度に加熱されてしまうおそれがある。また、外径の異なる浸漬ノズルに合わせて、異なる内径のコイルを準備する必要がある。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−２６２４５５号公報
【特許文献２】特開平９−１２２９０１号公報
【特許文献３】特開２００２−３３６９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願出願人は、上述したような課題に鑑みて、特願２００６−５１０４号において、誘導コイルを浸漬ノズルの外周面に沿わせて、誘導コイルの巻き心方向が浸漬ノズルに対して交差するように配置することによって、コイルの寿命が長く、浸漬ノズルの劣化が少なく、浸漬ノズルの外表面の凹凸の影響を少なくして、浸漬ノズルを均一に加熱することができるようにした加熱装置を提案している。
【００１１】
以下、図５〜１０を参照して、本願出願人が提案している加熱装置について説明する。図５に示すように、誘導加熱装置１０は、連続鋳造設備１１において、取鍋（図示せず）から供給された溶鋼をタンディッシュ１２から鋳型（図示せず）に注湯する前に、タンディッシュ１２に取付けられる浸漬ノズル１３を加熱する装置である。なお、タンディッシュ１２には、例えば、スライディングノズル１４が設けられ、浸漬ノズル１３は、スライディングノズル１４を介して、タンディッシュ１２に取付けられている。
【００１２】
浸漬ノズル１３は、タンディッシュ１２から鋳型に注湯される溶鋼の酸化防止を目的とし、導電性を有する材料、例えば、炭素を含有したアルミナグラファイトで形成されている。図６に示すように、浸漬ノズル１３の形状は、実質的に底部が閉塞された筒状であって、上部に溶鋼が注湯される注湯口１５と、下部側面に対向して２つ穿設された吐出孔１６が設けられ、高さ方向中央部には、肉厚のスラグライン部１７が形成されている。また、浸漬ノズル１３の内側には、酸化防止剤が塗布された耐火物１８が設けられている。更に、浸漬ノズル１３の上部には、浸漬ノズル１３の外表面側から内側にアルゴンガスを供給するアルゴンガス供給孔１９が設けられている。また、浸漬ノズル１３の上端部外側には、浸漬ノズル１３をタンディッシュ１２に設置するための棒状の水平部材（図示せず）が設けられたステンレス製のトラニオン（図示せず）が一体的に取付けられている。
【００１３】
図７〜図９に示すように、複数、例えば、２つに分割された誘導コイル２０、２１が浸漬ノズル１３の外周面に沿って配置される。誘導コイル２０、２１は、例えば、断面矩形の銅管を溶接して渦巻き状とした後、浸漬ノズル１３の外表面に沿って湾曲させて、図９に示すように、平面視して円弧状（曲平面となっている）としている。また、２つの誘導コイル２０、２１は、浸漬ノズル１３を中央に挟んで対向し、しかも、誘導コイル２０、２１の巻き心が肉厚のスラグイン部１７の近傍となるように配置されている。
【００１４】
また、誘導コイル２０、２１のそれぞれの渦巻き中央の一端側は、それぞれ連結金具２２を介して、外側が断熱材２３で覆われた断面円形の銅管２４で形成された連結管２５によって連結され、誘導コイル２０、２１のそれぞれの他端側は対となって、図示しない電源に連結されて１つの回路が形成されている。電源は、例えば、ＡＣ２００／２２０Ｖ、６０Ｈｚ、及び２６ＫｖＡであり、誘導コイル２０、２１の出力を最大２０ｋＷで、周波数５〜４０ｋＨｚ、例えば、２０ｋＨｚとして、浸漬ノズル１３を、例えば、１２００〜１５３０℃に加熱する。更に、浸漬ノズル１３を加熱した際の輻射熱及び抵抗加熱による誘導コイル２０、２１の加熱を防止するために、例えば、誘導コイル２１を連結された誘導コイル２０の他端側には、誘導コイル２０、２１の内部に冷却用の水を供給する図示しない冷却水供給管が接続されている。
【００１５】
ここで、図１０に示すように、対向配置される誘導コイル２０、２１の巻き方向は、例えば、誘導コイル２０を浸漬ノズル１３の正面側に、誘導コイル２１を浸漬ノズル１３の背面側に配置したとし、誘導コイル２０側から誘導コイル２１側へ連結管２５を介して電流を流すと、誘導コイル２０及び誘導コイル２１に正面視して時計回りに電流が流れるようにしている。なお、誘導コイル２０、２１の巻き方向は、誘導コイル２０側から誘導コイル２１側へ連結管２５を介して電流を流した場合に、誘導コイル２０及び誘導コイル２１に正面視して反時計回りに電流が流れるようにしてもよく、また、誘導コイル２０、２１に流れる電流が逆方向としてもよい。
【００１６】
誘導コイル２０、２１は、浸漬ノズル１３を平面視して、誘導コイル２０、２１の巻き心方向が浸漬ノズル１３（例えば、軸心２６又は浸漬ノズル１３の中空部）と交差し、しかも、浸漬ノズル１３を側面視して、誘導コイル２０、２１の面が浸漬ノズル１３に対して、０度、すなわち、平行となるように配置され、誘導コイル２０、２１の巻き心方向が浸漬ノズル１３に対して９０度となっているので、浸漬ノズル１３に対して交差する磁力線（図示せず）が多く発生し、この磁力線が浸漬ノズル１３を通過して浸漬ノズル１３に渦電流（図示せず）を発生させ、この渦電流により浸漬ノズル１３が加熱される。これによって、浸漬ノズル１３の外表面を、その凹凸の影響が少なく、均一に加熱することができる。なお、誘導コイル２０、２１の面が浸漬ノズル１３に対して、例えば、０度を超え３０度以下で傾くように、誘導コイル２０、２１を配置してもよく、これによって、浸漬ノズル１３の例えば厚みの異なる各部位、特に、スラグイン部１７及び誘導コイル２０、２１の距離と、吐出孔１６及び誘導コイル２０、２１の距離とを異ならせ、浸漬ノズル１３を均一に加熱することができる。
【００１７】
更に、浸漬ノズル１３を高温ガスで加熱するガス加熱手段３０を有している。ガス加熱手段３０は、浸漬ノズル１３の吐出孔１６から浸漬ノズル１３内に差し込んで空気を供給する空気供給管３１と、浸漬ノズル１３の下方に配置され、エジェクター効果によって浸漬ノズル１３内にコークス炉ガス（ＣＯＧ）を供給するＣＯＧガス供給管３２とを有し、ＣＯＧを燃焼して生成した高温ガスによって、浸漬ノズル１３の内面を加熱することができる。また、図５に示すように、ガス加熱手段３０は、タンディッシュ１２の上部に設置されたタンディッシュカバー４０の貫通孔４１に配置された予熱バーナー４２を有し、予熱バーナー４２によってタンディッシュ１２内も同時に加熱可能となっている。予熱バーバー４２では、タンディッシュ１２内に配置された溶鋼のストッパー４３と、タンディッシュ１２の底部の溶鋼排出口４４に設けた上ノズル４５及び下ノズル４６と、スライディングノズル１４と、浸漬ノズル１３の上部とを加熱することができる。
【００１８】
次に、加熱装置１０を使用した浸漬ノズル１３の加熱方法について説明する。連続鋳造設備１１のタンディッシュ１２から溶鋼を鋳型に注湯する前に、タンディッシュ１２にスライディングノズル１４を介して取付けられた浸漬ノズル１３の外周面に沿って湾曲した２つの誘導コイル２０、２１を、それぞれの誘導コイル２０、２１の巻き心方向が浸漬ノズル１３に対して交差するように、浸漬ノズル１３の吐出孔１６及びスラグライン部１７の外表面近傍に配置する。更に、空気供給管３１を浸漬ノズル１３の吐出孔１６から浸漬ノズル１３の内部に、ＣＯＧガス供給管３２を浸漬ノズル１３の下方に配置する。また、タンディッシュ１２の上部にタンディッシュカバー４０を配置し、タンディッシュカバー４０の貫通孔４１に予熱バーナー４２を配置する。
【００１９】
まず、ガス加熱手段３０によって、浸漬ノズル１３の内面及び上部を、例えば、７００℃以上の温度域（７００〜１１００℃）、例えば、１０００℃まで加熱する。この際には、空気供給管３１及びＣＯＧガス供給管３２からの高温ガスによって、浸漬ノズル１３の内面が加熱され、予熱バーナー４２によって浸漬ノズル１３の上部及びタンディッシュ１２内が加熱される。
【００２０】
浸漬ノズル１３の温度が、例えば、１０００℃程度となった後、誘導コイル２０、２１に接続された電源から、誘導コイル２０、２１に出力が最大２０ｋＷで、周波数が、５〜４０ｋＨｚ、例えば、２０ｋＨｚの電流を流して、浸漬ノズル１３を１２００〜１５３０℃、例えば、１４００℃に加熱する。浸漬ノズル１３の温度が７００℃以上の温度域で、誘導コイル２０、２１による誘導加熱を行うので、浸漬ノズル１３が７００℃以上に暴露される時間が短くなり、浸漬ノズル１３の耐火物１８に塗布された酸化防止剤の劣化を防止できる。なお、浸漬ノズル１３の温度が７００℃未満で誘導コイル２０、２１によって、誘導加熱を行ってもよいが、電気代が高くなるので、誘導コイル２０、２１による誘導加熱は、浸漬ノズル１３の温度が７００℃以上の温度域で行うのが好ましい。また、誘導コイル２０、２１による誘導加熱時には、ガス加熱手段３０による高温ガスでの加熱を行ってもよく、行わなくてもよい。
【００２１】
また、浸漬ノズルの加熱温度は、下限が１２００℃、好ましくは１３００℃、更に好ましくは１３５０℃であって、上限は溶鋼の温度である１５３０℃程度とするのがよい。なお、浸漬ノズル１３の加熱終了後から溶鋼の注湯までに、浸漬ノズル１３の温度が低下するので、浸漬ノズル１３の加熱温度を溶鋼の温度よりも高く、例えば１６００℃程度としてもよい。また、加熱時には、誘導コイル２０、２１の内部に冷却水を、例えば、４リットル／分で供給し、浸漬ノズル１３の輻射熱及び抵抗加熱による誘導コイル２０、２１の加熱を防止している。
【００２２】
以上述べたように、誘導コイル２０、２１によって、浸漬ノズル１３の外表面に対して交差する方向に磁場を多く発生させることによって、浸漬ノズル１３の外表面の凹凸の影響を少なくして、浸漬ノズル１３を均一に加熱している。また、誘導コイル２０、２１を浸漬ノズル１３の外表面に沿って湾曲させて、誘導コイル２０、２１と浸漬ノズル１３との距離を一定にして、浸漬ノズル１３をより均一に加熱している。
【００２３】
また、誘導コイル２０、２１を複数に分割して、浸漬ノズル１３に容易に着脱可能とし、特に、誘導コイル２０、２１を浸漬ノズル１３に着脱する際に、誘導コイル２０、２１と浸漬ノズル１３を摺動及び接触させず、浸漬ノズル１３及び誘導コイル２０、２１の劣化を防止している。更に、複数の誘導コイル２０、２１は、浸漬ノズル１３の外径に合わせて調整して配置できるので、従来のように浸漬ノズル１３の外径に合わせた様々な内径の円筒状の誘導コイルを必要とせず、非稼動の誘導コイルの予備品数を少なくできる。
【００２４】
また、誘導コイル２０、２１を、浸漬ノズル１３の吐出孔１６及びスラグイン部１７の外表面近傍に配置して、スポーリングしやすい部位を均一に加熱し、浸漬ノズル１３の破損を防止している。更に、誘導コイル２０、２１では加熱しにくい部位を、ガス加熱手段３０によって加熱するので、浸漬ノズル１３をより均一に加熱できる。
【００２５】
以上、本願出願人が提案している加熱装置について述べたが、このように誘導コイル２０、２１によって誘導加熱を行う場合に、その発熱効率を向上させることが要求される。
【００２６】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、全体として矩形状となるように線状部材を渦巻き状にした誘導コイルを、溶融金属の注入ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置して、注入ノズルを誘導加熱する誘導加熱装置において、誘導コイルに対向した部分の注入ノズル内を均一に加熱し、且つその発熱効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の誘導加熱装置は、全体として矩形状となるように線状部材を渦巻き状にした誘導コイルを、溶融金属の注入ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置して、前記注入ノズルを誘導加熱する誘導加熱装置であって、前記矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部を挟んで隣り合う線状部材間の距離に比べて、中心部以外で隣り合う線状部材間の距離が短くなっていることを特徴とする。
また、本発明の誘導加熱装置の他の特徴とするところは、前記注入ノズルは、連続鋳造設備において取鍋からタンディッシュに溶融金属を注入するノズル、又は、タンディッシュから鋳型に溶融金属を注入するノズルである点にある。
また、本発明の誘導加熱装置の他の特徴とするところは、前記矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部以外で隣り合う各線状部材間は等間隔となっている点にある。
また、本発明の誘導加熱装置の他の特徴とするところは、前記線状部材は金属管からなる点にある。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部を挟んで隣り合う線状部材間の距離に比べて、中心部以外で隣り合う線状部材間の距離を短くすることによって、誘導コイルに対向した部分の注入ノズル内を均一に加熱し、且つ発熱効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１（ａ）には、本発明の実施形態に係る誘導加熱装置の誘導コイル１ａを示す。誘導コイル１ａは、断面矩形の銅管２を略同一平面上で渦巻き状にし、全体が矩形状となるようにしたものである。この矩形状をなす誘導コイル１ａが、上述した誘導コイル２０、２１に相当するものであり、浸漬ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置する。
【００３０】
図１（ａ）において、ｘは、中心部（渦巻き中央部）３の上下の間隔ｌａ、すなわち中心部３を挟んで上下に隣り合う銅管２間の距離ｌａを、誘導コイル１ａの縦方向（上下方向）高さＬに対する比率で表わしたものである。例えばｘ＝０．５であれば、中心部３の上下の間隔が、誘導コイルの高さＬの半分になることを意味する。誘導コイル１ａにおいては、ｘ＝０．６５となっている。
【００３１】
誘導コイル１ａでは、中心部３以外で上下に隣り合う各銅管２間の距離はいずれもｐａであり、等間隔となっている。そして、中心部３で上下に隣り合う銅管２間の距離ｌａに比べて、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐａが短くなっている。すなわち、中心部３に比べて、その周囲（中心部３以外）では銅管２が密に配置されている。
【００３２】
図１（ｂ）に示す誘導コイル１ｂも、断面矩形の銅管２を略同一平面上で渦巻き状にし、全体が矩形状となるようにしたものであり、ｘ＝０．１１となっている。
【００３３】
誘導コイル１ｂでは、中心部３以外で上下に隣り合う各銅管２間の距離はいずれもｐｂであり、等間隔となっている。そして、中心部３で上下に隣り合う銅管２間の距離ｌｂに比べて、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐｂが短くなっている。すなわち、中心部３に比べて、その周囲（中心部３以外）では銅管２が密に配置されている。
【００３４】
ここで、図１（ａ）、（ｂ）に示す誘導コイル１ａ、１ｂは、同じ銅管２、同じ大きさ（矩形面積）、同じターン数であるが、比率ｘが異なっている。すなわち、誘導コイル１ｂでは、ｘ＝０．１１であり、誘導コイル１ｂの縦方向において、中心部３の上下の間隔ｌｂが比較的短くなっている。一方、誘導コイル１ａでは、ｘ＝０．６５であり、誘導コイル１ａの縦方向において、中心部３の上下の間隔ｌａが比較的長くなっている。
【００３５】
その結果、図１（ｂ）に示す誘導コイル１ｂでは、中心部３の上下の間隔ｌｂに比べて、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐｂがわずかに短いだけで、略同程度となっている。一方、図１（ａ）に示す誘導コイル１ａでは、中心部３の上下の間隔ｌａに比べて、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐａが大幅に短くなっている。すなわち、誘導コイル１ａでは、誘導コイル１ｂに比べて、中心部３の上下の間隔が長くなっているとともに、その周囲（中心部３以外）での銅管２の密の度合いが高くなっている。
【００３６】
図２には、誘導コイル１ａ、１ｂに流れる電流により浸漬ノズル内に発生する空間磁束密度分布を示す。また、図３には、誘導コイル１ａ、１ｂが生成した磁場によって、被加熱物である浸漬ノズルの外壁内に誘起された渦電流が生成する磁場分布を示す。これら図２、図３において、横軸は正規化した磁束密度を、縦軸は正規化した誘導コイル下端からの距離（高さ）を表わす。また、これら図２、図３において、例１が誘導コイル１ｂによる結果、例２が誘導コイル１ａによる結果を表わす。なお、誘導コイル１ａ、１ｂの湾曲の度合いや、誘導コイル１ａ、１ｂに印加する電流の条件等は一致させている。
【００３７】
誘導コイル１ｂのように中心部３の上下の間隔ｌｂを短くすると、誘導コイル自体の磁場は小さく、分布にもムラが生じている。それに対して、誘導コイル１ａのように中心部３の上下の間隔ｌａを長くし、その周囲（中心部３以外）における銅管２間の距離Ｐａを短くして密の度合いを高くすると、誘導コイル１ａの上下端付近において電流密度（アンペア×ターン数）を増大させることになり、中央部での磁場は小さくなるものの、誘導コイル全体の磁場放出能力が増大する。これによって、誘導コイルの中央部での発熱密度を大きく低下させることなく、上下端付近で発熱密度を増大させることができるので、全体発熱量を増大させることが可能である。
【００３８】
図３において、渦電流∝渦電流による磁場、（渦電流の二乗）∝発熱密度であるので、（渦電流による磁場の二乗）∝発熱密度の関係が成り立つ。この図により、誘導コイル１ａ（例２）の方がコイル高さ方向に均一に発熱していることが分かる。また、全体発熱量は、図３のグラフと縦軸（磁束密度＝０の直線）とで囲まれる面積に相関があるので、誘導コイル１ａ（例２）の方が全体発熱量も増大していることが分かる。
【００３９】
図４には、同じ銅管２、同じ大きさ（矩形面積）、同じターン数であるが、比率ｘを変更した誘導コイル（誘導コイル１ａ、ｂを含む）を用いた場合の全体発熱量を示す図である。図４において、横軸はコイル全体に対する中央部間隔の比率ｘを、縦軸は誘導コイル１ｂ（ｘ＝０．１１）を１．０として正規化した全体発熱量を表わす。
【００４０】
図４に示すように、同じ銅管２、同じ大きさ（矩形面積）、同じターン数である場合、ｘを大きくすれば、すなわち、中心部３の上下の間隔を長くするとともに、中心部３以外での銅管２の密の度合いを高くするほど、全体発熱量を増加させて、発熱効率を向上させることができる。例えば誘導コイル１ａでの全体発熱量は、誘導コイル１ｂでの全体発熱量に比べて１．３９倍に増大している。
【００４１】
中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐは、銅管２間で絶縁層を確保しなければならないため、その最短距離に限界がある。換言すれば、その限界の範囲で許容されるだけ、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐを短くし、中心部３以外での銅管２の密の度合いが高くすれば、それだけ全体発熱量を増加させることができる。
【００４２】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば上記実施形態では、誘導コイル１ａ、１ｂの縦方向（上下方向）について説明したが、横方向においても、中心部３で左右に隣り合う銅管２間の距離に比べて、中心部３以外で左右に隣り合う銅管２間の距離が短くなっている場合にも、全体発熱量を増加させることができる。
【００４３】
また、図５〜１０を参照して説明した加熱装置は一例であり、例えば取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入するロングノズルに本発明の誘導加熱装置を使用してもよい。また、浸漬ノズルまわりに１つ又は３以上の誘導コイルを配置してもよい。さらに、誘導コイルを浸漬ノズルに対して、浸漬ノズルの軸心を中心として相対的に回転させる回転手段を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る誘導加熱装置の誘導コイルを示す図である。
【図２】誘導コイルに流れる電流による空間磁束密度分布を示す特性図である。
【図３】誘導コイルが生成した磁場によって、被加熱物である浸漬ノズル内に誘起された渦電流が生成する磁場分布を示す特性図である。
【図４】同じ銅管、同じ大きさ（矩形面積）、同じターン数であるが、比率ｘを変更した誘導コイルを用いた場合の全体発熱量を示す図である。
【図５】誘導コイルを用いた加熱装置の使用状態を示す図である。
【図６】誘導コイルを用いた加熱装置で加熱される浸漬ノズルの例を示す図である。
【図７】誘導コイルを用いた加熱装置の正面図である。
【図８】誘導コイルを用いた加熱装置の側面図である。
【図９】誘導コイルを用いた加熱装置の平面図である。
【図１０】誘導コイルを説明するための図である。
【図１１】連続鋳造設備を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ 誘導コイル
１ｂ 誘導コイル
２ 銅管
３ 誘導コイルの中心部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄鋼製造業の連続鋳造設備において、タンディッシュに溜められた溶鋼を鋳型に注入する浸漬ノズルを誘導加熱するのに好適な誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備では、図１１に示すように、取鍋５０の溶鋼がロングノズル５２を介してタンディッシュ５１に供給される。そして、タンディッシュ５１に溜められた溶鋼は、浸漬ノズル５３を介してモールド（水冷鋳型）５４に注入され、冷却とともに下方に引き抜かれて固められる。
【０００３】
このような連続鋳造設備において、浸漬ノズル５３を通過する溶鋼の温度の低下を防ぐとともに、浸漬ノズル５３の熱負荷を低減させるために、浸漬ノズル５３を加熱することが行われている。
【０００４】
例えば特許文献１には、浸漬ノズルの上部の注湯口又は下部の吐出孔から燃料ガスと酸素を供給可能なバーナーを用いる方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、加熱に時間がかかり、加熱中に浸漬ノズルを構成する耐火物が劣化して、実操業時にスポーリング等のトラブルが発生しやすくなるおそれがある。また、バーナーによる加熱温度は、通常溶鋼の温度（１５００〜１５３０℃）よりも低いので（１０００〜１２００℃）、実操業時に浸漬ノズルが溶鋼に接触すると、熱応力による割れ等のトラブルが発生してしまうおそれがある。
【０００６】
一方、特許文献２には、浸漬ノズルの内側に円筒状の誘導コイルを挿入して誘導加熱を行う方法が、また、特許文献３には、浸漬ノズルの外側に円筒状のコイルを配置して誘導加熱を行う方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されている方法では、浸漬ノズルを１４００℃程度の高温まで短時間で加熱できるが、浸漬ノズル中に誘導コイルを挿入するため、浸漬ノズルの耐火物と誘導コイルが接触して、浸漬ノズル及び誘導コイルが損傷し寿命が短くなってしまう。また、接触により浸漬ノズルの耐火物に配合された炭素や酸化防止材等が除去されて、実操業時にスポーリングや過度の溶損等のトラブルが発生するおそれもある。また、誘導コイルを浸漬ノズル内に挿入する機構が必要となるため、設置に多大な費用がかかってしまう。さらには、内径の異なる浸漬ノズルに合わせて、異なる外径の誘導コイルを準備する必要がある。
【０００８】
また、特許文献３に開示されている方法では、浸漬ノズルの外表面に対して平行、すなわち、浸漬ノズルの軸心に対して平行に磁場が発生し、凹凸のある浸漬ノズルの外表面を均一に加熱することができず、特に他の部分に比べて突出しているスラグイン部が過度に加熱されてしまうおそれがある。また、外径の異なる浸漬ノズルに合わせて、異なる内径のコイルを準備する必要がある。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−２６２４５５号公報
【特許文献２】特開平９−１２２９０１号公報
【特許文献３】特開２００２−３３６９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願出願人は、上述したような課題に鑑みて、特願２００６−５１０４号において、誘導コイルを浸漬ノズルの外周面に沿わせて、誘導コイルの巻き心方向が浸漬ノズルに対して交差するように配置することによって、コイルの寿命が長く、浸漬ノズルの劣化が少なく、浸漬ノズルの外表面の凹凸の影響を少なくして、浸漬ノズルを均一に加熱することができるようにした加熱装置を提案している。
【００１１】
以下、図５〜１０を参照して、本願出願人が提案している加熱装置について説明する。図５に示すように、誘導加熱装置１０は、連続鋳造設備１１において、取鍋（図示せず）から供給された溶鋼をタンディッシュ１２から鋳型（図示せず）に注湯する前に、タンディッシュ１２に取付けられる浸漬ノズル１３を加熱する装置である。なお、タンディッシュ１２には、例えば、スライディングノズル１４が設けられ、浸漬ノズル１３は、スライディングノズル１４を介して、タンディッシュ１２に取付けられている。
【００１２】
浸漬ノズル１３は、タンディッシュ１２から鋳型に注湯される溶鋼の酸化防止を目的とし、導電性を有する材料、例えば、炭素を含有したアルミナグラファイトで形成されている。図６に示すように、浸漬ノズル１３の形状は、実質的に底部が閉塞された筒状であって、上部に溶鋼が注湯される注湯口１５と、下部側面に対向して２つ穿設された吐出孔１６が設けられ、高さ方向中央部には、肉厚のスラグライン部１７が形成されている。また、浸漬ノズル１３の内側には、酸化防止剤が塗布された耐火物１８が設けられている。更に、浸漬ノズル１３の上部には、浸漬ノズル１３の外表面側から内側にアルゴンガスを供給するアルゴンガス供給孔１９が設けられている。また、浸漬ノズル１３の上端部外側には、浸漬ノズル１３をタンディッシュ１２に設置するための棒状の水平部材（図示せず）が設けられたステンレス製のトラニオン（図示せず）が一体的に取付けられている。
【００１３】
図７〜図９に示すように、複数、例えば、２つに分割された誘導コイル２０、２１が浸漬ノズル１３の外周面に沿って配置される。誘導コイル２０、２１は、例えば、断面矩形の銅管を溶接して渦巻き状とした後、浸漬ノズル１３の外表面に沿って湾曲させて、図９に示すように、平面視して円弧状（曲平面となっている）としている。また、２つの誘導コイル２０、２１は、浸漬ノズル１３を中央に挟んで対向し、しかも、誘導コイル２０、２１の巻き心が肉厚のスラグイン部１７の近傍となるように配置されている。
【００１４】
また、誘導コイル２０、２１のそれぞれの渦巻き中央の一端側は、それぞれ連結金具２２を介して、外側が断熱材２３で覆われた断面円形の銅管２４で形成された連結管２５によって連結され、誘導コイル２０、２１のそれぞれの他端側は対となって、図示しない電源に連結されて１つの回路が形成されている。電源は、例えば、ＡＣ２００／２２０Ｖ、６０Ｈｚ、及び２６ＫｖＡであり、誘導コイル２０、２１の出力を最大２０ｋＷで、周波数５〜４０ｋＨｚ、例えば、２０ｋＨｚとして、浸漬ノズル１３を、例えば、１２００〜１５３０℃に加熱する。更に、浸漬ノズル１３を加熱した際の輻射熱及び抵抗加熱による誘導コイル２０、２１の加熱を防止するために、例えば、誘導コイル２１を連結された誘導コイル２０の他端側には、誘導コイル２０、２１の内部に冷却用の水を供給する図示しない冷却水供給管が接続されている。
【００１５】
ここで、図１０に示すように、対向配置される誘導コイル２０、２１の巻き方向は、例えば、誘導コイル２０を浸漬ノズル１３の正面側に、誘導コイル２１を浸漬ノズル１３の背面側に配置したとし、誘導コイル２０側から誘導コイル２１側へ連結管２５を介して電流を流すと、誘導コイル２０及び誘導コイル２１に正面視して時計回りに電流が流れるようにしている。なお、誘導コイル２０、２１の巻き方向は、誘導コイル２０側から誘導コイル２１側へ連結管２５を介して電流を流した場合に、誘導コイル２０及び誘導コイル２１に正面視して反時計回りに電流が流れるようにしてもよく、また、誘導コイル２０、２１に流れる電流が逆方向としてもよい。
【００１６】
誘導コイル２０、２１は、浸漬ノズル１３を平面視して、誘導コイル２０、２１の巻き心方向が浸漬ノズル１３（例えば、軸心２６又は浸漬ノズル１３の中空部）と交差し、しかも、浸漬ノズル１３を側面視して、誘導コイル２０、２１の面が浸漬ノズル１３に対して、０度、すなわち、平行となるように配置され、誘導コイル２０、２１の巻き心方向が浸漬ノズル１３に対して９０度となっているので、浸漬ノズル１３に対して交差する磁力線（図示せず）が多く発生し、この磁力線が浸漬ノズル１３を通過して浸漬ノズル１３に渦電流（図示せず）を発生させ、この渦電流により浸漬ノズル１３が加熱される。これによって、浸漬ノズル１３の外表面を、その凹凸の影響が少なく、均一に加熱することができる。なお、誘導コイル２０、２１の面が浸漬ノズル１３に対して、例えば、０度を超え３０度以下で傾くように、誘導コイル２０、２１を配置してもよく、これによって、浸漬ノズル１３の例えば厚みの異なる各部位、特に、スラグイン部１７及び誘導コイル２０、２１の距離と、吐出孔１６及び誘導コイル２０、２１の距離とを異ならせ、浸漬ノズル１３を均一に加熱することができる。
【００１７】
更に、浸漬ノズル１３を高温ガスで加熱するガス加熱手段３０を有している。ガス加熱手段３０は、浸漬ノズル１３の吐出孔１６から浸漬ノズル１３内に差し込んで空気を供給する空気供給管３１と、浸漬ノズル１３の下方に配置され、エジェクター効果によって浸漬ノズル１３内にコークス炉ガス（ＣＯＧ）を供給するＣＯＧガス供給管３２とを有し、ＣＯＧを燃焼して生成した高温ガスによって、浸漬ノズル１３の内面を加熱することができる。また、図５に示すように、ガス加熱手段３０は、タンディッシュ１２の上部に設置されたタンディッシュカバー４０の貫通孔４１に配置された予熱バーナー４２を有し、予熱バーナー４２によってタンディッシュ１２内も同時に加熱可能となっている。予熱バーバー４２では、タンディッシュ１２内に配置された溶鋼のストッパー４３と、タンディッシュ１２の底部の溶鋼排出口４４に設けた上ノズル４５及び下ノズル４６と、スライディングノズル１４と、浸漬ノズル１３の上部とを加熱することができる。
【００１８】
次に、加熱装置１０を使用した浸漬ノズル１３の加熱方法について説明する。連続鋳造設備１１のタンディッシュ１２から溶鋼を鋳型に注湯する前に、タンディッシュ１２にスライディングノズル１４を介して取付けられた浸漬ノズル１３の外周面に沿って湾曲した２つの誘導コイル２０、２１を、それぞれの誘導コイル２０、２１の巻き心方向が浸漬ノズル１３に対して交差するように、浸漬ノズル１３の吐出孔１６及びスラグライン部１７の外表面近傍に配置する。更に、空気供給管３１を浸漬ノズル１３の吐出孔１６から浸漬ノズル１３の内部に、ＣＯＧガス供給管３２を浸漬ノズル１３の下方に配置する。また、タンディッシュ１２の上部にタンディッシュカバー４０を配置し、タンディッシュカバー４０の貫通孔４１に予熱バーナー４２を配置する。
【００１９】
まず、ガス加熱手段３０によって、浸漬ノズル１３の内面及び上部を、例えば、７００℃以上の温度域（７００〜１１００℃）、例えば、１０００℃まで加熱する。この際には、空気供給管３１及びＣＯＧガス供給管３２からの高温ガスによって、浸漬ノズル１３の内面が加熱され、予熱バーナー４２によって浸漬ノズル１３の上部及びタンディッシュ１２内が加熱される。
【００２０】
浸漬ノズル１３の温度が、例えば、１０００℃程度となった後、誘導コイル２０、２１に接続された電源から、誘導コイル２０、２１に出力が最大２０ｋＷで、周波数が、５〜４０ｋＨｚ、例えば、２０ｋＨｚの電流を流して、浸漬ノズル１３を１２００〜１５３０℃、例えば、１４００℃に加熱する。浸漬ノズル１３の温度が７００℃以上の温度域で、誘導コイル２０、２１による誘導加熱を行うので、浸漬ノズル１３が７００℃以上に暴露される時間が短くなり、浸漬ノズル１３の耐火物１８に塗布された酸化防止剤の劣化を防止できる。なお、浸漬ノズル１３の温度が７００℃未満で誘導コイル２０、２１によって、誘導加熱を行ってもよいが、電気代が高くなるので、誘導コイル２０、２１による誘導加熱は、浸漬ノズル１３の温度が７００℃以上の温度域で行うのが好ましい。また、誘導コイル２０、２１による誘導加熱時には、ガス加熱手段３０による高温ガスでの加熱を行ってもよく、行わなくてもよい。
【００２１】
また、浸漬ノズルの加熱温度は、下限が１２００℃、好ましくは１３００℃、更に好ましくは１３５０℃であって、上限は溶鋼の温度である１５３０℃程度とするのがよい。なお、浸漬ノズル１３の加熱終了後から溶鋼の注湯までに、浸漬ノズル１３の温度が低下するので、浸漬ノズル１３の加熱温度を溶鋼の温度よりも高く、例えば１６００℃程度としてもよい。また、加熱時には、誘導コイル２０、２１の内部に冷却水を、例えば、４リットル／分で供給し、浸漬ノズル１３の輻射熱及び抵抗加熱による誘導コイル２０、２１の加熱を防止している。
【００２２】
以上述べたように、誘導コイル２０、２１によって、浸漬ノズル１３の外表面に対して交差する方向に磁場を多く発生させることによって、浸漬ノズル１３の外表面の凹凸の影響を少なくして、浸漬ノズル１３を均一に加熱している。また、誘導コイル２０、２１を浸漬ノズル１３の外表面に沿って湾曲させて、誘導コイル２０、２１と浸漬ノズル１３との距離を一定にして、浸漬ノズル１３をより均一に加熱している。
【００２３】
また、誘導コイル２０、２１を複数に分割して、浸漬ノズル１３に容易に着脱可能とし、特に、誘導コイル２０、２１を浸漬ノズル１３に着脱する際に、誘導コイル２０、２１と浸漬ノズル１３を摺動及び接触させず、浸漬ノズル１３及び誘導コイル２０、２１の劣化を防止している。更に、複数の誘導コイル２０、２１は、浸漬ノズル１３の外径に合わせて調整して配置できるので、従来のように浸漬ノズル１３の外径に合わせた様々な内径の円筒状の誘導コイルを必要とせず、非稼動の誘導コイルの予備品数を少なくできる。
【００２４】
また、誘導コイル２０、２１を、浸漬ノズル１３の吐出孔１６及びスラグイン部１７の外表面近傍に配置して、スポーリングしやすい部位を均一に加熱し、浸漬ノズル１３の破損を防止している。更に、誘導コイル２０、２１では加熱しにくい部位を、ガス加熱手段３０によって加熱するので、浸漬ノズル１３をより均一に加熱できる。
【００２５】
以上、本願出願人が提案している加熱装置について述べたが、このように誘導コイル２０、２１によって誘導加熱を行う場合に、その発熱効率を向上させることが要求される。
【００２６】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、全体として矩形状となるように線状部材を渦巻き状にした誘導コイルを、溶融金属の注入ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置して、注入ノズルを誘導加熱する誘導加熱装置において、誘導コイルに対向した部分の注入ノズル内を均一に加熱し、且つその発熱効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の誘導加熱装置は、全体として矩形状となるように線状部材を渦巻き状にした誘導コイルを、溶融金属の注入ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置して、前記注入ノズルを誘導加熱する誘導加熱装置であって、前記矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部を挟んで隣り合う線状部材間の距離に比べて、中心部以外で隣り合う線状部材間の距離が短くなっていることを特徴とする。
また、本発明の誘導加熱装置の他の特徴とするところは、前記注入ノズルは、連続鋳造設備において取鍋からタンディッシュに溶融金属を注入するノズル、又は、タンディッシュから鋳型に溶融金属を注入するノズルである点にある。
また、本発明の誘導加熱装置の他の特徴とするところは、前記矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部以外で隣り合う各線状部材間は等間隔となっている点にある。
また、本発明の誘導加熱装置の他の特徴とするところは、前記線状部材は金属管からなる点にある。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部を挟んで隣り合う線状部材間の距離に比べて、中心部以外で隣り合う線状部材間の距離を短くすることによって、誘導コイルに対向した部分の注入ノズル内を均一に加熱し、且つ発熱効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１（ａ）には、本発明の実施形態に係る誘導加熱装置の誘導コイル１ａを示す。誘導コイル１ａは、断面矩形の銅管２を略同一平面上で渦巻き状にし、全体が矩形状となるようにしたものである。この矩形状をなす誘導コイル１ａが、上述した誘導コイル２０、２１に相当するものであり、浸漬ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置する。
【００３０】
図１（ａ）において、ｘは、中心部（渦巻き中央部）３の上下の間隔ｌａ、すなわち中心部３を挟んで上下に隣り合う銅管２間の距離ｌａを、誘導コイル１ａの縦方向（上下方向）高さＬに対する比率で表わしたものである。例えばｘ＝０．５であれば、中心部３の上下の間隔が、誘導コイルの高さＬの半分になることを意味する。誘導コイル１ａにおいては、ｘ＝０．６５となっている。
【００３１】
誘導コイル１ａでは、中心部３以外で上下に隣り合う各銅管２間の距離はいずれもｐａであり、等間隔となっている。そして、中心部３で上下に隣り合う銅管２間の距離ｌａに比べて、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐａが短くなっている。すなわち、中心部３に比べて、その周囲（中心部３以外）では銅管２が密に配置されている。
【００３２】
図１（ｂ）に示す誘導コイル１ｂも、断面矩形の銅管２を略同一平面上で渦巻き状にし、全体が矩形状となるようにしたものであり、ｘ＝０．１１となっている。
【００３３】
誘導コイル１ｂでは、中心部３以外で上下に隣り合う各銅管２間の距離はいずれもｐｂであり、等間隔となっている。そして、中心部３で上下に隣り合う銅管２間の距離ｌｂに比べて、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐｂが短くなっている。すなわち、中心部３に比べて、その周囲（中心部３以外）では銅管２が密に配置されている。
【００３４】
ここで、図１（ａ）、（ｂ）に示す誘導コイル１ａ、１ｂは、同じ銅管２、同じ大きさ（矩形面積）、同じターン数であるが、比率ｘが異なっている。すなわち、誘導コイル１ｂでは、ｘ＝０．１１であり、誘導コイル１ｂの縦方向において、中心部３の上下の間隔ｌｂが比較的短くなっている。一方、誘導コイル１ａでは、ｘ＝０．６５であり、誘導コイル１ａの縦方向において、中心部３の上下の間隔ｌａが比較的長くなっている。
【００３５】
その結果、図１（ｂ）に示す誘導コイル１ｂでは、中心部３の上下の間隔ｌｂに比べて、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐｂがわずかに短いだけで、略同程度となっている。一方、図１（ａ）に示す誘導コイル１ａでは、中心部３の上下の間隔ｌａに比べて、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐａが大幅に短くなっている。すなわち、誘導コイル１ａでは、誘導コイル１ｂに比べて、中心部３の上下の間隔が長くなっているとともに、その周囲（中心部３以外）での銅管２の密の度合いが高くなっている。
【００３６】
図２には、誘導コイル１ａ、１ｂに流れる電流により浸漬ノズル内に発生する空間磁束密度分布を示す。また、図３には、誘導コイル１ａ、１ｂが生成した磁場によって、被加熱物である浸漬ノズルの外壁内に誘起された渦電流が生成する磁場分布を示す。これら図２、図３において、横軸は正規化した磁束密度を、縦軸は正規化した誘導コイル下端からの距離（高さ）を表わす。また、これら図２、図３において、例１が誘導コイル１ｂによる結果、例２が誘導コイル１ａによる結果を表わす。なお、誘導コイル１ａ、１ｂの湾曲の度合いや、誘導コイル１ａ、１ｂに印加する電流の条件等は一致させている。
【００３７】
誘導コイル１ｂのように中心部３の上下の間隔ｌｂを短くすると、誘導コイル自体の磁場は小さく、分布にもムラが生じている。それに対して、誘導コイル１ａのように中心部３の上下の間隔ｌａを長くし、その周囲（中心部３以外）における銅管２間の距離Ｐａを短くして密の度合いを高くすると、誘導コイル１ａの上下端付近において電流密度（アンペア×ターン数）を増大させることになり、中央部での磁場は小さくなるものの、誘導コイル全体の磁場放出能力が増大する。これによって、誘導コイルの中央部での発熱密度を大きく低下させることなく、上下端付近で発熱密度を増大させることができるので、全体発熱量を増大させることが可能である。
【００３８】
図３において、渦電流∝渦電流による磁場、（渦電流の二乗）∝発熱密度であるので、（渦電流による磁場の二乗）∝発熱密度の関係が成り立つ。この図により、誘導コイル１ａ（例２）の方がコイル高さ方向に均一に発熱していることが分かる。また、全体発熱量は、図３のグラフと縦軸（磁束密度＝０の直線）とで囲まれる面積に相関があるので、誘導コイル１ａ（例２）の方が全体発熱量も増大していることが分かる。
【００３９】
図４には、同じ銅管２、同じ大きさ（矩形面積）、同じターン数であるが、比率ｘを変更した誘導コイル（誘導コイル１ａ、ｂを含む）を用いた場合の全体発熱量を示す図である。図４において、横軸はコイル全体に対する中央部間隔の比率ｘを、縦軸は誘導コイル１ｂ（ｘ＝０．１１）を１．０として正規化した全体発熱量を表わす。
【００４０】
図４に示すように、同じ銅管２、同じ大きさ（矩形面積）、同じターン数である場合、ｘを大きくすれば、すなわち、中心部３の上下の間隔を長くするとともに、中心部３以外での銅管２の密の度合いを高くするほど、全体発熱量を増加させて、発熱効率を向上させることができる。例えば誘導コイル１ａでの全体発熱量は、誘導コイル１ｂでの全体発熱量に比べて１．３９倍に増大している。
【００４１】
中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐは、銅管２間で絶縁層を確保しなければならないため、その最短距離に限界がある。換言すれば、その限界の範囲で許容されるだけ、中心部３以外で上下に隣り合う銅管２間の距離ｐを短くし、中心部３以外での銅管２の密の度合いが高くすれば、それだけ全体発熱量を増加させることができる。
【００４２】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば上記実施形態では、誘導コイル１ａ、１ｂの縦方向（上下方向）について説明したが、横方向においても、中心部３で左右に隣り合う銅管２間の距離に比べて、中心部３以外で左右に隣り合う銅管２間の距離が短くなっている場合にも、全体発熱量を増加させることができる。
【００４３】
また、図５〜１０を参照して説明した加熱装置は一例であり、例えば取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入するロングノズルに本発明の誘導加熱装置を使用してもよい。また、浸漬ノズルまわりに１つ又は３以上の誘導コイルを配置してもよい。さらに、誘導コイルを浸漬ノズルに対して、浸漬ノズルの軸心を中心として相対的に回転させる回転手段を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る誘導加熱装置の誘導コイルを示す図である。
【図２】誘導コイルに流れる電流による空間磁束密度分布を示す特性図である。
【図３】誘導コイルが生成した磁場によって、被加熱物である浸漬ノズル内に誘起された渦電流が生成する磁場分布を示す特性図である。
【図４】同じ銅管、同じ大きさ（矩形面積）、同じターン数であるが、比率ｘを変更した誘導コイルを用いた場合の全体発熱量を示す図である。
【図５】誘導コイルを用いた加熱装置の使用状態を示す図である。
【図６】誘導コイルを用いた加熱装置で加熱される浸漬ノズルの例を示す図である。
【図７】誘導コイルを用いた加熱装置の正面図である。
【図８】誘導コイルを用いた加熱装置の側面図である。
【図９】誘導コイルを用いた加熱装置の平面図である。
【図１０】誘導コイルを説明するための図である。
【図１１】連続鋳造設備を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ 誘導コイル
１ｂ 誘導コイル
２ 銅管
３ 誘導コイルの中心部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体として矩形状となるように線状部材を渦巻き状にした誘導コイルを、溶融金属の注入ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置して、前記注入ノズルを誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部を挟んで隣り合う線状部材間の距離に比べて、中心部以外で隣り合う線状部材間の距離が短くなっていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記注入ノズルは、連続鋳造設備において取鍋からタンディッシュに溶融金属を注入するノズル、又は、タンディッシュから鋳型に溶融金属を注入するノズルであることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部以外で隣り合う各線状部材間は等間隔となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記線状部材は金属管からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１】
全体として矩形状となるように線状部材を渦巻き状にした誘導コイルを、溶融金属の注入ノズルの外周面に沿って湾曲させて配置して、前記注入ノズルを誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部を挟んで隣り合う線状部材間の距離に比べて、中心部以外で隣り合う線状部材間の距離が短くなっていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記注入ノズルは、連続鋳造設備において取鍋からタンディッシュに溶融金属を注入するノズル、又は、タンディッシュから鋳型に溶融金属を注入するノズルであることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記矩形状の誘導コイルの縦方向及び横方向の少なくとも一方向において、中心部以外で隣り合う各線状部材間は等間隔となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記線状部材は金属管からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１３２５２１（Ｐ２００８−１３２５２１Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２０８００（Ｐ２００６−３２０８００）
【出願日】平成１８年１１月２８日（２００６．１１．２８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２８日（２００６．１１．２８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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