JP5261332B2

JP5261332B2 - 溶解炉

Info

Publication number: JP5261332B2
Application number: JP2009218922A
Authority: JP
Inventors: 進石原
Original assignee: Kitashiba Electric Co Ltd
Current assignee: Kitashiba Electric Co Ltd
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: JP2011069513A

Description

本発明は、金属を溶解する溶解炉に関する。

従来、この種の溶解炉は、炉本体に備える溶解室で溶解された金属溶湯を炉外に導出するための湯口を備えている（例えば、下記特許文献１参照）。湯口は、溶解室の上端の一部から外方に延設され、溶湯を導出方向に案内する案内溝が形成されている。そして、炉本体を傾けることにより溶解室の溶湯が湯口の案内溝に沿って導出される。このとき、傾けた炉本体の溶解室からの溶湯の飛び出しを防止するために、湯口はその先端に向かって上方に傾斜する姿勢に設けられている。

湯口は、キャスタブルセメントにより形成され、溶解室で溶解された金属の温度に対する耐熱性を有している。湯口は、例えば、次のようにして形成される。即ち、炉本体に取り付けた型枠にキャスタブルセメントを流し込んで湯口の形状に突き固める。キャスタブルセメントは、酸化アルミニウムを主成分とする水硬性のセメントで、１２％程度の水を加えて混練し、型枠に流し込む。

特開平９−３０３９６９号公報

しかし、湯口の施工は炉本体を直立させた状態で行われるのが一般的であり、前述のように湯口はその先端に向かって上方に傾斜する姿勢に設けられるため（即ち、水平姿勢ではないため）、キャスタブルセメントの流動性が高いと傾斜する形状に施工することが困難である。

そこで、キャスタブルセメントを比較的少ない水で混練して流動性を低下させることが考えられるが、水の量を減らして流動性を低下させたキャスタブルセメントは、乾燥固化した後の強度が著しく低下する。

また、キャスタブルセメントによる湯口は、乾燥が不十分な状態で高温の溶湯を導出すると、内部の水分が急激に蒸発して破損するおそれがある。更に、キャスタブルセメントによる湯口は、十分に乾燥していても導出する溶湯により表面と内部との温度差が大きくなり、亀裂や表面剥離等のスポーリングが発生する。このため、溶湯の導出に先立って湯口の予熱を行う必要があり、手間がかかる不都合がある。また、キャスタブルセメントによる湯口は、溶湯の導出に伴って酸化物であるスラグが付着し易く、スラグの除去作業が必要であると共に、スラグの除去作業時に誤って湯口の表面を削り取ってしまうおそれがある。

そして、上述のように湯口の耐久性が比較的低いために、損傷した湯口の再施工を頻繁に行わなければならないだけでなく、湯口が炉本体と一体に設けられているために、湯口の再施工は炉本体側の耐火材のリライニングと同時に行わなければならずその作業が大掛かりとなる不都合がある。

上記の点に鑑み、本発明は、湯口を設ける際の作業性を飛躍的に向上させることができ、交換等の保守を容易とすることができる溶解炉を提供することを目的とする。

本発明は、金属を溶解する有底円筒状の溶解室を備える炉本体と、該炉本体の上端部に設けられて該炉本体を傾けることにより溶解室内の溶湯を導出する湯口とを備える溶解炉において、
前記湯口は、前記溶解室の溶湯を導出方向に案内する案内溝を備えて前記炉本体と別体のブロック状に形成され、
前記炉本体は、前記湯口を着脱自在に保持する保持部材と、前記ブロック状の湯口を該保持部材に解除自在に締結する締結手段とを備え、
前記保持部材は、前記溶解室の周囲の上部を閉塞する天板から斜め上方に傾斜して固設された保持底部と、該保持底部の両側に起立する側壁部と、先端に起立する先端壁部とを有し、
前記締結手段は、前記側壁部の間に張り出して前記湯口の先端上面に当接する当接板と、該当接板に螺合し貫通する圧接ボルトとを有し、
前記当接板が前記側壁部と前記先端壁部との両方に接続されてなることを特徴とする。

本発明によれば、前記炉本体に設けられた保持部材にブロック状の湯口を保持させることにより湯口が炉本体に一体的に設けられた状態の溶解炉を構成する。このように、前記保持部材にブロック状の湯口を保持可能としたことで、ブロック状の湯口を炉本体とは各別に形成しておくことができ、炉本体の型枠に水硬性のセメントを流し込んで湯口を形成する作業に比べて極めて簡単に炉本体に湯口を設けることができる。しかも、前記保持部材により湯口を着脱自在に保持することにより、湯口が損傷しても湯口のみを交換すればよく、保守を行う際の作業性を飛躍的に向上させることができる。

このとき、保持部材は、前記ブロック状の湯口を該保持部材に解除自在に締結する締結手段を備えることが好ましい。保持部材に備える締結手段により、湯口を炉本体に確実に固定することができ、また、締結を解除するだけで円滑に湯口を炉本体から取り外して交換することができる。

また、前記ブロック状の湯口を、炭化珪素を主成分とする材料により形成することにより、湯口の耐久性を向上させることができる。即ち、湯口の主成分が炭化珪素であることにより、キャスタブルセメントに比べて水分が極度に少なく、溶湯の熱を受けた際の水分の蒸発に伴う破損を防止することができる。しかも、溶湯の導出時の表面と内部との温度差が小さく、予熱が不要となる。また、炭化珪素を主成分とした湯口は、溶湯の導出時にスラグが付着し難く、スラグの除去作業にかかる労力も軽減することができる。

本発明の実施形態の溶解炉を示す説明的縦断面図。本実施形態の溶解炉の要部の説明的平面図。（ａ）は本実施形態における湯口を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図。他の実施形態の要部の平面図。他の実施形態の要部の断面図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の溶解炉１は、炉本体２と、湯口３とを備えている。炉本体２は、上部が開放された有底円筒状の溶解室４と、該溶解室４の外周に設けられた円筒状のコイルセメント５と、コイルセメント５の外周に巻回された誘導コイル６と、これらを収容する本体フレーム７とにより構成されている。

炉本体２の上端部には、図１及び図２に示すように、前記湯口３が設けられている。湯口３は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ブロック状に形成されており、炉本体２とは別体に製造される。湯口３には、溶解室４からの溶湯を導出方向に案内する案内溝８が形成されている。案内溝８は、湯口３の先端に向かって次第に狭くなる形状に形成され、先端から流れ出る溶湯を収束させることによって導出精度を高めている。

また、ブロック状の湯口３は、炭化珪素を主成分とする材料を用いて１０００〜１３００℃程度で焼成することにより湯口３の形状に焼き固められている。なお、本実施形態において、湯口３の材料の主な成分は、炭化珪素が８５．５％、アルミナ（酸化アルミニウム）が９．６％、シリカ（二酸化珪素）が２．１％とされており、それ以外の微量な成分として炭素を含んだものとなっている。

次に、炉本体２における湯口３の保持構造について詳細に説明する。図１に示すように、炉本体２の本体フレーム７は、溶解室４の上端外周に設けられた周縁ブロック９を支持する金属製の支持板１０と、溶解室４の周囲の上部を閉塞する天板１１とを備えている。天板１１上の湯口３の取り付け位置には、湯口３を保持するための保持部材１２が連結されている。

保持部材１２は、図１及び図２に示すように、金属製の板材により形成され、斜め上方に傾斜して天板１１に固設された保持底部１３と、保持底部１３の両側に起立する側壁部１４と、先端に起立する先端壁部１５とを備えている。更に、保持部材１２は、側壁部１４間に張出して湯口３の先端部上面に当接する当接板１６を備え、この当接板１６には、当接板１６に螺合し貫通する圧接ボルト１７が設けられている。なお、当接板１６と圧接ボルト１７とは、本発明の締結手段を構成するものである。

前記湯口３は、保持部材１２に保持され、圧接ボルト１７の圧接により固定される。このとき、前記周縁ブロック９の一部に形成された接続壁部１８に湯口３の基端部が隙間なく接続される。

湯口３を保持部材１２に保持させるときには、先ず、湯口３の先端部を、保持部材１２の当接板１６の下側に滑り込ませるようにして先端壁部１５に当接させ、次いで、湯口３の基端部を接続壁部１８に摺接させるようにしつつ下降させ、湯口３全体を保持部材１２の内部に収容させる。その後、圧接ボルト１７を締め付けることにより保持部材１２に湯口３を固定する。

このようにして湯口３が炉本体２に取り付けられることにより、従来のようにキャスタブルセメントを流し込み成形する場合に比して、湯口３の施工作業を飛躍的に軽減することができる。また、湯口３は圧接ボルト１７により保持部材１２に固定されているので、湯口３の固定状態を確実に維持することができ、しかも、湯口３の固定状態が容易に解除できてきて、湯口３の交換作業等の保守も極めて容易且つ迅速に行える。

更に、上述したように、ブロック状の湯口３が炭化珪素を主成分とする材料により形成されていることにより、高い耐久性を得ることができ、予熱も不要である。なお、図示しないが、炉本体２に取り付けた湯口３から離れた位置に溶湯の導出先（例えば、取鍋や鋳型等）が位置している場合には、傾けた溶解炉１の湯口３の先端位置と導出先との間に樋状の延長湯口を設置するが、この延長湯口にも炭化珪素を主成分とする材料を採用することができ、これによって、湯口３と同様に予熱を不要として高い耐久性を得ることができる。

上記実施形態においては、締結手段として前記当接板１６に圧接ボルト１７を設けた構成を示しているが、本発明の締結手段はこれに限るものではなく、例えば、図示しないが、保持部材１２の両側に起立する側壁部１４を貫通して螺合する圧接ボルトを設けて湯口３の横方向から把持固定するようにしてもよく、或いは、保持部材１２にクランプ機構等を設けて湯口３を押さえる構造を採用してもよい。

また、上記実施形態においては、保持部材１２に締結手段を設けた例を示したが、締結手段を設けることなく保持部材１２を構成して構造簡単とすることができる。この場合には、図４に示すように、湯口３と保持部材１２とを共に先端に向かって次第に幅狭となる平面視形状に形成することが挙げられる。それ以外には、図５に示すように、湯口３と保持部材１２とを共に上方に向かって次第に幅狭となる断面視形状に形成することが挙げられる。これらの構成を採用することによって、保持部材１２の構成を簡略化して、保持部材１２からの抜け落ちを防止した状態で湯口３を保持することができる。

１…溶解炉、２…炉本体、３…湯口、４…溶解室、８…案内溝、１２…保持部材、１６…当接板（締結手段）、１７…圧接ボルト（締結手段）。

Claims

金属を溶解する有底円筒状の溶解室を備える炉本体と、該炉本体の上端部に設けられて該炉本体を傾けることにより溶解室内の溶湯を導出する湯口とを備える溶解炉において、
前記湯口は、前記溶解室の溶湯を導出方向に案内する案内溝を備えて前記炉本体と別体のブロック状に形成され、
前記炉本体は、前記湯口を着脱自在に保持する保持部材と、前記ブロック状の湯口を該保持部材に解除自在に締結する締結手段とを備え、
前記保持部材は、前記溶解室の周囲の上部を閉塞する天板から斜め上方に傾斜して固設された保持底部と、該保持底部の両側に起立する側壁部と、先端に起立する先端壁部とを有し、
前記締結手段は、前記側壁部の間に張り出して前記湯口の先端上面に当接する当接板と、該当接板に螺合し貫通する圧接ボルトとを有し、
前記当接板が前記側壁部と前記先端壁部との両方に接続されてなることを特徴とする溶解炉。
前記ブロック状の湯口は、炭化珪素を主成分とする材料により形成されていることを特徴とする請求項１記載の溶解炉。