JP6772311B2 - Crucible unit for induction furnace and crucible type induction furnace - Google Patents

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Description

本発明は、誘導炉用ルツボユニット及びルツボ形誘導炉に関する。 The present invention relates to a crucible unit for an induction furnace and a crucible type induction furnace.

ルツボ形誘導炉には、従来から定形ルツボを用いる方式と、不定形材料を施工する方式とが知られている。定形ルツボを用いる方式のルツボ形誘導炉は、例えば特許文献1に記載されているように、誘導コイルの内側に予め成形された定形ルツボを配置し、定形ルツボと誘導コイルとの間にシリカ等のバックサンドを突き固めたバック層を配置した構造である。 Conventionally, a method of using a standard crucible and a method of constructing an amorphous material are known as a crucible type induction furnace. In the crucible-type induction furnace of the type using a standard crucible, for example, as described in Patent Document 1, a preformed standard crucible is arranged inside the induction coil, and silica or the like is provided between the standard crucible and the induction coil. It is a structure in which a back layer is arranged by tamping the back sand of.

この定形ルツボを用いたルツボ形誘導炉では、繰り返しの使用に伴い定形ルツボに過大な熱負荷がかかって定形ルツボに亀裂や割れ等が生じると、定形ルツボ内の溶解した金属が定形ルツボの外部に漏れ出し、誘導コイルを損傷させるなどの事故を起こすとの課題がある。 In a crucible-type induction furnace using this standard crucible, when an excessive heat load is applied to the standard crucible due to repeated use and cracks or cracks occur in the standard crucible, the molten metal inside the standard crucible becomes the outside of the standard crucible. There is a problem that it leaks to the crucible and causes an accident such as damage to the induction coil.

図5に示すように、不定形材料を施工する方式のルツボ形誘導炉100は、ルツボ形のライニング層101の外側にコイルセメント102Aやマイカ102B等の絶縁材102を介して誘導コイル103を配置し、誘導コイル103の外側に継鉄104を配置した構造である。ライニング層101の底部には、先端がライニング層101内に貯留される溶湯と接触するようにして第一アンテナ105が埋設されている。第一アンテナ105は、例えば絶縁材102のコイルセメント102A内に配置された第二アンテナ106との間でライニング層101の湯漏れを検出するためのものである。絶縁材102、誘導コイル103、継鉄104、第二アンテナ106等は炉枠(図示せず)に固定されて炉体107を構成している。 As shown in FIG. 5, in the crucible type induction furnace 100 of the method of constructing an irregular material, the induction coil 103 is arranged on the outside of the crucible type lining layer 101 via an insulating material 102 such as coil cement 102A or mica 102B. The structure is such that the joint iron 104 is arranged outside the induction coil 103. A first antenna 105 is embedded in the bottom of the lining layer 101 so that the tip thereof comes into contact with the molten metal stored in the lining layer 101. The first antenna 105 is for detecting hot water leakage of the lining layer 101 from the second antenna 106 arranged in the coil cement 102A of the insulating material 102, for example. The insulating material 102, the induction coil 103, the joint iron 104, the second antenna 106, and the like are fixed to the furnace frame (not shown) to form the furnace body 107.

このルツボ形誘導炉100では、ライニング層101は、内側から焼結層、焼固層及び粉体層(ルーズ層)を順に有する3層構造を呈している。そのため、ライニング層101の焼結層及び焼固層に亀裂等が生じても、粉体層において亀裂等の成長が止められ、粉体層では亀裂等に沿った湯差しが生じない。よって、ライニング層101内の溶解した金属がライニング層101の外側に漏れ出すことを防止することができ、定形ルツボを用いたルツボ形誘導炉の課題を解決することが可能である。 In this crucible-type induction furnace 100, the lining layer 101 has a three-layer structure having a sintered layer, a calcined solid layer, and a powder layer (loose layer) in this order from the inside. Therefore, even if cracks or the like occur in the sintered layer and the fired solidified layer of the lining layer 101, the growth of the cracks or the like is stopped in the powder layer, and the boiling water along the cracks or the like does not occur in the powder layer. Therefore, it is possible to prevent the molten metal in the lining layer 101 from leaking to the outside of the lining layer 101, and it is possible to solve the problem of the crucible type induction furnace using the standard crucible.

上述した不定形材料を施工する方式のルツボ形誘導炉100は、現場に据え付けられた炉体107に、ライニング層101及び第一アンテナ105を現場にて施工することで構築される。施工に際しては、まず、図6(A)に示すように、炉体107の底にドライ材等の不定形耐火物108を敷設し、その後、図6(B)に示すように、プレートバイブレータ112等を用いて底に敷いた不定形耐火物108を高密度化するとともに表面の水平出しを行うことで炉床109を形成する(図6(C))。また、耐火物108中に第一アンテナ105を埋設する。次に、図6(C)に示すように、炉床109上にフォーマー110を設置する。次に、図7(A)に示すようにフォーマー110と絶縁材102との間にドライ材等の不定形耐火物111を充填し、バイブレータ113等を用いてフォーマー110の内側から充填した不定形耐火物111に振動を与えて高密度化する。最後に、フォーマー110内に溶融材料Mを投入して昇温し、フォーマー110ごと溶解する。これにより、図5に示すように、内側から焼結層、焼固層及び粉体層(ルーズ層)を順に備えた3層構造のライニング層101が形成される。 The crucible-type induction furnace 100 of the method of constructing the above-mentioned amorphous material is constructed by constructing the lining layer 101 and the first antenna 105 on the site in the furnace body 107 installed at the site. At the time of construction, first, as shown in FIG. 6 (A), an amorphous refractory 108 such as a dry material is laid on the bottom of the furnace body 107, and then, as shown in FIG. 6 (B), the plate vibrator 112. The hearth 109 is formed by increasing the density of the amorphous refractory 108 laid on the bottom and leveling the surface using the above (FIG. 6 (C)). Further, the first antenna 105 is embedded in the refractory material 108. Next, as shown in FIG. 6C, the former 110 is installed on the hearth 109. Next, as shown in FIG. 7A, an amorphous refractory material 111 such as a dry material is filled between the former 110 and the insulating material 102, and the irregular shape is filled from the inside of the former 110 using a vibrator 113 or the like. Vibration is applied to the refractory material 111 to increase the density. Finally, the molten material M is put into the former 110 to raise the temperature, and the entire former 110 is melted. As a result, as shown in FIG. 5, a lining layer 101 having a three-layer structure having a sintered layer, a hardened layer, and a powder layer (loose layer) in this order is formed from the inside.

しかし、このルツボ形誘導炉100は、図6及び図7に示すように、炉体107にライニング層101を施工する際にドライ材等の不定形耐火物108,111を充填する必要がある等、ルツボ形誘導炉100の構築時の現場における施工工数が多い。そのため、ルツボ形誘導炉100の稼動立ち上げに時間を要するとともに作業者にかかる作業負荷が大きく、さらに作業者にかなりの熟練度を必要とするため、作業者の人員確保等の課題がある。 However, as shown in FIGS. 6 and 7, the crucible-type induction furnace 100 needs to be filled with irregular refractories 108 and 111 such as dry materials when the lining layer 101 is applied to the furnace body 107. , The construction man-hours at the site when constructing the crucible type induction furnace 100 are large. Therefore, it takes time to start the operation of the crucible type induction furnace 100, the workload on the worker is large, and the worker needs a considerable skill level, so that there is a problem such as securing the number of workers.

実開平5−17497号公報Jikkenhei 5-17497

本発明は、上述した定形ルツボを用いたルツボ形誘導炉の課題を解決するために、焼結層、焼固層及び粉体層(ルーズ層)を有する3層構造のライニング層を備えたルツボ形誘導炉を構築することを目的とするとともに、上述した不定形材料を施工する方式のルツボ形誘導炉の課題を解決するために、現場においてライニング層を備えたルツボ形誘導炉を簡易にかつ作業者にかかる作業負荷を低減して構築することができる誘導炉用ルツボユニットを提供することを目的とする。 In the present invention, in order to solve the problem of the crucible type induction furnace using the standard crucible described above, a crucible provided with a lining layer having a three-layer structure having a sintered layer, a hardened layer and a powder layer (loose layer). In order to construct a crucible-type induction furnace and to solve the problems of the crucible-type induction furnace of the method of constructing the above-mentioned irregular shape material, a crucible-type induction furnace equipped with a lining layer can be easily installed on site. It is an object of the present invention to provide a crucible unit for an induction furnace that can be constructed by reducing the workload on the operator.

本発明の第1の形態は、ルツボ形誘導炉の構築に用いられる誘導炉用ルツボユニットに関する。本発明の誘導炉用ルツボユニットは、容器状の定形耐火物と、前記定形耐火物の内周面及び内側底面との間に所定間隔をもって配置されたフォーマーと、前記定形耐火物と前記フォーマーとの間に充填された不定形耐火物と、一端が前記フォーマーの底部を貫通するとともに他端が前記定形耐火物の外側底面に露出するように、前記不定形耐火物中に埋設される第一アンテナと、を少なくとも備えることを特徴とする。 The first aspect of the present invention relates to a crucible unit for an induction furnace used for constructing a crucible type induction furnace. The crucible unit for an induction furnace of the present invention includes a container-shaped standard refractory, a former arranged between the inner peripheral surface and the inner bottom surface of the standard refractory at predetermined intervals, and the standard refractory and the former. The first is embedded in the amorphous refractory so that one end penetrates the bottom of the former and the other end is exposed to the outer bottom surface of the fixed refractory. It is characterized by having at least an antenna.

本発明の誘導炉用ルツボユニットにおいては、前記定形耐火物の外周面が絶縁材により覆われていてもよく、さらに、前記第一アンテナとの間で湯漏れを検出する第二アンテナが前記絶縁材の外周面に設けられていてもよい。 In the crucible unit for an induction furnace of the present invention, the outer peripheral surface of the standard refractory may be covered with an insulating material, and the second antenna for detecting hot water leakage from the first antenna is the insulation. It may be provided on the outer peripheral surface of the material.

本発明の第2の形態は、ルツボ形誘導炉に関する。本発明のルツボ形誘導炉は、上記構成の誘導炉用ルツボユニットと、前記誘導炉用ルツボユニットを囲むように配置された誘導コイルと、を少なくとも備えることを特徴とする。 A second aspect of the present invention relates to a crucible induction furnace. The crucible-type induction furnace of the present invention is characterized by including at least an induction furnace crucible unit having the above configuration and an induction coil arranged so as to surround the induction furnace crucible unit.

本発明のルツボ形誘導炉において、前記定形耐火物と前記誘導コイルの内側に配置された絶縁材との間に、又は、前記定形耐火物の外周面を覆う絶縁材と前記誘導コイルの内側に配置された絶縁材との間に、粉状又は粒状の不定形耐火物が充填されたバック材層が形成されることが好ましい。 In the crucible induction furnace of the present invention, between the standard refractory and the insulating material arranged inside the induction coil, or inside the insulating material covering the outer peripheral surface of the standard refractory and the induction coil. It is preferable that a backing material layer filled with a powdery or granular amorphous refractory is formed between the arranged insulating material.

本発明によれば、誘導炉用ルツボユニットを用いてルツボ形誘導炉を構築することにより、従来のルツボ形誘導炉と同様、ライニング層は、内側から焼結層、焼固層及び粉体層(ルーズ層)を順に有する3層構造を呈する。そのため、ライニング層の焼結層及び焼固層に亀裂等が生じても、粉体層において亀裂等の成長が止められ、粉体層では亀裂等に沿った湯差しが生じない。よって、ライニング層内の溶解した金属がライニング層の外側に漏れ出すことを防止することができるので、安全かつ長期間にわたりルツボ形誘導炉を操業することができる。 According to the present invention, by constructing a crucible-type induction furnace using a crucible unit for an induction furnace, the lining layer is a sintered layer, a hardened layer and a powder layer from the inside, as in the conventional crucible-type induction furnace. It exhibits a three-layer structure having (loose layers) in order. Therefore, even if cracks or the like occur in the sintered layer and the calcined solidified layer of the lining layer, the growth of the cracks or the like is stopped in the powder layer, and the boiling water along the cracks or the like does not occur in the powder layer. Therefore, it is possible to prevent the molten metal in the lining layer from leaking to the outside of the lining layer, so that the crucible induction furnace can be operated safely and for a long period of time.

また、本発明によれば、現場において、従来のルツボ形誘導炉のようにドライ材等の不定形耐火物の充填によりライニング層を施工する必要がなく、誘導炉用ルツボユニットを炉体にセットすることでライニング層を施工できる。よって、ルツボ形誘導炉の構築時に、現場における施工工数を減らすことができるので、ルツボ形誘導炉の稼動立ち上げの短縮化を図ることができるとともに作業者にかかる作業負荷を低減できる。さらに、簡易にルツボ形誘導炉を構築することができるので、熟練した作業者を多数確保する必要もない。加えて、ルツボ形誘導炉の施工時において、ドライ材等の不定形耐火物の充填に伴う粉塵の発生が抑制されるため、現場における作業環境も改善することができる。 Further, according to the present invention, unlike the conventional crucible-type induction furnace, it is not necessary to construct a lining layer by filling an amorphous refractory such as a dry material, and the crucible unit for an induction furnace is set in the furnace body. By doing so, the lining layer can be constructed. Therefore, when constructing the crucible-type induction furnace, the construction man-hours at the site can be reduced, so that the start-up of the operation of the crucible-type induction furnace can be shortened and the workload on the operator can be reduced. Further, since the crucible type induction furnace can be easily constructed, it is not necessary to secure a large number of skilled workers. In addition, during the construction of the crucible type induction furnace, the generation of dust due to the filling of amorphous refractories such as dry materials is suppressed, so that the working environment at the site can be improved.

誘導炉用ルツボユニットの断面図である。It is sectional drawing of the crucible unit for an induction furnace. 誘導炉用ルツボユニットの断面斜視図である。It is sectional drawing of the crucible unit for an induction furnace. 誘導炉用ルツボユニットによりルツボ形誘導炉を構築する手順を示す工程図である。It is a process drawing which shows the procedure of constructing a crucible type induction furnace by the crucible unit for an induction furnace. 図3に続いて誘導炉用ルツボユニットによりルツボ形誘導炉を構築する手順を示す工程図である。Following FIG. 3, it is a process diagram showing a procedure for constructing a crucible-type induction furnace by a crucible unit for an induction furnace. 従来例のルツボ形誘導炉の断面図である。It is sectional drawing of the crucible type induction furnace of a conventional example. 従来例のルツボ形誘導炉を構築する手順を示す工程図である。It is a process drawing which shows the procedure of constructing the crucible type induction furnace of the conventional example. 図6に続いて従来例のルツボ形誘導炉を構築する手順を示す工程図である。Following FIG. 6, it is a process diagram showing a procedure for constructing a conventional crucible type induction furnace.

以下、本発明の誘導炉用ルツボユニット及びルツボ形誘導炉の実施形態について添付図面を参照して説明する。図1及び図2は、本実施形態の誘導炉用ルツボユニット1の概略構成を示す。誘導炉用ルツボユニット1は、鋳鉄、鋳鋼、特殊鋼、銅合金、アルミニウム合金、亜鉛等の金属を溶解するルツボ形誘導炉の構築に用いられるものである。 Hereinafter, embodiments of the crucible unit for an induction furnace and the crucible-type induction furnace of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show a schematic configuration of a crucible unit 1 for an induction furnace according to the present embodiment. The crucible unit 1 for an induction furnace is used for constructing a crucible type induction furnace that melts metals such as cast iron, cast steel, special steel, copper alloys, aluminum alloys, and zinc.

誘導炉用ルツボユニット1は、定形耐火物2と、定形耐火物2の内周面及び内側底面との間に所定間隔をもって配置されたフォーマー3と、定形耐火物2とフォーマー3との間に充填された不定形耐火物4と、不定形耐火物4中に埋設される第一アンテナ5とを少なくとも備えている。 The crucible unit 1 for an induction furnace is located between the standard refractory 2 and the former 3 arranged at a predetermined interval between the inner peripheral surface and the inner bottom surface of the standard refractory 2, and between the standard refractory 2 and the former 3. It includes at least a filled amorphous refractory 4 and a first antenna 5 embedded in the irregular refractory 4.

定形耐火物2は、上部が開口した有底の容器状を呈している。定形耐火物2は、耐熱性、容積安定性、耐熱スポーリング性、強度、耐酸化性、溶解した金属に対する耐蝕性等に優れた耐火物からなることが好ましい。定形耐火物2の材料としては、例えばシリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、黒鉛、炭化珪素、窒化珪素、カルシア、ムライト、スピネル、又は、これらの2種以上の組み合わせ等を好ましく例示することができ、その他の添加物や不純物を含んでいてもよい。 The standard refractory 2 has a bottomed container shape with an open top. The standard refractory 2 is preferably made of a refractory having excellent heat resistance, volume stability, heat-resistant spalling property, strength, oxidation resistance, corrosion resistance to molten metal, and the like. As the material of the standard refractory 2, for example, silica, alumina, magnesia, zirconia, graphite, silicon carbide, silicon nitride, calcia, mullite, spinel, or a combination of two or more thereof can be preferably exemplified. It may contain other additives and impurities.

定形耐火物2は、流し込み成形、CIP成形、プレス成形、振動成形等の種々の成形法により形成することができる。定形耐火物2の厚みは、定形耐火物2の大きさにより変わってくるが、側壁部20が例えば5mm〜30mm程度であり、底壁部21が例えば5mm〜50mm程度である。 The standard refractory 2 can be formed by various molding methods such as cast molding, CIP molding, press molding, and vibration molding. The thickness of the standard refractory 2 varies depending on the size of the standard refractory 2, but the side wall portion 20 is, for example, about 5 mm to 30 mm, and the bottom wall portion 21 is, for example, about 5 mm to 50 mm.

フォーマー3は、不定形耐火物4を所定形状に成形するために定形耐火物2の内側に配置される型枠である。フォーマー3は、上部が開口した有底の容器状を呈しており、溶解する材料に応じて例えば鋳鉄、鋳鋼、ステンレス等の金属よりなる従来公知のものを用いることができる。 The former 3 is a mold arranged inside the fixed refractory 2 in order to form the amorphous refractory 4 into a predetermined shape. The former 3 has a bottomed container shape with an open top, and a conventionally known one made of a metal such as cast iron, cast steel, or stainless steel can be used depending on the material to be melted.

不定形耐火物4は、粉状の耐火物からなり、耐熱性、容積安定性、耐熱スポーリング性、強度、耐酸化性、耐摩耗性、溶解した金属に対する耐蝕性や耐浸透性等に優れていることが好ましい。不定形耐火物4の材料としては、例えばシリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、スピネル、炭化珪素、又は、これらの2種以上の組み合わせ等を好ましく例示することができ、その中でも、耐熱性等の特性から、シリカ、アルミナ、マグネシア、スピネル、又は、これらの2種以上の組み合わせが好ましい。不定形耐火物4は、上述した材料以外に、その他の添加物や不純物を含んでいてもよい。この不定形耐火物4としては、ルツボ形誘導炉において従来から用いられているドライ材(乾式ラミング材)を用いることができる。不定形耐火物4は、定形耐火物2とフォーマー3との間に充填された後、例えばバイブレータ等を用いてフォーマー3の内側から振動が与えられることで、高密度化されている。 The amorphous refractory 4 is made of a powder refractory and is excellent in heat resistance, volume stability, heat spalling property, strength, oxidation resistance, wear resistance, corrosion resistance to molten metal, penetration resistance, and the like. Is preferable. As the material of the amorphous refractory 4, for example, silica, alumina, magnesia, zirconia, spinel, silicon carbide, or a combination of two or more thereof can be preferably exemplified, and among them, characteristics such as heat resistance can be exemplified. Therefore, silica, alumina, magnesia, spinel, or a combination of two or more thereof is preferable. The amorphous refractory 4 may contain other additives and impurities in addition to the above-mentioned materials. As the amorphous refractory material 4, a dry material (dry ramming material) conventionally used in a crucible type induction furnace can be used. The amorphous refractory 4 is filled between the standard refractory 2 and the former 3, and then vibrated from the inside of the former 3 using a vibrator or the like to increase the density.

第一アンテナ5は、導電性を有する材料で形成されており、従来公知のものを用いることができる。第一アンテナ5は、後述する第二アンテナ13との間で、溶解した金属が誘導炉用ルツボユニット1の外部に漏れ出す湯漏れを検出するセンサとして機能する。第一アンテナ5は、一端部(図示では上側の端部)50がフォーマー3の底部30に対し接触又は貫通するとともに他端部(図示では下側の端部)51が定形耐火物2の外側底面に露出するように、不定形耐火物4中に埋設されている。第一アンテナ5の他端部51は、ルツボ形誘導炉10の構築時に接地されるとともに、図示しない電源及び湯漏れ電流検出器を介して第二アンテナ13に接続される。 The first antenna 5 is made of a conductive material, and conventionally known ones can be used. The first antenna 5 functions as a sensor for detecting a hot water leak in which the molten metal leaks to the outside of the induction furnace crucible unit 1 with the second antenna 13, which will be described later. In the first antenna 5, one end (upper end in the figure) 50 contacts or penetrates the bottom 30 of the former 3, and the other end (lower end in the figure) 51 is outside the standard refractory 2. It is embedded in the amorphous refractory 4 so as to be exposed on the bottom surface. The other end 51 of the first antenna 5 is grounded when the crucible induction furnace 10 is constructed, and is connected to the second antenna 13 via a power supply and a leakage current detector (not shown).

不定形耐火物4上には、フォーマー3と定形耐火物2との間に嵌め込まれるようにして、リング板状のパッチング材6が配置されている。パッチング材6は、不定形耐火物4を上から押さえることで、不定形耐火物4が高密度に充填された状態を維持している。パッチング材6の材料としては、練り物状の耐火物やドライ材等の粉状の耐火物を用いることができ、ドライ材を用いる場合には、不定形耐火物4に用いるドライ材よりも熱を受けた際に早く固まるものであることが好ましい。 A ring plate-shaped patching material 6 is arranged on the amorphous refractory 4 so as to be fitted between the former 3 and the standard refractory 2. The patching material 6 maintains a state in which the amorphous refractory 4 is densely filled by pressing the amorphous refractory 4 from above. As the material of the patching material 6, a powdered refractory such as a paste-like refractory or a dry material can be used, and when the dry material is used, heat is generated more than that of the dry material used for the amorphous refractory 4. It is preferable that it hardens quickly when it is received.

次に、ルツボ形誘導炉10は、図4に示すように、上記構成の誘導炉用ルツボユニット1と、誘導コイル11と、絶縁材12とを少なくとも備えている。ルツボ形誘導炉10は、誘導炉用ルツボユニット1内に収容された溶融材料Mを、誘導コイル11に電圧を印加することで、電磁誘導作用により加熱して溶解する。 Next, as shown in FIG. 4, the crucible-type induction furnace 10 includes at least a crucible unit 1 for an induction furnace having the above configuration, an induction coil 11, and an insulating material 12. The crucible-type induction furnace 10 heats and melts the molten material M housed in the crucible unit 1 for an induction furnace by an electromagnetic induction action by applying a voltage to the induction coil 11.

誘導コイル11は、誘導炉用ルツボユニット1を囲むように配置される。誘導コイル11の内側には絶縁材12が配置されている。 The induction coil 11 is arranged so as to surround the crucible unit 1 for an induction furnace. An insulating material 12 is arranged inside the induction coil 11.

絶縁材12は、耐火物からなり、耐熱性、断熱性、絶縁性及び緻密性等に優れていることが好ましい。絶縁材12は、本実施形態では外側(誘導コイル11側)の第一絶縁材12Aと内側(誘導炉用ルツボユニット1側)の第二絶縁材12Bとを含んでいる。第一絶縁材12Aは、湯漏れした金属から誘導コイル11を保護するためのものであり、例えばコイルセメントや耐火煉瓦等で構成することができる。その中でも溶解した金属に対する耐蝕性や耐浸透性、緻密性等の特性からコイルセメントを好ましく用いることができる。第二絶縁材12Bは、ガスの浸透を抑制して、様々なガスから誘導コイル11を保護するためのものであり、例えばシート状又は筒状のマイカ等で構成することができる。また、マイカにより第二アンテナ13を覆うことで、第二アンテナ13の誤動作の抑制、精度の向上を図ることができる。 The insulating material 12 is preferably made of a refractory material and is excellent in heat resistance, heat insulating property, insulating property, denseness and the like. In the present embodiment, the insulating material 12 includes a first insulating material 12A on the outside (induction coil 11 side) and a second insulating material 12B on the inside (crucible unit 1 side for an induction furnace). The first insulating material 12A is for protecting the induction coil 11 from the metal leaking hot water, and can be made of, for example, coil cement or refractory bricks. Among them, coil cement can be preferably used because of its properties such as corrosion resistance, permeation resistance, and denseness to molten metal. The second insulating material 12B is for suppressing the permeation of gas and protecting the induction coil 11 from various gases, and can be made of, for example, a sheet-shaped or tubular mica. Further, by covering the second antenna 13 with mica, it is possible to suppress the malfunction of the second antenna 13 and improve the accuracy.

第二アンテナ13は、導電性を有する材料で形成されており、従来公知のものを用いることができる。第二アンテナ13は、第一絶縁材12Aの内部、又は第一絶縁材12Aと第二絶縁材12Bとの間に設けることができる。溶解した金属の湯漏れが生じた際に、この漏れ出した金属が第二アンテナ13に接触することで、第一アンテナ5は誘導炉用ルツボユニット1の底部において溶解した金属と接触するので、電源、湯漏れ電流検出器、第二アンテナ13、溶解した金属、第一アンテナ5、電源の順に電流が流れる。これにより、湯漏れ電流検出器が作動して湯漏れを検出することができる。 The second antenna 13 is made of a conductive material, and conventionally known ones can be used. The second antenna 13 can be provided inside the first insulating material 12A or between the first insulating material 12A and the second insulating material 12B. When the molten metal leaks, the leaked metal comes into contact with the second antenna 13, so that the first antenna 5 comes into contact with the molten metal at the bottom of the induction furnace rutsubo unit 1. Current flows in the order of power supply, hot water leakage current detector, second antenna 13, molten metal, first antenna 5, and power supply. As a result, the hot water leakage current detector can be activated to detect the hot water leakage.

なお、誘導コイル11の外側に継鉄14が配置され、誘導コイル11、絶縁材12(第一絶縁材12A及び第二絶縁材12B)、第二アンテナ13、継鉄14等は、図示しない炉枠に固定されて炉体15を構成している。 The joint iron 14 is arranged outside the induction coil 11, and the induction coil 11, the insulating material 12 (first insulating material 12A and the second insulating material 12B), the second antenna 13, the joint iron 14 and the like are not shown. It is fixed to the frame to form the furnace body 15.

誘導炉用ルツボユニット1と絶縁材12(本実施形態では第二絶縁材12B)との間の間隙には、バック材層16が設けられる。バック材層16は、誘導炉用ルツボユニット1から湯漏れが生じた際に、溶解した金属が誘導コイル11まで拡散することを防止する。 A backing material layer 16 is provided in the gap between the induction furnace crucible unit 1 and the insulating material 12 (second insulating material 12B in the present embodiment). The back material layer 16 prevents the molten metal from diffusing to the induction coil 11 when hot water leaks from the induction furnace crucible unit 1.

バック材層16は、粉状又は粒状の不定形耐火物(以下、「バック材」という。)からなり、耐熱性、強度、耐酸化性、耐摩耗性、高充填性(緻密性)、容積安定性、難焼結性、溶解した金属に対する耐蝕性や耐浸透性等に優れていることが好ましい。バック材としては、例えばシリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、スピネル、炭化珪素、又は、これらの2種以上の組み合わせ等を好ましく例示することができる。その中でも、耐熱性、難焼結性等の特性から、シリカ、アルミナ、マグネシア、又は、これらの2種以上の組み合わせが好ましい。 The backing material layer 16 is made of a powdery or granular amorphous refractory (hereinafter referred to as "backing material"), and has heat resistance, strength, oxidation resistance, wear resistance, high filling property (denseness), and volume. It is preferable that it is excellent in stability, resistance to sintering, corrosion resistance to molten metal, penetration resistance, and the like. As the backing material, for example, silica, alumina, magnesia, zirconia, spinel, silicon carbide, or a combination of two or more of these can be preferably exemplified. Among them, silica, alumina, magnesia, or a combination of two or more of these is preferable from the viewpoint of heat resistance, resistance to sintering, and the like.

バック材としては、粉状体よりも粒径が大きく、粒径が約50μm〜5000μmに粒度調整された粒状体を用いることが好ましい。これにより、バック材で溶解した金属を止めて溶解した金属が誘導コイル11まで拡散することを防止できるとともに、バック材の流動性が良く容易に均質な充填ができることから作業性を向上でき、さらに、充填時や回収時の粉塵の発生が抑制されることから作業環境の改善を図ることができるため、有効である。上記粒径は、JIS篩いの目開きでいうものとする。例えば、JIS篩いで振り分けして、粒状体が通過するもののうち、最小の目開きを粒径とする。 As the backing material, it is preferable to use a granular material having a larger particle size than the powdery material and having a particle size adjusted to about 50 μm to 5000 μm. As a result, the metal melted by the backing material can be stopped and the melted metal can be prevented from diffusing to the induction coil 11, and the backing material has good fluidity and can be easily and uniformly filled, so that workability can be improved. It is effective because the working environment can be improved because the generation of dust during filling and recovery is suppressed. The above particle size shall be referred to as the opening of the JIS sieve. For example, the particle size is set to the smallest opening among those through which the granules pass by sorting with a JIS sieve.

次に、上記構成のルツボ形誘導炉10を築炉する手順について説明する。まず、図3(A)に示すように、炉体15の底にドライ材17を適度に敷設し、その後、図3(B)に示すように、プレートバイブレータ18等を用いてドライ材17を高密度化するとともに表面の水平出しを行うことで、炉床19を形成する(図3(C))。 Next, a procedure for constructing the crucible-type induction furnace 10 having the above configuration will be described. First, as shown in FIG. 3 (A), the dry material 17 is appropriately laid on the bottom of the furnace body 15, and then, as shown in FIG. 3 (B), the dry material 17 is placed using a plate vibrator 18 or the like. The hearth 19 is formed by increasing the density and leveling the surface (FIG. 3 (C)).

そして、図3(C)に示すように、炉床19上でありかつ絶縁材12(本実施形態では第二絶縁材12B)の内側に、クレーンやリフト等を用いて誘導炉用ルツボユニット1を設置する。 Then, as shown in FIG. 3C, a crucible unit 1 for an induction furnace is used on the hearth 19 and inside the insulating material 12 (second insulating material 12B in this embodiment) by using a crane, a lift, or the like. To install.

そして、第一アンテナ5を電源及び湯漏れ電流検出器を介して第二アンテナ13に接続した後、図4(A)に示すように、誘導炉用ルツボユニット1の定形耐火物2と炉体15の絶縁材12(本実施形態では第二絶縁材12B)との間にバック材を充填してバック材層16を形成する。 Then, after connecting the first antenna 5 to the second antenna 13 via the power supply and the electric leakage current detector, as shown in FIG. 4A, the fixed refractory 2 and the furnace body of the crucible unit 1 for the induction furnace A backing material is filled between the 15 insulating materials 12 (second insulating material 12B in the present embodiment) to form the backing material layer 16.

最後に、図4(B)に示すように、誘導炉用ルツボユニット1のフォーマー3内に溶融材料Mを投入して昇温し、フォーマー3ごと溶解する。これにより、図4(C)に示すように、誘導炉用ルツボユニット1の不定形耐火物4により、内側に焼結層、中央に焼固層及び外側に粉体層(ルーズ層)を備えた3層構造のライニング層7が形成され、ルツボ形誘導炉10が築炉される。 Finally, as shown in FIG. 4B, the molten material M is put into the former 3 of the crucible unit 1 for the induction furnace to raise the temperature, and the entire former 3 is melted. As a result, as shown in FIG. 4C, the amorphous refractory material 4 of the crucible unit 1 for the induction furnace is provided with a sintered layer on the inside, a calcined layer in the center, and a powder layer (loose layer) on the outside. A lining layer 7 having a three-layer structure is formed, and a crucible-type induction furnace 10 is constructed.

本実施形態の誘導炉用ルツボユニット1を用いてルツボ形誘導炉10を構築することにより、従来のルツボ形誘導炉と同様、ライニング層7は、内側から焼結層、焼固層及び粉体層を順に有する。そのため、ライニング層7の焼結層及び焼固層に亀裂等が生じても、粉体層において亀裂等の成長が止められ、粉体層では亀裂等に沿った湯差しが生じない。よって、ライニング層7内の溶解した金属がライニング層7の外側に漏れ出すことを防止することができる。また、誘導炉用ルツボユニット1と絶縁材12との間のバック材層16により、誘導炉用ルツボユニット1から湯漏れが生じた際に、溶解した金属が誘導コイル11まで拡散することを防止することもできる。したがって、安全かつ長期間にわたりルツボ形誘導炉10を操業することができる。 By constructing the crucible-type induction furnace 10 using the crucible unit 1 for the induction furnace of the present embodiment, the lining layer 7 is formed from the inside by the sintered layer, the calcined layer and the powder, as in the conventional crucible-type induction furnace. It has layers in order. Therefore, even if cracks or the like occur in the sintered layer and the hardened layer of the lining layer 7, the growth of the cracks or the like is stopped in the powder layer, and the boiling water along the cracks or the like does not occur in the powder layer. Therefore, it is possible to prevent the molten metal in the lining layer 7 from leaking to the outside of the lining layer 7. Further, the back material layer 16 between the induction furnace crucible unit 1 and the insulating material 12 prevents the molten metal from diffusing to the induction coil 11 when hot water leaks from the induction furnace crucible unit 1. You can also do it. Therefore, the crucible induction furnace 10 can be operated safely and for a long period of time.

また、本実施形態の誘導炉用ルツボユニット1を用いてルツボ形誘導炉10を構築することにより、現場において、従来のルツボ形誘導炉のようにドライ材等の不定形耐火物の充填によりライニング層7を施工する必要がなく、誘導炉用ルツボユニット1を炉体15にセットすることでライニング層7を施工できる。このように、ルツボ形誘導炉10を簡易に構築することができるので、ルツボ形誘導炉10の施工時の現場における施工工数を減らすことができ、ルツボ形誘導炉10の稼動立ち上げの短縮化を図ることができるとともに作業者にかかる作業負荷を低減できる。さらに、簡易にルツボ形誘導炉10を構築することができるので、熟練した作業者を多数確保する必要もない。加えて、ルツボ形誘導炉10の施工時において、ドライ材等の不定形耐火物の充填に伴う粉塵の発生が抑制されるため、現場における作業環境も改善することができる。 Further, by constructing the crucible-type induction furnace 10 using the crucible unit 1 for the induction furnace of the present embodiment, the lining is made by filling an amorphous refractory material such as a dry material at the site like a conventional crucible-type induction furnace. It is not necessary to construct the layer 7, and the lining layer 7 can be constructed by setting the crucible unit 1 for an induction furnace in the furnace body 15. In this way, since the crucible-type induction furnace 10 can be easily constructed, the number of man-hours required for construction of the crucible-type induction furnace 10 at the site can be reduced, and the start-up of operation of the crucible-type induction furnace 10 can be shortened. It is possible to reduce the workload on the operator. Further, since the crucible type induction furnace 10 can be easily constructed, it is not necessary to secure a large number of skilled workers. In addition, during the construction of the crucible type induction furnace 10, the generation of dust due to the filling of an amorphous refractory such as a dry material is suppressed, so that the working environment at the site can be improved.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば上記実施形態では、マイカ等の第二絶縁材12Bが炉体15側に予め設けられているが、誘導炉用ルツボユニット1側に設けられていてもよい。この場合、第二絶縁材12Bは、定形耐火物2の外周面を覆うように設けられる。また、この場合、バック材層16は、定形耐火物2の外周面を覆う第二絶縁材12Bと誘導コイル11の内側に配置されたコイルセメント等の第一絶縁材12Aとの間にバック材が充填されることで形成される。 For example, in the above embodiment, the second insulating material 12B such as mica is provided in advance on the furnace body 15 side, but it may be provided on the induction furnace crucible unit 1 side. In this case, the second insulating material 12B is provided so as to cover the outer peripheral surface of the standard refractory material 2. Further, in this case, the backing material layer 16 is formed between the second insulating material 12B covering the outer peripheral surface of the standard refractory 2 and the first insulating material 12A such as coil cement arranged inside the induction coil 11. Is formed by filling.

また、上記実施形態では、第二アンテナ13が炉体15側に予め設けられているが、誘導炉用ルツボユニット1側に設けられていてもよい。この場合、第二アンテナ13は、定形耐火物2の外周面を覆うように設けられた第二絶縁材12Bの外周面に設けられる。 Further, in the above embodiment, the second antenna 13 is provided in advance on the furnace body 15 side, but it may be provided on the induction furnace crucible unit 1 side. In this case, the second antenna 13 is provided on the outer peripheral surface of the second insulating material 12B provided so as to cover the outer peripheral surface of the standard refractory material 2.

1 誘導炉用ルツボユニット
2 定形耐火物
3 フォーマー
4 不定形耐火物
5 第一アンテナ
10 ルツボ形誘導炉
11 誘導コイル
12 絶縁材
12A 第一絶縁材
12B 第二絶縁材
13 第二アンテナ
16 バック材層
1 Crucible unit for induction furnace 2 Standard refractory 3 Former 4 Indefinite refractory 5 First antenna 10 Crucible induction furnace 11 Induction coil 12 Insulation material 12A First insulation material 12B Second insulation material 13 Second antenna 16 Back material layer

Claims (5)

ルツボ形誘導炉の構築に用いられる誘導炉用ルツボユニットであって、
容器状の定形耐火物と、
前記定形耐火物の内周面及び内側底面との間に所定間隔をもって配置されたフォーマーと、
前記定形耐火物と前記フォーマーとの間に充填された粉状の不定形耐火物と、
一端が前記フォーマーの底部に対し接触又は貫通するとともに他端が前記定形耐火物の外側底面に露出するように、前記不定形耐火物中に埋設される第一アンテナと、を少なくとも備える、誘導炉用ルツボユニット。
A crucible unit for induction furnaces used in the construction of crucible-type induction furnaces.
Container-shaped standard refractory and
A former placed at a predetermined interval between the inner peripheral surface and the inner bottom surface of the standard refractory,
A powdery amorphous refractory filled between the standard refractory and the former,
An induction furnace comprising at least a first antenna embedded in the amorphous refractory so that one end contacts or penetrates the bottom of the former and the other end is exposed to the outer bottom surface of the amorphous refractory. Crucible unit for.
前記定形耐火物の外周面が絶縁材により覆われている、請求項1に記載の誘導炉用ルツボユニット。 The crucible unit for an induction furnace according to claim 1, wherein the outer peripheral surface of the standard refractory is covered with an insulating material. 前記第一アンテナとの間で湯漏れを検出する第二アンテナが、前記絶縁材の外周面に設けられる、請求項2に記載の誘導炉用ルツボユニット。 The crucible unit for an induction furnace according to claim 2, wherein a second antenna for detecting hot water leakage from the first antenna is provided on the outer peripheral surface of the insulating material. 請求項に記載の誘導炉用ルツボユニットと、
前記誘導炉用ルツボユニットを囲むように配置された誘導コイルと、を少なくとも備える、ルツボ形誘導炉。
The crucible unit for an induction furnace according to claim 3 and
A crucible-type induction furnace including at least an induction coil arranged so as to surround the crucible unit for the induction furnace.
前記定形耐火物と前記誘導コイルの内側に配置された絶縁材との間に、又は、前記定形耐火物の外周面を覆う絶縁材と前記誘導コイルの内側に配置された絶縁材との間に、前記定形耐火物と前記フォーマーとの間に充填された粉状の不定形耐火物よりも粒径が大きな粒状の不定形耐火物が充填されたバック材層が形成される、請求項4に記載のルツボ形誘導炉。 Between the standard refractory and the insulating material arranged inside the induction coil, or between the insulating material covering the outer peripheral surface of the standard refractory and the insulating material arranged inside the induction coil. 4. A backing material layer filled with a granular indefinite refractory having a larger particle size than the powdery indefinite refractory filled between the standard refractory and the former is formed. The described crucible induction furnace.
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