JPH02169986A - 誘導熔解炉の内張耐火部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は高周波又は比較的低周波の電流により誘導され
る誘導電流により発生される高温によって、金属類の鉱
物を熔解製煉する誘導熔解炉の最内面に設けられる新規
なる内張耐火部材および該内張耐火部材を用いる誘導熔
解炉の築炉施工方法に関するものである。

［従来の技術］ 高周波電流又は比較的低周波電流による誘導加熱により
炉内の被熔解物を加熱し、熔解する誘導熔解炉は従来よ
り各種のものが採用されている。第５図はその一例を示
すものである。誘導熔解炉１ａは底面を有し上部に開口
部を有する外枠体８と、この内部に位置する高周波発生
用の電気誘導水冷コイル５と、このコイル５を保持する
ためのコイルセメント層６と、最内面にあってコア部を
形成する金属製シリンダ９と。

これを保持すべくコイル５と金属製シリンダ９間に形成
されるライニング材からなる側面中間層３ａおよび底面
中間層４ａ等とから構成される。

以上の構成からなる誘導熔解炉１ａを作るには、まず外
枠体８内にコイル５を入れ、このコイル５をコイルセメ
ントによりコイルが見えなくなるまでかため、次に空間
部にコイルセメントを投入しスタンピング等によりこれ
をかためコイルセメント層６を形成する。

次にライニング材を投入し、底面中間層４ａを水平に形
成する。

環状の金属製シリンダ９を炉内の中心に装入した後、そ
の外周りにライニング材を入れ側面中間層３ａを形成す
る。

次にライニング材と同じ化学的性質と熱膨張率を有する
トッピングセメント材により炉頂部７のトッピングを行
う、トッピングは乾式でなく湿式のものからなり、水ガ
ラス溶液を混練し、エアーランマ等により叩き込み成形
する０次に６５［℃］で数時間保温し炉頂部７を乾燥す
る。

焼結方法としては金属製シリンダ内に金属及びその細片
を入れ、昇温速度３００［℃］まで１００　［ｃ／ｈｒ
ｌで行い、８００［℃］で２時間キープし、その後２５
０　［ｃ／ｈｒｌで１６５０［℃］まで昇温し、１６５
０［℃］で３　［ｈｒｌ保温する。

以上の従来技術の他に金属製シリンダ９を用いない従来
技術がある（図示は省略）、このものは全体構造として
第５図のものと似ているが金属製シリンダ９の装入され
る部分に截頭円錐体状の鉄製中子を入れ、該中子とコイ
ル５（第５図）の間に耐火物スタンプ材を装入し、スタ
ンピング等によりこれをかためた後、炉体を昇温させて
焼結するようにしたものである。

［本発明の目的：解決すべき問題点］ 第５図に示す従来技術の誘導熔解炉ではコアに金属製シ
リンダ９を使用しているため、被熔解物の熔解時におい
て熔解金属内に金属製シリンダ９の一部が熔は込み、不
純物として混入される問題点が生ずる。また金属製シリ
ンダ９が次第に消耗し、炉の寿命を低下させる問題点も
生ずる。また後者の従来技術のものは不純物混入の心配
はないが、前記した耐火物スタンプ材内の水分及びバイ
ンダを除去するために長時間の乾燥時間及び焼結時間を
必要とする問題点が生ずる。また炉の内面側全体が耐火
物スタンプ材からなるため、比較的高価のものとなる問
題点も生ずる。更に従来技術では耐火物スタンプ材で形
成される内張耐火部材が単層の焼結層からなるため、耐
火度が低下し、使用回数も少なく、電気効率が低い問題
点を有していた。

本発明は前記従来技術における諸問題と諸欠点を解決す
べく創案されたもので、熔解金属内に不純物を混入させ
ず、乾燥および焼結が短時間で出来、使用回数も多く、
補修によって熔解容量の減少もなく、大巾のコストダウ
ンを可能とする誘導熔解炉の内張耐火部材を提供すると
共に、これを用いた築炉施工方法を提供することを目的
とする。

［本発明の構成二問題点解決の手段］ 本発明は前記目的を達成するために外側より耐力構造層
と耐火断熱層および電気誘導水冷コイルを内蔵し、上部
に開放部を有する炉体の内面側に内張耐火部材の層を有
する誘導熔解炉において、最内側に焼結程度の異なる複
数の層を形成することを特徴とする内張耐火部材である
。

これにより電気効率を向上し得るものにすると共に、こ
の機能を有する内張耐火部材を用いる築炉施工方法とし
ては、予め内張耐火部材の基となる成形体を下方に先細
りの截頭円錐体の中子と間隙２０［＋ｕ＋］ないし［６
０ｍｍ］を隔て、これを囲繞する外枠とからなる内張耐
火部材成形用型枠中にＳＫ２８番以上の耐火物スタンプ
材をバインダと共に均一に混合せしめて型詰めし、脱型
して１００［”ｃ］以上４００［℃］以下の温度で乾燥
して仕上り成型体（スリーブとも称される）とした後、
これを外側より耐力構造層と耐火断熱層および電気誘導
水冷コイルを内蔵し、上部に開口部を有する炉体の内部
中心に前記開口部より装入し、前記炉体と成形体間をバ
ックアップ材でかためた後、前記成形体内を時間当り１
００［℃］より３００［℃］の速度で昇温し、９００［
℃］ないし１１００［’ｃ］で約３０［分］ないし１．
５［時間コ保持し。

次いで時間当り２００［℃］ないし３００［℃］の速度
で昇温し１５００［℃］ないし１７００［℃］で約３０
［分］ないし１．５［時間］保持することにより前記成
形体を焼結程度の異なる複数の層からなる内張耐火部材
として形成されることを特徴とする内張耐火部材を用い
る築炉施工方法を構成するものである。なお前記の成形
体の成形方法としてはまず截頭円錐体からなる中子を間
隙を介して囲む成形用外枠を用い。

前記間隙内に適宜粒度（ＳＫ２８番以上又は４Ｆ程度の
）アルミナ質、マグネシア質、スピネル質、シリカ質を
含む一般耐火部物材料のスタンプ材に有機物および無機
物バインダを混入して装入し、これをスタンピングする
。つき上ったら内部を取り出し、そのままの状態で２４
時間ないし４８時間常温乾燥した後、乾燥炉内で１００
［℃］以上で４００［℃］以下の状態で適宜時間乾燥し
て完成される。

またバックアップ材としては前記成形体と同一の材料を
用いてもよいが、これより安価な材料１例えば成形体を
電融マグネシア質としたときにバックアップ材を焼結マ
グネシアクリンカを使用するが如くする。バックアップ
層と成形層との比率は適宜設定されるが、例えばバック
アップ層を約６０［％］とするものが一般的に採用され
る。

［作用］ 以上の如き製造方法により、前記成形体には焼結程度の
異なる複数の層が形成される。最内側の層は焼結層で耐
火度が高く、その外側の半焼結層は断熱性も良く、使用
されるに従い焼結層に変化していくので耐久性が大とな
り、かつ耐久ラグ性が強くなり、それにより熔解回数容
量が多くなり、熱効率も高くなり電気効率を向上するこ
とができる。また成形体とバックアップ層を設け、バッ
クアップ層を安価な材質のもので形成することにより大
巾のコストダウンをはかることができる。

［実施例］ 以下１本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は誘導熔解炉１の全体構造を示す１図において第
５図と同一符号のものは同−構造又は同一機能を有する
ものであり説明を省略する。

予め別の所で製作される成形体２（成形体２の最内層が
焼結完了したものが内張耐火部材となる）は第２図およ
び第３図の如き形状のものからなる。すなわち成形体２
は上下開放の中空円筒体からなり、外径は同一直径のも
のがらなり内周はｄ工＞ｄ、の如き下方に向って先細る
テーバ状に形成され、最下方には更にテーバ状の大きい
傾斜面が形成される。この成形体２は前記した如く截頭
円錐体く多角錐体でも適用される）状の中子とこれを囲
む外枠から形成する。またその肉厚ｔは筒長りの長さに
もよるが、本実施例では２０［ｍｍ３：ｌないし６０［
ｍｍ］のものが採用される。第１図に示す如く、底面中
間層４を形成した後、成形体２を炉内中心に垂直に装入
し、この側面まわりに前記した如くバックアップ材を入
れスタンピングし、バックアップ層３を形成する。以下
、前記した如き温度条件に従って焼結、乾燥を行い誘導
熔解炉を完成させる。

複数の焼結層は第４図に示す如く、最内面側に形成され
るレンガ状の焼結層２０ａと、焼結が十分行われていな
い中間焼結層２０ｂと、末焼結層２０ｃとからなり、バ
ックアップ層３も完全な末焼結層となる。以下、実際行
われたいくつかの実施例を次に具体的に説明する。

（実施例１） スタンプ材としてはスピネル質（ＳＰ３０）を使用する
。この化学成分としてはＭｇＯニア６［％］以上、　Ａ
ｌ２Ｏ，：　２１　［％］以下、　Ｓｉｎ、　：１．５
［％コ以下、ＣａＯ：０．０６　［％］以下である８粒
度構成（メツシュ）としては４ないし８のものが２６．
８　［％］、８ないし３５のものが３１．０　［％］、
３５ないし１００のものが１４．９　［％１．１００以
下が２７．３　Ｅ％］となっている。以上の化学成分お
よび粒度構成の不定形耐火物を乾式状態で十分に混合し
た後に、塩基性バインダ１０［％］温溶液５．５Ｅ％］
添加し、モルタルミキサにて十分に混合する。これを前
記した如き成形体用の枠型に１回当りの使用型１５ｋｇ
づつ取り入れ、順次ニューマテックランマにより均一の
一体形の成形体２（第２図）を成形する。成形体２の寸
法としては外径５８０［ｍｍ］、内径約５２０　［ｍｍ
］、高さ１０２０［＋ａ＋ｉｌのものである。成形体２
がつき上ったらこれを中子および外枠から取り外し、成
形体２をそのままの状態で２４時間ないし４８時間常温
状態で乾燥し、　次に、乾燥炉で１００［℃］ないし１
５０［℃］で２４時間乾燥し、更に２００［℃］ないし
３５０［℃］で１２時間ないし２４時間乾燥し水分を完
全に除去する。

次に、第１図に示す如く、コイル５およびコイルセメン
ト層の出来上っている炉の底面中間層４を作る。すなわ
ち前記５Ｐ３０を１５ｋｇ計量しこれを底面−面に均一
に敷設し１表面をならしながら順次表面力キャブリを行
ないながら材料を投入し、ボッシュ式バイブレータマシ
ンにより均一にし、１２０［ｍｍ］程度の厚みになるま
でスタンピングする 次に、前記の如くして製造した成形体２を炉内の中心位
置にセットする０次にバックアップ層３を作る工程に入
るが、本実施例ではバックアップ材として５Ｐ３０を用
いた。すなわちコイルセメント層６と成形体２間の間隙
部に５Ｐ３０のスタンプ材を投入し、鉄製のスタンピン
グ用捧で均一に叩き込む。上方より約３０［ｍ鳳コない
し５０［＋ｓｍ］まで叩き込みが行われたら成形体２の
内面をボッシュ式バイブレータマシンによりスタンプす
る。最後に５Ｐ３０のスタンプ材に水ガラス３号対水を
１：１の比率で混合したものを５［％］ないし６［％］
添加し混合し、炉頂部７のスタンプを行ないながら施工
する。次に６５［℃］ないし１００［”ｃ］程度で数時
間保温し、炉頂部７を完全に乾燥する。

底面中間層４上の成形体２の底面側に円盤状ステンレス
板又は長方形ステンレス板を敷き、その上に熔解用のス
テンレス細片を十分につめ込む、熔解しだしたら成形体
２の上部まで熔温か到達するまで順次ステンレス細片を
追加投入する。

昇温速度は１時間当り１５０［℃］で行ない１０００［
℃］で約１時間保持した後、１時間当り２５０［℃］で
１６５０［℃］まで昇温し。

ここで１時間保持して焼結を完了する。

以上により３０［ｍｍｌの肉厚（１）を有する成形品２
には最内面側のレンガ状の焼結層２０ａが約１０　［ｍ
ｍ］　、中間焼結層２０ｂが約１２０［＋ｗｍ］、焼結
層２０ｃが８［■］影形成れた複数（３層）の焼結層が
第４図の如く形成される。またバックアップ層３は完全
な末焼結層で、１０　［＋ｎ＋］程度の金属棒で突くと
簡単に中心部まで突き刺さるような状態に形成される。

以上の如くして製造した金属溶解炉１は従来品と同様の
使用条件で使用し、また同一の補修法により補修を行な
った結果、使用回数も増加すると共に、補修によって従
来品は熔解客員が減少したが本実施例のものは容量の減
少が認められなかった。すなわち電気効率が向上し、金
属の熔解量も多くなることが実証された。

（実施例２） スタンプ材としては電融アルミナ質（ＡＲ９８）を使用
する。この化学成分としては　Ａｌ２Ｏ，：９７．５［
％］以上、ＳｉＯ，：０．５　［％］以下。

Ｆｅ２Ｏ３：０．１　［％］　以下テアリ、　粒度４１
成（メツシュ）としては４ないし８のものが２６．８［
％］、８ないし３５のものが３１．０　［％］、３５か
ら１００までのものが４．９［％］、１００以下のもの
が２７．３　［％］となっている。

成形品２の製造方法としてはバインダとして酸性バイン
ダを用いた以外は前記実施例１と同様であり、施工方法
も同様である。

本実施例では高周波真空熔解炉のため、焼結方法として
は他金属成分の混入を防止するためカーボン電極を成形
体２内部にセットし、これを加熱し、１時間１００［℃
］の昇温速度で１０００［℃］まで約１０時間加熱し、 １０００［℃］で２時間保温した後、　　１時間２００
［℃］で１５５０［℃］まで昇温し、ここで２時間保持
した。焼結完了後、前記カーボン電極を取り出す、成形
体２（正しくには内張耐火部材）は前記したと同様な３
層の焼結層と未焼結な１層のバックアップ層３から形成
されていた０以上の構造の高周波真空熔解炉により金属
アルミニウム５０［％］、バナジウム５０［％］比率の
金属を熔解した所、不純物の混入は全く認められなかっ
た。なおこの場合の成形体２の形状は外径６９０［ｍ＋
ｉ］、内径６１０［ｌ１ｌｌ］、高さ１１３０［ｍｍｌ
であった。

（実施例３） スタンプ材としては電融マグネシャ質　（ＭＲ−ＩＯＩ
Ｂ）を使用する。この化学成分としてはＭｇＯ：９５．
５　［％］　、　ＡＬ、０．：２．５　［％］、ＳｉＯ
，：０．７　［％］、ＣａＯ：１．１［％］であり、粒
度構成（メツシュ）としては４ないし８のものが２７［
％］８ないし３５のものが３０．５［％］３５ないし１
００のものが１５．５　［％］１００以下のものが２７
．０　［％］となってい机 バックアップ材としては５Ｐ３０を使用し、化学成分お
よび粒度構成は実施例１と同様である。

施工法および焼結温度も実施例１と同様である。

成形体２の形状としては外径５８４［ｍ＋ｍ］、内径４
８０［ｍｍｌ、高さ７６０［ｍｍ］のものが使用され、
熔解金属としては鋳綱を用いた。使用温度は１６３０［
℃］ないし１７００［℃］であった。

内張耐火部材の焼結層は実施例１および実施例２と同様
に複数層のものからなり、バックアップ層３は焼結され
ていなかった。使用回数としては従来のものが５０回に
対し９８回使用できることが実証された。

［本発明の効果］ 本発明によれば次の如き優れた効果が上げられる。

（１）実施例１および実施例２で説明した如く、熔解金
属内には不純物が全く混入しない結果が得られた。

（２）成形体を別に製造しバックアップ層と成形体を分
離するため乾燥および焼結時間を短縮することが出来る
。

（３）使用、回数が増加し１例えば実施例３に見る如く
、約２倍の増加が見られる。

体構造を示す軸断面図である。

■、１ａ・・・誘導熔解炉、２・・・成形体（内張耐火
部材）、３・・・バックアップ層。

４・・・底面中間層、５・・・コイル、６・・・コイル
セメント層、７・・・炉頂部、８・・・外枠体、９・・
・金属製シリンダ。

（４）補修によって熔解容量の変化が見られず、電気効
率を向上することが出来る。

（５）バックアップ材を成形体と異なる安価の材質のも
のから作ることにより、コストダウンを図ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）外側より耐力構造層と耐火断熱層および電気誘導水
   冷コイルを内蔵し、上部に開放部を有する炉体の内面側
   に、内張耐火部材の層を有する誘導熔解炉において、前
   記内張耐火部材が焼結程度の異なる複数の焼結層を形成
   するものから成ることを特徴とする誘導熔解炉の内張耐
   火部材。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の上部に開放部を有す
   る炉体の内径よりも小なる外径を有する外枠内に２０［
   ｍｍ］ないし６０［ｍｍ］を隔てて囲繞され、下方に先
   細りの截頭錐体の中子（ナカゴ）と前記外枠とからなる
   内張耐火部材成形用型枠中にＳＫ２８番以上の耐火物ス
   タンプ材をバインダと共に均一に混合せしめて型詰め成
   形し、脱型して、１００［℃］以上４００［℃］以下の
   温度で乾燥した成形体を、前記上部に開放部を有する炉
   体の該開放部より嵌入し、中心位置決めして、前記炉体
   と前記成形体間をバックアップ材で密に充填した後、前
   記成形体内を時間当り１００［℃］より３００［℃］の
   速度で昇温し、９００［℃］ないし１１００［℃］で約
   ３０［分］ないし１．５［時間］保持し、次いで時間当
   り２００［℃］ないし ３００［℃］の速度で昇温し、更に１５００［℃］ない
   し１７００［℃］で約３０［分］ないし１．５［時間］
   保持することにより、前記成形体が焼結程度の異なる複
   数の層に形成されることを特徴とする内張耐火部材を用
   いる誘導熔解炉の築炉施工方法。