JPH0311678Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、たとえば非鉄金属を溶融して合金な
どを製造する際に好適に用いられるるつぼ炉に関
する。

従来技術 第９図は典型的な従来技術のるつぼ炉１の断面
図である。第９図を参照してるつぼ炉１の構成に
ついて説明する。るつぼ炉１の炉体２内の燃焼室
３において、炉体２の炉床４付近にはバーナ５が
配置される。この燃焼室３内において炉床４に
は、坩台６が設けられ、この坩台６上に銅合金な
どを溶解して貯留するるつぼ７が配置される。炉
体２には炉蓋８が設けられ、炉蓋８のるつぼ７の
直上方には開口９が形成されている。銅合金など
のようなインゴツト１０を開口９からるつぼ７内
に挿入し、るつぼ７を加熱して溶湯を得る。

考案が解決しようとする問題点 上述したような従来技術のるつぼ炉１では、バ
ーナ５による燃焼を停止して、るつぼ７内に得ら
れた溶湯をくみ出す操作を行なうとき、燃焼室３
内の上方は、炉蓋８の開口９を介して外気と連通
しており、比較的急速に冷却される。したがつて
このような汲出し作業において、得られた溶湯が
急冷されやすく、汲出し作業およびそれに引き続
く工程が困難になる場合がある。

本従来技術の他の問題点は、バーナ５が炉体２
の下部に設けられるため、燃焼室３内の温度分布
に不均一が生じ、るつぼ７においてその上部と下
部との間で温度差が大きく、るつぼ７内の溶湯上
部の湯温の向上を図ることが困難であつた。

また本先行技術の更に他の問題点は、バーナ５
が炉体２の下部に設けられているため、バーナ５
から燃焼室３内に噴出され、燃焼する炎および高
温排ガスが直ちに開口９から排出されてしまい、
燃焼室３におけるこれらの滞留時間が短く、熱効
率を向上することが困難であつた。

本先行技術の更に他の問題点は、るつぼ７が損
傷などしたとき、るつぼ７に貯留されていた溶湯
がこぼれて、いわゆる湯こぼれが発生し、炉体２
の炉床４上を流れて、バーナ５を閉塞してしま
う。

また燃焼室３内にるつぼ７を設置する場合、バ
ーナ５による火炎および排ガスが、るつぼ７の全
体を均等に加熱するようにするため、るつぼ７は
燃焼室３内の軸線と同軸に設置される必要がある
が、るつぼ７の位置決めは困難であつた。

本考案の目的は、上述の問題点を解決し、得ら
れた溶湯が汲出し作業などにおいて、むやみに急
冷されることを防ぐとともに、るつぼを燃焼室内
に設置するにあたり、簡便な構成によつて、るつ
ぼの位置決めを行なうことができるるつぼ炉を提
供することである。

問題点を解決するための手段 本考案は、耐火物から成る炉壁内に燃焼室を構
成し、 燃焼室内にるつぼが配置され、 この燃焼室内においてるつぼの上端部付近にバ
ーナを設け、バーナの排ガスが燃焼室の下部から
反転して排ガス通路を経て排出されるようにし、 るつぼと炉壁との間の燃焼室を上方で閉止する
仕切部材を設け、 この仕切部材には、るつぼの外周に当接する位
置決め部材が周方向に間隔をあけて数箇所設けら
れたことを特徴とつるるつぼ炉である。

作 用 本考案のるつぼ炉は、耐火物から成る炉壁内に
燃焼室が構成され、燃焼室内には、るつぼが配置
される。このるつぼと炉壁との間の燃焼室を、上
方で閉止する仕切り部材が設けらる。この仕切り
部材には、るつぼの外周に当接する位置決め部材
が周方向に間隔をあけて複数箇所設けられる。し
たがつてるつぼを加熱するにあたり、仕切り部材
によつて燃焼室内の対流伝熱の効果が向上され
る。またるつぼを燃焼室内に設置する場合、るつ
ぼ炉は仕切り部材に設けられた複数の位置決め部
材によつて容易に位置決めが行なわれる。

実施例 第１図は本考案の一実施例のるつぼ炉１１の縦
断面図であり、第２図は第１図の切断面線−
から見た断面図であり、第３図はブロツク体２０
の斜視図である。第１図〜第３図を参照して、本
実施例のるつぼ炉１１の構成について説明する。
るつぼ炉１１の炉体１２は炉壁１３と炉床１４と
を含む。炉床１４はたとえば繊維状セラミツクス
などから形成される床部材１５と、その上に配置
された被覆層１６とを含む。このような床部材１
５は、耐火性に優れ断熱性が良好であり、しかも
比重が小さくて軽く、蓄熱量が小さい特性を有す
る繊維状セラミツクスなどから形成され、したが
つて省エネルギー効果を図ることができる。

また被覆層１６を形成する材料は、耐火性に優
れており、急熱、急冷に対して優れた耐熱衝撃性
を有し、熱伝導率がきわめて低い材料から成る。
このような材料としては日本碍子社製「クリスト
ン」（商品名）として知られており、SiC78.0％、
SiO₂3.0％、Fe₂O₃0.4％ならびにSi₃N₄および
Si₂ON₂との和が18.0％である組成を有する炭化
けい素質耐火材である。

このような被覆層１６は、銅合金などの溶湯に
対して非濡れ性であつて溶湯の流動性が良好であ
る。しかもこの被覆層１６は衝撃力によつて破壊
し易い性質を有しており、そのため溶湯が被覆層
１６上で凝固したとき、この凝固した金属上から
衝撃力を与えて金属とともに被覆層１６を破壊し
容易に取出すことができる。

上述したような構成を有する炉体１２内には燃
焼室１７が形成されており、燃焼室１７内の炉床
１４の中央部付近にるつぼ１８が配置される。ま
た前記炉壁１３の内周面は、直円筒状の成型品で
ある繊維状セラミツクスから成型されたブロツク
体２０を、炉体１２の軸線方向に積上げ、また周
方向に配列して構成される。このブロツク体２０
は、たとえば耐火温度1500℃、比重1.0、熱伝導
率0.28の特性を有し、基本的な成分構成は
Al₂O₃84％およびSiO₂16％から成る。またブロツ
ク体２０には、炉体１２の軸線方向に上下に連通
する複数の排ガス通路２１と、ブロツク体２０の
蓄熱量を希望の値に設定するためにの複数の切欠
き２０ａとが設けられる。

前述したように、炉体１２の軸線方向に積上げ
られたブロツク体２０の排ガス通路２１を相互に
連通することにより、前記壁体１９は前記軸線方
向に沿つて上下に連通した排ガス通路２１が形成
される。また壁体１９は、後述するような構成に
よつて炉床１４から上方に離間した位置に保持さ
れる。

壁体１９を含む炉壁１３の下端部には、炉床１
４の前記被覆層１６の上表面と滑らかに下方にや
や傾斜して連なる取出口２２が形成される。この
取出口２２を形成するスリーブ２３は、セラミツ
クスなどの耐火性材料から形成される。またこの
取出口２２内には、耐火性に優れており、かつ断
熱性が良好なたとえばガラス繊維などから成る閉
塞部材２４が詰込まれている。また前記炉体１２
の外周は鉄皮２５によつて被覆される。

ブロツク体２０には、前述したように上下に連
通する排ガス通路２１が形成されており、ブロツ
ク体２０の下端部にはブロツク体２０を炉床１４
から離間した状態に保持するための支持脚２６が
設けられる。したがつてブロツク体２０とるつぼ
１８との間の燃焼室１７と、排ガス通路２１とは
連通される。

第４図はるつぼ炉１１の一部分の分解斜視図で
あり、第５図はるつぼ１８の上端部付近の拡大断
面図であり、第６図はるつぼ炉１１の平面図であ
る。第４図〜第６図を併わせて参照して、本実施
例のるつぼ炉１１の構成について詳述する。前記
壁体１９の上端部１９ａにおいて、排ガス通路２
１より半径方向内方側の部分と、るつぼ１８とに
亘つて仕切部材３１が掛渡される。仕切部材３１
は、第６図に示すようにそれぞれ台形状の仕切片
２８，２９，３０が周方向に密着されて形成され
る。仕切部材３１と同様の構成を有する仕切部材
３１ａ，３１ｂ，３１ｃが周方向にそれぞれ間隔
をあけて配置されて構成される。仕切部材３１ａ
〜３１ｃの仕切片に言及するときは、前記参照符
２８〜３０にそれぞれ添字ａ〜ｃを付して示す。

仕切部材３１の仕切片２８〜３０はそれぞれ同
様の構造を有し、残余の仕切部材３１ａ〜３１ｃ
においても同様である。したがつて以下に、仕切
片２８の構造について説明する。仕切片２８は半
径方向外方から内方になるに従い先細状の略くさ
び状であり、耐火レンガなどから実現される支持
部材３２と、支持部材３２の上表面に配置され、
前記炉床１４の被覆層１６と同様の材料から形成
される板体３３と、支持部材３２と板体３３との
間に介在され、比重がたとえば0.12〜0.15と比較
的小さく、また熱伝導率が小さいセラミツクス材
料などから形成される介在層３４とを含む。

これらの支持部材３２、板体３３および介在層
３４の半径方向内側端部は、るつぼ１８の内壁面
よりわずかに半径方向外方側にずれた位置になる
ように構成され、前記支持部材３２、板体３３お
よび介在層３４の半径方向内方端部には、たとえ
ば耐火温度1500℃、比重1.0、熱伝導率0.28（於
1000℃）であつてAl₂O₃84％、SiO₂16％の成分構
成である充填剤３５を塗布し、るつぼ１８の内壁
面と面一となるように形成される。

前述したように各仕切部材３１，３１ａ〜３１
ｃはそれぞれ相互間をあけており、ここにはたと
えば４つの位置決め部材３６ａ，３６ｂ，３６
ｃ，３６ｄ（必要な場合には参照符３６ｄ（必要な
場合には参照符３６で総称する）が配置される。
位置決め部材３６の上端面は、炉壁１３の上端面
と同一高さを有するように構成され、その半径方
向内端部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ（必要
な場合には参照符３７で総称する）は、それぞれ
るつぼ１８の外周面の上端部付近に当接する状態
に配置され、このように配置された位置決め部材
３６ａ〜３６ｄによつて、燃焼室１７内にるつぼ
１８を配置するにあたつて、るつぼ１８の軸線が
炉体１２の軸線と一致するように位置決めされ
る。

この位置決め部材３６ａ〜３６ｄおよび炉壁１
３上に、炉蓋３８が乗載される。炉蓋３８に関し
て、燃焼室１７内に前述したように位置決めされ
て配置されたるつぼ１８の直上方に、るつぼ１８
の上端部の内径Ｒ１より小さな内径Ｒ２の開口３
９が形成される。炉蓋３８上には開口３９に同心
の予熱筒４０が取外し可能に乗載される。また予
熱筒４０には蓋４１が乗載される。

前記壁体１９は炉壁１３より低く構成されてお
り、また前記仕切部材３１は炉蓋３８との間に排
ガス通路４２を形成する大きさに選ばれる。した
がつて前記燃焼室１７と、壁体１９の排ガス通路
２１と、壁体１９と炉壁１３と炉蓋３８と仕切部
材３１との間に形成される排ガス通路４３と、前
記排ガス通路４２と、炉蓋３８の前記開口３９と
はそれぞれ相互に連通される。また燃焼室１７の
上端部付近であつてるつぼ１８の上端部より下方
にバーナ４４が設けられ、燃焼排ガスなどを燃焼
室１７内に炉体１２の軸線に接線方向に吹込む。

第１図〜第６図を参照して、本実施例のるつぼ
炉１１の動作について説明する。たとえば銅合金
などの非鉄合金のインゴツト４５を溶解するにあ
たつては、第１図に示めされるように炉蓋３８上
に予熱筒４０を乗載し、この状態でるつぼ１８内
に開口３９からインゴツト４５を挿入する。バー
ナ４４から燃焼室１７内に噴出される燃焼排ガス
などは、るつぼ１８と壁体１９との間の燃焼室１
７内を施回しつつ下降し、燃焼室１７の下端部付
近で反転し、壁体１９内の排ガス通路２１を上昇
し、排ガス通路４３，４２および開口３９を経て
予熱筒４０内を通り外部に排出される。

このようにしてバーナ４４による火炎および排
ガスはるつぼ１８を加熱するとともに、予熱筒４
０においてインゴツト４５も加熱する。すなわち
るつぼ１８内におけるインゴツト４５の溶解に先
立つて、予熱筒４０内においてインゴツト４５が
予熱されるので、少なくなくとも下記の効果を実
現することができる。

インゴツト４５の溶解時間が短縮され、排ガ
スに含まれるたとえば水素ガスまたは酸素ガス
などがるつぼ１８内の溶湯に吸収され、品質低
下をもたらすことを防ぐことができる。

溶解時間が短縮されるので、溶解する材料の
単位投入量を増加でき、材料の投入回数を軽減
して作業性の向上を図ることができる。

予熱筒４０によつて炉蓋３８の開口３９から
の熱輻射を格段に低減し、作業環境を向上する
ことができる。

インゴツト４５の溶解作業が終了し、るつぼ１
８内の溶湯を汲出する作業を開始するにあたつ
て、バーナ４４の燃焼を停止する。このとき燃焼
室１７の内周面を構成する前記壁体１９は、前述
したように比重が0.1〜1.5の材料から構成されて
おり、したがつてその蓄熱によつて前記バーナ４
４の燃焼停止後、るつぼ１８への伝熱量がるつぼ
１８内の溶湯の汲出しに要する時間（たとえば15
〜20分）まで持続するようにできる。したがつて
壁体１９の蓄熱と炉蓋３８とによつて、るつぼ１
８内の湯温のむやみな低下を防止している。

また壁体１９を形成する前記材料は、バーナ４
４の燃焼開始時において、燃焼室１７内の温度が
インゴツト４５の溶解に必要な所定の温度まで上
昇する速度がむやみに低下してしまうような蓄熱
量が過大にまで至らない範囲で選ばれている。

炉床１４の被覆層１６は前述したように非鉄金
属溶湯と湯離れがよく、したがつてたとえばるつ
ぼ１８が損傷して溶湯が流出した場合であつて
も、この溶湯が床部材１５に接触することが防が
れる。したがつて従来技術の項目で説明したよう
に、溶湯が床部材１５に付着浸透して、炉床１４
の修復が困難となることが防がれている。また溶
湯の流出または湯こぼれの発生などにおいて、被
覆層１６上で溶湯は凝固し、前述したように容易
に破砕される被覆層１６とともに、凝固した溶湯
を破砕し、取出口２２から取出して、被覆層１６
を新たに形成することによつて、炉床１４の修復
を容易に行なうことができる。

また仕切部材３１の板体３３は、炉床１４の被
覆層１６と同一材料から形成されており、したが
つてるつぼ１８内の溶湯を汲出す作業にいて仕切
部材３１に湯こぼれを生じた場合であつても、炉
床１４の前述したような修復作業と同様の作業に
よつて、湯こぼれした溶湯の除去および仕切部材
３１の修復を容易に行なうことができる。

また仕切部材３１は半径方向外方から内方に向
けて、次第に下方に向かうテーパが形成されてお
り、また板体３３は湯離れがよい特性を有してい
る。したがつて湯こぼれした溶湯はテーパに沿つ
て流下し、るつぼ１８内に戻される。

また前述したように取出口２２には溶湯の浸透
が容易な閉塞部材２４が充填されており、したが
つて燃焼室１７内において湯こぼれが発生した場
合、炉床１４上の溶湯は閉塞部材２４に容易に浸
透し、したがつてこの閉塞部材２４をるつぼ炉１
１の外部から目視することによつて、湯こぼれの
発生などを容易に検知することができる。

またこの湯こぼれなどの発生の検知は、たとえ
ば閉塞部材２４の半径方向外方端部付近に一対の
電極を設け、この電極をたとえば警報音を吹鳴す
る警報装置などに接続するようにしてもよい。す
なわち湯こぼれなどが発生した場合、閉塞部材２
４に浸透した溶湯が前記一対の電極を導通させ、
この導通状態を前記警報装置が検出して警報動作
を行なう。このようにして湯こぼれなどの発生を
自動的に検出するようにしてもよい。

前述の実施例において示したブロツク体２０は
第３図示の形状に限らず、第７図(1)図示のよう
に、排ガス通路２１のみがたとえば３つ形成さ
れ、切欠き２０ａ（第３図参照）を有しない構成
でもよく、また第７図(2)に示すように排ガス通路
２１が３つ以上のたとえば５つに設けられた構成
でもよい。

また第７図(3)に示すように、排ガス通路２１が
ブロツク体２０の外形に沿つた角柱状の内周面を
有するように構成してもよく、また第７図(4)に示
すように、このような角柱状の排ガス通路２１を
複数設けるようにしてもよい。これらの第７図(1)
〜第７図(4)に示されるブロツク体２０には、第３
図に示したブロツク体２０と同様に、炉床１４
（第１図参照）から離間した状態に保持されるた
めの支持脚２６が設けられている。

本考案の他の実施例のブロツク体２０の構成例
として第８図(1)に示すように、ブロツク体２０の
下端部を炉床１４に直接乗載するようにして、ブ
ロツク体２０内に形成される排ガス通路２１を、
ブロツク体２０の上端部とブロツク体２０の半径
方向内方面とを連通する屈曲した形状に形成して
もよい。また第８図(2)に示すように、このように
屈曲されて形成された排ガス通路２１を、第７図
(3)に示すように単１個であつて、ブロツク体２０
の外形に対応する形状の内周面を有する形状に構
成してもよい。

効 果 以上のように本考案に従えば、耐火物から成る
炉壁内に燃焼室が構成され、燃焼室内には、るつ
ぼが配置される。このるつぼと炉壁との間の燃焼
室を上方で閉止する仕切り部材が設けられる。こ
の仕切り部材には、るつぼの外周に当接する位置
決め部材が周方向に間隔をあけて複数箇所設けら
れる。したがつてるつぼを加熱するにあたり、仕
切り部材によつて燃焼室内の対流伝熱の効果が向
上される。またるつぼを燃焼室内に設置する場
合、るつぼは仕切り部材に設けられた複数の位置
決め部材によつて容易に位置決めが行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のるつぼ炉１１の断
面図、第２図は第１図の切断面線−から見た
断面図、第３図はブロツク体２０の斜視図、第４
図はるつぼ炉１１の一部分の分解斜視図、第５図
はるつぼ１８の上端部付近の拡大断面図、第６図
はるつぼ炉１１の簡略化した平面図、第７図およ
び第８図は本考案の他の実施例のブロツク体２０
の斜視図、第９図は従来技術のるつぼ炉１の断面
図である。 １１……るつぼ炉、１２……炉体、１３……炉
壁、１４……炉床、１６……被覆層、１７……燃
焼室、１８……るつぼ、１９……壁体、２０……
ブロツク体、２１，４２，４３……排ガス通路、
３１……仕切部材、３５……充填剤、３６……位
置決め部材、４０……予熱筒、４４……バーナ、
４５……インゴツト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 耐火物から成る炉壁内に燃焼室を構成し、 燃焼室内にるつぼが配置され、 この燃焼室内においてるつぼの上端部付近にバ
   ーナを設け、バーナの排ガスが燃焼室の下部から
   反転して排ガス通路を経て排出されるようにし、 るつぼと炉壁との間の燃焼室を上方で閉止する
   仕切部材を設け、 この仕切部材には、るつぼの外周に当接する位
   置決め部材が周方向に間隔をあけて数箇所設けら
   れたことを特徴とするるつぼ炉。