JPS60187615A - 金属溶湯の加熱方法 - 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】 この発明は溶解設備において製造した金属溶湯を鋳造設
備に運んでそこで鋳造するまでの途中の過程において、
上記金属溶湯を加熱する方法に関する。

上記金属として鉄鋼を例にとって説明すると、鉄鋼生産
は高級化が進んでいる。特殊鋼の製造は、かってはアー
ク炉を用いスクラッフ゛に配合材を加えて溶解成分調整
を行い、引続き同一炉でスラグやガスの効果を加えて精
錬を行って不純分を除去する方法が一般的であった。

しかし、経済的見地からは溶解と精錬をそれぞれ分ける
ことによって量産化を果した方が効果が大“であるため
、最近では溶解炉はもっばら溶解のみに使用し、得られ
る溶湯を取鍋にとった後精錬を行う炉外精錬の考えが普
及した。これは特殊鋼に限らず高炉・転炉製鋼法におい
ても同様で、転炉から取鍋に受けた溶湯は真空脱ガスや
アルゴン酸素吹錬を行う処理設備にまわされるようにな
シ、この炉外精錬特にＲＨ式真空脱ガスによる処理は高
炉・転炉製鋼の品質を著しく改善してアーク炉法に匹敵
する高級鋼（いわゆる特殊鋼）が量産されるようになっ
た。一方、鋳造関係も公理化が進み、取鍋から直接ビレ
ットに鋳造する連続鋳造機（連鋳機、Ｃｏとも呼ぶ）が
取りいれられ、現在の特殊鋼生産は高炉→転炉→ＴＬＦ
Ｔ式真空脱ガス装置→連鋳機、又は、アーク炉→几Ｈ式
真空脱ガス装置→連鋳機と続くフ゛ロセスが確立してい
る。

しかしＣＣの普及が進むにつれ、ＣＣにおける最大の鋳
造条件である溶鋼の温度条件の問題が全プロセスに大き
くクロース°アッフ゛してきた。すなわち、ＣＣでは溶
鋼の温度が高過ぎれば凝固が遅くなって鋳造速度が遅く
なシ、低連き゛れは不不意な凝固がでて品質の欠陥を生
ずる。温度が低連き゛る問題は、溶解以後の全フ“ロセ
スにおいては取鍋に受けられた溶鋼は再度加熱されるチ
ャンスがないため、常に弘前の種であり、最悪の場合は
途中で固まってしまい製品化はもちろんフ“ロセス全体
が故障や遅延などを起して重大な支障をきたす。特に精
錬設備において精錬中線、溶湯は積極的に攪拌等が長時
間に渡って行なわれるため温度降下の機会が大きい。こ
のため、溶解過程では、全てのチャージにおいて出湯時
の温度を高める対策がとられている。

以上のことから、次の支障が生じている。

■溶解過程におけるエネルギー消費が大きくなる、→総
体的に原単位増加。

■溶解設備が高温運転のため、耐火物の損耗が多くなる
。

■溶解設備が高温運転のため、原料特にＭｎ等の蒸発が
多く歩留りが悪くなる。

■精錬過程において温度の降下を促進するような合金等
の添加に制限を受ける。

こうした対策にもかかわらず、ミスや故障で全フ。

ロセスのどこかで時間的な狂いを生じると温度が下った
湯は溶解過程へ戻せない場合は全て不良品となる。

このようなことから、溶解→ＣＣ間に各種の熱源を置く
ことが検討され、取鍋にアーク加熱を追加するＬＡＦ法
が導入されつつある。しかし、ＬＡＦを実際に行なうと
溶解炉に近い大炎りな設備になりスペース上の制約やま
た加熱に比較的時間がかかることから、溶解→ＣＣに至
る過程にＬＡＦ設備が割込む形で加わることになる。こ
のため全プロセスのバランスがくずれて生産性の低下を
きたしたシ、全体プロセスがよシ大規模化し、また長時
間化する。しかもアーク加熱における電極カーボンによ
る溶湯汚染の防止のため真空脱ガス等の精錬の前段階に
おかれ、しかも溶湯の上からの加熱で効率も良くなく全
体プロセスの向上に大きく効果を上げている訳ではない
。

そこで本発明の目的は上記背景の問題を全て改善する加
熱方法を提供するもので、なるべくＣｃに近い工程にお
いて溶湯を加熱でき、全プロセスにおける工程に工程上
の追加がなく、溶湯の汚染がなく、加熱効率が高く、設
備が手軽で簡便であることを特長とした金属溶湯の加熱
方法を提供しようとするものである。

以下本願の実施例を示す図面について説明する。

第７図乃至第１図において、１は可搬式容器として例示
する取鍋で、内部には金属の溶湯２が貯えられている。

３はＲＨ式真空脱ガス装置を示す。これにおいて４は脱
ガス容器、５．５はその下部に備えられた接続管を示す
。６は一方の接続管５に備えられた噴出口で、そこには
アルゴンの供給管７が接続しである。８は各接続管５の
下端に接続された浸漬管で、絶縁材料で形成しである。

尚上記接続管５と浸漬管８から成る部分を本件明細書中
では中空脚とも呼ぶ。９は容器４の上部に設けられた排
気口で、真空排気装置へ接続される。１０は合金添加口
を示す。次に１１は脱ガス装置３における容器４の下側
に備えられた交番磁界発生装置を示す。これにおいて捻
は鉄心で、けい素鋼板を゛積層して形成されており又図
示外の冷却装置によろ水冷構造となっている。Ｌ３は鉄
心稔の一部に巻き付けた絶縁材、１４はその外周側に巻
回した磁界発生用コイルを示す。１５は遮熱カバーで、
溶湯２の高熱が磁界発生装置１１に及ぶのを遮断する為
のもめである。次に１７は上記磁界発生装置Ｈに電力を
供給する電源装置を示す。これにおいてｍは受電端子、
１９け高圧受電盤、Ｉは多段タップ付変圧器、２１は力
率補償コンデンサを夫々示す。

次に上記構成のものの作用について説明する。

図示外の溶解設備において金属原料が加熱されて金属溶
湯が形成される。上記溶湯は取鍋１内に受けられ、別の
場所にある鋳造設備まで搬送されてそこで鋳造が行なわ
れる。上記の様に取鍋１内に受けられた溶湯を鋳造設備
まで搬送する途中の過程において、上記溶湯２の脱ガス
作業が行なわれる。その作業は次の様にして行なわれる
。即ち、まず溶湯２の入った取鍋１を脱ガス装置３の下
側に位置させる。然る後脱ガス装置における浸漬管８を
取鍋１内の溶湯２に浸漬する。これにより容器１には浸
漬管８，８、接続管５，５、容器４とでもって中空の環
状路が付設された状態となる。

次に排気口９を通して容器４内を排気する。すると取鍋
１内の溶＠２は浸漬管８、接続管５を通して脱ガス容器
４内に第１．２図の如く吸い上けられ、前記中空環状路
に溶湯２が存在する状態となる。上記の如き状態におい
て供給管７を介して噴出口６から接続管５内にアルゴン
を噴出させる。

これによシ溶湯２には第１図において矢印Ａで示される
様な流れが生じ、溶湯２の周知の如き脱ガス作業が遂行
される。

ヒ紀の様に脱ガス作業を行なう過程において、電源装置
１７から磁界発生装置１１のコイル１４に交流電力を供
給する。すると磁界発生装置ｉ１．１１により上記中空
の環状路の中空部乙に第２図に符号Ｂで示される如き交
番磁界が与えられる。すると上記中空環状路を流れる溶
湯２に線トランスの原理によって第２図に符号Ｃで示さ
れる如き誘導電流が誘発される。この様な誘導電流Ｃが
中空環状路の溶湯に流れると、その溶湯にはそれが有す
る電気抵抗゛によってジュール熱が発生し、溶湯自身が
発熱する。従って上記溶湯は真空脱ガス装置３によって
脱ガスをされている間に並行的に上記誘導電流によって
加熱され、その冷却が防止される。

上記の様にして脱ガス作業が完了した溶湯社、脱ガス装
置３の容器４内を元の圧力に戻すことによって取鍋ｌ内
に戻される。上記取鍋は次に鋳造設備まで搬送され、そ
こでその取鍋１内の溶湯が鋳造装置に流し込まれ、その
鋳造装置によって金属鋳塊が製造される。

上記のようにして溶湯を加熱する方法にあっては次のよ
うな効果がある。

■溶湯の全体の温度上昇は上熱となるアーク加熱よシ効
果的に作用、 ■溶湯をと９まくようにコイルを配置し７溶湯内部に磁
界の変化を生じさせる一般の誘導加熱に比し、 （ａ）整合性が良いため効率が高く（加熱に有利）、力
率もよい（さらに設備が小規模）。

（ｂ）発生交番磁界をとシまく溶湯と同じとυ巻きをす
る容器の電気的導電材による閉ループが存在しない。す
なわち鉄皮等を通路とする電流回路を考えた場合、環流
管は取鍋溶湯と電気的絶縁材である酸化物系耐火材の浸
漬管を介して取鍋溶湯と接しておシ、閉ループが形成さ
れない。このため閉ルーフ゛は溶湯のみで構成きれ、鉄
皮が加熱されないのでより大出力が効率よ〈印加できる
。

（Ｃ）溶湯内部に磁界を発生させる場合には表皮効果の
ため溶鋼の種類に応じた周波数の選定が必要で一般に高
周波が必要となるが、上記方法はトラツクの原理である
ため周波数の考慮が不用である。

従って、鋼種に無関係に加熱が可、低周波という簡便な
設備で可、高周波のように周辺構築物の不本意なオーバ
ーと一部や電波障害等の障害がでない等の効果がある。

■加熱ユニットは脱ガス容器と取鍋間に置くだけでよく
、容器や取鍋のハンドリングに大きな支障を生じない。

■■〜■の理由で加熱ユニットはコンパクト化し、逆に
大きな昇温作用も可能。

次に実験例を示せば、容＠ＲｏｔのＲＨ式真空脱ガス装
置３において、取鍋ｌに約８０ｔのステンレス鋼１５５
０°Ｃを受け、２６０　ＯｋＶＡの電源からトラン７の
タップと力率改善コンデンサを調整して磁界発生装＠１
１に１７６０１Ｍ’の電力を供給した。２０分経過する
までこの状態を保って脱ガス処卯を行ったが、取鍋内の
溶鋼の温度に降下はなかった。さらに２８９０県に電力
を調整したところ溶鋼の温度は上昇を示し、２０分後に
は１５８０°Ｃまで昇温した。

次に第Ｓ図は交番磁界発生装置の構造の異なる例を示す
もので、コイル１４　ｅを備えさせる位置を前記のもの
とは異ならしめた例を示すものである。

なお、機能上前図のものと同−又は均等構成と考えられ
る部分には、前回と同一の符号にアルファベットのｅを
伺して重複する説明を省略した。

（また次回以降のものにおいても順次同様の考えでアル
ファベットのｆ、ｇ・・・を順に付して重複する説明を
省略する。） 次に第４図は交番磁界発生装置の更に異なる例を示すも
ので、一端を前記中空環状路の中空部分２２ｔ°に位置
させる様にした鉄心１２ｆの他端にコイ／Ｌ／１４ｆを
備えさせた例を示すものでおる。

次に第７図は脱ガス作業を行なう場合の異なる例を示す
ものである。図において列は加圧室で、その内部は加圧
されている。この様な加圧室例の内部に取鍋１ｇ及び脱
ガス装置３ｇの下部部分を存置させることによシ、取鍋
１ｇ内の溶湯２ｇは容器４ｇ内の負圧によってそこに引
き込まれるのみならず加圧室Ｕ内の圧力によっても脱ガ
ス容器４ｇ内に押し上げられる。この為脱ガス装置３ｇ
における中空脚部の高さを高くすることができる。

この様に中空脚５を高くした場合には磁界発生装置１１
ｇとして大型の大容量のものを用いることができ、溶湯
２ｇの加熱能力を高くすることができる。又は、磁界発
生装置１１　ｇの下部と溶湯２ｇの表面との間の距離を
大きくとることができて、溶湯２ｇの高熱による磁界発
生装置１１ｇの損傷を少なくすることができる。

次に第ｇ図には金属溶湯を前実施例とは異なる″場所で
加熱する方法が示されている。図において、鍋ηはその
下部に二つのノズル列、２８を備えている。四はタンデ
ィツシュ、田は連鋳装置の水冷のモールドを夫々示す。

この様な構成のものにあっては、鍋Ｉ内の溶湯２ｈはノ
ズ／ｌ／２８を通してタンディツシュ器内に注入され、
更にその溶湯はタンディツシュ四の下部から連鋳装置の
モールド（資）へと注入される。そしてそのモールド（
資）によって冷却されて固化した鋳塊３１は順次下方へ
引き下けられる。

上記の様な場合にあって二つのノズル公、２８間の空間
には交番磁界発生装置により紙面と垂直な方向に交番磁
界が加えられる。その結果、ノズル列、鍋η、タンディ
ツシュ四から成る中空の環状路に存在する溶湯２ｈには
、矢印Ｃｈで示される様な誘導電流が流れ、溶湯はその
電流によるジュール熱によって加熱される。その結果上
記溶湯２ｈの冷却が防止されて、適温の溶湯が連鋳装置
のモールド器内に注き込まれる。

次に第り図乃至第７２図は取鍋の異なる例を示す本ので
ある。上記取鍋１１はその中央部に横方向の空洞部羽を
有しており、取鍋１１の内部においてはその空洞部おの
周囲が中空の環状路となっている。

この様な構造の取鍋１１にあっては、溶解設備において
取鍋内に溶湯を受け、それを鋳造設備まで運ぶ途中の過
程において、第７０図に示される如く交番磁界発生装置
１１　ｉを付設する。即ち、装置１１　ｉのベース上に
取鍋１１を置き、上記空洞部おの内部に鉄心１２ｉ及び
コイル１４　ｉを存置させ、そこに第ン／図に示される
如く交番磁界１３ｉを与える。その結果第７．２図に示
される如く上記中空の環状路に位置する溶湯２−には誘
導電流ｃｉが流れ、その電流のジュール熱によって上記
溶湯２１が加熱される。

次に第７３図及び第１１図は取鍋の更に異なる例を示す
もので、空洞部３３ｊを縦向きに備えさせた例を示すも
のである。

この様な構造の取鍋においては、前記第り図に示された
ものと同様の過程において第７３図に示さ゛れる如く上
記空洞部羽ｊに上下方向の交番磁界Ｂｊを与える。する
と第１１図に示される如くその空洞部＆ｌｊの周囲の溶
湯２ｊに誘導電流Ｃｊが流れ、その溶湯が加熱される。

次に第７．５′図及び第１乙図は金属溶湯の加熱をタン
ディツシュにおいて行なう例を示すものである。図にお
いて、勢はタンディツシュ２９にの中央部に縦方向に設
けられた空洞部で、その周囲におけるタンディツシュ２
９に内の空間が中空の環状路となっている。

上記構成のものにあっては、取鍋１ｋから溶湯２ｋをタ
ンディツシュ２９ｋに受け取りそれをモールド３０ｋＫ
注き゛込む過程において、溶湯は第１乙図において矢印
蕊で示される様に流れる。その様に溶湯が流れる過程に
おいて、上記空洞部調に交番磁界１１１ｋを加えること
により、第１乙図に示される如く上記環状路にある溶湯
２ｋには誘導電流（ｊｋが流れ、その誘導電流によって
溶湯２ｋが加熱される。

以上のようにこの発明にあっては、可搬式容器ｌでもっ
て溶解設備から鋳造設備まで溶湯２を運ぶ途中において
、その容器１内の溶湯２を加熱するものであるから、可
搬式容器内のｆ１湯ｉＭ度の過度な温度低下は防止され
る効果があシ、鋳造設備に至った時点での溶湯温度を適
温に保ち、良品質の鋳造品を造る上に有益である。

さらに不発明は、可搬式容器１で溶湯２を運ぶその過程
で溶湯２を加熱するものであっても、溶湯２は可搬式容
器ｌ内から外部に移し換えされるものではなく、溶湯は
容器ｌ内に入れたままで容器ｌに設けられる環状路の中
空部乙に別体の磁界発生装置１１より交番磁界Ｂを容器
外部から与えて溶湯２を加熱するものであるから、可搬
式容器に磁界を与える為の作業の開始は簡単迅速に行う
ことができ、筐た可搬式容器１を移動させるに当っては
、単に磁界発生装置１１から分離させるだけで直ちにこ
れを鋳造装置に向けて移動開始させられる効果もめる。

さらに本発明にあっては、溶湯を可搬式容器ＩＫ入れて
運ぶ過程において、上記可搬式容器１の溶゛湯内に几■
真空脱ガス装置３における２木の中空脚の下端を連通状
配設することによって通常の脱ガス操作が行なえるばか
シでなく、脱ガスの為に環状移動させる溶湯は、その環
状路の中空部ｎに与えられる磁界Ｂによって加熱される
利点がある。

このように本発明の方法によれば脱ガス用環状路と、加
熱用環状路が同時に形成されるばかりでなく、脱ガス操
作の時間中に加熱操作が同時並行的にできるという時間
的に有益な効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は真空脱ガス
装置によシ溶湯の脱ガスを行なう状態を示す縦断面図、
第２図は脱ガス過程において溶湯の加熱を行なう原理を
説明する為の図、第３図は電源装置の回路図、第グ図紘
交番磁界発生装置の平面図、第Ｓ図及び第４図は夫々交
番磁界発生装置の異なる例を示す平面図、第７図は脱ガ
ス操作を行なう場会の異なる態様を示す略示図、第ｇ図
は溶湯を連鋳装置のモールドに注入する為の構成を示す
縦断面図、第り図は取鍋の異なる例を示す斜視図、第１
０図は取鍋内の溶湯の加熱状態を示す図、第１／図は交
番磁界の印加状態を示す図、第１コ図は誘導電流の回路
を示す図、第７３図は更に異なる構造の取鍋における交
番磁界の印加状態を示す図、第１グ図は第７３図に示さ
れた取鍋における誘導電流の経路を示す図、第１夕図は
溶湯加熱用の構造を備えるタンディツシュの斜視図、第
１乙図は第７３図のタンディツシュにおける溶湯の流れ
及び誘導電流の回路を示す平面図。 ｌ・・・取鍋、２・・・溶湯、η・・・中空環状路の中
空部、１１・・・交番磁界発生装置。 第２図 々１４図 第５図 第６図　第７ｒに１ 第８図 ？ｈ 第１１図　第１Ｚ図 第１３図　術１４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶解設備で加熱によシ得られた金属溶湯を取鍋等
   の可搬式容器に受けて別の鋳造設備まで搬送してそこで
   鋳造する金属鋳塊の製造工程において、上記溶解設備か
   ら鋳造設備に向う途中の可搬式容器に対しては、上記可
   搬式容器に予め形成されている中空の環状路の中空部又
   は上記可搬式容器に対して一時的に付設する中空の環状
   路の中空部に、別体形成の交番磁界発生装置より発する
   交番磁界を与え、可搬式容器内の溶湯を加熱することを
   特徴とする金属溶湯の加熱方法。
2. （２）溶解設備で加熱により得られた金属溶湯を取鍋等
   の可搬式容器に受けて別の鋳造設備まで搬送してそこで
   鋳造する金属鋳塊の製造工程において、上記溶解設備か
   ら鋳造設備に向う途中の可搬式容器に対しては、Ｒ，Ｈ
   真空脱ガス装置における２木の中空脚の下端を上記の容
   器内の溶湯内に連通状配設することによって一時的に中
   空の環状路を形成し、その中空部に対しては別体形成の
   交番磁界発生装置より発する交番磁界を与え、可搬式客
   器内の溶湯をＲＨ真空脱ガス容器によって脱ガスしてい
   る過程において加熱することを特徴とする金属溶湯の加
   熱方法。