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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6057988
(24)【登録日】2016年12月16日
(45)【発行日】2017年1月11日
(54)【発明の名称】ライニング損耗検出システムを備える電気的誘導炉
(51)【国際特許分類】
F27B 14/06 20060101AFI20161226BHJP
F27B 14/20 20060101ALI20161226BHJP
F27D 21/00 20060101ALI20161226BHJP
H05B 6/24 20060101ALI20161226BHJP
F27D 1/00 20060101ALI20161226BHJP
【ＦＩ】
F27B14/06
F27B14/20
F27D21/00 Q
H05B6/24
F27D1/00 V
【請求項の数】20
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2014-512074(P2014-512074)
(86)(22)【出願日】2012年5月23日
(65)【公表番号】特表2014-522474(P2014-522474A)
(43)【公表日】2014年9月4日
(86)【国際出願番号】US2012039117
(87)【国際公開番号】WO2012162380
(87)【国際公開日】20121129
【審査請求日】2015年5月21日
(31)【優先権主張番号】61/488,866
(32)【優先日】2011年5月23日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/497,787
(32)【優先日】2011年6月16日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591029943
【氏名又は名称】インダクトサーム・コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＣＴＯＴＨＥＲＭ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】サティエン・エヌ・プラブ
(72)【発明者】
【氏名】トーマス・ダブリュー・ショーター
【審査官】
市川 篤
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０８−１５９６６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭５３−１１２２０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭５８−１３１３９８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
実開昭５４−００５１３６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
実公昭４９−００５２９５（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】
実開昭６３−０６０８９１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開平０５−１８０５８３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ２７Ｄ １／００− １／１８
Ｆ２７Ｄ ２１／００−２１／０４
Ｆ２７Ｂ １４／００−１４／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ライニング損耗検出システムを備える電気的誘導炉であって、
内側境界面及び外側境界面を有する交換式ライニングにして、内側境界面が電気的誘導炉の内容積部を形成する交換式ライニングと、
前記交換式ライニングの外側高さ部分を少なくとも部分的に包囲する誘導コイルと、
電気的誘導炉の内容積部に突出する接地プローブである第１回路端及び、電気的誘導炉外の電気的接地接続部位置で終端する第２回路端、を有する炉接地回路と、
前記交換式ライニングの壁の外側境界面と誘導コイルとの間に配置した不定形耐火物容積部に埋設した少なくとも１つの導電性メッシュにして、前記少なくとも１つの導電性メッシュを埋設した前記不定形耐火物容積部と前記交換式ライニングとの間における電気的不連続性の境界部を形成し、且つ、前記少なくとも１つの導電性メッシュの対向する側部間の短絡を防止する、あるいは前記側部間を相互に電気的に絶縁するように寸法付けされた断続部を有する導電性メッシュと、
前記少なくとも１つの導電性メッシュの１つに接続した正電位部、電気的接地接続部に接続した負電位部、前記正電位部と負電位部との間に形成したライニング損耗検出回路、を有する直流電圧源にして、前記交換式ライニング壁の消耗に従い、前記ライニング損耗検出回路における直流漏洩電流のレベルが変化する直流電圧源と、
を含む電気的誘導炉。
内側境界面及び外側境界面を有する交換式ライニングにして、内側境界面が電気的誘導炉の内容積部を形成する交換式ライニングと、
前記交換式ライニングの外側高さ部分を少なくとも部分的に包囲する誘導コイルと、
電気的誘導炉の内容積部に突出する接地プローブである第１回路端及び、電気的誘導炉外の電気的接地接続部位置で終端する第２回路端、を有する炉接地回路と、
前記交換式ライニングの壁の外側境界面と誘導コイルとの間に配置した不定形耐火物容積部に埋設した少なくとも１つの導電性メッシュにして、前記少なくとも１つの導電性メッシュを埋設した前記不定形耐火物容積部と前記交換式ライニングとの間における電気的不連続性の境界部を形成し、且つ、前記少なくとも１つの導電性メッシュの対向する側部間の短絡を防止する、あるいは前記側部間を相互に電気的に絶縁するように寸法付けされた断続部を有する導電性メッシュと、
前記少なくとも１つの導電性メッシュの１つに接続した正電位部、電気的接地接続部に接続した負電位部、前記正電位部と負電位部との間に形成したライニング損耗検出回路、を有する直流電圧源にして、前記交換式ライニング壁の消耗に従い、前記ライニング損耗検出回路における直流漏洩電流のレベルが変化する直流電圧源と、
を含む電気的誘導炉。
【請求項2】
直流漏洩電流レベルの変化を検出するための、少なくとも１つの導電性メッシュの各々用のライニング損耗検出回路に接続した少なくとも１つの検出器を更に含む請求項１に記載の電気的誘導炉。
【請求項3】
前記少なくとも１つの導電性メッシュが、交換式ライニングの高さ部分を包囲し、且つ、対向する垂直方向端部間に垂直方向間隙を有する、円筒状の導電性メッシュを含む請求項１又は２に記載の電気的誘導炉。
【請求項4】
前記少なくとも１つの導電性メッシュが、交換式ライニングの高さ部分を包囲し、且つ、電気絶縁体により分離された重畳する対向する垂直方向端部を有する、円筒状の導電性メッシュを含む請求項１又は２に記載の電気的誘導炉。
【請求項5】
前記少なくとも１つの導電性メッシュが、交換式ライニングの高さ部分を包囲する導電性メッシュの列を含み、前記列を成す各導電性メッシュが相互に電気的に絶縁される請求項１又は２に記載の電気的誘導炉。
【請求項6】
前記少なくとも１つの検出器が、少なくとも１つの導電性メッシュの各々用のライニング損耗検出回路全て用の単一の検出器を含み、ライニング損耗検出システムを備える前記電気的誘導炉が、全てのライニング損耗検出回路における単一の検出器に切替自在に接続する切替装置を更に含む請求項２に記載の電気的誘導炉。
【請求項7】
前記少なくとも１つの検出器が、少なくとも１つの導電性メッシュの各々用のライニング損耗検出回路の各々用の別個の検出器を含む請求項２に記載の電気的誘導炉。
【請求項8】
交換式ライニングの底部の外側境界面の下方に配置した底部の不定形耐火物容積部に埋設した少なくとも１つの導電性の底部メッシュにして、前記少なくとも１つの導電性の底部メッシュを埋設した前記底部の不定形耐火物容積部の下方における電気的不連続性境界部を形成する底部メッシュと、
直流電圧源にして、少なくとも１つの導電性の底部メッシュの１つに接続された正電位部及び、電気的接地接続部に接続した負電位部、前記少なくとも１つの導電性メッシュの１つに接続した正電位部と前記電気的接地接続部に接続した負電位部との間に形成した底部ライニング損耗検出回路、を含み、前記底部ライニング損耗検出回路における底部ライニング直流漏洩電流レベルが、前記交換式ライニングの底部の消耗に従い変化する直流電圧源と、
を更に含む請求項１に記載の電気的誘導炉。
直流電圧源にして、少なくとも１つの導電性の底部メッシュの１つに接続された正電位部及び、電気的接地接続部に接続した負電位部、前記少なくとも１つの導電性メッシュの１つに接続した正電位部と前記電気的接地接続部に接続した負電位部との間に形成した底部ライニング損耗検出回路、を含み、前記底部ライニング損耗検出回路における底部ライニング直流漏洩電流レベルが、前記交換式ライニングの底部の消耗に従い変化する直流電圧源と、
を更に含む請求項１に記載の電気的誘導炉。
【請求項9】
前記少なくとも１つの導電性メッシュの各々用の底部ライニング損耗検出回路に接続した少なくとも１つの底部ライニング損耗検出器にして、底部ライニング直流漏洩電流レベルにおける変化を検出する底部ライニング損耗検出器を更に含む請求項８に記載の電気的誘導炉。
【請求項10】
前記少なくとも１つの導電性の底部メッシュが、対向する半径方向角端部間に半径方向間隙を有する円形の導電性メッシュを含む請求項８又は９に記載の電気的誘導炉。
【請求項11】
前記少なくとも１つの導電性の底部メッシュが、底部メッシュの電気絶縁体により分離された重畳する半径方向端部を有する円筒状の導電性メッシュを含む請求項８又は９に記載の電気的誘導炉。
【請求項12】
前記少なくとも１つの導電性の底部メッシュが導電性の底部メッシュの列を含み、前記列を成す各導電性の底部メッシュが相互に電気的に絶縁される請求項８又は９に記載の電気的誘導炉。
【請求項13】
前記少なくとも１つの底部ライニング損耗検出器が、少なくとも１つの導電性底部メッシュの各々用の底部ライニング損耗検出回路全て用の単一の底部ライニング損耗検出器を含み、前記電気的誘導炉が、全ての底部ライニング損耗検出回路に単一の底部ライニング損耗検出器を切替自在に接続するための切替装置を更に含む請求項９に記載の電気的誘導炉。
【請求項14】
前記少なくとも１つの底部ライニング損耗検出器が、少なくとも１つの導電性底部メッシュの各々用の各底部ライニング損耗検出回路用の別個の底部ライニング損耗検出器を含む請求項９に記載の電気的誘導炉。
【請求項15】
ライニング損耗検出システムを備える電気的誘導炉の製造方法であって、
基礎上に誘導コイル巻体を位置付けるステップ、
誘導コイル巻体周囲に耐火物を取付けて耐火物埋設型誘導コイルを形成するステップ、 誘導コイル巻体内に流動性耐火物モールドを位置決めし、かくして前記流動性耐火物モールドの外壁と耐火物埋設型誘導コイルの内壁との間に、キャスト流動性耐火物容積部を提供するステップ、
流動性耐火物モールドの外壁周囲に、あるいは前記外壁周囲からオフセットして少なくとも１つの導電性メッシュを嵌装するステップにして、前記少なくとも１つの導電性メッシュが、その対向する側部間の短絡を防止する、あるいは前記側部間を相互に電気的に絶縁するように寸法付けされた断続部を有し、且つ、前記少なくとも１つの導電性メッシュを埋設した前記キャスト流動性耐火物容積部と交換式ライニングとの間に電気的不連続性の境界部を形成するステップ、
前記キャスト流動性耐火物容積部にキャスト流動性耐火物を注入して前記キャスト流動性耐火物内に少なくとも１つの導電性メッシュを埋設し、かくして前記少なくとも１つの導電性メッシュが前記キャスト流動性耐火物の固化後に然るべく維持されるメッシュ埋設型の注型性耐火物容積部を形成するステップ、
流動性耐火物モールドを取り外すステップ、
メッシュ埋設型の注型性耐火物の容積部内に交換式ライニングモールドを位置決めし、かくして、交換式ライニングモールドの外壁とメッシュ埋設型注型性耐火物容積部の内壁との間に交換式ライニングの壁容積部を形成し、基礎上方には交換式ライニングの底部容積部を形成するステップ、
前記交換式ライニングモールドの壁容積部及び底部容積部内に交換式ライニング耐火物を送給するステップ、
交換式ライニングモールドを取り外すステップ、
を含む方法。
基礎上に誘導コイル巻体を位置付けるステップ、
誘導コイル巻体周囲に耐火物を取付けて耐火物埋設型誘導コイルを形成するステップ、 誘導コイル巻体内に流動性耐火物モールドを位置決めし、かくして前記流動性耐火物モールドの外壁と耐火物埋設型誘導コイルの内壁との間に、キャスト流動性耐火物容積部を提供するステップ、
流動性耐火物モールドの外壁周囲に、あるいは前記外壁周囲からオフセットして少なくとも１つの導電性メッシュを嵌装するステップにして、前記少なくとも１つの導電性メッシュが、その対向する側部間の短絡を防止する、あるいは前記側部間を相互に電気的に絶縁するように寸法付けされた断続部を有し、且つ、前記少なくとも１つの導電性メッシュを埋設した前記キャスト流動性耐火物容積部と交換式ライニングとの間に電気的不連続性の境界部を形成するステップ、
前記キャスト流動性耐火物容積部にキャスト流動性耐火物を注入して前記キャスト流動性耐火物内に少なくとも１つの導電性メッシュを埋設し、かくして前記少なくとも１つの導電性メッシュが前記キャスト流動性耐火物の固化後に然るべく維持されるメッシュ埋設型の注型性耐火物容積部を形成するステップ、
流動性耐火物モールドを取り外すステップ、
メッシュ埋設型の注型性耐火物の容積部内に交換式ライニングモールドを位置決めし、かくして、交換式ライニングモールドの外壁とメッシュ埋設型注型性耐火物容積部の内壁との間に交換式ライニングの壁容積部を形成し、基礎上方には交換式ライニングの底部容積部を形成するステップ、
前記交換式ライニングモールドの壁容積部及び底部容積部内に交換式ライニング耐火物を送給するステップ、
交換式ライニングモールドを取り外すステップ、
を含む方法。
【請求項16】
キャスト流動性耐火物容積部に埋設した少なくとも１つの導電性の底部メッシュを、基礎上方及び交換式ライニングの底部容積部下方に嵌装するステップにして、前記少なくとも１つの導電性の底部メッシュが、前記少なくとも１つの導電性メッシュを埋設したキャスト流動性耐火物と前記交換式ライニングとの間に電気的不連続性の境界部を形成するステップを更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
少なくとも１つの導電性メッシュの各々から、炉の電気的接地接続部までのライニング損耗検出回路を取り付けるステップを更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
ライニング損耗検出回路全て用の少なくとも１つの検出器を取り付けるステップを更に含む請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
少なくとも１つの導電性の底部のメッシュの各々から炉の電気的接地接続部までの底部ライニング損耗検出回路を取り付けるステップを更に含む請求項１６に記載の方法。
【請求項20】
全ての底部ライニング損耗検出回路用の少なくとも１つの検出器を取り付けるステップを更に含む請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本件出願は、何れもここに参照することによりその全てを本明細書の一部とする、２０１１年５月２３日付で提出された米国仮出願特許第６１／４８８，８６６号及び２０１１年６月１６日付で提出された同第６１／４９７，７８７号の利益を主張するものである。本発明は電気的誘導炉に関し、詳しくは、誘導炉内のライニング損耗検出に関する。
【背景技術】
【0002】
図１には、代表的な電気的誘導炉（以下、誘導炉とも称する）における、交換式耐火物ライニング使用に関連する各部品が例示される。交換式ライニング１２（図で点描された部分／以下、ライニングとも称する）は、炉内壁をライニングして炉の内側容積部１４を形成する高融点物質から構成される。金属その他の導電性材料が内側容積部１４内に配置され、電気的誘導（以下、誘導とも称する）により加熱及び溶融される。誘導コイル１６が炉の外側高さ部分の少なくとも一部を包囲し、コイルを通して流れる交流が磁束を発生させ、発生した磁束が内側容積部１４に配置した材料にカップリングすると材料が誘導加熱及び溶融される。炉の基礎１８は耐火性の煉瓦あるいは鋳塊等の好適材料から形成する。誘導コイル１６はこの誘導コイルを断熱及び保護するコテ塗り性耐火材（グラウト）２０に埋設し得る。炉の代表的な地絡検出器システムは、ライニング１２の底部を貫いてその端部２２ａ’が内側容積部１４内に突き出す状態で例示した如きプローブワイヤ２２ａを含む。プローブワイヤ２２ａは、炉の接地部（ＧＮＤ）に接続した電気的接地線２２ｂに接続される。本明細書では、地絡検出器システムで使用するプローブワイヤ２２ａあるいはその他構成を一般に接地プローブと称する。
【0003】
炉の内側容積部１４で溶融物取扱いを繰り返すことでライニング１２が徐々に消耗する。ライニング１２は、炉の実用寿命時点後に炉再ライニング処理により補充される。炉オペレータは、炉の安全運転に反し且つ耐火物のメーカー及び設置業者の推奨基準を無視することにはなるが、内側容積部１４内の溶融金属と誘導コイル１６との間のライニング１２が炉の誘導コイル１６の状態を劣化させ、及び又は、炉の基礎１８が、その補修を要する程に損傷させるまでこの再ライニング処理を独断で遅らせることがある。それにより、炉のライニング処理に時間がかかるようになる。
【0004】
米国特許第７，０９０，８０１号には、少なくとも部分的に導電性表面を有する幾つかの導体セクションから構成した閉回路と、測定／表示装置とを含む、溶解炉用の監視装置が記載される。櫛状の第１導体セクションはオーム抵抗Ｒを介して第２導体セクションと直列接続される。櫛形の第１導体セクションは、第２導体セクションに隣接して、しかし第２導体セクションとは電気的に絶縁される状態下に耐火性ライニングに載置される。
【0005】
米国特許第６，１４８，０１８号には、炉床から炉への熱流れ検出に依存して炉壁内への金属侵入を検出する検知システムを含む誘導型溶解炉が記載される。誘導コイルと、耐火性ライニングに対する裏当てとして作用する滑り面材料との間に電極システムが介装される。電極システムは、電源からのテスト信号を受信する検出マットハウジング導体を含み、この検出マットハウジング導体は、ライニングを貫通する熱に応じて各検出マットハウジング導体間の導電率を変化させる感温性バインダを含んでいる。
【0006】
米国特許第５，３１９，６７１号には、炉ライニング上に電極を配置した装置が記載される。各電極は極性の異なる２つの群に分割され且つ相互に離間される。各電極群は、炉ライニングの温度依存性の電気抵抗を判定する装置に接続され得る。電極の少なくとも１つはセラミック箔上の第１側部上に電極網として配置される。セラミック箔の第１側部あるいはその反対側側部が炉ライニング上に配置される。前者、即ち、電極をセラミック箔の第１側部に配置する場合、セラミック箔の熱導伝性及び導電率は炉ライニングのセラミック材料のそれより小さく、後者、即ち、電極をセラミック箔の第１側部とは反対側側部に配置する場合、セラミック箔の熱導伝性及び導電率は炉ライニングのセラミック材料のそれとほぼ同一又はそれ以上である。
【0007】
米国特許第１，９２２，０２９号には、炉ライニングに装入され、制御回路の接点の１つを形成するシールドが記載される。シールドはシートメタル製であり、屈曲されてシリンダを形成する。炉内から外部に漏出した金属がシールドに接触すると信号回路が閉じる。
【0008】
米国特許第１，８２３，８７３号には、炉ライニング内に位置付けられ且つ誘導コイルから離間させた接地シールドが記載される。実質的に開放環状型の金属製の上方導管と、やはり同様に金属製の開放環状型の下方導管とが提供される。比較的小さい複数の金属パイプあるいは導管が比較的大きい２本の導管間に伸延され且つ流体密の様式下にそれら導管に固定される。保護用シールドに連結した接地部が提供される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】米国仮出願特許第６１／４８８，８６６号
【特許文献2】米国仮出願特許第６１／４９７，７８７号
【特許文献3】米国特許第７，０９０，８０１号明細書
【特許文献4】米国特許第６，１４８，０１８号明細書
【特許文献5】米国特許第５，３１９，６７１号明細書
【特許文献6】米国特許第１，９２２，０２９号明細書
【特許文献7】米国特許第１，８２３，８７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
解決しようとする課題は、炉が正常に運転及び維持される場合のライニング損耗による炉のコイル及び又は底部基礎損傷を回避する上で役立ち得るライニング損耗検出システムを備える誘導炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の１様相によれば、誘導炉用のライニング損耗検出システムを提供する装置及び方法が提供される。本発明の他の様相によれば、ライニング損耗検出システムを備える誘導炉が提供される。交換式の炉ライニングが内外の境界面を有し、内側境界面は誘導加熱及び溶解用の導電性材料をその内部に堆積させ得る、誘導炉の内側容積部を形成する。少なくとも１つの誘導コイルが交換式のライニングの外側高さ部分を包囲する。炉の接地回路が、単数あるいは複数の接地プローブ位置の、誘導炉の内側容積部に突出した第１端部と、誘導炉外の電気的接地部の接続部位置の第２端部とを有する。少なくとも１つの導電性メッシュが、交換式のライニング壁の外側境界面と誘導コイルとの間に配置した、不定形耐火物に埋設される。各導電性メッシュは、埋設された不定形耐火物と交換式ライニングとの間に、電気的不連続性のメッシュ境界部を形成する。直流電圧源が、導電性メッシュに接続した正電位部と、電気的接地接続部に接続した負電位部とを有する。交換式ライニング壁が消耗するに従い、その内部の直流漏洩電流レベルが変化する、導電性メッシュに接続した正電位部から電気的接地接続部に接続した負電位部に至るライニング損耗検出回路が形成される。各導電性メッシュ用の各ライニング損耗検出回路には、直流漏洩電流レベルの変化を検出する検出器を接続し得、あるいは別様には、単一の検出器を多数のライニング損耗検出回路に切り替え自在に接続し得る。
【0012】
本発明の他の様相によれば、ライニング損耗検出システムを備える誘導炉の製造方法が提供される。誘導コイル巻体を基礎上方に位置付け、誘導コイル巻体の周囲に耐火物を取付けて耐火物埋設型誘導コイルを形成する。誘導コイル巻体内部にキャスト不定形あるいはキャスト流動性（以下、キャスト不定形）耐火物用モールドを位置決めし、かくして、キャスト不定形耐火物用モールドの外壁と、耐火物埋設型誘導コイル内壁との間にキャスト不定形耐火物用容積部を提供させる。キャスト不定形耐火物用モールドの外壁周囲に少なくとも１つの、導電性メッシュを嵌装する。キャスト不定形耐火物をキャスト不定形耐火物用容積部に注入して前記少なくとも１つの導電性メッシュをキャスト不定形耐火物に埋設させ、かくして、メッシュ埋設型キャスト不定形耐火物を形成する。キャスト不定形耐火物用モールドを取り外して交換式ライニングモールドをメッシュ埋設型キャスト不定形耐火物の容積部内に位置決めし、かくして、交換式ライニングモールド外壁とメッシュ埋設型キャスト不定形耐火物内壁との間に交換式ライニング壁容積部を、そして基礎上方には交換式ライニング底部容積部を確立する。
【0013】
本発明の更に他の様相によれば、炉が正常に運転及び維持される場合のライニング損耗による炉のコイル及び又は底部基礎損傷を検出し得るライニング損耗検出システムを備える誘導炉が提供される。
【発明の効果】
【0014】
炉が正常に運転及び維持される場合のライニング損耗による炉のコイル及び又は底部基礎損傷を回避する上で役立ち得るライニング損耗検出システムを備える誘導炉が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
図２には本発明のライニング損耗検出システムを備える誘導炉１０の１実施態様が示される。誘導コイル１６と交換式ライニング１２との間にキャスト不定形耐火物２４が配置される。本発明のこの実施態様において、導電性メッシュ２６（例えばステンレス鋼メッシュ）が、キャスト不定形耐火物２４の、交換式ライニング１２の外側境界部に隣り合う内側境界部に埋設される。好適なメッシュの非限定例の１つは、メッシュサイズ４×４、ワイヤ径０．０２８〜０．０３２インチ（約０．０７〜０．０８ｃｍ）、開口幅０．２２２〜０．２１８インチ（約０．５６〜０．５５ｃｍ）の、タイプ３０４ステンレス鋼溶接ワイヤクロスである。図３ａ及び図３ｂに示すように、本発明のこの実施態様ではメッシュ２６が、キャスト不定形耐火物２４と、ライニング壁の外側境界部の上部（２６TOP）から底部（２６BOT）までの交換式ライニング１２との間に、断続する円筒状のメッシュ境界部を形成する。メッシュ２６の垂直方向側部２６ａは、炉接地部（ＧＮＤ）に接続した他端部を有する直流（ＤＣ）電圧源Ｖdc等の好適な電圧源により確立され得るところの正電位部に好適に接続される。ライニング損耗検出回路は、導電性のメッシュに接続した正電位部と、炉接地部に接続した負電位部との間に形成される。メッシュ２６の垂直方向断続部２６ｃ（本例ではライニングの高さ方向に沿った）は、メッシュ２６の対向する各垂直方向側部２６ａ及び２６ｂ間の短絡を防止するよう寸法付けされる。あるいはメッシュは、それ自体から電気的に絶縁されるよう、例えば、メッシュにおける重畳する２つの各端部（本例では各側部２６ａ及び２６ｂ）間に電気絶縁層を設ける様式下に作製され得る。図３ａに示すように、電圧源回路は電流変換器等の好適な回路素子を介し、制御及び又は表示回路に接続され得る。制御及び又は表示回路は検出器と総称される。炉の実用寿命中に交換式ライニング１２が徐々に消耗するに従い直流漏洩電流が増大し、生じた直流電流が制御及び又は表示回路で検出され得る。炉の特定化設計において、炉の正常運転及び維持に際してのライニング交換を表示する漏洩電流上昇レベル設定点が確立され得る。
【0017】
本発明のある実施態様において、図２に示す壁ライニング損耗検出システムに加え、底部ライニング損耗検出システムが例えば図４に示す如く提供され得る。図４では導電性の底部メッシュ３０がキャスト不定形耐火物２８内で、炉の底部位置の交換式ライニング１２の下方境界部に隣り合って配置される。図５に示すように、本発明のこの実施態様では底部メッシュ３０が底部のキャスト不定形耐火物２８と交換式ライニング１２の底部との間に、断続する円形のメッシュ境界部を形成する。底部メッシュ３０の断続する１つの半径方向側部３０ａは、炉接地部（ＧＮＤ）にその他端を接続した好適な電圧源Ｖ’dcにより確立される正電位部に好適に接続される。底部ライニング損耗検出回路が、導電性の底部メッシュに接続した正電位部と、炉接地部に接続した負電位部との間に形成される。メッシュ３０の半径方向断続部３０ｃは、メッシュ３０における対向する各半径方向側部３０ａ及び３０ｂ間の短絡を防止するよう寸法付けされる。あるいは、メッシュは、それ自身から電気的に絶縁されるよう、例えば、メッシュの２つの重畳する各端部（本例では各側部３０ａ及び３０ｂ）間に電気絶縁層を設ける様式下に作製され得る。図５に示すように、底部ライニング損耗検出回路は、検出器として集約的に参照される底部ライニング損耗制御及び又は表示回路に接続され得る。交換式ライニング１２の底部が炉の実用寿命中に徐々に消耗されるに従い、直流漏洩電流が増大すると、その漏洩電流が底部ライニング損耗制御及び又は表示回路で検出され得る。炉の特定化設計において、炉の正常運転及び維持時における底部ライニング損耗に基づくライニング交換表示のための漏洩電流上昇レベル設定点が確立され得る。
【0018】
図示された断続する側壁及び底部の各メッシュの特定化構成は本発明の断続するメッシュ構成の１例である。断続は、炉の運転中に誘導コイル１６が好適な交流電源に接続した場合に誘導コイルに交流電流が流れて発生する磁束にメッシュが誘導連結して渦電流加熱されるのを防止するためのものである。従って、メッシュ構成がそのようなメッシュ誘導加熱を防止する限りにおいて、その他の側壁及び底部メッシュの構成は本発明の範囲内のものとする。同様に、ライニング損耗検出回路、制御及び又は表示回路へのメッシュの単数あるいは複数の電気的接続構成は炉の特定化設計に応じて変化され得るものとする。本発明のある実施態様において、耐火物に埋設した壁状のメッシュ２６は交換式ライニング１２の垂直方向高さ全体、即ち、炉のライニングの底部（１２BOT）から炉ライニングの、例えば図８に示す如き特定化炉における設計上の公称溶融物ライン２５の上方の上端部（１２TOP）まで伸延され得る。
【0019】
他の実施例において、壁状のメッシュ２６は交換式ライニング１２の垂直方向高さ方向に沿って選択した１つ又は１つ超の別個の領域に提供され得る。例えば、図９ａ及び図９ｂには、相互に電気的に絶縁され且つ別個のライニング損耗検出回路に接続され、かくして炉のライニングの何れか一方の半分の側部におけるライニング損耗を診断し得る２つの、垂直方向の導電性メッシュ３６ａ及び３６ｂを含む。本実施態様は、２つのメッシュ３６ａ及び３６ｂの各垂直方向高さに沿った２つの電気的断続部３８ａ（垂直方向側部３７ａ及び３７ｂ間に形成した）及び３８ｂ（垂直方向側部３７ｂ及び３７ｃ間に形成した）を有する。交換式ライニング１２の垂直方向高さに沿って任意の更に多数の、別個の、垂直方向の、電気的に絶縁された壁状のメッシュ部分を、その各々を別個のライニング損耗検出回路に接続する状態で設け、かくしてライニング損耗を壁状のメッシュ部分の１つに定位させ得る。あるいは、図９ｃに示す如く、多数の導電性メッシュ４６ａ〜４６ｄを、電気的に絶縁されたその各々を別個のライニング損耗検出回路及び制御及び又は表示回路（Ｄ）に接続する状態下に水平方向に配向させ、かくして、ライニング損耗を壁状のメッシュ部分の１つに特定化し得る。最も一般的には、図９ｄに示すように、導電性の多数のメッシュ５６ａ〜５６ｐを、その各々を別個のライニング損耗検出回路、及び制御及び又は表示回路（図示せず）に接続する状態下に交換式ライニング壁の高さ方向に沿って配置し、かくしてライニング損耗を、Ｘをライニングの円周方向に沿ったある位置を画定する座標とし、Ｙをライニングの高さ方向に沿ったある位置を画定する座標とする、交換式ライニング壁の円周方向に沿った２次元ＸＹ座標系により画定され得るところの１つの個別のメッシュ部分に特定化し得る。
【0020】
類似様式において、底部メッシュ３０は、本発明のある例における交換式ライニング１２を底部全体より狭い範囲で被覆し得、あるいは、電気的に絶縁した底部メッシュの各々を別個のライニング損耗検出回路に接続する状態下に、多数の、電気的に絶縁した底部メッシュを含み得、かくしてライニング損耗を１つの底部メッシュ部分に特定化し得る。
【0021】
その各々のライニング損耗検出回路と共に使用する別個の検出器（制御及び又は表示回路）に代えて、本発明の全実施態様における２つ又は２つ超の、電気的に絶縁されたメッシュに関連するライニング損耗検出回路に、単独の検出器を切り替え自在に接続させ得る。
【0022】
図では別個の壁及び底部ライニング損耗検出システムが例示されるが、本発明のある実施態様において、（１）単一のライニング損耗検出回路及び検出器を備える一体のキャスト不定形耐火物に埋設した連続的側部及び底部メッシュを提供すること、あるいは（２）共通のライニング損耗検出回路及び検出器を備えるキャスト不定形耐火物に埋設した別個の側部及び底部メッシュを提供すること、の何れかにより、組み合わせ型の壁及び底部ライニング損耗検出システムが提供され得る。
【0023】
図６ａ〜図６ｆには本発明のライニング損耗検出システムを備える誘導炉の製造方法の一例が例示される。誘導コイル１６は好適な基礎１８上で製造（代表的には巻き付け）及び位置決めされ得る。図６ａに示すように、コテ塗り適正耐火材（グラウト）２０を従来技術における如くコイル周囲に取付け得る。好適なコテ塗り適正耐火材２０の商標名はＩＮＤＵＣＴＯＣＯＡＴ３５ＡＦ（ニュージャージー州ランコカスのインダクトサーム社から入手可能）である。底部ライニング損耗検出システムを使用する場合、底部メッシュ３０を基礎１８の上部位置に嵌装し、且つ、底部メッシュ３０周囲にキャスト不定形耐火物２８を注入及び固化させることで、図６ｂに示すように、このキャスト不定形耐火物中に底部メッシュ３０を埋設させ得る。あるいは別のモールド内で底部メッシュをキャスト不定形耐火物内に注型し、固化したキャスト不定形耐火物に埋設された状態の底部メッシュを炉の底部に取付け得る。
【0024】
例えば、開放直立型シリンダ形状の、好適なキャスト不定形耐火物製の一時モールド９０（あるいは、型枠を構成する複数のモールド）を、誘導コイル１６及び耐火材２０から構成した容積部内に位置決めし、図６ｃに示すように、耐火材２０とモールドの外壁周囲部との間にキャスト不定形耐火物の環状容積部を形成する。一時モールド９０の外周部に沿ってメッシュ２６を嵌装し、前記キャスト不定形耐火物の環状容積部に前記ＩＮＤＵＣＴＯＣＯＡＴ３５ＡＦ−ＦＬＯＷ（商標）等のキャスト不定形耐火物２４を注入して固化させ、かくして図６ｄに示す如く、硬化されたキャスト不定形耐火物２４を形成する。振動コンパクタを使用してキャスト不定形耐火物からトラップエア及び余剰水分を排出させ、固化以前に耐火物を型枠内に然るべく充填させ得る。メッシュ２６は、キャスト不定形耐火物の環状容積部内にセットされた時点でキャスト不定形耐火物２４中に少なくとも部分的に埋設される。本発明の他の実施態様ではメッシュ２６はキャスト不定形耐火物２４の厚さｔ内のどこかに埋設され得る。例えば図７に示す如く、メッシュ２６はキャスト不定形耐火物２４の内壁周囲部から距離ｔ1オフセットされる。オフセット実施態様は、好適な隔離体を一時モールド９０の外周に取付け、次いでキャスト不定形耐火物を注入する前に、これら隔離体の周囲にメッシュを嵌装させることで実現し得る。キャスト不定形耐火物にメッシュを“埋設”とは、本明細書で使用する如き広い意味ではメッシュが耐火物の表面境界部位置で耐火物中に固定される状態を言い、あるいは十分且つ不完全的意味において、固化した耐火物中でメッシュが然るべく維持されるよう、耐火物の表面境界部位置に埋設された状態を言うものとする。
【0025】
キャスト不定形耐火物２４が固化した後、一時モールド９０を取り外し、炉内側容積部１４の境界壁及び底部に合致する形状の交換式ライニングモールド９２を、固化したキャスト不定形耐火物２４（埋設されたメッシュ２６を含む）により形成される容積部内に位置決めし、かくして、図６ｅに示す如く、固化したキャスト不定形耐火物２４と、ライニングモールド９２の外壁周囲部との間に交換式ライニング用環状容積部を形成し得る。次いで、従来の手順に従い、従来の粉末耐火物を前記環状容積部に装填し得る。ライニングモールド９２を導電性モールド材から形成する場合、ライニングモールド９２を従来手順に従い然るべく加熱及び溶融させ、炉内側容積部１４の境界部を形成するライニング耐火物層を焼結させる。あるいは、ライニングモールドを取り外し、ライニング耐火物層を直接加熱により焼結させ得る。
【0026】
代表的には粉末耐火物である交換式ライニング耐火物と、導電性のメッシュを埋設したキャスト不定形耐火物とは区別される。キャスト不定形耐火物は、その内部に導電性メッシュを埋設し得るよう使用される。本明細書ではキャスト不定形耐火物は流動性耐火物としても参照され得る。
【0027】
図６ｆには誘導炉が例示され、本発明のライニング損耗検出システムの一例を備え、炉の代表的な地絡検出器システム用プローブワイヤ２２ａと、炉接地部（ＧＮＤ）に接続した電気的接地線２２ｂとが追加されている。上述され且つ図６ａ〜図６ｆに示した如き製造方法は本発明の製造ステップ例の一例である。炉構造を完成させる上で従来通りの製造ステップの追加が必要となり得る。
本発明の他の実施態様では、コテ塗り適正耐火材（グラウト）を別個に用いるのではなくむしろ、キャスト不定形耐火物２４を誘導コイル１６及びその周囲に延伸させ得る。
【0028】
本発明の誘導炉は、大気圧下あるいは、不活性ガス又は真空等の制御環境下に作動する任意形式、例えば、底部注入、頂部傾斜注入、圧入、あるいは押し出し型、等の形式のものであり得る。図面に示された誘導炉は内側断面が円形であるが、本発明を四角等のその他断面形状の炉においても利用可能である。図面では本発明の誘導炉用の誘導コイルは１つであるが、本明細書において“誘導コイル”とは、各々が電気的接続部を有し、及び又は、相互に電気的に連結された複数の誘導コイルをも含むものとする。本発明のライニング損耗検出システムは、複数の位置と、耐火物でライニングされた静止状態の桶の間で溶融金属を移送するために使用する耐火物でライニングした手持ち式取鍋においても利用され得る。
本発明の各実施態様には、特定化の電機部品への参照が含まれる。当業者においては、各部品を必ずしも同一形式ではないが本発明の所望の状況を創出し、あるいは、所望の結果を達成する部品に代替させることにより本発明を実施し得る。例えば、単一の各部品を多数の部品に、あるいはその逆において代替させ得る。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【0029】
１０ 誘導炉１２ （交換式）ライニング
１４ 炉内側容積部
１６ 誘導コイル
１８ 基礎
２０ 耐火材
２２ａ （地絡検出器システム用）プローブワイヤ
２２ｂ 電気的接地線
２４ キャスト不定形（流動性）耐火物
２５ 公称溶融物ライン
２６ メッシュ
２６ａ 垂直方向側部
２６ｃ 垂直方向断続部
２８ キャスト不定形耐火物
３０ 底部メッシュ
３０ａ 半径方向側部
３０ｃ 半径方向断続部
３６ａ メッシュ
３７ａ 垂直方向側部
３７ｂ 垂直方向側部
３８ａ 電気的断続部
４６ａ〜４６ｄ メッシュ
５６ａ〜５６ｐ メッシュ
９０ 一時モールド
９２ 交換式ライニングモールド