特開 2023-60680 るつぼ型誘導炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023060680

(43)【公開日】2023-04-28

(54)【発明の名称】るつぼ型誘導炉

(51)【国際特許分類】

   F27B 14/12 20060101AFI20230421BHJP

   F27B 14/06 20060101ALI20230421BHJP

   F27D 11/06 20060101ALI20230421BHJP

   H05B 6/24 20060101ALI20230421BHJP

【ＦＩ】

F27B14/12

F27B14/06

F27D11/06 A

H05B6/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021170403

(22)【出願日】2021-10-18

(71)【出願人】

【識別番号】000220767

【氏名又は名称】東京窯業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124419

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 敬也

(74)【代理人】

【識別番号】100162293

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷 久生

(72)【発明者】

【氏名】羽賀 大介

(72)【発明者】

【氏名】岩元 孝史

【テーマコード（参考）】

3K059

4K046

4K063

【Ｆターム（参考）】

3K059AA08

3K059AB15

3K059AB28

3K059AD34

3K059CD52

4K046AA01

4K046BA01

4K046BA02

4K046CB15

4K046CB16

4K046CD02

4K046CD17

4K046CE08

4K063AA03

4K063AA04

4K063BA02

4K063BA03

4K063CA05

4K063FA34

(57)【要約】

【課題】使用時の溶解室の熱による膨張（特に上下方向の膨張）を効果的に防止して、溶解室の再築炉や交換の周期を長くすることが可能で実用的なるつぼ型誘導炉を提供する。
【解決手段】るつぼ型誘導炉１は、定形耐火物であるスリーブと不定形耐火物である内底材からなる溶解室２、押え板３、炉底耐火材４、バック材層５、加熱手段である加熱コイル１９、鉄心６、ハウジングとして機能する炉枠７等によって構成されている。そして、溶解室２の膨張を抑制するための押え板３が、溶解室２の壁上面を覆った状態で着脱自在に炉枠７に固着されている。当該押え板３は、鋳物によって矩形状に形成されており、溶解室２の膨張による破損を防止するためのスリット１２，１２・・が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶解室の外周に誘導コイルが巻回されているとともに、その誘導コイルの外側に、磁路を形成するための鉄心が設けられており、前記誘導コイルに通電することで生ずる電磁誘導作用によって前記溶解室内の金属を溶解するつぼ型誘導炉であって、
前記溶解室の壁上面を覆うように溶解室の膨張を抑制するための押え板が固着されていることを特徴とするるつぼ型誘導炉。

【請求項2】

前記鉄心の外周が、ハウジングによって覆われているとともに、
前記押え板が、そのハウジングに着脱自在に固着されていることを特徴とする請求項１に記載のるつぼ型誘導炉。

【請求項3】

前記押え板が、渦電流の発生を防止するためのスリットを設けたものであることを特徴とする請求項１、または２に記載のるつぼ型誘導炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳鉄、鋳鋼、ステンレス、銅、および、それらの合金等の金属を加熱し溶解させて精錬するためのるつぼ型誘導炉に関するものである。

【背景技術】

【0002】

金属を加熱し溶解させて精錬するための装置として、るつぼ型誘導炉が用いられている。るつぼ型誘導炉としては、特許文献１の如く、耐火物によって有底円筒状に形成された溶解室の外側に、誘導コイルが捲回され、その誘導コイルの外側にＬ形やＩ形の鉄心が設けられており、誘導コイルへの電源供給による電磁誘導作用を利用して、溶解室内の金属を加熱するものが知られている。また、そのようなるつぼ型誘導炉は、炉枠内において不定形耐火物（キャスタブル耐火材）を用いて炉体である溶解室を施工する方法によって製造されている。

【0003】

また、特許文献２の如く、定形耐火物として別個に形成した溶解室を炉枠内に組み込むことによってるつぼ型誘導炉を形成し、一定の期間あるいは一定回数の操業を繰り返した後に、新たな溶解室と交換可能としたものも用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７－２８０４５２号公報

【特許文献2】特開平９－３０３９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記したように、るつぼ型誘導炉は、繰り返し使用すると、溶解室の表面の耐火物が損耗してクラックや亀裂が入るようになるが、その原因は、溶湯からの熱により溶解室が上下方向に膨張することであると考えられている。しかしながら、従来のるつぼ型誘導炉においては、溶解室の熱膨張（特に上下方向の熱膨張）を抑制するための手段が講じられていなかった。

【0006】

本発明の目的は、従来のるつぼ型誘導炉が有する問題点を解消し、使用時の溶解室の熱による膨張（特に上下方向の膨張）を効果的に防止して、溶解室の再築炉や交換の周期を長くすることが可能で実用的なるつぼ型誘導炉を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の内、請求項１に記載された発明は、溶解室の外周に誘導コイルが巻回されているとともに、その誘導コイルの外側に、磁路を形成するための鉄心が設けられており、前記誘導コイルに通電することで生ずる電磁誘導作用によって前記溶解室内の金属を溶解するつぼ型誘導炉であって、前記溶解室の壁上面を覆うように溶解室の膨張（主として上下方向の膨張）を抑制するための押え板が固着されていることを特徴とするものである。

【0008】

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記鉄心の外周が、ハウジングによって覆われているとともに、前記押え板が、そのハウジングに着脱自在に固着されていることを特徴とするものである。

【0009】

請求項３に記載された発明は、請求項１、または２に記載された発明において、前記押え板が、渦電流（うず電流）の発生を防止するためのスリットを設けたものであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

請求項１に係るるつぼ型誘導炉によれば、溶解室の壁上面を覆うように設けられた押え板によって、使用時の溶解室の膨張（主として、上下方向の膨張）を抑えて、溶解室の熱変形に起因した破損（クラックや亀裂の発生等）を効果的に防止することができる。

【0011】

請求項２に係るるつぼ型誘導炉によれば、溶解室自体に押え板を固着する構造を設ける必要がないため、安価かつ容易に製造することができる上、溶解室のメンテナンス作業や交換作業を容易に実施することができる。

【0012】

請求項３に係るるつぼ型誘導炉によれば、電磁誘導によって溶解室を加熱する際に、スリットが渦電流の発生を防止するため、押え板が加熱してしまう事態を効果的に防止することができる。また、押え板にスリットが形成されていることにより、溶解室の過度の膨張によって押え板が破損する事態（折れ曲がったり割れたりする事態）をも効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】るつぼ型誘導炉を示す説明図（左側面図）である。

【図2】るつぼ型誘導炉を示す説明図（平面図）である。

【図3】るつぼ型誘導炉を示す説明図（炉本体の鉛直断面図）である。

【図4】押え板を炉枠に螺着するための螺着部材を示す説明図である（ａは第一螺着部材を示したものであり、ｂは第二螺着部材を示したものである）。

【図5】炉本体を傾けた状態のるつぼ型誘導炉を示す説明図（左側面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係るるつぼ型誘導炉の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

【0015】

＜るつぼ型誘導炉の構造＞
るつぼ型誘導炉１は、溶解室２、押え板３、炉底耐火材４、バック材層５、加熱手段である加熱コイル１９、鉄心６、ハウジングとして機能する炉枠７等によって構成されており、電磁誘導作用を利用して、溶解室２内の金属を加熱して溶融させるものである。溶解室２は、所定の厚みを有する円筒状のスリーブ２ａと、所定の厚みを有する円板状の内底材２ｂとによって形成されている。スリーブ２ａは、アルミナ、シリカ、マグネシア等の耐火物原料によって形成された定形耐火物であり、内底材２ｂは、スリーブ２ａの形成材料と同じ成分を有する不定形耐火物によって形成されたものである。そして、前方の上端縁際に、内容物を注ぎ出すための半円筒状の湯口８が、他の部分よりも上方に突出するように形成されている。

【0016】

また、溶解室２の外側には、不定形耐火物（粉状のアルミナ、シリカ、マグネシア等の耐火物原料）によって形成されたバック材層５が、円筒状に設けられており、そのバック材層５の外側には、加熱コイル１９が捲回されており、さらに、その加熱コイル１９の外側に、鉄心６が設けられている。一方、溶解室２の下側には、不定形耐火物（粉状のアルミナ、シリカ、マグネシア等の耐火物原料）によって形成された炉底耐火材４が設けられている。

【0017】

そして、溶解室２、炉底耐火材４、バック材層５、加熱コイル１９、鉄心６からなる炉本体２０が、金属製の柱状体および板状体によって縦長な直方体状に形成された炉枠７の内部に収納された状態になっている。さらに、炉本体２０は、溶解室２の湯口８を挟んだ上端際の２箇所が、ヒンジピン９，９を介して炉枠７の上端部に枢着されているとともに、上端際の左右の部分が、炉枠７の基台２１の下端際の左右の部分に、それぞれ、油圧シリンダ１０，１０によって連結されている。

【0018】

さらに、炉枠７の上面には、溶解室２の円形の上端面を覆うように、中央を円形に開口した矩形の上板１１が設けられている。そして、その炉枠７の上板１１の上側に、溶解室２の熱膨張を抑制するための押え板３が、着脱自在に固着（螺着）されている。押え板３は、鉄の鋳物によって矩形の板状に形成されたものであり、約１０ｍｍの厚みを有している。また、押え板３の中央には、円形の材料投入口３ａが設けられており、溶解室２の湯口８を挿通させるための台形状の切り欠き３ｂが、材料投入口３ａと?がるように設けられている。さらに、中央の材料投入口３ａの周囲には、５本のスリット１２，１２・・が設けられている。それらのスリット１２，１２・・は、幅が約５ｍｍで深さが約３．０ｍｍであり、材料投入口３ａの中心に対して放射状に配置された状態になっている。

【0019】

上記した押え板３は、前後の左右のコーナー際の部分において、それぞれ、第一螺着部材１３，１３、第二螺着部材１７，１７を利用して炉枠７の上板１１の上側に着脱自在に螺着されている。図４は、第一螺着部材１３および第二螺着部材１７を示したものである。第一螺着部材１３は、ネジ溝を螺刻した棒状のボルト体１３ａの下端際に、ネジ孔１３ｃを穿設した板材１３ｂを溶接したものである。一方、第二螺着部材１７は、ネジ溝を螺刻した棒状のボルト体１７ａの下端際に、円環状（円柱状体を円形に繋いだ形状）のリング体１７ｂを溶接したものである。

【0020】

押え板３の前側の左右の部分においては、図３の如く、第一螺着部材１３，１３を利用して、その板材１３ｂのネジ孔１３ｃに、炉枠７のフレーム同士を螺着した水平状のボルト１４を挿通させてナット１５で締着するとともに、押え板３の前側の左右に穿設されたネジ孔（図示せず）に、第一螺着部材１３のボルト体１３ａを挿通させてナット１６で締着することによって、押え板３が炉枠７の前方の上端際に螺着されている。

【0021】

一方、押え板３の後側の左右の部分においては、第二螺着部材１７，１７を利用して、そのボルト体１７ａを、炉枠７の上板に穿設されたネジ孔（図示せず）および押え板３に穿設されたネジ孔（図示せず）に挿通させてナット１８で締着することによって、押え板３が炉枠７の上板１１に螺着されている。そして、押え板３は、中央の材料投入口３ａを溶解室２と同心状に配置させ、裏面の材料投入口３ａの周囲の部分を溶解室２の上端面に当接させた状態で固定されている。

【0022】

＜るつぼ型誘導炉の作用＞
上記の如く構成されたるつぼ型誘導炉１においては、加熱コイル１９および鉄心６を利用した電磁誘導によって、溶解室２の内部に投入された金属を加熱して溶解させることができる。また、油圧シリンダ１０，１０を作動させてピストン軸を伸張させることにより、左右のヒンジピン９，９の枢着部分を中心にして、炉本体２０を回動させることによって、溶解室２内の溶湯を湯口８から注ぎ出すことができる。

【0023】

そして、溶解室２の内部で金属を溶解させる際には、炉枠７の上板に固着された押え板４が、溶解室２の膨張（主として、上方向への膨張）を効果的に抑制して、溶解室２に周方向のクラックや亀裂が入る事態を効果的に防止する。さらに、溶解室２が過度に膨張した場合でも、押え板３は、材料投入口３ａの周囲に形成されたスリット１２，１２・・によって撓むことができるため、不可逆的に折れ曲がったり、破断したりする事態がきわめて起こりにくい。

【0024】

＜るつぼ型誘導炉の効果＞
るつぼ型誘導炉１は、上記の如く、溶解室２の壁上面を覆うように、溶解室２の膨張を抑制するための押え板３が固着されているため、その押え板３によって、使用時の溶解室２の膨張（主として上下方向の膨張）を抑えて、溶解室２の熱変形に起因した破損（クラックや亀裂の発生等）を効果的に防止することができる。

【0025】

また、るつぼ型誘導炉１は、鉄心６の外周がハウジングである炉枠７によって覆われているとともに、押え板３が、その炉枠７に着脱自在に固着されているため、溶解室２自体に押え板３を固着する構造を設ける必要がなく、安価かつ容易に製造することができる上、溶解室２のメンテナンス作業や交換作業を容易に実施することができる。

【0026】

さらに、るつぼ型誘導炉１は、押え板３が渦電流の発生を防止するためのスリット１２，１２・・を設けたものであるため、電磁誘導によって溶解室２を加熱する際に、スリット１２，１２・・によって渦電流の発生が防止されるので、押え板３が加熱してしまう事態を効果的に防止することができる。また、押え板３にスリット１２，１２・・が形成されていることにより、溶解室２の過度の膨張によって押え板３が破損する事態（不可逆的に折れ曲がったり、割れたりする事態）をも効果的に防止することができる。

【0027】

＜るつぼ型誘導炉の変更例＞
本発明に係るるつぼ型誘導炉は、上記した各実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、溶解室、押え板、炉底耐火材、加熱コイル、鉄心、炉枠等の形状、構造、材質等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

【0028】

たとえば、本発明に係るるつぼ型誘導炉は、上記実施形態の如く、定形耐火物であるスリーブと不定形耐火物である内底材とからなる溶解室を用いたものに限定されず、炉枠内で溶解室を築炉したものでも良い。また、押え板は、上記実施形態の如く、鋳鉄からなるものに限定されず、耐火物からなるもの等に変更することも可能である。さらに、押え板は、上記実施形態の如く、前後左右のコーナーを炉枠の上面（あるいは上面際）にネジ止めすることによって炉枠の上側に固着されるものに限定されず、前側（あるいは後側）の左右に設けられた係合部材を、炉枠の上面（あるいは上面際）に設けられた被係合部材に係合させた状態で、後側（あるいは前側）の左右のコーナーを炉枠の上面（あるいは上面際）にネジ止めすることによって炉枠の上側に固着されるもの等でも良い。さらに、押え板は、上記実施形態の如く、スリットを設けたものに限定されず、スリットのないものでも良いし、スリットの本数や形状も、必要に応じて、適宜変更することができる。

【産業上の利用可能性】

【0029】

本発明に係るるつぼ型誘導炉は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、金属を加熱し溶融させて精錬するための装置として好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0030】

１・・るつぼ型誘導炉
２・・溶解室
３・・押え板
６・・鉄心
７・・炉枠
１２・・スリット
１９・・加熱コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】