JP2000186892A - 誘導炉 - Google Patents

誘導炉

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JP2000186892A
JP2000186892A JP10362541A JP36254198A JP2000186892A JP 2000186892 A JP2000186892 A JP 2000186892A JP 10362541 A JP10362541 A JP 10362541A JP 36254198 A JP36254198 A JP 36254198A JP 2000186892 A JP2000186892 A JP 2000186892A
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JP
Japan
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refractories
weight
furnace
alumina
lining
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Application number
JP10362541A
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English (en)
Inventor
Kikuo Ariga
喜久雄 有賀
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TYK Corp
Original Assignee
TYK Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 内張り材の耐用寿命の延長が図られる耐火物
で安全且つ安定した操炉と耐用寿命の向上が図れ保全作
業の機会を少なくすることを課題とする。 【解決手段】 金属を溶解およびまたは精錬する際に用
いられる誘導炉の内張り用耐火物において炭化珪素質材
を3〜15重量%、アルミナ質材を55〜97重量%ム
ライト質材を0〜30重量%で構成これらの合計が90
重量%でSiC,Al23,SiO2の3成分の含有量
が85重量%以上で、適宜の有機または無機質の解膠材
およびまたは硬化剤を0.8〜5重量%を添加、混合、
混練された坏土を用いて成形し且つ気孔率が15重量%
以下とした定形耐火物で稼動層を形成してなることを特
徴とする誘導炉を提供する。 【効果】 最も一般に使用されているアルミナ含有量9
7重量%以上の乾式不定形耐火物を炭化珪素質原料、ア
ルミナ質原料、ムライト質原料をあらかじめ工場で一体
成形体とすることにより、充填密度を高めることができ
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は希土類金属材および
またはその合金材を溶解およびまたは精錬を行なう際に
用いる誘導炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、これらの金属の溶解およびまたは
精錬は一般に非常に高温となることまた溶湯の浸透性が
大きいことより誘導炉の内張り材は耐熱性、耐溶損性の
高い素材のアルミナ質(Al23 97重量%以上)の
乾式不定形耐火物が用いられている。内張り材の施工は
側壁部にアンテナ、絶縁材、断熱材等とで配した誘導炉
該乾式不定形耐火物を用いて炉床部をホ−ク状の掲き
固め冶具やランマ−、振動盤等の道具を用いて充填した
後、所定の位置に鋼製の中枠(以下フォ−マ−と称す
る)を配設してこのフォ−マ−と炉本体との間隙部(内
張り材部)に投入してフォ−マ−の内側より振動を与え
ながら加振充填を行い最上部数センチの部位を硬化剤を
含有するウェット状の不定形耐火物で打ち固めて施工を
完了、そのまま被溶融金属を投入しフォーマーごと除々
に昇温し、不定形耐火物を加熱、硬化、焼結させながら
使用に供する。ここに用いられる耐火物は前記の如くそ
の使用条件が高温且つ溶湯の浸透性が大きいことより、
これに対応するため現在はアルミナ含有量97%の乾式
不定形耐火物が用いられているが、溶融物の組織内への
浸透がまだ多く溶湯スラグ等が浸透することにより、浸
透した金属による導電化現象を生じたり、酸化現象を起
こして内張り材の組織の脆弱化が大きくなり表層部の剥
離現象が生ずる構造的損傷やくずれを起こしての構造的
な損傷を生じ、表面は不規則な凹凸状となり更に浸透、
付着がし易い状態を作ることとなり損傷速度も倍加して
早く大きくなり、耐用寿命が短く且つ安定した寿命が得
られず突発的に使用できなくなる。時にはこの不具合は
内張り用耐火物のみならず、炉本体をも傷めることとな
る。このため炉の内張り材解体を新材による張り替えの
保全作業のみにとどまらず炉本体からの保全をもしなけ
ればならず、工場の生産活動が停止するなど大きな問題
となっている。この内炉内張り材の解体、施工の保全作
業は高温下で塵埃が多く重度の3K作業である。この重
度の3K作業が不定期で且つ高い頻度での機会が多くな
っているのが現状である。なおこの内張り材の施工の良
否が耐用寿命を大きく左右することより、より確実に施
工のできる熟練者を必要とすることより高い技能者の育
成が必要である。しかし現在ではこの作業に従事してく
れる技能者も少なく技能者不足となり、更に悪循環の連
続となっている。このように突発的な炉の操業停止によ
る生産活動の停止など稼動率の低下や高い頻度での重度
な3K作業である炉の保全作業を少なくするようその改
善が強く求められているのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の如く現在これら
の金属を溶解およびまたは精錬する誘導炉の内張り材と
してはアルミナ含有量が97重量%以上の乾式不定形耐
火物が最も良いとされ使用されているが、使用時の溶
湯、溶滓が組織内へ容易に浸透する。この浸透物により
導電化現象を起こすとか、浸透物の酸化により組織の脆
弱化、変質層の生成等より構造的な損傷が大きくなり、
この剥離により更に損傷速度が高まる。このため突発的
に炉の操業が止まりさらには鋳造工場の操業停止となる
等不具合を生じ炉の保全作業という重度な3K作業を余
儀なくされている。このような内張り材の不具合を改善
し、炉の耐用寿命の延長が図られる耐火物を提供して安
全且つ安定した操炉ができてしかも耐用寿命の向上が図
れ重度の3K作業となる保全作業の機会を少なくするこ
とを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等はこのような
現状に鑑み炉の状況を細かに調べこの結果にもとずき、
種々検討し研究を重ねた結果、現在主に用いられてい
る。Al23 97重量%以上のアルミナ質不定形耐火
物の加振充填施工では、 材質的に溶湯、溶滓の組織内への浸透が多いことによ
り、浸透物による導電化現象、酸化現象による脆弱化、
変質層の生成による亀裂の発生と剥離現象による構造的
損傷等の不具合を生ずる。 施工体の充填密度が乾式不定形耐火物の加振充填施工
のため、低く溶湯、溶滓の組織内への浸透が大きいため
第1項と同様不具合の発生原因となっている。 内張り材が一層施工のため解体時の塵埃が多くまた施
工時には粉体を取扱うためこれまた粉塵が多く重度の3
K作業となる。 内張り材施工後長時間の低温焼結時間を要し立上がり
までに多くの工数時間を要す等との問題点を見い出すこ
とができた。
【0005】これらの諸条件に対して適応する耐火物を
開発するため幾多の基礎試験、実用試験を重ねた結果、
溶湯、溶滓の耐火物組織内への浸透を改善するには、
現在使用されているAl23含有量97重量%以上の材
質よりアルミナ質材に炭化珪素質材を添加して、複合化
材とすることにより、溶湯、溶滓の組織内への浸透を
抑制するアルミナ単体材に比べ残存膨脹性とすること
ができること尚更に耐熱衝撃性を高めるためには、ムラ
イト質材の添加も有効な手段であることをも見い出すこ
とができた。第2の充填密度の低い施工体の改善および
内張り材の解体、施工の保全作業の改善には少なくとも
側壁部をあらかじめ工場で製造し一体成形体とし、二層
構造とすることにより作業が非常に軽度となると共に特
別な熟練された技能者を必要とせず、だれでも直ぐ施工
ができる状態となった。即ち少なくとも側壁一体成形
(以下スリーブ材と称する)とすることりにより、フォ
ーマーをセットするが如く吊り下して配設するのみで内
側側壁部が完成し、このスリーブ材と炉本体の小間隙部
に乾式不定形耐火物または砂状の耐火物を投入しこれを
加振充填または、つき固め充填することにより容易に施
工を終了することができる等問題点の、を解決する
ことができた。更にあらかじめ工場で少なくとも側壁部
を一体成形体として熱処理を行い、硬化させているため
施工後の低温焼結工程を全く必要とせず、垂直立上がり
が可能となるなど操炉面でも大きな副効果をも修めるこ
とに成功した。
【0006】尚これら試験の結果より現在のアルミナ質
乾式不定形耐火物の問題点を解決でき得る複合材となし
改善効果を修めることのできる配合比率は炭化珪素質原
料3〜15重量%、アルミナ質原料55〜97重量%と
ムライト質原料0〜30重量%でこの前2者または3者
の合量が90重量%以上で且つSiO2、Al23、Si
Cの3成分の合量が85重量%以上で構成されているこ
とが好ましい結果を得ることができた。またこの素材を
用いてあらかじめ一体成形体とすることにより従来施工
体が気孔率で18〜22%に対して15%以下となり物
理的にも高密度を図ることができることにより、現在の
アルミナ質乾式不定形耐火物の直接炉内張施工炉の持つ
操業上、解体施工の保全作業から炉の立上り迄の諸問題
点を解決し大きな改善効果を修めることができ且つ耐用
寿命も大きな向上ができる内張り材を施した誘導炉を提
供するものである。
【0007】(限定理由) 炭化珪素質材の配合量が3〜15重量%であると、 1−1 3重量%以下の場合は溶湯、溶滓の浸食阻止、
残存膨脹性等への効果が小さく総合的な改良につながら
ない。 1−2 15重量%以上の添加では添加効果に大きい差
が認められずほぼ同程度の改善にとどまり更に増えると
溶損率が高くなるためである。 ムライト質材の配合量0〜30重量%であること、 ムライト質材の添加は使用中の受熱により、アルミナ質
のみの場合、一体焼結化が進むがムライト質材の添加に
より素材の複合化効果により耐熱衝撃性の改善が認めら
れてくるが、30重量%以上では改善効果もほぼ横ばい
となり、一方化学的浸蝕度が高くなってくる向を増すた
めその添加量も30重量%を越えても効果は横ばいであ
るが一方添加量が増すれば溶損が大きくなる傾向を増す
ためである。 アルミナ質材の配合量が55〜97重量%とする。 Al23材が97重量%では溶湯、溶滓成分の組織内浸
入現象の改善につながらず、55重量%以下となると耐
溶損性が低下してくる傾向が大きくなるためである。 スリーブ材の気孔率を15%以下とする。 気孔率が15%を越えると溶湯や溶滓の浸透が大きくな
り、前述諸々な不具合点が生ずる可能性が大きくなる。 あらかじめ一体成形体(スリーブ)とすること、 一体成形体とすることにより保全作業性、作業環境の改
善および材料充填密度を高めるためであり耐用寿命の延
長等に大きな効果を修めることができるためである。次
に実施例につき詳記する。
【0008】
【実施例】 実施例に用いた原料の化学成分値例を表
1に示す。 実施例に用いた耐火物の製造時坏土の粒度構成例を
表2に示す。 実施例用材の原料配合比率および充填方法品質特性
値例を表3に示す。 炉の保全作業所要時間例を表4に示す。 炉の耐用寿命の比率例を表5に示す。
【0009】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】
【表3】
【0012】
【表4】
【0013】
【表5】
【0014】
【表6】
【0015】
【表7】
【0016】以上の表7に示されるように解体し新しい
耐火物の施工および使用に供する迄の総所要時間は、従
来方式の900分に対して本発明実施例は205分にと
どまり、保全作業総所要時間比率22.8%となり、更
に耐用寿命を加算すると(2−A材を100として)現
在主に使用されているアルミナ質材の乾式不定形材比較
例2−B材が135.5%本発明実施例材1材が13.
74%となり、7.3分の1となる。
【0017】実用試験結果 使用条件 炉容−0.6 高周波誘導炉 溶解物−Nd−Ce系材 溶湯温度−1650℃ I 15℃ 内張り材の施工方法(a)本発明材・・・成形1体材
(スリーブ)を最内張り材としてバックにアルミナ系乾
式不定形材料で加振充填を行う。表−3 No5材(本
発明実施例材) (b)比較材・・・・炉の中央部に所定のフォーマーを
配設して所定の炉壁厚みの内張り層部に乾式不定形耐火
物を投入しフォーマーの内側より振動を与えながら加振
充填を行い炉壁を築造する。
【0018】供試材は第一工程として表1に示す諸材料
を用いて表3に示される原料配合比で表2に示される粒
度構成に調整された原料に硬化剤として燐酸ソーダを1
重量%と成形時に稼動性を付与させるために水を5重量
%添加してミキサーにて混合混練後ステンレス鋼整のタ
ライ状容器に払い出し、この容器を振動台上に載せて加
振しながら30mm〜50mm位いの厚さにのばし約1
0分間加振脱泡処理を行い成形用坏土とする。第二工程
として振動台上に所定の型枠を取り付けて型枠を振動さ
せながら第一工程で調整された成形用坏土を除々に投入
して加振充填して成形を行う成形後約24時間〜48時
間発生させた後型枠を外して50℃〜60℃の養生 で
24時間位い予備乾燥した後20〜40℃/時間の速度
で昇温して最高400℃で約15時間保持の熱処理を行
い製造する。この供試材を用いての品質特性値よびび高
周波誘導炉の内張り材として張り分けして浸蝕試験を行
う。その結果を表3に示す。
【0019】表3に示される試験結果の如く現在一般に
使用されている表3の材に対して原料構成を本発明範
囲内とした表3 No7材の不定形耐火物と本発明品で
あらかじめ成形を行うNo4材との3者比較では最も浸
食、浸透の大きいスラグライン部で比較すると表4の如
く溶損量比で100%:92%:60%、浸透深さで1
00%:40%:17%、本発明例材は現用品に対し、
溶損量で10分の6、浸透深さで10分 1.7と大き
な改善効果を修めることができた。尚本発明品の成形法
は基礎試験供試材の製造方法に限らずいかなる方法で成
形しても気孔率を15%以下とした品質特性値を保持す
ることができれば良くまたより使用後を安定させるため
には、1000℃〜1650℃の温度下で焼成すること
は有効な手段でもある。
【0020】(実用実施例)実用実施例は表3 No5
材を本発明例材とし比較材例材を表3 No1材と表3
No8材として行う。尚本発明例材No4材は基礎試
験供試材と同一製造方法で成形し、一体成形物とし炉底
の下層部を乾式不定形耐火物を加振充填した後一体成形
物を所定の個所に配設しスリーブと炉本体との間隙部を
乾式不定形耐火物を投入加振充填して築炉を行う。比較
例材は表3 No1と表3 No7の乾式不定形耐火物
を用いまず炉床部を加振充填した後所定の鋼整フォーマ
ーを配設してフォーマーと炉本体の所定間隙部に投入し
て加振充填を行い築炉を行い使用に供する。
【0021】
【発明の効果】最も一般に使用されているアルミナ含有
量97重量%以上の乾式不定形耐火物と炭化珪素質原料
7重量%(3〜15重量%)、アルミナ質原料83重量
%(55〜97重量%)、ムライト質原料10重量%
(0〜30重量%)としあらかじめ工場で加振成形法に
よる一体成形体とすることにより、充填密度を高めるこ
とのできた実施例(表3 No4材)はほぼ同条件での
実用試験において耐用寿命において無補修迄の耐用が比
較例18chに対して60chと333%の耐用最終耐
用回数では、比較例が31chに対して73chと23
5%の耐用を示し、しかも異状損傷も小さく寿命の延長
を計ることができた。尚炉の保全作業、重度の3K作業
総所要時間においても従来方法の比較例が900分を要
するのに対して205分と22.8%となり、この2者
の耐用寿命と保全作業総所要時間を加算すると実に本発
明材とその施工方法は9.7となり、約10分の1とな
る等その効果は工場の突発的操業停止も無くなり稼動率
の向上、円滑な生産活動ができる等々絶大なるものがあ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類材および希土類を含有する金属と
    鉄系材や硼素等を含有する金属よりなる金属を溶解およ
    びまたは精錬する際に用いられる誘導炉の内張り用耐火
    物において炭化珪素質材を3〜15重量%、アルミナ質
    材を55〜97重量%ムライト質材を0〜30重量%で
    構成これらの合計が90重量%でSiC,Al23,S
    iO2の3成分の含有量が85重量%以上で、適宜の有
    機または無機質の解膠材およびまたは硬化剤を0.8〜
    5重量%を添加、混合、混練された坏土を用いてあらか
    じめ少なくとも側を一体化材として成形し熱処理を行
    う。この成形体の気孔率が15重量%以下とした定形耐
    火物で稼動層を形成してなることを特徴とする誘導炉。
JP10362541A 1998-12-21 1998-12-21 誘導炉 Pending JP2000186892A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7905940B2 (en) * 2005-01-27 2011-03-15 Sgl Carbon Se Method for reducing metal oxide slags or glasses and/or for degassing mineral melts, and device for carrying out said method
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Effective date: 20040413