JP2018155424A - 誘導溶解炉の湯漏れ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶湯の湯漏れか溶湯の湯漏れでないかを簡易かつ確実に判断することができる誘導溶解炉の湯漏れ検出装置を提供する。【解決手段】誘導溶解炉の湯漏れ検出装置は、溶湯保持ライニング１およびコイル保持ライニング３により構成されるライニング領域に、電流値変化を検出する第１の湯漏れ検出網８Ａと、断線を検出する第２の湯漏れ検出網８Ｂとを設ける。第１の湯漏れ検出網８Ａにより特定の検出器１０が反応し、かつ、第２の湯漏れ検出網８Ｂにより断線が検出される場合を湯漏れとして検出する。一方、第１の湯漏れ検出網８Ａにより複数の検出器１０が反応し、かつ、第２の湯漏れ検出網８Ｂにより断線が検出されない場合は湯漏れとして検出しない。【選択図】図１

Description

本発明は、溶解室を形成する溶湯保持ライニングと、該溶湯保持ライニングの外側に設けられたコイル保持ライニングと、該コイル保持ライニングの外側に配置された加熱コイルとを備える誘導溶解炉の湯漏れ検出装置に関する。

従来、この種の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置としては、本願出願人による下記特許文献１が知られている。

特許文献１の湯漏れ検出装置は、溶湯保持ライニングとコイル保持ライニングの境界面を挟んで両側に湯漏れ検出網を夫々配置し、これら湯漏れ検出網を検出器に接続している。

ここで、亜鉛など沸点の低い金属を含む合金を溶解する場合、亜鉛は沸点が合金の溶解温度より低い温度で蒸発し、多孔質の粉状耐火材で形成された溶湯保持ライニングを貫通していくが、加熱コイルで冷却されたコイル保持ライニングに亜鉛の蒸気が触れて冷やされ、溶湯保持ライニングとの境界面で金属亜鉛が析出する。このように金属亜鉛が多量に析出してくると溶湯保持ライニングに埋設した一方の湯漏れ検出網に接続した検出器が作動する。

そして、検出器の指針がフルスケールまで振れたら、コイル保持ライニングに埋設した他方の湯漏れ検出網に接続した検出器のメーターを見る。この時点では亜鉛の析出によるものか、溶湯の湯漏れによるものか判断できない。このまま操業を続けていき時間が経過しても、他方の湯漏れ検出網に接続した検出器の指針の振れに変化がない場合には、亜鉛の析出による原因と判断する。

特開平９−３０３９７０号公報

すなわち、特許文献１の湯漏れ検出装置では、まず、監視対象を溶湯保持ライニングに埋設した一方の湯漏れ検出網として、これに接続した検出器が作動したことを起点として、監視対象をコイル保持ライニングに埋設した他方の湯漏れ検出網に切り替え、その検出結果を待って、湯漏れか金属亜鉛の析出かを判断するものである。

以上の事情に鑑みて、本発明は、溶湯の湯漏れか溶湯の湯漏れでないかを簡易かつ確実に判断することができる誘導溶解炉の湯漏れ検出装置を提供することを目的とする。

第１発明の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置は、溶解室を形成する溶湯保持ライニングと、該溶湯保持ライニングの外側に設けられたコイル保持ライニングと、該コイル保持ライニングの外側に配置された加熱コイルとを備える誘導溶解炉の湯漏れ検出装置であって、
溶湯保持ライニングおよびコイル保持ライニングにより構成されるライニング領域に、抵抗値変化を検出する第１の湯漏れ検出網と、第１の湯漏れ検出網と電気的に接続しないように設置した断線を検出する第２の湯漏れ検出網とを設け、
前記第１の湯漏れ検出網により抵抗値の低下が検出され、かつ、前記第２の湯漏れ検出網により断線が検出される場合を湯漏れとして検出し、
前記第１の湯漏れ検出網により抵抗値の低下が検出され、かつ、前記第２の湯漏れ検出網により断線が検出されない場合は湯漏れとして検出しないことを特徴とする。

第１発明の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置によれば、溶湯保持ライニングおよびコイル保持ライニングにより構成されるライニング領域に、種類の異なる２つの湯漏れ検出網を設けることで、溶湯の湯漏れか溶湯の湯漏れでないかを判断する。すなわち、抵抗値変化を検出する第１の湯漏れ検出網と、断線を検出する第２の湯漏れ検出網とをライニング領域に設け、第１の湯漏れ検出網の抵抗値が変化し、第２の湯漏れ検出網により断線が検出される場合を湯漏れとして検出する。

すなわち、溶湯の湯漏れの場合はライニング領域の特定箇所で浸透が起こり、第１の湯漏れ検出網の抵抗値が低下し、第２の湯漏れ検出網が溶湯により断線する。これらを検出することで、溶湯の湯漏れを簡易かつ確実に判断することができる。

一方で、第１の湯漏れ検出網の抵抗値が変化する場合でも、第２の湯漏れ検出網により断線が検出されない場合には溶湯の湯漏れとして検出しない。

すなわち、上記の亜鉛蒸気の場合は広範囲で浸透するので、例えば、複数に分割した第１の湯漏れ検出網とした場合には、これらの大部分が反応すると共に、再析出亜鉛自体では、第２の湯漏れ検出網が断線することはない。これにより、溶湯の湯漏れでないことを簡易かつ確実に判断することができる。

このように、第１発明の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置によれば、溶湯の湯漏れか溶湯の湯漏れでないかを簡易かつ確実に判断することができる。

第２発明の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置は、第１発明において、
前記第２の湯漏れ検出網は、前記ライニング領域にスパイラル状に設けた導線であることを特徴とする。

第２発明の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置によれば、第２の湯漏れ検出網を、ライニング領域にスパイラル状に配置した導線により構成することで、断線を簡易かつ確実に検出することができる。

このように、第２発明の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置によれば、溶湯の湯漏れか溶湯の湯漏れでないかを簡易かつ確実に判断する構成を具体的に実現できる。

第３発明の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置は、第１または第２発明において、
前記第１の湯漏れ検出網は、平面視、検出領域を円弧状に２分割以上に分割した複数の分割検出網により構成され、
前記第１の湯漏れ検出網の複数の分割検出網の１つの抵抗値の低下が検出され、かつ、前記第２の湯漏れ検出網により断線が検出される場合を湯漏れとして検出し、
前記第１の湯漏れ検出網の複数の分割検出網の複数の抵抗値の低下が検出され、かつ、前記第２の湯漏れ検出網により断線が検出されない場合は湯漏れとして検出しないことを特徴とする。

第３発明の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置によれば、溶湯の湯漏れの場合はライニング領域の特定箇所で浸透が起こる一方、亜鉛蒸気の場合は広範囲で浸透するところ、第１の湯漏れ検出網を、平面視、検出領域を円弧状に２分割以上に分割した複数の分割検出網により構成することで、浸透箇所からより精度よく湯漏れの有無を判断することができる。

すなわち、第１の湯漏れ検出網の複数の分割検出網の１つの抵抗値の低下が検出され、かつ、第２の湯漏れ検出網により断線が検出される場合を、ライニング領域の特定箇所で浸透が起こる溶湯の湯漏れとして精度よく検出することができる。

一方で、第１の湯漏れ検出網の複数の分割検出網の複数の抵抗値の低下が検出され、かつ、第２の湯漏れ検出網により断線が検出されない場合は、広範囲で浸透する亜鉛蒸気として、溶湯の湯漏れではないと判断することができる。

このように、第３発明の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置によれば、溶湯の湯漏れか溶湯の湯漏れでないかを簡易かつ確実により精度よく判断することができる。

本実施形態の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置の構成を示す全体構成図。 図１の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置の平面視説明図。 図２の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置において溶湯の湯漏れを検する場合の説明図。 図２の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置において溶湯の湯漏れをしない場合の説明図。

図１に示すように、本実施形態の湯漏れ検出装置により湯漏れが検出される誘導溶解炉は、溶湯保持ライニング１と、溶湯保持ライニング１により形成された溶解室２と、コイル保持ライニング３と、加熱コイル４と、鉄心５と、炉枠６とを備える。

溶湯保持ライニング１は、粉末耐火材をスタンピングし、るつぼ形に形成した構造であって、内部が溶解室２となっている。

コイル保持ライニング３は、溶湯保持ライニング１により形成された溶解室２の外周に、キャスタブルセメントにより円筒状に形成される。

加熱コイル４は、コイル保持ライニング３に巻回された水冷式加熱コイルであって、この外周に所定の間隔で帰磁路鉄心である鉄心５が縦方向に取り付けられている。そして、その外側が炉枠６で囲われている。

上記構成の誘導溶解炉によれば、溶解室２に溶解材料を投入し、加熱コイル４に交流電流を通電することで溶解室２内の溶解材料が誘導加熱によって加熱され、最終的に溶湯Ｘになる。

次に、本実施形態の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置は、電極７と、第１の湯漏れ検出網８Ａと、第２の湯漏れ検出網８Ｂと、直流電源９、検出器１０、記録計１１とを備える。

電極７は、溶解室２の内側炉底面に先端が露出するように埋設された針状の電極であって、一端が電極７に接続されると共に他端が第１の湯漏れ検出網８Ａに接続された直流電源９と検出器１０と記録計１１により１つの検出回路を構成している。

かかる検出回路は、電極７と第１の湯漏れ検出網８Ａとの間の電気抵抗の変化（低下）を、当該検出回路に流れる電流の変化（増加）として数値で検出するものである。

第１の湯漏れ検出網８Ａは、例えばニクロム線やステンレス線等の高融点の材料を帯状の絶縁シートに所定の間隔で検知エレメントとして平行に埋設し、この端部側を接続した構造であって、溶湯保持ライニング１とコイル保持ライニング３とから構成されるライニング領域に設けられる。

なお、図１において、第１の湯漏れ検出網８Ａは、溶湯保持ライニング１に設けられているが、コイル保持ライニング３に設けられてもよい。

第２の湯漏れ検出網８Ｂは、例えば鋳鉄や鋳鋼等の溶湯よりも融点の低い銅線またはアルミ線等の導線をコイル保持ライニング３の表面にスパイラル状に設置した構造であって、導線には断線検出回路（図示省略）が接続される。なお、断線検出回路は種々のものが採用されるが、例えば、シャント抵抗で分流させた上で分流部分の電圧監視を行ってもよく、導線電流をリレーに流し、リレー接点の開閉を導線の断線として検出してもよい。

なお、第２の湯漏れ検出網８Ｂも、溶湯保持ライニング１とコイル保持ライニング３とから構成されるライニング領域に設けられればよい。すなわち、図１では、第２の湯漏れ検出網８Ｂは、コイル保持ライニング３に設けられているが、例えば、溶湯保持ライニング１に設けられていてもよい。

また、図１において、第１の湯漏れ検出網８Ａが第２の湯漏れ検出網８Ｂの内側に設けられているが、第２の湯漏れ検出網８Ｂが第１の湯漏れ検出網８Ａの内側に設けられてもよい。

図２に示すように、以上のように構成される湯漏れ検出装置において、第１の湯漏れ検出網８Ａは、平面視、検出領域を円弧状に２分割以上に分割した複数の分割検出網８Ａ１〜８Ａ４により構成されることが好ましい。なお、図２において、第１の湯漏れ検出網８Ａは、平面視、検出領域を円弧状に４分割しているが、２分割以上であれば、２分割でも３分割でもよい。

分割検出網８Ａ１〜８Ａ４の各々には、直流電源９、検出器１０、記録計１１とが設けられ、分割検出網８Ａ１〜８Ａ４毎に独立の検出回路が形成される。

次に、図３を参照して、以上のように構成される湯漏れ検出装置の溶湯Ｘの湯漏れ検出方法について説明する。

溶解室２に投入される溶解材料は、銑鉄、リターン材、鋼材、ダライ粉など鋳造メーカで様々であるが、溶湯Ｘの湯漏れの場合は、図３Ａに示すように、特定箇所で浸透するので、その部分に設置された第１の湯漏れ検出網８Ａの分割検出網８Ａ２の抵抗値が低下し、溶湯が分割検出網８Ａ２と接触すると、溶湯を介して電極７の回路と導通することにより電流が流れることで湯洩れとして検出される。一方、その他の部分に設置された第１の湯漏れ検出網８Ａの分割検出網８Ａ１,８Ａ３，８Ａ４が検出することはないので、個別に設置した検出器１０が反応することはない。

さらに、溶湯Ｘの湯漏れの場合は、図３Ａに示すように、特定箇所の浸透が進み、第２の湯漏れ検出網８Ｂが切断され、断線により湯洩れとして検出される。

そのため、本実施形態の湯漏れ検出装置では、図示しない検出装置本体（コントローラ）により、第１の湯漏れ検出網８Ａの複数の分割検出網８Ａ１〜８Ａ４の特定の検出器１０が反応し、かつ、第２の湯漏れ検出網８Ｂにより断線が検出される場合を、ライニング領域の特定箇所で浸透が起こる溶湯Ｘの湯漏れとして精度よく検出することができ、即操業を停止して炉の補修を行うなどの対処が可能となる。

一方、図３Ｂに示すように、亜鉛蒸気の場合は、広範囲で浸透するので、第１の湯漏れ検出網８Ａの複数の分割検出網８Ａ１〜８Ａ４の複数箇所で検出器１０が反応するが、亜鉛よりも高融点の銅またはアルミニウムで構成されているので、再析出亜鉛により第２の湯漏れ検出網８Ｂが切断されることはない。

そのため、本実施形態の湯漏れ検出装置では、図示しない検出装置本体（コントローラ）により、第１の湯漏れ検出網８Ａの複数の分割検出網８Ａ１〜８Ａ４の複数の検出器１０が反応し、かつ、第２の湯漏れ検出網８Ｂにより断線が検出されない場合を、亜鉛蒸気によるものであること（溶湯Ｘの湯漏れ検出ではない）を精度よく検出することができ、そのまま操業を継続することができる。

以上詳しく説明したように本実施形態の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置によれば、溶湯Ｘの湯漏れか溶湯Ｘの湯漏れでないかを簡易かつ確実により精度よく判断することができる。

１…溶湯保持ライニング、２…溶解室、３…コイル保持ライニング、４…加熱コイル、５…鉄心、６…炉枠、７…電極、８Ａ…第１の湯漏れ検出網、８Ａ１〜８Ａ４
…分割検出網、８…第２の湯漏れ検出網、９…直流電源、１０…検出器、１１…記録計、Ｘ…溶湯。

Claims (3)

1. 溶解室を形成する溶湯保持ライニングと、該溶湯保持ライニングの外側に設けられたコイル保持ライニングと、該コイル保持ライニングの外側に配置された加熱コイルとを備える誘導溶解炉の湯漏れ検出装置であって、
   溶湯保持ライニングおよびコイル保持ライニングにより構成されるライニング領域に、抵抗値変化を検出する第１の湯漏れ検出網と、断線を検出する第２の湯漏れ検出網とを設け、
   前記第１の湯漏れ検出網により抵抗値の低下が検出され、かつ、前記第２の湯漏れ検出網により断線が検出される場合を湯漏れとして検出し、
   前記第１の湯漏れ検出網により抵抗値の低下が検出され、かつ、前記第２の湯漏れ検出網により断線が検出されない場合は湯漏れとして検出しないことを特徴とする誘導溶解炉の湯漏れ検出装置。
2. 請求項１記載の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置において、
   前記第２の湯漏れ検出網は、前記ライニング領域にスパイラル状に設けた導線であることを特徴とする誘導溶解炉の湯漏れ検出装置。
3. 請求項１または２記載の誘導溶解炉の湯漏れ検出装置において、
   前記第１の湯漏れ検出網は、平面視、検出領域を円弧状に２分割以上に分割した複数の分割検出網により構成され、
   前記第１の湯漏れ検出網の複数の分割検出網の１つの抵抗値の低下が検出され、かつ、前記第２の湯漏れ検出網により断線が検出される場合を湯漏れとして検出し、
   前記第１の湯漏れ検出網の複数の分割検出網の複数の抵抗値の低下が検出され、かつ、前記第２の湯漏れ検出網により断線が検出されない場合は湯漏れとして検出しないことを特徴とする誘導溶解炉の湯漏れ検出装置。