JP2021157892A - Induction melting furnace, monitoring method thereof, and sleeve - Google Patents

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宏憲 田中
Hironori Tanaka
宏憲 田中
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Abstract

To provide an induction melting furnace including a sleeve, in which the penetration rate of molten metal into a furnace wall, the penetration points thereof and the like are accurately grasped and monitored so that a metal melting process can be stabilized and made more efficient.SOLUTION: An induction melting furnace is characterized to monitor the progressive status in deterioration of a refractory material by detecting changes in electrical resistance between an electrode and an outside antenna or changes in electrical resistance between an inside antenna and the outside antenna and also monitor the progressive status in deterioration of a sleeve by detecting changes in electrical resistance between the inside antenna and the electrode.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、鋳造工程などで用いる誘導溶解炉及びその監視方法に関し、より詳しくは、耐熱性に優れたスリーブを溶解室の炉壁として用いた誘導溶解炉及びその監視方法、並びにそのスリーブに関する。 The present invention relates to an induction melting furnace used in a casting process and a monitoring method thereof, and more particularly to an induction melting furnace using a sleeve having excellent heat resistance as a furnace wall of a melting chamber, a monitoring method thereof, and a sleeve thereof.

金属製品を鋳造にて生産する場合、金属系の材料を溶解させるために誘導溶解炉が用いられるが、誘導加熱により材料を溶解させ、溶湯を加熱してゆくと、溶融金属が炉壁の一部に浸透し炉材がその機能を有しなくなる現象が生じることがある(湯漏れ)。 When a metal product is produced by casting, an induction melting furnace is used to melt the metal-based material. However, when the material is melted by induction heating and the molten metal is heated, the molten metal becomes one of the furnace walls. A phenomenon may occur in which the furnace material permeates the part and loses its function (hot water leakage).

また、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炉壁を貫通していくが、加熱コイルで冷却された炉壁面に亜鉛の蒸気が触れて冷やされ、炉壁との境界面で金属亜鉛が析出する。 When melting an alloy containing a metal with a low boiling point such as zinc, zinc evaporates at a temperature lower than the melting temperature of the alloy and penetrates the furnace wall. The steam touches and cools, and metallic zinc precipitates at the interface with the furnace wall.

そのため、溶解工程においては湯漏れなどを監視することが重要であり、種々の検出方法が提案されている。 Therefore, it is important to monitor hot water leakage in the melting step, and various detection methods have been proposed.

特開2018−155424号公報JP-A-2018-155424

本願出願人は上記の特許文献1において、溶湯を保持するライニング領域に、電流値変化を検出する第1の湯漏れ検出網と、断線を検出する第2の湯漏れ検出網とを設けることで、検出値の変化が溶湯の湯漏れによるものか、亜鉛の析出など溶湯の湯漏れによるものではないかを簡易かつ確実により精度よく判断できる検出方法を提案した。 In Patent Document 1 described above, the applicant of the present application provides a first hot water leak detection network for detecting a change in current value and a second hot water leak detection network for detecting disconnection in the lining region for holding the molten metal. We proposed a detection method that can easily and reliably determine whether the change in the detected value is due to a leak in the molten metal or a leak in the molten metal such as zinc precipitation.

しかし、従来の方法では、炉壁に割れが生じるなどして生じる深刻な湯漏れに至る以前の炉壁などの状態をモニタすることはできなかった。 However, with the conventional method, it has not been possible to monitor the condition of the furnace wall or the like before the serious hot water leakage caused by the cracking of the furnace wall or the like.

本発明は、スリーブを備えた誘導溶解炉において、炉壁への溶湯の浸透速度やその浸透箇所などを正確に把握、監視して、金属の溶解工程を安定化、効率化させることを目的とする。 An object of the present invention is to stabilize and streamline the metal melting process by accurately grasping and monitoring the permeation rate of the molten metal into the furnace wall and the permeation location thereof in the induction melting furnace provided with the sleeve. do.

第1発明の誘導溶解炉は、円筒状のスリーブを備えた誘導溶解炉であって、
前記スリーブの外表面には、平面視において円弧状に2分割以上に分割した複数のインサイドアンテナを有し、
前記スリーブの外側に耐火材を介して設けられ加熱コイルを保持するコイル保護ライニングの内表面には、少なくとも前記インサイドアンテナに対応した位置に形成されたアウトサイドアンテナを有し、
溶解室の底部には前記耐火材の底部から先端が露出した電極を有し、
前記電極と前記アウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化、又は前記インサイドアンテナと前記アウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化を検出することで、前記耐火材の劣化進行状況を監視すると共に、
前記インサイドアンテナと前記電極との間の電気抵抗値の変化を検出することで、前記スリーブの劣化進行状況を監視することを特徴とする。
The induction melting furnace of the first invention is an induction melting furnace provided with a cylindrical sleeve.
On the outer surface of the sleeve, a plurality of inside antennas divided into two or more in an arc shape in a plan view are provided.
An outside antenna formed at least at a position corresponding to the inside antenna is provided on the inner surface of the coil protection lining provided on the outside of the sleeve via a refractory material to hold the heating coil.
The bottom of the melting chamber has an electrode whose tip is exposed from the bottom of the refractory material.
By detecting a change in the electric resistance value between the electrode and the outside antenna or a change in the electric resistance value between the inside antenna and the outside antenna, the deterioration progress of the fireproof material is monitored. At the same time
It is characterized in that the deterioration progress state of the sleeve is monitored by detecting the change in the electric resistance value between the inside antenna and the electrode.

第1発明の誘導溶解炉によれば、電極とアウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化、又はインサイドアンテナとアウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化を検出することで耐火材における軽微な湯漏れの浸透速度を把握することができ、耐火材の交換時期などを予測できるので、金属の溶解工程を安定化、効率化することができる。 According to the induction melting furnace of the first invention, in the fireproof material, the change in the electric resistance value between the electrode and the outside antenna or the change in the electric resistance value between the inside antenna and the outside antenna is detected. Since the permeation rate of minor hot water leaks can be grasped and the replacement time of the fireproof material can be predicted, the metal melting process can be stabilized and made more efficient.

また、スリーブの外表面に設けられたインサイドアンテナと耐火材の底部から先端が露出した電極との間の電気抵抗値の変化を検出することでスリーブのわずかな割れや亜鉛の浸透状況及びその発生位置を把握することができる。 In addition, by detecting changes in the electrical resistance between the inside antenna provided on the outer surface of the sleeve and the electrode whose tip is exposed from the bottom of the refractory material, slight cracks in the sleeve, zinc penetration status, and their occurrence are detected. The position can be grasped.

これにより、スリーブの交換時期などを予測することができると共に、異常の発生個所を勘案した稼働方法の選択、また、異常の発生個所によっては溶解工程の合間にその箇所を修理することもできる。 As a result, it is possible to predict the replacement time of the sleeve, select an operation method in consideration of the location of the abnormality, and repair the location between the melting steps depending on the location of the abnormality.

このように、第1発明の誘導溶解炉によれば、炉壁材である耐火材とスリーブについて軽微な異常が検出できることから、それらの交換時期が予測でき、それに伴って交換部材の手配、人員の手配などができるので、安定した効率的な生産計画を立案することができる。 As described above, according to the induction melting furnace of the first invention, since minor abnormalities can be detected in the refractory material and the sleeve which are the furnace wall materials, it is possible to predict the replacement time thereof, and accordingly, the replacement members are arranged and the personnel are arranged. Since it is possible to make arrangements for the production, it is possible to formulate a stable and efficient production plan.

第2発明の誘導溶解炉は、第1発明の誘導溶解炉において、
前記インサイドアンテナは、前記スリーブの下端部から円筒形状の長手方向の中央までの範囲に形成されていることを特徴とする。
The induction melting furnace of the second invention is the induction melting furnace of the first invention.
The inside antenna is characterized in that it is formed in a range from the lower end of the sleeve to the center of the cylindrical shape in the longitudinal direction.

第2発明の誘導溶解炉によれば、スリーブ及び耐火材においてより異常が生じやすいそれらの下半分の部分について異常を検出することができる。 According to the induction melting furnace of the second invention, the abnormality can be detected in the lower half portion of the sleeve and the refractory material, which are more prone to abnormality.

第3発明の誘導溶解炉は、第1又は第2発明の誘導溶解炉において、
前記インサイドアンテナは、前記スリーブの円筒形状の長手方向に伸びる櫛歯電極を有する櫛状に形成されていることを特徴とする。
The induction melting furnace of the third invention is the induction melting furnace of the first or second invention.
The inside antenna is characterized in that it is formed in a comb shape having a comb tooth electrode extending in the longitudinal direction in a cylindrical shape of the sleeve.

第3発明の誘導溶解炉によれば、スリーブ及び耐火材においてより異常がどの範囲に生じているかを把握することができる。 According to the induction melting furnace of the third invention, it is possible to grasp the range in which the abnormality occurs in the sleeve and the refractory material.

第4発明は円筒状のスリーブを備えた誘導溶解炉の監視方法であって、
前記スリーブの外表面に設けられた、平面視において円弧状に2分割以上に分割した複数のインサイドアンテナと、前記スリーブの外側に耐火材を介して設けられ加熱コイルを保持するコイル保護ライニングの内表面に設けられた、少なくとも前記インサイドアンテナに対応した位置に形成されたアウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化又は、前記アウトサイドアンテナと、溶解室の底部設けられて前記耐火材の底部から先端が露出した電極との間の電気抵抗値の変化を検出することで前記耐火材の劣化進行状況を監視すると共に、
前記インサイドアンテナと、前記電極との間の電気抵抗値の変化を検出することで、前記スリーブの劣化進行状況を監視することを特徴とする。
The fourth invention is a method for monitoring an induction melting furnace provided with a cylindrical sleeve.
Inside a plurality of inside antennas provided on the outer surface of the sleeve, which are divided into two or more in an arc shape in a plan view, and a coil protection lining provided on the outside of the sleeve via a fireproof material to hold a heating coil. Changes in electrical resistance between the outside antenna provided on the surface and formed at least at a position corresponding to the inside antenna, or the outside antenna and the bottom of the melting chamber provided at the bottom of the fireproof material. By detecting the change in the electrical resistance value between the antenna and the antenna whose tip is exposed, the deterioration progress of the fireproof material can be monitored, and at the same time.
It is characterized in that the deterioration progress state of the sleeve is monitored by detecting the change in the electric resistance value between the inside antenna and the electrode.

第4発明の誘導溶解炉の監視方法によれば、電極とアウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化、又はインサイドアンテナとアウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化を検出することで耐火材における軽微な湯漏れの浸透速度を把握することができ、耐火材の交換時期などを予測できるので、金属の溶解工程を安定化、効率化することができる。 According to the method for monitoring the induction melting furnace of the fourth invention, the change in the electric resistance value between the electrode and the outside antenna or the change in the electric resistance value between the inside antenna and the outside antenna is detected. Since the permeation rate of slight hot water leakage in the fireproof material can be grasped and the replacement time of the fireproof material can be predicted, the metal melting process can be stabilized and made more efficient.

また、スリーブの外表面に設けられたインサイドアンテナと耐火材の底部から先端が露出した電極との間の電気抵抗値の変化を検出することでスリーブのわずかな割れや亜鉛の浸透状況及びその発生位置を把握することができる。 In addition, by detecting changes in the electrical resistance between the inside antenna provided on the outer surface of the sleeve and the electrode whose tip is exposed from the bottom of the refractory material, slight cracks in the sleeve, zinc penetration status, and their occurrence are detected. The position can be grasped.

これにより、スリーブの交換時期などを予測することができると共に、異常の発生個所を勘案した稼働方法の選択、また、異常の発生個所によっては溶解工程の合間にその箇所を修理することもできる。 As a result, it is possible to predict the replacement time of the sleeve, select an operation method in consideration of the location of the abnormality, and repair the location between the melting steps depending on the location of the abnormality.

このように、第4発明の誘導溶解炉の監視方法によれば、炉壁材である耐火材とスリーブについて軽微な異常が検出できることから、それらの交換時期が予測でき、それに伴って交換部材の手配、人員の手配などができるので、安定した効率的な生産計画を立案することができる。 As described above, according to the monitoring method of the induction melting furnace of the fourth invention, since minor abnormalities can be detected in the refractory material and the sleeve which are the furnace wall materials, the replacement time of them can be predicted, and the replacement member can be replaced accordingly. Since it is possible to make arrangements and personnel arrangements, it is possible to formulate a stable and efficient production plan.

第5発明は誘導溶解炉用の円筒状のスリーブであって、
前記スリーブの外表面には、平面視において円弧状に2分割以上に分割した複数のインサイドアンテナを有していることを特徴とする。
The fifth invention is a cylindrical sleeve for an induction melting furnace.
The outer surface of the sleeve is characterized by having a plurality of inside antennas divided into two or more in an arc shape in a plan view.

第5発明のスリーブによれば、このスリーブを用いた金属の溶解工程において、スリーブのわずかな割れや亜鉛の浸透状況及びその発生位置などを把握することができる。 According to the sleeve of the fifth invention, in the metal melting step using this sleeve, it is possible to grasp the slight cracking of the sleeve, the permeation state of zinc, the generation position thereof, and the like.

本実施態様の誘導溶解炉の構成を示す全体構成図。The whole block diagram which shows the structure of the induction melting furnace of this embodiment. 本実施態様の誘導溶解炉の平面視説明図。The plan view explanatory view of the induction melting furnace of this embodiment. 本実施態様の誘導溶解炉に用いるスリーブの斜視図。The perspective view of the sleeve used for the induction melting furnace of this embodiment. 本実施態様においてスリーブの消耗を示す図。The figure which shows the wear of the sleeve in this embodiment. 本実施態様においてスリーブの破損を示す図。The figure which shows the breakage of a sleeve in this embodiment. 本実施態様においてスリーブへの亜鉛浸透を示す図。The figure which shows zinc penetration into a sleeve in this embodiment. 本実施態様において耐火材の劣化を示す図。The figure which shows the deterioration of the refractory material in this embodiment.

図1A、B及び図2を参照して、本実施形態の誘導溶解炉、その監視方法及びスリーブについて説明する。 The induction melting furnace of the present embodiment, a monitoring method thereof, and a sleeve thereof will be described with reference to FIGS. 1A, 1B and 2.

図1Aに示すように、本実施形態の誘導溶解炉は、溶解室1の外壁を成すスリーブ2と、溶解室1の底部を成すと共にスリーブ2を包囲する耐火材3と、加熱コイルを有するコイル保護ライニング4と、鉄心5と、炉枠6と、を備える。 As shown in FIG. 1A, the induction melting furnace of the present embodiment has a sleeve 2 forming the outer wall of the melting chamber 1, a refractory material 3 forming the bottom of the melting chamber 1 and surrounding the sleeve 2, and a coil having a heating coil. It includes a protective lining 4, an iron core 5, and a furnace frame 6.

また、スリーブ2及び耐火材3の劣化進行状況を監視する監視系として、スリーブ2の外表面に設けられたインサイドアンテナ7と、コイル保護ライニング4の内表面に設けられたアウトサイドアンテナ8と、溶解室1の底部の耐火材3の底部から先端が露出した電極9と、直流電源10、検出器11、記録計12、を備える。 Further, as a monitoring system for monitoring the deterioration progress of the sleeve 2 and the refractory material 3, an inside antenna 7 provided on the outer surface of the sleeve 2 and an outside antenna 8 provided on the inner surface of the coil protection lining 4 are used. An electrode 9 whose tip is exposed from the bottom of the refractory material 3 at the bottom of the melting chamber 1, a DC power supply 10, a detector 11, and a recorder 12 are provided.

本実施形態の誘導溶解炉は、耐熱性に優れた円筒状のスリーブ2を組み込んだ構造であり、炉壁が消耗した場合には、予め製造しておいたスリーブ2だけを交換すれば良いので、従来の溶解炉のように、長期間かかって炉壁の張り替え作業を行なう必要がなく、操業停止時間や補修コストを大幅に低減することができる。 The induction melting furnace of the present embodiment has a structure in which a cylindrical sleeve 2 having excellent heat resistance is incorporated, and when the furnace wall is worn out, only the sleeve 2 manufactured in advance needs to be replaced. Unlike the conventional melting furnace, it is not necessary to replace the furnace wall over a long period of time, and the operation stop time and the repair cost can be significantly reduced.

金属の溶解時には、溶解室1は溶湯Yで満たされており、溶解室1の内側面はスリーブ2、底面は耐火材3からなる。 When the metal is melted, the melting chamber 1 is filled with the molten metal Y, the inner side surface of the melting chamber 1 is made of a sleeve 2, and the bottom surface is made of a refractory material 3.

スリーブ2は円筒状で耐熱性を有するセラミックスからなり、図2に示すように、下端部には搬送時に搬送ベルトなどを掛けるための複数の凹部21を設けられ、上端部には溶湯Yを取り出す湯口22を有している。また、内側面の一部には、溶湯Yの温度を連続測定するための測温ユニット23が収納される線状の凹部24が、円筒の長手方向にわたって形成されている。 The sleeve 2 is made of cylindrical and heat-resistant ceramics, and as shown in FIG. 2, a plurality of recesses 21 for hanging a transport belt or the like during transportation are provided at the lower end portion, and the molten metal Y is taken out at the upper end portion. It has a sprue 22. Further, a linear recess 24 in which a temperature measuring unit 23 for continuously measuring the temperature of the molten metal Y is housed is formed in a part of the inner surface surface in the longitudinal direction of the cylinder.

耐火材3も耐熱性を有する他のセラミックスからなり、スリーブ2が収納できる形態となっている。 The refractory material 3 is also made of other ceramics having heat resistance, and has a form in which the sleeve 2 can be stored.

コイル保護ライニング4も耐熱性を有する更に他のセラミックスからなり、水冷式の加熱コイルを包埋して一体に成形されている。加熱コイルは、コイル保護ライニング4の内表面から少なくとも20mm程度以上離して固定される。 The coil protection lining 4 is also made of another ceramic having heat resistance, and is integrally molded by embedding a water-cooled heating coil. The heating coil is fixed at a distance of at least about 20 mm or more from the inner surface of the coil protection lining 4.

コイル保護ライニング4の外周には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おり、その外側が炉枠6で囲われている。 Iron cores 5, which are return magnetic circuit cores, are vertically attached to the outer periphery of the coil protection lining 4 at predetermined intervals, and the outside thereof is surrounded by a furnace frame 6.

溶解工程では、溶解室1に溶解材料を投入し、加熱コイルに交流電流を通電することで溶解室1内の溶解材が誘導加熱によって加熱され、最終的に溶湯Yになる。 In the melting step, the melting material is put into the melting chamber 1 and an alternating current is applied to the heating coil to heat the melting material in the melting chamber 1 by induction heating, and finally the molten metal Y is formed.

インサイドアンテナ7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線状に加工した線材を、スリーブ2の下半分の外表面の、平面視において円弧状に4分割に分割した範囲に、スリーブ2の円筒形状の長手方向に伸びる櫛歯電極71を有する櫛状に形成したものである。線材の太さは1.0〜1.5mmであり、耐火テープによってスリーブ2に固定される。ここで、櫛歯電極71の電極間隔を変化させると細か過ぎると誤動作しやすくなり、大まか過ぎると湯漏れによって発生する湯差し片に反応しない。本実施態様では、直径(外径)900mmのスリーブ2において、櫛歯電極71の電極間隔は80mm、電極本数は4本としている。 The inside antenna 7 is formed by dividing a wire rod obtained by linearly processing a high melting point material such as a nichrome wire or a stainless steel wire into four parts on the outer surface of the lower half of the sleeve 2 in an arc shape in a plan view. The sleeve 2 is formed in a comb shape having a cylindrical comb tooth electrode 71 extending in the longitudinal direction. The wire has a thickness of 1.0 to 1.5 mm and is fixed to the sleeve 2 with a fireproof tape. Here, if the electrode spacing of the comb tooth electrode 71 is changed too fine, it tends to malfunction, and if it is too rough, it does not react to the hot water splinter generated by hot water leakage. In the present embodiment, in the sleeve 2 having a diameter (outer diameter) of 900 mm, the electrode spacing of the comb tooth electrodes 71 is 80 mm, and the number of electrodes is four.

1つの分割範囲における櫛歯電極71は2〜10本とすることができ、それらをスリーブ2下端部でまとめ、電気信号をスリーブ2上端部の端子72からそれぞれ引き出す形としている。 The number of comb tooth electrodes 71 in one division range can be 2 to 10, and these are grouped at the lower end of the sleeve 2 and electric signals are drawn from the terminals 72 at the upper end of the sleeve 2.

アウトサイドアンテナ8はコイル保護ライニング4の内表面に形成され、内表面のうち少なくともインサイドアンテナ7に対応した位置に形成される。 The outside antenna 8 is formed on the inner surface of the coil protection lining 4, and is formed at a position corresponding to at least the inside antenna 7 on the inner surface.

アウトサイドアンテナ8も例えばニクロム線やステンレス線等の高融点の材料を線状に加工した線材とすることができ、コイル保護ライニング4の内表面全体に形成する場合は螺旋状や波状などに形成する。線材の太さは1.0〜1.5mmであり、埋め込み式によってコイル保護ライニング4に固定される。 The outside antenna 8 can also be a wire obtained by processing a high melting point material such as a nichrome wire or a stainless wire into a linear shape, and when it is formed on the entire inner surface of the coil protection lining 4, it is formed in a spiral shape or a wavy shape. do. The thickness of the wire is 1.0 to 1.5 mm, and it is fixed to the coil protection lining 4 by an embedded type.

電極9は、溶解室1の内側の底面、耐火材3の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9に接続されると共に他端がインサイドアンテナ7に接続された直流電源10と検出器11と記録計12により1つの監視回路を構成している。そして、アウトサイドアンテナ8も直流電源10、検出器11、記録計12に接続されている。 The electrode 9 is a needle-shaped electrode embedded so that the tip is exposed on the inner bottom surface of the melting chamber 1 and the bottom surface of the fireproof material 3, and one end is connected to the electrode 9 and the other end is an inside antenna 7. A DC power supply 10, a detector 11, and a recorder 12 connected to the above constitute one monitoring circuit. The outside antenna 8 is also connected to the DC power supply 10, the detector 11, and the recorder 12.

この監視回路は、電極9とインサイドアンテナ7との間、電極9とアウトサイドアンテナ8間、及びアウトサイドアンテナ8とインサイドアンテナ7間のそれぞれの電気抵抗値の変化(低下)を、当該監視回路に流れる電流値の変化(増加)として数値で検出するものである。 This monitoring circuit changes (decreases) the electrical resistance values between the electrode 9 and the inside antenna 7, between the electrode 9 and the outside antenna 8, and between the outside antenna 8 and the inside antenna 7, respectively. It is detected numerically as a change (increase) in the current value flowing through the antenna.

インサイドアンテナ7とアウトサイドアンテナ8との間の電気抵抗値の変化を検出に当たっては、図1B及び図2に示すように、インサイドアンテナ7は4分割された範囲に形成されているので、分割インサイドアンテナ7A〜7Dの各々には、それぞれ直流電源10、検出器11、記録計12とが設けられ、分割インサイドアンテナ7A〜7D毎に独立の監視回路が形成される。 In detecting the change in the electric resistance value between the inside antenna 7 and the outside antenna 8, as shown in FIGS. 1B and 2, the inside antenna 7 is formed in a range divided into four, so that the inside antenna 7 is divided inside. Each of the antennas 7A to 7D is provided with a DC power supply 10, a detector 11, and a recorder 12, and an independent monitoring circuit is formed for each of the divided inside antennas 7A to 7D.

ここで、汎用の監視回路においては個々の電気抵抗値の変化を切り替え式で監視することになるが、上級の監視回路においてはすべての電気抵抗値の変化を全自動で測定、記録する。 Here, in a general-purpose monitoring circuit, changes in individual electric resistance values are monitored in a switchable manner, but in a high-end monitoring circuit, all changes in electric resistance values are measured and recorded fully automatically.

同様に、インサイドアンテナ7とアウトサイドアンテナ8との間の電気抵抗値の変化を検出には、一端がアウトサイドアンテナ8に接続されると共に他端がインサイドアンテナ7に接続された直流電源10と検出器11と記録計12により他の監視回路を構成する。 Similarly, in order to detect a change in the electric resistance value between the inside antenna 7 and the outside antenna 8, one end is connected to the outside antenna 8 and the other end is connected to the inside antenna 7. The detector 11 and the recorder 12 constitute another monitoring circuit.

ここでも、インサイドアンテナ7は4分割された範囲に形成されているので、分割インサイドアンテナ7A〜7Dの各々には、それぞれ直流電源10、検出器11、記録計12とが設けられ、分割インサイドアンテナ7A〜7D毎に独立の監視回路が形成される。 Again, since the inside antenna 7 is formed in a range divided into four, each of the divided inside antennas 7A to 7D is provided with a DC power supply 10, a detector 11, and a recorder 12, respectively. An independent monitoring circuit is formed every 7A to 7D.

そしてここでも、汎用の監視回路においては個々の電気抵抗値の変化を切り替え式で監視することになるが、上級の監視回路においてはすべての電気抵抗値の変化を全自動で測定、記録する。 Again, in a general-purpose monitoring circuit, changes in individual electrical resistance values are monitored in a switchable manner, but in a high-end monitoring circuit, all changes in electrical resistance values are measured and recorded fully automatically.

また、電極9とアウトサイドアンテナ8間の電気抵抗値の変化を検出においても、アウトサイドアンテナ8の設置状況に応じて監視回路が形成され、電気抵抗値の変化が監視される。 Further, also in detecting the change in the electric resistance value between the electrode 9 and the outside antenna 8, a monitoring circuit is formed according to the installation state of the outside antenna 8 to monitor the change in the electric resistance value.

本実施態様におけるスリーブ2には、その外表面に温度センサ25が設けられている。溶解工程において、既述の測温ユニット23とこの温度センサ25とからの温度情報を比較することで、スリーブ2の溶損、すなわちスリーブ2の平均厚みの変化もモニタリングすることができる。 The sleeve 2 in this embodiment is provided with a temperature sensor 25 on its outer surface. In the melting step, by comparing the temperature information from the temperature measuring unit 23 and the temperature sensor 25 described above, it is possible to monitor the melting damage of the sleeve 2, that is, the change in the average thickness of the sleeve 2.

以下では、本発明の誘導溶解炉におけるスリーブ2及び耐火材3の経時劣化の監視方法の一例について説明する。 Hereinafter, an example of a method for monitoring deterioration over time of the sleeve 2 and the refractory material 3 in the induction melting furnace of the present invention will be described.

図3は誘導溶解炉を日々稼働していく中で、溶解工程においてスリーブ2が消耗していく際の電極9とインサイドアンテナ7間の電流値の変化である。ここでは、電気抵抗値の変化を示す値として電流値の変化を示している(以下同様)。 FIG. 3 shows a change in the current value between the electrode 9 and the inside antenna 7 when the sleeve 2 is consumed in the melting process while the induction melting furnace is operated daily. Here, the change in the current value is shown as a value indicating the change in the electric resistance value (the same applies hereinafter).

スリーブ2が消耗し、肉厚が薄くなるに従い電気抵抗値が小さくなる。電気抵抗値が小さくなるので電流が流れやすくなり電流値が上昇する。電気抵抗値は厚みに対して反比例であるので電流値から残存厚さを推定することができる。これにより、電流値の上限を決めておけば、その消耗速度から何日後に危険な状態になるかが判り、計画的にスリーブ2の交換をすることができる。 As the sleeve 2 is consumed and the wall thickness becomes thinner, the electric resistance value becomes smaller. Since the electric resistance value becomes small, the current easily flows and the current value rises. Since the electric resistance value is inversely proportional to the thickness, the residual thickness can be estimated from the current value. As a result, if the upper limit of the current value is determined, it is possible to know how many days later the dangerous state will occur from the consumption rate, and the sleeve 2 can be replaced in a planned manner.

ここでは、30日目まで、大きな異常はなく溶解工程が行われたことを示している。 Here, it is shown that the dissolution step was carried out without any major abnormality until the 30th day.

図4は15日目にスリーブ2が割れた場合の電極9とインサイドアンテナ7間の電流値の変化である。 FIG. 4 shows the change in the current value between the electrode 9 and the inside antenna 7 when the sleeve 2 is broken on the 15th day.

稼働開始から15日目にスリーブ2が割れたため溶湯が漏れ出しインサイドアンテナ7に接触(短絡)しているため、電流値は上限の100mAとなっている。 Since the sleeve 2 was broken on the 15th day from the start of operation, the molten metal leaked and was in contact (short circuit) with the inside antenna 7, so that the current value was the upper limit of 100 mA.

この場合、溶解工程を中断してスリーブ2を交換、修理することもできるし、耐火材3が維持されている場合は、溶解工程を継続することもできる。 In this case, the melting process can be interrupted and the sleeve 2 can be replaced or repaired, or if the refractory material 3 is maintained, the melting process can be continued.

図5は亜鉛などの絶縁と炉体の寿命に悪影響を及ぼす成分がスリーブ2に浸透・蓄積した際の電極9とインサイドアンテナ7間の電流値の変化である。このようなケースでは、放電現象を伴うので電流値は小刻みに振れながら上昇する。 FIG. 5 shows a change in the current value between the electrode 9 and the inside antenna 7 when a component such as zinc that adversely affects the insulation and the life of the furnace body permeates and accumulates in the sleeve 2. In such a case, since the discharge phenomenon is accompanied, the current value rises while swinging in small steps.

この場合も、溶解工程を中断してスリーブ2を交換、修理することもできるし、耐火材3が維持されている場合は、溶解工程を継続することもできる。 In this case as well, the melting step can be interrupted to replace or repair the sleeve 2, and if the refractory material 3 is maintained, the melting step can be continued.

図6は前述の図4でスリーブ2が割れた状態での電極9とアウトサイドアンテナ8間の電流値の変化である。 FIG. 6 is a change in the current value between the electrode 9 and the outside antenna 8 when the sleeve 2 is broken in FIG. 4 described above.

稼働開始から15日目にスリーブ2が割れて溶湯の湯差し片が耐火材3に浸透するに従い電気抵抗値が下がり、電流値も少しずつ上昇していく。そして、30日目にアウトサイドアンテナ8まで湯差し片が到達することで短絡して上限の100mAとなる。 On the 15th day from the start of operation, the electric resistance value decreases and the current value gradually increases as the sleeve 2 cracks and the molten metal jet pieces permeate the refractory material 3. Then, on the 30th day, when the hot water bottle reaches the outside antenna 8, it is short-circuited and reaches the upper limit of 100 mA.

この監視例においては、電流値が概ね40mAを超えた場合が危険なレベルと判断され、稼働開始から29日目には溶解工程を中止すべきである。 In this monitoring example, when the current value exceeds approximately 40 mA, it is judged to be a dangerous level, and the melting process should be stopped on the 29th day from the start of operation.

このように、電流値の上昇具合と測定部位とを組み合わせることで何が起こっているか推定することが容易である。 In this way, it is easy to estimate what is happening by combining the degree of increase in the current value and the measurement site.

また、従来の湯漏れ検出装置では本発明における電極9とアウトサイドアンテナ8間のみの検出であった。よって、湯漏れ時の電流値変化の挙動は図6にあるように使用不能になる直前で急上昇する。この場合、安全に使用を中止(炉の停止)は可能であるが前もって計画的なスリーブ2の交換はできない。これにより、突発的に操業を停止させて交換作業を行う操業損失を伴う。一方、インサイドアンテナ7がある場合、図4のように15日目にはスリーブが割れたことが認識できるので余裕を持って交換の準備に入ることができる。 Further, in the conventional hot water leakage detection device, the detection is performed only between the electrode 9 and the outside antenna 8 in the present invention. Therefore, the behavior of the change in the current value at the time of hot water leakage rises sharply just before it becomes unusable as shown in FIG. In this case, it is possible to safely discontinue use (stop the furnace), but it is not possible to replace the sleeve 2 in a planned manner in advance. As a result, there is an operation loss in which the operation is suddenly stopped and the replacement work is performed. On the other hand, when the inside antenna 7 is present, it can be recognized that the sleeve is broken on the 15th day as shown in FIG. 4, so that the preparation for replacement can be started with a margin.

以上の本実施態様によれば、耐火材3の底部から先端が露出した電極9とアウトサイドアンテナ8との間の電気抵抗値の変化、又はインサイドアンテナ7とアウトサイドアンテナ8との間の電気抵抗値の変化を検出することで耐火材3における軽微な湯漏れの浸透速度を把握することができ、耐火材3の交換時期などを予測できるので、金属の溶解工程を安定化、効率化することができる。 According to the above embodiment, the change in the electric resistance value between the electrode 9 and the outside antenna 8 whose tip is exposed from the bottom of the fireproof material 3, or the electricity between the inside antenna 7 and the outside antenna 8. By detecting the change in the resistance value, the permeation rate of slight hot water leakage in the fireproof material 3 can be grasped, and the replacement time of the fireproof material 3 can be predicted, so that the metal melting process is stabilized and made efficient. be able to.

また、スリーブ2の外表面に設けられたインサイドアンテナ7と耐火材3の底部から先端が露出した電極9との間の電気抵抗値の変化を検出することでスリーブ2のわずかな割れや亜鉛の浸透状況及びその発生位置を把握することができる。これにより、スリーブ2の交換時期などを予測することができると共に、異常の発生個所を勘案した稼働方法の選択、また、異常の発生個所によっては溶解工程の合間にその箇所を修理することもできる。 Further, by detecting a change in the electric resistance value between the inside antenna 7 provided on the outer surface of the sleeve 2 and the electrode 9 whose tip is exposed from the bottom of the refractory material 3, slight cracks in the sleeve 2 and zinc can be detected. It is possible to grasp the infiltration situation and its occurrence position. As a result, it is possible to predict the replacement time of the sleeve 2, select the operation method in consideration of the location where the abnormality occurs, and repair the location between the melting steps depending on the location where the abnormality occurs. ..

このように、炉壁材である耐火材3とスリーブ2について軽微な異常が検出できることから、それらの交換時期が予測でき、それに伴って交換部材の手配、人員の手配などができるので、安定した効率的な生産計画を立案することができる。 In this way, since minor abnormalities can be detected in the refractory material 3 and the sleeve 2 which are the furnace wall materials, the replacement time can be predicted, and the replacement members and personnel can be arranged accordingly, which is stable. You can make an efficient production plan.

なお、本実施態様においては耐火材3の底部から先端が露出した電極9とアウトサイドアンテナ8との間の電気抵抗値の変化を検出することで耐火材3の劣化進行状況を監視した例を示したが、インサイドアンテナ7とアウトサイドアンテナ8との間の電気抵抗値の変化を検出することでも耐火材3の劣化進行状況を監視ができることは明らかである。 In this embodiment, an example in which the deterioration progress of the fireproof material 3 is monitored by detecting a change in the electric resistance value between the electrode 9 whose tip is exposed from the bottom of the fireproof material 3 and the outside antenna 8. As shown, it is clear that the deterioration progress status of the fireproof material 3 can be monitored by detecting the change in the electric resistance value between the inside antenna 7 and the outside antenna 8.

また、インサイドアンテナ7はスリーブ2の下半分の外表面の、平面視において円弧状に4分割に分割した範囲に形成したが、分割する範囲は2以上であれば2〜3でも、5以上であってもよい。 Further, the inside antenna 7 is formed on the outer surface of the lower half of the sleeve 2 in a range divided into four in an arc shape in a plan view. There may be.

さらに、本実施態様においてはインサイドアンテナ7を線材からなる櫛歯電極71としたが、薄膜形状の電極としてもよい。 Further, in the present embodiment, the inside antenna 7 is a comb tooth electrode 71 made of a wire rod, but a thin film-shaped electrode may be used.

1…溶解室、2…スリーブ、3…耐火材、4…コイル保護ライニング、5…鉄心、6…炉枠、7…インサイドアンテナ、8…アウトサイドアンテナ、9…電極、10…直流電源、11…検出器、12…記録計、71…櫛歯電極、Y…溶湯。 1 ... Melting chamber, 2 ... Sleeve, 3 ... Refractory material, 4 ... Coil protection lining, 5 ... Iron core, 6 ... Furnace frame, 7 ... Inside antenna, 8 ... Outside antenna, 9 ... Electrode, 10 ... DC power supply, 11 ... detector, 12 ... recorder, 71 ... comb tooth electrode, Y ... molten metal.

Claims (5)

円筒状のスリーブを備えた誘導溶解炉であって、
前記スリーブの外表面には、平面視において円弧状に2分割以上に分割した複数のインサイドアンテナを有し、
前記スリーブの外側に耐火材を介して設けられ加熱コイルを保持するコイル保護ライニングの内表面には、少なくとも前記インサイドアンテナに対応した位置に形成されたアウトサイドアンテナを有し、
溶解室の底部には前記耐火材の底部から先端が露出した電極を有し、
前記電極と前記アウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化、又は前記インサイドアンテナと前記アウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化を検出することで、前記耐火材の劣化進行状況を監視すると共に、
前記インサイドアンテナと前記電極との間の電気抵抗値の変化を検出することで、前記スリーブの劣化進行状況を監視する
ことを特徴とする誘導溶解炉。
An induction melting furnace with a cylindrical sleeve.
On the outer surface of the sleeve, a plurality of inside antennas divided into two or more in an arc shape in a plan view are provided.
An outside antenna formed at least at a position corresponding to the inside antenna is provided on the inner surface of the coil protection lining provided on the outside of the sleeve via a refractory material to hold the heating coil.
The bottom of the melting chamber has an electrode whose tip is exposed from the bottom of the refractory material.
By detecting a change in the electric resistance value between the electrode and the outside antenna or a change in the electric resistance value between the inside antenna and the outside antenna, the deterioration progress of the fireproof material is monitored. At the same time
An induction melting furnace characterized in that the progress of deterioration of the sleeve is monitored by detecting a change in the electric resistance value between the inside antenna and the electrode.
前記インサイドアンテナは、前記スリーブの下端部から円筒形状の長手方向の中央までの範囲に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導溶解炉。
The induction melting furnace according to claim 1, wherein the inside antenna is formed in a range from the lower end of the sleeve to the center of the cylindrical shape in the longitudinal direction.
前記インサイドアンテナは、前記スリーブの円筒形状の長手方向に伸びる櫛歯電極を有する櫛状に形成されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の誘導溶解炉。
The induction melting furnace according to claim 1 or 2, wherein the inside antenna is formed in a comb shape having a comb-tooth electrode extending in the longitudinal direction in a cylindrical shape of the sleeve.
円筒状のスリーブを備えた誘導溶解炉の監視方法であって、
前記スリーブの外表面に設けられた、平面視において円弧状に2分割以上に分割した複数のインサイドアンテナと、前記スリーブの外側に耐火材を介して設けられ加熱コイルを保持するコイル保護ライニングの内表面に設けられた、少なくとも前記インサイドアンテナに対応した位置に形成されたアウトサイドアンテナとの間の電気抵抗値の変化又は、前記アウトサイドアンテナと、溶解室の底部設けられて前記耐火材の底部から先端が露出した電極との間の電気抵抗値の変化を検出することで前記耐火材の劣化進行状況を監視すると共に、
前記インサイドアンテナと、前記電極との間の電気抵抗値の変化を検出することで前記スリーブの劣化進行状況を監視する
ことを特徴とする誘導溶解炉の監視方法。
A method of monitoring an induction melting furnace with a cylindrical sleeve.
Inside a plurality of inside antennas provided on the outer surface of the sleeve, which are divided into two or more in an arc shape in a plan view, and a coil protection lining provided on the outside of the sleeve via a fireproof material to hold a heating coil. Changes in electrical resistance between the outside antenna provided on the surface and formed at least at a position corresponding to the inside antenna, or the outside antenna and the bottom of the melting chamber provided at the bottom of the fireproof material. By detecting the change in the electrical resistance value between the antenna and the antenna whose tip is exposed, the deterioration progress of the fireproof material can be monitored, and at the same time.
A method for monitoring an induction melting furnace, which comprises monitoring the progress of deterioration of the sleeve by detecting a change in an electric resistance value between the inside antenna and the electrode.
誘導溶解炉用の円筒状のスリーブであって、
前記スリーブの外表面には、平面視において円弧状に2分割以上に分割した複数のインサイドアンテナを有している
ことを特徴とするスリーブ。
Cylindrical sleeve for induction melting furnace
The sleeve is characterized in that the outer surface of the sleeve has a plurality of inside antennas divided into two or more in an arc shape in a plan view.
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