JP2554709B2 - 溶接炉における切粉押込み兼除滓装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、溶解炉における切粉押込み兼除滓装置に関
し、詳しくは、誘導炉、反射炉、アーク炉等で、溶湯中
に金属切削屑（通称はダライ粉で、本明細書では、以
下、切粉と略す）を投入して溶解する溶解炉において、
上記切粉を溶湯中に強制的に押し込んで溶解させると共
に溶解時に発生するスラグを自動的に除去する装置に関
するものである。

従来の技術 従来、この種の溶湯中に溶解する切粉は、その嵩比重
が一般に溶湯の1/5程度であるため、湯面に投入した時
に自重によって湯中に沈みきれずに湯面に浮遊すること
から、溶解方法としては、炉内で大きな湯運動を行わせ
て溶湯を攪拌する方法が採られている。そのため、従
来、切粉の溶解炉として使用出来るのは、大きな湯運動
を行わせることが可能な低周波るつぼ形誘導炉に限定さ
れ、他の炉では切粉の溶解が出来なかった。

上記低周波るつぼ形誘導炉では、電磁力による湯運動
で浮遊する切粉を巻き込むため、溶解は可能であるが、
溶解終了直前には、人力によって押込棒を使って切粉を
押し込まなければならず、人手を要することで省力化が
図れないと共に作業時間がかかる問題があった。

さらに、切粉は金属塊に比較して単位重量当たりの表
面積がはるかに大きいため、酸化物が多発し、その結
果、溶解時にスラグが多量に発生し、該スラグが炉壁耐
火物の内面に付着することとなる。そのため、該耐火物
内面に付着したスラグの除去作業は極めて困難であると
いう問題もあった。

発明が解決しようとする課題 本発明は、上記した従来の種々の問題を解消せんとす
るもので、切粉の溶解炉として、低周波るつぼ形誘導炉
で行うのみならず、他の高周波るつぼ形誘導炉、溝形誘
導炉あるいは反射炉、アーク炉等の湯運動が極めて小さ
い炉も使用可能とし、かつ、人力に頼ることなく自動的
に溶湯中に切粉を押し込むと共に該切粉の押し込みレベ
ルを湯面の高さに応じて自動調整して溶解作業を全自動
化し、しかも、炉内の湯面に浮遊するスラグを最小限に
とどめると共に発生するスラグを炉外に自動的に排出
し、スラグの除去作業を容易とすること等を目的とする
ものである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するため、溶解炉に隣接し
て、固定側基礎に旋回可能に支柱を設置し、該支柱に昇
降フレームを昇降用駆動装置を介して昇降自在に取り付
け、該昇降フレームの先端付近に、中間トラニオン軸を
有するスクリューコンベアをトラニオン軸受で支持して
取り付ける一方、上記トラニオン軸をフレームに搭載し
たモータ等の駆動装置に連結し、スクリューコンベアを
傾動可能とし、かつ、上記スクリューコンベアは耐熱性
材料で形成した円筒状のガイド筒の上方付近に、切粉投
入口およびトラニオン軸を設けると共に、最上部には取
付台を介してスクリュー軸回転用モータおよび減速機を
搭載し、該モータにより回転駆動されるスクリュー軸を
ガイド筒の軸線に沿って配置すると共にガイド筒の内周
面と適宜の隙間をあけて耐熱性スクリューをスクリュー
軸に取り付けた構成とし、切粉溶解時にはスクリューコ
ンベアの下端部を溶湯内に浸漬して投入する切粉を、ス
クリューの回転でガイド筒内を溶湯側へ送り込むと共に
溶湯中に強制的に押し込む一方、溶解終了時にはスクリ
ューコンベアを傾動して溶湯より取り出すと共にスクリ
ューを逆回転してスクリューコンベア内部のスラグを炉
外に強制排出する構成としたことを特徴とする溶解炉に
おける切粉押込み兼除滓装置を提供するものである。

さらに、本発明は、炉内の湯量を計量するために炉座
と固定基礎との間にロードセルを介設すると共に、該ロ
ードセルをロードセル変換器を介して演算装置に接続
し、ロードセルで感知した湯量を検出し、該検出値に基
づいて演算装置で炉内の湯面高さを演算し、該湯面高さ
に応じて上記昇降用駆動装置を制御して昇降フレームを
所要位置へ移動および停止し、溶解時に、昇降フレーム
に取り付けたスクリューコンベアの下端位置を自動的に
湯面に追随させる構成としたことを特徴とする溶解炉に
おける切粉押込み兼除滓装置を提供するものである。

作用 本発明は、上記したように、溶解時には、スクリュー
コンベアにより切粉を強制的に溶湯中に押し込むため、
特に、湯運動を与えなくとも、切粉を湯中で溶解させる
ことが出来る。よって、人力による切粉の押し込み作業
が不要になると共に、大きな湯運動を行わない炉も切粉
溶解炉として使用することが出来る。かつ、上記スクリ
ューコンベアのガイド筒は、その最下端部が湯中に浸る
まで下降することにより、切粉を溶湯中に押し込み、溶
解する過程で発生するスラグをガイド筒の内部に保留す
るため、炉内湯面のスラグ量を最小限にとどめることが
出来、炉内耐火物内面にスラグが付着するのをほぼ防止
することが出来る。

さらに、溶解の途中または溶解終了後には、スクリュ
ーコンベアを傾動させると共に、スクリューを逆転させ
ることにより、ガイド筒内に浮遊するスラグを上方へ送
り上げて炉外に排出することが出来る。

また、溶解炉にロードセル型計量器を設置し、炉内の
湯面高さを検出し、該検出値に応じて昇降フレームの高
さを自動制御しているため、湯面の高さ変化に対応して
スクリューコンベアの先端位置を自動的に調整でき、切
粉の押し込みレベルを湯面位置に追随させることが容易
に出来る。

実施例 以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。

本実施例は、溶解炉としての溝形誘導炉に切粉押込兼
除滓装置を設置しており、図示のように、溶解炉１の上
面と隣接する固定側基礎２上に、下部軸受台３と上部軸
受台４によて上下両端部を旋回可能に支承して支柱５を
立設し、上部軸受台４に搭載した旋回用モータ６で支柱
５を旋回させるようにしている。

上記支柱５には、枠状の昇降フレーム７の一端を摺動
軸受7aを介して昇降自在で回転不可に嵌合して取り付
け、該昇降フレーム７を溶解炉１の上方に位置させてい
る。また、支柱５の上下両側にはガイド受け8A、8Bを突
設し、該ガイド受け8Aと8Bとの間にボールネジ式昇降ガ
イド９を軸架している。該昇降ガイド９を昇降フレーム
７に取り付けたナット11と螺合させると共に、昇降フレ
ーム７に昇降用モータ10を設置してこれらで昇降フレー
ム７の昇降用駆動装置を構成し、該昇降用モータ10の駆
動によりナット11を回転させることにより、昇降ガイド
９に沿って昇降フレーム７を昇降させるようにしてい
る。よって、昇降フレーム７は旋回用モータ６の駆動で
矢印方向に旋回し、第１図中実線で示す溶解炉１の真上
の溶解位置と鎖線で示す出湯時の退避位置に変位され、
かつ、昇降用モータ10の駆動で所要位置に昇降され、か
つ、停止される。

上記昇降フレーム７の先端部には、対向枠に一対のト
ラニオン軸受13を固定し、スクリューコンベア14の上端
付近より突設した中間トラニオン軸15を上記トラニオン
軸受13で支持し、スクリューコンベア14を昇降フレーム
７の先端側枠内より吊り下げている。

上記スクリューコンベア14は、耐熱性材料より形成し
た円筒状のガイド筒16の上端に取付台17を固定し、該取
付台17上に回転用モータ18および減速機（図示せず）を
搭載している。該回転用モータ18により回転駆動される
スクリュー軸19をガイド筒16の軸線に沿って下端開口部
まで配置している。該スクリュー軸19の外周より突設す
るスクリュー20はガイド筒16の内周面と適宜の隙間をあ
けて設けている。また、ガイド筒16の上端近傍には、そ
の外周面より対向して中間トラニオン軸15を突設すると
共に、上端に側方へ突出した切粉投入口16aを形成して
いる。上記ガイド筒16およびスクリュー軸19、スクリュ
ー20は溶解金属の種類に応じて適応する耐熱性材料で形
成している。例えば、溶解金属が鋳鋼、鋳鉄の場合は、
セラミック系耐火物で形成し、また、溶解金属が銅、銅
合金、アルミニウムの場合はステンレス鋼で形成するこ
とが望ましい。

上記スクリューコンベア14のガイド筒16より突設した
中間トラニオン軸15は、昇降フレーム７に支持板21を介
して設置した駆動装置としての傾動用モータ22とチェイ
ン23を介して伝動し、該傾動用モータ22により中間トラ
ニオン軸15を回転してスクリューコンベア14を傾斜させ
るようにしている。

一方、溶解炉１では、溶解炉１の上部外周に取り付け
たデッキ30を傾動用シリンダ31を介して炉座32上に搭載
し、該シリンダ31により溶解炉１をデッキ30と共に傾動
し、出湯口33より炉内溶湯34を出湯するようにしてい
る。該溶解炉１は公知の溝形誘導炉構造で、炉壁を主と
して耐火物35で構成し、炉底部には加熱源であるインダ
クタ36を備えている。また、溶解炉１の上面には炉蓋37
を炉蓋用支柱38により旋回自在に支持されるアーム39で
支持して配置しており、該炉蓋37は第１図中に矢印で示
す如く、溶解炉１の上方を旋回して閉じることにより、
上部への放熱を抑止している。

上記溶解炉１を支承する炉座32と下側の固定基礎2aの
間には、ロードセル40を介設している。該ロードセル40
はケーブル41によりロードセル変換器42に接続すると共
に、該ロードセル変換器42を演算装置43に接続してい
る。これらロードセル40、ロードセル変換器42および演
算装置43からなる計量装置を設けることにより、ロード
セル40で溶解炉１内の湯量の増加を検知し、ロードセル
変換器42からの信号によって演算装置43で湯面高さを演
算している。該演算装置43はケーブル44を介して上記昇
降用モータ10の駆動を制御している。

次に、第２図から第４図を参照して上記装置の動作過
程を順次説明する。

第２図は溶解炉１内の残湯量が少い状態を示し、該状
態より切粉50の溶解が始まる。溶解開始時、図示のよう
に昇降フレーム７を最下限まで昇降用モータ10により下
降し、該昇降フレーム７に取り付けたスクリューコンベ
ア14の先端部が溶湯34の中に浸漬する。同時に、回転用
モータ18を駆動してスクリュー20を回転し、かつ、イン
ダクタ36に所定電力を投入して溶湯を加熱しながら、溶
解材料である切粉50をスクリューコンベア14のガイド筒
16の切粉投入口16aよりガイド筒16に投入する。

切粉50はスクリュー20で下方へ送られ、湯面部に達す
ると、さらに、スクリュー20の回転リード角によって湯
中へ押し込まれて強制的に溶解される。

上記した動作により連続的に切粉50を溶解しながら、
一方では湯量の増加をロードセル40で検知し、その検知
値に応じて演算装置43により湯高に見合った昇降指令信
号をケーブル44を介して昇降用モータ10に出力する。該
指令信号に応じる昇降用モータ10の駆動により昇降フレ
ーム７はボールネジ式ガイド９に沿って上昇させ、スク
リューコンベア14を自動的に湯高に同調して上昇させ、
常に、湯面より僅かに浸漬した位置にスクリューコンベ
ア14の先端部を位置させている。よって、切粉50の溶解
時に発生するスラグ51はスクリューコンベア14のガイド
筒16の内部で保留され、その結果、炉内湯面および耐火
物35がスラグで汚染されることが防止出来る。

第３図は溶解完了の状態を示し、ガイド筒16は溶解開
始以降少なくとも湯中に浸漬した状態を維持し続けなが
ら、傾動用モータ22でチェイン23を介して中間トラニオ
ン軸15を回転し、スクリューコンベア14を図示のよう
に、必ずガイド筒16の下部が湯中に浸漬した状態で、傾
斜させる。かつ、回転用モータ18を矢印で示すように第
２図と逆回転させることにより、ガイド筒16内の湯面の
スラグ51を上方へ送り上げて、スラグバケット55に取り
出して、排出スラグとして貯留する。

第４図は溶解および除滓を完了して、出湯の準備状態
を示す。除滓完了後は、昇降用フレーム７を最上端まで
上昇させると共に、スクリューコンベア14の傾斜状態を
元の状態、即ち、垂直に戻す。この状態で、支柱５を旋
回用モータ６で回転してフレーム７を左旋回し、第１図
中鎖線で示す退避位置に逃がす。その後、溶解炉１を傾
動用シリンダ31により傾動し、出湯口33より出湯する。

一方、ガイド筒16の内面およびスクリュー軸19および
スクリュー20に、スラグが多量に付着したり、溶損量が
著しい時は、中間トラニオン軸15の部分で昇降フレーム
７より取り外し、別に準備したスクリューコンベアと交
換し、使用したスクリューコンベア14は別の場所で付着
スラグ41を除去、および入念な補修および手入れをす
る。

上記した実施例は溝形溶解炉に適用した場合である
が、他のるつぼ形溶解炉をはじめ反射炉、アーク炉など
にも本装置を適用することが出来る。また、切粉溶解以
外でも、傾斜式のスクリューコンベアのみを適用するこ
とにより、除滓装置として利用することが出来る。

発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明に係わる切粉
の押込み兼除滓装置によれば、炉内に投入する切粉を炉
内の溶湯中に浸漬したスクリューコンベアのガイド筒内
に投入し、ガイド筒内のスクリューを回転駆動すること
により、切粉を湯面側に向かって下方に送ると共に湯中
に強制的に押し込み、溶解する。よって、湯運動が極め
て小さい炉でも切粉溶解に用いることが出来、従来、低
周波るつぼ型溶解炉に限定されていたものが、高周波る
つぼ型溶解炉および反射炉やアーク炉等も切粉溶解に使
用することが出来る。

また、スクリューコンベアは常に下端部が湯中に浸っ
た状態で切粉を投入して湯中にスクリューの回転力で押
し込みながら溶解するので、溶解時に発生するスラグは
スクリューコンベアのガイド筒内に保留され、ガイド筒
より出ることが抑制される。そのため、炉内湯面のスラ
グを最少限にとどめて、耐火物内壁面へのスラグの付着
を大幅に低減出来る。

さらに、溶解炉の炉座の下方にロードセルを設け、湯
量を計量して湯高を演算し、湯高に応じて昇降フレーム
を昇降させ、スクリューコンベアを常時湯面に同調させ
て自動的に昇降させることが出来る。

さらに、上記スクリューコンベアの下端部を溶解中お
よび溶解後も常時湯中に浸しながら、溶解後にスクリュ
ーコンベアを傾斜させてスクリューを逆転することによ
り、ガイド筒内の浮遊スラグを人力に頼ることなく炉外
のスラグバケットへ排出することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体平面配置図、第２図
は上記実施例の溶解開始時における一部断面正面図、第
３図は上記実施例の除滓状態における一部断面正面図、
第４図は上記実施例の溶解・除滓終了状態の一部断面正
面図である。 １……溶解炉、５……支柱、 ６……旋回用モータ、７……昇降フレーム、 10……昇降用モータ、 13……トラニオン軸受、 14……スクリューコンベア、 15……中間トラニオン軸、 16……ガイド筒、 16a……切粉投入口、 18……回転用モータ、 19……スクリュー軸、20……スクリュー、 22……傾動用モータ、23……チェイン、 31……傾動用シリンダ、 32……炉座、34……溶湯、 35……耐火物、40……ロードセル、 42……ロードセル変換器、 43……演算装置、50……切粉、 51……スラグ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 定洋 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 実開 昭60−136353（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭57−47831（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶解炉に隣接して、固定側基礎に旋回可能
   に支柱を設置し、該支柱に昇降フレームを昇降用駆動装
   置を介して昇降自在に取り付け、該昇降フレームの先端
   付近に、中間トラニオン軸を有すると共に上端に切粉投
   入口を有するスクリューコンベアを、トラニオン軸受で
   支持して取り付け、上記トラニオン軸をフレームに搭載
   したモータ等の駆動装置に連結し、スクリューコンベア
   を傾動可能とし、切粉溶解時にはスクリューコンベアの
   下端部を溶湯内に浸漬して投入する切粉をスクリューの
   回転で溶湯中に押し込む一方、溶解終了時にはスクリュ
   ーコンベアを傾動して溶湯より取り出すと共にスクリュ
   ーを逆回転してスクリューコンベア内部のスラグを炉外
   に強制排出する構成としたことを特徴とする溶解炉にお
   ける切粉押込み兼除滓装置。
2. 【請求項２】上記溶解炉には、炉内の湯量を計量するた
   めのロードセル型計量装置を設置し、該計量装置により
   検出する湯面高さに応じて上記昇降フレームの昇降用駆
   動装置を制御し、湯面高さに対応して自動的にフレーム
   を昇降して停止する構成としたことを特徴とする請求項
   （１）記載の溶解炉における切粉押込み兼除滓装置。