JP2914674B2 - 加熱溶解方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属材料等の加熱溶解方法に係わり、特に還
元性に優れ、かつ出湯温度を所定温度に制御できる連続
溶解に好適な加熱溶解方法に関する。
元性に優れ、かつ出湯温度を所定温度に制御できる連続
溶解に好適な加熱溶解方法に関する。
鋳鉄の溶解装置としてはキュポラ及びるつぼ型誘導炉
が良く知られており広く利用されている。キュポラは精
練された良質の溶湯が連続的に得られる連続溶解炉であ
り、誘導炉は細かい材料も使用できる成分調節が容易な
間欠溶解炉である。それぞれ一長一短があり、現在では
これらを併用した二重溶解法も広く用いられている。な
お、この種の技術に関連するものとしては、例えば特公
昭52−48564号公報が挙げられる。
が良く知られており広く利用されている。キュポラは精
練された良質の溶湯が連続的に得られる連続溶解炉であ
り、誘導炉は細かい材料も使用できる成分調節が容易な
間欠溶解炉である。それぞれ一長一短があり、現在では
これらを併用した二重溶解法も広く用いられている。な
お、この種の技術に関連するものとしては、例えば特公
昭52−48564号公報が挙げられる。
キュポラはコークスを高温燃焼させるために大量の空
気を吹き込む必要があり、したがって炉内のガス流速が
大きく、例えば、銑ダライのような細かい材料は酸化さ
れたり溶融する前にガスの流れによって溶解装置外に排
出されるため溶解困難である。また、材料を加熱溶融す
る熱源はコークスの燃焼によるため高温にするには不完
全燃焼が伴い特に1,500℃以上の出湯温度を得るために
は効率が下がり温度制御も困難である。
気を吹き込む必要があり、したがって炉内のガス流速が
大きく、例えば、銑ダライのような細かい材料は酸化さ
れたり溶融する前にガスの流れによって溶解装置外に排
出されるため溶解困難である。また、材料を加熱溶融す
る熱源はコークスの燃焼によるため高温にするには不完
全燃焼が伴い特に1,500℃以上の出湯温度を得るために
は効率が下がり温度制御も困難である。
一方、誘導炉は単なる材料の誘導加熱のみで溶解を行
うため精練効果は望めない。また、基本的に間欠溶解法
であり連続的な鋳鉄装置に溶湯を供給するには不便であ
るという問題点がある。
うため精練効果は望めない。また、基本的に間欠溶解法
であり連続的な鋳鉄装置に溶湯を供給するには不便であ
るという問題点がある。
また、従来の技術に挙げた特効52−48564号公報では
キュポラの上部に誘導コイルを設置して材料を加熱しよ
うとしているが、コークス層の加熱は考慮されておらず
従って大量の空気を吹き込む為の不利、高温を効率良く
得るための方策は改善されていない。
キュポラの上部に誘導コイルを設置して材料を加熱しよ
うとしているが、コークス層の加熱は考慮されておらず
従って大量の空気を吹き込む為の不利、高温を効率良く
得るための方策は改善されていない。
てまり、誘導炉と燃焼炉を併用した上記従来の溶解法
は、定温部加熱に電磁誘導加熱を、そして高温部加熱に
コークスによる燃焼加熱を行う連続精練技術に関する提
案であるが、以下に述べるような問題点があり、実用レ
ベルに達していない。
は、定温部加熱に電磁誘導加熱を、そして高温部加熱に
コークスによる燃焼加熱を行う連続精練技術に関する提
案であるが、以下に述べるような問題点があり、実用レ
ベルに達していない。
すなわち、この種の従来技術においては、被溶解材料
が投入された低温部加熱において誘導加熱が用いられて
いるが、流動する被溶解材である金属材料のみを誘導加
熱するいわば予備加熱であり、電力での予備加熱は経済
的に高価であり実用的でない。また、高温部加熱はコー
クスによる燃焼方式であるため、コークスの不完全燃焼
によるCOの生成に伴う効率の低下、大量の排ガス発生に
伴う装置の大型化と公害防止対策の必要性、細かい被溶
解材料がガス流で飛散し溶解困難となる点、さらには燃
焼に伴い、ガス中の酸素による金属の酸化が起り、十分
な還元が進行せず、酸化物がスラグとなるという問題が
あった。
が投入された低温部加熱において誘導加熱が用いられて
いるが、流動する被溶解材である金属材料のみを誘導加
熱するいわば予備加熱であり、電力での予備加熱は経済
的に高価であり実用的でない。また、高温部加熱はコー
クスによる燃焼方式であるため、コークスの不完全燃焼
によるCOの生成に伴う効率の低下、大量の排ガス発生に
伴う装置の大型化と公害防止対策の必要性、細かい被溶
解材料がガス流で飛散し溶解困難となる点、さらには燃
焼に伴い、ガス中の酸素による金属の酸化が起り、十分
な還元が進行せず、酸化物がスラグとなるという問題が
あった。
したがって、本発明の目的は、上記従来の問題点を解
消することにあり、その目的は銑ダライのような細かい
材料も使用でき、酸素、窒素等の含有ガス量の少ない高
品質の溶湯を連続的に、しかも安定に温度調製されて得
られる改良された電磁誘導加熱による溶解方法を提供す
ることにある。
消することにあり、その目的は銑ダライのような細かい
材料も使用でき、酸素、窒素等の含有ガス量の少ない高
品質の溶湯を連続的に、しかも安定に温度調製されて得
られる改良された電磁誘導加熱による溶解方法を提供す
ることにある。
上記目的を達成するための本発明の加熱溶解方法は、
炉の外周に電磁コイルが所定高さ巻回された電磁誘導
加熱溶解炉内に、前記電磁コイルの高さよりも低く炭素
材を炉内下部から積層し、それを予め電磁誘導加熱で加
熱する工程と、 前記電磁コイルに供給する電力を一定に制御する工程
と、 前記電磁コイルの高さ内に積層される炭素材及び被溶
解材の積層比率が予定の比率となるように前記炭素材上
に被溶解材を投入する工程と、 前記電磁コイルの高さ内における被溶解材の積層比率
がほぼ一定量となるように被溶解材を投入する工程とを
有することを特徴としている。
炉の外周に電磁コイルが所定高さ巻回された電磁誘導
加熱溶解炉内に、前記電磁コイルの高さよりも低く炭素
材を炉内下部から積層し、それを予め電磁誘導加熱で加
熱する工程と、 前記電磁コイルに供給する電力を一定に制御する工程
と、 前記電磁コイルの高さ内に積層される炭素材及び被溶
解材の積層比率が予定の比率となるように前記炭素材上
に被溶解材を投入する工程と、 前記電磁コイルの高さ内における被溶解材の積層比率
がほぼ一定量となるように被溶解材を投入する工程とを
有することを特徴としている。
さらに具体的には、（２）炉内の空気の流通を実質的
に遮断した炉床に炭素材を積層し、それを予め電磁誘導
加熱で加熱する工程と、前記電磁誘導にて加熱下の炭素
材上に被溶解材を投入し誘導加熱溶解する工程とを有す
る溶解法であって、前記電磁誘導加熱によって炭素材が
発熱する熱量と、被溶解材が発熱する熱量との比率を制
御することにより、炉床の出湯口からの出湯温度を所定
温度に制御するように構成し、還元雰囲気中で加熱溶解
することを特徴としている。
に遮断した炉床に炭素材を積層し、それを予め電磁誘導
加熱で加熱する工程と、前記電磁誘導にて加熱下の炭素
材上に被溶解材を投入し誘導加熱溶解する工程とを有す
る溶解法であって、前記電磁誘導加熱によって炭素材が
発熱する熱量と、被溶解材が発熱する熱量との比率を制
御することにより、炉床の出湯口からの出湯温度を所定
温度に制御するように構成し、還元雰囲気中で加熱溶解
することを特徴としている。
このような加熱溶解方法を実現するための好ましい制
御方法は、（３）電源側で出力、電流、電圧の内のいず
れか１つを一定値に制御し、前記炭素材と被溶解材の投
入量で電磁誘導コイルのインピーダンスを変化させて残
り２つの内の１つを一定値に制御することにより、炉内
の前記炭素材の量と被溶解材料の量の比率を一定に保
ち、前記炭素材と被溶解材が吸収する電力の量と比率を
一定値に制御して、前記炉床の出湯口からの出湯温度を
所定温度に制御する方法であり、また、（４）電磁誘導
によって炭素材が発熱する熱量と、被溶解材が発熱する
熱量との比率を制御するにあたり、電源で出力を一定に
制御し、被溶解材の投入量に基づいて電流もしくは電圧
の内のいずれか１つを制御し、それによって出湯温度を
所定温度に制御する方法である。
御方法は、（３）電源側で出力、電流、電圧の内のいず
れか１つを一定値に制御し、前記炭素材と被溶解材の投
入量で電磁誘導コイルのインピーダンスを変化させて残
り２つの内の１つを一定値に制御することにより、炉内
の前記炭素材の量と被溶解材料の量の比率を一定に保
ち、前記炭素材と被溶解材が吸収する電力の量と比率を
一定値に制御して、前記炉床の出湯口からの出湯温度を
所定温度に制御する方法であり、また、（４）電磁誘導
によって炭素材が発熱する熱量と、被溶解材が発熱する
熱量との比率を制御するにあたり、電源で出力を一定に
制御し、被溶解材の投入量に基づいて電流もしくは電圧
の内のいずれか１つを制御し、それによって出湯温度を
所定温度に制御する方法である。
また、本発明においては、上記被溶解材を電磁誘導加
熱下の炭素材上に投入する前工程として、バーナーによ
る材料予熱工程を付加してもよく、また上記被溶解材を
電磁誘導加熱下の炭素材上に投入する前工程として、加
熱状態の炭素材積層下部の炉床に設けられた出湯口から
炉内ガスを吸引し、この高温ガスで炭素材積層下部を加
熱すると共に、この積層上部が被溶解材の溶解温度以上
に達した時点で出湯口を閉塞する工程とを付加すること
もできる。
熱下の炭素材上に投入する前工程として、バーナーによ
る材料予熱工程を付加してもよく、また上記被溶解材を
電磁誘導加熱下の炭素材上に投入する前工程として、加
熱状態の炭素材積層下部の炉床に設けられた出湯口から
炉内ガスを吸引し、この高温ガスで炭素材積層下部を加
熱すると共に、この積層上部が被溶解材の溶解温度以上
に達した時点で出湯口を閉塞する工程とを付加すること
もできる。
上記炭素材としては例えば3,000〜10,000μΩcmの固
有抵抗を有するコークスを、また、被溶解材としては、
例えば鉄や銅等の金属材料を用いることが望ましい。場
合によっては、鉱石から金属を溶解精練することもでき
る。
有抵抗を有するコークスを、また、被溶解材としては、
例えば鉄や銅等の金属材料を用いることが望ましい。場
合によっては、鉱石から金属を溶解精練することもでき
る。
上記電磁誘導加熱量の20〜50％を上記炭素材積層部分
に、残部をその上部に投入された被溶解材部分、例えば
鉄材に与えることにより、出湯温度が1,400〜1,600℃に
調製された溶湯鋳鉄を得ることができる。
に、残部をその上部に投入された被溶解材部分、例えば
鉄材に与えることにより、出湯温度が1,400〜1,600℃に
調製された溶湯鋳鉄を得ることができる。
上記電磁誘導加熱の方法としては、炉壁外周に装着し
た誘導コイルに例えば高周波エネルギを印加して誘導加
熱すれば良く、高周波電源としては、例えば、周波数50
0〜5,000Hz、出力100〜10,000kWを用いて加熱すること
ができる。
た誘導コイルに例えば高周波エネルギを印加して誘導加
熱すれば良く、高周波電源としては、例えば、周波数50
0〜5,000Hz、出力100〜10,000kWを用いて加熱すること
ができる。
炭素材は金属に比較して電気抵抗が大きいが、例えば
約5,000μΩcmの固有抵抗を有するコークスは高周波誘
導加熱にて充分加熱できることから、金属を溶解するた
めの誘導加熱量の一部を炉底部に充填されたコークスに
与えることにより、空気が全く存在しない雰囲気で、従
って燃焼を利用しないで、このコークスを加熱媒体とし
て金属溶解に必要な温度にまで加熱することができる。
約5,000μΩcmの固有抵抗を有するコークスは高周波誘
導加熱にて充分加熱できることから、金属を溶解するた
めの誘導加熱量の一部を炉底部に充填されたコークスに
与えることにより、空気が全く存在しない雰囲気で、従
って燃焼を利用しないで、このコークスを加熱媒体とし
て金属溶解に必要な温度にまで加熱することができる。
この方法は燃焼法と異なり酸素・窒素の殆ど存在しな
い高温の雰囲気を作ることができると共に、コークスに
与える加熱量の比率を変えることにより温度を容易に制
御することが出来る。具体的には炉内の誘導加熱領域内
のコークスの量と金属の量との比率を一定に保つことに
より、このコークスと金属が吸収する電力の比率を一定
にして溶解速度に関係なく一定の温度の雰囲気を得るこ
とが出来る。
い高温の雰囲気を作ることができると共に、コークスに
与える加熱量の比率を変えることにより温度を容易に制
御することが出来る。具体的には炉内の誘導加熱領域内
のコークスの量と金属の量との比率を一定に保つことに
より、このコークスと金属が吸収する電力の比率を一定
にして溶解速度に関係なく一定の温度の雰囲気を得るこ
とが出来る。
つまり、前述のとおりコークスのごとき炭素材に誘導
加熱量の例えば20〜50％を与え、残りの50〜80％を被溶
解材に与えることにより、この雰囲気中に溶融した金属
をコークス表面に摘下接触させて加熱・精練を行うこと
ができ、銑ダライのような酸化し易い材料を使用しても
殆どスラグを発生させることなく一定温度で溶解するこ
とが出来る。
加熱量の例えば20〜50％を与え、残りの50〜80％を被溶
解材に与えることにより、この雰囲気中に溶融した金属
をコークス表面に摘下接触させて加熱・精練を行うこと
ができ、銑ダライのような酸化し易い材料を使用しても
殆どスラグを発生させることなく一定温度で溶解するこ
とが出来る。
なお、炭素材は、いずれのものでも使用できるが、固
定抵抗3,000μΩcm以下のコークスは低下が高く経済的
に見合わないばかりか、黒鉛化が進んでいるため溶解し
た金属（例えば鋳鉄）冲の炭素が多くなり過ぎ、また1
0,000μΩcm以上のコークスは加熱するのが困難なため
固有抵抗は3,000〜10,000μΩcmのものを使用するのが
望ましい。
定抵抗3,000μΩcm以下のコークスは低下が高く経済的
に見合わないばかりか、黒鉛化が進んでいるため溶解し
た金属（例えば鋳鉄）冲の炭素が多くなり過ぎ、また1
0,000μΩcm以上のコークスは加熱するのが困難なため
固有抵抗は3,000〜10,000μΩcmのものを使用するのが
望ましい。
また、本炉は連続溶解装置であるため材料の予熱が連
続的に効率良く行えることも特長である。なお、予熱に
よる加熱量を含めた全加熱量に対し、炭素材部分への誘
導加熱量の割合を20％以下にすると溶融後の加熱量が減
少するため出湯温度が1,400℃以下と低くなり過ぎ、逆
に50％以上にすると溶融後の加熱量が増加して1,600℃
以上と加熱を引き起こす。このため出湯温度を1,400℃
〜1600℃に設定したい場合には、炭素材部分への誘導加
熱量の割合を上述のごとく20〜50％とすればよい。
続的に効率良く行えることも特長である。なお、予熱に
よる加熱量を含めた全加熱量に対し、炭素材部分への誘
導加熱量の割合を20％以下にすると溶融後の加熱量が減
少するため出湯温度が1,400℃以下と低くなり過ぎ、逆
に50％以上にすると溶融後の加熱量が増加して1,600℃
以上と加熱を引き起こす。このため出湯温度を1,400℃
〜1600℃に設定したい場合には、炭素材部分への誘導加
熱量の割合を上述のごとく20〜50％とすればよい。
さらに電源出力100kW以下、周波数5,000Hz以上では装
置が小さくなり過ぎ、出力10,000kW以上、周波数500Hz
以下では装置が大きくなり過ぎる傾向にあり、一般に鋳
鉄に使用する金属材料を加熱するには適さなくなる。し
たがって、鋳鉄溶解の場合は、電源出力100〜10,000k
W、周波数500〜5000Hzの範囲で行うのが望ましい。
置が小さくなり過ぎ、出力10,000kW以上、周波数500Hz
以下では装置が大きくなり過ぎる傾向にあり、一般に鋳
鉄に使用する金属材料を加熱するには適さなくなる。し
たがって、鋳鉄溶解の場合は、電源出力100〜10,000k
W、周波数500〜5000Hzの範囲で行うのが望ましい。
また、作業開始時には一般の炉と同様に炉体が充分加
熱されていないため出湯温度が低くなる傾向にあるがこ
の場合には出湯口を一時手に閉鎖し、予め銑ダライの如
き金属材を投入し、炉内に溶融金属を溜め、この金属を
誘導加熱することにより、温度を上げることが出来る。
熱されていないため出湯温度が低くなる傾向にあるがこ
の場合には出湯口を一時手に閉鎖し、予め銑ダライの如
き金属材を投入し、炉内に溶融金属を溜め、この金属を
誘導加熱することにより、温度を上げることが出来る。
なお、誘導加熱において、高周波エネルギ印加手段
（電源）と誘導加熱用電磁コイルとの間に高周波エネル
ギ制御手段を接続することは、出力変動を安定化する上
で有効である。つまり、炉内に被溶解材を投入すると、
その材質及び投入状態によりコイルのインピーダンスが
変動するが、この変動分を、この制御手段の電圧または
電流変動で安定に補障し、出力等を一定にするものであ
る。実際の装置においては、高周波電源側にこの制御手
段が組込まれる。
（電源）と誘導加熱用電磁コイルとの間に高周波エネル
ギ制御手段を接続することは、出力変動を安定化する上
で有効である。つまり、炉内に被溶解材を投入すると、
その材質及び投入状態によりコイルのインピーダンスが
変動するが、この変動分を、この制御手段の電圧または
電流変動で安定に補障し、出力等を一定にするものであ
る。実際の装置においては、高周波電源側にこの制御手
段が組込まれる。
以下、本発明による実施例を第１図および第２図によ
り説明する。
り説明する。
第１図は本発明の加熱溶解方法を実施するのに供する
溶解装置の全体構成を、第２図は誘導加熱部の断面構造
をそれぞれ模式的に示しており、図において１は炉底部
（本文では炉床とも称した）に充填された固有抵抗5,00
0μΩcmのコークス、２はリターンスクラップ４部、銑
ダライ３部、電磁鋼板プレス屑３部その他珪化鉄等少量
の添加材を含んだ混合物である被溶解材料、３は電磁コ
イル、４は炉体を形成する内径400mm、高さ700mmの耐火
材、５は出湯口、第１図において６は溶解材料を炉に供
給する材料供給装置、７は連続的に出湯された溶湯を受
ける容量150kgの前炉、８は一般のガス、液体燃料を使
用したバーナによる材料予熱装置、９は周波数3,000H
z、出力175kWの電源である。
溶解装置の全体構成を、第２図は誘導加熱部の断面構造
をそれぞれ模式的に示しており、図において１は炉底部
（本文では炉床とも称した）に充填された固有抵抗5,00
0μΩcmのコークス、２はリターンスクラップ４部、銑
ダライ３部、電磁鋼板プレス屑３部その他珪化鉄等少量
の添加材を含んだ混合物である被溶解材料、３は電磁コ
イル、４は炉体を形成する内径400mm、高さ700mmの耐火
材、５は出湯口、第１図において６は溶解材料を炉に供
給する材料供給装置、７は連続的に出湯された溶湯を受
ける容量150kgの前炉、８は一般のガス、液体燃料を使
用したバーナによる材料予熱装置、９は周波数3,000H
z、出力175kWの電源である。
なお、被溶解材料２の銑ダライと電磁鋼板プレス屑等
の細かい材料の使用比率は全溶解材料に対し、０から70
％が使用可能であるが誘導加熱、炉内雰囲気の遮断の為
には20〜60％の使用が好ましい。
の細かい材料の使用比率は全溶解材料に対し、０から70
％が使用可能であるが誘導加熱、炉内雰囲気の遮断の為
には20〜60％の使用が好ましい。
溶解作業を開始するに当たって、先ず前回の作業後炉
内に残留しているコークス層の厚さを炉底部から約250m
mに調節する。250mmに満たない場合は新しいコークスを
補給する。このコークス層の厚さは加熱量の比率を変
え、出湯温度を制御するために必要である。この時のコ
ークスは総重量約30kg、個数約100個、１個の最大重量
は2kgであった。コークスの投入が終了した後、電源９
から電磁コイル３に電力を供給する。
内に残留しているコークス層の厚さを炉底部から約250m
mに調節する。250mmに満たない場合は新しいコークスを
補給する。このコークス層の厚さは加熱量の比率を変
え、出湯温度を制御するために必要である。この時のコ
ークスは総重量約30kg、個数約100個、１個の最大重量
は2kgであった。コークスの投入が終了した後、電源９
から電磁コイル３に電力を供給する。
なお、図において10は、炉内に投入した被溶解材料２
の溶解による変動分によって生じる電磁コイルのインピ
ーダンス変動分を電圧変動で補障する高周波エネルギ制
御手段である。
の溶解による変動分によって生じる電磁コイルのインピ
ーダンス変動分を電圧変動で補障する高周波エネルギ制
御手段である。
コークス層上部のサイズの大きいコークスは効率よく
電力を吸収して発熱するが下部のサイズの小さいコーク
スは発熱し難いため、出湯口５から炉内のガスを吸引
し、この高温のガスでコークス層下部を加熱することが
効果的である。この時ので圧は1,120V、入力は82kWであ
った。コークス層上部が約1,600℃になった時、出湯口
５を塞ぎ金属材料として20kgの銑ダライを投入溶解し、
炉底部に貯めて更に加熱する。この作業により炉内は急
速に加熱され作業開始時から高温の溶湯が得られる。こ
の時の電圧は1,130V、入力は136kWであった。
電力を吸収して発熱するが下部のサイズの小さいコーク
スは発熱し難いため、出湯口５から炉内のガスを吸引
し、この高温のガスでコークス層下部を加熱することが
効果的である。この時ので圧は1,120V、入力は82kWであ
った。コークス層上部が約1,600℃になった時、出湯口
５を塞ぎ金属材料として20kgの銑ダライを投入溶解し、
炉底部に貯めて更に加熱する。この作業により炉内は急
速に加熱され作業開始時から高温の溶湯が得られる。こ
の時の電圧は1,130V、入力は136kWであった。
溶融した銑ダライが1,500℃以上になった時点で出湯
口５を開き溶湯を前炉７に入れると同時に材料供給装置
６により被溶解材料２の投入を開始する。
口５を開き溶湯を前炉７に入れると同時に材料供給装置
６により被溶解材料２の投入を開始する。
材料が投入されるとコークス層の上部は材料で閉鎖さ
れ、外部と通じているのは出湯口のみとなる。出湯口５
も出湯が開始されると溶湯にて閉鎖状態になるので、炉
内への空気の流通は実質的に遮断される。
れ、外部と通じているのは出湯口のみとなる。出湯口５
も出湯が開始されると溶湯にて閉鎖状態になるので、炉
内への空気の流通は実質的に遮断される。
投入された被溶解材料２は、特に塊状のリターンスク
ラップが電磁コイル３によって誘導加熱され温度上昇し
ながら下降し、最下層に到達すると下部のコークス１か
らも熱の供給を受けて溶融する。
ラップが電磁コイル３によって誘導加熱され温度上昇し
ながら下降し、最下層に到達すると下部のコークス１か
らも熱の供給を受けて溶融する。
溶融して液滴状となった溶解材料２はコークス１の間
を縫って滴下するうちに更に加熱され、また高温のコー
クス１と酸素が殆ど存在しないか還元雰囲気とに寄り精
練を受けた後出湯口５より出湯される。
を縫って滴下するうちに更に加熱され、また高温のコー
クス１と酸素が殆ど存在しないか還元雰囲気とに寄り精
練を受けた後出湯口５より出湯される。
なお、出力は電源９で一定に制御されているので、炉
中の溶解材料２が減少しコイル３のインピーダンスが大
きくなり電圧が1,000Vを超えると材料供給装置により材
料が炉内に供給され、溶解材料が増加しコイルのインピ
ーダンスが低下して電圧が1,000Vより低下すると材料供
給装置は停止し、作業中の出力、電圧はそれぞれ約173k
W、1,000Vに制御され、この状態で連続溶解が維持され
る。この定状状態における出湯温度は約1,450℃であっ
た。
中の溶解材料２が減少しコイル３のインピーダンスが大
きくなり電圧が1,000Vを超えると材料供給装置により材
料が炉内に供給され、溶解材料が増加しコイルのインピ
ーダンスが低下して電圧が1,000Vより低下すると材料供
給装置は停止し、作業中の出力、電圧はそれぞれ約173k
W、1,000Vに制御され、この状態で連続溶解が維持され
る。この定状状態における出湯温度は約1,450℃であっ
た。
また、1tonの被溶解材料を溶解するに必要な時間は3.
27時間、電力量は入力で566kWh、コークス補給量は11k
g、スラグの発生量は測定出来なかったが極く微量であ
り、また耐火材の損傷も非常に少なかった。この実施例
の場合はバーナ（材料予熱装置８）を使用しなかった
が、バーナを使用するとその加熱量に応じて電力を節約
し、また出湯速度を増加させることが出来る。しかも一
般のるつぼ炉における電力の節約量が20％以下であるの
に対し、本炉では連続的に加熱できるため30％まで可能
であった（重油バーナを用いた場合）。
27時間、電力量は入力で566kWh、コークス補給量は11k
g、スラグの発生量は測定出来なかったが極く微量であ
り、また耐火材の損傷も非常に少なかった。この実施例
の場合はバーナ（材料予熱装置８）を使用しなかった
が、バーナを使用するとその加熱量に応じて電力を節約
し、また出湯速度を増加させることが出来る。しかも一
般のるつぼ炉における電力の節約量が20％以下であるの
に対し、本炉では連続的に加熱できるため30％まで可能
であった（重油バーナを用いた場合）。
第１表に炉床に積層したコークス層の厚さを変化させ
た場合の、コークス層のみを加熱した時の入力とその状
態で溶解した時の出湯温度の関係を示す。
た場合の、コークス層のみを加熱した時の入力とその状
態で溶解した時の出湯温度の関係を示す。
なお、何れの場合も無負荷入力は32kW、出湯中の入力
は173kWであった。この様にコークス層の厚さを変化さ
せるだけで出湯温度が制御出来ることにより、溶解が進
行し炉内材料のレベルが低下するに応じて被溶解材料を
投入するだけで一定温度の連続溶解が維持できる。
は173kWであった。この様にコークス層の厚さを変化さ
せるだけで出湯温度が制御出来ることにより、溶解が進
行し炉内材料のレベルが低下するに応じて被溶解材料を
投入するだけで一定温度の連続溶解が維持できる。
また、第２表に一般的なキュポラ溶解およびるつぼ型
誘導炉溶解と、本発明による溶解で得られた鋳鉄のチル
深さと含有ガス量の分析結果を示す。なお、このときの
被溶解材料２の配合は鋼屑30％、出湯成分は3.3％、珪
素2.0％とほぼ同一条件にして測定した。周知のとおり
鋳鉄の品質は、チル深さが浅いものほど、また、含有ガ
ス量が少ないものほど優れており、この第２表から本発
明が他の溶解炉に比較していかに優れているか明らかで
あろう。
誘導炉溶解と、本発明による溶解で得られた鋳鉄のチル
深さと含有ガス量の分析結果を示す。なお、このときの
被溶解材料２の配合は鋼屑30％、出湯成分は3.3％、珪
素2.0％とほぼ同一条件にして測定した。周知のとおり
鋳鉄の品質は、チル深さが浅いものほど、また、含有ガ
ス量が少ないものほど優れており、この第２表から本発
明が他の溶解炉に比較していかに優れているか明らかで
あろう。
以上の説明ではコークスを用いて鋳鉄を溶解する場合
について述べたが、本発明はコークスの代わりに誘電性
のある耐火物等を用いること、同合金等の等の他の金属
類及び鉱石類（導電性を有するものが望ましい）を溶解
することが可能である。なお、亜鉛等の蒸発し易い不純
物を更に減らしたい場合は炉内に通気口を設け、不活性
ガスもしくは還元性ガスを吹き込み、積極的に不純物の
蒸発を促すことも可能である。
について述べたが、本発明はコークスの代わりに誘電性
のある耐火物等を用いること、同合金等の等の他の金属
類及び鉱石類（導電性を有するものが望ましい）を溶解
することが可能である。なお、亜鉛等の蒸発し易い不純
物を更に減らしたい場合は炉内に通気口を設け、不活性
ガスもしくは還元性ガスを吹き込み、積極的に不純物の
蒸発を促すことも可能である。
かかる実施例から明らかなように、本発明においては
出湯の温度制御が出来、ガス流動の少ない強還元性の雰
囲気で溶解・加熱されるため粉末状材料を使用しても従
来の酸化にもとづくスラグの発生が殆ど認められず、酸
素・窒素などのガス含有量の少ない良質の金属から得ら
れる。
出湯の温度制御が出来、ガス流動の少ない強還元性の雰
囲気で溶解・加熱されるため粉末状材料を使用しても従
来の酸化にもとづくスラグの発生が殆ど認められず、酸
素・窒素などのガス含有量の少ない良質の金属から得ら
れる。
以上のとおり、本発明の炭素材は誘導加熱による発熱
体（加熱媒体）として、また精練における還元剤として
作用する。したがって、従来の燃焼方式による加熱溶解
法と異なり、炭素材自身が燃焼ガスにさらされることが
ないためその消耗量が著しく少ない。また、コークス等
の炭素材の加熱に燃焼ガスを用いないため、実質的に炉
内の空気の流通を遮断した状態で誘導加熱され、好まし
い状態の還元雰囲気が実現される。結果として酸素、窒
素等のガス量が少ないため、ガス含有量の少ない上質の
溶解生成物を製造を可能とし、特別の排ガス処理設備を
も要せず、公害防止対策上も好ましい。
体（加熱媒体）として、また精練における還元剤として
作用する。したがって、従来の燃焼方式による加熱溶解
法と異なり、炭素材自身が燃焼ガスにさらされることが
ないためその消耗量が著しく少ない。また、コークス等
の炭素材の加熱に燃焼ガスを用いないため、実質的に炉
内の空気の流通を遮断した状態で誘導加熱され、好まし
い状態の還元雰囲気が実現される。結果として酸素、窒
素等のガス量が少ないため、ガス含有量の少ない上質の
溶解生成物を製造を可能とし、特別の排ガス処理設備を
も要せず、公害防止対策上も好ましい。
本発明によれば銑ダライのような微細な材料をも効率
よく溶解することができると共に、酸化物も加熱された
炭素材と強還元性の雰囲気の精練作用により還元するこ
とができ、スラグを殆ど発生させることなくガス含有量
の少ない良質の金属を連続的にしかも工業的に得ること
ができるという効果を奏する。
よく溶解することができると共に、酸化物も加熱された
炭素材と強還元性の雰囲気の精練作用により還元するこ
とができ、スラグを殆ど発生させることなくガス含有量
の少ない良質の金属を連続的にしかも工業的に得ること
ができるという効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例となる全体構成の要部を示す
斜視図、第２図は炉の誘導加熱部の詳細を示す縦断面図
である。 １……コークス、２……溶解材料 ３……電磁コイル、４……耐化材 ５……出湯口、６……材料供給装置 ７……前炉、８……材料予熱装置 ８′……バーナ、９……電源 10……制御部
斜視図、第２図は炉の誘導加熱部の詳細を示す縦断面図
である。 １……コークス、２……溶解材料 ３……電磁コイル、４……耐化材 ５……出湯口、６……材料供給装置 ７……前炉、８……材料予熱装置 ８′……バーナ、９……電源 10……制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 炭本 治喜 京都府相楽郡加茂町大字例幣小字板谷垣 内25番地 (56)参考文献 特開 昭50−75977（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21C 1/08 C21C 5/52 C22B 9/16 F27B 1/09 F27D 11/06
Claims (4)
- 【請求項１】炉の外周に電磁コイルが所定高さ巻回さ
れた電磁誘導加熱溶解炉内に、前記電磁コイルの高さよ
りも低く炭素材を炉内下部から積層し、それを予め電磁
誘導加熱で加熱する工程と、 前記電磁コイルに供給する電力を一定に制御する工程
と、 前記電磁コイルの高さ内に積層される炭素材及び被溶
解材の積層比率が予定の比率となるように前記炭素材上
に被溶解材を投入する工程と、 前記電磁コイルの高さ内における被溶解材の積層比率
がほぼ一定量となるように被溶解材を投入する工程とを
有して成る加熱溶解方法。 - 【請求項２】前記の電磁コイルの高さ内における被溶
解材の積層比率がほぼ一定量となるように被溶解材を投
入する工程においては、被溶解材の溶解に伴い前記電磁
コイルに生じる電気的な変動分を測定し、この変動分を
補償するように被溶解材を投入する工程として成る請求
項１記載の加熱溶解方法。 - 【請求項３】前記の電磁コイルの高さ内に積層される
炭素材及び被溶解材の積層比率は、電磁誘導加熱によっ
て炭素材が発熱する熱量を20〜50％、被溶解材が発熱す
る熱量を80〜50％となるように積層比率を設定した請求
項１記載の加熱溶解方法。 - 【請求項４】前記の電磁コイルの高さ内における被溶
解材の積層比率がほぼ一定量となるように被溶解材を投
入する工程においては、被溶解材の溶解に伴い前記電磁
コイルに生じる電圧もしくはインピーダンスの変動分を
測定する工程と、前記測定された電圧もしくはインピー
ダンスの変動分を補うように被溶解材を炉内に投入する
工程として成る請求項１記載の加熱溶解方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4539989A JP2914674B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 加熱溶解方法 |
| KR1019890019615A KR920007882B1 (ko) | 1989-02-28 | 1989-12-27 | 재료의 연속적 가열용해방법 및 장치 |
| US07/457,840 US4996402A (en) | 1989-02-28 | 1989-12-27 | Method and apparatus for continuously melting material by induction heating |
| DE1989613953 DE68913953T2 (de) | 1989-02-28 | 1989-12-29 | Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Erwärmen und Schmelzen von Material. |
| EP19890124149 EP0384987B1 (en) | 1989-02-28 | 1989-12-29 | Method and apparatus for continuously heating and melting material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4539989A JP2914674B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 加熱溶解方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8039247A Division JPH08233468A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 加熱溶解装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02225630A JPH02225630A (ja) | 1990-09-07 |
| JP2914674B2 true JP2914674B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=12718180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4539989A Expired - Fee Related JP2914674B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 加熱溶解方法 |
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| EP (1) | EP0384987B1 (ja) |
| JP (1) | JP2914674B2 (ja) |
| KR (1) | KR920007882B1 (ja) |
| DE (1) | DE68913953T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020130458A1 (ko) * | 2018-12-19 | 2020-06-25 | 주식회사 포스코 | Pvd 도금 공정에서의 도금층 제어 장치 및 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06158189A (ja) * | 1992-11-26 | 1994-06-07 | Hitachi Ltd | 金属加熱溶解方法及び溶解装置 |
| ES2294345T3 (es) * | 2003-03-12 | 2008-04-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Instalacion para la verificacion de paquetes de chapas. |
| KR100700076B1 (ko) * | 2005-02-21 | 2007-03-28 | 류봉기 | 고주파 유도 가열을 이용한 유리용융장치 및 이를 이용한유리용융방법 |
| WO2008073827A2 (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-19 | Wild River Consulting Group, Llc | Fusion process using an alkali metal metalate |
| AT516081B1 (de) * | 2014-07-16 | 2018-02-15 | Lkr Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen eines porösen Werkstoffes |
| EP3086069B1 (en) | 2015-04-23 | 2019-06-05 | Digimet 2013 Sl | Furnace for melting and treating metal and metallic waste and method therefor |
| US10801778B2 (en) * | 2015-07-29 | 2020-10-13 | Inductotherm Corp. | Batch charge conveying systems for electric induction furnaces |
| CN109141017B (zh) * | 2018-08-21 | 2019-12-03 | 安徽玉成光华铝业有限公司 | 一种废铝熔解炉及其螺旋刮刀的制作和安装方法 |
| CN109112321B (zh) * | 2018-08-21 | 2020-10-20 | 安徽坤源铝业有限公司 | 一种废铝熔炼方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US1378189A (en) * | 1919-07-30 | 1921-05-17 | Ajax Electrothermic Corp | Method and apparatus for melting oxids, &c., without contamination |
| GB347650A (en) * | 1928-10-26 | 1931-04-29 | Hirsch Kupfer & Messingwerke | Apparatus for heating liquids |
| US2443960A (en) * | 1944-03-09 | 1948-06-22 | William A O'brien | Control means for cupola furnaces |
| US3410548A (en) * | 1965-09-08 | 1968-11-12 | Lectromelt Corp | Apparatus having a material feed means for the vacuum treatment of molten metal |
| US3413401A (en) * | 1966-02-02 | 1968-11-26 | Northwestern Steel & Wire Co | Method and apparatus for melting metals by induction heating |
| US3401227A (en) * | 1966-02-09 | 1968-09-10 | Trw Inc | Liner for crucibles |
| BE759968A (en) * | 1969-12-07 | 1971-06-07 | Penzen Kompressorny Z | Gas-fired cupola furnace for melting cast - iron |
| GB1326241A (en) * | 1970-01-23 | 1973-08-08 | British Cast Iron Res Ass | Melting of iron |
| JPS5248564A (en) * | 1975-10-17 | 1977-04-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Process for removing nitrogen oxides in exhaust gas of combustion |
| GB1483721A (en) * | 1976-02-25 | 1977-08-24 | Sred Az Nii Prirod Gaza I | Furnace for melting metals and alloys |
| DE2712728A1 (de) * | 1977-03-23 | 1978-09-28 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren und vorrichtung zum erhitzen von gasen oder daempfen |
| US4162156A (en) * | 1977-05-02 | 1979-07-24 | Advance Achievement Systems, Inc. | Process for melting cast iron borings |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP4539989A patent/JP2914674B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-27 KR KR1019890019615A patent/KR920007882B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-12-27 US US07/457,840 patent/US4996402A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-29 EP EP19890124149 patent/EP0384987B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-29 DE DE1989613953 patent/DE68913953T2/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020130458A1 (ko) * | 2018-12-19 | 2020-06-25 | 주식회사 포스코 | Pvd 도금 공정에서의 도금층 제어 장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68913953T2 (de) | 1994-07-07 |
| US4996402A (en) | 1991-02-26 |
| EP0384987A1 (en) | 1990-09-05 |
| KR920007882B1 (ko) | 1992-09-18 |
| KR900013094A (ko) | 1990-09-03 |
| EP0384987B1 (en) | 1994-03-16 |
| JPH02225630A (ja) | 1990-09-07 |
| DE68913953D1 (de) | 1994-04-21 |
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