JP4655422B2 - 通電台車および真空誘導炉設備 - Google Patents

通電台車および真空誘導炉設備 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空誘導炉とともに用いる通電台車およびこれを用いた真空誘導炉設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
真空誘導炉は、コイルを巻回した炉体を真空槽内に配設し、炉体に装入材を投入するとともにコイルに高周波電流を供給することにより、装入材に渦電流を流しそのジュール熱により、装入材を溶解させる装置である。また、コイルは中空になっており、中空部分に冷却水を流すことができるようになっている。そして、真空槽内に設置された炉体には、コンデンサ設備より延長された水冷ケーブルが接続されており、水冷ケーブルを介して電力と冷却水とがコイルに供給されている。
【0003】
この炉体の内周壁には耐火物が配置されているが、溶製作業によって耐火物は劣化する。また、溶製によって不純物が炉体に溜まる。このため、長時間の溶製作業の後には、耐火物の劣化による炉体の交換作業や不純物を炉体から取り除くメンテナンスが必要になる。
【0004】
従来の真空誘導炉設備においては、真空誘導炉の上部に真空蓋が配設される構成をとるものが多く、炉体の搬出を伴う作業の場合には、クレーンなどの工機により、真空槽上部から炉体を搬出している。
【0005】
ところで、真空誘導炉の稼動を停止した直後は未だ炉体が高熱を発しているため、冷却水の循環を急に停止すると、コイルが焼損してしまう。したがって、炉体の搬出を伴う作業の場合にも冷却水を供給する必要がある。このため、炉体に接続されている水冷ケーブルを分離し、真空槽上部から別の水冷ケーブルを挿入し、炉体にこの水冷ケーブルを接続し、水冷ケーブルと炉体をともにつり下げて真空槽から搬出していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この真空誘導炉設備では、クレーンなど工機が必要となり設備が大型化するといった問題があった。、さらに、水冷ケーブルの交換作業が煩雑であるといった問題があった。くわえて、炉体のメンテナンスおよび交換の作業には長時間を要するため、操業効率が低下するという問題があった。
【0007】
そこで、本発明においては、炉体のメンテナンスおよび交換を迅速に行い、溶解工程を迅速に再開できるとともに、炉体のメンテナンスおよび交換作業を、安全かつ効率的に行うことのできる真空誘導炉設備およびこれに用いる通電台車を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述した課題を解決するため、本発明の通電台車は、側部に開口部を有する真空槽と、誘導コイルが巻回された炉体と前記真空槽の開口部を塞ぐ扉と前記誘導コイルに電力および冷却水を供給するためのケーブルが接続される第1接続部とが固定され水平方向に移動可能な炉体台車とを備える真空誘導炉とともに用いられるものであって、外部装置から電力および冷却水を供給するためのケーブルが接続される第2接続部と、前記第1接続部と前記第2接続部とを連結するクランプ部と、前記第2接続部および前記クランプ部が固定され、水平方向に移動可能な台車とを具備することが望ましい。かかる通電台車により、前記第1接続部と第2接続部とを前記クランプ部により連結するのみで、前記炉体に電力および冷却水を供給することができる。
【0010】
また、真空誘導炉設備は、側部に開口部を有する真空槽と、誘導コイルが巻回された炉体と、前記真空槽の開口部を塞ぐ扉と前記誘導コイルに電力および冷却水を供給するためのケーブルが接続される第1接続部とを有し水平方向に移動可能な炉体台車と、外部装置から電力および冷却水を供給するためのケーブルが接続される第2接続部と、前記第1接続部および前記第2接続部を連結するクランプ部とを備え、水平方向に移動可能な通電台車とを備えることが好ましい。かかる真空誘導炉設備により、前記炉体の移動の際であっても、前記炉体に冷却水を供給することができる。
【0011】
さらに、前記真空誘導炉設備は、前記真空槽とつながるメインレールと、複数の待避場所とつながる複数の待避レールと、前記メインレールと複数の前記待避レールとの間に配置された回転自在のターンテーブルとを具備することが好ましい。そうすることで、炉体台車および通電台車は、レールの軌道に従って容易に移動できるのみならず、ターンテーブルによって、所望のレールの軌道に方向転換できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係わる真空誘導炉設備SYSについて図面を参照しつつ、説明する。
【0013】
[1.本実施形態の構成]
まず、真空誘導炉設備SYSの構成について説明する。図1は、真空誘導炉設備SYSの構成を示す平面図である。図1に示すように、真空誘導炉設備SYSは、真空誘導炉IFと、コンデンサ設備CDと、通電台車ETと、幅aのレールRL0〜RL4と、ターンテーブルTTと、減圧機CPと、待機ヤードWY1,WY2とを備えている。
【0014】
まず、真空誘導炉IFは、真空槽VCと炉体台車TKとによって構成される。
真空槽VCの側壁の一部には、開口部OPが形成されている(図2参照)。一方、炉体台車TKには開口部OPを塞ぐ真空扉VDが固定されている(図3参照)。炉体台車TKはレールRL0〜RL4上を移動できるようになっている。
【0015】
溶製作業を行う場合には、炉体台車TKを真空槽VCの内部に引き込んで使用する。減圧機CPは真空槽VCと配管を介して接続されおり、真空槽VCの内圧を減圧するために用いられる。
【0016】
一方、メンテナンスを行う場合には炉体台車TKを真空槽VCと分離し、炉体台車TKを待機ヤードWY1,WY2に引き込む。待機ヤードWY1,WY2は、メンテナンス作業を行うスペースである。
【0017】
ターンテーブルTTは、レールRL3を備え、回転できるようになっている。
したがって、炉体台車TKを真空槽VCからターンテーブルTTに引き出して、90度回転させることによって、炉体台車TKを待機ヤードWY1,WY2に引き込むことができる。
【0018】
次に、コンデンサ設備CDは、真空誘導炉IFに、高周波電流と冷却水とを供給するものである。このコンデンサ設備CDは、水冷ケーブルCBを介して通電台車ETと接続される。水冷ケーブルCBは、中空の導体の内側と外側を絶縁材で覆ったものである。コンデンサ設備CDは、水冷ケーブルCBの導体部分に高周波電流を供給する一方、その中空部分に冷却水を供給する。
【0019】
次に、通電台車ETは、炉体台車TKと連結され、図示せぬブスバー部BB1およびBB2を介して水冷ケーブルCBを接続できるようになっている。
【0020】
次に、真空槽VCの詳細な構成について説明する。図2は、真空槽VCの外観構成を示す正面図であり、図3は真空槽VCに炉体台車TKを連結した真空誘導炉IFと通電台車ETとの断面図である。真空槽VCは、コンクリート床などの上に固定されており、縦型円筒タンク状の形状をしている。そして、真空槽VCの内部は空洞であり、開口部OPを備えている。また、真空槽VCの下部には炉体台車TKを真空槽VCに引き込むためのレールRL4が設置されている。この開口部OPを密閉すると、真空槽内部は外気と遮断される。真空槽VCには真空バルブVBが備わっており、真空バルブVBは、減圧機CPと接続されている。したがって、真空槽VCの内部を外気と遮断した状態で真空バルブVBを開栓し、減圧機CPを作動させることで、真空槽VCの内部を減圧することができる。
【0021】
図4は、炉体台車TKの外観構成を示す正面図である。図3および図4に示すように、炉体台車TKは、炉体CFと、真空扉VDと、台車WLと、駆動部MV1と、ブスバー部BB1とを備えている。駆動部MV1は、モータ等から構成されており、台車WLの車輪を回転させる。駆動部MV1への電力の供給方法は各種のものがある。例えば、レールRL0〜RL4を介して供給する方法、ブスバー部BB1を介して炉体CFに給電する電力の一部を利用する方法、および図示せぬ専用のケーブルを用いて電力を給電する方法等がある。また、駆動部MV1を制御する制御信号は、設備全体を制御するコントロール装置(図示略)から専用のケーブルを介して送信してもよいし、あるいは無線通信を用いて送信するようにしてもよい。したがって、炉体台車TKは、真空誘導炉IFに電力を供給するだけでなく、自走することが可能である。
【0022】
次に、炉体CFは金属溶製を行うるつぼである。炉体CFの外周壁には、銅等の導体によって構成される細管からなる誘導コイルICが巻回されている。この誘導コイルICの両端には、水冷ケーブルCBが各々接続されている。各水冷ケーブルCBは真空扉VDに形成される貫通孔を通りブスバー部BB1に接続されている。そして、ブスバー部BB1を介して高周波電流と冷却水が誘導コイルICに供給されるようになっている。したがって、誘導コイルICには高周波電流が流れ、細管の中空部分には冷却水が流れる。これにより、炉体CF中に収容された装入材に渦電流が発生する。装入材は、渦電流のジュール熱によって、溶解する。なお、誘導コイルICの中空部分に冷却水を循環させるのは、大容量の電流を導通させることにより、誘導コイルICが焼損することを防止するためである。
【0023】
次に、通電台車ETの詳細な構成について説明する。図5は、通電台車ETの外観構成を示す正面図である。図5および図3に示すように、この通電台車ETは、ブスバー部BB2と、クランプ部CPと、駆動部MV2と、台車WLとを備えている。
【0024】
ブスバー部BB2には水冷ケーブルCBが接続されており、その水冷ケーブルCBはコンデンサ設備CDに接続されている。つまり、通電台車ETには、コンデンサ設備CDからの高周波電流および冷却水が供給されている。また、クランプ部CPは、上部クランパCP1と下部クランパCP2とを備えており、これらはエア駆動によって上下方向に動くようになっている。具体的には、通電台車ETと炉体台車TKとを連結し、ブスバー部BB2とブスバー部BB1とを向かい合わせた状態で、上部クランパCP1を下方向に下部クランパCP2を上方向に動かして、上下からブスバー部BB2とブスバー部BB1とを挟み込むことによって、クランプ部CPは両者を接続する。
【0025】
さらに、通電台車ETは、駆動部MV2を備えている。この駆動部MV2は、モータなどによって構成される。電力の供給方法および制御方法は、上述した炉体台車TKの駆動部MV1と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【0026】
上述の炉体台車TKおよび通電台車ETは、ともにレールRL0〜RL4の軌道に従って移動することができる。図1に示すようにレールRL0〜RL4は、ターンテーブルTTを介して、三方に配置されている。ターンテーブルTTは、炉体台車TKおよび通電台車ETを載せるのに十分な大きさを備えている。したがって、ターンテーブルTTは、炉体台車TKおよび通電台車ETを載せて回転することが可能である。
【0027】
ターンテーブルTTを一方の端として、真空槽VCの縦中心線L1と平行に、レールRL0が敷設されている。このレールRL0の幅はaであるため、通電台車ETがその軌道に従って移動することができる。レールRL0は、通電台車ETの待機スペースとしても利用される。
【0028】
そして、ターンテーブルTTを一方の端として、直線L1と垂直に交差する直線L2に平行に、レールRL1が敷設されている。レールRL1の幅はaであり、この上を炉体台車TKが走行することができる。そして、このレールR1の終点に待機ヤードWY1が設置されている。
【0029】
待機ヤードWY1において、炉体CFのメンテナンスおよび交換の作業を行うことができる。この待機ヤードWY1は、炉体CFのメンテナンスおよび交換の作業を安全かつ効率的に行うための十分な広さを備えている。
【0030】
レールRL2および待機ヤードWY2は、レールRL2が、ターンテーブルTTを中心として、レールRL1と反対方向に敷設されていることを除いて、上記レールRL1および待機ヤードWY1と同様である。
【0031】
[2.本実施形態の動作]
次に、本実施形態の真空誘導炉IFへの高周波電流および冷却水の供給について、具体的な例を参照して説明する。ここでは、2台の炉体台車TK1およびTK2と、2台の通電台車ET1およびET2とを利用する真空誘導炉設備SYSにおいて、まず、炉体台車TK1を真空槽VCに装着して操業を行った後、炉体台車TK1と、炉体台車TK2とを交換して操業を継続する場合を例にとり、説明を行うこととする。
【0032】
まず、真空誘導炉IFを稼動するためには、炉体台車TK1を、真空槽VCに装着しなければならない。そこで、炉体台車TK1を、ターンテーブルTTを介して、レールRL4の軌道に載せる。そして、真空槽VCに、炉体台車TKを引き込む。すると、炉体台車TK1に備えられた真空扉VDにより真空槽VCの開口部OPが密閉され、結果として、真空槽VCの内部が外気から遮断される。
【0033】
ここで、真空槽VCに備えられた真空バルブVBを開栓し、減圧機CPを作動させると、真空槽VC内部が減圧し、炉体台車TKに備えられた真空扉VDが、真空槽VCの開口部OPを強く密閉していく。そして、徐々に真空槽VCの内部が減圧し、真空に近付く。その結果、炉体台車TK1に備わる炉体CFにより、金属の溶製を行う環境が整う。
【0034】
ここで、炉体CFに収容された装入材を溶解するためには、誘導コイルICに高周波電流を供給しなければならず、また、金属溶解中に誘導コイルICの焼損を防止するために、高周波電流に加え、冷却水を、誘導コイルICに供給しなければならない。したがって、コンデンサ設備CDより、高周波電流および冷却水を供給する。そのためには、まず、通電台車ETを、ターンテーブルTTを介して、レールRL4の軌道に乗せる。そのとき、通電台車ETのブスバー部BB2が、炉体台車TK1に備えられたブスバー部BB1と対向するようにする。
【0035】
そして、通電台車ETのブスバー部BB2が、炉体台車TK1のブスバー部BB1と接合可能な距離まで近付くと、クランプ部CPが作動し、ブスバー部BB2およびブスバー部BB1を挟みこむ。その結果、ブスバー部BB2を介して、高周波電流および冷却水が、ブスバー部BB1に供給されることとなる。すなわち、通電台車ET1を介して、炉体台車TK1に備わる炉体CFに、高周波電流および冷却水が供給されるようになる。すると、炉体CFに収容された金属の溶解が開始される。
【0036】
十分に金属の溶解を行った後、ここで、炉体台車TK1に備わる炉体CFのメンテナンスが必要になったとする。その場合、炉体台車TK1を、真空槽VCより分離しなければならない。そこで、炉体台車TK1に備えられた炉体CFより出湯の後、真空槽VCの真空バルブVBを開栓する。すると、真空槽VC内部の圧力は減圧状態から復帰し、炉体台車TK1を、真空槽VCより分離することができるようになる。
【0037】
次に、炉体台車TK1を真空槽VCから分離して、通電台車ET1とともにレールRL0の軌道に従って、ターンテーブルTT上へ誘導する。炉体台車TK1と通電台車ET1がターンテーブルTTに載った後、ターンテーブルTTを回転させ、炉体CFをメンテナンスすべき待機ヤードWYの方向に、炉体台車TK1および通電台車ETを向ける。ここでは、炉体台車TK1のメンテナンスは待機ヤードWY1において行われるものとする。したがって、ターンテーブルTTを回転させて、炉体台車TK1および通電台車ET1を、レールRL1の軌道に乗せ、待機ヤードWY1へと誘導する。
【0038】
炉体台車TK1が真空槽VCより分離された後も、誘導コイルICの焼損を防止するため、通電台車ETからは炉体CFに冷却水が供給されている。つまり、炉体CFの温度が十分に低下するまで、通電台車ET1は、炉体台車TK1に接続されており、通電台車ET1および炉体台車TK1が、ともに待機ヤードWY1へと誘導されていくこととなる。このとき、炉体CFへ冷却水を供給するために、特別な操作は必要ない。ただ、稼動中と同様に、炉体CFに冷却水を供給しつづけるのみでよい。
【0039】
したがって、本実施形態の真空誘導炉設備SYSによれば、炉体CFの交換作業において、冷却水の制御のために煩雑な作業を行う必要は全くなく、極めて簡易に炉体CFを交換できる。
【0040】
一方、炉体台車TK1が真空槽VCより分離されてすぐに、炉体台車TK2が、真空槽VCに装着されるべく、待機ヤードWY2から、レールRL2の軌道にしたがって、ターンテーブルTTに向かって誘導されている。炉体台車TK1がターンテーブルTTを通過した直後、炉体台車TK2は、ターンテーブルTTに載せられ、レールRL0に軌道を合わせ、真空槽VCに向かって誘導される。
【0041】
そして、上述の炉体台車TK1の場合と同様にして、炉体台車TK2が真空槽VCに装着され、真空バルブVBが開栓された状態で減圧機CPが作動されると、真空槽VC内部は減圧状態に置かれる。そして、炉体台車TK2に通電台車ET2が接続され、高周波電流および冷却水を供給すると、真空誘導炉IFの稼動が再開されることとなる。
【0042】
このとき、真空誘導炉IFに高周波電流および冷却水を供給するためには、クランプ部CPによって、ブスバー部BBをクランプするのみである。炉体CFの交換は、炉体台車TKを交換するのみでよく、極めて簡易に行えるものであるが、交換された炉体CFへの高周波電流および冷却水の供給も、ブスバー部BBをクランプするのみでよく、極めて簡易である。新しく真空槽に装着された炉体に高周波電流および冷却水を供給するために、煩雑な操作は一切必要ない。
【0043】
そして、炉体台車TK2が真空槽VCに装着されると、真空バルブVBが開栓された状態で減圧機CPが作動され、真空槽VC内部は減圧状態に置かれる。そして、炉体台車TK2に通電台車ET2が接続され、高周波電流および冷却水が、炉体CFに供給される。これで、真空誘導炉IFの稼動は再開されたこととなる。
【0044】
従来の真空誘導炉においては、真空槽上部の蓋を開き、そこからクレーンなどの手段によって、炉体の搬出を行っていた。この際、冷却水の供給経路を変更する必要があったため、その制御が困難な場合もあり、作業が長時間に亘る場合も多かった。しかし、本実施形態の真空誘導炉IFによれば、冷却水供給のためのケーブルを接続しなおす必要は全くなく、稼動中と同様に冷却水を供給させつつ炉体CFを交換できるため、炉体CF交換の作業効率は、極めて向上する。
【0045】
一方、先に分離した炉体台車TK1に備えられた炉体CFのメンテナンスであるが、これを急いで行う必要はない。すでに、溶解工程は再開されているため、炉体台車TK1に備えられた炉体CFのメンテナンスは、十分に時間をかけておこなうことができる。したがって、炉体のメンテナンスおよび交換の作業に合わせ、誘導コイルICと水冷ケーブルとの接続および絶縁のチェックなど、炉体CFへの給電および給水に関するメンテナンスも、十分な作業スペースにおいて、綿密に実行することができる。したがって、作業の効率および安全性は、優れて向上することとなる。
【0046】
さらに、メンテナンスおよび交換のために稼動中の炉体を交換し、新たな炉体を稼動させるために必要な給電および給水の準備は、炉体台車TKに備わるブスバー部BB1と通電台車ETに備わるブスバー部BB2とのクランプ接続のみである。したがって、給電および給水は極めて簡易に終了することとなり、真空誘導炉IFも、迅速に稼動を再開することができる。
【0047】
[3.変形例]
また、本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。
【0048】
上述の実施形態では、真空誘導炉IFは、炉体台車TKおよび待機ヤードWYを2つ備える態様で説明を行ったが、炉体台車TKおよび待機ヤードWYを3つ備える態様を採ってもよい。もちろん、炉体台車TKおよび待機ヤードWYを4つ以上備える態様であってもよい。
【0049】
【発明の効果】
本発明の真空誘導炉によれば、炉体のメンテナンスおよび交換の作業中においても、稼動中と全く同様に、炉体に給水を行うことができる。したがって、炉体交換時の作業は簡易なものとなり、結果的に作業効率は優れて向上する。
【0050】
また、本発明の真空誘導炉によれば、炉体を新たに真空槽に設置した場合であっても、極めて簡単、迅速に、炉体に給電および給水の準備を行い、真空誘導炉の稼動を再開することができるようになるため、操業効率を向上させることができることにくわえ、十分なメンテナンスを経て安定した接続状態の水冷ケーブルを利用することができ、安全性もさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 真空誘導炉設備SYSの構成を示す平面図である。
【図2】 真空槽VCの外観構成を示す正面図である。
【図3】 真空槽VCに炉体台車TKを連結した真空誘導炉IFと通電台車ETとの断面図である。
【図4】 炉体台車TKの外観構成を示す正面図である。
【図5】 通電台車ETの外観構成を示す正面図である。
【符号の説明】
SYS…真空誘導炉設備、CD…コンデンサ設備、IF…真空誘導炉、VC…真空槽、OP…開口部、TK…炉体台車、VD…真空扉、CF…炉体、IC…誘導コイル、CB…水冷ケーブル、BB1…ブスバー部、ET…通電台車、BB2…ブスバー部、CP…クランプ部、WL…台車、RL0〜RL4…レール、TT…ターンテーブル。

Claims (3)

  1. 側部に開口部を有する真空槽と、誘導コイルが巻回された炉体と前記真空槽の開口部を塞ぐ扉と前記誘導コイルに電力および冷却水を供給するためのケーブルが接続される第1接続部とが固定され水平方向に移動可能な炉体台車とを備える真空誘導炉とともに用いられる通電台車であって、
    外部装置から電力および冷却水を供給するためのケーブルが接続される第2接続部と、
    前記第1接続部と前記第2接続部とを連結するクランプ部と、
    前記第2接続部および前記クランプ部が固定され、水平方向に移動可能な台車と
    を備える通電台車。
  2. 側部に開口部を有する真空槽と、
    誘導コイルが巻回された炉体と、前記真空槽の開口部を塞ぐ扉と前記誘導コイルに電力および冷却水を供給するためのケーブルが接続される第1接続部とを有し水平方向に移動可能な炉体台車と、
    外部装置から電力および冷却水を供給するためのケーブルが接続される第2接続部と、前記第1接続部および前記第2接続部を連結するクランプ部とを備え、水平方向に移動可能な通電台車と
    を備える真空誘導炉設備。
  3. 前記真空槽とつながるメインレールと、
    複数の待避場所とつながる複数の待避レールと、
    前記メインレールと複数の前記待避レールとの間に配置された回動自在のターンテーブルと、
    を具備する請求項2に記載の真空誘導炉設備。
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