JP5578111B2 - Induction heating temperature raising method for molten metal - Google Patents
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Description
本発明は、誘導炉に設置されているチャンネル型誘導加熱装置を用いた溶融金属の誘導加熱昇温方法に関する。 The present invention relates to an induction heating temperature raising method for molten metal using a channel type induction heating device installed in an induction furnace.
高炉から出銑した溶融金属はトピードカー(混銑車)や溶銑鍋等を介して転炉(精錬炉)へ供給される。その際、高炉から出銑される溶融金属(以下では、「溶湯」と呼ぶこともある。)の量や転炉での溶鋼生産量の変動により転炉への溶湯供給条件が変動するため、誘導炉に溶湯を一旦貯蔵している。この誘導炉は、貯蔵されている溶湯の保熱及び加熱を行う誘導加熱装置を備えている。 Molten metal discharged from the blast furnace is supplied to a converter (smelting furnace) through a topped car (mixing car), a hot metal ladle, or the like. At that time, the molten metal supply conditions to the converter vary depending on the amount of molten metal discharged from the blast furnace (hereinafter sometimes referred to as “molten metal”) and the amount of molten steel produced in the converter. The molten metal is temporarily stored in the induction furnace. This induction furnace is provided with an induction heating device that performs heat retention and heating of the stored molten metal.
誘導加熱装置には、ループ状の溶湯流路が形成されている。ループ状の溶湯流路(以下では、「湯道」と呼ぶこともある。)で囲まれた領域の中央部には、誘導加熱コイルが巻かれた鉄心が配置されている。誘導加熱コイルを1次回路、湯道を流れる溶湯を2次回路として変圧器回路を構成することにより溶湯の加熱が行われる。 A loop-shaped molten metal flow path is formed in the induction heating device. An iron core around which an induction heating coil is wound is disposed at the center of a region surrounded by a loop-shaped molten metal flow path (hereinafter also referred to as “runner”). The molten metal is heated by configuring the transformer circuit with the induction heating coil as the primary circuit and the molten metal flowing through the runner as the secondary circuit.
チャンネル型(溝型)の湯道が形成されたチャンネル型(溝型)誘導加熱装置では、電力効率を上げるため、湯道に面する耐火物の厚みを必要最小限の厚みとし、誘導加熱コイルと湯道を可能な限り接近させている。その結果、湯道に面する耐火物の溶損又は亀裂等によって湯漏れが発生した場合、誘導加熱装置を覆う外装ケースや誘導加熱コイルが損傷し、さらに亀裂が成長して誘導加熱装置に付設されている水冷管に到達すると、冷却水と溶湯が反応して水蒸気爆発を誘発する危険性がある。
そのため、湯道に面する耐火物中に湯漏れ検知アンテナを埋め込んでおき、この湯漏れ検知アンテナと溶湯との間に電圧を印加して、耐火物を介して溶湯と湯漏れ検知アンテナとの間に流れる電流を監視することにより、湯漏れ(溶湯の漏洩)を検知することが行われている(例えば、特許文献1〜3参照)。
In a channel type (groove type) induction heating device in which a channel type (groove type) runway is formed, in order to increase power efficiency, the thickness of the refractory facing the runway is made the minimum necessary thickness, and the induction heating coil And the runway as close as possible. As a result, when molten metal leaks due to melting or cracking of the refractory facing the runner, the outer case or induction heating coil covering the induction heating device is damaged, and cracks grow and are attached to the induction heating device. When reaching the water-cooled pipe, there is a risk that the cooling water and the molten metal react to induce a steam explosion.
Therefore, a leak detector antenna is embedded in the refractory facing the runway, a voltage is applied between the leak detector antenna and the molten metal, and the molten metal and the leak detector antenna are connected via the refractory. By monitoring the current flowing between them, detection of hot water leakage (leakage of molten metal) is performed (see, for example,
湯漏れ検知システムの電気回路の場合、平常時は電気抵抗が大きいため、電流は殆ど流れていないが、湯漏れが発生すると、湯漏れ検知アンテナと湯道が短絡して回路が閉じることにより電流が流れ、湯漏れが検知される。このため、例えば湯漏れ検知アンテナから延出するリード線が破損切断等して湯漏れ検知システムに設備的な異常が発生した場合、これに気付かない危険性が高い。そこで、特許文献4では、湯漏れ検知アンテナ1基について2本以上のリード線を引き出しておくことにより、これらのリード線間で電流を導通させてリード線の断線の有無を判定するようにしている。 In the case of an electric circuit of a hot water leak detection system, since electric resistance is large in normal times, almost no current flows. However, when a hot water leak occurs, the electric current is caused by the short circuit between the hot water leak detection antenna and the runway and the circuit closing. Flows and a leak is detected. For this reason, for example, when a lead abnormality extending from the hot water leak detection antenna breaks and cuts and a facility abnormality occurs in the hot water leak detection system, there is a high risk of not being aware of this. Therefore, in Patent Document 4, by drawing out two or more lead wires for one molten metal leak detection antenna, current is conducted between these lead wires to determine whether or not the lead wires are disconnected. Yes.
上述したように、湯漏れ検知システムは、耐火物中に埋め込まれた湯漏れ検知アンテナと溶湯との間に電圧を印加することにより、耐火物を介して溶湯と湯漏れ検知アンテナの間に流れる電流を監視し、その電流値の挙動によって湯漏れを判定する。つまり、誘導炉内の溶湯と湯漏れ検知アンテナの間の電気抵抗値が、ある基準値を下回った場合に、湯漏れが発生したと判断するものである。
しかし、この電気抵抗値が低下する要因は湯漏れだけではなく、他の要因によって電気抵抗値が低下し、湯漏れが発生したと誤認する(湯漏れ誤検知)場合がある。具体的には、チャンネル型誘導加熱装置の印加電力を低出力状態(保熱操業)、即ちスクラップや型銑等の冷鉄源を溶解せず、溶湯を維持するのみの最低限の電力のみを印加している状態から高出力状態(加熱操業)、即ち誘導加熱装置の定格出力を用いて最大限の冷鉄源を溶解する状態に移行する際に、一時的に湯漏れ誤検知が起きることがある。
As described above, the molten metal detection system flows between the molten metal and the molten metal detection antenna via the refractory by applying a voltage between the molten metal detection antenna embedded in the refractory and the molten metal. The current is monitored, and a leak is determined by the behavior of the current value. That is, when the electric resistance value between the molten metal in the induction furnace and the molten metal leak detection antenna falls below a certain reference value, it is determined that the molten metal leak has occurred.
However, the cause of the decrease in the electrical resistance value is not only the leakage of hot water, but the electrical resistance value may be decreased due to other factors, and it may be mistakenly recognized that a leakage of molten metal has occurred (water leakage error detection). Specifically, the applied electric power of the channel type induction heating device is in a low output state (heat insulation operation), that is, only the minimum electric power for maintaining the molten metal without melting the cold iron source such as scraps and molds. When a transition is made from the applied state to the high output state (heating operation), that is, the state where the maximum cold iron source is melted using the rated output of the induction heating device, erroneous detection of hot water leakage will occur temporarily. There is.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、チャンネル型誘導加熱装置において、保熱操業から加熱操業に移行する際に一時的に発生する湯漏れ誤検知を防止することが可能な溶融金属の誘導加熱昇温方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a channel-type induction heating apparatus, molten metal that can prevent erroneous detection of molten metal leakage that temporarily occurs when shifting from a heat retaining operation to a heating operation. It aims at providing the induction heating temperature rising method.
本発明者等は、保熱操業から加熱操業に移行する際に一時的に発生する湯漏れ誤検知が、誘導加熱装置内に存在する水分に起因していることを発見した。
誘導加熱装置内には、電力効率を上げるため、必要最小限の厚みとした耐火物を湯道に面して配置し、誘導加熱コイルと湯道を可能な限り接近させている。このため、湯道を構成する耐火物として、ドライスタンプ材(乾式ラミング材とも言う)と呼ばれる、水を添加しない粉粒状の不定形耐火物が適用されることが多い。ドライスタンプ材を適用すると、高温に曝される湯道の稼働面近傍が焼き固まって焼結体となり湯道壁面が形成される。一方、その背面はドライで未焼結な粉粒圧密体の状態が維持される。これにより、焼結体に亀裂が入り当該亀裂に溶湯が浸入(湯漏れの開始)しても、その溶湯の熱によって背面の粉粒圧密体が焼結し、それ以上の湯漏れの進展が阻止される。その結果、外装ケースに達するような湯漏れが回避される。
しかし、ドライスタンプ材を適用する場合でも、誘導加熱装置を構成する耐火物には微量の自由水や結晶水が含まれている。また、誘導加熱装置内には、誘導加熱装置の施工時に大気中に含まれていた水分が閉じ込められている。本発明者等は、これらの水分が湯道近傍の高温部で蒸発し、水冷構造とされている外装ケースやブッシング(湯道を形成する耐火物と誘導加熱コイルとの間に設けられる隔壁。湯漏れ検知アンテナの機能を兼用する場合が多い。)の近傍で結露することにより、外装ケースと湯漏れ検知アンテナとの間の電気抵抗値が低下することを発見した。
The inventors of the present invention have discovered that the erroneous detection of hot water leakage that temporarily occurs when shifting from the heat retaining operation to the heating operation is caused by moisture present in the induction heating apparatus.
In the induction heating apparatus, in order to increase power efficiency, a refractory having a minimum thickness is arranged facing the runner, and the induction heating coil and the runner are as close as possible. For this reason, as a refractory constituting the runner, a powdery amorphous refractory called a dry stamp material (also referred to as a dry ramming material) to which water is not added is often applied. When the dry stamp material is applied, the vicinity of the running surface of the runner exposed to high temperature is baked and solidified to become a sintered body, and the runner wall surface is formed. On the other hand, the back surface is maintained in a dry and unsintered powder compact. As a result, even if a crack occurs in the sintered body and the molten metal enters the crack (start of leakage), the powder compact on the back surface is sintered by the heat of the molten metal, and further leakage of molten metal is caused. Be blocked. As a result, hot water leakage that reaches the outer case is avoided.
However, even when a dry stamp material is applied, the refractory constituting the induction heating device contains a small amount of free water or crystal water. Moreover, the moisture contained in the atmosphere at the time of construction of the induction heating device is confined in the induction heating device. The present inventors evaporate the water at a high temperature portion near the runner and form a water-cooled outer case or bushing (a partition wall provided between the refractory forming the runner and the induction heating coil. It was discovered that the electrical resistance between the outer case and the leak detector antenna decreases when condensation occurs in the vicinity of the leak detector antenna in many cases.
チャンネル型誘導加熱装置は出力(印加電力)が大きいため、外装ケース及びブッシングを水冷構造とし、誘導発熱から外装ケース及びブッシングを保護する場合が多い。一方、湯漏れ検知アンテナは、耐火物の背面近傍、即ち、外装ケース及びブッシングの近傍に埋設される場合が多い。従って、チャンネル型誘導加熱装置が稼働中でも、湯漏れ検知アンテナの近傍は比較的低温が維持されている。そのため、チャンネル型誘導加熱装置の湯道を構成する耐火物の稼働面近傍から脱離した水蒸気が湯漏れ検知アンテナの近傍で結露し、外装ケースと湯漏れ検知アンテナとの間の電気抵抗値を低下させる。 Since the channel type induction heating device has a large output (applied power), the outer case and the bushing are often water-cooled to protect the outer case and the bushing from induction heat generation. On the other hand, the hot water leak detection antenna is often embedded in the vicinity of the back surface of the refractory, that is, in the vicinity of the exterior case and the bushing. Therefore, even when the channel type induction heating apparatus is in operation, a relatively low temperature is maintained in the vicinity of the hot water leak detection antenna. Therefore, water vapor desorbed from the vicinity of the operating surface of the refractory that constitutes the runway of the channel type induction heating device is condensed near the leak detector antenna, and the electric resistance value between the outer case and the leak detector antenna is determined. Reduce.
一般に、溶湯排出口の耐火物稼働面から炉体鉄皮にかけて架橋するように付着する地金が存在し、該地金によって外装ケースと誘導炉内の溶湯との間に電気的な導通が存在する場合が多い。このため、外装ケースと湯漏れ検知アンテナとの間の電気抵抗値の低下と、溶湯と湯漏れ検知アンテナとの間の電気抵抗値の低下とが区別できず、湯漏れ誤検知が発生する。
特に、誘導炉を待機状態(保熱操業状態)からスクラップ溶解状態(加熱操業状態)へ移行させる過渡期においては、チャンネル型誘導加熱装置の印加電力が低出力状態から高出力状態へ移行し、チャンネル型誘導加熱装置の湯道を構成する耐火物の稼働面近傍の温度が大きく上昇する。これに伴って、湯道近傍の高温部から発生した水蒸気が湯漏れ検知アンテナの近傍で結露することにより、湯漏れ誤検知が発生する。但し、チャンネル型誘導加熱装置が高出力状態になると、外装ケースの温度も印加電力による発熱等によって上昇するため、概ね1〜6時間後には結露がなくなり、湯漏れ誤検知は解消される。
In general, there is a bare metal that adheres so as to bridge from the refractory operating surface of the molten metal outlet to the furnace shell, and there is electrical continuity between the outer case and the molten metal in the induction furnace by the bare metal There are many cases to do. For this reason, a decrease in electrical resistance value between the outer case and the molten metal detection antenna cannot be distinguished from a decrease in electrical resistance value between the molten metal and the molten metal detection antenna, and erroneous detection of molten metal leakage occurs.
In particular, in the transition period in which the induction furnace shifts from the standby state (heat retention operation state) to the scrap melting state (heating operation state), the applied power of the channel type induction heating device shifts from the low output state to the high output state, The temperature in the vicinity of the working surface of the refractory constituting the runner of the channel type induction heating device is greatly increased. Along with this, water vapor generated from a high-temperature portion near the runner is condensed in the vicinity of the hot water leak detection antenna, thereby causing false detection of hot water leak. However, when the channel type induction heating device is in a high output state, the temperature of the outer case also rises due to heat generated by the applied power, etc., so that condensation does not occur after about 1 to 6 hours, and erroneous detection of hot water leakage is eliminated.
要するに、保熱操業から加熱操業に移行する際に一時的に発生する湯漏れ誤検知の原因は、チャンネル型誘導加熱装置が低出力状態から高出力状態へ移行して湯道温度が上昇するのに伴って、湯道稼働面近傍から蒸発した水分が、まだ温度上昇していない外装ケースの近傍で結露することによるものである。また、高出力状態が続くと、外装ケースの温度も徐々に上昇するため、外装ケースの近傍で結露した水分が再び蒸発することにより、湯漏れ誤検知が解消される。 In short, the cause of hot water leak detection that occurs temporarily when shifting from heat insulation operation to heating operation is that the channel temperature rises as the channel type induction heating device shifts from the low output state to the high output state. Accordingly, moisture evaporated from the vicinity of the running surface of the runner is condensed in the vicinity of the exterior case where the temperature has not risen yet. Further, when the high output state continues, the temperature of the exterior case also gradually increases, so that moisture condensed in the vicinity of the exterior case evaporates again, thereby eliminating erroneous detection of hot water leakage.
上記メカニズムによる湯漏れ誤検知を防止するため、本発明では、チャンネル型誘導加熱装置を用いた溶融金属の誘導加熱昇温方法を改善することにより、保熱操業から加熱操業に移行する際に一時的に発生する湯漏れ誤検知を防止する。
即ち、本発明は、溶融金属が流れるループ状の流路を形成する耐火物と、前記耐火物を被覆する外装ケースと、前記耐火物の内周面に内張りされたブッシングと、前記外装ケース及び前記ブッシングに付設された水冷管と、前記ブッシングで画成された空洞部の中央に配置された誘導加熱コイルと、前記耐火物中に埋設された湯漏れ検知アンテナとを備えるチャンネル型誘導加熱装置を用いた溶融金属の誘導加熱昇温方法であって、
前記誘導加熱装置1基当たりについて、該誘導加熱装置の最大出力の20%以下の出力を8時間以上継続した後、該誘導加熱装置の最大出力の70〜100%に前記出力を上昇させる操作を、任意の20分間における前記出力の上昇速度の平均値が0.1MW/分以下となるように実施することを特徴としている。
In order to prevent erroneous detection of hot water leakage due to the above mechanism, the present invention improves the induction heating temperature rising method of the molten metal using the channel type induction heating device, thereby temporarily Prevent false detection of hot water leaks.
That is, the present invention provides a refractory that forms a loop-shaped flow path through which molten metal flows , an exterior case that covers the refractory, a bushing that is lined on the inner peripheral surface of the refractory, the exterior case, A channel-type induction heating apparatus comprising: a water-cooled tube attached to the bushing; an induction heating coil disposed in the center of a cavity defined by the bushing; and a hot water leak detection antenna embedded in the refractory. An induction heating temperature rising method for molten metal using
For each induction heating device, after continuing an output of 20% or less of the maximum output of the induction heating device for 8 hours or more, an operation of increasing the output to 70 to 100% of the maximum output of the induction heating device. Further, the present invention is characterized in that the average value of the increase rate of the output in an arbitrary 20 minutes is 0.1 MW / min or less.
本発明では、保熱操業から加熱操業に移行する際に、外装ケースの近傍温度が露点より高くなるように、誘導加熱装置の出力(印加電力)の上昇速度を緩やかにすることにより、外装ケースの近傍における結露の発生を抑制する。 In the present invention, when shifting from the heat retaining operation to the heating operation, the rate of increase in the output (applied power) of the induction heating device is moderated so that the temperature near the outer case becomes higher than the dew point. Condensation in the vicinity of
ここで、「誘導加熱装置の最大出力の20%以下の出力を8時間以上継続」とは、最小出力操業(保熱操業)を意味する。本発明では、保熱操業から加熱操業に移行することを前提としているため、如何なる操業を行うと保熱操業となるのか明確にしたものである。
一方、「最大出力の70〜100%に前記出力を上昇させる」とは、誘導加熱装置を保熱操業から加熱操業へ移行させることを指す。なお、最大出力の70%以上としたのは、実操業では、最大出力の70%以上で加熱操業が実施されるからである。
Here, “continuing an output of 20% or less of the maximum output of the induction heating apparatus for 8 hours or more” means a minimum output operation (heat retention operation). In the present invention, since it is premised on the transition from the heat insulation operation to the heating operation, it is clarified what kind of operation is performed as the heat insulation operation.
On the other hand, “increasing the output to 70 to 100% of the maximum output” refers to shifting the induction heating device from the heat retaining operation to the heating operation. The reason why the maximum output is set to 70% or more is that in the actual operation, the heating operation is performed at 70% or more of the maximum output.
また、「任意の20分間における前記出力の上昇速度の平均値が0.1MW/分以下となるように実施する」としたのは、誘導加熱装置の出力を上昇させる際、通常、階段状に出力を上昇させる(例えば5分毎に1MWずつ上昇させる。)ため、平均値表記としたものである。
なお、0.1MW/分超の割合で出力を上昇させると、湯漏れ検知アンテナと外装ケースとの間の電気抵抗値が低下して湯漏れ誤検知が発生する場合があった。一方、0.1MW/分以下の割合で出力を上昇させると、湯漏れ誤検知は発生しなかった。出力の上昇速度の下限値としては、ゼロ超であれば理論的によいことになるが、あまり低くし過ぎると操業効率が低下することになる。
In addition, the reason that “the average value of the increase rate of the output in any 20 minutes is 0.1 MW / min or less” is that when the output of the induction heating device is increased, it is usually stepped. In order to increase the output (for example, increase 1 MW every 5 minutes), the average value is used.
Note that when the output is increased at a rate exceeding 0.1 MW / min, the electrical resistance value between the hot water leak detection antenna and the outer case is lowered, and hot water leak detection may occur. On the other hand, when the output was increased at a rate of 0.1 MW / min or less, no erroneous detection of hot water leak occurred. The lower limit of the output increase speed is theoretically good if it exceeds zero, but if it is too low, the operation efficiency is lowered.
本発明に係る溶融金属の誘導加熱昇温方法では、保熱操業から加熱操業に移行する際に、誘導加熱装置1基当たりについて、最大出力の20%以下の出力を8時間以上継続した後、最大出力の70〜100%に出力を上昇させる操作を、任意の20分間における出力の上昇速度の平均値が0.1MW/分以下となるように実施するので、外装ケースの近傍における結露の発生が抑制され、湯漏れ誤検知を防止することができる。 In the induction heating temperature rising method of the molten metal according to the present invention, when shifting from the heat retention operation to the heating operation, the output of 20% or less of the maximum output is continued for 8 hours or more per induction heating device, Since the operation to increase the output to 70 to 100% of the maximum output is carried out so that the average value of the output increase rate for any 20 minutes is 0.1 MW / min or less, the occurrence of condensation near the exterior case Is suppressed, and erroneous detection of hot water leakage can be prevented.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
溶湯(溶融金属)を貯蔵する誘導炉10は、図1に示すように、両端面が封止された円筒形状とされ、炉体の中心軸が水平となるように支持台26上に設置されている。誘導炉10は鉄皮で覆われており、鉄皮の内側には耐火物層が形成されている。
誘導炉10の両側面下部には、誘導炉10の中心軸方向に間隔をあけてチャンネル型誘導加熱装置11(以下では、単に「誘導加熱装置」と呼ぶ。)が複数設置されている(本実施の形態では、片側3基、計6基設置されている。)。また、誘導炉10の一方の側面には、スクラップを装入するためのスクラップ装入口12が、他方の側面には、溶湯を投入するための受銑口(図示省略)と溶湯を排出するための出銑口(図示省略)が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
A plurality of channel-type induction heating devices 11 (hereinafter simply referred to as “induction heating devices”) are provided at lower portions on both sides of the
各誘導加熱装置11は扁平な角柱状とされ(図2(B)参照)、誘導炉10の側面から外方に向けて突出するように設置されている。誘導加熱装置11は、溶湯が流れる流路13と、流路13に面して配置された耐火物18、19と、誘導加熱装置11を覆う鉄製の外装ケース17と、溶湯を加熱するための誘導加熱手段とを備え(図2(A)参照)、誘導炉10に貯蔵された溶湯の保熱及び加熱を行う。
Each
流路13は平面視して略「山」の字状とされ、誘導加熱装置11の中心軸に沿って形成された中央流路14と、中央流路14を挟んで両側部に形成された一対の側部流路15と、中央流路14及び一対の側部流路15と連通する、誘導加熱装置11の先端部に形成された端部流路16とから構成されている。誘導炉10に貯蔵された溶湯は、中央流路14から誘導加熱装置11内に流入し、端部流路16で左右に分岐した後、一対の側部流路15から誘導炉10へ向けて流出するループ状の湯道とされている。
The
中央流路14と側部流路15との間に配置された耐火物19は平面視して「ロ」の字状とされ、耐火物19の内周面には銅製のブッシング20が内張りされている(図2(A)参照)。また、ブッシング20で画成された空洞部21の中央には、溶湯を加熱するための誘導加熱手段である誘導加熱コイル22が巻かれた鉄心23が配置されている。各空洞部21に配置された鉄心23は横架材24によって連結され、立面視して「ロ」の字状のヨークを構成している(図2(B)参照)。
誘導加熱コイル22に交流電流を流すことにより、鉄心23に磁束が発生する。この磁束が、流路13内を流れる溶湯からなる溶湯電路と鎖交することにより、溶湯電路内に誘導電流が発生し、この誘導電流によるジュール熱により溶湯が加熱される。一般に、1ターンの溶湯電路に発生する誘導電流は大電流となる。
The refractory 19 disposed between the
By passing an alternating current through the
耐火物18、19の溶損又は亀裂等による湯漏れ(溶湯の漏洩)を検知するため、外装ケース17に接する耐火物18には外装ケース17に沿って、またブッシング20に接する耐火物19にはブッシング20に沿って、それぞれ湯漏れ検知アンテナ25が埋設されている。流路13と外装ケース17及びブッシング20との距離、則ち耐火物18、19の厚さは各々100mm〜400mm程度である。
また、外装ケース17とブッシング20には、各々を冷却するための水冷管(図示省略)が付設されている。誘導加熱装置11に付設される水冷設備は、誘導加熱装置11の定格出力に見合った冷却能力を発揮するように設計されるため、低出力状態では冷却過剰となっている。
In order to detect molten metal leakage (melted metal leakage) due to melting or cracking of the
The
次に、本発明の一実施の形態に係る溶融金属の誘導加熱昇温方法について説明する。
耐火物18、19はドライスタンプ材あるいは乾式ラミング材と呼ばれる粉粒状の不定形耐火物で構成されており、耐火物18、19には微量の自由水や結晶水が含まれている。また、スタンプ材はランマーで打ち込み施工されるため、誘導加熱装置11の施工に伴って、大気中に含まれる水分が誘導加熱装置11内に閉じ込められることになる。大気中に含まれる水分は施工時季によって変化するため、誘導加熱装置11内に閉じ込められる水分量も施工時季によって変化するが、夏の室温・湿度と冬の室温・湿度の間、概ね温度5〜35℃、湿度40〜70%の大気に含まれる水分量と考えてよい。
Next, an induction heating temperature raising method for molten metal according to an embodiment of the present invention will be described.
The
上述したように、誘導加熱装置11内には必ず水分が存在しており、この不可避的に存在する水分が湯漏れ誤検知を誘発する。則ち、保熱操業から加熱操業に移行する際に、流路13の近傍から蒸発した水分が、まだ温度上昇していない外装ケース17の近傍で結露する。その結果、外装ケース17と湯漏れ検知アンテナ25との間の電気抵抗値が低下して湯漏れ誤検知が発生する。
As described above, moisture is always present in the
そこで、本実施の形態に係る溶融金属の誘導加熱昇温方法では、誘導加熱装置11一基当たりについて、誘導加熱装置11の最大出力の20%以下の出力を8時間以上継続した後、誘導加熱装置11の最大出力の70〜100%に出力を上昇させる操作を、任意の20分間における出力の上昇速度の平均値が0.1MW/分以下となるように実施する。
Therefore, in the induction heating temperature rising method for molten metal according to the present embodiment, for each
図3は、誘導加熱装置11の外装ケース17近傍における耐火物温度及び露点を耐火物の厚み方向の位置を横軸にして表したグラフであるが、耐火物温度と露点は操業状態によって異なる分布を示す。図中、Aの線は保熱操業時の耐火物温度を、Bの線は加熱操業時の耐火物温度を表している。また、C1及びC2の線は保熱操業から加熱操業に移行する過渡期の耐火物温度であって、C1は出力の上昇速度を0.1MW/分超とした場合、C2は出力の上昇速度を0.1MW/分以下とした場合をそれぞれ表している。
一方、A0の線は保熱操業時の露点を、B0は加熱操業時の露点を表している。また、C0は保熱操業から加熱操業に移行する過渡期の露点を表している。
FIG. 3 is a graph showing the refractory temperature and dew point in the vicinity of the
On the other hand, the A0 line represents the dew point during the heat retention operation, and B0 represents the dew point during the heating operation. Further, C0 represents a dew point in a transition period in which the heat retaining operation is shifted to the heating operation.
なお、上記シミュレーションにおける耐火物厚さは100〜400mm、溶湯温度は1300〜1500℃とし、実際に操業に使用されている範囲とした。また、炉体の放散熱量は温度によらず一定とした。 In the simulation, the thickness of the refractory was 100 to 400 mm, the molten metal temperature was 1300 to 1500 ° C., and the range actually used for operation was used. The amount of heat dissipated in the furnace body was constant regardless of the temperature.
図3のグラフから以下のことがわかる。
(a)外装ケース17が冷却されているため、外装ケース17に近づくほど耐火物温度が低くなっており、保熱操業時における外装ケース17(耐火物厚み0mm)の温度は30℃、加熱操業時における外装ケース17の温度は40℃である。保熱操業から加熱操業に移行すると、誘導加熱される流路13の溶湯温度が上昇し、タイムラグを伴って外装ケース17の温度も上昇を開始する。出力の上昇速度が0.1MW/分以下の場合、流路13の溶湯温度が緩やかに上昇するため、外装ケース17内面から14mm程度までの耐火物温度は全体的に徐々に上昇する。一方、出力の上昇速度が0.1MW/分超の場合は、流路13の溶湯温度が速やかに上昇するため、外装ケース17内面から5mm程度までの耐火物温度はほぼ変動せず、外装ケース17から5〜14mmの部位の耐火物温度が上昇する。
(b)耐火物温度が100℃以上の領域では、耐火物中の吸着水が蒸発し、水分量が減少する。逆に、耐火物温度が100℃未満の領域は水分量が多い(露点が高い)。但し、耐火物は通気性を有しているため、水分量に大きな偏りは無いものと考えられる。
(c)加熱操業時は、保熱操業時に比べて100℃未満の領域が減少するため、100℃未満の領域の水分量(露点)が上昇する。則ち、保熱操業から加熱操業への移行に伴って、外装ケース17の近傍では露点が上昇する。
The following can be seen from the graph of FIG.
(A) Since the
(B) In the region where the refractory temperature is 100 ° C. or higher, the adsorbed water in the refractory evaporates and the amount of water decreases. Conversely, the region where the refractory temperature is less than 100 ° C. has a large amount of moisture (high dew point). However, since the refractory has air permeability, it is considered that there is no large deviation in the moisture content.
(C) At the time of heating operation, since the area below 100 ° C. is reduced as compared with that at the time of heat insulation operation, the amount of water (dew point) in the area below 100 ° C. increases. In other words, the dew point increases in the vicinity of the
(d)耐火物温度が露点より低い場合、結露する可能性が高い。結露が発生すると、湯漏れ検知アンテナ25と外装ケース17との間の電気抵抗値が低下し、湯漏れ誤検知の原因となる。保熱操業時はA>A0、加熱操業時はB>B0となり、共に耐火物温度が露点より高いため、結露が発生することはない。
(e)保熱操業から加熱操業への移行(出力の上昇)が急なC1(出力の上昇速度が0.1MW/分超)の場合は、耐火物温度<露点(C1<C0)の関係が成り立つ時間が長い(概ね1〜6時間)領域があり、結露が発生しやすい。これに対して、保熱操業から加熱操業への移行(出力の上昇)が緩やかなC2(出力の上昇速度が0.1MW/分以下)の場合は、耐火物温度<露点(C2<C0)の関係が成り立つ時間がC1に比べて非常に短いか、若しくは成り立つ領域が無いため、結露が発生しない。
(D) If the refractory temperature is lower than the dew point, there is a high possibility of condensation. When dew condensation occurs, the electrical resistance value between the hot water
(E) In the case of C1 where the transition from heat insulation operation to heating operation (output increase) is steep (output increase rate exceeds 0.1 MW / min), the relationship of refractory temperature <dew point (C1 <C0) Is long (approximately 1 to 6 hours), and condensation is likely to occur. On the other hand, when the transition from the heat retention operation to the heating operation (output increase) is slow C2 (output increase rate is 0.1 MW / min or less), the refractory temperature <dew point (C2 <C0) Since the time for which the relationship is satisfied is very short as compared with C1, or there is no region where the relationship is satisfied, condensation does not occur.
以上より、保熱操業から加熱操業への移行が緩やかなC2(出力の上昇速度が0.1MW/分以下)の場合が望ましいことがわかる。 From the above, it can be seen that the case of C2 where the transition from the heat retaining operation to the heating operation is gentle (the output increasing rate is 0.1 MW / min or less) is desirable.
表1は、誘導加熱装置11の最大出力の20%の出力を8時間以上継続した後、誘導加熱装置11の最大出力の70%に出力を上昇させる操作について、出力の上昇速度と湯漏れ誤検知の回数との相関性を示したものである。ここでは、電気抵抗値の低下回数を湯漏れ誤検知の発生回数とみなし、各上昇速度について100回実施した際の湯漏れ誤検知回数を示している。
Table 1 shows that when the output of 20% of the maximum output of the
同表より、出力の上昇速度を低下させると、湯漏れ誤検知の発生回数が減少し、特に出力の上昇速度を0.10MW/分とすると、湯漏れ誤検知が発生しなかったことがわかる。
なお、誘導加熱装置11の出力を最大出力の70%超に上昇させた場合においても上記と同様の結果であった。一方、誘導加熱装置11の出力を最大出力の60%台に上昇させた場合は、出力の上昇速度にかかわらず湯漏れ誤検知が発生しなかった。
From the table, it can be seen that when the output increase rate is reduced, the number of times of erroneous detection of hot water leaks decreases, and especially when the output increase rate is 0.10 MW / min, no erroneous detection of hot water leaks has occurred. .
The same result as described above was obtained when the output of the
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the configuration described in the above-described embodiment, and is within the scope of matters described in the claims. Other possible embodiments and modifications are also included.
10:誘導炉、11:チャンネル型誘導加熱装置(誘導加熱装置)、12:スクラップ装入口、13:流路、14:中央流路、15:側部流路、16:端部流路、17:外装ケース、18、19:耐火物、20:ブッシング、21:空洞部、22:誘導加熱コイル、23:鉄心、24:横架材、25:湯漏れ検知アンテナ、26:支持台 10: induction furnace, 11: channel type induction heating device (induction heating device), 12: scrap charging inlet, 13: flow channel, 14: central flow channel, 15: side flow channel, 16: end flow channel, 17 : Outer case, 18, 19: Refractory material, 20: Bushing, 21: Cavity, 22: Induction heating coil, 23: Iron core, 24: Horizontal member, 25: Hot water leak detection antenna, 26: Support base
Claims (1)
前記誘導加熱装置1基当たりについて、該誘導加熱装置の最大出力の20%以下の出力を8時間以上継続した後、該誘導加熱装置の最大出力の70〜100%に前記出力を上昇させる操作を、任意の20分間における前記出力の上昇速度の平均値が0.1MW/分以下となるように実施することを特徴とする溶融金属の誘導加熱昇温方法。 A refractory that forms a loop-shaped flow path through which molten metal flows , an outer case that covers the refractory, a bushing that is lined on the inner peripheral surface of the refractory, and an attachment to the outer case and the bushing Molten metal using a channel-type induction heating apparatus comprising a water-cooled tube , an induction heating coil disposed in the center of the cavity defined by the bushing, and a hot water leak detection antenna embedded in the refractory An induction heating temperature raising method,
For each induction heating device, after continuing an output of 20% or less of the maximum output of the induction heating device for 8 hours or more, an operation of increasing the output to 70 to 100% of the maximum output of the induction heating device. The molten metal induction heating temperature-raising method is carried out so that an average value of the rate of increase of the output over an arbitrary 20 minutes is 0.1 MW / min or less.
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