JPH02238288A - 誘導加熱による耐火物の加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、亜鉛溶解炉のような誘導加熱炉の耐火物を加
熱する方法、特に耐火物、鉄心およびコイルが一体とな
った誘導加熱炉をそのまま利用することにより、該誘導
加熱炉を構成する耐火物を誘導加熱する方法に関する． （従来の技術） 誘導加熱炉の耐火物は、例えば数日以上というように長
期間運転を休止した場合、あるいは補修によって新たに
耐火物を構築した場合などには、耐火物が多量の水分を
吸収しているため、炉の運転開始に先立って耐火物の加
熱、乾燥を行わなければならない． かかる耐火物の加熱は、従来、バーナの直接加熱、ある
いは高温ガスの吹き付け等によって行ってきた． しかし、ガスバーナーでは温度調節が完全にはできず、
温度が上がり過ぎたり、下がり過ぎたりして、乾燥後の
耐火物の性状に悪影♂を与え、溶融金属もれ等の原因に
もなっていた。

これに対して最近全域ガスバーナーで加熱する代わりに
、低温域だけを電熱加熱する方法が提案されている．耐
火物で囲まれた溝内にニクロム線などの発熱電線を挿入
、配設してこれに通電することにより発熱させ、周囲の
耐火物を加熱する方法である．ここで、この電熱加熱を
併用した従来のバーナー加熱法における耐火物の昇温時
の温度経過のパターン例を第２図にグラフで示す。図中
、点線は制１１目標曲線であり、実線が実測曲線である
。目標温度をやや遅れて追随している。

第２図に示したように低温域（第２図では３００℃まで
）を電熱加熱するため、低温域の温度制御はほぼ完全に
可能となった．しかしこの方法は電熱とガスバーナーと
を併用するために、電熱加熱からガスバーナー加熱への
切替時に必ず加熱を中断しなければならず、このために
一時的な温度低下が起こり、これも乾燥後の耐火物の性
状に悪影響を及ぼしていた． また、この方法では、ニクロム線の′ｒｓ．源とガスバ
ーナーの配管が必要であり装置が大がかりで設備費がか
かるのが欠点であった。

以上の問題点に関し特開昭５９　−　２２５２８７号が
開示された．これは誘導加熱炉の内面耐火物はバーナー
で加熱可能であるが、裏面はできないので温風を裏面に
送るａ横を設けるものである．しかしながら、かかる方
法でもバーナーまたは温風による加熱では昇温曲線が正
確にかつ一様に制御できず、特に狭い導管路のような部
分の加熱は不充分であり、そのため耐火物寿命が短くな
る傾向がある．（発明が解決しようとする課題） かくして、以上の従来技術の欠点に対して、次のような
技術的課題の解決が求められている。

（１）実測温度曲線をもっと目標温度曲線に近づけるべ
く、安定した温度制御を可能にすること。

（２）切替による一時的温度低下をなくすべく、加熱用
機器を１種類に限定して切替によるタイムロスをなくす
こと。

（３）極力装置を簡素化して設備費のコストダウンを図
ること． ここに、本発明の目的は、上述のような課題を効果的に
解決した耐火物の昇温方法を提供することである． （課題を解決するための手段） そこで、本発明者らはかかる目的に対し、誘導加熱方式
をそのまま利用することにより簡便かつ効率的な加熱が
可能となるとの着想を得て、さらに検討を重ねたところ
、耐火物で構成される溝内に従来の通電による発熱ニク
ロム線に代えて、同じ発熱ニクロム線を電磁誘導発熱体
として適宜挿人、配置することにより誘導加熱炉の電磁
誘導装置をそのまま利用して耐火物の加熱が可能となる
ことを知り、本発明に至ったものである．かくして、本
発明の要旨とするところは、金属溶解用誘導加熱装置の
耐火物を加熱する方法であって、閉回路を構成する誘導
発熱体を、加熱すべき耐火物に近接して設け、該誘導発
熱体を電磁誘導加熱することにより前記耐火物を加熱す
ることを特徴とする誘導加熱による耐火物の加熱方法で
ある。

ここに、上記誘導発熱体としては、本発明の電磁誘導電
流による発熱という目的に反しない限り特に制限されず
、例示すれば前述のニクロム線、鉄一クｐム線などがあ
る． （作用） 本発明の概要を第１図に示す。以下同図に基づいて説明
する． 慣用の誘導加熱炉１０は１源ｔ２に接続したコイル１４
とこれにより励磁される鉄心１６とこれらを取り囲み、
Ｕ字状の空洞１８を構成する耐火物２０とから構成され
る。

本発明によれば、上記Ｕ字状空洞１８内には導電発熱体
２２が閉回路を構成しながら挿入、配設されている．こ
れはコイルｌ４に通電することにより励磁した鉄心１６
の磁界の作用で誘導電流がその表面に流れ、そのときの
抵抗発熱により周囲の空洞１８を構成する耐火物を加熱
するのである。

すなわち、この状態で誘導加熱炉１０のコイルｌ２に交
流電源を加え鉄心１６に交番磁界を起こすと、この交番
磁界により抵抗線閉コイルを構成する導電発熱体２２に
電磁誘導電流を発生させ、これを耐火物の加熱熱源とす
るものである。空洞１８丙の温度は温度センサー２３に
よって監視され、調節器２５に予め記憶された所望温度
パターン（例えば第２図の目標温度曲線）と比較し、そ
の結果に基づいて可変電圧ａ２７の電圧を調整する．誘
導加熱は従来の通電によるニクロム線の発熱に比較して
追随性は優れているため、本発明による温度制御は精度
高く行うことができる． このように、本発明によれば、上記Ｕ字状空洞ｌ８に、
例えばニクロム線のような抵抗線の導電発熱体２２を誘
導加熱コイル１４の外側にコイル状に挿入し、この導電
発熱体２２０両端を結び閉回路を構成させるという、簡
便な構成だけでもって、別途加熱手段は誘導加熱炉１０
それ自体にすでに装置されている誘導加熱手段を流用す
るだけでよい。

したがって、かかる構成によれば、安価であって、加熱
源の切り替えなどがなく途中の温度低下はみられず、し
かも誘導電流の制御によって正確な温度制御が可能とな
るなど、本発明の目的はより効率的に達成できる． 第１図では電源として商用周波数の場合を示しているが
、上の原理は商用周波数以外の交流電源（たと，えばイ
ンバーター）の場合でも同じに適用できる。

なお、本発明にあっても必要により、従来法のような電
熱加熱、ガスバーナー加熱を併用して、誘導加熱炉１０
のＵ字状空洞１８を構成する耐火物の昇温を促進しても
よい。

次に、第３図に部分拡大図で示すような亜鉛鋼板用Ｚｎ
誘導加熱溶解炉を代表例として以下本発明をさらに説明
する．第１図と同一符号は同一部材を示す。

図中、Ｕ字状空洞１８に挿入された導電発熱体２２から
成る抵抗線閉回路がコイル１４と鉄心１６による交番磁
界により電磁誘導を受け、該閉回路を流れる電流によっ
て発熱する。誘厚溶解炉ｌＯの耐火物（断熱レンガ）２
０の体積は一般に０．２〜０．３ｄであり、昇温速度も
第２図に示すように２０℃／ｈ程度である．この程度の
物体を上記の昇温レートに合わせるには、本体の熱損失
にもよるが、５〜１０ｋ一の発熱容量が必要となる。

この電源としてトランスの２次電圧は一般に５０〜７０
Ｖが必要である．このときの電源の例を第４図に示す．
可変電圧源２７のほかに低電圧を得るため低電圧のトラ
ンス２９および力率改善のためのコンデンサ３１が設け
られている．従って可変電圧源２７の２次側最低電圧が
この値以下にならないときには、図示例のように低電圧
用トランス２９（代表例二単相２０ｋＶＡ　、変圧比：
　２：ｌ程度）を設置する．なお、スイッチ３３は通常
操業時は閉とし、昇温用トランスは使用しない。

導電発熱体２２は１０００℃以上の発熱に耐える抵抗線
（鉄系、代表例ニクロム線）をらせん状にしたものを用
いる。

このような装置を用いれば、Ｚｎ誘導加熱溶解炉の耐火
物昇温用として熱容量的にも１一分であり、誘導加熱炉
の可変電圧源２７を直接制御することにより耐火物の昇
温を目標温度近くに制御可能である。

次に、本発明を実施例に関連させてさらに具体的に説明
する。

実施例 零例Ｃ山亜鉛鋼板等に用いられる溶融亜鉛を保温する誘
導加熱亜鉛溶解炉の例である。

使用した誘導加熱炉の全体図は第１図に示す通りであり
、本体の詳細は第３図に示す通りであった． 本例の誘導加熱炉の電源部に今回耐火物昇温用として第
４図に示したトランス２９を追加した。

（１）新設したトランス２９は１　＄　２０ｋＶＡ　４
００Ｖ／２００Ｖであり、昇温後はその都度撤去する例
である。

（２）導電発熱体： 素線径２．６ｓ＋ｍφのニクロム線６０ｍをらせん状に
巻き、誘導加熱炉ｌＯのＵ字状空洞１８内に装着し、一
部は空洞外に出して、それらの両端末を結線して閉回路
を構成する。第２図の昇温曲線で８００℃まで昇温した
後、炉内のニクロム線を撤去し、この際第４図の新設ト
ランス２９のバイパススイッチ３３をオンにする．その
後、ガスバーナーで槽全体を加熱してから溶融Ｚｎを入
れた結果、全く異常なく亜鉛メッキ用の亜鉛溶解作業を
操業できた． なお、このとき、新設トランス２９は、出力電圧６３Ｖ
、出力電流１１２Ａ　、力率９０％であり、導電発熱体
への投入電力は６．４ｋ一となり、所期の昇温目的を達
成できたことが分かる． 以上の結果、導電発熱体を１種類だけにし、かつ可変ｉ
ｔ源の制御により昇温も目標温度曲線に接近して確実に
制御できることが判明した．（発明の効果） 本発明は、以上詳述してきたように、その節便な構成に
も関わらず、下記のようにまとめられる実用上の優れた
利益が得られるのであって、その当業界における貢献は
大きい。

（１）発熱体を１種頻にすることにより、複数の加熱方
法の切替時間のロスと切替時の温度低下を防ぐことがで
きる。

（２）誘導加熱炉の電源がそのまま利用できるため設備
費が低減でき、昇温作業の準備が簡単になった． （３）温度制御も可変トランスの操作で確実に行うこと
ができ、そのときの温度の追随性も優れたいムため正確
な温度制御が可能となる．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる方法を説明するための装置の
全体の概要を示す説明図； 第２図は、従来法の昇温の温度パターンと加熱方法の一
例を示すグラフ： 第３図は、本発明の実施例に用いた誘導加熱炉の概略部
分設明図；および 第４図は、第３図に示す誘導加熱炉の誘導加熱装置の電
源部の説明図である．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属溶解用誘導加熱装置の耐火物を加熱する方法であっ
   て、閉回路を構成する誘導発熱体を、加熱すべき耐火物
   に近接して設け、該誘導発熱体を電磁誘導加熱すること
   により前記耐火物を加熱することを特徴とする誘導加熱
   による耐火物の加熱方法。