JPH031272B2 - - Google Patents
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- JPH031272B2 JPH031272B2 JP57148090A JP14809082A JPH031272B2 JP H031272 B2 JPH031272 B2 JP H031272B2 JP 57148090 A JP57148090 A JP 57148090A JP 14809082 A JP14809082 A JP 14809082A JP H031272 B2 JPH031272 B2 JP H031272B2
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Description
本発明は、高周波炉による鋳造石の溶製方法に
関する。 鋳造石は、天然火成岩などからなる所定の成分
組成に調合された原料を溶解炉にて溶融し、これ
を鋳型内に鋳造して凝固させ、必要に応じて更に
熱処理を施すことにより製造されるもので、金属
では得られぬ高い耐摩耗性、耐火性、耐食性、電
気絶縁性などを有する有用な工業材料である。 従来、鋳造石の溶製は、キユプラ、反射炉、電
弧炉、ロータリーキルン、転炉などにて行なわれ
ているが、炉内原料が溶解した溶融物には、混入
空気や原料成分の熱分解にて生成したガスが多量
に含まれているので、健全な鋳造石を得るには、
上記溶融物を撹拌してガスを十分に除去すること
が必要である。しかるに、この溶融物は極めて粘
性が高いため、炉内での対流による撹拌効果を期
待することはできず、従つて従来の溶解炉では、
特殊な撹拌装置を組込み、炉内溶融物に浸漬した
撹拌具にて強制的に撹拌を行う方法が採られてい
る。このため、装置が複雑化し、設備費が高くつ
くばかりか、溶製操業の煩瑣化を余儀なくされて
いる。 本発明は上記問題を解消したものであり、溶解
炉として高周波炉を使用し、炉内溶融物に十分な
対流を生起させ得るようにしたことによつて、特
別の撹拌装置を要することなく含有ガスを十分除
去し、材料特性のすぐれた鋳造石を能率良く製造
することができる鋳造石の溶製方法を提供する。 本発明の鋳造石溶製方法は、高周波炉本体の内
壁にそつて黒鉛粉末などのごとき導電性と耐火性
を有する材料からなる層（以下、「導電性耐火層」
ともいう）が形成され、かつ該層内に黒鉛ルツボ
が嵌装されてなる高周波炉において、該黒鉛ルツ
ボ内に導電性のよい高融点金属と、鋳造石原料と
を装入するとともに、黒鉛棒などの導電性と耐火
性を備えた棒状体（以下、単に「導電性棒状体」
とも言う）を挿入設置して高周波電流による鋳造
石原料の溶解を行うことを特徴とするものであ
る。 第１図は本発明による鋳造石溶製方法の具体例
を示す。１は高周波炉本体、２はその内壁をなす
耐火物層、３は電気的・熱的に絶縁して捲回され
たコイルである。４は例えば黒鉛粉末をスタンプ
して形成された導電性耐火層、５は該導電性耐火
層内に嵌装された黒鉛ルツボである。 Ｍは黒鉛ルツボ５内の底部に装入された高融点
金属、例えば鋼であり、６は黒鉛棒などの導電性
棒状体である。金属Ｍとして塊状物を用いるとき
は、図示のように金属塊のＭに予め凹陥部を穿設
しておき、導電性棒状体６は、その下端部が凹陥
部に差込まれた状態でルツボ内に設置すればよ
い。 Ｒは黒鉛ルツボ内に装入された鋳造石原料であ
る。むろん、原料は所望の鋳造石の成分組成に応
じて成分調整されているものである。その成分組
成は後記のように、SiO2、Al2O3およびMgOを
主成分としてなるものが好ましい。 なお、炉頂部には、図示はしないが、炉内の熱
の放散防止、炉内雰囲気の保持のために着脱自在
に炉蓋が取付けられる。 上記高周波炉において高周波電流を通電する
と、金属Ｍは、内部に誘導される渦電流により発
熱・昇温し溶融するとともに、黒鉛ルツボ５、導
電性耐火層４およびルツボ内の導電性棒状体６の
それぞれにも渦電流が生じ発熱して原料Ｒに対す
る給熱源となる。原料Ｒはこれらの熱源からの多
量の熱により加熱され溶融する。 上記鋳造石原料の加熱溶融過程において本発明
方法が従来法と異なる点は、黒鉛ルツボ内の高融
点金属Ｍのほかに、黒鉛ルツボ、該ルツボを囲繞
する導電性耐火層、導電性棒状体のそれぞれから
の多量の熱伝達によつて効率良く原料Ｒの溶解が
促進されるだけでなく、生成した溶融物に、金属
Ｍの溶湯面、黒鉛ルツボ５の内壁面、導電性棒状
体６の表面との界面近傍で活発な対流が生起し、
含有ガスを除去するに足る十分な撹拌効果が得ら
れることである。 本発明方法によれば、上記のごとき原料に対す
る効果的な給熱と撹拌効果によつて、外部からの
撹拌操作を付加することなく、含有ガスの少い所
定成分組成をもつ溶融物が溶製される。溶融物
は、ついで常法により、黒鉛ルツボから鋳型内に
鋳造し凝固させたのち、必要に応じて焼純などの
熱処理を施せばよく、こうして目的とする成分組
成と材料特性を有する鋳造石が得られる。 本発明において、ルツボ内に装入される金属
は、誘導電流により発熱し、原料に対する給熱源
となるものであるから、該金属が高融点金属とい
うのは、溶融される原料とほゞ同じ融点を有する
という意味である。該金属の形態は図示のような
塊状物のほか、細片に破砕されたものが好ましく
用いられる。細片状の金属を使用する場合は、例
えばルツボ内に導電性棒状体を挿入しておき、細
片状金属を装入し、その上から原料を装入しても
よく、あるいは金属と原料とを混合して装入して
もよい。なお、加熱される金属から導電性棒状態
への熱伝導のために、金属と該棒状体とは互いに
当接させるのが好ましい。 また、本発明において黒鉛ルツボ５を導電性耐
火層４にて囲繞するとともに、ルツボ内に導電性
棒状体６を挿入設置するのは、上記金属Ｍと黒鉛
ルツボ５自体に生ずる発熱量の不足を補償し、原
料の溶解を促進することを目的とするのであるか
ら、これらの炉材が導電性を有するというのは、
渦電流による発熱源として機能し得ることであ
り、耐火性を有するというのは、発熱によつて軟
化溶融せず炉材として所定の形態を保持し得ると
いう意味である。なお、導電性棒状体は、黒鉛ル
ツボと同じく、これに接する溶融物に対流を生起
させる役割をも有するので、溶融物の上面から底
部に到る長さを有することが望ましい。 一方、鋳造石原料としては、例えば玄武岩や輝
緑岩などの天然火成岩、鉱石類、あるいは高炉滓
などの鉱滓、フライアツシユその他の産業廃棄物
等が適宜用いられ、これらを調合してルツボ内に
装入する。その成分調整は、目的とする鋳造石に
応じて行なわれるが、炉内での溶解し易さ、溶融
物の流動性および得られる鋳造石の材料特性等の
点から、SiO2、MgOおよびAl2O3を主成分とす
るもの、とりわけ、SiO240〜60％（重量％、以
下同じ）、MgO20〜30％、Al2O315〜25％、残部
はFe2O3、CaO、Na2O、K2Oなどの不可避の不
純物合計10％以下からなり、かつ下式〔〕〜
〔〕のいづれか１つを満足する成分組成を有す
る複合酸化物が好ましい。 MgO（％）＋SiO2（％）＋４／３Al2O3（％）≧100 ……〔〕 MgO（％）＋SiO2（％）＋９／10Al2O3（％）≧90 ……〔〕 MgO（％）＋４／３SiO2（％）＋９／10Al2O3（％）≧10
5 ……〔〕 MgO（％）＋４／５SiO2（％）＋９／10Al2O3（％）≧80 ……〔〕 ここに、SiO2は原料酸化物の溶融温度、膨張
係数等に影響する成分であるが、含有量を40〜60
％とするのは、60％をこえると炉内での原料の溶
融が困難となり、一方40％に満たないと、鋳造石
の耐火性に不足をきたすからである。 Al2O3は、溶融物の流動性を大きく左右する成
分であり、含有量が15％に満たないと、融点が高
く溶解が困難であり、25％をこえると溶融物が粘
稠化し、溶融物の溶製および鋳造が困難となるの
で、15〜25％とする。 MgOは膨張係数に大きな影響を与えるととも
に流動性とも関連する成分であり、その含有量を
20〜30％とするのは、20％に満たないと、膨張係
数が大きく、鋳造後の冷却処理に困難をきたし、
また30％をこえると、流動性が悪く、溶製および
鋳造が困難となるからである。 上記の成分組成に調合された鋳造石原料は、高
周派炉内において、黒鉛ルツボ５、金属Ｍなどか
らの伝達熱により用意に軟化・溶融し、かつ生成
した溶融物は流動性に富むので、ルツボ内での対
流が活発に行なわれ、含有ガスが十分に除去され
るほか、鋳型への鋳造性も良好である。しかも、
得られる鋳造石は、耐摩耗性、耐火性、耐食性な
どにすぐれるほか、特に熱膨張係数が小さく、熱
衝撃に強いという特長を有する。これら諸物性の
点から最も好ましいのは、前記各式のうち、特に
式〔〕を満たすものである。 次に、本発明方法の実施例を説明する。 実施例 前記第１図に示すごとき高周波炉において、成
分調整された原料を黒鉛ルツボ（20＃）に装入し
鋳造石の溶製を行い、生成した溶融物を高周波炉
から直接、鋳型内に鋳造し凝固させた。ルツボ内
の導電性耐火層４は黒鉛粉末をスタンプして形成
されたものであり、導電性棒状体６は直径25mmの
黒鉛電極である。金属Ｍは鋼（装入量１Kg）であ
り、原料の装入量は４Kgである。溶解電力は
30KW、通電時間は４時間である。なお、鋳型
は、内径150mm、高さ100mmのCO2型を用いた。 第１表に、各鋳造石の成分組成、溶製工程での
原料の溶解性、および生成した溶融物の流動性を
示す。「溶解性」はルツボ内での原料の軟化・溶
融し易さを意味し、ルツボ内上面湯づらの流動運
動の目視観察により評価した。「流動性」は溶融
物の炉から鋳型までの湯流れ性の良否を意味す
る。表中の各記号は次の評価を示す。「◎」：特に
良い、「○」：良好、「△」：やヽ良好、「×」：悪
い。なお供試No.１〜８は前記規定の成分組成を有
するものである。
関する。 鋳造石は、天然火成岩などからなる所定の成分
組成に調合された原料を溶解炉にて溶融し、これ
を鋳型内に鋳造して凝固させ、必要に応じて更に
熱処理を施すことにより製造されるもので、金属
では得られぬ高い耐摩耗性、耐火性、耐食性、電
気絶縁性などを有する有用な工業材料である。 従来、鋳造石の溶製は、キユプラ、反射炉、電
弧炉、ロータリーキルン、転炉などにて行なわれ
ているが、炉内原料が溶解した溶融物には、混入
空気や原料成分の熱分解にて生成したガスが多量
に含まれているので、健全な鋳造石を得るには、
上記溶融物を撹拌してガスを十分に除去すること
が必要である。しかるに、この溶融物は極めて粘
性が高いため、炉内での対流による撹拌効果を期
待することはできず、従つて従来の溶解炉では、
特殊な撹拌装置を組込み、炉内溶融物に浸漬した
撹拌具にて強制的に撹拌を行う方法が採られてい
る。このため、装置が複雑化し、設備費が高くつ
くばかりか、溶製操業の煩瑣化を余儀なくされて
いる。 本発明は上記問題を解消したものであり、溶解
炉として高周波炉を使用し、炉内溶融物に十分な
対流を生起させ得るようにしたことによつて、特
別の撹拌装置を要することなく含有ガスを十分除
去し、材料特性のすぐれた鋳造石を能率良く製造
することができる鋳造石の溶製方法を提供する。 本発明の鋳造石溶製方法は、高周波炉本体の内
壁にそつて黒鉛粉末などのごとき導電性と耐火性
を有する材料からなる層（以下、「導電性耐火層」
ともいう）が形成され、かつ該層内に黒鉛ルツボ
が嵌装されてなる高周波炉において、該黒鉛ルツ
ボ内に導電性のよい高融点金属と、鋳造石原料と
を装入するとともに、黒鉛棒などの導電性と耐火
性を備えた棒状体（以下、単に「導電性棒状体」
とも言う）を挿入設置して高周波電流による鋳造
石原料の溶解を行うことを特徴とするものであ
る。 第１図は本発明による鋳造石溶製方法の具体例
を示す。１は高周波炉本体、２はその内壁をなす
耐火物層、３は電気的・熱的に絶縁して捲回され
たコイルである。４は例えば黒鉛粉末をスタンプ
して形成された導電性耐火層、５は該導電性耐火
層内に嵌装された黒鉛ルツボである。 Ｍは黒鉛ルツボ５内の底部に装入された高融点
金属、例えば鋼であり、６は黒鉛棒などの導電性
棒状体である。金属Ｍとして塊状物を用いるとき
は、図示のように金属塊のＭに予め凹陥部を穿設
しておき、導電性棒状体６は、その下端部が凹陥
部に差込まれた状態でルツボ内に設置すればよ
い。 Ｒは黒鉛ルツボ内に装入された鋳造石原料であ
る。むろん、原料は所望の鋳造石の成分組成に応
じて成分調整されているものである。その成分組
成は後記のように、SiO2、Al2O3およびMgOを
主成分としてなるものが好ましい。 なお、炉頂部には、図示はしないが、炉内の熱
の放散防止、炉内雰囲気の保持のために着脱自在
に炉蓋が取付けられる。 上記高周波炉において高周波電流を通電する
と、金属Ｍは、内部に誘導される渦電流により発
熱・昇温し溶融するとともに、黒鉛ルツボ５、導
電性耐火層４およびルツボ内の導電性棒状体６の
それぞれにも渦電流が生じ発熱して原料Ｒに対す
る給熱源となる。原料Ｒはこれらの熱源からの多
量の熱により加熱され溶融する。 上記鋳造石原料の加熱溶融過程において本発明
方法が従来法と異なる点は、黒鉛ルツボ内の高融
点金属Ｍのほかに、黒鉛ルツボ、該ルツボを囲繞
する導電性耐火層、導電性棒状体のそれぞれから
の多量の熱伝達によつて効率良く原料Ｒの溶解が
促進されるだけでなく、生成した溶融物に、金属
Ｍの溶湯面、黒鉛ルツボ５の内壁面、導電性棒状
体６の表面との界面近傍で活発な対流が生起し、
含有ガスを除去するに足る十分な撹拌効果が得ら
れることである。 本発明方法によれば、上記のごとき原料に対す
る効果的な給熱と撹拌効果によつて、外部からの
撹拌操作を付加することなく、含有ガスの少い所
定成分組成をもつ溶融物が溶製される。溶融物
は、ついで常法により、黒鉛ルツボから鋳型内に
鋳造し凝固させたのち、必要に応じて焼純などの
熱処理を施せばよく、こうして目的とする成分組
成と材料特性を有する鋳造石が得られる。 本発明において、ルツボ内に装入される金属
は、誘導電流により発熱し、原料に対する給熱源
となるものであるから、該金属が高融点金属とい
うのは、溶融される原料とほゞ同じ融点を有する
という意味である。該金属の形態は図示のような
塊状物のほか、細片に破砕されたものが好ましく
用いられる。細片状の金属を使用する場合は、例
えばルツボ内に導電性棒状体を挿入しておき、細
片状金属を装入し、その上から原料を装入しても
よく、あるいは金属と原料とを混合して装入して
もよい。なお、加熱される金属から導電性棒状態
への熱伝導のために、金属と該棒状体とは互いに
当接させるのが好ましい。 また、本発明において黒鉛ルツボ５を導電性耐
火層４にて囲繞するとともに、ルツボ内に導電性
棒状体６を挿入設置するのは、上記金属Ｍと黒鉛
ルツボ５自体に生ずる発熱量の不足を補償し、原
料の溶解を促進することを目的とするのであるか
ら、これらの炉材が導電性を有するというのは、
渦電流による発熱源として機能し得ることであ
り、耐火性を有するというのは、発熱によつて軟
化溶融せず炉材として所定の形態を保持し得ると
いう意味である。なお、導電性棒状体は、黒鉛ル
ツボと同じく、これに接する溶融物に対流を生起
させる役割をも有するので、溶融物の上面から底
部に到る長さを有することが望ましい。 一方、鋳造石原料としては、例えば玄武岩や輝
緑岩などの天然火成岩、鉱石類、あるいは高炉滓
などの鉱滓、フライアツシユその他の産業廃棄物
等が適宜用いられ、これらを調合してルツボ内に
装入する。その成分調整は、目的とする鋳造石に
応じて行なわれるが、炉内での溶解し易さ、溶融
物の流動性および得られる鋳造石の材料特性等の
点から、SiO2、MgOおよびAl2O3を主成分とす
るもの、とりわけ、SiO240〜60％（重量％、以
下同じ）、MgO20〜30％、Al2O315〜25％、残部
はFe2O3、CaO、Na2O、K2Oなどの不可避の不
純物合計10％以下からなり、かつ下式〔〕〜
〔〕のいづれか１つを満足する成分組成を有す
る複合酸化物が好ましい。 MgO（％）＋SiO2（％）＋４／３Al2O3（％）≧100 ……〔〕 MgO（％）＋SiO2（％）＋９／10Al2O3（％）≧90 ……〔〕 MgO（％）＋４／３SiO2（％）＋９／10Al2O3（％）≧10
5 ……〔〕 MgO（％）＋４／５SiO2（％）＋９／10Al2O3（％）≧80 ……〔〕 ここに、SiO2は原料酸化物の溶融温度、膨張
係数等に影響する成分であるが、含有量を40〜60
％とするのは、60％をこえると炉内での原料の溶
融が困難となり、一方40％に満たないと、鋳造石
の耐火性に不足をきたすからである。 Al2O3は、溶融物の流動性を大きく左右する成
分であり、含有量が15％に満たないと、融点が高
く溶解が困難であり、25％をこえると溶融物が粘
稠化し、溶融物の溶製および鋳造が困難となるの
で、15〜25％とする。 MgOは膨張係数に大きな影響を与えるととも
に流動性とも関連する成分であり、その含有量を
20〜30％とするのは、20％に満たないと、膨張係
数が大きく、鋳造後の冷却処理に困難をきたし、
また30％をこえると、流動性が悪く、溶製および
鋳造が困難となるからである。 上記の成分組成に調合された鋳造石原料は、高
周派炉内において、黒鉛ルツボ５、金属Ｍなどか
らの伝達熱により用意に軟化・溶融し、かつ生成
した溶融物は流動性に富むので、ルツボ内での対
流が活発に行なわれ、含有ガスが十分に除去され
るほか、鋳型への鋳造性も良好である。しかも、
得られる鋳造石は、耐摩耗性、耐火性、耐食性な
どにすぐれるほか、特に熱膨張係数が小さく、熱
衝撃に強いという特長を有する。これら諸物性の
点から最も好ましいのは、前記各式のうち、特に
式〔〕を満たすものである。 次に、本発明方法の実施例を説明する。 実施例 前記第１図に示すごとき高周波炉において、成
分調整された原料を黒鉛ルツボ（20＃）に装入し
鋳造石の溶製を行い、生成した溶融物を高周波炉
から直接、鋳型内に鋳造し凝固させた。ルツボ内
の導電性耐火層４は黒鉛粉末をスタンプして形成
されたものであり、導電性棒状体６は直径25mmの
黒鉛電極である。金属Ｍは鋼（装入量１Kg）であ
り、原料の装入量は４Kgである。溶解電力は
30KW、通電時間は４時間である。なお、鋳型
は、内径150mm、高さ100mmのCO2型を用いた。 第１表に、各鋳造石の成分組成、溶製工程での
原料の溶解性、および生成した溶融物の流動性を
示す。「溶解性」はルツボ内での原料の軟化・溶
融し易さを意味し、ルツボ内上面湯づらの流動運
動の目視観察により評価した。「流動性」は溶融
物の炉から鋳型までの湯流れ性の良否を意味す
る。表中の各記号は次の評価を示す。「◎」：特に
良い、「○」：良好、「△」：やヽ良好、「×」：悪
い。なお供試No.１〜８は前記規定の成分組成を有
するものである。
【表】
上記例に示されるように、本発明によれば、高
周波炉により、SiO2、Al2O3およびMgOを主成
分とする鋳造石の溶製が可能であり、特にその成
分組成の調整により良好な溶解性のもとに効率よ
く原料を溶融せしめ、かつ溶融物は流動性に富む
ので、特別の撹拌装置を要することなく、含有ガ
スの十分な除去が可能であり、また鋳造も容易で
ある。かくして得られる鋳造石は、耐摩耗性、耐
食性、電気絶縁性などのほか、成分組成により熱
膨張係数が小さく、耐熱衝撃性にすぐれるので、
これら諸特性が要求される各種装置材料として好
適である。
周波炉により、SiO2、Al2O3およびMgOを主成
分とする鋳造石の溶製が可能であり、特にその成
分組成の調整により良好な溶解性のもとに効率よ
く原料を溶融せしめ、かつ溶融物は流動性に富む
ので、特別の撹拌装置を要することなく、含有ガ
スの十分な除去が可能であり、また鋳造も容易で
ある。かくして得られる鋳造石は、耐摩耗性、耐
食性、電気絶縁性などのほか、成分組成により熱
膨張係数が小さく、耐熱衝撃性にすぐれるので、
これら諸特性が要求される各種装置材料として好
適である。
第１図は本発明による鋳造石溶製法の具体例を
示す高周波炉要部断面図である。 １：高周波炉本体、４：導電性耐火層、５：黒
鉛ルツボ、６：導電性棒状体、Ｍ：金属、Ｒ：鋳
造石原料。
示す高周波炉要部断面図である。 １：高周波炉本体、４：導電性耐火層、５：黒
鉛ルツボ、６：導電性棒状体、Ｍ：金属、Ｒ：鋳
造石原料。
Claims (1)
- １ 高周波炉本体の内壁にそつて導電性耐火層が
形成され、該層内に黒鉛ルツボが嵌装されてなる
高周波炉において、黒鉛ルツボ内に高融点金属
と、SiO2、MgOおよびAl2O3を主成分とする鋳
造石原料を装入するとともに、耐火性を有する導
電性棒状体を挿入して、高周波電流にて鋳造石原
料を溶解することを特徴とする鋳造石の溶製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57148090A JPS5939771A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | 鋳造石の溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57148090A JPS5939771A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | 鋳造石の溶製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5939771A JPS5939771A (ja) | 1984-03-05 |
| JPH031272B2 true JPH031272B2 (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=15445009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57148090A Granted JPS5939771A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | 鋳造石の溶製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5939771A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0714403B2 (ja) * | 1986-06-25 | 1995-02-22 | 朝日レントゲン工業株式会社 | 高周波精密鋳造装置 |
| JP7306277B2 (ja) * | 2020-01-20 | 2023-07-11 | 住友金属鉱山株式会社 | 廃電池からの有価金属回収方法 |
-
1982
- 1982-08-25 JP JP57148090A patent/JPS5939771A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5939771A (ja) | 1984-03-05 |
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