JPH0340319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高周波又は比較的低周波の電流により
誘導される誘導電流により発生される高温によつ
て、金属類の鉱物を熔解製煉する誘導熔解炉の最
内面に設けられる新規なる内張耐火部材および該
内張耐火部材の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 高周波電流又は比較的低周波電流による誘導加
熱により炉内の被熔解物を加熱し、熔解する誘導
熔解炉は従来より各種のものが採用されている。
第５図はその一例を示すものである。誘導熔解炉
１ａは底面を有し上部に開口部を有する外枠体８
と、この内部に位置する高周波発生用の電気誘導
水冷コイル５と、このコイル５を保持するための
コイルセメント層６と、最内面にあつてコア部を
形成する金属製シリンダ９と、これを保持すべく
コイル５と金属製シリンダ９間に形成されるライ
ニング材からなる側面中間層３ａおよび底面中間
層４ａ等とから構成される。

以上の構成からなる誘導熔解炉１ａを作るに
は、まず外枠体８内にコイル５を入れ、このコイ
ル５をコイルセメントによりコイルが見えなくな
るまでかため、次に空間部にコイルセメントを投
入しスタンピング等によりこれをかためコイルセ
メント層６を形成する。

次にライニング材を投入し、底面中間層４ａを
水平に形成する。

環状の金属製シリンダ９を炉内の中心に装入し
た後、その外周りにライニング材を入れ側面中間
層３ａを形成する。

次にライニング材と同じ化学的性質と熱膨脹率
を有するトツピングセメント材により炉頂部７の
トツピングを行う。トツピングは乾式でなく湿式
のものからなり、水ガラス熔液を混練し、エアー
ランマ等により叩き込み成形する。次に65［℃］
で数時間保温し炉頂部７を乾燥する。

焼結方法としては金属製シリンダ内に金属及び
その細片を入れ、昇温速度300［℃］まで100［ｃ／
hr］で行い、800［℃］で２時間キープし、その後
250［ｃ／hr］で1650［℃］まで昇温し、1650［℃］
で３［hr］保温する。

以上の従来技術の他に金属製シリンダ９を用い
ない従来技術がある（図示は省略）。このものは
全体構造として第５図のものと似ているが金属製
シリンダ９の装入される部分に截頭円錐体状の鉄
製中子を入れ、該中子とコイル５（第５図）の間
に耐火物スタンプ材を装入し、スタンピング等に
よりこれをかためた後、炉体を昇温させて焼結す
るようにしたものである。

［本発明の目的：解決すべき問題点］ 第５図に示す従来技術の誘導熔解炉ではコアに
金属製シリンダ９を使用しているため、被熔解物
の熔解時において熔解金属内に金属製シリンダ９
の一部が熔け込み、不純物として混入される問題
点が生ずる。また金属製シリンダ９が次第に消耗
し、炉の寿命を低下させる問題点も生ずる。また
後者の従来技術のものは不純物混入の心配はない
が、前記した耐火物スタンプ材内の水分及びバイ
ンダを除去するために長時間の乾燥時間及び焼結
時間を必要とする問題点が生ずる。また炉の内面
側全体が耐火物スタンプ材からなるため、比較的
高価のものとなる問題点も生ずる。更に従来技術
では耐火物スタンプ材で形成される内張耐火部材
が単層の焼結層からなるため、耐火度が低下し、
使用回数も少なく、電気効率が低い問題点を有し
ていた。

本発明は前記従来技術における諸問題と諸欠点
を解決すべく創案されたもので、熔解金属内に不
純物を混入させず、乾燥および焼結が短時間で出
来、使用回数も多く、補修によつて熔解容量の減
少もなく、大巾のコストダウンを可能とする誘導
熔解炉の内張耐火部材を提供すると共に、その製
造方法を提供することを目的とする。

［本発明の構成：問題点解決の手段］ 本発明は前記目的を達成するために外側より耐
力構造層と耐火断熱層および電気誘導水冷コイル
を内蔵し、上部に開放部を有する炉体の内面側に
内張耐火部材の層を有する誘導熔解炉において、
最内側に焼結程度の異なる複数の層を形成するこ
とを特徴とする内張耐火部材である。これにより
電気効率を向上し得るものとすると共に、この機
能を有する内張耐火部材の製造方法としては、予
め内張耐火部材の基となる成形体を下方に先細り
の截頭円錐体の中子と間〓20［mm］ないし［60mm］
を隔て、これを囲繞する外枠とからなる内張耐火
部材成形用型枠中にSK28番以上の耐火物スタン
プ材をバインダと共に均一に混合せしめて型詰め
し、脱型して100［℃］以上400［℃］以下の温度で
乾燥して仕上り成型体（スリーブとも称される）
とした後、これを外側より耐力構造層と耐火断熱
層および電気誘導水冷コイルを内蔵し、上部に開
口部を有する炉体の内部中心に前記開口部より装
入し、前記炉体と成形体間をバツクアツプ材でか
ためた後、前記成形体内を時間当り100［℃］より
300［℃］の速度で昇温し、900［℃］ないし1100
［℃］で約30［分］ないし1.5［時間］保持し、次い
で時間当り200［℃］ないし300［℃］の速度で昇温
し1500［℃］ないし1700［℃］で約30［分］ないし
1.5［時間］保持することにより前記成形体を焼結
程度の異なる複数の層からなる内張耐火部材とし
て形成されることを特徴とする内張耐火部材の製
造方法を構成するものである。なお前記の成形体
の成形方法としてはまず截頭円錐体からなる中子
を間〓を介して囲む成形用外枠を用い、前記間〓
内に適宜粒度（SK28番以上又は4F程度の）アル
ミナ質、マグネシア質、スピネル質、シリカ質を
含む一般耐火部物材料のスタンプ材に有機物およ
び無機物バインダを混入して装入し、これをスタ
ンピングする。つき上つたら内味を取り出し、そ
のままの状態で24時間ないし48時間常温乾燥した
後、乾燥炉内で100［℃］以上で400［℃］以下の状
態で適宜時間乾燥して完成される。

またバツクアツプ材としては前記成形体と同一
の材料を用いてもよいが、これより安価な材料、
例えば成形体を電融マグネシア質としたときにバ
ツクアツプ材を焼結マグネシアクリンカを使用す
るが如くする。バツクアツプ層と成形層との比率
は適宜設定されるが、例えばバツクアツプ層を約
60［％］とするものが一般的に採用される。

［作用］ 以上の如き製造方法により、前記成形体には焼
結程度の異なる複数の層が形成される。最内側の
層は焼結層で耐火度が高く、その外側の半焼結層
は断熱性も良く、使用されるに従い焼結層に変化
していくので耐久性が大となり、かつ耐スラグ性
が強くなり、それにより熔解回数容量が多くな
り、熱効率も高くなり電気効率を向上することが
できる。また成形体とバツクアツプ層を設け、バ
ツクアツプ層を安価な材質のもので形成すること
により大巾のコストダウンをはかることができ
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は誘導熔解炉１の全体構造を示す。図に
おいて第５図は同一符号のものは同一構造又は同
一機能を有するものであり説明を省略する。予め
別の所で製作される成形体２（成形体２の最内層
が焼結完了したものが内張耐火部材となる）は第
２図および第３図の如き形状のものからなる。す
なわち成形体２は上下開放の中空円筒体からな
り、外径は同一直径のものからなり内周はd₁＞d₂
の如き下方に向つて先細るテーパ状に形成され、
最下方には更にテーパ状の大きい傾斜面が形成さ
れる。この成形体２は前記した如く截頭円錐体
（多角錐体でも適用される）状の中子とこれを囲
む外枠から形成する。またその肉厚ｔは筒長Ｌの
長さにもよるが、本実施例では20［mm］ないし60
［mm］のものが採用される。第１図に示す如く、
底面中間層４を形成した後、成形体２を炉内中心
に垂直に装入し、この側面まわりに前記した如く
バツクアツプ材を入れスタンピングし、バツクア
ツプ層３を形成する。以下、前記した如き温度条
件に従つて焼結、乾燥を行い誘導熔解炉を完成さ
せる。複数の焼結層は第４図に示す如く、最内面
側に形成されるレンガ状の焼結層２０ａと、焼結
が十分行われていない中間焼結層２０ｂと、末焼
結層２０ｃとからなり、バツクアツプ層３も完全
な末焼結層となる。以下、実際行われたいくつか
の実施例を次に具体的に説明する。

実施例 １ スタンプ材としてはスピネル質（SP30）を使
用する。この化学成分としてはMgO：76［％］以
上、AL₂O₃：21［％］以下、SiO₂：1.5［％］以下、
CaO：0.06［％］以下である。粒度構成（メツシ
ユ）としては４ないし８のものが26.8［％］、８な
いし35のものが31.0［％］、35ないし100のものが
14.9［％］、100以下が27.3［％］となつている。以
上の化学成分および粒度構成の不定形耐火物を乾
式状態で十分に混合した後に、塩基性バインダ10
［％］溶液を5.5［％］添加し、モルタルミキサに
て十分に混合する。これを前記した如き成形体用
の枠型に１回当りの使用重量５Kgづつ取り入れ、
順次ニユーマテツクランマにより均一の一体形の
成形体２（第２図）を成形する。成形体２の寸法
としては外形580［mm］、内径約520［mm］、高さ1020
［mm］のものがある。成形体２がつき上つたらこ
れを中子および外枠から取り外し、成形体２をそ
のままの状態で24時間ないし48時間常温状態で乾
燥し、次に、乾燥炉で100［℃］ないし150［℃］で
24時間乾燥し、更に200［℃］ないし350［℃］で12
時間ないし24時間乾燥し水分を完全に除去する。

次に、第１図に示す如く、コイル５およびコイ
ルセメント層の出来上つている炉の底面中間層４
を作る。すなわち前記SP30を15Kg計量しこれを
底面一面に均一に敷設し、表面をならしながら順
次表面カキヤブリを行ないながら材料を投入し、
ボツシユ式バイブレータマシンにより均一にし、
120［mm］程度の厚みになるまでスタンピングす
る。

次に、前記の如くして製造した成形体２を炉内
の中心位置にセツトする。次にバツクアツプ層３
を作る工程に入るが、本実施例ではバツクアツプ
材としてSP30を用いた。すなわちコイルセメン
ト層６と成形体２間の間〓部にSP30のスタンプ
材を投入し、鉄製のスタンピング用棒で均一に叩
き込む。上方より約30［mm］ないし50［mm］まで叩
き込みが行われたら成形体２の内面をボツシユ式
バイブレータマシンによりスタンプする。最後に
SP30のスタンプ材に水ガラス３号対水を１：１
の比率で混合したものを５［％］ないし６［％］添
加し混合し、炉頂部７のスタンプを行ないながら
施工する。次に65［℃］ないし100［℃］程度で数
時間保温し、炉頂部７を完全に乾燥する。

底面中間層４上の成形体２の底面側に円盤状ス
テンレス板又は長方形ステンレス板を敷き、その
上に熔解用のステンレス細片を十分につめ込む。
熔解しだしたら成形体２の上部まで熔温が到達す
るまで順次ステンレス細片を追加投入する。

昇温速度は１時間当り150［℃］で行ない1000
［℃］で約１時間保持した後、１時間当り250［℃］
で1650［℃］まで昇温し、ここで１時間保持して
焼結を完了する。

以上により30［mm］の肉厚（ｔ）を有する成形
品２には最内面側のレンガ状の焼結層２０ａが約
10［mm］、中間焼結層２０ｂが約120［mm］、焼結層
２０ｃが８［mm］形成された複数（３層）の焼結
層が第４図の如く形成される。またバツクアツプ
層３は完全な末焼結層で、10［mm］程度の金属棒
で突くと簡単に中心部まで突き刺さるような状態
に形成される。

以上の如くして製造した金属熔解炉１は従来品
と同様の使用条件で使用し、また同一の補修法に
より補修を行なつた結果、使用回数も増加すると
共に、補修によつて従来品は熔解容量が減少した
が本実施例のものは容量の減少が認められなかつ
た。すなわち電気効率が向上し、金属の溶解量も
多くなることが実証された。

実施例 ２ スタンプ材としては電融アルミナ質（AR98）
を使用する。この化学成分としてはAL₂O₃：97.5
［％］以上、SiO₂：0.5［％］以下、Fe₂O₃：0.1
［％］以下であり、粒度構成（メツシユ）として
は４ないし８のものが26.8［％］、８ないし35のも
のが31.0［％］、35から100までのものが4.9［％］、
100以下のものが27.3［％］となつている。

成形品２の製造方法としてはバインダとして酸
性バインダを用いた以外は前記実施例１と同様で
あり、施工方法も同様である。

本実施例では高周波真空熔解炉のため、焼結方
法としては他金属成分の混入を防止するためカー
ボン電極を成形体２内部にセツトし、これを加熱
し、１時間100［℃］の昇温速度で1000［℃］まで
約10時間加熱し、1000［℃］で２時間保温した後、
１時間200［℃］で1550［℃］まで昇温し、ここで
２時間保持した。焼結完了後、前記カーボン電極
を取り出す。成形体２（正しくには内張耐火部
材）は前記したと同様な３層の焼結層と末焼結な
１層のバツクアツプ層３から形成されていた。以
上の構造の高周波真空熔解炉により金属アルミニ
ウム50［％］、バナジウム50［％］比率の金属を熔
解した所、不純物の混入は全く認められなかつ
た。なおこの場合の成形体２の形状は外径690
［mm］、内径610［mm］、高さ1130［mm］であつた。

実施例 ３ スタンプ材としては電融マグネシヤ質（MR−
101B）を使用する。この化学成分としては
MgO：95.5［％］、AL₂O₃：2.5［％］、SiO₂：0.7
［％］、CaO：1.1［％］であり、粒度構成（メツシ
ユ）としては４ないし８のものが27［％］８ない
し35のものが30.5［％］35ないし100のものが15.5
［％］100以下のものが27.0［％］となつている。

バツクアツプ材としてはSP30を使用し、化学
成分および粒度構成は実施例１と同様である。施
行法および焼結温度も実施例１と同様である。成
形体２の形状としては外径584［mm］、内径480
［mm］、高さ760［mm］のものが使用され、熔解金属
としては鋳綱を用いた。使用温度は1630［℃］な
いし1700［℃］であつた。

内張耐火部材の焼結層は実施例１および実施例
２と同様に複数層のものからなり、バツクアツプ
層３は焼結されていなかつた。使用回数としては
従来のものが50回に対し98回使用できることが実
証された。

［本発明の効果］ 本発明によれば次の如き優れた効果が上げられ
る。

(1) 実施例１および実施例２で説明した如く、熔
解金属内には不純物が全く混入しない結果が得
られた。

(2) 成形体を別に製造しバツクアツプ層と成形体
を分離するため乾燥および焼結時間を短縮する
ことが出来る。

(3) 使用回数が増加し、例えば実施例３に見る如
く、約２倍の増加が見られる。

(4) 補修によつて熔解容量の変化が見られず、電
気効率を向上することが出来る。

(5) バツクアツプ材を成形体と異なる安価の材質
のものから作ることにより、コストダウンを図
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の全体構造を示す軸断
面図、第２図は実施例に使用される成形体の軸断
面図、第３図は第２図の上面図、第４図は内張耐
火部材に形成される複数の焼結層を表示した拡大
断面図、第５図は従来の誘導熔解炉の全体構造を
示す軸断面図である。 １，１ａ……誘導熔解炉、２……成形体（内張
耐火部材）、３……バツクアツプ層、４……底面
中間層、５……コイル、６……コイルセメント
層、７……炉頂部、８……外枠体、９……金属製
シリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外側より内側に向かつて耐力構造層と耐火断
   熱層および電気誘導水冷コイルを形成し、その上
   部に開放部を有する炉体の内面側に設けられる誘
   導熔解炉の内張耐火部材であつて、該内張耐火部
   材が焼結程度の異なる複数の焼結層を形成するも
   のから成ることを特徴とする誘導熔解炉の内張耐
   火部材。 ２ 下方に先細りの載頭錐体の中子（ナカゴ）
   と、20［mm］乃至60［mm］の〓間を介して前記中子
   を囲繞して配設され、請求項１に記載の炉体内に
   挿入可能な外径を有する外枠とからなる内張耐火
   部材成形用型体中にSK28番以上の耐火物スタン
   プ材をバインダと共に均一に混合せしめて型詰め
   成形し、脱型して、100［℃］以上400［℃］以下の
   温度で乾燥して成形体を、形成し、該成形体を前
   記炉体の該開放部より嵌入し、中心位置決めし
   て、前記炉体と前記成形体間をバツクアツプ材で
   密に充填した後、前記成形体内を時間当り100
   ［℃］より300［℃］の速度で昇温し、900［℃］乃
   至1100［℃］で約30［分］ないし1.5［時間］保持
   し、次いで時間当り200［℃］ないし300［℃］の速
   度で昇温し、更に1500［℃］ないし1700［℃］で約
   30［分］ないし1.5［時間］保持することにより、
   前記成形体が焼結程度の異なる複数の層に形成さ
   れることを特徴とする内張耐火部材の製造方法。