JPH06288677A - キュポラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炉体の温度上昇時間を短縮し、断続的な溶解
作業を可能にする。 【構成】 炉体２の外周に、炉体２内に配置された保持
手段３によって受け止められる原材料１５を加熱する上
部誘導コイル１０を設け、保持手段３の下方に、星手段
３により保持される原材料１５を加熱するバーナ５を配
置し、炉体２の温度が所定値に到達するまでは上部誘導
コイル１０とバーナ５との双方により加熱を行い、炉体
２の温度が所定値に到達した後はバーナ５のみにより加
熱を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導コイルによる加熱
とバーナによる加熱とを併用し、断続的な溶解作業を可
能にしたキュポラに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳鉄の溶解には、コークスを燃料とする
キュポラが広く用いられている。キュポラに関する先行
技術の一例として、たとえば実開平２−１６９９３号公
報が知られている。キュポラは周知の通り、外殻の内側
に耐火物を張った炉体を有している。炉体内に供給され
たコークスの燃焼に必要な空気は、送風機から炉体の外
周をとりまく風箱に送られ、ここから炉壁にあけられた
送風口（羽口）を経て供給される。

【０００３】溶解を始めるには、炉体の底部にコークス
を入れて予め燃焼させ、その上に鋳鉄や鋼屑などの原材
料をコークスと交互に供給し送風を開始する。しばらく
して、炉底に溶湯が溜りはじめ、溜った溶湯は出湯口か
ら取り出される。このようにキュポラは、供給される原
材料が上方に逃げる燃焼ガスによって加熱されるので、
高い熱効率を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開平
２−１６９９３号公報のように、コークスを用いた従来
のキュポラでは、連続溶解しかできないため、溶湯の成
分調整が難かしく、品質の安定した溶解作業ができない
という問題がある。溶湯の成分調整を精度よく行うため
には、断続溶解が必要となるが、断続溶解の場合は、一
度火を消した炉体を再加熱することになるので、炉体を
所定の温度までに上昇させるのに時間がかかる。

【０００５】このように、従来のキュポラにおいては、
容易に断続的な溶解を行うことができず、多種類の材質
に応じた溶解および後工程の需要に応じたタイムリーな
溶解が困難となる。したがって、炉体の温度上昇時間を
短縮し、容易に断続的な溶解作業を行うことが可能なキ
ュポラの開発が望まれる。

【０００６】本発明は、上記の問題に着目し、炉体の温
度上昇時間を短縮し、容易に断続的な溶解が可能なキュ
ポラを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係るキュポラは、内壁が耐火物で形成され、
上方から供給される原材料を受け止める耐火物からなる
保持手段を有する炉体と、前記炉体の外周に配置され、
前記保持手段により保持される原材料を加熱する上部誘
導コイルと、前記保持手段の下方に配置され、前記保持
手段により保持される原材料を加熱するバーナと、前記
炉体の温度が所定値に到達するまでは前記上部誘導コイ
ルとバーナとの双方による加熱制御を行い、炉体の温度
が所定値に到達した後はバーナのみによる加熱制御を行
う加熱制御手段と、を備えたものから成る。

【０００８】

【作用】このように構成されたキュポラにおいては、炉
体内に供給され保持手段によって受け止められた原材料
は、上部誘導コイルおよびバーナによって加熱される。
加熱制御手段は、炉体の温度が所定値に到達するまでは
上部誘導コイルとバーナの双方により原材料を加熱する
ので、原材料の温度上昇とともに短時間で炉体の温度を
所定値まで上昇させることが可能となる。

【０００９】炉体の温度が所定値まで上昇した後は、バ
ーナのみの加熱に切替えられるので、バーナの出力を制
御することにより、溶湯の温度を所定の温度に制御する
ことができる。このように、炉体の温度上昇時間を短縮
できるので、断続的な溶解が可能となり、多種類の材質
に応じた溶解および後工程の需要に応じたタイムリーな
溶解が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明に係るキュポラの望ましい実
施例を図面を参照して説明する。

【００１１】第１実施例 図１および図２は、本発明の第１実施例を示している。
図１において、１はキュポラを示しており、２はキュポ
ラ１の炉体を示している。炉体２の内壁はレンガ等の耐
火物により形成されている。炉体２の内部には、炉体２
の上方から供給される金属製の原材料（たとえば鉄スク
ラップ）１５を受け止める耐火物からなる保持手段３が
設けられている。

【００１２】保持手段３は、多数の通気孔を有してお
り、後述するバーナ５の燃焼ガスを通過させる機能を有
している。保持手段３の下方には、バーナ５が配置され
ている。バーナ５は、炉体２に形成された保持穴６に装
着されている。バーナ５には、空気を導入する空気供給
通路７と、燃料（ガス、燃料油等）を導入する燃料供給
通路８が接続されている。保持手段３によって保持され
た原材料１５は、バーナ５によって加熱されるようにな
っている。

【００１３】炉体２の外周には、上部誘導コイル１０が
設けられている。上部誘導コイル１０は、保持手段３よ
りも若干上方に配置されている。上部誘導コイル１０
は、冷却通路１０ａを流れる冷却水により冷却されるよ
うになっている。

【００１４】上部誘導コイル１０は、低周波電源部１１
に接続されている。低周波電源部１１から上部誘導コイ
ル１０に出力される電流は可変設定できるようになって
いる。低周波電源部１１から上部誘導コイル１０へ低周
波電流が流されると、誘導作用により保持手段３によっ
て受け止められている原材料１５が加熱されるようにな
っている。原材料１５の加熱により炉体２も間接的に加
熱される。

【００１５】炉体２のバーナ５の下方には、原材料１５
の溶融によって生じた溶湯１５ａが溜められる溶湯溜め
１２が形成されている。溶湯溜め１２の底面は傾斜面と
なっている。溶湯溜め１２の側壁部には、溶湯１５ａの
成分調整を行う成分調整穴１３が形成されている。成分
調整穴１３からは、加炭剤やＦｅ−Ｓｉが溶湯１５ａに
向けて投入される。

【００１６】溶湯溜め１２の底壁部には、溶湯１５ａを
外部に排出する出湯口１６が形成されている。出湯口１
６は、ストッパ１７によって開閉可能となっている。ス
トッパ１７の開動作によって出湯口１６が開かれると、
冷却溜め１２に貯溜されていた溶湯１５ａが図示されな
い保持炉に供給されるようになっている。

【００１７】バーナ５は、加熱制御手段２３と電気的に
接続されている。上部誘導コイル１０に低周波電流を流
す低周波電源部１１は、加熱制御手段２３と電気的に接
続されている。炉体２の保持手段３の近傍には、炉体２
の温度を検知する炉体温度センサ２１が設けられてい
る。溶湯溜め１２の底面部には、溶湯１５の温度を検知
する溶湯温度センサ２２が設けられている。

【００１８】炉体温度センサ２１からの信号と溶湯温度
センサ２２からの信号は、加熱制御手段２３に入力され
るようになっている。加熱制御手段２３は、炉体２の温
度が所定値に到達するまでは上部誘導コイル１０とバー
ナ５との双方により加熱を行い、炉体２の温度が所定値
に到達した後はバーナ５のみにより加熱を行う機能を有
している。

【００１９】加熱制御手段２３は、炉体温度センサ２１
および溶湯温度センサ２２からの信号に基づき、バーナ
５の出力および上部誘導コイル１０の出力を制御するよ
うになっている。表１および図２は、炉体および溶湯の
温度変化に対するバーナ１０および上部誘導コイル１０
の出力変化を示している。

【００２０】

【表１】

【００２１】図２における時間Ｔ₄ 〜Ｔ₅ の間は、第１
回目の溶解時の出湯作業を示しており、時間Ｔ₉ 〜Ｔ₁₀
の間は第２回目の溶解時の出湯作業を示している。本実
施例では、第２回目の溶解開始から上部誘導コイル１０
の出力をゼロとしているが、炉体２の温度が所定値に到
達していれば、これ以前の段階で誘導コイルの出力をゼ
ロとすることも可能である。

【００２２】つぎに、第１実施例における作用について
説明する。溶解作業の開始にあたっては、まず炉体２の
上方から炉体２内に鉄スクラップ等からなる原材料１５
が供給される。原材料の炉体２内への供給が完了する
と、溶解作業が開始されバーナ５と上部誘導コイル１０
の双方による加熱が行われる。

【００２３】図２および表１に示すように、加熱開始時
にはＴ₁ に示すようにバーナ出力と誘導コイル出力は共
に１００％とされる。加熱が開始され炉体２の温度が上
昇すると、バーナ出力が５０％に低下され、誘導コイル
出力は１００％に維持される。炉体２の温度が所定値に
達し、溶湯１５ａの温度が所定値に達した状態では、第
１回目の溶湯の出湯が開始される。

【００２４】第１回目の溶湯の出湯が終了すると、第２
回目の溶解作業が開始される。この状態では、炉体２の
温度は所定値に到達しているので、誘導コイル出力は０
％とされ、バーナ５のみの加熱による溶解作業に切替え
られる。バーナ５の加熱によって溶湯１５ａの温度が所
定値に到達した場合は、第２回目の出湯が開始される。

【００２５】さらに、第３回目の溶解作業を行う場合
は、バーナ３のみの加熱により原材料１５の溶解が行わ
れる。本実施例のように、第２回目の溶解作業で溶解作
業を終了する場合は、時間Ｔ₁₀においてバーナ出力およ
び誘導コイル出力が共に０％とされる。これにより、炉
体２の温度は徐々に低下する。

【００２６】このように、炉体２が所定の温度に到達す
る前には、原材料１５はバーナ５と上部誘導コイル１０
の双方で加熱されるので、炉体２の短時間で所定の温度
まで上昇させることができ、断続的な溶解が可能とな
る。したがって、多種類の材質に応じた溶解制御が可能
となり、後工程の需要に応じたタイムリーな溶解作業も
可能となる。

【００２７】第２実施例 図３は、本発明の第２実施例を示している。第２実施例
が第１実施例と異なるところは、溶湯溜りの溶湯を保温
する誘導コイルの有無のみであり、その他の部分は第１
実施例に準じるので、準じる部分に第１実施例と同一の
符号を付すことにより準じる部分の説明を省略し、異な
る部分についてのみ説明する。

【００２８】図３において、炉体２の溶湯溜め１２の外
周には、下部誘導コイル１８が配置されている。下部誘
導コイル１８は、低周波電源部１１に接続されている。
溶湯溜めに貯溜された溶湯１５ａは、下部誘導コイル１
８によって加熱されている。下部誘導コイル１８は、冷
却通路１８ａを流れる冷却水によって冷却されている。
下部誘導コイルの出力は、加熱制御手段２３によって制
御される。

【００２９】このように構成された第２実施例において
は、溶湯溜め１２に貯溜された溶湯１５ａは、下部誘導
コイル１８によって加熱されるので、溶湯溜め１２の溶
湯１５ａを所定の温度に維持することができ、溶湯の再
凝固が確実に防止され、成分調整も容易となる。この溶
湯１５ａを加熱する下部誘導コイル１８は、第１実施例
の上部誘導コイル１０とは独立して制御される。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。

【００３１】（１）炉体の外周に、炉体内に配置された
保持手段によって受け止められる原材料を加熱する上部
誘導コイルを設け、この保持手段の下方に、保持手段に
より保持される原材料を加熱するバーナを配置し、炉体
の温度が所定値に到達するまでは上部誘導コイルとバー
ナとの双方により加熱を行うようにしたので、休止状態
の炉体の温度を短時間で所定の温度に到達させることが
できる。また、炉体の温度が所定値に到達した後は、バ
ーナのみによって加熱が行われるので、溶湯の温度を容
易に制御することができる。

【００３２】（２）このように、休止状態の炉体の温度
を短時間で所定の温度に到達させることができるので、
断続的な溶解作業を容易に行うことができる。したがっ
て、多種類の材質に応じた溶解が可能となり、後工程の
需要に応じたタイムリーな溶解が可能となる。

【００３３】（３）誘導加熱よりもバーナによる加熱の
方がコスト的に有利であるので、炉体の温度が所定値に
達した後にバーナによる加熱に切替えることにより、溶
解コストを低減することができる。

【００３４】（４）従来のキュポラのようにコークスを
使用しないので、溶湯に不純物が混在することが少なく
なり、純度の高い鋳鉄を得ることができる。

【００３５】（５）連続溶解を行う必要がないので、従
来のように連続溶解作業に伴う管理も不要となり、長期
にわたる作業者の確保も不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るキュポラの要部断面
図である。

【図２】図１のキュポラにおける炉体および溶湯の温度
変化を示す特性図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るキュポラの要部断面
図である。

【符号の説明】

１ キュポラ ２ 炉体 ３ 保持手段 ５ バーナ １０ 上部誘導コイル １２ 溶湯溜め １５ 原材料 １５ａ 溶湯 １８ 下部誘導コイル ２１ 炉体温度センサ ２２ 溶湯温度センサ ２３ 加熱制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内壁が耐火物で形成され、上方から供給
   される原材料を受け止める耐火物からなる保持手段を有
   する炉体と、 前記炉体の外周に配置され、前記保持手段により保持さ
   れる原材料を加熱する上部誘導コイルと、 前記保持手段の下方に配置され、前記保持手段により保
   持される原材料を加熱するバーナと、 前記炉体の温度が所定値に到達するまでは前記上部誘導
   コイルとバーナとの双方による加熱制御を行い、炉体の
   温度が所定値に到達した後はバーナのみによる加熱制御
   を行う加熱制御手段と、を備えたことを特徴とするキュ
   ポラ。