JPH06313681A - 誘導炉等における耐火物ライニングの損耗度合検知方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属溶湯を保持する誘導炉等において、作業
者が耐火物ライニングの損耗の度合を容易に知る。 【構成】 耐火物ライニング１５のうち損耗の最も激し
い位置に、４本のアンテナ線２０を、耐火物ライニング
１５の厚み方向に異なる位置に予め埋込む。各アンテナ
線２０からのリード線２７を、シェル１４との間の絶縁
状態で導出し、電流測定器２２に接続する。電流測定器
２２に接続されたアンテナ棒２１を先端部が溶湯中に浸
るように配置する。電流測定器２２により、アンテナ棒
２１と各アンテナ線２０との間に電圧を印加し、各アン
テナ線２０に流れる電流を測定することに基づき、耐火
物ライニング１５の損耗度合を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属溶湯保持用の溝型
誘導炉や注湯用の取鍋などの誘導炉等における耐火物ラ
イニングの損耗度合検知方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば鉄等の金属溶湯を保持するための
溝型誘導炉は、図６に示すように、全体として容器状を
なすバス部１の下部に、誘導加熱用のインダクタ２を備
えて構成されている。前記バス部１は、例えば鉄製のシ
ェル３の内面部全体に、キャスタブル耐火物等による耐
火物ライニング４を設けて構成される。

【０００３】そして、バス部１の上端部の図で右側部位
には、外部から溶湯を注ぎ入れるための受湯口部５が斜
め方向に延びて設けられ、また、その反対側には、バス
部１の傾動により溶湯を排出するための出湯口部６が設
けられている。尚、バス部１の上面部には、耐火物製の
炉蓋７が設けられ、前記受湯口部５及び出湯口部６の一
部を除いてその開口部が塞がれるようになっている。

【０００４】ところで、このような溝型誘導炉にあって
は、溶湯あるいは溶湯中に含まれるスラグなどにより、
バス部１の内面の耐火物ライニング４が次第に損耗して
いく事情がある。耐火物ライニング４の損耗がひどくな
ると、例えばその溝型誘導炉の運転を停止して他の溝型
誘導炉の運転に切換え、その間に損耗した耐火物ライニ
ング４を再形成（再築炉）することが行われる。この場
合、上記構成の溝型誘導炉にあっては、図７に二点鎖線
で示すように、特に受湯口部５からバス部１内に溶湯が
流れ込む角の部分において、耐火物ライニング４の損耗
が激しくなっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものでは、作業者が耐火物ライニング４の損耗の度合を
容易に知ることができない欠点があった。即ち、作業者
は、目視により耐火物ライニング４の損耗度合を判断す
るしか方法がないが、誘導炉の近傍は高温であるため近
付くことが難しく、また、炉蓋７によって視界が狭くな
っており、さらには、損耗部分にスラグ等が付着するた
め正確な損耗度合はよく分からない状態であった。

【０００６】このため、耐火物ライニング４の寿命（交
換時期）の判断が正確に行えず、耐火物ライニング４が
さほど損耗されていない状態で誘導炉の運転を停止した
り、あるいは耐火物ライニング４の損耗がひどくなって
も誘導炉を運転し続けるといった事態を招いてしまうこ
とになる。

【０００７】尚、従来より、耐火物ライニング４に厚み
方向に貫通するようなクラックが発生することに伴うい
わゆる湯差し（溶湯がクラックを通ってシェル３に至る
こと）を電気的に検出することが行われている。図示は
しないが、この検出は、バス部１の底部に溶湯に接する
ようにアンテナ線を配置し、これをシェル３との絶縁状
態で外部に導出させ、このアンテナ線とシェル３との間
に所定の電圧をかけて流れる電流を電流計にて測定する
ことにより行われる。即ち、耐火物ライニング４は絶縁
性を有しているため通常時には電流は流れないが、湯差
しが発生すると、溶湯とシェル３とが導通して電流が流
れるのである。

【０００８】ところが、この方法は、溶湯がシェル３に
接して初めて危険を検知するものであり、耐火物ライニ
ング４の損耗度合の検知、言換えれば誘導炉の適切な交
換時期を作業者に教えるものではなかった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、作業者が耐火物ライニングの損耗の
度合を容易に知ることができる誘導炉等における耐火物
ライニングの損耗度合検知方法及びその装置を提供する
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の誘導炉等におけ
る耐火物ライニングの損耗度合検知方法は、金属溶湯が
収容されるバス部の内面部を耐火物ライニングにより構
成してなる誘導炉等における、前記耐火物ライニングの
損耗度合を検知するための方法であって、前記耐火物ラ
イニングに予め検知用導体を埋込んでおき、前記検知用
導体と前記金属溶湯との間の電気的導通状態の変化を検
出することに基づいて、耐火物ライニングの損耗度合を
検知するようにしたところに特徴を有する。

【００１１】また、本発明の誘導炉等における耐火物ラ
イニングの損耗度合検知装置は、耐火物ライニングに予
め埋込まれる検知用導体と、バス部内に収容された金属
溶湯に接するように設けられる溶湯側導体と、前記検知
用導体と溶湯側導体との間の電気的導通状態の変化を検
出することに基づいて耐火物ライニングの損耗度合を検
知する検出手段とを具備するところに特徴を有するもの
である。

【００１２】

【作用】耐火物ライニングは絶縁性を有するため、耐火
物ライニングが損耗していない状態では、耐火物ライニ
ングに予め埋込まれた検知用導体と、バス部内の金属溶
湯との間は絶縁される。ところが、耐火物ライニングが
損耗して検知用導体が露出するようになると、バス部内
の金属溶湯が検知用導体に接触して両者が電気的に導通
することになる。

【００１３】本発明の誘導炉等における耐火物ライニン
グの損耗度合検知方法によれば、耐火物ライニングに予
め埋込まれた検知用導体と、金属溶湯との間の電気的導
通状態の変化を検出することに基づいて、耐火物ライニ
ングの損耗度合を検知するようにしたので、前記検知用
導体の埋込み深さを適宜設定することにより、その検知
用導体の位置まで損耗が進行したかどうかを、電気的導
通の変化により確実に検知することができるようにな
る。

【００１４】また、本発明の誘導炉等における耐火物ラ
イニングの損耗度合検知装置は、耐火物ライニングに予
め埋込まれる検知用導体と、金属溶湯に接するように設
けられる溶湯側導体と、前記検知用導体と溶湯側導体と
の間の電気的導通状態の変化を検出することに基づいて
耐火物ライニングの損耗度合を検知する検出手段とを具
備するので、やはり前記検知用導体の埋込み深さを適宜
設定することにより、その検知用導体の位置まで損耗が
進行したかどうかを、検出手段の検出により確実に検知
することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を金属溶湯保持用の溝型誘導炉
に適用した一実施例について、図１乃至図４を参照して
説明する。まず、図２及び図３を参照して、溝型誘導炉
１１の全体構成について簡単に述べる。溝型誘導炉１１
は、図２に示すように、金属溶湯が収容されるバス部１
２の下部に、インダクタ１３を取付けて構成される。詳
しく図示はしないが、前記インダクタ１３は、前記バス
部１２内の底部に連通して金属溶湯が導入される溶湯導
入部の周囲に、誘導加熱用のコイルを配設して構成され
ている。

【００１６】一方、前記バス部１２は、図３にも示すよ
うに、全体として矩形容器状をなし、例えば鉄製のシェ
ル１４の内面部全体に、例えば１５０〜２００ｍｍ程度
の厚みで耐火物ライニング１５を施して構成されてい
る。前記耐火物ライニング１５は、例えば湿式の高アル
ミナ質キャスタブル耐火物から構成されている。尚、図
示は省略されているが、バス部１２のうちの底部部分に
は、シェル１４と耐火物ライニング１５との間に挟まれ
て断熱れんがやフェルト等が配設されており、多層の耐
火，断熱構造とされている。

【００１７】そして、前記バス部１２の上端部には、図
で右側に位置して、外部からバス部１２内に金属溶湯を
注ぎ入れるための受湯口部１６が、斜め方向に延びて設
けられている。また、それとは反対側には、バス部１２
の傾動により金属溶湯を排出するための出湯口部１７が
設けられている。前記耐火物ライニング１５は、それら
受湯口部１６及び出湯口部１７の内面部にまで渡って設
けられている。尚、バス部１２の上面部には、耐火物製
の炉蓋１８が設けられ、前記受湯口部１６及び出湯口部
１７の一部を除いてその開口部が塞がれるようになって
いる。

【００１８】以上のように構成された溝型誘導炉１１に
おいて、例えばキュポラにより溶融された鉄の溶湯は、
受湯口部１６に注ぎ込まれ、バス部１２内に収容され
る。バス部１２内に収容された金属溶湯は、インダクタ
１３により加熱されて例えば１５００℃の溶融状態が保
持され、バス部１２が傾動されることにより、適宜出湯
口部１７から排出される。溶湯が排出されると、また新
たに溶湯が注ぎ込まれ、ほぼ一定のレベルの溶湯が常時
保持されるようになっている。

【００１９】而して、このような溝型誘導炉１１の運転
を続けることにより、溶湯あるいは溶湯中に含まれるス
ラグなどにより、バス部１２の耐火物ライニング１５が
内面から次第に損耗していく事情がある。この場合、特
に受湯口部１６からバス部１２内に溶湯が流れ込む角の
部分において、耐火物ライニング１５の損耗が激しく起
こる。耐火物ライニング１５の損耗がひどくなる（例え
ばシェル１４から厚み方向に２０ｍｍの位置まで耐火物
ライニング１５が損耗する）と、例えばその溝型誘導炉
１１の運転を停止して他の溝型誘導炉１１の運転に切換
え、その間に損耗した耐火物ライニング１５の再築炉作
業が行われる。

【００２０】そこで、本実施例の溝型誘導炉１１におい
ては、受湯口部１６とバス部１２との角の部分における
耐火物ライニング１５の損耗の度合を検知するために、
本実施例に係る損耗度合検知方法を実現するための装置
が設けられるようになっている。以下、本実施例の損耗
度合検知装置１９について、図１及び図４も参照して述
べる。

【００２１】この損耗度合検知装置１９は、前記耐火物
ライニング１５に予め埋込まれる検知用導体としての複
数本この場合４本のアンテナ線２０と、バス部１２内に
収容された金属溶湯に接するように設けられる溶湯側導
体としてのアンテナ棒２１と、前記アンテナ線２０とア
ンテナ棒２１との間の電気的導通状態の変化を検出する
ことに基づいて耐火物ライニング１５の損耗度合を検知
する検出手段としての電流測定器２２（もしくは電気抵
抗測定器）とを備えて構成される。

【００２２】このうち、アンテナ線２０は、例えば線径
１ｍｍφのニクロム線やステンレス線などの導線よりな
り、図１及び図３に示すように、損耗の激しい位置即ち
受湯口部１６とバス部１２との角の部分に位置して、耐
火物ライニング１５の図で右側壁部内を壁面に対して平
行に前後方向に延びて設けられる。この場合、４本のア
ンテナ線２０が、耐火物ライニング１５の厚み方向に異
なる位置に例えば５０ｍｍ間隔で設けられるようになっ
ている。

【００２３】尚、以下４本のアンテナ線２０を区別する
必要がある場合には、耐火物ライニング１５の内面側か
ら順にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを付して区別することとする。本
実施例では、Ｄのアンテナ線２０は、シェル１４から２
０ｍｍの位置に設けられるようになっている。また、こ
のアンテナ線２０は、張渡し作業性や耐火物ライニング
１５の強度確保等の観点から、線径１〜６ｍｍφのもの
を使用することが望ましい。

【００２４】このアンテナ線２０は、その両端部が図４
に示す支持構造によりシェル１４に支持されて張渡し状
に設けられるようになっている。即ち、シェル１４のう
ち、アンテナ線２０の両端を通す部分には透孔１４ａが
設けられ、その外面部に例えば碍子等の絶縁材製の取付
部材２３がパッキン２４を介してボルト２５により取付
けられている。この取付部材２３の裏面部には、前記透
孔１４ａに嵌り込む筒部２３ａが設けられており、この
筒部２３ａの内部に連続して貫通孔２３ｂが形成されて
いる。

【００２５】前記アンテナ線２０の端部は、前記貫通孔
２３ｂを通って、シェル１４との間の絶縁状態で取付部
材２３の外面部に導出され、ここで止め金具２６に固定
されるようになっている。この場合、これらアンテナ線
２０を耐火物ライニング１５に埋込むにあたっては、築
炉時（耐火物ライニング１５の形成時）に、まずアンテ
ナ線２０に張渡し部分の直ぐ下部まで耐火物ライニング
１５を形成し、ここでアンテナ線２０の張渡し作業を行
った後、さらに残りの耐火物ライニング１５を形成する
ようになっている。そして、各アンテナ線２０の一端部
には夫々リード線２７（図１参照）が接続され、各リー
ド線２７が前記電流測定器２２に接続されるようになっ
ている。

【００２６】また、図１に示すように、前記アンテナ棒
２１は、長尺な金属棒（例えば鉄棒）の基端部に絶縁材
製の握り部２１ａを有して構成され、この場合、誘導炉
１１の上端部（炉蓋１８との間）に形成された図示しな
い差込み部にその途中部が保持されることにより、前記
握り部２１ａが炉外に位置する状態で、先端部が溶湯中
に浸るように配置される。このとき、このアンテナ棒２
１が前記シェル１４に接することがないことは勿論であ
る。

【００２７】また、溶湯中に長時間浸ることにより、ア
ンテナ棒２１の先端部が溶融して短くなる事情がある
が、その場合には、作業者がアンテナ棒２１を順次押込
むことにより、アンテナ棒２１の先端部が常に溶湯中に
浸るようにされる。このアンテナ棒２１の基端部にはリ
ード線２８が接続され、このリード線２８が前記電流測
定器２２に接続されるようになっている。

【００２８】そして、詳しく図示はしないが、前記電流
測定器２２は、直流電源を備え、例えば４８Ｖの電圧を
前記アンテナ棒２１と各アンテナ線２０との間に印加
し、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各アンテナ線２０（各リード線２
７）に流れる電流を測定するように構成されている。そ
して、各アンテナ線２０に流れる電流の大きさが、予め
設定される基準値よりも大きくなると、その旨を表示や
警報等で作業者に報知するように構成されている。これ
により、アンテナ線２０とアンテナ棒２１との間の電気
的導通状態の変化が検出されるのである。このような電
流測定器２２の代替として電気抵抗測定器を用いること
もできる。

【００２９】さらに、本実施例では、前記シェル１４の
外面に接続された湯差し検知用導線２９も前記電流測定
器２２に接続され、この湯差し検知用導線２９と前記ア
ンテナ棒２１との間にも電圧が印加されると共に、流れ
る電流が測定されるようになっている。そして、湯差し
検知用導線２９に流れる電流の大きさが、やはり予め設
定される基準値よりも大きくなると、その旨が作業者に
報知されると共に、前記インダクタ１３への通電が自動
的に停止されるようになっている。

【００３０】次に、上記構成の作用について述べる。上
述のように、溝型誘導炉１１が運転されると、バス部１
２内に所定のレベルで金属溶湯が保持される。このと
き、耐火物ライニング１５は絶縁性を有するため、運転
開始初期即ち耐火物ライニング１５の損耗がほとんどな
い状態では、耐火物ライニング１５に埋込まれた各アン
テナ線２０とバス部２１内の金属溶湯との間は絶縁さ
れ、各アンテナ線２０とアンテナ棒２１との間に基準値
以上の電流は流れない。尚、築炉の直後においては、耐
火物ライニング１５自体に含まれる水分によって、微小
な電流が流れることになるが、前記基準値は、この微小
な電流を導通状態として検出することを排除するような
値に設定されるのである。

【００３１】そして、運転に伴い耐火物ライニング１５
のうち受湯口部１６とバス部１２との角の部分が次第に
損耗してくると、まず最も内側のＡのアンテナ線２０が
露出するようになる。すると、バス部１２内の金属溶湯
がＡのアンテナ線２０に接触して両者が電気的に導通
し、電流測定器２２、リード線２８、アンテナ棒２１、
溶湯、Ａのアンテナ線２０、リード線２７、電流測定器
２２という回路が閉じて基準値を上回る電流が流れるよ
うになる。

【００３２】これにて、電流測定器２２がＡのアンテナ
線２０に電流が流れたことを検出することにより、Ａの
アンテナ線２０の埋込み部分まで耐火物ライニング１５
が損耗したことを検知することができ、その旨を例えば
表示することにより、作業者は、Ａのアンテナ線２０部
分まで耐火物ライニング１５が損耗したことを知ること
ができるのである。

【００３３】同様にして、Ｂのアンテナ線２０及びＣの
アンテナ線２０まで耐火物ライニング１５の損耗が進行
したことを検知することができ、例えばＣのアンテナ線
２０まで耐火物ライニング１５が損耗すると、作業者
は、別の溝型誘導炉１１の運転が可能となるような準備
を行う。そして、遂には、電流測定器２２がＤのアンテ
ナ線２０即ちシェル１４から２０ｍｍの位置まで耐火物
ライニング１５の損耗が進行したことを検知すると、そ
の溝型誘導炉１１の運転を停止し、用意した別の溝型誘
導炉１１の運転に切換え、その間に損耗した耐火物ライ
ニング１５の再築炉作業が行われる。

【００３４】尚、本実施例では、電流測定器２２に湯差
し検知用導線２９をも接続するようにしたことにより、
上記のような耐火物ライニング１５の損耗度合の検知に
併せて、耐火物ライニング１５に厚み方向に貫通するよ
うなクラックが発生することに伴ういわゆる湯差し（溶
湯がクラックを通ってシェル１４に至ること）の発生を
も検出することができるようになっているのである。

【００３５】このように本実施例によれば、作業者の目
視により耐火物ライニング４の損耗度合を判断していた
ため正確な損耗度合を知ることができなかった従来のも
のと異なり、アンテナ線２０の耐火物ライニング１５へ
の埋込み深さを適宜設定することにより、そのアンテナ
線２０の位置まで損耗が進行したかどうかを、電流測定
器２２により確実に検知することができ、作業者が耐火
物ライニング１５の損耗の度合を容易に知ることができ
る。

【００３６】この結果、耐火物ライニング１５がさほど
損耗されていない状態で誘導炉１１の運転を停止した
り、あるいは耐火物ライニング１５の損耗がひどくなっ
ても誘導炉１１を運転し続けるといった事態を招くこと
がなくなり、湯漏れ事故等を未然に防止することができ
ると共に、最適な時期に誘導炉１１の交換を行うことが
できるものである。

【００３７】図５は本発明の他の実施例を示すものであ
り、上記実施例と異なるところは、アンテナ棒２１に代
えて、溶湯側導体としての溶湯側アンテナ線３１を、耐
火物ライニング１５の底部部分に固定的に設けるように
した点にある。この溶湯側アンテナ線３１は、金属線材
をより合わせて構成され、その先端部が三又状にほぐさ
れてバス部１２内に突出する状態で、耐火物ライニング
１５の施工時に埋込まれている。そして、この溶湯側ア
ンテナ線３１の基端側は、シェル１４との絶縁状態で外
部に導出され、電流測定器２２に接続されている。かか
る構成としても、上記実施例と同様の作用，効果を得る
ことができるものである。

【００３８】尚、上記各実施例では、４本のアンテナ線
２０を設けるようにしたが、少なくともＤのアンテナ線
２０の１本だけを設けるようにすれば所期の目的を達成
することができる等、検知用導体の数や設ける位置，間
隔等は、必要に応じて適宜設定すれば良い。また、電流
測定器２２により流れる電流の大きさが基準値を越える
かどうかを検出するようにしたが、検出手段としては、
電流が流れるか否かを検出するだけの極く簡単な構成で
済ませることも可能である。

【００３９】その他、本発明は上記し且つ図面に示した
実施例に限定されるものではなく、例えば湯差しの検出
を必ずしも併せて行う必要はなく、また、溝型誘導炉に
限らず、他の誘導炉や注湯用の取鍋などにも適用するこ
とができる等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して
実施し得るものである。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の誘導炉等における耐火物ライニングの損耗度合検知方
法によれば、耐火物ライニングに予め検知用導体を埋込
んでおき、検知用導体と金属溶湯との間の電気的導通状
態の変化を検出することに基づいて、耐火物ライニング
の損耗度合を検知するようにしたので、作業者が耐火物
ライニングの損耗の度合を容易に知ることができるとい
う優れた実用的効果を奏する。

【００４１】また、本発明の誘導炉等における耐火物ラ
イニングの損耗度合検知装置によれば、耐火物ライニン
グに予め埋込まれる検知用導体と、バス部内に収容され
た金属溶湯に接するように設けられる溶湯側導体と、前
記検知用導体と溶湯側導体との間の電気的導通状態の変
化を検出することに基づいて耐火物ライニングの損耗度
合を検知する検出手段とを具備するので、作業者が耐火
物ライニングの損耗の度合を容易に知ることができると
いう優れた実用的効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、要部の拡大縦
断正面図

【図２】溝型誘導炉の全体を示す縦断正面図

【図３】溝型誘導炉の平面図

【図４】取付部材部分の拡大縦断面図

【図５】本発明の他の実施例を示す縦断正面図

【図６】従来例を示す図２相当図

【図７】損耗の様子を示す要部の拡大縦断正面図

【符号の説明】

図面中、１１は溝型誘導炉、１２はバス部、１３はイン
ダクタ、１４はシェル、１５は耐火物ライニング、１９
は損耗度合検知装置、２０はアンテナ線（検知用導
体）、２１はアンテナ棒（溶湯側導体）、２２は電流測
定器（検出手段）、２３は取付部材、２９は湯差し検知
用導線、３１は溶湯側アンテナ線（溶湯側導体）を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 江住 元隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属溶湯が収容されるバス部の内面部を
   耐火物ライニングにより構成してなる誘導炉等におけ
   る、前記耐火物ライニングの損耗度合を検知するための
   方法であって、前記耐火物ライニングに予め検知用導体
   を埋込んでおき、前記検知用導体と前記金属溶湯との間
   の電気的導通状態の変化を検出することに基づいて、耐
   火物ライニングの損耗度合を検知するようにしたことを
   特徴とする誘導炉等における耐火物ライニングの損耗度
   合検知方法。
2. 【請求項２】 金属溶湯が収容されるバス部の内面部を
   耐火物ライニングにより構成してなる誘導炉等におけ
   る、前記耐火物ライニングの損耗度合を検知するための
   ものであって、前記耐火物ライニングに予め埋込まれる
   検知用導体と、前記バス部内に収容された金属溶湯に接
   するように設けられる溶湯側導体と、前記検知用導体と
   溶湯側導体との間の電気的導通状態の変化を検出するこ
   とに基づいて耐火物ライニングの損耗度合を検知する検
   出手段とを具備することを特徴とする誘導炉等における
   耐火物ライニングの損耗度合検知装置。