JPH10182219A - 誘導炉 - Google Patents

誘導炉

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JPH10182219A
JPH10182219A JP8355232A JP35523296A JPH10182219A JP H10182219 A JPH10182219 A JP H10182219A JP 8355232 A JP8355232 A JP 8355232A JP 35523296 A JP35523296 A JP 35523296A JP H10182219 A JPH10182219 A JP H10182219A
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Kikuo Ariga
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工場稼動率面、製造コスト面及び作業面の改
善をすることのできる誘導炉の内張用耐火物を提供する
にある。 【解決手段】 炉の最内側壁部又は側壁部と底部を溶融
石英材5〜30重量%,炭化けい素質材5〜40重量
%,Al23含有量が55%以上のハイアルミナ質材及
びアルミナ質材30〜80重量%でこの3者の合量が9
0%以上である耐火材料に必要ならば適宜の解膠材及び
硬化材を添加し、混練後1体成形体とし、1000℃以
下の熱処理を施し、気孔率15%以下とした定形耐火物
で築造した誘導炉を提供する。 【効果】 本発明品は亀裂の発生もきわめて少なく、又
小さく有害な異状損傷までに発達することなく、安全で
安定して使用ができる。また大巾な耐用寿命の改良向上
が見込まれ、かつ異状損傷が極小となることにより耐用
寿命の向上と、操業の安定性にも大きな効果が修めら
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は銅および銅合金を溶
解、精錬するために用いる誘導炉の内張用耐火物に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来は、銅および銅合金を溶解、精錬す
る場合、黒鉛ルツボを内装した誘導炉またはルツボ炉が
用いられている。最近では溶解、精錬がより簡便でかつ
省力化、溶湯の品質調整が容易で、しかも作業環境が良
い等の点から、 1.溶解効率の高い 2.溶解炉の保全が容易である 3.操炉が簡便で且つ省力化の計れる 4.公害問題の少ない 5.成分、温度の調整が容易に出来る 6.品質の安定度が高く均質性の高い溶湯が容易に得ら
れる 等の諸利点を有している誘導炉の普及が急速に進んでき
ている。特に500kg以上の大型誘導炉は外周部に電
気誘導コイルを配設し、このコイルの内側に必要ならば
コイル保護用のコイルセメントにより被覆層を備えさ
せ、その内側に湯モレセンサー、絶縁材、断熱材等々を
配設しその最内側に1層の耐火材壁(内張材)を構築し
て使用されている。この内張耐火壁の構築方法は一般に
は炉体の内側に所定の壁厚さを持たせるように設計され
た鋼製の内型枠(以下フォーマーと称する)を炉本体内
に配設し、このフォーマーと炉本体との間隙部に乾粉状
の不定形耐火物を投入した後、フォーマーの内側より振
動を与えながら投入された不定形耐火物を加振充填させ
て施工する。この乾粉不定形耐火物の施工の良否が内張
材の耐用を大きく左右し炉の寿命が決る。施工時の充填
度が低く且つ充填度にバラツキが有ると異状損傷をきた
し、その耐用は短命に終る。この予定外の短命寿命の場
合や大きな異状損傷は内張材にとどまらず、炉本体の損
傷にもつながる重大事となり鋳造工場の稼動停止にもつ
ながり大きな影響をもたらす。安定した操炉を行うため
にはより確実なる施工を行うことが必要である。それに
は高い熟練度が必要とされる。このような施工の良否と
共に長寿命化をはかり施工の省力化、工場の稼動率を高
めるためこれに用いられる耐火材は特に吟味されたハイ
アルミナ質材、アルミナ質材、マグネシア質材およびス
ピネル質材や、これらの材料に炭化けい素質材5〜20
重量%添加された炭化けい素質の耐火物に必要ならば無
水硼酸等の焼結助材を添加した乾式不定形耐火物が使用
に供されているが、炉の操業中に生成する銅の酸化物を
主な成分とするノロの付着および組織内へのノロの選択
的浸透により異成分組織の形成や過焼結により使用中に
おいて、加熱冷却が繰り返されることにより内張材に亀
裂が発生し、この亀裂部に地金が浸入し全体的には炉壁
の残有厚を多く残しながらも耐用に耐えられなくなり、
内張材の寿命を短かくしている。この間、付着ノロの除
去作業は高温中に行なはないと除去が困難となるため非
常な高熱作業が要求される。このため炉壁保全の機会が
多くなり炉操業率を低下させる。炉の保全費がかさむこ
とや解体、施工と云う極度に作業環境の悪い3Kの代表
的な作業をよぎなくされる。これらの諸問題を解決し安
定した操炉が出来て、操業率が高くランニングコストが
低く、良い環境での作業ができ、炉壁材の解体、施工と
云う3K作業の頻度が少なく且つ簡便な作業となるよう
強く望まれているのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の如く、炉の稼動
中は炉の内張材の稼動面に多く付着する銅の酸化物を主
成分とするノロが付着する高熱場所でのノロ除去作業や
亀裂の発生による地金差し等による突発的な損傷により
炉の操業率の低下をまねきひいては鋳造工場の操業面に
も支障をきたす。このための炉の保全費、チョコ停によ
るロスが非常に高くなることや炉の解体、打施工と云う
代表的な3K作業の機会が多くり、操業面、炉の費用
面、および3K作業面等々の多くの問題をかかえてい
る。これらの諸問題を解決して工場の稼動率面、製造コ
スト面、および作業面の改善をすることのできる誘導炉
の内張用耐火物を提供することを技術的な課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等はこのような
現状に鑑み炉が安定して操業ができ、且つノロ取り等の
高熱場所での作業頻度を少なくし、3K作業の軽減が計
られ、突発的な内張材の解体、打施工作業をなくし、よ
り高い安全、安定操業が維持できるための手段として第
1に内張用耐火物の材料構成を溶融石英材5〜30重量
%、炭化けい素質材5〜40重量%、Al23含有量が
55%以上のハイアルミナ質材およびアルミナ質材30
〜90重量%で、この3者の合量が90%以上である耐
火材料で構成することにより改善を見い出した。
【0005】銅および銅合金の溶解、精錬用誘導炉の誘
導炉用内張耐火物として、55%以上のAl23を含有
するハイアルミナ質材およびアルミナ質材により高耐食
性を維持し、これに炭化けい素質材を加えて耐食性、ス
ラグの組織内への耐浸透性を高めるとともに高熱伝導性
がはかられる。尚溶融石英材の添加は全体の熱間線膨脹
率を小さくするとともに耐火物組織内に大きく異る低膨
脹性材料を複合化させることにより耐熱衝撃性を高める
効率を生み出すことができると共に使用中は溶湯より受
熱や大気との接触等により炭化けい素材は一部酸化現象
を生しクリストバライト等の酸化物を生成することや、
溶融石英は粒の外層部より一部結晶化を生ずる。この酸
化現象、結晶化現象により体積が膨脹して耐火物素材が
焼結による体積収縮をおこし、これにともなう亀裂の発
生が抑制される等々の好成績を修めることができること
により溶損が少なく、割れ、亀裂が小さく、ノロの付着
が少なくなることにより現在の諸問題を大きく改善する
ことができて、安全且つ安定した操業ができ、チョコ停
を改善した高能率な作業ができることおよび高熱場所で
のノロ除去作業も大巾に軽減することができる。
【0006】前記耐火材料より耐用度を向上させるため
にあらかじめ定形化された内張用耐火物と成し、更に第
2の改善策としてあらかじめ側壁を1体成形体となし、
この成形体が組織的に均一性が高く且つ1000℃以下
の温度で熱処理を施こし、気孔率15%以下の高密度化
成形体となし、誘導炉の最内側壁材を構成し、この定形
耐火物と炉本体との間隙に乾式不定形耐火物を投入して
直接加振充填して2層構造体とすることにより作業環境
の悪いなかでの築炉作業即ち3K作業が大きく軽減され
て改善され、又高い熟練度を必要とせず確実なる施工が
容易にかつ簡単に出来るようになった。尚炉の立ちあが
りにさいしても1体成形体としているため従来のように
10〜15時間と長時間を要する低温での焼結工程を全
ったく必要とせず築炉後すぐに正規の稼動が可能となっ
た。このように材質及び耐火物の形態を改善した方法で
の施工方法の開発により、より安定した操業ができ、長
寿命化と施工の簡略化により3K作業の軽減化および操
炉時の前工程を省くことができる等、大きな効果をあげ
ることができて、現在かかえている諸問題を解決し得る
方法をここに提供するものである。
【0007】(限定理由) 炭化けい素質材の添加量5〜40重量% a 5重量%以下ではノロの付着性、ノロの浸透性およ
び耐食性の改善効果が小さい b 40重量%以上であると、導電材であるためエネル
ギー効率が小さくなることと耐食性および耐熱衝撃性の
改善効果が認められない。原料コストが高くなるためで
ある。 溶融石英材の添加量5〜30重量% a 5重量%以下となると、溶融石英の諸持性を引き出
すことができない。 b 30重量%以上となると耐熱衝撃性の面で強化には
なるが耐食性がより低下してくる。 Al2355%以上含有するハイアルミナ質材お
よびアルミナ質材30〜90重量%の配合量について、 a Al23含有量55%以下となると耐食性が低くな
る。 b 30重量%以下の場合は耐食性が低くなる。 気孔率15%以下とする 耐火物の気孔率が15%以上となると組織が粗くなり溶
融異物が容易に浸透できるようになりこれが溶損を増加
させるとか変質層を形成して内部亀裂を生じせしめ剥落
現象となり構造的損傷を多発させる。 熱処理温度1000℃以下 a 1000℃以上となると耐火物が硬さが進み熱衝撃
抵抗性が低下すると共に亀裂が成形体の厚み全部に入り
損傷を早めることとなるため、
【0008】
【実施例】以下本発明の実施例について記載する。 1.実施例に用いる耐火材料の化学成分値を表1に示
す。基本粒度構成を表2に示す。
【0009】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】一次基礎試験 Al23−SiO2系材料および溶融石英材について、一
次基礎試験の配合比率および試験結果を表3に示す。
【0012】
【表3】
【0013】試験体は表1、2に示す定められた材料を
用いて表3に示された配合比率に調整して、微粉部に解
膠材としてリン酸ソーダー1重量%、水4重量%を添加
し、混練後粗、中粒部材を混合、混練後、振動台上で、
金属製容器内で厚み30−50mmぐらいとして加振脱
泡を5分間行い、成形用原料を作成し、振動台上に25
0×114×65mmの成形用石膏型を固定し、振動さ
せながら石膏型内へ成形用原料を順次投入して成形す
る。脱型後予備乾燥として30〜50℃24時間乾燥
後、500℃10時間の熱処理を行ない製出する。この
試験体を用いて、品質特性値試験および高周波誘導炉を
用いて側壁張り分け法での浸食試験を行なう。
【0014】浸食試験の条件 溶解物 銅 溶湯温度 1300℃ 保持時間 72時間
【0015】この基礎試験の結果によりAl23−Si
2系材料でAl2350%含有材は溶損が大きい。尚
溶融石英材は稼動層の焼結が進み、溶損量はハイアルミ
ナ材に比べ大きな差はなく異成分の浸透も非常に少ない
状態である。
【0016】二次基礎試験 炭化けい素材の適正添加量を求めるため二次基礎試験を
行なった。その配合比率と試験結果を表4に示す。一次
基礎試験のNo3およびNo4を基として、アルミナ質
材30重量%ムライト質材70重量%を基準材とし、ム
ライト質材と炭化けい素質材を置換して、炭化けい素質
材の適正配合量を求めた。試験体は一次基礎試験と同様
の方法で製出し品質特性値試験および浸食試験を行ない
検討した。
【0017】この二次基礎試験の結果より炭化けい素質
材の添加量は5重量%より異成分の浸透深さおよび耐溶
損、耐スラグ性の効果が認められ、添加量の増量にとも
ない35重量%まではその改善効果が高くなるが40重
量%以上ではほぼ同じ位の平行値で推移する。
【0018】
【表4】
【0019】三次基礎試験 二次基礎試験をもとに溶融石英材の適正配合比率をきめ
るため三次基礎試験を行った。その結果を表5に示す。
二次基礎試験の試験材,を基に炭化けい素質材15
重量%,アルミナ質材30重量%,ムライト質材50重
量%を基準材とし、ムライト質材と溶融石英材を置換し
て溶融石英材の適正配合比率を求めた。耐熱スポーリン
グ試験結果を表6に示す。試験体は一次基礎試験と同様
の方法で製出し、品質特性値試験浸食試験および弾性率
の変化率による耐熱スポーリング性試験を行った。
【0020】
【表5】
【0021】
【表6】
【0022】溶融石英材の添加量は5重量%で耐スポー
リング性の向上が認められるが30重量%以上ではその
効果はほぼ同様である。
【0023】実炉使用試験 基礎試験の結果にもとづいて本発明品の実炉試験を行な
った。実用結果を比較例とともに表7に示す。
【0024】
【表7】
【0025】本発明の実用実施品として三次基礎試験の
No2およびNo4の本発明品を用いた。比較例として
No1、No6およびNo4と同材質の不定形耐火材N
o4Aを用いた。本発明品のNo2、No4および比較
例のNo1、No6は一次基礎試験で行ったのと同様の
製造方法を用いて誘導炉用の所定の形状の気孔率15%
以下の1体成形体の定形耐火物を作成する。これを誘導
炉本体内に配設し、炉本体との間隙に成形体を拘束させ
るためにハイアルミナ質の乾粉不定形耐火物を加振充填
し固定施工する。尚比較例のNo4Aは従来法であるフ
ォーマーを炉本体内に配設し、所定の厚みになる様この
間隙にNo4A材を投入振動充填して築造して使用に供
した。
【0026】実炉試験に用いた誘導炉の使用条件を下記
に示す。 炉の大きさ 2T 溶解物 銅 溶湯温度 1300℃
【0027】
【発明の効果】以上の結果に示されるように現在一般に
用いられている表7の実用実施例比較品No6アルミナ
・ムライト:炭化けい素質系のハイアルミナ−炭化けい
素質材は使用中に亀裂の発生が多く且つ溝状の異状損傷
へと発達し、この溝に地金が差し込み使用に耐えられな
くなるが本発明品は亀裂の発生もきわめて少なく又小さ
く有害な異状損傷迄に発達することなく安全で安定して
使用ができる。尚総1ch当りの損傷量比は本発明品の
No2とNo4は比較品No1に対してはそれぞれ30
%,28%比較No6に対してはそれぞれ62%,58
%にとどまり、又No4材において本発明による定形耐
火物とした場合と乾式不定形耐火物としての従来方法と
の比較においては57%にとどまり大巾な耐用寿命の改
良向上が見込まれ且つ異状損傷が極小さくなることによ
り耐用寿命の向上と、操業の安定性にも大きな効果が修
められるものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅および銅合金を溶解、精錬する誘導炉
    において、炉の最内側壁部又は側壁部と底部を溶融石英
    材5〜30重量%,炭化けい素質材5〜40重量%,A
    23含有量が55%以上のハイアルミナ質材およびア
    ルミナ質材30〜90重量%でこの3者の合量が90%
    以上である耐火材料に必要ならば適宜の解膠材および硬
    化材を添加し、混練後1体成形体とし、1000℃以下
    の熱処理を施こし、気孔率15%以下とした定形耐火物
    で築造したことを特徴とする誘導炉。
JP35523296A 1996-12-19 1996-12-19 誘導炉 Expired - Lifetime JP3841185B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019089682A (ja) * 2017-11-16 2019-06-13 黒崎播磨株式会社 不定形耐火物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019089682A (ja) * 2017-11-16 2019-06-13 黒崎播磨株式会社 不定形耐火物

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