JPH10227570A - るつぼ形誘導炉 - Google Patents

るつぼ形誘導炉

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JPH10227570A
JPH10227570A JP4467797A JP4467797A JPH10227570A JP H10227570 A JPH10227570 A JP H10227570A JP 4467797 A JP4467797 A JP 4467797A JP 4467797 A JP4467797 A JP 4467797A JP H10227570 A JPH10227570 A JP H10227570A
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Hiroshi Otsuka
弘 大塚
Hiroshi Uemura
浩 植村
Sadahiro Ueno
定洋 上野
Hidemi Hattori
英美 服部
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  • General Induction Heating (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】るつぼ形誘導炉で溶解した鋳鉄溶湯中の低融点
金属を除去する。 【解決手段】亜鉛や鉛をめっきした鋼板を含む鋳鉄原料
を溶解するるつぼ形誘導炉において、溶解室内の溶湯中
に不活性ガスを吹き込んで溶湯中の亜鉛を除去する場合
に、単位湯量当たり10〜16ノルマルリットル/分の
不活性ガスを吹き込むものとする。これにより、原料投
入から溶湯の出湯までの間に亜鉛や鉛を許容含有量まで
除去して高品質の鋳鉄溶湯を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は誘導加熱により金
属を溶解する誘導溶解炉に関し、特に鉄鋳物の鋳造に用
いるるつぼ形誘導炉に関する。
【0002】
【従来の技術】上記るつぼ形誘導炉で溶解する鋳鉄原料
としては、銑鉄、鋼屑(鋼材の切削屑や切断端材)、鋳
鉄の戻り材(鋳造品の仕上げ工程で生じる鋳鉄屑)、ス
クラップ鋼材(廃棄物から回収される鋼材)などが用い
られるが、材料コストの低減面からは成分調整が可能な
範囲内でスクラップ鋼材を多く用いることが望まれる。
このスクラップ鋼材は近時は自動車や大型家電品などの
解体品からの供給割合が増え、そのためにスクラップ鋼
材中には亜鉛や鉛などの低融点金属をめっきした鋼板が
多く含まれるようになってきている。ところが、これら
の低融点金属の成分量の増加は鋳鉄の品質を低下させる
とともに、特に亜鉛は鉄の溶解温度で気化して誘導炉の
溶解室を形成する耐火材中に浸透し、耐火材と反応して
これを溶損させたり、耐火材の外側の誘導コイルを損傷
したりする。
【0003】そこで、特開平4−90494号では、る
つぼ形誘導炉に排気装置を接続して炉内を400〜65
0トル(torr)の負圧に減圧し、亜鉛蒸気を排気す
ることが提案されている。しかし、この場合の排気は耐
火物中への亜鉛の浸透防止をねらいとするものであっ
て、鋳鉄の品質保持の面からどの程度まで減圧するべき
かについては触れられていない。一方、溶湯内にアルゴ
ンや窒素などの不活性ガスを泡状にして吹き込むことに
より、溶湯中に含まれる不純物金属の蒸発を促してこれ
を除去する手法が知られている。しかし、この手法は溶
鋼の鋳込作業に用いる取鍋精錬炉などの分野では多用さ
れているものの鋳造用るつぼ形誘導炉の分野では実績が
少なく、具体的にどの程度の流量でガス吹き込むべきか
については明らかでない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記した減
圧排気やガス吹き込みは、低融点金属の除去手段として
有効であり、また排気の場合には減圧度が高いほど、ガ
ス吹き込みの場合はガスの流量が多いほど除去作用が大
きいとは考えられるものの、減圧度を高くすればそれだ
け排気装置の設備費が高くなり、ガス吹き込み量を増や
せばそれだけ運転経費が高くなる一方、作業効率の面か
らは、炉内に投入した溶解材が完全に溶け落ちた後、溶
湯を更に昇温させてから出湯するまでに要する時間と低
融点金属の除去時間との兼ね合いも必要である。つま
り、減圧度やガス吹き込み量は鋳鉄の品質のみならず経
済性や作業合理性も考慮して定める必要があるが、上に
も述べた通り、それらについては十分な解明がなされて
いない。この発明の課題は、減圧排気あるいはガス吹き
込みによる亜鉛及び鉛の除去に関し、実用面から適切な
作業条件を突き止めることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】るつぼ形誘導炉に投入さ
れる鋳鉄原料の種別や重量割合はその都度異なり一概に
はいえないが、例えば鉄骨端材などの上質材20%、め
っき鋼板を含むスクラップ材30%、銑鉄30%、鋳鉄
戻り材20%程度が一般的であると推測される。本発明
者らはこのおおよその推測値を基本に、原料条件がこれ
よりも悪い、すなわちスクラップ材の割合が多い場合を
想定して、溶解材を後述する実験例に示す割合に設定
し、これを容量5トンのるつぼ形誘導炉を用いて溶解
し、同時に種々の条件で減圧排気及びガス吹き込みを行
いながら、溶湯中の亜鉛及び鉛の含有量の時間変化を分
析する実験を行った。この発明は、上記実験結果から得
られた知見に基づくものである。
【0006】まず、請求項1記載のこの発明は、溶解室
内の溶湯中に不活性ガスを吹き込んで低融点金属を除去
する場合に、単位湯量当たり10〜16ノルマルリット
ル/分の不活性ガスを吹き込むものとする(ノルマルリ
ットルは1atmの圧力下での容積であり、以下単にリ
ットルと記す)。
【0007】また、請求項2記載のこの発明は、溶解室
を減圧排気して低融点金属を除去する場合に、溶解室内
を8700〜16700パスカル(Pa)に減圧するも
のとする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に図1〜図7に基づき、この
発明の根拠となる実験例について説明する。 実験例1 図1及び図2は請求項1の発明に係る実験例1の結果を
示す線図、図5は実験例1で使用したガス吹き込み手段
を備えた容量5トンのるつぼ形誘導炉を示す縦断面図、
図6は図5のガス吹き込み部分の拡大図である、まず、
図5において、スタンプ耐火材からなるるつぼ1により
溶解室2が形成され、上部に出湯口3が設けられてい
る。るつぼ1の外側にはコイルセメントからなる絶縁材
4を介して誘導コイル5が配置され、その外側には継鉄
6が配置されている。上記各部は炉枠7に収容されて炉
体を構成し、るつぼ1は断熱れんが8及び耐火れんが9
からなる台床を介して炉枠7上に支持され、またるつぼ
1の周囲は上下2箇所で耐火セメント10により炉枠7
に固定されている。図示炉体は油圧シリンダを備えた図
示しないスタンド上に傾動可能に支持されている。
【0009】炉体底部には、溶解室2内の溶湯中に不活
性ガスを吹き込むためのポーラスプラグ11が設けられ
ている。図6にその取付部の拡大図を示す。高アルミナ
質の多孔性耐火材からなるポーラスプラグ11は円錐状
に形成され、ガスは通過させるが金属溶湯は通過させな
い性質を持っており、ガス配管12を通して供給された
ガスはポーラスプラグ11を通過して溶湯中に吹き込ま
れる。なお、図示しないがるつぼ1の上方には排気フー
ドが設けられており、溶湯からの金属蒸気やガスは排気
フードから集じん器を経て排気ファンにより場外に排出
される。
【0010】図6において、ポーラスプラグ11はるつ
ぼ底部に埋設された中空円錐体のスリーブ13内に挿入
され、炉枠7にねじ止めされたフランジ14により中空
円筒体の押えれんが165介してスリーブ13に押し付
けられて固定されている。図5に示すように、ポーラス
プラグ11にはガス配管12により可変流量調整弁16
を介して不活性ガスとしてのアルゴンガスのボンベ17
が接続されている。以下に、図5の炉を用いた亜鉛及び
鉛の除去実験について述べる。
【0011】ガス吹き込みによる亜鉛除去実験におい
て、溶解材は亜鉛めっき鋼板60%、銑鉄15%、鋳鉄
戻り材25%の配合割合とした。この溶解材の割合は通
常投入される鋳鉄原料としては低融点金属の含有量が最
大に近いものと推定される。実験ではこの溶解材を数回
に分けて炉内に投入し、全溶解材が完全に溶け落ち後、
昇温及び保温の段階でガスを吹き込みながら溶湯中の亜
鉛含有量の時間変化をガス吹き込み量を変えながら分析
した。亜鉛の初期含有量は0.06〜0.08(mass%)で、ガ
ス吹き込み量を20リットル/分,30リットル/分,
60リットル/分,80リットル/分及び100リット
ル/分に変えたときの亜鉛含有量の時間変化の分析結果
を図1に示す。
【0012】鋳鉄の許容亜鉛含有量は0.02〜0.03(mass
%)以下といわれているが、図1の結果によれば、この
レベル(図1にハッチングにより範囲を示す)まで減少
させるには、ガス吹き込み量が30リットル/分以下で
は無理で、60リットル/分で約20〜35分、80リ
ットル/分では15〜30分となる。100リットル/
分では約10〜25分となるが、その実験の際、ガス吹
き込み量が90リットル/分を越えると溶湯の飛散が激
しくなり、安全上好ましくないことが判明した。これら
のことから、操業上妥当な60分以内に亜鉛を除去する
には、50〜80リットル/分が妥当であると考えられ
る。
【0013】次に、鉛除去実験は、溶解材として亜鉛め
っき鋼板に変えて鉛めっき鋼板を用いた点を除いては、
実験方法は上述亜鉛の場合と同じである。その結果を図
2に示す。鋳鉄の許容鉛含有量は 0.003(mass%)以下
といわれているが、図2の結果によれば、このレベル
(図2に点線により示す)まで減少させるには、ガス吹
き込み量が30リットル/分以下ではやはり無理で、6
0リットル/分で約30分、80リットル/分で約20
分となることが分かった。100リットル/分では約1
0分となるが、上述の通り安全上は好ましくない。
【0014】以上の結果から、安全にかつ妥当な時間で
除去するには、亜鉛及び鉛のいずれにおいても、ガス吹
き込み量は50〜80リットル/分が適切であり、特に
60リットル/分程度とすれば、鉛も亜鉛と同じ約30
分程度で除去できることが分かる。上記50〜80リッ
トル/分のガス吹き込み量は、単位湯量(1トン)当た
りに換算すれば、その5分の1の10〜16リットル/
分ということになる。
【0015】実験例2 図3及び図4は請求項2に係る実験例2の結果を示す線
図、図7は実験例2で使用した減圧排気手段を備えたる
つぼ形誘導炉を示す縦断面図ある。図7において、炉体
は実験例1のものと同じであるが、この場合は炉枠7の
上端に固定されたフランジ18を用いて炉蓋19が取り
付けられ、溶解室2は密閉されている。そして、炉蓋1
9の頭頂部には溶解室2内を排気減圧するための減圧ポ
ンプ20が集じん器21を介して配管接続されている。
【0016】図7の炉を用いた実験例2において、溶解
材は実験例1と同じものを用い、この溶解材を炉蓋19
を開いて炉内に投入し、全溶解材溶け落ち後、炉蓋19
を閉じて排気をしながら、亜鉛及び鉛の含有量の時間変
化を炉内圧力を変えながら分析した。炉内圧力を400
0パスカル(30トル),8700パスカル(65ト
ル),16700パスカル(125トル)及び2000
0パスカル(150トル)に変えたときの亜鉛及び鉛の
含有量の時間変化の分析結果を図3及び図4にそれぞれ
示す。
【0017】図3の亜鉛の分析結果において、鋳鉄の許
容亜鉛含有量の0.02〜0.03(mass%)以下まで60分以
内に減少させるには、圧力20000パスカルでは無理
で、16700パスカルで約5〜15分、8700パス
カルで約3〜5分、4000パスカルで約2〜3分程度
となることが分かった。
【0018】また、図4の鉛について見れば、許容鉛含
有量の 0.003(mass%)以下に減少させるには、圧力2
0000パスカルでは60分以内はやはり無理で、圧力
16700パスカルで約30分、8700パスカルで約
20分、4000パスカルで約10分となることが分か
った。圧力4000パスカルまで減圧するには高容量の
減圧ポンプが必要であり、また溶湯の昇温〜保持に要す
る時間を考慮すると、低融点金属の除去時間を必要以上
に短縮しても無駄である。以上の結果から、操業上妥当
な60分以内で除去するには、亜鉛及び鉛のいずれにつ
いても減圧圧力は8700〜16700パスカルとする
のが適切である。
【0019】
【発明の効果】この発明は、亜鉛めっき鋼板や鉛めっき
鋼板が含まれる鋳鉄原料をるつぼ形誘導炉により溶解す
る際の適正なガス吹き込み量や減圧圧力を示すものであ
り、この発明によれば適切な設備と時間で鋳鉄溶湯中の
亜鉛や鉛を除去し、高品質の鋳鉄溶湯を得ることが容易
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガス吹き込み量を変えながら亜鉛含有量の時間
変化を分析した実験例の結果を示す線図である。
【図2】ガス吹き込み量を変えながら鉛含有量の時間変
化を分析した実験例の結果を示す線図である。
【図3】減圧圧力を変えながら亜鉛含有量の時間変化を
分析した実験例の結果を示す線図である。
【図4】減圧圧力を変えながら鉛含有量の時間変化を分
析した実験例の結果を示す線図である。
【図5】図1及び図2の実験例に使用したるつぼ形誘導
炉の断面図である。
【図6】図5におけるガス吹き込み部の拡大図である。
【図7】図3及び図4の実験例に使用したるつぼ形誘導
炉の断面図である。
【符号の説明】
1 るつぼ 2 溶解室 12 ポーラスプラグ 16 流量調節弁 19 ガスボンベ 20 減圧ポンプ 21 集じん器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 英美 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低融点金属がめっきされた鋼板スクラップ
    を含む鋳鉄原料を誘導加熱により溶解するるつぼ形誘導
    炉において、 溶解室内の溶湯中に単位湯量当たり10〜16ノルマル
    リットル/分の不活性ガスを吹き込んで前記低融点金属
    を除去するようにしたことを特徴とするるつぼ形誘導
    炉。
  2. 【請求項2】低融点金属がめっきされた鋼板スクラップ
    を含む鋳鉄原料を誘導加熱により溶解するるつぼ形誘導
    炉において、 排気により溶解室内を8700〜16700パスカルに
    減圧して前記低融点金属を除去するようにしたことを特
    徴とするるつぼ形誘導炉。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2852608A1 (fr) * 2003-03-20 2004-09-24 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede et installation de recuperation du zinc contenu dans un bain de fonte liquide
JP2006089838A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Chiba Univ リサイクル型Fe−Al複合材料の製造方法
JP2008196035A (ja) * 2007-02-15 2008-08-28 Nippon Steel Corp 溝型誘導加熱装置付き混銑炉における冷鉄源の溶解方法
JP2011195908A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Tokushu Denkyoku Kk 脱亜鉛装置および脱亜鉛方法
KR101100612B1 (ko) 2009-03-19 2011-12-29 현대제철 주식회사 용강의 납 제거 방법

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