JPS6032114B2 - 冶金用取鍋 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属、合金特にその融解格を誘導処理し、特に
交番磁界の作用の下で、融解浴を維持するかまたはその
温度を上昇させるための分割金属外厚型冶金用取鍋に関
するものである。

金属、特に炉外で取鍋によって精錬するにあたり、取鍋
で金属を加熱する場合、困難な問題に遭遇する。

その解決策の多くは電気エネルギーを利用するが、誘導
加熱によれば電気エネルギーを金属内部に優れた熱効率
で伝達することができる利点がある。

この場合、原理上では慣例型誘導炉の誘導コイルに匹敵
する誘導コイルを用い、その内に取鍋を設置すればよい
筈である。しかし取鍋内の処理すべき金属中に電流を誘
導させ、しかも不所望のフーコー電流によって取鍋の金
属外庫を過熱させないことに重大な問題がある。誘導コ
イルを１乃至５ＨＺの低周波数電流で附勢することが提
案された。しかし周波数が低くなればなる程、金属の強
力な蝿拝や敬鍋の金属外庫温度上昇が少なくなるため、
この方法で取鍋内の金属を縄拝する場合、他の加熱手段
、特にアークによって加熱する手段を追加する必要があ
る。さらに５０ＨＺ程度の商用周波数の電流で誘導コイ
ルを附勢する場合の利点を得るために、取鍋をこれが振
動する磁界に影響されないように改造することも提案さ
れた。

これがため、取鍋の金属外陣を多数の部村に分割し、こ
れら部材相互を電気的に絶縁し、金属外陣全体に不所望
なフーコー電流が循環するのを防止すると共に、金属外
厘全体の機械強度を許容値に維持し、例えば耐火裏張り
に生ずる亀裂によって融解金属が漏洩しないように十分
良好な密封性を維持することも提案された。この目的の
ため、フランス特許第１５０９０４３号明細書には、誘
導処理用取鍋の金属外陣を円筒形とし、その加熱領域を
非磁性金属板を絹立てた連続壁で構成し、金属板間の隙
間に耐火接着剤を介挿して金属板相互を電気的に絶縁す
ることが記載されている。フランス特許第１５３４９０
５号明細書にも上述した取鍋とほぼ同様な構成のものが
記載されている。

しかしかかる既知の型の取鍋は、その金属構造が極めて
緊密なため、電流周波数が６０ＨＺを越えたり、６０Ｈ
Ｚの商用周波数でも作業時間が長くなると、過熱されて
使用できなくなるおそれがある。フランス特許第２１０
０５５３号明細書には、上述した欠点を除去し得る取鍋
が記載されている。この場合には、取鍋の金属外厘をそ
の加熱領域で開放電気回路を形成するように、互に電気
的に絶縁した金属部材で構成し、各金属部材の断面を、
その長さに比べて４・さくしている。これについて多数
の変型が記載されている。しかしあるものは機械強度が
小さく、他のものは加熱領域において縦金属連繋ビーム
を利用し、これら連繋ビームを敬鍋の囲りに規則正しく
分布し、取鍋底と頂側環帯とにそれぞれ取付けた２個の
環状フランジに稀着して固定し、機械強度を改善してい
る。しかしかかる技術は複雑かつ繊維で場合によって損
傷した部品や古い部品を取換えることが容易でない。加
うるに取鍋を連続する金属部材で囲むため、取鍋の鞠線
と一致する軸線を有する譲導コイルを用いる場合に一般
に生ずるように、フーコー電流によって取鋼を過熱する
おそれがある。本発明の目的は製作が容易であると同時
に融解金属を十分満足に封止することができ、機械強度
が大きく、商用周波数で長時間にわたり作業しても、あ
るいはまた数十ＨＺ程度の一層高い周波数で短時間だけ
作業するも過熱されるおそれのない上述した型の治金用
取鋼を提供せんとするにある。

かかる目的を達成するため、本発明治金用取鍋は耐火姿
張りを施した外陣を具え、この外陣を取鋼金属底と、金
属頂側環帯と、取鍋金属底を金属項側環帯に連結する中
間部村とをもって構成し、この中間部材を加熱領域にお
いて金属縦連繋ビームによって構成し、その両端を取鍋
金属底および金属頂側環帯にそれぞれ取付けた下側およ
び上側金属環状フランジに縦着したものにおいて、連繋
ビームを取鍋の内部より外部に向け、外厘を横切って縮
小する幅を有する縦空所内に介在できるように形成し、
この空所内には耐火電気絶縁部村より成る換を密鉄した
ことを特徴とする。本発明の実施にあたり、蓮繁ビーム
の横断面を台形とし、その短底辺を取鍋内側に配設すれ
ば、連繋ビーム相互間の空所の幅を外庫を横切り、取鍋
の内部より外部に向け漸減させることができて好適であ
る。

また連繋ビームを管状とし、その内に冷却流体を循環せ
しめるための手段を設けることができる。

上述した所から明らかなように、本発明冶金用取鍋の主
構成部材は次の通りである。

取鍋の外陣の中間部村を規則正しく離間するを可とする
縦金属部材と、電気絶縁部材とに分割する。

縦金属部材でケージ状金属機体を形成し、その使用に際
し、機械強度を良好ならしめると共に、導磁率を大きく
し、加熱領域ではこれらの縦金属部材にインダクタを直
接作用させる。

上述したように構成した金属構体の互に離接する２個の
縦金属部材間に介在する空所内に耐火電気絶縁襖を介挿
する。

本発明においては金属外厘の縦金属部材を特殊形状とし
、一方においては耐火熱絶縁挟が取鍋内に生ずる熱応力
を受けて取鍋の外側に向け自然に押出されるのを阻止し
、他方においては特に裸−金属部材接触装城において外
庫を十分に密封し、内張りを構成する耐火レンガに、場
合によって亀裂が生じても、融解金属が取鍋外に漏出す
るおそれがないようにする。

加うるに古い部品を容易に取換えることができ、特に耐
火電気絶縁楼の古くなったものは、取鍋を冷却した後、
敬鍋の内側に向けて押込むだけで縦金属部材間から容易
に取除くことができる。かかる利点は例えば英国特許第
２７４００８号明細書記載の譲導炉のような従釆技術分
野で既知の装置では得ることができない。

この誘導炉では連繋ビームと耐火裏張りとの間に誘導コ
イルを介挿して外厘を構成し、これで耐火裏張りを支持
すると共に、融解金属を封止している。これがため誘導
コイルの導線の中間部分を縦着し、互に離接する２個の
巻回間に断面が両凸レンズ状の環状空所を形成しその内
に耐火電気絶縁樺を離脱不能の状態で介挿している。フ
ーコ−電流が存在しなくとも、熱線が融解金属から耐火
裏張りを横切り、取鍋の内側から外側に移り、外厘を加
熱するり本発明においては融解金属を誘導処理する際に
温度が危険な値まで上昇するのを防止するため、管状連
繋ビームを用いる。

かかる構成によれば、下記のような三重の利点がある。
第一に、蓮繁ビーム内に、冷却流体例えば空気を循環さ
せることができる。

第二に、連繋ビーム内を流れるフーコー電流の強さを弱
めるため、その壁の厚さを取鍋の機械強度を弱めない程
度に薄くすることができる。

第三に、中空な管状連繋ビームを引抜き作業によって製
作することができ、密実連繋ビームのように伸線後、鍛
造する必要がないため、良質の材料で綾成することがで
きる。加うるに、連繋ビームは密実の場合も中空の場合
も、断面が同一なら慣性モーメントが同一で座屈の如き
折曲げに対する抵抗も同一である。また中空連繋ビーム
の断面を例えば台形とすれば、これを市販の非酸化性鋼
管で廉価に構成することができる。

その変形に要する設備も極めて簡単でよく、その設備費
も甚だ早期に償却することができる。図面について本発
明を説明する。

第１図に示す本発明冶金用取鍋はその金属外厚１を一般
に円筒状に形成し、その内側に耐火裏張り（図示せず）
を施こす。

外厘は盆状の金属底側環帯と２と、同じく金属製の頂側
環帯３と、両者間に介在し、外庫１の周辺に沿って分布
させた複数の従金属連繋ビーム４とをもって構成する。
これら連繋ビーム４は互に規則正しく離間され、耐火裏
張りを囲む柱状カーテンを形成する。互に隣接する２個
の連繋ビーム４，４間の空所内には耐火電気絶縁裸５を
介挿する。こられの核５は上述した性質の他に、熱絶縁
性と取鍋１の使用時に金属横体が膨脹するために起因し
て生ずる圧縮力に対する良好な抵抗性とを呈する必要が
ある。これがため蝶５の材料としてはＳ加地ｎｉｏなる
商品名で市販の鉱石および粉状石綿のブリケット状材料
が好適である。連繋ビーム４の上下両端を２個の環状フ
ランジ６および７に綿着し、これら環状フランジを取鍋
縁を構成する金属頂側環帯３および取鍋金属底２にそれ
ぞれ取付ける。

この取付態様は第２図につき詳述するように緒着手段８
によって達成する。頂側環帯３には２個の機軸頚９，９
を取付け、これら機軸額９を介して取鍋を慣例のように
昇降せしめ得るようにする。頂側環帯３には他に環状支
持縁１８を取付け、連繋ビーム４によって構成される外
厚表面よりも外方に突出させ、上記フランス特許第２１
００５５３号明細書の第９図に例示したように、取鍋を
加熱槽内に設置する際、環状支持縁１８を加熱槽開□縁
に係合させて取鍋を支持し得るようにする。本例では取
鍋底に湯口１０を設け、融解金属を在世し得るようにす
る。第１図の左側には取鍋を囲むソレノイド１１とこれ
を囲む環状強磁性ヨーク１２とで構成した誘導加熱手段
を線図的に示した。第１図から明らかなようにソレノイ
ド１１の高さは、連繋ビーム４の高さよりも高くならな
いようにし、頂側環帯３、取鍋底２ならびに上下両環状
フランジ６および７が加熱領域ａの外方に位置するよう
にする。外厘１の金属横体全体を非磁性材料、例えば非
磁性非酸化鋼で構成し、ソレノイド１１から生ずる磁界
の磁力線の分離を形成しないようにし、取鍋内に収容し
た処理すべき融解金属に対する処理能力を低下しないよ
うにする。本発明による連繋ビームの特殊形状を第３図
について説明する。第３図から明らかなように、本発明
の他の特徴とする所は、連繋ビーム４を管状とし、取鍋
の軸線方向に延長する軸管を構成し、冷却流体、便宜上
一般にガス、特に空気を循環させるようにした点である
。

これがため、取鍋の下側の締着手段８に支腕１４を突談
し、これによって環状導管１３を支持する。環状導管１
３には管系１５を連結し、これから環状導管１３に圧縮
空気を供給し、環状導管１３と、連繋ビーム４の下端に
気密連結した蓮管１６を介して各連繋ビーム４に圧縮空
気を分配する。図面を簡単とするため、蓮管１６は数個
のみ示した。圧縮空気は、連繋ビーム４内を上昇し、そ
の頂端にあげた出口孔１７を経て大気中に放出される。
詳細は第２図について説明する。本例では融解鋼容積が
約７トン、外厘直径が約１．５仇ｈの試験用取鍋を用い
た。

連繋ビーム４の数を６の固とし、各連繋ビーム４の断面
寸法を蝶５を介挿するための縦空所の断面寸法の約１′
２とした。

連繋ビーム４の断面を台形一とし、その寸法を第３図に
示すように次の如く定める。短底辺２．＆友、最頂辺３
．５肌、高さ５．５ｃの、台形管の管壁の厚さ０．８肌
。連繋ビームの数および断面は耐火裏張りを維持すると
共に、取鍋底、耐火裏張りおよび処理すべき融解金属の
全重量を機械的に支持できるものに定める。また中空連
繋ビームの機能の一つによって電磁波が導体中に侵透す
る所謂表皮効果が起る際に生ずるフーコー電流を軽減せ
しめる。本発明取鍋に適用する電磁波の周波数が５０日
２または６０日２の商用周波数である場合に、連繋ビー
ムの非磁性非酸化鋼中に浸透する電磁波の深さは約６肌
である。これがため連繋ビームの管壁の厚さ約６肌以下
とし、できる限り寄生電流を軽減して発熱を少なくする
のが好適である。第２図は連繋ビーム４を頂側環状フラ
ンジ６に締着する態様を示す。

上述したように、取鍋の加熱領域ａの外側に位置する頂
部を、金属頂側環帯３をもって構成し、その内端に上側
環状フランジ６を取付け、上側環状フランジ６にあげた
孔１９に連繋ビーム４のねじ付端を挿適する。

本例では連繋ビーム４と、そのねじ付端とを同一体に構
成し、ねじ付端の先端には上述したように出口孔１７を
あげる。頂側環帯３には、上側環状フランジ６の上方に
環状支持縁１８を取埠付け、取鍋を誘導加熱槽内に入れ
る時に、環状支持縁１８を誘導加熱槽の関口縁に係合さ
せて取鍋を支持し得るようにする。連繋ビーム４を上側
環状フランジ６に締着するため、ナット２０を連繋ビー
ム４のねじ付端に、座金２１と板パッキング２２とを介
して締着する。上側環状フランジ６の孔１９の内径を連
繋ビーム４のねじ付端の外径よりも幾分大きく定め、両
者間の隙間内に環状パッキング２３を介挿し得るように
する。板パッキング２２と、環状パッキング２３とによ
って金属製の上側環状フランジ６に対し連繋ビーム４を
電気的に絶縁する。

板パッキング２２と環状パッキング２３の構成材料は所
要特性を考慮に入れ、互に隣接する連繋ビーム４，４間
に介挿する酸５の構成材料と類似の材料とする。これが
ため上述したＳ卵舷ｎｉｏなる商品名で市販の材料が好
適である。連繋ビーム４の下端も、取鍋の金属底側環帯
２に取付けた下側環状フランジ了に、上述した所と同様
に締着する。

これがためこの締着態様は図面から省略した。上述した
所から明らかなように、連繋ビーム４は管状とし、その
軸方向に延長する鼠管２２は、その出口孔１７を外部に
運速させる。

第３図に示すように本発明においては連繋ビーム４の断
面を台形とし、その短底辺２５を取鍋内側に向ける。

かかる構成によれば、互に隣接する２個の連繋ビーム４
，４間に、同じく台形の縦通路を形成し、その底辺は、
連繋ビーム４の短底辺とは反対側に位置する。

これがためこれら縦通路の取鋼の周辺に沿い測った幅は
、取鍋の内側から外側に向け縮小する。これらの縦通路
は、上述した空所または隙間であって、その内にＳ仇ｄ
ａｎｉｏなる商品名で市販の材料で構成するのが好適な
穣５（第１および３図）を介挿する。

これらの漢５は取鍋の内側から縦通路内に押込むかまた
は取鍋の構成にあたり、連繋ビーム４と交互に装着する
ことができる。第３図から明らかなように、これらの酸
５は、取鍋の使用中、内部圧力によって取鍋外に押出さ
れることがない。潔５はその短底辺２６を押込むだけで
内側に向け容易に取外して取換えることができる。かく
構成した外厚１は取鍋周囲全体にわたり機械的に連続し
、その内壁２７を裏張りの板片または耐火レンガ２８に
あてる。かかる構成によれば耐火レンガ２８の機械強度
を改善することができる。また熱応力や膨脹のため耐火
レンガ２８に亀裂を生じても、上述したように構成した
外庫の密封性が良いため、融解金属が取鍋外に漏洩する
おそれがない。上述した実施例では外庫１と耐火レンガ
２８にとの間に石綿層２９を介挿する。

この石綿層２９は、これにより耐火性をなお一層改善で
きるが、必要不可欠なものではない。第３図に示すよう
に、連繋ビーム４は管状としが、本発明はこれにのみ限
定されず、連繋ビーム４は中空または密実とすることが
できる。

本発明は上述した例にのみ限定されないこと勿論である
。

例えば金属連繋ビーム４は完全な台形でなくてもよく、
互に隣接する２個の連繋ビーム４，４間の縦空所の外厚
を横切る幅が取鍋の外側に向けて縮小する任意形状とす
ることができる。また取鍋は円筒状でなくてもよく、加
熱領域において縦連繋ビーム４によって構成した金属横
体の機械強度が高い幾分複雑な他の機何学的形状とする
ことができる。また連繋ビーム４内に冷却流体を上昇さ
せることも本発明の不可欠な特性ではない。

上述した例では実施の便宜上、冷却流体を上昇させた。
幾分不便で厄介でもよければ所要に応じ冷却流体を連繋
ビーム４の頂部に供給して下降させることもできる。こ
の場合には環状導管１３と蓮適する蓮管１６の如き導管
を設け、これを取鋼の外側に沿い立上がらせるかまたは
環状導管１３を頂側環状フランジ６の上方に移すことも
できる。上述した本発明の実施態様は次の通り要約する
ことができる。

【１１特許請求の範囲第１項記載の冶金用取鍋において
、連繋ビームの横断面を台形とし、その短底辺を取鍋内
側に配設する。

｛２） 特許請求の範囲第１項記載の冶金用取鍋におい
て、連繋ビームを管状とし、その内に冷却流体を循環せ
しめるための手段を設ける。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘導コイルの間隙内に設置した本発明冶金用取
鍋の一例を示す正面図、第２図は上側環状フランジに連
繋ビームを緒着する手段を示す一部拡大縦断面図、第３
図は本発明による台形連繋ビームを具える冶金用取鋼の
右側部分拡大断面図である。 １・・・金属外厚、２・・・取鍋金属底「 ３・・・金
属頂側環帯、４・・・連繋ビーム、５・・・耐火電気絶
縁蝶、６…上側環状フランジ、７・・・下側環状フラン
ジ、８・・・綿着手段、９・・・横麹鞭、１０・・・湯
口、ａ・・・加熱領域、１１・・・ソレノィド、１２・
・・環状強磁性ヨーク、１３・・・環状導管、１４・・
・支腕、１５・・・管系、１６・・・蓮管、１７…出口
孔、１８・・・環状支持縁、１９・・・頂側環状フラン
ジ６の孔、２０・・・ナット、２１・・・座金、２２・
・・板パッキング、２３・・・環状パッキング、２４・
・・鞠管、２５・・・短底辺、２６・・・短底辺、２７
・・・内壁、２８・・・耐火レンガ、２９・・・石綿層
。 ＦＩＧ‐１‐ ＦＩＧ‐２‐ ＦＩＧ‐３‐

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘導手段の作用を受けて金属を処理するための冶金
   用取鍋であつて、耐火裏張りを施した金属外匣を具え、
   該外匣を取鍋金属底と、金属頂側環帯と、取鍋金属底を
   金属頂側環帯に連結する中間部材とをもつて構成し、該
   中間部材を加熱領域において金属縦連繋ビームによつて
   構成し、その両端を前記取鍋金属底および金属頂側環帯
   にそれぞれ取付けた金属環状フランジに締着したものに
   おいて、連繋ビームを取鍋の内部より外部に向け、前記
   外匣を横切つて縮小する幅を有する縦空所内に介在でき
   るように形成し、該空所内には耐火電気絶縁材料より成
   る楔を密嵌としたことを特徴とする冶金用取鍋。