(57)【要約】【課題】  取鍋内壁の加熱のバラつきを解消し、エネルギーロスをさらに減じることができる取鍋予熱装置を提供する。【解決手段】  上部に溶湯の注ぎ口となる開口部を有する取鍋１と、開口部を塞いで取鍋１を密閉する密閉蓋２とを備える取鍋予熱装置であって、密閉蓋２を貫通して取鍋１の中央に装入される中心電極５と、中心電極５の先端に取鍋１底面と平行して設けられ、取鍋１内壁に向かって少なくとも２方向へ延びる板電極６と、密閉蓋２を貫通して取鍋１の板電極６と対応する位置に装入される、少なくとも２つの電極３および電極４と、電極３および電極４と板電極６との間にアークを発生させ、発生させたアークの輻射熱を利用して取鍋１内部を加熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に溶湯の注ぎ口となる開口部を有する取鍋本体と、前記開口部を塞いで取鍋本体を密閉する密閉蓋とを備える取鍋予熱装置であって、
前記密閉蓋を貫通して取鍋本体の中央に装入される中心電極と、
前記中心電極の先端に取鍋底面と平行して設けられ、取鍋内壁に向かって少なくとも２方向へ延びる横方向電極と、
前記密閉蓋を貫通して取鍋本体の前記横方向電極と対応する位置に装入される、少なくとも２つの電極と、
前記電極と前記横方向電極との間にアークを発生させ、発生させたアークの輻射熱を利用して取鍋本体内部を加熱するアーク加熱手段とを備える
ことを特徴とする取鍋予熱装置。
【請求項２】
前記電極の極性が異なり、前記中心電極および前記横方向電極は中性極とされる
ことを特徴とする請求項１記載の取鍋予熱装置。
【請求項３】
前記電極の極性が同じであり、前記中心電極および前記横方向電極は前記電極の極性と異なる
ことを特徴とする請求項１記載の取鍋予熱装置。
【請求項４】
前記アーク加熱手段は、前記電極を個別に昇降させてアーク電圧を自動制御するアーク制御手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の取鍋予熱装置。
【請求項５】
上部に溶湯の注ぎ口となる開口部を有する取鍋本体と、前記開口部を塞いで取鍋本体を密閉する密閉蓋とを備える取鍋予熱装置における取鍋予熱方法であって、
前記密閉蓋を貫通して取鍋本体の中央に中心電極を装入し、
前記中心電極の先端に取鍋底面と平行して取鍋内壁に向かって少なくとも２方向へ延びる横方向電極を設け、
前記密閉蓋を貫通して取鍋本体の前記横方向電極と対応する位置に少なくとも２つの電極を装入し、
前記電極と前記横方向電極との間にアークを発生させ、発生させたアークの輻射熱を利用して取鍋本体内部を加熱する
ことを特徴とする取鍋予熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造工場で用いられる取鍋の予熱ないし保温のための装置および予熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
取鍋は、鋳造品を製造するための溶湯を、鋳造鋳型まで搬送するための容器として用いられている。１，５００℃以上という高温の溶湯の急激な温度低下を防ぐために、溶湯を注湯する前に取鍋が６００℃以上となるよう、取鍋を予熱する必要がある。また、取鍋内で溶湯を保持して待機させる場合も同様に、取鍋を６００℃以上に保温する必要がある。そのため、従来より、ガスや重油等を燃料としたバーナーの燃焼エネルギーによって取鍋内を加熱して、取鍋の予熱・保温を図ることが行われており、例えば、バーナーで燃焼ガスを下向きに吹き付けて取鍋を予熱する手法等がある。
【０００３】
しかし、この手法では、高温となった気体が取鍋上部の開口部から逃げていくので熱効率が悪く、取鍋を均一に加熱できない。また、開口部からの粉塵や放熱の飛散により工場内環境を悪化させることもある。さらに、バーナーの燃焼により取鍋内壁の耐火物が酸素と反応して劣化、損耗して耐火物の寿命を短くしてしまうこともある。
【０００４】
このような事情から、密閉蓋で開口部を塞いで取鍋を密閉し、密閉蓋を貫通して取鍋に電極を装入し、電極間にアークを発生させて取鍋の内部を加熱する取鍋予熱装置（例えば、特許文献１参照。）が提案されており、工場内環境を悪化させることがなく、エネルギーロスを減じて加熱エネルギーの効率化に一定の効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６２４８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の取鍋予熱装置では、取鍋内壁の加熱温度にムラが発生することがある。取鍋内壁に加熱温度域が局部的に低い部位があると、その部位を加熱して所定温度に到達させる必要があるところ、その部位以外の箇所は所定温度を超えて加熱を余儀なくされるため加熱エネルギーにロスが生じてしまう。上記特許文献１の取鍋予熱装置は、アークの輻射熱により取鍋内壁を加熱するものであるが、アーク発生箇所の反対側に位置する取鍋内壁は電極がアーク輻射光を遮って輻射熱が行き亘らないことがあり、その周辺は他の部位より加熱温度が比較的低くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、取鍋内壁の加熱のバラつきを解消し、エネルギーロスをさらに減じることができる取鍋予熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係る取鍋予熱装置は、上部に溶湯の注ぎ口となる開口部を有する取鍋本体と、前記開口部を塞いで取鍋本体を密閉する密閉蓋とを備える取鍋予熱装置であって、前記密閉蓋を貫通して取鍋本体の中央に装入される中心電極と、前記中心電極の先端に取鍋底面と平行して設けられ、取鍋内壁に向かって少なくとも２方向へ延びる横方向電極と、前記密閉蓋を貫通して取鍋本体の前記横方向電極と対応する位置に装入される、少なくとも２つの電極と、前記電極と前記横方向電極との間にアークを発生させ、発生させたアークの輻射熱を利用して取鍋本体内部を加熱するアーク加熱手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、中心電極の先端に設けられた横方向電極と、これに対応する位置に装入された２つの電極との間で双極アークを発生させ、この双極アークの輻射光が取鍋内壁まで遮蔽されることなく、内壁全体に均一にアーク輻射熱を行き亘らせるので、取鍋内壁の加熱のバラつきを解消し、エネルギーロスを減じることができる取鍋予熱装置が実現される。
【００１０】
ここで、前記電極の極性が異なり、前記中心電極および前記横方向電極は中性極とされるとしてもよく、また、前記電極の極性が同じであり、前記中心電極および前記横方向電極は前記電極の極性と異なるとしてもよい。
【００１１】
また、前記アーク加熱手段は、前記電極を個別に昇降させてアーク電圧を自動制御するアーク制御手段を備えるのが好ましい。
【００１２】
これによれば、各電極においてアーク電圧が制御され、加熱温度および加熱速度のバラつきがなく、エネルギーロスの少ない加熱が可能となる。
【００１３】
また、本発明は取鍋予熱方法として構成することもできる。すなわち、上部に溶湯の注ぎ口となる開口部を有する取鍋本体と、前記開口部を塞いで取鍋本体を密閉する密閉蓋とを備える取鍋予熱装置における取鍋予熱方法であって、前記密閉蓋を貫通して取鍋本体の中央に中心電極を装入し、前記中心電極の先端に取鍋底面と平行して取鍋内壁に向かって少なくとも２方向へ延びる横方向電極を設け、前記密閉蓋を貫通して取鍋本体の前記横方向電極と対応する位置に少なくとも２つの電極を装入し、前記電極と前記横方向電極との間にアークを発生させ、発生させたアークの輻射熱を利用して取鍋本体内部を加熱する取鍋予熱方法としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明に係る取鍋予熱装置によれば、取鍋内壁の加熱のバラつきが解消され、エネルギーロスの少ない取鍋予熱装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】取鍋予熱装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】取鍋予熱装置の結線方法を説明するための図である。
【図３】取鍋予熱装置の結線方法を説明するための図である。
【図４】３相交流電源の出力を利用した結線方法を示す平面図である。
【図５】４方向電極とした場合の結線方法を示す平面図である。
【図６】丸棒電極を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る取鍋予熱装置について図を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、取鍋予熱装置の構成を模式的に示す図である。
【００１８】
取鍋予熱装置は、外皮が鉄鋼製で内壁が耐火物で構成されている取鍋１に、取鍋１の本体上方の開口部を塞いで取鍋１を密閉するための密閉蓋２を設け、取鍋１に電極３、電極４、中心電極５および板電極６を装入して、これらの電極でアークを発生させて取鍋１内を加熱するものである。なお、密閉蓋２を押圧して密閉蓋２の密閉状態を保持させる蓋押圧ユニットも備えられている。
【００１９】
取鍋１の中心部には、電極３と電極４の双極のカーボン電極が装入されており、電極３と電極４との間に中心電極５が装入され、中心電極５の先端に板電極６が設けられている。取鍋１に装入された電極３と電極４は、電極駆動装置７によってそれぞれが独立して昇降可能とされ、電極３および電極４と板電極６との間で比較的高い負荷電圧によりそれぞれが高温のアークを発生、持続させ、その輻射熱を利用して取鍋１の内壁の耐火物表面を予熱・保温する。
【００２０】
中心電極５は、取鍋１の中心であって電極３と電極４とに挟まれる位置に装入されるカーボン電極であり、その先端には板電極６が装着されている。
【００２１】
板電極６は、中心電極５の先端に取鍋１の底面と平行に設けられ、取鍋１内壁の側方向に延びる板状のカーボン電極である。板電極６が電極３および電極４の先端部に位置することで、電極３および電極４のそれぞれと板電極６の表面との間にアークが発生し、双極アークが実現される。この双極アークの輻射光は取鍋１の内壁において障害物による遮蔽がなく、内壁全体に均一にアーク輻射熱を行き亘らせることができ、加熱温度および加熱速度にバラつきのない、エネルギーロスの少ない加熱を可能にしている。
【００２２】
図２は、取鍋予熱装置の結線方法を説明するための図である。
【００２３】
加熱用の電源１０の出力端子１１は電極３にケーブル１２を用いて結線され、一方の出力端子１３は電極４にケーブル１４を用いて結線される。中心電極５には電源１０からの配線はない。加熱開始後に加熱電流が左右の電極３および電極４の間に流れると、中心電極５および板電極６は、電極３および電極４の間に流れる電流の単なる通電体となり、いわば中性極となる。電極３および電極４との位置関係に基づいて板電極６の断面積を調整すれば、板電極６は通電により抵抗加熱され、アーク輻射熱加熱を補助する加熱体として作用し、より加熱効率を向上させることができる。
【００２４】
加熱用電源を２つ配した例を説明する。
【００２５】
図３は、取鍋予熱装置の別の結線方法を説明するための図である。
【００２６】
加熱用の電源１５の出力端子１７は電極３にケーブル１８を用いて結線され、一方の出力端子１９は中心電極５にケーブル２０を用いて結線される。電源１６の出力端子２１は電極４にケーブル２２を用いて結線され、一方の出力端子２３は中心電極５にケーブル２４を用いて結線される。すなわち、図２に示した結線方法とは異なり、電極３および電極４の極性が同じであり、中心電極５および板電極６が電極３および電極４の極性と異ならせて、中心電極５および板電極６にも通電負荷をかけるものである。
（実施例１）
図２に示した結線方法を用いた取鍋予熱装置により１，０００ｋｇ取鍋を予熱した例を説明する。
【００２７】
加熱用の電源１０には、定格容量が１０００Ａ、４０Ｖで、定電流特性の直流電源２個を直列結線して一体電源とし、電流１０００Ａ、電圧８０Ｖとした。電極３を陽極（プラス極）とし、電極４を陰極（マイナス極）として左右電極間に板電極６を介して１０００Ａの電流を通電する。定電流特性を応用したアーク電圧自動制御により、負荷電圧は予め設定した陽極・板電極間４０Ｖ、陰極・板電極間４０Ｖに自動的に維持される。この加熱条件により、４５分後に取鍋内壁のほぼ全域において９００℃の予熱温度が達成された。
（実施例２）
図３に示した結線方法を用いた取鍋予熱装置により１０００ｋｇ取鍋を予熱した例を説明する。
【００２８】
加熱用の電源１５および電源１６には、定格容量が１０００Ａ、４０Ｖで、定電流特性の直流電源２個を使用し、１個目の直流電源の電源１５は電極３を陽極とし、中心電極５および板電極６を陰極として１０００Ａの電流を通電する。定電流特性を応用したアーク電圧自動制御により、負荷電圧は予め設定した陽極・板電極間４０Ｖに維持される。２個目の直流電源の電源１６は電極４を陽極とし、１個目の電源１５と同様に中心電極５および板電極６を陰極として１０００Ａの電流を通電する。電圧制御は、１個目の電源１５と同様に４０Ｖに維持される。中心電極５および板電極６は、２個の直流電源の共通陰極とするものである。この加熱条件により、３０分後に取鍋内壁のほぼ全域において９２０℃の予熱温度が達成された。
【００２９】
このように、本実施の形態に係る取鍋予熱装置によれば、取鍋１の中心に装入された中心電極５の先端に取鍋１底面と平行して取鍋１内壁の側方向へ延びる板電極６を設け、板電極６が延出された箇所に対応する位置である中心電極５の両側に装入された電極３，４と、この板電極６の間で双極アークを発生させる。この双極アークの輻射光は取鍋１の内壁まで遮蔽されることなく、内壁全体に均一にアーク輻射熱を行き亘らせることができるので、取鍋内壁の加熱のバラつきを解消し、エネルギーロスを減じることができる。
【００３０】
なお、内壁全体に均一にアーク輻射熱を行き亘らせるうえで、中心電極５の先端から取鍋内壁の側方向へ対称に板電極６を延ばすのが好ましいといえるため、板電極６が中心電極５の先端から正面視で左右方向に延びて、中心電極５と一体となって逆Ｔ字状を構成している例を示して説明したが、双極アークに限定されるものではない。また、中心電極５の先端から取鍋内壁の側方向へ延びるものであれば左右方向に限られるものでもない。中心電極の先端に取鍋底面と平行して設けられ、取鍋内壁に向かって横方向へ少なくとも２方向に延びる電極と、この横方向へ延びる電極と対応する位置に、つまり、少なくとも２つの電極が装入されていればよい。
【００３１】
図４は、３相交流電源の出力を利用した結線方法を示す平面図である。このように、３相交流出力による板電極２６が中心電極５から３方向に延びて３つの電極２７，２８，２９との間でそれぞれアークを発生させる構成とすることもできる。
【００３２】
図５は、４方向電極とした場合の結線方法を示す平面図である。このように、中心電極５の先端から左右方向のみならず、前後左右の４方向に延びた板電極３６とし、４つの電極３７，３８との間でそれぞれアークを発生させる構成とすることもできる。
【００３３】
また、中心電極５の先端の板電極６は、中心電極５と一体的に設けるとしてもよく、別部材として着脱できるようにしてもよい。
【００３４】
さらに、板状の電極でなくてもよい。図６は、丸棒電極を模式的に示す図である。このように、中心電極５の先端に丸棒電極４６を左右それぞれに取り付ける構成とし、この丸棒電極４６と中心電極５の左右に位置する電極との間でそれぞれアークを発生させる構成とすることもできる。
【００３５】
以上、本発明に係る取鍋予熱装置について、実施形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々設計変更が可能であり、それらも全て本発明の範囲内に包含されるものである。
【００３６】
例えば、上記実施の形態では、中心電極の左右の電極は、電極駆動装置によってそれぞれが独立して昇降可能とされ、個別に所定のアーク電圧が得られるよう制御されているとしたが、左右の電極を同時に昇降させて制御するとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、鋳造工場で用いられる取鍋の予熱保温装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  取鍋
２  密閉蓋
３，４，２７，２８，２９，３７，３８  電極
５  中心電極
６，２６，３６  板電極
７  電極駆動装置
１０，１５，１６，２５，３５  電源
１１，１３，１７，１９，２１，２３  出力端子
１２，１４，１８，２０，２２，２４  ケーブル
４６  丸棒電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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