(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する真空槽、移動可能な通電台車、および移動可能な複数の炉体台車を有し、
前記通電台車は、前記炉体台車に接続可能に構成され、接続された前記炉体台車に電流および冷却水を供給し得るものであり、
前記炉体台車の各々は、
炉体と、
前記炉体の外周に巻回された誘導コイルと、
前記誘導コイルを冷却するための冷却水を流す管と、
前記真空槽に前記炉体が収容された状態で前記開口部を塞ぐ扉と、
前記通電台車と接続する接続部であって、当該通電台車から供給される電流を前記誘導コイルに供給し、当該通電台車から供給される冷却水を前記管に供給する接続部と
を具備する真空誘導炉設備。
【請求項２】
前記真空槽とつながるメインレールと、
複数の退避場所とつながる複数の待避レールと、
前記メインレールと複数の前記待避レールとの間に配置され、前記通電台車および前記炉体台車を載せて回転可能なターンテーブルと
を具備し、
前記通電台車および前記炉体台車は、前記メインレール、前記待避レールおよび前記ターンテーブルの上を移動する
請求項１に記載の真空誘導炉設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、迅速かつ簡易に炉体を交換できる真空誘導炉設備およびこれに用いる炉体台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空誘導炉は、コイルを巻回した炉体を真空槽内に配設し、炉体に装入材を投入するとともにコイルに高周波電流を供給することにより、装入材に渦電流を流しそのジュール熱により、装入材を溶解させる装置である。この真空誘導炉により、高品質の合金等を作成することができる。
【０００３】
この炉体の内周壁には耐火物が配置されているが、溶製作業によって耐火物は劣化する。また、溶製によって不純物が炉体に溜まる。このため、長時間の溶製作業の後には、耐火物の劣化による炉体の交換作業や不純物を炉体から取り除くメンテナンスが必要になる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、炉体のメンテナンスおよび交換は、通常半日以上という長時間を要していた。これは、真空誘導炉の稼動が停止した直後は、未だ炉体が高熱を発しているためであり、炉体に冷却水を流通させつつ、温度低下を待たなければ作業ができなかったからである。
【０００５】
また、従来の真空誘導炉設備においては、真空誘導炉の上部に真空蓋が配設される構成をとるものが多く、炉体の搬出を伴う作業の場合には、クレーンなどの工機により、真空槽上部から炉体を搬出しなければならなかった。
【０００６】
上述の問題を解決するためには、複数の炉体を真空槽に配置して炉体を使いまわす方法もあるが、この方法では真空槽自体の設置面積が大きくなってしまうという問題もあった。
【０００７】
くわえて、従来の真空誘導炉においては、炉体のメンテナンスおよび交換の作業は、真空槽近傍の限られたスペースで行われることが多く、作業の効率および安全性についても、問題があった。
【０００８】
そして、炉体のメンテナンスおよび交換の作業中を行う場合には、溶解工程を停止せざるを得ないため、炉体のメンテナンスおよび交換作業のために、操業効率自体が、本来的な能力より劣ってしまうという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明においては、炉体のメンテナンスおよび交換を迅速に行い、溶解工程を迅速に再開できるとともに、炉体のメンテナンスおよび交換作業を、安全かつ効率的に行うことのできる真空誘導炉設備を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明の真空誘導炉設備は、開口部を有する真空槽、移動可能な通電台車、および移動可能な複数の炉体台車を有し、前記通電台車は、前記炉体台車に接続可能に構成され、接続された前記炉体台車に電流および冷却水を供給し得るものであり、前記炉体台車の各々は、炉体と、前記炉体の外周に巻回された誘導コイルと、前記誘導コイルを冷却するための冷却水を流す管と、前記真空槽に前記炉体が収容された状態で前記開口部を塞ぐ扉と、前記通電台車と接続する接続部であって、当該通電台車から供給される電流を前記誘導コイルに供給し、当該通電台車から供給される冷却水を前記管に供給する接続部とを具備する。この発明によれば、炉体と扉とが一体となっているので、炉体を扉ごと真空槽から分離することができる。
【００１１】
また、真空誘導炉設備は、前記真空槽とつながるメインレールと、複数の待避場所とつながる複数の待避レールと、前記メインレールと複数の前記待避レールとの間に配置され、前記通電台車および前記炉体台車を載せて回転可能なターンテーブルとを具備し、前記通電台車および前記炉体台車は、前記メインレール、前記待避レールおよび前記ターンテーブルの上を移動することが好ましい。この設備では、台車に設置された炉体を待避場所まで移動してメンテナンスを行う一方、他の炉体を真空槽にいれて溶製作業を行うことができるので、作業効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係わる真空誘導炉設備ＳＹＳについて図面を参照しつつ、説明する。
［１．本実施形態の構成］
まず、真空誘導炉設備ＳＹＳの構成について説明する。図１は、真空誘導炉設備ＳＹＳの構成を示す平面図である。図１に示すように、真空誘導炉設備ＳＹＳは、真空誘導炉ＩＦと、コンデンサ設備ＣＤと、通電台車ＥＴと、幅ａのレールＲＬ０〜ＲＬ４と、ターンテーブルＴＴと、減圧機ＣＰと、待機ヤードＷＹ１，ＷＹ２とを備えている。
【００１５】
まず、真空誘導炉ＩＦは、真空槽ＶＣと炉体台車ＴＫとによって構成される。真空槽ＶＣの側壁の一部には、開口部ＯＰが形成されている（図２参照）。一方、炉体台車ＴＫには開口部ＯＰを塞ぐ真空扉ＶＤが固定されている（図３参照）。炉体台車ＴＫはレールＲＬ０〜ＲＬ４上を移動できるようになっている。
【００１６】
溶製作業を行う場合には、炉体台車ＴＫを真空槽ＶＣの内部に引き込んで使用する。減圧機ＣＰは真空槽ＶＣと配管を介して接続されおり、真空槽ＶＣの内圧を減圧するために用いられる。
【００１７】
一方、メンテナンスを行う場合には炉体台車ＴＫを真空槽ＶＣと分離し、炉体台車ＴＫを待機ヤードＷＹ１，ＷＹ２に引き込む。待機ヤードＷＹ１，ＷＹ２は、メンテナンス作業を行うスペースである。
【００１８】
ターンテーブルＴＴは、レールＲＬ３を備え、回転できるようになっている。したがって、炉体台車ＴＫを真空槽ＶＣからターンテーブルＴＴに引き出して、９０度回転させることによって、炉体台車ＴＫを待機ヤードＷＹ１，ＷＹ２に引き込むことができる。
【００１９】
次に、コンデンサ設備ＣＤは、真空誘導炉ＩＦに、高周波電流と冷却水とを供給するものである。このコンデンサ設備ＣＤは、水冷ケーブルＣＢを介して通電台車ＥＴと接続される。水冷ケーブルＣＢは、中空の導体の内側と外側を絶縁材で覆ったものである。コンデンサ設備ＣＤは、水冷ケーブルＣＢの導体部分に高周波電流を供給する一方、その中空部分に冷却水を供給する。
【００２０】
次に、通電台車ＥＴは、炉体台車ＴＫと連結され、図示せぬブスバー部ＢＢ１およびＢＢ２を介して水冷ケーブルＣＢを接続できるようになっている。
【００２１】
次に、真空槽ＶＣの詳細な構成について説明する。図２は、真空槽ＶＣの外観構成を示す正面図であり、図３は真空槽ＶＣに炉体台車ＴＫを連結した真空誘導炉ＩＦと通電台車ＥＴとの断面図である。真空槽ＶＣは、コンクリート床などの上に固定されており、縦型円筒タンク状の形状をしている。そして、真空槽ＶＣの内部は空洞であり、開口部ＯＰを備えている。また、真空槽ＶＣの下部には炉体台車ＴＫを真空槽ＶＣに引き込むためのレールＲＬ４が設置されている。この開口部ＯＰを密閉すると、真空槽内部は外気と遮断される。真空槽ＶＣには真空バルブＶＢが備わっており、真空バルブＶＢは、減圧機ＣＰと接続されている。したがって、真空槽ＶＣの内部を外気と遮断した状態で真空バルブＶＢを開栓し、減圧機ＣＰを作動させることで、真空槽ＶＣの内部を減圧することができる。
【００２２】
図４は、炉体台車ＴＫの外観構成を示す正面図である。図３および図４に示すように、炉体台車ＴＫは、炉体ＣＦと、真空扉ＶＤと、台車ＷＬと、駆動部ＭＶ１と、ブスバー部ＢＢ１とを備えている。駆動部ＭＶ１は、モータ等から構成されており、台車ＷＬの車輪を回転させる。駆動部ＭＶ１への電力の供給方法は各種のものがある。例えば、レールＲＬ０〜ＲＬ４を介して供給する方法、ブスバー部ＢＢ１を介して炉体ＣＦに給電する電力の一部を利用する方法、および図示せぬ専用のケーブルを用いて電力を給電する方法等がある。また、駆動部ＭＶ１を制御する制御信号は、設備全体を制御するコントロール装置（図示略）から専用のケーブルを介して送信してもよいし、あるいは無線通信を用いて送信するようにしてもよい。したがって、炉体台車ＴＫは、真空誘導炉ＩＦに電力を供給するだけでなく、自走することが可能である。
【００２３】
次に、炉体ＣＦは金属溶製を行うるつぼである。炉体ＣＦの外周壁には、銅等の導体によって構成される細管からなる誘導コイルＩＣが巻回されている。この誘導コイルＩＣの両端には、水冷ケーブルＣＢが各々接続されている。各水冷ケーブルＣＢは真空扉ＶＤに形成される貫通孔を通りブスバー部ＢＢ１に接続されている。そして、ブスバー部ＢＢ１を介して高周波電流と冷却水が誘導コイルＩＣに供給されるようになっている。したがって、誘導コイルＩＣには高周波電流が流れ、細管の中空部分には冷却水が流れる。これにより、炉体ＣＦ中に収容された装入材に渦電流が発生する。装入材は、渦電流のジュール熱によって、溶解する。なお、誘導コイルＩＣの中空部分に冷却水を循環させるのは、大容量の電流を導通させることにより、誘導コイルＩＣが焼損することを防止するためである。
【００２４】
次に、通電台車ＥＴの詳細な構成について説明する。図５は、通電台車ＥＴの外観構成を示す正面図である。図５および図３に示すように、この通電台車ＥＴは、ブスバー部ＢＢ２と、クランプ部ＣＰと、駆動部ＭＶ２と、台車ＷＬとを備えている。
【００２５】
ブスバー部ＢＢ２には水冷ケーブルＣＢが接続されており、その水冷ケーブルＣＢはコンデンサ設備ＣＤに接続されている。つまり、通電台車ＥＴには、コンデンサ設備ＣＤからの高周波電流および冷却水が供給されている。また、クランプ部ＣＰは、上部クランパＣＰ１と下部クランパＣＰ２とを備えており、これらはエア駆動によって上下方向に動くようになっている。具体的には、通電台車ＥＴと炉体台車ＴＫとを連結し、ブスバー部ＢＢ２とブスバー部ＢＢ１とを向かい合わせた状態で、上部クランパＣＰ１を下方向に下部クランパＣＰ２を上方向に動かして、上下からブスバー部ＢＢ２とブスバー部ＢＢ１とを挟み込むことによって、クランプ部ＣＰは両者を接続する。
【００２６】
さらに、通電台車ＥＴは、駆動部ＭＶ２を備えている。この駆動部ＭＶ２は、モータなどによって構成される。電力の供給方法および制御方法は、上述した炉体台車ＴＫの駆動部ＭＶ１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００２７】
上述の炉体台車ＴＫおよび通電台車ＥＴは、ともにレールＲＬ０〜ＲＬ４の軌道に従って移動することができる。図１に示すようにレールＲＬ０〜ＲＬ４は、ターンテーブルＴＴを介して、三方に配置されている。ターンテーブルＴＴは、炉体台車ＴＫおよび通電台車ＥＴを載せるのに十分な大きさを備えている。したがって、ターンテーブルＴＴは、炉体台車ＴＫおよび通電台車ＥＴを載せて回転することが可能である。
【００２８】
ターンテーブルＴＴを一方の端として、真空槽ＶＣの縦中心線Ｌ１と平行に、レールＲＬ０が敷設されている。このレールＲＬ０の幅はａであるため、通電台車ＥＴがその軌道に従って移動することができる。レールＲＬ０は、通電台車ＥＴの待機スペースとしても利用される。
【００２９】
そして、ターンテーブルＴＴを一方の端として、直線Ｌ１と垂直に交差する直線Ｌ２に平行に、レールＲＬ１が敷設されている。レールＲＬ１の幅はａであり、この上を炉体台車ＴＫが走行することができる。そして、このレールＲ１の終点に待機ヤードＷＹ１が設置されている。
【００３０】
待機ヤードＷＹ１において、炉体ＣＦのメンテナンスおよび交換の作業を行うことができる。この待機ヤードＷＹ１は、炉体ＣＦのメンテナンスおよび交換の作業を安全かつ効率的に行うための十分な広さを備えている。
【００３１】
レールＲＬ２および待機ヤードＷＹ２は、レールＲＬ２が、ターンテーブルＴＴを中心として、レールＲＬ１と反対方向に敷設されていることを除いて、上記レールＲＬ１および待機ヤードＷＹ１と同様である。
【００３２】
［２．本実施形態の動作］
次に、本実施形態の真空誘導炉ＩＦの、炉体ＣＦ交換時の動作を説明する。ここでは、真空誘導炉設備ＳＹＳは、２台の炉体台車ＴＫ１およびＴＫ２と２台の通電台車ＥＴ１およびＥＴ２の車を備え、現在、通電台車ＥＴ１を炉体台車ＴＫ１と連結するとともに炉体台車ＴＫ１を真空槽ＶＣに装着して溶解作業を行っているとする。
【００３３】
まず、炉体台車ＴＫ１に設置された炉体ＣＦのメンテナンスが必要になると、真空誘導炉ＩＦの稼動を停止し、炉体ＣＦを取り外すことが必要になる。そこで、通電台車ＥＴ１から炉体ＣＦに供給している高周波電流を停止し、出湯を行う。そして、真空槽ＶＣの真空バルブＶＢを開栓し、真空槽ＶＣ内部の圧力を、減圧状態から復帰させる。すると、炉体台車ＴＫ１は、真空槽ＶＣより分離することができるようになる。なお、この状態では、炉体ＣＦの誘導コイルＩＣには、焼損を防ぐための冷却水が循環され続けている。このため、通電台車ＥＴ１と炉体台車ＴＫ１とを連結した状態で、冷却水だけを炉体ＣＦに給水する。
【００３４】
次に、炉体台車ＴＫ１を真空槽ＶＣから分離して、通電台車ＥＴ１とともにレールＲＬ０の軌道に従って、ターンテーブルＴＴ上へ誘導する。炉体台車ＴＫ１と通電台車ＥＴ１がターンテーブルＴＴに載った後、ターンテーブルＴＴを回転させ、炉体ＣＦをメンテナンスすべき待機ヤードＷＹの方向に、炉体台車ＴＫ１および通電台車ＥＴ１を向ける。ここでは、炉体台車ＴＫ１のメンテナンスは待機ヤードＷＹ１において行われるものとする。したがって、ターンテーブルＴＴを回転させて、炉体台車ＴＫ１および通電台車ＥＴ１を、レールＲＬ１の軌道に乗せ、待機ヤードＷＹ１へと誘導する。そして、冷却水を循環させつつ、炉体ＣＦの温度がメンテナンス可能な程度まで低下するのを待つ。
【００３５】
一方、炉体台車ＴＫ１が真空槽ＶＣより分離されてすぐに、炉体台車ＴＫ２が、真空槽ＶＣに装着されるべく、待機ヤードＷＹ２から、レールＲＬ２の軌道にしたがって、ターンテーブルＴＴに向かって誘導されている。炉体台車ＴＫ１がターンテーブルＴＴを通過した直後、炉体台車ＴＫ２は、ターンテーブルＴＴに載せられ、レールＲＬ４に軌道を合わせ、真空槽ＶＣに向かって誘導される。
【００３６】
真空槽ＶＣに炉体台車ＴＫ２を引き込むと、真空槽ＶＣに備えられた真空バルブＶＢを開栓する。そして減圧機ＣＰを作動させると、真空槽ＶＣ内部が減圧し、炉体台車ＴＫに備えられた真空扉ＶＤが、真空槽ＶＣの開口部ＯＰを強く密閉していく。そして、徐々に真空槽ＶＣの内部が減圧し、真空に近付く。その結果、炉体台車ＴＫ１に備わる炉体ＣＦにより、金属の溶製を行う環境が整う。
【００３７】
ここで、炉体ＣＦに収容された装入材を溶解するためには、誘導コイルＩＣに高周波電流を供給しなければならず、また、金属溶解中に誘導コイルＩＣの焼損を防止するために、高周波電流に加え、冷却水を、誘導コイルＩＣに供給しなければならない。したがって、コンデンサ設備ＣＤより、高周波電流および冷却水を供給する。そのためには、まず、通電台車ＥＴを、ターンテーブルＴＴを介して、レールＲＬ４の軌道に乗せる。そのとき、通電台車ＥＴのブスバー部ＢＢ１が、炉体台車ＴＫ１に備えられたブスバー部ＢＢ２と対向するようにする。
【００３８】
そして、通電台車ＥＴのブスバー部ＢＢ１が、炉体台車ＴＫ１のブスバー部ＢＢ２と接合可能な距離まで近付くと、クランプ部ＣＰが作動し、ブスバー部ＢＢ１およびブスバー部ＢＢ２を挟みこむ。その結果、ブスバー部ＢＢ１を介して、高周波電流および冷却水が、ブスバー部ＢＢ２に供給されることとなる。すなわち、通電台車ＥＴ２を介して、炉体台車ＴＫ１に備わる炉体ＣＦに、高周波電流および冷却水が供給されるようになる。すると、炉体ＣＦに収容された金属の溶解が開始される。これで、真空誘導炉ＩＦの稼動は再開されたことになる。
【００３９】
ここで、従来方式の真空誘導炉であれば、炉体の温度が低下するまで、長い場合で１６時間程度待たなければならなかった。もちろんその間、金属溶製の工程は中断し、操業効率は低下した。しかしながら、本実施形態の真空誘導炉ＩＦでは、炉体台車ＴＫ１の炉体ＣＦが温度低下してしまうまで待つ必要もなく、すぐさま別の炉体台車ＴＫ２を真空槽ＶＣに装着し、金属溶製の作業を再開することができる。
【００４０】
さらに、従来の真空誘導炉においては、真空槽上部の蓋を開き、そこからクレーンなどの手段によって、炉体の搬出を行っていた。しかし、本実施形態の真空誘導炉ＩＦによれば、真空槽上部から炉体を搬出する必要は全く無く、炉体台車ＴＫをメインレールＲＬ０の軌道にしたがって移動させ、真空槽ＶＣから分離するだけでよい。つまり、炉体ＣＦの搬出作業も、従来の真空誘導炉に比して、圧倒的に短時間で終了させることができる。
【００４１】
一方、先に分離した炉体台車ＴＫ１に備えられた炉体ＣＦのメンテナンスであるが、これを急いで行う必要はない。すでに、溶解工程は再開されているため、炉体台車ＴＫ１に備えられた炉体ＣＦのメンテナンスは、十分に時間をかけておこなうことができる。くわえて、本実施形態の真空誘導炉設備ＳＹＳにおいては、真空槽ＶＣから十分に離れた待機ヤードＷＹにおいて炉体ＣＦのメンテナンスおよび交換作業を行えるため、作業スペースを十分にとることができる。したがって、作業の効率および安全性は優れて向上する。
【００４２】
さらに、炉体ＣＦのメンテナンスおよび交換が、真空槽ＶＣとは別の場所である待機ヤードＷＹにおいて行われるということは、真空槽ＶＣの内部には、常に一つの炉体しか収容する必要がない、ということである。つまり、本実施形態の真空誘導炉設備ＳＹＳにおいては、従来の複数炉を使いまわす方式に比較して、真空槽の設置面積を小さく押さえることができる。したがって、真空槽ＶＣと待機ヤードＷＹとの設置レイアウトは自在であり、より安全で効率の高い操業を目指すべく自在な機器レイアウトを図れるようになる。
【００４３】
くわえて、炉体台車ＴＫには、材質や容量について多様な炉体ＣＦを配設することができる。つまり、本実施形態の真空誘導炉ＩＦによれば炉体台車ＴＫの交換によって、簡単に多様な炉体ＣＦに変更することができるため、溶製する金属の変更に加え、小ロットの溶製といった生産量の変更などにも、簡単に対応することができるようになる。したがって、本実施形態の真空誘導炉ＩＦによれば、溶製する金属の種類や量の変更に、柔軟に対応することができるようになる。
【００４４】
＜変形例＞
また、本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。
【００４５】
（１）上述の実施形態では、真空誘導炉ＩＦは、炉体台車ＴＫおよび待機ヤードＷＹを２つ備える態様で説明を行ったが、炉体台車ＴＫおよび待機ヤードＷＹを３つ備える態様を採ってもよい。もちろん、炉体台車ＴＫおよび待機ヤードＷＹを４つ以上備える態様であってもよい。
【００４６】
（２）上述の実施形態では、真空誘導炉ＩＦによる溶解工程は真空中で行うものとして説明をおこなったが、溶解工程は不活性ガス等の雰囲気下で行われてもよい。この場合は、真空槽ＶＣにガス吹き込み管を設置し、真空誘導炉ＩＦを減圧した後、所望のガスを注入すればよい。
【００４７】
【発明の効果】
上述のように、本発明の真空誘導炉では、炉体台車を真空槽から分離してすぐに、別の炉体台車を真空槽に装着することができるため、溶解工程の進行から見た場合、炉体のメンテナンスおよび交換作業は、実質的に炉体台車の交換時間の長さに短縮される。したがって、工程における生産量を増大させることができるようになると同時に、亀裂発生など、炉体を緊急に交換しなければならない状況にも迅速に対応することが可能となる。
【００４８】
くわえて、本発明の真空誘導炉では、炉体のメンテナンスおよび交換の作業は、真空槽から離れた待機ヤードにて行われるため、炉体のメンテナンスおよび交換の作業を、安全かつ効率的に遂行することができる。本発明の真空誘導炉は、生産量の増大だけではなく、作業の安全性もさらに向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  真空誘導炉設備ＳＹＳの構成を示す平面図である。
【図２】  真空槽ＶＣの外観構成を示す正面図である。
【図３】  真空槽ＶＣに炉体台車ＴＫを連結した真空誘導炉ＩＦと通電台車ＥＴとの断面図である。
【図４】  炉体台車ＴＫの外観構成を示す正面図である。
【図５】  通電台車ＥＴの外観構成を示す正面図である。
【符号の説明】
ＳＹＳ…真空誘導炉設備、ＩＦ…真空誘導炉、ＶＣ…真空槽、ＴＫ…炉体台車、ＣＦ…炉体、ＩＣ…誘導コイル、ＶＤ…真空扉、ＯＰ…開口部、ＣＢ…水冷ケーブル、ＢＢ１〜ＢＢ２…ブスバー部、ＲＬ０〜ＲＬ４…レール、ＴＴ…ターンテーブル、ＷＹ１〜ＷＹ２…待機ヤード。
【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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