(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
坩堝型溶解炉の回りを加熱コイルが巻回された円筒状のコイルセメントで覆った坩堝型誘導溶解炉において、前記坩堝型溶解炉として、耐火材料で成形乾燥されて高温焼成された耐火物製の外側容器と、耐火材料で成形乾燥されて高温焼成されることなく前記外側容器の内部に着脱自在に配された内側容器とよりなる二重容器を用い、内側容器は再度金属の溶融に用いない使い捨ての容器としたことを特徴とする坩堝型誘導溶解炉。
【請求項２】
外側容器と内側容器との間に僅かな隙間が形成されている請求項１に記載の坩堝型誘導溶解炉。
【請求項３】
外側容器がムライトまたはＭｇＯまたはＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする耐火物からなり、内側容器がＭｇＯまたはＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする耐火材料で成形されて１１０〜８００℃の温度で乾燥されたものである請求項１または２に記載の坩堝型誘導溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄系金属の溶融を効率的かつ高品質に行うことができる坩堝型誘導溶解炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、組成試験や特性試験等を目的として試験的に鉄系金属を溶融する場合があり、一般的には、図４に示されるように、坩堝型溶解炉３４の回りを加熱コイル３２が巻回された円筒状のコイルセメント３３で覆った坩堝型溶解炉３４が利用されている。
【０００３】
このような従来の坩堝型誘導溶解炉においては、内部の前記坩堝型溶解炉３４が繰り返し使用されるものであって、金属を溶解して取り出した後は、炉の補修を行ってから次の金属を入れる必要がある。即ち、ガス溶断機やバール等で坩堝型溶解炉３４の金属が付着した部分を削り取り、その後を補修材でもとの形状に修復（図４中の一点鎖線参照）して再び使用に供するのである。
しかしながら、このような補修作業は最低でも１〜２日程度と長時間かかるために、異種金属材料を溶解しようすると１〜２日に１回が限界であるという制限を受けるものであった。また、前記補修作業は作業員の経験に頼るところが大であり、金属が付着した部分の削り取り量や補修材の使用量にバラツキが出る結果、高価な補修材を大量に使用する場合には補修コストが高くつくという問題点があった。更には、前記補修材の使用量にバラツキがある場合、その後の溶解時において補修材からの酸素発生量がバラツキ及び又は不純物溶出量がバラツキ、合金等を添加した後の溶融金属組成がバラツクため所定の組成範囲に入らずに再溶解を余儀なくされることがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとするところは上記のような従来の問題点を解決して、鉄系金属の溶融を短時間で効率的に行うことができ、しかも、従来のような補修に用いた補修材から発生する酸素により、あるいは溶出する不純物により金属組成に影響を与えることがなくて高品質の溶融金属を得ることができる坩堝型誘導溶解炉を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の坩堝型誘導溶解炉は、坩堝型溶解炉の回りを加熱コイルが巻回された円筒状のコイルセメントで覆った坩堝型誘導溶解炉において、前記坩堝型溶解炉として、耐火材料で成形乾燥されて高温焼成された耐火物製の外側容器と、耐火材料で成形乾燥されて高温焼成されることなく前記外側容器の内部に着脱自在に配された内側容器とよりなる二重容器を用い、内側容器は再度金属の溶融に用いない使い捨ての容器としたことを特徴とするものである。
また、前記した外側容器と内側容器との間に僅かな隙間が形成されているものを請求項２に係る発明とし、さらに、前記した各発明において、外側容器がムライトまたはＭｇＯまたはＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする耐火物からなり、内側容器がＭｇＯまたはＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする耐火材料で成形されて１１０〜８００℃の温度で乾燥されたものである請求項３に係る発明とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図中１は炉枠、２は炉枠１の内部に保持された円筒状のコイルセメント３の外周に巻回される加熱コイル、４は前記したコイルセメント３で回りが覆われた状態で炉枠１内に設置される坩堝型溶解炉である。そして、このコイルセメント３の中にある坩堝型溶解炉４内で金属を溶融するという基本の構成態様は従来のこの種の坩堝型誘導溶解炉と殆ど変わることがないが、本発明では前記した坩堝型溶解炉４に特徴的構成がある。即ち、本発明で用いた坩堝型溶解炉４は、耐火材料で成形乾燥されて高温焼成された耐火物製の外側容器４ａと、耐火材料で成形乾燥されて高温焼成されることなく前記外側容器４ａの内部に着脱自在に配された内側容器４ｂとよりなる二重容器状となっている。なお、図において５は坩堝キャップであって、この坩堝キャップ５は図２に示されているような２分割式とされていて、前記した内側容器４ｂを交換する時に簡単に着脱できるものとなっており、また、その一方の分割片の一部には溶融金属を排出するための注ぎ口５ａを形成してある。なお、坩堝型誘導溶解炉としては、例えば、加熱コイルがコイルセメント中に埋没してある炉でも構わない。
【０００７】
前記した耐火材料で成形乾燥されて高温焼成された耐火物製の外側容器４ａは、例えば、ムライトまたはＭｇＯまたはＡｌ2 Ｏ3 を主成分として成形・乾燥した耐火物素地体を１０００℃以上の高温で焼成したもので、いわゆる耐火性に優れたセラミックス坩堝と称されるものである。一方、粉状の耐火材料で成形乾燥されて高温焼成されることなく前記外側容器４ａの内部に着脱自在に配された内側容器４ｂとしては、例えば、ＭｇＯまたはＡｌ2 Ｏ3 を主成分（好ましくはＭｇＯまたはＡｌ2 Ｏ3 が９０％以上）として成形した耐火物素地体を１１０〜８００℃で乾燥のみ行ったまま本焼成することなく放置したいわゆるレンガ坩堝と称されるもので、この内側容器４ｂは前記した外側容器４ａの内部に嵌合することにより二重容器状の坩堝型溶解炉４とされる。
【０００８】
そして、このような二重容器状の坩堝型溶解炉４の内層を形成する本焼成されていない耐火材料からなる内側容器４ｂ内で金属が常法により溶融されたうえ排出した後は、この内側容器４ｂは再度金属の溶融に用いることはなく、別に新たな内側容器４ｂと交換され、新たな内側容器４ｂ内で金属を溶融する。この場合、前記したような耐火材料で成形乾燥されて高温焼成されることなく前記外側容器４ａの内部に着脱自在に配された内側容器４ｂは極めて安価に量産でき、従来使用していた坩堝型溶解炉に比べて１／１０以下の値段であるので、コスト的な負担は全く生じない。しかも、着脱自在な内側容器４ｂの交換作業は、使用済のものを取り出して新たなものを嵌め込むだけであって極めて容易であり、従来のような長時間要する補修作業も必要としない。更には、従来のように補修材の影響もないため、高品質の溶融金属を得ることが可能となる等の種々の利点を有し、坩堝型溶解炉４として、前記したな耐火材料で成形乾燥されて高温焼成された耐火物製の外側容器４ａと、耐火材料で成形乾燥されて高温焼成されることなく前記外側容器４ａの内部に着脱自在に配された内側容器４ｂとよりなる二重容器を用いる点に本発明の最大の特徴があるのである。
外側容器がＭｇＯまたはＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする耐火物からなり、内側容器がＭｇＯまたはＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする耐火物で形成された場合には、外側容器と内側容器の反応性が低くなるので更に好ましい。
【０００９】
なお、前記外側容器４ａと内側容器４ｂの間は密接していてもよいが、相互間には、例えば、２〜６mm程度の僅かな隙間６を形成しておくのが好ましい。その理由は、隙間６が２mm未満では内側容器４ｂの着脱が難しいうえに、２mm未満の誤差内で外側容器４ａを製造することは、焼成時における収縮や歪みの生じ易い耐火材料の性質上難しいからであり、一方、６mmより大きい場合は金属の溶融時において容器が膨張してクラック割れを発生するおそれがあるからである。
【００１０】
このように構成された坩堝型誘導溶解炉は、図３に示されるように、内側容器４ｂのみを取り外しておいて、この中に溶融すべき金属原料を充填した後、これを外側容器４ａ内へセットし、次いで、加熱コイル２に通電して常法に従って金属の溶融をする。そして、溶融後は炉枠１ごと傾けて溶湯を注ぎ口５ａより排出し、次いで、空になった内側容器４ｂのみを取り出し、以下、同様の手順によって金属の溶融を行えばよい。この場合、本発明では取り出した内側容器４ｂは使い捨てであるため、交換作業は３０分あれば十分であり、従来のように次の溶融を行う前に１〜２日の補修作業を行う必要がなく、極めて短時間に効率よく溶融処理が行えることとなる。しかも、従来のような補修材を用いないためフリー酸素が出て、あるいは不純物が溶出して金属組成に影響を与えることも全くなく、このため、高品質の溶融金属を得ることができることとなる。また、使用済の内側容器４ｂはそのまま廃棄されることなくカレットとして分別後、製鋼工場において再利用可能であるから、資源の無駄使いになることはない。
【００１１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は鉄系金属の溶融を短時間で効率的に行うことができ、しかも、従来のような補修材を用いないため酸素が出て、あるいは不純物が溶出して金属組成に影響を与えることもなく高品質の溶融金属を得ることができるものである。
よって本発明は従来の問題点を一掃した坩堝型誘導溶解炉として、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】坩堝キャップを示す斜視図である。
【図３】第２の容器の着脱状態を示す説明図である。
【図４】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
２  加熱コイル
３  コイルセメント
４  坩堝型溶融炉
4a  外側容器
4b  内側容器
６  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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