(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法であって、該方法は、
前記炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、
前記炉の構造部材と、前記内張り用型枠と、前記炉内に配置されたバイブレータ支持具との中から選択される部材と連動する状態で、周波数及び加振力が可変の電動式バイブレータを少なくとも１つ配置し、
周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍの第１操作モードで前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材の流動性を励起させ、
乾式耐火材の流動性を励起させた後に、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍの第２操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材を締固めるステップを含み、
前記第１操作モードは、前記第２操作モードよりも、加振力が大きく且つ周波数が低い値に設定されていることを特徴とする、
前記誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法。
【請求項２】
乾式耐火材を締固める前に前記内張り用型枠と前記炉壁との間に追加の乾式耐火材を供給するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バイブレータは回転軸を有し、前記方法は、前記第１操作モードで第１回転方向に、前記第２操作モードで第２回転方向に、前記軸を回転させるステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記バイブレータは回転軸を有し、前記方法は、耐火物の密度が最大限高くなるように軸の回転軸線を選択するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記バイブレータは回転軸を有し、
前記方法は、
前記第１操作モードで第１回転方向に、前記第２操作モードで第２回転方向に、前記軸を回転させ、及び、
耐火物の密度が最大限高くなるように軸の回転軸線を選択するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記バイブレータと連動する、プログラム可能なコントローラを備えるステップをさらに有し、
前記コントローラは、バイブレータ軸回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間を記憶及び送信し、予め選択した操作モードに対する命令を記憶することができ、
各操作モードは、バイブレータ軸回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間を限定する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記プログラム可能なコントローラに、予め選択した少なくとも１つの操作モードに対する命令を記憶させるステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法であって、該方法は、
前記炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、
前記炉の構造部材、前記内張り用型枠、及び前記炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動する状態で、周波数及び加振力が可変のバイブレータを少なくとも１つの配置し、
乾式耐火材の流動性が励起され、乾式耐火材の体積が小さくなるように、周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍの第１操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動し、及び、
乾式耐火材の流動性を励起させた後、乾式耐火材の締固めが起こるように、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍの第２操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動するステップを含み、
前記第１操作モードは、前記第２操作モードよりも、加振力が大きく、周波数が低い値に設定されていることを特徴とする、
誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法。
【請求項９】
乾式耐火材を締固める前に前記内張り用型枠と前記炉壁との間に追加の乾式耐火材を供給するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
電気誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法であって、該方法は、
前記炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、
前記炉の構造部材、前記内張り用型枠、及び前記炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動する状態で、周波数及び加振力が可変のバイブレータを少なくとも１つ配置し、
周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍの第１操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材の流動性を励起させ、及び、
乾式耐火材の流動性を励起させた後に、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍの第２操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材を締固めるステップとを有し、
前記第１操作モードは、前記第２操作モードよりも、加振力が大きく、周波数が低い値に設定されていることを特徴とする、
誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法。
【請求項１１】
誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法であって、該方法は、
前記炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、
前記炉の構造部材、前記内張り用型枠、及び前記炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動する状態で、回転軸を有し且つ周波数及び加振力が可変のバイブレータを少なくとも１つ配置し、
第１の軸回転方向を有していて周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍの第１操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材の流動性を励起させ、及び、
乾式耐火材の流動性を励起させた後に、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍの第２操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材を締固めるステップを含み、
前記第２の操作モードは、前記第１操作モードよりも高い周波数に設定されており且つ前記第１の軸回転方向と反対向きの第２の軸回転方向を有し、
バイブレータの軸回転方向によりバイブレータの加振力の大きさが切り替わり、前記前記第１の軸回転方向は前記第２の軸回転方向よりも加振力が大きくなるように設定されていることを特徴とする、誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法。
【請求項１２】
乾式耐火材の体積が小さくなった後、前記内張り用型枠と前記炉壁との間にさらなる乾式耐火材を追加するステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記バイブレータは回転軸を有し、前記方法は、耐火物の密度が最大限高くなるように、前記回転軸線を選択するステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記バイブレータと連動するプログラム可能なコントローラを備えるステップをさらに含み、
前記コントローラは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間のための命令を記憶及び送信し、予め選択した操作モードのための命令を記憶することができ、
各操作モードは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間を限定する請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記プログラム可能なコントローラに、予め選択した少なくとも１つの操作モードのための命令を記憶させるステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法であって、該方法は、
前記炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に第１の量の乾式耐火材を供給し、
前記炉の構造部材、前記内張り用型枠、及び前記炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動する状態で、回転軸を有し且つ周波数及び加振力が可変のバイブレータを少なくとも１つ配置し、
周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍの第１操作モードにおいて、少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材の流動性を励起させ、
乾式耐火材の流動性を励起させた後に、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍの第２操作モードにおいて少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材を締固め、前記第１操作モードは、前記第２操作モードよりも、加振力が大きく、周波数が低い値に設定されており、
さらに、
少なくとも１つの前記バイブレータと連動する、プログラム可能なコントローラを備えるステップを含み、
前記コントローラは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間のための命令を記憶及び送信可能であり、
バイブレータの軸回転方向によりバイブレータの加振力の大きさが切り替わり、前記前記第１の軸回転方向は前記第２の軸回転方向よりも加振力が大きくなるように設定されている、誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法。
【請求項１７】
前記プログラム可能なコントローラは、予め選択した操作モードのための命令を記憶可能であり、
各操作モードは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間を限定し、
前記方法は、前記プログラム可能なコントローラに、予め選択した少なくとも１つの操作モードのための命令を記憶させるステップをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
誘導炉の底部内に内張り耐火物を施工する方法であって、該方法は、
前記炉の底部内に乾式耐火材を供給し、
振動ボトムプレートを備え且つ周波数及び加振力が可変のバイブレータを少なくとも１つ備え付け、
周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍの第１操作モードにおいて、少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材の流動性を励起させ、
乾式耐火材の流動性を励起させた後、少なくとも１つの前記バイブレータが、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍの第２操作モードであって前記第１操作モードよりも加振力を小さくし且つ周波数が大きくなるように設定を変更した第２操作モードになると、前記振動ボトムプレートが乾式耐火材に係合することにより、乾式耐火材を締固めるステップを含む、誘導炉の底部内に内張り耐火物を施工する方法。
【請求項１９】
乾式耐火材に前記振動ボトムプレートが係合することにより締固める前記ステップの前に、少なくとも１つの前記バイブレータが、加振力を高め、周波数を低く設定した操作モードになると、乾式耐火材の流動性を励起させるステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
壁部施工のために、前記底部耐火物の周囲表面を面荒らしした後、耐火物を供給するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの前記バイブレータは回転軸を有し、
前記方法は、前記第１操作モードで第１の軸回転方向に、前記第２操作モードで第２の軸回転方向に、前記軸を回転させるステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つの前記バイブレータと連動する、プログラム可能なコントローラを備えるステップをさらに含み、
前記コントローラは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間のための命令を記憶及び送信し、予め選択した操作モードのための命令を記憶することができ、
各操作モードは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間を限定する請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記プログラム可能なコントローラに、予め選択した少なくとも１つの操作モードのための命令を記憶させるステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
誘導炉内に内張り耐火物を施工する方法であって、該方法は、
前記炉の底部内に内張り耐火物を施工し、
前記内張り耐火物の底部上に配置された内張り用型枠と前記炉壁との間に乾式耐火材を供給し、
前記炉の構造部材、前記内張り用型枠、前記炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動する状態で、周波数及び加振力が可変のバイブレータを少なくとも１つ配置し、
周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍの第１操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材の流動性を励起させ、及び、
乾式耐火材の流動性を励起させた後、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍの第２操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材を締固めるステップを含み、前記第１操作モードは、前記第２操作モードよりも、加振力が大きく、周波数が低い値に設定されていることを特徴とする、誘導炉内に内張り耐火物を施工する方法。
【請求項２５】
乾式耐火材を締固める前に、前記内張り用型枠と前記炉壁との間にさらなる乾式耐火材を追加するステップをさらに含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１つの前記バイブレータは回転軸を有し、
前記方法は、前記第１の操作モードで第１の回転方向に、前記第２の操作モードで第２の回転方向に、前記軸を回転させるステップをさらに含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
少なくとも１つの前記バイブレータは回転軸を有し、
前記方法は、耐火物の密度が最大限高くなるように、軸の回転軸線を選択するステップをさらに含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
少なくとも１つの前記バイブレータと連動する、プログラム可能なコントローラを備えるステップをさらに含み、
前記コントローラは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間のための命令を記憶及び送信し、予め選択した操作モードのための命令を記憶することができ、
各操作モードは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータ作動時間のための命令を限定する請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記プログラム可能なコントローラに、予め選択した少なくとも１つの操作モードのための命令を記憶させるステップをさらに含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記炉の底部内に内張り耐火物を施工するステップは、
前記炉の底部内に乾式耐火材を供給し、
振動ボトムプレートを少なくとも１つの前記バイブレータに取り付け、及び、
取り付けたバイブレータが、加振力が小さく且つ周波数が大きい側の操作モードになると、前記振動ボトムプレートが前記炉の底部内の乾式耐火材と係合することにより、前記炉の底部内の乾式耐火材を締固めることを含む請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記取り付けたバイブレータが、加振力が大きく且つ周波数が低い操作モードになると、前記炉の底部内の乾式耐火材に前記振動ボトムプレートが係合することによる締固める前記ステップの前に、前記炉の底部内において乾式耐火材の流動性を励起させるステップをさらに含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
壁部施工のために、前記底部耐火物の周囲表面を面荒らしした後、耐火物を供給するステップをさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
溝形誘導炉のインダクタ内に内張り耐火物を施工する方法であって、該方法は、
インダクタケーシング内にチャネル型枠を配置し、
前記チャネル型枠の内側から間隔をおいて配置した少なくとも１つのブッシングを設置し、
乾式耐火材で前記インダクタケーシングを施工し、
前記インダクタケーシング及び前記チャネル型枠から選択される部材と連動した状態で、周波数及び加振力が可変の電動式バイブレータを少なくとも１つ配置し、
周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍの第１の操作モードで、少なくとも１つの前記バイブレータを作動することにより、乾式耐火材の流動性を励起させ、及び、
乾式耐火材の流動性を励起させた後、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍの第２の操作モードで、少なくとも１つの前記バイブレータを作動することにより、乾式耐火材を締固めるステップを含み、前記第１操作モードは、前記第２操作モードよりも、加振力が大きく、周波数が低い値に設定されていることを特徴とする、溝形誘導炉のインダクタ内に内張り耐火物を施工する方法。
【請求項３４】
誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法であって、該方法は、
前記炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、
前記炉の構造部材、前記内張り用型枠、及び前記炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動する状態で少なくとも１つの電動式バイブレータを配置し、
周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍの第１の操作モードで少なくとも１つの電動式バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材の流動性を励起させ、及び、
乾式耐火材の流動性を励起させた後に、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍの第２の操作モードで少なくとも１つの電動式バイブレータを作動させることにより、乾式耐火材を締固めるステップを含み、前記第１操作モードは、前記第２操作モードよりも、加振力が大きく、周波数が低い値に設定されていることを特徴とする、誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、坩堝形誘導炉または溝形誘導炉のような電気誘導炉内に内張り耐火物を施工する方法に係り、電動式バイブレータを利用して誘導炉内に内張り耐火物を施工する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導炉は、例えば、鋳鉄や非鉄金属の生産に使用されている。これらの溶解金属は、鋳造現場において、鋳物を製造するために使用されることが一般的である。誘導溶解は、一次コイルと呼ばれる銅製の炉コイルに電流を流すことにより行われる。前記一次コイルに流れる電流は、二次コイルと呼ばれる炉内の金属内に電流を誘導する。前記二次コイルにおいて発生した電流は、電気抵抗を受けて、熱が生じる。十分な熱が生じると、金属は溶解する。誘導加熱は、金属を溶解させるためだけではなく、鋳造または他のプロセスのために炉から金属を取り出すまで溶解状態に金属を維持するためにも利用される。適用温度は、一般的には、約５００℃から１８００℃である。
【０００３】
誘導炉内で金属を溶解したり、保持するためには、耐火材を炉に内張りすることが必要である。誘導炉用の内張り耐火物は、シリカ、電融アルミナ、焼結マグネシア、焼成マグネシア、電融ムライト、耐火粘土、焼結シャモット、焼結ボーキサイト、及びジルコン等の耐火性骨材から成る。内張り耐火物は、炉内の高温状態に晒されることにより溶損または損傷を受ける消耗材料である。内張り耐火物の寿命は、耐火材の溶損によって律速されている。
【０００４】
内張り材の消耗または損傷がある程度生じた場合には、内張り耐火物の補修または交換のために誘導炉の作動を中断せざるを得ない。中断頻度は、所定のプロセスに対する内張り耐火物の消耗速度により決まり、中断期間は、消耗の質及び程度により異なる。消耗または損傷が度を超した場合には、腐食または損傷部分を補修するために、内張り耐火物全体を取り外し、または交換することが必要となる。内張り材の交換によって、炉の休止時間が長くなる。炉の総休止時間は、中断頻度及び期間により異なる。
【０００５】
誘導炉は、坩堝形誘導炉と溝形誘導炉とに分けられる。坩堝形誘導炉は、概ね連続した、底部及び、底部の周囲から上方に延びる壁部を有している。溝形誘導炉は、底部及びスロート部と、底部の周囲から上方に延びる壁部とを有している。底部及びスロート部は、インダクタに接続された出口を有している。インダクタは、一般に、耐火物及びブッシングを取り囲む金属ケーシングを有している。ブッシングは、中空で、一般に銅または鋼鉄からなる。誘導加熱部は、前述のブッシング内にあり、一次誘導コイルとして機能する。溶解金属は、耐火物によって形成された湯道を通り、インダクタ内で加熱される。
【０００６】
誘導炉の底部及び壁用の耐火物は、一般に、２つのステップを経て施工される。最初に、炉の底部内に耐火物を施工する。次に、その施工された底部上に型枠を設置し、耐火物を壁部に施工する。型枠は、耐火物の内壁となる。すなわち、炉の内壁は、耐火物の外壁となる。溝形誘導炉は、インダクタ内に内張り耐火物を施工する必要がある。
【０００７】
内張り用型枠には、取り外し可能なものと消耗品とがある。取り外し可能な型枠は、一般に、低温で焼結するように設計された耐火物に利用される。また、溶融金属汚染を嫌う場合にも取り外し可能な型枠が使用される。消耗品である内張り用型枠は、約２０００℃を超える高温で加熱される場合に使用され、そこでは、溶解した内張り用型枠が、溶解金属に必要とされる一部として利用される。また消耗品である内張り用型枠は、溝形誘導炉のインダクタ内に耐火物を施工する場合など、取り外しができない場合に利用される。
【０００８】
インダクタケーシング内に内張り耐火物を施工するときは、一般に、ムクまたは中空のチャネル型枠と、円筒形または長方形のブッシングとを使う。チャネル型枠は、一般に、耐火物を締固めた後の加熱工程中で焼失、溶落する。それによって、耐火物内に溶解金属用の湯道ができる。耐火物は、チャネル型枠及びブッシングの周囲のインダクタケーシング内で締固めさられる。一般的な耐火物施工手順は、まず、耐火物がインダクタケーシングの底部内に施工される。耐火物がケーシングの底部に所定高さまで施工されると、チャネル型枠がインダクタケーシング内に配置される。次に、耐火物は、チャネル型枠の周囲に施工される。耐火物が、チャネル型枠の周囲に所定の厚さまで施工されると、少なくとも１つのブッシングが取り付けられる。ブッシングを取り付けた後、チャネル型枠とインダクタケーシングとの間、及び、チャネル型枠内のブッシングの周囲に、インダクタケーシングの頂部まで、耐火物が連続して施される。
【０００９】
耐火物の寿命を長くするためには、耐火物の適切な施工が必須である。施工された耐火物の密度、すなわち、誘導炉の所定の容積に締固められた耐火材の量により、施工の是非が決まる。施工された内張り耐火物が最適な密度を下回るものとなってしまう施工中のエラーによって、内張り材の耐用年数が減少することもある。最適な密度は、乾式耐火材内に閉じ込められた空気を効果的に除去することと、乾式耐火材の粒子間の間隔が狭くなるようにそれらを締固めることとに依存する。
【００１０】
耐火物の施工は、熟練と多大の労働力を必要とする。施工には、炉の大きさに応じて、約３時間から３交替またはそれ以上がかかり得る。
【００１１】
内張り耐火物を施工する従来の方法は、層状に乾式耐火材をチャージする。層の最大深さは、耐火物の種類により異なるが、約７５〜１３０ｍｍである。例えばシリカ耐火物は、一般に、約１３０ｍｍの最大深さの層状にすることが可能であり、その他の乾式燥耐火物（アルミナ、マグネシア及びムライト耐火物を含む）は、一般に、約１００ｍｍの最大深さの層状に施工可能であり、クロム−アルミナ耐火物は、一般に、約７５ｍｍの最大深さの層状に施工可能である。乾式耐火材の層が、上記最大深さを超える場合には、手作業によって適切に空気除去することは難しいので、内張り耐火物の密度は、減少することになる。
【００１２】
手作業による方法で耐火物中の空気を除去するには、一般的は、フォーク等で耐火物層の表面を４〜５回かき混ぜる（フォーキングと言う。）。乾式耐火材の空気が完全に除去されない場合には、施工された内張り耐火物の密度は、減少することになる。不注意であること、むやみに急ぐことまたは訓練が不十分であることによる作業者の過失によって、施工がうまくいかなくなる場合がある。また、フォークの重さは、約７〜９ｋｇであることから、作業者が疲労することになり、このことによっても、施工がうまくいかなくなる場合がある。
【００１３】
内張り耐火物を施工する従来の方法には、電動式振動タンパー（締め固め機）と型枠振動機を用いた方法がある。電動式振動タンパーは、より小さい炉に用いられることが一般的である。
【００１４】
タンパーによる施工は、先ず炉の底または内張り用型枠と炉の内壁との間に乾式耐火材の薄い層を供給し、フォーク等により乾式耐火材を手動で空気除去する。その後にタンパーで圧縮して締固める。この３工程、すなわち、薄い層の供給、空気除去、及び圧縮締固め、を繰り返す。内張り耐火物の底部または壁部が所望の高さに達するまで、この工程を繰り返す。施工は、一般に、多数の層の締固めを含む。
【００１５】
ボッシュ（Bosch）バイブレータのような電動式振動タンパーは、振動足部（バイブレーション・フット）を備えており、底部を施工するために円盤状足部が使用され、壁部を施工するために三日月状足部が使用される。電動式振動タンパーは、作業者により手動制御される。電動式振動タンパーによる耐火材の締固めに利用可能な力の量は、発生される遠心力及び作業者が付与する押圧力に依存する。２４０ボルト電源を利用して作動させた場合には、タンパーの遠心錘が３６００rpmで回転することにより、約１９５．７５ｋｇ（４５０lbs）の力が生じることになる。
【００１６】
電動式振動タンパーを使用した内張り耐火物の施工は、炉の大きさにより異なるが約３時間から２４時間の範囲の時間がかかり得る。密度を高めることが不適切であること又は種々の耐火層の密着が不十分であることによる内張り耐火物の短命を避けるためには、作業者は、施工に熟練しかつ注意深くなければならない。チャンネルインダクタの場合、チャネル型枠の下部や、チャネル型枠とブッシングとの間の囲まれた空間には、耐火物の締固めが難しいこと、及び、空気除去工具や振動タンパーの大きさのために、このようなことが特に起こり易い。
【００１７】
より大きな炉内に内張り耐火物を施すためには、型枠振動が最も一般に使用されている。型枠振動は、一般に、電動式振動タンパーよりも労働力を必要としない。その理由は、タンパー式は、次の層を追加する前に各層の空気を手動除去して、なお約７５〜１３０ｍｍの最大深さを有する層状に耐火材をチャージしなければならないが、型枠振動式は、内張り用型枠に乾式耐火層の全てをチャージした後に乾式耐火材の締固めを単一の操作で行うことができるからである。内張り用型枠は、型枠振動の最初の期間の後に乾式耐火材を追加補充し、次の振動を続ける。
【００１８】
型枠バイブレータは、一般に、圧縮空気により動力が供給される。圧縮空気の供給や十分な量及び質の圧縮空気の入手依存性が高いことが、型枠バイブレータの使用に対して大きな欠点となる。ある鋳物工場は、鋳物工場内の他の操作に圧縮空気が必要であるために、適切な圧縮空気圧（最低値５．５１６×１０5Ｐａ（８０psi））を提供することが難しい。他の鋳物工場は、適切な量の圧縮空気を供給することが難しいこともある。圧縮空気の圧力または量が適切でない場合には、より容易に空気を利用できるピークオフ時間中に、炉の内張り材を取り替える必要が生じ得る。他の鋳物工場は、適切な品質の圧縮空気を供給することが難しい。
【００１９】
型枠バイブレータには、周波数振動と衝撃振動とがある。周波数振動を利用する型枠バイブレータは、作動中に例えばVibra-Tak振動インジケータ（マーチンエンジニアリング社）を利用して周波数を測定可能であるので一般に利用されている。作業者は、周波数の測定によって、バイブレータが適切に作動しているかどうかを判断し、かつ、適用されているおよその振動力を推定することができる。周波数振動を利用する通常の型枠バイブレータは、低振幅で高周波数のバイブレータ、または、高振幅で低周波数のバイブレータである。米国マーチンエンジニアリング社の「BRUTE」（米国登録商標）のような高振幅で低周波数のバイブレータは、一般に、約２５００ｒｐｍと約４０００ｒｐｍとの間で作動する。乾式耐火材に流動性を励起させるためには、高振幅の振動が特に有効である。高振幅で低周波のバイブレータの使用は、密度の低い（例えば、密度２．０８２６ｇ／ｃｍ3（１３０lb./ft3））耐火物に限定される。高振幅のバイブレータはまた、使用中においてバイブレータが発生させる力（加振力）が低振幅のバイブレータに比べて大きいため、小さい炉内での使用には一般に適さない。効果的に施工するには、炉の大きさによるが、一般に８〜１２箇所の位置にバイブレータを配置することが必要である。
【００２０】
マーチンエンジニアリング社の「ＶＩＢＲＯＴＯＲ」（米国登録商標）のような高周波・低振幅のバイブレータは、一般に約４８００ｒｐｍと６５００ｒｐｍの間で作動する。乾式耐火材を圧縮締固めするためには、低振幅振動が特に有効である。この高周波数で低振幅のバイブレータを使用すれば、２．０８６〜３．２０４ｇ／ｃｍ3（１３０〜２００lb./ft3）の密度範囲の耐火材を使用する際に、有効であることが分かった。高周波数で低振幅のバイブレータの配置数は、一般に低周波数で高振幅のバイブレータよりも少ない。
【００２１】
従来のバイブレータは、一般に、型枠内部または炉構造体に溶接した鉄フレームにバイブレータをボルト固定して使用する。バイブレータを型枠と結合させるためには、他の方法も使用可能である。例えば、伸長式Netter-Crossバイブレータにおいては、油圧ポンプが、オーク製の突っ張り棒を伸長させて型枠と接触させ、次に、空気圧バイブレータが、型枠を揺動させて乾式耐火材を締固める。
【００２２】
衝撃振動を利用する型枠バイブレータは、型枠の内側を打撃する多数のピストンを有している。一般に使用される衝撃バイブレータは、内張り用型枠上においてクレーンから吊り下がるシリンダーから径方向に延びるとともに圧縮空気により作動する３つのホイッピングハンマーまたはジャックハンマーを有している。シリンダーは、略円形の内張り用型枠の全内周にハンマーが当たるよう、型枠内で旋回可能に吊下された円盤上に配置され、該円盤とともに旋回する。
【００２３】
衝撃バイブレータは、いくつかの欠点を有している。衝撃バイブレータは調和振動バイブレータではないため、振動周波数を施工現場において測定することができず、それ故、バイブレータが、適切に作動しているのか、及び、十分な圧縮が行われたのかを、作業者が判断することは難しい。型枠全体にバイブレータを効果的に衝突させることを保証するためには、内張り用型枠内の複数の場所にバイブレータを移動させなければならない。熟練し経験を積んだ作業者が、バイブレータが配置される場所を決める必要がある。衝撃振動に伴う激しい力は、バイブレータの耐用年数を制限することにもなる。例えば、上記ハンマーバイブレータの耐用年数は、調和振動型枠バイブレータが約３〜５年であるのに対して、約１年になってしまう。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐火物の次の層を追加する前に各層の空気を手動除去して層内の内張り壁部内へ乾式耐火物を追加する必要はない、誘導炉用内張り耐火物の施工方法を提供することである。
【００２５】
本発明の目的は、休止時間と、内張り材の施工及び交換中の作業者の過失とを低減する、誘導炉用内張り耐火物を迅速に施工する方法を提供することである。
【００２６】
本発明の別の目的は、周波数と加振力（又は振幅）が可変の電動式バイブレータを用いて、誘導炉用の、さらに一貫した内張り耐火物を迅速に施工する方法を提供することである。
【００２７】
本発明のさらに別の目的は、圧縮空気により動力が供給されるバイブレータを用い、従来の施工方法についての欠点を回避する内張り耐火物の施工方法を提供することである。
【００２８】
本発明のさらに別の目的は、電動式振動タンパーを用いずにまたは耐火物の空気を手動で除去せずに、チャネルインダクタ内にシリカ及び非シリカ内張り耐火物を迅速に施工する方法を提供することである。
【００２９】
本発明のこれらの及び他の目的は、以下の明細書、添付した特許請求項、及び図から明らかとなるだろう。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来の内張り耐火物施工方法に関連した問題を解消する。本方法は、加振力（又は振幅）及び周波数が可変の電動式バイブレータを利用している。電動式バイブレータは、正確な出力を提供し、この結果、適切な空気の圧力または質、或いは作業者の技術に依存しないプロセスを繰り返すことができる。プロセスが繰り返し可能であることによって、また一貫して内張り材が施工されるので、耐火材の耐用年数が長くなる。本方法によって、壁内に乾式耐火材を層状に積み重ねること及び各層の空気を手動除去することを排除することができる。これによって、炉の休止時間と、内張り耐火物の施工及び取替に関連した労働コストとが減少する。
【００３１】
本発明は、誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法を提供し、本方法は、炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、炉の構造部材、内張り用型枠、及び炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択された部材と連動する状態で、周波数及び加振力が可変の電動式バイブレータを少なくとも１つ配置し、高加振力（高振幅）及び低周波数の振動を有する第１の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材の流動性を励起させ、乾式耐火材の流動性を励起させた後に、低加振力（低振幅）及び高周波数の振動を有する第２の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材を締固めるステップを含む。本発明において、第１操作モードは、周波数が５〜１００Ｈｚであって加振力が０．４５〜１．７Ｎ・ｍであり、第２操作モードは、周波数が６０〜２００Ｈｚであって加振力が０．０５〜０．４５Ｎ・ｍである。前記第１操作モードは、前記第２操作モードよりも、加振力が大きく且つ周波数が低い値に設定される。
【００３２】
前記電動式バイブレータは、回転軸を有している。本方法は、前記第１の操作モードでは第１の回転方向に、第２の操作モードでは第２の回転方向に、軸を回転させ、及び、耐火物の密度が最大限高くなるように軸の回転軸線を選択するステップを含み得る。
【００３３】
本方法は、少なくとも１つの前記電動式バイブレータと連動するプログラム可能なコントローラを備えるステップを含み、該コントローラは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ回転速度、及びバイブレータの作動時間についての命令を記憶及び送信し、予め選択した操作モードのための命令を記憶可能であり、各操作モードは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ速度、及びバイブレータ作動時間を限定する。本方法は、少なくとも１つの予め選択した操作モードのための命令を、プログラム可能なコントローラに記憶させるようにするステップをさらに含み得る。
【００３４】
本発明の別の実施形態においては、誘導炉の壁に内張り耐火物を施工する方法は、炉内の内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、炉の構造部材、内張り用型枠、及び炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動する状態で、加振力（振幅）及び周波数が可変の電動式バイブレータを少なくとも１つ配置し、乾式耐火材に流動性を生じさせ、乾式耐火材の体積が減少するように、低周波数で高加振力（高振幅）の振動を有する第１の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させる。次に、乾式耐火材の流動性を励起させた後に乾式耐火材の締固めが生じるように低振幅（低加振力）で高周波数の振動を有する第２の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させるステップを含み得る。
【００３５】
本発明のさらに別の実施形態において、誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する本方法では、炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、炉の構造部材、内張り用型枠、及び炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択された部材と連動する状態で、加振力（振幅）及び周波数が可変の電動式バイブレータを少なくとも１つ配置し、高加振力（高振幅）で低周波数の振動を有する第１の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材の流動性を励起させ、乾式耐火材の流動性を励起させた後に、低加振力（低振幅）で高周波数の振動を有する第２の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材を締固めるステップを含み得る。前記第１操作モードは、前記第２操作モードよりも、加振力（振幅）が大きく且つ周波数が低い値に設定されている。
【００３６】
本発明のさらに別の実施形態においては、誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法は、炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、炉の構造部材、内張り用型枠、及び炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択された部材と連動する状態で回転軸を有する少なくとも一つの電動式バイブレータであって加振力（振幅）及び周波数が可変の前記電動式バイブレータを配置し、低周波数振動及び第１の軸回転方向を有する第１の操作モードで、少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材の流動性を励起させ、乾式耐火材の流動性を励起させた後に、第２の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材を締固めるステップを含み得て、第２の操作モードは、高周波数振動及び第２の軸回転方向を有し、前記第１の軸回転方向は、バイブレータを高加振力（高振幅）で振動させ、第２の軸回転方向は、バイブレータを低加振力（低振幅）で振動させる。本方法は、さらに、乾式耐火材の体積が減少した後、内張り用型枠と炉壁との間にさらなる耐火材を追加するステップを含み得る。本方法は、耐火物の密度が最大限高くなるように軸の回転軸線を選択するステップも含み得る。
【００３７】
本方法は、少なくとも１つの前記バイブレータと連動するプログラム可能なコントローラも備え、及び、予め選択した操作モードのための命令を記憶するステップも含み得て、コントローラは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ速度、及びバイブレータの作動時間についての命令を記憶及び送信可能であり、各操作モードは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ速度、及びバイブレータ作動時間を限定する。本方法は、少なくとも１つの予め選択した操作モードのための命令をプログラム可能なコントローラに記憶させるステップをさらに含み得る。
【００３８】
本発明のさらに別の実施形態においては、誘導炉の壁内に内張り耐火物を施工する方法は、炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、炉の構造部材、内張り用型枠、及び炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動し回転軸を有する少なくとも１つの電動式バイブレータであって加振力（振幅）及び周波数が可変の前記バイブレータを配置し、低周波数振動及び第１の軸回転方向を有する第１の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材の流動性を励起させ、乾式耐火材の流動性を励起させた後に、低加振力（低振幅）で高周波数の振動を有する第２の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材を締固め、及び、少なくとも１つの前記バイブレータと連動するプログラム可能なコントローラを備えるステップを含み得て、該コントローラは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ速度、及びバイブレータ作動時間に対する命令を記憶及び送信可能であり、バイブレータ軸回転の第１の方向は、高加振力（高振幅）でバイブレータを作動させ、バイブレータ軸回転の第２の方向は、低加振力（低振幅）でバイブレータを作動させる。プログラム可能なコントローラは、予め選択した操作モードに対する命令を記憶可能であり、各操作モードは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ速度、及びバイブレータ作動時間を限定し、及び、本方法は、予め選択される少なくとも１つの操作モードのための命令をプログラム可能なコントローラに記憶させるステップをさらに含み得る。
【００３９】
本発明は、誘導炉の底部内に耐火材を施工する方法も含み、本方法は、炉の底部内に乾式耐火材を供給し、振動ボトムプレートを有し且つ加振力（振幅）及び周波数が可変の少なくとも１つの電動式バイブレータを備え、乾式耐火材の流動性を励起させた後、取り付けられた前記バイブレータが、低加振力（低振幅）で高周波数の振動を有する操作モードに切り換えられると、乾式耐火材に前記振動ボトムプレートが係合することにより、乾式耐火材を締固めるステップを含む。本方法は、前記バイブレータが高加振力（高振幅）で低周波数の振動を有する操作モードになると振動ボトムプレートが乾式耐火材に係合することにより、締固めステップの前に乾式耐火材の流動性を励起させるステップをさらに含み得る。本方法は、壁部施工のために、底部周囲の表面を面荒らしした後、耐火物を供給するステップをさらに含み得る。
【００４０】
上述した底部の施工方法において、少なくとも１つの前記バイブレータは、回転軸を有し、本方法は、第１の操作モードにおいて第１の回転方向に、第２の操作モードにおいて第２の回転方向に軸を回転させるステップをさらに含み得る。本方法は、少なくとも１つの前記バイブレータと連動するプログラム可能なコントローラを備えるステップをさらに含み得て、該コントローラは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ速度、及びバイブレータ作動時間のための命令を記憶及び送信し、予め選択した操作モードのための命令を記憶可能であり、各操作モードは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ速度、及びバイブレータ作動時間を限定する。本方法は、予め選択される少なくとも１つの操作モードのための命令を、プログラム可能なコントローラに記憶させるステップをさらに含み得る。
【００４１】
本発明は、内張り耐火物の底部上に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、炉の構造部材、内張り用型枠、及び炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動する状態で、加振力（振幅）及び周波数が可変の電動式バイブレータを少なくとも１つ配置し、高加振力（高振幅）で低周波数の振動を有する第１の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材の流動性を励起させ、乾式耐火材の流動性を励起させた後に、低加振力（低振幅）で高周波数の振動を有する第２の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材を締固めるステップを含む、誘導炉内に内張り耐火物を施工する方法も提供する。
【００４２】
上述の方法において、少なくとも１つの前記バイブレータは、回転軸を有し、本方法は、第１の操作モードにおいて第１の回転方向に、第２の操作モードにおいて第２の回転方向に軸を回転させ、耐火物の密度が最大限高くなるように軸回転軸線を選択するステップを含み得る。
【００４３】
本方法は、少なくとも１つの前記バイブレータと連動するプログラム可能なコントローラを備えるステップも含み得て、該コントローラは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ速度、及びバイブレータ作動時間に対する命令を記憶及び送信し、予め選択した操作モードのための命令を記憶可能であり、各操作モードは、バイブレータ軸の回転方向、バイブレータ速度、及びバイブレータ作動時間を定める。本方法は、少なくとも１つの予め選択した操作モードのための命令を、プログラム可能なコントローラに記憶させるステップをさらに含み得る。
【００４４】
上述の方法において、炉の底部内に内張り耐火物を施工するステップは、炉の底部内に乾式耐火材を供給し、少なくとも１つの前記電動式バイブレータに振動ボトムプレートを取り付け、取り付けたバイブレータが、低加振力（低振幅）で高周波数の振動を有する操作モードになると、炉の底部内の乾式耐火材に少なくとも１つの振動ボトムプレートが係合することにより、炉の底部内の乾式耐火材を締固めるステップを含み得る。炉の底部を施工するステップは、設置した前記バイブレータが、高加振力（高振幅）で低周波数の振動を有する操作モードになると、乾式耐火材に少なくとも１つの振動ボトムプレートが係合することにより、締固めステップの前に炉の底部内において乾式耐火材の流動性を励起させるステップをさらに含み得る。炉の底部の施工は、壁部の施工のために、底部の表面周囲を面荒らしをして、耐火物を供給するステップをさらに含み得る。
【００４５】
本発明は、溝形誘導炉のインダクタ内に内張り耐火物を施工する方法も含み、インダクタケーシング内にチャネル型枠を配置し、チャネル型枠内側と間隔をおいて配置される少なくとも１つのブッシングを設置し、乾式耐火材でインダクタを施工し、インダクタケーシング及びチャネル型枠から選択される部材と連動する状態で、加振力（振幅）及び周波数が可変の電動式バイブレータを少なくとも１つ配置し、高加振力（高振幅）で低周波数の振動を有する第１の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材の流動性を励起させ、及び、乾式耐火材の流動性を励起させた後、低加振力（低振幅）で高周波数の振動を有する第２の操作モードで少なくとも１つの前記バイブレータを作動させることにより乾式耐火材を締固めるステップを含む。
【００４６】
本発明の別の好ましい実施形態において、誘導炉の壁に内張り耐火物を施工する方法は、炉内に配置された内張り用型枠と炉壁との間に乾式耐火材を供給し、炉の構造部材、内張り用型枠、及び炉内に配置されたバイブレータ支持具から選択される部材と連動する状態で少なくとも１つの電動式バイブレータを配置し、高加振力（高振幅）で低周波数の振動を有する第１の操作モードで少なくとも１つの電動式バイブレータを作動させることにより乾式耐火材の流動性を励起させ、乾式耐火材の流動性を励起させた後に、低加振力（低振幅）で高周波数の振動を有する第２の操作モードで少なくとも１つの電動式バイブレータを作動させることにより乾式耐火材を締固めるステップを含む。
【００４７】
本発明の種々の好ましい実施形態のさらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明を考慮すれば、よりよく理解される。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明のバイブレータは、誘導炉内に乾式耐火材を施工して、内部に内張り耐火物を形成する方法を提供する。本方法は、図１１に示したタイプの坩堝形誘導炉５０内において、及び、図１２に示したタイプの溝形誘導炉５２内において、利用可能である。本方法は、内張り耐火物の壁部施工中において特定の利点を提供するが、内張り耐火物の底部を施工することにも利用可能である。
【００４９】
簡略化のために、単一のバイブレータを使用することに関して本方法を説明する。本方法は、２つ以上のバイブレータを使用して行うこともできる。
【００５０】
耐火材施工済みの底部に配置された内張り用型枠と炉の内壁との間に乾式耐火材を供給することによって、内張り耐火物の壁部が施工される。乾式耐火材は、通常の漏斗を使用して追加可能である。周波数及び振幅が可変の電動式バイブレータ１０（図１）は、乾式耐火材に振動が効果的に伝わるように、炉の構造部材、内張り用型枠、炉内に配置されたバイブレータ支持具、またはこれらの組み合わせなど、振動伝達可能な位置に配置される。これらの要素の１つまたはそれ以上の振動伝達可能なバイブレータ１０は、乾式耐火材の流動性を励起させ、密集した塊を形成するように乾式耐火材を締固める。振動周波数及び振幅が異なることを特徴とする第１及び第２の操作モードにおいて耐火物支持構造体にバイブレータ１０を接触させることによって、これを達成可能である。
【００５１】
第１の操作モードにおいては、バイブレータ１０の振動は、高加振力（高振幅）で低周波数であり、第２の操作モードにおいては、バイブレータの振動は、低加振力（低振幅）で高周波数であり、すなわち、第１操作モードは、第２操作モードよりも、加振力が大きく（高く）且つ周波数が低い。ここで、第１操作モードにおける周波数は、５〜１００Ｈｚの周波数範囲から選択することができ、第２操作モードにおける周波数は、６０〜２００Ｈｚの周波数範囲から選択することができるが、第１操作モードの周波数は第２操作モードの周波数よりも低い周波数が採用される。また、第１操作モードでの加振力は、例えば、０．４５〜１．７Ｎ・ｍ、第２操作モードでの加振力は、０．０５〜０．４５Ｎ・ｍとすることができ、第１操作モードの加振力は第２操作モードの加振力より大きい加振力が採用される。
【００５２】
高加振力（高振幅）と低周波数とを組み合わせた振動によって、乾式耐火材の流動性を励起させ、これにより、乾式耐火材内に閉じこめられた空気が開放される。低加振力（低振幅）と高周波数とを組み合わせた振動によって、乾式耐火材が締固められて密集した塊が形成される。バイブレータ１０の可変周波数は、効果的な空気除去及び締固めを提供することにより、密度を高めることを促進する。空気除去により壁部に生じた空隙を埋めるために、締固めステップを開始する前に耐火物を追加する場合がある。
【００５３】
振動の（加振力に対応する）振幅、周波数及び時間は、可変周波数ドライブを利用することにより制御可能である。可変周波数ドライブは、手動操作することができるが、指定された時に所定の振幅（加振力）及び周波数でバイブレータが作動するようにプログラムすることが好ましい。例えば、バイブレータは、乾式耐火材の空気除去のために第１のサイクルについてはより高い振幅、より低い周波数で作動するように設定可能である。以下にさらに説明するように、バイブレータにスリップ錘システムを備えさせ、該錘が所望の形態で係合するように軸の回転方向を変更することによって、回転軸を有し且つ加振力（振幅）及び周波数が可変のバイブレータを制御することができる。
【００５４】
内張り耐火物の底部は、ボッシュ（Bosch）バイブレータのような通常の方法を利用して、または電動式型枠バイブレータに（図８Ａ及び図８Ｂで示した）振動ボトムプレート４０を追加することにより、施工可能である。約４００ｍｍの内張り深さを有する底部については、少なくとも３層の乾式耐火材を施工することが好ましい。内張り用型枠の底部内に約７５〜１３０ｍｍの深さまで乾式耐火材を配置し、通常のフォーキングツールなどを利用して手動で層の空気除去を行う。通常の電動式振動タンパー、または、振動ボトムプレート４０を取り付けた電動式型枠バイブレータ１０のいずれかを利用して、空気除去された底の層を振動させる。振動ボトムプレート４０は、１９ｍｍの厚さのプレートを用いて形成され、図８Ａ及び図８Ｂに示したようなリフトフック４２及びバイブレータマウント４４を有していることが好ましい。厚さが約３ｍｍ、高さが約１５０ｍｍのスカート部４６をプレートの外側に溶接することが好ましい。耐火物の振動が適切な時間実行されると、乾式耐火材の次の層つまり内張り底が所定の深さになるまで前記工程が繰り返される。
【００５５】
本発明の実施形態において有用な、加振力（振幅）及び周波数が可変の電動式バイブレータ（バイブレータ）を図１〜図５に示す。電動式バイブレータは、炉の付近において利用可能な電気供給により異なるが２２０〜２４０ボルトまたは３８０〜４８０ボルトのいずれかの範囲内で作動可能な、連続使用の、３相、６０Ｈｚユニットであることが、好ましい。バイブレータは、コントロールパネルを使用することにより５０Ｈｚでも作動可能である。バイブレータは、約０〜６０００振動／分（vpm）の振動範囲を特徴とするようにできる。
【００５６】
与えられた所定の作動周波数に対し、アンバランスの程度が異なるように調節可能な偏心スリップ錘１２を利用することによって、電動式バイブレータ１０の振動振幅を変化させることができる。この錘１２は、回転方向の変化に基づいてシフトするためスリップ錘１２と呼ばれる。錘１２は、振幅が変化するように自己調節されるため、振幅を変化させるために錘１２を手動で調節する必要はない。これによって、空気除去ステップと締固めステップとの間において、内張り用型枠または炉マウント内のバイブレータ支持具からバイブレータ１０を取り外す必要はなくなる。
【００５７】
スリップ錘１２は、バイブレータ１０の両側部に取り付けられたエンドキャップ１４内に収容される。スリップ錘１２の各セットは、回転軸１８と係合する５つのプレート１６を有している。第１の操作モードにおいて、プレート１６がほぼ積み重なる位置に回転軸１８が配置され、回転軸１８は、第１の回転方向に回転する。この状態を図３，図４に示している。錘１２が、回転軸１８と係合する際にアンバランス（不均衡）に配置されると、振動の振幅が大きくなって加振力が増し、このより大きな振動振幅は、低周波数でバイブレータ１０を作動させた場合の揺動動作という特徴を有し得る。この動作によって、乾式耐火材の流動性を励起させ、これにより、今度は乾式耐火材内に閉じ込められた空気の除去が促進される。第２の操作モードにおいては、軸１８は、前記第１の回転方向とは反対方向である第２の回転方向に回転する。軸１８が第２の回転方向に回転し始めると、図５に示すように、軸１８の回転にともに内側の３つのプレート錘１６Ｂは、第２の回転方向に回転を始め、外側の２つのプレート錘１６Ａは、スリットＳを介してピン２０上で滑動し、図示のようにピン２０がスリットＳの一端に当たる位置、すなわち、３つのプレート錘１６Ｂとほぼ反対の配置となって、その配置状態で、プレート錘１６Ａ，１６Ｂが共に第２の回転方向に回転する。すなわち、図示の例では、内側の３枚のプレート錘１６Ｂは、一体的に連結されて回転軸１８に固定されるとともに３枚のうちの外側のプレートにピン２０が突設されており、５枚のプレート１６のうちの外側の２枚のプレートは、軸１８に固定されておらず、回転自在であり、スリットＳにピン２０が嵌められている。プレート錘１６Ａ，１６Ｂが、反対位置又は対向位置に配置されることによって、プレート錘１６Ａ，１６Ｂがさらに平衡して配置される。スリップ錘１２が回転軸１８と係合し平衡して配置されることによって、高い周波数でバイブレータを作動させることができる低振幅振動になる。低振幅従って低加振力、且つ高周波数の振動は、空気除去した乾式耐火材の締固めに特に有効である。最初に軸回転方向を、図３に示したようにエンドキャップを取り外してチェックする必要がある。プレート１６が積み重なる位置になると、軸が前記第１の回転方向に回転するように、バイブレータを設定する必要がある。
【００５８】
バイブレータは、可変周波数ドライブを有する。可変周波数ドライブには、バイブレータの周波数を変更する通常の周波数インバータを使用している。振動周波数は、特定の乾式耐火材の密度を最適に高めるように選択可能である。電動式バイブレータの振動速度をモニターするために公知のVibra-Tak振動インジケータが利用される。
【００５９】
可変周波数ドライブは、コントロールパネル２２及び関連の回路構成を含むコントロールユニットまたはコントローラ内に備えられる。コントロールパネルは、ボタン、スイッチ、及びキーパッドと、作動状況や状態を示すディスプレイとを有するが、それらに限定はされないコントロール装置をも有し得る。場合によっては複数のバイブレータのそれぞれに別個のコントロールパネルを用いることができるが、単一のコントロールパネルにより複数のバイブレータを制御可能である。
【００６０】
手動または自動モードのいずれかでバイブレータが作動可能なように、コントローラをプログラムすることができる。コントロールパネル２２上に、手動モード及び自動モード間の選択を行うためのスイッチを備えている。手動モードにおいて、スイッチは、軸の回転方向を選択するために使用され、モーターの周波数を選択するためにはポテンシオメータまたは他の適切なコントロール装置が使用される。コントロールパネル上には停止ボタンも備えられる。
【００６１】
プログラムの変数は、作動時間、作動速度、及び軸回転方向である。自動モードが選択されると、バイブレータは、第１の速度で第１の時間の間第１の回転方向に作動し、次に第２の速度で第２の時間の間第２の回転方向に作動するように自動的に切り替わるように、プログラムすることができる。例えば、バイブレータの名目上の電流値範囲は、２３０ボルトで約３．８アンペア、４６０ボルトで約１．９アンペアであり、モータの馬力は、１．１８ＰＳである。軸１８が第１の回転方向に回転する第１の操作モードにおいては、約０．８９８Ｎ・ｍ（７．９５in-ib）の高加振力になるよう錘を設定することによって、３６００vpmで約１２７２ｋｇの力が得られる。軸１８が第２の回転方向に回転する第２の操作モードにおいては、より低い加振力のための低い錘設定は、約０．２３Ｎ・ｍ（２．０７in-lb）で、そのとき６０００vpmで約９１９ｋｇの力が得られるである。なお、加振力は、振幅と錘負荷との積である作動モーメントとして求めることができる。
【００６２】
コントローラをプログラムできることによって、作業者の入力が減少するとともに、耐火物が一貫して施工され、これは、今度は耐火物寿命を長くすることに役立つ。作業者は、内張り用型枠または炉構造体内のバイブレータ支持具にバイブレータを取り付け、内張り用型枠と炉の内壁との間に乾式耐火材を供給し、コントロールパネル上の開始ボタンを押して施工を開始するだけでよい。これによって、作業者の技術及び訓練の必要が少なくなり、作業者のエラーが最小限となる。
【００６３】
コントローラがプログラム可能であり、第１の操作モードの高加振力（高振幅）、低周波数の振動は、乾式耐火材の流動性を励起させることに有効であるので、炉の休止時間も低減する。これによって、層内に耐火材を追加する必要及び手動で空気を除去する必要をなくすことができる。層にするステップ及び手動空気除去ステップを排除することによって、大きな炉を再築炉するための休止時間を約１０時間低減させることができる。
【００６４】
本発明に従い内張り耐火物を壁部に施工している間は、バイブレータから乾式耐火材に振動を伝えることができる部材と連動する状態で、電動式バイブレータを配置する。この部材は、図９及び図１０に示したように、炉の構造部材、炉内の内張り用型枠３２、或いは、バイブレータ１０を支持するバイブレータ支持フレーム３０である。例えば内張り用型枠３２から内面にブラケット７０を溶接し、ブラケット７０にバイブレータ支持フレーム３０をボルト８０にて固定している。特定の好ましい実施形態においては、バイブレータ支持フレーム３０が支持可能なようにブラケットを配置し、クレーンによりバイブレータ支持フレーム３０を吊り下げてバイブレータを配置する必要がない。バイブレータ支持フレーム３０’、３０”の例は、図６Ａ及び図６Ｂと、図７Ａ及び図７Ｂとにそれぞれ示している。
【００６５】
（第１及び第２の操作モードを含む）少なくとも完全な作動サイクル中に施工される乾式耐火物全体に振動を効果的に伝えるように、電動式バイブレータを配置することが、好ましい。内張り耐火物の壁部を築工するために、一つのバイブレータが、最初に、壁部の最下部にある乾式耐火材と連動する状態で配置され、次に、１サイクルの操作を完了した後、壁部の連続して高くなっている部分にある乾式耐火材と連動する状態で再配置する。例えば、バイブレータ１０は、バイブレータ支持フレーム３０の最も下の層上において支持し、次に、前記操作サイクルが完了すると、次に高い層に再配置する。壁部の同一高さの位置に乾式耐火材と連動する状態で複数のバイブレータを配置し同時に使用することもできる。また、壁部の高さの異なる位置に乾式耐火材と連動する状態で複数のバイブレータを配置し同時に使用することもできる。壁部にある乾式耐火材全体に振動を伝えるためにバイブレータの再配置が必要な場合には、低い位置から高い位置へバイブレータを移動させることが、好ましい。内張り耐火物を底部に施工するためには、乾式耐火材の上面と係合する少なくとも１つのバイブレータに、振動ボトムプレートを取り付けることができる。
【００６６】
耐火物の密度が最大限高くなるように選択した軸線回りを軸が回転するように、バイブレータを方向付けることが、好ましい。坩堝形炉５０の壁部７２内にまたは溝形炉５２の上部ケース７４内に内張り耐火物を施工するためには、従来の壁部の型枠振動に利用されているものと９０度の角度をなす垂直軸線回りにバイブレータ１０の軸１８を回転させることが好ましい。このバイブレータの位置によって、より大きな遠心力が生じ、この遠心力は、内張り用型枠により多くのエネルギーを運ぶ。図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて示したように、溝形炉のインダクタ５４、５４’内に内張り耐火物を施工するためには、インダクタケーシング５６、５６’とチャネル型枠５８、５８’との間、及び、チャネル型枠５８、５８’とブッシング６０、６０’との間において、耐火材６２、６２’に流動性を励起させそれを締固めるように、水平軸線回りにバイブレータ１０の軸１８を回転させることが好ましい。インダクタの大きさによって異なるが、複数のバイブレータを設置する場所や複数のバイブレータは、乾式耐火材の密度を効果的に高めることができる。
【００６７】
本発明の方法は、労力及び、内張り耐火物を施工するために必要な休止時間を通常の方法と比べてかなり低減することができる。例えば、特定の坩堝形炉内へ内張り耐火物を施工する場合には、電気振動タンパーを用いて約１０時間、型枠振動を用いて約５〜６時間かかるだろうが、本発明の方法を利用した同様の施工は、約１〜３時間でできるであろう。
【００６８】
本方法は、乾式耐火材に流動性を励起させてそれを締固めるために少なくとも２つの操作モードにおいて加振力（振幅）及び周波数が可変の電動式バイブレータを少なくとも１つ利用することを企図しており、バイブレータの操作は、プログラム可能なコントローラにより制御される。乾式耐火材の密度を効果的には高めず耐火物の寿命を短くすることになるが、少なくともいくつかの実施形態においては単一の一定した周波数及び加振力（振幅）のバイブレータを利用して本方法のステップを実行することも可能である。
【００６９】
限定された状態の下で実行された場合に特定の結果をもたらす方法について、本発明を説明してきた。（振動周波数、時間などの）他の操作状態は、説明したものとは異なる結果を生じるであろう。
【００７０】
本明細書を通じて、状態の範囲または物質のグループは、本発明の特定の特性（例えば振動周波数、振動時間、バイブレータの配置、バイブレータの方向など）に関連して限定されるため、本発明は、あらゆる特定の部材及び、サブ範囲またはサブグループの組み合わせに関し、明確にそれらを本発明に組み込んでいる。種々の特定の範囲またはグループは、別々の範囲またはグループ及び、本発明に含まれるあらゆる可能なサブ範囲及びサブグループのあらゆる部材に、略式で言及していると理解される。
【００７１】
本発明の特定の実施形態を詳細に説明してきたが、本発明の精神または添付の特許請求の範囲から逸脱しない限りそれに対して変形を行ってもよいことが当業者には理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態において有用な可変周波数・振幅電動式バイブレータの正面図である。
【図２】本発明の実施形態において有用な、プログラム可能なコントローラの正面パネルの正面図である。
【図３】軸回転の初期方向をチェックするために振動振幅変更用に使用される偏心錘とその位置とを示すようにエンドキャップを外した図１の可変周波数・振幅電動式バイブレータの部分側面図である。
【図４】第１の操作モードで作動中の偏心錘の位置を示す、エンドキャップを外した図１の可変周波数・振幅電動式バイブレータの部分側面図である。
【図５】第２の操作モードで作動中の偏心錘の位置を示す、エンドキャップを外した図１の可変周波数・振幅電動式バイブレータの部分側面図である。
【図６Ａ】５トンを超える容量の坩堝形誘導炉用バイブレータ支持具の概略上面図である。
【図６Ｂ】５トンを超える容量を有する坩堝形誘導炉用のバイブレータ支持具の概略側面図である。
【図７Ａ】５トン以下の容量を有する坩堝形誘導炉用のバイブレータ支持具の概略上面図である。
【図７Ｂ】５トン以下の容量を有する坩堝形誘導炉用のバイブレータ支持具の概略側面図である。
【図８Ａ】図１の可変周波数及び振動電動式バイブレータを用いて底部内張り耐火物を締固める際に使用する振動ボトムプレートの概略上面図である。
【図８Ｂ】図１の可変周波数及び振動電動式バイブレータを用いて底部内張り耐火物を締固める際に使用する振動ボトムプレートの概略側面図である。
【図９】坩堝形誘導炉内に取り付けられたバイブレータ支持具の上面図である。
【図１０】坩堝形誘導炉内において図１の可変周波数・振幅電動式バイブレータを支持している図９のバイブレータ支持具の上面図である。
【図１１】坩堝形誘導炉の側面から見た概略断面図である。
【図１２】チャネル電気誘導炉本体の側面から見た概略断面図である。
【図１３Ａ】図１２に示した種類の溝形誘導炉とともに使用可能である、単一のチャネル型枠と円筒形ブッシングとを有するＵ字状インダクタの概略断面図である。
【図１３Ｂ】図１２に示した種類の溝形誘導炉とともに使用可能である、２つのループチャネル型枠と２つの長方形ブッシングとを有する長方形のインダクタの概略断面図である。
【符号の説明】
１０  バイブレータ
１２  スリップ錘
１６Ａ  プレート
１６Ｂ  プレート
１８  回転軸
２０  ピン
２２  コントロールパネル
３０、３０’、３０”  バイブレータ支持フレーム
３２  内張り用型枠
４０  ボトムプレート
５０  コアレス電気誘導炉
５２  チャネル電気誘導路
５４、５４’  インダクタ
５６、５６’  ケーシング
５８、５８’  チャネル型枠
６０、６０’  ブッシュ
６２、６２’  耐火材
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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