JP2002122383A - メタルタップ装置および出湯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タッピング穴からの出湯は、危険性が無く熟練
者でなくても容易に行えるようにする。 【解決手段】タッピング穴５の中で凝固させて、栓の役
目をするようにした凝固金属７の、湯室３に近い部分を
出湯時に溶解する抵抗発熱体１２を前記タッピング穴５
を形成する耐火物５ａの外周側に設けるとともに、該発
熱体１２から外壁までの間の残部の凝固金属７を加熱溶
解する誘導加熱コイル１３を前記抵抗発熱体１２から外
壁までの間に設けて、前記凝固金属７を抵抗加熱と、誘
導加熱とを併用して熔解する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融金属を炉底
部近くのタッビンク穴から出渇する金属溶解炉のメタル
タップ装置および出湯方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来例の構成図を示し、図５は図
４の出湯、および出湯停止の作業手順の図を示す。この
図４、図５において、１は金属を溶解する金属溶解炉、
２は該金属溶解炉１の外壁を形成する耐火物、３は該外
壁２で囲われ溶融金属４を溶解して保持する湯室、５は
湯室３の底部近くに円筒形の耐火物５ａを埋設して形成
したタッピング穴、６は該タッピング穴５を外側から栓
をするために耐火物で形成されるマッド材、７はタッピ
ング穴５内で凝固した金属、８はマッド材６の外側に接
触して冷却してタッピング穴５内の金属を凝固させると
ともに凝固した金属の再溶解を防止するようにした冷却
ジャケット、９は前記マッド材６をタッピング穴５に充
填するマッド充填マシン、１０は出湯に際して前記マッ
ド材メカニカルに削り取るドリルマシン、１１は凝固し
た金属７を溶解する酸素ランスを示す。

【０００３】この図４、図５において、金属溶解炉１は
湯室３を囲う外壁２と該外壁２の底近辺に円筒形の耐火
物５ａを埋設して形成したタッピング穴５と、該タッピ
ング穴５を外側から冷却する冷却ジャケット８とを有し
ており、図されていない溶解手段で金属を溶解して湯室
３内で保持している。なお、タッピング穴５は、マッド
と呼ばれる耐火物をマッド充填マシン９で外側から充填
したマッド材６と、前記冷却ジャケット８で当該マッド
材６を通してタッピング穴５中の溶融金属を冷却して凝
固させた金属７とにより、湯室３内の溶融金属４が流出
しないように栓をしている。

【０００４】また、湯室３内の溶融金属４は傾動などに
よる出湯ではなくて、タッピング穴５から出湯される。
この出湯、すなわち、メタルタップする場合は、タッピ
ング穴５を塞いでいるマッド材６をドリルマシン１０に
より掘削して取り除き、凝固金属７を酸素ランス１１で
穿孔して開栓して、そこから出湯する方式である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成では、出湯する際にマッド材を掘削して取り除いた
後、酸素ランスによりタッピング穴内で凝固した金属を
穿孔しているので、その作業の際には多重のスブラッシ
ュ（金属の火の粉）が飛ぶことや場合によっては溶融金
属が吹き出す等のため危険な作業であり、安全用の保護
具の着用を余儀なくされ、熟練者のみが行える作業であ
った。

【０００６】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、タッピング穴か
らの出湯は、危険性が無く熟練者でなくても容易に行え
るようにした金属溶解炉のメタルタップ装置および出湯
方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、炉底部近くにタッピング穴を
穿孔しそこから溶融金属を出湯するようにした金属溶解
炉において、前記タッピング穴の中で凝固させて、栓の
役目をするようにした凝固金属の、湯室に近い部分を出
湯時に溶解する抵抗発熱体を前記タッピング穴を形成す
る耐火物の外周側に設けるとともに、該発熱体から外壁
までの間の残部の凝固金属を加熱溶解する誘導加熱コイ
ルを前記抵抗発熱体から外壁までの間に設けて、前記凝
固金属を抵抗加熱と誘導加熱とを併用して溶解すること
を特徴とする。

【０００８】また、請求項２の発明のように、請求項１
記載の底部出湯式金属溶解炉のメタルタップ装置におい
て、タッピング穴は、抵抗発熱体を設けた部分で湯室に
近い程断面積を大きくしたラッパ形とし、誘導加熱によ
る加熱部分で直管とし、ラッパ部と直管部との接合形に
形成しても良い。また、請求項３の発明は、請求項１ま
たは請求項２に記載の底部出湯式金属溶解炉のメタルタ
ップ装置において、金属溶解炉の溶解開始前、もしくは
出湯を停止する際にタッピング穴に溶融金属と略同じ材
質の金属を栓として装着して、湯室からの溶融金属の流
出を止め、出湯を開始する際は、先ず抵抗発熱体による
熱伝導で前記栓の湯室に近い部分を加熱溶解し、次に誘
導加熱コイルにより前記栓の残部を誘導溶解して出湯す
る出湯方法とする。

【０００９】上記構成により、タッピング穴より出湯を
開始する際は、先ず抵抗発熱体で湯室に近い部分の凝固
金属を溶解し、次に誘導加熱で残部の凝固金属を溶解す
るので、出湯作業がスイッチ操作のみで行え、熟練者で
なくても、安全な操作が可能になる。また、タッピング
穴中の全ての凝固金属を誘導加熱で溶解することは可能
であるが、誘導加熱コイルは、銅と絶縁物とにより構成
されているので、溶融金属からの伝達熱、および通電に
よる自己発熱を水冷により除去するのが一般的であり、
水冷コイルを湯室の近くに配置することは、水冷コイル
への湯洩れなどによる銅部の損傷により冷却水が洩れて
水蒸気爆発を起こす危険があり、水冷が必要な誘導コイ
ルは湯室から離して配置すべきである。

【００１０】誘導コイルが配置できない部分に、溶解時
間は長くなるが、抵抗発熱体を配置することで、誘導加
熱コイルを湯室から充分に離れた位置に配置することが
でき、前記危険を回避することが可能になる。なお、全
ての加熱を抵抗発熱体のみにすることは、凝固金属を溶
解するための時間が長くなりすぎて実用的ではない。

【００１１】また、請求項２の発明のようにタッピング
穴の形状を湯室に近い部分が断面積の広いラッパ形にす
ることにより、タッピング穴の壁面に接触している部分
の溶融金属は凝固するが、中心に近い部分は半溶融状態
になるので、また、湯室からの熱伝導量が多くなるので
抵抗発熱体による溶解時間を短縮することが可能にな
る。

【００１２】さらに、誘導コイルは水冷されており、通
電していない期間はタッピング穴の耐火物を冷却するの
で、従来例のようなマッド材で栓をしなくても、熔解金
属と略同じ材質の金属棒を装着することで、金属棒の周
囲に浸透してくる金属を冷却して凝固させ、マッド材無
しで栓をすることが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図1 はこの発明の実施の形態の構
成図を示す。この図１において、従来例と同一の符号を
付けた部材はおおよそ同一の機能を有するのでその説明
は省略する。この図１において、１は金属を溶解する金
属溶解炉、２は該金属溶解炉１の外壁を形成する耐火
物、３は該外壁２で囲われ溶融金属４を溶解して保持す
る湯室、５は湯室３の底部近くに円筒形の耐火物５ａを
埋設して形成したタッピング穴、７はタッピング穴５内
で凝固した金属、１２はタッピング穴５の耐火物５ａの
外周の湯室３に近い部分に設けた抵抗発熱体、１３は該
抵抗発熱体１２から外壁までの耐火物５ａの外周に巻回
した誘導加熱コイル、１４は発熱体１２と誘導加熱コイ
ル１３との間の、耐火物５ａの温度を検知する温度セン
サを示す。この図１において、金属溶解炉１は湯室３を
囲う外壁２と該外壁２の底近辺に円筒形の耐火物５ａを
埋設して形成したタッピング穴５と、タッピング穴５内
で凝固した金属７を抵抗加熱で溶解する抵抗発熱体１２
と、誘導加熱で溶解する誘導加熱コイル１３とを有して
おり、図されていない溶解手段で金属を溶解して湯室３
内で保持している。

【００１４】なお、タッピング穴５からは、溶融金属４
とほぼ同じ材質でタッピング穴５の外側から装着した金
属棒と、誘導加熱コイル１３により当該タッピング穴５
中の溶融金属４を冷却して凝固させた凝固金属７とによ
り栓をして湯室３内の溶融金属４が流出しないようにし
ている。また、湯室３内の溶融金属４は傾動などによる
出湯ではなくて、タッピング穴５から出湯される。この
出湯、すなわち、メタルタップする場合は、タッピング
穴５を塞いでいる溶融金属がそこで凝固した金属７の、
先ず、湯室３に近い側で湯室３からの熱伝導により半溶
融の状態になっている部分を、抵抗発熱体１２に通電し
てそこからの熱伝達で溶解するのであるが、この半溶融
の状態にある金属７といえども、急速に溶解しようとす
ると抵抗発熱体１２と半溶融の状態の凝固金属７との間
には相応の温度差が必用になるので抵抗発熱体の温度が
例えば１９００℃以上と高くなり抵抗発熱体１２の寿命
を著しく損ねる。そこでこの抵抗発熱体１２の温度を適
度に押さえて、その寿命を保とうとすると凝固金属の溶
解時間は長くならざるをえない。

【００１５】従って、抵抗発熱体１２による溶解では、
抵抗発熱体１２の温度を適度に押さえた状態での金属の
溶解時間を見越して、その分早めに、溶解を開始する事
が必用になるが、予め出湯時間を予測して抵抗発熱体１
２での溶解を開始すれば問題はない。また、図２はこの
発明の別の実施の形態の構成図を示す。この図２の発明
が図１の発明と異なる点は、図１ではタッピング穴５を
直管形状にした耐火物で形成しているのに対して、図２
のタッピング穴１５は湯室に近い部分の断面積が大き
く、出口に向かって断面積が小さくなるラッパ管とし、
誘導加熱部分を直管として、ラッパ管部と直管部とを接
合した形状の耐火物１５ａで形成している点である。

【００１６】このように、タッピング穴の断面積を湯室
に近い程大きくすることにより、そこでの凝固金属が半
溶融状態になることと、湯室からの伝導熱の増大するこ
ととが相俟って、抵抗発熱体による凝固金属の溶解時間
を短縮することができる。さらに、図３はこの発明の他
の実施の形態を示すメタルタップ操作図を示す。この図
３は図１、もしくは図２において、タッピング穴５、１
５からの出湯は、抵抗発熱体が分担する凝固金属の溶解
時間を予測して、その分、出湯開始より前に抵抗発熱体
をオンにして溶解を開始して、温度センサが抵抗発熱体
による溶解が完了したことを示す温度を検知した後に誘
導加熱をオンにして残りの凝固金属を溶解して、開始す
る。

【００１７】また、出場を止める際は溶融金属と略同じ
材質の金属棒をタッピング穴に差し込み出湯を止める。
抵抗発熱体を用いる主な理由は、湯室の部近くに誘導加
熱コイルを装備した場合、誘導加熱コイルは水で冷却す
る必要が有り、湯室の耐火物に大きな湯差しかあった場
合、水蒸気爆発の危険性があることを回避するためであ
る。抵抗発熱体であれば湯差しがあったとしても発熱体
が損傷するに留まる。

【００１８】

【発明の効果】この発明によれば、熟練者を必要とする
作業の難しさが解消され、さらに、遠隔で自動的操作が
可能となり安全面での問題解決と、省力化に繋がる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の主要部分の構成図

【図２】この発明の別の実施の形態の主要部分の構成図

【図３】この発明の他の実施の形態を示すメタルタップ
操作図

【図４】従来例の構成図

【図５】図４の出湯、および出湯停止の作業手順の図

【符号の説明】

１２ 抵抗発熱体 １３ 誘導加熱コイル １４ 温度センサ １５ タッピング穴 １５ａ 耐火物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 道夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4K045 AA03 BA01 RC12 4K055 AA04 JA11 KA00 4K063 AA04 BA02 BA03 CA06 CA09 FA02 FA31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉底部近くにタッピング穴を穿孔しそこか
   ら溶融金属を出湯するようにした金属溶解炉において、
   前記タッピング穴の中で凝固させて、栓の役目をするよ
   うにした凝固金属の、湯室に近い部分を出湯時に溶解す
   る抵抗発熱体を前記タッピング穴を形成する耐火物の外
   周側に設けるとともに、該発熱体から外壁までの間の残
   部の凝固金属を加熱溶解する誘導加熱コイルを前記抵抗
   発熱体から外壁までの間に設けて、前記凝固金属を抵抗
   加熱と誘導加熱とを併用して溶解することを特徴とする
   メタルタップ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の底部出湯式金属溶解炉のメ
   タルタップ装置において、タッピング穴は、抵抗発熱体
   を設けた部分で湯室に近い程断面積を大きくしたラッパ
   形とし、誘導加熱による加熱部分で直管とし、ラッパ部
   と直管部との接合形に形成することを特徴とするメタル
   タップ装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の底部出湯
   式金属溶解炉のメタルタップ装置において、金属溶解炉
   の溶解開始前、もしくは出湯を停止する際にタッピング
   穴に溶融金属と略同じ材質の金属を栓として装着して、
   湯室からの溶融金属の流出を止め、出湯を開始する際
   は、先ず抵抗発熱体による熱伝導で前記栓の湯室に近い
   部分を加熱溶解し、次に誘導加熱コイルにより前記栓の
   残部を誘導溶解して出湯することを特徴とする出湯方
   法。