JP2003160818A - ランス位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ランスの送風圧力によらずに、ランス先端と
熔体上面との位置関係を正確に検出する装置を提供す
る。 【解決手段】 金属製錬用炉内のランス１を上昇および
下降させるランス昇降手段２と、上昇時間および下降時
間を計測してランスの位置を演算する演算手段３とから
なり、任意のタイミングでランスの位置を初期化可能で
ある。前記ランス昇降手段が、金属製錬用炉内のランス
を、一定の速度で上昇させ、一定の速度で下降させるこ
とが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製錬用炉のラ
ンス先端と熔体上面との位置関係を検出するランス位置
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属の製錬におけるランスを用いた操業
の例として、硫化銅精鉱から銅メタルを生産する銅製錬
があり、銅製錬においてランスが用いられるのは、乾式
製錬工程である。この乾式製錬工程の中には、銅精鉱か
ら銅品位６０〜７０質量％程度の中間生成物であるマッ
トをつくる熔錬工程と、マットから銅品位約９９質量％
の粗銅をつくる転炉工程とがある。この熔錬工程と転炉
工程の操業形態は、各製錬所によって多種多様である
が、その中に、上吹きランスを用いて反応用気体である
酸素、酸素富化空気単独または反応用気体と、固体状ま
たは気体状の燃料とを、熔体中に吹き込む方法がある。

【０００３】例えば、アイザ法と呼ばれる製錬法では、
縦型の円筒炉を用いて、浸漬式ランスにより熔錬を行
う。この方法では、銅品位が３０質量％前後の精鉱と、
スラグ組成を調整するための硅石とを、炉の上部から熔
体上に装入する。併せて、装入物を、銅品位約６０質量
％のマットに変化させるため、炉の上方から挿入したラ
ンス先端の気体吹出し口を、熔体中に数十ｃｍ浸漬し
て、反応用気体を供給し、精鉱中の硫化鉄や硫化銅の酸
化反応を進行させて、マットとスラグとを生成させると
共に、発生する二酸化硫黄ガスを排出する。

【０００４】このアイザ法では、熔体中のランスの浸漬
深さが非常に重要である。

【０００５】浸漬深さが浅すぎると、反応用気体が熔体
に供給されず、未反応のままに排出ガス中に放出される
量が増加する。その結果、酸素効率の低下や熔体の撹拌
不足が生じる。さらには、ランスから反応用気体を供給
するための送風電力を浪費したり、生成するマットやス
ラグの品位が安定せず、操業が困難となる問題がある。

【０００６】浸漬深さが深すぎると、ランスの送風圧力
が上昇したり、熔体から飛散するスプラッシュの量が増
加したりする結果、やはり、送風電力を浪費したり、炉
体内の耐火物が急激に損傷したり、あるいは炉上部の開
口部から熔体が飛散して、作業環境が悪化したりするな
どの問題が発生する。

【０００７】前記現象については、非浸漬式のあて吹き
式ランスにおいても同様である。この方式でも、熔体上
面からランス先端の気体吹き出し口までの間隙が大きす
ぎると、酸素効率の低下や熔体の撹拌不足が生じ、ま
た、小さすぎると、送風圧力の上昇や、スプラッシュ量
の増加などの問題が発生する。

【０００８】従来は、前記問題に対応するため、操業中
のランスの送風圧力を測定し、その値によってランスの
設定高さを調整することが行われていた。すなわち、ラ
ンスからの送風に対する抵抗は、ランス先端から熔体上
面までの間隙または浸漬深さによって変化するので、事
前にランス先端から熔体上面までの間隙または浸漬深さ
に対する送風圧力との関係を測定しておき、その関係を
操業に応用していた。

【０００９】しかし、実際には、ランスの送風圧力は、
ランス先端から熔体上面までの間隙または浸漬深さばか
りに影響されるものではない。

【００１０】例えば、浸漬式ランスの場合、ランス先端
で熔体が凝固し、ランス先端の気体吹出し口に固着した
りすると、気体吹出し口の開口面積が減少して、送風抵
抗が上昇する結果、送風圧力が上昇する。また、あて吹
き式ランスでも、スプラッシュなどが気体吹出し口に固
着したりすると、同様に送風圧力が上昇する。

【００１１】従って、ランス先端から熔体上面までの間
隙または浸漬深さを、送風圧力で管理すると、間隙また
は浸漬深さと直接関係の無い圧力上昇が生じても、間隙
または浸漬深さが大きすぎると判断され、これを解消す
るために、間隙または浸漬深さを小さくする操作が行わ
れることになる。その結果、酸素効率が低下したり、生
成物の品位が不安定になったりするという問題があっ
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ランスの送
風圧力によらずに、ランス先端と熔体上面との位置関係
を正確に検出する装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のランス位置検出
装置は、金属製錬用炉内のランスを上昇および下降させ
るランス昇降手段と、上昇時間および下降時間を計測し
てランスの位置を演算する演算手段とからなり、任意の
タイミングでランスの位置を初期化可能である。

【００１４】前記ランス昇降手段が、金属製錬用炉内の
ランスを、一定の速度で上昇させ、一定の速度で下降さ
せることが望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のランス位置検出装置は、
金属製錬用炉の上方よりランスを炉内に挿入し、該ラン
スの先端と前記金属製錬用炉の内部に貯留する熔体との
位置関係を一定に保ちつつ、該ランスの先端より反応用
気体等を前記熔体に吹き付けあるいは吹き込んで、製錬
反応を起こさせる際のランス位置を制御するために用い
られる。

【００１６】ランスの操作は、ランス昇降装置を使用す
る。ランス昇降装置は、ランスの垂直上方に取り付けら
れ、電気信号により上昇あるいは下降の切り替えが可能
であり、かつ上昇／下降中の速度を一定とする。従っ
て、前記ランス昇降装置の上昇命令あるいは下降命令の
電気信号を検出し、それぞれの命令が実行された時間を
計測し、それぞれの速度を乗じて、移動距離を求める演
算を行い、表示をすることにより、ランスの先端と熔体
上面との位置関係が検出可能となる。

【００１７】なお、表示する移動距離を任意のタイミン
グでゼロにするリセットスイッチを設ける。

【００１８】本発明のランス位置検出装置を、図面を用
いて説明する。

【００１９】図１には、金属精錬用炉内のランスを示し
た。ランス昇降手段である電動チェーンブロック２によ
り、ランス１が上昇または下降を行う。該電動チェーン
ブロック２には、演算表示装置３とリセットスイッチ４
とが接続される。演算表示装置３は、シーケンサと表示
器とからなる。

【００２０】電動チェーンブロック２のチェーン下端の
フックに、ランス１の頂部を取り付けて、ランス１を吊
り下げる。ランス１は、電動チェーンブロック２を操作
することにより金属製錬用炉内を上下する。上昇速度お
よび下降速度は、それぞれ一定であることが望ましい
が、始動時の加速に必要な時間が無視できないような場
合は、時間関数であっても構わない。この電動チェーン
ブロック２の操作は、上昇または下降の押しボタンスイ
ッチで行う。

【００２１】電動チェーンブロック２を操作して、チェ
ーン下端のフックが巻き上げ可能な上限位置にあるとき
にリセットスイッチ４を操作することにより、演算表示
装置３が表示をゼロとする。

【００２２】演算表示装置３は、電動チェーンブロック
２の上昇の押しボタンスイッチおよび下降の押しボタン
スイッチの状態を、それぞれ監視し、上昇時間に一定で
ある上昇速度を乗じて上昇距離を算出し、下降時間に一
定である下降速度を乗じて下降距離を算出して、上昇距
離および下降距離を合計することにより、巻き上げ可能
な上限位置からの距離を算出して、表示する。上昇速度
および下降速度が、時間関数である場合には、適当な演
算手法により、上昇距離および下降距離を算出すればよ
く、算出方法は周知技術による。

【００２３】従って、演算表示装置３は、２つの押しボ
タンスイッチの状態を検知する手段と、時間を測定する
手段と、上昇速度および下降速度を入力可能な手段とを
備えることが必要である。

【００２４】以下に、本発明のランス位置検出装置を用
いて、金属製錬用炉に挿入されたランスの先端と熔体上
面との位置関係を検出する方法を説明する。

【００２５】巻き上げ可能な上限位置からランス頂部ま
での垂直距離（図１のＡ）は、前述のように、上昇時間
に一定である上昇速度を乗じて上昇距離を算出し、下降
時間に一定である下降速度を乗じて下降距離を算出し
て、上昇距離および下降距離を合計することにより、常
時、測定される。この状態で、ランス先端と熔体上面と
の位置関係を、演算表示装置６で表示させるためには、
ランス頂部からランス先端までの距離（図１のＢ）と、
巻き上げ可能な上限位置から熔体上面までの距離（図１
のＣ）を入力する必要がある。ランス頂部からランス先
端までの距離Ｂは、ランスの挿入前にあらかじめ実測し
ておくことができる。また、巻上げ可能な上限位置から
熔体上面までの距離Ｃは、ランスを下降させていって、
ランス先端が熔体上面に触れたときのチェーンの長さＣ
を演算表示装置６で求め、これに前記距離Ｂを加えれば
求まる。

【００２６】測定されたＡ、入力されたＢおよびＣか
ら、Ｃ−Ａ−Ｂを演算して、ランス先端から熔体上面ま
での距離（図１のＸ）を得て、表示する。Ｘが正であれ
ば、ランス先端は熔体中に浸漬されておらず、Ｘがラン
ス先端と熔体上面との間隙である。Ｘが負であれば、ラ
ンス先端は熔体中に浸漬されており、（−Ｘ）がランス
先端の浸漬深さである。

【００２７】ただし、金属製錬用炉内の熔体の量が変化
し、熔体上面の位置が変化した場合には、巻き上げ可能
な上限位置から熔体上面までの距離（図１のＣ）を、再
度、測定して、その値を演算表示装置６に入力しなけれ
ばならない。

【００２８】以下、実施例に基づいて、本発明を説明す
る。

【００２９】（実施例１）図１に示した本発明の一実施
例のランス位置検出装置を、銅製錬の熔錬試験炉に適用
した。

【００３０】なお、電動チェーンブロック２は、チェー
ンブロック（象印社製、型式ＤＢ−０．２５）を使用
し、演算表示装置３は、表示機能付きのシーケンサー
（横河電機社製、型式ＤＤ４８−Ｆ３１ＰＢＲＤＣ２
４）を使用した。リセットスイッチ４は、汎用の押しボ
タン式スイッチとした。

【００３１】先ず、電動チェーンブロック２を、炉の上
方に固定し、電動チェーンブロック２の先端のフック
を、巻き上げ可能な上限位置にセットして、リセットス
イッチ４を押して、表示をゼロに初期化した。その後、
電動チェーンブロック２でランスの頂部を吊り上げ、炉
内に挿入した。この時、Ａは１５０ｍｍで、Ｂは５，０
００ｍｍで、Ｃは１０，０００ｍｍであった。

【００３２】次に、ランス１を熔体中の所定の深さまで
浸漬して（図１参照）、表示された浸漬深さ（−Ｘ）を
読み取った後、ランス１を炉外に取り出して、ランス先
端近傍に付着してきた熔体（スラグとマット）の高さ
（−Ｘ’）を測定した。

【００３３】以上の操作を、浸漬深さを５段階に変えて
５回実施した。測定結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１より、本発明のランス位置検出装置に
よって測定されたランス先端の浸漬深さ（−Ｘ）と、実
測した浸漬深さ（−Ｘ’）の値とが、ほぼ同じであるこ
とが分かる。このことから、本発明のランス位置検出装
置によって、精度よくランス先端位置を検出可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、ランスの
送風圧力からランス先端位置を演算するという信頼性に
欠ける従来方法に代わって、本発明では、電動チェーン
ブロックの昇降操作を検出するので、信頼性の高い演算
が可能となる。従って、ランスを用いる製錬操業におい
て、ランス先端位置の測定精度が高く正確になり、高い
酸素効率化での安定操業が可能になり、送風電力が省力
化でき、さらに、撹拌力が一定に保たれて、操業が安定
化されるという顕著な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ランス ２ 電動チェーンブロック ３ 演算表示装置 ４ リセットスイッチ Ａ 巻き上げ可能な上限位置からランス頂部までの垂直
距離 Ｂ ランス頂部からランス先端までの距離 Ｃ 巻き上げ可能な上限位置から熔体上面までの距離 Ｘ ランス先端の浸漬深さ

フロントページの続き (72)発明者 川中 一哲 愛媛県新居浜市磯浦町17−５ 住友金属鉱 山株会社 新居浜研究所内 (72)発明者 藤田 敬二 愛媛県新居浜市磯浦町17−５ 住友金属鉱 山株会社 新居浜研究所内 (72)発明者 石川 貫 愛媛県新居浜市磯浦町17−５ 住友金属鉱 山株会社 新居浜研究所内 Ｆターム(参考） 4K001 AA09 BA06 DA03 DA05 GA05 GB03 GB11 4K013 CA15 FA00 FA11 4K070 AB13 AB18 CF06 CF08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製錬用炉内のランスを上昇および下
   降させるランス昇降手段と、上昇時間および下降時間を
   計測してランスの位置を演算する演算手段とからなり、
   任意のタイミングでランスの位置を初期化可能であるこ
   とを特徴とするランス位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記ランス昇降手段が、金属製錬用炉内
   のランスを、一定の速度で上昇させ、一定の速度で下降
   させることを特徴とする請求項１に記載のランス位置検
   出装置。