JP2010281478A - 電気炉用集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出湯時に取鍋から発生する煤塵やヒュームの飛散を簡易かつ効率的に抑制することができる電気炉用集塵装置を提供する。
【解決手段】集塵装置１は、炉本体２２の開口部２２ａを包囲するように第１吸引口１１が形成された中空環状のリングフード１０と、リングフード１０の上部を密閉する炉蓋１７と、リングフード１０の出湯通路２３を挟む端部から各々上方に分岐した分岐部１３ａ，１３ａから出湯口２３ａに向かって通路面積を拡大させたラッパ状の管炉１３ｂ，１３ｂ先端に設けられた第３吸引口１３，１３と、出湯時以外に第１吸引口１１のみから吸引を行うと共に、出湯時に第１吸引口１１に替えて第３吸引口１３，１３から吸引を行う吸引切替手段１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加熱材を溶解させる電気炉の集塵装置に関するものであって、特に出湯時の集塵性能の改良に関する。

従来、電気炉用集塵装置としては、下記特許文献１に示すように、上部の開口部から投入された被加熱材を溶解させる炉本体と、該開口部に接続されて、溶解した該加熱材を取鍋へ出湯するための樋状の出湯通路とを備える電気炉において、出湯通路を挟んで開口部を包囲するように吸引口が形成された中空環状のリングフードの出湯通路に臨む端部に、平面視ハ字状の吸引口を設けてなるものが知られている。

かかる電気炉用集塵装置は、出湯通路の両側に設けられたハ字状の吸引口により、出湯時に出湯通路から発生する大量の煤塵およびヒュームを、広範囲に渡って効果的に集塵する。

ここで、出湯時に発生する煤塵やヒュームは、第１に炉本体の内部から発生するもの、第２に出湯通路から発生するもの、第３に取鍋から発生するものの３種が挙げられる。炉本体の内部から発生する第１の煤塵やヒュームは、溶解した被加熱材である溶湯が炉内で撹拌されて発生するものであり、出湯通路から発生する第２の煤塵やヒュームは、炉本体を傾動させることにより溶湯が出湯通路を流れる際に発生するものであり、取鍋から発生する第３の煤塵やヒュームは、溶湯が取鍋へ出湯された際に取鍋内で撹拌されて発生するものである。

これら３種の煤塵やヒュームの発生源のうち、炉本体の内部から発生する第１の煤塵やヒュームは、炉本体の開口部を蓋部で密閉すること、またはリングフードの吸引口から吸引を行うことにより、炉外に飛散することを抑止することができる。

次に、出湯通路から発生する第２の煤塵やヒュームは、出湯通路を流れる溶湯の流量に応じて出湯開始から出湯完了までほぼ一定の割合で発生する。これに対しては、従来の電気炉用集塵装置のように、リングフードの出湯通路の端部に吸引口を設けることで、出湯通路からの煤塵やヒュームの飛散を抑止することができる。

一方、取鍋から発生する第３の煤塵やヒュームは、出湯開始時には少量ではあるが、取鍋へ溶湯が貯留されるに従って溶湯が取鍋内で激しく撹拌されるため大量の煤塵やヒュームを発生する。

このように取鍋から発生する第３の煤塵やヒュームは、出湯通路から発生する第２の煤塵やヒュームに比して大量であるにも拘わらず、従来の電気炉用集塵装置では、これに対する個別具体的な対策がなく、取鍋から発生する煤塵やヒュームを集塵除去することが困難であった。

一方で、下記特許文献２に示すように、可動式の集塵フードを、出湯時に、炉本体の開口部上部から取鍋の上方に移動させ、取鍋から発生する煤塵やヒュームを除去することも考えられるが、集塵フードを移動させるための大掛かりな昇降機構および旋回機構が必要となる。

特開２０００−１９９６９１号公報 特開平１０−１９４７５号公報

以上の事情に鑑みて、本発明は、出湯時に取鍋から発生する煤塵やヒュームの飛散を簡易かつ効率的に抑制することができる電気炉用集塵装置を提供することを目的とする。

第１発明の電気炉用集塵装置は、上部の開口部から投入された被加熱材を溶解させる炉本体と、該開口部に接続されて、溶解した該加熱材を取鍋へ出湯するための樋状の出湯通路と、出湯時に該炉本体を該出湯通路側に傾動させる傾動手段とを備える電気炉の集塵装置であって、前記傾動手段により前記炉本体と一体に傾動すると共に、前記出湯通路を挟んで前記開口部を包囲する中空環状のリングフードと、前記リングフードの内側面に形成された第１吸引口と、前記リングフードの出湯通路を挟む端部に形成された第２吸引口と、前記リングフードの上側で前記開口部の上部領域を閉蓋する炉蓋と、前記リングフードから延設され前記出湯通路の先端部に向かって突出し、出湯時に該リングフードが傾動することにより前記取鍋の直上に臨むように配置された第３吸引口と、出湯時以外に前記第１吸引口のみから吸引を行うと共に、出湯時に前記第２吸引口および第３吸引口から吸引を行う吸引切替手段とを備えることを特徴とする。

第１発明の電気炉用集塵装置によれば、炉本体に投入されて加熱された被加熱材は、溶解して溶湯となる。このとき、リングフードの内側面に形成された第１吸引口からの吸引により、炉本体の内部から発生する第１の煤塵やヒュームの飛散が抑止される。

次に、溶湯は、傾動手段により炉本体を出湯通路側に傾動させることにより、炉本体から出湯通路を流れて取鍋へ出湯される。かかる出湯時には、出湯通路を挟むようにその両側に配置された第２吸引口により、出湯通路から発生する第２の煤塵やヒュームの飛散が抑止される。

さらに、出湯時には、炉本体と共に傾動したリングフードから出湯通路の先端部に向かって突出し、取鍋の直上に配置された第３吸引口からの吸引が開始される。これにより、炉本体を傾動させるだけで取鍋の直上に第３吸引口を配置することができ、取鍋に貯留された溶湯が取鍋内で激しく撹拌されて発生する大量の煤塵やヒュームを第３吸引口から吸引することができる。このように、可動式の集塵フード等を不要として、出湯時に取鍋から発生する煤塵やヒュームの飛散を簡易かつ効率的に抑制することができる。

第２発明の電気炉用集塵装置は、前記第３吸引口は、前記リングフードの前記出湯通路を挟む端部から各々上方に分岐した分岐部から出湯通路の上方を通り、該出湯通路の先端部の両側から該先端部の上方に配置されるラッパ状の管路の先端に設けられていることを特徴とする。

第２発明の電気炉用集塵装置によれば、２つの第３吸引口は、リングフードの出湯通路側端部から一度上方に分岐し、その分岐部から出湯通路の上方を通り、該通路の先端部の両側からその上方に配置される。これにより、出湯時にリングフードが傾動した際に、第３吸引口を取鍋の直上に確実に配置することができ、出湯通路に邪魔されることなく取鍋から発生する煤塵やヒュームを効率よく吸引することができる。

集塵装置を含む電気炉の全体的な構成を示す部分断面図。 図１のリングフードの構成を示す平面図。 図２のIII−III線断面図。 出湯時の様子を示す説明図。 出湯時の集塵の様子を示すシミュレーション図。 吸引切替手段の変更例を示す図。

図１に示すように、本実施形態の集塵装置１は、電気炉２に取り付けられ、被加熱材が溶解した溶湯から発生する煤塵やヒュームを集塵する。

まず、電気炉２は、作業板２１に固定された炉本体２２と、炉本体２２に接続された出湯通路２３と、作業板２１を出湯通路側に傾動させる傾動手段２４とを備える。

作業板２１は、鋼鉄製のフレーム２１ａ上に設けられた鋼鉄製の板体であって、一端側がフレーム２１ａに軸止され（傾動軸Ａ）、他端側が該一端側を支点に回動自在となっている。

炉本体２２は、作業板２１の中央に埋め込まれた有底筒状のるつぼであって、上部の開口部２２ａを作業板２１の表面に合わせた位置で、作業板２１に固定されている。

また、炉本体２２の外側面には、加熱コイル２２ｂが巻き線されており、図示しない高周波インバータから供給されれた高周波電力により、開口部２２ａから炉内に投入された被加熱材にうず電流を発生させ、うず電流により金属材料間に発生するジュール熱で被加熱材を昇温させて溶解させる。

出湯通路２３は、上部側に開いた樋状の形状であって、基端側が炉本体２２の開口部２２ａに接続されると共に、基端側からやや上方に傾斜したその先端側の端部が出湯口２３ａとなっている。

傾動手段２４は、作業板２１の下方に垂直方向に配置された一対の油圧シリンダ２４ａ，２４ａであって、各々一端が作業板２１の裏面側に連結されると共に、他端がフレーム２１ａに連結されている。傾動手段２４は、油圧シリンダ２４ａ，２４ａを図示しない油圧回路により伸縮させることにより、作業板２１が傾動軸Ａを支点に他端側が昇降し、作業板２１および炉本体２２が出湯通路２３側に傾動する。そして、油圧シリンダ２４ａ，２４ａのストロークを調整することにより、作業板２１および炉本体２２を任意の角度変更することが可能となっている。

次に、集塵装置１は、出湯通路２３を挟み、炉本体２２の開口部２２ａを包囲するように設けられた中空環状のリングフード１０と、リングフード１０の内側面に形成された複数の第１吸引口１１，１１，１１と、リングフード１０の出湯通路２３に臨む面に形成された第２吸引口１２，１２と、リングフード１０から分岐して出湯通路２３の出湯口２３ａ側に突出した２つの第３吸引口１３，１３と、リングフード１０の上部を着脱自在に密閉する炉蓋１７と、リングフード１０に内通する位置に設けられ、第１吸引口１１と、第２および第３吸引口１２，１３の吸引のＯＮ／ＯＦＦを切り替える吸引切替手段１４（図２参照）とを備える。

図２に示すように、リングフード１０は、その内部が仕切板１０´により区画形成され、複数の第１吸引口１１，１１，１１に連通する第１通路１０ａと、第２および第３吸引口１２，１２，１３，１３に連通する第２通路１０ｂ，１０ｂが形成されている。そして、第１及び第２通路１０ａ，１０ｂ，１０ｂは、吸引切替手段１４を介して、ダクト部１５に接続され、ダクト１５の他端側が筒状の入れ子構造となったジョイント部１６を介して、図示しない集塵装置に接続されている。

吸引切替手段１４は、第１通路１０ａまたはこれを延伸した管路に設けられた第１開閉弁１４ａと、第２通路１０ｂ，１０ｂまたはこれを延伸した管路に設けられた第２開閉弁１４ｂ，１４ｂとを備える。

図３に示すように、第１および第２開閉弁１４ａ，１４ｂ，１４ｂは、それぞれ軸Ｂ回りに回転する整流板であって、各整流板は、同軸に減速機１４ｃを介して接続されたモータ１４ｄにより回転駆動される。

本実施形態では、第１開閉弁１４ａと、第２開閉弁１４ｂ，１４ｂの整流板のなす角が９０°となっており、第１開閉弁１４ａが開弁しているときには、第２開閉弁１４ｂが閉弁し、第１開閉弁１４ａが閉弁しているときには、第２開閉弁１４ｂが開弁するように、第１および第２開閉弁１４ａ，１４ｂ，１４ｂの開閉が選択的になっている。

かかる吸引切替手段１４の構成により、本実施形態では、出湯時以外には、図示しないコントローラからの制御信号により、吸引切替手段１４が、第１開閉弁１４ａを開弁すると共に、第２開閉弁１４ｂを閉弁した状態に維持する。一方、出湯時には、前記コントローラからの制御信号により、吸引切替手段１４が、第１開閉弁１４ａを閉弁すると共に、第２開閉弁１４ｂを開弁状態に制御し、第２吸引口１２、１２および第３吸引口１３，１３からの吸引が開始される。

ジョイント部１６は、ダクト１５側の筒状端部が、前記集塵装置側の筒状端部に外挿され、互いに回動自在に連結接続される。これにより、複数のボルト１０ｃ，１０ｃ，１０ｃで作業板２１に締結されたリングフード１０は、傾動手段２４により作業板２１および炉本体２２が傾動すると、ジョイント部１６の軸Ｃを回転軸に、吸引切替手段１４およびダクト１５と共に回転する。すなわち、作業板２１，炉本体２２、出湯通路２３、リングフード１０，吸引切替手段１４およびダクト１５は、これらを一体として、傾動手段２４により傾動可能となっている。

次に、図４を参照して、第３吸引口１３，１３の構成と作用について説明する。

第３吸引口１３，１３は、リングフード１０の各々出湯通路２３を挟む端部から各々上方に分岐した分岐部１３ａ，１３ａから出湯通路２３の出湯口２３ａに向かって通路面積を拡大させたラッパ状の管路１３ｂ，１３ｂの先端に設けられている。そのため、第３吸引口１３，１３は、リングフード１０から出湯通路２３の上方を通り、出湯通路２３の出湯口２３ａ（出湯通路２３の先端部）の両側からその上方に配置される。

かかる構成の第３吸引口１３，１３によれば、出湯時にリングフード１０が傾動手段２４により傾動すると、第３吸引口１３，１３は、溶湯が出湯通路２３を流れて出湯される取鍋Ｘの直上に配置される。すなわち、第３吸引口１３，１３を、単に、リングフード１０の各々出湯通路２３を挟む端部から出湯口２３ａ側へ延設した場合には、出湯通路２３とラッパ状の吸引口とが干渉し、吸引口が取鍋Ｘの直上から外れてしまう。この場合には、取鍋Ｘから発生する煤塵やヒューム以外の大気も吸引してしまい、吸引効率が低下する。

一方で、出湯通路２３と吸引口との干渉を回避すべく、吸引口を小さくすることも考えられるが、取鍋Ｘの間口に対して吸引口が小さくなり、吸引口が取鍋Ｘの直上に配置されても、取鍋Ｘから発生する煤塵やヒュームを吸引し切れず、大気中に飛散する煤塵やヒュームの割合が高くなる。

このように、第３吸引口１３，１３を、ラッパ状の管路１３ｂ，１３ｂにより出湯通路２３の出湯口２３ａの両側からその上方に配置することで、出湯通路に邪魔されることなく、吸引口を取鍋Ｘの直上に配置することができ、取鍋Ｘから発生する煤塵やヒュームを効率よく吸引することができる。

具体的に、図５を参照して、第３吸引口１３，１３の集塵効率について説明する。

まず、図５（ａ）は、出湯開始時の取鍋Ｘから発生する煤塵やヒュームの吸引の様子を示すシミュレーション図である。このとき、傾動手段２４による作業板２１等の傾動角は、約３０°であり、若干手前側であるが、取鍋Ｘの直上に配置された第３吸引口１３，１３により、取鍋Ｘから発生する煤塵やヒュームの全体量に占める吸引量の割合（吸引率）は、８７％となっている。

尚、出湯開始時には、取鍋Ｘに貯留される溶湯の量が少なく、かかる撹拌により発生する煤塵やヒュームの量も比較的少ないが、発生する煤塵やヒュームを十分に集塵することができる。

次に、図５（ｂ）は、出湯がある程度進んだ中間段階における煤塵やヒュームの吸引の様子を示すシミュレーション図である。このとき、傾動手段２４による作業板２１等の傾動角は、約６０°であり、図５（ａ）に比べて傾動角度に応じて、第３吸引口１３，１３が取鍋Ｘの開口に前のめる形となり、取鍋Ｘの中央部直上に第３吸引口１３，１３が配置される。このとき、取鍋Ｘから発生する煤塵やヒュームの全体量に占める吸引量の割合（吸引率）は、１００％となっており、取鍋Ｘに貯留される溶湯の量が増加し、かかる撹拌により発生する煤塵やヒュームの量が増加しても、発生する煤塵やヒュームを確実に集塵することができる。

次に、図５（ｃ）は、出湯終了段階における煤塵やヒュームの吸引の様子を示すシミュレーション図である。このとき、傾動手段２４による作業板２１等の傾動角は、約９０°であり、図５（ｂ）に比べて傾動角度に応じて、第３吸引口１３，１３がさらに取鍋Ｘの開口にのめる形となる。そのため、第３吸引口１３，１３は取鍋Ｘの中央部直上で、より取鍋Ｘの開口に近い位置に配置される。このとき、取鍋Ｘから発生する煤塵やヒュームの全体量に占める吸引量の割合（吸引率）は、１００％となっており、取鍋Ｘに貯留される溶湯の量がさらに増加し、この撹拌により発生する煤塵やヒュームの量が飛躍的に増加しても、発生する煤塵やヒュームを確実に集塵することができる。

以上、詳しく説明したように、本実施形態の集塵装置１によれば、取鍋Ｘに貯留された溶湯が取鍋内で激しく撹拌されて発生する大量の煤塵やヒュームを取鍋の直上に配置された第３吸引口１３，１３から吸引することができ、可動式の集塵フード等を不要として、出湯時に取鍋Ｘから発生する煤塵やヒュームの飛散を簡易かつ効率的に抑制することができる。

尚、本実施形態では、図３に示すように、吸引切替手段１４としての第１および第２開閉弁１４ａ，１４ｂ，１４ｂを整流板により構成したがこれに代えて、図６（ａ）に断面図で示すように、バルブ１４ａ´，１４ｂ´，１４ｂ´を各々モータＭにより駆動するバタフライバルブにより構成するようにしてもよい。これにより、出湯時以外にバルブ１４ａ´を開状態とし、出湯時には、バルブ１４ａ´に加えてバルブ１４ｂ´，１４ｂ´を開状態とすることも、バルブ１４ａ´に替えてバルブ１４ｂ´，１４ｂ´を開状態とすることも可能となる。

尚、この場合、バルブ１４ａ´，１４ｂ´，１４ｂ´の形状が円形であるため、図６（ｂ）に側面図で示すように、リングフード１０およびダクト１５に対して、それぞれフランジ部を介してバタフライバルブを接続する。また、バタフライバルブに代えて、エアーシリンダ式のダクトダンパ等を用いるようにしてもよい。

また、本実施形態では、第３吸引口１３，１３は、リングフード１０の出湯通路２３を挟む端部から上方に分岐した分岐部１３ａ，１３ａから延設して、出湯口２３ａの両側からその上方に配置したが、分岐部は、この位置に限らず第２通路１０ｂ，１０ｂに連通する任意の位置から分岐させてもよい。

１…集塵装置（電気炉用集塵装置）、２…電気炉、１０…リングフード、１０´…仕切板、１０ａ…第１通路、１０ｂ…第２通路、１１…第１吸引口、１２…第２吸引口、１３…第３吸引口、１３ａ…分岐部、１３ｂ…管路１３ｂ、１４…吸引切替手段、１４ａ，１４ａ´…第１開閉弁、１４ｂ，１４ｂ´…第２開閉弁、１５…ダクト部、１６…ジョイント部、１７…炉蓋、２１…作業板、２２…炉本体、２２ａ…開口部、２３…出湯通路、２３ａ…出湯口（出湯通路の先端部）、２４ａ…油圧シリンダ（傾動手段）、Ｘ…取鍋。

Claims (2)

1. 上部の開口部から投入された被加熱材を溶解させる炉本体と、該開口部に接続されて、溶解した該加熱材を取鍋へ出湯するための樋状の出湯通路と、出湯時に該炉本体を該出湯通路側に傾動させる傾動手段とを備える電気炉の集塵装置であって、
   前記傾動手段により前記炉本体と一体に傾動する共に、前記出湯通路を挟んで前記開口部を包囲する中空環状のリングフードと、
   前記リングフードの内側面に形成された第１吸引口と、
   前記リングフードの出湯通路を挟む端部に形成された第２吸引口と、
   前記リングフードの上側で前記開口部の上部領域を閉蓋する炉蓋と、
   前記リングフードから延設され前記出湯通路の先端部に向かって突出し、出湯時に該リングフードが傾動することにより前記取鍋の直上に臨むように配置された第３吸引口と、
   出湯時以外に前記第１吸引口のみから吸引を行うと共に、出湯時に前記第２吸引口および第３吸引口から吸引を行う吸引切替手段と
   を備えることを特徴とする電気炉用集塵装置。
2. 請求項１記載の電気炉用集塵装置において、
   前記第３吸引口は、前記リングフードの前記出湯通路を挟む端部から各々上方に分岐した分岐部から出湯通路の上方を通り、該出湯通路の先端部の両側から該先端部の上方に配置されるラッパ状の管路の先端に設けられていることを特徴とする電気炉用集塵装置。