JP2011519008A - 金属供給物を溶かすための制御方法、およびその制御方法で使用される計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】炉（１０）の内部で金属供給物を溶融するための制御方法であって、金属供給物と蓋を含む炉床（１１）を少なくとも有する。その方法では、炉床（１１）は、炉床（１１）のベースの周辺に沿って配置される複数の計量要素（１６）の手段により計量され、複数の計量要素（１６）により検出された値は、コントロールユニットに送られ、炉床（１１）の内部の金属供給物の分布に関する情報を取得する。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融炉内での金属供給物のための動作パラメータを制御する方法に関し、炉に関連付けられた計量装置からの情報および信号を使用する。本発明は、その制御方法で使用される計量装置にも関する。

金属供給物を変換し溶融するための設備が知られており、供給システムとの協調に適したアーク炉を有する。供給システムは、連続タイプであってもよく、不連続タイプであっても良い。連続タイプは、例えばコンベアベルトであり、不連続タイプは、例えばバスケット（ｂａｓｋｅｔｓ）を有するものである。電気炉は、少なくとも１つのコンテナもしくは炉床と、カバールーフ（ｃｏｖｅｒｉｎｇ ｒｏｏｆ）とを有する。電極は、ルーフの穴に導かれる。

直接タイプ、もしくは間接タイプの計量システムを使用することが知られており、後者は、たとえば、液体槽の水平度を測定して情報を取得し、燃焼炉の動作パラメータを制御するために使用されている。

たとえば、ＷＯ２００５／０５２１９６の出願人は、炉内に存在する鋼の量を検出するために、定期的に炉を計量する方法を開示している。この方法においては、液体槽の温度も実質的に連続に検出される。炉の内部に排出されたスクラップの流量が計量により検出され、しかも温度が、望ましい所定の値の付近で一定に保たれるように制御される。

言い換えると、炉内にそれぞれの機会に排出される供給物の重量に係る検出値は、バスケット内でのスクラップの排出スピードおよび／または量を調整するように用いられ、液体槽の温度内で許容値を超えて、乱流を引き起こさないようになっている。このシステムは、制御下で、炉内の溶鋼の量を保つためにも使用される。

文献ＪＰ０８０００５２４８（１９９６年１２月１日発行）も電気炉内での溶融プロセスを制御する方法について開示している。電気炉システムの重量および炉に導かれる供給物の重量が連続的に検出され、検出された重量の変動に応じて、炉内への供給物の供給スピードが調整される。

文献ＲＵ２０８２７６３も、炉内での溶融プロセスを制御する方法について開示しており、スクラップの重量に関するセンサからの信号と、制御ユニットを通過した追加の材料の重量に関するセンサからの信号とを使用している。

文献ＵＳ−Ａ−６，００４，５０４は、連続タイプの供給システムを有し、炉に導く前に供給物を予備過熱する。文献ＵＳ−Ａ−６，００４，５０４は、供給量に関する検出器と供給スピードに関する検出器とを使用する方法および装置を開示しており、炉内の供給物の排出プロセスを調整している。

文献ＷＯ−Ａ−０３０８７６８８は、電気炉内での溶融金属の製造方法に関し、溶融工程を最適化するために、電気炉は少なくとも３つのパラメータをコントロールする。３つのパラメータは、炉に投入される金属材料の重量、炉に供給される酸素を含むガスの体積、および炉に供給される電力の量である。

ＷＯ−Ａ−２００６／１０８６９１も、連続供給タイプの電気炉内での溶融プロセスを制御下に保つ課題に関し、電気炉システムの重量に関する情報を使用している。ＷＯ−Ａ−２００６／１０８６９１は、炉床の支持要素に関連付けられたローラーの使用について開示しており、重量センサが内部に配置されている。しかしながら、炉床およびその内容物の重量を測定しているのみであり、その他の関連装置および／または炉を支持する装置の重量は測定していない。

ＷＯ−Ａ−２００６／１０８６９１では、ＷＯ２００５／０５２１９６と同様に、炉床の重量に関する信号は、スクラップを排出する各サイクルの後に、温度を実質的に一定に保ち、さらに溶融サイクルのための理想的な値に近づけるために、炉に対するエネルギー供給量に関連付けられる。

鉄鋼材料を溶融鋼に変質させる分野において、溶融材料の高い品質特性を補償するとともに、部品および要素への磨耗および損傷のリスクが少なく、同量の溶融鉄に対する省エネルギー化、少ないサイクル時間および労働のコストの発生を低減するという継続的な課題があることが知られている

そこで、本発明の目的は、測定を改善して行うための理想的な計量装置を実現し、信頼性が高く正確な測定を得ることであり、このようにすることで、計量装置により検出される情報に基づき、さらに効率的な溶融工程の制御を実現する。

この観点から、および継続した研究および実験に基づき、出願人は、上記の文献を含む従来技術を完全に理解し、従来技術の欠点を克服し、本発明に到達した。

本発明は、メインクレームで説明されて特徴付けられ、従属クレームは、本発明の他の画期的な特徴を示す。

本発明は、電気炉の炉床に関連付けした計量装置を利用し、電気炉内の溶融プロセスを制御する方法に関する。

本発明の１つの特徴によると、計量装置は、複数の計量要素、特に、ロードセルまたは他の類似要素もしくはそれに相当する代替要素のような計量要素を有し、燃焼炉の重量およびサイズに応じて、炉床のベースの周囲に、任意の位置および数量で配置される。

本発明の好適な実施例では、計量要素は、炉床のベースの周囲に沿って、少なくとも燃焼炉の軸に対して実質的に対称に配置される。

本発明によると、計量要素のそれぞれは、関連する支持要素に関連付けられ、たとえば、溶接もしくはいくつかの他の固定方法で、燃焼炉の炉床の側壁または底部に固定される。

炉床に固定された複数の支持要素は、炉床の底部の周囲に沿って配置され、燃焼炉の炉床が実質的に宙吊り状態に配置されている支持プラットフォームに固定（たとえば、溶接もしくはいくつかの他の固定方法）された関連する支持要素に接続される。

それぞれの計量要素の検出要素は、検出要素が、牽引状態下で負荷を掛けられて、重量の変化の値を好適な正確性および検出感度で記録するように配置される。炉床の重量の全ての変化は、たとえば、金属スクラップ、ブリケット、海綿鉄もしくはこれらの混合物の形態での供給物の排出量に関係する。

すなわち、それぞれの検出要素は、炉床と支持プラットフォームとの相対的な動きを決定する重量の変化に関連するユニットとして、牽引状態下にあるロッドとして機能する。

複数の計量要素は、炉床のベースの周囲に、適切に配置されており、好適に一様でありおよび／または好適に対称である。このように配置してあるので、比較可能となる相当数の値を取得することを可能にし、排出された材料の重量のみでなく、炉床の内部での材料の分布に関する情報についても取得できる。このようにして、炉内に排出された材料の蓄積の集中化および／または好ましくない分布を防止するように、排出手段を制御することを可能にする。

本発明のある実施例では、制御ユニットは、個々の計量要素により検出された複数の重量の値に関する情報を取得し、それらを演算する。この結果、制御ユニットは、ベルトコンベアもしくは相当する構成から成る連続タイプであっても、または非連続タイプであっても、炉の内部での金属供給物の排出の向きを調整する。

さらに、重量の集中の変化に関する情報により、炉の内部に排出された材料がノッキングして構造にダメージを与えるリスクを減少することができ、しかも炉の内部に排出された材料が、電極、バーナー、ランス（ｌａｎｃｅｓ）、羽口もしくはその他の要素のように、炉の内部に少なくとも一部が存在する構造および要素に作用するリスクを減少することが可能である。さらに、金属供給物が炉の内部に不正確に分配されるのを防ぐことが可能であり、溶融プロセスの効率を高め、消費電力およびサイクルタイムを改善することができる。

このように構成された計量要素は、本発明の他の特徴によると、炉床のベースにズレが発生すると自動調整を行う。炉床のベースのズレは、炉床自身、支持要素および／または支持プラットフォームの不均一な熱膨張による。

変化に応じて、自動制御システムにより制御される動力型の調整手段に関連付けられたタイロッドを使用して、炉床の水平調整が行われる。

本発明のこれらおよび他の特徴は、以下に記載する好適な実施例から明瞭である。添付図は、本発明を何ら限定するものではない。

図１は、本発明に係る金属供給物を溶かすための電気炉の概略図である。 図２は、本発明で使用される計量要素を示す。 図３は、図２の詳細を示す。

図１に示すように、金属供給物を溶かすためのアーク炉は、部材番号１０により、その全体が示されている。アーク炉は、主要部材として、炉床１１を有し、不図示の金属供給物およびカバールーフを含む。

周知のように、炉１０は、バーナー、酸素やり手段ならびに、炭素粉末および石灰のための注入手段を有し、スラグの形成を促進することができる。ここにはそれらは図示しない。

炉床１１は、本実施形態では、複数のボックス形状の支持材１２の上に設置され、実質的に垂直方向に配置される。本実施例では、４つの支持材１２があり、炉床１１のベースの周辺に、実質的に均等に配置してある。特に、支持材１２は、２つずつで配置され、実質的な炉床１１の中心線１３に対して実質的に対称である。

支持要素１２は、アンカーブラケット２０により、支持プラットフォーム１４に対して、実質的に宙吊り状態で炉床１１を支持する。支持プラットフォーム１４は、実質的に垂直な支持材１５を有し、ブラケット２０が固定されている。

支持要素１２のそれぞれは、炉床１１に接続され、関連する計量要素１６に関連付けられ、４つの計量要素１６は、実質的に一様に配置され、しかも炉床１１の周囲で等間隔に配置される。

それぞれの計量要素１６は、ロードセル１７（図２および３）を有し、炉床１１に固定された関連する支持要素１２に接続され、調整用タイロッド１８に関連付けられる。調整タイロッド１８には、相対ロッド１９および端末調整要素２１が取付けられる。

調整用タイロッド１８は、炉床１１の重量のバランス値を初期調整し、更に重量の不平衡により発生し得るズレを修正することを可能にする。重量の不平衡は、個々のロードセル１７により検出される。

あるいは、タイロッド１８は、自動的に調整するための駆動手段（不図示）に関連付けられてもよく、炉床１１に発生し得る調整不良を修正する。

４つのロードセル１７は、金属供給物の排出工程中に加重が加えられたときのロッド１９の動きによる牽引状態下で動作し、炉床１１の重量の変化の全てを検出することを可能にする。たとえば、重量の変化は、金属スクラップ、ブリケット、海綿鉄またはそれらの混合物の形態の金属供給物の排出量による。

計量要素１６により検出された重量の値は、不図示のコマンドおよび制御ユニットに送られる。コマンドおよび制御ユニットは、炉床１１の内部で排出される材料の重量の分布に関する情報を得るために、重量の値を演算し、炉床１１に対する材料の位置に関連付ける。

この情報のおかげで、連続タイプであっても不連続タイプであっても、排出口に案内して局所的な蓄積を防止するために、および／または炉の内部に排出された材料の理想的でない分布を防ぐために、コマンドおよび制御ユニットは排出手段に関係できる。

このようにして、炉床１１の内部で金属供給物の分布を最適化することができる。このため、エネルギー効率に関して大幅な省力化およびサイクル時間の大幅な短縮を得るとともに、炉床１１の内部に存在するバーナー、やり、ノズルおよび羽口などの要素および装置へのダメージのリスクを減らす。

改良および変形例は、上記で述べられたような方法および装置に対して行われる。すべての改良および変形例は、添付の特許請求の範囲により定義された保護の範囲に含まれる。

１０・・・炉
１１・・・炉床
１２・・・支持要素
１３・・・中心線
１４・・・支持プラットフォーム
１５・・・支持材
１６・・・計量要素
１７・・・ロードセル
１８・・・タイロッド
１９・・・ロッド
２０・・・ブラケット
２１・・・端末調整要素

Claims (8)

1. 炉（１０）の内部で金属供給物を溶融するための制御方法であって、
   前記金属供給物および蓋を含む炉床（１１）を少なくとも有し、
   前記炉床（１１）は、前記炉床（１１）のベースの周囲に沿って配置される複数の計量要素（１６）により計量され、前記複数の計量要素（１６）により検出された値は制御ユニットに送られ、前記炉床（１１）の内部での前記金属供給物の分布に関する情報を取得することを特徴とする制御方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記制御ユニットは、前記複数の計量要素（１６）により検出された前記値に応じて、前記炉床（１１）の内部の前記金属供給物の排出方向を調整することを特徴とする方法。
3. 請求項１または２の何れか１項に記載の方法であって、
   少なくとも４つの前記計量要素（１６）を有し、少なくとも前記炉床（１１）の軸（１３）に対して対称に配置されることを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の方法であって、
   前記計量要素（１６）のそれぞれと、前記炉床（１１）の姿勢を水平にするための水平要素（１８）とが少なくとも関連付けられ、前記水平要素（１８）は、関連する前記計量要素（１６）により検出された重量の値により調整されることを特徴とする方法。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の方法であって、
   前記計量要素（１６）のそれぞれにより検出された重量の値を使用して、前記炉床（１１）の姿勢を自動的に調整するステップを少なくとも有することを特徴とする方法。
6. 炉（１０）の内部で金属供給物を溶融するための制御方法に使用される計量装置であって、
   前記炉（１０）は、前記金属供給物を含む炉床（１１）を少なくとも有し、
   前記炉床（１１）は、支持プラットフォーム（１４）の上に設置された関連支持要素（１５）に連結された複数のアンカーブラケット（２０）を具備し、
   前記炉床（１１）は、前記プラットフォーム（１４）の前記支持要素（１５）に実質的にぶら下げられて配置され、
   前記計量装置（１６）は、ロードセル（１７）または他の類似要素もしくはそれに相当する代替要素のような検出要素（１７）を有し、前記検出要素が、前記支持要素（１２）の関連する１つに固定されて設置され、牽引状態下で負荷を掛けられることが可能であり、少なくとも前記炉床（１１）の内部で金属供給物を排出する動作の間に、前記炉床（１１）の重量の変化を検出することを特徴とする計量装置。
7. 請求項６に記載の計量装置であって
   前記検出要素（１７）は、予備較正要素および／または水平化タイロッド手段（１８）に関連付けられることを特徴とする計量装置。
8. 請求項７に記載の計量装置であって、
   前記タイロッド手段（１８）は、自動調整手段および自動水平手段に関連付けられることを特徴とする計量手段。
   

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