JP2015152230A - Preheater used in melting furnace, melting system, and melting system construction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄スクラップ等の原料を溶解する溶解炉に用いる予熱装置およびそれを用いた溶解設備、ならびに溶解設備の構築方法に関する。 The present invention relates to a preheating device used in a melting furnace for melting raw materials such as iron scrap, a melting facility using the same, and a method for constructing a melting facility.
アーク炉等の溶解炉は、主に固体金属原料を炉内に装入して固体金属原料を溶解する設備であり、典型的な溶解炉である製鋼用アーク炉の場合には、原料として鉄スクラップや還元鉄(DRI)およびそれを高温でブリケット化したホット・ブリケット・アイアン(HBI)、冷銑(型銑)等が用いられ、炉内に電極を挿入して通電することでこれらの原料を溶解する。 A melting furnace such as an arc furnace is a facility that mainly charges a solid metal raw material into the furnace to melt the solid metal raw material. In the case of an arc furnace for steel making, which is a typical melting furnace, iron is used as the raw material. Scrap, reduced iron (DRI), hot briquette iron (HBI), cold iron (model iron), etc. made from briquetting it at high temperature are used, and these raw materials are inserted into the furnace and energized. Dissolve.
このような溶解炉では、原料の溶解に多くの電力を消費する。しかし、溶解炉においては、投入電力および酸素吹込みバーナーなどによる全入熱のうち15〜25%程度は発生ガスの顕熱として排出されている。 In such a melting furnace, a large amount of electric power is consumed for melting raw materials. However, in the melting furnace, about 15 to 25% of the total heat input by the input power and oxygen blowing burner is discharged as sensible heat of the generated gas.
そのため、溶解中に炉から発生するガスでスクラップを予熱しながら溶解し、必要とする電力を極力少なくする方法が数多く提案されている。 Therefore, many methods have been proposed in which scrap is melted while preheating with gas generated from a furnace during melting, and the required power is reduced as much as possible.
例えば、特許文献1には、鉄スクラップ等の原料を予熱しつつ原料を溶解炉に供給するための供給装置が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、アークによりスクラップ等の冷鉄源(原料)を溶解する溶解室と、その上部に直結する予熱シャフトとを有し、冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続的に供給しつつ溶解室内の冷鉄源をアークにより溶解する溶解設備が開示されている。
Further,
しかし、特許文献1に記載のように、予熱シャフト(供給装置)と溶解炉とが別体で形成されていると、これらの間の気密性を十分に確保することが難しい。特に、特許文献1の供給装置では、排滓や出鋼時等に溶解炉を傾斜させる際には予熱シャフト(供給装置)と溶解炉の間の連結を解消して溶解炉のみを傾斜させるため、溶解炉を傾斜させる際に、ガスがこれらの間の隙間から放散されることになる。また、この間、冷鉄源が溶解室と予熱シャフト(供給装置)に連続して存在する状態を保つことができず、供給装置内を一度空にする等が必要となり、操業効率向上が難しい。
However, as described in
一方、特許文献2に開示された溶解設備は、溶解室と予熱シャフトとが一体となっているため、気密性の点で優れており、更には、出鋼時に溶解室と予熱シャフトを傾斜させる際にも、冷鉄源が溶解室と予熱シャフト(供給装置)に連続して存在する状態を保つことができる。しかし、このように溶解室と予熱シャフトが一体となっていると、設備更新の際には双方の基礎を新たに構築しなければならず、工事に時間がかかり設備停止の日数が多くなってしまう。また、設備更新コストも高いものとなる。
On the other hand, the melting equipment disclosed in
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、既設の溶解炉に追設することができ、かつ操業中の密閉性を確保することができる予熱装置、およびそのような予熱装置を備えた溶解設備、ならびにそのような溶解設備の構築方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and includes a preheating device that can be additionally installed in an existing melting furnace and can ensure hermeticity during operation, and such a preheating device. It is an object to provide a melting facility and a method for constructing such a melting facility.
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、原料を溶解する炉本体に供給される前記原料を、前記炉本体内で発生する熱により予熱する予熱装置であって、前記炉本体に形成された原料装入用開口部と適合しかつ相対するよう形成された、前記原料を前記炉本体に送給するための原料送給用開口部を有する、前記原料を貯留する予熱室と、前記炉本体を傾動させる炉本体傾動機構とは別個の予熱室傾動機構と、少なくとも前記炉本体内で形成された溶湯を出湯する際に、前記炉本体の前記原料装入用開口部と前記予熱室の前記原料送給用開口部とが相対した状態を保ちながら、前記炉本体傾動機構による前記炉本体の傾動に合わせて前記予熱室を傾動させるよう構成された連動装置を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a first aspect of the present invention is a preheating device for preheating the raw material supplied to a furnace main body for melting the raw material by heat generated in the furnace main body, A preheating chamber for storing the raw material, having a raw material feeding opening for feeding the raw material to the furnace body, which is formed so as to be compatible with and opposed to the raw material charging opening formed in A preheating chamber tilting mechanism that is separate from the furnace body tilting mechanism for tilting the furnace body, and at least when the molten metal formed in the furnace body is discharged, the raw material charging opening of the furnace body and the An interlocking device configured to tilt the preheating chamber in accordance with the tilting of the furnace main body by the furnace main body tilting mechanism while maintaining a state in which the raw material feeding opening of the preheating chamber is opposed to each other. And
上記第1の態様の予熱装置においては、前記予熱室傾動機構における前記予熱室の傾動に伴う転動運動の中心軸が、前記炉本体傾動機構における前記炉本体の傾動に伴う転動運動の中心軸と同軸となるよう構成されていてもよい。 In the preheating device of the first aspect, the center axis of the rolling motion associated with the tilting of the furnace body in the furnace body tilting mechanism is the center axis of the rolling motion associated with the tilting of the preheating chamber in the preheating chamber tilting mechanism. You may be comprised so that it may become coaxial with an axis | shaft.
上記第1の態様の予熱装置においては、前記連動装置は、前記炉本体側と機械的に連結される予熱室側連結部を備えていてもよい。この場合、前記予熱室傾動機構は、前記予熱室を支持するとともに揺動可能に設けられた予熱室台座と、前記予熱室を傾動させる予熱室傾動シリンダとを有し、前記予熱室側連結部は、前記予熱室台座において、水平方向に互いに離間した2ヶ所に少なくとも設けられていてもよい。さらに、前記予熱室台座は、予熱装置用基礎構造上で前記予熱室を揺動させる予熱室揺動部材を下面に1本のみ備えていてもよい。 In the preheating device according to the first aspect, the interlock device may include a preheating chamber side connecting portion that is mechanically connected to the furnace body side. In this case, the preheating chamber tilting mechanism includes a preheating chamber base that supports the preheating chamber and is swingably provided, and a preheating chamber tilting cylinder that tilts the preheating chamber, and the preheating chamber side connecting portion. In the preheating chamber base, at least two locations spaced apart from each other in the horizontal direction may be provided. Furthermore, the preheating chamber base may include only one preheating chamber swinging member on the lower surface that swings the preheating chamber on the basic structure for the preheating device.
上記第1の態様の予熱装置においては、前記連動装置は、前記炉本体傾動機構による前記炉本体の傾動と同期して前記予熱室を傾動させるよう前記予熱室傾動機構を制御するよう構成された予熱室傾動制御部を備えていてもよい。 In the preheating device according to the first aspect, the interlock device is configured to control the preheating chamber tilting mechanism so as to tilt the preheating chamber in synchronization with the tilting of the furnace main body by the furnace main body tilting mechanism. A preheating chamber tilt control unit may be provided.
本発明の第2の態様は、前記炉本体と該炉本体を傾動させる前記炉本体傾動機構とを少なくとも備える溶解炉に、上記本発明の第1の態様の予熱装置を追設して構成された溶解設備である。 According to a second aspect of the present invention, the preheating device according to the first aspect of the present invention is additionally provided in a melting furnace including at least the furnace main body and the furnace main body tilting mechanism for tilting the furnace main body. Melting equipment.
上記第2の態様の溶解設備においては、前記炉本体傾動機構は、前記炉本体を支持するとともに揺動可能に設けられた炉本体台座と、前記炉本体を傾動させる炉本体傾動シリンダとを有し、前記炉本体台座は、前記予熱室側連結部が連結される炉本体側連結部を備え、前記炉本体側連結部は、前記炉本体台座において、前記予熱室側連結部と対応する位置に設けられており、対応する前記予熱室側連結部と前記炉本体側連結部とが、前記予熱室と前記炉本体との傾動にともなう転動運動の中心軸に直交し水平方向に延びる回動軸周りに回動可能に連結されている構成であってもよい。 In the melting facility of the second aspect, the furnace body tilting mechanism includes a furnace body base that supports the furnace body and is swingable, and a furnace body tilting cylinder that tilts the furnace body. The furnace main body pedestal includes a furnace main body side connecting portion to which the preheating chamber side connecting portion is connected, and the furnace main body side connecting portion corresponds to the preheating chamber side connecting portion in the furnace main body base. The corresponding preheating chamber side connecting portion and the furnace main body side connecting portion are rotated in a direction perpendicular to the central axis of the rolling motion associated with the tilting of the preheating chamber and the furnace main body and extending in the horizontal direction. The structure connected so that rotation around a moving shaft is possible may be sufficient.
上記第2の態様の溶解設備においては、前記原料送給用開口部と前記原料装入用開口部との間の隙間からのガスの流出入を抑制する通気抑制部をさらに有していてもよい。前記通気抑制部は、前記原料送給用開口部と前記原料装入用開口部との間に設けられたラビリンスシール構造を有するものであってもよいし、前記原料送給用開口部と前記原料装入用開口部との間に設けられた蛇腹構造の筒状体を有するものであってもよい。 The melting facility according to the second aspect may further include a ventilation suppression unit that suppresses the inflow and outflow of gas from the gap between the raw material feeding opening and the raw material charging opening. Good. The air flow suppression unit may have a labyrinth seal structure provided between the raw material feeding opening and the raw material charging opening, or the raw material feeding opening and the You may have a cylindrical body of the bellows structure provided between the opening parts for raw material charging.
本発明の第3の態様は、原料を溶解する炉本体と該炉本体を傾動させる炉本体傾動機構とを少なくとも備える溶解炉において、前記炉本体に、前記原料が装入される原料装入用開口部を形成することと、上記第2の態様の予熱装置を、前記原料送給用開口部が前記原料装入用開口部に相対するように設置することと、を含むことを特徴とする溶解設備の構築方法である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a melting furnace including at least a furnace main body for melting a raw material and a furnace main body tilting mechanism for tilting the furnace main body, wherein the raw material is charged into the furnace main body. Forming an opening, and installing the preheating device according to the second aspect such that the raw material feeding opening is opposed to the raw material charging opening. This is a method for constructing a melting facility.
上記第3の態様の溶解設備の構築方法においては、前記溶解炉は、前記原料装入用開口部を形成する工程の前に、実稼働したものであってもよい。 In the melting facility construction method according to the third aspect, the melting furnace may be actually operated before the step of forming the raw material charging opening.
さらに、上記第3の態様の溶解設備の構築方法は、前記原料送給用開口部と前記原料装入用開口部との間の隙間からのガスの流出入を抑制する通気抑制部を設けることをさらに含んでいてもよい。前記通気抑制部は、前記原料送給用開口部と前記原料装入用開口部との間に設けられたラビリンスシール構造を有するものであってもよいし、前記原料送給用開口部と前記原料装入用開口部との間に設けられた蛇腹構造の筒状体を有するものであってもよい。 Furthermore, the melting facility construction method according to the third aspect includes providing an airflow suppressing unit that suppresses the inflow and outflow of gas from the gap between the raw material feeding opening and the raw material charging opening. May further be included. The air flow suppression unit may have a labyrinth seal structure provided between the raw material feeding opening and the raw material charging opening, or the raw material feeding opening and the You may have a cylindrical body of the bellows structure provided between the opening parts for raw material charging.
なお、上記本発明の各態様において、原料送給用開口部が原料装入用開口部と適合しているとは、これらの開口部が、接触状態または非接触状態で相対したときにこれらの間からの通気を防ぐ効果が得られる程度に、同様なまたは相補的な形状を有していることを意味する。また、原料送給用開口部と原料装入用開口部とが相対している状態とは、これらの開口部が互いに対して溶接等で非可動的に固定されておらず、接触してまたは近接して非接触で向かい合っている状態を意味する。 In addition, in each aspect of the present invention described above, that the raw material feeding opening is compatible with the raw material charging opening means that these openings are in contact or non-contact with each other. It means that it has the same or complementary shape to the extent that the effect of preventing air from passing through is obtained. In addition, the state in which the raw material feeding opening and the raw material charging opening are opposed to each other means that these openings are not immovably fixed to each other by welding or the like, It means a state where they are close and non-contacting each other.
本発明によれば、既設の溶解炉に追設することができ、操業中、常に原料が炉本体と予熱室との間に連続して存在する状態を保ち、かつ密閉性も保ったままで、排滓または出湯等のための炉本体の傾動が可能となる予熱装置が提供される。また本発明によれば、上記予熱装置を追設して構成された溶解設備が提供され、これにより、既設の溶解炉に予熱装置を追設しても、操業中の密閉性が保たれた熱効率の高い溶解設備が実現される。さらに本発明によれば、既設の溶解炉に予熱装置を追設して、操業中の密閉性が保たれた熱効率の高い溶解設備を実現可能な溶解設備の構築方法が提供される。 According to the present invention, it can be added to an existing melting furnace, and during operation, the raw material is always kept continuously between the furnace body and the preheating chamber, and the airtightness is also maintained, There is provided a preheating device capable of tilting a furnace main body for waste water or hot water. According to the present invention, there is provided a melting facility constructed by additionally installing the above preheating device, whereby even if the preheating device is additionally installed in an existing melting furnace, the airtightness during operation is maintained. A melting facility with high thermal efficiency is realized. Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for constructing a melting facility capable of realizing a melting facility with high thermal efficiency in which a preheating device is additionally installed in an existing melting furnace and hermeticity during operation is maintained.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の第1実施形態に係る予熱装置を示す斜視図である。第1実施形態の予熱装置100は、既設の溶解炉に追設可能に構成され、後述する溶解炉の炉本体に供給する鉄スクラップ等の原料を炉本体内で発生するガスの熱により予熱するためのものである。この予熱装置100は、後述する図2、3に示すように、溶解炉の炉本体31に形成された原料装入用開口部37と適合し、かつ相対するよう形成された、原料を炉本体31に送給する原料送給用開口部18を有する、原料を貯留する予熱シャフト(予熱室)11と、予熱装置用基礎構造20上で予熱シャフト11を傾動可能に支持する予熱シャフト台座(予熱室台座)1と、予熱シャフト台座1上で予熱シャフト11を傾動させる予熱シャフト傾動シリンダ13と、予熱シャフト傾動シリンダ13を制御する予熱シャフト傾動制御部14とを有する。予熱シャフト傾動制御部14は、少なくとも炉本体31内で形成された溶湯を出湯する際に、炉本体31の原料装入用開口部37と予熱シャフト11の原料送給用開口部18とが相対した状態を保ちながら、炉本体傾動機構による炉本体31の傾動と同期して予熱シャフト11を傾動させるよう予熱シャフト傾動シリンダ13を制御するよう構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a preheating apparatus according to the first embodiment of the present invention. The preheating
予熱シャフト11は、鉄製の外殻を有している。予熱シャフト11の上部には原料供給口15と、原料供給口15を開閉する開閉蓋16が設けられている。また、予熱シャフト11の上部には排気口17が設けられており、予熱シャフト11の下部には原料送給用開口部18が設けられている。
The preheating
予熱シャフト11内には、バケット(図示せず)により原料供給口15から鉄スクラップ等の原料が装入される。このとき、極力密閉状態を保つように、上蓋の閉じられたバケットが原料供給口15に装着され、その状態で開閉蓋16が開けられて原料が装入される。これにより、予熱シャフト11への原料装入時にも、予熱シャフト11の上方はバケットによって蓋がされた状態となるため、予熱シャフト11の気密性が保たれる。なお、予熱シャフト11への原料装入時以外は開閉蓋16は閉じられる。
A raw material such as iron scrap is charged into the preheating
排気口17は、溶解炉の炉本体で発生したガスを排出するためのものであり、図2に示すように排ガスダクト57に接続されている。この炉本体からのガスが有する熱により予熱シャフト11内の原料が予熱される。
The
原料送給用開口部18は、予熱シャフト11内の原料を溶解炉の炉本体31に送給するためのものであり、炉本体31に形成された原料装入用開口部37(詳細は後述する)に相対するようになっている。原料送給用開口部18と原料装入用開口部37とは互いに対して可動に構成されており、追設された予熱装置100の予熱装置用基礎構造20が沈む等により予熱装置と炉本体との相対位置にずれが生じてもそれを吸収可能な構造となっている。
The raw
予熱シャフト台座1は、予熱シャフト11の下部に2つ設けられた予熱シャフト揺動部材2を有しており、予熱シャフト揺動部材2の下面が円弧状をなしている。予熱シャフト台座1は、予熱装置用基礎構造20上に敷設されたレール21上に載せられており、予熱シャフト傾動シリンダ13のピストンを進出または退入させることによりレール21上で揺動し、これにより予熱シャフト11を傾動することが可能となっている。
The preheating
溶解炉は通常、出湯や排滓のために炉本体に傾動機構を有しているが、第1
実施形態の予熱装置100が既設の溶解炉に追設される関係上、予熱シャフト11は、溶解炉における炉本体の傾動機構とは別個の傾動機構により傾動されるようになっている。予熱シャフト11は、排滓時および出湯時等の炉本体の傾動時に予熱シャフト傾動機構により傾動させることが可能である。予熱シャフト傾動機構は、炉本体の傾動時に、炉本体の原料装入用開口部37と予熱シャフト11の原料送給用開口部18とが相対した状態を保ちながら、予熱シャフト11を炉本体31の傾動に合わせて予熱シャフト11を傾動させる。これにより予熱シャフト11と炉本体31との間の気密性を確保することができる。
The melting furnace usually has a tilting mechanism in the furnace body for hot water discharge and drainage.
Because the
第1実施形態では予熱シャフト傾動シリンダ13はラムシリンダとして構成されている。予熱シャフト台座1の予熱シャフト傾動シリンダ13側には、予熱シャフト11と一体で傾動可能なカウンターウェイト22が設けられている。予熱シャフト11とカウンターウェイト22との全体の重心位置は、前記予熱室単体の重心位置よりも低い。予熱シャフト11単体は重心が高いため、大きく傾動させると予熱シャフト11単体が倒れる方向へのモーメントが大きくなる。そのため、このようなカウンターウェイト22を設けておくことで、予熱シャフト傾動シリンダ13にかかる負荷を低減することができる。なお、予熱シャフト11とカウンターウェイト22との全体の重心は、常に傾動に伴う転動運動の中心軸に対して排滓口44の側に位置している。そのため、油圧を解放すると予熱シャフト11は転動運動の中心軸に対して排滓口44の側に傾動するようになっている。予熱シャフト11を転動運動の中心軸に対して出湯口43の側に傾動させるには、予熱シャフト傾動シリンダ13に油圧を供給して押し出す必要がある。
In the first embodiment, the preheating
予熱シャフト傾動制御部14は、予熱シャフト11を溶解炉の炉本体31の傾動に同期して傾動させるように制御する。
The preheating shaft
第1実施形態では、原料予熱装置100は、さらに、予熱シャフト11内の原料を原料送給用開口部18を介して溶解炉へ押し出すプッシャー19を有している。プッシャー19は、シリンダ24と、シリンダ24のピストンの先に設けられた押圧部材25とを有し、シリンダ24のピストンを進出させることにより、押圧部材25によって予熱シャフト11内の原料を溶解炉に押し出すようになっている。
In the first embodiment, the raw
次に、以上のような予熱装置100を用いた溶解設備について説明する。図2はこのような溶解設備を示す平面図、図3はその側面図である。
Next, melting equipment using the
溶解設備300は、上述した予熱装置100を既設の溶解炉200に追設して構成されたものである。本発明は、予熱装置を備えない状態で稼働していた溶解炉に対して予熱装置を追設することで、既存設備を有効活用しながら熱効率の高い溶解設備の構築が可能となるという顕著な効果がある。すなわち、溶解炉が、本発明の原料装入用開口部を形成する工程の前に、実稼働したものであるときに顕著な効果がある。しかし、本発明は、一度予熱装置を備えない状態で溶解炉を設置してしまった後、溶解炉を実稼働させる前に予熱装置を備える設備とする要求が生じたといった場合にも、これに予熱装置を追設することができることとなり有効である。
The
溶解炉200は、鉄スクラップ等の原料をアーク溶解するための炉本体31と、溶解炉用基礎構造40上で炉本体31を傾動可能に支持する炉本体台座3と、炉本体台座3上で炉本体を傾動させる炉本体傾動シリンダ33と傾動シリンダを制御する炉本体傾動制御部34とを有する。炉本体台座3と炉本体傾動シリンダ33とで炉本体傾動機構が構成される。
The
炉本体31は水冷構造をなす鉄製の外殻を有し、底部の溶湯貯留部分は耐火物のライニング39を有している。炉本体31の上部開口には開閉可能な炉蓋35が装着され、炉蓋35を貫通して上方から炉本体31の内部に垂直に3本の電極36が挿入される。そして電源(図示せず)から電極36に交流電圧が印加されることにより形成されるアークにより、予熱シャフト11から供給された原料の溶解、および原料が溶解されて生成された溶湯の加熱が可能となっている。また、炉本体31内で生成された溶湯の上には製錬用のスラグが形成される。なお、図3中、51は鉄スクラップ等の原料、52は溶湯、53はスラグである。電極36の先端はスラグ53中に位置され、アークはスラグ53中に形成される。
The
炉本体31の側壁には、炉本体31内に原料を装入するための原料装入用開口部37が設けられており、原料装入用開口部37はフランジ38を有している。予熱シャフト11の原料送給用開口部18は原料装入用開口部37と適合しかつ相対するように形成されている。このとき、上述したように、予熱シャフト11は、炉本体31と別個の傾動機構で傾動されて相対的移動可能である関係上、両者の傾動動作にずれが生じる可能性がある。そこで、このようなずれが生じても気密性が確保できるように、第1実施形態では、原料送給用開口部18にフランジ23を設け、原料装入用開口部37にフランジ38を設けて、これらフランジ23およびフランジ38が合わさるようにしている。なお、フランジ23およびフランジ38が設けられていることで、原料送給用開口部18と原料装入用開口部37の間に隙間が生じていても、この隙間を通して気体が流通することを抑制する作用が生まれる。したがって、第1実施形態においては、このフランジ23およびフランジ38は、原料送給用開口部18と原料装入用開口部37の間に設けられ、これらの間の隙間からのガスの流出入を抑制する通気抑制部として機能する。
A raw
炉本体31には、相対向する位置に、出湯口43および排滓口44が設けられている。そして、炉本体31の重心も、予熱シャフト11とカウンターウェイト22との全体の重心と同様、常に傾動にともなう転動運動の中心軸に対して排滓口44の側に位置するように質量配置がなされている。そのため、予熱室側と同様にラムシリンダとして構成された炉本体傾動シリンダ33の油圧を解放することにより、ピストンを退入して炉本体31が排滓口44側に傾動され、排滓口44からスラグが排出される。一方、炉本体31を、転動運動の中心軸に対して出湯口43の側に傾動させるには、炉本体傾動シリンダ33に油圧を供給して押し出す必要がある。油圧を供給して炉本体傾動シリンダ33のピストンを進出させることにより、炉本体31が出湯口43側に傾動されて出湯口43から溶湯が排出される。
The
炉本体台座3は、予熱シャフト台座1と同様に、炉本体31の下部に2つ設けられた炉本体揺動部材4を有しており、炉本体揺動部材4の下面が円弧状をなしている。炉本体台座3は、溶解炉用基礎構造40上に敷設されたレール41上に載せられており、炉本体傾動シリンダ33を駆動させることによりレール41上で揺動し、これにより炉本体31を傾動することが可能となっている。
Like the preheating
炉本体傾動制御部34は、炉本体傾動シリンダ33の油圧を制御する油圧制御機構45と油圧制御機構45を電気的に制御する制御部46とを有する。炉本体傾動制御部34は、排滓時および出湯時に炉本体31を傾動させるように炉本体傾動シリンダ33の駆動を制御する。
The furnace body
上述したように、第1実施形態の予熱装置100の予熱シャフト11は、このような炉本体31の傾動時に傾動可能とされ、その際に、予熱シャフト11の原料送給用開口部18を炉本体31に設けられた原料装入用開口部37に相対した状態を保ちながら、炉本体31の傾動と同期して傾動させるようにする。これにより、炉本体31の傾動時にもこれらの間の気密性を高く維持することが可能となる。このとき、予熱シャフト11の傾動に伴う転動運動の中心軸(予熱シャフト台座1の揺動に伴う転動運動の中心軸)が、炉本体31の傾動に伴う転動運動の中心軸(炉本体台座3の揺動に伴う転動運動の中心軸)と同軸となるように構成されていることが好ましい。一般に物体が傾動する場合、その運動には転動運動の成分と転動運動の中心(軸)の並進運動の成分とが含まれる。第1実施形態のように、水平方向に延びる直線状のレール上で下面が円弧状の予熱シャフト台座1が傾動する場合、台座の円弧形状の中心(軸)が転動運動成分の中心軸となり、この中心軸は傾動方向に水平に移動していく。本願発明ではこのように転動運動の中心軸が移動していく場合も含めて、予熱シャフト11の傾動に伴う転動運動の中心軸が、炉本体31の傾動に伴う転動運動の中心軸と同軸となるように構成されていることが好ましい。また、予熱シャフト台座1の下面と炉本体台座3の下面とが円弧形状を有し、それらの曲率中心が傾動の転動軸方向から見て一致していることがより好ましい。これにより、原料送給用開口部18と原料装入用開口部37との間の気密性をより高く維持することが可能となる。
As described above, the preheating
上述した予熱装置100の予熱シャフト傾動制御部14は、予熱シャフト傾動シリンダ13の油圧を制御する油圧制御機構55と油圧制御機構55を電気的に制御する制御部56とを有する。そして、上述したように、予熱シャフト傾動制御部14が予熱シャフト11を炉本体31の傾動に同期して、炉本体31の傾動動作と対応する傾動動作をするように制御する。このとき、制御部56には、溶解炉200の制御部46から、炉本体31の傾動タイミングに同期して傾動させるために必要となる動作信号が入力され、制御部56は、その傾動動作信号に基づいて、炉本体31の傾動と同期して予熱シャフト11を傾動させるように、予熱シャフト傾動シリンダ13を制御する。
The preheating shaft
次に、既設の溶解炉に原料予熱装置100を追設して溶解設備300を構築する際の工程について説明する。
Next, the process at the time of constructing the
まず、原料を溶解する炉本体31と該炉本体31を傾動させる炉本体傾動機構とを少なくとも備える溶解炉において、炉本体31に、原料が装入される原料装入用開口部37を形成する。そして、溶解炉200の基礎構造40に隣接して予熱装置100の基礎構造20を形成する。さらに、原料装入用開口部37に適合する原料送給用開口部18を有し、原料を内部に貯留する予熱シャフト11と、炉本体傾動機構とは別個の予熱シャフト傾動機構とを備えた、炉本体31内で発生する熱により原料を予熱する予熱装置100を、原料送給用開口部が前記原料装入用開口部に相対するように設置する。その上で、少なくとも炉本体31内で形成された溶湯を出湯する際に、炉本体31の原料装入用開口部37と予熱シャフト11の原料送給用開口部18とが相対した状態を保ちながら、炉本体傾動機構による炉本体31の傾動に合わせて予熱シャフト11を傾動させるよう構成された連動装置(予熱シャフト傾動制御部14)を予熱装置100に具備させる。このとき、予熱シャフト11の傾動に伴う転動運動の中心軸(予熱シャフト台座1の揺動に伴う転動運動の中心軸)を、炉本体の傾動に伴う転動運動の中心軸と同軸となるようにすることが好ましい。また、予熱シャフト台座1の下面の曲率中心が炉本体台座3の下面の曲率中心と傾動の転動軸方向から見て一致するようにすることがより好ましい。
First, in a melting furnace having at least a furnace
このように、予熱装置100は既設の溶解炉に追設することができるので、新たな基礎は予熱装置100の分でよく、溶解室と予熱シャフトとが一体となった溶解設備よりも工事の日数を少なくすることができ、設備更新コストも低くすることができる。
In this way, since the
次に、以上のように構成される溶解設備300による処理動作について説明する。
最初に、予熱シャフト11の原料供給口15から予熱シャフト11内に鉄スクラップ等の原料51を装入し、原料送給用開口部18および原料装入用開口部37を経て原料51を炉本体31装入し、原料51が予熱シャフト11と炉本体31に連続して存在する状態とする。
Next, the processing operation by the
First, a
この状態で電極36と炉本体31内にある原料51との間に通電してアークを形成し、原料51を溶解する。炉本体31内の原料51の溶解が進行し、炉本体31内に一定量の溶湯52が形成された段階で、溶湯面にスラグ53を形成し、スラグ53中にランス(図示せず)からスラグ中に補助熱源としてのコークスをインジェクションしてスラグフォーミング操業に移行し、電極36の先端をスラグ53中に埋没させ、アークがスラグ53内に形成されるようにする。
In this state, an electric current is applied between the
炉本体31内で発生するガスは、炉本体31から予熱シャフト11および排気口17からダクト57を経由して排出され、このガスの熱により予熱シャフト11内の原料51が予熱される。炉本体31内で原料51が溶解すると、予熱シャフト11内の原料51が炉本体31に供給され、炉本体31内において連続して原料51の溶解を行うことができる。このとき、炉本体31への原料51の供給を促進するために、プッシャー19により予熱シャフト11内の原料51を炉本体31内に押し出す。
The gas generated in the
予熱シャフト11内の原料51が炉本体31に供給されると、予熱シャフト11内の原料51の上端位置が低下してくるため、原料51が予熱シャフト11と炉本体31に連続して存在する状態を保つように、原料供給口15から予熱シャフト11内へ原料51を適時に供給する。
When the
これら一連の操業において、原料51を予熱シャフト11に供給する際以外には、原料供給口15は開閉蓋16により閉じられ、また、予熱シャフト11の原料送給用開口部18は炉本体31の原料装入用開口部37に適合しかつ相対するように配置されて気密性が保たれているので、予熱効率が高い。
In these series of operations, except when the
このようにして原料51を連続的に溶解して、所定量(例えば1チャージ分)の溶鋼が炉本体31内にたまった時点で、予熱シャフト11と炉本体31との間に原料51が連続して存在する状態を保ったまま、炉本体31を排滓口44側に傾動させて排滓口44からスラグを排出し、その後、炉本体31を反対側の出湯口43側に傾動させて出湯口43から溶湯を取鍋等に出湯する。
In this way, when the
排滓時または出湯時に炉本体31を傾動させた際に、予熱シャフト11がそのままの状態であると、原料送給用開口部18と原料装入用開口部37の位置がずれて、気密性が保たれなくなり、予熱効率が低下してしまうが、第1実施形態では、予熱シャフト11が、予熱シャフト傾動機構により排滓時および出湯時等の炉本体の傾動時に傾動可能に構成され、その際の傾動動作が炉本体31の傾動動作と同期した傾動動作となるようにして、予熱シャフト11の原料送給用開口部18を炉本体31に設けられた原料装入用開口部37に相対する状態を保つようにする。これにより、炉本体31が傾動した際にも原料送給用開口部18と原料装入用開口部37との間の気密性を高く維持することが可能となり、炉本体31の傾動時における予熱効率の低下を抑制することが可能となる。また、原料が炉本体31と予熱シャフト11との間に連続して存在する状態を保ったままで排滓または出湯等のための炉本体31の傾動が可能となるため、操業も容易で高い熱効率を維持することも可能である。このとき、予熱シャフト11の傾動に伴う転動運動の中心軸(予熱シャフト台座1の揺動に伴う転動運動の中心軸)を、炉本体31の傾動に伴う転動運動の中心軸(炉本体台座3の揺動に伴う転動運動の中心軸)とを同軸とさせることが好ましい。また、予熱シャフト台座1の下面の曲率中心が炉本体台座3の下面の曲率中心と傾動の転動軸方向から見て一致するようにすることがより好ましい。これにより、予熱シャフト11の傾動位置を炉本体31の傾動位置に対し高精度で合わせることができ、上記のような効果をより高めることができる。
When the furnace
次に、本発明の変形例について説明する。
上記第1実施形態では、原料送給用開口部18と原料装入用開口部37との合わせ部分にフランジ23およびフランジ38を設け、これらが通気抑制部として機能する。
Next, a modified example of the present invention will be described.
In the said 1st Embodiment, the
図4は第1の変形例を示す。第1の変形例では、原料送給用開口部18と原料装入用開口部37の間に通気抑制部としてラビリンスシール構造61を設けている。ラビリンスシール構造61は気体の通り道が屈曲しているので、より効果的に通気を抑制して気密性を高める効果を得ることができる。
FIG. 4 shows a first modification. In the first modification, a
図5は第2の変形例を示す。第2の変形例では、原料送給用開口部18と原料装入用開口部37の間に通気抑制部として蛇腹構造の筒状体62を設けている。蛇腹構造の筒状体62は、原料送給用開口部18と原料装入用開口部37の間をほぼ完全に密閉しつつ、これらの間の離間およびずれに追従することができるので、原料送給用開口部18と原料装入用開口部37の間の気密性をほぼ完全に確保することができる。
FIG. 5 shows a second modification. In the second modification, a bellows-structured
次に、第2実施形態について説明する。図6は第2実施形態の予熱装置400を用いた溶解設備600を示す平面図であり、図7はその断面図である。なお、以下の説明では、第2実施形態の第1実施形態との主な相違点について説明し、重複する説明は省略する。
Next, a second embodiment will be described. FIG. 6 is a plan view showing a
第1実施形態では、連動装置として炉本体傾動機構による炉本体の傾動と同期して予熱室を傾動させるよう予熱室傾動機構を制御する予熱シャフト傾動制御部(予熱室傾動制御部)14を備える構成を示した。第2実施形態の予熱装置400が備える連動装置は、これに加えて、炉本体側と機械的に連結される予熱シャフト側連結部(予熱室側連結部)5を備える。炉本体傾動機構は、炉本体31を支持するとともに揺動可能に設けられた炉本体台座3と、炉本体31を傾動させる炉本体傾動シリンダ33とを有する。予熱室傾動機構は、予熱シャフト11を支持するとともに揺動可能に設けられた予熱シャフト台座1と、予熱シャフト11を傾動させる予熱シャフト傾動シリンダ13とを有し、予熱シャフト側連結部5は予熱シャフト台座1に設けられている。そして、炉本体台座3は、予熱シャフト側連結部5が連結される炉本体側連結部6を備え、予熱シャフト側連結部5と炉本体側連結部6とが連結軸7によって機械的に連結されている。
In the first embodiment, a preheating shaft tilt control unit (preheating chamber tilt control unit) 14 that controls the preheating chamber tilting mechanism to tilt the preheating chamber in synchronization with the tilting of the furnace main body by the furnace main body tilting mechanism as the interlocking device is provided. The configuration was shown. In addition to this, the interlocking device provided in the
第2実施形態においては、連動装置として、第1実施形態において詳細に説明した予熱シャフト傾動制御部14に加えて、予熱シャフト側連結部5、炉本体側連結部6、連結軸7を備えている。
In 2nd Embodiment, in addition to the preheating shaft
このように予熱装置と溶解炉とが機械的に連結される構成とすることにより、原料装入用開口部と原料送給用開口部とが相対した状態をより確実に保ちながら炉本体傾動機構による炉本体の傾動に合わせて予熱室を傾動させることが可能となる。特に、予熱室傾動制御部に加えてこのような機械的連結部を備えることにより、連結部のみの構成に比べて連結部にかかる機械的な負荷を低減し、かつ万一何らかの外乱等によって同期制御による同期が取れない事態が生じたとしても原料装入用開口部と原料送給用開口部とが相対した状態を確実に保つことが可能となる。ただし、本発明においては、機械的連結部のみの構成も可能である。 By adopting a configuration in which the preheating device and the melting furnace are mechanically connected in this way, the furnace body tilting mechanism is maintained while maintaining the state in which the raw material charging opening and the raw material feeding opening face each other more reliably. It is possible to tilt the preheating chamber in accordance with the tilting of the furnace main body due to. In particular, by providing such a mechanical connection part in addition to the preheating chamber tilt control part, the mechanical load applied to the connection part is reduced compared to the structure of only the connection part, and in the unlikely event that it is synchronized by some disturbance or the like. Even when a situation where the synchronization cannot be achieved by the control occurs, it is possible to reliably keep the raw material charging opening and the raw material feeding opening facing each other. However, in the present invention, a configuration having only a mechanical connecting portion is also possible.
また、第2実施形態においては、予熱シャフト側連結部5は、予熱シャフト台座1において、水平方向に互いに離間した2ヶ所に少なくとも設けられており、炉本体側連結部6は、炉本体台座3において、予熱シャフト側連結部5と対応する位置に設けられており、対応する予熱シャフト側連結部5と炉本体側連結部6とが、連結軸7によって、予熱シャフト11と炉本体31との傾動に伴う転動運動の中心軸に直交しかつ水平方向に延びる回動軸周りに回動可能に連結されている。そして、予熱シャフト台座1は、予熱装置用基礎構造20上で予熱シャフト11を揺動させる予熱シャフト揺動部材2を下面に1本のみ備えている。
Moreover, in 2nd Embodiment, the preheating shaft
第1実施形態では、予熱シャフト揺動部材2が2本設けられた形態を示したが、第2実施形態のように予熱シャフト揺動部材2を1本のみとして予熱シャフト11を片足立構造とし、上記のような回動軸周りの回動を可能としておくことで、予熱室側の動きの自由度が増し、予熱装置用基礎構造20と溶解炉用基礎構造40とで沈降状態に相違が生じた場合に、より柔軟に適応させることが可能となる。
In the first embodiment, the two preheating
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、他にも種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、傾動シリンダとしてラムシリンダを用いた例を示したが、複動シリンダであってもよい。複動シリンダを用いた場合には、カウンターウェイトは不要であるが、カウンターウェイトを設けておくことでシリンダの負荷軽減が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various other modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, an example in which a ram cylinder is used as the tilting cylinder is shown, but a double-acting cylinder may be used. When a double-acting cylinder is used, a counterweight is not required, but the load on the cylinder can be reduced by providing a counterweight.
また、上記実施形態では、予熱シャフトを傾動するための機構に揺動台座を用いたが、これに限るものではなく、例えば同様の形状の揺動台座の下方に台座の円弧形状に沿って配置されたローラ群を設け、これらローラ群で台座を支える構成としてもよい。ただし、この場合には、原料装入用開口部と前記原料送給用開口部とが相対した状態を保ちながら、炉本体傾動機構による炉本体の傾動と同期して予熱シャフトを傾動させるためには、炉本体の傾動機構も同様の構成である必要がある。これは、上記実施形態のような揺動台座の場合には揺動(傾動)に伴う転動運動の中心軸が水平方向に移動するのに対し、円弧形状に沿って配置されたローラ群を用いる場合には傾動に伴う転動運動の中心軸が不動であるため、予備室と炉本体との傾動の形態にこれらが混在していると、傾動時に原料装入用開口部と前記原料送給用開口部とが相対した状態を保つことができないからである。 In the above embodiment, the rocking pedestal is used as a mechanism for tilting the preheating shaft. However, the present invention is not limited to this. It is good also as a structure which provides the roller group made and supports a base with these roller groups. However, in this case, in order to tilt the preheating shaft in synchronization with the tilting of the furnace main body by the furnace main body tilting mechanism while keeping the raw material charging opening and the raw material feeding opening facing each other. The furnace body tilting mechanism needs to have the same configuration. In the case of the swing base as in the above embodiment, the central axis of the rolling motion accompanying the swing (tilting) moves in the horizontal direction, whereas the roller group arranged along the arc shape is used. When used, since the central axis of the rolling motion accompanying tilting is immobile, if they are mixed in the tilting configuration of the preliminary chamber and the furnace body, the material charging opening and the feed This is because the state in which the supply opening is opposed can not be maintained.
さらに、上記実施形態において予熱シャフトが適用された溶解炉も単なる例示に過ぎず、他の種々のタイプの溶解炉に適用可能なことは言うまでもない。例えば、溶解炉として交流式アーク炉を用いた例を示したが、直流式アーク炉であってもよい。 Furthermore, it is needless to say that the melting furnace to which the preheating shaft is applied in the above embodiment is merely an example, and can be applied to other various types of melting furnaces. For example, although an AC type arc furnace is used as a melting furnace, a DC type arc furnace may be used.
さらにまた、上記実施形態では、原料として鉄スクラップを例示したが、これに限らず、他の金属の溶解を行うものであってもよい。 Furthermore, in the said embodiment, although iron scrap was illustrated as a raw material, it is not restricted to this, You may melt | dissolve another metal.
1;予熱シャフト台座(予熱室台座)
2;予熱シャフト揺動部材(予熱室揺動部材)
3;炉本体台座
4;炉本体揺動部材
5;予熱シャフト側連結部(連動装置)
6;炉本体側連結部(連動装置)
7;連結軸(連動装置)
11;予熱シャフト(予熱室)
13;予熱シャフト傾動シリンダ
14;予熱シャフト傾動制御部(連動装置)
15;原料供給口
16;開閉蓋
17;排気口
18;原料送給用開口部
19;プッシャー
20;予熱装置用基礎構造
22;カウンターウェイト
23;フランジ(通気抑制部)
31;炉本体
33;炉本体傾動シリンダ
34;炉本体傾動制御部
35;炉蓋
36;電極
37;原料装入用開口部
38;フランジ
39;ライニング
40;溶解炉用基礎構造
43;出湯口
44;排滓口
61;ラビリンスシール構造(通気抑制部)
62;蛇腹構造の筒状体(通気抑制部)
100,400;予熱装置
200,500;溶解炉
300,600;溶解設備
1: Preheating shaft base (preheating chamber base)
2; Preheating shaft swing member (preheating chamber swing member)
3;
6; Furnace side connection (interlocking device)
7; Connecting shaft (interlocking device)
11: Preheating shaft (preheating chamber)
13; Preheating
15; Raw
31;
62; cylindrical body of bellows structure (ventilation suppressing part)
100,400; Preheating device 200,500; Melting furnace 300,600; Melting equipment
Claims (12)
前記炉本体に形成された原料装入用開口部と適合しかつ相対するよう形成された、前記原料を前記炉本体に送給するための原料送給用開口部を有する、前記原料を貯留する予熱室と、
前記炉本体を傾動させる炉本体傾動機構とは別個の予熱室傾動機構と、
少なくとも前記炉本体内で形成された溶湯を出湯する際に、前記炉本体の前記原料装入用開口部と前記予熱室の前記原料送給用開口部とが相対した状態を保ちながら、前記炉本体傾動機構による前記炉本体の傾動に合わせて前記予熱室を傾動させるよう構成された連動装置を備えることを特徴とする予熱装置。 A preheating device for preheating the raw material supplied to the furnace body for melting the raw material by heat generated in the furnace body,
The raw material is stored, having a raw material feeding opening for feeding the raw material to the furnace main body, which is formed so as to be compatible with and opposed to the raw material charging opening formed in the furnace main body. A preheating chamber,
A preheating chamber tilting mechanism separate from the furnace body tilting mechanism for tilting the furnace body;
At least when the molten metal formed in the furnace body is discharged, the raw material charging opening of the furnace main body and the raw material feeding opening of the preheating chamber are kept facing each other. A preheating device comprising an interlocking device configured to tilt the preheating chamber in accordance with tilting of the furnace main body by a main body tilting mechanism.
前記予熱室側連結部は、前記予熱室台座において、水平方向に互いに離間した2ヶ所に少なくとも設けられていることを特徴とする請求項3に記載の予熱装置。 The preheating chamber tilting mechanism includes a preheating chamber base that supports the preheating chamber and is swingable, and a preheating chamber tilting cylinder that tilts the preheating chamber,
4. The preheating device according to claim 3, wherein the preheating chamber side connecting portion is provided at least at two positions spaced apart from each other in the horizontal direction in the preheating chamber base.
前記炉本体傾動機構は、前記炉本体を支持するとともに揺動可能に設けられた炉本体台座と、前記炉本体を傾動させる炉本体傾動シリンダとを有し、
前記炉本体台座は、前記予熱室側連結部が連結される炉本体側連結部を備え、
前記炉本体側連結部は、前記炉本体台座において、前記予熱室側連結部と対応する位置に設けられており、
対応する前記予熱室側連結部と前記炉本体側連結部とが、前記予熱室と前記炉本体との傾動に伴う転動運動の中心軸に直交し且つ水平方向に延びる回動軸周りに回動可能に連結されていることを特徴とする請求項7に記載の溶解設備。 The preheating device is according to claim 6,
The furnace body tilting mechanism has a furnace body pedestal that supports the furnace body and is swingable, and a furnace body tilting cylinder that tilts the furnace body,
The furnace body pedestal includes a furnace body side connection part to which the preheating chamber side connection part is connected,
The furnace body side connecting portion is provided at a position corresponding to the preheating chamber side connecting portion in the furnace body base.
The corresponding preheating chamber side connecting portion and the furnace body side connecting portion rotate around a rotation axis that is orthogonal to the central axis of the rolling motion accompanying the tilting of the preheating chamber and the furnace body and extends in the horizontal direction. The melting equipment according to claim 7, wherein the melting equipment is movably connected.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の予熱装置を、前記原料送給用開口部が前記原料装入用開口部に相対するように設置することと、を含むことを特徴とする溶解設備の構築方法。 In a melting furnace having at least a furnace body for melting the raw material and a furnace body tilting mechanism for tilting the furnace body, forming a raw material charging opening for charging the raw material in the furnace body;
Installing the preheating device according to any one of claims 1 to 6 so that the raw material feeding opening is opposed to the raw material charging opening. To build a melting facility.
Priority Applications (3)
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