JP2021087993A - Preheater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製鋼工程に用いられる取鍋やタンディッシュ等の耐熱容器に溶湯を投入する前に、耐熱容器を予熱する予熱装置に関する。 The present invention relates to a preheating device that preheats a heat-resistant container before pouring the molten metal into a heat-resistant container such as a ladle or a tundish used in a steelmaking process.
従来、製鋼工程に用いられる取鍋やタンディッシュ等の耐熱容器に溶湯を投入する前に、空の耐熱容器を予熱する予熱装置は引用文献1、2に開示されており、予熱装置は、蓋体に加熱用のバーナと温度測定用の熱電対が取り付けられている構成を有し、耐熱容器の上部に隙間(排気用)をあけて保持された状態で、蓋体に取り付けられたバーナの火炎によって耐熱容器の内部を予熱するようになっている。そして、バーナの燃焼量の制御は、蓋体に取り付けられた熱電対の計測値に基づいて行われている。なお、耐熱容器の実際の温度を測定できればよいが、耐熱容器は溶湯を注入されて使用に供されるものであり、耐熱容器自体に熱電対を取り付けることは難しく、蓋体に取り付けているのが現状である。
Conventionally, a preheating device for preheating an empty heat-resistant container before pouring the molten metal into a heat-resistant container such as a ladle or a tundish used in a steelmaking process is disclosed in
そして、耐熱容器を均一に加熱する方法として、引用文献3に示されるように、予熱装置のバーナへの燃料の投入量を制御する方法や、引用文献4に示されるように、予熱装置のバーナのON/OFFを制御する方法が開示されている。 Then, as a method of uniformly heating the heat-resistant container, as shown in Cited Document 3, a method of controlling the amount of fuel input to the burner of the preheating device, and as shown in Cited Document 4, the burner of the preheating device. A method of controlling ON / OFF of the above is disclosed.
しかし、予熱装置は繰り返し使用されるため、上記のいずれの方法においても、複数の耐熱容器を連続して予熱する場合、蓋体が常温まで冷めないうちに次の耐熱容器の予熱を開始することになる。具体的には、1回目の予熱によって蓋体の温度が常温よりも上昇してしまった状態で、2回目の予熱を開始し、蓋体に熱電対が取り付けられていることから、予熱を開始してしばらくの間は、蓋体に取り付けられた熱電対は蓋体からの放熱を受けて、耐熱容器の実際の内部温度より高い温度を示す。したがって、バーナの燃焼量は、必要より少なく制御されることになり、耐熱容器に対して十分な予熱が行われないことがあり、また、耐熱容器の予熱に時間がかかるという課題が存在する。 However, since the preheating device is used repeatedly, in any of the above methods, when preheating a plurality of heat-resistant containers in succession, the preheating of the next heat-resistant container must be started before the lid cools to room temperature. become. Specifically, the second preheating is started in a state where the temperature of the lid has risen above normal temperature due to the first preheating, and the preheating is started because the thermocouple is attached to the lid. Then, for a while, the thermocouple attached to the lid receives heat from the lid and shows a temperature higher than the actual internal temperature of the heat-resistant container. Therefore, the combustion amount of the burner is controlled to be less than necessary, and the heat-resistant container may not be sufficiently preheated, and there is a problem that it takes time to preheat the heat-resistant container.
そこで本発明では、予熱装置を連続使用し、予熱装置の蓋体の温度が高い状態であっても、耐熱容器を適切に予熱することができる予熱装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a preheating device capable of appropriately preheating a heat-resistant container even when the temperature of the lid of the preheating device is high by continuously using the preheating device.
本発明は、耐熱容器を予熱する予熱装置であって、
前記耐熱容器に取り付けられる蓋体と、
前記蓋体に取り付けられ、前記耐熱容器を予熱するバーナと、
前記蓋体に取り付けられ、前記耐熱容器の内部の温度を測定する温度センサと、
前記バーナの燃焼を制御する制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、前記耐熱容器及び前記蓋体が通常温度から目標温度まで加熱されたときの前記バーナの加熱燃焼パターンで前記バーナを燃焼させる。
The present invention is a preheating device for preheating a heat-resistant container.
The lid attached to the heat-resistant container and
A burner attached to the lid and preheating the heat-resistant container,
A temperature sensor attached to the lid and measuring the temperature inside the heat-resistant container,
It is equipped with a control device for controlling the combustion of the burner.
The control device burns the burner in a heating combustion pattern of the burner when the heat-resistant container and the lid are heated from a normal temperature to a target temperature.
前記構成によれば、予熱装置を連続使用し、予熱装置の蓋体の温度が高い状態であっても、耐熱容器及び蓋体が通常温度から目標温度まで加熱されたときの加熱燃焼パターンでバーナを燃焼させるので、耐熱容器を適切に予熱することができる。なお、目標温度とは、予熱装置で予熱する上での耐熱容器の内部の目標内部温度である。 According to the above configuration, even if the preheating device is continuously used and the temperature of the lid of the preheating device is high, the burner has a heating combustion pattern when the heat-resistant container and the lid are heated from the normal temperature to the target temperature. The heat-resistant container can be properly preheated. The target temperature is the target internal temperature inside the heat-resistant container for preheating with the preheating device.
本発明は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。 The present invention further preferably has the following configuration.
(1)前記制御装置は、前記耐熱容器及び前記蓋体が通常温度から前記目標温度まで加熱するときに、前記加熱燃焼パターンで所定温度まで前記バーナを燃焼させ、前記所定温度に達した後は、前記温度センサの検出結果に基づき前記バーナを燃焼させる。 (1) The control device burns the burner to a predetermined temperature in the heating combustion pattern when the heat-resistant container and the lid are heated from a normal temperature to the target temperature, and after reaching the predetermined temperature, the control device burns the burner. , The burner is burned based on the detection result of the temperature sensor.
(2)前記構成(1)において、前記所定温度とは、前記耐熱容器の内部を前記通常温度から前記目標温度まで加熱されたときの設定温度グラフと前記温度センサの測定温度とが一致した温度とする。 (2) In the configuration (1), the predetermined temperature is a temperature at which the set temperature graph when the inside of the heat-resistant container is heated from the normal temperature to the target temperature and the measured temperature of the temperature sensor coincide with each other. And.
(3)前記加熱燃焼パターンは、前記バーナへの燃料供給量の時間変化で示される。 (3) The heating combustion pattern is indicated by a time change in the amount of fuel supplied to the burner.
(4)前記通常温度とは、前記予熱装置が最初に予熱に供されるときの前記耐熱容器及び前記蓋体の初期温度である。 (4) The normal temperature is the initial temperature of the heat-resistant container and the lid when the preheating device is first subjected to preheating.
前記構成(1)によれば、予熱装置を連続使用し、予熱装置の蓋体の温度が高い状態であっても、所定温度までは耐熱容器及び蓋体が通常温度から目標温度まで加熱されたときの加熱燃焼パターンでバーナを燃焼させるので、耐熱容器を適切に予熱することができる。なお、所定温度とは、目標温度よりも低い所定の温度である。また、加熱燃焼パターンが終了した後は、温度センサの検出結果に基づきバーナを燃焼させるので、耐熱容器の温度管理を容易に行うことができる。 According to the configuration (1), the heat-resistant container and the lid were heated from the normal temperature to the target temperature up to a predetermined temperature even when the temperature of the lid of the preheating device was high by continuously using the preheating device. Since the burner is burned according to the heating combustion pattern of the time, the heat-resistant container can be appropriately preheated. The predetermined temperature is a predetermined temperature lower than the target temperature. Further, after the heating combustion pattern is completed, the burner is burned based on the detection result of the temperature sensor, so that the temperature of the heat-resistant container can be easily controlled.
前記構成(2)によれば、所定温度を耐熱容器及び蓋体が通常温度から加熱されたときの耐熱容器及び蓋体の設定温度グラフと蓋体の測定温度とが一致した温度とすることによって、早期に温度センサの検出結果に基づくバーナ燃焼管理に移行することができる。 According to the configuration (2), the predetermined temperature is set to a temperature at which the set temperature graph of the heat-resistant container and the lid when the heat-resistant container and the lid are heated from the normal temperature and the measured temperature of the lid coincide with each other. , It is possible to shift to burner combustion management based on the detection result of the temperature sensor at an early stage.
前記構成(3)によれば、燃料供給量の時間変化によって加熱燃焼パターンを規定するので、加熱燃焼パターンの特定が容易である。 According to the configuration (3), since the heating combustion pattern is defined by the time change of the fuel supply amount, it is easy to specify the heating combustion pattern.
前記構成(4)によれば、通常温度を予熱装置が最初に予熱に供されるときの耐熱容器及び蓋体の初期温度とすることによって、加熱燃焼パターンの特定が容易である。 According to the configuration (4), the heating combustion pattern can be easily specified by setting the normal temperature as the initial temperature of the heat-resistant container and the lid when the preheating device is first subjected to preheating.
本発明によると、予熱装置を連続使用し、予熱装置の蓋体の温度が高い状態であっても、耐熱容器を適切に予熱することができる予熱装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a preheating device capable of appropriately preheating a heat-resistant container even when the temperature of the lid of the preheating device is high by continuously using the preheating device.
図1は、本発明の実施形態に係る予熱装置1の概略図である。図1に示されるように、予熱装置1は、溶湯が投入される取鍋やタンディッシュ等の耐熱容器10の上部に間隔を有して取り付けられる蓋体2を備えている。耐熱容器10は、上面が開口された鍋状であって、鋼材等で構成された外壁部11の内面に耐火物12が設けられて構成されている。
FIG. 1 is a schematic view of a
蓋体2には、耐熱容器10の内部を予熱(加熱)するバーナ3と、耐熱容器10の内部の温度を測定する温度センサ(熱電対)4が取り付けられている。
A burner 3 that preheats (heats) the inside of the heat-
バーナ3は、耐熱容器10を予熱するために、蓋体2を貫通し、その先端部が耐熱容器10の内部に位置するよう設けられている。
The burner 3 is provided so as to penetrate the
温度センサ4は、耐熱容器10の内部の温度を測定するために、蓋体2を貫通し、その先端部が耐熱容器10の内部に位置するようになっている。
The temperature sensor 4 penetrates the
予熱装置1はさらに、バーナ3の燃焼を制御する制御装置5を備えている。具体的には、制御装置5は、バーナ3の燃焼及び停止の切り換え及びバーナ3への燃料供給量の調整を行って、バーナ3の燃焼を管理する。
The
制御装置5は、耐熱容器10の内部の温度が通常温度から目標温度まで加熱されたときのバーナ3の加熱燃焼パターンを予め記憶し、そのパターンでバーナ3を燃焼させる「パターン燃焼機構51」と、温度センサ4の検出結果に基づきバーナ3を燃焼させる「温度管理燃焼機構52」と、を備えている。制御装置5は、パターン燃焼機構51と温度管理燃焼機構52とを切り換えて、バーナ3の燃焼を調節するようになっている。ここで、通常温度とは、予熱装置1と耐熱容器10とが長時間放置され、完全に冷めきった状態から図1のようにセッティングされて初めて使用する予熱装置1が最初に予熱に供されるときの耐熱容器10の内部の初期温度であり、例えば、予熱装置1及び耐熱容器10が配置される工場の室温や現場の気温に相当する。そして、目標温度とは、予熱装置1で予熱する上での耐熱容器10の目標内部温度である。
The
(制御装置5によるバーナ3の燃焼の制御)
以下、制御装置5によるバーナ3の燃焼の制御について説明する。
(Control of combustion of burner 3 by control device 5)
Hereinafter, the control of combustion of the burner 3 by the
図2は、耐熱容器10の内部が通常温度から目標温度まで加熱されたときの時間に対する温度T及び燃料供給量Qの変化を示すグラフである。図2において、横軸は時間t、縦軸は温度T及び燃料供給量Qを示している。そして、温度Tの変化を示すグラフにおいて、設定温度(Sv)グラフは、加熱時に制御装置5に設定する所望の耐熱容器10の内部の温度変化であり、実線で示されている。測定温度(Pv)グラフは、温度センサ4の測定による耐熱容器10の内部の実際の温度の変化であり、一点鎖線で示されている。内部温度(Tx)グラフは、測定されていないが、耐熱容器10の実際の内部温度の変化を想定したものであり、二点鎖線で示されている。
FIG. 2 is a graph showing changes in the temperature T and the fuel supply amount Q with respect to the time when the inside of the heat-
図2に示されるように、初回に耐熱容器10及び蓋体2が通常温度(Ta)から目標温度(Tg)まで加熱される場合、設定温度(Sv)、蓋体2の測定温度(Pv)及び耐熱容器10の内部温度(Tx)は互いに等しい状態で変化する。ここで、制御装置5は、耐熱容器10の内部を目標温度Tgまで加熱するため、一定の燃料供給量Q1をバーナ3に供給する。なお、設定温度(Sv)、測定温度(Pv)及び内部温度(Tx)のグラフを並べて表記しているのは、それぞれが同じ温度であることを示している。
As shown in FIG. 2, when the heat-
そして、設定温度(Sv)、測定温度(Pv)及び耐熱容器10の内部温度(Tx)(以下、「各温度」という)が目標温度Tgに近くなると(t0以降)、各温度が目標温度Tgを超えないように、バーナ3への燃料供給量を減少させる。そして、各温度が目標温度Tgに達すると、所定時間(t1〜t2)の間、各温度は目標温度Tgで維持される。ここで、各温度は目標温度Tgで維持されるので、バーナ3への燃料供給量は、温度上昇させる場合の燃料供給量Q1と比べて小さい燃料供給量Q2で一定に維持される。ここで、制御装置5は、耐熱容器10及び蓋体2が通常温度から目標温度まで加熱されたときのバーナ3の加熱燃焼パターン、すなわち燃料供給量パターンを記憶する。ここで、「燃料供給パターンを記憶する」としているが、電子的な記録だけでなく、作業者がデータを採取した記録を元に行ってもよい。なお、燃料供給量は、図2ではt0まで、便宜上直線で示されているが、実際には階段状に増加させたり、減少させたりする場合も含まれる。また、t1からt2の間でもQ2が微調整される場合も含まれる。このことは、図3及び図4にも適用される。その後、t2で加熱(予熱)が終了すると、予熱装置1は耐熱容器10から外され、耐熱容器10は受鋼のために移送される。そして、バーナ3の燃焼が停止され、耐熱容器10のなくなった温度センサ4の温度は、蓋体2に蓄熱された熱の放熱を受けてPv’で示されるように徐々に下降する。2回目に使用するときには、まだTpまでしか温度が下がっていない。
Then, when the set temperature (Sv), the measurement temperature (Pv), and the internal temperature (Tx) of the heat-resistant container 10 (hereinafter referred to as "each temperature") are close to the target temperature Tg (after t0), each temperature becomes the target temperature Tg. The amount of fuel supplied to the burner 3 is reduced so as not to exceed. Then, when each temperature reaches the target temperature Tg, each temperature is maintained at the target temperature Tg for a predetermined time (t1 to t2). Here, since each temperature is maintained at the target temperature Tg, the fuel supply amount to the burner 3 is maintained constant at the fuel supply amount Q2, which is smaller than the fuel supply amount Q1 when the temperature is raised. Here, the
図3は、一旦加熱に供された蓋体2を使用して、通常温度の耐熱容器10の内部が所定温度を経て目標温度まで加熱されたときの時間tに対する温度T及び燃料供給量Qの変化を示すグラフである。図3における横軸、縦軸及びグラフの説明は、図2と同様である。
FIG. 3 shows the temperature T and the fuel supply amount Q with respect to the time t when the inside of the heat-
次に、通常温度の耐熱容器10及び一旦加熱に供された蓋体2が目標温度まで加熱される場合、つまり、初回の次の回以降は、初回であれば設定温度(Sv)及び耐熱容器10の内部温度(Tx)は等しく変化し、両温度は、通常温度から目標温度Tgまで上昇する。しかし、蓋体2は一旦加熱に供されているので、蓋体2に取り付けられた温度センサ4がその影響を受けて、測定温度(Pv)は、設定温度(Sv)及び耐熱容器10の内部温度(Tx)より高い温度(一旦加熱に供された蓋体2を使用した場合の加熱初期測定温度)Tpが制御装置5に入力されて、バーナ3の加熱が開始される。
Next, when the heat-
ここで、初回と同様にバーナ3の加熱が蓋体2の温度センサ4による測定温度(Pv)に基づき行われると、図4に示されるように、測定温度(Pv)が設定温度(Sv)を上回るため、バーナ3は燃焼量を低く制御してしまう(図4参照)。したがって、耐熱容器10に対して十分な予熱が行われなかったり予熱に時間がかかったりするという問題が生じる。すなわち、測定温度(Pv)と設定温度(Sv)とが一致する時間t31になってようやく、バーナ3は、燃料供給量Q1に増加するが、実際の内部温度(Tx)は、設定値よりも低いままで上昇している。また、PvとSvとがTgになって燃料供給量をQ1に減少させたときでも、実際の内部温度TxはSvよりも上昇せず、時間t4になってようやく追いつく。このように、2回目以降の実際の内部温度Txは、所望の設定温度Svで加熱が行われず、予熱が不十分となってしまう。そこで、本実施形態では、図3に示されるように、測定温度(Pv)に関わらず、少なくとも測定温度(Pv)が設定温度(Sv)に等しくなる所定温度Tsまで、制御装置5は、パターン燃焼機構51を作動させ、上記初回で記憶した耐熱容器10の内部が通常温度から目標温度Tgまで加熱されたときのバーナの加熱燃焼パターン(燃料供給量パターン)でバーナ3を燃焼させる。そうすることにより、バーナ3はQ1で燃焼されるので、通常温度Taの耐熱容器10は初回と同様に昇温される。なお、パターン燃焼機構51の作動は、作業者がデータを採取した記録を元に手動で調整してもよい。
Here, when the burner 3 is heated based on the temperature (Pv) measured by the temperature sensor 4 of the
そして、温度センサ4の測定温度(Pv)が設定温度(Sv)に等しくなった時点で、制御装置5は、パターン燃焼機構51を温度管理燃焼機構52に切り換える。すなわち、温度センサ4によって測定された蓋体2の測定温度(Pv)に基づき、バーナ3への燃料供給量を制御する。そして、設定温度(Sv)、測定温度(Pv)及び内部温度(Tx)(以下、「各温度」という)が目標温度Tgに近くなると(t0以降)、各温度が目標温度Tgを超えないように、バーナ3への燃料供給量を減少させる。その後、各温度が目標温度Tgに達すると、所定時間の間、目標温度Tgで維持される。ここで、各温度は目標温度Tgで維持されるので、バーナ3への燃料供給量は、温度上昇させる場合の燃料供給量Q1と比べて小さい燃料供給量Q2で一定に維持される。その後、加熱が終了すると、予熱装置1は耐熱容器10から外され、耐熱容器10は受鋼のために移送される。
Then, when the measured temperature (Pv) of the temperature sensor 4 becomes equal to the set temperature (Sv), the
前記構成の予熱装置1によれば、次のような効果を発揮できる。
According to the
(1)予熱装置1を連続使用し、予熱装置1の蓋体2の温度センサ4の温度が高い状態であっても、耐熱容器10の内部が通常温度から目標温度Tgまで加熱されたときの加熱燃焼パターンでバーナ3を燃焼させるので、耐熱容器10を適切に予熱することができる。
(1) When the inside of the heat-
(2)予熱装置1を連続使用し、予熱装置1の蓋体2の温度センサ4の温度が高い状態であっても、所定温度までは、耐熱容器10の内部が通常温度から目標温度Tgまで加熱されたときの加熱燃焼パターンでバーナ3を燃焼させ、所定温度Tsまで加熱燃焼パターンでバーナ3を燃焼させた後は、温度センサ4の検出結果に基づきバーナ3を燃焼させるので、耐熱容器10の内部の温度制御を正確に行うことができる。
(2) Even if the
(3)燃料供給量Qの時間変化によって加熱燃焼パターンを規定するので、加熱燃焼パターンの特定が容易である。 (3) Since the heating combustion pattern is defined by the time change of the fuel supply amount Q, it is easy to specify the heating combustion pattern.
(4)所定温度Tsを耐熱容器10の内部の温度が通常温度から目標温度Tgまで加熱されたときの設定温度(Sv)グラフと温度センサ4の測定温度(Pv)とが一致した温度とすることによって、早期に温度センサ4の検出結果に基づくバーナ燃焼制御、すなわち温度管理燃焼機構52によるバーナ3の燃焼制御に移行することができる。
(4) The predetermined temperature Ts is set to a temperature at which the set temperature (Sv) graph when the temperature inside the heat-
特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。 It is also possible to make various modifications and modifications without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims.
本発明では、予熱装置を連続使用し、予熱装置の蓋体の温度が高い状態であっても、耐熱容器を適切に予熱することができる予熱装置を提供できるので、産業上の利用価値が大である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a preheating device capable of appropriately preheating a heat-resistant container even when the temperature of the lid of the preheating device is high by continuously using the preheating device, and thus has great industrial utility value. Is.
1 予熱装置
2 蓋体
3 バーナ
4 温度センサ
5 制御装置
51 パターン燃焼機構
52 温度管理燃焼機構
10 耐熱容器
11 外壁部
12 耐火物
t、t1、t2 時間
T 温度
Sv 設定温度
Pv 測定温度
Tx 内部温度
Tg 目標温度
Ts 所定温度
Tp 一旦加熱に供された蓋体を使用した場合の加熱初期測定温度
Ta 通常温度
Q 燃料供給量
Q1、Q2 燃料供給量
1 Preheating device
2 lid
3 burner
4 Temperature sensor
5 Control device
51 Pattern combustion mechanism
52 Temperature control combustion mechanism
10 Heat-resistant container
11 Outer wall
12 Refractory
t, t1, t2 hours
T temperature
Sv set temperature
Pv measurement temperature
Tx internal temperature
Tg target temperature
Ts predetermined temperature
Tp Initial measurement temperature for heating when a lid that has been once heated is used
Ta normal temperature
Q Fuel supply
Q1, Q2 Fuel supply
Claims (5)
前記耐熱容器に取り付けられる蓋体と、
前記蓋体に取り付けられ、前記耐熱容器を予熱するバーナと、
前記蓋体に取り付けられ、前記耐熱容器の内部の温度を測定する温度センサと、
前記バーナの燃焼を制御する制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、前記耐熱容器及び前記蓋体が通常温度から目標温度まで加熱されたときの前記バーナの加熱燃焼パターンで前記バーナを燃焼させる、予熱装置。
A preheating device that preheats a heat-resistant container.
The lid attached to the heat-resistant container and
A burner attached to the lid and preheating the heat-resistant container,
A temperature sensor attached to the lid and measuring the temperature inside the heat-resistant container,
It is equipped with a control device for controlling the combustion of the burner.
The control device is a preheating device that burns the burner in a heating combustion pattern of the burner when the heat-resistant container and the lid are heated from a normal temperature to a target temperature.
When the heat-resistant container and the lid are heated from the normal temperature to the target temperature, the control device burns the burner to a predetermined temperature in the heating combustion pattern, and after reaching the predetermined temperature, the temperature is reached. The preheating device according to claim 1, wherein the burner is burned based on the detection result of the sensor.
The preheating device according to claim 2, wherein the predetermined temperature is a temperature at which the set temperature graph when the inside of the heat-resistant container is heated from the normal temperature to the target temperature and the measurement temperature of the temperature sensor coincide with each other. ..
The preheating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating combustion pattern is indicated by a time change of a fuel supply amount to the burner.
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