JP2021532264A - 炉内に供給された装入材料を測定および制御するための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炉内への装入材料およびスクラップの供給を測定および制御するための、特に連続供給を測定および制御するための、装置ならびに関連する方法に関する。[発明の背景]
特に鋼製造用の電気アーク炉(EAF)において、スクラップ金属を炉内に装入するための連続システム、例えばコンスチール(Consteel(登録商標))などのシステムを使用すること、および/または、予め還元された材料を槽に加えることは、炉に入る際の装入材料フローの直接制御を維持する必要性を伴う。
この目的を達成するために、2つのタイプの測定法が開発された。液体金属の液位に基づく間接的な炉殻重量制御方法、およびシステム重量を測定するセンサに基づくより直接的な制御方法である。
[発明の概要]
本発明の全般的な目的は、したがって、簡単で、経済的かつ特に機能的な手法で、上述した問題を解決することである。
炉殻、その内容物、およびそれが支持し得る他の構成部品を計量する装置によって行われる、槽に加えられた装入材料またはスクラップ金属を計量することと、
計量装置によって提供される、槽に加えられた装入材料またはスクラップ金属の量の測定読取値をデータ取得することであって、上記読取値は例えば一定期間にわたって相違を示す、データ取得することと、
槽に供給されたエネルギーに応じて装入材料またはスクラップ金属の供給速度を調整することによって得られる、適切なアルゴリズムに従って装入フローを最適化することと、を含む。
特に、炉殻およびそれが支持し得る他の構成部品の重量を測定する装置は、支持ローラからなる、炉殻のための支持構造を提供する。
さらに、計量装置は、測定ローラを構成する支持ローラのうち少なくとも2つに関しては、二重の冗長性を持って作動する。したがって、本発明による装置に取り付けられた少なくとも2つの支持ローラは、測定ローラとして機能することが好ましい。
第3の支持ローラもまた、直接的または間接的な重量読み取りのためのセンサを備えた測定ローラとして機能し得る。
本発明による装入材料またはスクラップ金属の供給を制御するための自動装置は、装入材料またはスクラップの供給または装入に用いる手段のための接続および制御システムをさらに備える。基本的に、管理および制御のための自動装置またはシステムは、炉殻、その内容物、およびそれが支持し得る全ての構成部品を計量することによって、槽に加えられた装入材料またはスクラップ金属の量を連続的に測定する計量装置によって提供される正確な測定値の、一定期間にわたって相違を示す、読取値を取得する。
さらなる利点は、ラインのオペレータ長からの技術情報の要請が減少することである。オペレータ長は、リアルタイムで状態を分析できるために自動的かつリアルタイムで適切な判断をする一助となる、システムの支援を得ることになるからである。
鋼製造用の炉内への装入材料およびスクラップ金属の供給の測定および制御のための特定の装置および方法は、炉殻の特定の構造スキームと密接に関連するが、それは他の方法にも適用され得る。本発明の別の目的は、鋼精錬のための方法を提供することであり、この方法は、
装入材料を連続的に予熱することと、
製錬および精錬作業を行うために、鉄、直接還元鉄、または両者の混合物を含む上記材料を電気アーク炉内に供給すること − 鋼製造用の槽においてスラグを形成する要素を供給することと、
浸炭要素を鋼製造用の炉内に導入することと、
装入材料を電極を用いて電気的に加熱して、装入材料を溶融し、溶融金属の槽を、上記溶融金属槽上の溶融スラグの層によって、炉内に形成することと、
鋼製造プロセスの間、上記スラグを泡立った状態に維持すること − スラグを形成するものとしての金属要素と、浸炭要素とを上記炉内に供給することと、
装入、製錬、および精錬の総時間の間、上記炉において、全電力容量を維持することと、
炉殻内の液体金属のヒールを維持しつつ、炉から断続的に出湯することであって、上記液体金属のヒールは、出湯前の重量の10%と50%との間で変動する重量をおおよそ提示する、出湯することと、を備え、
この方法は、鉄、直接還元鉄、または両者の混合物を含む材料である、装入材料またはスクラップ金属を電気アーク炉に供給するステップが、以下のサブステップを含むことを特徴とする。
計量装置によって提供される、例えば時間差である、槽に加えられた装入材料またはスクラップ金属の量の測定読取値をデータ取得すること。
本発明の別の目的は、鋼を製錬するための装置を提供することであり、この装置は、
炉内の金属装入材料を製錬および精錬するための、鋼製造用の電気アーク炉と、
中間スラグのレベル、および槽に収容された製錬材料のレベルに及ぶまで、炉内に延出する電極と、
電極を除去することなく上記炉内に装入材料を導入するために上記炉に接続された供給手段と、
上記供給手段内の装入材料を予熱するために、上記供給手段と協働するように関連付けられている予備燃焼手段と、
装入材料またはスクラップ金属の自動制御手段と、自動制御装置と相関して、加えられた装入材料を測定する手段と、からなる、装入材料またはスクラップ金属の供給を測定および制御するための手段と、
装入材料またはスクラップ金属の供給手段への入口部に位置する、密閉された機械装置と、
槽における通常の溶融金属レベルの上および/または下で、上記炉と連通するガス注入手段と、
除滓および出湯作業のために上記炉を傾斜させる手段であって、出湯手段は、上記炉の上記傾斜が上記槽内の溶融液体材料のヒールを維持するような態様で配置され、上記ヒールは、出湯前の重量の約10%と50%との間で変動する重量を有する、上記炉を傾斜させる手段と、を備える。
本明細書および特許請求の範囲にて使用される「装入材料」または「スクラップ金属」という用語は、鉄スクラップ、鋳鉄、ピーンもしくはフラグメントの形態および/または両者の混合物の形態をした直接還元鉄からなる、連続製錬用の装入材料を指す。特に、「装入材料」という用語は、断りのない限り、スクラップ金属を含む。本明細書および特許請求の範囲において、「装入材料」という用語は、断りのない限り、スクラップ金属を含むことを意図している。
EAFの殻1は、適切な支持体2を用いて傾動式プラットフォーム5上に設置されている。
先行する実施形態におけるように、測定装置10はロードセルとして作動し、EAFの殻11と傾動式プラットフォーム12との間に配置される。その必須要素として、測定装置10は、殻11に面する上部プレート13と、傾動式プラットフォーム12に面する下部プレート14と、それらの間に配置されるとともに、周縁のリング壁16、リング壁16内に内在するリングプレート17、およびリングプレート17を貫いて延在する接触部材18を有するリング構造15と、上部プレート13によって接触部材18に荷重が加えられたときのリングプレート17の変形を測定する1つまたは複数のセンサ19と、を備える。
複数のバー23は、上部プレート13を下部プレート14に接続し、上部および下部プレート13および14を挟んだ反対側に配置されている。図6A、6B、および6Cは、本発明の実施形態を図示しており、この実施形態では、2つのバー23および24は、上部および下部プレート13,14を挟んだ反対側にそれぞれ設けられて、反対方向に斜めに延在し、その結果、バー23は、測定装置10の一方の側において、上部プレート13の上部「右」端を下部プレート14の下部「左」端に接続し、バー24は、測定装置10の反対側において、上部プレート13の上部「左」端を下部プレート14の下部「右」端に接続する。
図8A〜8Cは本発明の実施形態を示し、この実施形態では、測定装置10を挟んだ反対側に階段状に配置された、上部プレート13を下部プレート14に接続する3つのバーがある。測定装置10の「左」側をまず検討すると、第1のバー25は、上部プレート13と下部プレート14との間の距離の約半分だけ、上部プレート13の一方の端部から下方に延出し、第2のバー26は、同様に上部プレート13と下部プレート14との間の距離の約半分だけ、下部プレート14の反対側の端部から上方に延出し、第3のバー27は、上部および下部プレート13,14に平行な方向に、第1のバー25の下端を第2のバー26の上端に接続する。3つのバー28,29,30もまた、上部および下部プレート13,14の反対側を接続するがそれは鏡像パターンであり、その結果、下部プレート14が正方形である場合、第2のバー26および29は、下部プレート14の対角線上で対向する角において、下部プレート14から上方に延出する。
図10A〜10Bは、測定装置10の作動の態様を示している。見て取れるように、接触部材18に加えられた下向きの圧力が、接触部材18を下部プレート14の方へ下向きに移動させ、さらに、リング壁16と接触部材18との間でリングプレート17によって規定される円形クラウンを実質的に円錐状に変形させて、上記下向きの移動に対処する。
より高い精度:図3〜4に図示する測定装置が2%ほどの精度レベルを提供するのに対し、図6〜10に図示する測定装置は、リングプレート17によって規定される円形クラウンの曲げ変形のより正確な読取値を提供することによって、0.3〜0.5%の精度レベルを提供する。
Claims (19)
- 傾動式プラットフォーム上に載る電気アーク炉(EAF)内に供給された装入材料を測定および制御する装置であって、該装置は、
槽に供給されるエネルギーに応じて前記装入材料を供給する自動制御装置と、
前記自動制御装置に作動可能に連結された、前記装入材料の測定装置であって、前記EAFの殻、その内容物、および前記殻に支持される他の構成部品を計量する測定装置と、
を備え、
前記測定装置は、前記EAFと前記傾動式プラットフォームとの間に位置するように構成され、
前記EAFの下面に対して摺動するように構成された上面を有する上部プレートと、
前記傾動式プラットフォームと係合するように構成された下面を有する下部プレートと、
前記下部プレートの上面に連結されたリング構造であって、
前記上部および下部プレートに垂直な長手方向軸を有する周縁のリング壁と、
前記リング壁の内側に連結されて、前記リング構造全域に渡って延在するリングプレートと、
前記リングプレートに連結されて、前記リング構造の前記長手方向軸に沿って延在する接触部材であって、上方では前記上部プレートの下面に接触し、下方では前記下部プレートの上面に接触することなく接近する接触部材と、
を備えるリング構造と、
前記リングプレートに連結されて、前記上部プレートの前記上面に荷重が加えられると前記リングプレートの変形を測定する1つまたは複数のセンサと、
を備える、装置。 - 前記上部プレートの前記上面は、耐摩耗鋼製である、請求項1に記載の装置。
- 前記上部プレートの前記上面に接触している前記EAFの前記下面は、耐摩耗鋼製である、請求項1に記載の装置。
- 前記リング壁は、円形の外周を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記リングプレートは、前記上部および下部プレートに平行であり、前記リング壁の下端よりも前記リング壁の上端に近い、請求項1に記載の装置。
- 前記接触部材は、凸状の上端を有し、それにより前記接触部材と前記上部プレートとの間の接触面積を最小限にする、請求項1に記載の装置。
- 前記接触部材は、過荷重の場合に移動距離の限度として機能する平坦な下端を有し、それにより前記測定装置の破断を抑制する、請求項1に記載の装置。
- 前記接触部材を挟んだ反対側に複数のセンサが配置されている、請求項1に記載の装置。
- 前記1つまたは複数のセンサは、前記上部プレートの前記上面に前記荷重が加えられると前記リングプレートのひずみを測定する、1つまたは複数のひずみゲージである、請求項1に記載の装置。
- 前記上部および下部プレートの対向する反対側において、前記上部プレートを前記下部プレートに接続する複数のバーをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記複数のバーは、反対方向に斜めに配置された2つのバーを含む、請求項10に記載の装置。
- 前記複数のバーは、前記上部および下部プレートの前記対向する反対側のそれぞれにおいて、階段状に連結された3つのバーを含み、該3つのバーは、前記上部プレートの第1の外側端から下方に延出する第1のバーと、前記下部プレートの反対側の外側端から上方に延出する第2のバーと、前記上部および下部プレートに平行であり、前記第1のバーの下端と前記第2のバーの上端とを接続する第3のバーと、を含む、請求項10に記載の装置。
- 前記1つのまたは複数のセンサによって提供される1つのまたは複数の測定値の読取値のデータ取得システムをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記自動制御装置は、前記装入材料を前記EAF内に連続的に供給するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 鋼を精錬するためのシステムであって、該システムは、
電気アーク炉(EAF)であって、該EAF内の装入材料を製錬および精錬することによって鋼を製造するEAFと、
前記EAFに接続されて、前記装入材料を前記EAF内に導入する運搬装置と、
前記運搬装置と協働して前記運搬装置内の前記装入材料を予熱する予備燃焼ステーションと、
除滓および出湯作業のために前記EAFを傾斜させるための傾動式プラットフォームであって、該傾動式プラットフォームは、前記EAFの傾斜が前記EAF内の溶融液体材料のヒールを維持するように配置され、該ヒールは、出湯前の重量の10%と50%との間の重量を有する、傾動式プラットフォームと、
前記EAFへの前記装入材料の供給を測定および制御するように構成された装置であって、前記EAFと前記傾動式プラットフォームとの間に配置され、
槽に供給されるエネルギーに応じて前記装入材料を供給する自動制御装置と、
前記自動制御装置に作動可能に連結された、前記装入材料の測定装置であって、前記EAFの殻、その内容物、および前記殻に支持される他の構成部品を計量する測定装置と、
を備える装置と、
を備え、
前記測定装置は、前記電気アーク炉と前記傾動式プラットフォームとの間に配置され、
前記EAFの下面に対して摺動するように構成された上面を有する上部プレートと、
前記傾動式プラットフォームと係合するように構成された下面を有する下部プレートと、
前記下部プレートの上面に連結されたリング構造であって、
前記上部および下部プレートに垂直な長手方向軸を有する、周縁のリング壁と、
前記リング壁の内側に連結されて、前記リング構造全域に渡って延在するリングプレートと、
前記リングプレートに連結されて、前記リング構造の長手方向軸に沿って延在する接触部材であって、上方では前記上部プレートの下面に接触し、下方では前記下部プレートの上面に接触することなく接近する接触部材と、
を備えるリング構造と、
前記リングプレートに連結されて、前記上部プレートの前記上面に荷重が加えられると前記リングプレートの変形を測定する1つまたは複数のセンサと、
を備える、システム。 - 前記接触部材は、凸状の上端を有し、それにより前記接触部材と前記上部プレートとの間の接触面積を最小限にし、また、平坦な下端を有し、それにより前記リングプレートの下方への変形時に前記接触部材と前記下部プレートとの間の接触面積を最大限にする、請求項15に記載のシステム。
- 前記上部および下部プレートの対向する反対側において、前記上部プレートを前記下部プレートに接続する複数のバーをさらに備える、請求項15に記載のシステム。
- 前記複数のバーは、反対方向に斜めに配置された2つのバーを含む、請求項17に記載のシステム。
- 前記複数のバーは、前記上部および下部プレートの前記対向する反対側のそれぞれにおいて、階段状に連結された3つのバーを含み、該3つのバーは、前記上部プレートの第1の外側端から下方に延出する第1のバーと、前記下部プレートの反対側の外側端から上方に延出する第2のバーと、前記上部および下部プレートに平行であり、前記第1のバーの下端と前記第2のバーの上端とを接続する第3のバーと、を含む、請求項17に記載のシステム。
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