JP2564580B2 - 溶融物の定量出湯方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気溶融炉で溶融した溶融物を炉体を傾け
ながら炉壁に設けた出湯口から連続して定量出湯する方
法に関するものであって、主にロックウール（石綿）の
製造ラインにおいて、電気溶融炉で溶融したロックウー
ル原料を製綿機に定量出湯するのに適用されるものであ
る。

〔従来の技術〕

ロックウールは、その原料を電気溶融炉において溶融
し、この溶融物を製綿機に出湯して吹製法またはスピニ
ング法により繊維化することによって製造されている。
なお、ロックウール原料としては、従来、安山岩や玄武
岩等が利用されていたが、最近では品質の安定化をはか
るために、金属の精練滓、主に高炉スラグを主原料と
し、これに化学成分の調整のための副原料としてケイ
石、ドロマイト、石灰岩等を添加している。

ところで、上記ロックウールの製造において良質の繊
維製品を得るためには、製綿機に、その性能に応じた量
の溶融原料を常時一定量で供給することが必要であり、
そのためには、電気溶融炉で溶融した溶融物（ロックウ
ール原料）を製綿機に連続して定量出湯する必要があ
る。

この電気溶融炉内の溶融物の定量出湯方法としては、
従来、炉体をあらかじめ設定した傾動パターンに基づい
て微小角度ずつ段階的または連続的に傾動させることに
より、電気溶融炉内の溶融物を炉壁に設けた出湯口から
連続して出湯する方法が知られている（特開昭62−1531
38号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のように炉体をあらかじめ設定し
た傾動パターンに基づいて傾動させる従来の定量出湯方
法では、溶融物の出湯量を実質的に一定に保つのが難し
いという問題があった。これは、炉壁内面の浸蝕や炉壁
への炉内溶融物の付着による炉内の実質的な貯留容積の
増減によって出湯口から炉内溶融物の浴面までのヘッド
高さが変動するためである。すなわち、電気溶融炉の炉
壁内面は、一般に炭素質材料でライニングされている
が、炉壁の炉内溶融物との接触部は溶融物との反応によ
り浸蝕される（特に溶融物の浴面付近は浸蝕されやす
い）ために、この炉壁内面の浸蝕により炉内の実質的な
貯留容積が増大する。また、炉壁の温度は、炉内の複数
箇所に挿入されている電極に近い箇所では高く、電極か
ら遠い箇所では低いために、炉壁の温度が低い部分に炉
内溶融物が付着するが、このように炉壁に炉内溶融物が
付着すると、炉内の実質的な貯留容積が減少する。そし
て、炉内溶融物は、出湯口から溶融物浴面までのヘッド
高さに応じたヘッド圧によって出湯口から押出されるた
めに、上記ヘッド高さが常に一定になるように炉体を傾
動させて行けば溶融物の出湯量は一定となるが、炉体を
あらかじめ設定した傾動パターンに基づいて傾動させる
従来の定量出湯方法では、炉壁内面の浸蝕や炉壁への炉
内溶融物の付着による炉内の実質的な貯留容積の増減に
よって発生するヘッド高さの変動には対処できないか
ら、このヘッド高さの変動にともなって出湯量が変動し
てしまうことになる。

本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもの
であって、その目的とするところは、溶融物の出湯量を
所望量にするとともに、この出湯量を常に一定に保つこ
とができる溶融物の定量出湯方法を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、炉内に炉内溶融物の浴面を検知する浴面検
知器を昇降可能に設けておき、炉内溶融物の出湯を開始
した後、炉内溶融物を含む炉重量を測定して炉内溶融物
の出湯にともなう炉重量の減少量から単位時間当りの出
湯量を求め、この出湯量があらかじめ設定した値になる
ように炉体を傾動させるとともに前記浴面検知器の位置
をこのときの炉内溶融物の浴面を検知する高さに調整
し、この後炉内溶融物の浴面が常に前記浴面検知器で検
知されるように炉体の傾動量を制御することを特徴とす
るものである。

〔作用〕

すなわち、本発明は、炉内に昇降可能に設けた浴面検
知器の位置を、出湯量が設定値になるときの炉内溶融物
の浴面の高さに合わせて調整しておいて、炉内溶融物の
浴面が常に前記浴面検知器で検知されるように炉体の傾
動量を制御しながら炉内溶融物を出湯するようにしたも
のであり、このようにすれば、出湯口から炉内溶融物の
浴面までのヘッド高さは常に一定になるから、溶融物の
出湯量を一定にすることができるし、また、炉内溶融物
の出湯を開始した後に炉重量の減少量から単位時間当り
の出湯量を求めてこの出湯量があらかじめ設定した値に
なるように炉体を傾動させ、このときの炉内溶融物の浴
面を検知する高さに前記浴面検知器の位置を調整すれ
ば、溶融物の出湯量を設定値つまり所望の出湯量に合わ
せることができる。したがって本発明によれば、溶融物
の出湯量を所望量にするとともに、この出湯量を常に一
定に保つことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、ロックウール原料を溶融
する電気溶融炉からの溶融物の出湯について説明する。

まず、電気溶融炉の構造を説明すると、第１図および
第２図において、１は電気溶融炉の炉体、２は炉蓋であ
り、炉体１は架台３上にロックギヤ４を介して傾動可能
に支持されている。このロックギヤ４は、架台３上に設
けられた水平ギヤ4aと、炉体１の下面に設けられて上記
水平ギヤ4aと噛合う円弧ギヤ4bとからなっており、炉体
１は、炉体傾動シリンダ５によって傾動されるようにな
っている。６は炉蓋２を貫通させて炉内に挿入された複
数本の電極であり、この各電極６は、炉体外側に立設し
た垂直マスト７に昇降可能に支持させた電極保持アーム
８に保持されている。また、９および10は炉体にロック
ウール原料を装入する主原料および副原料装入管であ
り、これら原料装入管9,10は炉蓋２に取付けられてい
る。主原料装入管９の上部にはホッパ9aが設けられてお
り、ロックウールの主原料例えば高炉スラグ（ここでは
溶融スラグ）は、取鍋11により搬送されてホッパ9aに投
入され、主原料装入管９から炉内に装入される。また、
12は炉の上方に設置した副原料貯槽、13はこの貯槽12内
の副原料を副原料装入管10に供給する副原料供給装置で
あり、副原料装入管10は継手10aを介して副原料供給装
置13と切離し可能に接続されている。

この電気溶融炉は、炉内にロックウール原料（主原料
および副原料）を所定量装入してこのロックウール原料
を電極6,6への通電により溶融した後、この溶融物Ａを
炉体１の炉壁下部に設けた出湯口1aから製綿機（図示せ
ず）に出湯するもので、炉内溶融物Ａの出湯は、出湯口
1aの湯口蓋1bを開いて炉体１を炉体傾動シリンダ５によ
り傾動させながら行なわれる。なお、この炉内溶融物Ａ
の出湯は、電極6,6への通電を継続して炉内溶融物Ａの
温度を維持しながら行なわれ、また炉体１は、副原料装
入管10を継手10aにおいて副原料供給装置13から切離し
て傾動される。

次に、上記電気溶融炉からの溶融物Ａの定量出湯方法
を説明する。

第１図および第２図において、14は炉内溶融物Ａの浴
面A_Lを検知する浴面検知器である。この浴面検知器14は
炭素質材料等で形成された耐熱性の導電棒からなってお
り、この上記浴面検知器14は、炉体１の出湯口1a付近の
上方に位置させて、炉蓋２を貫通させて炉内に挿入され
ている。第３図は上記浴面検知器14によって浴面を検知
する回路を示したもので、この浴面検知回路は、電源15
および電流検知器16を直列に接続した回路の一端を浴面
検知器14に接続し、この回路の他端を炉壁内面の炭素質
材料等からなる導電性ライニング層に接続した構成とな
っている。この浴面検知回路は、浴面検知器14の先端が
炉内溶融物Ａの浴面に触れたときに炉内溶融物Ａを介し
て閉回路となるもので、この回路が閉回路となると、電
流検出器16が回路に流れる電流を検出して浴面検知信号
を図示しない炉体傾動制御部に出力し、浴面検知器14が
浴面A_Lから離れると、電流検出器16が上記炉体傾動制御
部に非検知信号を出力する。また、上記浴面検知器14
は、炉外に設けた検知器昇降シリンダ17により昇降され
てその先端（浴面接触端）の位置を調整されるようにな
っている。一方、18は炉重量を測定するためにロックギ
ヤ４の水平ギヤ4aと架台３との間に介在された炉重量測
定用ロードセルであり、このロードセル18で測定された
炉重量つまり炉内溶融物Ａを含む総重量は、図示しない
出湯量演算部に送られる。この出湯量演算部は、ロード
セル18で測定された炉重量の変化に基づいて単位時間当
りの出湯量を算出するもので、炉重量は炉内溶融物Ａの
出湯にともなって出湯量と同重量分ずつ減少するから、
炉重量の減少量から単位時間当りの出湯量を知ることが
できる。また、この出湯量演算部は、炉重量の減少量か
ら算出した単位時間当りの出湯量と、所望の出湯量に応
じてあらかじめ設定した設定値とを比較して、その差に
応じた信号を上記炉体傾動制御部に送るようになってい
る。

しかして、炉内溶融物Ａを出湯する場合は、まずロッ
クウール原料の溶融中は第１図に実線で示す位置に上昇
させておいた浴面検知器14を、その先端が出湯口1aから
所定の高さH₀の位置にくるまで第１図に鎖線で示すよう
に下降させる。この高さH₀は、目標とする出湯量が得ら
れる炉内溶融物Ａの浴面高さ、つまり出湯口1aから浴面
A_Lまでのヘッド高さに設定される。このヘッド高さは計
算により求めて設定される。すなわち出湯量Ｑは、次式 a:出湯口1aの断面積 c:流量係数 r:溶融物Ａの比重 g:重力の加速度 H:浴面のヘッド高さ で表わされるから、この式から、目標とする出湯量Ｑが
得られるヘッド高さＨを求めるとができる。

このように浴面検知器14をその先端が出湯口1aから所
定の高さH₀の位置にくるまで下降させた後は、浴面検知
器14が炉内溶融物Ａの浴面A_Lを検知しているか否か、つ
まり浴面検知器14の先端が炉内溶融物Ａに接しているか
否かを、前記浴面検知回路の出力（電流検出器16からの
出力）から判断し、浴面検知回路の出力が非検知信号で
ある場合は炉体１を浴面検知器14が浴面A_Lを検知するま
で順方向（出湯口1a側を下げる方向）に傾動させ、浴面
検知回路の出力が浴面検知信号である場合は炉体１を浴
面検知器14が浴面A_Lを検知しなくなるまで逆方向（出湯
口1a側を上げる方向）に傾動させて、炉内溶融物Ａの浴
面A_Lを浴面検知器14の先端位置に合わせる。この後、湯
口蓋1bを開いて炉内溶融物Ａの出湯を開始し、出湯にと
もなう炉内の溶融物量の減少によりその浴面A_Lが浴面検
知器14で検知されなくなる度に炉体１を浴面検知器14が
浴面A_Lを検知するまで順方向に傾動させながら第２図に
示すように炉体溶融物Ａを連続的に出湯する。このよう
に炉体１を傾動させると、炉内溶融物Ａの浴面A_Lは常に
浴面検知器14の先端位置にくるから、炉内溶融物Ａの出
湯口1aからの浴面A_Lのヘッド高さを常に一定に保つこと
ができ、したがってヘッド圧によって出湯口1aから押出
される溶融物の単位時間当りの出湯量を一定にすること
ができる。なお、浴面検知器14の浴面検知精度にはある
程度の誤差があるために、浴面A_Lのヘッド高さを厳密に
一定に保つことは難しいから、実際の出湯量は完全には
一定とはならないが、この出湯量の変動は製綿機によっ
て繊維化される製品の品質に影響を及ぼすことはない極
めて僅かなものであるから、出湯量は実質的には一定で
あると見なしてよい。

一方、実際の単位時間当りの出湯量は、製綿機の性能
に応じて決められる目標量とは異なることがある。これ
は、目標とする出湯量を得るためのヘッド高さを計算に
よって求めているためである。

そこで、この定量出湯方法では、溶融物の出湯を開始
した後に次のような制御を行なって、実際の単位時間当
りの出湯量を目標量と同じになるように調整するように
している。この出湯量の調整は、炉内溶融物Ａを含む炉
重量をロードセル18により測定して炉内溶融物Ａの出湯
にともなう炉重量の減少量から単位時間当りの実際の出
湯量を求め、この出湯量があらかじめ設定した値（目標
値）になるように炉体１を傾動させることによって行な
うもので、例えば実際の出湯量が設定値より少ない場合
は、炉体１を順方向に傾動させて出湯口1a側の浴面A_Lを
第２図に鎖線で示すように高くする。このように浴面A_L
を高くすると、出湯口1aからの浴面A_Lのヘッド高さがH₀
からH₁へと大きくなって出湯量が増えるから、実際の出
湯量を測定しながらこの出湯量が設定値と同じになるま
で炉体１を傾動させれば、単位時間当りの出湯量を目標
量に調整することができる。これは、実際の出湯量が設
定値より多い場合も同様であり、この場合は、炉体１を
逆方向に傾動させて出湯口1a側の浴面A_Lを下げてやれば
よい。なお、この出湯量の調整は、浴面検知器14の出力
を無視して行なう。また、この出湯量の調整は出湯開始
直後に行なうのが望ましく、出湯量の調整時期を早くす
るほど出湯量を早く目標量にすることができる。

このようにして、実際の単位時間当りの出湯量を目標
量に調整した後は、浴面検知器14の位置をこのときの炉
内溶融物Ａの浴面Ａを検知する高さに調整する。この浴
面検知器14の位置調整は、上記出湯量の調整によって浴
面検知器14の先端が浴面A_L下に潜り込んだ場合（浴面検
知回路の出力が浴面検知信号である場合）には浴面検知
器14を浴面A_Lを検知しなくなるまで上昇させ、出湯量調
整によって浴面検知器14の先端が浴面A_Lから離れた場合
（浴面検知回路の出力が非検知信号である場合）には浴
面検知器14を浴面A_Lを検知する下降させることによって
行なう。

そして、この後は、前述したように炉内溶融物Ａの浴
面_Ｌが常に前記浴面検知器14で検知されるように炉体１
の傾動量を制御しながら出湯を続ければよく、これ以後
の出湯量は、目標量にかつ一定に保たれる。

なお、上記実施例では、出湯開始時に計算によって求
めたヘッド高さH₀に浴面検知器14を位置させてこの高さ
に炉内溶融物Ａの浴面_Ｌを合わせるようにしているが、
出湯開始時は浴面検知器14による浴面検知は行なわずに
徐々に出湯量を増加させて行き、炉重量の減少から求め
た実際の出湯量が設定量になったときに浴面検知器14を
浴面高さに移動させてこの時点から浴面検知器14による
浴面検知に基づく炉体１の傾動制御を開始するようにし
てもよい。また上記実施例では、浴面検知器14を出湯口
1a付近に設けているが、この浴面検知器14はどのような
箇所に設けてもよく、また浴面検知器14の構造およびそ
の昇降手段も上記実施例に限られるものではない。さら
に上記実施例では、炉内溶融物Ａを含む炉の総重量の減
少量から直接出湯量を求めているが、この出湯量は、炉
の総重量からあらかじめ分っている炉自体の重量を減じ
て炉内溶融物Ａの重量を求め、その減少量から算出して
もよい。また上記実施例では、高炉スラグを主原料とす
るロックウール原料を溶融する電気溶融炉について説明
したが、本発明は、安山岩や玄武岩等の鉱物質のロック
ウール原料を溶融する電気溶融炉からの定量出湯にも適
用できるし、またロックウールに限らず、例えばアルミ
ナシリケート質繊維等を製造するラインの電気溶融炉か
らの定量出湯にも適用できることはもちろんである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、溶融物の出湯量を所望量にするとと
もに、この出湯量を常に一定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示したもの
で、第１図および第２図は電気溶融炉の出湯前および出
湯中の状態の断面図、第３図は浴面検知回路図である。 １……炉体、1a……出湯口、14……浴面検知器、17……
検知器昇降シリンダ、18……炉重量測定用ロードセル、
Ａ……炉内溶融物。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気溶融炉内の溶融物を炉体を傾けながら
   炉壁に設けた出湯口から連続して定量出湯する方法にお
   いて、炉内に炉内溶融物を浴面を検知する浴面検知器を
   昇降可能に設けておき、炉内溶融物の出湯を開始した
   後、炉内溶融物を含む炉重量を測定して炉内溶融物の出
   湯にともなう炉重量の減少量から単位時間当りの出湯量
   を求め、この出湯量があらかじめ設定した値になるよう
   に炉体を傾動させるとともに前記浴面検知器の位置をこ
   のときの炉内溶融物の浴面を検知する高さに調整し、こ
   の後炉内溶融物の浴面が常に前記浴面検知器で検知され
   るように炉体の傾動量を制御することを特徴とする溶融
   物の定量出湯方法。