JP2656950B2 - 溶極の重さに応じた制御装置を備えた溶融炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、溶極の重さに応じた制御装置を備えた溶融
炉であつて、カバープレートを貫通して長手方向可動に
配置された、溶極のための保持装置と、少なくとも１つ
のスピンドルを介して送り方向で可動な、前記保持装置
を支持するクロスビームと、溶融室内の圧力によって負
荷されて前記保持装置に作用する補助シリンダと、溶極
の重量を測定するためのセンサとを備えている形式のも
のに関する。

従来の技術 重量測定値は、電流若しくはパワープログラミング、
圧力プログラミング及びこれと類似の作業を行なうため
に使用される。チヤージの重量を連続的に測定すること
を介して行なう溶融効率制御は有利であるのでしばしば
利用される。何故ならば、例えば電極移動経路等のその
他の制御値として使われる値は、溶融炉においては調節
しようとする溶融効率に関連して不確実だからである。
時間単位毎のチヤージの重量減少は経験によつて規定さ
れる。つまり、制御及び調節のための差の割り合いを計
算して溶融過程の高い一様性を導き出す。ドイツ連邦共
和国特許第1758971号明細書に開示された公知の装置に
よれば、電極の重量にさらされる、溶融装置の箇所に力
に基づく抵抗体を配置し、これによつて得られた電気的
データを増幅器及び差分検出器を介して溶融速度を制御
するための制御装置に供給するようになつている。たま
に生じる摩擦力によつて、溶融速度が一定でないように
判断されることがあり、これによつて、この過程をさら
に高めることのできる制御過程が解除されてしまうの
で、公知の装置には補償部材が設けられている。また、
アメリカ合衆国特許第3272905号明細書によれば、送り
装置と電極保持体との移行箇所に速度センサを設けるこ
とが提案されている。このような形式によれば、場合に
よつては設けられているシールの摩擦力は確かに重量セ
ンサによつて一緒に測定されることはないが、センサは
炉の内部で熱の影響にさらされ、数千アンペアになる電
流によつて貫流される。しかも、電極自体及び電極を形
成するレバーアームの重量が重い場合、前記のようなセ
ンサは運転条件に耐えるのが困難であり、ひいては測定
精度を著しく低下させることになる。またこのようなセ
ンサは集中的に水で冷却させる必要がある。

発明の課題 そこで本発明の課題は、特に重量が重く直径の大きな
溶極若しくは電極を高い圧力下にある溶融室内に正確に
下降させることのできる、溶融炉のための、重さに応じ
た制御装置を備えた溶融炉を提供することである。特に
溶融課過程中に変化する溶極の重量はできるだけ正確に
検出する必要があるので、溶融過程はすべての段階で正
確に制御可能に維持できるものでなければならない。

課題を解決するための手段 前記課題を解決した本発明によれば、クロスビームに
固く結合された加圧シリンダが設けられていて、該加圧
シリンダが、溶融室に向かつて開放していて、この溶融
室内に侵入し、溶融室のカバープレートを気密に貫通案
内されており、溶極のための保持装置が前記加圧シリン
ダの上端部を気密に貫通案内されており、前記保持装置
がセンサを介してクロスビーム上で支えられている。

本発明の別の特徴によれば、溶極及び保持装置に電流
を供給する導体をできるだけ大きく構成することができ
るようにするために、ほぼフランジ状の形状を有する加
圧シリンダが設けられており、この場合小さい直径を有
する円筒形のネツク部がスライドリングシールを介して
シールされてカバープレートに形成された開口を貫通案
内されている。

また、有利には溶極のための保持装置が、カラー又は
フランジを有する、部分的にスリツトの形成された管状
の端部を備えた支持ロツドと、スリツトを貫通するＵ字
形部材を備えた、前記支持ロツドを介してずらされる導
電管と、前記Ｕ字形部材に固定された保持ロツドとから
構成されており、前記端部のフランジがベローズを介し
て加圧シリンダの端面に対してシールされていて保持ロ
ツドがフランジの中央に形成された開口を貫通案内され
ており、フランジが支持フレームの下側フレーム部材に
固く結合されていて、該下側フレーム部材がセンサ24を
介してクロスビームで支えられていて、保持ロツドが、
昇降シリンダを備えたクロスバーを介して前記下側フレ
ーム部材に可動にヒンジ接続されている。

また、加圧シリンダは、貫通ガイドを有していて、該
貫通ガイドを介して電流が電流源から加圧シリンダの壁
部を貫通して導電管にまで導かれており、電気を導くケ
ーブルは、導電管及び加圧シリンダが妨げられることな
く上下運動できるように束ねて案内されている。

さらに本発明の別の特徴によれば、センサを介してク
ロスビーム上で保持装置を支持する支持フレームが、下
側及び上側の水平なフレーム部材と、これらのフレーム
部材を互いに接続する、鉛直に配置されたロツドとから
構成されており、下側フレーム部材と、スピンドルの２
つのナツトを互いに接続するクロスビームとの間で、ベ
ローズによつて形成された補助シリンダが緊締されてい
て、クロスビームと上側フレーム部材との間でセンサが
緊締されている。

また有利には、補助シリンダの底部を形成する下側フ
レーム部材上に、鉛直方向に延びる補助シリンダが固定
されていて、該補償シリンダの上方に開放する端部が補
助シリンダに開放しており、補償シリンダ内で、鉛直な
ピストンロツドを介して導電管の保持ロツドに連結され
たピストンがシールされて長手方向しゆう動可能にガイ
ドされている。

保持装置から溶極を解錠させることができるようにす
るために、支持フレームの下側フレーム部材上で１つ又
はそれ以上の昇降シリンダが支えられていて該昇降シリ
ンダのピストンが支持ロツドを介してクロスバーに連結
されており、該クロスバー自体は、昇降シリンダを操作
する際に導電管のための保持ロツドが溶極のための支持
ロツドに対して鉛直上方に移動するように、保持ロツド
と固く結合されている。

ベローズをできるだけ小さく構成することができるよ
うにするために、加圧シリンダ内の圧力によつて負荷さ
れる、保持管の有効な環状面は、ベローズと下側フレー
ム部とクロスビームとから形成された補助シリンダの横
断面から補償シリンダのピストンの横断面を引いた面積
に相当するように設計されている。この場合、有利には
加圧シリンダのネツク部の内径は、溶融室内の圧力によ
つて負荷される、ベローズの横断面に相当する、補助シ
リンダの有効横断面よりも大きく設計されている。

有利には、センサは加圧シリンダの外側に配置されて
いるので、溶融室内の圧力変動は重量測定に影響を与え
ることなく維持される。溶極が、この溶極の下に配置さ
れた溶融るつぼにぶつかると、センサは負荷解除され、
この時にセンサに配置された、行程距離に応じて作動す
るスイツチが、送りを制御するための電気信号を発信
し、装置をしや断させる。

実施例 本発明による装置は、溶融室２を上方から閉じるカバ
ープレート３上で、スラスト軸受20、21に軸受けされた
２つのスピンドル４、５と、これら２つのスピンドル
４、５を接続するヨーク６と、スピンドル４、５にねじ
込まれたナツト60、61内でガイドされたクロスビーム７
と、加圧シリンダ８内で移動可能な、懸架された溶極12
を備えた支持ロツド11と、この支持ロツド11に対して同
軸的に配置された導電管13と、この導電管13を上方に延
長する、クロスバー15を備えた保持ロツド14と、この保
持ロツドの２つの自由端部に固定された昇降シリンダ1
6、17と、前記支持ロツド11を延長する、支持フレーム1
9を備えかつ開口又はスロツト55、56の形成された保持
管18とから主として構成されている。

カバープレート３でスラスト軸受20、21に回転可能に
軸受けされた２つのスピンドル４、５は、溶極12を昇降
させるためにモータ22、23によつて回転せしめられ、こ
の時にクロスビーム７が回転方向に応じて前進後退運動
せしめられる。加圧室又は加圧シリンダ８もロツド９、
10を介してクロスビーム７に固定されているので、この
加圧シリンダ８は支持フレーム19と同様にクロスビーム
７の上下方向運動に追従する。支持フレーム19は、動力
計軸受又はセンサ24を介してクロスビーム７上に載つて
いて、この支持フレーム19には、２つのロツド25、26と
保持管18と支持ロツド11とを介して溶極12が懸架されて
いる。センサ24は、図面では概略的12しか示されていな
い電子制御システム27に接続されていて、そのつど溶極
12の重量に正確に比例する信号を生ぜしめる。

溶融過程中においては溶融室内に例えば40バールの著
しい低圧が形成されるので、この低圧は、保持ロツド14
の横断面F1若しくは保持管18のフランジ28の環状面F2に
作用する。センサ24の信号に影響を与える力Ｐ×F2（フ
ランジ28の環状面F2にかかる、センサ24の信号に影響を
与える力） を補償するために、一方では保持管18のフランジ28が第
１のベローズ29を介して通路30に接続されていて、他方
では、補助シリンダ63としての第２のベローズ31がクロ
スビーム７と支持フレーム19の下側フレーム部材32との
間に配置されており、この第２のベローズ31によつて形
成された補助シリンダ63の内部は加圧ホース33を介して
加圧シリンダに接続されている。しかも下側フレーム部
材32には補償シリンダ34が固定されており、この補償シ
リンダ34内にはピストン35がガイドされている。このピ
ストン35は、ピストンロツド36を介してクロスバー15に
連結されていて、保持ロツド14及び導電管13の運動に追
従する。支持フレーム19の下側フレーム部材32では、２
つこ昇降シリンダ16、17が支えられており、これら２つ
の昇降シリンダ16、17のダイヤフラム又はピストンは支
持ロツド37、38を介してクロスバー15に接続されてい
る。

加圧シリンダ８のネツク部39と導電管13との間にはこ
ろがり接触軸受40が設けられており、このころがり接触
軸受40を介して、一方では保持ロツド14を有する導電管
13とクロスバー15との間、他方では導電管13と保持管18
を有する支持ロツド11との間の相対運動が大きな摩擦力
による影響を受けないように維持される。フランジ状の
加圧シリンダ８のネツク部39の外壁はスライドリングシ
ール41を介して溶融室２のカバープート３に対して耐圧
シールされているので、溶融室２内に形成される圧力は
溶融室２内の圧力に相当する。

溶融12はステム42を備えており、このステム42の幅の
広いヘツド部分43は錠止部材44を介して支持ロツド11に
支えられている。このために錠止部材44は一方では、支
持ロツド11の環状の下端部45に形成された相応の切欠き
内に係合し、他方では下側のヘツド部を掴み、この時に
つば46によつて側方運動が妨げられる。さて、昇降シリ
ンダ16、17を介してクロスバー15が、これに固定され
た、Ｕ字形部材47及び導電管13を備えた保持ロツド14が
下側フレーム部材32に対してずらされるので、錠止部材
44はその切欠き内で、ヘツド部43から離れるまで外側に
ずらされ、従つて溶極12を備えたステム42は下方に引き
抜かれる。

溶極12への電流供給は、貫通ガイド51、52を介して導
電管13に接続されたケーブル48、49、50若しくは48′、
49′、50′を介して行なわれる。ころがり接触軸受40を
電流に対して絶縁しなければならないことは明らかであ
る。何故ならばそうでなければ、加圧室若しくは加圧シ
リンダ８及びひいてはこの装置のその他のすべての部分
も同じ電圧にさらされてしまうからである。

保持ロツド14はスライドリンクシール53を介して保持
管18に対してシールされているので、加圧シリンダ８内
に形成される圧力は、保持ロツド14の横断面F1及び保持
管18のフランジ28の環状面F2にも作用する。この上方に
向けられた力の補償は、加圧シリンダ８内と同じ圧力が
支配する、第２のベローズ31によつて形成された補助シ
リンダ63を介して行なわれる。この場合、環状面F3は環
状面F2に相当し、ピストン35の横断面F4は保持ロツド14
の横断面F1に相当する。センサ24によつて溶極12の重量
は常に規定される。何故ならば溶融室２内の測定を左右
する圧力は補助シリンダを介して補償されるからであ
る。

効果 本発明による装置の主要な利点は、この装置によつ
て、特に重い重量及び著しく大きい横断面F5を有する溶
極12も正確に操作できるという点にある。何故ならば一
方では、加圧シリンダ８のネツク部39の内径F6が任意に
大きく構成されていて、他方では２つのベローズ29、31
の直径F7、F8が比較的小さく構成されているからであ
る。溶極の送りを微妙に操作若しくは制御するために
は、ベローズ29、31をできるだけ小さく選択することが
特に重要である。何故ならば一方では大きいベローズは
高い変形力を要求し、他方では直径の大きいベローズに
おける大きい力はほとんどコントロールできないからで
ある。

電気スイツチ64は、支持フレーム19とクロスバー15と
の間の相対運動を検出して、電子制御装置27の電流回路
に介在されており、溶極12の上端面と導電管13の下端面
との間の接触面で導電管13から溶極12への電流路が不意
に中断されないようになつている。

支持フレーム19、保持管18、支持ロツド11及び導電管
13は、保持ロツド14、クロスバー15、２つの支持ロツド
37、38及び２つの昇降シリンダ17、18と共に、摩擦に関
連した自己閉鎖する力システムを形成する。保持装置
（支持ロツド11、導電管13、保持ロツド14、保持管18）
並びに場合によつては付加的な昇降、ガイド及びリンク
装置も、外側に向かつて作用し、動力計軸受又はセンサ
24によつて鉛直に受容される。この部分は、つまり、ポ
テンシオメータ補償によつて電気的に補償されるか又は
例えば対抗重りによつて機械的に補償される、重量の確
認されているすべての部分である。同じ大きさのベロー
ズ29、31は２つとも、クロスビーム７、ロツド９、10、
加圧室８の円環状の上側の蓋部分によつて形成された剛
性なフレームで互いに向き合つて保持されており、これ
によつてその重量と、剛性によつて規定された力とが補
償される。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の１実施例による溶融炉の１部の概略的な
断面図である。 ２……溶融室、３……カバープレート、４、５……スピ
ンドル、６……ヨーク、７……クロスビーム、８……加
圧シリンダ、９、10……ロツド、11……支持ロツド、12
……溶極、13……導電管、14……保持ロツド、15……ク
ロスバー、16、17……昇降シリンダ、18……保持管、19
……支持フレーム、20、21……スラスト軸受、22、23…
…モータ、24……動力計軸受又はセンサ、25、26……ロ
ツド、27……電子制御システム、28……フランジ、29…
…第１のベローズ、30……通路、31……第２のベロー
ズ、32……下側フレーム部材、33……加圧ホース、F1…
…横断面、F2……環状面、34……補償シリンダ、35……
ピストン、36……ピストンロツド、37、38……支持ロツ
ド、39……ネツク部、40……ころがり接触軸受、41……
スライドリングシール、42……ステム、43……ヘツド
部、44……錠止部材、45……下端部、46……つば、47…
…Ｕ字形部材、48、49、50……ケーブル、51、52……貫
通ガイド、53……スライドリングシール、54……端面、
55、56……開口又はスロツト、57……上側フレーム部
材、58、59……ロツド、60、61……ナツト、62……溶融
室壁の開口、63……補助シリンダ、64……電気スイツ
チ、F1、F4……横断面、F2、F3……環状面、F6……加圧
シリンダのネツク部の内径、F7、F8……直径。

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶極の重さに応じた制御装置を備えた溶融
   炉であって、カバープレート（３）を貫通して長手方向
   可動に配置された、溶極（12）のための保持装置（11、
   13、14、18）と、少なくとも１つのスピンドル（４、
   ５）を介して送り方向で可動な、前記保持装置（11、1
   3、14、18）を支持するクロスビーム（７）と、溶融室
   （２）内の圧力によって負荷されて前記保持装置（11、
   13、14、18）に作用する、補助シリンダ（31）と、溶極
   （12）の重量を測定するためのセンサ（24）とを備えて
   いる形式のものにおいて、クロスビーム（７）に固く結
   合された加圧シリンダ（８）が設けられていて、該加圧
   シリンダ（８）が、溶融室（２）に向かって開放してい
   て、この溶融室（２）内に侵入し、溶融室（２）のカバ
   ープレート（３）を気密に貫通案内されており、溶極
   （12）のための保持装置（11、13、14、18）が前記加圧
   シリンダ（８）の上端部（54）を気密に貫通案内されて
   おり、前記保持装置（11、13、14、18）がセンサ（24）
   を介してクロスビーム（７）上で支えられていることを
   特徴とする、溶極の重さに応じた制御装置を備えた溶融
   炉。
2. 【請求項２】加圧シリンダ（８）がほぼフランジ状の形
   状を有しており、小さい直径を有する円筒形のネック部
   （39）が、スライドリングシール（41）を介してシール
   されてカバープレート（３）の開口内に貫通案内されて
   おり、保持装置（11、13、14、18）が、ネック部（39）
   の下側の開放端部でころがり接触軸受（40）によって保
   持され、案内されている、請求項１記載の溶融炉。
3. 【請求項３】溶極（12）のための保持装置が、カラー又
   はフランジ（28）を有する、部分的にスリット（55、5
   6）の形成された管状の端部（18）を備えた支持ロッド
   （11）と、前記スリット（55、56）を貫通するＵ字形部
   材（47）を備えた、前記支持ロッド（11）にかぶせはめ
   られた導電管（13）と、前記Ｕ字形部材（47）に固定さ
   れた保持ロッド（14）とから構成されており、前記端部
   （18）のフランジ（28）がベローズ（29）を介して加圧
   シリンダ（８）の端面（54）に対してシールされてい
   て、保持ロッド（14）がフランジ（28）の中央に形成さ
   れた開口を貫通案内されており、フランジ（28）が支持
   フレーム（19）の下側フレーム部材（32）に固く結合さ
   れていて、該下側フレーム部材（32）がセンサ（24）を
   介してクロスビーム（７）で支えられていて、保持ロッ
   ド（14）が、昇降シリンダ（16、17）を備えたクロスバ
   ー（15）を介して前記下側フレーム部材（32）に可動に
   ヒンジ接続されている、請求項２記載の溶融炉。
4. 【請求項４】加圧シリンダ（８）が貫通ガイド（51、5
   2）を有していて、該貫通ガイド（51、52）を介して電
   流が電流源から加圧シリンダ（８）の壁部を貫通して導
   電管（13）にまで導かれており、電気を導くケーブル
   （48、49、50若しくは48′、49′、50′）は、導電管
   （13）及び加圧シリンダ（８）が妨げられることなく上
   下運動できるように束ねて案内されている、請求項１か
   ら３までのいずれか１項記載の溶融炉。
5. 【請求項５】センサ（24）を介してクロスビーム（７）
   上で保持装置（11、13、14、18）を支持する支持フレー
   ム（19）が、下側及び上側の水平なフレーム部材（32若
   しくは57）と、これらのフレーム部材を互いに接続す
   る、鉛直に配置されたロッド（58、59）とから構成され
   ており、下側フレーム部材（32）と、スピンドル（４、
   ５）の２つのナット（60、61）を互いに接続するクロス
   ビーム（７）との間で、ベローズ（31）によって形成さ
   れた補助シリンダ（63）が緊締されていて、クロスビー
   ム（７）と上側フレーム部材（57）との間でセンサ（2
   4）が緊締されている、請求項１から４までのいずれか
   １項記載の溶融炉。
6. 【請求項６】補助シリンダ（63）の底部を形成する下側
   フレーム部材（32）上に、鉛直方向に延びる補償シリン
   ダ（34）が固定されていて、該補償シリンダ（34）の上
   方に開放する端部が補助シリンダ（63）に開放してお
   り、補償シリンダ（34）内で、鉛直なピストンロッド
   （36）を介して導電管（13）の保持ロッド（14）に連結
   されたピストン（35）がシールされて長手方向しゅう動
   可能にガイドされている、請求項１から５までのいずれ
   か１項記載の溶融炉。
7. 【請求項７】支持フレーム（19）の下側フレーム部材
   （32）上で１つ又はそれ以上の昇降シリンダ（16、17）
   が支えられていて、該昇降シリンダ（16、17）のピスト
   ンが支持ロッド（37、38）を介してクロスバー（15）に
   連結されており、該クロスバー（15）自体は、昇降シリ
   ンダ（16、17）を操作する際に導電管（13）のための保
   持ロッド（14）が溶極（12）のための支持ロッド（11）
   に対して鉛直上方に移動するように、保持ロッド（14）
   と固く結合されている、請求項１から６までのいずれか
   １項記載の溶融炉。
8. 【請求項８】加圧シリンダ（８）内の圧力によって負荷
   される、保持管（18）の有効な環状面（F2）が、ベロー
   ズ（31）と下側フレーム（32）とクロスビーム（７）と
   から形成された補助シリンダ（63）の横断面（F7）から
   補償シリンダ（34）のピストン（35）の横断面（F4）を
   引いた面積に相当する、請求項１から７までのいずれか
   １項記載の溶融炉。
9. 【請求項９】加圧シリンダ（８）のネック部（39）の内
   径（F6）が、溶融室（12）内の圧力によって負荷され
   る、ベローズ（29）の横断面（F8）に相当する、補助シ
   リンダ（63）の有効横断面（F7）よりも大きく設計され
   ている、請求項１から８までのいずれか１項記載の溶融
   炉。
10. 【請求項１０】センサ（24）が加圧シリンダ（８）の外
    側で自由な雰囲気内に配置されていて、ロッドに介在さ
    れた補助シリンダ（63）を介して圧力補償される、請求
    項１から９までのいずれか１項記載の溶融炉。
11. 【請求項１１】溶極（12）がぶつかるとセンサ（24）が
    負荷解除され、この時にセンサ（24）に配置された、行
    程距離に応じて作動するスイッチが、送りを制御するた
    めの電気信号を発信する、請求項１から10までのいずれ
    か１項記載の溶融炉。