JP3936150B2

JP3936150B2 - Molten metal automatic extraction device for melting furnace and operation method thereof

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Publication number: JP3936150B2
Application number: JP2001097761A
Authority: JP
Inventors: 良仁蔵内; 考太郎加藤
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002295980A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業廃棄物やごみ焼却炉からの焼却残渣、飛灰等の被溶融物の溶融処理技術に関するものであり、溶融炉の炉底に溜まった溶融メタルを抜き出す為のタップホールの開孔及び閉塞を自動的に行い、溶融炉からの溶融メタルの抜き出しやタップホールの閉塞を簡単に安全且つスムーズに行えるようにした溶融炉の溶融メタル自動抜出し装置及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみ等の焼却炉から排出される焼却残渣や飛灰（以下被溶融物と云う）の減容化及び無害化を図る為、被溶融物の溶融固化処理法が注目され、現実に実用に供されている。被溶融物は溶融固化することにより、その容積を１／２〜１／３に減らすことができると共に、重金属等の有害物質の溶出防止や溶融スラグの再利用、最終埋立処分場の延命等が可能になるからである。
【０００３】
而して、前記被溶融物の溶融固化処理方法には、アーク溶融炉やプラズマアーク炉、電気抵抗炉等の電気式溶融炉を使用し、電気エネルギーによって被溶融物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷により固化する方法と、表面溶融炉や旋回溶融炉、コークスベッド炉等の燃焼式溶融炉を使用し、燃料の燃焼エネルギーによって被溶融物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷により固化する方法とが多く利用されて居り、都市ごみ焼却処理設備に発電設備が併置されている場合には、前者の電気エネルギーを用いる方法が、又、発電設備が併置されていない場合には、後者の燃焼エネルギーを用いる方法が夫々多く採用されている。
【０００４】
図６は従前のごみ焼却処理設備に併置した直流アーク放電黒鉛電極式プラズマ溶融炉の一例を示すものであり、図６に於いて、３０は被溶融物Ｗのホッパ、３１は被溶融物Ｗの供給装置、３２は溶融炉本体、３３は黒鉛主電極、３４は黒鉛スタート電極、３５は炉底電極、３６は炉底冷却ファン、３７は直流電源装置、３８は不活性ガス供給装置、３９は溶融スラグ流出口、４０はタップホール、４１は二次燃焼室、４２は二次燃焼用空気ファン、４３は助燃バーナ、４４は排ガス冷却ファン、４５はバグフィルター、４６は誘引通風機、４７は煙突、４８は溶融飛灰コンベア、４９は飛灰溜め、５０はスラグ水冷槽、５１はスラグ搬出コンベア、５２はスラグ溜め、５３はスラグ冷却水冷却装置である。
【０００５】
而して、焼却残渣や飛灰等の被溶融物Ｗはホッパ３０に貯えられ、供給装置３１により溶融炉本体３２内へ連続的に供給される。溶融炉本体３２には、炉頂部より垂直且つ昇降可能に挿入され、その先端と被溶融物Ｗとの間に一定の距離を設けた黒鉛主電極３３（−極）と、炉底に設置された炉底電極３５（＋極）とが設けられて居り、両電極３３，３５間に印加された直流電源装置３７（容量約６００〜１０００ＫＷ／Ｔ・被溶融物）の直流電圧（２００Ｖ〜３５０Ｖ）によりプラズマアーク電流が流れ、これによって被溶融物Ｗが１３００℃〜１６００℃に加熱され、順次溶融スラグＳとなる。
【０００６】
尚、溶融前の被溶融物Ｗは導電性が低い為、溶融炉の始動時には黒鉛スタート電極３４を溶融炉本体３２内へ挿入してこれを＋電極とし、これと黒鉛主電極３３間へ通電することにより被溶融物Ｗが溶融するのを待つ。そして、被溶融物Ｗが溶融すると、その導電性が上昇する為、黒鉛スタート電極３４を炉底電極３５へ切り換える。
【０００７】
一方、前記溶融炉本体３２の内部は、黒鉛主電極３３等の酸化を防止する為に還元性雰囲気に保持されて居り、その為にＰＳＡ窒素製造装置等の不活性ガス供給装置３８から窒素ガス等の不活性ガスＧ′が、中空筒状に形成した黒鉛主電極３３及び黒鉛スタート電極３４の中空孔を通して、溶融炉本体３２内へ連続的に供給されている。
【０００８】
尚、不活性ガスＧ′を黒鉛主電極３３や黒鉛スタート電極３４の中空孔を通して溶融炉本体３２内へ供給する構成とするのは、▲１▼プラズマ放電領域を濃厚な不活性ガスＧ′により充満させた方が、プラズマアークの発生や安定性等の所謂プラズマ放電性が良好になると考えられること、及び▲２▼黒鉛主電極３３や黒鉛スタート電極３４の消耗がより少なくなると考えられること、等の理由によるものである。
【０００９】
又、前記溶融炉本体３２の炉底は、炉底冷却ファン３６からの冷風（空気）により空冷され、これによって炉底電極３５近傍の過度な温度上昇が防止されている。
更に、溶融炉本体３２そのものは、高温に耐える耐火材及びそれを覆う断熱材等により構成されて居り、必要に応じて断熱材の外部に水冷ジャケットが設けられている。
【００１０】
前記被溶融物Ｗの溶融によって、その内部に存在した揮発成分や炭素の酸化により起生した一酸化炭素等は、ガス体Ｇ（以下排ガスと云う）となると共に、鉄等の金属類やガラス、砂等の不燃性成分を含む被溶融物Ｗは、プラズマアーク放電による発生熱を供給されることによりその溶融点（１２００℃〜１２５０℃）を越える約１３００℃〜１６００℃の高温度にまで加熱され、流動性を有する液体状の溶融スラグＳとなる。
【００１１】
前記溶融スラグＳは、溶融スラグ流出口３９より連続的に溢れ出し、冷却水を満したスラグ水冷槽５０内へ落下することにより水砕スラグＳ′となり、スラグ搬出コンベア５１によってスラグ溜め５２へ排出される。
又、溶融炉を停止する際には、溶融スラグＳの底部レベルに設けたタップホール４０より湯抜きを行い、溶融炉本体３２内は空状態にされる。
【００１２】
一方、前記排ガスＧ（ガス体）は、溶融スラグ流出口３９の上部空間から二次燃焼室４１内に入り、ここで二次燃焼用空気ファン４２により送入されて助燃バーナ４３によって加熱された二次燃焼用空気が加えられることにより、内部の未燃分が完全に燃焼される。
又、二次燃焼室４１内で完全燃焼した排ガスＧは、排ガス冷却ファン４４からの冷却空気によって冷却され、バグフィルター４５を経て誘引通風機４６により煙突４７へ排出される。そして、バグフィルター４５で捕捉された溶融飛灰Ｅは、溶融飛灰コンベア４８により飛灰溜め４９へ送られる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したアーク放電黒鉛電極式プラズマ溶融炉を用いて被溶融物Ｗを連続的に溶融処理すると、炉内へ連続的に供給された被溶融物Ｗは、炉内で順次溶融されて溶融スラグＳとなり、溶融スラグ流出口３９から溢流して炉外へ排出されるが、被溶融物Ｗ中に含まれている鉄等のメタル成分は、溶融メタルＭとなり、溶融スラグＳとの比重差により炉底に残留・堆積して溶融メタルＭの層を形成することになる。
【００１４】
炉底に溜まった溶融メタルＭは、溶融炉の運転時間の経過と共にその層の厚みが増加し、レベル（溶融スラグＳと溶融メタルＭの境界面）が上昇することになる。この溶融メタルＭのレベルが上昇すると、溶融スラグＳと溶融メタルＭが混合した状態で溶融スラグ流出口３９から排出されたり、或いはプラズマアークが不安定になると云う問題がある。
その為、従前のプラズマ溶融炉に於いては、溶融炉の周壁に設けたタップホール４０を間欠的に開孔し、ここから溶融メタルＭを抜き出して溶融メタルＭの層の厚さが所定の厚さを越えないようにしている。
【００１５】
而して、前記タップホール４０は、通常粘土等のマッド材を充填することにより閉塞されて居り、溶融メタルＭの抜き出しを行う場合には、開孔機を用いてタップホール４０内に充填したマッド材に孔を開け、タップホール４０を開孔するようにしている。即ち、タップホール４０の開孔作業は、開孔機のロッド（先端にビットを備えている）を前進操作、打撃・回転操作、後退操作することにより行われている。
【００１６】
然し乍ら、開孔機の操作は作業者が全て手動で行うようにしている為、開孔機の操作に慣れや経験を積む必要があり、タップホール４０の開孔作業は極めて難しい作業となっている。然も、この作業は、一般に極めて劣悪な作業環境下（高温下）に於ける作業である為、常に危険性を伴う作業である。
又、タップホール４０の開孔を何回も行っていると、マッド材の中にスラグやメタルが固化した状態で残っていることがある。この場合、開孔機を用いてタップホール４０を開孔すると、ロッドが固化しているスラグやメタルに引っ掛かって前後進しなくなることがある。
更に、タップホール４０の開孔時に切削塊が発生し、これがタップホール４０内に残ってしまうことがあり、ロッドの後退や溶融メタルＭの抜き出しに支障を来すこともある。
そのうえ、開孔機のロッドを炉内の溶融メタルＭの層に突っ込んでから引き抜くと、ロッドの先端部やビットが溶けてしまうこともあり、又、長時間ロッドを停止していると、タップホール４０内で溶融メタルＭが固化してしまい、ロッドの引き抜きや溶融メタルの抜き出しを行えないばかりでなく、次回の開孔が困難になると云う問題がある。
このように、溶融炉内の溶融メタルＭを抜き出すには、タップホール４０のスムーズな開孔が必要であり、開孔機のロッドの操作に熟練を要すると云う問題があった。
【００１７】
一方、溶融メタルＭの抜き出しが完了すれば、マッドガンを用いて開孔されたタップホール４０内にマッド材を充填し、これを閉塞するようにしている。即ち、タップホール４０の閉塞作業は、出湯している溶融メタルＭが溶融スラグＳに変わった時点で、マッドガンの前進操作、マッド材の押出し操作、マッドガンの後退操作をすることにより行われている。
【００１８】
然し乍ら、マッドガンの操作も作業者が全て手動で行っているうえ、タップホール４０の閉塞のタイミングも作業者が目視で決定している為、作業者には相当の熟練が要求されることになり、タップホール４０の閉塞作業も極めて難しい作業となっている。
【００１９】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、溶融炉のタップホールの開孔及び閉塞を自動的に行い、熟練技能者でなくても、溶融炉からの溶融メタルの抜き出しやタップホールの閉塞を簡単に安全且つスムーズに行えるようにした溶融炉の溶融メタル自動抜出し装置及びその運転方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の請求項１に記載の発明は、先端にビットを設けた前後進並びに打撃・回転可能なロッドを備え、溶融炉内に溜まった溶融メタルを抜き出すタップホール内に充填したマッド材を前記ロッドにより切削除去してタップホールを開孔する開孔機と、マッド材充填室を形成した前後進可能なマッドガン本体及びマッド材充填室内のマッド材をタップホール側へ押し出すマッド材押出しシリンダを備え、開孔されたタップホール内にマッド材を加圧充填してタップホールを閉塞するマッドガンと、開孔機のロッドを前進させつつ打撃・回転させて溶融炉のタップホール内に充填したマッド材を順次切削除去し、マッド材の切削除去中にロッドの回転圧力が設定圧力まで上昇したらロッドを一旦後退させ、又、ロッドの回転圧力が設定圧力まで下降したらロッドを再度前進させつつ打撃・回転させてタップホール内のマッド材を順次切削除去し、そして、ロッドがタップホールを所定位置まで開孔したらロッドを前後進させてタップホール内の切削塊を排出し、その後、ロッドが溶融メタルの出湯する位置までタップホールを開孔したら、ロッドが素早くタップホールの外まで後退するように前記開孔機を駆動制御すると共に、溶融メタルの抜き出しが終了したら、マッドガン本体をタップホールと対向状態になる閉鎖位置へ移動させてタップホールの入口に当接させ、その後、マッドガン本体のマッド材充填室内に充填しているマッド材をマッド材押出しシリンダによりタップホール内へ圧入してタップホールを閉塞するように前記マッドガンを駆動制御する制御装置とを具備したことに特徴がある。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の発明は、溶融炉にタップホール内を流れる流体が溶融メタルから溶融スラグに変わったことを検出するメタル・スラグ検出器を設け、メタル・スラグ検出器からの検出信号に基づいて制御装置によりマッドガンを作動させる構成としたことに特徴がある。
【００２２】
本発明の請求項３に記載の発明は、制御装置により開孔機を作動させ、そのロッドを前進させつつ打撃・回転させて溶融炉のタップホール内に充填したマッド材を順次切削除去し、マッド材の切削除去中にロッドの回転圧力が設定圧力まで上昇したらロッドを一旦後退させ、又、ロッドの回転圧力が設定圧力まで下降したらロッドを再度前進させつつ打撃・回転させてタップホール内のマッド材を順次切削除去し、そして、ロッドがタップホールを所定位置まで開孔したらロッドを前後進させてタップホール内の切削塊を排出し、その後、ロッドによりタップホールを完全に開孔して溶融炉内の溶融メタルを抜き出し、溶融メタルの抜き出しが終了したら制御装置によりマッドガンを作動させ、マッドガン本体のマッド材充填室内に充填しているマッド材をマッド材押出しシリンダによりタップホール内へ圧入してタップホールを閉塞するようにしたことに特徴がある。
【００２３】
本発明の請求項４に記載の発明は、メタル・スラグ検出器によりタップホール内を流れている流体が溶融メタルから溶融スラグに変わったことを検出し、これに基づいて制御装置によりマッドガンを作動させて開孔されたタップホールを閉塞するようにしたことに特徴がある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１乃至図４は本発明の実施の形態に係る溶融メタル自動抜出し装置１を示し、当該溶融メタル自動抜出し装置１は、プラズマ溶融炉の溶融炉本体２の周壁下部位置に設けたタップホール３に対向するように配置され、タップホール３の開孔及び閉塞を自動的に行えるようにしたものであり、タップホール３を開孔する開孔機４と、タップホール３を閉塞するマッドガン５と、開孔機４及びマッドガン５を所定方向へ移動させる移動支持機構６と、タップホール３内を流れる流体の種類を検出するメタル・スラグ検出器７と、開孔機４、マッドガン５及び移動支持機構６を夫々自動制御する制御装置８とから構成されている。
尚、プラズマ溶融炉の溶融炉本体２は、図６に示したプラズマ溶融炉の溶融炉本体と同様構造に構成されている為、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２５】
前記開孔機４は、溶融炉本体２の炉底に溜まった溶融メタルＭを抜き出す際に、タップホール３内に充填したマッド材９を切削除去してタップホール３を開孔するものであり、図１及び図２に示す如く、移動支持機構６のスライドフレーム２６の下面側に固定され、タップホール３と平行なガイドセル１０と、ガイドセル１０の下面側に前後方向（図２の左右方向）へ水平移動自在に支持されたドリフターベッド１１と、ガイドセル１０の下方位置に前後方向へ水平移動可能で且つタップホール３と平行に配置され、先端にビット１２を備えると共にタップホール３に対向可能なロッド１３と、ドリフターベッド１１に設けられ、ロッド１３に打撃力及び回転力を与えるドリフター１４と、ガイドセル１０に設けられ、ドリフターベッド１１を前後動させてロッド１３を前後進させる駆動装置１５とから構成されている。
又、駆動装置１５は、ガイドセル１０の両端部に設けたスプロケット１５ａと、両スプロケット１５ａに巻き回され、ドリフターベッド１１に連動連結されたチェーン（図示省略）と、チェーンを周回させるフィードモータ１５ｂとから成り、フィードモータ１５ｂによりチェーンを周回させると、ドリフターベッド１１が前後動し、これに伴ってロッド１３及びドリフター１４が前後進するようになっている。
尚、この開孔機４は、図示していないがタップホール３の開孔時にロッド１３の先端からブローを行えるように構成されている。
【００２６】
前記マッドガン５は、開孔したタップホール３内に粘土等のマッド材９を加圧充填してタップホール３を閉塞するものであり、図１及び図３に示す如く、移動支持機構６のスライドフレーム２６の下面側に固定され、タップホール３と平行なガイド部材１６と、ガイド部材１６の下面側に前後方向（図３の左右方向）へ水平移動自在に支持されたベッド１７と、ベッド１７の先端部にタップホール３と平行に設けられ、粘土等のマッド材９が充填されるマッド材充填室１８ａを有すると共にタップホール３に対向可能なマッドガン本体１８と、ベッド１７に設けられ、マッド材充填室１８ａに充填されたマッド材９を前方（図３の左方向）へ押し出すマッド材押出しシリンダ１９と、ガイド部材１６に設けられ、ベッド１７を前後動させてマッドガン本体１８を前後進させるマッドガンスライドシリンダ２０と、ガイド部材１６の先端部上面側にリンク２１を介して上下方向へ揺動自在に設けられ、溶融炉本体２の周壁外面に設けたバー２ａに係脱自在に係止されてマッド材９の押出し時の反力を支えるフック２２と、ガイド部材１６の先端部上面側に設けられ、フック２２を上下方向へ揺動させるフックシリンダ２３とから構成されている。
【００２７】
前記移動支持機構６は、開孔機４及びマッドガン５を支持してこれらを所定の位置へ水平移動させるものであり、図１乃至図３に示す如く、水平姿勢で且つタップホール３に対して直交状に配置された一対のスライドレール２４と、スライドレール２４に複数のガイドローラ２５を介して走行自在に支持され、タップホール３に対して直交する方向（図１の上下方向）へ水平移動可能なスライドフレーム２６と、スライドフレーム２６をスライドレール２４に沿って移動させるスライドシリンダ２７とから構成されて居り、前記スライドフレーム２６には、上述した開孔機４及びマッドガン５が夫々取り付けられている。
従って、移動支持機構６は、スライドフレーム２６をスライドレール２４に沿って移動させることによって、開孔機４及びマッドガン５をタップホール３と直交する方向（図１の上下方向）へ同期的に移動させることができる。
【００２８】
そして、前記開孔機４及びマッドガン５は、上述した移動支持機構６によって、開孔機４のロッド１３とマッドガン５のマッドガン本体１８とがタップホール３と非対向状態になる退避位置（図４（Ａ）の位置）と、開孔機４のロッド１３がタップホール３と対向状態になると共にマッドガン５のマッドガン本体１８がタップホール３と非対向状態になる開孔位置（図４（Ｂ）の位置）と、マッドガン５のマッドガン本体１８がタップホール３と対向状態になると共に開孔機４のロッド１３がタップホール３と非対向状態になる閉塞位置（図４（Ｃ）の位置）とに亘って水平移動するようになっている。
【００２９】
前記メタル・スラグ検出器７は、タップホール３内を流れている流体が溶融メタルＭから溶融スラグＳに変わったことを検出するものであり、マッド材９に対向状に埋設された一対の極７ａと、両極７ａにリード線を介して接続された検出器本体（図示省略）とから成り、両極７ａ間にはある電場が構成されるようになっている。
【００３０】
而して、今、タップホール３が開孔され、両極ａ間に溶融メタルＭ（溶融メタルＭ１００％）の流れがあると、図４（Ａ）に示すような電場を構成し、シグナル（Ｖ）は図４（Ｃ）のａに示すように小さく現れる。
又、溶融メタルＭに溶融スラグＳが混入（比重差により溶融メタルＭはタップホール３内の下方、溶融スラグＳはタップホール３内の上方を流れる）して来ると、電場は図４（Ｂ）に示すように変化し、シグナル（Ｖ）は図４（Ｃ）のｂに示すように大きくなる。
従って、このシグナル（Ｖ）の変化でタップホール３内を流れる流体が溶融メタルＭから溶融スラグＳに変わったことを検出することができる。即ち、シグナル（Ｖ）の変化は、検出器本体で連続的に測定されて居り、シグナル（Ｖ）の大きさが規定値以上になると、タップホール３内の流体が溶融メタルＭから溶融スラグＳに変わったと判断され、後述する制御装置８へ検出信号が発信される。
【００３１】
尚、この実施の形態に於いては、メタル・スラグ検出器７に、一対の極ａ及び検出器本体から成る検出器を使用するようにしたが、他の実施の形態に於いては、メタル・スラグ検出器７に従来公知の輝度検出器（図示省略）を使用し、溶融メタルＭと溶融スラグＳの輝度を検出することによって、タップホール３内を流れる流体が溶融メタルＭから溶融スラグＳに変わったことを検出するようにしても良い。
【００３２】
前記制御装置８は、開孔位置にある開孔機４のロッド１３が順序立てて作動するように開孔機４のドリフター１４及び駆動装置１５（フィードモータ１５ｂ）を夫々自動制御し、又、メタル・スラグ検出器７からの検出信号が入力されると、閉塞位置にあるマッドガン５が順序立てて作動するようにマッドガン５のマッドガンスライドシリンダ２０、マッド材押出しシリンダ１９及びフックシリンダ２３を夫々自動制御し、更に、開孔機４及びマッドガン５が退避位置、開孔位置及び閉塞位置を夫々取るように移動支持機構６のスライドシリンダ２７を自動制御するものである。
【００３３】
即ち、開孔機４のドリフター１４及び駆動装置１５は、開孔機４が開孔位置に移動すると、ロッド１３が前進すると共に、予め設定した位置よりロッド１３が打撃・回転及びブローを開始し、ロッド１３によるマッド材９の切削除去中にロッド１３の回転圧力が設定圧力（例えば１６０ｋｇ／ｃｍ²）まで上昇したらロッド１３が一旦後退し、又、ロッド１３の回転圧力が設定圧力（例えば１４０ｋｇ／ｃｍ²）まで下降したらロッド１３が再度前進し、そして、ロッド１３がタップホール３を設定位置まで開孔したら、ロッド１３が前記設定位置とタップホール３の入口との間を往復動し、更に、ロッド１３が溶融メタルＭが出湯する位置までタップホール３を開孔したら、ロッド１３が素早くタップホール３の外まで後退するように、制御装置８により駆動制御されている。
【００３４】
前記マッドガン５のマッドガンスライドシリンダ２０、マッド材押出しシリンダ１９及びフックシリンダ２３は、マッドガン５が閉塞位置に移動してメタル・スラグ検出器７からの検出信号が制御装置８に入力されると、マッドガン５全体が前進すると共に、マッドガン本体１８の先端がタップホール３の入口に当接した時点でマッドガン５が停止し、次に、フック２２が溶融炉本体２の周壁外周面に設けたバー２ａに係止されるように揺動し、そして、フック２２が溶融炉本体２のバー２ａに係止されたら、マッド材押出しシリンダ１９がマッド材充填室１８ａ内に充填したマッド材９をタップホール３内へ押し出し、その後、フック２２が溶融炉本体２のバー２ａから外れるように揺動すると共に、マッドガン５全体が最初の位置へ後退するように、制御装置８により駆動制御されている。
【００３５】
前記移動支持機構６のスライドシリンダは、開孔機４及びマッドガン５が退避位置にあるときに開孔開始の外部信号（例えば溶融炉本体２に設けられて溶融メタルＭと溶融スラグＳの境界面を検出するレベル検出器からの検出信号）が制御装置８に入力されると、開孔機４が図４（Ａ）に示す退避位置から図４（Ｂ）に示す開孔位置へ移動し、又、開孔機４によるタップホール３の開孔が終了したら、マッドガン５が図４（Ｂ）に示す位置から図４（Ｃ）に示す閉塞位置へ移動し、更に、マッドガン５によるタップホール３の閉塞が終了したら、開口機４及びマッドガン５が図４（Ｃ）に示す位置から図４（Ａ）に示す退避位置へ移動するように、制御装置８により駆動制御されている。
【００３６】
尚、マッドガン５によるタップホール３内へのマッド材９の充填時間は、タップホール３内に残存する溶融メタルＭや溶融スラグＳが固化しないうちにこれらをマッド材９によって溶融炉本体２内へ押し戻せるように設定されている。
又、マッドガン５には、タップホール３内の溶融メタルＭや溶融スラグＳを溶融炉本体２内へ押し戻せるだけの圧力及びマッド材９の容量が具備されていることは勿論である。
【００３７】
次に、上述した溶融メタル自動抜出し装置１を用いてプラズマ溶融炉のタップホール３の開孔作業及び閉塞作業を行う場合について説明する。
【００３８】
溶融炉本体２内へ供給された焼却残渣や飛灰等の被溶融物は、プラズマアーク放電による熱エネルギーにより溶融点を越える温度にまで加熱され、高温液体状の溶融スラグＳとなる。
又、溶融スラグＳの中で、被溶融物中に含まれていた鉄等の金属類は、溶融メタルＭとなり、比重差により溶融スラグＳから分離して下方に沈殿して炉底に層状に溜まる。
【００３９】
溶融炉本体２の炉底に溜まった溶融メタルＭの層が厚くなると、開孔開始の外部信号が制御装置８へ入力され、これにより移動支持機構６が作動して退避位置にある開孔機４を開孔位置へ移動させる。
【００４０】
開孔機４が開孔位置へ移動すると、開孔機４のロッド１３が前進すると共に、予め設定した位置に於いて打撃・回転及びブローが開始され、タップホール３内に充填したマッド材９を順次削り取って行く。
このとき、ロッド１３の回転圧力が設定圧力（例えば１６０ｋｇ／ｃｍ²）まで上昇したらロッド１３が一旦後退し、又、ロッド１３の回転圧力が設定圧力（例えば１４０ｋｇ／ｃｍ²）まで低下したらロッド１３が再度前進しながら打撃・回転されてタップホール３内のマッド材９を引き続き削り取って行く。
その結果、ロッド１３は、タップホール３内を無理に前進すると云うことがなく、タップホール３内のマッド材９を無理なく削り取って行くことができる。
【００４１】
ロッド１３がタップホール３を所定位置まで開孔したら、ロッド１３の先端がタップホール３の入口の位置まで後退する動作を数回繰り返し、タップホール３内にある切削塊をタップホール３外へ排出してタップホール３内をクリーニングする。
【００４２】
タップホール３内のクリーニングが終了したら、ロッド１３が更に前進しつつ打撃・回転されてタップホール３を完全に開孔し、その後、素早くタップホール３の外まで後退する。
これによって、開孔されたタップホール３から溶融炉本体２の炉底に溜まった溶融メタルＭが順次抜き出されて行く。このとき、タップホール３内を流れる流体の種類がメタル・スラグ検出器７により継続して検出されている。
【００４３】
溶融メタルＭの抜き出しが開始されてから所定の時間が経過すると、制御装置８により移動支持機構６が作動してマッドガン５を閉塞位置へ移動させる。
【００４４】
そして、メタル・スラグ検出器７がタップホール３内の流体が溶融メタルＭから溶融スラグＳに変わったことを検出すると、この検出信号が制御装置８へ入力され、制御装置８によりマッドガン５が作動される。
即ち、マッドガン５全体が前進してマッドガン本体１８の先端をタップホール３の入口に当接させると共に、フック２２が溶融炉本体２の周壁外周面に設けたバー２ａに係止される。
【００４５】
フック２２が溶融炉本体２のバー２ａに係止されると、炉内の溶融スラグＳがタップホール３外へ流出する前にマッド材押出しシリンダ１９がマッド材充填室８ａ内に充填したマッド材９をタップホール３内へ圧入し、タップホール３内に残っている溶融スラグＳ等をマッド材９により内へ押し戻してタップホール３を閉塞する。これによって、抜き出された溶融メタルＭに溶融スラグＳが混入するのを防止することができる。
【００４６】
マッド材９がタップホール３内へ圧入されてタップホール３が完全に閉塞されると、フック２２が溶融炉本体２のバー２ａから外れると共に、マッドガン５全体が後退し、最後に開孔機４及びマッドガン５が移動支持機構６により退避位置へ移動する。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は、タップホールを開孔する開孔機のロッドの前後進並びに打撃・回転の作動とタップホールを閉塞するマッドガンの前後進並びにマッド材の押し出しの作動とが制御装置により順序立てて行われるようにしている。即ち、開孔機及びマッドガンを制御装置により自動制御して溶融炉のタップホールの開孔並びに閉塞が全て自動で行われるようにしている。その結果、粉塵が舞い上がったり、高温の溶融メタルが排出される極めて劣悪な作業現場で、目視確認による手作業（高度の熟練を要する作業）や危険な作業を行う必要もなく、熟練技能者でなくても、溶融炉からの溶融メタルの抜き出しやタップホールの閉塞を簡単に安全且つスムーズに行うことができる。
又、本発明は、ロッドによるマッド材の切削除去中に、ロッドの回転圧力が設定圧力まで上昇したらロッドが一旦後退し、又、ロッドの回転圧力が設定圧力まで低下したらロッドが再度前進するようにしている為、ロッドは無理なくタップホール内を前進することができ、マッド材の切削除去を円滑且つスムースに行うことができる。
更に、本発明は、タップホールの開孔時にロッドを前後進させてタップホール内の切削塊をタップホール外へ排出するようにしている為、ロッドの後退や溶融メタルの抜き出しに支承を来すと云うこともない。
そのうえ、本発明は、メタル・スラグ検出器によりタップホール内を流れる流体が溶融メタルから溶融スラグに変わったことを検出し、これに基づいて制御装置によりマッドガンを作動させて開孔されたタップホールを閉塞するようにしている為、抜き出した溶融メタルに溶融スラグが混入するのを防止することができ、高品質の溶融メタルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶融メタル自動抜出し装置の平面図である。
【図２】溶融メタル自動抜出し装置の一部（マッドガン）を省略した側面図である。
【図３】溶融メタル自動抜出し装置の一部（開孔機）を省略した側面図である。
【図４】溶融メタル自動抜出し装置の開口機及びマッドガンと溶融炉本体のタップホールとの位置関係を示す概略説明図である。
【図５】メタル・スラグ検出器の概略説明図である。
【図６】従前のプラズマ溶融炉の説明図である。
【符号の説明】
１は溶融メタル自動抜出し装置、２は溶融炉本体、３はタップホール、４は開孔機、５はマッドガン、７はメタル・スラグ検出器、８は制御装置、９はマッド材、１２はビット、１３はロッド、１８はマッドガン本体、１８ａはマッド材充填室、１９はマッド材押出しシリンダ、Ｓは溶融スラグ、Ｍは溶融メタル。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a melting treatment technique for melting waste such as industrial waste, incineration residue from waste incinerators, fly ash, etc., and opening a tap hole for extracting molten metal collected at the furnace bottom of the melting furnace. The present invention relates to an apparatus for automatically extracting molten metal from a melting furnace and a method for operating the same, which automatically perform holes and blockages, and can perform extraction of molten metal from a melting furnace and blockage of tap holes easily and smoothly.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to reduce the volume and detoxify incineration residue and fly ash (hereinafter referred to as melted material) discharged from incinerators such as municipal waste, melting and solidifying treatment methods of melted materials have attracted attention. It is used for practical use. By melting and solidifying the material to be melted, the volume can be reduced to 1/2 to 1/3, and the elution of harmful substances such as heavy metals, the reuse of molten slag, the extension of the life of the final landfill site, etc. Because it becomes possible.
[0003]
Thus, in the melting and solidifying method of the material to be melted, an electric melting furnace such as an arc melting furnace, a plasma arc furnace, an electric resistance furnace or the like is used. Using a method of solidification by water cooling or air cooling, and a combustion melting furnace such as a surface melting furnace, a swirl melting furnace, a coke bed furnace, etc., melt the material to be melted by the combustion energy of the fuel, and then solidify it by water cooling or air cooling If the power generation equipment is juxtaposed with the municipal waste incineration facility, the former method using electric energy is used. If the power generation equipment is not juxtaposed, the latter is used. Many methods using the combustion energy of each are employed.
[0004]
FIG. 6 shows an example of a DC arc discharge graphite electrode type plasma melting furnace that is installed in a conventional waste incineration equipment. In FIG. 6, 30 is a hopper for the melt W, 31 is a melt W , 32 is a melting furnace main body, 33 is a graphite main electrode, 34 is a graphite start electrode, 35 is a furnace bottom electrode, 36 is a furnace bottom cooling fan, 37 is a DC power supply device, 38 is an inert gas supply device, 39 Is a molten slag outlet, 40 is a tap hole, 41 is a secondary combustion chamber, 42 is a secondary combustion air fan, 43 is an auxiliary burner, 44 is an exhaust gas cooling fan, 45 is a bag filter, 46 is an induction fan, 47 Is a chimney, 48 is a molten fly ash conveyor, 49 is a fly ash reservoir, 50 is a slag water cooling tank, 51 is a slag carry-out conveyor, 52 is a slag reservoir, and 53 is a slag cooling water cooling device.
[0005]
Thus, the to-be-melted material W such as incineration residue and fly ash is stored in the hopper 30 and continuously supplied into the melting furnace main body 32 by the supply device 31. The main body 32 of the melting furnace is inserted vertically from the top of the furnace so as to be movable up and down, and is installed at the bottom of the furnace with a graphite main electrode 33 (-electrode) provided with a certain distance between the tip thereof and the material W to be melted. And a DC voltage (200V to 350V) of a DC power supply device 37 (capacity: about 600 to 1000 KW / T / melted material) applied between the electrodes 33 and 35. ) Causes a plasma arc current to flow, whereby the material to be melted W is heated to 1300 ° C. to 1600 ° C. and sequentially becomes molten slag S.
[0006]
Since the melted material W before melting has low conductivity, when starting the melting furnace, the graphite start electrode 34 is inserted into the melting furnace main body 32 to be used as a positive electrode, and the current is passed between the graphite main electrode 33 and this. This waits for the material to be melted W to melt. Then, when the material to be melted W is melted, its conductivity increases, so that the graphite start electrode 34 is switched to the furnace bottom electrode 35.
[0007]
On the other hand, the inside of the melting furnace main body 32 is maintained in a reducing atmosphere in order to prevent oxidation of the graphite main electrode 33 and the like. For this purpose, nitrogen gas is supplied from an inert gas supply device 38 such as a PSA nitrogen production device. The inert gas G ′ is continuously supplied into the melting furnace main body 32 through the hollow holes of the graphite main electrode 33 and the graphite start electrode 34 formed in a hollow cylindrical shape.
[0008]
The inert gas G ′ is supplied into the melting furnace main body 32 through the hollow holes of the graphite main electrode 33 and the graphite start electrode 34. (1) The plasma discharge region is made of the rich inert gas G ′. It is considered that the so-called plasma discharge properties such as the generation and stability of plasma arc are improved when filled, and (2) the consumption of the graphite main electrode 33 and the graphite start electrode 34 is considered to be less. This is due to such reasons.
[0009]
Further, the furnace bottom of the melting furnace main body 32 is air-cooled by cold air (air) from the furnace bottom cooling fan 36, thereby preventing an excessive temperature rise in the vicinity of the furnace bottom electrode 35.
Furthermore, the melting furnace main body 32 itself is composed of a refractory material that can withstand high temperatures and a heat insulating material that covers the refractory material, and a water cooling jacket is provided outside the heat insulating material as necessary.
[0010]
The carbon monoxide and the like generated by the oxidation of the volatile component and carbon present in the melted material W becomes a gas body G (hereinafter referred to as exhaust gas), and metals such as iron and glass The to-be-melted material W containing incombustible components such as sand is heated to a high temperature of about 1300 ° C. to 1600 ° C. exceeding its melting point (1200 ° C. to 1250 ° C.) by being supplied with heat generated by plasma arc discharge. The liquid molten slag S is heated and has fluidity.
[0011]
The molten slag S continuously overflows from the molten slag outlet 39 and falls into the slag water cooling tank 50 filled with cooling water to become granulated slag S ′, which is discharged to the slag reservoir 52 by the slag carry-out conveyor 51. Is done.
When the melting furnace is stopped, hot water is removed from the tap hole 40 provided at the bottom level of the melting slag S, and the melting furnace body 32 is emptied.
[0012]
On the other hand, the exhaust gas G (gas body) enters the secondary combustion chamber 41 from the upper space of the molten slag outlet 39, where it is fed by the secondary combustion air fan 42 and heated by the auxiliary burner 43. By adding the secondary combustion air, the unburned portion inside is completely burned.
The exhaust gas G completely combusted in the secondary combustion chamber 41 is cooled by the cooling air from the exhaust gas cooling fan 44, passes through the bag filter 45, and is discharged to the chimney 47 by the induction fan 46. The molten fly ash E captured by the bag filter 45 is sent to the fly ash reservoir 49 by the molten fly ash conveyor 48.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the melt W is continuously melted using the above-described arc discharge graphite electrode type plasma melting furnace, the melt W continuously supplied into the furnace is sequentially melted and melted in the furnace. Although it becomes slag S, it overflows from the molten slag outlet 39 and is discharged out of the furnace. Metal components such as iron contained in the melt W become molten metal M, and the specific gravity difference from the molten slag S Thus, a layer of molten metal M is formed by remaining and depositing on the furnace bottom.
[0014]
The thickness of the layer of the molten metal M accumulated in the furnace bottom increases with the lapse of the operation time of the melting furnace, and the level (interface between the molten slag S and the molten metal M) increases. When the level of the molten metal M increases, there is a problem that the molten slag S and the molten metal M are mixed and discharged from the molten slag outlet 39 or the plasma arc becomes unstable.
Therefore, in the conventional plasma melting furnace, the tap hole 40 provided in the peripheral wall of the melting furnace is intermittently opened, and the molten metal M is extracted from the tap hole 40 to have a predetermined thickness of the molten metal M layer. The thickness is not exceeded.
[0015]
Thus, the tap hole 40 is normally closed by filling with a mud material such as clay, and when the molten metal M is extracted, the tap hole 40 is filled into the tap hole 40 using an opening machine. A hole is made in the mud material to open the tap hole 40. That is, the opening operation of the tap hole 40 is performed by performing forward operation, striking / rotating operation, and backward operation of the rod (having a bit at the tip) of the opening machine.
[0016]
However, since all the operations of the hole opening machine are performed manually by the operator, it is necessary to get used to and experience the operation of the hole opening machine, and the hole opening work of the tap hole 40 is extremely difficult. Yes. However, since this operation is generally performed in an extremely poor work environment (high temperature), it is always a work that involves danger.
In addition, if the tap hole 40 is opened many times, the slag or metal may remain solidified in the mud material. In this case, when the tap hole 40 is opened using a hole opening machine, the rod may be caught by the solidified slag or metal and may not move forward and backward.
Further, a cutting lump is generated when the tap hole 40 is opened, and this may remain in the tap hole 40, which may hinder the retraction of the rod or the extraction of the molten metal M.
In addition, if the rod of the hole puncher is pushed into the molten metal M layer in the furnace and then pulled out, the tip of the rod and the bit may melt, and if the rod is stopped for a long time, the tap There is a problem that the molten metal M is solidified in the hole 40 and not only the rod cannot be pulled out or the molten metal can be pulled out, but also that the next opening is difficult.
Thus, in order to extract the molten metal M in the melting furnace, a smooth opening of the tap hole 40 is necessary, and there is a problem that skill is required in the operation of the rod of the opening machine.
[0017]
On the other hand, when the extraction of the molten metal M is completed, the mud material is filled in the tap hole 40 opened using the mud gun, and this is closed. That is, the closing operation of the tap hole 40 is performed by performing a forward operation of the mud gun, an extruding operation of the mud material, and a backward operation of the mud gun when the molten metal M discharged from the hot water changes into the molten slag S. .
[0018]
However, since all the operations of the mud gun are manually performed by the operator and the timing for closing the tap hole 40 is determined by the operator, the operator is required to have considerable skill. The closing operation of the tap hole 40 is also an extremely difficult operation.
[0019]
The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to automatically open and close the tap hole of the melting furnace, and from the melting furnace, even if it is not a skilled technician. An object of the present invention is to provide an apparatus for automatically extracting molten metal from a melting furnace and a method for operating the apparatus, which can perform extraction of molten metal and clogging of tap holes easily and safely.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is a tap hole that includes a rod that is provided with a bit at the tip and that can be moved forward and backward and that can be struck and rotated, and for extracting molten metal accumulated in the melting furnace. The mud material filled inside is cut and removed by the rod to open a tap hole, and the mud gun body which forms a mud material filling chamber and which can be moved forward and backward, and the mud material in the mud material filling chamber to the tap hole side A mud gun that includes a mud material extrusion cylinder that extrudes into the tap hole and pressurizes and fills the mud material into the open tap hole to close the tap hole; The mud material filled in the tap hole of the melting furnace is sequentially cut and removed by advancing and rotating the rod of the drilling machine, and the rod is removed when the rotational pressure of the rod rises to the set pressure during the mud material cutting and removal. Once the rod's rotational pressure has fallen to the set pressure, the rod is moved forward while striking and rotating again to sequentially remove the mud material in the tap hole, and the rod opens the tap hole to a predetermined position. When the hole is drilled, the rod is moved forward and backward to discharge the cutting lump in the tap hole. After that, when the rod is opened to the position where the molten metal is poured out, the opening is made so that the rod quickly moves back out of the tap hole. When the drilling machine is controlled and the extraction of the molten metal is completed, the mud gun body is moved to the closed position where it is opposed to the tap hole. Is brought into contact with the inlet of Puhoru, then drives and controls the Maddogan so as to close the tap hole is pressed into the tap hole by the mud material extrusion cylinders mud material is filled in the mud material filling chamber Maddogan body And a control device.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, a metal slag detector for detecting that the fluid flowing in the tap hole is changed from molten metal to molten slag is provided in the melting furnace, and detection from the metal slag detector is performed. The present invention is characterized in that the mud gun is operated by the control device based on the signal.
[0022]
The invention according to claim 3 of the present invention operates the hole opening machine by the control device, and strikes and rotates the rod while moving the rod forward to sequentially remove the mud material filled in the tap hole of the melting furnace, When the rod's rotational pressure rises to the set pressure during cutting and removal of the mud material, the rod is temporarily retracted.When the rod's rotational pressure falls to the set pressure, the rod is moved forward while striking and rotating again. The mud material is cut and removed one after another, and when the rod opens the tap hole to the predetermined position, the rod is moved forward and backward to discharge the cut lump in the tap hole, and then the tap hole is completely opened by the rod. The molten metal in the melting furnace is extracted, and when the molten metal has been extracted, the mud gun is operated by the control device and filled into the mud material filling chamber of the mud gun body. It is characterized in that so as to close the tap hole that mud material was pressed into the tap hole by the mud material extrusion cylinders.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, the metal slag detector detects that the fluid flowing in the tap hole has changed from molten metal to molten slag, and based on this, the control device operates the mud gun. The feature is that the tapped hole opened is closed.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 4 show a molten metal automatic extraction apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The molten metal automatic extraction apparatus 1 is a tap hole 3 provided at a lower position of a peripheral wall of a melting furnace body 2 of a plasma melting furnace. Are arranged so as to oppose each other, and can automatically open and close the tap hole 3, and an opening machine 4 for opening the tap hole 3, a mud gun 5 for closing the tap hole 3, and , A moving support mechanism 6 for moving the opening machine 4 and the mud gun 5 in a predetermined direction, a metal slag detector 7 for detecting the type of fluid flowing in the tap hole 3, and the opening machine 4, the mud gun 5 and the moving support. It comprises a control device 8 that automatically controls each mechanism 6.
Since the melting furnace body 2 of the plasma melting furnace is configured in the same structure as the melting furnace body of the plasma melting furnace shown in FIG. 6, detailed description thereof is omitted here.
[0025]
When the molten metal M collected in the furnace bottom of the melting furnace main body 2 is extracted, the opening machine 4 cuts and removes the mud material 9 filled in the tap hole 3 to open the tap hole 3. 1 and 2, the guide cell 10 is fixed to the lower surface side of the slide frame 26 of the moving support mechanism 6 and is parallel to the tap hole 3, and the front and rear direction (the left and right sides in FIG. The drifter bed 11 is supported in such a manner as to be horizontally movable in the direction), can be horizontally moved in the front-rear direction at a position below the guide cell 10, and is arranged in parallel with the tap hole 3. A rod 13 that can be opposed, a drifter 14 that is provided on the drifter bed 11 and applies a striking force and a rotational force to the rod 13, and a guide cell 10 that is provided on the drifter bed 11 By longitudinal movement and a driving device 15 for causing forward and backward the rod 13.
The drive unit 15 includes a sprocket 15a provided at both ends of the guide cell 10, a chain (not shown) that is wound around both the sprockets 15a and linked to the drifter bed 11, and a feed motor 15b that rotates the chain. When the chain is revolved by the feed motor 15b, the drifter bed 11 moves back and forth, and the rod 13 and the drifter 14 move forward and backward accordingly.
Although not shown, the opening machine 4 is configured to be able to blow from the tip of the rod 13 when the tap hole 3 is opened.
[0026]
The mud gun 5 pressurizes and fills the mud material 9 such as clay in the opened tap hole 3 to close the tap hole 3. As shown in FIGS. A guide member 16 fixed to the lower surface side of the frame 26 and parallel to the tap hole 3, a bed 17 supported on the lower surface side of the guide member 16 so as to be horizontally movable in the front-rear direction (left-right direction in FIG. 3), A mud gun body 18 which is provided in parallel with the tap hole 3 at the tip of the pier and has a mud material filling chamber 18a filled with a mud material 9 such as clay and which can be opposed to the tap hole 3, and a bed 17 is provided. A mud material pushing cylinder 19 that pushes the mud material 9 filled in the material filling chamber 18a forward (leftward in FIG. 3) and a guide member 16 are provided. A mud gun slide cylinder 20 for moving the gun main body 18 back and forth, and a bar 2a provided on the upper surface of the tip of the guide member 16 so as to be swingable in the vertical direction via a link 21 and provided on the outer peripheral surface of the melting furnace main body 2 From a hook 22 that is detachably locked to support the reaction force when the mud material 9 is pushed out, and a hook cylinder 23 that is provided on the upper surface side of the tip of the guide member 16 and swings the hook 22 in the vertical direction. It is configured.
[0027]
The moving support mechanism 6 supports the hole punching machine 4 and the mud gun 5 and horizontally moves them to a predetermined position. As shown in FIGS. A pair of slide rails 24 arranged orthogonally, and supported by the slide rails 24 via a plurality of guide rollers 25 so as to be able to run and move horizontally in a direction perpendicular to the tap hole 3 (vertical direction in FIG. 1). The slide frame 26 includes a slide frame 27 and a slide cylinder 27 that moves the slide frame 26 along the slide rail 24. The above-described opening machine 4 and the mud gun 5 are attached to the slide frame 26, respectively. Yes.
Therefore, the movement support mechanism 6 moves the opening frame 4 and the mud gun 5 synchronously in the direction (vertical direction in FIG. 1) perpendicular to the tap hole 3 by moving the slide frame 26 along the slide rail 24. Can be made.
[0028]
Then, the opening machine 4 and the mud gun 5 are moved away from the tap hole 3 so that the rod 13 of the opening machine 4 and the mud gun body 18 of the mud gun 5 are not opposed to the tap hole 3 (FIG. 4). (Position (A)), and the opening position where the rod 13 of the opening machine 4 faces the tap hole 3 and the mud gun body 18 of the mud gun 5 does not face the tap hole 3 (FIG. 4B). And a closed position (position of FIG. 4 (C)) in which the mud gun body 18 of the mud gun 5 is opposed to the tap hole 3 and the rod 13 of the opening machine 4 is not opposed to the tap hole 3. It moves horizontally.
[0029]
The metal slag detector 7 detects that the fluid flowing in the tap hole 3 has changed from the molten metal M to the molten slag S, and a pair of electrodes embedded in the mud material 9 so as to face each other. 7a and a detector main body (not shown) connected to both poles 7a via lead wires, and an electric field is formed between both poles 7a.
[0030]
Thus, when the tap hole 3 is opened and there is a flow of molten metal M (molten metal M 100%) between the two poles a, an electric field as shown in FIG. ) Appears small as shown in a of FIG.
When molten slag S is mixed into molten metal M (the molten metal M flows downward in the tap hole 3 and the molten slag S flows upward in the tap hole 3 due to the difference in specific gravity), the electric field is as shown in FIG. ) And the signal (V) increases as shown in FIG. 4C.
Therefore, it can be detected that the fluid flowing in the tap hole 3 is changed from the molten metal M to the molten slag S by the change of the signal (V). That is, the change in the signal (V) is continuously measured by the detector body, and when the magnitude of the signal (V) exceeds a specified value, the fluid in the tap hole 3 is transferred from the molten metal M to the molten slag S. Is detected, and a detection signal is transmitted to the control device 8 described later.
[0031]
In this embodiment, the metal slag detector 7 uses a detector composed of a pair of poles a and a detector body. In other embodiments, the metal slag detector 7 is a metal slag detector. A conventionally known luminance detector (not shown) is used as the slag detector 7 to detect the luminance of the molten metal M and the molten slag S, so that the fluid flowing in the tap hole 3 flows from the molten metal M to the molten slag S. You may make it detect that it changed into.
[0032]
The control device 8 is arranged so that the rod 13 of the opening machine 4 at the opening position operates in sequence. Opening machine 4 When the detection signal from the metal slag detector 7 is input, the mud guns 5 at the closed position are operated in order when the drifter 14 and the driving device 15 (feed motor 15b) are automatically controlled. Mud gun slide cylinder 20, mud material pushing cylinder 19 and hook cylinder 23 of mud gun 5 are automatically controlled, respectively, and further, hole opening machine 4 and mud gun 5 are moved and supported so as to take a retracted position, an open position and a closed position, respectively. The slide cylinder 27 of the mechanism 6 is automatically controlled.
[0033]
That is, the drifter 14 and the driving device 15 of the hole opening machine 4 are configured such that when the hole opening machine 4 moves to the hole opening position, the rod 13 moves forward and the rod 13 starts to hit, rotate and blow from a preset position. During the removal of the mud material 9 by the rod 13, the rotational pressure of the rod 13 is set to a set pressure (for example, 160 kg / cm ² ), The rod 13 is once retracted, and the rotational pressure of the rod 13 is set to a set pressure (for example, 140 kg / cm). ² ), The rod 13 moves forward again, and when the rod 13 opens the tap hole 3 to the set position, the rod 13 reciprocates between the set position and the inlet of the tap hole 3. When the tap hole 3 is opened to a position where the molten metal M comes out of the molten metal 13, the drive is controlled by the control device 8 so that the rod 13 quickly moves out of the tap hole 3.
[0034]
The mud gun slide cylinder 20, the mud material pushing cylinder 19 and the hook cylinder 23 of the mud gun 5, when the mud gun 5 moves to the closed position and the detection signal from the metal slag detector 7 is input to the control device 8, As the whole of the mud gun 5 moves forward, the mud gun 5 stops when the tip of the mud gun main body 18 comes into contact with the inlet of the tap hole 3, and then the bar 22 a provided on the outer peripheral surface of the peripheral wall of the melting furnace main body 2. When the hook 22 is locked to the bar 2a of the melting furnace body 2, the mud material pushing cylinder 19 taps the mud material 9 filled in the mud material filling chamber 18a. 3 and then the hook 22 swings away from the bar 2a of the melting furnace body 2 and the entire mud gun 5 moves back to the initial position. To so that is driven and controlled by the control unit 8.
[0035]
The slide cylinder of the moving support mechanism 6 has an external signal (for example, a boundary surface between the molten metal M and the molten slag S provided in the melting furnace body 2 provided when the opening machine 4 and the mud gun 5 are in the retracted position). When the detection signal from the level detector for detecting the) is input to the control device 8, the hole opening machine 4 moves from the retracted position shown in FIG. 4 (A) to the opening position shown in FIG. 4 (B). When the opening of the tap hole 3 by the opening machine 4 is completed, the mud gun 5 moves from the position shown in FIG. 4 (B) to the closed position shown in FIG. 4 (C). When the closing operation is completed, the opening device 4 and the mud gun 5 are driven and controlled by the control device 8 so as to move from the position shown in FIG. 4C to the retracted position shown in FIG.
[0036]
The time for filling the mud material 9 into the tap hole 3 by the mud gun 5 is such that the molten metal M and molten slag S remaining in the tap hole 3 are solidified into the melting furnace body 2 by the mud material 9 before solidifying. It is set so that it can be pushed back.
Of course, the mud gun 5 is provided with a pressure and a capacity of the mud material 9 sufficient to push the molten metal M and molten slag S in the tap hole 3 back into the melting furnace body 2.
[0037]
Next, the case where the opening operation | work of the tap hole 3 of a plasma melting furnace and the obstruction | occlusion operation | work are performed using the molten metal automatic extraction apparatus 1 mentioned above is demonstrated.
[0038]
A material to be melted such as incineration residue or fly ash supplied into the melting furnace body 2 is heated to a temperature exceeding the melting point by thermal energy by plasma arc discharge, and becomes a high-temperature liquid molten slag S.
Further, in the molten slag S, metals such as iron contained in the melted material become molten metal M, which separates from the molten slag S due to the difference in specific gravity and settles downward and forms a layer on the furnace bottom. Accumulate.
[0039]
When the layer of molten metal M accumulated in the furnace bottom of the melting furnace body 2 becomes thick, an external signal for starting opening is input to the control device 8, whereby the moving support mechanism 6 is operated to open the opening machine in the retracted position. 4 is moved to the opening position.
[0040]
When the hole punching machine 4 moves to the hole opening position, the rod 13 of the hole punching machine 4 moves forward, and at the preset position, striking, rotation and blowing are started, and the mud material 9 filled in the tap hole 3 is filled. We scrape sequentially.
At this time, the rotational pressure of the rod 13 is set to a set pressure (for example, 160 kg / cm ² ), The rod 13 is once retracted, and the rotational pressure of the rod 13 is set to a set pressure (for example, 140 kg / cm). ² ), The rod 13 is struck and rotated while moving forward again, and the mud material 9 in the tap hole 3 is continuously scraped off.
As a result, the rod 13 does not forcefully advance in the tap hole 3 and can easily scrape off the mud material 9 in the tap hole 3.
[0041]
When the rod 13 has opened the tap hole 3 to a predetermined position, the operation of the tip of the rod 13 retracting to the position of the inlet of the tap hole 3 is repeated several times, and the cutting lump in the tap hole 3 is discharged out of the tap hole 3. Then, the inside of the tap hole 3 is cleaned.
[0042]
When the cleaning of the inside of the tap hole 3 is completed, the rod 13 is struck and rotated while further moving forward to completely open the tap hole 3, and then quickly moves out of the tap hole 3.
As a result, the molten metal M accumulated at the bottom of the melting furnace main body 2 is sequentially extracted from the opened tap hole 3. At this time, the type of fluid flowing in the tap hole 3 is continuously detected by the metal / slag detector 7.
[0043]
When a predetermined time has elapsed after the extraction of the molten metal M is started, the movement support mechanism 6 is operated by the control device 8 to move the mud gun 5 to the closed position.
[0044]
When the metal / slag detector 7 detects that the fluid in the tap hole 3 has changed from the molten metal M to the molten slag S, this detection signal is input to the control device 8, and the mud gun 5 is operated by the control device 8. Is done.
That is, the entire mud gun 5 moves forward to bring the tip of the mud gun body 18 into contact with the inlet of the tap hole 3, and the hook 22 is locked to the bar 2 a provided on the outer peripheral surface of the peripheral wall of the melting furnace body 2.
[0045]
When the hook 22 is locked to the bar 2a of the melting furnace body 2, the mud material filled in the mud material filling chamber 8a by the mud material extrusion cylinder 19 before the molten slag S in the furnace flows out of the tap hole 3 is used. 9 is press-fitted into the tap hole 3, and the molten slag S remaining in the tap hole 3 is pushed back by the mud material 9 to close the tap hole 3. Thereby, it is possible to prevent the molten slag S from being mixed into the extracted molten metal M.
[0046]
When the mud material 9 is press-fitted into the tap hole 3 and the tap hole 3 is completely closed, the hook 22 is removed from the bar 2a of the melting furnace body 2, and the entire mud gun 5 is retracted. The mud gun 5 is moved to the retracted position by the moving support mechanism 6.
[0047]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention is directed to the forward / backward movement of the rod of the punching machine that opens the tap hole, the operation of striking / rotating, the forward / backward movement of the mud gun that closes the tap hole, and the extrusion of the mud material. The operation is performed in sequence by the control device. In other words, the opening machine and the mud gun are automatically controlled by the control device so that the tap holes of the melting furnace are all automatically opened and closed. As a result, there is no need to perform manual work (work that requires a high degree of skill) or dangerous work by visual confirmation in a very poor work site where dust rises or high-temperature molten metal is discharged. Even without this, the extraction of the molten metal from the melting furnace and the closure of the tap hole can be performed safely and smoothly.
In addition, the present invention is such that during the removal of the mud material by the rod, the rod is temporarily retracted when the rod rotational pressure rises to the set pressure, and the rod is advanced again when the rod rotational pressure falls to the set pressure. Therefore, the rod can move forward in the tap hole without difficulty, and the mud material can be removed and removed smoothly and smoothly.
Furthermore, in the present invention, when the tap hole is opened, the rod is moved forward and backward to discharge the cutting lump in the tap hole to the outside of the tap hole, so that support is provided for the backward movement of the rod and the extraction of the molten metal. Not to say.
Moreover, the present invention detects that the fluid flowing in the tap hole is changed from the molten metal to the molten slag by the metal slag detector, and based on this, the tap hole opened by operating the mud gun by the control device. Therefore, it is possible to prevent the molten slag from being mixed into the extracted molten metal, and a high-quality molten metal can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an apparatus for automatically extracting molten metal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view in which a part (mud gun) of a molten metal automatic extraction device is omitted.
FIG. 3 is a side view in which a part (opening machine) of the molten metal automatic extraction device is omitted.
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a positional relationship between an opening machine and a mud gun of a molten metal automatic extraction device and a tap hole of a melting furnace main body.
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a metal slag detector.
FIG. 6 is an explanatory view of a conventional plasma melting furnace.
[Explanation of symbols]
1 is an automatic molten metal extraction device, 2 is a melting furnace body, 3 is a tapped hole, 4 is an opening machine, 5 is a mud gun, 7 is a metal slag detector, 8 is a control device, 9 is a mud material, and 12 is a bit. , 13 is a rod, 18 is a mud gun body, 18a is a mud material filling chamber, 19 is a mud material extrusion cylinder, S is a molten slag, and M is a molten metal.

Claims

It is equipped with a rod that can be moved forward and backward and provided with a bit at the tip and can be struck and rotated, and the mud material filled in the tap hole for extracting the molten metal accumulated in the melting furnace is cut and removed by the rod to open the tap hole. A mud gun body that can move back and forth, a mud material extrusion cylinder that pushes the mud material in the mud material filling chamber to the tap hole side, and a mud material in the open tap hole. The mud gun that closes the tap hole by pressurizing and the rod of the hole drilling machine is moved forward and blown and rotated to sequentially cut and remove the mud material filled in the tap hole of the melting furnace. When the rod rotation pressure rises to the set pressure, the rod is temporarily retracted, and when the rod rotation pressure falls to the set pressure, the rod is moved forward again. The mud material in the tap hole is sequentially cut and removed by striking and rotating, and when the rod has opened the tap hole to a predetermined position, the rod is moved forward and backward to discharge the cut mass in the tap hole. When the tap hole is opened to the position where the molten metal is discharged, the opening machine is driven and controlled so that the rod quickly moves out of the tap hole. Move to the closed position where they face each other and bring them into contact with the inlet of the tap hole. After that, the mud material filled in the mud material filling chamber of the mud gun body is press-fitted into the tap hole by the mud material extrusion cylinder, and the tap hole is inserted. melting meta melting furnace, wherein the Maddogan that and a control device for controlling driving so as to close the Automatic withdrawal system.

The melting furnace is equipped with a metal slag detector that detects that the fluid flowing in the tap hole has changed from molten metal to molten slag, and the mud gun is operated by the controller based on the detection signal from the metal slag detector. The apparatus for automatically extracting molten metal from a melting furnace according to claim 1, wherein:

The drilling machine is operated by the control device, and the rod is struck and rotated while moving forward to sequentially cut and remove the mud material filled in the tap hole of the melting furnace. When the pressure rises to the set pressure, the rod is temporarily retracted, and when the rotation pressure of the rod drops to the set pressure, the rod is moved forward again while striking and rotating to cut and remove the mud material in the tap hole one after another. When the tap hole is opened to a predetermined position, the rod is moved forward and backward to discharge the cutting lump in the tap hole. After that, the tap hole is completely opened by the rod, and the molten metal in the melting furnace is extracted. When the extraction is completed, the mud gun is operated by the control device, and the mud material filled in the mud material filling chamber of the mud gun body is mud extruded. How the operation of the molten metal automatic withdrawal device of the melting furnace, characterized in that so as to close the tap hole is pressed into the tap hole by da.

The metal slag detector detects that the fluid flowing in the tap hole has changed from molten metal to molten slag, and based on this, the control device activates the mud gun to close the opened tap hole. The operation method of the molten metal automatic extraction apparatus of the melting furnace of Claim 3 characterized by the above-mentioned.