JP5958938B2

JP5958938B2 - 三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置及び推定方法

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Publication number: JP5958938B2
Application number: JP2012260035A
Authority: JP
Inventors: 裕佑多田; 山田　茂博; 茂博山田
Original assignee: 株式会社日向製錬所
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2032-11-28
Also published as: JP2014105940A

Description

本発明は、三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まりの発生を推測することが可能であり、更に、詰まりを起こした原料投入用投原管を推定することが可能な原料投入用投原管詰まり推定装置及び推定方法に関する。特に、鉄鋼及び非鉄金属等の熔融製錬において原料鉱石の熔融処理に用いられ、原料鉱石を連続的に炉内へ投入する為の原料投入用投原管を備えた三相交流電極式円形電気炉において、原料投入用投原管から炉内に原料鉱石を投入する際に、原料投入用投原管詰まりの発生を推測することが可能であり、更に、詰まりを起こした原料投入用投原管を推定することが可能な原料投入用投原管詰まり推定装置及び推定方法に関する。

電気炉としては、鉄鋼及び非鉄金属等の熔融製錬に用いるものが挙げられる。例えば、ニッケル酸化鉱石の還元熔解処理に用いるフェロニッケル製錬用の電気炉においては、原料鉱石として、サプロライト鉱石等のニッケル酸化鉱石が用いられ、原料鉱石はロータリーキルンにて焼成された後、原料投入用投原管を通じて電気炉へ連続的に投入され、炉内で炭素質還元剤により還元熔解処理されることで、熔融物としてフェロニッケルのメタル層とスラグ層を形成させるということが行われている。ここで、原料鉱石をロータリーキルンで焼成する過程では、時として原料鉱石の一部が熔融し、その熔融物が互いに結合、また原料鉱石を取り込むことで大きく成長し、通常の原料鉱石より大型の塊状物となって、焼成された原料鉱石の中に混入することがある。

従来より、鉄鋼及び非鉄金属等の熔融製錬に用いられ、３本の電極と複数本の原料投入用投原管とを備える三相交流電極式円形電気炉においては、原料鉱石を炉内に連続的に投入する為に原料投入用投原管詰まりを防止又は早期に検知することが、安全上及び生産効率上の重要な課題であった。この為、原料投入用投原管詰まりを防止又は早期に検知する為に、原料投入用投原管詰まりの要因となる大型の塊状物の混入を防ぐ方法や、原料投入用投原管詰まりを検知する方法が採用されている。

大型の塊状物の混入を防ぐ方法としては、例えば、ロータリーキルンにて焼成された原料鉱石を原料投入用投原管に投入する過程に、原料投入用投原管の直径よりも目の細かい篩（以下、ロストルと呼称する場合がある。）を設置して、大型の塊状物の原料投入用投原管への投入を防止する方法が挙げられる。

しかしながら、このような従来の方法では、長尺状の大型の塊状物がロストルを通過することや、変形したロストルを大型の塊状物が通過することによる、原料鉱石への大型の塊状物の混入を完全に防ぐことは困難である。

また、原料投入用投原管設備として、管数や管径及び設置角度等を調整しても原料投入用投原管詰まりを防ぐ為の全ての条件を満たす最適化は困難であり、操業状況にもよるが最も頻度が少ない場合で１日に０〜２回程度、最も頻度が多い場合だと１日に２０回程度、原料投入用投原管詰まりが発生する。

原料投入用投原管詰まりを検知する方法としては、例えば、定期的に作業員による炉内点検を実施して、原料投入用投原管から電気炉への原料鉱石の投入が途絶えていないかを確認する方法が挙げられる。

しかしながら、このような従来の方法では、電気炉に設置された点検孔等の限られた位置からの監視しか実施できず、原料投入用投原管詰まりを早期に確実に検知することは困難である。

鉄鋼及び非鉄金属等の熔融製錬に用いられ、３本の電極と複数本の原料投入用投原管とを備える三相交流電極式円形電気炉においては、炉内の熔体はメタル層とスラグ層とに分離され、上下に層を形成し、さらにその上層に原料鉱石を堆積させることで、炉内の熔体層が持つ熱を、炉内部の空間に逃がすことなく、電力を有効に利用できるので、炉のサイズや鉱石の性状にもよるが１０〜３０本程度の複数本の原料投入用投原管を備え、鉱石層を形成することが行われている。

また、図２に示すように、三相交流電極式円形電気炉１００の電極１０１は、電極１０１の高さを任意に変更可能な電極昇降装置１０２によって吊持されている。更に、電極１０１は、その先端が熔体層に浸漬されて使用される場合、抵抗加熱（ジュール加熱）によって原料鉱石を熔解し、熔体層からわずかに離して使用される場合、フラッシュアーク加熱によって鉱石を熔解する。抵抗加熱の操業とするか、フラッシュアーク加熱の操業とするかは、原料鉱石の組成や性状、炉内の状況等によって適宜選択される。

電気炉での鉄鋼及び非鉄金属等の熔融製錬は、連続的に行われる。したがって、図３に示すように、熔体層１０３の上に堆積された原料鉱石１０４は、炉内１０５で加熱されて熔融することにより、徐々に堆積量が減少し、また適時、メタルやスラグといった熔体が三相交流電極式円形電気炉１００から排出されることにより、炉内１０５に占める熔体の容積が減少する。これを補うように、原料投入用投原管１１０から徐々に原料鉱石１０４が供給されるようにして、三相交流電極式円形電気炉１００では連続的に熔融製錬が行われる。

原料投入用投原管詰まりが発生した場合には、三相交流電極式円形電気炉１００から発生する熱で高温となる環境下において、点検孔等の限られた位置からの点検を行い、詰まりの発生した原料投入用投原管１１０の場所を見極めて、原料投入用投原管１１０において原料鉱石及び大型の塊状物の詰まりを除去するなどの解消措置が必要である。ここで、解消措置に適切な点検孔等がない場合には、例えば、炉内１０５への落下の恐れのある原料投入用投原管１１０の上部の原料鉱石ホッパー上で解消措置を行う必要があり、また、高温環境下である為、作業者に大きな負担を強いる。また、原料投入用投原管詰まりの検知及び見極めには作業者の熟練が必要である。

また、図４に示すように、原料投入用投原管１１０に詰まりが発生して原料投入用投原管１１０の直下の原料鉱石１０４の堆積層１０４ａが減少すると、炉内１０５で原料鉱石に埋もれている電極１０１が、原料鉱石１０４の堆積層１０４ａの反対側の原料鉱石１０４から図４中の矢印Ａ方向の外力を受けて移動する。これにより、電極１０１と貫通孔１０６には、図示していないが、炉内１０５に電極１０１を通す貫通孔１０６から炉内１０５のガスが漏洩することを防ぐ目的のシール装置等の電極付帯設備の破損、また、付帯設備用冷却水配管からの水漏れ、シール装置を固定する為のレンガの破損、電極１０１が貫通孔１０６の近傍にある梁等に接触して発生するスパーク等、安全上及び生産効率上に影響を与える様々なトラブルが発生することがある。

例えば、特開２００７−２５５８７７号公報（特許文献１）には、電極の変位を測定することにより、電極が周辺部と接触して発生するスパーク、電極折れ、電極脱落という重大な不具合につながる電極の傾きを検知する技術が公開されている。しかしながら、特許文献１に公開された技術は、電極が傾くことによって生じるトラブルを解消することが目的である。したがって、３本の電極と複数本の原料投入用投原管とを備えて連続操業を行う三相交流電極式円形電気炉におけるスパークトラブル以外の前記の原料投入用投原管詰まりトラブルといった操業日毎に発生するほど頻度の高い不具合や、詰まりの発生した原料投入用投原管を推定乃至は特定することが必要となる前記の問題点には、そのまま適用することは困難である。

特開２００７−２５５８７７号公報

本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まりの発生をより簡便に推測することが可能であり、更に、詰まりを起こした原料投入用投原管を推定することが可能な、三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置及び推定方法を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも電極と複数の原料投入用投原管とを備えた三相交流電極式円形電気炉の原料投入用投原管詰まりの発生を推測するとともに、詰まりを起こした原料投入用投原管を推定する原料投入用投原管詰まり推定装置であって、電極までの距離の変位を測定する変位測定部と、変位測定部によって測定された結果に基づいて、原料投入用投原管詰まりの発生を推測するとともに詰まりを起こした原料投入用投原管を推定する判定装置とを備えている。そして、変位測定部は、複数の変位センサを有している。更に、判定装置は、変位センサによって測定された結果に基づいて、電極の変位量及び変位方向を算出し、該変位量が閾値以上である場合、原料投入用投原管詰まりが発生したと推測し、閾値以上変位した電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定し、閾値以上変位した電極が複数あり、更に、各電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域が重複する重複候補領域を有する場合、該重複候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定し、閾値以上変位した電極が複数あるが、各電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域が重複する重複候補領域を有していない場合、各候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定する。

本発明は、上述した三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置を用いて、少なくとも電極と複数の原料投入用投原管とを備えた三相交流電極式円形電気炉の原料投入用投原管詰まりの発生を推測するとともに、詰まりを起こした原料投入用投原管を推定する原料投入用投原管詰まり推定方法であって、複数の変位センサが、電極までの距離の変位を測定し、判定装置が、複数の変位センサによって測定された結果に基づいて、電極の変位量及び変位方向を算出し、該変位量が閾値以上である場合、原料投入用投原管詰まりが発生したと推測し、該閾値以上変位した電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定し、閾値以上変位した電極が複数あり、更に、各電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域が重複する重複候補領域を有する場合、該重複候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定し、閾値以上変位した電極が複数あるが、各電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域が重複する重複候補領域を有していない場合、各候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定する。

本発明の原料投入用投原管詰まり推定装置及び推定方法によれば、三相交流電極式円形電気炉の電極の変位を複数の変位センサにより測定する変位測定部と、変位測定部で測定された変位に基づいて三相交流電極式円形電気炉の原料投入用投原管詰まりの発生を推測するとともに、詰まりが発生した原料投入用投原管を推定する判定装置とを備えることにより、原料投入用投原管詰まりの発生を早急に推測することができ、更に、詰まりが発生した原料投入用投原管を容易に推定することができる。

本発明を適用した原料投入用投原管詰まり推定装置の構成を示したブロック図である。電極を支持する電極昇降装置を概念的に示した側面図である。正常な電極と鉱石層の状況を概念的に示した断面図である。原料投入用投原管詰まりが発生したときの電極と鉱石層の状況を概念的に示した断面図である。電極及び原料投入用投原管の配置を概念的に示した平面図である。電極、原料投入用投原管及び変位センサの配置を概念的に示した平面図である。１つの電極が変位した場合の詰まりを起こした原料投入用投原管を特定する様子を概念的に示した平面図である。複数の電極が変位し、重複領域を有する場合の詰まりを起こした原料投入用投原管を推定する様子を概念的に示した平面図である。複数の電極が変位したが、重複領域を有さない場合の詰まりを起こした原料投入用投原管を特定する様子を概念的に示した平面図である。三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まりの発生を推測するとともに、詰まりの発生した原料投入用投原管を推定する手順を示したフローチャートである。

以下、本発明を適用した三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置及び推定方法について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、推定装置１は、三相交流電極式円形電気炉１００の３本の電極１０１ｘ，１０１ｙ，１０１ｚの変位を測定する変位測定部１０と、変位測定部１０で測定された変位に基づいて三相交流電極式円形電気炉１００の原料投入用投原管詰まりを推定する判定装置２０と、判定装置２０によって推定された結果を表示する表示部３０と、判定装置２０によって原料投入用投原管詰まりが推定されると警告音等を出力するスピーカ４０とを備えている。

三相交流電極式円形電気炉１００は、従来公知の三相交流電極式円形電気炉であり、例えば鉄鋼及び非鉄金属等の熔融製錬において原料鉱石の熔融処理に用いられるものである。三相交流電極式円形電気炉１００は、図３及び図５に示すように、炉内１０５に原料鉱石１０４を供給する複数本の原料投入用投原管１１０ａ〜１１０ｋと、原料投入用投原管１１０から炉内１０５に供給された原料鉱石１０４を熔解する３本の電極１０１ｘ，１０１ｙ，１０１ｚとを備えている。なお、以下、単に、電極１０１ｘ，１０１ｙ，１０１ｚを電極１０１とも言い、原料投入用投原管１１０ａ〜１１０ｋを原料投入用投原管１１０とも言う。

三相交流電極式円形電気炉１００は、原料鉱石１０４を原料投入用投原管１１０から炉内１０５に供給しつつ電極１０１から電力を供給し、炉内１０５に堆積された原料鉱石１０４を熔解して原料鉱石１０４の製錬操業を連続的に行う。また、三相交流電極式円形電気炉１００には、例えば、３本の電極１０１ｘ，１０１ｙ，１０１ｚが、炉内１０５の中心付近に略等間隔に配置され、８本の原料投入用投原管１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈが、電極１０１ｘ，１０１ｙ，１０１ｚよりも炉内１０５の炉壁付近に略等間隔に配置され、３本の原料投入用投原管１１０ｉ，１１０ｊ，１１０ｋが、電極１０１ｘ，１０１ｙ，１０１ｚよりも炉内１０５の中心付近に略等間隔に配置されている。すなわち、ここでは三相交流電極式円形電気炉１００は、３本の電極１０１ｘ，１０１ｙ，１０１ｚと、１１本の原料投入用投原管１１０ａ〜１１０ｋとを有している。また、電極１０１ｘ，１０１ｙ，１０１ｚは、図２に示すように、電極昇降装置１０２によって吊持されており、高さを任意に変更することができる。なお、原料投入用投原管の数及び配置位置は、上述したものに限定されるものではなく、三相交流電極式円形電気炉１００のサイズや原料鉱石１０４の性状に応じて適宜変更可能である。

変位測定部１０は、図１に示すように、電極１０１ｘの変位を測定する第１の変位測定部１０ａと、電極１０１ｙの変位を測定する第２の変位測定部１０ｂと、電極１０１ｚの変位を測定する第３の変位測定部１０ｃとで構成されている。

第１乃至第３の変位測定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、それぞれ複数個の変位センサ１１を有している。変位センサ１１は、例えば超音波式レベルセンサ及びレーザ式変位センサ等の非接触式変位センサや、絶縁処置を施した接触式変位センサ等で構成されている。また、変位センサ１１は、例えば、図６に示すように、電極１０１と原料投入用投原管１１０との間に配置され、自身から電極１０１までの距離を測定して、判定装置２０に出力する。

例えば、図１に示すように、第１の変位測定部１０ａは、電極１０１ｘと原料投入用投原管１１０ｅ，１１０ｊ，１１０ｋとの間にそれぞれ電極１０１ｘに測定面を向けて設置された変位センサ１１ｘｅ，１１ｘｊ，１１ｘｋを有する。変位センサ１１ｘｅ，１１ｘｊ，１１ｘｋは、それぞれ電極１０１ｘまでの距離を測定する。また、第２の変位測定部１０ｂは、電極１０１ｙと原料投入用投原管１１０ｇ，１１０ｈ，１１０ｉ，１１０ｋとの間にそれぞれ電極１０１ｙに測定面を向けて設置された変位センサ１１ｙｇ，１１ｙｈ，１１ｙｉ，１１ｙｋを有する。変位センサ１１ｙｇ，１１ｙｈ，１１ｙｉ，１１ｙｋは、それぞれ電極１０１ｙまでの距離を測定する。更に、第３の変位測定部１０ｃは、電極１０１ｚと原料投入用投原管１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｉ，１１０ｊとの間にそれぞれ電極１０１ｚに測定面を向けて設置された変位センサ１１ｚｂ，１１ｚｃ，１１ｚｉ，１１ｚｊを有する。変位センサ１１ｚｂ，１１ｚｃ，１１ｚｉ，１１ｚｊは、それぞれ電極１０１ｚまでの距離を測定する。なお、以下、第１乃至第３の変位測定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの変位センサを、単に、変位センサ１１とも言う。

このような変位センサ１１は、例えば、三相交流電極式円形電気炉１００又は三相交流電極式円形電気炉１００の周囲に固定された支持部材（不図示）によって支持されている。更に、変位センサ１１は、図２に示すように、電極１０１とこの電極１０１よりも炉中心側の原料投入用投原管１１０との間に設置される場合、電極１０１を支持する電極昇降装置１０２よりも下方に設置される。その一方で、変位センサ１１は、電極１０１とこの電極１０１よりも炉壁側の原料投入用投原管１１０との間に設置される場合、電極昇降装置１０２よりも上方に設置される。具体的に、第１の変位測定部１０ａの変位センサ１１ｘｊ，１１ｘｋ、第２の変位測定部１０ｂの変位センサ１１ｙｉ，１１ｙｋ及び第３の変位測定部１０ｃの変位センサ１１ｚｉ，１１ｚｊは、電極昇降装置１０２よりも下方に設置され、第１の変位測定部１０ａの変位センサ１１ｘｅ、第２の変位測定部１０ｂの変位センサ１１ｙｇ，１１ｙｈ及び第３の変位測定部１０ｃの変位センサ１１ｚｂ，１１ｚｃは、電極昇降装置１０２よりも上方に設置されている。

なお、変位センサ１１は、上述したように、電極１０１とこの電極１０１の直近３〜４本の原料投入用投原管１１０との間に設置することが好ましいが、これに限定されるものではなく、少なくとも、電極１０１とこの電極１０１の直近２本の原料投入用投原管１１０との間に設置すれば良い。更に、変位センサ１１は、電極１０１とこの電極１０１よりも炉中心側の原料投入用投原管１１０との間に設置される場合、電極昇降装置１０２よりも上方に設置され、電極１０１とこの電極１０１よりも炉壁側の原料投入用投原管１１０との間に設置される場合、電極昇降装置１０２よりも下方に設置されるようにしても良い。更に、変位センサ１１は、原料投入用投原管１１０に設置するようにしても良い。

判定装置２０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）やワークステーション等で構成され、例えば、図１に示すように、本発明の後述する検出方法を実行するためのプログラムが記憶されているハードディスク２１と、このプログラムを実行するＣＰＵ等からなる処理部２２と、データを一時的に記憶するメモリ２３とを有している。更に、ハードディスク２１には、例えば、各電極１０１の製錬操業前の初期位置（初期座標）と、各変位センサ１１の設置位置（設置座標）と、各原料投入用投原管１１０の設置位置（初期座標）と、製錬操業前の各変位センサ１１から測定対象の電極１０１までの初期距離等の初期値が予め記憶されている。

そして、処理部２２は、各変位センサ１１から電極１０１までの距離が入力されると、予めハードディスク２１に記憶されている初期値を読み出して、初期値と各変位センサ１１から入力された電極１０１までの距離とに基づいて、各電極１０１の変位量及び変位方向を算出する。なお、初期値と各変位センサ１１から電極１０１までの距離とに基づいて各電極１０１の変位量及び変位方向を算出する算出方法は、従来公知の技術であり、ここでは説明を省略する。

そして、処理部２２は、電極１０１の変位量が所定の閾値以上であると判定した場合、原料投入用投原管詰まりが発生していると推測する。次いで、処理部２２は、どの原料投入用投原管１１０に詰まりが発生しているのかを推定する。具体的に、処理部２２は、閾値以上変位した電極１０１のその変位方向上の原料投入用投原管１１０に詰まりが発生していると推定する。より好ましくは、処理部２２は、図７乃至図９に示すように、変位方向を基準として所定の角度φの範囲の候補領域２４内にある原料投入用投原管１１０に詰まりが発生していると推定する。

より具体的には、処理部２２は、閾値以上変位した電極１０１が１つである場合、その電極１０１の候補領域２４内にある原料投入用投原管１１０に詰まりが発生していると推定する。

例えば、処理部２２は、図７に示すように、電極１０１ｘが所定の閾値以上矢印Ｂ方向に変位した場合、変位方向Ｂに対して、例えば７０度の角度の範囲の候補領域２４ａ内、すなわち、矢印Ｂを中心に左右に３５度ずつの角度の範囲の候補領域２４ａ内にある原料投入用投原管１１０ｅに詰まりが発生していると推定する。なお、所定の角度φは、７０度に限定されるものではなく、４５度や９０度等、適宜変更可能である。

また、処理部２２は、閾値以上変位した電極１０１が複数ある場合、それらの電極１０１の候補領域２４に重複する重複候補領域２５があるか否かを判定し、重複候補領域２５がある場合、その重複候補領域２５内にある原料投入用投原管１１０に詰まりが発生していると推定する。

例えば、処理部２２は、図８に示すように、電極１０１ｙが所定の閾値以上矢印Ｃ１方向に変位するとともに、電極１０１ｚが所定の閾値以上矢印Ｃ２方向に変位した場合、電極１０１ｙの第１の候補領域２４ｂと電極１０１ｚの第２の候補領域２４ｃとが重複する重複候補領域２５内にある原料投入用投原管１１０ｅ，１１０ｊ，１１０ｋに同時に詰まりが発生していると推定する。

すなわち、第１の候補領域２４ｂ内には、原料投入用投原管１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｊ，１１０ｋがあり、第２の候補領域２４ｃ内には、原料投入用投原管１１０ｅ，１１０ｆ，１１０ｊ，１１０ｋがあるが、これら全ての原料投入用投原管１１０で詰まりが発生したと推定するのではなく、第１の候補領域２４ｂと第２の候補領域２４ｃとが重複する重複候補領域２５内にある原料投入用投原管１１０ｅ，１１０ｊ，１１０ｋで同時に詰まりが発生したと推定し、第１の候補領域２４ｂ内にはあるが第２の候補領域２４ｃ内にはない原料投入用投原管１１０ｄと、第２の候補領域２４ｃ内にはあるが第１の候補領域２４ｂ内にはない原料投入用投原管１１０ｆは除外する。

更に、処理部２２は、閾値以上変位した電極１０１が複数あるが、重複候補領域２５がない場合、各電極１０１の候補領域２４内にある原料投入用投原管１１０に詰まりが発生していると判定する。

例えば、処理部２２は、図９に示すように、電極１０１ｘが所定の閾値以上矢印Ｄ１方向に変位するとともに、電極１０１ｙが所定の閾値以上矢印Ｄ２方向に変位した場合、電極１０１ｘの第１の候補領域２４ｄ内にある原料投入用投原管１１０ｅと、電極１０１ｙの第２の候補領域２４ｅ内にある原料投入用投原管１１０ｈとに同時に詰まりが発生したと判定する。

そして、処理部２２は、上述したように原料投入用投原管詰まりが発生していると判定した場合、この結果を表示部３０及びスピーカ４０に出力する。

表示部３０は、例えばＣＲＴモニタ、液晶モニタ及びタッチパネル等の視覚表示装置等で構成されている。そして、表示部３０は、判定装置２０によって原料投入用投原管詰まりが発生していると判定された場合、判定装置２０から入力された結果に基づいて、原料投入用投原管詰まりが発生していると推定された原料投入用投原管１１０に関連付けられた、名称、番号又は記号等の原料投入用投原管情報を表示する。なお、表示部３０には、各電極１０１の変位量や、各変位センサ１１によって測定された電極１０１までの距離を表示するようにしても良い。

スピーカ４０は、判定装置２０によって詰まりが発生していると判定された場合、警告音を出力する。なお、スピーカ４０は、警告音とともに、又は、警告音に代えて、原料投入用投原管詰まりが発生していると特定された原料投入用投原管１１０の原料投入用投原管情報を音声で出力するようにしても良い。

次に、以上のような構成を有する推定装置１において、三相交流電極式円形電気炉１００における原料投入用投原管詰まりの発生を推測し、更に、詰まりの発生した原料投入用投原管を推定する一連の動作について図１０を参照して説明する。

ステップＳ１において、各電極１０１の変位を測定する。具体的には、各変位センサ１１は、鉱石の熔融処理が行われると、自身から対象の電極１０１までの距離を測定して、判定装置２０に出力する。そして、判定装置２０の処理部２２は、各変位センサ１１から電極１０１までの距離が入力されると、予めハードディスク２１に記憶されている初期値を読み出して、初期値と各変位センサ１１から入力された電極１０１までの距離とに基づいて、各電極１０１の変位量及び変位方向を算出する。

次いで、ステップＳ２において、処理部２２は、原料投入用投原管詰まりが発生しているか否かを判定する。具体的には、処理部２２は、各電極１０１の変位量が所定の閾値以上であると判定した場合、原料投入用投原管詰まりが発生していると推測する。なお、処理部２２は、各電極１０１の変位量が所定の閾値以下であると判定した場合、原料投入用投原管詰まりが発生していないと推測し、ステップＳ１に戻り、各電極１０１の変位を測定する。

次いで、ステップＳ３において、処理部２２は、詰まりが発生している原料投入用投原管１１０の推定を行う。具体的には、処理部２２は、閾値以上変位した電極１０１のその変位方向を基準として７０度の範囲内の候補領域２４にある原料投入用投原管１１０に詰まりが発生していると推定する。

より具体的には、処理部２２は、先ず、閾値以上変位した電極１０１が１つであるのか、複数であるのかを判定する。

そして、処理部２２は、閾値以上変位した電極１０１が１つである場合、その電極１０１の候補領域２４内にある原料投入用投原管１１０に詰まりが発生していると推定する。例えば、処理部２２は、図７に示すように、電極１０１ｘだけが所定の閾値以上矢印Ｂ方向に変位した場合、電極１０１ｘの候補領域２４ａ内にある原料投入用投原管１１０ｅに詰まりが発生していると推定する。

また、処理部２２は、閾値以上変位した電極１０１が複数ある場合、次いで、これらの電極１０１の候補領域２４に重複する重複候補領域２５があるか否かを判定する。

そして、処理部２２は、重複候補領域２５がある場合、その重複候補領域２５内にある原料投入用投原管１１０に詰まりが発生していると推定する。例えば、処理部２２は、図８に示すように、電極１０１ｙが所定の閾値以上矢印Ｃ１方向に変位するとともに、電極１０１ｚが所定の閾値以上矢印Ｃ２方向に変位した場合、電極１０１ｙの第１の候補領域２４ｂと電極１０１ｚの第２の候補領域２４ｃとが重複する重複候補領域２５内にある原料投入用投原管１１０ｅ，１１０ｊ，１１０ｋに同時に詰まりが発生していると推定する。

更に、処理部２２は、重複候補領域２５がない場合、それぞれの候補領域２４内にある原料投入用投原管１１０に詰まりが発生していると推定する。例えば、処理部２２は、図９に示すように、電極１０１ｘが所定の閾値以上矢印Ｄ１方向に変位するとともに、電極１０１ｙが所定の閾値以上矢印Ｄ２方向に変位した場合、電極１０１ｘの候補領域２４ｄ内にある原料投入用投原管１１０ｅと電極１０１ｙの候補領域２４ｅ内にある原料投入用投原管１１０ｈとに同時に詰まりが発生していると推定する。

次いで、ステップＳ４において、ステップＳ３の結果を出力する。具体的には、処理部２２は、原料投入用投原管詰まりが発生していると推定した原料投入用投原管１１０に関連付けられた、名称、番号又は記号等の原料投入用投原管情報を、表示部３０及びスピーカ４０に出力する。すると、表示部３０は、この原料投入用投原管情報を表示し、スピーカ４０は、警告音とともに、原料投入用投原管情報を音声で出力する。

以上のように、本発明の推定装置１及び推定方法は、三相交流電極式円形電気炉１００の３本の電極１０１ｘ，１０１ｙ，１０１ｚの変位を測定する変位測定部１０と、変位測定部１０で測定された変位に基づいて三相交流電極式円形電気炉１００の原料投入用投原管詰まりを推測するとともに、詰まりの発生した原料投入用投原管１１０を推定する判定装置２０とを備えることにより、原料投入用投原管詰まりの発生を早急に推測することができ、更に、詰まりの発生した原料投入用投原管１１０を容易に推定することができる。

１推定装置、１０変位測定部、１１変位センサ、２０判定装置、２１ハードディスク、２２処理部、２３メモリ、２４候補領域、２５重複候補領域、３０表示部、４０スピーカ、１００三相交流電極式円形電気炉、１０１電極、１０２電極昇降装置、１０３熔体層、１０４原料鉱石、１０４ａ堆積層、１０５炉内、１０６貫通孔、１１０原料投入用投原管

Claims

少なくとも電極と複数の原料投入用投原管とを備えた三相交流電極式円形電気炉の原料投入用投原管詰まりの発生を推測するとともに、詰まりを起こした原料投入用投原管を推定する原料投入用投原管詰まり推定装置において、
上記電極までの距離の変位を測定する変位測定部と、
上記変位測定部によって測定された結果に基づいて、原料投入用投原管詰まりの発生を推測するとともに詰まりを起こした原料投入用投原管を推定する判定装置とを備え、
上記変位測定部は、複数の変位センサを有し、
上記判定装置は、上記複数の変位センサによって測定された結果に基づいて、上記電極の変位量及び変位方向を算出し、該変位量が閾値以上である場合、原料投入用投原管詰まりが発生したと推測し、該閾値以上変位した電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定し、閾値以上変位した電極が複数あり、更に、各電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域が重複する重複候補領域を有する場合、該重複候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定し、閾値以上変位した電極が複数あるが、各電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域が重複する重複候補領域を有していない場合、各候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定することを特徴とする三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置。
上記変位センサは、上記電極と上記原料投入用投原管との間に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置。
上記変位センサは、上記電極と該電極から少なくとも直近２本の原料投入用投原管との間に設置されていることを特徴とする請求項２に記載の三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置。
上記変位センサは、非接触式センサ又は接触式センサであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定知装置。
上記変位センサによって測定された結果を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置。
上記判定装置によって上記原料投入用投原管詰まりが発生したと推測した場合、上記原料投入用投原管詰まりが発生していると推定された原料投入用投原管に関する原料投入用投原管情報を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置。
上記判定装置によって上記原料投入用投原管詰まりが発生したと推測した場合、警告音及び／又は上記原料投入用投原管詰まりが発生していると推定された原料投入用投原管に関する原料投入用投原管情報を出力するスピーカを更に備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まりの推定装置。
請求項１〜７の何れか１項に記載の三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定装置を用いて、少なくとも電極と複数の原料投入用投原管とを備えた三相交流電極式円形電気炉の原料投入用投原管詰まりの発生を推測するとともに、詰まりを起こした原料投入用投原管を推定する推定方法において、
複数の変位センサが、上記電極までの距離の変位を測定し、
判定装置が、上記複数の変位センサによって測定された結果に基づいて、上記電極の変位量及び変位方向を算出し、該変位量が閾値以上である場合、原料投入用投原管詰まりが発生したと推測し、該閾値以上変位した電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定し、閾値以上変位した電極が複数あり、更に、各電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域が重複する重複候補領域を有する場合、該重複候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定し、閾値以上変位した電極が複数あるが、各電極の変位方向を基準として所定の角度の範囲内の候補領域が重複する重複候補領域を有していない場合、各候補領域にある原料投入用投原管に詰まりが発生していると推定することを特徴とする三相交流電極式円形電気炉における原料投入用投原管詰まり推定方法。