JP6435761B2

JP6435761B2 - モールドコンベアの鋳型変形検知装置

Info

Publication number: JP6435761B2
Application number: JP2014206163A
Authority: JP
Inventors: 菊池　裕二; 裕二菊池
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: JP2016074000A

Description

本発明は、モールドコンベアの鋳型変形検知装置に関する。例えば銅製錬プロセスでは、転炉から排出される転炉スラグを塊状物に鋳造しつつ次工程に搬送するためにモールドコンベアが用いられる。本発明は、このようなモールドコンベアの鋳型の変形を検知するための鋳型変形検知装置に関する。

銅の乾式製錬プロセスでは、原料を自熔製錬炉で処理してカワ（銅濃度：60重量％程度）を得て、そのカワを転炉で処理して粗銅（銅濃度：98重量％程度）を得る。そして、粗銅から電解アノードを鋳造し、電解精錬により電気銅（銅濃度：99.9重量％程度）を生産している。

原料中の不要分は、自熔製錬炉からは自熔炉スラグ（銅濃度：0.6重量％程度）として、転炉からは転炉スラグ（銅濃度：6重量％程度）として分離される。自熔炉スラグからは、ケーソン中詰材、ブラスト材、路盤材などが生産される。一方、転炉スラグは残存銅分を回収するために選鉱工程を経て自熔製錬炉に繰り返し装入される。

転炉から排出された転炉スラグはモールドコンベア（例えば、特許文献１）により次工程に搬送される。転炉から排出された直後の転炉スラグは高温（1,200〜1,300℃）の溶体であり、これがモードコンベアの装入端から鋳型に鋳込まれる。転炉スラグは搬送過程で冷却固化され塊状物となって排出端から排出される。

モールドコンベアの鋳型は、装入端において転炉スラグが鋳込まれた時には450℃以上になり、排出端まで搬送された時には360℃程度、再び装入端に戻ってきた時には110℃程度まで温度が低下する。そして、溶体を注がれることによって再び温度が上昇する。鋳型はこのような熱履歴を繰り返しているため、変形したり割れたりすることがある。そのため、鋳型が搬送過程で狭小部分を通過できずに、挟まれてしまう場合がある。

モールドコンベアは、端部に設けられたスプロケットを電動モータで回転させることで運転される。電動モータにはショックリレーやメータリレーなどの保護装置が設けられており、鋳型の搬送に過負荷がかかり電動モータに過電流が流れる場合に自動停止するよう設計されている。

しかし、鋳型が変形して狭小部分に挟まれる場合、電動モータにかかる負荷がそれほど大きくない場合があり、保護装置が動作せずに運転し続けることがある。そうすると、変形した鋳型がモールドコンベアの狭い隙間に挟まれながら無理やり動かされ、モールドコンベアが破損することがある。変形した鋳型の撤去だけであれば比較的短時間で補修作業が終了するところ、モールドコンベアが破損するとその補修には長時間を要するため、転炉の操業を妨げ、ひいては乾式製錬プロセスの操業効率を低下するという問題がある。

特開２００１−７９６５６号公報

本発明は上記事情に鑑み、鋳型の変形を検知できるモールドコンベアの鋳型変形検知装置を提供することを目的とする。

第１発明のモールドコンベアの鋳型変形検知装置は、モールドコンベアに備えられた鋳型の変形を検知するための鋳型変形検知装置であって、前記鋳型の搬送方向と略直交し、未変形の前記鋳型から所定間隔を開けて配置された検知棒と、変形した前記鋳型との接触による前記検知棒の前記鋳型の搬送方向への移動を検知する検知器と、を備え、前記所定間隔は前記鋳型の変形量の許容限界に設定されていることを特徴とする。
第２発明のモールドコンベアの鋳型変形検知装置は、第１発明において、前記検知棒を支持する支持部材を備え、前記支持部材は、前記鋳型の搬送方向に上昇する傾斜部を有し、前記検知棒は、前記傾斜部に載せられ、前記鋳型の上方に配置されていることを特徴とする。
第３発明のモールドコンベアの鋳型変形検知装置は、第２発明において、前記検知棒を係留する係留索を備えることを特徴とする。
第４発明のモールドコンベアの鋳型変形検知装置は、第１、第２または第３発明において、前記検知棒は、配管用炭素鋼鋼管であることを特徴とする。
第５発明のモールドコンベアの鋳型変形検知装置は、第１、第２、第３または第４発明において、前記検知棒は、前記鋳型が排出端から装入端に搬送される部分に配置されていることを特徴とする。

第１発明によれば、変形した鋳型が検知棒に触れると、検知棒が鋳型の搬送方向へ移動し、それを検知器が検知する。これにより、鋳型の変形を検知できる。
第２発明によれば、検知棒が傾斜部に載せられているため、検知棒が鋳型の搬送方向へ移動すると鋳型との間隔が広がり、変形した鋳型の通過を許容する。そのため、検知棒が変形した鋳型に押されて破損することを防止できる。また、鋳型の搬送方向へ移動した検知棒は自重で元の位置に戻るため、繰り返し検知できる。さらに、モールドコンベアの振動による検知棒の移動が抑制され、誤検知を防止できる。
第３発明によれば、検知棒が係留されているため、検知棒が支持部材から脱落してもモールドコンベアの内部に侵入することを防止できる。
第４発明によれば、検知棒として配管用炭素鋼鋼管を用いるので、十分な耐熱性がある。また、配管用炭素鋼鋼管は容易に入手でき、安価であるので、設備コストを低減できる。
第５発明によれば、検知棒が、鋳型が排出端から装入端に搬送される部分に配置されているので、鋳型の温度が低下しており、検知棒が熱により変形することを防止できる。

モールドコンベア１０の側面図である。本発明の一実施形態に係る鋳型変形検知装置Ａの平面図である。同鋳型変形検知装置Ａの側面図である。同鋳型変形検知装置Ａにおける支持部材２２周辺の拡大平面図である。同鋳型変形検知装置Ａにおける支持部材２２周辺の拡大側面図であり、（Ａ）図は通常の状態、（Ｂ）図は変形した鋳型１２が通過するときの状態を示す

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係る鋳型変形検知装置は、モールドコンベアに備えられた鋳型の変形を検知するための装置である。モールドコンベアは、例えば銅製錬プロセスにおいて、転炉から排出される転炉スラグを塊状物に鋳造しつつ次工程に搬送するために用いられる。以下では転炉スラグを搬送するモールドコンベアを例に説明するが、これに限定されず、他の用途のモールドコンベアに本発明を適用してもよい。

（モールドコンベア）
図１に示すように、モールドコンベア１０は、一対の無端チェーン１１（図１では一方の無端チェーン１１のみを示す。）を備えており、それらの間に複数の鋳型１２が架け渡された構造を有している。モールドコンベア１０の装入端（図１における右端）および排出端（図１における左端）には、それぞれスプロケット１３が設けられており、無端チェーン１１が巻き掛けられている。

少なくとも一方のスプロケット１３（図１では排出端側のスプロケット１３）には、減速機を介して電動モータ１４が接続されている。この電動モータ１４の駆動により無端チェーン１１が回転し、鋳型１２が装入端と排出端との間を循環する。

モールドコンベア１０の装入端には、樋１５が設けられており、転炉から排出された転炉スラグを鋳型１２の中に流し込んでいる。鋳型１２が装入端から排出端に搬送される間に、鋳型１２内の転炉スラグが冷却固化され塊状物となる。鋳型１２は、排出端で反転して開口部が下向きとなる。この時に塊状物が鋳型１２から脱落して排出される。その後、鋳型１２は再び装入端まで搬送される。

なお、モールドコンベア１０の寸法は特に限定されないが、例えば全長が100m以上、横幅が約2.5mである。また、無端チェーン１１は、１つのコマが長さ約45cm、幅約10cmと大きなものである。鋳型１２の寸法も特に限定されないが、搬送方向の長さは無端チェーン１１のコマの長さと同じ約45cmであり、搬送方向と垂直な水平方向の長さが約2mである。各鋳型１２には、長手方向に沿って６つの溶体受皿が形成されており、その深さは約25cmである。

（鋳型変形検知装置）
つぎに、本実施形態に係る鋳型変形検知装置Ａを説明する。
前述のごとく、モールドコンベア１０の鋳型１２は、熱により変形することがある。変形した鋳型１２はモールドコンベア１０の狭小部分に挟まれてしまう恐れがある。そこで、鋳型変形検知装置Ａにより鋳型１２の変形を検知する。

鋳型変形検知装置Ａの設置位置は特に限定されないが、モールドコンベア１０の狭小部分より搬送方向手前とすることが好ましい。この位置に鋳型変形検知装置Ａを設置すれば、変形した鋳型１２が狭小部分に侵入する前に鋳型１２の変形を検知して、モールドコンベア１０の運転を停止できるからである。本実施形態の鋳型変形検知装置Ａは、装入端の近傍であって、鋳型１２が排出端から装入端に搬送される部分、すなわち、鋳型１２が底面を上方に向けて搬送される部分に設けられている。

図２および図３に示すように、鋳型変形検知装置Ａは、検知棒２１と、検知棒２１の両端部を支持する一対の支持部材２２と、一方の支持部材２２に設けられた検知器２３とを備えている。支持部材２２は、モールドコンベア１０のフレーム等に固定されている。なお、図３においては、支持部材２２および検知器２３を省略している。

検知棒２１は、両端部が支持部材２２に支持され、鋳型１２の搬送方向（図２および図３における矢印方法）と略直交して水平に配置されている。また、検知棒２１は、鋳型１２の底面側に配置されており、未変形の鋳型１２の底面から所定間隔ｄを開けて配置されている。なお、所定間隔ｄは、鋳型１２の変形量の許容限界として、例えば、未変形の鋳型１２とモールドコンベア１０の狭小部分とのクリアランスが設定される。

検知棒２１の素材は特に限定されないが、配管用炭素鋼鋼管を用いることが好ましい。配管用炭素鋼鋼管は十分な耐熱性（耐熱温度：-15℃〜350℃）があり、熱により変形して誤作動が発生することを低減できるからである。また、配管用炭素鋼鋼管は容易に入手でき、安価であるので、設備コストを低減できるからである。

前述のごとく、鋳型変形検知装置Ａは、鋳型１２が排出端から装入端に搬送される部分に設けられている。鋳型１２は、装入端において転炉スラグが鋳込まれた時に450℃以上になり、排出端まで搬送された時には360℃程度、再び装入端に戻ってきた時には110℃程度まで温度が低下する。そのため、鋳型１２が排出端から装入端に搬送される部分は、他の部分に比べて鋳型１２の温度が低下している。この部分に検知棒２１が配置されているので、鋳型１２の温度が低下しており、検知棒２１が熱により変形することを防止できる。

図４および図５に示すように、支持部材２２の上部には、Ｖ字状の切り欠きが形成されている。この切り欠きは、鋳型１２の搬送方向（図４および図５における右方向）に向かって上昇する傾斜部２２ａと、傾斜部２２ａの最も下った位置において鉛直方向に沿って立設する鉛直部２２ｂとからなる。なお、傾斜部２２ａの水平面に対する傾斜角度は特に限定されないが、例えば15°である。

検知棒２１は、支持部材２２の傾斜部２２ａに載せられ、鋳型１２の上方に配置されている。通常は、検知棒２１は傾斜部２２ａの最も下った位置において鉛直部２２ｂに側部を支えられて静止している（図５（Ａ））。そのため、モールドコンベア１０の振動による検知棒２１の移動が抑制され、誤検知を防止できる。

一方、変形した鋳型１２が検知棒２１を通過すると、その鋳型１２が検知棒２１を搬送方向に押して、傾斜部２２ａに沿って移動させる（図５（Ｂ））。この際、検知棒２１は傾斜部２２ａに載せられているため、検知棒２１は鋳型１２の搬送方向へ移動するとともに、上昇して鋳型１２との間隔が広がる（間隔ｄよりも大きくなる）。そのため、変形した鋳型１２の通過を許容でき、検知棒２１が変形した鋳型１２に押されて破損することを防止できる。

支持部材２２に設けられた検知器２３は、検知棒２１が静止位置（傾斜部２２ａの最も下った位置）から鋳型１２の搬送方向へ移動したこと（図５（Ｂ）の状態）を検知する機能を有する。検知器２３は、上記機能を有すればその構成は特に限定されない。例えば、検知器２３として旋回アーム２３ａを備えるリミットスイッチを用いればよい。検知棒２１が静止位置にある場合は、検知棒２１が旋回アーム２３ａを下方に押し込む（図５（Ａ））。検知棒２１が移動した場合には、検知棒２１が旋回アーム２３ａから離れて、旋回アーム２３ａが上方に旋回する（図５（Ｂ））。上記旋回アーム２３ａの動きをリミットスイッチが検知することで、検知棒２１が鋳型１２の搬送方向へ移動したことを検知できる。なお、検知器２３として、リミットスイッチのほかに、非接触センサ等他のセンサを用いてもよい。

鋳型変形検知装置Ａは、以上の構成を有するので、変形した鋳型１２が検知棒２１に触れると、検知棒２１が鋳型１２の搬送方向へ移動し、それを検知器２３が検知する。これにより、鋳型１２の変形を検知できる。なお、検知棒２１が傾斜部２２ａに載せられているため、鋳型１２の搬送方向へ移動した検知棒２１は自重で元の位置（静止位置）に戻る。そのため、繰り返し検知できる。

鋳型変形検知装置Ａが鋳型１２の変形を検知した場合は、モールドコンベア１０の運転を停止すればよい。その方法としては種々の方法を採用できる。例えば、鋳型変形検知装置Ａが鋳型１２の変形を検知した場合に、電動モータ１４への通電を遮断したり、制動装置を作動させたりすることで、自動的に運転を停止させればよい。また、鋳型変形検知装置Ａが鋳型１２の変形を検知した場合に警報装置を作動させ、作業員が手動でモールドコンベア１０の運転を停止するよう構成してもよい。

ところで、鋳型１２の変形が大きすぎる場合や、鋳型１２との衝突により検知棒２１が弾かれた場合には、検知棒２１が支持部材２２から脱落する恐れがある。そこで、図３に示すように、検知棒２１は係留索２４で係留することが好ましい。係留索２４の一端は検知棒２１の端部に固定され、他端はモールドコンベア１０のフレーム等に固定されている。なお、係留索２４の素材は特に限定されないが、ステンレスワイヤーを用いれば耐熱性を有するので好ましい。

このように、検知棒２１を係留することで、検知棒２１が支持部材２２から脱落しても、モールドコンベア１０の内部に侵入して紛失したり、落下の衝撃により検知棒２１が変形したりすることを防止できる。

〔その他の実施形態〕
検知棒２１は、鋳型１２の上方に限らず、下方に配置してもよい。また、鋳型１２の底面側に限らず、上面側に配置してもよい。検知器２３は、支持部材２２の一方に設けてもよいし、両方に設けてもよい。検知棒２１の一端を前記検知器２３を有する支持部材２２で支持し、他端は他の構成の支持部材で支えてもよい。

つぎに、実施例を説明する。
以下に説明する実施例１および比較例１における共通の条件は以下のとおりである。
モールドコンベアのサイズ：全長102.8m、幅2.65m
モールドコンベア搬送速度：1.00〜2.66m／分
電動モータの定格電流：39.2A
操業期間：６か月

（実施例１）
上記実施形態に係る鋳型変形検知装置Ａを用いた。その結果、鋳型１２の変形により１回の緊急停止が発生した。しかし、変形した鋳型１２が狭小部分に挟まれることはなく、鋳型１２を容易に除去できた。また、モールドコンベア１０に損傷はなかった。そのため、転炉の操業に影響はなかった。

（比較例１）
鋳型変形検知装置Ａを用いなかった。電動モータ１４の保護装置として設定値が55Aのショックリレーを用いた。その結果、変形した鋳型１２を検知できず、変形した鋳型１２が狭小部分に挟まれモールドコンベア１０が損傷した。また、復旧作業に５時間を要し、転炉の操業を停止させる必要があった。

なお、転炉は、スラグを生成する造カン期と粗銅を生成する造銅期とからなるバッチを繰り返し行う。造カン期の終了時に転炉スラグが排出され、このタイミングに合わせてモールドコンベア１０が運転される。そのため、転炉スラグが排出されない期間であればモールドコンベア１０を停止させても転炉の操業に影響はない。しかし、転炉の１バッチは３時間程度であることから、モールドコンベア１０を５時間停止させると、転炉の操業を停止させる必要がある。

１０モールドコンベア
１１無端チェーン
１２鋳型
１３スプロケット
１４電動モータ
１５樋
Ａ鋳型変形検知装置
２１検知棒
２２支持部材
２３検知器
２４係留索

Claims

モールドコンベアに備えられた鋳型の変形を検知するための鋳型変形検知装置であって、
前記鋳型の搬送方向と略直交し、未変形の前記鋳型から所定間隔を開けて配置された検知棒と、
変形した前記鋳型との接触による前記検知棒の前記鋳型の搬送方向への移動を検知する検知器と、を備え、
前記所定間隔は前記鋳型の変形量の許容限界に設定されている
ことを特徴とするモールドコンベアの鋳型変形検知装置。
前記検知棒を支持する支持部材を備え、
前記支持部材は、前記鋳型の搬送方向に上昇する傾斜部を有し、
前記検知棒は、前記傾斜部に載せられ、前記鋳型の上方に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のモールドコンベアの鋳型変形検知装置。
前記検知棒を係留する係留索を備える
ことを特徴とする請求項２記載のモールドコンベアの鋳型変形検知装置。
前記検知棒は、配管用炭素鋼鋼管である
ことを特徴とする請求項１、２または３記載のモールドコンベアの鋳型変形検知装置。
前記検知棒は、前記鋳型が排出端から装入端に搬送される部分に配置されている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のモールドコンベアの鋳型変形検知装置。