JP6552823B2 - 溶融炉内のチャージの管理方法と対応する積み込み装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電気アークタイプの溶融炉に導入される金属チャージの管理方法と、対応する金属材料の積み込み装置に関する。

金属チャージは、主に鋼鉄の所望の最終組成を得るために選択された金属材料にその都度補充される未分化スクラップからなる。

本発明は、有利には、炉自身に形成された特定の開口部を通して炉に導入されるチャージの管理に関する。

タッピング（ｔａｐｐｉｎｇ）の後、残存する可能性のある液状ヒール（ｈｅｅｌ）と関連して、炉に金属チャージを導入する手順が、溶融する材料を導入するための革新的なステップからなるシーケンスを提供することが知られており、このシーケンスはほとんどの場合、作業者の責任によって実行され命令される。

従って、例えば鋳鉄のスラブを最初に、次に他の種類のスクラップと混合した低価値のスクラップを、次により高い価値のスクラップを、最後に鋳鉄スラブの別の一式を、次々と導入するように、作業者はその都度命令することができる。

導入される各種材料は、得るべき鋼鉄の種類に依存し、材料が導入されるシーケンスは、実行される溶融プロセスによって決定される。

炉には連続したスクラップコンベアを用いて積み込まれることも知られており、このコンベアは炉の屋根又はパネルに形成された特定の穴と連携している。

溶融プロセスの間、この穴は閉じることもできるし、開けておくこともでき、そして炉から出る蒸気は待機状態又は搬送ステップにあるスクラップの上及び／又は間を流れることができることも知られている。このように、蒸気は精製され、同時にスクラップは加熱される。

スクラップがコンベアベルト又は振動コンベアで搬送される場合、これらコンベアは通常、電気アーク炉から少なくとも倉庫まで延在し、通常タイプ及び／又は寸法によって異なる２つのコンベアに、スクラップの山が積まれる。

通常、1つの倉庫につき2本のクレーンが、所望のシーケンスと量のスクラップを積み込むための連続的な搬送機として働く。

所望の種類とシーケンスに従って、専門スタッフがクレーンを制御し命令して、材料を取り上げ積み上げる。

連続的な搬送機の場合に、搬送機に積まれるチャージは、一定の容積を超えてはいけないし、1つのチャージと他のチャージとの間に自由な空間を残してはいけないことが知られている。

この容積は、炉の積み込み穴又は積み込み口の特徴を示している。

チャージの連続性は、省エネルギーと積み込み時間に対して有利である。

クレーンは通常磁石又はタコ足グラブ（ｏｃｔｏｐｕｓ ｇｒａｂｓ）で山からチャージ材料を取り上げ、次に搬送機に積み込むことも知られている。

技術水準において既知の炉に積み込むための解法に関連して、本発明の1つの目的は、連続的な搬送機で搬送されるチャージの連続性の制御である。

溶融プロセスの最後に、所望の特性の金属製品を得るために、チャージの組成を制御することも関連した目的である。

各種チャージのために用いられる特定の材料を積み上げるために用いられる領域を制御し管理することも関連した目的である。

所定の制御された作業計画に従ってすべてを連動させ管理することが、派生した目的である。

クレーンや連続搬送機への制御や命令への専門スタッフの介在を制限し、できれば除外するような溶融炉内の金属チャージの管理方法を完成させることも、本発明の目的である。

上記主な目的と長所は、独立請求項に係る炉内のチャージの管理方法と、対応する積み込み装置によって得られる。従属請求項は、本発明の他の特徴を記載する。

本発明によれば、例えば倉庫の一部のような、１つ以上の貯蔵ゾーンが、互いに異なる様々なチャージ材料を貯蔵するためにそれぞれ指定されている。各貯蔵ゾーンは、分化された領域に分けられて、その分化された領域のそれぞれは順番にそこに置かれるべき各種材料に応じてコード化される。

これ以降、明細書及び請求項で、「各種材料」（ｔｙｐｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ）とは、例えば金属材料の由来（ｏｒｉｇｉｎ）、その組成、存在する不純物又は汚染物質のレベルによって決定された同質の特徴を意味する。例えば、金属材料は低価値スクラップと、より大きな価値のスクラップと、鋳鉄又は他のスラブで構成されている。

変形例によれば、少なくとも主分化領域は、連続的に又は周期的にその領域に存在する材料の体積及び／又は配置を制御する検出装置によって援助される。特に、この検出装置は分化された領域に堆積された金属材料の山の体積プロファイルを検出するのに適しており、そのデータは、例えばチャージを持ち上げるように命令したり、障害物を迂回したりすることによって、積み込み手段と金属材料の間の衝突を防ぐことのできる処理装置に送られる。

従って、存在する材料の量を常時モニターすることができ、必要に応じて補充することができる。

積み込み装置が特定のメモリを備えたデータ処理装置を有し、このデータ処理装置は最も広く用いられる材料に関する少なくとも特定の分化した堆積領域を制御し管理して、溶融プロセスの進捗と関連する必要な機能を実行することは、本発明の範囲内である。

積み込み装置が、例えばガントリー、クレーン、それにタコ足グラブ、磁石又は他の同様の手段のような取り上げ装置といった複数の積み込み手段を有し、又は例えば金属材料を溶融炉に向かって搬送するコンベアのような供給手段に金属材料を積み込むための同様な機能を実行するものを有することは、本発明の範囲内である。

他の実施例では、供給手段は、確定したシーケンスで金属材料が積み込まれ、続けて溶融炉に積み降ろされるバスケット又は他の同様なコンテナを有している。

少なくとも１つの倉庫に存在する積み込み手段の機能は、最終製品を得るために準備されるべき特定のチャージに応じて、データ処理装置によって直接管理され制御される。

本発明の別の変形例によれば、処理装置は移動回数を減らすために積み込み手段の移動軌跡を最適化する。

積み込み手段の最適化された軌跡は、例えば分化された領域に存在する材料の山に対する影響を避けることができ、存在する可能性のある装置や他の障害物に対する影響を避けることができる。また、距離を短くし、材料を取り上げるための分化された領域からの経路を、距離の短縮と堆積空間に接続された管理に必要なものに応じて特定することができる。

また別の実施例では、処理装置は、移動手段の駆動部材をスタートさせるために駆動部材に割り当てられた速度プロファイル又は加速動作のような動作法則も決定し、搬送される吊り下げられた荷物の振動を防ぐために、ブレーキのステップを決定する。

本発明の一実施例によれば、その都度分化された領域から取り上げられる材料の量、例えば容量や重さを検出するセンサが、積み込み手段と関連付けられている。

このように、溶融炉に供給される材料のそれぞれの種類の量を正確に求めることができる。

センサによって検出されたデータは、処理装置によって適切に処理される。

本発明の変形例によれば、ガントリーには、他のガントリーに向かったり、倉庫の構造体やチャージ収容手段に向かって動作する接近装置が設けられて、瞬時にそれらの位置を求めて他のガントリーとの干渉問題を防いだり、又は搬送終了状態を求める。

本発明の変形例では、積み込み装置のデータ処理装置は、直接、双方向で、１つのサイクルの開始とそれに続くサイクルの開始の間の時間範囲における金属チャージの溶融プロセスを管理し制御するもう一つのデータ処理装置と相互に作用する。

上記他の処理装置は、それぞれ溶融炉とコンベアの機能を制御し管理する第一プロセッサと第二プロセッサを備えている。

従って、本発明に係る方法を用いれば、溶融プロセスと得るべき金属製品の最終特性を、逐一、再現可能に制御し管理することができる。

また、この場合、適切な態様で材料の移動と積み込みを実行するために専門スタッフの介在はもはや必要ではない。

本発明が情報のフィードバックを提供し、積み込み装置のデータ処理装置が個別のデータベースに記憶させ更新して、エラー等を識別できることも指摘されなければならない。

本発明のこれら及び他の特徴は、添付した図面を参照して非限定的な例を与える実施例の一形態の以下の記載から明らかになるであろう。

図１は本発明に係る金属材料を溶融炉に積み込む装置の概略正面図である。 図２は図１の装置の概略平面図である。

添付図面を参照して、本発明に係る金属材料を積み込むための装置は、参照符号１０で示され、供給手段、この場合は順番に溶融炉、この場合は電気アーク炉１４へ供給する連続的なコンベア１２への金属チャージの積み込みを管理し制御する。

別の実施例では、供給手段は例えばバスケットのようなスクラップを収容する収容部材からなり、それらは続けて電気炉１４に積み下ろされる金属材料で満たされている。

本発明に係る積み込み装置１０は、金属材料を貯蔵ゾーン、この場合倉庫１３から取り上げて、コンベア１２で利用できるようにする複数の積み込み手段を備えている。

この場合、供給手段は、倉庫１３の２つのコンパートメントで動作し、それぞれクレーン１９、２０、２１、２２が取付けられた４つのガントリー１５、１６、１７、１８からなる。

倉庫１３の２つのコンパートメントには、スクラップ又はチャージ材料の複数の山が置かれている。これらスクラップの山は、それぞれ明確な各種材料からなり、参照符号２３、２４、２５、２６で示されている。各種材料２３−３０は、それぞれ分化された領域３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０に置かれており、各分化された領域３３−４０が各種材料２３−３０の１つずつに対応している。

分化された領域３３−４０は、ガントリー１５−１８の操縦空間の内側に設けられている。

クレーン１９−２２は、実行すべき機能及び取り上げるべき各種材料２３−３０に従って、タコ足グラブ４１又は磁石４２又はその両方を備えている。

ガントリー１５−１８は、従来通り長手方向ガイド４４上をスライドするように取付けられている。

より具体的には、クレーン１９−２２はコンベア１２と関連付けられた積み込みホッパー４６を通してコンベア１２に各種材料２３−３０を荷下ろしする。

ガントリー１５−１８とクレーン１９−２２の両方が、ガイド４４の端部や他のガントリーのような障害物の接近を検出可能な接近装置４５を備えている。

積み込み装置１０は、ガントリー１５−１８、クレーン１９−２２、タコ足グラブ４１、及び磁石４２の駆動部材を制御し命令する処理装置５０を備えている。

幾つかの実施例では、タコ足グラブ４１と磁石４２は、取り上げる金属材料の量及び／又は重さを検出するのに適したセンサ４３も備えている。この場合、センサは処理装置５０に信号を送って、コンベア１２に積み込まれた量の制御をする。

処理装置５０は、接近装置４５からの信号も受信して、駆動部材の異なる動きや動作を制御し管理する。

処理装置５０は、それぞれコンベア１２と電気炉１４の動作／プロセスを制御し調整する第一プロセッサ５１及び第二プロセッサ５２とも相互作用する。

このように、処理装置５０はガントリー１５−１８、クレーン１９−２２、タコ足グラブ４１、及び磁石４２の動作と、溶融プロセスの要求によって決定される電気炉１４とコンベア１２の状態に関しても、制御と命令をすることができる。

本発明によれば、処理装置５０は各分化された領域３３−４０に存在する材料の量を検出する検出装置５５も備えている。

具体的には、検出装置５５は各種材料２３−３０が分化された領域３３−４０から取り上げられた後に残った材料の量を連続的に又は一定の間隔で検出する。

検出装置５５は、各分化された領域３３−４０に存在する材料の量を求めるだけでなく、それらの地面からの高さも検出する。

この分化された領域３３−４０に存在する金属材料の山の高さの検出は、ガントリー１５−１８とクレーン１９−２２の移動を最適化して、タコ足グラブ４１と磁石４２が山にぶつかるのを防ぐ。

本発明の別の実施例によれば、図１に示すように倉庫１３の固定された部分に割り当てられる代わりに、検出装置５５は直接ガントリー１５−１８に位置付けられる。この場合、ガントリー１５−１８の移動中、検出装置５５は量と体積プロファイル、即ち分化された領域３３−４０に存在する材料の山の高さを検出する。これにより、必要な操作のために倉庫１３に存在すべき検出装置の数を減らすことができる。

検出装置５５によって提供される情報に応じて、処理装置５０はオペレーターに存在する金属材料の量に関する情報を供給し、必要と思われる量を補充する。

例えば、検出装置５５はレーザーブラシセンサ、カメラセンサ、Ｘ線センサ、又は同等のもので構成される。

電気炉１４は偏心した投げ込み穴を有し、その穴は１つ以上のジャッキ６０によって移動する。電気炉１４は金属チャージを導入するための導入口６１を有し、それは少なくとも部分的にかつ選択的に閉鎖手段６２によって閉じることができる。

金属チャージはコンベア１２によって導入口６１に向かって送られ、格納式延長部分６３によって閉鎖手段６２とは干渉しないで電気炉１４に荷下ろしされる。

ここに示した例では、有利にはコンベア１２は振動タイプで、電気炉１４の蒸気での金属チャージ１１の予備加熱を可能にするカバー６４を有している。

電気炉１４内の金属チャージ１１の管理方法は、少なくともコンベア１２に積み込むステップと、分化された領域３３−４０に存在する金属材料の量を検出するステップを備えている。

積み込みステップは複数のサブステップを提供し、それらサブステップの間に、処理装置５０によって供給される情報に基づいて、１つ以上のクレーン１９−２２が適切に移動して、所望の分化された領域３３−４０の１つから求められた各種材料２３−３０の１つを取り上げる。

得るべき製品の最終冶金学的特性と関連し、溶融プロセスを開始するために必要なエネルギー消費の最適化と関連して、各種材料２３−３０が取り上げられ、続けてコンベア１２に積み込まれる。

ガントリー１５−１８、クレーン１９−２２、タコ足グラブ４１、及び磁石４２の移動軌跡は処理装置５０によって適切に最適化されて、それらが例えばコンベア１２、ホッパー４６、又は金蔵材料の山のような固定部分と衝突することを防ぐ。この操作は、積み込み手段の移動時間の削減も可能にして、その結果プラントの効率を向上させる。

また、処理装置５０は、ガントリー１５−１８、クレーン１９−２２、タコ足グラブ４１、及び磁石４２に関連付けられた駆動部材に付与される運動法則を規定することができる。具体的には、処理装置５０は、例えばガントリー１５−１８とクレーン１９−２２の始動時と制動時に積み込み手段に付与される速度と加速度の変化の法則を規定することができる。速度と加速度の変化の法則は学習することもできて、搬送される吊り下げられた貨物の存在の影響によるタコ足グラブ４１及び／又は磁石４２の振動を防ぐことができる。これは、金属材料のホッパー４６への積み込み作業のスピードアップを可能にする。

上記のように軌跡を最適化し、速度と加速度の変化の法則を規定するために、処理装置５０はセンサ４３から、及び接近装置４５と検出装置５５からの両方からの信号を受け取る。

ガントリー１５−１８は、金属チャージ１１をコンベア１２の内側に均等に分配できるように、連続的に適切に移動させられる。

第二プロセッサ５２は電気炉１４内の金属材料の溶融と鋳造プロセスの進捗状況に関して、処理装置５０に指示を与える。

溶融及び／又は鋳造の間、処理装置５０はクレーン１９−２２の移動を命令して、クレーン１９−２２は各種材料２３−３０をコンベア１２のホッパー４６に荷下ろしする。

第一プロセッサ５１は金属チャージをコンベア１２の前方に供給し、続けて電気炉１４内に荷下ろしされる。

金属チャージ１１の供給は、後者（ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ）のコンベア１２の内側での均等かつ均一な分配を可能にする。

この目的のために、処理装置５０と第一プロセッサ５１と第二プロセッサ５２との間の相互作用は不可欠である。

本発明の分野と範囲から逸脱することなく、前述のように積み込み装置１０に部品の変形及び／又は追加を行えることは明らかである。

Claims (12)

1. 少なくとも低い価値のスクラップと、より大きな価値のスクラップと、鋳鉄又は他のスラブからなる複数の異なる種類の金属材料を貯蔵ゾーン（１３）に積み上げるステップと、積み込み手段（１９−２２）によって前記貯蔵ゾーン（１３）から連続的なコンベア（１２）へ前記金属材料を取り上げ積み込むステップと、前記コンベア（１２）が前記材料を溶融炉（１４）に荷下ろしする供給ステップと、から少なくともなる溶融炉（１４）内の金属チャージ（１１）の管理方法であって、
   前記積み上げステップで、積み上げられた金属性の各種材料（２３−３０）のそれぞれが積み上げられる複数の異なる分化された領域（３３−４０）に前記貯蔵ゾーン（１３）を分割し、
   前記分化された領域（３３−４０）は同種の特徴を有する金属材料を含むようにそこに積み上げられる金属性の各種材料（２３−３０）に応じて体系化され、
   少なくとも異なる特定の積み込み手段（１９−２２）が前記分化された領域（３３−４０）のそれぞれと関連付けられ、
   得るべき製品の最終冶金学的特性と関連して、前記取り上げ積み込みステップの間、処理装置（５０）が、前記分化された領域（３３−４０）の少なくとも１つから選択された各種材料（２３−３０）を取り上げ前記コンベア（１２）に積み込む１つ以上の前記特定の積み込み手段（１９−２２）の動作を制御し、命令を出し、
   前記取り上げ積み込みステップの間、前記処理装置（５０）が、前記各種材料（２３−３０）を連続的に移動させて、コンベア内で、クレーンが１回で搬送する金属チャージの量は、それぞれ、一定の容積内であり、クレーンが１回で搬送し、コンベアへ積み込んだ金属チャージと、クレーンが他の１回で搬送し、コンベアへ積み込んだ金属チャージとの間には、コンベアの内側で、空間がなく、連続しているように分配するように、ガントリー（１５−１８）とクレーン（１９−２２）と前記各種材料（２３−３０）の取り上げ装置（４１，４２）の動作を連携させることを特徴とする方法。
2. 前記分化された領域（３３−４０）の幾つかに少なくとも存在する各種材料（２３−３０）の量及び／又は体積プロファイルを検出するステップを備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記処理装置（５０）が前記コンベア（１２）と前記積み込み手段（１９−２２）の機能と相互作用して、前記溶融プロセスの進捗状況に応じた必要な機能、即ち追加材料をクレーンに積み込ませ、コンベアで溶融炉に供給させる制御を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記取り上げ積み込むステップの間、前記処理装置（５０）が前記ガントリー（１５−１８）と前記クレーン（１９−２２）と前記取り上げ装置（４１，４２）の動作の法則、即ち速度プロファイル又は加速動作を決定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記処理装置（５０）が前記ガントリー（１５−１８）と前記クレーン（１９−２２）と前記取り上げ装置（４１，４２）の少なくとも１つと連携したセンサ（４３）からの信号を受信して、その都度前記取り上げ装置（４１，４２）が取り上げる金属材料の量を決定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 溶融炉（１４）内の金属チャージ（１１）の管理装置であって、
   少なくとも低い価値のスクラップと、より大きな価値のスクラップと、鋳鉄又は他のスラブからなる複数の異なる種類の金属材料を積み上げる貯蔵ゾーン（１３）と、
   前記材料を前記貯蔵ゾーン（１３）から取り上げて連続的なコンベア（１２）に積み込む積み込み手段（１９−２２）と、を備え、
   前記コンベア（１２）は前記金属材料を前記溶融炉（１４）に荷下ろしし、
   前記貯蔵ゾーン（１３）は複数の異なる分化された領域（３３−４０）に分けられ、それぞれの領域は異なる各種材料（２３−３０）を収容するように構成され、前記異なる領域のそれぞれは積み上げられた金属各種材料に応じたコードを有し、同質の金属材料を収容し、
   前記分化された領域（３３−４０）のそれぞれに少なくとも固有の区別される前記積み込み手段（１９−２２）が関連付けられ、
   前記管理装置はさらに、処理装置（５０）を備えており、
   前記処理装置が、得るべき製品の最終冶金学的特性と関連して、前記分化された領域（３３−４０）の少なくとも１つから各種材料（２３−３０）を取り上げるために１つ以上の前記積み込み手段（１９−２２）の動作を制御し、命令を出し、
   前記積み込みステップの間、前記処理装置（５０）が、前記各種材料（２３−３０）を連続的に移動させて、コンベア内で、クレーンが１回で搬送する金属チャージの量は、それぞれ、一定の容積内であり、クレーンが１回で搬送し、コンベアへ積み込んだ金属チャージと、クレーンが他の１回で搬送し、コンベアへ積み込んだ金属チャージとの間には、コンベアの内側で、空間がなく、連続しているように分配するように、ガントリー（１５−１８）とクレーン（１９−２２）と前記各種材料（２３−３０）の取り上げ装置（４１，４２）の動作を連携させる
   ことを特徴とする装置。
7. 少なくとも前記分化された領域（３３−４０）の幾つかに存在する前記異なる各種材料（２３−３０）の少なくとも量及び／又は体積プロファイルを検出する検出装置（５５）を備えていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記検出装置（５５）が、レーザーブラシセンサ、カメラセンサ、X線センサからなるグループから選択されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記積み込み手段（１９−２２）の動きや位置を制御する障害物の接近を検出可能な接近装置（４５）が前記積み込み手段（１９−２２）の少なくとも幾つか及び前記処理装置（５０）と関連付けられていることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記処理装置（５０）が、それぞれ前記コンベア（１２）と前記溶融炉（１４）とに命令し制御する前記コンベア（１２）に関連付けられた第一プロセッサ（５１）と、前記溶融炉（１４）に関連付けられた第二プロセッサ（５２）の少なくとも１つに接続されていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記積み込み手段（１９−２２）が、少なくともガントリー（１５−１８）とクレーン（１９−２２）と前記各種材料（２３−３０）の取り上げ装置（４１，４２）を備えていることを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記取り上げ装置（４１，４２）で取り上げられた材料の量を検出するセンサ（４３）が前記ガントリー（１５−１８）と前記クレーン（１９−２２）と前記取り上げ装置（４１，４２）の少なくとも１つと関連付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。

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