JPH02188435A - ロックウール溶融物の定量出湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主にロックウール（石綿）の製造ラインにお
いて、電気溶融炉で溶融したロックウール原料を炉壁に
設けた出湯口から製綿機に定量出湯するのに使用される
ロックウール溶融物の定量出湯装置に関する。

〔従来の技術〕

ロックウールは、その原料を電気溶融炉において溶融し
、この溶融物を製綿機に出湯して吹製法またはスピニン
グ法により繊維化することによって製造されている。

なお、ロックウール原料としては、従来、安山岩や玄武
岩等が利用されていたが、最近では品質の安定化を図る
ため、金属の精練滓、主に高炉スラグを主原料とし、こ
れに化学成分の調整のための副原料としてケイ石、ドロ
マイト、石灰岩等を添加している。

ところで、上記ロックウールの製造において良質の繊維
製品を得るためには、製綿機にその性能に応じた量の溶
融原料を常時一定量で供給することが必要であり、その
ためには電気溶融炉で溶融したロックウール原料溶融物
を製綿機に連続して定量出湯する必要がある。

この電気溶融炉におけるロックウール溶融物の定量出湯
装置としては、従来、例えばカーボン系やセラミック系
耐火物により形成された炉壁に開口した排出用ノズルの
出湯口に対向して昇降可能なスライドゲートを設け、こ
のスライドゲートにより上記出湯口から流出する溶融物
の出湯量を制御する手段が研究、開発されている。

この場合、スライドゲートにより出湯口の開口面積を直
接制御して溶融物の出湯量を制御するもの、または出湯
による炉内溶融物の残存量が出湯口から浴面までのヘッ
ド高さに影響されることに着目しこのヘッド高さをほぼ
一定に保つべくスライドゲートにより実質的に出湯口の
高さを変えるもの等が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の定量出湯装置は、スライドゲ
ートにより出湯口の開口面積を直接制御したり、出湯口
の位置を変えるものであるが、この種のロックウール電
気溶融炉においてはスライドゲートにより出湯量を制御
することと関係なく出湯口の開口面積が変化してしまう
不具合がある。

すなわち、ロックウール溶融物の炉内温度は１４５０〜
１６００℃程度であり、この温度状態のロックウール溶
融物は化学反応性がきわめて強い性質がある。

このため、排出用ノズルに連なる出湯口を、例えばセラ
ミック系耐火物で構成した場合は、この耐火物の成分が
ロックウール原料の成分に似ていることから濡れ性が良
く、ロックウール溶融物が耐火物を浸蝕したり、逆に耐
火物に固着することがある。

つまり、ロックウール溶融物の炉内温度が１６００℃程
度の高温で流量が多い場合は、このロックウール溶融物
の流れに接する出湯口の耐火物が溶融物の流れに伴う機
械的な力も作用して次第に浸蝕され、このため出湯口の
開口面積が大きくなり、流量が次第に増す。

一方、ロックウール溶融物の炉内温度が１４５０℃程度
の低温で流量が少ない場合は、ロックウール溶融物の流
れに接する出湯口の耐火物表面に小さな凝固物が付着す
るようになる。この凝固物の形成は、下流側の方が溶融
物の温度が下がることにより著しく発生し、しかも上流
側の凝固物がある程度成長すると流れによる機械的な力
で剥ぎとられてこれが下流側に再び付着して凝固するな
どの現象が見られ、このため出湯口の開口面積は次第に
小さくなり、流量が減少する。

そして、溶融物の流量が減少し始めると輸送される熱量
も減るので、下流側の耐火物とこれに接する溶融物の温
度も下がり、付着（沈着）が加速して凝固物の形成が急
速に進行する。すなわち、付着や沈着が一旦発生しだす
と加速度的に進み、遂には出湯口が凝固物により閉塞さ
れてしまう不具合がある。

また、閉塞に至らないまでも耐火物に付着したロックウ
ール凝固物は剥離し難く、このため開口面積を小さくす
る方向への制御は可能であっても、開口面積を大きくす
る制御はできなくなってしまう。

出湯口が閉塞されてしまった場合は、ボーリングマシン
で穴開は作業を行なわなければならず、この作業は面倒
である。

このような現象は、出湯口の周壁をロックウールと化学
的性質が似ている耐火物で構成することに原因しており
、したがって出湯口を耐火物に代わって金属材料で形成
することが考えられる。

出湯口を金属材料で形成した場合は、浸蝕が起り難く、
またロックウール溶融物の濡れ性が低く、かつ出湯口の
表面が滑らかになるため溶融物の付着が少なくなると考
えられる。

しかしながら、ロックウール溶融物の温度は１４５０〜
１６００℃程度もあり、このような高温状態に耐えるに
は、一般に高融点金属が必要とされており、このような
高融点金属は高価であるとともに加工も難しい不具合が
ある。

これに対し、融点の低い金属は安くて加工性に優れてい
るが、耐熱強度に劣る欠点がある。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、そ
の目的とするところは、溶融物の付着による出湯口の閉
塞や、浸蝕による出湯口の拡大を防止し、かつ安価であ
り、ロックウール溶融物の出湯量を一定に制御すること
が容易となる定量出湯装置を提供しようとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、電気炉の炉壁に、排出用ノズルに連なる出湯
口を備えた固定ゲートを設けるとともに、この固定ゲー
トに、上記出湯口から流出する溶融物の流出量を制御す
るスライドゲートを昇降可能に設け、これら固定ゲート
およびスライドゲートはそれぞれ融点の低い金属材料に
より形成されるとともに、内部に冷却媒体が循環される
冷却通路を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、固定ゲートおよびスライドゲートはそ
れぞれ金属材料により形成されているので浸蝕が起り難
く、またこれら固定ゲートおよびスライドゲートは内部
に形成した冷却通路に冷却媒体を流すことにより一定の
低温状態に保たれ、したがって比較的低融点の金属を使
っても耐久性を保持することができる。そして、出湯口
の表面が一定の低温状態に保たれていることから、ロッ
クウール溶融物の濡れ性が低く、出湯口の表面に溶融物
が薄い膜状となって付着し、しかしながらこの薄膜は成
長することなく一定に保たれ、したがって溶融物の付着
による出湯口の閉塞や、浸蝕による出湯口の拡大が防止
される。このようなことから、スライドゲートにより上
記出湯口から流出する溶融物の出湯量を高精度に制御す
ることができる。

〔実施例〕

以下本発明について、第１図ないし第４図に示す一実施
例にもとづき説明する。

まず、電気溶融炉の構造を説明すると、第１図において
、１は電気溶融炉の炉体、２は炉蓋であり、これら炉体
１および炉蓋２は、カーボン系やセラミック系を主体と
した耐火物にて構成されている。

炉体１は架台３上に炉内ｆｆ１ｉｌ）Ｉ走用ロードセル
４を介して傾動可能に支持されている。

５は炉蓋２を貫通させて炉内に挿入された複数本の電極
であり、これら各電極５は、炉体１の外側に立設した垂
直マスト６に昇降可能に支持させた電極保持アーム７に
保持されている。

また、８および９は炉内にロックウール原料を投入する
主原料および副原料投入管であり、ロックウールの主原
料、例えば高炉スラグ（ここでは溶融スラグ）は、取鍋
１０により搬送されて主原料投入管８の上部のホッパ８
ａに投入され、主原料投入管８から炉内に装入される。

また、副原料は、炉の上方に設置した副原料貯槽１１か
ら副原料供給装置１２を介して副原料投入管９に供給さ
れ、この副原料投入管９から炉内に装入される。

１４は炉体１の炉壁に設けられた排出用ノズルであり、
出口側が細く形成されている。この排出用ノズル１４の
出口側開口部には固定ゲート１５が上記炉体１の外壁面
に固定して配置されている。

この固定ゲート１５には上記排出用ノズル１４に連なる
出湯口１６が形成されている。なお、この出湯口１６の
開口形状は円形、楕円形、長孔なと種々の形状でよい。

このような固定ゲート１５の外面側には、スライドゲー
ト１７が昇降自在に対向されている。

このスライドゲート１７はスライドゲート昇降機構１８
により昇降されるようになっている。このスライドゲー
ト昇降機構１８はその内部構造を図示しないが、例えば
スライドゲート１７に連結したスクリューロッド１９に
螺合させたナツト部材と、このナツト部材を回転駆動す
るモータとからなっており、スライドゲート１７は上記
ナツト部材の回転によりスクリューロッド１９を介して
昇降されるようになっている。

上記固定ゲート１５およびスライドゲート１７の詳細な
構造例を第２図および第３図に示す。

スライドゲート１７は固定ゲート１５に形成した出湯口
１６を覆っている。このスライドゲート１７は、上記出
湯口１６の開口面積よりも十分大きなものとされており
、このスライドゲート１７には上記出湯口１６の開口面
積を変化させる調節孔２０が形成されている。この調節
孔２０の形状は円形、楕円形、長孔または切欠きなど種
々の形状でよいが、本実施例ではだるま形孔としである
。

このようなスライドゲート１７は固定ゲート１５の前面
に設けた一対のガイドレール２１．２１により案内され
て昇降されるようになっている。

そして、これら固定ゲート１５およびスライドゲート１
７はそれぞれ銅、鉄、鋼あるいはこれらの合金などのよ
うな比較的融点の低い金属で形成されており、本実施例
ではＳＳ材（−膜構造用圧延鋼材）が使用されている。

また、これら固定ゲート１５およびスライドゲート１７
の内部には、それぞれ出湯口１６および調節孔２０を取
り囲むようにして冷却通路としてのウォータジャケット
２２．２３が形成されている。

固定ゲート１５のウォータジャケット２２は、流入口２
４から導入した冷却媒体、たとえば水を第３図の破線矢
印で示すように出湯口１６の回りを循環させて流出口２
５から排出させるようになっている。なお、２６は仕切
板、２７は冷却水の迂回案内板である。

スライドゲート１７のウォータジャケット２３は、導入
口２８から導入した冷却液、たとえば水を第３図の実線
矢印で示すように調節孔２０の回りを循環させて導出口
２９から流出させるようになっている。

次に、上記の構成による実施例の作用について説明する
。

炉内溶融物Ａの出湯方法としては、出湯にともなって炉
内に原料を連装しながら、原料の溶融と出湯とを連続し
て行なう方法と、炉内への原料供給を停止しておいて出
湯する方法（いづれの場合でも電極５．５への通電を継
続して溶融物Ａの温度を維持している）とがあるが、こ
こでは炉内への原料供給を停止しておいて出湯する場合
について説明する。

炉内にロックウール原料（主原料および副原料）を所定
量収容してこのロックウール原料（主原料および副原料
）を電極５，５への通電により溶融する。なお、ロック
ウール溶融物の炉内温度は１４５０〜１６００℃程度で
ある。

一方、固定ゲート１５およびスライドゲート１７には、
それぞれウォータジャケット２２゜２３に水を流し、こ
れら固定ゲート１５およびスライドゲート１７を水冷す
る。

固定ゲート１５においては流入口２４がら水を供給して
流出口２５から排出させることにより、出湯口１６の回
りを水で循環冷却し、またスライドゲート１７において
は導入口２８から水を導、大して導出口２９から流出さ
せることにより調節孔２０の回りを水で循環冷却する。

これにより、これら固定ゲート１５およびスライドゲー
ト１７のロックウール溶融物Ａと接する面を低い温度に
維持する。

前記スライドゲート１７は、出湯開始前にはその調節孔
２０が固定ゲート１５の出湯口１６より下にくる位置、
すなわちスライドゲート１７で出湯口１６を完全に閉塞
する位置に下降されており、出湯開始時に上昇される。

このスライドゲート１７を上昇させて行くと、その調節
孔２ｏが出湯口１６と重なる位置にきたときに出湯口１
６が開口され、炉内の溶融物Ａが出湯口１６から調節孔
２０を介して出湯可能な状態になる。

そして、出湯開始後は、炉内溶融物Ａの出湯にともなっ
て前記スライドゲート１７を上昇させて調節孔２０の位
置を変化させて出湯口１６の開口面積を調節することに
より出湯量が常に一定となるように制御する。

この出湯量を製綿機の能力に応じて設定される目標値に
制御するには、実際の出湯量を測定し、この測定量が上
記目標値になるように上記出湯口１６の開口面積を調節
する。

実際の出湯量は、炉重量測定用ロードセル４により炉内
溶融物Ａを含む炉重量を測定して出湯にともなう単位時
間当りの炉重量の減少量を求めればよく、この炉重量の
減少量は実際の出湯量に相当するから、単位時間当り出
湯量を知ることができる。

そして、測定した出湯量が目標値より少ない場合は、ス
ライドゲート１７をさらに上昇させて出湯口１６の開口
面積を大きくシ、出湯量を増すことにより、測定出湯量
が設定値と同じになるまで制御する。

逆に、測定した出湯量が設定値より多くなった場合は、
スライドゲート１７を下降させて出湯口１６の開口面積
を絞り、出湯量を減少させることにより測定出湯量を設
定値に合せるように調整する。

このような出湯量の測定およびスライドゲート１７の昇
降は出湯終了まで継続して行なえばよく、このようにす
れば、溶融物の出湯量を常に目標量に保ち、しかも連続
して出湯することができる。

ところで、上記装置においては、固定ゲート１５および
スライドゲート１７とも金属材料により構成したのでロ
ックウール溶融物と物性が異なり、ロックウール溶融物
に接する面で化学的反応を発生することがない。つまり
ロックウール溶融物との親和性が良くなく（濡れ性が良
くない）のでロックウール溶融物によって浸蝕されたり
、ロックウール溶融物が固着するのが少なくなる。

しかも、これら金属材料よりなる固定ゲート１５および
スライドゲート１７は、内部に形成したウォータジャケ
ット２２．２３に冷却水を流して冷却されているので、
これら固定ゲート１５およびスライドゲート１７が高温
になるのが防止される。

このため、これら固定ゲート１５およびスライドゲート
１７を高価で加工が困難な高融点金属で形成する必要は
なく、安価で加工の容易な比較的融点の低い金属で構成
することができる。

また、これら固定ゲート１５およびスライドゲート１７
は水冷却されることにより表面温度が低く保たれるため
、ロックウール溶融物による浸蝕やロックウール溶融物
の固着が効果的に防止される。

すなわち、固定ゲート１５のウォータジャケット２２に
水を循環して出湯口１６の回りを水冷し、またスライド
ゲート１７のウォータジャケット２３に水を循環して調
節孔２０の回りを水冷するが、この場合、例えば１５℃
の水を１５ｍ／分の流速でそれぞれウォータジャケット
２２．２３に流すことにより、これら固定ゲート１５お
よびスライドゲート１７のロックウール溶融物Ａと接す
る面を約５００℃程度に維持することができる。

このことから、これら固定ゲート１５およびスライドゲ
ート１７のロックウール溶融物Ａと接する面に、第４図
に示すように、ロックウール溶融物Ａの凝固物が付着し
て固化した層ａが発生し、この付着固化層ａは一定厚み
ｔまたとえば０．５〜２．０＋ｕ程度に保たれる。

この原因は、定かではないが、金属に近い内部側が上記
のように例えば約５００℃程度に維持されることが原因
していると推測される。すなわち、このような固化層ａ
はその内部の温度勾配が、第４図に示すように極めて大
きく、このため固化層ａの金属に近い内部側と溶融物Ａ
に近い外部側では物性が異なるようになる。そして、固
化層ａの溶融物Ａに近い外側の高温部では、その内側と
の間で機械的応力が発生して剥離し易く、溶融物Ａの僅
かな流れの乱れによって剥離するが、この剥離した部分
には直ちに溶融物Ａが付着固化し、このような現象がく
り返されることにより一定厚みｔの付着固化層ａが保た
れるものと考えられる。

このようなことから、固定ゲート１５の出湯口１６およ
びスライドゲート１７の調節口２０がそれぞれ浸蝕され
て開口面積を広がったり、逆に表面に凝固物が付着して
開口面積が減じられることが防止される。

つまり、スライドゲート１７の昇降に拘らず溶融物の流
量が変化するといった不具合が無くなる。

したがって、スライドゲート１７により溶融物の流量を
高精度に制御することができるようになる。

なお、上記実施例の場合、スライドゲート１７の昇降に
より出湯口１６の開口面積を変えるものであるから、製
綿機側のラインに異常が生じて出湯を緊急に止めたい場
合や、出湯量を急に変えたい場合には、スライドゲート
昇降機構１８を操作してスライドゲート１７を緊急に昇
降させることができ、したがってこのような緊急事態の
も対処することができる。

また、上記実施例では、炉内溶融物Ａの出湯を炉内への
原料供給を停止した状態で行なう場合について説明した
が、出湯にともなって炉内に原料を遊装しながら溶融物
Ａを出湯する場合であっても実施可能である。

さらにまた、上記実施例では、炉重量測定用ロードセル
４の測定値に基づいてスライドゲート１７を昇降させる
ようにしているが、このロードセル４の代わりに、第１
図に鎖線で示すように炉内に炉内溶融物Ａの浴面高さを
測定するレベル計３０を設け、このレベル計３０で測定
した浴面高さの変化割合いに応じてスライドゲート１７
を昇降させるようにしてもよい。

また、上記実施例ではスライドゲート１７の上下移動に
より出湯口１６の開口面積を変化させるものについて説
明したが、本発明はスライドゲートの昇降移動により実
質的に出湯口の高さを調整するものであってもよい。

このようなものとして本出願人は既に特願昭６２−３２
８１１２号により提案してあり、これについて第５図お
よび第６図にもとづき簡単に説明する。なお、第５図お
よび第６図中、第１の実施例の構成と同一であってよい
ものは同一番号を付してその説明を省略する。

第５図および第６図に示す第２の実施例では、炉壁の排
出ノズル４０および固定ゲート１４の出湯口４１をそれ
ぞれ縦長の開口とし、スライドゲート１７に形成した孔
４２を例えば真円にしである。上記固定ゲート１４およ
びスライドゲート１７を比較的低融点の金属材料により
形成し、出湯口４１および孔４２の回りに図示しないウ
ォータジャケットを形成する点は前記第１の実施例と同
様である。

このものは、炉内溶融物Ａの出湯にともないスライドゲ
ート１７を昇降させて、このスライドゲート１７の孔４
２の位置を場面と常時一定の高さＨに保つようにし、こ
れにより溶融物Ａの水頭圧（ヘッド）Ｈを一定にして定
量出湯させるようにしたものである。

さらに上記各実施例では、高炉スラグを主原料とするロ
ックウール原料を溶融する電気溶融炉について説明した
が、本発明は、安山岩や玄武岩等の鉱物質のロックウー
ル原料を溶融する電気溶融炉からの定量出湯にも適用で
きる。

そしてまた、本発明は冷却媒体として、水のほかに油や
気体を使用するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明によれば、固定ゲートおよびス
ライドゲートはそれぞれ金属材料により形成されている
ので浸蝕が起り難く、またこれら固定ゲートおよびスラ
イドゲートは内部に形成した冷却通路に冷却媒体を流す
ことにより一定の低温状態に保たれ、したがって比較的
低融点の金属を使っても耐久性を保持することができる
。そして、出湯口の表面が一定の低温状態に保たれてい
ることから、ロックウール溶融物の濡れ性は低く、出湯
口の表面に溶融物が薄い膜状となって付着し、しかしな
がらこの薄膜は成長することなく一定に保たれ、したが
って溶融物の付着による出湯口の閉塞や、浸蝕による出
湯口の拡大が防止される。

このため、スライドゲートにより上記出湯口から流出す
る溶融物の出湯量を高精度に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は電気溶融炉の出湯中の状態の断面図、第２図はゲ
ート部分の断面図、第３図は正面図、第４図は温度勾配
を示す特性図、第５図および第６図は本発明の第２の実
施例を示し、第５図は電気溶融炉の出湯中の状態の断面
図、第６図はゲート部分の正面図である。 １・・・炉体、４・・・炉重量測定用ロードセル、５・
・・電極、１４．４０・・・排出ノズル、１５・・・固
定ゲー）、１６．４１・・・出湯口、１７・・・スライ
ドゲート、１８・・・昇降機構、２０・・・調節孔、２
１・・・ガイドレール、２２．２３・・・ウォータジャ
ケット、２４・・・流入口、２５・・・流出口、２８・
・・導入口、２９・・・導出口、４２・・・孔、Ａ・・
・炉内溶融物、ａ・・・固化層。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロックウール原料の溶融物を収容した電気溶融炉の炉壁
   に排出用ノズルを開口し、この排出用ノズルから上記ロ
   ックウール溶融物を連続して定量出湯する装置において
   、 上記炉壁に上記排出用ノズルと連続する出湯口を備えた
   固定ゲートを設けるとともに、この固定ゲートに上記出
   湯口から流出する溶融物の流出量を制御するスライドゲ
   ートを昇降可能に設け、これら固定ゲートおよびスライ
   ドゲートはそれぞれ金属材料により形成されているとと
   もに、内部に冷却媒体が循環される冷却通路を備えてい
   ることを特徴とするロックウール溶融物の定量出湯装置
   。