JPH04500498A - 鉱物綿を製造するための方法及びその装置 - 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】 鉱物綿を製造するための方法及びその装置本発明は、鉱物綿を製造するための方 法に関する。この方法は、鉱物原材料を、溶融ユニット、好ましくはキュポラ溶 鉱炉、内に入れて、この溶融ユニットの底に、溶融鉱物材料を、形成し、この後 、この溶融鉱物材料を、溶融ユニットから排出し、更に加熱しながら、少なくと も１つのタッピングシュートに沿って、スピニング装置に入れる工程を有し、こ のスピニング装置で、溶融鉱物材料が繊維質に変化するように、前記鉱物原材料 を加熱するために、用いられる。また、本発明は、鉱物綿を製造するための装置 に関する。この装置は、給送器と、溶融ユニット、好ましくはキュポラ溶鉱炉と 、搬送装置と、を備えている。この搬送装置は、タッピングシュートと、追加加 熱器と、スピニング装置と、を備えている。

前記給送器は、鉱物原材料を前記溶融ユニットに供給する。

前記溶融ユニットは、鉱物原材料を加熱して溶融する。前記搬送装置は、溶融ユ ニットからの前記溶融鉱物材料を、スピニング装置に搬送する。前記追加加熱器 は、前記溶融ユニットからの前記溶融鉱物材料が前記スピニング装置に供給れる 前に、この溶融鉱物材料に、更に、加熱を施す。そして、スピニング装置で、繊 維質状の鉱物材料を製造する。

鉱物綿の製造において、スピニング装置に入れられる鉱物材料は、均等質である ことが重要である。これは、上述したような溶融物は、前記スピニング装置にお いて、所望の長さ及び厚さの繊維に形成されるように、構成だけでなく温度及び 粘性をも精密に限定する必要があるからである。実際上、均等な原材料は、均等 溶融物にするために用いられ、溶融物の粘性は、できるだけ均一に維持されるべ き温度に応じて規定される。

しかし、鉱物綿の製造に、最も頻繁に、用いられる溶融ユニットであるキュポラ 溶鉱炉は、原材料を均一に溶融しない。

これは、溶融物が、キュポラ溶鉱炉がら排出される前、キュポラ溶鉱炉の底にと どまっている時間は、平均して約２分間にすぎないからである。このため、キュ ポラ溶鉱炉内で、溶融物を均等に維持することは、困難である。しかし、溶融物 を均等に維持することは、効率よくスピニング加工を施すためには、必要なこと である。いわゆるアイアンタッピング（ｉｒｏｎ　ｔａｐｐｉｎｇ）は、上述し たような工程の間、間欠的に行われる必要があるので、また、溶融鉱物材料が、 キュポラ溶鉱炉とスピニング加工との間のタッピングシュートに流出したとき、 溶融鉱物材料に冷却が施されるので、キュポラ溶鉱炉に入れられる前、溶融物の 温度を一定に維持することは、更に困難である。前記冷却は、逆に、溶融鉱物材 料の繊維形成特性に影響を与える。

牛ユポラ溶鉱炉からの溶融物の温度は、Ａｌ２Ｏ３＋５ｉ０２の約６０％の溶融 構成物に対して、通常、１４００Ｃがら１５００℃に変化する。通常、スピニン グするための作業温度は、約１４６０℃が好ましい。

適当な作業温度に、直ぐに、維持しないで、最初は、１４００℃ないし１４６０ ℃の比較的低い温度範囲で部材を溶融し、次に、付加的なエネルギーを供給して 、所望の作業温度に上昇させる方が、簡単であることが知られている。これは、 例えば、オイルあるいはガスバーナ燃焼装置を備えた中間コンテナを用いて行わ れる。この結果、溶融物は、熱フレームによって、主として放射状に、加熱され る。しかし、このような中間コンテナには、５トンの溶融物の温度を、毎時１０ ０℃で上昇させるため、数平方メートルの伝熱面を設ける必要がある。

フィンランド特許出願第２９４３／６８号には、スビンイング装置と、鉱物材料 を溶融するキュポラ溶鉱炉との間に接続された中間コンテナの使用法が開示され ている。中間コンテナは、電気炉を備えている。この電気炉は、鉱物材料の構成 上の変化を除去する機能を有する。このような中間コンテナの問題点として、溶 融鉱物材料の構成上の変化を補正するためには、高い熱容量が必要となる。高い 熱容量には、大きな寸法を必要とし、実際上、上述のような望ましくないことの みならず、周囲に対して大きな熱損失をも生じる。このため、中間コンテナは、 その製造及び保存に費用がかかる。中間コンテナは一般的な電気炉によって構成 されるので、最終製品の高品質を確保しつつ、スピニング装置内の平均温度で、 充分に、鉱物溶融できるように、溶融部材の温度を急速に調節することは困難で ある。

フィンランド明細書第４１４３５号には、鉱物綿の製造方法が開示されている。

この従来の方法は、溶解炉より数倍大きな熱容量を有する溝型誘導炉を備えた中 間コンテナを用いている。溝型誘導炉は、溶融部材を混合させる誘導ユニットを 用いて加熱する。実際上、このような従来の方法には、フィンランド特許出願第 ２９４３／６８号の装置と、同様の問題がある。

スウェーデン明細書第８５０４０７４−９号、公告番号第４５１７１４号には、 バーナーが開示されている。このバーナーの機能は、キュポラ溶鉱炉とスピニン グ装置との間のタッピングシュート内での部材の凝固及び堆積を除去する。この バーナーは、部材ストリームを加熱するものであり、タッピングシュートの開口 部に配置されている。

フィンランド特許出願第８８０１３５号には、鉱物綿の製造方法が開示されてい る。この方法には、鉱物材料をプラズマ加熱によって溶融する高炉が用いられて いる。このプラズマ加熱は、高炉内に影響を及ぼす。高炉内における局部的な高 温は、以下のような問題を引き起こす。第１に、プラズマ加熱にもかかわらず、 例えば、供給された鉱物材料の構成及び物理的特性（大きさや形状）の比較的大 きな変化に対し、早急に調節することが必要な場合に、溶融鉱物材料を、充分に 、早急に、調節することが困難である。第２に、周囲の環境からは望ましくない 及び／又は許容されない大量の酸化窒素が発生する。このため、この方法は、高 価なガス浄化装置を必要とする。第３に、この方法は、鉱物原材料中に含有する 酸化鉄を効果的に回復することが困難である。

本発明は、従来の方法、特に、キュポラ溶鉱炉を用いることによる鉱物綿の製造 に関する所問題を解決し、高品質の鉱物綿を経済的に製造するための方法及びそ の装置に関する。

この方法は、主に以下のような特徴を有する。上述したように更に加熱すること は、溶融鉱物材料を、電気プラズマを用いて、加熱することによって行われる。

このプラズマ加熱は、溶融鉱物材料を早急に温度調節して、溶融鉱物材料が、一 定温度で、スピニング装置に入れられるように、溶融鉱物材料がタッピングシュ ート内を流れている間、このタッピングシュート内で行われる。また、本発明の 装置は、以下のような特徴を有する。前記追加加熱器は、溶融鉱物材料が夕・ソ ビングシュート内を流れている間、この溶融鉱物材料を加熱するタッピングシュ ート内に配置されたプラズマ加熱器によって構成されている。

本発明は、溶融鉱物材料がスピニング装置内に入れられる直前に、この溶融鉱物 材料を、電気プラズマを用いて、早急に加熱するという概念に基づいている。

本発明の方法の主な利点の１つは、溶融鉱物材料が、スピニング装置で形成され た繊維が、所望の形状、即ち、充分に長く、また、一定の径を有するような、高 均等質状に形成され、これにより、最終製品を高品質に維持させる点である。

形成された最終製品は、最適で、一定温度及び機械的な特性を有している。更に 、溶融鉱物材料には、局部的に冷却される部分がない。このため、１バール（ｐ ｅａｌｓ）　’″の構造になることが避けられる。このことは、前記バールが、 廃物とじて無駄に除去される、あるいは、最終製品の品質を劣悪にする、という 点を考慮しても有利である。

本発明の装置の構造は、特に、以下の点で有利である。一般的な構成を利用する ことによって充分に成果を揚げられる。

このため、前記装置は、現存する装置を修正することで、有効に実施することが できる。

以下、本発明の好良な実施例について、添付の図面を参照して、詳細に説明する 。

第１図は、鉱物綿の製造装置の概略図である。

第２図は、第１図の装ぎの細部を拡大した部分断面図である。

第３図は、第２図に示すタッピングシュートの■−■線に沿う断面図である。

第１図は、鉱物綿の製造のための本発明の装置を概略的に示す図である。この装 置は、鉱物原材料２をキュポラ溶鉱炉３に入れる給送器１を備えている。鉱物原 材料２は、キュポラ溶鉱炉３の底に溶融鉱物材料４を形成するために、コークス を充分な温度に燃焼することによって、キュポラ溶鉱炉３内で加熱される。鉄溶 融物（Ｉｒｏｎ　ｍｅｌｔ）　５は、キュポラ溶鉱炉３の底の最下部に配置され る。キュポラ溶鉱炉３の底には、タッピングスパウト６が設けられている。この タッピングスパウト６を通り、溶融鉱物材料は、２つのタッピングシュート８． ９を備えた搬送装置７を介してスピニング装置１０に供給される。搬送装置７は 、追加加熱装置１１に接続されている。この追加加熱装置１１は、プラズマ加熱 装置を構成する。このプラズマ加熱装置は、スピニング装置１０に入れられる前 の溶融鉱物材料に、更に、加熱を施す。複数の回転車輪を備えたスピニング装置 は、遠心力によって、溶融鉱物材料を薄い繊維に変化させる。スピニング装置で 、薄い繊維は、搬送バンド１３に巻き込まれる。この搬送バンド１３上で、薄い 繊維マット１４が形成される。スピニングチャンバ１２内で、薄い繊維マット１ ４は、以下の工程に移される。薄い繊維マットが、矯正され、押圧され、そして 、所望の形状の複数のシートに切断される。この後、これらシートは、積層され 、梱包される。

溶融鉱物材料が、キュポラ溶鉱炉３から排出されたとき、この溶融鉱物材料の温 度は、約１４００℃に、即ちスピニング装置１０にとって好ましい温度より５０ ないし７０℃低い温度に、調節される。実際、１４００℃への温度調節は、溶融 鉱物材料の温度が、約１４５０℃と１３００℃との間で変化することを包含して いる。このため、溶融鉱物材料の温度は、プラズマ装置を用いることによって、 約２０ないし】８５０℃上昇する。

第２図には、ＴＡ　（移行式アーク）タイプのプラズマ加熱装置１１の詳細が示 されている。このＡＴタイプのプラズマ加熱装置を用いることは、短時間で、大 量のエネルギーを溶融鉱物材料に供給させることができるので、好ましい。この タイプの装置の電極間には、約１５０００にの温度が発生し得る。この装置では 、加熱される部材、つまり溶融鉱物材料が、電気的に伝導性を有することが要求 される。プラズマ装置とタッピングシュート９との接続状態は、第２図から明ら かである。溶融鉱物材料は、タッピングシュート８からタッピングシュート９へ 流される。このタッピングシュート９は、流入する溶融鉱物材料からの熱損失を 防止するために、カバー１５によって、そのほとんどが覆われている。また、上 述したようにタッピングシュートを覆うことは、溶融鉱物材料がこのタッピング シュートから飛び出ることを防止する点で、好ましい。なお、タッピングシュー ト９内の溶融鉱物材料は、符号４′で、また、鉄溶融物は、符号５′で示す。こ のタッピングシュート９は、アイアンドロップ（ｉｒｏｎ　ｄｒｏｐｓ）の分離 用のスペース１６を備えている。更に、タッピングシュート９は、鉄溶融物５′ の排液がスピニング装置に入らないように、傾斜可能であり、また、後方に案内 された排出口１７を備えている。プラズマ加熱装置１１は、以下の構成を有して タッピングシュート９に接続されている。負のプラズマ電極１８が、カバー１５ 内の溶融材料４＝、５＝上に配置されている。正電極１９は、鉄溶融物５″に直 接接続するように、前記溶融材料の下に配置されている。このようなプラズマ電 極１８．１９の接続により、溶融鉱物材料は、その移動の間、電気プラズマが導 通される。プラズマから溶融鉱物材料への熱伝達は、特に効率がよい。溶融鉱物 材料の温度は、プラズマエネルギー供給ユニット２０により電極１８．１９の間 の容量を制御することによって、迅速に、調節することができる。プラズマ加熱 装置１１は、温度計２１、例えば、光学高温計を備えている。この光学高温計は 、キュポラ溶鉱炉から生じた溶融鉱物材料の温度を計測する。高温計２１は、調 節器２２に接続されている。この調節器２２は、溶融物の流れに応じて適当に遅 延（ａ　５ｕｉｔｉｂｌｒ　ｄｅｌＢ）するように、プラズマエネルギー供給ユ ニット２０に接続されている。スピニング装置１０に供給される前に、溶融鉱物 材料は、電気プラズマによって、溶融部材の粘性が上昇するような温度に、加熱 される。第２図に示すように、スピニング装置は、矢印の方向に回転する複数の 回転スピニング車輪を備えている。これらスピニング車輪から、薄い鉱物繊維が 突出する。追加プラズマ加熱によって得られた溶融鉱物材料の同質性により、前 記繊維は、均一で、高品質を有する。

第３図には、第２図の■−■線に沿うタッピングシュート９の断面が示されてい る。

本発明は、上述した好良な実施例に即して説明される。しかし、本発明は、本発 明の概念及び添付の請求の範囲内で種々変更が可能である。もちろん、タッピン グシュートの形状を変更することもできる。更に、プラズマ加熱装置は必ずしも ＴＡタイプのものである必要はなく、ＮＴＡ　（非移行式アーク）タイプでもよ い。このタイプのアークは、約３０００℃ないし４０００℃のアーク温度を供給 し、ＴＡタイプのものより顕著に少ない。ＮＴＡタイプの特徴は、プラズマが溶 融鉱物材料の表面にのみ供給される点である。このことは、熱伝達が効率よく行 われるためには、溶融部材を効率よく混合させる必要があることを、包含してい る。ＮＴＡタイプの利点は、上述した工程について、その高精度性を要求しない 点である。電気プラズマの供給について、効率よくプラズマエネルギーを溶融鉱 物材料に輸送及び伝達するために、不活性キャリヤーガス、好ましくは、窒素及 びアルゴンガスが用いられる。プラズマ装置のタイプに関係なく、電極の的確な 位置と、その数をも変更することができる。上述の実施例に用いられた溶融ユニ ットは、キュポラ溶鉱炉である。本発明の実施において適当である溶融ユニット を、例えば、電気炉に選択してもよい。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．鉱物原材料（２）を、加熱するために、溶融ユニット（３）、好ましくはキ ュポラ溶鉱炉に入れて、前記溶融ユニットの底に、溶融鉱物材料（４）を形成し 、この後、前記溶融鉱物材料を、前記溶融ユニットから排出し、更に加熱しなが ら、少なくとも１つのタッピングシュート（８、９）に沿って、前記溶融鉱物材 料を繊維質に変化させるスピニング装置（１０）に入れる工程を備えた鉱物綿を 製造するための方法において、 前記更に加熱することは、電気プラズマによって、溶融鉱物材料（４′）を加熱 することによって行われ、この電気プラズマ加熱は、前記溶融鉱物材料の温度を 迅速に調節し、及び、均一温度で前記溶融鉱物材料が前記スピニング装置（１０ ）に入れられるように、前記溶融鉱物材料（４′）が、前記タッピングシュート 内を流れている間、このタッピングシュート（９）内で行われることを特徴とす る鉱物綿を製造するための方法。 ２．前記溶融鉱物材料（４′）の温度は、前記プラズマ加熱を用いて、約２０な いし１５０℃の範囲で上昇させることを特徴とする請求項１に記載の鉱物綿を製 造するための方法。 ３．前記プラズマ加熱には、プラズマエネルギーを効率よく前記溶融鉱物材料に 伝達するように、不悟性キャリヤーガスが用いられることを特徴とする請求項１ に記載の鉱物綿を製造するための方法。 ４．前記プラズマ加熱には、ＴＡ（移行式アーク）タイプのプラズマ加熱装置が 用いられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載の鉱物綿 を製造するための方法。 ５．給送器（１）と、溶融ユニット（３）、好ましくはキュポラ溶鉱炉と、タッ ピングシュート（８、９）及び追加加熱装置（１１）及びスピニング装置（１０ ）を有した搬送装置（７）と、を備え、前記給送器は、鉱物原材料を前記溶融ユ ニットに供給し、前記溶融ユニットは、前記鉱物原材料を加熱して溶融鉱物材料 （４）にし、前記搬送装置は、前記溶融ユニットからの前記溶融鉱物材料を前記 スピニング装置に供給し、前記追加加熱装置は、前記溶融ユニットからの前記溶 融鉱物材料が、前記スピニング装置に供給される前に、前記溶融鉱物材料を、更 に、加熱し、前記スピニング装置で繊維質状の鉱物材料を製造する鉱物綿を製造 するための装置において、 前記追加加熱装置は、溶融鉱物材料（４′）が、前記タッピングシュート（９） 内を流れている間、前記溶融鉱物材料（４′）を加熱するように、前記タッピン グシュート（９）に配置されたプラズマ加熱装置（１１）によって、構成されて いることを特徴とする鉱物綿を製造するための装置。 ６．前記プラズマ加熱装置（１１）は、前記タッピングシュート（９）内の前記 溶融鉱物材料（４′）の上に配置された負のプラズマ電極（１８）と、前記タッ ピングシュート（９）に直接接続され、このタッピングシュート内の前記溶融鉱 物材料（４′）の下に配置された正のプラズマ電極（１９）と、前記スピニング 装置（１０）に入れられる直前の前記溶融鉱物材料の温度を計測する温度計（２ １）と、を備え、前記温度計は、プラズマエネルギー供給ユニット（２０）に接 続され、このプラズマエネルギー供給ユニット（２０）は、このプラズマエネル ギー供給ユニット（２０）と、前記温度計と、を接続する調節器（２２）によっ て制御されていることを特徴とする請求項５に記載の鉱物綿を製造するための装 置。 ７．前記タッピングシュート（９）は、傾斜可能であり、且つ、その底には、ア イアンドロップ（ｉｒｏｎ　ｄｒｏｐｓ）の分離用のスペース（１６）を備えて おり、また、鉄溶融物５′の排液を後方に案内する排出口（１７）を備えている ことを特徴とする請求項６に記載の鉱物綿を製造するための装置。