JPH05279761A - 真空溶解における原料投入方法 - Google Patents

真空溶解における原料投入方法

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JPH05279761A
JPH05279761A JP10857192A JP10857192A JPH05279761A JP H05279761 A JPH05279761 A JP H05279761A JP 10857192 A JP10857192 A JP 10857192A JP 10857192 A JP10857192 A JP 10857192A JP H05279761 A JPH05279761 A JP H05279761A
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JP
Japan
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charging
consumable electrode
raw material
input
amount
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JP10857192A
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English (en)
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Takanori Kato
貴範 加藤
Tadaaki Ueni
忠明 上仁
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Sitix Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アーク溶解終了時に所定量の投入原料をサイ
ドチャージし終える。アーク溶解の全期間を通して、投
入原料を均等にサイドチャージする。 【構成】 所定の時間間隔毎に、その時間間隔内の消耗
電極の降下距離ΔLi および投入原料の投入量ΔW
i と、投入原料の投入開始からの消耗電極の累積降下距
離Li および投入原料の累積投入量Wi とを測定する。
消耗電極の降下距離ΔLi に対応する投入原料の目標投
入量と実際の投入量ΔWc との間に生じた偏差を解消す
る補正と、消耗電極の累積降下距離Li に対応する投入
原料の目標累積投入量と実際の累積投入量Wi との間に
生じた偏差を解消する補正とを、所定比率で目標投入量
に加えて投入を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スポンジチタン等の真
空溶解に使用する原料投入方法に関し、更に詳しくは、
スポンジチタン等の粒体原料を消耗電極に加工してこれ
をアーク溶解すると共に、そのアーク溶解によって生じ
た溶融池に原料の一部を粒体のまま直接投入する原料投
入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スポンジチタンを溶解してチタンインゴ
ットとする場合、そのスポンジ粒を消耗電極に成形して
これを真空下でアーク溶解する方法が従来より行われて
いる。この場合、スポンジ粒を消耗電極に加工するのに
コストがかかること、および消耗電極が長大になると溶
解設備も大きくしなければならないことなどから、消耗
電極を小型化し、残りをスポンジ粒のままで溶融池に直
接投入する方法が用いられている。
【0003】スポンジ粒の直接投入は、サイドチャージ
と呼ばれ、従来は、消耗電極の降下距離に応じて、作業
者がその量を大まかに決めるというものであった。この
ような方法では、消耗電極の降下距離に対してサイドチ
ャージの量がばらつくのを避け得ず、サイドチャージが
過剰の場合は、電極と溶湯との間にブリッジが生じ、サ
イドチャージが不足した場合は、後にスポンジ粒が残
り、所定重量、所定成分の製品が得られないとか、溶融
不良の原料が製品に残るといった問題を生じていた。
【0004】このような問題に対し、本出願人は、原料
の投入開始からアーク溶解終了までの間に降下される消
耗電極の総降下距離Lと投入原料の総投入量Wとから、
消耗電極の単位降下距離ΔLあたりの投入原料の目標投
入量mo を算出しておき、所定の時間間隔毎にこの間の
消耗電極の降下距離ΔLi および投入原料の投入量Wi
を検出し、この間の目標投入量mi (mo ×ΔLi /Δ
L)に対する実際の投入量Wi の差分を次回の目標投入
量mi+1 に加えて投入を行う原料投入方法を開発した
(特開昭63−162825号公報および特開昭63−
274724号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この原料投入方法によ
ると、所定の時間間隔に生じる投入量の差(mi
i)が次回の投入で解消されるので、原理上は、細か
い投入量のばらつきはあるものの溶解の全工程を通して
見た場合は、消耗電極の降下に比例して投入原料が供給
され、溶解終了時に合わせて所定量の投入原料が消費さ
れることになる。
【0006】ところで、操業途中においては、図5に示
すように、消耗電極3がその溶解によって生じた溶融池
4と短絡することがあり、その場合は消耗電極3が一旦
引き上げられ、再び消耗電極3を降下させて操業を再開
している。このとき、電極引上げ開始時のレベルに消耗
電極3が戻る前にアークが発生し始める。
【0007】従来の原料投入方法では、溶解終了時に合
わせて所定量の投入原料を消費させるために、消耗電極
の下端がその引上開始レベルに戻るまでの間は、消耗電
極の降下距離はカウントされず、つまり、その間は投入
原料が供給されずに溶解が進められるのである。投入原
料は、アーク中に供給されて、その広がりを防ぐ効果も
あるが、上述のように、投入原料の供給がなく溶解が進
められると、この間にアークが広がり、容器を損傷さ
せ、極端な場合は破損を招くことになる。
【0008】本発明の目的は、溶解終了時に合わせて投
入原料を供給し終えると共に、アーク溶解の全期間を通
じて投入原料を可及的均等に供給し、溶解の中断に伴う
アークの広がりをも防止し得る真空溶解における原料投
入方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の真空溶解におけ
る原料投入方法は、原料を消耗電極としてこれをアーク
溶解すると共に、原料の一部を消耗電極とすることな
く、前記アーク溶解によって生じた溶融池に直接投入す
る真空溶解において、投入原料の投入開始からアーク溶
解終了までの間に降下される消耗電極の総降下距離Lo
と投入原料の総投入量Wo とから、消耗電極の単位降下
距離あたりの投入原料の目標投入量を算出しておき、所
定の時間間隔毎に、その時間間隔内の消耗電極の降下距
離ΔLi および投入原料の投入量ΔWi と、投入原料の
投入開始からの消耗電極の累積降下距離Li および投入
原料の累積投入量Wi とを測定し、消耗電極の降下距離
ΔLi に対応する投入原料の目標投入量と実際の投入量
ΔWc との間に生じた偏差を解消する補正と、消耗電極
の累積降下距離Li に対応する投入原料の目標累積投入
量と実際の累積投入量Wi との間に生じた偏差を解消す
る補正とを、所定比率で目標投入量に加えて投入を行う
ことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の真空溶解における原料投入方法におい
ては、所定の時間間隔毎に、次の補正が投入原料の目標
投入量に対して所定の比率で加えられる。 消耗電極の降下距離ΔLi に対応する投入原料の目
標投入量と、実際の投入量ΔWc との間に生じた偏差を
解消する補正。 消耗電極の累積降下距離Li に対応する投入原料の
目標累積投入量と、実際の累積投入量Wi との間に生じ
た偏差を解消する補正。
【0011】により、所定の時間間隔毎の投入原料の
投入量Wi が細かく補正される。により、アーク溶解
終了時における投入原料の残余および不足が防止され
る。を所定比率で加えることにより、投入原料の供
給なく溶解が進められることがなくなる。また、投入原
料の投入が切れ目なく行われ、溶解中断時も投入原料の
続行されることがなくなる上、このときに投入原料を無
理に供給しても、その補正が段階的に加えられるので、
次回の補正で投入原料が不足するということはなくな
る。従って、溶解中断に伴うアークの広がりも防止され
る。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1は本
発明法に使用される真空溶解炉の概略構成図、図2は本
発明法を実施するための真空溶解炉の制御部の機能ブロ
ック図である。
【0013】図1において、1は真空アーク溶解炉、2
は消耗電極降下装置、3は消耗電極である。消耗電極3
は溶融池4との間に発生するアークの熱により溶け落
ち、溶け落ちた分だけ降下せられる。サイドチャージさ
れる投入原料5は適当な大きさのスポンジ粒としてホッ
パー5a内に貯えられ、自動投入装置である電磁フィー
ダ6により、投入シュート7を通って真空アーク溶解炉
1の溶融池4に投入される。ホッパー5a内および電磁
フィーダ6に残っている投入原料5の重量はロードセル
8で時々刻々測定され、その重量信号が制御部9に入力
される。また、ストローク計10により消耗電極3の降
下距離が時々刻々測定され、その降下距離の信号が制御
部9に入力される。
【0014】本発明法においては、図2に示すように、
投入原料5の投入を開始するときの消耗電極3の長さ
と、アーク溶解を終了するときの消耗電極3の長さとか
ら、本操業における消耗電極3の総降下距離Lを求め
る。また、本操業における投入原料の総投入量Wを決定
する。そして、総降下距離Lと総投入量Wとから、単位
降下距離当りの投入原料の目標投入量m(=W/L)を
求めて、制御部9に記憶させておく。
【0015】アーク溶解が開始されると、投入原料5の
供給も開始される。そして、所定の時間間隔ごとに、そ
の間の投入原料5の目標投入量mi が補正され、補正さ
れた目標投入量mi に従って、投入原料5の供給が行わ
れる。この補正をi回目について説明する。
【0016】ストローク計10からの出力に基づいて今
回(i回目)までの消耗電極3の累積降下距離Li につ
いての情報を得る。そして、前回(i−1回目)までの
消耗電極3の累積降下距離Li-1 についての情報と今回
(i回目)までの消耗電極3の累積降下距離Li につい
ての情報とから、前回から今回までの時間間隔における
消耗電極3の降下距離ΔLi を演算し、今回までの消耗
電極3の累積降下距離Li と共に記憶させる。
【0017】また、ロードセル8からの出力に基づい
て、今回(i回目)までの投入原料5の累積投入量Wi
についての情報を得る。そして、前回(i−1回目)ま
での投入原料5の累積投入量Wi-1 についての情報と、
今回(i回目)までの投入原料5の累積投入量Wi につ
いての情報とから、前回から今回までに実際に投入した
投入量ΔWi を演算し、今回までの投入原料の累積投入
量Wi と共に記憶させる。
【0018】そして、これらによる補正を前回の目標投
入量mi-1 に加えて、今回の目標投入量mi となす。こ
こでは、感度補正量α、積算誤差量βを用いる。感度補
正量αは式1により算出され、積算誤差量βは式2によ
り算出される。また、これらを用いた目標投入量mi
算出式を式3に示す。
【0019】
【式1】α=ΔWi /W−ΔLi /L
【0020】
【式2】β=Wi /W−Li /L
【0021】
【式3】mi =mi-1 (1−k1 α−k2 β)
【0022】式3において、k1 はの補正に対するウ
エイト、k2 はの補正に対するウエイトである。k1
が過大になると、所定の時間間隔ごとの補正は適確に行
われるが、溶解終了時点に投入原料の残余や不足が生じ
る。更に、溶解再開時のアークの広がりも問題となる。
逆に、k2 が過大になると、溶解終了時点での投入原料
の過不足は解消されるが、溶解全体を通して見た場合
は、原料投入の均等性が損なわれる。k1 およびk
2 は、これらを考慮して適宜決められる。
【0023】なお、真空溶解を開始した以後の測定なら
びに演算の周期は、例えば、数秒の一定周期で行う。こ
のように短時間間隔でチェックを行うことにより応答性
をよくすることができ、消耗電極の降下量に正確に追従
した形で原料のサイドチャージが行える。また、チェッ
ク間隔の短時間化に伴うロードセル8またはストローク
計10の測定に基づく信号のノイズやばらつきの影響を
なくすため、これらの演算では数十回の移動平均処理を
行う。
【0024】図3および図4は本発明法により投入原料
をサイドチャージした場合の消耗電極の降下距離の時間
的変化および原料投入量の時間的変化を示すものであ
る。これらから明らかなように、消耗電極の時間経過に
伴う電極降下量の変化に対して原料投入量が非常によく
追従変化している。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の真空溶解における原料投入方法は、溶解中断に伴って
消耗電極の降下距離とその実際の消耗との間に不一致が
生じた場合も、溶解終了時に合わせて投入原料を供給し
終えるので、所定重量、所定成分の製品を製造し得る。
また、溶解の全期間を通して投入原料を可及的均等に供
給するので、製品中の成分のばらつきや、過剰供給によ
るブリッジの発生を防ぐと共に、溶解中断に伴うアーク
の広がりを抑え、容器を保護する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法に使用される真空溶解炉の概略構成図
である。
【図2】本発明法を実施するための真空溶解炉の制御部
の機能ブロック図である。
【図3】本発明法により投入原料をサイドチャージした
場合の電極降下距離の経時変化を示すグラフである。
【図4】本発明法により投入原料をサイドチャージした
場合の原料投入量の経時変化を示すグラフである。
【図5】従来法における問題を説明するための模式図で
ある。
【符号の説明】
1 真空アーク溶解炉 2 消耗電極降下装置 3 消耗電極 4 溶融池 5 投入原料 8 ロードセル 9 制御部 10 ストローク計
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年6月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図3】
【図4】
【図5】
【図2】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料を消耗電極としてこれをアーク溶解
    すると共に、原料の一部を消耗電極とすることなく、前
    記アーク溶解によって生じた溶融池に直接投入する真空
    溶解において、 投入原料の投入開始からアーク溶解終了までの間に降下
    される消耗電極の総降下距離Lo と投入原料の総投入量
    o とから、消耗電極の単位降下距離あたりの投入原料
    の目標投入量を算出しておき、 所定の時間間隔毎に、その時間間隔内の消耗電極の降下
    距離ΔLi および投入原料の投入量ΔWi と、投入原料
    の投入開始からの消耗電極の累積降下距離Liおよび投
    入原料の累積投入量Wi とを測定し、 消耗電極の降下距離ΔLi に対応する投入原料の目標投
    入量と実際の投入量ΔWc との間に生じた偏差を解消す
    る補正と、消耗電極の累積降下距離Li に対応する投入
    原料の目標累積投入量と実際の累積投入量Wi との間に
    生じた偏差を解消する補正とを、所定比率で目標投入量
    に加えて投入を行うことを特徴とする真空溶解における
    原料投入方法。
JP10857192A 1992-03-31 1992-03-31 真空溶解における原料投入方法 Pending JPH05279761A (ja)

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