JPH064494B2 - 高温溶融物の定量排出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高温溶融物の定量排出方法に係り、特に、炉体
を傾動しうる溶融炉内に溶融状スラグ及び必要に応じて
成分調整材を間欠的に装入し、これらの原料を所定温度
に調整した後、その溶融物を炉体を傾動させながら連続
的に定量排出する高温溶融物の定量排出方法に関する。

〔従来の技術〕

最近は、省エネルギーの観点より高炉から出る溶融状ス
ラグを直接電気炉等の溶融炉に装入し、珪石などで成分
調整したのち、製綿機に定量排出してロックウールを製
造する方法が採用されている。この方法で注意すべき点
は、溶融状スラグの溶融炉への装入が間欠的にならざる
を得ないのに対して、ロックウールの製造は連続的に行
なわれるため、溶融炉の排出口から溶融物の液面までの
ヘッドが常に変化してしまうにもかかわらず、溶融炉か
ら製綿機への溶融物の排出は常に定量でなければならな
い点である。

従来、このような点を考慮した定量排出方法として、本
件出願人は、特開昭６２−１５３１３８号公報記載の
「高温溶融物の流量調整方法」を既に提案してある。こ
の方法は、所定時間毎にタイマ信号を発生させ、この信
号に基いて予め決められた微小角度ずつ炉体を傾動させ
ることにより、実質的な定量排出を得られるようにした
ものである。ところが、この方法では路体が機械的な動
きの傾動であることから、溶融スラグの温度や密度の変
化で液面ヘッドに変動が生じてしまったような場合に
は、十分に対応できるものとはいえなかった。

本発明は上記従来の定量排出方法を更に改良したもの
で、溶融スラグの状態を所定間隔毎に監視し、監視の結
果をフィードバックして液面ヘッドが常に一定となるよ
うに炉の傾動を修正することで精度の高い定量排出を行
なえるようにすることを目的とする。また、本発明は通
常出湯中の定量排出は勿論のこと、炉体を逆傾動させな
がら原料を装入する際にも上記液面ヘッドを一定に保持
することで連続的な定量排出が達成できることを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、炉体を傾動しう
る溶融炉内に溶融状スラグ及び必要に応じて成分調整材
を間欠的に装入し、これらの原料を所定温度に調整した
後、その溶融物を炉体を傾動させながら連続的に溶融物
の液面下の排出口から無機繊維を製造する製綿機へ定量
排出する高温溶融物の定量排出方法において、所定量の
原料が充填された溶融炉を予め設定された傾動サイクル
に従って正傾動させながら溶融物を定量排出し、炉内溶
融物が下限量に達した時点で炉体を逆傾動させる傾動制
御パターンを設定し、炉体を正傾動させる際の所定間隔
毎に炉内溶融物の重量を測定し、この重量測定値より炉
内溶融物の液面ヘッドを演算処理し、この液面ヘッドと
目標ヘッドとを対比し、液面ヘッドが目標ヘッドの管理
範囲を逸脱した場合には、次の重量測定を行なうまでの
間で、液面ヘッドを目標ヘッドに近づけるように炉体の
傾動を修正したことを特徴とする高温溶融物の定量排出
方法、 及び炉体を傾動しうる溶融炉内に溶融状スラグ及び必要
に応じて成分調整材を間欠的に装入し、これらの原料を
所定温度に調整した後、その溶融物を炉体を傾動させな
がら連続的に溶融物の液面下の排出口から無機繊維を製
造する製綿機へ定量排出する高温溶融物の定量排出方法
において、所定量の原料が充填された溶融炉を予め設定
された傾動サイクルに従って正傾動させながら溶融物を
定量排出し、炉内溶融物が下限量に達した時点で炉体を
逆傾動限界角度まで逆傾動させながら所定量の原料装入
と同時に溶融物の排出を継続する傾動制御パターンを設
定し、炉体を傾動させる際の所定間隔毎に炉内溶融物の
重量を測定し、この重量測定値より炉内溶融物の液面ヘ
ッドを演算処理し、この液面ヘッドと目標ヘッドとを対
比し、液面ヘッドが目標ヘッドの管理範囲を逸脱した場
合には、次の重量測定を行なうまでの間で、液面ヘッド
を目標ヘッドに近づけるように炉体の傾動を修正するこ
とを特徴とする高温溶融物の定量排出方法を手段として
いる。

本発明の方法における溶融炉の傾動サイクルは、例えば
炉内溶融物の重量値をパラメータとして炉内溶融物の上
限重量値から下限重量値に達するまでの間、溶融炉を微
小角度ずつ間欠的又は連続的に傾動させるものである。

この傾動サイクルに従って炉体を間欠傾動させる場合に
は、炉内溶融物の上限重量値から下限重量値に達するま
でに要する目標正傾動時間を予め設定し、この目標正傾
動時間に対する間欠傾動の傾動間隔、傾動回数、一回毎
の傾動角度を制御ロジックとして、間欠傾動時間を出力
値とする傾動制御パターンを設定し、炉体が間欠傾動を
繰り返す毎に炉内溶融物の重量を測定する。また連続傾
動の場合には、目標正傾動時間に対して傾動速度を出力
値とする傾動制御パターンを設定し、所定時間毎に炉内
溶融物の重量を測定する。なお、この傾動制御パターン
は炉内溶融物の下限重量値から上限重量値に達するまで
炉体を逆傾動させる際にも適用することができるが、こ
の場合は正傾動時に比べて短時間で逆傾動を完了させる
のが望ましい。ここで、本発明でいう正傾動とは炉体の
中心軸が溶融物の排出口側へ傾斜することであり、また
逆傾動とはこの反対方向へ傾斜することをいう。

なお、原料の装入は、炉内溶融物が下限量に達した時点
で炉体を逆傾動しながら行なう場合は勿論、逆傾動時に
炉体だけを逆傾動限界角度まで戻し、その後に原料を装
入することもできる。炉体を逆傾動させながら行なう原
料の装入では炉内溶融物が下限重量値に達して、炉体を
逆傾動し始めるのと同時に原料を装入しはじめ、炉内溶
融物が上限重量値に達する時点まで装入し続ける。この
場合、液面ヘッドが常に目標ヘッドを維持するように炉
体の傾動を制御し、また原料の装入を調整することによ
り、炉内溶融物の温度を所定温度範囲内（例えば±２０
℃以内）に管理することで、炉体の逆傾動時にも精度の
高い定量排出を連続的に行なうことができる。

なお、炉体を逆傾動限界角度まで戻してから原料を装入
する方法では、逆傾動時に液面ヘッドが下がってしまい
出湯量を一定に保つことができないから、例えば溶融炉
を２基設置し、原料装入時には他方の待機中の溶融炉に
切り替えることにより、連続運転を行なうことができ
る。

また、本発明における定量排出方法では炉内溶融物が下
限重量値の時に溶融炉がいかなる傾動位置にあるかは特
に限定するものではないが、特に直立状態に設定した場
合には溶融炉内での原料の未加熱部分ができにくくなる
他、投入原料のショートパスも有効に防止することがで
き、排出される溶湯の温度変化が小さくなって液面制御
の点で好ましい。また、後述する実施例のように、鍋車
が原料排出口とは反対側に設置される場合には、直立状
態から鍋車側に傾動した時に原料の装入を行なうことに
なるため、原料の装入が容易となる。

なお、本発明で用いる原料は、高炉から排出される溶融
状スラグ及びこれに成分調整材として添加する珪石であ
る。

液面ヘッドの演算処理は、直接的には炉内溶融物を含む
溶融炉全体の重量をロードセル等により測定することで
おこなう。まず、炉体を傾動させる際の所定間隔毎に測
定した溶融炉全体の重量値から溶融炉自体の重量を差し
引いて炉内溶融物の重量を求め、さらに溶融炉内の容積
および溶融状スラグの密度などから溶融物自体の占める
容積を求める。次いで溶融物の容積とその時点での溶融
炉の傾動角度とから、予めプロセスコンピュータに組み
込んだ所定の演算式により演算処理され、溶融炉の原料
排出口から液面までのヘッドが得られる。上記ロードセ
ルによる溶融炉の重量測定間隔は、間欠傾動の場合には
各間欠傾動操作毎に、また連続傾動の場合には一定の所
定時間毎に行なう。

演算処理により得られた液面ヘッドの値は、予め設定し
てある目標ヘッドの値と比較され、その差が許容するこ
とのできる管理範囲内であれば、当初設定してある傾動
サイクルを保持し、若し管理範囲を逸脱しているような
場合には、逸脱した値に応じた変位信号を発信して、目
標ヘッドに近づくように炉体の傾動を修正する。この修
正は、間欠傾動の場合には、その回の傾動が終了するま
での間の傾動時間を修正した値を出力し、連続修正の場
合には次回の演算処理までの間、傾動速度を修正して目
標の液面ヘッドに近づけるものである。

このように、間欠的に又は連続的に炉体の傾動時間又は
炉体の傾動速度を制御しながら炉体を正傾動させてい
き、炉内内容物の重量が予め設定された下限量に達した
時点で炉体の傾動を停止し、次いで今度は炉体を逆傾動
させる。炉内溶融物が上限量に達するまで原料を所定量
装入した後は、再び前記正傾動の時と同じ量の溶融物を
排出する。

なお、炉体を逆傾動させながら、原料の装入と排出を同
時に継続する場合の制御も前記正傾動の場合と略同様で
ある。この場合は、原料の装入開始から逆傾動限界角度
まで傾動させるパターンを設定するが、この際、必要に
応じて目標装入時間を予め設定しておく。これは、間欠
傾動の場合には傾動回数と一回毎の傾動角度及び傾動間
隔などを制御ロジックとし、それにより間欠傾動時間を
出力するパターンであり、連続傾動の場合には目標装入
時間内に逆傾動限界角度まで達するための傾動速度を出
力する制御パターンである。

従って、溶融炉の正傾動時及び逆傾動時のいずれをも上
記フィードバック制御を行なうことにより、精度の高い
定量排出を連続的に行なうことが可能となるものであ
る。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係る定量排出方法を実施するための
装置を示したものである。同図において、符号１は電気
炉、２は溶融スラグを高炉から運ぶ鍋車、３は溶融スラ
ブの受桶、４は受桶３の反対側に設けられた原料排出
口、５は製綿機、６は成分調整材としての珪石等を装入
管１１に送りこむ為のホッパ、７はシリンダ等で構成さ
れる電気炉１の傾動装置、８は傾動装置７を駆動するた
めの傾動モータ、９は歯車の噛み合わせにより電気炉１
を傾動可能に支持する支持台、１０は電気炉１全体の重
量を測定するロードセル、１２はロードセル１０からの
重量信号を受けて液面ヘッドを演算処理し、それに基づ
いたフィードバック信号を出力するプロセスコンピュー
タ、１３は目標正傾動時間や目標装入時間を設定するた
め入力部、１４は正逆傾動時に傾動モータの回転数を切
り替える為の切替器である。

従って、このような構成からなる定量排出装置を用いて
定量排出を行なう場合には、先ず入力部１３から目標正
傾動時間や目標装入時間を設定し、また上述した所定の
制御ロジックをプロセスコンピュータ１２に設定してお
く。第１図に示した電気炉１の直立状態は、電気炉１の
正傾動時の最終状態を示している。従って、この時点で
炉体の制御パターンを逆傾動の制御パターンに切り替
え、排出口とは反対側の矢印Ｂ方向へ予め決められた間
欠傾動回数及び間欠傾動速度（高速）で間欠逆傾動させ
ながら溶融状スラグ及び珪石を鍋車２及びホッパ６から
間欠的に装入し、電気炉１を第１図に仮想線で示した所
定の限界角度θまで逆傾動させる。この時、各間欠傾動
操作毎に電気炉１の重量をロードセル１０にて測定す
る。そして、この測定値に基づいてプロセスコンピュー
タ１２では原料排出口４から溶融物の液面までのヘッド
を演算処理すると共に、この演算値を目標ヘッドの管理
範囲（約±数ミリ）と比較し、管理範囲を逸脱している
時には目標ヘッドに近づくように、その回の傾動時間を
修正出力する。例えば、液面ヘッドが目標ヘッドより低
い場合には逆傾動時間を設定値より短くなるように修正
し、電気炉１の傾きを設定値より抑えることで液面ヘッ
ドを上げることができ、反対に液面ヘッドが目標ヘッド
より高い場合には、逆傾動時間が長くなるように修正を
加えることで、電気炉の傾きを強めて液面ヘッドを下げ
る。このように、液面ヘッドを目標ヘッドに近づけるよ
うに常時修正を加えることによって、原料の装入と同時
に定量排出を行なうことができる。

一方、電気炉１が限界角度θまで逆傾動する間に所定の
原料が充填され、炉内溶融物が上限重量値に達した時点
で炉体の制御パターンを正傾動の制御パターンに切り替
え、前述とは反対側の矢印Ａ方向へ所定間隔毎（約数分
毎）に予め決められた間欠傾動速度（低速）、間欠傾動
回数、間欠傾動時間で正傾動させながら所定温度に加熱
した溶融物を原料排出口４から連続的に定量排出する。
そして、このような間欠傾動操作を繰り返しながら、電
気炉１を第１図に実線で示したような直立状態となる炉
体の下限重量値に達するまで正傾動する。正傾動時にお
けるフィードバック制御も上述した逆傾動時の場合とほ
ぼ同じであるが、液面ヘッドが目標ヘッドより低い場合
にはその回の傾動時間が設定時間より長くなるように修
正を加え、反対に目標ヘッドより高い場合にはその回の
傾動時間が設定時間より短くなるように修正を加えるこ
とにより、正確な定量排出を確保することができる。

なお、上述の実施例は電気炉１を間欠傾動させる場合の
例であるが、連続傾動させる場合も基本的には同様の制
御方式で行なうことができ、各重量測定毎に液面ヘッド
と目標ヘッドとを対比し、管理範囲から逸脱している場
合には目標ヘッドに近づけるように、次の重量測定を行
なうまでのあいだ傾動速度を速め又は遅らせるようなフ
ィードバック制御を行なう。

〔効果〕

以上説明したように、本発明に係る高温溶融物の定量排
出方法によれば、所定間隔毎に液面ヘッドと目標ヘッド
とを対比し、目標ヘッドの管理範囲に維持されるように
炉体傾動をフィードバック制御するので、正確な定量排
出を連続的に行なうことが可能となる。

また、本発明では予め設定してある各傾動時間又は傾動
速度を修正するだけの制御方法なので、その応答性が速
く、より精度の高い定量排出を達成することができる。

さらに、原料装入時にも液面ヘッドを目標ヘッドの管理
範囲内に保つことで、定量排出の連続運転が一基の溶融
炉で可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高温溶融物の定量排出方法を実施
するための定量排出装置を示す図である。 １…電気炉（溶融炉） ４…原料排出口 ５…製綿機 １０…ロードセル １２…プロセスコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸高 光正 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内 (72)発明者 渡辺 邦博 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内 (72)発明者 鶴谷 裕 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 新日本製鐵株式會社機械プラント事業部 内 (72)発明者 湯村 隆史 千葉県木更津市清見台南１丁目14―４― 103 (72)発明者 遠矢 修一 千葉県君津市三直市1331―２―627

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉体を傾動しうる溶融炉内に溶融状スラグ
   及び必要に応じて成分調整材を間欠的に装入し、これら
   の原料を所定温度に調整した後、その溶融物を炉体を傾
   動させながら連続的に溶融物の液面下の排出口から無機
   繊維を製造する製綿機へ定量排出する高温溶融物の定量
   排出方法において、 所定量の原料が充填された溶融炉を予め設定された傾動
   サイクルに従って正傾動させながら溶融物を定量排出
   し、炉内溶融物が下限量に達した時点で炉体を逆傾動さ
   せる傾動制御パターンを設定し、 炉体を正傾動させる際の所定間隔毎に炉内溶融物の重量
   を測定し、この重量測定値より炉内溶融物の液面ヘッド
   を演算処理し、 この液面ヘッドと目標ヘッドとを対比し、液面ヘッドが
   目標ヘッドの管理範囲を逸脱した場合には、次の重量測
   定を行なうまでの間で、液面ヘッドを目標ヘッドに近づ
   けるように炉体の傾動を修正することを特徴とする高温
   溶融物の定量排出方法。
2. 【請求項２】炉体を傾動しうる溶融炉内に溶融状スラグ
   及び必要に応じて成分調整材を間欠的に装入し、これら
   の原料を所定温度に調整した後、その溶融物を炉体を傾
   動させながら連続的に溶融物の液面下の排出口から無機
   繊維を製造する製綿機へ定量排出する高温溶融物の定量
   排出方法において、 所定量の原料が充填された溶融炉を予め設定された傾動
   サイクルに従って正傾動させながら溶融物を定量排出
   し、炉内溶融物が下限量に達した時点で炉体を逆傾動限
   界角度まで逆傾動させながら所定量の原料装入と同時に
   溶融物の排出を継続する傾動制御パターンを設定し、炉
   体を傾動させる際の所定間隔毎に炉内溶融物の重量を測
   定し、この重量測定値より炉内溶融物の液面ヘッドを演
   算処理し、この液面ヘッドと目標ヘッドとを対比し、液
   面ヘッドが目標ヘッドの管理範囲を逸脱した場合には、
   次の重量測定を行なうまでの間で、液面ヘッドを目標ヘ
   ッドに近づけるように炉体の傾動を修正することを特徴
   とする高温溶融物の定量排出方法。
3. 【請求項３】炉体は炉内溶融物の下限量に達した時が直
   立状態である請求項１、又は２のいずれか記載の高温溶
   融物の定量排出方法。
4. 【請求項４】炉体を逆傾動させる時の傾動スピードは、
   炉体の正傾動時のそれよりも速いものである請求項１、
   ２、又は３のいずれか記載の高温溶融物の定量排出方
   法。