JPH07122107B2 - 真空溶解炉の原料投入自動制御方法 - Google Patents
真空溶解炉の原料投入自動制御方法Info
- Publication number
- JPH07122107B2 JPH07122107B2 JP31099986A JP31099986A JPH07122107B2 JP H07122107 B2 JPH07122107 B2 JP H07122107B2 JP 31099986 A JP31099986 A JP 31099986A JP 31099986 A JP31099986 A JP 31099986A JP H07122107 B2 JPH07122107 B2 JP H07122107B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、スポンジ状のチタンやジルコニウム等の原料
を消耗電極とし、これをアーク溶解すると共に、原料の
他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投入することにより、必要とする原
料の全量を溶解するようにした真空溶解炉の原料の投入
自動制御方法に関する。
を消耗電極とし、これをアーク溶解すると共に、原料の
他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投入することにより、必要とする原
料の全量を溶解するようにした真空溶解炉の原料の投入
自動制御方法に関する。
〈従来の技術〉 スポンジチタン等の原料を溶解して製品のインゴットと
する場合、原料を消耗電極に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、原料
を消耗電極に加工するのにコストがかかること、及び消
耗電極が大きい（長い）と炉体等も大きくしなければな
らない等の欠点から、消耗電極を小径化し、残量分をス
ポンジ粒のまま前記消耗電極の溶解と並行してサイドチ
ャージする方法が行われていた。そしてサイドチャージ
の方法は、作業員が消耗電極の降下距離（溶け具合）に
応じてその投入量を大まかに調整していた。
する場合、原料を消耗電極に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、原料
を消耗電極に加工するのにコストがかかること、及び消
耗電極が大きい（長い）と炉体等も大きくしなければな
らない等の欠点から、消耗電極を小径化し、残量分をス
ポンジ粒のまま前記消耗電極の溶解と並行してサイドチ
ャージする方法が行われていた。そしてサイドチャージ
の方法は、作業員が消耗電極の降下距離（溶け具合）に
応じてその投入量を大まかに調整していた。
〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の方法では、サイドチャージの時間経過に伴う過不
足のチェックが作業員によって行われるため、そのチェ
ック間隔には限度があり、消耗電極の刻々の消耗量（降
下距離）に見合った正確な原料投入が行えない。すなわ
ち、ある時間間隔における消耗電極の降下距離に対して
原料投入量が多すぎて、電極と溶湯との間にブリッジが
発生する不都合が生じたり、また消耗電極のアーク溶解
が終了した時点で、溶解不良の原料がインゴット中に残
留したりする不都合があった。
足のチェックが作業員によって行われるため、そのチェ
ック間隔には限度があり、消耗電極の刻々の消耗量（降
下距離）に見合った正確な原料投入が行えない。すなわ
ち、ある時間間隔における消耗電極の降下距離に対して
原料投入量が多すぎて、電極と溶湯との間にブリッジが
発生する不都合が生じたり、また消耗電極のアーク溶解
が終了した時点で、溶解不良の原料がインゴット中に残
留したりする不都合があった。
〈目的〉 そこで本発明は上記従来技術の欠点を解消し、消耗電極
の消耗量（降下距離）の刻々の変化に対応した正確な原
料投入を自動的に行うことができる真空溶解炉の原料投
入自動制御方法の提供を目的とする。
の消耗量（降下距離）の刻々の変化に対応した正確な原
料投入を自動的に行うことができる真空溶解炉の原料投
入自動制御方法の提供を目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、原料を消耗電極とし、これをアーク溶解する
と共に、原料の他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投入することによ
り、必要とする原料の全体量を溶解するようにした真空
溶解炉の原料の投入自動制御方法であって、原料の投入
開始時からアーク溶解終了時までの間に降下せられる消
耗電極の降下距離から消耗電極の単位降下距離当たりの
投入原料の目標投入量を予め算出しおき、所定の短時間
間隔毎に消耗電極の降下距離と投入原料の実際の投入量
とを測定して前記消耗電極の降下距離に対応する原料の
目標投入量と実際の投入量との差分を算出し、この差分
を今回の投入量に加えた量を次回の所定時間内に投入す
るようにしたことを基本的特徴としている。
と共に、原料の他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投入することによ
り、必要とする原料の全体量を溶解するようにした真空
溶解炉の原料の投入自動制御方法であって、原料の投入
開始時からアーク溶解終了時までの間に降下せられる消
耗電極の降下距離から消耗電極の単位降下距離当たりの
投入原料の目標投入量を予め算出しおき、所定の短時間
間隔毎に消耗電極の降下距離と投入原料の実際の投入量
とを測定して前記消耗電極の降下距離に対応する原料の
目標投入量と実際の投入量との差分を算出し、この差分
を今回の投入量に加えた量を次回の所定時間内に投入す
るようにしたことを基本的特徴としている。
〈作用〉 本発明の真空溶解炉の原料投入自動制御方法によれば、
原料の目標投入量に対する実際の投入量の差分が所定の
短時間間隔毎に算出され、その差分を今回の投入量に加
えた量が次回の所定時間内に投入されるようになされて
いるので、時間経過に伴う原料投入の過不足が細かくチ
ェックされ、消耗電極の降下距離に対応する目標投入量
に近似した形で原料を確実に投入することができる。
原料の目標投入量に対する実際の投入量の差分が所定の
短時間間隔毎に算出され、その差分を今回の投入量に加
えた量が次回の所定時間内に投入されるようになされて
いるので、時間経過に伴う原料投入の過不足が細かくチ
ェックされ、消耗電極の降下距離に対応する目標投入量
に近似した形で原料を確実に投入することができる。
〈実施例〉 第１図は本発明の方法が用いられる真空溶解炉の概略構
成図、第２図は本発明の方法を行うための真空溶解炉の
制御部の機能ブロック図である。
成図、第２図は本発明の方法を行うための真空溶解炉の
制御部の機能ブロック図である。
１は真空アーク溶解炉、２は消耗電極降下装置、３は原
料からなる消耗電極である。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原料は適当な
大きさのスポンジ粒としてホッパー５内に蓄えられ、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５内及び電磁フィーダ６に残っている原料
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。前記ロードセル８及
びストローク計10からの入力に基づいて、適正投入量が
制御部９にて演算され、その適正投入量に応じた出力信
号を電磁フィーダ６に出力する。
料からなる消耗電極である。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原料は適当な
大きさのスポンジ粒としてホッパー５内に蓄えられ、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５内及び電磁フィーダ６に残っている原料
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。前記ロードセル８及
びストローク計10からの入力に基づいて、適正投入量が
制御部９にて演算され、その適正投入量に応じた出力信
号を電磁フィーダ６に出力する。
本発明に係る原料投入の自動制御方法の具体例につい
て、第２図を用いてさらに説明する。
て、第２図を用いてさらに説明する。
まず、原料のサイドチャージを開始する時の消耗電極３
の長さLs及びアーク溶解を終了する時の消耗電極３の長
さLeの長さを予め測定しておき、この値から消耗電極３
の有効降下距離Lo（LS−Le）、即ちサイドチャージを行
う間の消耗電極３の降下距離を予め制御部９で演算、記
憶させておく。一方、サイドチャージすべき原料の全量
Woを予め或いは投入開始時のタイミングでロードセル８
により測定し、それを制御部９に入力して、この原料の
全量Woと前記消耗電極３の有効降下距離Loとから、消耗
電極３の単位降下距離当たりの原料の目標投入量（Wo／
Lo）を演算、記憶させておく。そして、まず原料投入開
始時においては、電磁フィーダ６による原料投入量を前
記目標投入量に基づいた量とするよう、電極フィーダ６
の出力を設定する。即ち、例えば原料投入量の過不足を
２秒毎にチェックする場合には、その２秒間に通常降下
するであろう消耗電極３の降下距離ΔＬを用いて、該２
秒間に投入すべき原料の目標投入量をΔＬ・Wo／Loと
し、該目標投入量を２秒間で投入するような電磁フィー
ダ６の出力を設定するわけである。
の長さLs及びアーク溶解を終了する時の消耗電極３の長
さLeの長さを予め測定しておき、この値から消耗電極３
の有効降下距離Lo（LS−Le）、即ちサイドチャージを行
う間の消耗電極３の降下距離を予め制御部９で演算、記
憶させておく。一方、サイドチャージすべき原料の全量
Woを予め或いは投入開始時のタイミングでロードセル８
により測定し、それを制御部９に入力して、この原料の
全量Woと前記消耗電極３の有効降下距離Loとから、消耗
電極３の単位降下距離当たりの原料の目標投入量（Wo／
Lo）を演算、記憶させておく。そして、まず原料投入開
始時においては、電磁フィーダ６による原料投入量を前
記目標投入量に基づいた量とするよう、電極フィーダ６
の出力を設定する。即ち、例えば原料投入量の過不足を
２秒毎にチェックする場合には、その２秒間に通常降下
するであろう消耗電極３の降下距離ΔＬを用いて、該２
秒間に投入すべき原料の目標投入量をΔＬ・Wo／Loと
し、該目標投入量を２秒間で投入するような電磁フィー
ダ６の出力を設定するわけである。
今、ｉ回目の原料投入チェック時における制御について
説明すると、まずストローク計10からの前回（ｉ−１
回）の消耗電極３の長さLi-1情報と今回（ｉ回）測定の
消耗電極３の長さLi情報とから、前回から今回までの時
間間隔中の消耗電極３の降下距離ΔLiを演算させる。そ
してこの降下距離ΔLiから今回（前回のチェック時から
今回のチェック時までの間に）投入すべきであった目標
投入量Wsiを演算させる。この場合の演算式は、 Wsi＝ΔLi・Wo／Lo 一方、ロードセル８からの前回の原料の残重量Wi-1情報
と今回の残重量Wi情報とから今回（前回のチェック時か
ら今回のチェック時までの間に）実際に投入した投入量
Wpiを演算させる。演算式は次の通り。
説明すると、まずストローク計10からの前回（ｉ−１
回）の消耗電極３の長さLi-1情報と今回（ｉ回）測定の
消耗電極３の長さLi情報とから、前回から今回までの時
間間隔中の消耗電極３の降下距離ΔLiを演算させる。そ
してこの降下距離ΔLiから今回（前回のチェック時から
今回のチェック時までの間に）投入すべきであった目標
投入量Wsiを演算させる。この場合の演算式は、 Wsi＝ΔLi・Wo／Lo 一方、ロードセル８からの前回の原料の残重量Wi-1情報
と今回の残重量Wi情報とから今回（前回のチェック時か
ら今回のチェック時までの間に）実際に投入した投入量
Wpiを演算させる。演算式は次の通り。
Wpi＝Wi-1−Wi そして上記今回投入すべきであった目標投入量Wsiと今
回実際に投入された投入量Wpiとから、投入量の差分ΔW
iを演算させる。演算式は次の通り。
回実際に投入された投入量Wpiとから、投入量の差分ΔW
iを演算させる。演算式は次の通り。
ΔWi＝Wsi−Wpi この投入量の差分ΔWiを用いて次回（今回チェック時か
ら次回のチェック時まで）に投入されるべき目標投入量
Wsi+1を演算する。すなわち、次回の目標投入量Wsi+1は
次の式で演算される。
ら次回のチェック時まで）に投入されるべき目標投入量
Wsi+1を演算する。すなわち、次回の目標投入量Wsi+1は
次の式で演算される。
Wsi+1＝Wsi＋ΔWi 得られた目標投入量Wsi+1の値は電磁フィーダ６への出
力制御信号に変換されて電磁フィーダ６に出力される。
勿論、前記Wsi、ΔWiの量を予め電磁フィーダ６の出力
量に変換させた形で演算させてもよい。
力制御信号に変換されて電磁フィーダ６に出力される。
勿論、前記Wsi、ΔWiの量を予め電磁フィーダ６の出力
量に変換させた形で演算させてもよい。
上記目標投入量と実際の投入量との差分検出、及びそれ
に伴う電磁フィーダ６の出力調整のためのチェックは、
例えば0.1秒〜数秒の一定周期で行う。従来の作業員に
よる場合は最も短くても数分の間隔が限度であった。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３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わけである。
に伴う電磁フィーダ６の出力調整のためのチェックは、
例えば0.1秒〜数秒の一定周期で行う。従来の作業員に
よる場合は最も短くても数分の間隔が限度であった。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３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わけである。
またチェック間隔の短時間化に伴うロードセル８やスト
ローク計10からの信号のバラツキやノイズの影響をなく
すため、投入量Wpiの演算や消耗電極３の降下距離ΔLi
の演算においては数十回の移動平均処理を行っている。
ローク計10からの信号のバラツキやノイズの影響をなく
すため、投入量Wpiの演算や消耗電極３の降下距離ΔLi
の演算においては数十回の移動平均処理を行っている。
上記のように本発明の方法では非常に短時間間隔で、投
入原料の量を計り、また目標投入量を演算するわけであ
るが、この様に短時間間隔でチェックする場合は、測定
される実質原料投入量や演算される目標投入量の値が比
較的小さい値となる。そうすると、従来では問題になら
なかった溶解炉１内圧（減圧状態）と大気圧との差によ
り生じる重量測定誤差が無視できなくなる。すなわち本
発明の測定によれば、例えば２秒間隔で2kg程度投入す
るような場合において、減圧状態の変化が−10Torrあっ
た場合に、あたかもホッパー５内容物が9.6kg減少した
ように計測され、実際の切出量2kg（２秒間当たり）に
対し約６倍となり、制御不能となる。
入原料の量を計り、また目標投入量を演算するわけであ
るが、この様に短時間間隔でチェックする場合は、測定
される実質原料投入量や演算される目標投入量の値が比
較的小さい値となる。そうすると、従来では問題になら
なかった溶解炉１内圧（減圧状態）と大気圧との差によ
り生じる重量測定誤差が無視できなくなる。すなわち本
発明の測定によれば、例えば２秒間隔で2kg程度投入す
るような場合において、減圧状態の変化が−10Torrあっ
た場合に、あたかもホッパー５内容物が9.6kg減少した
ように計測され、実際の切出量2kg（２秒間当たり）に
対し約６倍となり、制御不能となる。
溶解炉１内の減圧状態の変化は、例えば投入された原料
が溶ける際に発生するガス等により頻繁に生じ得ること
である。そこで本発明の実施装置では、上記炉１内圧変
動による重量測定値の変動を防止するため、その原因と
なる投入シュート７の電磁フィーダ６への接続口7aに対
して、対称となる電磁フィーダ６の位置に前記投入シュ
ート７の接続口7aと同径の接続口11aを有する均圧化管1
1を接続すると共に、この均圧化管11を投入シュート７
に連通させて、該均圧化管11を投入シュート７内と同圧
にする。均圧化管11を設けない場合には、第５図に示す
ように、投入シュート７の接続口7aの部分だけが矢符で
示す大気圧が加わらず、電磁フィーダ６に加わる外圧の
バランスが崩れ、炉１内圧の僅かな変動によりロードセ
ル８による測定重量値が大きく変動する。同径の接続口
11aによる均圧化管11を設けることにより、投入シュー
ト７の接続口7aと対称の位置に同圧の炉１内圧が加わっ
て圧力のバランスがとれるわけである。
が溶ける際に発生するガス等により頻繁に生じ得ること
である。そこで本発明の実施装置では、上記炉１内圧変
動による重量測定値の変動を防止するため、その原因と
なる投入シュート７の電磁フィーダ６への接続口7aに対
して、対称となる電磁フィーダ６の位置に前記投入シュ
ート７の接続口7aと同径の接続口11aを有する均圧化管1
1を接続すると共に、この均圧化管11を投入シュート７
に連通させて、該均圧化管11を投入シュート７内と同圧
にする。均圧化管11を設けない場合には、第５図に示す
ように、投入シュート７の接続口7aの部分だけが矢符で
示す大気圧が加わらず、電磁フィーダ６に加わる外圧の
バランスが崩れ、炉１内圧の僅かな変動によりロードセ
ル８による測定重量値が大きく変動する。同径の接続口
11aによる均圧化管11を設けることにより、投入シュー
ト７の接続口7aと対称の位置に同圧の炉１内圧が加わっ
て圧力のバランスがとれるわけである。
第３図と第４図に示す図は、本発明の方法により原料を
サイドチャージした場合の消耗電極３の降下距離の時間
的変化と、原料投入量の時間的変化の一例を示してい
る。第３図と第４図から明らかなように、消耗電極３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
非常によく近似して追従変化している。また電極３のア
ーク放電終了時tn（電極の降下距離がLoになった時）に
ほぼ一致して原料投入が終了する。
サイドチャージした場合の消耗電極３の降下距離の時間
的変化と、原料投入量の時間的変化の一例を示してい
る。第３図と第４図から明らかなように、消耗電極３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
非常によく近似して追従変化している。また電極３のア
ーク放電終了時tn（電極の降下距離がLoになった時）に
ほぼ一致して原料投入が終了する。
〈効果〉 本発明は以上の構成よりなり、本発明の真空溶解炉の原
料投入自動制御方法によれば、短時間間隔毎に、消耗電
極の降下距離に対応する原料の目標投入量に対して実際
に投入された原料投入量がチェックされ、その差分量が
加えられた量が次のチェック時までの間に投入されるよ
うになされるので、消耗電極の降下量の変化に刻々追従
した形で適正な原料の投入がなされる。よって、消耗電
極のアーク溶解量に常に一定の割合で原料を投入するこ
とができ、均質な鋳塊を得ることができると共に、原料
の過剰投入によるブリッジの発生が確実に防止される。
料投入自動制御方法によれば、短時間間隔毎に、消耗電
極の降下距離に対応する原料の目標投入量に対して実際
に投入された原料投入量がチェックされ、その差分量が
加えられた量が次のチェック時までの間に投入されるよ
うになされるので、消耗電極の降下量の変化に刻々追従
した形で適正な原料の投入がなされる。よって、消耗電
極のアーク溶解量に常に一定の割合で原料を投入するこ
とができ、均質な鋳塊を得ることができると共に、原料
の過剰投入によるブリッジの発生が確実に防止される。
第１図は本発明の方法が用いられる真空溶解炉の概略構
成図、第２図は本発明の方法を行うための真空溶解炉の
制御部の機能ブロック図、第３図と第４図はそれぞれ本
発明の方法により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と、原料投入量の時間的変
化を示す図、第５図は溶解炉内圧の変動に伴う原料の測
定重量の変動の原因を説明するための電磁フィーダ部の
断面図である。 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:ホッパー 6:電磁フィーダ 7:投入シュート 7a:投入シュートの接続口 7b:電磁フィーダへのシュート接続管（ベロー） 8:ロードセル 9:制御部 10:ストローク計 11:均圧化管 11a:均圧化管の接続口
成図、第２図は本発明の方法を行うための真空溶解炉の
制御部の機能ブロック図、第３図と第４図はそれぞれ本
発明の方法により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と、原料投入量の時間的変
化を示す図、第５図は溶解炉内圧の変動に伴う原料の測
定重量の変動の原因を説明するための電磁フィーダ部の
断面図である。 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:ホッパー 6:電磁フィーダ 7:投入シュート 7a:投入シュートの接続口 7b:電磁フィーダへのシュート接続管（ベロー） 8:ロードセル 9:制御部 10:ストローク計 11:均圧化管 11a:均圧化管の接続口
Claims (1)
- 【請求項１】原料を消耗電極とし、これをアーク溶解す
ると共に、原料の他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投入することによ
り、必要とする原料の全体量を溶解するようにした真空
溶解炉の原料の投入自動制御方法であって、原料の投入
開始時からアーク溶解終了時までの間に降下せられる消
耗電極の降下距離から消耗電極の単位降下距離当たりの
投入原料の目標投入量を予め算出しておき、所定の短時
間間隔毎に消耗電極の降下距離と投入原料の実際の投入
量とを測定して前記消耗電極の降下距離に対応する原料
の目標投入量と実際の投入量との差分を算出し、この差
分を今回の投入量に加えた量を次回の所定時間内に投入
するようにしたことを特徴とする真空溶解炉の原料投入
自動制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31099986A JPH07122107B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 真空溶解炉の原料投入自動制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31099986A JPH07122107B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 真空溶解炉の原料投入自動制御方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7179531A Division JP2652624B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 真空溶解炉の原料投入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63162825A JPS63162825A (ja) | 1988-07-06 |
| JPH07122107B2 true JPH07122107B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=18011906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31099986A Expired - Fee Related JPH07122107B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 真空溶解炉の原料投入自動制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122107B2 (ja) |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP31099986A patent/JPH07122107B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63162825A (ja) | 1988-07-06 |
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