JPH09280736A - 溶解炉の地金溶け落ち判定方法 - Google Patents

溶解炉の地金溶け落ち判定方法

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JPH09280736A
JPH09280736A JP8664396A JP8664396A JPH09280736A JP H09280736 A JPH09280736 A JP H09280736A JP 8664396 A JP8664396 A JP 8664396A JP 8664396 A JP8664396 A JP 8664396A JP H09280736 A JPH09280736 A JP H09280736A
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JP
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melting
furnace
burn
temperature
metal
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JP8664396A
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English (en)
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Tamotsu Hasegawa
保 長谷川
Norihiro Amano
憲広 天野
Katsuhito Yamada
勝仁 山田
Masuji Oshima
満寿治 大嶋
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓋を開放することなく溶解炉の溶け落ちを精
度よく測定すること。 【解決手段】 操業中の溶解炉1内の輻射熱による炉
内個所温度を検出し、該炉内個所温度が基準値を越えた
時を溶け落ちと判定する溶解炉の地金溶け落ち判定方
法。更に、温度を検出する温度センサ3の測定部14
を炉蓋12の内側に取り付けること。操業中の溶解炉
1内の輻射熱による炉内個所温度の時間変化を求め、前
記炉内個所での温度変化率が基準変化率を越えた時を溶
け落ちと判定する溶解炉の地金溶け落ち判定方法。操
業中の溶解電力を検出し、該溶解電力が基準値を下回っ
た時を溶け落ちと判定する溶解炉の地金溶け落ち判定方
法。操業中の溶解電力の時間変化を求め、前記溶解電
力の変化率が基準変化率を下回った時を溶け落ちと判定
する溶解炉の地金溶け落ち判定方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶解炉の地金溶け
落ち判定方法に関し、特に、炉蓋を開けることなく、精
度良く容易に地金の溶け落ち時を判定できる溶解炉の地
金溶け落ち判定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属を誘導加熱し溶融する装置の一つに
るつぼ型誘導炉がある。このるつぼ型誘導炉の操業にお
いて、地金(溶解材)の溶け落ち判定は、炉の省力化や
炉壁の損耗防止に重要である。従来は、地金投入量に対
する付加電力量を目安に、人が目視により溶け落ち時を
判定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来例
においては、人の目視判定のため、溶け落ち時判定の誤
差が大きく、更に、るつぼ内の状態を目視により観察す
るために、炉蓋を開放する必要があるため、熱エネルギ
ーロスが発生していた。したがって、本願発明の目的
は、上述の従来例の欠点をなくし、炉蓋を開けることな
く、自動的に溶け落ち状態を精度よく検出できる溶解炉
の溶け落ち判定方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の第1の発明の構成は、操業中の溶解炉内の輻
射熱による炉内個所温度を検出し、該炉内個所温度が基
準値を越えた時を溶け落ちと判定することを特徴とする
溶解炉の地金溶け落ち判定方法である。上記第1の発明
の構成により、地金の種類又は成分等によらず、溶け落
ち時点で溶湯の輻射熱が地金で遮られることなく直接温
度検出手段に伝わるので、検出温度が上昇する。このた
め、精度よく溶け落ち時点を求めることができる。
【0005】更に、第2の発明の構成は、上述の第1の
発明において、温度を検出する温度センサの測定部を炉
蓋内側に取り付けることである。上記第2の発明の構成
により、上記第1の発明の作用とともに、温度センサの
測定部の取り付け位置が炉蓋内側となるため、地金が全
て溶解して溶湯になり炉蓋内側と溶湯との間を遮る地金
がなくなる溶け落ち時を正確に検出することができる。
【0006】更に、第3の発明の構成は、操業中の溶解
炉内の輻射熱による炉内個所温度の時間変化を求め、前
記炉内個所での温度変化率が基準変化率を越えた時を溶
け落ちと判定することを特徴とする溶解炉の地金溶け落
ち判定方法である。上記第3の発明の構成により、溶け
落ち時点で輻射熱による炉内温度の変化率が急激に大き
くなるので、炉内温度の変化率が基準変化率を越えた時
を溶け落ち時点と判定することができる。
【0007】更に、第4の発明の構成は、操業中の溶解
電力を検出し、該溶解電力が基準値を下回った時を溶け
落ちと判定することを特徴とする溶解炉の地金溶け落ち
判定方法である。上記第4の発明の構成により、溶け落
ち時点では、溶解電力が低下するため、予め溶解電力の
基準値を設定して、溶解電力が該基準値を下回った時を
溶け落ち時点と判定することができる。
【0008】更に、第5の発明の構成は、操業中の溶解
電力の時間変化を求め、前記溶解電力の変化率が基準変
化率を下回った時を溶け落ちと判定することを特徴とす
る溶解炉の地金溶け落ち判定方法である。上記第5の発
明の構成により、溶け落ち時では溶解電力の変化率が低
下するので、予め溶解電力の基準値変化率を設定し、溶
解電力の変化率が該基準値変化率を下回った時を溶け落
ち時点と判定することができる。
【0009】更に、第6の発明の構成は、上記第1〜第
5の発明に係わる地金溶け落ち判定方法のうち少なくと
も2つを組み合わせたことを特徴とする溶解炉の地金溶
け落ち判定方法である。上記第6の発明の構成により、
上記第1〜第5の発明に係わる地金溶け落ち判定方法の
うち少なくとも2つを組み合わせているので、上記第1
〜第5の発明に係わる地金溶け落ち判定方法を単独で使
用した場合よりも、溶け落ち判定の信頼性を一層向上さ
せることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本願発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図1は該実施の形態のブロック
を示す。図1において、溶解炉としてのるつぼ型誘導炉
1は、るつぼ11、蓋12、誘導コイル13及び温度セ
ンサ3の測定部14からなる。なお、15は誘導コイル
13の入力端子である。蓋12は、るつぼ11の上面開
口部を開閉するものであり、誘導コイル13はるつぼ1
1内の地金8(例えばアルミニウム等、図2参照)を誘
導加熱する交流磁界を発生するものである。測定部14
は、るつぼ11内の温度を測定するために蓋12の内側
に取り付けられている。電力計2は、るつぼ型誘導炉1
における消費電力を測定するものであり、誘導コイル1
3に印加される電圧と誘導コイル13に流れる電流から
前記消費電力を測定している。温度センサ3はその測定
部14によりるつぼ11内温度を測定して記録するもの
であり、例えば熱電対を利用したものである。なお、電
力計2は溶解炉操業で通常用いられる電力計でよく、ま
た、温度センサ3は炉蓋12に直接接触する接触型若し
くは非接触型のいずれでもよい。
【0011】演算装置4は電力計2の測定値及び温度セ
ンサ3の測定値を演算処理し、判定装置6は演算装置4
の出力信号と判定基準設定器5の基準信号に基づいて地
金8の「溶け落ち時」を判定する。表示装置7は判定装
置6の出力信号に基づいて判定結果を表示する。炉蓋1
2の温度の変化は、るつぼ11内の溶湯9の表面からの
輻射熱の変化によって起こっており、温度センサ3の測
定部14の取り付け位置は輻射熱を感知する範囲(溶湯
9及び地金8に直接接触しない範囲において)で点線で
示す位置(図1)でもよい。
【0012】図2は上記実施の形態における地金8の溶
解の状態を示す。図2(a)では、るつぼ11に地金8
を投入した状態を示す。なお、るつぼ11の底部分に溶
湯9が形成されている。図2(b)では地金8の大部分
が溶解して溶湯9になった状態である。図2(c)では
地金8が全て溶解して溶湯9になった「溶け落ち」状態
である。
【0013】以上の構成により、入力端子15に周波数
840Hz,電圧850Vの交流電圧を印加してるつぼ
型溶解炉1を操業すると以下のようになる。なお、るつ
ぼ11の溶湯量は300kg程度とする。 地金8投入後において時間dt毎に、溶解電力を電力
計2で測定し、炉蓋12の温度をセンサ3で測定する。
この測定結果は後述する図3のようになる。 演算装置4で溶解電力の瞬時値W(t)及びその時間
変化率dW/dtを求め、同様に、炉蓋12の温度の瞬
時値θ(t)及びその時間変化率dθ/dtを求める。 判定基準設定器5で予め設定された溶解電力の基準値
B 及びdWB /dt、並びに炉蓋12の温度の基準値
θB 及びdθB /dtに対し、上記の瞬時値及びその
変化率が以下の条件を満たすかどうかを判定する。 条件1: 溶解電力の瞬時値W(t)<WB 条件2: 溶解電力の変化率dW/dt<dWB /dt 条件3: 炉蓋12の温度の瞬時値θ(t)>θB 条件4: 炉蓋12の温度の変化率dθ/dt>dθB
/dt
【0014】上記の4つの条件は、いずれも「地金8の
溶け落ち」現象に伴って満たされるので、各々が判定に
用いられることができる。しかし、信号のノイズ除去の
目的で、条件1と2、条件3と4を組み合わせて用いる
方が望ましい。また、更に、3つの条件、4つの条件を
組み合わせて用いることで判定の信頼性の向上が図れ
る。 判定装置6は、上記4つの条件のいずれか1つが満た
されたとき、地金8の溶け落ち完了の信号を表示装置7
に出力する。なお、上述のように、上記4つの条件のう
ち少なくとも2つの条件が満たされたときに地金8の溶
け落ち完了の信号を表示装置7に出力するようにすれ
ば、判定の信頼性が向上する。 表示装置7には溶け落ち完了の判定結果が表示され
る。
【0015】図3は上記実施の形態の測定結果を示す。
図3において、t1 からt2 の間が「溶け落ち時」であ
る。図4は、溶解電力の時間変化及び炉蓋12の温度の
時間変化を示す。図4において、時間t1 とt2 の間が
「溶け落ち時」である。
【0016】更に、地金8投入から溶け落ちの3分前
(図3において経過時間14分)までの間、炉蓋12の
温度はほとんど変化しないが、誘導コイル13に流れる
電流の変化により、溶解電力は徐々に低下している。こ
の特性を利用し、かつ、溶け落ちの一定時間前に相当す
る溶解電力の基準値WC 及びdWC /dtを設定して、
以下の条件を満たすかどうかを判別することで、溶け落
ちの事前予測が可能となる。 条件5: 溶解電力の瞬時値W(t)<WC 条件6: 溶解電力の変化率dW/dt<dWC /dt この事前予測信号に基づいて、「溶け落ち」の作業に対
する事前準備を行うことで、効率的な連続操業が可能と
なる。
【0017】
【発明の効果】本願の第1の発明によれば、輻射熱によ
る炉内個所温度を検出することにより、溶け落ち時を自
動的に精度よく検出することができる。更に、溶け落ち
時の検出のために炉の蓋を開放する必要がないので、炉
の蓋を開放することによる熱エネルギーのロスがない。
更に、第2の発明によれば、上記第1の発明の効果とと
もに、溶け落ち時の検出精度が一層向上する。更に、第
3の発明によれば、輻射熱による炉内温度の変化率を測
定することにより、溶け落ち時を自動的に精度よく検出
することができる。更に、上記第1の発明と同様に炉の
蓋の開放による熱エネルギーのロスをなくすことができ
る。更に、第4の発明によれば、操業中の溶解電力を測
定することにより、溶け落ち時を自動的に精度よく検出
することができる。更に、上記第1の発明と同様に炉の
蓋の開放による熱エネルギーのロスをなくすことができ
る。
【0018】更に、第5の発明によれば、操業中の溶解
電力の時間変化率を測定することにより、溶け落ち時を
自動的に精度よく検出することができる。更に、上記第
1の発明と同様に炉の蓋の開放による熱エネルギーのロ
スをなくすことができる。更に、第6の発明によれば、
上記第1〜第5の発明による効果とともに、上記第1〜
第5の発明に係わる地金溶け落ち判定方法を単独で使用
した場合よりも、溶け落ち判定の信頼性を一層向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施の形態のブロック図である。
【図2】前記実施の形態の動作説明図である。
【図3】前記実施の形態の溶解電力及び炉蓋温度を示す
グラフである。
【図4】前記実施の形態の溶解電力の時間変化及び炉蓋
温度の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 るつぼ型誘導炉 2 電力計 3 温度センサ 4 演算装置 5 判定基準設定器 6 判定装置 8 地金 9 溶湯 11 るつぼ 12 蓋 13 誘導コイル 14 温度センサの測定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 憲広 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山田 勝仁 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大嶋 満寿治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操業中の溶解炉内の輻射熱による炉内個
    所温度を検出し、該炉内個所温度が基準値を越えた時を
    溶け落ちと判定することを特徴とする溶解炉の地金溶け
    落ち判定方法。
  2. 【請求項2】 温度を検出する温度センサの測定部を炉
    蓋内側に取り付けることを特徴とする請求項1記載の溶
    解炉の地金溶け落ち判定方法。
  3. 【請求項3】 操業中の溶解炉内の輻射熱による炉内個
    所温度の時間変化を求め、前記炉内個所での温度変化率
    が基準変化率を越えた時を溶け落ちと判定することを特
    徴とする溶解炉の地金溶け落ち判定方法。
  4. 【請求項4】 操業中の溶解電力を検出し、該溶解電力
    が基準値を下回った時を溶け落ちと判定することを特徴
    とする溶解炉の地金溶け落ち判定方法。
  5. 【請求項5】 操業中の溶解電力の時間変化を求め、前
    記溶解電力の変化率が基準変化率を下回った時を溶け落
    ちと判定することを特徴とする溶解炉の地金溶け落ち判
    定方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5に記載された地金溶け落ち
    判定方法のうち少なくとも2つを組み合わせたことを特
    徴とする地金溶け落ち判定方法。
JP8664396A 1996-04-09 1996-04-09 溶解炉の地金溶け落ち判定方法 Pending JPH09280736A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999054512A1 (en) * 1997-02-19 1999-10-28 Kawasaki Steel Corporation Method of judging slag forming state in electric furnace steel production and method of operating electric furnace
CN112280932A (zh) * 2020-11-23 2021-01-29 中冶赛迪工程技术股份有限公司 电弧炉冶炼废钢熔化状态的过程检测系统
CN115161575A (zh) * 2022-06-30 2022-10-11 张源 一种金属产品的热镀锌熔锌系统

Cited By (4)

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