JPH09318269A - アーク式溶解炉又は精錬炉における電極長さの調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】把持器からの電極突出長さを一定範囲に保持す
るための調整作業を自動的に、しかも簡便且つ安全に行
なうことができる、アーク式溶解炉又は精錬炉における
電極長さの調整装置を提供する。 【解決手段】炉外に電極を受ける受台を装備すると共
に、把持器の位置を検出する手段と電極の下端が受台に
接触したことを検出する手段とを設け、これらの手段を
演算装置に接続して、電極を受台で受けた状態で、演算
装置から発せられる信号により電極昇降装置を作動させ
て電極をつかみ替え、把持器からの電極突出長さを調整
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアーク式溶解炉又は
精錬炉における電極長さの調整装置に関する。電極間へ
通電することにより発生するアークを利用して金属材料
を溶解する溶解炉又は精錬する精錬炉では、炉内に電極
昇降装置の把持器でつかんだ１本又は複数本の電極、例
えば柱状の黒鉛電極を挿入する。かかるアーク式溶解炉
又は精錬炉において金属材料を所定通り円滑に溶解又は
精錬するためには、把持器でつかんだ電極の突出長さを
一定範囲に保持することが重要である。本発明は把持器
からの電極突出長さを調整する装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、把持器からの電極突出長さを調整
する場合、より具体的には例えば使用により消耗して短
くなった電極の把持器よりも下方における突出長さを長
くする場合、電極の頂部をクレーン機構でつかんで吊下
げ、この状態で把持器を緩めて上昇させ、再び把持器を
締め付けて把持器を上昇させた分だけ把持器よりも下方
における電極の長さを長くした後、クレーン機構を外す
という作業が行なわれている。ところが、かかる従来手
段には、上記のような作業を、その性質上、高温雰囲気
の高所で行なうため、その作業が誠に厄介で、また危険
であるという欠点がある。また、短い時間スクラップを
溶解した後、把持器を緩めて電極を落下させ、電極下端
とスクラップが接触した状態で再度把持することによ
り、下方長さを調整する方法が取られているが、この方
式では電極落下時の切損やつかみ替え量が最適化できな
い等の欠点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来手段では、把持器からの電極突出長さ
の調整作業が誠に厄介で、また危険である点である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、電極
間へ通電することにより発生するアークを利用して金属
材料を溶解する溶解炉又は精錬する精錬炉において、炉
外に装備された電極昇降装置の把持器からの電極突出長
さを調整する装置であって、炉外に電極を受ける受台を
装備すると共に、把持器の位置を検出する手段と電極の
下端が受台に接触したことを検出する手段とを設け、こ
れらの手段を演算装置に接続して、電極を受台で受けた
状態で、演算装置から発せられる信号により電極昇降装
置を作動させて電極をつかみ替え、把持器からの電極突
出長さを調整するようにして成ることを特徴とするアー
ク式溶解炉又は精錬炉における電極長さの調整装置に係
る。

【０００５】本発明が適用されるアーク式溶解炉又は精
錬炉は、電極間へ通電することにより発生するアークを
利用して金属材料を溶解する溶解炉又は精錬する精錬炉
である。かかるアーク式溶解炉又は精錬炉では、炉外に
電極昇降装置が装備されており、炉内へ電極昇降装置の
把持器でつかんだ１本又は複数本の電極を挿入して、炉
内の金属材料を溶解又は精錬する。

【０００６】本発明では炉外に電極を受ける受台を装備
する。受台は電極をつかみ替える際に電極を支持するた
めのもので、より具体的には、把持器を緩めて上昇させ
た後に再び把持器を締め付けて把持器を上昇させた分だ
け把持器からの電極突出長さを調整する際に、電極を受
けておくためのものである。受台は固定的に装備するこ
ともできるが、受台それ自体が邪魔にならないようにす
ると共に把持器からの電極突出長さの調整作業をし易く
するため、旋回又は進退可能に装備するのが好ましい。
この場合に受台は、シリンダ駆動又はモータ駆動の旋回
手段又は進退手段に連結する。

【０００７】また本発明では、炉外に把持器の位置を検
出する手段を設ける。把持器の位置は、羅列した光セン
サやリミットスイッチ等により断続して検出することも
できるが、タコゼネレータ、バリアブルカムスイッチ、
エンコーダ等により連続して検出するのが好ましい。一
般に電極昇降装置は、電極をつかむ把持器、把持器の開
閉手段、把持器及びその開閉手段を支持する支腕、支腕
を支持する支柱、支柱の下端部に軸承された動滑車、動
滑車に係合されたワイヤ、ワイヤの一端部を巻取るドラ
ム、ドラムを回転させる駆動モータ、ドラムと駆動モー
タとの間に介装された減速機、支柱、ドラム、減速機及
び駆動モータ等を支持し、ワイヤの他端部を固定する機
枠等により構成されるが、把持器の位置を検出する手段
として例えばエンコーダを用いる場合、これを通常は減
速機に接続し、減速機の回転数をカウントして、カウン
ト数により把持器の位置を連続して検出する。例えば受
台で受けた状態で未使用の電極を適切につかんだ時の把
持器の位置を初期状態として演算装置に入力すると、そ
の後に駆動モータを正回転又は逆回転して把持器を昇降
させる度毎に減速機の正回転数及び逆回転数がカウント
されるので、計算されたカウント数によりその時の把持
器の位置を検出するのである。

【０００８】更に本発明では、炉外に電極の下端が受台
に接触したことを検出する手段を設ける。電極の下端が
受台に接触したことは、例えば受台面に光センサを取付
け、光センサの受光部に入る光を電極の下端が遮って光
センサを消勢することにより検出できる。また例えば、
スプリングで支持した受台にリミットスイッチを当接さ
せておき、電極の下端が受台に接触したときに受台が下
がってリミットスイッチを付勢することにより検出でき
る。更に例えば、電極昇降装置における固定側のワイヤ
の他端部と機枠との間にロードセルを介装し、電極の下
端部が受台に接触したときにロードセルに加わる負荷が
一定値以上に減少することにより検出できる。

【０００９】そして本発明では、把持器の位置を検出す
る手段及び電極の下端が受台に接触したことを検出する
手段を演算装置に接続し、電極を受台で受けた状態で、
演算装置から発せられる信号により電極昇降装置を作動
させて電極をつかみ替え、把持器からの電極突出長さを
調整する。具体的には次のように調整する。

【００１０】一般に１本の電極は複数個の電極部品を螺
合により接続した状態で使用するので、最初に１本の電
極を構成する最上部の電極部品の接続部から一定距離だ
け上方を把持器で把持する。この状態で把持器を最上位
まで上昇させて旋回した後に下降させ、電極下端を受台
に接触させる。これにより把持器よりも下方における電
極突出長さ（以下、首下長さという）がわかる。把持器
の最上位におけるエンコーダのカウント数から把持器を
下降させた分のカウント数及び受台の高さに相当するカ
ウント数を差し引くことにより、残りのカウント数に相
当する首下長さを知ることができるのである。この場
合、最上部の電極部品の接続部から一定距離だけ上方と
は、最上部の電極部品とその直下に螺合した電極部品と
の接続部を把持器がつかまないための最小の距離をい
い、これは作業者が確認する。確認と共に、この状態を
初期状態として演算装置に入力するが、かかる初期状態
の入力により、その後に実施されるつかみ替え作業にお
いて最上部の電極部品に対する把持器の位置を追跡する
ことができる。

【００１１】初期状態において、首下長さが短すぎる場
合には、電極下端を受台に接触させた状態で、把持器を
緩めて上昇させ、再び把持器を締め付けて、適正な首下
長さにする。これにより操業条件が整うので、把持器を
最上位まで上昇させて炉の直上に旋回させた後、下降さ
せて、把持器でつかんだ電極を炉内に挿入し、操業を開
始する。操業に伴って電極下部が消耗し、首下長さが短
くなるので、把持器を最上位まで再び上昇させて受台の
直上に旋回させた後、下降させて、把持器でつかんだ電
極の下端を受台に接触させる。

【００１２】本発明に係る調整装置は測定機能と調整機
能とを有している。先ず測定機能について説明する。把
持器を最上位まで上昇させて受台の直上に旋回させた
後、下降させて、把持器でつかんだ電極の下端を受台に
接触させると、これを検知して把持器の下降が停止す
る。前述したように、この時の首下長さは、把持器の最
上位におけるエンコーダのカウント数、把持器を下降さ
せた分のカウント数及び受台の高さに相当するカウント
数から演算され、演算された首下長さが指示計に表示さ
れる。作業者はこの表示から電極の消耗量を知ることが
でき、またつかみ替えの必要な時期を予測することがで
きる。

【００１３】次に調整機能について説明する。電極下端
が受台に接触した時に把持器の下降が停止するので、こ
の状態すなわち電極を受台で受けた状態で、把持器を緩
めて上昇させ、再び把持器を締め付けて、電極をつかみ
替える。把持器を上昇させた分だけ消耗した電極の首下
長さを長くするのである。この時の把持器の上昇は、一
定距離を上昇させる場合と、消耗により短くなった首下
長さ分だけ上昇させる場合とがある。前者の場合は消耗
により短くなった首下長さを一定距離づつ長くする方法
であり、また後者の場合は消耗により短くなった首下長
さをその短くなった分だけ長くして、首下長さを一定に
保つ方法である。

【００１４】消耗により短くなった電極の首下長さを把
持器を一定距離づつ上昇させて長くする調整方法の場
合、把持器の上昇頻度が多いと、首下長さが長くなり過
ぎて、その旋回時に炉体と干渉するという不具合を生じ
る。このような不具合を避けるため、予め演算装置に首
下長さの上限値を設定しておき、つかみ替えによる首下
長さがこの上限値を超えようとする時には、この上限値
で把持器の上昇を停止させる。逆に把持器の上昇頻度が
少ないと、首下長さが短くなり過ぎて、炉内の湯面と電
極下端との距離が開き過ぎ、アークを円滑に発生させる
ことができなくなるという不具合を生じる。このような
不具合を避けるため、予め演算装置に首下長さの下限値
を設定しておき、つかみ替えによる首下長さがこの下限
値に満たない時には、この下限値まで把持器を上昇させ
る。消耗により短くなった電極の首下長さを短くなった
分だけ把持器を上昇させて長くする調整方法の場合、把
持器を適宜に上昇させることにより首下長さを一定に保
つことができるので、上記のような不具合は生じない。

【００１５】上記のように電極を繰り返してつかみ替え
ると、いずれかの段階で電極部品の接合部をつかみ替え
ることとなる場合が生じる。しかし、接合部は強度が弱
く、この部分を把持器でつかむと、接合部が破損してし
まうこともあるので、接合部を避けてつかみ替えるのが
好ましい。そこで、接合部近辺を把持禁止区域とし、把
持器がこの把持禁止区域で電極をつかみ替えないように
する。１個の電極部品の長さは規定されており、また最
上部の電極部品に対する把持器の位置は追跡されている
ので、次につかみ替えた時に把持器が把持禁止区域に入
ることは事前に知ることができる。これに基づいて作業
者は新たに最上部の電極部品を接続する。そしてこの場
合、把持器を新たに接続した最上部の電極部品の接続部
から一定距離だけ上方まで少し余分に上昇させて、電極
をつかみ替える。かかるつかみ替えにより再び前述した
初期状態に戻るので、初期状態に戻ったことを演算装置
に入力し、引き続き新たに接続した最上部の電極部品に
対する把持器の位置を追跡する。

【００１６】以上、首下長さを調整する場合について説
明したが、結果的には把持器よりも上方における電極突
出長さ（以下、首上長さという）も追跡することができ
る。何らかの原因で首上長さが長くなり過ぎると、その
旋回時又は傾動出鋼時に上方構造物と干渉するという不
具合を生じる。このような不具合を避けるため、予め演
算装置に首上長さの上限値を設定しておき、電極接続後
の首上長さがこの上限値を超える場合には、首上長さが
この上限値に入る位置まで把持器を上昇させてつかみ替
える。また、傾動出鋼に際しては傾動可能な位置まで把
持器を下降させた後、傾動する様にする。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態を略示す
る正面図、図２は図１と同じ本発明の実施形態について
その作用状態を一部断面で略示する側面図である。電極
昇降装置１０は旋回部２０と旋回部２０上に取付けられ
た昇降部３０とを備えている。昇降部３０は、把持器３
１と、把持器３１を支持する支腕３２と、支腕３２を支
持する支柱３３と、支柱３３の下端部に軸承された動滑
車３４と、動滑車３４に係合されたワイヤ３５と、ワイ
ヤ３５を巻取るドラム３６と、ドラム３６を回転させる
減速機３７と、減速機３７を回転させる駆動モータ３８
とを備えている。ワイヤ３５の一端部はドラム３６に巻
取られるようになっており、他端部は機枠３９に固定さ
れていて、ドラム３６、減速機３７及び駆動モータ３８
は機枠３９に支持され、支柱３３は機枠３９と係合して
摺動可能になっている。

【００１８】減速機３７にはエンコーダ４１が接続され
ており、エンコーダ４１は演算装置５１に接続されてい
る。別に受台６１が設置されており、受台６１の上面に
は発光部６２ａと受光部６２ｂとを備える光センサが取
付けられていて、受光部６２ｂは演算装置５１に接続さ
れている。電極７１をつかむ把持器３１にはその開閉手
段としてシリンダ機構３１ａが連結されており、演算装
置５１はシリンダ機構３１ａに接続されている。また演
算装置５１は昇降部３０の駆動モータ３８及び旋回部２
０の図示しない駆動モータにも接続されている。なお、
この受台の高さは旋回等の動作に支障の無い範囲ででき
るだけ高い位置にすることが好ましい。受台が低いと、
把持器上限から接触までに長時間を要し、スクラップ投
入等のアイドルタイム中につかみ替え動作が完了できな
くなる可能性を防ぐためである。また、支柱の昇降には
例えば旋回部上に油圧シリンダを設けて支柱を昇降させ
る方式もあるが、この場合においては油圧シリンダの直
線運動をラックピニオン機構やワイヤを用いて回転運動
に変換して、エンコーダ等の検出機を設けることができ
る。

【００１９】最初に複数個の電極部品７１ａ〜７１ｄを
螺合により接続した１本の電極７１を構成する最上部の
電極部品７１ｄの下端接続部から一定距離だけ上方を把
持器３１で把持する。この状態で把持器３１を最上位ま
で上昇させて旋回した後に下降させ、電極下端を受台６
１に接触させる。これらの作動は経時的に演算装置５１
から発せられる信号により昇降部３０の駆動モータ３８
及び旋回部２０の図示しない駆動モータを作動させるこ
とにより行ない、電極下端が受台６１に接触した時に、
これを受光部６２ｂで検知し、この検知で演算装置５１
から発せられる信号により昇降部３０の駆動モータ３８
の作動を停止させて、把持器３１の下降を停止させる。
把持器３１の最上位におけるエンコーダのカウント数
（図２においてＡに相当するカウント数）から把持器３
１を下降させた分のカウント数（図２においてＢに相当
するカウント数）及び受台６１の高さに相当するカウン
ト数（図２においてＣに相当するカウント数）を差し引
くことにより、残りのカウント数に相当する首下長さＤ
を知ることができる。この状態を初期状態として演算装
置５１に入力し、その後に実施されるつかみ替え作業に
おいて最上部の電極部品７１ｄに対する把持器の位置を
追跡する。

【００２０】初期状態において、首下長さが短すぎる場
合には、電極下端を受台６１に接触させた状態で、把持
器３１を緩めて上昇させ、再び把持器３１を締め付け
て、適正な首下長さにする。これらの作動は経時的に演
算装置５１から発せられる信号によりシリンダ機構３１
ａ及び昇降部３０の駆動モータ３８を作動させることに
より行なう。これにより操業条件が整うので、把持器３
１を最上位まで上昇させて溶解炉７２の直上に旋回させ
た後、下降させて、把持器３１でつかんだ電極７１を炉
内に挿入し、操業を開始する。操業に伴って電極下部が
消耗し、首下長さが短くなるので、炉体へのスクラップ
投入等のアイドルタイムを利用して把持器３１を最上位
まで再び上昇させて受台６１の直上に旋回させた後、下
降させて、把持器３１でつかんだ電極７１の下端を受台
６１に接触させる。これらの作動も前述したように行な
う。

【００２１】把持器３１でつかんだ電極７１の下端を受
台６１に接触させると、これを受光部６２ｂが検知して
把持器３１の下降が停止する。前述したように、この時
の首下長さは、把持器３１の最上位におけるエンコーダ
４１のカウント数（図２のＡ相当）、把持器３１を下降
させた分のカウント数（図２のＢ相当）及び受台６１の
高さに相当するカウント数（図２のＣ相当）から演算さ
れ、演算された首下長さＤが指示計に表示される。電極
下端が受台６１に接触した時に把持器３１の下降が停止
するので、この状態すなわち電極７１を受台６１で受け
た状態で、把持器３１を緩めて上昇させ、再び把持器３
１を締め付けて、電極７１をつかみ替える。把持器３１
を上昇させた分だけ消耗した電極７１の首下長さを長く
するのである。この時の把持器３１の上昇は、一定距離
を上昇させる場合と、消耗により短くなった首下長さ分
だけ上昇させる場合とがある。前者の場合は消耗により
短くなった首下長さを一定距離づつ長くする方法であ
り、また後者の場合は消耗により短くなった首下長さを
その短くなった分だけ長くして、首下長さを一定に保つ
方法である。

【００２２】以下は上記の繰り返しであるが、前述した
ように、予め演算装置５１に首下長さの上限値を設定し
ておいたり、或は首下長さの下限値を設定しておくこと
ができる。また予め演算装置５１に把持禁止区域を設定
しておくことができ、更に新たに最上部の電極部品を接
続した場合には初期状態に戻ったことを演算装置に入力
し直すことができる。そして必要な場合には予め演算装
置５１に首上長さの上限値を設定しておき、他の炉体動
作との間に作動制約を設けることができる。

【００２３】

【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、把持器からの電極突出長さを一定範囲に保持す
るための調整作業を自動的に、しかも簡便且つ安全に行
なうことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を略示する正面図。

【図２】図１と同じ本発明の実施形態についてその作用
状態を一部縦断面で略示する側面図。

【符号の説明】

１０・・・電極昇降装置、２０・・・旋回部、３０・・
・昇降部、３１・・・把持器、３１ａ・・・シリンダ機
構、３６・・・ドラム、３８・・・駆動モータ、４１・
・・エンコーダ、５１・・・演算装置、６１・・・受
台、６２ｂ・・・受光部、７１・・・電極、７２・・・
溶解炉

フロントページの続き (72)発明者 増谷 佳宣 愛知県刈谷市東刈谷町１−８−３ (72)発明者 黒田 高志 愛知県愛知郡長久手町長湫菖蒲池39番地 503

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極間へ通電することにより発生するア
   ークを利用して金属材料を溶解する溶解炉又は精錬する
   精錬炉において、炉外に装備された電極昇降装置の把持
   器からの電極突出長さを調整する装置であって、炉外に
   電極を受ける受台を装備すると共に、把持器の位置を検
   出する手段と電極の下端が受台に接触したことを検出す
   る手段とを設け、これらの手段を演算装置に接続して、
   電極を受台で受けた状態で、演算装置から発せられる信
   号により電極昇降装置を作動させて電極をつかみ替え、
   把持器からの電極突出長さを調整するようにして成るこ
   とを特徴とするアーク式溶解炉又は精錬炉における電極
   長さの調整装置。
2. 【請求項２】 把持器の位置を検出する手段が把持器の
   位置を連続して検出する手段である請求項１記載のアー
   ク式溶解炉又は精錬炉における電極長さの調整装置。
3. 【請求項３】 演算装置に把持器よりも下方における電
   極突出長さの上限値を設定し、つかみ替えによる把持器
   よりも下方における電極突出長さがこの上限値を超えな
   いようにした請求項２記載のアーク式溶解炉又は精錬炉
   における電極長さの調整装置。
4. 【請求項４】 演算装置に把持器よりも下方における電
   極突出長さの下限値を設定し、つかみ替えによる把持器
   よりも下方における電極突出長さがこの下限値未満とな
   らないようにした請求項２又は３記載のアーク式溶解炉
   又は精錬炉における電極長さの調整装置。
5. 【請求項５】 演算装置に電極部品の接続部近辺に相当
   する把持禁止区域を設定し、把持器がこの把持禁止区域
   をつかみ替えないようにした請求項２記載のアーク式溶
   解炉又は精錬炉における電極長さの調整装置。
6. 【請求項６】 新たに最上部の電極部品を接続した時に
   演算装置に初期状態を再入力し、最上部の電極部品に対
   する把持器の位置を追跡するようにした請求項２又は５
   記載のアーク式溶解炉又は精錬炉における電極長さの調
   整装置。
7. 【請求項７】 演算装置に把持器よりも上方における電
   極突出長さの上限値を設定し、つかみ替えによる把持器
   よりも上方における電極突出長さがこの上限値を超えな
   いようにした請求項２記載のアーク式溶解炉又は精錬炉
   における電極長さの調整装置。