JPS59229174A - 溶解炉等の加熱制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶解炉等の加熱方法に関し、特にアルミニウ
ム溶解炉の加熱制御方法に関するものである。

従来アルミニウムの溶解炉（反射炉）においては、１本
又は数本の重油バーナーもしくはＬＮＧバーナーの焚最
により炉温もしくは排ガス温度の制御および溶湯温度制
御をおこなっている。この際アルミニウムの溶湯ができ
るまでは、炉温もしくは排ガス温度によって制御し、ア
ルミニウムの溶湯ができた後は／８湯温度で制御をおこ
なっている（第１図参照）。　この場合、排ガス温度目
標値および？′８湯温度目標値を一定に設定したＰＩＤ
　（比例積分微分）制御を従来より行っているが、制御
−操作系の切り換えにかなりの時間を要し、その切り換
えに対する排ガス温度の応答が遅いので設定した運転パ
ターンに従う温度上昇ダイヤグラムに正確に追従できず
ハンチングを起こして実効ある制御が困難となっていた
。更に加熱勅期から高燃焼量で運転する従来のアルミニ
ウム溶解炉の場合次のような問題があった。

（１）溶解炉に装入直後のアルミニウム冷材は表面のみ
て輻射熱を吸収するにすぎず、熱吸収効率が悪いため、
高燃焼の重油バーナー又はＬＮＧバーナーからの熱は専
ら排ガス温度の上昇に費やされ、排ガスへの熱損失が大
きくなる。

（２）アルミニウム冷材をバーナーによって急激に加熱
するためアルミニウム冷材が溶解せずに燃えてしまい、
酸化ロスが大きくなる。

（３）溶解炉内に発生した酸化物の断熱効果により伝熱
効率に悪影響を及ぼす。

それ数本発明の目的は、従来技術による上述の問題点を
すべて解決することができるアルミニラ　　　′ム溶解
炉の加熱制御方法を提供することにある。

本発明による加熱制御方法においては、上述した目的を
達成するために、燃焼装置の全発生熱量を一定にした状
態で燃焼排ガス温度の上昇率を最低にする燃焼装置の運
転パターンを選択し、この選択された運転パターンに従
って燃焼装置を所定時間燃焼させる。このような運転パ
ターンを選択する理由は、燃焼装置の全装置が同一で排
ガス温度の上昇率が最低ということはアルミニウム路材
への熱吸収率が最大で排ガス損失を軽減させることがで
きることを意味するからである。

更に本発明の好ましい特徴に従えば、燃焼排ガス温度の
上昇率を最低にする最適質量燃焼は排ガス温度が溶湯温
度設定値に近ずくまで繰り返される。溶湯温度設定値に
近すいた状態では猿人材料の外表面は完全に溶融し、以
後の排ガス温度設定制御による急激な加熱によっても猿
人材料の酸化ロスの心配はなくなるからである。

以下添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例につ
いて説明する。

第２図は溶解炉の概略図である。バーナー（参照番号１
〜８）は溶解炉に４本ずつ向かい合わせて設置されてい
る。このうちバーナー１．３．６．８は装量大（例えば
ＬＮＧ１５ＯＮ　ｄ１時間）のもノテあり、バーナー２
．４．５．７は装量小（例えばＬＮＧ　５ＯＮ　ｄ／時
間）のものである。バーナー１〜８はいずれもＬＮＧも
しくはＭ輛を燃料とする超高速バーナーである。ちなみ
に本発明の適用に関しバーナーの種類および燃料は問わ
ない。又溶解炉の形状およびバーナーの配置についても
種々の選択が可能である。

アルミニウム路材は材料装入扉９がら溶解炉内へ装入さ
れ・、一方炉内のガスは煙道１ｏがら排出される。更に
溶解炉内および煙道内には熱電対１１が設置され熱電対
１１からの信号は制御装置１２へ久方される。本実施例
においては隣接する大容量のバーナー１．３．６．８と
小容量のバーナー２．４．５．７の組合わせ、すなわち
バーナー１と２．３と４．５と６．７と８７５−ら燃焼
装置が構成される。

制御装置１２は各燃焼装置の装量を大、小２種頬のうち
の一方を選択するように作動する。制御−置１２はシー
ケンサ−、マイクｑコンピューター、ミニコンピユータ
−等の演算機能を備え、燃焼装置の運転パターンを制御
する。４組の燃焼装置のうちの２組は大燃焼、残りの２
組は小燃焼として溶解炉を加熱するのが好ましい。この
ような加熱方式においては６通り（４Ｃ２＝６）の運転
パターンが考えられる。第３図はこの６通りの運転パタ
ーン（ａ）〜（ｆ）を示したものであり、図中大および
小はそれぞれ燃焼装置の大燃焼および小燃焼を表わす。

次に第４図を参照して本発明の制御加熱方法を一層詳細
に説明する。アルミニウム路材を溶解炉内へ扉９から装
入しおわったら初期燃焼期間（Ｔｏ）として５〜１０分
間、燃焼装置の運転パターン（ａ）〜（ｆ）のうちの任
意のパターンに従って適当な装量で炉を加熱する。これ
により適度な炉温の上昇をはかり、初期の急激な排ガス
温度の変化をさりる。

次に最適質量選択期間（Ｔ１）においては、燃焼装置の
全装置を一定とした上で燃焼装置の６通りの運転パター
ンを適当な時間例えば２分間毎に変更してすべて実施す
る。このとき２分間の始まりと終りの排ガス温度の温度
差を演算して、各運転パターンにおける排ガス温度の上
昇率を見い出す。ここで２分間としたのは、コントロー
ルモーターによる大−４１の切換え時間が約３０秒あり
、加うるにこの切り換えに対する排ガス温度の応答性を
考えると妥当な時間だからである。

このようにして求めた排ガス温度の上昇率から上昇率を
最低にする燃焼装置の運転パターンを選択する。選択さ
れた燃焼装置の運転パターンに従って適当な時間例えば
２０〜３０分間（最適装量燃焼期間Ｔ２）炉を加熱する
。

最適質量燃焼を実施した後再度排ガス温度の上昇率を最
低にする燃焼装置の運転パターンを選択する。このため
に最適質量選択期間Ｔ３において期間Ｔ１において行っ
たのと同じ作業を行う。そして選択された燃焼装置の運
転パターンに従って適当な時間例えば２０〜３０分間（
最適装量燃焼期間Ｔ　４）炉を加熱する。

２度目の最適質量燃焼後は排ガス温度設定値制御に切換
え、排ガス温度制御期間Ｔ５が経過した後は湯温制御を
行う（湯温制御期間Ｔ＆）。

本実施例においては最適装量燃焼は２度おこなわれるが
、この最適装量燃焼の回数は溶湯温度設定値（通常は被
熔解材料の融点）に依存して決定される。つまり最適装
量燃焼は排ガス温度が溶湯温度設定値に近ずくまで繰り
返されるわけである。

以上説明したとおり本発明による溶解炉の制御加熱方法
に従うと、排ガス温度を下げ排ガス損失を軽減すること
ができ、アルミニウム路材熔解初期の酸化をおさえ酸化
ロスを減少させるとともにこの酸化ロスの減少により酸
化物による断熱が軽減するため伝熱効果が向上する。

、なお本発明は、アルミニウム溶解炉に適用した場合に
ついて説明したが、バーナーを数本使用する溶解炉（鉄
、ガラス等用）、焼却炉にも適用することができること
は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熔解炉温度とバーナー質量を示した従来の加
熱方法による溶解炉の運転ダイヤグラム、第２図は溶解
炉の概略図、 第３図は燃焼装置の運転パターンを示した図、第４図は
溶解炉温度とバーナー質量を示した本発明の加熱方法に
よる運転ダイヤグラムである。 １〜８０．、バーナー、　９１０．材料装入扉、１０、
、、溶解炉煙道、　　１１．、、熱電対、１２、、、制
御装置、 出願人　住友軽金属工業株式会社 代理人　弁理士　新居　止音 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の燃焼装置を備えた溶解炉等の加熱を制御す
   る方法であって、前記燃焼装置の全発生熱量が一定状態
   において、燃焼排ガス温度の上昇率を最低にする燃焼す
   なわち最適燃焼を与える前記燃焼装置の運転パターンを
   選択し、選択された前記運転パターンで前記燃焼装置を
   所定時間燃焼させ、それによって排ガスによる損失熱量
   を最低にしつつ、前記溶解炉等の装入材料である被溶解
   材料の低温からの急激な加熱を避けるようにすることを
   特徴とする溶解炉等の加熱制御方法。 （２、特許請求の範囲第１項による溶解炉等の加熱制御
   方法であって、前記した燃焼の選択工程は、前記燃焼装
   置の運転パターンを′所定時間毎に変更し、各運転パタ
   ーンの開始時と終了時における排ガス温度の差を求め、
   求めた排ガス温度の差を演算し、それによって、前記し
   た排ガス温度の上昇率を求めることによりおこなわれる
   ことを特徴とする溶解炉等の加熱制御方法。 （３）特許請求の範囲第１項による溶解炉等の加熱制御
   方法であって、前記した燃焼の選択工程およびこれに続
   く前記した所定時間の燃焼工程の２工程を、排ガスの温
   度が所定温度近傍になるまで少なくとも２回繰り返して
   行い、それによって、排ガス温度の上昇を滑らかにする
   ことを特徴とする溶解炉等の加熱制御方法。 （４）特許請求の範囲第３項による溶解炉等の加熱制御
   方法であって、前記所定温度は前記被熔解材料の湯温目
   標値であることを特徴とする溶解炉等の加熱制御方法。 （５）特許請求の範囲第１項による溶解炉等の加熱制御
   方法であって、前記燃焼装置のそれぞれは、対をなす大
   容量のバーナーと小容量のバーナーとから構成されるこ
   とを特徴とする溶解炉等の加熱制御方法。 （６）複数の燃焼装置を用いて溶解炉等の装入金属の加
   熱を制御する方法であって、 （イ）前記燃焼装置を所定時間適当な焚量で初期燃焼さ
   せることにより、排ガス温度の急激な上昇を避けつつ、
   所定の適温まで炉温を上昇させる工程と、 （ロ）前記燃焼装置の全焚量を一定状恕にしつつ、該燃
   焼装置を運転パターンを変えて異なった運転パターンで
   所定時間燃焼させることによって、それぞれの運転パタ
   ーンに対して排ガス温度の上昇率を求める工程と、 （ハ）求めた上昇率のうちの最低のものに対応する燃焼
   ずなわぢ最適燃焼を与える前記燃焼装置の運転パターン
   を選択する工程と、 （ニ）選択された前記運転パターンに従って前記燃焼装
   置を所定時間燃焼させる工程と、（ホ）前記工程（ロ）
   ないし工程（ニ）をこの順序で、少なくとも排ガスの温
   度が所定温度近傍になるまで少なくとも１回繰り返して
   行う工程と、（へ）この繰り返し工程の後、排気ガス温
   度が所定値に維持されるように前記燃焼装置を所定時間
   燃焼させる工程と、さらに、 （ト）この燃焼工程（へ）の後、前記装入金属の湯温か
   所定値に維持されるように燃焼装置を所定時間燃焼させ
   る工程とからなり、それによって、排ガスによる損失熱
   量を最低にしつつ、前記装入金属の低温からの急激な加
   熱とそれによる酸化とを避けるようにすることを特徴と
   する溶解炉等の加熱制御方法。 （７）特許請求の範囲第６項による溶解炉等の加熱制御
   方法であって、前記排ガス温度の上昇率を求める工程は
   、燃焼装置の各運転パターンの開始時と終了時における
   排ガス温度の差を求め、求めた排ガス温度の差を演算す
   ることによっておこなわれることを特徴とする、溶解炉
   等の加熱制御方法。 （８）特許請求の範囲第６項又は第７項による溶解炉等
   の加熱制御方法であって、前記工程（ホ）の所定温度は
   、装入金属の湯温目標値であることを特徴とする溶解炉
   等の加熱制御方法。