JPS6149985A - 電気炉の操業管理方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明（は、鋳鉄や非鉄金属等の溶解に用いられる誘導
溶））イ炉等の電気炉の操業管理方法に関する０ 〈従来の技術〉 第４図は、従来の誘導溶解炉の操業″ｎ・理装置を示す
。誘シフ溶解炉１は、交流電流を電源間閉器２より入力
し加熱コイル乙に流すと、磁束が生じて炉内の相料が加
熱されるようになっている。炉蓋４の開開や被だ解材料
の投入などの動作については、制御盤５にて操作ｒｉ；
ｉｔ御することができる。而して、溶解炉１を使用して
金Ｊ’Ａを帛解し所望湿原の溶湯を調製する場合、溶解
工程中炉１内の溶湯状部等を直接視認することができな
いことより、従来では、被溶解材料全数回に分けて、経
験により適当な時期を計らって炉内に投入し、投入終了
後被溶解材料１がほぼ溶解し終えたと経験的に判断され
る時期に分析資料の採取を行ない続いて浸漬型熱電対６
を用いて溶湯温度の測定を１回だけ行ない、その後マイ
クロコンピュータ７において所定の炉の昇温特性値（Ｋ
ＷＨ／　トン・℃）等に基づいて測定溶湯温ｊ艮から目
標の出湯温度に達するのに要する電力量全算出し、予め
積算電力量計８によジ測定し続けた炉１０入力電力量が
算出した電力量と等しくなったとき炉への入力電流を遮
断器９により遮断する方法などによ）行なっていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、この従来方法では、被溶解材料の各回の投入時
期を作業者の経験に基づき決定しているため、材料投入
時期が遅れたシ材料投入量が不足であったシすると、第
５図に示すように炉内材料の温度が目標の出湯温度以上
に昇温されることが多かった。このような過昇温は、炉
壁４，４の異常損耗を引き起こし易く、時として炉壁破
損や水蒸気燈発等の原因になることがめった。また、こ
の過昇温によシ熱損失やエネルギー損失が大きく、省エ
ネルギー傾向に反していた。

また、前記の従来方法は、溶湯の分析資料の採取時期を
経験的に決定していたため、分析資料の採取温度や溶解
時間が一定でなく、よって資料溶湯が同種であってもそ
の成分分析の結果に大きなばらつきが生じ易く、製品の
品質管理を適正に行なうことが困難でらった。従って不
良製品が発生する虞れも大きかった。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、過昇温による炉壁損耗等を防止し
かつエネルギー損失を低減することができ、また溶湯の
分析を同一基準で行なうことができ製品の品質向上に役
立つ電気炉の操業管理方法を提供することにるる。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の電気炉の操業管理方法は、被溶解材料の投入、
分析資料の採取、および溶湯温度の測定等の各時期を演
算によシ求め、その演算値に従って電気炉を操業芒理す
る方法である。すなわち、本発明の方法は、各投入回毎
に、所定の材料投入温度（通常、目標の出湯温度よりあ
る程度低い温度）に達するのに必要な電力ｆＬを算出し
、その電力ｆ＋にの値だけ電気炉に入力したとき次回の
杓料投入を作業者に指示することに、ｌ：夕、投入時期
の遅れ等をなくし、溶湯が目標の出湯温度以上に過昇温
ぢれるのを防止できるようにした方法であり、１だ所定
の分析資料採取温度に達するのに必要な重力ｉ１１′ｆ
：鈴出し、その電力量の値上電気炉に入力したとき分析
資料の採取を指示することにより、同一温度の資料７容
湯を採取でき溶湯の分析を同一の基準で行なうことがで
きるようにした方法である。その梠或は、電気炉の述転
中の入力’＝力伝を測定し、溶解開始時における残湯量
や残湯温度、被溶解材料の１回目投人景、および炉の昇
温特性値に基づいて所定の２回目材料投入温度に達する
のに要する第１期電力量を算出し、炉の前記入力電力量
が第１期電力量と等しくなったとき被溶解材料の２回目
投入を指示し、被溶解材料の２回目投入量等に基づいて
所定の３回目材料投入温度に達するのに要する第２期電
力量を算出し、炉の前記入力電力量が第２期電力量と等
しくなったとき被溶解材料の６回目投入を指示し、以後
上記の過程を繰り返し被溶解材′Ｆ＋全所定回数投入し
、次に該材料の全投入戴や使用電力ｉｊＬ等に基づいて
所定の分析資料採取温度および目標の溶湯測定温度に達
するのに要する各電力量を算出し、炉の前記入力電力量
が該電力量と等しくなったとき分析資料の採取および溶
湯温度の測定を夫々指示し、しかる後測定溶湯温度等に
基づいて最終目標の出湯温度に達するのに要する終期電
力Ｊｉｉを算出し、炉の前記入力電力量が終期電力ｉｆ
ｆと等しくなるまで炉の加熱を継続するようにしたこと
を特徴とするものである。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面によシ説明する。

本実施例は、電気炉１炉の揚台における操業管理方法を
説明するが、一般には複数の電気炉が同時に連転されて
おジ、本発明は、これら蝮数′ｄＬ気炉の全てに適用で
きるものである。

第１図は実施例の方法の実施に有用な電気炉の操業管理
装置金示す。電気炉の一種である語感溶解炉１［、その
周囲に配設した加熱コイル６が変圧器１０、遮断器９を
介して電源開閉器２と接続されており、交流電流を開閉
器２より入力しコイル６に流すと、磁束を生じ、炉内の
材料が加熱されるようになっている。変圧器１０と遮断
器９の間には積算電力量計８が接続されており、このｔ
力全計８は溶解炉１０入力電力ｉｋを測定する。１１お
よび１２は電力量計８の電流コイルおよび電圧コイルを
示す。また、変圧器１０と加熱コ、イル６の間には、リ
アクトル１６およびコンデンサ１４が夫々接続されてい
る。リアクトル１３はコイル６に入力される三相交流の
平衡調整を図るためのものでｈｖ、コンデンサ１４は該
三相交流の平衡調整の他に無効電力の補償を図るだめの
ものである。また、５は炉の制御盤を示し、これにおい
て炉蓋４の開閉や被溶解材料の投入などを操作すること
ができる。６は、侵潰型熱電対を示し、これは炉蓋４を
開閉し溶湯に浸漬することができる。

さらに１５は、マイクロコンピータを示し、これは、変
換器１６を介して熱電対６と接続され、また前記制御盤
５、電力量計８、および遮断器９と夫々接続されてお９
、さらにプリンタ１７と結線したバーンナルコンピュー
タ１Ｂおよび溶解作業現場における表示器１９とも接続
されている。マイクロコンピュータ１５には、熱電対６
より測温値が入力され、電力量計８ｊシ炉１の入力電力
量が入力され、またロードセルやその他計量装置（図示
せず）を介して制御盤５より炉内材料および役人材料の
各重量値が入力され、さらにパーソナルコンピュータ１
８のキーボードを通じて定められた各種の設定値が入力
される。この各種設定値は、パーソナルコンピュータ１
８のディスプレーに表示される他、プリンタ１７に印刷
される。マイクロコンピュータ１５は、上記の各入力値
に基づき第２図に示すフローチャートに従って炉１の運
転を制御し、制御盤５等を通じて炉蓋４の開閉、所定回
数の材料投入、分析資料の採取、および溶湯温度の測定
等を指示したシ、入力電流を遮断するよう遮断器９を作
動せしめたりする。マイクロコンピュータ１５の制御や
指示は、パーンナルコンピュータ１８のディスプレーお
よび表示器１９に表示されかつプリンタ１７に印刷され
る。

次に、この操業管理装置の動作ケ第２図のフローチャー
トを参照して説明する。同図における各ブロックの左側
に記した■ないし＠はステップの＠＠を示す。

ステップ■では、作業者がパーソナルコンピータ１８の
キーボードを通じて、Ｖ溶解材料の投入回数、各回毎の
材料投入湿度（例えば、第６因に示す温度Ａ、Ｂ）、分
析資料採取温度（例えば同図に示す温度Ｃ）、および目
標の出湯温度等の値上設定する。＠設定値はマイクロコ
ンピュータ１５に入力される。この処理は、当該金属溶
解の操業当初に１回行なうだけでよい。

ステップ■では炉の制御盤５から、炉の傾動、停止、炉
蓋の開閉、および材料投入コンベアの作動等を示す信号
がマイクロコンピュータ１５に入力され、溶解開始の条
件が成立しているか否かを判μ；１し、成立している場
合には演算を開始する。

ステップ■では、熱電対６から変換器１６を介して残湯
温度の値がマイクロコンピュータ１５に入力され、また
炉備付のロードセル等力）ら、炉の制御盤５を介して残
湯量の値がマイクロコンピュータ１５に入力きれる。残
湯温度の値は前回の溶解における演算結果を利用するよ
うにしてもよい。

ステップ■では、被溶解材料の１回目投入金行ない、そ
の投入凪の（Ｉｌｌが口承しない計量装置から制御盤５
を介してマイクロコンピュータ１５に入力される。以上
の入力４ｒ：’−ＣＩ４、パーソナルコンピュータ１８
のディスプレーに表示器れる０ ステップ■では、マイクロコンビニーり１５において、
残湯温度、残湯量、および１回目の材料投入ｉｉｒ　Ｋ
基づいて１回目のイ３科投入後の炉内温度Ｔ？を演よス
によυ求め、ステップ■では、過去数回、例えば過去５
回の溶解における昇温特性値ＣＫＷＩ（／　トン・℃〕
の平均値を算出する。

このい出は、マイクロコンピュータ内蔵のクロック機能
により、休憩時間や昼勤、夜勤の引継ぎ時に訃けるデー
タ等を除去して行なう。そして、ステップ■では、ステ
ップ■ないし■で得７辻残湯量、残湯湿度、１回目の材
料投入風、および昇温特性値の平均値に基づいてステッ
プ■で設定した２回目材料投入温度に遠するのに要する
第１期電力ｆｆｉ　Ｐｌを次式（１）により／ａ、出す
る。

ｐ、〔■（ト）ｉ　Ｊ　−（’ｒ＋　　”ムニ）ＸＫＸ
（ω。＋ω、）・・・（１）ω０＋ω１ ここにおいてＴ１は２回目材料投入温度（℃）Ｔｏは残
湯温度（℃） ω。は残湯量（トン） ω１は被溶解材料の１回目投人世 （ト　ン　） Ｋはか去故回の溶解における昇温 特性値の平均値でらる。

ステップ■では、電力量計８からの炉１の入力電力量の
値と第１期電力量Ｐ１の値を比較し、入力電力量が第１
期電力量Ｐ１と等しくなったときステップ■に移９２回
目の材料投入を指示しその指示がバーンナルコンピュー
タ１８のディスプレーおよび表示器１９に表示され、２
回目の材料投入が行なわれる。続いてステップ［相］に
移り、被７谷解杓料の２回目投入風がマイクロコンビニ
ーり１５に入力される０ これと同時に、ステップ■に移ジ、２回目材料投入後の
炉内温度Ｔζを次式（２）に従う演算により求め、その
値がパーソナルコンピュータ１８のディスプレーに使用
電力量等と共に表示される。炉内温度の演算は、その後
においても入力電力量についてのパルス信号等が電力計
８より送られる毎に行なわれる。

（℃） ω２は被溶解材料の２回目投入Ｌλ （ト　ン　） Ｐは使用電力屋（ＫＷＩ−Ｉ　） ω０．ω１赴よびＫ　ｆｉ前記式（１）と同じ意味を表
わす。

次に、前記の昇温Ｑ、′ｆ性平均４αおよび被溶解材料
の２回目投入量等に基づいてステップ■で設定した６回
目刺料投入温度に遮するのに要する第２期電力ｔ、ａ　
Ｐ２を次式（３）により算出する。

Ｐ、、　（ＫＷＨ）　−（Ｔ２　Ｔ：　）ｘＫｘ　（ω
ｏ−ｉ−ω、−１−ω２　）　−（３ＪここにおいてＴ
２は３回目材料投入温度（’Ｃ）Ｔ：、に、ω。、ω、
およびω２は前記式（１）および式（２）と同じ意味を
表 わす。

そして、炉１の入力電力量の値と第２期電力量Ｐ２の値
上比較し、入力電力量が第２期電力量Ｐ２とム、シくな
ったとき５回目の材料投入を指示しその指示がパーソナ
ルコンピータ１８等に表示され、３回目の材料投入が行
なわれる。以後上記の過程を繰り返し被溶解材料を所定
回数投入量る。

続いてステップ０に移９、ステップ■で求めた最終回目
の材料投入後の炉内温度および前記昇温特性平均値等に
基づいてステップ■で設定した分析資料採取温度に達す
るのに要する電力量全算出する。ステップ■では、炉の
入力電力量の値と算出した電力量の値を比較し、入力電
力量が算出電力Ｌシと等しくなったときステップ［相］
に移シ資料採取の指示がパーソナルコンピュータ１８お
よび表示器１９に表示され、分析資料用溶潟を採取する
。

ステップ［有］では前記昇温特・姓平均値等に基づいて
ステップ■で定めた目標の溶湯測定温度に達するのに要
する電力量を算出し、ステップ０では炉の入力電力量が
算出した電力量に痒したか否かを判断し、迅したときス
テップ［相］に郡９測温を指示しその指示がパーソナル
コンピーータ１８および表示器１９に表示され、ステッ
プ■で熱電対６を溶湯中に浸漬せしめて溶湯温度を実測
し、その後ステップ＠に移り溶湯温度の実澗値が変換器
１６を介してマイクロコンピー−タ１５に入力される。

そして、ステップ■では、実測溶湯温度等に基づいてス
テップ■で設定した最終目標の出湯温壓に迅するのに要
する終期電力量を算出し、ステップ■でに、ｐの入力電
力量と終期電力こを比較し２、入力電力量が終期電力量
と等しくなったときステップ＠に移９遮断器９にオフ指
令を送シ炉１への入力電流を遮断する。

ステップ［相］では、電力使用量および温度ン化チへ等
に基づいて今回の溶解における昇温特性４１ｆ＜全３１
１出し、その値はマイクロコンピュータ１５のメモリに
記憶される。ステップ■では、溶解電力原単位全演算に
より求め、その値を今回の濃青のυ；１始、終了時刻、
材料の全投入量、および電力使用量等のデータと共（て
プリンタ１７に印刷し、続いてステップのに移９、熔解
が完了する。

しかる後ステソゲ■に移ジ、マイクロコンピュータ１５
の制御によジ溶解開始条件が成立するか否か常時監視し
、条件が成立したとき自動的に再び演算を開始し上記の
過程を繰り返すようになっている。

従って、本方法では、各投入回毎に所定の材料投入湿度
に達するのに必要な電力量を算出し、その電力量の値だ
け炉に入力したとき次回の材料投入を行なう方法とした
ことにより、例えば被溶解材料の投入回数が６回である
場合、第６図に示すように２回目および３回目の材料投
入温ｆ！Ｊ：Ａ、　Ｂを最終目標の出湯温度よ５５０℃
〜７０℃程度低い温度に設定すると、同図に示すように
炉内材料の温度が該出湯温度より低い温度域内で推移し
、炉内材料が出湯温度以上に過昇温されることが無かっ
た。材料の投入回数を変えても、過昇温は生じず、エネ
ルギー損失を低減することができた。

また、本方法は、分析資料採取湿度を設定しその設定温
度に達するのに必要な電力量を算出し、その電力Ｈλの
値を炉に入力したとき溶湯の分析資料を基！？取する方
法としたことによシ、資料採取湯度が一定とな、す、同
一温良の資料溶７”：ｉを採取することができた。

〈発明の効果〉 以上説［υＩしたように、本発明の電気炉の操業管理方
法は、被溶解材料の適当な投入時期を各投入回毎に作業
者に指示する方法としたことにより、材料投入の遅れ等
がなくなり、炉内材料の過昇温を防止でき、過昇温によ
る炉壁損耗や水蒸気爆発■を防ぐことができ、またそれ
によるエネルギー損失全低減せしめることができる。

また、本発明の方法は、溶湯が所定の温度に達したとき
その分析資料の採取を作業者に指示する方法としたこと
により、同一温度の資料溶湯ｆ：採取でき、溶湯の分析
を同−ハネで行なうことができ、分析結果のばらつきが
小さくなり、製品の品質管理全適正に行なうことができ
る。

さらに、本発明の方法は、操業の標準化が計られている
ため、金属溶解作業を効率よく行なえるのに加え、作業
者の違いによる各作業結果のばらつきが小さく、製品の
品質向上に大いに役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の方法全実施するのに有用な
電気炉の操業管理装置を示す概略図、第２図は第１図の
装置の操業管理動作を示すフローチャート、 第３図は第１図の装置を使用したときにおける炉内材料
の温度変化を示−ｊ図、 第４図は従来の電気炉の操業α゛理表装置示す概略図、 第５図は第４図の装置を使用したときにおける炉内材料
の温良変化を示す図である。 図中、 １・・・１１．５心溶解炉　　　　３・・・加熱コイル
５・・・炉制？ｉＪ盤　　　　　６・・・浸漬型熱電苅
金 ８・・・積い電力計　　　　９・・・遮断器１５・・・
マイクロコンピュータ １８・・・パーソナルコンピュータ １９・・・表示器 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社（ほか１
名） 第１図 第３　図 、ｇ解時間 バシ　２１１ 第４図 第５図 ７径解吋ｒＩＩ′ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気炉の運転中の入力電力量を測定し、溶解開始時にお
   ける残湯量や残湯温度、被溶解材料の１回目投入量、お
   よび炉の昇温特性値に基づいて所定の２回目材料投入温
   度に達するのに要する第１期電力量を算出し、炉の前記
   入力電力量が第１期電力量と等しくなったとき被溶解材
   料の２回目投入を指示し、被溶解材料の２回目投入量等
   に基づいて所定の３回目材料投入温度に達するのに要す
   る第２期電力量を算出し、炉の前記入力電力量が第２期
   電力量と等しくなったとき被溶解材料の３回目投入を指
   示し、以後上記の過程を繰り返し被溶解材料を所定回数
   投入し、次に該材料の全投入量や使用電力量等に基づい
   て所定の分析資料採取温度および目標の溶湯測定温度に
   達するのに要する各電力量を算出し、炉の前記入力電力
   量が該電力量と等しくなったとき分析資料の採取および
   溶湯温度の測定を夫々指示し、しかる後測定溶湯温度等
   に基づいて最終目標の出湯温度に達するのに要する終期
   電力量を算出し、炉の前記入力電力量が終期電力量と等
   しくなるまで炉の加熱を継続するようにしたことを特徴
   とする電気炉の操業管理方法。