JPS6223235B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、フエロアロイの製造操業等のように
密閉電気炉を用いた各種鉱石の還元精錬に際し
て、操業の中断或は止電・開炉を行なうことなく
各極個々の電極深度（即ち電極先端位置）を迅速
且つ正確に測定することのできる方法に関するも
のである。 第１図は密閉電気炉を用いて精錬操業を行なつ
ている状況を例示する概略縦断面説明図である。
炉壁１の上方内面はシヤモツト質耐火レンガで構
築され、下方内面は炭素質耐火物で構築されてい
る。原料装入口４より投入された原料Ａ（鉱石及
びコークス）中の鉱石は、電極２（通常自焼成電
極を３本使用）への通電による抵抗熱を受けて溶
解し、コークス及び半溶融物のＨで還元精錬が進
み、比重差によつてコークスベツドＣ、スラグ及
びコークスのＳと溶湯Ｍに分離する。図中３は炉
蓋、５は排ガスタクトを示し、Ｄは付着物、１０
は定期的に開口される出湯口を夫々示す。この種
の電気炉操業における必要熱量は原料を溶融させ
る為の熱、Fe、Mn、Si等の酸化物を還元させる
為の熱、及び溶湯やスラグに流動性を与える為の
熱に分けられるが、これらの大部分は、電極先端
付近から生ずる抵抗熱によつて供給される。そし
てこの電極先端が最適位置にあるときに原料の溶
融、還元反応、生成物の流動性向上に寄与する熱
がバランス良く分配され、供給電力が最大限有効
に活用されると共にMn等の歩留りも最大とな
る。ちなみに電極先端が適正位置でない場合は、
上記溶融・還元・流動に寄与する熱バランスがく
ずれ、一部で過熱状態となり他の部分では熱不足
となる為、電力原単位を含めた操業効率はかなり
低下してくる。こうした意味から各極の電極先端
位置（即ち第１図における電極深度Ｌ）を正確に
把握しておくことは、電気炉操業において極めて
重要なことである。かかる要請に応ずる為、例え
ば以下に示す様な種々の電極先端位置測定方法が
提唱されているが、夫々併記する様な問題があり
満足し得るものとは言い難い。 電気炉を止電・開放し、炉蓋傾斜部の開口孔
から鉄棒を突込んで電極端を検索確認し、水平
線と鉄棒との角度及び突込み長さから三角法に
よつて電極先端位置を算出する方法。 この方法では電気炉操業を中断して炉蓋を開
放しなければならないので測定作業が大変であ
り、しかも多数の作業員が開放された電気炉に
近接して作業しなければならないので、安全性
のうえで問題があり、しかも連続的に測定する
ことが出来ない。 長手方向に炭素棒を挿通した鋼管を電極内へ
同心的に通し、該炭素棒を通して高周波電磁波
を発信したときの反射波の伝播時間により電極
深度を求める方法。 この方法では鋼管の挿通によつて電極の強度
が低下し、接業中に電極切損事故が発生し易
い。しかも鋼管を通して高濃度のCOガスが炉
外へ洩出する為、中毒や引火爆発を起こす危険
がある。 特開昭56―66687号公報に開示されている様
に、炉蓋を貫通して温度測定用センサーを原料
層内へ挿入し、これを昇降させて1200℃の温度
域を検知し、この位置を基にして電極先端位置
を推定する方法。 この方法では高温のガス吹きやスラグの吹上
げ等によつてセンサーが溶損を受け易く、しか
もセンサーを硬い原料層内で昇降させなければ
ならないのでセンサーが機械的に損傷し易く、
又昇降に大きな装置と動力が必要で可動部分が
故障し易い。加えてセンサーと炉蓋とのシール
が困難である為、ガス洩れによる中毒や爆発の
危険も否定できない。 本発明者等は上記の様な状況に鑑み、電気炉の
操業中断及び止電開放等を一切必要とせず、又他
に何らの障害も伴なうことなく電極深度を迅速且
つ正確に測定することできる様な技術を確立すべ
く鋭意研究を進めてきた。その結果、電気炉操業
時に発生するガスの温度及び該ガス中のCO含有
率並びに炉内電気抵抗値を情報として各極の電極
深度即ち電極先端位置を連続的にほぼ正確に知る
ことができることを確認し、茲に本発明を完成し
た。 即ち本発明に係る電極深度の測定方法とは、電
気炉から発生するガスの温度（Ｔ）及び該ガス中
のCO含有率（Ｐ）を測定して下記〔〕式より
電極深度指数（ｘ）を求める一方、電極深度指数
（ｘ）と電極深度との関係を、炉内電気抵抗値を
パラメータとして予め求めておき、実操業におい
て求められる電極深度指数（ｘ）から電極深度を
把持するところに要旨が存在する。 ｘ＝α・Ｔ＋β・Ｐ＋γ ……〔〕 但しα、β、γは電気炉の種類、操業条件、装
入原料等によつて決まる定数 以下実施例図面を参照しながら本発明の構成及
び作用効果を詳細に説明する。第２図は本発明に
係る操業例を示す概略断面説明図であり、基本的
な構成は第１図の例と同一であるので、同一部分
には同一の符号を付している。但し本発明を実施
するに当つては、該電気炉設備に炉内発生ガスの
温度検知手段、該発生ガス中のCO濃度分析手段
及び炉内電気抵抗測定手段を設け、各手段から得
られる情報を図示しない演算・解析装置へ入力し
て、下に詳述する如く電極深度（Ｌ）を検知し得
る様に構成している。即ち図では、電気炉の上方
空隙部にガス温検知センサー６を配置してガス温
度を常時観測すると共に、同く上方空隙部には発
生ガス抜出管７を挿入して発生ガスを図示しない
CO濃度測定器に導き、常時CO濃度を測定できる
様にしている。尚ガス温検知センサー６及び発生
ガス抜出管７の配置位置は特に限定されないが、
第３図（電気炉１の横断面略図）に示す如く、各
電極２の炉心Ｐに最も近い点ａから電極２の中心
点ｑを結ぶ直線Ｋを基準にして両側へ夫々60度の
角度で扇形に広がる電極後方部（第３図の斜線領
域）に配置するのがよく、この中でも特に好まし
いのは、直線Ｋ上の各電極２の直後部である。そ
の理由は、この領域が他の電極２による影響を最
も受けにくいことによる。但しCO濃度測定のた
めの発生ガス抜出管７については必ずしも各電極
毎に設置する必要はなく発生ガスの全てが集まる
ダクト５の入口部の一個所としてこれを代表させ
てもかまわない。又各電極２に接続した給電設備
には電流計及び消費電力計を取付け（何れも図面
省略）、それらの測定値から炉内電気抵抗を測定
できる様にしている。尚炉内電気抵抗測定手段と
して、その他炉内に別途抵抗計を設置することも
可能であるが、設備保全の上からは上記手段の方
が好ましい。又該抵抗値の代わりに、これと相関
係数の高い（90％以上）電極への供給電力の力率
を用いてもよい。 この電気炉設備において操業時の電極深度
（Ｌ）を測定するに当つては、ガス温検知センサ
ーによつて測定される温度（Ｔ）とガス組成分析
器により求められるCO濃度（Ｐ）から、前記
〔〕式によつて電極深度指数（ｘ）を求め、こ
の値から炉内電気抵抗値をパラメータとして電極
深度（Ｌ）に換算する。即ち電極深度指数（ｘ）
と電極深度（Ｌ）との間には、炉内電気抵抗値に
応じて夫々一次直線的な関係があるので、予め多
数の実験を行なつて回帰線を求めておく。例えば
第４図は表１の炉２でシリコンマンガンを製造す
る場合の予備実験で得た回帰線を示したものであ
り、回帰線は一次直線を示している。従つてガス
温度（Ｔ）及びガス中のCO濃度の実測値を元に
〔〕式から算出される電極深度指数（ｘ）を算
出し、これを炉内電気抵抗の実測値に応じた前記
回帰線に当てはめれば、電極深度（Ｌ）を求める
ことができる。尚〔〕式における定数α、β、
γは、前述の如く電気炉の種類、操業条件、装入
原料等によつて決まるのであり、これらの係数も
予備実験で確定されたものを使用する。 例えば下記第１表は、２種類の電気炉を使用し
てシリコマンガンを製造する場合の電極深度測定
実験の結果を示したもので、電極深度指数（ｘ）
から電極深度（Ｌ）への変換には第４図の回帰線
等を用いた。尚比較の為、前記従来法によつて
得た実測深度を第１表に併記した。

【表】 第１表からも明らかな様に、本発明の方法であ
れば３％以内という極めて小さな誤差で電極深度
をほぼ正確に測定することができる。又装入原料
や操業条件等を種々変更して多数の実験を行なつ
たが、何れの場合も予備実験で炉内電気抵抗に応
じた回帰線及び〔〕式の係数α、β、γを厳密
に決めておけば、多くとも５％以内、殆んどの場
合は３％以下の誤差で電極深度（Ｌ）を正確に測
定し得ることが確認された。 本発明は概略以上の様に構成されており、予備
実験による前記回帰線の作成及び〔〕式の定数
α、β、γの設定作業は煩雑であるが、これらを
厳密に設定した後においては、実操業におけるガ
ス温度、CO濃度及び炉内電気抵抗を測定するだ
けで電極深度を極めて迅速且つ正確に測定するこ
とができる。しかも以下に列記する如く従来法で
指摘されていた問題をことごとく解消することが
でき、電気炉の操業効率を向上すると共に電力原
単位を大幅に低減し得ることになつた。 止電・開炉を行なうことなく測定が行なえる
ので、作業員の労働負担及び危険負担が解消さ
れる。 電極深度を操業中に短い周期で継続して測定
することができるので、電極の消耗等に応じて
電極先端を常に最適位置に調整することがで
き、操業効率及び電力原単位が大幅に改善され
る 測定用機器は炉蓋等に固定しておけばよいの
で、センサー等を昇降させる従来法に比べて機
器の損傷が激減すると共に、シールが簡単であ
るので炉内ガスの漏出によるガス中毒や爆発等
を起こす懸念もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の密閉電気炉の操業例を示す概略
断面説明図、第２図は本発明の実施例を示す概略
断面説明図、第３図は電気炉の横断面略図、第４
図は炉内電気抵抗をパラメータとする電極深度指
数と電極深度の関係を例示する回帰線グラフであ
る。 １……電気炉炉壁、２……電極、３……炉蓋、
４……原料装入口、５……排ガスダクト、６……
ガス温検知センサー、７……ガス抜出管、Ａ……
原料（鉱石及びコークス）、Ｃ……コークスベツ
ド、Ｓ……スラグ及びコークス、Ｌ……電極深
度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉電気炉の操業に際し、該電気炉から発生
   するガスの温度（Ｔ）及び該ガス中のCO含有率
   （Ｐ）を測定して下記〔〕式より電極深度指数
   （ｘ）を求める一方、電極深度指数（ｘ）と電極
   深度との関係を、炉内電気抵抗値をパラメータと
   して予め求めておき、実操業において求められる
   電極深度指数（ｘ）から各極個々の電極深度を求
   めることを特徴とする密閉電気炉における電極深
   度の測定方法。 ｘ＝α・Ｔ＋β・Ｐ＋γ ……〔〕 但しα、β、γは電気炉の種類、操業条件、装
   入原料等によつて決まる定数。