JPS63263384A - 電気炉の制御装置 - 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〕 本発明は電気炉において装入原料中のコークス装入量を
制御する装置に関する。

〔従来の技術〕

アーク式電気炉は第６図に示す様に通常炉上部よ９３本
の電極３１が炉中心を中心とした円周上にほぼ等間隔に
挿入されている。本電気炉を金属等の酸化物を還元並び
に溶解する目的で用いる場合は炉上部蓋３３に３〜４０
個の原料装入用シュートｓｏが設けられ、このシ、−）
ＪＯを通じて例えばマンガン酸化物等よシなる鉱石と、
コークスとを混合したものを装入しコークスを通電体と
して電気抵抗加熱を行６．うとともに下記の化学反応に
よって、マンガン酸化物等は還元され溶滓となり更に還
元され溶融金属となる。

７００℃以上において、 ＭｎＯ＋　Ｃ−＋　ＭｎＯ＋　Ｃｏ　（気体）４００℃
以下において、 ＭｎＯ２＋　ｃｏ−４ＭｎＯ＋　ｃｏ２（気体）４００
℃〜７００℃においては上記反応が同時に進行する。

この操業において高能率な操業をするためにはコークス
添加量を調節して装入物の電気抵抗を制御する必要があ
るが、それは次の如き理由である。

即ち装入物の電気抵抗が高すぎる場合は電極を下死点ま
で下げてかつ最大電圧を印加しても電源変圧器の電流容
量を下廻ってしまい、投入電力が低下し精錬能率が下が
る。又装入物の電気抵抗が低すぎる場合は電極を上死点
まで引き上げても電流が電源変圧器の容量を超えるので
電圧を下げざるを得なくなシ投入電力が低下し、かつ電
極は溶滓と溶融金属に遠い程加熱効率が低下するので精
錬の能率がさがる。

従来は炉から発生するガスを蓋に設けた排気口（図示せ
ず）から採取しガス中の二酸化炭素の濃度によシ反応の
進行状況を推定して装入原料のコークス比率を全部の原
料シュート−律に増減して装入原料の電気抵抗を制御し
ていた。装入原料のコークス比率を人間の判断を介さず
に自動的に制御する装置はなか−）ｆｃｏ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし装入原料層の上部と下部とではその温度が異るた
め上述のように反応が異シ発生するガス中の二酸化炭素
の発生割合が異る。従って単に炉全体から発生するガス
中の二酸化炭素の濃度を測定した従来方法では、反応の
進行状況を的確に把握することができない。この結果従
来法では装入原料の電気抵抗が高すぎたシ、又は低すぎ
たシして、電源変圧器容量の最大電力を投入できず、同
時に熱効率も下がり高能率な操業ができないという問題
点かありた。

この発明は斯る事情に鑑みなされたもので、コークスを
的確に添加して装入原料の電気抵抗の制御を精度よく行
って精錬能率を向上させる装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る電気炉の制御装置は、鉱石およびコーク
スを装入し該鉱石を還元並びに溶解して金属を製造する
電気炉の制御装置において、任意の原料層深さにおける
適正二酸化炭素濃度を設定してある設定器と、原料層中
に挿入され原料層中のガスを採取するサンプリング管と
、採取したガスの二酸化炭素濃度を検出する検出装置と
、採取した原料層深さにおける前記設定器の設定二酸化
炭素濃度と前記検出装置の検出した二酸化炭素濃度との
偏差にもとづａてコークスの適正装入量を演算する演算
装置とこの演算装置からの出力信号に応じた撞の原料を
供給する装置とを具備していることを特徴とする電気炉
の制御装置である。

〔作用〕

まず予じめ炉内の原料層中の深さと、その深さの位置で
発生するＣＯ２濃度との関係を設定する。

この関係は、各深さでの適正ＣＯ２濃度があることを本
発明者が実験により発見し得られたものである。本発明
者によって見出された各深さと適正ｃｏ２６度の関係を
第２図に示す。第２図において斜線の範囲が適正なＣ０
２濃度の範囲であり、この範囲内に各深さＫおけるＣ０
２濃度がある場合は装入原料層の電気抵抗が適正であり
て、電極位置が適正となシ、電源変圧器の最大容量の電
力が投入できかつ熱効率も高く高能率な操業ができる。

即ち、二酸化炭素濃度が斜線の範囲より高い場合は装入
物の中のコークスの比率が低く電気抵抗が高すぎて電源
変圧器の最大容量の電力が投入できないので操業能率が
低下する。二酸化炭素濃度が斜線の範囲よシ低い場合は
装入物中のコークスの比率が高く電気抵抗が低すぎて、
通電量が電源変圧器の電流容量を超えない様ＫＷ極を引
き上げねばならず、熱効率が下がシ、更に印加する電圧
を下げざるを得なくカシ電源変圧器の最大容量の電力が
投入できないので操業能率が低下する。

次に実操業において原料層中の任意の深さにおいて、二
酸化炭素濃度を検出する。例えば二酸化炭素のサンプリ
ング管の先端を原料層の表面から例えば５００−の深さ
と３００■の深さとの２つの深さから炉内雰囲気ガスを
採取し夫々を二酸化炭素メーターに導き二酸化炭素濃度
を検出する。

検出位置は各電極の近傍夫々複数個所検出するのが好ま
しいが、操業に通常的に制御信号として用いるのはその
内電極に一番近い個所の二酸化炭素濃度検出値をあてる
のがよい。次に検出値と検出値ｔＲＫおける上記設定Ｃ
Ｏ２濃度との偏差を算出する。そしてこの偏差に基づい
て原料中のコークスの装入量を制御する。この制御は、
本発明者が実験的に見出したコークス装入量と二酸化炭
素濃度との関係を利用することによシおこなう。

例えば第３図は装入原料中のコークス装入量を変え九場
合、装入原料層の表面から３００諺の深さにおいてその
深さで発生する炉内芥囲気ガス中の二酸化炭素濃度の変
動を示す。コークス比率は４００　ｋｇ（：ｌ−クス）
　／　Ｔｏｎ　（金ＩＦ４＞近傍に於て１、５　ｋｇ　
（コークス）　／　Ｔｏｗ＞　（金属）増加するとその
深さＫおける炉内雰囲気ガス中のＣ０２濃度はほぼ１％
低下する。従りてコークスの適正装入量から外れている
場合偏差算出器と演算器とからなる演算装置でコークス
添加量の増減分を算出する。

例えば検出値が設定器５ＩＣよって設定された設定値よ
り高い場合第３図の関係にもとづいてコークスの添加量
の増加すべき値を偏差算出器６で算出し演算器７に増加
を命令する信号を送シ演算器２がコークス添加量を演算
し定量切シ出し装置１１゜１２．１３．１４ｆ作動させ
定量を切り出す。検出値が設定値よシ低い場合も同様に
第３図の関係にもとづいてコークスの添加量をへらして
検出値が設定値になるよう設定器５、偏差算出器６、演
算器２、定量切シ出し装置１１，１２，１３゜１４が作
動する。温度を検出した場合も同様に制御装置が作動す
る。このように装入原料中のコークス装入量を上記装置
によシ制御することＫよりて炉内雰囲気ガス中の二酸化
炭素濃度を制御することができこれＫより装入原料の電
気抵抗を制御することができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面により説明する。第１図は電気
炉の一部及びこの炉に鉱石、コークスを装入する機構を
示す。装入原料は原料シュート３０よシ炉内に装入され
る。この装入原料層３４に炉内雰囲気ガスのサンプリン
グ管１．２が炉蓋３３を通して挿入され装入原料層３４
表面から深さ３００■及び５００−の位ｉｌｔで挿入し
ている。

そのＣ０２濃度の検出値を用いたのは電極に最も近通人
されており各々の管の先端部の温度も計測できる。装入
原料はコークスホラ代−１０及び鉱石ホラ／臂−１５よ
シ定量切り出し装置１１，１２゜１３．１４．１６．１
７．１８．１９によシ切シ出され原料シ、−ト３０に投
入される。

炉内雰囲気ガスのサンプリング管２によりて原料層の表
面からの深さ５００■の位置の炉内雰囲気ガスをサンプ
リングして二酸化炭素メーター３へ導く。この値が予め
設定された値即ち第４図の斜線で示す個所の値ｃｏ２５
　％〜１０％を外れている場合は次の処置が行はれる。

二酸化炭素濃度が上限を外れている場合は次回以降の原
料装入の際に装入原料中のコークスの比率を高める。二
酸化炭素濃度が下限を外れている場合は次回以降の原料
装入の際に装入原料中のコークスの比率を下げる。この
際設定器５によって設定された設定値と二酸化炭素メー
ター３の検出値とを偏差算出器６によシ比較し偏差を算
出し演算器１にコークス装入量の増減をする信号を演算
器７に送る。演算器７は鉱石の装入量とコークスの装入
量の比を決定しダートｌ：２．Ｉｆ！及び定量切シ出し
コンベヤー１４．１９により切シ出す。なお図示する符
号原料切シ出しｒ−）用電磁弁１１．１６及び原料定量
切シ出しベルト駆動電気装置１３．１８は夫々上記原料
切シ出しｆ−ト１２．１７及び原料定量切シ出しベルト
１４．１９を駆動する電気機構である。

サンプリング管１は装入原料層の表面から３００−の深
さの個所の炉内雰囲気ガスをサンプリングし二酸化炭素
メーター４によシ計測されその結果を偏差算出器９に入
力し、この値が設定器８により設定された値である１５
％〜２０％を外れているかどうか算出し外れている場合
は警報発信器１９に警報を発するように信号を送シ警報
発信器１９が警報を発する。このようＫしてコークス添
加量を制御しながら電極ＪＺＫ電力を供給する装入原料
は加熱され還元反応を起し溶滓３５となり更に還元され
溶融金属３６となる。この電気炉内では炉体３２と炉蓋
３３とで外気を遮断している。

上述の装置によシコークスの添加を的確におこなえるの
で装入原料の電気抵抗が常、に適正値に保たれ電極位置
は上死点と下死点の間に保たれ常に電源変圧器の最大容
量の電力が投入されその結果高能率な操業が可能となり
九。二酸化炭素濃度検出用サンプリング管が電極に対応
して設けであるので、各電極近傍毎の装入原料層中の電
気抵抗が１！極間でばらつきを生ずる程度も少く制御さ
れる。

〔参考例〕

次に二酸化炭素濃度に代えて温度を指標とした参考例に
ついて説明する。第４図は本発明者の実験により得られ
た二酸化炭素濃度と温度との関係を示す。

この図から装入原料層の表面から深くなる程原料層の温
度は高くなシ、それに伴って、その位置における炉内雰
囲気中の二酸化炭素濃度は低下して温度と二酸化炭素濃
度とは一定の関係があシはぼ直線に沿りて増減すること
が判る。従って第２図の二酸化炭素濃度を指標とするこ
とに替えて温度を指標としてコークス装入量を制御する
ことも可能である。

第５図は、この場合における電気炉の一部及びこの炉に
鉱石、コークスを装入する機構を示す。

第１図における場合と異り第５図の実施例に於ては、装
入原料層３４に温度検出器の検出端２０゜２１が炉蓋３
３を通して挿入され装入原料層３４の表面から深さ３０
０■及び５００ｍの位置まで挿入している。次いでこの
位置での温度を温度計２２．２３によシ計測する。温度
設定器２４・２７によシ設定された温度設定値と、温度
計２２゜原料層３４の表面から深さ５００＋ａの位置の
温度”が設定値を外れている場合は演算器２６によシ装
入原料中のコークスの比率を増減して、設定値になる様
に原料定量切シ出し装置Ｉ　Ｚ　、　１２　、１３゜１
４．１６，１７．１８．１９を制御する。一方で装入原
料層３４の表面から深さ３００ｍの位置の温度が設定値
を外れている場合は警報発信器２９が警報を発する。

〔効果〕

以上のようにこの発明の装置によれば原料層中の二酸化
炭素濃度又は温度を検出し、この検出値にもとすいてコ
ークス添加量を制御するので、装入原料中のコークス装
入比率を的確に制御することができ、この結果最大容量
の電力を投入して電気炉の操業能率を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明にかかわる１実施例で装入原
料中のコークス装入量を制御する装置を示す図、第３図
は横軸に装入原料層の表面からの深さをとシ縦軸に各深
さでの炉内雰囲気ガス中の二酸化炭素濃度をとりた図で
ある。第４図は炉内装入原料層中の温度とＣＯ２濃度と
の関係を示した図である。第５図はコークス装入量の変
化に伴って炉内原料層の表面より５００雪の深さに於け
るＣＯ２１１１度が変化する状況を経験的に把えた測定
実績を示した図である。第６図は従来の電気炉を示しく
畠）は断面図、（ｂ）は平面図である。 １．２・・・二酸化炭素濃度検出用サンプリング管、３
．４・・・二酸化炭素メーター、５．８・・・二酸化炭
素検出器、６，９・・・偏差算出器、７・・・演算器、
１０・・・コークス装入量＃−１１５・・・鉱石ホッパ
ー、１１．１６・・・原料切シ出しｆ−ト用電磁弁、Ｉ
２゜１２・・・原料切り出しダート、１３．１８・・・
原料定量切シ出しベルト駆動電気装置、１４．１９・・
・原料定量切り出しベルト、２０．２１・・・温度検出
端、２　ｆｌ　、’２　Ｊ・・・温度計、２４．２１・
・・温度設定器、２５．２８・・・偏差算出器、２６・
・・演算器、２９・・・警報発信器、３０・・・原料シ
ーート、３１・・・電極、３２・・・炉体、３３：炉蓋
、３４・・・原料層、３５・・・溶滓、３６．・・・溶
融金属。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦嘉　１　口 Ｌ￥３３００　ｍｍ　　　　　　　　　　　　Ｊ’　５
００ｍｍ范　２　図 第　３ｙＪ 第　４　図 第　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鉱石およびコークスを装入し該鉱石を還元並びに溶解し
   て金属を製造する電気炉の制御装置において、 任意の原料層深さにおける適正二酸化炭素濃度を設定し
   てある設定器と、原料層中に挿入され原料層中のガスを
   採取するサンプリング管と、採取したガスの二酸化炭素
   、濃度を検出する検出装置と、採取した原料層深さにお
   ける前記設定器の設定二酸化炭素濃度と前記検出装置の
   検出した二酸化炭素濃度との偏差にもとづいてコークス
   の適正装入量を演算する演算装置と、この演算装置から
   の出力信号に応じた量の原料を供給する装置とを具備し
   ていることを特徴とする電気炉の制御装置。