(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉を用いて金属の溶解および精錬を行うに当たり、各チャージの出湯後の炉蓋に付着した地金の重量を測定し、その測定結果に基づいて、次チャージの溶解および精錬工程にて炉蓋への地金の付着防止や炉蓋付着地金の溶解除去操業を行うことを特徴とする電気炉の操業方法。
【請求項２】
炉蓋付着地金の重量を、地金が付着した炉蓋の総重量の測定値から求める請求項１に記載の電気炉の操業方法。
【請求項３】
炉蓋の総重量を、炉蓋吊り具に発生する引張力の測定値、炉蓋吊り上げ用の液圧シリンダーに発生する圧力の測定値、または炉蓋吊り上げ用の電動機の回転速度および電流値のいずれかを用いて求めることを特徴とする請求項２に記載の電気炉の操業方法。
【請求項４】
炉体の開口に対して、吊り具によって吊り下げた炉蓋を進退可能に設け、該吊り具に発生する引張力の測定器をそなえる電気炉。
【請求項５】
炉体の開口に対して、吊り具によって吊り下げた炉蓋を進退するための、炉蓋吊り上げ用の液圧シリンダーを有し、該液圧シリンダーに発生する圧力の測定器をそなえる電気炉。
【請求項６】
炉体の開口に対して、吊り具によって吊り下げた炉蓋を進退するための、炉蓋吊り上げ用の電動機を有し、該電動機の回転速度および電流値の測定器をそなえる電気炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク炉を典型例とする電気炉の操業方法および電気炉に関して、特に操業中に炉蓋に不可避に付着する地金による不利を回避しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気炉、例えばアーク炉では、その操業中に、炉の開口を覆う炉蓋に、地金が不可避に付着することは周知である。この炉蓋に付着した地金は、ある重量をこえると、成長地金が炉内に落下して突沸が発生すること、炉蓋の昇降旋回中に地金が垂れ下がり、炉体と干渉して蓋の開閉が不能になること、炉蓋開状態で落下して直下の機器やデッキなどを破損すること、そして総付着量が炉蓋昇降能力を超過し昇降不能状態になること、等の不利をまねくことが指摘されている。
【０００３】
従って、炉蓋に付着した地金については、それが肥厚化してが危険量に達する以前に除去する必要がある。
しかしながら、この炉蓋付着地金の効果的な除去は、炉蓋に付着した地金の重量を定量的に把握する技術が現在のところ確立されていないために、実際にはかなり困難な状況にある。それは、操業要因と付着地金生成との関係が明確になっていないことから、地金付着量の把握や成長の抑制については、オペレーターの経験に基づいて行われているからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、オペレーターの経験に基づく操業は、オペレーターの個人差によって地金付着量の把握に大きな差が生じて、アーク炉そのものの安定操業を阻害する要因となっていた。また、地金付着の定量的把握がなされていない状況の下では、操業阻害要因とならない地金重量の上限が定まらないため、容易に上限値をこえてしまって、上記したトラブルを招くことになる。なお、操業を阻害する付着量の絶対値は、アーク炉によって異なるために、画一的には決まらないことも、安定操業を阻む要因になっている。
【０００５】
そこで、本発明は、安定操業の妨げ、さらには安全性低下の一因となる炉蓋への付着地金について、その重量を定量的に把握する新規な手法を与えることによって、炉蓋付着地金重量を管理して操業の安定化を図ろうとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一般的に、アーク炉の炉蓋は、チェーンやロッドなどの吊り具で吊り下げられ、主に油圧などの液圧シリンダーや電動機などにより、上方に持ち上げられ、自重で下降する。従って、地金を含む炉蓋の総重量を測定できれば、既知の炉蓋構造物重量との差をもって、付着地金重量を間接的に知ることができる。すなわち、溶解および精錬中の炉蓋が閉状態のときは、炉蓋は炉体上端に乗った状態であるため重量の測定はできないが、炉蓋を取り外す際は、炉蓋が吊り下げられた状態になるため、吊り具に発生する力や液圧シリンダーの圧力、さらに下降時の電動機の回生電流や速度から、炉蓋の総重量を求めることができる。
【０００７】
本発明は、上記の知見に基づくものである。すなわち、本発明は、電気炉を用いて金属の溶解および精錬を行うに当たり、各チャージの出湯後の炉蓋に付着した地金の重量を測定し、その測定結果に基づいて、次チャージの溶解および精錬工程にて炉蓋への地金の付着防止や炉蓋付着地金の溶解除去操業を行うことを特徴とする電気炉の操業方法である。
【０００８】
ここで、炉蓋付着地金の重量を、地金が付着した炉蓋の総重量の測定値から求めること、とりわけ、炉蓋の総重量を、炉蓋吊り具に発生する引張力の測定値から求めること、炉蓋吊り上げ用の液圧シリンダーに発生する圧力の測定値から求めること、または炉蓋吊り上げ用の電動機の回転速度および電流値から求めること、が有利である。
【０００９】
また、上記の方法には、炉体の開口に対して、吊り具によって吊り下げた炉蓋を進退可能に設け、該吊り具に発生する引張力の測定器をそなえる電気炉、炉体の開口に対して、吊り具によって吊り下げた炉蓋を進退するための、炉蓋吊り上げ用の液圧シリンダーを有し、該液圧シリンダーに発生する圧力の測定器をそなえる電気炉、または炉体の開口に対して、吊り具によって吊り下げた炉蓋を進退するための、炉蓋吊り上げ用の電動機を有し、該電動機の回転速度および電流値の測定器をそなえる電気炉、が有利に適合する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
さて、アーク炉は、図１に構造を示すように、炉体１の開口を塞ぐ炉蓋２は、吊り具、例えば吊りチェーン３を介して吊り梁４に吊り下げられ、該吊り梁４上に設置した、液圧シリンダーや電動機などによる昇降装置５にて吊りチェーン３を引き上げると、炉蓋２が上方に持ち上げられる一方、炉蓋２の下降は炉蓋２の自重を利用して行うのが、一般的である。なお、吊り梁４は、炉体傾動床６に回動可能に設置し、炉蓋旋回装置７を作動して吊り梁４を回動させることによって、図２に示すように、炉蓋２の旋回が可能になる。
【００１１】
従って、炉体１の開口を塞ぐ炉蓋２を開くには、まず昇降装置５にて吊りチェーン３を引き上げて炉蓋２を上方に持ち上げ、その後炉蓋旋回装置７にて炉蓋２を旋回すれば、持ち上げた炉蓋２が炉体１上から退避され、炉体１の開口が露出する。ここで、例えばスクラップなどを炉内に装入し、その後、上記動作を逆にすれば、炉体１に炉蓋２を被せることができる。
【００１２】
以上の炉蓋２を開く動作において、本発明では、次に示す各手法によって内側に地金が付着した炉蓋２の総重量を測定することによって、該測定値から炉蓋やその付帯物の既知の重量を差し引くことによって、付着地金の重量を把握するところに特徴がある。
【００１３】
炉蓋２の総重量を測定する第１の手法は、図３に示すように、吊りチェーン３に発生する引張力を測定する、例えばロードセルなどの引張力センサー８を設置し、吊りチェーン３に炉蓋２が完全に吊り下げられた炉蓋２開状態において、該引張力センサー８により、炉蓋総重量を測定する。
【００１４】
次に、第２の手法は、図４に示すように、図１に示した昇降装置４が油圧を利用した液圧シリンダー９による場合、その作動流体供給配管１０に、液圧測定センサー１１を設け、炉蓋２を開状態から閉じる動作において、炉蓋２の自重による下降時に発生する圧力を測定し、該測定値を液圧シリンダー９の断面積を乗じて、炉蓋総重量を求める。なお、図４中、符号１２は供給液圧発生装置である。
【００１５】
さらに、第３の手法は、図５に示すように、図１に示した昇降装置４が電動機１３による場合、電動機１３の電流を測定する電流センサー１４および同回転数を測定する回転数センサー１５をそれぞれ設け、これらの測定結果からトルクを算出することにより、炉蓋総重量を求める。なお、図５中、符号１６は減速機を兼ねるウィンチおよび同１７は電動機１３の電源である。
【００１６】
以上の測定手法は、炉蓋２が開状態あるいは開閉動作中にのみ測定可能であり、測定値が増加した場合は、次チャージの溶解および精錬において、適切な操業操作を行う。具体的には、(1) 通常の操業条件に対してアーク電圧を上げてアーク熱を炉蓋に積極的に供給し、地金溶解を促進すること、(2) 炉内溶融金属の飛散を抑えるために、造滓材の添加量を増加すること、(3) スラグフォーミングを促進するために、コークス粉添加量を増加すること、(4) 酸素の吹き込み流量を低下すること、(5) 酸素吹き込みランスから浴面までの距離を増加すること、などを行うことにより、付着地金の生成抑制や付着地金の溶解を行って、常に付着地金をトラブル発生のない適切な範囲に維持管理し、安定操業を実現し、また安全性を向上するのである。
【００１７】
なお、操業を阻害する地金付着量の絶対値は、アーク炉によって異なるために、画一的には決まらないことは既に述べた通りであるが、上記の付着地金の生成抑制や付着地金の溶解を行うチャージは、スラグが安定して付着している状態の炉蓋重量測定値の平均値に対し、測定値がある重量以上に増加したら付着地金溶解を積極的に行う。ある重量値は、経験的に、操業結果と重量測定値の関係から求められ、ちなみに、炉蓋単位面積当たりの増加重量値で整理できる。
また、総付着量を管理値として、所定管理値を超えたことによって、地金の溶解を行うチャージとする決定をすることができる。
【００１８】
【実施例】
容量１００  ｔの直流アーク炉（上部体電極方式，トランス容量１００  ＭＶＡ  ，アーク電流×電圧：〜１００  ｋＡ×〜７００  Ｖ）を用いて、水冷非消耗ランスによる酸素吹き込み速度：〜１２０  Ｎｍ３／ｍｉｎ  の条件下に、普通鋼を溶解、精錬する当たり、図４に示したところに従って炉蓋の総重量を測定した。すなわち、図４に示した油圧シリンダーによる炉蓋の昇降において、液圧測定センサー１１を用いて、炉蓋２を開状態から閉じる動作において、炉蓋２の自重による下降時に発生する圧力を測定し、該測定値を液圧シリンダー９の断面積を乗じて、炉蓋総重量を求めた。
【００１９】
かくして得られた炉蓋総重量から付着地金の重量を算出し、この付着地金の重量に基づいて、スラグのみが付着した安定操業が実現される状態の炉蓋重量測定値の平均値に対し、炉蓋単位面積当たり約１０ｋｇ／ｍ２  以上の重量増加が確認された場合、地金付着成長傾向にあると判断し、  （００１６）  に記載の方法による地金付着防止、溶解除去操業を行った。その結果、この操作を行わない場合（従来法）を１として比較すると、地金に起因するトラブルの発生率は０．１  以下に、また炉蓋付着地金重量は０．２  以下に抑制することができた。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、炉蓋への付着地金重量を定量的に把握する手法が与えられるため、炉蓋付着地金重量の厳密な管理が実現するから、付着地金に起因した種々のトラブルが回避され、操業の安定化および安全化を促進することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】アーク炉の構造を示す模式図である。
【図２】炉蓋の旋回を示す模式図である。
【図３】炉蓋の総重量を測定する一手段を示す模式図である。
【図４】炉蓋の総重量を測定する一手段を示す模式図である。
【図５】炉蓋の総重量を測定する一手段を示す模式図である。
【符号の説明】
１  炉体
２  炉蓋
３  吊りチェーン
４  吊り梁
５  昇降装置
６  炉体傾動床
７  炉蓋旋回装置
８  引張力センサー
９  液圧シリンダー
１１  液圧測定センサー
１４  電流センサー
１５  回転数センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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