(57)【要約】      （修正有）【課題】高炉出銑口閉塞装置の閉塞運転時に、マッドガンの筒先の溶損を防止することができる制御装置と方法を提供する。【解決手段】マッドガンの筒先８を出銑口に向けて旋回・移動させ、マッドの押出し・充填を制御する制御手段を備え、出銑口を閉塞する一連の動作を間欠的に繰り返す高炉出銑口閉塞装置において、上記制御手段が、マッドガンの筒先８を出銑口へ向けて移動させる時、一旦、前回の出銑口閉塞時の出銑口の位置より所定の距離手前で、マッドガンの筒先から所定量のマッドを押し出す制御を行うことを特徴とする高炉出銑口閉塞装置。【選択図】図１
2008007827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マッドガンの筒先を出銑口に向けて旋回・移動させ、マッドの押出し・充填を制御する制御手段を備え、出銑口を閉塞する一連の動作を間欠的に繰り返す高炉出銑口閉塞装置において、
上記制御手段が、マッドガンの筒先を出銑口へ向けて移動させる時、一旦、前回の出銑口閉塞時の出銑口の位置より所定の距離手前で、マッドガンの筒先から所定量のマッドを押し出す制御を行う
ことを特徴とする高炉出銑口閉塞装置。
【請求項２】
前記制御手段が、マッドガンの筒先の位置を検出する位置検出手段、及び、マッドガンの筒先の押付け圧力を検出する圧力検出手段、及び、上記位置検出手段及び圧力検出手段の検出値に基づいて、マッドガンの筒先の位置を演算する制御演算装置を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の高炉出銑口閉塞装置。
【請求項３】
前記制御演算装置が、前回の出銑口閉塞時の出銑口の位置から、今回の出銑口閉塞時の出銑口の位置を、所定の経験値に基づいて予測して、マッドの押出し・充填を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の高炉出銑口閉塞装置。
【請求項４】
前記制御演算装置が、マッドガンの筒先の位置の検出値とマッドガンの筒先の押付け圧力の検出値に基づいて、出銑口の位置を判定し記憶する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の高炉出銑口閉塞装置。
【請求項５】
前記マッドガンが、固定台に旋回自在に取り付けられた砲身、該砲身を旋回・移動させる第１油圧シリンダ、及び、該砲身内のマッド貯留用バレル内のマッドを出銑口に押出し・充填する第２油圧シリンダを備え、かつ、
前記位置検出手段が回転位置検出器であり、また、前記圧力検出手段が第１油圧シリンダの油圧検出器である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高炉出銑口閉塞装置。
【請求項６】
マッドガンの筒先を出銑口に向けて旋回・移動させ、マッドの押出し・充填を制御する制御手段を備える高炉出銑口閉塞装置を用いて、出銑口を閉塞する一連の動作を間欠的に繰り返す高炉出銑口閉塞方法において、
上記制御手段の指令で、マッドガンの筒先を出銑口へ向けて移動させる時、一旦、前回の出銑口閉塞時の出銑口の位置より所定の距離手前で、マッドガンの筒先から所定量のマッドを押し出す
ことを特徴とする高炉出銑口閉塞方法。
【請求項７】
前記制御手段が、マッドガンの筒先の位置を検出する位置検出手段、及び、マッドガンの筒先の押付け圧力を検出する圧力検出手段、及び、上記位置検出手段及び圧力検出手段の検出値に基づいて、マッドガンの筒先の位置を演算する制御演算装置を備える
ことを特徴とする請求項６に記載の高炉出銑口閉塞方法。
【請求項８】
前記制御演算装置が、前回の出銑口閉塞時の出銑口の位置から、今回の出銑口閉塞時の出銑口の位置を、所定の経験値に基づいて予測して、マッドの押出し・充填を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の高炉出銑口閉塞方法。
【請求項９】
前記制御演算装置が、マッドガンの筒先の位置の検出値とマッドガンの筒先の押付け圧力の検出値に基づいて、出銑口の位置を判定し記憶する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の高炉出銑口閉塞方法。
【請求項１０】
前記マッドガンが、固定台に旋回自在に取り付けられた砲身、該砲身を旋回させる第１油圧シリンダ、及び、該砲身内のマッド貯留用バレル内のマッドを出銑口に押出し・充填する第２油圧シリンダを備え、かつ、
前記位置検出手段が回転位置検出器であり、また、前記圧力検出手段が第１油圧シリンダの油圧検出器である
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の高炉出銑口閉塞方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉操業中、出銑口を閉塞するための、マッドガンを用いた高炉出銑口閉塞装置及び高炉出銑口閉塞方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の炉底部には、溶銑を排出するための出銑口が設けられているが、出銑口は、高温の溶銑の通過に耐えられるように、耐火物で築造されている。そして、出銑口の前には、出銑口を開孔するための開孔機と、出銑口を閉塞するためのマッドガンが配置されている。出銑口の開孔と閉塞は、通常、次のように交互に行われる。
【０００３】
まず、高炉の炉底部に溜まった溶銑を排出するために、出銑口を開孔し、溶銑の排出（出銑）を開始する。数時間、溶銑を排出した後、マッドガンで、出銑口内にマッドを充填して閉塞し、出銑口からの溶銑の排出を停止する。
【０００４】
マッドガンは、特許文献１に開示されているように、出銑中には待機位置にあり、閉塞時には、待機位置から出銑口に向かって旋回・移動し、出銑口手前から、出銑口より流出する溶銑に曝されつつ、出銑口の位置に到達する。
【０００５】
そして、出銑口の位置に到達したマッドガンは、その筒先を出銑口に押し付け、マッドが充填可能な状態になるのを待って、必要量のマッドを出銑口内に充填する。
【０００６】
出銑口の閉塞に用いるマッドは、可塑性を有する未焼成の耐火物であるので、充填完了後は、マッドの焼成が完了するまで、所定の時間、保持する必要がある。所定のマッド焼成時間が経過すると、マッドガンを、出銑口位置から待機位置に旋回・移動させる。マッドガンが待機位置に到達すると、旋回・移動を停止し、マッドガンを、次回の出銑口閉塞時まで待機させる。
【０００７】
マッドを出銑口に充填し、出銑口の閉塞を行う際には、出銑口の面とマッドガンの筒先の面を、隙間無く当接させなければならない。これら面の当接部に隙間があると、該隙間から溶銑が漏れだし、出銑口をマッドで閉塞することが困難となる。
【０００８】
また、閉塞作業に付随して生じる出銑口の汚損や、マッドガンの筒先が出銑口に衝突して生じる衝撃が原因となり、出銑口の閉塞後、耐火物が剥離することがある。
【０００９】
一方、マッドガンの筒先は、閉塞作業時に、噴出する溶銑に曝されるので、損傷又は溶損する。
【００１０】
出銑口が損傷又は溶損した場合は、マッドガンの筒先と接触する面を、切削又は研磨して、一定の平坦度にし、次回の閉塞に備えることができる。これに対し、マッドガンの筒先が損傷又は溶損すると、該筒先を次回の閉塞に使用することができないので、次回の閉塞に備え、損傷又は溶損した筒先を交換しなければならない。
【００１１】
それ故、マッドガンの筒先の損傷又は溶損を抑制又は防止する技術が、これまで、幾つか提案されている。
【００１２】
特許文献２には、マッドガンの砲身に、旋回用のシリンダだけでなく、傾動用のシリンダを取り付け、マッドガンを、出銑口の直前に到達するまで、出銑樋の上部を旋回させ、マッドガンの筒先が、出銑口の直前に達するまでの間、溶銑に曝されないか、又は、触れないようにし、出銑口の直前で、マッドガンを傾動させて、その砲身を、出銑口に押し付けるマッドガン、いわゆる、２モーションタイプのマッドガンが開示されている。
【００１３】
また、特許文献３には、マッドガンの砲身先端部に、開閉可能な遮蔽板を取り付けるとともに、該遮蔽板を、マッドガンの旋回時、待機位置では閉じ、出銑口の手前で遮蔽板を開ける開閉装置を具備したマッドガンが開示されている。
【００１４】
さらに、特許文献４には、マッドガンの筒先の溶損限界を伝熱機構に基づいて計算し、マッドガンの最適旋回速度を設定することが開示されている。
【００１５】
しかし、特許文献２に開示の２モーションタイプのマッドガンにおいては、操業休止頻度が多くなるという問題点がある。
【００１６】
即ち、２モーションタイプのマッドガンは、所定の出銑口の位置まで機械的に旋回して移動し、傾動した後の押付けで、出銑口の炉体内部への後退に対応できる構造のものであるが、出銑口の後退に対しての追従距離が短く、出銑口の後退距離が所定距離に達すると、操業を休止して、マッドガンの旋回・傾動軌跡を調整しなければならない。それ故、上記所定距離が短ければ、操業休止頻度が多くなる。
【００１７】
一方、旋回だけで、その筒先を出銑口に押し付ける１モーションタイプのマッドガンは、出銑口がある程度の距離炉体内部へ後退しても、後退距離に応じて旋回量を増加するだけで対応できるので、出銑口の後退に対しての追従距離が長い。それ故、一回の出銑口の耐火物築造で、２モーションタイプのマッドガンは、１モーションタイプのマッドガンに比べ、短期間しか使用できないという問題を抱えている。
【００１８】
また、特許文献３に開示のマッドガンにおいては、砲身先端部に、信頼性のある遮蔽板を取り付けなければならないし、また、遮蔽板を適切なタイミングで開閉する開閉装置を必要とし、さらに、制御対象が増加して複雑な制御機構を必要とするという問題がある。
【００１９】
特許文献４に開示の最適旋回速度の設定手法は、旋回速度を上げることにより、マッドガンの筒先が溶銑に曝される時間を短縮することができるにしても、溶銑に直接触れる筒先部分を減らすことはできないので、筒先の損傷防止の点で十分なものではないという問題を抱えている。
【００２０】
【特許文献１】特開平６−１７２８３１号公報
【特許文献２】特開平６−１８４６１３号公報
【特許文献３】特開２００１−２４０９０７号公報
【特許文献４】特開２００５−１９４５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、上記状況に鑑み、簡便な機構で、出銑口の閉塞作業を繰り返し行うことができ、かつ、マッドガンの筒先の溶損又は損傷を防止して、出銑口を迅速かつ確実に閉塞することができる高炉出銑口閉塞装置及び高炉出銑口閉塞方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者は、前記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、マッドガンの筒先の溶損又は損傷を防ぐ方法として、マッドを早押しして出銑口を閉塞する方法を見出した。
【００２３】
“マッドの早押し”とは、マッドガンが出銑口に向かって移動していく間、マッドガンの筒先が出銑口に到達する前に、該筒先からマッドを押し出すことである。
【００２４】
マッドガンには、通常、マッドガンの筒先先端まで、又は、筒先先端より砲身の内側に渡って、マッドが詰まっている。マッドガンの筒先は、出銑口の直前から、出銑口位置にて充填を開始するまでの間、溶銑の噴流に曝されながら、該噴流を押さえ込むので、損傷が最も進行する。特に、溶銑の噴流を最も受ける筒先の内側が大きく損傷し、筒先が内側から溶損することが多発する。
【００２５】
本発明者は、検討の結果、マッドガンの筒先からマッドを早押しすると、該筒先から押し出されたマッドが、溶銑の噴流に曝されながらも、該噴流を防いで、マッドガンの筒先自体及び内側を保護するので、筒先及びその内側が損傷又は溶損しないことを見出した。
【００２６】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００２７】
（１）  マッドガンの筒先を出銑口に向けて旋回・移動させ、マッドの押出し・充填を制御する制御手段を備え、出銑口を閉塞する一連の動作を間欠的に繰り返す高炉出銑口閉塞装置において、
上記制御手段が、マッドガンの筒先を出銑口へ向けて移動させる時、一旦、前回の出銑口閉塞時の出銑口の位置より所定の距離手前で、マッドガンの筒先から所定量のマッドを押し出す制御を行う
ことを特徴とする高炉出銑口閉塞装置。
【００２８】
（２）  前記制御手段が、マッドガンの筒先の位置を検出する位置検出手段、及び、マッドガンの筒先の押付け圧力を検出する圧力検出手段、及び、上記位置検出手段及び圧力検出手段の検出値に基づいて、マッドガンの筒先の位置を演算する制御演算装置を備える
ことを特徴とする前記（１）に記載の高炉出銑口閉塞装置。
【００２９】
（３）  前記制御演算装置が、前回の出銑口閉塞時の出銑口の位置から、今回の出銑口閉塞時の出銑口の位置を、所定の経験値に基づいて予測して、マッドの押出し・充填を制御する
ことを特徴とする前記（２）に記載の高炉出銑口閉塞装置。
【００３０】
（４）  前記制御演算装置が、マッドガンの筒先の位置の検出値とマッドガンの筒先の押付け圧力の検出値に基づいて、出銑口の位置を判定し記憶する
ことを特徴とする前記（２）又は（３）に記載の高炉出銑口閉塞装置。
【００３１】
（５）  前記マッドガンが、固定台に旋回自在に取り付けられた砲身、該砲身を旋回・移動させる第１油圧シリンダ、及び、該砲身内のマッド貯留用バレル内のマッドを出銑口に押出し・充填する第２油圧シリンダを備え、かつ、
前記位置検出手段が回転位置検出器であり、また、前記圧力検出手段が第１油圧シリンダの油圧検出器である
ことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の高炉出銑口閉塞装置。
【００３２】
（６）  マッドガンの筒先を出銑口に向けて旋回・移動させ、マッドの押出し・充填を制御する制御手段を備える高炉出銑口閉塞装置を用いて、出銑口を閉塞する一連の動作を間欠的に繰り返す高炉出銑口閉塞方法において、
上記制御手段の指令で、マッドガンの筒先を出銑口へ向けて移動させる時、一旦、前回の出銑口閉塞時の出銑口の位置より所定の距離手前で、マッドガンの筒先から所定量のマッドを押し出す
ことを特徴とする高炉出銑口閉塞方法。
【００３３】
（７）  前記制御手段が、マッドガンの筒先の位置を検出する位置検出手段、及び、マッドガンの筒先の押付け圧力を検出する圧力検出手段、及び、上記位置検出手段及び圧力検出手段の検出値に基づいて、マッドガンの筒先の位置を演算する制御演算装置を備える
ことを特徴とする前記（６）に記載の高炉出銑口閉塞方法。
【００３４】
（８）  前記制御演算装置が、前回の出銑口閉塞時の出銑口の位置から、今回の出銑口閉塞時の出銑口の位置を、所定の経験値に基づいて予測して、マッドの押出し・充填を制御する
ことを特徴とする前記（７）に記載の高炉出銑口閉塞方法。
【００３５】
（９）  前記制御演算装置が、マッドガンの筒先の位置の検出値とマッドガンの筒先の押付け圧力の検出値に基づいて、出銑口の位置を判定し記憶する
ことを特徴とする前記（７）又は（８）に記載の高炉出銑口閉塞方法。
【００３６】
（１０）  前記マッドガンが、固定台に旋回自在に取り付けられた砲身、該砲身を旋回させる第１油圧シリンダ、及び、該砲身内のマッド貯留用バレル内のマッドを出銑口に押出し・充填する第２油圧シリンダを備え、かつ、
前記位置検出手段が回転位置検出器であり、また、前記圧力検出手段が第１油圧シリンダの油圧検出器である
ことを特徴とする前記（６）〜（９）のいずれかに記載の高炉出銑口閉塞方法。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、出銑口の位置を検出するために、特別な作業を行うことや、特別の機器を用いる必要がなく、出銑口の位置を、閉塞作業の一貫として安定的に検出することができ、出銑口が炉体内部に後退していっても、マッドの早押し効果を持続しつつ、その後退に追従することができるので、出銑口を迅速かつ確実に閉塞することができる。
【００３８】
その結果、マッドガンの筒先及びその内部の損傷又は溶損を防止することができ、マッドガンの稼動率及び筒先のメンテナンス費用を軽減することができる。
【００３９】
また、本発明によれば、マッドガンに、特別な制御機器・装置を具備せしめる必要がなく、マッドガンの旋回・移動を制御演算装置で制御することにより、マッドの早出し効果を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について、図１、図２、及び、図３に示す１モーションタイプのマッドガンを例に取り説明する。なお、各図において、同一部分は、同じ符号で示している。
【００４１】
図１に、マッドガンＭと、マッドガンＭを駆動する制御システムを示す。マッドガンＭを駆動する油圧回路は、油圧ポンプ２６、旋回用油圧シリンダ５（第１油圧シリンダ）への油供給量を調整する比例制御流量調整弁１５、及び、充填用油圧シリンダ７（第２油圧シリンダ）への油供給量を調整する比例制御流量調整弁１６からなっている。
【００４２】
油圧回路には、マッドガンＭの旋回・移動状態を検知する旋回圧力検出器１３、及び、マッドガンＭ内のマッドの充填量を検知する充填流量検出器１４が取り付けられている。これらを制御する制御手段２７は、駆動制御装置２８と制御演算装置１７からなる。
【００４３】
図２及び図３に、高炉１０及び出銑口１１の断面と、１モーションタイプのマッドガンＭの態様を示す。マッドガンＭは、固定台１に設けた旋回ポスト２に、旋回用油圧シリンダ５を備える支持アーム３が取り付けられ、支持アーム３の先端に、マッドを貯留するバレル６と、マッドを充填する油圧シリンダ７を内蔵する砲身４が取り付けられて、構成されている。
【００４４】
マッドガンＭの稼働率及び運転コストは、砲身４の先端の筒先８が損傷又は溶損して交換に至るまでの間に、何回の閉塞に耐えたかによるので、旋回ポスト２には、マッドガンＭの旋回数を検出する回転位置検出器９が取り付けられている。
【００４５】
図１に示すように、マッドガンＭを旋回させるには、まず、旋回用の比例制御流量調整弁１５に旋回指令を与える。旋回用の比例制御流量調整弁１５は、旋回用油圧シリンダ５への油供給量を制御するが、油供給量だけでは、マッドガンＭの筒先８の存在位置は解らない。それ故、マッドガンＭの筒先８の位置を検出する位置検出器が必要となる。
【００４６】
マッドガンの構造上、その筒先の位置を直接検出する検出器を、マッドガンに設置することはできないので、筒先の位置検出には、マッドガンの固定側の旋回ポスト２に取り付けた回転位置検出器９を使用する（図２及び図３、参照）。
【００４７】
回転位置検出器９としては、例えば、アブソリュートエンコーダーやパルスジェネレーターを用いることができるが、他の型式のものでもよい。
【００４８】
回転位置検出器９は、回転位置信号を、連続的に制御演算装置１７に入力する。制御演算装置１７は、入力された回転位置信号と、予め設定されているマッドガンの形状情報及び配置情報に基づいて、マッドガンＭの筒先８の移動距離及びマッドガンの旋回速度を計算し、その結果を、信号として、駆動制御装置２８に出力する。
【００４９】
上記出力信号を受けた駆動制御装置２８は、比例制御流量調整弁１５に、旋回指令を与え、マッドガンＭの回転制御を行う。筒先８を出銑口１１へ押し付けた状態を、直接、観察することはできないので、旋回圧力検出器１３で、旋回用油圧シリンダ５における油圧変化を監視して、筒先８の出銑口１１への押し付け状態を判定する。
【００５０】
旋回圧力検出器１３で検出した旋回圧力を制御演算装置１７へ入力する。制御演算装置１７は、入力された旋回圧力に基づいて、駆動制御装置２８に信号を出力する。この信号を受けた駆動制御装置２８は、比例制御流量調整弁１６に充填指令を与え、マッドガンＭの筒先８から出銑口１１へ押し出すマッドの量を調節する。
【００５１】
次に、マッドガンによるマッド充填の適切な方法を説明する。
【００５２】
図６に、マッド２２を“早押し”した場合における出銑口の閉塞（図６（ｂ））と、早押しをしない場合における出銑口の閉塞（図６（ａ））を対比して示す。“早押し”しない場合（図６（ａ））は、筒先８が出銑口に近づくにつれて、溶銑の噴流２４を強く受けて、筒先８に詰まっていたマッド２２が削り落とされ、筒先８の内面から、筒先８が大きく溶損（図中、２５が溶損部分）してしまう。
【００５３】
それに対し、“早押し”する場合（図６（ｂ））には、出銑口１１より距離αの位置で、充填用油圧シリンダ７を駆動して、マッド貯留用バレル内のマッド２２を、筒先８から押し出す（図中、２３の矢印、参照）。
【００５４】
筒先８から押し出されたマッド２２は、その先端部で溶銑の噴流２４を受け止め、該噴流で削られながらも、溶銑が筒先８からバレル側に飛散又は浸入しないように、溶銑を食い止める。その結果、筒先８及びその内部の損傷又は溶損を防ぐことができる。
【００５５】
この筒先損傷・溶損防止の仕組みを確実に機能させ、その効果（マッドの早押し効果）を充分に得るためには、マッドの早押しを開始する時の筒先８の位置が重要となる。
【００５６】
ここで、図７に、マッドガンの耐久性を示す平均筒先寿命（閉塞可能回数）と、出銑口からの早押し開始距離（α）との関係を、実測した結果で示す。
【００５７】
マッドの早押し開始が遅過ぎる（αが短い）と、早押し開始までの間に、筒先内部のマッドが溶銑の噴流で抉られてしまい、筒先内部が溶損してしまう。また、早押し開始が早すぎ（αが長い）ても、筒先から押し出されたマッドが、早々と、溶銑の噴流で削られてしまい、マッドの早押し効果が得られない。
【００５８】
このように、図７から、マッドの早押し効果を得るには、適正な早押し開始距離があることが解る。即ち、マッドの早押し効果を充分に得るには、マッドの早押しを、（出銑口からの距離α）±βで開始できるように、筒先の位置を正確に把握する必要がある。この点が、本発明者が見出し、本発明の前提をなす知見である。
【００５９】
図８に、平均筒先寿命（閉塞可能回数）と早押し時のマッド量との関係を、実測した結果で示す。溶銑の噴流によって削られることを想定して、早押しマッド量を多くすると、平均筒先寿命（閉塞可能回数）は向上するが、その向上には限界がある。
【００６０】
即ち、マッド自体は強度を持たないので、早押しマッド量が、所要の臨界量を超えると、自重で脱落してしまい、早押しマッドで溶銑の噴流を食い止め、筒先の溶損を防止する効果（マッドの早押し効果）が得られない。
【００６１】
早押しマッド量にも、マッドの早押し効果を充分に得る点で、適正なマッド量が存在するが、厳密に限定する必要はなく、実験的に定まる所要の臨界量以下の範囲で、出銑口の面積や、溶銑の流出速度、（他には？）等を考慮して、適宜決定すればよい（？）。
【００６２】
ここで、図３及び図１０に基づいて、制御演算装置１７における、マッドガン及び筒先の位置を適切に制御する制御判定ロジックを説明する。
【００６３】
まず、実際のマッドによる出銑口の閉塞作業に先立ち、出銑口１１の初期位置を、予め検出して、制御演算装置１７に設定することについて説明する。
【００６４】
出銑口１１の耐火物（図６中「１８」参照）を築造した後、出銑口１１の位置は、築造前と大きく変わる。よって、耐火物１８を築造した後の出銑口１１の位置を、初期位置として、制御演算装置１７に記憶させることが、筒先８の位置を適切に制御するために必要なことである。
【００６５】
マッドガンＭの砲身４は、予め待機位置に置いておく。
【００６６】
旋回用の比例制御流量調整弁１５に、制御演算装置１７より駆動制御装置２８経由で出銑口１１方向へマッドガンＭが移動するように旋回指令を与える。そして、旋回用の比例制御流量調整弁１５により、マッドガンＭの旋回用油圧シリンダ５に、油が一定の流量で供給される。
【００６７】
旋回用油圧シリンダ５が伸びることでリンク機構が作動し、マッドガンＭが出銑口１１の方向へ旋回する。この時、回転位置検出器９は、連続的にマッドガンの位置を検出して、制御演算装置１７に検出値を出力する。
【００６８】
マッドガンＭの筒先８が出銑口１１に到達すると、回転位置検出器９の出力から計算した旋回速度の計算値が０になる。同時に、旋回圧力検出器１３が出力する圧力が上昇していく。
【００６９】
マッドガンＭの筒先８が出銑口１１に到達した時の、マッドガンＭの回転位置検出器９の出力から計算された筒先８の位置を、出銑口１１の位置ε0として、制御演算装置１７に記憶させる。
【００７０】
マッドガンＭの筒先８が出銑口１１に到達したことの判定は、次のように実施する。
【００７１】
判定は旋回圧力検出器１３による旋回圧力測定値の出力、旋回位置検出器９の出力、及び、旋回位置検出器９の出力より制御演算装置１７が演算した旋回速度を用いて行う。
【００７２】
これら３つの値（旋回圧力、旋回位置、旋回速度）は、マッドガンＭが待機位置から出銑口１１の位置まで旋回する間に、図９に示すような時間的な変化を示す。
【００７３】
図９から解るように、筒先８が、出銑口１１に到達して当接されるまでの間に、旋回圧力検出器１３の出力は、上昇してから低下し、再度、上昇する。よって、旋回圧力検出器１３の出力で、マッドガンＭの筒先８が出銑口１１に到達したことを判定する場合、旋回途中で、出銑口１１に筒先８が到達したと誤判定しないようにしなければならない。
【００７４】
予め、制御演算装置１７に設定された旋回位置ａより出銑口１１側に到達した後、かつ、旋回圧力検出器１３の出力が閾値Ｐ0以上である時、出銑口１１にマッドガンＭの筒先８が到達したと判定する。
【００７５】
また、旋回圧力検出器１３の配線の断線などで圧力検出の信号が０を示すなど、異常状態になった場合にも、出銑口の閉塞作業は継続しなければならないので、回転位置検出器９の出力から計算した旋回速度の計算値が０であるときにも、出銑口１１にマッドガンＭの筒先８が到達したと判定する。
【００７６】
出銑口１１の初期位置ε0を制御演算装置１７へ記憶させた後、比例制御流量調整弁１５に指令を与え、マッドガンＭを出銑口１１の位置から待機位置に旋回させ、出銑口の開孔作業に備える。通常の開孔作業と閉塞作業を繰り返す時は、その都度、出銑口１１の位置を学習して、出銑口１１の初期位置ε0を更新する。
【００７７】
また、出銑口１１の初期位置ε0の更新は、マッドガンの制御装置１７の記憶をクリアした時、出銑口１１の耐火物１８を再築造した時、出銑口１１を研磨、切削した時など、出銑口１１の位置が、制御演算装置１７で記憶する出銑口１１の位置と大きく異なる事態に至った時に実施する。
【００７８】
次に、開孔、出銑、閉塞の繰り返しで生じる出銑口１１の位置の学習制御の方法について説明する。
【００７９】
通常の閉塞作業時も、初期位置ε0の記憶と同じく、図１０に基づいて、出銑口１１の位置を判定する。
【００８０】
初期位置ε0の把握後、ｎ回目の閉塞を行った場合を考える。この時も、初期位置ε0を把握したときと同様の方法で、出銑口１１の位置を得ることができる。制御演算装置１７は、この出銑口１１の位置を、ｎ回目の閉塞で得られた出銑口１１の位置εnとして、再び記憶する。
【００８１】
図４に示すように、出銑口１１の位置εnは、マッドガンＭが出銑口１１に到達する度に変化していくが、このように、絶えず、出銑口１１に到達する毎に、出銑口１１の位置εnを更新するので、出銑口の位置が変化しても、制御演算装置１７は、それに追従したマッドの早押し制御を行うことが可能である。
【００８２】
ただし、ｎ回目の閉塞を行おうとするとき、出銑口の位置は、その時点で、マッドガンが記憶している出銑口の位置εn-1ではない。これは、前回のｎ−１回目の閉塞時点で出銑口の位置εn-1を記憶した後、出銑口の耐火物の剥離が生じるためである。
【００８３】
図７に示すように、マッドの早押し効果は、マッドの早押しを行う、出銑口と筒先の位置関係で変化する。よって、マッドの早押し効果を最大限に得るためには、ｎ回目の閉塞を行う前に、制御演算装置１７が記憶している出銑口の位置εn-1に対し、早押しを開始する位置を補正しなければならない。
【００８４】
図５に、実測した出銑口の位置の経時変化を示すが、この経時変化から、本発明者は、出銑口の耐火物が剥離していく量Δｄ（後で「後退量」ともいう。）は、築造時の出銑口の耐火物については、ほぼ一定であることを見出した。
【００８５】
研磨や、切削をしない限り、出銑口の耐火物の１回の閉塞による後退量はΔｄであるので、マッドガンの制御演算装置１７が、閉塞の前に認識している出銑口の位置を、実際の出銑口の位置に合うように、Δｄで補正する。制御演算装置１７は、Δｄを、次の計算で求める。
【００８６】
Δｄ0＝０ 
Δｄn＝｛Σ(εn−εn-1)｝／ｎ
εn：閉塞ｎ回目の出銑口の位置
ｎ：出銑口の耐火物築造又は研磨・切削からの閉塞回数
以上より、マッドの早押し制御を、図１０の右側のフローチャートで示す。
【００８７】
ｎ回目の閉塞時に、マッドの早押しを行う場合、回転位置検出器９から出力された回転位置の信号から、制御演算装置は、マッドガンの筒先の位置を計算し、マッドガンの筒先の位置が補正された出銑口の位置εn-1＋Δｄn-1からの距離が、予め、制御演算装置に設定された距離αになった時、予め設定した一定量のマッドを押し出す制御を行う。
【００８８】
最後に、マッドの早押し効果を得るための装置の条件について説明する。
【００８９】
図７に示す、平均筒先寿命（閉塞可能回数）と出銑口からの早押し開始距離との関係からも解るように、マッドの早押しを開始する位置、即ち、充填用の比例制御流量調整弁１６に押し指令を出す位置により、筒先の寿命が変わる。
【００９０】
よって、筒先の寿命を最大にするためには、筒先の寿命が最も長くなるような、出銑口からの距離αを認識して、充填用の比例制御流量調整弁１６に押し指令を出さなければならない。
【００９１】
αの起点となる出銑口の位置は、前述の制御により精度よく求めることができる。
【００９２】
制御演算装置１７には、最も効果が高いと考えられる距離αで、充填用の比例制御流量調整弁１６に押し指令を出すことが要求される。制御演算装置１７は、決められた制御周期γごとに入力を受け取る。
【００９３】
よって、制御演算装置１７は、回転位置検出器９からの制御周期γ毎に出力を受け取り、マッドガンの筒先８の位置を判定する。マッドガンの筒先８の移動速度は、図９に示すように一定ではない。そのため、マッドの早押しに期待する効果に対して許容される距離αのばらつき尤度をβとすると、旋回中に、現在の位置をβ以内で把握するには、以下のような制御周期で動作可能な制御演算装置１７としなければならない。
【００９４】
γ＜β／Ｖ
γ：制御演算装置の制御周期、β：早押し位置ばらつき尤度
Ｖ：マッドガンの出銑口近傍での筒先の移動速度
当然、回転位置検出器９の出力は、βが把握できるものでなければならないので、回転位置検出器９の最大分解能κは、以下の条件を満たさなければならない。
【００９５】
κ＞２πｎ／θ
ここで、
θ：筒先が出銑口の手前より距離αの近傍で、β筒先が移動する間の回転位置検出器        の出力の変化量
ｎ：マッドガンの旋回ポスト１回転当たりの回転位置検出器の回転数
κ：回転検出器の最大分解能
例えば、最近の大型高炉で用いられる１モーションタイプのマッドガンを例に取ると、早押し位置ばらつき尤度β＝５ｍｍ、出銑口近傍の筒先の移動速度Ｖ＝２００ｍｍ／ｓｅｃ程度となるので、制御演算装置１７の制御周期γ＝２５ｍｓｅｃ以下で動作する制御演算装置１７を選定することで、本発明方法を実現できる。
【００９６】
同様に、旋回ポスト２に取り付けられた回転位置検出器９にて、１度の変化が、出銑口近傍にて９０ｍｍの変化となる場合、最低１回転で６５００デジット以上の分解能を持った回転位置検出器９を選定することが必要である。
【００９７】
以上は、１モーションタイプのマッドガンを例にとり、本発明の高炉出銑口閉塞装置の実施の形態例を詳細に説明した。他のタイプのマッドガンを用いる場合にも、マッドガンや筒先の位置検出手段、及び、押し付け圧検出手段を付加して、同様の制御演算装置を用いて、マッドガンの出銑口への移動を制御し、マッドの充填を、１モーションタイプのマッドガンと同様に制御することができる。そして、この制御によって、筒先の溶損を防止しながら出銑口を迅速に閉塞することができる。
【００９８】
また、前述した高炉出銑口閉塞装置を用いて、マッドガンの筒先を出銑口へ旋回移動させる時に、一旦、前回の閉塞動作の時の出銑口の位置より、予め設定した所定の距離手前の位置で、マッドガンの筒先から、予め設定した量のマッドを充填してから、出銑口を閉塞する高炉出銑口閉塞方法も、本発明の一態様である。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
前述したように、本発明によれば、出銑口が炉体内部に後退しても、マッドの早押し効果を持続しつつ、その後退に追従することができるので、出銑口を迅速かつ確実に閉塞することができ、その結果、マッドガンの筒先及びその内部の損傷又は溶損を防止することができ、マッドガンの稼動率及び筒先のメンテナンス費用を軽減することができる。
【０１００】
また、マッドガンに、特別な制御機器・装置を具備せしめる必要がなく、マッドガンの駆動を制御演算装置で制御することで、マッドの早出し効果を実現できる。したがって、本発明は、高炉の制御技術として活用できる技術である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態における制御システムを示す図である。
【図２】待機位置にある１モーションマッドガンの態様を示す図である。
【図３】出銑口にマッドガンの筒先を移動させた時の１モーションマッドガンの態様を示す図である。
【図４】閉塞毎に出銑口の位置が後退する状況を示す図である。
【図５】閉塞毎の出銑口位置の変化の一例を定量的に示す図である。
【図６】マッドの早押しをしない閉塞と、マッドの早押しをする閉塞における筒先の溶損程度の差異を示す図である。
【図７】出銑口からの早押し開始距離αによる平均筒先寿命の変化を示す図である。
【図８】早押しマッド量による平均筒先寿命の変化を示す図である。
【図９】待機位置から出銑口の位置へマッドガンが旋回・移動する際の旋回圧力検出器の出力(旋回圧力)、回転位置検出器の出力(旋回角度)、及び、回転位置検出器の出力に基づいて制御演算装置が計算した旋回速度の時間変化を示す図である。
【図１０】制御演算装置における、出銑口位置記憶とマッドの早押しの手順を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１    固定台
２    旋回ポスト
３    支持アーム
４    砲身
５    旋回用油圧シリンダ（第１油圧シリンダ）
６    マッド貯留用バレル
７    充填用油圧シリンダ（第２油圧シリンダ）
８    筒先（キャップ）
９    回転位置検出器
１０    高炉
１１    出銑口
１２    溶銑樋
１３    旋回圧力検出器
１４    充填流量検出器
１５    旋回用比例制御流量調整弁
１６    充填用比例制御流量調整弁
１７    制御演算装置
１８    出銑口の耐火物
１９    築造した直後の出銑口の位置
２０    Ｎ回目閉塞時の出銑口の後退量
２１    Ｎ回目閉塞時の出銑口位置
２２    マッド
２３    充填用油圧シリンダのマッド出し動作
２４    溶銑の噴流
２５    筒先の溶損
２６    油圧ポンプ
２７    制御手段
２８    駆動制御装置
Ｍ    マッドガン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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