(57)【要約】【課題】操業開始時の段取り工数を増加させることなく、予熱不足による溶解保持炉での金属材料の凝固を防止できる溶解保持炉制御装置を提供する。【解決手段】投入された金属材料２１を溶解バーナ２２により加熱して溶解し、溶湯４１を生成する溶解室２０と、生成した溶湯４１を流下させる傾斜部３０と、流下した溶湯４１を収容し、溶湯４１を保持バーナ４２により加熱して保持する保持炉４０とを備えた溶解保持炉１０を制御する溶解保持炉制御装置であって、傾斜部３０の温度を検出して傾斜部温度信号を出力する傾斜部温度検出器３２と、傾斜部温度信号に基づいて金属材料２１の投入可否を判断する制御部５０とを有するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入された金属材料（２１）を第１の加熱手段（２２）により加熱して溶解し、溶湯（４１）を生成する溶解室（２０）と、生成した前記溶湯（４１）を流下させる傾斜部（３０）と、流下した前記溶湯（４１）を収容し、前記溶湯（４１）を第２の加熱手段（４２）により加熱して保持する保持炉（４０）とを備えた溶解保持炉（１０）を制御する溶解保持炉制御装置であって、
前記傾斜部（３０）の温度を検出して傾斜部温度信号を出力する傾斜部温度検出器（３２）と、
前記傾斜部温度信号に基づいて前記金属材料（２１）の投入可否を判断する制御部（５０）とを有することを特徴とする溶解保持炉制御装置。
【請求項２】
前記金属材料（２１）を前記溶解室（２０）に投入する材料投入部（５１）をさらに有し、
前記制御部（５０）は、前記傾斜部（３０）の温度が所定の閾値温度を上回ったら、前記材料投入部（５１）に対し前記金属材料（２１）を投入させることを特徴とする請求項１に記載の溶解保持炉制御装置。
【請求項３】
前記金属材料（２１）の投入可否を前記制御部（５０）の指令により作業者に通知する通知部（５２）をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶解保持炉制御装置。
【請求項４】
前記制御部（５０）は、前記傾斜部温度信号に基づいて前記第１の加熱手段（２２）を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溶解保持炉制御装置。
【請求項５】
前記制御部（５０）は、前記傾斜部温度信号に基づいて前記第２の加熱手段（４２）を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の溶解保持炉制御装置。
【請求項６】
前記傾斜部（３０）は、前記溶湯（４１）の流下する床面（３１）、壁面（３３）、上面（３４）を含む耐火材層（１１）と、前記耐火材層（１１）の外郭層に設けられた断熱材層（１２）とを有し、
前記傾斜部温度検出器（３２）は、前記耐火材層（１１）に接触し前記溶湯（４１）に接触しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の溶解保持炉制御装置。
【請求項７】
前記傾斜部温度検出器（３２）は、前記床面（３１）近傍に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の溶解保持炉制御装置。
【請求項８】
保持炉（４０）内に保持されて加熱手段（４２）により加熱される溶湯（４１）に浸漬され、前記溶湯（４１）の温度を検出する溶湯温度検出器（６３）と、
前記溶湯温度検出器（６３）を前記溶湯（４１）から引上げ可能に保持する温度検出器保持部（６４）と、
前記溶湯（４１）が凝固する前に、前記温度検出器保持部（６４）に対し前記溶湯温度検出器（６３）を前記溶湯（４１）から引き上げさせる制御部（６０）とを有することを特徴とする保持炉制御装置。
【請求項９】
前記溶湯温度検出器（６３）は前記制御部（６０）に溶湯温度信号を出力し、
前記制御部（６０）は、前記溶湯（４１）が凝固する前の状態を前記溶湯温度信号に基づいて判定することを特徴とする請求項８に記載の保持炉制御装置。
【請求項１０】
前記制御部（６０）は、前記溶湯（４１）が凝固する前の状態を前記加熱手段（４２）の運転状態に基づいて判定することを特徴とする請求項８に記載の保持炉制御装置。
【請求項１１】
前記保持炉（４０）内の雰囲気温度を検出し、保持炉内雰囲気温度信号を前記制御部（６０）に出力する保持炉内雰囲気温度検出器（６１）をさらに有し、
前記制御部（６０）は、前記保持炉内雰囲気温度信号に基づいて前記溶湯（４１）が溶解したと判断したら、前記温度検出器保持部（６４）に対し、前記溶湯（４１）から引き上げられた前記溶湯温度検出器（６３）を前記溶湯（４１）に再び浸漬させることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の保持炉制御装置。
【請求項１２】
前記溶湯温度検出器（６３）を予熱する予熱手段をさらに有し、
前記制御部（６０）は、前記溶湯（４１）から引き上げられた前記溶湯温度検出器（６３）により出力される温度信号に基づいて前記溶湯温度検出器（６３）の予熱が必要と判断したら、前記溶湯温度検出器（６３）を前記予熱手段により予熱してから前記溶湯（４１）に浸漬させることを特徴とする請求項１１に記載の保持炉制御装置。
【請求項１３】
前記保持炉（４０）内の雰囲気温度を検出し、保持炉内雰囲気温度信号を前記制御部（６０）に出力する保持炉内雰囲気温度検出器（６１）をさらに有し、
前記制御部（６０）は、前記保持炉内雰囲気温度信号に基づいて前記溶湯（４１）が凝固したと判断したら、前記温度検出器保持部（６４）に対し、前記溶湯（４１）から引き上げられた前記溶湯温度検出器（６３）を凝固した前記溶湯（４１）の表面に加圧接触させることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の保持炉制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯を保持する保持炉の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶解保持炉は、投入された金属材料を溶解して溶湯を生成する溶解室と、生成した溶湯を収容して保持する保持炉とを有している（例えば、特許文献１参照）。溶解保持炉の溶解室と保持炉との間には、溶湯を溶解室から流下させて保持炉に誘導するために床面が保持炉側に傾斜した傾斜部が設けられている。
【特許文献１】特開２００５−７６９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
溶解保持炉内では、傾斜部での温度が最も低くなり易い。このため、休日明けの操業開始時に炉内を十分に予熱しないで金属材料の溶解を開始すると、溶湯が傾斜部床面を流下する間に凝固してしまい、凝固した金属材料によって傾斜部が閉塞されてしまう場合がある。傾斜部で凝固した金属材料は、保持炉内を高温にして廃熱により溶解するか、又はバールのようなものを用いて機械的に取り除く必要がある。しかしながら、これらはいずれも多大な労力と時間を必要とする。また、傾斜部が閉塞された状態で金属材料の投入及び溶解を継続すると、保持炉に流下すべき溶湯が溶解室内に溢れ、溶解室の壁面に設けられたメンテナンス扉から漏れてしまうおそれもある。
【０００４】
このような問題を未然に防止するため、一般的な作業手順としては、十分に予熱されたことを炉内の色などにより作業者が目視で確認した後に、材料を投入することになっている。しかしながら、操業開始の度に作業者による炉内の確認が必要であるため、操業開始時の段取り工数が増加してしまうという問題が生じていた。
【０００５】
ところで、保持炉内の溶湯には、溶湯温度を検出する熱電対と熱電対を保護する保護管とを備えた温度検出器が浸漬されている。例えば無人管理されている保持炉において、何らかの不具合により溶湯へのエネルギー供給が停止すると、保持炉内の溶湯は凝固してしまう。溶湯が凝固する過程では、溶湯内に浸漬されている温度検出器に強い圧縮応力が生じる。このため、保持炉内の溶湯が凝固すると温度検出器が破損してしまうという問題が生じていた。
【０００６】
本発明の第１の目的は、操業開始時の段取り工数を増加させることなく、予熱不足による溶解保持炉での金属材料の凝固を防止できる溶解保持炉制御装置を提供することにある。
【０００７】
また本発明の第２の目的は、溶湯温度を検出する温度検出器の破損を防止できる保持炉制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、投入された金属材料（２１）を第１の加熱手段（２２）により加熱して溶解し、溶湯（４１）を生成する溶解室（２０）と、生成した溶湯（４１）を流下させる傾斜部（３０）と、流下した溶湯（４１）を収容し、溶湯（４１）を第２の加熱手段（４２）により加熱して保持する保持炉（４０）とを備えた溶解保持炉（１０）を制御する溶解保持炉制御装置であって、傾斜部（３０）の温度を検出して傾斜部温度信号を出力する傾斜部温度検出器（３２）と、傾斜部温度信号に基づいて金属材料（２１）の投入可否を判断する制御部（５０）とを有することを特徴としている。
【００１０】
これにより、溶解保持炉（１０）内で最も温度が上昇し難い傾斜部（３０）の温度に基づいて金属材料（２１）の投入可否を判断できるため、溶解保持炉（１０）全体が十分に予熱されてから金属材料（２１）を投入できる。したがって、溶解室（２０）で溶解された溶湯（４１）が傾斜部（３０）等で凝固してしまうのを防止できる。また、傾斜部（３０）の温度に基づいて金属材料（２１）の投入可否を判断することにより、作業者の目視による炉内の確認が不要になるので、操業開始時の段取り工数を低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、金属材料（２１）を溶解室（２０）に投入する材料投入部（５１）をさらに有し、制御部（５０）は、傾斜部（３０）の温度が所定の閾値温度を上回ったら、材料投入部（５１）に対し金属材料（２１）を投入させることを特徴としている。これにより、溶解保持炉（１０）の予熱が完了するのとほぼ同時に金属材料（２１）の投入を開始できるため、操業開始から金属材料（２１）の溶解開始までの時間を短縮できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明のように、金属材料（２１）の投入可否を制御部（５０）の指令により作業者に通知する通知部（５２）をさらに有していてもよい。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、制御部（５０）が、傾斜部温度信号に基づいて第１の加熱手段（２２）を制御することを特徴としている。また請求項５に記載の発明は、制御部（５０）が、傾斜部温度信号に基づいて第２の加熱手段（４２）を制御することを特徴としている。傾斜部（３０）の温度に基づいて第１の加熱手段（２２）又は第２の加熱手段（４２）を制御することにより、傾斜部（３０）の予熱に要する時間を短縮できる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、傾斜部（３０）が、溶湯（４１）の流下する床面（３１）、壁面（３３）、上面（３４）を含む耐火材層（１１）と、耐火材層（１１）の外郭層に設けられた断熱材層（１２）とを有し、傾斜部温度検出器（３２）は、耐火材層（１１）に接触し溶湯（４１）に接触しない位置に配置されていることを特徴としている。耐火材層（１１）は断熱材層（１２）に比較して熱伝導率が高いため、傾斜部温度検出器（３２）を床面（３１）、壁面（３３）又は上面（３４）近傍の耐火材層（１１）に接触させて配置することにより、床面（３１）の温度に概ね等しい温度を検出できる。また、傾斜部温度検出器（３２）を溶湯（４１）に接触しない位置に配置することにより、傾斜部温度検出器（３２）の破損を防止できる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、傾斜部温度検出器（３２）は、床面（３１）近傍に配置されていることを特徴としている。傾斜部温度検出器（３２）を床面（３１）近傍に配置することによって、床面（３１）の温度により近い温度を検出できる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、保持炉（４０）内に保持されて加熱手段（４２）により加熱される溶湯（４１）に浸漬され、溶湯（４１）の温度を検出する溶湯温度検出器（６３）と、溶湯温度検出器（６３）を溶湯（４１）から引上げ可能に保持する温度検出器保持部（６４）と、溶湯（４１）が凝固する前に、温度検出器保持部（６４）に対し溶湯温度検出器（６３）を溶湯（４１）から引き上げさせる制御部（６０）とを有することを特徴としている。これにより、溶湯（４１）が凝固する前に溶湯温度検出器（６３）を溶湯（４１）から引き上げることができるため、溶湯温度検出器（６３）の破損を防止できる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、溶湯温度検出器（６３）は制御部（６０）に溶湯温度信号を出力し、制御部（６０）は、溶湯（４１）が凝固する前の状態を溶湯温度信号に基づいて判定することを特徴としている。これにより、溶湯（４１）の温度が凝固点以下に低下する前に溶湯温度検出器（６３）を溶湯（４１）から引き上げることが容易になるため、溶湯温度検出器（６３）の破損をより確実に防止できる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、制御部（６０）は、溶湯（４１）が凝固する前の状態を加熱手段（４２）の運転状態に基づいて判定することを特徴としている。これにより、溶湯（４１）が結果的に凝固することを加熱手段（４２）の運転状態に基づいて前もって判断できる場合に、その時点で溶湯温度検出器（６３）を溶湯（４１）から引き上げることができるため、溶湯温度検出器（６３）の破損をより確実に防止できる。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、保持炉（４０）内の雰囲気温度を検出し、保持炉内雰囲気温度信号を制御部（６０）に出力する保持炉内雰囲気温度検出器（６１）をさらに有し、制御部（６０）は、保持炉内雰囲気温度信号に基づいて溶湯（４１）が溶解したと判断したら、温度検出器保持部（６４）に対し、溶湯（４１）から引き上げられた溶湯温度検出器（６３）を溶湯（４１）に再び浸漬させることを特徴としている。これにより、凝固状態から再び溶解した溶湯（４１）に、溶湯温度検出器（６３）を浸漬させることができる。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、溶湯温度検出器（６３）を予熱する予熱手段をさらに有し、制御部（６０）は、溶湯（４１）から引き上げられた溶湯温度検出器（６３）により出力される温度信号に基づいて溶湯温度検出器（６３）の予熱が必要と判断したら、溶湯温度検出器（６３）を予熱手段により予熱してから溶湯（４１）に浸漬させることを特徴としている。これにより、溶湯温度検出器（６３）の急激な温度変化による破損を防止できる。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、保持炉（４０）内の雰囲気温度を検出し、保持炉内雰囲気温度信号を制御部（６０）に出力する保持炉内雰囲気温度検出器（６１）をさらに有し、制御部（６０）は、保持炉内雰囲気温度信号に基づいて溶湯（４１）が凝固したと判断したら、温度検出器保持部（６４）に対し、溶湯（４１）から引き上げられた溶湯温度検出器（６３）を凝固した溶湯（４１）の表面に加圧接触させることを特徴としている。これにより、凝固した溶湯（４１）が再び溶解するのと同時に、溶湯温度検出器（６３）を溶湯（４１）内に浸漬させることができる。
【００２２】
ここで、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施形態における溶解保持炉制御装置１と、溶解保持炉制御装置１により制御される溶解保持炉１０の構成を示すブロック図である。まず、溶解保持炉制御装置１により制御される溶解保持炉１０の構成を説明する。図１に示すように、溶解保持炉１０は、投入された金属材料２１を溶解して溶湯４１を生成する溶解室２０と、生成した溶湯４１を収容して保持する保持炉４０とを有している。保持炉４０は、鋳造機等に供給するために溶湯４１が汲み出される汲出し室４６を有している。溶解室２０と保持炉４０との間には、溶湯４１を溶解室２０から流下させて保持炉４０に誘導する傾斜部３０が設けられている。傾斜部３０は、保持炉４０側が溶解室２０側よりも低くなるように傾斜した床面３１を有している。溶解室２０には、金属材料２１を加熱して溶解するための溶解バーナ（第１の加熱手段）２２が備えられている。保持炉４０には、溶湯４１を所定温度に保つための保持バーナ（第２の加熱手段）４２が備えられている。溶解室２０に投入される金属材料２１としては、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等が用いられる。
【００２４】
溶解保持炉１０を制御する溶解保持炉制御装置１は、溶湯４１が流下する傾斜部３０の床面３１近傍の温度を検出し、傾斜部温度信号を出力する傾斜部温度検出器３２を有している。傾斜部温度検出器３２は、傾斜部３０の床面３１よりも下層に埋め込まれ、溶湯４１に接触しない位置に配置されている。
【００２５】
図２は、溶解保持炉１０の傾斜部３０の層構成を模式的に示す、溶湯４１の流下方向に垂直な面で傾斜部３０を切断した断面図である。図２に示すように、傾斜部３０は、溶湯４１に対する高い耐性を備え、床面３１、床面３１にほぼ垂直な２つの壁面３３、及び床面３１に対向する上面（天井面）３４を含む耐火材層１１と、耐火材層１１の外側（外郭層）に設けられ、高い断熱性を備えた断熱材層１２とを有している。耐火材層１１は例えばアルミナを主成分とするセラミック耐火物等を用いて形成され、断熱材層１２は例えば珪酸カルシウムを主成分とする多孔体を用いて形成されている。傾斜部温度検出器３２は、例えば床面３１の近傍であって耐火材層１１と断熱材層１２との接触界面近傍に配置されている。傾斜部温度検出器３２は、耐火材層１１に接触していれば壁面３３や上面３４の近傍に配置してもよい。
【００２６】
傾斜部３０の傾斜方向に配列する複数点の温度を検出できるように、複数個の傾斜部温度検出器３２を設けてもよい。傾斜部温度検出器３２を１つだけ設ける場合には、傾斜部３０のうち最も温度が上昇し難いと考えられる部分の近傍に配置するのが望ましい。傾斜部温度検出器３２は、傾斜部３０の天井面等に設けられ、床面３１の表面温度を非接触で検出する非接触型温度検出器（例えば輻射温度計）であってもよい。
【００２７】
図１に戻り、傾斜部温度検出器３２は、制御部５０に接続されている。制御部５０は、傾斜部温度検出器３２からの傾斜部温度信号が入力され、当該傾斜部温度信号に基づいて金属材料２１の投入可否を判断するようになっている。制御部５０は、傾斜部３０の温度が所定の閾値温度（例えば金属材料２１の融点）を上回ったら、金属材料２１の投入が可能と判断して材料投入許可信号を出力するようになっている。また制御部５０は、金属材料２１の投入が不可と判断した場合や溶解保持炉１０の操業を停止する場合には、材料投入禁止信号を出力するようになっている。
【００２８】
制御部５０は、溶解室２０に金属材料２１を投入可能なベルトコンベア等を備えた材料投入部５１に接続されている。材料投入部５１は、制御部５０からの材料投入許可信号及び材料投入禁止信号が入力されるようになっている。材料投入部５１は、材料投入許可信号が入力されると、ベルトコンベア等を駆動させることにより溶解室２０への金属材料２１の投入を開始し、材料投入禁止信号が入力されると、溶解室２０への金属材料２１の投入を停止するようになっている。
【００２９】
また溶解保持炉制御装置１は、制御部５０の指令により金属材料２１の投入可否を作業者等に通知する通知部５２を有している。通知部５２は制御部５０に接続され、制御部５０からの材料投入許可信号及び材料投入禁止信号が入力されるようになっている。通知部５２は、例えば赤及び青の２色の表示灯を有している。通知部５２は、制御部５０からの材料投入禁止信号が入力されると赤色の表示灯を点灯させ、その後材料投入許可信号が入力されるまで赤色の表示灯を点灯させ続ける。また通知部５２は、制御部５０からの材料投入許可信号が入力されると青色の表示灯を点灯させ、その後材料投入禁止信号が入力されるまで青色の表示灯を点灯させ続ける。すなわち赤色の表示灯が点灯している状態は、金属材料２１の投入が禁止されていることを表しており、青色の表示灯が点灯している状態は、金属材料２１の投入が許可されていることを表している。
【００３０】
また制御部５０は、傾斜部３０の温度に基づいて、溶解バーナ２２及び保持バーナ４２のうち一方又は双方の燃焼出力を制御するようになっている。例えば制御部５０は、傾斜部３０の温度が低いほど溶解バーナ２２及び保持バーナ４２の燃焼出力を高めるようにする。
【００３１】
次に、本実施形態における溶解保持炉制御装置１の作動について説明する。まず、休日明けの操業開始時の作動について説明する。ここで休日中には、保持炉４０内の溶湯４１を凝固させないように保持バーナ４２は例えば断続的に燃焼しているが、溶解バーナ２２は燃焼を停止しているものとする。また、操業開始前の傾斜部３０の温度は、所定の閾値温度（例えば金属材料２１の融点）以下になっているものとする。したがって操業開始前の状態では、制御部５０によって金属材料２１の投入が不可と判断されている。
【００３２】
予め設定されたスケジュール又は作業者の操作により操業開始状態になると、制御部５０は、溶解バーナ２２の燃焼を開始させるとともに保持バーナ４２の燃焼出力を高める。これにより、傾斜部温度検出器３２で検出される傾斜部３０の温度が上昇し始める。傾斜部３０の温度が極端に低い場合には、制御部５０は、溶解バーナ２２及び保持バーナ４２の燃焼出力をさらに高める制御を行う。
【００３３】
傾斜部３０の温度が所定の閾値温度を上回ったら、制御部５０は、金属材料２１の投入が可能になったと判断し、材料投入部５１及び通知部５２に材料投入許可信号を出力する。ここで傾斜部３０は、溶解保持炉１０のうち溶湯４１が流れる部分の中で最も温度が上昇し難いため、傾斜部３０の予熱が完了すれば溶解保持炉１０全体の予熱が完了したことになる。材料投入許可信号が入力された材料投入部５１は、ベルトコンベア等を駆動させることにより溶解室２０への金属材料２１の投入を開始する。また、材料投入許可信号が入力された通知部５２は、赤色の表示灯を消灯させて青色の表示灯を点灯させる。投入された金属材料２１は、溶解バーナ２２により溶解され、溶湯４１として傾斜部３０を流下する。傾斜部３０は十分に予熱されており、例えば金属材料２１の融点を上回る温度を有するため、溶湯４１が傾斜部３０で凝固してしまうことはない。傾斜部３０を流下した溶湯４１は、保持炉４０内に収容される。保持炉４０内の溶湯４１は、保持バーナ４２によりさらに加熱され、所定の温度に保たれる。また保持炉４０内の溶湯４１は、汲出し室４６から汲み出されて鋳造機等に供給される。
【００３４】
次に、休日前の操業停止時における溶解保持炉制御装置１の作動について説明する。予め設定されたスケジュール又は作業者の操作により操業停止状態になると、制御部５０は、材料投入部５１及び通知部５２に材料投入禁止信号を出力する。材料投入禁止信号が入力された材料投入部５１は、金属材料２１の投入を停止する。材料投入部５１による金属材料２１の投入停止状態は、その後材料投入許可信号が入力されるまで維持される。また、材料投入禁止信号が入力された通知部５２は、青色の表示灯を消灯させて赤色の表示灯を点灯させる。この状態では、作業者が手作業で金属材料２１を投入することも禁止される。
【００３５】
また制御部５０は、例えば溶解室２０に既に投入された金属材料２１を溶解させた後に、溶解バーナ２２の燃焼を停止させるとともに保持バーナ４２の燃焼出力を低下させる。これにより、傾斜部温度検出器３２で検出される傾斜部３０の温度は低下し始める。しかしながら傾斜部３０の温度が金属材料２１の融点以下になったときには、傾斜部３０を流下する溶湯４１が存在しないため、傾斜部３０での溶湯４１の凝固は生じない。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態では、溶解保持炉１０内で最も温度が上昇し難い傾斜部３０の温度に基づいて金属材料２１の投入可否が判断されるため、溶解保持炉１０全体が十分に予熱されてから金属材料２１を投入できる。したがって、一度溶解した金属材料２１が、予熱不足により溶解保持炉１０の傾斜部３０等で凝固してしまうのを防止できる。
【００３７】
また本実施形態によれば、溶解保持炉１０の予熱が完了するのとほぼ同時に金属材料２１の投入を開始できるため、操業開始から金属材料２１の溶解開始までの時間を短縮できる。
【００３８】
さらに本実施形態では、作業者の目視による炉内の確認が不要になるので、操業開始時の段取り工数を低減することができる。
【００３９】
また本実施形態では、傾斜部３０の温度が低いほど溶解バーナ２２及び保持バーナ４２の燃焼出力が高められるため、操業開始時に傾斜部３０の温度が極端に低い場合であっても、傾斜部３０の予熱に要する時間を短縮できる。
【００４０】
ところで、傾斜部温度検出器３２により検出される温度は、傾斜部３０の床面３１の温度に必ずしも等しくない。しかしながら、耐火材層１１は断熱材層１２に比較して高い熱伝導率を有するため、傾斜部温度検出器３２を床面３１、壁面３３又は上面３４近傍の耐火材層１１に接触させて配置することにより、床面３１の温度に概ね等しい温度を検出できる。特に、傾斜部温度検出器３２を床面３１近傍の耐火材層１１に接触させて配置することによって、床面３１の温度により近い温度を検出できる。また、傾斜部温度検出器３２を溶湯４１に接触しない位置に配置することにより、傾斜部温度検出器３２の破損を防止できる。
【００４１】
図３は、本実施形態における溶解保持炉制御装置の構成の変形例を示すブロック図である。図３に示すように、本変形例の溶解保持炉制御装置２は、制御部５０の制御により金属材料２１を投入する材料投入部５１が設けられていない点において、図１に示した溶解保持炉制御装置１と異なる構成を有している。
【００４２】
溶解保持炉制御装置２の制御部５０は、予め設定されたスケジュール又は作業者の操作により操業開始状態になると、溶解バーナ２２の燃焼を開始させるとともに保持バーナ４２の燃焼出力を高める。これにより、傾斜部温度検出器３２で検出される傾斜部３０の温度が上昇し始める。
【００４３】
傾斜部３０の温度が所定の閾値温度を上回ったら、制御部５０は、金属材料２１の投入が可能になったと判断し、通知部５２に材料投入許可信号を出力する。材料投入許可信号が入力された通知部５２は、赤色の表示灯を消灯させて青色の表示灯を点灯させる。青色の表示灯の点灯を確認した作業者は、例えば手作業により金属材料２１を溶解室２０に投入する。投入された金属材料２１は、溶解バーナ２２により溶解され、溶湯４１として傾斜部３０を流下する。傾斜部３０は十分に予熱されており、例えば金属材料２１の融点を上回る温度を有するため、溶湯４１が傾斜部３０で凝固してしまうことはない。傾斜部３０を流下した溶湯４１は、保持炉４０内に収容される。
【００４４】
一方、予め設定されたスケジュール又は作業者の操作により操業停止状態になると、制御部５０は、通知部５２に材料投入禁止信号を出力する。材料投入禁止信号が入力された通知部５２は、青色の表示灯を消灯させて赤色の表示灯を点灯させる。赤色の表示灯の点灯を確認した作業者は、金属材料２１の溶解室２０への投入を停止する。
【００４５】
制御部５０は、例えば溶解室２０に既に投入された金属材料２１を溶解させた後に、溶解バーナ２２の燃焼を停止させるとともに保持バーナ４２の燃焼出力を低下させる。これにより、傾斜部温度検出器３２で検出される傾斜部３０の温度は低下し始める。しかしながら傾斜部３０の温度が金属材料２１の融点以下になったときには、傾斜部３０を流下する溶湯４１が存在しないため、傾斜部３０での溶湯４１の凝固は生じない。
【００４６】
以上のように本変形例においても、溶解保持炉１０内で最も温度が上昇し難い傾斜部３０の温度に基づいて金属材料２１の投入可否が判断されるため、溶解保持炉１０全体が十分に予熱されてから金属材料２１を投入できる。したがって、一度溶解した金属材料２１が、予熱不足により溶解保持炉１０の傾斜部３０等で凝固してしまうのを防止できる。また本変形例においても、作業者の目視による炉内の確認が不要になるので、操業開始時の段取り工数を低減することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４及び図５を用いて説明する。まず、本実施形態の実施例２−１について説明する。図４は、本実施例における保持炉制御装置３の構成を示すブロック図である。ここで、図１に示す第１実施形態の構成要素と同一の機能を有する構成要素については、図４において図１と同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示すように、保持炉制御装置３は、保持炉４０内（例えば汲出し室４６）の溶湯４１に浸漬されて溶湯温度を検出する接触型の溶湯温度検出器６３を有している。溶湯温度検出器６３は、熱電対などの検出部と、検出部を保護する例えばセラミック製の保護管とを備え、温度検出器保持部６４により引上げ可能に保持されている。温度検出器保持部６４は、溶湯温度検出器６３の先端６３ａの位置を鉛直上下方向に移動させるためのモータ６５を備え、溶湯温度検出器６３の先端６３ａ近傍を溶湯４１に浸漬させたり、先端６３ａを溶湯４１から引き上げたりできるようになっている。溶湯温度検出器６３は、制御部６０に接続され、制御部６０に溶湯温度信号を出力する。また温度検出器保持部６４は、制御部６０に接続されている。
【００４８】
制御部６０は、溶湯温度検出器６３の破損を防ぐために、溶湯４１が凝固する前に溶湯温度検出器６３を溶湯４１から引き上げさせるようになっている。制御部６０は、溶湯４１が凝固する前の状態を溶湯温度信号に基づいて判定する。例えば制御部６０は、溶湯温度信号に基づき溶湯４１の温度が凝固点以下に低下しそうだと判断したら、温度検出器保持部６４に対し、例えば溶湯４１の湯面４１ａから十分に遠い距離だけ上方に溶湯温度検出器６３を引き上げさせるようになっている。
【００４９】
また、保持炉制御装置３は、保持炉４０内部のうち溶湯４１の湯面４１ａより上方の雰囲気温度を検出する保持炉内雰囲気温度検出器６１を有している。保持炉内雰囲気温度検出器６１は制御部６０に接続され、制御部６０に保持炉内雰囲気温度信号を出力するようになっている。保持炉内雰囲気温度は、溶湯（凝固した溶湯を含む）４１の温度と相関関係があるので、溶湯温度検出器６３が溶湯４１から引き上げられた後の制御に主に用いられる。
【００５０】
制御部６０は、保持炉内雰囲気温度に基づき溶湯４１が溶解したと判断したら、温度検出器保持部６４に対し、溶湯４１から引き上げられた溶湯温度検出器６３を溶湯４１に再び浸漬させるようになっている。このとき、温度の低下している溶湯温度検出器６３を予熱せずに溶湯４１内に浸漬させると、急激な温度変化により溶湯温度検出器６３が破損してしまうおそれがある。特に、溶湯温度検出器６３の熱電対や保護管を交換した場合には、溶湯温度検出器６３の温度が室温付近まで低下しているため、破損の可能性が高くなる。溶湯温度検出器６３の破損を防ぐためには、溶湯４１に浸漬させる前に溶湯温度検出器６３を予熱するのが望ましい。
【００５１】
本実施例の温度検出器保持部６４は、湯面４１ａに比較的近い所定距離だけ上方に溶湯温度検出器６３を配置できるようになっている。これにより溶湯温度検出器６３は、湯面４１ａからの輻射熱により予熱される。すなわち温度検出器保持部６４は、溶湯温度検出器６３を予熱する予熱手段として機能する。なお予熱手段として、溶湯温度検出器６３を加熱するヒータ等が別途設けられていてもよい。制御部６０は、溶湯４１に浸漬されていない溶湯温度検出器６３から出力される温度信号を用いて、溶湯温度検出器６３の予熱の要否や予熱の完了を判断するようになっている。
【００５２】
さらに保持炉制御装置３は、溶湯温度検出器６３の溶湯４１からの引上げの要否を作業者等に通知する通知部６２を有している。制御部６０は、溶湯４１の温度が低下して凝固点に近づいたら、溶湯温度検出器６３を溶湯４１から引き上げる必要があると判断し、溶湯凝固信号を通知部６２に出力する。また制御部６０は、保持炉内雰囲気温度が上昇して所定温度を上回ったら、凝固していた溶湯４１が再び溶解したと判断し、溶湯溶解信号を通知部６２に出力する。通知部６２は、例えば赤及び青の２色の表示灯と、警報音を出力する警報音出力部とを有している。赤色の表示灯が点灯している状態は、溶湯４１が凝固する直前の状態又は既に凝固している状態を表し、青色の表示灯が点灯している状態は、溶湯４１が溶解している状態を表す。
【００５３】
次に、本実施例における保持炉制御装置３の作動について説明する。前提として、保持バーナ４２及び溶解バーナ２２は燃焼状態にあり、保持炉４０内の溶湯４１の温度は凝固点より十分に高く保たれており、溶湯温度検出器６３は溶湯４１内に浸漬されているものとする。ここで、何らかの理由により保持バーナ４２が燃焼停止状態になったとする。保持バーナ４２が燃焼停止状態になると、保持炉４０内の溶湯４１の温度は徐々に低下する。制御部６０は、溶湯４１の温度が凝固点に近づいたら、温度検出器保持部６４に対し、溶湯温度検出器６３を溶湯４１の湯面４１ａより上方に引き上げさせる。また制御部６０は、溶湯凝固信号を通知部５２に出力する。溶湯溶解信号が入力された通知部６２は、警報音を所定時間出力するとともに赤色の表示灯を点灯させる。その後制御部６０は、保持炉内雰囲気温度検出器６１からの保持炉内雰囲気温度信号に基づき、保持炉内雰囲気温度を監視する。
【００５４】
保持バーナ４２の燃焼が再開して凝固溶湯の温度が上昇すると、それに伴って保持炉内雰囲気温度も上昇する。制御部６０は、保持炉内雰囲気温度に基づいて溶湯４１が溶解したと判断したら、溶湯溶解信号を通知部６２に出力する。溶湯溶解信号が入力された通知部６２は、青色の表示灯を点灯させる。また制御部６０は、溶湯温度検出器６３からの温度信号に基づいて、溶湯温度検出器６３自体の温度を取得する。制御部６０は、溶湯温度検出器６３の温度と例えば溶湯４１の融点との差に基づき、溶湯温度検出器６３の予熱の要否を判断する。
【００５５】
予熱が必要と判断した場合、制御部６０は、予熱手段を用いて溶湯温度検出器６３を予熱する。すなわち制御部６０は、温度検出器保持部６４に対し、溶湯温度検出器６３を溶湯４１の湯面４１ａから比較的近い所定距離だけ上方に配置させる。これにより溶湯温度検出器６３の温度は、溶湯４１に浸漬させた場合よりも緩やかな上昇速度で上昇する。制御部６０は、温度の上昇速度が高過ぎる場合には溶湯温度検出器６３を鉛直上方向に移動させて湯面４１ａからの距離を長くしてもよいし、温度の上昇速度が低過ぎる場合には溶湯温度検出器６３を鉛直下方向に移動させて湯面４１ａからの距離を短くしてもよい。制御部６０は、溶湯温度検出器６３からの温度信号に基づき、溶湯温度検出器６３の予熱が完了したと判断したら、温度検出器保持部６４に対し溶湯温度検出器６３を溶湯４１内に浸漬させる。その後制御部６０は、溶湯温度検出器６３からの溶湯温度信号に基づき、溶湯温度を監視する。
【００５６】
以上説明したように、本実施例によれば、少なくとも溶湯４１が凝固するときには、溶湯温度検出器６３が溶湯４１から引き上げられるようになっている。したがって、予期せぬ不具合により溶湯４１が凝固してしまう場合や、消費エネルギーを抑制するため休日に操業停止して溶湯４１を意図的に凝固させる場合であっても、溶湯温度検出器６３の破損を防止できる。
【００５７】
また本実施例によれば、温度の低下した溶湯温度検出器６３を溶湯４１に浸漬させる前に、溶湯温度検出器６３を溶湯４１の湯面４１ａから所定距離だけ上方に配置させることにより溶湯温度検出器６３を予熱することができる。したがって、溶湯温度検出器６３を溶湯４１内に浸漬させたときの急激な温度変化による破損を防止できる。
【００５８】
さらに本実施例によれば、溶湯温度検出器６３の破損を防止できるので、溶湯温度検出器６３を交換するための工数を削減でき、操業時間の損失を防止できる。
【００５９】
ここで、本実施例における保持炉制御装置３の変形例について説明する。本変形例では、溶湯４１が凝固する前に引き上げた溶湯温度検出器６３を溶湯４１が溶解してから再び浸漬させるのではなく、保持炉内雰囲気温度に基づき溶湯４１が凝固したと制御部６０が判断したら、その時点で溶湯温度検出器６３を凝固溶湯の表面に加圧接触させる。このとき溶湯温度検出器６３は、自重又は温度検出器保持部６４による下向きの力によって凝固溶湯の表面を加圧するように設置される。その後、保持バーナ４２の燃焼再開等により保持炉４０内の凝固溶湯が再び溶解すると、溶湯温度検出器６３は自重又は温度検出器保持部６４による下向きの力によって溶湯４１内に浸漬されるようになる。これにより、凝固溶湯が再び溶解するのと同時に、溶湯温度検出器６３を溶湯４１内に浸漬させることができる。
【００６０】
凝固溶湯の表面に接触した後の溶湯温度検出器６３の温度は、凝固溶湯の温度と共に変化する。したがって、例えば温度が十分に低下した凝固溶湯の表面に溶湯温度検出器６３を接触させれば、凝固溶湯を加熱して溶解しても溶湯温度検出器６３の温度が急激に変化することはないため、溶湯温度検出器６３の予熱は不要になる。
【００６１】
なお、溶湯温度検出器６３の溶湯４１からの引上げは、温度検出器保持部６４が制御部６０の指令に基づき行うのではなく、通知部６２の警報音の出力又は赤色の表示灯の点灯を確認した作業者が手作業により行うようにしてもよい。また、青色の表示灯の点灯を確認した作業者は、引き上げられている溶湯温度検出器６３を手作業により凝固溶湯の表面に加圧接触させるようにしてもよい。このとき溶湯温度検出器６３は、例えば自重によって凝固溶湯の表面を加圧するように設置される。その後、保持バーナ４２の燃焼再開により保持炉４０内の凝固溶湯が再び溶解すると、溶湯温度検出器６３は自重によって溶湯４１内に浸漬されるようになる。
【００６２】
次に、本実施形態の実施例２−２について説明する。図５は、本実施例における保持炉制御装置４の構成を示すブロック図である。図５に示すように、本実施例における保持炉制御装置４は、溶解バーナ２２及び保持バーナ４２からの燃焼状態信号が制御部６０にそれぞれ入力される点において、上記実施例２−１の保持炉制御装置３と異なる構成を有している。
【００６３】
溶解バーナ２２及び保持バーナ４２の燃焼状態（運転状態）によっては、溶湯４１の温度が低下して結果的に凝固することが前もって判断できる場合がある。したがって本実施例では、制御部６０は、溶湯４１が凝固する前の状態を溶解バーナ２２及び保持バーナ４２の燃焼状態に基づいて判定する。例えば、保持バーナ４２（あるいは保持バーナ４２及び溶解バーナ２２の双方）が燃焼停止状態になったとき、制御部６０は、温度検出器保持部６４に対し溶湯温度検出器６３を溶湯４１から引き上げさせる。これにより溶湯温度検出器６３は、溶湯４１の温度が低下して結果的に凝固する前に溶湯４１から引き上げられることになる。
【００６４】
本実施例によれば、上記実施例２−１と同様に、少なくとも溶湯４１が凝固するときには溶湯温度検出器６３が溶湯４１から引き上げられるようになっている。したがって、予期せぬ不具合により溶湯４１が凝固してしまう場合や、消費エネルギーを抑制するため休日に操業停止して溶湯４１を意図的に凝固させる場合であっても、溶湯温度検出器６３の破損を防止できる。
【００６５】
また本実施例によれば、溶湯温度検出器６３の破損を防止できるので、溶湯温度検出器６３を交換するための工数を削減でき、操業時間の損失を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態における溶解保持炉制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】傾斜部の層構成を模式的に示す、溶湯の流下方向に垂直な面で傾斜部を切断した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における溶解保持炉制御装置の構成の変形例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態の実施例２−１における保持炉制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態の実施例２−２における保持炉制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、２  溶解保持炉制御装置
３、４  保持炉制御装置
１０  溶解保持炉
１１  耐火材層
１２  断熱材層
２０  溶解室
２１  金属材料
２２  溶解バーナ（加熱手段）
３０  傾斜部
３１  床面
３２  傾斜部温度検出器
３３  壁面
３４  上面
４０  保持炉
４１  溶湯
４２  保持バーナ（加熱手段）
５０、６０  制御部
５１  材料投入部
５２、６２  通知部
６１  保持炉内温度検出器
６３  溶湯温度検出器
６４  温度検出器保持部
【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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