(57)【要約】      （修正有）【課題】アーク炉で操業条件の変化等によって起こる、排ガス発生量の変化による圧力の変動を効果的に変化させ、排ガスの炉外への飛散を防止するアーク炉の集塵装置および方法を提供する。【解決手段】アーク炉１の炉内圧力を設定する炉内圧力設定器１６と前記アーク炉の炉内圧力を検出する検出器１３を有するアーク炉の集塵装置において、炉蓋側ダクト３の下流側に移動ダクト４を配置し、該移動ダクトの速度を制御する移動ダクト制御装置１７と、炉内圧力設定器で設定する炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器の測定値との圧力差を比較演算する比較演算装置と、該比較演算装置により炉蓋側ダクトと移動ダクトの隙間ｓを制御する移動ダクト制御装置を有することを特徴とするアーク炉の集塵装置および方法。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク炉１の炉内圧力を設定する炉内圧力設定器１６と前記アーク炉の炉内圧力を検出する検出器１３を有するアーク炉の集塵装置において、炉蓋側ダクト３の下流側に移動ダクト４を配置し、該移動ダクトの速度を制御する移動ダクト制御装置１７と、炉内圧力設定器１６で設定する炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器１３の測定値との圧力差を比較演算する比較演算装置１８と、該比較演算装置により炉蓋側ダクト３と移動ダクト４の隙間ｓを制御する移動ダクト制御装置１７を有することを特徴とするアーク炉の集塵装置。
【請求項２】
前記移動ダクト制御装置１７は、アーク炉の炉内圧力設定器１６で設定されている炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器１３の測定値との圧力差を計算する比較演算装置１８と、前記圧力差から移動ダクト４の速度基準を判定する速度基準判定装置１９と、移動ダクト４の速度検出器１５の測定値と速度基準判定装置１９の速度基準とを比較して速度基準に基づき移動ダクト４の速度を制御する速度制御装置２０で構成することを特徴とする請求項１に記載のアーク炉の集塵装置。
【請求項３】
同じ圧力差であっても圧力差の方向により異なる速度基準を決定し、かつ移動ダクトの位置を保持するために圧力差に対して速度基準ゼロ範囲を持つ速度基準グラフに基づき、比較演算装置１８で計算された圧力差から速度基準を決定する移動ダクト制御装置１７を有することを特徴とする請求項１或いは２に記載のアーク炉の集塵装置。
【請求項４】
アーク炉１の炉内圧力を炉内圧力設定器１６により炉内目標圧力を設定し、前記アーク炉に設置した炉内圧力検出器１３により炉内圧力を検出するアーク炉の集塵装置において、炉蓋側ダクト３の下流側に移動ダクト４を配置し、前記炉内圧力設定器１６で設定する炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器１３の測定値との圧力差を比較演算し、前記演算結果により炉蓋側ダクト３と移動ダクト４の隙間ｓを制御することを特徴とするアーク炉の集塵装置方法。
【請求項５】
上記炉蓋側ダクト３と移動ダクト４の隙間ｓの制御は、アーク炉の炉内圧力設定器１６で設定されている炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器１３の測定値との圧力差を演算し、前記圧力差から移動ダクト４の速度基準を判定する速度基準判定装置１９により移動ダクト４の速度検出器１５の測定値と速度基準判定装置１９の速度基準とを比較して速度基準に基づき移動ダクト４の速度を制御することを特徴とする請求項４に記載のアーク炉の集塵装置方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、アーク炉で溶解作業時に発生する排ガスを、粉塵などを効果的に集塵し排出するアーク炉の集塵装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アーク炉で溶解作業時に発生する排ガスや粉塵などがアーク炉外へ飛散するのを効果的に抑えるために、アーク炉の炉内圧力を炉内圧力設定によりマイナスに維持されている。このため、アーク炉の溶解作業時に発生する予測排ガス量と集塵装置の圧力損失を考慮して、アーク炉の炉内圧力をマイナスに維持することができる能力を有する吸引ファンが選定されているが、アーク炉の溶解作業の状態により排ガス発生量が変動するので、アーク炉内で発生した熱が排ガスと一緒に持ち出され、アーク炉の熱効率が低下する。このような熱効率の低下を抑制するため、およびファン自体の消費電力節減のために、予測排ガス量に基づき予め設定された風量になるように吸引ファンの回転数をパターン制御する方法が採用されている。
【０００３】
しかし、アーク炉から予測発生速度以上に排ガスが発生すると、アーク炉の炉内圧力をマイナスに維持することができなくなり、排ガスや粉塵などがアーク炉外へ飛散するのを防止することができない。
【０００４】
そこで、アーク炉の炉内圧力を圧力検出器により検出し、電気信号に変えて吸引ファンの前面に配置されたダンパの制御機構に印加して、ダンパの開閉によってアーク炉の炉内圧力を調整することが提案されている。
【０００５】
しかし、大口径のダクトに設置されるバタフライ式弁あるいはルーバー式弁のダンパでは、全開付近で開度を変えても炉内圧力の変化はほとんどなく、中間の開度付近で開度を変えると炉内圧力が大きく変化する等の特性を有しているため、炉内圧力を微調整することが難しい。
【０００６】
また、ダンパの開閉による吸引ファン自体の消費電力の節減効果が低いことは一般的に知られており、依然としてアーク炉の炉内圧力の微調整、応答性、消費電力等の点における効果が十分でない。そのため、特許文献１では、電気炉等処理装置内のガス圧を圧力検出器により検出して電気信号に変え、これを圧力調節器に印加し、予め設定した装置の内圧との差を求めてこの差に相当する偏差値を上記処理装置に対する吸引ファンの駆動モータ回転数制御機構に印加し、吸引ファンを所要の回転数に制御することを特徴とする処理装置に対する吸引圧力制御方法が提案されている。
【０００７】
【特許文献】
特開昭６２−１２５２９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アーク炉内で排ガスの発生速度が速まり排ガス量が短時間で増大して炉内圧力が上昇する場合や、アーク炉内で排ガスの発生が収まって短時間で排ガス量が縮小して炉内圧力が低下する場合に応答性が遅く、アーク炉の炉内圧力の変動が大きくなるために、アーク炉外への排ガスや粉塵などの飛散の点において十分に効果が発揮できていないという問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる問題を解決するものであって、炉蓋側ダクトと移動ダクトとの隙間を制御することによってアーク炉内の圧力を調整し、排ガスを効率良く集塵して排出するアーク炉の集塵装置およびその集塵方法を提供するものであり、以下の構成を要旨とする。
（１）アーク炉１の炉内圧力を設定する炉内圧力設定器１６と前記アーク炉の炉内圧力を検出する検出器１３を有するアーク炉の集塵装置において、炉蓋側ダクト３の下流側に移動ダクト４を配置し、該移動ダクトの速度を制御する移動ダクト制御装置１７と、炉内圧力設定器１６で設定する炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器１３の測定値との圧力差を比較演算する比較演算装置１８と、該比較演算装置により炉蓋側ダクト３と移動ダクト４の隙間ｓを制御する移動ダクト制御装置１７を有することを特徴とするアーク炉の集塵装置。
【００１０】
（２）前記移動ダクト制御装置１７は、アーク炉の炉内圧力設定器１６で設定されている炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器１３の測定値との圧力差を計算する比較演算装置１８と、前記圧力差から移動ダクト４の速度基準を判定する速度基準判定装置１９と、移動ダクト４の速度検出器１５の測定値と速度基準判定装置１９の速度基準とを比較して速度基準に基づき移動ダクト４の速度を制御する速度制御装置２０で構成することを特徴とする前項（１）に記載のアーク炉の集塵装置。
【００１１】
（３）同じ圧力差であっても圧力差の方向により異なる速度基準を決定し、かつ移動ダクトの位置を保持するために圧力差に対して速度基準ゼロ範囲を持つ速度基準グラフに基づき、比較演算装置１８で計算された圧力差から速度基準を決定する移動ダクト制御装置１７を有することを特徴とする前記（１）或いは（２）に記載のアーク炉の集塵装置。
【００１２】
（４）アーク炉１の炉内圧力を炉内圧力設定器１６により炉内目標圧力を設定し、前記アーク炉に設置した炉内圧力検出器１３により炉内圧力を検出するアーク炉の集塵装置において、炉蓋側ダクト３の下流側に移動ダクトを配置し、前記炉内圧力設定器１６で設定する炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器１３の測定値との圧力差を比較演算し、前記演算結果により炉蓋側ダクト３と移動ダクト４の隙間ｓを制御することを特徴とするアーク炉の集塵装置方法。
【００１３】
（５）上記炉蓋側ダクト３と移動ダクト４の隙間ｓの制御は、アーク炉の炉内圧力設定器１６で設定されている炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器１３の測定値との圧力差を演算し、前記圧力差から移動ダクト４の速度基準を判定する速度基準判定装置１９により移動ダクト４の速度検出器１５の測定値と速度基準判定装置１９の速度基準とを比較して速度基準に基づき移動ダクト４の速度を制御することを特徴とする前記（４）に記載のアーク炉の集塵装置方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下に本発明を図に示す実施例の基づいて詳細に説明する。
図面は、本発明のアーク炉の集塵装置に好適な一実施例を示すものであって、図１は、本発明を設けているアーク炉の概略説明図、図２は移動ダクト制御装置の構成図、図３は移動ダクトの速度基準グラフの具体的な説明図である。
【００１５】
図１において、アーク炉１で溶解作業時に発生する排ガスや粉塵などは、炉蓋２が閉じている時、炉蓋側ダクト３、移動ダクト４、固定ダクト５ａ、燃焼塔６、固定ダクト５ｂを通して吸引ファン７によって固定ダクト５ｃに送られ後、固定ダクト５ｅを通り、集塵機９で除塵され、固定ダクト５ｆを通して主ファン１０によって固定ダクト５ｇを通し、粉塵が除去された排ガスとして煙突１１へ排出される。移動ダクト４は固定ダクト５ａの上流側端に電動シリンダー等の駆動装置を介して設置され、炉蓋側ダクト３との間に形成される隙間ｓを調整可能に構成している。
【００１６】
また、スクラップなどの被溶融物をアーク炉１に装入するなどの作業のために炉蓋２を開けた時、発生した粉塵や排ガスなどは、集塵フード８、固定ダクト５ｄ、固定ダクト５ｅ、集塵機９、周定ダクト５ｆを通して主ファン１０によって固定ダクト５ｇを通し、集塵機９で粉塵が除去された排ガスとして煙突１１へ排出される。
【００１７】
吸引ファン７、主ファン１０は、アーク炉１からの予測排ガス発生量と炉蓋側ダクト３、移動ダクト４、固定ダクト５ａ〜５ｇ、燃焼塔６、集塵機９などの圧力損失を考慮してその能力が選定され、予測排ガス量に基づき予め設定された風量になるように吸引ファン７、主ファン１０の回転数がパターン制御される。
【００１８】
移動ダクト制御装置１７は、図２に示すように、比較演算部１８、速度基準判定部１９、速度制御部２０で構成される。
比較演算部１８では、炉内圧力設定器１６で設定されている炉内圧力の目標値：Ｐｓ（ｋｐａ）と炉蓋２から導圧管１２を通して炉内圧力検出器１３で測定されたアーク炉１の炉内圧力の測定値：Ｐａ（ｋｐａ）を比較演算部で比較して、
圧力差△Ｐａ（ｋｐａ）＝Ｐｓ（ｋｐａ）一Ｐａ（ｋｐａ）
を計算する。さらに、基準圧力差：△Ｐｓ（ｋｐａ）に基づき
圧力差：△Ｐａ（％）＝△Ｐａ（ｋｐａ）／△Ｐｓ（ｋｐａ）×１００
を計算する。アーク炉１の容量、吸引ファン７の能力によって変わる実測値△Ｐａ（ｋｐａ）を基準圧力差：△Ｐｓ（ｋｐａ）を用いて指数化するものである。
【００１９】
速度基準判定部１９では、指数化された圧力差：△Ｐａ（％）から移動ダクト４の速度基準Ｖｓ（％）を決定する。アーク炉１の特性に合わせて適正な速度基準を決定するためには、図３に示すように、いくつかの速度基準グラフを使用する。速度基準グラフにおいて、プラスの速度基準は炉蓋側ダクト３と移動ダクト４との隙間ｓを広くする方向を示し、マイナスの速度基準は隙間ｓを狭くする方向を示している。
【００２０】
速度基準グラフ１は、圧力差△Ｐａ（％）に対して１：１の比で速度基準Ｖｓ（％）を決定する方法で、圧力差△Ｐａ（％）の大きさに応じて、隙間ｓが広くなる方向にも狭くなる方向にも１：１比の速度で制御される。ただし、圧力差△Ｐａ（％）に対して速度基準ゼロ範囲△Ｐ０  では、隙間を変化させる必要がないため速度基準をゼロに設定している。
【００２１】
速度基準グラフ２は、プラスの圧力差△Ｐａ（％）に対して１：０．５の比で速度基準Ｖｓ（％）を決定し、マイナスの圧力差△Ｐａ（％）に対して１：２の比で速度基準Ｖｓ（％）を決定して、炉内圧力がマイナスの状態で隙間を広くする時に速度を遅くし、炉内圧力がプラス状態で隙間を狭くする時には速度を速くする方法である。ただし、圧力差△Ｐａ（％）に対して速度基準ゼロ範囲△Ｐ０  では、隙間を変化させる必要がないため速度基準をゼロに設定していることは、速度基準グラフ１と同じである。
【００２２】
速度基準グラフ３は、プラスの圧力差△Ｐａ（％）に対して１：２の比で速度基準Ｖｓ（％）を決定し、マイナスの圧力差△Ｐａ（％）に対して１：０．５の比で速度基準Ｖｓ（％）を決定して、炉内圧力がマイナスの状態で隙間を広くする時に速度を速くし、炉内圧力がプラス状態で隙間を狭くする時には速度を遅くする方法である。ただし、圧力差△Ｐａ（％）に対して速度基準ゼロ範囲△Ｐ０  では、隙間を変化させる必要がないため速度基準をゼロに設定していることは、速度基準グラフ１と同じである。
【００２３】
本発明においては、アーク炉１の特性に合った速度甚準グラフを選定して使用し、圧力差△Ｐａ（％）に対する速度基準Ｖｓ（％）を決定する。また、前述の３通りの特性以外の特性を持つ速度基準グラフを設定することは可能である。例えば１：１．５、１：２．５および１：０．２５等である。
【００２４】
速度制御部２０は、移動ダクト４の速度検出器１５の測定値Ｖａ（ｒｐｍ）と速度基準判定部１９の速度基準Ｖｓ（％）とを比較して、測定値Ｖａ（ｒｐｍ）が速度基準Ｖｓ（％）で与えられた速度基準Ｖｓ（ｒｐｍ）になるように制御するものである。
まず、速度基準Ｖｓ（％）と移動ダクト駆動装置１４の最大速度Ｖａｍａｘ    （ｒｐｍ）から速度基準Ｖｓ（ｒｐｍ）を計算する。
Ｖｓ（ｒｐｍ）＝Ｖａｍａｘ（ｒｐｍ）×Ｖｓ（％）／１００
次に、測定値Ｖａ（ｒｐｍ）が速度基準Ｖｓ（ｒｐｍ）に一致するように移動ダクト駆動装置１４の速度を制御する。ここで、移動ダクト駆動装置１４の方式として、電動式或いは油圧式等の方式が使用可能であることは言うまでもない。
【００２５】
予測できないアーク炉１内の排ガスの発生速度の変化に対して、炉内圧力の変動を抑え一定に維持するためには、アーク炉直近の炉蓋側ダクト３の下流側に移動ダクト４を配置して、炉蓋側ダクト３と移動ダクト４の隙間ｓを制御することにより炉内圧力を調整することが効果的である。アーク炉１から吸引ファン７までの圧力バランス上、アーク炉の直後にある炉蓋側ダクト３と移動ダクト４の隙間ｓはアーク炉の炉内圧力に直接影響を及ぼし、炉内圧力の微調整が可能で応答性も速い。移動ダクト４によって効果的に炉内圧力を調整するためには、同じ隙間ｓでもアーク炉からの排ガス量によって炉内圧力が変動するので、炉内圧力の目標値と測定値との圧力差に応じて移動ダクトの位置を変えることが必要である。すなわち、圧力差が大きくなった時には移動ダクト４を速く移動させて隙間ｓを調整し、圧力差が小さくなり目標値に近付いた時には移動ダクト４の速度を遅くすることができる移動ダクト４の速度制御が要求される。
【００２６】
移動ダクト制御装置１７をアーク炉１の炉内圧力の設定器１６で設定されている炉内圧力の目標値と炉内圧力検出器１３の測定値との圧力差を計算する比較演算部１８、圧力差から移動ダクト４の速度基準を判定する速度基準判定部１９、移動ダクトの速度検出器１５の測定値と速度基準判定部１９の速度基準とを比較して速度基準に基づき移動ダクト４の速度を制御する速度制御部２０で構成して、同じ圧力差であっても圧力差の方向により異なる速度基準を決定し、かつ移動ダクトの位置を保持するために圧力差に対して速度基準ゼロ範囲を持つ速度基準グラフに基づき比較演算部で計算された圧力差から速度基準を決定することによって、炉蓋側ダクト３と移動ダクト４の隙間ｓを制御することによりアーク炉の炉内圧力の変動を抑え、一定に維持することが可能になる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上述のように、アーク炉で予測できない炉内圧力の変動に対して、炉蓋側ダクトの下流側に移動ダクトを配置して、炉蓋側ダクトと移動ダクトの隙間を制御することにより炉内圧力の変動を抑え一定に維持することができる。アーク炉外への排ガスや粉塵などの飛散を防止することができ、アーク炉の環境改善効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を設けているアーク炉の概略説明図である。
【図２】本発明の移動ダクト制御装置の構成図である。
【図３】本発明の移動ダクトを移動する移動速度基準グラフの具体的な説明図である。
【符号の説明】
１：アーク炉                ２：炉蓋
３：炉蓋側ダクト            ４：移動ダクト
５ａ〜５ｇ：固定ダクト      ６：燃焼塔
７：吸引ファン              ８：集塵フード
９：集塵機                １０：主フアン
１１：煙突                  １２：導圧管
１３：炉内圧力検出器        １４：移動ダクト駆動装置
１５：速度検出器            １６：炉内圧力設定器
１７：移動ダクト制御装置    １８：比較演算部
１９：速度基準判定部        ２０：速度制御部
ｓ：隙間
【図１】
2004257679.tif 000003
【図２】
2004257679.tif 000004
【図３】
2004257679.tif 000005