(57)【要約】【課題】  炉全体を均一に、しかも早期に冷却することのできる鉄鋼用竪型炉の冷却装置及びその冷却方法を提供する。【解決手段】  鉄鋼用竪型炉を冷却する装置であって、炉３０の上部に設けられた上蓋３１と、前記上蓋３１を開閉させる開閉装置４０と、炉３０の底部に設けられ、炉気を炉３０外に排気する排気用ダクト３２とを備える。また、前記排気用ダクト３２の端部に排気ファン３４を設ける。前記排気用ダクト３２に流量調整用のダンパー３５を設ける。前記排気用ダクト３２に外気吸入用ダクト３７を接続する。【選択図】      図１
2007051844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼用竪型炉を冷却する装置であって、
炉の上部に設けられた上蓋と、
前記上蓋を開閉させる開閉装置と、
炉の底部に設けられ、炉気を炉外に排気する排気用ダクトと、
前記排気用ダクトの端部に設けられた排気ファンと、
を備えることを特徴とする鉄鋼用竪型炉の冷却装置。
【請求項２】
前記排気用ダクトに流量調整用のダンパーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の鉄鋼用竪型炉の冷却装置。
【請求項３】
前記排気用ダクトに外気吸入用ダクトを接続したことを特徴とする請求項２に記載の鉄鋼用竪型炉の冷却装置。
【請求項４】
前記開閉装置は、前記上蓋を炉の上面に対して多段階的に上昇及び降下させることが可能な装置であり、
しかも炉内の温度を測定する温度センサーと、
前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記開閉装置を介して前記上蓋を上昇させて外気を炉内に取り込み、温度センサーの値を設定値以下にするように制御するコントローラーとを、更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の鉄鋼用竪型炉の冷却装置。
【請求項５】
炉内の温度を測定する温度センサーと、
前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記排気ファンの回転数を上げて、温度センサーの値を設定値以下にするように制御するコントローラーとを、更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の鉄鋼用竪型炉の冷却装置。
【請求項６】
炉内の温度を測定する温度センサーと、
前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記ダンパーを開いて排気流量を大きくして、温度センサーの値を設定値以下にするように制御するコントローラーとを、更に備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の鉄鋼用竪型炉の冷却装置。
【請求項７】
炉内の温度を測定する温度センサーと、
前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記開閉装置を介して前記上蓋を段階的に上昇させて外気を炉内に取り込むという制御と、前記ダンパーを少しずつ開いて排気流量を徐々に大きくするという制御と、前記排気ファンの回転数を低速から設定上限値まで上げるという制御のいずれかを組み合わせることにより、温度センサーの値を設定値以下にするように制御するコントローラーとを、更に備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の鉄鋼用竪型炉の冷却装置。
【請求項８】
鉄鋼用竪型炉を冷却する方法であって、
炉の上部に開閉式の上蓋を設けるとともに、炉の底部に、端部に排気ファンが設置された排気用ダクトを設け、
前記排気ファンの駆動と、前記上蓋を開放することにより、外気を炉内に取り込み、前記排気用ダクトを通じて、炉気を炉外に排気させて炉内を冷却することを特徴とする鉄鋼用竪型炉の冷却方法。
【請求項９】
鉄鋼用竪型炉を冷却する方法であって、
炉の上部に開閉式で多段階的に昇降可能な上蓋を設け、炉の底部に、端部に排気ファンが設置されるとともに内部に流量調整用のダンパーが設けられた排気用ダクトを設け、さらに炉内の温度を測定する温度センサーを設け、
前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記上蓋を１段階上昇させて外気を炉内に取り込み、前記ダンパーを少しずつ開いて排気流量を徐々に大きくして、ダンパーを全開にしても、温度センサーの値が設定値を超える場合には、さらに、前記排気ファンの回転数を低速から設定上限値まで上げ、それでも、温度センサーの値が設定値を超える場合には、前記排気ファンの回転数を低速に戻した状態で前記上蓋を更に１段階上昇させて外気を炉内に取り込み、再度、前記排気ファンの回転数を低速から設定上限値まで上げるようにして、温度センサーの値を設定値以下にするようにしたことを特徴とする鉄鋼用竪型炉の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼用竪型炉に空気を循環させることによって冷却する装置及びその冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、図３に示すように、炉１０の底部に弁１２付きの外気取込用ダクト１１を設けるとともに、炉１０の天井に排気孔１３を設けて、外気を外気取込用ダクト１１を介して炉１０内に自然に取込み、天井の排気孔１３から排気することによって、炉１０内の温度を下げる方法が採用されていた。
【０００３】
炉１０内の温度はセンサーＴＣによって、コントローラー２０に入力され、コントローラー２０は、温度センサーＴＣの値が設定温度以下になるように、外気取込用ダクト１１の弁１２の開閉により外気取込用ダクト１１内に設けられたダンパー１５の開閉を行うとともに、排気孔１３用の弁１４の開閉により排気孔１３の開口部の大きさを調整するものである。
なお、ここでは炉体を中央で左右対称に２分割したものを示し、一つのコントローラー２０によって、２つの炉１０が同時に制御されるようになっている。天井に設けられた排気孔１３は、２つの炉１０に共通である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来技術には次のような問題点がある。
外気を炉１０の下部から取込む方式のため、炉１０の下部が早く温度が下がるが、上部の温度は下がり難く、上下が温度差が大きくなるといった問題があった。
このため、炉１０全体を均一に冷却するといったことは困難であった。
【０００５】
そこで、本発明の目的とするところは、炉全体を均一に、しかも早期に冷却することのできる鉄鋼用竪型炉の冷却装置及びその冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の冷却装置は、鉄鋼用竪型炉を冷却する装置であって、
炉の上部に設けられた上蓋と、前記上蓋を開閉させる開閉装置と、炉の底部に設けられ、炉気を炉外に排気する排気用ダクトと、前記排気用ダクトの端部に設けられた排気ファンと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記排気用ダクトに流量調整用のダンパーを設けたことを特徴とする。
さらにまた、本発明は、前記排気用ダクトに外気吸入用ダクトを接続したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記開閉装置を、前記上蓋を炉の上面に対して多段階的に上昇及び降下させることが可能な装置とし、しかも炉内の温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記開閉装置を介して前記上蓋を上昇させて外気を炉内に取り込み、温度センサーの値を設定値以下にするように制御するコントローラーとを、更に備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、炉内の温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記排気ファンの回転数を上げて、温度センサーの値を設定値以下にするように制御するコントローラーとを、更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、炉内の温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記ダンパーを開いて排気流量を大きくして、温度センサーの値を設定値以下にするように制御するコントローラーとを、更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、炉内の温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記開閉装置を介して前記上蓋を段階的に上昇させて外気を炉内に取り込むという制御と、前記ダンパーを少しずつ開いて排気流量を徐々に大きくするという制御と、前記排気ファンの回転数を低速から設定上限値まで上げるという制御のいずれかを組み合わせることにより、温度センサーの値を設定値以下にするように制御するコントローラーとを、更に備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の冷却方法は、鉄鋼用竪型炉を冷却する方法であって、
炉の上部に開閉式の上蓋を設けるとともに、炉の底部に、端部に排気ファンが設置された排気用ダクトを設け、前記排気ファンの駆動と、前記上蓋を開放することにより、外気を炉内に取り込み、前記排気用ダクトを通じて、炉気を炉外に排気させて炉内を冷却することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の冷却方法は、鉄鋼用竪型炉を冷却する方法であって、
炉の上部に開閉式で多段階的に昇降可能な上蓋を設け、炉の底部に、端部に排気ファンが設置されるとともに内部に流量調整用のダンパーが設けられた排気用ダクトを設け、さらに炉内の温度を測定する温度センサーを設け、前記温度センサーの値が設定値を超えると、前記上蓋を１段階上昇させて外気を炉内に取り込み、前記ダンパーを少しずつ開いて排気流量を徐々に大きくして、ダンパーを全開にしても、温度センサーの値が設定値を超える場合には、さらに、前記排気ファンの回転数を低速から設定上限値まで上げ、それでも、温度センサーの値が設定値を超える場合には、前記排気ファンの回転数を低速に戻した状態で前記上蓋を更に１段階上昇させて外気を炉内に取り込み、再度、前記排気ファンの回転数を低速から設定上限値まで上げるようにして、温度センサーの値を設定値以下にするようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、炉の上部に設けられた上蓋を開閉式とし、炉の底部に炉気を炉外に排気する排気用ダクトを設けるとともに、排気用ダクトの端部には排気ファンが設けられているので、排気ファンを駆動し、上蓋を開けると、排気ファンの負圧によって、外気は、上蓋の開放により形成された隙間（開口部）から取込まれ、炉の上から下に流れ、排気用ダクトに伝わり炉外に排気される。
これによって、炉内は冷却され、炉内の処理物も同時に冷却される。
このように、上蓋の開放することにより、外気は炉内に均一に流れ込むので、炉内は均一に冷却される。また、外気は、従来例で示したように、炉の下から上に導かれるのではなく、逆に上から下に導かれる構成であり、炉の下部より温度の高い上部が最初に外気によって冷却されるので、炉内の上下の温度差を、従来例のものと比較して小さくすることができる。よって、炉内全体を早期に一定温度にすることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、排気用ダクトに流量調整用のダンパーを設けることにより、排気量を調整することができ、また排気用ダクトに外気吸入用ダクトを接続することにより、更に炉内を冷却することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、コントローラーが、炉内に設けられた温度センサーの値が設定値を超えると、開閉装置を介して上蓋を上昇させて外気を炉内に取り込んだり、排気ファンの回転数を上げてたり、あるいは、ダンパーを開いて排気流量を大きくすることにより、温度センサーの値を設定値以下にするので、自動的に炉内は設定温度以下に冷却される。
また、本発明によれば、コントローラーが、炉内に設けられた温度センサーの値が設定値を超えると、開閉装置を介して上蓋を段階的に上昇させて外気を炉内に取り込むという制御と、ダンパーを少しずつ開いて排気流量を徐々に大きくするという制御と、排気ファンの回転数を低速から設定上限値まで上げるという制御のいずれかを組み合わせることにより、温度センサーの値を設定値以下にするので、自動的に炉内は設定温度以下に冷却される。
【００１７】
また、本発明の冷却方法によれば、炉の上部に開閉式の上蓋を設けるとともに、炉の底部に、端部に排気ファンが設置された排気用ダクトを設け、排気ファンの駆動と、上蓋を開放することにより、外気を炉内に取り込み、排気用ダクトを通じて、炉気を炉外に排気させて炉内を冷却するものであるので、外気は炉内に均一に流れ込み、炉内は均一に冷却される。また、外気は、従来例で示したように、炉の下から上に導かれるのではなく、逆に上から下に導かれる構成であり、炉の下部より温度の高い上部が最初に外気によって冷却されるので、炉内の上下の温度差を、従来例のものと比較して小さくすることができる。よって、炉内全体を早期に一定温度にすることができる。
【００１８】
また、本発明の冷却方法によれば、温度センサーの値が設定値を超えると、上蓋を１段階上昇させて外気を炉内に取り込み、ダンパーを少しずつ開いて排気流量を徐々に大きくして、ダンパーを全開にしても、温度センサーの値が設定値を超える場合には、さらに、排気ファンの回転数を低速から設定上限値まで上げ、それでも、温度センサーの値が設定値を超える場合には、排気ファンの回転数を低速に戻した状態で上蓋を更に１段階上昇させて外気を炉内に取り込み、再度、排気ファンの回転数を低速から設定上限値まで上げるように制御されるので、温度センサーの値を設定値以下に自動的に、しかも早期にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１を参照して、本発明の実施形態に係る鉄鋼用竪型炉の冷却装置について説明する。図１はその鉄鋼用竪型炉の冷却装置の構成概要を示す側面図である。
【００２０】
図１に示すものは、本発明の実施形態に係る鉄鋼用竪型炉の冷却装置を、炉体を中央で左右対称に２分割したものに適用した例を示している。２つの炉３０は、一つのコントローラー１００によって同時に制御されるようになっている。なお、後述する排気ファン３４とダンパー３５を別々のコントローラーで単独に制御するなどコントローラーを複数設けることも可能である。
本発明の実施形態に係る鉄鋼用竪型炉の冷却装置は、炉３０の上部に設けられ、昇降可能な上蓋３１と、上蓋３１を昇降させることによって開閉する開閉装置４０と、炉３０の底部に設けられ、炉気を炉外に排気する排気用ダクト３２と、排気用ダクト３２の端部に設けられた排気ファン３４とを備えている。
上蓋３１は左右対称に２分割された炉の上部をまとめて覆うようにされた一台の構成からなる。開閉装置４０は、上蓋３１の上部に係止したチェーン３３を電動モーターＭの駆動によって巻くことにより炉３０の上面から天井側に段階的に上昇させる機構を有するものであり、降下も段階的に行えるようになっている。上蓋３１の上昇が大きい程、開口部から取込まれる外気の量も多くなり、冷却の度合いも大きくなる。
【００２１】
また、排気ファン３４は、負圧を利用して上蓋３１の上昇により形成された開口部から炉内に外気を取込み、そして効率的に炉気を炉外に排気するようになっている。排気ファン３４は、３００℃の熱にも耐え得るようになっていて、インバータ制御によって、回転数を低速から高速まで安定的に制御できるようになっている。
さらに、排気用ダクト３２の、炉３０と排気ファン３４との間に、流量調整用のダンパー３５が設けられ、コントロール弁（例えば、コントロールモーター）３６によって開度が調整されている。また、排気用ダクト３２の、炉３０とダンパー３５との間には外気吸入用ダクト３７が接続され、コントロール弁（例えば、コントロールモーター）３８によって吸入孔３９の開度が調整され、その開度に応じた外気が吸入されるようになっている。
また、炉３０内にはその高さに応じて温度センサーＴＣ１〜７が取付けられている。ここでは、右側の炉３０について温度センサーＴＣ１〜７が取付けられた状態を示したが、左側の炉３０についても同様に温度センサーＴＣ１〜７を取付けることができる。また、排気用ダクト３２にも温度センサーＴＣ８が設けられている。
【００２２】
本発明の実施形態に係る鉄鋼用竪型炉の冷却装置は、コントローラー１００の信号によって自動制御されている。そのコントローラー１００には、各温度センサーＴＣ１〜８によって読取られた温度データが逐次入力され、その温度データと予め設定された基準の温度データとの比較に対応して、上蓋３１の開閉装置４０のモータＭを駆動制御する信号と、排気ファン３４を駆動制御する信号と、コントロール弁３６，３８を開閉制御する信号が出力されるようになっている。なお、コントローラー１００には、図示を省略したが、装置全体の制御を行うＣＰＵや、制御プログラムが読み込まれたＲＯＭや、データ格納用のメモリが設けられている。また、コントローラー１００には、設定温度等のデータを入力するキーボード等の入力装置や、データを出力表示するプリンタや表示画面等の出力装置も設けられている。
【００２３】
次に、図２に示すフローチャートを参照して本発明の実施形態に係る鉄鋼用竪型炉の冷却方法について説明する。
鉄鋼用竪型炉の冷却制御処理は、コントローラー１００に逐次入力される温度センサーのデータ（Ｔ）と、予め入力装置を介して設定値として入力された設定温度（Ｔ0）に基づいてＣＰＵが実行する。
【００２４】
例えば、図１で示す炉３０内の上部における温度センサーＴＣ１におけるデータ（Ｔ）と、予め入力された、炉３０内の上部における設定温度（Ｔ0）とを比較し（ステップ（以下、「ステップ」という語を省略する）Ｓ１）、温度センサーＴＣ１におけるデータ（Ｔ）が設定温度（Ｔ0）を超えていると、電動モーターＭを介して上蓋３１を１段階上昇させる（Ｓ２）。その結果、外気は、炉３０と上蓋３１との隙間（開口部）から均一に炉３０内に導かれ、炉３０の底部から排気用ダクト３２を流れ、排気ファン３４を介して炉３０外に排気される。
このように、排気ファン３４の駆動による負圧の利用と、上蓋３１の上昇による隙間（開口部）の形成によって、外気（冷気）が均一に炉３０の上から下に導かれるので、従来例（図３）のものと比較して炉３０内における上下の温度差は小さくなる。また、炉３０内に存在する処理物は早期にしかも均一に冷却される。
なお、温度センサーの値は、ここではＴＣ１のものを利用したが、ＴＣ２〜ＴＣ７の温度センサーの値を使用することもできる。また、炉３０外に排気される排ガス温度を、冷却制御全域において、例えば、２００℃以下になるように制御することもできる。
【００２５】
そして、炉３０内の温度を安定化すべく所定時間待機し（Ｓ３）、それでも温度センサーＴＣ１におけるデータ（Ｔ）が設定温度（Ｔ0）を超えていると（Ｓ４）、次にコントロール弁３６を介してダンパー３５の開度を１段階アップさせる（Ｓ５）。
これにより、排気用ダクト３２を流れる外気の量が多くなるので炉３０内は一層冷却される。
【００２６】
そして、炉３０内の温度を安定化すべく所定時間待機し（Ｓ６）、それでも温度センサーＴＣ１におけるデータ（Ｔ）が設定温度（Ｔ0）を超えていると（Ｓ７）、ダンパー３５の開度が全開になるまで、徐々に開度をアップさせる（Ｓ８，Ｓ５）。
また、ダンパー３５の開度が全開になると、排気ファン３４の回転数を低速の設定値からアップさせる（Ｓ９）。
これにより、排気用ダクト３２を流れる外気の量は更に多くなるので炉３０内は一層冷却される。
【００２７】
そして、炉３０内の温度を安定化すべく所定時間待機し（Ｓ１０）、それでも温度センサーＴＣ１におけるデータ（Ｔ）が設定温度（Ｔ0）を超えていると（Ｓ１１）、排気ファン３４の回転数が設定の上限値（限界）になるまで、徐々に回転数をアップさせる（Ｓ１２，Ｓ９）。
また、排気ファン３４の回転数が設定の上限値（限界）になると、ダンパー３５の開度と、排気ファン３４の回転数を初期化、すわなち、ダンパー３５の開度を基準の状態にするとともに、排気ファン３４の回転数を低速の設定値にした後（Ｓ１３）、再度、ステップＳ２に戻り、上蓋３１を更に１段階上昇する制御を行う（Ｓ２）。
その後、温度センサーＴＣ１におけるデータ（Ｔ）が設定温度（Ｔ0）を超えている限り、ステップＳ２〜Ｓ１３までの処理を繰り返して行う。
【００２８】
なお、図２に示した冷却制御処理では、温度センサーＴＣ１におけるデータ（Ｔ）を設定温度（Ｔ0）以下にするために、先ず、上蓋３１を１段階上昇させ、その後、ダンパー３５の開度を全開になるまで徐々に開け、その後、排気ファン３４の回転数を限界値まで上げ、それでも、温度センサーＴＣ１におけるデータ（Ｔ）が設定温度（Ｔ0）を超えていると、上蓋３１を更に１段階上昇させるようにしたが、制御方法はこれに限定されるものではない。
すなわち、温度センサーＴＣ１におけるデータ（Ｔ）を設定温度（Ｔ0）以下にするために、上蓋３１を段階的に上昇させて外気を炉３０内に取り込むという制御と、ダンパー３５を少しずつ開いて排気流量を徐々に大きくするという制御と、排気ファン３４の回転数を低速から設定上限値まで上げるという制御のいずれかを組み合わせるものであればよい。
また、コントロール弁（例えば、コントロールモーター）３８によって吸入孔３９の開度を調整し、その開度に応じた外気を吸入するようにすることもできる。
【００２９】
なお、本発明の実施形態に係る鉄鋼用竪型炉の冷却装置では、炉体を中央で左右対称に２分割したものに適用した例を示したが、特に２分割されていない炉体に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄鋼用竪型炉の冷却装置の構成概要を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る鉄鋼用竪型炉の冷却方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】従来例に係る鉄鋼用竪型炉の冷却装置の構成概要を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０      炉
１１      外気取込用ダクト
１２      弁
１３      排気孔
１４      弁
１５      ダンパー
２０      コントローラー
３０      炉
３１      上蓋
３２      排気用ダクト
３３      チェーン
３４      排気ファン
３５      ダンパー
３６      コントロール弁
３７      外気吸入用ダクト
３８      コントロール弁
３９      吸入孔
４０      開閉装置
１００      コントローラー
Ｍ      電動モーター
ＴＣ      温度センサー
ＴＣ１〜ＴＣ８      温度センサー
【図１】
2007051844.tif 000003
【図２】
2007051844.tif 000004
【図３】
2007051844.tif 000005