(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留槽の製鋼材料を進退自在な押出部により供給通路を通じて炉体内に供給するにあたり、前記貯留槽から前記製鋼材料を供給通路内の滞留部に供給する初期供給工程と、前記押出部を全ストロークより少ない範囲で前進させて前記滞留部の製鋼材料を前記炉体へ押し出す第１の押出工程と、前記押出部を前記供給通路内から後退させる復帰工程と、前記押出部を全ストロークをもって前進させ、前記滞留部に残留する前記製鋼材料を前記炉体へ押し出す第２の押出工程と、からなることを特徴とする製鋼材料の供給方法。
【請求項２】
前記復帰工程において、前記押出部を前記第１の押出工程及び前記第２の押出工程における移動速度よりも高速で移動させることを特徴とする請求項１記載の製鋼材料の供給方法。
【請求項３】
製鋼材料を貯留する貯留槽と、
前記製鋼材料を前記貯留槽から炉体に供給する供給通路と、
前記製鋼材料を前記供給通路から前記炉体に押し出す進退自在な押出部と、
押出部を全ストロークより少ない範囲の移動と全ストロークの移動とを交互に行わせる制御手段と、
を備えたことを特徴とする製鋼材料の供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクラップ等の製鋼材料を溶解する製鋼炉への製鋼材料の供給方法及び製鋼材料の供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車部品の廃材や空き缶等のスクラップ（製鋼原料）を高熱で溶解して製鋼する製鋼炉として製鋼用アーク炉が知られている。図９は、従来の密閉式製鋼用アーク炉の要部の断面図を示したものであり、符号２は炉体であり、３は製鋼材料の供給装置である装入バケットである。
【０００３】
炉体２は、図示しない電極により発生するアークを熱源としてスクラップ１を溶解させる炉頂装入式炉である。装入バケット３はスクラップ１を運搬する容器であり、図示しない移動自在な天井クレーンから吊り下げられている。また、装入バケット３の底部は開閉自在な底蓋３ａとされている。
【０００４】
従来の製鋼材料の供給方法では、まずスクラップヤード（図示せず）で所定量のスクラップ１を装入バケット３に装入する。続いて、天井クレーンを駆動して、装入バケット３を運転を停止した状態の炉体２の直上まで移動させる。ここで炉体２の炉蓋２ａをスライドさせて開口部２ｂを開放させた後、装入バケット３の底蓋３ａを開いてスクラップ１を炉体２内に落下させる。これにより、スクラップ１はアーク放電により加熱され、溶鋼４が炉体２の底部に貯留される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の製鋼材料の供給方法及び製鋼炉では、炉の運転を中断して、炉蓋２ａを開放させて一時に大量のスクラップを炉体２に供給する。このため、アーク炉の運転工程が煩雑となるとともに、製鋼材料の定量的な供給が行えないという欠点があった。
【０００６】
また、スクラップ１の装入毎に炉蓋２ａを開放させるため熱損失が増大するとともに、電力投入が断続的になる。このため、電力効率が悪化し、電力原単位が著しく増大し、電圧変動率（フリッカー）が増大するという欠点もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、製鋼炉の運転を中断させずに製鋼材料を定量的に供給して、運転工程を簡略化するともに熱損失等を改善することができる製鋼材料の供給方法及び製鋼材料の供給装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載した発明においては、貯留槽の製鋼材料を進退自在な押出部により供給通路を通じて炉体内に供給するにあたり、前記貯留槽から前記製鋼材料を供給通路内の滞留部に供給する初期供給工程と、前記押出部を全ストロークより少ない範囲で前進させて前記滞留部の製鋼材料を前記炉体へ押し出す第１の押出工程と、前記押出部を前記供給通路内から後退させる復帰工程と、前記押出部を全ストロークをもって前進させ、前記滞留部に残留する前記製鋼材料を前記炉体へ押し出す第２の押出工程とからなることを特徴とする。
【０００９】
第１の押出工程では、滞留部に断面三角状に堆積された製鋼材料の低い裾の部分が炉体に押し出されるともとに、頂部の部分が崩れ落ちる。復帰工程では、押出部が製鋼材料から抜け出し、製鋼材料が一定の高さをなして堆積する。したがって、第２の押出工程において、製鋼材料が押出部の移動により定量的に炉体に押し出される。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記復帰工程において、前記押出部を前記第１の押出工程及び前記第２の押出工程における移動速度よりも高速で移動させることを特徴とする。復帰工程が高速で行われることにより、製鋼材料が連続して炉体に供給される。
【００１１】
請求項３に記載した発明である製鋼材料の供給装置は、製鋼材料を貯留する貯留槽と、前記製鋼材料を前記貯留槽から炉体に供給する供給通路と、前記製鋼材料を前記供給通路から前記炉体に押し出す進退自在な押出部と、押出部を全ストロークより少ない範囲の移動と全ストロークの移動とを交互に行わせる制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、予熱槽から製鋼材料が供給通路を通じて炉体内に供給され、炉体内で高熱により溶解して製鋼される。この運転中、制御手段の制御によって、前記押出部を全ストロークより少ない範囲で前進させて製鋼材料を前記炉体へ押し出す第１の押出工程と、前記押出部を全ストロークをもって前進させて残留する前記製鋼材料を前記炉体へ押し出す第２の押出工程とが交互に実行される。
【００１３】
第１の押出工程では、滞留部に断面三角状に堆積された製鋼材料の低い裾の部分が炉体に押し出されるともとに、頂部の部分が崩れ落ちて製鋼材料が一定の高さをなして堆積する。したがって、第２の押出工程において、製鋼材料が押出部の移動により定量的に炉体に押し出される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明に係る製鋼材料の供給方法及び製鋼材料の供給装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る密閉式製鋼用アーク炉の要部の断面図を示したものであり、符号１２は予熱槽（貯留槽）、１３はスロート部（供給通路）、１４は炉体である。このうち、製鋼材料の供給装置は、予熱槽１２と、スロート部１３とで概略構成されている。
【００１５】
予熱槽１２は、上端が開口され装入口となっている中空のシャフト状容器であって、炉体１４へ投入される例えば、スクラップ１又は還元鉄であるＨＢＩ（hot briquet iron）又はスクラップとＨＢＩを適当比で混合させた状態で貯留される。
【００１６】
この予熱槽１２の上側内部には開閉自在な可動棚２１，２１が取り付けられ、この可動棚２１，２１は通常は閉じられて予熱槽１２を密閉している。また、予熱槽１２には排ガスを排出するための排気管２２，２２が接続されている。予熱槽１２の底部はスロート部１３側へ緩やかに下って形成され、スクラップ１を導くための落とし路であるスクラップ切り出しシュート２３となっている。予熱槽１２の底部側には、スクラップ１をスロート部１３に押し出すための上部押出手段３１が設けられている。
【００１７】
上部押出手段３１は、上部切り出しシュート２３の傾斜に沿って進退可能な棒状の上部プッシャー３２と、待機位置にある上部プッシャー３２が収納される上部プッシャー収納室３３と、上部プッシャー３２を駆動させる上部油圧シリンダー３４とから構成されている。
【００１８】
スロート部１３は、その上端が予熱槽１２の底部側面に接続されるとともに、その下端が炉体１４の頂部に設けられたスクラップ投入口１５に接続されて、スクラップ１の供給通路を形成する。また、スロート部１３は炉体１４で発生した高温の排ガスを予熱槽１２に導くための通路にもなり、この排ガスにより投入前のスクラップ１が予熱されて電力消費量を少なくする上で有利である。
【００１９】
スロート部１３の内側下部には、予熱槽１２から押し出されたスクラップ１を一次的に滞留させる水平面となる下部切り出しシュート（滞留部）２４が形成されている。この下部切り出しシュート２４の上のスクラップ１を押し出すための下部押出手段４１が設けられている。
【００２０】
下部押出手段４１は、下部切り出しシュート２４に沿って水平に進退可能な棒状の下部プッシャー（押出部）４２と、待機位置にある下部プッシャー４２が収納される下部プッシャー収納室４３と、下部プッシャー４２を駆動させる下部油圧シリンダー４４とから構成されている。
【００２１】
下部プッシャー４２の全ストロークは、下部プッシャー４２が最前位置まで前進したとき、下部切り出しシュート２４の前端部まで到達するように設定されている。これは、下部切り出しシュート２４に残留するスクラップ１を残らず炉体１４内に押し出せるようにするためである。
【００２２】
また、図２に示すように、この製鋼材料の供給装置は、上部押出手段３１の動作を制御する駆動制御部（制御手段）５１と、上部プッシャー３２の移動量及び移動速度を検出する移動量検出部５２と、下部押出手段４１の動作を制御する駆動制御部（制御手段）５３と、下部プッシャー４２の移動量及び移動速度を検出する移動検出部５４とを備えている。
【００２３】
これら駆動制御部５１，５３には操作監視部５５からの信号が入力されるように各信号線が接続され、また移動量検出部５２，５４は操作監視部５５に信号が入力されるように各信号線が接続されている。
【００２４】
続いて、本発明による製鋼材料の供給方法について説明する。この製鋼材料の供給方法は、初期供給工程、第１の押出工程、復帰工程及び第２の押出工程から構成されている。
【００２５】
まず、初期供給工程では、図１に示すように、スクラップ１が装入された装入バケット３を下降させて予熱槽１２の装入口１２ａから侵入させ、バケット底蓋３ａを開放する。これによりスクラップ１が落下して、可動棚２１，２１の上に貯留される。
【００２６】
次に、可動棚２１，２１を開いて、スクラップ１を予熱槽１２内に装入させる。これで、図３に示すように、予熱槽１２内がスクラップ１で満たされる。なお、この状態ではスクラップ１は予熱槽１２内に留まり、スロート部１３には供給されない。
【００２７】
そして、図４に示すように上部油圧シリンダー３４により上部プッシャー３２を予熱槽１２内に前進させる（図８参照）。これで、予熱槽１２のスクラップ１が上部切り出しシュート２３から押し出されて、その一部が下部切り出しシュート２４に落下する。押し出されたスクラップ１′は下部切り出しシュート２４に断面三角状に堆積する。
【００２８】
なお、上部切り出しシュート２３からのスクラップ１の切り出し量は、上部プッシャー３２の移動量に比例する。したがって、炉体１４で一時に溶解できるスクラップ１の量に対応して、上部プッシャー３２の移動量があらかじめ適宜設定されている。
【００２９】
第１の押出工程では、図５に示すように下部油圧シリンダー４４により下部プッシャー４２を全ストロークより少ない範囲、例えば下部切り出しシュート２４の長さＬに対して、０．３０Ｌ〜０．８５Ｌの移動距離（中間ストローク）で前進させる（図８参照）。
【００３０】
下部プッシャー４２により、三角状に堆積したスクラップ１′の先端、すなわち低い裾の部分から少量ずつ押し出される。また、下部プッシャー４２はスクラップ１′の山の下部に食い込むように侵入し、スクラップ１′の頂部の部分が下部プッシャー４２の上に崩れ落ちる。
【００３１】
復帰工程では、図６に示すように、下部プッシャー４２を下部プッシャー収納室４３の待機位置まで後退させる（図８参照）。このとき、崩れ落ちたスクラップ１″から下部プッシャー４２がスクラップ１″から抜け出すことにより、スクラップ１″が下部切り出しシュート２４の上に落下して上部が略平坦となる山を形成する。
【００３２】
この復帰工程において、下部プッシャー４２は、第１の押出工程と第２の押出工程における下部プッシャー４２の移動速度よりも高速で後退するように制御される。復帰工程ではスクラップ１の供給は行われないが、この復帰工程に要する時間を短縮することによりスクラップ１の供給の中断を最小限に抑えることができる。
【００３３】
第２の押出工程では、図７に示すように、下部油圧シリンダー４４により下部プッシャー４２を全ストロークをもって前進させる（図８参照）。下部プッシャー４２が全ストロークで移動したときはその前端が下部切り出しシュート２４の前端部に到達するように設定されているので、下部切り出しシュート２４に残留していたスクラップ１″がすべて炉体１４（図１）へ押し出される。
【００３４】
なお、スクラップ１″は上部が平坦な山として堆積されているので、下部プッシャー４２の移動に伴って定量的に炉体１４へ落下させられる。また、下部プッシャー４２は復帰工程における移動速度より遅く設定されているので、スクラップ１が少量ずつ切り出されて炉体１４に供給される。
【００３５】
その後、下部プッシャー４２を下部プッシャー収納室４３の待機位置に復帰させる。この復帰動作も高速で行われ、スクラップ１の供給の中断を最小限に抑えることができる。
【００３６】
これら初期供給工程、第１の押出工程、復帰工程及び第２の押出工程からなる１サイクルが順次繰り返される。このように、運転工程を簡略化できるとともに、スクラップ１が連続して少量ずつ定量的に炉体１４に供給されることになる。
【００３７】
また、炉体１４を開放させないので、熱損失が少なく、連続的に電力を供給すればよく、電力効率が改善され、電力原単位を低下させ、電圧変動率（フリッカー）を抑えることができる。
【００３８】
また、図２において、上部プッシャー３２と下部プッシャー４２の移動量及び移動速度は、炉体１４のスクラップ溶解量に応じて、図２に示す操作監視部５５からの入力により適宜変更することができる。
【００３９】
また、操作監視部５５には上下のプッシャー３２，４２の移動速度及び移動量に関する信号が供給され、作業者はこの操作監視部５５の表示によりアーク炉の運転状況を監視することができる。
【００４０】
なお、この実施の形態では２個の押出手段３１，４１を設けた場合について説明したが、下部押出手段のみで構成してもよく、３個以上の押出手段で構成してもよい。また、この実施の形態では、上下プッシャー３２，４２を油圧シリンダー３４，４４で駆動したが、他の駆動手段、例えば電動式のものであってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、第１の押出工程と復帰工程において製鋼材料を略平坦な山とした後、第３の押出工程で製鋼材料を炉体に押し出すようにしているので、簡易な運転工程で製鋼材料を連続して少量ずつ定量的に炉体に供給することが可能になる。また、炉体を開放する必要がないので、熱損失が少なく、電力効率が改善され、電力原単位を低下させ、フリッカーを抑えることが可能になる。
【００４２】
請求項２に記載した発明によれば、復帰工程に要する時間を短縮することができるので、製鋼材料を連続的に炉体に供給することができる。
【００４３】
請求項３に記載した発明によれば、全ストロークより少ない範囲の押出部の移動により製鋼材料を略平坦な山とした後、全ストロークの押出部の移動により製鋼材料を炉体に押し出すようにしているので、製鋼材料を連続して少量ずつ定量的に炉体に供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る製鋼材料の供給装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】  本発明に係る製鋼材料の供給装置の構成を示すブロック図である。
【図３】  本発明の製鋼材料の供給方法を示す断面図（１／５）である。
【図４】  本発明の製鋼材料の供給方法を示す断面図（２／５）である。
【図５】  本発明の製鋼材料の供給方法を示す断面図（３／５）である。
【図６】  本発明の製鋼材料の供給方法を示す断面図（４／５）である。
【図７】  本発明の製鋼材料の供給方法を示す断面図（５／５）である。
【図８】  本発明の製鋼材料の供給方法における各プッシャーの動作を説明する図である。
【図９】  従来の製鋼材料の供給方法を示す図である。
【符号の説明】
１  スクラップ
２  炉体
３  装入バケット
１２  予熱槽
１３  スロート部
１４  炉体
１５  スクラップ投入口
２３  上部切り出しシュート
２４  下部切り出しシュート
３１  上部押出手段
３２  上部プッシャー
３３  上部プッシャー収納室
３４  上部油圧シリンダー
４１  下部押出手段
４２  下部プッシャー
４３  下部プッシャー収納室
４４  下部油圧シリンダー
５１，５３  駆動制御部
５３，５４  移動検出部
５５  操作監視部
【図１】
0003956430.tif 000002
【図２】
0003956430.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003956430.tif 000005
【図５】
0003956430.tif 000006
【図６】
0003956430.tif 000007
【図７】
0003956430.tif 000008
【図８】
0003956430.tif 000009
【図９】
0003956430.tif 000010