JP2006249562A - 出銑口油圧開孔機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉の出銑口の開孔を確実に検知することができる出銑口油圧開孔機の制御方法を提供する。
【解決手段】ロッドの打撃と回転とフィードの組み合わせによって出銑口の開孔を行う出銑口油圧開孔機の制御方法において、前記ロッドのフィード圧力が所定の圧力以上に上昇し且つ前記ロッドのフィード前進速度が所定の速度に上昇したこと、前記ロッドの開孔深度が所定の距離以上になること、前記ロッドのドリフター回転圧が所定の圧力迄低下したこと、前記ロッドのドリフター回転数が所定の回転数以上になることあるいは前記ロッドのドリフターチェーン張力が所定の張力迄低下したことのいずれかもしくはいづれかを組合わせて検出した後にロッドを所定時間前進させ、その後ロッドを引き抜いて出銑口から流出する溶銑の熱エネルギーが所定レベルに達すれば、出銑口の開孔が正常に完了したと判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、出銑口の開孔作業において開孔検知精度を向上させる出銑口油圧開孔機の制御方法に関する。

高炉出銑口等の溶融物の出湯口の開孔作業に油圧式削岩機が使用されている。この油圧式削岩機は先端にビットを装着したロッドからなるドリルを有しており、ロッドに打撃力、回転力、ロッドを軸線方向に移動させるフィード力を付与して出湯口の開孔作業を行っている。

通常、作業者が、ロッドの打撃操作、回転操作、フィード操作を適切に組み合わせ、且つこれらの強さやタイミング等を調整しながら開孔作業を行っている。但し、前回開孔時の封鎖封入材（マッド材）の固化状態や厚み等が異なるため、前回と同じ要領で開孔作業することは困難であり、また、作業者の熟練度合いによっても、作業時間及び開孔状態も異なってくる。

このような専ら作業者に頼る開孔作業の問題を解決するため、開孔作業状況の変化に対応して、自動的に打撃、回転、フィードの各操作を適切に組み合わせて開孔作業を行う方法が特許文献１に開示されている。この方法により、作業者にそれほどの熟練を要せず、作業状況の変化に対応して自動的に好ましい条件を選択して空打ち防止制御、ジャミング防止制御、フィード速度自動制御、回転数自動制御、フィード方向制御を組み合わせた開孔作業を行うことができ、作業者の負荷も軽減される。

また、前記自動的な開孔作業を補足する手段としての開孔検知方法について特許文献２に開示されている。本方法は、貫通時のフィード速度変化に基づいて、開孔を検知し、ロッドの自動退避を行うものである。

また、同じく開孔検知方法について特許文献３には、ロッド寿命向上も念頭に起き、フィード流量変化に基づいて、出湯口の開孔直前状態を予測し、この検出時点から所定距離だけロッドを前進させた後、開孔したと判断し、ロッドの自動退避を行うことが開示されている。
特開２０００−１１９７１５号公報 特開２００１−１１６２４０号公報 特開２００３−２９４３７５号公報

開孔検知方法について、フィード速度の変化量だけで開孔を検知する特許文献２の方法では、開孔対象（炉壁内面の固化状物）に接触してない場合やマッド内の柔軟部を貫通している場合に誤判断が発生するおそれがある。

また、特許文献３の方法では、マッド材の固化状態や厚みにより、開孔直前状態におけるフィード流量の変化量が異なる場合があるので、開孔直前状態を正確に予測できない。また、マッド材の固化状態や厚みにより、所要前進距離も異なる。さらに、前述のことから、最終的な開孔完了確認は、作業者の判断に委ねることになり、且つ出湯途中の孔閉塞防止のために、ロッド先端を溶融炉内に確実に突入させて孔掃除を行う必要があるため、予測方式は、実態にそぐわない。

そのため、作業者は、相変わらす高雰囲気温度、塵埃等の苛酷な環境で作業しなくてはならない等の問題がある。

そこで、本発明は、高炉の出銑口の開孔を確実に検知することができる出銑口油圧開孔機の制御方法を提供するものである。

本発明は、ロッドの打撃と回転とフィードの組み合わせによって出銑口の開孔を行う出銑口油圧開孔機の制御方法において、前記ロッドのフィード圧力が所定の圧力以上に上昇し且つ前記ロッドの溶銑への突入開始を検出した後にロッドを所定時間前進させ、その後ロッドを引き抜き、出銑口から流出する溶銑の熱エネルギーが所定レベルに達すれば、出銑口の開孔が正常に完了したと判断することを特徴とする。

図３は本発明による制御方法におけるフィード圧力及びフィード速度と時間の関係を示すグラフである。

図３に示すように、鉄皮接触までロッド前進時は、フィード圧力は規定範囲内の圧力で一定であり、その後、実際の開孔開始タイミングでマッドに当たってフィード圧力が上昇し、ある設定圧近辺でジャミング制御域に到達し、ロッドは前進・後進を繰り返す。

ジャミング制御域において、フィード速度、フィード流量、フィード圧力、開孔深度、ドリフター回転圧、ドリフター回転数あるいはドリフターチェーン張力は、貫通前後で大きく異なる特性（ロッドは貫通後に溶銑に突入して貫通抵抗が小さくなってフィード速度は上昇、フィード流量は上昇、フィード圧力は低下、開孔深度は所定距離に到達、ドリフター回転圧は低下、ドリフター回転数は上昇、ドリフターチェーン張力は低下）を持っているため、事前に設定した貫通判断値（しきい値）を越えた場合、貫通して開孔が完了したと判断する。

前記の開孔が完了したと判断した後においても、孔状態が不完全なために出湯中に閉塞しないよう、孔掃除も兼ねて所定時間フィード前進させる。設定タイマー経過後、ロッド引き抜きに移行する。

ロッド引抜後、開孔された箇所から溶銑が出てくる。この溶銑は、高温で熱エネルギーを放射しているため、この熱エネルギーを輝度計や温度計等により測定し、しきい値以上であれば正常に出銑しているので、開孔検知判定が正常であると認識し、旋回部を含めた開孔機を自動退避し、出湯からの飛散に備える。

但し、熱エネルギーがしきい値以下であれば、再度、開孔検知判定が正常であると認識されるまで、前記の工程を繰り返して開孔作業を行う。

本発明は、溶銑の熱エネルギーを測定して出銑口の開孔の最終判定を行うので、開孔の検知が確実である。

また、ロッド先端を溶融炉内に確実に突入させる出銑口の清掃を行うことで、出湯途中の孔の閉塞を防止することができる。

また、開孔作業が自動化されるので、高雰囲気温度・塵埃等の苛酷な環境での作業者の立会作業がなくなり、省力化できる。

図１は本発明の制御方法を適用する出銑口油圧開孔機の一例を示す図である。開孔機１は、錐ロッド２を備えるとともに、ガイドセル３上に設けられ且つ油圧ユニット４からの油圧で駆動されるフィードモータ５により開孔機１を進退駆動して高炉出銑口６を開孔する。フィードモータ５の回転軸にはパルスジェネレータ７が連結され、出銑開始信号によりパルスジェネレータ７の出力を積算する演算装置８を備えており、パルスジェネレータ７で開孔機１の移動量がパルス数としてカウントされ、開孔作業中のフィード圧力が圧力検出計８ａで測定される。出銑口近傍に溶銑の熱エネルギーを測定する輝度計あるいは温度計等の熱エネルギー検出計９が配置される。

開孔機１は、フィードモータ５によりロッド２に軸線方向に移動させるフィード力が付与され、さらに回転力、打撃力が付与され、フィード、回転あるいは打撃を組み合わせて開孔作業する。

図２は本発明の制御方法のフローチャートである。

（１）ロッドの送りがスタートすると、圧力計の検出信号、パルスジェネレータの検出信号、熱エネルギー検出計の熱エネルギの検出信号がそれぞれ演算回路に入力され、フィード圧力、フィード速度、熱エネルギーの演算が開始されるとともに、フィード前進を開始する（ステップＳ１）。

（２）フィード前進してロッドがマッド材に当たると、図３に示されるようにフィード圧力が上昇し、演算装置ではフィード圧力Ｐが設定値Ｐ３以上（Ｐ≧Ｐ３）であるか否かが判定される（ステップＳ２）。

このステップＳ２では、ロッド先端のフィード前進にしたがって貫通抵抗が大きくなってフィード圧力が増加するので、Ｐ＞Ｐ３であれば次のステップＳ３へ進む。フィード圧力Ｐが設定値Ｐ３を超えない場合は、ステップＳ１のフィード前進に戻ってフィード前進させる。

（３）フィード前進中に、ジャミング防止のためにフィード圧力Ｐが送りの上限設定値Ｐ１未満（Ｐ＜Ｐ１）であるか否かが演算装置で判定される（ステップＳ３）。上限設定値Ｐ１はロッドが座屈するおそれのあるフィード圧力である。なお、送りの上限設定値Ｐ１は後述の設定値Ｐ２及びＰ３より大きい。

ステップＳ３においてフィード圧力Ｐが上限設定値Ｐ１未満（Ｐ＜Ｐ１）であれば、座屈が発生するおそれのある送り負荷に達していないので、ロッドはそのままフィード前進する。

（４）ステップＳ３において、フィード圧力Ｐが上限設定値Ｐ１以上（Ｐ≧Ｐ１）であれば、座屈の発生するおそれがある送り負荷以上なので、ロッドを後退させる（ステップＳ４）。

（５）ステップＳ４の後退によりフィード圧力Ｐが、ロッドの座屈のおそれのないフィード圧力である設定値Ｐ２以下（Ｐ≦Ｐ２）であるか否かが判定される（ステップＳ５）。

ステップＳ４でロッドの先端を未開孔部分のマッド材から離すように後退させれば、フィード圧力は低下するので、このステップＳ５によりフィード圧が低下していることを確認する。このステップＳ５でフィード圧力Ｐが設定値Ｐ２以下（Ｐ≦Ｐ２）になれば、ロッドの座屈のおそれがなくなるので、ステップＳ１に戻りフィード前進の信号を受けてフィード前進する。ステップＳ５でフィード圧力Ｐが設定値Ｐ２を超えている場合（Ｐ＞Ｐ２）には、フィード圧力の低下が確認されるまでフィード後進する。

このステップＳ４及びステップＳ５によりロッドの前進・後退のジャミング制御を行ってロッドの座屈を防止することができる。

（６）さらに、ロッドの先端が貫通するとフィード速度が上昇する特性から、フィード速度Ｖが貫通直後の設定速度Ｖ１以上（Ｖ≧Ｖ１）であるか否かが判定される（ステップＳ６）。このステップＳ６のＶ≧Ｖ１によりロッドの貫通が確認される。また、フィード速度の上昇にかえてフィード流量の上昇、フィード圧力の低下、開孔深度の所定距離への到達、 ドリフター回転圧の低下、ドリフター回転数の上昇あるいはドリフターチェーン張力の低下のいずれかあるいはいずれかを組み合わせてロッドの溶銑への突入開始を確認してもよい。

なお、フィード速度Ｖが設定速度Ｖ１未満（Ｖ＜Ｖ１）であれば、Ｖ≧Ｖ１となるまでステップＳ１に戻ってフィード前進を継続する。

（７）ステップＳ６により貫通が確認されると、ロッドを炉内へ所定時間さらにフィード前進させて孔を清掃するため、フィード前進時間Ｔが所定時間Ｔ１以上（Ｔ≧Ｔ１）になったか否かでさらなるロッドの前進を判定する（ステップＳ７）。ロッドの前進は所定時間前進するまで継続する。

（８）ロッドが所定時間前進してＴ≧Ｔ１となれば、フィード後進させてロッドを出銑口から引き抜く（ステップＳ８）。

（９）ロッドが出銑口から引き抜かれて溶銑が出てくると、溶銑は高温で熱エネルギーを放射しているため、この熱エネルギーＥを輝度計や温度計等により測定し、熱エネルギーＥがしきい値Ｅ１以上（Ｅ＞Ｅ１）であるか否かを判定する（ステップＳ９）。

しきい値以上であれば正常に出銑しているので、開孔検知判定が正常であると認識し、開孔機を自動退避させ、出湯からの飛散に備える。

しきい値以上でなければ、開孔が正常でないと認識して、ステップＳ１のフィード前進に戻り、以降のステップを繰り返して、Ｅ＞Ｅ１となるまで再度開孔作業を行う。

本発明の制御方法を適用する出銑口油圧開孔機の一例を示す図である。 本発明の制御方法のフローチャートである。 本発明による制御方法におけるフィード圧力及びフィード速度と時間の関係を示すグラフである。

符号の説明

１：出銑口油圧開孔機
２：ロッド
３：ガイドセル
４：油圧ユニット
５：アクチュエータ（フィードモータ）
６：高炉出銑口
７：パルスジェネレータ
８：演算装置
８ａ：圧力検出計
９：熱エネルギー検出計

Claims (4)

1. ロッドの打撃と回転とフィードの組み合わせによって出銑口の開孔を行う油圧開孔機の制御方法において、
   前記ロッドのフィード圧力が所定の圧力以上であって前記ロッドの溶銑への突入開始を検出した後にロッドを所定時間前進させ、その後ロッドを引き抜いて出銑口から流出する溶銑の熱エネルギーが所定レベルに達すれば、出銑口の開孔が正常に完了したと判断することを特徴とする出銑口油圧開孔機の制御方法。
2. 前記ロッドの溶銑への突入開始は、前記ロッドのフィード前進速度が所定の速度に上昇したこと、前記ロッドのフィード前進流量が所定の流量に上昇したこと、前記ロッドのフィード圧力が所定の圧力迄低下したこと、前記ロッドの開孔深度が所定の距離以上になること、前記ロッドのドリフター回転圧が所定の圧力迄低下したこと、前記ロッドのドリフター回転数が所定の回転数以上になることあるいは前記ロッドのドリフターチェーン張力が所定の張力迄低下したことのいずれかもしくはいづれかを組合わせて検出することを特徴とする請求項１記載の出銑口油圧開孔機の制御方法。
3. 溶銑の熱エネルギーが所定レベルに達するまで請求項１又は２記載の制御方法を繰り返すことを特徴とする出銑口油圧開孔機の制御方法。
4. フィード圧力が所定の圧力まで上昇した場合にフィード方向を切り替え、前記フィード圧力が所定の圧力まで低下した場合に再度フィード方向を切り替えるジャミング防止制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の出銑口油圧開孔機の制御方法。
   

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