JP6451224B2 - 電気炉の操業方法 - Google Patents
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Description
このような電気炉を用いた金属材料の溶解操業においては、従来、金属材料を炉体内に装入する手段としてスクラップバケットが広く用いられている。
201はスクラップバケットで、本体たる円筒状の胴部202を上部に有し、底部が中央で両側に二つ割りに開く開閉扉203とされた形態のものである。
電気炉205への金属材料の装入は、スクラップバケット201内に金属材料を入れて保持させ、これを電気炉205の上方に持ち来して、底部の開閉扉203を中央で二つ割りに両側に開くことで行う。
このとき内部の金属材料は底部の開閉扉203を開くことで生じる開口から落下し、下方の炉体内に装入される。
例えば金属材料として鉄スクラップ等のスクラップ材料を用いる場合、スクラップの中には大きな板状のものも入っていれば、細かい粉状のものも入っていたりする。
この粉状のものは、ダライ粉等の金属の切削屑であったり、更にこれを細かく破砕したものであったりする。
このような粉状のものが金属材料中に含まれていると、その粉状の金属材料がスクラップバケット内で下方に沈み込んで二つ割りの開閉扉203の先端の合せ目204及びその近くに移動し、集まりやすい。
この場合、電気炉205の炉体206内への金属材料の装入に際して、スクラップバケット201の底部の開閉扉203を二つ割りに開くと、開閉扉203の先端の合せ目204近傍に集まっていた粉状のものが、開閉扉203の開動作に伴って生じた割れ目、即ち隙間(つまり開き始めの幅の狭い開口である)から炉体206内に広がりを生じながら落下する。
棚状の突出部208が粉状の金属材料の受け部となり易いためである。
図中220はそこに溜まった粉状の金属材料を示している。
出滓口212周辺に溜まった粉状の金属材料222は、出滓時の炉内への侵入空気等により溶け難い材料(粉物材料)となる問題が生じやすい。
この回転装置を備えた電気炉では、溶解中に炉体を電極に対し回転させ、当初コールドスポットにあった金属材料をホットスポットに、またホットスポットに位置していた金属材料をコールドスポットに位置移動させることで、ホットスポットとコールドスポットとで溶解の不均一の生じていた問題を解決することを狙いとしたものである(ここでは炉体を電極に対して周方向に約60度相対回転させることで、当初ホットスポットの周方向の中心部に位置していた電極を隣接するコールドスポットの周方向中心部に位置させるようにしている)。
但しこれらの特許文献には本発明の新規な課題についての開示はなく、またその解決手段についても開示するところはなく、本発明とは別異のものである。
このようにすることで、当初コールドスポットにあった金属材料をホットスポットに、またホットスポットに位置していた金属材料をコールドスポットに位置移動させることにより、炉体内での金属材料の溶解を均一化し易い利点が得られる。
図1及び図2は本実施形態の操業方法で用いる電気炉の構成を示した図である。
図1において、10は電気炉で、筒状(ここでは円筒状)の周壁部12及び炉底部14を備えた炉体16と、炉体16の上端の装入口18を開閉可能に閉鎖する炉蓋20と、炉蓋20を挿通して炉体16内に下向きに挿入される3本の電極22とを備えている。
炉体16内の金属材料の溶湯(溶鋼)は、炉体16全体を傾動させることで、出湯口27から取鍋23(図1)に向けて出湯される。
詳しくは、図7(イ)で示すように炉体16の中心Oと出湯口27の中心とを結ぶ線の延長線上において、炉体16の周壁部12を内外方向に貫通して出滓口29が設けられている。
本例では炉体16全体を上記出湯時とは反対の方向に傾動させることで、溶解操業の際に生じるスラグを出滓口29より外部に排出することができる。
図1において、34は炉体16を支持したまま傾動し、炉体16を傾動させる傾動体で、地面に設けられた炉台36により傾動自在に支持されている。
傾動体34を支持する炉台36の上面、及びこれに接する傾動体34の下向きに凸曲形状をなす脚部37の下面にはそれぞれ係合歯が形成されており、傾動の際これら係合歯の係合により炉台36に対する傾動体34のずれが防止されている。
傾動体34は炉体16を支持するための傾動床35を有し、炉体16は後述する回転装置32を介して、傾動体34の傾動床35で支持されている。
即ち回転装置は、イ)炉体を回転可能に傾動体上に支持する支持手段と、ロ)炉体と傾動体との間に設けられ、炉体をその中心軸線周りに回転案内するガイドレールと、ハ)炉体の側に設けられた、回転駆動力を受ける被駆動部と、ニ)傾動体側に設けられ、被駆動部と係合して、回転駆動力を被駆動部に伝える駆動部材と、ホ)傾動体側に設けられ、駆動力を発生させる駆動源と、を備えて構成し、傾動体と一体に傾動する形態で設けておくことができる。
先ずは傾動機構について説明する。
図2に示すように、傾動体34の図中右端には駆動シリンダ38の一端側が回転可能に連結されている。駆動シリンダ38の他端は地面側に回転可能に連結されており、この駆動シリンダ38を伸長させることで傾動体34は炉体16とともに図中左側が下向き、右側が上向きになる様に傾動する。これにより炉体16内の溶湯が出湯口27から取鍋23に向けて出湯される。
回転装置32は多数の立壁を備えた円形リング状の支持フレーム40を有しており、この支持フレーム40の上面に炉体16が載置固定されている。
リング状の支持フレーム40の内周部下面にはリング状歯車体42が設けられ、その内周の円周面に沿って歯形が形成されている。
内輪部46を包むようにコ字形断面の外輪部48が配設されており、外輪部48の凹面と内輪部46の凸面即ち上下面及び外周端面との間には、コロ軸受49が介設されている。
この実施形態では、支持フレーム40,歯車体42,ベアリング部材44が支持手段を構成し、そのうちベアリング部材44における内輪部46,外輪部48がガイドレールを兼ねて構成されている。
また歯車体42の歯形が被駆動部を、歯車体55,53が駆動部を、更に油圧モータ52が駆動源を構成している。
一方、傾動床35側の架台58上に駆動シリンダ59によって内外方向へ直線進退させられる栓部材60が設けられている。栓部材60は外方側に位置する先端部が先端方向へ漸次縮径する円柱体となっており、栓部材60の後端は駆動シリンダ59のロッド61に連結されている。
通常、スクラップ等の金属材料は複数回に分けて炉内に装入され、本例では金属材料を2回に分けて炉内に装入するものとする。
70はスクラップバケットで、本体たる円筒状の胴部72を上部に有し、底部が中央で両側に二つ割りに開く開閉扉73とされた形態のもので、75は開閉扉73の閉鎖側の先端の合せ目である。
開閉扉73は、図示しない巻上機とワイヤで連結されており、巻上機でワイヤを巻上げ又は巻下げることにより、開閉扉73が中央で二つ割り状態に開閉される。
本例では、炉体16を原位置から反時計方向に回転させ、炉体16の中心Oと出湯口27の中心とを結ぶ方向と、スクラップバケット70における開閉扉73の合せ目75が延びる方向とが、図7(ロ)で示す交差角度αが60°となる位置で炉体16を回転停止させる。
このとき、出湯口27は、粉状の金属材料が集まって落下してくる開閉扉73の合せ目75から周方向に離れた所に位置しているため、スクラップバケット70から落下した粉状の金属材料が出湯口27周りに多量に溜まってしまうのを回避することができる。
また本実施形態では、出湯口27と径方向の反対位置に位置する出滓口29についても開閉扉73の合せ目75から周方向に離れた所に位置しているため、スクラップバケット70から落下した粉状の金属材料が出滓口29周りに多量に溜まってしまうのを回避することができる。
ボーリングが完了し電極22が炉底部14近くに到ったところで、電極22周囲の材料を溶解させていく(図8(B))。
これにより電極22の周りに未溶解金属が無くなると、炉体16を電極22に対して相対回転させることが可能となる。尚、図中炉内を網点で示した部分が未溶解金属材料、白地で示した部分が溶解金属材料である。この段階ではいまだ極端な溶解の不均一は生じていない。
ここで炉体16は原位置から図中反時計方向に60°回転した位置にあるため、炉体16はそのままの状態で炉蓋20を旋回回避させた後、スクラップバケット70から炉内に金属材料を落下させる。
この追装時においても、出湯口27及び出滓口29は粉状の金属材料が集まって落下してくる開閉扉73の合せ目75から離れた所に位置しているため、スクラップバケット70から落下した粉状の金属材料が出湯口27周り及び出滓口29周りに多量に溜まってしまうのを回避することができる。
そこで炉蓋20を上方に離間させた状態で炉体16を図中時計方向に原位置まで回転させ、未溶解の金属材料をホットスポットに移動させる((図8(E))。この状態で炉蓋20を閉鎖して電極22からの放電を開始することで未溶解の金属材料に対して電極22からの加熱を効果的に行うことができる。そして図8(F)で示すように炉内に装入された金属材料の溶解を完了する。
これにより出湯口27周辺で粉状の金属材料が溜まってしまって、これが溶解の際に、溶け残ってしまう問題、及び出滓口29周りに溜まった粉状の金属材料が、出滓時の侵入空気等により溶け難い材料(粉物材料)となる問題、を解決することが可能である。
更に鉄鋼以外の金属を溶解する電気炉の操業方法に適用することも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
12 周壁部
14 炉底部
16 炉体
18 装入口
20 炉蓋
22 電極
26,208 突出部
27,210 出湯口
29 出滓口
32 回転装置
70 スクラップバケット
73 開閉扉
75 合せ目
Claims (3)
- (a)筒状の周壁部及び炉底部を備えた炉体と、
(b)炉蓋の側に下向きに設けられた複数の電極と、
(c)前記炉体を上下方向の軸線回りに前記電極に対し相対回転させる回転装置と、
を備え、該炉体の上方に位置させたスクラップバケットの底部の開閉扉を開き、生じた開口部から、内部に保持した金属材料を該炉体内に落下させる装入工程を実施した後、金属材料を溶解する電気炉の操業方法であって、
前記装入工程において、前記炉体の中心と該炉体に備えた出湯口の中心とを結ぶ方向が、前記スクラップバケットにおける前記開閉扉の閉鎖側の合せ目が延びる方向に対して30°以上の角度で交差する位置関係となるまで、該炉体を前記回転装置により回転させ、該位置関係の下で前記スクラップバケットの開閉扉を開いて前記金属材料の装入を行うことを特徴とする電気炉の操業方法。
- 請求項1において、前記電気炉は前記炉体の中心と前記出湯口の中心とを結ぶ線の延長線上に出滓口が設けられていることを特徴とする電気炉の操業方法。
- 請求項1,2の何れかにおいて、前記装入工程の後の金属材料の溶解中に、前記炉体を回転させる回転工程を実行することを特徴とする電気炉の操業方法。
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