JPH1129814A - アーク炉の装入材料予熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーク炉の装入材料予熱装置において、装入
材料予熱装置を設置するための工場全体の設備費用を削
減するとともに、既設の工場に装入材料予熱装置を増設
することを可能とする。 【解決手段】 本発明のアーク炉の装入材料予熱装置に
おいて、装入材料を予熱する材料容器１は従来技術のよ
うに移動装置２の上に固定されずに着脱可能であること
を特徴とする。材料容器１を移動装置２から分離してク
レーン７にて工場内の低い位置に移動し、材料容器１頂
部の原材料投入部４から材料を投入する。材料投入後、
クレーン７で材料容器１を移動装置２上の所定位置に載
置する。移動装置２の水平移動により材料容器１を予熱
位置２１に定置し、材料を予熱する。予熱完了後、材料
容器１を炉体上部に定置し、材料をアーク炉３内に装入
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の溶解、
溶融金属の精錬に使用されるアーク炉の装入材料予熱装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】精練用のアーク炉として、炉内に投入し
た金属材料の上方に配置した電極と、炉底あるいは側壁
等の炉壁に取り付けた電極との間に電流を流し、金属材
料の溶解、溶融金属の精錬を行なう直流アーク炉、また
炉内に投入した溶融金属の上方に配設した三本の電極間
に電流を流し、金属材料の溶融、溶融金属の精錬を行な
う交流アーク炉が知られている。この種のアーク炉にお
いて、溶解・精練中に発生する高温の排ガスの顕熱を利
用して炉内に装入する金属材料の予熱を行なえば、溶解
・精練に要する熱エネルギーを節約することができる。

【０００３】アーク炉の排ガス顕熱を利用した装入材料
の予熱装置として、従来から種々の装置が提案されてい
る。炉蓋上に設けられるシャフトと呼ばれる予熱容器内
に装入材料を保持し予熱する方法は、アーク炉から出た
高温の排ガスを直接利用できることから熱回収面では有
利な方法であるが、一方でシャフト内の下端に設けられ
る材料の保持ゲートは、シャフト内への材料投入時は落
下衝撃荷重を受け、また予熱中は高温の排ガスに曝され
るという問題があった。

【０００４】この問題を解消するため特開平８−２８５
４７６号公報に記載された発明は、材料を予熱するため
のシャフトを水平方向に移動自在に設け、シャフト頂部
に原料投入部と排ガスの出口、シャフト底部に投入され
た材料を保持するための保持ゲートと排ガスの入口を設
けた。シャフトをアーク炉近傍の予熱位置に移動し、装
入材料バケットをシャフトの上方に配置して装入材料バ
ケットからシャフト頂部の原料投入部を通して装入材料
をシャフト内に投入し、シャフトの排ガス入口からアー
ク炉の排ガスをシャフト内に導入することによって装入
材料の予熱を行なう。予熱を完了した後にシャフトを炉
体上方に水平移動し、シャフト底部の保持ゲートを開放
することによって装入材料を炉内に装入する。これによ
ってシャフト内の下端に設けられた保持ゲートが高温に
曝されることなく予熱を行うことが可能となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、装入材料を予熱するシャフトは炉体の上方に固定し
てあるいは水平方向に移動可能に配置される。該シャフ
トに装入材料を投入するに際しては、装入材料バケット
に装入材料を搭載し、該装入材料バケットをクレーンに
よってシャフトの上方に配置し、前記装入材料バケット
の底部に設けられたゲートを開放することによって行わ
れる。上記のような構成上、工場に設置するクレーンの
揚程は、炉体の高さとシャフトの高さと装入材料バケッ
トの高さを総合した高さが必要となり、工場新設におい
ては建設費用の増大を招き、既設工場に予熱装置を増設
するに際しては、既設クレーンの揚程次第では設置が不
可能となる。

【０００６】また、特開平８−２８５４７６号公報に記
載された発明においては、シャフトの水平方向の移動は
レール上に架設された台車によって行なわれる。このよ
うな水平方向に移動する台車を載せるレールを保持する
ためには、四隅に柱を有する架台を構成することが必須
であり、工場内における設備配置のコンパクト化を阻害
する。また、既設工場に予熱装置を増設するに際して
は、該レールとレールを保持する架台を設置する余地が
存在しない場合もある。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決し、装入材料
予熱装置を設置するための工場全体の設備費用を削減す
るとともに、既設の工場に装入材料予熱装置を増設する
ことを可能とするためになされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、装入
材料１８を予熱する材料容器１は従来技術のように移動
装置２の上に固定されずに着脱可能であることを特徴と
する。材料容器１に装入材料１８を投入するに際して
は、材料容器１を移動装置２から分離してクレーン７に
て工場内の低い位置に移動し、材料容器１頂部の装入材
料投入部４から材料を投入する。そのため、従来装置に
比較して工場のクレーン７の揚程を低くすることが可能
になる。材料投入後、クレーン７で材料容器１を搬送し
て移動装置２上の所定位置に載置する。移動装置２の水
平移動により材料容器１を予熱位置２１に定置すると、
アーク炉３の排ガスが材料容器１内を通過し、材料が予
熱される。予熱完了後、移動装置２の水平移動により材
料容器１を炉体上部に定置し、材料容器１の装入材料排
出ゲート５を開くことによって材料をアーク炉３内に装
入する。

【０００９】即ち、本発明の要旨とするところは次の通
りである。 （１）炉体あるいは炉蓋１０に炉内ガスを排出するため
の排ガスダクト１１を有するアーク炉３において、材料
容器１と前記材料容器１を載せて水平方向に移動可能な
移動装置２を有し、前記材料容器１は前記移動装置２に
着脱可能であり、前記材料容器１はクレーン７による吊
り上げのためのフックを有し、前記材料容器１の頂部に
装入材料投入部４を設け、前記材料容器１の下部に装入
材料排出ゲート５を設け、前記材料容器に前記アーク炉
からの排ガスを導入する排ガス入口８とこの排ガスを排
出する排ガス出口９を設け、前記材料容器１を載せた前
記移動装置２が予熱位置２１にあるときに前記アーク炉
３の排ガスを前記材料容器１の排ガス入口８に導く排ガ
スダクト１１を有し、前記材料容器１を載せた前記移動
装置２が炉内装入位置２２にあるときに前記装入材料排
出ゲート５を開いくことでアーク炉３内に装入材料を装
入することを可能にしてなることを特徴とするアーク炉
３の装入材料予熱装置。 （２）移動装置２にフード１３を設け、該フード１３は
装入材料を材料容器１から炉内に投入する際、炉体の上
部の開口部を覆うことが可能に形成してなることを特徴
とする前記（１）に記載のアーク炉３の装入材料予熱装
置。 （３）アーク炉３の炉蓋１０を移動装置２に固定し、該
炉蓋１０は移動装置２が予熱位置２１にあるときに炉体
の上部の開口部を覆うことが可能に形成してなることを
特徴とする前記（１）又は（２）に記載のアーク炉３の
装入材料予熱装置。 （４）移動装置２が固定軸を中心に旋回移動するように
形成してなることを特徴とする前記（１）又は（２）に
記載のアーク炉３の装入材料予熱装置。

【００１０】

【発明の実施の形態】アーク炉装入材料を予熱する材料
容器１は、その頂部から材料を投入し、予熱完了後はそ
の底部から材料をアーク炉３内に装入するため、シャフ
ト状の形状をなす。材料容器１はその外周部にクレーン
７によって吊り上げるためのフック６を有している。材
料容器１の頂部は装入材料投入部４であって、開口して
いる。材料容器１底部の装入材料排出ゲート５は、閉じ
ているときは材料容器１内に装入材料１８を保持するた
めの底部を構成し、開くことによって内部の装入材料１
８が下方に排出される。材料容器１は排ガス入口８と排
ガス出口９を有する。材料予熱時は、アーク炉３から排
出した高温の排ガスを排ガスダクト１１を経由して材料
容器１内に導入するため、材料容器１の排ガス入口８と
アーク炉３からの排ガスダクト１１が接続される。材料
容器１の内壁は、材料予熱時は高温に曝されるため、水
冷構造ないし耐火物被覆構造とする。

【００１１】予熱前の装入材料１８を材料容器１に投入
するに際し、材料容器１はクレーン７によって材料投入
位置２３に運ばれる。通常は材料投入位置２３は地表レ
ベルに近い低い位置にあり、リフティングマグネット付
きクレーン１７やベルトコンベアあるいは投入バケット
を介して材料容器頂部の装入材料投入部４から材料容器
１内に材料を投入する（図３）。装入材料の予熱時、炉
内への投入時、いずれも炉内からの排ガスが材料容器１
の頂部の開口を通して工場内に排出しないよう、装入材
料を材料容器１に投入した後は材料容器１に容器蓋１６
をかぶせることが有効であるが、該容器蓋１６は材料投
入位置２３において材料投入後に装着することが効果的
である。

【００１２】材料容器１を載置する移動装置２は、水平
方向に移動可能である。クレーン７で材料容器１を吊り
上げることにより、材料容器１を移動装置２上に載置
し、また移動装置２から吊り上げて分離することができ
る。その第１の実施態様においては、図２に示すように
移動装置２は台車を構成し、レール上を直線移動する。
移動装置２の移動により、材料容器１を予熱位置２１と
炉内装入位置２２に定置することができる。予熱位置２
１において、アーク炉３からの排ガスを導入するため、
排ガスダクト１１を材料容器１の排ガス入口８に接続す
る。図２(a) において材料容器１は予熱位置２１にあ
り、炉蓋１０に接続された排ガスダクト１１が材料容器
１の排ガス入口８に接続され、排ガスが材料容器１内に
導入される。材料容器１の排ガス出口９は集塵ダクト１
２を介して集塵装置に接続され、排ガスが排出される。
材料の予熱が完了すると、移動装置２の移動により図２
(b) に示すように材料容器１は炉内装入位置２２に移動
する。材料容器１の装入材料排出ゲート５を開くことに
より、材料容器１内の予熱された装入材料は炉内に装入
される。装入材料排出ゲート５が図２(b) に示すように
下方に観音開きする形式の場合、開いた装入材料排出ゲ
ート５が炉体に当たらないよう、移動装置２は十分な高
さを確保する必要がある。

【００１３】従来技術においては移動装置２上に固定さ
れた材料容器１に対して装入材料の投入が行われるのに
対し、本発明法においては予め別の位置で装入材料の投
入が完了した材料容器１を移動装置２に載置する方法を
採用するため、クレーン７の揚程を低くすることが可能
となる。９０トンアーク炉を例に取ると、従来法では炉
体高さ９ｍ＋材料容器高さ９ｍ＋材料投入バケット高さ
９ｍで合計２７ｍの揚程が必要であったが、本発明法で
は材料投入バケット高さが不要となったため、合計１８
ｍの揚程があれば本発明法の装入材料予熱装置を設置す
ることが可能である。

【００１４】材料容器１の内壁を水冷構造とする場合、
冷却水を循環するため、材料容器１を移動装置２に載置
した時点で移動装置２に配置された冷却水給排水ホース
を材料容器１の冷却水配管に接続する。材料容器１をク
レーン７を用いて移動装置２から移動するに先立ち、材
料容器１の冷却水配管に接続した冷却水給排水ホースを
外す。装入材料排出ゲート５を油圧駆動とする場合の油
圧配管などのユーティリティが存在する場合は、冷却水
給排水ホースと同様に着脱を行なう。

【００１５】移動装置２の材料容器１載置位置の直下に
フード１３を設け、移動装置２を炉内装入位置２２に移
動したときにフード１３が炉体の上面の開口部を覆うよ
うに配置し、さらに同じ位置において材料容器１の排ガ
ス出口９と連結可能な集塵ダクトを設け排ガスを吸引す
ることにより、材料容器１から炉内への材料装入を行な
う際、炉内から排出される排ガスを該フード１３で補足
して集塵し、外部への粉塵の排出を防止することができ
る。

【００１６】図２に示すように炉蓋１０を移動装置２に
固定することにより、炉蓋１０の移動も移動装置２によ
って同時に行なうことができる。

【００１７】本発明の第２の実施態様においては、図１
に示すように、移動装置２が固定軸を中心に旋回移動す
るように構成することが可能である。図１において、固
定した旋回軸を囲む軸受に旋回アーム１５が接続され、
該旋回アーム１５の先端に材料容器１が載置される。旋
回アーム１５の旋回により、材料容器１は予熱位置２１
と炉内装入位置２２の間を移動することが可能である。

【００１８】本発明の第１の実施態様のように移動装置
２がレール上を水平移動する態様を採用すると、レール
を固定する架台をレール装置の四隅に設置することが必
要となり、装置全体が大型化すると共に、既設工場の改
造で予熱装置を導入する場合には既設設備との取り合い
上設置が不可能となる場合も発生する。それに対し、本
発明の第２の実施態様のように旋回方式とする場合は、
移動装置２の支持は旋回軸１ヶ所のみで可能であるた
め、装置全体をコンパクトにすることが可能となり、第
１の実施態様が採用困難な既設工場の改造が可能となる
場合もある。

【００１９】第２の実施態様において、旋回アーム１５
の材料容器１載置場所直下にフード１３を設けること
は、第１の実施態様同様の効果を発揮することができ
る。

【００２０】第２の実施態様においては、図１に示すよ
うに、炉蓋１０を炉上位置と待機位置との間を移動させ
る装置として炉蓋旋回装置１４を採用することが可能で
ある。既設アーク炉３において既にかかる旋回式の炉蓋
旋回装置１４が設置されている場合は、第２の実施態様
の採用により、既設の炉蓋旋回装置１４を更新すること
なく本発明の装入材料予熱装置を導入することが可能と
なる。

【００２１】材料容器１の排ガス入口８に接続する排ガ
スダクト１１を、旋回アーム１５と同期して旋回するよ
うに構成すれば、予熱位置２１と炉内装入位置２２の双
方の位置で必要となる排ガスダクト１１を１つの排ガス
ダクトで兼用することが可能となる。また、排ガスダク
ト１１は、炉蓋１０の排ガス出口と材料容器１の排ガス
入口８との間を直接つなぐように配置することもでき
る。

【００２２】１回のアーク炉の溶解・精練で排出される
排ガスのすべてを装入材料の予熱に利用すると、予熱が
過剰になる場合がある。このような場合、材料容器１の
排ガス入口８の近くに正規の排ガス出口９の他に別の排
ガス出口を設け、余剰の排ガスをこの別の排ガス出口か
らバイパスして排出させることができる。この排ガスの
バイパスは、排ガスダクト１１の途中にバイパスルート
を設けることによっても実現することができる。

【００２３】

【実施例】図１に示すように、９０トン直流アーク炉に
おいて、旋回式の移動装置２を有する本発明の装入材料
予熱装置を設置した。既設の工場建屋およびアーク炉に
装入材料予熱装置を増設する形態をとった。アーク炉３
の炉蓋１０は既設の炉蓋旋回装置１４によって操作され
ており、この既設炉蓋旋回装置をそのまま撤去せずに用
いる形態とした。

【００２４】旋回式の移動装置２は、旋回半径を７ｍと
し、炉内装入位置と予熱位置との間の旋回角度は１２０
°とした。旋回角度は、９０°から１８０°の間で、工
場のレイアウトに従って選択することができる。材料容
器１は高さ８ｍ、直径４．５ｍの円筒形容器とし、側壁
は水冷配管による水冷構造とした。冷却水は、材料容器
１を移動装置２に載置したときに冷却水給排水ホースと
接続して供給する。材料容器１の頂部は装入材料投入部
４として開口しており、下部には旋回して開閉する装入
材料排出ゲート５を設けている。装入材料排出ゲート５
は閉じた状態で材料容器の底部をなし、装入材料を受け
入れることが可能になり、装入材料排出ゲートを開くこ
とで予熱を完了した装入材料をアーク炉内に装入するこ
とができる。本実施例では材料容器１の排ガス入口８は
材料容器１の上部に配置し、移動装置２に設置した排ガ
スダクト１１と接続するようにした。また、材料容器１
の排ガス出口９は材料容器１の下部に配置し、材料容器
１が予熱位置にあるときに集塵ダクト１２と接続するよ
うにした。

【００２５】材料容器１は、まず地表面近くにある材料
投入位置２３にクレーン７で運ばれる。装入材料１８
は、リフティングマグネット付きクレーン１７によって
吊り上げられ、装入材料投入部４を通じて材料容器１に
投入される。材料投入が完了したら、材料容器１はクレ
ーン７で運ばれ、移動装置２の所定位置に載置される。
冷却水給排水配管、ユーティリティ配管は、このときに
材料容器１に接続される。次に移動装置２の旋回によっ
て材料容器１を予熱位置２１に定置し、同時に炉蓋旋回
装置１４の旋回で炉蓋１０をアーク炉上に移動する。炉
蓋１０の上の排ガス出口が排ガスダクト１１と接合され
る。このあと、前のヒートの溶解・精練がアーク炉内で
行われ、アーク炉からの排ガスが排ガスダクト１１を通
じて材料容器１に供給され、材料容器１内の装入材料１
８を加熱して集塵ダクト１２から排出される。前のヒー
トの溶解・精練完了とともに装入材料１８の予熱も完了
する。アーク炉の装入材料装入準備が完了すると、まず
炉蓋旋回装置１４の作動で炉蓋１０が待避位置に移動
し、移動装置２の旋回で材料容器１を炉内装入位置２２
に定置する。次いで装入材料排出ゲート５を開くことで
材料容器１内の装入材料１８がアーク炉３内に装入を完
了する。

【００２６】

【発明の効果】材料を予熱する材料容器１を移動装置２
から着脱可能とすることにより、材料容器１への装入材
料の投入を移動装置２上とは別の位置で実施可能とし、
少ないクレーン７の揚程でアーク炉３の装入材料予熱を
可能とした。また、旋回式の移動装置２の採用により、
少ないスペースで装入材料予熱装置の設置を可能とし
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体図であり、(a) は材料容器が炉内
装入位置にあるときの正面図、(b) は(a) と同じときの
平面図、(c) は材料容器が予熱位置にあるときの平面図
である。

【図２】本発明の全体図であり、(a) は材料容器が予熱
位置にあるときの正面図、(b)は材料容器が炉内装入位
置にあるときの正面図である。

【図３】本発明の材料容器に装入材料を投入するときの
正面図である。

【図４】本発明の図１(c) のＡ−Ａ’面で切断した縦断
面図に更に集塵機を表示した縦断面図である。

【符号の説明】

１ 材料容器 ２ 移動装置 ３ アーク炉 ４ 装入材料投入部 ５ 装入材料排出ゲート ６ クレーン吊り上げ用フック ７ クレーン ８ 排ガス入口 ９ 排ガス出口 １０ 炉蓋 １１ 排ガスダクト １２ 集塵ダクト １３ フード １４ 炉蓋旋回装置 １５ 旋回アーム １６ 容器蓋 １７ リフティングマグネット付きクレーン １８ 装入材料 １９ 集塵機 ２１ 予熱位置 ２２ 炉内装入位置 ２３ 材料投入位置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体あるいは炉蓋に炉内ガスを排出する
   ための排ガスダクトを有するアーク炉において、材料容
   器と前記材料容器を載せて水平方向に移動可能な移動装
   置を有し、前記材料容器は前記移動装置に着脱可能であ
   り、前記材料容器はクレーンによる吊り上げのためのフ
   ックを有し、前記材料容器の頂部に装入材料投入部を設
   け、前記材料容器の下部に装入材料排出ゲートを設け、
   前記材料容器に前記アーク炉からの排ガスを導入する排
   ガス入口とこの排ガスを排出する排ガス出口を設け、前
   記材料容器を載せた前記移動装置が予熱位置にあるとき
   に前記アーク炉の排ガスを前記材料容器の排ガス入口に
   導く排ガスダクトを有し、前記材料容器を載せた前記移
   動装置が炉内装入位置にあるときに前記装入材料排出ゲ
   ートを開くことでアーク炉内に装入材料を装入すること
   を可能にしてなることを特徴とするアーク炉の装入材料
   予熱装置。
2. 【請求項２】 移動装置にフードを設け、該フードは装
   入材料を材料容器から炉内に投入する際、炉体の上部の
   開口部を覆うことが可能に形成してなることを特徴とす
   る請求項１に記載のアーク炉の装入材料予熱装置。
3. 【請求項３】 アーク炉の炉蓋を移動装置に固定し、該
   炉蓋は移動装置が予熱位置にあるときに炉体の上部の開
   口部を覆うことが可能に形成してなることを特徴とする
   請求項１又は２に記載のアーク炉の装入材料予熱装置。
4. 【請求項４】 移動装置が固定軸を中心に旋回移動する
   ように形成してなることを特徴とする請求項１又は２に
   記載のアーク炉の装入材料予熱装置。