JPS62246283A - 電気炉の操業管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋳鉄や非鉄金属等の溶解に用いられる誘導溶
解炉等の電気炉の操業管理方法に関する。

（従来の技術） 電気溶解Ｆを使用して金属を溶解し所望温度の溶湯を調
製する場合には、一般に、溶解工程中、炉内の溶湯状態
等を直接視認することができないことから、被溶解材料
を数回に分けて、適当な時期を計らって炉内に投入し、
投入終了後において被溶解材料がほぼ溶解し終える時期
に分析資料の採取を行ない、続いて溶湯温度を測定し、
その測定温度から目標温度（出湯温度）に達するのに要
する電力量を算出し、電気溶解炉への積算電力量がその
算出し次電力量に等しくなっ友とき電気溶解炉への電力
供給ｔＳ断する方法が採用される。

そして、このような電気炉による溶湯調整法を採用する
にあ几りでの電気炉の操業管理方法として、従来、被溶
解材料の投入、分析資料の採取及び溶湯温度の測定等の
各時期を演算により求め、その演算値に従って各時期を
作業者に指示するようにしｔものがある。（特願昭５９
−　ｊ７０９５９号） かかる方法によれば、作業者の経験に基づく勘によシ各
時期を決定していたときとは違い、材料投入の遅れがな
くなって炉内材料の過昇温を防止でき、その過昇温によ
る炉壁損耗や水蒸気爆発等を防止できると共にそれによ
るエネルギー損失を低減せしめることができる。ま几、
溶湯の分析を同一基準で行なうことが可能となり、分析
結果のばらつきが小さくなって、製品の品質管理を適正
に行なうことができ、さらには、作業者の違いによるば
らつきが小さくなり。

製品の品質均一化が図れる、というものでおる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かかる従来法を採用したとしても、電気
溶解炉の出湯先である前炉や注湯ラインの状況がわから
ないために、前炉の残湯量が多く溶解炉からの１回分の
出湯量の入る時期になっていないかもしれないのにもか
かわらず、溶湯を早期に出湯温度まで昇温させておき、
その状態で待機となる場合かあＶ％この場合、その待ち
時間分だけ放熱によるエネルギー損失が発生するという
問題があシ、ま友、前炉内の溶湯温度が変動したり或い
は同残湯量が出湯毎に変っｅ５し友場合、溶解炉から一
定温度で出湯しても、前炉からの出湯温度にばらつきを
生ずるという問題もある。

本発明の目的は、出湯温度での待機による放熱エネルギ
ーロスをなくすことができ、しかも前炉からの出湯温度
全も調整することができる。

電気炉の操業管理方法を提供するにら乙。

（問題点を解決する几めの問題点） そのため、本発明方法は。

電気溶解炉の運転中の入力電力量を測定し、溶解開始時
における残湯量や残湯温度、被溶解材料の１回目投入量
、および前記電気溶解炉の昇温特性値に基づいて所定の
２回目材料投入銀度に達するのに要する第１期電カニＩ
Ｊｔ全算出し、前記電気溶解炉の前記入力電力量が第２
期電力量と等しくなりｌことき被溶解材料の２回目投入
を指示し、被溶解材料の２回目投入ｇｋ′４に基づいて
所定の３回目材料投入温度に達するのに要する第２期電
力量を算出し、前記電気溶解炉の前記入力電力量が第２
期電力量と等しくなっｌことき被溶解材料の５回目投入
を指示し、以後上記の過程を繰り返し被溶解材料を所定
回数投入し１次に該材料の全投入量や使用電力量等に基
づいて所定の分析資料採取温度および目標の溶湯測定温
度に達するのに要する各電力量を算出し、前記電気溶解
炉の前記入力電力量が該電力量と等シ、＜なっ７−どき
分析資料の採取および溶湯温度の測定を夫々指示し、し
かる後、前記電気溶解炉の出湯先である前炉での残湯量
及びその変化率に基づいて前記電気溶解炉の出湯時期を
算出し、かつ前記前炉での残湯量、出湯温度に基づいて
前記電気溶解炉の出湯温度を算出すると共に該出湯温度
に達するのに要する終期電力量を算出し、前記入力電力
量と該終期電力１との等しくなる時期が前記出湯時期に
応じるように前記電気溶解炉の終期加熱２行うことを特
徴としている。

（作　　用） かかる構成において、溶湯を出湯温度まで加熱する終期
加熱にあ次す、前炉での残湯量ならびに残湯減少率から
前炉に溶解炉の一回の出湯量が入る時期、即ち溶解炉の
出湯時期を算出し、終期加熱は、この出湯時期に合せて
行うようにしたことから、出湯温度という高い温度で出
湯まで待機するということをなくずことができる。

ま友、この終期加熱にあ比って、その目標出湯温度を、
前炉の出湯温度、残湯量に応じて算出するようにしたこ
とから、前炉の出湯温度のばらつきを極力なくすことが
できる。

（実　施　例） 以下に、本発明の実施例につき図面を参照し゛りつ説明
する。

まず第１図は本発明実施装置とともに電気炉システムを
示したものである。

同図のシステムにおいて、役人材料バンカー１．２から
の材料は夫々計量コンベア３．４により所定量切出され
、運送用コンベア５，６吟を経て投入光経路ごとに向け
られ之各コンベア７Ａ、７Ｂ、　　・・・が各溶解炉８
Ａ、　８Ｂ、　・・・に投入される。各溶解炉８Ａ、　
８Ｂ、　　・・・には出湯トリベ９Ａ、９Ｂ、・・・が
割当てられ、溶解炉８Ａ、８Ｂ。

・・・内の溶湯は夫々対応する出湯トリベ？Ａ、９Ｂ。

・・・によフ前炉１０Ａ、１０１３．・・・のいずれか
に向は出湯量れ、前炉１０Ａ、１０Ｂ、・・・内の溶湯
は夫々割当てられ次出湯トリベ１１Ａ、１［３，・・・
から鋳型等へ注湯される。

溶解炉８Ａ、　ａＢ、　　・・・は夫々誘導溶解用コイ
ル１２Ａ、１２Ｂ、・・・全備え、各コイル１２Ａ、１
２Ｂ。

−Ｋ　ｕ　％遮断器１３Ａ、　１３Ｂ、−・・、変圧器
１４Ａ。

１４Ｂ、・・・等を介して電流が流されて電力が供給さ
れ、これによシ各炉８Ａ、８Ｂ、　・・・は加熱される
。各遮断器１５Ａ、１３Ｂ、・・・と変圧器１４Ａ。

１４Ｂ、・・・との間には積算電力計１５Ａ、　ｔ　ｓ
Ｂ、・・・が接続され、溶解炉８Ａ、８Ｂ、　・・・へ
の入力電力量が積算電力計１５Ａ、　１５Ｂ、・・・に
ょシ計測される。１６Ａ、１６Ｂ、・・・は熱電対であ
り、それぞれ炉蓋８Ａ’、８Ｂ’、　・・・を開けて炉
８Ａ、　８７３．　　・・・内に浸漬することで溶湯の
測温を行なう友めのものである。ｔ７Ａ、１７Ｂ、、中
は各炉８Ａ、　８Ｂ、・・・内に配置された炉内重量計
であって、各炉８Ａ。

ａＢ、・・・内の重量はこれら炉内重量計１７Ａ、１７
Ｂ。

・・・によシ計測される。

１８Ａ、　１８Ｂ、・・・は熱電対であシ、これらの熱
電対１８Ａ、　１８Ｂ、・・・は、それぞれ出湯トリベ
１１Ａ、１１Ｂ、・・・内情湯温度、つまり前炉１０Ａ
。

１０Ｂ、・・・の出湯温度を測定する几めのものである
。１９Ａ、１９Ｂ、・・・は前炉１０Ａ、１０Ｂ、・・
・の残湯量検出器である。

２０はマイクロコンピュータシステム（以下、マイコン
システムという。）であり、このマイコンシステム２０
に、は、前記の積算電力計１５Ａ。

１５Ｂ、・・・、炉内重量計１７Ａ、　１７Ｂ、・・・
の他、操作盤２１．２２　、熱電対変換器２３Ａ、　２
３Ｔ３．・・・及び２４Ａ、２４Ｂ、・・・、アンドン
２５、温度表示器２６Ａ、　２６ｆ３．・・・、パーソ
ナルコンピュータシステム（以下、パソコンシステムと
いう。）２７が接続されており、マイコンシステム２０
は、これらの装置からデータを取込み、演算処理を行い
、また作業指示を出力させたりするが、そ操作盤２１は
、役人材料バンカー１．２．コンベア５〜６及び７Ａ、
　７Ｂ、　　・・・などの起動・停止等を操作するｔめ
のものである。操作盤２２は炉蓋８Ａ、８Ｂ’、・・・
の開閉や材料の投入などを操作するためのものである。

熱電対変換器２５Ａ、２３Ｂ、・・・及び２４Ａ、２４
Ｂ。

・・・は、夫々対応する熱電対１６Ａ、１６Ｂ、・・・
及び１８Ａ、１８Ｂ、・・・の出力をマイクロコンピュ
ータ２０が処理できるかたちの信号に変換し、マイクロ
コンピュータ２０に入力する機能を有する。

パソコンシステム２７ｉ、マイコンシステム２０と作業
者との対話用のものであり、キーボード本体２８とモニ
タ２９と外部記憶装［３０とを具備している。第２図は
その処理内容を示すフローチャートである。

同図において、このパソコンシステム２７は、まずステ
ップ■にてイニシャル処理を行ない、その終了後友だち
にステップ■の処理によフモ二夕２９の画面上に選択メ
ニューを表示する。

業者は、キーホードラ７ＩＣたいて、それらのいずれか
を選択する。その選択により、ステップ■〜■のいＶれ
かへ進み、ステップ■のときはステップ■、ステップ■
のときはステップ■、ステップ■のときはステップ■、
ステップ■のときはステップ０の各処理を直ちに行なう
ようになる。

ステップ■においては、溶解炉８Ａ、　８Ｂ、　内の状
態の表示処理を行なう。すなわち、マイコンシステム２
０から炉内重量、温度、昇温演算結果等のデータを取り
込み、このデータに基づき６炉８Ａ、　８Ｂ、・・・の
状態をモニタ２９の画面上に表示させる。ま友、材料等
のハンドＩ／Ｐ機能を有する。

ステップ■では、作業標準の設定及びその設定用画面表
示処理全行なうようになっており、作業者は画面の表示
に従いキーボードをたたいて、１チヤージの材料投入量
、投入指示時温度、分析採取指示時の温度、測温指示時
の温度、出湯温度等の値を各材料毎に入力する。尚、通
常、測温指示時の温度は出湯温度よりも５０℃低い値に
設定される。

ステップ■では、溶解炉８Ａ、８Ｂ、・・・からの使用
溶解炉の選択ならびにその選択用画面表示処理を行なう
ようになっていて、モニタ２９の画面上に溶解炉８Ａ、
８Ｂ、・・・の各々に対応する炉ナンバー並びに複数の
作業標準を表示し、作業者はキーボードによシ炉ナンバ
ーを選択し且つその炉に対する作業標準を選択する。

ステップ■においては、通常の作業標準の出湯温度以外
で、そのチャージのみ出湯する場合の変更および昇温特
性Ｃの設定を行なう。

ステップ■〜■の処理が終わると、ステップ０に進む。

このステップ０では、マイコンシステム２０とのデータ
通信処理を行なう。

七の処理終了後、ステップ■において、モニタ２９画面
上に１選択画面の有無を作業者に問いかける表示全行い
、作業者によジ、無いと入力され九ときはステップ■に
戻フ、ま友何か選択され友ときは、ステップ■〜■のい
ずれかに進むことになる。

次に、マイコンシステム２０は、２台のマイクロコンビ
エータ（以下、マイコンという。）３２．５５からなっ
ており、夫々第３図あるいは第４図にフローチャートで
示す処：１ｆｆｌ　’に行うようにされている。

まず、マイコン６５は、材料の供給、電力使用量の取込
みなどを行うようにされている。

第３図に示すように、まずステップ＠にてイニシャル処
理を行ない、次いでステップのにおいてコンベアスピー
ド等の設定値取込みを行９゜そして、ステップのにおい
て、コンベアスピード等の設定値が変更てれていないか
？チｘｙりする。ここで、　Ｙｅｓであると趣は直ちに
ステップ［相］に進み、　　ＮＯであるときはステップ
＠を経て本ステップＯでＹｅｓが出てからステップ［有
］に進む。

ステップ■においては、積算電力計１５Ａ。

１５Ｂ、・・・からの信号より溶解炉ＯＡ、　８Ｂ、・
・・への入力電力ｆを取込ｆｆ。

次いで、ステップ［相］において、操作盤２１における
計量指示スイッチがオンであるか否かが判断され、　Ｙ
ｅｓであればステップ＠を介してステップＯＶｃ進み、
ＮＯであれば直接ステップのに進む。

ステップ■においては、コンベアスピード等から材料が
計量コンベア３ろるい￥１４上のどの辺の位置に来てい
るかを演算により求め、これにて計量を行なう。

ステップＯにおいては、操作盤２１の排出指示スイッチ
がオンであるか否かが判断され、Ｙｅ＋ｓであればステ
ップＯを介してステップＯＫ進み、ＮＯであればステッ
プ＠へ進む。

ステップ■では、ステップのにおける計量値の取込みを
行なう。

ステップのにおいては、排出指示スイッチがオフである
か否かが判断され、　Ｙｅｓの場合にはステップ＠を介
してステップ＠へ進み、ＮＯの場合には直接、ステップ
■へ進む。

ステップのにおいては排出指示スイッチオフ後の計量値
を取込み、排出量を算出する。

そしてステップ■において、各コンベア５゜６．７Ａ、
７Ｂ、・・・のスピード４＋〉から該各コンベア５．６
．７Ａ、７Ｂ、・・・上における材料の位ｆＰ、ｔが演
算で求められ、ステップ０においてその材料の投入先炉
ナンバーを判定しＲＡＭにそのデータをセットする。そ
の後処理はステップのに戻されて、以上の処理を繰返す
こととなる。

マイコン５５は、昇温演算や作業指示を行うようにされ
ている。

第４図に示すよりに、まず、ステップＯでイ゛ニシャル
処理を行ない。次いで、ステップ０において、パソコン
システム２７で設定した使用溶解炉及びその作業標準等
のデータを取込む。

ここで、対象となる溶解炉がｎ台あり、夫々１号炉、２
号炉、・・・、ｎ月炉とナンバーが振られているとする
。

ステップ０ではまず１号炉が使用溶解炉として選択され
ているか否かが判断され、Ｙｅｓである場合には、その
炉についての昇温演算及び作業指示の処理（この場合、
ステップ０）が実行されて、次の２号炉について１号炉
の場合と同じ判断がなされる。かかる処理がｎ号炉につ
いてまで順次行なわれてゆくこととなる。

次に、ステップｏＫて前炉１０Ａ、１０Ｂ、・・・の残
湯量及び前回からの減少量を算出し、ステップ＠におい
て前炉Ｉ　ＯＡ、　１０Ｂ、・・・から出湯されたか否
かをチェックして、　Ｙｅｓであればステップ０にてそ
の出湯温度データを熱電対変換器１８Ａ１８Ｂ、・・・
おら取込んだのちステップ＠に進み、ＮＯであれば直接
ステップのに進む。

ステップ■においては、前炉１０Ａ、ＩＯＢ、・・・の
残湯量及び減少量に基づき次の溶解炉８Ａ。

８Ｂ、・・・からの出湯時期全演算すると共に、前炉１
０Ａ、１０Ｂ、・・・の出湯温度及び出湯トリベ１１Ａ
、　１１Ｂ、・・・に基づいて溶解炉８Ａ、８Ｂ、・・
・の出湯温度を演算して作業者に指示する几めのデータ
金作成する。

そしてステップ■にてパンコンシステム２７とのデータ
通信が前回から２秒経過しているかどっかチャックし、
　Ｙｅｓであれば、ステップ０にてパソコンシステム２
７とデータ通信を行なってステップ０に進み、ＮＯであ
れば直接ステップＱに進む。

このステップＯにおいては１通信結果から作業標準、使
用溶解炉等が変更され友かチェックし、Ｙｅｓであれば
、ステップＯＶｃ戻５、ＮＯであればステップ０に戻−
る。以上を繰返すことになる。

以上の様に構成されｉシステムにおいて、まず、溶解炉
８Ａ、８Ｂ、・・・の溶解開始時の炉内重量を炉内重量
計１７Ａ、１７Ｂ、・・・から入力し、前回チャージの
出湯温度をメモリから読込み、現在の溶湯温度全熱電対
変換器２５Ａ、２３Ｂ、・・・から入力し、材料投入量
をメモリから読込み、これらのデータから溶解スタート
時の溶湯温度Ｔｘを（１）式より算出する。

Ｇｏ　＋　Ｇｓ この式中、Ｇｏｉｉ溶解炉８Ａ、　８Ｂ、・・・内桟湯
量、Ｇｔは材料投入量、ｔ６は前回チャージの出湯温度
である。

それ以降は、電力使用量がある値だけ増加するとと、及
び材料が投入されるごとに（２）式、（３）式により、
溶解炉８Ａ、８Ｂ、・・・自溶湯温度を昇温演算する。

これらの式中、Ｐは前回の演算後の増加電力量〔刷〕、
Ｃは溶解炉８Ａ、８Ｂ、・・・の昇温特性値（ｍ／ドア
ー’Ｃ，）、ｔｔｉｊ前回の演算温度〔℃〕、Ｇ！は２
回目投入量〔トン〕でおる。

そして、この演算値ならびにパソコンシステム２７で作
られた作業標準の材料投入量及びその投入時温度データ
に基づき、所定の材料投入量に達するまで所定の温度に
なる毎に材料投入指示パンコンモニタ２９及びアンド／
２５に表示する。また、材料投入毎に、投人材料バンカ
−１，２から切出され之材料を計量コンベア６゜４にて
測定し、コンベア５，６．７Ａ、　７Ｂ、・・・等の運
転時間、回転方向等から投入先炉ナンバー、投入タイミ
ング等を算出し、マイコンシステム２０のマイコン３２
に取込み、（３）式にて炉内温度の演算を行ない、所定
量の材料投入が終わって分析資料採取温度に達した時に
、分析指示ｔパソコンモニタ２９及びアンドン２２に表
示し、その分析作業の終了を分析確認ボックス２６にて
行う。

さらに溶解が進行し、測温温度に達した時、測温指示ｆ
　パソコンモニタ２９及びアンドン２２に表示し、作業
者が測温した結果全熱電対変換器２３Ａ、２３Ｂ、・・
・から取込み、（４）式にて昇温演算を行なう。

この式中、Ｋは溶解開始から測温までと測温から出湯ま
での昇温特性Ｃの補正係数、ＧＫは溶解炉８Ａ、　１３
Ｂ、・・・向合計重量である。なお、補係数には過去の
データから設定されｍ値を使用するが、そのチャージの
溶解開始から測温までの演算と実績温度との比較による
ものにしても良い。を之、ＧＫは、各回設入量データＧ
Ｏ１ｃｒｔ　１・・・の総和として求め九ものでも良い
し、炉内電量計１７Ａ、　１７Ｂ、・・・からの実測値
でも良い。

そして、あらかじめ定められ次出湯温度尤達しｍ時に、
溶解炉電源遮断器１３Ａ、１３Ｂ、・・・にて通電を停
止し、出湯指示を出す。この後％溶解炉８Ａ、８Ｂ、・
・・から出湯トリベ９Ａ、　９Ｂ、・・・に出湯され之
のち、上記の過程を繰返すことになる。

ここで、あらかじめ定められｔ出湯温度とは。

マイコン３５においてステップＯで算出されたデータに
基づき、モニタ２９の画面上に表示され九出湯温度指示
値に従って、作業者がキーボードを操作し、設定したも
のである。

また、モニタ２９あるいはアンドン２５には同じくステ
ップので算出され次出湯時期データに基づき、終期加熱
開始時期及び保持タイミングが表示される之め、作業者
は、これに合せてスケジュール制御を行な５ことができ
て、放熱ロスの低減を図れることとなる。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、溶湯を出湯温度まで加熱する終
期加熱にあ比り、前炉での残湯量ならびに残湯減少率か
ら前炉に溶解炉の一回の出湯量が入る時期、即ち溶解炉
の出湯時期を算出し、終期加熱は、この出湯時期に合せ
て行うようＫしたことから、出湯温度という高い温度で
出湯まで待機するということをなくすことができること
となるので、放熱ロスの低減を図ることができるという
効果を奏する。

また、この終期加熱にあたって、その目標出湯温度を、
前炉の出湯温度、残湯量に応じて算出するようにし次こ
とから、前炉の出湯温度のばらつきを極力なくすことが
できることとなるので、製品品質の均一化が図れるとい
う効果をも奏する。

さらＫ、マイコン等にＪ：り取込んだデータで電報、日
報、月報等をパンコンから出力することにより、集計上
数の低減を図ることができる。

さらＫまた。パソーンの記憶媒体にデータを残しておく
ことによシ異常発生時等のデータ解析に利用することが
できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用し次システムの概要図、第２
図〜第４図はパソコン、マイクロコンビエータの処理内
容を示すフローチャートである。８Ａ、８Ｂ、・・・：
溶解炉、１ｏＡ、ｉｏＢ、・・・：前炉、１５Ａ、１５
Ｂ、・・・：積算電力計、１６Ａ。 １６Ｂ、・・・、１８Ａ、１８Ｂ、・・・：熱電対、１
７Ａ。 １７Ｂ、・・・：炉内重量計、１９Ａ、１９Ｂ、・・・
：残湯量検出器、２０・・・マイコンシステム、２７・
・・パソコンシステム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気溶解炉の運転中の入力電力量を測定し、溶解
   開始時における残湯量や残湯温度、被溶解材料の１回目
   投入量、および前記電気溶解炉の昇温特性値に基づいて
   所定の２回目材料投入温度に達するのに要する第１期電
   力量を算出し、前記電気溶解炉の前記入力電力量が第１
   期電力量と等しくなったとき被溶解材料の２回目投入を
   指示し、被溶解材料の２回目投入量等に基づいて所定の
   ３回目材料投入温度に達するのに要する第２期電力量を
   算出し、前記電気炉の前記入力電力量が第２期電力量と
   等しくなったとき被溶解材料の５回目投入を指示し、以
   後上記の過程を繰り返し被溶解材料を所定回数投入し、
   次に該材料の全投入量や使用電力量等に基づいて所定の
   分析資料採取温度および目標の溶湯測定温度に達するの
   に要する各電力量を算出し、前記電気溶解炉の前記入力
   電力量が該電力量と等しくなったとき分析資料の採取お
   よび溶湯温度の測定を夫々指示し、しかる後、前記電気
   溶解炉の出湯先である前炉での残湯量及びその変化率に
   基づいて前記電気溶解炉の出湯時期を算出し、かつ前記
   前炉での残湯量、出湯温度に基づいて前記電気溶解炉の
   出湯温度を算出すると共に該出湯温度に達するのに要す
   る終期電力量を算出し、前記入力電力量と該終期電力量
   との等しくなる時期が前記出湯時期に応じるように前記
   電気溶解炉の終期加熱を指示することを特徴とする電気
   炉の操業管理方法。