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公開番号2024070407
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-23
出願番号2022180875
出願日2022-11-11
発明の名称追加装入時期の判定装置及び溶解設備、並びに追加装入時期の判定方法
出願人スチールプランテック株式会社
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類F27B 3/28 20060101AFI20240516BHJP(炉,キルン,窯;レトルト)
要約【課題】溶解設備において金属原料の追加装入の時期を精度良く判定する装置および方法。
【解決手段】挿入された電極14から発生するアークで金属原料1を溶解する炉本体11と、金属原料を炉本体内に装入するバケット12と、電極に印加する電圧及び電流の値を測定可能に構成された電源装置を含む溶解設備において、バケット内の金属原料の高さを測定するバケット原料高さ測定装置20による測定の結果に基づいてバケット内の金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、前記電圧及び電流の値を用いて炉本体内の金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、エネルギー量で溶解される金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、これを用いて装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、金属原料を追加装入する時期を判定し結果を出力する演算装置を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定装置であって、
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定するためのバケット原料高さ測定装置と、
前記バケット原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力するよう構成された演算装置と、
を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記バケット原料高さ測定装置が、前記バケット内の前記金属原料の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項３】
前記演算装置が、第１の装入により前記金属原料を前記炉本体内に装入した後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第１原料嵩体積と、前記第１の装入の次の前記金属原料の装入である第２の装入を行った後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第２原料嵩体積とに基づいて、前記第１の装入と前記第２の装入との間の期間に前記炉本体内で溶解された前記金属原料の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出し、前記実際溶解分嵩体積に基づいて前記数理モデルを修正するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項４】
前記炉本体内の前記金属原料の高さを測定するための炉本体原料高さ測定装置を更に備え、
前記演算装置が、前記第１原料嵩体積と前記第２原料嵩体積のうち少なくとも前記第２原料嵩体積を、前記炉本体原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて算出するよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項５】
前記炉本体原料高さ測定装置が、前記炉本体内の前記金属原料の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項６】
前記炉本体原料高さ測定装置が、前記電極の下端の上下方向位置を測定するための電極位置測定装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項７】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、
前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、
前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、
請求項１～６のいずれか１項に記載の追加装入時期の判定装置と、を備えることを特徴とする溶解設備。
【請求項８】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定方法であって、
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定することと、
前記高さの測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出することと、
少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出することと、
前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出することと、
前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出することと、
前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力することと、
を含むことを特徴とする追加装入時期の判定方法。
【請求項９】
第１の装入により前記金属原料を前記炉本体内に装入した後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第１原料嵩体積と、前記第１の装入の次の前記金属原料の装入である第２の装入を行った後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第２原料嵩体積とに基づいて、前記第１の装入と前記第２の装入との間の期間に前記炉本体内で溶解された前記金属原料の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出することと、
前記実際溶解分嵩体積に基づいて前記数理モデルを修正することと、
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の追加装入時期の判定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属原料をアークにより溶解する炉本体と、金属原料を搬送して炉本体内に装入するためのバケットを少なくとも含む溶解設備において、炉本体内に金属原料を追加装入する時期を判定するための追加装入時期の判定装置及び溶解設備、並びに追加装入時期の判定方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属原料をアークにより溶解する溶解設備において連続的に操業を行う際、炉本体に装入された金属原料がある程度溶解した時点で、金属原料を追加で装入することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－７０９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、金属原料を追加で装入する時期は、例えば、炉本体に装入された金属原料の溶解（進捗）率に基づいて、オペレータ（作業者）により決定される。この金属原料の溶解率は、金属原料の全溶解に必要なエネルギー量に対する、溶解設備への投入済みエネルギー量の比率から推定することができる。ここで、金属原料の全溶解に必要なエネルギー量は、例えば、炉本体に装入された金属原料の配合重量とその基準エネルギー原単位とから算定され、溶解設備への投入済みエネルギー量は、例えば、炉本体に投入された電力とバーナーの燃焼熱のエネルギー効率等から算定される。
【０００５】
熱効率の観点からは、金属原料が炉本体から溢れない限りできるだけ早く追加装入するのが望ましい。一方で、追加装入が早過ぎて金属原料が炉本体から溢れた場合、炉蓋が閉まらないことでその対処のために生産性を著しく損ねるという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶解設備において金属原料の追加装入の時期を精度良く判定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための主たる発明は、金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定装置であって、前記バケット内の前記金属原料の高さを測定するためのバケット原料高さ測定装置と、前記バケット原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力するよう構成された演算装置と、を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置である。
【０００８】
上記目的を達成するための主たる発明は、金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、上記記載の追加装入時期の判定装置と、を備えることを特徴とする溶解設備である。
【０００９】
上記目的を達成するための主たる発明は、金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定方法であって、前記バケット内の前記金属原料の高さを測定することと、前記高さの測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出することと、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出することと、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出することと、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出することと、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力することと、を含むことを特徴とする追加装入時期の判定方法である。
【００１０】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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