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溝型誘導加熱装置の流路閉塞防止方法 - JFEスチール株式会社
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発明の名称 溝型誘導加熱装置の流路閉塞防止方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−46075(P2007−46075A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−229035(P2005−229035)
出願日 平成17年8月8日(2005.8.8)
代理人 【識別番号】100105968
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 憲一郎
発明者 山田 敏雄 / 岸本 康夫
要約 課題
溝型の流路を有する溝型誘導加熱装置を用いて溶銑を加熱するに当たり、溶銑中に巻き込まれた炉内スラグや炉内で生成した酸化物などの異物が流路に付着しても、付着した異物を効果的に除去することのできる流路閉塞防止方法を提供する。

解決手段
溝型の流路10を有する誘導加熱装置6を用いて該誘導加熱装置を備えた貯銑炉に貯えられた溶銑を誘導加熱するに際し、誘導加熱中に前記流路を流れる溶銑の流れの方向を逆転させて流路を洗浄する。その際に、前記流路に沿って、移動磁場を発生させる移動磁場発生磁極11,13を配置し、該移動磁場発生磁極で発生する移動磁場の移動方向を変更することによって溶銑の流れの方向を逆転させることが好ましい。
特許請求の範囲
【請求項1】
溝型の流路を有する誘導加熱装置を用いて該誘導加熱装置を備えた貯銑炉に貯えられた溶銑を誘導加熱するに際し、誘導加熱中に前記流路を流れる溶銑の流れの方向を逆転させて流路を洗浄することを特徴とする、溝型誘導加熱装置の流路閉塞防止方法。
【請求項2】
前記流路に沿って、移動磁場を発生させる移動磁場発生磁極を配置し、該移動磁場発生磁極で発生する移動磁場の移動方向を変更することによって溶銑の流れの方向を逆転させることを特徴とする、請求項1に記載の溝型誘導加熱装置の流路閉塞防止方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、高炉から出銑された溶銑を転炉で精錬する前に一旦貯蔵するための貯銑炉に設置される、溝型の流路を有する誘導加熱装置の流路の閉塞防止方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
高炉から出銑された溶銑は、トーピードカーや溶銑鍋などの溶銑搬送容器で受銑され、必要に応じて脱硫処理、脱燐処理などの予備処理が施された後に転炉へ輸送され、転炉で脱炭精錬が行われている。このとき、高炉からの出銑タイミングや転炉における処理量の変動などによって生ずる溶銑の過不足を調整するために、転炉で脱炭精錬する前に溶銑を一旦貯銑炉に貯蔵する場合がある。貯銑炉内の溶銑は、出銑口などの開口部からの放熱及び耐火物からの抜熱によって温度低下を招くため、溶銑の加熱が必要になっている。
【0003】
この溶銑の加熱は、溝型の流路を有する誘導加熱装置(「溝型誘導加熱装置」ともいう)を貯銑炉に設け、この溝型誘導加熱装置によって行われている。貯銑炉に溝型誘導加熱装置を設置した例を図7に示し、溝型誘導加熱装置の例を図8に示す。図7に示すように、複数基の溝型誘導加熱装置6Aを貯銑炉1Aの側面に取り付けて溶銑17を加熱する。溝型誘導加熱装置6Aは、図8に示すように、溶銑17が通る流路10を形成する耐火物製の箱体7に、誘導コイル9の巻かれた鉄心8を配置した構成であり、流路10は貯銑炉1Aの内部と連通している。誘導コイル9に交流電流を流すことにより、ループ状の流路10と鎖交する交流磁束を生じさせ、この交流磁束によってループ状の流路内の溶銑17に誘導電流を発生させ、この誘導電流によるジュール熱によって溶銑17を加熱するという装置である。また、この誘導電流と誘導コイル9による交流磁束とによって流路内の溶銑17にはローレンツ力(電磁気力)が働き、溶銑17は流路10の内部を移動し、これにより流路10の開口部10Fから流路10に流入し、開口部10E及び開口部10Gに向かう流れを形成する。図7における符号2は鉄皮、3は耐火物、4は受銑口、5は出銑口、18はスラグである。
【0004】
一般に、流路内の溶銑中に生ずる誘導電流により、流路内の溶銑には流路の断面を収縮させる方向のローレンツ力が作用する。この作用は、一般にピンチ力と称され、このピンチ作用によって流路内の溶銑が収縮し、ピンチ力が大きい場合には流路内の溶銑が切断される状態になる。ピンチ作用によって流路内の溶銑が収縮し、更に収縮によって流路内の溶銑が切断される現象をピンチ現象と称している。このようなピンチ現象が発生すると、鉄心に巻いた誘導コイルに流れる電流の変動が激しくなり、溶銑の加熱に必要な電力を安定して供給することができなくなるとともに、時には電源がトリップすることも生ずる。
【0005】
また、溶銑中に巻き込まれた炉内のスラグや炉内で生成した酸化物が異物として流路の内壁に付着することから、流路の縮小や時には流路の閉塞が発生する。これにより、流路の断面積が狭くなるため、断面積当たりの溶銑に流れる誘導電流が増加し、ピンチ現象がより一層発生しやすくなるという問題が生ずる。
【0006】
この対策として、例えば特許文献1には、鉄心に巻いた誘導コイルに、高出力の通電と低出力の通電とを交互に供給し、これによって異物による流路の閉塞を抑制する方法が提案されている。
【特許文献1】特開2004−218038号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1に開示された方法には以下の問題点がある。即ち、特許文献1の方法は、高出力の通電による激しい流れと低出力の通電による穏やかな流れとに交互に切り替えて、異物を洗い流すという方法であるため、比較的付着力の弱い異物しか洗い流すことができず、また、溶銑の流れの方向が一方向であるので、異物の付着状態によっては全く除去できない場合も生じ、流路の閉塞を十分には抑制することができないという問題点がある。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、溝型の流路を有する溝型誘導加熱装置を用いて溶銑を加熱するに当たり、溶銑中に巻き込まれた炉内スラグや炉内で生成した酸化物などの異物が流路に付着しても、付着した異物を効果的に除去することが可能であり、異物の付着による流路の縮小及び閉塞を防止することのできる流路閉塞防止方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するための第1の発明に係る溝型誘導加熱装置の流路閉塞防止方法は、溝型の流路を有する誘導加熱装置を用いて該誘導加熱装置を備えた貯銑炉に貯えられた溶銑を誘導加熱するに際し、誘導加熱中に前記流路を流れる溶銑の流れの方向を逆転させて流路を洗浄することを特徴とするものである。
【0010】
第2の発明に係る溝型誘導加熱装置の流路閉塞防止方法は、第1の発明において、前記流路に沿って、移動磁場を発生させる移動磁場発生磁極を配置し、該移動磁場発生磁極で発生する移動磁場の移動方向を変更することによって溶銑の流れの方向を逆転させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、溝型誘導加熱装置の流路を流れる溶銑の流れの方向を強制的に逆転させて、流路に往復する流れを生じさせるので、この往復する流れによって流路に付着している異物を洗い流すことができ、流路の閉塞を防止して正常な状態に維持することが可能となる。その結果、流路内の溶銑におけるピンチ現象を抑制することが可能となり、電流のハンチングに起因する電源設備のトラブルを回避することができる、及び溶銑の加熱効率が向上するなどの安定した昇熱操業が達成され、工業上有益な効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図1は、本発明の実施の形態を示す図であって、溝型誘導加熱装置を備えた加熱式貯銑炉の概略平面図、図2は、図1のX−X’矢視による概略断面図、図3は、図1に示す溝型誘導加熱装置の概略側面断面図、図4は、図3のY−Y’矢視による概略断面図、図5及び図6は、図4のZ−Z’矢視による概略断面図であり、図5と図6とは、移動磁場の移動方向を逆とした図である。
【0013】
図1及び図2に示すように、円筒状の貯銑炉1は、外殻を鉄皮2とし、この鉄皮2の内側に耐火物3が施工されていて、溶銑鍋やトーピードカーなどの溶銑搬送容器(図示せず)から溶銑17を受銑するための受銑口4、及び、貯蔵した溶銑17を装入鍋などの溶銑保持容器(図示せず)に排出するための出銑口5が貯銑炉1の側壁に設置されている。また、貯銑炉1の側壁下部には、4基の溝型誘導加熱装置6が配置されている。貯銑炉1には傾動装置(図示せず)が設置されていて、貯銑炉1からの出銑時は貯銑炉1を傾動して出銑口5から溶銑17を出銑する。
【0014】
溝型誘導加熱装置6は、図3及び図4に示すように、溶銑17が通るための径路となる流路10を形成する耐火物製の箱体7に、誘導コイル9の巻かれた鉄心8を配置した構成であり、流路10は貯銑炉1の内部と連通している。更に詳細に説明すれば、流路10は、貯銑炉1の内部に開口し且つ略平行して設けられる3本の流路10A,10B,10Cと、これら3本の流路10A,10B,10Cと直交して3本の流路10A,10B,10Cの先端をつなぐ1本の流路10Dとで構成されており、誘導コイル9の巻かれた鉄心8は、流路10Aと流路10Bとの間、及び、流路10Bと流路10Cとの間の2箇所に配置されており、これら2箇所を通る鉄心8は、箱体7の外部で連結した一体構造となっている。
【0015】
誘導コイル9に電源(図示せず)から交流電流を流すことによって、ループ状の流路10と鎖交する交流磁束を生じさせ、ループ状の流路10の内部の溶銑17に誘導電流を発生させ、この誘導電流により発生するジュール熱によって溶銑17を加熱する。また、この誘導電流と、誘導コイル9による交流磁束とによって流路10の内部の溶銑17にはローレンツ力が働き、溶銑17は流路10の内部を移動し、それにより流路10Bの開口部10Fから流入し、流路10Aの開口部10E及び流路10Cの開口部10Gから流出する流れが形成される。つまり、加熱された溶銑17は開口部10E,10Gから排出され、代わって貯銑炉1の内部の溶銑17が開口部10Fから溝型誘導加熱装置6に流入して、溶銑17は順次加熱される構造になっている。尚、図3における流路内の矢印は溶銑17の流れの方向を示している。
【0016】
また、溝型誘導加熱装置6には、箱体7の外部に、流路10Aを挟んで移動磁場発生磁極11,12が配置され、また、流路10Cを挟んで移動磁場発生磁極13,14が配置されている。移動磁場発生磁極11,12,13,14は同一構造であり、図5及び図6に示すように、鉄心15に誘導コイル16が分割して巻かれた構造であり、分割して巻かれたそれぞれの誘導コイル16に供給する交流電流の位相をずらすことで、流路10A並びに流路10Cの長手方向に沿ったリニア型移動磁場を発生する装置である。移動磁場の移動方向は、移動磁場発生磁極11,12に供給する電力を切り替えることで、流路10Dとの連結側から開口部10Eに向かう方向にすることも、また、その逆の開口部10Eから流路10Dとの連結側に向いた方向にすることもできる。同様に、移動磁場発生磁極13,14に供給する電力を切り替えることで、流路10Dとの連結側から開口部10Gに向かう方向にすることも、また、その逆の方向にすることもできる。
【0017】
流路10Aの内部の溶銑17には、移動磁場発生磁極11,12により発生する移動磁場によってローレンツ力が働き、図5に示すように、移動磁場の移動方向を開口部10Eに向かう方向にすることで、溶銑17は流路10Aを開口部10Eに向かう方向に流動し、逆に、図6に示すように、移動磁場の移動方向を流路10Dとの連結側に向かう方向にすることで、溶銑17は流路10Aを流路10Dとの連結側に向かう方向に流動する。同様に、流路10Cの内部の溶銑17にも、移動磁場発生磁極13,14による移動磁場の移動方向と同一方向のローレンツ力が働き、溶銑17は強制的にローレンツ力の方向に流動する。尚、図5及び図6における流路内の黒塗り矢印は、移動磁場によるローレンツ力の方向を表している。
【0018】
この場合、移動磁場発生磁極11,12により発生する移動磁場の移動方向を開口部10Eに向かう方向にするとともに、移動磁場発生磁極13,14により発生する移動磁場の移動方向を開口部10Gに向かう方向にすることで、前述した誘導コイル9によるローレンツ力による溶銑17の流れが加速される。この方向の流れを「正方向」と呼ぶ。一方、移動磁場発生磁極11,12により発生する移動磁場の移動方向を流路10Dとの連結側に向かう方向にするとともに、移動磁場発生磁極13,14により発生する移動磁場の移動方向を流路10Dとの連結側に向かう方向にすることで、前述した誘導コイル9によるローレンツ力による溶銑17の流れは減速し、移動磁場発生磁極11,12及び移動磁場発生磁極13,14による移動磁場のローレンツ力を誘導コイル9によるローレンツ力よりも大きくすると、流路10A及び流路10Cの内部の溶銑17は開口部10E及び開口部10Gから流路10Dとの連結側に向かう方向に流れるようになる。この方向の流れを「逆方向」と呼ぶ。このような流れを形成するための移動磁場発生磁極11,12,13,14の磁場強度は、最大磁場強度が0.2〜0.3テスラ程度の工業的に通常使用されているもので十分である。尚、移動磁場発生磁極は流路10A或いは流路10Cを挟んで対向させる必要はなく、それぞれの流路の片側の背面に設置するだけでも溶銑17の流速制御は可能である。但し、片側の背面にのみ配置する場合には磁場強度が減衰するために、両側に配置した時に比べて磁場強度の高い移動磁場発生磁極を配置する必要があることから、それぞれの流路の両側の背面に設置することが好ましい。
【0019】
このように構成される貯銑炉1を用い、以下のようにして本発明を実施する。
【0020】
即ち、高炉から出銑された溶銑17を、必要に応じて脱硫処理、脱燐処理などの溶銑予備処理を施した後、受銑口4から貯銑炉1に装入し、溝型誘導加熱装置6で加熱しながら貯蔵する。この溶銑17の加熱中、電源(図示せず)から誘導コイル16に交流電流を供給して移動磁場発生磁極11,12,13,14から移動磁場を発生させ、流路10を流れる溶銑17の流れの方向を調整する。移動磁場の印加方法は、流路10に正方向と逆方向の2種の流れが形成される限りどのような方法でもよく、例えば、正方向流れと逆方向流れとを周期的に切り替えながら連続的に移動磁場を印加してもよく、また、所定の時間だけ正方向に流れるように印加した後、一旦休止し、その後、逆方向に所定の時間だけ流れるように間歇的に印加してもよく、また更に、流路10A或いは流路10Cの一方のみが逆方向流れになるように印加するなどしてもよい。この場合、溶銑17に逆方向の流れを容易に形成させるために、逆方向の流れを形成させる時期には誘導コイル9に供給する電力を弱くしてもよい。
【0021】
溝型誘導加熱装置6によって溶銑17を加熱する際には、溶銑17に巻き込まれたスラグ18や貯銑炉1の内部で生成した酸化物などが流路10の内壁に付着堆積して異物19を形成し、流路10が縮小したり、時には閉塞したりする場合もあるが、このような異物19が流路10に形成されても、前述したように流路10を流れる溶銑17の流れを加速するとともに強制的に流れの方向を逆転させるので、異物19は溶銑17の流れによって洗い流され、流路10の内壁から剥離して開口部10E,10F,10Gから排出する。流れを逆転させることによって、一方向の流れでは除去できなかった異物19も効率的に除去することができる。
【0022】
このように、本発明によれば、溝型誘導加熱装置6の流路10を流れる溶銑17の流れの方向を強制的に逆転させて、流路10に往復する流れを生じさせるので、この往復する流れによって流路10に付着している異物19を洗い流すことができ、流路10の閉塞を防止して正常な状態に維持することが可能となる。その結果、流路内の溶銑17におけるピンチ現象を抑制することが達成される。
【0023】
尚、本発明は上記説明の範囲に限るものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記説明では、移動磁場の移動方向を変えることによって流路内の溶銑17の流れの方向を変更しているが、流路10に複数のガス吹き込みノズルを設け、噴射されるガスのエネルギーを利用して、誘導コイル9によるローレンツ力よりも大きな流速を溶銑17に与えるようにしてもよい。また、移動磁場発生磁極の構造も上記に限るものではなく、両方向の移動磁場を印加することができる限り、その構造はどのようであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の実施の形態を示す図であって、溝型誘導加熱装置を備えた加熱式貯銑炉の概略平面図である。
【図2】図1のX−X’矢視による概略断面図である。
【図3】図1に示す溝型誘導加熱装置の概略側面断面図である。
【図4】図3のY−Y’矢視による概略断面図である。
【図5】図4のZ−Z’矢視による概略断面図である。
【図6】図4のZ−Z’矢視による概略断面図である。
【図7】貯銑炉に溝型誘導加熱装置を設置した従来例を示す側面断面図である。
【図8】図7における溝型誘導加熱装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【0025】
1 貯銑炉
2 鉄皮
3 耐火物
4 受銑口
5 出銑口
6 溝型誘導加熱装置
7 箱体
8 鉄心
9 誘導コイル
10 流路
11 移動磁場発生磁極
12 移動磁場発生磁極
13 移動磁場発生磁極
14 移動磁場発生磁極
15 鉄心
16 誘導コイル
17 溶銑
18 スラグ
19 異物




 

 


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