JPH0313793A - 電気溶融炉の副原料投入装置 - 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、ロックウール（岩綿）やセラミックウール等
を製造する製造ラインに用いられる電気溶融炉において
、主原料の成分調整のために供給される副原料の投入装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ロックウールは、安山岩や玄武岩を主原料として
これを電気溶融炉で溶融し、これに化学成分調整のため
の副原料として石灰等を添加し、かつ温度調整し、この
ように成分調整された溶融物を製綿機に供給してロック
ウールを製造するようになっていた。

しかしながら、最近においては高炉から大量に副生され
るスラグを主原料として使用する傾向が多くなってきた
。

このような電気溶融炉は、上記高炉がら溶融スラグを一
定時間毎に受湯し、この主原料に珪石、ドロマイト、石
灰岩等の副原料を粉または顆粒の形態でしかも冷材の状
態で添加し、これを適当な時間加熱して攪拌することに
より上記添加した副原料を完全に溶融させて上記主原料
に混合し、これにより溶融物の成分を均一にするととも
に、温度も：Ａ整している。そして、このような溶湯を
炉壁に設けたノズルから一定の割合、例えば１時間当り
５トンの割合で製綿機に連続して供給し、この製綿機で
繊維化するようになっている。

良質のロックウールを得るためには定量出湯、すなわち
溶融物を時間当り一定の割合で製綿機へ供給する必要が
あり、かつ出湯の始めから終りまで一定の成分および一
定の温度を保つ必要がある。

しかしながら、副原料として最も使用される珪石は、そ
の９０〜９６％がシリカ（Ｓｉ０２）であり、残りはア
ルミナ（Ａ１２０３）および水分であり、上記シリカの
融点は１７２０〜１７３０℃であるから非常に高温でな
ければ溶融し難い性質をもっている。したがって、この
ようなシリカをいかに効率よくかつ均一に溶かすかが、
ロックウールの品質および製造コストに大きな影響を与
える。

また一方、電気溶融炉は、通常、高炉スラグを主成分と
する溶融物による混触に対して優れた抵抗を示す黒鉛系
の耐火物で内張すされているが、この黒鉛系耐火物は高
温状況では極めて酸化し易い性質がある。このため、炉
内部を窒素（Ｎ２）ガスなどのような不活性ガスの雰囲
気に保ち、しかもこのガス圧力を空気が侵入しないよう
に大気圧よりも若干高い圧力に維持している。したがっ
て、このような電気溶融炉は、炉蓋を貫通する３本の電
極（３相交流）、主原料としての溶融スラグを供給する
ための投入管、不活性ガスの吹き込み管、溶融物攪拌用
ガス吹き込み装置等の多くの開口部が必要であり、また
これら開口部を気密に保つための構造なども要求され、
使用する部品点数が多く、構造が複雑になる。このため
、副原料投入のための貯槽タンク、や副原料投入管など
を適切に配置することが難しくなる。

よって、使用する部品はできる限り少なくすることが望
まれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来においては、副原料を炉内全体に亘り万一なく均一
に分散して供給すればよいと考えられ、例えば本出願人
による特願昭６２−３３００９９号においては、複数の
副原料投入管を炉蓋から挿入し、これら各副原料投入管
の下端にノズル管を旋回可能に取り付け、これら各副原
料投入管から副原料を炉内全体に互り万一なく均一にば
ら蒔き分散して投下するような手段が提案されている。

しかしながら、このような従来の構造は、炉蓋の上部に
複数の副原料投入管およびこれに副原料を供給するそれ
ぞれ貯槽タンクなどが配置されるから、炉体の周りや炉
蓋の上部に多数の部品が配置されることになり、使用す
る部品点数が多く、構造が複雑になる。

一方、炉内における溶融物は炉内の位置により温度が異
なり、このような温度差を白゛するために溶融物は対流
を生しているものである。しかしながら、副原料を炉内
全体に亘りばら蒔き分散して投下した場合、副原料が比
較的温度の低い場所にも投下され、したがって副原料が
効果的に溶融されないことがある。

また、副原料は粉または顆粒の形態で投下されるから、
湯面に浮いて堆桔することがあり、高）Ｈの溶融物に円
滑に混ざり込まず、これが原因して効果的に溶融されな
いこともある。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、炉蓋上
方の部品点数を減らして構造を簡素化するとともに、副
原料を効率よく溶融スラグに溶解させ、組成および温度
を迅速に均一化することができる電気溶融炉の副原料投
入装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の１番目は、炉蓋に複数の副原料投入管を接続し
、これら原料投入管は複数の電極間に位置しかつ炉内に
向けて開口し、これら副原料投入管の上端は１個の分配
管に接続し、この分配管は副原料供給源に接続し、この
副原料供給源から分配管を介して副原料をこれら複数の
副原料投入管に分配し、これら副原料投入管は上記電極
間に位置した溶融物の湯面に上記副原料を分配して供給
するようにしたことを特徴とする。

また、本発明の２番目は、上記分配管内に、旋回駆動さ
れることにより上記副原料供給源から供給された副原料
を複数の副原料投入管に順次分配する分配シュートを設
けたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の１番目によれば、炉蓋に接続された複数の原料
投入管は上端が１個の分配管に接続され、この分配管は
副原料（Ｈ給源に接続されるから、副原料供給経路を構
成する管およびタンクの使用数が少なくてすみ、構成が
簡素化する。また、副原料は電極間に位置した溶融物の
湯面に投下されるから、この箇所は電極近傍の次に高温
温度領域であるため、供給された副原料が良好に加熱さ
れて溶融され、しかもこの箇所は溶融物が対流により下
降している場所であるから、ここに落下された副原料は
対流の下降流にのって溶融物内に引き込まれ、溶融物と
の混ざり合いが効果的になされる。

よって副原料の溶融および分散が効果的になされ、組成
および温度を迅速に均一にすることができる。

また、本発明の２番目によれば、副原料供給源から供給
された副原料を分配シュートにより複数の副原料投入管
に順次分配するから副原料が定量に分配され、副原料の
溶融および分散を効果的に促進させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図にもとづ
き説明する。

第１図は電気溶融炉の全体を示し、図において１はロッ
クウール原料を溶融する耐火物からなる電気溶融炉の炉
体、２はその炉蓋である。なお、炉体１および炉Ｍ２の
内面は図示しないが、溶融物による混触に対して優れた
抵抗を示す黒鉛系の耐火物で内張すされている。

炉蓋２には３本の電極３ａ、３ｂ、３ｃが貫通されてお
り、これら電極３ａ、３ｂ、３ｃは炉内に垂下され、下
端は溶融物Ａ内に浸漬されている。

これら各電極３ａ、３ｂ、−３ｃは例えば黒鉛からなり
、上部で電極保持アーム４に保持されている。

この電極保持アーム４は、炉体１の外側に立設したコラ
ム５に取付けられており、このコラム５には図示しない
昇降駆動装置が設けられている。この昇降駆動装置は上
記電極保持アーム４を昇降移動させるようになっており
、このため電極３ａ。

３ｂ、３ｃは炉内の溶融物の液面に応じて上下に移動さ
れるようになっている。

なお、３本の電極３ａ、３ｂ、３ｃは、第２図に示すよ
うに、炉内において加熱温度がバランスするように等間
隔、例えばそれぞれ正三角形の頂点となる位置に配置さ
れているとともに、図示しない３相交ｔＭ電源の凸極に
接続されている。

このような各電極３ａ、３ｂ、３ｃ間に位置して上記炉
蓋２には副原料投入管６ａ、６ｂ、６ｃが配置されてい
る。これら副原料投入管５ａ。

６ｂ、６ｃは炉蓋２に対して気密を保持する連結管７を
介して接続され、下端開口が炉内の溶融物Ａの湯面から
離れてこの？湯面に向かって開口されている。そして、
これら副原料投入管６ａ、、６ｂ。

６ｃは、第２図に示すように、各電極３ａ、３ｂ。

３０間に位置し、しかも互いに隣接する電極から等間隔
の位置に、つまり隣接する電極間の略中間位置に配置さ
れている。

これら各副原料投入管６ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれの
上端が１個の分配管８に接続されている。

分配管８は第３図および第４図に示すように、下端に３
個の開口をＨするとともに上端に１個の開口をＨし、そ
れぞれ下端開口は上記副原料投入管６ａ、６ｂ、６ｃに
接続されている。また、１個の上端開口はボール弁９な
どのような開閉弁に接続されている。ボール弁９は弁孔
１０ををし水平軸を介して開閉用減速機付きモータ１１
に接続されている。この開閉用減速機付きモータ１１に
よりボール弁９は水平軸を回動中心として回動されるよ
うになっており、ボール弁９が回動されることによりそ
の弁孔１０が上下に向くとこの弁は開くことになる。

ボール弁９は供給菅１２を介して副原料供給源としての
副原料貯槽タンク１３に接続されている。

副原料貯槽タンク１３には珪石を主体とし、ドロマイト
、石灰岩等を含む副原料が粉体または顆粒の形態で収容
されている。なお、粒径は、従来から経験的に０．５〜
３■程度のものが用いられている。

副原料貯槽タンク１３は、第１図に示すように支持ポー
ル１４に支持されている。

上記分配管８内には、第３図および第４図に示すように
、分配シュート１５が設けられている。

分配シュート１５は上端が前記ボール弁９に連なる開口
を有し、下端には中心軸から偏心して上記副原料投入管
６ａ、６ｂ、６ｃのいづれかに連なる開口を合している
。

そして、この分配シュート１５は、中心軸に位置した下
面に連結軸１６を何し、この連結軸１６は駆動軸１７に
接続されている。駆動軸１７は減速機１８を介して旋回
用モータ１９に連結されている。旋回用モータ１９が回
転すれば上記分配管８内に分配シュート１５が旋回され
、これにより下端開口が副原料投入管６ａ、６ｂ、６ｃ
に順次連通ずるようになっている。

上記駆動軸１７には作動プレート２０が一体に旋回する
ように取り付けられ、これに対して支ｌｊｊ！１ｔ２１
にはリミットスイッチ２２が取り付けられている。駆動
軸１７の回転に伴って作動プレート２０が一体に旋回し
、所定の位置に達すると上記リミットスイッチ２２に当
たって旋回用モータ１９が停止される。この停止は上記
分配シュート１５を停止させ、この場合分配シュート１
５はいづれかの副原料投入管６ａ、６ｂ、６ｃと連通す
るようになっている。

なお、分配シュート１５が旋回運動中は、ボール弁９が
回動されて弁孔１０を水平に向けることにより、この弁
を閉じ、副原料の投下を停止するようになっている。

また、第１図中、２５は炉内にロックウールの主原料を
投入する主原料投入管であり、主原料は高炉より取鍋２
７で搬送され、主原料投入管２５の上部のホッパ２６に
投入される。したがって、上記ホッパ２６および主原料
投入管２５を通じて高炉スラグが炉内に供給される。

３０は炉体１の炉壁に形成された溶湯の排出ノズルであ
り、出湯口３１を開口しである。この排出ノズル３０は
水冷ジャケット３２を有している。

そして、上記出湯口３１はシャッタ３３により開口面積
が５！１整されるようになっており、このシャッタ３３
は図示しないが上下に移動して出湯口３１を開閉する。

この出湯口３１が開かれた場合に炉内のロックウール原
料溶融物が出湯口３１から図示しない製綿機に供給され
るようになっている。

このような構成の電気溶融炉において、その作用を説明
する。

ロックウールの主原料となる溶融スラグは、取鍋２７に
より高炉から運ばれてきて、ホッパ２６に投入され、主
原料投入管２５から炉内に供給される。

このようなロックウール主原料は、電極３　ａ〜３Ｃへ
の通電により抵抗加熱されて溶融される。

この溶融時に、副原料貯槽タンク１３から副原料が供給
される。すなわち、旋回用モータ１９を回転させて分配
管８内の分配シュート１５を旋回させ、この分配シュー
ト１５の下端開口をいづれかの副原料投入管６ａ、６ｂ
、６ｃに連通させる。

なお、この場合、駆動軸１７の回転に伴って作動プレー
ト２０が一体に旋回し、所定の位置に達すると上記リミ
ットスイッチ２２に当たって旋回用モータ１９が停止さ
れから、この停止位置を上記分配シュート１５といづれ
かの副原料投入管６ａ。

６ｂ、６ｃとの連通位置に設定することができる。

作動プレート２０は１回転中に３１２ｙ所でリミットス
イッチ２２に当たるようにしである。

上記分配シュート１５がいづれかの副原料投入管６ａ、
６ｂ、５ｃと連通して停止されている時に、ボール弁９
が回動されて弁孔１０を上下に向けてこの弁を開（。

すると、副原料貯槽タンク１３に貯えられている珪石を
主体とした粉体または顆粒形態の副原料が供給管１２お
よびボール弁９を介して分配シュ−ト１５に供給され、
これに連通している副原料投入管から炉内に供給される
。

上記１個の副原料投入管から所定量の副原料が炉内に供
給されると、ボール弁９が閉じて副原料の供給を停止し
、次ぎに旋回用モータ１９が再び作動されて分配シュー
ト１５を旋回させる。この分配シュート１５は次ぎの池
の副原料投入管６ａ。

６ｂ、６ｃに連通して停止する。そして、このような連
通接続がなされると、ボール弁９が開かれ、副原料貯槽
タンク１３から副原料が当該連通されている副原料投入
管から炉内に供給される。

このように順次、副原料投入管６ａ、６ｂ。

６ｃから所定量の副原料が炉内に供給される。

しかして、副原料投入管６ａ、６ｂ、６ｃから炉内に投
下される副原料は、これら副原料投入管６ａ、６ｂ、６
ｃが各電極３ａ、３ｂ、３ｃ間に位置して開口されてい
るから、互いに隣接する電極間の略中間位置における場
面に落下される。

互いに隣接する電極間の略中間位置は、溶融物の温度が
比較的高く、しかも溶融物が対流により下降流を生じて
いる場所である。

すなわち、炉内の溶融物Ａにあっては、電極３ａ、３ｂ
、３ｃの近傍が一番温度の高い部分であり、これら電極
３ａ、３ｂ、３ｃから遠ざかる程温度が低くなる。この
ため、溶融物Ａは第１図および第２図の矢印で示すよう
に対流を生じる。

したがって、隣接する電極３ｇ、３ｂ、３ｃ間の略中間
位置は電極周囲の次ぎに温度が高く、かつ対流により下
降流を生じている場所となる。

副原料投入管６ａ、６ｂ、６ｃから投下される副原料は
上記状況の場所に落下されるため、この副原料は比較的
温度の高い溶融物に触れて溶融が促され、かつ溶融物の
下降流にのって溶融物の内部に引きずり込まれるから溶
融物中に混ぜ込まれる。

溶融物の温度がシリカの融点１７２０〜１７３０℃より
低い場合でも、溶融物に投入された副原料は溶融される
ことがある。これを裏付ける現象として、作業の都合上
溶融物を電気溶融炉中に収容したまま溶融物が凝固しな
い程度の約１６００℃前後の温度に保つように供給電力
のレベルを下げ、この状態を長時間、例えば夕方から翌
日の朝まで保った場合、電極近傍の温度が１７００℃以
下と推定されるにも拘らず、副原料としての珪石が溶解
し、溶融物が均一になることが経験的に知られている。

これは、副原料を比較的温度の低い溶融物に投入すると
、溶融物との接触面に低融点の化合物が形成され、この
低融点化合物が溶融物中に溶は込み、次ぎに副原料の表
面に新しい低融点化合物が形成され、このようにして次
第に副原料が溶解されるものと推察される。

したがって、隣接する電極３ａ、３ｂ、３ｃ間の略中間
位置の溶融物温度が最高温度でなくても、副原料が低融
点化合物を生成する場合があり、特に溶融物の下降流に
のって溶融物の内部に引きずり込まれることにより溶融
物中に混ぜ込まれて溶融物に良好に接触するから、副原
料は迅速に溶解される。

したがって、副原料は溶融物の対流の中で加熱されて溶
融され、かつ対流とともに移動されて炉内に分散される
。このため、副原料の分散および温度分糸の拡散が速や
かに行われ、溶融物の成分が調整される。

このようにして成分調整された溶湯は、炉壁に設けたシ
ャッタ３３を作動させて出湯口３１を開いてこの出湯口
３１から製綿機に供給される。

この場合一定の割合、例えば１時間当り５トンの割合で
製綿機に連続して供給し、この製綿機で繊維化される。

上記のような構成の場合、３本の副原料投入管６ａ、６
ｂ、６ｃはそれぞれ上端が１個の分配管８に接続され、
この分配管８はボール弁９および供給管１２を介して１
個の副原料貯槽タンク１３に接続したので、炉蓋２の上
方での部品点数が少なくてすみ、炉体周りの構成が簡素
化する。

また、上記実施例の場合、分配管８内の分配シュート１
５を旋回させて各副原料投入管６ａ。

６ｂ、６ｃから所定量ずつの副原料を供給するので、各
湯面の落下点に定量ずつの副原料が供給され、炉内での
分散性が良くなる。

なお、この場合、分配シュート１５を各副原料投入管６
ａ、６ｂ、６ｃに連通する箇所で停止させなることなく
、分配シュート１５を連続的に旋回させるようにしても
よい。炉内への副原料の総供給量はボール弁９の開度お
よび開き時間で制御することができる。

また、分配シュート１５を各副原料投入管６ａ。

６ｂ、６ｃと連通する箇所で停止させる場合、リミット
スイッチ２２を使用する代わりに、旋回用モータ１９を
ステッピングモータで構成し、回転角を制御して所定位
置で停止Ｉ：させるようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施例に記載された旋回式分配シュ
ート１５を使用することに制約されるものではない。

すなわち、第５図に示す他の実施例のように、各副原料
投入管６ａ、６ｂ、６ｃの上端を分配管８に接続し、ボ
ール弁９から流出される副原料が分配管８で各副原料投
入管６ａ、６ｂ、６ｃに自動的に略等量ずつ分配される
ようにしてもよい。

さらに、本発明はロックウール原料を溶融する電気溶融
炉に制約される物ではなく、セラミックウールを溶融す
る電気溶融炉にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明の１番目によれば、副原料供給
経路を構成する管およびタンクの使用数が少なくてすみ
、構成が簡素化するとともに、副原料は電極間に位置し
た溶融物の湯面に投下されるから、供給された副原料が
良好に加熱されて溶融され、しかもこの箇所は溶融物が
対流により下降している場所であるから、ここに落下さ
れた副原料は対流の下降流にのって溶融物内に引き込ま
れ、溶融物との混ざり合いが効果的になされ、このため
副原料の溶融および分散が効果的になされ、組成および
温度を迅速に均一にすることができる。

また、本発明の２番目によれば、分配シュートにより複
数の副原料投入管に順次分配するから副原料が定量に分
配され、副原料の溶融および分散を効果的に促進させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は電気溶融炉全体の構成を示す縦断面図、第２図
はその横断面図、第３図は副原料の投入装置を示す縦断
面図、第４図は第３図中ｒＶ−ＩＶ線の矢硯図、第５図
は本発明の他の実施例を示す副原料の投入装置を示す縦
断面図である。 １・・・炉体、２・・・炉蓋、３ａ、３ｂ、３ｃ・・・
電極、６ａ、６ｂ、６ｃ・・・副原料投入管、８・・・
分配管、９・・・ボール弁、１１・・・モータ、１３・
・・副原料貯槽タンク、１５・・・分配シュート、１９
・・・モータ、２２　・・・　リ　　ミ　　ッ　　ト　
ス　イ　ッ　チ　。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉内に主原料およびこの主原料を成分調整するた
   めの副原料を投入し、これら原料を上記炉蓋から挿設さ
   れた複数の電極で加熱溶融する電気溶融炉において、 上記炉蓋に複数の副原料投入管を接続し、これら原料投
   入管は上記複数の電極間に位置しかつ炉内に向けて開口
   され、これら副原料投入管の上端は１個の分配管に接続
   され、この分配管は副原料供給源に接続され、この副原
   料供給源から分配管を介して副原料をこれら複数の副原
   料投入管に分配し、これら副原料投入管は上記電極間に
   位置した溶融物の湯面に上記副原料を分配して供給する
   ようにしたことを特徴とする電気溶融炉の副原料投入装
   置。
2. （２）上記分配管内には、旋回駆動されることにより上
   記副原料供給源から供給された副原料を複数の副原料投
   入管に順次分配する分配シュートを設けたことを特徴と
   する第１の請求項に記載の電気溶融炉の副原料投入装置
   。