JPH02145716A

JPH02145716A - アーク・プラズマ溶解炉の溶解進捗診断方法

Info

Publication number: JPH02145716A
Application number: JP63297456A
Authority: JP
Inventors: Norio Ao; 範夫青; Hirotsugu Kubo; 博嗣久保
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1990-06-05

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）本発明は炉内に装入されたスクラップ等の被溶解物（以
下、スクラップと指称する）を、ア−りまたはプラズマ
加熱により溶解して溶融金属を得るアークまたはプラズ
マ溶解炉の溶解進捗を診断する方法に関するものである
。

（従来の技術）一般に、例えば製鋼用のアーク溶解炉は、炉内に溶解原
料であるスクラップを装入し、可動電極とスクラップあ
るいは溶融金属との間にアーク放電を行ない、アークの
発生熱によりスクラップを溶解して溶融金属である溶鋼
を得るものであり、スクラップの溶解が進行するにつれ
て炉内には空間が広がり、溶鋼が炉底に溜っていく。そ
してこの場合、一般にスクラップの嵩比重は１　ｔ　／
　ｍ’以下に対して、溶鋼は７．Ｏｔ／ｒｒ？以上であ
るので、溶解によりその体積が減少することから、所定
の溶ｊ＄４ｍを得るために、１回の操業当り炉内へのス
クラップの装入を通常２〜３回行なっている。

第３図（ａ）〜（ｄ）は、以上の操業における炉内のス
クラップの溶解状況を模式的に示した図である。すなわ
ち、第３図に示すように、アーク溶解炉１の内部にスク
ラップ２を充填して炉上部に炉蓋３を閉＋Ｉ＝した後、
その炉蓋３上部からカーボン電極等の可動電極４を挿入
し、図示しない炉用変圧器等の電源設備より二次導体を
介して、可動？８極４とスクラップまたは溶鋼との間に
所望とするアーク電流を流し、可動電極４の位置を制御
しながら可動電極４の先端からアークを発生させ、スク
ラップ２を順次溶解して溶鋼６を得るようにしている。

なお、図中７は炉壁、８はスラグを示すものである。

ところで、近年この種の溶解炉においては、生産性向上
を目的として投入電力レベルが増加してきており、６０
０ＫＶＡ／ｌ　〜７００ＫＶＡ／ｌにも達している。こ
のため、溶解炉における溶解の進捗状況を良く把握して
、電力の入／切や電力レベル設定を適切に行なうことが
、電力原単位の低減を図る点から重要である。特に、ス
クラップを炉内へ追加装入するタイミングは、早過ぎる
と炉内に十分な空間が無く追加したスクラップが溢れて
しまい、また逆に遅過ぎるとスクラップの溶解が進み過
ぎて、炉蓋３や炉壁７に投入エネルギーのほとんどが与
えられてしまい、電力原単位を悪化させてしまう。従っ
て、追加装入したスクラップが溢れることなく、かつで
きるだけ早い時期に追加装入を行なうことが、電力原単
位および溶解時間の観点から重要で、このため溶解の進
捗状況を適確に把握する必要がある。

（発明が解決しようとする課題）そこで、従来から溶解の進捗状況を把握するための方法
としては、一般には投入した電力積算値をベースに、追
加装入時期等操業の区切りとなる時期に近付くと、炉内
を目視観察するようにしている。しかし、この方法では
、高温の炉内のスクラップの残量を正しく見積ることは
不可能で精度的に劣るばかりでなく、操業を自動化する
上からも問題である。また、この他の方法としては、ス
クラップが溶は落ちるとアークや溶鋼からの放射熱が炉
蓋３や炉壁７に直接入ることから、炉蓋３や炉壁７の熱
負荷レベルを計測して炉況を推察する方法が提案されて
いる。しかし、この方法は間接的な計測であり、またス
クラップの材質や炉内への装入のされ方によって毎回差
を生じるため、溶解進捗推定の手助けにはなるものの、
絶対尺度としての精度はない。さらに、その他の方法と
しては、赤外線カメラやレーザーを用いて炉内を観察す
る方へが提案されている。しかし、この方法では、炉内
は酸化鉄等の粉塵が充満しており、かつ雰囲気ｉＭｔ度
も１０００℃以上の高温であることから実用困難であり
、また空間体積を見積ることも困難である。以」−のま
うに従来の方法では、溶解の進捗度合を定量的に精度良
く計測することは困難であった。

本発明は−Ｌ、ｉ［ｌ！のような問題を解決するために
成されたもので、その目的はアークまたはプラズマ溶解
炉内の溶解の進捗度合を容易にしかも精度良く把握する
ことが可能なアーク・プラズマ溶解炉の溶解進捗診断方
法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段および作用）上記の目的を
達成するために本発明では、炉内に被溶解物を装入し、
アークまたはプラズマ加熱により被溶解物を溶解して溶
融金属を得るアークまたはプラズマ溶解炉の溶解進捗を
診断するに際して、溶融金属の液面レベルを計測【７、
この液面レベルによって溶解の進捗度合を推定すること
により、アークまたはプラズマ溶解炉内における溶解の
進捗度合を、定量的に容易にしかも精度良く計測するこ
とが可能となる。

（実施例）本発明では、スクラップの残量よりもむしろ、溶解して
炉底に溜った溶融金属量に着目し、この溶融金属の液面
レベルを計測することによって、炉内のスクラップの溶
解進捗度合を推定しようとするものである。すなわち、
溶融金属の液面レベルは、炉底の形状によって溶融金属
量との間が関連付けられる。−例として、３５　ｔｏｎ
アーク溶解炉における溶融金属量である溶鋼量と炉底か
らの溶鋼の液面レベル（溶鋼レベル）との関係を第２図
に示す。スクラップの嵩比重は装入時にわかっているの
で、第２図の関係から溶鋼レベルから溶鋼量を推定し、
これを高比重で除することにより、スクラップの溶解量
を算定することができる。

この場合、溶鋼レベルの計ρｊに当たっては、従来溶鋼
はスクラップの下層部にあり計Ｍｊが困難であったが、
近年では炉底出鋼によって出鋼する方式が多くなり、偏
心炉底出鋼方式のアーク溶解炉が原単位の点から広まり
つつある。この偏心炉底出鋼方式のアーク溶解炉では、
炉体より外れた所に出鋼口があり、その近辺にはスクラ
ップも存在しない。従って、この偏心炉底出鋼方式のア
ーク溶解炉の出鋼口付近に、渦流レベル計やフロート式
レベル計等のレベル計を設置することにより、溶鋼レベ
ルを精度良く計測することができる。

第１図は、本発明の方法を実現するための溶解進捗診断
装置の構成例を示す図であり、第３図と同一要素には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。

すなわち、第１図において、炉体より外れた所に出鋼口
がある偏心炉底出鋼方式のアーク溶解炉９の出鋼口付近
には、フロート１０とロータリーエンコーダ１１からな
るフロート式レベル計が設置され、アーク溶解炉９内の
溶鋼レベルを計測できるようになっている。また、フロ
ート式レベル計には溶解量演算器１２が接続され、スク
ラップ２の溶解量を算定できるようになっている。ここ
で、フロート１０としては、スラグより重く溶鋼６より
も軽いマグネシアカーボンレンガを用いる。

なお、図中１３は溶鋼６の出鋼時に開かれる出鋼口栓、
１４はアークを示すものである。

次に、かかる溶解進捗診断装置の動作について説明する
。

いま、アーク溶解炉９の可動電極４に電圧が印加され、
可動電極４がスクラップ２に接触点弧し、可動電極４の
先端からアーク１４が発生してスクラップ２の溶解が進
行すると、アーク溶解炉９の炉底には溶融金属である溶
鋼が順次生成されて溜る。一方、アーク溶解炉９の出鋼
口付近に設置された、フロート１０とロータリーエンコ
ーダ１１からなるフロート式レベル計によって、アーク
溶解炉９内の溶鋼６の液面レベル（溶鋼レベル）が計測
され、この計測値がある一定周期で溶解量演算器１２に
取込まれる。そして、溶解量演算器１２では、この計測
された溶鋼レベルに基づいて溶鋼量が推定され、さらに
この溶鋼量をスクラップ２の崇比重で除することによっ
て、アーク溶解炉９内のスクラップ２の溶解量が算定さ
れる。

この場合、溶解量演算器１２においては、溶鋼６の液面
の波動の影響を除くため、例えば１０秒間の平均値を代
表溶鋼レベルとして用いる。また、炉床５は溶損によっ
て徐々にその形状が変形していくため、当初の設計に基
づく溶鋼レベルと溶鋼量との関係は少しずつ誤差を生じ
るが、この誤差は初期の５００ＩＩＩ１１以下に影響す
るだけで、それ以降はほとんど差がない。従って、溶鋼
レベルの基準を、前回出鋼時の溶鋼レベルとこの時の溶
Ｍｎとから逆算することによって、炉床５の変形の影響
を補正する。以上により、溶鋼レベルを連続して計測し
、スクラップ２の溶解量を的確に把握することができる
。

上述したように本実施例では、アーク炉１内におけるス
クラップ２の溶解の進捗度合を、数％の精度で容易に計
測することが可能となる。この結果、スクラップ２の追
加装入時期を正確に判定することができ、これにより無
駄な電力投入の防止。

ならびに追加装入ミスの防止を図ることができ、電力片
Ｑ１位の低減も実現できると共に、これまで主に操業量
の炉内観察に頼っていたのに対して、操業の自動化を図
ることが可能となる。また、これまで操業パラメータ（
例えば、電圧、電流、酸素使用量、スクラップ材質）と
溶解速度や原単位との関係が不明であったために、溶解
の最適化を検討することは極めて困難で、多くの操業例
を統計処理してもなかなか明確に把握できなかったもの
が、本方法により溶解進捗度合を定量的に把握できるの
で、投入電力量と溶解進捗度合との関係を各種パラメー
タを変えて計測することによって、操業の最適化を定量
的に進めることが可能となる。

尚、上記実施例では、偏心炉底出鋼方式のアーク溶解炉
に本発明を適用した場合について述べたが、偏心炉底出
鋼方式でなくとも、スクラップ２が障害にならない同様
の計測室を炉の外側に設けることにより、既設のアーク
溶解炉にも本発明を通用することが可能である。

また、上記実施例では、アークの発生熱によってスクラ
ップを溶解するアーク溶解炉に本発明を適用した場合に
ついて述べたが、これに限らずプラズマ溶解炉内を用い
てスクラップを溶解するプラズマ溶解炉にも、本発明を
同様に適用することが可能である。

さらに、上記実施例では、溶鋼レベルを計４１するため
のレベル計としてフロート式のレベル計を適用した場合
について述べたが、これに限らず渦流レベル計を適用す
ることも可能である。

一方、上記実施例において、溶解の進捗診断の中でも、
特にスクラップの追加装入の時期あるいは溶は落ち時期
の判定が重要であることから、追加装入あるいは溶は落
ち時期に対応した溶鋼レベルを予め算出して、当該レベ
ル位置に接触式センサ（導通式等）を設置しておき、上
記時期を判定するようにすることも可能である。

また、上記実施例において、フロート１０の近くに万が
一スクラップ２が寄ってくることによる、溶鋼レベルの
計Ｍ１値に対するノイズの影響を判別するために、投入
型カニを計測する電力ｍ計の計測値を演算器１２に入力
することにより、溶鋼レベルが異常値であるかどうかの
判別を行なうようにすることも可能である。

さらに、上記実施例では、溶解の進捗度合とし。

てスクラップの溶解量を算定した場合について述べたが
、これに限らず溶解の進捗度合として、スクラップの溶
解率、あるいはスクラップ残量を算定することも可能で
ある。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、炉内に被溶解物を
装入し、アークまたはプラズマ加熱により被溶解物を溶
解して溶融金属を得るアークまたはプラズマ溶解炉の溶
解進捗を診断するに際して、溶融金属の液面レベルを＃
ｆ測し、この液面レベルによって溶解の進捗度合を推定
するようにしたので、アークまたはプラズマ溶解炉内の
溶解の進捗度合を容易にしかも精度良く把握することが
可能なアーク・プラズマ溶解炉の溶解進捗診断方法が提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実現するための溶解進捗診断装
置の一実施例を示す構成図、第２図は本発明の詳細な説
明するための溶鋼塁と溶鋼レベルとの関係図、第３図は
アーク溶解炉におけるスクラップの溶解進捗状況を示す
概念図である。１・・・アーク溶解炉、２・・・スクラップ、３・・・
炉蓋、４・・・可動電極、５・・・炉床、６・・・溶鋼
、７・・・炉壁、８・・・スラグ、９・・・アーク溶解
炉、１０・・・フロート、１１・・・ロータリーエンコ
ーダ、１２・・・溶解量演算器、１３・・・出鋼口栓、
１４・・・アーク。第１図出願人代理人　弁理士　鈴江武彦、竪拭ｔｏ〕− 第２図（ａ）（ｂ）＜ｃ＞（ｄ）弔３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炉内に被溶解物を装入し、アークまたはプラズマ
加熱により被溶解物を溶解して溶融金属を得るアークま
たはプラズマ溶解炉の溶解進捗を診断する方法において
、前記溶融金属の液面レベルを計測し、この液面レベル
により溶解の進捗度合を推定するようにしたことを特徴
とするアーク・プラズマ溶解炉の溶解進捗診断方法。
（２）アークまたはプラズマ溶解炉として偏心炉底出鋼
方式の溶解炉を用い、当該溶解炉の出鋼口付近で溶融金
属の液面レベルを計測するようにしたことを特徴とする
請求項（１）記載のアーク・プラズマ溶解炉の溶解進捗
診断方法。