JPH0288710A - 冶金炉におけるプロセスガス切替え方法 - 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、冶金炉におけるプロセスガス切替え方法に係
り、特に、底吹転炉、上底吹転炉その他各種のプロセス
ガスを溶融金属中に吹込んで精錬する冶金炉において、
当該プロセスガスを、現在供給している先行ガスから、
これから供給しようとする後行ガスに切替える際に用い
るのに好適な、冶金炉におけるプロセスガス切替え方法
の改良に関する。

【従来の技術】

底吹転炉、上底吹転炉その他の冶金炉においては、操業
時に溶銑等の溶融金属の精錬を目的として、該溶融金属
中に、各種のプロセスガス（例えば酸素ガス、炭化水素
ガス）を吹込んでいる。このようにプロセスガスを吹込
む際には、各種条件に応じ、羽口の内管、外管から吹込
むガスを必要に応じて切替えている。又、溶融金属に羽
口か浸漬している場合、羽口への溶融金属の侵入を防止
するために、溶融金属の静圧にうち勝つようなガス圧力
を羽口先端に与えつつプロセスガスの切替えを行う必要
がある。 このような吹込みガスの切替え方法に関して従来から種
々の技術か提案されている。例えば特開昭５７−８９４
１７では、先行ガス圧力、後行ガス系の流量調節弁の開
度及び後行カス圧力を一定条件に制御し、カス切替を圧
力制御で行なうことにより、羽口先に圧力変動か発生す
るのを防止し羽口内への溶湯の侵入を阻止するようにし
た転炉の底吹ガス切替え方法が示されている。 ここで、底吹転炉へのプロセスガス供給設備に採用され
ている、−船釣な、シーゲンス制御によるプロセスガス
切替えのための制御装置の構成例を第５図に示す。第５
図の制御装置において、プロセスガス切替え制御に必要
な工程が工程選択押釦１０で選択されると、ステップ選
択部１１は、起動条件保持表示部１２からの起動条件と
、切替スイッチ１３の設定によりオペレーションモード
選択部１４で選択されたオペレーションモードと、転炉
状態記憶部１６に記憶されている、転炉が充炉あるいは
空炉のいずれの状態か否か等の条件とを診断チエツクの
上プロセスガス切替えに必要な切替えステップを選択す
る。この選択された切替えステップによりガスの種類が
決まる。このガスの種類はステップ始動部２０に伝達さ
れる。 次いで、該ステップ始動部２０によりステップが始動す
ると、使用ガスラインの選択部２２は、決められたガス
の種類に応じて使用すべきカスラインの選択を行ない、
弁駆動指令部２４を介して、後行カスを供給するガスラ
インの遮断弁２６Ａを開いて後行ガスの供給を開始する
と共に、前記ステップの切替条件成立後に先行ガスを供
給するガスラインの遮断弁２６Ｂを閉じて先行ガスの供
給を停止するというプロセスガスの切替ステップを実行
する。なお、図において符号２７はこのステップの切替
え条件が成立したか否かを、後に詳述する手順で判断す
る条件成立判断部であり、語句替え条件が成立しなかっ
た場合、カス変更部２８からステップ始動部２０ヘガス
変更指令を伝達する。一方、切替え条件が成立した場合
は当該切替えステップをステップ記憶部３０で記憶し、
且つ、当該切替ステップが終了したことを前記使用カス
ライン選択部２２に伝達する。 なお、第５図において、符号３２は工程表示部であり、
表示灯３２Ａの点滅（フリッカ）により、現在進行中の
工程を表示する。又、３４は調節計モード、流量設定部
であり、プロセスガスの流量設定の切替を接点３６を介
して行なうと共に、調節計３８へモード切替信号を入力
する。当該調節計３８は流量設定及びモードに応じて流
量制御弁４０によりプロセスガスの流量を制御するが、
この場合、流量制御弁４０の作動は前記弁駆動指令部２
４から作動指令が出て接点４２がオンした際に行われる
。更に、４４は遮断弁２６Ａ、２６Ｂ等の開、閉状態を
検出し、いずれのプロセスガスが吹込み中か否かを検知
するためのリミットスイッチ、４６はこのリミットスイ
ッチ４４の出力信号により表示灯４６Ａを点滅させて、
吹込み中のガス種の表示を行なう表示部、４８は前記調
節計３８が稼動中であることを表示灯４８Ａの点滅によ
り表示する表示部、５０は前記遮断弁２６Ａ、２６Ｂ、
流量制御弁４０等の各カス弁の状態をステップ信号や流
量、圧力、状態信号（リミットスイッチの接点信号等と
して検出）と比較して監視するための監視部である。 前記ステップ成立判断部２７の判断手順は、第６図に示
されるように、先ず、ステップ始動信号が入力された後
Ｔ１秒経過したか否かを判断しくＰｌ）、Ｔ１秒経過し
ていない場合は当該判断を継続し、一方、Ｔ１秒経過し
た場合は切替ステップ成立の条件が整っているか否かを
判断する（Ｐ２）。 切替ステップ成立の条件が整ったと判断されたならば、
前記第５図のステップ記憶部３０の処理を行う。一方、
切替ステップ成立の条件が整わないときは、ステップ始
動時がらか否かを判断する（Ｐ３）。 判定結果が否のときは前記第５図に示すカス変更部２８
の処理を行う。一方、判定結果が正のときは、ステップ
始動からＴ２秒間経過したか否かを判定する（Ｐ４）。 判定結果が正のときは前記ガス変更部２８の処理を行う
。一方、判定結果が否のときは、Ｐ２に戻り、Ｐ２以降
の手順を再び実行する。なお、前記第５図の監視部５０
から監視信号か出力された場合も、Ｐ２以降の手順を実
行し、ステップ成立条件を判定する。 上記のようにしてプロセスガスの切替えを実行する場合
、切替える先行ガス及び後行ガスの組合せは、例えば操
業工程の種類、底吹羽口の内管、外管別、ガス種類別に
存在し、しかも、切替えの際に駆動する遮断弁２６Ａ、
２６Ｂは、プラントによって異なるが、数十〜数百個に
近い個数となり、更には、供給するプロセスガスは単一
種類のガスのみならず、２種類以上のカスを混合したも
のを使用するときがある。 従って、１つの工程が選択されてから、プロセスガス切
替えに必要な遮断弁の開閉動作を決定するまでのロジッ
クが複雑なものとなるため、前記従来のプロセスガス切
替え制御装置は複雑化、高容量化し、コストが高いもの
となるという問題点があった。

【発明が解決しようとする課題】

本発明は、前記従来の技術の問題点を解消するべくなさ
れたもので、プロセスガスを切替えるための切替えロジ
ックの集約化及び簡素化が図れ、且つ、自由なプロセス
ガスの組合せを設定可能とする冶金炉におけるプロセス
ガス切替え方法を提供することを課題とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、冶金炉の溶融金属中に羽口から供給するプロ
セスガスを、先行ガスから後行ガスに切替える方法にお
いて、プロセスガス切替時の先行カスと後行ガスとの組
合せを、羽口及びプロセスガスの種類に応じて必要数の
単位に類別し、類別された各単位毎に、プロセスガス切
替え時にいかにプロセスガスの流量が変化すべきかを、
「流し始め」、「ｍ続」、「流し終り」、及び「切替に
無関係」の４つのパターンに分けて認識し、認識された
各パターンの流量変化の内容に基づき、各単位毎にプロ
セスガスの切替え制御を行なうためのスレーブシーケン
スを定義し、定義されたスレーブシーケンスを、羽口及
びプロセスガスの種類に応じたマスターシーゲンスで制
御してプロセスガスを切替えるようにしたことにより、
前記課題を達成したものである。

【発明の作用及び効果】

発明者らは種々の検討の結果、プロセスガス供給装置に
おいて、現在供給している先行ガスをこれから供給しよ
うとする後行カスに切替える際に、羽口の内管、外管及
びプロセスガスの種類に応じて、先行ガスと後行ガスの
組合せを必要な数の単位に類別し、その類別された各単
位毎に、ガス切替えによって「先行カス」、後行ガスの
各プロセスガスの流量がどう変化するかを分類すると、
「流し始め」、「継続」、「流し終り」、「切替えに無
関係」の４つのパターンに区分して認識できることに着
目し本発明を創案したものである。 即ち、「流し始め」は、所定のプロセスガスを先行ガス
として供給していないが後行ガスとして供給する場合で
あり、第１図（Ａ）の如くガス流量が変化する。 又、「継続」は、所定のプロセスガスを先行ガスとして
供給しており、且つ、後行ガスとしても供給する場合で
あり、第１図（Ｂ）の如くガス流量が変化する。 更に、「流し終り」は、所定のプロセスガスを先行ガス
として供給しているが、後行ガスとしては供給しない場
合であり、第１図（Ｃ）の如くガス流量が変化する。 又、「切替えに無関係」は、所定のプロセスガスを先行
ガス、後行ガスのいずれとしても供給していない場合で
あり、第１図（Ｄ）の如くガス流量が変化する。 上記のように４つのパターンに区分して認識された結果
に基づき、前記各単位毎にプロセスガスの切替え制御を
行なうためのスレーブシーケンスを定義する。定義され
るスレーブシーケンスにおいては、入力される条件信号
として、例えば先行ガスライン、後行ガスラインの各遮
断弁の開閉条件、各流量、各圧力の条件があり、出力さ
れる制御信号として、例えば遮断弁の開、閉指令、流量
調節弁、圧力調節弁への制御指令がある。 上記のスレーブシーケンスによって各単位毎のプロセス
ガスの基本的な切替え制御を行なうことができるか、羽
口毎の切替タイミングや各羽口におけるガス種別の切替
タイミングを制御する必要がある。この場合、羽口が内
管、外管を有する二重羽口構造のものであれば、切替タ
イミングを内管、外管毎に制御する必要がある。 そこで、本発明においては、羽口及びプロセスガスの種
類毎にマスターシーケンスで切替え条件の成立をチエツ
ク等するようにして前記スレーブシーケンスを制御し、
ガス切替えを行なうようにしている。 従って、本発明によれば、適切なプロセスガスの切替え
が、パターン化されたスレーブシーケンスの組合せによ
り実行可能なため、切替ロジックが簡素化され、且つ、
自由な組合せの切替が簡単にできるようになる。又、カ
ス切替えのロジック変更については、基本的な４つのパ
ターンが変化せず、マスターシーケンスのみの変更で対
応可能なため容易なロジック変更を行なうことができる
。 よって、ガス切替えに用いる制御用計算機、例えばマイ
クロコンピュータの容量や台数が減少し、設備コストが
安く、且つ、メンテナンスが容易なものとなる。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 この実施例は、前出第５図に示したプロセスガス供給設
備のプロセスガス切替え制御装置に本発明を採用したも
のである。この場合、各構成機器の構成は前記した通り
であるため説明は略す。 実施例においては後行ガスの遮断弁２６Ａ、同じく、流
量制御弁４ＯＡ、先行ガスの遮断弁２６Ｂ、同じく、流
量制御弁４０Ｂなどを次の手順で作動させて、前出第１
図に示したガス切替時のパターンを実行する。 即ち、第１図（Ａ）に示した「流し始め」のパターンに
ついては、後行カスラインの遮断弁２６Ａを開とし、流
量制御弁４ＯＡ等で必要な圧力制御、流量制御を行なう
。又、第１図（Ｃ）に示した「流し終り」のパターンに
ついては、先行ガスの遮断弁２６Ｂを閉にすると共に、
先行ガスの圧力制御、流量制御を中止する。更に、第１
図（Ｂ）示した「継続」のパターンについては、先行ガ
スの遮断後も同一のプロセスガスを後行カスとして使用
する。又、第１図＜Ｄ）に示した「切替に無関係」のパ
ターンについては、遮断弁２６Ａ、２６Ｂを作動させず
カス切替に関係しないことを示す。 前記ガス切替時におけるプロセスガス流量の変化が上記
の４つのパターンのうちのいずれのパターンに属するか
否かの認識は、第２図に概念的に示すような、ロジック
により行う。この場合、先行ガス及び後行カスは同様に
３種類のプロセスガス（カス種１〜カス種３）を有して
おり、同種のプロセスガス（ガス種ｎ）の流量変化を、
図中符号１０１〜１０４で示すＡＮＤ、ＮＯＴの判定ロ
ジックにより判定して、切替えのパターンを知るように
なっている。 判定ロジック１０１は、先行ガスが遮断され、後行ガス
か流通されることを判定するものであり、ガス種ｎの「
流し始め」を判断する。又、判定ロジック１０２は、先
行ガス、後行ガス共に流れていることを判定するもので
あり、ガス種ｎの「継続」を判断する。更に判定ロジッ
ク１０３は先行ガスが流れているが後行ガスが遮断され
るのを判定するものであり、ガス種ｎの「流し終り」を
判断する。又、判定ロジック１０４は、先行カス、後行
ガスが共に流れていないことを判定するものであり、ガ
ス種ｎは「切替えに無関係」なことを判断する。 上記のようなロジックを用いて、例えば先行ガスのガス
種２を後行ガスのガス種１に切替える場合を認識すると
、ガス種１は「流し始め」のパターンであり、ガス種２
は「流し終り」のパターンであり、ガス種３は「切替に
無関係」のパターンとなる。 次に、冶金炉の羽口の内管、外管共にプロセスガスをガ
ス種２からガス種１へ切替える場合において、各オス種
のプロセスガスを制御するためのスレーブシーケンスの
タイムチャートを第３図に示す。第３図（Ａ）は内管の
スレーブシーケンスのタイムチャートを示し、第３図（
Ｂ）は外管のスレーブシーケンスのタイムチャートを示
している。第３図（Ａ）、（Ｂ）に示すように、内管の
ガス種１は時間ｔｉから「流し始め」のパターンで制御
し、内管のガス種２は、時間ｔｍから「流し終り」のパ
ータンで制御している。又、外管のガス種１は時間ｔｉ
から「流し始め」のパターンで制御し、外管のガス種２
は時間ｔｍから「流し終り」のパータンで制御している
。 しかしながら、このようなスレーブシーケンスのみでガ
ス切替えを制御した場合、各々のスレーブシーケンスで
条件判断、制御を独立して行っており、内管と外管間の
切替動作のタイミング、ガス種間の切替え動作のタイミ
ングは時間ｔｎ、ｔｍで固定され、所望のタイミングに
制御できない。 そこで、マスターシーケンスを用いて羽口の内管、外管
及びカス種別にスレーブシーケンスのタイミングを制御
する。このマスターシーケンスのタイムチャートの例を
第４図に示す。 第４図（Ａ）は前記羽口の内管のマスターシーケンスの
タイムチャートを示し、第４図（Ｂ）は当該マスターシ
ーケンスで制御されるスレーブシーケンスのタイムチャ
ートを示すものである。マスターシーケンスは、スレー
ブシーケンスの開始と終了を決定しており、これにより
、ガス種１の流し始めは第４図の時間ｔｏから始まり、
ガス種２の流し終りは第４図の時間ｔＰになる。この時
間ｔｏ、ｔｐはマスターシーケンスで自在に設定可能で
あるため、ガス切替を所望のタイミングで行えるように
なる。 なお、前記実施例においては、第１図に示されるような
変化パターンで３つのガス種の先行ガス及び後行カスの
切替え制御を行う場合について説明したが、本発明を実
施する際の変化パターン及びガス種の数は実施例のもの
に限定されるものではない。即ち、各変化パターンのカ
ス流量変化は例えば「流し始め」のパターンにおいて第
１図（Ａ）の如く、ステップ状に立上がるものでなく、
段階状にカス流量が増化するものであってもよい。 又、プロセスガスの種類は４種類以上であってもよい。 更に、プロセスガスは、単一種類のカス、複数のガスが
混合されたカスでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係るガス切替時にお
ける変化パターンの各側を示す線図、第２図は同じく、
変化パターンの認識手順を説明するためのブロック図、
第３図はスレーブシーケンスのタイムチャートの例を示
す線図、第４図はマスターシーケンスでスレーブシーケ
ンスを制御する場合のタイムチャートの例を示す線図、
第５図は実施例が適用される一般的なガス供給設備に採
用されるガス切替え制御装置の構成例を示すブロック図
、第６図は前記制御装置におけるステップ成立条件を判
定するための手順を示す流れ図である。 １８・・・ステップ選択部、 ２２・・・使用カスラインの選択部、 ２４・・・弁駆動指令部、 ２６Ａ、２６Ｂ・・・遮断弁、 ３６・・・調節計モード、流量設定部、４０・・・流量
制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）冶金炉の溶融金属に羽口を介して供給するプロセ
   スガスを、先行ガスから後行ガスに切替える方法におい
   て、 プロセスガス切替え時の先行ガスと後行ガスとの組合せ
   を、羽口及びプロセスガスの種類に応じて必要数の単位
   に類別し、 類別された各単位毎に、プロセスガス切替え時にいかに
   プロセスガスの流量が変化すべきかを、「流し始め」、
   「継続」、「流し終り」、及び「切替えに無関係」の４
   つのパターンに分けて認識し、 認識された各パターンの流量変化の内容に基づき、各単
   位毎にプロセスガスの切替え制御を行なうためのスレー
   ブシーケンスを定義し、 定義されたスレーブシーケンスを、羽口及びプロセスガ
   スの種類に応じたマスターシーケンスで制御してプロセ
   スガスを切替えるようにしたことを特徴とする冶金炉に
   おけるプロセスガス切替え方法。