JPH049845B2 - - Google Patents

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、操業時に溶銃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、溶融金属に羽口が浸
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
来から種々の技術が提案されている。例えば特開
昭57−89417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ガス圧力を一定条件に
制御し、ガス切替を圧力制御で行なうことによ
り、羽口先に圧力変動が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、一般的な、シーケンス制御によ
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、ステツプ選択部１１は、
起動条件保持表示部１２からの起動条件と、切替
スイツチ１３の設定によりオペレーシヨンモード
選択部１４で選択されたオペレーシヨンモード
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
要な切替えステツプを選択する。この選択された
切替えステツプによりガスの種類が決まる。この
ガスの種類はステツプ始動部２０に伝達される。 次いで、該ステツプ始動部２０によりステツプ
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ガスラ
インの選択を行ない、弁駆動指令部２４を介し
て、後行ガスを供給するガスラインの遮断弁２６
Ａを開いて後行ガスの供給を開始すると共に、前
記ステツ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ツ
プを実行する。なお、図において符号２７はこの
ステツ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、
該切替え条件が成立しなかつた場合、ガス変更部
２８からステツプ始動部２０へガス変更指令を伝
達する。一方、切替え条件が成立した場合は当該
切替えステツプをステツプ記憶部３０で記憶し、
且つ、当該切替ステツプが終了したことを前記使
用ガスライン選択部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（フリツカ）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２４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ツ
トスイツチ、４６はこのリミツトスイツチ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が稼働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２
６Ａ，２６Ｂ、流量制御弁４０等の各ガス弁の状
態をステツプ信号や流量、圧力、状態信号（リミ
ツトスイツ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。 前記ステツプ成立判断部２７の判断手段は、第
６図に示されるように、先ず、ステツプ始動信号
が入力された後T1秒経過したか否かを判断し
（P1）、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ツプ
成立の条件が整つているか否かを判断する
（P2）。 切替ステツプ成立の条件が整つたと判断された
ならば、前記第５図のステツプ記憶部３０の処理
を行う。一方、切替ステツプ成立の条件が整わな
いときは、ステツプ始動時からか否かを判断する
（P3）。 判定結果が否のときは前記第５図に示すガス変
更部２８の処理を行う。一方、判定結果が正のと
きは、ステツプ始動から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
号が出力された場合も、P2以降の手順を実行し、
ステツ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
によつて異なるが、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種類以上のガスを混合したも
のを使用するときがある。 従つて、１つの工程に選択されてから、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
るまでのロジツ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
があつた。

【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
めの切替えロジツ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
する治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、治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
ブシーケンスのタイミングを、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ガスに切替えるに際
し、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
ス切替えによつて「先行ガス」、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つて各単位毎の
プロセスガスの基本的な切替え制御を行なうこと
ができるが、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。 従つて、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、切替ロジツク
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、ガス切替えのロジツク
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
なため容易なロジツク変更を行なうことができ
る。よつて、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ユ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４０Ａ、先行ガスの遮断弁２６
Ｂ、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の示した「流し始め」のパター
ンについては、後行ガスラインの遮断弁２６Ａを
開とし、流量制御弁４０Ａ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ガスとして使用する。
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
ずガ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かのパ
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、ロジツクにより行う。この場合、
先行ガス及び後行ガスは同様に３種類のプロセス
ガス（ガス種１〜ガス種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
ジツクにより判定して、切替えのパターンを知る
ようになつている。 判定ロジツク１０１は、先行ガスが遮断され、
後行ガスが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
定ロジツク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。更に判定ロジツク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、判定ロジツク１０４は、先行ガ
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「切替えに無関係」なこと
を判断する。 上記のようなロジツクを用いて、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、各ガ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ヤートを第３図に
示す。第３図Ａは内管のスレーブシーケンスのタ
イムチヤートを示し、第３図Ｂは外管のスレーブ
シーケンスのタイムチヤートを示している。第３
図Ａ，Ｂに示すように、内管のガス種１は時間t_o
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t_nから「流し終り」のパターンで
制御している。又、外管のガス種１は時間t_o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t_n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、制御を独立して行つて
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t_o、t_n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、外管及びガ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
タイムチヤートの例を第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
スのタイムチヤートを示し、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
のタイムチヤ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t_pから始まり、ガス種２の流し終
りは第４図の時間t_Pになる。この時間t_p、t_P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
及び後行ガ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、各変化パターンのガス流量変化は
例えば「流し始め」のパターンにおいて第１図Ａ
の如く、ステツプ状に立上がるものでなく、段階
状にガス流量が増化するものであつてもよい。
又、プロセスガスの種類は４種類以上であつても
よい。更に、プロセスガスは、単一種類のガス、
複数のガスが混合されたガスでもよい。

【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例を示す線図、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
ブロツク図、第３図はスレーブシーケンスのタイ
ムチヤ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
タイムチヤ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ツク図、
第６図は前記制御装置におけるステツプ成立条件
を判定するための手順を示す流れ図である。 １８……ステツプ選択部、２２……使用ガスラ
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)

1. 【特許請求の範囲】 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のタイミング
   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。