JPH0741819A - 炉外精錬装置における副原料の投入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルゴンガス等を溶鋼中へ供給してバブリン
グさせるとき、取鍋等の炉外精錬装置での副原料の投入
の要否を検知できるようにすること。 【構成】 攪拌ガス１５のバブリングにより湯面２４が
上下動する溶鋼３に向かうアーク２０の長さを維持させ
るため、一定に保たれるべく制御されるアーク電極２の
アークインピーダンスの変化のあったことを検出する。
これによって、溶鋼３に浮かぶスラグ２８の性状を把握
する。アークインピーダンスの変動量が少なければスラ
グ２８は流動性のある薄い層をなすと判断され、副原料
２９を投入しなければならないことが察知される。一
方、アークインピーダンスの変化幅が大きければスラグ
の層が厚く流動性の低いものと判断され、その時点での
副原料の投入量を多く必要としないことが知られる。な
お、アーク電極２に印加されている電圧に変化があった
ことや、電流に変化があったことからも副原料の投入の
要否が判る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉外精錬装置における
副原料の投入方法に係り、詳しくは、取鍋等の炉外精錬
装置において、アルゴンガス等を底部から噴出させて溶
鋼をバブリングさせる際に、実質的にその攪拌ガスが溶
鋼中へ正常に供給されているかを検知できる手段を介し
て、石灰系フラックスやマンガン合金鉄などの副原料の
投入すべき量や、その時期を判定できるようにした副原
料の投入方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気炉などで溶製された溶鋼は、取鍋に
移された後にタンディッシュを介してモールドへ供給さ
れ、連続鋳造される。このような設備において、取鍋で
二次精錬されたり真空脱ガス処理されるなどしてからタ
ンディッシュへ移される。その二次精錬においては攪拌
ガスを底部から供給して溶鋼がバブリングによって攪拌
され、精錬効果の向上が図られる。その二次精錬におい
ても、電気炉の場合と同じくアーク電極を用いて溶鋼に
アークが飛ばされる。その場合に、アーク電極に印加さ
れている電圧と流れた電流からアークインピーダンスを
検出し、そのアークインピーダンスが一定となるように
アーク電極が昇降されるようになっている。なお、アー
ク電極に印加されている電圧や流れた電流からアークが
一定となるように制御されることもある。すなわち、ア
ーク電極は通常三本使用されるが、アーク電極ごとに昇
降装置が設けられ、駆動モータの回転などによってアー
クインピーダンスなどが設定値となるように、言い換え
れば、アークが所望長さとなるように調整される。

【０００３】一方、溶鋼は電気炉などで溶製されるが、
その成分は所望する鋼種の比率構成にある程度近づくま
でに調整される。そして、電気炉から出鋼された時点に
成分元素の比率が検査され、取鍋等での二次精錬におい
て、どの程度の成分元素の追加による調整が必要である
かが予め確認される。したがって、溶鋼の移された取鍋
等においては、二次精錬中に添加すべきマンガンなどの
金属成分や、溶鋼中のサルファを取り除く脱硫作用なら
びに溶鋼の保温を図る石灰系フラックスなどの副原料が
適宜投入される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した攪拌ガスは取
鍋等の底部に設けたポーラスプラグから供給されるが、
そのアルゴンガス等の攪拌ガスは吹込装置からガス流量
検出器を経て取鍋に送られる。そして、その攪拌ガスの
溶鋼への供給の有無が上記したガス流量検出器を介して
検知され、ポーラスプラグに詰まりが発生していないか
などを監視している。しかし、供給パイプから漏れがあ
ると溶鋼へは攪拌ガスが供給されていないにもかかわら
ず、上記したガス流量検出器は正常値を指したりするの
で、二次的な欠陥要因によるものまでを監視することが
できない。例えば、供給パイプの接続部に漏れがあると
か、ポーラスプラグの詰まり等によって別のところへ攪
拌ガスが流れているといったことが起こるからである。
このようなことがあると、アークによる溶鋼の局部加熱
をきたして、取鍋などに内張りされた耐火壁煉瓦を損傷
させたり、甚だしくは鉄皮に孔があいたりして湯漏れの
起こる事態となる。また、攪拌ガスによるバブリングが
不十分となり、溶鋼温度や溶鋼成分の不均一が発生した
りする。

【０００５】ところで、攪拌ガスが溶鋼に正常に供給さ
れていると湯面が変化し、その湯面とアーク電極との距
離すなわちアークが所定長さでなくなる。その場合、ア
ークが元の一定長さとなるようにアーク電極が追従動作
するよう制御される。このように、湯面に僅かであるが
高低の変化が生じると、アーク電極もそれと同じく例え
ば２ｃｍないし３ｃｍ程度上下動するので、それを検出
すれば、バブリングが所望通りに達成されているかを知
ることができる。そこで、アーク電極に上下振動などを
検出する装置を取り付けるようにすればよいことになる
が、製鉄所には種々の設備があって振動が至るところで
発生している。そのために、外部振動を拾うことが多
く、検出の信頼性は極めて低くなる欠点がある。また、
そのような外乱を検出信号の中から取り除くことは容易
でない。

【０００６】二次精錬中に副原料を溶鋼に投入すること
は前述したが、従来は電気炉から出鋼された溶鋼の成分
を検査した後、その成分比率構成をもとにして計算等で
マンガン合金鉄や石灰系フラックスの必要量を求め、取
鍋等で二次精錬中の溶鋼に投入している。しかし、副原
料の投入量が多すぎたり少なく投入されたりすると、時
として、成分外れを起こすという難点がつきまとう。

【０００７】本発明は上記の問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、攪拌ガスが溶鋼に供給されかつその攪
拌状況から間接的にではあるが副原料の投入量や投入時
期を確実に察知できるようにすること、その攪拌状況の
検出においては外部振動や外乱などの混入を伴うことが
なく、検出精度が高く信頼性の向上したものとすること
ができること、その検知手段として特に新たな装置を導
入することなく、既存設備の各装置から情報が得られる
ようにすることを実現した炉外精錬装置における副原料
の投入方法を提供することである。なお、本発明は、攪
拌ガスを溶鋼に供給した場合、そのバブリングによって
湯面が少し変動し、それに応じて溶鋼面までのアーク長
さを維持すべくアーク電極が上下動するという挙動に着
目したものである。また、そのアーク電極の動きやアー
クインピーダンスなどの変化を電気的に検出することに
よって、アーク電極の動きを機械的に検出する場合に比
べて外乱を受けにくい検出データの信憑性や信頼性の向
上を図る種々の研究を重ねた結果、実現されたものであ
る。さらには、攪拌ガスによるバブリングによって湯面
が上下動するが、その変動の様子は、投入された副原料
によって生成されたスラグの性状によっても異なること
を確認し、攪拌ガスによる正常なバブリングの有無の検
知と同時にスラグの性状から二次精錬に必要な副原料の
投入を合理的になす方策を検討した結果にも基づいてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、アルゴンガス
等を溶鋼中へ供給してバブリングさせている取鍋等の炉
外精錬装置に副原料を投入する方法に適用される。その
特徴とするところは、図１を参照して、攪拌ガス１５の
バブリングにより湯面２４が上下動する溶鋼３に向かう
アーク２０の長さを維持させるため、一定に保たれるべ
く制御されるアーク電極２のアークインピーダンスを検
出し、そのアークインピーダンスの変化の大小により、
バブリングされている溶鋼３に投入すべき副原料２９の
量および時期を設定するようにしたことである。

【０００９】上記したアークインピーダンスの変化を検
出することに代えて、アーク電極２に印加されている電
圧値に変化があったことを検出し、その電圧の変化の大
小により、溶鋼に投入すべき副原料の量や時期を設定す
るようにしてもよい。また、アーク電極２へ流れる電流
値に変化があったことを検出し、その電流の変化の大小
によって、溶鋼に投入すべき副原料の量や時期を設定す
ることもできる。

【００１０】さらに、アーク電極２を上下動作させる駆
動モータ７に流れた電流の発生を検出し、その発生電流
の状況をもとにして副原料の投入量や時期を決定するこ
とができる。また、アーク電極２を上下動作させる駆動
モータ７の回転数検出器１０で回転の生じたことや、ア
ーク電極２を昇降させる装置における電極位置検出器１
１で電極位置に変化があったことを検出し、それをもと
にして副原料を投入することもできる。

【００１１】上記した副原料として、脱硫材・造滓材等
としての石灰系フラックスや、成分元素を補足するため
のマンガン合金鉄が使用される。

【００１２】

【作用】アルゴンガス等の攪拌ガス１５を溶鋼３中へ供
給してバブリングさせると、気泡の上昇が集中する部分
の溶鋼３の湯面２４が部分的に波を打って上下動する。
その変動する湯面２４に最も近く位置するアーク電極２
においては、その溶鋼面までのアーク２０の長さが変化
する。そのアーク２０の長さの変化によってアークイン
ピーダンスも変動する。炉外精錬に必要なアーク２０の
長さは予め決められており、アーク電極２は所定のアー
ク長さを復元すべくその精錬における本来のアークイン
ピーダンスとなるようにアーク電極２が追従動作する。
バブリングがなければ変動しない湯面２４が、バブリン
グによってアークインピーダンスに変化のあったことで
変動していると察知される。これでもって攪拌ガス１５
が溶鋼３内へ供給されていることが検知される。また、
攪拌ガス１５の供給量によって通常生じる湯面２４の変
動量に対して異なるときは、バブリングが正常でないと
いうことが把握される。このようにしてバブリングが正
常に行われていることを確認した状態で、アークインピ
ーダンスの変化は小さいが継続的であれば、溶鋼３に浮
かぶスラグ２８の流動性が所定より高いものとなってい
ると判定し、精錬に必要な副原料２９が予め計算で求め
られた量より多く投入されて、二次精錬における副原料
の作用の強化を図かる。一方、アークインピーダンスの
変化が間歇的であるが変化が大きければ、スラグの流動
性が低いと判定し、かつ、スラグに量的な不足のないこ
とが知られ、副原料の無用な投入や過剰な投入を控え
る。アーク電極２が複数本設けられていると、攪拌ガス
１５によるバブリングの影響を大きく受けないアーク電
極２と比較して攪拌ガスの供給量の正否を確認し、それ
をもとにしても副原料の投入の適不適を知る。

【００１３】アーク電極２に印加されている電圧に変化
があったことを検出することによって、上記したような
アークインピーダンスの変化を検出することに代えるこ
とができる。バブリングの影響を大きく受ける湯面２４
の近傍のアーク電極２に着目したり、他のアーク電極２
での電圧の変化と対比して、バブリングの様子を間接的
に知る。そして、溶鋼３に副原料を投入する時期やその
量を決定する。また、アーク電極２へ流れる電流に変化
があったことを検出することによっても、副原料の投入
の要否を知ることができる。

【００１４】アーク電極２はアークインピーダンスに変
化があると、アーク２０の長さを所定値へ戻すように昇
降されるが、そのアーク電極２を上下動作させる必要の
ないときには駆動モータ７へは電流が流れない。しか
し、上下動作させるときには、駆動モータ７へその時点
で電流が流れ、その電流の発生が検出される。これによ
っても、アーク電極２の動かされたことを察知でき、攪
拌ガス１５によるバブリングの存在と副原料の投入の適
不適などに関する情報が得られる。同様にして、アーク
電極２を上下動作させる駆動モータ７の回転数検出器１
０で回転が生じたり、アーク電極２を昇降させる装置に
おける電極位置検出器１１で電極位置に変化があったり
すると、それを検出して、攪拌ガス１５の供給状態が正
常であるか否かや副原料の投入の要否などを間接的に知
る。

【００１５】上記の副原料としては、石灰系フラックス
が使用される。これを投入して溶鋼の脱硫の促進を図
り、溶鋼の保温効果も発揮させることができる。また、
副原料をマンガン合金鉄としておき、鉄に対するマンガ
ン構成比率をやや抑制して電気炉などで溶製された溶鋼
を、取鍋等における二次精錬で所望比率にまでマンガン
分を補足し、所望する鋼種の溶鋼を二次精錬によって達
成することができるようになる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、アークインピーダンス
の変化から攪拌ガスが溶鋼に正常に供給されていること
を検知でき、その正常なバブリングの行われている溶鋼
に浮かぶスラグの性状を間接的にしかもかなり高い精度
で把握することができる。したがって、アークインピー
ダンスの変化は小さいが継続的なときスラグの量が少な
くかつ流動性の高いスラグが生成されていると判定で
き、副原料の追加投入の必要が知らされ、その投入量や
投入時期を把握することができる。一方、アークインピ
ーダンスの変化は間歇的であるが変化が大きいときには
スラグの量が多く流動性の低いスラグであると判定し、
副原料の補充をしなくてもよいことが知られる。このよ
うに、バブリングを介して発生するアークインピーダン
スの変化の状態から副原料の投入の是非が把握され、二
次精錬によって所望する鋼種の溶製が実現される。ま
た、その検出は電気的になされて工場振動などの機械的
な外乱の影響を受けず、検出精度の向上や検出値の信頼
性は高いものとなる。アークインピーダンスの検出は元
来検出されているものを取り出すようにするだけであ
り、炉外精錬装置の制御系に新たな検出装置などを取り
付ける必要がなく、既存設備への適用も容易なものとな
る。

【００１７】アーク電極に印加されている電圧に変化が
あったことを検出する場合には、精錬中は常時電力が供
給されているアーク電極の電圧を検出するだけであっ
て、上記と同様な効果が得られる。もちろん、アーク電
極へ流れる電流に変化があったことを検出するようにし
ている場合も同じである。

【００１８】アーク電極を上下動作させる駆動モータに
流れた電流の発生を検出する場合、駆動モータの回転数
検出器で回転の生じたことを検出する場合や、さらに、
アーク電極を昇降させる装置の電極位置検出器で電極位
置に変化があったことを検出する場合も、同様にして副
原料の投入の適不適が把握される。

【００１９】いずれの方法によっても、バブリングに対
する情報が既存設備や装置から得られると共に、その検
出情報の信憑性は高いものとなる。これらのバブリング
の状況から溶鋼に浮かぶスラグの性状を把握することが
できる。副原料として石灰系フラックスを使用した場合
には、溶鋼の脱硫効果と造滓作用を促し、そして、溶鋼
の保温も図られる。また、アークインピーダンスの変化
は小さいが継続的なときスラグから還元されるマンガン
等が少ないことが予測され、マンガン合金鉄を副原料と
して投入し、電気炉などで溶製された溶鋼の二次精錬に
おける成分調整のより一層きめ細かい狭幅管理をするこ
とができる。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明に係る炉外精錬装置における
副原料の投入方法を、実施例として表した図面をもとに
して詳細に説明する。図１は、取鍋１などの二次精錬炉
においてアーク電極２を用いて溶鋼３を精錬している設
備と制御系の全体図である。これは、アルゴンガス等を
底部から噴出させて溶鋼中でバブリングさせるようにし
た取鍋等の炉外精錬装置を例としている。電気炉で溶製
された溶鋼は図示したように取鍋１に所定量が注湯され
ており、電極昇降装置４によってアーク電極２が昇降さ
れるようになっている。なお、アーク電極２の図示した
ものは一本であるが、実際には三本が採用される。した
がって、各アーク電極に電極昇降装置４が付帯されてい
る。

【００２１】アーク電極２は取鍋１に溶鋼３を注湯する
場合や図示しないタンディッシュへ移す場合には取り除
かれるので、上記した電極昇降装置４を備えるが、それ
は、昇降するマスト５と、そのマスト５から張り出され
たアーク電極２を保持するアーム６と、マスト５を昇降
させる駆動モータ７とを備える。その駆動モータ７の回
転はワイヤ８などを巻き取ったり繰り出したりするよう
になっており、シーブ９を介したワイヤ８によってマス
ト５が上下動するようになっている。なお、駆動モータ
７にはパルスジェネレータなどの回転数検出器１０があ
り、また、マスト５の昇降位置を検出するためドラム２
７の回転からアーク電極２の上下位置を検出するポテン
ショメータなどの電極位置検出器１１も設けられてい
る。一方、各アーク電極２には炉用変圧器１２を介して
電力が供給されるようになっており、その印加される電
圧や流れる電流を制御するために、コントローラとして
の電極昇降制御装置１３が図示しない制御盤などに配置
されている。

【００２２】一方、取鍋１の底部にはポーラスプラグ１
４が設けられ、アルゴンガス等の攪拌ガス１５が吹込装
置１６からガス流量検出器１７を経て供給されるように
なっている。取鍋１の底部にはスライディングノズル
（図示せず）なども存在するので、ポーラスプラグ１４
は中心から外れた位置に設けられるのが一般的であり、
上記した三本のアーク電極２，２からは必ずしも等距離
にあるものではない。ポーラスプラグ１４からの攪拌ガ
ス１５は細かい気泡となって溶鋼３中を浮上し、溶鋼３
の攪拌を図って二次精錬を迅速に行わせる。すなわち、
アーク２０によって溶鋼３が局部加熱されることはなく
なり、耐火壁煉瓦１ａを損傷させたり鉄皮１ｂに孔があ
いて湯漏れを起こすようなことも防止される。もちろ
ん、溶鋼は均一に加熱され、溶鋼成分の均質化が図られ
る。なお、場合によっては、攪拌ガス１５に粉末状の副
原料を伴わせることもある。その攪拌ガスの供給を制御
するバルブ１８が供給パイプ１９に介在され、その開閉
は作業員が手動で行ったり、上記した電極昇降制御装置
１３からの指令を受けて作動する。その上流側にはガス
流量検出器１７が配置され、供給量が所定値であるかを
監視するようになっている。

【００２３】電極昇降制御装置１３は、各アーク電極２
に通電させる機能のほかに、アーク電極２を昇降させる
指令もすることができるようになっている。そのため、
前述した駆動モータ７への給電制御機能をも有してい
る。例えばアーク電極２を下降させる指令をすると駆動
モータ７を作動させ、各アーク電極２の三本を同時に所
望する高さ位置まで降ろす。また、二次精錬が済むと駆
動モータ７を逆転させてアーク電極２を上昇させる。と
ころで、アーク電極２が湯面近くまで降ろされて精錬が
始まると、精錬に適した長さのアーク２０が発生するよ
うに制御される。これは、アーク電極２に給電されてい
る電流を電流検出器２１で検出し、また、印加されてい
る電圧を電圧検出器２２で検出して、それられをもとに
して、個々のアーク電極２のその時点でのアークインピ
ーダンスがインピーダンス検出器２３において検出され
るようになっている。

【００２４】その検出されたインピーダンスが所定長さ
のアーク２０を発生しているときのアークインピーダン
スに比べて大きければ該当するアーク電極２を下降さ
せ、また小さければ上昇させるように、対応する駆動モ
ータ７に回転方向と回転量とが指令される。ちなみに、
所定長さのアーク２０を発生しているときのアークイン
ピーダンスとは、取鍋精錬するときに鋼種などに応じて
所定長さのアーク２０の発生を達成すべく作業員がアー
ク電極に印加する電圧値や流すべき電流値をその都度設
定するが、その設定値をもとにして演算された値であっ
て、電極昇降制御装置１３のメモリ部などに自動的に記
憶されている。なお、上記したごとくインピーダンスを
用いているのは、三相交流などのオルタネーティングカ
レントによるアーク電極２への通電によるためである。
したがって、直流を使用したアーク電極を一本とする場
合には、アーク電極に印加された電圧値と流れている電
流値との比である電気レジスタンスが採用されることに
なる。

【００２５】このような装置は従前から存在するもので
あるが、この設備には以下のような構成が付加されてい
る。すなわち、インピーダンス検出器２３において検出
されたアークインピーダンスを取り込み、その値に変化
があれば、攪拌ガス１５が溶鋼３内に放出されているの
を検知することができる判定回路２５が組みこまれてい
る。取鍋１内の溶鋼３は、バブリングがなければ通常湯
面２４が変動することはほとんどない。しかし、攪拌ガ
ス１５が溶鋼３内を上昇してくると、それによって部分
的に湯面２４が波打つ現象が生じる。その周期は１秒程
度かそれ以下であるが、湯面２４の変動によってその近
傍のアーク電極２のアーク２０の長さも変わる。その都
度、上記したようにアークインピーダンスが変化するの
で、これによってバブリングがなされているかを判定さ
せることができる。その場合に、所望する量の攪拌ガス
１５のバブリングによって湯面２４が上下動するときの
アークインピーダンスの変化量であるか、また、湯面２
４の上下動周期が予想されるものになっているかなどに
よって、そのバブリングが正常であるかどうかも判定す
ることができる。すなわち、攪拌ガス１５の供給量がガ
ス流量検出器１７によって正常であることが確認されて
いるにもかかわらずアークインピーダンスに変化がない
か弱ければ、ポーラスプラグ１４に至るまでの供給パイ
プ１９のいずれかの個所で漏れが発生しているわけであ
り、二次精錬を停止したり修理しなければならないこと
を察知することができる。このような情報は、判定回路
２５から出力された信号をもとに、判定出力部１３Ａに
よって知らされる。

【００２６】ところで、上記したようにアーク電極２は
三本配置されるのが一般的であり、取鍋１の底部に設け
たポーラスプラグ１４の位置から最も近いもの、中間の
距離にあるもの、最も離れたものといったようになって
いる。したがって、バブリングが正常であれば、ポーラ
スプラグ１４に最も近い位置のアーク電極２のアークイ
ンピーダンスが変化するはずである。しかし、他のアー
ク電極２での変化が激しければ異常な状態にあるという
ことも察知できる。また、最も大きく動くはずのアーク
電極２が、ほとんど静止しているはずの他のアーク電極
２の動きに比べて通常得られる上下動の様相の相違程度
と異なることがあれば、それによってもバブリングの程
度や異常の状況を把握することができる。

【００２７】一方、取鍋等における二次精錬中に副原料
２９が投入される。副原料の代表的なものは、マンガン
合金鉄や石灰系フラックスである。マンガン合金鉄は、
電気炉で溶製された溶鋼中に所望する成分構成の鋼種か
ら僅かであるが意図的に不足させたマンガン分を補足し
て、正規のマンガン含有量を二次精錬中に達成させるた
めに投入されるものある。すなわち、溶鋼３に浮かぶス
ラグ２８中の酸化マンガンからはマンガンが還元されて
溶鋼に入り、溶鋼のマンガン分の成分比率を構成する。
このマンガン合金鉄としては、例えばフェロマンガンＦ
ｅＭｎやシリコンマンガンＳｉＭｎ等の形のものが使用
される。石灰系フラックスは溶鋼中のサルファを取り除
くための脱硫作用を発揮すると共に、二次精錬中の溶鋼
からの放熱を抑制するための保温材としてのスラグ２８
の機能を助長させるものである。その石灰系フラックス
としては、ある程度の大きさの塊状となった生石灰Ｃａ
ＯやカルシウムアルミネートＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃などを
採用することが多い。

【００２８】前述したごとく、所望量の攪拌ガス１５に
よるバブリングによって湯面２４が上下動するときアー
クインピーダンスが変化するが、正規のバブリングが行
われている状態においても、副原料の投入によって生成
されたスラグ２８の性状によっては、湯面２４の変動形
態が異なる。すなわち、バブリングが正常である場合に
は、アークインピーダンスの変化が連続するかある時間
的間隔で変動する。とりわけ、ポーラスプラグ１４に最
も近い位置のアーク電極２において、そのようなアーク
インピーダンスが著しく変化する。一方、スラグ２８の
性状は、層の厚薄や塩基度の高低によって相違が生じ
る。スラグがサラサラしていたりベチャベチャした流動
性の高い場合には、一般的にスラグ層が薄く塩基度も低
い。スラグ層が厚い場合にはスラグの流動性が低くまた
塩基度も高い。前者の場合には、薄いスラグ層からの酸
化マンガンの還元による溶出は少なく、後者の場合はマ
ンガンの溶出が期待できる状態にある。溶鋼に浮かぶス
ラグ２８の層が薄く流動性が高いと、バブリングによる
溶鋼面での気泡が散在することになって気泡の破裂が弱
く、溶鋼面が小さくかつ連続的に変動し、アークインピ
ーダンスの変化は小さいが継続的なものとなる。一方、
スラグの層が厚く流動性が低い場合には、気泡がスラグ
下で集合して成長し、極端に言えば破裂する現象が生じ
て、溶鋼面がその部分で大きく変動する。このとき、ア
ークインピーダンスの変化は間歇的であるが大きくな
る。

【００２９】このようにスラグの性状によってアークイ
ンピーダンスの変化状況に相違の出ることに普遍性のあ
ることが見出され、その確認のもとに以下のような要領
で副原料が投入される。上で少し触れたが、アークイン
ピーダンスの変化は小さいが継続的である場合には、ス
ラグ層が薄いか流動性の高い状態にある。副原料は取鍋
等に溶鋼を注湯した後にある程度の予測のもとに投入さ
れているが、この場合には、スラグによる保温が十分に
果たされなくなっていることから、追加投入される石灰
系フラックスの量が多くされる。すなわち、スラグの塩
基度が低いとスラグの流動性が高く脱硫効果も減少する
ので、保温を図ると同時に適度の塩基度を保って脱硫作
用の促進と造滓作用の助長を図っておく必要があるから
である。また、スラグ層が薄く還元されるべき酸化マン
ガンが少ないときは、マンガン合金鉄を追加投入したり
投入量を増やさなければならないことが分かる。なぜな
ら、スラグ中にはもはやマンガン分が極めて少なく、追
加しなければ溶鋼に所定比率のマンガンを含有させるこ
とができなくなるからである。電気炉などで溶製された
溶鋼の二次精錬において成分調整の狭幅管理が行われる
が、上記の場合のマンガン合金鉄の投入においては、通
常よりも一層きめ細かい狭幅管理をすることができる。
すなわち、溶鋼中のマンガンを所望する構成比率に可及
的に近づけることができるようになる。

【００３０】上記とは逆に、アークインピーダンスの変
化がある一定の間隔で大きく発生する場合には、スラグ
層が厚いか流動性の低い状態にある。この場合には、ス
ラグによる保温が果たされていると把握され、石灰系フ
ラックスを追加するにしてもその量を抑制するのが望ま
しいことが分かる。他方、スラグの層が厚いときは、ス
ラグ中のマンガンがそれ以後も溶鋼に溶出することが期
待される。したがって、マンガン合金鉄の投入を控える
か、追加投入するにしてもその量を抑制しておく必要の
あることが知られる。

【００３１】以上のようにして副原料の投入の必要性を
把握することができるが、アークインピーダンスの変化
の検出を続けていると、その時点でのスラグの性状が把
握され、副原料の投入タイミングを選択することができ
るようになる。したがって、経験や勘に頼ることなく、
作業員が副原料の投入量を決定し、その時点で直ちに投
入することができる。なお、検出信号をもとにして、副
原料の搬送装置を運転させるなどして、投入時期や投入
量を信号の大きさなどに応じて行うといった自動化を図
ることもできるようになる。このようなことはアーク電
極が三本の場合に特に正確に副原料の投入の要否を把握
することができる。もちろん、いずれかのアークインピ
ーダンスの変化に異常をきたすなどすれば、攪拌ガスに
よるバブリングの適不適とも併せて監視できることにな
る。

【００３２】上記の説明は、アークインピーダンスの変
化により正常なバブリングの存在の有無を確認すると共
に、副原料の投入タイミングや投入量の見極めに役立た
せたものであるが、それ以外に次のような方法によって
も検出したり見極めることができる。前記した判定回路
２５に、アーク電極２に印加されている電圧を検出する
電圧検出器２２からの信号を取り込むようにしておくこ
とができる。その電圧は、アーク２０が長くなると上昇
し、短くなると低下する。したがって、上記したアーク
インピーダンスの検出に代えて、その電圧値に変化があ
ったことを検出すれば、バブリングの状態と溶鋼に副原
料を投入する時期や量を知ることができる。また、上記
した判定回路２５に、アーク電極２に流れる電流値を検
出する電流検出器２１からの信号を取り込むようにして
おいてもよい。その電流は、アーク２０が長くなると小
さくなり、短くなると大きくなる。したがって、その電
流値に変化があったことを検出することによっても、バ
ブリングの適不適と副原料を投入する時期や量が知らさ
れる。いずれの場合も、変化は小さいが継続的なときに
副原料が投入され、間歇的であるが変化の大きいときに
は投入が控えられる。

【００３３】さらには、アーク電極２を上下動作させる
駆動モータ７に流れた電流の発生を検出するようにして
もよい。前述したようにアークインピーダンスが変化す
るとすなわちアーク２０の長さに変化があると、湯面２
４の上下変位に対して所定のアークインピーダンスとな
るようにアーク電極２が昇降されるわけであり、したが
って、駆動モータ７が二次精錬中に動く。その場合に、
モータ用電流検出器２６で電流の発生が検出されること
になり、また、検出された電流の多少によっても、バブ
リングの程度の察知や、副原料の投入に対応させること
ができる。同様なことから、駆動モータ７の回転数検出
器１０で回転が生じたことやその回転速度などを検出す
るようにしても、バブリングの適不適などと共に副原料
の投入の要否を知ることができる。この場合には、正逆
交互の回転量は少ないが継続的であるとき、副原料が投
入される。さらには、電極位置検出器１１で電極位置に
変化があったことを検出するということも可能である。
この場合には、駆動モータ７によって回転されるドラム
２７などを介したワイヤ８の動きやドラム２７に取り付
けたポテンショメータの指示値の変化から、直接もしく
は間接的に検出することになる。そして、上下位置の変
動は小さいが継続的である場合には副原料が投入され
る。以上述べたいずれの方法においても、バブリングの
存在やその程度、さらに、副原料の投入に関する必要な
情報が電気的な量でもって検出されるので、工場振動や
その他の機械的な外乱が検出信号に影響することはな
く、検出精度が高く維持される。

【００３４】以上の説明から分かるように、いずれの方
法を採るにしても、バブリングがあれば湯面２４は上下
動し、それに伴ってアーク電極２を駆動している何らか
の手段において変化が生じる。これに着目して、攪拌ガ
ス１５が溶鋼３に供給されかつそれが所望量となってい
るかを確実に検知することができる。併せて、マンガン
合金鉄や生石灰などの副原料の二次精錬中の溶鋼への投
入の要否を知ることができる。もちろん、上記のいずれ
かの方法によって検出されると、判定出力部１３Ａから
は異常なとき図示しない警報装置に警報信号が出力さ
れ、バブリングが正常でスラグが流動的な薄層をなすと
判断されるときには副原料の投入指令信号や合図が発せ
られ、作業員などに報知することができる。また、検知
手段として新たな検出装置を導入する必要がなく、既存
設備の各装置から情報を得ることができる。その検出に
おいては、工場内で発生している振動などを外乱として
拾うことがなく、電気的信号のみであって、その検出の
信頼性も向上する。なお、上記は、アルゴンガス等を底
部から噴出させて溶鋼中でバブリングさせるようにした
取鍋等の炉外精錬、すなわちＬＦプロセスとして知られ
ている二次精錬に適用して説明した。しかし、本発明
は、アルゴンガス等をランスを用いて溶鋼中へ吹き込み
バブリングさせるＮＫ−ＡＰプロセスといった二次精錬
においても適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 攪拌ガスによる正常なバブリングの有無から
本発明に係る副原料を投入する方法を実現した炉外精錬
装置とその制御系の全体システム図。

【符号の説明】

１…取鍋、２…アーク電極、３…溶鋼、７…駆動モー
タ、１０…回転数検出器、１１…電極位置検出器、１５
…攪拌ガス、２０…アーク、２１…電流検出器、２２…
電圧検出器、２３…インピーダンス検出器、２４…湯
面、２５…判定回路、２６…モータ用電流検出器、２８
…スラグ、２９…副原料。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルゴンガス等を溶鋼中へ供給してバブ
   リングさせている取鍋等の炉外精錬装置に副原料を投入
   する方法において、 前記攪拌ガスのバブリングにより湯面が上下動する溶鋼
   に向かうアークの長さを維持させるため、一定に保たれ
   るべく制御されるアーク電極のアークインピーダンスを
   検出し、該アークインピーダンスの変化の大小により、
   バブリングされている溶鋼に投入すべき副原料の量や時
   期を設定するようにしたことを特徴とする炉外精錬装置
   における副原料の投入方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のアークインピーダンス
   の変化を検出することに代えて、前記アーク電極に印加
   されている電圧に変化があったことを検出し、該電圧の
   変化の大小により、溶鋼に投入すべき副原料の量や時期
   を設定するようにしたことを特徴とする炉外精錬装置に
   おける副原料の投入方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のアークインピーダンス
   の変化を検出することに代えて、前記アーク電極を流れ
   る電流に変化があったことを検出し、該電流の変化の大
   小により、溶鋼に投入すべき副原料の量や時期を設定す
   るようにしたことを特徴とする炉外精錬装置における副
   原料の投入方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のアークインピーダンス
   の変化を検出することに代えて、前記アーク電極を上下
   動作させる駆動モータに流れた電流の発生を検出し、そ
   の発生電流の変化の大小によって、溶鋼に投入すべき副
   原料の量や時期を設定するようにしたことを特徴とする
   炉外精錬装置における副原料の投入方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のアークインピーダンス
   の変化を検出することに代えて、前記アーク電極を上下
   動作させる駆動モータの回転数検出器で回転の生じたこ
   とを検出し、その正逆交互の回転量の変化の大小によ
   り、溶鋼に投入すべき副原料の量や時期を設定するよう
   にしたことを特徴とする炉外精錬装置における副原料の
   投入方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のアークインピーダンス
   の変化を検出することに代えて、前記アーク電極を昇降
   させる装置における電極位置検出器で電極位置に変化が
   あったことを検出し、その上下位置の変化の大小によ
   り、溶鋼に投入すべき副原料の量や時期を設定するよう
   にしたことを特徴とする炉外精錬装置における副原料の
   投入方法。
7. 【請求項７】 前記副原料は石灰系フラックスであるこ
   とを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記
   載された炉外精錬装置における副原料の投入方法。
8. 【請求項８】 前記副原料はマンガン合金鉄であること
   を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載
   された炉外精錬装置における副原料の投入方法。