JPH08209220A

JPH08209220A - スロッピング発生予知装置

Info

Publication number: JPH08209220A
Application number: JP7016947A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Ori; 俊哉小里; Jun Azuma; 洵東
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 1996-08-13

Abstract

(57)【要約】【構成】ランス振動検出用センサとして非接触式変位
センサを有し、ランス上部の振動の振幅をランスに非接
触で検出する非接触式変位検出手段と、この非接触式変
位検出手段によって検出したランス振動振幅検出値と予
め設定されたランス振動振幅限界値とを比較し、その比
較結果に基づきスロッピング発生予知信号を出力する比
較判定装置とを備える。【効果】曲がりに起因してランスをランス上部におい
て標準位置より水平方向に移動させて取り付ける場合に
も、レーザ変位センサのような非接触式変位センサをそ
のセンサ前面がランス測定部分に対向するように位置さ
せればよく、従来のロードセルを備えたスロッピング発
生予知装置に比べセンサ位置決め調整作業時間を大幅に
短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶鋼を製造する転炉
において吹錬中に発生するスロッピングの発生を予知す
るスロッピング発生予知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、転炉においては、転炉の
炉口の上方から棒状で断面円形のランスを転炉内に垂直
に挿入し、転炉内の溶銑にランス先端から酸素ジェット
を吹付けてこれを吹錬して溶鋼の製造が行われている。
そして、この吹錬中においては、転炉内に投入された造
滓剤が滓化して溶融スラグが生成し、これが溶鋼と反応
して溶鋼の脱窒、脱硫が行われる。

【０００３】ところで、このような滓化過程では、スラ
グの組成、スラグの粘性、酸素ポテンシャル等の条件に
よっては、スラグがフォーミング化する。そして、その
成長が進行すると、転炉の炉口からスラグや粒鉄が噴出
する現象であるスロッピングが発生することがある。転
炉内でこのスロッピングが発生すると、溶鋼の成分不良
や歩留りの低下を生じるだけでなく、スラグラインにお
ける耐火物の溶損等の不具合を招くことになるので、事
前にスロッピングの発生を予知し、スロッピングが発生
しないように、抑制剤を投入したり底吹ガス流量を増加
したりするなどのスロッピング抑制操作を行わなければ
ならない。

【０００４】さて、スラグがフォーミング化しその成長
が進行すると、フォーミングスラグの流動が加振力とな
ってランスにその固有振動数（０．８〜１．５Ｈｚ）付
近の振動周波数で振動が生じる。このランスの振動の振
幅値は、転炉内のスラグの流動状況、とりわけスラグレ
ベルと良い対応関係を示す。そこで、転炉内にその下部
が挿入されたランスについて転炉の炉口上方に位置する
ランス上部における振動を検出するためのランス振動検
出用センサとしてロードセルを有し、検出したランス上
部の振動に基づいて、転炉内にて吹錬中に発生するスロ
ッピングの発生を予知するようにしたスロッピング発生
予知装置が提案されている。

【０００５】図６はロードセルを有する従来のスロッピ
ング発生予知装置を備えた転炉の全体を略示する構成説
明図、図７は図６のＡ−Ａ線断面図、図８は図７に示す
クランプ装置の構成説明図である。このようなスロッピ
ング発生予知装置の一例は、例えば特開昭６３−６５０
１２号公報に開示されている。

【０００６】図６において、１は転炉、２は溶鋼、３は
スラグである。４は先端から酸素ジェットを噴出する銅
製のランスである。ランス４は、転炉１の炉口１ａの上
方からそのランス下部が転炉中心に位置するように転炉
１に挿入されており、昇降用レール５で案内される箱状
のキャリッジ６によって昇降可能に支持されている。４
ａはランス上部に設けられたガイドコーン、６ａはキャ
リッジ６の上側支持板に設けられた受台であり、ガイド
コーン４ａが受台６ａで係止されることで、ランス４は
キャリッジ６によって支持されている。

【０００７】そして、図７に示すように、キャリッジ６
の下側支持板６ｂ上に、ランス４の径方向の中心を中心
として角度１２０度の等角度間隔で３個のクランプ装置
５０ａ，５０ｂ，５０ｃが設けられている。クランプ装
置５０ａ〜５０ｃは、ランス上部の振動をロードセルに
かかる荷重として検出するためのものである。

【０００８】クランプ装置５０ａは、図８に示すよう
に、ジャッキ５１を備えている。このジャッキ５１のジ
ャッキ軸５１ａの先端に連結ピン５１ｂによって支持金
具５１ｃが連結されており、この支持金具５１ｃにロー
ドセルＲａが支持される一方、支持金具５１ｃにはラン
ス４の外周面に押圧されるコの字型の押圧金具５２が支
持されており、この押圧金具５２の内側底面にロードセ
ルＲａが押圧される構成になっている。ロードセルＲｂ
を有するクランプ装置５０ｂ、及びロードセルＲｃを有
するクランプ装置５０ｃについても同構成である。な
お、ランス４の径方向の中心に各ロードセルの中心線が
合致するようなされている。また、荷重の検出に際して
は、各ロードセルＲａ〜Ｒｃには、その各検出値がゼロ
とならないようするため、締付け荷重（締付け圧力）Ｐ
_Oをかけるようになされている。

【０００９】そして、このように組み込まれた各ロード
セルＲａ〜Ｒｃにかかる荷重を検出し、その各荷重の合
計値と予め設定された設定値とを比較するなどして、ス
ロッピングの発生を予知するようになされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
スロッピング発生予知装置では、ランスに直接接触して
ランス上部の振動を検出するようにしたものであるか
ら、以下に説明するように、曲がりが生じたランス下部
を転炉中心に位置させるようにするため、ランスをラン
ス上部において標準位置より水平方向に移動させて取り
付けた場合、スロッピング発生の予知精度が悪くなると
ともに、ランスの前記水平移動にともなうランス振動測
定系の調整作業に多大の手間がかかるという問題があっ
た。

【００１１】図９はランスをランス上部にて標準位置よ
り移動させた場合における、ロードセルが組み込まれた
３個のクランプ装置のセットの様子を説明するための
図、図１０は図９に示すクランプ装置５０ｃのロードセ
ルにかかる荷重を説明するための図である。

【００１２】さて、ランス４にはその使用回数が増える
つれて曲がりが生じる。曲がりが生じているランス下部
を転炉中心に位置させるためには、図９に示すように、
ランス４をランス上部において標準位置（ランスに曲が
りがないときの位置）より水平方向に移動させて取り付
けることになる。図９に示すような例の場合、２個のク
ランプ装置５０ｂ，５０ｃでは、ロードセルが組み込ま
れた押圧金具５２のランス４への押圧位置を変更するこ
とが必要となり、他のクランプ装置５０ａではハンドル
を操作してジャッキのストロークを大幅に再調整するこ
とが必要となる。

【００１３】前記クランプ装置５０ｃでは、その押圧金
具５２のランス４への押圧位置を変更すると、図１０に
示すように、ジャッキ軸５１ａの軸線とロードセルＲｂ
の中心線とが一直線状にならなくなる。このため、ラン
ス４の振動の振幅をＸとすると、ロードセルＲｂではＸ
・ｃｏｓθ分による荷重しか検出できず、正確な荷重が
検出できない。クランプ装置５０ｂについても同様であ
る。このために、ランス４をランス上部において標準位
置より水平方向に移動させて取り付けた場合、スロッピ
ング発生の予知精度が悪くなるという問題があった。

【００１４】一方、ジャッキのストロークを再調整して
ロードセルにかかる締付け荷重Ｐ_Oを調整することが必
要となるが、この作業はランス４が標準位置にある場合
でもむずかしいものである。ランス４の振動による荷重
をＰ_Lとすると、ロードセルの出力＝Ｐ_O＋Ｐ_Lとな
る。３個のロードセルＲａ〜Ｒｃについて締付け荷重Ｐ
_Oが等しくなるように再調整する必要があり、各ロード
セルＲａ〜Ｒｃの出力を監視しながらの調整作業に多大
の時間を要している。

【００１５】この発明は、前記従来の問題点を解消し、
ランスの曲がりに起因してそのランスをランス上部にお
いて標準位置より水平方向に移動させて取り付ける場合
にも、ランス振動検出用センサの位置決め調整作業時間
の短縮を図ることができるとともに、スロッピングの発
生を精度良く予知することができるようにした、スロッ
ピング発生予知装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るス
ロッピング発生予知装置は、転炉内に挿入されたランス
について転炉の炉口上方に位置するランス上部における
振動を検出するためのランス振動検出用センサを有し、
検出したランス上部の振動に基づいて、転炉内にて吹錬
中に発生するスロッピングの発生を予知するスロッピン
グ発生予知装置において、前記ランス振動検出用センサ
として非接触式変位センサを有し、ランス上部の振動の
振幅をランスに非接触で検出する非接触式変位検出手段
と、この非接触式変位検出手段によって検出したランス
振動振幅検出値と予め設定されたランス振動振幅限界値
とを比較し、その比較結果に基づきスロッピング発生予
知信号を出力する比較判定装置とを備えている。

【００１７】請求項２の発明に係るスロッピング発生予
知装置は、前記請求項１の発明に係るスロッピング発生
予知装置において、前記非接触式変位検出手段が、ラン
ス上部に取り付けられた反射体と、前記反射体にレーザ
光を照射し、その反射体からの反射光を受光してランス
の変位を測るレーザ変位センサと、レーザ変位センサの
出力に基づきランス上部の振動の振幅を検出する振幅値
検出装置とを備えたものである。

【００１８】

【作用】請求項１のスロッピング発生予知装置では、非
接触式変位センサを持つ非接触式変位検出手段によりラ
ンス上部の振動の振幅をランスに非接触で検出し、比較
判定装置により、前記検出されたランス振動振幅検出値
と予め設定されたランスの振動振幅の限界値とを比較
し、その比較結果に基づきスロッピング発生予知信号を
出力するように構成されている。したがって、ランスの
曲がりに起因してランスをランス上部において標準位置
より水平方向に移動させて取り付ける場合にも、非接触
式変位センサをそのセンサ前面がランス測定部分に対向
するように位置させればよく、センサ位置決め調整作業
時間が少なくてすみ、しかも、非接触式変位センサはラ
ンスの振動だけを検出しうるものであり、従来のロード
セルでは予め締付け荷重をかけておく必要がありその締
付け荷重をかける方向が不適切となってランスの振動を
表す正確な荷重が検出できなかったが、このようなこと
がなく、スロッピングの発生を精度良く予知することが
できる。

【００１９】請求項２のスロッピング発生予知装置で
は、非接触式変位センサとしてレーザ変位センサが使用
され、レーザ変位センサにより、ランス上部に取り付け
られた反射体にレーザ光を照射してランスの変位を測
り、そのレーザ変位センサの出力に基づきランス上部の
振動の振幅を振幅値検出装置によって検出するようにし
ている。フォーミングスラグの流動によるランスの振動
は、水平方向の振動だけでなく垂直方向の振幅成分もあ
り、場合によって垂直方向の振幅成分の方が大きいもの
もある。そこで、ランス上部に取り付ける前記反射体
は、ランスの水平方向の振動のみならず垂直方向の振動
をも捕捉できるように、レーザ変位センサを対向させる
その反射面がランスの軸心線に対して傾斜したものにし
てもよい。前記レーザ変位センサとしては、対向する反
射体への照準が極めて容易になることから、可視レーザ
光を発するものを使用するとよい。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しつつ
説明する。図１はこの発明の一実施例によるスロッピン
グ発生予知装置を備えた転炉の全体を略示する構成説明
図、図２は図１に示すスロッピング発生予知装置のレー
ザ変位センサ式測定系の機械的構成を示す構成説明図、
図３は図２に示す反射体の構成説明図である。ここで、
前記図Ａに示されるものと同一または相当部分には図Ａ
と同一の符号を付して説明を省略する。

【００２１】図１及び図２において、１１はランス４上
部の外周面に取り付けられた反射体であって、非接触式
変位センサとしての後述するレーザ変位センサ１２から
レーザ光が照射されるものである。反射体１１は、ラン
ス４の円周方向にほぼ２等分されてなり（図３参照）、
ランス４の水平方向の振動のみならず垂直方向の振動を
も捕捉できるように、その反射面１１ａがランス４の軸
心線に対して角度４５度をなして上向きに傾斜したもの
となされている。反射体１１はステンレス製であり、そ
の反射面１１ａには光を光源の方向へ反射する再帰性を
持つ反射シートが貼着されている。

【００２２】前記レーザ変位センサ１２は、ランス上部
に取り付けられた反射体１１の反射面１１ａにレーザ光
を照射し、その反射面１１ａからの反射光を受光してラ
ンス４の変位を測るものであって、キャリッジ６の下側
支持板６ｂ上に設けられたセンサ支持・調整装置１３に
取り付けられている。センサ支持・調整装置１３は、操
作ハンドル１４ａでネジ軸（図示省略）を回転させるこ
とでランス４に対して進退動可能なヘッド１４ｂを有す
るセンサ進退用スライダ１４と、前記ヘッド１４ｂに固
定されたセンサ支持アーム１５と、そのアーム１５に先
端に取り付けられセンサ向き調整機構１６とにより構成
されている。レーザ変位センサ１２が取り付けられるセ
ンサ向き調整機構１６は、レーザ変位センサ１２から照
射されるレーザ光が反射面１１ａに当たるように反射面
１１ａに対するレーザ変位センサ１２の向きを調整する
ためのものであり、調整操作用の操作ハンドル１６ａが
備えられている。

【００２３】この実施例では、前記レーザ変位センサ１
２はレーザ光の発振波長が可視光である６７０ｎｍのも
のを使用し、ランス４が標準位置にセットされる場合、
レーザ変位センサ１２と反射面１１ａとの距離は約５０
ｍｍとするとともに、レーザビームが反射面１１ａに垂
直に当たるようにしてある。なお、スロッピングの発生
を予知するに際し、フォーミングスラグの流動によるラ
ンス上部の振動の振幅値は、最大で４〜７μｍ程度であ
る。

【００２４】図４はこの発明の一実施例によるスロッピ
ング発生予知装置の電気的構成を示すブロック図であ
る。同図に示すように、レーザ変位センサ１２の出力は
振幅値検出装置１７に与えられる。振幅値検出装置１７
は、レーザ変位センサ１２の出力に基づきランス上部の
振動の振幅を検出し、そのランス振動振幅検出値を比較
判定装置１８に与えるものである。比較判定装置１８
は、振幅値検出装置１７からのランス振動振幅検出値と
予め設定されたランス振動振幅限界値との大小関係を比
較し、ランス振動振幅検出値がランス振動振幅限界値よ
り大きい場合には、スロッピングの抑制操作を行う制御
系（図示省略）にスロッピング発生予知信号を出力する
ものである。

【００２５】前記振幅値検出装置１７は、レーザ変位セ
ンサ１２の出力の一定測定時間内における最大値（ピー
ク値）を検出し、検出した最大値を一定時間保持する最
大値検出保持回路と、レーザ変位センサ１２の出力の前
記一定測定時間内における最小値（ボトム値）を検出
し、検出した最小値を前記一定時間保持する最小値検出
保持回路と、前記最大値から前記最小値を差引き、その
求めたランス振動振幅検出値を出力する演算回路とによ
り構成されている。前記比較判定装置１８は比較回路等
により構成されている。

【００２６】次に、このように構成されるスロッピング
発生予知装置の動作を図２及び図５を参照して説明す
る。図５は図４に示す振幅値検出装置の動作を説明する
ためのタイムチャートである。

【００２７】さて、ランス下部の曲がりに起因してラン
ス４をランス上部において標準位置より水平方向（図２
における左右方向）に移動させて取り付ける場合、セン
サ向き調整機構１６の操作ハンドル１６ａを回してレー
ザ変位センサ１２からのレーザビームが反射面１１ａに
当たるようにするだけでよい。この場合、レーザ変位セ
ンサ１２として可視レーザ光を発するものを使用してい
るので、反射面１１ａ上にレーザスポットがあることを
確認するだけでよく、反射面１１ａへの照準が極めて容
易にできる。

【００２８】そして、転炉１にて吹錬が開始されると、
振幅値検出装置１７において、図５に示すように、レー
ザ変位センサ１２の出力に基づいて、一定測定時間ごと
にランス４の振動の振幅を示すランス振動振幅検出値を
順次検出する。比較判定装置１８は、振幅値検出装置１
７からのランス振動振幅検出値と予め設定されたランス
振動振幅限界値との大小関係を比較し、ランス振動振幅
検出値がランス振動振幅限界値より大きい場合には、ス
ロッピング発生予知信号を出力する。

【００２９】このように、ランス下部の曲がりに起因し
てランス４をランス上部において標準位置より水平方向
に移動させて取り付ける場合にも、レーザ変位センサ１
２からのレーザビームが反射面１１ａに当たるように調
整操作するだけでよく、非接触式変位センサをレーザ変
位センサ１２で構成すると、センサ位置決め調整作業時
間をより短縮することができる。しかも、レーザ変位セ
ンサ１２はランス４の振動だけを検出しうるものであ
り、従来のロードセルでは予め締付け荷重をかけておく
必要がありその締付け荷重をかける方向が不適切となっ
てランスの振動を表す正確な荷重が検出できなかった
が、このようなことがなく、スロッピングの発生を精度
良く予知することができる。また、ランス上部に取り付
ける反射体１１を、レーザ変位センサ１２に対向するそ
の反射面１１ａがランス４の軸心線に対して傾斜したも
のとしたので、ランス４の水平方向の振動のみならず垂
直方向の振動をも捕捉でき、各方向用ごとレーザ変位セ
ンサを設けることなくレーザ変位センサが１個ですむ簡
易な構成でスロッピング発生の予知精度を高めることが
できる。

【００３０】非接触式変位センサを、前記実施例ではレ
ーザ変位センサで構成するようにしたが、渦電流変位セ
ンサで構成するようにしてもよい。この場合、ランス上
部には、前記反射体１１に代えて、渦電流変位センサに
よって渦電流を発生させるための、例えばステンレス鋼
のような金属よりなる導電体を取り付ける。形状は前記
反射体１１と同形状のものでよい。渦電流変位センサで
構成する場合、前記レーザ変位センサ１２と反射体１１
との間隔距離は５０ｍｍ程度に設定したが、渦電流変位
センサと導電体表面との間隔距離（リフトオフ）は２〜
５ｍｍ程度とレーザ変位センサ１２の場合に比べて相当
に小さく設定することになる。そして、ランス４を標準
位置より水平移動に移動させた際には、前記間隔距離と
なるように渦電流変位センサの位置決め調整を行うよう
にすればよい。なお、前記レーザ変位センサ１２は、渦
電流変位センサに比べて、その測定範囲が相当ひろくセ
ンサ位置決め調整作業がラフでよく位置決め調整時間を
より短縮することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明による
スロッピング発生予知装置によると、ランス振動検出用
センサとして非接触式変位センサを備えたものであるか
ら、ランス下部の曲がりに起因してランスをランス上部
において標準位置より水平方向に移動させて取り付ける
場合にも、非接触式変位センサをそのセンサ前面がラン
ス測定部分に対向するように位置させればよく、従来の
ロードセルを備えたスロッピング発生予知装置に比べて
センサ位置決め調整作業時間を大幅に短縮でき、しか
も、非接触式変位センサはランスの振動だけを検出しう
るので、予め締付け荷重をかけておく必要のあるロード
セルによる前記従来装置に比べてスロッピングの発生を
精度良く予知することができる。

【００３２】請求項２の発明によるスロッピング発生予
知装置によると、非接触式変位センサをレーザ変位セン
サで構成したものであるから、ランスを水平移動した際
のセンサ位置決め調整作業時間をより短縮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるスロッピング発生予
知装置を備えた転炉の全体を略示する構成説明図であ
る。

【図２】図１に示すスロッピング発生予知装置のレーザ
変位センサ式測定系の機械的構成を示す構成説明図であ
る。

【図３】図２に示す反射体の構成説明図である。

【図４】この発明の一実施例によるスロッピング発生予
知装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図５】図４に示す振幅値検出装置の動作を説明するた
めのタイムチャートである。

【図６】ロードセルを有する従来のスロッピング発生予
知装置を備えた転炉の全体を略示する構成説明図であ
る。

【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。

【図８】図７に示すクランプ装置の構成説明図である。

【図９】ランスをランス上部にて標準位置より移動させ
た場合における、ロードセルが組み込まれた３個のクラ
ンプ装置のセットの様子を説明するための図である。

【図１０】図９に示すクランプ装置のロードセルにかか
る荷重を説明するための図である。

【符号の説明】

１…転炉２…溶鋼３…スラグ４…ランス４ａ…
ガイドコーン５…昇降用レール６…キャリッジ６
ａ…受台６ｂ…下側支持板１１…反射体１１ａ…反射面１２…レーザ変位センサ１３…セン
サ支持・調整装置１４…センサ進退用スライダ１４
ａ…操作ハンドル１４ｂ…ヘッド１５…センサ支持
アーム１６…センサ向き調整機構１６ａ…操作ハン
ドル１７…振幅値検出装置１８…比較判定装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転炉内に挿入されたランスについて転炉
の炉口上方に位置するランス上部における振動を検出す
るためのランス振動検出用センサを有し、検出したラン
ス上部の振動に基づいて、転炉内にて吹錬中に発生する
スロッピングの発生を予知するスロッピング発生予知装
置において、前記ランス振動検出用センサとして非接触
式変位センサを有し、ランス上部の振動の振幅をランス
に非接触で検出する非接触式変位検出手段と、この非接
触式変位検出手段によって検出したランス振動振幅検出
値と予め設定されたランス振動振幅限界値とを比較し、
その比較結果に基づきスロッピング発生予知信号を出力
する比較判定装置とを備えたことを特徴とするスロッピ
ング発生予知装置。
【請求項２】前記非接触式変位検出手段は、ランス上
部に取り付けられた反射体と、前記反射体にレーザ光を
照射し、その反射体からの反射光を受光してランスの変
位を測るレーザ変位センサと、レーザ変位センサの出力
に基づきランス上部の振動の振幅を検出する振幅値検出
装置とを備えたものであることを特徴とする請求項１記
載のスロッピング発生予知装置。