JPH0873921A

JPH0873921A - 電気炉の精錬測温方法および精錬制御方法

Info

Publication number: JPH0873921A
Application number: JP6208955A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshikawa; 健吉川; Shigeo Nakamura; 重男中村; Yoshio Nakamura; 嘉男中村; Tsutomu Okuno; 勉奥野
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】電気炉の操業における酸素吹精作業と、測温
およびサンプリング作業とを効率化して、操業時間の短
縮およびエネルギ損失の低減を図る。【構成】電気炉１１では、底吹きノズル１１ｆから窒
素ガスまたは不活性ガスを底吹きし、溶湯１４を充分に
撹拌しながら、常に新たな溶湯が循環する表面に酸素ラ
ンス１８から酸素を吹付ける。酸素ランス１８に沿っ
て、測温およびサンプリング用の支持棒２２が摺動変位
可能であり、支持棒２２の先端には測温プローブ２３が
着脱可能に取付けられる。測温プローブ２３の先端には
熱電対が設けられ、溶湯１４内に浸漬させて温度を測定
することができる。測温プローブ２３にはサンプル室も
設けられ、溶湯１４を取出して成分分析用のサンプルを
採取することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として金属等を溶解
かつ溶融する（以下、単に溶解すると表現することがあ
る）電気炉に、酸素吹精などを行いながら温度測定や溶
解された金属の成分分析や溶解自体の制御を行うための
電気炉の精錬測温方法および精錬制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、たとえば図２０に示すように
構成される電気炉１設備を用いて、主として金属類など
を含む主副原料を電極２のアーク放電による熱エネルギ
で溶解かつ溶融している。この主原料としては、たとえ
ば種々様々な金属類屑（スクラップ）、フェロクロムや
フェロニッケル等の合金、ニッケル等の金属、母岩を含
むクロム鉱石等の鉱石、金属や金属酸化物を含む金属ペ
レットとか金属ブリケット（固体金属および金属酸化物
原料）などがある。また副原料としては、脱硫精錬や塩
基度調整用などのための生石灰、加炭源としてのコーク
スや微粉炭（石炭）、ホタル石などがある。いずれにし
ても、このような主副原料は確保しようとする金属溶湯
が組成成分上、品質上、温度上、製造歩留上、能率や生
産性上、経済上などで何ら問題ないように、適宜配合さ
れ溶解かつ溶融され、さらに精錬されている。したがっ
て、この金属の溶湯以外にスラグ（滓）も生成される。

【０００３】金属の脱炭精錬、溶解時間の短縮、エネル
ギ原単位の低減などを目的として、電気炉１の操業中に
金属溶湯に対して酸素ガスの吹込みによる吹精が行われ
ている。酸素が吹込まれると、特に主原料中に含有され
るカーボンやシリコンと反応したり、あるいは予め加炭
されているコークスや炭材とが改めて加炭される微粉炭
のカーボンと反応したりして熱を発生させる。酸素の吹
込みは、さらに前述の如く溶解している金属溶湯中のカ
ーボンやシリコン量を減少させたり（脱炭、脱珪）、こ
の溶湯を撹拌してこのような各反応を促進したり、組成
成分を均一化したりすることにも寄与する。

【０００４】電気炉１内に装入され溶解される主副原料
の一部は原料装入装置３からも供給されるが、ほとんど
の主副原料は、予熱装置４において、電気炉１からの高
温排ガスによって充分に脱水や予熱されてから、電気炉
１内に装入される。電気炉１によって溶解された金属の
溶湯は、受銑台車５によって次工程へ移送される。電気
炉１の周囲は、高温環境下にあり、しかも炉１内やこの
周囲から発生するダストが拡散する不良環境下にあるの
で、このような周囲の環境を改善するため、炉室６を設
けて周囲を隔離する。

【０００５】一方、予熱装置４には、クレーン７によっ
て搬送されるバスケット８から予め配合されて投入され
ている主副原料が供給される。この予熱装置４で使用さ
れた排ガスは、集塵装置９で冷却および清浄化されてか
ら放出される。このような電気炉１の炉底には、ノズル
１０が設けられ、窒素ガスや不活性ガスを炉１内の金属
溶湯中に吹込んで溶湯を撹拌して、前記各反応の促進や
組成成分ならびに溶湯温度の均一化を図っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電気炉１で溶解される
金属溶湯は、電気炉１から出湯されるときに、所定範囲
内の温度および成分になるように調整する必要がある。
このため電気炉１の操業中には、装入された主副原料の
溶け落ちから出湯までの間にかなりの頻度で、溶湯の温
度測定と、溶湯の成分分析のためのサンプリングを行う
必要もある。

【０００７】溶湯の温度測定やサンプリングは、前記酸
素吹精とは別個の作業としてそれぞれ行われている。し
かしながら、操業管理条件に従って酸素吹精と測温ある
いはサンプリングをそれぞれ別個の作業として人手作業
や簡単な治具や装置によって行うと、酸素吹精装置や測
温装置あるいはサンプリング装置を個別に電気炉１内に
出入りさせる必要があり、それらの出入りの際の移動に
要する時間が全体的な電気炉１の操業時間を長引かせて
しまう。さらに、酸素ランスや測温装置あるいはサンプ
リング装置を個別に電気炉１内に挿入し、引出す際に、
電気炉１内の熱エネルギをその排滓口（作業口）などを
介して外部に逃がしてしまい、電気炉１のエネルギ効率
を低下させ、溶解エネルギを余計に増加させるだけでな
く、周囲の温度を上昇させて作業環境の悪化をも招きや
すい。

【０００８】本発明の目的は、酸素吹精と測温やサンプ
リング作業を効率化して、人手作業をなくして作業性を
改善するとともに、安全を確保し、作業時間の短縮と省
エネルギを図り、遠隔操作ないしは自動化を可能とする
ことができる電気炉の精錬測温方法および精錬制御方法
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気炉内に装
入されて溶解される金属等の溶湯を底吹きして撹拌しつ
つ、炉内に酸素ランスを挿入し、酸素ランスの先端付近
に設けられたノズルから溶湯表面に向けて酸素ガスを吹
きつけて酸素吹精を行い、酸素ランスに沿って酸素ラン
スに具備される測温手段を繰り出して溶湯中に浸漬さ
せ、溶湯の温度測定を行うことを特徴とする電気炉の精
錬測定方法である。また本発明は、前記酸素ランスは水
冷式であり、先端のノズルが交換可能であり、金属等の
原料の溶解がほぼ完了してから炉内に挿入されることを
特徴とする。また本発明は、前記測温手段には、浸漬中
に溶湯を採取するサンプル室を設けておき、酸素ランス
を炉外に引出してサンプル室内で凝固した金属サンプル
を採取することを特徴とする。さらに本発明は、電気炉
内に装入されて溶解される金属等の溶湯を底吹きして撹
拌しつつ、炉内に酸素ランスを挿入し、炉内をＩＴＶカ
メラで監視することによって未溶解部を避けながら、酸
素ランスの先端付近に設けられたノズルから溶湯表面に
向けて酸素ガスを吹きつけて酸素吹精を行い、酸素ラン
スに沿って酸素ランスに具備される測温手段を繰り出し
て溶湯中に浸漬させ、溶湯の温度測定を行って電力供給
量を制御することを特徴とする電気炉の精錬制御方法で
ある。

【００１０】

【作用】本発明に従えば、電気炉内に装入されて溶解さ
れる金属等の溶湯を底吹きをして撹拌しつつ、炉内に挿
入される酸素ランスの先端付近に設けられたノズルから
酸素ガスを吹きつけて酸素吹精が行われる。電気炉の炉
底に設けられている底吹きノズルから溶湯中にガスを吹
込んで溶湯を充分撹拌し、炉内の溶湯の表面に常に新し
い金属溶湯の部分を循環させ、酸素ランスの先端付近か
ら強力に吹付けられる酸素ガスによって、より充分に撹
拌させながら、溶湯と充分に反応させることができ、溶
湯の脱炭や脱珪精錬などを行うことができる。また溶湯
の充分な撹拌によって脱硫精錬も充分行うことができ
る。続いて、この酸素ランスに沿って酸素ランスに具備
される測温手段を繰り出して溶湯中に浸漬させ、溶湯の
温度測定を行うので、溶湯の温度測定のために別個の作
業として酸素ランスを電気炉から引出し、改めて測温手
段を挿入かつ引出しする必要がなく、いずれにしても操
業時間の短縮と熱エネルギの損失防止を図ること、さら
に人手作業をなくして各作業を遠隔操作ないしは自動化
を図ることができる。

【００１１】また本発明に従えば、酸素ランスは水冷式
であるので、この酸素ランスに具備される測温手段を繰
り出して溶湯中に浸漬させ、溶湯の温度測定を行ってい
る間も、炉内の高温に充分耐えることができ、測温手段
を充分に金属溶湯内に浸漬させて精度のよい温度測定を
行わせることができる。また酸素ランスは、先端のノズ
ルが交換可能であるので、酸素ガスの角度や拡がり角度
などを適切に精度良く調整することが容易である。した
がって、炉内に金属等の原料の未溶解部分が残存して
も、その部分に酸素ガスを吹付けて原料の溶解を速やか
になるように促進させることができる。

【００１２】また本発明に従えば、測温手段には溶湯を
採取するサンプル室を設けておき、酸素ランスを炉外に
引出してサンプル室内で凝固した金属サンプルを採取す
ることができる。酸素ランスによる酸素吹精と、溶湯の
温度測定およびサンプリングとを一連の動作としてある
いは別個の動作として行うことができるので、作業時間
の短縮と省エネルギとを図る一方で、人手によらず溶湯
の温度や成分を高頻度にしかも正確に測定し、溶湯成分
を早期に安定化することができる。

【００１３】さらに本発明に従えば、炉内をＩＴＶカメ
ラで監視することによって、未溶解部を避けながら酸素
吹精を行い、または未溶解部を速やかに溶解させるため
に酸素吹精を行い、温度測定を行って電力量を制御し、
効率的な溶解かつ精錬制御を行うことができる。

【００１４】

【実施例】図１および図２は本発明の一実施例の基本的
な構成を示し、図３〜図１０は図１および図２の実施例
を構成する各部分についての具体的な構成を示し、図１
１〜図１４は図１および図２の実施例の動作状態を示
し、図１５は図１および図２に示す実施例の制御のため
に簡略化した電気的構成を示し、図１６は酸素吹精工程
を示し、図１７は測温サンプリング工程を示し、図１８
は図１および図２の実施例における電力量の時間的変化
を示し、図１９は酸素吹精時のランス高さとくぼみ深さ
との関係を示す。

【００１５】図１および図２において、図１は電気炉１
１の縦断面図を示し、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩ
から見た横断面図を示す。電気炉１１は、耐火物で構成
される炉底１１ａと、水冷式の炉壁１１ｂと、水冷式の
炉蓋１１ｃと、耐火物による小天井１１ｄから構成され
る。小天井１１ｄには、昇降かつ旋回自在なアーク放電
用の電極１２が挿入される。三相交流を使用する場合に
は３本の電極１２が挿入され、直流を使用する場合には
たとえば１本の電極１２が挿入される。電気炉１１の一
方には、出湯口１１ｅが形成され、出湯口１１ｅに対向
する側には排滓口１３が設けられる。排滓口１３は、扉
１３ａによって開閉可能である。炉底１１ａ上方には、
電極１２によるアーク放電によって溶解された金属の溶
湯１４が貯留され、その上方にはスラグ１４ａが浮遊し
ている。炉底１１ａには、１個または複数のポーラスプ
ラグなどの底吹きノズル１１ｆが設けられ、炉１１外か
ら窒素ガスや不活性ガスを吹込んで溶湯１４の撹拌を行
う。大量の溶湯１４に対しては、複数の底吹きノズル１
１ｆを設けることが好ましい。

【００１６】電気炉１１の外方には旋回装置１５が設け
られ、旋回アーム１６の先端の係合節１７に、酸素吹精
用の酸素ランス１８が装着され、排滓口１３から電気炉
１１内に挿入可能である。排滓口１３から電気炉１１の
内部の状態を監視するために、ＩＴＶカメラ１９も設け
られている。係合節１７にはフレーム２０が設けられ、
摺動装置２１によって支持棒２２を酸素ランス１８の軸
線方向に平行に摺動変位可能である。支持棒２２は酸素
ランス１８の軸線方向に延び、その先端には、軸線方向
にほぼ垂直に測温プローブ２３が着脱可能に取付けられ
る。支持棒２２は軸線まわりに角変位可能であり、支持
棒２２の角変位に伴って測温プローブ２３の先端は、ほ
ぼ長方形である排滓口１３の長手方向である水平方向ま
たは対角線方向から鉛直下方に向きを変えることができ
る。したがって、排滓口１３の水平または対角線方向に
向けて挿入し、測温時に鉛直下方に測温プローブ２３の
先端を向けるようにすれば、狭い排滓口１３から容易に
挿入すること、逆に引抜くことができる。係合節１７
は、リンクアーム２４および旋回アーム１６とともに、
平行四辺形リンクの平行な２辺を形成する。酸素ランス
１８および支持棒２２は、平行四辺形リンクを形成する
他の２辺のうちの１辺となっているので、旋回アーム１
６が少し旋回しても、酸素ランス１８および支持棒２２
の向きはほとんど変わらない。すなわち、排滓口１３付
近では、酸素ランス１８および支持棒２２を、ほぼ軸線
方向に移動させることができる。

【００１７】図３は、図２の旋回装置１５および係合節
１７に関連する構成をさらに詳しく示す。旋回アーム１
６およびリンクアーム２４を旋回させるために、旋回シ
リンダ２５が設けられている。旋回シリンダ２５は、ト
ラニオン２６によって旋回装置１５に軸支され、ロッド
を短縮させると、旋回アーム１６を実線で示すように酸
素ランス１８および支持棒２２を電気炉１１内に挿入す
る位置に移動させ、ロッドを伸長すると、旋回アーム１
６を二点鎖線で示すような待機位置に旋回移動させるこ
とができる。この旋回角θは、たとえば最大１０５°で
ある。この角度は、旋回支柱２７の外周に設けられる外
周歯２８に噛合するエンコーダ２９によって検出され
る。旋回装置１５では、トラニオン２６や旋回支柱２７
は、旋回ベース３０上に支持される。

【００１８】電気炉１１の周囲は炉室３１として周囲の
環境から隔離され、排滓口１３の前方に炉前扉３２が設
けられる。移動手段である旋回装置１５と、炉前扉３２
および排滓口１３の扉１３ａは連動して動作し、旋回ア
ーム１６が図３の実線の状態になっているときには、炉
前扉３２および排滓口１３の扉１３ａは開放され、旋回
アーム１６が図３の二点鎖線で示すように旋回移動し
て、酸素ランス１８などが後退しているときには、炉前
扉３２および排滓口１３の扉１３ａは、閉鎖している。
リンクアーム２４には、リンクアーム２４の長さを変化
させて酸素ランス１８に首振り変位を生じさせるための
首振りシリンダ３３が設けられる。

【００１９】図４は、図３の旋回装置１５および係合節
１７に関連する構成を側方から見た状態を示す。図５
は、旋回装置１５および係合節１７の部分をさらに拡大
して示す。旋回装置１５は、昇降シリンダ３４によっ
て、上昇および下降がそれぞれ可能である。係合節１７
は、ヒートシールド３５およびベースプレート３６から
構成される。ヒートシールド３５は、電気炉１１内に挿
入される酸素ランス１８から伝えられる熱が旋回装置１
５などにまわるのを防ぐ。ベースプレート３６には、支
持棒２２を摺動変位させるためのフレーム２０や、摺動
装置２１、旋回シリンダ３７、旋回軸受３８、傾動シリ
ンダ３９および傾動軸受４０などが取付けられている。
摺動装置２１にはカバー４１が設けられ、その内部に駆
動輪４２によって駆動力が与えられるローラチェーン４
３が、プーリ４４を介してテンションボルト４５および
接続部４６間に掛渡されている。駆動輪４２を一方向に
角変位させると、駆動輪４２の周方向の変位に対応し
て、ローラチェーン４３が変位する。ローラチェーン４
３の両端は、支持棒２２の根元でテンションボルト４５
に接続され、支持棒２２の中間部付近で接続部４６に接
続される。ローラチェーン４３を一方向に駆動すれば、
支持棒２２もローラチェーン４３に連動して移動する。
支持棒２２を後退させる側の最終位置は、ストッパ４７
によって調整可能である。支持棒２２を軸線まわりに角
変位させるために、角変位シリンダ４８が設けられてい
る。支持棒２２の先端にはホルダ４９が設けられ、測温
プローブ２３が着脱可能である。

【００２０】図６は、酸素ランス１８の内部構成を示
す。酸素ランス１８の先端には、先端金物５０が溶接さ
れる。先端金物５０の先端には、傾斜させた方向に向け
てノズル５１が装着されている。ノズル５１は、ねじ部
５２によって先端金物５０に装着される。酸素ランス１
８の主要部分は、一番内側の酸素ガス管５３、その外側
の排水管５４および最外周側の給水管５５によって構成
される三重管構造である。酸素ガス管５３、排水管５４
および給水管５５と、先端金物５０との間は、溶接部５
６ａ，５６ｂ，５６ｃによってそれぞれ接合されてい
る。溶接部５６ａ，５６ｂ，５６ｃの位置は、酸素ラン
ス１８の軸線方向に関連してずれた位置に形成されてい
る。特に、図６に示すように、一番内側の酸素ガス管５
３と先端金物５０との溶接を先に行い、次に排水管５４
と先端金物５０との溶接を行い、最後に最も外側の給水
管５５と、先端金物５０との溶接を行う際に好都合であ
る。

【００２１】図７は支持棒２２および測温プローブ２３
に関連する構成を示し、図８は図７の切断面線ＶＩＩＩ
−ＶＩＩＩから見た断面図を示し、図９は測温プローブ
２３の拡大した断面図を示す。支持棒２２は、外筒５７
内で軸線方向への摺動変位および軸線まわりの角変位が
可能である。支持棒２２の先端には、プローブソケット
５８が設けられ、測温プローブ２３に容易に着脱可能で
ある。外筒５７からブラケット５９を介して取付けられ
る角変位シリンダ４８のロッド６０は、アーム６１を介
して支持棒２２を軸線まわりに角変位させる。

【００２２】測温プローブ２３の先端には、熱電対６２
が配置され、測温プローブ２３の主要部は紙管６３で構
成される。測温プローブ２３は、電気炉１１内の溶湯１
４内に浸漬され、最終的には焼失する。紙管６３にはサ
ンプル室６４が形成され、耐火物層６５でライニングさ
れる。測温プローブ２３を溶湯１４中に浸漬させると、
サンプル室６４内に溶湯１４の一部が流れ込み、凝固さ
せて、成分分析用のサンプルを採取することができる。
その内壁はセラミック６６によって保護され、紙管６３
以下の部分は消耗品として付け換えて使用する。

【００２３】図１０は、排滓口１３に設けられる扉１３
ａの構成を示す。扉１３ａは、ガイド６７に沿って上下
に変位可能である。扉１３ａを上昇させるのは、吊上軸
６８によって駆動されるワイヤ６９であり、駆動装置７
０によって扉１３ａの開放および閉鎖が行われる。

【００２４】図１１は、酸素ランス１８を電気炉１１の
排滓口１３から遠ざけて待機させている状態を示す。図
１２は、旋回装置１５によって酸素ランス１８を電気炉
１１内に挿入した状態を示す。酸素ランス１８の先端
は、首振りシリンダ３３の伸縮に応じて、中心軸からそ
れぞれ約９°程度の範囲で首振り変位が可能である。ま
た、旋回シリンダ３７の調整によって、酸素吹精を行う
軸線方向の位置も調整可能である。測温プローブ２３
は、電気炉１１の外部に待機している。

【００２５】図１３は、旋回装置１５によって酸素ラン
ス１８を待機位置に旋回移動させ、さらに支持棒２２を
旋回させて測温プローブ２３の交換や、採取されたサン
プルの取出しを行う状態を示す。

【００２６】図１４は、電気炉１１中で測温を行う状態
を示す。測温を行う際には、支持棒２２の先端の測温プ
ローブ２３を酸素ランス１８の先端よりも前方に突出さ
せ、さらに傾動シリンダ３９や、旋回シリンダ３７によ
って測温プローブ２３の先端の測温位置を調整する。

【００２７】図１５は、図１および図２の実施例を自動
制御するための電気的構成を示す。コンピュータ制御に
よって実現される制御装置７１は、冷却水ポンプ７２、
酸素バルブ７３、および油圧ユニット７４を、旋回シリ
ンダ２５、扉１３ａ、炉前扉３２、首振りシリンダ３
３、昇降シリンダ３４、旋回シリンダ３７、傾動シリン
ダ３９、駆動輪４２および角変位シリンダ４８などとと
もに制御し、以上説明したような一連の動作を全自動で
行うことができる。

【００２８】図１６は、酸素吹精工程の動作内容を示
す。まず運転準備として、ステップａ１，ａ２では、冷
却水ポンプ７２および油圧ユニット７４の運転をそれぞ
れ開始する。ステップａ３，ａ４では、炉前扉３２をア
ンロックし、開放する。ステップａ５では、排滓口１３
の扉１３ａを開放する。

【００２９】次に酸素ランス１８の装入工程として、ス
テップａ６〜ａ９の動作が行われる。ａ６では昇降シリ
ンダ３４を上昇させ、ａ７では旋回シリンダ２５によっ
て酸素ランス１８を図１１に示す待機位置まで旋回させ
る。ａ８で炉内へ装入して、図１２に示す吹精位置まで
旋回させる。ａ９で吹精を開始し、ａ１０で酸素ランス
１８を水平に保ちながら、昇降シリンダ３４を下降させ
る。

【００３０】次に酸素ランス１８による吹精工程とし
て、ステップａ１１で首振りシリンダ３３を作動させ、
ノズル５１から酸素ガスを吹付ける溶湯１４の表面の位
置を変化させる。電気炉１１内の様子はＩＴＶカメラ１
９によって監視し、未溶解の部分は避けるようにする。
あるいは未溶解部分に酸素ガスを吹付けて、原料の溶解
を促進させることができる。

【００３１】次に酸素ランス１８を後退させる工程とし
て、ステップａ１２〜ａ１８が行われる。ａ１２では、
首振りシリンダ３３を作動させて、酸素ランス１８の向
きを首振りの中央位置、すなわち排滓口１３における挿
入、引き抜き方向を基準に左側に約４゜の角度に停止さ
せる。ａ１３では、昇降シリンダ３４を上昇させる。ａ
１４では、旋回シリンダ２５を作動させて酸素ランス１
８を吹精位置まで旋回させ、ａ１５で吹精を停止し、ａ
１６で電気炉１１の炉外へ引き出し、炉前扉３２付近の
待機位置まで旋回させる。さらにａ１７で酸素ランス１
８を炉前扉３２から離れた格納位置まで旋回させ、ａ１
８で下降させる。

【００３２】次に運転停止の工程として、ステップａ１
９，ａ２０で、排滓口１３の扉１３ａおよび炉前扉３２
を閉鎖する。ステップａ２１では、炉前扉３２をロック
する。ステップａ２２およびａ２３では、油圧ユニット
７４および冷却水ポンプ７２をそれぞれ停止させる。

【００３３】図１７は、酸素吹精工程に続いて測温サン
プリング工程を行う場合の動作を示す。図１６のステッ
プａ１０に後続して、ステップｂ１〜ｂ６の前工程が行
われる。ｂ１では、旋回シリンダ３７によって支持棒２
２を旋回させ、左側に約１０゜の格納角度から左側に約
４゜の挿入角度まで変化させる。ｂ２では、傾動シリン
ダ３９によって、支持棒２２を傾動させ、約＋６．５゜
から約−４゜の縦方向挿入位置まで下降させる。ｂ３で
は、Ｎ₂ パージ用の窒素ガスを流し始める。ｂ４では、
支持棒２２を酸素ランス１８に対して相対的に前進さ
せ、電気炉１１内に挿入する。ｂ５では、角変位シリン
ダ４８によって、支持棒２２を軸線まわりに角変位さ
せ、測温プローブ２３の向きをほぼ水平な方向または排
滓口１３の対角線方向から下向きに変化させる。ｂ６で
は、傾動シリンダ３９によって、測温プローブ２３を下
降させ、先端を溶湯１４中に浸漬させ、温度測定を行
う。

【００３４】ステップｂ７のサンプリング工程は、温度
測定と同時に行われる。測温プローブ２３を溶湯１４中
に浸漬させると、サンプル室６４に溶湯１４の一部が取
り込まれ、成分分析用サンプルとして採取される。

【００３５】後工程では、ステップｂ８で、傾動シリン
ダ３９によって支持棒２２を約−４゜の縦方向挿入位置
まで上昇させる。ステップｂ９で、角変位シリンダ４８
によって、測温プローブ２３の向きを下向きから水平に
変化させる。ステップｂ１０で、支持棒２２を後退さ
せ、電気炉１１の外部に引き出す。ステップｂ１１で、
窒素ガスによるパージを停止する。ステップｂ１２で、
傾動シリンダ３９によって支持棒２２を約−４゜から約
＋６．５゜の縦方向待機位置まで上昇させる。ステップ
ｂ１３で、旋回シリンダ３７によって、支持棒２２を約
左４゜から約左１０゜の格納角度まで旋回させる。以
下、酸素ランス１８について、前述のステップａ１３〜
ａ１８の動作を行う。

【００３６】次にプローブ取り替え作業として、ステッ
プｂ１４〜ｂ２４の動作を行う。ｂ１４〜ｂ１６では、
支持棒２２を、旋回シリンダ３７によって図１４に示す
プローブ取替角度まで約３５゜旋回させ、傾動シリンダ
３９によって約＋６．５゜から約０゜まで下降させて水
平にし、摺動装置２１によって約１０００ｍｍ前進させ
る。ｂ１７で測温プローブ２３の向きを水平から下向き
に変え、ｂ１８でさらに約２２００ｍｍ前進させる。ｂ
１９で、測温プローブ２３の取り替えを行う。サンプル
室６４に取り込まれた溶湯１４のサンプルは取り替えの
時点までに凝固している。

【００３７】測温プローブ２３が取り替えられた後、ｂ
２０で支持棒２２を約２２００ｍｍ後退させ、ｂ２１で
測温プローブ２３の向きを下向きから水平に戻し、ｂ２
２でさらに約１０００ｍｍ後退させる。ｂ２３で、傾動
シリンダ３９によって、支持棒２２を約０゜から約＋
６．５゜まで上昇させる。ｂ２６で、旋回シリンダ３７
によって、支持棒２２を格納角度まで旋回させる。以
下、ステップａ１９〜ａ２３で運転停止の動作を行う。

【００３８】図１８は、本実施例の操業パターンを示
す。（ａ）はＮｉ系ステンレス鋼などで２回の固体原料
装入を行う場合、（ｂ）はＣｒ系ステンレス鋼などで３
回の固体原料装入を行う場合である。図１８（ａ）で
は、時刻ｔ１からｔ２までで初回の装入分の溶解を行
い、時刻ｔ２で溶融状態の原料を装入し、時刻ｔ３から
ｔ４まで加熱する。時刻ｔ５で２回目の装入を行い、時
刻ｔ６で酸素ランス１８の運転準備を開始する。時刻ｔ
７からｔ８まで酸素吹精を行い、時刻ｔ８からｔ９まで
で温度測定およびサンプリングを行う。時刻ｔ１０で、
１チャージ分の溶解を終了する。図１８（ｂ）では、時
刻ｔ１１から初回の装入を開始し、時刻ｔ１２から溶融
状態の原料を装入し、時刻ｔ１３からｔ１４までで初回
分が溶解したら、時刻ｔ１５からｔ１６までで２回目に
装入した原料の溶解を行う。時刻ｔ１６〜１７で３回目
の装入を行い、時刻ｔ１８で酸素ランス１８の運転準備
を開始する。時刻ｔ１９からｔ２０まで酸素吹精を行
い、時刻ｔ２１まで温度測定およびサンプリングを行
い、ｔ２２まで溶解し、１チャージ分の溶解を終了す
る。この際ｔ２１の測温およびサンプリングにおいて基
準に対して温度および成分の異常が認められれば、ｔ２
２までの溶解の際の調整を行う。

【００３９】図１９は、酸素吹精の際のランス高さとく
ぼみ深さとの関係を示す。溶湯１４の湯面深さをＬ０
（ｍ）、くぼみ深さをＬ（ｍ）、ランス高さをｈ
（ｍ）、送酸流量をＩ（Ｎｍ³ ）とすると、次の第１式
が成立する。

【００４０】

【数１】

【００４１】ここで、ζ＝１．５７×１０^-3×Ｔｒ＋
０．５２９であり、Ｔｒは炉内温度で、ここでは１７０
０゜Ｋとする。ρは、溶湯１４の密度で、ステンレス鋼
の溶鋼では７０００となる。

【００４２】安定した酸素吹精の操業を行うためには、
フォーミングの無い（少ない）こと、スプラッシュ
の無い（少ない）こと、反応効率の高いことが重要で
あり、適切なＬ／Ｌ０比および送酸流量を設定すること
が必要である。本実施例では、次の表１のような条件で
操業を行っている。

【００４３】

【表１】

【００４４】なお、送酸量は、８００，１０００，１５
００，２０００Ｎｍ³ ／Ｈｒの４パターンでそれぞれ一
定とする。また、酸素吹精による固体酸化物減少量は、
次の表２のようになる。

【００４５】

【表２】

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属等の
溶湯を底吹きしながら表面に酸素を吹付けて、表面に新
しい溶湯を充分に循環させながら酸素ガスによる脱炭や
脱珪反応を生じさせ、効率的な酸素吹精を行うことがで
きる。酸素吹精と測温とを余分な出入作業なく行うこと
ができるので、操業時間が短縮され、熱エネルギの損失
も低減されて省エネルギ、さらには遠隔操作ないし自動
化を図ることができる。

【００４７】また本発明によれば、酸素ランスは水冷式
であるので、高温の電気炉内に挿入して酸素吹精から測
温サンプリングまでの作業で繰返し利用することがで
き、ランニングコストを低減することができる。また電
気炉内への挿入は、金属溶湯の溶解がほぼ完了してから
行われるので、溶解のために必要な熱エネルギを水冷の
酸素ランスに奪われることなく、酸素ランスを挿入して
からは、酸素吹精によって溶解に寄与する熱が発生する
ので、全体として省エネルギを図ることができる。酸素
ランスの先端ノズルが交換可能であるので、ノズル付近
だけ交換し、最適な吹精条件で操業を続けることができ
る。

【００４８】また本発明によれば、測温手段には溶湯を
採取するサンプル室を設けておき、測温と同時に溶湯を
サンプリングし、酸素ランスを電気炉外に引出してサン
プル室で凝固した溶湯からの金属サンプルを採取するの
で、溶湯の温度および成分を迅速に把握し、所望の温度
および成分に調整されているか否かを判断することがで
きる。

【００４９】さらに本発明によれば、ＩＴＶカメラで電
気炉内を監視し、未溶解部を避けて酸素吹精を行った
り、未溶解部に酸素を吹付けて溶解を促進させ、効率的
な吹精を行って作業時間を短縮し、省エネルギを図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の基本的な構成を示す正面視
した縦断面図である。

【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た横断面図で
ある。

【図３】図１の実施例の旋回装置１５および係合節１７
に関連する構成を示す平面図である。

【図４】図１の実施例の旋回装置１５および係合節１７
に関連する構成を示す部分的な正面図である。

【図５】図１の実施例の係合節１７に関連する構成を示
す部分的な正面図である。

【図６】図１の実施例の酸素ランス１８の構成を部分的
に切欠いて示す正面図である。

【図７】図１の実施例の支持棒２２に関連する構成を部
分的に切欠いて示す正面図である。

【図８】図７の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た断
面図である。

【図９】図７の測温プローブ２３の構成を示す断面図で
ある。

【図１０】図１の実施例の排滓口１３の扉１３ａに関連
する構成を示す側面図である。

【図１１】図１の実施例の動作を示す簡略化した平面図
である。

【図１２】図１の実施例の動作を示す簡略化した平面図
である。

【図１３】図１の実施例の動作を示す簡略化した平面図
である。

【図１４】図１の実施例の動作を示す簡略化した平面図
である。

【図１５】図１の実施例の制御のための電気的構成を示
すブロック図である。

【図１６】図１の実施例における酸素吹精工程のフロー
チャートである。

【図１７】図１の実施例の測温サンプリング工程のフロ
ーチャートである。

【図１８】図１の実施例の操業状態を表すタイムチャー
トである。

【図１９】酸素ランスの溶湯表面からの高さと溶湯のく
ぼみとの関係を示す簡略化した断面図である。

【図２０】従来からの電気炉の操業状態を示す簡略化し
た断面図である。

【符号の説明】

１１電気炉１１ｆ底吹きノズル１２電極１３排滓口１３ａ扉１４溶湯１４ａスラグ１５旋回装置１８酸素ランス２２支持棒２３測温プローブ３１炉室３２炉前扉５１ノズル６２熱電対６４サンプル室７１制御装置

フロントページの続き (72)発明者奥野勉山口県新南陽市野村南町4976番地日新製鋼株式会社周南製鋼所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気炉内に装入されて溶解される金属等
の溶湯を底吹きして撹拌しつつ、炉内に酸素ランスを挿入し、酸素ランスの先端付近に設けられたノズルから溶湯表面
に向けて酸素ガスを吹きつけて酸素吹精を行い、酸素ランスに沿って酸素ランスに具備される測温手段を
繰り出して溶湯中に浸漬させ、溶湯の温度測定を行うこ
とを特徴とする電気炉の精錬測定方法。
【請求項２】前記酸素ランスは水冷式であり、先端の
ノズルが交換可能であり、金属等の原料の溶解がほぼ完
了してから炉内に挿入されることを特徴とする請求項１
記載の電気炉の精錬測温方法。
【請求項３】前記測温手段には、浸漬中に溶湯を採取
するサンプル室を設けておき、酸素ランスを炉外に引出してサンプル室内で凝固した金
属サンプルを採取することを特徴とする請求項１または
２に記載の電気炉の精錬測温方法。
【請求項４】電気炉内に装入されて溶解される金属等
の溶湯を底吹きして撹拌しつつ、炉内に酸素ランスを挿入し、炉内をＩＴＶカメラで監視することによって未溶解部を
避けながら、酸素ランスの先端付近に設けられたノズル
から溶湯表面に向けて酸素ガスを吹きつけて酸素吹精を
行い、酸素ランスに沿って酸素ランスに具備される測温手段を
繰り出して溶湯中に浸漬させ、溶湯の温度測定を行って
電力供給量を制御することを特徴とする電気炉の精錬制
御方法。