JPS6160885B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は転炉、取鍋等の溶湯容器から溶湯を出
湯する際に流出溶湯流へのスラグの混入時期を明
確に検出するスラグ検出方法に関する。

一例として転炉について述べれば、一般に吹練
後の転炉内のスラグ量の対溶銑比は製鉄所によつ
て異なるが平均的に約13.0重量％（26容績％）程
度と考えられる。また取鍋へのスラグ混入量はス
ラグカツトを行つていない場合第１図および第２
図に示すグラフのごとくなる。これらグラフから
明らかなごとくスラグ流入量は出鋼口の拡大に伴
い加速度的に増加する。さらに第３図は転炉の傾
倒による出鋼時間と出鋼口における（溶鋼＋スラ
グ）深さの関係を示しておりV₁はスラグの混入
を生ずることなく出鋼される溶鋼量、V₂は取鍋
内に流入するスラグ量を示す。上記V₁およびV₂
量を計算にて求めれば、 これより V₁：V₂＝380：2.7＝140：１となる。但し、
Ａ：出鋼口面積 Ｃ：流量係数 上記計算からスラグとメタルの識別が確実に出
来るとすれば、取鍋内に混入するスラグの量は容
積比で１／140程度に出来るはずである。しかし
前述したように取鍋内には実際には１／20前後の
スラグが混入している。これは出鋼末期には大量
のスラグが混合した状態、すなわち第４図に示す
ような状態が数十秒間続くと考えられ、このよう
な状態を目視者はいまだメタルゾーンと判断する
ことによると考えられる。

第５図は出鋼口にフイールドコイルを取付けコ
イルのインピーダンスの変化をとええてメタルと
スラグの識別を行う方法があるが、この方法はメ
タルもしくはスラグの単独流出の領域においてイ
ンピーダンスの変化を明確にとらえて目視者の個
入差をきたすことなく完全にスラグカツトが出来
るものの、逆に巻きこみスラグ等によつてメタル
とスラグが混合して出鋼する領域に移行する場合
においてインピーダンスの変化が顕著に表われな
いため溶鋼、スラグの見極めが非常にむずかし
い。従つて、この領域が数十秒間続く出鋼過程
で、流出物をエアで吹きとばしたり或いは炉を起
こして出鋼を止めたりスライデイングノズル装置
等を用いて出鋼を止めたりする場合においても、
スラグの検出が十分でないため完全なスラグカツ
トはおろか、出鋼歩留りの低下をきたすなどの欠
点があり、これとてもいまだ完全なものとは言い
がたい。

以上従来方法について述べて来たが、これら方
法は現在迄のところ一長一短を有しており必ずし
も満足のゆくスラグ検出効果をあげておらず量適
方法ないし装置の開発がまたれていた。

本発明はこのような現状をかえりみて創作され
たものであり、まずその理論的根拠について述べ
れば、一般に溶融スラグはイオン化して2M₊と
O_--（なおＭはAl，Ca，Si，Mg等の金属を示
す）に分離していると考えられ、電場に対してｖ
＝μＥ（ここでＥは電場の強さ、μはイオンの大
きさ、濃度、電価に依存する易動度の速度で移動
する。この場合、イオンの電気伝導度σはσ＝
ｎ・ｅ・ｖ（ここでｎは電流密度、ｅは電荷、ｖ
は速度を示す）で表わされる。いま電場Ｅを交番
電場とするとＥの振動数に応じてイオンの運動の
方向が変化するが、振動数が大きくなると、イオ
ンの運動が電場の変化に追随できなくなり、位相
に遅れが生じる。これに対して溶鋼の場合、電気
伝導の主体が自由電子であるためレスポンスが早
く、位相の遅れは無視できる。これを図式化する
と第６図のごとくなる（なお図中、ωは角速度、
ｔは時間、ａは位相のずれである）。以上のこと
より位相のずれを検知することによつて溶融スラ
グと溶鋼とを明確に識別できることとなる。

本発明は以上の理論をスラグ（パウダーも含
む）検出方法に応用することによつて完成された
ものであり、その要旨は、溶湯容器内にある溶湯
に導電体を浸漬し、該導電体を介して前記溶湯に
高周波電流を印加しておき、前記導電体に溶湯が
接触しているときスラグが接触しているときとで
異なる高周波電流の変化を検出し、この変化に基
づきスラグの位置を検出することを特徴とする溶
湯容器におけるスラグ検出方法にあり、同方法に
よりその後の迅速なスラグカツトあるいは湯面レ
ベル制御を図らんとするものである。

なお、上記検出方法はあらゆる形態のスラグカ
ツト方法に利用できるものであり、後述するスラ
グストツパーによる方法の他、スライデイングノ
ズル装置を用いる方法、エア吹き等が考えられ
る。またここで「溶湯容器」は造塊設備における
モールド，タンデイツシユ等も含むものであり、
この場合、連続鋳造作業におけるモールドの湯面
検出にも、本願発明に係るスラグ検出方法は利用
できることになる。

以下本発明に係るスラグ検出方法をスラグスト
ツパーによるスラグカツト作業に適用したものを
第７図に示す一実施例をもつて具体的に説明す
る。

なお、図中１はスラグ、２は溶鋼、３は耐火ラ
イニング、４は転炉の鉄皮、５は導電性スラグス
トツパー、６は溶鋼２と鉄皮４とを導通状態とな
す第１導通線（なお耐火ライニング３が導通性の
ときは不要）７は鉄皮４と導電性スラグストツパ
ー５とを導通状態となす第２導通線、Ｂは位相検
出装置であつて８，９は第２導通線７と導電性ス
ラグストツパー５間に設けられる電圧計と増巾器
９の信号により作動する油圧ユニツトと駆動機構
１２は操作装置である。なお、第２導通線７は図
示の配線に限られるものではなく、第１導通線６
と同様な形態にて出鋼口に取付けることができ、
さらにその場合第１。第１導通線６，７の埋設位
置は一端が湯道に伸延するようにすることもでき
る。また一端を出鋼口外にて溶湯流（スラグ流）
と接触させてもよい。

本実施例にあつては、まず出鋼途中、すなわち
転炉Ａ内の溶鋼深さαが一定の値になつたときに
導電性スラグストツパー５を転炉Ａ内に挿入し、
同スラグストツパー下端にて出鋼口１５の炉内側
をいつたん閉塞する。ついで所定時間（数秒間）
経過後導電性スラグストツパー５を設定量上昇
し、同スラグストツパー下端と出鋼口１５炉内側
との間に所定の間隙をつくり出鋼を再開する。そ
して出鋼初期は導電性スラグストツパー５と鉄皮
４は溶鋼２によつて高周波電流が導通状態となる
ので第２導通線７に設けた電流計１０，１１は設
定値振れることになる。

しかし導電性スラグストツパー５先端接触物が
スラグ１に変るに従つて電流計１０，１１間に位
相のずれが発生する。この位相のずれは位相比較
器１２、積分回路１３を介して比較器１４にもた
らされ、同比較器１４は位相のずれが設定値以上
になると、所定の制御信号を導電性スラグストツ
パー５の駆動機構に送ることになる。このように
電流の変化すなわち電流の位相のずれによつて溶
鋼２とスラグ１の識別を行い、識別後迅速に導電
性スラグストツパー５を再度降下し出鋼の流出間
隙を小さくしたり、ないしは出鋼口１１の閉塞を
行う。これによつてスラグ１の溶鋼流への混入は
効果的に防止されることになる。

なお導電性スラグストツパー５を転炉内にて操
作する装置としては各種形態のものが考えられる
が、その一具体例を第８図および第９図に示す。

図示する操作装置２１は転炉Ａの炉前側の作業
床面上に立設されている建屋支持柱２３にジブク
レーンの形態で取付けられており、大概して炉前
側の作業床面上に略水平状態にて保持されている
ストツパー支持アーム２４、同ストツパー支持ア
ーム２４の先端に吊支されてなる導電性スラグス
トツパー５、同ストツパー支持アーム２４を進退
自在に囲んでいるアーム案内筒２６、同アーム案
内筒２６上に取付けられストツパー支持アーム２
４を転炉Ａ内に進退自在に繰出すアーム繰出機構
２７、下端をアーム案内筒２６の基端と回動自在
に枢着し中途を建家支持柱２３の横架取付リブ２
８に軸受２９を介して昇降および回動自在（軸心
廻り）に取付けられている垂直アーム支持軸３
０、ストツパー支持アーム２４を昇降するべく垂
直アーム支持軸３０に並列されてなるアーム昇降
機構３１、ストツパー支持アーム２４をアーム垂
直支持軸３０を旋回中心として旋回させるべく横
架取付リブ２８に並設されているアーム旋回機構
３２および一端を垂直アーム支持軸３０の中途に
連結し他端をアーム案内筒２６の先端に連結して
なるアーム俯抑機構３３より構成されている。

第１０図から第１１図にスラグストツパー５の
構造が詳細に示されている。図示するごとくスラ
グストツパー５は下端に球状部４０を有する耐火
物筒体４１、同耐火物筒体４１内に挿入される芯
体４２、同芯体頂部を介して耐火物筒体４１に連
結されるストツパー吊支棒４３よりなり、同スト
ツパー吊支棒４３は上部に設けた長孔４５をスト
ツパー支持アーム２４の先端に取り付けた吊支用
枢ピン４４に嵌入することによつて揺動状態に吊
支される。またストツパー吊支棒４３は頂部に中
途をストツパー支持アーム２４の先端に枢支４７
されてなる回動レバー４８の一端が接触してい
る。一方、回動レバー４８の他端は連結ロツド４
９を介してリミツト装置等の制御装置（図示せ
ず）と連絡しており、こうすることによつてスラ
グストツパー５は出鋼口内面への接触後の上昇量
を調整することができる。

上記構成によつて操作装置は導電性スラグスト
ツパー２５を転炉Ａ内で自在に操作出来上述した
スラグカツトを適確に行うことができる。

又、本発明に係るスラグ検出方法を取鍋および
連続鋳造に適用したものを第１２図，第１３図に
示す一実施例をもつて具体的に説明する。

第１２図は上注式造塊法におけるスラグカツト
作業を示すものである。

図中１はスラグ、２は溶鋼、５０は取鍋、５
１，５２は溶鋼中に浸漬した電極、Ｂは電極５
１，５２間に設けた位相検出装置、５７は位相検
出装置Ｂの信号を受けて注出流量制御手段である
スライデイングノズル装置５３を働かせる油圧ユ
ニツト、５４はインゴツトケースである。なお、
取鍋５０内張耐火物が導電性の場合、電極５２は
省略し、直接導線７を取鍋５０へ接続してもよ
い。

第１３図は連続鋳造方法における湯面制御の作
業を示すものである。

図中、１′はパウダー、２は溶鋼、５０はタン
デイツシユ、５５は連続鋳造用モールド、５１，
５１′はモールド５５中の溶鋼２に浸漬した電
極、Ｂは電極５１，５１′間に設けた位相検出装
置、５７は位相検出装置Ｂの信号を受けて注出流
量制御手段であるスライデイングノズル装置５３
を働かせる制御装置（油圧ユニツト等）５６はス
ライデイングノズル装置５３の注出孔に設けた浸
漬ノズルである。

なお、電極５１，５１′、モールド５５に代る
ものとして一点破線で示すようにタンデイツシユ
５０′の溶鋼２に電極を浸漬してもよい。

以上述べてきた如く本発明に係るスラグ検出方
法は溶湯注出口における溶湯からスラグへの変移
を迅速に識別してその後のスラグカツトあるいは
湯面レベル制御を迅速かつ確実に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は取鍋内のスラグ混入量と
出鋼時間、チヤージ回数との関係を示すスラグ、
第３図は出鋼口における（溶鋼＋スラグ）深さと
出鋼時間との関係を示すグラフ、第４図はスラグ
混入のメカニズムを示す説明図、第５図は従来の
スラグ検出方法の説明図、第６図は本発明に係る
スラグ検出方法の理論説明図、第７図は本発明に
係るスラグ検出方法を用いたスラグカツト作業の
説明図、第８図は同作業に用いる操作装置の正面
図、第９図は同平面図である。第１０図，第１１
図は転炉スラグカツト作業に用いた例のスラグス
トツパーの構造及びストツパー支持アームとスラ
グストツパーの連結状態説明図、第１２図は本発
明に係るスラグ検出方法を上注式造塊法における
スラグカツト作業に用いた説明図、第１３図は本
発明に係るスラグ検出方法を連続鋳造法のモール
ドの湯面検出に用いた湯面レベル制御の説明図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶湯容器内にある溶湯に導電体を浸漬し、該
   導電体を介して前記溶湯に高周波電流を印加して
   おき、前記導電体に溶湯が接触しているときとス
   ラグが接触しているときで異なる高周波電流の変
   化を検出し、この変化に基づきスラグの位置を検
   出することを特徴とする溶湯容器におけるスラグ
   検出方法。