JPS6224487B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は転炉操業においてスロツピングを抑制
する方法に関するものである。 従来の技術 転炉操業の目的は、転炉吹錬中に供給される酸
素により、溶湯中に含まれる炭素を低減すると共
に、炉内に投入する造滓剤を滓化させ、生成した
溶融スラグと溶湯との反応により、脱燐・脱硫等
の作用を営ませることにある。 この場合スラグの滓化状態が操業の成果を左右
する大きな因子で、滓化が過度に進むと、スラグ
のフオーミング状態を助長し、遂にはスラグが炉
外に溢流する異常反応すなわちスロツピングを生
じ、作業効率の低下、鉄歩留の低下、従業環境の
悪化、装置の損傷など、種々の問題が生ずる。 これに反し、滓化不良の場合は、脱燐作用等が
低下し、所望の品質を得ることができない。 したがつて、滓化を充分行わせながらスロツピ
ングを生じさせない操業方法がとられるべきで、
そのためには第１のスロツピングを予知する方
法、第２にスロツピングを抑制する方法が明確に
される必要がある。この両者は密接に関係があ
り、スロツピングを予知する的確な方法がなけれ
ば、スロツピングを抑制する具体的方法も見出し
得ないのは当然である。 転炉炉況の把握のため従来種々の提案が行われ
ている。 すなわち転炉排ガス解析法（特開昭52−101618
号）、音響測定法（特開昭54−33790号）、振動測
定法（特開昭54−114414号）、炉内圧測定法（特
開昭55−104417号）、マイクロ波測定法（特開昭
57−140812号）、炉体表面温度測定法（特開昭58
−48615号）等が開示されている。 しかしながらこれらの公知方法によつて、スロ
ツピング発生を予知しスロツピングを抑制する的
確な方法、例えばスロツピング抑制に最も有効と
考えられるスロツピング抑制材の投入の具体的な
方法等については、何の提示もなされていない。
この理由は、前述の各種提案のスロツピング予知
の方法が必らずしも実行容易で、且つ精度の高い
ものでなかつたことに起因すると推察される。 発明が解決しようとする問題点 以上の事情に鑑み、本発明は本出願人が出願
（特開昭60−228931）した転炉スロツピング検出
装置を用いたスロツピング抑制の具体的方法を提
供するものである。 問題点を解決するための手段・作用 本発明は、転炉側壁に２以上の貫通孔を設け、
少なくとも一方に光検出装置を設け、他方にスロ
ツピング抑制材急速吹込装置を設け、前記光検出
装置によるスロツピング発生状況検出後長くとも
15秒以内に、炉容トン当り１分間に0.3Kgを超え
る速度でスロツピング抑制材を炉内に吹込むこと
を特徴とする転炉操業方法である。 以下本発明を図面を用いて説明する。 第１図は、本発明の方法を実施するための装置
の一例を模式的に示した説明図である。 第１図に示すように、転炉１の側壁２に炉内３
まで貫通する貫通孔４，４′を設ける。この貫通
孔は少なくとも２ケ設け、その一つは出鋼孔であ
つてもよい。 出鋼孔以外の貫通孔は、閉塞を防ぐため吹錬
時、出鋼時および溶銑装入時等に、溶湯に容易に
は浸漬されない炉体側壁の任意の場所を選ぶこと
ができる。 貫通孔のうち少なくとも一つには、光検出装置
を設置する。光検出装置とは、炉況観測用光プロ
ーブと、得られた映像を解析処理してスロツピン
グ発生の有無を判定する一連の装置を言う。 第１図はその一例であつて、転炉近傍に支持架
台５を設け、支持架台５にとりつけられたレール
８１上に跨設した移動架台８２に光プローブ７を
載置し、移動装置８によつて光プローブが、貫通
孔内に挿入離脱自在に移動できるように設備され
る。 このように光プローブが貫通孔内に挿入離脱自
在になしたのは、光プローブを実際に炉内状況を
検出する必要のあるときのみ挿入し、出鋼時、次
回吹錬までの待時間、あるいは原材料チヤージ時
間等に、不要な熱負荷や粉塵などの悪環境から避
けるためであり、また出鋼時に完全に離脱可能で
ある故に、出鋼孔も前述のごとく本発明方法の貫
通孔に利用できるのである。 光プローブとは、光導体を内蔵する筒状物であ
る。ここで光導体とは、例えば石英系光フアイバ
ーの如く、高温物体から放射される放射光を低損
失で伝送する導体を言う。光プローブは前述の如
く貫通孔に挿入されて、高温の炉内に面するの
で、損耗のおそれがあり、少なくともその先端は
何等かの手段により冷却保護すると共に、貫通孔
の閉塞防止手段も必要で、通常不活性ガスで冷却
した後炉内に放出する装置を備える。 光導体の先端で把えられる光の映像は、コネク
タ９を介して取付けられる光電変換素子１０によ
り、光電変換映像信号に変換される。ここで光電
変換素子とは、光をその強度に比例して波長別に
電気信号に変換させる機能を有するもので、例え
ばITVカメラ、分光器と組合せた光電子増倍管等
である。これらは苛酷な条件下にある光導体の受
光面から充分離れた距離にあるので、その機能を
発揮する好環境下にある。 ところで転炉操業開始後、炉内の滓化がある程
度進行して、スラグ１６上部のガス１８の温度が
スラグの温度よりも高くなると、ガス雰囲気の発
する光と、スラグの発する光の、波長と強度の関
係は明らかに差があらわれ、この差を特異的に取
り出すことによつて、スロツピング発生状況を検
出できる。これを第１図には分別装置１１、演算
装置１２、判定装置１３としたが、炉内光受光か
らスロツピング検出信号出力までを第２図のブロ
ツク図によつてさらに詳細に述べる。 光導体の先端で把えられた炉内の光の映像は、
前述の如く、光電変換素子１０で光電変換信号６
１としてとり出され、その信号を分別装置１１に
よつて波長別にＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）に分
別し、３種の光電変換信号６２として出力する。
この信号はアナログ信号であるので、次の演算装
置にかけるために、２値化回路５１でそれぞれ適
当なスレシヨルドレベルで２値化する。 スロツピング発生は、スラグの量と、その量の
変化の大きさに相関があると考えられるので、ま
ず３種の２値化信号から面積演算装置１２にて、
全映像面積中に占める色別の面積量を色別面積量
信号６３としてとり出し、判定に便ならしめるた
め２値化回路５５を通し、色別面積量２値化信号
６４として判定装置１３に入力する。 前述の色別の面積量は、例えば垂直同期信号を
リセツトパルス（16.7msec）とし、カウントパ
ルスを0.143μsec（7MHz）として、これに前述
の２値化Ｒ信号、２値化Ｇ信号、２値化Ｂ信号を
のせ、１リセツトパルス間のパルスの２値化信号
の論理積から、例えば黄色についてはＲ・Gon、
Boffのパルス数をカウントして得られる。 次に面積量の変化をとらえるために、上述の面
積演算装置からの色別面積量信号６３を高域透過
フイルター５２、正値化回路５３、２値化回路５
４を通して、色別面積量変化量２値化信号６５と
して判定装置１３に入力する。 スロツピング判断基準については、前記色別の
面積量の２値化信号と変化量を強調した色別の面
積量２値化信号の組合せより第１表のようにな
る。

【表】 しかして、実際には判断時の転炉の操業状況も
考慮する必要がある。すなわち、吹錬初期ではス
ロツピングはおこり得ないし、炉内ガス温度も低
いから、前表の判断は正確でない。また鉱石投入
や生石灰、ドロマイト等の副材投入が予め操業シ
ーケンスに組込まれている時点では、敢て警報は
要らないし、溶銑中のシリコン量が予め定められ
た値よりも高くなつている場合はスロツピングの
可能性は大きい。これらを第２図には転炉プロセ
ス５６、鉱石副材等投入信号６６として示した。
このような判断ロジツクも加え、第１表のスロツ
ピング発生可能性大のケースを展開すると第２表
のようになる。 何れにしても、色別の面積量２値化信号、およ
び色別の面積量変化量の２値化信号の基準となる
スレシヨルドレベルをどこにとるかが判断の基本
となるもので、これは多数の操業実績と該装置に
よるこれら信号との相関から決定されなければな
らない。

【表】 以上のような判定の基準を予め決めておき、こ
の基準と前述の２種類の面積量２値化信号とを比
較して、スロツピング発生の可能性大、小、無し
に応じてスロツピング検出信号６７を判定装置１
３から出力することができる。 このようにして実炉で実施したスロツピング検
出の成績例を以下に述べる。 170t／CHの上底吹転炉の、炉底から約４ｍの
高さの炉体側壁に貫通孔を設け、光検出装置を設
け、第１表の基準に従つてスロツピングの可能性
を判断しつつ操業し、第３表の結果を得た。この
時の溶銑条件は〔Si〕含有量が0.30〜0.50％であ
る。

【表】 第３表で明らかなようにスロツピング警報が有
つて、スロツピングが実際に発生しなかつたのは
95回中５回すなわち過検出率は5.3％であり、警
報が無くてスロツピングが発生したことは皆無と
いう結果である。 なおスロツピング抑制操作としては、公知の方
法例えば底吹流量増加、送酸量増加、コークス
粉・石炭粉などの抑制材投入等を行つたもので、
この表でのスロツピング抑制操作の成功率は60％
である。 以上の如き実績により、上述のスロツピング予
知方法は充分な精度をもつこと、および従来のス
ロツピング抑制操作は不充分であることから、該
スロツピング予知方法を用いてスロツピング抑制
操作について種々検討を加えた。 すなわち、上吹き又は上底吹転炉の場合通常最
も普通に行われる制御は、ランス上吹ジエツトお
よび底吹ガスの調整であるが、これらは何れもス
ラグ−メタル間の攬拌状態を変化せしめ、酸化反
応・環元反応のバランスを変えて徐々に平衝する
スラグ中酸素ポテンシヤルを変化させるために、
操作後の反応変化が遅く、迅速適切な効果の発現
は期待できない。 これに反し環元剤例えばコークス、石炭などの
炭素源を含む資材は、スラグ中のFeOと反応して
Feに環元し、スラグ量を減少させる効果を発揮
してスロツピング抑制に速効性のあることが期待
される。 さらに、反応開始を速かに行わせるためには、
スロツピング抑制材投入装置とスロツピング検出
装置とを連動させること、および抑制材と炉内内
容物とを迅速にしかも万遍なく接触させるため
に、抑制材を粉体として気流輸送し、転炉側壁に
設けた貫通孔からノズルによつてキヤリヤーガス
と共に吹込むこと、が好ましいとの判断から、ス
ロツピング抑制材急速吹込装置を設けた。 第１図によつて説明すれば、判定装置１３から
発せられるスロツピング検出信号６７は吹込制御
装置１４に入力する。吹込制御装置は、止弁２５
を開いて抑制材の供給タンク７０に不活性ガス源
３０からのガスを流入させてタンクを加圧し、ま
た供給タンクの出口弁７１の開度を調節し、さら
に抑制材キヤリヤーガスの配管系２１の流量調節
装置２３を制御して、抑制材とキヤリヤーガスの
吹込量を調節する。 キヤリヤーガスに同伴した抑制材は、貫通孔
４′に挿入されるノズルによつて炉内に吹込まれ
る。 本発明でスロツピング抑制材急速吹込装置と
は、吹込制御装置１４からノズルまでの一連の抑
制材吹込装置を言い、さらに第３図に説明する装
置は好ましい一例である。 すなわち抑制材吹込ノズル９０も、光プローブ
と同様に貫通孔に挿入され、高熱に曝されながら
キヤリヤーガスと共にスロツピング抑制材を吹込
むのであるから、少なくともノズル先端部は冷却
ガスによつて冷却されることが望ましい。この場
合、常温のキヤリヤーガスおよび冷却ガスによつ
てノズル９０の先端、および貫通孔の炉内側壁に
スラグや前記抑制材が付着成長し、貫通孔が閉塞
することがある。 この付着成長を防止するために、本発明者の経
験によれば、ノズルの外筒９１に流入させるノズ
ル冷却用ガスにO₂を添加することが効果的であ
つた。すなわち第３図に例示する如く、ノズル外
筒冷却ガス配管系４０の他に、O₂の配管系４５
を設け、流量調節弁４１、４６の開度を比率設定
器１５で調節し、O₂の添加量が冷却ガスと混合
後のガス全量に対し、30〜55％程度とすれば、閉
塞防止の目的を達することができた。この冷却ガ
スへのO₂の添加は、前記の光プローブ挿入用の
貫通孔閉塞防止についても全く同じに機能するも
のである。 またノズル９０についても、前記光プローブの
場合と全く同様の理由で、貫通孔へ挿入又は貫通
孔からの離脱が可能であることは好ましく、この
装置は前記光プローブの場合と同様である。しか
して挿入・離脱の変位は、配管系とノズルとの結
合の間に、フレキシブル管を一部使用することに
よつて容易に吸収することができる。 以上のスロツピング検出装置及びスロツピング
検出方法、スロツピング抑制材急速吹込装置によ
り、スロツピング抑制材の吹込方法、すなわちス
ロツピング検出後抑制材吹込までの時間、および
スロツピング材の吹込速度について具体的指針を
得るための試験を行つた。 先ず予備的な試験で、スロツピング抑制材は環
元性材であればコークスであつても石炭であつて
も大差のないこと、また抑制材の粒度は、炉内の
反応性、気流輸送の効率等から、５mm以下が好適
との結論を得た。 キヤリヤーガスについては、前述の抑制材と反
応することなく、炉内に吹込まれた場合に炉内内
容物とも容易に反応することなく、且つ目的とす
る鋼の成分に影響を与えないガスが好ましく、
CO₂，Ar，N₂などがこれに該当するが、試験に
はCO₂を用いた。 試験炉には170t上底吹転炉を用い、先ずスロツ
ピング発生予知後、スロツピング抑制アクシヨン
をとらなかつた場合の、炉口からのスラグ溢出ま
での時間の頻度分布を求めた。これを第４図に示
した。この結果はスロツピング発生予知後10分以
内にアクシヨンをとる必要のあることを示唆する
ものであるが、さらに詳細に前記の２つの要因の
スロツピング抑制効果に及ぼす影響を試験し、第
４表に示す結果をを得た。 すなわちスロツピング発生予知後、抑制材吹込
開始までの時間tmは15秒以内好ましくは10秒以
内で、且つスロツピング抑制材の吹込み速度Vm
は、転炉炉容ｔ当り１分間に0.3Kgを超える量、
好ましくは0.6Kgを超える量である場合に、きわ
めてよいスロツピング抑制の成功率が得られるこ
とが明らかになり、本発明を完成したものであ
る。 なお抑制材の吹込みの継続は、スロツピング発
生警報終了時までとし、その継続時間は0.5分〜
1.0分程度であり、tmの小さいほどまたVmの大
きいほど、吹込継続時間が短い傾向がみられた。 この結果に基き、100t転炉および300t転炉にお
いてスロツピング抑制を試み、同様の結果を得
た。 なお炉容が大で単位時間の抑制材の吹込量が大
きい場合は、貫通孔およびノズルの数を増して対
処することができる。

【表】 発明の効果 以上詳細に述べたように、本発明の方法によ
り、スロツピングの発生を大巾に抑制することが
可能となり、転炉操業に及ぼす効果は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略説明図、第２図は光検出
装置のブロツク図、第３図はスロツピング抑制材
急速吹込装置の一例を示す説明図、第４図はスロ
ツピング発生頻度分布を示す図である。 １……転炉、２……側壁、３……炉内、４，
４′……貫通孔、５……支持架台、７……光プロ
ーブ、８……移動装置、８１……レール、８２…
…移動架台、９……コネクタ、１０……光電変換
素子、１１……分別装置、１２……演算装置、１
３……判定装置、１４……吹込制御装置、１５…
…比率設定器、１６……スラグ、１７……溶湯、
１８……ガス、１９……ランス、２０……キヤリ
ヤーガス配管系、２１……止弁、２２……減圧
弁、２３……流量調節装置、２４……止弁、２５
……止弁、３０……不活性ガス源、４０……冷却
ガス配管系、４１……流量調節弁、４５……O₂
ガス配管系、４６……流量調節弁、５１……２値
化回路、５２……高域透過フイルター、５３……
正値化回路、５４……２値化回路、５５……２値
化回路、５６……転炉プロセス、６１……光電変
換映像信号、６２……波長域毎の映像信号、６３
……色別面積量信号、６４……色別面積量２値化
信号、６５……色別面積量変化量２値化信号、６
６……鉱石・副材等投入信号、６７……スロツピ
ング検出信号、７０……供給タンク、７１……出
口弁、７２……受入れタンク、９０……吹込ノズ
ル、９１……外筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 転炉側壁に２以上の貫通孔を設け、少なくと
   も一方に光検出装置を設け、他方にスロツピング
   抑制材急速吹込装置を設け、前記光検出装置によ
   るスロツピング発生状況検出後長くとも15秒以内
   に、炉容トン当り１分間に0.3Kgを超える速度で
   スロツピング抑制材を炉内に吹込むことを特徴と
   する転炉操業方法。