JPS63227706A - 転炉滓化制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼の精錬においてスラグの滓化状況を検知し
制御する方法に関する。

〔従来技術〕

精錬炉、例えば転炉における溶鋼の精錬は転炉の炉口か
ら炉内にランスを鉛直挿入し、該ランスから純酸素ガス
を溶鋼に吹付けて溶鋼を攪拌しつつ説炭し又は炉底から
酸素ガスを吹込むとともに、更に転炉内に投入された造
滓剤が滓化して生成した熔融スラグとの反応によって展
燐、Ｎｌ＆硫作用を営ませ、さらに、炉底に設けた羽口
から酸素、窒素、アルゴン等のガスを炉内へ流入せしめ
、鋼浴に攪拌エネルギーを付与して攪拌させ、前記ラン
スからの純酸素ガスの吹付けと併せて複合的に税炭、騰
燐、醜硫をわせるものである。従ってスラグの滓化状況
の良否は精錬期間中の脱燐反応の進行状況に大きく影響
し、脱燐ｌｌｌ１ｌを的確に行うためには、スラグの滓
化制御を適正に行う必要がある。このため精錬期間中の
スラグ滓化状況の経時的且つ定量的検知が不可欠である
。而して従来のスラグ滓化検知はサブランスにより精錬
期間中間欠的にスラグをサンプリングし、スラグ中の各
成分濃度、侍にＦｅＯの濃度を分析することによってＦ
ｅＯ量の多少により滓化状況を検知する方法、及び酸素
吹錬中のランスの振動を計測し、スラグの揺動による運
動エネルギーをランスの振動エネルギーとして計測する
ことにより滓化状況を間接的に検知する方法（特開昭５
３−７７８１６号）等により行われていた。然るにこれ
らの方法は以下に示す如き難点を有する。即ち前者は間
欠的なデータしか得られず、またサンプル採取及びその
後の分析にある程度の時間を要するため、得られたデー
タは精錬反応の進行に追随し得す時間遅れが著しくて滓
化制御時点のスラグ滓化状況を表していない等、この方
法は燐濃度のダイナミック制御には通用し難い、後者は
間接的な滓化検知方法であるため検知精度が低く、特に
スラグ量を低く設定する転炉操業の場合及び複合吹錬操
業のように本来スラグ量が少ない場合等においてはラン
スとスラグとの接触がなくこの方法ではスラグの滓化状
況を検知し得ない。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上の如き検知方法の改善を図るべく、本発明者等は、
マイクロ波をスラグ面に投射し、反射したマイクロ波を
検出して投射波と反射波との混合波の振幅からスラグ面
での反射率を算出し、この反射率に基づいて滓化状況を
検知する方法を既に提案した（特開昭５７−１４０８１
２号）。

本発明は、上述の如き滓化検知方法を用いてスラグ滓化
の各種影響要素を制御する転炉滓化制御方法の提供を目
的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、転炉内のスラグ面にマイクロ波を投射し、ス
ラグ面から反射されたマイクロ波を検出してスラグ面で
のマイクロ波反射率を算出し、算出した反射率を予め設
定した基準値以下にすべく、上吹酸素量・ランス高さ・
底吹ガス流量・ダンパ開度・造滓剤投入の滓化影響要素
を単−的にまたは複合的に設定ｉ＃ＪｇＢすることを特
徴とする。

〔作用〕

本発明は、転炉内のスラグ面にマイクロ波を投射し、ス
ラグ面から反射されたマイクロ波を検出してスラグ面で
のマイクロ波の反射率を算出するとともに、算出した反
射率を、スラグ面での反射率と滓化状況との関連に基づ
き予め設定した基準値以下にすべく、スラグ滓化状況に
影響を与える各要素、即ち上吹酸素量・ランス高さ・底
吹ガス流量・ダンパ開度・造滓剤投入を単−的又は複合
的に設定制御し、吹錬期間中、良好な滓化状況を維持す
る。

〔実施例〕

以下、本発明方法をその実施例を示す図面に基づき詳述
する。

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図である。転
炉ｌはその上部開口の炉口１ａから酸素吹錬用のランス
２がその昇降駆動用モータ３によって鉛直方向に駆動挿
入せしめられ、ランス２から吹付けられる純酸素の流量
は、調節弁５０開度により決定される。また炉口上方は
フード１１により覆われていて、転炉精錬にて発生した
廃ガスがフード１１に案内されて廃ガス回収システム等
へ供給され、又はフード１１から廃棄されるようになっ
ている。　ＩＣは転炉精錬開始時に転炉内に装入された
溶銑及びスクラップ等の主原料がランス２からの酸素吹
錬等により精錬されつつある溶鋼であり、ｌｂは酸素吹
錬開始後転炉内に投入された石灰石。

生石灰、蛍石等の造滓剤が滓化して生成したスラグであ
る。

さらに転炉１底部には羽口４が設けられ、羽口４から酸
素、窒素、アルゴン等のガスを、その流量を調節する調
節弁１０を介して炉内へ流入せしめ、溶１１１ｃ及びス
ラグ１ｃからなる鋼浴を攪拌せしめ、税炭、脱燐、脱硫
反応をランス２がらの酸素吹付けと併せて複合的に行う
、また、転炉１上方には、蛍石、生石灰２石灰石の造滓
剤及び滓化鎮静剤、冷却剤等の副原料が種類別に貯蔵さ
れた貯蔵ホ。

バ（図示省略）及び各貯蔵ホッパから所要量の副材料を
切出り出す切出し装置９１．９２．・・・、９ｎ及び投
入用ホッパが設けられ、フード１１内部には、転炉１の
内部圧力を調節する調圧用ダンパ８を備える。

また、本発明方法においては転炉炉口１ａの上方にその
送受信方向を鉛直下方として、スラグ１ｂに向けてマイ
クロ波を投射すべくアンテナ６を設置する。このアンテ
ナ６の設置は、例えば転炉開口部の直上域におけるフー
ド１１に円筒状のジャケット７をその軸方向を鉛直にし
て貫入設置し、ジャケット７の上端にアンテナ６を取付
けることにより行う、なお転炉１からの火炎、粉塵、地
金飛散によるアンテナ６の損耗を防止し、また滓化検知
精度の悪化を回避するため、アンテナ６は水冷構造とし
、ジャケット７の内部はＮ２ガス等によりパージするの
が好ましい、アンテナ６は図示しない導波管、マイクロ
波回路２０を介してマイクロ波発生装置３０及び信号処
理装置４０からなるマイクロ波測定装置１３に接続され
ており、マイクロ波発生装置３０から発せられたマイク
ロ波はアンテナ６から転炉内のスラグ１ｂに向けて投射
され、スラグＩｂにて反射したマイクロ波はアンテナ６
にて受信され、マイクロ波回路２０にて投射波と反射波
との混合波が得られる。この混合波（うなり波）に関す
る信号は信号処理装置４０に入力されてスラグまでの距
離及びスラグ１ｂにおけるマイクロ波の反射率に相当す
る信号が得られ、これらの信号は制御回路１４に与えら
れ、スラグまでの距離によって補正したマイクロ波の反
射率を算出し、この反射率に基づき使用制御要素の制御
量を算出し、この算出値及び制御タイミング信号を設定
器１５へ送る。設定器１５は、与えられた算出値に基づ
き、各制御要素の操作量を関節する。

次に本発明方法による滓化状況の検知原理について説明
する。アンテナ６からスラグ１ｂに向けて投射されたマ
イクロ波はスラグｌｂにて反射した後アンテナ６に受信
される。一般に物体に対して投射されるマイクロ波を ｕ　１−　Ｕｌ　ｃｏｓ　　（ω１１）但し、Ｕｌ　：
投射波振幅 ω１　：投射波角周波数 ｔ：時間 と表わした場合、物体からの反射波ｕ２は下記のように
表わされる。

ｕ２−Ｕｌ　ｃｏｓ　　（６）２　ｔ　）但し、Ｕｌ　
：反射波振幅 ω２　：反射波角周波数 而して物体に対するマイクロ波の反射率ｋ（−ｕ２／ｕ
１）が物体の凹凸等の表面状態並びに物体の電気伝導度
及び密度等の物性により変化するため、反射率ｋを捉え
ることによって物体の表面状態及び性状を検知すること
ができる。ところで転炉精錬の進行につれて溶鋼湯面上
に浮遊しているスラグ１ｂの量が増大し、スラグｌｂが
フォーミング（ｆｏａｍｉｎｇ　）状態となりその表面
が泡立ってきた場合は、溶鋼と物性が異なるスラグの浴
深さが増加し、表面状態が変化するため、転炉内のスラ
グ１ｂの滓化状況もスラグ１ｂにマイクロ波を投射して
スラグｉｂにおけるマイクロ波の反射率ｋｆ−測定する
ことによって、滓化状況の進行を反射率にの減少として
検知することができる（第４図参照）。

本発明は上述の如き見地に立ってスラグにおけるマイク
ロ波反射率にとスラグ滓化状況との対応関係を求めてお
き、例えばスラグ滓化状況の良否をマイクロ波反射率が
基準値（第４図の一点鎖線）より低下するか否かで判定
するものである。なおこの反射率には前記混合波Ｐの振
幅に比例する電圧として捉えることができる。これは混
合波Ｐは投射波ｕ１及び反射波ｕ２から下記のように表
わされ、 Ｐ−’Ａ　（Ｕ了＋Ｕ３ ＋２Ｕ＋　Ｕ２ｃｏｓ　　（ω、−ω２）ｔ）投射波ｕ
１の振幅Ｕ１が一定である場合は、混合波Ｐの振幅Ｕ、
Ｕ２が反射波ｕ２の振幅Ｕ２に比例するので、反射率に
は混合波Ｐの振幅に対応するからである。

以下この反射率ｋを計測するためのマイクロ波回路２０
．マイクロ波発生装置３０及び信号処理装置４０につい
て更に具体的に説明する。第２図はこれら電気回路系を
模式的に示すブロック図である。

周波数変ｍ器３２からの変調信号を受けてマイクロ波発
振１３１カ角周波ｅ＃　１　　（６１ｔ　／　２　ｔｃ
　−１〜１０００ＧＨｚ　）程度のマイクロ波信号を出
力し、このマイクロ波信号はマイクロ波回路２０のマジ
ックＴ２１及びサーキュレータ２２を経てアンテナ６に
与えられ、アンテナ６からマイクロ波が発せられる。そ
してスラグ１ｂからの反射波はアンテナ６にて受信され
この反射波に係るマイクロ波信号はマイクロ波回路２０
のサーキュレータ２２に入力せしめられる。

マイクロ波回路２０は微弱な反射波信号を高感度で捉え
得べく構成されたものであって、マジックＴ２１゜サー
キュレータ２２．ミキサー２３および可変減衰器２４に
よるブリフジ回路からなるものであり、ミキサー２３に
て投射波信号と反射波信号とが混合され、混合波信号が
信号処理装置４０の前置増幅器４１に入力される。混合
波信号は前置増幅器４１にて増幅された後フィルタ４２
に入力せしめられ、ここで直流分、即ち％（Ｕ？　＋Ｕ
？　）等が除去された後波形整形回路４３に入力せしめ
られる。波形整形回路４３には変調発振器３２からマイ
クロ波の変調信号も入力されており、混合波信号は波形
整形回路４３にて整流され、平滑化されてその振幅Ｕ、
　Ｕ２に対応する電圧がレコーダ４４に出力され記録さ
れる。この混合波信号の振幅Ｕ、Ｕ２は投射波Ｕ、の振
幅Ｕ、が一定である場合は反射率ｋに比例するから、レ
コーダ４４に記録された混合波信号の振幅電圧によって
マイクロ波のスラグ１ｂにおける反射率ｋが捉えられる
。

以上の如き原理に基づき算出される反射率と滓化状況の
関係を説明する。第３図は横軸に吹錬時間を全吹錬期間
に対する百分率で表してとり、縦軸にマイクロ波反射率
をとって、吹錬期間中のマイクロ波反射率の変化をチャ
ージ■　（実線）及びチャージ■（破線）の２チヤージ
について示したグラフである。チャージＩはマイクロ波
反射率が吹錬の初期から減少傾向を示し、吹錬中期以後
は極めて低い値に安定しているのに対し、チャージ■は
マイクロ波反射率の減少が少なく、全吹錬期間に亘り高
値を保持している。而して従来、スラグの滓化状況の判
定指標とされていたスラグ中のＴ、Ｆｅの濃度（サブラ
ンス計測により間欠的に測定される）は、チャージｒに
ついては吹錬期間中高値を保持して滓化状況が良好であ
ったが、チャージ■はＴ、Ｆｅ濃度が低く滓化不良であ
った。即ち反射率が低いチャージ■はＴ、Ｆｅ濃度が高
く滓化良好、反射率が高いチャージ■はＴ、　Ｆｅ濃度
が低く滓化不良と、反射率と滓化状況との間には極めて
良い対応関係が得られた。

また第４図は横軸にマイクロ波反射率をとり、縦軸にス
ラグ中のＴ、Ｆｅ濃度をとって両者の関係を示したグラ
フである。図から明らかなようにマイクロ波反射率が一
点鎖線にて示した基準値以下になるとＴ、Ｆｅ濃度が増
大し、従ってスラグの滓化が良好に行われていることが
わかる。このようにマイクロ波反射率の大、小とスラグ
中の↑、Ｆｅ濃度の低、高従ってまた滓化状況の悪、良
とは極めて強い相関関係があり、吹錬期間中スラグにお
けるマイクロ波反射率を測定することにより、スラグの
滓化状況を経時的且つ定量的に検知することができる。

以上の如き反射率と滓化状況の関係に基づき、第４図に
一点鎖線で示す値を基準値としたバンファの吹錬制御方
法の一例を第５図に示す、制御はａ炭がほぼ進行した吹
錬中期以降でその滓化制御を行うものである。

また、各因子の制御方向を第１表に示す。

即ち、スラグ面でのマイクロ波反射率の算出値が基準値
より大きい場合、上吹酸素量の増加、ランス上昇による
ソフトブロー、ダンパ開度拡大による炉圧低減、底吹ガ
ス量増加による鋼浴の攪拌強度強化及び造滓剤の投入を
行つてスラグの滓化促進を図る０以上の如き制御の結果
、反射率は基準値以下に低減される。なお、各因子の制
御量は、予め一定の操作量を設定しておいても、また反
射率の偏差量に応じた操作量を算出して設定してもよく
、さらに吹錬進行に応じて、例えば吹錬末期には、より
滓化促進を図るべく、設定量または算出係数を変更する
等してもよい。

また、制御因子は前述の如くその全てを制御対象として
も、またそれらの内の一つまたはいくつかの組合せをａ
ｍ対象としてもよい。さらに、吹錬の進行に応じて組合
せを変更してもよい。

第６図は、制御因子の内の上吹酸素量及び造滓剤投入を
制御対象として用い、１５０を上底吹転炉において本発
明を実施した結果を示すグラフである。

またその溶製実績を第２表に示す。

第　　２　　表 （１１位は重量％） 第２表に明らかな如く、税燐が通正に行われた、略目標
値に等しい吹錬結果が得られた。

また、各制御因子の組合せ及び制御量を決定する場合、
その制御因子が吹錬に及ぼし得る下達の如き影響を考慮
する。即ち、滓化の促進には５つの制御因子の内、上吹
酸素量の増加及び造滓剤投入が効果が大きいが、上吹酸
素が純酸素ガスであるため、大量に用いることは吹錬経
費を増大させ、また、造滓剤を過多に投入すると、鋼浴
の温度低下をもたらし、炉内反応の低下を招く恐れがあ
る。

従って、上吹ｉ！！！素増加量及び造滓剤投入量は一定
量以上行わずに、他の制御因子を組合せて複合的制御を
行うことが望ましい。

なお本実施例では、吹錬期間中、基準値を第４図に一点
鎖線にて示す如き一定値に設定した場合につき詳述した
が、第５図及び第６図に一点鎖線で示す如く、吹錬末期
において基準値を下げる等、その値を吹錬進行に応じて
変更してもよい。

〔効果〕

本発明方法は、マイクロ波を用いて検知したマイクロ波
反射率と予め設定した基準値とに基づき滓化状況を判定
し、この判定結果に基づいて上吹酸素量・ランス高さ・
底吹ガス流量・ダンパ開度・造滓剤投入の滓化に影響す
る因子の調節量を単一的または複合的に設定し、滓化状
況を柔軟に制御することによって、吹錬の効率低下を招
くことなく良好な滓化状況を維持し、吹錬経費の増大を
抑えるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する転炉の模式図、第２図は
マイクロ波測定装置の回路例示図、第３図は、２種類の
吹錬条件における吹錬時間と反射率との関係を示すグラ
フ、第４図は反射率とＴ、Ｆｅ濃度との関係を示すグラ
フ、第５図及び第６図制御実施例の経通を示すグラフで
ある。 １・・・転炉　１ａ・・・炉口　１ｂ・・・スラグ　Ｉ
Ｃ・・・溶鋼２・・・ランス　３・・・昇降駆動モータ
　４・・・羽口５・・・調節弁　６・・・アンテナ　７
・・・ジャケット８・・・ダンパ　ｌＯ・・・調節弁　
１３・・・マイクロ波測定装置　１４・・・制御回路　
１５・・・設定器　９１．９２．・・・９ｎ・・・切出
し装置 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫第　４　面 第　５ｆ！１ 纂　Ｇ　記

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、転炉内のスラグ面にマイクロ波を投射し、スラグ面
   から反射されたマイクロ波を検出してスラグ面でのマイ
   クロ波反射率を算出し、算出した反射率を予め設定した
   基準値以下にすべく、上吹酸素量・ランス高さ・底吹ガ
   ス流量・ダンパ開度・造滓剤投入の滓化影響要素を単一
   的にまたは複合的に設定制御することを特徴とする転炉
   滓化制御方法。