JP2002146426A - 溶鋼放射測温方法 - Google Patents
溶鋼放射測温方法Info
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- JP2002146426A JP2002146426A JP2000335397A JP2000335397A JP2002146426A JP 2002146426 A JP2002146426 A JP 2002146426A JP 2000335397 A JP2000335397 A JP 2000335397A JP 2000335397 A JP2000335397 A JP 2000335397A JP 2002146426 A JP2002146426 A JP 2002146426A
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- Radiation Pyrometers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐火物容器壁のノズルを通して溶鋼の放射測
温を行う方法において、観察窓の汚れ進行等による放射
温度計の誤差をオンラインで校正しながら連続測温を行
うこと。 【解決手段】 溶鋼精錬炉の耐火物容器の炉底観測ノズ
ルに取り付けた放射温度計で溶鋼温度を連続的に測定す
る。耐火物容器上方開口部か熱電対を間欠的に溶鋼に浸
漬させ瞬時測温を行う。熱電対測温を実施した直後、熱
電対温度を真として、観察窓の透過率変化を把握する。
最新の透過率の値で放射温度計の指示温度を補正しなが
ら連続測温を行う。
温を行う方法において、観察窓の汚れ進行等による放射
温度計の誤差をオンラインで校正しながら連続測温を行
うこと。 【解決手段】 溶鋼精錬炉の耐火物容器の炉底観測ノズ
ルに取り付けた放射温度計で溶鋼温度を連続的に測定す
る。耐火物容器上方開口部か熱電対を間欠的に溶鋼に浸
漬させ瞬時測温を行う。熱電対測温を実施した直後、熱
電対温度を真として、観察窓の透過率変化を把握する。
最新の透過率の値で放射温度計の指示温度を補正しなが
ら連続測温を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐火物容器内の高
温溶融金属の温度を測定する方法に関し、特に、転炉な
どの精錬炉を対象とし、溶鋼温度を放射測温法により非
接触で連続的に測定する方法に関する。
温溶融金属の温度を測定する方法に関し、特に、転炉な
どの精錬炉を対象とし、溶鋼温度を放射測温法により非
接触で連続的に測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】転炉プロセスでは、上工程の高炉あるい
はスクラップ溶解炉で製造された溶銑に酸素などのガス
を吹き込み、炭素などの特定元素を選択的に除去する精
錬処理と、酸化による発熱反応で高温溶鋼を作り出す処
理が施される。この際、溶鋼温度はプロセス制御と冶金
的な品質制御の両面で重要な指標となる。従って、温度
を正確に把握して、鋼種ごとに定められた温度推移パタ
ーンにコントロールする必要がある。精錬炉では１回の
チャージで数十から数百トンの溶鋼が処理される。上工
程から搬送容器で運ばれてくる溶銑を精錬炉の耐火物容
器に流し込み、精錬が終了すると耐火物容器を傾動して
溶鋼を排出し、引き続いて次チャージの溶銑を装入する
という順序で精錬処理が繰り返される。
はスクラップ溶解炉で製造された溶銑に酸素などのガス
を吹き込み、炭素などの特定元素を選択的に除去する精
錬処理と、酸化による発熱反応で高温溶鋼を作り出す処
理が施される。この際、溶鋼温度はプロセス制御と冶金
的な品質制御の両面で重要な指標となる。従って、温度
を正確に把握して、鋼種ごとに定められた温度推移パタ
ーンにコントロールする必要がある。精錬炉では１回の
チャージで数十から数百トンの溶鋼が処理される。上工
程から搬送容器で運ばれてくる溶銑を精錬炉の耐火物容
器に流し込み、精錬が終了すると耐火物容器を傾動して
溶鋼を排出し、引き続いて次チャージの溶銑を装入する
という順序で精錬処理が繰り返される。
【０００３】現在一般的に使われている溶鋼測温方法
は、貴金属熱電対を感温素子とした測温プローブを耐火
物容器上部から溶鋼内に浸漬する方法である。この方法
は、信頼性の高い測温が行えるが、浸漬後に熱電対がす
ぐに溶損断線するため、測定が間欠的にならざるを得
ず、測温プローブの着脱には少なくとも数分間の時間を
要するので、十分な精錬制御が行えないことがある。さ
らに、貴金属熱電対を測定ごとに使い捨てるので、その
コストがかかるといった問題がある。
は、貴金属熱電対を感温素子とした測温プローブを耐火
物容器上部から溶鋼内に浸漬する方法である。この方法
は、信頼性の高い測温が行えるが、浸漬後に熱電対がす
ぐに溶損断線するため、測定が間欠的にならざるを得
ず、測温プローブの着脱には少なくとも数分間の時間を
要するので、十分な精錬制御が行えないことがある。さ
らに、貴金属熱電対を測定ごとに使い捨てるので、その
コストがかかるといった問題がある。
【０００４】熱電対にかわり連続測温を可能にする方法
として、溶鋼が発する熱放射光の強度を測定して温度を
求める、いわゆる放射測温を行う方法が考えられてい
る。例えば、特開平１１−２８１４８５号公報で提案さ
れている方法がこれに相当する。耐火物容器の溶鋼表面
にはスラグとよばれる溶融酸化物が浮遊していて、容器
上方から溶鋼を直接観察することはできない。そこで、
精錬炉の耐火物容器に直線的に貫通した観察ノズルを設
け、ノズル内に不活性ガスを圧入して溶鋼側へ噴出させ
て溶鋼の進入を防ぎつつ、溶鋼界面を観察する方法で放
射測温を行う。
として、溶鋼が発する熱放射光の強度を測定して温度を
求める、いわゆる放射測温を行う方法が考えられてい
る。例えば、特開平１１−２８１４８５号公報で提案さ
れている方法がこれに相当する。耐火物容器の溶鋼表面
にはスラグとよばれる溶融酸化物が浮遊していて、容器
上方から溶鋼を直接観察することはできない。そこで、
精錬炉の耐火物容器に直線的に貫通した観察ノズルを設
け、ノズル内に不活性ガスを圧入して溶鋼側へ噴出させ
て溶鋼の進入を防ぎつつ、溶鋼界面を観察する方法で放
射測温を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した溶鋼温度を放
射測温で測定する方法は、非接触でかつ連続的な測定が
できる優れた特徴を有しているので、より正確な精錬制
御が可能である。ところが、ノズルの観察端には高圧で
吹き込まれるパージガスを遮へいする耐圧ガラス窓を取
り付ける必要があり、放射温度計はこの耐圧窓を通して
観察するので、耐圧窓が汚れると観測される放射光が減
衰して測定誤差を生じる。当然ながら、パージガスの清
純度が窓の汚れに大きく影響するするので、途中の配管
に粉塵除去フィルタ等を設置するか、あるいはガラス表
面に粉塵が吹き溜まりにくいガス流となるような機械構
造とするなどといった工夫を施している。
射測温で測定する方法は、非接触でかつ連続的な測定が
できる優れた特徴を有しているので、より正確な精錬制
御が可能である。ところが、ノズルの観察端には高圧で
吹き込まれるパージガスを遮へいする耐圧ガラス窓を取
り付ける必要があり、放射温度計はこの耐圧窓を通して
観察するので、耐圧窓が汚れると観測される放射光が減
衰して測定誤差を生じる。当然ながら、パージガスの清
純度が窓の汚れに大きく影響するするので、途中の配管
に粉塵除去フィルタ等を設置するか、あるいはガラス表
面に粉塵が吹き溜まりにくいガス流となるような機械構
造とするなどといった工夫を施している。
【０００６】ところが、発明者らの経験では、パージガ
ス中にごく微量含まれる微細な粉塵やミスト等がガラス
表面に付着して、早いときには数時間また遅くとも数日
間の連続使用のうちに透過率が徐々に低下し、１０℃以
上の誤差（ドリフト）を生じる。この対策として、操業
者が定期的に観測ノズルからガラス窓を外して清掃する
方法が考えられるが、非常に手間がかかる。さらに、精
錬中は溶鋼スプラッシュ飛散などの危険性から精錬炉に
寄り付くことはできず、チャージ間であっても生産が過
密な時は清掃作業時間が確保できないことがある。この
とき、放射温度計は実際よりも低い温度を出力するが、
測温中はガラス窓透過率変化を外部から知ることが出来
ないので、測温指示値のドリフト量を定量的に把握する
ことはできないという問題があった。
ス中にごく微量含まれる微細な粉塵やミスト等がガラス
表面に付着して、早いときには数時間また遅くとも数日
間の連続使用のうちに透過率が徐々に低下し、１０℃以
上の誤差（ドリフト）を生じる。この対策として、操業
者が定期的に観測ノズルからガラス窓を外して清掃する
方法が考えられるが、非常に手間がかかる。さらに、精
錬中は溶鋼スプラッシュ飛散などの危険性から精錬炉に
寄り付くことはできず、チャージ間であっても生産が過
密な時は清掃作業時間が確保できないことがある。この
とき、放射温度計は実際よりも低い温度を出力するが、
測温中はガラス窓透過率変化を外部から知ることが出来
ないので、測温指示値のドリフト量を定量的に把握する
ことはできないという問題があった。
【０００７】本発明は、このような問題点に対して考案
されたものであり、耐火物壁の観察ノズルを通じて溶鋼
温度を連続測定する方法において、観察窓ガラスあるい
は放射温度計受光レンズなどを含む光学系の含む汚れに
よる測定値のドリフトをオンラインで校正して、長期間
絶対精度が維持できて、かつ保守が容易な溶鋼測温を実
現する方法を提供することを目的とする。
されたものであり、耐火物壁の観察ノズルを通じて溶鋼
温度を連続測定する方法において、観察窓ガラスあるい
は放射温度計受光レンズなどを含む光学系の含む汚れに
よる測定値のドリフトをオンラインで校正して、長期間
絶対精度が維持できて、かつ保守が容易な溶鋼測温を実
現する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の目的を
達成する方法として、溶鋼精錬炉の耐火物容器の底部に
炉内に貫通した観察ノズルを設け、前記観察ノズルに不
活性ガスを吹き込み溶鋼端から噴出させてノズル内への
溶鋼の進入を防止し、観察ノズルを通して溶鋼の温度を
放射測温により連続測定すると共に、炉上開口部から消
耗型熱電対を溶鋼に間欠的に浸漬し、熱電対の測温値に
基づき前記放射温度計の測温値を補正して連続測温する
ことを特徴とする。
達成する方法として、溶鋼精錬炉の耐火物容器の底部に
炉内に貫通した観察ノズルを設け、前記観察ノズルに不
活性ガスを吹き込み溶鋼端から噴出させてノズル内への
溶鋼の進入を防止し、観察ノズルを通して溶鋼の温度を
放射測温により連続測定すると共に、炉上開口部から消
耗型熱電対を溶鋼に間欠的に浸漬し、熱電対の測温値に
基づき前記放射温度計の測温値を補正して連続測温する
ことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例を説明する。図１は本発明方法に基づく測温装
置を取り付けた精錬炉を示している。耐火物容器１内に
は溶鋼２が装入されており、底吹き吹錬ノズル７および
図示を省略した上吹きランスから酸素等の精錬ガスが溶
鋼に吹き込まれる。観察ノズル３は耐火物容器１の底壁
に設けられていて、観察ノズル３内には吹錬とは別に不
活性ガスであるＡｒあるいはＮ2 のパージガスが常時一
定流量で吹き込まれている。観察ノズル周辺のより詳し
い構成は図２に示す。放射温度計４は耐圧窓（ガラス）
１２越しにノズル先端の溶鋼界面を観察して測温を行
う。耐火物容器を形成する耐火物１３の外表面の鉄皮１
４からの輻射熱と現場に浮遊するダストから保護するた
め放射温度計４は空冷機構を備えた防塵・防熱ケース１
１に収納されている。尚、本実施例では放射温度計４を
観察ノズル３に直接取り付ける方式であるが、放射光を
光ファイバで受光して観察ノズルから離れた場所に設置
した放射温度計に導く構成であっても原理的には同一で
ある。観察ノズルには内径１０mmφのステンレス製パイ
プを使用した。
の実施例を説明する。図１は本発明方法に基づく測温装
置を取り付けた精錬炉を示している。耐火物容器１内に
は溶鋼２が装入されており、底吹き吹錬ノズル７および
図示を省略した上吹きランスから酸素等の精錬ガスが溶
鋼に吹き込まれる。観察ノズル３は耐火物容器１の底壁
に設けられていて、観察ノズル３内には吹錬とは別に不
活性ガスであるＡｒあるいはＮ2 のパージガスが常時一
定流量で吹き込まれている。観察ノズル周辺のより詳し
い構成は図２に示す。放射温度計４は耐圧窓（ガラス）
１２越しにノズル先端の溶鋼界面を観察して測温を行
う。耐火物容器を形成する耐火物１３の外表面の鉄皮１
４からの輻射熱と現場に浮遊するダストから保護するた
め放射温度計４は空冷機構を備えた防塵・防熱ケース１
１に収納されている。尚、本実施例では放射温度計４を
観察ノズル３に直接取り付ける方式であるが、放射光を
光ファイバで受光して観察ノズルから離れた場所に設置
した放射温度計に導く構成であっても原理的には同一で
ある。観察ノズルには内径１０mmφのステンレス製パイ
プを使用した。
【００１０】放射温度計４の出力信号は連続的に小型計
算機８（ここではパソコンを使用した）に入力される。
一方、耐火物容器１の開口部上方には熱電対５を上下動
させるための昇降装置６が設置されている。測定者の指
示があると昇降装置６は熱電対５を下降させ溶鋼に浸漬
させる。熱電対は数秒で溶損断線するが、その直前の瞬
時温度が小型計算機８に取り込まれる。すなわち、小型
計算機８には、放射温度計４が連続的に出力する時系列
温度データと、ある時刻での熱電対５からの瞬時温度デ
ータが入力される。熱電対は溶鋼に直接接触して測温す
るので常に正確な温度指示値を与える。これに対して、
放射温度計は前述した如くパージガスにごく微量含まれ
る粉塵、ミストの付着によって観察窓の汚れが進行し
て、実際の温度より低い値を出力する。よって、熱電対
の指示温度から耐圧窓の透過率変化を考慮して放射温度
計の校正を行う。以下その具体的手順を述べる。
算機８（ここではパソコンを使用した）に入力される。
一方、耐火物容器１の開口部上方には熱電対５を上下動
させるための昇降装置６が設置されている。測定者の指
示があると昇降装置６は熱電対５を下降させ溶鋼に浸漬
させる。熱電対は数秒で溶損断線するが、その直前の瞬
時温度が小型計算機８に取り込まれる。すなわち、小型
計算機８には、放射温度計４が連続的に出力する時系列
温度データと、ある時刻での熱電対５からの瞬時温度デ
ータが入力される。熱電対は溶鋼に直接接触して測温す
るので常に正確な温度指示値を与える。これに対して、
放射温度計は前述した如くパージガスにごく微量含まれ
る粉塵、ミストの付着によって観察窓の汚れが進行し
て、実際の温度より低い値を出力する。よって、熱電対
の指示温度から耐圧窓の透過率変化を考慮して放射温度
計の校正を行う。以下その具体的手順を述べる。
【００１１】熱電対の間欠測定を実行したときの指示温
度をＴt とし、同時刻の放射温度計の指示温度をＴr と
する。耐圧窓１２の透過率αは、両者の指示温度を温度
と放射輝度を関係付けるウィーンの式に代入して、 α＝ exp（−Ｃ2 ／λ／Ｔr ）／ exp（−Ｃ2 ／λ／Ｔt ） （１） ここで、Ｃ2 ：プランクの第２定数 λ：放射温度計の測定波長 と表現される。
度をＴt とし、同時刻の放射温度計の指示温度をＴr と
する。耐圧窓１２の透過率αは、両者の指示温度を温度
と放射輝度を関係付けるウィーンの式に代入して、 α＝ exp（−Ｃ2 ／λ／Ｔr ）／ exp（−Ｃ2 ／λ／Ｔt ） （１） ここで、Ｃ2 ：プランクの第２定数 λ：放射温度計の測定波長 と表現される。
【００１２】小型計算機８は熱電対測温を実施した直後
に（１）式より透過率αの演算を自動で実行するようプ
ログラムされている。透過率αの値がそれまでの連続測
温に使用していた値と等しければ、ガラス汚れが進行し
なかったと判断でき、引き続きその値を使用する。これ
に対して、透過率αが変化している場合は、その後の放
射温度計の出力温度に新しい透過率αに基づく以下の補
正を施す。すなわち、精錬中の放射温度計の指示温度が
Ｔr と、透過率αを考慮した正確な温度Ｔr′との間に
は以下の関係式が成立する。 exp（−Ｃ2 ／λ／Ｔr′）＝α× exp（−Ｃ2 ／λ／Ｔr ） （２） （２）式をＴr′について解くと、 Ｔr′＝（Ｃ2 ／λ）×〔１／｛ logα＋（Ｃ2 ／λ／Ｔr ）｝〕 （３） となる。
に（１）式より透過率αの演算を自動で実行するようプ
ログラムされている。透過率αの値がそれまでの連続測
温に使用していた値と等しければ、ガラス汚れが進行し
なかったと判断でき、引き続きその値を使用する。これ
に対して、透過率αが変化している場合は、その後の放
射温度計の出力温度に新しい透過率αに基づく以下の補
正を施す。すなわち、精錬中の放射温度計の指示温度が
Ｔr と、透過率αを考慮した正確な温度Ｔr′との間に
は以下の関係式が成立する。 exp（−Ｃ2 ／λ／Ｔr′）＝α× exp（−Ｃ2 ／λ／Ｔr ） （２） （２）式をＴr′について解くと、 Ｔr′＝（Ｃ2 ／λ）×〔１／｛ logα＋（Ｃ2 ／λ／Ｔr ）｝〕 （３） となる。
【００１３】小型計算機８が時々刻々算出する温度Ｔ
r′の値は表示装置９（ここではモニタ画面）に表示さ
れ、操業オペレータが精錬ガス種類や流量切り替え判断
といった精錬制御の指標として活用する。さらに、この
連続温度データを上位計算機に伝送し、操業管理に利用
することも出来る。
r′の値は表示装置９（ここではモニタ画面）に表示さ
れ、操業オペレータが精錬ガス種類や流量切り替え判断
といった精錬制御の指標として活用する。さらに、この
連続温度データを上位計算機に伝送し、操業管理に利用
することも出来る。
【００１４】
【発明の効果】本発明は以上のようにして、溶鋼を放射
測温により測定する際に観察窓の汚れ等により生じる誤
差をオンラインで補正することができる。従って、長期
間にわたり測温の精度を維持できるので、溶鋼精錬のよ
り正確な品質制御が行えるようになる。また別の面で
は、従来頻繁に観測窓を取り外して清掃する作業が必要
であったが、その頻度を大幅に減らすことができるとい
う保守上のメリットも期待できる。
測温により測定する際に観察窓の汚れ等により生じる誤
差をオンラインで補正することができる。従って、長期
間にわたり測温の精度を維持できるので、溶鋼精錬のよ
り正確な品質制御が行えるようになる。また別の面で
は、従来頻繁に観測窓を取り外して清掃する作業が必要
であったが、その頻度を大幅に減らすことができるとい
う保守上のメリットも期待できる。
【図１】本発明を溶鋼精錬炉の測温に適用した場合の一
実施例を簡潔に示した構成図。
実施例を簡潔に示した構成図。
【図２】図１における観察ノズル周辺の細部構造を説明
するための図。
するための図。
１：耐火物容器 ２：溶鋼 ３：観察ノズル ４：放射温度計 ５：熱電対 ６：昇降装置 ７：吹錬ノズル ８：小型計算機 ９：表示装置 １１：防塵・防熱ケース １２：耐圧窓 １３：耐火物 １４：鉄皮
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｋ 15/00 Ｇ０１Ｋ 15/00
Claims (1)
- 【請求項１】 溶鋼精錬炉の耐火物容器の底部に炉内に
貫通した観察ノズルを設け、前記観察ノズルに不活性ガ
スを吹き込み溶鋼端から噴出させてノズル内への溶鋼の
進入を防止し、観察ノズルを通して溶鋼の温度を放射測
温により連続測定すると共に、炉上開口部から消耗型熱
電対を溶鋼に間欠的に浸漬し、熱電対の測温値に基づき
前記放射温度計の測温値を補正して連続測温することを
特徴とした溶鋼放射測温方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335397A JP2002146426A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 溶鋼放射測温方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335397A JP2002146426A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 溶鋼放射測温方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002146426A true JP2002146426A (ja) | 2002-05-22 |
Family
ID=18811150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000335397A Pending JP2002146426A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 溶鋼放射測温方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002146426A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017075783A (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属溶湯の温度推定方法 |
| CN108165700A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-06-15 | 北京科技大学 | 一种安装于转炉底部的测温喷枪及使用方法 |
-
2000
- 2000-11-02 JP JP2000335397A patent/JP2002146426A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017075783A (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属溶湯の温度推定方法 |
| CN108165700A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-06-15 | 北京科技大学 | 一种安装于转炉底部的测温喷枪及使用方法 |
| CN108165700B (zh) * | 2018-03-02 | 2023-06-02 | 北京科技大学 | 一种安装于转炉底部的测温喷枪及使用方法 |
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|---|---|---|---|
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081111 |