JP2005315777A - Spark radiation measurement method and apparatus therefor - Google Patents

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Akiyoshi Honda
昭芳 本田
Yukio Arai
幸雄 新井
Takeo Yamada
健夫 山田
Takeshi Yamamoto
猛 山本
Koichi Matsumoto
幸一 松本
Tomei Cho
東明 趙
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely detect a change in the constituent of molten iron accommodated in a container, such as a converter and a pan, even if the level of incident light from the tip of a lance greatly fluctuates by disturbance factors. <P>SOLUTION: In a top-blown blowing method, the radiation light luminance of radiation light generated by sparks generated at the lower portion of an acid sending hole at the lower end of a lance is measured via the lance, and a change in the constituent of molten iron is detected from the time change in the radiation light luminance. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、製鉄工場における転炉や鍋に収容されている溶銑に対してランスを介して酸素を吹き付けることによって、この溶銑の成分(組成)を目標成分(組成)に調整する上吹吹錬プロセス(工程)に係わり、特に、ランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光を測定する火点放射計測方法、及び火点放射計測装置に関する。   The present invention relates to the top blowing method in which the component (composition) of the hot metal is adjusted to the target component (composition) by blowing oxygen through the lance to the hot metal contained in the converter or pan in the steel factory. More particularly, the present invention relates to a hot spot radiation measuring method and a hot spot radiation measuring apparatus for measuring radiation emitted from a fire spot generated below an acid feed hole at the lower end of a lance.

転炉は、高炉から供給される銑鉄(溶銑)と別途準備されるスクラップ等を主原料とし、これに、石灰等の副原料を加えたのち、上方からランスを介して酸素を吹き付け、溶銑内部に含まれる珪素Siや炭素C等の鉄以外の物質を酸化によって除去し、目標成分(組成)と温度とを有した鋼を精錬して出鋼して、次の鋳造工程へ供給する機能を有している。また、鍋は、転炉に供給される溶銑に対する予備処理を実施している。   The converter uses pig iron (hot metal) supplied from the blast furnace and scraps separately prepared as a main raw material. After adding auxiliary raw materials such as lime to this, oxygen is blown from above through a lance, A function that removes substances other than iron such as silicon Si and carbon C contained in steel by oxidation, refines steel with the target component (composition) and temperature, and supplies it to the next casting process. Have. Moreover, the pan is performing the preliminary process with respect to the hot metal supplied to a converter.

このような機能を有した転炉や鍋の実際の運転(操業)において、この転炉や鍋に収容された溶銑に対する吹錬プロセス(工程)期間中において、溶銑に対する断続的なサンプリング実施による溶銑成分、温度の計測を行うことは可能である。   In the actual operation (operation) of the converter and pan having such functions, the hot metal by intermittent sampling of the hot metal during the blowing process (process) for the hot metal contained in the converter and pan It is possible to measure components and temperature.

しかし、実際に酸素を吹き付ける吹錬中における溶銑成分の連続的なモニタは困難なため、吹錬開始前の溶銑の成分、温度、溶銑量等と、ランスからの送酸量、ランス位置、送酸時間等から吹錬中の溶銑成分を計算、推定し、運転終了時の溶銑成分が所定の目標成分になるように運転の制御を行い、所定の目標成分に到達したと判断された時点で吹錬を終了している。   However, since it is difficult to continuously monitor the hot metal components during blowing with oxygen, it is difficult to continuously monitor the hot metal components, temperature, hot metal amount, etc. Calculate and estimate the hot metal component being blown from the acid time, etc., control the operation so that the hot metal component at the end of the operation becomes a predetermined target component, and when it is determined that the predetermined target component has been reached Blowing has ended.

このため、吹錬終了時の推定溶銑成分に対して、実際の溶銑成分にはバラツキが発生し、必ずしも想定した目標成分にならず、追加吹錬の実施や成分調整、或いは次工程での処理負荷の増加が発生し、運転時間の増加、運転費用の増加を招いている。   For this reason, the actual hot metal component varies with respect to the estimated hot metal component at the end of blowing, and it does not necessarily become the assumed target component, but additional blowing is performed, component adjustment, or processing in the next process An increase in load occurs, resulting in an increase in operating hours and operating costs.

これに対して、吹錬実施中の溶銑成分等をオンラインで連続的に計測し運転を適切に制御する試みが提案されている。   On the other hand, an attempt to appropriately control the operation by continuously measuring hot metal components and the like during the blowing operation online has been proposed.

転炉や鍋等の容器内の溶銑の成分を直接オンラインで計測する方法として、特許文献1において、レーザビーム等を容器内の溶銑(溶融金属)に照射して、それに伴う発光の分光分析を行うことにより溶銑成分を計測する手法が提唱されている。   As a method for directly measuring the components of hot metal in containers such as converters and pans online, Patent Document 1 irradiates the hot metal (molten metal) with a laser beam or the like and performs spectroscopic analysis of the emitted light. A technique for measuring the hot metal component by performing it has been proposed.

また、特許文献2において、レーザ光を用いず、送酸ランスの下方(前方)に生成される火点からの発光(放射光)を分光分析して、この分析結果に基づいて溶銑成分を推定する法が提案されている。   Further, in Patent Document 2, light emission (radiated light) from a fire point generated below (front) the acid lance is not spectrally analyzed, but the hot metal component is estimated based on the analysis result. A method to do this has been proposed.

さらに、ランスや炉体(炉底等)ノズル等を介して、溶銑自体からの放射光を計測して、溶銑温度をオンラインで計測する方法も、特許文献3に提案されている。
特開昭58―102137号公報 特開昭62−67430号公報 特開昭62−226025号公報
Further, Patent Document 3 proposes a method of measuring the molten metal temperature online by measuring the radiated light from the molten iron itself via a lance, a furnace body (furnace bottom, etc.) nozzle, or the like.
JP 58-102137 A JP-A-62-67430 JP-A-62-226025

しかしながら上述した各オンラインで転炉や鍋等の容器内に収容された溶銑の成分を、直接的又は間接的に測定する各手法においてもまだ改良すべき次のような課題があった。   However, the following problems still need to be improved in each method for directly or indirectly measuring the components of the hot metal contained in a vessel such as a converter or a pan on-line.

すなわち、特許文献2に記載された火点放射光の分光分析手法においては、ランス内に光ファイバを装入し、ランス先端から入射するランスの下方(前方)に生成される火点からの発光を検出して、炉外の分光分析装置等に伝播し、検出光の分光分析を行う。   That is, in the spectroscopic analysis method of fire point radiation light described in Patent Document 2, an optical fiber is inserted into the lance, and light emission from the fire point generated below (front) the lance incident from the tip of the lance. Is transmitted to a spectroscopic analyzer outside the furnace and the spectroscopic analysis of the detection light is performed.

しかし、ランス先端からの入射光のレベルは、例えばランス先端の送酸孔部へのスラグ、メタルの付着やヒューム(煙)の発生等の外乱要因により大きく変動し、この火点放射光に対する安定した計測、分析を行うのは困難である。また、溶銑の正確な成分分析を実施する為には溶銑の正確な温度等の情報も必要であり、入射光のレベル変動が大きいと、この点からも運転(操業)中に連続して正確な成分分析を行うのは困難である。   However, the level of incident light from the tip of the lance varies greatly due to disturbance factors such as slag, metal adhesion, and generation of fumes (smoke) at the lance tip. It is difficult to perform measurement and analysis. In addition, accurate component analysis of the hot metal also requires information such as the exact temperature of the hot metal, and if the level fluctuation of the incident light is large, it will be accurate continuously during operation (operation). It is difficult to perform a simple component analysis.

さらに、特許文献2に記載された火点放射光の分光分析手法においては、ランス内への光ファイバの装入、敷設が必要であるため、ランスの構造が複雑となり、ランスの施設内への組込みが複雑化し、保守管理が煩雑になる懸念がある。   Furthermore, in the spectroscopic analysis method of the fire point radiation light described in Patent Document 2, since it is necessary to install and lay an optical fiber in the lance, the structure of the lance becomes complicated, and the lance is installed in the facility. There is a concern that integration will become complicated and maintenance management will become complicated.

さらに、特許文献3に記載されたランスや炉体ノズル等を介して溶銑からの放射光を計測し、温度を計測(算出)する方法や、特許文献1に記載されたレーザビーム等を容器内の溶銑に照射する方法に関しても、同様の問題点や、溶銑の実効放射率の変動により温度が変動する為、溶銑の正確な温度を計測することは困難であるという問題がある。   Furthermore, a method of measuring the radiation light from the hot metal via a lance or furnace body nozzle described in Patent Document 3 and measuring (calculating) the temperature, or a laser beam described in Patent Document 1 in the container The method of irradiating the hot metal also has the same problems and the problem that it is difficult to measure the exact temperature of the hot metal because the temperature fluctuates due to fluctuations in the effective emissivity of the hot metal.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、たとえ、ランス先端からの入射光のレベルが外乱要因により大きく変動したとしても、転炉や鍋等の容器内に収容された溶銑の成分の変化をオンラインで精度よく検出でき、脱珪、脱炭反応等の吹錬プロセスの進行状態を推定すること、脱珪、脱炭反応の開始、終了や、反応速度の変化等の特定条件への到達、通過等を精度よく検出することができる火点放射計測方法及び火点放射計測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and even if the level of incident light from the tip of the lance fluctuates greatly due to disturbance factors, the hot metal contained in a vessel such as a converter or a pan is used. Changes in components can be accurately detected online, estimating the progress of blowing processes such as desiliconization and decarburization reactions, and specific conditions such as the start and end of desiliconization and decarburization reactions, and changes in reaction rates It is an object of the present invention to provide a hot spot radiation measuring method and a hot spot radiation measuring apparatus capable of accurately detecting arrival, passage, etc.

上記課題を解消するために本発明の火点放射計測方法は、上吹吹錬法において、送酸を行うランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の放射光輝度をランスを介して計測し、この放射光輝度の時間変化から溶銑の成分の変化を検出する。   In order to solve the above-mentioned problem, the hot spot radiation measuring method of the present invention, in the upper blowing method, provides the radiant brightness of the radiated light emitted from the fire point generated below the feed hole at the lower end of the lance that feeds acid. Measurement is performed through a lance, and a change in the hot metal component is detected from the time change of the radiant light luminance.

先ず、このように構成された火点放射計測方法において、ランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の放射光輝度を計測し、この放射光輝度の時間変化から溶銑の成分の変化を検出できる動作原理を説明する。   First, in the hot spot radiation measuring method configured as described above, the radiant brightness of the radiated light emitted from the fire point generated below the acid hole at the lower end of the lance is measured, and the time variation of the radiant light brightness is used to measure the hot metal. An operation principle capable of detecting a change in component will be described.

火点の放射光は、ランスから供給される酸素により発生する脱珪、脱炭反応等の燃焼、発熱に伴い放射され、その放射光輝度は、火点での脱珪、脱炭の反応状態により変化する。   Synchrotron radiation at the hot spot is emitted along with combustion and heat generation such as desiliconization and decarburization reactions generated by oxygen supplied from the lance, and the radiant brightness is the reaction state of desiliconization and decarburization at the flashpoint. It depends on.

火点からの放射光輝度は溶銑、溶鋼の状態(温度、重量等)やランスからの送酸条件等によっても変化するが、放射光輝度の時間的な変化、すなわち、放射光輝度の時間推移パターンの変化(吹錬開始時における放射光輝度一定の状態から吹錬中途時における輝度が減少又は増加する状態への変化、吹錬終了時における減少又は増加状態から放射光輝度一定状態への変化等)は、主に火点における反応効率により定まると考えられる。   The radiant brightness from the hot spot varies depending on the state of the hot metal, molten steel (temperature, weight, etc.) and the conditions of acid delivery from the lance, but the temporal change of the radiant brightness, that is, the temporal transition of the radiant intensity. Pattern change (change from a constant radiant brightness at the start of blowing to a state where the brightness decreases or increases during the blowing process, or from a decrease or increase at the end of blowing to a constant radiant brightness state Etc.) is determined mainly by the reaction efficiency at the hot spot.

したがって、火点が発す放射光の放射光輝度を計測し、その時間的な相対変化を検出することにより、吹錬プロセスの進行状態を推定すること、あるいは、吹錬プロセスの特定条件への到達或いは通過(脱珪、脱炭反応等の開始、終了や、反応速度の変化等)を検出する事が可能となる。   Therefore, it is possible to estimate the progress of the blowing process by measuring the radiant brightness of the synchrotron radiation and detecting its relative change over time, or reaching the specific conditions of the blowing process. Alternatively, it is possible to detect passage (start, end, change in reaction rate, etc. of desiliconization, decarburization reaction, etc.).

例えば、溶銑の脱炭処理においては、送酸ランスより酸素を溶銑に吹き付けることにより溶銑中の炭素と供給した酸素を反応させ、CO、CO2を生成し、溶銑の脱炭を行う。この時、溶銑中の炭素濃度が高い場合にはランスを介した送酸量が一定であれば、脱炭反応量はほぼ一定であり、一定の割合で溶銑中の炭素濃度が減少すると考えられるが、溶銑中の炭素濃度が減少すると、一定の送酸を行った場合でも反応効率が低下し、脱炭反応量が減少すると考えられる。 For example, in the hot metal decarburization treatment, oxygen in the hot metal is blown onto the hot metal to cause the carbon in the hot metal to react with the supplied oxygen to produce CO and CO 2 , thereby decarburizing the hot metal. At this time, when the carbon concentration in the hot metal is high, if the amount of acid sent through the lance is constant, the decarburization reaction amount is almost constant, and the carbon concentration in the hot metal is considered to decrease at a constant rate. However, if the carbon concentration in the hot metal decreases, the reaction efficiency decreases even when a certain amount of acid is fed, and the amount of decarburization reaction decreases.

この時、吹錬の進行に伴い、溶銑中の炭素濃度が変化し、脱炭反応量が変化すると、脱炭反応に伴い発生する熱量も変化することになり、火点の放射輝度が変化すると考えられ、火点放射輝度の相対変化を観察することにより、脱炭反応の進行状況を推定することが可能と考えられる。   At this time, as the carbon concentration in the hot metal changes as the blowing progresses, and the amount of decarburization reaction changes, the amount of heat generated along with the decarburization reaction also changes, and the radiance of the hot spot changes. It is considered that the progress of decarburization reaction can be estimated by observing the relative change in the hot spot radiance.

このように、この発明においては、火点の放射光輝度の各時点における分光分析結果ではなくて、火点の放射光輝度の相対的な時間変化から溶銑の成分の変化を検出するようにしているので、たとえ、ランス先端からの入射光のレベルが外乱要因により大きく変動したとしても、転炉や鍋等の容器内に収容された溶銑の成分の変化をオンラインで精度よく検出できる。   As described above, in the present invention, the change of the hot metal component is detected from the relative temporal change of the radiant brightness of the hot spot, not the result of the spectral analysis at each time of the radiant brightness of the hot spot. Therefore, even if the level of incident light from the tip of the lance fluctuates greatly due to disturbance factors, it is possible to accurately detect on-line changes in the components of the hot metal contained in a vessel such as a converter or a pan.

また、別の発明の火点放射計測方法は、上述した上吹吹錬法において、ランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度をランスを介して計測し、この複数波長における各分光放射光輝度の相対的な時間変化から溶銑の成分の変化を検出するようにしている。   Further, the hot spot radiation measuring method of another invention is the above-described top blowing method, wherein the spectral radiant brightness at a plurality of wavelengths of the radiated light emitted by the fire point generated below the acid feed hole at the lower end of the lance is measured. The change of the hot metal component is detected from the relative time change of each spectral radiant light luminance at a plurality of wavelengths.

このように構成された火点放射計測方法においては、火点における脱珪反応や脱炭反応等の反応の種類に応じて、火点放射輝度の前述した時間変化の顕著な複数の波長の分光放射光輝度における時間変化を選択的に観察することにより、分光する前の放射光輝度の時間変化を観察する場合に比較して、溶銑の変化をより適切に、安定して検出することが可能となる。   In the hot spot radiation measuring method configured as described above, the spectrum of a plurality of wavelengths in which the hot spot radiance is markedly changed with time according to the kind of reaction such as desiliconization reaction or decarburization reaction at the hot spot is described. By selectively observing temporal changes in radiant brightness, it is possible to detect hot metal changes more appropriately and stably than when observing temporal changes in radiant brightness before spectroscopy. It becomes.

また、別の発明の火点放射計測方法は、上述した上吹吹錬法において、ランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度をランスを介して計測し、この複数波長間における分光放射光輝度の比率を算出し、この複数波長間における分光放射光輝度の比率の時間変化から溶銑の成分の変化を検出するようにしている。   Further, the hot spot radiation measuring method of another invention is the above-described top blowing method, wherein the spectral radiant brightness at a plurality of wavelengths of the radiated light emitted by the fire point generated below the acid feed hole at the lower end of the lance is measured. The ratio of the spectral radiant light luminance between the plurality of wavelengths is calculated, and the change in the hot metal component is detected from the time change of the ratio of the spectral radiant light luminance between the plurality of wavelengths.

このように構成された火点放射計測方法においては、火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度の時間変化が各波長毎に異なることを利用して、時間変化が大きく異なる波長間の分光放射光輝度の比率を算出し、分光放射光輝度の比率の時間変化から溶銑の成分の変化を検出することによって、ランス先端からの入射光のレベルが外乱要因により大きく変動したとしても、この外乱要因による光量変動等の影響を抑制し、火点からの放射光自体の変動のみを検出し、溶銑の成分の変化を安定して計測することが可能となる。   In the hot spot radiation measuring method configured in this way, the wavelength that varies greatly with time by utilizing the fact that the time change of each spectral radiant brightness at multiple wavelengths of the emitted light emitted from the fire point is different for each wavelength. Even if the level of incident light from the tip of the lance fluctuates greatly due to disturbance factors by calculating the ratio of the spectral radiance brightness between them and detecting the change of the hot metal component from the time change of the ratio of the spectral radiance brightness Therefore, it is possible to suppress the influence of the fluctuation of the light amount due to the disturbance factor, detect only the fluctuation of the radiated light itself from the fire point, and stably measure the change of the hot metal component.

また、別の発明は、上述した発明の火点放射計測方法において、火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度を、線形波長分布フィルタ(LVF:Linear Variable Filter)とライン受光センサにより構成される分光計測センサを用いて計測するようにしている。   Another invention is the above-described hot spot radiation measuring method according to the present invention, wherein each spectral radiant brightness at a plurality of wavelengths of the radiated light emitted from the fire spot is expressed by a linear wavelength distribution filter (LVF) and a line light receiving sensor. Measurement is performed using a spectroscopic measurement sensor constituted by:

さらに別の発明は、上述した発明の火点放射計測方法において、ランスの上端部にランスの下端の送酸孔を直接目視可能な開口を設け、この開口の対向位置に分光計測センサを配置し、この分光計測センサで火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度を計測するようにしている。   Still another invention is the above-described hot spot radiation measuring method according to the invention, wherein an opening is provided at the upper end of the lance so that the acid feeding hole at the lower end of the lance can be directly observed, and a spectroscopic measurement sensor is arranged at a position opposite to the opening. The spectral measurement sensor measures the spectral radiant light brightness at a plurality of wavelengths of the radiated light emitted from the fire point.

このように線形波長分布フィルタとライン受光センサにより構成される分光計測センサを、ランスの上端部に形成された送酸孔を直接目視可能な開口対向位置に配置することによって、ランスの構造が簡素化され、ランス及び計測機器の施設内への組込みが簡素化し、保守管理作業が簡単になる。   In this way, the spectroscopic measurement sensor composed of the linear wavelength distribution filter and the line light receiving sensor is arranged at the opening facing position where the acid feeding hole formed at the upper end of the lance can be directly seen, thereby simplifying the structure of the lance. The installation of lances and measuring equipment into the facility is simplified, and maintenance work is simplified.

さらに別の発明の火点放射計測装置は、少なくとも溶銑を収納した容器の上方から送酸を行うランスの上端開口部に設置され、ランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の放射光輝度を計測する受光手段と、この受光手段から出力された放射光輝度を入力し、この放射光輝度の時間変化に基づいて、溶銑の成分の変化を検出する信号処理手段とを備えている。   Still another invention of a hot spot radiation measuring device is installed at an upper end opening of a lance that feeds acid from above a container that contains at least hot metal, and emits a fire spot that is generated below the feed hole at the lower end of the lance. A light receiving means for measuring the radiant brightness of the light, and a signal processing means for inputting the radiated light brightness output from the light receiving means and detecting a change in the hot metal component based on the temporal change of the radiated light brightness. I have.

さらに別の発明の火点放射計測装置は、少なくとも溶銑を収納した容器の上方から送酸を行うランスの上端開口部に設置され、ランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度を計測する分光受光手段と、この分光受光手段から出力された各分光放射光輝度を入力し、この各分光放射光輝度の時間変化に基づいて、溶銑の成分の変化を検出する信号処理手段とを備えている。   Still another invention of a hot spot radiation measuring device is installed at an upper end opening of a lance that feeds acid from above a container that contains at least hot metal, and emits a fire spot that is generated below the feed hole at the lower end of the lance. Spectral light receiving means for measuring the spectral radiant light brightness at a plurality of wavelengths of light and the spectral radiant light brightness output from the spectral light receiving means are input, and based on the temporal change of each spectral radiant light brightness, Signal processing means for detecting changes in components.

さらに別の発明は、上述した発明の火点放射計測装置において、分光受光手段は、線形波長分布フィルタとライン受光センサとを備えた分光計測センサである。   Still another invention is a spectroscopic measurement sensor in which the spectral light receiving means includes a linear wavelength distribution filter and a line light receiving sensor in the above-described hot spot radiation measuring apparatus.

このように構成された各発明の火点放射計測装置においても、上述した発明の各火点放射計測方法とほぼ同じ作用効果を奏することができる。   Also in the fire point radiation measuring apparatus of each invention configured in this way, it is possible to achieve substantially the same operational effects as the respective fire point radiation measuring methods of the invention described above.

本発明の火点放射計測方法及び火点放射計測装置においては、ランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の放射光輝度又は複数波長における各分光放射光輝度をランスを介して計測し、この放射光輝度又は複数波長における各分光放射光輝度の相対的な時間変化から溶銑の成分の変化を検出するようにしている。   In the hot spot radiation measuring method and the hot spot radiation measuring apparatus according to the present invention, the radiance of the radiant light emitted from the fire point generated below the acid feed hole at the lower end of the lance or the spectral radiant brightness at a plurality of wavelengths is calculated. Thus, the change of the hot metal component is detected from the relative temporal change of the radiant light luminance or the spectral radiant light luminance at a plurality of wavelengths.

したがって、たとえ、ランス先端からの入射光のレベルが外乱要因により大きく変動したとしても、転炉や鍋等の容器内に収容された溶銑の成分の変化をオンラインで精度よく検出でき、脱珪、脱炭反応等の吹錬プロセスの進行状態を推定すること、脱珪、脱炭反応の開始、終了や、反応速度の変化等の特定条件への到達、通過等を精度よく検出することができる。よって、追加吹錬の実施や成分調整、或いは次工程での処理負荷の増加を防止し、運転時間の増加、運転費用の増加を防止することができる。   Therefore, even if the level of incident light from the tip of the lance fluctuates greatly due to disturbance factors, it is possible to accurately detect changes in hot metal components contained in containers such as converters and pans online, Estimating the progress of the blowing process such as decarburization reaction, desiliconization, start and end of decarburization reaction, arrival at specific conditions such as change in reaction rate, passage, etc. can be detected accurately . Therefore, implementation of additional blowing, component adjustment, or increase in processing load in the next process can be prevented, and increase in operating time and operating cost can be prevented.

以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係わる火点放射計測方法及び火点放射計装置が適用される吹錬プロセスを用いる転炉の模式図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram of a converter using a blowing process to which a hot spot radiation measuring method and a hot spot radiometer apparatus according to a first embodiment of the present invention are applied.

容器としての転炉の上端開口を有する炉体1内に溶銑2が収納されている。この炉体1の上方にランス3が設けられている。このランス3は酸素8が通流する内側管とこの内側管を囲む冷却水10が通流する外側管との二重構造になっており、このランス3の下端の送酸孔4の下方に火点5が形成される。このランス3の上端には分岐管6が取付けられており、この分岐管6の一方に酸素8を供給する酸素ホース7が接続されている。また、このランス3の上端近傍に外側管に冷却水10を通流させるための一対の冷却水ホース9,11が接続されている。   A hot metal 2 is accommodated in a furnace body 1 having an upper end opening of a converter as a container. A lance 3 is provided above the furnace body 1. The lance 3 has a double structure of an inner pipe through which oxygen 8 flows and an outer pipe through which cooling water 10 surrounding the inner pipe flows. Below the oxygen feed hole 4 at the lower end of the lance 3. A fire point 5 is formed. A branch pipe 6 is attached to the upper end of the lance 3, and an oxygen hose 7 for supplying oxygen 8 is connected to one of the branch pipes 6. Further, a pair of cooling water hoses 9 and 11 for allowing the cooling water 10 to flow through the outer pipe are connected near the upper end of the lance 3.

分岐管6の他方に計測ケース13が取付けられており、この計測ケース13の底壁に、ランス3の下端の送酸孔4を直接目視可能な開口12が形成されている。計測ケース13の開口12の対向位置に受光器14が取付けられている。受光器14は、ランス3の下端の送酸孔4の下方の火点5が発する放射光の放射光輝度Sをランス3を介して計測して、この放射光輝度Sを通信ケーブル15を介して、コンピュータ等の情報処理装置からなる信号処理装置16へ送出する。   A measurement case 13 is attached to the other side of the branch pipe 6, and an opening 12 is formed in the bottom wall of the measurement case 13 so that the acid feed hole 4 at the lower end of the lance 3 can be directly seen. A light receiver 14 is attached at a position facing the opening 12 of the measurement case 13. The light receiver 14 measures the radiant light intensity S of the radiated light emitted from the fire point 5 below the acid feed hole 4 at the lower end of the lance 3 via the lance 3, and the radiated light intensity S is measured via the communication cable 15. Then, the data is sent to the signal processing device 16 including an information processing device such as a computer.

なお、計測ケース13の開口12には、受光器14を外部の悪環境から保護するための保護ガラスが組込まれている。この保護ガラスは、必要に応じてエアーパージされる。   The opening 12 of the measurement case 13 incorporates a protective glass for protecting the light receiver 14 from an external adverse environment. This protective glass is air purged as necessary.

このような構成の転炉において、炉体1に収納された溶銑2に含まれる珪素Siをランス3から供給される酸素8で酸化して取除く場合(脱珪処理)を想定する。この場合、ランス3から酸素8の供給時間tと、珪素Siの成分比(濃度)、火点5が発する放射光の放射光輝度Sとの関係は、概略、図3(a)に示すように変化する。   In the converter having such a configuration, it is assumed that silicon Si contained in the hot metal 2 housed in the furnace body 1 is oxidized and removed with oxygen 8 supplied from the lance 3 (desiliconization treatment). In this case, the relationship between the supply time t of oxygen 8 from the lance 3, the component ratio (concentration) of silicon Si, and the radiant light intensity S of the radiated light emitted from the fire point 5 is roughly as shown in FIG. To change.

すなわち、吹錬開始前にはランスの前方(下方)には、火点は生成されないが、ランス前方に高温の溶銑が存在する事から受光器では溶銑からの放射光が観測される。   That is, before the start of blowing, no hot spot is generated in front of the lance (downward), but high-temperature hot metal is present in front of the lance, so that the light emitted from the hot metal is observed at the receiver.

吹錬(送酸)を開始すると、ランスより溶銑に吹き付けられる酸素により、火点が生成され、火点部分での脱珪反応により溶銑中の珪素成分比が減少していく。この時、受光器では火点の生成と同時に、火点からの放射光が検出され、吹錬の進行(珪素成分の減少)に伴い、放射光輝度の増加が観測される。   When blowing (acid feeding) is started, a fire point is generated by the oxygen blown from the lance to the hot metal, and the silicon component ratio in the hot metal is reduced by the desiliconization reaction at the hot point. At this time, the light receiver detects the radiant light from the fire point simultaneously with the generation of the fire point, and an increase in the radiant light intensity is observed with the progress of blowing (decrease in the silicon component).

吹錬が進行し脱珪反応が進行すると、放射光輝度はさらに上昇していくが、吹錬開始後のある時点で、放射光輝度はほぼ一定値を示すようになる。この時、溶銑中の珪素成分比は、微小値になっており、脱珪反応はほぼ終了したと判断される。   As the blowing proceeds and the desiliconization reaction proceeds, the radiant brightness further increases, but at a certain point after the start of blowing, the radiant intensity becomes substantially constant. At this time, the silicon component ratio in the hot metal is a minute value, and it is judged that the desiliconization reaction is almost completed.

そして、信号処理装置16は、吹錬開始時刻から火点が発する放射光の放射光輝度の時間変化を監視して、脱珪反応の終了を検出する。   And the signal processing apparatus 16 monitors the time change of the radiant light luminance of the radiated light which a fire point emits from the blowing start time, and detects the completion | finish of a desiliconization reaction.

図2は信号処理装置16の上述した検出動作を示す流れ図である。
図示しない酸素供給源に対して、吹錬開始を指示して、ランス3を介して、炉体1内に収容された溶銑2に対する酸素8の吹き付けを開始する(ステップS1)。その結果、ランス3の下端の送酸孔4の下方に火点5が発生する。例えば、1秒等の単位時間(サンプリング時間)Δt経過後に(S2)、受光器14から入力された放射光輝度Sを読取る(S3)。次に、今回読取った放射光輝度Sと前回、前々回読取った放射光輝度Sとの移動平均を算出して、この移動平均を新たに今回の放射光輝度Sとする(S4)。このように移動平均を採用することによって、放射光輝度Sに含まれる雑音成分を低減できる。
FIG. 2 is a flowchart showing the above-described detection operation of the signal processing device 16.
An oxygen supply source (not shown) is instructed to start blowing, and starts blowing oxygen 8 to the hot metal 2 accommodated in the furnace body 1 via the lance 3 (step S1). As a result, a fire point 5 is generated below the acid feed hole 4 at the lower end of the lance 3. For example, after a unit time (sampling time) Δt such as 1 second has elapsed (S2), the radiant light intensity S input from the light receiver 14 is read (S3). Next, a moving average between the radiant light intensity S read this time and the radiant light intensity S read last time is calculated, and this moving average is newly set as the current radiant light intensity S (S4). By adopting the moving average in this way, the noise component included in the radiated light luminance S can be reduced.

そして、今回の放射光輝度Sと移動平均された前回の放射光輝度Sとの差ΔSを算出する(S5)。この差ΔSが予め定められた規定値Sa未満の場合は(S6)、この差ΔSが予め定められた規定値Sb(但しSa>Sb)を超える場合(S7)や、この差ΔSが規定値Sb以下の場合(S7)で、かつ変化フラグが0のままであった場合(S8)には、S2へ戻り、単位時間(サンプリング時間)Δt経過後に、受光器14から供給された次の放射光輝度Sを読取る(S3)。   Then, the difference ΔS between the current radiant light intensity S and the moving-averaged previous radiant light intensity S is calculated (S5). When the difference ΔS is less than a predetermined value Sa (S6), when the difference ΔS exceeds a predetermined value Sb (where Sa> Sb) (S7), or when the difference ΔS is a predetermined value If it is equal to or less than Sb (S7) and the change flag remains 0 (S8), the process returns to S2, and after the unit time (sampling time) Δt has elapsed, the next radiation supplied from the light receiver 14 The light intensity S is read (S3).

今回の放射光輝度Sと移動平均された前回(或いは任意の回数前)の放射光輝度Sとの差ΔSが予め定められた規定値Sa以上の場合は(S6)、火点が生成され、脱珪反応が開始したと判断し、反応開始信号を出力し(S9)、変化フラグを1に設定して(S10)、S2へ戻る。   When the difference ΔS between the current radiant light intensity S and the moving average of the previous (or any number of previous times) radiant light intensity S is greater than or equal to a predetermined value Sa (S6), a fire point is generated, It is determined that the desiliconization reaction has started, a reaction start signal is output (S9), the change flag is set to 1 (S10), and the process returns to S2.

差ΔSが規定値Sb以下の場合(S7)で、かつ変化フラグが1に設定された状態の場合(S8)、珪素Siの成分比が目的成分比に到達したと判断して、脱珪反応終了信号を出力し(S11)、変化フラグを0に解除する(S12)。そして、図示しない酸素供給源に対して吹錬終了を指示して、炉体1内に収容された溶銑2に対する酸素8の吹き付けを終了させる(S13)。   When the difference ΔS is equal to or less than the specified value Sb (S7) and the change flag is set to 1 (S8), it is determined that the silicon Si component ratio has reached the target component ratio, and the desiliconization reaction An end signal is output (S11), and the change flag is cleared to 0 (S12). Then, the end of blowing is instructed to an oxygen supply source (not shown), and the blowing of oxygen 8 to the hot metal 2 accommodated in the furnace body 1 is ended (S13).

このように構成された第1実施形態の火点放射計測方法においては、火点5の放射光輝度Sの時間変化から溶銑2の脱珪反応が終了した時点を検出するようにしているので、たとえ、ランス3の先端からの入射光のレベルが外乱要因により大きく変動したとしても、転炉や鍋等の容器内に収容された溶銑2の成分の変化をオンラインで精度よく検出できる。   In the hot spot radiation measuring method of the first embodiment configured as described above, since the time when the desiliconization reaction of the hot metal 2 is completed is detected from the time change of the radiant light intensity S at the hot spot 5, Even if the level of incident light from the tip of the lance 3 fluctuates greatly due to disturbance factors, changes in the components of the hot metal 2 accommodated in a vessel such as a converter or a pan can be accurately detected online.

なお、上述した第1実施形態の火点放射計測方法において示した脱珪反応における、火点放射輝度の時間変化特性は、送酸条件や溶銑中の他成分(炭素等)の成分比率により変化する事から、これらの条件に対する火点放射輝度の時間変化特性の差異をあらかじめ把握し、信号処理装置における時間変化特性の判断基準を適切に調整する必要がある。   Note that the time change characteristic of the hot spot radiance in the desiliconization reaction shown in the hot spot radiation measurement method of the first embodiment described above changes depending on the acid feeding conditions and the component ratio of other components (carbon, etc.) in the hot metal. Therefore, it is necessary to grasp in advance the difference in the time variation characteristic of the fire point radiance with respect to these conditions, and to appropriately adjust the judgment criterion of the time variation characteristic in the signal processing device.

また、ここでは、脱珪反応を対象に、火点放射輝度の変化により脱珪反応の終了を検出するものとしたが、脱炭反応を対象とする事も可能である。この場合、脱炭反応における火点放射輝度の時間変化特性及び炭素成分比の時間変化特性を把握する必要がある。   In addition, here, the desiliconization reaction is targeted, and the end of the desiliconization reaction is detected by a change in the hot spot radiance. However, the decarburization reaction can also be targeted. In this case, it is necessary to grasp the time change characteristic of the fire point radiance and the time change characteristic of the carbon component ratio in the decarburization reaction.

(第2実施形態)
図4は本発明の第2実施形態に係わる火点放射計測方法及び火点放射計測装置が適用される吹錬プロセスを用いた転炉の模式図である。図1に示す第1実施形態の火点放射計測方法及び火点放射計測装置が適用される転炉の模式図と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic view of a converter using a blowing process to which the hot spot radiation measuring method and the hot spot radiation measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention are applied. The same parts as those in the schematic diagram of the converter to which the hot spot radiation measuring method and the hot spot radiation measuring apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 are applied are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the overlapping parts is omitted.

この第2実施形態の火点放射計測方法が適用される転炉において、溶銑2が収納されている炉体1の上方にランス3が設けられている。このランス3の下端の送酸孔4の下方に火点5が形成される。このランス3の上端に分岐管6が取付けられており、この分岐管6の一方に酸素8を供給する酸素ホース7が接続されている。   In the converter to which the hot spot radiation measuring method of the second embodiment is applied, a lance 3 is provided above the furnace body 1 in which the hot metal 2 is stored. A fire point 5 is formed below the acid feed hole 4 at the lower end of the lance 3. A branch pipe 6 is attached to the upper end of the lance 3, and an oxygen hose 7 for supplying oxygen 8 is connected to one of the branch pipes 6.

分岐管6の他方に計測ケース13が取付けられており、この計測ケース13の底壁に、ランス3の下端の送酸孔4を直接目視可能な開口12が形成されている。計測ケース13内の開口12に対向する位置に、光拡散板18を介して分光計測センサ17が収納されている。開口12には、分光計測センサ17を外部の悪環境から保護するための保護ガラスが組込まれている。この保護ガラスは、必要に応じてエアーパージされる。   A measurement case 13 is attached to the other side of the branch pipe 6, and an opening 12 is formed in the bottom wall of the measurement case 13 so that the acid feed hole 4 at the lower end of the lance 3 can be directly seen. A spectroscopic measurement sensor 17 is accommodated via a light diffusion plate 18 at a position facing the opening 12 in the measurement case 13. The opening 12 incorporates a protective glass for protecting the spectroscopic measurement sensor 17 from an external adverse environment. This protective glass is air purged as necessary.

光拡散板18は、ランス3の下端の送酸孔4の下方の火点5が発する放射光を、放射光分光計測センサ17の受光面に均一に入射させる機能を有する。しかし、この光拡散板18を用いず、直接、放射光を分光計測センサ17の受光面に入射させることも可能である。さらに、レンズ等により構成される光学系を用いて放射光を集光して分光計測センサ17ヘの入射光量を増加することも可能である。   The light diffusing plate 18 has a function of causing the radiated light emitted from the fire point 5 below the acid feed hole 4 at the lower end of the lance 3 to uniformly enter the light receiving surface of the radiated light spectroscopic measurement sensor 17. However, the radiated light can be directly incident on the light receiving surface of the spectroscopic sensor 17 without using the light diffusing plate 18. Further, it is possible to increase the amount of light incident on the spectroscopic measurement sensor 17 by condensing the radiated light using an optical system constituted by a lens or the like.

この分光計測センサ17は、図5(a)に示すように、線形波長分布フィルタ19(LVF:Linear Variable Filter)と、SSGC(Stainless Steel Grating Collimator)20と、ライン受光センサ21により構成されている。   As shown in FIG. 5A, the spectroscopic measurement sensor 17 includes a linear wavelength distribution filter 19 (LVF: Linear Variable Filter), an SSGC (Stainless Steel Grating Collimator) 20, and a line light receiving sensor 21. .

線形波長分布フィルタ19は、透過波長特性が1次元方向に分布している板形状プリズムであり、図5(a)の下方から均一な光を入射すると、線形波長分布フィルタ19の図5(a)におけける横方向に分布する各透過位置に応じた各波長の光が図中上方へ出力する。線形波長分布フィルタ19の各透過位置から出力された各波長の光は、この線形波長分布フィルタ19の上方に配設されたライン受光センサ21を構成する各受光素子に入射される。このライン受光センサ21の各受光素子は、指定された波長の光の強度を電気信号に変換して出力する。   The linear wavelength distribution filter 19 is a plate-shaped prism whose transmission wavelength characteristics are distributed in a one-dimensional direction. When uniform light is incident from below in FIG. 5A, the linear wavelength distribution filter 19 in FIG. The light of each wavelength according to each transmission position distributed in the horizontal direction is output upward in the figure. The light of each wavelength output from each transmission position of the linear wavelength distribution filter 19 is incident on each light receiving element constituting the line light receiving sensor 21 disposed above the linear wavelength distribution filter 19. Each light receiving element of the line light receiving sensor 21 converts the intensity of light having a designated wavelength into an electric signal and outputs the electric signal.

なお、SSGC20は、波長間の干渉等の影響を低減するため、線形波長分布フィルタ19とライン受光センサ21との間に挿入されている。   The SSGC 20 is inserted between the linear wavelength distribution filter 19 and the line light receiving sensor 21 in order to reduce the influence of interference between wavelengths.

したがって、このように構成された分光計測センサ17は、ランス3の下端の送酸孔4の下方の火点5が発する放射光の、図5(b)に示すような、各波長における各分光放射光輝度Pを計測して、通信ケーブル15を介して、コンピュータ等の情報処理装置からなる信号処理装置22へ送出する。   Therefore, the spectroscopic measurement sensor 17 configured as described above is configured so that the light emitted from the fire point 5 below the acid feed hole 4 at the lower end of the lance 3 has each spectrum at each wavelength as shown in FIG. The radiant light brightness P is measured and sent to the signal processing device 22 including an information processing device such as a computer via the communication cable 15.

分光計測センサ17の特性は、線形波長分布フィルタ19の特性、及びライン受光センサ21の特性により決まり、この実施形態の分光計測センサ17では600nm―1100nmの波長域の分光計測が可能である。なお、他の特性の線形波長分布フィルタ19及びライン受光センサ21を使用し、計測波長域を変更することも可能である。   The characteristic of the spectroscopic measurement sensor 17 is determined by the characteristic of the linear wavelength distribution filter 19 and the characteristic of the line light receiving sensor 21, and the spectroscopic measurement sensor 17 of this embodiment can perform spectroscopic measurement in the wavelength range of 600 nm to 1100 nm. Note that it is also possible to change the measurement wavelength range by using the linear wavelength distribution filter 19 and the line light receiving sensor 21 having other characteristics.

図7は、分光計測センサ17にて計測した火点5からの放射光の分光特性(波長特性)を吹錬の開始時刻からの時間tをパラメータとして示したものである。   FIG. 7 shows the spectral characteristic (wavelength characteristic) of the emitted light from the fire point 5 measured by the spectroscopic measurement sensor 17 using the time t from the blowing start time as a parameter.

また、図8は、分光計測センサ17にて計測した火点5からの放射光の特定波長(1020nm)における分光放射光輝度Pを、吹錬の開始時刻からの時間tを横軸にして示したものである。なお、図中、「KS−1」「KS−2」は吹錬条件の相違を示す。   FIG. 8 shows the spectral radiant light intensity P at the specific wavelength (1020 nm) of the radiated light from the fire point 5 measured by the spectroscopic sensor 17 with the time t from the blowing start time as the horizontal axis. It is a thing. In the figure, “KS-1” and “KS-2” indicate differences in blowing conditions.

さらに、図9は、分光計測センサ17にて計測した火点5からの放射光の特定波長間(1020nmと720nm、920nmと720nm、650nmと720nm)における分光放射光輝度比Rを、吹錬の開始時刻からの時間tを横軸にして示したものである。   Further, FIG. 9 shows the spectral radiant light intensity ratio R between specific wavelengths (1020 nm and 720 nm, 920 nm and 720 nm, 650 nm and 720 nm) of the emitted light from the fire point 5 measured by the spectroscopic sensor 17. The time t from the start time is shown on the horizontal axis.

なお、図8、図9には、吹錬の開始時刻からの各時間tにおいて、炉体1内の溶銑2のサンプリングを実施して、溶銑2内の珪素Si、炭素Cの実際の成分比の測定結果も同時に記載されている。   8 and 9 show the actual component ratio of silicon Si and carbon C in the hot metal 2 by sampling the hot metal 2 in the furnace body 1 at each time t from the start time of blowing. The measurement results are also shown.

図3(b)に、互いに顕著な時間特性を有する一対の特定波長λ1、λ2の分光放射光輝度P1、P2の時間変化と、この特定波長λ1、λ2間の分光放射光輝度比R(=P1/P2)の時間変化と、珪素Siの実際の成分比の時間変化の模式図を示す。 FIG. 3B shows a temporal change in the spectral radiant light luminances P 1 and P 2 of a pair of specific wavelengths λ 1 and λ 2 having remarkable time characteristics, and spectral radiation between the specific wavelengths λ 1 and λ 2. The schematic diagram of the time change of the light luminance ratio R (= P 1 / P 2 ) and the time change of the actual component ratio of silicon Si is shown.

すなわち、吹錬開始前にはランスの前方(下方)には、火点は生成されないが、ランス前方に高温の溶銑が存在する事から受光器では溶銑からの放射光が観測される。   That is, before the start of blowing, no hot spot is generated in front of the lance (downward), but high-temperature hot metal is present in front of the lance, so that the light emitted from the hot metal is observed at the receiver.

吹錬(送酸)を開始すると、ランスより溶銑に吹き付けられる酸素により、火点が生成され、火点部分での脱珪反応により溶銑中の珪素成分比が減少していく。この時、受光器では火点の生成と同時に、火点からの放射光が検出され、吹錬の進行(珪素成分の減少)に伴い、分光放射光輝度比Rの増加が観測される。   When blowing (acid feeding) is started, a fire point is generated by oxygen blown from the lance to the hot metal, and the silicon component ratio in the hot metal is reduced by desiliconization reaction at the hot point part. At this time, the light receiver detects the emitted light from the fire point simultaneously with the generation of the fire point, and an increase in the spectral radiant light luminance ratio R is observed with the progress of blowing (decrease in the silicon component).

吹錬が進行し脱珪反応が進行すると、分光放射光輝度比Rはさらに上昇していくが、吹錬開始後のある時点で、分光放射光輝度比Rはほぼ一定値を示すようになる。この時、溶銑中の珪素成分比は、微小値になっており、脱珪反応はほぼ終了したと判断される。   As blowing proceeds and the desiliconization reaction proceeds, the spectral radiant light intensity ratio R further increases, but at a certain point after the start of blowing, the spectral radiant light intensity ratio R shows a substantially constant value. . At this time, the silicon component ratio in the hot metal is a minute value, and it is judged that the desiliconization reaction is almost completed.

そして、信号処理装置22は、吹錬開始時刻から火点が発する放射光の分光放射光輝度比Rの時間変化を監視して、脱珪反応の終了を検出する。   And the signal processing apparatus 22 monitors the time change of the spectral radiant light luminance ratio R of the radiated light which a fire point emits from the blowing start time, and detects completion | finish of a desiliconization reaction.

図6は信号処理部22の上述した検出動作を示す流れ図である。
図示しない酸素供給源に対して、吹錬開始を指示して、ランス3を介して、炉体1内に収容された溶銑2に対する酸素8の吹き付けを開始する(ステップQ1)。その結果、ランス3の下端の送酸孔4の下方に火点5が発生する。例えば、1秒等の単位時間(サンプリング時間)Δt経過後に(Q2)、分光計測センサ17から入力された各波長の分光放射光輝度Pのうち、予め定められた特定波長λ1、λ2の分光放射光輝度P1、P2を読取る(Q3)。次に、この特定波長間の分光放射光輝度比R(=P1/P2)を計算する(Q4)。今回算出した放射光輝度比Rと前回、前々回算出した放射光輝度比Rとの移動平均を算出して、この移動平均を新たに今回の放射光輝度比Rとする(Q5)。
FIG. 6 is a flowchart showing the above-described detection operation of the signal processing unit 22.
An oxygen supply source (not shown) is instructed to start blowing, and starts blowing oxygen 8 to the hot metal 2 accommodated in the furnace body 1 via the lance 3 (step Q1). As a result, a fire point 5 is generated below the acid feed hole 4 at the lower end of the lance 3. For example, after elapse of a unit time (sampling time) Δt such as 1 second (Q2), among the spectral radiant brightness P of each wavelength input from the spectroscopic measurement sensor 17, the predetermined specific wavelengths λ 1 and λ 2 are determined. Spectral radiation brightness P 1 and P 2 are read (Q3). Next, the spectral radiant light luminance ratio R (= P 1 / P 2 ) between the specific wavelengths is calculated (Q4). A moving average between the radiant light luminance ratio R calculated this time and the radiant light luminance ratio R previously calculated last time is calculated, and this moving average is newly set as the current radiant light luminance ratio R (Q5).

そして、今回の放射光輝度比Rと移動平均された前回の放射光輝度比Rとの差ΔRを算出する(Q6)。この差ΔRが予め定められた規定値Ra未満の場合は(Q7)、この差ΔRが予め定められた規定値Rb(但しRa>Rb)を超える場合(Q8)や、この差ΔRが規定値Rb以下の場合(Q8)で、かつ変化フラグが0のままであった場合(Q9)には、Q2へ戻り、単位時間(サンプリング時間)Δt経過後に、分光計測センサ17から入力された各波長の分光放射光輝度Pのうち、予め定められた特定波長λ1、λ2の分光放射光輝度P1、P2を読取る(Q3)。 Then, a difference ΔR between the current radiant light luminance ratio R and the moving average of the previous radiant light luminance ratio R is calculated (Q6). When the difference ΔR is less than a predetermined value Ra (Q7), when the difference ΔR exceeds a predetermined value Rb (where Ra> Rb) (Q8), or when the difference ΔR is a predetermined value If it is equal to or less than Rb (Q8) and the change flag remains 0 (Q9), the process returns to Q2, and each wavelength input from the spectroscopic sensor 17 after the unit time (sampling time) Δt has elapsed. spectral of the emitted light intensity P, a specific wavelength lambda 1 predetermined, read the spectral emission light luminance P 1, P 2 of λ 2 (Q3).

今回の放射光輝度比Rと移動平均された前回(或いは任意の回数前)の放射光輝度比Rとの差ΔRが予め定められた規定値Ra以上の場合は(Q7)、火点が生成され、脱珪反応が開始したと判断し、反応開始信号を出力し(Q10)、変化フラグを1に設定して(Q11)、Q2へ戻る。   If the difference ΔR between the current radiant light intensity ratio R and the moving average of the previous (or any number of times before) radiant light intensity ratio R is greater than a predetermined value Ra (Q7), a fire point is generated. Then, it is determined that the desiliconization reaction has started, a reaction start signal is output (Q10), the change flag is set to 1 (Q11), and the process returns to Q2.

差ΔRが規定値Rb以下の場合(Q8)で、かつ変化フラグが1に設定された状態の場合(Q9)、珪素Siの成分比が目的成分比に到達したと判断して、脱珪反応終了信号を出力し(S12)、変化フラグを0に解除する(S13)。そして、図示しない酸素供給源に対して吹錬終了を指示して、炉体1内に収容された溶銑2に対する酸素8の吹き付けを終了させる(S14)。   When the difference ΔR is equal to or less than the specified value Rb (Q8) and the change flag is set to 1 (Q9), it is determined that the silicon Si component ratio has reached the target component ratio, and the desiliconization reaction An end signal is output (S12), and the change flag is cleared to 0 (S13). Then, the end of blowing is instructed to an oxygen supply source (not shown), and the blowing of oxygen 8 to the hot metal 2 accommodated in the furnace body 1 is ended (S14).

このように構成された第2実施形態の火点放射計測方法においては、時間変化が大きく異なる波長λ1、λ2間の分光放射光輝度P1、P2の放射光輝度比R(=P1/P2)を算出し、この放射光輝度比Rの吹錬開始時刻からの時間t変化から溶銑2の脱珪反応が終了したことを検出している。 In the fire point radiation measuring method of the second embodiment configured as described above, the radiant light intensity ratio R (= P) of the spectral radiant light intensities P 1 and P 2 between the wavelengths λ 1 and λ 2 that are greatly different in time. 1 / P 2 ) is calculated, and it is detected that the desiliconization reaction of the hot metal 2 has been completed from the time t change from the blowing start time of the radiant light luminance ratio R.

したがって、たとえ、ランス3先端からの入射光のレベルが外乱要因により大きく変動したとしても、この外乱要因による光量変動等の影響を抑制し、火点5からの放射光自体の変動のみを検出し、溶銑2の成分の変化をより安定して計測することが可能となる。   Therefore, even if the level of the incident light from the tip of the lance 3 fluctuates greatly due to the disturbance factor, the influence of the light amount fluctuation due to the disturbance factor is suppressed, and only the fluctuation of the radiated light itself from the fire point 5 is detected. It becomes possible to more stably measure changes in the components of the hot metal 2.

なお、上述した第2実施形態の火点放射計測方法においては、溶銑2の監視対象の成分を珪素Siとしたが、溶銑2の監視対象の成分を炭素Cとすることも可能である。この場合、図3(b)の放射光輝度比Rの時間変化特性、及び成分比の時間変化特性を、それぞれ、炭素Cに対応する時間変化特性に変更する必要がある。   In the above-described hot spot radiation measuring method of the second embodiment, the component to be monitored of the hot metal 2 is silicon Si, but the component to be monitored of the hot metal 2 can be carbon C. In this case, it is necessary to change the time change characteristic of the radiant light luminance ratio R and the time change characteristic of the component ratio in FIG. 3B to the time change characteristics corresponding to the carbon C, respectively.

なお、本発明は上述した第2実施形態に限定されるものではない。
信号処理装置22は、分光計測センサ17から入力された各波長の分光放射光輝度Pのうち、予め定められた特定波長λ1、λ2の分光放射光輝度P1、P2を読取り、この2つの分光放射光輝度P1、P2における吹錬開始時刻からのそれぞれの時間変化特性から溶銑2の珪素Siや炭素Cの成分比(濃度)の変化、及び目標成分比に達したことを検出することも可能である。
The present invention is not limited to the second embodiment described above.
The signal processing device 22 reads the spectral radiant luminances P 1 and P 2 of the predetermined specific wavelengths λ 1 and λ 2 among the spectral radiant luminances P of the respective wavelengths input from the spectroscopic measurement sensor 17, and The change in the component ratio (concentration) of silicon Si and carbon C in the hot metal 2 and the target component ratio from the respective time change characteristics from the blowing start time in the two spectral radiant light intensities P 1 and P 2 It is also possible to detect.

本発明の第1実施形態に係わる火点放射計測方法及び火点放射計測装置が適用される吹錬プロセスを用いた転炉の模式図Schematic diagram of a converter using a blowing process to which the hot spot radiation measuring method and the hot spot radiation measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention are applied. 同実施形態の火点放射計測方法の動作を示す流れ図Flow chart showing the operation of the hot spot radiation measurement method of the same embodiment 火点放射計測方法の動作原理を説明するための図Diagram for explaining the operating principle of the hot spot radiation measurement method 本発明の第2実施形態に係わる火点放射計測方法及び火点放射計測装置が適用される吹錬プロセスを用いた転炉の模式図Schematic diagram of a converter using a blowing process to which a hot spot radiation measuring method and a hot spot radiation measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention are applied. 同実施形態の火点放射計測方法で採用される分光計測センサの概略構成及び測定例を示す図The figure which shows schematic structure and a measurement example of the spectroscopic measurement sensor employ | adopted with the hot spot radiation | emission measurement method of the embodiment 同実施形態の火点放射計測方法の動作を示す流れ図Flow chart showing the operation of the hot spot radiation measurement method of the same embodiment 同実施形態の火点放射計測方法で測定される放射光の分光特性(波長特性)を示す図The figure which shows the spectral characteristic (wavelength characteristic) of the synchrotron radiation measured with the hot spot radiation measuring method of the embodiment 同実施形態の火点放射計測方法で測定される放射光の分光特性(時間特性)を示す図The figure which shows the spectral characteristic (time characteristic) of the synchrotron radiation measured with the hot spot radiation measuring method of the embodiment 同じく同実施形態の火点放射計測方法で測定される放射光の分光特性(時間特性)を示す図The figure which shows the spectral characteristic (time characteristic) of the synchrotron radiation similarly measured with the hot spot radiation measuring method of the same embodiment

符号の説明Explanation of symbols

1…炉体、2…溶銑、3…ランス、4…送酸孔、5…火点、6…分岐管、8…酸素、12…開口、13…計測ケース、14…受光器、15…通信ケーブル、16,22…信号処理装置、17…分光計測センサ、18…光拡散板、19…線形波長分布フィルタ、20…SSGC、21…ライン受光センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Furnace body, 2 ... Hot metal, 3 ... Lance, 4 ... Acid feed hole, 5 ... Fire point, 6 ... Branch pipe, 8 ... Oxygen, 12 ... Opening, 13 ... Measurement case, 14 ... Light receiver, 15 ... Communication Cable, 16, 22 ... signal processing device, 17 ... spectroscopic measurement sensor, 18 ... light diffusion plate, 19 ... linear wavelength distribution filter, 20 ... SSGC, 21 ... line light receiving sensor

Claims (8)

上吹吹錬法において、
送酸を行うランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の放射光輝度を前記ランスを介して計測し、
この放射光輝度の時間変化から溶銑の成分の変化を検出する
ことを特徴とする火点放射計測方法。
In the upper blowing process,
Measure the radiant brightness of the radiated light emitted from the fire point generated below the acid feed hole at the lower end of the lance that performs acid feeding, through the lance,
A hot spot radiation measuring method, characterized in that a change in the hot metal component is detected from the time change of the radiant brightness.
上吹吹錬法において、
送酸を行うランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度を前記ランスを介して計測し、
この複数波長における各分光放射光輝度の時間変化から溶銑の成分の変化を検出する
ことを特徴とする火点放射計測方法。
In the upper blowing process,
Measure the spectral radiant light intensity at a plurality of wavelengths of the emitted light emitted by the fire point generated below the acid feed hole at the lower end of the lance that performs the acid feeding through the lance,
A hot spot radiation measuring method, characterized in that a change in the hot metal component is detected from a time change of each spectral radiant light luminance at a plurality of wavelengths.
上吹吹錬法において、
送酸を行うランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度を前記ランスを介して計測し、
この複数波長間における分光放射光輝度の比率を算出し、
この複数波長間における分光放射光輝度の比率の時間変化から溶銑の成分の変化を検出する
ことを特徴とする火点放射計測方法。
In the upper blowing process,
Measure the spectral radiant light intensity at a plurality of wavelengths of the radiation emitted from the fire point generated below the acid feeding hole at the lower end of the lance that performs acid feeding through the lance,
Calculate the ratio of spectral radiant brightness between the multiple wavelengths,
A hot spot radiation measuring method, characterized in that a change in the hot metal component is detected from a temporal change in the ratio of the spectral radiant brightness between the plurality of wavelengths.
前記火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度を、線形波長分布フィルタとライン受光センサにより構成される分光計測センサを用いて計測することを特徴とする請求項2又は3記載の火点放射計測方法。   4. The spectral radiant light brightness at a plurality of wavelengths of radiated light emitted from the fire point is measured using a spectroscopic sensor configured by a linear wavelength distribution filter and a line light receiving sensor. Fire point radiation measurement method. 前記ランスの上端部に前記ランスの下端の送酸孔を直接目視可能な開口を設け、この開口の対向位置に前記分光計測センサを配置し、この分光計測センサで前記火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度を計測することを特徴とする請求項4記載の火点放射計測方法。   An opening is provided at the upper end of the lance so that the acid feeding hole at the lower end of the lance can be directly seen. 5. The hot spot radiation measuring method according to claim 4, wherein each spectral radiation light luminance at a plurality of wavelengths is measured. 少なくとも溶銑を収容した容器の上方から送酸を行うランスの上端開口部に設置され、前記ランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の放射光輝度を計測する受光手段と、
この受光手段から出力された放射光輝度を入力し、この放射光輝度の時間変化に基づいて、溶銑の成分の変化を検出する信号処理手段と
を備えたことを特徴とする火点放射計測装置。
A light receiving means that is installed at an upper end opening of a lance that feeds acid from above a container that contains at least hot metal, and that measures the radiant brightness of emitted light emitted from a fire point generated below the acid feeding hole at the lower end of the lance; ,
A fire point radiation measuring apparatus comprising: signal processing means for inputting a radiant light intensity output from the light receiving means and detecting a change in a hot metal component based on a temporal change of the radiant light brightness. .
少なくとも溶銑を収容した容器の上方から送酸を行うランスの上端開口部に設置され、前記ランスの下端の送酸孔下方に発生する火点が発する放射光の複数波長における各分光放射光輝度を計測する分光受光手段と、
この分光受光手段から出力された各分光放射光輝度を入力し、この各分光放射光輝度の時間変化に基づいて、溶銑の成分の変化を検出する信号処理手段と
を備えたことを特徴とする火点放射計測装置。
At least at the upper end opening of the lance that feeds acid from above the container containing the hot metal, the spectral radiant brightness at a plurality of wavelengths of the emitted light emitted from the fire point generated below the feed hole at the lower end of the lance. Spectral light receiving means for measuring;
And a signal processing means for inputting the spectral radiant light intensity output from the spectral light receiving means and detecting a change in the hot metal component based on a temporal change in the spectral radiant light brightness. Fire point radiation measuring device.
前記分光受光手段は、線形波長分布フィルタとライン受光センサとを備えた分光計測センサであることを特徴とする請求項7記載の火点放射計測装置。   8. The fire point radiation measuring apparatus according to claim 7, wherein the spectral light receiving means is a spectral measurement sensor including a linear wavelength distribution filter and a line light receiving sensor.
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