JP2008308710A - 取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法及び洗浄設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 取鍋底部に設置されたポーラスプラグの位置を、ポーラスプラグの周囲に地金やスラグが付着していても取鍋の内面側から正確に検出し、ポーラスプラグの部分のみを取鍋の内面側から正確に洗浄することのできる洗浄設備を提供する。
【解決手段】 取鍋１を撮影する光学式カメラ６と、該光学式カメラによって撮影された画像を画像処理する画像処理装置７と、該画像処理装置により処理されたデータ及び前記光学式カメラによって撮影された画像に基づいて取鍋底のポーラスプラグ位置を演算して求める演算装置８と、前記光学式カメラ、画像処理装置及び演算装置から入力されるデータを重ねて表示する表示装置９と、横向き状態の取鍋の底に至る長さを有する洗浄ランス５と、該洗浄ランスを積載し、前記表示装置から入力されるデータに基づいて該洗浄ランスの先端位置をポーラスプラグ２の位置に合致させる洗浄用台車４と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、取鍋内の溶鋼を攪拌するために取鍋底部に設置されたガス吹き込み用ポーラスプラグの部分に、洗浄ランスを介して取鍋の内面側から酸素ガスまたは燃焼ガスを噴射して、ポーラスプラグに付着した地金またはスラグを溶融させて除去する、ポーラスプラグ部分の洗浄方法及び洗浄設備に関するものである。

転炉や電気炉などで精錬された溶鋼を更に取鍋内で精錬する場合に、反応効率の向上や溶鋼温度の均一化を目的として、溶鋼自体を攪拌したり溶鋼と精錬剤であるスラグとを攪拌したりするために、取鍋底部に設置したポーラスプラグ（多孔質耐火材）からＡｒガスなど不活性ガスを攪拌用ガスとして吹き込むことが一般的に行われている。転炉や電気炉などで精錬された溶鋼を更に取鍋内で精錬することを二次精錬と呼んでいる（これに対して、「転炉や電気炉などでの精錬」を「一次精錬」という）。

二次精錬された溶鋼は連続鋳造設備などの鋳造設備で鋳造される。この鋳造工程において、取鍋内には溶鋼の他に、転炉や電気炉での精錬時に生成したスラグや二次精錬で精錬剤として添加したフラックスからなるスラグが存在し、これらのスラグが溶鋼とともに取鍋から鋳造設備に排出されると、溶鋼の清浄性が低下して品質が劣化するので、これを防止するために、取鍋からの溶鋼流にスラグが混入した時点で取鍋から鋳造設備への溶鋼の注入が終了される。そのために、通常、取鍋内にはスラグと若干の溶鋼が残留する。

鋳造設備への注入終了後、取鍋を反転させるなどして取鍋内に残留する溶鋼及びスラグを取鍋から排出するが、全ては排出できず、取鍋底部に残留し、凝固・固化する。この場合、取鍋底部に設置されるポーラスプラグの上表面部位にも、残留する溶鋼及びスラグが凝固・固化する。ポーラスプラグの上表面で溶鋼及びスラグが凝固・固化すると、ポーラスプラグの通気孔が閉塞され、所定の攪拌ガス流量が確保できなくなる。

そこで、定期的にガスバーナーや酸素ガスを用いてポーラスプラグに付着した地金やスラグを取鍋の内面側から洗浄することが行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。尚、鋳造設備への注入終了後、ポーラスプラグからガスを噴出させ、ポーラスプラグ上面に残留する溶鋼及びスラグを飛散させ、ポーラスプラグ上表面を露出させる方法も提案されているが（例えば、特許文献３参照）、残留する溶鋼及びスラグが多い場合には飛散させることはできず、現実的ではない。
特開平８−１７４２０３号公報 実開平４−１１３１５３号公報 特開平１−３０９７７９号公報

取鍋の使用末期になると、ポーラスプラグ周囲の耐火物が損傷して取鍋底部の耐火物稼働面に凹凸が形成され、ポーラスプラグの周囲にはポーラスプラグの位置が判別できないほど地金やスラグが付着することがある。ポーラスプラグの位置が確認できないまま洗浄を行うと、誤ってポーラスプラグ以外の部分を洗浄してしまい、取鍋底に穴を開けてしまうような重大トラブルが発生する場合も起こる。

従って、ガスバーナーや酸素ガスを用いてポーラスプラグの設置部分を取鍋の内面側から洗浄する場合、ポーラスプラグの位置を確認する必要があり、従来、以下の２つの方法でポーラスプラグの位置を確認していた。

１つの方法は、オペレーターによる目視確認による位置決め方法である。しかしながら、ポーラスプラグの位置が判別できないほど地金やスラグが付着することがあり、その場合には、目視では確認できず、オペレーターの勘に頼らざるを得なかった。

他の１つの方法は、洗浄用装置と取鍋との位置関係が常に一定となるように両者を配置し、洗浄用装置に配置されるガスバーナーや酸素ガス吹き付けランスの延長方向にポーラスプラグを配置させるという方法である。但し、この方法においても、複数サイズ及び複数形状の取鍋を用いる場合にはそれぞれ専用の洗浄用装置及び取鍋受け台を使用しなければならず煩雑であり、また、取鍋が熱などによって変形した場合には、正確に位置決めできないなどの問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、取鍋のサイズ及び形状の如何に拘わらず、取鍋底部に設置されたポーラスプラグの位置を、ポーラスプラグの周囲にポーラスプラグの位置が判別できないほど地金やスラグが付着していても取鍋の内面側から正確に検出し、ポーラスプラグの部分のみを取鍋の内面側から正確に洗浄することのできる、取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法及び洗浄設備を提供することである。

上記課題を解決するための本願第１の発明に係る取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法は、取鍋底部に設置されたガス吹き込み用ポーラスプラグの部分に、洗浄ランスを介して酸素ガスまたは燃焼ガスを噴射して、ポーラスプラグに付着した地金またはスラグを溶融させて除去する、取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法であって、光学式カメラによって撮影された取鍋の画像に基づいて該画像上での前記ポーラスプラグの位置を検出する工程と、検出されたポーラスプラグ位置を光学式カメラによって撮影された取鍋の画像上に重ねて表示する工程と、検出されたポーラスプラグ位置に前記酸素ガスまたは燃焼ガスが衝突するように前記洗浄ランスの位置を調整する工程と、を備えることを特徴とするものである。

第２の発明に係る取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法は、第１の発明において、更に、前記光学式カメラによって洗浄ランスの位置を調整した後に撮影した画像に基づいて洗浄ランスから噴射される酸素ガスまたは燃焼ガスがポーラスプラグ位置に衝突するか否かを判定する工程を備えることを特徴とするものである。

第３の発明に係る取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法は、第１または第２の発明において、更に、前記光学式カメラによって洗浄中に撮影された画像に基づいて洗浄中の火花発生位置を検出する工程と、検出した火花発生位置と前記ポーラスプラグ位置とが合致しているか否かを判定する工程と、を備えることを特徴とするものである。

第４の発明に係る取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄設備は、取鍋の底部全面以上の範囲を撮影する光学式カメラと、該光学式カメラによって撮影された画像を画像処理する画像処理装置と、該画像処理装置により処理されたデータ及び前記光学式カメラによって撮影された画像に基づいて取鍋底のポーラスプラグ位置を演算して求める演算装置と、前記光学式カメラ、画像処理装置及び演算装置から入力されるデータを重ねて表示する表示装置と、横向き状態の取鍋の底に至る長さを有する洗浄ランスと、該洗浄ランスを積載し、前記表示装置から入力されるデータに基づいて該洗浄ランスの先端位置をポーラスプラグ位置に合致させる洗浄用台車と、を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、光学式カメラによって撮影された取鍋の画像に、画像処理及び演算処理を施すことによってポーラスプラグ位置を検出するので、ポーラスプラグの周囲にポーラスプラグの位置が判別できないほど地金やスラグが付着していても、取鍋のサイズ及び形状の如何に拘わらず、ポーラスプラグ位置を正確に且つ自動的に検出することができる。そして、ポーラスプラグの位置を精度良く検出できるので、それに応じて洗浄ランスの位置を自動的に所定の位置に調整することができる。また、調整した洗浄ランスの位置が正しいか否かを画像から判定する場合には、洗浄ランスから噴射される酸素ガスまたは燃焼ガスをポーラスプラグ位置に正確に噴射することができる。また更に、洗浄中の火花発生位置を検出し、火花発生位置とポーラスプラグ位置とが合致しているか否かを判定する場合には、洗浄位置が誤ったときには洗浄作業を強制的に中断させることができる。これらによって、取鍋底に穴を開けてしまうなどのトラブルを未然に防止することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形態例を示す図であって、取鍋底部のポーラスプラグ部分を取鍋内面側から洗浄するための本発明に係る洗浄設備の全体構成を示す図である。

図１において、その底部の二箇所にポーラスプラグ２を備えた取鍋１が、取鍋１の上下方向（天地方向）をほぼ水平（「横向き」とも記す）として受け台（図示せず）に載せられている。取鍋１には、二箇所にポーラスプラグ２が設置されているが、一箇所以上設置されている限り幾つ設置されていても構わない。取鍋１の側面には、取鍋１をクレーンのフックで吊るための一対のトラニオン３が設置されており、２つのトラニオン３の軸心を結ぶ方向がほぼ水平方向になるように、取鍋１は受け台に載せられている。

取鍋１の上下方向をほぼ水平として受け台に載せる理由は、取鍋１の内面を横方向から観察し且つその内面を横方向から洗浄するためである。また、２つのトラニオン３の軸心を結ぶ方向をほぼ水平方向とする理由は、取鍋１を横方向から見た場合に取鍋１の各位置が常に一定位置となるようにするためである。つまり、横方向から見た場合の取鍋１におけるトラニオン３の設置位置に対するポーラスプラグ２の設置位置を予め把握しておき、トラニオン３の軸心方向を水平方向とすることで、横向きとした取鍋１におけるポーラスプラグ２の位置を決めやすくするためである。従って、取鍋１を横向きにした場合に、２つのトラニオン３の軸心を結ぶ方向を必ずしも水平方向とする必要はなく、常に一定である限り、どのような方向であっても構わない。但し、取鍋１を横向きの状態で受け台で支える場合には両方のトラニオン３の部位を支持することが多く、この場合には安定性の関係から、トラニオン３の軸心方向は自ずと水平方向になる。

横向き状態となった取鍋１の前方には洗浄用台車４が設置され、この洗浄用台車４には、その先端から洗浄用気体を噴射する洗浄ランス５が積載されている。洗浄ランス５はほぼ水平方向を向いて洗浄用台車４に積載されている。そして、洗浄ランス５は、洗浄用台車４に積載された状態で水平方向に移動し、取鍋１の内面部への挿入及び内面部からの離脱が可能であり、また、上下方向への移動も可能なように積載されている。また、洗浄用台車４自体が取鍋１の前方に配置されたレール１０の上を移動可能となっており、これらにより、洗浄ランス５は取鍋１の底面のほぼ全ての位置と垂直に対抗し、且つ、その面に向けて洗浄用気体を噴射できるように構成されている。洗浄用台車４の移動並びに洗浄ランス５の上下方向及び水平方向の移動は、洗浄用台車４に積載された制御部（図示せず）により制御されている。洗浄ランス５から噴射する洗浄用気体としては、酸素ガス、或いは、ＣＯガス、プロパンガス若しくは重油などを燃焼させた燃焼ガス（火炎）が使用される。

また、横向き状態の取鍋１の前方には、トラニオン３を含めて取鍋１の上端部全体を撮影できる位置に光学カメラ６が設置されている。光学カメラ６としては、ＣＣＤカメラや赤外線カメラなどの慣用の光学カメラを使用することができる。

光学カメラ６の信号は画像処理装置７に入力され、画像処理装置７の信号は表示装置９に入力されるようになっており、光学カメラ６で撮影された画像は、画像処理装置７を経由するが画像処理されずにそのままの状態（「生画像」とも称す）で表示装置９に表示されるようになっている。また、光学カメラ６で撮影された画像を基として画像処理装置７によって画像処理された画像が、光学カメラ６で撮影された生画像に重なって表示装置９に表示されるようになっている。

画像処理装置７の信号は演算装置８にも入力されており、演算装置８の信号は表示装置９に入力されるようになっている。従って、画像処理装置７で画像処理された画像及び光学カメラ６で撮影された画像を基として演算装置８で演算された結果も、光学カメラ６で撮影された生画像に重なって表示装置９に表示されるようになっている。

表示装置９に表示されるデータは、洗浄用台車４に積載された、洗浄用台車４のレール１０での移動及び洗浄ランスの５の高さ位置などを制御するための制御部に入力されている。この制御部は、表示装置９から入力されたデータに基づいて洗浄ランス５の設置位置を定め、且つ、洗浄ランス５の位置が定めた設置位置になるように、洗浄用台車４をレール１０の上で移動させるとともに、洗浄ランス５の高さ位置を調整する。

このようにして構成される本発明に係る洗浄設備を用い、以下のようにして取鍋内面側から取鍋底部のポーラスプラグ部分を洗浄する。

収容していた溶鋼を連続鋳造設備のタンディッシュなどに注入完了し、その後、取鍋１を反転させるなどによって残留した溶鋼及びスラグを排出した後の取鍋１を洗浄設備の受け台に横向き状態で積載する。この状態の取鍋１を光学カメラ６で撮影する。撮影された画像は画像処理装置７を経由して表示装置９で表示される。

また、画像処理装置７では、光学カメラ６の撮像を画像処理して、画像における取鍋１の底部の中心位置を座標（「中心位置座標」と称す）として求める。中心位置座標を求める方法としては、取鍋１の底部耐火物と側壁耐火物との境界線で形成する底部の円の形状（「底部円」と称す）から求める方法、取鍋１の上端部の耐火物内壁或いは鉄皮外殻で形成する円の形状（「外周円」と称す）から求める方法、及び、トラニオン３の先端部に外接する円の形状（「外接円」と称す）から求める方法があり、どの方法を用いても構わない。また、それぞれの方法で求めた中心位置座標の平均値を求め、この平均値を中心位置座標としても構わない。これらの円の中心位置を求める方法は、例えば、これらの円の接線と直交する直線を幾つか求め、それらの交点を中心とする方法などの慣用の方法で求めることができる。求めた中心位置座標は表示装置９に送られ、表示装置９において、光学カメラ６で撮影された取鍋底部の画像に重ねて表示される。また、求めた中心位置座標は、光学カメラ６の撮像データとともに演算装置８に送信される。

演算装置８には、取鍋施工時のポーラスプラグ２の設置位置が予め入力されており、画像処理装置７から送信された中心位置と予め入力されたポーラスプラグ２の設置位置データとに基づき、画像におけるポーラスプラグ２の位置を演算して求める。

ポーラスプラグ２の位置を求める方法としては、例えば図２に示すように、（１）入力された取鍋底の中心Ｃの位置、並びに、取鍋施工時のポーラスプラグ２の設置位置として予め入力された、底部円の直径Ｄinと、底部円とポーラスプラグ２との距離Ｒin１及び距離Ｒin２との比率（Ｒin１／Ｄin、Ｒin２／Ｄin）を用いて求める方法、（２）入力された取鍋底の中心Ｃの位置、並びに、取鍋施工時のポーラスプラグ２の設置位置として予め入力された、外周円の直径Ｄout と、外周円とポーラスプラグ２との距離Ｒout １及び距離Ｒout ２との比率（Ｒout １／Ｄout 、Ｒout ２／Ｄout ）を用いて求める方法、また、（３）入力された取鍋底の中心Ｃの位置、並びに、取鍋施工時のポーラスプラグ２の設置位置として予め入力された、外接円の直径Ｄtrと、外周円とポーラスプラグ２との距離Ｒtr１及び距離Ｒtr２との比率（Ｒtr１／Ｄtr、Ｒtr２／Ｄtr）を用いて求める方法などがあり、何れの方法を用いても構わない。

このようにして求めたポーラスプラグ２の位置が画像における座標として演算装置８から表示装置９に送信される。表示装置９では、光学カメラ６で撮影された取鍋底部の画像に重ねて、中心Ｃの位置とともにポーラスプラグ２の位置を表示する。

オペレーターは、表示装置９で表示されたポーラスプラグ２の位置が妥当か否かを確認し判定する。表示装置９で表示されたポーラスプラグ２の位置が中心Ｃの位置や取鍋１の外殻形状などから判断して妥当であると判断される場合には、画像処理装置７及び演算装置８が正常に作動しており問題ないが、表示装置９で表示されたポーラスプラグ２の位置が中心Ｃの位置や取鍋１の外殻形状などから判断して誤っていると判断される場合には、演算装置８で再度ポーラスプラグ２の位置を演算し直すなどして修正する。また、表示装置９をタッチパネル方式とし、ポーラスプラグ２の位置が誤っている場合には、タッチパネル上で修正するようにしても構わない。

このようにして、撮影画像におけるポーラスプラグ２の位置が決定されたなら、決定されたポーラスプラグ２の位置に関するデータが、表示装置９から洗浄用台車４に積載された制御部に送信される。このデータを受けて、制御部は、洗浄ランス５の設置位置を定め、且つ、洗浄ランス５の位置が定めた設置位置になるように、洗浄用台車４をレール１０の上で移動させるとともに、洗浄ランス５の高さ位置を調整する。洗浄ランス５の位置が設定されたなら、洗浄ランス５が取鍋１の内面側に侵入し、取鍋１の底部から所定位置離れた位置で停止する。

洗浄ランス５が、取鍋１の内面に侵入して所定位置で停止したなら、洗浄ランス５が光学カメラ６で撮影されて表示装置９に表示されるので、オペレーターは洗浄ランス５の位置がポーラスプラグ２の位置に合致しているか否かを判定する。合致していない場合には、表示装置９を介して浄用台車４に積載された制御部に修正信号を送信し、洗浄ランス５の位置を修正する。この場合も表示装置９をタッチパネル方式とし、タッチパネル上で修正するようにしてもよく、容易に修正できることから、表示装置９をタッチパネル方式とすることが好ましい。

このようにして洗浄ランス５の位置が決定したなら、洗浄ランス５から洗浄用気体を噴射してポーラスプラグ２の部分の洗浄を開始する。洗浄用気体の噴射により、地金は酸化して溶融し、またスラグは溶融し、ポーラスプラグ２の部分に付着した地金及びスラグが除去される。

噴射する洗浄用気体が衝突する部分は、地金の酸化反応などによって周囲の部分よりも温度が高くなる。この温度の高くなる部分も光学カメラ６で撮影されて表示装置９に表示される。オペレーターは、表示される画像に基づいて洗浄位置が妥当か否かを判定する。温度の高くなる部分と求めたポーラスプラグ２の部分とが、合致しないとオペレーターが判断した場合には、洗浄用気体の噴射を停止して洗浄作業を中断する。その後、表示装置９を介して浄用台車４に積載された制御部に修正信号を送信して洗浄ランス５の位置を修正し、洗浄作業を継続する。

このように本発明によれば、取鍋１のサイズ及び形状の如何に拘わらず、ポーラスプラグ２の周囲にポーラスプラグ２の位置が判別できないほど地金やスラグが付着していても、ポーラスプラグ２の位置を正確に且つ自動的に検出することができる。また、検出したポーラスプラグ位置に基づいて洗浄ランス５の位置を自動的に調整するので、洗浄ランスから噴射される洗浄用気体をポーラスプラグ２の設置位置に正確に噴射することが可能となる。

尚、本発明は上記説明の範囲に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば上記説明では、画像処理装置７、演算装置８、表示装置９がそれぞれ分離されているが、これらを１つの装置に組み込んでも構わない。また、洗浄用台車４に積載した制御部を別の場所に独立して設置しても構わない。

本発明に係る洗浄設備の全体構成を示す図である ポーラスプラグの位置を演算により求めるときの取鍋における位置関係の例を示す図である。

符号の説明

１ 取鍋
２ ポーラスプラグ
３ トラニオン
４ 洗浄用台車
５ 洗浄ランス
６ 光学カメラ
７ 画像処理装置
８ 演算装置
９ 表示装置
１０ レール

Claims (4)

1. 取鍋底部に設置されたガス吹き込み用ポーラスプラグの部分に、洗浄ランスを介して酸素ガスまたは燃焼ガスを噴射して、ポーラスプラグに付着した地金またはスラグを溶融させて除去する、取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法であって、光学式カメラによって撮影された取鍋の画像に基づいて該画像上での前記ポーラスプラグの位置を検出する工程と、検出されたポーラスプラグ位置を光学式カメラによって撮影された取鍋の画像上に重ねて表示する工程と、検出されたポーラスプラグ位置に前記酸素ガスまたは燃焼ガスが衝突するように前記洗浄ランスの位置を調整する工程と、を備えることを特徴とする、取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法。
2. 更に、前記光学式カメラによって洗浄ランスの位置を調整した後に撮影した画像に基づいて洗浄ランスから噴射される酸素ガスまたは燃焼ガスがポーラスプラグ位置に衝突するか否かを判定する工程を備えることを特徴とする、請求項１に記載の取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法。
3. 更に、前記光学式カメラによって洗浄中に撮影された画像に基づいて洗浄中の火花発生位置を検出する工程と、検出した火花発生位置と前記ポーラスプラグ位置とが合致しているか否かを判定する工程と、を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄方法。
4. 取鍋の底部全面以上の範囲を撮影する光学式カメラと、該光学式カメラによって撮影された画像を画像処理する画像処理装置と、該画像処理装置により処理されたデータ及び前記光学式カメラによって撮影された画像に基づいて取鍋底のポーラスプラグ位置を演算して求める演算装置と、前記光学式カメラ、画像処理装置及び演算装置から入力されるデータを重ねて表示する表示装置と、横向き状態の取鍋の底に至る長さを有する洗浄ランスと、該洗浄ランスを積載し、前記表示装置から入力されるデータに基づいて該洗浄ランスの先端位置をポーラスプラグ位置に合致させる洗浄用台車と、を備えることを特徴とする、取鍋のポーラスプラグ部分の洗浄設備。

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