JP2010111925A

JP2010111925A - スラグの流出検知方法

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Publication number: JP2010111925A
Application number: JP2008286259A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Yakabe; 正嗣矢加部
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2028-11-07
Also published as: JP5444692B2

Abstract

【課題】転炉から取鍋に出鋼口を介して溶鋼を排出するときに、溶鋼の排出の末期、溶鋼に混入して流出するスラグを、測定される見掛け上の溶鋼及びスラグの放射エネルギーが外乱によって変化しても的確に検知する。
【解決手段】転炉３の出鋼口１２から流出する出鋼流１Ａを赤外線カメラ６で撮影し、赤外線カメラで測定される出鋼流中の溶鋼１の放射エネルギーと出鋼流中のスラグ２の放射エネルギーとのエネルギー差に基づいて溶鋼とスラグとを判別し、前記出鋼口から流出する溶鋼に混合して流出するスラグを検知するにあたり、その時点までに前記赤外線カメラで測定された所定の複数回以上の出鋼流全体の放射エネルギー測定値の移動平均法による平均値をその時点での出鋼流全体の放射エネルギー値と定め、この移動平均法による出鋼流全体の放射エネルギー値が所定の値以上変化したときに、スラグ流出と判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転炉側壁に設置された出鋼口を介して転炉から取鍋に溶鋼を排出する際に、溶鋼の排出の末期、溶鋼に巻き込まれて流出するスラグを検知する方法に関するものである。

転炉を用いた溶銑の脱炭精錬工程においては、精錬剤として生石灰（ＣａＯ）やドロマイト（ＭｇＣＯ₃・ＣａＣＯ₃）などの造滓剤を添加したり、副原料としてマンガン鉱石を添加したり、また、除去された溶銑中の不純物自体がスラグになったりし、更には、酸化精錬であることに起因して鉄の酸化物が不可避的に発生することから、スラグをなくすることは不可能であり、脱炭精錬終了後の溶鋼上にはスラグが形成される。形成されたスラグは、転炉から取鍋への出鋼過程の末期、転炉内の溶鋼が少なくなってくると、溶鋼に形成される渦流によって溶鋼に巻き込まれ、溶鋼とともに取鍋内に排出される。

このスラグは鉄酸化物及びマンガン酸化物などの酸素ポテンシャルの高い、所謂「低級酸化物」を含んでいるので、大量のスラグが取鍋内に流出した場合には、溶鋼を脱酸するために添加した溶鋼中のＡｌとスラグ中の低級酸化物とが反応して溶鋼中にアルミナが形成され、清浄性の高い鋼を得ることができなくなるという問題が発生する。また、取鍋の耐火物がスラグによって溶損し、取鍋耐火物の寿命が低下するという問題も発生する。

そこで、スラグの流出を防止するための多数の提案がなされている。例えば、特許文献１には、転炉から出鋼口を介して取鍋へ溶鋼を出鋼する際に、転炉からの出鋼流を赤外線カメラで監視し、赤外線カメラで検知される流体が溶鋼からスラグに変わった時点で転炉を傾転（直立）させて出鋼を終了し、スラグの取鍋への流出を防止する方法が開示されている。

また、特許文献２には、溶融金属容器の流出孔を流下する溶融金属流に混入して前記溶融金属容器から流出するスラグの検知方法において、前記溶融金属流を赤外線カメラで撮影し、撮影した画像の各画素を、溶融金属及びスラグの輝度エネルギー差を利用して溶融金属とスラグとに判別し、スラグと判別された画素の数を撮影毎に積算し、スラグと判別された画素の数の積算値に基づいてスラグの流出を判定し、その時点で流出孔を閉鎖してスラグの流出を防止する方法が開示されている。
特開２００１−１０７１２７号公報特開２００７−１９７７３８号公報

特許文献１及び特許文献２ともに、溶鋼よりもスラグの方が、放射率が大きいこと、つまり放射エネルギーが大きいことを利用して溶鋼とスラグとを判別しているが、これらの従来技術には、次のような問題点がある。

即ち、特許文献１及び特許文献２ともに、溶鋼とスラグとを判別する際に、或る一定の放射エネルギー値を、溶融金属とスラグとを判別するための閾値（以下、「エネルギー閾値」と記す）として設定し、検出される放射エネルギーがエネルギー閾値を越えたときにスラグと判別し、エネルギー閾値以下の場合を溶鋼と判別しており、このエネルギー閾値を固定（但し、煩雑ではあるが測定間では変更することは可能）していることである。

転炉からの出鋼時には粉塵が舞い上がり、転炉近傍に設置した、スラグ流出を感知するための赤外線カメラのカメラケース或いはカメラのレンズに、粉塵が付着する。放射エネルギーつまり輝度が同一のスラグを測定した場合でも、粉塵の付着量に応じて見掛け上の輝度が低下していき、付着量が増加した場合には、スラグの見掛け上の輝度がエネルギー閾値以下になってしまうことも発生する。また、赤外線カメラの画像信号伝達機器やケーブルの外気温度などの影響による機器特性により、観測輝度にドリフトが発生し、固定したエネルギー閾値では誤検知する可能性がある。

現在、前者の問題については、オペレーターによる定期的な清掃などによる粉塵除去によって回避し、後者の問題については、基準輝度を設けその輝度との比較による自己点検回路を付与してドリフトの影響を回避している。

しかしながら、エネルギー閾値を固定している特許文献１及び特許文献２では、外乱（測定機器を含む）による見掛け上の輝度変化の問題が根本的に潜在しており、検出精度を維持するためには、それ相応の保守点検が必要となる。

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、転炉から取鍋に出鋼口を介して溶鋼を排出するときに、溶鋼の排出の末期、溶鋼に混入して流出するスラグを溶鋼の放射エネルギーとスラグの放射エネルギーとの差から検知するにあたり、測定される見掛け上の溶鋼及びスラグの放射エネルギーが外乱によって変化しても、的確にスラグを検知することができ、スラグの流出量をばらつきなく所定量に制御することのできるスラグの流出検知方法を提供することである。

上記課題を解決するための本発明に係るスラグの流出検知方法は、転炉の出鋼口から流出する出鋼流を赤外線カメラで撮影し、赤外線カメラで測定される出鋼流中の溶鋼の放射エネルギーと出鋼流中のスラグの放射エネルギーとのエネルギー差に基づいて溶鋼とスラグとを判別し、前記出鋼口から流出する溶鋼に混合して流出するスラグを検知するスラグの流出検知方法であって、その時点までに前記赤外線カメラで測定された所定の複数回以上の出鋼流全体の放射エネルギー測定値の移動平均法による平均値をその時点での出鋼流全体の放射エネルギー値と定め、この移動平均法による出鋼流全体の放射エネルギー値が所定の値以上変化したときに、スラグ流出と判定することを特徴とするものである。

本発明によれば、溶鋼の放射エネルギーとスラグの放射エネルギーとのエネルギー差から出鋼流中のスラグ流出を判定するにあたり、測定される放射エネルギーの絶対値ではなく、その時点までに測定された所定の複数回以上の出鋼流全体の放射エネルギー測定値の移動平均法による平均値をその時点での出鋼流全体の放射エネルギー値と定め、この移動平均法による出鋼流全体の放射エネルギー値が所定の値以上変化したときに、スラグ流出と判定するので、仮に外乱によって測定される見掛け上の溶鋼及びスラグの放射エネルギーが変化しても、溶鋼とスラグとの相対的な放射エネルギー差は依然として存在し、また、この相対的な放射エネルギー差は移動平均法によって容易に識別することが可能であり、従って、的確にスラグを検知することができ、スラグの流出量をばらつきなく所定量に制御することが実現される。

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であって、転炉から取鍋への出鋼流に本発明を適用した１例を示す概略断面図である。

図１に示すように、外殻を鉄皮１０とし、鉄皮１０の内側に耐火物１１が施工された転炉３の側壁には、溶鋼１を取鍋４に排出するための出鋼口１２が設置されている。この転炉３の出鋼口１２の近傍には、スラグストッパー９が設置されており、スラグストッパー９は、転炉３とは距離を隔てた位置に設置されるスラグストッパー制御装置８によって制御されている。また、出鋼口１２を介して転炉３から取鍋４へ出鋼される出鋼流１Ａに混合して流出するスラグ２を検知するために、赤外線カメラ６及び検知部７からなるスラグ検知装置５が設置されている。尚、出鋼流１Ａには、溶鋼１のみならず、スラグ２も溶鋼１に混合して存在するが、通常、出鋼口１２から排出されるもの全てを「出鋼流」と称している。

赤外線カメラ６は、出鋼流１Ａ及びその背景を二次元で撮影し、撮影した二次元画像全体の放射エネルギー総量値を測定するとともに、各被写体の個別の放射エネルギーつまり輝度を測定し且つ各被写体の放射エネルギーを表示する装置である。出鋼流１Ａを測定する場合には、二次元画像全体の放射エネルギー総量値は、溶鋼１及びスラグ２を含めた出鋼流全体の放射エネルギー値に相当する。赤外線カメラ６により測定された、二次元画像全体の放射エネルギー総量値つまり出鋼流全体の放射エネルギー値、及び各被写体の個別の放射エネルギーは、検知部７に送られる。

検知部７は、赤外線カメラ６から送られた上記情報に基づいて、スラグ流出の検知並びにスラグ流出の判定を行う装置である。具体的には、赤外線カメラ６から送られた出鋼流全体の放射エネルギー値を、移動平均法によって平準化し、この平準化した出鋼流全体の放射エネルギー値に基づいて、スラグ流出の検知並びにスラグ流出の判定を行う装置である。また、検知部７は、平準化した出鋼流全体の放射エネルギー値に基づいて、溶鋼１とスラグ２とを判別するためのエネルギー閾値を決定する機能をも備えている。検知部７の機能については、後段で更に詳しく説明する。検知部７の信号は、スラグストッパー制御装置８に入力されている。

尚、赤外線カメラ６でなくても例えばＣＣＤカメラなどでも、被写体の放射エネルギーを計測することは可能であるが、検出感度が高いことから本発明では赤外線カメラ６を使用している。但し、赤外線カメラ６の代わりにＣＣＤカメラを使用しても、本発明を実施することは可能である。

スラグストッパー９は、回転自在なアーム１３と、アーム１３の先端部に取り付けられた鋳鉄製の止め栓部１４と、アーム１３を駆動するための油圧シリンダー１５と、から構成されており、油圧シリンダー１５が作動することにより、アーム１３の先端部の止め栓部１４が出鋼口１２に嵌合するようになっている。この止め栓部１４には、止め栓部１４の中心部を貫通してガス吹込み孔（図示せず）が設けられ、このガス吹込み孔から供給される窒素ガスが、止め栓部１４を出鋼口１２に嵌合させたときに、出鋼口１２の流路内に噴射されるようになっている。ガス吹込み孔を流れる窒素ガス流量及び油圧シリンダー１５を作動するための作動油は、スラグストッパー制御装置８によって制御されている。尚、図１では、油圧シリンダー１５に接続する油圧配管、ガス吹込み孔に接続するガス供給管及び流量調整弁などは省略している。

このような構成の転炉３及びスラグ検知装置５を用いて、次のようにして本発明を適用する。

転炉３に溶銑を装入し、更に、生石灰、焼成ドロマイト、蛍石などの造滓剤を装入して、上吹きランス（図示せず）または底吹き羽口（図示せず）若しくは双方から酸素ガスを溶銑に供給して脱炭精錬を実施する。溶銑は脱炭精錬されて溶鋼１が溶製され、造滓剤は溶融してスラグ２が生成される。溶製した溶鋼１を取鍋４に出鋼するにあたり、出鋼口１２が下面側に位置するように、直立していた転炉３を傾動させる。転炉３の傾動により、溶鋼１は出鋼口１２を通過する出鋼流１Ａとなって取鍋４に流下する。溶鋼１の出鋼が進み、転炉３に滞留する溶鋼１が少なくなると、溶鋼１に渦流が形成され、この渦流によって溶鋼１の上に浮遊するスラグ２が溶鋼１に巻き込まれ、出鋼流１Ａに混入して取鍋４に流出する。

この出鋼流１Ａを赤外線カメラ６で連続して監視し、一定周期で出鋼流１Ａの二次元画像を撮影し、二次元画像全体の放射エネルギー総量値つまり出鋼流全体の放射エネルギー値を測定するとともに、撮影した二次元画像の各位置の放射エネルギーを測定する。測定された出鋼流全体の放射エネルギー値及び各位置の放射エネルギー値は検知部７に送られる。尚、赤外線カメラ６は、一般に、市販のものであっても１秒間に１０〜３０回のサンプリング周期で二次元画像を撮影可能であり、特殊仕様であればそれ以上のサンプリング周期で撮影することも可能な装置である。

ここで、赤外線カメラ６による出鋼流１Ａのスラグ検知方法の原理を説明する。図２は、或る時刻において赤外線カメラ６により測定された出鋼流１Ａ及び背景の放射エネルギー値の二次元画像の例を示す図である。図２において、「Ｚ」として示す放射エネルギー値の極めて低い部分（以下、「範囲（Ｚ）」と記す）は出鋼流１Ａの背景であり、「Ｘ」として示す放射エネルギーレベルの高い部分（以下、「範囲（Ｘ）」と記す）が、出鋼流１Ａの溶鋼１の部分であり、出鋼流１Ａのなかで放射エネルギーレベルの更に高い「Ｙ」として示す部分（以下、「範囲（Ｙ）」と記す）が、スラグ２の部分である。

撮影した二次元画像を、範囲（Ｘ）、範囲（Ｙ）及び範囲（Ｚ）の３つの範囲に判別する方法を、図３を用いて説明する。図３は、図２に示すＡ−Ａ’線上の放射エネルギー値の分布を示す概略図である。背景つまり範囲（Ｚ）の部分は、放射エネルギー値が極めて低く、出鋼流１Ａの部分、つまり範囲（Ｘ）及び範囲（Ｙ）とは明確に判別することができる。出鋼流１Ａの部分において、溶鋼１の放射エネルギー値はＥmであり、スラグ２の放射エネルギー値は溶鋼１の放射エネルギーＥmよりも高いＥsであるので、溶鋼１とスラグ２とを判別することができる。具体的には、図３に示すように、Ｅmよりも大きく且つＥsよりも小さい所定のエネルギー閾値Ｅcを設定しておき、計測される放射エネルギーレベルがエネルギー閾値Ｅcを越えた範囲をスラグ２、つまり範囲（Ｙ）とし、それ以外を溶鋼１、つまり範囲（Ｘ）として判別することができる。

これは、赤外線波長領域におけるスラグ２の放射率は、溶鋼１の放射率の１．２〜１．５倍であり、これによって測定される放射エネルギーレベルに差が発生するので、赤外線カメラ６を使用することによって、出鋼流１Ａにおける溶鋼１とスラグ２とを明確に区別することが可能となる。尚、図３は、出鋼流１Ａにスラグ２が混入した状態を示しており、スラグ２が混入していない場合には、画像は範囲（Ｘ）と範囲（Ｚ）とで構成され、出鋼流１Ａが全てスラグ２の場合には、画像は範囲（Ｙ）と範囲（Ｚ）とで構成される。

検知部７におけるスラグ２の検知方法は、出鋼流１Ａの面積（＝範囲（Ｘ）＋範囲（Ｙ））における範囲（Ｙ）の比率（Ｙ／（Ｘ＋Ｙ））を連続的に測定し、範囲（Ｙ）の比率が所定の値になった時点を「スラグ流出時点」と判定することもできるが、出鋼流１Ａにおける範囲（Ｙ）の比率が高くなるほど、出鋼流全体の放射エネルギー値が増加することから、図４に示すように、出鋼流全体の放射エネルギー値が或るエネルギー閾値Ｅc´を超えた時点を「スラグ流出時点」と判定することが主に行われている。エネルギー閾値Ｅc´をＥmとＥsとの間で上下に変動させることは、範囲（Ｙ）の比率を変動させることと一致する。尚、図４は、スラグ流出の判定方法の例を示す概略図であり、図中のＥmは溶鋼１の放射エネルギー、Ｅsはスラグ２の放射エネルギーである。

但し、前述したように、赤外線カメラ６のレンズへのダストなどの付着や、測定機器の外気温度の影響による観測輝度のドリフトなどの外乱により、計測される見掛けの放射エネルギーレベルは、Ｅm及びＥsよりも低下する。外乱が大きくなると、従来のように、エネルギー閾値を固定した場合には、付着量の増加などに伴って遂にはスラグ２の見掛けの放射エネルギーがエネルギー閾値以下になってしまい、スラグ検知が不可能になる。

本発明者らは、外乱によって溶鋼１及びスラグ２の見掛け上の放射エネルギーレベルが低下しても、溶鋼１の見掛け上の放射エネルギーレベルとスラグ２の見掛け上の放射エネルギーレベルとでは、その差は減少するものの、依然としてエネルギー差が存在し、このエネルギー差を利用すれば、見掛け上の放射エネルギーレベルがどのように変化してもスラグ２の検知が可能であることを見出した。但し、この場合には、出鋼流１Ａの測定毎に、溶鋼１の見掛け上の放射エネルギーレベルを正確に把握する必要がある。

そこで、本発明においては、検知部７は、赤外線カメラ６から送られてくる出鋼流全体の放射エネルギー値を移動平均法によって平準化し、平準化されたデータに基づいて、スラグ流出の検知並びにスラグ流出の判定を行う。つまり、移動平均法による平均値をその時点における出鋼流全体の放射エネルギー値として判定する。尚、移動平均法とは、或る固定された時間区間上の時系列のデータの平均値を、その時点での平均値とする手法であり、時系列のデータを滑らかにするのに一般的に使用される手法である。

ここで、移動平均法の対象とするデータ数は、その時点での測定値を含め、直前のデータの所定の複数回以上とする。例えば、１秒間に１０〜３０回のサンプリング周期で測定する赤外線カメラ６の場合には、その時点での測定値を含め、直前のデータの１０以上とすることが好ましい。１０以上の測定値を対象とすることにより、個々の出鋼流全体の放射エネルギー値にばらつきがあっても、移動平均法により平準化され、溶鋼１の放射エネルギーレベルとスラグ２の放射エネルギーレベルとを正確に判別することが可能となる。但し、赤外線カメラ６のサンプリング周期によっては、１０回の測定間隔では測定期間が長くなり過ぎたり、逆に短すぎたりすることもあるので、赤外線カメラ６のサンプリング周期に応じて移動平均法の対象とするデータ数を設定すればよい。

例えば、移動平均法で対象とする測定値の数を１０とした場合、１秒間に１０回のサンプリング周期で二次元画像を撮影可能な赤外線カメラ６であれば、移動平均で対象とするデータはその時点から１秒間前までのデータとなり、１秒間に３０回のサンプリング周期で二次元画像を撮影可能な赤外線カメラ６であれば０．３３秒間前までを対象とすることになる。移動平均法で対象とする測定値の数の上限値は特に規定する必要はないが、３秒間程度の測定数に相当するデータ数とすればよい。５秒間以上の測定数を対象とすると、平準化されすぎてスラグ２の検出を誤る可能性もあり、またスラグ流出からスラグ検知までの判定時間が長くなるため、好ましくない。つまり、およそ０．３秒間前までからおよそ３秒間前までの範囲の測定データを用いて移動平均法により平準化処理できるように、赤外線カメラ６のサンプリング周期に応じて、移動平均法の対象とするデータ数を設定すればよい。

検知部７において、スラグ２の流出を検知する方法は、次の２つの方法で行うことができる。１つの方法は、移動平均法で平準化した、出鋼流全体の放射エネルギー値が上昇を開始し、その後、それ以前よりも高いレベルで出鋼流全体の放射エネルギー値が維持された時点、つまり前述した図４に「ｔ₁」として示す時点を、「スラグ流出時点」と判定する方法である。

他の１つの方法は、移動平均法で平準化した、出鋼流全体の放射エネルギー値が、上昇を開始して所定の値に達した時点、つまり前述した図４に「ｔ₂」として示す時点を、「スラグ流出時点」と判定する方法である。この場合には、エネルギー閾値Ｅc´を予め設定する必要がある。エネルギー閾値Ｅc´を設定するには、出鋼流１Ａにスラグ２が混入しない出鋼初期の段階で測定した出鋼流１Ａの全体の放射エネルギー値を基準とし、これにＥsを超えない範囲の所定の値を加えた値をエネルギー閾値Ｅc´とすればよい。一般的に、出鋼開始から２分間程度経過するまでは、出鋼流１Ａにスラグ２が混入しないので、その時点までに測定した出鋼流１Ａの全体の放射エネルギー値を基準とすればよい。このエネルギー閾値Ｅc´は出鋼毎に設定することになる。

そして、検知部７は、「スラグ流出」を判定したなら、その判定信号をスラグストッパー制御装置８に出力する。この場合、スラグ２の流出を可能な限り少なくしたい場合には、エネルギー閾値Ｅc´を小さくし、一方、転炉３に残留する溶鋼１を少なくしたい場合には、エネルギー閾値Ｅc´を大きくするなど、溶製される溶鋼１の品質レベルなどに応じて判定する。

このように、赤外線カメラ６で測定される二次元画像全体の放射エネルギー総量値つまり出鋼流全体の放射エネルギー値に応じてスラグ２の流出を判定することになるが、本発明においては、赤外線カメラ６で測定される二次元画像全体の放射エネルギー総量値が同一であっても、外乱による影響に応じて、溶鋼１と判定したり或いはスラグ２と判定したりすることになる。尚、エネルギー閾値を一定値とする従来の検知方法では、放射エネルギー総量値に基づき一義的に溶鋼１かスラグ２かに判別される。

検知部７からスラグ流出の判定信号を受けたスラグストッパー制御装置８は、アーム１３の先端に設置した止め栓部１４によって出鋼口１２が閉塞されるように油圧シリンダー１５を作動させると同時に、止め栓部１４の先端部から窒素ガスが流出するように電磁弁（図示せず）を制御する。出鋼流１Ａは止め栓部１４によって止められるのみならず、出鋼口１２の内部に噴射される窒素ガスによって、出鋼口１２の内部の溶鋼１及びスラグ２は転炉３の内部に押し戻される。これにより、出鋼口１２の溶鋼１による閉塞は防止される。転炉３は、スラグストッパー９の作動と同時にまたは作動直後に、炉口が上となるように傾動し、その後、出鋼口１２が上面側に位置するように更に傾動し、スラグ２は炉口からスラグポット（図示せず）に排出される。

このように、本発明によれば、測定される放射エネルギーの絶対値ではなく、その時点までに測定された所定の複数回以上の出鋼流全体の放射エネルギー測定値の移動平均法による平均値をその時点での出鋼流全体の放射エネルギー値と定め、この移動平均法による出鋼流全体の放射エネルギー値が所定の値以上変化したときに、スラグ流出と判定するので、仮に外乱によって測定される見掛け上の溶鋼１及びスラグ２の放射エネルギーが変化しても、溶鋼１とスラグ２との相対的な放射エネルギー差は依然として存在し、また、この相対的な放射エネルギー差は移動平均法によって容易に識別することが可能であり、従って、的確にスラグ２を検知することができ、スラグ２の流出量をばらつきなく所定量に制御することが実現される。また、出鋼流全体の放射エネルギー値を定めるにあたり、移動平均法を用いているので、発煙などによる瞬間の輝度変化の影響を防止することができる。

尚、本発明は上記説明に限るものではなく種々の変更が可能である。例えば、スラグストッパー９の構造は上記に限るものではなく、出鋼口１２を閉塞することができる限り、どのような構造であっても構わない。また、スラグストッパー９を使用することなく、検知部７がスラグ流出を判定した時点で、転炉３を直立するように傾動させて出鋼口１２からの流出を停止するようにしてもよい。また更に、上記説明は、本発明を溶銑の脱炭精錬に適用した場合を説明したが、精錬反応は、例えばクロム鉱石の還元による高クロム鋼の精錬反応など、どのような精錬反応であっても構わず、要は、転炉出鋼口から溶鋼を出鋼する場合の全てに、本発明を適用することができる。

図１に示す構成の転炉及びスラグ検知装置を用いて、転炉から取鍋への出鋼流のスラグ流出検知及びスラグストッパーよるスラグ流出防止を実施した。用いた赤外線カメラは１秒間に３０回のサンプリング周期で二次元画像を撮影可能な赤外線カメラであり、この赤外線カメラによる３０回の出鋼流全体の放射エネルギー測定値を移動平均法によって処理し、移動平均法による処理後のデータをその時点での出鋼流全体の放射エネルギー値とした。そして、出鋼流全体の放射エネルギー値が上昇を開始し、その後、それ以前よりも高いレベルで出鋼流全体の放射エネルギー値が維持された時点、つまり前述した図４に「ｔ₁」として示す時点を「スラグ流出時点」と判定した（本発明法）。

また、比較のために固定したエネルギー閾値を用い、出鋼流全体の放射エネルギー測定値が設定したエネルギー閾値を越えた時点を「スラグ流出時点」と判定する方法も実施した（従来法）。用いた転炉は、容量が２５０トンの上底吹き転炉である。

図５に、赤外線カメラによる出鋼流全体の放射エネルギー測定値（輝度）を移動平均法により処理した後のデータを示し、図６に、同一チャージの赤外線カメラによる出鋼流全体の放射エネルギー測定値（輝度）を示す。図５及び図６に示すように、移動平均法を用いて測定データを平準化することで、測定データのばらつきが大幅に減少し、溶鋼とスラグとを精度良く判別することが可能となることが分かる。尚、図５及び図６において、出鋼末期に輝度が急激に低下しているのは、スラグストッパーを作動させたためである。

赤外線カメラ設置後、１週間経過した時点で従来法ではスラグ検知率が８０％に低下したが、本発明法ではスラグ検知率の低下は発生せず、１００％のスラグ検知率を維持することができた。

転炉から取鍋への出鋼流に本発明を適用した１例を示す概略断面図である。赤外線カメラにより測定された出鋼流の二次元画像の例を示す図である。図２に示すＡ−Ａ’線上の放射エネルギー値の分布を示す概略図である。スラグ流出の判定方法の例を示す概略図である。赤外線カメラによる測定値を移動平均法により平準化処理した後のデータを示す図である。赤外線カメラによる測定値を示す図である。

符号の説明

１溶鋼
１Ａ出鋼流
２スラグ
３転炉
４取鍋
５スラグ検知装置
６赤外線カメラ
７検知部
８スラグストッパー制御装置
９スラグストッパー
１０鉄皮
１１耐火物
１２出鋼口
１３アーム
１４止め栓部
１５油圧シリンダー

Claims

転炉の出鋼口から流出する出鋼流を赤外線カメラで撮影し、赤外線カメラで測定される出鋼流中の溶鋼の放射エネルギーと出鋼流中のスラグの放射エネルギーとのエネルギー差に基づいて溶鋼とスラグとを判別し、前記出鋼口から流出する溶鋼に混合して流出するスラグを検知するスラグの流出検知方法であって、その時点までに前記赤外線カメラで測定された所定の複数回以上の出鋼流全体の放射エネルギー測定値の移動平均法による平均値をその時点での出鋼流全体の放射エネルギー値と定め、この移動平均法による出鋼流全体の放射エネルギー値が所定の値以上変化したときに、スラグ流出と判定することを特徴とする、スラグの流出検知方法。