JP2016519750A - 特に冶金容器の湯出し口の状態を決定するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に溶融金属を収容する容器（１０）の湯出し口の状態を決定するための方法に関する。プロセスにおいて、材料、壁厚、設備の種類等の湯出し口（２０）の耐火物ライニングのデータが検出又は測定及び評価される。その後上記データは収集され、データ構造内に保存される。計算モデルは、測定及び決定されたデータ又はパラメータの少なくとも一部から生成され、この計算モデルを用いて、上記データ又はパラメータを、計算及び後続の分析によって評価する。従って測定に加えて、関連する又は総体的な決定プロセス及びそれに続く分析も実施でき、これにより、容器の使用後に、容器の湯出し口の耐火物ライニングの実際の状態を決定できる。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部分による、特に冶金容器の湯出し口の状態を決定するための方法に関する。

湯出し口及び容器、特に冶金るつぼの耐火物ライニングの構造のための計算方法が存在しており、この方法よって決定されたデータ又は経験的値は、数理モデルに変換される。このような数理モデルでは、冶金容器の使用に関する有効な摩耗メカニズムを十分正確に検出又は考慮できないため、耐火物ライニング及び湯出し口の状態並びにライニングの保守作業を数学的に決定するための可能性が大いに制限される。即ち、例えば転炉の容器又はその湯出し口の耐火物ライニングの使用期間に関する決定は、依然として手動で行わなければならない。

例えばアーク炉の冶金容器の壁及び／又は底部領域内の耐火物ライニングの残厚を測定するための特許文献１による方法では、決定された測定データは、後続の、特定された摩耗領域の補修のために使用される。ライニングを補修する役割を果たすマニピュレータの、冶金容器上又は冶金容器内の測定位置に、測定ユニットを取り付け、続いてライニングの残厚をその壁及び／又は底部領域において測定する。炉における処理の開始時に測定されたライニングの実際の外形と比較することにより、その摩耗が決定され、これに基づいて耐火物ライニングを補修できる。しかしながらこの方法では、容器ライニングの全体的な決定は不可能である。

特許文献２によると、ライニング表面を非接触で感知するためのスキャナシステムを用いた、スキャナシステムの位置及び配向の決定、並びに空間的に固定された基準点を検出することによる、るつぼの位置に対する配置による、冶金るつぼのライニングの壁厚又は摩耗を決定するための方法が開示されている。ここでは直交基準系が使用され、水平面に対する２つの軸の傾きを傾きセンサによって測定する。スキャナによって測定されたデータは直交座標系に変換でき、従ってるつぼのライニングの各実際の状態の自動測定が可能となる。

国際公開第２００３０８１１５７号 国際公開第２００７１０７２４２号

本発明の目的は、これらの公知の計算方法又は測定方法に基づいて、冒頭に述べたタイプの方法を考案することであり、この方法により、冶金容器の湯出し口の耐火物ライニングの寿命及びその経過を最適化でき、またこの目的のための手動による決定は、削減されるか又は殆ど排除される。

本発明によると、この目的は請求項１の特徴部分によって達成される。

本発明による方法は、各容器のデータを収集してデータ構造内に保存し、特に湯出し口の耐火物ライニングの、全ての測定及び決定されたデータ又はパラメータから計算モデルを生成し、この計算モデルを用いてこれらのデータ又はパラメータを計算及び後続の分析によって評価することを提案する。

本発明による上記方法により、冶金容器に関して、容器の使用後に、容器の湯出し口の耐火物ライニングの実際の状態を特定するための測定を決定できるだけでなく、関連する又は総体的な決定プロセス及びそれに続く分析も実施でき、これにより、湯出し口のこの耐火物ライニング及び任意に容器に流し込まれ容器内で処理される溶融物のプロセスシーケンス全体の両方に関して、最適化が達成される。

本発明の枠組みにおけるこの方法の更なる有利な詳細は、従属請求項において定義される。

例示的実施形態、及び本発明の更なる利点を、図面を用いて以下に詳細に説明する。

図１は、湯出し口を有する冶金容器の長手方向概略断面図である。

本方法は特に冶金容器に関し、このような容器１０が例示的実施形態として、図１に断面図で示されている。この例では、この容器は、鋼の製造に関して公知である転炉１０である。この転炉１０は基本的には、金属ハウジング１５、耐火物ライニング１２、湯出し口２０、ガス供給源（詳述せず）に連結できるガスシンク１７、１８からなる。

作業中にこの転炉１０に流し込まれる溶融金属は、例えばブローイングプロセス（更に詳細には説明しない）によって、冶金的に処理される。製鋼所では一般に、多数のこのような転炉１０を同時に使用して鋼を製造し、データは、これら転炉それぞれに関して記録される。

この湯出し口２０は転炉１０の上側領域に配設され、処理された後の溶融金属を排出するために使用される。この湯出し口２０は、湯出し口チャネル２１と、湯出し口チャネル２１を形成するスリーブ形状湯出し口ブロック２２と、金属排出口２４とからなる。言うまでもなく、この湯出し口を、図示したものとは異なるように構成することもできる。

本方法は原理的に、例えば電気炉、溶鉱炉、製鋼取鍋、例えばアルミニウム溶融炉のための容器、銅アノード炉等の非鉄金属の分野における容器といった様々な冶金容器に使用できる。

本方法はまた、本方法を同様に様々な異なる容器に使用できることを特徴とする。従って例えば、全ての転炉の湯出し口の耐火物ライニング及び任意に動作中の取鍋を決定でき、ここで同一の溶融物はまず転炉内で処理され、続いて製鋼取鍋に流し込まれる。

まず、複数の群に細分化された転炉１０の各湯出し口２０に関する全てのデータが収集され、データ構造内に保存される。

１つの群としての摩耗を測定するために、最初に、湯出し口ブロック２２の規定寸法が分かっている新品の耐火物ライニングに対して上記測定を実行する。使用される湯出し口ブロック２２の、及び使用されるいずれのモルタル等の材料及び材料特性を記録する。

製造データとして特定される更なる群に関して、溶融物の量、温度、溶融物若しくはスラグの成分及びその厚さ、湯出し時間、温度プロファイル、処理時間及び／又は溶融物に対する特定の添加物等の冶金学的パラメータ等の記録を、各転炉１０の使用期間中に行う。転炉の種類に応じて、上記の製造データのうちの一部のみ又は全てが記録される。

本発明は特に、計算モデルによって行われる反復計算及び分析のために、湯出し時間を主に使用することを特徴とする。湯出し時間測定によって、摩耗に関して、及び耐火性湯出し口ブロックの使用時間の増大に伴う変化等の付加的因子に関して、非常に信頼できる結論を導き出すことができる。

転炉１０の使用後、湯出し口２０内の耐火物ライニングの内径の測定を部分ごとに行うと有利である。ある特定の数の湯出し口に関してライニング１２の壁厚を測定すれば、ここでは十分である。

続いて、溶融金属をるつぼに流し込む又は溶融金属をるつぼから流し出す様式等といった他のプロセスパラメータを決定できる。

本発明によると、計算モデルは、測定及び決定されたデータの少なくとも一部から生成され、この計算モデルを用いて、これらのデータ又はパラメータを計算及び後続の分析によって評価する。

本発明に従って生成されるこの計算モデルを用いて、湯出し口２０の耐火物ライニングの最大使用期間、壁厚、材料及び／若しくは保守データ、又は反対に、溶融物の処理に関するプロセスシーケンスを最適化できる。これらの分析から時として、湯出し口２０の耐火物ライニングを補修して又は補修せずに更に使用することに関して、決定を下すことができる。湯出し口２０の耐火物ライニングの使用期間、及び壁厚、材料選択といった定義すべき他の値の、手動による経験的判断がもはや必要でなくなるか、又はその程度が限定される。

有利には、湯出し口２０は例えばコンテナ内部の流入口、湯出し口チャネル２１内の多数の部分、排出口２４上の流出口といった、多数の部分に細分化される。

湯出し口２０の複数の部分は、計算モデルを用いて、個別に又は互いに独立して評価される。これの利点は、これに従ってライニング異なる負荷を考慮できることである。

計算モデルの生成前又は生成中、データは記録された後に妥当性に関して検査され、１つ以上の値の不足又は異常が存在する場合、データはそれぞれ補正又は削除される。データは好ましくは個別に検査された後、集合として有効なデータのセットとして保存される。

有利には、反復計算又は分析のために、測定若しくは決定されたデータ又はパラメータから少数を選択する。これは経験的値に応じて又は計算方法によって行われる。反復計算又は分析のための測定若しくは決定されたデータ又はパラメータのこの選択は、アルゴリズム、例えばランダムな特徴選択を用いて行われる。

データは、統計的目的又は製造誤差等の再構成に関する後の記録のために使用される。

本発明の別の利点として、例えば回帰分析である分析を用いた、ある特定の数の湯出し口に関する湯出し口２０の耐火物ライニングの測定から、計算モデルを適合させ、この計算モデルを用いて、収集され構造化されたデータを考慮して摩耗を計算又はシミュレートできる。この適合された計算モデルは特に、プロセスシーケンスを試験若しくはシミュレートするための、又は特定の変更を加えるための試験にも好適に使用される。

本発明は、上述の例示的実施形態によって十分に示されている。言うまでもなく、本発明を他の変形例によっても実現できる。

Claims (11)

1. 特に冶金容器の湯出し口の状態を決定するための方法であって、
   前記方法により、材料、壁厚、設備の種類といった、湯出し口（２０）の耐火物ライニングのデータが検出又は測定及び評価される、方法において、
   各容器（１０）の以下の測定又は決定されたデータ：
   −湯出し口ブロック（２２）の材料、材料の特性、壁厚及び／又は保守データとしての注入される材料といった、前記湯出し口（２０）の少なくとも前記耐火物ライニングの初期の耐火性構造；
   −溶融物の量、温度、前記溶融物若しくはスラグの成分及びその厚さ、処理時間及び／又は冶金学的パラメータといった、使用中の製造データ；
   −溶融金属を容器に流し込む又は溶融金属を容器から流し出す様式といった、付加的なプロセスパラメータ
   を収集してデータ構造内に保存すること、並びに
   計算モデルは、前記測定及び決定されたデータの少なくとも一部から生成され、前記計算モデルを用いて、前記データ又はパラメータを計算及び後続の分析によって評価すること
   を特徴とする、方法。
2. 前記計算モデルによって行われる反復計算及び分析のために、前記湯出し時間を主に考慮し、前記考慮は、経験的値に応じて又は計算方法によって行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記データは、記録された後に妥当性に関して検査され、１つ以上の値の不足又は異常が存在する場合、前記データはそれぞれ補正又は削除されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記データは好ましくは個別に検査された後、集合として有効なデータのセットとして保存されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 反復計算又は分析のために、前記測定若しくは決定されたデータ又はパラメータから少数を選択し、前記選択は経験的値に応じて又は計算方法によって行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記反復計算又は分析のための前記測定若しくは決定されたデータ又はパラメータの前記選択は、アルゴリズム、例えばランダムな特徴選択を用いて行われることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記データは、統計的目的又は後のデータ記録のために使用されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
8. 生成された前記計算モデルを用いて、前記湯出し口（２０）の前記耐火物ライニングを補修して又は補修せずに更に使用することに関して決定を下すことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 例えば回帰分析である分析を用いた、前記容器からの前記溶融物の湯出し時間の測定から、前記計算モデルを適合させ、前記計算モデルを用いて、収集され構造化されたデータを考慮して摩耗を計算できることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記モデルは、プロセスシーケンスを前記モデルから試験又はシミュレートするための、及び前記モデルに基づいて実際の動作中に特定の変更を加えるための試験に使用されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 前記湯出し口（２０）は、湯出し口チャネル（２１）と、前記湯出し口チャネル（２１）を形成する耐火材料製のスリーブ形状湯出し口ブロック（２２）とからなることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。

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