JP2019135320A - Method for detecting slag formation in converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転炉におけるさい化検出方法に関するものである。 The present invention relates to a method for detecting silicification in a converter.
従来より、転炉において溶銑・溶鋼を精錬する際には、転炉の炉口から炉内に挿入された酸素ランスより純酸素ガスを溶銑に吹き付けて、底吹きガスを吹き込み脱炭する脱炭処理が行われている。また、転炉内に造さい材を投入した際には、造さい材によりさい化生成される溶融スラグの反応により、脱りんを行う脱りん処理も行われている。
ところで、このさい化の過程でスラグの組成や粘性、あるいはスラグ中の酸素量等の諸条件が変化すると、スラグがCOガスを含んで膨らむフォーミングという現象を起こすことがある。そして、スラグのフォーミングが過度に進行すると、スラグ、さらにはスラグと共に溶鋼までもが炉口より溢出するスロッピングといわれる現象が発生する。このスロッピングが発生すると、製造が中断され製造効率が低下するため、溶銑・溶鋼の製錬工程ではスロッピングが発生しないようにスラグレベル（スラグの高さ）をさまざまな手段で確認できるようにしている。
Conventionally, when refining hot metal and molten steel in a converter, decarburization is performed by blowing pure oxygen gas from the furnace throat of the converter into the molten iron and blowing the bottom blowing gas into the hot metal. Processing is in progress. In addition, when a slag material is introduced into the converter, a dephosphorization process is performed in which dephosphorization is performed by the reaction of molten slag formed by slagging with the slag material.
By the way, when various conditions such as the composition and viscosity of the slag or the amount of oxygen in the slag change during the slagging process, a phenomenon called forming in which the slag swells with CO gas may occur. When the slag forming progresses excessively, a phenomenon called slopping occurs in which the slag and further the slag and even the molten steel overflow from the furnace port. If this slopping occurs, the production is interrupted and the production efficiency decreases, so the slag level (slag height) can be checked by various means so that slopping does not occur in the hot metal and molten steel smelting process. ing.
上述したスラグの高さを確認する手段の中には、音響測定法を用いたものがある。すなわち、音響測定法は、吹錬中に炉内より発生する音響の周波数および強度の変化を捕らえてスラグレベルを推定してスロッピング発生を予知しようとするものであり、測定原理が単純であり、設備費が安価であることから、上吹転炉においては有効なスロッピング防止手段の一つとされている。具体的には、音響測定法では特定の周波数が炉内のフォーミング挙動を反映することに着目し、特定の周波数の変化（挙動）を連続的に測定するものとなっている。 Among the means for confirming the height of the slag described above, there is one using an acoustic measurement method. In other words, the acoustic measurement method captures changes in the frequency and intensity of the sound generated from the furnace during blowing and estimates the slag level to predict the occurrence of slopping, and the measurement principle is simple. Since the equipment cost is low, it is regarded as one of the effective anti-slipping means in the top blow converter. Specifically, in the acoustic measurement method, focusing on the fact that a specific frequency reflects the forming behavior in the furnace, a change (behavior) of the specific frequency is continuously measured.
例えば、特許文献１は、スロッピング予知精度を向上させ、効果的な防止手段を講じる方法を提供することを目的としている。
具体的には、特許文献１では、転炉炉口情報に設置した集音マイクロフォンで吹錬音圧を測定し、脱Si時間の20〜50％の時点より決定したベース音圧より音圧が5％下がった場合、粉状の炭材を炉内へ投入することでスロッピングを防止することとなっている。
For example, Patent Document 1 aims to provide a method of improving the accuracy of predicting slapping and taking effective preventive measures.
Specifically, in Patent Document 1, the blowing sound pressure is measured with a sound collecting microphone installed in the converter furnace port information, and the sound pressure is calculated based on the base sound pressure determined from the point of 20 to 50% of the Si removal time. When it falls by 5%, slopping is to be prevented by putting powdered carbonaceous material into the furnace.
また、特許文献２は、時々刻々に変化する炉況の正確な把握を行い、スロッピングの予知を行うことを目的としている。
具体的には、特許文献２では、排ガス煙道部等炉周辺に設置した音響センサと酸素ランスに設置した振動センサを用い、スロッピングの予知を行う。スラグ未溶融〜フォーミングまでを音響、フォーミング〜スロッピングをランス振動で評価することで、副原料投入によるランス振動の誤検知防止など、単体での検知より精度よくスロッピングを検知することが可能となっている。
Further, Patent Document 2 aims to accurately grasp the furnace conditions that change from moment to moment and to predict slopping.
Specifically, in Patent Document 2, slopping is predicted using an acoustic sensor installed in the vicinity of the furnace such as an exhaust gas flue and a vibration sensor installed in an oxygen lance. By evaluating slag from unmelted to forming with sound and forming to slopping with lance vibration, it is possible to detect slopping with higher accuracy than single detection, such as preventing false detection of lance vibration by adding auxiliary materials. It has become.
ところで、吹錬中の炉内では、上吹酸素吐出音、副原量投入時の音、底吹ガス沸き出し音、炉周辺機器動作音等、種々の音源から種々の音が混合して共鳴しあっており、スロッピングの発生状況に対応した最適周波数を同定できない。つまり、これまではフォーミングを反映する音源を同定することが不可能であった。従来は、その特徴的な周波数についての知見がないため、種々の周波数を実験的に採取し、採用する周波数を経験的に設定する場合も多かった。また、最適周波数が正確に同定できないため、特に上底吹転炉となってからは、必要な精度が確保できず、実操業条件下で音響測定法を適用することは不可能とも考えられていた。 By the way, in the furnace during blowing, various sounds from various sound sources such as top blown oxygen discharge sound, sound at the time of charging the secondary raw material, bottom blown gas boiling sound, furnace peripheral equipment operation sound are mixed and resonated. As a result, the optimum frequency corresponding to the occurrence of slopping cannot be identified. That is, until now, it has been impossible to identify a sound source that reflects forming. Conventionally, since there is no knowledge about the characteristic frequency, various frequencies are collected experimentally and the frequency to be adopted is often set empirically. In addition, since the optimum frequency cannot be accurately identified, it is considered that the required accuracy cannot be ensured especially after becoming an upper-bottom blow converter, and it is considered impossible to apply the acoustic measurement method under actual operating conditions. It was.
さらに、上述した特許文献１や特許文献２の技術は、特定の周波数を検出してその周波数音の強度変化でスロッピングを予知する原理であるために、スロッピング発生以外の転炉の情報、例えば転炉内でのスラグのさい化状況を判断したり予測したりすることは概して困難である。
加えて、特許文献１は、スラグが酸素ランスの酸素吐出口より上部までフォーミングした際に、スラグが酸素吐出音を遮蔽することで発生する音圧低下を検知する構成となっている。そのため、脱りんを進行させるためのスラグの溶融やスラグ中の酸化鉄濃度の推定には用いることができない。
Furthermore, since the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 described above are based on the principle of detecting a specific frequency and predicting the slapping by the intensity change of the frequency sound, information on the converter other than the occurrence of the slopping, For example, it is generally difficult to determine or predict the slag formation status in a converter.
In addition, Patent Document 1 is configured to detect a decrease in sound pressure that occurs when the slag shields the oxygen discharge sound when the slag is formed above the oxygen discharge port of the oxygen lance. Therefore, it cannot be used for the estimation of the iron oxide concentration in slag melting or slag for proceeding with dephosphorization.
また、特許文献２は、ランス振動の由来がスラグであることの信頼性を担保するために吹錬音圧の低下を検知しており、特許文献１と同様にスラグの溶融やスラグ中酸化鉄濃度の推定には用いることができない。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、転炉吹錬で発生する音を用いて精度良くスラグ中の酸化鉄濃度、言い換えればスラグのさい化状態を予想乃至は推定することが可能となる転炉でのさい化検出方法を提供することを目的とする。
Patent Document 2 detects a decrease in blowing sound pressure in order to ensure the reliability that the origin of lance vibration is slag. As in Patent Document 1, melting of slag and iron oxide in slag are detected. It cannot be used for concentration estimation.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and accurately predicts or estimates the iron oxide concentration in slag, in other words, the slag silicification state, using sound generated by converter blowing. It is an object of the present invention to provide a method for detecting silicification in a converter that makes it possible.
上記課題を解決するため、本発明の転炉におけるさい化検出方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の転炉におけるさい化検出方法は、転炉において吹錬中に発生する音を用いて、前記転炉内のスラグのさい化状態を検出する転炉におけるさい化検出方法であって、
前記さい化検出方法は、事前準備工程と、実作業工程とを有しており、前記事前準備工程は、以下に示す（１）から（５）の工程を有し、
（１）：前記吹錬中の転炉で発生する音を基に、スラグのさい化に起因する周波数帯に着目する。
（２）：（１）の工程で着目した周波数帯の吹錬中における音圧の推移を確認する。
（３）：（２）の工程で確認した音圧の推移から、スラグのさい化に関する周波数帯の基準音圧を決める。
（４）：（２）の工程で確認されたスラグのさい化に関する周波数帯の音圧と、前記（３）の工程で決められた基準音圧との差からさい化指数を求める。
（５）：（４）の工程で求めたさい化指数と、当該さい化指数でのスラグ中の酸化鉄濃度との関係を求める。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for detecting silicification in a converter according to the present invention employs the following technical means.
That is, the method for detecting silicification in a converter according to the present invention is a method for detecting silicification in a converter that detects the silicification state of the slag in the converter using sound generated during blowing in the converter. And
The sacrificial detection method has a preliminary preparation step and an actual work step, and the preliminary preparation step includes the following steps (1) to (5):
(1): Focus on the frequency band resulting from the slag formation based on the sound generated in the converter during the blowing.
(2): The transition of the sound pressure during blowing in the frequency band focused on in the step (1) is confirmed.
(3): The reference sound pressure in the frequency band related to slag slagging is determined from the change in sound pressure confirmed in the step (2).
(4): The silicidation index is obtained from the difference between the sound pressure in the frequency band related to slag dialysis confirmed in the step (2) and the reference sound pressure determined in the step (3).
(5): The relationship between the silicification index obtained in the step (4) and the iron oxide concentration in the slag at the silicification index is obtained.
前記実作業工程は、以下に示す（６）から（１０）の工程を有する
（６）：吹錬対象となる溶銑の目標さい化指数を設定する。
（７）：前記吹錬対象となる溶銑の転炉での吹錬を開始する。
（８）：吹錬中のさい化指数の推移を基に、吹錬吹止時のさい化指数を推定する。
（９）：（８）の工程で推定したさい化指数が、吹錬吹止までに目標さい化指数を外れると推定された場合には「さい化異常」と判定する。
（１０）：（８）の工程で推定したさい化指数が、吹錬吹止までに目標さい化指数を外れないと推定された場合には「さい化良好」と判定する。
The actual work process includes the following processes (6) to (10): (6): A target liquefaction index of hot metal to be blown is set.
(7): Start blowing in the converter of the hot metal to be blown.
(8): Estimate the silicification index at the time of blowing stop based on the transition of the silicification index during blowing.
(9): When it is estimated that the silicification index estimated in the process of (8) deviates from the target silicification index by blowing blowing, it is determined as “abnormal silicification”.
(10): When it is estimated that the silicification index estimated in the process of (8) does not deviate from the target silicification index before blowing, it is determined as “good silicification”.
ことを特徴とする。 It is characterized by that.
本発明の転炉におけるさい化検出方法によれば、転炉吹錬で発生する音を用いて精度良くスラグ中の酸化鉄濃度、言い換えればスラグのさい化状態を予想乃至は推定することが可能となる。 According to the conversion detection method in the converter of the present invention, it is possible to accurately predict or estimate the iron oxide concentration in the slag, in other words, the slag formation state, using the sound generated by the converter blowing. It becomes.
以下、本発明に係る転炉１におけるさい化検出方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１に示すように、本実施形態の転炉１におけるさい化検出方法は、転炉１において吹錬中に発生する音を用いて、転炉１内のスラグ２のさい化状態を検出するものとなっている。
Hereinafter, an embodiment of a silicification detection method in the converter 1 according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the silicification detection method in the converter 1 according to the present embodiment detects the silicification state of the slag 2 in the converter 1 using the sound generated during blowing in the converter 1. It has become a thing.
具体的には、転炉１においては、溶銑・溶鋼を精錬する際に、転炉１の炉口から炉内に挿入された酸素ランス３より純酸素ガスを溶湯４（溶銑）に吹き付けて、底吹きガスを吹き込み脱炭する脱炭処理が行われている。特に、脱りん処理では、転炉１内に造さい材を投入し、造さい材によりさい化生成される溶融スラグ２の反応により、溶銑内のりんを除去するものとなっている。効率の良い脱りん処理を行うには、転炉１内のスラグ２が最適なさい化状態となることが必要であり、転炉１内のスラグ２のさい化状態を検出する技術が切望されていた。 Specifically, in the converter 1, when refining the hot metal / molten steel, pure oxygen gas is blown from the oxygen lance 3 inserted into the furnace from the furnace port of the converter 1 to the molten metal 4 (hot metal), A decarburization process is performed in which bottom blowing gas is blown and decarburized. In particular, in the dephosphorization process, a slag material is put into the converter 1 and phosphorus in the hot metal is removed by the reaction of the molten slag 2 formed by slagging with the slag material. In order to perform an efficient dephosphorization process, it is necessary that the slag 2 in the converter 1 be in an optimal state, and a technique for detecting the slag 2 in the converter 1 is desired. It was.
そこで、本発明の発明者らは、各音源から発生している炉内の種々の音について、それぞれの音が固有振動数をもっていることに着目し、スラグ２のさい化を反映する周波数をもつ音源を解析した。すなわち、吹錬中に発生する音の周波数及び音圧強度の時間変化を同時に計測・解析することにより、スラグ２のさい化の進行に合わせて変動する特定周波数を見出し、その特定周波数について転炉１で溶銑装入から吹錬、出鋼、排さいを経て次回溶銑装入までの強度変化（音圧変化）を連続的に測定（解析）した。 Therefore, the inventors of the present invention pay attention to the fact that each sound has a natural frequency with respect to various sounds in the furnace generated from each sound source, and have a frequency reflecting the slag 2 saccharification. The sound source was analyzed. In other words, by simultaneously measuring and analyzing changes in sound frequency and sound pressure intensity over time during blowing, a specific frequency that fluctuates with the progress of slag 2 slagging is found. The strength change (sound pressure change) was continuously measured (analyzed) from hot metal charging to blowing iron, steel extraction, and evacuation until the next hot metal charging.
この連続測定の結果、スラグ２のさい化を反映する特定周波数の音源は、従来のフォーミング検知（スロッピング検知）で用いられていた上吹酸素吐出音ではなく、スラグ溶銑界面におけるCOガスの発泡音であることを解明することができた。言い換えれば、音響測定法でスラグ２のさい化を反映する音として集音すべき最適な音源はスラグ溶銑界面におけるCOガスの発泡音であることを見出した。 As a result of this continuous measurement, the sound source of a specific frequency that reflects the slag 2 is not the top blowing oxygen discharge sound used in conventional forming detection (slipping detection), but CO gas foaming at the slag hot metal interface I was able to clarify that it was sound. In other words, it was found that the optimum sound source to be collected as sound reflecting the slag 2 sacing by the acoustic measurement method is CO gas bubbling sound at the slag hot metal interface.
すなわち、スラグ溶銑界面におけるCOガスの発泡音は、スラグ中の酸化鉄濃度が上昇する程に活発に進行することから、この発泡音がスラグ２の酸化度、即ち、スラグ２の脱りん特性（脱Ｐ特性）を反映すると考え、スラグ溶銑界面におけるCOガスの発泡音とスラグ２の脱りん特性との関係を調査した。そして、その結果、スラグ溶銑界面におけるCOガス発泡音の音程の変化を測定することで、スラグ中の酸化鉄濃度を予想できることを見出した。 That is, since the bubbling sound of CO gas at the slag hot metal interface progresses more actively as the iron oxide concentration in the slag increases, this bubbling sound becomes the degree of oxidation of the slag 2, that is, the dephosphorization characteristics of the slag 2 ( The relationship between the bubbling sound of CO gas at the slag hot metal interface and the dephosphorization characteristics of slag 2 was investigated. And as a result, it discovered that the iron oxide density | concentration in slag was predictable by measuring the change of the pitch of the CO gas foaming sound in a slag hot metal interface.
なお、スラグ中の酸化鉄濃度とは、スラグ２のさい化状態を評価するための指標に他ならない。というのも、スラグ２のさい化状態とはスラグ２として転炉１に入れたCaOが溶融することに他ならず、CaOが溶融するにはスラグ中に酸化鉄が必要になる。つまり、スラグ中の酸化鉄濃度が高ければスラグ２のさい化が進んでいると判断でき、逆にスラグ２中の酸化鉄濃度が低ければスラグ２のさい化が進んでいないと判断できることになる。そのため、本発明のさい化検出方法は、スラグ中の酸化鉄濃度を指標として用いて、スラグ２のさい化状態を評価するものとなっている。 The iron oxide concentration in the slag is nothing but an index for evaluating the slag 2 sacrificial state. This is because the slag 2 is in a silicified state because the CaO put into the converter 1 as the slag 2 is melted, and iron oxide is required in the slag to melt CaO. That is, if the iron oxide concentration in the slag is high, it can be determined that the slag 2 is being promoted, and conversely if the iron oxide concentration in the slag 2 is low, it can be determined that the slag 2 is not being advanced. . For this reason, the method for detecting silicification according to the present invention evaluates the sacrificial state of the slag 2 using the iron oxide concentration in the slag as an index.
以下、本発明の転炉１でのさい化検出方法について、詳細に説明する。
本発明の転炉１でのさい化検出方法は、事前準備工程と、実作業工程との２つの工程を有している。
事前準備工程は、実作業時に得られるさい化指数からスラグ中の酸化鉄濃度を正確に予測できるように、予めさい化指数とスラグ中の酸化鉄濃度との関係を求めておくものとなっている。具体的には、事前準備工程は、転炉吹錬中に発生する音の周波数と操業因子の関係を調査するものであり、以降に示す（１）〜（５）の工程から構成されている。
Hereinafter, the method for detecting silicification in the converter 1 of the present invention will be described in detail.
The method for detecting silicification in the converter 1 of the present invention has two steps, a preliminary preparation step and an actual work step.
The pre-preparation process is to obtain the relationship between the silicification index and the iron oxide concentration in the slag in advance so that the iron oxide concentration in the slag can be accurately predicted from the silicification index obtained during actual work. Yes. Specifically, the preliminary preparation process investigates the relationship between the frequency of sound generated during converter blowing and the operation factor, and includes the following processes (1) to (5). .
まず、（１）の工程は、吹錬中の転炉１で発生する音を基に、スラグ２のさい化に起因する周波数帯に着目するというものである。
具体的には、吹錬中の炉内で発生する音の中には、炉内のスラグ２の形成状態、例えば炉内のスラグ２の厚みに合わせて変化するものがある。このような音としては、「転炉１吹錬中の酸素ランス３から供給される酸素に起因する音」および「スラグ２のさい化に起因する泡立ち音」が挙げられる。前述したもの以外の音は、炉内のスラグ形成状態（スラグ２の厚み等）にほとんど影響を受けない。
First, the step (1) focuses on the frequency band resulting from the slag 2 sacrificing based on the sound generated in the converter 1 during blowing.
Specifically, some sounds generated in the furnace during blowing change depending on the formation state of the slag 2 in the furnace, for example, the thickness of the slag 2 in the furnace. Examples of such sounds include “sound caused by oxygen supplied from oxygen lance 3 during blowing of converter 1” and “bubble sound caused by slag 2 slagging”. Sounds other than those described above are hardly affected by the state of slag formation in the furnace (such as the thickness of the slag 2).
「転炉吹錬中の酸素ランス３から供給される酸素に起因する音」は、酸素ランス３から炉内に超音速で吹き込まれた酸素ジェット５が発生する音以外に、超音速で吹き込まれた酸素ジェット５が炉内で減速し、膨張していく際に発生する音の２つに分類できる。「転炉吹錬中の酸素ランス３から供給される酸素に起因する音」のなかで、前者の音は、非常に周波数の高い音である。一方、後者の音は比較的周波数が低い領域に発生する音である。また、後者の音は、酸素ランス３から吹き込まれた酸素ジェット５が減衰する影響をうけるため、酸素ランス３から供給される送酸速度に関連する。 “Sound caused by oxygen supplied from the oxygen lance 3 during converter blowing” is blown at supersonic speed in addition to the sound generated by the oxygen jet 5 blown into the furnace from the oxygen lance 3 at supersonic speed. The sound generated when the oxygen jet 5 decelerates and expands in the furnace can be classified into two. In the “sound caused by oxygen supplied from the oxygen lance 3 during converter blowing”, the former sound is a sound with a very high frequency. On the other hand, the latter sound is a sound generated in a relatively low frequency region. The latter sound is related to the oxygen feed rate supplied from the oxygen lance 3 because the oxygen jet 5 blown from the oxygen lance 3 is affected by attenuation.
すなわち、図３の「周波数１」の変化に示すように、送酸速度の変化により、この音の周波数と音圧は変化していく。この音の音圧は、送酸速度やランス高さが一定の条件下のように、同一の酸素供給条件下では音圧は減衰しない。ただし、酸素ノズルと溶銑間の酸素ジェット５の膨張領域に膨張時に発生する音を遮蔽するだけのスラグ２が存在しない場合には、この音の音圧は減衰する。例えば、吹錬中にスラグ２がフォーミングし、酸素ランス３先端近傍までスラグ２が上昇してくると、酸素ノズルと溶銑間の酸素ジェット５の膨張領域がスラグ２で覆われるために、この音の音圧は急激に減衰し、フォーミング高さが酸素ランス３先端部以上になるとほとんど消失する。そのため、この音の音圧変化が従来のフォーミング検知（スロッピング検知）で用いられていた。 That is, as shown in the change of “Frequency 1” in FIG. 3, the frequency and sound pressure of this sound change due to the change of the acid delivery rate. The sound pressure of this sound is not attenuated under the same oxygen supply condition as in the condition where the acid feed rate and the lance height are constant. However, when there is no slag 2 sufficient to shield the sound generated during expansion in the expansion region of the oxygen jet 5 between the oxygen nozzle and the hot metal, the sound pressure of this sound is attenuated. For example, when the slag 2 forms during blowing and the slag 2 rises to the vicinity of the oxygen lance 3 tip, the expansion region of the oxygen jet 5 between the oxygen nozzle and the hot metal is covered with the slag 2, so this sound The sound pressure of ## EQU2 ## is abruptly attenuated and almost disappears when the forming height exceeds the tip of the oxygen lance 3. Therefore, the change in sound pressure of this sound has been used in conventional forming detection (sloping detection).
前述の音は、吹錬中にスラグ２の酸化鉄濃度が上昇し、溶鋼中のCと反応（C+FeO→CO+Fe）して発生したCOガスがスラグ２中に滞留してスラグ２をフォーミングさせる現象を反映している。
吹錬中の炉内で発生する音の中で、より直接的にスラグ２のさい化を反映する音は「スラグ２のさい化に起因する泡立ち音」、言い換えればスラグ溶鋼界面におけるCOガスの発泡音である。この音は、スラグ中の酸化鉄濃度が上昇する程、活発に進行する（音圧が高くなる）ことから、本発明者はこの音がスラグ２の酸化度を反映すると考えた。
The above sound indicates that the iron oxide concentration of slag 2 increases during blowing and the CO gas generated by reaction with C in the molten steel (C + FeO → CO + Fe) stays in slag 2 and slag 2 Reflects the phenomenon of forming.
Among the sounds generated in the furnace during blowing, the sound that directly reflects the slag 2 saccharification is the “bubble sound caused by slag 2 saccharification”, in other words, the CO gas at the slag molten steel interface. It is a foaming sound. Since this sound progresses more actively as the iron oxide concentration in the slag increases (the sound pressure becomes higher), the present inventor considered that this sound reflects the degree of oxidation of the slag 2.
具体的には、上述した「スラグ２のさい化に起因する泡立ち音」は、以下のようにして特定することができる。
すなわち、吹錬中の時間、周波数、音圧強度を同時に解析することにより、吹錬の進行に伴い音圧強度が変動する周波数を見出した（本実施形態の場合、400〜500Hz、詳細は後述する）。さらに、この音圧強度が変動する周波数について、転炉１で溶銑装入から吹錬、出鋼、排さいを経て次回溶銑装入までの間に、音圧強度がどのように変化するかを連続的に測定することにより、「転炉１吹錬中の酸素ランス３から供給される酸素に起因する音」および「スラグ２のさい化に起因する泡立ち音」の周波数帯を特定する。
Specifically, the above-described “foaming sound due to slag 2 saccharification” can be specified as follows.
That is, by simultaneously analyzing the time, frequency, and sound pressure intensity during blowing, the frequency at which the sound pressure intensity fluctuated with the progress of blowing was found (in the case of this embodiment, 400 to 500 Hz, details will be described later). To do). Furthermore, regarding the frequency at which the sound pressure intensity fluctuates, how the sound pressure intensity changes in the converter 1 from the hot metal charging to the next hot metal charging through blowing, steel extraction and discharge. By continuously measuring, frequency bands of “sound caused by oxygen supplied from oxygen lance 3 during blowing of converter 1” and “foaming sound caused by slag 2 slagging” are specified.
次に、吹錬の開始直後から中盤にかけての脱炭反応を優先した脱炭期（脱炭吹錬Ｉ期）の終了後、スラグ２をさい化を促進するために、造さい期の吹錬が行われる。この造さい期の吹錬では、上吹き酸素供給条件をソフトブロー化し、スラグ２溶鋼界面の酸化鉄濃度を上げてゆく。ここで、上述した周波数帯の中から、この造さい期に音圧が変化する音に注目する。このようにして得られる周波数帯の音が「スラグ２のさい化に起因する泡立ち音」である。 Next, after the end of the decarburization period (Decarburization Blowing Stage I) giving priority to the decarburization reaction immediately after the start of blowing, in order to promote the slag 2 blasting, Is done. In this smelting stage, the top blown oxygen supply conditions are soft blown to increase the iron oxide concentration at the slag 2 molten steel interface. Here, attention is paid to the sound in which the sound pressure changes during the construction period from the above-described frequency band. The sound of the frequency band obtained in this way is “a bubbling sound caused by the slag 2 being sunk”.
上述した「スラグ２のさい化に起因する泡立ち音」の音源、言い換えればスラグ２のさい化を反映する周波数（特定周波数）の音源は、従来のフォーミング検知（スロッピング検知）で用いられていた上吹酸素吐出音ではなく、スラグ溶銑界面におけるCOガスの発泡音であることが解明された。つまり、音響測定法での集音すべき周波数としては、スラグ２溶銑界面におけるCOガスの発泡音が最適であると判断される。 The above-mentioned sound source of “bubble sound caused by slag 2 dialysis”, in other words, a sound source having a frequency (specific frequency) reflecting slag 2 dialysis, was used in conventional forming detection (sloping detection). It was clarified that it was not the top blowing oxygen discharge sound but the foaming sound of CO gas at the slag hot metal interface. That is, it is determined that the foaming sound of CO gas at the slag 2 molten iron interface is optimal as the frequency to be collected in the acoustic measurement method.
（２）の工程は、（１）の工程で着目した周波数帯の吹錬中における音圧の推移を確認するというものである。
具体的には、（１）の工程で周波数帯が特定されたら、周波数帯（本実施形態の場合、400〜500Hz、詳細は後述する）が特定された「転炉１吹錬中の酸素ランス３から供給される酸素に起因する音」および「スラグ２のさい化に起因する泡立ち音」について、吹錬中の音圧を連続的に測定する。
The step (2) is to confirm the transition of the sound pressure during blowing in the frequency band focused on in the step (1).
Specifically, when the frequency band is specified in the step (1), the frequency band (400 to 500 Hz in the case of this embodiment, details will be described later) is specified as “Oxygen lance during converter 1 blowing. The sound pressure during blowing is continuously measured for “sound caused by oxygen supplied from 3” and “foaming sound caused by slag 2 slagging”.
（３）の工程は、（２）の工程で確認した音圧の推移から、スラグ２のさい化に関する周波数帯の基準音圧を決めるというものである。
具体的には、吹錬開始直後から中盤の脱炭反応を優先した脱炭期（脱炭吹錬Ｉ期）では、脱C反応が主反応として進行する。そのため、スラグ溶銑界面の酸化鉄濃度はゆるやかに上昇するものの、大きくは増加しない。また、スラグ溶銑界面に付近におけるCOガスの発泡音はほとんど発生しない。
In the step (3), the reference sound pressure in the frequency band related to the slag 2 is determined from the transition of the sound pressure confirmed in the step (2).
Specifically, in the decarburization period (decarburization blowing I stage) in which the middle stage decarburization reaction is prioritized immediately after the start of blowing, the de-C reaction proceeds as the main reaction. Therefore, although the iron oxide concentration at the slag hot metal interface gradually increases, it does not increase greatly. Also, almost no CO gas bubbling noise is generated near the slag hot metal interface.
やがて、脱炭期（脱炭吹錬Ｉ期）が終了すると、スラグ２をさい化を促進するために、上吹き酸素供給条件をソフトブロー化し、スラグ溶鋼界面の酸化鉄濃度を上げていく造さい期が開始される。造さい期では、スラグ溶鋼界面付近の酸化鉄濃度が上昇するにともないスラグ溶鋼界面におけるCOガスの発泡音の音圧が上昇していく。その結果、脱炭期（脱炭吹錬Ｉ期）と造さい期（脱炭吹錬ＩＩ期）との間には、明らかな音圧の差が発生する。 Eventually, when the decarburization period (Decarburization Blowing Stage I) is completed, in order to promote the slag 2 slagging, the top blowing oxygen supply condition is soft blown and the iron oxide concentration at the slag molten steel interface is increased. The dice begins. At the time of building, as the iron oxide concentration near the slag molten steel interface increases, the sound pressure of the foaming sound of CO gas at the slag molten steel interface increases. As a result, a clear difference in sound pressure occurs between the decarburization period (decarburization blowing stage I) and the slagging stage (decarburization blowing stage II).
このことを念頭におき、基準音圧として、脱炭吹錬Ｉ期における音圧（平均値）を採用することとした。
（４）の工程は、（２）の工程で確認されたスラグ２のさい化に関する周波数帯の音圧と、（３）の工程で決められた基準音圧との差からさい化指数を求めるものである。
具体的には、さい化指数とは、後ほど詳しく説明するが、造さい期において供給された酸素量の内、スラグ２中に残留している酸素量を示す指数である。
With this in mind, the sound pressure (average value) in the decarburization blowing stage I was adopted as the reference sound pressure.
In the step (4), the silicidation index is obtained from the difference between the sound pressure in the frequency band related to the slag 2 dialysis confirmed in the step (2) and the reference sound pressure determined in the step (3). Is.
Specifically, the silicification index, which will be described in detail later, is an index indicating the amount of oxygen remaining in the slag 2 out of the amount of oxygen supplied in the slagging period.
このさい化指数については、さい化に関する周波数帯の音圧と、（３）の工程で求められた基準音圧との差を求め、求められた差の最大値や平均値をさい化指数として用いることができる。しかし、望ましくは、さい化に関する音圧は、造さい期の吹錬中（さい化吹錬中）に徐々に増加していくことから、さい化に関する周波数帯の音圧と、基準音圧との差の積算値（時間積分値）をさい化指数として用いるとよい。 For this saccharification index, find the difference between the sound pressure in the frequency band related to saccharification and the reference sound pressure obtained in step (3), and use the maximum or average value of the difference as the saccharification index. Can be used. However, it is desirable that the sound pressure related to silicification gradually increases during blowing (during silicification), so that the sound pressure in the frequency band related to silicification and the reference sound pressure The integrated value (time integrated value) of the difference between the two values may be used as the silicification index.
なお、各転炉１で実際にさい化指数を求めるに際しては、前述した基準音圧との差の最大値や平均値、あるいは積分値を調査しておき、最もさい化状態と相関がある値をさい化指数に用いれば良いのであり、前述の方法のどれかに限定してさい化指数を求めなくてはならないという訳ではない。
（５）の工程は、（４）の工程で求めたさい化指数と、このさい化指数でのスラグ２中の酸化鉄濃度との関係を求めるというものである。
When actually obtaining the silicification index in each converter 1, the maximum value, the average value, or the integral value of the difference from the reference sound pressure described above is investigated, and the value most correlated with the silicification state. Can be used for the silicification index, and it is not necessarily limited to one of the above-mentioned methods.
In the step (5), the relationship between the sialicization index obtained in the step (4) and the iron oxide concentration in the slag 2 at this sialicization index is obtained.
具体的には、さい化指数とは、上述したように造さい期において供給された酸素量の内、スラグ２中に残留している酸素量を示す指数である。というのも、さい化指数は、間接的にスラグ２中の酸化鉄濃度を表すものであるからである。
この（５）の工程は、必要な酸化鉄濃度を得るためにさい化指数をどの様な値に制御するかを決めるために、さい化指数とスラグ２中の酸化鉄濃度との関係を事前に求めておくものとなっている。
Specifically, the silicification index is an index indicating the amount of oxygen remaining in the slag 2 out of the amount of oxygen supplied in the slag period as described above. This is because the silicification index indirectly represents the iron oxide concentration in the slag 2.
In this step (5), in order to determine what value the silicification index is controlled to obtain the required iron oxide concentration, the relationship between the silicification index and the iron oxide concentration in the slag 2 is determined in advance. It has become something to ask for.
以上が、事前準備工程である。上述した事前準備工程を経ることで、さい化指数とスラグ２中の酸化鉄濃度との関係が予め求められる。事前準備工程でさい化指数とスラグ２中の酸化鉄濃度との関係が求められたら、求められた関係を用いて実作業工程が行われる。
実作業工程は、事前準備工程で求められたさい化指数とスラグ２中の酸化鉄濃度との関係を用いて、実作業時に得られたさい化指数からスラグ２中の酸化鉄濃度を予測し、吹き止め時点でさい化状態が異常になるか正常になるかを判定するものとなっている。
The preceding is the preliminary preparation process. By passing through the preliminary preparation process mentioned above, the relationship between the silicification index and the iron oxide concentration in the slag 2 is obtained in advance. If the relationship between the silicification index and the iron oxide concentration in the slag 2 is obtained in the preliminary preparation step, the actual work process is performed using the obtained relationship.
The actual work process predicts the iron oxide concentration in slag 2 from the rust index obtained during actual work using the relationship between the oxidization index obtained in the preliminary preparation process and the iron oxide concentration in slag 2. At the time of blowing stop, it is determined whether the silicification state becomes abnormal or normal.
具体的には、実作業工程は、以降に示す（６）〜（１０）の工程から構成されている。
まず、（６）の工程は、吹錬対象となる溶銑、言い換えれば溶製しようとする鋼種の目標さい化指数を設定するというものである。具体的には、実作業において、吹錬対象となる溶銑の鋼種（溶製鋼種）が決まると、吹錬において最終的に得なくてはならない溶銑の組成、言い換えれば吹止時点での鋼種毎のりん濃度の目標値が決まる。
Specifically, the actual work process includes the following processes (6) to (10).
First, the step (6) is to set a target silicification index of the hot metal to be blown, in other words, the steel type to be smelted. Specifically, in actual work, once the hot metal grade (melting steel grade) to be blown is determined, the final hot metal composition that must be obtained in blow blowing, in other words, for each steel grade at the time of blowing The target value of phosphorus concentration is determined.
また、吹錬前の溶銑成分を分析することで、吹錬前の溶銑のりん濃度がわかる。このようにして吹錬対象となる溶銑について、吹錬前後の溶銑のりん濃度が求まれば、両者の差から脱りん量を算出することができ、スラグ２中の酸化鉄濃度の目標値を決定することができる。
このようにしてスラグ２中の酸化鉄濃度の目標値が決まれば、上述した（５）の工程で得られる「さい化指数とスラグ２中の酸化鉄濃度との関係」を用いて、目標さい化指数を決定することができる。
Moreover, by analyzing the hot metal components before blowing, the phosphorus concentration of hot metal before blowing can be found. When the phosphorus concentration of hot metal before and after blowing is found for the hot metal to be blown in this way, the amount of dephosphorization can be calculated from the difference between the two, and the target value of the iron oxide concentration in slag 2 can be calculated. Can be determined.
When the target value of the iron oxide concentration in the slag 2 is thus determined, the target value is determined using the “relation between the silicification index and the iron oxide concentration in the slag 2” obtained in the above-described step (5). A conversion index can be determined.
（７）の工程は、吹錬対象となる溶銑の転炉１での吹錬を開始するというものである。すなわち、上述した（６）の工程で、溶銑のりん濃度、言い換えれば吹止時点での目標りん濃度が決まると、炉内に投入する副原料、上吹き送酸パターン、底吹きガス吹き込みパターンが自動的に決定されるため、吹錬を開始することが可能になる。この吹錬は、上述したように脱炭を主に行わせる脱炭吹錬Ｉ期と、造さいを主に行わせる脱炭吹錬ＩＩ期とに分かれている。 The process of (7) is to start blowing in the converter 1 of the hot metal to be blown. That is, in the above-described step (6), when the phosphorus concentration of the hot metal, in other words, the target phosphorus concentration at the time of blowing is determined, the auxiliary material to be introduced into the furnace, the top blowing acid pattern, and the bottom blowing gas blowing pattern are obtained. Since it is determined automatically, it becomes possible to start blowing. As described above, this blowing is divided into a decarburization blowing stage I in which decarburization is mainly performed and a decarburization blowing stage II in which debris is mainly performed.
（８）の工程は、吹錬中のさい化指数の推移を基に、吹錬吹止時のさい化指数を推定するというものである。具体的には、この（８）の工程は、脱炭吹錬Ｉ期終了後、スラグ２をさい化を促進する脱炭吹錬ＩＩ期に行われる。つまり、脱炭吹錬ＩＩ期、言い換えれば造さい期は、上吹き酸素供給条件をソフトブロー化し、スラグ溶鋼界面の酸化鉄濃度を上げていくものとなっており、スラグ溶鋼界面付近の酸化鉄濃度が上昇するに伴いスラグ溶鋼界面におけるCOガスの発泡音の音圧も上昇していく。そのため、吹錬中のさい化指数の推移（現時点でのさい化指数の推移）を基に、吹錬吹止時のさい化指数を推定し、吹止時点でさい化指数がどこまで変化するかを予測する。 The process (8) is to estimate the silicification index at the time of blowing stop based on the transition of the silicification index during blowing. Specifically, the step (8) is performed in the decarburization blowing stage II in which the slag 2 is promoted for slagging after the end of the decarburization blowing stage I. In other words, in the decarburization blown phase II, in other words, the slagging phase, the top blown oxygen supply conditions are soft blown to increase the iron oxide concentration at the slag molten steel interface. As the concentration increases, the sound pressure of the CO gas foaming sound at the slag molten steel interface also increases. Therefore, based on the transition of the silicification index during blowing (the transition of the present silicification index), estimate the silicification index at the time of blowing, and how far the silicification index changes at the time of blowing Predict.
具体的には、（８）の工程で得られた結果を、（９）の工程に従って処理して「さい化異常」との判定が下されるか、（１０）の工程に従って処理して「さい化正常」との判定が下される。
すなわち、（９）の工程は、（８）の工程で推定したさい化指数が、吹錬吹止までに目標さい化指数を外れると推定された場合には「さい化異常」と判定するというものである。また、（１０）の工程は、（８）の工程で推定したさい化指数が、吹錬吹止までに目標さい化指数を外れない（例えば、下限値を下回らない）と推定された場合には「さい化良好」と判定するというものである。
Specifically, the result obtained in the step (8) is processed according to the step (9), and the determination of “abnormalization of silicidation” is made, or is processed according to the step (10) and “ A determination of “normal suicide” is made.
That is, the process of (9) is determined as “anomaly of silicification” when it is estimated that the silicification index estimated in the process of (8) deviates from the target silicification index by blowing blowing. Is. Further, in the step (10), when it is estimated that the silicification index estimated in the step (8) does not deviate from the target silicification index (for example, does not fall below the lower limit value) until the blowing blow-off. Is to determine “good silicification”.
つまり、（９）の工程は、造さい期中のさい化指数の推移から予測して、吹止までに目標さい化指数を満足できないと判断した場合に「さい化異常」と判定して、オペレータに対して「さい化異常」であることを指示するものである。また、（１０）の工程は、造さい期中のさい化指数の推移から予測して、吹止までに目標さい化指数を十分に満足できると判断した場合に「さい化正常」と判定して、オペレータに対して「さい化正常」であることを指示するものである。 That is, the process (9) is predicted from the transition of the silicification index during the construction period, and when it is determined that the target silicification index cannot be satisfied by the blowing, it is determined as “an abnormal silicification” and the operator Is instructed to be “an abnormality in silicification”. In addition, the process (10) is judged as “normal silicidation” when it is predicted from the transition of the silicification index during the construction period and it is determined that the target silicification index can be sufficiently satisfied by blowing. , The operator is instructed to be “normal dicing”.
上述したような転炉１でのさい化検出方法を行えば、転炉１吹錬で発生する音を用いて精度良くスラグ中の酸化鉄濃度、言い換えればスラグ２のさい化状態を予想することが可能となる。 If the above-described method for detecting slagging in the converter 1 is performed, the iron oxide concentration in the slag, in other words, the slag 2 in the slagging state can be accurately predicted using the sound generated in the converter 1 blowing. Is possible.
次に、比較例及び実施例を用いて、本発明の転炉１でのさい化検出方法が有する作用効果について詳しく説明する。
実施例及び比較例は、容量が95tonの上底吹き式の転炉１（炉内半径2000mm、耐火物材質：MgO＝80〜90％, C=10〜20％）に、［C］＝3.6〜3.8質量％、[Si]＝0.0質量％、溶銑温度＝1240〜1300℃の溶銑を装入し、溶銑中に 孔直径：28.0mm,出口直径：38.4mmのノズルを、孔角度：12°,ノズル孔数：6個備えたノズルを挿し込み、上吹き吹錬を行ったものである。なお、上吹きに合わせて、溶銑にはCOガスを、4カ所の羽口から底吹きも行っている。
Next, the operation and effect of the method for detecting slagging in the converter 1 of the present invention will be described in detail using comparative examples and examples.
In the examples and comparative examples, the upper-bottom-blown converter 1 with a capacity of 95 tons (inner furnace radius 2000 mm, refractory material: MgO = 80 to 90%, C = 10 to 20%), [C] = 3.6 ~ 3.8% by mass, [Si] = 0.0% by mass, hot metal temperature = 1240 to 1300 ° C, and a nozzle with a hole diameter of 28.0mm and an outlet diameter of 38.4mm, a hole angle of 12 ° No. of nozzle holes: Nozzle with 6 nozzles was inserted and top blowing was performed. In addition to the top blowing, the hot metal is also blown with CO gas from the four tuyere.
また、溶銑に対しては、さい化を促進するためにスラグ量が25〜60kg/ｔとなるように副原料を投入した。
さらに、炉内に装入される溶銑の湯面高さについては、サブランスプローブを用いて測定を行い、また炉内で発生する音については、転炉１の煙道に設けられた音響センサを用いて測定を行った。
In addition, for the hot metal, in order to promote silicification, auxiliary materials were added so that the amount of slag was 25-60 kg / t.
Further, the hot metal surface height of the hot metal charged in the furnace is measured using a sublance probe, and the sound generated in the furnace is an acoustic sensor provided in the flue of the converter 1. Measurement was performed using
上述した実験条件を表１に示す。 Table 1 shows the experimental conditions described above.
図１及び図２に示すように、上述した実験条件に従って吹錬を行い、上述した事前準備工程を行った。
具体的には、まず（１）の工程として、吹錬中の転炉１で発生する音を基に、スラグ２のさい化に起因する周波数帯に着目した。
図１の最も上に記載されるグラフは、吹錬前の転炉１で発生する音の周波数と音圧との関係を示したものである。吹錬前の転炉からは溶銑に熱せられた気体が発生しており、炉内で発生した機体が煙道内を通過する際に音が発生する。この音は、200Hz付近や700Hz付近に音圧のピークを備えている。
As shown in FIG.1 and FIG.2, blowing was performed according to the experimental condition mentioned above, and the preliminary preparation process mentioned above was performed.
Specifically, as the step (1), attention was paid to the frequency band resulting from the slag 2 slagging based on the sound generated in the converter 1 during blowing.
The graph described at the top of FIG. 1 shows the relationship between the frequency of sound generated in the converter 1 before blowing and the sound pressure. A gas heated by hot metal is generated from the converter before blowing, and sound is generated when the airframe generated in the furnace passes through the flue. This sound has a sound pressure peak around 200 Hz and around 700 Hz.
図１の上から２番目に記載されるグラフは、吹錬前の副原料投入時に、転炉１から発生する音の周波数と音圧との関係を示したものである。副原料を炉内に投入する際にはダンパーが動作するが、ダンパー動作音は目立ったピークとなってはいない。
図１の上から３番目に記載されるグラフは、吹錬開始時点での転炉１で発生する音の周波数と音圧との関係を示したものである。なお、この吹錬開始時点での送酸速度は15000Nm3/hであるが、この程度の送酸速度であれば供給された酸素は脱炭などの反応には寄与せず殆どが煙道に排出される。そのため、この吹錬開始時点では、煙道内を気体が通過する際に発生する音が、周波数が200Hz付近及び700Hz付近に観測され、この周波数の音圧は増加していく傾向がある。さらに、周波数が300〜400Hz付近には、酸素ランス３より供給される超音速ジェットに起因する音も発生している。
The graph described second from the top in FIG. 1 shows the relationship between the frequency of sound generated from the converter 1 and the sound pressure when the auxiliary material is added before blowing. When the auxiliary material is put into the furnace, the damper operates, but the damper operation sound does not have a conspicuous peak.
The graph described third from the top in FIG. 1 shows the relationship between the frequency of sound generated in the converter 1 and the sound pressure at the start of blowing. The oxygen delivery rate at the start of this blowing is 15000 Nm 3 / h, but at this level of oxygen delivery, the supplied oxygen does not contribute to reactions such as decarburization, and most of it goes to the flue. Discharged. For this reason, at the start of blowing, the sound generated when the gas passes through the flue is observed at frequencies near 200 Hz and 700 Hz, and the sound pressure at this frequency tends to increase. Furthermore, when the frequency is in the vicinity of 300 to 400 Hz, sound resulting from the supersonic jet supplied from the oxygen lance 3 is also generated.
図１の最も下のグラフは、脱炭期（脱炭吹錬Ｉ期）に転炉１から発生する音の周波数と音圧との関係を示したものである。脱炭期で脱炭を行う際には、送酸速度を15000Nm3/hから21000Nm3/hへ増加することで、脱炭反応が促進される。この脱炭期においては、脱炭反応の増加に伴い、200Hz付近で発生する音の音程幅（確認される周波数域の広さ）が広くなる。 The lowermost graph in FIG. 1 shows the relationship between the frequency of sound generated from the converter 1 and the sound pressure during the decarburization period (decarburization blowing stage I). When decarburization is performed during the decarburization period, the decarburization reaction is promoted by increasing the acid feed rate from 15000 Nm 3 / h to 21000 Nm 3 / h. In this decarburization period, the pitch range of the sound generated in the vicinity of 200 Hz (the width of the frequency range to be confirmed) becomes wider as the decarburization reaction increases.
図２の最も上のグラフは、造さい期（脱炭吹錬ＩＩ期）の初期に転炉１から発生する音の周波数と音圧との関係を示したものである。造さい期に入ると、送酸速度が21000Nm3/hから6000Nm3/h〜8000Nm3/hへ低下させられ、またランス-湯面間距離も大きくなって、湯面に対する酸素ジェット５の衝突圧が低下する。この状態で、酸化鉄を炉内に装入すると、脱りん用のスラグ２が湯面に形成される。 The uppermost graph in FIG. 2 shows the relationship between the frequency of sound generated from the converter 1 and the sound pressure in the early stage of the building phase (decarburization blowing stage II). Once in concrete Sai phase, oxygen-flow-rate is decreased from 21000Nm 3 / h to 6000Nm 3 / h~8000Nm 3 / h, The lance - between the melt surface distance also increases, collision of oxygen jet 5 against molten metal surface The pressure drops. In this state, when iron oxide is charged into the furnace, slag 2 for dephosphorization is formed on the hot water surface.
上述した造さい期では、酸素ジェット５の衝突圧が低下し、送酸速度の低下による煙道内の気体通過音減少に伴い、0〜800Hzの音圧が減少する。
図２の上から２番目のグラフは、造さい期（脱炭吹錬ＩＩ期）の末期に転炉１から発生する音の周波数と音圧との関係を示したものである。サブランス投入時のランス口ではパージ用窒素ガスの流出音が発生し、この流出音により200Hz付近で発生する音の音程幅が広くなる。また、造さい期を通したスラグ２の溶融に伴い、400〜500Hzの音圧が増加する。
In the above-mentioned construction period, the collision pressure of the oxygen jet 5 is reduced, and the sound pressure of 0 to 800 Hz is reduced along with the reduction of the gas passing sound in the flue due to the decrease in the acid delivery speed.
The second graph from the top of FIG. 2 shows the relationship between the frequency of sound generated from the converter 1 and the sound pressure at the end of the slagging period (Decarburization Blowing Stage II). At the lance port when the sub lance is turned on, a purge nitrogen gas outflow sound is generated, and this outflow sound widens the pitch of the sound generated near 200 Hz. In addition, the sound pressure of 400 to 500 Hz increases with the melting of the slag 2 through the building stage.
図２の最も下のグラフは、造さい期の後で転炉１から発生する音の周波数と音圧との関係を示したものである。上述した造さい期において脱りん用のスラグ２が十分に形成されたと判断したら、送酸速度を10000Nm3/ｈ程度に上昇させ、スラグ２と溶銑を攪拌することで脱りん反応を促進させる。このとき、スラグ２が溶融し、COガスがスラグ２中に残留することによってスラグ２が膨張するため、脱C反応が抑制され、煙道内の気体通過音が減少する。一方、脱炭期の実施前と比較すると、400〜500Hzの音圧が明らかに増加する。 The lowermost graph in FIG. 2 shows the relationship between the sound frequency and sound pressure generated from the converter 1 after the building period. If it is determined that the dephosphorization slag 2 has been sufficiently formed in the above-mentioned building phase, the acid feed rate is increased to about 10,000 Nm 3 / h, and the dephosphorization reaction is promoted by stirring the slag 2 and the molten iron. At this time, since the slag 2 is melted and the CO gas remains in the slag 2, the slag 2 expands, so that the de-C reaction is suppressed, and the gas passing sound in the flue is reduced. On the other hand, the sound pressure of 400-500 Hz clearly increases compared to before the decarburization period.
上述した図１及び図２の各段階において炉内で発生する音を、発生する周波数帯に分類すると次のような種類の音が観測されることになる。
すなわち、
（200Hz）
「吹錬前より出現し、吹錬中に増加するため、煙道内を気体が通過する音と推定される。」
（300〜400Hz）
「吹錬開始の直後から音が出現するため、酸素ランス３からの供給されるジェットの音と推定した。また、吹錬の進行とともに音圧が緩やかに減少していくことから、スラグ２表面でスラグ２中残存COが発泡する音ではないと推定した。」
（400〜500Hz）
「第二工程の進行に伴い出現、音圧が増加するため、スラグフォーミングに伴い発生量の増加と発生源の上昇が生じるスラグ表面でスラグ２中に残存したCOが発泡する音と推定した。」
（700Hz）
「200Hzより音圧が低いが、吹錬前より出現し、吹錬中に増加するため、煙道内を気体が通過する音と推定した。」
（1500Hz〜）
「0〜1500Hzと比較し、ほとんど音が発生していないため、ノイズとして扱った。」
上述した分類に従えば、転炉１吹錬中のスラグ２のさい化に起因する音に関連する周波数帯は、400〜500Hzとなる。
When the sound generated in the furnace in each stage of FIGS. 1 and 2 described above is classified into generated frequency bands, the following types of sounds are observed.
That is,
(200Hz)
“Because it appears before blowing and increases during blowing, it is estimated that the sound of gas passing through the flue.”
(300-400Hz)
“Sound appeared immediately after the start of blowing, so it was estimated to be the sound of a jet supplied from the oxygen lance 3. Also, the sound pressure gradually decreased with the progress of blowing, so the surface of the slag 2 We estimated that the residual CO in slag 2 was not a foaming sound. "
(400-500Hz)
“Since the appearance and sound pressure increase with the progress of the second step, it is estimated that the CO remaining in the slag 2 foams on the slag surface where the generation amount and the generation source increase with slag forming. "
(700Hz)
"Sound pressure is lower than 200Hz, but it appeared before blowing and increased during blowing, so it was estimated that gas would pass through the flue."
(From 1500Hz)
“Compared to 0-1500Hz, almost no sound was generated, so it was treated as noise.”
If the classification mentioned above is followed, the frequency band related to the sound resulting from the slag 2 during the conversion of the converter 1 will be 400 to 500 Hz.
上述した分類結果から判断すると、「スラグ２のさい化に起因する音」は、周波数帯が400〜500Hzの音であると考えることができる。そこで、（２）の工程として、400〜500Hzの周波数帯の音について吹錬中での推移を調査した。調査の結果を図４に示す。
図４に示されるように、400〜500Hzの周波数帯の音は、吹錬時間の経過に応じて変化している。同図に重畳されている送酸速度の変化と合わせて考えると、送酸速度が大きい65.0minから273.0minの期間では400〜500Hzの周波数の音圧は40〜60dBとなっているが、送酸速度が50%以下まで下がった273.0minから417.0minの期間では音圧は40〜90dBとなり、送酸速度の減少、言い換えれば脱炭期から造さい期への吹錬条件の変動に対応して400〜500Hzの音圧は増加していることがわかる。このようにして工程（２）で400〜500Hzの周波数帯の音について吹錬中での推移が得られたら、以降の工程（３）でスラグ２のさい化に関する周波数帯の基準音圧を決める。
Judging from the above-described classification result, it can be considered that the “sound caused by slag 2 saccharification” is a sound having a frequency band of 400 to 500 Hz. Therefore, as the step (2), the transition during blowing was investigated for the sound of the frequency band of 400 to 500 Hz. The results of the survey are shown in FIG.
As FIG. 4 shows, the sound of the frequency band of 400-500Hz is changing according to progress of blowing time. When considered together with the change in the acid delivery rate superimposed in the figure, the sound pressure at a frequency of 400 to 500 Hz is 40 to 60 dB during the period from 65.0 min to 273.0 min where the acid delivery rate is high. During the period from 273.0 min to 417.0 min when the acid rate dropped to 50% or less, the sound pressure was 40 to 90 dB, corresponding to the decrease in the acid feed rate, in other words, the fluctuation of the blowing conditions from the decarburization period to the slagging period. It can be seen that the sound pressure at 400 to 500 Hz increases. Thus, if the transition in blowing is obtained about the sound of the frequency band of 400-500Hz by the process (2), the reference sound pressure of the frequency band regarding the slag 2 liquefaction will be determined in the subsequent process (3). .
図５に示すように、工程（３）では、スラグ２のさい化に関する周波数帯の基準音圧を決める場合には、まず造さい期を定義する必要がある。上述したように造さい期は、湯面に対する酸素ジェット５の衝突圧を下げて、脱りん用のスラグ２の形成を促進させる期間であるため、脱炭期との違いは送酸速度に現れる。そこで、本発明では、脱炭最盛期の送酸速度に比して、送酸速度が50％以上下げられた期間を造さい期と定義する。 As shown in FIG. 5, in the step (3), when determining the reference sound pressure in the frequency band related to the slag 2 slagging, it is necessary to first define the silling period. As described above, the slagging period is a period in which the collision pressure of the oxygen jet 5 against the molten metal surface is lowered to promote the formation of the slag 2 for dephosphorization, and therefore the difference from the decarburization period appears in the acid feed rate. . Therefore, in the present invention, a period in which the acid feed rate is reduced by 50% or more compared to the acid feed rate in the decarburization peak period is defined as the slag build period.
一方、スラグ２のさい化に関する周波数帯の基準音圧は、造さい期以降に炉内で発生する音圧の基準となるものであり、造さい期より前の音圧が増加していない状態の音圧を基準とするのが好ましい。そこで、本発明では、脱炭最盛期における400〜500Hzの周波数の音圧を計測し、計測された音圧の平均値を基準音圧とした。なお、図５に示す基準音圧は、40dBであり、図中に太線で示すものとなっている。 On the other hand, the reference sound pressure in the frequency band related to the slag 2 silicification serves as a reference for the sound pressure generated in the furnace after the building period, and the sound pressure before the building period has not increased. It is preferable to use the sound pressure as a reference. Therefore, in the present invention, the sound pressure at a frequency of 400 to 500 Hz in the peak decarburization period was measured, and the average value of the measured sound pressure was used as the reference sound pressure. Note that the reference sound pressure shown in FIG. 5 is 40 dB, which is indicated by a bold line in the figure.
図６に示すように、基準音圧が決定されたら、工程（４）として、さい化指数を求める。このさい化指数は、本実施形態の場合、スラグ２のさい化に関する周波数帯の音圧と、工程（３）で求められた基準音圧との差を積分することで算出される。具体的には、さい化指数は、以下の式に従って得られるものである。つまり、造さい期の開始から、音圧の実績値から基準音圧を差し引いた値を一秒ごとに求め、求めた一秒ごとの差を積算したものがさい化指数となっている。 As shown in FIG. 6, when the reference sound pressure is determined, a silicidation index is obtained as step (4). In the case of the present embodiment, this silicification index is calculated by integrating the difference between the sound pressure in the frequency band related to the slag 2 silicification and the reference sound pressure obtained in step (3). Specifically, the silicification index is obtained according to the following formula. That is, the value obtained by subtracting the reference sound pressure from the actual sound pressure value every second from the start of the construction period is obtained by integrating the obtained differences every second.
ただし、Ｔstart：造さいの開始時間、Ｔend：吹錬終了時間
なお、図５の例であれば、273.0minから465.0minまでの期間の積算値で求めた場合には、さい化指数は8176［dB・s］となる。
図７に示すように、さい化指数が決定されたら、工程（５）として、さい化指数と、このさい化指数でのスラグ中の酸化鉄濃度との関係を求める。具体的には、以下に示すような操業条件で吹錬を行い、吹錬中にスラグ２を採取して、スラグ中の酸化鉄濃度を計測した。なお、この吹錬を行う際の操業条件は、以下に示すものとなっている。
（造さい前の条件）
・吹錬前溶銑りん濃度=0.008%〜0.015%
（造さい期の吹錬条件）
・造さい期時間=2.5〜5min
・ランス高さLh=2.2m
・送酸速度＝7000〜9000Nm3/h
・底吹きガス流量＝200〜250Nm3/h
（吹止条件）
・吹止時溶鋼％[C]＝0.50〜0.80％
上述した操業条件で吹錬を行って造さいされたスラグ２について、さい化指数と、このさい化指数でのスラグ２中の酸化鉄濃度を求め、求められた数値をスロットすると図７に示すような関係が得られる。
However, T start is the start time of making, T end is the end time of blowing, and in the example of FIG. 5, when calculated by the integrated value of the period from 273.0 min to 465.0 min, the silicification index is 8176 [dB · s].
As shown in FIG. 7, when the silicification index is determined, as a step (5), the relationship between the silicification index and the iron oxide concentration in the slag at this silicification index is obtained. Specifically, blowing was performed under the following operating conditions, slag 2 was collected during blowing, and the iron oxide concentration in the slag was measured. In addition, the operating conditions at the time of performing this blowing are as follows.
(Conditions before building)
・ Blowing hot metal phosphorus concentration = 0.008%-0.015%
(Blowing conditions during construction)
・ Building time = 2.5-5min
・ Lance height Lh = 2.2m
・ Oxidation rate = 7000 to 9000 Nm 3 / h
・ Blowing gas flow rate = 200 to 250 Nm 3 / h
(Blowout condition)
-Molten steel% at blowing (C) = 0.50 to 0.80%
FIG. 7 shows the slag 2 made by blowing under the operating conditions described above, and the slagification index and the iron oxide concentration in the slag 2 at this slag index are determined and the obtained numerical values are slotted. Such a relationship is obtained.
上述した工程（１）〜工程（５）が事前準備工程の実施例である。
次に、実作業工程の実施例について説明する。上述した事前準備工程で「さい化指数とスラグ２中の酸化鉄濃度との関係」が得られたら、工程（６）として、吹錬対象となる溶銑の目標さい化指数を設定する。具体的には、この目標さい化指数は、吹錬対象となる鋼種が決定されたら、自ずと決定される。つまり、鋼種には、その鋼種の製品規格があり、製品規格により溶銑の炭素濃度、りん濃度、硫黄濃度が定まっている。
Step (1) to step (5) described above are examples of the preliminary preparation step.
Next, examples of actual work steps will be described. When the “relation between the silicification index and the iron oxide concentration in the slag 2” is obtained in the above-described preliminary preparation process, the target silicification index of the hot metal to be blown is set as step (6). Specifically, this target silicification index is automatically determined when the steel type to be blown is determined. That is, each steel type has a product standard for the steel type, and the carbon concentration, phosphorus concentration, and sulfur concentration of the hot metal are determined by the product standard.
例えば、C=0.65%、P＜0.015%、S＜0.010%、Si＝2.5％の高C鋼を製造する場合であれば、転炉１吹錬終了から鋳造終了までの期間中のP汚染量を考慮すると、吹止時点でのりん濃度目標値は規格上限（＝0.015％）-P汚染量（＝0.005％）＝0.010％と設定することができる。
一方、この鋼種の溶銑を吹錬前に成分分析すると、溶銑中のりん濃度を実測することができる。本実施形態の場合は0.015％となっている。そのため、吹錬中の目標脱りん量は、次式を用いて求めることができる。
For example, when manufacturing high C steel with C = 0.65%, P <0.015%, S <0.010%, Si = 2.5%, the amount of P contamination during the period from the end of converter 1 blowing to the end of casting Therefore, the target phosphorus concentration at the time of blowing off can be set as the upper limit of specification (= 0.015%)-P contamination (= 0.005%) = 0.010%.
On the other hand, if the component analysis is performed on the hot metal of this steel type before blowing, the phosphorus concentration in the hot metal can be measured. In the case of this embodiment, it is 0.015%. Therefore, the target dephosphorization amount during blowing can be obtained using the following equation.
吹錬で脱りんすべき目標脱りん量＝溶銑中のりん濃度（0.015％）-吹止時点でのりん濃度目標値（0.010％）＝0.005％
このように吹錬で脱りんすべき脱りん量がわかれば、過去の鋼種の吹錬データから、この鋼種で脱りん量が0.005％となるような、吹止時点でのスラグ中の酸化鉄濃度目標値が決定される。なお、本実施形態の場合であれば、この吹止時点でのスラグ２中の酸化鉄濃度目標値は22％となる。そして、吹止時点でのスラグ中の酸化鉄濃度目標値が22％に決定されたら、上述した「さい化指数とスラグ中の酸化鉄濃度との関係」を用いて、目標さい化指数が決定される。
Target dephosphorization amount to be dephosphorized by blowing: Phosphorus concentration in hot metal (0.015%)-Target value of phosphorus concentration at the time of blowing off (0.010%) = 0.005%
If the amount of dephosphorization that should be dephosphorized by blowing is known in this way, the iron oxide in the slag at the time of blowing that the dephosphorization amount is 0.005% for this steel type can be obtained from the past steel type blowing data. A density target value is determined. In the case of the present embodiment, the iron oxide concentration target value in the slag 2 at the time of blowing is 22%. When the target value of iron oxide concentration in the slag at the time of blowing is determined to be 22%, the target silicification index is determined using the above-mentioned “relationship between the silicification index and the iron oxide concentration in the slag”. Is done.
すなわち、事前準備工程で得られた「さい化指数とスラグ中の酸化鉄濃度との関係」の図より、吹錬における脱りん量が0.005％となるためのさい化指数は7000dB・s必要であることがわかる。それゆえ、（６）の工程では、目標さい化指数を7000dB・sに設定した。
上述したように目標さい化指数が決定されたら、転炉吹錬を開始する。
例えば、溶銑C濃度＝3.9％、溶銑Si濃度＝0.00％、溶銑P濃度＝0.015％、溶銑Mn濃度＝0.04％、溶銑S濃度＝0.005％であって、溶銑温度＝1300℃の溶銑100tに対して転炉１吹錬する。この吹錬では、副原料として焼石灰2000kg/ch、珪石500kgを炉内に投入し、また初期の送酸速度1500Nm3/h、ランス高さ2mで吹錬を開始した。また、この送酸速度は、吹錬を開始した１min後に21000Nm3/hに増加し、さらに吹錬開始10min後にはスラグ２をさい化すべく、8000nm3/hに下げ、ランス高さも2.2ｍに変更し、5min間さい化吹錬を行った。
In other words, from the figure of “Relationship between the silicification index and the iron oxide concentration in the slag” obtained in the preliminary preparation process, the silicification index is required to be 7000 dB · s for the dephosphorization amount in the blowing to be 0.005%. I know that there is. Therefore, in the process (6), the target silicification index was set to 7000 dB · s.
When the target silicification index is determined as described above, converter blowing is started.
For example, hot metal C concentration = 3.9%, hot metal Si concentration = 0.00%, hot metal P concentration = 0.015%, hot metal Mn concentration = 0.04%, hot metal S concentration = 0.005%, and hot metal temperature = 1300 ° C Blow 1 converter. In this blowing, 2,000 kg / ch of calcined lime and 500 kg of silica were introduced into the furnace as auxiliary materials, and the blowing was started at an initial acid feed rate of 1500 Nm 3 / h and a lance height of 2 m. In addition, this acid feed rate increases to 21000 Nm 3 / h 1 min after the start of blowing, and further 10 min after the start of blowing, the slag 2 is lowered to 8000 nm 3 / h, and the lance height is also 2.2 m. Changed and performed blow blowing for 5 min.
図９に示すように400〜500Hzの音圧の変化を吹錬中に確認すると共に、図１０に示すようにさい化指数の変化を吹錬中に確認した。その結果、図１０に示すように吹錬開始12minの段階で、吹錬終了までにさい化指数が7000sを下回ることが予想されたので、12minの時点で「さい化異常」と判定し、監視画面にアラームを表示した。
一方、同じ吹錬条件で別の溶銑を処理し、図１１に示すように400〜500Hzの音圧の変化を吹錬中に確認すると共に、図１２に示すようにさい化指数の変化を吹錬中に確認した。得られた結果を、図１１及び図１２に示す。
As shown in FIG. 9, a change in sound pressure of 400 to 500 Hz was confirmed during blowing, and a change in silicidation index was confirmed during blowing as shown in FIG. 10. As a result, as shown in FIG. 10, at the stage of 12 minutes at the start of blowing, it was predicted that the silicification index would fall below 7000 s until the end of blowing. An alarm is displayed on the screen.
On the other hand, another hot metal was processed under the same blowing conditions, and a change in the sound pressure of 400 to 500 Hz was confirmed during blowing as shown in FIG. 11 and a change in the silicification index was blown as shown in FIG. Confirmed during smelting. The obtained results are shown in FIG. 11 and FIG.
図１２に示すように、吹錬開始12min付近で、吹錬終了までにさい化指数が7000s以上となることが予想されたので、この時点で「さい化良好」と判定し、監視画面に現時点の吹錬状態を継続するように表示した。
以上に述べたように、本発明の技術を用いることで、転炉吹錬で発生する音を用いて精度良くスラグ２中の酸化鉄濃度、言い換えればスラグ２のさい化状態を予想し推定することが可能となる。
As shown in FIG. 12, it was predicted that the drilling index would be 7000 s or more by the end of blowing, near the start of blowing 12 min. Displayed to continue the blown state.
As described above, by using the technology of the present invention, the iron oxide concentration in the slag 2, in other words, the slag 2 sacrificial state is predicted and estimated with high accuracy using the sound generated by the converter blowing. It becomes possible.
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
１ 転炉
２ スラグ
３ 酸素ランス
４ 溶湯（溶銑）
５ 酸素ジェット
1 Converter 2 Slag 3 Oxygen lance 4 Molten metal
5 Oxygen jet
Claims (1)
前記さい化検出方法は、事前準備工程と、実作業工程とを有しており、
前記事前準備工程は、以下に示す（１）から（５）の工程を有し、
（１）：前記吹錬中の転炉で発生する音を基に、スラグのさい化に起因する周波数帯に着目する。
（２）：（１）の工程で着目した周波数帯の吹錬中における音圧の推移を確認する。
（３）：（２）の工程で確認した音圧の推移から、スラグのさい化に関する周波数帯の基準音圧を決める。
（４）：（２）の工程で確認されたスラグのさい化に関する周波数帯の音圧と、前記（３）の工程で決められた基準音圧との差からさい化指数を求める。
（５）：（４）の工程で求めたさい化指数と、当該さい化指数でのスラグ中の酸化鉄濃度との関係を求める。
前記実作業工程は、以下に示す（６）から（１０）の工程を有する
（６）：吹錬対象となる溶銑の目標さい化指数を設定する。
（７）：前記吹錬対象となる溶銑の転炉での吹錬を開始する。
（８）：吹錬中のさい化指数の推移を基に、吹錬吹止時のさい化指数を推定する。
（９）：（８）の工程で推定したさい化指数が、吹錬吹止までに目標さい化指数を外れると推定された場合には「さい化異常」と判定する。
（１０）：（８）の工程で推定したさい化指数が、吹錬吹止までに目標さい化指数を外れないと推定された場合には「さい化良好」と判定する。
ことを特徴とする転炉におけるさい化検出方法。 Using the sound generated during blowing in the converter, a method for detecting the slag in the converter that detects the slag formation state in the converter,
The sacrificial detection method has a preliminary preparation process and an actual work process,
The preliminary preparation step includes the following steps (1) to (5):
(1): Focus on the frequency band resulting from the slag formation based on the sound generated in the converter during the blowing.
(2): The transition of the sound pressure during blowing in the frequency band focused on in the step (1) is confirmed.
(3): The reference sound pressure in the frequency band related to slag slagging is determined from the change in sound pressure confirmed in the step (2).
(4): The silicidation index is obtained from the difference between the sound pressure in the frequency band related to slag dialysis confirmed in the step (2) and the reference sound pressure determined in the step (3).
(5): The relationship between the silicification index obtained in the step (4) and the iron oxide concentration in the slag at the silicification index is obtained.
The actual work process includes the following processes (6) to (10): (6): Set a target silicification index of hot metal to be blown.
(7): Start blowing in the converter of the hot metal to be blown.
(8): Estimate the silicification index at the time of blowing stop based on the transition of the silicification index during blowing.
(9): When it is estimated that the silicification index estimated in the process of (8) deviates from the target silicification index by blowing blowing, it is determined as “abnormal silicification”.
(10): When it is estimated that the silicification index estimated in the process of (8) does not deviate from the target silicification index before blowing, it is determined as “good silicification”.
A method for detecting silicification in a converter.
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