JP5304095B2 - 転炉サブランスへのプローブ装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、転炉の操業において、溶鋼の温度測定や試料採取を行うためのプローブをサブランスの下端に装着する方法に関するものである。

製鋼工程（転炉）においては、所定のタイミングで、溶鋼の温度測定や成分分析のための試料採取が行われ、その際には測定用プローブ（以下、単にプローブという）が使用される。そのプローブは、サブランスの下端に装着された後、転炉内に降下され、溶鋼中に浸漬される。

このプローブは消耗品であるために、１回の測定毎に交換する必要があり、そのためのプローブ自動脱着装置やプローブ自動装着装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

このようなプローブ自動脱着装置の一例を図１〜図４に基づいて説明する。

図１は、転炉炉体とその上部の概略図である。転炉炉体１１の上部には、転炉炉体１１内の溶鋼に酸素を吹き込むためのメインランス１２と、下端にプローブ１４が装着されて転炉炉体１１内に降下されるサブランス１３が設置されている。そして、転炉炉体１１の上方には、サブランス１３の下端にプローブ１４を自動装着するためのプローブ装着装置２０と、サブランス１３の下端からプローブ１４を自動抜取りするためのプローブ抜取装置５０が配置されている。

図２は、そのプローブ装着装置２０を示す図である。プローブ装着装置２０は、図２（ａ）に示す位置でプローブ１４を供給するプローブ供給装置３５と、図２（ａ）に示す位置でプローブ供給装置３５から供給されたプローブ１４を図２（ｂ）に示す位置までレール３２に沿って搬送してサブランス１３の下端に装着するためのプローブ装着台車２１を備えている。

そのプローブ装着台車２１は、図３に詳細図を示すように、プローブ１４とサブランス１３の軸心合わせを行うために、プローブ１４を把持するプローブクランプ装置２２とサブランス１３を把持するサブランスホルダー２５を備えている。なお、図３中の３１は、レール３２上を走行するための車輪である。

そして、サブランスホルダー２５は、図４に詳細図を示すように、開閉してサブランス１３を把持するサブランス把持部２６と、そのサブランス把持部２６を開閉させるサブランス把持部開閉シリンダー２７を備えている。

なお、サブランスホルダー２５は前進・後退ができるようになっていて、まず、サブランス把持部２６を開（サブランスホルダー開）にした状態で待機位置に後退しており、サブランス１３を把持する際には、所定の位置まで前進し、サブランス把持部２６を閉（サブランスホルダー閉）にして、サブランス１３を把持する。そして、サブランス１３にホルダー１４が装着されたら、サブランス把持部２６を開（サブランスホルダー開）にして、待機位置に後退する。

ちなみに、プローブクランプ装置２２も、図３に示すように、開閉してプローブ１４を把持するプローブ把持部２３と、そのプローブ把持部２３を開閉させるプローブ把持部開閉シリンダー２４を備えている。

そして、上記のようなプローブ装着装置２０およびプローブ抜取装置５０を用いてプローブ１４の交換作業を行う場合には、以下のような手順で行う。

まず、サブランス１３を上昇させて、プローブ抜取装置５０がサブランス１３の下端からプローブ１４を抜取る。

次に、図２（ａ）に示したプローブ供給位置でプローブ供給装置３５から供給されたプローブ１４をプローブ把持部２３で把持したプローブ装着台車２１が、図２（ｂ）に示したプローブ装着位置まで移動して、サブランス１３の下端をサブランス把持部２６で把持し、プローブ１４とサブランス１３の軸心合わせを行う。

そして、サブランス１３を所定量だけ降下させて、サブランス１３の下端にプローブ１４を装着する。

その後、所定の測定タイミングで、サブランス１３を降下させて、プローブ１４を溶鋼中に浸漬させる。
特開昭５０−０９９７９６号公報 特開平１１−３３５７１７号公報

しかしながら、上記のようなプローブ自動脱着装置を用いた場合、以下のような転炉操業を行う際には、プローブ交換作業を迅速に行うことが要求されるにもかかわらず、うまくプローブの装着ができない、あるいは、装着に時間がかかってしまうことがあるという問題があった。

すなわち、通常、転炉の吹錬工程においては、その吹錬処理の終盤にサブランス装着プローブによるサンプリング測定の１回目を行い、その時点における溶鋼温度・炭素含有量・溶鋼溶存酸素濃度を測定するとともに、溶鋼サンプルを採取し、その後の酸素吹込み量や副原料の投入量の推定計算を行う。

そして、吹錬処理終了直後にサブランス装着プローブによるサンプリング測定の２回目を行い、所望の溶鋼温度・成分値になっているかを確認して吹錬処理終了の判定をするとともに、この測定データを次工程の成分調整などに使用する。

その際に、上記の１回目の測定タイミングは、その後の推定計算の計算結果を良好なものとするために、吹錬処理終盤のできるだけ遅い時期に設定するのが良い。そうすると、１回目の測定と２回目の測定の時間間隔は短くなり、プローブ交換作業を短時間で行うことが必要となる。

しかし、サブランスは長尺であるために、その下端部が大きく振動し、サブランスホルダーがサブランスをうまく把持することが難しく、把持動作を何回も繰り返して時間がかかってしまうことが多い。振動が自然に減衰するのを待ったとしても、やはり時間がかかってしまう。その結果、プローブの装着までに長時間を要し、２回目の測定および吹錬処理終了の判定が遅延し、吹錬処理の作業能率が悪くなる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、転炉操業において、溶鋼の温度測定や試料採取を行うためのプローブをサブランスに装着するに際して、サブランスホルダーがサブランスを迅速に把持することができ、それによって短時間でプローブをサブランスに装着することを可能にする転炉サブランスへのプローブ装着方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、振動しているサブランスにサブランスホルダーを積極的に接触させてやれば、サブランスの振動が減衰して、サブランスホルダーがサブランスを容易に把持できるようになると着想した。すなわち、第１回目の把持動作でサブランスホルダーがサブランスを把持できなくとも、そのままの位置でサブランスホルダーを所定時間停止させておけば、振動しているサブランスがサブランスホルダーに接触してその振動が減衰するので、第２回目の把持動作でサブランスを確実に把持できるようになり、いたずらに把持動作を何回も繰り返したり、振動が自然に減衰するのを待ったりするのに比べて短時間でサブランスを把持できるとの考えに至った。

上記の考え方に基づいて、本発明は以下のような特徴を有している。

［１］転炉のサブランスにプローブを装着するに際して、プローブ装着時にサブランスを把持するサブランスホルダーが以下の手順によってサブランスを把持することを特徴とする転炉サブランスへのプローブ装着方法。
（ａ）サブランスホルダーに、サブランスを把持できたか否かを検出するセンサを設置しておき、
（ｂ）サブランス把持完了タイミング時に、前記センサで、サブランスを把持できたかを検出し、
（ｃ）サブランスを把持できなかったセンサ出力の場合には、
（ｃ−１）そのタイミングの状態を、所定時間継続し、
（ｃ−２）サブランスホルダーの後退→開→前進→閉の動作を行うことで、サブランスを把持する。
（ｄ）上記（ｃ−２）でもサブランスを把持できない場合は、上記（ｂ）〜（ｃ）を繰り返す。

［２］前記［１］に記載の転炉サブランスへのプローブ装着方法に用いる転炉サブランスへのプローブ装着装置であって、プローブ装着時にサブランスを把持するサブランスホルダーに、サブランスを把持できたか否かを検出するセンサが設置されていることを特徴とする転炉サブランスへのプローブ装着装置。

ここで、上記［１］の（ｂ）の「サブランス把持完了タイミング」とは、実際には把持できていないかもしれないが、正常であれば把持できたタイミングをいう。動作的には、「サブランスホルダー前進」→「サブランスホルダー閉」となったタイミングのことである。

本発明においては、転炉操業で溶鋼の温度測定や試料採取を行うためのプローブをサブランスに装着するに際して、サブランスホルダーがサブランスを迅速に把持することができるようになり、それによって、短時間でプローブをサブランスに装着することが可能となる。その結果、吹錬処理の作業能率が悪化することを防止することができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本発明の一実施形態において用いるプローブ自動脱着装置は、前述した図１〜図４に示したものと基本的な構成は同じである。したがって、ここでの説明は省略する。

その上で、この実施形態においては、図５、図６に示すように、プローブ装着装置２０のプローブ装着台車２１に搭載されているサブランスホルダー２５が、サブランス１３を把持できたか否かを検出するセンサ（サブランス把持検出センサ）２９をサブランス把持部２６に備えたサブランスホルダー２５Ａとなっている。

ここで、サブランス把持検出センサ２９は、サブランス１３を把持できたときは、図７に示すように、サブランス１３との距離が近くなり、サブランス１３を把持できなかったときは、例えば図７に示すように、サブランス１３との距離が遠いので、例えば、近接センサでよい。距離感度を調整して、把持できた（近いとき）はＯＮ、把持できなかったとき（遠いとき）はＯＦＦの信号出力となるようなものでよい。なお、把持できた／把持できなかったとＯＮ／ＯＦＦの対応は反転してもよい。

そして、このようなサブランス把持検出センサ２９を備えたサブランスホルダー２５Ａを用いてサブランス１３の把持を行う際には、まず、第１回目の把持動作を行い、サブランス１３を把持できたか否かをサブランス把持検出センサ２９によって検出する。サブランス１３を把持できていれば、そのままプローブ１４の装着を行えばよいが、サブランス１３を把持できていなければ、その位置でサブランスホルダー２５Ａを所定時間（例えば、２秒間）停止させておく。これにより、図８に示すように、振動しているサブランス１３がサブランスホルダー２５Ａに接触してその振動が減衰するので、第２回目の把持動作でサブランス１３を確実に把持できるようになる。

上記のような本発明の一実施形態におけるシステム構成（機能ブロック図）と動作手順（フローチャート）を以下に示す。

まず、システム構成は、図９に示すように、ＤＣＳ（Distributed Control System：分散制御システム）または上位計算機６０、プローブ装着制御装置４０、プローブ装着装置２０、サブランスホルダー２５Ａ、サブランス把持検出センサ２９からなっている。そして、ＤＣＳまたは上位計算機６０からプローブ装着制御装置４０にブローブ装着指令が発信され、それを受けたプローブ装着制御装置４０からプローブ装着装置２０にプローブ装着台車移動指令およびサブランス把持指令が発信され、それを受けたプローブ装着装置２０からサブランスホルダー２５Ａに把持動作指令が発信される。また、サブランス把持検出センサ２９からプローブ装着制御装置４０にサブランス把持ＯＫ／ＮＧ信号が発信される。

そして、その動作手順は、図１０に示すフローチャートの如くである。

（Ｓ０）スタート
（Ｓ１）プローブ装着制御装置４０は、ＤＣＳまたは上位計算機６０からブローブ装着指令が有ったか否かを判断する。ブローブ装着指令が有った場合は、（Ｓ２）に進む。ブローブ装着指令が無かった場合は、（Ｓ１）を繰り返す。
（Ｓ２）まず、プローブ装着台車２１をプローブ装着位置に移動させる。
（Ｓ３）次に、サブランスホルダー２５Ａを前進させる。
（Ｓ４）サブランスホルダー２５Ａを閉にする（サブランス把持部２６を閉じる）。
（Ｓ５）サブランス把持検出センサ２９からの信号を入力する。
（Ｓ６）そして、サブランス把持検出センサ２９からの信号に基づいて、サブランス１３を把持できたか否かを判断する。サブランス１３を把持できた場合は、（Ｓ７）に進む。一方、サブランス１３を把持できなかった場合は、（Ｓ８）に進んで、サブランス１３の把持を再トライする。
（Ｓ７）そのままサブランス１３を下降させて、プローブ１４を装着する。これによって、（Ｓ９９）に進んで、プローブ装着作業が完了となる。
（Ｓ８）サブランス１３把持の再トライが２回目以内であるか否かを判断する。再トライが２回目以内であれば、（Ｓ９）に進み、再トライを行う。再トライが３回目以上であれば、何か異常があるとして、（Ｓ１２）に進む。
（Ｓ９）その状態で２秒間待つ。
（Ｓ１０）サブランスホルダー２５Ａを後退させる。
（Ｓ１１）サブランスホルダー２５Ａを開にする（サブランス把持部２６を開く）。そして、（Ｓ３）に戻る。
（Ｓ１２）プローブ装着制御装置４０は、エラー出力を行う。
（Ｓ１３）エラー出力に基づいて、監視員が介入する。
（Ｓ９９）エンド

以上のようにすることによって、この実施形態においては、転炉操業で溶鋼の温度測定や試料採取を行うためのプローブをサブランスに装着するに際して、サブランスホルダー２５がサブランス１３を把持できたか否かを的確に検知できるようになった。そして、サブランスホルダー２５がサブランス１３を迅速に把持することができるようになり、それによって、短時間でプローブをサブランスに装着することが可能になった。例えば、従来に比べてプローブ装着時間を約１分短縮できた。その結果、吹錬処理の作業能率が悪化することを防止することができるようになった。

なお、図１０に示したフローチャートにおいて、Ｓ８の再トライの制限回数（２回）とＳ９の待ち時間（２秒）は、上記の値に限定されるものではなく、操業条件等にあわせて適宜変更されて設定されるものであることは言うまでもない。

転炉炉体とその上部を示す図である。 プローブ装着装置を示す図である。 プローブ装着台車を示す図である。 サブランスホルダーを示す図である。 本発明の一実施形態におけるプローブ装着台車を示す図である。 本発明の一実施形態におけるサブランスホルダーを示す図である。 本発明の一実施形態において、サブランスを把持できた状態を示す図である。 本発明の一実施形態において、サブランスを把持できなかった状態を示す図である。 本発明の一実施形態におけるシステム構成図である。 本発明の一実施形態における動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ 転炉炉体
１２ メインランス
１３ サブランス
１４ プローブ
２０ プローブ装着装置
２１ プローブ装着台車
２２ プローブクランプ装置
２３ プローブ把持部
２４ プローブ把持部開閉シリンダー
２５、２５Ａ サブランスホルダー
２６ サブランス把持部
２７ サブランス把持部開閉シリンダー
２９ サブランス把持検出センサ
３１ 車輪
３２ レール
３５ プローブ供給装置
４０ プローブ装着制御装置
５０ プローブ抜取装置
６０ ＤＣＳまたは上位計算機

Claims (1)

1. 転炉のサブランスにプローブを装着するに際して、プローブ装着時にサブランスを把持するサブランスホルダーが以下の手順によってサブランスを把持することを特徴とする転炉サブランスへのプローブ装着方法。
   （ａ）サブランスホルダーに、サブランスを把持できたか否かを検出するセンサを設置しておき、
   （ｂ）サブランス把持完了タイミング時に、前記センサで、サブランスを把持できたかを検出し、
   （ｃ）サブランスを把持できなかったセンサ出力の場合には、
   （ｃ−１）そのタイミングの状態を、所定時間継続し、
   （ｃ−２）サブランスホルダーの後退→開→前進→閉の動作を行うことで、サブランスを把持する。
   （ｄ）上記（ｃ−２）でもサブランスを把持できない場合は、上記（ｂ）〜（ｃ）を繰り返す。

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