JP5884189B2

JP5884189B2 - 溶銑予備処理用浸漬型ランス設備および溶銑予備処理用浸漬型ランスのガス切替方法

Info

Publication number: JP5884189B2
Application number: JP2013100135A
Authority: JP
Inventors: 正嗣矢加部
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2033-05-10
Also published as: JP2014218718A

Description

本発明は、溶銑中に酸素ガスを吹き込んで溶銑の脱珪・脱リン処理を行う溶銑予備処理用浸漬型ランス設備および溶銑予備処理用浸漬型ランスのガス切替方法に関する。

近年、高炉から出銑された溶銑は、転炉で精錬される前に、溶銑搬送容器であるトピードカーにて、脱珪・脱リン処理を目的とする溶銑予備処理を行っている（例えば特許文献１）。

溶銑予備処理の初期においては、２重管構造である浸漬型ランスを溶銑中に下降させ、外管にプロパンガスを供給し、内管に酸素ガス（Ｏ_２ガス）を供給して、これらを溶銑中に吹き込み、脱珪処理を行う。内管からのＯ_２ガスは脱珪反応を生じさせるためのガスであり、外管からのプロパンガスは吸熱分解反応によるランス冷却を行って損耗速度を低減させるためのガスである。

脱珪処理終了後は、ランスを溶銑面上まで上昇させ、内管からのＯ_２ガス吹きを実施し、脱リン効率向上ランスとして用いている。このときはランスを冷却する必要がないため、外管からは、ランスへの溶銑スプラッシュ侵入防止を目的として、安価である窒素ガス（Ｎ_２ガス）吹きを行っている。

特許第４９８１２４８号公報

脱リン効率を上げるためには、溶銑直上でＯ_２ガスを吹くことが望ましいが、溶銑面の高さ（フリーボード）は処理に供されるトピードカーごとに異なるため、従来は、ランスが溶銑面上まで上昇したことをオペレータが毎回目視で確認し、外管のガスをプロパンガスから窒素ガス（Ｎ_２ガス）に切り替えていた。

しかしながら、このようにランスが溶銑面上まで上昇したことをオペレータが毎回目視で確認する場合には、ランスが実際に上昇してからランスの上昇を確認するまでの間はプロパンガスを吹くことになり、その分コストが増加してしまう。また、操業中のトピードカー内をカメラで正確に監視することは困難であり、オペレータが実機に近づいて確認せざるを得ず、危険をともなう作業になっていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、オペレータによらずにランスが溶銑面上まで上昇したことを把握して速やかにガスの切替を行うことができる溶銑予備処理用浸漬型ランス設備および溶銑予備処理用浸漬型ランスのガス切替方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、溶銑容器内の溶銑中に酸素ガスを吹き込んで溶銑の脱珪・脱リン処理を行う溶銑予備処理用浸漬型ランス設備であって、酸素ガスが供給されてそれを吐出する内管、および燃料ガスまたは窒素ガスが供給されていずれかを吐出する外管を有する浸漬型ランスと、前記浸漬型ランスを溶銑中に浸漬させた状態および溶銑面上に位置する状態の間で昇降する昇降機構と、前記外管に供給されるガスを燃料ガスおよび窒素ガスとの間で切り替える切替機構と、前記浸漬型ランスの背圧を検出する背圧検出器と、前記浸漬型ランスが溶銑に浸漬され、酸素ガスおよび燃料ガスを供給して脱珪処理が行われている状態から、前記浸漬型ランスを溶銑面上に上昇させ、酸素ガスおよび窒素ガスを供給して行われる脱リン処理に切り替える際に、前記背圧検出器の検出値に基づいて、前記浸漬型ランスが溶銑面上にあるか否かを判定し、溶銑面上にあると判定した場合に、前記浸漬型ランスの前記外管へ供給するガスを燃料ガスから窒素ガスに切り替えるように前記切替機構に指令を出す制御装置とを備えることを特徴とする溶銑予備処理用浸漬型ランス設備を提供する。

このような溶銑予備処理用浸漬型ランス設備において、前記制御装置は、前記浸漬型ランスの上昇中の信号を受信し、その信号を受信した際にガス切替を許容するようにすることができる。また、前記浸漬型ランスの高さを検出する高さ検出器をさらに備え、前記制御装置は、前記高さ検出器が検出したランス高さが所定の範囲のときにガスの切替を実施するように制御する構成とすることができる。

また、本発明は、昇降可能な浸漬型ランスから溶銑容器内の溶銑中に酸素ガスを吹き込んで溶銑の脱珪・脱リン処理を行う溶銑予備処理用浸漬型ランスのガス切替方法であって、前記浸漬型ランスは、酸素ガスが供給されてそれを吐出する内管、および燃料ガスまたは窒素ガスが供給されていずれかを吐出する外管を有し、前記浸漬型ランスが溶銑に浸漬され、酸素ガスおよび燃料ガスを供給して脱珪処理が行われている状態から、前記浸漬型ランスを溶銑面上に上昇させ、酸素ガスおよび窒素ガスを供給して行われる脱リン処理に切り替える際に、前記浸漬型ランスの背圧の検出値に基づいて、前記浸漬型ランスが溶銑面上にあるか否かを判定し、溶銑面上にあると判定した場合に、前記浸漬型ランスの前記外管へ供給するガスを燃料ガスから窒素ガスに切り替えることを特徴とする溶銑予備処理用浸漬型ランスのガス切替方法を提供する。

本発明によれば、溶銑予備処理において脱珪処理から脱リン処理に切り替える際に、背圧検出器により浸漬型ランスの背圧を検出し、制御装置がそれに基づいて浸漬型ランスが溶銑面上にあるか否かを判定し、溶銑面上にあると判定した場合に、切替機構にガス切替指令を送って燃料ガスから窒素ガスに切り替えるので、オペレータによらずにランスが溶銑面上まで上昇したことを把握して速やかにガスの切替を行うことができる。このため、ガス切替までの燃料ガスの量を減少させてコスト上昇を抑えることができ、また、オペレータの危険を回避することができる。

本発明の一実施形態に係る溶銑予備処理用浸漬型ランス設備を示す概略構成図である。浸漬型ランスの構造を示す断面図である。（ａ）は脱珪処理の際の浸漬型ランスの状態を示す図であり、（ｂ）は脱リン処理の際の浸漬型ランスの状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る溶銑予備処理用浸漬型ランス設備を示す概略構成図である。溶銑予備処理用浸漬型ランス設備１０は、溶銑容器であるトピードカー１内の溶銑２にガスを吹き込む浸漬型ランス１１を備えている。浸漬型ランス１１は、内管１２と外管１３との２重管構造を有しており、図２に示すように、その下端部にこれら内管１２および外管１３につながる一対のガス吐出孔２１と、外管１３の外周部および底部に被覆される耐火物被覆層２２とを有している。

また、溶銑予備処理用浸漬型ランス設備１０は、浸漬型ランス１１の内管１２に接続された、酸素ガス（Ｏ_２ガス）を供給する第１の配管１４と、外管１３に接続された、プロパンガスまたは窒素ガス（Ｎ_２ガス）を供給する第２の配管１５と、第２の配管１５へのプロパンガスの供給およびＮ_２ガスの供給を切り替える切替機構１６と、ランス１１の背圧を検出する背圧検出器１７と、ランス１１を昇降させるシリンダ機構等からなる昇降機構１８と、ランス１１の高さを検出する高さ検出器１９と、背圧検出器１７からの情報に基づいて切替機構１６によるガスの切替を制御する制御装置２０とをさらに有している。

このように構成される溶銑予備処理用浸漬型ランス設備１０においては、溶銑予備処理初期は、図３（ａ）に示すように、ランス１１をトピードカー１内の溶銑２に浸漬させ、外管１３にプロパンガスを供給し、内管１２に酸素ガス（Ｏ_２ガス）を供給して、これらを溶銑２中に吹き込み、脱珪処理を行う。

脱珪処理終了後は、図３（ｂ）に示すように、ランス１１を溶銑面上まで上昇させ、内管１２に酸素ガス（Ｏ_２ガス）を供給したまま、外管１３へ供給するガスを切替機構１６によりプロパンガスから窒素ガス（Ｎ_２ガス）へ切り替え、脱リン処理を行う。

このとき、ランス１１が溶銑面上にあることを自動認識し、自動認識した時点で切替機構１６によりガスの切り替えを行う。

このときのランス１１が溶銑面上にあることの自動認識は、以下のようにして行われる。
（ａ）まず、当該チャージの溶銑にランス１１を浸漬させる前の背圧を背圧検出器１７で検出して制御装置２０が記憶する。具体的には、機械取り合い上、溶銑に浸漬しない状態で下降中のランス１１の任意高さでの背圧を制御装置２０に記憶させる。
（ｂ）ランス１１を浸漬状態にすると背圧が上昇する（脱珪処理）。ランス１１を上昇させ、再び背圧を下降させて、背圧検出器１７で検出される背圧が上記（ａ）にて記憶した背圧と等しい値になった時点で、制御装置２０はランス１１が溶銑面上にあると判断し、切替機構１６にガスを切り替える指令を送り、プロパンガスを窒素ガス（Ｎ_２ガス）に切り替える（脱リン処理）。

このようなランス１１の背圧の降下を検出する際には、以下の条件を加味することが望ましい。
(1)ランス１１上昇中の信号を制御装置２０が受信するようにし、その信号を受信した際にガス切替を許容し、ランス１１上昇中以外（下降中または停止中）にガス切替を行うことを防止する。
(2)上記(1)とともに、高さ検出器１９からのランス高さ情報を制御装置２０が受信するようにし、ガス切替を行うランス高さの上下限値を設定し、高さ検出器１９の検出したランス高さが所定の範囲のときにガスの切替を実施するようにする。これにより、通常操業にて考えられる溶銑面高さから著しく外れた高さにて、背圧検出器１７が誤検出してガス切替を行ってしまうことを防止することができる。

このように、本実施形態によれば、溶銑予備処理において脱珪処理から脱リン処理に切り替える際に、背圧検出器１７によりランス１１の背圧を検出し、制御装置２０がそれに基づいてランス１１が溶銑面上にあるか否かを判定し、溶銑面上にあると判定した場合に、切替機構１６にガス切替指令を送ってプロパンガスから窒素ガス（Ｎ_２ガス）に切り替えるので、オペレータによらずにランスが溶銑面上まで上昇したことを把握して速やかにガスの切替を行うことができる。このため、ガス切替までのプロパンガスの量を減少させてコスト上昇を抑えることができ、また、オペレータの危険を回避することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。
例えば、上記実施形態では溶銑容器としてトピードカーを用いた例を示したが、溶銑鍋であってもよい。また、燃料ガスとしてプロパンガスを用いた例を示したが、これに限るものではない。さらに、ランス形状は上記実施形態に限るものではない。

１トピードカー（溶銑容器）
２溶銑
１０溶銑予備処理用浸漬型ランス設備
１１浸漬型ランス
１２内管
１３外管
１４第１の配管
１５第２の配管
１６切替機構
１７背圧検出器
１８昇降機構
１９高さ検出器
２０制御装置

Claims

溶銑容器内の溶銑中に酸素ガスを吹き込んで溶銑の脱珪・脱リン処理を行う溶銑予備処理用浸漬型ランス設備であって、
酸素ガスが供給されてそれを吐出する内管、および燃料ガスまたは窒素ガスが供給されていずれかを吐出する外管を有する浸漬型ランスと、
前記浸漬型ランスを溶銑中に浸漬させた状態および溶銑面上に位置する状態の間で昇降する昇降機構と、
前記外管に供給されるガスを燃料ガスおよび窒素ガスとの間で切り替える切替機構と、
前記浸漬型ランスの背圧を検出する背圧検出器と、
前記浸漬型ランスが溶銑に浸漬され、酸素ガスおよび燃料ガスを供給して脱珪処理が行われている状態から、前記浸漬型ランスを溶銑面上に上昇させ、酸素ガスおよび窒素ガスを供給して行われる脱リン処理に切り替える際に、前記背圧検出器の検出値に基づいて、前記浸漬型ランスが溶銑面上にあるか否かを判定し、溶銑面上にあると判定した場合に、前記浸漬型ランスの前記外管へ供給するガスを燃料ガスから窒素ガスに切り替えるように前記切替機構に指令を出す制御装置と
を備えることを特徴とする溶銑予備処理用浸漬型ランス設備。
前記制御装置は、前記浸漬型ランスの上昇中の信号を受信し、その信号を受信した際にガス切替を許容することを特徴とする請求項１に記載の溶銑予備処理用浸漬型ランス設備。
前記浸漬型ランスの高さを検出する高さ検出器をさらに備え、前記制御装置は、前記高さ検出器が検出したランス高さが所定の範囲のときにガスの切替を実施するように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶銑予備処理用浸漬型ランス設備。
昇降可能な浸漬型ランスから溶銑容器内の溶銑中に酸素ガスを吹き込んで溶銑の脱珪・脱リン処理を行う溶銑予備処理用浸漬型ランスのガス切替方法であって、
前記浸漬型ランスは、酸素ガスが供給されてそれを吐出する内管、および燃料ガスまたは窒素ガスが供給されていずれかを吐出する外管を有し、
前記浸漬型ランスが溶銑に浸漬され、酸素ガスおよび燃料ガスを供給して脱珪処理が行われている状態から、前記浸漬型ランスを溶銑面上に上昇させ、酸素ガスおよび窒素ガスを供給して行われる脱リン処理に切り替える際に、前記浸漬型ランスの背圧の検出値に基づいて、前記浸漬型ランスが溶銑面上にあるか否かを判定し、溶銑面上にあると判定した場合に、前記浸漬型ランスの前記外管へ供給するガスを燃料ガスから窒素ガスに切り替えることを特徴とする溶銑予備処理用浸漬型ランスのガス切替方法。