JPH02310307A

JPH02310307A - 溶融金属環流状態検知装置

Info

Publication number: JPH02310307A
Application number: JP13218589A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Kamikawa; 神川　博文
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-05-25
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1990-12-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、環流式真空脱ガス設備における溶融金属の環
流状態検知装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、転炉、電気炉、平炉などの大気中で溶解精錬を
行う製鋼炉で溶製した溶鋼には、酸素、水素、窒素など
のガス成分が多量に含有されており、これらのガス成分
が溶鋼の凝固時あるいは凝固後に析出し、そのために製
品に種々の欠陥が発生することがある。したがって、か
かる溶鋼中のガス成分を減少させ、これらの欠陥を解消
するとともに、非金属介在物を低減させ、濃度および成
分を均一化し、内質および機械的性質を向上するため、
真空脱ガス設備が用いられている。このような真空脱ガ
ス設備の一つに、真空槽の下部に吸上用（上昇管）と排
出用（下降管）の２本の管を設け、上昇管にアルゴンな
どの不活性ガスを吹込み、ガスリフトポンプの原理によ
って溶鋼を連続的に吸上げ、脱ガスする環流式真空脱ガ
ス設備（いわゆるＲＨ真空脱ガス設備）がある。

このＲＨ真空脱ガス設備において溶鋼の処理を効率的に
行うためには、溶鋼をできるだけ短時間に真空槽内に送
り込むことが必要であり、最適環流量で処理することが
重要である。

他方、脱ガス処理に際し、非金属介在物が上昇管あるい
は下降管に堆積し、管内径を減少させるため溶鋼の環流
量が減少し、処理が効率的に行われない場合がある。か
かる場合、処理中に環流状態の悪化を検知できれば、吹
込みガス量の増加あういは管内堆積物溶解剤の投入等の
手段により最適環流量を維持することは可能である。

従来、溶鋼環流量を推定するための技術が各種提案され
ており、例えば■放射性同位元素等のトレーサを溶鋼中
に添加してこの変化量から環流量を知る技術、■真空槽
内の溶融金属重量を検知し、環流量を求める技術（特開
昭５６−７９９１５号公報）、■下降管に取付けた環状
コイルおよび下降管に対向配置した２対の電極抵抗の相
関関係より求めた下降管断面積および下降管内流速から
環流量を求める技術（特開昭６０−９８３１４号公報）
などを挙げることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記各技術■〜■には次記難点がある。

すなわち、上記■の場合、連続的な測定が困難であり、
また測定精度が悪く、さらにトレーサの取扱いが面倒で
あるため実操業には利用しにくい。

上記■の場合は、環流中の真空槽の振動により、真空槽
内の溶融金属重量を安定して測定できない。

上記■の場合、下降管取替えの都度、コイルおよび電極
を埋め込まなければならず保守性の悪化等、実用上極め
て面倒である。

そこで本発明の主目的は、溶融金属の環流状態を連続的
に、検知精度よく、かつ簡便に検知することができる標
記装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための本第−発明は、溶融金属容器
の上方に真空槽を設け、この真空槽内に溶融金属を上昇
管から導入して脱ガス処理し、下降管を経て溶融金属容
器に環流させる環流式真空脱ガス装置において、溶融金
属容器を支持部材により支持し、この支持部材に対する
荷重応力を検出する応力検出器と、この応力検知器から
の応力値に基づいて溶融金属の環流状態を検知し環流状
態を判断する演算処理器とを備えたことを特徴とするも
のである。

また本第二発明は、溶融金属容器の上方に真空槽を設け
、この真空槽内に溶融金属を上昇管から導入して脱ガス
処理し、下降管を経て溶融金属容器に環流させる環流式
真空脱ガス装置において、溶融金属容器を支持部材によ
り支持し、この支持部材に対する荷重応力を前記上昇管
がわと下降管がわとでそれぞれ検出する応力検知器と、
これら両応力検知器からの応力差に基づいて溶融金属の
環流状態を検知し環流状態を判断する演算処理器とを備
えたことを特徴とするものである。

〔作　用〕

溶融金属容器はその中に収容される溶融金属により応力
を受けるが、この応力の分布は溶融金属の流れにより変
化する。特に、ＲＨ真空槽のように、溶融金属が真空槽
内を経て環流するものでは、溶融金属の上昇管がわと下
降管がわとでは、その応力に大きな差が生じ、さらにこ
の差は環流量に応じて変化することを本発明者は見出し
た。

この知見に基づき本発明装置では、溶融金属容器あるい
は溶融金属容器受台にロードセルあるいは歪みゲージ等
の応力センサを設置し、溶融金属の非環流時と環流時に
おける荷重応力を測定し、に真空槽にロードセルを設け
るものより、振動等による測定誤差を受けることが少な
く、環流状態の正確な把握ができ、しかも連続的に把握
できる。

また、本第二発明にかかる装置では、上昇管がわと下降
管がわに、歪ゲージあるいはロードセル等の応力センサ
を設置し、溶融金属の環流時と非環流時の応力を、上記
上昇管がわと下降管がわで測定し、その応力差を演算に
より求め、環流状態を把握するものである。この場合、
上昇管がわでは、非環流時よりも荷重応力が軽減し、反
対に下降管がわでは荷重応力が増大する。このため、環
流量に応じて、その荷重応力差が増大する傾向がある。

しかもこの差は前述の非環流時との差よりも大である。

したがって、振動等による誤差が無視しうるようになり
、より正確な環流状態の把握が可能となる。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明を図面によりさらに具体的に説明する。

第１図は本発明を適用したＲＨ真空脱ガス設備の概要説
明図である。溶鋼１が充満された溶鋼鍋２の上方に真空
槽３を配し、真空槽３の底部に設けた上昇管３Ａおよび
下降管３Ｂを溶鋼ｌ中へ浸漬させる。その後、図示しな
い真空ポンプ等により真空槽３の圧力を低下させると、
溶鋼１が真空槽３内に吸い上げられ、この吸い上げられ
た溶鋼１の呈する圧力と大気圧とが等しくなった液位で
溶鋼１の吸い上げが停止する。次に、ガス吹込管４より
アルゴンガス等の不活性ガス６を上昇管３Ａに吹込むと
、ガスリフトポンプの原理によって溶鋼ｌが上昇管３Ａ
を通って上昇し、真空槽３内を通過しながら脱ガス処理
等が行われた後、下降管３Ｂを経て溶鋼鍋２に戻され、
以後連続的に溶鋼１が環流される。

また、ＩＯは溶鋼鍋２の受台であり、通常溶鋼鍋２はこ
の受台ｌＯに架設される。この受台ＩＯは支柱１１に固
定された鍋受台支持体７によって支持されている。１２
は台車であり、溶鋼鍋２を受台ｌＯとともに非処理時に
レール１３上を移動させるために使用されるものである
。

次に本発明装置の主要部分の説明に入るが、以下の説明
では、応力センサを２つ設けたものを例示したが１つで
もよいことは前述の通りである。

第１図において、９Ａ、９Ｂはロードセル等の荷重応力
センサであり、図から判るように上昇管３Ａおよび下降
管３Ｂがわにおいて、前記受台１０と支持体７との間に
介設されている。８はこの両ロードセル９Ａ、９Ｂから
の出力に基づいて環流量を演算する演算器である。なお
、ＩＯＡ、１０Ｂは溶鋼鍋の左右両側面であり、これに
ついては後述する。

上記ロードセル９Ａ、９Ｂには、第２図に示すような応
力が生じる。非環流時には、溶融金属自体の重量により
同図Ａの応力値が発生しているが、環流が開始されると
、溶鋼鍋２中に溶鋼１の矢印方向の流れが生じ、この流
れの向きにモーメントが発生する。このとき、ロードセ
ル９Ａ、９Ｂの応力値は同図Ｂのように、上昇管がわと
下降管がわとで、差が生ずる。すなわち、下降管がわで
は、環流のモーメントが正となるため、非環流時におけ
るよりも応力値が高くなるのに対し、上昇管がわでは、
環流のモーメントが負となるため、応力値が低（なる。

環流量が増大するとこの差はさらに大きくなり、同図Ｃ
に示すようになる。

次に第３図は、処理能力１６０トンのＲＨ真空脱ガス設
備により応力値を測定し、その応力値の差を環流量に対
してプロットしたグラフであり、応力値差と環流量とは
比例関係が成立していることが判る。ただし、環流量は
実験式（１）により求めたものである。

Ｗ＝４　Ｘ　１０−’Ｄ”Ｇｏ”Ｈ’５−（１）（Ｗ：
環流量（Ｔｏｎ／ｍ１ｎ）Ｄ＝浸漬管径（ａｎ　）Ｇ：吹込ガス量（ｆ　／ｍ１ｎ）Ｈ：吹込高さくａｎ）　）そこで本発明により、溶鋼の環流状態を検知するには、
操業に先立ち、予め第３図に示すような、応力値差と環
流量との関係を調べ、それを演算器８内に入力しておき
、その後操業時、前記ロードセル９Ａ、９Ｂからの出力
に基づいて演算器８によりその差を算出し、この差に基
づき、前記関係から環流量を演算する。かかる応力は操
業中連続的に測定可能であるから、本発明によれば環流
状態を操業中、常に正確に把握することができることに
なる。

本発明における応力値の測定方法としては、上記のよう
に、ロードセルを用いる方法の他に、第４図に示すよう
な方法もある。

第４図は、第１図の真空脱ガス設備を上昇管がわから見
た図である。鍋受台１０の側面１０Ａ１１０Ｂは、その
両端を鍋受台の支持体７のみで支持されているため、溶
融金属の重量等によって曲がりを生じている。この曲が
りによる応力は、環流によって、下降管がわでは増大し
、上昇管がわでは減少する。そこで、この点に着目して
、下降管がわと上昇管がわの前記側面中央部に１対の歪
みゲージ９’Ａ、　９’Ｂを設置して両側面ＬＯＡ、１
０Ｂにお仇る応力を測定すれば、前記第２図に示したも
のと同様な応力が測定される。したがってこの下降管が
わと上昇管がわとの応力値の差と環流量との関係を、前
記第３図のようにして求めれば、環流量が把握できる。

本発明における応力値の検出は、連続的に行うのが好ま
しいが、間欠的であってもよい。また、応力値の検出結
果は環流量を知るために用いるほか、環流状態の良否の
判定に用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、溶融金属の環流状態を連
続的に、検知精度よく、かつ簡便に検知することができ
る標記装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の概要説明図、第２図は操業中の応力値
の時間変化を示すグラフ、第３図は応力電圧値と環流量
との関係を示すグラフ、第４図は本発明の他の例を示す
概要説明図である。１・・・溶鋼（溶融金属）、２・・−溶鋼鍋（溶融金属
容器）、３・・・真空槽、３Ａ・・・上昇管、３Ｂ・・
・下降管、４・・・環流用ガス管、６・・・不活性ガス
、７・・・支持体、８・・・演算器、９Ａ、９Ｂ・・・
ロードセル、１０・・・受台、９°Ａ、　９°Ｂ・・−
歪みゲージ。第１図ス第２図誇関第３図ＳＬ量（Ｔｏｎ／ｍｉｎ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶融金属容器の上方に真空槽を設け、この真空槽
内に溶融金属を上昇管から導入して脱ガス処理し、下降
管を経て溶融金属容器に環流させる環流式真空脱ガス装
置において、溶融金属容器を支持部材により支持し、こ
の支持部材に対する荷重応力を検出する応力検出器と、
この応力検出器からの応力値に基づいて溶融金属の環流
量を検知し環流状態を判断する演算処理器とを備えたこ
とを特徴とする溶融金属環流状態検知装置。
（２）溶融金属容器の上方に真空槽を設け、この真空槽
内に溶融金属を上昇管から導入して脱ガス処理し、下降
管を経て溶融金属容器に環流させる環流式真空脱ガス装
置において、溶融金属容器を支持部材により支持し、こ
の支持部材に対する荷重応力を前記上昇管がわと下降管
がわとでそれぞれ検出する応力検出器と、これら両応力
検出器からの応力差に基づいて溶融金属の環流量を検知
し環流状態を判断する演算処理器とを備えたことを特徴
とする溶融金属環流状態検知装置。