JPH055117A - 冶金用精錬容器内の溶融物レベル検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冶金用精錬容器内において、その操業中に変
動するスラグ、溶融金属等の溶融物のレベルを精度良く
検知する方法の提供。 【構成】 冶金用精錬容器の側壁に熱交換器を設け、こ
の熱交換器の冷却媒体の入側と出側の温度差から炉内か
らの伝熱量の変化を検知して、該容器内のスラグ、溶融
金属のレベルを検知することを特徴とするもので、この
レベル検知精度を向上して、最適操業条件を得るための
アクションを的確にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冶金用精錬容器内で、
操業状況により変動する溶融物例えば溶融金属やスラグ
のレベルの検知方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冶金用精錬容器、例えば転炉の
吹錬中、溶融スラグがさい化する過程においてスラグ組
成、粘性等の条件、および酸素流量、ランス高さ等の操
業条件により、スラグがフォーミング状態となり、ひい
てはスロッピングを惹起する。このスロッピングが発生
すると、溶鋼歩留の低下、成分外れ、噴出した高温の溶
融物による各種付帯設備の焼損とそれに起因する作業能
率の低下等の問題が発生する。また、鉄浴式溶融還元炉
での溶融還元操業では、通常の転炉操業でみられるスロ
ッピングの問題に加えて、連続操業のため溶融還元安定
化に必要なスラグ組成調整用副材の量増加でスラグ量が
還元操業の進行に伴い増加するため、変化するスラグ面
に応じて送酸条件等の操業条件を最適化しないと還元不
良等の不都合が発生する。したがって、転炉および鉄浴
式溶融還元炉において、炉内のスラグレベルを連続的に
検知し、操業条件を最適化することが、安定操業の課題
である。

【０００３】そこで、従来、以上のような必要性から例
えば転炉内のスラグレベルを検知するいろいろな方法が
提案されている。マイクロ波を用いたフォーミングレ
ベル計によりスラグレベルを推定する方法。転炉吹錬
中のランスおよび炉体の振動測定よりスラグレベルおよ
びスラグの状況を推定する方法。転炉炉内から発生す
る音響周波数、音響強度等の変化からスラグレベルまた
はスラグ状況等を推定する方法。炉体内温度センサー
によるスラグフォーミングを検知する方法がある（参考
技術 特開平０１−２１５９１８号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】まず、上記の方法で
は、センサーとして機能する導波管が設けられている
が、その導波管の先端が炉内で発生するダストや飛散ス
ラグ等により早期に閉塞するというセンサー自体の耐久
性の問題点がある。次に上記の方法は、振動の発生要
因が、スロッピングによるものとは限らず、操業に伴い
発生するすべての振動を検知するため、スラグレベルの
変化に伴う振動を精度よく検知できないという精度上の
問題点がある。上記の方法も炉内から発生する音響
は、フォーミング状況だけでなく、吹錬酸素量の影響を
受けることが知られており精度上の問題がある。また
の方法は、温度センサーとして熱電対を使用しているた
め吹錬中の飛散金属による先端の溶損による連続測温の
中断が懸念されることや、測定可能な温度は熱電対の規
格に左右されるというセンサー自体の耐久性に問題があ
る。また、いずれの方法もセンサーの設置箇所が、炉内
から離れていたり、一箇所であるため刻々と変化するス
ラグレベルが精度良く検出できないという問題がある。

【０００５】本発明は、以上のような従来の技術から生
じる種々の問題を解決し、溶融金属の上部の炉体の側壁
に高さ方向に伝熱量測定用のセンサーを埋設し、炉内の
各高さ方向の伝熱量を直接に連続的に測定することによ
り、その伝熱量の変化から炉内のスラグレベルを検知す
る方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明による
冶金用精錬容器内のスラグレベル検知方法は、冶金用精
錬容器内の側壁に炉内からの伝熱量測定用のセンサーを
設置し、各センサーで炉内からの伝熱量を連続的に測定
し、その伝熱量の変化から、容器内のスラグレベルを精
度良く検知するものであり、これによってスラグレベル
の上昇傾向を検知した場合、過度のフォーミングを抑止
するために、送酸量調整、ランスギャップの調整、
スラグ鎮静材（例えば粉コークス、石炭等炭材）の投
入等の吹錬条件の調整を的確に行ない最適操業条件を確
保することができる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。冶金用精錬容器として転炉を例に説明す
る。図１に転炉の断面図を示す。１は溶銑、２はスラグ
であり、いずれも鎮静時の状況を示す。３は炉の側壁で
ある。この側壁の鎮静時のスラグ面の上方に適当な間隔
で高さ方向に炉内からの伝熱量を測定するためのセンサ
ー４を埋設する。転炉操業の進展に伴い、スラグ２はフ
ォーミングを開始しスラグレベルは上昇を開始し、２′
にいたる。スラグの上昇に伴い伝熱量測定用センサー４
が検知する炉内からの伝熱量が増加しスラグレベルの上
昇を検知できる。また、更にフォーミングが進行し、ス
ラグレベルが２″まで上昇すると、さらに上方のセンサ
ー４′の伝熱量が増加しフォーミングスラグレベルの上
昇が検知できる。

【０００８】図２に伝熱量測定用センサーの原理を示
す。原理は簡単で側壁３まで炉外より導いた導管５に冷
却媒体としてたとえば冷却水６を循環し、その給水側の
温度を温度計７で計測する。また、排水側の温度を温度
計８で計測する。炉内からの伝熱量は、温度計７，８か
ら計算できる給排水温度差と冷却水流量から簡単に計算
できる。例えば、温度計７，８からの出力及び冷却水流
量計９からの出力をマイコン１０等の出力装置に記録す
ることにより炉内からの伝熱量を連続的に検知できる。
尚、導管の構造は、パイプ構造、あるいはジャケット構
造のいずれでもよい。また材質は、熱伝導度の高い銅、
鋼等の金属が望ましい。

【０００９】次に、図３，図４を用いてフォーミングス
ラグレベルの検知例について説明する。炉内に溶銑１を
装入し吹錬を開始すると同時に造さい材を装入する。造
さい材のスラグ化に時間がかかりスラグレベル２は低い
ため、吹錬開始直後の伝熱量は側壁高さ方向に設置した
伝熱量測定用センサー４〜４″が検知する伝熱量はいず
れも５万〜１０万kcal／ｍ² ｈ程度でほとんど差はみら
れない。脱Ｓｉの進行とともに炉内の温度が上昇し、造
さい材のスラグ化が進行すると、スラグレベル２は上昇
し、センサー４の伝熱量が増加し伝熱量が、１０万〜２
０万kcal／ｍ² ｈ程度まで上昇する。これより、センサ
ー４の位置までのスラグレベルの上昇が検知できる。セ
ンサー４より上方に設置した４′，４″のセンサーでも
炉内温度の上昇とスラグフォーミングの活発化により炉
内からの伝熱量が増加傾向を示す。その後、吹錬の進行
とともに炉内の脱炭が進行し、炉内温度が上昇するとと
もにスラグのフォーミングも更に活発化してセンサー
４′の伝熱量が１０万〜２０万kcal／ｍ² ｈ程度まで上
昇しフォーミングスラグのレベルがセンサー４の位置か
ら４′の位置まで上昇してきたことが検知できる。さら
に吹錬が進行するとセンサー４レベルも伝熱量が１０万
〜２０万kcal／ｍ² ｈに上昇する場合がある。通常の吹
錬では、伝熱量は、以上のように変化する。したがっ
て、側壁に設置した炉内からの伝熱量測定センサーの高
さ方向の伝熱量を観測することによってフォーミングス
ラグのレベルを検知することが可能である。

【００１０】つづいて、通常の吹錬とは異なりスロッピ
ングが発生する場合の、伝熱量の変化について以下に述
べる。スロッピングが脱炭最盛期から脱炭末期に起こる
ケースを例に説明する。脱Ｓｉから脱炭初期にかけての
伝熱量の変化は、通常吹錬の場合と同様で、脱炭初期に
於ける各センサーの伝熱量は、おおむねセンサー４，
４′が１０万〜２０万kcal／ｍ² ｈで、センサー４″
が、５万〜１０万ないし１０万〜２０万kcal／ｍ² ｈの
レベルにある。スロッピングが発生する場合には、各セ
ンサーとも伝熱量が同時に上昇しはじめ４０万kcal／ｍ
² ｈに達し、炉口からスラグ等のわきだしにいたる。従
って、図１に示したように、各センサーの伝熱量を連続
的に検知することで伝熱量の上昇傾向からスロッピング
の予知が可能である。

【００１１】上記実施例では、転炉に於けるスラグレベ
ル検知例について説明したが、本法は、その他の多量に
スラグを使用する精錬プロセス、例えば電気炉、ＬＦ，
ＶＯＤ、溶融還元炉操業等にも容易に適用でき、又、レ
ベル検知対象はスラグに限らず溶融金属又はスラグと溶
融金属の混合体であっても良い。

【００１２】伝熱量測定用センサーの転炉への取り付け
は、築炉時に設置することができる。一方、耐火物の溶
損が激しい転炉では、あらかじめ溶損を考慮してセンサ
ーの先端を耐火物に埋設しても良いし、転炉の底吹き羽
口のように耐火物の溶損に応じて取り替えても良い。先
端を耐火物に埋設させた場合は、埋設深さが深くなると
検知できる伝熱量が低下するため、深さは最大でも１０
０mm以下が良い。

【００１３】

【発明の効果】上記に示したように、本発明によれば、
冶金用精錬容器側壁に埋設した伝熱量測定用センサーに
より、炉内からの伝熱量を連続的に検知し、各センサー
の伝熱量の変化から、フォーミングスラグの高さを検知
することが可能となり、スラグレベルに応じた最適操業
パターンの選択が可能になるとともに、炉内での過度な
フォーミングに起因するスロッピングの発生を予知する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した転炉の断面図を示す。

【図２】本発明で用いる炉内からの伝熱量測定用センサ
ーの構成図を示す。

【図３】転炉操業時のスラグ生成の推移を示す。

【図４】図３に対応した伝熱量の変化とセンサーで検知
できるスラグレベルの推移を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 溶銑 ２ スラグ ３ 炉の側壁 ４ センサー ５ 導管 ６ 冷却水 ７，８ 温度計 ９ 流量計 １０ マイコン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 冶金用精錬容器内の溶融物レベル付近の
   側壁に熱交換器を設け、この熱交換器に冷却媒体を通し
   熱交換器の入側と出側の冷却媒体の温度差により炉内か
   らの伝熱量を検知する伝熱量測定用のセンサーを設置
   し、この伝熱量測定用センサーで、側壁における伝熱量
   の変化を検知することにより精錬容器内の溶融物レベル
   を検知することを特徴とする冶金用精錬容器内の溶融物
   のレベル検知方法。 【請求項２】 冶金用精錬炉の溶融物レベル付近の側壁
   に上下方向に伝熱量測定用のセンサーを複数設置し、各
   センサーで側壁における伝熱量を連続的に測定し、その
   伝熱量の変化より、冶金用精錬容器内の溶融物レベルを
   検知することを特徴とする請求項１記載の冶金用精錬容
   器内の溶融物レベル検知方法。 【請求項３】 冶金用精錬容器内の溶融物レベル付近の
   側壁にその炉周方向に複数の伝熱量測定用センサーを設
   置し、各伝熱量測定用センサーによる伝熱量の変化によ
   り冶金用精錬容器内の溶融物レベルを検知することを特
   徴とする請求項１又は２記載の冶金用精錬容器内の溶融
   物のレベル検知方法。