JPH0618183A - 非水冷単管サブランス及びその使用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で１サイクルの測温サンプリングが可
能なサブランスによる測温サンプリング手段を提供す
る。 【構成】 溶鋼の測温，サンプリング用のサブランス
を、外壁を成す保護管11の内側に耐火断熱材製スリ−ブ
13を挿入し、 その耐火断熱材製スリ−ブ13の中空孔を測
温用ケ−ブルの挿通路とした非水冷の単管構造とする。
また、測温サンプリング装置を、サブランス昇降装置と
サブランス取替装置とを有し、サブランス昇降装置のサ
ブランス待機位置に隣接配置されたサブランス取替装置
はサブランスと平行な回転軸に固定されたサブランスホ
ルダ−を備え、このサブランスホルダ−にはその外周に
ランス供給シリンダ−を介して前記サブランスを把持す
る複数個のサブランス受が進退自在に装着されていて、
順次進退させるサブランス受によりサブランス昇降装置
のサブランス待機位置で使用済サブランス，新サブラン
スの受け渡しを行なわせるか、更にサブランス取替装置
に近接してサブランス先端の紙管を固定するア−ムと該
紙管を切断する回転刃を進退自在に付設する。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

【０００１】この発明は、溶鋼の迅速な温度測定及びサ
ンプリングを可能とする、転炉吹錬のダイナミックコン
トロ−ルに特に有効なサブランス及び溶鋼の測温サンプ
リング装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】最近の転炉操業技術は、初期条
件から制御量を推定して制御を行う“スタティックコン
トロ−ル”から“ダイナミックコントロ−ル”による完
全自動操業化へと発展し、より的確な製鋼作業を実施で
きるようになってきている。

【０００３】このダイナミックコントロ−ル方式は、転
炉吹錬の末期に溶鋼温度の測定や酸素濃度の分析、更に
は溶鋼温度測定値と酸素濃度分析値より炭素濃度の計算
等を行うと共に、その測定値及び計算値に基づいて吹錬
条件を修正し、これによって吹錬終了時の温度及び炭素
濃度の的中率を向上させようとするものであるが、この
場合における制御因子の測定手法としては、廃ガス分析
法，サブランス法，熱電対による炉底温度測定法等が知
られている。この内、サブランス法は、“吹錬中におけ
る溶鋼温度”及び“吹錬中における酸素濃度”を同時に
直接測定できることから転炉操業での一般的な技術とな
りつつあった。

【０００４】しかしながら、サブランス法では、一度測
温サンプリングを行うと次のサンプリングまでにサブラ
ンス先端部に取付けたプロ−ブを交換しなければなら
ず、これに時間を要するため、測温，酸素濃度分析及び
炭素濃度の計算そのものの時間は１分程度であるにもか
かわらず１サイクルの測温サンプリングに３〜４分程度
の時間を費やするという問題があった。従って、サブラ
ンス法の場合には、実際上、１回の吹錬（約２０分）で
１回の測温サンプリングしか行うことができず、そのた
め測温サンプリングは出来るだけ吹錬終了に近い時点
（吹錬終了直前）で実施されており、きめ細かい吹錬制
御を行う上での支障となっていた。

【０００５】このようなことから、本発明が目的とした
のは、１回の吹錬の間に複数回の測温サンプリングを実
施することが可能な、短時間で１サイクルの測温サンプ
リングを行える溶鋼のサブランス測温サンプリング手段
を開発することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、次のような知見を
得ることができた。

【０００７】まず、現状の測温サンプリング装置の各動
作に費やしている時間について調査したところ、その大
部分がサブランスの昇降とプロ−ブの着脱に要する時間
であって、測温サンプリングそのものに費やされる時間
は高々３秒程度であることが分かった。そして、サブラ
ンスの昇降時間が長い原因が、「サブランス自体が非常
に重いために慣性力が大きく、そのため停止までに相当
の時間を要する点」にあることに気付いた。

【０００８】サブランスが重い理由は、内部を水冷して
おり、そのため構造が３重管構造になっていることと、
これに冷却水自体の重量が加わるためである。即ち、図
10は従来から使用されてきたサブランスの代表例に係る
構造説明図であるが、内部に測温用ケ−ブルを通すため
の中心管１を囲んで内管２と外管３が固設された３重管
の複雑な構造を有しており、その中心管１と内管２との
間隙が冷却水流入路、そして内管２と外管３との間隙が
冷却水流出路とされ、水冷によって中心管１の内部に挿
通する測温用ケ−ブルを保護するようになっている。な
お、符号４で示すのはこのサブランスの先端に取付けた
紙管であり、更にその先端部にはプロ−ブ５（紙管製）
が設けられている。このように、複雑な３重管構造を有
していて、しかも冷却水送給パイプが付設されて内部に
冷却水が循環する従来のサブランスでは、総重量が非常
に重いものとなっている。

【０００９】そこで、本発明者等は、サブランスを水冷
せずに単管構造とすればサブランスの軽量化ができ、慣
性力による停止時間を短縮化できる筈だと考えた。た
だ、単に水冷を省略しただけでは、転炉内の１５００℃
以上という高温雰囲気にサブランス内の測温用ケ−ブル
は耐え得ない。しかるに、単管のサブランスの内部に耐
火断熱材製スリ−ブを挿入し、これによって測温用ケ−
ブルの保護がなされるか否かの実験を行ったところ、転
炉内への昇降時間を従来と同等にした場合には耐火断熱
材製スリ−ブの温度が上昇し過ぎて内部のケ−ブルは焼
損してしまったが、水冷廃止によって軽量化されたがた
めに敏速な動作が可能になった単管サブランスを、でき
るだけ少ない所要時間で操作したしたところ、測温用ケ
−ブルの焼損なく測温サンプリングを行えることが分か
った。

【００１０】しかも、上述のようにサブランスを非水冷
にすると水冷配管の接続が不要となるのでサブランスの
交換が極めて容易になり、測温サンプリング後にサブラ
ンスごと別のものに交換するようにすればプロ−ブの脱
着はオフラインできるため、待機中のサブランスにおけ
るプロ−ブの脱着時間を無くすることができる。

【００１１】また、サブランス自体の交換に際しても、
交換用のサブランスをサブランス待機位置に隣接して準
備しておき、サブランスの昇降を伴う作業を行わないで
受け渡しできにようにすれば、交換時間を著しく短縮す
ることができる。分析に時間を要する“酸素以外の元
素”の分析用サンプルの採取については、交換したサブ
ランスに取付けられたままの使用済プロ−ブをオフライ
ンで切断して取り出すようにすれば、サブランスの待機
時間を一層短くすることができる。

【００１２】本発明は、上記知見事項等を基にして更な
る検討を重ねた結果完成されたものであり、「溶鋼の測
温，サンプリング用のサブランスを、 外壁を成す保護管
の内側に耐火断熱材製スリ−ブを挿入し、 その耐火断熱
材製スリ−ブの中空孔を測温用ケ−ブルの挿通路とした
非水冷の単管構造として測温サンプリングの迅速化を図
った点」に大きな特徴を有し、更には、「上記非水冷単
管サブランスを使用する迅速測温サンプリング装置とし
て、 サブランス昇降装置とサブランス取替装置とを有し
て成ると共に、 サブランス昇降装置のサブランス待機位
置に隣接配置されたサブランス取替装置はサブランスと
平行な回転軸に固定されたサブランスホルダ−を備え、
このサブランスホルダ−にはその外周にランス供給シリ
ンダ−を介して前記サブランスを把持する複数個のサブ
ランス受が進退自在に装着されていて、 順次進退させる
サブランス受によりサブランス昇降装置のサブランス待
機位置で使用済サブランス，取替用サブランスの受け渡
しを行なわしめるようにするか、 或いはこれに加えて、
サブランス取替装置に近接した架台にサブランス先端の
紙管を固定するア−ムと該紙管を切断する回転刃を進退
自在に付設して成る構成を採用した点」をも特徴とする
ものである。

【００１３】以下、本発明を、実施例図に基づいてその
作用と共に詳述する。

【作用】図１は、本発明“非水冷単管サブランス”の１
例（１５トン試験転炉のサブランス）に係る要部説明図で
ある。この本発明に係るサブランスは、外壁を成す保護
管11の内側に耐火断熱材製スリ−ブ12を挿入し、該耐火
断熱材製スリ−ブ12の中空孔を測温用ケ−ブルの挿通路
としたもので、単管方式として水冷を止めたため従来の
サブランス（図10参照：これも１５トン試験転炉のサブラ
ンスである）に比べ非常に軽量化されている。即ち、サ
ブランスを単管にして水冷を省略すると、その重量は約
1/6となる。

【００１４】なお、耐火断熱材製スリ−ブは、石綿やロ
ックウ−ル等を固めて作成することができる。また、図
中の符号13はサブランスと紙管４の接続部を覆うスリ−
ブ（この例では長さが１０００mm）で、サブランス先端
部の耐熱対策のために取付けられたものである。スリ−
ブ13の材質は紙であり、交換頻度は紙管４を１０回交換
する毎に１回程度の割合とすれば良い。

【００１５】そして、上述のように単管，非水冷として
軽量化した本発明サブランスでは慣性力が非常に小さく
なって、動作後の停止時間を著しく短縮することができ
る。しかも、サブランスが軽量化されると、サブランス
を取付けて昇降するためのランス台車も従来ほど剛性を
必要としなくなって更なる軽量化が可能となる。例え
ば、１５トン試験転炉用サブランス設備を例に“本発明サ
ブランスを使用した場合”と“従来サブランスを使用し
た場合”の重量比較を行うと次の通りである。

【００１６】そのため、従来の水冷サブランスの場合に
はその昇降に１２６秒を要していたのが、非水冷の単管
サブランスを適用すると２５秒にまで短縮でき、従って
耐火断熱材製スリ−ブの温度上昇も軽微となって、測温
用ケ−ブルに焼損を生じさせることなく転炉内溶鋼の測
温サンプリングを行うことができる。勿論、本発明に係
る非水冷単管サブランスでは、従来のものと同様、溶鋼
の測温とサンプリングを同時に実施することもできれ
ば、個別に行うこともできる。

【００１７】つまり、サブランスの使用目的は先端に取
付けたプロ−ブで炉内の溶鋼温度の測温やサンプリング
を実施することにあるため、サブランスの動作速度には
こだわる必要がない。従って、軽量化することでサブラ
ンスの動作速度を“測温用ケ−ブルに焼損を生じさせな
い程度”にまで上げれば、水冷を廃しても溶鋼の的確な
測温サンプリングは可能である。なお、本発明単管サブ
ランスから耐火断熱材製スリ−ブを取り除くと、２５秒
の昇降時間であっても測温用ケ−ブルは焼損してしま
い、溶鋼の測温サンプリングは実際上不可能となる。

【００１８】一方、図２乃至図６は、測温サンプリング
装置を構成するサブランス昇降装置とサブランス取替装
置との１例に関する説明図で、図２には測温サンプリン
グ装置全体の概要が、図３にはサブランス取替装置の一
部をなすサブランスホルダ−の概要が、図４には図３に
示すサブランスホルダ−の平面説明図が、図５にはサブ
ランスの待機位置とサブランスホルダ−位置とメインラ
ンス位置との関係が、そして図６には昇降台車のサブラ
ンス把持機構の概要がそれぞれ示されている。

【００１９】上述の如く、図２は、サブランス14を把持
し、これを“転炉内溶鋼の測温サンプリング位置”と
“待機位置”に昇降させる昇降台車15を備えたサブラン
ス昇降装置と、このサブランス昇降装置のサブランス待
機位置に隣接配置されたところのサブランスホルダ−16
を備えたサブランス取替装置の概要と位置関係を示して
いる。

【００２０】ここで、サブランス昇降装置に組み込まれ
た昇降台車15は、昇降用架台17に付設された昇降用レ−
ル18に沿って昇降するが、その昇降は昇降台車駆動モ−
タ19にて駆動されるル−プ状のチェ−ン20によって行わ
れる。このように、昇降台車15をチェ−ンで駆動するこ
とにより、スピ−ドが速く正確な位置決めが可能とな
る。

【００２１】また、サブランス取替装置は前述したよう
にサブランスホルダ−16を備えてなるものであるが、こ
のサブランスホルダ−の供給シリンダ−部の概要が図３
に、そしてその水平配置状態が図４に示されている。こ
れら図２乃至図４から分かるように、サブランスホルダ
−16はホルダ−受台21を介してホルダ−固定架台22に取
付けられており、ホルダ−駆動モ−タ23と歯車24とでサ
ブランス14と平行な軸（サブランスホルダ−の軸線）の
回りを回転するようになっている。

【００２２】そして、この例になるサブランスホルダ−
16には放射状に２０基のランス供給シリンダ−25が設け
られていて、各ランス供給シリンダ−25に固設されたサ
ブランス受26にて円周状に２０本のサブランス14が把持
されているが（図４参照）、何れのサブランスも測温サ
ンプリング装置の本体側とは測温用ケ−ブルで接続され
ており、各サブランスでの測温デ−タはそのまま測温サ
ンプリング装置の本体で受け取れるようになっている。

【００２３】なお、サブランス14がサブランス受26から
落下することがないよう、該サブランス受26にサブラン
ス14が載置されると同時に該サブランス受に設置されて
いる固定シリンダ−27が作動してロッドを突き出し、サ
ブランス14をサブランス受26にしっかりと把持させるよ
うに工夫されている。また、サブランス受26は、図３で
示したように、狭いところでも数多く設置できるように
上下２段に千鳥状配置するのが好ましく、更にその進退
を円滑にすると共に姿勢を正しく保つため、ガイド28で
上下２箇所を支えるような構成とするのが良い。

【００２４】さて、昇降台車15に把持されたサブランス
14にて炉内溶鋼の測温やサンプリングが行われ、該サブ
ランス14が待機位置（図２の位置）に復帰すると、サブ
ランスホルダ−16のランス供給シリンダ−25の１つを作
動させてそれに固設されているサブランス受26を上記使
用後のサブランス14側へ押し出し、使用済のサブランス
14を昇降台車15から受け取る。

【００２５】次に、ホルダ−駆動モ−タ−23を駆動させ
てサブランスホルダ−16を１ピッチ分回転し、これによ
ってサブランス待機位置と対向するようになった次ピッ
チ位置のサブランス受26を押し出し、それが把持してい
る新しいサブランスを昇降台車15に供給して把持させ
る。

【００２６】そして、ここまでの作業を１サイクルとし
て測温作業，酸素濃度分析作業及び炭素濃度計算作業が
終了し、次のスタ−トを待つこととなるが、このように
本発明装置によるとサブランスの供給や受け取りを次々
と自動で行うことが可能で、速やかに連続して炉内溶鋼
の測温やサンプリングを実施できるようになる。

【００２７】先にも説明したように、図５は昇降台車15
とそのサブランスの把持位置、サブランスホルダ−16、
並びにメインランス（上吹きＯ₂ 用のランス）29の位置
関係を示した平面図であり（符号30はメインランス昇降
台車を示す）、図６は昇降台車15のサブランス把持機構
の説明図である。図５からも、サブランスホルダ−16
は、サブランス14の受け渡しが容易に行えるように昇降
台車15のサブランス把持位置と極めて近い位置に近接配
置されていることが分かる。そして、図６から明らかな
ように、この実施例における昇降台車15は、サブランス
把持部31にランス固定用ア−ム32を取付け、これをラン
ス固定用シリンダ−33で作動させてサブランス14をしっ
かりと把持するように工夫されている。なお、昇降台車
15は、取付けられたロ−ラ34群により昇降用レ−ル18に
沿って昇降するタイプのものである。

【００２８】ところで、本発明に係る上記測温サンプリ
ング装置では、サブランス取替装置に近接した架台に、
サブランス取替装置で把持されたサブランスの先端の紙
管を曲がらないように固定する紙管固定用ア−ムと、こ
れで固定した紙管を切断するための回転刃を進退自在に
付設した「紙管切断装置」を加えることにより、酸素以
外の元素の分析用サンプルの採取をオフラインで自動的
に行うことができる。

【００２９】図７乃至図９は、この紙管切断装置の１例
に関する説明図であり、図７はその全体概要図、図８は
その紙管固定用ア−ムの動作図、そして図９は紙管切断
用回転刃の動作図である。

【００３０】即ち、測温サンプリング作業が終わってサ
ブランスホルダ−側に帰ってきたサブランス14は、その
先端部に使用済の紙管４（プロ−ブを含む）を取付けた
ままなので、これを手早く回収するために本発明に係る
紙管切断装置が使用される。この紙管切断装置は、紙管
固定用ア−ムと回転刃とを有して構成されている。紙管
固定用ア−ム35は前記サブランスホルダ−に近接した位
置の固定用架台36に屈曲自在に固定されており、その先
端部にはサブランスホルダ−16に把持されているサブラ
ンス14の紙管部を掴むための指片37が取付けられてい
る。また、回転刃（鋸刃）38も、屈曲ア−ム39を介して
同じ固定用架台36に取付けられている。なお、図中の符
号40は回転刃駆動モ−タを、41はフレキシブルシャフト
を、42は固定用ア−ム進退用シリンダ−を、43は固定用
シリンダ−を、そして44は回転刃進退用シリンダ−をそ
れぞれ示している。

【００３１】さて、上記紙管切断装置において、測温サ
ンプリング作業を終えたサブランス14がサブランスホル
ダ−16に把持されると、固定用ア−ム進退用シリンダ−
42が作動して紙管固定用ア−ム35を前記サブランス14の
先端に取付けられている紙管４に接触させると共に、固
定用シリンダ−43の作動で指片37がこの紙管４をしっか
りと掴んで固定する。この固定動作により、回転刃38で
サブランス先端の紙管４が押されても該紙管が曲がるの
を防止でき、紙管４の切断を非常に円滑に行うことが可
能となる。

【００３２】紙管４が固定されると、次に回転刃駆動モ
−タ40を作動させ、フレキシブルシャフト41を介して回
転刃38を回転させる。同時に、回転刃進退用シリンダ−
44を作動させて屈曲ア−ム39を伸ばし、回転する回転刃
38を紙管４に押し当ててこれを切断し紙管の先端部（プ
ロ−ブ：酸素以外の元素の分析用サンプルが採集されて
いる）を回収する。紙管の切断作業は、使い終わったラ
ンスが回ってきて新しいランスをランス台車に供給して
いる時から測定が終わって使用済のランスをホルダ−側
に受け取ってくるまでの時間内に切断作業を終われば良
いので、時間は十分ある。

【００３３】このようにして溶鋼の測温サンプリングの
１サイクルと、オフラインでの酸素以外の元素の分析用
サンプルの採取作業が終了するが、本発明に係るサブラ
ンス及び測温サンプリング装置を使用した場合と、従来
のそれを使用した場合との測温サンプリング時間を比較
した結果を次に示す。

【００３４】

【００３５】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、非常に短い時間で１サイクルの測温サンプリングが
行える非水冷単管サブランスや測温サンプリング装置を
提供することができ、１回の吹錬の間に複数回の測温サ
ンプリングを実施することが可能となって転炉吹錬のダ
イナミックコントロ−ルの著しい改善に寄与し得るな
ど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る非水冷単管サブランスの説明図で
ある。

【図２】本発明に係る測温サンプリング装置の概要説明
図である。

【図３】サブランス取替装置の一部をなすサブランスホ
ルダ−の概要説明図である。

【図４】サブランスホルダ−の平面説明図である。

【図５】サブランスの待機位置とサブランスホルダ−位
置とメインランス位置との関係を説明する概念図であ
る。

【図６】昇降台車の概要説明図である。

【図７】本発明に係る紙管切断装置の概要説明図であ
る。

【図８】紙管切断装置における紙管固定用ア−ムの動作
図である。

【図９】紙管切断装置における紙管切断用回転刃の動作
図である。

【図10】従来のサブランスの説明図である。

【符号の説明】

１ 中心管 ２ 内管 ３ 外管 ４ 紙管 ５ プロ−ブ 11 保護管 12 耐火断熱材性スリ−ブ 13 スリ−ブ 14 サブランス 15 昇降台車 16 サブランスホルダ− 17 昇降用架台 18 昇降用レ−ル 19 昇降台車駆動モ−タ 20 チェ−ン 21 ホルダ−受台 22 ホルダ−固定架台 23 ホルダ−駆動モ−タ 24 歯車 25 ランス供給シリンダ− 26 サブランス受 27 固定シリンダ− 28 ガイド 29 メインランス 30 メインランス昇降台車 31 サブランス把持部 32 ランス固定用ア−ム 33 ランス固定用シリンダ− 34 ロ−ラ 35 紙管固定用ア−ム 36 固定用架台 37 指片 38 回転刃 39 屈曲ア−ム 40 回転刃駆動モ−タ 41 フレキシブルシャフト 42 ア−ム進退用シリンダ− 43 固定用シリンダ− 44 回転刃進退用シリンダ−

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 33/20 Ｃ 7906−2Ｊ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼の測温，サンプリングの何れか又は
   双方に用いるサブランスであって、外壁を成す保護管の
   内側に耐火断熱材製スリ−ブを挿入し、その耐火断熱材
   製スリ−ブの中空孔を測温用ケ−ブルの挿通路としたこ
   とを特徴とする、非水冷単管サブランス。
2. 【請求項２】 サブランス昇降装置とサブランス取替装
   置とを有して成る溶鋼の測温サンプリング装置であっ
   て、サブランス昇降装置のサブランス待機位置に隣接配
   置されたサブランス取替装置はサブランスと平行な回転
   軸に固定されたサブランスホルダ−を備え、このサブラ
   ンスホルダ−にはその外周にランス供給シリンダ−を介
   して請求項１に記載のサブランスを把持する複数個のサ
   ブランス受が進退自在に装着されていて、順次進退させ
   るサブランス受によりサブランス昇降装置のサブランス
   待機位置で使用済サブランス，取替用サブランスの受け
   渡しを行なわしめるようにしたことを特徴とする、溶鋼
   の迅速測温サンプリング装置。
3. 【請求項３】 サブランス取替装置に近接した架台に、
   サブランス先端の紙管を固定するア−ムと該紙管を切断
   する回転刃を進退自在に付設して成ることを特徴とす
   る、請求項２に記載の溶鋼の迅速測温サンプリング装
   置。