JPH06235012A - 気体吹精方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平炉、転炉あるいは電気炉などの各種製鋼法
の原料溶解あるいは精錬する炉における酸素等の気体を
用いて溶鋼を吹精す方法と装置を提供する。 【構成】 炉内の溶鋼８を溶解あるいは精錬する炉１
と、管内の気体圧力変動を周波数帯域にわたって検出す
る圧力検出器10を備えたランスパイプ３と、ランスパイ
プ３を炉内の溶鋼８に向けて前後に移動自在とされる保
持装置４と、ランスパイプ３に気体を供給して溶鋼中に
噴出させる気体供給装置６と、圧力検出器10により検出
された圧力波形のうち特定の周波数成分を分離して検出
する波形解析装置12と、波形解析装置12により検出され
た特定範囲の周波数成分量に基づいてランスパイプの浸
漬量を算出する演算装置13と、演算装置13により算出さ
れた浸漬量に基づいてランスパイプの送り量を調節する
ランスパイプ駆動装置17とで構成することにより、常に
安定した操業を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平炉、転炉あるいは電
気炉などの各種製鋼法の原料溶解あるいは精錬する炉に
おける酸素等の気体を用いて溶鋼を吹精する気体吹精方
法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平炉や転炉、電気炉などの各種製
鋼法の原料溶解あるいは精錬する炉における酸素等の気
体を用いた吹精は、作業者がランスパイプを担いで炉前
に開けられた挿入窓から炉内に挿入して、溶鋼中にラン
スパイプの先端を浸漬させて気体吹精を行っているのが
一般的である。

【０００３】また、近年では、主に作業者の負担軽減の
観点やより効率的な方法として、ランスパイプを支持し
かつ前後に移動自在とし得る駆動部を備えた台車装置
（マニプレータ）を用いた気体吹精法の導入も始まって
いる（たとえば、文献「Remotecontrolled lance manip
ulator for scrap cutting, oxygen blowing and slagf
oaming in an electric furnace (Iron and Steel Engi
neer, Jan. 1988)」参照) 。

【０００４】ここで、台車装置を用いた気体吹精装置の
一例について説明すると、図２に示すように、炉１に対
して前後に移動自在に配された台車２と、この台車２上
に設置されてランスパイプ３を傾動自在に保持する保持
装置４と、このランスパイプ３にホース５を介して酸素
などの気体を送る気体供給装置６とから構成され、挿入
窓７を介して炉内の溶鋼８にランスパイプ３を浸漬し
て、図示しない気体供給源からホース９を介して気体を
送給することにより、溶鋼８の気体吹精を行うのであ
る。

【０００５】ところで、連続的に気体吹精を行うとラン
スパイプ３の先端が溶損により経時的に短くなってい
き、ときには先端が溶鋼面上に露出して操業の吹精気体
のロスを生じるため、作業者は適宜ランスパイプ３の浸
漬状態を監視し、気体吹き込み音の変化などをもとにし
た勘と経験に基づく判断により、台車２を前後進させた
り保持装置４の傾きを変えるなどして、ランスパイプ３
の溶鋼中での浸漬深さを調整する必要があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の気体吹精装置にはランスパイプ３の浸漬
深さの検出には適当な手段がないため、ランスパイプ３
の送り量の調整は作業者に依存することになり、作業者
の個人差あるいは作業の熟練度などの影響で一定になり
にくく、操業条件の安定化や操業の効率化の実現が困難
であり、極端な場合には製品の品質にばらつきが生じて
しまうなどの問題があった。

【０００７】また、上記した従来技術においては、操業
中に作業者が常時炉前付近に待機してランスパイプ３の
浸漬状態を監視する必要があったが、これは作業者には
極めて過酷で危険な環境下での作業を強いることになっ
て安全衛生面に問題があり、また操業の合理化の大きな
障害となるなどの問題点があった。ところで、上記のよ
うな従来技術の問題点を解決する手段として、たとえば
特開平４− 66613号公報には酸素吹精装置および方法が
開示されている。その内容は、吹精中のランスパイプへ
供給している気体の背圧の吹精開始時点における基準圧
力からの変化を検出することにより、ランスパイプの浸
漬状態を調整しようとするものである。

【０００８】しかし、この方法および装置においては、
検出されている背圧にはランスパイプの先端の浸漬深さ
（溶鋼の静圧）のほかに配管経路の圧力損失などが影響
して、特にランスパイプ全長が溶損によって短くなった
場合にはランスパイプの浸漬量が基準状態と異なってし
まうことになるから検出精度が悪くなるという欠点があ
り、また操業上もっとも回避したい状況であるランスパ
イプ先端の溶鋼面からの露出位置（浸漬深さのゼロ点）
を検出することができないという問題も潜在しているの
である。

【０００９】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決すべくなされたもので、ランスパイプの溶鋼
中での浸漬量を自動的に精度よく検出し、かつ常に一定
の浸漬深さになるように調節することの可能な気体吹精
方法およびその装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
炉内の溶鋼中に浸漬したランスパイプを介して気体を噴
出して溶鋼の吹精を行うに際し、前記ランスパイプ内部
の気体圧力変動を広い周波数帯域にわたって検出し、そ
の検出された圧力波形のうち特定範囲の周波数成分量に
基づいて前記ランスパイプの浸漬深さを調節することを
特徴とする気体吹精方法である。

【００１１】また、本発明の第２の態様は、炉内の溶鋼
を溶解あるいは精錬する炉と、管内の気体圧力変動を周
波数帯域にわたって検出する圧力検出器を備えたランス
パイプと、該ランスパイプを炉内の溶鋼に向けて前後に
移動自在とされる保持装置と、前記ランスパイプに気体
を供給して溶鋼中に噴出させる気体供給装置と、前記圧
力検出器により検出された圧力波形のうち特定の周波数
成分を分離して検出する波形解析装置と、該波形解析装
置により検出された特定範囲の周波数成分量に基づいて
前記ランスパイプの浸漬量を算出する演算装置と、該演
算装置により算出された浸漬量に基づいて前記ランスパ
イプの送り量を調節する制御機構と、を備えたことを特
徴とする気体吹精装置である。

【００１２】

【作 用】一般に、気体がランスパイプなどの管を用い
て溶鋼等の溶液中に吹き込まれている場合は、気体と液
体との密度差が大きいことから気体は気泡を生成しなが
ら吹き込まれることになるが、その際、気泡の生成にと
もなう管先端部の圧力負荷が時々刻々変化する。このよ
うな状態において管内の気体圧力を計測すると、図３
(a) に示すようなパルス状の脈動の波形特性になる。と
ころが、気体を大気中に放散する場合にはこのような圧
力の脈動は発生せず、図３(b) に示すような脈動のない
波形特性となる。

【００１３】したがって、このような気体圧力における
脈動成分の有無やその波高・発生頻度を解析することに
より、ランスパイプの先端が溶液中に浸漬しているか否
かを、さらにはランスパイプ先端の浸漬量を推定するこ
とができ、またそれによってランスパイプの浸漬深さを
所望の値に保持することが可能になる。すなわち、本発
明によれば、ランスパイプ内部の気体圧力変動を広い周
波数帯域にわたって検出し、その検出された圧力波形の
うち特定範囲の周波数成分量に基づいて前記ランスパイ
プの浸漬深さを調節するようにしたので、常にランスパ
イプを所望の浸漬深さに保持することができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例について、図１を参
照して詳しく説明する。なお、図中、従来例と同一部材
は同一符号を付して説明を省略する。図において、10は
ランスパイプ３の根元部に取付けられてランスパイプ３
内の気体圧力を検出して電気信号に変換する圧力検出器
で、その周波数帯域波０〜１kHz 程度までの広帯域のも
のが望ましく、型式としてはたとえば圧電素子を用いた
圧力センサなどが好適である。

【００１５】11は圧力検出器10からの電気信号を増幅す
る増幅装置、12は帯域通過フィルタと波形の振幅および
実効値を算出する演算回路を備えた波形解析装置、13は
演算装置、14は表示装置、15は記録装置、16は判定回
路、17は台車２に取付けられたたとえばモータなどのラ
ンスパイプ駆動装置である。このように構成された気体
吹精装置の動作について、以下に説明する。

【００１６】まず、ランスパイプ３を炉１の挿入窓４を
介して溶鋼８内に所定の深さに浸漬して、気体吹精を開
始する。そして、そのときのランスパイプ３内の気体圧
力を圧力検出器10で検出し、増幅装置11を介して波形解
析装置12に入力する。そして、波形解析装置12におい
て、圧力検出器10が捕捉した圧力波形中の高調波ノイズ
および静圧のオフセット成分を予め設定した上限および
下限のカットオフ周波数に基づいて取り除き、抽出され
たパルス状波形の振幅および実効値を算出して演算装置
13に出力する。

【００１７】ついで、演算装置13においては、波形解析
装置12で算出された振幅および実効値の値と予め設定さ
れたデータを用いてランスパイプ３の浸漬量を算出し、
この算出浸漬量を表示装置14に表示させるとともに記録
装置15に記録保存させる一方、判定回路16に出力する。
さらに、判定回路16において、この算出浸漬量は事前
（あるいは製造過程）において設定された所望の浸漬量
指令値と比較演算される。このとき、両者の差が一定の
許容範囲内であればランスパイプ３の浸漬深さが正常で
あると判定されて警報信号を発することはないが、その
差が許容範囲を外れた場合はランスパイプ３を制御する
信号をランスパイプ駆動装置17に出力して、ランスパイ
プ３を前後に駆動してその浸漬深さを修正する。

【００１８】なお、当然のことながら、気体吹精時に作
業者が手動でランスパイプ３を操作したい場合にも、表
示装置14に表示された算出浸漬量を見ながら所望の浸漬
深さに調節することができることは言うまでもない。ま
た、上記実施例における波形解析装置12および演算装置
13はアナログ回路により容易に実現できる範囲にある
が、近年多用されている波形解析手法にならって、圧力
波形をデジタル化するＡ／Ｄ変換器とＲＯＭあるいはコ
ンピュータと上記処理を数値データの形で行うプログラ
ムにより構成するようにしてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ランスパイプの鋼浴中浸漬量を自動的に検出し、また所
望の範囲内に自動制御することを可能にしたから、気体
吹精の安定した操業が可能となり、また気体の使用効率
の向上や操業時間の短縮による生産性の向上などといっ
た効果をもたらすものである。また、作業者が炉前にて
ランスパイプの浸漬状態を常時監視し操作する作業が不
要になるから、作業員の省力化や労働負担の軽減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を模式的に示す側面図である。

【図２】気体吹精装置の従来例を示す側面図である。

【図３】気体吹精時に観測されるランスパイプ管内の気
体圧力波形の特性図で、(a) はランスパイプ先端が液体
中に浸漬しているときの例、(b) はランスパイプ先端が
液面上に露出しているときの例をそれぞれ示す。

【符号の説明】

１ 炉 ２ 台車 ３ ランスパイプ ４ 保持装置 ６ 気体供給装置 ７ 挿入窓 ８ 溶鋼 10 圧力検出器 11 増幅装置 12 波形解析装置 13 演算装置 14 表示装置 15 記録装置 16 判定回路（制御機構） 17 ランスパイプ駆動装置（制御機構）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内の溶鋼中に浸漬したランスパイプ
   を介して気体を噴出して溶鋼の吹精を行うに際し、前記
   ランスパイプ内部の気体圧力変動を広い周波数帯域にわ
   たって検出し、その検出された圧力波形のうち特定範囲
   の周波数成分量に基づいて前記ランスパイプの浸漬深さ
   を調節することを特徴とする気体吹精方法。
2. 【請求項２】 炉内の溶鋼を溶解あるいは精錬する炉
   と、管内の気体圧力変動を周波数帯域にわたって検出す
   る圧力検出器を備えたランスパイプと、該ランスパイプ
   を炉内の溶鋼に向けて前後に移動自在とされる保持装置
   と、前記ランスパイプに気体を供給して溶鋼中に噴出さ
   せる気体供給装置と、前記圧力検出器により検出された
   圧力波形のうち特定の周波数成分を分離して検出する波
   形解析装置と、該波形解析装置により検出された特定範
   囲の周波数成分量に基づいて前記ランスパイプの浸漬量
   を算出する演算装置と、該演算装置により算出された浸
   漬量に基づいて前記ランスパイプの送り量を調節する制
   御機構と、を備えたことを特徴とする気体吹精装置。