JPH06330149A - 真空脱ガス槽の加熱温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空脱ガス槽の槽内耐火物を加熱用バーナに
より均一に加熱する。 【構成】 脱ガス槽１内に積んだ槽内耐火物６内の上下
方向に500 〜1000mm間隔で熱電対４を埋設し、熱電対４
で測定される温度情報を収集し、熱電対４の位置と温度
とから相隣る熱電対で測定される温度の差を算出し、こ
の温度差が最大である槽内位置に加熱用バーナを移動さ
せ、燃料ガス、燃焼用の空気と酸素等の燃焼条件を調整
し、これによって相隣り合う熱電対４により測定される
温度の差が最小になるように槽内を加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空脱ガス槽の槽内耐火
物の予熱、保温あるいは真空脱ガス槽内部の耐火物表面
に付着した地金・スラグの溶解除去のために加熱を行う
場合の温度制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】真空脱ガス装置は、溶鋼の２次精錬に際
し、真空脱ガス槽（以下、脱ガス槽）の内部温度が低い
と溶鋼の処理が困難になることと、地金・スラグの付着
が激しくなることから、たとえ脱ガス槽が処理中断中の
非処理時でも内部を加熱して保温すると共に、残留して
いる地金・スラグを溶解して除去する必要がある。また
槽内耐火物積み換え等の補修作業の後にも、所定の温度
まで加熱昇温する必要がある。

【０００３】脱ガス槽を加熱するため特開平４−56715
号公報には、脱ガス槽の上部に昇降自在な加熱用バーナ
を着脱自在に配置し、このバーナに燃料ガスと、燃焼用
空気および／または酸素を供給して槽内を加熱する技術
が開示されている。また、特開昭62−1814号公報には、
脱ガス槽の上部に加熱用バーナを設け、このバーナによ
る燃焼にて槽内の加熱を行うと共に、燃焼排ガスを浸漬
管より排出して槽内を加熱する技術が開示されている。

【０００４】前述の従来技術では脱ガス槽の予熱を行う
時には脱ガス槽の槽内耐火物に大きな間隔を置いて埋設
した熱電対のうちの１つが指示する温度を代表としてこ
れをフィードバックして加熱用バーナの燃料ガス流量等
を制御して槽内耐火物の乾燥、昇熱を行っていた。また
大半の製鋼工場では加熱用バーナを浸漬管の下に設置し
て燃焼を行い脱ガス槽を加熱することが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように脱ガス槽
の槽内耐火物に埋設した熱電対により測定した温度をフ
ィードバックして加熱用バーナに供給する燃料ガス等を
制御する場合には、槽内を常温から高温まで昇温してい
く過程において、間隔の大きい熱電対で測定された温度
をフィードバックして加熱用バーナを制御することにな
るため槽内耐火物に温度不均一を生じ、不均一が大きい
時にはその差が300 ℃にも達することがあった。

【０００６】また加熱用バーナを浸漬管の下に設置して
燃焼を行う場合には、バーナの位置を制御することがで
きないため、円筒状のRH式脱ガス槽では高さ方向の槽内
耐火物の温度勾配が著しくなるという欠点があった。本
発明は前記従来技術の問題点を解消し、脱ガス槽の槽内
耐火物に埋設した熱電対により測定される温度を正確に
フィードバックして加熱バーナを燃焼制御し、槽内耐火
物を均一に加熱することができる真空脱ガス槽の加熱温
度制御方法を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、真空脱ガス槽の頂部から槽内に昇降自在に
垂下した加熱用バーナに燃料ガスと、燃焼用空気および
／または酸素とを供給して、該バーナによる燃焼にて槽
内を加熱する方法において、前記真空脱ガス槽の頂部か
ら下部槽に亘る槽内耐火物内に熱電対を上下方向に500
〜1000mmの間隔で少なくとも１列の熱電対を埋設し、当
該熱電対で測定される温度情報を収集し、熱電対の位置
と温度とから相隣る熱電対で測定される温度の差を算出
し、この温度差が最大である槽内位置に加熱用バーナを
移動させて燃焼条件を調整し、これによって相隣り合う
熱電対により測定される温度の差が最小になるように構
内を加熱することを特徴とする真空脱ガス槽の加熱温度
制御方法である。

【０００８】前記本発明では、真空脱ガス槽の排気口お
よび／または浸漬管下端にも熱電対を配設するのが好ま
しい。

【０００９】

【作用】脱ガス槽内部の耐火物の予熱昇温時には、相隣
り合う熱電対で測定する温度の差が最小となるように加
熱用バーナを昇降移動して燃焼制御するので槽内の炉壁
耐火物を均一に加熱することができる。また槽内に付着
した地金やスラグを加熱し、溶解・除去する場合におい
ては燃焼用空気に富化する酸素濃度を上昇させて火炎温
度を上昇せしめ、輝炎輻射を利用することによって迅速
に溶解除去することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１に示すようにRH式脱ガス槽１の加熱に行う場
合には、槽頂部から加熱用バーナ３が、バーナ用旋回昇
降装置２を用いて槽内に昇降自在に垂下してある。脱ガ
ス槽１の頂部から下部槽に亘る槽内耐火物６にあらかじ
め上下方向にＬの間隔をおいて熱電対４が埋設してあ
る。この間隔Ｌは500 〜1000mm程度の間で任意に決定す
ればよく、熱電対は上下方向に少なくとも１列埋設する
ものであり、円周方向に適宜に分散して配置してもよ
い。

【００１１】通常、熱電対４の先端は槽内耐火物６の中
に埋め込んでいるが、排気口32の箇所においては熱電対
部分の耐火物を削り直接槽内温度を測定するようにして
おくのが望ましい。脱ガス槽１の排気口32には盲蓋34に
より閉塞してあると共に浸漬管33に接続して地金回収ボ
ックス７が配置してある。この地金回収ボックス７には
排ガスダクト35が接続されており、排ガスダクト35の途
中には、エジェクタ10を設け、送風ファン９により昇圧
された空気をエジェクタ配管36を介してエジェクタ10内
に矢印方向に吹き込んで燃焼排ガスを吸引し、排気ダク
ト８から排気ガス11を排出するようになっている。

【００１２】また排気ダクト８に吸引される燃焼排ガス
11の温度を直接測定できるように地金ボックス７と浸漬
管33との間にも熱電対４を配置する。脱ガス槽１に新れ
んがを積んで更新した後の昇熱時には、槽内耐火物６に
埋設した熱電対４の他に浸漬管33の出口に配置した熱電
対４および排気口32に配置した熱電対４をも利用して温
度測定するが、槽内に付着した地金・スラグを加熱バー
ナ３によって溶解する場合には、槽内から溶解した地金
・スラグが落下してくるので浸漬管33の下に配置した熱
電対４は取り外して、その他の熱電対４により槽内温度
を測定する。

【００１３】さらに脱ガス槽１の上部に設けた排気口32
を塞ぐ盲蓋34および浸漬管33の出口にはそれぞれ炉圧計
31を設置し、脱ガス槽１の上端部と下端部の炉内圧を計
測するようになっている。加熱用バーナ３には燃料用配
管24および酸素富化可能な空気用配管25が接続してあ
り、酸素富化空気用配管25の基端側は空気配管25ａおよ
び酸素配管25ｂに分岐連結されていて、空気配管25ａは
空気源に、また酸素配管25ｂは酸素源にそれぞれ連結さ
れている。

【００１４】燃料用配管24の中途には燃料源側から順に
燃料流量検出器15および調節弁14が取り付けられてお
り、燃料源から送られる燃料、たとえばＬＰＧガスは調
節弁14にて流量が調節される。そしてその流量が流量検
出器15により計測され、流量検出器15の出力信号は燃料
流量調節計13に入力される。燃料流量調節計13では、脱
ガス槽１の槽内を加熱するための燃料量が設定され、燃
料流量調節計13より酸素濃度設定器16に燃料信号が伝送
される。また燃料流量調節計13は燃料の供給を制御すべ
く調節弁14の開度を調整する。さらに燃料流量調節計13
の燃料信号は空気比設定器17に入力される。

【００１５】酸素富化空気用配管25の中途には空気源側
から順に空気温度検出器22、空気流量検出器20および調
節弁19が取り付けられており、空気源から送られる空気
は調節弁19にて流量が調節され空気流量検出器20により
流量が計測されると共に、空気温度検出器22によって空
気の温度が測定される。そして空気流量検出器22により
計測された空気流量の信号が流量補正器21に入力され、
空気温度検出器22で測定した空気温度に基づいて空気流
量が補正さた後、流量補正器21から補正した空気流量の
信号が空気流量調節器18に入力される。空気流量調節器
18は、空気比設定器17からの空気量信号と空気流量検出
器20によって計測した空気流量を流量補正器21により補
正した空気流量の出力信号とに基づき、空気供給量を制
御する調節弁19の開度を調整する。

【００１６】酸素配管25ｂの中途には酸素源側から順に
酸素温度検出器28、酸素流量検出器27および調節弁26が
取り付けられており、酸素源から送られる酸素は調節弁
26にて流量が調節され、酸素流量検出器27により流量が
計測されると共に酸素温度検出器28によって酸素の温度
が測定される。そして酸素流量検出器27によって計測さ
れた酸素流量の信号が流量補正器30に入力され、酸素温
度検出器28で測定した酸素温度に基づいて酸素流量が補
正された後、流量補正器30から補正後の酸素流量の信号
が酸素流量調節器29に入力される。酸素流量調節器29
は、酸素濃度設定器16からの酸素量信号と酸素流量検出
器27によって計測した酸素流量を流量補正器30により補
正した酸素流量の出力信号とに基づき、酸素供給量を制
御する調節弁26の開度を調整する。

【００１７】盲蓋34および浸漬管33の下方に設けた炉圧
計31で測定された炉内圧信号は炉圧調節器23に入力さ
れ、炉圧調節器23は脱ガス槽１の炉内圧が正圧になるよ
うに排ガスダクト８に設けたエジェクタ10に昇圧された
空気を吹き込む送風ファン９の送風を制御する。この
時、排気口32と浸漬管33下端にそれぞれ配置した炉圧計
31で測定される炉内圧のうち、常に排気口側の圧力が浸
漬管下端の圧力よりも高くなるように炉内圧力をエジェ
クタ10の送風ファン９にフィードバック制御する。槽内
が負圧になると周囲から空気が流入するので、それが過
剰空気となってエネルギ損失を増大させることになる。

【００１８】まず脱ガス槽１内に新しいれんがを積んだ
後に、槽内耐火物６を予熱、昇温する場合の加熱バーナ
３による槽内の加熱操作について説明する。この場合、
重要なことは脱ガス槽１の槽内耐火物６をできるだけ均
一に加熱していくことである。そのため脱ガス槽１内の
槽内耐火物６内に埋設した熱電対および、排気口、浸漬
管33の下方に配置した熱電対４により測定された温度の
信号を炉温調節計12に入力する。

【００１９】炉温調節計12では、各熱電対４で測定され
た温度情報に基づき、熱電対の位置と温度とから相隣る
熱電対４で測定される温度の差を算出し、この温度差が
最大となる槽内耐火物６の位置を判定する。温度差が最
大となる槽内耐火物６の位置を判定したら、炉温調節計
12からの指令によりバーナ用旋回昇降装置２を作動して
加熱バーナ３の燃焼火炎が当該温度差が最大となる槽内
耐火物６の位置まで移動させる。

【００２０】そして炉温調節計12から燃料流量調節計1
3、空気流量調節計18および酸素流量調整計29に指令を
出し、これらを作動させて、前述のような手順に従い、
加熱用バーナ３の燃料ガス、空気比、酸素濃度を調整す
ると共に炉内圧を調整して槽内耐火物６に埋設した熱電
対４のうち相隣り合う熱電対４で測定される温度の差が
最小になるように加熱用バーナ３の燃焼を制御すること
により槽内耐火物６の温度均一化を図る。

【００２１】なお温度差の最大でその温度差が同等の領
域が複数存在する場合には、温度の低い領域を優先して
加熱する。また、温度の低い領域で温度差が同じような
領域が複数存在する場合には、温度測定時のバーナ位置
が近い領域を優先させて加熱する。ＬＰＧを燃料として
使用時の空気中の酸素濃度と理論火炎温度との関係を図
２に示す。理論燃焼温度は、理論燃焼空気量で完全に燃
焼反応が進行した時の値を示したもので解離を考慮した
値ではない。解離状態の理論燃焼ガス組成と発生量とは
かなり異なる。ただし図２の理論火炎温度は解離状態の
値を示している。

【００２２】図２に示すように理論火炎温度は空気中の
酸素濃度が増加すると共に上昇するので、槽内耐火物の
温度が常温近傍から150 ℃程度で乾燥を終了した後、40
0 ℃程度に昇温されるまでは局部的な槽内耐火物の温度
上昇を防止し、槽内のガスを循環させるためにも燃焼用
空気中の酸素濃度を低く押さえて空気だけの燃焼に近い
状態で加熱するのが好ましい。

【００２３】脱ガス槽内の温度が400 ℃以上になると槽
内耐火物の上昇による輻射伝熱量を増加させるため、燃
焼用空気の酸素濃度を上げて加熱用バーナ３の火炎温度
を高く保つような燃焼制御を行う。この時、炉温調節計
12の温度情報により加熱用バーナ３の旋回昇降装置２へ
も送信され加熱用バーナ３の移動ストロークＳを調整
し、相隣る熱電対で測定される温度の差が大きい部分に
移動させ、燃料流量、空気流量および酸素流量等の燃焼
条件を制御し、その部分の局部的な加熱を行うことによ
り槽内耐火物６の温度均一化を図る。

【００２４】図３は前述のようにして槽内耐火物６の表
面温度を本発明の方法にしたがって常温から1450℃まで
72時間かけて昇温した場合の昇温パターンの一例を示し
ている。図３の（ａ）は槽内耐火物６の表面温度と伝熱
量の推移を示し、（ｂ）は加熱用バーナの燃焼容量を示
し、また（Ｃ）は排ガス温度と実際の燃焼火炎温度を示
す。図３に示すような昇熱パターンの推移により槽内耐
火物６を均一な内壁温度の上昇のもとに加熱することが
できた〔図３（ａ）参照〕。

【００２５】また、地金・スラグの溶解時にも同様のこ
とを行う。これはバーナから槽内耐火物への伝熱量が、 伝熱量＝ｆ（火炎温度、火炎形状、耐火物温度、槽内ガ
ス速度、輻射率、形態係数） 火炎温度＝ｇ（酸素濃度、空気比） 形態係数＝ｈ（バーナと耐火物の距離と角度） の関数関係で表されることを利用したものである。

【００２６】脱ガス槽１内に付着堆積した地金・スラグ
の溶解除去を行う場合には局部加熱が必要となるので酸
素濃度100 ％近くまで高めて火炎温度を高くし、迅速な
溶解を行う。酸素濃度が100 ％の場合空気燃焼に比べて
燃焼が迅速に行われるため火炎の長さが空気燃焼の場合
の１／３〜１／５程度になること、また火炎温度が図２
の如く上昇することの２点から局部的な加熱に適してい
る。このときに図４に示すように空気比を１．７程度に
制御して槽内の酸素リッチ雰囲気になって槽内耐火物６
が酸化損傷されることを防止する。

【００２７】次に、操業の合間に低下した分の温度補償
をする場合においては（保熱と称する）各熱電対の温度
履歴と操業間隔から単位時間当たりの温度降下量を割り
出し、それにみあった熱量を与えることで温度補償を行
えばよい。この場合も上述の地金溶解の場合と同様に温
度の低下の著しい上蓋の近傍を中心として純酸素燃焼に
て加熱すればよい。

【００２８】従来、RH脱ガス槽の槽内耐火物を昇温する
時の内壁温度勾配が最大300 ℃であったのに対し、本発
明では最大50℃レベルに低下することができた。また、
温度補償のための保熱時間および地金溶解時間は従来を
100 ％とした場合、本発明では、保熱時間は85％にまた
地金溶解時間を80％にそれぞれ低減できた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば槽内
耐火物の上下方向に500 〜1000mm間隔で埋設された熱電
対によって測定される温度の差を最小にすることができ
るので槽内耐火物の上下方向における温度勾配の小さい
均一な加熱を行うことができる。

【００３０】また脱ガス槽の温度補償のための保熱時間
および脱ガス槽内に付着、堆積した地金の溶解による除
去時間の短縮を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す模式図である。

【図２】空気中の酸素濃度と理論燃焼空気との関係を示
す線図である。

【図３】本発明によるRH脱ガスの槽内耐火物を昇温する
時の炉内壁温度、燃焼容量および排ガス温度の推移を示
す線図である。

【図４】空気比と排ガス濃度（COおよびＯ₂ ）の関係を
示す線図である。

【符号の説明】

１ 真空脱ガス槽 ２ バーナ用旋回昇降装置 ３ バーナ ４ 熱電対 ５ 熱電対用計装ケーブル ６ 槽内耐火物 ７ 地金回収ボックス ８ 排気ダクト ９ 送風ファン 10 エジェクタ 11 排気ガス 12 炉温調節計 13 燃料流量調節計 14 調節弁（燃料用） 15 燃料流量検出器 16 酸素濃度設定器 17 空気比設定器 18 空気流量調節器 19 調節弁（空気用） 20 空気流量検出器 21 流量補正器（空気用） 22 空気温度検出器 23 炉圧調節器 24 燃料用配管 25 酸素富化、空気用配管 26 調節弁（酸素用） 27 酸素流量検出器 28 酸素温度検出器 29 酸素流量調節器 30 流量補正器 31 炉圧計 32 排気口 33 浸漬管 34 盲蓋 35 排ガスダクト 36 エジェクタ配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空脱ガス槽の頂部から槽内に昇降自在
   に垂下した加熱用バーナに燃料ガスと、燃焼用空気およ
   び／または酸素とを供給して、該バーナによる燃焼にて
   槽内を加熱する方法において、前記真空脱ガス槽の頂部
   から下部槽に亘る槽内耐火物内に熱電対を上下方向に50
   0 〜1000mmの間隔で少なくとも１列の熱電対を埋設し、
   当該熱電対で測定される温度情報を収集し、熱電対の位
   置と温度とから相隣る熱電対で測定される温度の差を算
   出し、この温度差が最大である槽内位置に加熱用バーナ
   を移動させて燃焼条件を調整し、これによって相隣り合
   う熱電対により測定される温度の差が最小になるように
   構内を加熱することを特徴とする真空脱ガス槽の加熱温
   度制御方法。
2. 【請求項２】 真空脱ガス槽の排気口および／または浸
   漬管下端にも熱電対を配設することを特徴とする請求項
   １記載の真空脱ガス槽の加熱温度制御方法。