JPH0771885A - ランスの浸漬深さ検出方法およびその装置 - Google Patents

ランスの浸漬深さ検出方法およびその装置

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JPH0771885A
JPH0771885A JP5215855A JP21585593A JPH0771885A JP H0771885 A JPH0771885 A JP H0771885A JP 5215855 A JP5215855 A JP 5215855A JP 21585593 A JP21585593 A JP 21585593A JP H0771885 A JPH0771885 A JP H0771885A
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JP
Japan
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lance
pressure
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gas
sound
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Application number
JP5215855A
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English (en)
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Toshibumi Kodama
俊文 児玉
Hajime Takada
一 高田
Fumihiko Ichikawa
文彦 市川
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ランスパイプの溶鋼中での浸漬深さを自動的
に精度よく検出し、しかも一定の浸漬深さになるように
調節することの可能なランスの浸漬深さ検出方法および
その装置を提供する。 【構成】 精錬容器の挿入窓を介してその内部に収容し
たた溶融金属中にランスを浸漬し、このランスから気体
を吹精するに当たり、前記挿入窓の付近で観測される放
射音響と、前記ランスから吹精される気体の管内圧力の
静圧成分とを同時に観測し、前記放射音響中の特定周波
数帯域成分の強度が、予め設定された閾値より小さくな
った時点の前記管内圧力を基準値とし、その時点以降に
おける管内圧力と前記基準値との差によって、ランスの
浸漬深さを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平炉、転炉および電気
炉などの製錬容器を使って原料の溶解あるいは精錬を行
う際に、該精錬容器内に収容した溶融金属中に酸素等の
気体を吹精するために用いるランスの、溶融金属へのそ
の浸漬深さを検出する方法およびその装置に関して提案
する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の気体吹精は、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、溶融金属(以下、「溶鋼」の例で説明する)中
にランスを浸漬させて行っている。
【0003】また、近年では、主に作業者の負担軽減の
観点から、" Remote controlled lanse manipulater fo
r scrap cutting,blowing and slag foarming in an er
ectric furnance ",Iron and Steel engineer,Jan.,198
8 に示されているように、ランスパイプを支持しかつ前
後に動かす駆動部をそなえた台車装置(マニピュレー
タ)を用いた気体吹精法の導入も始まっている。
【0004】一般に、このような吹精法においては、ラ
ンスパイプが経時的に破損し、その長さが短くなってゆ
くため、それを補正するためには適宜ランスの浸漬状態
を監視し、ランスパイプを溶鋼中に送り出す必要があ
る。ところが、前述した既知の吹精法並びに吹精装置に
ついては、作業者が前記挿入窓から内部を観察したり、
気体吹き込み音の変化等を頼りにした勘と経験に基づく
判断によって、ランス先端の溶鋼中への浸漬深さを調節
していた。しかし、この方法では、ランスパイプ繰り出
し量の調節を作業者の経験と感覚を基に行わなくてはな
らないため、作業者の個人差あるいは作業の熟練度など
の影響を受けやすく、浸漬量は一定になりにくい。その
ために操業の効率化や操業条件の安定化が図れないばか
りか、極端な場合には製品の品質にもばらつきが生じて
しまう結果となっていた。
【0005】また、上記の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気体放出音を聴くな
どして、ランスの浸漬状態を監視する必要があるが、こ
れは作業者に苛酷で危険な環境下での作業を強いること
になり、また操業の合理化の大きな障壁となる等の問題
になっている。
【0006】このような問題点を解決する手段として、
例えば特開平4−66613 号公報には、吹精中にランスへ
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、ランスの浸漬状
態を調節することが、開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、吹精開始時点を基準としたランス浸漬量の相対
的変化のみが検出可能であるため、浸漬開始時点でのラ
ンスの溶鋼中進入量に誤差が生じた場合、その誤差がそ
の後の気体吹精の全体にわたって影響を及ぼすという不
利があった。また、操業上最も回避したい状況である、
ランスパイプの溶鋼面からの露出を検出できないという
致命的な問題点も抱えていた。
【0008】本発明は、上記の問題点を解決し、ランス
パイプの溶鋼中での浸漬深さを自動的に精度よく検出
し、しかも一定の浸漬深さになるように調節することの
可能なランスの浸漬深さ検出方法およびその装置を提供
しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、精錬容器に設
けた挿入窓を介して内部に収容した溶融金属中にランス
を浸漬し、このランスを通じて気体を吹精するに当た
り、前記挿入口付近で観測される放射音響と、前記ラン
スから吹精される気体の管内圧力の静圧成分とを同時に
観測し、前記放射音響中の特定周波数帯域成分の強度
が、予め設定された閾値より小さくなった時点の前記管
内圧力を基準値とし、その時点以降における管内圧力と
前記基準値との差によって、ランスの溶融金属中への浸
漬深さを検出することを特徴とするランスの浸漬深さ検
出方法である。
【0010】また、上記の方法には、溶融金属を収容し
た容器に設けたランス用挿入窓付近で観測される放射音
響の検出に供する音検出器と、該音検出器の出力中の特
定の周波数帯域成分の強度を出力する波形処理装置と、
該波形処理装置の出力と予め設定された閾値との比較判
定結果を2値の電圧で出力する比較装置と、ランスから
吹精される気体の管内圧力の静圧成分を検出する圧力検
出器と、前記比較装置の出力信号の極性が切替わった時
点における前記圧力検出器の出力電圧を基準電圧として
保持するホールド回路と、前記切替わり時点以降におけ
る圧力検出器の出力電圧を前記ホールド回路の出力電圧
との差信号として出力する信号演算回路とからなること
を特徴とするランスの浸漬深さ検出装置が有利に適合す
る。
【0011】
【作用】一般に、溶鋼および水などの液体中にパイプ状
のランスを介して気体を吹き込む場合、ランス先端の浸
漬深さが基準位置からΔHだけ変化したとき、このΔH
と吹き込み気体のランスにおける管内圧力の変化量ΔP
との間には、 ΔP=ρgΔH ここで、ρ:液体密度およびg:重力定数 なる関係式が成立する。従って、気体吹精時におけるラ
ンス内部の気体の背圧Pを検出することにより、ランス
先端の浸漬量の変化分を計測することができる。
【0012】一方、ランスによる気体吹精のように、管
の先端から気体が高速で噴出される場合、空力音あるい
はジェット音響と呼ばれる音響波が発生する。この音響
波のスペクトルのピーク周波数fm は、管の口径Dと流
れ速度Vおよび気体の種類に関する定数αにより、 fm =α(V/D) と表され、管径が同じ場合は管先端での気体の流速に依
存する。
【0013】ところで、吹精気体がランスから溶鋼中に
吹き込まれる場合は、気体が大気中に放散される場合の
ピーク周波数に比べ、ランス先端での流体抵抗が大きく
なるために、前記の流れ速度Vが低下するから、この場
合に観測されるジェット音響のピーク周波数も低下す
る。従って、気体吹精時に検出される音響波形からラン
スが未浸漬の場合のジェット音響成分を選択的に取り出
して、その強度を観測すれば、ランスの溶鋼中への浸漬
開始点を設定することができる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明についてよ
り具体的に説明する。図1は、本発明に従うランスの浸
漬量測定装置の一例を示す模式図である。図中1は溶鋼
2を装入する電気炉などの精錬容器であり、その側壁に
はランス3をこの容器1内の溶鋼2中に導くための挿入
窓4を有する。そして5は、容器1の挿入窓4付近の放
射音を電気信号に変換する音検出器であり、この音検出
器5には、15 kHz程度の高温域まで平坦な特性を示すよ
うな、例えばコンデンサマイクロフォンなどが適当であ
る。6は、この音検出器5からの信号を適切な範囲の電
気信号に変換する増幅器、7は電圧信号においてランス
が浸漬前の状態に対応した音響の帯域成分のみを抽出す
る波形処理装置であり、8は抽出した帯域成分の強度と
予め設定した閾値とを比較し、その結果を2値の電圧信
号に出力する比較装置である。
【0015】また、9はランスパイプ内の気体圧力を検
出して電気信号に変換する圧力検出器で、どんな形式の
ものでもよいが、浸漬量の変化を迅速に検知するために
は、圧電素子を用いた圧力センサーなどが適当である。
10は、圧力センサーの信号を適切な範囲の電圧信号に変
換する増幅器であり、11は、前記比較装置8の結果が正
から負に反転した時点における、前記増幅器10の電圧を
保持するホールド回路であり、12は増幅器10とホールド
回路11との出力電圧差を出力する信号演算器、13は浸漬
量の表示装置、そして14は気体をランス3に供給する管
である。
【0016】以上のように構成されたランスの浸漬量計
測装置の動作について、以下に説明する。音検出器5で
観測した音響波形は増幅器6を介して波形処理装置7に
入力される。そして、波形処理装置7においては、予め
設定された、吹精気体がランス先端より大気中に放散さ
れる場合に特徴的に観測される音響の周波数帯域成分を
選択的に通過させるフィルタ処理がなされ、その波形の
実効値を、例えば図2(A)に示すように、判定回路8に
出力する。
【0017】ここで、気体吹精開始時においては、ラン
ス先端が溶鋼内に進入する時点で出力が大きく減少す
る。判定回路8では、波形処理装置7の出力の実効値
を、予め設定した閾値と比較して、例えば前者の方が大
きい場合は+1V、その他の場合は−1Vと設定し、こ
れら2値の信号を後述のホールド回路11に出力する。前
記の波形に対応した判定回路の出力例を示すと、図2
(B) のようになる。
【0018】一方、圧力検出器9は、気体吹精中は常時
ランス内部の気体圧力の静圧成分を検出し、増幅器10に
より適当な範囲の電圧波形に変換し、図2(C) に例示の
ような波形をホールド回路11および信号演算器12に出力
する。ホールド回路11は、前記判定回路8の出力の符号
が正から負へと反転した時点の前記増幅器の出力を、図
2(D) に例示のように記憶、保持し、信号演算器に出力
する。そして、信号演算器12は、増幅器10より得られる
圧力信号と前記ホールド回路の基準圧力信号の差の電圧
信号を、検出された浸漬量の信号として出力する。この
信号演算器の出力波形は、例えば図2(E) に示すように
なる。
【0019】なお、出力方法としては、図に示した表示
装置14などがあるが、この信号を基にランスの駆動装置
を制御して浸漬量を一定に保つようにしてもよい。ま
た、以上の構成例における波形処理装置7、判定回路
8、ホールド回路11、信号演算回路12等は全てアナログ
回路が構成できるが、近年多用される信号処理の例に倣
って、各センサ出力をA/D 変換器によりデジタル化した
後、デジタル信号処理回路によって構成することもでき
るし、またデジタルコンピュータやROM化されたプログ
ラムによって構成することも可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ラ
ンスの鋼浴中浸漬深さが、従来のような基準位置からの
相対的変化量だけでなく、浸漬開始からの全変化量の検
出も可能となる。従って、電気炉などの操業におけるラ
ンス浸漬深さを随時適切に設定できるため、操業の安定
化および生産性の向上を実現し得る。また、これらの検
出は全て自動的に行えるため、作業者の炉前でのランス
監視作業を省略でき、省力化および労働負担の軽減も併
せて実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ランス浸漬量検出装置を示す模式図である。
【図2】ランス浸漬量検出装置の、(A) 波形処理装置、
(B) 比較装置、(C) 圧力検出器出側の増幅器、(D) ホー
ルド回路および(E) 信号演算器の出力例をそれぞれ示す
図である。
【符号の説明】
1 容器 2 溶鋼 3 ランス 4 挿入窓 5 音検出器 6 増幅器 7 波形処理装置 8 比較装置 9 圧力検出器 10 増幅器 11 ホールド回路 12 信号演算器 13 表示装置 14 管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 精錬容器に設けた挿入窓を介して内部に
    収容した溶融金属中にランスを浸漬し、このランスを通
    じて気体を吹精するに当たり、前記挿入窓付近で観測さ
    れる放射音響と、前記ランスから吹精される気体の管内
    圧力の静圧成分とを同時に観測し、前記放射音響中の特
    定周波数帯域成分の強度が、予め設定された閾値より小
    さくなった時点の前記管内圧力を基準値とし、その時点
    以降における管内圧力と前記基準値との差によって、ラ
    ンスの溶融金属中への浸漬深さを検出することを特徴と
    するランスの浸漬深さ検出方法。
  2. 【請求項2】 溶融金属を収容した容器に設けたランス
    用挿入窓付近で観測される放射音響の検出に供する音検
    出器と、該音検出器の出力中の特定の周波数帯域成分の
    強度を出力する波形処理装置と、該波形処理装置の出力
    と予め設定された閾値との比較判定結果を2値の電圧で
    出力する比較装置と、ランスから吹精される気体の管内
    圧力の静圧成分を検出する圧力検出器と、前記比較装置
    の出力信号の極性が切替わった時点における前記圧力検
    出器の出力電圧を基準電圧として保持するホールド回路
    と、前記切替わり時点以降における圧力検出器の出力電
    圧を前記ホールド回路の出力電圧との差信号として出力
    する信号演算回路とからなるランスの浸漬深さ検出装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018508731A (ja) * 2014-12-24 2018-03-29 オウトテック (フィンランド) オサケ ユキチュアOutotec (Finland) Oy トップサブマージランシング注入反応炉システムにおける運転状態に関するデータの収集および解析システムおよび方法
JP2018508730A (ja) * 2014-12-24 2018-03-29 オウトテック (フィンランド) オサケ ユキチュアOutotec (Finland) Oy トップサブマージランシング注入反応炉システムの溶湯における運転状態を判定する検出装置
WO2020096157A1 (ko) * 2018-11-07 2020-05-14 에이블맥스(주) 전기로에서 산소랜스 끝단의 위치제어장치

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JP2018508731A (ja) * 2014-12-24 2018-03-29 オウトテック (フィンランド) オサケ ユキチュアOutotec (Finland) Oy トップサブマージランシング注入反応炉システムにおける運転状態に関するデータの収集および解析システムおよび方法
JP2018508730A (ja) * 2014-12-24 2018-03-29 オウトテック (フィンランド) オサケ ユキチュアOutotec (Finland) Oy トップサブマージランシング注入反応炉システムの溶湯における運転状態を判定する検出装置
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