JPH0931516A

JPH0931516A - レーザｉｃｐ分析法を用いた転炉操業方法

Info

Publication number: JPH0931516A
Application number: JP7208523A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Miyahara; 弘明宮原; Yoichi Nimura; 洋一丹村; Koichi Nomura; 光一野村; Takanori Akiyoshi; 孝則秋吉; Yukio Arai; 幸雄新井
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、レーザＩＣＰ分析法を用いた転炉
操業方法を課題とする。【解決手段】（ａ）転炉吹錬開始時刻からのその終了
時刻を予め設定して吹錬を開始する工程と、（ｂ）前記
終了時刻から所定の時間だけ手前の時刻に転炉内の溶融
金属からサンプルを採取する工程と、（ｃ）前記採取し
たサンプルを機械的に切断して平面状の断面を作成する
工程と、（ｄ）前記サンプルの平面状断面においてレー
ザＩＣＰ分析法により所定の成分を分析する工程と、
（ｅ）前記分析結果に基づき操業条件変更し、又は変更
せず吹錬作業を終了し、直ちに出鋼する工程からなる。
前記転炉内の溶融金属からサンプルを採取する時刻が吹
錬終了時刻の約８０〜１２０秒以前であることが望まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転炉における吹錬
中においてレーザＩＣＰ分析法を利用して吹錬中のサン
プルを分析して行なう転炉操業法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、転炉吹錬中において、いわゆるサ
ブランスにより転炉炉内の溶鋼から試料を採取し、その
サンプルの発光分析を行い、吹錬中における溶鋼の成分
組成を定量し、その分析値と吹き止めまでの酸素量から
吹き止め時の溶鋼成分を推定して吹錬作業を行ってい
た。

【０００３】具体的には、転炉における吹錬の開始に際
して、予め予定した吹錬終了時刻（終点）を定めてお
き、その約１２０秒前においてサブランスを転炉炉内に
投入し、溶鋼のサンプルを採取し、このサンプルを切断
し、その切断されたサンプルの断面において発光分析を
行い、Ｃ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ等の成分を分析していた。

【０００４】しかしながら分析終了までの時刻はサブラ
ンス投入から約１７０秒の時間が必要であった。従っ
て、通常吹錬が終了してから約５０秒経過後において溶
鋼の分析値が得られていた。

【０００５】即ち、吹錬終了から約５０秒後に分析値が
得られるので、それまでいわゆる出鋼待ちの時間があっ
た。通常、１チャージの製鋼時間は例えば３０〜４５分
程度要するため、１の転炉は２４時間の操業において、
炉修理時間等を含むと、例えば４０チャージの製鋼作業
を行う。

【０００６】１チャージの製鋼時間は上記の通り、３０
〜４５分程度要するため、仮に出鋼待ちの時間の５０秒
を短縮することができるとすれば、１日当たりの出鋼回
数を更に約１回〜２回増加することができる。また、こ
のことは単に生産能率を向上することができるばかりで
なく、例えば転炉出鋼温度を低減することができ、更に
は耐火物の損耗等を減少できる利点も生ずる。

【０００７】即ち、前述のいわゆる出鋼待ちの時間５０
秒は全く非生産的な時間となっていた。この大きな理由
は、従来の発光分析法においてサブランスにより採取し
たサンプルを切断し、その後分析作業を容易とするた
め、サンプルの水冷を行うが、そのため２５秒、更に切
断したサンプルの切断面を研削するために３５秒、更に
分析自体のために５６秒の時間を要していたためであ
る。

【０００８】上記理由により、転炉においてはいわゆる
出鋼待ちの時間が発生していた。尚、予定した吹錬終了
時刻より１７０秒以前において、サンプル採取を行うこ
ともできるが、この場合にはサンプル採取時刻と終点と
の時間がありすぎるため、終点成分を推定することが困
難となる。

【０００９】また、このような時点においては炉内反応
が激しいためサブランスによる円滑なサンプリングが不
可能だからである。従って、前述の通り、終点成分の推
定が容易な終点約１２０秒前が最適なサンプル採取時刻
である。

【００１０】他方、本発明者等は既にレーザＩＣＰ分析
法を開発している。このレーザＩＣＰ分析法について、
その概要を以下説明する。まずレーザＩＣＰ分析法の原
理を説明する。

【００１１】レーザＩＣＰ分析法はサンプルの切断面に
対しレーザ光を照射し、この際発生したサンプル中に含
まれている各種の元素の蒸気をキャリアガスによって搬
送し、誘導プラズマ中で発光させ、この光の波長と光度
を分析し、元素を定量分析する方法である。

【００１２】この方法について図１に基づき説明する。
まず転炉炉内よりサブランスによってサンプル（約３０
ｍｍφ×７０ｍｍ）を採取し、このサンプル１をＡの位
置でチャック１９及び２０により挟持する。挟持された
サンプル１を直ちに図中の左側Ｂの位置に移動し、切断
機３により切断を行う。

【００１３】サンプル切断後においてはサンプルを移動
手段１６によりレール１７上を移動し、レーザ光の照射
位置に移動する。この位置において、レーザ発振器５か
ら反射装置９により反射され且つレンズ１０によって集
光されたレーザ光はレーザ照射装置７の先端から切断さ
れたサンプルの断面を照射する。

【００１４】尚、この際、レーザ照射装置７の先端部は
サンプル１の切断面に押しつけられ、この際サンプルの
面から各種の元素を含む蒸気をレーザ照射装置７に取込
む。この蒸気は照射装置７に接続しているガス発生器１
４から配管１３を通って供給されたアルゴンガス等によ
り搬送される。

【００１５】アルゴン等のガス中に混合した各種元素の
蒸気は配管１５を経由し、ＩＣＰ分析器６にいたる。こ
の蒸気はＩＣＰ分析器において分析され各種の成分が定
量的に分析される。

【００１６】このような装置においてはサンプルの切断
時間が約１５秒であり、更に分析に際して特にサンプル
の冷却やサンプル表面の研削あるいは研磨が必要でない
ため直ちに分析作業は行われる。分析時間は約３０秒で
ある。このように従来の発光分析と異なり、分析時間は
著しく短縮される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記に説明したレーザ
ＩＣＰ分析法は従来の発光分析法に比較し、特に分析法
自体の時間も約５６秒から約３０秒に短縮されると共
に、分析サンプルの水冷あるいは表面の研削等は必要で
ないため分析時間を短縮することができる。そこで、転
炉操業において、かかる分析方法を用い転炉製鋼時間を
短縮し、操業能率を向上させる転炉操業法を課題とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１の発明は、下記の工程を備えたことを特
徴とするレーザＩＣＰ分析法を用いた転炉操業方法を提
供する。（ａ）転炉吹錬開始時刻からのその終了時刻を予め設定
して吹錬を開始する工程と、（ｂ）前記終了時刻から所
定の時間だけ手前の時刻に転炉内の溶融金属からサンプ
ルを採取する工程と、（ｃ）前記採取したサンプルを機
械的に切断して平面状の断面を作成する工程と、（ｄ）
前記サンプルの平面状断面においてレーザＩＣＰ分析法
により所定の成分を分析する工程と、（ｅ）前記分析結
果に基づき操業条件変更し、又は変更せず吹錬作業を終
了し、直ちに出鋼する工程。

【００１９】（２）請求項２の発明は、前記転炉内の溶
融金属からサンプルを採取する時刻が吹錬終了時刻の約
８０〜１２０秒以前であることを特徴とする請求項１に
記載されたレーザＩＣＰ分析法を用いた転炉操業方法を
提供する。

【００２０】（３）請求項３の発明は、前記レーザＩＣ
Ｐ分析法により分析される成分がＣ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓ
ｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、
Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉの何れか１種又は２種以上であることを
特徴とする請求項１又は２に記載されたレーザＩＣＰ分
析法を用いた転炉操業方法を提供する。

【００２１】

【発明の実施の形態】まず、本発明で利用するレーザＩ
ＣＰ分析法と従来の発光分析法の分析所要時間を説明す
る。両者の比較を図２に示した。サブランスの先端に装
着したプローブから採取したサンプルを取り出す時間は
何れも約１２秒である。次に取り出したサンプルを分析
場所まで人手又はエヤーシューターで運搬するが、何れ
も２２秒を要する。

【００２２】次に本発明においては先に示した図１のよ
うな装置においてサンプルを切断する。この操作は自動
操作であり、そのサンプルの切断時間は１５秒である。
一方、従来の発光分析法においては約２０秒を要してい
た。次にレーザＩＣＰ光においてはサンプルの水冷並び
に機械切断した表面を研削する必要はない。従って、か
かる作業を省略することができる。

【００２３】一方、従来の発光分析法においては、分析
装置にサンプルを人手で装着するためにこのサンプルを
水冷する必要があり、また更に発光面をある程度平滑に
するため、その表面の研削が必要である。この研削の時
間が３５秒を要する。即ち、ここにおいて約６０秒の時
間を省略することができる。また更にレーザＩＣＰ法に
おいては分析時間が約３０秒であり、他方、発光分析法
においては約５６秒を要する。

【００２４】以上のことからサンプルの取り出し開始か
ら分析終了までレーザーＩＣＰ分析法においては７９
秒、一方、従来の発光分析法においては１７０秒を要す
る。従って、約９１秒間の時間を省略することができ
る。この９１秒の時間は転炉の操業において極めて重要
であり、転炉の操業能率を向上させる大きな原因とな
る。

【００２５】次に従来の発光分析及び本発明のレーザＩ
ＣＰ分析法を用いた操業法について説明する。図３に従
来の転炉操業方法と本発明の転炉操業法を比較して示し
た。

【００２６】従来において、吹錬開始から、通常、例え
ば吹錬の終了時間を例えば２０分と定めて吹錬を開始す
る。終了開始前１２０秒前においてサブランスを炉内に
投入し、ここでサンプルを採取する。通常、特に変更が
ない限りにおいて予定通りサブランス投入から１２０秒
後において吹錬を終了する。

【００２７】既に述べた通り、分析時間は従来の発光分
析法によればサブランス投入から１７０秒後において分
析結果が得られるから、従って吹錬終了時刻から約５０
秒間はいわゆる出鋼待ちの時間であり、この間出鋼待ち
時間が発生する。

【００２８】また、この際この分析結果が所定の範囲以
外である時は更に出鋼待ちの時間後において再吹錬を行
い出鋼することになる。図３にはこの間における従来の
発光分析法における分析の工程と吹錬の経過時間を併せ
て示してある。

【００２９】一方本発明におけるレーザＩＣＰ分析法を
応用した場合における標準的転炉操業時間経過を比較し
て示してある。サブランス投入時間は従来と同じく予定
した吹錬終了時刻の１２０秒前である。サンプルの取り
出し開始から分析が完了するまでの時間は既に述べた通
り平均７９秒である。従って、予定の吹錬終了時刻４１
秒前においてサンプルの分析結果が報告される。

【００３０】そこで、この時点において吹錬終了時刻に
おける変化を想定し、必要により操業条件を変更するこ
とができ、より正確に精錬終了時刻において目標として
いた成分、例えばＣ，Ｍｎ，Ｐ等の溶鋼の成分組成をよ
り正確に的中することができる。かかる操業条件の変更
をすることにより吹錬終了時点では再吹錬を殆どするこ
とを要しない。

【００３１】従って、従来法と比較すれば、従来行って
いた出鋼待ちの時間５０秒を省略することができ、必要
により再吹錬を行い、吹錬終了後は直ちに出鋼が行え
る。

【００３２】上記の経過は標準的な転炉操業であるが、
特に終点成分の変動が重要でなく、単に確認的に成分分
析を行う場合には、予定した吹錬終了時刻約８０秒前に
サブランス投入を行ってもよい。従って、本発明におい
ては予定した吹錬終了時刻の約８０〜１２０秒前にサブ
ランス投入を行い、サンプル採取を行うことができる。

【００３３】次に分析する成分であるが、炭素鋼の吹錬
においては、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ等の成分分析で足りる
が、例えばステンレス鋼の吹錬においては、上記以外に
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉ等の特殊成分の
分析を行うことができる。これらの特殊成分も同時に分
析が可能だからである。その他、Ｓｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａ
ｓ、Ｐｂ等の分析も可能である。

【００３４】

【実施例】図３に述べたような操業を３００トン転炉に
おいて実施した。その結果を表１に示す。表１の結果は
１５０チャージについて従来法と本発明法の操業を行
い、操業成績を比較したものである。

【００３５】即ち、従来法においてはＣとＭｎについて
の終点成分の的中率はそれぞれ９０％及び８５％であ
り、また出鋼待ちの時間は平均５０秒で、吹錬終了後分
析値が予定の範囲から外れているために再吹錬を行った
ものが８％であった。

【００３６】一方、本発明においては前述の通り、吹錬
終了前において分析値が得られるため、その分析結果に
より操業条件を変更することができるため、終点成分の
的中率はＣについては９７％、Ｍｎについては９２％で
あった。また出鋼待ち時間は平均５秒であり、再吹錬を
行ったチャージは２％に過ぎなかった。

【００３７】以上の通り、レーザＩＣＰ分析法を用いた
転炉操業法においては終点成分の的中率も向上すると共
に特に出鋼待ち時間は１０分の１に短縮できると共に、
再吹錬を行ったチャージは２％に減少した。また、更に
従来２４時間（１日）の平均出鋼回数は４０回であった
が本発明の方法においては４１乃至４２回の出鋼が可能
となった。

【００３８】また、更に出鋼待ちの時間が極端に短縮す
ることにより出鋼温度の低減、更には転炉の耐火物の耐
用回数も著しく向上した。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】従来転炉操業においては、発光分析法に
より転炉吹錬途中のサンプルを分析する操業方法を行な
っていた。他方、本発明の転炉操業においてはレーザＩ
ＣＰ分析法を用いて転炉操業を行う。この操業法におい
ては、終点成分の的中率は向上し、出鋼待ち時間は１０
分の１に低減し、更に再吹錬の回数が４分の１に低下す
る。また、その他出鋼待ちの時間の減少は転炉炉内の耐
火物に対して良い影響を与え、そのため転炉の耐火物の
寿命の向上も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザＩＣＰ分析装置の概要を示す図である。

【図２】従来の発光分析法とレーザＩＣＰ分析法の分析
時間を比較した図である。

【図３】従来の発光分析法とレーザＩＣＰ分析法を利用
した転炉操業を比較した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｎ 33/20 Ｇ０１Ｎ 1/28 Ｇ (72)発明者秋吉孝則東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者新井幸雄東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の工程を備えたことを特徴とするレ
ーザＩＣＰ分析法を用いた転炉操業方法。（ａ）転炉吹錬開始時刻からのその終了時刻を予め設定
して吹錬を開始する工程と、（ｂ）前記終了時刻から所
定の時間だけ手前の時刻に転炉内の溶融金属からサンプ
ルを採取する工程と、（ｃ）前記採取したサンプルを機
械的に切断して平面状の断面を作成する工程と、（ｄ）
前記サンプルの平面状断面においてレーザＩＣＰ分析法
により所定の成分を分析する工程と、（ｅ）前記分析結
果に基づき操業条件変更し、又は変更せず吹錬作業を終
了し、直ちに出鋼する工程。
【請求項２】前記転炉内の溶融金属からサンプルを採
取する時刻が吹錬終了時刻の約８０〜１２０秒以前であ
ることを特徴とする請求項１に記載されたレーザＩＣＰ
分析法を用いた転炉操業方法。
【請求項３】前記レーザＩＣＰ分析法により分析され
る成分がＣ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｓ、
Ｐｂ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉの何れか
１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１又は
２に記載されたレーザＩＣＰ分析法を用いた転炉操業方
法。