JPH11209814A - 高炉における脱珪剤投入量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高炉より出銑する溶銑の脱珪を目的として、高
炉鋳床に設けた脱珪設備によって、酸化剤より成る脱珪
剤を溶銑中に投入し、溶銑が鋳床の溶銑樋から傾注樋、
さらにトーピードカー等の溶銑容器に流れる間に連続反
応させる工程において、フォーミング等の現象に妨げら
れることなく、自動制御によって脱珪する工程における
脱珪剤の最も効果的な投入量の制御方法を提供する。 【解決手段】高炉鋳床脱珪設備における脱珪剤投入量の
制御方法において、受銑容器に受銑した溶銑の重量を秤
量器により測定して該重量変化に応じて脱珪剤投入量設
定値を決定する段階と、前記重量測定値から計算により
求めた受銑容器内液面レベルと受銑容器内の液面レベル
測定器の測定値との比較演算により受銑容器内のフォー
ミング厚みを演算する段階と、前記受銑容器の液面レベ
ルが所定の値を超えたときにフォーミング厚みを規定値
以下に抑制するように脱珪剤投入量を制御する段階と、
を有して成ることを特徴とする高炉における脱珪剤投入
量制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉における脱珪
剤投入量の制御方法に係り、特に脱珪剤の添加量を最大
限に維持しながら、フォーミングによるスラグの漏出を
回避すると共に、フォーミング防止剤の過大な添加をす
ることなく、必要な溶銑量を溶銑容器に収容することが
できる高炉鋳床脱珪装置における脱珪剤投入量の制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉転炉法による鉄鋼精錬方法において
は、近年では一貫工程全体でのコストミニマムを追求す
る目的で、転炉精錬の前処理として脱珪、脱硫、脱燐の
如き溶銑予備処理を実施することが一般的となってい
る。この中の脱珪処理として高炉鋳床に脱珪設備を設置
することで、溶銑を高炉からトーピードカー（混銑車）
などの溶銑容器へ移送中に処理をする方式がとられるこ
とが多い。この方法は高炉の溶銑樋あるいは傾注樋など
の溶銑の流路中にミルスケール、鉄鉱石等の酸化鉄を添
加することにより酸化鉄中の酸素により溶銑中のＳｉを
酸化除去する方法である。この方法では溶銑の流路中の
流れにおける撹拌と溶銑樋から傾注樋あるいは溶銑容器
内へと落下する際の撹拌で反応が促進されるが、撹拌動
力としてはそれほど強くないので、脱珪反応は脱珪剤を
添加してから溶銑容器内にいたるまで、継続して進行す
る。

【０００３】脱珪処理においては上記のように溶銑容器
内で反応が進行するが、このときの反応では酸化鉄中の
酸素が溶銑中のＳｉと結合してＳｉＯ₂としてスラグ中
へ分離されるほかに、酸化鉄中の酸素が溶銑中の炭素と
結合してＣＯガスを生成する脱炭反応も顕著に進行す
る。この場合発生したＣＯガスは溶銑の上部を覆ってい
るスラグ層を通して上昇発散されるが、多量のＣＯガス
が発生するとスラグを泡立てることになり、スラグレベ
ルが上昇する現象がみられる。これをフォーミングと呼
んでいる。フォーミングがおこり溶銑容器の口元レベル
を超えてしまうとスラグが溶銑容器から溢流するので、
それ以上溶銑を受銑することができない。従って溶銑容
器の受銑量が低下してしまい、後工程での排滓処理や溶
銑容器の効率的な運用に支障が生じるという問題があ
る。これを回避するために脱珪剤の投入量を少なくして
予定の脱珪剤量を投入することができないと、所定のレ
ベルまで溶銑中の珪素を低減することができず、後工程
での成分調整の余分な時間や処理が必要となり、好まし
くない。

【０００４】かくの如きスラグのフォーミングによる問
題を回避するための従来技術として、特開平８−１４３
９２５では脱珪剤が添加された溶銑を溶銑鍋に受銑しな
がら溶銑鍋内のスラグレベルを計測し、他方溶銑鍋内の
溶銑重量を計測して計測した溶銑重量値から溶銑レベル
を計算し、前記計測値と前記計算値との差が所定の値を
超える場合にはフォーミング抑制剤を溶銑鍋に投入する
方法が開示されている。フォーミング抑制剤の効果は一
般にスラグそのものの粘性などの性質を変えるものでは
なく、ガスの発生と凝集による泡の生成と破壊を促進す
ることでフォーミングを低減させるものであるため、一
旦フォーミングを起こした状態になった場合、脱珪剤量
を落さずに脱珪処理を継続するには結局フォーミング抑
制剤を継続して投入することがほとんどである。この結
果フォーミング抑制剤の使用量は多くなり、経済性が損
なわれる原因となる。また同時に生成スラグ量が増加す
るために排滓の労力が余分に必要となる上に溶銑容器へ
の受銑量も低下するという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記し
た従来技術の問題点であるフォーミング抑制剤の過剰な
添加を回避しながら、できる限り多量の脱珪剤を溶銑に
添加するとともに、溶銑容器への所定の受銑量を適正に
確保することのできる脱珪剤投入量制御方法を開示せん
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは次の如くである。 （１）高炉鋳床脱珪設備における脱珪剤投入量の制御方
法において、受銑容器に受銑した溶銑の重量を秤量器に
より測定して該重量変化に応じて脱珪剤投入量設定値を
決定する段階と、前記重量測定値から計算により求めた
受銑容器内液面レベルと受銑容器内の液面レベル測定器
の測定値との比較演算により受銑容器内のフォーミング
厚みを演算する段階と、前記受銑容器の液面レベルが所
定の値を超えたときにフォーミング厚みを規定値以下に
抑制するように脱珪剤投入量を制御する段階と、を有し
て成ることを特徴とする高炉における脱珪剤投入量制御
方法。 （２）前記脱珪剤投入量制御を計算機により自動制御で
行うことを特徴とする前記（１）に記載の高炉における
脱珪剤投入量制御方法。

【０００７】上記要旨の如く、本発明では溶銑からの脱
珪効率を高く維持するために、溶銑の流出量に応じて脱
珪剤添加を行うとともに、脱珪剤添加時にみられる溶銑
容器内のフォーミングによって溶銑液面が測定できない
場合において、溶銑容器の液面レベル計による測定値と
溶銑容器内の溶銑重量を測定する秤量器から計算される
溶銑液面レベルの計算値との比較演算によりフォーミン
グ厚みを把握し、フォーミングによる溶銑容器からのス
ラグ、溶銑の溢出を回避しながら脱珪剤の添加を最大限
に行い、溶銑Ｓｉ濃度を低下させる方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明をさらに詳細に説明す
る。本発明において、高炉鋳床脱珪設備としては種々の
形式のものが使用できる。すなわち、高炉鋳床の樋にお
いて、銑滓分離後の溶銑を流す溶銑樋において脱珪剤を
上から溶銑流れへ落し込むことで添加する方法でもよ
く、また溶銑樋から傾注樋へ溶銑を流下させる落下流に
おいて脱珪剤を添加して混ぜる方法もある。またいずれ
の方法でも、それぞれの部位において脱珪剤を搬送ガス
に乗せて吹き付ける方法を採っても良い。これらの方法
を用いて溶銑に脱珪剤を添加した後に溶銑は溶銑容器へ
流れ込む。溶銑容器としては通常使用されるトーピード
カー（混銑車）あるいは溶銑鍋などが使用できる。いず
れの溶銑容器においても上部から重錘を下ろして液面を
測定する、あるいはマイクロ波レベル計などの手段によ
り、容器内での液面レベルを測定することもできる。

【０００９】溶銑容器は高炉鋳床下において溶銑を受銑
した後に製鋼工場へ運ばれて製鋼処理工程に使用される
ので、通常は台車上に載荷され高炉下から製鋼工場まで
線路上を移動する。従って溶銑容器の秤量は溶銑容器が
受銑中に位置する高炉鋳床下にロードセルを設置して行
うこともできるし、また溶銑容器を載荷する台車の容器
を指示する部位に歪み計などを設置して重量変化に伴う
台車支持部の歪みの関係をあらかじめ把握しておくこと
で、受銑量を測定する方法など、種々の方法が採用でき
る。このようにして溶銑容器の秤量値を測定するときに
受銑前の溶銑容器の秤量値を記憶させておき、受銑中の
秤量値から差をとることで受銑した溶銑量を計算で求め
ることができる。溶銑容器の内部形状は既知であり、ま
た溶銑の比重はほぼ一定であるので、受銑した溶銑秤量
値が求まれば溶銑容器内での溶銑の液面レベルは計算で
求めることができる。本発明の方法ではまず、上記溶銑
容器内の受銑量の増加量を求めることで、単位時間あた
りの受銑量をもとめ、これに比例して脱珪剤の投入速度
の設定値を決める。脱珪剤の投入速度とは、単位時間当
たりに投入する脱珪剤の重量のことであり、これを上記
のように設定することで出銑口から流出する溶銑量に比
例して脱珪剤を添加することができる。すなわち流出す
る溶銑量に対して一定の原単位で脱珪剤を供給すること
ができる。脱珪剤原単位の最適値は高炉から出銑される
溶銑中のＳｉ濃度と目標Ｓｉ濃度および脱珪剤の種類や
脱珪設備と溶銑樋、傾注樋等の設備によって決まるが、
通常は１０〜２０ｋｇ／ｔ（溶銑）程度であると考えら
れる。溶銑流出量、脱珪剤添加量と脱珪効率との関係は
事前に求めておけばよい。この関係に基づいて溶銑容器
内受銑量の増加に対して脱珪剤投入速度を設定する。

【００１０】受銑量の増加とともに溶銑容器内でのフォ
ーミングが増加しレベル計での測定値による液面レベル
は上昇するが、溶銑容器の秤量値から換算する溶銑レベ
ルとの差をもとめることで、フォーミング厚みが推定で
きる。このフォーミング厚みはフォーミングの発生状況
に応じて増減するが、フォーミングの増加傾向時に脱珪
剤投入速度を変更しないでいると、突発的にフォーミン
グが増加する場合がある。従ってフォーミングの増減の
状況に応じて脱珪剤投入速度を調整する。また受銑後半
ではレベル計で測定された液面レベルが溶銑容器の口元
レベルを超える場合があり、この場合は溶銑容器外への
スラグの飛散となってしまうので、液面レベルが溶銑容
器口元レベル以下の所定値を超える時に脱珪剤投入速度
にさらに補正を加える。以上のシステムを概念図で示し
たのが図１である。

【００１１】図１に示す如く、先ず溶銑容器秤量器の秤
量値を基に溶銑容器内の溶銑重量を求め、この変化率か
ら溶銑流出量を演算で求めて、これから投入量を設定す
る。一方上記溶銑重量と溶銑容器の形状から溶銑容器内
の溶銑レベルを演算で求めるとともに、別途溶銑容器の
液面レベル計から計測値を基に液面レベルを求めておい
て、上記溶銑容器秤量器の秤量値を基に演算で求めた溶
銑レベルとの差を求めることで、溶銑容器内のフォーミ
ング厚みを求める。このフォーミング厚みの時間変化を
演算することでフォーミングの増減速度を求めて、その
大きさによって前記脱珪剤投入速度に補正１を加える。
さらに上記液面レベル計から求めた溶銑容器内の液面レ
ベルが所定値を超えた場合に前記脱珪剤投入速度にさら
に補正２を加えるものである。またこのとき同時にフォ
ーミング防止剤を所定量溶銑容器に投入することもでき
る。これらの操作は計算機により実施することで、自動
制御が可能である。

【００１２】

【実施例】内容積４５００ｍ³の高炉で、生産量９００
０ｔ／ｄの条件で本発明を試験実施した。脱珪剤投入設
備は傾注樋への溶銑落下流へ脱珪剤を直接吹き付ける方
式であり、脱珪剤は酸化鉄含有ダストを使用した。溶銑
容器は２５０ｔのトーピードカーであり、受銑場所であ
る傾注樋下のレール下にロードセルを設置してトーピー
ドカーの秤量を可能とした。トーピードカーの液面レベ
ル計としてマイクロ波レベル計が設置されている。出銑
時の溶銑中Ｓｉ濃度は０．４０重量％であり、脱珪目標
のＳｉ濃度は０．１０重量％であった。トーピードカー
への受銑前のトーピードカー秤量値（空貫値）を測定
後、受銑を開始した。受銑後のトーピードカー秤量値か
ら空貫値を差し引いた溶銑重量の変化から溶銑流出量を
演算した結果、７ｔ／分であったため、従来の本脱珪剤
投入設備での脱処理データから投入量として１４ｋｇ／
ｔを設定して脱珪処理を開始した。前記溶銑重量を基に
トーピードカーの内部形状を勘案してトーピードカー内
での溶銑レベルを求めた。またマイクロ波レベル計によ
りトーピードカー内部の液面レベルを直接測定した。こ
れらの測定データは鋳床機器制御用の計算機により処理
し、脱珪剤の投入量の制御やフォーミング抑制剤の添加
を自動で行った。

【００１３】上記システムを利用して脱珪処理を行った
時のトーピードカー内の溶銑レベル、液面レベルの推移
を図２に示す。受銑開始から脱珪剤投入量１４ｋｇ／ｔ
一定で脱珪処理を行ったが、１８分後から液面レベルの
上昇傾向が大きくなりフォーミング厚みが増加してきた
ため補正１により投入量を低下させた。その後フォーミ
ング厚みの上昇速度が低下したために投入量は元に戻っ
た。さらにフォーミング厚みが低下傾向になったため投
入量を補正１に従って増量した。こうしたフォーミング
厚みの変動に応じて投入量に補正１を加える制御を行っ
ている内に液面レベルの急上昇がみられ、液面レベルの
所定値を超えたため脱珪剤投入量に補正２を加えて投入
量を変更した。本実施例の場合は補正２として、投入量
を０にする（脱珪剤投入を中断する）こととしていたた
め、図２の脱珪剤投入量は０ｋｇ／ｔになっている。そ
の後急激な液面レベル上昇は収まったため脱珪剤投入量
はもとの１４ｋｇ／ｔに戻った。最終的にあらかじめ定
めている脱珪剤投入終了の受銑レベルまでに、受銑が完
了した時点で脱珪剤の投入を完了した。

【００１４】

【発明の効果】本発明の実施により脱珪剤の添加量を最
大限に維持しながら、フォーミングによるスラグの漏出
を回避すると共に、かつフォーミング抑制剤の過大な添
加をすることもなく、必要な溶銑量を溶銑容器に受銑す
ることができた。また各計測値の演算と投入量制御を計
算機で行うことで、自動運転が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムを示す概念図である。

【図２】本発明の実施例における溶銑容器内の液面レベ
ルと脱珪剤投入量の経時的推移を示す線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉鋳床脱珪設備における脱珪剤投入量
   の制御方法において、受銑容器に受銑した溶銑の重量を
   秤量器により測定して該重量変化に応じて脱珪剤投入量
   設定値を決定する段階と、前記重量測定値から計算によ
   り求めた受銑容器内液面レベルと受銑容器内の液面レベ
   ル測定器の測定値との比較演算により受銑容器内のフォ
   ーミング厚みを演算する段階と、前記受銑容器の液面レ
   ベルが所定の値を超えたときにフォーミング厚みを規定
   値以下に抑制するように脱珪剤投入量を制御する段階
   と、を有して成ることを特徴とする高炉における脱珪剤
   投入量制御方法。
2. 【請求項２】 前記脱珪剤投入量制御を計算機により自
   動制御で行うことを特徴とする請求項１に記載の高炉に
   おける脱珪剤投入量制御方法。