JPH11514703A

JPH11514703A - 塩基性酸素炉における鋼の炭素含有量を決定し制御するための方法及び装置

Info

Publication number: JPH11514703A
Application number: JP9517315A
Authority: JP
Inventors: アロック、シャラン
Original assignee: ベスレヘム・スチール・コーポレイション
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1999-12-14
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: CA2235499C; EP0859866B1; KR19990063751A; ES2159755T3; DE69613388T2; DE69613388D1; KR100321670B1; JP3251296B2; ATE202150T1; EP0859866A1; WO1997016571A1; CA2235499A1; CN1068633C; USRE37922E1; TW331574B; AU6968396A; MX9802959A; EP1046720A1; CN1196757A; AU709663B2

Abstract

(57)【要約】塩基性酸素炉（BOF）の熱処理の吹き込み中の炭素含有％および／または一次減少炭素（FTDC）を決定するための装置は、製鋼による塵や排出ガスから遮蔽するための空気吹き出し手段を含む観測窓を有し、かつ温度調節したケースに収納した、光センサを含む。またこの装置は、熱処理の間にBOFに吹き込まれた酸素量に対応する信号を発生する手段と、プログラム式論理コントローラを含む。論理コントローラは信号発生手段からの吹き込み酸素信号、および光センサから受信した光強度信号を連続的に処理するためにプログラムされる。このプログラムは、BOFから放射された最大光強度の点からの光強度の差に基づいて、同時間内でBOFへ吹き込まれた酸素量に対して、熱処理の連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】塩基性酸素炉における鋼の炭素含有量を決定し制御するための方法及び装置発明の背景本発明は塩基性酸素炉（ＢＯＦ）における熱処理の炭素含有量を制御あるいは決定するための方法及び装置に関し、特に、炭素を０．０６％含有する低炭素鋼の塩基性酸素炉熱処理における吹き込み炭素含有量および一次減少炭素（ＦＴＤＣ）を決定するための方法に関する。平板圧延鋼製品のユーザは、良好な成形能力特性があるので低炭素鋼を求める。例えば、自動車産業では、この低炭素鋼は自動車製造の成形作業後におけるスプリングバックが無く、複雑な自動車形状を型打ち成形可能としている。これにより冶金学的に適した条件を有する製品を製造するため、製鋼メーカは塩基性酸素炉熱処理の炭素含有量を正確に管理、制御する必要がある。塩基性酸素炉製鋼プロセスでは、炭素飽和した液状鉄が種々の分量のスクラップ鉄材と共に炉容器に注がれる。酸素を高速で塩基性酸素炉内に吹き込み、溶鋼浴の表面で酸素は炭素と反応してＣＯおよびＣＯ₂を形成する。この反応が溶鋼浴内の過剰な炭素を除去し、所望の炭素含有量の最終製品を作り出す。現在の製鋼メーカで使用可能な塩基性酸素炉のプロセス制御方法が多くある。これらの制御は、気体分析装置や熱電対やロード・セル等の検出装置と組み合わせたコンピュータを利用して管理するような、洗練された予測モデルなどにより幅がある。今まで、炎光低下測定を使用する炉で炭素含有量を制御するために種々の試みが行われてきた。その試みの一例は米国特許、USP.No．3,652,262（発明者:Deni s）に示されている。この特許は塩基性酸素炉からの赤外線放射を検出する検出器を用いている。赤外線検出器からの信号を演算し、時間に対する放射強度の関数を示す曲線を作っている。この特許では、発明者はこの放射曲線と、塩基性酸素炉の排出ガスのＣＯおよびＣＯ₂の濃度を測定するため使用した第一ガス検出からの読み、及び全ガス排出を測定するため使用した第二ガス検出からの読みを使用することにより生成した脱炭曲線と比較した。そして、この２つの曲線の比較の結果、この特許の発明者は時間／放射曲線が塩基性酸素炉による製鋼操作時のリアルタイム炭素量を読みとるために有用であるとの結論を得た。しかし、この異なったグラフを比較すると、排出ガス曲線と放射曲線間に予測炭素レベルの広いばらつきが発生することが分かる。従って、この発明者は熱処理の際の炭素含有量のリアルタイムの読みとりにある程度の改良を与えたが、この特許は炎光低下測定に基づく予測炭素レベルに誤差の範囲が広いことを示している。さらに、Iron & Steel Society（鉄鋼協会）１９７７年出版のJ.H.Cox等による「BOF STEELMAKING（塩基性酸素炉による製鋼）」の第１５章の「BOF Control （塩基性酸素炉の制御）」に示された研究では、炎光強度は浴内の炭素の関数であることを教示している。しかし、また、この著者は、炎光強度測定に基づく炭素予測は、より厳しい現在の要望を満たすには十分とは言えない事を述べている。こうした考えが製鋼業界に広まって来ている。上記の著者（J.H.Cox等）は、統計学的で予測可能な制御モデルに基づいた制御方策、あるいは炭素、温度等のような変数の連続的あるいは周期的測定に基づいた高度に洗練された制御システムを使用することを製鋼メーカに勧めている。この一測定プロセスは、塩基性酸素炉熱処理の炭素含有を決定するための量／温度演算に基づいている。この量／温度演算は誤差の発生する余地を含んでおり、そうした誤差が塩基性酸素炉熱処理の過剰吹き込み、あるいは過小吹き込みを頻繁に起こすことが知られている。過剰吹き込みの場合には、種々の望ましくない化学反応が炉内で起きる。例えば、過剰吹き込み熱処理では、酸素が過剰量の炭素を消費し、不適切な低炭素レベルの鋼製品が生産されてしまう。過剰の酸素は溶融鉄とも反応し、酸化鉄を形成する。これは熱処理の鉄の収量を低下する。また、過剰吹き込みは製鋼炉を過熱し、炉の耐火性内張り材の消耗を早め、炉の寿命を縮めることになる。過小吹き込みの場合には、熱処理は炭素レベルを更に下げるために再度吹き込みを必要とすることになる。これは製造時間やコストを増大し、炉の損耗が大きくなる。この炉の損耗は、再度の吹き込みの間にスラグ内に形成する酸化鉄による。スラグ内の酸化鉄は、炉の内張り材に対するスラグの腐食性を増大する。塩基性酸素炉制御システムの別な問題は、塩基性酸素炉の熱くなった炉容器に隣接する対立環境の取り扱いである。製鋼プロセスの際に塩基性酸素炉からの輻射熱は炉に近接して設けた電子検出機器を過熱させ、制御システムを故障させてしまう。炉から放出される塵や有害排出ガスも、製鋼プロセスを制御するために使用する種々の検知装置を含む製鋼所にある装置、機器類に付着する。この塵や有害排出ガスは制御機器を汚してしまい、読み取りが不十分となり冶金学的に正確な分析が得られなくなる。発明の要約従って、本発明の目的は塩基性酸素炉の熱処理の炭素含有量を決定する方法を提供することである。また、本発明の別の目的は、約０．００４％Ｃの誤差範囲内で塩基性酸素炉熱処理の炭素含有量を決定、あるいは正確に制御することである。更に、本発明の他の目的は、塩基性酸素炉に吹き込まれた酸素量に対して塩基性酸素炉から放射される可視光線の強さの差を測定することにより、塩基性酸素炉熱処理の炭素含有量を決定、あるいは正確に制御することである。更に、また、本発明の他の目的は、製鋼プロセスにおいて生じる高温に耐性があり、塩基性酸素炉熱処理の炭素含有量を決定、および／あるいは制御する装置を提供することである。最後に、本発明の他の目的は、検知装置に塵や排出ガスが溜まらないようにする自己清浄手段を有する、塩基性酸素炉熱処理の炭素含有量を決定、および／あるいは制御する装置を提供することである。上記目的は、塩基性酸素炉から放射される可視光線の強さの低下を、製鋼による塵や排出ガスから光センサをシールドするための空気吹き出し手段を含む観測窓を有し温度調節したケースに収納した光センサで測定することにより達成できる。可視光線強度の低下は、塩基性酸素炉内に吹き込まれた酸素量に関して塩基性酸素炉から放射した光強度の最大点から、酸素吹き込みの終了まで測定する。光強度と酸素の読みは、目標の炭素含有量が熱処理の間に達成されるまで連続してリアルタイムで、吹き込み中の炭素％レベルを演算するために使用される。図面の簡単な説明図１は塩基性酸素炉熱処理の炭素含有量を決定する方法の工程を実施するために使用した望ましいシステムを示す概略図である。図２は図１の望ましいシステムに示した光センサの望ましい実施例の立面図である。図３は図２の光センサの一部分を示す拡大図である。図４はＦＴＤＣ０．０５３％を有する塩基性酸素炉熱処理を示すグラフである。図５はＦＴＤＣ０．０４５％を有する塩基性酸素炉熱処理を示すグラフである。図６はＦＴＤＣ０．０２８％を有する塩基性酸素炉熱処理を示すグラフである。図７は炎光低下測定と吹き込み酸素に基づいた、吹き込み中の炭素含有量とＦＴＤＣを決定するために使用可能な一プログラムのフローチャートである。望ましい実施例の詳細な説明添付図面を参照にして、図１は塩基性酸素炉熱処理の吹き込み中の炭素含有量％およびＦＴＤＣレベルを決定する方法の、各工程を実施するためのセンサ・システム１０の望ましい実施例を示している。本明細書を通して、「吹き込み中の炭素含有量」とは酸素吹き込み中のある点で決定したリアルタイムの炭素レベルを意味し、また「ＦＴＤＣ］は塩基性酸素炉への初めの酸素吹き込みの終了時に決定した一次減少炭素（First Turn Down Carbon）を意味する。このシステムはセンサ装置１、酸素供給部２、およびプログラム式論理コントローラ（ＰＬＣ）３から構成する。センサ装置１は、ＰＬＣで使用するのに適したレベルに光強度信号を増幅するための手段を持つ光メータ４、電源６、製鋼所の熱環境によりセンサ装置が過熱するのを防止するための冷気供給管７を含む、様々な電子部材を保持するためのケースあるいはハウジング５を有する。さらに、このセンサ装置は、ケース５の壁を貫通して伸び、光メータ４を塩基性酸素炉の炉口から放射される可視光線に露光させるための観測窓８を有する。空気吹き出し９はケースの内部に塵や排出ガスが進入するのを防止するために、開いた観測窓８から発する。空気吹き出し９は光メータ４の感光部を囲み、製鋼時の塵や排ガスから遮蔽する。センサ装置は塩基性酸素炉の炉口からの放射光に露光される時に光強度信号を発生するように構成されており、その信号は処理のためにＰＬＣに送られる。同様に、酸素供給部２は熱処理の時に吹き込まれる酸素量に対応する信号を発生する手段を含み、これらの信号も処理のためにＰＬＣに送られる。光強度信号と吹き込み酸素信号は、酸素吹き込みの際に熱処理の吹き込み中の炭素含有％を連続的に算出するためにデータを提供する。ＰＬＣはその光強度信号と酸素信号を受けて処理し、吹き込んだ酸素量に対する可視光線強度の低下に基づいたリアルタイムで連続的な吹き込み中の炭素含有％の読み取りを提供する。以後、これを「炎光低下方式」と称する。炎光低下方式に基づく吹き込み中の炭素含有％予測は、炭素約０．００４％の予測誤差を含むことが分かっている。図２、図３には、センサ装置１の望ましい実施例が示されており、ケース５はヒンジ留めされた蓋１１を有し、この蓋を開けるとケース５の内部空間１３への開口部１２ができる。ガスケット又はシール１４が開口部１２の周囲に沿って設けられ、ヒンジ付きの蓋１１が閉じられる時にガスケットは蓋１１と協力してケースの内部１３に塵や排ガスが入るのを防止する。冷気供給管７は、望ましい実施例では渦巻き管として示されており、ケースの壁を貫通して延伸して、内部１３へ冷気１５Ａを吹き込む。その冷気は内部空間１３を冷却する。また、温度計１６がケース５の壁に取り付けられている。温度計は内部空間１３内へ伸びる温度探針１７を有し、温度計が内部空間の温度の読みを提供する。内部温度の読みは冷気供給管７を調節することによりケースの内部温度を制御するために使用される。望ましい実施例では、冷気供給管は渦巻き管冷却器から構成するように示されている。しかし、内部空間１３に冷気を供給するためには、温度を調節するための手段を有する如何なる公知の空気調節装置も使用可能である。渦巻き管７は、空気１５を渦巻き室１９内へ取り入れる空気取り入れ口１８と、冷却空気１５Ａを内部空間１３内へ噴射する冷気放出口２０と、外気へ暖気１５Ｂを排出するための排気管２１から構成する。更に、渦巻き管はネジ弁４２を有する弁機構を含んでおり、ネジ弁は排気管２１の壁を貫通して伸び、内部空間１３へ噴射される冷気１５Ａの温度を調節する。冷気の温度はネジ弁４２を時計方向へ回転させることにより上昇させ、また反時計方向へ回転させることにより低下させる。これは暖気の排出流を減少したり、増大したりし、また冷気１５Ａの温度を上昇、あるいは低下させる。光メータ４はケース５の内部１３に収納される。望ましい実施例では、Davis Instruments社製のＰ４０１０２５型光メータを使用する。しかし、塩基性酸索炉の炉口から放射される可視光線強度を測定可能な光メータなら、センサ装置１と共に使用できる。Davis社製の光メータは増幅回路２３から離したセレン光電池２２を有する。この光メータ装置はケース５内で光電池２２と増幅回路２３を独立して設けることを可能とする。光電池２２は摺動可能な調節部材２４に取り付け、また増幅回路２３はケースの壁に固定した取り付け絶縁板２５に取り付ける。電線２６が光電池２２と増幅回路２３を接続し、増幅回路は光電池２２の可視光線の低下に対応した電流からの光強度信号のレベルを増大する。電力源（図示せず）は電力を電線２７を通じて光メータ４に供給し、光メータからの増幅した電気信号は電線２８を通じて図１に示したＰＬＣに送られる。電力供給は図１の６で示したように内部、あるいは、図２の外部電線２７で示したように外部に設けることもできる。図３の拡大図に示したように、摺動調節部材２４は取り付け板２９と、その取り付け板の第一端部に設けた締め付け具３３と、その締め付け具３３と反対の取り付け板の第二端部に設けたネジ機構３２とを有する。また、取り付け板２９は細長いスロット３０を複数有する。一端が取り付け板２５に固定したピン又は締め付け具３１は、各スロット３０を貫通して伸び、取り付け板２９を絶縁取り付け板２５に摺動可能に固定する。ネジ機構は絶縁取り付け板２５に固定した第一ネジ穴３４と、取り付け板２９に固定した第二ネジ穴３５を含む。一端に調節ノブ３７を有するネジ軸３６は第一、第二ネジ穴のネジ部を貫通して延伸している。ネジ軸３６は時計方向あるいは反時計方向のどちらかに回転させられると、スロット３０とピン３１間の係合の制限内で取り付け板２９を移動させる力をネジ軸３６が提供する。締め付け具３３はネジ機構３２と反対位置に設けられ、取り付け板２９に固定され、観測窓８と平行な方向に配置した背板３８を有する。また、締め付け具３３は観測窓８に隣接して配置し、固定部材４０で背板に固定した透明な前板３９を有する。光電池２２はその前板３９と背板３８の間に設けられ、固定部材４０が締められて、２枚の板の間の光電池２２を締め付けて観測窓８に平行で隣接した位置に保持する。冷気排出口２０から内部空間１３内へ噴射された冷気１５Ａはケース５の内部に冷気の流れを作り出す。冷気流は開いた観測窓８へ向かう方向へ流れ、ケース内に収納した電子部品を冷却する。冷気は開いた観測窓８に隣接した位置に設けた光電池２２を取り囲み、そして観測窓を通って外に出て空気吹き出し９を作り出す。空気吹き出し９は観測窓８を通って内部空間１３に汚れや、塵や排ガスが入るのを防止し、透明板３９や光電池２２の感光表面をクリーンな状態に維持する。しかし、空気吹き出しが光電池２２を取り囲むと説明したが、この装置は円盤形状を有する光電池に限定されないことが分かる。光電池の形状は本発明の範囲には重要ではなく、正方形、矩形、その他の形状が可能であり、空気吹き出し９により囲まれることを常に考慮すべきである。光電池が製鋼所の塵や排ガスで汚れ出すようなら、ネジ機構３２を回転させて光電池を観測窓の方向へ移動させる。これは隙間４１を縮小し、空気吹き出し９の速度を増加することになる。ネジ機構は塵や排ガスにより光電池２２の感光表面が汚されないレベルに空気吹き出し速度を増大するまで回転させる。同様に、光センサを清浄な状態に維持するため低速の空気吹き出しが必要とされるなら、ネジ機構を隙間４１を増大するのと反対方向に回転させ、空気吹き出し速度を低下させる。製鋼炉の炉口から放射される炎光の可視光線の観察が製鋼熱処理のＦＴＤＣを推定するために、長い間使用されてきた。この制御方法は通常、ベッセマー転炉と共に使用され、また、いくつかの事例では、この炎光観察は塩基性酸素炉製鋼作業で使用さてきた。しかし、過去の炎光低下方式は、塩基性酸素炉から放射した光強度の最大点から測定した光強度の低下と、光強度の最大点から酸素吹き込みの終了までに塩基性酸素炉内に吹き込んだ酸素量との相互関係を理解するには不適切であった。液状鉄に溶解した炭素が塩基性酸素炉内に吹き込まれた酸素と反応することは公知である。この反応は製鋼炉の排出ガスにＣＯとＣＯ₂を形成する。酸素吹き込みの初期部分では、吹き込み酸素は二酸化炭素より一酸化炭素の方をはるかに多く生成し、それによりＣＯが炉の排出ガスの大部分となる。排出ガス内のＣＯは炉口で後燃焼を起こし、炎を作る。吹き込みの終了近く、製鋼のために溶融浴を転回させており、溶融浴が低炭素レベルを多く含んでいる時、この炭素−酸素反応は排出ガス内のＣＯを少なく発生する。この点で、排ガスにＣＯがほとんど無いので、炉口での後燃焼炎は一定の低レベル光強度まで減少する。吹き込んだ酸素量と炎光強度の低下および塩基性酸素炉熱処理のＦＴＤＣと炎光強度の低下とを相互関係づける努力において、３００を上回る塩基性酸素炉熱処理に対する光強度（ＬＩ）が吹き込み酸素のＳＣＦの関数として測定された。これらの観察された熱処理のＦＴＤＣが以下に列挙したＤＯ₂、ＤＬＩ／ＩＬＩおよびＤＯ₂キンク（縒り）等の変量と相互関係があることが分かった。デルタ酸素（ＤＯ₂）＝最大ＬＩ点から酸素吹き込み終了まで吹き込み酸素のＳＣＦ量。炎光低下の程度（ＤＬＩ／ＩＬＩ）＝最大ＬＩから酸素吹き込み終了までの時間の、いかなる点での光強度の減少（ＤＬＩ）と、酸素吹き込み開始から最大ＬＩ点までの光強度の増加（ＩＬＩ）との比。デルタ酸素（ＤＯ₂キンク）＝ＬＩ測定におけるキンクから酸素吹き込み終了までの、ＳＣＦにおける吹き込んだ酸素の量。次に、ＦＴＤＣ変量は統計学的回帰分析を通じて相互関係づけられ、低炭素熱処理に対する吹き込み中の炭素含有％を決定するため使用可能なＦＴＤＣ等式を作り出す。これは初めにＤＯ₂、ＤＬＩ／ＩＬＩおよびＤＯ₂キンク等の変量を以下のように定義することにより計算を単純化して行った。Ｘ１＝ＤＯ₂／１００、０００Ｘ２＝ＤＬＩ／ＩＬＩ、およびＸ３＝ＤＯ₂キンク／１０、０００分析対象熱処理の各ＦＴＤＣに対する研究室段階の分析は、以下の表Ａの例で示すように測定した変量Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３と一致した。上記表Ａは数回の熱処理観測の際に決定した実際の値を列挙してあるが、表Ａに示した値は必ずしも実際の熱処理の順番で列挙するものではない。また、上記のように、Ｘ２変量は２つのＬＩ量の比、（ＤＬＩ／ＬＩ）であり、塩基性酸素炉における炎光低下の程度の一測定法である。ここで使用したＬＩ値は任意の単位で表される。Ｘ２は２つのＬＩ量の比でしかないので、ＬＩが測定される単位は炎光の強度を特性づける上での効果はない。ＬＩ測定の単位が矛盾しない限り、任意あるいは絶対のどちらかの、いかなる測定単位でも塩基性酸素炉からの放射炎光のＬＩを測定するため使用できる。Ｘ１、Ｘ２およびＸ３変量についての実際に測定した値を知ること、および実験室的分析により決定した、各熱処理に対する実際のＦＴＤＣを知るため、以下の等式が作られ、各熱処理に対してａからｋの値が算出された。等式１：上述したように、ＦＴＤＣ変量は低炭素熱処理に対する吹き込み中の炭素含有％を決定するためのＦＴＤＣ等式を作り出すため、統計学的回帰分析を通じて相互関係づけられた。上記したように、これは初めにＸ１、Ｘ２、Ｘ３変量を定義することにより行われた。熱処理１から３００に対するＦＴＤＣ、Ｘ１、Ｘ１² 、Ｘ１³、Ｘ２、Ｘ２²、Ｘ２³、Ｘ１Ｘ２、Ｘ１Ｘ２²、Ｘ１²Ｘ２およびＸ３の平方根に対する値がMicrosoft Excel Worksheet（商標）上で別々の縦列に記入された。 Microsoft Excelで提供された直線回帰プログラムは、従属変量であるＦＴＤＣと、独立変量であるＸ１からＸ３の平方根の変量で実行させられた。プログラム出力は係数ａからｋの値を特定する。例えば、ａ値は「遮断」と同じである（ａ値はＸ１、Ｘ２、Ｘ３がゼロに等しい時にＦＴＤＣと同じてある）。ｂに対する値は変量Ｘ１の係数と同じであり、ｃはＸ１²の係数と同じであり、同様に、最後の値はＸ３の平方根の係数と同じｋを示す。観測した熱処理に対する実際の算出値ａからｋを示す完全なＦＴＤＣ等式の一例は、以下に示される。等式２： FTDC=0.09993125 + 0.03013298(X1) - 0.0587246(X1²) - 0.0266337(X1³) - 0.0879685(X2)- 0.0666153(X2²)+ 0.12504982(X2³)+ 0.10246922(X1X2)- 0.2269549(X1X2²)+0.14953375(X1²X2)-0.0003159(X3の平方根) 係数ａからｋの算出値は塩基性酸素炉により変化する。一般的に、これらの値は製鋼所の条件や観測した塩基性酸素炉のタイプに影響を受ける。ある炉は炉口に残留するスカルや炉の形状特性のような条件により、別の炉より多くの可視光線を放射する。ａからｋ値も塩基性酸素炉に対する光メータの位置に影響を受ける。それ故、炎光低下方式を用いて炭素％を決定する前に各塩基性酸素炉に対するａからｋの値を決定する必要があることが分かる。算出した係数値ａからｋは図７に示されたプログラム図に基づいて書かれたプログラムに入れられる。こうして考えられる−プログラムのコードは付録Ａとして添付する。しかし、付録Ａの添付コードは図に示したプログラム図に従い書くことができる多くのコードの一例でしかない。ａからｋの算出値に基づき、また変量Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３のリアルタイム測定に基づき、図７に示されたプログラムがＦＴＤＣ等式を用いたリアルタイムの炭素％を算出する。ＦＴＤＣ等式の形は重要ではない事を認識することが大事である。この等式は炎光低下方式に基づき炭素％を決定するための本発明の工程を実行する手段にすぎない。多項式は変量Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３でＦＴＤＣの変化を説明するための一方法である。しかし、対数や、指数や、高次多項式や、それらの項の組み合わせを含んだ他の形の等式も炭素予測に使用できる。Neural Netxwarkプログラムもこの目的の炭素予測に使用できる。ＦＴＤＣ等式および図７に示したプログラムが作られた後、追加の塩基性酸素炉熱処理がそれぞれのＦＴＤＣレベルを決定するために炎光低下方式を使用して監視された。これらの熱処理は図１から図３に示したセンサ・システム１０を使用して監視した。ＰＬＣは図７に示したフローチャートによりプログラムされ、このプログラムは光センサ１から受信したＬＩ信号および酸素供給部２から受信したＯ₂信号を分析し、この追加の熱処理のＸ１、Ｘ２、Ｘ３値を決定した。ＦＴＤＣ等式を用い、次にこのプログラムは前に算出したａからｋ値および、連続したＬＩ、ＤＯ₂、ＤＯ₂キンク測定から決定したリアルタイムのＸ１、Ｘ２、Ｘ３値に基づいた吹き込み中の炭素含有％を予測した。この追加熱処理の各予測ＦＴＤＣは、化学分析を通じて研究室において決定した実際のＦＴＤＣ組成と後に対照させた。その結果、予測値は極めて正確であった事が判明した。炎光低下方式に基づいた、この酸素吹き込み中の炭素含有％の予測値についての平均的な絶対誤差は約０．００４％であり、誤差の標準偏差は約０．００６％と決定した。この予測は、約０．０５％より上のＦＴＤＣ予測の炭素含有範囲精度は低下するので、約０．０５％以下の炭素含有範囲を有する塩基性酸素炉熱処理に最適であると判定された。図４と図５のグラフに示された塩基性酸素炉熱処理例では、塩基性酸素炉から放射された光強度は最大光強度の点に到達する前に、吹き込み中の初めのおおよそ８０％に対して着実に増加することが分かる。最大ＬＩまての光強度の増大は（ＩＬＩ）で示される。リアルタイムのＬＩとＯ₂信号は、完全なＬＩ曲線をプロットし総酸素消費量を記録するために吹き込みの開始から吹き込みの終了まで連続的にＰＬＣへ送られる。時間平均したＬＩ信号を吹き込みの初め８０％に対して毎分一回の割合で送り、また吹き込みの終わり２０％の間に４秒に１回の割合で送る。ＬＩ曲線が最大光強度の点から下降する時に、ＰＬＣは吹き込み中の炭素含有量を決定するためにリアルタイムのＬＩ信号とＯ₂信号を連続的に処理し始める。再度、吹き込み炭素含有％を、ＦＴＤＣ等式に基づいた連続的なリアルタイム炭素％を上記したのと同様に算出するコンピュータ・プログラムを実行することにより決定する。予測した炭素％が約０．０５％Ｃ以下の範囲内に下降すると、予測炭素％を示す連続的な表示が吹き込みの終了になるまでオペレータに与えられる。図４と図５にプロットした２本の曲線では、製鋼浴内の炭素含有％が最終製品の目的とする炭素レベルまで低下した事をコンピュータの読出しが示すまで演算処理するＰＬＣに、リアルタイムのＯ₂信号とＬＩ信号が供給される。そして、酸素吹き込みを停止し、最終製品への連続鋳造のように後続する処理用に塩基性酸素炉で処理した鋼を杓へ注ぐ。図６に示した塩基性酸素炉熱処理の第３例はＬＩ測定におけるキンク（縒り）を通過して継続する曲線を示している。ＬＩ曲線のキンクは小さな後燃焼の炎光を示しており、塩基性酸素炉の炉口における可視光線の低レベルである。炎光の減少と低い光強度は酸素吹き込みが低下した結果であり、これは排出ガスのＣＯが少量なので塩基性酸素炉の炉口にてほぼ一定の炎光が突然観察されるレベル、つまり低レベルの光強度を有するレベルまで製鋼浴内の過剰炭素が減少することによる。すなわち、光強度の安定した低レベルは図６に示したＬＩ曲線のキンクを発生するＬＩ測定を提供する。この安定した低光強度レベル条件下で、リアルタイムのＤＯ₂キンク値をリアルタイムのＤＯ₂とＬＩ値を用いてＰＬＣにより連続的に決定し、コンピュータは以下の例で示すようにＤＬＩ／ＩＬＩ、ＤＯ₂、ＤＯ₂キンクに基づいて吹き込み中の炭素含有％を連続的に算出する。プログラムの読み出しは、製鋼浴内の炭素量％が所望の目的炭素含有量に等しい事を示す時、酸素吹き込みを停止し、最終製品への別な処理用に鋼を注ぐ。炎光低下方式を使用してプロットした３例の曲線に示されたように、最大ＬＩ点に到達した後、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の値は熱処理に酸素が吹き込まれる時に連続的に算出可能であり、また熱処理の吹き込み中の炭素含有％はＰＬＣ出力により目的の炭素含有量を予測するまでリアルタイムで決定することができる。例えば、図４において最大ＬＩの点は、酸素の約５００、０００ＳＣＦを炉内に吹き込んだ後に達する。最大Ｌ１点で、光強度は約７３０の高さから低下し、酸素吹き込みは０．０５３％の炭素を有する金属組成が得られるまで継続する。ＬＩがその最大レベル７３０から降下する時、ＰＬＣはセンサ装置１と酸素供給部２からの連続的なリアルタイムＬＩ、Ｏ₂信号を受信し、酸素吹き込みが停止するまで約０．０５％以下の炭素含有量での熱処理の開始に対して連続した吹き込み中の炭素含有％を表示する。この例では、約４５，０００ＳＣＦのＤＯ₂に対応する約４８０の光強度で０．０５３％の炭素レベルが得られる。図５では、低炭素の塩基性酸素炉のＬＩ曲線が炭素０．０４５％のＦＴＤＣを有することを示している。最大ＬＩ点は酸素の５００，０００ＳＣＦ下で約７８０に達しており、約４０，０００ＳＣＦのＤＯ₂に対応する約４００の光強度で炭素０．０４５％レベルが予測される。もう一度、酸素吹き込みの際にＬＩ信号およびＯ₂信号がＰＬＣに継続的に送られ、プログラムがＸ１、Ｘ２、Ｘ３の値を算出し、吹き込み中の炭素含有％を連続的に予測する。図６によれば、塩基性酸素炉熱処理は炭素０．０２８％のＦＴＤＣを有することを示している。この例では、酸素がＬＩ曲線に示したＤＯ₂キンクの点を過ぎて吹き込まれる。前述のように、過剰炭素が酸素により減少させられ、上記のようにほぼ一定の低い光レベルの炎光を排ガス内の少量のＣＯが突然作り出すという低い炭素レベルになる製鋼プロセスの段階でキンク（縒り）が発生する。従って、塩基性酸素炉の炉口での暗い後燃焼炎光は、ＬＩ曲線にキンクを作るＸ２変量を生成する。酸素吹き込みの制御は熱処理のＤＯ₂キンク部分により影響大である。ＰＬＣ読み出しは熱処理の吹き込み過ぎや炭素の過剰量を消費するのを防ぐように見守らなくてはならない。図６に示した熱処理は酸素３６０，０００ＳＣＦで約７１０の光強度で最大ＬＩの点に到達する。そしてＬＩ強度は約２８０の光強度のＬＩ測定でキンクに至るまで降下する。０．０２８％の炭素の鋼組成が得られることをＰＬＣが示すまで、キンクを過ぎて酸素吹き込みが続く。この例では、０．０２８％のＦＴＤＣがＳＬＩ／ＩＬＩ-１．０５、ＤＯ₂-１５５，０００ＳＣＦ、ＤＯ₂キンク＝２５，０００ＳＣＦの時に達成される。本発明は塩基性酸素炉における吹き込み中の炭素含有％とＦＴＤＣを予測する望ましい構成と方法を有するものとして説明してきたが、本発明の原理に基本的に従い、また本発明が属する業界における公知あるいは慣習的技術範囲にあるような、また、添付の請求の範囲内に入り、前述の本質的特性に適用できるような、本説明からの新たな発展を含む、他の改良、利用、そして／あるいは応用が可能であることは理解されよう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１１月１１日【補正内容】明細書本発明は、ａ）塩基性酸素炉から放射される光強度を測定することと、ｂ）上記塩基性酸素炉内へ吹き込まれる酸素の量を測定することと、ｃ）上記光強度と上記吹き込み酸素量に基づき上記熱処理の吹き込み中の炭素含有％を算出することと、ｄ）上記熱処理用の目標とする炭素含有％に等しい吹き込み中の炭素含有％を算出する時、上記塩基性酸素炉への酸素吹き込みを中断することと、ｅ）最終鋼製品への他の処理のために、上記目標炭素含有量に等しく算出した吹き込み炭素含有％を有する上記熱処理の中身を取り出すこと、よりなる方法に関し、特に炭素を０．０６％含有する低炭素鋼塩基性酸素炉熱処理における吹き込み炭素含有量および一次減少炭素（ＦＴＤＣ）を決定するための方法に関する。さらに、本発明はこの方法を実行するための装置に関する。平板圧延鋼製品のユーザは、良好な成形能力特性があるので低炭素鋼を求める。例えば、自動車産業では、この低炭素鋼は自動車製造で成形作業後のスプリングバックが無く複雑な自動車形状を型打ち成形可能としている。これは冶金学的に適した条件を有する製品を製造するために製鋼メーカが塩基性酸素炉熱処理の炭素含有量を正確に管理、制御する必要がある。塩基性酸素炉製鋼プロセスでは、炭素飽和した液状鉄が種々の分量のスクラップ鉄材と共に炉容器に注がれる。酸素を高速で塩基性酸素炉内に吹き込み、溶鋼浴の表面で酸素は炭素と反応してＣＯおよびＣＯ₂を形成する。この反応が溶鋼浴内の過剰な炭素を除去し、所望の炭素含有量の最終製品を作り出す。現在の製鋼メーカで使用可能な塩基性酸素炉のプロセス制御方法が多くある。これらの制御は、気体分析装置や熱電対やロード・セル等の検出装置と組み合わせたコンピュータを利用して管理するような、洗練された予測モデルなどにより幅がある。今まで、炎光低下測定を使用する容器内で炭素含有量を制御するために種々の試みが行われてきた。その試みの一例は米国特許、USP No．3,652,262（発明者： Denis）に示されている。この特許は塩基性酸素炉からの赤外線放射を検出する検出器を用いている。赤外線検出器からの信号を演算し、時間に対する放射強度の関数を示す曲線を作っている。この特許では、発明者はこの放射曲線と、塩基性酸素炉の排出ガスのＣＯおよびＣＯ₂の濃度を測定するため使用した第一ガス検出からの読み、及び全ガス排出を測定するため使用した第二ガス検出からの読みを使用することにより生成した脱炭曲線と比較した。そして、この２つの曲線の比較の結果、この特許の発明者は時間／放射曲線が塩基性酸素炉による製鋼操作時の瞬時炭素量を読みとるために有用であるとの結論を得た。しかし、この異なったグラフを比較すると、排出ガス曲線と放射曲線間に予測炭素レベルの広いばらつきが発生することが分かる。従って、この発明者は熱処理の際の炭素含有量の瞬時の読みとりにある程度の改良を与えたが、この特許は炎光低下測定に基づく予測炭素レベルに誤差の範囲が広いことを示している。さらに、Iron & Steel Society（鉄鋼協会）１９７７年出版のJ.H.Cox等による「BOF STEELMAKING（塩基性酸素炉による製鋼）」の第１５章の「BOF Control （塩基性酸素炉の制御）」に示された研究では、炎光強度は浴内の炭素の関数であることを教示している。しかし、また、この著者は、炎光強度測定に基づく炭素予測は、より厳しい現在の要望を満たすには十分とは言えない事を述べている。こうした考えが製鋼業界に広まって来ている。上記の著者（J.H.Cox等）は、統計学的で予測可能な制御モデルに基づいた制御方策、あるいは炭素、温度等のような変量の連続的あるいは周期的測定に基づいた高度に洗練された制御システムを使用することを製鋼メーカに勧めている。この一測定プロセスは、塩基性酸素炉熱処理の炭素含有を決定するための量／温度演算に基づいている。この量／温度演算は誤差の発生する余地を含んでおり、そうした誤差が塩基性酸素炉熱処理の過剰吹き込み、あるいは過小吹き込みを頻繁に起こすことが知られている。過剰吹き込みの場合には、種々の望ましくない化学反応が炉内で起きる。例えば、過剰吹き込み熱処理では、酸素が過剰量の炭素を消費し、不適切な低炭素レベルの鋼製品が生産されてしまう。過剰の酸素は溶融鉄とも反応し、酸化鉄を形成する。これは熱処理の鉄の収量を低下する。また、過剰吹き込みは製鋼炉を過熱し、炉の耐火性内張り材の消耗を早め、炉の寿命を縮めることになる。過小吹き込みの場合には、熱処理は炭素レベルを更に下げるために再度吹き込みを必要とすることになる。これは製造時間やコストを増大し、炉の損耗が大きくなる。この炉の損耗は、再度の吹き込みの間にスラグ内に形成する酸化鉄による。スラグ内の酸化鉄は、このスラグを炉の内張り材に対する腐食性を増大する。塩基性酸素炉制御システムの別な問題は、塩基性酸素炉の熱い容器に隣接した対立する環境の取り扱いである。製鋼プロセスの際に塩基性酸素炉からの輻射熱は炉に近接して設けた電子検出機器を過熱させ、制御システムを故障させてしまう。炉から放出される塵や有害排出ガスも、製鋼プロセスを制御するために使用する種々の検知装置を含む製鋼所にある装置、機器類に付着する。この塵や有害排出ガスは制御機器を汚してしまい、読み取りが不十分となり冶金学的に正確な分析が得られなくなる。 US-A-3,719,469は、炉口での炎光の強さを連続的に測定することにより溶鋼浴の精錬を制御する方法を開示している。特に、炎光強度は酸素吹き込みがその最終段階にあることを知らせる基準となると考えられ、浴内の炭素含有量がこの基準を認識する点での炎光強度、さらに検知した現時点での炎光強度に基づいて演算される。つまり、従来方法は製鋼浴の実際の炭素含有量を決定するために炎光強度の絶対値の比を使用する。しかし、従来方法による炭素含有量予測は塩基性酸素炉の炉口近くの金属「スカル」（金属くず）の多量の形成や、他の光源などにより炉の近くの光状態に変化があると影響を受けやすくなる。従って、本発明の目的は、塩基性酸素炉への酸素吹き込みの際に、その熱処理の炭素含有量を決定する方法で、塩基性酸素炉付近の光条件の変化による様々な影響を減少あるいは除去することにより炭素含有量決定を信頼できるようにした方法を提供することである。本発明によれば、上記目的は以下に示した工程を有する光強度測定により解決される。 i）上記酸素吹き込みの開始と、上記塩基性酸素炉から放射された最大光強度の点との光強度における増加（ＩＬＩ）を測定する工程と、 ii）上記最大光強度の点からの光強度の減少（ＤＬＩ）を連続的に測定する工程と、 iii）上記光強度と上記吹き込み酸素量とに基づき、上記熱処理の上記連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程において使用するために、連続的にＤＬＩ／ＩＬＩ比を算出する工程。上記目的は、塩基性酸素炉から放射される可視光線の強さの低下を、製鋼による塵や排出ガスから光センサをシールドするための空気吹き出し手段を含む観測窓を有する温度調節したケースに収納した、光センサで測定することにより達成できる。可視光線強度の低下は、塩基性酸素炉内に吹き込まれた酸素量に関して塩基性酸素炉から放射した光強度の最大点から、酸素吹き込みの終了まで測定する。光強度と酸素の読みは、目標の炭素含有量が熱処理の間に達成されるまで連続で、リアルタイムの吹き込み中の炭素％レベルを演算するために使用される。図面の簡単な説明図１は塩基性酸素炉熱処理の炭素含有量を決定する方法の工程を実施するために使用した望ましいシステムを示す概略図である。の光強度で０．０５３％の炭素レベルが得られる。図５では、低炭素の塩基性酸素炉のＬＩ曲線が炭素０．０４５％のＦＴＤＣを有することを示している。最大ＬＩ点は酸素の５００，０００ＳＣＦ下で約７８０に達しており、約４０，０００ＳＣＦのＤＯ₂に対応する約４００の光強度で炭素０．０４５％レベルが予測される。もう一度、酸素吹き込みの際にＬＩ信号およびＯ₂信号がＰＬＣに継続的に送られ、プログラムがＸ１、Ｘ２、Ｘ３の値を算出し、吹き込み中の炭素含有％を連続的に予測する。図６によれば、塩基性酸素炉熱処理は炭素０．０２８％のＦＴＤＣを有することを示している。この例では、酸素がＬＩ曲線に示したＤＯ₂キンクの点を過ぎて吹き込まれる。前述のように、過剰炭素が酸素により減少させられ、上記のようにほぼ一定の低い光レベルの炎光を排ガス内の少量のＣＯが突然作り出すという低い炭素レベルになる製鋼プロセスの段階でキンク（縒り）が発生する。従って、塩基性酸素炉の炉口での暗い後燃焼炎光は、ＬＩ曲線にキンクを作るＸ２変量を生成する。酸素吹き込みの制御は熱処理のＤＯ₂キンク部分により影響大である。ＰＬＣ読み出しは熱処理の吹き込み過ぎや炭素の過剰量を消費するのを防ぐように見守らなくてはならない。図６に示した熱処理は酸素３６０，０００ＳＣＦで約７１０の光強度で最大ＬＩの点に到達する。そしてＬＩ強度は約２８０の光強度のＬＩ測定でキンクに至るまで降下する。０．０２８％の炭素の鋼組成が得られることをＰＬＣが示すまで、キンクを過ぎて酸素吹き込みが続く。この例では、０．０２８％のＦＴＤＣがＳＬＩ／ＩＬＩ＝１．０５、ＤＯ₂＝１５５，０００ＳＣＦ、ＤＯ₂キンク＝２５，０００ＳＣＦの時に達成される。請求の範囲１．ａ）塩基性酸素炉から放射される光強度を測定する工程と、ｂ）上記塩基性酸素炉内へ吹き込まれる酸素の量を測定する工程と、ｃ）上記光強度と上記吹き込み酸素量に基づき上記熱処理の吹き込み中の炭素含有％を算出する工程と、ｄ）上記熱処理用の目標とする炭素含有％に等しい吹き込み中の炭素含有％を算出する時、上記塩基性酸素炉への酸素吹き込みを中断する工程と、ｅ）最終鋼製品への他の処理のために、上記目標炭素含有量に等しく算出した吹き込み炭素含有％を有する上記熱処理の中身を取り出す工程と、を有する塩基性酸素炉へ酸素吹き込みをしながらの熱処理の炭素含有量を決定する方法において、上記光強度を測定する工程は、 i）上記酸素吹き込みの開始と、上記塩基性酸素炉から放射された最大光強度の点との光強度における増加（ＩＬＩ）を測定する工程と、 ii）上記最大光強度の点からの光強度の減少（ＤＬＩ）を連続的に測定する工程と、 iii）上記光強度と上記吹き込み酸素量とに基づき、上記熱処理の上記連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程において使用するために、連続的にＤＬＩ／ＩＬＩ比を算出する工程と、を有することを特徴とする炭素含有量を決定する方法。２．上記ＤＬＩ／ＩＬＩ比は、上記光強度と上記吹き込み酸素量に基づき、上記熱処理の連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程で目標炭素含有量が算出されるまで連続的に計算されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。３．上記ＤＬＩ／ＩＬＩ比は、上記酸素吹き込みが停止されるまで連続的に計算されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。４．上記塩基性酸素炉へ吹き込む酸素量を測定する工程は、上記塩基性酸素炉から放射された最大光強度の点から吹き込まれた酸素量を連続的に算出することと、上記熱処理の吹き込み中の炭素含有％が上記ＤＬＩ／ＩＬＩ変量と上記ＤＯ₂ に基づき算出されることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方法。５．上記ＤＯ₂は、上記光強度と上記吹き込み酸素量に基づき、上記熱処理の連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程で目標の炭素含有量が算出されるまで連続的に測定されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。６．上記ＤＯ₂は上記酸素吹き込みが中断されるまで連続的に測定されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。７．上記酸素吹き込みが中断されるまで上記光強度測定におけるキンクから吹き込み酸素量（ＤＯ₂キンク）を測定する工程を更に含み、上記熱処理の吹き込み中の炭素含有％は上記ＤＬＩ／ＩＬＩ変量、上記ＤＯ₂変量、上記ＤＯ₂キンク変量に基づき算出されることを特徴とする、請求項４乃至６のいずれかに記載の方法。８．ａ）塩基性酸素炉から放射される可視光線強度（ＬＩ）を測定するためのセンサを少なくとも１つ設ける工程と、ｂ）該酸素吹き込みの開始と最大ＬＩの点との間で上記少なくとも１つのセンサにより該ＬＩを測定し、光強度の増加（ＩＬＩ）を示す少なくとも１つの値を算出するため、該少なくとも１つのセンサはプログラム式論理コントローラ（ＰＬＣ）に使用するための少なくとも２つのＬＩ信号を発生する工程と、ｃ）上記少なくとも１つのセンサを用いて、上記最大ＬＩの点と上記酸素吹き込みの終了の間で連続したＬＩ測定をし、光強度の減少（ＤＬＩ）に対する連続したリアルタイムの値を算出するため、該少なくとも１つのセンサは上記ＰＬＣに使用するための連続したリアルタイムＬＩ信号を発生する工程と、ｄ）上記ＰＬＣで使用するため、上記最大ＬＩの点と上記酸素吹き込みの終了の間で吹き込み酸素の量（ＤＯ₂）を示す連続したリアルタイムのＯ₂信号を発生する工程と、ｅ）上記少なくとも１つのＩＬＩ値と、上記連続したリアルタイムＤＬＩ値と、上記連続したリアルタイムＤＯ₂量に基づき、上記熱処理の連続した吹き込み中の炭素含有％を予測する工程と、を有する上記請求項のいずれかに記載の方法。９．約０．０５％以下の炭素含有範囲で開始する連続した予測吹き込み中の炭素含有％を表示する工程を、さらに含む上記請求項のいずれかに記載の方法。１０．塩基性酸素炉へ吹き込まれた酸素量を示すリアルタイムな信号を発生する手段と、酸素吹き込み中に塩基性酸素炉から放射された可視光線を示すリアルタイムな信号を発生する手段と、吹き込み酸素量信号と光強度信号に基づき塩基性酸素炉内の吹き込み中の炭素含有％を算出する手段とよりなる、塩基性酸素炉内の吹き込み中の炭素含有％を決定するための装置において、上記算出手段は、ａ）酸素吹き込みの開始と最大光強度の点間の上記可視光線の増加を示す少なくとも１つの値（ＩＬＩ）と、上記最大可視光線強度の点と上記酸素吹き込みの終了との間の上記可視光線強度の連続した差を示す連続リアルタイム値（ＤＬＩ）、からなるＤＬＩ／ＩＬＩ比と、ｂ）上記最大可視光線強度の点と上記酸素吹き込みの終了との間での吹き込み酸素量を示す連続したリアルタイムＤＯ₂値と、に基づき吹き込み中の炭素含有％を算出するようにしたことを特徴とする装置。１１．上記算出手段は、塩基性酸素炉から放射された可視光線を示す上記リアルタイム信号におけるキンクと上記酸素吹き込みの終了との間で吹き込んだ酸素量を示す連続したリアルタイムＤＯ₂キンク値に、さらに基づき吹き込み中の炭素含有％を算出するようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の装置。１２．可視光線を示す信号を発生するための手段を有する光センサを収納するための内部空間を有するハウジングと、上記内部空間と通じる冷気供給部と、塩基性酸素炉から放射された光に上記光センサを露光させるため、上記ハウジングの壁を貫通して伸びる観測窓と、上記内部空間に外部の汚染物質が侵入するのを防止するために上記観測窓を通じて、ある速度で流れる空気吹き出しと、上記空気吹き出しの速度を調節するための調節手段とを含む光メータを、更に有することを特徴とする請求項１０あるいは１１に記載の装置。１３．上記空気吹き出しは上記光センサを囲むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。１４．上記調節手段は、上記観測窓を通って流れる上記空気吹き出しの速度を調節するため該観測窓に接離調節可能であることを特徴とする、請求項１２あるいは１３に記載の装置。１５．上記調節手段は、ａ）上記観測窓に接離移動するように上記ハウジングの壁に摺動可能に固定した取り付け板と、ｂ）上記観測窓に隣接して上記取り付け板の第一端部に固定し、上記光センサの感光部を上記観測窓に平行に保持するようにした締め付け具と、ｃ）上記第一端部に反対の上記取り付け板の第二端部に固定され、該取り付け板を上記観測窓に接離するように移動するための力を提供するために上記ハウジングにも固定させたネジ手段と、よりなることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の装置。１６．上記内部空間とつながった冷気供給部の温度を調節するための手段を含むことを特徴とする、請求項１２乃至１５のいずれかに記載の装置。【手続補正書】【提出日】１９９９年３月１９日【補正内容】 (1) 別紙の通り (2) 第３ａ頁第５行目の「可視光線」を「炎光」と補正する。第３ａ頁第８行目の「可視光線」を「炎光」と補正する。第１３頁第２１行目の「ＳＬＩ」を「ＤＬＩ」と補正する。請求の範囲１．塩基性酸素炉へ酸素吹き込みをしながらの熱処理の炭素含有量を決定する方法において、ａ）前記塩基性酸素炉から放射される炎光強度を測定する工程と、ｂ）前記塩基性酸素炉内へ吹き込まれる酸素の量を測定する工程と、ｃ）前記炎光強度と前記吹き込み酸素量に基づき前記熱処理の吹き込み柱の炭素含有％を算出する工程と、ｄ）前記熱処理用の目標とする炭素含有％に等しい吹き込み中の炭素含有％が算出されたとき、前記塩基性酸素炉への酸素吹き込みを中断する工程と、ｅ）最終鋼製品への他の処理のために、前記目標炭素含有量に等しく算出された吹き込み中の炭素含有％を有する前記熱処理の中味を取り出す工程とを有し、上記炎光強度を測定する工程は、 i)前記酸素吹き込みの開始点と、前記塩基性酸素炉から放射された最大炎光強度までの炎光強度における増加(ＩＬＩ)を測定する工程と、 ii)前記最大炎光強度からの炎光強度の減少(ＤＬＩ)を連続的に測定する工程と、 iii)前記炎光強度と前記吹き込み酸素量とに基づき、前記熱処理の前記連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程において使用するために、連続的に無次元値または規格化値であるＤＬＩ/ＩＬＩ比を計算する工程とを含むことを特徴とする熱処理の炭素含有量を決定する方法。２．前記ＤＬＩ／ＩＬＩ比は、前記炎光強度と前記吹き込み酸素量に基づき、前記熱処理の連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程で目標炭素含有量が算出されるまで連続的に計算されることを特徴とする請求項１に記載の方法。３．前記ＤＬＩ／ＩＬＩ比は、前記酸素吹き込みが停止されるまで連続的に計算されることを特徴とする請求項１に記載の方法。４．前記塩基性酸素炉へ吹き込む酸素量を測定する工程は、前記塩基性酸素炉から放射された最大炎光強度の点から吹き込まれた酸素量（ＤＯ₂）を連続的に算出することと、前記熱処理の吹き込み中の炭素含有％が前記ＤＬｌ／ＩＬｌ変量と上記ＤＯ₂変量に基づき算出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。５．前記ＤＯ₂は、前記炎光強度と前記吹き込み酸素量に基づき、前記熱処理の連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程で目標の炭素含有量が算出されるまで連続的に測定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。６．前記ＤＯ₂は、前記酸素吹き込みが中断されるまで連続的に測定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。７．前記酸素吹き込みが中断されるまで前記炎光強度測定におけるキンクから吹き込み酸素量（ＤＯ₂キンク）を測定する工程を更に含み、前記熱処理の吹き込み中の炭素含有％は前記ＤＬＩ／ＩＬＩ変量、前記ＤＯ₂変量、前記ＤＯ₂キンク変量に基づき算出されることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の方法。８．ａ）塩基性酸素炉から放射される炎光強度（Ｌｌ）を測定するためのセンサを少なくとも１つ設ける工程と、ｂ）該酸素吹き込みの開始と最大ＬＩの点との間で前記少なくとも１つのセンサにより該ＬＩを測定し、炎光強度の増加（ＩＬＩ）を示す少なくとも１つの値を算出するため、該少なくとも１つのセンサはプログラム式論理コントローラ（ＰＬＣ）に使用するための少なくとも２つのＬＩ信号を発生する工程と、ｃ）前記少なくとも１つのセンサを用いて、前記最大ＬＩの点と前記酸素吹き込みの終了の間で連続したＬＩ測定をし、炎光強度の減少（ＤＬＩ）に対する連続したリアルタイムの値を算出するため、該少なくとも１つのセンサは前記ＰＬＣに使用するための連続したリアルタイムＬＩ信号を発生する工程と、ｄ）前記ＰＬＣで使用するため、前記最大ＬＩの点と前記酸素吹き込みの終了の間で吹き込み酸素の量（ＤＯ₂）を示す連続したリアルタイムのＯ₂信号を発生する工程と、ｅ）前記少なくとも１つのＩＬＩ値と、前記連続したリアルタイムＤＬＩ値と、前記連続したリアルタイムＤＯ₂量に基づき、前記熱処理の連続した吹き込み中の炭素含有％を予測する工程とを有する請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。９．約０．０５％以下の炭素含有範囲で開始する連続した予測吹き込み中の炭素含有％を表示する工程を、さらに含む請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。１０．塩基性酸素炉へ吹き込まれた酸素量を示すリアルタイムな信号を発生する手段と、酸素吹き込み中に塩基性酸素炉から放射された炎光強度を示すリアルタイムな信号を発生する手段と、吹き込み酸素量信号と炎光強度信号に基づき塩基性酸素炉内の吹き込み中の炭素含有％を算出する手段とを有する塩基性酸素炉内の吹き込み中の炭素含有％を決定するための装置において、前記算出手段は、ａ）酸素吹き込みの開始と最大炎光強度の点間の前記炎光強度の増加を示す少なくとも１つの値（ＩＬＩ）、及び、前記最大炎光強度の点と前記酸素吹き込みの終了との間の前記炎光強度の連続した差を示す連続リアルタイム値（ＤＬｌ）とから得られる、無次元値または規格化値であるＤＬＩ／ＩＬＩ比と、ｂ）前記最大炎光強度の点と前記酸素吹き込みの終了との間での吹き込み酸素量を示す連続したリアルタイムＤＯ₂値とに基づき吹き込み中の炭素含有％を算出するようにしたことを特徴とする装置。１１．前記算出手段は、塩基性酸素炉から放射された炎光強度を示す前記リアルタイム信号におけるキンクと前記酸素吹き込みの終了との間で吹き込んだ酸素量を示す連続したリアルタイムＤＯ₂キンク値に、さらに基づき吹き込み中の炭素含有％を算出するようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の装置。１２．炎光強度を示す信号を発生するための手段を有する光センサを収納するための内部空間を有するハウジングと、前記内部空間と通じる冷気供給部と、塩基性酸素炉から放射された炎光に前記光センサを露光させるため、前記ハウジングの壁を貫通して延びる観測窓と、前記内部空間に外部の汚染物質が侵入するのを防止するために前記観測窓を通じて、ある速度で流れる空気吹き出しと、前記空気吹き出しの速度を調節するための調節手段とを含む光メータを、さらに有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。１３．前記空気吹き出しは前記光センサを囲むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。１４．前記調節手段は、前記観測窓を通って流れる前記空気吹き出しの速度を調節するため該観測窓に接離調節可能であることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の装置。１５．前記調節手段は、ａ）前記観測窓に接離移動するように前記ハウジングの壁に摺動可能に固定した取り付け板と、ｂ）前記観測窓に隣接して前記取り付け板の第一端部に固定し、前記光センサの感光部を前記観測窓に平行に保持するようにした締め付け具と、ｃ）前記第一端部に反対の前記取り付け板の第二端部に固定され、該取り付け板を前記観測窓に接離するように移動するための力を提供するために前記ハウジングにも固定させたネジ手段と、よりなることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の装置。１６．前記内部空間とつながった冷気供給部の温度を調節するための手段を含むことを特徴とする、請求項１２乃至１５のいずれかに記載の装置。

Claims

【特許請求の範囲】１．ａ）塩基性酸素炉から放射される光強度を測定することと、ｂ）上記塩基性酸素炉内へ吹き込まれる酸素の量を測定することと、ｃ）上記光強度と上記吹き込み酸素量に基づき上記塩基性酸素炉の熱処理の連続した吹き込み中の炭素含有％を算出することと、ｅ）上記熱処理用の目標とする炭素含有％に等しい吹き込み中の炭素含有％を算出する時、上記塩基性酸素炉への酸素吹き込みを中断することと、ｆ）最終鋼製品への他の処理のために、上記目標炭素含有量に等しく算出した吹き込み炭素含有％を有する上記熱処理の中身を取り出すこと、を有する塩基性酸素炉への酸素吹き込みの際の熱処理の炭素含有量を決定する方法。２．上記光強度を測定する工程は、ａ）上記酸素吹き込みの開始と、上記塩基性酸素炉から放射された最大光強度の点との光強度における増加（ＩＬＩ）を測定することと、ｂ）上記最大光強度の点からの光強度の減少（ＤＬＩ）を連続的に測定することと、ｃ）上記光強度と上記吹き込み酸素量とに基づき、上記熱処理の上記連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程において使用するために、連続的にＤＬＩ／ＩＬＩ比を算出する工程とを有する、請求項１に記載の方法。３．上記ＤＬＩ／ＩＬＩ比は、上記光強度と上記吹き込み酸素量に基づき、上記熱処理の連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程で目標炭素含有量が算出されるまで連続的に計算されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。４．上記ＤＬＩ／ＩＬＩ比は、上記酸素吹き込みが停止されるまで連続的に計算されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。５．上記塩基性酸素炉へ吹き込む酸素量を測定する工程は、上記塩基性酸素炉から放射された最大光強度の点から吹き込まれ、上記光強度と上記吹き込み酸素量に基づき、上記熱処理の連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程で使用される酸素の量（ＤＯ₂）を連続的に測定することを含む、請求項１に記載の方法。６．上記ＤＯ₂は、上記光強度と上記吹き込み酸素量に基づき、上記熱処理の連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程で目標の炭素含有量が算出されるまで連続的に測定されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。７．上記ＤＯ₂は上記酸素吹き込みが中断されるまで連続的に測定されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。８．上記酸素吹き込みが中断されるまで上記光強度測定におけるキンクから吹き込み酸素量（ＤＯ₂キンク）を測定する工程を更に含み、該ＤＯ₂キンクは上記光強度と上記吹き込み酸素量に基づき、上記熱処理の連続的な吹き込み中の炭素含有％を算出する工程で使用されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。９．ａ）塩基性酸素炉から放射される光強度の酸素吹き込みの開始と最大光強度の点との増加（ＩＬＩ）を測定することと、ｂ）上記最大光強度の点と上記酸素吹き込みの終了との間の任意の時点で光強度の差（ＤＬＩ）を測定することと、ｃ）上記最大光強度の点と上記酸素吹き込みの終了との間の任意の時点で吹き込み酸素量（ＤＯ₂）を測定することと、ｃ）上記ＤＬＩ測定と上記ＩＬＩ測定からＤＬＩ／ＩＬＩ変量を決定することと、ｄ）上記ＤＯ₂測定からＤＯ₂変量を決定することと、ｄ）上記ＤＬＩ／ＩＬＩ変量と上記ＤＯ₂変量に基づき上記熱処理の吹き込み中の炭素含有％を算出することと、ｅ）上記熱処理用の目標とする炭素含有％に等しい吹き込み中の炭素含有％を算出する時、上記酸素吹き込みを中断することと、ｆ）最終鋼製品への他の処理のために、上記目標炭素含有量に等しく算出した吹き込み炭素含有％を有する上記熱処理の中身を取り出すこと、を有する塩基性酸素炉への酸素吹き込みの際の熱処理の炭素含有量を決定する方法。１０．ａ）上記ＤＬＩ測定におけるキンクと上記酸素吹き込みの終了との間の任意の時点での吹き込み酸素の量（ＤＯ₂キンク）を測定する工程と、ｂ）上記ＤＯ₂キンク測定からＤＯ₂キンク変量を決定する工程と、ｃ）上記ＤＬＩ／ＩＬＩ変量、ＤＯ₂変量、ＤＯ₂キンク変量に基づき上記熱処理の吹き込み中の炭素含有％を算出する工程とを、更に有する請求項９に記載の方法。１１．上記吹き込み中の炭素含有％は連続的に算出されることを特徴とする請求項９に記載の方法。１２．上記吹き込み中の炭素含有％は連続的に算出されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。１３．ａ）塩基性酸素炉から放射される可視光線強度（ＬＩ）を測定するためのセンサを少なくとも１つ設けることと、ｂ）該酸素吹き込みの開始と最大ＬＩの点との間で上記少なくとも１つのセンサにより該ＬＩを測定し、光強度の増加（ＩＬＩ）を示す少なくとも１つの値を算出するため、該少なくとも１つのセンサはＰＬＣに使用するための少なくとも２つのＬＩ信号を発生することと、ｃ）上記少なくとも１つのセンサを用いて、上記最大ＬＩの点と上記酸素吹き込みの終了の間で連続したＬＩ測定をし、光強度の減少（ＤＬＩ）に対する連続したリアルタイムの値を算出するため、該少なくとも１つのセンサは上記ＰＬＣに使用するための連続したリアルタイムＬＩ信号を発生することと、ｄ）上記ＰＬＣで使用するため、上記最大ＬＩの点と上記酸素吹き込みの終了の間で吹き込み酸素の量（ＤＯ₂）を示す連続したリアルタイムのＯ₂信号を発生することと、ｅ）上記少なくとも１つのＩＬＩ値と、上記連続したリアルタイムＤＬＩ値と、上記連続したリアルタイムＤＯ₂量に基づき、上記熱処理の連続した吹き込み中の炭素含有％を予測することと、ｆ）吹き込み中の炭素含有％が目標炭素値に等しいと予測された時に上記酸素吹き込みを中断することと、ｇ）最終鋼製品への他の処理のために、上記目標炭素含有量に等しいと予測した上記吹き込み炭素含有％を有する上記熱処理の中身を取り出すこと、を有する塩基性酸素炉への酸素吹き込みの際の熱処理の炭素含有量を決定する方法。１４．上記ＰＬＣで使用するために、上記ＬＩ測定におけるキンクと上記酸素吹き込みの終了との間の吹き込み酸素量（ＤＯ₂キンク）を示す連続したリアルタイムＯ₂信号を発生する別の工程を含む、請求項１３に記載の方法。１５．上記吹き込み中の炭素含有％は、少なくとも１つのＩＬＩ値、上記連続したリアルタイムＤＬＩ値、上記連続したリアルタイムＤＯ₂量、上記連続したリアルタイムＤＯ₂キンク量等に基づき予測されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。１６．上記吹き込み中の炭素含有％は、連続したリアルタイムＤＬＩ／ＩＬＩ比と上記連続したリアルタイムＤＯ₂量に基づき算出されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。１７．上記吹き込み中の炭素含有％は、連続したリアルタイムＤＬＩ／ＩＬＩ比と、上記連続したリアルタイムＤＯ₂量と、上記連続したリアルタイムＤＯ₂キンク量に基づき算出されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。１８．約０．０５％以下の炭素含有範囲で開始する連続した予測吹き込み中の炭素含有％を表示する工程を、さらに含む請求項１３に記載の方法。１９．ａ）塩基性酸素炉へ吹き込まれた酸素量を示すリアルタイムな信号を発生する手段と、ｂ）酸素吹き込み中に塩基性酸素炉から放射された可視光線を示すリアルタイムな信号を発生する手段と、ｃ）吹き込み酸素量信号と光強度信号に基づき塩基性酸素炉内の吹き込み中の炭素含有％を算出する手段とよりなる、塩基性酸素炉内の吹き込み中の炭素含有％を決定するための装置。２０．ａ）i)酸素吹き込みの開始と最大光強度の点間の上記可視光線の増加を示す少なくとも１つの値（ＩＬＩ）と、 ii)上記最大可視光線強度の点と上記酸素吹き込みの終了との間の上記可視光線強度の連続した差を示す連続リアルタイム値（ＤＬＩ）、からなるＤＬＩ／ＩＬＩ比と、ｂ）上記最大可視光線強度の点と、上記酸素吹き込みの終了との間での吹き込み酸素量を示す連続したリアルタイムＤＯ₂値とに基づき、吹き込み中の炭素含有％を算出する手段を含む請求項１９に記載の装置。２１．ａ）i)酸素吹き込みの開始と最大光強度の点の間の上記可視光線の増加を示す少なくとも１つの値（ＩＬＩ）と、 ii)上記最大可視光線強度の点と上記酸素吹き込みの終了との間の上記可視光線強度の連続した差を示す連続リアルタイム値（ＤＬＩ）、からなるＤＬＩ／ＩＬＩ比と、ｂ）上記最大可視光線強度の点と上記酸素吹き込みの終了との間での吹き込み酸素量を示す連続したリアルタイムＤＯ₂値と、ｃ）塩基性酸素炉から放射された可視光線を示す上記リアルタイム信号におけるキンクと上記酸素吹き込みの終了との間で吹き込んだ酸素量を示す連続したリアルタイムＤＯ₂キンク値、に基づき吹き込み中の炭素含有％を算出する手段を含む請求項２０に記載の装置。２２．ａ）i)可視光線を示す信号を発生するための手段を有する光センサを収納するための内部空間を有するハウジングと、 ii)上記内部空間と通じる冷気供給部と、 iii)塩基性酸素炉から放射された光に上記光センサを露光させるため、上記ハウジングの壁を貫通して伸びる観測窓と、 iiii)上記内部空間に外部の汚染物質が侵入するのを防止するために上記観測窓を通じてある速度で流れる空気吹き出しと、 iiiii)上記空気吹き出しの速度を調節するための調節手段とを含む光メータと、ｂ）上記塩基性酸素炉に吹き込まれた酸素を示す信号を測定し発生する手段と、ｃ）上記吹き込み酸素信号と上記光メータから受信した可視光線信号に基づき吹き込み中の炭素含有％を算出するための手段を有するＰＬＣとよりなる、塩基性酸素炉に酸素を吹き込む際の熱処理の炭素含有量を決定するための装置。２３．ａ）光強度信号を発生可能な光センサを収納するための内部空間を有するハウジングと、ｂ）上記内部空間につながる冷気供給部と、ｃ）塩基性酸素炉から放射した光に上記光センサを露光するため上記ハウジングの壁を貫通して伸びる観測窓と、ｄ）上記内部空間に外部の汚染物質が侵入するのを防止するために上記観測窓を通じてある速度で流れる空気吹き出しと、ｅ）上記空気吹き出しの速度を調節するための調節手段と、よりなる光メータ。２４．上記空気吹き出しは上記光センサを囲むことを特徴とする、請求項２３に記載の装置。２５．上記調節手段は、上記観測窓を通って流れる上記空気吹き出しの速度を調節するため該観測窓に接離調節可能であることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。２６．上記調節手段は、ａ）上記観測窓に接離移動するように上記ハウジングの壁に摺動可能に固定した取り付け板と、ｂ）上記観測窓に隣接して上記取り付け板の第一端部に固定し、上記光センサの感光部を上記観測窓に平行に保持するようにした締め付け具と、ｃ）上記第一端部に反対の上記取り付け板の第二端部に固定され、該取り付け板を上記観測窓に接離するように移動するための力を提供するために上記ハウジングにも固定させたネジ手段と、よりなることを特徴とする請求項２３に記載の装置。２７．上記内部空間とつながった冷気供給部の温度を調節するための手段を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の装置。