JPH1183330A - Melting progress evaluation method for arc melting furnace - Google Patents

Melting progress evaluation method for arc melting furnace

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Publication number
JPH1183330A
JPH1183330A JP23978097A JP23978097A JPH1183330A JP H1183330 A JPH1183330 A JP H1183330A JP 23978097 A JP23978097 A JP 23978097A JP 23978097 A JP23978097 A JP 23978097A JP H1183330 A JPH1183330 A JP H1183330A
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JP
Japan
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melting
arc
furnace
vibration
progress
Prior art date
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Pending
Application number
JP23978097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidehiko Yato
秀彦 矢戸
Norio Ao
範夫 青
Takahito Matsuo
貴人 松尾
Ken Tanio
憲 谷尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1183330A publication Critical patent/JPH1183330A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4673Measuring and sampling devices

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate accurately the melting progress of raw materials with which an arc melting furnace is charged. SOLUTION: In this melting progress evaluation method for an arc melting furnace, oscillation sensors 1 are mounted on a furnace shell 12 at a plurality of places different in height, respectively, in order to detect respective oscillations generated from an arc 15, which works as a heat source, and transmitted to respective parts of the furnace shell 12. A detection signal from each of the plural sensors 1 is converted into a measured oscillation level by a measuring means consisting of an amplifier 2, a filter 3 and an oscillation measuring instrument 4, respectively. A low range transition of each of the plural measured oscillation levels is compared with one another and judged by a progress evaluation unit 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄スクラップ、直
接還元鉄等の冷鉄源を溶解し、溶鋼を製造するアーク炉
において、炉内の冷鉄源の溶解の進捗を評価する方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for evaluating the progress of melting of a cold iron source in an arc furnace for producing molten steel by melting a cold iron source such as iron scrap and direct reduced iron. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、資源および環境問題から発生量の
多い鉄鋼スクラップをアーク炉を用いて溶解するプロセ
スが増えている。アーク炉では、スクラップの溶解に多
くの電力を消費するため、炉内の状況を把握して、状況
に適した電圧や電流の設定に切換え、電力の利用効率を
向上させることが望まれている。従来の一般的なアーク
溶解炉の溶解進捗検出方法としては、スクラップ溶解の
推移を複数個のスクラップ溶解フェーズの推移としてモ
デリングし、それらフェーズ毎に適切と思われる電圧、
電流をあらかじめ電力投入パタンとして設定しておき、
このパタンに従って電力投入を行っていた。
2. Description of the Related Art In recent years, an increasing number of processes for melting steel scrap generated by an arc furnace have been increasing due to resource and environmental problems. In an arc furnace, since a large amount of electric power is consumed to dissolve scrap, it is desired to grasp the conditions inside the furnace, switch to a setting of a voltage and a current suitable for the conditions, and improve the power use efficiency. . As a method for detecting the melting progress of a conventional general arc melting furnace, the transition of scrap melting is modeled as a transition of a plurality of scrap melting phases, and a voltage, which is considered appropriate for each of these phases,
Set the current as a power input pattern in advance,
Power was supplied according to this pattern.

【0003】例えば典型的な電力投入パタンでは、以下
の3つのフェーズを順に経てスクラップ溶解が終了す
る。 第1のフェーズ(スクラップボーリング) ここで、スクラップボーリングとは、炉内に装入された
スクラップを溶かし始めた最初の状態を言い、アークが
下のスクラップを溶かし、電極が下降して行く状態であ
る。このスクラップ溶解最初期には、熱効率と炉蓋の設
備的保護の観点から、低電圧とする。 第2のフェーズ(最大電力投入) かまくら溶解とか主溶解とも言われ、周囲がスクラップ
に覆われている状況なので、電力投入効率も良く、最大
電力とする。 第3のフェーズ(フラットバスへの移行) 炉内のスクラップのかなりの部分が溶解した状態であ
り、アークによる高温雰囲気はスクラップ溶解に寄与せ
ずに炉外に吸われていくので、低電圧、高電流とする。
For example, in a typical power input pattern, scrap melting ends in the following three phases in order. First phase (scrap boring) Here, scrap boring refers to the first state in which the scrap loaded in the furnace has begun to melt, in which the arc melts the lower scrap and the electrode descends. is there. In the first stage of the scrap melting, the voltage is set low from the viewpoint of thermal efficiency and facility protection of the furnace lid. Second phase (maximum power input) Also called kamakura melting or main melting, since the surroundings are covered with scrap, the power input efficiency is good and the maximum power is set. Third phase (transition to flat bath) A considerable part of the scrap in the furnace is in a molten state, and the high-temperature atmosphere by the arc is sucked out of the furnace without contributing to the melting of the scrap. High current.

【0004】これらのフェーズは、投入エネルギー量
(投入電力量、投入酸素量)があらかじめ決められた所
定量に達したところで切換えられる。そしてパタンに設
定されているフェーズ毎の設定電力や切換えの投入エネ
ルギー量をチューニングしたり、またパタンを複数個持
ち、装入スクラップに応じて適用するパタンを変える等
を試行していくことによって、スクラップ溶解の電力投
入効率を高めていくというのが従来の電力の利用効率向
上の手法である。
[0004] These phases are switched when the input energy amount (input power amount, input oxygen amount) reaches a predetermined amount. And by tuning the set power for each phase set in the pattern and the input energy amount of switching, and also having multiple patterns and trying to change the applied pattern according to the loaded scrap, etc. Increasing the power input efficiency of scrap melting is a conventional method of improving power use efficiency.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
方法では以下の問題があった。スクラップ溶解は上記に
述べた平均的定性モデルに大まかに従って推移してい
き、そして電力投入パタン制御はその定性モデルに従っ
ている。しかし個別のスクラップ溶解は、そのモデルに
完全に一致するのではなく大まかに一致しているだけ
で、スクラップの形状、質、配合、炉内での積まれ方が
異なれば、溶解の推移も異なってくる。溶解フェーズの
切換えタイミングも、あるスクラップ溶解では適切であ
っても、別のスクラップ溶解では不適切ということもあ
る。従って一律同じ電力投入パタンで制御しても、個別
のスクラップ溶解の電力投入に無駄が生じるのは不可避
である。これは電力投入パタン制御が平均的、統計的な
モデルに従ったオープンルームであることに起因してお
り、炉況を推定できるセンサを検出端としたフィードバ
ック機構を備えた制御系を構築することができれば、炉
況に応じて電力を切換えることができ、個別のスクラッ
プ溶解に最適な電力投入制御を行うことができる。
However, these conventional methods have the following problems. Scrap dissolution generally follows the average qualitative model described above, and power-up pattern control follows that qualitative model. However, the individual scrap melting does not completely match the model, but only roughly matches it.If the scrap is different in shape, quality, compounding, and how it is loaded in the furnace, the melting process will be different. Come. The timing of switching the melting phases may be appropriate for one scrap melting but inappropriate for another scrap melting. Therefore, even if control is performed using the same power input pattern, it is inevitable that the power input for individual scrap melting wastes. This is due to the fact that the power input pattern control is an open room according to an average and statistical model, and a control system with a feedback mechanism with a sensor that can estimate the furnace condition at the detection end must be constructed. If it is possible, the power can be switched according to the furnace condition, and the optimum power input control for individual scrap melting can be performed.

【0006】このアーク炉の炉況を推定するためのセン
サを設けた従来技術の参考文献としは、例えば特公昭5
5−17313号公報「溶解状況の検出できるアーク
炉」(以下参考文献1という)がある。上記参考文献1
は、スクラップ溶解時のアーク放電音を炉体に設置した
マイクなどの音波変換器により電流変換し、オシロスコ
ープ等の音波分析器を用い波形分析し、この音波波形の
推移を分析した結果に基づきアーク炉制御を行うもので
ある。しかしこのアーク放電音による方法は、アーク柱
の届かない炉壁部位の装入原料の溶解状況とアーク放電
音との関連がなく、この部位の装入原料の溶解状況を検
出することはできなかった。
The prior art references provided with a sensor for estimating the condition of the arc furnace include, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 5
JP-A-5-17313 entitled "Arc furnace capable of detecting the melting state" (hereinafter referred to as Reference 1). Reference 1 above
Converts the arc discharge sound during melting of the scrap into a current using a sonic converter such as a microphone installed in the furnace body, analyzes the waveform using an oscilloscope or other sonic analyzer, and analyzes the arc based on the results of analyzing the transition of the sonic waveform. This is for controlling the furnace. However, this method using the arc discharge sound has no relationship between the melting state of the charged material in the furnace wall portion where the arc column does not reach and the arc discharge sound, and cannot detect the melting state of the charged material in this portion. Was.

【0007】この参考文献1の欠点を改良した従来技術
の参考文献としては、例えば特開平2−101381号
公報「アーク炉における溶解状況検出方法」(以下参考
文献2という)がある。上記参考文献2は、アーク炉に
おける装入原料の溶解過程において、このアーク炉の炉
壁の振動を周波数解析して得たパワースペクトルから、
電源周波数とその高調波及びこれらの近傍周波数成分を
除去した残りのパワースペクトル成分の和の時間積算値
を求め、この積算値に基づいて装入原料溶解状況を検出
するものである。
[0007] As a reference of the prior art in which the disadvantage of Reference 1 is improved, there is, for example, JP-A-2-101381 entitled "Method of detecting melting state in arc furnace" (hereinafter referred to as Reference 2). The above-mentioned Reference 2 is based on a power spectrum obtained by frequency analysis of the vibration of the furnace wall of the arc furnace during the melting process of the charged material in the arc furnace,
The time integrated value of the sum of the power frequency, its harmonics, and the remaining power spectrum components from which these nearby frequency components have been removed is determined, and the charging material dissolution state is detected based on the integrated value.

【0008】しかしこの参考文献2における炉壁近傍の
装入原料の崩壊に伴い発生する衝撃を炉体に設置した振
動センサーで検出する方法は、装入原料の崩れ落ちを検
知することを目的としているため、実施例では、商用電
源周波数±10Hzとこの電源周波数の高調波±10H
zのパワースペクトル成分は、装入原料の崩れ落と相関
のない信号成分として除去している。このように参考文
献2においては、アークから周辺未溶解スクラップ層を
介して炉壁に伝達されるアーク固有の振動周波数(高調
波をも含めて)を検出していないので、アーク炉内の溶
解進捗の推移状況を正しく評価できるものではなく、満
足すべきものではなかった。
However, the method of detecting the impact generated due to the collapse of the charged material near the furnace wall in Reference 2 using a vibration sensor installed in the furnace body aims at detecting the collapse of the charged material. Therefore, in the embodiment, the commercial power supply frequency ± 10 Hz and a harmonic of this power supply frequency ± 10H
The power spectrum component of z is removed as a signal component having no correlation with the collapse of the charged material. As described above, in Reference 2, since the vibration frequency (including harmonics) inherent in the arc transmitted from the arc to the furnace wall via the peripheral unmelted scrap layer is not detected, melting in the arc furnace is not performed. The progress of the progress could not be evaluated correctly, and it was not satisfactory.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
アーク溶解炉の溶解進捗評価方法は、アーク溶解炉にお
ける装入原料の溶解進捗を評価する方法において、熱源
であるアークから発生し炉殻の各部に伝わる振動をそれ
ぞれ検出するため、炉殻への取付高さが異なる複数の箇
所にそれぞれ振動センサを取付け、この複数の各振動セ
ンサの検出信号をそれぞれ計測手段によって計測振動レ
ベルに変換し、この複数の各計測振動レベルの低減推移
を比較判断することにより装入原料の溶解進捗を評価す
るものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating the progress of melting of an arc melting furnace, comprising the steps of: In order to detect the vibration transmitted to each part of the furnace shell, vibration sensors are attached to a plurality of locations with different mounting heights to the furnace shell, and the detection signals of the plurality of vibration sensors are respectively converted to measurement vibration levels by measuring means. The melting progress of the charged material is evaluated by converting and comparing the reduction transition of each of the plurality of measured vibration levels.

【0010】本発明の請求項2に係るアーク溶解炉の溶
解進捗評価方法は、前記本発明の請求項1に係る方法に
おいて、前記複数の各振動センサの検出信号からアーク
固有の特定周波数帯域の信号のみを取出してそれぞれ計
測手段によって計測振動レベルに変換し、この特定周波
数帯域における複数の各計測振動レベルの低域推移を比
較判断することにより装入原料の溶解進捗を評価するも
のである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a melting progress of an arc melting furnace according to the first aspect of the present invention, wherein a detection signal of each of the plurality of vibration sensors has a specific frequency band specific to an arc. Only the signal is taken out and converted into a measured vibration level by the measuring means, and the progress of dissolution of the charged material is evaluated by comparing and judging the low frequency transition of each of the plurality of measured vibration levels in this specific frequency band.

【0011】その結果、炉殻外壁に取付けた振動センサ
から計測される振動レベルにより、アーク溶解処理で特
に重要である溶解後期から精錬期にかけての炉内スクラ
ップの残存状況を的確に把握することができ、ショート
アークへの切換えや精錬期への移行タイミングを適正に
行うことができる様になり、溶解後期の無駄な電力が抑
制でき電力原単位が低減されると共に炉壁耐火物の損傷
も減らすことができる。
As a result, from the vibration level measured from the vibration sensor attached to the outer wall of the furnace shell, it is possible to accurately grasp the remaining state of the scrap in the furnace from the latter stage to the refining stage, which is particularly important in the arc melting process. Switching to the short arc and the timing of the transition to the refining period can be performed properly, so that wasteful electric power in the latter stage of melting can be suppressed, the power consumption unit is reduced, and damage to the furnace wall refractories is also reduced. be able to.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】最初に、本発明に係るアーク溶解
炉における溶解進捗評価方法の原理について説明する。
加熱源であるアークが発する強力な雷鳴音による炉殻に
伝えられる振動は、炉壁の前面に存在する残存スクラッ
プ等の材料により伝達される。そして、その振動レベル
は溶解が進み、残存材料が少なくなると低下するもので
ある。そこで本発明においては、熱源であるアークから
発生し炉殻の各部に伝わる振動をそれぞれ検出するた
め、アーク炉の炉殻の外壁面又は柱への取付高さが異な
る複数の箇所にそれぞれ振動センサを取付け、この複数
の各振動センサの検出信号をそれぞれ計測振動レベルに
変換し、この複数の各計測振動レベルの低減推移を比較
判断することによって、各振動センサを取付けた炉壁前
の残存材料の有無を判定して溶解進捗を評価し、さらに
振動レベルが予め設定したレベルより低下したことによ
り溶解の進捗並びに精錬期(スクラップが溶けた後の溶
鋼の成分調整を行う期間)への移行時期を詳細に推定す
ることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle of the method for evaluating the progress of melting in an arc melting furnace according to the present invention will be described.
Vibration transmitted to the furnace shell by a strong thundering sound generated by the arc as a heating source is transmitted by a material such as residual scrap present on the front surface of the furnace wall. Then, the vibration level decreases as the melting proceeds and the remaining material decreases. Therefore, in the present invention, in order to detect vibrations generated from an arc as a heat source and transmitted to each part of the furnace shell, vibration sensors are respectively provided at a plurality of locations having different mounting heights on an outer wall surface or a column of the furnace shell of the arc furnace. By converting the detection signals of each of the plurality of vibration sensors into a measured vibration level, and comparing and judging the reduction transition of each of the plurality of measured vibration levels, the remaining material in front of the furnace wall to which each of the vibration sensors is mounted is attached. The progress of melting and the transition to the refining period (period of adjusting the composition of molten steel after the melting of the scrap) due to the determination of the presence or absence of melting and evaluating the progress of melting and the vibration level dropping below a preset level Can be estimated in detail.

【0013】さらに本発明においては、上記計測振動レ
ベルの周波数成分に着意し、スクラップ溶解時には、補
助エネルギーとして酸素の吹込みが行われるので、この
炉内に吹込まれる酸素のジェット音を除外すると共に、
各振動センサの検出信号から振動の発生源であるアーク
固有の特定周波数帯域の信号のみを取出すバンドパスフ
ィルタを設け、この特定周波数帯域における計測振動レ
ベルの低域推移を比較判断することにより装入原料の溶
解進捗を評価するようにしたので、さらに精度の高い評
価結果が得られる。
Furthermore, in the present invention, the frequency component of the measured vibration level is taken into consideration, and oxygen is blown as auxiliary energy during scrap melting, so that the jet sound of oxygen blown into the furnace is excluded. Along with
A band-pass filter is provided to extract only the signal in the specific frequency band unique to the arc, which is the source of vibration, from the detection signal of each vibration sensor, and the charging is performed by comparing and judging the transition of the measured vibration level in the low frequency band in this specific frequency band. Since the dissolution progress of the raw material is evaluated, a more accurate evaluation result can be obtained.

【0014】図1は本発明のアーク溶解炉の溶解進捗評
価方法を実施するための構成図である。図1において、
1はそれぞれ振動センサ(ピックアップ)、2はそれぞ
れアンプ、3は内部に3個のバンドパスフィルタを含ん
でいるフィルタ、4は振動計測器、5は進捗評価装置、
6は電圧・電流設定装置、7は電極昇降制御装置、8は
アーク電流制御装置、9はチャート表示器、10は黒鉛
電極、11は炉蓋、12は炉殻、13は炉床、14はス
クラップ、15はアーク、16はスラグ、17は溶鋼で
ある。
FIG. 1 is a block diagram for carrying out the method for evaluating the melting progress of an arc melting furnace according to the present invention. In FIG.
1 is a vibration sensor (pickup), 2 is an amplifier, 3 is a filter including three bandpass filters inside, 4 is a vibration measuring device, 5 is a progress evaluation device,
6 is a voltage / current setting device, 7 is an electrode elevation control device, 8 is an arc current control device, 9 is a chart display, 10 is a graphite electrode, 11 is a furnace lid, 12 is a furnace shell, 13 is a hearth, 14 is Scrap, 15 is an arc, 16 is slag, and 17 is molten steel.

【0015】図1を用いて本発明の構成及び作用を説明
する。アーク炉の炉殻12の外側で、炉殻12への取付
高さが異なる複数の箇所に振動センサ1を取付ける。図
1では3個の振動センサ1が炉殻12への取付高さが異
なる3箇所にそれぞれ取付けられている。3つの各振動
センサ1により検出され、電気信号に変換されて出力さ
れた信号は、それぞれ対応する各アンプ2により所定の
ゲインで信号増幅される。3つのアンプ2によりそれぞ
れ増幅された各信号は、フィルタ3に入力される。
The configuration and operation of the present invention will be described with reference to FIG. The vibration sensor 1 is attached to a plurality of locations on the outside of the furnace shell 12 of the arc furnace where the mounting heights to the furnace shell 12 are different. In FIG. 1, three vibration sensors 1 are attached to three places having different attachment heights to the furnace shell 12. The signals detected by the three vibration sensors 1 and converted into electric signals and output are amplified by the corresponding amplifiers 2 with a predetermined gain. Each signal amplified by each of the three amplifiers 2 is input to the filter 3.

【0016】フィルタ3は、3つのバンドパスフィルタ
を含んでおり、それぞれ入力信号から高、低周波帯域の
不要振動信号を除去し、アーク固有の周波数帯域(例え
ば実施形態2で説明する100Hz〜500Hzの帯
域、または交流アーク炉の場合には、商用電源周波数の
2倍及び6倍を中心とする通過帯域)のみを通過させ、
その各通過出力をそれぞれ振動計測器4へ供給する。振
動計測器4は、3つの入力信号をそれぞれ計測振動レベ
ル(例えば変位または速度、加速度等のレベル)に変換
し、これらの変換後の信号を進捗評価装置5及びチャー
ト表示器9へそれぞれ出力する。
The filter 3 includes three band-pass filters, each of which removes unnecessary vibration signals in high and low frequency bands from an input signal, and generates a frequency band unique to an arc (for example, 100 Hz to 500 Hz described in the second embodiment). Or, in the case of an AC arc furnace, a pass band centered on twice and six times the frequency of the commercial power supply).
The respective passing outputs are supplied to the vibration measuring device 4 respectively. The vibration measuring device 4 converts each of the three input signals into a measured vibration level (for example, a level of displacement or velocity, acceleration, or the like), and outputs the converted signals to the progress evaluation device 5 and the chart display 9, respectively. .

【0017】進捗評価装置5は、3つの入力信号、即ち
炉殻12に取付けられた3つの振動センサ1により検出
され、それぞれ変換された3つの計測振動レベルの時間
的な変化及び振動レベルの低下に応じて、炉内の溶解進
捗状況を評価し、スクラップ溶解の進捗に応じた電圧・
電流設定信号等の制御信号を電圧・電流設定装置6へ出
力する。電圧・電流設定装置6は、進捗評価装置5から
供給される制御信号に基づき、電極昇降制御装置7及び
アーク電流制御装置8へそれぞれの制御信号を出力す
る。またチャート表示器9は、振動計測器4の出力する
3つの計測振動レベルの時間的推移をそれぞれチャート
上に記録して表示する。
The progress evaluation device 5 detects three input signals, that is, three vibration sensors 1 attached to the furnace shell 12 and converts the three measured vibration levels, which are respectively converted, with time and decreases the vibration level. The progress of melting in the furnace is evaluated according to the
A control signal such as a current setting signal is output to the voltage / current setting device 6. The voltage / current setting device 6 outputs respective control signals to the electrode elevation control device 7 and the arc current control device 8 based on the control signal supplied from the progress evaluation device 5. Further, the chart display 9 records and displays the time transition of the three measured vibration levels output from the vibration measuring device 4 on a chart.

【0018】以下に具体的な本発明の実施形態1,2を
示す。 実施形態1 実施形態1においては、炉径;7200mm、高さ;60
00mmのアーク炉にスクラップ150tを装入し、30
インチの黒鉛電極10により、最大750V、130k
Aの電源容量で溶解した。また、炉側壁に設けた作業口
より、水冷酸素ランスから6000Nm3 /hrの送酸
した。そして炉内に溶湯が溜まってきたら80kg/m
inで炭粉をスラグ中に吹込み精錬を行った。なお、炭
粉は精錬時に溶鋼成分調整およびスラグフォーミング形
成のために使用される。この炉殻12の外側に振動セン
サ1を2つ取付けた。1つは高さが溶解終了時点での溶
鋼上面(以下MLと言う)の付近に取付け、もう1つは
ML+1500mmの位置に取付け、それぞれ炉殻の振動
を検出した。この検出信号がアンプ2、フィルタ3及び
振動計測器4を介して振動レベルとして計測され、この
計測振動レベルの時間的推移をチャート表示器9により
記録したものが図2である。
Hereinafter, specific first and second embodiments of the present invention will be described. Embodiment 1 In Embodiment 1, the furnace diameter is 7200 mm and the height is 60.
150 t of scrap was charged into a 00 mm arc furnace, and 30
Maximum 750V, 130k by the inch graphite electrode 10
A was dissolved with the power capacity of A. Further, 6000 Nm 3 / hr of acid was fed from a water-cooled oxygen lance through a working port provided on the furnace side wall. And 80kg / m when molten metal accumulates in the furnace
In, charcoal powder was blown into the slag for refining. The coal powder is used for refining molten steel components and forming slag during refining. Two vibration sensors 1 were mounted outside the furnace shell 12. One was mounted near the upper surface of the molten steel (hereinafter referred to as ML) at the time of completion of melting, and the other was mounted at a position of ML + 1500 mm, and the vibration of the furnace shell was detected. This detection signal is measured as a vibration level via the amplifier 2, the filter 3, and the vibration measuring device 4, and the time transition of the measured vibration level is recorded by the chart display 9 in FIG.

【0019】図2は本発明の実施形態1における振動レ
ベルの計測例を示す図であり、図の縦軸は振動レベル
(単位はdB)、横軸は時間である。図2の波形から観
察されるように、溶解末期が近づき炉壁前のスクラップ
が少なくなるにつれて、高さの異なる位置で検出された
2つの振動レベルはともに低下する。ML付近の振動レ
ベルは、スクラップがすべて溶けた時(Melt Down 、以
下MDと言う)近傍での低下が大きい。これは振動セン
サを取付けた位置がML付近であるため振動センサ前面
のスクラップがMD近傍になるまで溶けずに残っている
ことを意味し、この振動レベルが低くなったときはML
付近の炉壁前面のスクラップは溶解してフラットバスに
なっていることがわかる。従ってこの振動レベルでMD
判定を行うことができる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of measuring the vibration level in the first embodiment of the present invention. The vertical axis of the figure is the vibration level (unit: dB), and the horizontal axis is the time. As can be observed from the waveforms in FIG. 2, as the end of melting approaches and the amount of scrap in front of the furnace wall decreases, the two vibration levels detected at different heights both decrease. The vibration level near the ML largely decreases near the time when all the scrap is melted (Melt Down, hereinafter referred to as MD). This means that since the position where the vibration sensor was attached is near ML, the scrap on the front surface of the vibration sensor remains without melting until near MD, and when the vibration level is low, ML
It can be seen that the scrap on the front of the furnace wall in the vicinity melted and became a flat bath. Therefore, at this vibration level, MD
A determination can be made.

【0020】一方ML+1500で検出した振動レベル
は、溶解末期が始まるにつれて徐々に低下し、そしてM
D前のかなり早い時期から低い値で一定する。これは振
動センサを取付けた位置が高いために振動センサ前面の
スクラップがMLよりは早い時期に溶解して炉壁が露出
していることを表している。
On the other hand, the vibration level detected at ML + 1500 gradually decreases as the end of lysis begins, and M
It becomes constant at a low value from a very early stage before D. This indicates that the scrap at the front of the vibration sensor melts earlier than the ML and the furnace wall is exposed because the position where the vibration sensor is mounted is high.

【0021】本実施形態1では、この2つの振動レベル
を利用して以下のような制御を行った。 (1)ML付近の振動レベル、ML+1500の振動レ
ベルが共に大きい期間(ML+1500の振動レベルが
100dB以上の期間) 未だスクラップは炉内に十分に残っているとして、最大
電力(750V、130KA)を投入し、かつ酸素でス
クラップをカッティングする。 (2)ML付近の振動レベルが未だ大きく、ML+15
00の振動レベルが小さくなった期間(ML+1500
の振動レベルが100dB以下の期間) ML+1500のレベルまではスクラップは溶解してい
るが、まだ未溶解スクラップがML付近に残っていると
して、酸素カッティングを停止させ電力はショートアー
ク(放電距離を短くして溶鋼への着熱を向上させる操
業)傾向(600V)に切換える。
In the first embodiment, the following control is performed using these two vibration levels. (1) A period in which both the vibration level near the ML and the vibration level of the ML + 1500 are large (a period in which the vibration level of the ML + 1500 is 100 dB or more) Assuming that the scrap still remains sufficiently in the furnace, the maximum power (750 V, 130 KA) is supplied And cut the scrap with oxygen. (2) Vibration level near ML is still large, ML + 15
00 period (ML + 1500)
Scrap is melted up to the level of ML + 1500, but it is assumed that undissolved scrap still remains near the ML. Oxygen cutting is stopped and the power is reduced to a short arc (short discharge distance). (Operation to improve the heat transfer to molten steel) (600 V).

【0022】(3)ML付近の振動レベル、ML+15
00の振動レベルがともに小さくなった期間(MLの振
動レベルが65dB以下、ML+1500の振動レベル
が90dB以下の期間) スクラップは完全に溶解してフラットバスになったと
し、酸素を溶鋼中に吹込み、また炭粉をスラグ中に投入
するようにした。電力は更にショートアークにし、55
0Vとした。
(3) Vibration level near ML, ML + 15
The period during which both the vibration levels of 00 and 00 were low (the period when the vibration level of ML was 65 dB or less and the vibration level of ML + 1500 was 90 dB or less) It was assumed that the scrap was completely melted into a flat bath, and oxygen was blown into the molten steel. , And the coal powder was put into the slag. The power is further reduced to a short arc and 55
0 V was applied.

【0023】また、他にスクラップの装入量が120t
と少ないヒートで試験した結果、150t装入した場合
に対しておおよそ装入スクラップ重量に比例して2割近
く早い時期に上記と同様の振幅レベルの推移が観察され
た。以上の様に、振幅レベルに基づく溶解進捗把握によ
り、ショートアークへの切換えや精錬作業の開始を適切
に行うことができ、それまでの電力投入パタン制御によ
る操作と比較すると、25〜30kWh/tの電力原単
位の低減が見られた。また、振動レベルの計測において
は、粉塵や火炎、スプラッシュによるトラブルも皆無で
あり保守上も全く問題が無いことが分かった。
In addition, the amount of scrap charged is 120 t.
As a result of a test with a small amount of heat, a change in the amplitude level similar to the above was observed at a time earlier by nearly 20% in proportion to the weight of the charged scrap as compared with the case where 150 t was charged. As described above, the switching to the short arc and the start of the refining operation can be appropriately performed by grasping the melting progress based on the amplitude level, and it is 25 to 30 kWh / t as compared with the operation by the power input pattern control up to that time. Per unit of power consumption was reduced. Also, in the measurement of the vibration level, it was found that there was no trouble due to dust, flame, and splash, and there was no problem in maintenance.

【0024】実施形態2 上記実施形態1の溶解炉において、振動センサ1は、振
動周波数が2kHz以上の高周波領域に対しても感度の
良いものを使用し、検出周波数帯域を変えて観察した結
果、500Hz付近の信号が最もよく溶解の進捗をとら
えていることがわった。振動周波数が1kHz以上の高
い周波数領域の信号は変化が現れにくいのに加えて、酸
素ランスのジェット音の影響が現れる。また逆に、低い
周波数域では電極の昇降系や炉に付帯する設備の動きに
よる振動が重畳する。従って、アークパワーの小さい炉
においては、これらの振動を除去するために、アーク固
有の周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィルタを
組込んだアンプ2(例えばアクティブフィルタ)を使用
するか、まはたバンドパスフィルタを振動計測器4の前
に設けることが有効である。アーク固有の周波数は10
0Hz〜500Hz程度の範囲にあり、特に交流アーク
炉では商用電源周波数の2倍及び6倍を中心にバンドパ
スフィルタの通過帯域を選ぶと良い。
Second Embodiment In the melting furnace of the first embodiment, as the vibration sensor 1, a vibration sensor having a high sensitivity to a high frequency range of 2 kHz or more is used, and as a result of observation by changing a detection frequency band, It was found that the signal around 500 Hz best captured the progress of the dissolution. A signal in a high frequency region having a vibration frequency of 1 kHz or more is hardly changed, and the effect of the jet sound of the oxygen lance appears. Conversely, in a low frequency range, vibrations due to the movement of the electrode lifting / lowering system and equipment attached to the furnace are superimposed. Therefore, in a furnace with a small arc power, in order to eliminate these vibrations, an amplifier 2 (for example, an active filter) incorporating a band-pass filter that allows only a frequency band unique to the arc to be used, or It is effective to provide a bandpass filter before the vibration measuring device 4. Arc specific frequency is 10
It is in the range of about 0 Hz to 500 Hz, and particularly in an AC arc furnace, it is preferable to select the pass band of the band-pass filter around twice and six times the commercial power supply frequency.

【0025】アーク炉の炉内は非常に高温で火炎やダス
トの影響がある上に、スクラップの性状が様々であるた
めに、これまで溶解の進捗状況を正しく評価するのは困
難であった。しかし上記の本実施形態1及び2によれ
ば、アーク溶解処理において特に重要な、溶解後期の低
電圧・大電流のショートアークへの移行時期や炭粉の吹
込開始時期を的確に把握することができ、また炉殻の振
動を検出する振動センサは炉殻の外側に配置されている
ので、スプラッシュや火炎などによるトラブルが発生し
ないので、保守上の問題が無い。また、溶鋼上面レベル
では地金付着が殆ど無いので、この近傍に取付けられた
振動センサには地金付着による影響が無く、残存する冷
鉄源の量に応じた振動が再現性良く検出できるので、溶
解の進捗に従った適切なアークの設定や酸素および炭粉
の吹込が可能となり、溶解効率を向上できる。
Since the inside of the arc furnace is extremely high temperature and is affected by flame and dust, and the properties of the scrap are various, it has been difficult to correctly evaluate the progress of melting until now. However, according to the first and second embodiments described above, it is possible to accurately grasp the transition time to the short arc of low voltage and large current in the latter stage of the melting and the start time of the injection of the coal powder, which are particularly important in the arc melting process. Also, since the vibration sensor for detecting the vibration of the furnace shell is arranged outside the furnace shell, there is no trouble due to splash or flame, so that there is no maintenance problem. Also, since there is almost no ingot adhesion at the level of the molten steel upper surface, the vibration sensor attached in the vicinity is not affected by the ingot attachment, and the vibration according to the amount of the remaining cold iron source can be detected with good reproducibility. In addition, it is possible to set an appropriate arc in accordance with the progress of melting and to blow oxygen and coal powder, thereby improving melting efficiency.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明によればアーク溶解
炉における装入原料の溶解進捗を評価する方法におい
て、熱源であるアークから発生し炉殻の各部に伝わる振
動をそれぞれ検出するため、炉殻への取付高さが異なる
複数の箇所にそれぞれ振動センサを取付け、この複数の
各振動センサの検出信号をそれぞれ計測手段によって計
測振動レベルに変換し、この複数の各計測振動レベルの
低減推移を比較判断することにより装入原料の溶解進捗
を評価するようにしたので、その結果、アーク溶解工程
で特に重要である溶解後期から精錬期にかけての炉内ス
クラップの残存状況を的確に把握することができ、ショ
ートアークへの切換えや精錬期への移行タイミングを適
正に行うことができる様になり、溶解後期の無駄な電力
が抑制でき電力原単位が低減されると共に炉壁耐火物の
損傷も減らすことができる。
As described above, according to the present invention, in the method for evaluating the melting progress of the charged raw material in the arc melting furnace, the vibration generated from the arc as the heat source and transmitted to each part of the furnace shell is detected. Vibration sensors are attached to a plurality of locations with different mounting heights on the furnace shell, and the detection signals of the plurality of vibration sensors are converted into measurement vibration levels by measuring means, respectively, and the change in the plurality of measurement vibration levels is reduced. As a result, the progress of the melting of the charged raw materials was evaluated by comparing and judging the results.As a result, it is necessary to accurately grasp the remaining state of scrap in the furnace from the late melting stage to the refining stage, which is particularly important in the arc melting process. Switching to the short arc and the timing of the transition to the refining period can be performed properly, and wasteful power in the latter stage of melting can be suppressed, and power consumption can be reduced. There can also be reduced damage to the furnace wall refractories while being reduced.

【0027】また本発明によれば、前記炉殻に取付けら
れた複数の各振動センサの検出信号からアーク固有の特
定周波数帯域の信号のみを取出してそれぞれ計測手段に
よって計測振動レベルに変換し、この特定周波数帯域に
おける複数の各計測振動レベルの低域推移を比較判断す
ることにより装入原料の溶解進捗を評価するようにした
ので、前記計測振動レベルの周波数帯域を制限しない場
合よりも精度の高い評価結果を得ることができる。
According to the present invention, only a signal in a specific frequency band unique to the arc is extracted from the detection signals of the plurality of vibration sensors attached to the furnace shell, and converted into a measured vibration level by the measuring means. Since the dissolution progress of the charged material is evaluated by comparing and judging the low frequency transition of each of the plurality of measured vibration levels in the specific frequency band, the accuracy is higher than the case where the frequency band of the measured vibration level is not limited. Evaluation results can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のアーク溶解炉の溶解進捗評価方法を実
施するための構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram for implementing a melting progress evaluation method for an arc melting furnace according to the present invention.

【図2】本発明の実施形態1における振動レベルの計測
例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a measurement example of a vibration level according to the first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 振動センサ 2 アンプ 3 フィルタ 4 振動計測器 5 進捗評価装置 6 電圧・電流設定装置 7 電極昇降制御装置 8 アーク電流制御装置 9 チャート表示器 10 黒鉛電極 11 炉蓋 12 炉殻 13 炉床 14 スクラップ 15 アーク 16 スラグ 17 溶鋼 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration sensor 2 Amplifier 3 Filter 4 Vibration measuring device 5 Progress evaluation device 6 Voltage / current setting device 7 Electrode up / down control device 8 Arc current control device 9 Chart display 10 Graphite electrode 11 Furnace lid 12 Furnace shell 13 Hearth 14 Scrap 15 Arc 16 Slag 17 Molten steel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷尾 憲 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 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Ken Yao 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nihon Kokan Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アーク溶解炉における装入原料の溶解進
捗を評価する方法において、 熱源であるアークから発生し炉殻の各部に伝わる振動を
それぞれ検出するため、炉殻への取付高さが異なる複数
の箇所にそれぞれ振動センサを取付け、この複数の各振
動センサの検出信号をそれぞれ計測手段によって計測振
動レベルに変換し、この複数の各計測振動レベルの低減
推移を比較判断することにより装入原料の溶解進捗を評
価することを特徴とするアーク溶解炉の溶解進捗評価方
法。
1. A method for evaluating the melting progress of a charged raw material in an arc melting furnace, wherein vibrations generated from an arc as a heat source and transmitted to respective parts of the furnace shell are respectively detected, so that mounting heights to the furnace shell are different. A vibration sensor is attached to each of a plurality of locations, the detection signals of each of the plurality of vibration sensors are converted into a measured vibration level by a measuring unit, and the reduction transition of each of the plurality of measured vibration levels is compared and determined to thereby determine a charge material. A melting progress evaluation method for an arc melting furnace, wherein the melting progress evaluation is performed.
【請求項2】 前記複数の各振動センサの検出信号から
アーク固有の特定周波数帯域の信号のみを取出してそれ
ぞれ計測手段によって計測振動レベルに変換し、この特
定周波数帯域における複数の各計測振動レベルの低域推
移を比較判断することにより装入原料の溶解進捗を評価
することを特徴とする請求項1記載のアーク溶解炉の溶
解進捗評価方法。
2. Extracting only signals in a specific frequency band unique to an arc from detection signals of the plurality of vibration sensors and converting them into measurement vibration levels by measuring means, respectively. 2. The method for evaluating the melting progress of an arc melting furnace according to claim 1, wherein the melting progress of the charged raw material is evaluated by comparing and judging the transition of the low range.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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