JPS58117814A

JPS58117814A - 溶鋼温度の制御方法

Info

Publication number: JPS58117814A
Application number: JP56682A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Miyaki; 宮木　俊光; Akira Hata; 秦　顕; Hiroshi Tsujikawa; 辻川　宏
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-01-07
Filing date: 1982-01-07
Publication date: 1983-07-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は転炉内等における溶鋼温度の制御方法に関し、
さらに詳細には、光フアイバー高温計測装置を用いて吹
錬中の溶鋼温度を連続的または多頻度に測定することに
より、溶鋼温度の新しいダイナミック制御を可能とし、
終点温度の連中率を改善することができる溶鋼温度の制
御方法に関する０転炉操業において、終点温度およびＣ％を目標範囲に連
中させることは、コスト、品質の面から極めて重要な事
項である。このため、従来とも、吹き止め時の溶鋼温度
およびＣ％を所定範囲内におさめるために、（１）吹錬
に先立ち、溶鉄、屑鉄、副原料等の装入量、ならびに、
目標温度およびＣ％を得るために必要な冷却材投入量、
０２吹込量または吹錬時間を計算（配合・吹錬計算）し
、計算値に基いて吹錬初期に冷却材投入等により温度を
制御する方法（スタティック・コントロール法）、（２
）吹錬開始前の配合・吹錬計算に加えて、サブランスを
用いて吹錬末期（通常吹止めより３分程度前）に温度測
定（１点測定）を行い、測定値に基いて、目標温度およ
びＣチのために必要な冷却材投入量、吹錬時間を再計算
し溶鋼温度を制御する方法（従来のダイナミック・コン
トロール法）が採らｎている。

しかしながら、（１）の方法によるときは、配合・吹錬
計算の基礎となる初期条件のうち、たとえば溶銑成分（
特に、熱源となるＳｔ　）の測定値の代表性の問題、ス
ラグフォーミングの影響、その他の不明の外乱要因等に
より目標温度およびＣ％の適中率特に温度の適中率が低
かった。一方、（２）の方法による場合は、吹錬途中で
測定を１回行うため、（１）の方法に比較すると適中率
は改善さｎる。しかしながら、従来の溶鋼温度の温度測
定は、吹錬中にサブランスを降下させ、サブランスの先
端に設けらｎた熱電対を溶鋼中に挿入させて行うもので
あったから、長時間の使用には耐え得ず、またコスト条
件や熱電対交換の時間的な条件などから温度測定は１吹
錬作業に一度行わ扛るだけであったため、伐）の方法も
、測定値の誤差、測定ミス、測定後の昇温速度の変化等
の要因によって、必らずしも十分な適中率を上げるもの
ではなかった。

そこで、本発明の目的は、溶鋼温度の連続または多頻度
測定を可能とすることにより、昇温カーブを的確に把握
することができ、そｎに基いて適切なアクションをとる
ことができるようにし、終点温度の適中率を大巾に改善
することができる溶鋼温度の制御方法を提供することに
ある０すなわち、本発明は、一端が熱保護さｎ他端が光温度計
に接続さｎた光フアイバー高温計測装置の上記一端を溶
鋼表面近くに位置させて、溶鋼温度を連続的または多頻
度に測定し、測定溶鋼温度の上昇率に基いて冷却材投入
量、０２流量および／または吹錬時間を調整することに
より終点温度を制御することを特徴とするものでおる。

次に、本発明を図面によって説明する。

第１図は本発明に用いる光フアイバー高温計測装置゛の
概要縦断面図、第２図はその横断面図である。

本発明の光フアイバー高温計測装置１は、第１図に概念
的に示すように、入光した光を微小な減衰率で伝える、
たとえば石英棒より成る受光素子２と、受光素子で受光
さ扛た光を後述の光学温度計６に伝送するグラスファイ
バー３とから構成さｎる光伝送手段を備える。光伝送手
段の、受光素子側の一端は水冷管４により熱保護さ扛て
おり、その先端部分は、断熱スリーブ５により熱保護さ
Ｃる。断熱スリーブ５は、たとえば耐火材により形成さ
ｎる。水冷管４には、第１図に示さｒるように、冷却水
循環路４ａが設けらｔており、循環路４ａ内の冷却水を
クーリングタワーを介して循環させることにより、水冷
管４を絶えず冷却し、水冷管４内に収容さｎる受光素子
２を熱的に保護するようになっている。光伝送手段の他
端は光学温度計６に接続さ扛ている。光学温度計６とし
ては、精度の点から二色温度計が好適である０光伝送手
段の上記一端では、受光素子２がコネクター７を介して
グラスファイバー３と接続さｔ、固定金具８により支持
部材９に固定さｎる０支持部材９は、水冷管４の内面形
状に合ったテーパ状の外面形状９ａを持ち、使用位置に
おいて、水冷管４の先端部分内壁４ｂ上に当接、支持さ
ｎるＯ支持部材９には、受光素子２の周囲に複数個のエ
アパージ孔９ｂが形成さｎてい乙。このエアパ−ジ孔９
ｂは、後述するエアノく−ジ操作時に空気または窒素の
通路となるものである。本発明方法では、水冷管４のか
わりに、従来のすブランスの外殻構造を用いて光伝送手
段を熱保護するようにしてもよい。

このように構成さ【た光ファイノく一高温計測装置１の
先端センサ一部は、転炉の吹錬作業中に、溶鋼表面近く
まで降下さ扛て溶鋼表面の光を受光し、受光した光を光
学温度計６に伝送することにより溶鋼温度を測定する〇
一般に、石英の耐熱温度は１２００〜１３００℃程度で
あるので、受光素子２に石英棒を使用する場合には、上
記構成の水冷管４内に収容することにより、あるいは従
来のサブランス内に収納することにより、転炉内の高温
、約１５００℃に耐えて連続的あるいは多頻度に溶鋼温
度の測定をすることができる。

水冷管４の先端開口部４Ｃが特に高温計測装置１の降下
時にスラグ等により閉塞さｎるのを防ぐために、かつセ
ンサ一部の冷却のために、空気または窒素などの気体１
０をエアパージ孔９ｂを介して噴出させ、開口部４ｃを
パージすることが有効である。

光フアイバー高温計測装置１の先端部分で受光している
光が溶鋼表面の光であるかどうかは、次のようにして判
断さｎる。（１）まず光フアイバー計測器１の先端が溶
鋼表面近くに達しているかどうかについては、転炉内の
溶鋼面の高さは配合計算および操業上の経験からほぼ正
確に知ることができるので、光フアイバー高温計測装置
１の先端部分の降下深さにより判断する、（２）光フア
イバー高温計測器１の先端部分の受光素子２が受光して
いるのがスラグの光であるかどうかについては、計測し
た温度の状態から判断する。

このようにして計測さｎた光学温度計６の温度計測信号
６ａはコンピュータ１１に入力さｎる０ところで、現在
のところ溶鋼温度の管理は従来の熱電対で測定さｎた温
度により行わ扛ているので、本発明の光学温度計６で測
定さｎた温度と従来の熱電対で測定さｎた温度との対応
関係をあらかじめコンピュータ１１に格納しておき、光
学温度計６による測定温度を溶鋼温度に換算できるよう
にしている。コンピュータ１１には、さらに、配合・吹
錬モデルおよび新温度制御モデルが格納さｎている。こ
の配合・吹錬モデルは従来法で使用さｎているものと同
じものでよい。

本発明の光フアイバー高温計測装置１の先端部分・すな
わち、水冷管４の部分は、従来転炉で用いらｎていたサ
ブランス用昇降装置たとえばサブランスガイドおよびサ
ブランス巻上げ装置と同様の機構により、転炉内に出し
入ｎさ扛るよう構成することができる。

本発明による光フアイバー高温計測装置１は、従来のダ
イナミック・コントロールに使用すｎていたサブランス
に換えて使用してもよく、サブランスと併用してもよい
。併用さｎる場合には（サブランスプローブにより、溶
鋼のＣ％、スラグサンプリング等を併せて行うことがで
きる０本発明の溶鋼温度制御システムの概要を第３図に示す。

なお、同図において１２は酸素ランスである。

次に本発明の溶鋼温度制御方法について述べる。

（１）上記したように、あらかじめ、光学温度計６によ
り測定さ扛る溶鋼表面温度と熱電対で測定さｎる溶鋼温
度の対応関係を調べておき、その関係式をコンピュータ
１１に格納し、この式を用いて光学温度計６からの温度
を溶鋼温度に変換できるようにしておく（以下、この変
換さｎた温度を１溶鋼温度」という）。

（２）吹錬開始前に、配合・吹錬計算モデルによシ、目
標温度および目標Ｃ％を得るための装入物量および吹錬
時間を計算する。この計算では、目標とするＣ％につい
ては、鋼種に応じて実際のＣ％目標値より若干（０，０
１〜０．０５％）低い値を計算上の目標値とする。０％
値が、目標値より高くずｎた場合の調整は困難であるが
、低目の場合には調整が容易であるからである。一方、
目標温度については、５〜１０℃高目の値を計算上の目
標値とする０高目にずｎｆｃ場合の調整は冷却材の投入
等により容易に行うことができるからである。上記の計
算で得らｎた指示に従って、吹錬を開始する。計算さｎ
た吹錬時間をｔｓとする。通常、吹錬時間ｔｓは２２〜
２３分程度である。

（３）吹錬開始後１０分頃から光フアイバー高温計測装
置１の先端を炉中に降し、温度計測を開始する（第４図
Ａ点）０計測さｎた温度を連続的にコンピュータ１１に
取り込み、時間的変化を計算する。

（４）一方、はとんど同時期に、吹錬開始前の計算に基
いて冷却材を投入する（第４図Ｂ点）。冷却材投入後の
溶鋼温度変化状況より冷却材の効果が失くなったと判断
さｎる時点（第４図Ｃ点）から１分程度の温度測定によ
り昇温勾配を求め、こｔによりｔｓ時の溶鋼温度を推定
する〇推定値を’ｌ’Ｅｓとする。

目標温度をＴＥとすると、ＴＥＳ　）　ＴＥ十α（α：許容範囲）であれば、必要
な冷却材量を計算し、投入する（第４図り点）０この場
合、ｔｓ時の温度がＴＥとなるように冷却材量を計算す
る。この冷却材投入の時機としては、ｔｓ時には投入冷
却材が完全に溶けていることが必要であるから、ｔｓ時
より少なくとも１程度度前に投入さｎなけｎばならない
。

測温結果に基いて、０２流量の調整を行ってもよい。

（５）その後、溶鋼温度の監視を続行し、溶鋼温度がＴ
Ｅになった時に吹錬を止める指示を出す。あるいは、自
動的に吹錬を停止するようにしてもよい。

なお、高温計測装置１の先端部分の降下タイミングとし
ては、吹錬開始後１５分程度までに最初の冷却材、副原
料投入がほぼ完了するので、その時期を選んでもよい。

溶鋼温度の測定を連続的に行う場合には、高温計測装置
１の先端部分は、上記タイミングで降下さｎた後吹錬停
止時まで降下位置に保持さｎるが、溶鋼温度の測定を多
頻度に行う場合には、上記タイミングで降下を開始し、
たとえば、降下（３０秒）→測定（１０秒）→巻上げ（
３０秒）・・・・の操作を繰り返すことにより溶鋼温度
を周期的に測定するようにしてもよい。

以上述べたように、従来の温度制御方法では、第５図（
ａ）に示すように、吹錬開始前の配合・吹錬計算に基い
て溶鋼の昇温カーブを推定し、吹錬の末期に１回サブラ
ンス測定を行い、測定結果に基いて必要冷却材量を再計
算し、目標温度に達すると予想さｎる時に吹錬を止める
という制御方法を採っていたので、計算に導入さ往ない
要因により、最終温度が目標範囲に連中するとは限らな
かった０このため、目標値±１０℃を目標範囲として、
連中率は概ね８０％程度であった。こｎに対して、本発
明では、光フアイバー高温計測装置を使用することによ
り溶鋼温度の連続的または多頻度測定を可能にしたので
、第５図（ｂ）に示すように、実績昇温カーブを得るこ
とができ、目標温度に達した時に吹錬を止めるという操
業方法をとることができる０したがって、連中率を９７
〜９８％程度にまで改善することができ、その結果、製
鋼コストの低減、品質の改良を実現することができる０
しかも、本発明の光フアイバー高温計測装置は、溶鋼中
に挿入さｎるものではなく、また、耐熱構造を採ってい
るので長時間の使用に耐え、経済的な連続測定が可能と
なる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する光ファイノ（−高温、計測装
置の縦断面図、第２図は同］−■線上の横断面図、第３
図は本発明の溶鋼温度制御方法を示す概要図、第４図は
本発明方法による温度変化を示す図、第５図（ａ）およ
び（ｂ）は従来技術および本発明による溶鋼温度の昇温
カーブを示す図である０１・・光フアイバー高温計測装置２・・受光素子　　３・・グラスファイノ・−４・・水
冷管　　　４ａ・・循環水路４Ｃ・・水冷管先端開口部　５・・断熱スリーブ６・・
光学温度計　　７・・コネクｒ−８・・固定金具　　　
９・・支持部材９ｂ・・エアパージ孔　１０・・気体１１・・コンピュータ　１２・°酸素ランス第１図第２ＷＡ第３図第４図岡！ｌｌ−ｔ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端が熱保護さ扛他端が光学温度計に接続さｌｒ
した光フアイバー高温計測装置の上記一端を溶鋼表面近
くに位置させて、溶鋼温度を連続的または多頻度に測定
し、測定溶鋼温度の上昇率に基いて冷却材投入量、０２
流量および／または吹錬時間を調整することにより終点
温度を制御することを特徴とする溶鋼温度の制御方法。