JPS5853691B2 - 転炉の造滓制御法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、転炉の造滓制御法に関するものである。

転炉吹錬中の滓化状況を示す情報としては、従来より転
炉音響レベル、炉体振動強度、廃ガス分析値等を用いて
滓化度を検知し、さらにその制御を行なう方法が種々提
案されている。

しかし、上記各種情報はいずれも中間媒体を介した間接
的なものであり、転炉炉況の物理的変化例えば炉口地金
の付着量変動や、れんが溶損による転炉内容積の変化、
その他炉周辺部の雑音レベルの変動、廃ガス量の変動等
の影響を受けやす（、精度上満足すべきものとはぎい難
い。

これに比べ、メインランスなと炉内にたてに垂下して挿
入され直接フォーミングスラグ中に浸漬される物体の運
動加速度は、中間媒体を介さず、炉況変動の影響を受け
に（いという点でより優れた情報だといえ、これを用い
る造滓制御法についてはすでに従来の開発成果につき提
案したところである。

この発明は、さらにその制御精度を一層向上させること
を目的とするもので、転炉の炉内にたてに垂下した物体
の運動加速度を、とくに水平面内の互に直交する方向で
それぞれ個別に計測し、これらのベクトル和を求めてこ
れを情報源として滓化度検知および制御を行なう方法で
ある。

またこの発明では上記の情報とランスのスラグ中への浸
漬法さならびに送酸速度との関数関係とを用いて、スラ
グのフォーミング高さを精度よく推定して造滓制御因子
とするものである。

さて送酸ランスの運動は、その支持状態の変化、炉内反
応状態の変動などにより異なった設備、異なった吹錬方
法においてはその方向が種々変化し、それ故常に一定の
方向の加速度のみ検出していた上述の測定方法では、上
記運動方向の変化により加速度の大きさが変動するため
、これを情報源とする滓化度制御の精度を低下させるこ
とになるっこの問題点の解決手段として発明者らは第１
図に示す如く、ランスの運動加速度を水平面上の互に直
角な２方向（ｘ、ｙ方向とする）について測定し、これ
から下記（１）式を用いて真の加速度の大きさく ａｒ
ｅａｌ ）を求めこれを制御用の情報として用いる方法
を提案するものである。

（記号） ａｒｅａｌ：真の加速度の大きさ ａＸ：水平面上Ｘ方向の加速度の大きさ ａｙ：水平面上ｙ方向の加速度の大きさ この制御方法を実現するための測定処理システムの一例
は第２図の通りである。

第３図は第２図のシステムを用いる吹錬中のＸ方向加速
度積分平均値（Ｘ方向平均値と呼ぶ）と、ｘ、 ｙ方向
の加速度を（１）式により合成したもの（合成値と呼ぶ
）の推移の例を示したものである。

これらの値は吹錬開始１０分経過頃までは両者ともほぼ
相似の関係で主振動方向はＸ方向にあった、ものが１０
分〜１２分もたった頃にはＸ方向の振動は弱まりｙ方向
に主振動方向が移ったことがわかる。

さらに、１２分以後はまたＸ方向の振動が強まっている
。

第３図において図に示した矢印の。■、■はサブランス
によりスラグ高さくＳＨ）の実測を行なたタイミングを
示す。

一方、第４図はランスに働く水平加速度の平均値Ｇに対
する送・酸速ＦＯ２とランス浸漬深さく５Ｈ−ＬＨ）と
の積Ｆｏ２×（ＳＨ−ＬＨ）との関係を、ｓＨの実測タ
イミング毎にプロットしたものである。

このうち、記号■、■、■で第３図に示したヒートの各
ＳＨ実測時のデータを示した。

この図から、○印でプロットした合成値はＦｏ２×（Ｓ
Ｈ−ＬＨ）に対してほぼ直線関係にあり、そのばらつき
も小さいが、Ｘ方向平均値は、プロット■の■に対する
比較からでもわかるように測定タイミング毎に主振動方
向が異なることが外乱となり、ばらつきが大きくＦ。

２Ｘ（ＳＨ−ＬＨ） との明確な関係が見られない。

合成値を用いる場合、タイミングの、■および■のいず
れのタイミングでもばらつきの少ない直線関係が維持さ
れている。

従って、測定加速度からスラグ高さｓＨを測定し、これ
をもとに滓化制御を行なう場合には、振動方向の変動の
影響を除去した合成値を用いる必要があると言える。

ここで上部のデータを得た第２図による実施態様につい
てさらに詳しくのべると、転炉１内に装入される送酸ラ
ンス２の上部に２組みの水晶発振加速度計３（ｘ軸）お
よび３′（ｙ軸）を互いに直角に配置して取付け、ラン
ス２のＸ軸方向およびｙ軸方向の加速度をそれぞれ検出
し、復調器４゜４′、波形変換器（波形変換と共に加速
度合成（ａｒｅａｌ ）の算出も行なう）５、ならびに
プロセスコンピュータ６、そしてランス位置と酸素流量
設定器７からなるようなシステムにより造滓制御を行な
うのである。

図中８は溶鋼、９はフォーミングしたスラグである。

上記した合成値に基いた造滓制御下における転炉吹錬の
実際操業の過程でも、なお、ランスに働く上記合成値が
ほぼ同様な滓化状況の下で、送酸流量ならびにランン高
さによる滓化状態の変動を生じることが見出されたので
あり、滓化の検知精度を一層向上させるためには、送酸
流量とランス高さの設定値に応じた修正を加えることの
必要が認識されるに至った。

そこで本発明者らは、２５０トン転炉における、上記し
た吹錬操業中に、スラグのフォーミング頂面との接触に
より、動作を行う検出回路をもった電極式プローブをサ
ブランスに装着し、これを吊下ろすことによるフォーミ
ング高さの実測を、酸素吹込み用のランス２に働く上記
加速度の検出にあわせ行い、そのときの送酸流量および
ランス２の位置の現在値に関して整理し、その一例をま
とめて第４図に示した合成値データの集積結果から次式 Ｇ：ランスに働く水平加速度の平均値（Ｇ）Ｆｏ２：送
酸流量（Ｎｙｆ／ｍＶＬ） ＳＨニスラグフォーミング高さくｒｒＬ）ＬＨ：ランス
高さくｒＩＬ） の成立を実証し、式中ａは、スラグの粘性、比重などに
よる定数であり、理論上多少の変動は避は得ないものの
、実炉では一定として取扱うことができ、上記の操業実
験では、ａ＝２．５Ｘ１０−５０−ｍＶ１／Ｎ７７１″
・扉の値が適合した。

またｂについては炉の種別や、ランス型式その他の設備
的な因子、たとえばランスの二本吊りワイヤに働く吊下
げ張力の差などに基くランスの振動特性で変動する補正
項であり、大体−０，０５Ｇ〜＋０．０４’Ｇの範囲、
通常はＯで適合した。

ちなみにスラグフォーミング高さｓＨおよびランス高さ
ＬＨは、何れも静止鋼浴面からの高さをとるものとし、
従って上式中（ＳＨ−ＬＨ）は、ランス２のフォーミン
グスラグへの浸漬深さを意味する。

（１）式から明らかに、次式 に従い、スラグフォーミング高さが推定でき、この推定
値は、直ちに造滓状況の判定に利用できる。

このスラグフォーミング高さｓＨの変動は、造滓状況の
変化、とくにスロッピングへの発展ノ予知にも適用でき
るわけであり、この観点で第５図のように炉口１１から
、スラグのフォーミング頂面１２までの距離を、１．８
未満、１．８〜３．５ｒｒＬ。

３．５〜５．５ｍおよび５．５ｍ以上の四段階に分け、
それぞれスロッピング危険域、滓化過多域、滓化良好域
、滓化不良域に区分しｔも ちなみに、この２５０トン転炉における静止鋼浴面ば、
炉底から１．４６７ｍ、この浴面から炉口までは７．７
ｍである。

このようにしてスラグのフォーミング頂面１２が、炉口
１１から１．８ｍ以内を占めたことが（２）式に従い推
定されるランス２の２方向水平加速度の検出値を合成し
た結果で、スロッピングの危険が容易に予知されるわけ
である。

一方、転炉の一炉代つまりれんがの取替周期にわたる寿
命の間にその炉底は、れんがの損耗、また逆にスラグに
よる被覆を生じてほぼ０．８ｍの変動があり、この変動
は、第６図のように、基準とすべき静止鋼浴のレベル差
ＡＨをもたらし、これはそのままスラグのフォーミング
頂面１２の炉口１１に対スる距離の差を生じ、スロッピ
ングの確実な予知に関して無視され得ないのは明らかで
ある。

従ってこれに対しく２）式に炉底変動の修正項を加味し
た次式 により、第５図に示した滓化区分に従い、最適な造滓制
御を実現すべく送酸流量、ランスの高さのより適切な調
整アクションをとることができる。

ここに（３）式中のｂは、ランスの変更など、設備面で
の変動に応じて適宜に修正すればよく、またそれは操業
実績により一旦把握すれば、その経験により、適切な選
択が容易に行える。

さて、第７図にこの発明による造滓制御法の実施態様の
一例を具体的に示し、横軸は吹錬の経過を示す時間軸、
たて軸にランス高さ、送酸流量および滓化状況つまり炉
口１１に至るスラグのフォーミング頂面１２の距離をと
っである。

吹錬の初期と、その末期には、滓化制御を事実上必要と
しないので、吹錬開始８分経過の時点から吹止め予定酸
素量の８５％を吹込んだ時点までの間にわたって制御範
囲とした。

吹錬条件の修正アクションは５秒毎に求めたＳＨ推定値
の３０秒間にわたる平均値により行った。

第７図に示したランス高さくｍ）、送酸流量（Ｎｍ″／
ｍ）ｏ経過を示す破線は、すでに確立している吹錬プロ
グラムに従って予め定まる設定値を示し、これに対し実
線で、この発明に従いスラグのフォーミングに基いてラ
ンスに働（水平加速度の検出結果から修正アクションを
講じて造滓制御を行った操業値を示す。

まず、吹錬プログラムに従いランス高さＬＨ（静止溶湯
浴面からの高さ）を２，４ｍ、送酸流量Ｆｏ２を７５ｏ
Ｎｍ”／ｍｍの設定で吹錬を開始し、制御範囲に入る前
の時点ａで、上記プログラムに従い、ランス高さＬＨを
２．０ｍに、送酸流量ＦＯ２を６５ＯＮｒｎ″／ｍ１ｙ
ｒに下げ、さらに制御範囲に入った時点（８分）では、
ランス高さＬＨを１．６ｍにして、フログラムどおりの
吹錬を行った。

この時点以降、この発明に従い造滓制御を行うのであり
、図のようにたとえば時点ｂ＊３）式により推定される
スラグ高さｓＨが、滓化過多の−３，５ｍをこえたとき
、ランス高さＬＨを１．４ｍＫ修正したところ、時点Ｃ
で滓化良好域にまでスラグ高さｓＨの復帰があり、そこ
でランス高さＬＨをプログラムどおり１．６７７１に戻
した。

引続き吹錬を続げるうち時点゛ｄに達して再びスラグ高
さＳＨが滓化過多域に入ったのでランス高さＬＨを１．
４ｍに修正したが、それにも拘らずスラグ高さは依然と
具て増加し、スロッピング危険域にまで上昇したので、
その時点ｅにて送酸流量を６５０ Ｎ ｒｒｌ／１１１
ｉ１Ｌから４５ＯＮ７７＋３／棚に修正したところ、ス
ラグ高さｓＨは第７図に示した経過をたどって低下し、
わずかにスロッピングの傾向を生じただけで大過なくそ
の抑制に成功した。

その後はスラグ高さが滓化良好域に向けて順調に低下す
る傾向が見られた時点ｆにおいて送酸流量Ｆ０２を４５
ＯＮｍ”／７７１１７１から５５０ Ｎ ｒｒｌ／ｍｊ
ｌｔ、 またランス高さＬＨも１．４から１．６ｒｒ
Ｌに戻した。

そのあとスラグ高さＳＨは時点ｇにおいて完全に滓化良
好域に戻ったので送酸流量ＦＯ２を５５ＯＮ ｍ” ／
ｍ１ｙｒから６５０ Ｎ ｒ７Ｉ３／ｍ１ｔｔにもどし
、引続いてプログラムどおり時点りでランス高さり、Ｈ
を１．８扉、送酸流量ＦＯ２を７０ＯＮｍ？／ｍに高め
て、予定送酸量８５％の時点を滓化良好域のまま通過す
る初期通りの操業が維持できた。

このあと、出鋼目標に対する的中率を高める吹錬の軌道
修正を行うわけである。

以上のべたように、この発明は、排ガス分析や排ガス温
度あるいは炉体の振動や音響などの間接的転炉音響レベ
ル、炉体振動強度、排ガス分析値等を用いる間接的な造
滓検知方法に比べ、ランス等炉内に挿入される物体の運
動加速度が、直接フォーミングスラグに浸漬されたもの
の情報である点で、精度的により優れることを活用し、
しかも設備の違いなどによる運動方向の変化にかかわら
ず、常に正しい運動加速度が検出できるので精度的に更
に優れた転炉の造滓制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは加速度の二方向測定要領説明図、第２図
はこの発明による測定制御系のシステム例の説明図、第
３図はランスに働く水平加速度の平均値の時間経過に従
う変動の一例をＸ方向平均値と合成値について示す吹錬
過程の説明図、第４図はランスに働く水平加速度に対す
る送酸速度・ランス浸漬深さ積との関係グラフ、第５図
は滓化状況説明図、第６図は４容の変動要因説明図、第
７図はこの発明による造滓制御の具体要領を示すグラフ
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 転炉の炉内にたてに垂下した物体の運動加速度を、
   水平面内の互いに直交する方向でそれぞれ個別に計測し
   、これらのベクトル和を求めてその値と、送酸ランスの
   スラグ中への浸漬法さならびに送酸流量との関数関係と
   を用いてスラグのフォーミング高さを推定し造滓制御因
   子とすることから成る転炉の造滓制御法。