JPS60228931A

JPS60228931A - 転炉スロツピング検出装置

Info

Publication number: JPS60228931A
Application number: JP59084116A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Ueda; 裕二郎上田; Mitsuo Yagi; 八木　光夫; Yukinori Shigeyama; 幸則重山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1985-11-14
Also published as: JPH056654B2

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】産業上の利用分野本発明は転炉の操業に有用な装置、詳しくは吹錬中発生
すれば操業上大きな障害となるスロッピングの検出装置
に関するものである。

従来技術転炉における溶銑・溶鋼の精錬は、転炉の炉口から炉内
に挿入されたランスより噴出させる純酸素ガスを溶鋼に
吹付けて溶鋼を攪拌しつ＼脱炭し、さらに転炉内に投入
された造滓剤により滓化生成する溶融スラグとの反応に
より脱燐脱硫等を行うものであるが、この滓化の過程で
スラグ組成、粘性、スラグ中の酸素量等の諸条件により
スラグがフォーミング化し、これが過度に進行するとス
ラグさらには溶鋼までも炉口より供出するいわゆるスロ
ッピングが発生することがある。このスロッピングが発
生すると、溶鋼成分１．製鋼歩留り等に大きな影響を与
えると共に、作業効率の低下、回収ガスのカロリー低下
、赤煙の発生などの作業環境の悪化、装置の損傷など、
種々の問題を惹起する。したがってスロッピングの発生
を極力抑制する必要がある。

したがって転炉炉内の状況をいち早く予測し、スロッピ
ングの発生を防止するなど適正な転炉操業を行う必要が
あり、転炉炉況の把握のため従来種々の提案が行われて
いる。

すなわち、特開昭５２−１０１ｆｌ１８号においては、
転炉製鋼法において吹錬中の排ガス情報をもとに酸素バ
ランスを計算して炉内の生成酸化物すなわち溶滓量を推
定する方式が開示されている。この方式では、分析・解
析による時間のおくれは避けられず、またスロッピング
の発生要因は溶滓量のみによるものではないので、スロ
ッピング発生予知精度は低いものであった。

また物理的測定方法によってスラグレベルを検知しよう
とする試みも種々なされていて、音響測定法（特開昭５
４−３３７１１０号）、振動測定法（特開昭５４−１１
４４１４号）、炉内圧測定法（特開昭５５−１０４４１
７号）、マイクロ波測定法（特開昭５７−１４０８１２
号）、炉体表面温度測定法（特開昭５８−４８６１５号
）などが提案されている。

音響測定法は吹錬中に炉内より発生する音響の周波数お
よび強度の変化を把えてスラグレベルを推定してスロッ
ピング発生を予知しようとするものであり、振動測定法
は吹錬中のランスの振動の変化、波形の推移を把えてス
ラグレベル又はスラグの状態を推定してスロッピング発
生を予知しょうとするものであり、炉内圧測定法は吹錬
中の炉口排ガス噴出圧の変動を把えてスロッピング発生
を予知しよゑとするものであり、マイクロ波測定法は吹
錬中に炉内にマイクロ波を直接投射してＦＭレーダーの
原理によりスラグレベルを直接測定してスロッピング発
生を予知しようとするものであり、炉体表面温度測定法
は炉体の上部および下部の放射エネルギーを温度として
把え、その温度変化、ピーク値などからスロッピングの
発生とその量を検知しようとするものである。、上述し
た音響測定法、振動測定法、炉内圧測定法、炉体表面温
度測定法はいずれも間接的測定法であり、スラグレベル
およびスラグの状態を定量的に把握することができず、
スロッピングの予知精度は低い。マイクロ波測定法は、
スラグレベルの直接的測定が可能であるが、吹錬中の転
炉内は、溶湯、スラグ、ガス等が極めて複雑な動きをし
ているため、異常を検出あるいは推定することは容易で
ないうえ、信号処理等にも高度な技術が必要であるため
、装置が高価になることは避けられなかった。

これらに対し本出願人は先に、炉内光の強度または、波
長変化もしくはその双方を検出して転炉異常反応を検出
する方法を特許出願（特願昭５８−３７８７２号）した
０本発明は該特許のさらに改良を図るものである。

発明の目的本発明の目的は、すぐれた転炉スロッピング検出装置を
提供し、以て高精度の転炉操業に活用させようとするも
のである。

発明の構成Φ作用本発明の構成は、転炉炉体側壁に設けられた貫通孔に光
プローブを挿入離脱自在に嵌着可能な検出装置と、該検
出装置からの光電変換映像信号をあらかじめ設定した複
数の波長域に分別する分別装置と、前記分別された波長
域毎にその映像中に占める面積を演算する装置と、該演
算装置からの入力信号をあらかじめ定めたスロッピング
判定基準と比較しスロッピング検出信号を出力する装置
とを備えてなることを特徴とする転炉スロッピング検出
装置である。

以下本発明を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の装置の全貌を模式的に示した説明図で
ある。第１図に示すように転炉１の側壁２に炉内３まで
貫通する貫通孔４を設ける。この貫通孔は、出鋼孔であ
ってもよく、図の如く出鋼孔とは別に設けてもよい、検
出装置６は一例として転炉ｌの近傍に支持架台５を設け
、移動装置８によって移動できるごとくし、検出装置の
一構成部分である光プローブ７は貫通孔４に挿入離脱自
在に移動される。

貫通孔は吹錬時あるいは、出鋼時、溶銑装入時等に溶湯
に浸漬されない、炉体側壁の任意の場所を選ぶことがで
きる。又、前述のように検出装置６は自在に移動できる
ことから出鋼孔を利用することも可能である。

検出装置には、先端が貫通孔に挿入離脱される光プロー
ブ７と、プローブの後端にコネクタ９を介して装着され
る光電変換素子１ｏを有し、光プローブから伝送される
炉内光は光電変換され、光電変換映像信号とじて分別装
置１１に送られる。

分別装置１１においては該信号は、あらかじめ設定され
た複数の波長域に分別される。

前記分別された信号は、波長域毎にその映像信号中に占
める面積を演算する演算装置１２で各波長域毎の面積量
が演算され、この演算装置からの入力信号を、あらかじ
め定めたスロッピング判断基準と比較し、スロッピング
検出信号を出力する判定装置１３でスロッピングが検出
される。

さらに要部について説明する。

本発明で光プローブとは、光導体を内蔵する筒状物であ
る。光導体とは例えば石英系光ファイバの如く高温物体
から放射される放射光を低損失で伝送する導体を言う、
光プローブは前述の如く貫通孔に挿入されて、高温の炉
内に面するので損耗のおそれがあり、少くともその先端
は何等かの手段により冷却保護する必要がある。

−例として第２図に光プローブの最も簡単な２重管タイ
プを示す、光導体７１は耐熱保護内管７２に内蔵され、
耐熱保護外管７３との空隙には、冷却用ガスが導入され
て光プローブ７の先端方向に矢印の如く流れながら両保
護管を冷却すると共に、光導体の前端を保護する前面透
明体？４の曇りや粉塵の付着を防止して、炉内に放出さ
れる。

光プローブを貫通孔内に挿入離脱するように移動させる
装置については、第１図には架台５にとりつけられたレ
ール８１上に跨設した移動架台８２に光プローブを載置
し、移動装置８で移動架台８２を移動させる装置を例示
したがこれにこだわるものではない。

しかして光プローブが貫通孔内に挿入離脱自在になした
のは、光プローブを実際に炉内状況を検出装置に入力す
る必要のあるときのみ挿入し、出鋼時、次回吹錬までの
待時間あるいは原材料チャージ時間等に不要の熱負荷や
粉塵などの悪環境から避けるためである。

光導体の先端で把えられる光の映像は、コネクタ９を介
して取付けられる光電変換素子１０により光電変換映像
信号に変換される。こへで光電変換　１素子とは、光を
その強度に比例して波長別に電気信号に変換させる機能
を有するもので、例えばＩＴＶカメラ、分光器と組合せ
た光電子増倍管等である。これらは苛酷な条件下にある
光導体の受光面から充分離れた距離にあるので、その機
能を発揮する好環境下にある。

こ＼で吹錬中の炉内状況の典型例を第３図に示す。

第３図（Ｉ）は、滓化量の比較的少ない炉内の状況を想
定したもので、光プローブ前面の円形受光面の視野に第
３図（１′）に示すように炉内の高温ガス雰囲気１８が
白色に見える。さらに滓化が進行して、第３図（１■）
のごとくスラグ１Ｂの量が増すと、スラグの表面はラン
スから噴出する酸素および吹錬反応により発生するＣＯ
ガス等により激動し、上部のガス雰囲気よりも低温の、
エマルジョン状態のスラグは、第３図（ＩＩ’）のごと
く受光面視野に黄色の波形状に捉えられる。エマルジョ
ン状態のスラグが第３図（ＩＩＩ）のごとく、いわゆる
スロッピングをおこして炉外に溢れ出るようになれば、
受光面の視野は第３図（ｍ′）のごとく、全面が黄色系
を呈する。

すなわち転炉操業中の炉内の滓化がある程度進行してス
ラグ１６上部のガス１８の温度がスラグの温度よりも高
くなると、ガス雰囲気の発する光と、スラグの発する光
の、波長と強度の関係は、明らかに差が現われ、この差
を特異的に取り出すことにより、スロツピングの検出装
置を完成したものである０本発明装置の炉内光受光から
スロッピング検出信号出力までの全体ブロック図を第４
図に示した。

前述の吹錬中のスラグとスラグ上部のガス雰囲気の放射
する光の波長と強度の関係は第５図のようである。吹錬
中の炉内光は絶えず変動しているが、これを波長別にＢ
（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）に分別し、ある短時間のア
ナログ信号として例示したものが第６図である０図にお
いてＲ信号は曲線２１のような変化を、Ｇ信号は曲線２
２のような変化を、Ｂ信号は曲線２３のような変化を示
したとすれば、第４図の２値化回路５１でそれぞれの波
長域のスレシ覆ルドレベル２４．２５．２Ｂを基準に２
値化した後のＲ信号は第７図２７のように、Ｇ信号は２
８のように、Ｂ信号は２８のように表わされ、３者を総
合して色名で表わせば横軸の小区分に記入したように、
赤、マゼンタ、赤、黄、赤となり、受光しなかった部分
は黒として表示できる。

したがって２値化されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のあら
ゆる組合せを考えると、受光しないときも含めて８種類
の色に相当する信号が得られる。

しかしてスロッピング発生はスラグの量とその量の変化
の大きさに相関があると考えられることから、前述の色
別の、映像中に占める面積割合とその変化を検出するた
め面積演算装置１２に信号を送る０面積演算装置１２で
は、例えば垂直同期信号をリセットパルス（１８，７ｍ
５ｅｃ）とし、カウントパルスを０．１４３１Ｌｓｅｃ
　（７ＭＨｚ）として、これに前述の２値化Ｒ信号、２
値化Ｇ信号、２値化Ｂ信号をのせ、■リセットパルス間
のパルスと２値化信号の論理積から、例えば黄色につい
てはＲ＊Ｇｏｎ、Ｂ　Ｏｆｆのパルス数をカウントすれ
ば、１８．７ｔａｓｅｃ中の全映像面積中の占める黄色
の面積量信号が得られる。

このようにして得られた面積演算装置１２の出力であ′
る色別の面積量信号６３は、２系統に分けられる。１系
統は色別の面積量そのものを２値化回路５５を通して面
積量の２値化信号として判定装置１３に入カレ、もう１
つの系統は面積量の変化として入力させるために、高域
透過フィルター５２、正値化回路５３．２値化回路５４
を通して変化量を強調した色別面積量信号６５として判
定装置１３に入力する。

スロッピング判断基準については、前μ色別の面積量の
２値化信号と変Ａヒ量を強調した色別の面積量２値化信
号の組合せより第１表のようになる。

第１表しかして、実際には判断時の転炉の操業状況も考慮する
必要がある。すなわち、吹錬初期ではスロッピングはお
こり得ないし、炉内ガス温度も低いから、前表の判断は
正確でない、また鉱石投入や生石灰、ドロマイト等の副
材役人が予め操業シーケンスに組込まれている時点では
、敢て警報は要らないし、溶銑中のシリコン量が予め定
められた値よりも高くなっている場合はスロッピングの
可能性は大きい。このような判断ロジックも加え、第１
表のスロッピング発生可能性大のケースを展開すると第
２表のようになる。

何れにしても、色別の面積量２値化信号および色別の面
積量変化量の２値化信号の基準となるスレショルドレベ
ルをどこにとるかが判断の基本となるもので、これは多
数の操業実績と本発明装置によるこれら信号の相関から
決定されなければならない。

以上のような判定の基準を予め決めておき、この基準と
前述の２種類の面積量２値化信号とを比較して、スロッ
ピング発生の可能性大、小、無しに応じてスロッピング
検出信号６７を判定装置１３から出力することができる
。

実施例１７０ｔ／ＣＨの上底吹転炉の、炉底から約４ｍの高さ
の側壁に貫通孔を設け、本発明装置によるスロッピング
の検出を行った。この時の溶銑条件は（Ｓｉ）含有量が
０．３０〜０．５０％である。スロッピング検出装置で
警報が出た場合、実際にスロッピング発生を確認するま
で、そのま覧操業するのは現実的でないので、実施例の
結果の表のスロッピング発生可能性の大、小は、スロッ
ピング抑制アクションも実施して判断したものである。

実施例１黄色および赤色それぞれの面積量２値化信号および面積
量の変化量の２値化信号を組合せて、スロッピング発生
可能性の検出を行い、第３表の結果を得た。

実施例２黄色および白色それぞれの面積量２値化信号および面積
量の変化量の２値化信号を組合せて、スロッピング発生
可能性の検出を行い、第４表の結果を得た。

実施例３実施例１．２のようなスロッピング発生の可能性をスロ
ッピング予知警報として受取り、実際にスロッピング抑
制アクション、たとえばコークス粉・石炭粉などの抑制
剤投入、底吹流量増加、送酸量低減などを行った場合と
、行なわなかった場合の合計９５回の実績をとりまとめ
ると第５表の通りで、′スロッピング予知成功率は９４
．７％、過検出率は５，３％であり、警報が無くてスロ
ッピングが発明の効果以上詳述したように本発明の転炉スロッピング検出装置
はスロー２ピング検出率高く、これによりスロッピング
の抑制を効果的に行い得るため、転炉操業上きわめて大
きな価値を有する′ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は光プローブの
１例を示す１部断面図、ｉ３図は炉況と受光面映像を表
わす説明図、第４図は信号系の全体ブロック図、第５図
はスラグとスラグ上部のガスの放射する光の波長と強度
の関係を示す図、第６図は炉内光のアナログ信号図、第
７図は炉内光の２値化信号図である。１・・・転炉、２・・・側壁、３・φ・炉内、４・・・
貫通孔、５・・・支持架台、６・＃赤検出装置、６１・
・ψ光電変換映像信号、６２１１・―波長域毎の映像信
号、８３・・・色別面積量信号、８４・・・色別面積量
２値化信号、８５拳・・色別面積量変化量２値化信号、
８８・・・鉱石φ副材等投入ＣＫ号、８？−−−スロッ
ピング検出信号、７・・・光プローブ、７１拳−−先導
体、７２・・ｅ保護内管、７３−−−保護外管、７４・
・拳前面透明体、８ａａｍ移動装置、８１・・・レール
、８２・争・移動架台、９・・・コネクタ、１０・・・
光電変換素子、１１・・争分別装置、１２・拳・演算装
置、１３・・・判定装置、１６・・Φスラグ、１７−＠
−溶湯、１８・・・高温ガス雰囲気、１８・・・ランス
、２１１１嘩・アナログＲ信号、２２１１・・アナログ
Ｇ信号、２３・拳・アナログＢ信号、２４・・・Ｒ信号
スレショルドレベル、２５・・・Ｇ＠号スレシ禦ルドレ
ベル、２６φ・・Ｂ信号スレショルドレベル、２７・・
・２値化Ｒ信号、２８・・２値化Ｇ信号、２８・・２値
化Ｂ信号、５１・・２値化回路、５２弗・高域透過フィ
ルター、５３・Φ正値化回路、５４・・２値化回路、５
５拳・２値化回路、５８・−転炉プロセス。特許出願人　新日本製鐵株式会社代理人　弁理士　井　上　雅　生第２図第５図り　〈−一一一一〉第３図

Claims

【特許請求の範囲】

転炉炉体側壁に設けられた貫通孔に光プローブを挿入離
脱自在に嵌着可能な検出装置と、該検出装置からの光電
変換映像信号をあらかじめ設定した複数の波長域に分別
する分別装置と、前記分別された波長域毎にその映像中
に占める面積を演算する装置と、該演算装置からの入力
信号をあらかじめ定めたスロッピング判定基準と比較し
スロッピング検出信号を出力する装置とを備えてなるこ
とを特徴とする転炉スロッピング検出装置。