JPS6061633A - 精錬容器内溶湯温度の連続測定装置 - Google Patents

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】 本発明は金属の精錬容器内の溶湯温度を連続的に測定す
る装置に関する。さらに詳しく述べると、転炉、ＡＯＤ
　、ＶＯＤ　、Ｒ）（等の容器内で各種の化学反応を起
こさせてＩ根菌に不純物元本を除去する全ての精錬容器
に適用できるものであって、吹止／ｉ、ａ度を制御する
ためにこのような精錬容器内の溶湯温度を連続的に精度
よく測定する装置に関する。

周知のように、鋼の品質に対する要求はまずます厳しく
なっており、特に鋼中不純物をｕ１能な限り低濃度まで
低減することに多大の努力が注がれている。不純物の少
ない清浄鋼を１１）る−１段として、以下のようなプロ
セスが一般的である。すなわち溶銑の脱Ｓ・脱Ｐ、転炉
内での脱Ｓｉ・脱Ｐ−１屍Ｓ・脱Ｃ，ＲＨ脱ガス槽内で
の脱Ｈ・脱Ｃ・脱０、またステンレス鋼・高合金鋼等の
溶製時にはＡＯＤ、ＶＯＤ内での脱Ｃｅ説Ｓ等、目的に
適合した多種類の反応容器と精錬方法が取り入れられて
いる。特に転炉においては、酸素による炭素の酸化反応
が中心であり、脱Ｃ反応によって鋼浴温度のＬ昇がもた
らされる。

以」二のような各種精錬容器の精錬において、鋼浴温度
を制御し目標の吹止温度へ終点制御することは、鋼の品
質の向上、製鋼時間の短縮に寄与し、その結果精錬コス
トの削減、耐火物原単位の低減につながり、操業Ｅ極め
て重要な要素となっている。

従来、上述の精錬時には主原料、副原料、吹錬酸素量等
をパラメーターとして用いた物質収支と熱収支に経験式
を加味して温度を推定する方法や、排ガス情報から温度
を推定する方法等が一般に行われて来た。また、これら
の精錬時に目的とする鋼浴温度に到達したか否かめ判定
は、例えば転炉の場合、サブランス方式によって吹錬中
に測温するか、または吹錬を中断して倒炉法によるイマ
ージョンランス測温する方法等が行われている。

前述の熱収支式に基づく温度の推定は直接的な手法でな
いので推定精度が悪く、精錬容器の使用回数などの操業
条件により、実際の値がばらつく傾向がある。また、サ
ブランスによる溶湯温度測定は連続的な測定でないので
全精錬工程の後半の１部分で実施されるに過ぎず、さら
に測定時にサブランスプローブの折損などにより操業へ
のフィードバックが遅れたり、迅速かつ適切なアクショ
ンが採れないこともあった。また、中途で吹錬を中断し
て、」二連の倒炉法によって測温する方式は、生産性を
低下させたり転炉内耐火物の溶損を招くなどの不利益の
原因となっていた。

本発明は上記不利益を解消し、全精錬工程における溶湯
温度を連続的に測定し、吹、正温度を最も適正に終点制
御することのできる装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、精錬容器の壁を貫通
して溶湯に達するノズルを開口させ、該ノズルを通して
該溶湯と化学反応を起こさないガスをａ＃Ｓ的に溶湯中
に吹き込みつつ溶湯温度を光学的に検出する精錬容器内
溶湯温度の連続測定装置である。すなわち、精錬中の溶
湯中に開口するノズルから不活性ガスを吹き込んで該ノ
ズル部への溶湯の侵入を防止すると共にその溶湯表面を
溶湯内の代表温度値を示すように流動させておき、この
ノズルを通って光学的に溶湯温度を測定する。

次に本発明による溶湯温度の連続測定装置の実施例を図
面を用いて説明する。第１図は底吹き転炉における溶湯
温度の連続測定装置の系統図を示すもので、ニ０色式温
度計と光ファイ／へ−を合わせた光ファイバ一式自動二
色温度工１を用いた本発明の実施例の連続測定装置によ
りホットモデルにより溶湯温度の連続測定を行った例を
示す。

第１図の１は転炉鉄皮および耐火物れんが、２は溶湯で
ある。３は本発明に係るノズルすなわち測定用ダミー羽
目を示し、該ノズル３には溶湯と反応を起こさない一定
流量の不活性ガス２０を供給する供給管が接続されてい
る。このガス２０は常時流されており、溶湯の羽口３へ
の侵入が起こらない必要最小量が流される。

精錬ガス供給羽口４からは酸素などの精錬ガス２１とク
ーランＩ・２２が供給される。

測定用［」３内に石英ファイバーから成る受光用光学フ
ァイバー素子が配設され、その後方には測定時における
伝光用ファイバーの一端が結合され、炉外に光情報を伝
光する。この伝光用ファイバーは断線防止のために耐熱
性フレキシブルホース５によって保護されている。この
伝光用ファイバーの他端に受光変換部６が結合され、こ
の受光変換部６は操作室内に設置された温度指示部７を
経て記録システム８に連結される。受光変換部６、温度
指示部７としては、放射率や測定条件の影響を受けにく
い二色式温度計を用いる。

光ファイバーを用いたＡｌ１１温例としては従来、高炉
内温度、上吹き転炉的温度または底吹き火点温度などを
測定した報告があるが底吹き羽口を介して溶湯温度を連
続測定した例はない。

第２図は測定用ノズル３内に装着された受光用光学ファ
イバー素子先端部の詳細を示すノズル３の部分断面図、
第３図はそのＡ−Ａ矢視図である。

第２図、第３図において、ステンレス等から成る保護パ
イプ１０はその内側に、石芙ファイバーから成る受光用
光学ファイバー素子１３を、耐熱接着剤で固めたセラミ
ック粉１２を介して保持する。保護パイプｌＯの外周と
ノズル３の内面との間を不活性ガス２０が通過する。不
活性ガス２０の通路内の保護パイプ１０の外周には振動
防止用羽根９が取り伺けられている。この振動防止用羽
根９は、温度測定時に測定用ノズル３内へ供給された不
活性ガス流２０により受光用光学ファイバー素子１３の
保護パイプｌＯが振動し、視野の変動に件う光信号の乱
れや受光用光学ファイバー素子１３の折損などが起こる
ので、これを防止するだめのものである。この羽根９を
取り付けることにより保護パイプ１０の振動を防止する
ことができ、受光用光学ファイバー素子１３は炉内溶湯
温度の健全な測定をすることができる。なお、羽根９は
保護パイプ１０の外周方向に少なくとも３個以上保護パ
イプｌＯ′の長さ方向に最低２ケ所取り伺１子ることか
望ましい。また、保護パイプｌ。

の外周からノズル３の内壁方向への羽根９の取り伺は長
さは、該保護パイプ１０とノズル３の内壁との間隔の８
０％以りにすると振動防止効果が完全である。

ファイ／へ一保護パイブｌＯの内壁面１１は黒色になる
よう化学処理を施される。この処理を必要とする理由は
、保護パイプ１０の内壁面１１が裸面の場合パイプ１０
内へ斜めに入射した光がパイプｌＯの内壁面に当り乱反
射した後、受光用光学ファイバー素子へ入用してしまう
。２つの光の波長に含まれる放射エネルギー比によって
測温する二色式温度計では、この反射があると、赤色光
と古色光の反則の度合の違いから正しい温度を示さない
。よって、保護パイプｌＯ内に上記黒化処理をすること
により乱反射を防［ｌ：でき、正常な連続測定が可能と
なる。

保護パイプ１０内には受光用光学ファイバー素子１３を
固定するため耐熱接着剤で固めたセラミック粉１２が充
填されている。

受光用光学ファイバー素子１３の受光端面１３ａは保護
パイプ１０の先端より約１００ｍｍ後退した位置に固定
される。これは前述の乱反射を防止するためである。保
護パイプｌＯもまたその先端がノズル３の先端より５０
”１００ｍｍ後退した位置に装着することが望ましい。

これは、溶湯かもの光を受光用光学ファイバー素子１３
に効率的に入射させるためであり、使用する受光用光学
ファイバー素子に応じて定まっている受光角内に測温物
体の光が入射するよう決められた位置である。

また、この位置ではノズル先端からの輻射熱の影響がな
く測温粘度も良い。

さて、鋼浴より放射された光は受光用光学ファイバー素
子１３へ入光し、フレキシブルホース５内の伝光用ファ
イバーを通って受光変換部６へ伝達される。受光変換部
６内において光信号が電気信号へ変換され指示部７によ
り温度表示される。

さらにこの表示は記録システム８において連続的に記録
される。記録システム８は連続的に温度波形を表示可能
なものであれば一般に使用されているアナログ記録計で
も良いし、ＣＲＴ表示でも良い。

本発明の装置は以上のように構成されているので リリ精錬容器内の温度を精錬途上におい又連続的に精度
よく測定することができ、 （？）迅速性が要求され、かつ、後工程に必要とされる
目標温度に制御するための吹錬に対して最適であり、 （多連続的な温度情報を迅速にフィードバックすること
が可能となったので、吹出をｉＥ確に制御でき、 ■従って、従来見られた肖吹錬などを継けることができ
、省力化が可能で経済性に富むなど、精錬の精度向−Ｌ
に寄与するところが大である。

次に１本発明の実施例を挙げて説明する。

５トン容量の多目的実験転炉に設けた４木の炉底羽口の
うち、１本を本発明の測定用羽目、他の３木を精錬ガス
供給羽目として本発明による測定を実施した。測定用羽
口内には受光用光学ファイバー素子として、４ｍｍφの
ＳＵＳパイプで保護された２ｍｍφの石英ファイバーを
装着し、後続の伝光用ファイバーには２００７ｔｍφの
光ファイバーを数本束ね、フレキシブルホースにより保
護したものを用いた。測定用羽目にはアルゴンを２Ｎｍ
’／ｍｉｎの速度で供給し、精錬ガス供給羽目には酸素
を１５図ｍ’／ｍｉｎで供給した。また、精錬時間は平
均１７分間であった。なお、本発明による測温結果と比
較するために、吹錬中炉内へ投入式の温度測定素子を１
分間隔で投入し溶鋼温度を測定した。その代表例を第４
図に示す。同図の破線は実施例による連続測温結果を示
し、実線は投入式による測温結果を示す。

両者を比較すると、その差は最大１０℃以内となってお
り、本発明による溶鋼温度の連続測定装置が吹錬温度制
御に充分使用できることが立証された。

第１図は本発明の溶鋼温度の連続測定装置の概略を示す
系統図、第２図は本発明の装置の実施例の測定用ノズル
内に装着されたノアイバー先端部の詳細を示すノズルの
部分断面図、第３図はｆｆ５２図のＡ−Ａ矢視図、第４
図は実施例による測温結果を投入式温度測定素子による
測温結果と比較したグラフである。

■・・・転炉鉄皮、耐火物れんが ２・・・溶湯 ３・・・ノズル（測定用羽目） ４・・・精錬ガス供給羽目 ５・・・ファイ／＜−保護用耐熱性フレキシブルホース ６．７・・・自動二色式温度計（６・・・受光変換部、
７・・・温度指示部） ８・・・記録システム ９・・・振動防止用羽根 １０・・・ファイバー保護パイプ １１・・・黒色に化学処理した管内壁 １２・・・調熱接着剤で固めたセラミック粉１３・・・
受光用光学ファイバー素子 ２０・・・溶湯と化学反応を起こさないガス２１・・・
精錬ガス ２２・・・クーラント 出願人　川＃製鉄株式会社 代理人　弁理士　小杉佳男 第１図 第３図 第４図 吹錬時開（分）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ　溶解炉または精錬容器の底部または側壁部に溶湯中
   に開口するノズルを設け、該ノズルには不活性ガスを供
   給する供給管を接続すると共に該ノズル内部に受光用光
   学ファイバー木ｒ・を配設し、該受光用光学ファイバー
   素子には＋＋ＩＮ熱製フレキシブルホースによって保護
   された伝光州ファイバーの一端を結合し、該伝光用ファ
   イバーの他端に温度測定用の自動二色式温度計］を連結
   し、該自動二色式温度計は受光された光信号を電気信号
   に変換する受光変換部と該変換された信号を温度表示す
   る、　指示部とから成り、かつ該指示部の指示を連続的
   に記録するシステムを備えたことを特徴とする精錬容器
   内溶湯温度の連続測定装置。