JPS6126714A - 転炉操業方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は転炉操業においてスロッピングを抑制する方法
に関するものである。

従来の技術 転炉操業の目的は、転炉吹錬中に供給される酸素により
、溶湯中に含まれる炭素を低減すると共に、炉内に投入
する造滓剤を滓化させ、生成した溶融スラグと溶湯との
反応により、脱燐・脱硫等の作用゛を営ませることにあ
る。

この場合スラグの滓化状態が操業の成果を左右する大き
な因子で、滓化が過度°に進むと、スラグのフォーミン
グ状態を助長し、遂にはスラグが炉外に溢流する異常反
応すなわちスロッピングを生じ、作業効率の低下、鉄歩
留の低下、作業環境の悪化、装置の槁傷なと、種々の問
題が生ずる。

これに反し、滓化不良の場合は、脱燐作用等が低下し、
所望の品質を得ることができない。

したがって、滓化を充分行わせながらスロッピングを生
じさせない操業方法がとられるべきで、そのためには第
１にスロッピングを予知する方法、第２にスロッピング
を抑制する方法が明確にされる必要がある。この両者は
密接に関係があり、スロッピングを予知する的確な方法
がなければ、スロッピングを抑制する具体的方法も見出
し得ないのは当然である。

転炉炉況の把握のため従来種々の提案が行われている。

すなわち転炉排ガス解析法（特開昭５２−１０１８１８
号）、音響測定法（特開昭５４−３３７９０号）、振動
測定法（特開昭５４−１１４４１４号）１、−炉内圧測
定法（特開昭５５−１０４４１７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５８−４８８１５号）等が開示されている。

しかしながらこれらの公知方法によって、スロッピング
発生を予知しスロッピングを抑制する的確な方法１例え
ばスロッピング抑制に最も有効と考えられるスロッピン
グ抑制材の投入の具体的な方法等については、何の提示
もなされていない。この理由は、前述の各種提案のスロ
ッピング予知の方法が必らずしも実行容易で、且つ精度
の高いものでなかったことに起因すると推察される。

発明が解決しようとする問題点 以上の事情に鑑み、本発明は本出願人が出願（特願昭５
９−８４１１６）　した転炉スロー、ピング検出装置を
用いたスロッピング抑制の具体的方法を提供するもので
ある。

問題点を解決するための手段・作用 本発明は、転炉側壁に２以上の貫通孔を設け、少なくと
も一方に光検出装置を設け、他方にスロッピング抑制材
急速吹込装置を設け、前記光検出装置によるスロッピン
グ発生状況検出後長くとも１５秒以内に、炉容トン当り
１分間に０．３ｋｇを超える速度でスロッピング抑制材
を炉内に吹込むことを特徴とする転炉操業方法である。

以下本発明を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の方法を実施するための装置の一例を
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４．４′を設ける。この貫通孔は少なくとも
２ヶ設け、その一つは出鋼孔であってもよい。

出鋼孔以外の貫通孔は、閉塞を防ぐため吹錬時、出鋼時
および溶銑装入時等に、溶湯に容易には浸漬されない炉
体側壁の任意の場所を選ぶことができる。

貫通孔のうち少なくとも一つには、光検出装置を設置す
る。光検出装置とは、炉況観測用光プローブと、得られ
た映像を解析処理してスロッピ・ング発生の有無を判定
する一連の装置を言う。

第１図はその一例であって、転炉近傍に支持架台５を設
け、支持架台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７を載置し、移動装置８に
よって光プローブが、貫通孔内に挿入離脱自在に移動で
きるように設備される。

このように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、不要な熱負荷や粉塵
などの悪環境から避けるためであり、また出鋼時に完全
に離脱可能である故に、出鋼孔も前述のごとく本発明方
法の貫通孔に利ｍできるのである。

光プローブとは、光導体を内蔵する筒状物である。ここ
で光導体とは、例えば石英系光ファイバーの如く、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、少なくとも
その先端は何等かの手段により冷却保護すると共に、貫
通孔の閉塞防止手段も必要で、通常不活性ガスで冷却し
た後炉内に放出する装置を備える。

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１ｏにより、光電変換映
像信号に変換される。ここで光電変換素子とは、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。

ところで転炉操業開始後、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あられれ、
この差を特異的に取り出すことによって、スロッピング
発生状況を検出できる。これを第１図には分別装置１１
、演算装置１２、判定装置１３としたが、炉内光受光か
らスロッピング検出信号出力までを第２図のブロック図
によってさらに詳細に述べる。

光導体の先端で把えられた炉内の光の映像は、前述の如
く、光電変換素子１０で光電変換信号６１としてとり出
され、その信号を分別装置１１によって波長別にＢ（青
）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）に分別し、３種の光電変換信号
８２として出力する。この信号はアナログ信号であるの
で、次の演算装置にかけるために、２値化回路５１でそ
れぞれ適当なスレショルドレベルで２値化する。

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ので、まず３種の２値化
信号から面積演算装置１２にて、全映像面積中に占める
色別の面積量を色別面積量信号６３としてとり出し、判
定に便ならしめるため２値化回路５５を通し、色別面積
量２値化信号Ｂ４として判定装置１３に入力する。

前述の色別の面積量は１例えば垂直同期信号をリセット
パルス（１８，７＋ｕａｃ）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、ｚ値化Ｂ信号をのせ、
ｌリセ−／　トパルス間のパルスの２値化信号の論理積
から、例えば黄色についてはＲｅＧａｎ、Ｂｏｆｆのパ
ルス数をカウントして得られる。

次に面積量の変化をとらえるために、上述の面積演算装
置からの色別面積量信号６３を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、色別面積
量変化量２値化信号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、前記色別の面積量の
２値化信号と変化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
材投入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、これらを第２図には転炉プロセス５Ｂ
、鉱石副材等投入信号６Ｂとして示した。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該装置によるこれら信号“との相関
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。

このようにして実炉で実施したスロッピング検出の成績
例を以下に述べる。

１７０　ｔ／ＣＨの上底吹転炉の、炉底から約４ｍの高
さの炉体側壁に貫通孔を設け、光検出装置を設け、第１
表の基準に従ってスロッピングの可能性を判断しつつ操
業し、第３表の結果を得た。この時の溶鉄条件は（Ｓｉ
）含有量が０．３０〜０．５０％である。

第３表 第３表で明らかなようにスロッピング警報が有って、ス
ロッピングが実際に発生しなかったのは８５回中５回す
なわち過検出率は５．３％であり、警報が無くてスロッ
ピングが発生したことは皆無という結果である。

なおスロッピング抑制操作としては、公知の方法例えば
底吹流量増加、送酸量増加、コークス粉・石炭粉などの
抑制材投入等を行ったもので、この表でのスロッピング
抑制操作の成功率は８０％である。

以上の如き実績により、上述のスロッピング予知方法は
充分な精度をもつこと、および従来のスロッピング抑制
操作は不充分であることから、該スロッピング予知方法
を用いてスロッピング抑制操作について種々検討を加え
た。

すなわち、上吹き又は上底吹転炉の場合通常最も普通に
行われる制御は、ランス上吹ジェットおよび底吹ガスの
調整であるが、これらは何れもスラグ−メタル間の攪拌
状態を変化せしめ、酸化反応・還元反応のバランスを変
えて徐々に平衡するスラグ中酸素ポテンシャルを変化さ
せるために、操作後の一反応変化が遅く、迅速適切な効
果の発現は期待できない。

これに反し還元剤例えばコークス、石炭などの炭素源を
含む資材は、スラグ中のＦｅＯと反応してＦｅに還元し
、スラグ量を減少させる効果を発揮してスロッピング抑
制に速効性のあることが期待される。

さらに、反応開始を速かに行わせるためには、スロッピ
ング抑制材投入装置とスロッピング検出装置とを連動さ
せること、および抑制材と炉内内容物とを迅速にしかも
万遍なく接触させるために、抑制材を粉体として気流輸
送し、転炉側壁に設けた貫通孔からノズルによってキャ
リヤーガスと共に吹込むこと、が好ましいとの判断から
、スロッピング抑制材急速吹込装置を設けた。

第１図によって説明すれば、判定装置１３から発せられ
るスロッピング検出信号６７は吹込制御装置１４に入力
する。吹込制御装置は、止弁２５を開いて抑制材の供給
タンク７０に不活性ガス源３０からのガスを流入させて
タンクを加圧し、また供給タンクの出口弁７１の開度を
調節し、さらに抑制材キャリヤーガスの配管系２１の流
量調節装置２３を制御して、抑制材とキャリヤーガスの
吹込量を調節する。

キャリヤーガスに同伴した抑制材は、貫通孔４に挿入さ
れるノズルによって炉内に吹込まれる。

本発明でスロッピング抑制材急速吹込装置とは、吹込制
御装置１４からノズルまでの一連の抑制材吹込装置を言
い、さらに第３図に説明する装置は好ましい一例である
。

すなわち抑制材吹込ノズル８０も、光プローブと同様に
貫通孔に挿入され、高熱に曝されながらキャリヤーガス
と共にスロッピング抑制材を吹込むのであるから、少な
くともノズル先端部は冷却ガスによって冷却されること
が望ましい、この場合、常温のキャリヤーガスおよび冷
却ガスによってノズル８０の先端、および貫通孔の炉内
側壁にスラグや前記抑制材が付着成長し、貫通孔が閉塞
することがある。

この付着成長を防止するために、本発明者の経験によれ
ば、ノズルの外筒８１に流入させるノズル冷却用ガスに
αを添加することが効果的であった。すなわち第３図に
例示する如く、ノズル外筒冷却ガス配管系１０の他に、
αの配管系４５を設け、流量調節弁４１．４６の開度を
比率設定器１５で調節し、αの添加量が冷却ガスと混合
後のガス全量に対し、３０〜５５％程度とすれば、閉塞
防止の目的を達することができた。この冷却ガスへのα
の添加は、前記の光プローブ挿入用の貫通孔閉塞防止に
ついても全く同じに機能するものである。

またノズル９０についても、前記光プローブの場合と全
く同様の理由で、貫通孔へ挿入又は貫通孔からの離脱が
可能であることは好ましく、この装置は前記光プローブ
の場合と同様である。しかして挿入・離脱の変位は、配
管系とノズルとの結合の間に、フレキシブル管を一部使
用することによって容易に吸収することができる。

以上のスロッピング検出装置及びスロッピング検出方法
、スロッピング抑制材急速吹込装置により、スロー２ピ
ング抑制材の吹込方法、すなわちスロッピング検出後抑
制材吹込までの時間、およびスロッピング材の吹込速度
について具体的指針を得るための試験を行った。

先ず予備的な試験で、スロッピング抑制材は還元性材で
あればコークスであっても石炭であっても大差のないこ
と、また抑制材の粒度は、炉内の反応性、気流輸送の効
率等から、５１層以下が好適との結論を得た。

キャリヤーガスについては、前述の抑制材と反応するこ
となく、炉内に吹込まれた場合に炉内内容物とも容易に
反応することなく、且つ目的とする鋼の成分に影響を与
えないガスが好ましく、Ｃ０２、Ａｒ、Ｎ２などがこれ
に該当するが、試験にはＣαを用いた。

試験炉には１７０を上底吹転、炉を用い、先ずスロッピ
ング発生予知後、スロッピング抑制アクションをとらな
かった場合の、炉口からのスラグ溢出までの時間の頻度
分布を求めた。これを第４図に示した。この結果はスロ
ッピング発生予知後１０分以内にアクションをとる必要
のあることを示唆するものであるが、さらに詳細に前記
の２つの要因のスロッピング抑制効果に及ぼす影響を試
験し、第４表に示す結果を得た。

すなわちスロッピング発生予知後、抑制材吹込開始まで
の時間ｔｍは１５秒以内好ましくは１０秒以内で、且つ
スロッピング抑制材の吹込み速度Ｖｍは２、転炉炉台を
当り１分間に０．３ｋｇを超える量、好ましくはＯ，１
３ｋｇを超える量である場合に、きわめてよいスロッピ
ング抑制の成功率が得られることが明らかになり、本発
明を完成したものである。

なお抑制材の吹込みの継続は、スロッピング発生警報終
了時までとし、その継続時間は０．５分〜１．０分根度
であり、ｔｍの小さいほどまたＶｍの大きいほど、吹込
継続時間が短い傾向がみられた。

この結果に基き、　１００を転炉および３００　を転、
炉においてスロッピング抑制を試み、同様の結果を得た
。

なお炉台が大で単位時間の抑制材の吹込量が大きい場合
は、貫通孔およびノズルの数を増して対処することがで
きる。

発明の効果 以上詳細に述べたように、本発明の方法により、スロッ
ピングの発生を大巾に抑制することが可能となり、転炉
操業に及ぼす効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略説明図、第２図は光検出装置のブ
ロック図、第３図はスロッピング抑制材急速吹込装置の
一例を示す説明図、第４図はスロッピング発生頻度分布
を示す図である。 ｌ・・・転炉、２・・・側壁、３・−ｅ炉内、４．４′
・・・貫通孔、５拳・争支持架台、７・・・光プローブ
、８・・・移動装置、８１・番・レール、８２・・φ移
動架台、９・・・コネクタ、１０・・争光電変換素子、
１１・・・分別装置、１２拳・・演算装置、１３−・・
判定装置、１４・・・吹込制御装置、１５会・・比率設
定器、１６・・・スラグ、１７・・・溶湯、１８・・・
ガス、１８・・・ランス、２０−・・キャリヤーガス配
管系、２１・・Φ止弁、２２・・・減圧弁、２３・・・
流量調節装置、２４・・・止弁、２５・・Φ止弁、３０
・争・不活性ガス源、４０・・Φ冷却ガス配管系、４１
・・・流量調節弁、４５・・・αガス配管系、４６・・
φ流量調節弁、５１・・・２値化回路、５２・Φ拳高域
透過フィルター、５３・拳・正値化回路、５４１１・・
２値化回路、５５・・・２値化回路、５６ｅφφ転炉プ
ロセス、６１・・・光電変換映像信号、６２・・・波長
域毎の映像信号、８３−−・色別面積量信号、６４φ・
・色別面積量２値化信号、６５・・・色別面積量変化量
ｚ値化信号、６６・Φ・鉱石・副材等投入信号、６７・
番・スロッピング検出信号、７０・φ・供給タンク、７
１・・・出口弁、７２・・・受入れタンク、８０・Ｏ・
吹込ノズル、５ｔ−−−外筒。 第３図 第４図 スロッピ〉７゛↑知棧２Ｌ炉口又ラフ−昼出ま１′の詐
悲４間（ｓｅｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 転炉側壁に２以上の貫通孔を設け、少なくとも一方に光
   検出装置を設け、他方にスロッピング抑制材急速吹込装
   置を設け、前記光検出装置によるスロッピング発生状況
   検出後長くとも１５秒以内に、炉容トン当り１分間に０
   ．３ｋｇを超える速度でスロッピング抑制材を炉内に吹
   込むことを特徴とする転炉操業方法。