TW466272B - System and method for minimizing slag carryover during the tapping of a BOF converter in the production of steel - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ 6 62 7 2 Α7 ----------Β7__ 五、發明說明（1 ) 本發明係有關一於鋼之生產/製造期間在鹼性氧氣頂 吹轉爐（BOF)出鋼時將渣夾帶量減至最少的系統以及方 法。更詳言之，本發明乃有關利用一在遠紅外線（IR)範圍 中（即，利用長波）檢測於一B〇F轉爐出鋼期間在一出鋼流 中潰之存在的紅外成像檢測器。 發明背景 在製鋼工業中一長久存在的問題為控制一 BOF轉爐出 鋼期間渣夾帶量或將之減至最少的能力。出鋼為將熔鋼自 一 BOF轉爐傾倒至一相配之盛鋼桶中，金屬由轉爐流經一 界定於轉爐上之出鋼口。 在鋼之製造期間，具雜質（例如C，Si，Mn，S，P等） 之熔鐵（稱為熱金屬）典型地係被導入一稱為鹼性氧氣爐 (BOF)之轉爐。在]5〇1?轉爐中，氣態氧（〇2)被注射或喷射 至或熱金屬上俾除去雜質至所需之水平。在此一純化過程 中助熔劑諸如石灰（CaO)和MgO被加入爐中且與在氧^匕 過程中所形成之氧化物諸如Si〇2、Mn〇、以及Fe〇結合而 在轉爐中形成熔融“渣”。此渣漂浮在B〇F轉爐中之熔鋼 頂部’由於渣之密度小於溶鋼密度。 在氧被導至BOF轉爐經過一延長時間（視BOF轉爐之 容量、其内之熔鐵量’以及欲被製造之鋼的等級而定，例 如約16-25分鐘）且熔渣與鋼已形成之後，轉爐被傾斜並出 鋼。在出鋼期間’熔鋼自一在B〇F轉爐側旁之出鋼口被傾 倒至一位於其下方之盛鋼桶内。在出鋼期間會發生不理想 本紙張尺度適用^家標ί^)Α4規格⑵〇 χ撕 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂--- 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五.、發明說明（2 ) 的渔炎帶。 當BOF轉爐被適當地出鋼時，一少量的夾帶可能發生 於出鋼開始時，但影響最大的渣夾帶係發生於出鋼結束 . 時’大部分實質上被純化之熔鋼已被傾倒至下方之盛鋼 桶’且大部分之渣（而非大部分鋼）留在B〇f轉爐中時。當 一典型之BOF轉爐被傾斜至出鋼之傾倒位置時，由於兩種 • 炼融物質之不同密度，熔鋼在渣被傾倒前自位於轉爐一側 之出鋼口倒出。如果轉爐出鋼之操作員在大約熔渣開始流 過出鋼口之準確瞬間未停止出鋼（或傾倒），則不欲有之熔 邊亦被傾倒至下方之盛鋼桶在已倒出之熔鋼頂部。當過多 之渣由BOF轉爐被傾倒至盛鋼桶中時，此將影響淨度且將 雜質諸如磷（P)重新導入鋼中，有害地影響出鋼期間之鋁 效率，且使得某些等級之鋼無法被製成。任何除去被傾倒 至盛鋼桶中之過量渣或將之減至最少的企圖皆為昂貴、耗 ^ 時，及/或勞力密集者。例如，若過多之渣意外地被傾倒 至盛鋼桶内，價值數百美元之氧化紹或其他渣變質劑可能 必須被加入炫融之盛鋼桶渣中以試圖將Fe〇與其他渣中之 不安定氧化物的水平減至最少。總之，將由BOF轉爐夾帶 至盛鋼桶之渣減至最少對於有效製造高品質鋼極其重要。 許多技術已用來試圖控制在BOF轉爐出鋼期間之渣夾 帶量。例如，參見57ag Car/^over in Ojcygew Converiers : 旺n /wierrtaiMna/ i?eWew，by Da Silva，Bergman，以及 - Lindfors [pp_ 9丨-95] ’茲將其揭露内容列入本文中以供參 考。在此一評論中，許多控制BOF轉爐出鋼期間之渣夾帶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公蹵） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 - 46 627 2 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 Α7 Β7 五、發明說明（3 ) 的方法被討論。例如，利用耐火材料塞，金屬塞，木塞， 纖維塞，喷補黏土，鏢型浮動元件，以及球型浮動元件俾 試圖控制或將渣夾帶減至最少。

某些習知技術造成在接近出鋼結束時來自轉爐之傾注 液或出鋼流中斷，俾將渣夾帶減至最少。鏢形及球形浮動 元件時常供此一目的被使用。在上述文獻之第4和第5圖 中，與這些習知方法相關聯之經常令人不滿意的結果被緣 示°例如，鏢形和球形浮動元件已知在渣濃厚或黏稍時不 成功，且已發現這些浮動元件在轉爐中之定位既困難又危 險β出鋼口之構造亦影響這些型態浮動元件之效力。如於 該文獻中所討淹，據某些煉鋼廠報導球有時會過早封閉出 鋼口’造成轉爐中之純化熔鋼餘留（影響產量）或延長出鋼 時間（費用高且無效率）》因此，業界素知雖然浮動元件有 助於將渣夾帶儘量減少，但它們通常無效率且結果不可預 測°再者’球形與鏢形元件之價格皆過高而不理想D 儘管有如此多的渣夾帶防止技術為已知者，在上述文 獻之結論中言及“現今使用之方法中無一被視為有普遍之 應用性’因其具有各別之限制且僅能在特定條件存在時始 能達成預期結果。，’換言之，業界對於在BOF轉爐出鋼期 間將渣夾帶減至最少之一系統及配合之方法存有一長期以 來之需求*此一系統及方法係可由不同技術水平之操作員 在不同環境下使用者。迄今尚無已知技術被發現在所有商 業煉鋼環境下令人滿意，因許多技術被認為不充分有效而 其他技術則對於普通鋼等級使用過於昂貴。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------ί 裝---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------i 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 鑑於習知B〇F渣夾帶防止方法之無效率及無效，許多 煉鋼廠僅依賴操作員目視檢測何時到達出鋼之渣部分。不 幸地，因大多數人不可能目視觀察由轉爐出鋼口被傾倒之 純化熔鋼與由出鋼口被傾倒之熔渣之間的任何可見差異 [二者皆為熔融且黃至白熱狀]，此一渣夾帶防止方法充其 量為無效率之方法。 〜 美國專利第4,222,506揭露另一控制渣夾帶之方法， 主要針對檢測在一由盛鋼桶至一中間罐之傾注液中之渣。 在506專利中，一紅外（IR)照相機注視被傾倒之溶融金屬 且企圊檢測其内渣之存在。不幸地，已發現，5〇6專利中所 揭露之系統無效率且無法容易、令人滿意且一致地檢測在 煉鋼廠環境中之BOF至盛鋼桶之渣3在，5〇6專利之第2欄 中，約0.28之發射率值被提及。可由下文瞭解，此發射 率值可代表在’ 506專利中被照相機所測得俾檢測渣之短IR 區域（即，約3-5 μ m )中的短IR波長。但是，重要的是 注意’506專利未認知或理解任何可能波長之重要性。已發 現利用在此範圍中之短汉波長不足以有效地檢測在B〇F至 盛鋼桶之煉鋼廠環境中的渣之出渣。因此，’5〇6專利至少 有以下之問題。 首先’於其中BOF轉爐出鋼以令熔鋼流入一盛鋼桶之 環境通常包括比盛鋼桶至甲間罐環境中遠更為多之空氣中 灰塵、煙、亂體’且微粒物質典型地被發射至圍繞出鋼流 之空氣中。有時此使人非常難以透過煙、氣體，以及其他 空氣中微粒物質觀察出鋼流。空氣中微粒物質會阻擋波長 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ6 627 2 A7 B7_ 五、發明說明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 小於粒子尺寸之輻射。在BOF環境中，粒子尺寸係使得輻 射之長波長最有可能到達一 IR照相機β由於短（近波 長1包括在’506專利中所指出之範圍中者，容易被灰塵及 其他氣體中之微粒物質阻措，*506專利中之系統有時不能 正確地區別出鋼期間之渣與鋼。 其次，在BOF至盛鋼桶出鋼期間所發射出之氣體對 由’506系統所指出之IR波長亦具有一不利之影響。如將於 本文中討論，氣體諸如在BOF環境中靠近出鋼流所發射出 之C〇2和仏0吸收某些IR波長’顯著的為3_5vm範圍中者 (例如約4.2仁m)。因此，在BOF環境中，’506專利中所使 用之波長經常無法被IR照相機看到。由於未看到這些波長 故影像不清楚且’ 506之照相機可能無法區辨出鋼期間之渣 與鋼，此為另一問題。 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 ‘506專利之渣檢測系統的第三問題為該系統似乎位置 相當接近由盛鋼桶傾倒至中間罐之熔融出鋼流。本案發明 人已發現將一 IR照相機緊鄰於一出鋼流設置時，由於在 BOF環境中之出鋼流附的高溫背景，有時會造成不甚令人 滿意之出鋼流讀數。當使照相機瞄準盛鋼桶口時，背景為 盛鋼桶内不理想的亮白渣，此易影響影像之清晰。由於出 現一“熱”背景’故在’506專利中可能難以區別渣與鋼。 有鑑於斯，很清楚的是，506專利之系統基於許多原因 在BOF環境中不甚理想。相信此係因’5〇6專利主要是被設 計來檢測在一盛鋼桶至中間罐環境中，而非一 B〇f至盛鋼 桶環境中所存在之渣的結果’後者存在有更多氣魏與其他 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） _____—— - 8 _ 經濟部智慧財產局員工消f·合作社印製 A7 B7 五、發明說明u ) 空氣中微粒物質°惟’可注意到’506專利論及並描述其系 統亦可能使用在一轉爐至一盛鋼桶之工作中。 在業界有許多人用來將BOF環境中之渣夾帶減至最少 的另一途徑為在BOF轉爐出鋼口上設置電磁線圈。藉由監 控此一線圈而能判定渣何時開始流經配合之出鋼口。在線 圏檢測出渣時，出鋼口可被封閉或者轉爐可被向上傾斜以 〜停止出鋼。不幸地，電磁線圈因位於轉爐内且時常故障或 破壞故有問題。線圈之另一問題為它們僅造成一警報，而 煉鋼工（即，操作員）仍注視出鋼流以確定渣在停止出鋼前 被傾倒。伴隨渣之喷濺，轉爐一次連月運轉經過多次熔煉 (例如高達約20000次溶煉或長達一年半時間）。因此，如 果出鋼口中之線圈損壞，若不停止B〇F運轉則無法更換或 進行保養。在所有的實際情況下在次一 B〇F耐火材料換爐 襯刚無法有新的線圈。此為極度不理想者，減低產量、降 低效率’且迅即變為相當高成本者。 由上述顯然可見業界對於一種將一煉鋼]5<：^轉爐出鋼 期間之渣夾帶減至最少之系統與方法有所需求，其中該系 統/方法相對於習知技術改進可靠性，比習知技術有更高 之成功率’造成改進之渣檢測且相對習知技術減少保養花 費。 本發明之一目的為滿足業界上述需求，以及習於此技 '藝者由下列之本發明詳細說明可瞭解之其他需求。 發明概要 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -------------^ - --------------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 46 62 7 2 A7 B7 五、發明說明（7 ) 概S之，本發明藉由提供一在煉鋼時之BOF轉爐出鋼 期間檢測渣之方法，來滿足業界中之上述需求，此方法包 括之步驟為： 提供一容納熔融金屬之B0F轉爐，且導入氧至轉爐中 俾在其内形成渣； 使BOF轉爐出鋼俾使一熔融金屬之出鋼自B〇F轉爐流 入盛鋼桶中；以及 在該出鋼期間’利用大於或等於8 v m之長IR波長IR 而使出鋼流成像，俾檢測在出鋼流中熔渣之存在β 一種使用於煉鋼之氧氣頂吹轉爐（B0F)系統，該b〇f 系統係包括： 一容納熔鋼之BOF轉爐，在某些BOF過程中熔渣漂浮 在其頂部，該BOF轉爐包括一界定於其上之出鋼口以使熔 鋼得以由其流出； 一位於BOF轉爐垂直下方之盛鋼桶以供接收自BOF轉 爐經出鋼口流出之熔鋼； 一紅外線（IR)成像裝置，用以將一從轉爐之出鋼口 流到盛鋼桶中之熔融金屬之出鋼流成像，以便檢測出鋼流 中渣之存在；以及 其中該IR成像裝置利用至少約8 μ m之IR波長，以檢 測出鋼流中渣之存在。 在某些較佳之實施例中，該系統進一步包括一濾波器 以過濾大體上所有小於8仁m之IR波長以使得主要為至少 約8 μ m之IR波長被用來檢測出鋼流中之渣。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂 i I----1- 經濟部智慧財產局員工消貲合作社印製 10 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _________B7______ 五、發明說明（S ) 本發明進一步藉由提供一檢測在煉鋼期間自一 BOF流 至一盛鋼桶之熔融出鋼流中渣之存在的裝置滿足上述需 求’該裝置包括： 一 BOF將熔鐵轉化為熔鋼，以及藉將熔鋼當作熔融出 鋼流自BOF傾倒至盛鋼桶之裝置；以及 IR成像裝置，係用以將熔融出鋼流成像，以便測定熔 _ 渣是否存於出鋼流中，該IR成像裝置僅測得出鋼流中小於 約0.25之發射率。 在較佳實施例中，IR成像裝置測量在小於約0.20之出 鋼流中熔鋼之發射率。 本發明將參照其某些實施例及隨附之圖式說明，其 中： 第1圖為一繪示依據本發明一實施例之將渣夾帶減至 最少之BOF至盛鋼桶清檢測系統及方法之示意圖。 第2圖為一繪·示與第1圖實施例相似之本發明另一實施 例的透視、局部斷面圖。 第3圖為一炼渣和熔鋼二者之透射率對波長緣圖的發 射率對波長（#ιη)圖表。 第4圖為一在全部IR區域之透射百分比對波長（#m) 之圖表，繪示某些存在於B0F環境中之空氣中氣體如何吸 收特定之IR波長並減少其效用。 — 第5圖為一可使用在本發明某些實施例中之IR照相機 .之方塊圖。 本紙張尺度適用十國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) --I------------------訂-----1---線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 4 6 62 7 2 A7 ___B7___ 五、發明說明（9 ) 本發明某此實施例之詳細說明 詳參附圖，其中所有圊式中相同之參考數字代表相同 元件》 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖繪示依據本發明一實施例在煉鋼之BOF轉爐出 鋼期間控制及/或將熔渣夾帶至一盛鋼桶7減至最少之系統 /方法。如圖所示，此系統/方法包括可繞軸5樞轉之轉爐3， 熔融金屬9經由轉爐出鋼口 11被傾注其内之盛鋼桶7，監視 熔融出鋼流9之IR照相機13，以及TV監視器15。在本發明 某些實施例中’照相機13與出鋼流9相離約50-150呎（較佳 為約50至100呎）’俾獲得一相對於熔融出鋼流本身之良好 低溫背景’且減少按近BOF之照相機損壞可能性，並易於 檢修。此位置亦比接近BOF之位置乾淨。 B OF轉爐3首先填充熔鐵。接著氣態氧被導入轉爐3俾 分離雜質。一開口設於轉爐頂部俾容使氧被導入於其中。 在導入氧時，不需要的元素在轉爐3中氧化且形成渣，俾 純化炫融金屬並將之轉化成溶鋼》由於B0F渣之密度小於 熔鋼之密度，因此渣浮於轉爐3中之熔鋼頂部◊ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在氧氣已被導入之後，轉爐3被繞軸5樞轉或傾斜以使 一熔融金屬出鋼流9自轉爐3被傾倒至盛鋼桶7。當被適當 地樞轉時，由於渣層後位於熔鋼及出鋼口之上方，出鋼期 間鋼先由出鋼口 11流出至盛鋼桶7»之後，當熔鋼由轉爐3 排出時，操作員繼續將轉爐3繞轴5樞轉直至渣層到達出鋼 口 11為止。紅外線（IR)照相機13與TV監視器監視或觀 察出鋼口 11與盛鋼桶7之間的出鋼流9，俾檢測渣何時相當 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） 12 A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（10 ) 大量地開始進入出鋼流11且流入盛鋼桶7。 出乎意料地，本案發明人已發現，與’506號專利所指 出之IR波長相反地，當（i)IR照相機13僅利用在遠IR範圍（例 如大於或等於大約8仁m之IR波長），及/或（ii)遠IR波長（例 如大於或等於約8jtzm)被照相機13監控且其他IR波長被過 濾時’在出鋼流11中可造成大幅改善之渣檢測。在分析時， - 已發現這些較長IR波長（不同於較短之波長）較不易受到 BOF環境中普遍存在之空氣中灰塵粒子與煙之阻擋。再 者，將於下文中所討論，已發現在BOF環境中普遍之空氣 中粒子（例如（：02和H20 )吸收或阻斷近IR和中IR波長（例 如從約3至8 em)，但實質上不吸收或阻斷遠波IR波長（例 如大於約8/zm之波長）。此外，因在這些波長下渣與鋼之 間的發射率差較大，這些較長之IR波長作用較佳，造成在 監視器上顏色有較大之變化。同時，因IR照相機或成像機 與BOF有一相當距離，故不會有接近b〇f時之損壞危險並 使維修/保養容易。本案發明人已發現當較低之波長在BOF 中被嘗試時，監視器上之影像不清楚且難以判知出鋼流中 渣與鋼之差別》 較佳地，照相機13被設定成主要利用至約8 # m之波 長（即’長波長），且最佳8/zm至12y m之波長。本發明人 已發現在這些較長之波長下與較短之IR波長相比較容易區 辨一 BOF出鋼流中之渣與鋼。當這些較長之波長被使用 -時，照相機13可透過經常圍繞BOF出鋼流的空氣中之煙， 氣體和灰塵觀看BOF至盛鋼桶之出鋼流，然而此無法以較 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 13 466272 A7

五、發明說明（n ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 短之波長達成。渣係以監視器丨5上之一顏色變化被檢測 到’故操作員之目視檢測為有效者。 本發明相對於傳統之渣夾帶減少技術降低了保養成 本，相對於這些技術具有改進之可靠性及效率，且改進了 在BOF環境中生產者對渣夾帶之控制。藉由減少B〇F之渣 夾帶’下述之其他優點可被達成：盛鋼桶渣中以〇含量被 減少’昂貴的渣調整劑的消耗被減少，盛鋼桶中之填逆轉 被減少，盛鋼桶中之脫硫被改善，鋼之淨度改善，昂責之 潰止擋系統（例如鏢和球）的使用減少，鐵產量改善，渣 檢測之可靠性改善，且不需要在BOF上之引線和檢測線 圈。 第5圖為一在本發明某實施例些中可被用來監控出鋼 流9之IR照相機13的方塊圖。一較佳之照相機13為一760型 IR成像転射計，售自Inframetrics，Inc.。照相機13可為一 具有整體顏色LCD，微軟磁碟驅動機及整體冷卻器之獨立 熱成像、記錄及分析系統，其可與外部監視器15 —起使用 該照相機可包括一被一整體冷卻器冷卻至77凱爾文溫標以 獲得最大熱敏度與高空間分辨率之汞/鎘/碲化物檢測器。 有關照相機之光徑，由出鋼流經一準直透鏡進入一真空掃 描組件之熱輻射被水平和垂直掃描反射器偏轉，且由一第 二反射器出來而通過檢測透鏡至檢測器。如圖所示，照相 機13包括處理、數位化及修正信號俾以彩色或黑白在整 體LCD及/或外部視頻/τν監視器15上顯示之電路》微處理 器接近個別像素，接著利用配合使用中之濾光片/透鏡組 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n n 』ojI I (請先w讀背面之注意事項再填寫本頁) 14 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7_ 五、發明說明（12 ) 合校準表計算溫度。在照相機13之掃描部分31中的濾光片 3〇可修整照相機之光譜響應以將BOF出鋼流9之測定最佳 化。在本發明之較佳實施例中，一高通濾波器30被提供於 照相機13内以吸收或阻擋約0-8 /z m之IR波長的透射，俾 使得照相機13能以僅利用大於或等於約8以m之遠IR波長 (即長波IR區域）來監控出鋼流《在某些實施例中，高通濾 _ 波器僅容許約8-14仁m，或8-12//m之IR波長實質上透射， 且實質上阻擋所有其他IR波長透射入及/或通過照相機掃 描器。在上述之較佳照相機中，高通濾波器係依一配置單 上之名稱舉擇’且自動嵌入。利用此一濾波器，照相機13 響應於自出鋼流所發射、反射及透射之能量的總和。此一 能量之组合稱為輻射通量密度。為獲得流束溫度，發射能 量由自進入輻射通量密度反射與透射能量而抽出^該結果 由輻射按比例增大以藉由質問一定標查閱表而得到一可被 轉換成溫度之黑體等效值。顯示熔鋼與渣之間之顏色（及 * 發射率）差的出鋼流合成溫度被示於監視器15上。雖然上 述之IR成像照相機13被使用在本發明之某些實施例中，熟 習此技藝者應瞭解，其他型式之IR成像裝置/照相機可被 使用’條件是能夠使用長IR波長檢測出鋼流中之渣，且最 好能夠過濾其他IR短波長（即微輻射熱測定器）。 當這些選擇之波長被IR照相機13利用來觀看出鋼流9 ' 時’ τν監視器15上之熔渣與溶鋼之間發射率差變得很明 . 顯。參見第1圖，出鋼流9中之熔鋼相較於熔渣顯得相當黑， 且當渣開始進入出鋼流9時此渣在監視器15上呈現一與鋼 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -- ---------- I p · I------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 46 627 2 A7 --------B7_____ 五、發明說明（13 ) 之顏色迥異之顏色（例如亮白）。如於第丨圊實例中所示’ 渣係以一白色代表，而鋼以一暗色代表。此使出鋼操作員 容易判定渣已進入出鋼流9以使一操作員停止出鋼或當一 相當大量的白色化呈現於監視器15上之流束9中時倒出β 因此，當操作員注視監視器15並看見渣正開始在出鋼流9 中居主位時，即可藉由繞軸5向上傾斜轉爐3或封閉出鋼口 II而停止出鋼》以此一方式’由轉爐3至盛鋼桶7過量之渣 夾帶可被避免》 依據本發明之某些實施例，BOF轉爐3之出鋼於照相 機檢測到出鋼流11中有一預定量之渣時可被自動停止或暫 停。例如，利用灰度比較率，出鋼系統於被監控之出鋼流 中的反差達一預定水平代表在出鋼流中存在一預定量之渣 時可被程式化停止（即，向上或直立傾斜轉爐）。依據本發 明另一些實施例’出鋼期間BOF轉爐之傾斜可被由照相機 13所檢測出之出鋼流中渣量控制β例如，在出鋼開始時， 系統可被程式化以傾斜轉爐至一少於一預定量之渣被由出 鋼口 11傾到至盛鋼桶7中之程度，且轉爐3之傾斜角度可依 據程式被調整以將出鋼流中之渣減至最少β則，如以上所 述’在出鋼經歷一預定量時間後（即接近出鋼結束）當一預 定量之漬（一預定發射率差）在出鋼流中被檢測出時，系 統可自動停止山鋼。藉由更正出鋼期間]B〇f轉壚之傾斜角 度’直至出鋼結束為止流束中渣之存在實質上可被消除。 第2圖繪示與第1圖實施例除了轉爐3和盛鋼桶7具有不 同構造特徵以外相似之本發明一實施例。轉壚3仍繞轴5枢 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公发） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----

> I i I I 經濟部智慧財產局員工消貲合作社印製 A7 ___B7____ 五、發明說明（14 ) 轉以將熔鋼由出鋼口 11傾倒出。當照相機檢測出流束中之 渣時，一操作員可如上述地停止出鋼。有關第2圊實施例 之另一重要特徵是位於照相機罩殼23内圓形或四方形窗21 .之存在。照相機13係裝設在罩殼23内之構造25上，故照相 機可透過窗21觀看出鋼流9。在本發明較佳之實施例中， 窗21可透射遠IR波長（例如大於約8以m之IR波長）。在某些 實施例中，窗21係由實質上可透射或對所有除了某些IR波 長外透明之玻璃所製成。但是，窗21在某些實施例中不需 要對非IR波長透明。 在某些實施例中，窗21是由實質上透明之單晶材料包 括氟化鈣所製成’此為一非吸濕性窗。此一窗可購自位於 Knoxville, Tennessee 之 Heise’s Online Thermographic Services (H.O.T.S.)，型號為H.VIR Comet window 21。此 窗係約透射95±%之111波長且接近100%透射可見光。同 時’ HOTS所銷售之長波檢查窗亦可使用，諸如型號h.VIR 75，其可透射至約95%(例如98%)之8-12从m IR波長，此 一窗無UV敏感性，並有一在13°C下約11.72W/mK之導熱 率。此型之窗可或不透射8-12/zm範圍以外之其他波長。 較佳地’窗21具有一至少約95 %之大於約8从m IR波長透 射。 在其他實施例口，窗21可包括ZnSe'GaAs、鍺' CdTe、 ， 或ZnS ’且具有與上述相同之性質。但是，這些可能之窗 . 中某些需要塗層，諸如包含ZnSe之窗。 窗21是位於照相機13内可容許一操作員選擇性地決定 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） --1----------裝·---- ---訂---------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 17 ^ 6 62 7 2 A7 '----------B7 五、發明說明（15 ) (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 照相機13利用那些波長之濾波器以外之一替代物。不同材 料可被使用作窗21 ’且此窗代替濾波器之使用係為保護照 相機之用。窗之一項重要特性為其具有在8-12/zm範圍内 之高透射’且因此我們能以其自身之8_12 # m濾波器利用 IR照相機或成像機， 第3圖為一發射率對波長之圊表，顯示渣與鋼二者之 發射率以IR波長之函數變化。如所見，當僅有IR波長（例 如至少約8/im)之遠IR波長被利用來決定在一熔融出鋼 流中是否有渣時’由於鋼與渣在這些較高之波長下的發射 率間有較大之差故比其他波長更易於檢測。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4圖為一透射率對iR波長圖表，繪示特定氣體吸收 (即避免透射）某些IR波長之程度。例如，可注意到H2〇氣 體實質上吸收介於5與8#m之間的一大部分波長。以一相 同方式’可 >主意到H20及/或C02吸收介於1與5 μ m之間之 許多波長。此圖表繪示通過這些氣體（例如co2、〇3、h2o) 最大透射發生於約8，14仁m之波長被利用時。因〇02和1120 為在BOF出鋼流附近經常存在之氣體，可瞭解在b〇f出鋼 流中之'/查和鋼利用高IR波長（例如至少約8仁m之波長）可更 易於被看見/檢測。 依據本發明之可能實施例，本文中所討論之照相機和 監視器可與一煉鋼之電爐而非BOF—起使用》電遽典地係 曝露於與BOF週圍類似之環境中，且電力練鋼爐具有選擇 性開放/封閉之底部輸出端由之熔鋼可流入一位於其下方 之盛鋼桶内（即，無側出鋼口）。在這些實施例中，照相機 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 18 -------------裳— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消f·合作社印製 A7 B7 五、發明說明（16 ) 13覬看/成像從爐底輸出端流入盛鋼桶之熔融金屬流，且 以上述之任何方式檢測渣之存在a 在上述揭露内容之下，許多其他特徵、修改以及改進 、皆對熟習此技藝者甚為顯見。此其他特徵、修改與改進被 視為本發明之—部分，其範圍係由以下之巾請專利範園所 決定。 元件標號對照表 3 轉爐 5 轴 1 1 I 7 盛鋼桶 9 出鋼流 訂 11 轉爐出鋼口 13 IR照相機 1 1 1 15 TV監視器 21 窗 1 1 23 照相機罩殼 25 構造 1 1 1 30 遽光片 本紙張尺度適用中國國家^準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 19

Claims (1)

1. 46 627 2 8888 ARCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 種煉鋼日卞在驗性氧氣頂吹轉爐出鋼期間檢測渣之 方法，包括之步驟為： 提供驗&氧氣了頁吹 ，使氧被 導入轉爐中俾在轉爐内形成渣； m_使炼融金屬自驗性氧氣頂吹轉遽流 入其中； <吏鹼性氧氣頂吹轉爐出銅而-熔融金屬出鋼流自 驗性氧氣須吹轉爐流入盛鋼桶内；以及 利用大於或等於m之長紅外線（IR)波長紅外線 成像出鋼期間之出鋼流俾檢測出鋼流中溶融金屬之存 在。 2·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括於一預定 篁之;查在出鋼流中被檢知時停止鹼性氧氣頂吹轉爐之 出鋼。 3_如申請專利範圍第1項之方法，其中在該紅外線成像 期間，熔融出鋼流中之渣在〇7與〇9之間的發射率值 被成像且在一監視器上輸出，且在小於〇25之熔融金 屬出鋼流中之您鋼發射率值被成像並於監視器上輸 出。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中於該紅外線成像 期間小於0.20之出鋼流中熔鋼發射率值被輸出至監視 器上俾指示渔存在於出鋼流中。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中於該出鋼流之红 外線成像期間’僅有大於或等於8 # m之紅外線波長 本纸張尺度適用國家標準（CNS)/V1規格(21ϋ χ故公穿）- -----------1' --------訂--------- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----—_ - 20 - 經濟部智耷財產局員工消費合作社印双 Λ8 R8 C8 _______ D8 夫、申請專利範圍 被輸出i對應之監視器以使得一操作員可藉由注意 ^視器上之影像判知何時渣存在於出鋼流中。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，進一步包括在該紅外 線成像期間實質上濾除小於8 " m之波長以使長紅外 線波長被用來檢測出鋼流中渣之存在。 7. 如申凊專利範圍第6項之方法，進一步包括在該紅外 線成像期間處除所有小於8从m之紅外線波長以使得 來自被濾除波長之影像數據不被用來檢測出鋼流中渣 之存在。 8. 一種使用在煉鋼中之鹼性氧氣頂吹轉爐（b〇F)系統， 此鹼性氧氣頂吹轉爐系統包括： 一鹼性氧氣頂吹轉爐供容納熔鋼及熔渣，熔渣係 际浮在熔鋼頂部’該驗性氧氣頂吹轉爐包括一界定其 上之出鋼口以使熔鋼自其流出； » 一位於驗性氧氣頂吹轉爐垂直下方之盛鋼桶以承 接在一出鋼流中自鹼性氧氣頂吹轉爐經出鋼口流出之 溶鋼； 一紅外線成像裝置可供成像由轉爐中之出鋼口流 至盛鋼桶内之熔鋼及熔渣出鋼流’俾檢測出在出鋼流 中渣之存在；以及 其中該紅外線成像裝置利用至少8以m之紅外線 波長俾檢測出鋼流中渣之存在。 9·如申請專利範圍第8項之系統，進一步包括一遽波器 以渡除所有小於8以m之紅外線波長以使得主要為至少 本紙張尺度適用中S因家標準（CNS)AJ規格（21CM 297公坌> -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之泣意事項再填寫本頁) 21 4 6 627 2 經濟部智慧財產局員Η消費合作钍印製 A8 R8 C8 DS 六、申請專利範圍 約8 /Z m之紅外線波長被利用來檢測出鋼流中之渣。 1 〇.如申請專利範圍第8項之系統，進一步包括一罩殼， 該紅外線成像裝置被裝設於其内，該罩殼與該紅外線 成像裝置係位於距出鋼流50至150叹》 11·如申請專利範圍第1〇項之系統，其中該罩殼包括一實 質上對某些介於〇與8以m間之紅外線波長不透明，且 實質上對某些大於之紅外線波長透明之罩殼窗， 該紅外線成像裝置係位於該罩殼内俾透過該罩殼窗觀 看出鋼流。 12. 如申請專利範圍第8項之系統，進一步於該紅外線成 像裝置中包括一濾波器以濾除某些介於約〇與8 之 間的紅外線波長，且一在一圍繞該紅外線成像裝置之 罩殼上之窗亦阻絕某些介於〇與8以間之紅外線波 長’且其中該成像裝置經由該濾波器與該窗光學地可 觀看出鋼流。 13. 如申請專利範圍第12項之系統，其中該濾波器濾除或 不透明於所有在約〇與8μιη之間的紅外線波長。 14. 一種在煉鋼期間檢測在一自一鹼性氧氣頂吹轉爐（B〇F) 流入一盛鋼桶中之熔融出鋼流中之渣的裝置，此裝置 包括： 一鹼性氧氣頂吹轉燼（BOF)可將熔鐵轉化成熔 鋼’且將該熔鋼以熔融出鋼流之形式自轉爐傾到至盛 鋼桶中；以及 紅外線成像裝置以供成像該熔融出鋼流俾測定渣 本紙張足度適用t國國家標李（CMS)A.l規格（210x297公;g ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- 訂---------# 22 4 經濟部智慧財產局員工消f.合作社印製 Λ8 R8 C8 Π8 六、申請專利範圍 是否存在於該出鋼流中’該紅外線成像裝置僅測定該 出鋼流中小於0.25之熔鋼發射值β 15. 如申請專利範圍第14項之裝置，其中該紅外線成像裝 置測定出鋼流中小於0.20之炫鋼發射率值。 16. 如申請專利範圍第14項之裝置，進一步包括濾除該出 鋼流中大於0.25之'熔鋼發射率值之構件β • 17.如申請專利範圍第16項之裝置，其中所有大於0.25之 熔鋼發射率值被濾除且不被用於測定是否渣存在於該 出鋼流中。 is. —種在煉鋼期間自一煉鋼爐將熔融金屬傾至一盛鋼桶 之方法’此方法包括之步驟為： 提供一容納一容量之熔融金屬的煉鋼爐，該熔融 金屬包括熔鋼和熔渣； 提供一紅外線成像照相機以監控一自爐流至盛鋼 _ 桶之熔融金屬流： 使熔融金屬經由一界定於爐上之孔以流束流出爐 外並向下流入盛鋼桶内； 以利用介於8與14 v m之間之紅外線波長的紅外線 成像照相機監視流束以使得在流束中嫁鋼與炼造之發 射率差被展現在一配合之監視器上； 觀看監視器俾決定何時大相當大量之漬進入流； 以及 觀察監視器上流束中之顏色變化，其係代表流束 中一相當量之渣自爐流入盛鋼桶中，且操作員相應地 本紙張又度適用中國0家標準（CNS)Al規格（210 X 297公坌） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 23 46 627 2 A8 H8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 停止傾倒炼融金屬而使夾帶至盛鋼桶之渣減至最少。 19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該爐為鹼性氧氣 頂吹轉爐與電氣煉鋼爐中之一者。 20. —種用以測定熔渣何時相當大量地存在於一鹼性氧氣 頂吹轉爐至盛鋼桶之出鋼流中的系統，該系統係包 含： 一具有至少一界定於其上之出鋼口之鹼性氧氣頂 吹轉爐； 一位於鹼性氧氣頂吹轉爐下方之盛鋼桶； 一成像裝置位於其内之罩殼，該成像裝置將鹼性 氧氣頂吹轉爐至盛鋼桶出鋼流成像俾測定何時熔渣以 相當數量存在其中；以及 一界定於該罩殼中之窗，該窗係對至少95%之長 紅外（IR)波長透明，且其中該成像裝置透過該窗使該 出鋼流成像β 21· —種煉鋼裝置，包括： 一容納炼融液態金屬包括渔和鋼之煉鋼爐； 一在該爐上之開口以容使熔融液態金屬藉由液態 金屬之一流自該爐向下流入至一盛鋼桶； 一紅外線成像裝置以將流動於該開口與盛鋼桶之 間的液態金屬流束成像，俾檢測該流束中渣之存在； 以及 其中該紅外線成像裝置利用至少8私m之紅外線波 長以檢測出鋼流中渣之存在。 本纸張义度適用中國國家樣準（CNS+)A4規格（2〖〇χ 297公堃） ------------^ 裝 *-------訂---------^ {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ8 B8 C8 ____ D8 夫、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 22. 如申請專利範圍第21項之裝置，其中該爐為一鹼性氧 氣頂吹轉爐且該開口為一界定於該鹼性氧氣頂吹轉爐 之一側旁部分之出鋼口。 23. 如申請專利範圍第21項之裝置，其中該爐為一電氣煉 鋼爐且其中該開口係界定在該爐之底部。 24. —種檢測一流束中之渣的系統，此系統包括： 一傾倒一溶融金屬流束之爐，該流束包括溶鋼及 熔渣； 一成像裝置可將流束成像以檢測其内渣之存在， 其中該成像裝置利用至少8以m之紅外線波長俾檢測 出流鋼流中渣之存在。 25. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該窗至少大約透 射98%之某些大於8/zm之紅外線波長，且包括氟化 鈣、ZnSe、ZnS、CdTe、GaAs ' 及鍺。 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 26. —種用以檢測在來自煉鋼爐之鋼流中之渣的系統，該 系統係包含一成像裝置，其係用以成像該出鋼流，以 便偵測其中渣之存在’其中該成像裝置至少使用至少 約8 m之紅外線波長，以檢測出在該出鋼流中渣之存 在。 27‘如申請專利範圍第26項之系統，其中該成像裝置包含 用於濾除該出鋼流中之熔鋼大於約0.25之發射值之構 件。 28.如申請專利範圍第26項之系統，係進一步包含一個該 成像裝置位於其内之罩殼，以及一被界定在該殼罩中 本紙張K度適用中國國家標準（CNShVl規格（210 X 297公笼） 25 466272 A8 BS ύ 申請專利範圍 之窗’其中該窗係對於長紅外線波長至少约95%透 明’且其中該成像裝置_以透過該窗使該出鋼流成 像。 况-種用以測定炫逢何時相當大量地存在於一驗性氧氣 頂吹轉爐至盛鋼桶之出鋼流中的系統，該系統係包 含： 一殼罩； 一被界定在該殼罩中之窗，該窗係對於長紅外線 波長至少為約95%透明； 一成像裝置，係用以將從該鹼性氧氣頂吹轉爐流 到該盛鋼桶之該出鋼流成像；以及 其中該成像裝置使用至少約8 m的紅外線波長’ 以便檢測出在該出鋼流中渣之出現。 30. —種用以檢測由一煉鋼爐而來之一出鋼流内之渣的系 統，該系統包含一成像裝置，用以成像該出鋼流以檢 測該出鋼流中之渣的存在，其中該成像裝置使用至少 約為8 a m之長紅外線（IR )波長以檢測該出鋼流中 渣之存在。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印 K--- (讀先Λ3讀背面之注意事項再填寫本頁) M 31. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該成像裝置包含 用以將3玄出鋼流中惊融鋼之發射率值大於〇. 2 5之部分 濾除之裝置。 32. 如申請專利範圍第30項之系統’其更包含—罩殼，該 成像裝置係設置於該罩殼内’及一定義於該殼體内之 窗，其中該窗係對至少95%之長紅外線（ir )波長透 本紙張尺度適闬中國®家標進（CNS)A4規格（210 X 297公发） 26 AS BS CS DS 少.丨;公:;._ "ί JMJ 丨- 經濟部智慧財產局員工消#^合作社印製 t、申請專利範圍 明，且其中該成像裝置係透過該窗使該出鋼流成像。 '111 1 I I ] I 1------------ (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公餐） 27