(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑運搬容器内でフラックスを添加して溶銑予備処理を行うに際し、前記溶銑運搬容器内から掻き出される除滓スラグの実測温度と溶銑の実測温度の相関から予め両者の関係式を求めておき、溶銑運搬容器内の溶銑上に浮遊するスラグを掻き出す除滓時に流出する除滓スラグの温度を実測し、実測された除滓スラグの温度を前記関係式に適用して前記溶銑運搬容器内の溶銑温度を推定し、該推定溶銑温度をフラックス添加量の段取り計算に反映させて算出した所要フラックス量を溶銑中に添加することを特徴とする溶銑運搬容器内でのフラックス添加による溶銑予備処理方法。
【請求項２】
前記溶銑運搬容器内の溶銑上に浮遊するスラグを掻き出した後、該溶銑運搬容器内の溶銑レベルを実測し、この実測された溶銑レベルをフラックス添加量の段取り計算に反映させることを特徴とする請求項１記載の溶銑運搬容器内でのフラックス添加による溶銑予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑運搬容器内でのフラックス添加による溶銑予備処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高炉から出銑された溶銑は、鋳床脱珪された後にトピードカーに移されて運ばれ、次の工程である除滓場において鋳床脱珪によって発生した脱珪スラグを取り除き、さらに次の工程である溶銑予備処理設備において脱珪や脱燐、それに脱硫などの処理が行われる。その際、溶銑予備処理を行う間、トーピドカー内の溶銑温度を測定し、その温度に基づいて脱燐や脱珪、それに脱硫処理などの必要性やフラックス量などを決定することが行われている。
【０００３】
従来、トピードカー内の溶銑温度は、消耗型Ｒ熱電対を溶銑中に直接浸漬させて測定するのが一般的である。そのために除滓場や溶銑予備処理設備には、消耗型Ｒ熱電対を昇降着脱可能な装置に設置し、消耗型Ｒ熱電対による温度測定を行っている。このような消耗型Ｒ熱電対による測定結果を用いて、溶融物の温度を推定する方法としては、熱電対による測定データを予め設定した所定の周期で収集し、予め設定した所定個数の最新データについて移動平均値と、最大・最小の差を逐次算定し、この最大・最小の差が最小の状態で算定した前記移動平均値を溶融物の温度として検出（推定）するものが特開平８−２６１８４３号公報に提案されている。また、消耗型Ｒ熱電対以外による測定方法としては、放射温度計に溶銑中に浸漬される保護管をとりつけて、それを溶銑中に浸漬させることにより、溶銑の温度を測定するものが特開平８−１０３７２９号公報提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報に提案されている方法では、トピードカー内の溶銑そのものの温度を測定する行為が必要であり、その測定のために数分間の時間を要する。また、とくにＲ熱電対を使用する場合は、それを浸漬する場合の深さが不適切であることによる測定不良が発生することもあり、その場合は、さらに余分に時間がかかってしまう。このように温度を測定する行為にかなりの時間が取られるために、溶銑の予備処理量を増加させたいという要求に応えることができないという問題があった。また、熱電対は消耗型であるためコストがかかり、その上オペレータが付きっ切りで対応しなければならない、さらには、測定装置をメンテナンスしなければならないというような問題点があった。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、溶銑予備処理の前に溶銑運搬容器内の溶銑温度を正確に推定し、これによってトピードカーなどの溶銑運搬容器内で添加するフラックス添加量を適正化し、溶銑予備処理後における目標成分の的中率を向上できる溶銑運搬容器内でのフラックス添加による溶銑予備処理方法を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
溶銑運搬容器内での溶銑脱りんや溶銑脱硫を行う溶銑予備処理において、フラックス量を決めるのは基本的には、脱りん量、脱硫量である。しかし、その際、反応効率は常に一定値をとるわけではなく、溶銑温度に大きく影響される。また、溶銑運搬容器内での湯面レベル（溶銑深さ）も溶銑運搬容器内の溶銑中に浸漬するインジェクションランスの深さに関わってきて、反応に寄与する攪拌力に差がでるため、脱りん、脱硫効率に影響を与える。
【０００７】
図２に、トピードカー内での溶銑脱りん処理において溶銑温度を１３３０〜１３８０℃範囲にする場合の脱りん剤（ｋｇ／ｔ）と脱りん率  ｌｎ  （［％Ｐ］ｆ  ／［％Ｐ］ｉ  ）の関係を示し、また図３に、溶銑温度１３３０〜１３８０℃範囲での溶銑脱硫処理における脱硫剤（ｋｇ／ｔ）と脱硫率  ｌｎ  （［％Ｓ］ｆ  ／［％Ｓ］ｉ  ）の関係を示す。なお、［］の外側下付き符号ｆ  は目標成分値を、ｉ  は処理前の成分分析値を示す。
【０００８】
図２に基づいて溶銑予備処理後のりん目標成分値［％Ｐ］ｆ  を設定すれば、予備処理前の溶銑りん分析値［％Ｐ］ｉ  から脱りん剤原単位（ｋｇ／ｔ）が決定され、また、図３に基づいて溶銑予備処理後の硫黄目標成分値［％Ｓ］ｆ  を設定すれば、予備処理前の溶銑硫黄分析値［％Ｓ］ｉ  から脱硫剤原単位（ｋｇ／ｔ）が、決定される。
しかし、溶銑脱りん処理における脱りん剤の反応効率（図２の直線勾配）、あるいは、溶銑脱硫処理における脱硫剤の反応効率（図３の直線勾配）は常に同じではなく、図４および図５に示すように、予備処理前の溶銑温度（１３３０℃、１３５０℃、１３８０℃）に依存して脱りん剤の反応効率、脱硫剤の反応効率は変化する。すなわち、図４のように、脱りん剤の添加量が同一の場合、脱りん率  ｌｎ  （［％Ｐ］ｆ  ／［％Ｐ］ｉ  ）は温度が低下するほど高くなり、また、図５のように、脱硫剤の添加量が同一の場合、脱硫率  ｌｎ  （［％Ｓ］ｆ  ／［％Ｓ］ｉ  ）は温度が上昇するほど高くなることが分かる。
【０００９】
さらに、トピードカー内に貯留された溶銑の湯面高さ（レベル）により、脱燐剤や脱硫剤などを溶銑中にインジェクションするインジェクションランスの浸漬深さが異なってくるため、図６および図７に示すように、湯面高さの影響も受ける。図６および図７では、トピードカー内に貯留された溶銑の湯面高さをフリーボード（トピードカー１内の溶銑２上に形成される空間）の高さ、すなわちトピードカー内の湯面から炉口上端までの鉛直距離（ｍ）で示しており、フリボードの数値が小さくなるほどトピードカー内の湯面レベルは高くなる。図６および図７から、湯面レベルが高くなるほどインジェクションランスの浸漬深さが深くなり、吹き込みガスによる攪拌力が大きくなって脱燐剤や脱硫剤と溶銑との接触が促進され、脱りん率  ｌｎ  （［％Ｐ］ｆ  ／［％Ｐ］ｉ  ）、脱硫率  ｌｎ  （［％Ｓ］ｆ  ／［％Ｓ］ｉ  ）は、いずれも向上することが分かる。
【００１０】
本発明は、前記結果に基づいてなされたものであり、溶銑予備処理前の除滓中にスラグ温度を測温装置により迅速に測定し、この除滓スラグ温度から溶銑温度をコストを安く、かつ簡便に推定する。好ましくは、湯面レベル測定装置により湯面レベルを溶銑予備処理の直前に測定する。そして、推定した溶銑温度、実測した溶銑レベルを用いて溶銑運搬容器中での脱りん剤や脱硫剤などのフラックス反応効率を予測してフラックス添加量の適正化を図り、フラックスの無駄を削減し、かつ、溶銑予備処理による目標成分的中率を向上を図る。
【００１１】
前記目的を達成するための請求項１記載の本発明は、溶銑運搬容器内でフラックスを添加して溶銑予備処理を行うに際し、前記溶銑運搬容器内から掻き出される除滓スラグの実測温度と溶銑の実測温度の相関から予め両者の関係式を求めておき、溶銑運搬容器内の溶銑上に浮遊するスラグを掻き出す除滓時に流出する除滓スラグの温度を実測し、実測された除滓スラグの温度を前記関係式に適用して前記溶銑運搬容器内の溶銑温度を推定し、該推定溶銑温度をフラックス添加量の段取り計算に反映させて算出した所要フラックス量を溶銑中に添加することを特徴とする溶銑運搬容器内でのフラックス添加による溶銑予備処理方法である。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、前記溶銑運搬容器内の溶銑上に浮遊するスラグを掻き出した後、該溶銑運搬容器内の溶銑レベルを実測し、この実測された溶銑レベルをフラックス添加量の段取り計算に反映させることを特徴とする請求項１記載の溶銑運搬容器内でのフラックス添加による溶銑予備処理方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、本発明に係る実施形態の溶銑予備処理におけるフラックス添加量推定方法に適用される除滓場での測定設備と制御系の概要を示す。
高炉（図示省略）から出銑された溶銑を、鋳床脱珪した後にトピードカーに受銑し、次の工程である除滓場に移動させる。図１に示すように、除滓場に到着したトピードカー１内に貯溜された溶銑２は、その表面上にスラグ３が浮遊しているので、これを除去するためトピードカー１の近傍には、スラグ３を掻き出すための除滓機４が設置されている。また、従来からトピードカー１の近傍に測温装置６として消耗型Ｒ熱電対７が取り付けられており、消耗型Ｒ熱電対７を溶銑２中に直接浸漬して溶銑温度を測定していた。
【００１４】
本発明の実施形態１では、トピードカー１  近傍の所定位置に、シーケンス制御装置８に接続された２色式放射温度計１３が配設してあり、２色式放射温度計１３により除滓スラグ３Ａの温度を測定する。この２色式放射温度計１３は、シーケンス制御装置８により制御されるようになっており、シーケンス制御装置８は操作盤９により操作可能になっているとともに、上位のＤＤＣ  制御装置１０に接続されている。また、このＤＤＣ  制御装置１０はプロセスコンピュータ１１に接続され、プロセスコンピュータ１１にはＣＲＴ  端末機１２が接続されている。
【００１５】
また、より好ましい実施形態２では、２色式放射温度計１３の他にトピードカー１内に貯溜された溶銑２の上方に、レベルセンサ本体１５に下向きに取り付けたマイクロ波アンテナ１６を備えた湯面レベル測定装置１４が配設される。湯面レベル測定装置１４は中継ボックス１７を介してシーケンス制御装置８に接続されている。レベルセンサ本体１５、中継ボックス１７およびレベルセンサ本体１５と中継ボックス１７とを連結するケーブルを保護するケーブル配管１８はエア供給管１９から供給されるドライエアにより冷却される。
【００１６】
本発明の実施形態１においては、トピードカー１  が高炉から除滓場に運ばれてくると、この除滓場では、まず、溶銑温度推定処理が行われる。この除滓場で除滓を開始し、図１に示したように、鋳床脱珪での脱珪処理により発生したスラグ３をトピードカー１内から除滓機４によりスラグ受鍋５に掻き出しを行う。そして、この時に流出する除滓スラグ３Ａを２色式放射温度計１３で測定すると、その温度信号がシーケンス制御装置８に出力される。シーケンス制御装置８では、除滓中にこの温度信号を取り込み、後述するように溶銑温度の推定を行う。除滓終了で、得られた溶銑温度の推定値を上位のＤＤＣ  制御装置１０に送信する。
【００１７】
前記ＤＤＣ  制御装置１０による溶銑温度の推定は、除滓している間に２色式放射温度計１３から順次入力して収集される温度信号（データ）の中から、測定温度の最高値を算出し、その最高値に予め溶銑の実測温度との関係から求めておいた次の関係式（１）  、
溶銑温度推定値＝最高温度×補正係数（ａ）  ＋補正係数（ｂ）  ・・・（１）
を適用して、その時の溶銑温度を推定する。例えば、図８は２色放射温度計１３により実測した除滓スラグ温度と消耗型Ｒ熱電対７により実測した除滓時の溶銑温度との相関を示し、この相関関係から補正係数（ａ）＝０．６７７４、補正係数（ｂ）＝４３８．３４とした前記関係式に相当する次の（２  ）式が求まる。なお、この関係式は、前記消耗型Ｒ熱電対７と放射温度計１３を使って予め求めておく。
【００１８】
溶銑温度推定値＝最高温度×０．６６７  ＋４３８．３４  ・・・（２）
図９は、除滓開始から終了までに流出する除滓スラグ温度を示しており、この時の最高値は１３２５℃であった。この最高値を前記（２  ）式に適用することにより、溶銑温度推定値として１３３６℃が求まる。この時の２色放射温度計１３の放射比率は１．０３、ピークホールドは１０秒であった。
【００１９】
このように溶銑温度が推定されると、ＤＤＣ  制御装置１０はプロセスコンピータ１１にその温度推定値を送信する。また、除滓終了後、除滓場のオペレータはトピードカーー１内の溶銑サンプルを採取し、溶銑成分の分析を行い、この溶銑成分分析値をプロセスコンピータ１１に入力する。プロセスコンピータ１１は、溶銑成分分析値と溶銑温度データ、さらにオペレータが入力した溶銑処理後の溶銑成分目標値などを用いて必要なフラックス量を段取り計算する。プロセスコンピュータ１１では、トピードカー１内から採取した溶銑サンプルの溶銑成分分析値、並びに予備処理後の溶銑成分目標値に加え、トピードカー１内の溶銑温度データに基づき、例えば溶銑脱りん処理を行う場合には、図４により脱りん剤添加量と脱りん率  ｌｎ  （［％Ｐ］ｆ  ／［％Ｐ］ｉ  ）との相関関係から溶銑温度を低めに抑えて脱りんフラックス量の段取り計算を行う。また、溶銑脱硫処理を行う場合には、図５により脱硫剤添加量と脱硫率  ｌｎ  （［％Ｓ］ｆ  ／［％Ｓ］ｉ  ）との相関関係から溶銑温度を高めにして脱硫フラックス量の段取り計算を行う。これにより所要のフラックス添加量を算出し、得られた所要のフラックス添加量を、トピードカー１内の溶銑２中にインジェクションランス（図示せず）を用いてインジェクションにより添加して脱りん、脱硫などの溶銑予備処理を行う。
【００２０】
本発明の実施の形態２として好適には、トピードカー１内のスラグ３を除滓機４によりスラグ受鍋５に掻き出しを終了したら、トピードカー１内に貯溜された溶銑２の上方に配設されたレベルセンサ本体１５に内蔵しているマイクロ波発信器からマイクロ波アンテナ１６にマイクロ波を送る。そして、マイクロ波アンテナ１６から溶銑２の表面に向けてマイクロ波を送波し、溶銑２の表面から反射されるマイクロ波をマイクロ波アンテナ１６で受波する。
【００２１】
マイクロ波アンテナ１６では、受波したマイクロ波をレベルセンサ本体１５に内蔵するマイクロ波発信器で受信し、中継ボックス１７を介してシーケンス制御装置８に内蔵した距離測定回路に送信する。距離測定回路では、マイクロ波の送信波と受信波のタイムラグに基づいてマイクロ波アンテナ１６とトピードカー１内の溶銑２の表面との距離を計測する。この測定距離信号をシーケンス制御装置８を介してＤＤＣ  制御装置１０に入力するとＤＤＣ  制御装置１０では、マイクロ波アンテナ１６とトピードカー１の炉口上端との距離は既知であるので、トピードカー１内の溶銑２の表面との計測距離からトピードカー１  内のフリーボードの高さＨを求める。これによりトピードカー１内の溶銑の湯面レベルが判明する。
【００２２】
さらにＤＤＣ  制御装置１０からトピードカー１内の溶銑の湯面高さ信号を、プロセスコンピュータ１１に送信する。この湯面高さと前記溶銑温度データを用いて段取り計算を行う。例えばプロセスコンピュータ１１では、トピードカー１内から採取した溶銑サンプルの溶銑成分分析値、予備処理後の溶銑成分目標値および前記第１の実施形態にて推定した溶銑温度データに基づき、例えば溶銑脱りん処理では図４を用いて脱りんフラックス量を、また溶銑脱硫処理では図５を用いて脱硫フラックス量を、それぞれ段取り計算を行う。これらの段取り計算に際しては、トピードカー１内のフリーボードの高さＨに基づき、フリーボード変化に伴う吹込剤の滞留時間を加味した反応効率を加えて段取り計算を行う。例えば溶銑脱りん処理を行う場合にはフリーボードと図６により脱りん剤添加量と脱りん率  ｌｎ  （［％Ｐ］ｆ  ／［％Ｐ］ｉ  ）との相関関係から、また溶銑脱硫処理を行う場合には図７によりフリーボードと脱硫剤添加量と脱硫率  ｌｎ  （［％Ｓ］ｆ  ／［％Ｓ］ｉ  ）との相関関係を用い、前記溶銑温度データに加えて溶銑の湯面レベルを加味した脱りんフラックス量、脱硫フラックス量の段取り計算をより精度よく行う。
【００２３】
これにより所要のフラックス添加量を算出し、得られたフラックス添加量を、トピードカー１内の溶銑２中にインジェクションランスを用いてインジェクションにより添加し、吹き込まれた気体による溶銑攪拌作用により溶銑の脱りん、脱硫処理を行う。
図１０に、トピードカー内の溶銑中にインジェクションランスから脱りん剤を吹き込んで脱りん処理した場合のＰ目標値と処理後の実績Ｐ値の差を、差の大小別に区分してその発生割合の分布を、従来形態、本発明の実施形態１および実施形態２について比較して示している。図１０に示すように、従来形態に比較して本発明の実施形態１および実施形態２では、Ｐ目標値と処理後の実績Ｐ値の差が小さくなっており、実施形態１よりも実施形態２の方がより小さくでき、Ｐ目標値に対する的中率が高くなっている。
【００２４】
また、図１１に、トピードカー内の溶銑中にインジェクションランスから脱硫剤を吹き込んで脱硫処理した場合のＳ目標値と処理後の実績Ｓ値の差を、差の大小別に区分してその発生割合の分布を、従来形態、本発明の実施形態１および実施形態２について比較して示している。図１１に示すように、従来形態に比較して本発明の実施形態１および実施形態２では、Ｓ目標値と処理後の実績Ｓ値の差が小さくなり、実施形態１よりも実施形態２の方がより小さくでき、Ｓ目標値に対する的中率が高いことが分かった。
【００２５】
【実施例】
以下、溶銑の脱りん処理、脱硫処理それぞれに適用した本発明法を、実施例１、実施例２および実施例３として従来法と比較して示した。
実施例１
推定溶銑温度を考慮して脱りん処理を行った例である。
【００２６】
【表１】
0003589181.tif 000002
【００２７】
実施例２
推定溶銑温度およびフリーボード値を考慮して脱硫処理を行った例である。
【００２８】
【表２】
0003589181.tif 000003
【００２９】
実施例３
推定溶銑温度およびフリーボード値を考慮して脱りん処理を行った例である。
【００３０】
【表３】
0003589181.tif 000004
【００３１】
なお、従来法での（）内の数値は、従来測定されていないデータもしくは採用されていないデータであることを示している。
従来法では成分の的中精度が低く、目標成分まで脱りん（脱硫）できない場合があり、その場合、他の処理溶銑を混ぜて使用したり、あるいは再処理をする必要があった。本発明法によれば、処理後の成分誤差が大幅に低減できるため、かかる処理の必要がなくなった。
【００３２】
前記実施形態では、放射温度計として２色式のものを使用したが、これに限定されず１色または３色式以上など任意の測温装置を使用することができる。また、高炉からの溶銑をトピードカーに受銑し、温度測定、湯面レベル測定、溶銑予備処理の一連作業をトピードカーで行う場合について説明したが、本発明はそれに限らず、取鍋などのいかなる溶銑運搬容器でも実施可能である。さらに、本発明は溶銑脱りん、溶銑脱硫以外の不純物元素を除去する溶銑予備処理にも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明では、溶銑運搬容器内でフラックス添加による溶銑予備処理を行うに際し、溶銑運搬容器内から掻き出されるスラグの温度を測定し、その実測スラグ温度と溶銑の実測温度の相関から予め両者間の関係を予め求めておき、実測スラグ温度から溶銑温度を推定し、この推定溶銑温度をフラックス添加量の段取り計算に反映させて所要のフラックス添加量を算出する。したがって、  溶銑予備処理前に実測した除滓スラグの温度から低コスト、かつ簡便に溶銑温度を推定し、また好ましくは湯面レベルを実測して、溶銑搬送容器中で溶銑予備処理する際のフラックス反応効率を予測してフラックス添加量を適正化するのでフラックスの無駄削減、溶銑予備処理時間の短縮、溶銑目標成分の的中率向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る除滓場でのトピードカー内の溶銑予備処理を行う制御系の概略を示す説明図である。
【図２】溶銑温度１３３０〜１３８０℃範囲での溶銑脱りん処理における脱りん剤（ｋｇ／ｔ）と脱りん率  ｌｎ  （［％Ｐ］ｆ  ／［％Ｐ］ｉ  ）との関係を示すグラフである。
【図３】溶銑温度１３３０〜１３８０℃範囲での溶銑脱硫処理における脱硫剤（ｋｇ／ｔ）と脱硫率  ｌｎ  （［％Ｓ］ｆ  ／［％Ｓ］ｉ  ）との関係を示すグラフである。
【図４】予備処理前の溶銑温度１３３０℃、１３５０℃および１３８０℃における脱りん剤（ｋｇ／ｔ）と脱りん率  ｌｎ  （［％Ｐ］ｆ  ／［％Ｐ］ｉ  ）との関係を示すグラフである。
【図５】予備処理前の溶銑温度１３３０℃、１３５０℃および１３８０℃における脱硫剤（ｋｇ／ｔ）と脱硫率  ｌｎ  （［％Ｓ］ｆ  ／［％Ｓ］ｉ  ）との関係を示すグラフである。
【図６】スラグを掻き出し後のフリーボード０．８ｍ、１．２ｍ、１．５ｍにおける脱りん剤（ｋｇ／ｔ）と脱りん率  ｌｎ  （［％Ｐ］ｆ  ／［％Ｐ］ｉ  ）との関係を示すグラフである。
【図７】スラグを掻き出し後のフリーボード０．８ｍ、１．２ｍ、１．５ｍにおける脱硫剤（ｋｇ／ｔ）と脱硫率  ｌｎ  （［％Ｓ］ｆ  ／［％Ｓ］ｉ  ）との関係を示すグラフである。
【図８】２色放射温度計で測定した除滓スラグ温度と消耗型Ｒ熱電対で測定した溶銑温度との相関を示すグラフである。
【図９】２色放射温度計で測定した除滓スラグ温度の時間推移を示すグラフである。
【図１０】Ｐ目標値と実績Ｐ値の差を差の大小別に区分して、その発生割合の分布を、従来形態、本発明の実施形態１および実施形態２について比較して示すグラフである。
【図１１】Ｓ目標値と実績Ｓ値の差を差の大小別に区分して、その発生割合の分布を、従来形態、本発明の実施形態１および実施形態２について比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１  トピードカー
２  溶銑
３  スラグ
３Ａ    除滓スラグ
４  除滓機
５  スラグ受鍋
６  測温装置
７  消耗型Ｒ熱電対
８  シーケンス制御装置
９  操作盤
１０  ＤＤＣ  制御装置
１１    プロセスコンピュータ
１２  ＣＲＴ  端末機
１３  ２色式放射温度計
１４  湯面レベル測定装置
１５  レベルセンサ本体
１６  マイクロ波アンテナ
１７  中継ボックス
１８  ケーブル管
１９  エア供給管
【図１】
0003589181.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003589181.tif 000008
【図５】
0003589181.tif 000009
【図６】
0003589181.tif 000010
【図７】
0003589181.tif 000011
【図８】
0003589181.tif 000012
【図９】
0003589181.tif 000013
【図１０】
0003589181.tif 000014
【図１１】
0003589181.tif 000015