(57)【要約】【課題】  溶鋼の熱から測定機器を保護しつつ、溶鋼の湯面高さを非接触で直接測定し、測定精度を向上させて鋼浴高さを正確に把握することが可能な真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置を提供する。【解決手段】  真空槽２の上部にマイクロ波等の電磁波が通過可能な透過部８を設け、透過部８の上方にマイクロ波レベル計によって構成される測定手段２０を設け、透過部８と溶鋼６との間に開口部Ａを有し制御手段３０によって回転数を制御される防熱板１８を備え、溶鋼６の脱ガス処理中は防熱板１８を第一の回転数で回転させ、溶鋼６の湯面高さの測定中のみ、送受信部２２から発信されたマイクロ波Ｗ１が透過部８及び開口部Ａを通過して溶鋼６の湯面に反射し、反射したマイクロ波Ｗ２が開口部Ａ及び透過部８を通過して送受信部２２で受信されるように、防熱板１８を第一の回転数より低い第二の回転数で回転させる。【選択図】    図３
2006249502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼の脱ガス処理を行う真空槽内における鋼浴高さの測定装置において、
前記真空槽上部に設けられ電磁波が通過可能な透過部と、前記透過部の上方に設けられ前記溶鋼の湯面に向けて電磁波を発信し且つ前記溶鋼の湯面に反射し前記透過部を通過した電磁波を受信して溶鋼の湯面高さを測定する測定手段と、前記透過部と前記溶鋼との間に設けられ溶鋼の熱から前記透過部及び前記測定手段を保護する防熱板と、を備えることを特徴とする真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置。
【請求項２】
前記防熱板は、前記溶鋼の脱ガス処理時に第一の回転数で回転し、前記溶鋼の湯面高さの測定中は、前記防熱板の回転数を第一の回転数より低い第二の回転数で回転することを特徴とする請求項１に記載の真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置。
【請求項３】
前記電磁波を、マイクロ波としたことを特徴とする請求項１または２に記載の真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼過程において、真空槽内で溶鋼の脱ガス処理を行う真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製鋼過程において、取鍋内の溶鋼を真空槽内と取鍋内との間で環流させ、溶鋼を真空に曝すことにより溶鋼の脱ガス処理を行う真空脱ガス装置が用いられている。
このような真空脱ガス装置では、真空槽内の鋼浴高さが高すぎると、脱ガス処理促進のために溶鋼へ添加される合金鉄が真空槽内に滞留し、溶鋼に成分偏析が発生してしまう。また、真空槽内の鋼浴高さが低すぎると、取鍋内のスラグを真空槽内に引き込んでしまい、溶鋼の成分不良の原因となってしまう。このため、真空槽内の溶鋼の湯面高さを正確に測定して、真空脱ガス装置の鋼浴高さを把握することにより脱ガス処理中の溶鋼に対し適切な処置を行うことが、溶鋼の品質管理において重要である。
【０００３】
しかし、湯面高さの測定は溶鋼が対象となることから、接触式レベル計を用いた測定は困難である。また、真空槽内は約１４００℃の高温環境であるとともに、数Ｐａの高真空環境であるため、静電容量式レベル計等を用いた湯面高さの測定も困難である。
このため、従来では、真空槽の上部に耐熱ガラス等で形成された監視孔を設けるとともに、監視孔の上方に真空槽内を監視可能なカメラを設置し、このカメラで撮影した映像をオペレータが目視することによって、湯面高さを推定している。この方法では、約３ｍｍ幅のスリットを有する防熱ファンを監視孔の下方に設け、防熱ファンの回転によって監視孔及びカメラを真空槽内の高熱から保護するとともに、防熱ファンの回転に伴って発生するスリットを通した湯面の残像効果によって真空槽内の溶鋼を監視している。
【０００４】
また、湯面高さを測定する方法としては、特許文献１に記載されている方法もある。この方法は、真空槽の側壁に冷却媒体が循環する熱交換装置を設け、冷却媒体の入側と出側との温度差に基づき真空槽内からの伝熱量の変化を検知して、湯面高さを検知するものである。
【特許文献１】特開平５−００５１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、監視カメラを用いた湯面高さの測定方法は、熟練したオペレータであれば湯面高さをある程度推定することが可能であるが、湯面高さを直接測定する方法ではないため、測定結果の信頼性が低い。また、特許文献１に記載されている方法も、湯面高さを直接測定する方法ではないため、測定結果の信頼性が低い。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、真空槽内の熱から測定機器を保護しつつ湯面高さの測定精度を向上させ、鋼浴高さを正確に把握することが可能な真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、溶鋼の脱ガス処理を行う真空槽内における鋼浴高さの測定装置において、
前記真空槽上部に設けられ電磁波が通過可能な透過部と、前記透過部の上方に設けられ前記溶鋼の湯面に向けて電磁波を発信し且つ前記溶鋼の湯面に反射し前記透過部を通過した電磁波を受信して溶鋼の湯面高さを測定する測定手段と、前記透過部と前記溶鋼との間に設けられ溶鋼の熱から前記透過部及び前記測定手段を保護する防熱板と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の発明によると、測定手段から溶鋼の湯面へ発信された電磁波が、透過部及び防熱板の有する開口部を通過して溶鋼の湯面に反射し、反射した電磁波が開口部及び透過部を通過して測定手段で受信されるため、湯面高さを非接触で直接測定することが可能となる。また、防熱板によって、透過部及び測定手段が溶鋼の熱から保護される。
【０００８】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、前記防熱板は、前記溶鋼の脱ガス処理時に第一の回転数で回転し、前記溶鋼の湯面高さの測定中は、前記防熱板の回転数を第一の回転数より低い第二の回転数で回転することを特徴とするものである。
請求項２の発明によると、脱ガス処理時に防熱板を第一の回転数で回転させることにより、透過部及び測定手段を溶鋼の熱から保護することが可能となる。
また、湯面高さの測定中に、防熱板の回転数を第一の回転数より低い第二の回転数で回転させることにより、湯面へ発信された電磁波及び湯面に反射した電磁波が開口部を通過しやすくなり、湯面高さの測定精度を向上させることが可能となる。
【０００９】
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した発明であって、前記電磁波を、マイクロ波としたことを特徴とするものである。
請求項３の発明によると、誘電率の高い物体を通過するとともに金属類に反射するマイクロ波を用いて、湯面高さを非接触で直接測定することにより、湯面高さの測定精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、溶鋼の熱から測定機器を保護しつつ、湯面高さを非接触で直接測定し、湯面高さの測定精度を向上させて鋼浴高さを正確に把握することが可能となる。その結果、鋼浴高さに応じた適切な処置を行うことが可能となり、溶鋼の品質低下を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
まず、図１及び図２を参照して本発明の構成を説明する。
図１に示すように、本発明の真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置１は、真空槽２内と取鍋４内との間で溶鋼６を環流させて脱ガス処理を行う際に、真空槽２内の溶鋼６の湯面高さを測定することにより、鋼浴高さを把握するものである。
真空槽２は、上部に透過部８、防熱手段１０、測定手段２０及び合金鉄投入装置３２を備え、下部に上昇管３４及び下降管３６が連結され、かつ側壁に真空排気管３８が連結されている。
透過部８は、耐熱ガラス等で形成され、マイクロ波等の電磁波が通過可能となっている。
【００１２】
防熱手段１０は、図２に示すように、スイッチ１２、制御手段３０、モータ１４及び防熱板１８を備えている。
スイッチ１２は、脱ガス処理、湯面高さ測定、停止の三種類の動作位置が設定されており、各動作位置に切り替え可能となっている。このスイッチ１２は、脱ガス処理位置に切り替えると処理信号Ｓ１を制御手段３０へ送信し、湯面高さ測定位置に切り替えると測定信号Ｓ２を制御手段３０及び測定手段２０へ送信し、停止位置に切り替えると停止信号Ｓ３を制御手段３０へ送信する。
【００１３】
制御手段３０は、処理信号Ｓ１を受信するとモータ１４を第一の回転数ｒ１で回転させ、測定信号Ｓ２を受信するとモータ１４を第二の回転数ｒ２で回転させ、停止信号Ｓ３を受信するとモータ１４の回転を停止させる。回転数ｒ１及び回転数ｒ２の詳細については後述する。
モータ１４は、インバータ駆動モータ等で構成されており、回転可能な回転軸１６を有している。回転軸１６は、図１に示すように、防熱板１８の中心付近に連結されており、回転軸１６に回転に伴い、防熱板１８が上下軸周りに回転する。
【００１４】
防熱板１８は、真空槽２内において透過部８の下方へ水平に設けられており、円板状に形成され、平面視で透過部８よりも大きい寸法を有している。また、防熱板１８は、上下に貫通する開口部Ａを有している。開口部Ａは、防熱板１８の回転時に透過部８の真下を通過する位置に設けられており、周方向長さをＬ１とし、径方向幅をＬ２とする。なお、開口部Ａは、防熱板１８の回転モーメントを考慮して、軸回り対称に複数設けてもよい。
【００１５】
測定手段２０は、マイクロ波レベル計によって構成され、透過部８の上方に設けられている。また、図外の制御室に設けられた表示部が接続されている。測定手段２０の送受信部２２は、透過部８の真上に位置しており、溶鋼６の湯面にマイクロ波Ｗ１を発信し、湯面に反射したマイクロ波Ｗ２を受信する。また、測定手段２０は、測定信号Ｓ２を受信すると、マイクロ波Ｗ１及びマイクロ波Ｗ２が開口部Ａを通過するように、防熱板１８の回転に同期させて送受信部２２からマイクロ波Ｗ１を発信する。そして、湯面に反射したマイクロ波Ｗ２が開口部Ａを通過して送受信部２２で受信されると、マイクロ波Ｗ１の発信時間とマイクロ波Ｗ２の受信時間とに基づき湯面高さを求め、求めた湯面高さを表示部に表示するとともに、処理信号Ｓ１を制御手段３０に送信する。
【００１６】
なお、合金鉄投入装置３２は、図示しないエアーシリンダーによって合金鉄の投入口を開閉させることにより、溶鋼６の脱ガス処理を促進させるアルミニウム等の合金鉄を、真空槽２内へ適宜投入する。上昇管３４は、真空槽２内と外部とを連通しており、側壁に吹き込み管４０が連結されている。吹き込み管４０は、図示しない作動ガスタンクへ連結されており、上昇管３４内へアルゴンガス等の作動ガスを吹き込むことにより、取鍋４内の溶鋼６を上昇管３４内で上昇させて、真空槽２内へ流入させる。下降管３６は、上昇管３４と同様に、真空槽２内と外部とを連通しており、真空槽２内の溶鋼６が内部を下降して、取鍋４内へ排出される。真空排気管３８は、図示しない真空ポンプに連結されており、真空ポンプは、溶鋼６の脱ガス処理時に真空槽２内を数Ｐａの高真空環境とする。取鍋４は、着脱自在の蓋４２を備えており、蓋４２には上昇管３４と下降管３６に対応する孔が設けられている。また、取鍋４は、図示しない移動機構及び昇降機構を備えており、左右方向への移動及び上下方向への昇降が可能となっている。
【００１７】
次に、上記した回転数ｒ１及び回転数ｒ２について詳述する。
回転数ｒ１は、防熱板１８を回転させることによって、溶鋼６の熱が開口部Ａを通じて透過部８へ達することを防止若しくは緩和し、溶鋼６の熱から透過部８及び測定手段２０を保護することが可能な回転数とする。
回転数ｒ２は、開口部Ａの周方向長さＬ１に基づき、送受信部２２から溶鋼６の湯面に発信されたマイクロ波Ｗ１が、透過部８及び開口部Ａを通過して湯面に反射し、この反射したマイクロ波Ｗ２が、開口部Ａ及び透過部８を通過して送受信部２２で受信できる回転数とする。
【００１８】
なお、ｒ１＞ｒ２であり、回転数ｒ１及び回転数ｒ２は、共に開口部Ａの周方向長さＬ１に応じて変化する。また、回転数ｒ１及び回転数ｒ２は、一定である必要はない。すなわち、回転数ｒ１は、溶鋼６の熱から透過部８及び測定手段２０を保護することが可能な範囲であればよく、回転数ｒ２は、マイクロ波Ｗ１が透過部８及び開口部Ａを通過して湯面に反射し、マイクロ波Ｗ２が開口部Ａ及び透過部８を通過して送受信部２２で受信できる範囲であればよい。
【００１９】
次に、上記の構成を備えた真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置の作用・効果等について説明する。
まず、真空ポンプを用いて真空槽２内を数Ｐａの高真空環境とする。
真空槽２内を数Ｐａの高真空環境とした後、スイッチ１２を脱ガス処理位置に切り替えると、処理信号Ｓ１が制御手段３０に送信される。処理信号Ｓ１を受信した制御手段３０は、モータ１４を回転数ｒ１で回転させて、防熱板１８を回転数ｒ１で回転させる。
【００２０】
次に、転炉等から溶鋼６を受鋼した取鍋４を真空槽２の下方へ移動させ、上昇管３４及び下降管３６を蓋４２に設けられた孔に合致させつつ、取鍋４を上昇させて、上昇管３４及び下降管３６を取鍋４内の溶鋼６へ浸漬させる。
そして、吹き込み管４０から上昇管３４へアルゴンガス等を吹き込み、取鍋４内の溶鋼６を真空槽２内へ流入させる。
【００２１】
真空槽２内に流入した溶鋼６は、真空槽２内で真空に曝されることよってガス成分が除去される。そして、真空槽２内の溶鋼６が取鍋４内へ排出され、取鍋４内の溶鋼６が真空槽２内へ流入することで、真空槽２内と取鍋４内との間を溶鋼６が環流する。このとき、防熱板１８が回転数ｒ１で回転することによって、溶鋼６の熱から透過部８及び測定手段２０が保護され、透過部８及び測定手段２０に異常等が発生することが防止される。
【００２２】
脱ガス処理を開始した後、湯面高さの測定に適切な時期に、スイッチ１２を湯面高さ測定位置に切り替え、測定信号Ｓ２を制御手段３０及び測定手段２０へ送信する。
測定信号Ｓ２を受信した制御手段３０は、モータ１４を回転数ｒ２で回転させて、防熱板１８を回転数ｒ２で回転させる。
また、測定信号Ｓ２を受信した測定手段２０は、送受信部２２から溶鋼６の湯面へ向けてマイクロ波Ｗ１を発信する。このとき、図３に示すように、湯面へ向けて発信されたマイクロ波Ｗ１は、透過部８及び開口部Ａを通過して湯面に反射し、この反射したマイクロ波Ｗ２は、開口部Ａ及び透過部８を通過して、送受信部２２で受信される。
【００２３】
マイクロ波Ｗ２が送受信部２２で受信されると、測定手段２０は、マイクロ波Ｗ１の発信時間とマイクロ波Ｗ２の受信時間とに基づいて湯面高さを求め、求めた湯面高さを表示部に表示する。したがって、溶鋼６の湯面高さは測定手段２０によって非接触で直接測定されるため、湯面高さの測定精度が向上し、鋼浴高さを正確に把握することが可能となる。そして、オペレータは鋼浴高さに応じた処置を行うことが容易となり、溶鋼６の品質低下を防止することが可能となる。
【００２４】
また、防熱板１８を回転数ｒ１よりも低い回転数ｒ２で回転させることにより、開口部Ａの周方向長さＬ１を短くしても、すなわち、防熱効果を大きくしながら、マイクロ波Ｗ１及びマイクロ波Ｗ２が開口部Ａを通過することが可能となる。このため、開口部Ａの面積を減少させることが可能となり、溶鋼６の熱から透過部８及び測定手段２０が保護され、透過部８及び測定手段２０に異常等が発生することを防止できる。
【００２５】
また、測定手段２０は、測定した湯面高さを表示部に表示するとともに、処理信号Ｓ１を制御手段３０へ送信する。処理信号Ｓ１を受信した制御手段３０は、防熱板１８を回転数ｒ１で回転させる。このため、防熱板１８は湯面高さの測定中のみ回転数ｒ２で回転することとなり、溶鋼６の熱から透過部８及び測定手段２０が保護され、透過部８及び測定手段２０に異常等が発生することが防止される。
【００２６】
なお、本実施の形態では、測定手段２０としてマイクロ波レベル計を用いたが、レーザー距離計等の非接触性距離計を用いてもよい。
また、溶鋼６の温度低下を防止するため、真空槽２内を高真空環境とする際に真空槽２内を予熱して高温環境としてもよい。このとき、スイッチ１２を脱ガス処理位置に切り替え、防熱板１８を回転数ｒ１で回転させて、予熱中の真空槽２内の熱から透過部８及び測定手段２０を保護してもよい。
【実施例】
【００２７】
本実施の形態で説明したものと同様の構成を有する真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置を用いて、溶鋼の脱ガス処理時における真空槽内の溶鋼の湯面高さを測定した。
なお、開口部の径方向幅Ｌ１を２４０ｍｍとした。また、開口部の周方向長さを、送受信部から湯面へ発信されたマイクロ波が開口部を通過して湯面へ到達し、湯面に反射したマイクロ波が開口部を通過して送受信部で受信可能な長さとした。
【００２８】
さらに、本発明例及び比較例は共に、第一の回転数を１４００ｒｐｍとし、第二の回転数を２００ｒｐｍとした。
上記の構成を有する真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置を用いて、脱ガス処理時における真空槽内の溶鋼の湯面高さを測定し、両者の測定結果を比較したところ、本発明例は比較例よりも湯面に反射したマイクロ波のＳ／Ｎ比が十分に確保され、湯面高さの測定精度が向上することが確認された。
【００２９】
また、湯面高さの測定中は、防熱板の回転数を第一の回転数よりも低い第二の回転数とすることにより、開口部の周方向長さを短くすることが可能となる。したがって、湯面に反射したマイクロ波のＳ／Ｎ比を十分に確保するために、開口部の径方向幅を広くした場合でも、開口部の面積増加が抑えられるため、防熱手段による透過部及び測定手段への防熱効果が低下することを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の真空脱ガス装置の鋼浴高さ測定装置の側面図である。
【図２】防熱手段及び測定手段の概略構成図である。
【図３】湯面高さ測定の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    鋼浴高さ測定装置
２    真空槽
４    取鍋
６    溶鋼
８    透過部
１０  防熱手段
１２  スイッチ
１４  モータ
１６  回転軸
１８  防熱板
２０  測定手段
２２  送受信部
３０  制御手段
３２  合金鉄投入装置
３４  上昇管
３６  下降管
３８  真空排気管
４０  吹き込み管
４２  蓋
Ａ    開口部
Ｌ１  開口部Ａの周方向長さ
Ｌ２  開口部Ａの径方向幅
Ｗ１  マイクロ波（発信波）
Ｗ２  マイクロ波（反射波）
Ｓ１  処理信号
Ｓ２  測定信号
Ｓ３  停止信号
【図１】
2006249502.tif 000003
【図２】
2006249502.tif 000004
【図３】
2006249502.tif 000005