(57)【要約】【課題】精錬容器を傾動して精錬容器内に溶融金属を残したままで溶融スラグを排出するに際し、炉口からの溶融金属流出を最小限に抑えつつ、排滓時間の短縮を図ることのできる、傾動型精錬装置及び傾動排滓方法を提供する。【解決手段】精錬容器（転炉１）を傾動して精錬容器内の溶融スラグ３４を排出する際に溶融スラグ３４が通過する経路（排出経路１７）に接する精錬容器炉壁内に検出コイル４を有し、検出コイル４は導電コイルを１個又は複数個有し、検出コイル４に交流電流を印加する交流電流印加装置８と、検出コイル４における誘導起電力の変化又は検出コイルのインピーダンス変化を検出する検出装置９とを備えることを特徴とする傾動型精錬装置。検出装置９の検出結果、検出コイル設置位置に溶融金属が到達したことを検知し、当該検知に対応して精錬容器の傾動速度を減速し、あるいは傾動を停止する。【選択図】図１
2018178209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬容器を傾動することのできる傾動型精錬装置において、精錬容器を傾動して精錬容器内の溶融スラグを排出する際に溶融スラグが通過する経路を排出経路と称し、当該排出経路に接する精錬容器の炉壁内に検出コイルを有し、当該検出コイルは導電コイルを１個又は複数個有し、前記検出コイルに交流電流を印加する交流電流印加装置と、前記検出コイルにおける誘導起電力の変化又は検出コイルのインピーダンス変化を検出する検出装置とを備えることを特徴とする傾動型精錬装置。
【請求項２】
前記検出コイルを、前記排出経路内に複数有することを特徴とする請求項１に記載の傾動型精錬装置。
【請求項３】
前記検出コイルをコイル交換ユニット内に収納し、当該コイル交換ユニットを精錬容器の外側から精錬容器の炉壁内に着脱可能に装着してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の傾動型精錬装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の傾動型精錬装置を用いた傾動排滓方法であって、精錬容器を傾動して精錬容器内の溶融スラグを排出する際に、前記検出装置で検出した誘導起電力の変化又はインピーダンス変化から、前記検出コイル設置位置に溶融金属が到達したことを検知し、当該検知に対応して精錬容器の傾動速度を減速し、あるいは傾動を停止することを特徴とする傾動排滓方法。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の傾動型精錬装置を用いた傾動排滓方法であって、精錬容器を傾動して精錬容器内の溶融スラグを排出する際に、前記検出装置で検出した誘導起電力の変化又はインピーダンス変化から、前記検出コイル設置位置に溶融金属が到達したことを検知し、第１の検出コイルに接続した検出装置で溶融金属の到達を検知したときに精錬容器の傾動速度を減速し、第２の検出コイルに接続した検出装置で溶融金属の到達を検知したときに傾動を停止することを特徴とする傾動排滓方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精錬容器を傾動して精錬容器内の溶融スラグを排出することのできる傾動型精錬装置及びその傾動型精錬装置を用いた傾動排滓方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑した溶銑は、製鋼工程において不純物除去精錬を行い、所定の鋼成分に調整した上で鋳片とし、その後の圧延工程で所定の鋼製品を製造する。製鋼工程における不純物除去精錬のうち、脱燐と脱炭精錬は主に転炉において行われる。一つの転炉で脱燐と脱炭精錬を順次行う方法として、脱燐精錬−脱燐スラグの排出−脱炭精錬をこの順序で行う方法が知られている。転炉内に溶銑を装入し、脱燐精錬のために生石灰等の精錬剤を転炉内に投入して純酸素を吹き込みつつ脱燐精錬を行う。脱燐精錬時に脱珪反応も進行する。脱燐精錬完了後に転炉を傾動して、溶鉄は転炉内に残したままで転炉炉口から脱燐スラグのみを排出し、その後転炉を直立して脱炭精錬を行う。脱炭精錬時に追加の精錬剤を転炉内に投入し、仕上げ脱燐精錬が行われることもある。脱炭精錬終了後に、まず転炉の出鋼孔が設けられている側に転炉を傾動して溶鋼を出鋼し、その後転炉を反対側に傾動して溶融スラグ（脱炭スラグ）を排出する。この方法はダブルスラグ法とも呼ばれる。出鋼後に炉内に残存する脱炭スラグは脱燐能力を有しているので、脱炭スラグを排滓せずに次チャージの脱燐精錬における脱燐精錬剤として用いることができ、このような方法はＭＵＲＣ法とも呼ばれる。
【０００３】
鋼の転炉精錬において、まず脱珪精錬が終了した時点で脱珪スラグを転炉から排出し、その後に石灰源などの脱燐精錬剤を転炉内に投入して高塩基度スラグによる脱燐精錬を実施する方法も知られている。
【０００４】
転炉や電気炉を用いて鉄やフェロクロムなどの溶融還元精錬を実施する際に、溶融還元終了後に炉内に溶融金属を残したままでスラグを除去する場合にも、精錬炉を傾動してスラグの排出を行う。また、溶銑予備脱硫精錬法の一種であるＫＲ法においては、鍋型精錬容器（溶銑鍋）内に溶銑を収容し、脱硫精錬剤を添加してスターラーで溶銑脱硫精錬を行った上で、その後の復硫を防止するために溶銑鍋を傾動して脱硫スラグを排出する処理が行われる。
【０００５】
以上に例示した、精錬容器内に溶融金属を残したまま、精錬容器を傾動して溶融スラグのみを排出する方法（傾動排滓方法）が有する課題について、精錬容器が転炉であって溶銑を精錬する場合を例にとって説明する。傾動排滓開始前の転炉内溶融スラグのうち、排滓によって転炉から排出した溶融スラグの比率を、「排滓率」という。精錬容器である転炉の開口部（以下「炉口」ともいう。）の位置を転炉の傾動によって下降させ、炉口開口位置の下端（以下「炉口下端部」という。）が炉内の溶融スラグ液面直下まで下降し、炉口から溶融スラグの排出を行う。溶融スラグの比重が溶鉄の比重よりも小さいため、炉内の下層に溶鉄、上層に溶融スラグが位置している。従って、溶鉄の液面が炉口下端部よりも下方に位置するように転炉の傾動を制御することにより、転炉内の溶鉄は排出せず、溶融スラグのみを排出する。しかし、傾動排滓時における転炉内の溶融スラグ層の厚みはさほど厚くないので、溶鉄流出を抑制しつつ高い排滓率を確保するためには、適切な傾動角度を把握する必要がある。実際には、傾動速度を極低速としつつ転炉の傾動を継続し、炉口から溶鉄の流出が視認できた時点で傾動を停止する方法が採られている。この方法では、傾動速度を極低速とするために傾動排滓に要する時間が長くなるとともに、炉口からの溶鉄の流出を確認して停止しているので、溶鉄の損失が免れない。
【０００６】
傾動排滓時に溶鉄が炉口から流出する直前に溶鉄を検出できれば、排滓時間を短縮でき、かつ溶鉄ロスを防ぐことができるため、センシング技術は極めて重要である。そのため、チャージ毎の溶鉄流出限界傾動角度のばらつきも含めて測定するための技術が提案されている。
【０００７】
特許文献１においては、精錬容器のスラグ放出路最上端部付近の下方壁に一方の電極を設け、他方の電極をその下方の精錬容器本体に設け、両電極を用いて溶融金属との導通電流値を検知し、精錬容器の排滓位置傾動角をうる方法が開示されている。また特許文献２には、傾動時に炉口スラグ放流路上端部に複数個の電極を挿入し、電極間の導通を検知することにより、炉口から排出される溶融物が金属かスラグかを判断する方法が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、精錬容器の耐火物内壁に設けられた羽口から容器内にガスを吹き込み、その背圧の変化を検知し、溶融金属の到達を判断して排滓位置傾動角を得る方法が開示されている。特許文献４には、精錬容器の耐火物内壁に設けられた羽口から容器内にガスを吹き込み、羽口内部に設置された光ファイバーによって溶融スラグまたは溶融金属に含まれる固有元素の発光スペクトル強度を測定し、溶融金属の到達を判断して排滓位置傾動角を得る方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０５−２８８４７９号公報
【特許文献２】特開平０６−２０１２７８号公報
【特許文献３】特開平０６−２３５５８５号公報
【特許文献４】特開平０６−２３５０１６号公報
【特許文献５】特開平０５−０１８６７９号公報
【特許文献６】特開昭５３−０４８００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１〜特許文献４に記載のセンシング技術を実施する際の問題点としては、電極やバブリング羽口、ファイバー観察部が精錬容器での精錬中に溶融金属や溶融スラグと接触することが避けられず、精度の良い測定を実施するためには、接触時に付着した地金やスラグ除去のメンテナンスを高い頻度で実施する必要がある。そのため、これら方法は、生産性や作業負荷の面での課題が多かった。
【００１１】
特許文献５には、溶融金属収容容器の壁面に設けられた出湯孔から溶融金属を排出させるにあたり、出湯孔の鉄皮より内側に発信・受信センサーコイルを対面するように埋設しておくとともに、これらを信号処理装置に連結して出湯末期におけるスラグの流出を電磁誘導の原理で検出する方法が開示されている。特許文献６には、１つの検出コイルを配置して検出コイルのインピーダンス変化を検出する方法が開示されている。しかし、これら特許文献５、６に記載の発明は、出湯孔の通過物が溶融金属から溶融スラグに変化する現象を検出するものであって、本発明のように、傾動排滓時に炉口からの溶融金属排出を防止する方法とは相違している。また、出湯孔からの流出物が溶融スラグに変化する現象を検出するにおいても、実際には検出遅れが存在することが知られており、用途には制約がある。
【００１２】
本発明は、精錬容器を傾動して精錬容器内に溶融金属を残したままで溶融スラグを排出するに際し、炉口からの溶融金属流出を最小限に抑えつつ、排滓時間の短縮を図ることのできる、傾動型精錬装置及び傾動排滓方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）精錬容器を傾動することのできる傾動型精錬装置において、精錬容器を傾動して精錬容器内の溶融スラグを排出する際に溶融スラグが通過する経路を排出経路と称し、当該排出経路に接する精錬容器の炉壁内に検出コイルを有し、当該検出コイルは導電コイルを１個又は複数個有し、前記検出コイルに交流電流を印加する交流電流印加装置と、前記検出コイルにおける誘導起電力の変化又は検出コイルのインピーダンス変化を検出する検出装置とを備えることを特徴とする傾動型精錬装置。
（２）前記検出コイルを、前記排出経路内に複数有することを特徴とする上記（１）に記載の傾動型精錬装置。
（３）前記検出コイルをコイル交換ユニット内に収納し、当該コイル交換ユニットを精錬容器の外側から精錬容器の炉壁内に着脱可能に装着してなることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の傾動型精錬装置。
（４）上記（１）から（３）までのいずれかひとつに記載の傾動型精錬装置を用いた傾動排滓方法であって、精錬容器を傾動して精錬容器内の溶融スラグを排出する際に、前記検出装置で検出した誘導起電力の変化又はインピーダンス変化から、前記検出コイル設置位置に溶融金属が到達したことを検知し、当該検知に対応して精錬容器の傾動速度を減速し、あるいは傾動を停止することを特徴とする傾動排滓方法。
（５）上記（２）又は（３）に記載の傾動型精錬装置を用いた傾動排滓方法であって、精錬容器を傾動して精錬容器内の溶融スラグを排出する際に、前記検出装置で検出した誘導起電力の変化又はインピーダンス変化から、前記検出コイル設置位置に溶融金属が到達したことを検知し、第１の検出コイルに接続した検出装置で溶融金属の到達を検知したときに精錬容器の傾動速度を減速し、第２の検出コイルに接続した検出装置で溶融金属の到達を検知したときに傾動を停止することを特徴とする傾動排滓方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の傾動型精錬装置及び傾動排滓方法により、精錬容器を傾動して精錬容器内に溶融金属を残したままで溶融スラグを排出するに際し、炉口からの溶融金属流出を最小限に抑えつつ、排滓時間の短縮を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明により傾動排滓を実施する状況を示す断面図であり、（Ａ）は検出コイルが１個の場合、（Ｂ）は検出コイルが２個の場合である。
【図２】本発明の検出コイルが２個の導電コイルを有する場合について説明する概念図であり、（Ａ）は検出コイルと各装置の組み合わせを示す図、（Ｂ）はオシロスコープ画像を示す図である。
【図３】本発明の検出コイルが１個の導電コイルを有する場合について説明する概念図である。
【図４】検出したピーク値の時間変化の一例を示す図である。
【図５】着脱式の検出コイルを組み込んだ状態を示す部分断面図である。
【図６】着脱式の検出コイルを組み込む前の状態を示す部分断面図であり、（Ａ）は精錬装置側、（Ｂ）はコイル交換ユニットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明について、以下、精錬容器として転炉を例にとり、転炉での溶鉄精錬時に、炉内に溶鉄を残したまま溶融スラグを炉口から排出する中間排滓を実施する場合の適用例として、図１を参照しながら説明を行う。ここで、本発明は、精錬容器が転炉に限定されるものではなく、電気炉、鍋型容器いずれであっても、傾動機能を有していれば採用することができる。溶鋼や溶銑、各種ステンレス鋼等の高合金鋼など各種溶鉄と、その上面に存在する溶融スラグであって、溶鉄より低密度で、電気伝導度が溶鉄と比較して無視しうる程度に小さい溶融スラグの排出時に活用できる傾動型精錬装置であればよい。また、当該傾動型精錬装置を用いたダブルスラグ法、溶銑予備処理、溶融還元、鍋排滓操業などにも適用できるものである。
【００１７】
転炉１は、傾動軸を中心として炉体を傾動することができる。炉体直立時に上方となる位置に炉口２を有する。溶銑装入時には、炉口を炉前側に傾動して炉口から溶銑を装入し、その後転炉を直立して上方から炉口を通して純酸素上吹きランスを挿入して酸素吹錬（脱燐精錬、脱珪精錬など）を行う。中間排滓時には、図１に示すように、炉口２を炉前側２０に傾動して、溶鉄３３を炉内に残留しつつ炉口２から溶融スラグ３４（脱燐スラグなど）を排出し、炉下に配置したスラグパン３中に溶融スラグ３４を収容する。その後転炉を直立して再度酸素吹錬（脱炭精錬、脱燐精錬など）を行い、目標とする不純物濃度まで不純物除去精錬を行い、転炉を炉裏側に傾動して出鋼孔から溶鉄（溶鋼）を出鋼する。炉内に残留した溶融スラグ（脱炭スラグなど）は、転炉を炉前側に傾動して炉口から排出するか、あるいは次チャージの脱燐精錬スラグとして用いるために残留させる。
【００１８】
転炉１の炉内形状は一般的に、直立したときの下方から、炉底部１３、円筒状の炉腹部１４、直立時に上すぼまりの円錐台状となる炉上部１５を経て、炉頂に炉口２を有する。精錬容器（転炉１）を傾動して精錬容器内の溶融スラグ３４を排出する際に溶融スラグ３４が通過する経路を、ここでは排出経路１７と称する。転炉を排滓側（炉前側２０）に傾動したとき、炉口２は傾動軸を中心に回転する。排滓時において炉口２の開口部のうちで一番低い位置を、ここでは炉口下端部１９という。炉口下端部１９を含む炉体炉上部１５の炉内側表面１６であって、排滓時に溶融スラグが接する位置が、前記排出経路１７を形成する。
【００１９】
本発明では、前記排出経路１７に接する転炉１（精錬容器）の炉内側に検出コイル４を設ける。検出コイル４は、導電コイル５を１個又複数個有するものである。導電コイル５は、導電線を１ターン又は複数ターン巻き回したコイルを意味する。
【００２０】
本発明の検出コイル４は、検出コイル４付近の炉壁１１の炉内側表面１６に接して存在する溶融物が溶融スラグ３４であるか溶融金属（溶鉄３３）であるかを、検出コイル４における誘導起電力の変化又は検出コイル４のインピーダンス変化として検出する機能を有する。そのため、検出コイル４は排出経路１７に接する炉壁内であって、炉壁の炉内側表面１６に近接して設け、さらに検出コイル４が形成する磁力線が炉壁の炉内側表面１６と交差するように設ける。検出コイル４の中心軸と炉壁の炉内側表面１６との交差位置を検出位置１８という。具体的には、検出コイル４の中心軸が炉壁の炉内側表面１６に対して垂直又は垂直から４５度以内の角度として設けると好ましい。また、検出コイル４と炉壁の炉内側表面１６との間隔は、５００ｍｍ以下であれば十分に検出感度を確保することができる。
【００２１】
本発明の検出動作原理について、まずは導電コイル５を２個有する検出コイル４を用い、一方の導電コイル５（一次コイル６）に交流電流印加装置８を接続して交流電流を印加し、他方の導電コイル５（二次コイル７）に検出装置９を接続して当該二次コイル７に誘起される誘導起電力を検出する方法を例に、図２に基づいて説明を行う。一次コイル６と二次コイル７の位置関係については、一次コイル６で発生する磁場が、二次コイル７の中を通るような位置関係に配置すればよい。
交流電流印加装置８によって一次コイル６に交流電流を印加すると、一次コイル６の中を通過する交流の磁場３５が生じる。二次コイル７には、一次コイル６による磁場３５に起因して誘導起電力が生じるので、検出装置９によって誘導起電力を計測することができる。一次コイル６が形成する交流磁場３５の範囲内に導電性の物質が存在すると、導電性の物質（溶鉄３３）内には、交流磁場３５に起因して誘導電流３６が流れるので、その結果、二次コイル７に誘起される誘導起電力は、一次コイル６による影響に加えて導電性物質内の誘導電流３６の影響が付加されるので、二次コイル７で検出される誘導起電力が変化することになる。そこで、一次コイル６に交流電流を印加しつつ、二次コイル７の誘導起電力を検出することにより、検出コイル４の交流磁場範囲内に導電性の物質が存在するか否かを検出することが可能となる。本発明において、精錬容器の排出経路１７において、炉壁の炉内側表面１６と接する部分の物質が溶融スラグ３４（低電気伝導度）から溶鉄３３（高電気伝導度）に置き換わったタイミングを、二次コイル７の誘導起電力の変化として検出することができる。交流電流印加装置８として、定電流型と定電圧型のいずれをも用いることができる。このとき、一次コイルへの印加形式は定電圧形式が好ましい。これは、印加電流によって発生する磁場は、一次コイルの印加電流と巻数の積（Ａ・ターン）で規定されることから一定の磁束を維持することができ、また、二次コイルで検知するインピーダンス変化の良好な検出精度を簡易に確保できるためである。
【００２２】
そこで、図２（Ａ）に示すように、導電コイル５として一次コイル６と二次コイル７を有する検出コイル４を転炉１の排出経路１７の炉壁内に埋め込み、検出コイル４の中心軸を炉壁の炉内側表面１６と垂直に設置した。交流電流印加装置８によって一次コイル６に定電流の交流電流を印加し、二次コイル７にはオシロスコープ２８を接続した。二次コイル７の両端に生成する電圧の時間変化をオシロスコープ２８で観察し、転炉内の溶鉄３３が検出コイル４埋設位置に到達する前と後とで波形の変化をとらえた。二次コイル信号のピーク値と、二次コイル信号の位相と一次コイル印加交流電圧の位相との位相差を観察した。図２（Ｂ）は、横軸が時間（交流電流印加装置の位相を基準とする）、縦軸が二次コイル両端の電圧である。溶鉄到達前３７の波形を実線、溶鉄到達後３８の波形を破線で示している。図２（Ｂ）に示すように、溶鉄が到達するとともに、二次コイルで観察される波形は、ピーク値５１が急激に変化するとともに、位相値の変化５２が観察された。検出コイル４が生成する交流磁場３５中に導電性を有する溶鉄３３が出現し、溶鉄３３中に誘導電流３６が流れることにより、二次コイル７に生成する誘導起電力が変化したためと推測される。従って、二次コイル信号のピーク値と位相値のいずれか、または両方を考慮した変化を、ロックインアンプ等を用いた信号処理を施して検出装置９で検出することにより、溶鉄の到達時期や溶融金属の深さを検出することができる。
【００２３】
本発明の検出動作原理について、次に図３にもとづいて、導電コイル５を１個有する検出コイル４を用い、導電コイル５に交流電流印加装置８を接続して交流電流を印加し、当該検出コイル４（導電コイル５）のインピーダンス変化を検出する方法を例に説明を行う。
交流電流印加装置８によって検出コイル４（１個の導電コイル５）に交流電流を印加すると、検出コイル４の中に交流磁場３５が生じる。検出コイル４が形成する交流磁場３５の範囲内に導電性の物質が存在すると、導電性の物質内には、交流磁場に起因して誘導電流３６が流れるので、その結果、検出コイル４のインピーダンスが変化する。そこで、検出コイル４に交流電流を印加しつつ、検出コイル４のインピーダンス変化を検出することにより、検出コイル４の交流磁場３５範囲内に導電性の物質が存在するか否かを検出することが可能となる。本発明において、精錬容器（転炉１）の排出経路１７において、炉壁の炉内側表面１６と接する部分の物質が溶融スラグ３４（低電気伝導度）から溶鉄３３（高電気伝導度）に置き換わったタイミングを、検出コイル４のインピーダンス変化として検出することができる。交流電流印加装置８として、定電流型交流印加装置を用いた場合には、検出コイル両端の電圧（配線２７ａと配線２７ｃの間の電圧）の変化をもって、インピーダンス変化として検出することができる。また定電圧型交流電流印加装置を用いた場合には、検出コイル４を流れる電流（配線２７ｂを流れる電流）の変化をもって、インピーダンス変化として検出することができる。
【００２４】
転炉１などの精錬容器に用いる耐火物１２には、通常マグネシアカーボンなどの比較的電気伝導度の高い耐火物が施工されている場合が多いため、本発明の検出コイル４が形成する交流磁場３５によって、周囲の耐火物中にも誘導電流が形成される。一方、周囲の導電体の電気伝導度などに変化がなければ、検出コイル４には安定して変化が少ない誘導起電力またはインピーダンスが発生する。また、検出コイル周辺耐火物の温度変化などが影響して、誘導起電力のピーク値や位相が徐々に変化する温度ドリフトが観察されることがあるが、温度ドリフトによる時間変化は、溶鉄の到来に起因する時間変化に比較して緩慢であるため、通常のバックグラウンド除去回路によってその影響をキャンセル演算することは容易である。
【００２５】
図４には、実施例操業で得られた検出信号のうち、ピーク値の時間変化をプロットした例を示す。横軸が経過時間、縦軸がピーク値である。この観察結果に示すように、実際の測定時には耐火物の電気伝導度や付着地金等の影響で、一次コイルに同一の周波数、電流を印加しても、二次コイルの誘導起電力として得られる信号値は異なる他、温度が変化してコイルや周囲の導電体の電気抵抗が変化することによる信号の変化（前述の温度ドリフト）が現れるが、電気伝導度の高い溶鉄がコイル上を通過することで信号に急激なピークが発生するため、バックグラウンド除去回路で温度ドリフトなどの影響をキャンセル演算した上で、信号の変化率に閾値を設けることによって、精度良く溶鉄の到達時刻を検出することができる。
【００２６】
前述のように、出湯孔からの流出物が溶鉄から溶融スラグに変化する現象を電磁的に検出する従来の方法において、実際には検出遅れが存在することが知られており、用途には制約がある。一般的に特許文献５に示されるような出鋼孔でのスラグ検知や、連続鋳造における取鍋スラグの終了判定の場合には、出鋼流や注入流に混入するスラグは、最初は流れの中心位置に少しずつ混入し、流れの表面部にスラグが出現するのはスラグ混入開始から遅れ時間経過後であることがわかっている。初期条件が溶鉄充満状態のノズル内にスラグが流入開始するときのインピーダンス変化を検出するものであるために、検出コイルの感度が最も悪い中心部からスラグが少しずつ流入を始める条件では閾値の設定が難しく、閾値を誤検知のない程度に設定する場合にはノズル内が殆どスラグで充満された状態で検知させることになってしまう。それに対し、本発明で対象とする傾動排滓での溶鉄検知の場合には、炉内の検出位置に溶鉄が到達するに際し、到達した溶鉄は炉壁の炉内側表面に沿って移動する。非電気伝導体であるスラグの流入に対して、電気伝導度の高い溶鉄が検出コイルに近い面を通過する現象に対して閾値が設けられるため、少量の溶鉄の通過に対しても大きな信号変化を検出でき、排滓時の溶鉄が多量に流出開始する前に容易に信号検知できるという構造上の利点がある。
【００２７】
従って、上記装置と原理に基づき、電気伝導度が溶鉄よりも著しく小さなスラグ排出時に、コイル上部の検出位置に溶鉄が到達したときに時間遅れなく信号値が急激に変化するので、この時点を溶鉄到達タイミングとして検出することができる。その結果、排出経路１７のうちで排滓口（炉口２）の直前に検出コイル４を設置し、設置したコイル上部の検出位置１８に溶鉄３３が到達したタイミングで傾動を停止するなどの制御を実施することで、溶鉄３３のスラグパン３への流出を抑制した傾動角にて排滓を実施することができる。
【００２８】
本発明は、図１（Ｂ）に示すように、検出コイル４を排出経路内に複数有することとすると好ましい。これにより、排滓時間を短縮することができ、生産性の向上に大きく貢献する。図１（Ｂ）には傾動方向に向けて検出コイル４を２ケ所設けている図にて示しており、望ましい装置の一例である。スラグ排出時、傾動角度を大きくするに従って溶鉄存在領域が炉口２方向に移動する。この移動方向に対して複数の検出コイル４を設置する。炉口２から遠い側の検出コイル４を第１の検出コイル４Ａ、炉口２に近い側の検出コイル４を第２の検出コイル４Ｂと名付ける。これにより、炉口２に向かって進行する溶鉄３３が、それぞれの検出コイル４の検出位置１８に到達するタイミングを個別に把握することができる。その効果の活用例としては、傾動開始から第１の検出コイル４Ａの検出位置１８に溶鉄が到達するまでは早い傾動速度にて排滓を実施し、第１の検出コイル４Ａ位置に溶鉄が到達したことを検知して、その後、傾動速度を低下させる。次いで、第２の検出コイル４Ｂの検出位置に溶鉄が到達した時点で傾動を停止するなどの操業を行うことができる。従って、上記にて説明した装置を用いて傾動排滓操業を実施することで高速かつ歩留まりの高い傾動排滓を実施することが可能である。
【００２９】
３００ｔ／ｃｈ程度の溶鉄精錬を実施する、耐火物１２としてマグネシアカーボンを内張りした転炉１への実施を想定した場合には、検出コイル４を構成する導電コイル５が周囲の耐火物と共に加熱されることから、コイルの材質としては耐熱金属でコイルとしての加工性が良い材質が望ましく、例えば、絶縁被覆した１ｍｍφ程度のモリブデンなどが適した材料として挙げられる。また、交流電流を印加した導電コイル５によって発生する磁場は、印加する電流とターン数の積に比例する。コイルのサイズ（直径）が大きい場合には磁束密度が低くなるなどの悪影響があるため、直径が７００ｍｍを超えるものは望ましくなく、また、コイル加工の観点から３０ｍｍ以下の内径のものは一般的に製作が困難である。また、印加電流が高いと磁束は強くなる一方で、コイルの発熱による寿命低下などがあることから、１０Ａを超える電流を印加することは望ましくなく、コイルのターン数を５ターン以上にして「アンペア（Ａ）×ターン（−）」増加を図ることで良好な設計ができる。また、二次コイル７はターン数を増加して誘導起電力の電圧感度を高めることができるため、一次コイル６と同様のサイズ、ターン数で設計することで差し支えはない。
【００３０】
従って、本発明によって設置される検出コイルと配線類には、溶鉄精錬時にコイルに伝達される温度で電流印加、電圧測定できる材質であれば差し支えないことから、前述のモリブデンのような高融点（２９０３℃）金属やタングステン（３６５３℃）などが安価であり適している。
【００３１】
コイル変形や機械的な断線などのメンテナンスに対しては精錬容器が鍋型であれば、オフライン炉補修時に実施することで対応可能である。一方、転炉１のように稼働率の高い精錬容器を用いる場合は、耐火物内壁からの補修交換作業は極めて生産性を悪化させることから望ましくない。また、稼働中の転炉炉内は高温であり、炉内から行う補修作業は困難である。さらに、精錬容器か大型転炉である場合、図５に示すように、炉内のウェア煉瓦４０を築造した直後はウェア煉瓦４０の厚みが８００ｍｍ程度であるのに対し、ウェア煉瓦４０巻き替え直前においては損耗が進行し、ウェア煉瓦４０の厚みが２００ｍｍ程度まで減少する。本発明の検出コイル４は、溶鉄到達の検出感度を高めるためには炉内側表面１６にできるだけ近い位置に設置することが好ましく、前述のように炉内側表面１６から５００ｍｍ以内に設けることが好ましい。ウェア煉瓦４０内の検出コイル４の埋設位置を固定とすると、損耗が進行した際にも溶損されない位置（炉内側表面１６から深い位置）に設置する必要が生じるため、ウェア煉瓦築造直後の煉瓦厚みが厚い時点では十分な検出精度を得ることができない。
【００３２】
それに対して本発明では、炉壁耐火物内に埋め込む検出コイル４を、鉄皮４２外側からの交換可能に設ける方式を用いることにより、上記問題を解決することができる。即ち、検出コイル４をコイル交換ユニット２２内に収納し、コイル交換ユニット２２を精錬容器の外側から精錬容器の炉壁１１内に着脱可能に装着する。その例として図５、図６には鉄皮４２側からスリーブ交換方式のコイル交換ユニット２２でコイル交換が可能な形式を参考図として示す。検出コイル４設置位置において、鉄皮４２、パーマネント煉瓦４１、ウェア煉瓦４０のそれぞれに検出コイル設置用の孔２１を設ける。検出コイル４を有するコイル交換ユニット２２は、鉄皮４２の外側から、当該孔２１の中に挿入して設置する。コイル交換ユニット２２は、図６（Ｂ）に示すように、外周をスリーブ煉瓦２３とし、内部に検出コイル４を埋設し、スリーブ煉瓦２３の内側を例えばマグネシア充填物２４で充填する。検出コイル４を設置する位置（鉄皮４２側からの長さ）は、その時点のウェア煉瓦４０の残存厚みに対応して変更することができる。これにより、ウェア煉瓦４０の残存厚みが逐次薄肉化するのに対応して、検出コイル４と炉内側表面１６との間の距離を最適範囲に維持することが可能となる。
【００３３】
コイル交換ユニット２２を炉壁内に設置するに際しては、鉄皮４２の孔２１を通過させてコイル交換ユニット２２を挿入し（図５）、コイル交換ユニットと孔との間の空隙は、マグネシア質の粉と水ガラスの混合物などで充填する。コイル交換ユニット２２底部の着脱交換部２５を鉄皮４２に固定する。交流電流印加装置８、検出装置９との間の配線２７は、オートジョイント配線２９として検出コイル設置位置付近まで配線されている。オートジョイント配線２９とは、交換ユニットを挿入したときにカプラー方式などで容易に検出器に接続するための配線を意味する。着脱交換部２５の端子ボックス２６内において、検出コイル４と交流電流印加装置８、検出装置９との間の配線２７の接続を行う。
【実施例】
【００３４】
本発明の効果を検証するために、３００ｔ規模の上底吹き転炉を、本発明を適用した傾動型精錬装置として、傾動排滓方法を実施した。この転炉を用いたダブルスラグ吹錬操業実験の概要とその結果を示す。検出コイル４の設置位置は、図１（Ｂ）に示すように、排出経路１７内であって、炉口下端部１９の先端から５００ｍｍ位置（第２の検出コイル４Ｂ）と、１５００ｍｍ位置（第１の検出コイル４Ａ）の２ケ所とした。それぞれに直径６０ｍｍ、０．５ｍｍφのＭｏ質の絶縁コイル（２０ターン）を一次コイル６と二次コイル７を同心軸にウェア煉瓦の炉内側表面１６から７０ｍｍの深さに設置し、一次コイル６には３００Ｈｚ、１Ａ（実効値）の定電流を交流電流印加装置８で流しつつ、二次コイル７で発生する電圧のピーク電圧（実効値）を検出装置９でモニターしつつ傾動排滓実験を実施した。検出装置９で検出したピーク電圧が予め設定した閾値を超えたところで、溶鉄が検出位置に到達したものと認識した。
【００３５】
初期溶銑の成分（質量％）は、４．０［Ｃ］−０．６［Ｓｉ］−０．０８［Ｍｎ］−０．１５［Ｐ］−０．００５［Ｓ］で溶銑の初期温度は１３００〜１３５０℃で、第１吹錬前に生石灰を９ｔ添加して４００００Ｎｍ3／ｈの送酸速度で約６分の第１吹錬（脱燐精錬）を行った。その後、傾動排滓を実施して脱燐スラグの排滓を行った。排滓完了後に炉体を正転して塩基度２．５を目標に配合した生石灰と転炉スラグ混合の精錬剤を５ｔ添加して７００００Ｎｍ3／ｈで第２吹錬（脱炭精錬）して、吹止［Ｃ］０．０４−０．０７％，１６３５−１６５０℃で出鋼した。吹止［Ｐ］を評価し、吹止［Ｐ］が低いほど、傾動排滓での排滓率が高く、脱炭精錬における復燐現象が少なかったものと評価した。脱燐スラグの傾動排滓においてスラグパンに排出されたスラグと地金を粉砕、磁力選別して、地鉄の秤量値から溶銑ロスを評価した。
【００３６】
本発明の検出を用いない比較例においては、傾動速度は３°／秒で、目視にて溶銑流出が認められた時点で傾動を停止し、停止したままスラグ排出を継続した。この比較例および後述の実施例１〜３のいずれも、スラグの排出が認められなくなった時点で傾動排滓を終了して転炉を正転させた。
【００３７】
実施例１として、傾動速度は３°／秒として傾動排滓を行い、先端から５００ｍｍの第２の検出コイル４Ｂの信号のみをモニターして溶鉄３３が検出位置１８に到達したことが確認された時点で傾動を停止して排滓を行った。
【００３８】
また、実施例２は、先端から１５００ｍｍの第１の検出コイル４Ａのモニター信号にて溶鉄３３が検出されるまでは傾動速度を８°／秒の高速傾動とし、検出の後傾動速度を３°／秒に切り替えて、５００ｍｍ位置の第２の検出コイル４Ｂのモニター信号が溶鉄を検出した時点で傾動を停止して排滓を行った。
【００３９】
更に実施例３は、先端から１５００ｍｍの第１の検出コイル４Ａのモニター信号にて溶鉄が検出されるまでは傾動速度を８°／秒の高速傾動とし、検出の後傾動速度を１°／秒の低速傾動に切り替えて、５００ｍｍ位置の第２の検出コイル４Ｂのモニター信号が溶鉄を検出した時点で傾動を停止して排滓を行うことにより、実施例２よりも高い歩留りを志向したものである。
【００４０】
上記実験によって得られた実験結果を表１に示す。ここで、メタルロスは、第１吹錬（脱燐精錬）後の傾動排滓で排出された鉄分ロスをスラグパン中の回収地金の秤量値から算定評価したものであり、第２吹錬時の鉄分酸化や第２排滓時に排出された鉄ロスを除いた値である。吹止［Ｐ］は第２吹錬（脱炭精錬）後にサブランスで採取したサンプルをＯＥＳ法（カントバック法）にて分析した値である。
【００４１】
ここでの排滓時間（秒）の定義は、第１吹錬を停止して上吹きランスを上昇させた後、傾動開始から排滓が完了して正転モードにステータスを切り換えたまでの時間で規定している。従ってこの排滓時間には、第１吹錬停止後のランス上昇時間や、炉口での過剰スラグフォーミング鎮静までの傾動待機時間、傾動排滓完了から正転、第２吹錬開始までのランス下降までの非吹錬時間を除外し、本発明の効果の一つである傾動排滓時間短縮効果を厳密に比較した値である。
【００４２】
【表１】
2018178209.tif 000003
【００４３】
実験の結果、比較例、実施例１〜３とも吹き止め［Ｐ］は目標値の０．０２％以下を全て満足するものであり、傾動排滓によって脱燐スラグを十分に排滓できたことが認められた。
【００４４】
基本条件（比較例）では溶銑ロスが第１吹錬後のメタルロスが２．７ｔ／ｃｈ（歩留ロス０．９％）であった。これに対し、実施例１、２とも歩留まりロスを０．３％以下に抑制でき、本発明の実施によって傾動排滓操業における高歩留りの効果が著しいことを確認することができた。更に、検出器を２つ備えた実施例２では、メタルロスが発生しない時期の高速傾動を実施することができたことから、溶銑ロスは実施例１と同等レベルであることに加え、排滓時間を３割以上短縮でき、生産性を効果的に向上させることが可能であることを確認することができた。また、最終傾動速度を１°／秒にした実施例３では、排滓時間は比較例や実施例１と同等であったが、メタルロスを実施例２よりも大幅に削減することができた。実施例２では、第２の検出コイル４Ｂで溶鉄を検出すると同時に傾動を停止しているものの、傾動停止前の傾動速度が３°／秒であるため、炉口方向へ流れる溶鉄の流れを急停止することができず、一部の溶鉄が炉口２から流出した。これに対し実施例３では、傾動停止前の傾動速度が１°／秒であるため、傾動停止後に直ちに溶鉄の流れを停止することができ、炉口２からの溶鉄流出を防止できたものと推定される。従って、複数の検出コイル４を用いた装置での操業では、より多くの炉内状況が把握できるために、メタルロスを低位に維持しつつ排滓時間を短縮する操業（実施例２）や、メタルロスを極めて低位に抑制する操業（実施例３）などが実施できることを確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によって、転炉型精錬容器や電気炉、鍋型精錬容器などの傾動型精錬装置を用いた傾動排滓において、非接触にて排出部への溶鉄到達状況の把握が可能になることから、短時間にて高歩留りの排滓が実施でき、副剤（精錬剤）コストの低減とそれに伴うスラグ排出量の削減、生産性の向上など工業的利用価値の高い操業が実施できるなど工業的利用価値の高い操業が実施できる。
【符号の説明】
【００４６】
１：転炉
２：炉口
３：スラグパン
４：検出コイル
５：導電コイル
６：一次コイル
７：二次コイル
８：交流電流印加装置
９：検出装置
１０：カセットボックス
１１：炉壁
１２：耐火物
１３：炉底部
１４：炉腹部
１５：炉上部
１６：炉内側表面
１７：排出経路
１８：検出位置
１９：炉口下端部
２０：炉前側
２１：孔
２２：コイル交換ユニット
２３：スリーブ煉瓦
２４：マグネシア充填物
２５：着脱交換部
２６：端子ボックス
２７：配線
２８：オシロスコープ
２９：オートジョイント配線
３３：溶鉄
３４：溶融スラグ
３５  磁場
３６  誘導電流
３７：溶鉄到達前
３８：溶鉄到達後
４０：ウェア煉瓦
４１：パーマネント煉瓦
４２：鉄皮
５１：ピーク値
５２：位相値の変化
【図１】
2018178209.tif 000004
【図２】
2018178209.tif 000005
【図３】
2018178209.tif 000006
【図４】
2018178209.tif 000007
【図５】
2018178209.tif 000008
【図６】
2018178209.tif 000009