(57)【要約】【課題】トピードカーを用いた溶銑予備処理方法において、炉体端部まで溶銑を均一に攪拌するために、炉体を振動させて溶銑の共振（スロッシング）を励起するに際して、的確に炉体を振動させることができる溶銑予備処理方法を提供する。【解決手段】加振装置２３によって炉体１１を任意の周波数ｆｋで加振した際に、その周波数ｆｋで溶銑１の共振が起きているか否かを判定するためのセンシングを行い、そのセンシング結果（判定結果）に基づいて、溶銑１の共振が起こる周波数ｆｋｍを加振周波数ｆｋにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トピードカーの炉体に収納されている溶銑にランスを浸漬させ、該ランスから酸化剤等を吹き込んで、溶銑の脱珪、脱燐を行う溶銑の予備処理方法において、前記炉体を加振装置によって加振して、前記炉体に収納されている溶銑を共振させるにあたり、前記加振装置にかかる力を測定し、その測定した情報を元に、溶銑の共振が生じているか否かを判定して、加振装置による加振周波数を調節することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
【請求項２】
トピードカーの炉体に収納されている溶銑にランスを浸漬させ、該ランスから酸化剤等を吹き込んで、溶銑の脱珪、脱燐を行う溶銑の予備処理方法において、前記炉体を加振装置によって加振して、前記炉体に収納されている溶銑を共振させるにあたり、前記加振装置にかかる力と前記炉体の振動変位を測定し、それらの測定した情報を元に、溶銑の共振が生じているか否かを判定して、加振装置による加振周波数を調節することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混銑車（トピードカー）内の溶銑に酸化剤等を吹き込み、脱珪、脱燐を行う溶銑予備処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精錬プロセスにおいて、転炉での負荷低減、製鋼スラグ発生量の低減、製鋼コストの削減の観点から、転炉での脱炭処理の前工程として、溶銑の脱珪、脱燐処理を行う溶銑予備処理がある。溶銑予備処理は、転炉、溶銑鍋、混銑車（トピードカー）で、溶銑に酸化剤や精錬剤を吹き込んで行われる。
【０００３】
一般に、トピードカーを用いた溶銑予備処理では、溶銑に浸漬させたランスから酸化剤（酸化鉄等）や精錬剤（石灰等）をガスで搬送して吹き込む。
【０００４】
図１に示すように、トピードカー１０は、トピードカー本体（炉体）１１と、炉体１１を牽引する走行運転部１２と、炉体１１を周方向に傾ける傾動装置１３と、レール１５上を走行するための車輪１４を備えている。
【０００５】
そして、炉体１１は、図２（ａ）に縦断面図、図２（ｂ）に横断面図を示すように、トピード状の横長の容器である。なお、ここでは、炉体１１内部の長手方向の長さをＬ、炉内溶銑１の炉底に接する円弧長さをＷ、収納されている溶銑１の深さをｈとしている。
【０００６】
この炉体１１では、剛性の確保や処理中の溶銑１の飛散防止のために、図１、図２に示すように、炉口１１ａが中央部の比較的狭い領域にある。酸化剤等を吹き込むランス１８は炉口１１ａから挿入することになるが、炉口１１ａのサイズやランス１８を取り回す建屋の空間サイズによって、溶銑１内へのランス１８先端の挿入可能位置はおのずと限定される。したがって、脱珪、脱燐が行われる領域もランス１８先端の挿入位置近傍に限定されることになる。
【０００７】
そこで、トピードカー１０での脱珪、脱燐反応促進のため、溶銑の攪拌強度を向上させる方法が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１では、ランスを２本使用することにより、攪拌強度や範囲を拡大する方法が提案されている。
【０００９】
また、特許文献２では、ランスと併用して、窒素ガスを底吹きすることにより、攪拌力を強化する方法が提案されている。
【００１０】
また、特許文献３では、トピードカーを傾動軸を中心にして左右に往復傾動させながら、炉口に挿入した邪魔板により溶銑を攪拌する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１４６３３５号公報
【特許文献２】特開２０００−２５６７２１号公報
【特許文献３】特開平１１−２４１１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記の特許文献１〜３の方法には、下記のような問題がある。
【００１３】
特許文献１の方法では、溶銑の攪拌強度や範囲を拡大することは可能であるが、２本のランスを取り回しできるだけの建屋の空間が必要である。また、ランスコストが２倍になると言った欠点もある。
【００１４】
特許文献２の方法では、一般に底吹きノズルの詰まりが問題になり、メンテナンス性に劣る。また、トピードカーの炉体のような可動容器の底にガス供給装置を設けることは安全上の懸念がある。
【００１５】
特許文献３の方法では、邪魔板への地金付着が懸念される。また、トピードカーの炉体の形状特性から、一般に炉体端部の攪拌が不足されると考えられており、炉体端部の攪拌向上には不十分と考えられる。
【００１６】
これに対して、本発明者らは、トピードカーを用いて溶銑の予備処理を行うに際して、炉体に収納されている溶銑の共振周波数（スロッシング周波数）で炉体を振動させて、溶銑の共振（スロッシング）を励起することで、大きな溶銑攪拌効果を得て、炉口近傍だけでなく、炉体端部まで溶銑を均一に効率良く攪拌することができることを見出した。
【００１７】
その際、例えば、下記の式（１）で示す共振周波数ｆｎで炉体に振動を加えればよい。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
ここで、式（１）より、共振周波数ｆｎは炉体内の溶銑の深さｈにより異なることがわかる。一方、実際に炉体に加える加振周波数ｆｋが共振周波数ｆｎと１０％程度ずれることで、攪拌の効率は著しく小さくなる。いま、共振周波数ｆｎに１０％の変化が生じた場合について計算すると、溶銑深さｈが７０ｃｍほど変動したことに相当する。この程度の溶銑深さｈの変動は、実際の操業では十分予想される範囲である。
【００２０】
そこで、溶銑深さｈの変動に伴う共振周波数ｆｎの変化に対応して適切に加振周波数ｆｋを設定するためには、溶銑表面の位置を測定して、溶銑深さｈを求め、式（１）より共振周波数ｆｎを算出して、その共振周波数ｆｎを加振周波数ｆｋとすることが考えられる。
【００２１】
しかし、それには次のような問題点がある。
（Ａ）溶銑は高温であり、安定して溶銑の高さを測定することが困難である。
（Ｂ）溶銑の表面にはスラグが浮いており、実際の溶銑の表面を測ることは難しい。
（Ｃ）トピードカーの内部には耐火物がライニングされているが、耐火物は使用頻度等により損耗するため、推定高さに誤差が生じる。
【００２２】
また、装入する溶銑の量を測定し、その値から溶銑深さｈを求めることも可能であるが、この場合にも次のような問題点がある。
（Ｄ）溶銑の量自体を測定することが困難である。
（Ｅ）耐火物の損耗によって、計算される溶銑深さｈに誤差が生じる。
【００２３】
また、さらに溶銑の共振周波数ｆｎが式（１）とずれる可能性がある。例えば、式（１）で考慮されていないスラグの量（厚さ）の影響でずれる可能性がある。
【００２４】
このため、共振周波数ｆｎが未知であっても加振周波数ｆｋを適切に調節する機能が望まれる。
【００２５】
本発明は、上記のような事情に鑑み、トピードカーを用いた溶銑予備処理方法において、炉体端部まで溶銑を均一に攪拌するために、炉体を振動させて溶銑の共振（スロッシング）を励起するに際して、的確に炉体を振動させることができる溶銑予備処理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】
【００２６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００２７】
［１］トピードカーの炉体に収納されている溶銑にランスを浸漬させ、該ランスから酸化剤等を吹き込んで、溶銑の脱珪、脱燐を行う溶銑の予備処理方法において、前記炉体を加振装置によって加振して、前記炉体に収納されている溶銑を共振させるにあたり、前記加振装置にかかる力を測定し、その測定した情報を元に、溶銑の共振が生じているか否かを判定して、加振装置による加振周波数を調節することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
【００２８】
［２］トピードカーの炉体に収納されている溶銑にランスを浸漬させ、該ランスから酸化剤等を吹き込んで、溶銑の脱珪、脱燐を行う溶銑の予備処理方法において、前記炉体を加振装置によって加振して、前記炉体に収納されている溶銑を共振させるにあたり、前記加振装置にかかる力と前記炉体の振動変位を測定し、それらの測定した情報を元に、溶銑の共振が生じているか否かを判定して、加振装置による加振周波数を調節することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
【発明の効果】
【００２９】
本発明においては、炉体端部まで溶銑を均一に攪拌するために、炉体を振動させて、溶銑の共振を励起するに際して、溶銑予備処理時の実際の状態で、炉体に加えるべき最適な加振周波数を決定することが可能となり、的確に炉体を振動させて、溶銑攪拌の効率を最大限にすることができるようになる。これにより、溶銑予備処理の仕上がりのばらつきを減らすことができ、溶鋼の仕上がり精度を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一般的なトピードカーの構成を示す図である。
【図２】トピードカーの炉体の寸法を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の一実施形態について述べる。
【００３２】
本発明の一実施形態は、図３に一例を示すように、溶銑１の予備処理を行う際に、トピードカー１０の炉体１１を長手方向に振動させる場合であり、固定壁面２１にバネ２２および加振装置２３を介してトピードカー１０の走行運転部１２の先端を連結するとともに、この加振装置２３によってトピードカー１０に水平方向の振動を加えて、炉体１１を加振し、炉体１１内の溶銑１を共振（スロッシング）させるようにしたものである。
【００３３】
その際に、加振装置２３によって炉体１１を加振する加振周波数ｆｋは、前記の式（１）で算出される共振周波数ｆｎに設定すればよいが、前述したように、実操業での溶銑深さｈの変動等のために、正確な共振周波数ｆｎを算出できない可能性がある。
【００３４】
そこで、この実施形態においては、加振装置２３によって炉体１１を任意の周波数ｆｋで加振した際に、溶銑１の共振が起きているか否かを判定するためのセンシングを行い、そのセンシング結果（判定結果）に基づいて、溶銑１の共振が起こる周波数ｆｋｍを加振周波数ｆｋとするようにしている。ちなみに、この溶銑１の共振が起こる周波数ｆｋｍが正確な共振周波数ｆｎということになる。 
【００３５】
ここで、溶銑１の共振が起きているか否かを判定するためのセンシングとしては、溶銑１自体の流動状態が測定できれば良いが、高温であり手段がない。これに対して、加振装置２３にかかる力Ｆｋは比較的容易に測定することが可能であり、加振装置２３にかかる力Ｆｋに基づいて、溶銑１の共振が起きているか否かを判定することにした。
【００３６】
すなわち、液体が収納された容器を加振装置で振動変位δの振幅が一定になるように動かし、このときに加振装置にかかる力Ｆｋをロードセルで測定した。加振周波数ｆｋを変化させて、液体の共振が起きた周波数（共振周波数）ｆｎの前後で加振装置にかかる力Ｆｋを比較すると、加振装置にかかる力Ｆｋは、共振周波数ｆｎで振幅が大きくなり、波形も変わることがわかった。
【００３７】
また、同時に振動変位δを測定し、加振装置にかかる力Ｆｋと比較すると、共振周波数ｆｎから離れた低い周波数では、変位δと力Ｆｋはほぼ同位相で変化するが、共振周波数ｆｎに近づくにつれて位相が変化し、共振周波数ｆｎでは位相が９０°変化し、共振周波数ｆｎを超えるとさらに位相が変化し、離れると１８０°変化することがわかった。
【００３８】
そこで、下記の（１）または（２）のようにして、加振周波数ｆｋを変化させて炉体１１を振動させながら、加振周波数ｆｋを最適な周波数に調節することにした。
【００３９】
なお、溶銑１の装入量の範囲はあらかじめわかっており、それにより共振周波数ｆｎの範囲も概ねわかっている。また、加振装置２３にかかる力Ｆｋの最大値も概ねわかっている。
【００４０】
（１）加振装置２３による加振周波数ｆｋを、概ねわかっている共振周波数ｆｎの範囲の中で低い周波数から高い周波数に少しずつ変化させながら炉体１１を加振する。その際に、それぞれの加振周波数ｆｋにおいて、加振装置２３にかかる力Ｆｋを測定し、力Ｆｋの振幅最大値Ｆｋｍａｘを記録する。そして、振幅最大値Ｆｋｍａｘが最大になる加振周波数ｆｋｍを求め、見つかったところでその加振周波数ｆｋｍを最適な加振周波数として維持する。
【００４１】
これにより、溶銑１の共振が起きる正確な共振周波数ｆｎで炉体１１を加振することができるようになる。
【００４２】
（２）加振装置２３による加振周波数ｆｋを、概ねわかっている共振周波数ｆｎの範囲の中で低い周波数から高い周波数に少しずつ変化させながら炉体１１を加振する。その際に、それぞれの加振周波数ｆｋにおいて、加振装置２３にかかる力Ｆｋと振動変位δを測定し、力Ｆｋの振幅最大値Ｆｋｍａｘを記録すると同時に、力Ｆｋと振動変位δの位相を記録する。そして、力Ｆｋと振動変位δの位相が９０°変化した近辺で振幅最大値Ｆｋｍａｘが最大となる加振周波数ｆｋｍを探し、見つかったところでその加振周波数ｆｋｍを最適な加振周波数として維持する。
【００４３】
これにより、溶銑１の共振が起きる正確な共振周波数ｆｎで炉体１１を加振することができるようになる。
【００４４】
このようにして、この実施形態においては、炉体１１端部まで溶銑１を均一に攪拌するために、炉体１１を振動させて、溶銑１の共振を励起するに際して、溶銑予備処理時の実際の状態で、炉体１１に加えるべき最適な加振周波数ｆｋｍ（すなわち、溶銑１の共振周波数ｆｎ）を決定することが可能となり、的確に炉体１１を振動させて、溶銑攪拌の効率を最大限にすることができるようになる。これにより、溶銑予備処理の仕上がりのばらつきを減らすことができ、溶鋼の仕上がり精度を向上することが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１  溶銑
１０  トピードカー（混銑車）
１１  トピードカーの炉体
１１ａ  炉体の炉口
１２  走行運転部
１３  傾動装置
１４  車輪
１５  レール
１８  ランス
２１  固定壁
２２  バネ
２３  加振装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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