(57)【要約】【課題】溶銑を常に安定した高効率で脱硫処理することのできる溶銑の脱硫処理方法及び脱硫処理装置を提供する。【解決手段】インペラ式攪拌機１３で溶銑１２を攪拌している最中にレベル差検出装置１５のマイクロ波距離計１６，１６から溶銑１２の表面にマイクロ波を当てて攪拌機１３の攪拌中心からそれぞれ距離の異なる溶銑表面の２地点間のレベル差（高低差）ΔＬを検出する。レベル差検出装置１５から出力された信号は制御装置１８に供給され、この制御装置１８の演算部１９で溶銑１２の攪拌流動速度が演算される。そして、制御装置１８の回転速度制御部２０では演算部１９の演算結果に基づいてインペラ式攪拌機１３の回転速度を制御し、また制御装置１８のインペラ位置制御部２２では演算部１９の演算結果に基づいてインペラ式攪拌機１３のインペラ位置を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に収容された溶銑を脱硫剤と共にインペラ式攪拌機により攪拌して前記溶銑を脱硫処理する方法であって、前記インペラ式攪拌機の攪拌中心からそれぞれ距離の異なる２地点の溶銑表面にマイクロ波を当てて前記２地点間のレベル差をレベル差検出手段で検出し、次いで前記レベル差検出手段で検出された前記２地点間のレベル差から前記溶銑の攪拌流動速度を演算し、その演算結果に基づいて前記インペラ式攪拌機の回転速度および／又はインペラ位置を制御して前記溶銑を脱硫処理することを特徴とする溶銑の脱硫処理方法。
【請求項２】
容器に収容された溶銑を攪拌するインペラ式攪拌機と、このインペラ式攪拌機の攪拌中心からそれぞれ距離の異なる２地点の溶銑表面にマイクロ波を当てて前記２地点間のレベル差を検出するレベル差検出手段と、このレベル差検出手段の検出結果から前記溶銑の攪拌流動速度を演算し、その演算結果に基づいて前記インペラ式攪拌機の回転速度および／又はインペラ位置を制御する制御手段とを備えてなることを特徴とする溶銑の脱硫処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の脱硫処理方法及び脱硫処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鋼材の特性向上の要求が高まっており、溶銑段階から溶鋼精錬に至る各工程で不純物（例えばＰ，Ｓ等）を低減するための処理が行われている。これらの不純物のうち、Ｓ（硫黄）は溶鋼の精錬に先立って溶銑段階で行う脱硫処理（いわゆる溶銑予備処理）で除去するのが一般的である。
【０００３】
溶銑予備処理における脱硫方法としては、たとえば、溶銑鍋等の容器に収容された溶銑中に脱硫剤をインジェクションする方法や、溶銑を収容した容器内に脱硫剤を投入して溶銑を機械攪拌する方法などが広く採用されている。これらの方法のうち、前述した後者の脱硫方法は溶銑中に浸漬された攪拌羽根（インペラー）を回転させることによって溶銑を機械攪拌する方法であるため、脱硫反応界面の面積が増大し、その結果、低Ｓ濃度域まで脱硫処理が可能となる。しかし、インペラーを用いて溶銑を攪拌しつつ脱硫処理を行うに際して、攪拌により容器内を流動する溶銑の攪拌流動速度が遅い場合には溶銑の攪拌が不十分となって脱硫効率が低下し、逆に溶銑の攪拌流動速度が速い場合には溶銑が容器から溢れ出るなどの問題が生じるため、溶銑の攪拌流動速度は脱硫処理に大きな影響を及ぼす。
【０００４】
脱硫処理における溶銑の攪拌流動速度は、溶銑鍋等の容器に収容された溶銑の量、成分、温度によって変動する他、インペラーの浸漬深さや回転数、使用回数などによっても変動し、このような攪拌流動速度の変動は脱硫効率に影響を及ぼし、溶鋼中のＳ含有量にバラツキを生じさせる原因になる。従って、インペラーで溶銑を攪拌しながら脱硫処理を行う際には、溶銑の攪拌流動速度を一定に維持するように制御する必要がある。
【０００５】
溶銑の攪拌流動速度を制御する方法としては、作業者が溶銑鍋内の溶銑表面を目視で観察することによってインペラーの回転数や浸漬深さを調整するのが一般的な方法である。しかし、このような方法では、同じ条件（すなわち溶銑温度、溶銑成分、溶銑量、脱硫剤成分、脱硫剤投入量が同一）で脱硫処理を行った場合でも、作業者の技能の個人差に起因して、脱硫処理後のＳ含有量にバラツキが生じる。
【０００６】
溶銑の攪拌流動速度に影響を及ぼす因子としては、溶銑量、溶銑成分、溶銑温度、インペラー浸漬深さ、インペラー回転数のみならず、インペラーの使用回数も考慮する必要がある。その理由は、インペラーは耐火物で製造されるため、繰り返し使用することによってインペラーが摩耗し、溶銑の攪拌流動速度が変動する原因になるからである。
【０００７】
このように溶銑の攪拌流動速度は種々の要因により変動するため、作動者が溶銑表面を目視で観察しながらインペラーの回転数や浸漬深さを調整する前述の方法では、溶銑の流動速度を一定に制御することが困難であり、その結果、脱硫処理後のＳ含有量にバラツキが生じることを避けられなかった。
そこで、インペラーの設定を自動制御する方法が種々提案されている。たとえば下記の特許文献１には、溶銑を攪拌するインペラーの浸漬深さを自動的に制御する方法が開示されている。しかし、特許文献１に開示された技術を適用してインペラーの浸漬深さを調整しても、溶銑の攪拌流動速度はインペラーの浸漬深さの他に、溶銑量、溶銑成分、インペラー回転数、インペラー使用回数等の影響を受けるため、溶銑の攪拌流動速度を一定に制御するのは困難であった。
【０００８】
かかる問題点を解決するために、本願出願人は、容器に収容された溶銑の表面をテレビカメラで撮像して画像データを得、得られた画像データを画像処理して溶銑の攪拌流動速度を算出し、算出した攪拌流動速度に基づいてインペラ式攪拌機の回転速度とインペラ位置（インペラーの浸漬深さ位置）を制御するようにしたものを先に出願した（特願２００２−１１５００１号）。このような構成によると、溶銑の攪拌流動速度が一定速度に保たれるため、安定した脱硫効率を得ることが可能である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−４５００９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した先行技術では、容器に収容された溶銑をテレビカメラで撮像する際に、溶銑から立ち上る煙などによって溶銑を良好に撮像できない場合がある。また、溶銑を収容した容器とテレビカメラとの幾何学的な位置関係によっても溶銑を良好に撮像できない場合もある。このため、画像データから溶銑の攪拌流動速度を算出する際に許容範囲を超える誤差が生じる場合があり、溶銑を常に安定した高効率で脱硫処理することが困難となる場合があった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、溶銑を常に安定した高効率で脱硫処理することのできる溶銑の脱硫処理方法及び脱硫処理装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に係る発明は、容器に収容された溶銑を脱硫剤と共にインペラ式攪拌機により攪拌して前記溶銑を脱硫処理する方法であって、前記インペラ式攪拌機の攪拌中心からそれぞれ距離の異なる２地点の溶銑表面にマイクロ波を当てて前記２地点間のレベル差をレベル差検出手段で検出し、次いで前記レベル差検出手段で検出された前記２地点間のレベル差から前記溶銑の攪拌流動速度を演算し、その演算結果に基づいて前記インペラ式攪拌機の回転速度および／又はインペラ位置を制御して前記溶銑を脱硫処理することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のうち請求項２に係る発明は、容器に収容された溶銑を攪拌するインペラ式攪拌機と、このインペラ式攪拌機の攪拌中心からそれぞれ距離の異なる２地点の溶銑表面にマイクロ波を当てて前記２地点間のレベル差を検出するレベル差検出手段と、このレベル差検出手段の検出結果から前記溶銑の攪拌流動速度を演算し、その演算結果に基づいて前記インペラ式攪拌機の回転速度および／又はインペラ位置を制御する制御手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項１及び２に係る発明では、レベル差検出手段によって検出される溶銑表面の２地点間のレベル差（高低差）は容器内を流動する溶銑の攪拌流動速度に比例するので、溶銑から立ち上る煙などの影響を大きく受けることなく溶銑の攪拌流動速度を正確に検知することができる。したがって、レベル差検出手段の検出結果から溶銑の攪拌流動速度を演算し、その演算結果に基づいてインペラ式攪拌機の回転速度および／又はインペラ位置を制御することにより、溶銑を常に安定した高効率で脱硫処理することができる。
【００１４】
【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説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態を示す図であり、図１は本発明の一実施形態に係る脱硫処理装置の概略構成を示す図である。同図に示すように、本実施形態に係る脱硫処理装置は、容器１１に収容された溶銑１２を攪拌するインペラ式攪拌機１３と、このインペラ式攪拌機１３を昇降駆動するウインチ１４を備えており、溶銑１２を収容した容器１１の上方には、インペラ式攪拌機１３の攪拌中心からそれぞれ距離の異なる２地点の溶銑表面にマイクロ波を当てて溶銑表面の２地点間のレベル差（高低差）ΔＬ（図２参照）を検出するレベル差検出装置１５が設けられている。
【００１５】
レベル差検出装置１５は二つのマイクロ波距離計１６，１６と、これらの距離計１６，１６から出力された信号を信号処理してレベル差ΔＬを求める信号処理装置１７とから構成されており、このレベル差検出装置１５から出力された信号は制御装置１８に供給されるようになっている。
制御装置１８は、レベル差検出装置１５の検出結果（レベル差ΔＬ）から溶銑１２の攪拌流動速度を演算する演算部１９と、この演算部１９の演算結果に基づいてインペラ式攪拌機１３の回転速度を制御する回転速度制御部２０とを備えており、回転速度制御部２０から出力された制御信号はインペラ式攪拌機１３を回転駆動する駆動モータ２１に供給されるようになっている。また、制御装置１８は演算部１９の演算結果に基づいてインペラ式攪拌機１３のインペラ位置（インペラー１３ａの浸漬深さ位置）を制御するインペラ位置制御部２２を備えており、このインペラ位置制御部２２から出力された制御信号は前記ウインチ１４に供給されるようになっている。
【００１６】
演算部１９は不図示のメモリを有しており、このメモリにプロフィールデータとして記憶された容器形状や溶銑量、溶銑成分、溶銑温度等を基に溶銑１２の攪拌流動速度をレベル差検出装置１５の検出結果から演算するように構成されている。なお、レベル差検出装置１５の検出結果（レベル差ΔＬ）から溶銑１２の攪拌流動速度を演算する方法としては、例えばレベル差検出装置１５で検出されたレベル差ΔＬをデータテーブルに格納された実験的データと照合して攪拌流動速度を求める方法や、流体力学に基づいた計算式から攪拌流動速度を求める方法などを用いることができる。
【００１７】
回転速度制御部２０及びインペラ位置制御部２２はメモリ（図示せず）をそれぞれ備えており、これらのメモリには容器１１に収容された溶銑１２の量、成分、温度等に応じた最適流動速度や最適インペラ位置が目標値として格納されている。従って、回転速度制御部２０及びインペラ位置制御部２２は演算部１９で演算された溶銑１２の攪拌流動速度とメモリに格納された目標値とを比較して、容器１１内を流動する溶銑１２の攪拌流動速度が最適流動速度になるようにインペラ式攪拌機１３の回転速度とインペラ位置を制御するように構成されている。なお、インペラ式攪拌機１３による攪拌は溶銑量、溶銑成分、溶銑温度によって決まる溶銑１２の性状やインペラー１３ａの形状に大きく影響されるが、インペラー１３ａの形状を直接的に測定することは不可能である。従って、制御装置１８は使用回数からインペラー１３ａの摩耗量を推定するロジックを用いてインペラ式攪拌機１３の回転速度とインペラ位置を制御するように構成されている。
【００１８】
このような脱硫処理装置を用いて溶銑１２を脱硫処理する場合は、溶銑１２が収容された容器１１内に脱硫剤を投入し、この脱硫剤と共に溶銑１２をインペラ式攪拌機１３で攪拌する。そして、インペラ式攪拌機１３の攪拌作用によって容器１１内を流動する溶銑１２にマイクロ波を当て、インペラ式攪拌機１３の攪拌中心からそれぞれ距離の異なる溶銑表面の２地点間のレベル差ΔＬをレベル差検出装置１５で検出する。
【００１９】
レベル差検出装置１５で検出された２地点間のレベル差ΔＬは制御装置１８に供給され、制御装置１８ではレベル差検出装置１５の検出結果から溶銑１２の攪拌流動速度を演算部１９で演算する。演算部１９で演算された溶銑１２の攪拌流動速度は回転速度制御部２０及びインペラ位置制御部２２に供給され、これらの制御部２０，２２では、演算部１９で演算された溶銑１２の攪拌流動速度が予め設定された流動速度となるようにインペラ式攪拌機１３の回転速度とインペラ位置を制御する。
【００２０】
ここで、レベル差検出装置１５によって検出される溶銑表面の２地点間のレベル差ΔＬはインペラ式攪拌機１３の攪拌作用によって容器１１内を流動する溶銑１２の攪拌流動速度に比例するので、溶銑１２から立ち上る煙などの影響を大きく受けることなく溶銑１２の攪拌流動速度を正確に検知することができる。したがって、レベル差検出装置１５の検出結果から溶銑１２の攪拌流動速度を演算し、その演算結果に基づいてインペラ式攪拌機１３の回転速度とインペラ位置を制御することにより、溶銑１２の攪拌流動速度を演算する際に許容範囲を超える誤差が生じたりすることがないので、溶銑１２を常に安定した高効率で脱硫処理することができる。
【００２１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態ではレベル差検出装置１５を二つのマイクロ波距離計１６，１６と、これらの距離計１６，１６から出力された信号を信号処理してレベル差ΔＬを求める信号処理装置１７とから構成したが、例えばマイクロ波を利用したプロフィール計と信号処理装置とから構成してもよい。また、上述した実施形態ではインペラ式攪拌機１３の回転速度とインペラ位置の両方を制御して溶銑１２を脱硫処理する構成としたが、インペラ式攪拌機１３の回転速度またはインペラ位置の一方を制御して溶銑１２を脱硫処理する構成としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び２に係る発明によれば、レベル差検出手段によって検出される溶銑表面の２地点間のレベル差は溶銑の攪拌流動速度に比例するので、溶銑から立ち上る煙などの影響を大きく受けることなく溶銑の攪拌流動速度を正確に検知することができる。したがって、レベル差検出手段の検出結果から溶銑の攪拌流動速度を演算し、その演算結果に基づいてインペラ式攪拌機の回転速度および／又はインペラ位置を制御することにより、溶銑を常に安定した高効率で脱硫処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る攪拌式脱硫装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のレベル差検出装置によって検出される２地点間のレベル差を説明するための図である。
【符号の説明】
１１    容器
１２    溶銑
１３    インペラ式攪拌機
１３ａ    インペラー
１４    ウインチ
１５    レベル差検出装置
１６    マイクロ波距離計
１７    信号処理装置
１８    制御装置
１９    演算部
２０    回転速度制御部
２１    駆動モータ
２２    インペラ位置制御部
【図１】
2004250742.tif 000003
【図２】
2004250742.tif 000004