(57)【要約】【課題】取鍋内の湯面レベルの誤検出を防止し浸漬管の浸漬深さを適正値に保持することができる減圧精錬方法およびその装置を提供すること。【解決手段】処理槽１０に装着した浸漬管１４、１６を取鍋６内の溶鋼に浸漬し、浸漬管の溶鋼への浸漬深さを調整しながら、取鍋内の溶鋼を前記浸漬管から減圧した処理槽に吸入し、脱ガス処理された溶鋼を前記浸漬管から取鍋６に排出する減圧精錬方法において、前記浸漬管底面と取鍋内スラグ面４とを接近させながら浸漬管底面とスラグ面４との間隔を湯面監視カメラ２０で観測し、前記浸漬管底面とスラグ面４との接触を検知し、その接触時の湯面レベルを初期湯面レベルとし、さらに、槽内真空度に基づい算出した取鍋内湯面レベル変化量と、スラグレベル計２５により検出した取鍋内湯面レベル変化量を比較することにより、湯面レベル変化量の誤検出を防止し、浸漬管１４、１６の浸漬深さを調整する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽に装着した浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬し、浸漬管の溶鋼への浸漬深さを調整しながら、取鍋内の溶鋼を前記浸漬管から減圧した処理槽に吸入し、脱ガス処理された溶鋼を前記浸漬管から取鍋に排出する減圧精錬方法において、前記浸漬管底面と取鍋内スラグ面とを接近させながら浸漬管底面とスラグ面との間隔を湯面監視カメラで観測し、前記浸漬管底面とスラグ面との接触を検知し、その接触時のスラグ面レベルから予め検知しておいたスラグ厚さを差し引いた湯面レベルを初期湯面レベルとして、浸漬管の浸漬深さを調整することを特徴とする減圧精錬方法。
【請求項２】
上記湯面監視カメラにより初期湯面レベルを求めた後、引き続きこの初期湯面レベルを越えて浸漬管を浸漬させながらこの状態を前記湯面監視カメラにて継続的に監視し、所定の浸漬深さに到達した時点を観測して浸漬動作を一時的に中断し、その浸漬深さを脱ガス処理開始点として、以降の浸漬深さ調整・制御は自動的に行うことを特徴とする請求項１記載の減圧精錬方法。
【請求項３】
さらにスラグレベル計を用いて浸漬管の浸漬深さを調整するに際し、上記初期湯面レベルを基準として処理槽内の真空度に基づいて算出した湯面レベルと、スラグレベル計で検出した取鍋内のスラグ面レベルから求めた湯面レベルの両者を比較して得られた差分と、処理槽内の真空度に基づいて算出した湯面レベルの変化量に応じて、浸漬管の浸漬深さを調整することを特徴とする請求項１または２記載の減圧精錬方法。
【請求項４】
湯面監視カメラにより取鍋内壁へのスラグ固着も検知し、前記処理槽の周辺に沿って移動可能な、取鍋内のスラグ面レベルを検出するスラグレベル計を、前記スラグ固着の検知されない場所へ移動させて、スラグ面レベルの誤検出を防止することを特徴とする請求項３記載の減圧精錬方法。
【請求項５】
取鍋内のスラグ面レベルを検出するスラグレベル計により湯面レベルの急変動を検知し、これに対応して浸漬管の浸漬深さを調整することを特徴とする請求項３または４記載の減圧精錬方法。
【請求項６】
底部に浸漬管を装着した処理槽と、昇降可能な取鍋台とを備え、前記浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬し、前記取鍋台を昇降して浸漬管の溶鋼への浸漬深さを調整しながら、取鍋内の溶鋼を前記浸漬管から減圧した処理槽に吸入し、脱ガス処理された溶鋼を前記浸漬管から取鍋に排出する減圧精錬装置において、湯面全体を観測できる位置に配置された湯面監視カメラと、前記処理槽の周辺に配置され、取鍋内のスラグ面レベルを検出するスラグレベル計とを備えたことを特徴とする減圧精錬装置。
【請求項７】
前記スラグレベル計が処理槽の周辺に沿って移動可能である請求項６記載の減圧精錬装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉または電気炉にて処理した溶鋼を炉外で精錬する減圧精錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転炉または電気炉にて処理した溶鋼を炉外で精錬する方法の一つとして、減圧精錬方法がある。減圧精錬方法は、転炉等からの溶鋼を満たした取鍋を処理槽の直下に移動させ、処理槽の底部に装着した２本の浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬する。ついで、一方の浸漬管から溶鋼を減圧した処理槽に吸い上げ、処理槽で脱ガス処理された溶鋼をもう一方の浸漬管から取鍋内に排出する。この脱ガス処理を連続的に行って溶鋼を取鍋および処理槽を循環させ、水素、酸素等の脱ガス、脱炭などを行う。
【０００３】
上記浸漬管の浸漬深さが浅過ぎると、浸漬管底面が湯面から離れて処理槽内の溶鋼が取鍋内に落下する、あるいはスラグを処理槽内に吸い込み、溶鋼の品質が低下するおそれがある。逆に浸漬深さが深すぎると、処理槽と浸漬管との接続部が溶損するおそれがある。溶鋼の吸上げ・排出その他の原因によって、取鍋内の湯面レベル、あるいは浸漬管の浸漬深さは変化する。したがって、湯面レベルを常時検出し、検出した湯面レベルに応じて取鍋台を昇降し、浸漬管の浸漬深さを所定の範囲内に保持するようにしている。
【０００４】
浸漬管の浸漬深さの制御方法として、処理槽内圧力の経時的計測および取鍋内スラグ面レベルの経時的計測に基づいて取鍋内湯面レベル変化量を算出し、その変化量に応じて浸漬管の浸漬深さを制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、湯面レベルが急激に変化する場合やスラグ厚さ不均一によってスラグ面レベル変動と湯面レベル変動が同調しない場合でも浸漬深さを高精度に調整することが可能である。
【０００５】
しかし、従来の制御方法では、スラグの一部が取鍋内壁に固着し、その固着スラグと溶鋼面との間にギャップを生じている場合、処理中のスラグ面レベル検出点が１箇所に固定されているため、検出点が固着スラグ上であると正確な湯面レベルあるいは浸漬深さを検出することができない。
また、従来の制御方法では、取鍋台車の移動途中で基準湯面レベルをレベル計で検出し、脱ガス処理位置で脱ガス処理中の湯面レベルを他のレベル計で検出する。したがって、浸漬深さ調整の基準となる初期湯面レベルを、脱ガス処理位置で直接検出するものではないため、両レベル計の計器誤差、故障、異なる検出位置による検出条件の変化などによって、取鍋内の湯面レベルあるいは浸漬深さに誤差を生じるおそれがある。さらに、両レベル計の検出値の差分がある基準値以上であった場合は処理を中断し、レベル計の調整・保守を行うことにより、安定操業継続の面で問題が生じる可能性がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３２３４２７号公報（第２ページ、［０００９］および第４ページ、［００２１］、［００２２］）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記問題を解決し、取鍋内の湯面レベルを正確に検出し浸漬管の浸漬深さを適正な位置に保つことができる減圧精錬方法およびその装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の減圧精錬方法は、処理槽に装着した浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬し、浸漬管の溶鋼への浸漬深さを調整しながら、取鍋内の溶鋼を前記浸漬管から減圧した処理槽に吸入し、脱ガス処理された溶鋼を前記浸漬管から取鍋に排出する減圧精錬方法において、前記浸漬管底面と取鍋内スラグ面とを接近させながら浸漬管底面とスラグ面との間隔を湯面監視カメラで観測し、前記浸漬管底面とスラグ面との接触を検知し、その接触時のスラグ面レベルから予め検知しておいたスラグ厚さを差し引いた湯面レベルを初期湯面レベルとして浸漬管の浸漬深さを調整する。
本発明の第２の減圧精錬方法は、上記第１の減圧精錬方法において、湯面監視カメラにより初期湯面レベルを求めた後、引き続きこの初期湯面レベルを越えて浸漬管を浸漬させながらこの状態を前記湯面監視カメラにて継続的に監視し、所定の浸漬深さに到達した時点を観測して浸漬動作を一時的に中断し、その浸漬深さを脱ガス処理開始点として、以降の浸漬深さ調整・制御は自動的に行う。
本発明の第３の減圧精錬方法は、上記第１又は第２の減圧精錬方法において、さらにスラグレベル計を用いて浸漬管の浸漬深さを調整するに際し、上記初期湯面レベルを基準として処理槽内の真空度に基づいて算出した湯面レベルと、スラグレベル計で検出した取鍋内のスラグ面レベルから求めた湯面レベルの両者を比較して得られた差分と、処理槽内の真空度に基づいて算出した湯面レベルの変化量に応じて、浸漬管の浸漬深さを調整する。
また、本発明では、上記第３の減圧精錬方法において、湯面監視カメラにより取鍋内壁へのスラグ固着も検知し、前記処理槽の周辺に沿って移動可能な、取鍋内のスラグ面レベルを検出するスラグレベル計を、前記スラグ固着の検知されない場所へ移動させて、スラグ面レベルの誤検出を防止することができる。
さらに、上記第３の精錬方法において、取鍋内のスラグ面レベルを検出するスラグレベル計により湯面レベルの急変動を検知し、これに対応して浸漬管の浸漬深さを調整するようにしてもよい。
【０００９】
本発明の減圧精錬装置は、底部に浸漬管を装着した処理槽と、昇降可能な取鍋台とを備え、前記浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬し、前記取鍋台を昇降して浸漬管の溶鋼への浸漬深さを調整しながら、取鍋内の溶鋼を前記浸漬管から減圧した処理槽に吸入し、脱ガス処理された溶鋼を前記浸漬管から取鍋に排出する減圧精錬装置において、湯面全体を観測できる位置に配置された湯面監視カメラと、前記処理槽の周辺に配置され、取鍋内のスラグ面レベルを検出するスラグレベル計とを備えている。
上記減圧精錬装置において、前記スラグレベル計が処理槽の周辺に沿って移動可能とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明においては、下部槽に２本の浸漬管を有する処理槽にて取鍋内の溶鋼を減圧精錬する場合に、取鍋内の湯面を監視するカメラのみを使用して浸漬管の溶鋼への浸漬深さを調整するようにした。すなわち、２本の浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬し、溶鋼を一方の浸漬管から減圧した処理槽に吸入し、脱ガス処理された溶鋼を他方の浸漬管から取鍋に排出することにより減圧精錬を行うに際し、取鍋の斜め上方にあって湯面全体を観測できる位置に湯面監視カメラを配置（カメラの配置については後述の図１参照）しておき、浸漬管底面と取鍋内スラグ面とを接近させながら湯面監視カメラで浸漬管底面とスラグ面との間隔を観測する。次いで、浸漬管底面とスラグ面との接触が検知されたなら、その接触時のスラグ面レベルから予め検知しておいた（例えば、事前に測定されていた）スラグ厚さを差し引いた湯面レベルを初期湯面レベルとして求める。操業中においては、処理槽内の真空度の変化量から計算により、或いは場合によっては目視により、初期湯面レベルを基準とした湯面レベルを求め、この得られた湯面レベルに基づいて浸漬管の浸漬深さを適正に調整する。
【００１１】
上述の初期湯面レベルを基準とした湯面レベルに基づいて脱ガス処理を実施する場合、そのレベル設定の精度が高ければ問題はないが、実際の操業では、不確定な要因によりレベル設定に僅かな狂いが生じることがあり、これが原因で浸漬管が取鍋中の溶鋼でなく誤ってスラグを吸い上げる等のおそれがある。このようなスラグ吸い上げ等の事態発生を防止し、より確実に取鍋中の溶鋼を浸漬管が吸い上げるようにするため、必要に応じて本発明では下記の精錬方法を採用する。すなわち、前記した取鍋内の湯面を監視するカメラを使用して浸漬管の溶鋼への浸漬深さを調整する方法において、該湯面監視カメラにより初期湯面レベルを求めた後、引き続き取鍋を上昇させるなどの操作によって、初期湯面レベルを越えて浸漬管を溶鋼中に浸漬させると同時に、この浸漬動作過程を湯面監視カメラにて継続的に監視する。そして、浸漬管が所定の浸漬深さ（事前に設定しておく）に到達した時点をカメラが観測したなら、浸漬動作（例えば、取鍋上昇動作）を一時的に中断し、その浸漬深さを脱ガス処理開始点として定め、以降の浸漬深さ調整・制御は、好ましくは自動的に行うようにすれば良い。
【００１２】
次に、図１はこの発明の好ましい実施の形態を示すもので、この発明の減圧精錬方法を実施する減圧精錬装置の主要部を示している。
処理槽１０は、下部槽１２に２本の浸漬管１４、１６を装着しており、上部に真空排気装置および真空計（いずれも図示しない）が接続されている。取鍋６を載せた取鍋台８は駆動装置により昇降され、制御装置（いずれも図示しない）によって浸漬管１４、１６の浸漬深さが制御される。湯面監視カメラ２０が、取鍋６の斜め上方にあって湯面全体を観測できる位置に配置されている。湯面監視カメラで撮影された映像は、操作室のモニターに映し出される。また、レーザ式スラグレベル計２５が処理槽１０の周辺に配置されている。スラグレベル計２５は検出部がスラグ面近くにあり、スラグ面４との距離を測定してスラグ面レベルを検出する。
【００１３】
上記のように構成された減圧精錬装置においてこの発明では、脱ガス処理開始時に、取鍋台８を上昇して両浸漬管１４、１６の底面と取鍋６内のスラグ面４とを接近させながら、浸漬管底面とスラグ面４との間隔を湯面監視カメラ２０で観測する。浸漬管１４、１６の底面とスラグ面４との接触を検知し、その接触時の湯面２を初期湯面レベルとする。なお、湯面２のスラグ厚さは例えば前工程で測定されており、既知であるので、検知したスラグ面レベルからスラグ厚さを差し引くことにより初期湯面レベルを求めることができる。処理槽内の真空度（変化量）、ならびに取鍋６および処理槽１０の内径に基づいて、初期湯面レベルを基準とした湯面レベル（変化量）あるいは浸漬管の浸漬深さ（変化量）を求めることができる。検出した湯面レベルに応じて取鍋台８を昇降して両浸漬管１４、１６の浸漬深さを制御する。
【００１４】
さらに好ましくは、減圧操業中において、連続的にスラグレベル計２５でスラグ面４のレベルを検出する。検出したスラグ面レベルからスラグ厚さを差し引いて湯面レベルを求める。スラグレベル計２５で検出した湯面レベルと真空度で求めた湯面レベルとの差を求める。両湯面レベルの差は、例えば処理槽１０の内壁面に溶鋼が固着して生じた地金により処理槽１０の内容積が小さくなる、あるいはライニングの剥離により内容積が大きくなるなどによって発生する。このような場合、真空度により検出した湯面レベルは誤差を伴う。上記処理槽の容積変化は、真空計または湯面監視カメラ２０では検知することはできないが、スラグレベル計２５で湯面レベルを検出し、真空度で求めた湯面レベルと比較することにより検知することができる。
【００１５】
両湯面レベルの差があらかじめ設定した値より大きい場合は、制御装置により警報が発せられる。このような場合は、警報により異常を知ったオペレーターは、湯面監視カメラ２０で湯面状態を観測し、観測結果により脱ガス処理を続けるか、あるいは取鍋台８の昇降を停止して処理を中止するなどの処置をとる。処理開始以降オペレーターは警報が鳴ったときのみ湯面状態を観測し、あるいは必要な処置を取ればよいので、浸漬管の適正な浸漬深さ保持と他の作業とを兼ねることができる。このために、従来脱ガス処理に２人のオペレーターを要していたが、１人で済むようになった。
【００１６】
操業中に、図３（ａ）に示すように取鍋６の内壁面に局部的に付着したスラグ３の一部が固化して、図３（ｂ）示すように固着することがある。スラグレベル計２５のレベル検出点が固着スラグ５上であった場合、レベル検出点のスラグ厚さａとスラグ下面と湯面までの距離ｂの和だけレベル誤差が発生する。このような場合、前記湯面監視カメラ２０により固着スラグ５を検知して、スラグレベル計２５を水平方向に移動させてレベル検出点を変更すれば、固着スラグ５によるレベル誤検出を防止することができる。
【００１７】
また、処理槽の内壁に固着した地金が剥離して取鍋内に落下し、湯面レベルが急激に大きく変動することがある。このような場合の浸漬深さ制御は、槽内真空度に基づいた調整法では不可能であり、湯面監視カメラもしくは目視により常時湯面を監視していなければ不可能である。しかし、上記湯面レベルの変動は大きいので、スラグレベル計２５で容易に検出することができ、浸漬深さを適正な値に保つ。このような場合も、制御装置により警報が発せられ、オペレーターは脱ガス処理を続けるか、あるいは中止するなどの処置をとる。
【００１８】
図２は、スラグレベル計２５が水平方向に移動可能な構造例を示している。処理槽１０の外側に、槽中心軸線と同心に環状の支持フレーム２６が水平に設置されている。環状のレール２７が、支持フレーム２６に取り付けられている。レール２７上を走行する台車２８に、スラグレベル計２５が固定されている。台車２８は運転室から遠隔操作可能であり、スラグ面レベルが検知可能な位置に移動することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明では、湯面監視カメラの映像を通して浸漬管底面が湯面に接した時点を初期湯面レベルとするため、従来技術で懸念されたスラグレベル計の誤差、故障などや検出値異常による操業遅延等のトラブルがなくなり、より安定した操業が可能となった。
また、処理槽内の真空度に基づいて求めた湯面レベルと、スラグレベル計により検出した湯面レベルとの比較により、あるいは湯面監視カメラによる取鍋内壁へのスラグ固着等の湯面状態を遠隔監視することにより、湯面レベルの誤検出を防ぐことができる。この結果、浸漬管を常時適正な浸漬深さに保持することができるので、減圧精錬における操業トラブルがなくなり、また高品質の製品を提供することができる。さらに、取鍋内溶鋼の遠隔監視化によりオペレーターの安全面が改善され、ワンマンオペレーター化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減圧精錬方法を実施する減圧精錬装置の主要部を示す図面である。
【図２】本発明の他の減圧精錬方法を実施する減圧精錬装置の主要部を示す図面である。
【図３】固着スラグによる湯面レベルの誤検出を説明する図面である。
【符号の説明】
１  溶鋼                    ２  湯面
３  スラグ                  ４  スラグ面
６  取鍋                    ８  取鍋台
１０  処理槽                １４  上昇浸漬管
１６  下降浸漬管            ２０  湯面監視カメラ
２５  スラグレベル計        ２７  レール
２８  台車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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