(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス吹込用羽口が炉底に設けられた転炉の炉口に付着した地金のプロフィールを、レーザー型距離計を用いて測定する前に、前記転炉から溶鋼を出鋼して排滓した後、該転炉を傾動させた状態で、前記ガス吹込用羽口から前記転炉内に、不活性ガスを１分当たり前記転炉の容積の１０％以上の流量で吹き込み、前記転炉の炉口より流出する粉塵濃度を低下させ、更に、前記地金のプロフィールを、前記レーザー型距離計を用いて測定している際にも、前記不活性ガスを前記転炉内に流し続けることを特徴とする転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法において、前記地金のプロフィールを前記レーザー型距離計を用いて測定する前に、前記ガス吹込用羽口から前記転炉内に吹き込む前記不活性ガスの総吹込量を、該転炉の容積の１．２倍以上１．５倍以下の範囲内とすることを特徴とする転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法において、前記地金のプロフィールを前記レーザー型距離計を用いて測定する前に、前記ガス吹込用羽口から前記転炉内に前記不活性ガスを吹き込む際の前記転炉の傾動角度を、該転炉の炉口が真上を向いた状態を０度として、１２５度以下の範囲内とすることを特徴とする転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法において、前記レーザー型距離計で前記地金のプロフィールを測定する際の前記転炉の傾動角度が、該転炉の炉口が真上を向いた状態を０度として、７０度以上１２５度以下で、しかもその範囲内で複数の角度位置で前記地金のプロフィールを測定することを特徴とする転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー型距離計を用いて転炉炉口に付着した地金のプロフィールを高精度に測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉工程では、内側に耐火物が張られた転炉に、スクラップ等の冷鉄源と溶銑を装入し、酸素を吹き込みながら炭素を燃焼させて、所定の成分と温度に調整された溶鋼にした後、転炉を傾動させて炉口から出鋼している。このため、転炉内の上側、即ち炉口周囲の傾斜部の耐火物に溶鋼が付着し、この付着した溶鋼が凝固し地金となって、その後転炉を正立状態とする際に、耐火物に付着したまま耐火物と共に落下していた。これにより、前記傾斜部の鉄皮が露出するため、耐火物が脱落した部分に再度耐火物を装着する等の補修を行う必要があった。
そこで、従来は、作業者が転炉炉口を目視し、付着した地金の位置と厚みを確認した後、地金の切断作業を行うことで、地金の落下に伴う耐火物の脱落を防止しようとしていた。
【０００３】
しかし、地金の確認作業は作業者が行うため、付着した地金の位置と厚みを定量化できず、また作業者は地金を遠方（例えば、１５ｍ程度離れた位置）から目視するため、地金を二次元的なプロフィールでしか認識することができなかった。このため、地金の切断作業を適切に実施することができず、耐火物に付着した残存する地金量の増大に伴って、耐火物の脱落が広範囲に渡るようになるため、転炉の補修に長時間を要していた。
そこで、耐火物に付着した地金の切断作業を適切に実施するため、例えば、特許文献１に示すように、光波距離計を炉内に挿入することで、地金のプロフィールを測定することも考えられた。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１３８４０７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、特許文献１に示す光波距離計を使用した場合でも、転炉内の耐火物の温度がある程度下がってからでなければ、地金のプロフィールの測定はできず、しかも転炉のように高温で、出鋼後に転炉内部の粉塵等が炉口より流出する場合には、その粉塵等がノイズとなって測定不可能となってしまう課題があった。
また、光波距離計を単に転炉炉口に近づけ、地金のプロフィールを測定しようとしても、耐火物に付着した地金の形状によっては、死角となって正確な測定が難しい部分もあり、測定精度の低下を招く問題もあった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、レーザー型距離計を用いて、高温の転炉炉口に付着した地金のプロフィールを測定する際に、粉塵等の影響を受けることなく、早期に高精度な測定をするための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】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）ガス吹込用羽口が炉底に設けられた転炉の炉口に付着した地金のプロフィールを、レーザー型距離計を用いて測定する前に、前記転炉から溶鋼を出鋼して排滓した後、該転炉を傾動させた状態で、前記ガス吹込用羽口から前記転炉内に、不活性ガスを１分当たり前記転炉の容積の１０％以上の流量で吹き込み、前記転炉の炉口より流出する粉塵濃度を低下させ、更に、前記地金のプロフィールを、前記レーザー型距離計を用いて測定している際にも、前記不活性ガスを前記転炉内に流し続けることを特徴とする転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法。
【０００８】
（２）前記地金のプロフィールを前記レーザー型距離計を用いて測定する前に、前記ガス吹込用羽口から前記転炉内に吹き込む前記不活性ガスの総吹込量を、該転炉の容積の１．２倍以上１．５倍以下の範囲内とすることを特徴とする（１）記載の転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法。
（３）前記地金のプロフィールを前記レーザー型距離計を用いて測定する前に、前記ガス吹込用羽口から前記転炉内に前記不活性ガスを吹き込む際の前記転炉の傾動角度を、該転炉の炉口が真上を向いた状態を０度として、１２５度以下の範囲内とすることを特徴とする（１）及び（２）記載の転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法。
（４）前記レーザー型距離計で前記地金のプロフィールを測定する際の前記転炉の傾動角度が、該転炉の炉口が真上を向いた状態を０度として、７０度以上１２５度以下で、しかもその範囲内で複数の角度位置で前記地金のプロフィールを測定することを特徴とする（１）〜（３）記載の転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法は、転炉より出鋼及び排滓した後、転炉炉底に設けたガス吹込用羽口から転炉内に、不活性ガスを吹き込むので、炉内の粉塵を外部へ排出すると共に、粉塵を浮遊させる輻射熱の影響も軽減できる。これにより、転炉炉口より流出する粉塵濃度を低減することができ、高温の転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定を、早期に高精度で行うことが可能となり、これを基にして、地金の切断を確実に行うことができる。
従って、地金の落下に伴う耐火物の脱落を抑制、更には防止できるため、これに伴う転炉の補修時間を短縮でき、転炉の稼働率を向上できる。
【００１０】
また、転炉内に不活性ガスを吹き込む際の転炉の傾動角度を１２５度以下の範囲内とすることにより、転炉炉内の粉塵を確実に排出することが可能となる。
更に、レーザー型距離計で地金のプロフィールを測定する際の転炉を、７０度以上１２５度以下の範囲内で２回以上傾動角度を変えて、地金のプロフィールを測定することにより、転炉炉口の円周方向に付着した地金全体のプロフィールを精度良く測定できるので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法を適用して測定した転炉炉口の鉛直方向及び水平方向の断面図、図２は炉底からのガス吹き込み流量と測定不良発生率との関係を示す説明図、図３は炉底からの総吹込ガス量と測定不良発生率との関係を示す説明図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法（以下、単にプロフィール測定方法ともいう）は、ガス吹込用羽口１４が炉底に設けられた上底吹き転炉（以下、単に転炉ともいう）１０の炉口１１に付着した地金１２のプロフィールを、レーザー型距離計１３を用いて測定する前に、転炉１０から溶鋼を出鋼して排滓した後、トラニオン軸１５を支点にして、転炉１０を傾動させた状態で、前記ガス吹込用羽口１４から転炉１０内に不活性ガス（例えば、窒素ガス、ＣＯ２ガス、又はアルゴンガス）を吹き込んで、転炉１０内の炉口１１より流出する粉塵濃度を早期に低下させる方法である。以下、詳しく説明する。
【００１３】
内側に耐火物が張られた上底吹きの転炉１０に、スクラップ等の冷鉄源と溶銑を装入した後、上部より装入したランス（図示しない）を用いて酸素を吹き込みながら、炉底のガス吹込用羽口から撹拌用酸素を吹き込み炭素を燃焼させて、所定の成分と温度に調整された溶鋼にし、この溶鋼を転炉１０を傾動して炉口１１から出鋼しており、更に炉内に残ったスラグも排滓している。
従って、排滓直後の炉内には、粉塵が多量にあり、その粉塵が炉口１１より流出するために、その流出粉塵によってレーザー型距離計１３から発信したレーザーが散乱して、炉口１１に付着した地金、又は炉壁に衝突後、反射したレーザーの強度が低下するために、測定誤差が大きくなったり、あるいは測定不能になったりしていた。
【００１４】
このため、従来は、粉塵が収まるまで、しばらく静置して時間をおけばよかったが、転炉１０の非稼働時間が長くなり、稼働率が低下してしまい、更に転炉１０の耐火物の温度も低下していた。このために、次の転炉吹錬時の溶銑の受銑の際には、転炉耐火物の温度偏差が大きくなり、耐火物に悪影響を及ぼす恐れがあった。
そこで、本発明者らは、粉塵の排出方法について鋭意検討した。その結果、炉底から不活性ガスを吹き込むことにより、炉口１１から粉塵を早急に排出させ、粉塵による誤差の影響を最小限に抑えて、地金１２のプロフィールを精度よく測定できることを知見した。
【００１５】
図２は、３７０トン転炉（炉容積３２０ｍ３）を用いて、炉底のガス吹込用羽口からの１分当たりの不活性ガスの吹き込み流量（以下、ガス流量ともいう）を変え、レーザー型距離計による地金プロフィールの測定不良発生率（スキャニング中における測定データの取込回数に対する測定不可能であった割合）を調査した結果を示している。なお、吹き込み時間は、次の精錬準備時間である１０分間とした。
図２から明らかなように、１分間当たりの不活性ガスの吹き込み流量が増加するにつれ、不良発生率が減少することが判る。
これは、炉底から吹き込まれる不活性ガスにより、炉内粉塵を炉口から早期に排出させることで、粉塵によるレーザー型距離計に及ぼす影響を小さくできることに起因するものと考えられる。
【００１６】
ガス流量が炉容積の１０％未満の場合、不良発生率は急速に上昇した。しかし、ガス流量が炉容積の１０％以上の場合、明らかに挙動が異なり、実機操業の際に大きなトラブルが発生せず、しかも支障をきたさない許容の不良発生率である５％以下になることが判明した。
【００１７】
なお、ガス流量を炉容積の１０％以上にした場合に、次の精錬準備時間内に不良発生率を５％以下にすることができる要因としては、炉内のレンガ及びスラグなどから発生する熱影響の抑制があるものと考えられる。
一般的に、転炉出鋼後の炉内レンガの温度は、溶鋼の温度やレンガの材質による差異はあるものの、１３００〜１６００℃の高温である。従って、高温となったレンガからは、主として輻射による影響で、レンガ温度に見合った熱流速が発生する。このため、炉内で発生する粉塵は浮遊上昇して、前述のような測定上の障害を引き起こしている。従って、不活性ガスを吹き込む際に前述の粉塵の炉外への排出のみでなく、粉塵を浮遊上昇させる元凶である輻射熱影響を軽減させることができれば、不良発生率を５％以下まで迅速に低減できることに繋がる。
【００１８】
以上のことから、炉底からのガス流量を１０％以上にした場合には、炉内より発生する熱流速に打ち勝つような冷却能力を有するため、炉内粉塵濃度を測定に差し支えのないところまで、安定かつ短時間で低下させることができたものと推察される。しかし、測定不良発生率は徐々にサチレートすると共に、炉内耐火物を過度に冷却することも考えられることから、ガス流量を炉容積の２２％以下とすることが好ましい。
【００１９】
また、不活性ガスの吹き込みトータルガス量（総吹込ガス量又は総吹込量）も、測定不良発生率の低下に効果があるものと推定できる。
そこで、吹き込みトータルガス量の影響を見極めるため、炉底からの単位時間当たりのガスの吹き込み流量（ガス流量）Ｖと経過時間Ｔの積を用いて、図３に整理した。なお、図３は、炉底からのガス流量を炉容積の１０％と２２％（それぞれ３２Ｎｍ３／分と７０Ｎｍ３／分に相当する）の２水準にして、トータルガス量と測定不良発生率との関係を調査した結果である。
【００２０】
図３に示すように、ガス流量Ｖが変化しても、不活性ガスの吹き込みトータルガス量（ガス流量Ｖと経過時間Ｔの積）に対して不良発生率がほぼ同じ傾きで減少することを確認できた。そして、吹き込みトータルガス量が、転炉の炉内容積Ｗ（今回の公称能力３７０トン転炉の場合は３２０ｍ３）の１．２倍以上となる領域では、不良発生率が基準の５％以下で安定することが判った。
即ち、転炉の容積の１．２倍以上のガス吹き込みを行って置換すれば、レーザー型距離計の測定誤差となる粉塵の影響を大幅に抑制できる。
【００２１】
但し、転炉の容積の１．２倍以上のトータルガス量を炉内に吹き込めば、不良発生率は基準である５％以下になるものの、吹き込むトータルガス量を炉容積の１．５倍以上に増やしても、不良発生率に大きな改善は見られない。更に、吹き込むトータルガス量の増加に伴い、炉内耐火物の温度も低下するため、次の吹錬での温度低下が大きくなり過ぎて、耐火物の受けるダメージが大きくなる可能性がある。
従って、炉内に吹き込むトータルガス量としては、転炉の容積の１．５倍以下にすることが望ましい。
【００２２】
また、不活性ガスの吹き込みは、転炉を傾動させた状態で、ガス吹込用羽口から転炉内に吹き込む。なお、転炉の傾動角度は、転炉の炉口が真上を向いた状態（正立状態）を０度として、１２５度以下の範囲内（好ましくは、７０度以上９０度以下の範囲内）とする。
ここで、転炉の傾動角度が１２５度を超える場合、転炉が傾き過ぎ、転炉内に吹き込んだ不活性ガスによる粉塵の炉外への排出時間が長くかかる恐れがある。
【００２３】
これにより、図１に示すように、従来、転炉１０の炉口１１に付着した地金１２を、レーザー型距離計で測定するに際し、その水平断面で測定できなかった部分（非計測点）を無くすことができる。
しかし、転炉１０の炉口１１の鉛直断面については、地金１２の形状により、死角となって測定できない地金もあり、これにより、測定精度の低下を招く問題もあった。
【００２４】
そこで、このような場合には、図１に示すように、レーザー型距離計１３で地金１２のプロフィールを測定する際の転炉１０の傾動角度θを変更し、地金１２のプロフィールを異なる傾動角度で複数回測定する。なお、転炉１０の傾動角度θは、転炉１０の正立状態を０度として、７０度以上１２５度以下の範囲内とすることが好ましい。
ここで、転炉の傾動角度θが７０度未満の場合、転炉が正立状態に近くなるため、レーザー型距離計の設置位置に設備制約があり、死角が発生する可能性が高くなる。一方、転炉の傾動角度θが１２５度を超える場合、前記した場合と同様に、死角を充分に無くすことができない。
【００２５】
このように、異なる傾動角度で複数回測定することにより、転炉１０の炉口１１に付着した地金１２を、レーザー型距離計１３で測定するに際し、水平断面の非計測点を無くすだけでなく、その鉛直断面で測定できなかった部分（非計測点）も無くすことができる。
なお、レーザー型距離計１３により、地金１２のプロフィールを測定するに際しても、不活性ガスを転炉１０の炉内に常時流し続けることが好ましいが、この流量は、前記した量よりも低減（例えば、転炉の容積の０．５〜５％程度）できる。
【００２６】
以上の方法により、レーザー型距離計１３によって地金１２のプロフィールを測定できるが、これは地金１２の表面形状をスキャニングすることにより得られる結果である。従って、このデータから、耐火物の厚み分の差をとることで、耐火物に付着した地金１２の厚みのみを求めることができる。なお、耐火物の厚みは、転炉１０の過去の使用実績から分かっている。
これにより、耐火物に付着した地金１２の位置と厚みを定量化できるため、作業者の個人差による影響をなくすことができ、地金１２の除去作業を、適切に実施できる。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、吹錬後に出鋼と排滓を行った後に、上底吹き転炉を、炉口が直上を向いた状態を０度として、８０度に傾動した状態で、ガス吹込用羽口より不活性ガスを吹き込んで、炉口より流出する粉塵を低減した。そして、転炉を、水平状態に対して４０度に傾動させた際、転炉炉口の中心（転炉の軸心）の延長線Ｘ上で、この炉口から１ｍ前方に設けたレーザー型距離計を用いて、転炉の傾動角度を上記した角度のままで１回目、次に１１０度の角度に傾動させて２回目の測定を行い、転炉炉口に付着した地金のプロフィールを測定した。なお、地金のプロフィールの各測定は、転炉炉口の円周方向に４０区分、即ち９度ごとに、レーザー型距離計をスキャニングさせて測定した。また、吹き込みに使用した不活性ガスは、炉内に残存した溶鋼及び耐火物が酸化反応を起こさないように、窒素ガスを使用した。
この測定に際しては、炉底のガス吹込用羽口からの吹き込みガス流量Ｖと排滓後の測定開始タイミング（不活性ガスの吹込時間）を可変させた。この吹き込みガス流量Ｖと測定開始タイミングＴの各条件と測定結果を、表１に示す。
【００２８】
【表１】
0005090129.tif 000002
【００２９】
公称能力３７０トン転炉（容積３２０ｍ３）を用いた実施例のＮｏ．１〜Ｎｏ．６は、炉底のガス吹込用羽口からの吹き込みガス流量が、本願発明の範囲内の条件であり、スキャニング中に４０回のデータの取り込みを行った際における測定不可能データの発生回数は多くても２回であり、不良発生率はいずれも５％以下と低位であった。
特に、総吹込量（吹き込みガス流量×測定開始タイミング）を、転炉容積の１．２倍以上１．５倍以下の範囲にした実施例のＮｏ．３、Ｎｏ．５、及びＮｏ．６については、測定不良の発生がほとんどなかった。
また、公称能力１８０トン転炉（容積１５０ｍ３）を用いて、炉底のガス吹込用羽口からの吹き込みガス流量が、本願発明の範囲内の条件の実施例のＮｏ．７とＮｏ．８については、不良発生率がいずれも５％以下と低位であった。更に、３７０トン転炉のときと同様、総吹込量が転炉容積の１．２倍以上という実施例のＮｏ．８は、測定不良の発生が全くなかった。
【００３０】
一方、比較例のＮｏ．１は、３７０トン転炉において、吹き込みガス流量が３２Ｎｍ３／分未満、即ち転炉容積の１０％以下であるため、測定不良が多発し、その発生率が５％を超えてしまった。これは、１８０トン転炉を用いた比較例のＮｏ．２も同様である。
また、比較例のＮｏ．３は、３７０トン転炉にて、吹き込みガス流量が２６Ｎｍ３／分であり、不活性ガスの吹込時間を８分として、比較例のＮｏ．１よりも不活性ガスの総吹込量を増やした結果である。このときの不良発生率は、比較例のＮｏ．１より低下したものの、５％以下とはならず、逆に総吹込量が多くなったため、次の吹錬の溶銑温度降下が大きくなってしまった。
【００３１】
以上のように、本願発明のガス吹き込み条件であれば、レーザー型距離計を用いて測定する際の測定不良発生率が、基準である５％以下にできることを確認できた。
なお、以上に示した結果は、不活性ガス吹込時における転炉の傾動角度を８０度に設定した場合の結果であるが、本願発明の範囲を外れた場合（１２５度超）でも、測定不良発生率が若干高くはなったが、基準である５％以下を達成できることを確認できた。
また、レーザー型距離計で地金のプロフィールを測定する際に、転炉の傾動角度を７０度以上１２５度以下の範囲で複数変更することにより、従来は死角となって測定できなかった鉛直断面の地金の位置及び厚みについても、精度よく測定できることを確認できた。
【００３２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法を適用して測定した転炉炉口の鉛直方向及び水平方向の断面図である。
【図２】炉底からのガス吹き込み流量と測定不良発生率との関係を示す説明図である。
【図３】炉底からの総吹込ガス量と測定不良発生率との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０：転炉、１１：炉口、１２：地金、１３：レーザー型距離計、１４：ガス吹込用羽口、１５：トラニオン軸
【図１】
0005090129.tif 000003
【図２】
0005090129.tif 000004
【図３】
0005090129.tif 000005