JPH1161225A - 溶鋼スラグの検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気式スラグ検出器を用いて転炉出鋼孔より
流出するスラグを精度良く検出する。 【解決手段】 転炉の出鋼孔に磁場を形成する送信コイ
ルと、その磁場により起電力を発生する受信コイルを設
け、前記出鋼孔から転炉内の溶鋼を出鋼する前における
前記受信コイルに発生する起電力値を第一参照値とし、
更に、出鋼開始後、該出鋼孔内を溶鋼が通過する際に受
信コイルに発生する起電力を第二参照値とし、前記第一
参照値と第二参照値の差を基にして閾値を求め、この閾
値を前記受信コイルで発生した起電力値が越えることに
よりスラグの流出を検知する方法において、前記出鋼中
の溶鋼炭素量に応じて前記閾値を調整する転炉スラグ検
知方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼を収容した溶
鋼容器から他の溶鋼容器（例えば、転炉から取鍋、又
は、取鍋からタンディシュ）に溶鋼を注出する際、溶鋼
を収容した溶鋼容器からスラグが流出することを検出す
るための方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、転炉で溶銑を吹錬した後、転炉
から取鍋に溶鋼を出鋼する際に、転炉炉内の溶鋼上に浮
遊しているスラグが取鍋内に流出すると取鍋内において
復燐が生じたり、出鋼中の合金歩留まりが低下し、更に
は取鍋内の内張り耐火物の浸食が促進される。このため
従来では、転炉から取鍋のスラグ流出量を極力低減する
為に、転炉出鋼孔からのスラグの流出を自動的に検知す
る方法が種々提案されている。

【０００３】このスラグ流出検知法として、転炉の出鋼
孔に磁場を形成する送信コイルと、その磁場により起電
力を発生する受信コイルを設け、この出鋼孔から転炉内
の溶鋼を出鋼する直前に前記受信コイルに発生する起電
力値を第一参照値として記憶し、更に、出鋼を開始して
所定時間後、再度、受信コイルに発生する起電力を第二
参照値として記憶し、この記憶した第一参照値と第二参
照値の差を求め、この差に予め設定した係数を掛けて閾
値を求める。そして、出鋼末期になった際に、前記受信
コイルに発生する起電力と前記求めた閾値を比較して、
この閾値を前記受信コイルで発生した起電力値が越えた
時に、スラグの流出と判断する方法がある。

【０００４】そして、スラグの流出を検知すると、炉体
を直ちに傾動し炉体を直立させる方法。または、出鋼孔
内を流れ落ちるスラグに対して該出鋼孔下部より高圧流
体を噴出させてスラグの流出を抑える方法が知られてい
る（特開昭５８−３１０２１号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の前記スラグの流
出を検知する方法は、実際に使用すると下記問題を有
し、信頼性に乏しいことが判明した。

【０００６】（１）出鋼末期のスラグは出鋼孔より流出
する溶鋼に発生する渦に巻き込まれて流出することが多
いが、この溶鋼に渦が発生するとスラグが細い流れとな
って巻き込まれ、長い場合には１０秒以上持続して流出
する場合もある。一方、渦が発生してもスラグがあまり
巻き込まれず、固まりとなって流出する場合もある。こ
のため、スラグの流出の形態により取鍋内には多量のス
ラグが流出している場合があったり、転炉炉内に多量の
溶鋼が残留する場合がある。

【０００７】（２）出鋼孔は溶鋼により溶損するため、
定期的に補修を行っているが、この際、鉄パイプを挿入
して鉄パイプと出鋼孔の間に不定形の耐火物を注入して
補修する方法が一般的に取られている（パイプ孔巻と称
している）が、このパイプ孔巻を行うと鉄パイプをその
まま出鋼孔内に残すため、このパイプとして使用した
鉄、又は、出鋼孔に地金が付着した場合には、このパイ
プ又は地金により磁界が遮断され、受信コイルに発生す
る起電力が低減することから、この状態で第一参照値を
求めると誤検出の原因となる。

【０００８】（３）出鋼孔より出ている溶鋼流れの内部
に空隙が発生し、これがスラグ流出時と同様な影響を受
信コイルに与える為、受信コイルに発生する起電力が変
動する。この変動により実際にスラグが出ていなくても
スラグ流出と認識されてしまう場合があった。

【０００９】本発明は上記問題を有することなく、溶鋼
を収容した溶鋼容器から他の溶鋼容器に溶鋼を注出する
際、磁気式スラグ検出器を用いて溶鋼を収容した溶鋼容
器の注出孔より流出するスラグを精度良く検出すること
を課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、その手段１は、溶鋼容
器の注出孔に磁場を形成する送信コイルと、その磁場に
より起電力を発生する受信コイルを設け、前記注出孔か
ら溶鋼容器内の溶鋼を注出する前における前記受信コイ
ルに発生する起電力値を第一参照値とし、更に、注出開
始後、該注出孔内を溶鋼が通過する際に受信コイルに発
生する起電力を第二参照値とし、前記第一参照値と第二
参照値の差を基にして閾値を求め、この閾値を前記受信
コイルで発生した起電力値が越えることによりスラグの
流出を検知する方法において、前記出鋼中の溶鋼炭素量
に応じて、前記閾値を調整する溶鋼スラグの検知方法で
ある。

【００１１】また、手段２は、今回の溶鋼注出前に求め
た前記第一参照値を前回の溶鋼注出前に求めた第一参照
値を比較してその差を求め、この差が予め設定した基準
値以上の場合は今回のスラグ検出で使用する第一参照値
を前回溶鋼注出前に求めた第一参照値とし、基準値以下
の場合は今回の溶鋼注出前に求めた第一参照値とするも
のである。

【００１２】更に、手段３は、前記第二参照値を求める
際、注出中における受信コイルに発生した起電力の上部
変局点位置の平均起電力値及び下部変局点の平均起電力
値を求め、この両者の差を求め、この差が予め設定した
許容値以下の場合は、前記下部変局点の値を第二参照値
とするものである。

【００１３】以下、本発明の作用について、転炉から取
鍋に溶鋼を注出する場合を例にして以下に述べる。本発
明者は転炉出鋼末期の渦の発生により巻き込まれやすい
スラグと巻き込まれにくいスラグについて種々調査・実
験を行った。この結果、図２（ａ）の様に粘性の低いス
ラグ１は細い流れで徐々に流出を開始し、また、粘性の
高いスラグ１は同図（ｂ）のように固まりで一気に流出
することが判明し、更に、これからスラグの粘性により
スラグ流出の閾値を変えることで、取鍋内に流出するス
ラグを増大することなく炉内に残留する溶鋼Ｓを減らす
ことが可能になることが判明した。なお、図中２は転炉
であり、３は出鋼孔を示す。

【００１４】しかしながら、粘性は一般に回転する円盤
を対象液体に浸漬させ受ける力の変化から算出する方法
が採られているが、吹錬終了後のスラグの粘性をこの方
法で測定することは設備的・操業的に極めて難しい。

【００１５】一方、スラグの粘性とスラグ中の鉄分は図
３に示す関係がある。つまり、スラグの鉄分（図ではＦ
ｅＯ）が少ないほど粘性が高くなる。また、このスラグ
中の鉄分は図４に示されるように転炉吹き止め［Ｃ］が
高いほど低くなる傾向をもっている。

【００１６】なわち、転炉吹き止め時の［Ｃ］が高いほ
どスラグ粘性が高くなることが推定できる。実際に吹き
止め［Ｃ］と取鍋上に流出したスラグ量を計ると図５の
様であり、吹き止め［Ｃ］とは明らかな関係を持ってい
ることが判明した。

【００１７】また、スラグ検出器の閾値を固定して、該
検出器がスラグを検出した信号をオペレ−タの検出時間
と比較（−側がスラグ検出器の方が早かった時間）した
ものが図６であり、これから吹き止め［Ｃ］が高いほど
粘性が高くなりスラグが一気に出るため検出しやすくな
る傾向をもっている事が判る。

【００１８】従って、吹錬終了時の溶鋼中の［Ｃ］が低
い程、スラグの粘性は高くなって、細い流れとなって徐
々に流出するので、閾値を高くして検出し、また、溶鋼
中の［Ｃ］が高いほどスラグの粘性が低くなって、スラ
グが巻き込まれ難く一気に出鋼孔から流出する為、閾値
を低くして検出するようにすることで、誤検出なくスラ
グの流出を確実に検知出来る。

【００１９】また前記のように出鋼孔に残った鉄パイ
プ、又は、出鋼孔に付着した地金により磁界が遮断され
るので出鋼開始前に受信コイルに発生する起電力値であ
る第一参照値（図７中のＢ）は鉄パイプ、地金の付着が
ない場合の第一参照値（図７中のＡ）に比較して小さい
値（１／２程度）となる。しかし、出鋼を開始すると前
記鉄パイプ又は地金は急速に溶けて溶鋼と置換されるた
め、受信コイルに発生する起電力値、即ち、パイプ又は
地金が付着していたチャ−ジと付着していなかったチャ
−ジのいずれにおいても第二参照値は同一となる。

【００２０】このことから、出鋼孔内に鉄パイプ、地金
の付着ある場合にはその状態で求めた第一参照値と出鋼
途中で求めた第二参照値の差は小さくなり、求められる
閾値が小さい値となることから、出鋼末期における受信
コイルに発生する起電力値に小さなノイズ等が乗っても
誤検出の原因となる。

【００２１】これを防止するため、検出対象となるチャ
−ジ（今回）の出鋼前と前回の出鋼前に於いて求めた第
一参照値の差（絶対値）を求め、この差が予め設定した
基準値以上であれば鉄パイプ、又は、地金が付着してい
るものと判断して、今回出鋼前に求めた第一参照値を破
棄し、前回出鋼前に求めた第一参照値を使用し、この差
が予め設定した基準値未満であれば鉄パイプ又は、地金
が付着していないとして今回出鋼前に求めた第一参照値
を使用することにより、極端に閾値が小さい値となるこ
とを阻止して、誤検出の防止を図るものである。

【００２２】また、出鋼孔より出鋼中の溶鋼には前記の
ように渦が発生したり、消滅したりして時々刻々と変動
を繰り返していることから、受信コイルに発生する起電
力値はこれに対応した変動を繰り返す。このため、出鋼
開始して所定時間後ＴｓからＴｗまでの期間、この変動
する起電力値の上部変局点の平均値（ｂ１〜ｂｎ）と下
部変局点（ａ１〜ａｎ）の平均値を求め、この両平均値
の差が予め設定した許容値以上の場合には発生している
渦が大きく出鋼状態が異常であるか、大きなノイズが乗
っていると判断し、本発明方法によるスラグ検出を断念
して警報を発し、オペレ−タの目視判定に委託する。

【００２３】一方、前記差が許容値以下で有れば正常な
出鋼状態にあり、ノイズも小さいとして本発明方法によ
るスラグ検出判定を行う。この際の第２参照値は前記受
信コイルに発生する起電力値の下部変局点の最も低い値
を用いてもよいが、その平均値とすることが好ましい。
これは、下部変局点に於ける起電力値は出鋼孔より流出
中の溶鋼に渦が発生していないか、発生していても非常
に小さいものであり、該出鋼孔より溶鋼のみが流出して
いる状態に近いと判断し、これを第２参照値とするもの
である。

【００２４】また、この起電力値には前記のようにノイ
ズが乗る場合があるために、下部変局点の平均起電力値
とすることが、このノイズの影響を最小限にすることが
出来るために好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１、図９は本発明の実施の形態
を示す図であり、図１は全体図であり、図９は演算装置
の内部構成ブロック図である。図１において転炉２内の
溶鋼Ｓは受鋼台車７に搭載された取鍋６に出鋼孔３より
注がれている。出鋼孔３にはスラグ検出器４（送信コイ
ル４ａと受信コイル４ｂからなる）が取り付けられ、ス
ラグ検出器４の信号はスラグ検出器制御部９にて処理さ
れ、スラグ検出の信号として転炉制御装置１０に入力さ
れる。

【００２６】転炉制御装置１０はスラグ検出器制御部９
の信号を基に高圧流体を噴射することで、出鋼孔３より
流出するスラグ１をカットする機能を有するスラグスト
ッパ−８を駆動させるものである。更に、この転炉制御
装置１０はプロセスコンピュ−タ−１１で算出されたス
ラグ検出器制御部９の演算処理のための閾値を算出する
ための係数を受信し、スラグ検出器制御部９に伝送す
る。

【００２７】スラグ検出器制御部９での処理内容を図９
を参照しつつ詳細に説明する。スラグ検出器制御部９内
の発信器１３から出力した一定周波数（ここでは２５０
Ｈｚ使用）の電流により、出鋼孔３に設けた送信コイル
４ａを励磁して出鋼孔３内に磁場を形成している。この
磁場を形成している出鋼孔３内の状況（溶鋼、スラグ混
入など）に応じて受信コイル４ｂに起電力が発生する。
この受信コイル４ｂで発生した起電力はスラグ検出器制
御部９内の信号増幅器１４で増幅した後にフィルタ−１
５で励磁周波数と同じ２５０Ｈｚの周波数信号を除去す
る。これを検波回路１６で検波した後整流回路１７で整
流する。この整流後の信号がスラグ検出の基になる。

【００２８】先ず、出鋼前の段階で前記整流した信号
（起電力値）を出鋼前デ−タ保存部２３に第一参照値と
して格納する。これと前回出鋼前デ−タ保存部２４内に
格納した前回の第一参照値とを第一比較器２２で比較
し、両者の差を求め、この差が第一比較器２２内の基準
値に比べ大きいときは前回出鋼前デ−タ保存部２４より
入力した第一参照値を第二比較器２６に送る。又、前記
とは逆に、小さいときは出鋼前デ−タ保存部２３より入
力した第一参照値を第二比較器２６に送ると共に前回出
鋼前デ−タ保存部２４、出鋼前デ−タ保存部２３に格納
している両第一参照値を受け取るための指示を行う。こ
れにより、前回出鋼前デ−タ保存部２４は出鋼前デ−タ
保存部２３に格納した第一参照値を受け取る。

【００２９】更に、出鋼を開始するとタイマ−１９を動
作し、そして所定時間（２分程度）後、整流回路１７か
らの出力起電力値を波形演算判定部２０に入力し、この
波形演算判定部２０においては、図８の様に変動する起
電力値を順次サンプリングし、このサンプリングした前
後の起電力値の差を計算し、差が＋から−に転じる点す
なわち、上部変局点（ａ１〜ａｎ）と、差が−から＋に
転じる点すなわち下部変局点（ｂ１〜ｂ５）の起電力値
をそれぞれ求める。そして、この上部変局点の起電力の
平均値及び下部変局点の起電力の平均値を逐次求め、こ
の両起電力の平均値の差が予め設定された基準値以下で
あるか否かを判断する。

【００３０】基準値以下で有れば下部変局点における起
電力の平均値を第二参照値とし、出鋼中デ−タ保存部２
５に送る。しかし、基準値を超えていれば警報２１に異
常信号を出力する。この異常信号により警報２１は警報
を発し、スラグ検出不可能であることをオペレ−タに知
らせる。この場合はオペレ−タは目視でスラグ検出を行
う。

【００３１】プロセスコンピュ−タ１１内では転炉吹錬
終了段階で吹き止め［Ｃ］演算部２７で計算された
［Ｃ］値に応じて閾値係数演算部２８でスラグ判定の閾
値を求めるための係数を決定し、この決定した閾値係数
を転炉制御装置１０経由でスラグ検出器制御盤９内の閾
値係数保存部１８に送る。この閾値係数は吹き止め
［Ｃ］が４＊１０^-2％以下は８０％とし、４〜６＊１０
^-2％では６０％、６〜８＊１０^-2％では４０％、８＊１
０^-2％を越える時は３０％としている。

【００３２】閾値係数保存部１８の閾値係数値は第二比
較器２６に送られる。第二比較器２６では、出鋼中デ−
タ保存部２５からの第二参照値と第一比較器２２からの
第一参照値を減算し、この減算値に閾値係数保存部１８
からの閾値係数を積算し、この積算値をスラグ検出の閾
値とする。そして、この閾値と整流回路１７からの現在
の起電力値と比較し、この現在の起電力値が前記求めた
閾値を超えたときにスラグ流出と認識し、この認識信号
を転炉制御装置１０に送る。転炉制御装置１０はスラグ
ストッパ−８を起動してスラグ流出を抑制する。

【００３３】

【発明の効果】本発明による方法によれば溶鋼を収容し
た溶鋼容器から他の溶鋼容器に溶鋼を注出する際に、信
頼性高く、かつ、安定してスラグの流出を検知すること
が出来、他の溶鋼容器に流出するスラグ量を低減すると
共に溶鋼を収容した溶鋼容器の残鋼量を少なくすること
で溶鋼歩留まり低下を防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の全体設備構成を示す図。

【図２】スラグの粘性による転炉出鋼孔への巻き込み状
態の概念図。

【図３】スラグの粘性とスラグ中鉄分の関係を示す図。

【図４】吹き止め［Ｃ］とスラグ中鉄分の関係を示す
図。

【図５】吹き止め［Ｃ］と取鍋内のスラグ量の関係を示
す図。

【図６】オペレ−タとスラグ検出器の検出速度の関係を
示す図。

【図７】出鋼前から出鋼後までの間に受信コイルに発生
する起電力値を示す図。

【図８】波形変動時の代表値算出方法を示す図。

【図９】演算装置の内部構成ブロック図。

【符号の説明】

Ｓ：溶鋼 １：スラグ ２：転炉 ３：出鋼孔 ４：スラグ検出器 ４ａ：送信コイル ４ｂ：受信コイル ５：空隙 ６：取鍋 ７：受鋼台車 ８：スラグストッパ− ９：スラグ検出器制御盤 １０：転炉制御装置 １１：プロセスコンピュ−タ− １２：磁界の流れ １３：発信器 １４：信号増幅器 １５：フィルタ− １６：検波回路 １７：整流回路 １８：閾値係数保存部 １９：タイマ− ２０：波形演算判定部 ２１：警報 ２２：第一比較器 ２３：出鋼前デ−タ保存部 ２４：前回出鋼前デ−タ保存部 ２５：出鋼中デ−タ保存部 ２６：第二比較器 ２７：吹き止め［Ｃ］演算部 ２８：閾値係数演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｖ 3/10 Ｇ０１Ｖ 3/10 Ｅ (72)発明者 廣川 雄一 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼容器の注出孔に磁場を形成する送信
   コイルと、その磁場により起電力を発生する受信コイル
   を設け、前記注出孔から溶鋼容器内の溶鋼を注出する前
   における前記受信コイルに発生する起電力値を第一参照
   値とし、更に、注出開始後、該注出孔内を溶鋼が通過す
   る際に受信コイルに発生する起電力を第二参照値とし、
   前記第一参照値と第二参照値の差を基にして閾値を求
   め、この閾値を前記受信コイルで発生した起電力値が越
   えることによりスラグの流出を検知する方法において、
   前記出鋼中の溶鋼炭素量に応じて前記閾値を調整するこ
   とを特徴とする溶鋼スラグの検知方法。
2. 【請求項２】 今回の溶鋼注出前に求めた前記第一参照
   値を前回の溶鋼注出前に求めた第一参照値を比較してそ
   の差を求め、この差が予め設定した基準値以上の場合は
   今回のスラグ検出で使用する第一参照値を前回溶鋼注出
   前に求めた第一参照値とし、基準値以下の場合は今回の
   溶鋼注出前に求めた第一参照値とすることを特徴とする
   請求項１記載の溶鋼スラグの検知方法。
3. 【請求項３】 前記第二参照値を求める際、注出中にお
   ける受信コイルに発生した起電力の上部変局点位置の平
   均起電力値及び下部変局点の平均起電力値を求め、この
   両者の差を求め、この差が予め設定した許容値以下の場
   合は、前記下部変局点の値を第二参照値とする事を特徴
   とする請求項１又は２記載の溶鋼スラグの検出方法。