JPH1080762A

JPH1080762A - 溶鋼鍋のスラグ流出予測方法及び装置

Info

Publication number: JPH1080762A
Application number: JP23685496A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Akechi; 吉弘明智; Iwao Kaminaga; 巌神長; Hideji Uemi; 秀司上見; Tetsuo Taniguchi; 哲男谷口; Takashi Itakura; 孝板倉
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: JP3358457B2

Abstract

(57)【要約】【課題】鍋内の溶鋼を排出する際に、溶鋼のみを排出
するために浮遊するスラグが流出する時期を予測する。【解決手段】溶鋼鍋１の溶鋼導出口４の直上の溶鋼２
のレベルをマイクロ波レベル計１０で測定し、それまで
単調に低下してきた溶鋼レベルが急に短周期で変動し始
める時点を検出し、この時点から間もなく始まるスラグ
の流出時期を演算装置１２を用いて予測させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】溶鋼を次工程の容器に注ぐ際
に、スラグを除いて溶鋼のみを排出させるためのスラグ
の流出時期を予測する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に精錬中の溶鋼の表面には、鋼の酸
化防止のためスラグが浮遊している。溶鋼は、底部に設
けた導出口を通して溶鋼鍋から次工程の受皿に溶鋼を排
出されるが、この際、比重の大きな溶鋼が先に流出す
る。しかし、溶鋼の量が少なくなってくると、比重の小
さいスラグも巻き込まれて共に流出（以下、共流出と称
す）を始める。共流出したスラグは、鋼の品質及び歩留
りを低下させるため、このスラグの共流出を迅速に検出
し溶鋼の排出を停止させることが、重要な技術となる。

【０００３】従来、スラグの共流出を検知するために、
導出口を通過して導出管内にあるスラグを検出する技術
の開発が進められてきた。

【０００４】例えば、特開昭６１−３０２７１号公報に
記載されるスラグ検出装置では、導波管を介して導出に
マイクロ波を発信して反射波を測定し、溶鋼とスラグの
反射率の相違に基づいて、スラグが共流出し始めたとき
に生じる反射率の変化を捉える（以下、反射率法と称
す）。この装置の概要を図５に示す。溶鋼鍋１内の溶鋼
２は導出管４から流出するが、この流れにマイクロ波を
発信する。発振器２０によって発振されたマイクロ波
は、サーキュレータ２１及びインピーダンスを合わせる
ためのスタブチューナ２２を経て導波管２３によって導
出まで導かれて発信される。反射波は、導波管２３及び
スタブチューナ２２を経てサーキュレータ２１で分離さ
れ、測定回路へ導かれる。溶鋼流にスラグがある程度混
入してくるとその反射係数が変化するので、反射波を測
定することによってこの変化を検知することができる。

【０００５】又、特公平７−４１４０２号公報には、導
出管を囲んで送信コイルと受信コイルを配置し、スラグ
が混入したときの導電率の変化からスラグを検出する技
術が記載されている（以下、導電率法と称す）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
反射率法及び導電率法では、いずれもスラグの流出が始
まった後に、導出管に達したスラグを検出するものであ
る。さらに導出口の閉口は閉鎖蓋をスライドさせること
によって行われるため、検出後閉口迄には数秒の時間を
要する。このため、スラグの流出を未然に防止すること
ができないのみならず、迅速に防止することができない
という問題があった。

【０００７】この発明は上記の問題を解決するために行
われたもので、スラグが導出口に達する以前にスラグ流
出の時期を予測し、その流出を未然に防ぐことを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めの第一の手段は、表面にスラグが浮遊する溶鋼鍋内の
溶鋼を溶鋼鍋底面に設けた導出口から排出する際に、ス
ラグの流出開始時期を予測する方法であって、以下の
（ａ）〜（ｃ）の工程からなる溶鋼鍋のスラグ流出予測
方法である。（ａ）前記導出口の直上の溶鋼の表面位置をマイクロ波
を用いて連続的に測定する工程、（ｂ）前記表面位置が
短周期の変動を開始した時点を検出する工程、（ｃ）前
記時点に所定の時間を加えスラグ流出時期を演算する工
程。

【０００９】前記第一の手段によれば、溶鋼の表面位置
を測定するために、測定波を発信し溶鋼表面で反射させ
て発信位置から溶鋼表面までの距離を測定するが、この
測定波としてその波長からマイクロ波が最も適してい
る。溶鋼鍋内には粉塵が舞っており、例えば光のように
波長が短い測定波では溶鋼表面に達する前に散乱される
率が高く、又、浮遊するスラグを殆ど透過しない。反対
に波長が長い測定波では回折する傾向が大きく指向性に
劣り減衰が甚だしく、更に導出口の直上の溶鋼レベルだ
けでなく溶鋼全面の平均レベルを測定してしまい、測定
感度が低下する。

【００１０】マイクロ波は、波長がｃｍオーダであり、
粉塵による散乱も少なく且つ誘電体であるスラグ層も透
過するので、測定波にはマイクロ波を用いる。

【００１１】導出口から溶鋼を排出するとき、当初は溶
鋼鍋内の溶鋼の表面位置（以下、溶鋼レベルと称す）は
全面が一様に低下する。しかし、レベルがある程度低下
すると、溶鋼に導出口を中心とする渦巻き状の流れが起
こる。この渦巻き状の流れが起こると、それまで緩やか
に低下してきた溶鋼レベルは急に短周期で変動を始め、
測定値の推移にそれまでとは異なった変化が現れる。こ
の時点では、スラグの共流出は未だ始まらないが、間も
なくスラグの共流出が始まる。

【００１２】この溶鋼レベルの測定値を時間の経過とと
もに測定すると短周期の変動が始まった時点が検出され
る。

【００１３】検出された時点に所定の時間を加えるとス
ラグの流出時期が算定されるが、この所定の時間は溶鋼
鍋の形状寸法及び溶鋼の種類等を考慮して決められる。

【００１４】前述の課題を解決する第二の手段は、以下
の（ａ）〜（ｃ）の構成要件からなる溶鋼鍋のスラグ流
出予測方法及び装置である。（ａ）溶鋼鍋の導出口の上方に設置されたマイクロ波レ
ベル計と、（ｂ）前記マイクロ波レベル計に設けられた
防熱板と、（ｃ）前記マイクロ波レベル計からの信号を
経時的に処理し、信号の変化が単調な変化から短周期の
変動に変わった変化時点を検出し、この変化時点に所定
の時間を加えてスラグ流出時期を算出する演算装置。

【００１５】前記第二の手段によれば、マイクロ波レベ
ル計を溶鋼鍋の上方に設置し、溶鋼に向けてマイクロ波
を発信し、反射波を測定するとスラグ表面での反射波と
溶鋼表面での反射波とが受信される。そして、これらの
表面までの距離が発信から受信までにかかった時間によ
って求められる。

【００１６】設置されたマイクロ波レベル計は直接溶鋼
からの輻射熱を受けるので、これを防ぐために防熱板を
設ける。マイクロ波は誘電体を透過するので、防熱板に
は耐熱性にも優れるレンガやセラミックスを使用するこ
とができる。

【００１７】マイクロ波レベル計は刻々と測定したレベ
ルを出力するが、出力した信号は演算装置に入力され、
その経時的変化が調べられる。この調査により、演算装
置では、信号が単調な変化から短周期の変動に変わった
変化時点を検出する。

【００１８】検出された変化時点は演算器に入力され
る。演算器では予め記憶する溶鋼鍋の形状寸法等及び溶
鋼から所定の時間を演算し、この所定の時間を入力され
た変化時点に加えてスラグ流出時期を算出する。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明を図を用いて説明する。
マイクロ波を用いて湯面レベルを測定すると、図２に示
す反射波が得られる。マイクロ波は指向性アンテナから
発信されるが、導出口の直上に絞って溶鋼レベルを測定
するためには、レベル計を湯面に近づけた方がよく、防
熱板を必要とする。図で、縦軸は受信波高、横軸はレベ
ル計を基準とした位置を示すが、Ｒ，Ｓ，Ｔの位置で反
射波が受信されている。これらは、各々Ｒが防熱板、Ｓ
がスラグ、Ｔが溶鋼の表面位置である。このように、マ
イクロ波を用いるとスラグレベルとともに溶鋼レベルも
測定される。

【００２０】このマイクロ波を用いて、溶鋼排出中の湯
面レベルを測定した場合の経時的変化を図３に示す。ス
ラグレベルも溶鋼レベルもともにＡ時点まではほぼ一定
の速さで単調に低下して行く。そして、Ａ時点でスラグ
レベルはややその速さを増すが、その変化時点は瞬時に
は捉えにくい。

【００２１】一方、溶鋼レベルはＡ時点に達すると低下
する速さがやや増す傾向はスラグレベルと同様である
が、これに加えて急に短周期で変動し始める。この現象
は極めて顕著であり、即座にＡ時点を検出することがで
きる。

【００２２】溶鋼レベルが低下する速さが増したのは、
溶鋼鍋内の溶鋼量が少なくなり導出口の直上の表面レベ
ルが下がり始めたためである。又、溶鋼レベルに短周期
の変動が起きたのは渦巻き状に導出口に吸い込まれる流
れによるレベルの乱れである。この乱れは流動性に富む
溶鋼では顕著に現れるが、流動性が劣るスラグでは顕著
に現れない。

【００２３】

【実施例】溶鋼鍋から連続鋳造機のタンディッシュに溶
鋼を注入する際に、この発明の装置を用いてスラグの流
出時期を予測した。

【００２４】用いた装置を図１に示す。溶鋼鍋１内に
は、溶鋼２の上にスラグ３が浮いており、導出口４から
溶鋼２を流出させる。導出口４の上方に、マイクロ波レ
ベル計１０を設置し、防熱板１１によって湯面からの輻
射熱を防ぎ、且つ冷風を送って約４０℃以下に保持し
た。そして、測定信号を演算装置１２に送り、演算装置
１２で信号を処理し、更に、処理結果に基づいてスラグ
３の流出開始時期を予測させた。尚、４′は導出管であ
る。

【００２５】マイクロ波レベル計は送受信一体型で、ア
ンテナにはホーン型を用いた。発信周波数は５．８ＧＨ
z である。防熱板には、アルミナ（AI₂O₃:92wt% ) 製で
厚さ約９mmの板を用いた。発信周波数１０ＧＨz につい
ても試験を行ったが、この場合は約５ｍｍの防熱板を用
いた。

【００２６】演算装置１２には、スラグレベルと溶鋼レ
ベルの他に、予測に必要なスラグ層の厚さや溶鋼の流出
速度を１秒間隔で演算させ、これらの情報と鋼種や溶湯
温度等の別に与えた情報とを総合し、予測を行わせた。
予測結果を、プロセスコンピュータ（図示せず）に送
り、溶鋼流出停止時期が来たとき導出口４を閉鎖板５に
より閉じ溶鋼の注入を停止させた。

【００２７】予測結果は、発信周波数が５．８ＧＨz の
場合と１０ＧＨz の場合とで同様であり、５．８ＧＨz
の場合の結果を図４に示す。図には、同時に測定した従
来の反射率法によるスラグ流出量も示した。図の左縦軸
はこの発明の方法による湯面レベルで右縦軸はスラグ流
出量、横軸は時間軸である。

【００２８】この発明では、溶鋼レベルに短周期の変動
が現れたＡ時点から４０秒後のＰ時点がスラグ流出開始
時期と予測された。

【００２９】一方、反射率測定法ではＱ時点でスラグの
共流出が検知され、その後スラグ流出量が急速に増加す
ることが測定された。この測定されたスラグ流出曲線Ｓ
を外挿して点線で示すと、予測されたＰ時点とよく一致
していた。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば溶
鋼の排出に際し、溶鋼鍋導出口の直上で溶鋼レベルを測
定し、溶鋼流出終期でスラグが流出する前にレベルの低
下曲線が短周期で変動する時点を検出し、これに基づき
スラグの流出開始時期を未然に予測する。このため、ス
ラグの流出を完全に防止することが可能となり、鋼の品
質と歩留りが大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施例に用いたスラグ流出予測装置の模
式図である。

【図２】発信されたマイクロ波の反射波の受信波高を示
す図である。

【図３】発明の原理を説明するためのスラグレベルと溶
鋼レベルの変化曲線を示す図である。

【図４】発明の実施例で予測されたスラグ流出開始時期
を示す図である。

【図５】従来のスラグ検出装置の模式図である。

【符号の説明】

１溶鋼鍋２溶鋼３スラグ４導出口５閉鎖板１０マイクロ波レベル計１１防熱板１２演算装置。

フロントページの続き (72)発明者谷口哲男東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者板倉孝東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にスラグが浮遊する溶鋼鍋内の溶鋼を
溶鋼鍋底面に設けた導出口から排出する際に、スラグの
流出開始時期を予測する方法であって、以下の（ａ）〜
（ｃ）の工程からなることを特徴とする溶鋼鍋のスラグ
流出予測方法。（ａ）前記導出口の直上の溶鋼の表面位置をマイクロ波
を用いて連続的に測定する工程、（ｂ）前記測定結果か
ら前記表面位置が短周期の変動を開始した時点を検出す
る工程、（ｃ）前記時点に所定の時間を加えスラグ流出
時期を演算する工程。
【請求項２】以下の（ａ）〜（ｃ）の構成要件を有する
ことを特徴とする溶鋼鍋のスラグ流出予測装置。（ａ）溶鋼鍋の導出口の上方に設置され、導出口の直上
の溶鋼表面位置を測定するマイクロ波レベル計と、
（ｂ）前記マイクロ波レベル計に設けられた防熱板と、
（ｃ）前記マイクロ波レベル計からの信号を経時的に処
理し、信号の変化が単調な変化から短周期の変動に変わ
った変化時点を検出し、この変化時点に所定の時間を加
えてスラグ流出時期を算出する演算装置。