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公開番号2025131313
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024028981
出願日2024-02-28
発明の名称溶融物高さの検出方法、溶融物高さの検出装置、及び溶融物の製造方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類C21B 7/24 20060101AFI20250902BHJP(鉄冶金)
要約【課題】溶鉱炉内部の溶融物高さを精度よく検出可能な溶融物高さの検出方法及び検出装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係る溶融物高さの検出方法は、溶鉱炉内部の溶融物高さを検出する溶融物高さの検出方法であって、溶鉱炉の炉下部における炉壁の少なくとも1以上の位置で振動を測定するステップと、振動の周波数を解析して炉下部の流入口に気体を導入することで発生する振動に相関のある周波数の振動強度を算出するステップと、周波数の振動強度から流入口から導入される気体の送風量及び炉下部に存在する充填層の物性の影響を除去した補正振動強度を用いて溶鉱炉内部の溶融物高さを検出するステップと、を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
溶鉱炉内部の溶融物高さを検出する溶融物高さの検出方法であって、
前記溶鉱炉の炉下部における炉壁の少なくとも１以上の位置で振動を測定するステップと、
前記振動の周波数を解析して前記炉下部の流入口に気体を導入することで発生する振動に相関のある周波数の振動強度を算出するステップと、
前記周波数の振動強度から前記流入口から導入される気体の送風量及び炉下部に存在する充填層の物性の影響を除去した補正振動強度を用いて溶鉱炉内部の溶融物高さを検出するステップと、
を含む、溶融物高さの検出方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記流入口に気体を導入することで発生する振動に相関のある周波数は、所定の幅を有する周波数帯の振動強度と、前記気体の送風量及び炉下部に存在する充填層の物性との相関に基づいて特定される、請求項１に記載の溶融物高さの検出方法。
【請求項３】
前記充填層の物性には少なくとも粒径が含まれる、請求項１に記載の溶融物高さの検出方法。
【請求項４】
前記補正振動強度の時間推移が極大又は極小となった場合、前記溶鉱炉内部における溶融物高さが前記振動を測定している位置であると判定する、請求項１に記載の溶融物高さの検出方法。
【請求項５】
前記炉下部における炉壁の高さ方向に異なる２以上の位置で前記振動を測定する、請求項１に記載の溶融物高さの検出方法。
【請求項６】
前記補正振動強度と前記溶融物高さとの対応関係を予め求めておき、
前記振動の測定から得られる補正振動強度と前記対応関係とを用いて溶鉱炉内部の溶融物高さを検出する、請求項１に記載の溶融物高さの検出方法。
【請求項７】
溶鉱炉内部の溶融物高さを検出する溶融物高さの検出装置であって、
前記溶鉱炉の炉下部における炉壁に設けられ、前記炉壁の振動を測定する少なくとも１以上の振動計と、
前記振動計によって測定された振動を周波数解析して、前記炉下部の流入口に気体を導入することで発生する振動に相関のある周波数の振動強度を算出し、前記周波数の振動強度から前記流入口から導入される気体の送風量の振動強度を算出し、前記周波数の振動強度から前記流入口から導入される気体の送風量及び炉下部に存在する充填層の物性の影響を除去した補正振動強度を用いて溶鉱炉の溶融物高さを検出する演算装置と、
を備える、溶融物高さの検出装置。
【請求項８】
溶鉱炉を用いた溶融物の製造方法であって、
前記溶鉱炉の炉下部における炉壁の少なくとも１以上の位置で振動を測定するステップと、
前記振動の周波数を解析して前記炉下部の流入口に気体を導入することで発生する振動に相関のある周波数の振動強度を算出するステップと、
前記周波数の振動強度から前記流入口から導入される気体の送風量及び炉下部に存在する充填層の物性の影響を除去した補正振動強度を用いて溶鉱炉内部の溶融物高さを検出するステップと、
検出された溶融物高さが目標とする溶融物高さの範囲内になるように前記溶融物の製造条件を調整するステップと、
を含む、溶融物の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鉱炉内部の溶融物高さを検出する溶融物高さの検出方法、溶融物高さの検出装置、及び溶融物の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
内部を直接目視することができない溶鉱炉の一例として、製鉄プロセスにおける高炉が挙げられる。高炉は、鉄の原料となる鉄鉱石と燃料であるコークスとを高温ガスで昇温、反応させることにより、銑鉄を生成する設備である。高炉内で生成された銑鉄とスラグの溶融物は、高炉底部に液溜まりとして蓄積され、約３時間に一度、炉外へ排出されて次工程へ供給される。
【０００３】
高炉の操業において、高炉の熱不足や高炉底部に存在する充填層の粒径の低下が生じると、溶融物の通液抵抗が増加し、炉外への溶融物の排出量が低下することがある。その結果、溶融物の液面高さ（溶融物高さ）が上昇し、高炉内のガスの通気性悪化による炉冷や炉体設備の損傷が起こる。この場合、最終的に高炉の稼働休止まで追い込まれ、製鉄所全体で鉄鋼製品の生産量が大幅に低下することが懸念される。このため、高炉内部における溶融物の蓄積量を常に把握し、高炉トラブルを早期に検知することは必須である。
【０００４】
このような背景から、高炉内部の溶融物高さを測定し、溶融物の過剰な蓄積を検知する技術が提案されている。具体的には、特許文献１には、高炉からの溶融物の排出流の画像を２枚以上撮影して溶融物の排出速度を求め、求められた排出速度をエネルギー収支式に代入することにより溶融物高さを算出する技術が記載されている。また、特許文献２には、高炉に弾性波を入力し、その反射エコーの波高から溶融物高さを測定する技術が記載されている。また、特許文献３には、高炉下部の炉壁の振動強度を測定し、振動強度の周波数を解析して溶銑滓高さの変動に相関のある周波数帯の振動強度を算出し、算出された振動強度を用いて溶銑滓高さを算出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１６０４９８号公報
特開平１０－１８５６５４号公報
国際公開第２０２２／２０１７１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、溶融物の排出速度と溶融物高さの正相関を利用しているので、溶融物の排出孔詰まりによって排出速度が低下した場合、溶融物高さの上昇を検知できない。また、溶融物の排出孔周りは工場内の粉塵によって視界が悪く、さらに、排出流も激しく噴出することがあるので、排出流の画像を精度よく撮影できない可能性もある。一方、特許文献２に記載の技術では、溶鉱炉を構成する炉壁レンガにクラック進展や溶融物の凝固物等の弾性波の反射特性に影響を及ぼす因子が数多く存在することから、溶融物高さを精度よく測定できない可能性がある。また、特許文献３に記載の技術では、実際の溶鉱炉における溶銑滓高さが不明であるので、溶銑滓高さの変動に相関のある周波数帯を特定することが難しい。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶鉱炉内部の溶融物高さを精度よく検出可能な溶融物高さの検出方法及び検出装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、操業トラブルの発生を抑制して溶融物を歩留まりよく製造可能な溶融物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る溶融物高さの検出方法は、溶鉱炉内部の溶融物高さを検出する溶融物高さの検出方法であって、前記溶鉱炉の炉下部における炉壁の少なくとも１以上の位置で振動を測定するステップと、前記振動の周波数を解析して前記炉下部の流入口に気体を導入することで発生する振動に相関のある周波数の振動強度を算出するステップと、前記周波数の振動強度から前記流入口から導入される気体の送風量及び炉下部に存在する充填層の物性の影響を除去した補正振動強度を用いて溶鉱炉内部の溶融物高さを検出するステップと、を含む。
【０００９】
前記流入口に気体を導入することで発生する振動に相関のある周波数は、所定の幅を有する周波数帯の振動強度と、前記気体の送風量及び炉下部に存在する充填層の物性との相関に基づいて特定されるとよい。
【００１０】
前記充填層の物性には少なくとも粒径が含まれるとよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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