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JP6973339B2 - Refining lance equipment - Google Patents
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Description

本発明は、冶金分野における溶鉄(溶銑、溶鋼)の精錬処理に用いられる精錬用ランス設備と、当該精錬用ランス設備を用いたランスの制振方法に関する。 The present invention relates to a refining lance facility used for refining molten iron (hot metal, molten steel) in the metallurgical field, and a method for suppressing vibration of a lance using the refining lance facility.

溶銑の精錬処理は、溶銑を収容した溶銑搬送容器にランスを浸漬させた状態で、当該ランスから溶銑に酸素や酸化剤を吹き込むことで行われる。当該処理では、脱珪や脱燐効率を向上させることを目的として、ランスからの酸素や酸化剤の吹き込み量を調整したり、複数のランスを使用して撹拌効率を向上させたりしている。一方、ランスから酸素や酸化剤を吹き込むと、これらの吹き込みによりランスが振動し、これにより、ランスが短い期間で折損するという問題が生じている。 The refining treatment of the hot metal is performed by injecting oxygen or an oxidizing agent into the hot metal from the lance in a state where the lance is immersed in the hot metal transport container containing the hot metal. In this treatment, for the purpose of improving the desiliconization and dephosphorization efficiency, the amount of oxygen and oxidant blown from the lance is adjusted, and the stirring efficiency is improved by using a plurality of lances. On the other hand, when oxygen or an oxidizing agent is blown from the lance, the lance vibrates due to these blowings, which causes a problem that the lance breaks in a short period of time.

ランスから溶銑に酸素や酸化剤を吹き込むと、溶銑に渦流れが生じる。溶銑に生じた渦の振動数とランスの持つ固有振動数が一致すると、ランスに自励振動が生じる。自励振動によってランスに生じる応力は大きくなるので、ランスの設計にあたっては、この渦流れによる自励振動を抑制させ、自励振動によって生じる応力が許容値以下になるようにする必要がある。 When oxygen or an oxidizer is blown into the hot metal from the lance, a vortex flow is generated in the hot metal. When the frequency of the vortex generated in the hot metal and the natural frequency of the lance match, self-excited vibration occurs in the lance. Since the stress generated in the lance by the self-excited vibration becomes large, it is necessary to suppress the self-excited vibration due to this vortex flow so that the stress generated by the self-excited vibration becomes less than the allowable value when designing the lance.

特許文献1には、精錬用吹き込みランスの上端部に鉄製羽根板が設けられ、当該鉄製羽根板を振動防止治具に設けられたガイドロールと鉄製羽根受けとで挟み込み、これにより、精錬用吹き込みランスの鉛直方向の振動を抑制する精錬用吹き込みランス設備が開示されている。 In Patent Document 1, an iron blade plate is provided at the upper end of a refining blowing lance, and the iron blade plate is sandwiched between a guide roll provided on a vibration prevention jig and an iron blade receiver, whereby the refining blowing is performed. A refining blown lance facility that suppresses vertical vibration of the lance is disclosed.

特開2007−231342号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-231342

精錬用ランスの固有振動には複数の振動モードがある。そして、精錬用ランスから吹き込まれる酸素や酸化剤の吹き込み量によって異なる振動モードの振動に対応した自励振動が生じる。特許文献1では、ガイドロールと鉄羽根受けで鉄製羽根板を挟み込むことで振動を抑制しているので、異なる振動モードの自励振動により生じる応力を効率よく抑制できるものではなかった。本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ランスの自励振動により生じる応力を効率よく抑制できる精錬用ランス設備、および、当該精錬用ランス設備を用いたランスの制振方法を提供することである。 The natural vibration of the refining lance has multiple vibration modes. Then, self-excited vibration corresponding to the vibration of the vibration mode different depending on the amount of oxygen or oxidant blown from the refining lance is generated. In Patent Document 1, since the vibration is suppressed by sandwiching the iron blade plate between the guide roll and the iron blade receiver, the stress generated by the self-excited vibration in different vibration modes cannot be efficiently suppressed. The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a lance equipment for refining that can efficiently suppress stress generated by self-excited vibration of a lance, and vibration control of a lance using the lance equipment for refining. Is to provide a method.

このような課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
(1)溶鉄の精錬に用いられる精錬用ランス設備であって、酸化剤および精錬剤の少なくとも1つを搬送ガスとともに前記溶鉄に吹き込むランスと、内部に空間が設けられ、前記ランスの周囲に設けられたダンパーと、前記ダンパー内に充填された流体と、前記ダンパーを支持する支持体と、前記流体の圧力を変化させるアクチュエーターと、前記アクチュエーターを制御する制御装置と、を有し、前記流体の圧力を変化させると前記ダンパーによる前記ランスの保持力が変化する、精錬用ランス設備。
(2)前記ランスの振動を測定する振動センサーをさらに有する、(1)に記載の精錬用ランス設備。
(3)(1)または(2)に記載の精錬用ランス設備を用いたランスの制振方法であって、
前記ランスからの吹き込み量に対応させて前記流体の圧力を変化させる、ランスの制振方法。
(4)(2)に記載の精錬用ランス設備を用いたランスの制振方法であって、前記ランスの振動が小さくなるように、前記流体の圧力を変化させる、ランスの制振方法。
The features of the present invention for solving such a problem are as follows.
(1) A refining lance facility used for refining molten iron, in which a lance for blowing at least one of an oxidizing agent and a refining agent into the molten iron together with a transport gas, and a space inside are provided around the lance. The fluid has a damper, a fluid filled in the damper, a support for supporting the damper, an actuator for changing the pressure of the fluid, and a control device for controlling the actuator. A refining lance facility in which the holding force of the lance by the damper changes when the pressure is changed.
(2) The refining lance facility according to (1), further comprising a vibration sensor for measuring the vibration of the lance.
(3) A lance damping method using the refining lance equipment according to (1) or (2).
A method of damping a lance that changes the pressure of the fluid according to the amount of blown air from the lance.
(4) A method of damping a lance using the refining lance equipment according to (2), wherein the pressure of the fluid is changed so that the vibration of the lance is reduced.

本発明の精錬用ランス設備は、各振動モードに対応してダンバーの流体の圧力を変化できるので、各振動モードに対応した自励振動により生じた応力を効率よく抑制できる。これにより、ランスが短い期間で折損してしまうことを抑制できる。 Since the refining lance facility of the present invention can change the pressure of the fluid of the damper corresponding to each vibration mode, the stress generated by the self-excited vibration corresponding to each vibration mode can be efficiently suppressed. As a result, it is possible to prevent the lance from breaking in a short period of time.

本実施形態に係る精錬用ランス設備20を用いて混銑車10に収容された溶銑14に脱燐処理している状態を示す部分断面模式図である。It is a partial cross-sectional schematic diagram which shows the state which dephosphorized the hot metal 14 housed in the torpedo wagon 10 by using the refining lance equipment 20 which concerns on this embodiment. 精錬用ランス設備20の部分断面模式図である。It is a partial cross-sectional schematic diagram of the refining lance equipment 20. ランス22に生じる応力の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation of the stress generated in the lance 22.

以下、本発明を発明の実施形態を通じて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る精錬用ランス設備20を用いて混銑車10に収容された溶銑14に脱燐処理している状態を示す部分断面模式図である。図1では、本実施形態に係る精錬用ランス設備20の動作を説明するために混銑車10のみ断面図で示している。なお、本発明に係る精錬用ランス設備を用いて溶銑の脱燐処理を行う例を用いて本実施形態を説明するが、これに限らず、本発明に係る精錬用ランス設備は、溶鉄(溶銑、溶鋼を含む)の脱珪処理または脱炭処理に用いることもできる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments of the present invention. FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing a state in which the hot metal 14 housed in the torpedo wagon 10 is dephosphorized using the refining lance facility 20 according to the present embodiment. In FIG. 1, only the torpedo wagon 10 is shown in a cross-sectional view in order to explain the operation of the refining lance facility 20 according to the present embodiment. The present embodiment will be described with reference to an example in which the hot metal is dephosphorized using the refining lance equipment according to the present invention, but the present invention is not limited to this, and the refining lance equipment according to the present invention is a molten iron (hot metal). , Including molten steel) can also be used for desiliconization treatment or decarburization treatment.

混銑車10は、搬送容器12を有する。高炉から出銑された溶銑14は、搬送容器12に収容される。搬送容器12に溶銑14が収容された後、溶銑14内に精錬用ランス設備20のランス先端部が浸漬され、この状態で溶銑14が脱燐処理される。予め定められた量の酸化剤や脱燐剤が精錬用ランス設備20から吹き込まれ、目標とする燐濃度以下になった溶銑14は、混銑車10によって製鋼用精錬炉(転炉)を備えた製鋼工場へ搬送される。 The torpedo wagon 10 has a transport container 12. The hot metal 14 ejected from the blast furnace is housed in the transport container 12. After the hot metal 14 is housed in the transport container 12, the lance tip portion of the refining lance facility 20 is immersed in the hot metal 14, and the hot metal 14 is dephosphorized in this state. A predetermined amount of oxidizing agent and dephosphorizing agent was blown from the refining lance facility 20, and the hot metal 14 having a phosphorus concentration equal to or lower than the target was equipped with a steelmaking smelting furnace (converter) by a torpedo wagon 10. Transported to a steel factory.

精錬用ランス設備20は、搬送容器12の開口部から鉛直方向に対して斜め方向から挿入され、ランス22が溶銑14に浸漬された状態で保持される。ランス22から酸化剤である酸化鉄と、CaO含有物質とを含む脱燐剤とが、搬送ガスとともに溶銑14に吹き込まれる。ランス22から溶銑14に吹き込まれる酸化剤としては、鉄鉱石、焼結鉱粉、ミルスケール等の酸化鉄源が使用できる。また、搬送ガスとしては、気体酸素、空気、窒素、希ガス等が使用できる。 The refining lance facility 20 is inserted from the opening of the transport container 12 in an oblique direction with respect to the vertical direction, and the lance 22 is held in a state of being immersed in the hot metal 14. A dephosphorizing agent containing iron oxide, which is an oxidizing agent, and a CaO-containing substance is blown into the hot metal 14 together with the transport gas from the lance 22. As the oxidizing agent blown from the lance 22 to the hot metal 14, an iron oxide source such as iron ore, sintered ore, or mill scale can be used. Further, as the transport gas, gaseous oxygen, air, nitrogen, a rare gas or the like can be used.

ランス22から酸化剤や脱燐剤等が溶銑14に吹き込まれると、吹き込まれた酸化剤や脱燐剤等により溶銑14に渦流れが生じる。この溶銑14に生じた渦流れの渦の周波数とランス22のもつ固有振動数が一致することで自励振動が生じる。ランス22に自励振動が長期間生じると、当該自励振動によって生じた応力によりランス22が折損する。このため、本実施形態に係る精錬用ランス設備20は、ランス22の自励振動により生じた応力を抑制する構成を有する。 When an oxidizing agent, a dephosphorizing agent, or the like is blown into the hot metal 14 from the lance 22, a vortex flow is generated in the hot metal 14 by the blowing oxidizing agent, the dephosphorizing agent, or the like. Self-excited vibration occurs when the frequency of the vortex of the vortex flow generated in the hot metal 14 and the natural frequency of the lance 22 match. When self-excited vibration occurs in the lance 22 for a long period of time, the lance 22 breaks due to the stress generated by the self-excited vibration. Therefore, the refining lance facility 20 according to the present embodiment has a configuration for suppressing the stress generated by the self-excited vibration of the lance 22.

図2は、精錬用ランス設備20の部分断面模式図である。精錬用ランス設備20は、ランス22と、支持体24と、昇降装置25と、油圧ダンパー26と、油圧シリンダー30と、加速度センサー32と、制御装置34と、クランプ36と、を有する。図2では、精錬用ランス設備20の構成を説明するために、ランス22とクランプ36以外の構成を断面で示している。 FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the refining lance facility 20. The refining lance facility 20 includes a lance 22, a support 24, an elevating device 25, a hydraulic damper 26, a hydraulic cylinder 30, an acceleration sensor 32, a control device 34, and a clamp 36. In FIG. 2, in order to explain the configuration of the refining lance equipment 20, the configurations other than the lance 22 and the clamp 36 are shown in cross section.

ランス22は、外側に不定形耐火物からなる耐火物被覆層が設けられ、内部は単管または二重管構造となっている。支持体24は、円筒形状の部材であり、油圧ダンパー26を支持する。支持体24は、外周面の一部が昇降装置25に固定され、内側に油圧ダンパー26が固定されている。昇降装置25は、直方向に対して斜め方向に移動可能となっており、ランス22の溶銑14への浸漬深さを制御する。昇降装置25には、支持体24と、クランプ36が固定されている。 The lance 22 is provided with a refractory coating layer made of an amorphous refractory material on the outside, and has a single pipe or double pipe structure inside. The support body 24 is a cylindrical member and supports the hydraulic damper 26. A part of the outer peripheral surface of the support 24 is fixed to the elevating device 25, and the hydraulic damper 26 is fixed to the inside. The elevating device 25 is movable in an oblique direction with respect to the direct direction, and controls the immersion depth of the lance 22 in the hot metal 14. A support 24 and a clamp 36 are fixed to the elevating device 25.

油圧ダンパー26は、ランス22の周囲を保持するように、ランス22を囲むように設けられている。油圧ダンパー26の内部には、油28が充填された空間が設けられており、油28の圧力を変化させると、油圧ダンパー26によるランス22の周方向の保持力が変化する。すなわち、油28の圧力を高めるとランス22の保持力が高まり、油28の圧力を下げるとランス22の保持力が弱まる。なお、本実施形態では、油28が充填された油圧ダンパー26を用いた例を示したが、油28は流体の一例であり、例えば、空気等の気体が充填されたダンパーを用いてもよく、油とは異なる液体が充填されたダンパー用いてもよい。 The hydraulic damper 26 is provided so as to surround the lance 22 so as to hold the periphery of the lance 22. A space filled with oil 28 is provided inside the hydraulic damper 26, and when the pressure of the oil 28 is changed, the holding force of the lance 22 by the hydraulic damper 26 in the circumferential direction changes. That is, when the pressure of the oil 28 is increased, the holding force of the lance 22 is increased, and when the pressure of the oil 28 is decreased, the holding force of the lance 22 is weakened. In this embodiment, an example using the hydraulic damper 26 filled with oil 28 is shown, but the oil 28 is an example of a fluid, and for example, a damper filled with a gas such as air may be used. , A damper filled with a liquid different from oil may be used.

油圧シリンダー30は、制御装置34の制御により、油圧ダンパー26の油圧を所定の油圧に制御する。油圧シリンダー30は、アクチュエーターの一例であり、油圧シリンダー30に代えて、空圧シリンダー、水圧シリンダー、モーター等の他のアクチュエーターを用いてもよい。 The hydraulic cylinder 30 controls the oil pressure of the hydraulic damper 26 to a predetermined oil pressure by the control of the control device 34. The hydraulic cylinder 30 is an example of an actuator, and instead of the hydraulic cylinder 30, another actuator such as a pneumatic cylinder, a hydraulic cylinder, or a motor may be used.

加速度センサー32は、ランス22が振動することによって生じる振動周波数や加速度を測定する。加速度センサー32は、ランス22に設けられ、ランス22に生じたランス22の軸線方向に直交する方向の加速度を測定し、測定された加速度信号を記録するとともに、当該加速度信号を高速フーリエ変換処理し、ランス22の周波数解析をリアルタイムに実施して振動周波数を算出する。加速度センサー32は、加速度信号と、振動周波数を示す信号とを制御装置34に出力する。なお、加速度センサー32は、ランス22の振動を測定する振動センサーの一例である。 The acceleration sensor 32 measures the vibration frequency and acceleration generated by the vibration of the lance 22. The acceleration sensor 32 is provided in the lance 22, measures the acceleration in the direction orthogonal to the axial direction of the lance 22 generated in the lance 22, records the measured acceleration signal, and performs high-speed Fourier transform processing on the acceleration signal. , The frequency analysis of the lance 22 is performed in real time to calculate the vibration frequency. The acceleration sensor 32 outputs an acceleration signal and a signal indicating a vibration frequency to the control device 34. The acceleration sensor 32 is an example of a vibration sensor that measures the vibration of the lance 22.

制御装置34は、例えば、CPUや記録装置(HDD)を有するコンピュータである。記録装置には、油圧シリンダー30を制御するプログラムや、当該プログラムの実行に用いられるデータや、油圧シリンダー30を制御する制御信号が、予め記録されている。 The control device 34 is, for example, a computer having a CPU and a recording device (HDD). A program for controlling the hydraulic cylinder 30, data used for executing the program, and a control signal for controlling the hydraulic cylinder 30 are recorded in advance in the recording device.

制御装置34は、ランス22からの吹き込まれる酸化剤や精錬剤の吹き込み流量を示す信号を取得する。制御装置34は、吹き込み流量を示す信号を取得すると、当該吹き込み流量に対応した制御信号を、油圧シリンダー30に出力する。 The control device 34 acquires a signal indicating the flow rate of the oxidizing agent or the refining agent blown from the lance 22. When the control device 34 acquires the signal indicating the blowing flow rate, the control device 34 outputs the control signal corresponding to the blowing flow rate to the hydraulic cylinder 30.

また、制御装置34は、加速度センサー32から振動周波数を示す信号を取得した場合には、当該振動周波数に対応した制御信号を出力してもよく、取得した吹き込み流量と、振動周波数とを用いて、記録装置に記録されている吹き込み流量に対応した制御信号を補正してもよい。さらに、加速度センサー32からランス22の加速度信号を取得した場合、当該加速度が小さくなるように、油圧シリンダー30の油圧を動的に制御してもよい。この場合に、制御装置34は、例えば、山登り法を用いて、加速度センサー32から取得される加速度が最小になるように油圧シリンダー30の圧力を動的に制御する。 Further, when the control device 34 acquires a signal indicating the vibration frequency from the acceleration sensor 32, the control device 34 may output a control signal corresponding to the vibration frequency, and the acquired blowing flow rate and the vibration frequency may be used. , The control signal corresponding to the blowing flow rate recorded in the recording device may be corrected. Further, when the acceleration signal of the lance 22 is acquired from the acceleration sensor 32, the oil pressure of the hydraulic cylinder 30 may be dynamically controlled so that the acceleration becomes smaller. In this case, the control device 34 dynamically controls the pressure of the hydraulic cylinder 30 so that the acceleration acquired from the acceleration sensor 32 is minimized by using, for example, a hill climbing method.

油圧シリンダー30は、油圧ダンパー26の油圧を変化させる。油圧シリンダー30は、制御装置34から制御信号を取得すると、油圧を調整してシリンダーを動作させ、油圧ダンパー26の油圧を制御信号に対応した油圧に変化させる。この油圧の変化により、油圧ダンパー26によるランス22の保持力が調整される。 The hydraulic cylinder 30 changes the oil pressure of the hydraulic damper 26. When the hydraulic cylinder 30 acquires a control signal from the control device 34, the hydraulic cylinder 30 adjusts the hydraulic pressure to operate the cylinder, and changes the hydraulic pressure of the hydraulic damper 26 to the hydraulic pressure corresponding to the control signal. The holding force of the lance 22 by the hydraulic damper 26 is adjusted by this change in the hydraulic pressure.

油圧ダンパー26は、支持体24の内周面に固定されて設けられる。前述したように、支持体24は、昇降装置25に固定されているので、油圧ダンパー26によるランス22の保持力が高められると、ランス22は周方向への移動が規制される。一方、油圧ダンパー26によるランス22の保持力が弱められると、ランス22の周方向への移動が許容される。 The hydraulic damper 26 is fixedly provided on the inner peripheral surface of the support 24. As described above, since the support 24 is fixed to the elevating device 25, when the holding force of the lance 22 by the hydraulic damper 26 is increased, the movement of the lance 22 in the circumferential direction is restricted. On the other hand, when the holding force of the lance 22 by the hydraulic damper 26 is weakened, the lance 22 is allowed to move in the circumferential direction.

クランプ36は、油圧ダンパー26が設けられた位置の反対側の端部に、昇降装置25に固定されて設けられる。クランプ36は、ランス22の軸線方向および周方向へ移動を規制する。 The clamp 36 is fixedly provided to the elevating device 25 at the end opposite to the position where the hydraulic damper 26 is provided. The clamp 36 restricts the movement of the lance 22 in the axial direction and the circumferential direction.

ランス22の自励振動は、ランス22の固有振動数と、ランス22から吹き込まれる酸化剤や脱燐精錬剤の吹き込みによって生じる渦流れの渦の振動数とが一致することで生じる。ランス22の固有振動数には、一次モード、二次モード等の複数の振動モードがあり、溶銑14に生じる渦の振動数によっては、様々な振動モードの自励振動が起こり得る。このように、渦の振動数によって様々な振動モードの自励振動が起こる得る所、発明者らは、ランス22における各モードの固有振動数と渦の振動数とが一致することで生じる自励振動を効率よく抑制できる油圧ダンパー26の保持力は、各振動モードでそれぞれ異なることを見出した。 The self-excited vibration of the lance 22 is generated by matching the natural frequency of the lance 22 with the frequency of the vortex of the vortex flow generated by the blowing of the oxidizing agent or the dephosphorization refining agent blown from the lance 22. The natural frequency of the lance 22 has a plurality of vibration modes such as a primary mode and a secondary mode, and self-excited vibration in various vibration modes may occur depending on the frequency of the vortex generated in the hot metal 14. In this way, where the self-excited vibration of various vibration modes can occur depending on the frequency of the vortex, the inventors have found that the self-excitation generated by matching the natural frequency of each mode in the lance 22 with the frequency of the vortex. It has been found that the holding force of the hydraulic damper 26 capable of efficiently suppressing vibration is different in each vibration mode.

図3は、ランス22に生じる応力を示すグラフである。図3の縦軸は、振動によってランス22に生じた応力(MPa)であり、横軸は吹き込み流量(Nm/min)である。図3に示した各プロファイルは、ランス22からの吹き込み流量を増やすことで溶銑14に生じる渦の振動数を高め、当該渦による振動によってランス22に生じた応力の変動を示す。 FIG. 3 is a graph showing the stress generated in the lance 22. The vertical axis of FIG. 3 is the stress (MPa) generated in the lance 22 due to vibration, and the horizontal axis is the blowing flow rate (Nm 3 / min). Each profile shown in FIG. 3 increases the frequency of the vortex generated in the hot metal 14 by increasing the flow rate blown from the lance 22, and shows the fluctuation of the stress generated in the lance 22 due to the vibration caused by the vortex.

図3の実線は、油圧ダンパー26を設けていない精錬ランス設備を用いた場合にランス22に生じた応力の変動を示す。図3におけるピークは、左側から、一次モード、二次モード、三次モード、四次モードの固有振動数の自励振動によってランス22に生じた応力である。このように、各固有振動数に対応した自励振動は、ランス22に大きな応力を与えることがわかる。図3の実線から、油圧ダンパー26を設けていない場合には、油圧ダンパー26を設けてランス22の保持力を高めた他の条件よりも、振動によってランス22に生じる応力が大きくなることがわかる。 The solid line in FIG. 3 shows the fluctuation of the stress generated in the lance 22 when the refining lance facility without the hydraulic damper 26 is used. The peak in FIG. 3 is the stress generated in the lance 22 by the self-excited vibration of the natural frequency of the primary mode, the secondary mode, the tertiary mode, and the quaternary mode from the left side. As described above, it can be seen that the self-excited vibration corresponding to each natural frequency gives a large stress to the lance 22. From the solid line in FIG. 3, it can be seen that when the hydraulic damper 26 is not provided, the stress generated in the lance 22 due to vibration is larger than in other conditions where the hydraulic damper 26 is provided to increase the holding force of the lance 22. ..

図3の点線は、油圧ダンパー26を設け、ダンパー条件1の油圧でランス22を保持した場合にランス22に生じた応力の変動を示す。ダンパー条件1の油圧は、ダンパー条件2、3より低い。 The dotted line in FIG. 3 shows the fluctuation of the stress generated in the lance 22 when the hydraulic damper 26 is provided and the lance 22 is held by the hydraulic pressure of the damper condition 1. The oil pressure of the damper condition 1 is lower than that of the damper conditions 2 and 3.

図3の点線からわかるように、油圧をダンパー条件1にすることで一次モードおよび二次モードの固有振動数の自励振動によりランス22に生じた応力は、他のダンパー条件にした場合よりも小さくなった。一方、三次モードおよび四次モードの固有振動数の自励振動により生じた応力は、油圧をダンパー条件1にした場合には、他のダンパー条件にした場合より大きくなった。 As can be seen from the dotted line in FIG. 3, the stress generated in the lance 22 due to the self-excited vibration of the natural frequency of the primary mode and the secondary mode by setting the hydraulic pressure to the damper condition 1 is larger than that under the other damper conditions. It became smaller. On the other hand, the stress generated by the self-excited vibration of the natural frequency of the tertiary mode and the quaternary mode was larger when the hydraulic pressure was set to the damper condition 1 than when the other damper conditions were set.

図3の破線は、油圧ダンパー26を設け、ダンパー条件2の油圧でランス22を保持した場合にランス22に生じた応力の変動を示す。ダンパー条件2の油圧は、ダンパー条件1より高く、ダンパー条件3より低い。 The broken line in FIG. 3 shows the fluctuation of the stress generated in the lance 22 when the hydraulic damper 26 is provided and the lance 22 is held by the hydraulic pressure of the damper condition 2. The oil pressure of the damper condition 2 is higher than that of the damper condition 1 and lower than that of the damper condition 3.

図3の破線からわかるように、油圧をダンパー条件2にすることで三次モードの固有振動数の自励振動によりランス22に生じた応力は、他のダンパー条件にした場合よりも小さくなった。一方、一次モード、二次モードおよび四次モードの固有振動数の自励振動によりランス22に生じた応力は、油圧をダンパー条件2にした場合には、他のダンパー条件にした場合より大きくなった。 As can be seen from the broken line in FIG. 3, the stress generated in the lance 22 due to the self-excited vibration of the natural frequency of the tertiary mode by setting the hydraulic pressure to the damper condition 2 became smaller than that under the other damper conditions. On the other hand, the stress generated in the lance 22 due to the self-excited vibration of the natural frequency of the primary mode, the secondary mode and the quaternary mode becomes larger when the hydraulic pressure is set to the damper condition 2 than when the other damper conditions are set. rice field.

図3の一点鎖線は、油圧ダンパー26を設け、ダンパー条件3の油圧でランス22を保持した場合に、ランス22に生じた応力の変動を示す。ダンパー条件3の油圧は、ダンパー条件1、2より高い。 The alternate long and short dash line in FIG. 3 shows the fluctuation of the stress generated in the lance 22 when the hydraulic damper 26 is provided and the lance 22 is held by the hydraulic pressure of the damper condition 3. The oil pressure of the damper condition 3 is higher than that of the damper conditions 1 and 2.

図3の一点鎖線からわかるように、油圧をダンパー条件3にすることで四次モードの固有振動数の自励振動によりランス22に生じた応力は、他のダンパー条件にした場合よりも小さくなった。一方、一次モード、二次モードおよび三次モードの固有振動数の自励振動によりランス22に生じた応力は、油圧をダンパー条件3にした場合には、他のダンパー条件にした場合より大きくなった。 As can be seen from the alternate long and short dash line in FIG. 3, the stress generated in the lance 22 due to the self-excited vibration of the natural frequency of the quaternary mode by setting the hydraulic pressure to the damper condition 3 becomes smaller than that under the other damper conditions. rice field. On the other hand, the stress generated in the lance 22 due to the self-excited vibration of the natural frequency of the primary mode, the secondary mode and the tertiary mode became larger when the hydraulic pressure was set to the damper condition 3 than when the other damper conditions were set. ..

これらの結果から、各固有振動数の自励振動によってランス22に生じる応力を効率よく抑制できる油圧ダンパー26の保持力は、各固有振動数によってそれぞれ異なることがわかる。このため、制御装置34は、ランス22から吹き込まれる酸化剤や精錬剤の流量を示すデータを取得し、当該吹き込み流量に対応した自励振動の応力を効率よく低減できる保持力になるように、制御信号を油圧シリンダー30に出力する。油圧シリンダー30は、油圧ダンパー26の油圧が上記保持力になるように油圧を変化させる。これにより、各固有振動数の自励振動によってランス22に生じる応力を効率よく抑制できる。また、自励振動によってランス22に生じる応力を抑制できることは、ランス22に生じた自励振動を制振できることになる。このため、本実施形態に係る精錬用ランス設備20を用いることで、ランス22に生じる自励振動を効率よく制振できるといえる。 From these results, it can be seen that the holding force of the hydraulic damper 26 capable of efficiently suppressing the stress generated in the lance 22 due to the self-excited vibration of each natural frequency differs depending on each natural frequency. Therefore, the control device 34 acquires data indicating the flow rate of the oxidizing agent or the refining agent blown from the lance 22, and has a holding force capable of efficiently reducing the stress of self-excited vibration corresponding to the blowing flow rate. The control signal is output to the hydraulic cylinder 30. The hydraulic cylinder 30 changes the oil pressure so that the oil pressure of the hydraulic damper 26 becomes the holding force. As a result, the stress generated in the lance 22 due to the self-excited vibration of each natural frequency can be efficiently suppressed. Further, being able to suppress the stress generated in the lance 22 by the self-excited vibration means that the self-excited vibration generated in the lance 22 can be suppressed. Therefore, it can be said that the self-excited vibration generated in the lance 22 can be efficiently suppressed by using the refining lance facility 20 according to the present embodiment.

例えば、ランス22からの吹き込み流量が48Nm/minであった場合に、制御装置34は、油圧シリンダー30に、油圧をダンパー条件3にする制御信号を出力する。これにより、吹き込み流量が48Nm/minの場合にランス22に生じる四次モードの固有振動数に対応した自励振動を効率よく抑制できる。さらに、吹き込み流量を48Nm/minから12Nm/minに変えた場合に、制御装置34は、油圧シリンダー30に油圧をダンパー条件1にする制御信号を出力する。これにより、吹き込み流量が12Nm/minの場合にランス22に生じる二次モードの固有振動数に対応した自励振動を効率よく抑制できる。 For example, when the flow rate from the lance 22 is 48 Nm 3 / min, the control device 34 outputs a control signal to the hydraulic cylinder 30 to set the hydraulic pressure to the damper condition 3. As a result, self-excited vibration corresponding to the natural frequency of the fourth mode generated in the lance 22 when the blowing flow rate is 48 Nm 3 / min can be efficiently suppressed. Further, when the blowing flow rate is changed from 48 Nm 3 / min to 12 Nm 3 / min, the control device 34 outputs a control signal to the hydraulic cylinder 30 to set the hydraulic pressure to the damper condition 1. As a result, self-excited vibration corresponding to the natural frequency of the secondary mode generated in the lance 22 when the blowing flow rate is 12 Nm 3 / min can be efficiently suppressed.

図3の二点鎖線は、ランス22に設けられた加速度センサー32の加速度が最小になるように油圧ダンパー26の油圧を動的に制御した場合に、ランス22に生じた応力の変動を示す。振動によりランス22に生じる加速度を最小にするということは、当該振動により生じるランス22の振幅を最小にすることになる。このように、振動によるランス22の振幅が最小になるように油圧ダンパー26の油圧が動的に制御されるので、油圧ダンパー26の保持力は、全ての吹き込み量において最も応力を抑制できる保持力に制御される。この結果、図3の二点鎖線からわかるように、全ての吹き込み量において、ランス22に生じる応力を大きく抑制できた。なお、ランス22からの吹き込み量を実験的に変えながら同様の制御を行うことで、各吹き込み量に対応した応力を大きく抑制できる油圧ダンパー26の油圧を事前に取得できる。 The two-dot chain line in FIG. 3 shows the fluctuation of the stress generated in the lance 22 when the oil pressure of the hydraulic damper 26 is dynamically controlled so that the acceleration of the acceleration sensor 32 provided in the lance 22 is minimized. Minimizing the acceleration generated in the lance 22 by the vibration minimizes the amplitude of the lance 22 generated by the vibration. In this way, the hydraulic pressure of the hydraulic damper 26 is dynamically controlled so that the amplitude of the lance 22 due to vibration is minimized, so that the holding force of the hydraulic damper 26 is the holding force that can suppress the stress most in all the blowing amounts. Is controlled by. As a result, as can be seen from the two-dot chain line in FIG. 3, the stress generated in the lance 22 could be greatly suppressed at all the blowing amounts. By performing the same control while experimentally changing the amount of blown water from the lance 22, the oil pressure of the hydraulic damper 26 that can greatly suppress the stress corresponding to each amount of blown water can be obtained in advance.

また、図3に示した例では、制御装置34がランス22から吹き込まれる酸化剤や精錬剤の流量を示すデータを取得し、当該流量に対応した制御信号を油圧シリンダー30に出力する例を示したが、これに限らない。上述したように、加速度センサー32からランス22の振動周波数を取得する場合には、当該振動周波数に対応した制御信号を油圧シリンダー30に出力してもよい。各振動周波数の振動を効率よく制振できる油圧ダンパー26の油圧を事前に取得しておくことで、制御装置34は、取得した固有振動数に対応したランス22の振動を効率良く制振できる制御信号を油圧シリンダー30に出力できる。 Further, in the example shown in FIG. 3, an example is shown in which the control device 34 acquires data indicating the flow rate of the oxidizing agent or the refining agent blown from the lance 22 and outputs a control signal corresponding to the flow rate to the hydraulic cylinder 30. However, it is not limited to this. As described above, when the vibration frequency of the lance 22 is acquired from the acceleration sensor 32, the control signal corresponding to the vibration frequency may be output to the hydraulic cylinder 30. By acquiring the oil pressure of the hydraulic damper 26 that can efficiently suppress the vibration of each vibration frequency in advance, the control device 34 controls to efficiently suppress the vibration of the lance 22 corresponding to the acquired natural frequency. The signal can be output to the hydraulic cylinder 30.

また、図2に示した例では、加速度センサー32を有する精錬用ランス設備20を示したが、これに限らない。制御装置34は、ランス22から吹き込まれる酸化剤や精錬剤の流量を示すデータを取得し、当該流量に対応した制御信号を油圧シリンダー30に出力する場合には、精錬用ランス設備20は、必ずしも加速度センサー32を有さなくてもよい。 Further, in the example shown in FIG. 2, the refining lance facility 20 having the acceleration sensor 32 is shown, but the present invention is not limited to this. When the control device 34 acquires data indicating the flow rate of the oxidizing agent or the refining agent blown from the lance 22 and outputs a control signal corresponding to the flow rate to the hydraulic cylinder 30, the refining lance facility 20 does not necessarily have to be. It is not necessary to have the acceleration sensor 32.

10 混銑車
12 搬送容器
14 溶銑
20 精錬用ランス設備
22 ランス
24 支持体
25 昇降装置
26 油圧ダンパー
28 油
30 油圧シリンダー
32 加速度センサー
34 制御装置
36 クランプ
10 Torpedo wagon 12 Conveyor container 14 Hot metal 20 Refining lance equipment 22 Lance 24 Support 25 Lifting device 26 Hydraulic damper 28 Oil 30 Hydraulic cylinder 32 Accelerometer 34 Control device 36 Clamp

Claims (1)

溶鉄の精錬に用いられる精錬用ランス設備であって、
酸化剤および精錬剤の少なくとも1つを搬送ガスとともに前記溶鉄に吹き込むランスと、
内部に空間が設けられ、前記ランスの周囲に設けられたダンパーと、
前記ダンパー内に充填された流体と、
前記ダンパーを支持する支持体と、
前記ランスに設けられ、前記ランスの軸方向に直交する方向の加速度を測定する加速度センサーと、
前記流体の圧力を変化させるアクチュエーターと、
前記加速度センサーにより測定された前記加速度を用いて前記アクチュエーターを制御する制御装置と、
を有し、
前記流体の圧力を変化させると前記ダンパーによる前記ランスの保持力が変化する、精錬用ランス設備。
A lance facility for refining used for refining molten iron.
A lance that blows at least one of the oxidizing agent and the refining agent into the molten iron together with the transport gas.
A space is provided inside, and the damper provided around the lance and
The fluid filled in the damper and
A support that supports the damper and
An accelerometer provided on the lance and measuring the acceleration in the direction orthogonal to the axial direction of the lance,
An actuator that changes the pressure of the fluid and
A control device that controls the actuator using the acceleration measured by the acceleration sensor, and
Have,
A lance facility for refining in which the holding force of the lance by the damper changes when the pressure of the fluid is changed.
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