JPS622004B2

JPS622004B2 -

Info

Publication number: JPS622004B2
Application number: JP11894178A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sada; Kazumasa Iida; Seiichiro Sato; Satoru Fujiwara; Teruji Kaneko; Hideyuki Pponda; Junichiro Shikata
Original assignee: Nippon Sanso Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp; Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 1978-09-27
Filing date: 1978-09-27
Publication date: 1987-01-17
Also published as: JPS5547313A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、製鉄所における高炉、転炉等の炉
装置の操業状態に応じて、酸素ガスの製造供給状
態を自動追従制御し、大気放出等の損失を軽減し
て酸素ガス出産効率を向上させるように改良した
酸素ガス製造供給装置に関する。

製鉄所においては、群設された高炉、転炉等に
よつて製銑、製鋼作業を行なつているもので、こ
の高炉、転炉等の炉装置に対しては、その操業状
態に応じて酸素ガスを供給している。この炉装置
に対して酸素ガスを供給する酸素ガスの製造供給
設備の設けられるものであるが、この製造供給設
備は、炉の操業状態を監視し、この操業状態に応
じた必要量の酸素ガスが製造供給されるように、
経験的手作業によつて操作し運転されているもの
である。

例えば、通常複数設備されている転炉にあつて
は、各々の転炉においてそれぞれ溶銑が搬入さ
れ、吹練して製品として搬出するものであり、こ
の作業が断続的な回分方式の操業状態のとられる
もので、その各転炉において、溶銑の投入される
所定時間前に酸素ガスを供給し、この吹練が終了
するまで酸素ガスの供給を継続するように制御し
ている。したがつて、転炉に使用される酸素ガス
の供給制御は、溶銑の搬入、吹練等の各転炉にお
ける作業内容に応じて断続的に行なわれているも
ので、各炉の操業状態を充分注意深く監視し、こ
れに応じて酸素ガス製造供給設備を運転すること
は、人的経験のみでは充分に適切な運転で行なわ
せることは不可能となり、需要酸素量に対して余
分の酸素を製造し、放出するような不都合も多く
生ずるものである。

すなわち、上記のような間欠的酸素ガスの供給
制御は、酸素ガス製造、供給設備の運転状態を不
安定にするものであり、各転炉への酸素ガス供給
が不安定となつて炉操作状態を不安定化し、ある
時は過不足の状態となり、またある時は必要以上
の過剰酸素ガスを供給する状態となる。このた
め、通常は炉の操業状態に充分対応し得るよう
に、必要以上の酸素ガスを製造し供給するように
設定し、特に酸素ガス不足による障害を防止する
ようにしているものであり、このため必要供給量
に対して、５〜10％の量の酸素ガスが大気に放散
され、損失となつているものである。

前記間欠的酸素ガスの供給制御は、酸素ガスの
供給圧力を一定に保つことが困難であり、また酸
素ガス製造供給設備の系統を安定状態に保つため
に極めて好ましくないものである。このため、通
常酸素ガス供給設備と各炉との間に、酸素ガスを
所定圧力で貯蔵するアキユムレータを設け、酸素
ガス供給量の変動を伴なう、圧力変動緩和手段が
とられている。しかし、このアキユムレータを用
いた場合でも経験則にもとずく人為的制御では、
複数の炉のそれぞれにおいて独立される断続的操
業に対して充分対応することができないものであ
る。

酸素ガスの製造供給設備は、通常大気中の空気
から酸素を分離抽出する空気分離装置で構成され
るものであるが、この空気分離装置は沸点温度の
差等によつて酸素ガス、窒素ガス等を分離するよ
うにしている。したがつて、運転操作の変動にあ
たつて、所望する酸素ガス生産量の状態に安定さ
せるには、それ相当の時間を必要とするものであ
り、操作変動に対する追従の時間的遅れの大きい
ものである。このため、転炉運転状態に対応する
酸素ガス供給量の断続的変動に対して適格に応答
制御させることが困難であり、製造される酸素ガ
スの量が不安定となつて、効率的な運転制御をよ
り困難にしている。

この発明は、上記のような点に鑑みなされたも
ので、生産計画情報および予測等によつて基準設
定された空気分離装置を、炉装置の酸素ガス需要
量、酸素ガス生産態様等に関連して運転制御する
ことにより、炉装置の操業態様に適応した酸素ガ
スを安定状態で供給し、且つその消費量に適合し
た酸素ガス製造状態を設定して自動的且つ好効率
で操業し得るようにする製鉄所システムで使用さ
れる酸素ガス製造供給装置を提供しようとするも
のである。

以下図面を参照しながらこの発明の一実施例を
説明する。第１図は酸素ガスの製造供給系統を示
した構成図であつて、この場合複数基の空気分離
装置１１ａ，１１ｂ…が設定され、この空気分離
装置１１ａ，１１ｂ…はそれぞれ運転指令によつ
て操業される。この空気分離装置１１ａ，１１ｂ
…に対しては、それぞれ原料空気取入れの調節弁
１２ａ，１２ｂ…を介して取り入れられた外気か
らの空気を、それぞれ空気圧縮機１３ａ，１３ｂ
…を介して供給するもので、調節弁１２ａ，１２
ｂ…の開度によつて分離装置１１ａ，１１ｂ…に
取入れられる空気の量、すなわちこの分離装置１
１ａ，１１ｂ…で製造される酸素ガスの量が制御
される。

空気分離装置１１ａ，１１ｂ…で製造された酸
素ガスは、一括して圧縮機１４で所定圧に圧縮
し、アキユムレータ１５に導き貯留させる。この
アキユムレータ１５には圧力計１６が設けられ、
アキユムレータ１５内の酸素ガス圧力を検知し、
貯留ガス量を監視するようになつている。

このアキユムレータ１５に貯留された酸素ガス
は、需要側である高炉１７ａ，１７ｂ…、転炉１
８ａ，１８ｂ…にそれぞれ分岐供給されるもの
で、その各炉に対する酸素供給管に対しては、そ
れぞれ供給酸素ガスを制御する制御弁１９ａ，１
９ｂ…、および２０ａ，２０ｂ…が設けられてい
る。そして、高炉１７ａ，１７ｂ…で製造された
溶銑２１は、レール２２ａ，２２ｂ…上の運搬車
２３ａ，２３ｂ…で転炉１８ａ，１８ｂ…に運搬
され、各転炉１８ａ，１８ｂ…の操業状態に応じ
て転炉１８ａ，１８ｂ…それぞれに投入され、吹
練して鋼となる。

この場合、例えばレール２２ａ，２２ｂ…に検
知スイツチ２４ａ，２４ｂ…を設け、運搬車２３
ａ，２３ｂ…の到来検知信号を得、これを転炉１
８ａ，１８ｂ…それぞれに対する溶銑２１の投
入、吹練の前信号として使用する。具体的には、
スイツチ２４ａ，２４ｂ…の検知信号によつて、
対応する転炉１８ａ，１８ｂ…に対する吹練用酸
素ガスを供給する制御弁２０ａ，２０ｂ…を開く
もので、転炉１８ａ，１８ｂ…における吹練終了
の予定される設定時間後に、制御弁２０ａ，２０
ｂ…が閉じられて、酸素ガスの供給を停止し、次
の溶銑２１の投入に対応する検知スイツチ２４
ａ，２４ｂ…からの信号を期待する状態とされ
る。

ここで、複数の転炉１８ａ，１８ｂ…に対する
溶銑２１の投入制御は、転炉１８ａ，１８ｂ…そ
れぞれにおける操業予定、状態に対応して行なわ
せるものであり、溶銑２１を投入するクレーン等
の機構の関係、また酸素ガスの集中的供給状態を
無くするため、各転炉１８ａ，１８ｂ…に対する
溶銑２１の投入タイミングは、それぞれ異なる状
態であらわれ、例えば転炉が２基である場合に
は、溶銑２１の投入は交互に行なわれるものであ
る。

ここで、高炉１７ａ，１７ｂ…においては、酸
素ガスの供給が通常一様にされるものであり、そ
の供給制御は特に重要でないので、以下転炉１８
ａ，１８ｂ…に対する酸素ガスの供給制御につい
て説明する。

第２図は転炉の動作に関連する信号の態様を示
すもので、第１図に示したスイツチ２４ａ，２４
ｂ…等により各転炉に対応する吹練準備信号Ａが
得られ、これより所定時間、例えば５分後に吹練
時間Ｂが設定される。この吹練時間Ｂは例えば20
分であり、吹練準備信号Ａよりその準備時間およ
び吹練時間Ｂを加えた時点において、吹練終了信
号Ｃが発生される。そして、この動作が間隔Ｄ、
例えば約40分程度の間隔で繰り返されるものであ
る。

また、アキユムレータ１５にあつては、第３図
に示すように通常はPMIDとPLOWの間に内圧を
設定するもので、PMAXを越える時には放酸し、
PMINより低下する時には、他の準備される液酸
等によつてバツクアツプする。そして、PHIGを
越えた時に、例えば液酸装置を運転して、放酸前
に余剰酸素ガスを液化して他に貯留させるように
する。

ここで、アキユムレータ１５における通常の圧
力設定率を定めるPMIDおよびPLOWの値は、転
炉等の酸素ガス供給負荷の予測運転状態等により
定められるもので、この予測運転状態は、例えば
鋼材の月間生産仕様等にもとずき定められる。

すなわち月間生産仕様に対応して必要酸素ガス
の月間計画を作成し、この月間計画にもとずき日
単位計画を読み取る。そして、この日単位計画を
例えば１分単位で読み取り、その時の予定酸素ガ
ス供給量を算出するものであり、その時の転炉の
運転状況も検知して予測酸素ガス消費量を算出す
る。この予測酸素ガス消費量を得る手段として
は、例えば１時間毎に、それより過去４時間の転
炉吹練回数を計測し、過去の計測値および日単位
計画との対比で今後単位時間内の転炉の吹練回数
を予測するもので、この予測吹練回数に対応して
酸素ガスの消費予測値を得る。

そして、この単位時間当りの酸素ガスの予測消
費量に対応して、例えばアキユムレータ１５の通
常の設定圧力帯を上昇させ、あるいは下げて、今
後の酸素ガス消費に対応させるようにする。

第４図は日単位の運転指令装置の１つの転炉に
対応する構成を示したもので、前記日単位計画に
もとずく日単位運転指令部２５からの指令にもと
ずき、転炉判別装置２６が制御される。例えば、
図の装置部分が転炉１８ａに対応すると仮定する
と、スイツチ２４ａにより吹練準備信号Ａが発せ
られると、これより吹練が終了するまでの時間Ｂ
（第２図参照）の間、転炉判別装置２６から吹練
「あり」の出力信号を発生し、他の時は吹練「な
し」の出力信号を発生するものである。そして、
この転炉判別装置２６から、吹練「なし」の判別
出力があつた時には、減量指令装置２７を制御
し、減量指令信号を発生する。

また、転炉判別装置２６において吹練「あり」
の判別信号が発生した時には、空気分離装置の判
別装置２８に指令が与えられ、その時の空気分離
装置に対する増量、持続、減量の指令内容を判別
し、その判別出力信号を得る。そして、増量指令
中あるいは持続指令中であつた場合には、それぞ
れ増量指令装置２９、持続指令装置３０を制御し
て、増量指令あるいは持続指令を発し、減量指令
中であつた場合には持続指令装置３１を制御して
持続指令を発生させる。

すなわち、対応する転炉における吹練「あり」
あるいは吹練「なし」の状態、さらに空気分離装
置のその時の運転指令内容に応じて、増量、持
続、あるいは減量の中の１つの指令信号が得られ
るようになるものである。そして、このような動
作は、サンプリング回路３２によつて設定される
サンプリングタイムに応じて繰り返し行なわれ、
その都度増量、減量、あるいは持続の指令信号が
得られる。

このような運転指令装置は、前述したように、
設置される転炉それぞれに対応して設けられるも
ので、複数の各転炉それぞれに対応する増量、減
量、持続の指令信号が、サンプリングタイムに対
応してそれぞれ得られるもので、この各転炉に対
応する信号は、その指令内容の組み合わせに対応
して新しい総合的な指令信号とする。この新しい
指令信号は、例えば転炉が２基であつて、その転
炉に対応して２組の運転指令装置が存在する場
合、その各指令装置からの指令内容によつて下記
のように設定される。

(a) 増量指令＋増量指令→新しい増量指令 (b) 増量指令＋持続指令→新しい増量指令 (c) 増量指令＋減量指令→新しい持続指令 (d) 持続指令＋持続指令→新しい持続指令 (e) 持続指令＋減量指令→新しい減量指令 (f) 減量指令＋減量指令→新しい減量指令このようにして、新しい増量、持続あるいは減
量指令が得られると、この指令はそれぞれ第５図
のＡ〜Ｃに示すようにアキユムレータ１５の圧力
に対応して、空気分離装置に対する実際指令とし
て処理される。

まず、Ａ図のように新しい増量指令があつた場
合には、アキユムレータ１５の圧力がPMAXより
高いか否かを判別し、PMAXより高い放酸状態に
ある時は減量実際指令を出す。また、PMAXより
低い状態にある時は、設定圧力の上限PMIDより
高いか否かを判別し、高い場合には持続実際指令
を、PMIDより低い場合には増量実際指令を出
す。

Ｂ図のように新しい持続指令の場合には、アキ
ユムレータ１５の圧力がPMAXを越える時に減量
実際指令を出し、PMAXより低く且つPMINより
高い時には持続実際指令を、PMINより低い時に
は増量実際指令を出す。

さらにＣ図のように新しい減量指令でアキユム
レータ１５の圧力が設定圧力の下限PLOWより高
い時には減量実際指令を、PLOWより低くPMIN
より高い時には持続実際指令を、さらにPMINよ
り低い時には増量実際指令を出す。

以上のようにして、月間計画、日単位計画およ
びサンプリングタイミングにおける運転予測に対
応するアキユムレータの設定圧力帯、さらに転炉
の運転状態を総合して増量、持続、減量の実際指
令が得られるもので、この実際指令により空気分
離装置１１ａ，１１ｂ…に対する入力空気量を調
節弁１２ａ，１２ｂ…で制御し、製造される酸素
ガス量を制御するものである。

この場合、空気分離装置１１ａ，１１ｂ…が複
数基ある場合、その全ての空気分離装置の酸素ガ
ス製造量を可変調節したのでは、制御系が複雑化
する。このため例えば空気分離装置が３基で構成
されるような場合、その中の２基を例えば１時間
毎に得られる予測値で設定し、あるいは手動制御
し得るようにし、残りの１基を上記実際指令に基
ずき制御するようにすると効果的である。

第６図は第３図で説明した液酸系を付加した他
の実施例を示すもので、第１図と同一構成部分は
同一符号を付してその説明を省略する。

すなわち、アキユムレータ１５の圧力計１６で
制御される弁３４を設け、アキユムレータ１５内
の圧力がPHIGを越えた時にこの弁３４を開き、
圧縮機１４からの製造酸素ガスを側路して取り出
し、液化装置３５に供給して液化酸素とする。そ
して、この液化酸素は貯槽３６に貯留されるよう
にする。

貯槽３６内の液酸は、ポンプ３７で取り出さ
れ、蒸発器３８で気化した後、弁３９を介して空
気分離装置１１ａ，１１ｂ…からの酸素ガスと共
に圧縮機１４に供給されるようになるもので、ア
キユムレータ１５の圧力がPMINより低下する状
態となつた時に、ポンプ３７を駆動し、弁３９を
開いて、アキユムレータ１５に液酸による酸素ガ
スバツクアツプを行ない、アキユムレータ１５の
圧力を正常値に保ち、転炉側に円滑に酸素ガスの
供給が行なわれるようにしてなる。

ここで、酸素ガスの液化は、単にアキユムレー
タ１５内の余剰ガスを処理し、また不足の時にこ
れをバツクアツプするためにだけ行なわれるもの
ではなく、販売用の液化酸素の製造にもそのまま
使用できる。この場合には、液化酸素の月間仕様
にもとずき、転炉等に消費される酸素ガスの日単
位計画に加算して酸素ガスの製造を行なえばよい
ものであり、転炉等における酸素ガスの消費状態
に対応して、その時の余剰ガスで液化酸素の製造
が行なわれ、装置の稼動効率が著るしく向上され
るものである。

以上のようにこの発明によれば、製鉄所の炉装
置における消費量に対応して、酸素ガスの製造を
自動的にコントロールすることができ、酸素ガス
製造設備を非常に効率的に稼動させることができ
る。そして、従来の場合、発生量に対して５〜10
％の酸素ガス放出率とするのが限界であつたのに
対して、この発明によれば酸素ガスの放出量は酸
素ガス発生量に対して１％以下とすることがで
き、酸素ガスを自動追従運転によつて最少原単位
で供給することができ、運転人員等も大巾に削減
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る酸素ガス製
造供給装置を全体的に説明する構成図、第２図は
酸素ガスの需要側である転炉の運転状態を説明す
る図、第３図は上記供給装置におけるアキユムレ
ータの圧力関係を説明する図、第４図は上記実施
例の酸素ガス製造の運転指令制御部を説明する
図、第５図は上記運転指令に基ずく製造実際指令
部を説明する図、第６図はこの発明の他の実施例
を示す図である。１１ａ，１１ｂ…空気分離装置、１２ａ，１２
ｂ…調節弁、１３ａ，１３ｂ……，１４…圧縮
器、１５…アキユムレータ、１６…圧力計、１７
ａ，１７ｂ…高炉、１８ａ，１８ｂ…転炉、１９
ａ，１９ｂ……，２０ａ，２０ｂ…制御弁、２１
…溶銑、２４ａ，２４ｂ…スイツチ、３４，３９
…弁、３５…液化装置、３６…貯槽、３７…ポン
プ、３８…蒸発機。

Claims

【特許請求の範囲】

１酸素ガスを分離抽出する空気分離装置と、こ
の装置からの発生酸素ガスを圧縮し貯留するアキ
ユムレータと、このアキユムレータからの酸素ガ
スが供給され消費する炉装置とを備える製鉄所シ
ステムにおいて、上記炉装置に対する原料投入等
に関連する酸素ガスの必要とする条件の有無を判
別する手段と、上記酸素ガス必要条件でその時の
空気分離装置の増量、持続、減量の指令状態を検
知する手段と、この検知した指令状態に対応して
持続あるいは増量の新たな指令を発生する手段
と、前記炉装置の酸素ガスの必要無し条件で減量
の新たな指令を発生する手段と、上記増量、持
続、減量の新たな指令に対応してアキユムレータ
内圧を検知した空気分離装置に対して発生酸素ガ
スの増量、持続、減量の中の１つの実際指令を発
生する手段とを具備し、設定された生産計画情報
により発生酸素ガス量を基準設定し、上記実際指
令に対応して空気分離装置を運転制御するように
したことを特徴とする酸素ガス製造供給装置。