JPS625210B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は環流式真空脱ガス装置の吹込ガス制御
装置に関し、特に、複数の吹込口から吹込まれる
ガスを均等流量とするとともに、詰まりによつて
それ等吹込口の一部の流量が低下しても吹込ガス
の総流量を一定とする吹込ガス制御装置に関する
ものである。

真空槽と、該真空槽に連通し溶鋼中に浸漬され
る吸上管および排出管と、該吸上管に設けられた
複数の吹込口に接続された複数の吹込管路とを備
え、該吹込管路から該吸上管内に不活性ガスを吹
込むことによつて真空槽内に溶鋼を環流させ、そ
の溶鋼を脱ガスする環流式真空脱ガス装置におい
ては、溶鋼の環流速度が脱ガス能率および製品品
質を維持するために予め定められた一定速度とな
るように、吸上管内に吹込まれるガス量を一定と
するとともに、溶滴の飛散（スプラツシユ）高さ
の上昇に起因する内張の寿命低下を防ぐ等のため
に各吹込口から吹込まれるガス量をできる限り均
等とすることが望まれている。

これに対し、上記各吹込管路にそれぞれ流量調
節弁および流量検出器を設けるとともに、吸上管
内に吹込むために必要なガス流量を等分して各吹
込管路の目標流量を予め設定し、それぞれ流量検
出器が検出した実際のガス流量に基づいて流量調
節弁を駆動し、各吹込管路のガス流量をその目標
流量と一致するように制御する吹込ガス制御装置
が考えられている。

しかしながら、斯る従来の吹込ガス制御装置に
よれば、各吹込管路のいずれかに詰まりが生じて
その吹込管路の流量調節弁の操作量（開度）が
100％に達して制御可能範囲を超える状態となる
と、他の吹込管路が予め設定された目標流量に制
御されているため、吸上管内に吹込まれる総ガス
流量が不足する不都合があつた。すなわち、吹込
口付近においては、固化した鋼や酸化鉄等異物の
固着によつて詰まりが生じ易く、そのような詰ま
りによつて総ガス流量が不足すると、溶鋼の環流
速度が低下して一定の作業時間内に充分な脱ガス
が得られていないため、製品品質が低下するおそ
れがあるのである。

本発明は以上の事情を背景として為されたもの
であり、その目的とするところは、吹込管路に詰
まりが生じても、吸上管内に吹込まれる総ガス流
量が一定であり、しかも詰まりのない他の吹込管
路を通して吹込まれるガス量が均等に制御される
環流式真空脱ガス装置の吹込ガス制御装置を提供
することにある。

斯る目的を達成するため、本発明は、真空槽と
該真空槽に連通し溶鋼中に浸漬される吸上管およ
び排出管と該吸上管に設けられた複数の吹込口に
それぞれ接続された複数の吹込管路とを備え、該
吹込管路から該吸上管内に不活性ガスを吹込むこ
とによつて該真空槽内に溶鋼を環流させる環流式
真空脱ガス装置の吹込ガス制御装置であつて、前
記吹込管路に流されるガスの各々の管路流量およ
びそれ等吹込管路の総ガス流量を検出し、該管路
流量を表わす管路流量信号および該総ガス流量を
表わす総流量信号を出力する流量検出装置と、前
記吹込管路の各々に設けられ、該吹込管路に流さ
れるガスの流量を調節する流量調節弁と、前記管
路流量信号が表わすそれぞれの管路流量と共通の
目標値とを比較してそれ等の差が零となるように
前記流量調節弁を駆動し、前記各々の吹込管路の
ガス流量を該目標値に一致させる第１制御手段
と、前記総流量信号が表わす総ガス流量と予め定
められた一定値とを比較してそれ等の差が零とな
るように該目標値を決定し、前記吸上管内に吹込
まれるガス量を該一定値に一致させる第２制御手
段とを有する制御装置とを、含むことを特徴とす
る。

このようにすれば、総ガス流量と予め定められ
た一定値との差が零となるように目標値が決定さ
れ、各吹込管路のガス流量がその共通の目標値と
一致するよう制御されるので、複数の吹込管路の
一部に詰まりが生じても、他の吹込管路の目標値
が、総ガス流量が予め定められた一定値に一致す
るように引き上げられて、総ガス流量が一定に維
持されるとともに、他の吹込管路のガス流量が均
等に制御されるのである。

以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明する。

第１図において、真空槽１０には真空槽１０に
連通し且つ取鍋１２内の溶鋼１４に浸漬される吸
上管１６および排出管１８が形成されており、真
空槽１０に接続された図示しない排気装置によつ
て真空槽１０内が真空にされるようになつてい
る。尚、１９は内張りとして用いられる耐火物で
ある。吸上管１６内には複数の吹込管路２０ａ乃
至２０ｅが接続されており、それ等吹込管路２０
ａ乃至２０ｅを通して不活性ガスが吸上管１６内
に吹込まれると、溶鋼１４がそのガスとともに吸
上管１６内を上昇して真空槽１０内に入るととも
に排出管１８を通して取鍋１２内に戻されて環流
させられるようになつてる。このような環流過程
において、真空槽１０内に曝された溶鋼１４が脱
ガスされるのであるが、その環流速度は脱ガス能
率および製品品質等を維持するために望ましい一
定値に定められている。すなわち、環流速度が大
き過ぎると真空槽１０等の内張りに用いられる耐
火物の消耗を招くばかりでなく脱ガス反応上にお
いても好ましくないのであり、環流速度が小さ過
ぎると脱ガス処理に時間を要し結果的に脱ガス効
率を低下させるのである。

第２図に詳しく示されるように、吸上管１６の
周壁には５個の吹込口２２ａ乃至２２ｅが等角度
間隔に設けられており、それ等吹込口２２ａ乃至
２２ｅと不活性ガスが供給されるヘツダ２４との
間には吹込管路２０ａ乃至２０ｅが接続されてい
る。そして、それ等吹込管路２０ａ乃至２０ｅに
は、不活性ガスの流量を検出する流量センサ２８
ａ乃至２８ｅと流量を調節する流量調節弁３０ａ
乃至３０ｅとがそれぞれ介挿されている。

流量センサ２８ａ乃至２８ｅは、オリフイス等
によつてガス流量を検知するとともにそのガス流
量を表わすアナログ量の電気信号である管路流量
信号SFa乃至SFeをそれぞれ流量調節計３２ａ乃
至３２ｅに出力する。第１制御手段である流量調
節計３２ａ乃至３２ｅは、所謂カスケード式調節
計であつて、後述の主調節計３４から供給される
目標信号SCが表わす目標値と管路流量信号SFa
乃至SFeが表わす実際のガス流量とをそれぞれ比
較し、それ等の差が零となるように流量調節弁３
０ａ乃至３０ｅの開度を変更する駆動信号SDa乃
至SDeをそれ等流量調節弁０ａ乃至３０ｅにそれ
ぞれ出力する。流量調節弁３０ａ乃至３０ｅはダ
イヤフラムや電動モータ等のアクチユエータを備
えており、供給された駆動信号SDa乃至SDeに従
つて弁開度を変更する。

前記管路流量信号SFa乃至SFeは加算器３６に
も供給され、それ等の信号SFa乃至SFeの内容
（電流信号または電圧信号）が加算されて総ガス
流量を表わす総流量信号STが加算器３６から遅
れ要素３８を介して主調節計３４に供給される。
したがつて、流量センサ２８ａ乃至２８ｅおよび
加算器３６が吹込管路２０ａ乃至２０ｅに流され
るガスの流量および総ガス流量を検出する流量検
出装置を構成している。

第２制御手段である主調節計３４においては、
吸上管６内に吹込まれるべき望ましい一定値Ｍの
ガス流量が予め設定されており、総流量信号ST
が表わす実際の総ガス流量Ｘとその一定値Ｍとを
比較し、それ等の差が零となるように目標信号
SCが決定される。たとえば、総ガス流量をＸと
すると目標信号SCの内容である目標値Ａは次式
によつて制御される。

Ａ＝Ｋ（Ｅ＋^１ _Ｔｉ∫Edt） ……(1) ここで、Ｋはゲイン、Ｅは偏差（Ｍ−Ｘ），Ti
は積分時間である。このように、主調節計３４と
流量調節計３２ａ乃至３２ｅが吸上管１６内に吸
き込まれる総ガス流量を一定に制御するととも
に、各々の吹込管路２０ａ乃至２０ｅのガス流量
を均一に制御する制御装置を構成しているのであ
る。尚、遅れ要素３８は、その伝達関数Ｇ（ｓ）
が１／（１＋TS）である一次遅れ要素として構
成されており、制御系を安定させるために制御系
の応答特性に基づいてその時定数Ｔが適宜定めら
れている。

以下、本実施例の作動を説明する。

吸入口２２ａ及至２２ｅ等における異物の固着
が少ない場合には、各流量調節弁３０ａ乃至３０
ｅが流量調節計３２ａ乃至３２ｅからの駆動信号
SDa乃至SDeに従つてガス流量を調節し、それぞ
れの吹込管路２０ａ乃至２０ｅのガス流量を目標
値Ａに一致させる。この目標値Ａは主調節計３４
において(1)式に従つて決定されるのであるが、各
吹込管路２０ａ乃至２０ｅの詰まりがなくそれ等
の流量が目標値に制御されている上記の場合に
は、通常殆んど偏差Ｅが零である。たとえば、吸
上管１６内に吹込む予め定められた一定の値Ｍが
1000N／minとすると、目標値Ａは(1)式に従つ
て200N／minとなり、その値を表わす目標信号
SCに従つて各流量調節計３２ａ乃至３２ｅが定
値制御を為し、吸上管１６内に吹込まれる総ガス
流量が1000N／minとなる。

次に、吸入口２２ａ乃至２２ｅに酸化鉄等の異
物の固着が進行するのに伴つて、たとえば吹込管
路２０ａの詰まりによつて流量調節弁３０ａの弁
が全開とされてもガス流量が目標値Ａよりも下回
る状態となると、総ガス流量Ｘが低下し始めるこ
とになる。しかし、主調節計３４によつて目標値
Ａが自動的に高められるので、一部の吹込管路２
０ａの流量低下に拘らず、吸上管１６内に吹込ま
れる総ガス流量が一定に維持されるのである。

すなわち、たとえば総流量信号STが表わす総
ガス流量Ｘが900N／minとなつたとすると、主
調節計３４において(1)式に従つて目標値Ａが
2225N／minとなる。このため、他の吹込管路
２０ｂ乃至２０ｅのガス流量がそれぞれ225N
／minに調節されるので、吸上管１６内に吹込
まれる総ガス流量が1000N／minとされる。

このように、本実施例によれば、吸上管１６内
に吹込まれる総ガス流量が予め定められた望まし
い一定値Ｍとなるように目標値Ａが決定され、各
吹込管路２０ａ乃至２０ｅの流量がその共通の目
標値Ａに一致するように制御されるので、吹込管
路２０の一部に詰まりが生じても、その詰まりに
起因する流量低下量と他の正常な吹込管路の流量
増加量とが等しくなるように目標値Ａが決定され
て、総ガス流量が一定に維持される。したがつ
て、吹込管路２０ａ乃至２０ｅの一部の詰まりに
拘らず吸上管１６内において溶鋼の一定の流速が
得られるので、常に一定の脱ガス効果が得られて
製品品質が高く維持され得るとともに、吹込口２
２ａ乃至２２ｅの詰まりに対する保全周期が長く
し得るのである。しかも、吹込管路２０ａ乃至２
０ｅの未だ詰まりが生じない管路が共通の目標値
Ａに従つて均等流量に制御されるので、吹込ガス
の特定の管路への集中によつて真空槽１０内に跳
ねる溶鋼の飛沫高さが高くなり真空槽１０内頂上
部の耐火物１９を溶損させることが防止されるの
である。

次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、前
述の実施例と共通する部分には同一の符号を付し
て説明を省略する。

前述の実施例において、第２図の２点鎖線で囲
まれる調節装置は所謂デジタルコンピユータによ
つても構成される。すなわち、第３図において、
管流量信号SFa乃至SFeはＡ／Ｄコンバータ４０
を介してＩ／Ｏポート４２に供給されている。
Ｉ／Ｏポート４２はそれ等の信号SFa乃至SFeを
データバスラインを介してCPU４４，RAM４
６，ROM４８に供給する。CPU４４はRAM４６
の記憶機能を利用しつつROM４８に予め記憶さ
れた制御プログラムに従つて信号SFa乃至SFeを
処理し、総ガス流量および目標値Ａを決定すると
ともに、駆動信号SDa乃至SDeを算出し、Ｉ／Ｏ
ポート４２およびＡ／Ｄコンバータ４０を介して
流量制御弁３０ａ乃至３０ｅにそれぞれ供給す
る。

すなわち、第４図のフローチヤートに示される
ように、制御プログラムが図示しない起動信号に
よつてスタートさせられると、ステツプＳ１にお
いて管流量信号SFa乃至SFeが読み込まれる。次
に、ステツプＳ２においてそれ等信号SFa乃至
SFeが加算されて総ガス流量が算出されるととも
に、予め記憶された一定値Ｍとその総ガス流量Ｘ
とに基づいて、たとえば前記(1)式から総ガス流量
Ｘが一定値Ｍと一致するような目標値Ａを算出す
る。以上のステツプＳ１およびＳ２が第２制御手
段である。

次に、ステツプＳ３乃至Ｓ６が実行され、その
新たな目標値Ａが制御系を安定にするため一定時
間Ｔ後に更新されるとともに、その一定時間内に
吹込管路２０ａ乃至２０ｅのガス流量を一定にす
る制御が為される。すなわち、ステツプＳ３にお
いて割り込みが許可されるとともにステツプＳ４
において一定時間Ｔだけ制御プログラムが無作動
とされ、ステツプＳ５において一定時間Ｔ後に割
り込みが不許可とされた後、ステツプＳ６におい
てステツプＳ２において決定された新たな目標値
Ａに目標値が更新される。そして、上記ステツプ
Ｓ３とＳ５との間に、第５図に示される第１制御
手段である割り込みルーチンが繰返し実行され、
各吹込管路２０ａ乃至２０ｅのガス流量が制御さ
れる。割り込みルーチンは、吹込管路２０ａ乃至
２０ｅのそれぞれの同様な制御サブルーチンがス
テツプSS１乃至SS５に連らなつて構成されてお
り、たとえば、吹込管路２０ａの制御サブルーチ
ンSS１は第６図に示されるように構成される。

すなわち、先ず、ステツプSB１が実行されて
管流量信号SFaが表わす実際のガス流量が読み込
まれるとともに、ステツプSB２が実行されて実
際の吹込管路２０ａのガス流量と目標値Ａとが比
較され、実際のガス流量が目標値Ａを上回るか否
かが判断される。上回つていない場合にはステツ
プSB３が実行されて流量調節弁３０ａを一定の
開度だけ開かせる駆動信号SDaが出力され、実際
のガス流量が目標値Ａに近ずくように増量される
が、上回つている場合にはステツプSB４が実行
されて流量調節弁３０ａを一定の開度だけ閉じさ
せる駆動信号SDaが出力され、実際のガス流量が
目標値Ａに近ずくように減少させられる。そし
て、このような制御サブルーチンが繰返し実行さ
れ、吹込管路２０ａのガス流量が目標値Ａと一致
するように制御されるのである。

したがつて、本実施例によれば、共通の目標値
Ａに従つて各吹込管路２０ａ乃至２０ｅのガス流
量が一定に制御されるとともに、その目標値Ａは
総ガス流量Ｘが一定値Ｍとなるように決定される
ので、前述の実施例と同様の効果が得られるとと
もに、CPU４４，RAM４６，ROM４８を他の目
的のための制御コンピユータと共用し得る利点が
ある。

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。

たとえば、吸上管１６内に吹込まれる総ガス流
量は、ヘツダ２４に不活性ガスを供給する管に設
けられた流量センサによつて検出されてもよい。
この場合には管流量信号SFa乃至SFeを加算演算
する手段が不要となる利点がある。

また、吹込管路２０ａ乃至２０ｅの本数、流量
センサ２８ａ乃至２８ｅおよび流量調節弁３０ａ
乃至３０ｅの型式等は種々選択され得るものであ
る。

更に、流量調節計３０ａ乃至３０ｅ、ステツプ
SB３およびSB４において決定される流量調節弁
３０ａ乃至３０ｅ操作量は目標値Ａと実際の各吹
込管路２０ａ乃至２０ｅのガス流量との偏差に対
して必要に応じて比例、積分、微分した量が用い
られ得ることは勿論である。

尚、上述したのはあくまでも本発明の一実施例
であり、本発明はその精神を逸脱しない範囲にお
いて種々変更が加えられ得るものである。

以上詳記したように、本発明の吹込ガス制御装
置によれば、吸上管内に吹込まれる総ガス流量が
予め定められた望ましい一定値となるように決定
され、各吹込管路のガス流量がその共通の目標値
と一致するように制御されるので、吸込管路の一
部に詰まりが生じても、その詰まりに起因する流
量減少量に相当して他の正常な吹込管路のガス流
量が増加させられて、総ガス流量が一定に制御さ
れる。したがつて、一部の吹込管路の詰まりに拘
らず吸上管内における溶鋼の一定の流速が得られ
るので、常に一定の脱ガス効果が得られて製品品
質が高く維持されるのである。同時に、吹込管路
の一部の詰まりに拘らず他の正常な管路のガス流
量が共通の目標値に従つて均等に制御されるの
で、吹込ガスの特定の管路への集中に起因する真
空槽内における溶鋼の飛沫高さの上昇が防止され
て、特に真空槽内頂上部の耐火物の溶損が防止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される環流式真空脱ガス
装置の構成を示す断面図である。第２図は本発明
の一実施例の構成を示す説明図である。第３図は
本発明の他の実施例を示す第２図に相当する図で
ある。第４図乃至第６図は第３図の実施例におけ
るプログラムをそれぞれ示すフローチヤートであ
る。 １０…真空槽、１４…溶鋼、１６…吸上管、１
８…排出管、２０ａ〜２０ｅ…吹込管路、２２ａ
〜２２ｅ…吹込口、｛２８…流量センサ、３６…
加算器｝（流量検出装置）、｛３２ａ〜３２ｅ…流
量調節計、３４…主調節計、４４…CPU、４６
…RAM、４８…ROM｝（制御装置）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空槽と該真空槽に連通し溶鋼容器内の溶鋼
   中に浸漬される吸上管および排出管と該吸上管に
   設けられた複数の吹込口にそれぞれ接続された複
   数の吹込管路とを備え、該吹込管路から該吸上管
   内に不活性ガスを吹込むことによつて該真空槽内
   に溶鋼を環流させる環流式真空脱ガス装置の吹込
   ガス制御装置であつて、 前記吹込管路に流されるガスの各々の管路流量
   およびそれ等吹込管路の総ガス流量を検出し、該
   管路流量を表わす管路流量信号よび該総ガス流量
   を表わす総流量信号を出力する流量検出装置と、 前記吹込管路の各々に設けられ、該吹込管路に
   流されるガスの流量を調節する流量調節弁と、 前記管路流量信号が表わすそれぞれの管路流量
   と共通の目標値とを比較してその差が零となるよ
   うに前記流量制御弁を駆動し、前記各々の吹込管
   路のガス流量を該目標値に一致させる第１制御手
   段と、前記総流量信号が表わす総ガス流量と予め
   定められた一定値とを比較してそれ等の差が零と
   なるように前記共通の目標値を決定し、前記吸上
   管内に吸込まれる総ガス量を該一定値に一致させ
   る第２制御手段とを有する制御装置と、 を含むことを特徴とする環流式真空脱ガス装置の
   吹込ガス制御装置。