JP2019039668A - 特に溶融金属用の冶金容器の耐火物ライニングの状態を決定するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】公知の計算方法又は測定方法に基づいて、溶融金属の容器の耐火性ライニングの状態やその寿命およびその経過の最適化を自動的に決定できる方法。【解決手段】溶融金属の容器を使った冶金的処理のプロセスにおいて、保守データ、製造データ、少なくとも摩耗度が最大である地点における壁厚が、容器を使用した後の容器の付加的なプロセスパラメータと共に測定又は決定される。その後上記データは収集され、データ構造内に保存される。計算モデルは、測定及び決定されたデータ又はパラメータの少なくとも一部から生成され、この計算モデルを用いて、上記データ又はパラメータを、計算及び後続の分析によって評価する。従って測定に加えて、関連する又は総体的な決定プロセス及びそれに続く分析も実施でき、これに基づいて、容器の使用後に、容器ライニング及び容器内の溶融金属の完全な加工の両方に関する最適化が達成される。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部分による、特に好ましくは溶融金属用容器である冶金容器の耐火物ライニングの状態を決定するための方法に関する。

特に溶融金属用冶金容器の耐火物ライニングの構造のための計算方法が存在しており、この方法によって決定されたデータ又は経験的値は、数理モデルに変換される。このような数理モデルでは、冶金容器の使用に関する有効な摩耗メカニズムを十分正確に検出又は考慮できないため、ライニングに関する耐火物構成及びライニングの保守作業を数学的に決定するための可能性が大いに制限される。即ち、例えば転炉の容器の耐火物ライニングの使用期間に関する決定は、依然として手動で行わなければならない。

例えばアーク炉の冶金容器の壁及び／又は底部領域内の耐火物ライニングの残厚を測定するための特許文献１による方法では、決定された測定データは、後続の、特定された摩耗領域の補修のために使用される。ライニングを補修する役割を果たすマニピュレータの、冶金容器上又は冶金容器内の測定位置に、測定ユニットを取り付け、続いてライニングの残厚をその壁及び／又は底部領域において測定する。炉における処理の開始時に測定されたライニングの実際の外形と比較することにより、その摩耗が決定され、これに基づいて耐火物ライニングを補修できる。しかしながらこの方法では、容器ライニングの全体的な決定は不可能である。

特許文献２によると、ライニング表面を非接触で感知するためのスキャナシステムを用いた、スキャナシステムの位置及び配向の決定、並びに空間的に固定された基準点を検出することによる、るつぼの位置に対する配置による、冶金るつぼのライニングの壁厚又は摩耗を決定するための方法が開示されている。ここでは直交基準系が使用され、水平面に対する２つの軸の傾きを傾きセンサによって測定する。スキャナによって測定されたデータは直交座標系に変換でき、従ってるつぼのライニングの各実際の状態の自動測定が可能となる。

国際公開第２００３０８１１５７号 国際公開第２００７１０７２４２号

本発明の目的は、これらの公知の計算方法又は測定方法に基づいて、冶金容器の湯出し口の耐火物ライニングの寿命及びその経過を最適化でき、またこの目的のための手動による決定を削減するか又は殆ど排除する方法を考案することである。

本発明によると、この目的は請求項１の特徴部分によって達成される。

本発明による方法は、各容器の全てのデータを収集してデータ構造内に保存し、全ての測定及び決定されたデータ又はパラメータから計算モデルを生成し、この計算モデルを用いてこれらのデータ又はパラメータを計算及び後続の分析によって評価することを提案する。

本発明による上記方法により、冶金容器に関して、容器の使用後に容器の実際の状態を特定するための測定を決定できるだけでなく、関連する又は総体的な決定プロセス及びそれに続く分析も実施でき、これにより、容器のライニング及び容器に流し込まれ容器内で処理される溶融物のプロセスシーケンス全体の両方に関して、最適化が達成される。

本発明の枠組みにおけるこの方法の更なる有利な詳細は、従属請求項において定義される。

例示的実施形態、及び本発明の更なる利点を、図面を用いて以下に詳細に説明する。

図１は、複数のセクタに細分化された冶金容器の長手方向概略断面図である。

本方法は特に冶金容器に関し、このような容器１０が例示的実施形態として、図１に断面図で示されている。この例では、この容器１０は、鋼の製造に関して公知である転炉である。この容器１０は基本的には、金属ハウジング１５、耐火物ライニング１２、ガス供給源（詳述せず）に連結できるガスシンク１７、１８からなる。

作業中にこの容器１０に流し込まれる溶融金属は、例えばブローイングプロセス（更に詳細には説明しない）によって、冶金的に処理される。製鋼所では一般に、多数のこのような転炉１０を同時に使用し、データは、これら転炉それぞれに関して記録される。

言うまでもないことであるが、本方法は、例えば電気炉、溶鉱炉、製鋼取鍋、例えばアルミニウム溶融炉のための容器、銅アノード炉等の非鉄金属の分野における容器といった様々な冶金容器に使用できる。

本方法はまた、本方法を同様に異なるコンテナに使用できることを特徴とする。従って例えば、全ての転炉の耐火物ライニング及び動作中の取鍋を決定でき、ここで同一の溶融物はまず転炉内で処理され、続いて製鋼取鍋に流し込まれる。

まず、複数の群に細分化された容器１０に関する全てのデータが収集され、データ構造内に保存される。

金属製ハウジング１５内に埋入された容器ライニング１２の１つの群としての摩耗を測定するために、最初に、通常は異なる複数のブロック１４、１６又は壁厚を備える新品の耐火物ライニングに対して上記測定を実行する。またこの測定は、ブロック１４、１６の寸法を測定することにより、又は事前に特定されているブロック１４、１６の寸法が分かっていることにより、実行できる。これに加えて、使用されるブロック１４、１６の、及び使用されるいずれの注入材料の、材料及び材料特性を記録する。

製造データとして特定される更なる群に関して、溶融物の量、温度、溶融物若しくはスラグの成分及びその厚さ、湯出し時間、温度プロファイル、処理時間及び／又は溶融物に対する特定の添加物等の冶金学的パラメータ等の記録を、各容器１０の使用期間中に行う。容器の種類に応じて、上記の製造データのうちの一部のみ又は全てが記録される。

更に、容器１０の使用後、ライニング１２の壁厚の測定を、少なくとも摩耗が最大である地点、例えば容器が満杯である場合にスラグが接触する地点において、ただし好ましくはライニング１２全体について行う。ある特定の数の湯出し口に関してライニング１２の壁厚を測定すれば、ここでは十分である。

続いて、溶融金属をるつぼに流し込む又は溶融金属をるつぼから流し出す様式等といった他のプロセスパラメータを決定できる。

本発明によると、計算モデルは、測定及び決定されたデータの少なくとも一部から生成され、この計算モデルを用いて、これらのデータ又はパラメータを計算及び後続の分析によって評価する。

本発明に従って生成されるこの計算モデルを用いて、耐火物ライニング１２の最大使用期間、壁厚、材料及び／若しくは保守データ、又は反対に、溶融物の処理に関するプロセスシーケンスを最適化できる。これらの分析から時として、ライニング１２を補修して又は補修せずに更に使用することに関して、決定を下すことができる。ライニング１２の使用期間、及び壁厚、材料選択といった定義すべき他の値の、手動による経験的判断がもはや必要でなくなるか、又はその程度が限定される。

有利には、例えば転炉等の冶金容器１０は、異なる複数の部分１〜１０に細分化され、部分１、２、８は容器上部、部分３、７、９は容器側部、部分４、５、６は容器基部に割り当てられる。

部分１〜１０は、計算モデルを用いて、個別に又は互いに独立して評価される。これの利点は、これに従って容器基部、側壁又は容器上部におけるライニングの異なる負荷を考慮できることである。

計算モデルの生成前又は生成中、データは記録された後に妥当性に関して検査され、１つ以上の値の不足又は異常が存在する場合、データはそれぞれ補正又は削除される。データは好ましくは個別に検査された後、集合として有効なデータのセットとして保存される。

有利には、反復計算又は分析のために、測定若しくは決定されたデータ又はパラメータから少数を選択する。これは経験的値に応じて又は計算方法によって行われる。反復計算又は分析のための測定若しくは決定されたデータ又はパラメータのこの選択は、アルゴリズム、例えばランダムな特徴選択を用いて行われる。

決定されたもののそれ以上利用されていないその他のデータは、統計的目的又は製造誤差等の再構成に関する後の記録のために使用される。

本発明の別の利点として、例えば回帰分析である分析を用いた、ある特定の数の湯出し口に関するライニング１２の壁厚の測定から、計算モデルを適合させ、この計算モデルを用いて、収集され構造化されたデータを考慮して摩耗を計算又はシミュレートできる。この適合された計算モデルは特に、プロセスシーケンスを試験若しくはシミュレートするための、又は特定の変更を加えるための試験にも好適に使用される。

本発明は、上述の例示的実施形態によって十分に示されている。言うまでもなく、本発明を他の変形例によっても実現できる。

従って容器１０はその側部に、それ自体公知の方法で、少なくとも１つの他の流出用開口（更に詳細には図示されていない）を備え、これと共に、一列に並んだ多数の耐火物スリーブを備える特別な湯出し口が使用される。言うまでもないことであるが、この湯出し口の状態も測定及び決定され、本発明による計算モデルに含まれる。

なお、本発明の具体的な態様は、例えば以下の付記１−１１に示すとおりである。
（付記１）
溶融金属を含む容器の耐火物ライニングの状態を決定するための方法であって、
材料、壁厚、設備の種類といった、前記耐火物ライニング（１２）のデータが検出又は測定及び評価される、方法において、
各前記容器（１０）の以下の測定又は決定されたデータ：
−ブロックの材料、材料の特性、壁厚及び／又は保守データとしての注入される材料といった、前記容器内側ライニング（１２）の初期の耐火性構造；
−溶融物の量、温度、前記溶融物若しくはスラグの成分及びその厚さ、処理時間及び／又は冶金学的パラメータといった、使用中の製造データ；
−少なくとも摩耗度が最大である地点における、前記容器（１０）を使用した後の前記ライニングの壁厚；
−前記溶融金属を前記容器（１０）に流し込む又は前記溶融金属を前記容器（１０）から流し出す様式といった、付加的なプロセスパラメータ
を全て収集してデータ構造内に保存すること、並びに
計算モデルは、前記測定及び決定されたデータの少なくとも一部から生成され、前記計算モデルを用いて、前記データ又はパラメータを計算及び後続の分析によって評価すること
を特徴とする、方法。
（付記２）
前記データは、記録された後に妥当性に関して検査され、１つ以上の値の不足又は異常が存在する場合、前記データはそれぞれ補正又は削除されることを特徴とする、付記１に記載の方法。
（付記３）
前記データは好ましくは個別に検査された後、集合として有効なデータのセットとして保存されることを特徴とする、付記１又は２に記載の方法。
（付記４）
反復計算又は分析のために、前記測定若しくは決定されたデータ又はパラメータから少数を選択し、前記選択は経験的値に応じて又は計算方法によって行われることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の方法。
（付記５）
前記反復計算又は分析のための前記測定若しくは決定されたデータ又はパラメータの前記選択は、アルゴリズム、例えばランダムな特徴選択を用いて行われることを特徴とする、付記４に記載の方法。
（付記６）
それ以上利用されていない他のデータは、統計的目的又は後のデータ記録のために使用されることを特徴とする、付記４又は５に記載の方法。
（付記７）
前記ライニング（１２）の前記壁厚は、多数回の湯出しの後に測定され、前記計算モデルは前記測定に基づいて、前記容器を補修して又は補修せずに更に使用することに関して決定を行うことを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の方法。
（付記８）
例えば回帰分析である分析を用いた、多数回の湯出しの後の前記ライニング（１２）の前記壁厚の測定から、前記計算モデルを適合させ、前記計算モデルを用いて、収集され構造化されたデータを考慮して摩耗を計算できることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の方法。
（付記９）
前記ニューラルネットワークに関する前記モデルは、プロセスシーケンスを前記モデルから試験又はシミュレートするための、及び前記モデルに基づいて実際の動作中に特定の変更を加えるための試験に使用されることを特徴とする、付記８に記載の方法。
（付記１０）
例えば転炉である前記冶金容器（１０）は、異なる複数の部分（１〜１０）に分割され、前記計算モデルは、測定及び確認された前記データ又はパラメータの全てに基づいて、前記部分を互いに独立して評価することを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の方法。
（付記１１）
前記部分（１〜１０）は、前記容器（１０）の周に亘って、及び前記容器（１０）の高さに亘って散在するよう選択される、付記１０に記載の方法。

Claims (9)

1. 溶融金属を含む容器の耐火物ライニングの状態を決定するための方法であって、
   材料、壁厚、設備の種類を含む、前記耐火物ライニング（１２）のデータが検出又は測定及び評価される、方法において、
   各前記容器（１０）の以下の測定又は決定されたデータ：
   −ブロックの材料、材料の特性、壁厚及び／又は注入される材料を含む、前記容器内側ライニング（１２）の初期の耐火性構造；
   −溶融物の量、温度、前記溶融物若しくはスラグの成分及びその厚さ、処理時間及び／又は冶金学的パラメータを含む、使用中の製造データ；
   −少なくとも摩耗度が最大である地点における、前記容器（１０）を使用した後の前記ライニングの壁厚；
   −前記溶融金属を前記容器（１０）に流し込む又は前記溶融金属を前記容器（１０）から流し出す様式を含む、付加的なプロセスパラメータ
   を全て収集してデータ構造内に保存すること、並びに
   計算モデルは、前記測定又は決定されたデータの少なくとも一部から生成され、前記計算モデルを用いて、前記データ又は前記パラメータを計算及び後続の分析によって評価すること、を特徴とする方法であって、
   回帰分析である分析を用いて、多数回の湯出しの後の前記ライニング（１２）の前記壁厚の測定から、前記計算モデルを適合させ、前記計算モデルを用いて、収集され構造化されたデータを考慮して摩耗を計算でき、
   前記計算モデルは、プロセスシーケンスを前記モデルから試験又はシミュレートするための、及び前記モデルに基づいて実際の動作中に特定の変更を加えるための試験に使用されること
   を特徴とする、方法。
2. 前記データは、記録された後に妥当性に関して検査され、１つ以上の値の不足又は異常が存在する場合、前記データはそれぞれ補正又は削除されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記データは個別に検査された後、集合として有効なデータのセットとして保存されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 反復計算又は分析のために、前記測定若しくは決定されたデータ又はパラメータから少数を選択し、前記選択は経験的値に応じて又は計算方法によって行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記反復計算又は分析のための前記測定若しくは決定されたデータ又はパラメータの前記選択は、ランダムな特徴選択を用いて行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. それ以上利用されていない他のデータは、統計的目的又は後のデータ記録のために使用されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記ライニング（１２）の前記壁厚は、多数回の湯出しの後に測定され、前記計算モデルは前記測定に基づいて、前記容器を補修して又は補修せずに更に使用することに関して決定を行うことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 転炉である前記冶金容器（１０）は、異なる複数の部分（１〜１０）に分割され、前記計算モデルは、測定及び確認された前記データ又はパラメータの全てに基づいて、前記部分を互いに独立して評価することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記部分（１〜１０）は、前記容器（１０）の周に亘って、及び前記容器（１０）の高さに亘って散在するよう選択される、請求項８に記載の方法。

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