JPH04103706A - 上底吹転炉における終点炭素濃度制御法 - Google Patents

上底吹転炉における終点炭素濃度制御法

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JPH04103706A
JPH04103706A JP21846990A JP21846990A JPH04103706A JP H04103706 A JPH04103706 A JP H04103706A JP 21846990 A JP21846990 A JP 21846990A JP 21846990 A JP21846990 A JP 21846990A JP H04103706 A JPH04103706 A JP H04103706A
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潤一 谷
Katsuhiko Arai
克彦 荒井
Suetsugi Tsuji
辻 末次
Mitsugi Kodaira
小平 貢
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、転炉のダイナミック制御による吹錬終点制御
法、特に上底吹転炉による吹錬終点における炭素量を量
を酸素吹込み量および冷却材投入量を調整することによ
り制御する終点炭素濃度制御法に関する。
(従来の技術) 従来の上吹転炉吹錬においても、まず終点溶鋼炭素量、
次に溶鋼温度を目標値に途中させるのが最重要課脛であ
る。従って吹錬途中にて転炉の排ガスの流量計測と成分
分析およびサブランスによる溶鋼温度、鋼中炭素台を量
の計測を行って、それを基に吹錬条件を修正するグイナ
ミソク終点制御法が開発されている。
そのような制御法としては、例えば次のような方法があ
る。
(1)吹錬末期における鋼中炭素濃度計測時点から吹錬
終点までに吹込むべき酸素量と前記実測鋼中炭素濃度と
対応づける数式を提案し、該数式に基づき終点を制御す
る方法(特公昭61−54842号、同61−5484
3号公報)。
(2)吹錬中任意の時点で溶鋼温度と炭素量の測定値を
起点とし、時々刻々測定される排ガス流量および排ガス
分析値と送酸量、炉内投入副原料の発生ガスから溶鋼温
度変化、炭素量変化、スラグ中酸素量変化を求めて、あ
らかじめ求めていたそれぞれの変化に対する方程式から
推定した軌跡と比較して、両者の差値を少な(するよう
に制御を行い、終点目標温度と炭素量に必要な吹込酸素
量、冷却材投入量を推定し、ランス操作を行う方法(特
公昭58−56002号公報)。
(3)転炉吹錬時における排ガス中のCE1CO2およ
びN2の各濃度を測定し、それらの測定値を基に転炉内
におけるCOの2次燃焼効率を求め、予め求めておいた
基1!2次燃焼効率を比較して偏差に応して冷却材量お
よび送酸量を調整する方法(特開昭62−224623
号公報)。
(4)吹錬期間中溶鋼炭素濃度が0.1%以上である時
にサブランスで溶鋼炭素濃度を測定し、その値から酸素
濃度を推定する、吹錬終了までに吹込まれる酸素量より
溶鋼の酸素濃度増分Δ[01から吹錬終点の溶鋼の酸素
濃度を測定し、転炉吹錬制御方法(特開昭62−565
11号公報)。
(発明が解決しようとする課B) しかしながらこれらの従来の方法では制御精度に問題が
あったり、制御に要する設備が高価であるという欠点が
あった。特に上底吹転炉に適用した場合、その精度に問
題があった。
すなわち、前節の(1)、(4)の方法においては吹錬
末期における底吹流量、ランスアクションの変動などが
考慮されていないので、制御精度が低くなる恐れがある
同じ<(2)、(3)の方法においては、制御精度はよ
いが、排ガスの成分分析をするために設備投資額が高く
なる。
かくして、本発明の目的は上底吹転炉における安価で高
精度な終点炭素含有量の制御方法を提供することである
(課題を解決するための手段) 本発明者等は上記の目的達成のため種々検討を重ねた結
果、前述の(1)の方法に着目し、昇温速度式を簡略化
し、終点酸素量と終点炭素濃度とを相関させることによ
り、溶鋼温度と炭素含有量との計測データに基づいて酸
素供給量および冷却材投入量を同時に#扉することが効
果的であることを知り、本発明を完成した。
ここに、本発明の要旨とするところは、上底吹き転炉に
おける吹錬末期の酸素消費速度を鋼中の炭素含有量の多
項式で表わすこと; 吹錬終点前の適当な時点においてサブランス計測によっ
て得た鋼中の炭素濃度C8、該時点から吹錬終点に至る
間の所要吹込酸素量ΔO2、吹錬終点における鋼中炭素
濃度CE、および吹錬中に投入された冷却材量WcLの
各実績データに基づき前記多項式の変数の相関式を求め
ること;吹錬の都度、吹錬終点前の適宜時点においてサ
ブランス計測によって得た鋼中の炭素濃度CS、および
目標終点炭素濃度CEとして前記多項式より上記時点か
ら吹錬終点に至るまでの所要吹込酸素量をΔOt計算す
ること;および 投入された前記冷却材に対して還元効率を考慮し、寄与
酸素量を補正してこの算出結果に基づいて前記必要酸素
量を補正すること; から成る上底吹転炉における終点炭素濃度制御法である
上述のように冷却材投入後の所要吹込酸素量を示す炭素
濃度吹錬制御式を求めるには、まず冷却材の入らない場
合のデータをそれぞれ採取し、酸素消費速度式および変
動要因相関式を求め、次いでサブランス計測時以降の冷
却材を投入した場合のデータを採取し、冷却材の還元率
を計算し、これらの操業要因変動時の終点炭素濃度と酸
素量ΔO2の関係式を作成する。
なお、上記吹錬末期は、特に制限ないが、−Cには吹錬
終了までのは一5分間をいう。
本発明にかかる結点炭素濃度制御法は、より具体的にい
えば、上底吹転炉操業において、吹錬末期の酸素消費速
度および昇温速度を鋼中の炭素濃度の逆数の多項式で表
わすこと、吹錬終点前の適宜時点にてサブランス計測に
よって得た鋼中炭素含有量CS、溶鋼温度TSより前記
時点から吹錬終点に至る間の吹込酸素量ΔO2、昇温量
ΔTならびに該期間中に投入された鉄鉱石、スケール、
Mn鉱石などの冷材量WCL、吹錬終点炭素濃度CEを
含み、スクラップ配合率、吹錬末期のサブランス計測温
度、底吹ガス流量、ランス−湯面間距離、投入媒溶剤量
を因子とし、これらの変数の相関を表わす式を求め、吹
錬の都度予測吹錬終点前の適宜時点にてサブランス計測
によって得た鋼中炭素量、溶鋼温度より目標炭素含有量
C4と目標温度T、を与えて、上記相関式より吹錬終点
までの必要な酸素吹込み量と冷却材投入量を算出し、こ
の算出結果に基づいて操業を行うのである。
(作用) 冷却材の投入量は目標溶鋼温度と算出された終点溶鋼温
度との比較により行い、その冷却材投入量を考慮して所
要吹込酸素量を算出するのである。
次に本発明を添付図面を参照してさらに具体的に説明す
る。
最初に本発明の吹錬制御法を第1図にフロチャートで示
す。第1図(a)には炭素濃度吹錬制御式の決定操作例
が、第1図(b)にはその式を利用した実操業の操作例
が説明されている。
第1図(a)からも明らかなように、本発明によればあ
らかじめダイナミック制御式、つまり酸素消費速度式を
定め、一方、過去の操業実績から終点酸素と終点炭素濃
度との関係式を求め、それに基づいて上記制御式を補正
するのである。
すなわち、第1図(a)に示すように、吹錬末期の酸素
消費速度(溶tillt当り)を次式のようにおく。
l    dO□ W、t   dCに こに an−、at:前節の操業因子に関係する定数C:鋼中
炭素含有量(重量%) Wst:溶鋼重量(1) である。
サブランス計測時の鋼中炭素含有量C8(ト)より吹錬
終点での鋼中炭素含有量06〜まで積分すると脱炭に必
要な原単位Fo(Nm”/l)はFll(C3ICE)
 =ao(CS−CH)+a+log(CS/CH) 
 +  +  + (2)である。ここで式(2)にお
いてサブランス計測時より終点に至るまでの間、冷却材
を投入しなかった場合の過去の吹錬実績データからのF
o、C5,GEをそれぞれ代入し、ao、alの最適値
を決める。
次に、従来は余り考慮されることのなかった操業要因と
の関係式を下式のように定量化する6Fo(C3,Ci
) =F6’ (CS、Cx)+Σhot(Xi−Xj
k)+P、。
・ ・ ・(3) ここで、 F o (CS +6):サブランス計測後の酸素消費
量xi:吹錬要因変数 Xik :吹錬要因変数基準値 Fo’ (C5ICE) :式(2)の右辺にao、a
lを代入して求めた値 F++o : は直近40チヤージの実績に基づく定数
である。
吹錬要因変数(Xj)は、ランス湯面間距離、サブラン
ス計測時の溶鋼温度、吹錬前および吹錬前と吹錬中に投
入した換算CaO量、底吹ガス流量等によって決まる変
数であり、従来これらの変数を考慮することはなかった
式(3)に式(1)の場合と同様にして実績データを代
入して影響係数hotの最適値を求める。
本発明の好適例によれば、Xiは次のように表示される
h0生石灰(X役人生石灰−X芸人生石灰基準値)+h
o S/L温度(Xszt温度−13/L温度基準値)
+h、底吹ガス(X底吹ガス量−X底吹ガス量基準値〉
+ho ランス湯面(Xランス湯面間距離−Xランス湯
面間距離基準値) ところで、目標7容綱温度の制御も実際上から必要であ
って、これを制御する重要な因子として冷却材の投入量
がある。したがって、冷却材を投入した場合には、その
点からの所要吹込酸素量の補正が必要となる。
まず、昇温速度dT/dCを次式のようにおく。
dCに こで(T:溶鋼温度’C)である。
サブランス計測時の鋼中炭素含有量C5(1)より吹錬
終点での鋼中炭素含有量C6(1)まで積分すると昇温
量ΔTは、 ΔT−4E−To=b、(C5−CE)+bllOg(
C5/CE)   ・ ・ (5)となる。TEは終点
溶鋼温度、Toはサブランス計測時の溶鋼温度である。
ここで、前述と同様にして式(5)に吹錬実績データΔ
T、 C3,GEを代入し、bo、b+の最適値を決め
る。次に操業要因との関係式を下式のように定量化する
△T = (Tr−TS) =−△T’ (C5,CE
)+Σfly、 (Xi−Xik)+F、7・ ・ ・
(6) ここに、 ΔT:サブランス計測後の昇温量(C)ΔT゛:式(5
)の右辺にす。sb+を代入して求めた値F87:直近
40チャージの実績に基づく係数り、、:影響係数 である。
吹錬変動要因については酸素原単位の場合と同様である
。これにより制御精度が大幅に改善される。
次に、同様にサブランス計測時より終点に至るまでの間
、冷却材を投入した場合の吹錬データおよび先に決めた
a 、 〜a 、、b o 〜b +、ho+−hy=
の値を用いて次のようにして所要吹込酸素量(Fo)お
よび溶鋼温度変化量、つまり昇温量ΔTが求められる。
F+)−(CS、C+:) −poo(CS 、 CE
)+Σhoi (Xi−Xtk)+Σr o;R;+F
ao   HHH(71ΔT=(TE−7s)=Δ丁’
(CS、Cz)+Σhy* (Xi−Xik)+ΣTア
、R,+FfiT  ・ ・ ・(8)二こで、γ。、
は冷却材の還元率にあたる係数であり、Riは冷却材の
原単位である。
なお、実際には実績Riよりこれら7oi、1丁。
の最適値を求める。
これらのデータに基づいて炭素濃度吹錬制御式を最終的
に決定する。
次に、第1図(ロ)のフロチャートを参照しながら、本
発明による終点制御法についてその具体的操作順序を述
べる。
吹1鋼種毎に終点目標炭素量(Cid 、終点目標温度
(Tit)が定まっている。吹錬中サブランスにより測
定された溶鋼炭素量CSおよび溶鋼温度TSに基づき、
ます式(6)に基づきTS、 CS、 Ctyを与え、
T、を求める。
ここで、h>Titの場合、スケールまたは鉄鉱石など
の冷却材を投入する指示を出す。スケール投入量、鉄鉱
石投入量は式(8)より決定するが、スケール投入量が
10kg/lを越える場合は残量を鉄鉱石投入指示とす
れば吹錬中に冷却材投入が可能である。
次にこの指示投入スケール量と鉄鉱石量の酸素量を式(
7)を用いて所要上吹酸素量F。を計算し、吹錬吹止め
タイミングを決定する。
また、TI=TETの場合、冷却材投入指示は出さず、
上記と同様に式(3)より必要上吹酸素量P、を計算す
る。
また、TE<TEtの場合、式(6)にTEア、TS、
 CSを代入して最終目標炭素濃度GETを再修正する
次に求められたCEアを用いて必要上吹酸素1iLFo
を式(3)によって計算する。
こうして得られた投入冷却材量および所要上吹酸素量に
基づき、吹錬を終了させる。
吹錬終了と同時にサブランスにより終点温度と終点炭素
量を測定し、式(7)、弐(8)のho+ FITを更
新し、次回の吹錬を行う。
次に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する
(実施例) 本発明にかかる制御法による250丁上底吹転炉での実
施例を示す。
まず酸素消費曲線および昇温速度式(2)、(3)、(
5)、(6)、(7)、(8)の係数は150チヤージ
の実績結果を基に最適値を求めたところ第1表のように
なった。
上記係数に基づくオフラインでの吹錬計算結果は第2図
(a)、(b)に示す通り、酸素原単位適中率士1、O
Nm3ハに90.2%、温度連中:!:12’C以内に
86.3%で同時連中率は84.3%であった。
これらの係数をもとに吹錬制御した連中精度を第3図<
a)、(b)に示す。終点ICi適中は±0.02%以
内に90.2%、温度連中±12°C以内に82.3%
で同時連中は、82.3%であった。
本吹錬制御法により安価な手段で高精度な吹錬連中が達
成でき、吹錬操業が迅速となり無倒炉出釧比率が大幅に
向上した。
(発明の効果) 以上説明してきたように、本発明方法によれば、吹錬終
点炭素量を低コストと高精度で制御でき、成分外れ防止
、無倒炉−発吹錬迅速出鋼が可能となり、生産能率の向
上、品質向上、耐火物原単位の削減に大きく寄与するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は、本発明の吹錬制御法のそれぞ
れ炭素濃度吹錬制御式決定および実操業での制御操作の
フロチャートを示す。 第2図(a)、(b)は、それぞれサブランス計測時よ
り終点までの酸素原単位♂温度上昇の推定値と実績値と
のオフライン解析による比較を示すグラフである。 第3図(a)、0))は、それぞれ終点炭素濃度と終点
’If度とのオンラインでの的中精度を示すグラフであ
る。 第1図(a)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)上底吹き転炉における吹錬末期の酸素消費速度を
    鋼中の炭素含有量の多項式で表わすこと;吹錬終点前の
    適当な時点においてサブランス計測によって得た鋼中の
    炭素濃度C_S、該時点から吹錬終点に至る間の所要吹
    込酸素量ΔO_2、吹錬終点における鋼中炭素濃度C_
    E、および吹錬中に投入された冷却材量W_C_Lの各
    実績データに基づき前記多項式の変数の相関式を求める
    こと; 吹錬の都度、吹錬終点前の適宜時点においてサブランス
    計測によって得た鋼中の炭素濃度C_S、および目標終
    点炭素濃度C_Eとして前記多項式より上記時点から吹
    錬終点に至るまでの所要吹込酸素量ΔO_2を計算する
    こと;および 投入された前記冷却材に対して還元効率を考慮し、寄与
    酸素量を補正してこの算出結果に基づいて前記必要酸素
    量を補正すること; から成る上底吹転炉における終点炭素濃度制御法。
  2. (2)上底吹転炉における吹錬終点前の適当な時点にお
    いてサブランス計測によって鋼中の炭素濃度C_Sおよ
    び温度T_Sを測定し、終点溶鋼温度T_Eを算出し、
    これと目標溶鋼温度T_E_Tとを比較して所要冷却材
    量を投入し、あるいは投入せずして、請求項1によって
    求められた所要吹込酸素量によって吹錬操作を制御する
    ことから成る上底吹転炉における終点炭素濃度制御法。
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