JPH05263120A - 転炉吹錬制御方法 - Google Patents
転炉吹錬制御方法Info
- Publication number
- JPH05263120A JPH05263120A JP9388392A JP9388392A JPH05263120A JP H05263120 A JPH05263120 A JP H05263120A JP 9388392 A JP9388392 A JP 9388392A JP 9388392 A JP9388392 A JP 9388392A JP H05263120 A JPH05263120 A JP H05263120A
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- Japan
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- molten steel
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイナミック制御の制御精度を高めることが
できる転炉吹錬制御方法を提供すること。 【構成】 上底吹き転炉1において、排ガス煙道中に排
ガス分析検出部6を設置すると共に、メインランス3内
に火点温度検出部4を設置し、これらの検出結果から、
排ガス組成及び送酸量より脱炭量を推定して火点での反
応熱量を求め、併せて排ガス中のCO及びCO2 濃度よ
り二次燃焼による反応熱量を求め、実測された排ガス温
度及び火点温度より溶鋼・スラグへの着熱分配率を決定
して溶鋼・スラグ温度を推定し、この推定値に対応して
送酸量、ランス高さ、底吹きガス流量を操作量演算手段
11で演算することで溶鋼・スラグ温度を制御し、目標
の終点鋼中成分を得る。
できる転炉吹錬制御方法を提供すること。 【構成】 上底吹き転炉1において、排ガス煙道中に排
ガス分析検出部6を設置すると共に、メインランス3内
に火点温度検出部4を設置し、これらの検出結果から、
排ガス組成及び送酸量より脱炭量を推定して火点での反
応熱量を求め、併せて排ガス中のCO及びCO2 濃度よ
り二次燃焼による反応熱量を求め、実測された排ガス温
度及び火点温度より溶鋼・スラグへの着熱分配率を決定
して溶鋼・スラグ温度を推定し、この推定値に対応して
送酸量、ランス高さ、底吹きガス流量を操作量演算手段
11で演算することで溶鋼・スラグ温度を制御し、目標
の終点鋼中成分を得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば上底吹き転炉の
ダイナミック制御における転炉吹錬制御方法に関するも
のである。
ダイナミック制御における転炉吹錬制御方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来の転炉の吹錬制御方法は、吹錬前に
溶銑温度・組成等の初期条件および吹き込み酸素量・副
原料投入量等を基にして終点の炭素濃度と温度を推定す
るスタティック制御と、転炉操業時の情報(排ガス流量
・組成等)と、吹錬途中で溶鋼にサブランスを浸漬しサ
ンプリングして得た炭素濃度・溶鋼温度とによりサブラ
ンス計測時点から吹錬終点までの吹き込み酸素量および
冷材投入量を決定するダイナミック制御とに大別される
が、いずれも終点の炭素濃度・溶鋼温度のみを制御する
ことを目的としている。このような2つの吹錬制御方法
にあって、最近は後者のダイナミック制御方法が多く採
用されているのが現状である。
溶銑温度・組成等の初期条件および吹き込み酸素量・副
原料投入量等を基にして終点の炭素濃度と温度を推定す
るスタティック制御と、転炉操業時の情報(排ガス流量
・組成等)と、吹錬途中で溶鋼にサブランスを浸漬しサ
ンプリングして得た炭素濃度・溶鋼温度とによりサブラ
ンス計測時点から吹錬終点までの吹き込み酸素量および
冷材投入量を決定するダイナミック制御とに大別される
が、いずれも終点の炭素濃度・溶鋼温度のみを制御する
ことを目的としている。このような2つの吹錬制御方法
にあって、最近は後者のダイナミック制御方法が多く採
用されているのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記制御方法
で使われている数式モデルのほとんどが統計的手法に基
づく統計モデルであるため、鋼種の拡大・吹錬条件の変
更・副原料の変更等の操作条件の変動時に推定精度が悪
化したり、前述の如く炭素濃度と溶鋼温度のみに重きを
おき、リン・マンガン等の他の重要な溶鋼成分を直接扱
っておらず、さらに、統計モデル内のパラメータの物理
的意味が明確でないためモデルパラメータのメンテナン
ス自体に多大な時間を要する等の問題があった。
で使われている数式モデルのほとんどが統計的手法に基
づく統計モデルであるため、鋼種の拡大・吹錬条件の変
更・副原料の変更等の操作条件の変動時に推定精度が悪
化したり、前述の如く炭素濃度と溶鋼温度のみに重きを
おき、リン・マンガン等の他の重要な溶鋼成分を直接扱
っておらず、さらに、統計モデル内のパラメータの物理
的意味が明確でないためモデルパラメータのメンテナン
ス自体に多大な時間を要する等の問題があった。
【0004】本発明はかかる実情に鑑みてなされたもの
であって、ダイナミック制御の制御制度を高めることが
できる転炉吹錬制御方法を提供することを目的としてい
る。
であって、ダイナミック制御の制御制度を高めることが
できる転炉吹錬制御方法を提供することを目的としてい
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の転炉吹錬制御方法は、鉄鋼精錬用の上底吹き
転炉において、排ガス煙道中に排ガス分析検出部を設置
すると共に、メインランス内に点火温度検出部を設置
し、これらの検出結果及び送酸量より脱炭量を推定して
火点での反応熱量を求め、併せて排ガス中のCO及びC
O2 濃度より二次燃焼による反応熱量を求め、実測した
排ガス温度及び火点温度より溶鋼・スラグへの着熱分配
率を決定して溶鋼・スラグ温度を推定し、この推定値に
対応して送酸量、ランス高さ、底吹きガス流量を操作す
ることで溶鋼・スラグ温度を制御することとしているの
である。
に本発明の転炉吹錬制御方法は、鉄鋼精錬用の上底吹き
転炉において、排ガス煙道中に排ガス分析検出部を設置
すると共に、メインランス内に点火温度検出部を設置
し、これらの検出結果及び送酸量より脱炭量を推定して
火点での反応熱量を求め、併せて排ガス中のCO及びC
O2 濃度より二次燃焼による反応熱量を求め、実測した
排ガス温度及び火点温度より溶鋼・スラグへの着熱分配
率を決定して溶鋼・スラグ温度を推定し、この推定値に
対応して送酸量、ランス高さ、底吹きガス流量を操作す
ることで溶鋼・スラグ温度を制御することとしているの
である。
【0006】
【作用】本発明は前述した方法によって、溶銑の成分・
温度等を初期値として吹錬開始から溶鋼成分・温度演算
手段で溶鋼中の炭素・マンガン・リン・珪素・酸素の濃
度および温度を一定周期で推定し、その推定値と目標値
との差を入力として操作量演算手段でランス高さ・上吹
き酸素量・底吹きガス流量等の操作量を決定する。
温度等を初期値として吹錬開始から溶鋼成分・温度演算
手段で溶鋼中の炭素・マンガン・リン・珪素・酸素の濃
度および温度を一定周期で推定し、その推定値と目標値
との差を入力として操作量演算手段でランス高さ・上吹
き酸素量・底吹きガス流量等の操作量を決定する。
【0007】目標値は、単に終点の成分・温度ではな
く、リン・マンガンも炭素濃度・溶鋼温度と同様に吹錬
途中の各成分・温度の模範となる軌道として与えること
ができる。また、溶鋼成分・温度演算手段で用いる着熱
分配率は、溶鋼温度を規定する非常に重要なパラメータ
であり、また、吹錬中に大きく変動すると考えられるた
め、リアルタイムで計測した火点温度と排ガス中CO2 %
・CO%の実測値をもとに炉内温度演算手段で求めた二次
燃焼率を入力としてパラメータ適応修正演算手段で逐次
修正される。
く、リン・マンガンも炭素濃度・溶鋼温度と同様に吹錬
途中の各成分・温度の模範となる軌道として与えること
ができる。また、溶鋼成分・温度演算手段で用いる着熱
分配率は、溶鋼温度を規定する非常に重要なパラメータ
であり、また、吹錬中に大きく変動すると考えられるた
め、リアルタイムで計測した火点温度と排ガス中CO2 %
・CO%の実測値をもとに炉内温度演算手段で求めた二次
燃焼率を入力としてパラメータ適応修正演算手段で逐次
修正される。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係る転炉吹錬制御方法の一実
施例を示す図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発
明に係る転炉吹錬制御方法の一実施例を示す概略図であ
り、同図において、1は転炉であり、この転炉1内の溶
鋼2上にメインランス3が配置され、このメインランス
3の先端ノズル部から高圧酸素を前記溶鋼2に向かって
噴出させるようになっている。前記メインランス3内に
は火点温度検出部4が設けられ、この火点温度検出部4
で検出した火点温度は火点温度測定手段5で実測値とし
て出力される。
施例を示す図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発
明に係る転炉吹錬制御方法の一実施例を示す概略図であ
り、同図において、1は転炉であり、この転炉1内の溶
鋼2上にメインランス3が配置され、このメインランス
3の先端ノズル部から高圧酸素を前記溶鋼2に向かって
噴出させるようになっている。前記メインランス3内に
は火点温度検出部4が設けられ、この火点温度検出部4
で検出した火点温度は火点温度測定手段5で実測値とし
て出力される。
【0009】また、転炉1の煙道中の適当な場所に、排
ガス分析検出部6を設け、その検出された排ガス中のCO
%及びCO2 %濃度を次の濃度測定手段7で測定し出力す
るようにしている。そして、以上の測定出力と後述の目
標値設定手段12による設定値に基づき、以下、炉内温
度演算手段8と、パラメータ適応修正演算手段9と、溶
鋼成分・温度演算手段10と、操作量演算手段11の演
算手段によって、必要な操作量を決定して操作量制御手
段13を働かせ、メインランス高さと、上吹き酸素流量
と、底吹きガス流量とを制御するものである。
ガス分析検出部6を設け、その検出された排ガス中のCO
%及びCO2 %濃度を次の濃度測定手段7で測定し出力す
るようにしている。そして、以上の測定出力と後述の目
標値設定手段12による設定値に基づき、以下、炉内温
度演算手段8と、パラメータ適応修正演算手段9と、溶
鋼成分・温度演算手段10と、操作量演算手段11の演
算手段によって、必要な操作量を決定して操作量制御手
段13を働かせ、メインランス高さと、上吹き酸素流量
と、底吹きガス流量とを制御するものである。
【0010】以下、前記各演算手段について説明する。
まず、前記溶鋼成分・温度演算手段10は、例えば、冶
金反応理論をベースとする物理モデルが使用され吹錬中
に時々刻々変化するプロセス実績に基づき、溶鋼中の炭
素・マンガン・リン・珪素・酸素の濃度および温度を推
定する機能を有している。物理モデルの場合、各反応は
冶金反応理論に基づいているため、各反応の平衡値およ
び物質移動係数などのパラメータとして理論値を使用し
ており、物理的な意味の不明確なパラメータは存在しな
いのでメンテナンスが容易であるという利点もある。
まず、前記溶鋼成分・温度演算手段10は、例えば、冶
金反応理論をベースとする物理モデルが使用され吹錬中
に時々刻々変化するプロセス実績に基づき、溶鋼中の炭
素・マンガン・リン・珪素・酸素の濃度および温度を推
定する機能を有している。物理モデルの場合、各反応は
冶金反応理論に基づいているため、各反応の平衡値およ
び物質移動係数などのパラメータとして理論値を使用し
ており、物理的な意味の不明確なパラメータは存在しな
いのでメンテナンスが容易であるという利点もある。
【0011】また、この溶鋼成分・温度演算手段10で
は、主原料のデータを吹錬前に、その他の吹錬実績値を
一定周期ごとにオンラインで取り込み、溶鋼の成分
(C、P、Mn、Si、O)・温度が計算される。入力値と
して転炉吹錬の操業条件を直接用いており、操業条件の
変化に対応可能である。また、吹き止め2分前後でサブ
ランスによって炭素濃度および溶鋼温度が測定されれ
ば、その測定値を用いて推定値を修正する。火点域での
反応では、以下の反応が考えられる。
は、主原料のデータを吹錬前に、その他の吹錬実績値を
一定周期ごとにオンラインで取り込み、溶鋼の成分
(C、P、Mn、Si、O)・温度が計算される。入力値と
して転炉吹錬の操業条件を直接用いており、操業条件の
変化に対応可能である。また、吹き止め2分前後でサブ
ランスによって炭素濃度および溶鋼温度が測定されれ
ば、その測定値を用いて推定値を修正する。火点域での
反応では、以下の反応が考えられる。
【0012】
【化1】C+O=CO↑Si +2O=(SiO2 )Mn +O=(MnO)Fe +O=(FeO9)
【0013】上記した各化学反応は、反応熱を伴うが、
溶鋼2への着熱、スラグへの着熱、排ガス中への放熱等
の熱分配が未知であり、火点反応の厳密なモデリングで
の障害となっていた。本発明は火点温度実測値、二次燃
焼率からの転炉内雰囲気温度推定値により、火点反応の
着熱分配率を精度良く推定し、火点反応およびスラグメ
タル間反応の厳密モデリングを実施し溶鋼成分・温度を
高精度に推定・制御するものである。
溶鋼2への着熱、スラグへの着熱、排ガス中への放熱等
の熱分配が未知であり、火点反応の厳密なモデリングで
の障害となっていた。本発明は火点温度実測値、二次燃
焼率からの転炉内雰囲気温度推定値により、火点反応の
着熱分配率を精度良く推定し、火点反応およびスラグメ
タル間反応の厳密モデリングを実施し溶鋼成分・温度を
高精度に推定・制御するものである。
【0014】次に、炉内温度演算手段8は、CO2 %・CO
%の実測値より次式で表される化学反応に関して転炉の
炉内雰囲気下における二次燃焼率を推定し、炉内温度を
演算する。ここで、二次燃焼とは、溶鋼中の炭素の酸化
で生成した一酸化炭素と火点で未反応の上吹き酸素とが
炉内雰囲気下で反応し二酸化炭素となる反応である。
%の実測値より次式で表される化学反応に関して転炉の
炉内雰囲気下における二次燃焼率を推定し、炉内温度を
演算する。ここで、二次燃焼とは、溶鋼中の炭素の酸化
で生成した一酸化炭素と火点で未反応の上吹き酸素とが
炉内雰囲気下で反応し二酸化炭素となる反応である。
【0015】
【化2】CO+O2 =CO2 ↑
【0016】次に、パラメータ適応修正演算手段9は、
火点温度の実績値と推定値の差および転炉内雰囲気温度
推定値により着熱分配率をオンライン修正する。ここで
着熱分配率とは、火点での酸化反応の反応熱および二次
燃焼熱がどの程度の割合で溶鋼へ着熱するのかを規定す
るパラメータである。次式に修正則を示す。
火点温度の実績値と推定値の差および転炉内雰囲気温度
推定値により着熱分配率をオンライン修正する。ここで
着熱分配率とは、火点での酸化反応の反応熱および二次
燃焼熱がどの程度の割合で溶鋼へ着熱するのかを規定す
るパラメータである。次式に修正則を示す。
【0017】
【数1】COFSnew =COFSold +gain・(T
Fest −TFact ) ただし、COFS:着熱分配率 TF:火点温度 gain:ゲインパラメータ
Fest −TFact ) ただし、COFS:着熱分配率 TF:火点温度 gain:ゲインパラメータ
【0018】次に、操作量演算手段11は、溶鋼成分・
温度の推定値が目標値に一致するランス高さ、上吹き酸
素流量、底吹きガス流量を演算する。各成分の推定値と
目標値の差および溶鋼温度の推定値と目標値の差を操作
量演算部の入力とし、ランス高さ、上吹き酸素流量、底
吹きガス流量の変化量を下記式に基づいて演算する。
温度の推定値が目標値に一致するランス高さ、上吹き酸
素流量、底吹きガス流量を演算する。各成分の推定値と
目標値の差および溶鋼温度の推定値と目標値の差を操作
量演算部の入力とし、ランス高さ、上吹き酸素流量、底
吹きガス流量の変化量を下記式に基づいて演算する。
【0019】
【数2】ΔL=fL (ΔCi、ΔT) ΔFo2 =fFO2 (ΔCi、ΔT) ΔQb =fQb(ΔCi、ΔT) ただし、ΔL:ランス高さの変化量 ΔFo2 :上吹き酸素流量の変化量 ΔQb :底吹きガス ΔCi:溶鋼中の各成分の推定値と目標値との差(i=
Si,C,P,Mn,O) ΔT:溶鋼温度の推定値と目標値の差
Si,C,P,Mn,O) ΔT:溶鋼温度の推定値と目標値の差
【0020】目標値は溶鋼中の各成分および溶鋼温度そ
れぞれについて吹錬開始時から終了時までの軌跡の形で
あたえ、その軌跡は過去の模範となるチャージ・溶銑成
分・温度および鋼種によってテーブル化しておく。
れぞれについて吹錬開始時から終了時までの軌跡の形で
あたえ、その軌跡は過去の模範となるチャージ・溶銑成
分・温度および鋼種によってテーブル化しておく。
【0021】以上の実施例の溶鋼成分・温度および操作
量の挙動例を図2、図3に示しており、次にその内容に
ついて説明する。まず、図2において、点Aにおいて、
溶鋼温度Tが目標値より低く、同時に炭素C濃度が目標
値より大きくなると、操作量演算手段11でのメインラ
ンス3を下げるという指令が出力されて、操作量制御手
段13でメインランス3の下降制御が行われ、脱炭反応
が促進されて溶鋼温度Tが上昇し、目標値に追従するこ
ととなる。
量の挙動例を図2、図3に示しており、次にその内容に
ついて説明する。まず、図2において、点Aにおいて、
溶鋼温度Tが目標値より低く、同時に炭素C濃度が目標
値より大きくなると、操作量演算手段11でのメインラ
ンス3を下げるという指令が出力されて、操作量制御手
段13でメインランス3の下降制御が行われ、脱炭反応
が促進されて溶鋼温度Tが上昇し、目標値に追従するこ
ととなる。
【0022】次に、図3において、点Bにおいて、リン
P及びマンガンMn濃度が目標値より大きくなると、操
作量演算手段11での底吹きガス流量を上げるという指
令が出力され、操作量制御手段13で当該底吹きガス流
量が上げられると、溶鋼2の攪拌強化により、スラグメ
タル反応の物質移動係数が大きくなり、脱リン及び脱マ
ンガンが促進されて、リンP及びマンガンMn濃度は目
標値に追従することとなる。
P及びマンガンMn濃度が目標値より大きくなると、操
作量演算手段11での底吹きガス流量を上げるという指
令が出力され、操作量制御手段13で当該底吹きガス流
量が上げられると、溶鋼2の攪拌強化により、スラグメ
タル反応の物質移動係数が大きくなり、脱リン及び脱マ
ンガンが促進されて、リンP及びマンガンMn濃度は目
標値に追従することとなる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法は、鉄
鋼精錬用の上底吹き転炉において、排ガス煙道中に排ガ
ス分析検出部を設置すると共に、メインランス内に点火
温度検出部を設置し、これらの検出結果及び送酸量より
脱炭量を推定して火点での反応熱量を求め、併せて排ガ
ス中のCO及びCO2 濃度より二次燃焼による反応熱量
を求め、実測した排ガス温度及び火点温度より溶鋼・ス
ラグへの着熱分配率を決定して溶鋼・スラグ温度を推定
し、この推定値に対応して送酸量、ランス高さ、底吹き
ガス流量を操作することで溶鋼・スラグ温度を制御する
ものであり、目標の終点鋼中成分を得ることができ、そ
の制御精度を高め、転炉における終点成分の的中率が向
上して再吹錬率を低下させることができるという極めて
有効な発明である。
鋼精錬用の上底吹き転炉において、排ガス煙道中に排ガ
ス分析検出部を設置すると共に、メインランス内に点火
温度検出部を設置し、これらの検出結果及び送酸量より
脱炭量を推定して火点での反応熱量を求め、併せて排ガ
ス中のCO及びCO2 濃度より二次燃焼による反応熱量
を求め、実測した排ガス温度及び火点温度より溶鋼・ス
ラグへの着熱分配率を決定して溶鋼・スラグ温度を推定
し、この推定値に対応して送酸量、ランス高さ、底吹き
ガス流量を操作することで溶鋼・スラグ温度を制御する
ものであり、目標の終点鋼中成分を得ることができ、そ
の制御精度を高め、転炉における終点成分の的中率が向
上して再吹錬率を低下させることができるという極めて
有効な発明である。
【図1】本発明の転炉吹錬制御方法の一実施例を示す概
略図である。
略図である。
【図2】同溶鋼成分・温度および操作量の挙動を示す説
明図である。
明図である。
【図3】同溶鋼成分および操作量の挙動を示す説明図で
ある。
ある。
1 転炉 2 溶鋼 3 メインランス 4 火点温度検出部 5 火点温度測定手段 6 排ガス分析検出部 7 濃度測定手段 8 炉内温度演算手段 9 パラメータ適応修正演算手段 10 溶鋼成分・温度演算手段 11 操作量演算手段 12 目標値設定手段
Claims (1)
- 【請求項1】 鉄鋼精錬用の上底吹き転炉において、排
ガス煙道中に排ガス分析検出部を設置すると共に、メイ
ンランス内に点火温度検出部を設置し、これらの検出結
果及び送酸量より脱炭量を推定して火点での反応熱量を
求め、併せて排ガス中のCO及びCO2 濃度より二次燃
焼による反応熱量を求め、実測した排ガス温度及び火点
温度より溶鋼・スラグへの着熱分配率を決定して溶鋼・
スラグ温度を推定し、この推定値に対応して送酸量、ラ
ンス高さ、底吹きガス流量を操作することで溶鋼・スラ
グ温度を制御することを特徴とする転炉吹錬制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9388392A JPH05263120A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 転炉吹錬制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9388392A JPH05263120A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 転炉吹錬制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263120A true JPH05263120A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=14094879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9388392A Pending JPH05263120A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 転炉吹錬制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05263120A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399223B1 (ko) * | 1998-12-30 | 2004-02-14 | 주식회사 포스코 | 전로조업에서용강중탄소농도제어방법및제어장치 |
| KR100428582B1 (ko) * | 1999-12-29 | 2004-04-30 | 주식회사 포스코 | 복합취련용 전로에서의 탄소의 이차연소비 예측방법 및용강중 탄소농도의 예측방법 |
| KR100925595B1 (ko) * | 2002-12-21 | 2009-11-06 | 주식회사 포스코 | 전로정련공정에서의 재취련방법 |
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| KR101408223B1 (ko) * | 2012-12-10 | 2014-06-16 | 주식회사 포스코 | 화염 감지 장치 및 그를 포함하는 티오비 버너 |
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| CN116949238A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-10-27 | 安徽工业大学 | 一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法 |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP9388392A patent/JPH05263120A/ja active Pending
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