JPS5943967B2 - 出鋼時の合金鉄・脱酸剤の自動添加方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は製鋼工程での合金鉄・脱酸剤の添加方法に係
り、出鋼時に鋳込鍋への合金鉄・脱酸剤の投入量及び投
入速度を、計算機を用いて、目標成分の含有量、精錬後
の溶鋼成分の実測含有量及び推定出鋼量に基づいて算出
して自動的に投入する方法に関する。

製鋼工程における合金鉄・脱酸剤の添加は溶鋼の精錬と
並んで鋼の品質を決定するものであって、鋼中の成分、
例えばマンガン、珪素、燐、硫黄、銅、窒素、酸素等の
含有量の調整を行い、鋼の機械的性質、品質、表面性状
の調整をするものである。

合金鉄・脱酸剤としてはＡｌ、 ＦｅＭｎ 、 Ｓ ｉ
Ｍｎ 。ＦｅＳｉ、Ｃｕ等がある。

従来からの合金鉄・脱酸剤の添加方法としては、精錬後
の溶鋼成分の含有量と製造目標成分の含有量及び予定出
鋼量から、作業員が従来の経験と勘により合金鉄・脱酸
剤の添加量を決定し、切り出し秤量により必要量を秤量
採取する。

次に製鋼炉から鋳込み鍋への出鋼中に、出鋼開始１分経
過後から鋳込み鍋へ合金鉄・脱酸剤の投入を開始する。

又その投入速度も合金鉄・脱酸剤投入シュートのダンパ
ーを作業員が手動で調節しながら投入していた。

そのために鋼の成分含有量や品質には作業員の個人差に
よるバラツキが多く、不良率も高く、しかも計算・秤量
・ダンパー操作の作業に計３名の人員を要して効率が悪
く省力化が望まれていた。

この発明の方法はこれらの点に鑑みて、従来方法の問題
点を解決するために提供するものであって、合金鉄・脱
酸剤の使用量の決定から添加までの総べての操作を計算
機を用いて制御し、鋼の成分及び品質の安定を計るもの
である。

即ち製造鋼の目標成分と精錬後の溶鋼の実測成分の含有
量と推定出鋼量とに基づいて、合金鉄・脱酸剤の投入量
と投入速度を算定し、出鋼時間の１０〜７０係の間に均
一に自動投入する一連の操作を計算機によって自動制御
するものである。

しかして実測成分の含有量とは溶鋼中のＣ，Ｓｉ。

Ｍｎ 、 Ｐ 、 Ｓ等の実測含有量を意味するが、必
要に応じては吹錬の末期に測定された成分含有量を基に
して精錬終了後の成分及びその含有量を推定することも
可能である。

上記計算機による制御は大別して、（イ）合金鉄・脱酸
剤の使用量の計算と切り出し秤量、（ロ）秤量された合
金鉄・脱酸剤の鋳込み鍋への投入添加の二工程に分類す
ることが出来、以下夫々について説明する。

（イ）合金鉄・脱酸剤の使用量の計算について説明すれ
ば、まづ合金鉄・脱酸剤の各成分の添加歩留りを求め、
次に精錬終了時の溶鋼成分の含有量と製造目標成分の含
有量及び推定出鋼量から添加する成分の各歩留りを考慮
した純分量を求め、更にその純分量を夫々の銘柄に換算
して各銘柄の合金鉄・脱酸剤の使用量を計算して求める
。

合金鉄・脱酸剤の成分の歩留りは次式で求める。

Ｂｎ＝ ｆ （Ｘｎ 、 Ｃ） 十Ｆｎ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（１）Ｂｎ：合金鉄・脱
酸剤の成分りの歩留り（％）庖二精錬終了時点での成分
Ｘｎの割合（％）Ｃ：精錬終了時点での炭素（％） Ｆｎ：過去数チャージの実績から求められるフィードバ
ック係数 次に合金鉄・脱酸剤の成分の純分の使用量は次式から求
められる。

Ｗｎ：成分衡の純分の使用量（屯） Ｘｎ□ ：成分島の素鋼での目標（係） Ｗｏ：そのヒートの全出鋼量（屯／ヒート）上記のＷｎ
を用いて次式から合金鉄・脱酸剤ＷＡ、ＷＢ、Ｗｃ・・
・・・・の量を求める。

Ｗｎ＝（ＷＡ−ａｎ＋Ｗｎ＠ｂｎ＋ｗＣａｃｎ十・・・
・−）−１／１００・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）ＷＡ：合金
鉄・脱酸剤ＷＡの使用量（屯）ＷＢ： 同 上 Ｗ
Ｂの使用量（屯）ＷＣ： 同 上 Ｗｃの使用量（
屯）ａｎｂｎ釦：各合金鉄・脱酸剤の成分立の割合（係
） （３）式は出鋼中に調整すべき成分の数と同数の式が成
立し、これを計算機で解くことにより夫夫の合金鉄・脱
酸剤の使用量が決定される。

。これらの中でｆ（Ｘｎ、Ｃ）は従来の実績から求
められる経験式で精錬後の成分の含有量から決まり、−
次又は二次式が一般的である。

又フィードバック係数Ｆｎは過去数チャージの類似の鋼
種から求めた歩留りを、計算値と実験値とを比較しく１
）式を時系列的に修正している項である。

この計算は出鋼作業中の短時間に行う必要があり計算機
が用いられる。

計算機では精錬後の溶鋼成分の含有量が判明すれば直ち
に計算を行 。

い、合金鉄・脱酸剤銘柄貯蔵槽に設置されている切り出
し装置を起動せしめ、秤量機で指示された計算量の秤量
が終れば、切り出し装置は停止される。

この操作を必要な銘柄の総べてについて行うことによっ
て添加準備が完了されたこ 。

とになる。

→ 次に上記の準備された合金鉄・脱酸剤の投入の時期
は、従来の経験から出鋼時間の１０〜７０％内に均一に
投入しないと安定した成分含有量の鋼が得られないこと
が知られている。

即ち１０％以内では添加剤は鋳込み鍋の底に耐着して溶
鋼に完全に溶けないこと、又７０％以上では出鋼中に溶
鋼と共に流入して鋼浴表面に浮上したスラグに添加剤が
絡まって損失となり歩留りは低下する。

従来方法ではこれらのことを総てストップウォッチによ
って時間管理をしていたが、本発明では次の式により出
鋼時間の推定と添加剤の投入開始及び終了の時間を計算
する。

Ｔ ：出鋼所要時間推定（分） Ｗ ：各ヒートの平均出鋼量（屯／ヒート）Ｗｎ ’
：各ヒートの実績出鋼量（屯／ヒート）Ｔｎ：各ヒート
の出鋼所要時間（分） ｎ ：フィードバック・チャージ（回数）Ｔｏ：従来の
実績から求められる１回毎の出鋼時間の短縮（分／ヒー
ト） この場合ｎは大きな値をとると出鋼時間の変動に追随で
きないため直前の１〜５回程度が好ましい。

Ｔｓ＝Ｔ・α５−１−・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（５）００ Ｔｓ：添加剤投入開始時間（分） αＳ：出鋼時間に対する添加開始時間の割合（％） ＴＥ ＝ Ｔ・αＥ・１／１００ ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（６）ＴＥ：添加剤投入終了時間
（分） αＥ二出鋼時間に対する添加終了時間の割合（％） この場合αＳ、αＥはそれぞれ１０％、７０％であるが
好ましくは２０％、６０％である。

又添加剤の投入速度は次式で計算される。

■ ＝合金鉄・脱酸剤の投入速度（屯／分）上記のよう
にして投入速度が決まれば、計算機はそれに応じた合金
鉄・脱酸剤投入フィダーの速度調整又は投入シュートの
タンパ−の開き調整をする。

それ故に精錬終了時の溶鋼成分の各含有量及び製造鋼の
目的成分含有量と全出鋼量を予め計算機に入力しておけ
ば、上記の計算、秤量及び投入装置の調整など総ての操
作は、出鋼開始の信号を計算機に与えることにより自動
的に起動し制御される。

次にこのシステムを第１図に示すブロック図に従って説
明する。

製造目標成分の含有量、全出鋼量、精錬後の溶鋼の実測
成分の含有量を計算機に入力すると、合金鉄・脱酸剤の
使用量計算をして、切り出し秤量をする。

更に投入時間計算、投入速度計算を行って投入シュート
ダンパー又は投入フィダーの調整を行う。

これらの準備操作が完了した後出鋼が開始され、出鋼開
始信号の入力により、計算された投入開始時間に達する
と計算された投入速度で投入が始まり、投入終了時間に
達して投入は終了する。

さらに出鋼終了の信号で出鋼時間Ｔが計算されて次のヒ
ートにフィードバックされる。

又素鋼の実測成分含有量の入力により歩留りの（１）式
のフィードバックが行われる。

またこの発明の方法を実施例第２図について、詳細に説
明する。

製鋼炉は３００屯転炉（図示なし）であって、転炉より
鋳込み鍋に受鋼する溶鋼に添加する合金鉄・脱酸剤の切
り出し秤量、投入設備などを示す第２図において、銘柄
毎の貯蔵槽１に貯蔵された合金鉄・脱酸剤は計算機７の
指令により切り出しフィダー２が起動して秤量ホッパー
３に切り出され、指示された計算量に達すると切り出し
フィーダー２は停止する。

また秤量された合金鉄・脱酸剤の量と投入時間とに対応
する投入速度に従って、投入フィダー４の振動数は予め
調整されていて、出鋼開始後に投入開始時間Ｔｓに達す
れば、投入フィダー４は起動して投入シュート５を介し
て鋳込み鍋６に投入され、投入終了時間ＴＥまでには全
書の投入が完了する。

尚これらの操作は総て計算機からの指示によって自動的
に行われることは勿論である。

この実施例では秤量ホッパー３より投入フィダー４を介
して合金鉄・脱酸剤は直接鋳込み鍋６に投入されるが、
合金鉄・脱酸剤の種類が複数であり、貯蔵槽１が複数個
あって、しかも一台の秤量ホッパー３で秤量するような
場合には、秤量に長時間を要し出鋼時間中に投入を完了
することが出来なくなる。

そのような場合には秤量ホッパー３で秤量された合金鉄
・脱酸剤は、秤量ホッパー３の下方に設置された中継槽
（図示なし）に集め混合して貯蔵し、所定の時間内にこ
れら複数種類の添加剤は、同時に投入フィダー４を介し
て鋳込み鍋６内に投入する間接方法もある。

また投入フィダー４の代りに投入シュート５の途中にダ
ンパー（図示せず）を設置して投入速度を調整すること
も可能である。

上記本発明の実施例と従来法とにより製造された高張力
鋼の比較例を次の表１に示す。

素鋼成分含有量のバラツキ、素鋼成分含有量の規格外れ
率、また超音波試験による不良率は何れも本発明法では
大巾に改善されていることが実証されている。

上記のように、この発明は製鋼工程における鋳込み鍋で
の合金鉄・脱酸剤の添加に際し、合金鉄・脱酸剤の計算
、秤量及び投入を総べて計算機の指示により自動的に行
わしめて省力化し、しかも素鋼の成分含有量のバラツキ
が減少し、品質を著しく向上せしめること等の顕著な効
果があり業界に貢献するところ大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシステムのブロック図であり、第２図
は実施例の説明図である。 １・・・・・・貯蔵槽、２・・・・・・切り出しフィー
ダー、３・・・・・・秤量ホッパー、４・・・・・・投
入フィーダー、５・・・・・・投入シュート、６・・・
・・・鋳込み鍋、７・・・・・・計算機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 製鋼炉から鋳込み鍋への出鋼時に合金鉄・脱酸剤を
   鋳込み鍋へ添加する方法において、製造目標成分の含有
   量と溶鋼の実測成分の含有量と推定出鋼量とに基づいて
   、下記に示す（１）式より、先ず合金鉄・脱酸剤の歩留
   りを、次いで（２）式より合金鉄・脱酸剤の使用量を、
   更に得られた前記使用量より各合金鉄・脱酸剤を（３）
   式より求め、該各合金鉄・脱酸剤の使用量と投入速度を
   算出し、出鋼時間の１０〜７０係の間に上記算出量の合
   金鉄・脱酸剤を均一に自動添加する一連の操作を計算機
   を用いて制御することを特徴とする合金鉄・脱酸剤の自
   動添加方法。 Ｂｎ＝ ｆ （Ｘｎ−Ｃ）＋Ｆｎ （１
   ）但しＢｎ：合金鉄・脱酸剤の成分Ｘｎの歩留りφに一
   精錬終了時点での成分祢の割合（イ）Ｃ：精錬終了時点
   での炭素（イ） Ｆｎ：過去の実績から求められるフィードバック係数 但しＷｎ：成分稀の純分の使用量（屯） ＸｎＯ：成分Ｘｎの素鋼での目標値（係）Ｗｏ：そのヒ
   ートの全出鋼量（屯／ヒート）Ｗｎ＝（ＷＡ−ａｎ十Ｗ
   Ｂ−ｂｎ＋Ｗｃ−Ｃｎ＋・・・）・１／１００
   （３）但しＷＡ：合金鉄・脱酸
   剤ＷＡの使用量（屯）ＷＢ：合金鉄・脱酸剤ＷＢの使用
   量（屯）Ｗｃ：合金鉄・脱酸剤Ｗｃの使用量（屯）ａｎ
   ｂｎｃｎ：各合金鉄・脱酸剤の成分Ｘｎの割合（イ） ２ 前記、合金鉄・脱酸剤を投入するに当り、下記に示
   す（４）〜（６）式により、出鋼時間の推定と添加剤の
   投入開始及び終了時間を計算し、出鋼時間の１０〜７０
   ％の間の合金鉄・脱酸剤を投入することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の合金鉄・脱酸剤の自動添加方
   法。 但しＴ ：出鋼所要時間推定（分） Ｗ ：各ヒートの平均出鋼量（屯／ヒート）Ｗｎ’ ：
   各ヒートの実績出鋼量（屯／ヒート）Ｔｎ：各ヒートの
   出鋼所要時間（分） ｎ ：フィードバック・チャージ（回数）Ｔｏ：従来の
   実績から求められる１回毎の出鋼時間の短縮（分／ヒー
   ト） Ｔｓ＝Ｔ・αｓ・１／１００ （５）但し
   Ｔｓ：添加剤投入開始時間（分） αＳ：出鋼時間に対する添加開始時間の割合（係） ＴＥ＝Ｔ・αＥｌ／１００ （６）但
   しＴＥ：添加剤投入終了時間（分） αＥ：出鋼時間に対する添加終了時間の割合（％） ３ 前記、合金鉄・脱酸剤の投入速度を下記に示す（７
   ）式により計算し 該投入速度に応じて合金鉄・脱酸剤投入フィーダの速度
   調整又は投入シュートのダンパーの開き調整を行なうこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項記載の
   合金鉄・脱酸剤の自動添加方法。 但し■：合金鉄・脱酸剤の投入速度（屯／分）