JPS6318013A - 転炉終点制御方法 - Google Patents

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］ この発明は、転炉精錬、特に、レススラグ吹錬のダイナ
ミック制御における終点制御方法に関する。

［従来の技術］ 転炉吹錬のダイナミック制御においては、吹錬途中で溶
鋼にサブランスを浸漬し、溶鋼をサンプリングして得た
データから、転炉終点における溶鋼温度及び成分組成が
目標値に一致するように、サブランス計測時点から吹錬
終点までの吹錬操作量（吹込み酸素量及び冷剤量）等を
決定し、爾後この操作量で吹錬する。近時、転炉炉内耐
火物の溶損防止、並びに取鍋精錬及び鋳造工程等との時
間的整合性の向上という見地から、転炉出鋼を迅速にす
る必要性が＾まり、このため、転炉のダイナミック制御
における制御精度の一層の向上が要求されている。

第３図は、横軸に炭素濃度［Ｃ］をとり、縦軸に脱炭速
度ｄ　Ｃ／ｄ　Ｏをとって、両者の関係を示すグラフ図
である。転炉吹錬の前半の反応状況は最高の脱炭速度を
示す酸素供給律速であり、後半の反応状況は炭素移動律
速である。この場合に、Ｃ□１及びＣＴ２は、いずれも
酸素供給律速から炭素移動律速に変化するときの境界で
あり、脱炭遷移点とよばれる。図中、実線は転炉内に脱
燐及び脱硫用造滓剤を投入してスラグにより溶鋼を脱燐
及び脱硫する普通吹錬における反応状況を示し、破線は
溶銑予備処理（脱燐及び脱硫）を実施した溶銑を使用し
て転炉自溶鋼中に造滓剤を実質的に投入しないレススラ
グ吹錬における反応状況を示す。普通吹錬の場合には、
転炉吹錬における終点温度を高精度で制御するため、遷
移点ＣＴＩに到達した時点で溶鋼をサンプリングして溶
鋼の炭素濃度を測定する。一方、レススラグ吹錬の場合
には、脱炭速度が速いために、転炉吹錬の終点炭素濃度
［Ｃ］の制御が困難であり、遷移点ＣＴ２の直前で溶鋼
をサンプリングすることが終点制御精度を＾める上で必
要である。

［発明が解決しようとする問題点１ しかしながら、レススラグ吹錬の場合には、第３図に示
すように、最高脱炭速度が普通吹錬の場合よりも高く、
しかも、遷移点ＣＴ２が普通吹錬の場合（ＣＴＩ）より
も低いので、炭素移動律速段階の脱炭速度が普通吹錬の
場合よりも早い。このため、溶鋼中の炭素濃度の変化が
大きく、所定の炭素濃度でサブランスを降下させて溶鋼
をサンプリングすることが困難である。サンプリングが
早すぎると、その後の吹錬時間が長いため、終点温度の
的中率が低下する。また、サンプリングが遅すぎると、
溶鋼の炭素濃度が低下してしまい、溶鋼のマンガン歩留
が低下する。このため、転炉吹錬のダイナミック制御に
おける終点目標値の的中率が低い。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
溶鋼の炭素濃度を高精度で推定することができ、転炉吹
錬のダイナミック制御における終点目標値の的中率を向
上させることができる転炉終点制御方法を提供すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る転炉終点制御方法は、脱炭に要する酸素
量０１、並びに該当する場合には、シリコン、鉄、マン
ガン及びリンの酸化に要する酸素量０２、マンガン鉱石
の還元により生じるｌ！素量０３、鉄鉱石の還元により
生じる酸素量０４、スケールの還元により生じる酸素１
０ｓ並びに炭材の酸化に要する酸素量０６により下記数
式により求まる全１ｆ０１Ｏ＋を基準にして、溶鋼中に
吹き込まれた酸素量がこの全酸素量Ｏａを基準にして決
まる所定値に一致した場合に、溶鋼中にサブランスを浸
漬して溶鋼をサンプリングし、終点制御に使用するデー
タを得ることを特徴とする。

Ｏｏ　＝０１　＋０２−０３−０４−Ｏ５＋Ｏｓ・・・
〈１） ［作用］ この発明によれば、転炉内に導入された全酸素量Ｏｎを
把握すれば、前記（１）式に基いて炭素濃度を推定する
ことができる。しかも、この（１）式には、脱炭に使用
される酸素量０１の外、該当する場合には、シリコン、
鉄、マンガン及びリンの酸化に要する酸素量０２、マン
ガン鉱石の還元により生じる酸素量０３、鉄鉱石の還元
により生じる酸素量０４、スケールの還元により生じる
酸素１０ｓ　、並びに炭材の酸化に要する酸素量０６が
角鑵されており、これらに関与する酸素−を除外して炭
素濃度を推定している。このため、このの発明により、
吹錬条件又は反応状況の相違に拘らず、炭素濃度を高精
度で推定することができる。

このため、脱炭速度の変化が大きいレススラグ吹錬にお
いても、所定の炭素濃度の時に溶鋼をサンプリングする
ことができる。従って、このサンプリングにより得たデ
ータを基に転炉吹錬のダイナミック制御を実施すれば、
温度及び組成を高精度で終点制御Ｉすることができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の実施例に係る転炉終点制御方法を実
施するための装置を示す。転炉１には酸素ランス４が挿
入されており、このランス２には酸素ガス供給源（図示
せず）に接続されたバイブ３が接続されている。従って
、！ｌＩ素ラフランス４このパイプ３を介して酸素ガス
が供給され、その下端の吐出口から転炉内の溶鋼２に向
けて酸素ガスが吐出される。

このパイプ３の途中には、流量計及び流量調節弁（図示
せず）が介装されている。この流量計の検出出力は調節
計（図示せず）に入力され、この酸素ガス流量が調節計
に設定されている流量に一致するように、調節計は流量
調節弁を調節する。

調節計の設定値は、終点制御装置１６により設定される
。

また、バイブ３には、積算流量計５も介装されており、
この積算流量計５の出力はサブランス制御装置１０に入
力される。また、制御装置１０には、主原料の量、ａ１
原料の量及び溶銑分析値が入力されており、制御装置１
０は、以下の如くして、転炉内に吹き込まれた全酸素量
Ｏ＠を基にサブランス昇降駆動袋［７に昇降駆動信号を
出力する。

サブランス６は昇降駆動装置７により昇降駆動され、下
降すると、その下端が転炉内溶鋼中に浸漬されて溶鋼を
サンプリングする。この溶鋼サンプリングにより得られ
たデータは、収集装置８により収集されてダイナミック
終点制御量演算装置１４に入力される。演算装置１４に
は、終点目標値設定装置０１５から終点の目標値が入力
されており、演算装置１４はサブランス６による測定結
果と、終点目標値とから終点溶鋼温度及び成分組成を目
標値に一致させるべく、サブランス計測後の吹錬条件を
求め、終点制御装置０６にその吹錬条件を出力する。終
点制！０１！置１６は演算装置１４からの信号に基いて
送酸流量等の転炉吹錬条件を変更する。

次に、サブランス制御装置１０の演算制御内容について
説明する。転炉内溶鋼中に導入された全酸素量Ｏｏは、
下記（１）式により現される。

Ｏｎ　−Ｏｔ　＋０２−０３−０４−Ｏ５＋Ｏｓ・・・
（１） 但し、０１　：脱炭に要する酸素量、 ０２；シリコン、マンガン及びリンの酸化に要する酸素
量、 ０３　；マンガン鉱石の還元により生じる酸素量、 ０４　；鉄鉱石の還元により生じるＩ！″Ｓ！、Ｏ５；
スケールの還元により生じる酸素量Ｏ６＝炭材の酸化に
要する酸素量。

酸素ランスを介して転炉内に導入された酸素ガスが０１
．０２．０６として消費される一方、０３．０４　、Ｏ
ｓとして酸素ガスが発生する。このため、全酸素量Ｏｎ
と、０１−０６との間の収支バランスから、前記（１）
式が成立する。

脱炭に消費した酸素ｌｏｔは、炭素濃度［Ｃ］が脱炭遷
移点［Ｃ］ｕより高濃度側である場合は下記（２）式に
て現され、［Ｃ］が［ＣＬより低い場合には下記（３）
式にて現される。

０１　＝　　（Ｗｃ　　　Ｗｔ　　［Ｃ］／　１００）
／Ｓ。

・・・（２） ０１−　（Ｗｅ　−Ｗｌ　　［Ｃ］ｓ　／１００＋Ｗ１
（［Ｃ］ｏ　−［Ｃ］　）　／　１００００−１ｏ　［
Ｃ］ｏ　−［Ｃ１０）／　（［Ｃ］　−［Ｃ１０）　）
／ＢＯ・・・（３） この場合に、Ｗｃは溶銑中の炭素濃度であり、下記（４
）式にて現される。

Ｗｃ　＝Ｗ２　　［Ｃ］　１　／　１００・・・（４） 但し、Ｗｌ　：溶鋼の重量、 Ｗ２　：銑鉄の重量、 ［Ｃ］：サブランス測定タイミング目標炭素濃度、 ［Ｃ］ａ　　；脱炭遷移点における炭素濃度、［０］ｔ
　　：初期炭素濃度、 ［Ｃ１０：脱炭限界点における炭素濃度、ＢＩｌ　：最
高脱炭速度。

脱炭に消費される酸素ｌＯ１は、その吹錬時期が脱炭遷
移点よりも前の酸素供給律速の段階では、前記（２）式
により現され、この（２）式にサブランス測定タイミン
グ目標炭素濃度［Ｃ］を代入すれば、そのときまでに脱
炭に消費されているべきｌＩ＊ＩＯｔが求まる。一方、
吹錬が進行して、溶鋼の炭素濃度［Ｃ］が脱炭遷移点を
超えている場合には、脱炭に消費される酸素量０１は前
記（３）式により現され、この（３）式に切替目標炭素
濃度［Ｃ］を代入すれば、そのときまでに消費されてい
るべき酸素量０１が求まる。

溶銑中のシリコンＳｉ１マンガンＭｎ及びリンＰについ
ては、制御量＠１０は、転炉に装入する溶銑の成分分析
値（Ｓｉ、Ｍｎ及びＰ濃度）と転炉吹錬目標値との差か
ら、それらの酸化に消費される酸素量０２を算出する。

また、鉄Ｆｅの酸化に要する酸素は転炉吹錬目標［Ｃ］
から与えられる終点スラグ（Ｆｅｄ）目標値により算出
する。

一方、転炉内に投入されるＭｎ鉱石、鉄鉱石及びスケー
ルについては、それらの還元により酸素が発生する。そ
の発生酸素量０３．０４及び０５は、Ｍｎ鉱石、鉄鉱石
及びスケールの転炉内装入量との関係で経験的に把握さ
れており、各チャージ毎に異なる１ｙｌｎ鉱石等の装入
量を基にして算出される。更に、予備処理溶銑の転炉吹
錬の場合には、転炉内の熱量が不足する場合があり、こ
の場合には、炭材を転炉内に投入して転炉内に熱を付加
する。この炭材の酸化に酸素が消費されるので、制御＠
ｌ！１０はその消費１０６を炭材の投入量から算出する
。

制御装置１０はこのようにして算出した酸素量０１乃至
０６を前記（１）式に代入し、サブランス測定タイミン
グ目標炭素濃度に対応する全酸素量０口を算出する。そ
して、制御量［１０は積算流量計５が検出した全酸素量
がこの算出された全酸素量０口に一致した時点で昇降駆
動装置７に駆動信号を出力してサブランス６を下降させ
る。

次に、この実施例の動作について説明する。終点制御装
置１６は、先ず、所定の吹錬開始条件で転炉自溶鋼の酸
素吹錬を開始する。制御装置ｆ１０は、主原料、副原料
及び溶銑分析値に基づいて、前記（１）乃至（４）式か
ら、酸素流量切替の基準になる全酸素１０ａを算出する
。転炉内に吹き込まれた全酸素量は積ＩＮ流量計５によ
り検出されており、制御ｌ装置１０はこの積算流量計５
により検出された全酸素−が、（１）式から算出された
全酸素量Ｏｎに一致した時点で、昇降駆動駆動装置７に
起動信号を出力し、駆動装［７はサブランス６を下降さ
せる。

サブランス７は転炉内情鋼中に浸漬され、溶鋼をサンプ
リングする。このサンプリングデータは収集＠置８によ
り収集され、ダイナミック終点制ＷＪｍ演算装置１４に
入力される。演算装Ｗ０４には、終点口ｌｌＩ設定装置
１５から入力された終点の目標値と、サブランスによる
測定結果とから、終点溶鋼温度及び成分組成を目Ｉｔ値
に一致させるべく、サブランス計測後の吹錬条件を求め
、終点０ＪＩＩｌ装置０６にその吹錬条件を出力する。

第２図は、この発明の効果を示すグラフであって、横軸
は、積算流量計により検出された全酸素量、並びに主原
料、副原料及び溶銑分析値から、前記（１）式乃至（４
）式に基づいて算出された炭素濃度と、サブランスサン
プリングにより直接測定された炭素濃度との差であり、
縦軸はその頻度（ｎ数は７７）である。この図から明ら
かなように、偏差値σは０．０７％、推定精度（誤差範
囲）は±０．１％以内であり、推定精度が極めて高い。

従って、前記（１）式乃至（４）式による炭素濃度の推
定が妥当であることがわかる。また、このように高精度
で炭素濃度を推定することができるから、脱炭遷移点の
直前でサブランス測定することができる。従って、終点
温度及び成分を高精度で目Ｓｔ値に一致させることがで
きる。

［発明の効果］ この発明によれば、個々の操業毎に異なる種々の精錬条
件を考慮して求まる前記（１）式の全酸素量を基準にし
て、溶鋼中の炭素濃度を推定するから、個々のバッチ操
業毎に反応状況が異なるのに拘らず、常に高精度で炭素
濃度を推定することができる。従って、転炉吹錬におけ
る終点成分及び温度を目標値に高精度で制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施状態を示す図、第２図はこの発
明の効果を示すグラフ図、第３図は転炉吹錬におけるＷ
Ａ炭速度を示す図である。 １：転炉、２：溶鋼、４；ランス、５；積算流量計、６
：サブランス、７；駆動装置、８；収集装置、］Ｏ；サ
ブランス６００１装置、１４；ダイナミック終点制御量
演算装置、１５：終点目標値設定装置、１６：終点制御
装置 出願人代理人　弁理士　鈴圧式彦 火消１３（Ｃ）−帷廻［ｃｌ 第　２　回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 脱炭に要する酸素量Ｏ＿１、並びに該当する場合には、
   シリコン、鉄、マンガン及びリンの酸化に要する酸素量
   Ｏ＿２、マンガン鉱石の還元により生じる酸素量Ｏ＿３
   、鉄鉱石の還元により生じる酸素量Ｏ＿４、スケールの
   還元により生じる酸素量Ｏ＿５並びに炭材の酸化に要す
   る酸素量Ｏ＿６により下記数式により求まる全酸素量Ｏ
   ＿０を基準にして、溶鋼中に吹き込まれた酸素量がこの
   全酸素量Ｏ＿０を基準にして決まる所定値に一致した場
   合に、溶鋼中にサブランスを浸漬して溶鋼をサンプリン
   グし、終点制御に使用するデータを得ることを特徴とす
   る転炉終点制御方法。 Ｏ＿０＝Ｏ＿１＋Ｏ＿２−Ｏ＿３−Ｏ＿４−Ｏ＿５＋Ｏ
   ＿６