JPS6318014A - 冶金精錬炉における底吹ガスの流量制御方法 - 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、転炉等の冶金精錬炉において、その底部に
設けたガス吹込み口から吹込んで溶鋼を撹拌する底吹ガ
スの流−制御方法に関する。

［従来の技術］ 転炉吹錬においては、その前半の反応状況が最＾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。つまり、転炉吹錬の進行と共に、脱炭
遷移点ＣＴを境にして、炉内反応状況は酸素供給律速か
ら炭素移動律速に変化する。転炉吹錬の後半になると、
酸素ランスから溶鋼に吹き込まれる上吹酸素ガス量が低
下するので、炉内の溶鋼撹拌力が低下し、溶鋼の鉄分の
酸化が著しくなる。この鉄分の酸化を防止するために、
従来、吹錬の後半において、上吹酸素ガス量を低下させ
るとともに、転炉底部に設けた底吹用の羽目（例えば、
ポーラスプラグ）を介して溶鋼中に吹込むガスの儲を増
大させて、底吹ガスによる溶鋼の撹拌力を強化している
。これにより、吹錬末期の溶鋼撹拌力が補充され、鉄分
及びマンガン等の有益成分の酸化が防止される。

［発明が解決しようとする問題点１ しかしながら、この従来の制御方法では、オペレータが
吹錬開始後の経過時間等を基に溶鋼の炭素濃度を経験的
に推定し、このオペレータの判断により底吹ガスの流量
を切替えている。撹拌による効果を実効あるものにする
ためには、底吹ガスの量を脱炭遷移点の直前で上昇させ
ることが好ましい。底吹ガス量の上昇が早すぎた場合に
は、ガスの使用量が増大して精錬コストが上昇し、一方
、底吹ガス愚の上昇が遅すぎた場合には、撹拌開始が遅
れて炭素の供給速度が低下し、鉄分が酸化するという問
題点がある。しかし、従来においては、前述の如く、オ
ペレータの経験的な判断により底吹ガス流儀を切替えて
いるので、その底吹ガス員の切替タイミングにおける炭
素濃度は大きくバラツキ、溶鋼の鉄分の酸化損失等を有
効に防止することはできない。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
吹錬中の溶鋼の炭素濃度を高精度で推定することができ
、底吹ガスの煽を常に適切なタイミングで切替えること
ができる冶金精錬炉における底吹ガスの流量制御方法を
提供することを目的とする。

Ｅ問題点を解決するための手段］ この発明に係る冶金精錬炉における底吹ガスの流量制御
方法は、脱炭に要するＭｊｌｉＩ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ｌＩＯ２、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量０５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酸素
曇Ｏｎを基準にして、溶鋼中に吹き込まれた酸素量がこ
の全！Ｉ素量Ｏｏを基準にして決まる所定値に一致した
場合に、精錬炉の底部に設けたガス吹込み口から溶鋼中
に吹込むガスの流量を変更することを特徴とする。

Ｏｎ　＝０１＋０２−０３−０４−Ｏ５＋Ｏｓ・・・（
１） ［作用〕 前記（１）式には、脱炭に使用される酸素量Ｏ１のほか
、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素置０３、鉄鉱石の還元により生じる酸素量０
４、スケールの還元により生じる酸素量０５並びに炭材
の酸化に要する酸素量０６が考慮されており、これらに
関与するｍ素ｌを除外して炭素濃度を推定している。

このため、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。従って、この推
定炭素濃度に基いて底吹ガス量を変更すれば、常に、適
切なタイミングで底吹ガスｌを切替えることができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の実施例に係る底吹ガス儲制御方法を
実施するための装置を示す。転炉１には酸素ランス２が
挿入されており、このランス２には酸素ガス供給ｍ（図
示せず）に接続されたパイプ４が接続されている。従っ
て、酸素ランス２にはこのパイプ４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３に向け
てＩＩ素ガスが吐出される。

このパイプ４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。

パイプ４には、積算流量計５も介装されており、この積
算流量計５の出力は底吹ガス量の制御装置１０に入力さ
れる。また、１ｌｊｉ［ｌ装置１０には、主原料の量、
副原料の量及び溶銑分析値が入力されており、パターン
入力装置１１には各鋼種等毎に異なる酸素流量パターン
が設定されていて、マニュアルにより又はプロセスコン
ピュータ等からの信号により、所定の酸素流量パターン
が選択されて制−装置１０に入力される。

転炉１の底部には、ガス吹込み用の複数個の羽口６（例
えば、ポーラスプラグ）が設けられてお、す、この羽口
６には撹拌用ガス（例えば、Ａｒガス）の供給源（図示
せず）に接続されたパイプ７が接続されている。このパ
イプ７には、流量計８−〇− 及び凍−調節弁９が介装されており、＊ａ計８はパイプ
７を通流するＡｒガスの流量を検出してその検出出力を
調節計１２に出力し、弁９は調節計１２から駆動信号を
受けてパイプ７を通流するＡ「ガスの流量を調節する。

調節計１２は制御装置１０から入力されるＡｒガス流量
設定値に一致するように、流量計８からの検出信号を基
に弁９の開度を調節する。

制御装置１０は、以下の如くして、転炉内に吹き込まれ
た全酸素量０１を基に溶鋼中の炭素濃度［Ｃ］を推定す
る。転炉自溶鋼中に導入された全酸素量Ｏ１は、下記（
１）式により現される。

０＠　−（ｈ　＋０２−Ｏｓ　−０４−０１＋０６・・
・（１） 但し、Ｏｓ：ＩＩ２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ｌ。

０４：鉄鉱石の還元により生じる酸素−１ｏｓ　；スケ
ールの還元により生じる酸素量ＯＩ　；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、Ｏｓ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０＋
と、０ｔ−０６との閣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量０１は、炭素濃度［Ｃ］がｖｔ炭
遷移点〔Ｃ］＠より高濃度側である場合は下記（２）式
にて現され、［Ｃ］が［Ｃ］＠より低い場合には下記（
３）式にて現される。

Ｏｓ　−（Ｗｃ　−Ｗｔ　　［Ｃ］／１００）／Ｂｓ・
・・（２） ０１−　（Ｗｃ　−Ｖ？　　［Ｃ］ｓ　／１００＋Ｗｔ
（［Ｃ］ａ　−ＥＣ］　）／１００−１ｏａ（［ＣＩ＠
−［Ｃ１０）／　（［０１−［Ｃ１０）　）／Ｂｌ　　
　　　　・・・（３）この場合に、Ｗｃは溶銑中の炭素
量であり、下記（４）式にて珊される。

Ｗｃ　−Ｗ２　　［Ｃ］ｔ　／　１００・・・　（４） 但し、Ｗｔ：ｌｌ鋼の１Ｌ Ｗ２；銑鉄の■量、 ［Ｃ１；底吹ガス流量切替タイミング又は底吹ガス種類
の切替タイミングの 目標炭素濃度、 ［Ｃ］ｓ　　：脱炭遷移点における炭素濃度、［Ｃ］ｔ
；初期炭素濃度、 ［Ｃ１０；脱炭限界点における炭素濃度、Ｂ謬　：最Ｓ
脱炭速度。

１２炭に消費される酸素量ｏ１は、その吹鋳峙期が脱炭
遷移点よりも前の酸素供給律速の段継では、前記（２）
式により現され、この（２）式に切替目標炭素濃度［Ｃ
］を代入すれば、そのときまでに脱炭に消費されている
べき酸素−０１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、Ｍ炭に消費される酸素量０
１は前記（３）式により現され、この（３）式に底吹ガ
ス流量又は底吹ガス種類の切替目標炭素濃度［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０
！が求まる。

溶銑中のシリコンＳ１、マンガンＭｎ及びリンＰについ
ては、制−引「０は、転炉に装入する溶銑の成分分析値
（８１、Ｍｎ及びｐＨり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−０２を算出する。また
、鉄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（ＦＥＩＯ）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ａＳが発生する。そ
の発生酸素量Ｏｓ　、０４及びＯｓ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、各チャージ毎に興なるＭｎ鉱石等の装入層
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。

この線材の鹸化にＩＩ索が消費されるので、制ｍ装置１
０はその消費量０６を炭材の投入量から算出する。

制ｎ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、底吹ガス流量の切替目標
炭素濃度（例えば、脱炭遷移点の直前の炭素濃度）に対
応する全酸素量０＋＋　＠算出する。そして、ＩＩＩＩ
ｌｌ装置１０は積ａ重量計５が検出した全酸素量がこの
算出された全酸素量００に一致した時点で調節計１２の
設定値を変更する。

次に、この実施例の動作について説明する。制御装置１
０は、先ず、調節計１２の設定値を所定の吹錬開始時の
底吹ガス流量に設定して酸素吹錬を開始する。制御装置
１０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、底吹ガス流量の切替の基準
になる全酸素量Ｏｏを算出する。転炉内に吹き込まれた
全酸素量は積算流量計５により検出されており、ＩＩＩ
　ＩＩＩ　Ｉｉ装１０はこの積算流量計５により検出さ
れた全酸素量が、（１）式から算出された全酸素１００
に一致した時点で、調節計１２の設定値を衣類の底吹ガ
ス流量に変更する。

制御装置１０は、このようにして転炉に吹込まれた全酸
素量を基に順次底吹ガス流■を切替えていく。この底吹
ガス流量の切替は、各バッチ毎に異なる種々の吹錬条件
が考慮された酸素ガスの全Ｉｏｎを基準にして求められ
た炭素濃度の推定値を基になされるから、反応状況に拘
らず常に最適のタイミングで底吹ガス流量を切替えるこ
とができる。従って、この発明によれば、転炉吹錬末期
の鋼浴撹拌力の低下を最小のガス量で補うことができ、
低コストで、溶鋼中の鉄分及びマンガンの酸化を防止し
、スラグ中のＦｅ０１度等を低値に維持することができ
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、転炉吹錬終点における溶鋼の炭素濃度であり、縦軸
は同じく終点におけるスラグ中の全鉄！（Ｔ、Ｆｅ）で
ある。図中、ハツチング領域は、従来の転炉吹錬におけ
る終点［Ｃ］と（Ｔ、Ｆｅ）との関係を示し、各プロッ
トはこの発明により底吹ガス流量を切替えた場合の終点
［Ｃ］と（Ｔ、Ｆｅ）との関係を示す。この図によると
、従来の（Ｔ、Ｆｅ）は、１２乃至２０％の範囲でバラ
ツキ、特に低炭素濃度まで脱炭する場合に（Ｔ、Ｆｅ）
の上昇が著しい。これに対し、この発明による場合は（
Ｔ、Ｆｅ）が約１０％であり、従来よりも低いのに加え
、比較的低炭素濃度（０，０５％）まで（Ｔ、Ｆｅ）の
上昇が抑制されている。

第３図は、転炉内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（Ｔ、Ｆｅ）と溶鋼中のマンガン歩留
との関係を示すグラフ図である。

転炉内の溶鋼中に投入されたマンガン鉱石の量は溶鋼１
トン当たり１５乃至２０ｋｏであり、転炉終点における
溶鋼温度は１６３０乃至１６７０℃である。この図から
明らかなように、（Ｔ、Ｆｅ）が高くなるに連れてスラ
グ中に移行するマンガンが増大して溶鋼中のマンガン歩
留が低下する。従来のように、（Ｔ、Ｆｅ）が１２乃至
２０％の場合にはマンガン歩留が約５０％であるのに対
し、この発明のように、（Ｔ、Ｆｅ）が１０％の場合に
は、マンガン歩留が６５乃至７０％と高い。

更に、第４図は、横軸に炭素濃度［Ｃ］をとり、縦軸に
脱炭速度ｄＣ／ｄｏをとって、転炉吹錬における脱炭速
度の推移を示すグラフ図である。図中、白丸は従来の転
炉吹錬における脱炭速度であり、黒丸はこの発明による
場合の脱炭速度である。

また、実線は脱炭反応が理想的に進行した場合の脱炭速
度の推移を示す。この図から明らかなように、従来は、
比較的高い炭素濃度の状態から脱炭速度が低下している
のに対し、この発明においては、脱炭遷移点の近傍にて
脱炭速度の低下が開始され、はぼ実線に沿って低下して
いる。これは、この発明においては、転炉吹錬末期にお
いても鋼浴撹拌が充分になされたことを示している。

なお、上記実施例においては、全酸素量から溶鋼の炭素
濃度を推定し、この炭素濃度が所定値になったときに、
底吹酸素流量を変更している。しかし、この発明はこれ
に限らず、所定の炭素濃度にて求まる全酸素量を、底吹
ガスの種類（例えば、Ａｒガス、酸素ガス、窒素ガス等
）を変更するタイミングをとるための情報に使用するこ
ともできる。

［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、転炉吹錬におい
て、最適のタイミングで底吹ガス流−を変更することが
でき、低精錬コストで、溶鋼中の鉄分の損失を防止し、
スラグ中のＦｅＯ濃度を低値に維持することができる。

【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図は終点炭
素濃度と（Ｔ、Ｆｅ）との関係を示すグラフ図、第３図
は（Ｔ、Ｆｅ）とＭｎ歩留との関係を示すグラフ図、第
４図はこの発明の効果を示すグラフ図、第５図は脱炭速
度の推移を示すグラフ図である。 １：転炉、２：ランス、３；溶鋼、５：積算流滲計、６
；羽口、８：流量計、９：バルブ、１０：制御装置、１
１：入力装置、１２：調節計出願人代理人　弁理士　　
鈴江武彦 洟見濃＆［Ｃ］ 第２図 （Ｔ、Ｆｅ）　　（’１０） 炭素諸ＬＬｃ］　　　　　＜０ム） 第４図

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、精錬炉の底部に設けたガス吹込み口から溶鋼中に
   吹込むガスの流量を変更することを特徴とする冶金精錬
   炉における底吹ガスの流量制御方法。 Ｏ＿０＝Ｏ＿１＋Ｏ＿２−Ｏ＿３−Ｏ＿４−Ｏ＿５＋Ｏ
   ＿６