JP2800537B2

JP2800537B2 - 精錬工程における溶鋼およびスラグの噴出規模の予測方法

Info

Publication number: JP2800537B2
Application number: JP6112892A
Authority: JP
Inventors: 信章佐竹; 聡男畑中; 泰明立川; 政人内尾
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JPH05222429A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、精錬工程における溶
鋼および精錬スラグの噴出規模の予測方法、即ち、脱炭
反応を含む精錬工程において発生する、COガスの異常発
生に起因する溶鋼およびスラグの噴出規模を高い精度で
予測する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】脱炭反応を含む精錬においては、その脱
炭反応が不安定なとき、即ち、脱炭反応生成物であるCO
ガスの発生量が不安定なときには、反応容器内で脱炭反
応が局部的に急激に進むことがある。この現象が起こる
と、局部的に急激に発生するCOガスによって溶鋼および
精錬スラグ（以下、単にスラグという）が持ち上げられ
反応容器外に噴出する。

【０００３】溶鋼およびスラグが噴出すると、(1) 溶鋼
歩留りの低下、(2) 設備の破損、(3) 発塵等による環境
悪化等、種々の問題が発生する。従って、溶鋼およびス
ラグが噴出の防止は、脱炭反応を伴う精錬法においては
必須の課題である。

【０００４】COガスの異常発生に起因する、溶鋼および
スラグの噴出の発生を予測する方法として、特開平１-2
12713 号公報には、次の方法が開示されている。即ち、
精錬炉から排出されるCOガスの量と、精錬炉に供給され
る酸素の量をそれぞれ測定し、COガス量と酸素量との比
から演算される脱炭酸素効率の一時的な異常低下を検出
し、COガスの異常発生に起因する噴出の発生を予測する
（以下、先行技術という）。そして、この予測結果に基
づいて、溶鋼およびスラグの噴出防止アクション、即
ち、ランス高さを低くする、送酸流量を下げる、炉口圧
を下げる等の噴出防止アクションを採るタイミングを決
定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た先行技術は、次のような問題を有している。即ち、先
行技術によって、溶鋼およびスラグの噴出の発生を予測
し、そして、噴出防止アクションを取るタイミングを決
定しても、上述したアクションが過大であると、吹錬時
間の延長につながる。この結果、反応容器内の耐火物の
寿命が低下し、且つ、生産量が減少する。一方、上述し
たアクションが過少であると、溶鋼およびスラグの噴出
を防止できない。

【０００６】従って、この発明の目的は、脱炭反応を含
む精錬工程において発生する、COガスの異常発生に起因
する、溶鋼およびスラグの噴出規模を高い精度で予測す
ることができる方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、脱炭反応に
よって精錬を行うに際して、精錬炉から排出されるCOガ
ス量と前記精錬炉に供給される酸素量を測定し、前記CO
ガス量と前記酸素量との比に基づいて脱炭酸素効率を演
算し、このようにして演算した前記脱炭酸素効率の安定
値を基準とした変動の積分値を演算し、このようにして
演算した前記積分値の大小に基づいて前記COガスの異常
発生に起因する、溶鋼およびスラグの噴出規模を予測す
ることに特徴を有するものである。

【０００８】この発明を更に詳細に説明する。COガスの
異常発生に起因する、溶鋼およびスラグの噴出は、上述
したように、脱炭反応の不安定さによって引き起こされ
る。脱炭反応の安定度は、上述した脱炭酸素効率を監視
することによって監視できる。即ち、単位時間当たりの
精錬炉から排出されるCOガスの量をＡ[Nm³-CO/min]、そ
して、精錬炉内に供給される酸素の量をＢ[Nm³-O₂/min]
として、脱炭酸素効率Ｅを、Ｅ＝Ａ／Ｂで定義すると、
定常状態では、脱炭酸素効率Ｅは、ほぼ一定の値を示す
が、脱炭酸素効率Ｅは、COガスの異常発生に起因する、
溶鋼およびスラグの噴出が発生する直前に異常に低下す
る。

【０００９】この理由は、発明者に知見によれば、供給
された酸素が炭素と反応せず、一時的にFeO を生成して
しまうか、炭素と反応して生成したCOガスが直ちに炉外
に排出されずにスラグ中にエマルジョンとしてトラップ
されることにある。その後、急激にCOガスが放出され
て、溶鋼およびスラグの噴出が発生する。従って、脱炭
酸素効率の時間推移波形を監視し、脱炭反応が安定して
いると考えられる値を基準とした変動の積分値を演算す
れば、スラグ中にトラップされた供給酸素量を知ること
ができ、積分値の大小によってCOガスの異常発生に起因
する、溶鋼およびスラグの噴出の規模を予測することが
できる。そして、このようにした予測した噴出規模に応
じた噴出防止アクションを採ることによって、溶鋼およ
びスラグの噴出抑制のための最適制御を行うことができ
る。

【００１０】次に、この発明の、精錬工程における溶鋼
および精錬スラグの噴出規模の予測方法の一実施態様
を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明を
転炉に適応した場合のブロック図、図２は、脱炭酸素効
率の時間推移と溶鋼およびスラグの噴出との関係を示す
グラフ、図３は、溶鋼およびスラグの噴出量とスラグ中
の蓄積酸素量との関係を示すグラフ、図４は、この発明
を転炉に適応した場合において、噴出防止アクションを
採った場合と、オペレータの判断によって噴出防止アク
ションを採った場合の吹錬延長時間の比較を示すグラフ
である。

【００１１】図１において、１は、転炉である。転炉１
には、ランス３および底吹きノズル５によって吹き込ま
れた酸素と、溶鋼２中の炭素とが反応して脱炭反応が行
われて溶鋼２の精錬が進行する。主にCOガスからなる排
ガスは、排ガスダクト４を通ってガスホルダー（図示せ
ず）に導かれる。ランス３から転炉１内に供給される酸
素の流量は、ランス酸素流量計６によって検出され、一
方、底吹きノズル５から転炉１内に供給される酸素の流
量は、底吹き酸素流量計７によって検出され、これらの
データは、それぞれ計算機10に送信される。

【００１２】計算機10は、予め記憶されている各副原料
中の酸素量に基づいて、各副原料から転炉内に供給され
た酸素量を計算する。更に、計算機10は、このようにし
て計算した各副原料から供給された酸素量を、前述した
ランスおよび底吹き酸素量に加算して単位時間当たりに
転炉内に供給された酸素量Ｂ[Nm³-O₂/min]を演算する。
一方、排ガス中のCOガスの割合は、公知の排ガス分析計
８によって分析されて計算機10に送信され、排ガスの単
位時間当たりの流量は、排ガス流量計９によって検出さ
れ、これらのデータは、それぞれ計算機10に送信され
る。転炉１内に投入される副原料は、副原料秤量器11に
よって秤量され、そのデータは計算機10に送信される。
計算機10は、排ガス中のCOガスの割合と排ガスの単位時
間当たりの流量とによって、単位時間当たりのCOガスの
発生量Ａ[Nm³-CO/min]を演算し、更に、脱炭酸素効率Ｅ
をＥ＝Ａ／Ｂによって演算する。

【００１３】そして、このようにして演算する脱炭酸素
効率を精錬開始から、一定時間経過した後、一定時間監
視し、この監視期間中に脱炭酸素効率の安定値と、それ
を基準とした変動の積分値を算出する。そして、このよ
うにして算出した積分値の大小によってCOガスの異常発
生に起因する、溶鋼およびスラグの噴出規模を予測す
る。このような、溶鋼およびスラグの噴出規模の予測と
平行して、前述した先行技術によって、溶鋼およびスラ
グの噴出のタイミングを予測する。噴出が予測された
ら、その時点での予測噴出規模を後述するように出力す
る。この信号に対して、自動的にまたはオペレーターに
よって、表１のような噴出規模に対応した噴出防止アク
ションを採る。監視を開始するタイミングおよび終了す
るタイミングは、操業上の経験により決定しても良い
し、操業上得られる他の情報によって決定しても良い。

【００１４】

【００１５】図２は、脱炭酸素効率の時間推移と溶鋼お
よびスラグの噴出との関係を示すグラフであり、横軸は
１チャージの吹錬における吹錬開始からの経過時間であ
り、縦軸は脱炭酸素効率を示す。ただし、整理の都合
上、脱炭酸素効率は、単位時間当たりのCOガスの発生量
を、その中に含まれる炭素の重量に換算して求めたもの
である。従って、脱炭酸素効率の単位は[kg-C/Nm³-O₂]
である。以下、この単位で示した脱炭酸素効率をＥ’で
表す。

【００１６】図２において、脱炭酸素効率Ｅ’は、吹錬
開始後、３分程経過すると吹錬が安定状態に入るので、
ほぼ一定値(1.07)に近い値となる。吹錬経過後、12分程
度経過すると、吹錬終了に近くなるので溶鋼中の炭素濃
度の低下により脱炭酸素効率Ｅ’は低下する。異常が無
ければ、吹錬開始後、約３分から約12分の間で、脱炭酸
素効率Ｅ’は、安定した値を示す。図２の場合には、点
(b) においてCOガスの異常発生に起因する、溶鋼および
スラグの噴出が発生する前に、点(a) において脱炭酸素
効率Ｅ’が低下しており、溶鋼およびスラグの噴出前に
供給酸素がスラグ内にトラップされていることがわか
る。

【００１７】図３は、溶鋼およびスラグの噴出発生量と
スラグ中の蓄積酸素量との関係を示すグラフであり、横
軸は、スラグ中の蓄積酸素量であり、縦軸は、１ｔ当た
りの噴出物の重量である。図３から明らかなように、蓄
積酸素量と噴出物重量との間に相関が認められ、蓄積酸
素量に基づいて、溶鋼およびスラグの噴出規模を予測で
きることがわかる。

【００１８】図４は、この発明を250t転炉に適応した場
合において、噴出防止アクションを採った場合と、先行
技術によりオペレータの判断によって噴出防止アクショ
ンを採った場合の吹錬延長時間の比較を示すグラフであ
り、横軸は、溶鋼およびスラグの噴出抑制の対応にとも
ない延長された吹錬時間であり、縦軸は、吹錬延長時間
別の噴出防止アクション回数である。

【００１９】図４に示す例では、溶鋼およびスラグの噴
出規模を大、中、小の３段階に分け、それぞれの規模別
に脱炭酸素効率Ｅ’の安定値を基準とした変動値の積分
値を大(4.51 以上) 、中(2.01 から4.50) 、小(2.00 以
下) とした。噴出規模別の噴出防止アクションは、表１
の通りであった。図４から明らかなように、この発明に
より、溶鋼およびスラグの噴出防止アクションを採れ
ば、先行技術に比べて吹錬時間の延長が低減しており、
この結果、転炉内耐火物の延命効果が期待できることが
わかる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、脱炭反応によって精錬を行うに際して、溶鋼および
精錬スラグの噴出規模を高い精度で予測することができ
るので、この予測データを使用して、溶鋼および精錬ス
ラグの噴出抑制のための最適制御を行えば、過大な噴出
防止アクションによる吹錬時間の延長に伴う炉内耐火物
の寿命低下、生産量の減少等の問題が無くなるといった
有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を転炉に適応した場合のブロック図で
ある。

【図２】脱炭酸素効率の時間推移と溶鋼およびスラグの
噴出との関係を示すグラフである。

【図３】溶鋼およびスラグの噴出発生量とスラグ中の蓄
積酸素量との関係を示すグラフである。

【図４】この発明を転炉に適応した場合において、噴出
防止アクションを採った場合と、オペレータの判断によ
って噴出防止アクションを採った場合の吹錬延長時間の
比較を示すグラフである。

【符号の説明】

１：転炉、２：溶鋼、３：ランス、４：排ガスダクト、５：底吹きノズル、６：ランス酸素流量計、７：底吹き酸素流量計、８：排ガス分析計、９：排ガス流量計、 10：計算機、 11：副原料秤量器。

フロントページの続き (72)発明者内尾政人東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開平３−188211（ＪＰ，Ａ) 特公昭62−46607（ＪＰ，Ｂ２) Ｒ＆Ｄ神戸製鋼技報ＶＯＬ．36，ＮＯ．１（1986）ＰＰ．31−35 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21C 5/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】脱炭反応によって精錬を行うに際して、
精錬炉から排出されるCOガス量と前記精錬炉に供給され
る酸素量を測定し、前記COガス量と前記酸素量との比に
基づいて脱炭酸素効率を演算し、このようにして演算し
た前記脱炭酸素効率の安定値を基準とした変動の積分値
を演算し、このようにして演算した前記積分値の大小に
基づいて前記COガスの異常発生に起因する、溶鋼および
スラグの噴出規模を予測することを特徴とする、精錬工
程における溶鋼およびスラグの噴出規模の予測方法。