JP2921970B2

JP2921970B2 - 転炉終点制御方法

Info

Publication number: JP2921970B2
Application number: JP31425290A
Authority: JP
Inventors: 潔安井; 隆康原
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1990-11-21
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JPH04187709A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、転炉の終点制御方法に関するものであっ
て、特に、燐（Ｐ）含有量を予測式に導入することによ
り、石灰を低減させながら高精度な終点制御を行うもの
である。

［従来の技術］従来、用いられている転炉の終点制御方法は種々ある
が、その中で代表的なものについて述べると、精錬を終
了する約２分前にサブランスに装着してある熱電対によ
つて測定（中間測定という）した溶鋼温度と、その時の
炭素（Ｃ）含有量（以下「Ｃ」ともいう）の推定値等か
ら、精錬終了（吹止め）までに必要な酸素量や冷却剤を
予測して投入することによつて終点温度や炭素含有量を
目標値に近づけていた。

このように、サブランスによる中間測定結果をもと
に、転炉終点で溶鋼温度及び炭素濃度を制御する方式を
周知のダイナミック制御と呼ぶ。この周知の従来技術の
内容をさらに具体的に説明する。従来の終点制御におい
ては、酸素量（ΔO₂）と冷却材（ΔSORE）の二つの操作
変数により、終点温度（T_E）と終点炭素含有量（C_E）を
目標値に近づけるべく制御を行っていた。すなわち、T_E
に関する式とC_Eに関する式の二つがあり、操作変数はΔ
O₂、ΔSOREの二つ。この連立式を解いて、解を得てい
た。これを式で書くと、例えば、制御式は、次の通りで
ある。

T_E＝F₁（ΔO₂，ΔSORE,T_S、C_S）＋学習項 ΔO₂＝F₂（ΔSORE,C_E，T_S、C_S）＋学習項。

ここで、T_S及びC_Sは、それぞれサブランス中間測定で
得られた中間測定温度及び中間測定炭素濃度推定値であ
る。T_S及びC_Sに関しては、この制御を実施する時点で
は、実績値が得られており、制御式には実績値が代入さ
れる。T_E及びC_Eは、それぞれ終点温度及び終点炭素含有
量であり、制御時には、これらには目標値が代入され
る。残る変数は、操作変数である酸素量（ΔO₂）と冷却
材（ΔSORE）であり、これら２変数について解けば、解
が求まる。

この他にも様々なバリエーションがあり得る。式が二
つであり、それらの二つの式の両方、又は片方に、既に
値が判明している２つ以上の実績値変数（T_S及びC_Sを含
む）、目標値としてのT_E及びC_Eの２変数、そして操作変
数であるΔO₂及びΔSOREの未知の２変数を含む制御式な
ら、様々なものがあり得る。

また、前述の連立式における周知の学習項について
は、例えば、特開平１−230710号公報に学習項の説明が
記載されている。これは、既知変数のみでは説明できな
い比較的緩やかな時系列的に変化する誤差に追従するた
めの項である。

また、終点燐（Ｐ）については、転炉制御の重要な成
分でありながら、従来はダイナミック制御においては、
制御されていなかった。燐含有量（以下「Ｐ」ともい
う。）については、第１図にしめすように、ＣとＰの関
係からＣが下がればＰも下がるという一般的な傾向が見
られ、これを用いて、Ｃを制御することにより、間接的
なＰの制御が行われてきたのが実態である。

［発明が解決しょうとする課題］従来の転炉終点制御方法においては、次のような課題
が存在していた。

即ち、ＣとＰ又はスラグとは第１図〜第３図に示すよ
うな相合関係があるが、上述した如く、実質的にはＰと
Ｃとの関係は非常にバラツキが大きく図示のようにＣを
コントロールすればＰもコントロール出来るということ
ではないので、石灰を多量に投入し必要以上にＰを下げ
ようとしている。

又、Ｃについては、目標値に余り差がないものを連続
して精錬する場合はある程度精度よく制御出来るが、し
かし、鋼種の変更や目標値を大きくかえた時は、必ずし
も満足できる的中率ではなかつた。

そこで本発明は、以上のような課題を解決するため
に、従来にない予測式に基づいて中間測定後に必要な酸
素や冷却剤を求め精度よく、安価な終点制御を行う方法
を提供するものである。

［発明を解決するための手段］本発明による転炉終点制御方法は、転炉での精錬工程で精錬終了時の目標値として溶鋼の
温度と少なくとも炭素（Ｃ）含有量、燐（Ｐ）含有量を
制御する終点制御方法において、精錬中に測定した溶鋼の温度と炭素（Ｃ）含有量また
は炭素については推定値を用いて次式の終点温度予測式
（１）と測定後必要な酸素量予測式（２）とから少なく
とも測定後の酸素量と冷却剤量を求め投入する転炉の終
点制御と、前記測定した溶鋼の温度と炭素（Ｃ）含有量または炭
素については推定値を用いて次式の終点温度予測式
（１）と終点燐（Ｐ）予測式（３）とから少なくとも測
定後の酸素量と冷却剤量を求め投入する転炉の終点制御
とを１吹錬単位中で経時的に炭素を重視する時と燐を重
視する時とによって使い分けることを特徴とする転炉終
点制御方法である。

尚使用する予測式は、 T_E＝F₁（ΔO₂，ΔSORE,T_S，C_S）＋学習項 …（１） ΔO₂＝F₂（ΔSORE,C_E，T_S，C_S）＋学習項 …（２） P_E＝F₃（ΔO₂，ΔSORE,T_S，C_S）＋学習項 …（３）但し、 F₁、F₂、F₃：実数値関数 T_E：溶鋼の終点温度 T_S：溶鋼の中間温度 ΔO₂：中間測定後の酸素量 ΔSORE:中間測定後の冷却剤量 C_E：溶鋼の終点炭素含有量 C_S：中間測定時の溶鋼の炭素含有量 P_E：溶鋼の終点燐含有量をいう。

尚、計算精度を上げる為には、式（２）については炭
素含有量の範囲によって係数を区分するとよい。

［作用］本発明法による転炉終点制御方法においては、上述の
ごとく次の３式を用いる。

T_E＝F₁（ΔO₂，ΔSORE,T_S、C_S）＋学習項 …（１） ΔO₂＝F₂（ΔSORE,C_E，T_S、C_S）＋学習項 …（２） P_E＝F₃（ΔO₂，ΔSORE,T_S、C_S）＋学習項 …（３）。

ここで、T_S及びC_Sは、それぞれサブランス中間測定で
得られた中間測定温度及び中間測定炭素濃度推定値であ
る。この制御を実施する時点では、実績値が得られてお
り、制御式には実績値が代入される。T_E，C_E及びP_Eは、
それぞれ終点温度、終点炭素含有量及び終点燐含有量で
あり、制御時には、これらには目標値が代入される。残
る変数は、操作変数である酸素量（ΔO₂）と冷却材（Δ
SORE）である。従来方法と異なることは、P_E（終点燐）
の式が追加された点である。この場合には、未知変数が
２で、式が３であるので、一般には解けない。そこで、
本発明法では、状況に応じて、（１）、（２）を連立さ
せた方法と（１）、（３）を連立させた方法を使い分け
ることにより、ＣもＰも考慮した制御を行う。さらに、終点温度、終点までに必要な酸素量及び終点燐の予測
式に基づいて中間測定後に必要な酸素や冷却剤量を求め
終点制御するので、従来のように多量の石灰を投入する
必要がなく、必要最小限の石灰の投入によつて、高精度
な制御を行うことができる。

又、Ｃの的中率についても、目標とするＣの範囲によ
つて、予測式に用いる係数を使い分けるため、その精度
も一段と向上出来る。

［実施例］以下、本発明による終点制御方法の一実施例について
説明する。

まず、185トンの上底吹き転炉における操業データの
解析を行い、次のような予測モデル式を立てた。

温度モデル式……（1a） T_E＝0.81T_E＋13.6ΔO₂−2.58×ΔSORE/WCH ＋0.27HMR−77.8×1/C_S＋247.＋学習項酸素モデル式……（2a） ΔO₂/WCH＝Ｆ（C_E）−Ｆ（C_S）−0.12× ΔSORE/WCH
＋0.017×換算CaO/WCH −0.012×SORE/WCH−0.005×CaCO₃/WCH −0.22×CaF₂/WCH＋0.35＋学習項但し、Ｃを次のように区分してＦ（Ｃ）を求めた。

０＜Ｃ＜５（10^-2％）のときＦ（Ｃ）＝−0.928C＋12.93 ５＜Ｃ＜25（10^-2％）のときＦ（Ｃ）＝0.73×1n（Ｃ）−0.13C＋23.7/C＋3.1 （但し1nは自然対数） 25＜Ｃ（10^-2％）のときＦ（Ｃ）＝−0.11C＋5.7 燐モデル式…（3a） P_E＝0.10HMSi＋0.093HMP−1.13×O₂/PiG −0.39×ΔO₂/WCH−0.14×SORE/WCH −0.59×ΔSORE/WCH−0.36HMR−0.37× CaF₂/WCH−0.019×換算CaO/PiG＋0.15 ×C_S−0.12CMR＋0.12T_S−87.1 ＋学習項但し、 T_E：溶鋼の終点温度（℃） T_S：溶鋼の中間温度（℃） O₂：中間測定までの酸素量（Nm³） ΔO₂：中間測定後の酸素量（Nm³） ΔSORE:中間測定後の冷却剤量（kg） C_E：溶鋼の終点炭素含有量（10^-2％） C_S：中間測定時の溶鋼の炭素含有量（10^-2％） WCH:主原料（トン） PiG:銑鉄（トン） HMR:溶銑率（％） CRM:;冷銑率（％） CaCO₃：石灰石（kg） CaF₂：螢石（kg） HMSi:溶銑Si（10^-2％） HMP:溶銑Ｐ（10^-3％） P_E：溶鋼の終点燐（10^-3％）尚冷却剤として焼結鉱を使用した。

次に計算手順を説明する。

（ステップ１） T_E、P_Eを目標値としておき、式（1a）（3a）を連立し
てΔO₂、ΔSOREを求める。

もしΔSORE＜０ならΔSORE＝０とおいて式（1a）より
ΔO₂を計算する。

ステップ１で求めた解をΔO₂（Ｐ）、ΔSORE（Ｐ）と
おく。

（ステップ２） T_E、C_Eを目標値としておき、式（1a）（2a）を連立し
てΔO₂、ΔSOREを求める。

もしΔSORE＜０ならΔSORE＝０とおいて式（1a）より
ΔO₂計算する。

ステップ２で求めた解をΔO₂（Ｃ）、ΔSORE（Ｃ）と
おく。

（ステップ３）もし、ΔO₂（Ｐ）≧ΔO₂（Ｃ）なら、 ΔO₂（Ｐ）、ΔSORE（Ｐ）を解として採用する。

そうでなければ、ΔO₂（ｃ）、ΔSORE（ｃ）を解とし
て採用する。

（ステップ４）参考のためステップ３で得られた解ΔO₂、ΔSOREを式
（2a）（1a）に代入してC_E、P_Eについて解いた解をそれ
ぞれC_E、P_Eとしこれらをダイナミック画面（CRT）にオ
ペレータへの表示する。

なお式（2a）のC_Eについての解は解析的に求められな
いのでNewton法等の数値解法を用いるとよい。

以上のような予測式を用いて上述の計算ステップで計
算し求めた酸素や冷却剤を投入することによつて高精度
で安価な終点制御を行うことができた。

なお、前述のステップ１からステップ４については、
１吹錬単位中で経時的に行われるものである。

但し、上式に使用している係数値は、一実施例に用い
た値であつて、本発明の技術範囲を特定するものではな
い。

［発明の効果］本発明による転炉終点制御方法によって、次のような
効果を得ることができる。

ＰもＣと同様、終点制御の重要な管理項目とし、直接
制御するので、従来のように単に石灰を多量に投入する
方法と異なり適正な量によつて精度よく安価にしかも品
質を保ちつつ制御できることが可能になつた。

例えば、石灰投入量を従来30〜34（kg）／溶銑（ト
ン）使用しているが、約１〜２（kg）／溶銑（トン）低
減でき、又、目標終点炭素の的中率も従来約96％から98
％へと向上している。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣとＰとの関係を示す特性図。第２図〜第３図はＣ、Ｐとスラグの関係を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21C 5/30 C21C 5/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】転炉での精錬工程で精錬終了の目標値とし
て溶鋼の温度と少なくとも炭素（Ｃ）含有量、燐（Ｐ）
含有量を制御する終点制御方法において、精錬中に測定した溶鋼の温度と炭素（Ｃ）含有量または
炭素については推定値を用いて次式の終点温度予測式
（１）と測定後必要な酸素量予測式（２）とから少なく
とも測定後の酸素量と冷却剤量を求め投入する転炉の終
点制御と、前記測定した溶鋼の温度と炭素（Ｃ）含有量または炭素
については推定値を用いて次式の終点温度予測式（１）
と終点燐（Ｐ）予測式（３）とから少なくとも測定後の
酸素量と冷却剤量を求め投入する転炉の終点制御とを１
吹錬単位中で経時的に使い分けることを特徴とする転炉
終点制御方法。 T_E＝F₁（ΔO₂，ΔSORE,T_S，C_S）＋学習項 …（１） ΔO₂＝F₂（ΔSORE,C_E，T_S，C_S）＋学習項 …（２） P_E＝F₃（ΔO₂，ΔSORE,T_S，C_S）＋学習項 …（３）。但し、 F₁，F₂，F₃：実数値関数 T_E：溶鋼の終点温度 T_S：溶鋼の中間温度 ΔO₂：中間測定後の酸素量 ΔSORE:中間測定後の冷却剤量 C_E：溶鋼の終点炭素含有量 C_S：中間測定時の溶鋼の炭素含有量 P_E：溶鋼の終点燐含有量をいう。
【請求項２】請求項１記載の式（２）で炭素（Ｃ）含有
量の範囲によって係数を区分することを特徴とする転炉
終点制御方法。