JP3126374B2 - 溶鋼の真空脱炭処理制御方法 - Google Patents
溶鋼の真空脱炭処理制御方法Info
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- JP3126374B2 JP3126374B2 JP02307102A JP30710290A JP3126374B2 JP 3126374 B2 JP3126374 B2 JP 3126374B2 JP 02307102 A JP02307102 A JP 02307102A JP 30710290 A JP30710290 A JP 30710290A JP 3126374 B2 JP3126374 B2 JP 3126374B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、溶鋼を真空脱炭処理して極低炭素鋼の溶製
を行う際の制御方法に関するものである。
を行う際の制御方法に関するものである。
＜従来の技術＞ 溶鋼の真空脱炭制御においては、溶鋼中の炭素（以下
Ｃと略す）濃度によらずＣの時間または酸素に対する挙
動を示す微分方程式などを用いて制御を行うことが一般
に知られている。しかしながら真空脱炭反応は、高炭域
においては酸素供給速度で律速され、低炭域においては
Ｃの物質移動律速であることが知られており、上述の方
法ではＣ濃度の高適中率は望めない。
Ｃと略す）濃度によらずＣの時間または酸素に対する挙
動を示す微分方程式などを用いて制御を行うことが一般
に知られている。しかしながら真空脱炭反応は、高炭域
においては酸素供給速度で律速され、低炭域においては
Ｃの物質移動律速であることが知られており、上述の方
法ではＣ濃度の高適中率は望めない。
このような問題点に対する改善策として、特開昭62−
174317号公報に示されているように真空脱炭処理途中に
溶鋼中の酸素濃度を測定することによって鋼中Ｃ濃度の
推定を行い、真空脱炭制御に反映する方法がある。この
方法では溶鋼中酸素濃度から間接的に鋼中Ｃ濃度を求め
ているわけであるが、極低炭素領域においては溶鋼中Ｃ
濃度と酸素濃度との間の相関関係は非常にバラツキが大
きく、従って溶鋼中炭素濃度の推定誤差は大きい。また
酸素濃度を測定するタイミングによっても大きな誤差を
含むことになる。その結果終点Ｃ濃度が適中しにくくな
るとともに真空処理時間も延長してしまう。
174317号公報に示されているように真空脱炭処理途中に
溶鋼中の酸素濃度を測定することによって鋼中Ｃ濃度の
推定を行い、真空脱炭制御に反映する方法がある。この
方法では溶鋼中酸素濃度から間接的に鋼中Ｃ濃度を求め
ているわけであるが、極低炭素領域においては溶鋼中Ｃ
濃度と酸素濃度との間の相関関係は非常にバラツキが大
きく、従って溶鋼中炭素濃度の推定誤差は大きい。また
酸素濃度を測定するタイミングによっても大きな誤差を
含むことになる。その結果終点Ｃ濃度が適中しにくくな
るとともに真空処理時間も延長してしまう。
＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明は従来の真空脱炭制御方法の持つ問題、すなわ
ち、 Ｃ濃度に応じたＣ挙動の違いを考慮していないた
め、成分推定誤差から生じる酸素供給量や合金投入量な
どの制御量に誤差を生じている。
ち、 Ｃ濃度に応じたＣ挙動の違いを考慮していないた
め、成分推定誤差から生じる酸素供給量や合金投入量な
どの制御量に誤差を生じている。
Ｃ濃度の間接測定によって制御量に誤差を生じてい
る。
る。
を解決するためになされたものである。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、RH式真空脱ガス設備を用いた真空脱炭処理
にて極低炭素鋼の溶製を行うに際し、炭素濃度60ppm以
上の領域においては、熱収支、酸素収支、成分収支計算
に基づき溶鋼中炭素濃度と溶鋼温度をスタティック制御
し、炭素濃度60ppm以下の領域においては、溶鋼の成分
分析結果および温度測定結果に基づき溶鋼中炭素濃度お
よび溶鋼温度を連続的に推定してダイナミック制御を行
うことを特徴とする溶鋼の真空脱炭処理制御方法であ
る。
にて極低炭素鋼の溶製を行うに際し、炭素濃度60ppm以
上の領域においては、熱収支、酸素収支、成分収支計算
に基づき溶鋼中炭素濃度と溶鋼温度をスタティック制御
し、炭素濃度60ppm以下の領域においては、溶鋼の成分
分析結果および温度測定結果に基づき溶鋼中炭素濃度お
よび溶鋼温度を連続的に推定してダイナミック制御を行
うことを特徴とする溶鋼の真空脱炭処理制御方法であ
る。
＜作 用＞ 本発明は第１図に示す装置構成例を用いて行う。
図において４は取鍋、5aは取鍋中溶鋼、３はRH式還流
脱ガス装置の真空槽で、真空槽３の底部に取付けられた
上昇管6a及び下降管6bの下部を前記溶鋼5aに浸漬した
後、排気ダクト８に連結された図示せぬ真空ポンプによ
り、真空槽内を排気・減圧すると取鍋中の溶鋼5bの一部
は槽内真空度と大気圧とのバランスが成立する高さだけ
真空槽内に吸上げられる。上昇管6aの途中より還流ガス
導入管７を介してArガス等の還流ガスを上昇管内に吸込
むと、還流ガスの気泡10は溶鋼中を上昇し、いわゆるガ
スリフトポンプの作用により溶鋼を取鍋→上昇管→真空
槽→下降管の循管系を循環・還流する。９は上吹き酸素
ランスで上吹酸素ランス９から真空槽３内に吹き込まれ
た酸素ガスジェット11はほとんどが槽内溶鋼5bの被酸化
成分と反応したり、脱炭により生じたCOガスの二次燃焼
に消費され、一部は排気ダクト８からそのまま系外に排
出される。13は合金、昇熱材、冷却材等の添加装置であ
る。又12は取鍋内溶鋼の測温装置、14は溶鋼成分分析用
センサーもしくはサンプリング装置である。１はプロセ
スコントロール用計算機、２は真空脱炭制御装置であ
る。
脱ガス装置の真空槽で、真空槽３の底部に取付けられた
上昇管6a及び下降管6bの下部を前記溶鋼5aに浸漬した
後、排気ダクト８に連結された図示せぬ真空ポンプによ
り、真空槽内を排気・減圧すると取鍋中の溶鋼5bの一部
は槽内真空度と大気圧とのバランスが成立する高さだけ
真空槽内に吸上げられる。上昇管6aの途中より還流ガス
導入管７を介してArガス等の還流ガスを上昇管内に吸込
むと、還流ガスの気泡10は溶鋼中を上昇し、いわゆるガ
スリフトポンプの作用により溶鋼を取鍋→上昇管→真空
槽→下降管の循管系を循環・還流する。９は上吹き酸素
ランスで上吹酸素ランス９から真空槽３内に吹き込まれ
た酸素ガスジェット11はほとんどが槽内溶鋼5bの被酸化
成分と反応したり、脱炭により生じたCOガスの二次燃焼
に消費され、一部は排気ダクト８からそのまま系外に排
出される。13は合金、昇熱材、冷却材等の添加装置であ
る。又12は取鍋内溶鋼の測温装置、14は溶鋼成分分析用
センサーもしくはサンプリング装置である。１はプロセ
スコントロール用計算機、２は真空脱炭制御装置であ
る。
ここで、計算機１に取鍋４中の溶鋼５の成分・温度・
重量などの情報を入力できるようにしておく。
重量などの情報を入力できるようにしておく。
真空脱炭処理前および処理中のC60ppm以上の領域では
以下の方式をとる。
以下の方式をとる。
入力側を処理前溶鋼の成分ｉの重量、昇熱材および
／または冷材の成分ｉの重量、合金の成分ｉの重量と
し、支出側を処理後溶鋼の成分ｉの重量とした物質収支
計算式を立てる。
／または冷材の成分ｉの重量、合金の成分ｉの重量と
し、支出側を処理後溶鋼の成分ｉの重量とした物質収支
計算式を立てる。
入力側を処理前溶鋼含熱量、処理前の溶鋼、昇熱
材、冷材もしくは合金等から供給される成分ｉの酸化反
応による発熱量、排ガスの酸化発熱からの溶鋼への着熱
量とし、支出側を処理後溶鋼の含熱量、生成スラグの含
熱量、排ガスの含熱量、不明熱量とした熱収支計算式を
立てる。
材、冷材もしくは合金等から供給される成分ｉの酸化反
応による発熱量、排ガスの酸化発熱からの溶鋼への着熱
量とし、支出側を処理後溶鋼の含熱量、生成スラグの含
熱量、排ガスの含熱量、不明熱量とした熱収支計算式を
立てる。
入力側を鋼中酸素、合金等より供給される固定酸
素、供給すべき気体酸素とし、支出側を諸成分ｉおよび
排ガス中可燃成分の酸化反応に消費される酸素、不明酸
素とした酸素収支計算式を立てる。
素、供給すべき気体酸素とし、支出側を諸成分ｉおよび
排ガス中可燃成分の酸化反応に消費される酸素、不明酸
素とした酸素収支計算式を立てる。
前記３種の収支計算式において、処理後溶鋼重量、昇
熱材および／または冷材投入量、合金投入量を未知数と
すれば上記、、で述べた収支式は連立方程式とな
り未知数に対する解が得られる。これらを真空脱炭制御
装置２に設定すれば所定の酸素流量で上記の酸素量に到
達するまで酸素が供給されるとともに、上記計算結果の
ように合金、昇熱材および／または冷却材も自動的に供
給される。
熱材および／または冷材投入量、合金投入量を未知数と
すれば上記、、で述べた収支式は連立方程式とな
り未知数に対する解が得られる。これらを真空脱炭制御
装置２に設定すれば所定の酸素流量で上記の酸素量に到
達するまで酸素が供給されるとともに、上記計算結果の
ように合金、昇熱材および／または冷却材も自動的に供
給される。
ここで上記、、において不明熱量、不明酸素量
とはいわゆる未知パラメータであって、これらをそれぞ
れQj、Vj（ｊは時系列を示す。ｊ−ｌはｊよりｌヶ前の
処理である。）とすれば、 となる。ただしａ・、ｂ・、ｄ・、ｅ・は定数であり、
ｆ（Xm）、ｇ（Xm）は処理前溶鋼成分Xmを陽にもつ線形
関数である。
とはいわゆる未知パラメータであって、これらをそれぞ
れQj、Vj（ｊは時系列を示す。ｊ−ｌはｊよりｌヶ前の
処理である。）とすれば、 となる。ただしａ・、ｂ・、ｄ・、ｅ・は定数であり、
ｆ（Xm）、ｇ（Xm）は処理前溶鋼成分Xmを陽にもつ線形
関数である。
以上によりＣ濃度が60ppm以上の領域における真空脱
炭制御を行い、制御が終了すれば溶鋼の分析および測温
を行う。
炭制御を行い、制御が終了すれば溶鋼の分析および測温
を行う。
これ以降の処理についてはＣ濃度が60ppm以下の領域
であるから酸素供給を停止し、以下の２式に基づき制御
を行う。
であるから酸素供給を停止し、以下の２式に基づき制御
を行う。
Ｔ＝α・ｔ＋T0 …………（４） ここで、Ｃはそのときそのときの鋼中Ｃ濃度、Ｔは溶
鋼温度、ｔは時間、Ｋ、αは定数、T0は測温時の溶鋼温
度である。これらによってＣとＴとを連続的に推定する
ことが可能となり、最終目標とするＣとＴが得られたと
判断されたときに処理を終了すればよい。また、分析や
測温を何回か繰り返すことによって（３）、（４）式の
初期値を変更しＣとＴの軌道を修正すればより一層精度
が向上する。
鋼温度、ｔは時間、Ｋ、αは定数、T0は測温時の溶鋼温
度である。これらによってＣとＴとを連続的に推定する
ことが可能となり、最終目標とするＣとＴが得られたと
判断されたときに処理を終了すればよい。また、分析や
測温を何回か繰り返すことによって（３）、（４）式の
初期値を変更しＣとＴの軌道を修正すればより一層精度
が向上する。
第２図に以上で述べてきた制御フローを示す。
＜実施例＞ 未脱酸状態で転炉から出鋼した溶鋼230tをRH方式真空
脱ガス装置にて真空脱炭処理を行った。第１表に成分な
どの推移を示す。
脱ガス装置にて真空脱炭処理を行った。第１表に成分な
どの推移を示す。
処理開始前に、処理前成分および目標成分にスタティ
ック計算を行った。その結果、中間サンプリング時期は
処理開始から15分後その時の〔Ｃ〕＝60ppm、温度＝161
0℃と計算された。処理開始15分に測温およびサンプリ
ングを行い分析したところ、〔Ｃ〕＝60ppm、温度＝161
0℃で狙い通りであった。その後、この結果をベースに
して前記（３）、（４）式によりＣ濃度および溶鋼温度
Ｔの連続推定を行い、推定〔Ｃ〕＝20ppm、推定温度＝1
590℃のところで測温サンプリングを行った。その結
果、〔Ｃ〕＝20ppm、温度＝1590℃と狙い通りの値とな
った。
ック計算を行った。その結果、中間サンプリング時期は
処理開始から15分後その時の〔Ｃ〕＝60ppm、温度＝161
0℃と計算された。処理開始15分に測温およびサンプリ
ングを行い分析したところ、〔Ｃ〕＝60ppm、温度＝161
0℃で狙い通りであった。その後、この結果をベースに
して前記（３）、（４）式によりＣ濃度および溶鋼温度
Ｔの連続推定を行い、推定〔Ｃ〕＝20ppm、推定温度＝1
590℃のところで測温サンプリングを行った。その結
果、〔Ｃ〕＝20ppm、温度＝1590℃と狙い通りの値とな
った。
＜発明の効果＞ 本発明によれば、溶鋼の真空脱炭処理時の終点Ｃ濃
度、溶鋼温度の適中率の向上、処理時間の短縮が実現で
きる。
度、溶鋼温度の適中率の向上、処理時間の短縮が実現で
きる。
第１図は、本発明の制御装置の構成例を示す説明図、第
２図は、本発明による制御を示すフロー図である。 １……プロセスコントロール用計算機、 ２……真空脱炭制御装置、３……真空槽、 ４……取鍋、５……溶鋼、 6a……上昇管、6b……下降管、 ７……還流ガス導入管、８……排気ダクト、 ９……上吹酸素ランス、10……気泡、 11……酸素ガスジェット、12……測温装置、 13……添加装置、 14……センサーまたはサンプリング装置、 15……分析装置。
２図は、本発明による制御を示すフロー図である。 １……プロセスコントロール用計算機、 ２……真空脱炭制御装置、３……真空槽、 ４……取鍋、５……溶鋼、 6a……上昇管、6b……下降管、 ７……還流ガス導入管、８……排気ダクト、 ９……上吹酸素ランス、10……気泡、 11……酸素ガスジェット、12……測温装置、 13……添加装置、 14……センサーまたはサンプリング装置、 15……分析装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−263916（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−185720（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−194116（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−246314（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21C 7/00,7/068,7/10 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】RH式真空脱ガス設備を用いた真空脱炭処理
にて極低炭素鋼の溶製を行うに際し、 炭素濃度60ppm以上の領域においては、熱収支、酸素収
支、成分収支計算に基づき溶鋼中炭素濃度と溶鋼温度を
スタティック制御し、炭素濃度60ppm以下の領域におい
ては、溶鋼の成分分析結果および温度測定結果に基づき
溶鋼中炭素濃度および溶鋼温度を連続的に推定してダイ
ナミック制御を行うことを特徴とする溶鋼の真空脱炭処
理制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02307102A JP3126374B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 溶鋼の真空脱炭処理制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02307102A JP3126374B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 溶鋼の真空脱炭処理制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04180513A JPH04180513A (ja) | 1992-06-26 |
| JP3126374B2 true JP3126374B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=17965056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02307102A Expired - Fee Related JP3126374B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 溶鋼の真空脱炭処理制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3126374B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5299259B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2013-09-25 | 新日鐵住金株式会社 | 二次精錬中の溶鋼温度の測定方法および制御方法 |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP02307102A patent/JP3126374B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04180513A (ja) | 1992-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |