JP3965008B2 - 溶鋼の真空脱炭推定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＨ真空脱ガス法・ＲＨ真空脱ガス法等に基づく溶鋼の真空脱ガス槽内において、脱ガスとともに脱炭処理を行なう際の脱炭推定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
極低炭素鋼を溶製するためには、転炉等で炭素濃度を０．０４％程度まで脱炭させた溶鋼を取鍋で受鋼し、ＤＨ真空脱ガス法・ＲＨ真空脱ガス法等の真空脱ガス槽を用いて、取鍋内の溶鋼の一部分を減圧雰囲気中におくことで、溶鋼中の炭素量を低下させる方法が行われている。真空脱ガス槽を用いた脱炭処理では、溶鋼中の炭素量の把握が脱炭終点判断のみならず終点炭素量のバラツキ低減のためにも不可欠であるため、中間試料を採取し、その経時変化から溶鋼中の炭素量の推移を把握する方法がとられている。
【０００３】
しかしながら、中間試料を採取する方法では、動的に溶鋼中の炭素量を把握することができず、操業状況によって終点炭素量にバラツキが発生する。そのため、溶鋼中の炭素量を推定するモデルが提案されている。その１つとして、脱炭処理中のＣＯガスの濃度を分析し、予め求めたガス濃度と溶鋼中の炭素量との相関に基づいて、精度よく溶鋼中の炭素量を動的に推定する方法（以下、先行法１／特開平１−２２２０１８号公報）が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の先行法１では、真空脱ガス槽から排気されたガスを槽の直後で採取し、分析を行なっているため、排ガスは高温・高ダストであり、分析前に大幅な冷却およびダスト除去を行う必要がある。それで、真空排気系を通過した後の十分に冷却およびダスト除去が行われた排ガスを用いてガス分析を行い、先行法１のように、ＣＯガス濃度と溶鋼中の炭素量の相関を調査したが、バラツキが生じてしまった。
【０００５】
そこで、ＣＯ₂ ガスの発生も加味して、ＣＯガスとＣＯ₂ ガスのガス濃度の合計と溶鋼中の炭素量の相関（以下、比較法１という）を調査したが、わずかにバラツキが減少するものの、実用として用いるまでには至らなかった。このバラツキの原因として、真空排気系内のエアリークが無視できず、その大小でバラツキが生じることが考えられたため、エアリーク量を加味してＣＯガス濃度およびＣＯ₂ ガス濃度を補正することに着目した。
本発明は、このようなエアリークがある場合でも、精度よく溶鋼中の炭素量を推定することができる方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、真空排気系内を通過し、リークにより空気が混入した排ガスのガス濃度を下記の（１）式の基づいて補正することで、補正したＣＯガスとＣＯ₂ ガスのガス濃度の合計と溶鋼中の炭素量の相関に基づいて、溶鋼中の炭素量を推定できるという新しい知見を得た。
【０００７】
すなわち、本発明の要旨は、真空脱ガス槽において、真空脱ガス槽の直後の排気ダクトに設けられた真空排気系を通過することで、冷却され、ダストが除去された排ガス中のＣＯ・ＣＯ_２・Ｏ_２ガス濃度を分析し、下記（１）式により前記真空排気系内のエアリーク量を補正したＣＯガスおよびＣＯ_２ガスの濃度（以下、補正ガス濃度という）から、予め求めた補正ガス濃度と溶鋼中の炭素量との相関に基づいて、溶鋼中の炭素量を推定することを特徴とした溶鋼の真空脱炭推定方法。
補正ＣＯ＋ＣＯ_２＝（ＣＯ＋ＣＯ_２）／（１００−（Ｏ_２／０．２１））×１００
…（１）
ここで、ＣＯ・ＣＯ_２・Ｏ_２は vol％
【０００８】
【発明の実施の形態】
周知のように、真空脱ガス槽内における脱炭反応は（２）式または（３）式で表すことができる。
Ｃ＋Ｏ→ＣＯ ・・・（２）
Ｃ＋２Ｏ→ＣＯ₂ ・・・（３）
したがって、真空脱ガス槽で発生したガス中のＣＯガスおよびＣＯ₂ ガスの濃度を分析すれば、脱炭反応の進行状況を把握し、溶鋼中の炭素量を推定することが可能である。また、あわせてＯ₂ 濃度を分析することで、この値から排ガス中の空気含有量（エアリーク量）を推定することができる。
【０００９】
以下、本発明について図面（図１）に従って詳細に説明する。図１はＲＨ式真空脱ガス設備に本発明を適用した場合を示し、取鍋４内の溶鋼５中に、真空脱ガス槽１の下部の浸漬管３を浸漬し、一方の浸漬管に環流ガス吹き込み羽口２にて環流ガスを吹き込み、溶鋼を吸い上げ、他方の浸漬管から戻す方式となっている。
【００１０】
この真空脱ガス槽１で脱炭処理中に発生したＣＯガスおよびＣＯ₂ ガスは、真空排気系６を通過する際に冷却およびダスト除去される。この冷却され低ダストとなった排ガスを導ガス管７でガス分析計８に導入し、ＣＯ・ＣＯ₂ ・Ｏ₂ ガス濃度を分析する。ここで分析されたＯ₂ 濃度はすべて真空排気系内のエアリークにより生じたものであると仮定して、真空排気系内のエアリーク量を推定する。ＣＯ＋ＣＯ₂ ガス濃度を、上述の（１）式を用いて、エアリーク量を差し引いた値で補正する（図２）。この補正したＣＯ＋ＣＯ₂ ガス濃度と溶鋼中の炭素量の相関を予め求めておき、これに基づいて溶鋼中の炭素量を推定する。
【００１１】
【実施例】
１２０トン取鍋を用いて、図１に示す真空脱ガス槽において、真空排気系より後方にガス分析系を設置し、先行法１と本発明の比較を行なった。図３が先行法１の方法で提案されているＣＯガス濃度と溶鋼中の炭素量との相関、図４が比較法１として、ＣＯガス濃度とＣＯ₂ ガス濃度の合計と溶鋼中の炭素量の相関、図５が本発明の方法であるエアリーク量で補正したＣＯ＋ＣＯ₂ ガス濃度と溶鋼中の炭素量との相関である。真空排気系より後方にガス分析系を設置した場合、先行法１および比較法１と比較（表１）して、本発明では溶鋼中の炭素量の推定精度が飛躍的に向上していることが分かる。
【００１２】
【表１】

【００１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明を実施することにより、エアリークによる空気混入が懸念される、真空排気系通過後の冷却された低ダストの排ガスを用いて溶鋼中の炭素量を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるＲＨ式真空脱ガス設備の概略図。
【図２】エアリーク量を加味した補正ガス濃度の概念図。
【図３】先行法１の方法でもとめたＣＯガス濃度と溶鋼中の炭素量との相関図。
【図４】比較法１の方法でもとめたＣＯ＋ＣＯ₂ ガス濃度と溶鋼中の炭素量との相関図。
【図５】本発明の方法でもとめた補正ＣＯ＋ＣＯ₂ ガス濃度と溶鋼中の炭素量との相関図。
【符号の説明】
１：真空脱ガス槽
２：環流ガス吹き込み羽口
３：浸漬管
４：取鍋
５：溶鋼
６：真空排気系（真空ポンプ）
７：導ガス管
８：ガス分析計

Claims (1)

1. 真空脱ガス槽において、真空脱ガス槽の直後の排気ダクトに設けられた真空排気系を通過することで、冷却され、ダストが除去された排ガス中のＣＯ・ＣＯ_２・Ｏ_２ガス濃度を分析し、下記（１）式により前記真空排気系内のエアリーク量を補正したＣＯガスおよびＣＯ_２ガスの濃度（以下、補正ガス濃度という）から、予め求めた補正ガス濃度と溶鋼中の炭素量との相関に基づいて、溶鋼中の炭素量を推定することを特徴とした溶鋼の真空脱炭推定方法。
   補正ＣＯ＋ＣＯ_２＝（ＣＯ＋ＣＯ_２）／（１００−（Ｏ_２／０．２１））×１００
   …（１）
   ここで、ＣＯ・ＣＯ_２・Ｏ_２は vol％

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