JP5483429B2

JP5483429B2 - 溶鋼中の燐濃度を精度よく推定する方法

Info

Publication number: JP5483429B2
Application number: JP2010072542A
Authority: JP
Inventors: 唯一馬江
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: JP2011202252A

Description

本発明は、転炉吹錬での脱燐方法において、吹止後における溶鋼中の燐（以下、元素記号のＰという）濃度を精度よく推定する方法に関する。

転炉吹錬では従来、吹錬開始時点での操業情報を用いて吹止後の溶鋼濃度と、溶鋼中の炭素（以下、元素記号のＣという）濃度を目標値に制御するスタティック制御と、これらの情報にサブランスを用いて測定した中間測定結果情報を加えて吹止後の溶鋼温度と溶鋼中のＣ濃度及びＰ濃度を目標値に制御するダイナミック制御が行われている。

図１は、上述する転炉吹錬でのフローを示すもので、スタティック制御では溶銑性状、主原料配合、その他の吹錬条件などの吹錬開始時点での操業情報と、吹止後の溶鋼温度及びＣ濃度、二次精錬処理前のＰ濃度との関係を示すモデル式を構築し、これらのモデル式に基づいて溶鋼温度、溶鋼中のＣ及びＰ濃度が目標値に一致するように酸素使用量と冷却材使用量を決定して操業を行い、ダイナミック制御では吹錬中、サブランスにより測定した溶鋼温度Ｔ_Ｓと溶鋼の凝固温度を中間測定し、測定したこの溶鋼温度Ｔ_Ｓ及び凝固温度より推定した溶鋼中のＣ濃度Ｃ_Ｓと、前記中間測定後の酸素使用量ΔＯ_２、冷却材投入量ΔＳＯＲＥと、吹止後の溶鋼温度Ｔ_Ｅ及びＣ濃度Ｃ_Ｅ、ＲＨ処理前のＰ濃度Ｐ_Ｅとの関係を示す以下の酸素モデル数１式、温度モデル数２式、Ｐモデル数３式を構築し、これら各数１〜３式に以下の表１に示す実績値のＷＣＨ、Ｏ_２、ＴＣａＯ、ＳＯＲＥ、ΔＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２、ＨＭＲ、ＣＭＲ、ＨＭＳｉ及びＨＭＰ、中間測定値のＴ_Ｓ、溶鋼の凝固温度からの推定値Ｃ_Ｓ、目標値のＴ_Ｅ、Ｃ_Ｅ、Ｐ_Ｅ、出鋼済みチャージ実績から重回帰分析により求めた係数ｃ_ｉ、各モデル式の学習項ΔＣを代入し、数１式と数３式を連立して求めたΔＯ_２とΔＳＯＲＥ及び数２式と数３式を連立して求めたΔＯ_２とΔＳＯＲＥのうち、ΔＯ_２値が大きい方のΔＯ_２とΔＳＯＲＥを決定し、スタティック制御での軌道修正を行っている。

前述のダイナミック制御を行ったのちの吹止後の溶鋼中のＰ濃度は、吹止後に測定した溶鋼の凝固温度から溶鋼中のＣ濃度を推定し、該Ｃ濃度を重回帰分析の説明変数として溶鋼中ＰＯ_２及びスラグ中ＰＯ_２を推定し、これより吹止後の溶鋼中のＰ濃度を推定していた（図２）。

図３は、吹止後の溶鋼中のＣ濃度と、溶鋼中及びスラブ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２の関係を示すものであるが、図示するようにスラグ中酸素ポテンシャルｌｏｇＰＯ_２のバラつきが特に大きくなっており、このため吹止後のＰ濃度の推定精度を損ねている、と考えられる。

これに対し特許文献１には、吹錬時にスラグ中酸素ポテンシャルＰＯ_２を固体電解質を利用した酸素センサーを用いて直接測定し、これより吹止後のＰ濃度を推定する方法が開示されている。

特開２００８−２２３０４７号

特許文献１に開示されるように、スラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２を直接測定すると、溶鋼中のＣ濃度から推定するのに比べ、吹止後のＰ濃度の推定精度が格段に向上するが、特許文献記載の１記載の方法では、転炉吹錬での脱Ｐに溶銑予備処理にて脱Ｐを行った溶銑が用いられ、脱Ｐが溶銑予備処理と転炉吹錬において二度にわたって行われている。

本発明は、溶鋼中のＰ濃度を精度よく推定する方法において、脱Ｐを転炉のみで行って工程数を少なくし、熱裕度を向上させることを目的とする。

請求項１に係わる発明は、溶銑予備処理にて脱Ｐを行っていない溶銑を用いて転炉吹錬を行い、吹錬時にサブランスに取付けた酸素センサーによりスラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２を測定し、吹止後、溶鋼の凝固温度から溶鋼中のＣ濃度を推定すると共に、この溶鋼中のＣ濃度の推定値より溶鋼中の酸素ポテンシャルＰＯ_２を推定し、その後、前記スラブ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２の測定値と溶鋼中の酸素ポテンシャルＰＯ_２の測定値から吹止後の溶鋼中のＰ濃度を推定することを特徴とし、
請求項２に係わる発明は、溶銑予備処理にて脱Ｐを行っていない溶銑を用いて転炉吹錬を行い、吹錬時にサブランスに取付けた酸素センサーによって溶鋼中及びスラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２を測定したのち、スラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２と溶鋼中の酸素ポテンシャルＰＯ_２の上記各測定値から溶鋼中のＰ濃度を推定することを特徴とする。

本発明によると、吹止後の溶鋼中のＰ濃度は、溶鋼中の酸素ポテンシャルＰＯ_２とスラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２から推定されるが、スラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２には酸素センサーによって測定された測定値が用いられるため、溶鋼中のＣ濃度を重回帰分析の説明変数として用いて推定していたのと比べ、Ｐ濃度を精度よく推定することができ、これにより転炉吹錬の安定化、成分不的中の削減による歩留向上を図ることができること、脱Ｐは転炉のみで行われ、溶銑予備処理を転炉で行われるのと比べ、工程数が少なくなり、熱裕度が向上すること等の効果を有する。

従来法による転炉吹錬でのフローを示す図。同従来法による溶鋼中のＰ濃度の推定方法を示す図。溶鋼中のＣ濃度と酸素ポテンシャルＰＯ_２の関係を示す図。本発明法における転炉吹錬でのフローを示す図。本発明法における溶鋼中のＰ濃度の推定方法を示す図。二次精錬処理前Ｐ濃度の計算値と実績値の関係を示す図。Ｐ濃度の実績値と推定値のバラ付きを示すグラフ。従来法での二次精錬処理前Ｐ濃度の計算値と実績値の関係を示す図。従来法でのＰ濃度の実績値と推定値のバラ付きを示すグラフ。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図４は、前述の図１と同様、転炉吹錬でのフローを示すもので、スタティック制御においては、前述したように吹錬開始時点での操業情報を用いて転炉の次工程である二次精錬処理前温度及び二次精錬処理前成分（Ｃ及びＰ濃度）が目標値となるように酸素使用量と冷却材投入量を算出し、ダイナミック制御においては、吹止の数分前、例えば２分前にサブランスにより溶鋼温度Ｔ_Ｓと溶鋼の凝固温度とスラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２を測定した。

サブランスによるスラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２の測定は、例えばサブランスに取付けられ、ヘレウスエレクトロナイト社によって開発された、ジルコニア固体電解質を介した酸素濃淡電池への原理により測定した起電力からＰＯ_２に変換する装置によって行われ（この種の酸素センサーが特許文献１及び特開２０００−２１４１２７号にも開示されている）、上記測定のタイミングは吹錬終了時が最も溶鋼中のＰ濃度の推定精度がよいが、吹錬中であってもサブランス測定から吹止までの酸素使用量が少ない場合は、溶鋼中のＰ濃度を良好に推定することができる。

次に前述の溶鋼ＰＯ_２と、中間測定後の酸素使用量ΔＯ_２、冷却材投入量ΔＳＯＲＥ、吹止後の目標とする溶鋼温度Ｔ_Ｅ及びＣ濃度Ｃ_Ｅ、二次精錬処理前のＰ濃度Ｐ_Ｅとの関係を示す前述の酸素モデル数１式、温度モデル数２式及び以下のＰモデル数４式を構築し、これら各数１、２及び４式に実測値のＷＣＨ、Ｏ_２、ＴＣａＯ、ＳＯＲＥ、ΔＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２、ＨＭＲ、ＣＭＲ、ＨＭＳｉ及びＨＭＰ、中間測定のＴ_Ｓ及びＰＯ_２、溶鋼中の推定Ｃ濃度、目標値のＴ_Ｅ、Ｃ_Ｅ、Ｐ_Ｅ、出鋼済みチャージ実績から重回帰分析により求めた以下の表２に示す係数ｃｉ、各モデル式の学習項Δｃを代入し、数１式と数４式を連立して求めたΔＯ_２とΔＳＯＲＥ及び数２式と数４式を連立して求めたΔＯ_２とΔＳＯＲＥのうち、ΔＯ_２値が大きい方のΔＯ_２とΔＳＯＲＥを決定した。

そして吹止後の鋼中Ｐ濃度を吹止後に測定した溶鋼の凝固温度から求めた鋼中Ｃ濃度から推定した鋼中ΔＯ_２と中間測定して求めたスラグ中ＰＯ_２の差を重回帰分析の説明変数として求めた（図５）

また表２に示す係数の妥当性を検証するため、二次精錬処理前の鋼中Ｐ濃度について計算値と実績値を比較した。図６は本方法による結果を示すもので、寄与率Ｒ^２＝０．４６４３であった。

図７はチャージ数Ｎ＝１２３での（実績Ｐ濃度−計算Ｐ濃度）とチャージ数のグラフを示すもので、平均値xは−０．０３、標準偏差σは１．５８であった。

比較のため従来法により求めた式１、２及び４の係数σｉに表２に示す係数を用いた以外は前記実施形態と同様にしてΔＯ_２とΔＳＯＲＥを求めてダイナミック制御を行い、吹止後の鋼中Ｐ濃度を前記と同様にして求めた。図８は、二次精錬処理前における鋼中Ｐ濃度の計算値と実績値の比較を示す図で、寄与率Ｒ^２＝０．２４７４であった。図９は、チャージ数Ｎ＝１２３での（実績Ｐ濃度−計算Ｐ濃度）とチャージ数のグラフを示すもので、平均値xは−０．０７、標準偏差σは２．２８であった。

以上のように、中間測定でスラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２を求めてダイナミック制御を行い、二次精錬処理前の溶鋼中のＰ濃度を求めた場合、図６と図８の対比で見られるように、寄与率Ｒ^２は従来法では０．２４７４であったのが、０．４６４３と大幅に向上し、また誤差のバラつきに関しては、図７と図９の対比で見られるように、標準偏差で２．２８×１０^−３％から１．５８×１０^−３％に改善することができた。

前記実施形態では、スラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２の計測がサブランスに取付けた酸素センサーによって行われ、溶鋼中の酸素ポテンシャルＰＯ_２は溶鋼の凝固温度から求めた溶鋼中のＣ濃度から測定しているが、別の実施形態では、酸素センサーによってスラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２と共に、（成功率は高くないが）溶鋼中の酸素ポテンシャルＰＯ_２が測定される。

Claims

溶銑予備処理にて脱Ｐを行っていない溶銑を用いて転炉吹錬を行い、吹錬時にサブランスに取付けた酸素センサーによりスラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２を測定し、吹止後、溶鋼の凝固温度から溶鋼中Ｃの濃度を推定すると共に、この溶鋼中のＣ濃度の推定値より溶鋼中の酸素ポテンシャルＰＯ_２を推定し、その後、前記スラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２の測定値と溶鋼中の酸素ポテンシャルＰＯ_２の推定値から吹止後の溶鋼中の燐濃度を推定することを特徴とする燐濃度推定方法。
溶銑予備処理にて脱Ｐを行っていない溶銑を用いて転炉吹錬を行い、吹錬時にサブランスに取付けた酸素センサーによって溶鋼中及びスラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２を測定したのち、スラグ中の酸素ポテンシャルＰＯ_２と溶鋼中の酸素ポテンシャルＰＯ_２の上記各測定値から溶鋼中のＰ濃度を推定することを特徴とする燐濃度推定方法。