JPH01242711A - 転炉吹錬制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は転炉吹錬方法に関し、詳細にはスラグ中のＴ−
Ｆｅを精度良く制御し、吹上時における溶鋼中の燐濃度
［Ｐ］を安定化させる為の吹錬方法に関するものである
。

［従来の技術］ −転炉吹錬は溶銑の脱炭・脱燐及び昇温を主目的として
行なわれるものであり、吹上め炭素や燐は鋼材の品質に
著しい影響を及ぼし、また吹上め温度は吹錬以降の処理
（成分調整、脱ガス、鋳造等）における熱保障を図り操
業効率を高めるうえで重要な管理項目とされている。

転炉吹錬時における吹上め炭素及び吹上め温度について
は的中精度の向上を期して様々の研究が行なわれており
、且つ最近では転炉操業の制御及び運転を全自動化しよ
うとする研究も盛んに進められている。現在実用化され
ている転炉吹錬制御方式を大別すると、（１）溶銑の温
度や成分組成（特に炭素量や珪素量等）の初期条件及び
酸素吹込み総量等を基にして吹上め炭素量や吹上め温度
を推定するいわゆるスタティックコントロール方式と、
（２）転炉操業時の各種変動状況（鋼浴温度、排ガス流
量、炉壁温度等）を自動的に検知しながらそれらの値を
初期条件に組込んで吹上め温度や吹上め炭素等を推定し
且つ制御するいわゆるダイナミックコントロール方式に
分けることができる。

吹上め炭素や吹上め温度については、上記各種の方法に
よって制御されており、これらは技術的に確立されてお
り、実操業上も充分な精度を有するに至っている。

一方吹上め［Ｐ］に関しては焼石灰やほたる石等の投入
量調節によるスタティック制御によっである程度制御さ
れているものの、鋼浴中の［Ｐ］に大きく影響すると言
われるスラグ中のＴ−Ｆｅやスラグの滓化状況の適当な
指標がなかった為、実質的には無制御に近い状態であっ
た。特に溶銑段階で脱燐処理を施した溶銑を使用し、キ
ャッチカーボン法で高炭素鋼を吹錬する場合においては
、溶銑中に［Ｓｉ］が殆んど存在しないことや焼石灰量
が少ないこと等によって滓化が困難であり、吹錬に支障
をきたしていたのが実情であった。

この（工な状況のもとで、吹錬開始時から酸素流量、没
入副原料銘柄及びその投入速度、排ガス流量及び排ガス
組成等の要件からスラグ中蓄積酸素量（以下Ｏｓと記す
）を逐次算出し、これを予め設定された目標曲線に追従
させることによってスラグ中Ｔ−Ｆｅや吹上め［Ｐ］を
制御する技術が開発されるに至った（特公昭５９−５６
８号公報等参照）。この技術の開発によってスラグ中Ｔ
−Ｆｅや吹上め［Ｐ］の制御が原理上可能となったので
あるが、実操業に適用する為には更により高精度の技術
の開発が望まれた。

そこで本発明者らは、上記技術における制御精度を向上
させる為１．即ちＯ５の計算精度を更に向上すべく鋭意
研究を重ねた結果、次の様な要件を付加することが極め
て有効であることを見出し、その技術的意義が認められ
たので先に特許出願をした。

■センサー（排ガス分析計や排ガス流量計等）の誤差の
蓄積を最少限にする為及び前チャージスラグ中酸素量の
影響を極力小さくする為、Ｏ８を吹錬途中のある時期（
吹錬の３０〜７０％経過時）から吹上めまでの区間で計
算する。

■前チャージの残スラグ量を考慮したスラグ量で上記Ｏ
ｓを補正することによって、スラグ中Ｔ−Ｆｅを精度良
く計算する。

■上記吹錬途中から吹上めまでの区間において、Ｏ８か
ら計算されるスラグ中Ｔ−Ｆｅに対して目標範囲を設定
し、該Ｔ−Ｆｅが目標範囲内となる様に制御する。

これらの改善によって下記第１表に示す様に、Ｏ５の計
算精度を向上させることができた。

第　　　１　　　表 ＊：Ｏｓからの推定精度で評価 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らの上記改善によってＯｓの計算精度は向上し
たものの、スラグ中Ｔ−Ｆｅのばらつきσを、例えば低
炭素鋼で２．５％以下、高炭素鋼で３．０％以下に制御
するには上記程度の計算精度では依然として不十分であ
り、Ｏｓの計算精度を更に向上させることが必要であっ
た。

本発明はこうした技術的課題を解決する為になされたも
のであって、その目的とするところは、Ｏｓの計算精度
を可及的に高め、よってスラグ中Ｔ−Ｆｅを高精度に制
御し、吹上時における［Ｐ］の安定化を達成し得る転炉
吹錬制御方法を提供する点にある。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成し得た本発明の転炉吹錬制御方法とは、
吹錬途中から吹上めまでの間に炉内に導入される酸素量
と炉外へ排出される酸素量によって算定されるスラグ中
蓄積酸素量を求めると共に、吹錬中のスラグ状況を測定
するセンサー情報並びにスラグ量を加味してスラグ中の
Ｔ−Ｆｅ量を算出し、このＴ−Ｆｅ量が予め設定された
目標範囲となる様に吹錬制御する点に要旨を有するもの
である。

［作用］ 本発明が完成された経緯を説明しつつ本発明の作用につ
いて述べる。

本発明者らは、本発明者らが既に開発した上記技術にお
いて、吹錬途中からのスラグ中蓄積酸素量（以下これを
吹錬開始から計算されるＯ８と区別する為ΔＯ５と記す
）における計算誤差は、主に次の３つの要因によると考
えた。

■排ガス分析計や排ガス流量計等における測定誤差。

■吹錬中の炉口から噴出する排ガス量のばらつき。

■吹錬開始から吹錬途中（この時点からΔＯｓを計算）
までのスラグ中Ｔ−Ｆｅのばらつき。

そしてこれら３つの要因のうち■の要因はセンサー精度
に依存し、又■の要因は排ガス回収能力に依存するもの
であり、不可避的なものである。

これに対し■の要因は、ΔＯｓ計算の開始点である吹錬
途中におけるスラグ中Ｔ−Ｆｅを何らかの方法で計算で
きさえすれば、それ以後の即ち吹錬途中から吹上めまで
のスラグ中Ｔ−Ｆｅを更に高精度に計算できるとの着想
が得られた。

本発明は上述の如く構成されるが、要するに本発明者ら
が先に特許出願した要件に加え、吹錬中のスラグ状況を
測定するセンサー情報を付加することによって、ΔＯｓ
の計算開始時点におけるスラグ中Ｔ・Ｆｅを把握し、こ
のことによってΔＯ８計算値から求められるスラグ中Ｔ
−Ｆｅの測定精度を更に向上させたものである。そして
この様にして算出されたスラグ中Ｔ−Ｆｅに対して、実
測値等によって予め目標範囲を設定し、前記スラグ中Ｔ
−Ｆｅが該目標範囲内となる様に制御す】ことによって
、スラグ中Ｔ−Ｆｅを精度良く制御することが可能とな
り、吹上時における［Ｐ］の安定化が図れたのである。

前記センサー情報の具体例としては、酸素ランスの振動
（特願昭６１−２１２１４５号参照）。

炉内の奇習（特開昭４９−１３０１３号公報参照）、マ
イクロ波のスラグからの反射波（特開昭５６−２２５３
９号参照）等の公知技術が挙げられ、これらの情報から
吹錬中のスラグ状況を測定することができる。尚本発明
では吹錬途中からのスラグ中蓄積酸素量ΔＯｓを計算す
るのであるが、ΔＯ８計算を開始する時点は吹錬開始か
ら３０〜７０％経過時であることが好ましい。即ち５０
％未満の時点から開始すると、センサー誤差の蓄積を最
少限にすることができず、又７０％迄の時点から開始す
るとスラグ中Ｔ−Ｆｅを高精度に制御することが時間的
に困難となる。

第２図はΔＯｓを計算するシステムを示す概略説明図で
あり、図中１は転炉、２は上吹きランス、３は排ガスダ
クト、４は排ガスサンプリング管、５は排ガス分析器、
６は演算装置、７は副原料用ホッパー、８は底吹きノズ
ル、Ｍは溶銑、Ｓはスラグを夫々示す。そして転炉１で
溶銑Ｍを吹錬する際に、底吹きノズル８から供給される
ガス流量、上吹きランスから供給される酸素流量、排ガ
ス分析器５によって分析される分析値、ダクト３からの
排ガス流量、副原料投入量等の情報が演算装置６に入力
され、該演算装置６において演算処理されてΔＯｓが計
算される。

吹錬途中（上述した様に吹錬の３０〜７０％経過時）に
おいては、前チャージの残留スラグ中酸素も含めて吹錬
初期に存在していたスラグ中酸素が鋼浴中の炭素によっ
てほとんど還元されるのでスラグ中酸素量は低位に安定
した状態となる。

そしてこの時期を始点としてΔＯ５を下記（１）式によ
って逐次算出する。

但し、ｔｌ　：吹錬途中の任意の時刻 インプット酸素：吹錬酸素、副原料投入量 アウトプット酸素：排ガス中酸素 この様にして求められたΔＯ５は、前チヤージ残留スラ
グ中の酸素量による変動も受けず、又計算期間が短い為
センサー誤差の累積も少なくなり、吹錬開始時から計算
される従来のＯ８値と比較して精度の高い吹錬制御用パ
ラメータとなる。

そればかりでなく本発明においては上述した様に、ΔＯ
５値、前チャージスラグ量及び当該チャージスラグ量に
加え、吹錬開始からΔＯｓ計算開始時までの前記各種セ
ンサー情報をも付加することによフて、スラグ中Ｔ−Ｆ
ｅの計算精度を更に向上させることができる。

このとぎのスラグ中Ｔ−Ｆｅ［以下（Ｔ・Ｆ　ｅ）　ｃ
ａｌ　と示す］の計算式は下記（Ｉり式の様に表わせる
。

チャージスラグ量 ｉ、ｊ ＋Σａ　ｉ　−Ｗ　ｊ−Ｔ　ｊ　）　Ｘ　１００　（９
６）・・・（ＩＩ） 但し、 前チャージ残スラグ量：炉回数、排滓時の傾動角度から
算出した前チャー ジの残りスラグ量 当該チャージスラグ量：副原料使用量や吹上条件から算
出 ａｉ；前記センサ一種類に依存する係数ｉ　：センサ一
種類 Ｗｊ：センサー測定値 ｊ　二側定区間 Ｔｊ：各測定区間の測定時間 この様にして算出される（　７　、　Ｆ　ｅ　）　ｅ　
ａ　ｌ値を吹錬制御用パラメータとして使用することに
よって、高精度の転炉吹錬制御が可能となる。尚本発明
では上述した如く、上記（−ｒ、Ｆｅ）ｃａｌ値が予め
設定された目標範囲となる様に制御するものであるが、
その具体的手段としては酸素流量、ランス高さ、底吹ガ
ス量等の調節、或はほたる石や黒鉛等の副原料投入等が
挙げられ、これらのうちの１つ又は２つ以上を適宜組み
合わせる様にすればよい。

本発明方法の手順を一般的に示すと第３図のフローチャ
ートに示す如くである。尚図中Ｇｏ、’はΔＯｓの計算
を開始するときの酸素ｆＡ算値を示す。

以下本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下
記実施例は本発明を限定するものではなく、前・後記の
趣旨に徴して設計変更することばいずれも本発明の技術
的範囲に含まれるものである。

［実施例］ ２４０を上下吹転炉（前記第２図参照）を用い、ランス
振動測定装置にてランス振動を測定し、この情報なΔＯ
ｓ計算に取り入れつつ本発明を実方祝した。このときの
操作手順を第１図に示す。尚上述した様に吹錬開始時か
らΔＯ３計算開始時までのランス振動信号によって、Δ
Ｏｓ計算開始時点におけるΔＯｓ値（図中Ａで示す）が
補正される。

このとき用いた鋼種は高炭素鋼であり、スタティック計
算で求めた酸素積算量の５０％消化時点を吹錬の３０％
経過時とし、この時点から吹上までの区間に対して（Ｔ
、　Ｆ　ｅ）　Ｃａｌの目標値（図中破線で示す）を設
定して吹錬を開始した。

吹錬７５％経過時に目標を下回った為、底吹ガス流量及
び酸素流量の低減を図ると共にほたる石没入を行なった
。この結果（Ｔ、　Ｆｅ　）　ｅ　ａ　ｌは上昇し始め
、吹錬７０％経過時に目標範囲に入った為酸素流量を元
に戻し、ランス高さを下げ、以後も上昇が続いたので吹
錬７５％経過時に酸素流量及び底吹流量を増大すると共
に黒鉛を投入した。

すると（７，Ｆｅ）ｃａｌの過度の上昇は抑まり、目標
範囲内に入ったままの状態で操業が継続され、ダイナミ
ック制御によって計算された溶鋼［Ｃ］及び温度が目゛
標僅に到達した時点で吹上めた。

その結果を下記第２表に示すが、第２表から明らかな様
に吹上成分、温度、スラグ中Ｔ−Ｆｅは目標範囲内とな
り、１回で吹錬を終了することができた。

第　　　２　　表 次に本発明者らは、本発明方法と本発明者らが先に出願
した方法（以下、比較法と呼ぶ）の夫々について、スラ
グ中Ｔ−Ｆｅの推定精度について比較した。その結果は
第４図（ａ）（比較法）及び第４図（ｂ）（本発明方法
）に示す通りである。この結果から明らかな様に、本発
明方法においては、推定精度が比較法に比べて更に向上
していることが理解される。

更に本発明者らは、本発明方法及び比較法の夫々につい
てスラグ中Ｔ−Ｆｅ、吹上［Ｐ］のばらつき及び再吹錬
率の変化について調査したところ、下記第３表に示す結
果が得られた。

第　　　３　　　表 ［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を採用して
吹錬操業を行なうことによって、スラグ中蓄積酸素量か
らのスラグ中Ｔ−Ｆｅの計算精度を向上させることがで
き、吹錬時のスラグ中Ｔ・Ｆｅの高精度の制御が可能と
なり、吹上［Ｐ］の安定化が達成できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程を示す概略説明図、第
２図はスラグ中蓄積酸素愈（ΔＯｓ）を計算するシステ
ムを示す概略説明図、第３図は本発明方法の手順を一般
的に示したフローチャート、第４図（ａ）は比較法にお
けるスラグ中Ｔ・Ｆｅの推定精度を示すグラフ、第４図
（ｂ）は本発明方法におけるスラグ中Ｔ−Ｆｅの推定精
度を示すグラフである。 １・・・転炉　　　　　　　　２・・・上吹きランス３
・・・排ガスダクト ４・・・排ガスサンプリング管 ５・・・徘ガス分析器　　　　６・・・演算装置７・・
・副原料用ホッパー ８・・・底吹きノズル　　　　Ｍ・・・溶銑Ｓ・・・ス
ラグ 第１図 次課経過のτ」合（％］ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吹錬途中から吹上めまでの間に炉内に導入される酸素量
   と炉外へ排出される酸素量によって算定されるスラグ中
   蓄積酸素量を求めると共に、吹錬中のスラグ状況を測定
   するセンサー情報並びにスラグ量を加味してスラグ中の
   Ｔ・Ｆｅ量を算出し、このＴ・Ｆｅ量が予め設定された
   目標範囲となる様に吹錬制御することを特徴とする転炉
   吹錬制御方法。