JPH036312A - 転炉吹錬制御法 - 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、転炉吹錬中の滓化状態を適正に保つことによ
り、スロッピングやスピッティングの発生を防止しつつ
吹錬操業を効率良く円滑に遂行できる様に改善された吹
錬制御法に関するものである。

［従来の技術］ 転炉吹錬に当たっては、脱Ｐや脱Ｓの促進、および内張
り耐火物の保護という目的から生石灰や軽焼ドロマイト
等の副原料が添加される。これらの副原料は、吹錬の進
行と共に鉄酸化物等を取り込んで滓化していくが、スラ
グの滓化状態を適正にコントロールすることは、転炉操
業を円滑に進めていくうえで極めて重要なことである。

即ち吹止成分の的中精度を高めると共に内張り耐火物の
溶損を抑制し、更にスピッティングを抑えるには、副原
料を確実に滓化させる必要があるが、反面、滓化が進み
過ぎてスラグ中のＴ−Ｆｅ濃度が高くなると、泡立ちが
著しくなってスロッピングが発生し、鉄の歩留りが低下
するばかりでなく、安全面からの問題も生じてくる。

ところが現在のところ転炉スラグの滓化状態を定量的に
制御する手段は全て知られておらず、転炉４口部付近に
おける火炎の状況から滓化の進行状況を推定しつつ制御
している程度にすぎない。

そのため実操業においては滓化状態の把握が不正確とな
り、滓化不足あるいは滓化過剰に対して次の様な措置を
講する時期が遅れ、前述の様な問題が現われてくる。

（滓化不足時の措置） ■上吹き酸素のソフトブロー化 ■ＣａＦ２などの滓化促進剤の投入 ■底吹きガスの流量低下 （滓化過剰時の措置） ■上吹き酸素のハードブロー化 ■スロッピング鎮静剤（炭材等）の投入■底吹きガスの
流量増大 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは上記の様な事情に着目し、予め脱Ｓｉ、脱
ＰＩＡ理された溶銑を転炉吹錬する際におけるスラグの
滓化状態を適正に維持し、転炉操業を効率良く遂行する
ことのできる制御法を確立しようとして研究を進めた結
果、次の様な方法を開発し先に特許出願を済ませた（特
願昭６３−１１６４７号：未公開）。この先願発明は、
下記式によって求められる非脱炭酸素効率（η８）の推
穆から吹錬操業進行中の滓化状態の変動を把握し、モデ
ル変動との差異を解消する方向に吹錬条件を調節して滓
化状態をコントロールするものである。

但し、Ｋ：吹錬条件等によって定まる係数即ちこの方法
は、吹錬開始時（あるいは吹錬中のある時期）からの［
脱炭反応に消費された酸素量］と［全消費酸素量］を算
出し、上記式によって求められる非脱炭酸素効率を基に
して吹錬制御を行なうものであり、旧来の目視判断によ
る制御法に比べると滓化状態をかなり正確にコントロー
ルすることができる様になった。

ところで上記制御に利用される各酸素量は、吹錬開始期
からの各酸素量を夫々積分して求める方法であるため、 ■測定器（排ガス分析計、排ガス流量計等）の測定誤差
、 ■炉口からの排ガスの漏出（転炉排ガス回収系からの漏
出）、 等に起因する測定誤差は積分値に徐々に蓄積され、吹錬
末期になるほどその影響が大きくなる。

ここで各酸素量の実測は、後述する如く転炉排ガスの成
分分析と流量測定によって行なわれ、該測定値により脱
炭酸素消費量を求めると共に、全酸素供給量と該脱炭酸
素消費量の差から非脱炭酸素消費量が求められるが、上
記■の測定誤差は主に測定機器の感度低下によってもた
らされるものであるから、例えば排ガス分析値が真値よ
り低目になった場合、脱炭酸素消費量の測定誤差はマイ
ナス方向に表われ、非脱炭酸素消費量の測定誤差はプラ
ス方向に表われる。また上記■の測定誤差は排ガスの漏
出によるものであるから、排ガス流量計による測定値は
炉口からの漏出分だけ低目に測定されることになり、脱
炭酸素消費量の測定誤差はマイナス方向に、一方、非脱
炭酸素消費量の測定誤差はプラス方向に表われる。上記
■、■のような測定誤差は吹錬の進行と共に累積されて
くるため、吹錬末期になるほど大きくなってくるのであ
る。転炉吹錬では、吹錬末期におけるスラグの酸化度が
吹止成分を決定する重要な因子とされており、上記測定
誤差の蓄積は、スラグ酸化度の検出精度を低下させ、ひ
いては吹錬制御精度の低下を招くことが明らかとなって
きた。

たとえば第２図（八）　、　（Ｂ）は上記先願発明の制
御例を示すものであり、第２図（Ａ）は前述の様な測定
誤差がないと仮定した場合の例で、各酸素量の実測値が
目標酸素量に近づく様に吹錬条件の制御を行なう。とこ
ろが実際の転炉吹錬においては前述の如き測定誤差が避
けられないので、第２図（八）に示す様な制御を行なっ
ているつもりであっても、実際は第２図（Ｂ）に示す様
な測定誤差の蓄積があるので、各酸素量の実測値を目標
酸素量に近づける様な制御を行なったとしても、測定誤
差を考慮した目標酸素量からむしろ外れる方向に酸素量
を制御する場合が生じ、安定した吹錬状況を維持できな
い。

本発明はこの様な先願発明の欠点に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、測定誤差の蓄積を招くことなく
、各酸素量をその都度正確に求め、吹錬操業を効率良く
円滑に遂行することのできる技術を確立しようとするも
のである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明の構成は、予め
脱Ｓｉ、脱Ｐ処理を施した溶銑を対象とする転炉吹錬に
おいて、吹錬の全区間を多数の測定周期に分割し、各周
期毎に下記［Ｉ］式の関係を満たす様な実測Ｖｉが得ら
れる様に吹錬条件な調節して滓化状態をコントロールす
るところに要旨を有するものである。

実測Ｖｉ＝目標Ｖｉ＋α・ΔＶｌ−１・・・［Ｉ］但し
、実測Ｖｉ＝ｉ周期目における非脱炭酸素消費速度の実
測値 ＝Ｖｌｎ−Ｖｏｕｔ に寄与した酸素供給速度 目標Ｖｉ＝ｉ周期目における非脱炭酸素消費速度の目標
値 α：重み係数 Δｖ　ｒ−＋　＝　（ｔ−ｔ）周期口における実績Ｖ　
Ｉ−１と目標Ｖｌ−１との差 ［作用］ スラグの滓化は、投入された生石灰や軽焼ドロマイト等
の副原料が溶融すると共に、吹錬工程で生成するＦｅＯ
，Ｆ　ｅ２０ｓ　、ＭｎＯ，Ｐ２０ｓ。

ＳｉＯ２等が上記副原料の溶融物と一体に混合されるこ
とによって進行するものと考えられ、殊にスラグ中にお
ける鉄酸化物およびマンガン酸化物の含有率と滓化状態
との間には密接な関係があり、滓化の進んだものほどこ
れら鉄およびマンガン酸化物含有量は多くなる。

一方、吹錬操業時に供給される酸素は、下記の如剖種々
の反応に消費され、 ■Ｃ＋　　ｏ２→ＣＯ２ ■Ｃ十％　ｏ２→ＣＯ ■Ｆｅ＋ｔ／２０□→Ｆｅ０ｔ ■Ｍｎ＋％　　０２−＋ＭｎＯ ■２Ｐ＋５／２０２→Ｐ２Ｏ５ ■Ｓｉ＋　　　０２→ＳｉＯ□ このうち大部分の酸素は０式および０式の脱炭反応に消
費される。そして特に予備処理溶銑においては、Ｓｉお
よびＰの殆んどがすでに除去されているので、０式およ
び０式の脱Ｓｉ１脱Ｐ反応に消費される酸素量は無視し
得る程度であり、脱炭反応以外に消費される酸素の殆ん
どは上記０式および０式で示される鉄およびマンガンの
酸化に消費されるものと考えられる。

換言すると、予め脱Ｓｉ、脱Ｐ処理を施した溶銑を用い
た場合の吹錬操業時における全消費酸素のうち、脱炭反
応に消費される酸素以外は鉄およびマンガンの酸化に消
費されて酸化鉄および酸化マンガンが生成し、これらの
酸化物の混入によってスラグの滓化状態が変動するもの
と思われる。

従って脱炭反応以外に消費される酸素量（非脱炭酸素消
費量）の多少によって滓化状態を精度良く推定し得ると
考えられる。

本発明はこうした知見を利用し、且つ前述の様な酸素量
測定誤差の蓄積を招くことなく各酸素量を正確に求め、
スラグ滓化状態を適正に制御する方法を提供するもので
あり、具体的には、吹錬期間中一定時間毎に非脱炭酸素
消費速度を実測し、この実測値［実測Ｖｉ］と、当該測
定期における標準的な滓化状態を得るための非脱炭酸素
消費速度として予め求めておいた目標値［目標Ｖｉ］、
および当該測定期の直前周期における目標値と実測値の
差を示す［ΔＶ　１−１１より、前記［Ｉ］式の関係を
満たす様な実測Ｖｉが得られる様に吹錬条件を調節する
ものである。

ここで転炉への酸素供給速度［Ｖ１ｎ］　は、鉄鉱石等
として投入される固酸と上吹き酸素（あるいはこれと併
用される底吹き酸素）として供給される気酸の総和から
未反応酸素を差し引いた値として与えられるが、転炉吹
錬における未反応酸素量は殆んど零であるから、［ｖ＋
ｎ］は全酸素供給速度と変わらない。また脱炭反応に寄
与した酸素消費速度［Ｖｏｕｔｌは、たとえば転炉上方
の排ガスダクトに設けた排ガス流量計および排ガス分析
計を利用した測定値を用い、 測定期間中の排ガス量×（％ＣＯ％＋ＣＯ２％）によっ
て求めることができる。

そして［Ｖ　＋−＋１は当該制御周期の前の周期におけ
る実績Ｖｌ−１値と目ｍＶ＋−＋値の差として求めるこ
とができるので、これらの各値を前記［１］式に当ては
め、該［Ｉ］式が満足される様な実測Ｖｉが得られる様
に吹錬条件を制御することによって、滓化状態を適正に
維持することができる。尚吹錬条件の具体的な制御法と
しては、従来より実施されている方法、たとえば滓化過
剰の場合は、■上吹き酸素のハードブロー化、■底吹き
ガスによる強攪拌、■スロッピング鎮静剤の投入等を、
また滓化不足の場合は、■上吹き酸素のソフトブロー化
、■底吹ぎガスによる攪拌抑制、■滓化促進剤の投入、
等を夫々採用することができ、これらは単独で実施して
もよくあるいは２種以上を組合せて実施してもよい。

またこうした制御が行なわれる１周期［ｉ］の長さは短
かくすればするほど精度が高められる。

しかし実操業においては１〜１０秒程度の間隔で行なう
ことにより十分な精度を得ることができる。また上記［
Ｉ］式による制御は、測定系統と制御系統をコンピュー
タ等により連動させることによって迅速且つ正確に遂行
することができる。

たとえば第１図は本発明の制御パターンを例示するグラ
フであり、供給酸素積算量と非脱炭酸素消費速度の目標
値［目標Ｖｉ］および実測値［実測Ｖｉ］の関係を示し
ている。このグラフからも明１ ２ らかである様に、本発明では吹錬中における掻く短時間
の制御が連続的によって行なわれ、測定誤差の蓄積がな
いので、より高精度の吹錬制御が可能となる。

［実施例］ １００トン容量の転炉を使用し、予め脱Ｓｔ。

脱Ｐ処理した溶銑９５トン（Ｓ　ｉ　：　ｔｒａｃｅ、
Ｐ　：０．０１０〜０．０１５％）を用いて、吹錬の初
期から５秒毎に［実測Ｖｉｌおよび［ΔＶ　ｔ−＋１を
求めると共に、予め設定しておいた［目ｍｖｔｌと組合
せて［Ｉ］式の関係が満たされる様に吹錬条件を制御し
た。尚、重み係数αは０．９とした。また脱炭酸素消費
速度は、排ガスダクトに設けた排ガス流量計および排ガ
ス分析計の測定値から求め、吹錬制御は上吹き酸素量と
ランス高さの２つを変えることによって行ない、吹止め
時のスラグのＴ・Ｆｅが１０％、吹止めＣが０．１５〜
０．２０％、吹止め温度が１６６０〜１６８０℃となる
様に制御した。

また比較のため、吹錬状況を目視判断しながら滓化状態
をコントロールし、上記と同じ吹止めＣおよび吹止め温
度となる様に転炉吹錬を行なった。

得られた吹錬結果は次表に示す通りであり、本発明法の
場合は従来法に比べて吹錬の制御安定性が高められる結
果、吹止めＴ−Ｆｅの標準偏差が低くなり、その的中精
度が高くなっている。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、吹錬開始後の非脱
炭酸素量を積分計算して滓化状態を推定するのではなく
、吹錬期の各瞬間に招けるスラグの酸化状態を基にして
滓化状態を知るものであり、測定誤差の蓄積がないので
滓化状態をより正確に制御することができ、ひいては操
業効率および安全性を高めると共に転炉耐火物の寿命を
一段と延長し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する際の［実測Ｖｉ］および［目
標Ｖｉ］と酸素積算量の関係を示すグラフ、第２図は先
願発明を実施する際の非脱炭酸素効率と酸素積算量の関
係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め脱Ｓｉ、脱Ｐ処理を施した溶銑を対象とする
   転炉吹錬において、吹錬の全区間を多数の測定周期に分
   割し、各周期毎に下記［ I ］式の関係を満たす様な実
   測Ｖ＿ｉが得られる様に吹錬条件を調節して滓化状態を
   コントロールすることを特徴とする転炉吹錬制御法。 実測Ｖ＿ｉ＝目標Ｖ＿ｉ＋α・ΔＶ＿ｉ＿−＿１…［
   I ］但し、実測Ｖ＿ｉ＝ｉ周期目における非脱炭酸素消
   費速度の実測値 ＝Ｖ＿ｉ＿ｎ−Ｖ＿ｏ＿ｕ＿ｔ Ｖ＿ｉ＿ｎ：ｉ周期目における転炉への酸素供給速度 Ｖ＿ｏ＿ｕ＿ｔ：ｉ周期目における脱炭反応に寄与した
   酸素供給速度 目標Ｖ＿ｉ＝ｉ周期目における非脱炭酸素消費速度の目
   標値 α：重み係数 ΔＶ＿ｉ＿−＿１＝（ｉ−１）周期目における実績Ｖ＿
   ｉ＿−＿１と目標Ｖ＿ｉ＿−＿１との差