JPH046209A - 転炉の溶鋼マンガン制御方法 - 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、溶銑の精錬における、転炉の溶鋼マンガン制
御方法に関するものである。

［従来の技術］ 転炉吹錬においては、高炉によって作られた溶銑を転炉
に装入し、酸素を吹込んで、溶銑を主に脱戻し、希望の
鋼の品質を確保することが行われている。

転炉吹錬のうち、溶銑予備処理設備で脱燐された溶銑を
用いるレススラグ吹錬では、高価なマンガン系合金鉄の
代わりに安価なマンガン鉱石の炉内直接還元で吹止溶鋼
マンガン制御できるので、吹錬コストを低減することが
可能である。

従来の転炉吹錬における溶鋼マンガン制御方法は、吹錬
開始前に、溶銑成分と目標成分・温度をもとに添加マン
ガン鉱石量を計算する、スタッティック制御による方法
である。

このレススラグ吹錬におけるスタツティック制御モデル
の重要な役割は、目標とする吹止溶鋼マンガンを得るた
めに必要なマンガン鉱石最適配合計算と、熱不足による
マンガン酸化ロスを極力抑制するための最適ヒートバラ
ンス計算である。

マンガン鉱石計算式を以下に示す。

Ｍｎ分配比； ｌｏｇ（ＭｎＯ）／［Ｍｎ］、ｐ−ｆ（［Ｃ］ｖｐ、Ｔ
）・・・（１）Ｍｎバランス： Ｉｎｐｕｔ−Ｍｎ−Ｏｕｔｐｕｔ−Ｍｎ　　　　　　　
　　　　　　−（２）スラグ量： Ｗ　　　＝ｇ　（Ｖ’　　　、　　（Ｍ）’、　［Ｍｎ
］　　）　・＝（３）ｓｌａｇ　　　　ｓｔａｇ　　　
　　　　ｖｐ［Ｍｎ］　　：目標吹止［Ｍｎ］成分、Ｔ
：目標温度。

Ｖｐ （Ｍ）ニスラグ中のＸ成分、　ν　　ニスラグ量。

ｌａｇ （Ｍ）’：前ヒート残留スラグ中のＸ成分。

Ｗ゛：前ヒート残留スラグ量 ｌａｇ レススラグ吹錬では、吹錬中のスラグ量が少ないため、
前ヒート残留スラグ量の影響を無視できない。そこで、
終点成分推定モデルより求めた、残留スラグからの持込
マンガンを（２）式と（３）式に反映し、精度の高いモ
デルとしている。

［発明が解決しようとする課題］ 以上の如く、−従来の転炉吹錬における溶鋼マンガン制
御方法は、吹錬開始前に、溶銑成分と目標成分・温度を
もとに添加マンガン鉱石量を計算する方法であった。こ
のため、該当ヒートの精錬条件によって変化する実際の
マンガン歩留まりが計算に反映されず、吹止溶鋼マンガ
ン濃度にばらつきが生じていた。

特に、吹止溶鋼マンガンの精度が悪い場合、再吹錬の必
要があり、その結果、歩留まりが悪く、製鋼時間が延長
する、合金鉄の使用が多くなる等の問題がある。

本発明は、上記の転炉の溶鋼マンガン制御方法の問題点
を解決することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、転炉の吹錬制御方法において、精錬中に該転
炉から発生する吹錬排ガスのガス量及びガス成分を連続
測定し、該測定値を用いて溶鋼マンガン濃度を連続的に
推定し、該推定値によって吹止酸素量や吹錬末期のマン
ガン鉱石の添加量を制御することを特徴とする転炉の溶
鋼マンガン制御方法である。

［作用］ 転炉におけるＭｎの酸化反応は、溶鋼中の酸素との反応
よりもスラグ中のＦｅＯとの反応を考えた方が妥当であ
る。Ｍｎの反応の基本式を次に示す。

［Ｍｎ］　　＋　　（Ｆ　ｅｏ）＝　　（ＭｎＯ）＋Ｆ
ｅ吹錬中の溶鋼マンガンはスラグ中のＦｅＯの変化に追
随し、吹錬中に復マンガン現象を起こす。

即ち、吹錬初期は溶鋼マンガンが急速に低下するが、脱
炭速度の上昇に伴うスラグ中（Ｆｅｄ）の低下とともに
溶鋼マンガンは上昇し、吹錬末期の脱炭速度の低下に伴
うスラグ中（Ｆ　ｅ　Ｏ）の増加とともに再び低下する
。

そこで、吹錬中に、排ガスから得られる情報をもとに、
スラグ中のＦｅＯを連続的に推定し、これを用いて溶鋼
マンガンを連続推定する。

吹錬末期にマンガン鉱石を投入し、或いは吹止酸素量を
調整することにより、上記の方法で得られる溶鋼マンガ
ン推定値を溶鋼マンガン目標値に一致させるという、溶
鋼マンガンの制御方法が実現される。

次に本発明の実施例について述べる。

［実施例］ 第１図は転炉の吹錬制御システムの説明図、第２図は本
発明の実施態様例における吹錬制御モデル構成図、第３
図は本発明の実施態様例における目標［Ｍｎ１％と実績
［Ｍｎ１％の関係グラフである。

第１図に示す如く、本発明の吹錬制御方式は、転炉１の
炉頂部３に設置した質量分析計により、転炉吹錬排ガス
の成分を連続的に測定し、得られた排ガス情報、溶銑情
報、副原料情報及び途中サブランス情報を利用して、以
下の推定を行う排ガス情報モデルから構成される。

なお図において、２はランス、４はサブランスである。

次に、第２図に各モデルの構成を示す。

第２図において、 （Ｌ）溶鋼［Ｃ］推定モデル ［Ｃコ　。　−溶銑　［Ｃコ　　　　　　　　　　　　
　　・・・　　（４）［Ｃコ、　　−［Ｃコ、−排ガス
中［Ｃコニ＋１ ＋副原料中［Ｃコ・・・（５） ［Ｃコ　　：初期溶鋼［Ｃ］ ［Ｃ］、：時点、における推定溶鋼［ｃ］（２）残留酸
素推定モデル ０Ｓｏ−残留スラグ中［０］　　　　　・・・（６）Ｏ
ｓ　（１＋１）　−０８ｉ＋吹込酸素量−排ガス中［０
］　＋副原料中［０コ・・・（７）Ｏ・初期残留酸素。

ｓＯ’ Ｏ・時点１における推定残留酸素。

Ｓｌ　。

（３）溶鋼温度推定モデル Ｔｏ−溶銑温度 Ｔ　　　−Ｔ　　＋ｄＴ／ｄＯｘ吹込酸素量１＋１　　
　　１ ｄＴ／ｄｏ　””　Ａ　−ｄｃ／ｄｏ　＋　Ｂ　十ＣＴ
ｏ；初期温度。

Ｔｆ　：時点１における推定温度 ｄＴ／ｄＯ：昇温効率。

ｄＣ／ｄｏ　ｎ脱炭効率 Ａ、Ｂ、Ｃ：定数 （４）溶鋼［Ｍｎ］推定モデル Ｉｏｇ（ＭｎＯ）／［Ｍｎ］−ｆ（Ｔ、（ＦｅＯ））Ｉ
ｎｐｕｔ−ＭｒｒＯｕｔｐｕｔ−ＭｎＷｓｌａｇ−ｇ　
（（ＭｎＯ）、副原料）（ＰｅＯ）＝ｈ（Ｏｓ、Ｔ、Ｗ
　　　）ｌａｇ （Ｐｅａ）　：推定スラグ中の（Ｆｅｄ）Ｗ　　：推定
スラグ量。

ｌａｇ ・・・（９） ・・・（１０） ・・・（１１） ・・・（１２） ・・・（１３） ・・・（１４） 次に実際の転炉（２５０Ｔ）に適用した例について第１
図に基づいて述べる。

吹錬末期に第１図に示す如く、吹錬途中、サブランス装
置４を用いて溶鋼温度と炭素濃度［Ｃ］を測定する。

これらの値をもとにして、溶鋼酸素濃度およびスラグ中
の（Ｆｅｄ）を推定する。

以降、炉内より発生する排ガスの流量及び成分（Ｃｏ、
ＣＯ、Ｏ、Ｎ　　、ＣＨ、Ｈ）を質量分析計により連続
的に測定する。

サブランス装置４で測定した時点の溶鋼酸素濃度および
スラグ中の（Ｐｅａ）を初期値として、入出力酸素バラ
ンス式（７）および（Ｐｅａ）推定式（１４）を解いて
、溶鋼酸素濃度およびスラグ中の（Ｆｅｄ）を、また、
サブランス測定時の溶鋼炭素濃度を初期値として、入出
力炭素量バランス式（５）を解いて溶鋼炭素濃度を、そ
れぞれ連続的に推定する。

溶鋼炭素濃度の減少効率（すなわち脱炭効率）の推定値
を用いて、昇温効率を（１０）式に基づいて連続的に推
定する。

サブランス測定時の溶鋼温度を初期値とし、推定昇温効
率を用いて溶鋼温度を連続的に推定する。

以上のようにして連続的に推定される溶鋼温度Ｔおよび
スラグ中の（Ｐｅａ）を、マンガン平衡式（１１）式に
代入し、さらに入出力マンガン量バランス式（１２）お
よびスラグ量推定式（１３）式を用いることによって溶
鋼マンガン濃度を連続的に推定する。

吹錬末期の推定溶鋼マンガン濃度が希望値より低い場合
は、マンガン鉱石を末期に追加投入することによって、
終点マンガン濃度を高める。逆に、吹錬末期の推定溶鋼
マンガン濃度が希望値より高い場合は、吹込酸素量を追
加し、溶鋼へのマンガン歩留を低下させることによって
、終点マンガン濃度を低くする。

以上のようにして、目標とする溶鋼マンガン濃度を得る
。第３図に本発明方法によるマンガン制御の結果を示す
。

［発明の効果］ 本発明の転炉溶鋼マンガン制御方法によれば、吹錬末期
のマンガン鉱石投入量を制御することによって、溶鋼マ
ンガン濃度が希望値より不足することを防止し、その結
果、出鋼時のマンガン合金添加量を低減することができ
る。また、吹込酸素量を制御することによって、溶鋼マ
ンガン濃度が希望値より大きくなって再吹錬の必要が生
ずる事態を防止し、その結果、製鋼時間の短縮が図れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は転炉の吹錬制御システムの説明図、第２図は本
発明の実施態様例における吹錬制御モデルの説明図、第
３図は本発明の実施態様例における目標［Ｍｎ］％と実
績ＥＭｎＥ％の関係グラフである。 図において、 １：転炉、２：ランス、３：炉頂部、４：サブランス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 転炉の吹錬制御方法において、精錬中に該転炉から発生
   する吹錬排ガスの量及び成分を連続測定し、該測定値を
   用いて溶鋼マンガン濃度を連続的に推定し、該推定値に
   よって吹上酸素量及び吹錬末期のマンガン鉱石の添加量
   を制御することを特徴とする転炉の溶鋼マンガン制御方
   法。