JPH08184565A - 溶鋼中元素のオンライン分析方法 - Google Patents
溶鋼中元素のオンライン分析方法Info
- Publication number
- JPH08184565A JPH08184565A JP4195A JP4195A JPH08184565A JP H08184565 A JPH08184565 A JP H08184565A JP 4195 A JP4195 A JP 4195A JP 4195 A JP4195 A JP 4195A JP H08184565 A JPH08184565 A JP H08184565A
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- JP
- Japan
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- emission spectrum
- analyzed
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- molten steel
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 鉄鋼精錬中の溶鋼中元素の高精度分析。
【構成】 転炉内上吹き火点での発光スペクトルによっ
て元素を分析する方法において、自己吸収係数を分析対
象元素とＦｅの両者を考慮して濃度を求める。
て元素を分析する方法において、自己吸収係数を分析対
象元素とＦｅの両者を考慮して濃度を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼精錬における鋼中
元素の分析に関するものである。
元素の分析に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】転炉における精錬制御技術は、スタテイ
ックモデルコントロール、さらにはサブランスダイナミ
ックコントロール技術の開発による吹き止め［Ｃ］，温
度の同時的中率の飛躍的向上にみられるように近年、着
実に進歩してきた。また、上記に加え吹錬中の排ガス成
分分析を行うことによって［Ｃ］推移を推定する吹錬制
御技術も開発され実機適用されている。
ックモデルコントロール、さらにはサブランスダイナミ
ックコントロール技術の開発による吹き止め［Ｃ］，温
度の同時的中率の飛躍的向上にみられるように近年、着
実に進歩してきた。また、上記に加え吹錬中の排ガス成
分分析を行うことによって［Ｃ］推移を推定する吹錬制
御技術も開発され実機適用されている。
【０００３】さらに、特公平６−７５０３７号公報にみ
られるように、転炉上吹き酸素の衝突する溶鋼表面部で
ある火点での発光スペクトル分析による［Ｍｎ］オンラ
イン分析技術が開発された。この技術によれば、リアル
タイムで［Ｍｎ］成分が把握でき、Ｍｎ鉱石の環元技術
等に利用されている。
られるように、転炉上吹き酸素の衝突する溶鋼表面部で
ある火点での発光スペクトル分析による［Ｍｎ］オンラ
イン分析技術が開発された。この技術によれば、リアル
タイムで［Ｍｎ］成分が把握でき、Ｍｎ鉱石の環元技術
等に利用されている。
【０００４】この技術は、転炉の上吹きランス中に配し
た光ファイバーにて上吹き火点から発した光を搬送し、
分光器内でスペクトル分析したあとフォトマルにて感知
し、電気信号に変え発光強度として溶鋼中成分濃度との
対応をつけるようになっている。なお、同時に上吹きラ
ンス中に配した二色温度計にて火点温度を測定し、後述
の如く火点温度補正を行いデータ処理する。特公平６−
７５０３７号公報に、火点発光スペクトル強度と溶鋼中
成分濃度との相関が（１）式で与えられることが開示さ
れている。
た光ファイバーにて上吹き火点から発した光を搬送し、
分光器内でスペクトル分析したあとフォトマルにて感知
し、電気信号に変え発光強度として溶鋼中成分濃度との
対応をつけるようになっている。なお、同時に上吹きラ
ンス中に配した二色温度計にて火点温度を測定し、後述
の如く火点温度補正を行いデータ処理する。特公平６−
７５０３７号公報に、火点発光スペクトル強度と溶鋼中
成分濃度との相関が（１）式で与えられることが開示さ
れている。
【０００５】
【数２】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
火点発光スペクトル分析による［Ｍｎ］オンライン分析
技術をそのままステンレス鋼における［Ｃｒ］分析に適
用した。しかしながら、［Ｃｒ］分析の場合、発光スペ
クトル強度と鋼中［Ｃｒ］濃度との相関が悪く精度が
［Ｍｎ］オンライン分析技術に比ベ劣るという結果が得
られた。
火点発光スペクトル分析による［Ｍｎ］オンライン分析
技術をそのままステンレス鋼における［Ｃｒ］分析に適
用した。しかしながら、［Ｃｒ］分析の場合、発光スペ
クトル強度と鋼中［Ｃｒ］濃度との相関が悪く精度が
［Ｍｎ］オンライン分析技術に比ベ劣るという結果が得
られた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】転炉内上吹き火点での発
光スペクトルによって元素を分析する方法において、自
己吸収係数を分析対象元素とＦｅの両者を考慮して下記
式によって濃度を求めることを特徴とする溶鋼中元素の
オンライン分析方法。
光スペクトルによって元素を分析する方法において、自
己吸収係数を分析対象元素とＦｅの両者を考慮して下記
式によって濃度を求めることを特徴とする溶鋼中元素の
オンライン分析方法。
【０００８】
【数３】
【０００９】
【作用】以下、本発明を具体的に説明する。実験の過程
で［Ｃｒ］分析精度が低い理由として自己吸収現象の影
響が大きいことが判明した。すなわち発光のメカニズム
として対象元素について、熱的に励起した電子が高エネ
ルギー順位の軌道に移行し、それが何らかの要因で安定
な元の低エネルギー順位の軌道に移行したときに電磁波
（光）が発生し、これを光ファイバーにて搬送するシス
テムとなっている。しかしながら一旦発生した光が、約
2673〜2773Ｋの高温の火点で発生した自らの元素の蒸気
にて吸収されてしまい光ファイバーに到達しない現象が
起こり得る。これを自己吸収現象と言い、元素の濃度が
高い場合により起こりやすくなり、光のスペクトル強度
と元素濃度との直線関係が得られ難くなることがわかっ
ている。
で［Ｃｒ］分析精度が低い理由として自己吸収現象の影
響が大きいことが判明した。すなわち発光のメカニズム
として対象元素について、熱的に励起した電子が高エネ
ルギー順位の軌道に移行し、それが何らかの要因で安定
な元の低エネルギー順位の軌道に移行したときに電磁波
（光）が発生し、これを光ファイバーにて搬送するシス
テムとなっている。しかしながら一旦発生した光が、約
2673〜2773Ｋの高温の火点で発生した自らの元素の蒸気
にて吸収されてしまい光ファイバーに到達しない現象が
起こり得る。これを自己吸収現象と言い、元素の濃度が
高い場合により起こりやすくなり、光のスペクトル強度
と元素濃度との直線関係が得られ難くなることがわかっ
ている。
【００１０】ステンレスの［Ｃｒ］分析の場合、［Ｃ
ｒ］濃度が１０％以上３０％程度で、［Ｍｎ］濃度ほぼ
２％以下の５倍から１５倍あり、［Ｃｒ］のみならず溶
媒の［Ｆｅ］に関しても自己吸収現象の影響が現れるこ
とがわかった。
ｒ］濃度が１０％以上３０％程度で、［Ｍｎ］濃度ほぼ
２％以下の５倍から１５倍あり、［Ｃｒ］のみならず溶
媒の［Ｆｅ］に関しても自己吸収現象の影響が現れるこ
とがわかった。
【００１１】すなわち、発光スペクトル強度と測定元素
濃度との関係は以下のように（２）〜（９）式にて求め
られる。また自己吸収係数とＫ（Ｔ）＝ａ／Ｔ＋ｂは複
数の実験データに関し、図１の如く計算することによっ
て最適値を求めることができる。
濃度との関係は以下のように（２）〜（９）式にて求め
られる。また自己吸収係数とＫ（Ｔ）＝ａ／Ｔ＋ｂは複
数の実験データに関し、図１の如く計算することによっ
て最適値を求めることができる。
【００１２】 Ｉ（Ｃｒ／Ｆｅ）＝Ｉ（Ｃｒ）／Ｉ（Ｆｅ） ・・・（２） Ｉ（Ｃｒ）＝ＪcrＡcr×ｅｘｐ（−Ｅcr／ｋＴ） ・・・（３） ＝（金属原子の蒸気量）×（蒸気が発光する確率）
【００１３】
【数４】
【００１４】 Ｉ（Ｆｅ）＝ＪFe×ＡFe×ｅｘｐ（−ＥFe／ｋＴ） ・・・（５）
【００１５】
【数６】
【００１６】 ｌｏｇ｛Ｉ（Ｃｒ／Ｆｅ）｝＝ｌｏｇ｛Ｋ（Ｔ）｝ ÷ｎ×ｌｏｇ（［Ｃｒ］） −ｍ×ｌｏｇ（［Ｆｅ］） ・・・（９） Ｉ（Ｃｒ／Ｆｅ）：同一火点温度において測定されたＣ
ｒ，Ｆｅの強度比 Ｊcr，ＪFe ：Ｃｒ，Ｆｅ原子の蒸気量 Ａcr，ＡFe ：Ｃｒ，Ｆｅ原子の遷移確率に関する
定数項 Ｅcr，ＥFe ：Ｃｒ，Ｆｅ原子の励起エネルギー Ｋcr(Ｔ)，ＫFe(Ｔ)：撹拌と蒸発の混合律速を仮定した
場合のＣｒ，Ｆｅの速度定数 Ｉ(Ｃｒ)，Ｉ(Ｆｅ)：Ｃｒ，Ｆｅの発光強度 ｋ ：ボルツマン定数 Ｔ ：火点温度（Ｋ） ［Ｃｒ］，［Ｆｅ］：溶鋼中のＣｒ，Ｆｅ濃度（％） ｎ、ｍ ：Ｃｒ，Ｆｅの自己吸収係数 Ｋ（Ｔ） ：火点温度に依存する項
ｒ，Ｆｅの強度比 Ｊcr，ＪFe ：Ｃｒ，Ｆｅ原子の蒸気量 Ａcr，ＡFe ：Ｃｒ，Ｆｅ原子の遷移確率に関する
定数項 Ｅcr，ＥFe ：Ｃｒ，Ｆｅ原子の励起エネルギー Ｋcr(Ｔ)，ＫFe(Ｔ)：撹拌と蒸発の混合律速を仮定した
場合のＣｒ，Ｆｅの速度定数 Ｉ(Ｃｒ)，Ｉ(Ｆｅ)：Ｃｒ，Ｆｅの発光強度 ｋ ：ボルツマン定数 Ｔ ：火点温度（Ｋ） ［Ｃｒ］，［Ｆｅ］：溶鋼中のＣｒ，Ｆｅ濃度（％） ｎ、ｍ ：Ｃｒ，Ｆｅの自己吸収係数 Ｋ（Ｔ） ：火点温度に依存する項
【００１７】
【実施例】１７０ｔ上底吹き転炉において図２に示すよ
うな試験設備を用いステンレス鋼の［Ｃｒ］オンライン
分析を行った。自己吸収係数を［Ｃｒ］についてのみ考
慮した場合、自己吸収係数はｎ＝０．８と求められ、ま
た、ａ，ｂはおのおの４．０×−１／１０4，−４．２
と求められたが、溶鋼サンプリングによる［Ｃｒ］濃度
の化学分析値（［Ｃｒ］obs）と［Ｃｒ］オンライン分
析で求められた［Ｃｒ］濃度の推定値（［Ｃｒ］cal）
との関係は、図３のようになり、ばらつきが大きく、複
数データによる［Ｃｒ］obsと［Ｃｒ］calの差の標準偏
差σと［Ｃｒ］cal（ｘ）との比（Ｃｖ＝σ／ｘ）は２
０％と大きかった。なお、Ｃｖ値は低い方がよい。
うな試験設備を用いステンレス鋼の［Ｃｒ］オンライン
分析を行った。自己吸収係数を［Ｃｒ］についてのみ考
慮した場合、自己吸収係数はｎ＝０．８と求められ、ま
た、ａ，ｂはおのおの４．０×−１／１０4，−４．２
と求められたが、溶鋼サンプリングによる［Ｃｒ］濃度
の化学分析値（［Ｃｒ］obs）と［Ｃｒ］オンライン分
析で求められた［Ｃｒ］濃度の推定値（［Ｃｒ］cal）
との関係は、図３のようになり、ばらつきが大きく、複
数データによる［Ｃｒ］obsと［Ｃｒ］calの差の標準偏
差σと［Ｃｒ］cal（ｘ）との比（Ｃｖ＝σ／ｘ）は２
０％と大きかった。なお、Ｃｖ値は低い方がよい。
【００１８】これに対して、自己吸収係数を［Ｃｒ］と
［Ｆｅ］の両者について考慮した場合、自己吸収係数は
ｎ＝０．７、ｍ＝０．５と求められ、また、ａ，ｂはお
のおの１．１×−１／１０3，−０．６と求められ［Ｃ
ｒ］obsと［Ｃｒ］calの関係は図４のように良い相関が
得られた。その結果、Ｃｖも７％と良好であった。
［Ｆｅ］の両者について考慮した場合、自己吸収係数は
ｎ＝０．７、ｍ＝０．５と求められ、また、ａ，ｂはお
のおの１．１×−１／１０3，−０．６と求められ［Ｃ
ｒ］obsと［Ｃｒ］calの関係は図４のように良い相関が
得られた。その結果、Ｃｖも７％と良好であった。
【００１９】吹錬中の［Ｃｒ］obsと［Ｃｒ］calの推移
を図５に示す。吹錬中の［Ｃｒ］濃度が正確に推定でき
ている。
を図５に示す。吹錬中の［Ｃｒ］濃度が正確に推定でき
ている。
【００２０】
【発明の効果】本発明により、ステンレス鋼に関し、転
炉吹錬中の［Ｃｒ］の濃度がモニターでき、［Ｃｒ］の
濃度に応じた溶鋼温度制御を行うことにより、優先脱炭
反応促進とＣｒ酸化ロス低減が可能となり、精錬時間の
短縮，耐火物を含めた各種原単位の削減等のコストダウ
ンが可能となった。
炉吹錬中の［Ｃｒ］の濃度がモニターでき、［Ｃｒ］の
濃度に応じた溶鋼温度制御を行うことにより、優先脱炭
反応促進とＣｒ酸化ロス低減が可能となり、精錬時間の
短縮，耐火物を含めた各種原単位の削減等のコストダウ
ンが可能となった。
【図１】 本発明の一実施例における自己吸収係数とＫ
（Ｔ）の計算処理を示すフロ−チャ−トである。
（Ｔ）の計算処理を示すフロ−チャ−トである。
【図２】 本発明を一態様で実施する、Ｃｒオンライン
分析のための設備概要を示す斜視図である。
分析のための設備概要を示す斜視図である。
【図３】 従来の分析方法による分析結果を示すグラフ
であり、溶鋼サンプリングによる［Ｃｒ］濃度の化学分
析値（［Ｃｒ］obs）と［Ｃｒ］オンライン分析で求め
られた［Ｃｒ］濃度の推定値（［Ｃｒ］cal）との関係
（自己吸収係数を［Ｃｒ］についてのみ考慮した場合）
を示す。
であり、溶鋼サンプリングによる［Ｃｒ］濃度の化学分
析値（［Ｃｒ］obs）と［Ｃｒ］オンライン分析で求め
られた［Ｃｒ］濃度の推定値（［Ｃｒ］cal）との関係
（自己吸収係数を［Ｃｒ］についてのみ考慮した場合）
を示す。
【図４】 本発明の分析方法による分析結果を示すグラ
フであり、溶鋼サンプリングによる［Ｃｒ］濃度の化学
分析値（［Ｃｒ］obs）と［Ｃｒ］オンライン分析で求
められた［Ｃｒ］濃度の推定値（［Ｃｒ］cal）との関
係（自己吸収係数を［Ｃｒ］と［Ｆｅ］の両者について
考慮した場合）を示す。
フであり、溶鋼サンプリングによる［Ｃｒ］濃度の化学
分析値（［Ｃｒ］obs）と［Ｃｒ］オンライン分析で求
められた［Ｃｒ］濃度の推定値（［Ｃｒ］cal）との関
係（自己吸収係数を［Ｃｒ］と［Ｆｅ］の両者について
考慮した場合）を示す。
【図５】 吹錬中の［Ｃｒ］obsと［Ｃｒ］calの推移を
示すグラフである。
示すグラフである。
１：転炉 ２：メインラン
ス ３：光ファイバー ４：二色温度計 ５，６：分光器 ７：マイクロ
コンピューター
ス ３：光ファイバー ４：二色温度計 ５，６：分光器 ７：マイクロ
コンピューター
Claims (1)
- 【請求項１】 転炉内上吹き火点での発光スペクトルに
よって元素を分析する方法において、自己吸収係数を分
析対象元素とＦｅの両者を考慮して下記式によって濃度
を求めることを特徴とする溶鋼中元素のオンライン分析
方法； 【数１】 ここで、 Ｉ：発光スペクトル強度、 Ｉ（Ｃｒ／Ｆｅ）：鋼中ＣｒとＦｅとの発光スペクトル
強度比、 Ｋ（Ｔ）：各火点温度における温度補正項であり各火点
温度ごと相関関数として求めた値、 ｎ：自己吸収係数、 Ｔ：火点温度、 ａ，ｂ：定数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4195A JPH08184565A (ja) | 1995-01-04 | 1995-01-04 | 溶鋼中元素のオンライン分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4195A JPH08184565A (ja) | 1995-01-04 | 1995-01-04 | 溶鋼中元素のオンライン分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08184565A true JPH08184565A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=11463232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4195A Withdrawn JPH08184565A (ja) | 1995-01-04 | 1995-01-04 | 溶鋼中元素のオンライン分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08184565A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110809629A (zh) * | 2017-06-30 | 2020-02-18 | 杰富意钢铁株式会社 | 转炉操作的监视方法及转炉的操作方法 |
| CN116067900A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-05-05 | 北京科技大学 | 火点区自主发光监测熔池温度和成分数据分析方法及装置 |
-
1995
- 1995-01-04 JP JP4195A patent/JPH08184565A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110809629A (zh) * | 2017-06-30 | 2020-02-18 | 杰富意钢铁株式会社 | 转炉操作的监视方法及转炉的操作方法 |
| CN110809629B (zh) * | 2017-06-30 | 2022-04-05 | 杰富意钢铁株式会社 | 转炉操作的监视方法及转炉的操作方法 |
| CN116067900A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-05-05 | 北京科技大学 | 火点区自主发光监测熔池温度和成分数据分析方法及装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |