JPH08197234A - 溶融金属の温度管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳型に注入される溶融金属の温度を適正温度
に正しく一致させ、製品品質の向上を図り、また生産性
の向上と製造コストの低減とに寄与できるようにする。 【構成】 目標温度演算部31は、操業条件ファイル34か
ら当該チャージの操業条件を読み出し、温度降下式に適
用して、出鋼時から鋳込み時までの温度降下量を求め
る。また、操業条件ファイル34から鋳込み時の適正温度
Ｔ_b を読み出し、温度降下量の算出値に加えて出鋼時の
溶鋼の目標温度Ｔ_a を定め、目標温度補正部33に与え
る。偏差演算部32は、各チャージの操業に際し、鋳込み
温度計50から与えられる鋳込み時の実測温度Ｔ_b ′と適
正温度Ｔ_b との偏差αを算出し、実績ファイル35に格納
する。目標温度補正部33は、目標温度Ｔ_a が目標温度演
算部31から与えられたとき、実績ファイル35に格納され
た前チャージにおける偏差αを読み出し、これを目標温
度Ｔ_a に加えて補正目標温度Ｔ_a ′を求め、この結果を
製鋼炉での吹錬制御の目標値となすべく、吹錬制御部10
に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、鋼板、鋼管等
の圧延素材として用いられる鋼塊を製造するための製鋼
プロセスにおいて、溶融金属たる溶鋼の温度を鋳型への
注湯時点にて適正温度に保つべく実施される溶融金属の
温度管理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】転炉，電気炉等の製鋼炉中に生成される
溶鋼（溶融金属）を取鍋に出鋼（出湯）し、所定の経路
に沿って搬送した後、連続鋳造設備又は造塊設備の鋳型
に注入（注湯）して、該鋳型の形状に対応する鋼塊を得
るべく行なわれる製鋼プロセスの操業においては、高品
質の製品鋼塊を安定して得るために、鋳型に注入される
溶鋼の温度を適正な温度に維持することが重要な課題と
なっている。

【０００３】一方、以上の如き製鋼プロセスにおける溶
鋼温度は、製鋼炉中での吹錬に伴って上昇し、取鍋への
出鋼時に最高となり、その後の搬送、及びこの搬送の間
に行なわれる二次精錬に伴って徐々に降下し、最終的に
鋳型に注入される過程を辿って変化する。

【０００４】そこで従来においては、出鋼以後の夫々の
過程での所要時間を含む操業条件の関数として、各過程
での溶鋼の温度降下を表す温度降下式を予め構築し、製
鋼プロセスの操業に当たっては、この操業において採用
される操業条件を前記温度降下式に適用して各過程での
温度降下量の予測値を算出し、これらの総計として出鋼
から注湯までの間の予測降下量を求め、この結果を注湯
時の適正温度に加えて出鋼時における目標温度を決定
し、例えば、転炉での吹錬制御を前記目標温度を達成す
べく実施することにより、製鋼プロセス全体の溶鋼温度
を管理する方法が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如き
溶鋼温度の管理方法においては、出鋼時の溶鋼温度が前
述の如く決定された目標温度に正しく保たれたとして
も、この出鋼に続く各過程での種々の外乱の作用によ
り、最終段階となる鋳型への注入時の溶鋼温度が適正温
度を外れる場合が多く、製品鋼塊の品質確保が難しいと
いう問題がある。

【０００６】更には、鋳型に注湯される溶鋼の温度が高
すぎるときには、該溶鋼を一旦貯留するタンディッシュ
に内張りされた耐火物の損傷が早まり、高頻度での交換
を強いられる結果、生産性の低下を招来する問題が生
じ、逆に、溶鋼の温度が低すぎる場合には、製鋼炉での
吹錬制御において、温度低下のための冷却材の無為な使
用が行なわれたこととなり、製鋼コストの増大を招く問
題がある。

【０００７】以上の如き問題を解消するため、前記温度
降下式を用いて算出された溶鋼温度の予測降下量をその
まま用いるのではなく、この予測降下量を製鋼炉での出
鋼から鋳型への注湯までの間の誤差要因に基づいて補正
し、この補正結果を用いて出鋼時の目標温度を定めよう
とする方法が、従来から種々提案されている。

【０００８】特開平62−297411号公報には、製鋼炉から
出鋼される溶鋼を搬送するための取鍋内壁の表面温度を
測定し、該取鍋の放冷特性を逐次求め、この結果に基づ
いて前記補正を行なう方法が開示されており、また特開
平４-28467号公報には、タンディッシュの溶鋼通過量を
用いて、該タンディッシュ内壁の耐火物の熱的状況を定
量化し、この結果に基づいて前記補正を行なう方法が開
示されており、更に特開平４−251648号公報には、取鍋
による搬送中に行なわれる二次精錬開始時点の溶鋼温度
を測定し、この結果を同過程での温度降下式に適用して
二次精錬終了時の温度を予測し、これを初期の予測値と
比較して前記補正を行なう方法が開示されている。

【０００９】ところが、これらの方法はいずれも、製鋼
炉での出鋼から鋳型への注入までの間における一部の過
程での誤差要因に着目したものに過ぎず、夫々の補正に
より得られる予測精度の向上効果は小さく、前述した問
題を有効に解消し得るものではない。また以上の問題
は、製鋼プロセスに限らず、他の金属の製造のための同
種のプロセスにおいても全く同様に生じる。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、炉からの出湯時の温度管理により、鋳型への注
湯温度を適正温度に正しく一致させることができ、製品
品質の向上を図り得ると共に、金属製造プロセスにおけ
る生産性の向上及びコストの低減に寄与できる温度管理
方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶融金属の
温度管理方法は、炉中に生成された溶融金属を取鍋に出
湯し、該取鍋による搬送を経て鋳型に注湯して鋳塊を得
るプロセスの操業中に、前記注湯時点における溶融金属
の温度を所定温度に保つべく、前記出湯から前記注湯ま
での間の溶融金属温度の予測降下量を所定の温度降下式
を用いて算出し、この算出結果を前記所定温度に加え
て、前記出湯時の目標温度を定める溶融金属の温度管理
方法において、前記鋳型への注入時の溶融金属温度を操
業の都度実測し、一又は複数回の実測温度と前記所定温
度との偏差を求め、次の操業時における前記予測降下量
を前記偏差に基づいて補正することを特徴とする。

【００１２】更に加えて、前記温度降下式は、炉及び取
鍋の熱的条件、炉内又は搬送中に加えられる添加物の量
及び種類、並びに、出湯、搬送及び注湯のための所要時
間を変数として含むことを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明においては、例えば、製鋼プロセスの各
チャージの操業に際し、製鋼炉から出鋼された溶鋼が鋳
型に注入される時点での温度を実測し、鋳型への注入時
点において実現すべき所定温度（適正温度）との偏差を
求めておき、次チャージでの操業においては、当該チャ
ージでの操業条件を所定の温度降下式に適用して鋳型へ
の注入までの間の溶鋼温度の予測降下量を求め、この結
果を、当該チャージ以前の一又は複数チャージにおける
前記偏差に基づいて補正し、この補正の後の予測降下量
を前記適正温度に加えて、出鋼時点での溶鋼温度の目標
値（目標出鋼温度）を決定する。

【００１４】また前記温度降下式としては、製鋼炉及び
取鍋の熱的条件、製鋼炉内又は搬送中に加えられる添加
物の量及び種類、並びに、出湯、搬送及び注湯のための
所要時間等、プロセスの種々の操業条件を含むものを採
用し、溶融金属温度の予測降下量の精度を高める。

【００１５】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る溶融金属の温度管理方
法（以下本発明方法という）が実施される製鋼プロセス
の全体構成を示す模式図である。

【００１６】図中１は、転炉であり、また２は、連続鋳
造機であって、転炉１と連続鋳造機２との間には、前者
から後者への溶鋼の搬送のための搬送路３が設けられ、
該搬送路３上には、これに沿って移動自在に取鍋４が配
してある。

【００１７】転炉１においては、熔銑、屑鉄等の主原料
と、ミルスケール、砂鉄等の媒溶剤とが投入され、これ
らを、高圧酸素の吹き込みにより着火せしめた後、生石
灰、鉄鉱石、ホタル石等の副原料を投入しつつ前記高圧
酸素の吹き込み量を調節する吹錬の実施により溶鋼５が
生成される。この吹錬に際し、前記鉄鉱石等の副原料の
一部は冷却材としての作用をなし、生成中の溶鋼５の温
度は、高圧酸素の吹き込み量と前記冷却材の投入量とに
より調節される。これらの調節は、転炉１に付設された
吹錬制御部10の動作により行なわれる。

【００１８】このように生成された溶鋼５は、図中に破
線により示す如く、水平軸回りに傾倒せしめられた転炉
１の上部開口から、搬送路３の一側端部に位置する取鍋
４の内部に出鋼され、該取鍋４の移動により連続鋳造機
２に向けて搬送される。

【００１９】取鍋４が移動する搬送路３の中途には、二
次精錬部６が構成されており、取鍋４の移動に伴って搬
送される溶鋼５は、二次精錬部６の通過の間に、取鍋４
内に投入される各種の添加物により成分調整され、連続
鋳造機２での要求に沿った鋼種とされ、更なる搬送の
後、搬送路３の他端に構成された連続鋳造機２に至り、
該連続鋳造機２に供給される。

【００２０】連続鋳造機２は、溶鋼容器としてのタンデ
ィッシュ20の底部に連設されたスライディングノズル21
を下方に延設し、上下に開口を有する筒形の鋳型22内に
適長侵入せしめた構成を有している。取鍋４内の溶鋼５
は、タンディッシュ20の内部に供給されて一旦貯留せし
められた後、スライディングノズル21の開度調節により
量を加減されつつ鋳型22に注入され、該鋳型22の水冷内
壁との接触により外側から冷却され、外側を凝固シェル
により覆われた鋳片50となって鋳型22の下方に連続的に
引き抜かれ、この引抜きの間の冷却により内部に至るま
で凝固して、所定の長さに逐次切断されて製品鋳塊が得
られる。

【００２１】鋳型22に注入される溶鋼５の温度（鋳込み
温度）は、鋳込み温度計50により検出され、製鋼プロセ
ス全体の運転を制御するためのプロセス制御部30に与え
られている。鋳込み温度計50は、例えば、スライディン
グノズル21の中途に埋設された熱電対を用いることがで
きる。

【００２２】図２は、プロセス制御部30の内部構成を示
すブロック図である。プロセス制御部30は、目標温度演
算部31、偏差演算部32及び目標温度補正部33を備え、ま
た操業条件ファイル34及び実績ファイル35を備えてな
る。操業条件ファイル34には、製鋼プロセスの各チャー
ジ毎の操業条件と、鋳型22へ注入される溶鋼５に要求さ
れる適正温度Ｔ_b とが記憶させてあり、これらは、目標
温度演算部31及び偏差演算部32に与えられるようになし
てある。

【００２３】目標温度演算部31には、転炉１での出鋼時
点から連続鋳造機２の鋳型22への注入までの間の各過程
に対して構築された温度降下式が記憶させてあり、目標
温度演算部31においては、製鋼プロセスの各チャージの
操業に先立ち、前記温度降下式を用い、転炉１から出鋼
される溶鋼５の目標温度Ｔ_a の演算が行なわれる。

【００２４】前記温度降下式は、転炉１での出鋼から鋳
型22への注入までの間に生じる溶鋼温度の予測降下量Δ
Ｔを求めるものであり、転炉１及び取鍋４の熱的条件、
転炉１内又は二次精錬部６の通過の間に加えられる添加
物の量及び種類、並びに、転炉１からの出鋼、搬送路３
上での搬送、及び鋳型22への注湯のための所要時間等の
各種の操業条件Ｘ_i を変数として含み、例えば、（１）
式の如く与えられる。

【００２５】ΔＴ＝ΣＸ_i ｄＴ …（１）

【００２６】目標温度Ｔ_a の演算は、前記操業条件ファ
イル34から当該チャージの操業条件を読み出し、これら
を前記温度降下式に適用して予測降下量ΔＴを求め、こ
の結果を鋳型22へ注入時点での溶鋼５の適正温度Ｔ_b に
加算する手順により行なわれる。なお、この演算に用い
る適正温度Ｔ_b は、前記操業条件と共に操業条件ファイ
ル34から読み出される。

【００２７】Ｔ_a ＝Ｔ_b ＋ΔＴ …（２）

【００２８】また偏差演算部32には、鋳型22へ注入され
る溶鋼５の温度の実測値Ｔ_b ′が、各チャージの操業中
における前記鋳込み温度計50の検出値として与えられて
おり、偏差演算部32は、操業条件ファイル34から当該チ
ャージにおける適正温度Ｔ_bを読み出し、これと前記実
測値Ｔ_b ′の偏差αを算出して、この結果を実績ファイ
ル35に出力する動作をなす。

【００２９】α＝Ｔ_b −Ｔ_b ′ …（３）

【００３０】実績ファイル35には、製鋼プロセスの各チ
ャージの操業に際して偏差演算部34にて算出される偏差
αが与えられることになり、これらは、例えば、現時点
から何回前のチャージに相当するかを表す数（ｉ）に関
連づけて記憶される。

【００３１】目標温度補正部33には、目標温度演算部31
において演算される当該チャージの目標温度Ｔ_a が与え
られており、この目標温度Ｔ_a が与えられたとき、目標
温度補正部33は、実績ファイル35に記憶させてある過去
の複数チャージにおいて得られた偏差αを読み出し、こ
れらの平均値α′を求め、前記目標温度Ｔ_a に加算して
得られる補正目標温度Ｔ_a ′を出力する動作をなし、こ
の補正目標温度Ｔ_a ′が吹錬制御部10に与えられる。

【００３２】

【数１】

【００３３】Ｔ_a ′＝Ｔ_a ＋α′ …（５）

【００３４】以上の動作において、平均値α′の算出の
ための平均化回数ｊは限定されるものではなく、平均化
回数を一回とし、前チャージにおける偏差αをそのまま
用いてもよいが、異常な操業の影響を排除するために
は、可及的に多くの実績値に対する平均化を行なうのが
望ましい。また補正目標温度Ｔ_a ′の算出は、前記平均
値α′の単純な加算に限らず、所定の重みを乗じた加算
により求めてもよい。

【００３５】吹錬制御部10においては、プロセス制御部
30、具体的には、目標温度補正部33から出力される補正
目標温度Ｔ_a ′に基づいて吹錬制御が実施され、この結
果、転炉１から出鋼される溶鋼５の温度は、補正目標温
度Ｔ_a ′に一致したものとなる。

【００３６】図３は、製鋼プロセスの各過程における溶
鋼温度の時間的変化の様子を示すグラフであり、溶鋼５
の温度Ｔは、転炉１での吹錬開始時点ｔ₁ 時点から上昇
し、吹錬終了後の出鋼時点ｔ₂ において最高となり、連
続鋳造機２への搬送に伴って徐々に低下する変化態様を
示す。

【００３７】本発明方法においては、図中に破線にて示
す如く、出鋼時の目標温度をＴ_a として行なわれた前チ
ャージでの操業の結果、鋳型22へ注入される溶鋼５の温
度の実測値、即ち、鋳込み開始時点ｔ₃ における溶鋼温
度がＴ_b ′となり、適正温度Ｔ_b との間に偏差αが生じ
ている場合、全く同じ操業条件にて行なわれる次チャー
ジの操業に際しては、温度降下式を用いた演算の結果と
して得られる目標温度をＴ_a に前記偏差αを上乗せした
補正目標温度Ｔ_a ′に基づいて吹錬制御が実施され、こ
の温度Ｔ_a ′をピークとする温度変化の結果、鋳込み開
始時点ｔ₃ における溶鋼温度は適正温度Ｔ_b に正しく一
致することになる。

【００３８】表１は、以上の如き本発明方法と温度降下
式による予測降下量を用いた従来の方法とを実施した夫
々の場合において、鋳込み開始時における溶鋼５の温度
を実測して、適正温度Ｔ_b との誤差を調べた結果を示す
ものであり、従来法によった場合には、適正温度Ｔ_b の
上下に10℃以内の誤差しか生じない適正チャージの比率
が80％であったのに対し、本発明方法によった場合に
は、適正チャージの比率が96％にも達しており、本発明
方法の効果はこの結果からも明らかである。

【００３９】

【表１】

【００４０】なお本実施例においては、製鋼炉として転
炉１を用いた製鋼プロセスについて述べたが、本発明方
法は、電気炉等の他の製鋼炉を用いた場合にも適用でき
ることは言うまでもない。更に、本発明方法の適用範囲
は、実施例中に述べる製鋼プロセスに限るものではな
く、同種のプロセスでの各種の金属の製造にも適用でき
る。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法において
は、炉から出湯された溶融金属が鋳型に注湯される時点
での温度を実測し、この実測温度と鋳込み時点での適正
温度との偏差を求めておき、次チャージでの操業におい
ては、当該チャージでの操業条件を所定の温度降下式に
適用して予測降下量を求め、これを、それ以前のチャー
ジにおける前記偏差に基づいて補正して出湯時の目標温
度を定めたから、出湯時における溶湯の温度管理によ
り、鋳型への注湯温度を適正温度に正しく維持すること
ができ、製品品質の向上を図り得ると共に、製造プロセ
スの各部における耐火物の損傷を防ぎ、また炉での無為
な冷却材の投入を回避することができ、生産性の向上及
びコストの低減に寄与できる等、本発明は優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法が実施される製鋼プロセスの構成を
示す模式図である。

【図２】プロセス制御部の内部構成を示すブロック図で
ある。

【図３】製鋼プロセスの各過程における溶鋼温度の時間
的変化の様子を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 転炉 ２ 連続鋳造機 ４ 取鍋 ５ 溶鋼 10 吹錬制御部 30 プロセス制御部 31 目標温度演算部 32 偏差演算部 33 目標温度補正部 34 操業条件ファイル 35 実績ファイル 50 鋳込み温度計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉中に生成された溶融金属を取鍋に出湯
   し、該取鍋による搬送を経て鋳型に注湯して鋳塊を得る
   プロセスの操業中に、前記注湯時点における溶融金属の
   温度を所定温度に保つべく、前記出湯から前記注湯まで
   の間の溶融金属温度の予測降下量を所定の温度降下式を
   用いて算出し、この算出結果を前記所定温度に加えて、
   前記出湯時の目標温度を定める溶融金属の温度管理方法
   において、前記鋳型への注入時の溶融金属温度を操業の
   都度実測し、一又は複数回の実測温度と前記所定温度と
   の偏差を求め、次の操業時における前記予測降下量を前
   記偏差に基づいて補正することを特徴とする溶融金属の
   温度管理方法。
2. 【請求項２】 前記温度降下式は、炉及び取鍋の熱的条
   件、炉内又は搬送中に加えられる添加物の量及び種類、
   並びに、出湯、搬送及び注湯のための所要時間を変数と
   して含む請求項１記載の溶融金属の温度管理方法。