JPH08302413A - 転炉における吹錬の終点制御方法 - Google Patents

転炉における吹錬の終点制御方法

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JPH08302413A
JPH08302413A JP11033295A JP11033295A JPH08302413A JP H08302413 A JPH08302413 A JP H08302413A JP 11033295 A JP11033295 A JP 11033295A JP 11033295 A JP11033295 A JP 11033295A JP H08302413 A JPH08302413 A JP H08302413A
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JP
Japan
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molten steel
blowing
carbon concentration
end point
temperature
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Application number
JP11033295A
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English (en)
Inventor
Takeshi Iwamura
健 岩村
Hidefumi Tachibana
秀文 橘
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】吹錬末期に予知不能で突発的なスロッピングが
発生しても、所定の目標溶鋼温度ならびに溶鋼中炭素濃
度を達成することのできる転炉における吹錬の終点制御
方法を提供する。 【構成】吹錬中の溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度の
計測値ならびに前記スラグのスロッピング計測手段によ
る吹錬末期のスラグのスロッピングの発生情報に基づ
き、スラグ状況に応じた溶鋼温度および炭素濃度のスロ
ッピング補正値を演算する。 これらのスロッピング補正値およびサブランスによる
計測値から演算実施時点の溶鋼温度および溶鋼中の炭素
濃度を推定する。 前記推定結果から溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度が
終点目標値を達成するのに必要な酸素量および冷材投入
量を計算する。 前記計算結果に基づき酸素吹き込みおよび冷材投入を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、転炉における吹錬での
溶鋼の温度および溶鋼中の炭素濃度等の目標値に対する
終点制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の転炉における吹錬の終点制御方法
は、次の2つに大別される。
【0003】(1)吹錬前に溶銑温度および組成等の初
期条件ならびに吹き込み酸素量および副原料投入量等を
基にして終点の炭素濃度および温度を推定・制御するス
タティック終点制御。
【0004】(2)転炉操業時の情報および吹錬途中で
溶鋼にサブランスを浸漬しサンプリングして得た炭素濃
度および溶鋼温度からサブランス計測時点から吹錬終点
までの吹き込み酸素量および冷材投入量を決定するダイ
ナミック終点制御。
【0005】これらの終点制御における最大の外乱要因
として、スラグ体積の急激な膨張によるスラグのフォー
ミング(泡立ち現象)またはスロッピング(溢流現象)
が挙げられる。このフォーミングまたはスロッピング
(以下、併せてスロッピングと称す。)発生時には終点
制御精度の悪化が問題となる。
【0006】吹錬の初・中期に発生するスラグのスロッ
ピングに関しては、各種センサや数式モデルの活用によ
る予知が可能であり、これまでにさまざまな予知および
抑制技術が提案されている。ただし、それらはあくま
で、出来るだけスロッピングの発生自体を防ぎ吹錬を安
定化させ、吹錬制御へおよぼす影響をなるべく少なく
し、制御が継続実施できるようにすることが主眼であ
り、溶鋼の終点目標温度および炭素濃度の達成等に関す
る終点制御の精度面および効率面は、ある程度犠牲にさ
れることが多かった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図2に吹錬末期にスロ
ッピングが発生した事例のスロッピングセンサ(音響セ
ンサ)の検出波形を示すように、吹錬末期の特にサブラ
ンス測定時以降の終点制御が機能する時期でのスラグの
スロッピングは突発的に発生し、その予知はなかなか困
難である。
【0008】また、この時期に発生したスラグのスロッ
ピングならびにそれらに対応する抑制アクション自体
が、特に前記ダイナミック終点制御を著しく阻害し、溶
鋼の終点目標時間、温度および炭素濃度等を達成する上
で大きな障害となっていた。
【0009】すなわち、スロッピング発生時には脱炭効
率および昇温効率がその程度に応じて変動するために終
点制御の精度が低下する。さらに、スロッピングの抑制
アクションとして酸素吹き込み量およびランス高さの調
整またはスロッピング抑制材の投入が行われるが、これ
らのアクション自体が終点制御にとっては外乱となる。
【0010】本発明は、こうした従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、吹錬末期に予知不能で突発的
なスロッピングが発生しても、所定の目標温度ならびに
炭素濃度を達成することのできる転炉における吹錬の終
点制御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】本発明に係わる吹錬中の
スラグのスロッピングの発生を検出する計測手段を有す
る転炉における吹錬の終点制御方法は、次の手順で行わ
れる。
【0012】吹錬中のサブランス等による溶鋼温度お
よび溶鋼中の炭素濃度の計測値ならびに前記スラグのス
ロッピング計測手段による吹錬末期のスラグのスロッピ
ングの発生情報に基づき、スラグ状況に応じた溶鋼温度
および炭素濃度のスロッピング補正値を演算する。
【0013】前記で演算したスロッピング補正値お
よびサブランスによる計測値(溶鋼温度および炭素濃
度)から演算実施時点の溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃
度を推定する。
【0014】前記の推定結果から溶鋼温度および溶
鋼中の炭素濃度が終点目標値を達成するのに必要な酸素
量および冷材投入量を計算する。
【0015】前記の計算結果に基づき酸素吹き込み
および冷材投入を行う。
【0016】
【作用】本発明方法をスロッピング計測手段として音響
センサを用いた場合を例に取って説明する。
【0017】図1は本発明方法を実施する転炉設備の概
略図および終点制御装置のブロック図である。この転炉
設備は溶鋼8を吹錬する転炉1、酸素等を吹き込むメイ
ンランス2、排ガスを集めて排気する排ガスダクト3、
吹錬中に溶鋼温度および溶鋼成分値等を測定するための
サブランス4、吹錬の制御を司る吹錬制御装置6および
スロッピングセンサとして音響センサ5、ならびに本発
明方法を実施する終点制御装置7を備えている。
【0018】排ガスダクト3に取付けられた音響センサ
5の測定値は、オンラインで一定周期でサンプリングさ
れて終点制御装置7の終点制御スロッピング補正演算部
(S−20)へ送られ、そこではスラグ9のスロッピン
グ状況の定量化が実施され、溶鋼温度および炭素濃度
(C濃度)の推定に用いる溶鋼温度および炭素濃度のス
ロッピング補正値が算出される。そして、終点制御演算
部(S−21)では、音響センサ5の測定値のサンプリ
ング周期と同じ周期にて、演算実施時点の溶鋼温度およ
び炭素濃度の推定値が計算される。
【0019】次に、酸素冷材量演算部(S−22)で
は、前記溶鋼温度および炭素濃度の推定値を用いて、溶
鋼の終点目標温度および炭素濃度を達成するのに必要な
酸素量ならびに冷材投入量が求められ、その結果が吹錬
制御装置6に出力され、それに従ってメインランス2か
らの上吹き酸素の吹込およびホッパーから冷材10の投
入が実施される。
【0020】以上の処理を吹錬末期のサブランス測定以
降に一定周期で繰り返すことにより、突発的なスラグの
スロッピングが発生しても、所定の溶鋼の終点目標温度
ならびに炭素濃度を達成できる。
【0021】以下に、上記の各演算部の機能につき、更
に詳細に説明する。
【0022】(1)終点制御演算部(S−21) ここでは、演算実施時点の溶鋼温度および炭素濃度の推
定計算を実施する。終点制御演算部(S−21)での演
算の具体例を以下に示す。
【0023】まず、脱炭素効率に基づいて表した下記の
酸素消費式((1)式)を用いて、式中の演算時点の溶
鋼中炭素濃度Cを推定溶鋼中炭素濃度CEST とし、サブ
ランス測定後に吹き込まれた上吹き酸素量を△O2 とし
て、CEST を逆算で求める。
【0024】次いで、脱炭素効率および二次燃焼率に基
づいて表した下記の昇温式((2)式)を用いてサブラ
ンス測定後の昇温量△Tを算出し、(2’)式により推
定溶鋼温度TEST を推定演算する。
【0025】なお、酸素消費式は、先に本出願人が特開
昭56−123314号公報において提案した式を修正
した下記(1)式を、昇温式は同じく特開昭56−12
3313号公報で提案した式を修正した下記(2)式を
用いる。(1)式および(2)式の修正点はいずれも後
述の終点制御スロッピング補正演算部(S−20)で算
出される溶鋼温度および炭素濃度の補正値(Ts ・ i,C
s ・ i )を考慮している点にある。
【0026】酸素消費式 △O2 /Wst=a0 ・ (CSL−C) +a1 ・ ln(CSL/C)+Cs ・ i ・・・(1) ここで、△O2 :上吹酸素量[Nm3 ]、Wst:溶鋼重
量[ton] CSL :サブランスで測定した溶鋼中炭素濃度[wt
%] C :演算時点の溶鋼中炭素濃度[wt%] a0 、a1 :パラメータ Cs ・ i :スラグ状況に応じた炭素濃度のスロッピング
補正値[Nm3 /ton] 昇温式 △T=b0 ・ (CSL−C)+b1 ・ ln(CSL/C) +Σmi +Ts ・ i ・・・(2) TEST =TSL+△T ・・・(2’) △T :昇温量(サブランス測定以降の)[℃] TSL :サブランスで測定した溶鋼温度 [℃] CSL :サブランスで測定した溶鋼中炭素濃度[wt
%] C :演算時点の溶鋼中炭素濃度[wt%] b0 、b1 :パラメータ mi :冷材投入による温度降下量[℃] Ts ・ i :スラグ状況に応じた溶鋼温度のスロッピング
補正値[℃] なお、各パラメータa0 、a1 、b0 、b1 は、あらか
じめ過去の実績データに基づき多重回帰等の統計的手法
により求めておく。
【0027】(2)終点制御スロッピング補正演算部
(S−20) 終点制御スロッピング補正演算部(S−20)では、音
響センサ5での測定値の単位時間当たりの変動量(△
S)および音響センサ測定値の絶対値(S)を用いて、
例えば図4にその具体例を示す下記(3)式で判定し、
下記表1のスラグ状況(j)列のようにスラグ状況別に
分類する。そして、各スラグ状況毎に、前記終点制御演
算部(S−21)で用いる補正値Ts ・ i およびCs ・
i を、演算実施時点の溶鋼温度および炭素濃度の推定値
も考慮して求める。例えば、各スラグ状況における基礎
となる補正値(Ts ・ j,Cs ・ j j=0〜m)を表1の
ように定数としてテーブル化しておき、下記(4−
1),(4−2)式を用いて演算実施時点の溶鋼温度お
よび炭素濃度の推定値(TEST,CEST )の関数で表され
るゲインGT およびGC で補正する(5−1),(5−
2)式の形を取るとよい。
【0028】また、音響センサ5でのサンプリング周期
毎に、このロジックは起動されるのでスラグ状況が回復
すれば(スラグ状況(0)=適正状態)、通常の終点制
御と同等な機能を持つ。
【0029】 スラグ状況(i)=F(△S,S) ・・・(3) GT =(b0 +b1 /CEST )/ST ・・(4−1) GC =(a0 +a1 /CEST )/SC ・・(4−2) ここで、ST ,SC :基準感度 Ts ・ i =GT ・Ts ・ j ・・(5−1) Cs ・ i =GC ・Cs ・ j ・・(5−2)
【0030】
【表1】
【0031】(3)酸素冷材量演算部(S−22) ここでは、(1)式および(2)式中のサブランスで測
定した溶鋼中炭素濃度CSLとして直近に推定計算した炭
素濃度の推定値を、演算時点の溶鋼中炭素濃度Cとして
終点目標溶鋼中炭素濃度Caim を用いることにより、吹
錬終点目標を満足するのに必要な酸素量および冷材投入
量を算出する。なお、この計算も、サブランス測定時だ
けでなく、一定周期で繰返し実施することが望ましい。
【0032】なお、本発明方法をスロッピングセンサと
して音響センサを有する場合を例にとって説明したが、
その他のスロッピング計測手段(例えばメインランス振
動計)ならびにそれに準ずる計測手段(排ガス分析計お
よび炉口圧力計等)を有する場合にも本発明方法は適用
が可能である。
【0033】
【実施例】上述の本発明方法を実施した終点制御装置を
実稼働中の転炉設備に設置し、吹錬末期でフォーミング
あるいはスロッピング発生傾向の強い低炭素鋼32チャ
ージを吹錬し、その評価を行った。その代表的な吹錬条
件を下記表2に示す。
【0034】
【表2】
【0035】本発明方法の終点制御を行った実施例の溶
鋼温度および炭素濃度の推定値とこれらの実績値との関
係および音響センサの測定値の推移、ならびに本発明方
法を実施しない従来の終点制御を行った場合とを比較し
て図3に示す。
【0036】図3は吹錬末期でスロッピング大の状況
(i=6)が発生した事例であるが、本発明方法を実施
しない従来法の終点制御での、これらの推定値は実績値
より溶鋼温度(T)は高めに、炭素濃度(C)は低めに
推定しており、この推定値により終点制御を行うと、終
点目標値に対し溶鋼温度は低くめに、炭素濃度は高めに
仕上がってしまう。そこで、溶鋼の目標適中精度が悪く
なるばかりでなく、吹錬時間延長あるいは再吹錬等の処
置が必要となる場合がある。
【0037】他方、本発明方法を実施した終点制御で
は、音響センサ値の変動に基づきスラグ状況が把握さ
れ、溶鋼温度および炭素濃度の推定値が適正に補正され
て、これらの推定値と実績値はよく一致している。従っ
て、これらの補正された推定値に基づいて終点制御を行
うことにより、たとえ突発的にスロッピングが発生した
時でも酸素量を約+150Nm3 とすることにより溶鋼
温度および溶鋼中の炭素濃度の終点目標値が精度よく達
成できた。
【0038】図5は従来法と本発明方法との、上述の低
炭素鋼32チャージの吹錬終点制御における、終点温度
および終点炭素濃度に対する推定値の精度比較を示す。
【0039】本発明方法は従来法に比し、溶鋼温度目標
適中率で15.6%ならびに溶鋼中の炭素濃度目標適中
率で6.3%の向上が見られた。
【0040】
【発明の効果】以上のように、本発明の転炉吹錬におけ
る終点制御方法を実操業に適用すれば、突発的なスラグ
のスロッピングが発生しても、所定の溶鋼の終点目標温
度および炭素濃度が達成できる。その結果、溶鋼品質の
向上ならびに出鋼予定時間への適合および再吹錬率の低
下によるの吹錬諸元の改善等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施した転炉設備の概略図および
終点制御装置のブロック図である。
【図2】吹錬末期にスロッピングが発生した事例の音響
センサの検出波形の推移を示すチャート図である。
【図3】本発明方法の終点制御を行った実施例の溶鋼温
度および炭素濃度の推定値とこれらの実績値との関係お
よび音響センサの測定値の推移ならびに従来の終点制御
を行った場合との比較図である。
【図4】音響センサ測定値によるスラグ状況(i)の決
定グラフである。
【図5】従来法と本発明方法との、吹錬終点制御におけ
る終点温度および終点炭素濃度に対する推定値の精度比
較を示すグラフである。
【符号の説明】
1 転炉設備 2 メインランス 3 排ガスダクト 4 サブランス 5 音響センサ 6 吹錬制御装置 7 終点制御装置 8 溶鋼 9 スラグ 10 冷材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吹錬中のスラグのスロッピングの発生を検
    出する計測手段を有する転炉における吹錬の終点制御方
    法であって、吹錬中の溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度
    の計測値ならびに前記スラグのスロッピング計測手段に
    よる吹錬末期のスラグのスロッピングの発生情報から、
    スラグ状況に応じた溶鋼温度および炭素濃度のスロッピ
    ング補正値を演算し、これらの補正値および前記計測値
    から演算実施時点の溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度を
    推定し、これらの推定結果に基づき吹錬終点目標値を達
    成するのに必要な酸素吹き込みおよび冷材投入を行うこ
    とを特徴とする転炉における吹錬の終点制御方法。
JP11033295A 1995-05-09 1995-05-09 転炉における吹錬の終点制御方法 Pending JPH08302413A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019073799A (ja) * 2017-10-16 2019-05-16 Jfeスチール株式会社 溶湯温度補正装置、溶湯温度補正方法、及び溶湯の製造方法

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