JPS5856729B2 - 純酸素上吹き転炉の吹錬制御法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明では純酸素上吹き転炉の吹錬制御法の改良を提
案する。

上吹き転炉の終点制御を顧ると、スタティックモデルに
よって所要酸素量と冷却材量とを計算する方法が最初に
開発され、ここに計算機制御が導入された。

その後、サブランスにより転炉の吹錬末期に溶鋼の炭素
量および温度を測定し、その結果から終点を推定して、
それに至る吹錬条件の修正を行ういわゆるダイナミック
コントロールが開発され現在普及しつつある。

この方法によれば、スタティックモデルのみによる終点
の溶鋼炭素量と温度の的中率が３０〜４０％であったの
に対して７０〜８０％程度にまで向上したが、これだけ
ではなお限界がある。

発明者らは、この限界を打開すべく、さきに吹錬の初期
条件すなわち溶銑の成分、温度や溶銑率を加味した鋼種
別の分類毎に予めランス高さ、酸素流量および副原料投
入などのプログラムについて設定した吹錬方法を標準化
し、これらを計算機に吹錬パターンとして記憶させ、操
業に当って最も近い吹錬パターンを選択してこれに従い
、ランス高さ、酸素流量、副原料投入などのプログラム
を実行することによって、上記的中率を９０％程。

度に改善することができた。

しかし乍ら実際上の溶銑条件、操炉条件の如何によって
吹錬パターンからの多少の逸脱は不可避であってそのた
めなお所期した自動吹錬を実施できない場合もあること
、また一層高い的中率の下で終点の溶鋼炭素量と温度の
実現が要請されること、またこれらに加えてＰ、Ｍｎな
どを所要値に制御できるならば分析の確認を要せず吹止
即出鋼が可能となって、炉寿命の延長にも有効なことに
着目してさらに検討を進めたところ、これらの要請に関
して、炉内スラグの滓化状況を時々刻々検知して上記プ
ログラムの修正を行うことの有効性が知見された。

ちなみに滓化状況の検知手段としては、従来炉内音響な
どの測定が試みられた事例はあるけれどもその情報は間
接的なため検出精度も充分でない上に、検出のための設
備を転炉の直上に配置するのが普通であるところ高温、
粉塵などの悪環境にさらされる不利がある。

別に廃ガスの分析結果を吹錬制御要因に加える方法も同
様に間接的な情報でしかなく、とくに炉内反応に対する
遅れのため、充分な活用は期待できない。

発明者らは上吹き転炉の吹錬制御に対して終点の的中精
度をさらに向上するため、上記のように吹錬方法を標準
化して計算機に記憶させた吹錬パターンに従って操業す
るプログラム自動吹錬に当って酸素ランスに振動計を取
付け、これによりスラグの炉内運動によって生じるラン
ス振動の加速度を測定することにより、滓化の進行状況
を直接に把握することができて、その結果を用い上記の
ようにプログラム化したランス高さ、酸素流量および副
原料投入の修正を行うことにより、好結果が得られるこ
とを見出した。

さて転炉吹錬は第１図のフローシートに示される作業手
順により実施される。

すなわち、吹錬開始から出鋼までにランス高さ、酸素流
量副原料投入の設定および変更などを行うことが主たる
操作である。

この発明では、まず第１段階として従来の吹錬実績に基
いて、溶銑の成分、温度や操炉条件とくに溶銑率などで
定まる吹錬の初期条件を加味して鋼種別に最適化した分
類に従い幾つかの吹錬方法を予め上記操作についてプロ
グラムを設定し、これを吹錬パターンとして計算機に記
憶させる。

実際の吹錬段階では、その吹錬パターンに従ってランス
高さ、酸素流量、副原料投入が設定され、かつこれを実
行する。

この吹錬過程の進行中に、終点の溶鋼炭素量と温度をダ
イナミックコントロールするため吹錬終了の２〜３分前
にサブランスを鋼浴内に浸漬して、溶鋼炭素量および温
度の実測を行い、その結果を用いてダイナミックモデル
より目標とする溶鋼炭素量と温度に的中させるのに必要
な酸素量および冷却材量の算出を行い、上記プログラム
に修正を加える。

以上を発明者らはプログラム自動吹錬と呼んでいるが、
その吹錬パターンには初期条件が加味されているとは云
え、実操業の際の初期条件はなおかなりの変動が避けら
れないため、予め設定したプログラムの不適合を結果し
、スラグの生成が不良又は過多になって自動吹錬が不可
能になることがあり、また、終点制御は従来溶鋼炭素量
と温度を的中させることに主眼がおかれて脱りんについ
ては専らオペレータの勘に依存していたのに反し溶鋼炭
素量と温度との的中率が向上した現在では、さらに終点
のりんやマンガン量なども安定して目標値に到達させな
ければ炭素量、温度的中だｒヶでは十分な効果が発揮さ
れたとは云えない。

ここに炉内の滓化進行状況をとくに適切に把握すること
が必要なのは明らかで、それによってプログラムの修正
を加えて吹錬の安定化をはかることが重要な所以である
。

この手段として、滓化の進行がランスの振動と密接に関
連するという従来からの現場的知見に基いて、水晶振動
子の如き加速度計を、転炉内に装入した加速度検出体た
とえば酸素の吹込みランスに取付け、これに働く、滓化
の進行に応じるスラグのフォーミングに由来した振動の
加速度を測定し、その一定時間区分内の平均値を制御パ
ラメータとして利用する方法を開発した。

ランスの振動の加速度を上記振動子により測定し、その
波形を分析した結果によると、該振動にはランスクラン
プを開にしたときに生ずる自由振動と、スラグの運動に
伴なって生ずる強制振動とに区分され、ここに自由振動
の周波数域の方が強制振動の周波数域よりも低く、たと
えば前者は０．１〜０．５Ｈｚであるのに対して、後者
は１〜２Ｈｚである。

実際の制御には両者の周波数域が異なることを利用して
後者のみを選択して利用することができる。

この加速度の波形を積分処理することによっである一定
時間の平均強度を求め、その水準を設定することによっ
てプログラム設定されたランス高さおよび酸素流量の修
正が可能になる。

第２図にこの発明の具体的な実施要領を、第３図に実施
例を示す。

第２図のようにランス１の上部に水晶振動子２を取りつ
け、ここで検出された信号は信号処理機３で波形処理さ
れて計算機４に入力し、計算機４はその信号と予め設定
された適正レベル信号との比較により、ランスの昇降制
御機５および酸素流量制御機６の設定変更を指令するも
のである。

図中７はランス１の冷却水系統、８は転炉である。

信号処理された上記波形は波高指数の大きさにより炉内
の滓化状況と対応するので、第３図に一例を示すような
滓化不良、滓化良好、滓化過多およびスロッピングの区
分においてそれぞれ滓化状況を判定し、滓化良の区分に
なるようにランス高さおよびまたは酸素流量を増減する
。

発明者らが、あとで述べる実施例の操業経験で得られた
制御範囲は、滓化不良と滓化過多傾向に対してランスの
昇降をそれぞれ１００ｉｉ以内、スロッピングの兆候に
ついては同じ＜８００ｍＴＩＬ以内の降下を、酸素流量
の８０ＯＮ７７１″／ｙｎｉｙｒ以下の減少とともに操
作することにて適合した。

ここに滓化状況の各区分、つまり滓化レベルは、吹錬の
経験の積重ね（たとえば吹錬音の微妙な変動や、スピッ
ティングの動向などの精錬状態への反映の結果に従う帰
納的判断）によって適切に定めればよく、従って第３図
に示した滓化良好な波高指数領域の設定は、設備の特性
、経時要因などによって変更を加えることが必要な場合
もある。

以下実施例について説明を進める。

２７５トンの容量の転炉により、５Ｓ４１鋼（化学成分
Ｃ：０．１５％、Ｓｉ：０．２０％、珈二〇、７０％、
Ｐ＜０．０２０％、Ｓ＜０．０２０％）の吹錬に際し、
Ｃ：４．５％、Ｓｉ：０．３５％の成分よりなり装入温
度１３３０℃の溶銑を、溶銑比率９３％にて用いる吹錬
初期条件の下で副原料として鉄鉱石３トン、ミルスケー
ル３．３トン、焼石灰１０トンおよび軽焼ドロマイト５
トンを第４図に矢印で示したように逐次投入するととも
に同図に実線で示したようにランス高さ、酸素流量を制
御するプログラムを、吹錬の初期条件を加味した上掲鋼
種の分類に従う吹錬パターンとして、数多の吹錬実績に
基いて予め計算機に設定し記憶させた中から選択し、こ
れに従って吹錬を行った。

吹錬の開始後に、脱炭、脱けい素などの炉内反応の進行
とともに炉内温度が上昇し、鉄酸化物の生成が同時に進
行してこれが投入された焼石灰、軽焼ドロマイトと結合
して溶融し、滓化が生じる。

ついで滓化率の上昇とともに、炉内スラグのフォーミン
グによってその運動は次第に活発になり、ランス１はそ
の影響を受けるようになる。

第２図につきすでにのべたようにして、転炉内に装入し
た加速度検出体に対するスラグの炉内運動によって生じ
る該検出体の振動の加速度をこの例ではランス１に取付
けた水晶振動子２による検出信号として測定し、これを
信号処理機３で波形処理して得られる波形つまり波高指
数を第４図の下段に太実線で示したが、これを計算機４
に予め設定したレベル信号（同図細実線）と比較し、造
滓状況として把握するようにした。

加速度の波高指数値が予め設定した”滓化良好レベル”
の範囲内にある間の吹錬はプログラムの設定に従って進
行させる。

しかし第４図にａ点で示したように一定時間、”深化不
良レベル”の継続が検出されたので破線のようにランス
１を１００ｒ／１ｒＩＬ上昇させてソフトブローとした
がそれでも”滓化不良レベル″が持続したので更にラン
スを１００ｍｆｆ１上昇させたら”滓化良好レベル”に
戻ったのでランス１をもとの設定高さに復元させた。

ここにソフトブローとするのはランスを上昇させること
によって鉄酸化物の生成を容易にし、ＣａＯの滓化を促
進することができるからである。

ｂ点に達して逆に１滓化過多レベル”の領域を越えた。

これは炉内のガス発生量が過大となり炉内内容物が炉外
に逸散するいわゆるスロッピングの危険があるため第４
図の破線のように酸素流量を減じかつランス１を降下さ
せて事なきを得、その後、復元させた。

０点に至って再び”滓化不良レベル゛が検出されたので
ａ点におけると同様なアクションで制御することができ
た。

図には示していないが吹錬終了予定時刻の３分間前にサ
ブランスを鋼浴内に浸漬して溶鋼の炭素量および温度の
実測を行い常法に従うダイナミックモデルによる吹錬軌
道の修正を加える吹錬を経た結果、吹止成分は次のとお
りであった。

ＣＰ Ｍｎ 溶鋼温度 吹止目標０．１０％＜０．０１５％０，１５％１６４０
℃吹止実績０．０９％＜０．０１３％０．１６％１６４
５℃以上の転炉吹錬を終えて出鋼し、この出鋼中にフェ
ロマンガン（Ｃ含有量６．５％）を添加してさきにのべ
た５Ｓ４１鋼の成分組成の調整を行った。

以上のように転炉吹錬を、操作者の経験や勘にたよるこ
となく、プログラム自動吹錬を行ない、かつとくにこの
発明に従って吹錬中の滓化状況をリアル・タイムで把握
してアクションをとることにより、吹錬がきわめて安定
（ＩＺ、定型化し吹錬終点制御の精度を著しく向上させ
ることができるのみならずスロッピングの回避による鉄
歩止の向上に効果は著しく、さらに吹止めＰ、Ｍｎの制
御も確実となるので、吹止叩出鋼が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は転炉吹錬の作業手順を示すフローシート、第２
図はこの発明による実施態様の説明図、第３図はスラグ
の運動に基いてランスに働く加速度の検出により求めら
れる波高指数に依存した滓化状況の説明図、第４図はこ
の発明による実施例における制御要領説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶銑の成分、温度や溶銑率で定まる吹錬の初期条件
   を加味した鋼種別の分類に従い予め、ランス高さ、酸素
   流量および副原料投入などのプログラムについて設定し
   た吹錬方法を計算機に吹錬パターンとして記憶させてお
   き、その吹錬パターンに沿う過程の進行中に鋼浴中ヘサ
   ブランスを装入して得られる溶鋼の炭素量および温度に
   関する計測情報を用いて、ダイナミックモデルにより目
   標とする溶鋼炭素量と温度に的中させるのに必要な上記
   プログラムの修正を行う、プログラム自動吹錬に際し、 吹錬時間の経過に伴う造滓状況の変化につき、転炉内に
   装入した加速度検出体に対するスラグの炉内運動によっ
   て生じる該検出体の運動の加速度を測定して上記造滓状
   況を把握し、これによっても上記自動吹錬のプログラム
   の修正を施すことからなる純酸素上吹き転炉の吹錬制御
   法。