JPS6318012A - 冶金精錬炉における精錬用酸素の流量制御方法 - 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］ この発明は、転炉等の冶金精錬炉において送酸パターン
を制御する精錬用酸素の流量制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来、転炉における送酸パターンの制御においては、吹
錬開始後の経過時間と送酸流量との関係が酸素流量パタ
ーンとして各鋼種毎に分類されて求められており、この
酸素流量パターンに基づいて送酸制御されている。つま
り、第４図に示すように、転炉１に酸素ランス２が挿入
されており、このランス２には酸素ガス供給源（図示せ
ず）に接続されたパイプ３が接続されている。従って、
酸素ランス２にはこのパイプ３を介して酸素ガスが供給
され、その下端の吐出口から転炉内の溶鋼に向けて酸素
ガスが吐出される。

このパイプ３の途中には、流量計４及び流量調節弁５が
介装されている。この流量計４の検出出力は調節計６に
入力され、この酸素ガス流量が調節計に設定されている
流量に一致するように、調節計６は弁５を調節する。前
述の酸素流量パターンがパターン入力装置８に設定され
ており、制御装置１７は吹錬開始後の経過時間を監視し
つつ、パターン入力装置８に設定されている酸素流量パ
ターンに基づいて調節計６の酸素流量設定値を変更する
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この従来の制御方法では、予め設定され
ている酸素流量パターンに基づいて吹錬中に送酸量が変
更されるので、例え、鋼種の相違等により酸素流量パタ
ーンを細かく分類しても、個々のバッチ操業におけるそ
の反応状況の相違までも考慮して流量制御しているとは
いえない。従って、従来は、各バッチ毎の吹錬操業に応
じた最適のパターンで送酸量を制御しているとはいえず
、このため、転炉吹錬の終点における成分及び濃度の的
中率が低いという問題点がある。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
個々のバッチ操業における反応状況の相違に拘らず、常
に最適な送酸量で吹錬することができる冶金精錬炉にお
ける精錬用酸素の流量制御方法を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る冶金精錬炉における精錬用酸素の流量制
御方法は、脱炭に要する酸素量０１、並びに該当する場
合には、シリコン、鉄、マンガン及びリンの酸化に要す
る酸素量０２、マンガン鉱石の還元により生じる酸素量
０３、鉄鉱石の還元により生じる酸素量０４、スケール
の還元により生じる酸素量０５並びに炭材の酸化に要す
る酸素量０６により下記（１）式により求まる全酸素量
０口を基準にして、溶鋼中に吹き込まれた酸素量がこの
全酸素量Ｏｏを基準にして決まる所定値に一致した場合
に、溶鋼中に吹込む酸素流量を変更することを特徴とす
る。

Ｏｏ　−Ｏｓ　＋０２−０３−０４−Ｏ５＋Ｏｓ・・・
（１） ［作用］ 前記（１）式には、脱炭に使用される酸素量０１のほか
、該当する場合には、シリコン、鉄、マンガン及びリン
の酸化に要する酸素量０２、マンガン鉱石の還元により
生じる酸素量０３、鉄鉱石の還元により生じる酸素量０
４、スケールの還元により生じる酸素量０５並びに炭材
の酸化に要する酸素量０６が考慮されており、この発明
においては、この（１）式から求まる冶金精錬炉内への
吹込酸素ガスの全量Ｏａを基準にして、送酸量を変更し
ていく。前記酸素ガスの全量Ｏ８は、各バッチ毎に異な
る種々の吹錬条件が考慮されており、反応状況に応じた
最適の送酸パターンで転炉吹錬することができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の実施例に係る流量制御方法を実施す
るための装置を示す。転炉１１には酸素ランス１２が挿
入されており、このランス１２には酸素ガス供給源（図
示せず）に接続されたバイ−７１３が接続されている。

従って、酸素ランス１２にはこのバイブ１３を介して酸
素ガスが供給され、その下端の吐出口から転炉内の溶鋼
１０に向けて酸素ガスが吐出される。

このバイブ１３の途中には、ｍｉｉ計１計尺４流１１１
節弁１５が介装されている。この流量計１４の検出出力
は調節計１６に入力され、この酸素ガス流量が調節計に
設定されている流量に一致するように、調節計１６は弁
１５を調節する。

バイブ１３には、積算流量計２０も介装されており、こ
の積算流量計２０の出力は制御装置１７に入力される。

また、制御袋［１７には、主原料の量、副原料の量及び
溶銑分析値が入力されており、パターン入力装置１８に
は各鋼種等毎に異なる酸素流量パターンが設定されてい
て、マニュアルにより又はプロセスコンピュータ等から
の信号により、所定の酸素流量パターンが選択されて制
御袋［２１７に入力される。

この酸素流量パターンの一例を第２図に示す。

図中実線は、酸素ランス１２から転炉自溶鋼中に吹きつ
けられる酸素ガス（上吹酸素）の流量パターンであり、
破線は転炉炉底の羽口から転炉自溶鋼中に吹き込まれる
撹拌ガス（底吹ガス、例えば、Ａｒガス）の流量パター
ンである。上吹酸素は、溶鋼中の炭素濃度［Ｃ］が０．
３％に低下したときに、上吹酸素ガス流量を４５００Ｏ
Ｎｍ３／時から３５００ＯＮｉ３／時に低下させ、更に
［Ｃ］が０．２％及び０．１％に低下したときに、上吹
酸素ガス流量を夫々２５００ＯＮ　１／時及び２３００
ＯＮｍ３／時に低下させる。なお、底吹Ａｒガス流量は
［Ｃ］が０．８％に低下した時に８００から３００ＯＮ
　１３７時に増加させて転炉内溶鋼の撹拌力を強化する
。

制御装置１７は、以下の如くして、転炉内に吹き込まれ
た全酸素量Ｏｏを基に送酸流量を切りかえるべく調節計
１６の設定値を変更する。転炉自溶鋼中に導入された全
酸素量Ｏｏは、下記（１）式により現される。

Ｏｓ　＝０１＋０２−Ｏｓ　−０４−Ｏ５＋Ｏｓ・・・
（１） 但し、０１　：脱炭に要する酸素量、 ０２：シリコン、マンガン及びリンの酸化に要する酸素
量、 ０３　：マンガン鉱石の還元により生じる酸素量、 ０４；鉄鉱石の還元により生じる酸素量、Ｏ５；スケー
ルの還元により生じる酸素量０６　：炭材の酸化に要す
る酸素量。

酸素ランスを介して転炉内に導入された酸素ガスが０１
．０２．０６として消費される一方、０３．０４　、Ｏ
ｓとして酸素ガスが発生する。このため、全酸素量Ｏａ
と、０ｔ−０６との間の収支バランスから、前記（１）
式が成立する。

脱炭に消費した酸素量０１は、炭素濃度［Ｃ］が脱炭遷
移点［Ｃ］Ｏより＾濃度側である場合は下記（２）式に
て現され、［Ｃ］が［Ｃ］ａより低い場合には下記（３
）式にて現される。

０１　　＝　　（Ｗｅ　　−Ｗｌ　　［Ｃ］／１００）
／Ｂｅ・・・（２） ０１−　（ＷＣ−Ｗｔ　　［Ｃ］ｏ　／１００＋Ｗ１（
［Ｃ］ｏ　−［Ｃ］　）　／１０Ｏ−１ｏｉ１１（［Ｃ
］ｏ−［Ｃ１０）／　（［Ｃ］　−［Ｃ１０）　）　／
８１１　　　　　　　・・・（３）この場合に、Ｗｃは
溶銑中の炭素濃度であり、下記（４）式にて現される。

Ｗｃ　−Ｗ２　　［Ｃ］　ｔ　／　１００・・・　（４
） 但し、Ｗｌ　：溶鋼の重量、 Ｗ２：銑鉄の重量、 ［Ｃ］：切替目標炭素濃度、 ［Ｃ］ｏ　　：脱炭遷移点における炭素濃度、［Ｃ］ｔ
；初期炭素濃度、 ［Ｃ１０：Ｗ；Ｉ炭限界点における炭素濃度、８口　：
最高脱炭速度。

ｍｌ素流儀パターンは、第２図に示すように、通常、炭
素濃度との関係で決められる。従来は、吹錬開始後の経
過時間により炭素濃度を推定し、換言すれば、所定時間
経過したから所定の炭素濃度に到達していると仮定して
酸素流量を変更していた。この発明においては、制ｍ装
置１７が、前記（２）式又は（３）式から、所定の切替
目標炭素濃度［Ｃ］に対応する０１を求め、このＯｓを
前記（１）式に代入して、切替目標炭素濃度［Ｃ］に対
応する全酸素量Ｏｓを求める。そして、制御装置ｆ１７
は積算流員計２０により検出された酸素ガスの全量が０
１に一致した時点で調節計１６の設定値を変更する。

脱炭に消費される酸素１１０　ｓは、その吹錬時期が脱
炭遷移点よりも前の酸素供給律速の段階では、前記（２
）式により現され、この（２）式に切替目標炭素濃度［
Ｃ］を代入すれば、そのときまでに脱炭に消費されてい
るべき酸素量０１が求まる。

一方、吹錬が進行して、溶鋼の炭素濃度［Ｃ］が脱炭遷
移点を超えている場合には、脱炭に消費される酸素量Ｏ
ｆは前記（３）式により現され、この（３）式に切替目
標炭素濃度［Ｃ］を代入すれば、そのときまでに消費さ
れているべき酸素量０１が求まる。酸素流−パターンが
第２図に示すものである場合は、切替目標炭素濃度［Ｃ
］は、０．３．０．２及び０．１％である。制御装置１
７はこれらの炭素濃度に対応する脱炭酸素量０１を算出
する。

溶銑中のシリコンＳ１１マンガンＭｎ及びリンＰについ
ては、制御装置１７は、転炉に装入する溶銑の成分分析
値（Ｓｉ、Ｍｎ及びＰ濃度）と転炉吹錬目標値との差か
ら、それらの酸化に消費さ一１〇− れる酸素量０２を算出する。また、鉄の酸化に要する酸
素は転炉吹錬目標［０］から与えられる終点スラグ（Ｆ
ｅｄ）目標値により算出される。−方、転炉内に投入さ
れるＭｎ鉱石、鉄鉱石及びスケールについては、それら
の還元により酸素が発生する。その発生酸素量０：１．
０４及びＯｓは、Ｍｎ鉱石、鉄鉱石及びスケールの転炉
内装入量との関係で経験的に把握されており、各チャー
ジ毎に異なるＭｎ鉱石等の装入量を基にして算出される
。更に、予備処理溶銑の転炉吹錬の場合には、転炉内の
熱量が不足する場合があり、この場合には、炭材を転炉
内に投入して転炉内に熱を付加する。この炭材の酸化に
酸素が消費されるので、制御装置１１７はその消費量０
６を炭材の投入量から算出する。

制御装Ｗ１１７はこのようにして算出した酸素量０１乃
至Ｏｓを前記（１）式に代入し、切替目標炭素濃度に対
応する全酸素１０ｏ　　（この実施例の場合には３種類
の値）を算出する。そして、制御装置１１７は積算流量
計２０が検出した全酸素量がこの算出された全酸素量Ｏ
１１に一致した時点で調節計１６の設定値を変更する。

次に、この実施例の動作について説明する。制御装置１
７は、先ず、酸素流量パターン入力装置１８から入力さ
れた酸素流量パターンに基づいて、その吹錬開始時の酸
素流量を調節計１６に設定する。調節計１６は流量計１
４の検出値を監視しつつ、酸素ランス１２に供給される
酸素流量が所定値になるようにバルブ１５を開閉制御す
る。

１１Ｊｌｌ装置１７は、主原料、副原料及び溶銑分析値
に基づいて、前記（１）乃至（４）式から、酸素流量切
替の基準になる全酸素量Ｏｎを算出する。

転炉内に吹き込まれた全酸素量は積算流量計２０により
検出されており、制御装置１７はこの積算流量計２０に
より検出された全酸素量が、（１）式から算出された全
酸素量Ｏｏに一致した時点で、調節計１６の設定値を衣
類の酸素流−に変更する。

制御装Ｎ１７は、このようにして全酸素量を基に順次酸
素流量を切替えていく。この酸素流量の切替は、各バッ
チ毎に異なる種々の吹錬条件が考慮された酸素ガスの全
量Ｏｓを基準にしてなされるから、反応状況に応じた最
適の送酸パターンで転炉吹錬することができる。従って
、この発明によれば、転炉吹錬の終点における成分及び
温度をその目標値に高精度でＩＩＩＩｌｌすることがで
きる。

第３図は、この発明の効果を示すグラフであって、横軸
は、積算流量計により検出された全酸素量と、主原料、
副原料及び溶銑分析値から、前記（１）式乃至（４）式
に基づいて算出された炭素濃度と、サブランスサンプリ
ングにより直接測定された炭素濃度との差であり、縦軸
はその頻度（ｎ数は７７）である。この図から明らかな
ように、偏差値σは０．０７％、推定精度（誤差範囲）
は±０．１％以内であり、推定精度が極めて高い。

従って、前記（１）式乃至（４）式による推定が妥当で
あることがわかる。

［発明の効果］ この発明によれば、個々の操業毎に異なる種々の精錬条
件を考慮して求まる前記（１）式の全酸素量を基準にし
て、酸素ランスからの酸素流量を変更するから、個々の
バッチ操業毎に反応状況が異なるのに拘らず、常に最適
の酸素流量パターンで転炉吹錬することができる。従っ
て、転炉吹錬における終点成分及び温度を目標値に高精
度で制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施状態を示す図、第２図は酸素流
量パターンを示すグラフ図、第３図はこの発明の効果を
示すグラフ図、第４図は従来の方法を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 脱炭に要する酸素量Ｏ＿１、並びに該当する場合には、
   シリコン、鉄、マンガン及びリンの酸化に要する酸素量
   Ｏ＿２、マンガン鉱石の還元により生じる酸素量Ｏ＿３
   、鉄鉱石の還元により生じる酸素量Ｏ＿４、スケールの
   還元により生じる酸素量Ｏ＿５並びに炭材の酸化に要す
   る酸素量Ｏ＿６により下記数式により求まる全酸素量Ｏ
   ＿０を基準にして、溶鋼中に吹き込まれた酸素量がこの
   全酸素量Ｏ＿０を基準にして決まる所定値に一致した場
   合に、溶鋼中に吹込む酸素流量を変更することを特徴と
   する冶金精錬炉における精錬用酸素の流量制御方法。 Ｏ＿０＝Ｏ＿１＋Ｏ＿２−Ｏ＿３−Ｏ＿４−Ｏ＿５＋Ｏ
   ＿６