RU2803908C1

RU2803908C1 - Method for detecting end point of decarburization, device for determining end point of decarburization, method for performing secondary refining operation for steel production and method for producing molten steel

Info

Publication number: RU2803908C1
Application number: RU2022122706A
Authority: RU
Inventors: Судзи КУЯМА; Томоёси ОГАСАХАРА; Ёсиэ НАКАЙ; Кэйсукэ МИДЗОБАТА; Томохару ИСИДА; Масамити КИКУТИ
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2023-09-21

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: proposed is a method comprising the step of estimating the concentrations of carbon, oxygen in molten steel and gaseous carbon dioxide in the exhaust gas in a vacuum chamber during vacuum decarburization using the measured values of the mentioned concentrations before the start of vacuum decarburization, and the step of determining at which the parameter included in the mathematical formula of the model is corrected at the time moment when the measured value of at least one of the mentioned concentrations is obtained during the vacuum decarburization period, while, to determine the corrected parameter, the concentration of carbon in the molten steel is estimated using the mathematical formula of the model in which the specified parameter is corrected, and it is determined that the vacuum decarburization is completed.

EFFECT: ability to accurately determine the end point of the vacuum decarburization process.

6 cl, 7 tbl, 6 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к способу определения конечной точки обезуглероживания, устройству для определения конечной точки обезуглероживания, способу выполнения операции вторичного рафинирования для производства стали и способу производства расплавленной стали.The present invention relates to a method for determining a decarburization end point, an apparatus for determining a decarburization end point, a method for performing a secondary refining operation for steel production, and a method for producing molten steel.

Уровень техникиState of the art

В последние годы неуклонно растет потребность в уменьшении вариации прочности в отношении высокосортной толстолистовой стали, такой как среднеуглеродистая высокопрочная толстолистовая сталь (medium-carbon high-tensile steel plate) или сверхнизкоуглеродистая сталь, используемая в качестве элемента автомобиля. Соответственно, растет потребность в более строгой регулировке компонентов в сталеплавильном процессе в процессе производства стали. В частности, имеется среднеуглеродистая высокопрочная толстолистовая сталь, получаемая путем снижения концентрации углерода в расплавленной стали от приблизительно 300 частей на миллион (ppm) до приблизительно 100 частей на миллион в процессе вакуумной дегазации, который является одним из процессов вторичного рафинирования при производстве стали. Кроме того, имеется также сталь со сверхнизким содержанием углерода, получаемая путем снижения концентрации углерода в расплавленной стали от приблизительно 300 частей на миллион до приблизительно от пяти или нескольких десятков частей на миллион. Для этого требуется быстро и точно выполнять обработку с использованием процесса вакуумного обезуглероживания.In recent years, there has been a growing need to reduce strength variation in high-grade steel plates such as medium-carbon high-tensile steel plate or ultra-low carbon steel used as automotive components. Accordingly, there is a growing need for more stringent regulation of components in the steelmaking process during the steel production process. In particular, there is a medium carbon, high strength plate steel produced by reducing the carbon concentration of molten steel from about 300 parts per million (ppm) to about 100 ppm through a vacuum degassing process, which is one of the secondary refining processes in steel production. In addition, there is also ultra-low carbon steel produced by reducing the carbon concentration in molten steel from about 300 ppm to about five or several tens of ppm. This requires fast and precise processing using a vacuum decarburization process.

Однако до сих пор не разработана технология измерения концентрации углерода в расплавленной стали в процессе вакуумного обезуглероживания в реальном времени. По этой причине традиционно используется способ косвенной оценки концентрации углерода в расплавленной стали на основе информации о другом измерении, не являющемся концентрацией углерода в расплавленной стали, и определения завершения (определения конечной точки) процесса вакуумного обезуглероживания на основе оценочной концентрации углерода в расплавленной стали.However, technology for measuring the carbon concentration in molten steel in real time during vacuum decarburization has not yet been developed. For this reason, a traditional method has been used to indirectly estimate the carbon concentration of the molten steel based on information about a measurement other than the carbon concentration of the molten steel, and determine the completion (determining the end point) of the vacuum decarburization process based on the estimated carbon concentration of the molten steel.

В частности, в патентном документе 1 описано устройство вакуумной дегазации, которое оценивает концентрацию углерода в расплавленной стали на основе объема флегмы расплавленной стали, объем которой рассчитывается с учетом изменения внутреннего диаметра погружной трубы, уравнения баланса масс для углерода, скорости обезуглероживания и формулы модели реакции в резервуаре. Затем устройство вакуумной дегазации, описанное в патентной литературе 1, завершает процесс вакуумного обезуглероживания в момент времени, когда оценочная концентрация углерода в расплавленной стали достигает целевого значения.Specifically, Patent Document 1 describes a vacuum degassing device that estimates the carbon concentration of molten steel based on the reflux volume of the molten steel, the volume of which is calculated by taking into account the change in the inner diameter of the immersion tube, the mass balance equation for carbon, the decarburization rate, and the reaction model formula in tank. Then, the vacuum degassing device described in Patent Literature 1 completes the vacuum decarburization process at a point in time when the estimated carbon concentration of the molten steel reaches a target value.

В патентном документе 2 описан способ предварительного определения взаимосвязи между тремя величинами, а именно концентрацией углерода в расплавленной стали, концентрацией растворенного кислорода в расплавленной стали и концентрацией газа CO в отработавшем газе, отводимом из установки вакуумной дегазации. Затем в способе, описанном в патентной литературе 2, момент времени, в который концентрация углерода в расплавленной стали достигает целевого значения, определяется как момент завершения процесса вакуумного обезуглероживания, при этом концентрация углерода в расплавленной стали оценивается исходя из концентрации растворенного кислорода в расплавленной стали и концентрации газа CO в отработавшем газе на основе взаимосвязи между этими тремя величинами, при этом концентрация растворенного кислорода и концентрация газа CO измеряются во время обработки.Patent Document 2 describes a method for preliminarily determining the relationship between three quantities, namely, the carbon concentration of the molten steel, the dissolved oxygen concentration of the molten steel, and the CO gas concentration of the exhaust gas discharged from the vacuum degassing unit. Then, in the method described in Patent Literature 2, the point in time at which the carbon concentration in the molten steel reaches the target value is determined as the point at which the vacuum decarburization process is completed, and the carbon concentration in the molten steel is estimated based on the dissolved oxygen concentration in the molten steel and the concentration CO gas in the exhaust gas based on the relationship between these three quantities, where the dissolved oxygen concentration and CO gas concentration are measured during processing.

В патентном документе 3 описан способ построения модели для расчета скорости изменения концентрации углерода в расплавленной стали с использованием математической модели, включающей в себя концентрацию углерода в расплавленной стали, давление в вакуумной камере, концентрацию растворенного кислорода в расплавленной стали и массу расплавленной стали. В дополнение к этому, в способе, описанном в патентной литературе 3, концентрация углерода в расплавленной стали оценивается с течением времени наблюдателем, который вносит поправку, добавляя к скорости изменения концентрации углерода в расплавленной стали значение, полученное путем умножения разности между скоростью истечения углерода из всей расплавленной стали, - эту скорость получают из модели, - и скоростью истечения углерода в отработавшем газе на коэффициент. Затем способ, описанный в патентной литературе 3, завершает процесс вакуумного обезуглероживания тогда, когда оценочная концентрация углерода в расплавленной стали достигает целевого значения.Patent Document 3 describes a method for constructing a model for calculating the rate of change of carbon concentration in molten steel using a mathematical model including the carbon concentration of the molten steel, the pressure in the vacuum chamber, the dissolved oxygen concentration of the molten steel, and the mass of the molten steel. In addition, in the method described in Patent Literature 3, the carbon concentration in the molten steel is estimated over time by an observer who makes a correction by adding to the rate of change of carbon concentration in the molten steel a value obtained by multiplying the difference between the rate of carbon outflow from the entire molten steel, - this speed is obtained from the model, - and the flow rate of carbon in the exhaust gas by a factor. Then, the method described in Patent Literature 3 completes the vacuum decarburization process when the estimated carbon concentration in the molten steel reaches a target value.

Список цитируемой литературыList of cited literature

Патентная литератураPatent literature

Патентная литература 1: выложенная заявка на патент Японии № 2015-101742Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid Out No. 2015-101742

Патентная литература 2: выложенная заявка на патент Японии № 2007-169717Patent Literature 2: Japanese Patent Application Laid Out No. 2007-169717

Патентная литература 3: выложенная заявка на патент Японии № 2006-104521Patent Literature 3: Japanese Patent Application Laid Out No. 2006-104521

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая задачаTechnical challenge

Однако в способе, описанном в патентной литературе 1, концентрация растворенного кислорода в расплавленной стали и концентрация газообразного диоксида углерода в отработавшем газе, которые измеряются в процессе вакуумного обезуглероживания, не используются. Таким образом, существует вероятность того, что концентрация углерода в расплавленной стали оценивается ошибочно из-за систематических ошибок данных, используемых для определения параметров математической формулы модели, или неопределенного фактора, неучтенного в модели. С другой стороны, в способе, описанном в патентной литературе 2, когда желательно постоянно знать изменение концентрации углерода в расплавленной стали непосредственно перед конечной точкой процесса вакуумного обезуглероживания, необходимо последовательно измерять концентрацию растворенного кислорода в расплавленной стали. Однако для того, чтобы точно измерить концентрацию растворенного кислорода в расплавленной стали, необходимо последовательно собирать расплавленную сталь из сталеразливочного ковша и помещать расплавленную сталь в отдельно подготовленный анализатор, что нереально с точки зрения временных и трудовых затрат. В дополнение к этому, в способе, описанном в патентной литературе 3, так как концентрация растворенного кислорода в расплавленной стали, которая является важной информацией для определения концентрации углерода в расплавленной стали, не используется, существует высокая вероятность того, что точность прогнозирования концентрации углерода в расплавленной стали станет низкой по сравнению со способом, описанным в патентной литературе 2.However, in the method described in Patent Literature 1, the dissolved oxygen concentration in the molten steel and the carbon dioxide gas concentration in the exhaust gas, which are measured in the vacuum decarburization process, are not used. Thus, there is a possibility that the carbon concentration in molten steel is estimated in error due to systematic errors in the data used to determine the parameters of the mathematical formula of the model, or an uncertain factor not taken into account in the model. On the other hand, in the method described in Patent Literature 2, when it is desired to continuously know the change in carbon concentration in the molten steel just before the end point of the vacuum decarburization process, it is necessary to sequentially measure the dissolved oxygen concentration in the molten steel. However, in order to accurately measure the dissolved oxygen concentration in molten steel, it is necessary to sequentially collect molten steel from a steel ladle and place the molten steel into a separately prepared analyzer, which is unrealistic in terms of time and labor. In addition to this, in the method described in Patent Literature 3, since the dissolved oxygen concentration of the molten steel, which is important information for determining the carbon concentration of the molten steel, is not used, there is a high probability that the accuracy of predicting the carbon concentration of the molten steel steel will become low compared to the method described in patent literature 2.

Настоящее изобретение было создано с учетом вышеуказанных проблем, и его задача состоит в том, чтобы предоставить способ определения конечной точки обезуглероживания и устройство для определения конечной точки обезуглероживания, которые способны точно оценивать концентрацию углерода в расплавленной стали и точно определять конечную точку процесса вакуумного обезуглероживания. Кроме того, другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ выполнения операции вторичного рафинирования для производства стали, способный выполнять операцию вторичного рафинирования с высокой точностью и стабильностью. В дополнение к этому, другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ производства расплавленной стали, с помощью которого можно производить расплавленную сталь с высокой точностью и стабильностью.The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a decarburization end point determination method and a decarburization end point determination apparatus that are capable of accurately estimating the carbon concentration of molten steel and accurately determining the end point of a vacuum decarburization process. Moreover, another object of the present invention is to provide a method for performing a secondary refining operation for steel production, capable of performing the secondary refining operation with high precision and stability. In addition to this, another object of the present invention is to provide a molten steel production method that can produce molten steel with high precision and stability.

Решение задачиThe solution of the problem

Для решения задачи и достижения цели предложен способ определения конечной точки обезуглероживания согласно настоящему изобретению для определения момента времени завершения вакуумного обезуглероживания на установке, которая выполняет вакуумное обезуглероживание для снижения концентрации углерода в расплавленной стали путем дегазации вакуумной камеры, причем способ включает в себя: этап оценки концентрации углерода и концентрации кислорода в расплавленной стали, а также концентрации газообразного диоксида углерода в отработавшем газе в вакуумной камере во время вакуумного обезуглероживания с использованием измеренных значений концентрации углерода и концентрации кислорода в расплавленной стали перед началом вакуумного обезуглероживания, измеренного значения давления внутри вакуумной камеры и математической формулы модели вакуумного обезуглероживания; и этап определения коррекции включенного в математическую формулу модели параметра таким образом, чтобы уменьшить по меньшей мере одну из: разности между оценочным значением и измеренным значением концентрации кислорода в расплавленной стали на момент времени, когда измеряется концентрация кислорода в расплавленной стали во время вакуумного обезуглероживания, и разности между оценочным значением и измеренным значением концентрации газообразного диоксида углерода в отработавшем газе на момент времени, когда измеряют концентрацию газообразного диоксида углерода в отработавшем газе во время вакуумного обезуглероживания, оценки концентрации углерода в расплавленной стали с использованием математической формулы модели, в которой скорректирован указанный параметр, и определения момента времени, когда оценочное значение достигает целевого значения, в качестве момента времени завершения процесса вакуумного обезуглероживания.To solve the problem and achieve the goal, a method for determining the end point of decarburization according to the present invention is proposed for determining the point in time of completion of vacuum decarburization in an installation that performs vacuum decarburization to reduce the carbon concentration in molten steel by degassing a vacuum chamber, the method including: a concentration estimation step carbon and oxygen concentration in the molten steel, and the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas in the vacuum chamber during vacuum decarburization using the measured values of the carbon concentration and oxygen concentration in the molten steel before the start of vacuum decarburization, the measured value of the pressure inside the vacuum chamber, and the mathematical formula vacuum decarbonization models; and a step of determining the correction of the parameter included in the mathematical formula of the model so as to reduce at least one of: the difference between the estimated value and the measured value of the oxygen concentration in the molten steel at the time when the oxygen concentration in the molten steel is measured during vacuum decarburization, and the difference between the estimated value and the measured value of the carbon dioxide gas concentration in the exhaust gas at the point in time when the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas is measured during vacuum decarburization, estimating the carbon concentration in the molten steel using a mathematical formula of the model in which the specified parameter is adjusted, and determining a point in time when the estimated value reaches the target value as a point in time of completion of the vacuum decarburization process.

Кроме того, в способе определения конечной точки обезуглероживания согласно настоящему изобретению этап определения включает в себя этап вычисления вероятного значения параметра, когда получено по меньшей мере одно из измеренного значения концентрации кислорода в расплавленной стали и измеренного значения концентрации газообразного диоксида углерода в отработавшем газе, путем обратного анализа с использованием байесовского вывода.Moreover, in the method for determining the decarburization end point according to the present invention, the determining step includes a step of calculating a probable parameter value when at least one of the measured value of the oxygen concentration in the molten steel and the measured value of the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas is obtained by inversely analysis using Bayesian inference.

Кроме того, в способе определения конечной точки обезуглероживания согласно настоящему изобретению указанный параметр представляет собой коэффициент активности обезуглероживания.Moreover, in the method for determining the decarburization end point of the present invention, the parameter is a decarburization activity coefficient.

Кроме того, предложено устройство для определения конечной точки обезуглероживания согласно настоящему изобретению, которое определяет момент времени завершения вакуумного обезуглероживания на установке, которая выполняет вакуумное обезуглероживание для снижения концентрации углерода в расплавленной стали путем дегазации вакуумной камеры, причем устройство включает в себя: средство оценки, выполненное с возможностью оценки концентрации углерода и концентрации кислорода в расплавленной стали, а также концентрации газообразного диоксида углерода в отработавшем газе в вакуумной камере во время вакуумного обезуглероживания с использованием измеренных значений концентрации углерода и концентрации кислорода в расплавленной стали перед началом вакуумного обезуглероживания, измеренного значения давления внутри вакуумной камеры и математической формулы модели вакуумного обезуглероживания; и средство определения, выполненное с возможностью коррекции включенного в математическую формулу модели параметра таким образом, чтобы уменьшить по меньшей мере одну из: разности между оценочным значением и измеренным значением концентрации кислорода в расплавленной стали на момент времени, когда измеряется концентрация кислорода расплавленная сталь во время вакуумного обезуглероживания, и разности между оценочным значением и измеренным значением концентрации газообразного диоксида углерода в отработавшем газе на момент времени, когда измеряется концентрация газообразного диоксида углерода в отработавшем газе во время вакуумного обезуглероживания, оценки концентрации углерода в расплавленной стали с использованием математической формулы модели, в которой скорректирован параметр, и определения момента времени, когда оценочное значение достигает целевого значения, в качестве момента времени завершения процесса вакуумного обезуглероживания.In addition, there is provided a decarburization end point determination device according to the present invention, which determines the point in time of completion of vacuum decarburization in a plant that performs vacuum decarburization to reduce the carbon concentration in molten steel by degassing a vacuum chamber, the device including: an evaluation means made with the ability to estimate the carbon concentration and oxygen concentration in the molten steel, as well as the carbon dioxide gas concentration in the exhaust gas in the vacuum chamber during vacuum decarburization, using the measured values of the carbon concentration and oxygen concentration in the molten steel before the start of vacuum decarburization, the measured value of the pressure inside the vacuum chamber and mathematical formula of the vacuum decarburization model; and determination means configured to correct a parameter included in the mathematical formula of the model so as to reduce at least one of: the difference between the estimated value and the measured value of the oxygen concentration in the molten steel at the time when the oxygen concentration of the molten steel is measured during the vacuum decarburization, and the difference between the estimated value and the measured value of the carbon dioxide gas concentration in the exhaust gas at the point in time when the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas is measured during vacuum decarburization, estimating the carbon concentration in the molten steel using the mathematical formula of the model in which the adjusted parameter, and determining a point in time when the estimated value reaches the target value as a point in time of completion of the vacuum decarburization process.

Кроме того, в устройстве для определения конечной точки обезуглероживания согласно настоящему изобретению средство определения вычисляет вероятное значение указанного параметра, когда получено по меньшей мере одно из измеренного значения концентрации кислорода в расплавленной стали и измеренного значения концентрация газообразного диоксида углерода в отработавшем газе, путем обратного анализа с использованием байесовского вывода.Further, in the apparatus for determining the decarburization end point of the present invention, the determining means calculates a probable value of the specified parameter when at least one of the measured value of the oxygen concentration in the molten steel and the measured value of the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas is obtained by inversely analyzing with using Bayesian inference.

Кроме того, в устройстве определения конечной точки обезуглероживания согласно настоящему изобретению указанным параметром является коэффициент активности обезуглероживания.Moreover, in the decarburization end point determining device according to the present invention, the specified parameter is a decarburization activity coefficient.

Кроме того, способ выполнения операции вторичного рафинирования для производства стали согласно настоящему изобретению включает в себя этап выполнения определения окончания операции процесса вторичного рафинирования для производства стали с помощью способа определения конечной точки обезуглероживания согласно настоящему изобретению.In addition, the method for performing a secondary refining operation for steel production according to the present invention includes the step of performing a determination of the end of the operation of the secondary refining process for steel production using the decarburization end point determination method according to the present invention.

Кроме того, способ производства расплавленной стали согласно настоящему изобретению включает в себя этап получения расплавленной стали с использованием способа выполнения операции вторичного рафинирования для производства стали согласно настоящему изобретению.Moreover, the method for producing molten steel according to the present invention includes a step of producing molten steel using a method for performing a secondary refining operation for producing steel according to the present invention.

Полезные эффекты изобретенияBeneficial effects of the invention

В соответствии со способом определения конечной точки обезуглероживания и устройством для определения конечной точки обезуглероживания согласно настоящему изобретению можно точно оценивать концентрацию углерода в расплавленной стали и точно определять конечную точку процесса вакуумного обезуглероживания. В дополнение к этому, в соответствии со способом выполнения операции вторичного рафинирования для производства стали согласно настоящему изобретению, операцию вторичного рафинирования можно выполнять с высокой точностью и стабильностью. Кроме того, в соответствии со способом производства расплавленной стали согласно настоящему изобретению, расплавленная сталь может быть получена с высокой точностью и стабильностью.According to the decarburization end point determination method and the decarburization end point determination apparatus of the present invention, it is possible to accurately estimate the carbon concentration in molten steel and accurately determine the end point of the vacuum decarburization process. In addition, according to the method of performing a secondary refining operation for producing steel according to the present invention, the secondary refining operation can be performed with high precision and stability. Moreover, according to the molten steel production method of the present invention, molten steel can be produced with high precision and stability.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 - вид, иллюстрирующий конфигурацию установки вакуумной дегазации, в которой выполняется способ определения конечной точки обезуглероживания, являющийся одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;Fig. 1 is a view illustrating the configuration of a vacuum degassing apparatus in which the decarburization end point determination method of one embodiment of the present invention is carried out;

фиг. 2 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая последовательность операций процесса определения конечной точки обезуглероживания, которая является одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;fig. 2 is a flowchart illustrating the flow of a decarbonization end point determination process, which is one embodiment of the present invention;

фиг. 3 - вид, иллюстрирующий причинно-следственную связь между переменными, связанными с процессом вакуумного обезуглероживания;fig. 3 is a view illustrating the cause-and-effect relationship between variables associated with the vacuum decarburization process;

фиг. 4 - вид, иллюстрирующий временные зависимости входных переменных;fig. 4 is a view illustrating the time dependencies of the input variables;

фиг. 5 - вид, иллюстрирующий временные зависимости выходных переменных согласно традиционному способу;fig. 5 is a view illustrating time dependencies of output variables according to the traditional method;

фиг. 6 - вид, иллюстрирующий временные зависимости выходных переменных согласно настоящему изобретению.fig. 6 is a view illustrating time dependencies of output variables according to the present invention.

Подробное описание вариантов осуществления изобретенияDetailed Description of Embodiments of the Invention

Далее, со ссылками на чертежи, будет подробно описан способ определения конечной точки обезуглероживания, который является одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.Next, with reference to the drawings, a method for determining the decarburization end point, which is one embodiment of the present invention, will be described in detail.

Конфигурация установки вакуумной дегазацииVacuum degassing installation configuration

Сначала, со ссылкой на фиг. 1, будет описана конфигурация установки вакуумной дегазации, в которой осуществляется способ определения конечной точки обезуглероживания, являющийся одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.First, with reference to FIG. 1, a configuration of a vacuum degassing apparatus in which a decarburization end point determination method of one embodiment of the present invention is carried out will be described.

На фиг. 1 показан вид, иллюстрирующий конфигурацию установки вакуумной дегазации, в которой осуществляется способ определения конечной точки обезуглероживания, являющийся одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.In fig. 1 is a view illustrating the configuration of a vacuum degassing apparatus in which a decarburization end point determination method of one embodiment of the present invention is carried out.

Установка 1 вакуумной дегазации, в которой осуществляется способ определения конечной точки обезуглероживания согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг. 1, является одной из установок вторичного рафинирования на сталепрокатном стане металлургического завода. Как показано на фиг. 1, установка 1 вакуумной дегазации включает в себя ковш 2, в котором находится расплавленная сталь S, всасывающую трубу 3 и выпускную трубу 4, погруженные в расплавленную сталь S, вакуумную камеру 5, вакуумное устройство 6, фурму 7 для подачи кислорода и бункер 8.Vacuum degassing unit 1 in which the decarburization end point determination method according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is one of the secondary refining units in the steel rolling mill of a metallurgical plant. As shown in FIG. 1, the vacuum degassing apparatus 1 includes a ladle 2 containing molten steel S, a suction pipe 3 and an outlet pipe 4 immersed in the molten steel S, a vacuum chamber 5, a vacuum device 6, an oxygen supply lance 7 and a hopper 8.

Когда процесс вакуумного обезуглероживания выполняется с использованием установки 1 вакуумной дегазации, газ аргон (газообразная флегма) A1 вдувается во всасывающую трубу 3, при этом давление в вакуумной камере 5 снижается до нескольких десятков - сотни м⋅гПа с помощью вакуумного устройства 6. Таким образом, расплавленная сталь S поднимается по всасывающей трубе 3 в вакуумную камеру 5 за счет действия пневматического насоса, и расплавленная сталь S возвращается в ковш 2 через выпускную трубу 4. В этом процессе снижения давления и возврата флегмы кислород и углерод в расплавленной стали S вступают в реакцию (реакцию обезуглероживания) и образуют газообразный диоксид углерода, и газообразный диоксид углерода попадает в пузырьки газа аргона A1 в расплавленной стали S. Затем пузырьки газа аргона A1, который захватывает газообразный диоксид углерода, выбрасываются за пределы вакуумной камеры 5 в виде отходящего газа A2 через вакуумную камеру 5. Это приводит к снижению концентрации углерода в расплавленной стали S приблизительно от 300 частей на миллион до 10-100 частей на миллион. Для ускорения реакции обезуглероживания чистый газообразный кислород А3 может быть выдуваться из фурмы 7 для подачи кислорода, вставленной в вакуумную камеру 5 с верхней части вакуумной камеры 5 на начальном этапе процесса вакуумного обезуглероживания, и кислород может быть растворен в расплавленной стали S. В дополнение к этому, во второй половине процесса вакуумного обезуглероживания алюминиевая (Al) руда или тому подобное может подаваться из бункера 8 для того, чтобы остановить реакцию обезуглероживания.When the vacuum decarburization process is performed using the vacuum degassing unit 1, argon gas (reflux gas) A1 is injected into the suction pipe 3, and the pressure in the vacuum chamber 5 is reduced to several tens to hundreds of m⋅hPa by the vacuum device 6. Thus, the molten steel S rises through the suction pipe 3 into the vacuum chamber 5 due to the action of the air pump, and the molten steel S returns to the ladle 2 through the outlet pipe 4. In this process of reducing the pressure and returning the reflux, the oxygen and carbon in the molten steel S react ( decarburization reaction) and form carbon dioxide gas, and the carbon dioxide gas enters the argon gas bubbles A1 in the molten steel S. Then the argon gas bubbles A1, which captures the carbon dioxide gas, are ejected outside the vacuum chamber 5 as exhaust gas A2 through the vacuum chamber 5. This causes the carbon concentration in the molten steel S to decrease from approximately 300 ppm to 10-100 ppm. To accelerate the decarburization reaction, pure oxygen gas A3 can be blown out from the oxygen supply lance 7 inserted into the vacuum chamber 5 from the top of the vacuum chamber 5 at the initial stage of the vacuum decarburization process, and the oxygen can be dissolved in the molten steel S. In addition to this In the second half of the vacuum decarburization process, aluminum (Al) ore or the like may be supplied from the hopper 8 to stop the decarburization reaction.

Установка 1 вакуумной дегазации включает в качестве системы управления устройство 10 для сбора измеренных значений, устройство 11 для оценки конечной точки обезуглероживания и устройство 12 отображения.The vacuum degassing installation 1 includes, as a control system, a device 10 for collecting measured values, a device 11 for estimating the decarburization end point and a display device 12.

Устройство 10 для сбора измеренных значений подключено к расходомеру 21 кислорода, подаваемого через фурму, расходомеру 22 газообразной флегмы, измерителю 23 давления внутри вакуумной камеры, термометру 24, измерителю 25 растворенного кислорода, измерителю 26 вспомогательного сырья, измерителю 27 концентрации СО в отработавшем газе, измерителю 28 концентрации СО₂ в отработавшем газе, измерителю 29 концентрации О₂ в отработавшем газе и расходомеру 30 отработавших газов. Устройство 10 для сбора измеренных значений получает измеренные значения от этих измерительных устройств в каждом заданном цикле управления и выводит полученные измеренные значения в устройство 11 для оценки конечной точки обезуглероживания.The device 10 for collecting measured values is connected to the oxygen flow meter 21 supplied through the lance, the reflux gas flow meter 22, the pressure meter 23 inside the vacuum chamber, the thermometer 24, the dissolved oxygen meter 25, the auxiliary raw material meter 26, the CO concentration meter 27 in the exhaust gas, the meter 28 concentration of CO ₂ in the exhaust gas, meter 29 concentration of O ₂ in the exhaust gas and flow meter 30 of the exhaust gases. The measured value acquisition device 10 receives the measured values from these measuring devices in each given control cycle and outputs the obtained measured values to the device 11 for estimating the decarbonization end point.

Расходомер 21 кислорода, подаваемого через фурму, измеряет расход чистого газообразного кислорода A3, вдуваемого в вакуумную камеру 5 из фурмы 7 для подачи кислорода (расход кислорода) и вводит измеренное значение расхода кислорода в устройство 10 для сбора измеренных значений. Расходомер 22 газообразной флегмы измеряет расход аргона A1, вдуваемого во всасывающую трубу 3, и вводит измеренное значение расхода аргона A1 в устройство 10 для сбора измеренных значений. Измеритель 23 давления внутри вакуумной камеры измеряет давление внутри вакуумной камеры 5 (давление внутри вакуумной камеры) и вводит измеренное значение давления внутри вакуумной камеры в устройство 10 для сбора измеренных значений. Термометр 24 измеряет температуру внутренней стенки нижней части вакуумной камеры 5 и вводит измеренное значение температуры внутренней стенки в устройство 10 для сбора измеренных значений. Измеритель растворенного кислорода 25 измеряет концентрацию растворенного кислорода в расплавленной стали S в ковше 2 и вводит измеренное значение концентрации растворенного кислорода в устройство 10 для сбора измеренных значений.The lance oxygen flow meter 21 measures the flow rate of pure oxygen gas A3 blown into the vacuum chamber 5 from the oxygen supply lance 7 (oxygen flow rate), and inputs the measured oxygen flow rate value into the measured value collection device 10. The reflux gas flow meter 22 measures the flow rate of argon A1 blown into the suction pipe 3, and inputs the measured value of the flow rate of argon A1 into the measured value collection device 10. The pressure meter 23 inside the vacuum chamber measures the pressure inside the vacuum chamber 5 (pressure inside the vacuum chamber) and inputs the measured value of the pressure inside the vacuum chamber into the measured value collection device 10. The thermometer 24 measures the temperature of the inner wall of the bottom of the vacuum chamber 5 and inputs the measured value of the inner wall temperature into the measurement collection device 10. The dissolved oxygen meter 25 measures the dissolved oxygen concentration of the molten steel S in the ladle 2 and inputs the measured value of the dissolved oxygen concentration into the measured value collection device 10.

Измеритель 26 вспомогательного сырья измеряет вес вспомогательного сырья, подаваемого из бункера 8, и вводит измеренное значение веса вспомогательного сырья в устройство 10 для сбора измеренных значений. Измеритель 27 концентрации СО в отработавшем газе измеряет концентрацию СО (концентрацию газообразного диоксида углерода) в отработавшем газе А2, выходящем из вакуумного устройства 6, и вводит измеренное значение концентрации СО в устройство 10 для сбора измеренных значений. Измеритель 28 концентрации CO₂ в отработавшем газе измеряетконцентрацию CO₂ в отработавшем газе A2, выходящем из вакуумного устройства 6, и вводит измеренное значение концентрации CO₂в устройство 10 для сбора измеренных значений. Измеритель 29 концентрации O₂в отработавшем газе измеряет концентрацию кислорода в отработавшем газе A2, выходящем из вакуумного устройства 6, и вводит измеренное значение концентрации кислорода в устройство 10 для сбора измеренных значений. Расходомер 30 отработавших газов измеряет расход отработавшего газа A2, выпускаемого из вакуумного устройства 6, и вводит измеренное значение скорости потока в устройство 10 для сбора измеренных значений.The auxiliary raw material meter 26 measures the weight of the auxiliary raw material supplied from the hopper 8 and inputs the measured value of the weight of the auxiliary raw material into the device 10 for collecting the measured values. The exhaust gas CO concentration meter 27 measures the CO concentration (carbon dioxide gas concentration) in the exhaust gas A2 exiting the vacuum device 6, and inputs the measured value of the CO concentration into the measured value collection device 10. CO concentration meter 28₂ in the exhaust gas measuresCO concentration₂ in the exhaust gas A2 leaving the vacuum device 6 and enters the measured value of the CO concentration₂into device 10 for collecting measured values. O concentration meter 29₂in the exhaust gas, measures the oxygen concentration in the exhaust gas A2 exiting the vacuum device 6, and inputs the measured value of the oxygen concentration into the measured value collection device 10. The exhaust gas flow meter 30 measures the flow rate of the exhaust gas A2 discharged from the vacuum device 6, and inputs the measured flow rate value into the measured value collection device 10.

Устройство 11 для оценки конечной точки обезуглероживания включает в себя устройство обработки информации, такое как компьютер, и включает в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM) 11а, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM) 11b и блок 11с арифметической обработки. ОЗУ 11а, ПЗУ 11b и блок 11с арифметической обработки электрически соединены через шину 11d.The decarbonization end point estimating apparatus 11 includes an information processing device such as a computer, and includes a random access memory (RAM) 11a, a read-only memory (ROM) 11b, and an arithmetic processing unit 11c. The RAM 11a, ROM 11b, and arithmetic processing unit 11c are electrically connected via bus 11d.

ОЗУ 11a функционирует как рабочая область памяти блока 11c арифметической обработки, временно сохраняя компьютерную программу, исполняемую блоком 11c арифметической обработки, и различные виды данных, необходимых для исполнения компьютерной программы. В настоящем варианте осуществления изобретения, когда исполняется процесс определения конечной точки обезуглероживания (описанный ниже), значения переменных и констант, приведенных ниже в таблицах 1-7, сохраняются в ОЗУ 11а в дополнение к программе 11b1 оценки конечной точки обезуглероживания (описанной позже), и значения переменных последовательно обновляются в процессе определения конечной точки обезуглероживания.The RAM 11a functions as a work memory area of the arithmetic processing unit 11c, temporarily storing a computer program executed by the arithmetic processing unit 11c and various kinds of data necessary for executing the computer program. In the present embodiment, when the decarbonization end point determination process (described below) is executed, the values of the variables and constants shown in Tables 1 to 7 below are stored in the RAM 11a in addition to the decarbonization end point estimation program 11b1 (described later), and Variable values are updated sequentially as the decarbonization endpoint is determined.

Переменные состояний, включенные в математическую формулу модели реакции обезуглероживания (описанную ниже), приведены в таблице 1. Регулировочный параметр математической формулы модели реакции обезуглероживания приведен в таблице 2. Входные переменные математической формулы модели обезуглероживания приведены в таблице 3. Выходные переменные, рассчитанные по математической формуле модели реакции обезуглероживания, приведены в таблице 4. Константы, включенные в математическую формулу модели реакции обезуглероживания, приведены в таблице 5. Промежуточные переменные, используемые в математической формуле модели реакции обезуглероживания (переменные, временно используемые для расчета переменных состояния, приведенных в таблице 1), приведены в таблице 6. Измеренные значения выходных переменных, рассчитанных по математической формуле модели реакции обезуглероживания, приведены в таблице 7.The state variables included in the mathematical formula of the decarburization reaction model (described below) are given in Table 1. The control parameter of the mathematical formula of the decarburization reaction model is given in Table 2. The input variables of the mathematical formula of the decarbonization model are given in Table 3. The output variables calculated by the mathematical formula decarbonization reaction model are given in Table 4. The constants included in the mathematical formula of the decarburization reaction model are given in Table 5. The intermediate variables used in the mathematical formula of the decarburization reaction model (variables temporarily used to calculate the state variables given in Table 1) are given in Table 6. The measured values of the output variables calculated using the mathematical formula of the decarbonization reaction model are given in Table 7.

Таблица 1Table 1 ЧленMember Ед. изм.Unit change ОписаниеDescription m_c,v m _c,v кгkg Масса углерода в расплавленной стали в вакуумной камереMass of carbon in molten steel in a vacuum chamber m_c,l m _c,l кгkg Масса углерода в расплавленной стали в ковшеMass of carbon in molten steel in a ladle m_o,v m _o,v кгkg Масса растворенного кислорода в расплавленной стали в вакуумной камереMass of dissolved oxygen in molten steel in a vacuum chamber m_o,l m _o,l кгkg Масса растворенного кислорода в расплавленной стали в ковшеMass of dissolved oxygen in molten steel in a ladle c_co,g c _co,g моль моль^-1 mole mole ^-1 Молярная доля газообразного диоксида углерода в газовой фазе в вакуумной камереMole fraction of carbon dioxide gas in the gas phase in a vacuum chamber

Таблица 2table 2 ЧленMember Ед. изм.Unit change ОписаниеDescription K_v K _v кг кг^-1Па^-1м^-1с^-1 kg kg ^-1 Pa ^-1 m ^-1 s ^-1 Коэффициент активности обезуглероживанияDecarbonization Activity Ratio

Таблица 3Table 3 ЧленMember Ед. изм.Unit change ОписаниеDescription p_v _pv ПаPa Давление внутри вакуумной камерыPressure inside the vacuum chamber v_arg v _arg м³с^-1 m ³ s ^-1 Расход аргонаArgon consumption V_off25 V _off25 кгkg Расход отработавших газовExhaust gas consumption f_c,add f _c,add кг с^-1 kg s ^-1 Массовый расход углерода из вспомогательного сырья, подаваемого в расплавленную сталь, который рассчитывается на основе измеренного значения массы подаваемого вспомогательного сырьяThe mass flow rate of carbon from the auxiliary raw material supplied to the molten steel, which is calculated based on the measured value of the mass of the supplied auxiliary raw material f_a,add f _a,add кг с^-1 kg s ^-1 Массовый расход алюминия из вспомогательного сырья, подаваемого в расплавленную сталь, который рассчитывается на основе измеренного значения массы подаваемого вспомогательного сырьяThe mass flow rate of aluminum from the auxiliary raw material supplied to the molten steel, which is calculated based on the measured value of the mass of the supplied auxiliary raw material

Таблица 4Table 4 ЧленMember Ед. изм.Unit change ОписаниеDescription c_c,l c _c,l кг кг^-1 kg kg ^-1 Массовая доля углерода в расплавленной стали в ковшеMass fraction of carbon in molten steel in a ladle c_o,l c _o,l кг кг^-1 kg kg ^-1 Массовая доля кислорода в расплавленной стали в ковшеMass fraction of oxygen in molten steel in a ladle c_co,g c _co,g моль моль^-1 mole mole ^-1 Молярная доля газообразного диоксида углерода в газовой фазе в вакуумной камереMole fraction of carbon dioxide gas in the gas phase in a vacuum chamber

Таблица 5Table 5 ЧленMember Ед. изм.Unit change ЗначениеMeaning ОписаниеDescription D_s D _s мm 6.0e-16.0e-1 Диаметр погружной трубыImmersion pipe diameter BB м^-4/3 кг с^-4/3 m ^-4/3 kg s ^-4/3 7.0e+37.0e+3 Коэффициент массового расхода флегмыReflux mass flow coefficient gg Н кг^-1 N kg ^-1 9,89.8 Гравитационное ускорениеGravitational acceleration M_Al M _Al кг моль^-1 kg mol ^-1 2.7e-22.7e-2 Молярная масса алюминияMolar mass of aluminum M_Ar M _Ar кг моль^-1 kg mol ^-1 4.0e-24.0e-2 Молярная масса аргонаMolar mass of argon M_C M _C кг моль^-1 kg mol ^-1 1.2е-21.2e-2 Молярная масса углеродаMolar mass of carbon M_O M _O кг моль^-1 kg mol ^-1 1.6e-21.6e-2 Молярная масса кислородаMolar mass of oxygen P_ail _Pail ПаPa 1.0e+51.0e+5 Давление аргоновой флегмыArgon reflux pressure P_atm P _atm ПаPa 1.0e+51.0e+5 Атмосферное давлениеAtmosphere pressure P_i P _i ПаPa Давление образовавшегося пузыря в расплавленной сталиThe pressure of a bubble formed in molten steel RR ДжK^-1моль^-1 JK ^-1 mol ^-1 8.38.3 Газовая постоянная Gas constant T_s T _s КTO Температура расплавленной стали Molten steel temperature T_g T _g КTO Температура газа в вакуумной камереGas temperature in the vacuum chamber pp кг м^-3 kg m ^-3 7.0e+37.0e+3 Плотность расплавленной стали Density of Molten Steel V_v _Vv м ³ m ³ 1,51.5 Объем вакуумной камеры Vacuum chamber volume

Таблица 6Table 6 ЧленMember Ед. изм.Unit change ОписаниеDescription Расчетная формулаCalculation formula c_c,v c _c,v кг кг^-1 kg kg ^-1 Массовая доля углерода в расплавленной стали в вакуумной камереMass fraction of carbon in molten steel in a vacuum chamber m_c,v/m_s,v m _c,v /m _s,v c_c,l c _c,l кг кг^-1 kg kg ^-1 Массовая доля углерода в расплавленной стали в ковшеMass fraction of carbon in molten steel in a ladle m_c,l/m_s,l m _c,l /m _s,l c_o,v c _o,v кг кг^-1 kg kg ^-1 Массовая доля кислорода в расплавленной стали в вакуумной камереMass fraction of oxygen in molten steel in a vacuum chamber m_o,v/m_s,v m _o,v /m _s,v c_o,l c _o,l кг кг^-1 kg kg ^-1 Массовая доля кислорода в расплавленной стали в ковшеMass fraction of oxygen in molten steel in a ladle m_o,l/m_s,l m _{o, l} / m _{s, l} f_arg f _arg кг с^-1 kg s ^-1 Массовая скорость аргоновой флегмыArgon reflux mass velocity v_argM_ArP_atm/(RT)v _arg M _Ar P _atm /(RT) f_dec f _dec кг с^-1 kg s ^-1 Скорость обезуглероживания Decarbonization rate -K_v(Kc_c,vc_o,v-p_v)-K _v (Kc _c,v c _o,v -p _v ) f_cir f _cir кг с^-1 kg s ^-1 Расход флегмыReflux consumption B⋅D_s ^4/3v_arg ^1/3(log(P_ail/p_v))^1/3 B⋅D _s ^4/3 v _arg ^1/3 (log(P _ail /p _v )) ^1/3 KK Па кг ²кг^-2 Pa kg ² kg ^-2 Коэффициент реакции углерод-кислород Carbon-oxygen reaction coefficient 10^(10447/T _s ^+18.038) 10 ^(10447/T _s ^+18.038)

Таблица 7Table 7 ЧленMember Ед. изм.Unit change ОписаниеDescription Ĉ_с,l Ĉ _s,l кг кг^-1 kg kg ^-1 Измеренное значение массовой доли углерода в расплавленной стали в ковшеMeasured value of the mass fraction of carbon in the molten steel in the ladle Ĉ_с,l Ĉ _s,l кг кг^-1 kg kg ^-1 Измеренное значение массовой доли кислорода в расплавленной стали в ковшеMeasured value of oxygen mass fraction in molten steel in ladle моль моль^-1 mole mole ^-1 Измеренное значение молярной доли газообразного диоксида углерода в газовой фазе в вакуумной камереMeasured value of the mole fraction of carbon dioxide gas in the gas phase in a vacuum chamber

ПЗУ 11b включает в себя энергонезависимое запоминающее устройство и хранит компьютерную программу, такую как программа 11b1 оценки конечной точки обезуглероживания, и различные виды управляющих данных.The ROM 11b includes a non-volatile memory and stores a computer program such as the decarbonization end point estimation program 11b1 and various kinds of control data.

Блок 11с арифметической обработки включает в себя электронную схему, такую как центральный процессор (ЦП, CPU), внутри устройства обработки информации. Блок 11с арифметической обработки управляет работой всего устройства 11 для оценки конечной точки обезуглероживания путем загрузки компьютерной программы, хранящейся в ПЗУ 11b, в ОЗУ 11а и исполнения загруженной компьютерной программы. В настоящем варианте осуществления изобретения блок 11c арифметической обработки функционирует как блок 11c1 инициирования, блок 11c2 считывания измеренного значения, блок 11c3 оценки состояния и блок 11c4 определения конечной точки путем исполнения программы 11b1 оценки конечной точки обезуглероживания. Функции этих блоков будут описаны позже.The arithmetic processing unit 11c includes an electronic circuit such as a central processing unit (CPU) within the information processing apparatus. The arithmetic processing unit 11c controls the operation of the entire apparatus 11 for estimating the decarbonization end point by loading a computer program stored in the ROM 11b into the RAM 11a and executing the downloaded computer program. In the present embodiment, the arithmetic processing unit 11c functions as an initiation unit 11c1, a measured value reading unit 11c2, a state estimation unit 11c3, and an end point determination unit 11c4 by executing the decarburization end point estimation program 11b1. The functions of these blocks will be described later.

Устройство 12 отображения включает в себя известное устройство отображения, такое как жидкокристаллическое устройство отображения, и визуально отображает различные виды информации в соответствии с управляющим сигналом из устройства 11 для оценки конечной точки обезуглероживания. В настоящем варианте осуществления устройство 12 отображения визуально отображает значение входной переменной математической формулы модели реакции обезуглероживания, значение выходной переменной и измеренное значение выходной переменной в каждом цикле расчета, подобно тому, как это делается в устройстве 11 для оценки конечной точки обезуглероживания. Кроме того, устройство 12 отображения визуально отображает информацию, относящуюся к конечной точке процесса вакуумного обезуглероживания.The display device 12 includes a known display device such as a liquid crystal display device, and visually displays various kinds of information in accordance with the control signal from the device 11 for estimating the decarburization end point. In the present embodiment, the display device 12 visually displays the value of the input variable of the decarbonization reaction model mathematical formula, the value of the output variable, and the measured value of the output variable in each calculation cycle, similar to the device 11 for estimating the decarbonization end point. In addition, the display device 12 visually displays information related to the end point of the vacuum decarburization process.

В установке 1 вакуумной дегазации, имеющей такую конфигурацию, устройство 11 для оценки конечной точки обезуглероживания оценивает концентрацию углерода в расплавленной стали S и определяет конечную точку процесса вакуумного обезуглероживания путем исполнения следующей процесса определения конечной точки обезуглероживания. Далее, со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг. 2, будет описана работа устройства 11 для оценки конечной точки обезуглероживания при осуществлении процесса определения конечной точки обезуглероживания.In the vacuum degassing apparatus 1 having such a configuration, the decarburization end point estimation device 11 estimates the carbon concentration of the molten steel S and determines the end point of the vacuum decarburization process by executing the following decarburization end point determination process. Next, with reference to the block diagram shown in FIG. 2, the operation of the decarburization end point estimating apparatus 11 in carrying out the decarburization end point determination process will be described.

Процесс определения конечной точки обезуглероживанияProcess for determining the decarbonization endpoint

На фиг. 2 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая последовательность операций процесса определения конечной точки обезуглероживания, которая является одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Процесс определения конечной точки обезуглероживания, показанный на фиг. 2, начинается в момент времени, когда вакуумное устройство 6 начинает процесс откачки в вакуумной камере 5, и процесс определения конечной точки обезуглероживания переходит к этапу S1. Следует отметить, что блок 11c1 инициирования сбрасывает в 0 значение i счетчика программы, который подсчитывает количество циклов (временной шаг) процесса определения конечной точки обезуглероживания, в момент времени, когда начинается процесс определения конечной точки обезуглероживания.In fig. 2 is a flowchart illustrating the flow of a decarbonization end point determination process, which is one embodiment of the present invention. The decarbonization endpoint determination process shown in FIG. 2 begins at the time when the vacuum device 6 starts the pumping process in the vacuum chamber 5, and the process of determining the decarburization end point proceeds to step S1. It should be noted that the initiation unit 11c1 resets the value i of the program counter, which counts the number of cycles (time step) of the decarburization end point determination process, to 0 at the time when the decarburization end point determination process starts.

В процессе, выполняемом на этапе S1 блок 11с1 инициирования сохраняет значения констант, приведенных в таблице 5, в области ОЗУ 11а, которая соответствует константам, включенным в математическую формулу модели реакции обезуглероживания и приведенным в таблице 5, и сохраняет начальное значение 0,0080 [кг кг^-1Па^-1м^-1с^-1] коэффициента K_vактивности обезуглероживания в области ОЗУ 11a, которая соответствует коэффициенту K_vактивности обезуглероживания, приведенному в таблице 2. Следует отметить, что эти значения могут быть, соответственно, изменены в соответствии с типом установки или режимом работы установки 1 вакуумной дегазации. В результате процесс, выполняемый на этапе S1, завершается, и процесс определения конечной точки обезуглероживания переходит к процессу, выполняемому на этапе S2.In the process carried out in step S1, the initiation unit 11c1 stores the values of the constants shown in Table 5 in the RAM area 11a, which corresponds to the constants included in the mathematical formula of the decarburization reaction model and given in Table 5, and stores the initial value of 0.0080 [kg kg ^-1 Pa ^-1 m ^-1 s ^-1 ] coefficient K _v of the decarburization activity in the region of the RAM 11a, which corresponds to the coefficient K _v of the decarburization activity given in Table 2. It should be noted that these values can accordingly be changed in accordance with installation type or operating mode of vacuum degassing installation 1. As a result, the process performed in step S1 is completed, and the process of determining the decarbonization end point proceeds to the process performed in step S2.

В процессе, выполняемом на этапе S2, блок 11c1 инициирования сохраняет различные измеренные значения, выводимые устройством 10 для сбора измеренных значений, в область ОЗУ 11a, которая соответствует входным переменным математической формулы модели реакции обезуглероживания, переменные которой приведены в таблице 3, и измеренные значения выходных переменных, значения которых рассчитываются по математической формуле модели реакции обезуглероживания и приведены в таблице 7. В дополнение к этому, блок 11с1 инициирования копирует значения в области ОЗУ 11а, которая соответствует измеренным значениям выходных переменных, измеренные значения которых приведены в таблице 7, в область ОЗУ 11а, которая соответствует значениям выходных переменных (начальным значениям выходных переменных), приведенным в таблице 4. Следует отметить, что в начале процесса определения конечной точки обезуглероживания (счетчик программы i = 0) значения, измеренные сразу после выпуска расплавленной стали из конвертера в предыдущем процессе можно использовать в качестве измеренных значений массовой доли углерода (концентрации углерода) и массовой доли кислорода (концентрации растворенного кислорода) в расплавленной стали, приведенных в таблице 7. В результате процесс, выполняемый на этапе S2, завершается, и процесс определения конечной точки обезуглероживания переходит к процессу, выполняемому на этапе S3.In the process carried out in step S2, the initiation unit 11c1 stores various measured values output by the measured value collection device 10 into an area of the RAM 11a that corresponds to the input variables of the mathematical formula of the decarburization reaction model whose variables are shown in Table 3, and the measured values of the output variables, the values of which are calculated using the mathematical formula of the decarburization reaction model and are shown in Table 7. In addition, the initiation unit 11c1 copies the values in the RAM area 11a, which corresponds to the measured values of the output variables, the measured values of which are shown in Table 7, into the RAM area 11a, which corresponds to the values of the output variables (initial values of the output variables) given in Table 4. It should be noted that at the beginning of the process of determining the end point of decarburization (program counter i = 0) the values measured immediately after the release of molten steel from the converter in the previous process can be used as the measured values of carbon mass fraction (carbon concentration) and oxygen mass fraction (dissolved oxygen concentration) in the molten steel shown in Table 7. As a result, the process performed in step S2 is completed, and the process of determining the decarburization end point moves to the process carried out in step S3.

В процессе, выполняемом на этапе S3, блок 11c3 оценки состояния принимает измеренное значение массовой доли углерода в расплавленной стали, измеренное значение массовой доли кислорода в расплавленной стали и измеренное значение молярной доли газообразного диоксида углерода (концентрации газообразного диоксида углерода) в отработавшем газе, значения которых сохраняются в ОЗУ 11а в процессе, выполняемом на этапе S2. То есть блок 11c3 оценки состояния предполагает, что оценочное значение массовой доли углерода в расплавленной стали, оценочное значение массовой доли кислорода в расплавленной стали и оценочное значение молярной доли газообразного диоксида углерода в отработавшем газе, соответственно, соответствуют измеренным значениям. Затем, посредством обратного анализа с использованием байесовского вывода (статистического причинно-следственного вывода), блок 11c3 оценки состояния вычисляет истории изменений массовой доли углерода в расплавленной стали, массовой доли кислорода в расплавленной стали и молярной доли диоксида углерода в отработавшем газе за прошедший заданный период (например, за последние 60 секунд), истории изменений которых являются причинами такого результата.In the process performed in step S3, the state evaluation unit 11c3 receives the measured value of the mass fraction of carbon in the molten steel, the measured value of the mass fraction of oxygen in the molten steel, and the measured value of the molar fraction of carbon dioxide gas (carbon dioxide gas concentration) in the exhaust gas, the values of which are stored in the RAM 11a in the process performed in step S2. That is, the state estimation unit 11c3 assumes that the estimated value of the carbon mass fraction of the molten steel, the estimated value of the oxygen mass fraction of the molten steel, and the estimated value of the mole fraction of carbon dioxide gas in the exhaust gas, respectively, correspond to the measured values. Then, through inverse analysis using Bayesian inference (statistical cause-and-effect inference), the state estimation unit 11c3 calculates the change histories of the mass fraction of carbon in the molten steel, the mass fraction of oxygen in the molten steel, and the molar fraction of carbon dioxide in the exhaust gas over the past specified period ( for example, in the last 60 seconds) whose change histories are the reasons for this result.

В данном случае, в байесовском выводе оценочные значения массовой доли углерода в расплавленной стали, массовой доли кислорода в расплавленной стали и молярной доли газообразного диоксида углерода в отработавшем газе выражаются в виде распределения вероятностей. Затем, в байесовской теории, когда станет известно по меньшей мере одно из значений массовой доли углерода в расплавленной стали, массовой доли кислорода в расплавленной стали и молярной доли газообразного диоксида углерода в отработавшем газе, то есть, когда получено его измеренное значение, причинно-следственная связь между переменными, относящимися к процессу вакуумного обезуглероживания, показанному на фиг. 3, прослеживается в обратном порядке. Таким образом, в байесовской теории оцениваются наиболее вероятные скорость обезуглероживания и коэффициент активности обезуглероживания и истории изменений массовой доли углерода в расплавленной стали, массовой доли кислорода в расплавленной стали и молярной доли газообразного диоксида углерода в отработавшем газе.Here, in Bayesian inference, the estimated values of the mass fraction of carbon in the molten steel, the mass fraction of oxygen in the molten steel, and the molar fraction of carbon dioxide gas in the exhaust gas are expressed as a probability distribution. Then, in Bayesian theory, when at least one of the mass fraction of carbon in the molten steel, the mass fraction of oxygen in the molten steel, and the molar fraction of carbon dioxide gas in the exhaust gas is known, that is, when its measured value is obtained, cause-and-effect the relationship between the variables related to the vacuum decarburization process shown in FIG. 3, traced in reverse order. Thus, the Bayesian theory estimates the most probable decarbonization rate and decarburization activity coefficient and the history of changes in the mass fraction of carbon in the molten steel, the mass fraction of oxygen in the molten steel, and the molar fraction of carbon dioxide gas in the exhaust gas.

В частности, модуль 11c3 оценки состояния решает следующую задачу оптимизации. Это означает, что необходимо вычислить, исходя из предположения, что оценочные значения выходных переменных на текущем временном шаге i совпадают с измеренными значениями, значение, которое считается наиболее вероятным в расчете модели по отношению к каждому из значений переменных состояния и коэффициента активности обезуглероживания в течение прошедшего периода времени h. В частности, реакция обезуглероживания выражается математическими формулами модели, выраженными в виде следующих математических формул (6)-(11), и значения переменной x состояния и коэффициента K_v активности обезуглероживания задаются распределением вероятностей. Распределение вероятностей выражает неопределенность того, что значения переменной x состояния и коэффициента Kактивности обезуглероживаниянаходятся в окрестности этих значений. Таким образом, также существует неопределенность в отношении того, что значение выходной переменной y во время протекания реакции обезуглероживания находится в этой окрестности. Математическая формула (5) выражает вышеизложенное и выражает распределение вероятностей выходной переменной y (гауссово распределение, имеющее среднее квадратическое отклонение σ с оценочным значением y(i), являющимся средним значением), когда переменная x состояния и коэффициент K_vактивности обезуглероживания соответствуют заданному условию. Однако функция плотности вероятности, выраженная формулой (5), может быть любой. Следует отметить, что начальное значение распределения вероятностей переменной x состояния задается как распределение Гаусса, в котором значение, измеренное непосредственно перед началом обезуглероживания, является средним значением и значение, которое совпадает с средним квадратическим отклонением ошибки измерения, определенной заранее, считается средним квадратическим отклонением. Однако даже при использовании способа установки распределения вероятностей, отличного от настоящего способа, функция настоящего изобретения не ухудшается.Specifically, the state estimation unit 11c3 solves the following optimization problem. This means that it is necessary to calculate, based on the assumption that the estimated values of the output variables at the current time step i coincide with the measured values, the value that is considered most likely in the model calculation with respect to each of the values of the state variables and the decarbonization activity coefficient during the past time period h. In particular, the decarbonization reaction is expressed by the mathematical formulas of the model, expressed as the following mathematical formulas (6)-(11), and the value of the state variable x and the coefficient K_v decarbonization activities are given by a probability distribution. A probability distribution expresses the uncertainty that the values of the state variable x and the coefficient Kdecarbonization activityare in the vicinity of these values. Thus, there is also uncertainty as to whether the value of the output variable y during the decarburization reaction is in this vicinity. Mathematical formula (5) expresses the above and expresses the probability distribution of the output variable y (a Gaussian distribution having a standard deviation σ with the estimated value y(i) being the mean) when the state variable x and the coefficient K_vdecarbonization activities correspond to the specified condition. However, the probability density function expressed by formula (5) can be anything. It should be noted that the initial value of the probability distribution of the state variable x is given as a Gaussian distribution, in which the value measured just before the start of decarbonization is the mean value and the value that matches the standard deviation of the measurement error determined in advance is considered the standard deviation. However, even if a probability distribution setting method other than the present method is used, the function of the present invention is not deteriorated.

Затем, когда значение текущей выходной переменной y определяется в ходе фактического измерения, значения предыдущей переменной x состояния и коэффициента K_vактивности обезуглероживания, оцененные неопределенно, также могут быть оценены снова с определенной степенью точности. Следующие математические формулы (1)-(4) выражают расчетные формулы возврата в прошлое состояние и означают, что переменная x состояния и коэффициент K_vактивности обезуглероживания возвращаются к наиболее вероятным значениям (при этом вероятность p является максимальной) при условии, что значение выходной переменной y определяется как измеренное значение y с крышечкой (y-hat). Отметим, что P() в формуле (1) означает обратную формулу к формуле (5). В результате процесс, выполняемый на этапе S3, завершается, и процесс определения конечной точки обезуглероживания переходит к процессу, выполняемому на этапе S4.Then, when the value of the current output variable y is determined by the actual measurement, the values of the previous state variable x and the decarbonization activity coefficient K _v estimated indefinitely can also be estimated again with a certain degree of accuracy. The following mathematical formulas (1)-(4) express the calculation formulas for returning to the past state and mean that the state variable x and the decarbonization activity coefficient K _v return to the most probable values (with the probability p being the maximum) provided that the value of the output variable y is defined as the measured value of y with a cap (y-hat). Note that P() in formula (1) means the inverse formula to formula (5). As a result, the process performed in step S3 is completed, and the process of determining the decarbonization end point proceeds to the process performed in step S4.

Следует отметить, что левая часть формулы (7) выражает изменение массы углерода в расплавленной стали в вакуумной камере, первый член из трех членов в правой части выражает влияние флегмы, второй член выражает влияние вакуумного обезуглероживания, и третий член выражает влияние добавленного вспомогательного сырья. В дополнение к этому, левая часть формулы (8) выражает изменение массы углерода расплавленной стали в ковше, и правая часть выражает влияние флегмы. В дополнение к этому, левая часть формулы (9) выражает изменение массы растворенного кислорода в расплавленной стали в вакуумной камере, первый член из трех членов в правой части выражает влияние флегмы, второй член выражает влияние вакуумного обезуглероживания, и третий член выражает влияние добавленного вспомогательного сырья. В дополнение к этому, левая часть формулы (10) выражает изменение массы растворенного кислорода в расплавленной стали в сталеразливочном ковше, и правая часть выражает влияние флегмы. В дополнение к этому, формула (11) выражает молярное равновесие между газообразным диоксидом углерода в газовой фазе в вакуумной камере и газообразным диоксидом углерода в отработавшем газе (количество молей молекул газообразного диоксида углерода, которые находятся в равновесии). Выражение в левой части выражает количество молей газообразного диоксида углерода в газовой фазе в вакуумной камере, первый член в правой части выражает количество молей газообразного диоксида углерода, перетекающего в газовую фазу из расплавленной стали за счет вакуумного обезуглероживания, и второй член в правой части выражает количество молей газообразного диоксида углерода, диффундировавшего в атмосферу с отработавшими газами.It should be noted that the left side of formula (7) expresses the change in the mass of carbon in the molten steel in the vacuum chamber, the first term of the three terms on the right side expresses the effect of reflux, the second term expresses the effect of vacuum decarburization, and the third term expresses the effect of added auxiliary raw materials. In addition to this, the left side of formula (8) expresses the change in the carbon mass of molten steel in the ladle, and the right side expresses the effect of reflux. In addition to this, the left side of formula (9) expresses the change in the mass of dissolved oxygen in the molten steel in the vacuum chamber, the first term of the three terms on the right side expresses the effect of reflux, the second term expresses the effect of vacuum decarburization, and the third term expresses the effect of added auxiliary raw materials . In addition to this, the left side of formula (10) expresses the change in the mass of dissolved oxygen in the molten steel in the steel ladle, and the right side expresses the effect of reflux. In addition to this, formula (11) expresses the molar equilibrium between carbon dioxide gas in the gas phase in the vacuum chamber and carbon dioxide gas in the exhaust gas (the number of moles of carbon dioxide gas molecules that are in equilibrium). The expression on the left side expresses the number of moles of carbon dioxide gas in the gas phase in the vacuum chamber, the first term on the right side expresses the number of moles of carbon dioxide gas flowing into the gas phase from the molten steel due to vacuum decarburization, and the second term on the right side expresses the number of moles carbon dioxide gas diffused into the atmosphere with exhaust gases.

В процессе, выполняемом на этапе S4, блок 11c4 определения конечной точки определяет, равно ли или меньше целевой концентрации углерода значение, полученное путем добавления заданного значения в качестве запаса надежности к среднему значению распределения вероятностей концентрации углерода в расплавленной стали (оценочное значение концентрации углерода), рассчитанное в процессе, выполняемом на этапе S3. Затем, в результате определения, в случае, когда значение, полученное путем добавления заданного значения к оценочному значению концентрации углерода, равно или меньше целевой концентрации углерода (этап S4: Да), блок 11c4 определения конечной точки определяет, что процесс вакуумного обезуглероживания завершен, и завершает последовательность процесса определения конечной точки обезуглероживания. С другой стороны, в случае, когда значение, полученное путем добавления заданного значения к оценочному значению концентрации углерода, больше целевой концентрации углерода (этап S4: Нет), блок 11c4 определения конечной точки определяет, что процесс вакуумного обезуглероживания не завершен, увеличивает значение i счетчика программы на единицу в качестве процесса, выполняемого на этапе S5, и затем возвращает обработку определения конечной точки обезуглероживания к процессу, выполняемому на этапе S2.In the process carried out in step S4, the end point determination unit 11c4 determines whether the value obtained by adding a target value as a safety margin to the average value of the probability distribution of carbon concentration in the molten steel (estimated carbon concentration value) is equal to or less than the target carbon concentration value. calculated in the process performed in step S3. Then, as a result of the determination, in the case where the value obtained by adding the target value to the estimated carbon concentration value is equal to or less than the target carbon concentration (step S4: Yes), the end point determination unit 11c4 determines that the vacuum decarburization process is completed, and completes the process sequence for determining the decarbonization endpoint. On the other hand, in the case where the value obtained by adding the target value to the estimated carbon concentration value is larger than the target carbon concentration (step S4: No), the end point determination unit 11c4 determines that the vacuum decarburization process is not completed, increases the counter value i program per unit as the process performed in step S5, and then returns the decarbonization end point determination processing to the process performed in step S2.

Следует отметить, что хотя среднее значение распределения вероятностей концентрации углерода в расплавленной стали используется для определения завершения процесса вакуумного обезуглероживания, в настоящем варианте осуществления можно использовать максимальное значение или значение, полученное путем прибавления значения, полученного путем умножения среднего квадратического отклонения на 3, к среднему значению. Кроме того, в случае, когда определено, что процесс вакуумного обезуглероживания не завершен, процесс определения конечной точки обезуглероживания возвращается от процесса, выполняемого на этапе S4, к процессу, выполняемому на этапе S2, через процесс, выполняемый на этапе S5. Желательно, чтобы цикл возврата от процесса, выполняемого на этапе S4, к процессу, выполняемому на этапе S2, выполнялся за время цикла около 5 секунд.It should be noted that although the average value of the probability distribution of carbon concentration in molten steel is used to determine the completion of the vacuum decarburization process, in the present embodiment, the maximum value or the value obtained by adding the value obtained by multiplying the standard deviation by 3 to the average value can be used . In addition, in the case where it is determined that the vacuum decarburization process is not completed, the decarburization end point determination process returns from the process performed in step S4 to the process performed in step S2 through the process performed in step S5. It is desirable that the return cycle from the process performed in step S4 to the process performed in step S2 be completed in a cycle time of about 5 seconds.

ПримерыExamples

На фиг. 4 показан вид, иллюстрирующий временную зависимость входных переменных в процессе вакуумного обезуглероживания при загрузке 250 т и заданной концентрацией углерода 13 частей на миллион. Временная зависимость давления внутри вакуумной камеры показана на фиг. 4(a), временные зависимости изменений расхода отработавшего газа (линия L1) и газа аргона (линия L2) показаны на фиг. 4(b), и временные зависимости изменений массовых расходов углерода (линия L3) и алюминия (линия L4), поступающих в расплавленную сталь из добавленного вспомогательного сырья, показаны на фиг. 4(с).In fig. Figure 4 is a view illustrating the time dependence of the input variables in the vacuum decarburization process at a load of 250 tons and a target carbon concentration of 13 ppm. The time dependence of the pressure inside the vacuum chamber is shown in Fig. 4(a), the time dependences of changes in the flow rate of exhaust gas (line L1) and argon gas (line L2) are shown in FIG. 4(b), and the time dependences of changes in the mass flow rates of carbon (line L3) and aluminum (line L4) entering the molten steel from the added auxiliary raw materials are shown in FIG. 4(c).

В дополнение к этому, на фиг. 5 показан вид, иллюстрирующий временные изменения выходных переменных при выполнении процесса вакуумного обезуглероживания, показанного на фиг. 4(а)-(с). Временные изменения оценочного значения (линия) и измеренное значение (точка на графике) концентрации углерода в расплавленной стали показаны на фиг. 5(а), временные изменения оценочного значения (линия) и измеренное значение (точка на графике) концентрации кислорода в расплавленной стали проиллюстрированы на фиг. 5(b), временные изменения оценочного значения (линия L5) и измеренного значения (линия L6) концентрации газообразного диоксида углерода в отработавшем газе показаны на фиг. 5(с), и временное изменение коэффициента активности обезуглероживания показано на фиг. 5(d). Следует отметить, что оценочные значения здесь означают значения, оцененные традиционным способом, который не рассматривает коэффициент активности обезуглероживания, полученный по формуле модели из значений измерений в режиме реального времени.In addition to this, FIG. 5 is a view illustrating temporal changes in output variables when performing the vacuum decarburization process shown in FIG. 4(a)-(c). Temporal changes in the estimated value (line) and measured value (point on the graph) of carbon concentration in molten steel are shown in FIG. 5(a), the temporal changes of the estimated value (line) and the measured value (point on the graph) of oxygen concentration in molten steel are illustrated in FIG. 5(b), the temporal changes of the estimated value (line L5) and the measured value (line L6) of the carbon dioxide gas concentration in the exhaust gas are shown in FIG. 5(c), and the time variation of the decarburization activity coefficient is shown in FIG. 5(d). It should be noted that the estimated values here mean the values estimated by the traditional method, which does not consider the decarbonization activity coefficient obtained by the model formula from the real-time measurement values.

Как показано на фиг. 5(a), концентрация углерода в расплавленной стали во время завершения процесса вакуумного обезуглероживания оценивается в традиционном способе как 13 частей на миллион, и это значение на 37 частей на миллион меньше, чем измеренное значение 50 частей на миллион. В дополнение к этому, как показано на фиг. 5(b), концентрация кислорода в расплавленной стали на 570-й секунде оценивается в традиционном способе как 358 частей на миллион, и это значение на 33 части на миллион меньше, чем измеренное значение 391 часть на миллион. Кроме того, как показано на фиг. 5(c), концентрация газообразного диоксида углерода в отработавшем газе за 90 секунд оценивается как 58%, и это значение на 40% больше, чем измеренное значение 18%. Причина, по которой получены эти результаты, состоит в том, что в традиционном способе оцениваемая степень обезуглероживания больше, чем фактическое значение. В результате ошибочно определено, что концентрация углерода в расплавленной стали достигает целевого значения 13 частей на миллион в момент времени 669 секунд, и сбой процесса вакуумного обезуглероживания вызван тем, что концентрация углерода в расплавленной стали фактически не достигает целевого значения.As shown in FIG. 5(a), the carbon concentration in the molten steel at the time of completion of the vacuum decarburization process is estimated in the conventional method to be 13 ppm, and this value is 37 ppm less than the measured value of 50 ppm. In addition to this, as shown in FIG. 5(b), the oxygen concentration in the molten steel at 570 seconds is estimated by the conventional method to be 358 ppm, and this value is 33 ppm less than the measured value of 391 ppm. Moreover, as shown in FIG. 5(c), the carbon dioxide gas concentration in the exhaust gas at 90 seconds is estimated to be 58%, and this value is 40% larger than the measured value of 18%. The reason why these results are obtained is that in the traditional method, the estimated decarbonization rate is greater than the actual value. As a result, the carbon concentration of the molten steel is erroneously determined to reach the target value of 13 ppm at time 669 seconds, and the vacuum decarburization process fails because the carbon concentration of the molten steel does not actually reach the target value.

С другой стороны, на фиг. 6 показан вид, иллюстрирующий результат применения настоящего изобретения к процессу вакуумного обезуглероживания, показанному на фиг. 4(а)-(с). Временные изменения оценочного значения (линия) и измеренное значение (точка на графике) концентрации углерода в расплавленной стали показаны на фиг. 6(a), временные изменения оценочного значения (линия) и измеренное значение (точка на графике) концентрации кислорода в расплавленной стали проиллюстрированы на фиг. 6(b), временные изменения оценочного значения (линия L5) и измеренного значения (линия L6) концентрации газообразного диоксида углерода в отработавшем газе показаны на фиг. 6(c), и временное изменение коэффициента активности обезуглероживания показано на фиг. 6(d). В настоящем изобретении желаемое значение коэффициента активности обезуглероживания определяется в реальном времени из разности между измеренным значением в реальном времени и оценочным значением по математической формуле модели реакции обезуглероживания в отношении следующих величин: концентрации газообразного диоксида углерода в отработавшем газе и концентрации кислорода в расплавленной стали, и полученное значение коэффициента активности обезуглероживания отражено в формуле модели реакции обезуглероживания. В частности, значение коэффициента активности обезуглероживания скорректировано, как показано на фиг. 6(d), таким образом, чтобы концентрация кислорода в расплавленной стали на 570-й секунде соответствовала измеренному значению, как показано на фиг. 6(b), и оценочное значение (линия L5) концентрации газообразного диоксида углерода в отработавшем газе соответствовало измеренному значению (линия L6), как показано на фиг. 6(с).On the other hand, in FIG. 6 is a view illustrating the result of applying the present invention to the vacuum decarburization process shown in FIG. 4(a)-(c). Temporal changes in the estimated value (line) and measured value (point on the graph) of carbon concentration in molten steel are shown in FIG. 6(a), the temporal changes of the estimated value (line) and the measured value (point on the graph) of oxygen concentration in molten steel are illustrated in FIG. 6(b), the temporal changes of the estimated value (line L5) and the measured value (line L6) of the carbon dioxide gas concentration in the exhaust gas are shown in FIG. 6(c), and the time variation of the decarburization activity coefficient is shown in FIG. 6(d). In the present invention, the desired value of the decarburization activity coefficient is determined in real time from the difference between the real-time measured value and the estimated value from the mathematical formula of the decarburization reaction model with respect to the following quantities: the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas and the oxygen concentration in the molten steel, and the resulting the value of the decarbonization activity coefficient is reflected in the formula of the decarbonization reaction model. Specifically, the value of the decarbonization activity coefficient is adjusted as shown in FIG. 6(d), such that the oxygen concentration of the molten steel at 570 seconds matches the measured value as shown in FIG. 6(b), and the estimated value (line L5) of the carbon dioxide gas concentration in the exhaust gas corresponded to the measured value (line L6) as shown in FIG. 6(c).

Таким образом, как показано на фиг. 6(а), концентрация углерода в расплавленной стали может быть оценена таким образом, что в конечном итоге она соответствует измеренному значению концентрации углерода в расплавленной стали без прямой коррекции концентрации углерода в расплавленной стали. Это означает, что с помощью применения настоящего изобретения, даже если значение коэффициента активности обезуглероживания, включенное в формулу модели реакции обезуглероживания, задано с отклонением от фактического значения, можно узнать в реальном времени значение коэффициента активности обезуглероживания, которое является близким к фактическому значению и отражено в формуле модели. То есть, применяя настоящее изобретение, можно оценить концентрацию углерода в расплавленной стали с более высокой точностью, чем при использовании традиционного способа. В результате можно определить конечную точку процесса вакуумного обезуглероживания в подходящее время без излишнего времени обработки. В дополнение к этому, непосредственно операция вторичного рафинирования на сталепрокатном стане становится значительно точной и стабильной. В результате время обработки сокращается. Таким образом, вариации компонентов расплавленной стали на сталепрокатном стане уменьшаются, и становится возможным производить расплавленную сталь с высокой точностью и стабильностью.Thus, as shown in FIG. 6(a), the carbon concentration of the molten steel can be estimated such that it ultimately matches the measured value of the carbon concentration of the molten steel without directly correcting the carbon concentration of the molten steel. This means that by applying the present invention, even if the value of the decarburization activity coefficient included in the formula of the decarburization reaction model is set to deviate from the actual value, it is possible to know in real time the value of the decarbonization activity coefficient that is close to the actual value and reflected in model formula. That is, by using the present invention, it is possible to estimate the carbon concentration in molten steel with higher accuracy than using the traditional method. As a result, the end point of the vacuum decarburization process can be determined at an appropriate time without unnecessary processing time. In addition to this, the secondary refining operation itself in the steel rolling mill becomes significantly more accurate and stable. As a result, processing time is reduced. In this way, variations in the components of molten steel in a steel rolling mill are reduced, and it becomes possible to produce molten steel with high precision and stability.

Хотя выше был описан вариант осуществления, в котором применяется изобретение, предложенное авторами настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничено описанием и чертежами, включенными в часть раскрытия настоящего изобретения согласно настоящему варианту осуществления. То есть все другие варианты осуществления, примеры, рабочие технологии и т.п., выполненные специалистами в данной области техники на основе настоящего варианта осуществления, включены в объем настоящего изобретения.Although an embodiment to which the invention proposed by the inventors of the present invention is applied has been described above, the present invention is not limited to the description and drawings included in the disclosure portion of the present invention according to the present embodiment. That is, all other embodiments, examples, operating techniques, and the like made by those skilled in the art based on the present embodiment are included within the scope of the present invention.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Согласно настоящему изобретению предложены способ определения конечной точки обезуглероживания и устройство для определения конечной точки обезуглероживания, которые способны точно оценивать концентрацию углерода в расплавленной стали и точно определять конечную точку процесса вакуумного обезуглероживания. Кроме того, согласно настоящему изобретению предложен способ выполнения операции вторичного рафинирования для производства стали, способный выполнять операцию вторичного рафинирования с высокой точностью и стабильностью. Кроме того, согласно настоящему изобретению предложен способ производства расплавленной стали, с помощью которого можно производить расплавленную сталь с высокой точностью и стабильностью.The present invention provides a decarburization end point determination method and a decarburization end point determination apparatus that are capable of accurately estimating the carbon concentration of molten steel and accurately determining the end point of a vacuum decarburization process. In addition, according to the present invention, there is provided a method for performing a secondary refining operation for steel production, capable of performing the secondary refining operation with high precision and stability. In addition, according to the present invention, there is provided a method for producing molten steel, which can produce molten steel with high precision and stability.

Перечень ссылочных позицийList of reference items

1 - установка вакуумной дегазации1 - vacuum degassing unit

2 - ковш2 - bucket

3 - всасывающая труба3 - suction pipe

4 - выпускная труба4 - exhaust pipe

5 - вакуумная камера5 - vacuum chamber

6 - вакуумное устройство6 - vacuum device

7 - фурма для подачи кислорода7 - lance for oxygen supply

8 - бункер8 - bunker

10 - устройство для сбора измеренных значений10 - device for collecting measured values

Claims

1. A method for determining the end point of decarburization, designed to determine the point in time of completion of vacuum decarburization in an installation that performs vacuum decarburization to reduce the carbon concentration in molten steel by degassing a vacuum chamber, containing:

concentration assessment stage, at which

evaluate the carbon concentration and oxygen concentration in molten steel, as well as the concentration of carbon dioxide gas in exhaust gas in a vacuum chamber during vacuum decarburization using

measured values of carbon concentration and oxygen concentration in molten steel before the start of vacuum decarburization,

the measured value of the internal pressure of the vacuum chamber, and

mathematical formula of the vacuum decarburization model; And

the definition stage in which

adjust the parameter included in the mathematical formula of the model

at a point in time when, during the vacuum decarburization period, a measured value of at least one of the carbon concentration in the molten steel, the oxygen concentration in the molten steel, and the carbon dioxide gas concentration in the exhaust gas is obtained,

wherein said parameter is adjusted so that the estimated value corresponding to the measured value corresponds to the obtained measured value,

wherein, to determine the adjusted parameter, by back analysis using Bayesian inference, the history of changes in the carbon concentration in the molten steel, the oxygen concentration in the molten steel and the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas in the vacuum chamber during vacuum decarburization over the past specified period is calculated,

estimate the carbon concentration in the molten steel using a mathematical formula of the model in which the specified parameter is adjusted, and

it is determined that the vacuum decarburization is completed when the value obtained by adding the target value to the estimated value is equal to the target value or less than the target value.

2. The method for determining the decarbonization end point according to claim 1, wherein said parameter is the decarbonization activity coefficient.

3. A decarburization end point determination device for determining the point in time of completion of vacuum decarburization in a plant that performs vacuum decarburization to reduce the carbon concentration in molten steel by degassing a vacuum chamber, containing

evaluation means configured to estimate the carbon concentration and oxygen concentration in the molten steel, as well as the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas in the vacuum chamber during vacuum decarburization using: measured values of the carbon concentration and oxygen concentration in the molten steel before starting the vacuum decarburization, the measured value of the internal pressure of the vacuum chamber and the mathematical formula of the vacuum decarburization model; And

detection means configured to

correction of the parameter included in the mathematical formula of the model

at a point in time when, during the vacuum decarburization period, a measured value of at least one of the following values is obtained: the carbon concentration in the molten steel, the oxygen concentration in the molten steel, and the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas,

wherein, to determine the adjusted parameter, the history of changes in the carbon concentration in the molten steel, the oxygen concentration in the molten steel and the concentration of carbon dioxide gas in the exhaust gas in the vacuum chamber during vacuum decarburization over the past specified period are calculated, by back analysis using Bayesian inference,

estimating the carbon concentration in molten steel using a mathematical formula of the model in which the specified parameter is adjusted, and

determining that the vacuum decarburization is completed when the value obtained by adding the target value to the estimated value is equal to the target value or less than the target value.

4. A device for determining the decarburization end point according to claim 3, wherein said parameter is the decarburization activity coefficient.

5. A method for performing a secondary refining operation for steel production, including the step of performing a determination of the end of the operation of the secondary refining process for steel production using the method for determining the decarbonization end point of claim 1 or 2.

6. A method for producing molten steel, comprising the step of producing molten steel using the method of performing a secondary refining operation for producing steel according to claim 5.