TW202407631A - 真空脫氣處理之狀態推定方法、操作方法、熔鋼之製造方法及真空脫氣處理之狀態推定裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種在真空脫氣處理中可高精度狀態地推定真空脫氣處理之狀態的推定方法等。真空脫氣處理之狀態推定方法包括：輸入步驟(S1、S2)，其將與真空脫氣處理之處理中之操作量相關的操作實績及自真空脫氣處理之真空脫氣設備排出之排氣的流量、包括排氣中所包含之CO氣體、CO
2氣體及O
2氣體之成分濃度的時間序列排氣計測值作為輸入資訊，並輸入該輸入資訊；計算步驟(S3)，其根據輸入資訊，對構成排氣之氣體之來源，分類成包括吹入氧氣以及於真空脫氣處理之開始前或處理中進入真空脫氣設備之真空化區域之空氣的數種來源，並推定經分類之數種來源之構成比。
Description
本發明係關於一種真空脫氣處理之狀態推定方法、操作方法、熔鋼之製造方法及真空脫氣處理之狀態推定裝置。
於藉由連續鑄造法鑄造熔鋼之情形時，其需要將熔鋼中氧濃度保持於非常低之值。於一般之製鋼程序中，藉由向熔鋼中加入去氧劑以降低熔鋼中氧濃度。另一方面，當在轉爐處理後使用真空脫氣處理進行二次精煉之情形時，有時為使熔鋼中氧濃度上升而向熔鋼吹入氧氣。例如對熔鋼中碳濃度之目標值低之鋼種，有時為了促進脫碳而吹入氧氣。藉由增加熔鋼中之氧濃度，其可使熔鋼中之碳與熔鋼中之氧氣反應而產生CO氣體之反應以更低之熔鋼中碳濃度而達到平衡。又，吹入氧氣例如有時是為了利用伴隨著與熔鋼中成分元素之反應的放熱來實施熔鋼之溫度調節。此處，反應之熔鋼中成分係不限於吹入氧氣時熔鋼中所存在之成分，亦包含吹入氧氣後投入之成分。尤其是當吹入氧氣後投入去氧劑之情形時，熔鋼溫度上升量取決於熔鋼中氧濃度。如上所述，為了藉由實施二次精煉而將熔鋼成分及溫度控制為期望值，則需要將熔鋼中氧濃度控制為期望值。
此處，藉由氧氣吹入所吹入之氧氣(以下稱為「吹入氧氣」)全部溶解於熔鋼中，而無助於熔鋼中氧濃度之上升。吹入氧氣之一部分會與氣相中之CO氣體反應生成CO
2氣體。又，吹入氧氣之一部分有時會直接以O
2氣體之狀態向系統外排出。因此，為了藉由吹入氧氣使熔鋼中氧濃度上升至期望值，則需要準確地推定吹入氧氣中溶解於熔鋼之氧氣的比率。
由於吹入氧氣溶解於熔鋼或自排氣系統排出，因而可藉由利用排氣計測裝置掌握後者之氧量，而推定吹入氧氣於熔鋼中之溶解率。然而，自真空脫氣設備所排出之氧氣包括真空脫氣處理中之吹入氧氣以外之氧氣，其需要將該等扣除。作為此種氧氣供給源，可例舉處理對象之熔鋼、處理開始前真空化區域中存在之空氣、以及處理中自真空排氣系統之密閉不充分之部分進入真空化區域之空氣。
源自空氣之氧氣供給量可藉由計算排氣中所包含之N
2氣體量來求出。於精煉程序中，排氣之流量幾乎全部被CO氣體、CO
2氣體、O
2氣體、用於熔鋼攪拌而吹入之惰性氣體、N
2氣體等成分所佔據。CO氣體、CO
2氣體、O
2氣體流量係藉由排氣計測裝置而計測。又，惰性氣體流量係操作之操作量。因此可推定自排氣流量之測定值扣除其等後之剩餘部分為N
2氣體。
例如，於專利文獻1中，為導出轉爐參數之目的，藉由如上所述之計算方法，以推定操作中進入排氣系統之空氣量。又，於專利文獻2中，作為精煉程序中之熔態金屬成分推定之實施形態，對考慮夾帶空氣量之推定進行了說明，而藉由如上所述之計算方法推定夾帶空氣量。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2019-183227號公報
專利文獻2：日本專利第6583594號公報
(發明所欲解決之問題)
然而，專利文獻1、專利文獻2均係以轉爐程序為對象之技術。轉爐中，爐部與裙部之間存在較大間隙，由於空氣自此處進入，因此進入空氣流量之時間變化較大。另一方面，真空脫氣設備中，於排氣系統內氣壓保持得非常低，被認為是自密閉不充分之部分進入之空氣之流量的時間變化不太大。因此，專利文獻1、專利文獻2中所提出之推定方法無法直接適用於真空脫氣處理。
又，專利文獻1中，係以轉爐參數之導出為最終目的。又，專利文獻2中，係以熔態金屬中碳濃度及熔渣中FeO濃度之推定為最終目的。因此，並未提出例如對真空脫氣處理中吹入氧氣溶解於熔鋼之比率以及熔鋼中氧濃度進行推定之方法。
本發明係鑒於相關情況而完成，其目的在於，提供一種真空脫氣處理中可高精度狀態推定真空脫氣處理的狀態之推定方法、操作方法、熔鋼之製造方法及真空脫氣處理之狀態推定裝置。
(解決問題之技術手段)
(1)本發明之一實施形態之真空脫氣處理的狀態推定方法包括：
輸入步驟，其將與真空脫氣處理之處理中之操作量相關的操作實績及自進行上述真空脫氣處理之真空脫氣設備排出之排氣的流量、包括上述排氣中所包含之CO氣體、CO
2氣體及O
2氣體之成分濃度的時間序列排氣計測值作為輸入資訊，而輸入上述輸入資訊；
計算步驟，其根據上述輸入資訊，對構成上述排氣之氣體之來源，分類成包括吹入氧氣以及於上述真空脫氣處理之開始前或處理中進入上述真空脫氣設備之真空化區域之空氣的數種來源，以推定經分類之上述數種來源之構成比。
(2)作為本發明之一實施形態，其中於(1)中，
上述計算步驟包括：根據上述輸入資訊推定N
2氣體於上述排氣中所占之比率，根據上述排氣中之N
2氣體計算進入上述真空化區域之空氣之比率。
(3)作為本發明之一實施形態，其中於(1)或(2)中，
上述計算步驟包括：當自氧氣吹入之結束時刻起經過基準時間以上之情形時，根據所推定之上述構成比而推定吹入氧氣於熔鋼中之溶解率。
(4)作為本發明之一實施形態，其中於(3)中，
上述計算步驟包括：根據所推定之上述溶解率而推定熔鋼中氧濃度上升量。
(5)作為本發明之一實施形態，其中於(1)或(2)中，
上述計算步驟係當根據上述真空化區域之真空度而判定上述排氣中所占之空氣之流量固定的情形時，推定上述構成比。
(6)本發明之一實施形態之操作方法，
其執行(1)或(2)之真空脫氣處理之狀態推定方法而操作上述真空脫氣設備。
(7)本發明之一實施形態之熔鋼的製造方法，
其於藉由(6)之操作方法而操作之真空脫氣設備中精煉熔鋼，以製造精煉之上述熔鋼。
(8)本發明之一實施形態之真空脫氣處理的狀態推定裝置，其具備：
操作資訊輸入部，其將與真空脫氣處理之處理中之操作量相關的操作實績及自進行上述真空脫氣處理之真空脫氣設備排出之排氣的流量、包括上述排氣中所包含之CO氣體、CO
2氣體及O
2氣體之成分濃度的時間序列排氣計測值作為輸入資訊，而輸入上述輸入資訊；
排氣分類計算部，其根據上述輸入資訊，對構成上述排氣之氣體之來源，分類成包括吹入氧氣以及於上述真空脫氣處理之開始前或處理中進入上述真空脫氣設備之真空化區域之空氣的數種來源，以推定經分類之上述數種來源之構成比。
(9)作為本發明之一實施形態，其中於(8)中，
上述排氣分類計算部根據上述輸入資訊以推定N
2氣體於上述排氣中所占之比率，根據上述排氣中之N
2氣體計算進入上述真空化區域空氣之比率。
(10)作為本發明之一實施形態，其中於(8)或(9)中具備：
吹入氧氣溶解率計算部，其於自氧氣吹入之結束時刻起經過基準時間以上之情形時，根據所推定之上述構成比而推定吹入氧氣於熔鋼中之溶解率。
(11)作為本發明之一實施形態，其中於(10)中具備：
熔鋼中氧濃度上升量計算部，其根據所推定之上述溶解率而推定熔鋼中氧濃度上升量。
(12)作為本發明之一實施形態，其中於(8)或(9)中，
上述排氣分類計算部當根據上述真空化區域之真空度而判定上述排氣中所占之空氣之流量固定的情形時，以推定上述構成比。
(對照先前技術之功效)
根據本發明之方法，對構成真空脫氣處理之排氣之氣體的來源，分類成包括吹入氧氣以及於真空脫氣處理之開始前或處理中進入真空脫氣設備之真空化區域之空氣的數種來源。而且，其可提供一種藉由推定被分類之數種來源之構成比，而可提供：在真空脫氣處理中可高精度狀態推定之真空脫氣處理的狀態推定方法、操作方法、熔鋼之製造方法及真空脫氣處理之狀態推定裝置。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態之真空脫氣處理之狀態推定裝置及狀態推定方法。於本實施形態中，真空脫氣處理雖係以使用RH真空脫氣設備進行之RH真空脫氣處理進行說明，但本發明不受限於RH真空脫氣處理。例如對於使用具有真空槽及僅1根浸漬於盛鋼桶並將熔鋼吸至熔鋼真空槽之浸漬管之設備、或不具有真空槽而使盛鋼桶內熔鋼表面為真空狀態之設備(裝置)等進行之真空脫氣處理，亦可實施以下說明之狀態推定方法。
[構成]
圖1係表示本實施形態之狀態推定裝置20及真空脫氣設備100之構成的模式圖。狀態推定裝置20係於真空脫氣設備100中真空脫氣處理執行過程中，推定真空脫氣設備100之內部的狀態等之裝置。於本實施形態中，狀態推定裝置20藉由執行下述真空脫氣處理之狀態推定方法而操作真空脫氣設備100。即，真空脫氣設備100之操作方法，係被執行真空脫氣處理之狀態推定。又，於本實施形態中，真空脫氣設備100構成熔鋼之製造設備的一部分。於熔鋼之製造設備中執行熔鋼之製造方法，熔鋼之製造方法係包括於真空脫氣設備100中精煉熔鋼以製造經精煉之熔鋼。
RH真空脫氣設備100具備真空槽101及盛鋼桶102，其間利用2根浸漬管103連接。真空槽101與排氣管104相連，通過此將真空槽101內部之氣體排出而使真空槽101減壓，藉此吸取盛鋼桶102內之熔鋼。而且，藉由自浸漬管103之一側通過配管105吹入惰性氣體，而使熔鋼在真空槽101及盛鋼桶102之間回流。可自設置於真空槽101內之吹入噴槍106吹入氧氣，而對熔鋼供給氧氣。真空槽101係真空脫氣設備100之真空化區域、即減壓至真空之區域之一例。又，真空脫氣設備100之真空化區域還包括與真空槽101相連之排氣管104。
排氣管104之內部被設置有排氣流量計107及排氣成分濃度計108。排氣流量計107計測排氣之流量。排氣成分濃度計108計測包括CO氣體、CO
2氣體、O
2氣體之排氣中成分之濃度。
被適用真空脫氣處理之狀態推定裝置20的真空脫氣處理控制系統，具有控制裝置10及真空脫氣處理之狀態推定裝置20以作為主要構成要素。控制裝置10藉由電腦等資訊處理裝置所構成，以使熔鋼之成分濃度及溫度，使自真空脫氣處理前之實績值成為真空脫氣處理後之目標範圍內之方式，控制排氣設備之排氣量、回流用惰性氣體流量、及吹入氧氣流量為代表之操作相關的操作量。又，控制裝置10收集以真空槽101內真空度、回流用惰性氣體流量、吹入氧氣流量、排氣流量、排氣成分濃度為代表之操作實績值資料，並輸出至狀態推定裝置20。
如圖1所示，狀態推定裝置20具備操作資訊輸入部21、計算部及輸出部25。計算部係執行用於推定真空脫氣處理之狀態的計算之功能部。於本實施形態中，計算部包括排氣分類計算部22、吹入氧氣溶解率計算部23及熔鋼中氧濃度上升量計算部24。
操作資訊輸入部21將與真空脫氣處理之處理中之操作量相關的操作實績及自進行真空脫氣處理之真空脫氣設備100排出之排氣的流量、包括排氣中所包含之CO氣體、CO
2氣體及O
2氣體之成分濃度的時間序列排氣計測值作為輸入資訊，並輸入該輸入資訊。
排氣分類計算部22根據操作資訊輸入部21所取得之輸入資訊，對構成自真空脫氣設備100排出之排氣之氣體的來源，分類成數種來源，並推定經分類之數種來源之構成比。數種來源包括吹入氧氣以及於真空脫氣處理之開始前或處理中進入真空脫氣設備100之真空化區域之空氣。又，排氣分類計算部22根據輸入資訊來推定N
2氣體於排氣中所占之比率，亦可根據排氣中之N
2氣體以計算進入真空化區域之空氣的比率。
吹入氧氣溶解率計算部23根據藉由排氣分類計算部22所推定之數種來源之構成比，以推定吹入氧氣於熔鋼中之溶解率。
熔鋼中氧濃度上升量計算部24根據藉由吹入氧氣溶解率計算部23所推定之溶解率，以推定熔鋼中氧濃度上升量。
輸出部25將計算部用來推定真空脫氣處理之狀態所執行之計算結果輸出至控制裝置10。控制裝置10可根據由輸出部25所得之計算結果，以控制操作相關之操作量。
真空脫氣處理之狀態推定裝置20包括電腦等資訊處理裝置。真空脫氣處理之狀態推定裝置20藉由使資訊處理裝置內之中央處理單元(CPU，Central Processing Unit)等運算處理裝置執行電腦程式，而作為操作資訊輸入部21、排氣分類計算部22、吹入氧氣溶解率計算部23、熔鋼中氧濃度上升量計算部24及輸出部25而發揮作用。
具有此種構成之真空脫氣處理之狀態推定裝置20，係藉由進行以下所示之真空脫氣處理之狀態推定處理，而對構成排氣之氣體進行分類並推定構成比。對處理中進行氧氣吹入之注氣，可根據所推定之排氣構成比來推定吹入氧氣於熔鋼中之溶解率，並使用該結果高精度地推定由吹入氧氣帶來之熔鋼中氧濃度上升量。以下，參照圖2所示之流程圖，說明真空脫氣處理之狀態中推定裝置20之動作。此處，於以下之說明中，以真空脫氣處理之處理中進行氧氣吹入為其前提。
圖2係表示本發明之一實施形態的真空脫氣處理之狀態推定處理之流程的流程圖。圖2所示之流程圖係於輸入真空脫氣處理之執行指令之時點開始，狀態推定處理係進入步驟S1之處理。
於步驟S1之處理中，操作資訊輸入部21取得脫碳處理開始前之熔鋼資訊。熔鋼資訊例如可包括藉由熔鋼之重量及成分分析而獲得之計測、分析結果。藉此，步驟S1之處理結束，狀態推定處理則進入步驟S2之處理。
於步驟S2之處理中，操作資訊輸入部21取得與真空脫氣處理中之操作量相關之操作實績值。操作實績值中取得排氣分類計算部22、吹入氧氣溶解率計算部23及熔鋼中氧濃度上升量計算部24中之計算所需之項目。操作資訊輸入部21例如取得真空槽101內真空度、回流用惰性氣體流量及吹入氧氣流量以作為操作實績值。又，於本實施形態中，操作資訊輸入部21將排氣流量、包括排氣中所包含之CO氣體、CO
2氣體及O
2氣體之成分濃度的時間序列排氣計測值與操作實績值一同作為輸入資訊而取得。藉此，步驟S2之處理結束，狀態推定處理則進入步驟S3之處理。此處，步驟S1及步驟S2與輸入步驟對應。
[排氣分類計算處理]
於步驟S3之處理中，排氣分類計算部22對真空脫氣處理中排出之排氣，針對構成排氣之氣體進行分類並推定構成比。
於RH真空脫氣處理中，排氣供給源分類為以下5種。即，為熔鋼中所包含之雜質成分且藉由減壓而作為氣體去除之氣體、回流用惰性氣體、真空脫氣處理之開始前於真空槽101內存在之空氣、真空脫氣處理中進入真空化區域(真空槽101及排氣管104)之洩漏空氣、及吹入氧氣。
此處，熔鋼中所包含之主要雜質成分為氫氣、氮氣、碳。其中，幾乎所有鋼種中，除碳以外之產生量係少到可以忽視之程度。又，由於碳作為CO氣體而自熔鋼中去除，因而可藉由排氣計測掌握排出量。又，回流用惰性氣體係操作之操作量，因此可掌握其量。
對真空脫氣處理之開始前於真空槽101內存在之空氣及處理中進入真空化區域之洩漏空氣，其可藉由計算排氣中所包含之N
2量來區分。排氣之構成成分之流量幾乎全部被CO氣體、CO
2氣體、O
2氣體、用於熔鋼攪拌而吹入之惰性氣體及N
2氣體所佔據。除N
2氣體以外之成分可根據排氣計測結果或操作之控制實績來計算排氣量，排氣中之成分不明部分被設為N
2氣體，可藉由下述式(1)求出其量。
[數式1]
…式(1)
此處，f
N2為排氣中之N
2流量[Nm
3/h]。f
g為排氣流量[Nm
3/h]。r
CO為排氣中之CO濃度[vol%]。r
CO2為排氣中之CO
2濃度[vol%]。r
O2為排氣中之O
2濃度[vol%]。f
Circ為回流用吹入氬氣(Ar)流量[Nm
3/h]。此處，當排氣之流量及成分濃度之計測結果中包括已知之誤差之情形時，較佳為排氣分類計算部22去除或減少已知之誤差後執行式(1)之計算。此處，假定已知之誤差例如為如計測值中所包含之偏差般之誤差。又，若回流用惰性氣體到達排氣流量計為止之時間為已知，則於式(1)之計算中，較理想為使用反映其時滯之f
Circ。
當藉由式(1)求出排氣中之N
2流量之情形時，可根據空氣中之氮氣存在比，如下述式(2)般，計算排氣中之空氣流量f
a[Nm
3/h]。
[數式2]
…式(2)
此處，本發明人等根據真空脫氣處理之實績資料，獲得如下見解：於真空脫氣處理中，若真空槽101被抽真空至極限真空度(目標真空度)附近，則根據上述式(2)計算之排氣中之空氣流量取大致固定值。由於極限真空度附近真空度變化較小，因而可認為排氣中空氣全部源自處理中之洩漏，且若真空槽101內之氣壓足夠低則洩漏空氣流量固定，因此排氣中之空氣流量取大致固定值較為妥善。
如上所述，可對構成排氣之5種供給源之中，除吹入氧氣以外之4種定量地推定其構成比。而且，可推定剩餘部分為源自吹入氧氣之排氣。藉此，可推定數種來源之全部構成比，步驟S3之處理結束，狀態推定處理則進入步驟S4之處理。
[吹入氧氣溶解率計算處理]
於步驟S4之處理中，判定進行排氣構成比推定之時刻是否為自吹入氧氣之結束時刻起經過預定之基準時間T以上。若吹入氧氣後之經過時間短於基準值，則返回步驟S2之處理，再次執行以後之處理。另一方面，若經過時間長於基準值，則狀態推定處理進入步驟S5之處理。關於進行此種條件分歧處理之理由，於步驟S5之處理之說明中一併說明。
於步驟S5之處理中，吹入氧氣溶解率計算部23推定吹入氧氣中溶解於熔鋼之氧氣之比率。
首先，排氣中氧量可藉由下述式(3)計算。
[數式3]
…式(3)
此處，將排氣中氧量換算為O
2體積流量來進行評估。f
O2係排氣中O
2流量[Nm
3/h]。以下，同樣地，將排氣中氧量換算為O
2體積流量進行評估。
排氣中氧量之中，源自脫碳之氧的流量f
O2,deC[Nm
3/h]，由於全部作為CO供給至真空槽101，因而可藉由下述式(4)計算。
[數式4]
…式(4)
排氣中氧量之中，源自進入空氣之氧的流量f
O2,a[Nm
3/h]，可根據空氣中之氧氣存在比而藉由下述式(5)計算。
[數式5]
…式(5)
對排氣之氧氣供給源此外僅有吹入氧氣。因此，排氣中氧量之中，源自吹入氧氣之氧的流量f
O2,b[Nm
3/h]可藉由下述式(6)計算。
[數式6]
…式(6)
本發明人等根據真空脫氣處理之實績資料，而獲得有關f
O2,b之時間變化的3點見解。首先，自吹入氧氣開始至f
O2,b增加為止存在有時滯。其次，吹入氧氣結束後，於既定之時滯之後f
O2,b迅速地收斂至0。最後，未溶解於熔鋼之吹入氧氣，自被吹入熔鋼直到被排氣計測裝置觀測到為止之時間不能被視為固定值。第3個見解係意指不可將f
O2,b之時間變化模式視作與吹入氧氣模式相同，而難以連續地推定吹入氧氣之溶解率。模式之不同雖可認為係由於吹入氧氣中之一部分與釋出至真空槽101之CO氣體反應而生成CO
2氣體，但根據該反應所需之時間，而自吹入氧氣至到達排氣計測裝置為止之時間則存在有差異。
根據以上見解，吹入氧氣結束後，設定f
O2,b確實地收斂至0之基準之時間T，自下述式(7)推定吹入氧氣之氧氣溶解率x。時間T可藉由例如如下之方法求出。對f
O2,b設置閾值，對數次注氣，計算低於閾值之時刻與吹入氧氣結束時刻之時間差。將該等中之最大值設定為時間T。
[數式7]
…式(7)
此處，t
0係吹入氧氣開始時刻或吹入氧氣開始時刻加上時間T之時刻。t
1係吹入氧氣結束時刻加上時間T之時刻。Q
O2係吹入氧氣之總量[Nm
3]。
為藉由式(7)進行準確之氧氣溶解率x之推定計算，在步驟S4中進行條件分歧處理。
藉由以上之計算處理，步驟S5之處理結束，狀態推定處理進入步驟S6之處理。
[熔鋼中氧濃度上升量推定計算處理]
於步驟S6之處理中，熔鋼中氧濃度上升量計算部24推定熔鋼中氧濃度上升量。
熔鋼中氧濃度上升量計算部24可根據步驟S5之處理中推定之吹入氧氣之氧氣溶解率x，自下述式(8)計算由吹入氧氣帶來之熔鋼中氧濃度上升量Δ[O][ppm]。
[數式8]
…式(8)
此處，ρ
O2係氧氣密度[kg/Nm
3]。W係熔鋼重量[kg]。
藉由以上計算處理，步驟S6之處理結束，狀態推定處理進入步驟S7之處理。此處，步驟S3～步驟S6與計算步驟相對應。
於步驟S7之處理中，將迄今為止之處理中推定之各資訊、尤其是吹入氧氣於熔鋼中之溶解率及熔鋼中氧濃度上升量輸出至控制裝置10。
如上所述，本實施形態之真空脫氣處理之狀態推定方法、操作方法、熔鋼之製造方法及真空脫氣處理之狀態推定裝置20係藉由上述之構成及步驟，將構成真空脫氣處理之排氣之氣體的來源分類成數種來源。而且，藉由推定經分類之數種來源之構成比，可進行真空脫氣處理中之高精度狀態推定。
又，根據狀態推定之結果，其可推定吹入氧氣於熔鋼中之溶解率及熔鋼中氧濃度上升量。所推定之熔鋼中氧濃度上升量進而可用於熔鋼中氧濃度推定，從而高精度地推定熔鋼中氧濃度。根據所推定之熔鋼中氧濃度，於適當之時點則可結束脫碳處理，又，可判斷是否需要追加之吹入氧氣以將熔鋼溫度控制為期望值。藉此，其可提供一種可進行高精度熔鋼成分及熔鋼溫度之調整的真空脫氣設備之操作方法及熔鋼之製造方法。
(實施例)
以下，雖根據實施例具體地說明本發明之效果，但本發明並不受限於實施例之內容。
於本實施例中，使用RH真空脫氣設備，對實施吹入氧氣3次注氣之真空脫氣處理連續地推定排氣之構成比，並推定吹入氧氣溶解率及熔鋼中氧濃度上升量。
圖3係排氣流量之疊加曲線圖，其表示吹入氧氣開始後之排氣構成比之時間變化。圖4表示吹入氧氣流量、排氣中之吹入氧氣流量(熔鋼未溶解氧氣流量)及真空槽101之真空度之時間變化。於進行真空槽101之抽真空並將排氣進行至接近極限真空度為止之真空脫氣處理之後半，排氣中之空氣流量取大致固定值。因此，排氣分類計算部22所執行之排氣分類計算處理較佳為於真空度為閾值以下之情形時，使排氣中之空氣流量穩定之方式執行。即，排氣分類計算處理較佳係，根據真空化區域之真空度而判定排氣中所占之空氣之流量於既定的情形時來執行。此處，閾值可根據極限真空度或過去之實績資料來決定。
又，如自圖4可知，開始吹入氧氣後排氣中之吹入氧量較遲地增加，當吹入氧氣結束時，排氣中之吹入氧量較遲地急速收斂至0。可知排氣中之吹入氧量之時間變化與吹入氧氣之模式大不相同，難以連續地推定氧氣溶解率。
表1示出藉由吹入氧氣所帶來之氧氣溶解率及熔鋼中之氧濃度上升量之推定值、及熔鋼中之氧濃度上升量之實績值。熔鋼中之氧濃度上升量之實績值係使用真空脫氣處理之處理前及處理中之熔鋼中之碳濃度及氧濃度之實測值計算所得之值。此處，由於不投入去氧劑，因而可忽視氧氣與熔鋼中金屬成分之反應。如表1所示，藉由上述實施形態之方法所推定之熔鋼中之氧濃度上升量與實績相一致。綜上所述，被確認上述實施形態之方法對高精度地推定吹入氧氣之氧氣溶解率及熔鋼中之氧濃度上升量有效。
[表1]
| (表1) | |||
| 驗證注氣 | 氧氣溶解率 (推定值) | 由吹入氧氣所帶來之氧濃度上升量 | |
| 推定值[ppm] | 實績值[ppm] | ||
| A | 0.60 | 98 | 96 |
| B | 0.73 | 252 | 252 |
| C | 0.62 | 105 | 104 |
本發明之實施形態雖以各圖式及實施例進行了說明，但應注意本發明所屬技術領域之從業者可容易A本發明進行各種變形或修正。因此，應留意該等變形或修正均被包含於本發明之範圍內。例如，各構成部或各步驟等中所包含之功能等可在邏輯性不產生矛盾下重新配置，可將數個構成部或步驟等組合為一個，或進行拆分。本發明之實施形態亦可實現為一種記憶介質，其記錄由裝置所具備之處理器所執行之程式。應理解其等亦被包含於本發明之範圍內。
10:控制裝置
20:狀態推定裝置
21:操作資訊輸入部
22:排氣分類計算部
23:吹入氧氣溶解率計算部
24:熔鋼中氧濃度上升量計算部
25:輸出部
100:真空脫氣設備
101:真空槽
102:盛鋼桶
103:浸漬管
104:排氣管
105:配管
106:吹入噴槍
107:排氣流量計
108:排氣成分濃度計
圖1係表示本發明之一實施形態即真空脫氣處理之狀態推定裝置之構成的模式圖。
圖2係表示狀態推定裝置所執行之處理的流程之流程圖。
圖3係適用本發明之一實施形態之真空脫氣處理注氣中之排氣構成比時間序列計算結果。
圖4係適用本發明之一實施形態之真空脫氣處理注氣中之吹入氧氣流量、排氣中吹入氧氣流量及真空槽真空度之時間序列測定及計算結果。
Claims (12)
- 一種真空脫氣處理之狀態推定方法，其包括： 輸入步驟，其將與真空脫氣處理之處理中之操作量相關的操作實績及自進行上述真空脫氣處理之真空脫氣設備排出之排氣的流量、包括上述排氣中所包含之CO氣體、CO 2氣體及O 2氣體之成分濃度的時間序列排氣計測值作為輸入資訊，而輸入上述輸入資訊； 計算步驟，其根據上述輸入資訊，對構成上述排氣之氣體之來源，分類成包括吹入氧氣以及於上述真空脫氣處理之開始前或處理中進入上述真空脫氣設備之真空化區域之空氣的數種來源，以推定經分類之上述數種來源之構成比。
- 如請求項1之真空脫氣處理之狀態推定方法，其中，上述計算步驟包括：根據上述輸入資訊推定N 2氣體於上述排氣中所占之比率，根據上述排氣中之N 2氣體計算進入上述真空化區域之空氣之比率。
- 如請求項1或2之真空脫氣處理之狀態推定方法，其中，上述計算步驟包括：當自氧氣吹入之結束時刻起經過基準時間以上之情形時，根據所推定之上述構成比而推定吹入氧氣於熔鋼中之溶解率。
- 如請求項3之真空脫氣處理之狀態推定方法，其中，上述計算步驟包括：根據所推定之上述溶解率而推定熔鋼中氧濃度上升量。
- 如請求項1或2之真空脫氣處理之狀態推定方法，其中，上述計算步驟係當根據上述真空化區域之真空度而判定上述排氣中所占之空氣之流量固定之情形時，推定上述構成比。
- 一種操作方法，其執行請求項1或2之真空脫氣處理之狀態推定方法而操作上述真空脫氣設備。
- 一種熔鋼之製造方法，其於藉由請求項6之操作方法而操作之真空脫氣設備中精煉熔鋼，以製造精煉之上述熔鋼。
- 一種真空脫氣處理之狀態推定裝置，其具備： 操作資訊輸入部，其將與真空脫氣處理之處理中之操作量相關的操作實績及自進行上述真空脫氣處理之真空脫氣設備排出之排氣的流量、包括上述排氣中所包含之CO氣體、CO 2氣體及O 2氣體之成分濃度的時間序列排氣計測值作為輸入資訊，而輸入上述輸入資訊； 排氣分類計算部，其根據上述輸入資訊，對構成上述排氣之氣體之來源，分類成包括吹入氧氣以及於上述真空脫氣處理之開始前或處理中進入上述真空脫氣設備之真空化區域之空氣的數種來源，以推定經分類之上述數種來源之構成比。
- 如請求項8之真空脫氣處理之狀態推定裝置，其中，上述排氣分類計算部根據上述輸入資訊以推定N 2氣體於上述排氣中所占之比率，根據上述排氣中之N 2氣體而計算進入上述真空化區域空氣之比率。
- 如請求項8或9之真空脫氣處理之狀態推定裝置，其具備：吹入氧氣溶解率計算部，其於自氧氣吹入之結束時刻起經過基準時間以上之情形時，根據所推定之上述構成比而推定吹入氧氣於熔鋼中之溶解率。
- 如請求項10之真空脫氣處理之狀態推定裝置，其具備：熔鋼中氧濃度上升量計算部，其根據所推定之上述溶解率而推定熔鋼中氧濃度上升量。
- 如請求項8或9之真空脫氣處理之狀態推定裝置，其中，上述排氣分類計算部係當根據於上述真空化區域之真空度而判定上述排氣中所占之空氣之流量固定的情形時，以推定上述構成比。
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