TWI487793B - The Calculation Method of Increasing the Temperature of Aluminum Oxygen in Aluminum Liquid Refining Process - Google Patents

Description

鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法

本發明是有關於一種煉鋼製程中升溫度數之運算方法，特別是指一種鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法。

鋼液在凝固為固體鋼胚的過程中，必須先後經過『RH真空精煉』與『CC連鑄』等兩個製程。其中在『CC連鑄』製程之前，會依序對鋼液進行以下步驟：『進入盛鋼桶RH真空精煉站』、『浸入鋼液循環管(Snorkel)』、『真空氧脫碳(VCD)』，及『投鋁吹氧(KTB)』等。上述的該等步驟基本上都會對鋼液之溫度造成升溫或者是降溫等不同程度的影響。其中『RH真空精煉』製程包括該『進入盛鋼桶RH真空精煉站』、『浸入鋼液循環管』，及『真空氧脫碳』等等步驟。

然而，在進行『CC連鑄』製程之前，鋼液必須達到合適的溫度標準，否則在進行『CC連鑄』製程的過程中可能會導致斷鑄或者是回爐的情況。因此，如何精確的估算鋼液所需達到的溫度標準，便成為很重要的關鍵。

一般而言，技術人員係藉由對鋼液進行『投鋁吹氧』的步驟前，透過自身的經驗判斷此時的鋼液應該升溫之度數，以決定在『投鋁吹氧』的步驟進行時所需投入之鋁的數量。然，如此的判斷方式之結果是因人而異的。

此外現有的另一種方式，如『“RH精煉鋼水溫度預報 模型”，鋼鐵研究學報，Journal of Iron and Steel Research，Vol.12 No.2(2000)P.15~20』所揭露，係技術人員於『RH真空精煉』製程進行之前，透過偏微分方程式進行鋼液溫度的預測。然，上述方式的缺點在於其僅能提供事前的預測，不適合應用於需根據鋼液現場的實際溫度以決定升溫度數之多寡的情況。

因此，本發明之目的，即在提供一種鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法。

於是，本發明鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法，包含以下步驟：(A)一投鋁吹氧升溫度數之運算系統接收一組製程參數，其中該組製程參數包括一鋼液初始溫度、一鋼液凝固溫度、一比例係數、一第一指數部分係數、一第二指數部分係數、一製程處理時間、一鋼液殘留自由氧濃度，以及一連鑄製程要求溫度，其中該投鋁吹氧升溫度數之運算系統包括一盛鋼桶及鋼液循環管過程溫降量參數運算模組、一精煉製程結束鋼液溫度運算模組，以及一投鋁吹氧升溫度數運算模組；(B)該盛鋼桶及鋼液循環管過程溫降量參數運算模組根據該鋼液初始溫度、鋼液凝固溫度及比例係數，運算一盛鋼桶過程溫降量參數以及一鋼液循環管過程溫降量參數；(C)該精煉製程結束鋼液溫度運算模組根據該盛鋼桶過程溫降量參數、鋼液循環管過程溫降量參數、鋼液初始溫度、第一指數部分係數、第二指數部分係數、製 程處理時間，以及鋼液殘留自由氧濃度，運算未投鋁吹氧情況下之一精煉製程結束鋼液溫度；(D)該投鋁吹氧升溫度數運算模組根據該連鑄製程要求溫度以及精煉製程結束鋼液溫度，運算一投鋁吹氧升溫度數。

本發明之功效在於其可根據現場鋼液溫度之實際情況，運算出鋼液於『投鋁吹氧』步驟前在每一步驟中所改變的溫度，以即時地評估鋼液於『投鋁吹氧』步驟中所需投入的鋁之精確數量，而避免因人為誤判所導致之損失。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1與圖2，本發明鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法之較佳實施例，包含以下步驟：首先，提供一用以接收一組製程參數之投鋁吹氧升溫度數之運算系統1。其中該投鋁吹氧升溫度數之運算系統1包括一盛鋼桶及鋼液循環管過程溫降量參數運算模組11、一精煉製程結束鋼液溫度運算模組12，以及一投鋁吹氧升溫度數運算模組13。在本較佳實施例中，該系統1係以軟體方式實施，其實施態樣為內儲鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算程式的電腦程式產品。當一電子裝置(例如，電腦之處理器，圖未示)載入該程式並執行後，可完成該盛鋼桶及鋼液循環管過程溫降量參數運算模組11、該精煉製程結束鋼液溫度運算模組12，及該投鋁吹氧升溫度 數運算模組13之功能。

值得一提的是，該組製程參數係包括一對應『RH真空精煉』製程進行前之鋼液溫度的鋼液初始溫度T_RD1 、一對應鋼液於該等製程中之溫度下限值的鋼液凝固溫度T₀ 、一比例係數RatioA、一對應『進入盛鋼桶RH真空精煉站』步驟之第一指數部分係數K_1A 、一對應『浸入鋼液循環管』步驟之第二指數部分係數K_2B 、一對應『RH真空精煉』製程所需處理時間的製程處理時間t、一對應『真空氧脫碳』後鋼液中殘留之氧含量的鋼液殘留自由氧濃度VCD_Free[O]，以及一對應鋼液於進行『CC連鑄』製程之前所需達到的溫度的連鑄製程要求溫度T_CC 。

如步驟S1所示，該盛鋼桶及鋼液循環管過程溫降量參數運算模組11根據該鋼液初始溫度T_RD1 、鋼液凝固溫度T₀ 及比例係數RatioA，並藉由以下算式運算一盛鋼桶過程溫降量參數T_1A 以及一鋼液循環管過程溫降量參數T_2B ：T_1A =(T_RD1 -T₀ )×RatioA；T_2B =(T_RD1 -T₀ )×(1-RatioA)；及在本較佳實施例中，該比例係數RatioA為5/6，該鋼液凝固溫度T₀ 為1540(℃)。然，在本發明其他實施例中，該比例係數RatioA與該鋼液凝固溫度T₀ 可根據現場實際情況予以調整，並不限於本較佳實施例所揭露之數值。

如步驟S2所示，該精煉製程結束鋼液溫度運算模組12根據該盛鋼桶過程溫降量參數T_1A 、鋼液循環管過程溫降量參數T_2B 、鋼液初始溫度T_RD1 、第一指數部分係數K_1A 、第 二指數部分係數K_2B 、製程處理時間t，以及鋼液殘留自由氧濃度VCD_Free[O]，並藉由以下算式運算未投鋁吹氧情況下之一精煉製程結束鋼液溫度T_RH ：T_RH =T_RD1 -T_1A [1-exp(-K_1A t)]-T_2B [1-exp(-K_2B t)]+(32.6/270)×VCD_Free[O]×(1.14/3)；亦即，完成『RH真空精煉』製程後，在進行『CC連鑄』製程前，之間若無進行『投鋁吹氧』的步驟，則鋼液此時的溫度為該精煉製程結束鋼液溫度T_RH .

在本發明中，該第一指數部分係數K_1A 之範圍為0.005~0.05，且該第二指數部分係數K_2B 為0.05~0.8。其中在本較佳實施例中，該第一指數部分係數K_1A 之值為0.02，且該第二指數部分係數K_2B 為0.4。然，在本發明其他實施例中，該第一指數部分係數K_1A 之值與該第二指數部分係數K_2B 可根據現場實際情況予以調整，並不限於本較佳實施例所揭露之數值。又，鋼液殘留自由氧濃度VCD_Free[O]之單位為ppm，VCD_Free[O]×(1.14/3)代表去除鋼液殘留自由氧所需投入之鋁量，32.6(℃)代表投鋁1公斤時每噸鋼液所升溫之度數，270(噸)代表爐中鋼液總重量，製程處理時間t之單位為分鐘(min)。

如步驟S3所示，該投鋁吹氧升溫度數運算模組13根據該連鑄製程要求溫度T_CC ，以及精煉製程結束鋼液溫度T_RH ，並根據以下算式運算一投鋁吹氧升溫度數：該投鋁吹氧升溫度數=T_CC -T_RH ；該投鋁吹氧升溫度數運算出來之後，可以供現場的技 術人員據此預先判斷鋼液於進行『投鋁吹氧』的步驟中應升溫的度數，並決定所應投入的鋁的數量，以使鋼液之溫度達到該連鑄製程要求溫度T_CC .在本較佳實施例中，該連鑄製程要求溫度T_CC 為1610(℃)，且其可根據不同的鋼種予以調整，並不限於本較佳實施例所揭露之數值。惟鋼種與該連鑄製程要求溫度T_CC 的對應關係為熟悉此領域者所能輕易理解，且非本發明的重點，因此不在此贅述。

圖3係本發明方法所運算出的模式預估KTB升溫度數與現場實際升溫度數之比較表。其中『爐號』代表進行現場實際操作之六爐鋼液之編號(例，不同的鋼種)；『模式預估升溫度數』代表本發明方法針對該六爐鋼液所運算出的該投鋁吹氧升溫度數；『現場實際升溫度數』代表真正進行『投鋁吹氧』步驟之後，鋼液所實際增加的溫度；『模式與實際相差度數』代表該投鋁吹氧升溫度數與鋼液所實際增加的溫度二者的差值。由圖3可知，藉由本方法所預估出的投鋁吹氧升溫度數與實際上所增加的溫度相當地接近。

綜上所述，藉由根據現場鋼液溫度之實際情況，即時地運算出鋼液於進行『CC連鑄』製程前但未執行『投鋁吹氧』步驟之溫度，以評估鋼液真正進行『投鋁吹氧』步驟時所需投入的鋁之精確數量，可避免因人為誤判而導致之損失，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧投鋁吹氧升溫度數之運算系統

11‧‧‧盛鋼桶及鋼液循環管過程溫降量參數運算模組

12‧‧‧精煉製程結束鋼液溫度運算模組

13‧‧‧投鋁吹氧升溫度數運算模組

S1~S3‧‧‧步驟

圖1是一系統圖，說明用以實施本發明鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法之軟體系統；圖2是一流程圖，說明本發明鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法之步驟的較佳實施例；及圖3是一表格，說明本發明方法所運算出的模式預估KTB升溫度數與現場實際升溫度數之比較表。

S1~S3‧‧‧步驟

Claims (7)

1. 一種鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法，該鋼液精煉製程包含一『進入盛鋼桶RH真空精煉站』步驟、一『浸入鋼液循環管』步驟、一『真空氧脫碳』步驟，及一『投鋁吹氧』步驟，該鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法包含以下步驟：(A)一投鋁吹氧升溫度數之運算系統接收一組製程參數，其中該組製程參數包括一鋼液初始溫度、一鋼液凝固溫度、一比例係數、一第一指數部分係數、一第二指數部分係數、一製程處理時間、一鋼液殘留自由氧濃度，以及一連鑄製程要求溫度，其中該投鋁吹氧升溫度數之運算系統包括一盛鋼桶及鋼液循環管過程溫降量參數運算模組、一精煉製程結束鋼液溫度運算模組，以及一投鋁吹氧升溫度數運算模組，其中，該第一指數部分係數是對應該『進入盛鋼桶RH真空精煉站』步驟的係數，而該第二指數部分係數是對應該『浸入鋼液循環管』步驟的係數；(B)該盛鋼桶及鋼液循環管過程溫降量參數運算模組根據該鋼液初始溫度、鋼液凝固溫度及比例係數，運算一盛鋼桶過程溫降量參數以及一鋼液循環管過程溫降量參數；(C)該精煉製程結束鋼液溫度運算模組根據該盛鋼桶過程溫降量參數、鋼液循環管過程溫降量參數、鋼液初始溫度、第一指數部分係數、第二指數部分係數、製程 處理時間，以及鋼液殘留自由氧濃度，運算未投鋁吹氧情況下之一精煉製程結束鋼液溫度；以及(D)該投鋁吹氧升溫度數運算模組根據該連鑄製程要求溫度以及精煉製程結束鋼液溫度，運算一投鋁吹氧升溫度數。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法，其中在該(B)步驟中，該盛鋼桶及鋼液循環管過程溫降量參數運算模組係利用以下運算式，運算該盛鋼桶過程溫降量參數T_1A 以及鋼液循環管過程溫降量參數T_1B ：T_1A =(T_RD1 -T₀ )×RatioA；T_2B =(T_RD1 -T₀ )×(1-RatioA)；及其中T_RD1 為該鋼液初始溫度，T₀ 為該鋼液凝固溫度，RatioA為該比例係數。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法，其中該比例係數RatioA為5/6。
4. 根據申請專利範圍第2項所述之鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法，其中在該(C)步驟中，該精煉製程結束鋼液溫度運算模組係利用以下運算式，運算未投鋁吹氧情況下之精煉製程結束鋼液溫度T_RH ：T_RH =T_RD1 -T_1A [1-exp(-K_1A t)]-T_2B [1-exp(-K_2B t)]+(32.6/270)×VCD_Free[O]×(1.14/3)；其中K_1A 為該第一指數部分係數，t為該製程處理時 間且其單位為分鐘，K_2B 為該第二指數部分係數，VCD_Free[O]為該鋼液殘留自由氧濃度且其單位為ppm。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法，其中該第一指數部分係數K_1A 之範圍為0.005~0.05，且該第二指數部分係數K_2B 為0.05~0.8。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法，其中該第一指數部分係數K_1A 為0.02，且該第二指數部分係數K_2B 為0.4。
7. 根據申請專利範圍第4項所述之鋼液精煉製程中投鋁吹氧升溫度數之運算方法，其中在該(D)步驟中，該投鋁吹氧升溫度數運算模組係利用以下運算式，運算該投鋁吹氧升溫度數：該投鋁吹氧升溫度數=T_CC -T_RH ；其中T_CC 為該連鑄製程要求溫度。