TWI625180B - 煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法 - Google Patents

Abstract

一種煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法包含以下步驟。使用一盛鋼桶盛裝融熔鋼液。預熱一鋼液分配器，使盛鋼桶內之鋼液倒入鋼液分配器前的鋼液分配器之外壁最高溫度達到100℃~300℃的範圍，藉以使連鑄鋼液的復氫量小於4ppm。

Description

煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法

本發明是有關於一種金屬澆鑄的製程，且特別是有關於一種煉鋼連鑄製程的復氫量的監控方法。

煉鋼之連鑄製程中，鋼液由盛鋼桶傳輸至鋼液分配器間，其在澆鑄過程中需考量各種製程因素以避免精煉之鋼液有被氧、氮、氫等汙染之疑慮。

關於鋼液復氫含量的控制，其可能汙染源眾多，目前已知水氣是復氫的主要來源之一，但目前尚無一監控或管制標準，導致鋼液氫含量超標卻不知如何有效改善。

有鑑於上述的問題，煉鋼廠需要更好的方法來監控或管制水氣的問題，進而有效降低鋼液汙染而復氫的問題。

因此，本發明之一態樣是在提供一種煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，藉以製造出低復氫的鋼材。

根據本發明之上述態樣，提出一種煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其包含以下步驟。使用一盛鋼桶盛裝融熔鋼液。預熱一鋼液分配器，使盛鋼桶內之鋼液倒入鋼液分配器前的鋼液分配器之外壁最高溫度達到100℃~300℃的範圍，藉以使連鑄鋼液的復氫量小於4ppm。

根據本發明之上述態樣，提出一種煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其包含以下步驟。使用一盛鋼桶盛裝融熔鋼液。預熱一鋼液分配器，使盛鋼桶內之鋼液倒入鋼液分配器前的鋼液分配器之外壁最高溫度達到120℃~300℃的範圍，藉以使連鑄鋼液的復氫量小於1.5ppm。

依據本發明之一實施例，鋼液分配器之內壁具有含水耐材層。

依據本發明之一實施例，鋼液分配器之外壁最高溫度係以紅外線溫度計量測。

依據本發明之一實施例，鋼液分配器之外壁最高溫度係以熱電耦溫度計量測。

依據本發明之一實施例，使用一溫度記錄器以記錄紅外線溫度計或熱電耦溫度計所量測的連續溫度。

應用本發明之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其前期研究已經證明大部分的水份(或水濕氣)來自鋼液分配器內部耐材層。將熱電耦溫度計安裝於鋼液分配器的外壁或以紅外線溫度計隔距量測鋼液分配器的外壁，即可解決溫度計因受高溫侵害而需高頻率換修的問題。根據本發明之預熱爐次溫度統計資料發現，預熱溫度只需在100℃以上 即可有效控制復氫量小於4ppm，而預熱溫度只需在120℃以上即可有效控制復氫量小於1.5ppm。簡單來說，本發明已建立以低成本的預熱溫度監控作業，有效控制鋼液復氫量於需求範圍內，有效提升鋼胚品質。

A‧‧‧起始點

B‧‧‧區間

C‧‧‧端點

D‧‧‧啟鑄前的外壁最高溫度

E‧‧‧澆鑄結束點

F‧‧‧趨勢線

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1]係繪示根據本發明之一實施例所述之鋼液分配器的外壁溫度於澆鑄前後各階段之溫度變化；以及[圖2]係繪示根據本發明之一實施例所述之27爐次之啟鑄前外壁最高溫度與鋼液復氫量之關係。

為解決此上述問題，本發明先研究鋼液復氫量的主要汙染來源，找出主要汙染源後再釐清製程參數與鋼液復氫量之關係，再藉由上述釐清的關係監控製程參數，進而將鋼液復氫量控制在所需的範圍之下。

請參照以下[表1]，其列出5項鋼液復氫量的汙染源及其對應的水氣含量、185公噸鋼液對應含氫量，並實際量測鋼液含氫量。由表中鋼液對應含氫量測值(ppm)數據可知，目前主要的鋼液復氫量的汙染源為「鋼液分配器內部耐材層」及「澆鑄嘴」二者所含的水氣，但以「鋼液分配器內部耐材層」範圍較大(即使用量最多)，因此選作控制鋼 液復氫量的主要汙染來源。再者，先期研究曾發現鋼液分配器爐內水氣含量與該爐體之外壁溫度成反比關係。再者，「澆鑄嘴」位於為「鋼液分配器」的下游，當「鋼液分配器」預熱後，對「澆鑄嘴」內水氣含量的減少理應有正面的影響。因此本發明提出一鋼液分配器監控預熱程度之方法，包含使用熱電耦溫度計、紅外線溫度計以及溫度記錄器等，可即時且連續偵測且記錄鋼液分配器預熱過程中外壁之溫度變化。若以紅外線溫度計測溫為非接觸式量測，溫度監控作業可不受鋼液分配器交換之影響而能無間斷進行溫度記錄。

請參照[圖1]，其繪示根據本發明之一實施例所述之鋼液分配器的外壁溫度於澆鑄前後各階段之溫度變化。此圖即為利用本案上述溫度監控設備測得之預熱前、後及澆鑄中鋼液分配器外壁溫度變化情況。測點之溫度由室溫(即起始點A)隨預熱時間增加而逐漸升高，首先在100℃左右可見溫度持平約半小時(即區間B)，代表耐材層內殘留水氣正逐漸蒸發，其持溫時間亦可代表鋼液分配器耐材層 之含水量多寡。待水分蒸發完畢，則鋼液分配器外壁溫度持續升高至啟鑄前的外壁最高溫度(即端點C)。啟鑄前因預熱火焰關閉可見一短時間溫降，而且啟鑄後(從啟鑄點D)因鋼液進入鋼液分配器內使外壁溫度又繼續升高至澆鑄結束(即澆鑄結束點E)。本發明乃定義澆鑄前之最高預熱溫度為一重要預熱指標資訊，並蒐集此一指標與各爐次鋼液復氫量資料比對其相關性。

請參照[圖2]，其繪示根據本發明之一實施例所述之27爐次之啟鑄前外壁最高溫度與鋼液復氫量之關係。[圖2]為蒐集共27爐次之統計資料，而得出如[圖2]中的趨勢線(F)，發現鋼液分配器啟鑄前預熱溫度越高則鋼液分配器復氫量越低(呈負相關)。當啟鑄前(鋼液分配器)外壁最高溫度若大於100℃之爐次，其鋼液分配器復氫量可小於4ppm(共24/27爐次)。當啟鑄前(鋼液分配器)外壁最高溫度若大於120℃之爐次，其鋼液分配器復氫量可小於1.5ppm(共17/27爐次)。啟鑄前預熱溫度越高雖能進一步降低鋼液的復氫量，但鋼液分配器之預熱成本亦需考量，啟鑄前外壁最高溫度一般不超過300℃，否則不太符合經濟效益。[圖2]所蒐集之27爐次統計資料，其啟鑄前外壁最高溫度最多為260℃，亦為考量預熱成本。若將此預熱溫度指標資訊依最終產品的需求提供給現場人員作為鋼液澆鑄製程操作的準則，即可監控啟鑄前外壁最高溫度，有效控制鋼液復氫量於需求範圍內，有效提升鋼胚品質及控制預熱成本。

此外，關於上述使用熱電耦溫度計及紅外線溫 度計量測鋼液澆鑄製程之溫度，先期研究曾將上述溫度計安裝於鋼液分配器內部耐材層內，使其能更即時、更直接量測鋼液的溫度，但溫度計因受鋼液澆鑄時高溫侵害而需高頻率的換修，而使溫度監控作業的執行受挫。後續改為將熱電耦溫度計安裝於鋼液分配器外壁溫度最(較)高位置，或以紅外線溫度計隔距量測鋼液分配器外壁溫度最(較)高位置，即可解決溫度計因受鋼液澆鑄時高溫侵害而需高頻率換修的問題，且鋼液分配器的外壁溫度亦證實能與鋼液復氫量產生高度關係，不受溫度計量測位置的影響。

應用本發明之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其前期研究已經證明大部分的水份(或水濕氣)來自鋼液分配器內部耐材層。將熱電耦溫度計安裝於鋼液分配器的外壁或以紅外線溫度計隔距量測鋼液分配器的外壁，即可解決溫度計因受高溫侵害而需高頻率換修的問題。根據本發明之預熱爐次溫度統計資料發現，預熱溫度只需在100℃以上即可有效控制復氫量小於4ppm，而預熱溫度只需在120℃以上即可有效控制復氫量小於1.5ppm。簡單來說，本發明已建立以低成本的預熱溫度監控作業，有效控制鋼液復氫量於需求範圍內，提升鋼胚品質。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，包含：使用一盛鋼桶盛裝融熔鋼液；以及預熱一鋼液分配器，使該盛鋼桶內之鋼液倒入該鋼液分配器前的該鋼液分配器之外壁最高溫度達到100℃~300℃的範圍，藉以使連鑄鋼液的復氫量小於4ppm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其中該鋼液分配器之內壁具有含水耐材層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其中該鋼液分配器之外壁最高溫度係以紅外線溫度計量測。
4. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其中該鋼液分配器之外壁最高溫度係以熱電耦溫度計量測。
5. 如申請專利範圍第3或4項所述之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，更包含：使用一溫度記錄器以記錄該紅外線溫度計或該熱電耦溫度計所量測的連續溫度。
6. 一種煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，包含：使用一盛鋼桶盛裝融熔鋼液；以及預熱一鋼液分配器，使該盛鋼桶內之鋼液倒入該鋼液分配器前的該鋼液分配器之外壁最高溫度達到120℃~300℃的範圍，藉以使連鑄鋼液的復氫量小於1.5ppm。
7. 如申請專利範圍第6項所述之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其中該鋼液分配器之內壁具有含水耐材層。
8. 如申請專利範圍第6項所述之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其中該鋼液分配器之外壁最高溫度係以紅外線溫度計量測。
9. 如申請專利範圍第6項所述之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，其中該鋼液分配器之外壁最高溫度係以熱電耦溫度計量測。
10. 如申請專利範圍第8或9項所述之煉鋼連鑄鋼液復氫量的監控方法，更包含：使用一溫度記錄器以記錄該紅外線溫度計或該熱電耦溫度計所量測的連續溫度。