TWI789807B

TWI789807B - 轉爐吹煉控制方法及轉爐吹煉控制系統

Info

Publication number: TWI789807B
Application number: TW110124088A
Authority: TW
Inventors: 杉野智裕; 髙橋幸雄; 天野勝太; 川畑涼; 菊池直樹; 茶谷悠喬; 野中俊輝
Original assignee: 日商杰富意鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2023-01-11
Also published as: BR112022026402A2; EP4177360A4; JPWO2022004119A1; TW202206608A; KR20230013096A; CN115715331A; US20230243005A1; WO2022004119A1; EP4177360A1; JP7156551B2

Abstract

本發明的轉爐吹煉控制方法是藉由熱平衡計算及物質平衡計算來算出用於將轉爐中的吹煉結束時的鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量，並基於所算出的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量來控制轉爐中的吹煉，所述轉爐吹煉控制方法中，作為熱平衡計算中使用的裝入鐵水溫度，使用向轉爐裝入作為熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水的期間中所測定的鐵水的溫度。

Description

轉爐吹煉控制方法及轉爐吹煉控制系統

本發明是有關於一種用於將吹煉結束時的鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值的轉爐吹煉控制方法及轉爐吹煉控制系統。

轉爐作業是藉由對裝入至轉爐內的鐵水或包含廢鐵等的主原料供給氧並進行氧化精煉（吹煉）而獲得鋼液的製鋼步驟。於轉爐作業中，為了將吹煉結束時（停爐）的鋼液的溫度及碳濃度等成分濃度控制為目標值，而進行將靜態控制與動態控制組合的吹煉控制。於靜態控制中，使用基於熱平衡及物質平衡的數式模型，在吹煉開始前決定用於將鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值所需的供給氧量與冷卻材或升熱材的投入量。另一方面，於動態控制中，使用副槍（sublance）在吹煉中測定熔態金屬的溫度及成分濃度，根據基於熱平衡及物質平衡與反應模型的數式模型修正靜態控制中決定的供給氧量或者冷卻材或升熱材的投入量。而且，於動態控制中，最終決定並控制直至停爐為止的供給氧量以及冷卻材或升熱材的投入量。

於將靜態控制與動態控制組合的吹煉控制中，若靜態控制中的誤差過大，則動態控制中的修正變困難，有時無法將停爐時的鋼液的溫度或成分濃度控制為目標值。因此，需要儘量減小靜態控制中的誤差。靜態控制中使用的數式模型包含熱平衡計算與氧平衡計算此兩種計算。其中，於熱平衡計算中，以向轉爐內的熱輸入量的總和與熱輸出量的總和相等的方式算出冷卻材或升熱材的投入量。

熱平衡計算中使用的數式包含熱輸入確定項、熱輸出確定項、冷卻項或升熱項、誤差項、及取決於操作員的溫度校正項。為了減小靜態控制中的誤差，需要對構成數式的各項賦予適當的值來進行熱平衡計算，研究有用於求出適當的值的方法。例如，於專利文獻1中，揭示有如下方法：基於根據藉由放射溫度計測定的轉爐的內襯耐火物的表面溫度與時刻資訊而求出的放冷曲線，預測其後的吹煉中的鋼液的溫度下降量，並取入至靜態控制中的熱平衡計算中。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2012-87345號公報 [專利文獻2]日本專利特開2012-117090號公報

[發明所欲解決之課題] 但是，即便應用專利文獻1中所揭示的方法，依然未消除靜態控制中的誤差，結果，並未達成顯著地提高停爐時的鋼液的溫度的控制精度。再者，亦提出有如下方法：有效利用吹煉中的排出氣體資訊（排出氣體流量或排出氣體成分）等在利用副槍進行測定之前於吹煉中逐次獲得的資訊並使其反映到轉爐作業，藉此提高利用數式模型獲得的鋼液的溫度或成分濃度的推斷精度。例如，於專利文獻2中，揭示有如下方法：有效利用排出氣體資訊來推斷以吹煉中的脫碳特性為特徵的脫碳氧效率衰減常數及最大脫碳氧效率，並使用推斷結果來推斷鋼液的溫度及碳濃度。根據專利文獻2中所揭示的方法，由於脫碳反應中產生的反應熱被精度良好地反映到鋼液的溫度的推斷中，因此停爐時的鋼液的溫度的控制精度提高。但是，除了脫碳反應以外亦存在對鋼液的溫度造成影響的因素，因此停爐時的鋼液的溫度的控制精度依然未達到可令人滿意的水準。

本發明是鑒於所述課題而成，其目的在於提供一種能夠將吹煉結束時的鋼液的溫度精度良好地控制為目標值的轉爐吹煉控制方法及轉爐吹煉控制系統。

[解決課題之手段] 本發明的第一態樣的轉爐吹煉控制方法中，藉由熱平衡計算及物質平衡計算來算出用於將轉爐中的吹煉結束時的鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量，並基於所算出的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量來控制轉爐中的吹煉，所述轉爐吹煉控制方法中，作為所述熱平衡計算中使用的裝入鐵水溫度，使用向所述轉爐裝入作為所述熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水的期間中所測定的鐵水的溫度。

本發明的第二態樣的轉爐吹煉控制方法中，基於轉爐中的吹煉開始時及吹煉中所獲得的轉爐的作業條件及測量值，於吹煉中逐次進行熱平衡計算及物質平衡計算，藉此逐次推斷吹煉行進時間點的熔態金屬的溫度及成分濃度，並基於所推斷的熔態金屬的溫度及成分濃度來控制轉爐中的吹煉，所述轉爐吹煉控制方法中，作為所述熱平衡計算中使用的裝入鐵水溫度，使用向所述轉爐裝入作為所述熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水的期間中所測定的鐵水的溫度。

作為所述熱平衡計算中使用的裝入鐵水溫度，可使用作為所述熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水自鐵水保持容器流入所述轉爐時利用非接觸光學方法測定的鐵水的溫度。

所述非接觸光學方法可為測定自鐵水放射出的發光光譜，並根據選自所測定的發光光譜中的不同的兩個波長的放射能量比算出鐵水的溫度的方法。

於將所述不同的兩個波長設為λ1及λ2（＞λ1）時，可λ1及λ2均處於400 nm至1000 nm的範圍內，且λ1與λ2的差的絕對值為50 nm以上且600 nm以下。

於將所述不同的兩個波長設為λ1及λ2（＞λ1）時，可λ1及λ2均處於400 nm至1000 nm的範圍內，且λ1與λ2的差的絕對值為200 nm以上且600 nm以下。

可藉由預先規定的所述不同的兩個波長的發光光譜的放射率的比來校正鐵水的溫度的測定值。

本發明的第一態樣的轉爐吹煉控制系統包括：溫度測量器，對向所述轉爐裝入作為轉爐中的吹煉的原料而使用的鐵水的期間中的鐵水的溫度進行光學測定來作為裝入鐵水溫度；計算機，使用藉由所述溫度測量器測定的裝入鐵水溫度，藉由熱平衡計算及物質平衡計算來算出用於將轉爐中的吹煉結束時的鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值的向轉爐的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量；以及控制裝置，基於藉由所述計算機算出的向轉爐的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量來控制轉爐中的吹煉。

本發明的第二態樣的轉爐吹煉控制系統包括：分光相機，測定向所述轉爐裝入作為轉爐中的吹煉的原料而使用的鐵水的期間中的鐵水的兩色溫度資訊；第一計算機，使用藉由所述分光相機測定的兩色溫度資訊算出所述鐵水的溫度作為裝入鐵水溫度；第二計算機，使用藉由所述第一計算機算出的裝入鐵水溫度，藉由熱平衡計算及物質平衡計算來算出用於將轉爐中的吹煉結束時的鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值的向轉爐的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量；以及控制裝置，基於藉由所述第二計算機算出的向轉爐的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量來控制轉爐中的吹煉。

本發明的第三態樣的轉爐吹煉控制系統包括：溫度測量器，對向所述轉爐裝入作為轉爐中的吹煉的原料而使用的鐵水的期間中的鐵水的溫度進行光學測定來作為裝入鐵水溫度；計算機，使用藉由所述溫度測量器測定的裝入鐵水溫度逐次算出吹煉中的鋼液的溫度；以及控制裝置，基於藉由所述計算機算出的吹煉中的鋼液的溫度來控制轉爐中的吹煉。

本發明的第四態樣的轉爐吹煉控制系統包括：分光相機，測定向所述轉爐裝入作為轉爐中的吹煉的原料而使用的鐵水的期間中的鐵水的兩色溫度資訊；第一計算機，使用藉由所述分光相機測定的兩色溫度資訊算出所述鐵水的溫度作為裝入鐵水溫度；第二計算機，使用藉由所述第一計算機算出的裝入鐵水溫度逐次算出吹煉中的鋼液的溫度；以及控制裝置，基於藉由所述第二計算機算出的吹煉中的鋼液的溫度來控制轉爐中的吹煉。

[發明的效果] 根據本發明的轉爐吹煉控制方法及轉爐吹煉控制系統，可將吹煉結束時的鋼液的溫度精度良好地控制為目標值。

以下，對本發明的轉爐吹煉控制方法及轉爐吹煉控制系統進行說明。

〔轉爐吹煉控制方法〕於轉爐作業中，為了將吹煉結束時（停爐）的鋼液的溫度及碳濃度等成分濃度控制為目標值，而進行將靜態控制與動態控制組合的吹煉控制。於靜態控制中，使用基於熱平衡計算及物質平衡計算的數式模型，在吹煉開始前決定用於將鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值所需的供給氧量及冷卻材或升熱材（以下，表述為冷卻材等）的投入量。然後，基於所決定的供給氧量及冷卻材等的投入量使吹煉開始並行進，持續一定時間後（例如，吹入了靜態控制中所計算出的供給氧量的80%～90%的時間點等），使用副槍測定熔態金屬的溫度及成分濃度。於動態控制中，使用利用副槍所測定的熔態金屬的溫度及成分濃度以及基於熱平衡及物質平衡與反應模型的數式模型，修正靜態控制中決定的供給氧量或者冷卻材等的投入量，並最終決定直至停爐為止的供給氧量以及冷卻材等的投入量。

靜態控制中的熱平衡計算的計算式例如包含熱輸入確定項、熱輸出確定項、冷卻項或升溫項、誤差項、及取決於操作員的溫度校正項。其中，熱輸入確定項包含表示所裝入的鐵水的顯熱的項。再者，即便為所述專利文獻2中所揭示的方法，亦必須賦予作為初始值的所裝入的鐵水的顯熱，該方面與將靜態控制與動態控制組合的吹煉控制法相同。

所裝入的鐵水的顯熱是藉由（鐵水的比熱）×（所裝入的鐵水的質量）×（所裝入的鐵水的溫度）來算出。鐵水的比熱是使用便覽等中所記載的物性值。所裝入的鐵水的質量例如是使用於鐵水裝入前利用測力感測器（load cell）等測定的填充有鐵水的裝入鍋（鐵水保持容器）的重量與於鐵水裝入後利用測力感測器等測定的空的裝入鍋的重量的差。另外，所裝入的鐵水的溫度（裝入鐵水溫度）例如是使用將熱電偶浸漬於裝入鍋中所填充的鐵水中進行測定而得的值。

本發明的發明者等人反覆進行了努力研究，結果獲得了如下見解：停爐時的鋼液的溫度的控制精度並未提高的原因是於靜態控制或動態控制中的熱平衡計算中，所裝入的鐵水的顯熱的值不正確。尤其是獲得了如下見解：於計算所裝入的鐵水的顯熱時，使用所述鐵水的溫度的測定值的情況有時未必適當。

通常，鐵水的溫度測定是於將鐵水裝入至裝入鍋中並進行除渣後進行。但是，溫度測定後，至將鐵水裝入轉爐為止的經過時間根據轉爐或轉爐之後的製鋼步驟的作業狀況而大幅不同。例如，既存在於測定鐵水的溫度後、立即裝入轉爐並開始吹煉的情況，亦存在於測定鐵水的溫度後、直接填充到裝入鍋中並不得不於該狀態下待機至裝入到轉爐為止的情況。即，因測定鐵水的溫度後、至裝入到轉爐為止的期間的鐵水的溫度下降量不同，實際的裝入鐵水溫度亦不同。

尤其是，若直至裝入到轉爐為止的待機時間長，則因熱對流而於裝入鍋深度方向上產生鐵水的溫度分佈。關於填充量超過200噸的裝入鍋，鐵水填充時的鐵水浴的深度為數米級別，相對於此，測溫時的熱電偶的浸漬深度為數十厘米。因此，即便於裝入到轉爐前在裝入鍋中再次測定鐵水的溫度，測溫值中亦未充分反映鐵水的溫度分佈的影響，成為產生誤差的主要原因。另外，使用的裝入鍋的狀態亦會對測定鐵水溫度後、至裝入到轉爐為止的期間的鐵水的溫度下降量造成影響。例如，裝鍋時間（於一定期間內填充有鐵水的狀態的時間）的比率高的裝入鍋的鐵水的溫度下降量小，相反，裝鍋時間的比率低的裝入鍋的鐵水的溫度下降量大。

進而，近年來，有時使用2台轉爐，並利用其中一台轉爐進行脫矽處理或脫磷處理（脫矽-脫磷爐），利用另一台轉爐進行脫碳處理（脫碳爐）。於此種作業形態的情況下，利用在爐下待機的裝入鍋接收結束了脫矽-脫磷爐中的處理的鐵水，並將裝入鍋中所接收的鐵水裝入脫碳爐進行脫碳處理。於該脫碳處理中，亦進行所述靜態控制或動態控制，其熱平衡計算中的裝入鐵水溫度是使用脫矽-脫磷處理結束時或鐵水排出過程中在轉爐內測定的鐵水溫度、或者利用鐵水排出過程中的鐵水的溫度下降量等對脫矽-脫磷處理結束時或鐵水排出過程中在轉爐內測定的鐵水溫度進行校正而得的溫度。但是，於此種情況下，自鐵水排出至裝入為止的時間亦根據作業狀況而大幅不同等，問題點與所述相同。

如此得知，現狀是計算所裝入的鐵水的顯熱時使用的鐵水的溫度的值有時未必適當，難以將測定鐵水的溫度後、至裝入到轉爐為止的經過時間設為一定來進行作業。因此，本發明的發明者等人使用將作為熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水裝入轉爐的期間中所測定的鐵水的溫度作為熱平衡計算中使用的裝入鐵水溫度。藉此，與先前相比，熱平衡計算的精度提高，能夠將鋼液的溫度精度良好地控制為目標值。

再者，作為裝入鐵水溫度，較佳為使用作為熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水自裝入鍋流入轉爐時利用非接觸光學方法測定的鐵水的溫度。藉由在該時序測定鐵水的溫度，而成為反映在裝入鍋中待機的時間的影響等後的測定值，因此可消除所述問題。作為測溫方法，亦考慮有將熱電偶等浸漬於鐵水自裝入鍋流入轉爐時的注入流中來進行測定的方法，但為了將熱電偶浸漬於注入流中，需要大規模的設備。因此，較佳為採用能夠更簡便地進行溫度測定的非接觸光學方法。

作為非接觸光學方法，可例示使用兩色溫度計、放射溫度計、或熱象圖儀（ThermoViewer）等的測溫方法。另外，於利用非接觸光學方法進行測溫的情況下，於裝入鍋中所填充的靜止狀態的鐵水中，由於浴面上浮游有熔渣，因此有時難以進行正確的測定。相對於此，若對自裝入鍋流入轉爐時的注入流進行測定，則由於出現鐵水面露出的部位，因此能夠進行更正確的測定。

於所述非接觸光學方法中，更佳為測定自鐵水放射出的發光光譜、並根據選自所獲得的發光光譜中的不同的兩個波長的放射能量比算出溫度的方法、即使用兩色溫度計的方法。其原因在於：關於本發明中成為測溫對象的自裝入鍋流入轉爐時的注入流，放射率有可能根據測定條件而變動；在使用兩色溫度計的方法中，即便於測溫對象的放射率變動的情況下，若波長不同的兩個分光放射率的關係保持比例關係而變動，則兩個分光放射率的比僅依存於溫度，因此能夠與放射率的變動無關地進行正確的溫度測定。

再者，若將所述不同的兩個波長設為λ1及λ2（λ1＜λ2），則較佳為以λ1及λ2滿足以下關係的方式選擇波長。即，較佳為λ1及λ2均處於400 nm至1000 nm的範圍內，λ1與λ2的差的絕對值為50 nm以上且600 nm以下。即便於使用兩色溫度計的方法中，在波長不同的兩個發光光譜的放射率彼此未保持比例關係而變動的情況下，亦會產生測定誤差。為了進行高精度的測定，理想的是選擇波長不同的兩個發光光譜的放射率ε_λ1 、ε_λ2 的比即放射率比R（R=ε_λ1 /ε_λ2 ）的變動減小的條件。根據本發明的發明者等人的研究，認為作為放射率比R的變動的主要原因的來自鐵水表面的氧化膜或爐壁的雜散光的影響於放射率比較小的長波長側變大。因此，較佳為於放射率大的短波長側選擇檢測波長。

具體而言，較佳為均於400 nm至1000 nm的範圍內選擇λ1及λ2。於波長小於400 nm的情況下，由於波長短，因此通常的分光相機難以進行放射能量的檢測。另一方面，於波長超過1000 nm的情況下，由於波長長，因此放射率比變動的影響變大。進而，較佳為λ1與λ2的差的絕對值為50 nm以上且600 nm以下。於λ1與λ2的差的絕對值小於50 nm的情況下，由於λ1與λ2的波長接近，因此通常的分光相機難以進行分光。另一方面，於λ1與λ2的差的絕對值超過600 nm的情況下，必然根據長波長的條件來選擇單側波長，由於波長長，因此放射率比變動的影響變大。

再者，若λ1與λ2的差的絕對值為200 nm以上且600 nm以下，則放射率比R的變動的影響變小，因此進而較佳。另外，亦可基於實驗或文獻值預先規定放射率比R，並利用預先規定的放射率比R來校正鐵水的溫度的測定值。其中，即便為了減低測定誤差而利用預先規定的放射率比R校正鐵水的溫度的測定值，有時亦產生測定誤差。例如，因鐵水裝入時藉由鐵水與大氣中的氧的反應而產生的煤煙，自鐵水放射出的光的強度衰減。而且，於放射光的衰減率因測定波長而不同的情況下，λ1與λ2的放射能量比I（λ1）/I（λ2）發生變化而成為測定誤差的原因。此處，難以抑制煤煙，亦無法預測其濃度或產生頻率，因此難以藉由事前的校正高精度地考慮煤煙的影響。另外，鐵水的裝入中產生的火花或火焰等有時亦造成與煤煙相同的影響。

因此，本發明的發明者等人進一步研究了用於減低所述煤煙等的影響、且能夠進行更高精度的溫度測定的對策。具體而言，本發明的發明者等人著眼於如下情況：在對煤煙或火焰進行測定的情況下，在400 nm～1000 nm的波長區域中，放射能量因波長而大幅不同。而且，針對λ1及λ2的放射能量I（λ1）及I（λ2）分別設置上下限閾值，且設為僅於I（λ1）及I（λ2）收於上下限閾值內的情況下，在溫度的算出中採用所測定的放射能量值。藉此，可減低由煤煙引起的放射強度衰減以及由火焰引起的放射強度增大的影響，進一步進行高精度的溫度測定。

再者，所述放射能量的上下限閾值例如可如以下般規定。即，準備預先利用實驗設備等而已知溫度T₀ 的熔態金屬，使用分光相機預先測定溫度T₀ 下的測定預定波長（λ1，λ2）的放射能量值（I'（λ1）_T0 ，I'（λ2）_T0 ）。例如，於測定對象的熔態金屬溫度的範圍為1200℃～1350℃的情況下，預先測定1200℃下的I'（λ1）₁₂₀₀ ，I'（λ2）₁₂₀₀ ，將其設為實際測定的I（λ1）及I（λ2）的下限值。另外，同樣地，預先測定1350℃下的I'（λ1）₁₃₅₀ ，I'（λ2）₁₃₅₀ ，將其設為實際測定的I（λ1）及I（λ2）的上限值。

I（λ1）及I（λ2）的下限值可設為將T₀ 作為測定預定溫度範圍的最低溫度T_min 而預先獲得的I'（λ1）_Tmin ，I'（λ2）_Tmin 的值。或者，亦可還考慮到鐵水裝入中的溫度下降量，將T_min 設為比所述最低溫度低50℃左右以內的溫度。通常，由於溫度越變低放射能量值越變小，因此比所述溫度低的溫度下的I'（λ1）_T0 ，I'（λ2）_T0 的值過小，無法作為閾值發揮功能。另一方面，I（λ1）及I（λ2）的上限值可設為將T₀ 作為測定預定溫度範圍的最高溫度T_max 而預先獲得的I'（λ1）_Tmax ，I'（λ2）_Tmax 的值。設置上限值的理由在於：通常，因火花或火焰而產生的放射能量的值大，因此，測定值中的火花或火焰的影響相對變大，作為鐵水溫度測定值的精度下降。

〔轉爐吹煉控制系統〕作為本發明的第一實施形態的轉爐吹煉控制系統包括：溫度測量器，對向轉爐裝入作為轉爐中的吹煉的原料而使用的鐵水的期間中的鐵水的溫度進行光學測定來作為裝入鐵水溫度；計算機，使用藉由溫度測量器測定的裝入鐵水溫度，算出用於將吹煉結束時的鋼液的成分及溫度控制為目標值的供給氧量及冷卻材等的投入量；以及控制裝置，基於藉由計算機算出的向轉爐的供給氧量及冷卻材等的投入量來控制轉爐中的吹煉。

再者，亦可設為：計算機使用藉由溫度測量器測定的裝入鐵水溫度逐次算出吹煉中的熔態金屬的溫度，控制裝置基於藉由計算機算出的吹煉中的熔態金屬的溫度來控制轉爐中的吹煉。

此處，作為溫度測量器，可例示兩色溫度計、放射溫度計、或熱象圖儀等。溫度測量器例如可設置於可觀測到鐵水自裝入鍋流入轉爐時的注入流的場所。若以仰視注入流般的角度設置溫度測量器，則不易受到鐵水裝入時的揚塵的影響，因此較佳。溫度測量器於自鐵水的裝入開始至結束為止的期間內，以預先設定的時序或期間測定鐵水的溫度。藉由溫度測量器測定的鐵水的溫度被發送到設置於操作室等的計算機，計算機將所接收到的鐵水溫度作為裝入鐵水溫度來執行靜態控制計算等吹煉計算。

如圖1所示，作為本發明的第二實施形態的轉爐吹煉控制系統1包括：分光相機2，測定自裝入鍋13向轉爐11裝入作為轉爐11中的吹煉的原料而使用的鐵水12的期間中的鐵水12的兩色溫度資訊；第一計算機3，自分光相機2接收兩色溫度資訊並算出裝入鐵水溫度；排出氣體流量計4，測量轉爐11的排出氣體的流量；排出氣體分析計5，分析轉爐11的排出氣體的組成；第二計算機6，使用藉由第一計算機3算出的裝入鐵水溫度、藉由排出氣體流量計4測量的排出氣體的流量、以及藉由排出氣體分析計5分析的排出氣體的組成，算出用於將吹煉結束時的鋼液的成分及溫度控制為目標值的供給氧量及冷卻材等的投入量；以及控制裝置7，基於藉由第二計算機6算出的向轉爐11的供給氧量及冷卻材等的投入量來控制轉爐11中的吹煉。

再者，控制裝置7包括：氣體流量控制裝置7a，控制對轉爐11供給的氧等氣體的流量；副槍控制裝置7b，控制使用副槍的熔態金屬的溫度及成分濃度的測定動作；以及副原料投入控制裝置7c，控制向轉爐11的副原料的投入動作。另外，亦可設為：第二計算機6使用藉由第一計算機3算出的裝入鐵水溫度、藉由排出氣體流量計4測量的排出氣體的流量、以及藉由排出氣體分析計5分析的排出氣體的組成逐次算出吹煉中的熔態金屬的溫度，控制裝置7基於藉由第二計算機6算出的吹煉中的熔態金屬的溫度來控制轉爐11中的吹煉。

此處，所謂分光相機2，通常是除了可對所謂的熱象圖儀般的測定溫度的平面影像進行拍攝以外亦可對分光資料進行拍攝的相機的總稱。另外，所謂分光資料，是將放射光中所含的大量的波長按照每一波長進行劃分而採集的資料。作為藉由分光相機2測定兩色溫度資訊的方法，可利用分光相機2預先採集大量的波長資料，並利用計算機等自所獲得的資料中提取任意的兩個波長的資料，若為於分光相機2內具有帶通濾波器的相機，則亦可藉由該帶通濾波器提取任意的兩個波長。另外，雖然大多是藉由電荷耦合裝置（Charge Coupled Device，CCD）元件進行分光相機攝像，但亦可搭載多個CCD元件，且各CCD元件對不同的波長範圍進行測定。再者，作為分光相機2，與將點狀區域設為測定部位的類型（點測量）的相機相比，更適宜的是採用將線狀區域設為測定部位的類型（線測量）的相機。於鐵水裝入時的注入流中，由於露出位置始終移動，因此於點測量類型中有時無法進行正確的測量。另一方面，若為線測量類型，則於多個位置進行注入流的光譜測定，可以高概率進行正確的測量。再者，於使用線測量類型的分光相機的情況下，可藉由取得測定區域內的測定值的平均值來設為代表值。

分光相機2例如設置於裝入到轉爐的一側的爐前、且可觀測到鐵水12自裝入鍋13流入轉爐11時的注入流的場所。若以仰視注入流般的角度設置分光相機2，則不易受到鐵水裝入時的揚塵的影響而較佳。若將分光相機2設置於鐵水裝入時的注入流的更上方，則由於煤煙上升，分光相機與注入流之間的煤煙量變多，測定誤差變大。通常，放置有操作室的作業床位於鐵水裝入時的注入流位置的更下方，因此分光相機2可設置於作業床上。進而，分光相機2的設置位置進而適宜的是設為如下地點：以鐵水裝入時的注入流的更下方且鐵水裝入時轉爐爐口與裝入鍋的口對準的位置為起點，自將轉爐及裝入鍋的水平方向中心連結而成的線起於水平方向上移動了5°～15°的地點。由於鐵水裝入中的轉爐及裝入鍋的角度隨著鐵水裝入的行進而變化，因此能夠觀察到注入流的視野亦發生變化。相對於此，就提高測定準確度或測定精度以及簡化測定機器的觀點而言，較佳為可於鐵水裝入中在固定了分光相機2的視野的狀態下進行測定。

例如，於在相對於將轉爐及裝入鍋的水平方向中心連結而成的線為直角的位置配置分光相機的情況下，注入流隨著鐵水裝入的行進而於分光相機2的視野內比較大幅地向上下左右移動。另一方面，於將分光相機2配置於將轉爐及裝入鍋的水平方向中心連結而成的線上比較靠近轉爐的位置的情況下，注入流於分光相機2的視野內並不怎麼移動。其中，若靠近轉爐，則分光相機2因熱而不耐用，若遠離，則被轉爐或裝入鍋遮擋視場，無法對注入流進行測定。因此，分光相機2的設置位置可設為如下地點：於鐵水裝入時的注入流的更下方且自將轉爐及裝入鍋的水平方向中心連結而成的線起於水平方向上移動了5°～15°的地點。再者，分光相機2較佳為自轉爐離開20 m左右以上。其原因在於：若距轉爐的距離短於20 m，則裝入時或吹煉時自轉爐飛散的高溫熔融物有可能與分光相機2接觸，從而使分光相機2破損。

於分光相機2中，自鐵水裝入開始至結束為止的期間內，以預先設定的採樣速率（例如每隔1秒）採集兩色溫度資訊。藉由分光相機2採集的兩色溫度資訊被發送到設置於操作室等的第一計算機3，並利用第一計算機3算出裝入鐵水溫度。使用所算出的裝入鐵水溫度進行靜態控制計算等吹煉計算。算出裝入鐵水溫度的第一計算機3與進行吹煉計算的第二計算機6可為同一計算機，亦可為不同的計算機。 [實施例]

圖2是表示自使用熱電偶對裝入鍋中所填充的鐵水的溫度進行測定起至使用兩色溫度計對自裝入鍋流入轉爐時的鐵水的溫度進行測定為止的經過時間、和藉由兩色溫度計測定的鐵水的溫度與藉由熱電偶測定的鐵水的溫度的差（溫度差）的關係的一例的圖。如圖2所示，雖然溫度差與經過時間之間存在相關關係，但偏差大。即，得知，由於在裝入鍋中測定鐵水的溫度後、至裝入到轉爐為止的鐵水的溫度變化量產生偏差，因此若將裝入鍋中測定的鐵水的溫度用作熱平衡計算的裝入鐵水溫度，則成為使熱平衡計算的精度下降的主要原因。

圖3是表示使用350噸的轉爐吹煉300噸～350噸的鐵水時的、發明例及比較例中的、根據作業條件與排出氣體資訊推斷的吹煉中的熔態金屬的溫度（中途推斷溫度）和藉由吹煉中投入的副槍測定的熔態金屬的溫度（中途實績溫度）的關係的圖。此處，發明例表示將裝入中的鐵水的溫度作為裝入鐵水溫度而反映到熱平衡計算中時的中途推斷溫度，比較例表示使用根據前一步驟（轉爐中的脫磷處理）的結束時間點溫度與推斷溫度下降量來推斷的裝入鐵水溫度進行計算而得的中途推斷溫度。如圖3所示，得知發明例與比較例相比，中途推斷溫度與中途實績溫度的差小。藉此，可確認到，藉由將裝入中的鐵水的溫度作為裝入鐵水溫度而反映到熱平衡計算中，熱平衡計算的精度提高。

以下所示的表1表示使用350噸的轉爐吹煉300噸～350噸的鐵水時的、發明例及比較例中的吹煉結束時的相對於目標鋼液溫度的實績鋼液溫度的誤差。與圖3所示的例子同樣地，發明例是將鐵水裝入中測定的鐵水的溫度作為裝入鐵水溫度而反映到熱平衡計算中的情況，比較例是使用根據前一步驟的結束時間點溫度與推斷溫度下降量來推斷的裝入鐵水溫度的情況。如表1所示，藉由將鐵水裝入中測定的鐵水溫度反映到熱平衡計算中，能夠於狹窄的範圍內控制中途副槍溫度，結果，停爐時的鋼液溫度的精度提高。即，可確認到：藉由將鐵水裝入中測定的鐵水的溫度作為裝入鐵水溫度而反映到熱平衡計算中，可精度良好地控制吹煉結束時的鋼液溫度。

[表1] （表1）

	料批數	裝入時溫度測定	中途副槍溫度（℃）	終點目標溫度（℃）	相對於終點目標溫度的終點實績溫度的偏差 1σ
比較例	50	無	1540～1700	1660～1720	23.0
發明例	50	有	1560～1680	1660～1720	15.4

以上，對應用由本發明者等人進行的發明的實施形態進行了說明，但本發明並不由形成基於本實施形態的本發明的揭示的一部分的記述及圖式限定。即，基於本實施形態而由本領域技術人員等進行的其他實施形態、實施例、以及運用技術等均包含於本發明的範疇中。 [產業上的可利用性]

根據本發明，可提供一種能夠將吹煉結束時的鋼液的溫度精度良好地控制為目標值的轉爐吹煉控制方法及轉爐吹煉控制系統。

1:轉爐吹煉控制系統 2:分光相機 3:第一計算機 4:排出氣體流量計 5:排出氣體分析計 6:第二計算機 7:控制裝置 7a:氣體流量控制裝置 7b:副槍控制裝置 7c:副原料投入控制裝置 11:轉爐 12:鐵水 13:裝入鍋

圖1是表示作為本發明的一實施形態的轉爐吹煉控制系統的結構的示意圖。圖2是表示自使用熱電偶對裝入鍋中所填充的鐵水的溫度進行測定起至使用兩色溫度計對自裝入鍋流入轉爐時的鐵水的溫度進行測定為止的經過時間、和藉由兩色溫度計測定的鐵水的溫度與藉由熱電偶測定的鐵水的溫度的差的關係的一例的圖。圖3是表示使用350噸的轉爐吹煉300噸～350噸的鐵水時的發明例及比較例的中途推斷溫度與中途實績溫度的關係的圖。圖4是表示使用350噸的轉爐吹煉300噸～350噸的鐵水時的發明例及比較例的吹煉結束時的相對於目標值的鐵水的溫度誤差的圖。

Claims

一種轉爐吹煉控制方法，其藉由熱平衡計算及物質平衡計算來算出用於將轉爐中的吹煉結束時的鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量，並基於所算出的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量來控制轉爐中的吹煉，所述轉爐吹煉控制方法中，作為所述熱平衡計算中使用的裝入鐵水溫度，使用向所述轉爐裝入作為所述熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水的期間中作為所述熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水自鐵水保持容器流入所述轉爐時利用非接觸光學方法所測定的鐵水的溫度。
如請求項1所述的轉爐吹煉控制方法，其中，所述非接觸光學方法是測定自鐵水放射出的發光光譜，並根據選自所測定的發光光譜中的不同的兩個波長的放射能量比算出鐵水的溫度的方法。
如請求項2所述的轉爐吹煉控制方法，其中，於將所述不同的兩個波長設為λ1及λ2(>λ1)時，λ1及λ2均處於400nm至1000nm的範圍內，且λ1與λ2的差的絕對值為50nm以上且600nm以下。
如請求項2所述的轉爐吹煉控制方法，其中，於將所述不同的兩個波長設為λ1及λ2(>λ1)時，λ1及λ2均處於400nm至1000nm的範圍內，且λ1與λ2的差的絕對值為200nm以上且600nm以下。
一種轉爐吹煉控制方法，其基於轉爐中的吹煉開始時及吹煉中所獲得的轉爐的作業條件及測量值，於吹煉中逐次進行熱平衡計算及物質平衡計算，藉此逐次推斷吹煉行進時間點的熔態金屬的溫度及成分濃度，並基於所推斷的熔態金屬的溫度及成分濃度來控制轉爐中的吹煉，所述轉爐吹煉控制方法中，作為所述熱平衡計算中使用的裝入鐵水溫度，使用向所述轉爐裝入作為所述熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水的期間中作為所述熱平衡計算的對象且用作吹煉的原料的鐵水自鐵水保持容器流入所述轉爐時利用非接觸光學方法所測定的鐵水的溫度。
如請求項5所述的轉爐吹煉控制方法，其中，所述非接觸光學方法是測定自鐵水放射出的發光光譜，並根據選自所測定的發光光譜中的不同的兩個波長的放射能量比算出鐵水的溫度的方法。
如請求項6所述的轉爐吹煉控制方法，其中，於將所述不同的兩個波長設為λ1及λ2(>λ1)時，λ1及λ2均處於400nm至1000nm的範圍內，且λ1與λ2的差的絕對值為50nm以上且600nm以下。
如請求項6所述的轉爐吹煉控制方法，其中，於將所述不同的兩個波長設為λ1及λ2(>λ1)時，λ1及λ2均處於400nm至1000nm的範圍內，且λ1與λ2的差的絕對值為200nm以上且600nm以下。
如請求項2至請求項4、請求項6至請求項8中任一項所述的轉爐吹煉控制方法，其中，藉由預先規定的所述不同的兩個波長的發光光譜的放射率的比來校正鐵水的溫度的測定值。
一種轉爐吹煉控制系統，包括：溫度測量器，對向所述轉爐裝入作為轉爐中的吹煉的原料而使用的鐵水的期間中的鐵水的溫度進行光學測定來作為裝入鐵水溫度；計算機，使用藉由所述溫度測量器測定的裝入鐵水溫度，藉由熱平衡計算及物質平衡計算來算出用於將轉爐中的吹煉結束時的鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值的向轉爐的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量；以及控制裝置，基於藉由所述計算機算出的向轉爐的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量來控制轉爐中的吹煉。
一種轉爐吹煉控制系統，包括：分光相機，測定向所述轉爐裝入作為轉爐中的吹煉的原料而使用的鐵水的期間中的鐵水的兩色溫度資訊；第一計算機，使用藉由所述分光相機測定的兩色溫度資訊算出所述鐵水的溫度作為裝入鐵水溫度；第二計算機，使用藉由所述第一計算機算出的裝入鐵水溫度，藉由熱平衡計算及物質平衡計算來算出用於將轉爐中的吹煉結束時的鋼液的溫度及成分濃度控制為目標值的向轉爐的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量；以及控制裝置，基於藉由所述第二計算機算出的向轉爐的供給氧量及冷卻材或升熱材的投入量來控制轉爐中的吹煉。
一種轉爐吹煉控制系統，包括：溫度測量器，對向所述轉爐裝入作為轉爐中的吹煉的原料而使用的鐵水的期間中作為吹煉的原料而使用的鐵水自鐵水保持容器流入所述轉爐時的鐵水的溫度利用非接觸光學方法來進行測定來作為裝入鐵水溫度；計算機，使用藉由所述溫度測量器測定的裝入鐵水溫度逐次算出吹煉中的鋼液的溫度；以及控制裝置，基於藉由所述計算機算出的吹煉中的鋼液的溫度來控制轉爐中的吹煉。
一種轉爐吹煉控制系統，包括：分光相機，測定向所述轉爐裝入作為轉爐中的吹煉的原料而使用的鐵水的期間中的鐵水的兩色溫度資訊；第一計算機，使用藉由所述分光相機測定的兩色溫度資訊算出所述鐵水的溫度作為裝入鐵水溫度；第二計算機，使用藉由所述第一計算機算出的裝入鐵水溫度逐次算出吹煉中的鋼液的溫度；以及控制裝置，基於藉由所述第二計算機算出的吹煉中的鋼液的溫度來控制轉爐中的吹煉。