JPS6232248B2

JPS6232248B2 -

Info

Publication number: JPS6232248B2
Application number: JP52109247A
Authority: JP
Inventors: Norio Hoshi; Juzo Saida; Akira Fujisawa
Original assignee: Shimazu Seisakusho KK; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1977-09-10
Filing date: 1977-09-10
Publication date: 1987-07-14
Also published as: US4251269A; GB2005726A; FR2402709B1; ZA784998B; DE2839315A1; BR7805883A; SE444818B; SE7809501L; ES473216A1; JPS5442324A; GB2005726B; DE2839315C2; FR2402709A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は主として減圧下での脱炭反応または脱
炭精錬を伴なう製鋼炉または精錬法の終点Ｃを動
的に制御する方法に関するものである。

VOD法（取鍋脱ガス装置に酸素吹精装置を設
け減圧下で酸素吹錬を行なう精錬方法）、RH―
OB法（RH脱ガス装置に酸素吹精装置を設け減圧
下で酸素吹錬を行なう精錬方法）などの主として
ステンレス鋼の精錬技術の進歩によつて、対象鋼
種も拡がり、かつ成分、温度のコントロールの要
求も厳しくなつてくると同時に吹錬の途中での鋼
浴の状態（温度、成分とりわけ炭素）を速やかに
検出もしくは算定して目標の終点に達するように
適正な操作を行なうことが強く望まれるに到つて
いる。

一方、従来の減圧下の脱炭反応（精錬）を伴な
う製鋼炉（取鍋）の終点Ｃの予測は、スタテイツ
クな解析に基づく経験による方法、精錬過程での
真空度の変化より間接的に脱炭速度ないし溶鋼中
のＣ値を予知する方法、廃ガス中の酸素分圧をセ
ル（濃淡電池）を用いて計測し酸素分圧変化の変
曲点より溶鋼中のＣ値を予知する方法などが知ら
れているが、予精度が悪く、種々の鋼種すなわち
異なる量のNi、Cr、Mn等を含有する鋼を異なる
Ｃ含有量レベルで終点制御することが困難である
などの欠点を有している。

また主として、普通鋼の転炉で行なわれている
脱炭精錬時に発生する廃ガス中のCO、CO₂ガス
の計測より炭素積算引去り法、台形脱炭モデル
法、脱炭指数モデル法あるいはCO、CO₂（およ
びO₂ガス）の濃度変化から脱炭速度ないし溶鋼
中のＣ値を予知する方法を、かかる減圧下におけ
る脱炭反応（精錬）を伴なう系に適用することも
可能であるが、廃ガス流量、廃ガス組成分析の精
度が高く、かつ分析応答速度が早くなければ終点
炭素予測精度向上の意味が失なわれることは明ら
かである。すなわち、流量を測定する方法として
は精度の問題を無視すれば差圧式流量があるが、
この目的のためには使用することができない。

なお、工業的には大容量の排気量をもつ減圧装
置としては通例スチームエジエクターが使用され
ており、このエジエクターの排気特性から排気量
を求めることができるが、温度、圧力および気体
の種類によつて特性が変化し、やはりこの目的の
ためには使用することができない。

また現在使用されている廃ガス分析計として
は、CO、CO₂分析に対して赤外線式、O₂分析に
対して磁気式が夫々用いられているが、一般的に
精度および応答速度において問題があるのみなら
ず、これらの分析計は常圧下で行なわれる分析計
であるために減圧下のガス分析は常圧換算での一
定の容量のガスを必要とするため応答速度は常圧
の廃ガスの分析の場合より問題となる。この問題
を避けるためにエジエクター排気端（大気側）で
サンプルガスを採取しようとすれば廃ガス中の
CO₂ガスは水への溶解度が大きくまたこの溶解度
は温度、PH等によつて著しく影響を受け、特にス
チームエジエクターを用いる減圧装置では廃ガス
はコンデンサーおよびエジエクター部で激しく混
合される故、CO₂ガス分析は極めて不安定とな
る。

さらにこれらのガスの計測は夫々個別の計測器
機で行なわれるため計測器機相互の誤差管理が複
雑でありタイムラグおよび相互の計測時間のづれ
が生じ減圧下における脱炭反応または脱炭精錬を
伴なう製鋼炉または取鍋での終点Ｃを動的に制御
するに際して適中精度を十分に満足することはで
きない。

本発明は、主として減圧下における脱炭反応ま
たは脱炭精錬を伴なう製鋼炉または取鍋での終点
Ｃ制御上のかかる欠点を排除する具体的手段を提
供せんとするものである。更に言えば本発明は、
質量分析計は、「(イ)全てのガス組成が同一計測器
機で計測することができる。(ロ)該分析計の分析精
度が極めて高い。(ハ)該分析計への分析用廃ガス量
は極めて微量で良く排ガス系が低圧であることの
不利はなく、該分析計までの分析用廃ガス送達時
間が短くかつ分析ガス除塵系の構造を簡易にする
ことが可能である。(ニ)該分析計の各成分の分析時
間はミリSecのオーターであり、事実上全ガス組
成を同時分析することができる」という特徴を有
することに着目し、これを、主として減圧下にお
ける脱炭精錬ないし脱炭反応を含む精錬炉ないし
取鍋での終点Ｃ制御に適用し、その精度を向上せ
しめる新たな製鋼プロセス制御法を提供するもの
である。

本発明は更に質量分析計の欠点であると同時に
特徴でもある「(ホ)異種のガスであつても質量数
ｍ／ｅが一致するガス例えばCO（ｍ／ｅ≒28）
とN₂（ｍ／ｅ≒28）は新ピーク（ｐ―ピーク）
のイオン化電流値は一致するので新ピーク（ｐ―
ピーク）の測定では分離できない、(ヘ)異種のガス
であつても、２価イオンピーク（ｄ―ピーク）ま
たは再配列ピーク（ｒ―ピーク）と他のガスの新
ピーク（ｐ―ピーク）が同一の質量数としてイオ
ン化電流値にあらわれる例えばCO₂ガスは、新ピ
ーク（ｐ―ピーク）としてｍ／ｅ≒44の位置にイ
オン化電流値はあらわれるが、同時に再配列ピー
ク（ｒ―ピーク）としてｍ／ｅ≒28などにもイオ
ン化電流値があらわれるので、COガスの新ピー
ク（ｐ―ピーク）のｍ／ｅ≒28と一致し、COガ
スの測定値に誤差を生ずる」ことを、減圧下にお
ける脱炭精錬ないし脱炭反応を含む精錬炉ないし
取鍋での終点Ｃ制御を行なうに当つて具体的に解
消する方法および「(ト)本来質量分析計はあらかじ
め標準ガスを用いて検量線を作つておいて適応す
べきものである」が、この繁雑さを脱炭精錬ない
し脱炭反応を含む精錬炉ないし取鍋での終点Ｃ制
御を行なうあたつてオンラインで簡易に行う方
法、減圧下の脱炭で不可避的に伴なう吹錬後の脱
炭量を減圧下における脱炭精錬ないし脱炭反応を
含む精錬炉ないし取鍋での終点Ｃ制御を行なうに
当つて補正する方法を提供するものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

〔〕第１図は本発明をVOD炉で実施する場合
の構成を示す図である。すなわち、減圧におけ
る脱炭反応または脱炭精錬において、取鍋２に
受けられた精錬される溶鋼６は真空ベツセル１
の中に入れられ、真空カバー３で気密にされ、
スチームエジエクター９およびコンデンサー１
０によつて減圧される。この状態で配素配管１
１より圧力流量計１５で調節された酸素ガスが
ランス５を通じて溶鋼６に吹付けられ、アルゴ
ンガスがアルゴンガス配管１２より圧力流量計
１６で調節されて取鍋２の底部に装着されたポ
ーラスプラグ（気孔質耐火物）７を介して溶鋼
６中に吹込まれ、溶鋼を撹拌する。酸素ガスは
溶鋼中の炭素Ｃと反応し、CO、CO₂ガスを生
成し、先述の溶鋼撹拌用Arガス、および真空
ベツセルと真空カバー間隙３′ならびに酸素ラ
ンス穴５′、および合金ホツパーカバー４′等よ
り微細にリークする空気と共に廃ガス２２を形
成する。更にシール電動弁２４より微細にリー
クする空気と共に廃ガスは２３の矢印に従つて
大気２５に放散される。

このように、該系は「(チ)減圧系であると同時
に、一見密関係にみえるが無視できない大気、
空気の浸入がある（このことは質量分析計を用
いたあるいは標準リークバルブを用いた計測に
よつて確認した）。(リ)廃ガス中のCO₂ガスはス
チームエジエクター９での蒸気およびコンデン
サー１０での水中に溶解し、溶解量は作業時期
の変動によつて無視できないことを確認した」
ので該廃ガスの分析ガスのサンプリングは廃ガ
スダクトの途中で行なわなければならない。

〔〕次に、質量分析計の特徴を加味した該廃
ガス系への具体的な適用について述べる。該廃
ガス系において分析用サンプリングガスは第１
図の矢印２６に従つて該サンプリングガス管、
廃ガス除塵装置１９および該廃ガス吸引装置２
０を介して質量分析計２１に導かれ計測され
る。一方、一般に質量分析計は既述(イ)〜(ニ)の長
所たる特徴と(ホ)〜(ト)の欠点たる特徴がある。す
なわち、既述(チ)のごとく該系における精錬反応
によつて生ずるガスはCO、CO₂ガスである
が、リークによつて系内に浸入する空気も考慮
しなければならずすなわち空気中のN₂ガスと
COガスを識別計測する必要がある。

この問題に対しては、質量分析計において、
異種のガスは２価イオンピーク（ｄ―ピーク）
または再配列ピーク（ｒ―ピーク）まで含めて
一致することはないこと、例えばCOの２価イ
オンピークはｍ／ｅ≒14にあらわれると同時に
再配列ピークはｍ／ｅ≒12にもあらわれるが、
N₂の２価イオンピークはｍ／ｅ≒14にあらわ
れるだけでN₂の２価イオンピークまたは再配
列ピークはｍ／ｅ≒12にはあらわれないこと、
および新ピーク（ｐ―ピーク）に対する２価イ
オンピーク（ｄ―ピーク）または再配列ピーク
（ｒ―ピーク）の割合すなわちパターン係数π
は一定のイオン化電圧などの条件下ではガスの
種類によつて固有できることに着目して以下の
手法によつて解くことができる。

実際の該脱炭反応を伴なう減圧下の製鋼廃ガ
ス系について、一定の測定件（(ヌ)「減圧系の場
合にあつては質量分析計へのサンプリングガス
をコントロールする可変リークバルブの開度が
一定であつても、サンプリングガスが採取され
る系の圧力（この場合にはダクト内の圧力）が
変化すると感度すなわち測定値が変化するの
で、サンプリングガスが採取される系の圧力に
応じて可変リークバルブを変化させるが質量分
析計の測定圧によつて感度を補正する必要があ
る」、この意味で下記の感度はＳ（ｔ）として
示した）ので、質量数ｍ／ｅ≒12、14、28、44
のイオン化電流値（Amp）を夫々x₁₂、x₁₄、
x₂₈、x₄₄；CO、N₂、CO₂の感度（Amp／
torr）を夫合Ｓ_CO（ｔ）、Ｓ_N2（ｔ）、Ｓ_CO2
（ｔ）；CO、N₂のｍ／ｅ≒14への係数をπ_CO
_・１４、π_N2

Claims

【特許請求の範囲】１製鋼プロセスにおける減圧下での脱炭反応を
含む精錬法の終点Ｃ値を動的に制御するにあたり
既知量の標準ガスを脱炭反応系または当該脱炭反
応系からの廃ガス流中へ導入し、標準ガスと緊密
に混合された廃ガスのサンプルを質量分析計に導
き、当該質量分析計により質量数44のピークのイ
オン化電流値x₄₄、質量数12、14および28のいず
れか２つのピークのイオン化電流値ｘ_nおよびｘ_o
ならびに用いた標準ガスの親ピークのイオン化電
流値またはその変化量Δｘ_Aを計測し、下記式(i) ｑ_CO＋ｑ_CO2＝Δｑ_A／Δｘ_A ×（a₁x_o＋a₂x_n＋a₃x₄₄）＋α ……(i) （式中ｑ_COおよびｑ_CO2はそれぞれ廃ガス中のCO
およびCO₂量を表し、Δｑ_Aは標準ガスの既知の
流量またはその変化量を表し、a₁、a₂およびa₃は
少なくとも３回方法を実施することにより予め定
めた定数であり、そしてαは補正係数である）に
よりｑ_CO＋ｑ_CO2を算出し、これから計測時点に
おける脱炭反応系の脱炭速度または脱炭量を求
め、そしてかくして得られた情報に基づき精錬法
の終点Ｃ値を動的に制御する製鋼プロセス制御方
法。２製鋼プロセスにおける減圧下での脱炭反応を
含む精錬法の終点Ｃ値を動的に制御するにあた
り、標準ガスとして既知量のArガスを脱炭反応
系または当該脱炭反応系からの廃ガス流中へ一定
の変化量をもつて間歇的に導入し、標準ガスと緊
密に混合された廃ガスのサンプルを質量分析計に
導き、当該質量分析計により質量数28、40および
44のピークのイオン化電流値x₂₈、x₄₀およびx₄₄を
計測し、下記式(ii) ｑ_CO＋ｑ_CO2＝Δｑ_Ar／Δx₄₀ ×（b₁x₂₈＋b₂x₄₀＋b₃x₄₄）＋b₄ ……(ii) （式中ｑ_COおよびｑ_CO2はそれぞれ廃ガス中のCO
およびCO₂量を表し、Δｑ_ArはArガスの既知の流
量の時間的変化量を表し、Δx₄₀はx₄₀の時間的変
化量を表し、そしてb₁、b₂、b₃およびb₄は少なく
とも４回方法を実施することにより予め定めた定
数である）によりｑ_CO＋ｑ_CO2を算出し、これか
ら計測時点における脱炭反応系の脱炭速度または
脱炭量を求め、そしてかくして得られた情報に基
づき精錬法の終点Ｃ値を動的に制御する製鋼プロ
セス制御方法。