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JPH07166228A - Rh脱ガスによる溶鋼の到達炭素濃度制御方法 - Google Patents

Rh脱ガスによる溶鋼の到達炭素濃度制御方法

Info

Publication number
JPH07166228A
JPH07166228A JP31146593A JP31146593A JPH07166228A JP H07166228 A JPH07166228 A JP H07166228A JP 31146593 A JP31146593 A JP 31146593A JP 31146593 A JP31146593 A JP 31146593A JP H07166228 A JPH07166228 A JP H07166228A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molten steel
decarburization
carbon concentration
measured
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31146593A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryusuke Yamaguchi
竜介 山口
Shoichi Hiwasa
章一 日和佐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP31146593A priority Critical patent/JPH07166228A/ja
Publication of JPH07166228A publication Critical patent/JPH07166228A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭素濃度が20ppm 以下の極低炭素鋼をRH脱ガ
ス処理により過脱炭することなく的中率よく溶製する。 【構成】 真空槽内における溶鋼の脱炭処理中に排ガス
ダクトに配設したガス流量計を用いて排ガス量を測定
し、この測定排ガス量と直近のRH脱ガス処理による脱炭
終了時の実績排ガス量との差である排ガス流量差から、
その時点の炭素濃度を推定し、この推定炭素濃度が50pp
m を下廻るようになった段階で溶鋼サンプリングを行っ
て分析により炭素濃度〔C1 〕を測定し、この測定炭素
濃度〔C1 〕から予め求めておいた炭素濃度50ppm 以下
の領域における溶鋼の炭素濃度〔C〕と脱炭速度係数K
C との相関関係に基いて脱炭速度係数KC1を求め、この
脱炭速度係数KC1、前記測定炭素濃度〔C1 〕および目
標到達炭素濃度〔CT 〕を用いてサンプリング時点から
脱炭終了時点までの処理時間を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、RH脱ガス装置を用いて
炭素濃度が20ppm 以下といった極低炭素鋼を溶製するの
に好適なRH脱ガスによる溶鋼の到達炭素濃度制御方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】薄鋼板の連続焼鈍に伴う極低炭化によ
り、脱炭処理への要求はますます高くなり、また生産鋼
種の高級化により脱ガス処理割合の増加が著しくなって
いる。このためRH脱ガス装置による脱炭処理工程では、
より迅速かつ確実に脱炭することが重要である。
【0003】一般にRH脱ガスにより極低炭素鋼を溶製す
る際に、脱炭処理の終了時点を正確に判定できないとき
には、過剰な脱炭処理が必要となり、合理化促進にとっ
ては妨げとなる。また、製品の深絞り性または強度等を
精密に制御しようとする場合には、到達炭素濃度を高精
度に制御することが必要である。このことから真空精錬
における溶鋼の到達炭素濃度を制御する方法として、様
々な制御方法が提案されている。
【0004】これらの到達炭素濃度制御方法は2通りに
大別され、一方は脱炭速度を一次式とおき、操業要因の
影響を回帰式等で規定して〔C〕推定を行う(例えば特
開昭61−195913号公報参照)やり方で、もう一方は排ガ
ス流量と排ガス中のガス分析によるCO(CO2) 測定により
脱炭量を積分し鋼中炭素量の残量を求める、または(CO
+CO2 ) 濃度から脱炭速度を推定し、あらかじめ推定し
ておいた相関式から〔C〕値を予測するというもの(例
えば、特開平3−180424号公報、特開平3−199306号公
報参照)である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述した各従来方法に
あっては、次に述べるような問題点がある。まず操業要
因の影響を回帰式で規定する方法には、精錬中における
条件の変化を制御条件に盛込まないスタティック(静
的)制御であり、終点判定はばらつく。また、積分によ
り脱炭量を求め〔C〕値を求める方法は、計測誤差を累
積することになる。
【0006】さらに(CO+CO2 )の濃度変化から脱炭速
度を求める方法は、測定が高精度であることが要求され
るが、分析計設置位置は真空精錬炉から比較的離れた位
置であるため排ガスの移動および分析計による(CO+ C
O2)のガス分析にかかる時間のおくれが存在し精度に欠
けることになる。精錬炉直近に設置した場合は、ダスト
等による配管の詰まり等からの設備管理が非常に困難
で、実操業レベルの技術にはなり得ない。
【0007】本発明は、炭素濃度が20ppm 以下の極低炭
素鋼を溶製するのに好適であり、過剰な脱炭を避け、よ
り正確に脱炭の終了時点を判定できるRH脱ガスによる溶
鋼の到達炭素濃度制御方法を提供することを目的とする
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、RH脱ガス装置を用いて極低炭素鋼を溶製す
る際における溶鋼の到達炭素濃度制御方法において、前
記RH脱ガス装置による溶鋼の脱ガス処理中に排ガス量を
測定し、この測定排ガス量と直近の脱ガス処理による脱
炭終了時の実績排ガス量との排ガス流量差とに基いて溶
鋼の炭素濃度を推定し、この推定炭素濃度が50ppm を下
廻るようになった段階で溶鋼サンプリングを行って分析
により炭素濃度を測定し、この測定炭素濃度〔C1 〕か
ら予め求めておいた炭素濃度 50ppm以下の領域における
溶鋼の炭素濃度〔C〕と脱炭速度係数KC との相関関係
に基いて溶鋼サンプリング時点の脱炭速度係数KC1を求
め、この脱炭速度係数KC1、前記測定炭素濃度〔C1
および目標到達炭素濃度〔CT 〕を用いて下記の式に基
いて溶鋼サンプリング時点から脱炭終了時点までの処理
時間tを決定し、この決定した処理時間tのタイミング
により到達炭素濃度を制御することを特徴とするRH脱ガ
スによる溶鋼の到達炭素濃度制御方法。
【0009】t=−ln (〔CT 〕/〔C1 〕)/KC1 ただし、 t :溶鋼サンプリング時点から脱炭終了
時点までの処理時間 〔CT 〕:目標到達炭素濃度 〔C1 〕:サンプリング溶鋼の測定炭素濃度 KC1 :脱炭速度係数
【0010】
【作用】低炭素域(炭素濃度が400ppm以下程度)におけ
る脱炭反応は、見かけ上一次反応式に従うので下記
(1)式が成り立つ。
【0011】
【数1】
【0012】ところが、脱炭速度係数Kc は正確には
〔C〕値に依存して変化し、下記(2)式と示される。
【0013】
【数2】
【0014】(1)、(2)式を連立させると、
【0015】
【数3】
【0016】なる関係が成り立ち、変形して、
【0017】
【数4】
【0018】と表される。ここで、真空精錬ではガスの
出入りは厳密に管理されており、排ガスの正確な情報は
リアルタイムに得られる。さらに入側ガスとしては環流
ガス、脱炭により発生するCOガスがあるが、このうち環
流ガスは一定であるので排ガス量の変化はCOガス発生量
の変化と考えられる。すなわち、一定時間内の排ガス量
変化(すなわち排ガス速度)は、COガス発生速度=脱炭
速度を意味することになる。(4)式右辺のd〔C〕/
dtは脱炭速度であり、排ガス量変化から脱炭速度d
〔C〕/dtが求まれば係数αはほぼ一定とみなせるの
で、鋼中炭素濃度〔C〕(ppm)を求めることができる。
【0019】以上のように、排ガス量の変化を測定する
ことにより溶鋼の炭素濃度を精度よく判定できるのは溶
鋼の炭素濃度が50ppm のレベルに脱炭処理されるまでで
あり、50ppm 以下の領域、特に20ppm 以下ともなると排
ガス量の変化による鋼中炭素濃度の推定精度が低下する
ため安全をみて脱ガス処理しがちとなり、脱ガス処理コ
ストの上昇を招く恐れがある。
【0020】そして本発明では、測定排ガス量と、直近
の脱ガス処理による脱炭終了時の実績排ガス量との排ガ
ス流量差に基いて推定された炭素濃度が50ppm を下廻る
ようになった段階で、溶鋼サンプリングを行って分析に
より溶鋼の炭素濃度を測定する。そして、この測定炭素
濃度から予め求めておいた炭素濃度50ppm 以下の領域に
おける溶鋼の炭素濃度と脱炭速度係数との関係を用いて
サンプリング時点の脱炭速度係数を求め、この脱炭速度
係数、前記測定炭素濃度および目標到達炭素濃度を用い
て溶鋼サンプリング時点から脱炭終了時間までの処理時
間を決定することで〔C〕≦20ppm の到達炭素濃度
〔C〕値を精度よく制御することができることになる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は本発明のRH脱ガス装置による制御方法の実施状態を
示す模式図であり、取鍋1内には溶鋼2が収容されてお
り、取鍋1の上方には2本の浸漬管3、4を備えた真空
槽5が設けられている。
【0022】2本の浸漬管3、4はその先端部が取鍋1
内の溶鋼2中に浸漬されており、一方の浸漬管3には管
内に環流Arガスを導入するためガス供給管6が接続され
ている。また真空槽5は排ガスダクト7を介して真空排
気装置(図示せず)に接続され、真空槽5内が真空状態
に保持される。排ガスダクト7の途中には排ガス量を測
定するガス流量計8が設置されている。さらに溶鋼の脱
炭処理時間を測定するタイマ(図示せず)が設けてあ
る。
【0023】そしてガス供給管6から一方の浸漬管3内
にArガスを吹き込んでガスリフトポンプの原理で取鍋1
内の溶鋼2を矢印で示すように循環させ、真空槽5内に
て溶鋼2を真空にさらして真空脱炭処理を行う。本実施
例では、処理条件を処理溶鋼量= 250トン、浸漬管3、
4の内径=750mm 、環流ガス量2000〜4000Nl/分として
脱炭終了時の炭素濃度の制御値を15ppm 以下とした。
【0024】RH脱ガス装置による〔C〕15ppm 以下の極
低炭素鋼溶製に際し、脱ガス処理終点まじかの安定期で
はCOガスの発生は極めて少なく無視できるので環流用Ar
ガスのみが排ガスの入側ガスになると考えられる。しか
るに実際には、真空槽5のいくつかの接合点から槽内に
侵入するリークがあり、この影響を受けて真空脱ガス処
理安定期の排ガス量はヒートごとに一定ではなくリーク
に応じて変動することになる。
【0025】図2はRH脱ガス装置を用いて極低炭素鋼を
溶製する際における今回チャージの直近チャージにおけ
る脱ガス処理時間(分)に対するガス流量計8で測定し
た排ガス流量(kg/hr)のトレンドの一例を示してい
る。図2に曲線で示すように排ガス流量は高炭素領域で
は多いが、脱炭の進行と共に排ガス流量は急激に減少し
極低炭素領域の脱ガス処理末期ではCOガスの発生はなく
なるので、排ガス流量はリークガスを包含する環流ガス
(Ar)に相当する安定期の流量に収れんし、ほぼ一定の
流量となる。
【0026】本発明では、たとえば脱ガス末期になって
排ガス流量が一定となり安定する処理時間20分における
リークガスを包含する環流ガス量(Ar)を脱ガス処理に
よる脱炭終了時の実績排ガス量として用いる。図2にお
いて、たとえば曲線上のA点における排ガス量とリーク
ガスを包含する環流ガス量(Ar)との差、すなわち脱炭
による排ガス流量差を、その時点AでのCOガス発生量と
みなす。
【0027】ところで前記の式(4)を実際に利用する
ためには係数αを求めなければならないが、これは図3
に示すように前記のようにして求めた脱炭処理時の排ガ
ス流量(kg/hr)の差分と〔C〕の実績値との関係を予
め求めておくことにより、排ガス流量から〔C〕値を求
めることができる。すなわちたとえば図3から排ガス量
の差分(kg/hr)が 250kg/hrの時点で炭素濃度〔C〕
は40ppm レベルとなり〔C〕<50ppm の条件にあてはま
るのでこの時点で溶鋼サンプリングを行う。
【0028】溶鋼サンプリングによる炭素濃度〔C〕の
分析結果は4〜5分後に判明するので、図4に示すよう
に予め求めておいた、炭素濃度〔C〕50ppm 以下の領域
における炭素濃度〔C〕と脱炭速度係数KC との関係よ
りサンプリング結果の炭素濃度に対応する脱炭速度係数
を求める。ここで脱炭一次式〔Ct 〕=〔C〕exp (−
C ・t)を変形した下記の式(5)にこれら〔C〕お
よびKC を代入し、目標とする到達炭素濃度〔Ct 〕と
するために必要な処理時間tを求めることができる。
【0029】 t=−ln (〔Ct 〕/〔C〕)/KC … (5) t:溶鋼サンプリング時点から脱炭処理終了時点までの
処理時間 Ct :目標到達炭素濃度 C:サンプリング溶鋼の測定炭素濃度 KC :脱炭速度係数 表1に目標炭素濃度を〔C〕≦15ppm として本発明によ
り脱炭制御した場合と、比較例の排ガス量のみを利用し
て脱炭を制御した場合の到達炭素濃度、脱炭処理時間等
の結果を比較して示す。
【0030】
【表1】
【0031】表1に示すように本発明によれば比較例に
比べ過脱炭が解消され到達炭素濃度のばらつきも小さく
なり、脱炭処理時間を短縮できた。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によればRH脱
ガス装置を用いて溶鋼の炭素濃度が20ppm 以下である極
低炭素鋼を溶製する際に、溶鋼の脱ガス処理により炭素
濃度が50ppm を下廻る程度になるまでは、溶鋼の脱ガス
処理中に発生する排ガス量を用いてその時点の炭素濃度
を正確かつ迅速に推定する。
【0033】そして排ガス量を用いて推定した炭素濃度
が50ppm を下廻った段階で溶鋼サンプリングを行い分析
により測定した炭素濃度に基いて脱炭速度を求め、脱炭
一次式を用いて溶鋼サンプリング時点から脱炭終了時点
までの処理時間を決定して脱炭を制御するので到達炭素
濃度の的中率が向上すると共に、脱ガス処理時間の短縮
が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制御方法に使用するRH真空脱ガス
装置の模式図である。
【図2】排ガス流量の推移を示すグラフである。
【図3】排ガス量(kg/hr)の差分と〔C〕(ppm) との
関係を示すグラフである。
【図4】溶鋼の炭素濃度〔C〕(ppm) と脱炭速度係数と
の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 取鍋 2 溶鋼 3 浸漬管(上昇側) 4 浸漬管(下降側) 5 真空槽 6 ガス供給管 7 排ガスダクト 8 ガス流量計

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RH脱ガス装置を用いて極低炭素鋼を溶製
    する際における溶鋼の到達炭素濃度制御方法において、
    前記RH脱ガス装置による溶鋼の脱ガス処理中に排ガス量
    を測定し、この測定排ガス量と直近の脱ガス処理による
    脱炭終了時の実績排ガス量との排ガス流量差とに基いて
    溶鋼の炭素濃度を推定し、この推定炭素濃度が50ppm を
    下廻るようになった段階で溶鋼サンプリングを行って分
    析により炭素濃度〔C1 〕を測定し、この測定炭素濃度
    〔C1 〕から予め求めておいた炭素濃度 50ppm以下の領
    域における溶鋼の炭素濃度〔C〕と脱炭速度係数KC
    の相関関係に基いて溶鋼サンプリング時点の脱炭速度係
    数KC1を求め、この脱炭速度係数KC1、前記測定炭素濃
    度〔C1 〕および目標到達炭素濃度〔CT 〕を用いて下
    記の式に基いて溶鋼サンプリング時点から脱炭終了時点
    までの処理時間tを決定し、この決定した処理時間tの
    タイミングにより到達炭素濃度を制御することを特徴と
    するRH脱ガスによる溶鋼の到達炭素濃度制御方法。 t=−ln (〔CT 〕/〔C1 〕)/KC1 ただし、 t :溶鋼サンプリング時点から脱炭終了
    時点までの処理時間 〔CT 〕:目標到達炭素濃度 〔C1 〕:サンプリング溶鋼の測定炭素濃度 KC1 :脱炭速度係数
JP31146593A 1993-12-13 1993-12-13 Rh脱ガスによる溶鋼の到達炭素濃度制御方法 Pending JPH07166228A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100579374B1 (ko) * 1999-12-30 2006-05-12 주식회사 포스코 크롬 함유 용강의 진공정련장치 및 이를 이용한진공정련방법
JP2008266751A (ja) * 2007-04-24 2008-11-06 Nippon Steel Corp 溶鋼の精錬方法
JP2021152191A (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 日本製鉄株式会社 Rh真空脱ガス装置における溶鋼脱炭方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100579374B1 (ko) * 1999-12-30 2006-05-12 주식회사 포스코 크롬 함유 용강의 진공정련장치 및 이를 이용한진공정련방법
JP2008266751A (ja) * 2007-04-24 2008-11-06 Nippon Steel Corp 溶鋼の精錬方法
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