取鍋精錬方法
【課題】溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬において、特に、溶鋼に対して加熱や冷却を行った際に、正確且つ確実に溶鋼温度の調整を行うことができる。
【解決手段】精錬処理中に加熱及び／又は冷却を行った際での溶鋼温度分布を求めて、溶鋼温度の代表温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求め、計測値と時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量を求めて溶鋼の温度調整を行う。
【解決手段】精錬処理中に加熱及び／又は冷却を行った際での溶鋼温度分布を求めて、溶鋼温度の代表温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求め、計測値と時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量を求めて溶鋼の温度調整を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、転炉から出鋼した溶鋼は、取鍋によって二次精錬装置へと搬送されて、二次精錬装置にて二次精錬（取鍋精錬）を行うのが一般的である。この取鍋精錬においては、溶鋼を攪拌すると共に、溶鋼の加熱や冷却を行いながら精錬処理を行うが、溶鋼搬出時（精錬処理後）に溶鋼温度が目標温度となるように温度調整を行っている。
特許文献１の溶鋼温度予測方法においては、溶鋼処理のアーク加熱処理前に、取鍋内の溶鋼の温度測定を行い、少なくとも前記取鍋内の溶鋼の温度測定時からの経過時間と、アーク電力量とを含む基準量に、少なくとも前記取鍋の使用回数を含む補正量を乗じた式を含むモデル式を用いて、該取鍋内の時間経過に伴う溶鋼の温度変化を予測し、溶鋼の温度調整を行っている。
【０００３】
さて、取鍋精錬の他に、溶鋼温度を測定したり溶鋼温度を予測して、溶鋼温度の管理を行うものとしては、特許文献２及び特許文献３に示す技術がある。
特許文献２の転炉吹止温度設定方法では、取鍋から二次精錬間の鍋履歴による温度補正を各工程の処理及び滞留時間を考慮した予め設定された連続的温度補正量曲線を用いて、直近の時間処理による補正要因を加えた温度補正を行っている。
特許文献３の純酸素上吹転炉の吹錬制御方法では、吹錬中の炭素濃度の補正を行うにあたって溶鋼温度を補正式により補正を行っている。
【特許文献１】特開２００７−１８６７３４号公報
【特許文献２】特開昭５４−１３５６１０号公報
【特許文献３】特開平８−１２０３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、溶鋼温度の測定を行った上で溶鋼の温度変化を予測しているものの、測定した溶鋼温度は必ずしも溶鋼全体の温度を代表した値となっているとは限らないため、溶鋼の温度を厳密に管理するといったものではなく、実態的な溶鋼温度と測定した測定温度とには隔たりがある可能性があった。特に、局所的に熱を加えるような場合は、測定した溶鋼温度と溶鋼全体の温度とは大きな差があり、この測定温度（局所的に加熱や冷却した場合に測定した溶鋼温度）を用いて温度調整を行うには非常に難しいのが実情であった。
【０００５】
ここで、特許文献２及び特許文献３は、溶鋼温度の補正を行う技術であるが、特許文献２や特許文献３の技術は、転炉吹錬における溶鋼温度の補正であって、本発明の取鍋精錬とは精錬条件が全く異なり、その技術を適用することができないのが実情である。
そこで、本発明は、溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬において、特に、溶鋼に対して加熱や冷却を行った際に、正確且つ確実に溶鋼温度の調整を行うことができる取鍋精錬方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明は、精錬処理中の溶鋼温度を計測し、この計測値を用いて溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬方法において、前記精錬処理中に加熱及び／又は冷却を行った際での溶鋼温度分布を求めて、この溶鋼温度分布を基に溶鋼温度の代表温度の時間変化曲線を求め、前記計測値と時間変化曲線とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量ΔＴadjを求めて前記溶鋼の温度調整を行う点にある。
【０００７】
前記代表温度の時間変化曲線を求めるに際しては、少なくとも、溶鋼が加熱及び／又は冷却された入熱部と、入熱部の溶鋼と加熱前の溶鋼が混合する混合部と、混合した溶鋼が拡散する拡散部との３個の要素に分けて、各要素における非定常の伝熱計算を行うことが好ましい。
前記計測値と前記温度調整量ΔＴadjとを用いて前記溶鋼温度の時間変化曲線を再計算することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬において、特に、溶鋼に対して加熱や冷却を行った際に、正確且つ確実に溶鋼温度の調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の取鍋精錬方法について説明する。
図１は、本発明の取鍋精錬方法を行う取鍋精錬装置を示している。
取鍋精錬装置１は、例えば、転炉から出鋼した溶鋼２に対して二次精錬を行う真空脱ガス式のＲＨ装置であって、溶鋼２が装入された取鍋３と、真空状態となって溶鋼２内の脱ガスを行う脱ガス槽４とを有している。取鍋３は、転炉２の出鋼時に用いられた取鍋３と同一のものであって、脱ガス槽４の直下に配置されるようになっている。
脱ガス槽４の下部には取鍋３内の溶鋼２に浸漬させる２本の浸漬管５，５が設けられており、この浸漬管５，５の一方にはＡｒガス等の不活性ガスを吹き込む吹き込み口６が設けられている。脱ガス槽４の上部には、当該脱ガス槽４のガスを排気する排気口７が設けられている。
【００１０】
このような取鍋精錬装置１によれば、浸漬管５，５を取鍋３内の溶鋼２に浸漬し、吹き込み口６から不活性ガスを吹き込むと共に、排気口７から脱ガス槽４内のガスを排気して脱ガス槽４内を略真空状態して溶鋼２を脱ガス槽４と取鍋３との間で循環させることで、溶鋼２内に存在する水素等のガス成分を除去することができる。
以下、本発明の取鍋精錬方法について詳しく説明する。
取鍋精錬を行うにあたっては、溶鋼２の成分調整を行うことは重要であるが、取鍋精錬後（取鍋精錬終了後）の溶鋼温度が目標値にすることも重要である。
【００１１】
図２は、溶鋼温度の変化を時間毎に示したものである。
詳しくは、図２に示すように、取鍋精錬における溶鋼温度を見てみると、この溶鋼温度は、取鍋３内の耐火物への放熱や大気への放熱により徐々に低下する。また、溶鋼温度は、溶鋼２の成分調整等を行うために行われる合金等の投入、さらには、攪拌をするために行われるガスの吹き込みによっても変化する。
このように、精錬中の溶鋼温度は、様々な要因によって変化するため、取鍋精錬では、精錬中における溶鋼２の温度変化を溶鋼温度の測定により予測しながら取鍋精錬後の溶鋼温度が可及的に目標値になるように溶鋼温度の調整を行うことが好ましい。
【００１２】
溶鋼温度の調整は、Ａｌなどの昇温材８の投入やランス９によって酸素を吹き込むことにより溶鋼温度を上昇させたり、スクラップ、合金等の冷鉄源の投入やＡｒガスによる強攪拌により温度を降下させることにより行っている。
図２（ａ）に示す溶鋼温度の変化は、従来の方法で溶鋼温度の調整を行った従来例であり、図２（ｂ）に示す溶鋼温度の変化は、本発明の溶鋼温度の調整を行った実施例である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、点線は溶鋼温度を測定した測定点における溶鋼温度（例えば、取鍋３内の上側に設けた計測装置１０で測定した温度）であり、実線は溶鋼２全体の溶鋼温度（例えば、溶鋼２全体の温度を示す代表温度）である。
【００１３】
ここで、溶鋼２を加熱開始の直後又は加熱終了直後に溶鋼２の溶鋼温度を測定して、その溶鋼温度を基準として、溶鋼２の温度調整を行った場合を考える。
図２（ａ）に示すように、加熱開始の直後に溶鋼２の溶鋼温度を測定した場合、従来の方法では、加熱開始直後の測定点Ｐ１における計測値Ａ（第１計測温度Ａということがある）を基準として、その測定点Ｐ１における第１計測温度Ａと、加熱及び攪拌終了後であって搬出時の搬出時測定点Ｐ２における計測値Ｂ（第２計測温度Ｂ）との差（Ａ−Ｂ）を、溶鋼処理中の温度降下量（温度調整量ΔＴadj）として、溶鋼温度を調整していた。
【００１４】
また、図２（ａ）に示すように、加熱終了の直後に溶鋼２の溶鋼温度を測定した場合、従来の方法では、加熱終了直後の測定点Ｐ３における計測値Ｃ（第３計測温度Ｃということがある）を基準として、その測定点Ｐ３における第１計測温度Ｃと、第２計測温度Ｂとの差（Ｃ−Ｂ）を、溶鋼処理中の温度降下量（温度調整量ΔＴadj）として、溶鋼温度を調整していた。
ところが、加熱開始直後や加熱終了後に、溶鋼温度の調整を行うにあたって用いた第１計測温度Ａ及び第３計測温度Ｃを見てみると、その計測温度は、実体的な溶鋼２全体の温度である代表温度と比較すると差がある。
【００１５】
そのため、従来例では、溶鋼温度の調整にあたって、加熱開始直後の第１計測温度Ａを基準にしてしまうと、その第１計測温度Ａが実際の溶鋼２の代表温度よりも低いことから、温度調整時の昇温量を高く見積もり（温度降下量を低く見積もり）、結果として、温度調整後の溶鋼温度（溶鋼２の全体の温度）が搬出時の目標温度よりも大幅に高くなる場合がある。
また、従来例では、加熱終了直後の第３計測温度Ｃを基準にしてしまうと、この第３計測温度Ｃが実際の溶鋼２の代表温度よりも高いことから、温度調整時の昇温量を低く見積もり（温度降下量を高く見積もり）、結果として、温度調整後の溶鋼温度（溶鋼２の全体の温度）が搬出時の目標温度よりも大幅に低くなる場合がある。
【００１６】
このように、従来では、第１計測温度Ａ及び第３計測温度Ｃを基準として溶鋼温度の調整を行うと、温度調整後の溶鋼温度が溶鋼２の全体温度に比べて低くなったり、高くなったりすることがあった。
そこで、第１計測温度Ａ及び第３計測温度Ｃと、溶鋼２の代表温度との差を検証するべく、発明者は、加熱中におけるＲＨ装置１における各箇所での溶鋼温度の変化を実験等により調べた。
図３は、溶鋼を局所的に加熱したときのＲＨ装置１における各箇所での溶鋼温度変化を示したものである。
【００１７】
図３に示すように、加熱を行っている部分「図４の入熱部１５（上部層）」の温度は、加熱開始直後に急激に上昇し、加熱終了直後には急激に下降する。一方で、取鍋３の中央部分「図４の拡散部１７」及び溶鋼温度計測点Ｇは、加熱開始直後から徐々に上昇し、加熱終了直後から徐々に下降する。取鍋３の底部１１の隅部（死水部１７）の温度は、加熱終了後からかなり遅れて徐々に上昇する。
このように、溶鋼２を局所的に加熱する場合において、ＲＨ装置１の各箇所における溶鋼温度は異なることから、これらの溶鋼温度のバラツキが、第１計測温度Ａ及び第３計測温度Ｃと溶鋼２の代表温度との差として現れているものと考えられる。
【００１８】
そこで、本発明においては、精錬処理中に加熱を行った際での溶鋼温度分布を演算して、この溶鋼温度分布から溶鋼温度の代表温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求め、計測値と時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量ΔＴadjを求めて溶鋼の温度調整を行うことで、従来の問題を解決している。
本発明における溶鋼２の温度調整の手順を、図２（ｂ）を用いて説明する。
図２（ｂ）に示すように、溶鋼２の温度調整を行うに際し、まず、予め加熱を行った場合での溶鋼２内の溶鋼温度分布を演算しておき、この溶鋼温度分布から溶鋼温度の変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めておく。図２に示す変化曲線Ｔｍ（ｔ）は、溶鋼温度の代表温度である。この代表温度は、溶鋼全体の平均温度とも言える。
【００１９】
ｉ）加熱開始直後の測定点Ｐ１にて溶鋼温度を測定して温度調整を行う場合、この計測値Ｔｍｓ１と、溶鋼温度（代表温度）の変化曲線Ｔｍ（ｔ）から求められる計測時点Ｐ１での代表温度Ｔａ１との差（ズレ量ΔＴ１：ΔＴ１）とを求める。ここで、攪拌終了時点での溶鋼２の目標温度をＴｍｅとすると、測定点Ｐ１での温度調整量ΔＴadjは、Ｔｍｓ１＋ΔＴ１−Ｔｍｅとなる。
ｉｉ）加熱開始直後の測定点Ｐ３にて溶鋼温度を測定して温度調整を行う場合、この計測値Ｔｍｓ２と、溶鋼温度の変化曲線Ｔｍ（ｔ）から求められる計測時点Ｐ３での代表温度Ｔａ２との差（ズレ量ΔＴ１：ΔＴ２）とを求める。ここで、攪拌終了時点Ｐ２での溶鋼２の目標温度をＴｍｅとすると、測定点Ｐ１での温度調整量ΔＴadjは、Ｔｍｓ２−ΔＴ２−Ｔｍｅとなる。
【００２０】
代表温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）は、様々な方法により求めることができる。
図３に示したように、溶鋼２を加熱している状況下では、様々な箇所での温度のバラツキがあるため、図４に示すように、ＲＨ装置１内で還流する溶鋼の要素を複数に分割（ブロックに分割）して、各要素での熱収支バランスを伝熱計算モデル等により求める（溶鋼温度分布を求める）ことにより時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
図４（ａ）に示すように、具体的には、溶鋼２の熱収支を考えるとき、溶鋼２を、加熱される入熱部１５と、入熱部１５の溶鋼２と加熱前の溶鋼２が混合する混合部１６と、混合した溶鋼２が拡散する拡散部１７と、溶鋼２が滞留する死水部１８と、溶鋼２がガスによって加速しながら移動する加速部１９との５つの要素に分けて、各要素における非定常の伝熱計算を行う。
【００２１】
詳しくは、入熱部１５は、昇温材８を投入する投入位置の下側（Ａｒガスを吹き込む浸漬管５ａの上側）や酸素を吹き込むランス９の直下の溶鋼であり、昇温材８やガスの吹き込みにより局所的に熱を与えられる部分である。
混合部１６は、入熱部１５された溶鋼２が加熱されていない溶鋼２と混合する部分であって、Ａｒガスを吹き込まない他方の浸漬管５ｂ内の溶鋼２であると共に、当該浸漬管５ｂの直上及び直下の溶鋼２である。
拡散部１７は、他方の浸漬管５ｂから取鍋３内へ吐出（流入）して取鍋３内で還流する大部分の溶鋼２であって、取鍋３の全体に拡散していく部分である。死水部１８は、取鍋３内で殆ど移動することなく滞留している部分の溶鋼２であって、取鍋３の底部１１の隅部分の溶鋼２である。
【００２２】
加速部１９は、Ａｒガスによって溶鋼２が取鍋３側から脱ガス槽４側へと移動する部分の溶鋼（ガスにより加速する部分の溶鋼）であって、吹き込み口６が形成された浸漬管内５ａの溶鋼２である。
このように、ＲＨ装置１において、還流する溶鋼２を、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９の５つの要素に分けた上で、図４（ｂ）に示すように、各要素同士での熱対流による熱量変化や外部への放熱による熱量変化（溶鋼温度分布）をシミュレーションにより計算して時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
【００２３】
例えば、図４（ｂ）に示すように、入熱部１５においては、ランス９からのガスによる入熱や昇温材８からの入熱を考慮すると共に、浸漬管５への吸放熱や大気への吸放熱も考慮する。また、入熱部１５においては、混合部１６への対流による熱移動や加速部１９から対流による熱移動も考慮する。混合部１６においては、入熱部１５からの対流による熱移動や拡散部１７への対流による熱移動も考慮する。また、混合部１６においては、浸漬管への吸放熱も考慮する。
拡散部１７においては、加速部１９への対流による熱移動、死水部１８への熱伝導、取鍋３の底部１１への吸放熱、側壁２０への吸放熱、スラグＳへの吸放熱を考慮する。死水部１８においては、取鍋３の底部１１への吸放熱、側壁２０への吸放熱を考慮する。加速部１９においては、拡散部１７からの対流による熱移動、混合部１６への対流による熱移動、入熱部１５への熱移動を考慮する。
【００２４】
そして、各要素（入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９）による溶鋼温度分布の熱収支シミュレーションにより代表温度を求める。
ここで、伝熱計算モデルにおけるシミュレーションにおいて、各要素（入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９）に対する加重平均［ＳＵＮ（Ｉ＝１，Ｎ,ＴＮ（Ｉ）×ＶＮ（Ｉ）］を求め、加重平均から溶鋼温度（代表温度）を求めてもよい。なお、伝熱計算モデルは、上述したブロック化したブロックモデルに限らず、他のモデルであってもよい。例えば、各要素（入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９）を、さらに細かく分割して（メッシュ化する）、各メッシュについての伝熱計算を行うことで、時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めるてもよい。
【００２５】
また、非定常の伝熱計算は、式（１）〜式（８）で表すことができ、これらを用いて時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めても良い。また、計測値と一度求めた温度調整量ΔＴadjΔＴadjとを用いて溶鋼温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を再計算することが好ましい。
溶鋼量の計算については、表１に示すように、流入出量、流入量、流出量に分けて計算してもよい。表１でのＱは、Ａｒガスの吹き込みによる溶鋼の還流量（ｍ3／ｓ）、αは分配係数（溶鋼が分流するる割合）である。詳しくは、分配係数αは、加速部１９の溶鋼が入熱部１５と混合部１６に分けられる割合である。よって、入熱部１５の溶鋼は、α×Ｑ（還流量）で表され、混合部１６の溶鋼は、（１−α）×Ｑで表される（０≦α≦１）。加速部１９からのすべての溶鋼が入熱部１５に流入する場合は、α＝１となり、加熱効率が最も良い。加速部１９からのすべての溶鋼が混合部１６に流入する場合は、α＝０となる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
【表１】
【００２８】
上記の実施形態では、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９の５つの要素に分けて上で各要素における溶鋼温度分布を伝熱計算により演算していたが、少なくとも熱の移動等が頻繁にある部分（入熱部１５、混合部１６、拡散部１７）の３個の要素に分けて各要素における非定常の伝熱計算を行うことが好ましい。このようにすれば、代表温度の溶鋼温度分布を簡単に求めることができる。
図５は、各要素に分けて伝熱計算を行った結果である。
図５（ａ）は、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８の攪拌開始からの温度変化を示していると共に、攪拌開始後の代表温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めた結果である。また、図５（ｂ）は、測定位置（取鍋３の上側、図１参照）にて所定時間毎に溶鋼温度の測定を行い、この測定値と代表温度との差（ズレ量ΔＴ１）をまとめたものである。
【００２９】
これから分かるように、加熱開始直後と加熱終了直後では、測定値と代表温度との差が大凡２〜５℃となっている。
本発明のように、精錬処理中に加熱を行ったときに溶鋼温度を計測するに際し、加熱を行ったときの溶鋼温度分布を演算して溶鋼温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めた上で、計測時における計測値と時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）から求めた計測時での代表温度とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１を加味して温度調整量ΔＴadjを求めている。
これにより、ズレ量ΔＴ１を加味して溶鋼２の温度調整を行うため、正確な温度調整を実現することができる。本発明によれば、溶鋼２を加熱するといった溶鋼が不均一になりやすい状態であっても、温度調整量ΔＴadjを補正することによって、正確に温度調整を行うことができるようになった。
【００３０】
また、処理終了時に目標温度となる温度調整パターンでの溶鋼処理中の時間変化の予測値「時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）」を取鍋３内の溶鋼温度が不均一も考慮して求めて、所定時間での溶鋼温度を温度を表示し、さらに、実際に計測された温度との差異を計算して表示することにより、処理途中で処理終了時の溶鋼温度が目標の管理範囲から大きく外れてしまう予想ができれば、温度調整度合いを変えることによりスケジュールの通りに溶鋼の温度調整を行うことができる。
また、溶鋼温度や成分の再調整のために操業の変化があった場合においても、最新の操業データ（計測値）で温度変化曲線を再計算することで、目標温度から外れているか判断することができる。
【００３１】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
上記実施形態では、ＲＨ装置において加熱を行う際での取鍋精錬方法を示したが、他のＬＦ精錬装置やＣＡＳ精錬装置等の取鍋精錬装置１にて取鍋精錬を行うものであってもよい。図６（ａ）に示すように、ＬＦ装置１においても、溶鋼を同様に、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９の要素に分けた上で伝熱計算により時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
【００３２】
ＬＦ装置の場合、入熱部１５はアーク電極２１の直下の溶鋼２である。混合部１６は、吹き込み用のランス２２とは反対側となる領域（取鍋３の中心から左側の領域）であって、入熱部１５及びスラグＳの下側の溶鋼２である。拡散部１７は、混合部１６から下側の溶鋼２の大部分である。死水部１８は、取鍋３の底部１１の隅（吹き込み用のランス２２と対向する側の隅）の溶鋼２である。加速部１９は、吹き込みランス２２を挿入した状態で吹き込み口２２ａから上下に亘る溶鋼２である。
ＬＦ装置における取鍋精錬においても、図６（ｂ）に示すように、各要素同士での熱対流による熱量変化や外部への放熱による熱量変化（溶鋼温度分布）をシミュレーションにより計算して時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
【００３３】
例えば、図６（ｂ）に示すように、入熱部１５においては、スラグＳからの入熱や混合部１６への対流による熱移動も考慮すると共に、加速部１９からの熱移動も考慮する。混合部１６においては、入熱部１５からの対流による熱移動や拡散部１７への対流による熱移動も考慮する。また、混合部１６においては、耐火物への吸放熱やスラグＳへの吸放熱も考慮する。
拡散部１７においては、加速部１９への対流による熱移動、死水部１８への熱伝導、側壁への吸放熱を考慮する。死水部１８においては、取鍋３の底部１１への吸放熱、側壁２０への吸放熱を考慮する。加速部１９においては、拡散部１７からの対流による熱移動、混合部１６への対流による熱移動、入熱部１５への熱移動を考慮する。
【００３４】
また、図７に示すように、ＣＡＳ装置においても、溶鋼を同様に、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９の要素に分けた上で伝熱計算により時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
ＣＡＳ装置の場合、入熱部１５は吹き込み用のランス２３の直下の溶鋼２である。混合部１６は、入熱部１５の両側の溶鋼である。加速部１９は、取鍋３の底部１１に設けた吹き込み口２４から上側の溶鋼２である。拡散部１７は、加速部１９の両側の溶鋼２である。死水部１８は、取鍋３の底部１１の隅の溶鋼２である。
【００３５】
上記実施形態によれば、取鍋精錬装置１での取鍋精錬において、加熱を行ったときの溶鋼温度分布を演算して溶鋼温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めているが、冷却による溶鋼温度の変化も加熱と同様に考えることができるため、冷却を行ったときに溶鋼温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めて、計測時における計測値と時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）から求めた計測時での代表温度とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量を求めて溶鋼の温度調整を行ってもよい。また、加熱と冷却とを組み合わせて、加熱及び冷却を行う際に時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めて、上述したように温度調整を行ってもよい。
【００３６】
本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の取鍋精錬を行う二次精錬装置の全体図である。
【図２】（ａ）従来の温度調整方法における溶鋼温度の変化図であり、（ｂ）本発明の温度調整方法における溶鋼温度の変化図である。
【図３】溶鋼を局所的に加熱した際の各部位における溶鋼温度の変化図である。
【図４】（ａ）ＲＨ装置内で還流する溶鋼を複数要素に分けたブロック図であり、（ｂ）各要素での熱収支を示す図である。
【図５】（ａ）ＲＨ装置の溶鋼における各要素及び代表温度での時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を示す図であり、（ｂ）測定値と代表温度との差（ズレ量ΔＴ１）を示した図である。
【図６】（ａ）ＬＦ装置内の溶鋼を複数要素に分けたブロック図であり、（ｂ）各要素での熱収支を示す図である。
【図７】ＣＡＳ装置内の溶鋼を複数要素に分けたブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 取鍋精錬装置
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ 脱ガス槽
５ 浸漬管
６ 吹き込み口
７ 排気口
８ 昇温材
９ ランス
１５ 入熱部
１６ 混合部
１７ 拡散部
１８ 死水部
１９ 加速部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、転炉から出鋼した溶鋼は、取鍋によって二次精錬装置へと搬送されて、二次精錬装置にて二次精錬（取鍋精錬）を行うのが一般的である。この取鍋精錬においては、溶鋼を攪拌すると共に、溶鋼の加熱や冷却を行いながら精錬処理を行うが、溶鋼搬出時（精錬処理後）に溶鋼温度が目標温度となるように温度調整を行っている。
特許文献１の溶鋼温度予測方法においては、溶鋼処理のアーク加熱処理前に、取鍋内の溶鋼の温度測定を行い、少なくとも前記取鍋内の溶鋼の温度測定時からの経過時間と、アーク電力量とを含む基準量に、少なくとも前記取鍋の使用回数を含む補正量を乗じた式を含むモデル式を用いて、該取鍋内の時間経過に伴う溶鋼の温度変化を予測し、溶鋼の温度調整を行っている。
【０００３】
さて、取鍋精錬の他に、溶鋼温度を測定したり溶鋼温度を予測して、溶鋼温度の管理を行うものとしては、特許文献２及び特許文献３に示す技術がある。
特許文献２の転炉吹止温度設定方法では、取鍋から二次精錬間の鍋履歴による温度補正を各工程の処理及び滞留時間を考慮した予め設定された連続的温度補正量曲線を用いて、直近の時間処理による補正要因を加えた温度補正を行っている。
特許文献３の純酸素上吹転炉の吹錬制御方法では、吹錬中の炭素濃度の補正を行うにあたって溶鋼温度を補正式により補正を行っている。
【特許文献１】特開２００７−１８６７３４号公報
【特許文献２】特開昭５４−１３５６１０号公報
【特許文献３】特開平８−１２０３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、溶鋼温度の測定を行った上で溶鋼の温度変化を予測しているものの、測定した溶鋼温度は必ずしも溶鋼全体の温度を代表した値となっているとは限らないため、溶鋼の温度を厳密に管理するといったものではなく、実態的な溶鋼温度と測定した測定温度とには隔たりがある可能性があった。特に、局所的に熱を加えるような場合は、測定した溶鋼温度と溶鋼全体の温度とは大きな差があり、この測定温度（局所的に加熱や冷却した場合に測定した溶鋼温度）を用いて温度調整を行うには非常に難しいのが実情であった。
【０００５】
ここで、特許文献２及び特許文献３は、溶鋼温度の補正を行う技術であるが、特許文献２や特許文献３の技術は、転炉吹錬における溶鋼温度の補正であって、本発明の取鍋精錬とは精錬条件が全く異なり、その技術を適用することができないのが実情である。
そこで、本発明は、溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬において、特に、溶鋼に対して加熱や冷却を行った際に、正確且つ確実に溶鋼温度の調整を行うことができる取鍋精錬方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明は、精錬処理中の溶鋼温度を計測し、この計測値を用いて溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬方法において、前記精錬処理中に加熱及び／又は冷却を行った際での溶鋼温度分布を求めて、この溶鋼温度分布を基に溶鋼温度の代表温度の時間変化曲線を求め、前記計測値と時間変化曲線とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量ΔＴadjを求めて前記溶鋼の温度調整を行う点にある。
【０００７】
前記代表温度の時間変化曲線を求めるに際しては、少なくとも、溶鋼が加熱及び／又は冷却された入熱部と、入熱部の溶鋼と加熱前の溶鋼が混合する混合部と、混合した溶鋼が拡散する拡散部との３個の要素に分けて、各要素における非定常の伝熱計算を行うことが好ましい。
前記計測値と前記温度調整量ΔＴadjとを用いて前記溶鋼温度の時間変化曲線を再計算することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬において、特に、溶鋼に対して加熱や冷却を行った際に、正確且つ確実に溶鋼温度の調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の取鍋精錬方法について説明する。
図１は、本発明の取鍋精錬方法を行う取鍋精錬装置を示している。
取鍋精錬装置１は、例えば、転炉から出鋼した溶鋼２に対して二次精錬を行う真空脱ガス式のＲＨ装置であって、溶鋼２が装入された取鍋３と、真空状態となって溶鋼２内の脱ガスを行う脱ガス槽４とを有している。取鍋３は、転炉２の出鋼時に用いられた取鍋３と同一のものであって、脱ガス槽４の直下に配置されるようになっている。
脱ガス槽４の下部には取鍋３内の溶鋼２に浸漬させる２本の浸漬管５，５が設けられており、この浸漬管５，５の一方にはＡｒガス等の不活性ガスを吹き込む吹き込み口６が設けられている。脱ガス槽４の上部には、当該脱ガス槽４のガスを排気する排気口７が設けられている。
【００１０】
このような取鍋精錬装置１によれば、浸漬管５，５を取鍋３内の溶鋼２に浸漬し、吹き込み口６から不活性ガスを吹き込むと共に、排気口７から脱ガス槽４内のガスを排気して脱ガス槽４内を略真空状態して溶鋼２を脱ガス槽４と取鍋３との間で循環させることで、溶鋼２内に存在する水素等のガス成分を除去することができる。
以下、本発明の取鍋精錬方法について詳しく説明する。
取鍋精錬を行うにあたっては、溶鋼２の成分調整を行うことは重要であるが、取鍋精錬後（取鍋精錬終了後）の溶鋼温度が目標値にすることも重要である。
【００１１】
図２は、溶鋼温度の変化を時間毎に示したものである。
詳しくは、図２に示すように、取鍋精錬における溶鋼温度を見てみると、この溶鋼温度は、取鍋３内の耐火物への放熱や大気への放熱により徐々に低下する。また、溶鋼温度は、溶鋼２の成分調整等を行うために行われる合金等の投入、さらには、攪拌をするために行われるガスの吹き込みによっても変化する。
このように、精錬中の溶鋼温度は、様々な要因によって変化するため、取鍋精錬では、精錬中における溶鋼２の温度変化を溶鋼温度の測定により予測しながら取鍋精錬後の溶鋼温度が可及的に目標値になるように溶鋼温度の調整を行うことが好ましい。
【００１２】
溶鋼温度の調整は、Ａｌなどの昇温材８の投入やランス９によって酸素を吹き込むことにより溶鋼温度を上昇させたり、スクラップ、合金等の冷鉄源の投入やＡｒガスによる強攪拌により温度を降下させることにより行っている。
図２（ａ）に示す溶鋼温度の変化は、従来の方法で溶鋼温度の調整を行った従来例であり、図２（ｂ）に示す溶鋼温度の変化は、本発明の溶鋼温度の調整を行った実施例である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、点線は溶鋼温度を測定した測定点における溶鋼温度（例えば、取鍋３内の上側に設けた計測装置１０で測定した温度）であり、実線は溶鋼２全体の溶鋼温度（例えば、溶鋼２全体の温度を示す代表温度）である。
【００１３】
ここで、溶鋼２を加熱開始の直後又は加熱終了直後に溶鋼２の溶鋼温度を測定して、その溶鋼温度を基準として、溶鋼２の温度調整を行った場合を考える。
図２（ａ）に示すように、加熱開始の直後に溶鋼２の溶鋼温度を測定した場合、従来の方法では、加熱開始直後の測定点Ｐ１における計測値Ａ（第１計測温度Ａということがある）を基準として、その測定点Ｐ１における第１計測温度Ａと、加熱及び攪拌終了後であって搬出時の搬出時測定点Ｐ２における計測値Ｂ（第２計測温度Ｂ）との差（Ａ−Ｂ）を、溶鋼処理中の温度降下量（温度調整量ΔＴadj）として、溶鋼温度を調整していた。
【００１４】
また、図２（ａ）に示すように、加熱終了の直後に溶鋼２の溶鋼温度を測定した場合、従来の方法では、加熱終了直後の測定点Ｐ３における計測値Ｃ（第３計測温度Ｃということがある）を基準として、その測定点Ｐ３における第１計測温度Ｃと、第２計測温度Ｂとの差（Ｃ−Ｂ）を、溶鋼処理中の温度降下量（温度調整量ΔＴadj）として、溶鋼温度を調整していた。
ところが、加熱開始直後や加熱終了後に、溶鋼温度の調整を行うにあたって用いた第１計測温度Ａ及び第３計測温度Ｃを見てみると、その計測温度は、実体的な溶鋼２全体の温度である代表温度と比較すると差がある。
【００１５】
そのため、従来例では、溶鋼温度の調整にあたって、加熱開始直後の第１計測温度Ａを基準にしてしまうと、その第１計測温度Ａが実際の溶鋼２の代表温度よりも低いことから、温度調整時の昇温量を高く見積もり（温度降下量を低く見積もり）、結果として、温度調整後の溶鋼温度（溶鋼２の全体の温度）が搬出時の目標温度よりも大幅に高くなる場合がある。
また、従来例では、加熱終了直後の第３計測温度Ｃを基準にしてしまうと、この第３計測温度Ｃが実際の溶鋼２の代表温度よりも高いことから、温度調整時の昇温量を低く見積もり（温度降下量を高く見積もり）、結果として、温度調整後の溶鋼温度（溶鋼２の全体の温度）が搬出時の目標温度よりも大幅に低くなる場合がある。
【００１６】
このように、従来では、第１計測温度Ａ及び第３計測温度Ｃを基準として溶鋼温度の調整を行うと、温度調整後の溶鋼温度が溶鋼２の全体温度に比べて低くなったり、高くなったりすることがあった。
そこで、第１計測温度Ａ及び第３計測温度Ｃと、溶鋼２の代表温度との差を検証するべく、発明者は、加熱中におけるＲＨ装置１における各箇所での溶鋼温度の変化を実験等により調べた。
図３は、溶鋼を局所的に加熱したときのＲＨ装置１における各箇所での溶鋼温度変化を示したものである。
【００１７】
図３に示すように、加熱を行っている部分「図４の入熱部１５（上部層）」の温度は、加熱開始直後に急激に上昇し、加熱終了直後には急激に下降する。一方で、取鍋３の中央部分「図４の拡散部１７」及び溶鋼温度計測点Ｇは、加熱開始直後から徐々に上昇し、加熱終了直後から徐々に下降する。取鍋３の底部１１の隅部（死水部１７）の温度は、加熱終了後からかなり遅れて徐々に上昇する。
このように、溶鋼２を局所的に加熱する場合において、ＲＨ装置１の各箇所における溶鋼温度は異なることから、これらの溶鋼温度のバラツキが、第１計測温度Ａ及び第３計測温度Ｃと溶鋼２の代表温度との差として現れているものと考えられる。
【００１８】
そこで、本発明においては、精錬処理中に加熱を行った際での溶鋼温度分布を演算して、この溶鋼温度分布から溶鋼温度の代表温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求め、計測値と時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量ΔＴadjを求めて溶鋼の温度調整を行うことで、従来の問題を解決している。
本発明における溶鋼２の温度調整の手順を、図２（ｂ）を用いて説明する。
図２（ｂ）に示すように、溶鋼２の温度調整を行うに際し、まず、予め加熱を行った場合での溶鋼２内の溶鋼温度分布を演算しておき、この溶鋼温度分布から溶鋼温度の変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めておく。図２に示す変化曲線Ｔｍ（ｔ）は、溶鋼温度の代表温度である。この代表温度は、溶鋼全体の平均温度とも言える。
【００１９】
ｉ）加熱開始直後の測定点Ｐ１にて溶鋼温度を測定して温度調整を行う場合、この計測値Ｔｍｓ１と、溶鋼温度（代表温度）の変化曲線Ｔｍ（ｔ）から求められる計測時点Ｐ１での代表温度Ｔａ１との差（ズレ量ΔＴ１：ΔＴ１）とを求める。ここで、攪拌終了時点での溶鋼２の目標温度をＴｍｅとすると、測定点Ｐ１での温度調整量ΔＴadjは、Ｔｍｓ１＋ΔＴ１−Ｔｍｅとなる。
ｉｉ）加熱開始直後の測定点Ｐ３にて溶鋼温度を測定して温度調整を行う場合、この計測値Ｔｍｓ２と、溶鋼温度の変化曲線Ｔｍ（ｔ）から求められる計測時点Ｐ３での代表温度Ｔａ２との差（ズレ量ΔＴ１：ΔＴ２）とを求める。ここで、攪拌終了時点Ｐ２での溶鋼２の目標温度をＴｍｅとすると、測定点Ｐ１での温度調整量ΔＴadjは、Ｔｍｓ２−ΔＴ２−Ｔｍｅとなる。
【００２０】
代表温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）は、様々な方法により求めることができる。
図３に示したように、溶鋼２を加熱している状況下では、様々な箇所での温度のバラツキがあるため、図４に示すように、ＲＨ装置１内で還流する溶鋼の要素を複数に分割（ブロックに分割）して、各要素での熱収支バランスを伝熱計算モデル等により求める（溶鋼温度分布を求める）ことにより時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
図４（ａ）に示すように、具体的には、溶鋼２の熱収支を考えるとき、溶鋼２を、加熱される入熱部１５と、入熱部１５の溶鋼２と加熱前の溶鋼２が混合する混合部１６と、混合した溶鋼２が拡散する拡散部１７と、溶鋼２が滞留する死水部１８と、溶鋼２がガスによって加速しながら移動する加速部１９との５つの要素に分けて、各要素における非定常の伝熱計算を行う。
【００２１】
詳しくは、入熱部１５は、昇温材８を投入する投入位置の下側（Ａｒガスを吹き込む浸漬管５ａの上側）や酸素を吹き込むランス９の直下の溶鋼であり、昇温材８やガスの吹き込みにより局所的に熱を与えられる部分である。
混合部１６は、入熱部１５された溶鋼２が加熱されていない溶鋼２と混合する部分であって、Ａｒガスを吹き込まない他方の浸漬管５ｂ内の溶鋼２であると共に、当該浸漬管５ｂの直上及び直下の溶鋼２である。
拡散部１７は、他方の浸漬管５ｂから取鍋３内へ吐出（流入）して取鍋３内で還流する大部分の溶鋼２であって、取鍋３の全体に拡散していく部分である。死水部１８は、取鍋３内で殆ど移動することなく滞留している部分の溶鋼２であって、取鍋３の底部１１の隅部分の溶鋼２である。
【００２２】
加速部１９は、Ａｒガスによって溶鋼２が取鍋３側から脱ガス槽４側へと移動する部分の溶鋼（ガスにより加速する部分の溶鋼）であって、吹き込み口６が形成された浸漬管内５ａの溶鋼２である。
このように、ＲＨ装置１において、還流する溶鋼２を、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９の５つの要素に分けた上で、図４（ｂ）に示すように、各要素同士での熱対流による熱量変化や外部への放熱による熱量変化（溶鋼温度分布）をシミュレーションにより計算して時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
【００２３】
例えば、図４（ｂ）に示すように、入熱部１５においては、ランス９からのガスによる入熱や昇温材８からの入熱を考慮すると共に、浸漬管５への吸放熱や大気への吸放熱も考慮する。また、入熱部１５においては、混合部１６への対流による熱移動や加速部１９から対流による熱移動も考慮する。混合部１６においては、入熱部１５からの対流による熱移動や拡散部１７への対流による熱移動も考慮する。また、混合部１６においては、浸漬管への吸放熱も考慮する。
拡散部１７においては、加速部１９への対流による熱移動、死水部１８への熱伝導、取鍋３の底部１１への吸放熱、側壁２０への吸放熱、スラグＳへの吸放熱を考慮する。死水部１８においては、取鍋３の底部１１への吸放熱、側壁２０への吸放熱を考慮する。加速部１９においては、拡散部１７からの対流による熱移動、混合部１６への対流による熱移動、入熱部１５への熱移動を考慮する。
【００２４】
そして、各要素（入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９）による溶鋼温度分布の熱収支シミュレーションにより代表温度を求める。
ここで、伝熱計算モデルにおけるシミュレーションにおいて、各要素（入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９）に対する加重平均［ＳＵＮ（Ｉ＝１，Ｎ,ＴＮ（Ｉ）×ＶＮ（Ｉ）］を求め、加重平均から溶鋼温度（代表温度）を求めてもよい。なお、伝熱計算モデルは、上述したブロック化したブロックモデルに限らず、他のモデルであってもよい。例えば、各要素（入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９）を、さらに細かく分割して（メッシュ化する）、各メッシュについての伝熱計算を行うことで、時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めるてもよい。
【００２５】
また、非定常の伝熱計算は、式（１）〜式（８）で表すことができ、これらを用いて時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めても良い。また、計測値と一度求めた温度調整量ΔＴadjΔＴadjとを用いて溶鋼温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を再計算することが好ましい。
溶鋼量の計算については、表１に示すように、流入出量、流入量、流出量に分けて計算してもよい。表１でのＱは、Ａｒガスの吹き込みによる溶鋼の還流量（ｍ3／ｓ）、αは分配係数（溶鋼が分流するる割合）である。詳しくは、分配係数αは、加速部１９の溶鋼が入熱部１５と混合部１６に分けられる割合である。よって、入熱部１５の溶鋼は、α×Ｑ（還流量）で表され、混合部１６の溶鋼は、（１−α）×Ｑで表される（０≦α≦１）。加速部１９からのすべての溶鋼が入熱部１５に流入する場合は、α＝１となり、加熱効率が最も良い。加速部１９からのすべての溶鋼が混合部１６に流入する場合は、α＝０となる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
【表１】
【００２８】
上記の実施形態では、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９の５つの要素に分けて上で各要素における溶鋼温度分布を伝熱計算により演算していたが、少なくとも熱の移動等が頻繁にある部分（入熱部１５、混合部１６、拡散部１７）の３個の要素に分けて各要素における非定常の伝熱計算を行うことが好ましい。このようにすれば、代表温度の溶鋼温度分布を簡単に求めることができる。
図５は、各要素に分けて伝熱計算を行った結果である。
図５（ａ）は、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８の攪拌開始からの温度変化を示していると共に、攪拌開始後の代表温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めた結果である。また、図５（ｂ）は、測定位置（取鍋３の上側、図１参照）にて所定時間毎に溶鋼温度の測定を行い、この測定値と代表温度との差（ズレ量ΔＴ１）をまとめたものである。
【００２９】
これから分かるように、加熱開始直後と加熱終了直後では、測定値と代表温度との差が大凡２〜５℃となっている。
本発明のように、精錬処理中に加熱を行ったときに溶鋼温度を計測するに際し、加熱を行ったときの溶鋼温度分布を演算して溶鋼温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めた上で、計測時における計測値と時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）から求めた計測時での代表温度とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１を加味して温度調整量ΔＴadjを求めている。
これにより、ズレ量ΔＴ１を加味して溶鋼２の温度調整を行うため、正確な温度調整を実現することができる。本発明によれば、溶鋼２を加熱するといった溶鋼が不均一になりやすい状態であっても、温度調整量ΔＴadjを補正することによって、正確に温度調整を行うことができるようになった。
【００３０】
また、処理終了時に目標温度となる温度調整パターンでの溶鋼処理中の時間変化の予測値「時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）」を取鍋３内の溶鋼温度が不均一も考慮して求めて、所定時間での溶鋼温度を温度を表示し、さらに、実際に計測された温度との差異を計算して表示することにより、処理途中で処理終了時の溶鋼温度が目標の管理範囲から大きく外れてしまう予想ができれば、温度調整度合いを変えることによりスケジュールの通りに溶鋼の温度調整を行うことができる。
また、溶鋼温度や成分の再調整のために操業の変化があった場合においても、最新の操業データ（計測値）で温度変化曲線を再計算することで、目標温度から外れているか判断することができる。
【００３１】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
上記実施形態では、ＲＨ装置において加熱を行う際での取鍋精錬方法を示したが、他のＬＦ精錬装置やＣＡＳ精錬装置等の取鍋精錬装置１にて取鍋精錬を行うものであってもよい。図６（ａ）に示すように、ＬＦ装置１においても、溶鋼を同様に、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９の要素に分けた上で伝熱計算により時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
【００３２】
ＬＦ装置の場合、入熱部１５はアーク電極２１の直下の溶鋼２である。混合部１６は、吹き込み用のランス２２とは反対側となる領域（取鍋３の中心から左側の領域）であって、入熱部１５及びスラグＳの下側の溶鋼２である。拡散部１７は、混合部１６から下側の溶鋼２の大部分である。死水部１８は、取鍋３の底部１１の隅（吹き込み用のランス２２と対向する側の隅）の溶鋼２である。加速部１９は、吹き込みランス２２を挿入した状態で吹き込み口２２ａから上下に亘る溶鋼２である。
ＬＦ装置における取鍋精錬においても、図６（ｂ）に示すように、各要素同士での熱対流による熱量変化や外部への放熱による熱量変化（溶鋼温度分布）をシミュレーションにより計算して時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
【００３３】
例えば、図６（ｂ）に示すように、入熱部１５においては、スラグＳからの入熱や混合部１６への対流による熱移動も考慮すると共に、加速部１９からの熱移動も考慮する。混合部１６においては、入熱部１５からの対流による熱移動や拡散部１７への対流による熱移動も考慮する。また、混合部１６においては、耐火物への吸放熱やスラグＳへの吸放熱も考慮する。
拡散部１７においては、加速部１９への対流による熱移動、死水部１８への熱伝導、側壁への吸放熱を考慮する。死水部１８においては、取鍋３の底部１１への吸放熱、側壁２０への吸放熱を考慮する。加速部１９においては、拡散部１７からの対流による熱移動、混合部１６への対流による熱移動、入熱部１５への熱移動を考慮する。
【００３４】
また、図７に示すように、ＣＡＳ装置においても、溶鋼を同様に、入熱部１５、混合部１６、拡散部１７、死水部１８、加速部１９の要素に分けた上で伝熱計算により時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求める。
ＣＡＳ装置の場合、入熱部１５は吹き込み用のランス２３の直下の溶鋼２である。混合部１６は、入熱部１５の両側の溶鋼である。加速部１９は、取鍋３の底部１１に設けた吹き込み口２４から上側の溶鋼２である。拡散部１７は、加速部１９の両側の溶鋼２である。死水部１８は、取鍋３の底部１１の隅の溶鋼２である。
【００３５】
上記実施形態によれば、取鍋精錬装置１での取鍋精錬において、加熱を行ったときの溶鋼温度分布を演算して溶鋼温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めているが、冷却による溶鋼温度の変化も加熱と同様に考えることができるため、冷却を行ったときに溶鋼温度の時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めて、計測時における計測値と時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）から求めた計測時での代表温度とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量を求めて溶鋼の温度調整を行ってもよい。また、加熱と冷却とを組み合わせて、加熱及び冷却を行う際に時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を求めて、上述したように温度調整を行ってもよい。
【００３６】
本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の取鍋精錬を行う二次精錬装置の全体図である。
【図２】（ａ）従来の温度調整方法における溶鋼温度の変化図であり、（ｂ）本発明の温度調整方法における溶鋼温度の変化図である。
【図３】溶鋼を局所的に加熱した際の各部位における溶鋼温度の変化図である。
【図４】（ａ）ＲＨ装置内で還流する溶鋼を複数要素に分けたブロック図であり、（ｂ）各要素での熱収支を示す図である。
【図５】（ａ）ＲＨ装置の溶鋼における各要素及び代表温度での時間変化曲線Ｔｍ（ｔ）を示す図であり、（ｂ）測定値と代表温度との差（ズレ量ΔＴ１）を示した図である。
【図６】（ａ）ＬＦ装置内の溶鋼を複数要素に分けたブロック図であり、（ｂ）各要素での熱収支を示す図である。
【図７】ＣＡＳ装置内の溶鋼を複数要素に分けたブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 取鍋精錬装置
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ 脱ガス槽
５ 浸漬管
６ 吹き込み口
７ 排気口
８ 昇温材
９ ランス
１５ 入熱部
１６ 混合部
１７ 拡散部
１８ 死水部
１９ 加速部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬処理中の溶鋼温度を計測し、この計測値を用いて溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬方法において、
前記精錬処理中に加熱及び／又は冷却を行った際での溶鋼温度分布を求めて、この溶鋼温度分布を基に溶鋼温度の代表温度の時間変化曲線を求め、前記計測値と時間変化曲線とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量ΔＴadjを求めて前記溶鋼の温度調整を行うことを特徴とする取鍋精錬方法。
【請求項２】
前記代表温度の時間変化曲線を求めるに際しては、少なくとも、溶鋼が加熱及び／又は冷却された入熱部と、入熱部の溶鋼と加熱前の溶鋼が混合する混合部と、混合した溶鋼が拡散する拡散部との３個の要素に分けて、各要素における非定常の伝熱計算を行うことで求めることを特徴とする請求項１に記載の取鍋精錬方法。
【請求項３】
前記計測値と前記温度調整量ΔＴadjとを用いて前記溶鋼温度の時間変化曲線を再計算することを特徴とする請求項１又は２に記載の取鍋精錬方法。
【請求項１】
精錬処理中の溶鋼温度を計測し、この計測値を用いて溶鋼の温度調整すると共に、溶鋼を攪拌しながら精錬を行う取鍋精錬方法において、
前記精錬処理中に加熱及び／又は冷却を行った際での溶鋼温度分布を求めて、この溶鋼温度分布を基に溶鋼温度の代表温度の時間変化曲線を求め、前記計測値と時間変化曲線とのズレ量ΔＴ１を求め、このズレ量ΔＴ１に基づき温度調整量ΔＴadjを求めて前記溶鋼の温度調整を行うことを特徴とする取鍋精錬方法。
【請求項２】
前記代表温度の時間変化曲線を求めるに際しては、少なくとも、溶鋼が加熱及び／又は冷却された入熱部と、入熱部の溶鋼と加熱前の溶鋼が混合する混合部と、混合した溶鋼が拡散する拡散部との３個の要素に分けて、各要素における非定常の伝熱計算を行うことで求めることを特徴とする請求項１に記載の取鍋精錬方法。
【請求項３】
前記計測値と前記温度調整量ΔＴadjとを用いて前記溶鋼温度の時間変化曲線を再計算することを特徴とする請求項１又は２に記載の取鍋精錬方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１１６６０９（Ｐ２０１０−１１６６０９Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９１３２０（Ｐ２００８−２９１３２０）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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