(57)【要約】鋼の取鍋精錬用プロセスパラメータを割出すシステムが、種々の鋼精錬プロセス段階の１つ又は複数のプロセスパラメータを割出すための複数のソフトウエアアルゴリズムを実行するコンピュータを含む。例えば一実施例では、コンピュータは鋼脱硫プロセスの一部として所望硫黄％を達成するためにフラックス付加分の全量を割出すよう構成されている。別の実施例では、コンピュータは、鋼再酸化プロセスの一部として鋼に吹込まれるべき酸素の全量を割出すよう構成されている。更に別の実施例では、コンピュータは精錬鋼内の異物溶融温度を割出し、この溶融温度が鋼ストリップ連続鋳造装置／プロセス内の鋼をうまく処理するための許容範囲内にあるのか又は許容できる異物溶融温度を達成するためには鋼を再加工しなければならないかを割出すよう構成されている。
2005517807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定％の硫黄を有する溶鋼の取鍋を提供し、
前記取鍋内の前記溶鋼を還元し、
前記還元段階後に前記取鍋内の前記溶鋼を脱硫し、
前記脱硫段階後に前記取鍋内の前記溶鋼を再酸化し、
前記再酸化段階後の前記取鍋内の前記溶鋼からなる異物の融点を割出し、
前記融点が閾値融点より低い場合に、前記取鍋内の前記溶鋼を鋼ストリップ鋳造プロセスにルート送りする
段階からなる鋼ストリップ鋳造プロセス用の鋼取鍋精錬プロセス。
【請求項２】
前記融点が前記閾値融点より低い場合に前記還元段階、脱硫段階、再酸化段階のいずれかに前記取鍋内の前記溶鋼を送り戻す段階を更に含む、請求項１で請求のプロセス。
【請求項３】
脱硫段階が、
前記所定％の硫黄を所望％の硫黄に減らすよう前記取鍋内の前記溶鋼に加えるべきフラックスの量を割出し、
前記量のフラックス付加分を前記取鍋内の前記溶鋼に加える、
段階を含む、請求項１又は請求項３で請求のプロセス。
【請求項４】
再酸化段階が、
前記取鍋内の前記溶鋼に吹込むべき酸素の量を割出し、
前記量の酸素を前記取鍋内の前記溶鋼に吹込む
段階を含む、請求項３で請求のプロセス。
【請求項５】
１バッチの溶鋼内の異物の溶融温度の割出し方法において、
前記バッチの溶鋼の鋼組成を割出し、
前記バッチの溶鋼の温度を計測し、
前記バッチの溶鋼の遊離酸素含量を計測し、
前記バッチの鋼内の異物の溶融温度を、前記異物組成、前記温度、前記遊離酸素含量の関数として算出する、
段階を含む、１バッチの溶鋼内の異物の溶融温度の割出し方法。
【請求項６】
異物組成を割出す段階が、
前記バッチの溶鋼のサンプルを得て、
前記サンプルを分析してその鋼組成を割出す
段階を含む、請求項５で請求の方法。
【請求項７】
分析段階が、分光計内で前記サンプルを分析してその鋼組成を割出すことを含む、請求項６で請求の方法。
【請求項８】
前記鋼組成が前記バッチの溶鋼内の％マンガンと％ケイ素を含む、請求項５乃至７のいずれかで請求の方法。
【請求項９】
１バッチの溶鋼内の異物の溶融温度割出しシステムにおいて、
前記バッチの溶鋼の鋼組成を割出す手段と、
前記バッチの溶鋼の温度を示す温度値を生み出す温度センサと、
前記バッチの溶鋼の遊離酸素含量を示す酸素値を生み出す酸素センサと、
前記バッチの鋼内の異物の溶融温度を、前記鋼組成、前記温度値及び前記酸素値の関数として割出すよう構成されたコンピュータと
からなるシステム。
【請求項１０】
鋼組成を割出すことができる前記装置が、前記バッチの溶鋼のサンプルの鋼組成を割出すことができる分光計を含む、請求項９で請求のシステム。
【請求項１１】
前記温度センサ及び前記酸素センサが、前記バッチの溶鋼に浸漬するよう構成された単一のプローブ内に含まれる、請求項９又は請求項１０で請求のシステム。
【請求項１２】
前記鋼組成が、前記バッチの溶鋼内の％マンガンと％ケイ素を含む、請求項９乃至１１のいずれかで請求のシステム。
【請求項１３】
初期硫黄含量を所望硫黄含量に減らすために１バッチの溶鋼に加えるべきフラックスの量を割出す方法において、
初期フラックス及び前記バッチの溶鋼からなる合金量を割出し、
前記バッチの溶鋼内の鉱滓キャリーオーバーの量と組成を割出し、
前記バッチの溶鋼に加えられる合金の量を割出し、
前記バッチの溶鋼の重量を計測し、
前記バッチの溶鋼の温度を計測し、
前記バッチの溶鋼の遊離酸素含量を計測し、
前記初期硫黄含量を前記所望硫黄含量に減らすために前記バッチの溶鋼に加えるべきフラックスの量を算出する段階からなり、フラックスの前記量が、前記初期フラックス及び合金量、鉱滓キャリーオーバーの前記量と組成、前記バッチの溶鋼に加えられる前記量の合金、前記バッチの溶鋼の前記重量、温度、遊離酸素含量の関数である、方法。
【請求項１４】
前記バッチの溶鋼の前記初期硫黄含量を割出し、
前記バッチの溶鋼の前記所望硫黄含量を割出す
段階を更に含み、
算出段階が、フラックスの前記量を、更に前記初期硫黄含量、前記所望硫黄含量の関数として算出することを含む、請求項１３で請求の方法。
【請求項１５】
初期フラックス、合金量、前記初期硫黄含量を割出す段階が
前記バッチの溶鋼のサンプルを得、
該サンプルを分析して前記合金量、前記初期硫黄含量を割出す、
段階を含む請求項１４で請求の方法。
【請求項１６】
分析段階が、分光計で前記サンプルを分析して前記合金量、前記初期硫黄含量を割出すことを含む、請求項１５で請求の方法。
【請求項１７】
初期硫黄含量を所望硫黄含量に減らすよう１バッチの溶鋼に加えられるべきフラックスの量を割出すシステムにおいて、
初期フラックスと前記バッチの溶鋼からなる合金量を割出す手段と、
前記バッチの溶鋼の重量を示す重量値を割出す手段と、
前記バッチの溶鋼の温度を示す温度値を生み出す温度センサと、
前記バッチの溶鋼の遊離酸素含量を示す酸素値を生み出す酸素センサと、
前記初期硫黄含量を前記所望硫黄含量に減らすために前記バッチの溶鋼に加えるべきフラックスの量を割出すよう構成されたコンピュータとからなり、フラックスの前記量が、前記初期フラックスと合金量、鉱滓キャリーオーバーの量と組成、前記バッチの溶鋼に加えられる合金の量、前記重量値、温度値、前記酸素値の関数である、システム。
【請求項１８】
前記バッチの溶鋼の前記初期硫黄含量を割出す手段を更に含み、
前記コンピュータが、フラックスの前記量を、更に前記初期硫黄含量、前記所望硫黄含量の関数として割出すよう構成されている、請求項１７で請求のシステム。
【請求項１９】
初期フラックスと合金量、前記初期硫黄含量を割出す前記手段が、前記合金量と前記初期硫黄含量を割出すよう作動可能な分光計を含む、請求項１８で請求のシステム。
【請求項２０】
前記温度センサと前記酸素センサが、前記バッチの溶鋼内に浸漬するよう構成された単一のプローブ内に含まれる、請求項１７乃至１９のいずれかで請求のシステム。
【請求項２１】
初期遊離酸素含量を所望遊離酸素含量に増やすために１バッチの溶鋼に加えるべき酸素の量を割出す方法において、
前記バッチの溶鋼内の異物組成と全鋼酸素含量を割出し、
前記バッチの溶鋼の重量を計測し、
前記バッチの溶鋼の前記初期遊離酸素含量を計測し、
前記バッチの溶鋼の前記所望遊離酸素含量を割出し、
前記初期遊離酸素含量を前記所望遊離酸素含量に増やすよう前記バッチの溶鋼に加えるべき酸素の量を算出する段階からなり、酸素の前記量が前記異物組成、前記全鋼酸素含量、前記重量、前記バッチの溶鋼の前記初期遊離酸素含量と前記所望遊離酸素含量の関数である、方法。
【請求項２２】
所定断面積の酸素吹込み開口を限定する浸漬可能な酸素吹込みランスに結合された加圧酸素源を有する酸素吹込みユニットを更に含み、前記酸素吹込みユニットによる前記バッチの溶鋼への酸素の吹込みの全時間を、前記バッチの溶鋼に加えられるべき酸素の前記量、前記酸素源の圧、前記酸素吹込み開口の前記断面積の関数として算出する段階を更に含む、請求項２１で請求の方法。
【請求項２３】
前記バッチの溶鋼内の異物組成及び全鋼酸素を割出す段階が、
前記バッチの溶鋼のサンプルを得て、
前記サンプルを分析して前記異物組成と全鋼酸素含量を割出す
段階を含む、請求項２１又は請求項２２で請求の方法。
【請求項２４】
分析段階が、前記サンプルを分析して前記異物組成と全鋼酸素含量を割出すことを含む、請求項２３で請求の方法。
【請求項２５】
初期遊離酸素含量を所望遊離酸素含量に増やすために１バッチの溶鋼に加えるべき酸素の量を割出すシステムにおいて、
前記バッチの溶鋼内の異物組成を割出すことができる装置と、
前記バッチの溶鋼の全鋼酸素含量を割出すことができる装置と、
前記バッチの溶鋼の重量を示す重量値を割出すことができる装置と、
前記バッチの溶鋼の前記初期遊離酸素含量を示す酸素値を生み出す酸素センサと、
前記初期遊離酸素含量を前記所望遊離酸素含量に増やすよう前記バッチの溶鋼に加えるべき酸素の量を割出すよう構成されたコンピュータとからなり、酸素の前記量が前記異物組成、前記全鋼酸素含量、前記重量値、前記酸素値、前記所望遊離酸素含量の関数である、システム。
【請求項２６】
所定断面積の酸素吹込み開口を画成する浸漬可能な酸素吹込みランスに結合された加圧酸素源を含む酸素吹込みユニットと、
前記酸素吹込みユニットの酸素吹込み圧を示す圧力値を生み出すことができる装置とを更に含み、
前記コンピュータが、前記酸素吹込みユニットによる前記バッチの溶鋼への酸素吹込みの全時間を、前記バッチの溶鋼に加えるべき酸素の前記量、前記圧力値、前記酸素吹込みランスの前記酸素吹込み開口の前記所定断面積の関数として割出すよう更に構成されている、請求項２５で請求のシステム。
【請求項２７】
前記バッチの溶鋼内の異物組成を割出す前記手段と前記バッチの溶鋼の全鋼酸素含量を割出す前記手段が、前記異物組成を割出すよう作動可能な電子マイクロプローブからなる、請求項２５又は請求項２６で請求のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼の取鍋精錬全般に関し、特に、ストリップ連続鋳造装置で薄鋼ストリップへと直接鋳造すべき鋼の取鍋精錬プロセスに関するが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
双ロール鋳造装置での連続鋳造による金属ストリップ鋳造が公知である。斯かるプロセスでは、相互回転する１対の水平冷却鋳造ロール間に溶融金属を導入することで、動いているロール表面上に金属殻が凝固し、それらがロール間のロール間隙で合わされて、ロール間のロール間隙から下方に送給される凝固ストリップ品を生み出す。タンディッシュとタンディッシュ下方に位置した金属供給ノズルシステムとを介し溶融金属を２つのロール間のロール間隙に導入し、それらから受けた金属流をロール間のロール間隙に向かわせることにより、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持される溶融金属の鋳造溜めを形成できる。この鋳造溜めは、鋳造溜め両端からの溢流を堰止めるようロール端に隣接して係合保持された側部板又は側部堰間に画成できるが、電磁バリヤ等の代替手段も提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
双ロール鋳造は、アルミニウム等、急速冷却で凝固する非鉄金属にはある程度の成果を収めている。しかしながら、その技術を鉄系金属の鋳造に当てはめるにはいろいろ問題があり、１つの特有な問題は、鉄系金属が生み出す固体異物が、双ロール鋳造装置に必要な非常に小さな金属流路を閉塞させがちなことである。
【０００４】
初期のベッセマー製鋼(Bessemer steelmaking)では、インゴット製造で鋼を取鍋還元するのにケイ素−マンガンを用いていた。その結果、反応品の溶融ケイ酸マンガンと残渣のマンガン、鋼溶液中のケイ素と酸素との間の平衡関係が良く知られている。しかし、スラブ鋳造とその後の冷間圧延による鋼ストリップ製造技術が発達することで、ケイ素／マンガン還元が一般に避けられ、アルミニウムキルド鋼の使用が一般に必要と考えられるようになってきた。スラブ鋳造とその後の熱間圧延（その後に冷間圧延を行うことが多い）による鋼ストリップ製造では、ケイ素／マンガンキルド鋼は、ストリップ品中央層の異物集積が災いし、細脈(stringers)等の欠陥を生じる発生率が受容できない程高い。
【０００５】
双ロール鋳造装置での鋼ストリップ連続鋳造では、鋳造ロール長さ方向に沿い一定速度で細かく制御された鋼流を発生させ、ロール鋳造表面全体にわたり充分に急速且つ均一な冷却を達成することが非常に重要である。これには金属供給システム耐火材の非常に小さな流路内に溶鋼を通す必要があり、こうした状況では固体異物が分離し、これらの小さな流路を閉塞しがちである。
【０００６】
ストリップロール連続鋳造装置で種々の等級の鋼をストリップ鋳造する大規模なプログラムを行なったことで判明したことは、従来のアルミニウムキルド炭素鋼やアルミニウム残余含量０．０１％以上の部分キルド鋼では、固形異物が塊になり、金属供給システムの細い流路を閉塞し、結果として生じるストリップ品に欠陥や不連続性を形成するため、全般に充分鋳造できないことである。この問題は、鋼をカルシウム処理して固体異物を減らすことで対処できるが、これは費用が嵩み、又、プロセスと設備が複雑であるのに加えて微細な制御を必要とする。他方、双ロール鋳造装置で急速凝固を達成すれば、大きな異物の発生が防がれ、双ロール鋳造プロセスで異物が中央層に集中することなくストリップ全体に均一分布することで、通常、ケイ素／マンガンキルド鋼に関連して細脈等の欠陥なしにストリップ品が鋳造可能であると判明している。又、薄ストリップ鋳造では、ケイ素とマンガンの含量を調節することで、鋳造温度において液体の還元品を製造し、塊化及び閉塞問題を最小限に抑えることが可能である。
【０００７】
従来のケイ素／マンガン還元プロセスでは、アルミニウム還元で達成できるのと同じ位に溶鋼中の遊離酸素レベルを下げることが不可能であり、この問題が脱硫を妨げてきた。ストリップ連続鋳造では、硫黄含量を０．００９％又はそれ以下の程度にするのが望ましい。従来の取鍋でのケイ素／マンガン還元プロセスでは、脱硫反応が非常に緩やかで一般に一時間以上掛かるので、そのような低レベルで脱硫を達成するのは、特に商業的量のスクラップを用い電気アーク炉ルートで鋼を造る場合には非実用的である。斯かるスクラップは一般に０．０２５〜０．０４５重量％の硫黄含量を有し得る。ケイ素／マンガンキルド鋼の効率的で効果的な還元・脱硫を可能にし、高硫黄のケイ素／マンガンキルド鋼を精錬して薄ストリップ連続鋳造に適した遊離酸素レベルの低硫黄鋼を生み出す方策に関する詳細は、本発明の譲受人に譲渡される同時係属のアメリカ特許出願第６０／２８０，９１６号に開示されており、言及することによりその開示をここに明示的に組入れる。
【０００８】
双ロール鋳造装置での薄鋼ストリップ鋳造の場合、鋳造溜めの溶鋼は一般に１５００℃程度以上の温度であるため、ロール鋳造表面全体にわたり非常に速い冷却速度を達成することが必要である。金属殻を形成するためには、鋳造表面に鋼が初期凝固する時の、高い熱伝達と広範な核生成が特に重要である。アメリカ特許第５，７２０，３３６号は、還元品として形成された金属酸化物の大部分が初期凝固温度で液体であり、溶融金属と各鋳造表面との界面にほぼ液体の層を形成するよう、溶鋼成分を調節することで、どのようにして初期凝固時に熱流束を増加できるかを記述している。核生成も溶鋼中の酸化物異物の存在に左右されること、及び、驚くべきことに、双ロールストリップ鋳造においては、還元時に形成される異物の数を最小限に抑えた「クリーンな」鋼で鋳造することが好都合でないことが判明している。
【０００９】
上記で述べたように、連続鋳造の鋼は鋳造前に取鍋内で還元処理を受ける。双ロール鋳造では鋼は一般にケイ素マンガン取鍋還元を受けるが、カルシウムを加えるアルミニウム還元を用い、溶融金属を鋳造溜めに供給する金属供給システムの細い金属流通路を閉塞し得る固体Ａｌ2０3異物の形成を制御することも可能である。未精錬の溶鋼の鋼酸素レベルを下げることで、上記したようなその後の脱硫が可能になるが、酸化物異物の量を減らしてしまうので望ましくないことが判明している。鋼の全酸素含量があるレベル以下に減少すると、鋼とロール表面との初期接触の質が悪影響を受け、急速な初期凝固と高い熱流束には不十分な核生成となり得る。従って、脱硫後、溶鋼に遊離酸素を吹込むことで遊離酸素含量を、充分な核生成を促すレベルに上げ、鋳造ロールへの溶鋼の急速な初期凝固を生じさせ充分なストリップ品を生み出す。溶鋼を再酸化することで、溶鋼は、初期凝固のためにロール表面に充分な密度の核生成場を提供するのに充分な分布の酸化物異物（通常はＭｎＯ, ＣａＯ, Ｓｉ０2及び／又はＡｌ2０3）を含み、結果として生じるストリップ品は凝固異物の特徴的分布を呈する。鋳造前に鋼の取鍋に酸素を吹込む方策に関する詳細は本発明の譲受人に譲渡される同時係属のアメリカ特許出願第６０／３２２，２６１号に述べられており、言及することによりその開示をここに組入れる。
【００１０】
上記で参照した諸特許出願は鋼ストリップへと鋳造する前の鋼の取鍋精錬で還元段階、脱硫段階、再酸化段階を行なうシステム及び方策を開示しているが、これらのプロセスは精錬鋼を得るのに必要なプロセスパラメータを割出すために単調な技術を必要とする傾向がある。例えば、溶鋼中の硫黄％を所望％に減らすために、制御可能な量のフラックスを溶鋼に加えねばならない。別の例として、ほぼ液体の酸化物層が溶融金属と各鋳造ロール表面との界面に存在することを確保するために、精錬した溶鋼中の異物の融点は閾値温度以下でなければならない。従って、再酸化段階で加えられる遊離酸素の全量、並びに、フラックス及び／又は合金付加分の量と組成は知られていなければならず、制御されて精錬鋼のバッチ又は取鍋内に所望異物溶融温度を提供するものでなくてはならない。最後に、可鋳造性の観点から、バッチの精錬鋼の異物溶融温度を割出して、取鍋をストリップ鋳造プロセスにルート送り(route)できるか又は異物溶融温度を調節するために再加工が必要かを割出す必要がある。従って、必要なのは、応用が簡潔で、ソフトウエアでの実行がしやすく、鋼ストリップ連続鋳造プロセスに容易に適用可能な、鋼の取鍋精錬用のこれらの種々のプロセスパラメーを割出す方策である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
先行技術の上記諸欠点が本発明で対処される。本発明の１局面によれば、所定％の硫黄を有する溶鋼の取鍋を提供し、前記取鍋内の前記溶鋼を還元し、前記還元段階後の前記取鍋内の前記溶鋼を脱硫し、前記脱硫段階後の前記取鍋内の前記溶鋼を再酸化し、前記再酸化段階後の前記取鍋内の前記溶鋼からなる異物の融点を割出し、前記融点がある閾値融点より低ければ前記取鍋内の前記溶鋼を鋼ストリップ鋳造プロセスにルート送りする段階からなるプロセスが提供される。
【００１２】
本発明の更に別の局面によれば、初期フラックスと前記バッチの溶鋼からなる合金量を割出し、前記バッチの溶鋼内の鉱滓キャリーオーバーの量と組成を割出し、前記バッチの溶鋼に加えられる合金の量を割出し、前記バッチの溶鋼の重量を計測し、前記バッチの溶鋼の温度を計測し、前記バッチの溶鋼の遊離酸素含量を計測し、前記初期硫黄含量を前記所望硫黄含量に減らすために前記バッチの溶鋼に加えるべきフラックスの量を算出する段階からなる方法が提供され、フラックスの前記量は、前記初期フラックスと合金量、鉱滓キャリーオーバーの前記量と組成、前記バッチの溶鋼に加えられる合金の前記量、前記バッチの溶鋼の前記重量、温度及び遊離酸素含量の関数である。
【００１３】
本発明の更なる局面によれば、初期フラックスと前記バッチの溶鋼からなる合金量を割出す手段と、前記バッチの溶鋼の重量を示す重量値を割出す手段と、前記バッチの溶鋼の温度を示す温度値を生み出す温度センサと、前記バッチの溶鋼の遊離酸素含量を示す酸素値を生み出す酸素センサと、前記初期硫黄含量を前記所望硫黄含量に減らすために前記バッチの溶鋼に加えるべきフラックスの量を割出すよう構成されたコンピュータとからなるシステムが提供され、フラックスの前記量は前記初期フラックスと合金量、鉱滓キャリーオーバーの量と組成、前記バッチの溶鋼に加えられる合金の量、前記重量値、温度値、前記酸素値の関数である。
【００１４】
本発明の又更なる局面によれば、前記バッチの溶鋼内の異物組成と全鋼酸素含量を割出し、前記バッチの溶鋼の重量を計測し、前記バッチの溶鋼の前記初期遊離酸素含量を計測し、前記バッチの溶鋼の前記所望遊離酸素含量を割出し、前記初期遊離酸素含量を前記所望遊離酸素含量に増やすために前記バッチの溶鋼に加えるべき酸素の量を算出する段階からなる方法が提供され、酸素の前記量は前記異物組成、前記全鋼酸素含量、前記重量、前記初期遊離酸素含量、前記バッチの溶鋼の前記所望遊離酸素含量の関数である。
【００１５】
本発明の更に又別の局面によれば、前記バッチの溶鋼内の異物組成を割出す手段と、前記バッチの溶鋼の全鋼酸素含量を割出す手段と、前記バッチの溶鋼の重量を示す重量値を割出す手段と、前記バッチの溶鋼の前記初期遊離酸素含量を示す酸素値を生み出す酸素センサと、前記初期遊離酸素含量を前記所望遊離酸素含量に増やすために前記バッチの溶鋼に加えるべき酸素量を割出すよう構成されたコンピュータとからなるシステムが提供され、酸素の前記量は前記異物組成、前記全鋼酸素含量、前記重量値、前記酸素値、前記所望遊離酸素含量の関数である。
【００１６】
本発明は、溶鋼の取鍋内の異物の溶融温度を算出し、溶鋼を下流の鋼鋳造プロセスにルート送りするか又は異物融点を改良するために鋼を再加工するかを割出す、鋼の取鍋精錬プロセスを提供する。
【００１７】
本発明は又、硫黄含量を所望硫黄含量に減らすために還元後の溶鋼の取鍋に加えるべきフラックス量を算出するシステム及び方法も提供する。
【００１８】
本発明の別の局面によれば、前記バッチの溶鋼の異物組成を割出し、前記バッチの溶鋼の温度を計測し、前記バッチの溶鋼の遊離酸素含量を計測し、前記バッチの鋼内の異物の溶融温度を、前記異物組成、前記温度、前記遊離酸素含量の関数として算出する段階からなる方法が提供される。
【００１９】
本発明の更に別の局面によれば、前記バッチの溶鋼の異物組成を割出す手段と、前記バッチの溶鋼の温度を示す温度値を生み出す温度センサと、前記バッチの溶鋼の遊離酸素含量を示す酸素値を生み出す酸素センサと、前記バッチの鋼内の異物の溶融温度を、前記異物組成、前記温度値、前記酸素値の関数として割出すよう構成されたコンピュータとからなるシステムが提供される。
【００２０】
本発明は更に、酸素含量を所望酸素含量に上げるために脱硫後の溶鋼の取鍋に吹込むべき酸素量を算出するシステム及び方法を提供する。
【００２１】
本発明のこれら及びその他の目的は好適実施例に関する以下の記述から更に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の作動の理解を促進するため、図面に示したいくつかの好適な実施例について以下に言及し、明確な表現を用いてそれらを記述する。しかしながら、それにより本発明の範囲を制限する意図は全くなく、本発明の関する技術分野の当業者なら当然するように、図示した実施例の変更や更なる修正、説明した本発明の原理の更なる応用が考えられると理解すべきである。
【００２３】
さて図１に関し、本発明の概念による、鋼製造、精錬、鋳造プロセス１０の一実施例を示す。プロセス１０は、未精錬の溶鋼を製造する電気アーク炉１２(ＥＡＦ)を含む。電気アーク炉１２から未精錬の溶鋼が取鍋冶金炉１４(ＬＭＦ)にルート送りされ、溶鋼は精錬されて、薄鋼ストリップへの鋳造に適した溶融組成を形成する。次いで、鋳造に適した溶鋼の取鍋が取鍋冶金炉１４からストリップ鋼連続鋳造装置／プロセス１６にルート送りされ、精錬された溶鋼が連続薄鋼ストリップに鋳造される。実施例では、装置／プロセス１６は双ロール鋳造装置の形のストリップ連続鋳造装置として具現されている。一般に、斯かる双ロール鋳造装置で鋼ストリップを連続鋳造することは、精錬した溶鋼を取鍋冶金炉１４から内部冷却された１対の相互回転する水平鋳造ロール間に導き、それにより金属殻が動いているロール表面上に凝固し、ロール間のロール間隙にて合わせられて、ロール間のロール間隙から下方に送給される凝固鋳造ストリップを生み出すことを含む。「ロール間隙」という用語は、ロール同士が最接近する領域全般を指すのに用いる。取鍋冶金炉１４により供給される取鍋から小容器へと溶融金属を注ぎ、そこから、溶融金属はロール間隙上方に位置した金属供給ノズルシステムを流れてロール間のロール間隙へと向かわされ、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持されてロール間隙の長さ方向に沿って延びる溶融金属の鋳造溜めを形成できる。この鋳造溜めは、鋳造溜め両端からの溢流を堰止めるようロール端に隣接して係合保持される側部板又は側部堰間に画成されるのが一般であるが、電磁バリヤ等の代替手段も提案されている。直上で挙げたタイプの鋼ストリップの鋳造と双ロール鋳造装置はアメリカ特許第５，１８４，６６８号、第５，２７７，２４３号、第５，９３４，３５９号で更に詳細に開示されており、言及することによりそれらの全てをここに明示的に組入れる。このタイプの鋼ストリップ連続鋳造に関する追加的な詳細は、全てが本発明の譲受人に譲渡される同時係属のアメリカ特許出願第０９／９６７，１６３号、第０９／９６８，４２４号、第０９／９６６，１８４号、第０９／９６７，１０５号、第０９／９６７，１６６号のそれぞれに記述されており、言及することによりそれらの開示各々をここに明示的に組入れる。
【００２４】
次に図２に関し、図１の電気アーク炉１２に関連した素子及びプロセスのいくつかを説明する。例えば、取鍋１８は所要量の溶鋼２４を鋼源２０からタップ２２により受取る。鋼源２０は１供給分の未精錬の鋼を含み、それの製造は本発明の一部を構成しない。いずれにしろ、取鍋１８内の溶鋼２４がはかり２６により計量され、はかり２６は信号路３０により取鍋重量読出しモニター２８に電気的に接続される。操業では、オペレータは、取鍋１８内の溶鋼２４の重量を取鍋重量読出しモニター２８により、取鍋１８の重量自体を考慮に入れて割出すことができる。
【００２５】
次に図３にプロセスフロー図を示し、一般に取鍋冶金炉１４内にある未精錬の溶鋼２４の取鍋１８精錬プロセス４０の好適実施例を説明する。未精錬の溶鋼２４の取鍋１８はＥＡＦ１２からＬＭＦ１４にルート送りされ、ストリップ鋼連続鋳造装置／プロセスｌ６による鋳造に適した形に溶鋼２４を精錬するプロセス４０が行われる。プロセス４０は段階４２で始まり、取鍋１８内の溶鋼２４が還元される。双ロール鋳造では、鋼は通常はケイ素マンガン取鍋還元を受けるが、カルシウム添加を含むアルミニウム還元を用い、ストリップ鋼連続鋳造装置／プロセス１６の鋳造溜めに金属を送給する金属供給システムの細い金属流路を閉塞し得る固体Ａｌ2０3異物の形成を制御することも可能である。鋼還元プロセス４２に続いて、プロセス４０は段階４４に進み、取鍋１８内の還元した溶鋼２４が脱硫される。ストリップ連続鋳造では、０．００９％程度又はそれ以下の硫黄含量を持つのが望ましいが、本発明では他の硫黄％含量を用いることも考慮している。脱硫段階４４に続いて、プロセス４０は段階４６に進み、取鍋１８内の還元・脱硫された溶鋼２４が鋼ストリップ連続鋳造装置／プロセス１６に向けて鉱滓厚化され、再酸化される。プロセス段階４２，４４，４６に関する更なる詳細は同時係属のアメリカ特許出願第６０／２８０，９１６号及びアメリカ特許出願第６０／３２２，２６１号に記述されており、言及することにより両者をここに明示的に組入れる。
【００２６】
段階４６に続いて、プロセス４０は段階４８に進み、溶鋼２４内の異物の融点（ＩMP）を割出す。異物融点（ＩMP）を割出すシステムの好適実施例を図５及び図８に関し以下に更に詳細に記述する。段階４８に続いて、プロセス４０は段階５０に進み、異物融点（ＩMP）を温度閾値（ＴTH）と比較する。鋳造双ロール鋳造装置で薄鋼ストリップを鋳造する場合、鋳造溜めの溶鋼は一般に１５００℃程度以上の温度であるので、ロール鋳造表面全体にわたり非常に速い冷却速度を達成する必要がある。金属殻を形成するためには鋳造表面への鋼の初期凝固時に高い熱伝達速度と広範な核生成を達成することが特に重要である。言及することによりその開示をここに組入れるアメリカ特許第５，７２０，３３６号は、溶融金属と各鋳造表面との界面にほぼ液層を形成するよう異物から生じる金属酸化物の大部分が初期凝固温度で液体であるように溶鋼成分を調節することにより、初期凝固時にどのようにして熱伝達速度（即ち、熱流束）を増加させることができるかを記述している。従って、鋼ストリップ連続鋳造装置／プロセス１６では、異物融点（ＩMP）が適切な温度範囲にあり、装置／プロセス１６の溶融金属と双鋳造ロールの各鋳造表面との界面にほぼ液体の酸化物層を提供することが重要である。従って、プロセス４０の段階５０は異物融点（ＩMP）と臨界温度閾値（ＴTH）とを比較する。ここで、ＴTHは、その温度以上では溶融金属と鋳造ロール表面との界面にほぼ液体の酸化物層が確保できないという温度である。実施例ではＴTHはほぼ１６００℃に設定されているが、本発明は他の温度閾値も考慮している。いずれにしろ、ＩMPがＴTHより大ならば、プロセス４０は異物融点（ＩMP）を所望温度範囲内にするために溶鋼２４を再加工するために、段階４２，４４，４６のいずれかにループバックする。もし段階５０でＩMPがＴTHよりも小か又は等しいならば、ＩMPは所望温度範囲にあり、適切に精錬された溶鋼２４の取鍋１８が段階５２で鋼ストリップ連続鋳造装置／プロセス１６にルート送りされる。
【００２７】
次に図４に関し、図１のＬＭＦ１４に関連した素子及びプロセスのいくつかの好適実施例を示す。例えば、サンプリング機構６０は取鍋１８内の溶鋼２４のサンプルを取出すよう構成され、サンプルは点線路６４で示すように分光計６２にルート送りされる。分光計６２は溶鋼２４のサンプルの化学組成を公知の仕方で割出すよう作動可能な公知構成のものとすることができる。温度／酸素プローブ６６は溶鋼２４内に浸漬した状態で示されており、信号路７０により読出しユニット６８に電気的に接続される。実施例では、プローブ６６は、公知構成であり、溶鋼２４の温度とその酸素含量の両方に関する情報を提供するよう作動可能な、セロックス（Ｃｅｌｏｘ；登録商標）酸素／温度浸漬プローブである。セロックス（Ｃｅｌｏｘ；登録商標）酸素計測システムは、溶鋼中の遊離酸素を計測するもので、ケイ・カーリア(K. Carlier)著「新規の電気化学的センサを用いた液鋼処理時のオンライン酸素計測」Heraeus Electro-Nite International N. V., Centrum-Zuid 1105, 3530 Houthalen, ベルギー（著者から入手可能）に記述されている。アメリカ特許第４，３４２，６３３号及び第４，９６４，７３６号も参照のこと。遊離酸素は、鋼中に溶解している酸素で、他の素子と結合して酸化物を形成していないものである。
【００２８】
図３の鋼精錬プロセス４０は取鍋１８内の溶鋼２４の再酸化（段階４６）を必要とし、これに関連して酸素吹込みランス７２が図４で溶鋼２４中に浸漬するものとして示されてい。ランス７２は一端が導管７６により酸素源７４と流体接続され、径ｄを有する他端で酸素出口ポートを構成している。圧力センサ８０は酸素源７４と流体接続して配され、信号路８４により読出しユニット８２に電気的に接続している。操業では、センサ８０は源７４内の酸素圧を検出するよう作動可能で、その圧はランス７２により溶鋼２４内に吹込まれる酸素圧に相当し、この酸素吹込み圧を読出しユニット８２で表示するようになっている。いずれにしろ、溶鋼２４に吹込まれる酸素の全量は全般に、酸素吹込み圧、ランス７２の出口径ｄ、そして図７に関して以下により詳細に記述するその他の因子の関数である。
【００２９】
さて図５に関し、図３に示した鋼精錬プロセス４０を実施するための複数のプロセスパラメータを割出すシステム９０の好適実施例を示す。システム９０の中央にあるのが多目的コンピュータ９２であり、以下に記述するように作動するよう構成された、従来のディスクトップパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップ又はノートブックコンピュータ等の公知の多目的コンピュータであってよい。コンピュータ９２は、情報を記憶し、従来公知のように中でソフトウエアアルゴリズムを実行可能な従来のメモリー９４を含んでいる。キーボード１００は信号路１０２によりコンピュータ９２に電気的に接続され、図６〜図８に関して以下で詳細に記述するように鋼精錬プロセス４０に関する特定の情報を入力するのに用いることができる。コンピュータ９２は信号路９８により記憶媒体ユニット９６にも接続され、記憶ユニット９６はフロッピーディスクドライブ、ハードディスクドライブ、シーディロム（ＣＤ−Ｒｏｍ）ユニット等の従来の記憶媒体ユニットであってよい。モニター１０４は信号路１０６によりコンピュータ９２に電気的に接続され、図３に示した鋼精錬プロセス４０に関する情報を表示するために設けられている。加えて又はその替わりに、プリンタ１０８を信号路１１０によりコンピュータ９２に電気的に接続し、プリンタ１０８を鋼精錬プロセス４０の１つ又は複数の局面のハードコピーを提供するのに用いることもできる。
【００３０】
次に図６に関し、フローチャートを示して、プロセス４０の脱硫段階４４（図３）に関連した少なくとも１つのプロセスパラメータを算出するソフトウエアアルゴリズム１１０の好適実施例を説明する。アルゴリズム１１０はコンピュータ９２のメモリー９４内に記憶することができ、コンピュータ９２により実行されて、脱硫段階４４に関連したその少なくとも１つのプロセスパラメータを算出する。アルゴリズム１１０は段階１１２で始まり、段階１１４で、取鍋１８内の溶鋼２４のサンプルがサンプラ６０で取られ、分光計６２内で分析されてその化学組成を割出す。この分析は、取鍋１８をＥＡＦ１２からＬＭＦ１４へ移した後、ＬＭＦ１４内で溶鋼２４の精錬が始められる前に行われる。従って、分光計６２によって鋼サンプルを分析することで、ＥＡＦ炉１２により供給される溶鋼２４の硫黄含量に関する情報が得られる。硫黄％（％Ｓ）についてのこの情報が段階１１６でキーボード１００等従来の手段によりコンピュータ９２に入力される。
【００３１】
ＥＡＦ１２内での溶鋼２４の製造では、特定のフラックス及び／又は合金の付加をすることができる。斯かるフラックス及び／又は合金付加分の組成と量は、一般に、ＥＡＦ１２での未精錬の鋼の製造で公知である。段階１１８で、斯かるフラックス及び／又は合金付加分（ＦＡＡ）の量と組成についてのこの情報がキーボード１００等の入力機構によってコンピュータ９２に入力される。加えて、段階１１４で行われる分光計分析は一般に溶鋼２４のフラックス及び／又は合金組成に関する情報を提供し、段階１１４で結果として得ることのできる情報は段階１１８でコンピュータ９２に入力すべきフラックス及び／又は合金付加分（ＦＡＡ）の量を割出すのに用いることができる。合金組成から、フラックス組成が鋼体制(steel regine)及び関連する経験上の式のための所定の標準フラックシング(fluxing)手法で知られ、それらは予め実験及び経験上の分析により確立されている。
【００３２】
電気アーク炉１２の一般の操業では、一般に、鉱滓を取鍋１８に加えて溶鋼２４の一部とすることができる。一般に、斯かる鉱滓の量と組成（ＳＱＣ）は鋼ストリップ鋳造装置／プロセス１６についての経験と知識により割出され、当業者は斯かる鉱滓組成と量がプロセス毎に異なり得ることを認識しているだろう。実施例では、デフォルト（初期設定）の鉱滓量／組成（ＳＱＣ）をメモリー９４に記憶し、段階１２０を行なう前にモニター１０４に表示する。この実施例では、オペレータはこのデフォルトのＳＱＣ情報を単に入力することを選んでもよいが、替わりに、デフォルトのＳＱＣ情報を無視して所望ＳＱＣ情報をキーボード１００等の入力機構により入力することもできる。又は、デフォルトのＳＱＣ情報をメモリーに記憶しないで段階１２０で、斯かる鉱滓（ＳＱＣ）の量と組成をキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力するようアルゴリズム１１０を構成することもできる。フラックス及び／又は合金付加分と同様に、電気アーク炉キャリーオーバー鉱滓量と組成も上記と同様に知ることができる。
【００３３】
アルゴリズム１１０が段階１２０から段階１２２に進んで、プロセス４０の還元段階４２の結果としてＬＭＦ１４でなされる合金付加分（ＡＡ）の量がキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力される。その後、段階１２４で、取鍋１８内の溶鋼２４の重量（ＬＷ）がキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力される。取鍋１８内の溶鋼２４の重量は図３に関する上記したようなＬＭＦ１４での合金付加分の前にＥＡＦ１２で割出された。従って、段階１２４でコンピュータ９２に入力される重量ＬＷはＥＡＦ１２で割出された溶鋼２４の重量をＬＭＦ１４でなしたの合金等の付加分の重量により調節したものである。
【００３４】
その後、段階１２６で、ＬＭＦ１４での溶鋼２４の温度と遊離酸素含量（Ｔ／ＦＯ）がキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力される。温度及び遊離酸素値は図４に示した温度／酸素プローブ６６により提供され、斯かる情報が読出し部６８に表示される。段階１２６に続いて、アルゴリズム１１０は段階１２８に進み、所望硫黄％（ＴＳ）がキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力される。上記で簡単に説明したように、ストリップ鋼連続鋳造では０．００９％程度又はそれ以下の硫黄含量を有するのが望ましく、従って、段階１２８で入力される所望硫黄％ＴＳは通常０．００９％又はそれ以下である。いずれにしろ、アルゴリズム１１０の段階１２８が段階１３０に進み、コンピュータ９２は所望硫黄％ＴＳを得るのに必要なフラックス付加分（ＦＡ）の量を算出するよう作動可能であり、ＦＡは一般に％Ｓ，ＴＳ，ＦＡＡ，ＳＱＣ，ＡＡ，ＬＷ，Ｔ／ＦＯの関数である。
【００３５】
アルゴリズム１１０を用いてコンピュータ９２で行われる算出段階を以下説明する。第１に、鉱滓組成の酸化物の量を、ＥＡＦタップでのフラックス付加分及びＬＭＦでの合金付加分から、当業者に公知の式で推定する、即ちＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＣａＯ，ＣａＦ2，ＭｇＯ，ＦｅＯ，ＭｎＯである。第２に、鉱滓の光学的塩基性度(optical basicity)をディ・ジェイ・ソキンスキー(D. J. Sosinsky)、アイ・ディ・ゾマーヴィレ(I. D. Sommerville)共著の「冶金学的鉱滓の硫化物容積の組成及び温度依存」，Metallurgical Transactions, 巻17B （１９８６年６月）、３３１−３３７頁、に記述されている式等を用いて鉱滓組成の予測酸化物について算出する。例えば：
（数１）
∧ = XA∧A + XB∧B + XC∧C + ...                       (1)
但し、∧ =  鉱滓の光学的塩基性度
XA, XB, XC, ...は第１段階から算出した酸化物のモル分数、
∧A, ∧B, ∧C, ...は出版書から得た個々の酸化物の光学的塩基性度である。
第３に、鉱滓の硫化物容積（Ｃs）を次式で算出できる。
（数２）
LogCs  =  (2269 - 54640∧)/T + 43.6∧ - 25.2           (2)
但し、Cs = 鉱滓の硫化物容積
T = 鉱滓の温度(鋼の温度でもある)。
第４に、鉱滓中の％硫黄の分配率（Ｌs）、言い換えると、鋼中の％硫黄を次式を用いて算出する。
（数３）
LogLs = -770/T + 1.30 + logCs - Loga0           (3)
但し、Ls = %S鉱滓 ÷ %S鋼
aO = 遊離酸素から得られる酸素の活量
第５に、鋼中の算出％硫黄を鋼中の目標設定％硫黄と比較できる。鋼中の算出％硫黄が鋼中の％硫黄の目標設定より大きい場合、鋼に加えるべき石灰、ＣａＯ又はＭｇＯ等のフラックスが計算に加えられ、算出％硫黄が目標設定の％硫黄のレベルになるまでフラックスの付加が繰返し行われる。これらの関係は一般に公知であり、従って、アルゴリズム１１０でこの繰返しの算出を行うのに他の式を用いることもできると理解される。
【００３６】
再び図６に戻り、アルゴリズム１１０が段階１３０から段階１３２に進み、コンピュータ９２は％硫黄目標設定を得るためにフラックス付加量（ＦＡ）をモニター１０４に表示するよう作動可能である。次いで、オペレータは表示されたフラックス量を溶鋼２４の取鍋１８に加えて硫黄含量を所望硫黄％に減らすことができる。
【００３７】
次に図７に関し、示したフローチャートで、プロセス４０の再酸化段階４６（図３）に関連した少なくとも１つのプロセスパラメータを算出するソフトウエアアルゴリズム１４０の好適実施例を説明する。アルゴリズム１４０はコンピュータ９２のメモリー９４内に記憶することができ、コンピュータ９２により再酸化段階４６に関連したその少なくとも１つのプロセスパラメータを算出する。アルゴリズム１４０は段階１４２で始まり、段階１４４で、取鍋１８内の溶鋼２４のサンプルがサンプラ６０で取られ、分光計６２内で分析されてその化学組成を割出す。このサンプリングと分析がプロセス４０の脱硫段階４４後に、脱硫後の全鋼に関して行なわれる。酸素含量（ＴＯ）はＬＥＣＯ割出器で割出すことができ、異物組成（ＩＣ）は電子マイクロプローブ分析器で割出すことができる。この情報（全酸素含量ＴＯと異物組成ＩＣ）が段階１４６でキーボード１００等の従来手段によりコンピュータ９２に入力される。
【００３８】
全酸素は鋼中の化合酸素と遊離酸素の全部である。全酸素含量は、ＬＥＣＯから入手可能なＴＣ  ４３６  窒素／酸素割出器指示マニュアル（フォーム番号２００−４０３、改訂版、１９９６年４月、第７章、７−１〜７．４頁）に記述されているＬＥＣＯ  ＴＣ−４３６  窒素／酸素割出器を用い、従来の手順で計測できる。
【００３９】
使用する電子マイクロプローブ分析器は、ＣＡＭＥＲＣＡから入手可能で、ＣＡＭＥＲＣＡから入手可能な操作マニュアルユーザーガイド（１５６／０６／８８）と操作マニュアル参照ガイド（１５７／０６／８８）に記述されているＥＸ−５０  ＥＰＭＡとすることができる。電子マイクロプローブ分析器は、ヴィ・ディ・スコット(V. D. Scott)、ジィ・ローブ(G Love)共著の「量的電子プローブマイクロ分析」Halsted Press (1983)にも全般的に記述されている。
【００４０】
その後、段階１４８で、取鍋１８内の溶鋼２４の、脱硫後の遊離酸素含量（ＦＯ）がキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力される。溶鋼の遊離酸素含量ＦＯはＴ／０２プローブ６６で計測され、読出し部６８に表示される。段階１４８に続いて、アルゴリズム１４０は段階１５０に進み、取鍋重量（ＬＷ）がキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力される。ＬＷは、上記したように、アルゴリズム１１０の段階１２４に関しており、脱硫段階で加えられるフラックス及びその他の異物の重量で調節されている。その後、段階１５２で、酸素吹込みランス７２の径（ｄ）がコンピュータ９２に入力され、段階１５４で酸素吹込み圧（Ｐ）がキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力される。段階１５４に続いて、アルゴリズム１４０は段階１５６に進み、所望の最終遊離酸素量（ＴＦＯ）がキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力される。所望の最終遊離酸素量（ＴＦＯ）は一般に、ストリップ連続鋳造装置／プロセス１６の経験と知識により割出され、当業者はＴＦＯが一般に鋼ストリップ鋳造装置のプロセスパラメータ及び造られる鋼ストリップの組成次第で変化すると認識するであろう。いずれにしろ、アルゴリズム１４０は段階１５６から段階１５８に進み、コンピュータ９２は、酸素が酸素源７４からランス７２により取鍋１８内の溶鋼２４へ吹込まれる時間の量に対応して、酸素吹込み時間（ＯＩＴ）を、ＴＯ，ＩＣ，ＦＯ，ＬＷ，ｄ，Ｐ，ＴＦＯの関数として算出するよう作動可能である。
【００４１】
公知の質量バランス式から、鋼中の遊離酸素含量を増やすのに必要な酸素量（Ｖ１酸素）の量は次式で得られる
（数４）
V1酸素 = LW *ΔO                     (4)
但し、 LWは取鍋重量であり、ΔOは鋼中の遊離酸素を測定遊離酸素含量(FO)から所望遊離酸素含量TFOに増やすのに必要な酸素微分である。
【００４２】
ストリップ鋳造装置を用いて、経験上の式を本発明に従い発展させて所望異物組成を割出す。例えば、酸素吹込み前に鋼中に予め存在するＣａＯ，ＭｇＯ，Ａｌ2０3に富んだ異物を減らすために、酸素吹込みから生じる必要があるＭｎＯ（ＴｍｎＯ）とＳｉ０2（ＴＳｉ０2）の％である。この式は特定の装置とプロセスについて経験的に発展する。
（数５）
TMnO, TSiO2 = f(組成 (%CaO, %Al203, %SiO2, %MnO, %MgO), IC)         (5)
但し、％ＣａＯ，％Ａｌ2０3，％Ｓｉ０2，％ＭｎＯ，％ＭｇＯ，ＩＣは各々段階１４４のスペクトル分析から割出され、ＩＣは、異物の量（例えば、体積量又は重量）を表す。この式から生ずべきＭｎＯとＳｉＯ2の異物の最終目標量が割出される。
【００４３】
ＴＭｎＯ及びＴＳｉＯ2を製造するのに必要な酸素量は、公知の質量バランス式により、次式から得られる。
（数６）
V2酸素 = f(TMnO, TSi02)            (6)
そして所望遊離酸素含量ＴＦＯを達成するために溶鋼２４の取鍋１８に吹込むべき酸素の全量ＶＴＯＴ酸素は式（４）と式（６）の和であり、次式で得られる。
（数７）
VTOT酸素= V1酸素+ V2酸素        (7)
従って、ＶＴＯＴ酸素は一般に関数として得られる。
（数８）
VTOT酸素= f(TO, IC, FO, LW, TFO)    (8)
【００４４】
源７４からランス７２による酸素の全吹込み時間（ＯＩＴ）は次式で得られる。
（数９）
OIT = f(VTOT酸素, d, P)         (9)
ここで、酸素量と吹込み圧と吹込みオリフィス径との間の公知の関係を用いて式（９）に応じてＯＩＴを割出すことができる。
【００４５】
再び図７に戻り、アルゴリズム１４０は段階１５８から段階１６０に進み、コンピュータ９２は全酸素吹込み時間（ＯＩＴ）をモニター１０４に表示するよう作動可能である。次いで、オペレータは表示された時間に従いランス７２により酸素を溶鋼２４の取鍋１８に吹込み、それにより溶鋼２４の所望遊離酸素含量を達成できる。
【００４６】
次に図８に関し、フローチャートを示して、本発明に従う、図３のプロセス４０の段階４８によって、精錬鋼の取鍋１８内の異物融点を割出すソフトウエアアルゴリズム１７０の好適実施例を説明する。アルゴリズム１７０はコンピュータ９２のメモリー９４に記憶することができ、コンピュータ９２により実行されてプロセス４０の段階４８に応じた異物融点を算出する。アルゴリズム１７０は段階１７２で始まり、段階１７４で、取鍋１８内の溶鋼２４のサンプルがサンプラ６０で取られ、分光計６２で分析されてその化学組成を割出す。この組成情報は段階１７６でキーボード１００等の従来の手段によりコンピュータ９２に入力される。
【００４７】
その後、段階１７８で、再酸化後の溶鋼温度Ｔ、鋼遊離酸素ＦＯ含量がキーボード１００等の入力機構によりコンピュータ９２に入力される。実施例では、取鍋１８内の溶鋼２４の温度と遊離酸素含量が図４に示した温度／酸素プローブ６６を用いて計測され、読出し部６８に表示される。この実施例では、オペレータが読出し部６８の情報に基づいて温度値と遊離酸素値をコンピュータ９２に入力する。段階１７８に続いて、アルゴリズム１７０は段階１８０に進み、コンピュータ９２は溶鋼２４内の異物融点ＩMPを算出するよう作動可能であり、ＩMPは一般に鋼組成ＴとＦＯの関数である。
【００４８】
ケイ素キルドバッチの溶鋼では、取鍋１８での実際の還元反応は公知の次式により与えられる。
（数１０）
Mn+ Si + 30 + Al2O3 = (Al203) MnOSiO2  (10)
【００４９】
取鍋１８にアルミニウムを加える前の酸素含量は、次のような形の公知の平衡熱力学式で得られる。
（数１１）
OMnSi = 1/fo [ 1/(fMn[%Mn] fsi [%Si] Keq)]1/3      (11)
ここで、Keqは1/T（段階１７８で割出される溶鋼の温度）に比例し、fMnはマンガンの活量係数、fSiはケイ素の活量係数である。アルミニウムが還元プロセスの一部として加えられる（プロセス４０の段階４２）のでMnOSiO2の活量は希釈されて単一でなく、アルミニウム添加後の取鍋１８内の溶鋼２４の酸素含量は次の形をした公知の平衡熱力学式で得られる。
（数１２）
Omeas = 1/fo [aMnOSiO2/(fMn[%Mn])] fSi [%Si] Keq)]1/3   (12)
但し、aMnOSiO2はMnOSiO2の活量である。式（１２）を式（１１）で割ると
（数１３）
Omeas / OMnSi = [aMnOSiO2]1/3 = f (%Al203)       (13)
なので、次のようになる。
（数１４）
%Al203 = f (Omeas/OMnSi)          (14)
【００５０】
実験を通じて、公知の式（１６）に基づき、高度な正確さで取鍋１８内の溶鋼２４の酸化アルミニウムの％を概算する関数が開発された。その関数は計測可能な量、即ちＯmeasとＯMnSiに基づいており、次式で与えられる。
（数１５）
%Al203 = 1.036 (Omeas/OMnSi)4.6416        (15)
【００５１】
異物の溶融温度、即ち、融点ＩMPも状態図から割出され、実施例では次の関係に従う。
（数１６）
IMP  = 625.84 (%Al2O3)0.2568         (16)
【００５２】
当業者は、式（１５）及び式（１６）に述べられている数値的な量が、鋼ストリップ連続鋳造装置／プロセス１６で使うのに適した１鋼組成を説明するものであり、従って斯かる数値的な量が鋼組成の関数として変化し得ることを理解するであろう。斯かる択一の鋼組成に合わせるような式（１５）及び式（１６）の斯かる応用は本発明の範囲内とすべきであるが、それに限定するものではない。
【００５３】
アルゴリズム１７０の実施例では、％Ｍｎと％Ｓｉが段階１７４で行われる異物組成分析の一部として割出され、溶鋼温度は段階１７８で計測され、そしてコンピュータ９２は０MnSiを式（１１）に従い％Ｍｎ，％Ｓｉ，Ｔの関数として算出する。Ｏmeasは段階１７８で計測した溶鋼２４の遊離酸素含量ＦＯであり、コンピュータ９２は％Ａｌ2０3を式（１５）に従い今知られているＯmeasとＯMnSi値の関数として算出するよう作動可能である。その後、コンピュータ９２は異物融点ＩMPを式（１６）に従い％Ａｌ2０3の関数として算出するよう作動可能である。
【００５４】
次に図９に関し、図１に示した鋼製造、精錬及び鋳造プロセスの代替の実施例１９０を示す。実施例１９０は図１及び図２の電気アーク炉（ＥＡＦ）１２に数Ｊ（Ｊは任意の正の整数）の信号路１９２により電気的に接続された図５のコンピュータシステム９０を含む。同様に、コンピュータシステム９０は図１及び図４の取鍋冶金炉（ＬＭＦ）１４に数Ｋ（Ｋは任意の正の整数）の信号路１９４により電気的に接続される。コンピュータシステム９０は更に図１のストリップ鋼連続鋳造装置／プロセス１６に数Ｌの信号路（Ｌは任意の正の整数）により電気的に接続される。図９に示した実施例１９０では、コンピュータシステム９０は  ＥＡＦ１２、ＬＭＦ１４、装置／プロセス１６の各々に関連した１つ又は複数のシステム及び／又はプロセスを自動制御するよう構成されている。この実施例では、コンピュータ９２への手動入力が必要であると上記で記述したプロセスパラメータの多くを図９に示した自動化システム１９０でコンピュータ９２に自動入力することができる。更に又、上記したようなコンピュータ９２で算出される１つ又は複数のプロセスパラメータは上記したように手動でオペレータにより行なわずに、自動的に自動システム１９０で行なっても良い。例えば、プロセス４０の再酸化段階４６で、コンピュータ９２は溶鋼２４の取鍋１８に吹込むべき酸素の全量を割出すよう構成されていてよいが、正確にこの量を吹込むよう自動的に酸素源７４を制御するよう構成されていてもよい。更に又、この実施例では、コンピュータ９２は、段階４２〜４８の各々を容易にし、取鍋１８をプロセスの適宜位置に制御可能にルート送りするよう図３のプロセス４０を自動化するよう構成されていてよい。
【００５５】
本発明を上記で図面及び記述により詳細に図示・説明してきたが、それは例示的なものであって限定的性格のものではなく、単に好適な実施例を示し、記述しただけであって、本発明の範囲内に入る全ての変更及び改変の保護が所望されると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】鋼製造、精錬、鋳造プロセスの一実施例の概略図である。
【図２】図１に示す電気アーク炉に関連した公知の素子及びプロセスのいくつかの概略図である。
【図３】図１に示す取鍋冶金炉（ＬＭＦ）内の鋼を精錬するプロセスの好適実施例を示すプロセスフロー図である。
【図４】図１に示すＬＭＦに関連した素子及びプロセスのいくつかの好適実施例の概略図である。
【図５】図１及び図４のＬＭＦ内の鋼精錬のプロセスパラメータを割出すよう作動可能な多目的コンピュータシステムの概略図である。
【図６】図３に示す脱硫プロセスに関連する少なくとも１つのプロセスパラメータを算出するソフトウエアアルゴリズムの好適実施例を示すフローチャートである。
【図７】図３に示す再酸化プロセスに関連する少なくとも１つのプロセスパラメータを算出するソフトウエアアルゴリズムの好適実施例を示すフローチャートである。
【図８】図３に示す鋼異物融点温度割出しプロセスを実行するソフトウエアアルゴリズムの好適実施例を示すフローチャートである。
【図９】鋼製造、精錬、鋳造プロセスの別の実施例の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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