(57)【要約】【課題】底吹吹錬時の流量制御にあたって、流量設定値を新しく変更する場合に、流量設定値とともに適切な弁開度（規定開度）を流量調節系に与えることができる、底吹転炉のガス流量制御方法を提供することを課題とする。【解決手段】圧力、流量、および弁開度の瞬時データを収集する、瞬時データの収集ステップと、収集した瞬時データに基づき、配管径、羽口本数、羽口損耗度など配管の流れ具合によって変化する変数ｂを演算する、変数ｂの演算ステップと、演算した変数ｂと新しく変更したい流量設定値に基づき、必要な弁の規定開度mvを演算する、規定開度の演算ステップと、求めた規定開度と流量設定値を流量調節弁に設定する、流量設定値と規定開度の設定ステップとを有する。【選択図】図１
2011047000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底吹転炉のガス流量制御方法であって、
圧力、流量、および弁開度の瞬時データを収集する、瞬時データの収集ステップと、
収集した瞬時データに基づき、配管径、羽口本数、羽口損耗度など配管の流れ具合によって変化する変数ｂを演算する、変数ｂの演算ステップと、
演算した変数ｂと新しく変更したい流量設定値に基づき、必要な弁の規定開度mvを演算する、規定開度の演算ステップと、
求めた規定開度と流量設定値を流量調節弁に設定する、流量設定値と規定開度の設定ステップとを有することを特徴とする底吹転炉のガス流量制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の底吹転炉のガス流量制御方法において、
前記変数ｂの演算ステップは、ガス流量Ｑ、圧力P0（＝△P1＋△P2）、流量調節弁での圧損△P1、配管での圧損△P2、流量調節弁の弁体の定格Cv値、弁開度mv、および定数aを用いて、以下の（４）式により演算し、
さらに前記規定開度の演算ステップは、ガス流量Ｑを新しく変更したい流量設定値に置き換えて、以下の（５）式により演算することを特徴とする底吹転炉のガス流量制御方法。
【数４】
2011047000.tif 000010
【数５】
2011047000.tif 000011
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼転炉設備における底吹吹錬時の流量制御を行う底吹転炉のガス流量制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転炉設備では吹錬を行うために、ガスを炉口からランスを降ろして吹くいわゆる「上吹」と、炉の底にある羽口から吹く「底吹」の２種類を行う。
【０００３】
後者の底吹吹錬では、底吹ガス流量が過大な場合は、羽口の損耗を加速させたり、溶鋼が炉壁に付着する地金の量を増加させるといった不具合が生じる。また逆に、流量が少ない場合は、羽口での溶鋼静圧を維持できなくなるため、羽口から溶鋼が逆流し、転炉の底が抜けてしまうというトラブルに直結する。このため、転炉の操業において底吹ガス流量の制御は溶鋼の品質のみならず、設備保護の観点からも非常に重要な役割を担っている。
【０００４】
すなわち、ガス種切替時、あるいは流量設定変更時の設定値が適切でない場合には、緊急ガス変更という安全処理によるダウンタイムの発生、あるいは羽口の背圧が保てなくなり、転炉の底が抜けてしまうという重大トラブルに直結するという問題がある。特に、底吹ガスの頻繁なガス種変更および設定値変更が行われる場合には、普通鋼吹錬と比較しこの危険性が高くなる。
【０００５】
これに対処するため、流量設定値を切り替えるときは、流量設定値の他に予め決められている弁開度（規定開度）も流量調節系へ設定する仕組みを取っている(特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３３６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
流量変更時の流量設定値と規定開度は、テーブル上で管理されており、基本的には予め決められた流量に対応して規定開度が決まるというふうに1対1対応で決めている。このため、流量設定値を新しく変更する場合は、対応する規定開度を一々チューニングして行くか、想定される範囲の流量設定値に対しての規定開度を事前にチューニングしておく必要がある。
【０００８】
この作業は多大な作業量となるため、通常は安全率を考慮し、開度に余裕を持たせた値を選定して流量制御している。そうすると、基本的には流量設定値に対して過剰な量のガスが流れてしまうこととなる。このため、羽口に余計な圧力がかかってしまい、羽口の損耗を加速させ、炉寿命を縮める要因の一つともなっている。
【０００９】
本発明では、これら従来技術の問題点に鑑み、底吹吹錬時の流量制御にあたって、流量設定値を新しく変更する場合に、流量設定値とともに適切な弁開度（規定開度）を流量調節系に与えることができる、底吹転炉のガス流量制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、底吹転炉のガス流量制御方法であって、圧力、流量、および弁開度の瞬時データを収集する、瞬時データの収集ステップと、収集した瞬時データに基づき、配管径、羽口本数、羽口損耗度など配管の流れ具合によって変化する変数ｂを演算する、変数ｂの演算ステップと、演算した変数ｂと新しく変更したい流量設定値に基づき、必要な弁の規定開度mvを演算する、規定開度の演算ステップと、求めた規定開度と流量設定値を流量調節弁に設定する、流量設定値と規定開度の設定ステップとを有することを特徴とする底吹転炉のガス流量制御方法である。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の底吹転炉のガス流量制御方法において、前記変数ｂの演算ステップは、ガス流量Ｑ、圧力P0（＝△P1＋△P2）、流量調節弁での圧損△P1、配管での圧損△P2、流量調節弁の弁体の定格Cv値、弁開度mv、および定数aを用いて、以下の（４）式により演算し、さらに前記規定開度の演算ステップは、ガス流量Ｑを新しく変更したい流量設定値に置き換えて、以下の（５）式により演算することを特徴とする底吹転炉のガス流量制御方法である。
【００１２】
【数４】
2011047000.tif 000003
【００１３】
【数５】
2011047000.tif 000004
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、流量設定値を新しく変更する場合に、流量設定値とともに適切な弁開度（規定開度）を演算し、流量調節系に与えるようにしたので、過剰な圧力変動による羽口損耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る底吹転炉のガス流量制御方法の処理手順例を示す図である。
【図２】本発明を適用するための装置概要を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について、図と数式を参照して以下に説明を行う。図２は、本発明を適用するための装置概要を説明する図である。図中、１は転炉、２は上吹ランス、３は溶鋼、４は羽口、５は配管、６は圧力計、７は流量調節弁、８は流量計、および９は流量制御装置をそれぞれ表す。
【００１７】
転炉１中の溶鋼３に、上吹ランス２および羽口４からガスを吹いて吹錬を行っている様子を模式的に表している。羽口４には、配管５を介してガスを供給する。そして、配管５には、元からガスタンク（図示せず）、圧力調節弁（図示せず）、そして圧力を測定する圧力計６、ガス流量を計測する流量計８、ガス流量を調節する流量調節弁７の順に配されている。
【００１８】
流量制御装置９は、圧力計６、流量調節弁７および流量計８からの計測データを受信して、流量調節弁７に羽口４へ吹き込むべきガス流量および弁開度（規定開度）を設定する。この流量制御装置９には、通常ＤＣＳ(Distributed  Control  System)が用いられるが、以下で説明を行う処理演算を行えるものであればどのような演算装置を用いても構わない。
【００１９】
配管５にガス流量Ｑが流れている状態で、圧力をP0、流量調節弁７での圧損を△P1、配管での圧損を△P2とすると、ガス流量と圧損の関係は流量調節弁の弁体の定格Cv値、弁開度mvを用いて以下（１）および（２）式で表される。
【００２０】
【数１】
2011047000.tif 000005
【００２１】
【数２】
2011047000.tif 000006
【００２２】
ここで、aは定数、ｂは配管径、羽口本数、羽口損耗度など配管の流れ具合によって変化する変数である。これらの式中で、aはCv値計算に使用される一般的な値で、圧力、温度および流量調節弁の形状などにより適宜設定される値であり、例えば、０．８〜１．２程度の値が用いられる。しかしながら、bは流量調節系固有の値であり、配管径、羽口本数、羽口の損耗度合いで変わってくるため、定数として扱うことは出来ない。
【００２３】
さらに、圧力をP0、圧損△P1および圧損を△P2には、次の（３）式の関係がある。
【００２４】
【数３】
2011047000.tif 000007
【００２５】
現在流れている流量実績値、弁開度の瞬時値を（１）式に代入すれば△P1が求まり、さらに（３）式より△P2を求めることが出来る。この△P2と流量実績値を（２）式に代入すれば、そのときのｂを求めることが出来る。
【００２６】
すなわち、（１）〜（３）式をまとめて、以下のｂを求める（４）式が得られる。
【００２７】
【数４】
2011047000.tif 000008
【００２８】
さらに、同様に弁開度mvを求める式は、以下の（５）式となる。
【００２９】
【数５】
2011047000.tif 000009
【００３０】
すなわち、（５）式にガス流量Ｑのところに新しく変更したい流量設定値を、さらに（４）式で求めたｂとを代入すれば、必要な弁の規定開度mvを演算することができる。
【００３１】
図１は、本発明に係る底吹転炉のガス流量制御方法の処理手順例を示す図である。先ずStep01にて、流量制御装置９は、圧力、流量、および弁開度の瞬時データを収集する。そして、Step02にて、収集した瞬時データに基づき、上述した（４）式から変数ｂの演算を行う。
【００３２】
さらに、Step03にて、上述した（５）式に、Step02で求めたｂと新しく変更したい流量設定値を代入して、必要な弁の規定開度mvを演算する。そして、最終的にStep04で、求めた規定開度mvと流量設定値を流量調節弁７に設定して処理を終了する。
【符号の説明】
【００３３】
１      転炉
２      上吹ランス
３      溶鋼
４      羽口
５      配管
６      圧力計
７      流量調節弁
８      流量計
９      流量制御装置
【図１】
2011047000.tif 000012
【図２】
2011047000.tif 000013