JP7211553B1 - 転炉の操業方法および溶鋼の製造方法 - Google Patents
転炉の操業方法および溶鋼の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7211553B1 JP7211553B1 JP2022506621A JP2022506621A JP7211553B1 JP 7211553 B1 JP7211553 B1 JP 7211553B1 JP 2022506621 A JP2022506621 A JP 2022506621A JP 2022506621 A JP2022506621 A JP 2022506621A JP 7211553 B1 JP7211553 B1 JP 7211553B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slag
- refining
- furnace
- converter
- throat
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 93
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 16
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 361
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 176
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 51
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 claims abstract description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 34
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 19
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 13
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000011017 operating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 4
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 4
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- LQIAZOCLNBBZQK-UHFFFAOYSA-N 1-(1,2-Diphosphanylethyl)pyrrolidin-2-one Chemical compound PCC(P)N1CCCC1=O LQIAZOCLNBBZQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000003204 tranquilizing agent Substances 0.000 description 1
- 230000002936 tranquilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4673—Measuring and sampling devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/02—Dephosphorising or desulfurising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/04—Removing impurities other than carbon, phosphorus or sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
- C21C5/32—Blowing from above
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/36—Processes yielding slags of special composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/072—Treatment with gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/28—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or the like devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C2005/5288—Measuring or sampling devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C2300/00—Process aspects
- C21C2300/06—Modeling of the process, e.g. for control purposes; CII
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C2300/00—Process aspects
- C21C2300/08—Particular sequence of the process steps
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
副原料消費量が低減する転炉の操業方法を提案する。転炉型精錬炉内の溶銑に酸素源を供給し、脱珪、脱燐および脱炭精錬を行うにあたり、炉口から排滓を行う際に、排滓流形状、排滓流速およびスラグ表面形状から選ばれる一または二以上を測定し、排滓量および排滓物の物性のいずれかまたはその両方を推定する方法である。脱珪の一部または全部および脱燐のいずれかまたはその両方を行う一の精錬工程と、生成したスラグの一部または全部を炉口から排出する中間排滓工程と、残りの他の精錬工程と、を順に行うにあたり、中間排滓工程では、排滓流形状、排滓流速およびスラグ表面形状から選ばれる一または二を測定し、排滓量および排滓物の物性のいずれかまたはその両方を推定するとともに、残留するスラグ量、または、残留するスラグ量およびスラグ組成を推定し、推定結果をもとに他の精錬工程の精錬における副原料投入量を決定する方法である。
Description
本発明は、転炉型精錬炉内の溶銑に酸素源を供給して、溶鋼を製造する転炉の操業方法に係り、石灰等の副原料消費量が低減する転炉の操業方法および溶鋼の製造方法に関する。
近年、溶銑の予備処理方法（脱珪処理、脱燐処理、脱硫処理）の開発が進み、転炉に装入される溶銑の燐、硫黄の濃度は、それ以上に除去する必要のないレベルまで低減されている。したがって、転炉では主に脱炭精錬のみを行う鉄鋼精錬プロセスが完成しつつある。脱珪処理および脱燐処理は、溶銑中の珪素あるいは燐が溶銑に供給される酸素源（酸素ガスや酸化鉄）中の酸素によって酸化除去される反応であり、脱硫処理は、ＣａＯなどの脱硫材と溶銑中の硫黄が反応して硫黄がスラグ中に除去される反応である。
特に脱燐処理は、下記の（Ａ）式の脱燐反応を示すように、溶銑中の燐が酸素源（ＦｅＯ）中の酸素によって酸化されて生成する燐酸化物（Ｐ２Ｏ５）を、脱燐精錬剤として添加するＣａＯ含有物質で固定することで行われている。
２［Ｐ]＋５（ＦｅＯ）＋３（ＣａＯ）＝（３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５）+５［Ｆｅ］ （Ａ）
ただし、（Ａ）式において、［Ｐ］、［Ｆｅ］は溶銑中の成分、（ＦｅＯ）、（ＣａＯ）、（３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５）はスラグ中の成分を示している。つまり、溶銑中の燐がスラグ中のＦｅＯによって酸化され、この酸化反応によって生成したＰ２Ｏ５がＣａＯと反応し、ＣａＯ含有物質の滓化によって生成されるスラグに吸収されるという反応である。
２［Ｐ]＋５（ＦｅＯ）＋３（ＣａＯ）＝（３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５）+５［Ｆｅ］ （Ａ）
ただし、（Ａ）式において、［Ｐ］、［Ｆｅ］は溶銑中の成分、（ＦｅＯ）、（ＣａＯ）、（３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５）はスラグ中の成分を示している。つまり、溶銑中の燐がスラグ中のＦｅＯによって酸化され、この酸化反応によって生成したＰ２Ｏ５がＣａＯと反応し、ＣａＯ含有物質の滓化によって生成されるスラグに吸収されるという反応である。
すなわち、脱燐処理では、脱燐反応の平衡の観点から、生成される燐酸化物(Ｐ２Ｏ５)をスラグに吸収させるために、スラグの塩基度（＝（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ２））を所定の値以上に確保する必要がある。一般的には、脱燐反応を促進させるために、スラグの塩基度を１．５～３．０の範囲内に制御する必要があるといわれている。
ところで、高炉から出銑される溶銑には、０．２～０．４質量％程度の珪素が含有されている。溶銑に酸素源を供給したとき、熱力学的に、溶銑中の珪素は溶銑中の燐よりも優先的に酸化されることから、脱燐処理前の溶銑中の珪素濃度が高い場合には、脱燐処理におけるＳｉＯ２の発生量が多くなる。その場合、スラグの塩基度を所定の値に確保するために、ＣａＯ含有物質の使用量が多くなるのみならず、スラグの発生量が多くなり、製造コストを上昇させる。
そこで、転炉を用いて、脱珪処理されていない溶銑を脱珪処理し、この脱珪処理に引き続いて脱燐処理する際に、脱珪処理後に一旦精錬を停止し、脱珪処理で生成された、ＳｉＯ２を主成分とするスラグを転炉から排出（以下、「中間排滓」と呼ぶ）する技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。この技術では、炉内のスラグ量を減少させ、スラグの塩基度を確保するために脱燐処理で使用するＣａＯ含有物質を低減する効果が得られるとされている。
また、特許文献２には、中間排滓を溶銑中のＳｉ濃度が０．２質量％を超えた状態で行い、前記脱燐処理より後工程において発生するスラグを、脱珪処理を行う炉内に投入し、スラグ塩基度を０．５～１．８の範囲に調整して脱珪処理を行うことで溶鋼歩留りを向上しつつＣａＯ源の削減を行う方法が開示されている。
特許文献３には、中間排滓するスラグ量を秤量機で測定することにより、次工程で添加するＣａＯ含有物質の量を適正とする技術が提案されている。
Ｓｌａｇ Ａｔｌａｓ ２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ ：Ｖｅｒｌａｇ Ｓｔａｈｌｅｉｓｅｎ ＧｍｂＨ， （１９９５）
しかしながら、上記従来の技術には、以下のような問題点がある。
前述したように、脱燐処理を効率的に行うためにはスラグの塩基度を所定の値に制御することが効果的である。したがって、特許文献１や２に開示の技術のように、脱珪処理、中間排滓および脱燐処理を１つの転炉で連続して行う場合に、脱燐処理で使用するＣａＯ含有物質を低減した上で、脱燐処理におけるスラグの塩基度を所定の値に確保するためには、脱珪処理終了時の溶銑中珪素濃度をある特定の範囲に制御すること、さらには中間排滓処理で系外に排出するスラグ量を推定することが必要になる。ところが、特許文献１や２では排出するスラグ量は明確になっていない。
前述したように、脱燐処理を効率的に行うためにはスラグの塩基度を所定の値に制御することが効果的である。したがって、特許文献１や２に開示の技術のように、脱珪処理、中間排滓および脱燐処理を１つの転炉で連続して行う場合に、脱燐処理で使用するＣａＯ含有物質を低減した上で、脱燐処理におけるスラグの塩基度を所定の値に確保するためには、脱珪処理終了時の溶銑中珪素濃度をある特定の範囲に制御すること、さらには中間排滓処理で系外に排出するスラグ量を推定することが必要になる。ところが、特許文献１や２では排出するスラグ量は明確になっていない。
また、特許文献３に開示の技術は、台車への溶融物の飛散等が多く、また正確な秤量値を得るには相当のメンテナンスを要する。さらに、排滓後のスラグを迅速に鎮静させるために滓鍋に鎮静剤を加えることもあるので、正確な値を測定できないこともある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、転炉型精錬炉を用いて、溶銑を精錬し、溶鋼を製造する転炉の操業方法において、精度よく排滓量や排滓物の物性を推定して、精錬工程で用いる副原料消費量を低減し得る転炉の操業方法および溶鋼の製造方法を提案することにある。特に、一の精錬工程、中間排滓工程および他の精錬工程を順に行う溶銑の精錬処理において、中間排滓工程の排滓量や排滓物の物性を簡単かつ精度よく推定し、それに続く他の精錬工程で用いる副原料消費量を低減し得る転炉の操業方法および溶鋼の製造方法を提案することにある。
発明者はこれらの問題に鑑み鋭意研究を重ねた結果、排滓流の形状や排滓流速、排滓中の転炉型精錬炉内スラグ表面形状から排滓量や排滓物の物性を推定できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
上記課題を有利に解決する本発明にかかる第一の転炉の操業方法は、転炉型精錬炉内の溶銑に酸素源を供給し、溶銑の脱珪精錬、溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬を行う転炉の操業方法において、炉口から排滓を行う際に、排滓流形状、排滓流速およびスラグ表面形状から選ばれる一または二以上を測定し、排滓量および排滓物の物性のいずれかまたはその両方を推定することを特徴とする。
上記課題を有利に解決する本発明にかかる第二の転炉の操業方法は、転炉型精錬炉内の溶銑に上吹きランスから気体酸素源を溶銑に供給し、または、さらに底吹き羽口から酸化性ガスもしくは不活性ガスを吹き込んで溶銑の脱珪精錬、溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬を行うにあたり、溶銑の脱珪精錬の一部を行う一の精錬工程と溶銑の脱珪精錬の残りに溶銑の脱燐精錬または溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬を組み合わせて行う他の精錬工程と、および、溶銑の脱珪精錬および溶銑の脱燐精錬のいずれかまたはその両方を行う一の精錬工程と溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬のいずれかまたはその両方を行う他の精錬工程と、のいずれかの精錬工程の組み合わせを選択し、一の精錬工程と他の精錬工程との間に、一の精錬工程で発生したスラグを炉口から排出する中間排滓工程を行う転炉の操業方法において、前記中間排滓工程では、排滓流形状、排滓流速およびスラグ表面形状から選ばれる一または二以上を測定し、排滓量および排滓物の物性のいずれかまたはその両方を推定するとともに、前記転炉型精錬炉内に残留するスラグ量、または、前記転炉型精錬炉内に残留するスラグ量およびスラグ組成を推定し、その推定結果をもとに前記他の精錬工程のいずれかの精錬における副原料投入量を決定することを特徴とする。
なお、本発明にかかる転炉の操業方法は、上記第一または第二の転炉の操業方法において、
（ａ）前記排滓流形状、排滓流速およびスラグ表面形状の測定は、炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離、前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さ、炉口位置のスラグ表面流速、および、炉口位置のスラグ厚みのいずれか一つ以上を測定すること、
（ｂ）炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離と前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さとの関係、または、前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さと炉口位置のスラグ厚みとの関係に与えるスラグの動粘度の影響をあらかじめ多項式で近似したのち、排滓を行い、排滓を行った際の排滓流形状およびスラグ表面形状の測定結果から、スラグの動粘度を推定すること、
（ｃ）炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離Ｌ（ｍ）、および、炉口位置のスラグ厚みｈｅ（ｍ）から下記数式１～３の関係式を用いて質量基準の排滓量Ｗ（ｔ）を推定すること（ここで、式中において、Ｗは質量基準の排滓量（ｔ）、ｔは排滓時間（ｓ）、ΔＷ／Δｔは質量基準の排滓速度（ｔ／ｓ）、ｗ（ｈ）は高さｈにおける排滓流の幅（ｍ）、ｗｅは炉口位置における排滓流の表面幅（ｍ）、ρはスラグ密度（ｔ／ｍ３）、ｖ（ｈ）は高さｈにおけるスラグ流速（ｍ／ｓ）、ｖｅは炉口位置におけるスラグの表面流速（ｍ／ｓ）、ｈｅは炉口位置のスラグ厚み（ｍ）、ａ、ｂは定数、Ｈは排滓流落下距離（ｍ）、Ｌは排滓流落下距離Ｈにおける排滓流の水平到達距離（ｍ）、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）である）、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
（ａ）前記排滓流形状、排滓流速およびスラグ表面形状の測定は、炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離、前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さ、炉口位置のスラグ表面流速、および、炉口位置のスラグ厚みのいずれか一つ以上を測定すること、
（ｂ）炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離と前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さとの関係、または、前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さと炉口位置のスラグ厚みとの関係に与えるスラグの動粘度の影響をあらかじめ多項式で近似したのち、排滓を行い、排滓を行った際の排滓流形状およびスラグ表面形状の測定結果から、スラグの動粘度を推定すること、
（ｃ）炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離Ｌ（ｍ）、および、炉口位置のスラグ厚みｈｅ（ｍ）から下記数式１～３の関係式を用いて質量基準の排滓量Ｗ（ｔ）を推定すること（ここで、式中において、Ｗは質量基準の排滓量（ｔ）、ｔは排滓時間（ｓ）、ΔＷ／Δｔは質量基準の排滓速度（ｔ／ｓ）、ｗ（ｈ）は高さｈにおける排滓流の幅（ｍ）、ｗｅは炉口位置における排滓流の表面幅（ｍ）、ρはスラグ密度（ｔ／ｍ３）、ｖ（ｈ）は高さｈにおけるスラグ流速（ｍ／ｓ）、ｖｅは炉口位置におけるスラグの表面流速（ｍ／ｓ）、ｈｅは炉口位置のスラグ厚み（ｍ）、ａ、ｂは定数、Ｈは排滓流落下距離（ｍ）、Ｌは排滓流落下距離Ｈにおける排滓流の水平到達距離（ｍ）、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）である）、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
上記課題を有利に解決する本発明にかかる溶鋼の製造方法は、上記いずれかの転炉の操業方法を用いて、転炉型精錬炉内の溶銑に酸素源を供給し、溶銑の脱珪精錬、溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬を行い、排滓処理または中間排滓処理することを特徴とする。
本発明によれば、転炉型精錬炉内の溶銑に酸素源を供給し、溶銑を精錬し、溶鋼を製造する転炉の操業方法において、精度よく排滓量や排滓物の物性を推定して、精錬工程で用いる副原料消費量を低減することができる。特に、一の精錬工程、中間排滓工程および他の精錬工程を順に行う溶銑の精錬処理において、中間排滓工程の排滓量や排滓物の物性を簡単かつ精度よく推定し、それに続く他の精錬工程で用いる副原料消費量を低減することができるようになる。さらに、この転炉の操業方法を用いて溶鋼を製造することにより、副原料消費量を低減して効率よく溶鋼を製造できるようになる。
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
＜実験１＞
発明者は、実機実験に先立ち、実機の約１／１０サイズの水モデル実験により、スラグを水で模して、水を連続的に排出し、図３に示す項目を測定し、検討を重ねた。図４には水モデル実験における炉口基準のスラグ面高さｈ０と炉口位置のスラグ厚みｈｅとの関係を示す。ここで、炉口基準のスラグ面高さｈ０とは、図３に拡大模式図で示すように、排滓流１３が落下し始める炉口１４の最も低い位置を基準として、転炉型精錬炉２内の炉口１４からある程度離れた位置におけるほぼ水平な液面高さをいう。図５には同じく表面流速ｖｅ（ｍ／ｓ）について、排滓流１３の水平到達距離Ｌから求めた排滓流流速ｖｅ（ｃａｌｃ）と、水面の動画から画像解析により求めた表面流速ｖｅ（ｏｂｓ）の関係を示す。ここで、ｖｅ（ｃａｌｃ）は以下の式(３)により推定した値である。（３）式中、Ｈは排滓流落下距離（ｍ）、Ｌは排滓流落下距離Ｈにおける排滓流の水平到達距離（ｍ）、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）である。本実験では、排滓流落下距離Ｈとして、０．１ｍを用いた。
発明者は、実機実験に先立ち、実機の約１／１０サイズの水モデル実験により、スラグを水で模して、水を連続的に排出し、図３に示す項目を測定し、検討を重ねた。図４には水モデル実験における炉口基準のスラグ面高さｈ０と炉口位置のスラグ厚みｈｅとの関係を示す。ここで、炉口基準のスラグ面高さｈ０とは、図３に拡大模式図で示すように、排滓流１３が落下し始める炉口１４の最も低い位置を基準として、転炉型精錬炉２内の炉口１４からある程度離れた位置におけるほぼ水平な液面高さをいう。図５には同じく表面流速ｖｅ（ｍ／ｓ）について、排滓流１３の水平到達距離Ｌから求めた排滓流流速ｖｅ（ｃａｌｃ）と、水面の動画から画像解析により求めた表面流速ｖｅ（ｏｂｓ）の関係を示す。ここで、ｖｅ（ｃａｌｃ）は以下の式(３)により推定した値である。（３）式中、Ｈは排滓流落下距離（ｍ）、Ｌは排滓流落下距離Ｈにおける排滓流の水平到達距離（ｍ）、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）である。本実験では、排滓流落下距離Ｈとして、０．１ｍを用いた。
図５より明らかなように、排滓流（水）１３の水平到達距離Ｌから推定した表面流速ｖｅ（ｃａｌｃ）と、実測した表面流速ｖｅ（ｏｂｓ）はよく一致する。よって、ある排滓流落下距離Ｈにおける排滓流の水平到達距離Ｌを測定することで炉口位置の表面流速ｖｅを推定することができる。
さらに、同一の実験で炉口正面から動画撮影を行い、炉口位置における排滓流（水）の表面幅ｗｅを測定し、以下に示す（２）式を用いて質量基準の排滓速度ΔＷ／Δｔ（ｇ／ｓ）を推定し、滓鍋２０の重量変化から求めた実績値と比較した結果が図６である。ここで、（２）式中のｗ（ｈ）は炉口１４位置の高さｈにおける排滓流１３の水平方向の幅（ｍ）、ρは液体の密度（ｔ／ｍ３）、ｖ（ｈ）は炉口１４位置の高さｈにおける排滓流流速（ｍ／ｓ）、ｖｅは炉口における排滓流の表面流速（ｍ／ｓ）、ｈｅは炉口位置のスラグ厚み（ｍ）、ａ、ｂは定数である。なお、炉口位置における排滓流（水）の表面幅ｗｅは、あらかじめ求めた炉口１４プロフィールと転炉型精錬炉２の傾動角度および炉口１４位置のスラグ厚みｈｅから計算することもできる。
図６の結果から、排滓流の形状測定をもとに推定した質量基準の排滓速度ΔＷ／Δｔは実績値とよく一致することがわかる。排滓流の形状を測定することで、排滓速度ΔＷ／Δｔを推定することが可能である。さらに排滓速度を、排滓時間を積分域として積分することで、一連の排滓工程の排滓量を推定することができることが明らかとなった。
＜実験２＞
発明者は、さらに、実験１で用いた約１／１０サイズの水モデル実験により、物性、特に動粘度の異なる水、エタノール－水溶液および複数の流動パラフィンを用いて、スラグを模し、実験１と同様、図３に示す項目を測定し、検討を重ねた。図７～９中において、Ａは水を表し、Ｂは３０％エタノール－水溶液を表し、Ｃ～Ｅはそれぞれ動粘度νの異なる流動パラフィンを表す。２８℃における動粘度は、それぞれ、水Ａ：０．８４ｍｍ２／ｓ、３０％エタノール－水溶液Ｂ：２．７３ｍｍ２／ｓ、流動パラフィンＣ：１４．２ｍｍ２／ｓ、Ｄ：２２．７ｍｍ２／ｓ、Ｅ：３１．６ｍｍ２／ｓであった。
発明者は、さらに、実験１で用いた約１／１０サイズの水モデル実験により、物性、特に動粘度の異なる水、エタノール－水溶液および複数の流動パラフィンを用いて、スラグを模し、実験１と同様、図３に示す項目を測定し、検討を重ねた。図７～９中において、Ａは水を表し、Ｂは３０％エタノール－水溶液を表し、Ｃ～Ｅはそれぞれ動粘度νの異なる流動パラフィンを表す。２８℃における動粘度は、それぞれ、水Ａ：０．８４ｍｍ２／ｓ、３０％エタノール－水溶液Ｂ：２．７３ｍｍ２／ｓ、流動パラフィンＣ：１４．２ｍｍ２／ｓ、Ｄ：２２．７ｍｍ２／ｓ、Ｅ：３１．６ｍｍ２／ｓであった。
図７には、水モデル実験における炉口１４基準のスラグ面高さｈ０と排滓流１３の水平到達距離Ｌの関係に与える液体の動粘度νの影響を示す。排滓流１３の水平到達距離Ｌは落下距離Ｈとして０．１ｍとして測定した。図７の結果から、排滓するスラグ（液体）の動粘度νが変化すると、炉口１４基準のスラグ面高さｈ０に対する排滓流１３の水平到達距離Ｌの関係が変化することが明らかとなった。
図８は、水モデル実験における炉口基準のスラグ面高さｈ０と炉口位置のスラグ厚みｈｅとの関係に与える液体の動粘度νの影響を示す。図８の結果から、排滓するスラグ（液体）の動粘度が変化すると、炉口基準のスラグ面高さｈ０に対する炉口位置のスラグ厚みｈｅの関係が変化することが明らかとなった。
図９は、水モデル実験における炉口基準のスラグ面高さｈ０と体積基準の排滓速度Ｑとの関係に与える液体の動粘度νの影響を示す。図９の結果から、排滓するスラグ（液体）の動粘度νが変化すると、炉口基準のスラグ面高さｈ０に対する体積基準の排滓速度Ｑの関係が変化することが明らかとなった。
図７～９の結果から、炉口基準のスラグ面高さｈ０、炉口位置のスラグ厚みｈｅおよび排滓流の水平到達距離Ｌのうちいずれか二つを測定することができれば、スラグの動粘度νおよび排滓速度を推定することが可能である。また、スラグの粘度μ（＝ρ・ν）とスラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）との関係は従来から公知であり、推定したスラグの粘度および温度から、スラグの塩基度を推定することができる。たとえば、脱珪処理でのＳｉ収支からスラグ中のＳｉＯ２量を計算することで、推定したスラグの塩基度から、スラグ中のＣａＯ量を推定することができる。
＜実機設備＞
まず、本発明を実施するうえで、好適な転炉設備の構成について、図１および２に基づいて、説明する。
本発明を実施するうえで好適な、転炉型精錬炉を有する設備１は、転炉型精錬炉２と、上吹きランス３と、制御用計算機８と、該制御用計算機８から発信された制御信号により個別に作動可能に構成される、上吹きランス３の高さを調整する上吹きランス高さ制御装置９と、上吹きランス３から噴射する酸化性ガスの流量を調整する上吹きランス用酸化性ガス流量制御装置１０と、底吹き羽口５から吹き込む攪拌用ガスの流量を調整する底吹きガス流量制御装置１１と、を有する。
まず、本発明を実施するうえで、好適な転炉設備の構成について、図１および２に基づいて、説明する。
本発明を実施するうえで好適な、転炉型精錬炉を有する設備１は、転炉型精錬炉２と、上吹きランス３と、制御用計算機８と、該制御用計算機８から発信された制御信号により個別に作動可能に構成される、上吹きランス３の高さを調整する上吹きランス高さ制御装置９と、上吹きランス３から噴射する酸化性ガスの流量を調整する上吹きランス用酸化性ガス流量制御装置１０と、底吹き羽口５から吹き込む攪拌用ガスの流量を調整する底吹きガス流量制御装置１１と、を有する。
制御用計算機８は、上吹きランス３の高さを調整するランス高さ制御装置９、上吹きランス３から噴射する酸化性ガスの流量を調整する酸化性ガス流量制御装置１０および底吹き羽口５から吹き込む攪拌用ガスの流量を調整する底吹きガス流量制御装置１１を、個別あるいは同時に作動させる制御信号を発信するように構成される。
本実施形態における転炉の操業方法では、上記した転炉型精錬炉を有する設備１を用いて、転炉型精錬炉２内の溶銑６に、上吹きランス３から酸化性ガスを吹き付けて、または、さらに底吹き羽口５から酸化性ガスもしくは不活性ガスを吹き込んで、溶銑６の脱珪精錬、脱燐精錬および脱炭精錬を行う。なお、溶銑６は、０．０２質量％以上のＳｉを含む溶銑とする。上吹きランス３の先端にはランスチップ４を備え、精錬中は、溶銑６面に向けて、酸化性ガス噴流１２を吹き付けている。
たとえば、脱珪精錬を行う一の精錬工程の後、中間排滓工程に移行し、転炉型精錬炉２を傾動させて、溶湯６を炉外に排出することなくスラグ７の排出（以下、排滓という）を行う（図２）。このとき、転炉型精錬炉２が傾動し、排滓中の転炉型精錬炉２の炉口１４付近を撮影するための測定用カメラ１９は、炉口１４正面と側面、および排滓流１３の落下位置を撮影できるように複数設置される。
排滓工程において、転炉型精錬炉２の傾動角度が所定時間以上一定となったタイミングで炉口１４でのスラグ７面を検出し、当該時点での炉体の傾動角と、またあらかじめ撮影しておいた同一傾動角における炉口１４のプロフィールをもとに、炉口位置のスラグ厚みｈｅを推定する。傾動角度が一定となる時間は、１～６０ｓの範囲から選ぶことができ、５～２０の範囲にあることが好ましい。あるいは、転炉型精錬炉２内における炉口基準のスラグ面高さｈ０から推定しても良い。また、排滓流１３の落下高さＨにおける排滓流１３の水平到達距離Ｌを測定し、上記（３）式を用いて炉口位置におけるスラグの表面流速ｖｅを推定する。落下高さＨは設備構成にもよるが５～１５ｍ程度を用いることができる。なお、高温のスラグ７は、大気との接触で冷やされることにより、表面に温度ムラ（たとえば、輝度や色の変化）が生じるので、その温度ムラの移動をカメラによって観察し、排滓流１３の表面速度を測定することもできる。
測定あるいは推定した、炉口位置のスラグ厚みｈｅ（ｍ）、炉口位置における排滓流の表面幅ｗｅ（ｍ）およびスラグ表面流速ｖｅ（ｍ／ｓ）から下記（１）式および上記（２）式によって、質量基準の排滓量Ｗ（ｔ）を計算する。ここで、定数ａ、ｂはあらかじめ排滓量Ｗの推定値とロードセル等で測定した実績値の乖離が最小となるように決定する。（１）式中、ｔは排滓工程の処理時間（ｓ）である。
上記方法で推定した質量基準の排滓量Ｗおよび物質収支から求めた総スラグ量から、転炉型精錬炉２内に残留するスラグ量を推定する。そして、他の精錬工程である、たとえば、脱燐精錬時の副原料投入量を決定し、脱燐精錬を行なう。それにより、過剰なＣａＯ源を投入することなく、効率よく脱燐精錬を行うことができる。
さらに、排滓流１３落下距離Ｈにおける排滓流１３の水平到達距離Ｌおよび転炉型精錬炉２内における炉口基準のスラグ面高さｈ０から、あらかじめ作成した近似曲線（たとえば、図１０のグラフ）に基づき、スラグの動粘度νを推定する。別途脱珪精錬終了後に測定または推定したスラグ温度を用いて、推定したスラグの動粘度に対応するスラグ塩基度やスラグ組成、特にスラグ中のＣａＯ濃度を推定する。ここで、図１０に示す近似曲線は、下記（４）式で近似した。（４）式中、α、βはスラグの動粘度νに依存する定数である。なお、動粘度νが特定できるものであれば、炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離、前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さ、炉口位置のスラグ表面流速、および、炉口位置のスラグ厚みのいずれか２つ以上の関係を整理して用いることができる。たとえば、転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さｈ０と炉口位置のスラグ厚みｈｅとの関係に与えるスラグの動粘度νの影響を求めてもよい。
得られたスラグ物性値、特にＣａＯ濃度および転炉型精錬炉２内に残留するスラグ量の推定値に基づき、他の精錬工程である、たとえば、脱燐精錬時の副原料投入量を決定し、脱燐精錬を行なう。それにより、さらに精度よくＣａＯ源の削減が可能となる。
上記例では、上底吹き精錬を例に説明したが、上吹きのみの精錬や、酸素底吹き精錬にも適用できることはもちろんである。また、排滓工程は、脱珪精錬後に限られず、脱珪精錬の途中や脱燐精錬後脱炭精錬前、脱炭精錬後の排滓工程にも適用できる。たとえば、脱燐精錬後の残留スラグ量を精度よく把握することで、脱炭精錬時の吹錬計算を精度よく行うことができる。脱炭精錬後の残留スラグを次チャージの脱珪精錬や脱燐精錬の前置きスラグとする場合にも、固化材等の投入量の削減に寄与できる。
本発明の別の実施形態として、溶鋼の製造方法は、上記実施形態にかかる転炉の操業方法を用いて、転炉型精錬炉内の溶銑に酸素源を供給し、溶銑の脱珪精錬、溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬を行い、排滓処理または中間排滓処理するものである。排滓処理や中間排滓処理時のスラグの量や性状、組成を推定して、各精錬の精度を向上させることができ、副原料の削減にも寄与するなど溶鋼を効率よく製造できるようになる。
（実施例１）
処理Ｎｏ．１として、図１および２に示す転炉型精錬炉２と同様の形式を有する、容量３００ｔｏｎの上底吹き転炉（酸素ガス上吹き、アルゴンガス底吹き）を用いて、溶銑６の脱珪精錬、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。まず、転炉型精錬炉２内に鉄スクラップを装入したのち、温度が１２００～１２８０℃の溶銑３００ｔｏｎを転炉に装入した。
処理Ｎｏ．１として、図１および２に示す転炉型精錬炉２と同様の形式を有する、容量３００ｔｏｎの上底吹き転炉（酸素ガス上吹き、アルゴンガス底吹き）を用いて、溶銑６の脱珪精錬、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。まず、転炉型精錬炉２内に鉄スクラップを装入したのち、温度が１２００～１２８０℃の溶銑３００ｔｏｎを転炉に装入した。
ついで、底吹き羽口５から、攪拌用としてアルゴンガスを溶銑中に吹き込みながら、上吹きランス３から酸素ガスを溶銑浴面に向けて吹き付け、溶銑の脱珪精錬を開始した。なお、鉄スクラップの装入量は、脱燐精錬終了後の溶銑温度が１３６０℃となるように調整した。
脱珪精錬中、スラグの塩基度を０．８～１．０の範囲内とし、約５分間経過した時点で中間排滓を行い、その後、スラグの塩基度を１．０～１．５の範囲内に制御しつつ脱燐精錬を継続して行った。
中間排滓工程中に、炉口位置のスラグ厚みｈｅおよび落下高さＨにおける排滓流の水平到達距離Ｌを１ｓ毎に測定した。落下高さＨは１０ｍ程度を用いた。ｈｅおよびＬについて、過去５ｓの移動平均をとり、当該時刻の実績値とした。さらに、上記（１）～（３）式を用いて質量基準の排滓量Ｗを推定した。なお、（２）式右辺の定数ａおよびｂについては、過去１０ｃｈの中間排滓量Ｗの秤量実績値を用いて推定値と実績値の誤差が最小になるように決定した。
得られた質量基準の排滓量Ｗを、中間排滓前のスラグ量（質量基準）から減じることで次工程である脱燐吹錬に持ち越すスラグ量（質量基準）を推定した。なお、中間排滓前のスラグ量（質量基準）については、脱珪精錬工程で投入した副原料の合計、溶銑中のＳｉから推定されるＳｉＯ２生成量、排ガス分析値から推定したＦｅＯ生成量を合計することで決定した。
（実施例２）
処理Ｎｏ．２として、実施例１と同様の設備を用い、同様の条件で、脱珪精錬、中間排滓、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。
処理Ｎｏ．２として、実施例１と同様の設備を用い、同様の条件で、脱珪精錬、中間排滓、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。
中間排滓工程中に、炉口位置のスラグ厚みｈｅおよび落下高さＨにおける排滓流の水平到達距離Ｌを１ｓ毎に測定した。落下高さＨは１０ｍ程度とした。ｈｅおよびＬについて、過去５ｓの移動平均をとり、当該時刻の実績値とした。さらに、上記（１）～（３）式を用いて質量基準の排滓量Ｗを推定した。なお、（２）式右辺の定数ａおよびｂについては、過去１０ｃｈの中間排滓量Ｗの秤量実績値を用いて推定値と実績値の誤差が最小になるように決定した。
本実施例では、得られた質量基準の排滓量Ｗをリアルタイムに監視しながら、転炉型精錬炉の傾動角度を調整し、中間排滓を行った。中間排滓前のスラグ量（質量基準）から減じることで脱燐精錬に持ち越すスラグ量（質量基準）を推定し、脱燐精錬工程で投入するＣａＯ量を決定した。なお、中間排滓前のスラグ量（質量基準）については、脱珪精錬工程で投入した副原料の合計、溶銑Ｓｉから推定されるＳｉＯ２生成量、排ガス分析値から推定したＦｅＯ生成量を合計することで決定した。
（実施例３）
処理Ｎｏ．３として、 実施例１と同様の設備を用い、同様の条件で、脱珪精錬、中間排滓、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。
処理Ｎｏ．３として、 実施例１と同様の設備を用い、同様の条件で、脱珪精錬、中間排滓、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。
中間排滓工程中に、炉口位置のスラグ厚みｈｅおよび落下高さＨにおける排滓流の水平到達距離Ｌを１ｓ毎に測定した。落下高さＨは１０ｍ程度を用いた。ｈｅおよびＬについて、過去５ｓの移動平均をとり、当該時刻の実績値とした。さらに、上記（１）～（３）式を用いて質量基準の排滓量Ｗを推定した。なお、（２）式右辺の定数ａおよびｂについては、過去１０ｃｈの中間排滓量Ｗの秤量実績値を用いて推定値と実績値の誤差が最小になるように決定した。
本実施例では得られた質量基準の排滓量Ｗを、中間排滓前のスラグ量（質量基準）から減じることで脱燐精錬に持ち越すスラグ量（質量基準）を推定した。また、落下高さＨにおける排滓流の水平到達距離Ｌと転炉型精錬炉２内における炉口基準のスラグ面高さｈ０の関係に与えるスラグの動粘度の影響をあらかじめ上記（４）式の通り近似した。ただし、スラグの動粘度νはスラグ組成分析値および温度測定の結果をもとに既知の文献、たとえば、非特許文献１を用いて求めた。
当該ｃｈにおいて、傾動角が１０ｓ以上一定となったときに測定した排滓流形状測定結果から、実績値と推定値が合致するように（４）式中のαおよびβを決定した。得られたαおよびβの値を、過去の排滓実績と比較し、スラグの動粘度を推定した。
排ガス分析値から推定したＦｅＯ生成量、溶銑Ｓｉ濃度変化から推定されるＳｉＯ２生成量、溶銑Ｍｎ濃度変化から推定されるＭｎＯ生成量、脱珪精錬中に投入した副原料から推定されるＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３量と、推定したスラグの動粘度νから、ＣａＯ溶解量を推定し、スラグ組成を推定した。
得られたスラグの組成推定結果および上記で推定した脱燐精錬に持ち越すスラグ量（質量基準）をもとに脱燐精錬工程で投入するＣａＯ量を決定した。なお、中間排滓前のスラグ量（質量基準）については、脱珪精錬工程で投入した副原料の合計、溶銑組成の変化から推定されるＳｉＯ２生成量およびＭｎＯ生成量、排ガス分析値から推定したＦｅＯ生成量を合計することで決定した。
（実施例４）
処理Ｎｏ．４として、実施例１と同様の設備を用い、同様の条件で、脱珪精錬、中間排滓、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。
処理Ｎｏ．４として、実施例１と同様の設備を用い、同様の条件で、脱珪精錬、中間排滓、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。
中間排滓工程中に、炉口位置のスラグ厚みｈｅおよび落下高さＨにおける排滓流の水平到達距離Ｌを１ｓ毎に測定した。落下高さＨは１０ｍ程度を用いた。ｈｅおよびＬについて、過去５ｓの移動平均をとり、当該時刻の実績値とした。さらに、上記（１）～（３）式を用いて質量基準の排滓量Ｗを推定した。なお、（２）式右辺の定数ａおよびｂについては、過去１０ｃｈの中間排滓量Ｗの秤量実績値を用いて推定値と実績値の誤差が最小になるように決定した。
本実施例では、得られた質量基準の排滓量Ｗをリアルタイムに監視しながら、転炉型精錬炉の傾動角度を調整し、中間排滓を行った。中間排滓前のスラグ量（質量基準）から減じることで脱燐精錬に持ち越すスラグ量（質量基準）を推定し、脱燐精錬で投入するＣａＯ量を決定した。また、落下高さＨにおける排滓流の水平到達距離Ｌと転炉型精錬炉２内における炉口基準のスラグ面高さｈ０の関係に与えるスラグの動粘度の影響をあらかじめ上記（４）式の通り近似した。ただし、スラグの動粘度νはスラグ組成分析値および温度測定の結果をもとに既知の文献から求めた。
当該ｃｈにおいて、傾動角が１０ｓ以上一定となったときに測定した排滓流形状測定結果から、実績値と推定値が合致するように（４）式中のαおよびβを決定した。得られたαおよびβの値を、過去の排滓実績と比較し、スラグの動粘度を推定した。
排ガス分析値から推定したＦｅＯ生成量、溶銑Ｓｉ濃度変化から推定されるＳｉＯ２生成量、溶銑Ｍｎ濃度変化から推定されるＭｎＯ生成量、投入した副原料から推定されるＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３量と、推定したスラグの動粘度νから、ＣａＯ溶解量を推定し、スラグ組成を推定した。
得られたスラグの組成推定結果および上記で推定した脱燐精錬に持ち越すスラグ量（質量基準）をもとに脱燐精錬工程で投入するＣａＯ量を決定した。なお、中間排滓前のスラグ量（質量基準）については、脱珪精錬工程で投入した副原料の合計、溶銑組成の変化から推定されるＳｉＯ２生成量およびＭｎＯ生成量、排ガス分析値から推定したＦｅＯ生成量を合計することで決定した。
（比較例）
処理Ｎｏ．５として、実施例１と同様の設備を用い、同様の条件で、脱珪精錬、中間排滓、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。この条件では、中間排滓時に排滓流の形状測定を行わずに操業を行った。また、過去の操業実績に基づき、脱燐精錬中に投入するＣａＯ量を決定した。
処理Ｎｏ．５として、実施例１と同様の設備を用い、同様の条件で、脱珪精錬、中間排滓、脱燐精錬および脱炭精錬を行った。この条件では、中間排滓時に排滓流の形状測定を行わずに操業を行った。また、過去の操業実績に基づき、脱燐精錬中に投入するＣａＯ量を決定した。
（まとめ）
処理Ｎｏ．１～５の操業条件で各３０ｃｈ実施し、その平均を表１に示し、操業結果を表２に示す。平均排滓率は中間排滓前のスラグ量（質量基準）に対する質量基準の排滓量の百分率である。石灰原単位の削減量は、条件Ｎｏ．５との比較で示した。脱燐精錬における溶銑中の終点燐濃度［Ｐ］（質量％）のばらつきは、標準偏差１σで示した。
処理Ｎｏ．１～５の操業条件で各３０ｃｈ実施し、その平均を表１に示し、操業結果を表２に示す。平均排滓率は中間排滓前のスラグ量（質量基準）に対する質量基準の排滓量の百分率である。石灰原単位の削減量は、条件Ｎｏ．５との比較で示した。脱燐精錬における溶銑中の終点燐濃度［Ｐ］（質量％）のばらつきは、標準偏差１σで示した。
発明例はいずれも、比較例に比べて、中間排滓率を都度正確に推定することにより、脱燐精錬での石灰投入量が適正化され、石灰原単位が低位となり、終点［Ｐ］のばらつきも減少した。また、条件Ｎｏ２、４においては、中間排滓量をリアルタイムに監視しながら転炉型精錬炉を傾動することにより、従来よりも排滓率が向上した。なお、発明例と比較例とは、合計の精錬時間はほぼ同じであった。
本発明により、排滓時の排滓流形状や排滓流速、スラグ表面形状を測定することで、排滓量やスラグ組成を推定することができ、次工程の副原料添加量を削減することができる。精錬炉の形式によらず、排滓後に残留するスラグ量やスラグの物性を把握することが必要な処理に適用して好適である。
１ 転炉型精錬炉を有する設備
２ 転炉型精錬炉
３ 上吹きランス
４ ランスチップ
５ 底吹き羽口
６ 溶銑
７ スラグ
８ 制御用計算機
９ 上吹きランス高さ制御装置
１０ 上吹きランス用酸化性ガス流量制御装置
１１ 底吹きガス流量制御装置
１２ 酸化性ガス噴流
１３ 排滓流
１４ 転炉型容器の炉口
１５ 可動式フード
１６ 上吹きランス用酸化性ガス供給管
１７ 上吹きランス用冷却水供給管
１８ 上吹きランス用冷却水排出管
１９ 測定用カメラ
２０ 滓鍋
２ 転炉型精錬炉
３ 上吹きランス
４ ランスチップ
５ 底吹き羽口
６ 溶銑
７ スラグ
８ 制御用計算機
９ 上吹きランス高さ制御装置
１０ 上吹きランス用酸化性ガス流量制御装置
１１ 底吹きガス流量制御装置
１２ 酸化性ガス噴流
１３ 排滓流
１４ 転炉型容器の炉口
１５ 可動式フード
１６ 上吹きランス用酸化性ガス供給管
１７ 上吹きランス用冷却水供給管
１８ 上吹きランス用冷却水排出管
１９ 測定用カメラ
２０ 滓鍋
Claims (5)
- 転炉型精錬炉内の溶銑に酸素源を供給し、溶銑の脱珪精錬、溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬を行う転炉の操業方法において、
炉口から排滓を行う際に、排滓流形状、排滓流速およびスラグ表面形状から選ばれる一または二以上を測定し、排滓量および排滓物の物性のいずれかまたはその両方を推定するにあたり、
炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離と前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さとの関係、または、前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さと炉口位置のスラグ厚みとの関係に与えるスラグの動粘度の影響をあらかじめ多項式で近似したのち、排滓を行い、排滓を行った際の排滓流形状およびスラグ表面形状の測定結果から、スラグの動粘度を推定することを特徴とする転炉の操業方法。 - 転炉型精錬炉内の溶銑に上吹きランスから気体酸素源を溶銑に供給し、または、さらに底吹き羽口から酸化性ガスもしくは不活性ガスを吹き込んで溶銑の脱珪精錬、溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬を行うにあたり、
溶銑の脱珪精錬の一部を行う一の精錬工程と溶銑の脱珪精錬の残りに溶銑の脱燐精錬または溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬を組み合わせて行う他の精錬工程と、および、溶銑の脱珪精錬および溶銑の脱燐精錬のいずれかまたはその両方を行う一の精錬工程と溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬のいずれかまたはその両方を行う他の精錬工程と、のいずれかの精錬工程の組み合わせを選択し、一の精錬工程と他の精錬工程との間に、一の精錬工程で発生したスラグを炉口から排出する中間排滓工程を行う転炉の操業方法において、
前記中間排滓工程では、排滓流形状、排滓流速およびスラグ表面形状から選ばれる一または二以上を測定し、排滓量および排滓物の物性のいずれかまたはその両方を推定するとともに、前記転炉型精錬炉内に残留するスラグ量、または、前記転炉型精錬炉内に残留するスラグ量およびスラグ組成を推定し、その推定結果をもとに前記他の精錬工程のいずれかの精錬における副原料投入量を決定するにあたり、
炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離と前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さとの関係、または、前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さと炉口位置のスラグ厚みとの関係に与えるスラグの動粘度の影響をあらかじめ多項式で近似したのち、排滓を行い、排滓を行った際の排滓流形状およびスラグ表面形状の測定結果から、スラグの動粘度を推定することを特徴とする転炉の操業方法。 - 前記排滓流形状、排滓流速およびスラグ表面形状の測定は、炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離、前記転炉型精錬炉内における炉口基準のスラグ面高さ、炉口位置のスラグ表面流速および炉口位置のスラグ厚みのいずれか一つ以上を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の転炉の操業方法。
- 炉口から一定距離下方における排滓流の水平到達距離Ｌ（ｍ）、および、炉口位置のスラグ厚みｈｅ（ｍ）から下記数式１～３の関係式を用いて質量基準の排滓量Ｗ（ｔ）を推定することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の転炉の操業方法。
- 請求項１～４のいずれか１項に記載の転炉の操業方法を用いて、転炉型精錬炉内の溶銑に酸素源を供給し、溶銑の脱珪精錬、溶銑の脱燐精錬および脱炭精錬を行い、排滓処理または中間排滓処理することを特徴とする溶鋼の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021043731 | 2021-03-17 | ||
| JP2021043731 | 2021-03-17 | ||
| PCT/JP2021/040541 WO2022195951A1 (ja) | 2021-03-17 | 2021-11-04 | 転炉の操業方法および溶鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2022195951A1 JPWO2022195951A1 (ja) | 2022-09-22 |
| JP7211553B1 true JP7211553B1 (ja) | 2023-01-24 |
Family
ID=83320254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022506621A Active JP7211553B1 (ja) | 2021-03-17 | 2021-11-04 | 転炉の操業方法および溶鋼の製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240167112A1 (ja) |
| EP (1) | EP4286540A4 (ja) |
| JP (1) | JP7211553B1 (ja) |
| KR (1) | KR20230155562A (ja) |
| CN (1) | CN117043362A (ja) |
| BR (1) | BR112023018586A2 (ja) |
| WO (1) | WO2022195951A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018044220A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 同一転炉における溶銑の予備処理方法 |
| WO2019117200A1 (ja) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶鉄の精錬方法 |
| WO2020129887A1 (ja) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 日本製鉄株式会社 | 炉内残留スラグ量の推定方法および推定装置 |
| JP2021031688A (ja) * | 2019-08-16 | 2021-03-01 | 日本製鉄株式会社 | 転炉型溶銑予備処理における排滓方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10152714A (ja) | 1996-11-25 | 1998-06-09 | Nippon Steel Corp | 溶銑の精錬方法 |
| JP5396834B2 (ja) | 2008-11-28 | 2014-01-22 | 新日鐵住金株式会社 | 転炉の精錬方法 |
| JP5487959B2 (ja) | 2009-12-28 | 2014-05-14 | 新日鐵住金株式会社 | 溶銑の脱Ｓｉ脱Ｐ処理方法 |
-
2021
- 2021-11-04 KR KR1020237034805A patent/KR20230155562A/ko unknown
- 2021-11-04 US US18/282,266 patent/US20240167112A1/en active Pending
- 2021-11-04 WO PCT/JP2021/040541 patent/WO2022195951A1/ja active Application Filing
- 2021-11-04 CN CN202180095424.9A patent/CN117043362A/zh active Pending
- 2021-11-04 EP EP21931694.0A patent/EP4286540A4/en active Pending
- 2021-11-04 BR BR112023018586A patent/BR112023018586A2/pt unknown
- 2021-11-04 JP JP2022506621A patent/JP7211553B1/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018044220A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 同一転炉における溶銑の予備処理方法 |
| WO2019117200A1 (ja) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶鉄の精錬方法 |
| WO2020129887A1 (ja) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 日本製鉄株式会社 | 炉内残留スラグ量の推定方法および推定装置 |
| JP2021031688A (ja) * | 2019-08-16 | 2021-03-01 | 日本製鉄株式会社 | 転炉型溶銑予備処理における排滓方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 内藤憲一郎 他３名，MURC(Multi-Refining Converter)法における中間排滓中の流体挙動に及ぼす各種因子の影響の基礎的検討，鉄と鋼，日本，2014年，Vol.100 No.4，p.90-97 |
| 内藤憲一郎 他３名: "MURC(Multi-Refining Converter)法における中間排滓中の流体挙動に及ぼす各種因子の影響の基礎的検討", 鉄と鋼, vol. 100, no. 4, JPN6022001871, 2014, JP, pages 90 - 97, ISSN: 0004883778 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240167112A1 (en) | 2024-05-23 |
| JPWO2022195951A1 (ja) | 2022-09-22 |
| CN117043362A (zh) | 2023-11-10 |
| WO2022195951A1 (ja) | 2022-09-22 |
| EP4286540A1 (en) | 2023-12-06 |
| TW202237862A (zh) | 2022-10-01 |
| EP4286540A4 (en) | 2024-07-03 |
| BR112023018586A2 (pt) | 2023-10-24 |
| KR20230155562A (ko) | 2023-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101056995B (zh) | 在氩-氧精炼转炉中生产AISI4xx铁素体钢等级的不锈钢 | |
| JP5950133B2 (ja) | 溶銑の予備処理方法 | |
| JP2017025379A (ja) | 溶銑予備処理方法及び溶銑予備処理制御装置 | |
| JP7211553B1 (ja) | 転炉の操業方法および溶鋼の製造方法 | |
| JP5678718B2 (ja) | 転炉での溶銑の脱炭精錬方法 | |
| JP2007308773A (ja) | 転炉製鋼法 | |
| JP5630324B2 (ja) | 転炉での溶銑の脱炭精錬方法 | |
| JP5489790B2 (ja) | 溶銑脱珪方法 | |
| TWI840756B (zh) | 轉爐之操作方法及熔鋼之製造方法 | |
| JP7477797B2 (ja) | 転炉精錬方法 | |
| JP2001254116A (ja) | 低窒素鋼の溶製方法 | |
| JP7469716B2 (ja) | 転炉精錬方法 | |
| JP7380908B2 (ja) | 冷鉄源溶解率推定装置、転炉型精錬炉制御装置、冷鉄源溶解率推定方法及び溶融鉄の精錬処理方法 | |
| KR102534954B1 (ko) | 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법 및 취련 제어 장치 | |
| JP2958844B2 (ja) | 転炉精錬方法 | |
| JP7319538B2 (ja) | 転炉吹錬制御装置、転炉吹錬制御方法およびプログラム | |
| JP4048010B2 (ja) | 転炉および溶銑予備処理容器におけるりん平衡状態の推定方法 | |
| JP2004115910A (ja) | 溶銑の精錬方法 | |
| JP2024059560A (ja) | 転炉型の精錬炉の排滓方法及び転炉の操業方法 | |
| JP2824015B2 (ja) | 高炉での鋳床脱珪方法 | |
| JP2017115173A (ja) | 転炉の操業方法 | |
| JP4850336B2 (ja) | 溶銑脱燐方法 | |
| JP2024059093A (ja) | 金属精錬における中間排滓方法 | |
| JP2001279317A (ja) | 溶銑脱燐処理方法 | |
| JP2019023355A (ja) | 転炉の操業方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220928 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221024 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221213 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221226 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7211553 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |