CN110809629A - 转炉操作的监视方法及转炉的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明在从顶吹喷枪吹送氧化性气体而对容纳于转炉的铁水进行氧化精炼的转炉中对炉内状况进行实时地准确监视，从而使生产率及铁成品率提高。本发明的转炉操作的监视方法是对于从顶吹喷枪(3)吹送氧化性气体对铁水(5)进行精炼的转炉(2)的操作进行监视的监视方法，该方法包括：使用光谱照相机(6)测定转炉的炉口燃烧火焰(12)的发光光谱或从转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，计算出在测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，基于计算出的发光强度的时间变化，推测出转炉的炉内状况的变化。

Description

转炉操作的监视方法及转炉的操作方法

技术领域

本发明涉及从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体来对铁水进行氧化精炼的转炉操作的监视方法及转炉的操作方法，具体而言，涉及有助于提高生产率性及铁成品率的操作监视方法及操作方法。

背景技术

高炉中制造的铁水含有碳(C)、磷(P)、硅(Si)等杂质。为了去除这些杂质，向铁水浴表面吹送氧化性气体或向铁水中吹入氧化性气体，对铁水进行氧化精炼，由铁水制造了钢水。对含有碳、磷及硅的铁水进行氧化精炼时，发生脱碳反应(C+O→CO)、脱磷反应(2P+5O→P₂O₅)及脱硅反应(Si+2O→SiO₂)。

在这些反应中，优先发生脱硅反应，在通过脱硅反应使铁水中硅浓度降低后，发生脱碳反应及脱磷反应。在对含有碳、磷及硅的铁水进行氧化精炼时，将主要发生脱硅反应的精炼初始时期称为“脱硅期”，将随后的脱碳反应及脱磷反应的时期称为“脱碳期”或“脱磷-脱碳期”。但是，并不非意味着在脱硅期中完全不发生脱碳反应及脱磷反应，虽然反应速度慢，但也会发生脱碳反应及脱磷反应。

近年来，从提高生产性这样的观点考虑，在用于由铁水制造钢水的转炉中的氧化精炼(也称为“脱碳精炼”)中，进行了用于提高氧化性气体的供给速度的操作。需要说明的是，在转炉中的脱碳精炼中，虽然伴随脱碳反应的进行，铁水变为钢水，但由于在脱碳精炼的过程中难以将炉内的熔融金属区分表示为铁水和钢水，因此，在本说明书中，将铁水和钢水统称为“熔融铁”。在铁水与钢水的区别明确的情况下，分别表示为“铁水”或“钢水”。

然而，在提高氧化性气体的供给速度时，铁成分会以粉尘的形式飞散至炉外、附着并堆积于炉壁、炉口附近、进一步以氧化铁的形式分配于炉渣中的量增加。这些铁成分在该精炼中成为铁损失，成为钢水的铁成品率降低的原因，导致该精炼的成本增加、生产性降低。这些铁成分的大部分最终被回收并作为铁资源而进行再利用，但如果产生量增多，则存在导致去除和回收附着物所需的成本增加、进而导致转炉工作效率降低这样的问题。

另外，近年来，为了应对钢铁产品的高强度化、高功能化要求的增高，低磷化及低硫化是必不可少的。为了应对这样的情况，提出了如下方法：使用转炉进行了铁水的脱硅处理后，将生成的炉渣排渣，在排渣后对残留于炉内的铁水进行脱磷处理的预处理方法；进一步在其后对残留于转炉内的铁水进行脱碳精炼的精炼方法等。

但是，在转炉中进行铁水的脱硅处理及脱磷处理的情况、或者在转炉中对含有碳、磷及硅的铁水进行脱碳精炼的情况下，在提高氧化性气体的供给速度时，会在炉渣中生成大量的CO气泡，炉渣变得容易起泡。这是由于存在随脱硅反应产生的表面张力大的炉渣所导致的。已知其结果是，会引发包含熔融铁的大量的炉渣从转炉的炉口逸出的所谓喷溅现象。如果陷入该状态，则为了使其平静而降低氧化性气体的供给速度或根据情况不得不中断氧吹炼，反而导致生产性降低。这里，“氧吹炼(oxygen blowing)”是指从顶吹喷枪吹送氧化性气体而进行的脱硅处理及脱磷处理、以及脱碳精炼。

为了抑制这样的粉尘的发生、炉渣的逸出，例如，专利文献1提出了一种顶吹喷枪，其将在顶吹氧气与熔融铁的冲突面所形成的高温反应区域(称为“火点(hot spot)”或“空腔(cavity)”)的直径D与跟该火点邻接的火点的重叠部分d之比(d/D)所表示的火点重叠率设为0.2以下。根据专利文献1，飞溅、粉尘损失、炉寿命均变得良好。

专利文献2提出了一种转炉精炼方法，其使用具有中心孔及其周围的6个孔的7孔喷枪，使火点的最外周位置距离炉壁的耐火物位置0.4m以上，将火点的重叠率设为总火点面积的30％以下，将火点的总面积设为包围火点最外周的圆的面积的75％以上。根据专利文献2，能够减少因产生粉尘、飞溅(spitting)、喷溅(splashing)而导致的成品率损失。

然而，专利文献1及专利文献2并未提及被供给的氧化性气体的行为。供给的氧化性气体中与熔融铁发生反应而未与碳发生反应的氧化性气体以氧化铁的形式蓄积于炉渣中。氧在炉渣中的过度蓄积不仅导致脱碳反应速度降低，而且还导致铁成品率降低。

另外，专利文献3提出了一种铁水的脱硅/脱磷处理方法，在顶底吹型的转炉中对铁水进行脱硅/脱磷的脱硅/脱磷处理方法中，在即将开始从顶吹喷枪供给氧气前或刚刚结束后30秒钟以内向铁水上添加固体氧源，在脱硅期间中和脱磷期间中变更底吹气体供给速度，将炉渣的碱度((质量％CaO)/(质量％SiO₂))设为2.5～3.0，以6kg/(min/铁水-t)以下的吹入速度将粉状生石灰吹送至铁水，将处理结束时的铁水中的碳浓度设为3.4～3.7质量％。根据专利文献3，能够在不使用包含氟的副原料的情况下确保高脱磷能力，并且抑制喷溅、飞溅。

然而，专利文献3中，通过基于铁水的硅浓度、固体氧源、来自顶吹喷枪的氧气供给量的物质平衡计算，求出了脱硅期结束，而没有掌握脱硅期的实际结束。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-165313号公报

专利文献2：日本特开2002-285224号公报

专利文献3：日本特开2014-28992号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如上所述，在转炉中的脱硅、脱磷、脱碳等氧化精炼工序中，为了防止与熔融铁、炉渣、粉尘等的逸出伴随的生产性降低、铁成品率降低，进行了顶吹喷嘴的改善、精炼剂的添加条件的优化，但仍然不是足够的对策，存在改善的余地。

为了防止转炉的生产性降低、铁成品率降低，实时地准确掌握炉内状况、并根据炉内状态适当设定来自顶吹喷枪的氧化性气体的吹送条件及来自底吹风口的搅拌用气体的吹入条件等是重要的。

特别是，为了减少因表面张力大的炉渣引起的喷溅、飞溅所导致的熔融铁、炉渣、粉尘等的逸出，监视与炉内的炉渣形成相关的熔融铁中的硅浓度、并根据熔融铁中的硅浓度适当控制顶吹条件及底吹条件是重要的。

同样地，在转炉中的脱碳精炼中，为了提高供给的氧中用于脱碳反应的氧的比例(即，提高脱碳氧效率)、不使炉渣中的氧化铁过度增高而较高地保持铁成品率来进行脱碳精炼，根据脱碳精炼后半部分的熔融铁中的碳浓度来适当控制顶吹条件及底吹条件是重要的。

然而，专利文献1～3中记载的技术不仅没有实时地监视炉内状况，而且并未意识到根据熔融铁中的硅浓度的变化、熔融铁中的碳浓度的变化来控制顶吹氧化性气体的供给速度及底吹搅拌用气体的供给速度等。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供转炉操作的监视方法，其在从顶吹喷枪吹送氧化性气体、或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体而对容纳于转炉的铁水进行脱硅、脱磷、脱碳等的氧化精炼的转炉中，能够实时地准确监视炉内状况。

另外，本发明提供一种转炉的操作方法，其在氧化精炼中监视熔融铁的硅浓度的变化，根据硅浓度控制顶吹条件及底吹条件，能够抑制粉尘、炉渣的逸出而提高生产性及铁成品率，本发明还提供一种转炉的操作方法，其监视脱碳精炼后半部分的熔融铁的碳浓度，根据碳浓度控制顶吹条件及底吹条件，降低炉渣中包含的氧化铁，可以提高铁成品率。

用于解决课题的方法

用于解决上述课题的本发明的主旨如下。

[1]一种转炉操作的监视方法，其对于通过从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体、或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体来进行铁水的氧化精炼的转炉操作进行监视，该方法包括：

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

计算出在测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，

基于计算出的发光强度的时间变化，推测转炉的炉内状况的变化。

[2]根据上述[1]所述的转炉操作的监视方法，其中，计算出下述式(1)中定义的发光强度变化率作为所述发光强度的时间变化，基于计算出的发光强度变化率的时间变化，推测转炉的炉内状况的变化，

发光强度变化率＝(I_n/I_n-1)-1······(1)

式中，I_n是T_n时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-1是T_n时刻的Δt秒钟之前的T_n-1时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，Δt是测定时间间隔(秒)。

[3]根据上述[1]所述的转炉操作的监视方法，其中，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率作为所述发光强度的时间变化，基于计算出的发光强度推移平均变化率的变化，推测转炉的炉内状况的变化，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

[4]一种转炉的操作方法，其是从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体，或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体，对铁水进行脱硅、脱磷及脱碳，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法包括：

所述铁水为含有0.02质量％以上的硅的铁水，

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

计算出在测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，

基于计算出的发光强度的时间变化，判定脱硅期结束，

在判定了脱硅期结束之后，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整。

[5]根据上述[4]所述的转炉的操作方法，其中，计算出下述式(1)中定义的发光强度变化率作为所述发光强度的时间变化，从顶吹喷枪开始吹送氧化性气体后，在计算出的发光强度变化率超过预先设定的阈值的时间点，判定为脱硅期结束，

发光强度变化率＝(I_n/I_n-1)-1······(1)

式中，I_n是T_n时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-1是T_n时刻的Δt秒钟之前的T_n-1时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，Δt是测定时间间隔(秒)。

[6]根据上述[4]所述的转炉的操作方法，其中，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率作为所述发光强度的时间变化，从顶吹喷枪开始吹送氧化性气体后，在计算出的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点，判定为脱硅期结束，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

[7]根据上述[4]至上述[6]中任一项所述的转炉的操作方法，其中，判定了脱硅期结束之后的所述调整为：增加从所述顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量，并且降低所述顶吹喷枪的喷枪高度；或者，减少从所述底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量。

[8]一种转炉的操作方法，其是从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体，或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体，对铁水进行脱碳精炼，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法包括：

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

计算出在测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，

在脱碳精炼的后半部分，基于计算出的发光强度的时间变化，确认脱碳反应由供氧控速变为熔融铁中的碳的传质控速，

然后，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整。

[9]一种转炉的操作方法，其是从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体，或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体，对铁水进行脱碳精炼，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法包括：

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(1)中定义的发光强度变化率，

在脱碳精炼的后半部分，在计算出的发光强度变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整，

发光强度变化率＝(I_n/I_n-1)-1······(1)

式中，I_n是T_n时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-1是T_n时刻的Δt秒钟之前的T_n-1时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，Δt是测定时间间隔(秒)。

[10]一种转炉的操作方法，其是从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体，或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体，对铁水进行脱碳精炼，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法包括：

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在脱碳精炼的后半部分，在计算出的发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

[11]根据上述[9]或上述[10]所述的转炉的操作方法，其中，满足所述预先设定的阈值以下的时间点的所述调整为：减少从所述顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量，并且降低所述顶吹喷枪的喷枪高度；或者，增加从所述底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量。

[12]一种转炉的操作方法，其具有如下工序：

脱硅处理工序，从顶吹喷枪向容纳于转炉中的含有0.02质量％以上硅的铁水供给氧化性气体，对铁水进行脱硅；

排渣工序，从转炉排出在该脱硅处理工序中生成的至少一部分炉渣；

脱磷处理工序，在该排渣工序之后，向所述转炉添加CaO系助熔剂，从所述顶吹喷枪供给氧化性气体，对残留于转炉内的铁水进行脱磷；以及

出铁工序，在该脱磷处理工序之后，将经脱磷的铁水从所述转炉出铁至铁水保持容器；

在所述脱硅处理工序中，测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在计算出的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点，转移至所述排渣工序，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

[13]一种转炉的操作方法，其是在1个转炉中对铁水进行氧化精炼而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法具有如下工序：

连续进行的脱硅处理工序和脱磷处理工序，从顶吹喷枪向容纳于转炉中的含有0.02质量％以上硅的铁水供给氧化性气体，进而添加CaO系助熔剂，对铁水进行脱硅；

排渣工序，然后，从转炉排出在脱硅处理工序及脱磷处理工序中生成的至少一部分炉渣；以及

脱碳精炼工序，在该排渣工序之后，向所述转炉添加CaO系助熔剂，从所述顶吹喷枪供给氧化性气体，对残留于转炉内的铁水进行脱碳；

在所述脱硅处理工序及所述脱磷处理工序中，测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在计算出的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点、或者以超过预先设定的阈值的时间点为基准经过了给定时间的时间点或供给了给定氧量的时间点，转移至将脱硅处理工序、或脱硅处理工序及脱磷处理工序中生成的炉渣排出的排渣工序，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

[14]一种转炉的操作方法，其是使用2个转炉，其中使用一个转炉作为铁水的预处理炉，使用另一个转炉作为在所述预处理炉中进行了预处理的铁水的脱碳炉，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，其中，

所述预处理具有如下工序：

脱硅处理工序，从顶吹喷枪向容纳于转炉内的含有0.02质量％以上硅的铁水供给氧化性气体，对铁水进行脱硅；

排渣工序，从转炉排出在该脱硅处理工序中生成的至少一部分炉渣；以及，

脱磷处理工序，在该排渣工序之后，向所述转炉添加CaO系助熔剂，从所述顶吹喷枪供给氧化性气体，对残留于转炉内的铁水进行脱磷，

在所述脱硅处理工序中，测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在计算出的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点，转移至所述排渣工序，并且

在所述脱碳炉的脱碳精炼中，测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在脱碳精炼的后半部分，在计算出的发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

发明的效果

根据本发明，可以实现对于将铁水进行脱硅、脱磷、脱碳等氧化精炼的转炉的炉内状况进行实时监视。

另外，通过对炉内状况进行实时地监视，可以判定脱硅期结束，能够在明确的时间点进行与由脱硅期转移至脱碳期相伴随的从顶吹喷枪吹入氧化性气体的条件及从底吹风口吹入搅拌用气体的条件的变更，可以进行抑制粉尘的产生、且提高了生产性及铁成品率的转炉操作。

进而，通过对炉内状况进行实时地监视，可以准确地掌握脱碳精炼后半部分的熔融铁的碳浓度，能够在明确的时间点进行与脱碳精炼后半部分的熔融铁的碳浓度变化相伴随的从顶吹喷枪吹入氧化性气体的条件及从底吹风口吹入搅拌用气体的条件的变更，可以进行降低炉渣中包含的氧化铁、且提高了铁成品率的转炉操作。

附图说明

图1是示出以氧吹炼进度表示的、顶吹条件及底吹条件的变更时期与氧吹炼结束之后的单位产尘量(dust per unit production)的关系的图。

图2是示出转炉的炉口燃烧火焰的发光光谱中610nm波长的发光强度变化率与熔融铁中的硅浓度的关系的图。

图3是示出转炉的炉口燃烧火焰的发光光谱中610nm波长的发光强度推移平均变化率与熔融铁中的硅浓度的关系的图。

图4是示意性示出适合本发明实施的转炉设备的构成的示意图。

图5是从与图4不同的方向观察适合本发明实施的转炉设备的示意图。

图6是示出以氧吹炼进度表示的、顶吹条件及底吹条件的变更时期与脱碳精炼结束之后的炉渣中的氧化铁含量的关系的图。

图7是示出转炉的炉口燃烧火焰的发光光谱中610nm波长的发光强度变化率与熔融铁中的碳浓度的关系的图。

图8是示出转炉的炉口燃烧火焰的发光光谱中610nm波长的发光强度推移平均变化率与熔融铁中的碳浓度的关系的图。

符号说明

1 转炉设备

2 转炉

3 顶吹喷枪

4 底吹风口

5 铁水

6 光谱照相机

7 图像分析装置

8 控制用计算机

9 喷枪高度控制装置

10 氧化性气体流量控制装置

11 底吹气体流量控制装置

12 炉口燃烧火焰

13 氧化性气体喷流

14 炉口

15 可移动罩

16 向顶吹喷枪供给氧化性气体的管

17 向顶吹喷枪供给冷却水的管

18 从顶吹喷枪排出冷却水的管

19 出钢口

20 出钢口燃烧火焰

21 铁皮

22 耐火物

23 炉渣

具体实施方式

[第一实施方式]

本发明人等为了在转炉中的氧化精炼中实时地监视熔融铁的硅浓度变化、并根据硅浓度来控制顶吹条件及底吹条件而抑制粉尘、炉渣的逸出，进行了以下的研究。即，在对含有0.02质量％以上硅的铁水进行脱硅、脱磷及脱碳而由铁水制造钢水的转炉操作中，对于影响粉尘产生量的从顶吹喷枪吹送氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度及从底吹风口吹入搅拌用气体的流量的影响进行了深入研究。

在这项研究中，使用了能够从顶吹喷枪吹送氧化性气体、并且从炉底部的底吹风口吹入搅拌用气体的转炉(容量300吨规模)。作为来自顶吹喷枪的氧化性气体，使用了氧气(工业用纯氧)，作为来自底吹风口的搅拌用气体，使用了氩气。另外，顶吹喷枪使用了具有设置于前端的氧气喷射喷嘴个数为5个孔、且其喷射角度为15°的拉瓦尔(Laval)型喷射喷嘴的顶吹喷枪。需要说明的是，喷射喷嘴的喷射角度是指喷射喷嘴的氧气喷射方向与顶吹喷枪的轴心方向的相对角度。

将含有0.02质量％以上的硅的铁水装入上述的转炉中，从顶吹喷枪吹出氧气，对转炉内的铁水进行脱硅、脱磷及脱碳。从顶吹喷枪对含有0.02质量％以上的硅的铁水吹送氧气时，发生脱硅反应(Si+2O→SiO₂)、脱磷反应(2P+5O→P₂O₅)及脱碳反应(C+O→CO)。在这些反应中，优先发生脱硅反应，在通过脱硅反应使铁水中硅浓度降低后，发生脱磷反应及脱碳反应。

从铁水的碳含量为4.5质量％的时间点开始，进行来自顶吹喷枪的氧气的供给，并持续进行至炉内的熔融铁的碳含量为0.04质量％的时间点。在氧吹炼的过程中，分别同时手动改变来自顶吹喷枪的氧气流量、顶吹喷枪的喷枪高度、来自底吹风口的搅拌用气体的流量。对于顶吹条件及底吹条件的变更而言，以变更时期作为氧吹炼的前半部分进行了各种变化。

对于来自顶吹喷枪的氧气流量的变更，从833Nm³/分增加至1000Nm³/分，对于顶吹喷枪的喷枪高度的变更，从3.0m降低至2.5m，对于来自底吹风口的搅拌用气体的流量的变更，从30Nm³/分减少至15Nm³/分。这里，“顶吹喷枪的喷枪高度”是指从顶吹喷枪的前端至转炉内的静止状态的铁水浴表面的距离。

需要说明的是，在吹氧的后半部分，将基于热物质计算并通过过程计算机计算出的推测熔融铁中的碳浓度为0.35质量％的时间点作为顶吹氧气流量、喷枪高度及底吹气体流量的变更时期，分别以手动同时进行了变更。对于氧吹炼后半部分的变更，来自顶吹喷枪的氧气流量从1000Nm³/分减少至833Nm³/分，喷枪高度从2.5m降低至2.0m，来自底吹风口的搅拌用气体的流量从15Nm³/分增加至30Nm³/分。

在氧吹炼结束后，测定各氧吹炼中产生的粉尘量(KG)，计算出单位产尘量(kg/钢水-t)。通过以下述式(3)定义的氧吹炼进度整理了顶吹氧气流量、喷枪高度及底吹气体流量的变更时期。

氧吹炼进度＝(Q_O2C/Q_O2)×100······(3)

这里，Q_O2C是在变更了顶吹条件及底吹条件的时间点的累积氧量(Nm³)，Q_O2是氧吹炼结束时的累积氧量(Nm³)。

图1示出了以氧吹炼进度(％)表示的、顶吹条件及底吹条件的变更时期与氧吹炼结束后的单位产尘量(kg/钢水-t)的关系。由图1可知，在氧吹炼进度小时，如果进行顶吹氧气流量、喷枪高度及底吹气体流量的变更，则氧吹炼结束时的单位产尘量(kg/钢水-t)增高。

即，可知：如果在氧吹炼的初期进行顶吹氧气流量的增加、喷枪高度的降低及底吹气体量的减少，则氧吹炼结束时的粉尘产生量增多，单位产尘量增高。这里，在氧吹炼的初期对顶吹条件及底吹条件进行了变更时粉尘产生量增多的原因可以推测为：由于熔融铁中的硅的氧化而引起的熔融炉渣生成并不充分，铁水浴表面的一部分未被熔融炉渣覆盖。

根据这样的结果得到了如下见解：顶吹条件及底吹条件的变更时期对粉尘产生量(铁损失)影响很大，对于用于减少粉尘产生量(铁损失)的顶吹条件及底吹条件的变更，掌握转炉内的炉内状况来确定其变更时期是非常重要的。

因此，本发明人等为了适宜地掌握转炉的炉内状况而着眼于转炉的炉口燃烧火焰，想到了在氧吹炼时测定炉口燃烧火焰的发光光谱。这里，“炉口燃烧火焰”是指从转炉的炉口朝向上方的烟道吹出的炉内火焰。

炉口燃烧火焰的发光光谱包含如下信息：与在转炉内通过脱碳反应产生的CO气体、由于该CO气体的一部分与在转炉炉口部分被抽吸的空气混合而发生自燃所产生的CO₂气体相关的信息；与来自从炉内的火点蒸发的铁原子的FeO*(中间产物)相关的信息。本发明人等想到，在该发光光谱中，对于580～620nm范围的波长，只要能够实时地测定每个该波长的发光强度，就能够容易地实时推测出转炉的炉内状况。

需要说明的是，在发光光谱中，580～620nm范围的波长相当于由FeO*(中间产物)的生成及消失而引起的“FeO橙色系条带(FeO orange system band)”，与烃类气体的中间产物的波长范围不同。而且确认了，在生成FeO*时，可以在该波长范围观察到吸光峰，另一方面，在FeO*消失时，可以在相同的波长范围观察到发光峰，其中，发光强度与FeO*的消失速度相关。

这里，监视的是，在炉内的熔融铁浴的火点处主要生成的FeO*的电子状态发生迁移时发射或吸收的特定波长的电磁波。由于FeO*与从炉内升起的火焰成为一体，因此，例如在脱硅反应接近结束时，FeO*的产生量及FeO*的反应量增加，因此如果对该火焰的发光光谱进行分光分析，则580～620nm的波长的电磁波的强度增大。反之，如果FeO*的产生量及FeO*的反应量减少，则580～620nm的波长的电磁波的强度降低。

即，580～620nm范围的波长是FeO被碳还原时所产生的还原光，该波长的发光强度表示FeO从激发态(FeO*)变为基态时的发射能量的大小。在脱硅期末期，由于上述波长处的发光强度增加，因此可以认为光谱强度的变化与脱硅反应结束所伴随的FeO的生成/还原相对应。

因此，在上述的转炉的氧吹炼中，测定了转炉的炉口燃烧火焰的发光光谱。如图4(图4的详细说明后述)所示，转炉的炉口燃烧火焰的发光光谱的测定通过如下方式进行：在转炉2的正面安装光谱照相机6，拍摄从炉口14与可移动罩15的间隙观察到的炉口燃烧火焰12。将通过光谱照相机6拍摄到的拍摄图像发送至图像分析装置7。然后，通过图像分析装置7记录图像，并且对被输入的图像数据的任意扫描线上进行线分析，对每个发光波长的发光强度进行了分析。需要说明的是，以1～10秒钟的恒定测定时间间隔Δt进行了发光光谱的测定及发光强度分析。另外，在进行发光光谱测定的同时，使用转炉所具备的副喷枪(自动测温取样装置)，在氧吹炼过程中以1～2次的频度进行熔融铁试样的采集及熔融铁中的硅浓度的分析。

根据得到的发光光谱的测定结果，将在氧吹炼过程中变化幅度最大的610nm波长作为特定波长，基于在该特定波长处的T_n时刻的发光强度I_n及其Δt秒钟之前的T_n-1时刻的发光强度I_n-1，求出了下述式(1)中定义的发光强度变化率。测定时间间隔Δt为1～10秒钟。

发光强度变化率＝(I_n/I_n-1)-1······(1)

式中，I_n是T_n时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-1是T_n时刻的ΔT秒钟之前的T_n-1时刻的特定波长的发光强度(a.u.)。

图2示出了求出的发光强度变化率与熔融铁中的硅浓度的关系。由图2可知，将熔融铁中的硅浓度为约0.02质量％作为边界，发光强度变化率发生大幅变化。即可知，熔融铁中的硅浓度低于约0.02质量％时，发光强度变化率增大至大于1.8。熔融铁中的硅浓度低于约0.02质量％时，610nm波长的发光强度大，熔融铁中的硅浓度为约0.02质量％以上时，几乎未观测到610nm波长的发光。

该情况表明，在含有0.02质量％以上硅的铁水的氧化精炼中，虽然首先发生脱硅反应，然后发生脱磷反应及脱碳反应是公知的，但在由于脱硅反应而使铁水中的硅浓度低于约0.02质量％时，发光强度会增大。

由图2可知，熔融铁中的硅浓度低于约0.02质量％的时间点、换言之发光强度变化率超过1.8的时间点可以期待由生成熔融炉渣所带来的浴面屏蔽效果。即，得到了如下见解：为了防止由粉尘产生增加导致的铁成品率降低，作为在氧吹炼初期增加顶吹氧气流量等变更顶吹条件及底吹条件的时期的指标，在开始氧吹炼后发光强度变化率超过1.8的时间点是最适合的，可以将该时间点判定为脱硅期结束。即，得到了如下见解：可以将根据式(1)得到的发光强度变化率的“阈值”设为1.8，将超过阈值的时间点判定为脱硅期结束。需要说明的是，发光强度变化率的“阈值”并不限定于1.8，可以根据各个转炉而预先确定。

本发明人等进行了更深入的研究得知，在实际的氧吹炼过程中，有时起重机、烟的障碍物会进入发光强度光谱测定的光路，在该情况下，所测定的(1)中定义的发光强度变化率会超过设定的阈值(1.8)而造成误检测。根据这样的结果得到了如下见解：如式(1)所示，仅通过某T_n时刻与其Δt秒钟之前的T_n-1时刻的发光强度的比较(瞬时值的比较)，有时无法进行准确的判定。

因此，本发明人等想到，以T_n时刻为基准，通过T_n时刻、自T_n时刻起(Δt×1)秒钟之前的T_n-1时刻、自T_n时刻起(Δt×2)秒钟之前的T_n-2时刻、自T_n时刻起(Δt×3)秒钟之前的T_n-3时刻、···、以及自T_n时刻起(Δt×S)秒钟之前(S为0以上的整数)的T_n-S时刻分别求出发光强度，利用得到的各发光强度的总量(总和)、即利用发光强度推移平均值求出发光强度变化率。如果利用这样的发光强度推移平均值，则能够将发光强度的偏差在一定程度上进行平均化，因此，可以使发光强度变化率的偏差减小，进行更准确的判定。

根据上述的发光光谱的测定结果，将在氧吹炼中变化幅度最大的610nm波长作为特定波长。然后，以T_n时刻为基准，通过T_n时刻、自T_n时刻起(Δt×1)秒钟之前的T_n-1时刻、自T_n时刻起(Δt×2)秒钟之前的T_n-2时刻、···、以及自T_n时刻起(Δt×S)秒钟之前的T_n-S时刻，对总计(S+1)次求出在T_n-i时刻的特定波长的发光强度I_n-i。然后，求出它们的总计(总和)，使用下述式(4)计算出以T_n时刻为基准的发光强度推移平均值。需要说明的是，I_n-i是T_n时刻的(Δt×i)秒钟之前的T_n-i时刻的特定波长的发光强度(a.u.)。

[数1]

以T_n时刻为基准的发光强度推移

另外，以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准，同样地，通过T_n-m时刻、自T_n-m时刻起(Δt×1)秒钟之前的T_n-m-1时刻、自T_n-m时刻起(Δt×2)秒钟之前的T_n-m-2时刻、···、以及自T_n-m时刻起(Δt×S)秒钟之前(S为0以上的整数)的T_n-m-S时刻，对于总计(S+1)次求出在T_n-m-i时刻的特定波长的发光强度I_n-m-i。然后，求出它们的总计(总和)，使用下述式(5)计算出以T_n-m时刻为基准的发光强度推移平均值。需要说明的是，I_n-m-i是自T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻起(Δt×i)秒钟之前的T_n-m-i时刻的特定波长的发光强度(a.u.)。

[数2]

以T_n-m时刻为基准的发光强度推移

根据得到的以T_n时刻为基准的发光强度推移平均值、以及以T_n-m时刻为基准的发光强度推移平均值，求出了下述式(2)中定义的特定波长的发光强度推移平均变化率。

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

将求出的发光强度推移平均变化率与熔融铁中的硅浓度的关系示于图3。需要说明的是，其中，测定时间间隔Δt为1秒钟，自然数m及推移平均值的相加数S为20。

由图3可知，以熔融铁中的硅浓度低于约0.02质量％的时间点为边界，通过式(2)计算出的发光强度推移平均变化率发生大幅变化。即，得到了如下见解：发光强度推移平均变化率超过0.4的时间点可以期待由生成熔融炉渣所带来的浴面屏蔽效果。即，为了防止由粉尘发生增加导致的铁成品率降低，作为在氧吹炼初期增加顶吹氧气流量等变更顶吹及底吹条件的时期的指标，在开始氧吹炼后发光强度推移平均变化率超过0.4的时间点是最适合的，可以将该时间点判定为脱硅期结束。即，得到如下见解：可以将发光强度推移平均变化率的“阈值”设为0.4，将超过阈值的时间点判定为脱硅期结束。需要说明的是，发光强度推移平均变化率的“阈值”并不限定于0.4，可以根据各个转炉而预先确定。

在发光光谱的测定光路被起重机的移动、烟的产生等遮挡的情况下，对于使用了式(1)(瞬时值的比较)的发光强度变化率而言，发光强度变化率降低，有时被判定为满足给定的条件(超过预先设定的阈值)。与此相对，对于使用了式(2)的推移平均值计算出的发光强度推移平均变化率而言，即使存在这样的不良情况，也会被平均化，因此变化是稳定的。

因此，得到了如下见解：如果利用使用推移平均值计算出的发光强度推移平均变化率，则熔融铁中的硅浓度低于约0.02质量的时间点、即发光强度推移平均变化率超过阈值的时间点的偏差小，能够稳定地判定脱硅期结束。

然而，转炉上设置用于将精炼后的炉内的熔融铁出铁至铁水保持容器或钢水保持容器的出钢口，且通常出钢口呈开口状态，因此也可以从出钢口观察到炉内的火焰。在本说明书中，将该火焰称为“出钢口燃烧火焰”。即，通过测定经由出钢口观测到的出钢口燃烧火焰或在出钢口观察到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，从而能够与上述的测定炉口燃烧火焰的发光光谱的情况同样地掌握转炉的炉内状况。

本发明的第一实施方式的转炉操作的监视方法及转炉的操作方法是基于上述见解并进行进一步研究而完成的。以下，参照附图对本发明的第一实施方式的具体实施方法进行说明。图4示意性示出了用于实施本发明的适合的转炉设备的构成的概略情况。

用于实施本发明的适合的转炉设备1具有：转炉2、顶吹喷枪3、配设于转炉2的正面且能拍摄炉口燃烧火焰12的光谱照相机6、可读取地记录通过该光谱照相机6拍摄到的拍摄图像并对该拍摄图像进行分析的图像分析装置7、以及基于通过该图像分析装置7所分析的数据而发出控制信号的控制用计算机8。另外，还具有能够通过由控制用计算机8发出的控制信号而分别工作的方式构成的以下控制装置：用于调整顶吹喷枪3的喷枪高度的喷枪高度控制装置9、用于调整从顶吹喷枪3喷射的氧化性气体的流量的氧化性气体流量控制装置10、以及用于调整从底吹风口4吹入的搅拌用气体的流量的底吹气体流量控制装置11。

使用的转炉2为如下构成：能够从顶吹喷枪3朝向炉内的铁水5喷射氧化性气体喷流13，同时从炉底部的底吹风口4吹入搅拌用气体。而且，在转炉2的正面安装有能测定转炉的炉口燃烧火焰12的发光光谱的光谱照相机6。通过所安装的光谱照相机6来拍摄从转炉的炉口14与可移动罩15的间隙观察到的炉口燃烧火焰12。通过该光谱照相机6拍摄到的拍摄图像(图像数据)被依次发送至图像分析装置7。在图像分析装置7中，记录发送的拍摄图像(图像数据)，并且对图像数据的任意扫描线上进行线分析，对发光波长及每个波长的发光强度进行分析。

每次将经分析的炉口燃烧火焰12的图像数据发送至控制用计算机8。控制用计算机8以如下方式构成：基于被输入的经分析的图像数据，发出使喷枪高度控制装置9、氧化性气体流量控制装置10、以及底吹气体流量控制装置11分别工作或同时工作的控制信号。图4中的符号16是向顶吹喷枪供给氧化性气体的管，17是向顶吹喷枪供给冷却水的管，18是从顶吹喷枪排出冷却水的管。

在本发明的第一实施方式中的转炉的操作中，使用上述的转炉设备1，从顶吹喷枪3向容纳于转炉2的铁水5吹送氧化性气体、或者进一步从底吹风口4吹入氧化性气体或非活性气体，从而对铁水5进行氧化精炼，进行脱硅、脱磷及脱碳，由铁水5制造钢水。需要说明的是，铁水5是含有0.02质量％以上的硅的铁水。

在本发明的第一实施方式中，通过光谱照相机6拍摄炉口燃烧火焰12，对得到的发光光谱进行分析，对转炉2中的氧吹炼中的炉内状况进行实时监视。需要说明的是，从提高生产性及提高铁成品率的观点考虑，通过光谱照相机6进行的炉口燃烧火焰12的拍摄、发光光谱的分析优选以测定时间间隔Δt为1～10秒钟的间隔进行。

将拍摄得到的发光光谱可读取地记录在图像分析装置7中。然后，在图像分析装置7中，对于得到的炉口燃烧火焰12的发光光谱中580～620nm范围的波长进行发光波长的确定及计算出每个波长的发光强度的分析。需要说明的是，如上所述，确认了580～620nm范围波长相当于由FeO*(中间产物)的生成及消失引起而的FeO橙色系条带，在生成FeO*时，可以在该波长范围观察到吸光峰，另一方面，在FeO*消失时，可以在相同的波长范围观察到发光峰，其中，已确认发光强度与FeO*的消失速度相关。即，580～620nm范围的波长反映出转炉内的反应而成为容易推测出转炉的炉内状况的线索，因此作为测定的对象。另外，发光强度表示FeO从激发态(FeO*)变为基态时的发射能量的大小。

此外，在本发明的第一实施方式中，计算出得到的每个波长的发光强度的时间变化，根据该发光强度的时间变化推测炉内状况的变化，将其用于转炉操作的监视。具体而言，作为拍摄炉口燃烧火焰12而得到的发光光谱的发光强度的时间变化，计算出式(1)所示的特定波长的发光强度变化率、或式(2)所示的特定波长的发光强度推移平均变化率来加以利用。

需要说明的是，用于计算发光强度变化率及发光强度推移平均变化率的特定波长通过如下方式确定：在580～620nm范围的波长中，预先测定氧吹炼中的发光强度变化量最大的波长；或者，监视在该氧吹炼中该波长范围内的多个波长，并每次确定发光强度变化量最大的波长。

在本发明的第一实施方式的转炉的操作方法中，对于测得的发光光谱的580～620nm范围的特定波长，计算出发光强度的时间变化，在开始从顶吹喷枪吹送氧化性气体后、即在氧吹炼开始后，在上述式(1)中定义的发光强度变化率超过预先设定的阈值(例如，1.8)的时间点、或者在上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值(例如，0.4)的时间点，实施以下操作中的1种或2种以上：增加从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、降低喷枪高度、减少从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量。

在氧吹炼的前半部分，上述式(1)中定义的发光强度变化率及上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率以熔融铁中的硅浓度为约0.02质量％为界发生大幅变化。在熔融铁中的硅浓度低于约0.02质量％时，发光强度变化率及发光强度推移平均变化率增大，但在熔融铁中的硅浓度为0.02质量％以上时，几乎未观察到在该波长范围内的发光。

在熔融铁中的硅浓度为约0.02质量％以上的氧吹炼初期，由于熔融铁中的硅的氧化而引起的熔融炉渣生成并不充分，伴随CO气泡从浴面脱离的液滴飞散无法忽略。因此，该阶段中的顶吹氧化性气体流量的增加导致粉尘的产生量增多、铁成品率降低。

因此，在氧吹炼初期中，顶吹氧化性气体流量的增加、喷枪高度的降低、底吹气体流量的减少中的1种或2种以上的变更在如下时间点进行：上述式(1)中定义的发光强度变化率超过预先设定的阈值的时间点；或者，上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点。即，在熔融铁中的硅的氧化基本上完成的时间点进行。

这里，第一实施方式中的“预先设定的阈值”是指，在根据各转炉实施预试验而预先求出的、熔融铁中的硅浓度低于约0.02％的发光强度变化率及发光强度推移平均变化率。

进而，在该时间点，更优选：增加从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量，并且同时降低顶吹喷枪的喷枪高度；或者，减少从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量。通过这样的调整，能够抑制粉尘产生，可以提高铁成品率。

需要说明的是，从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量的增加量、顶吹喷枪的喷枪高度的降低量、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量的减少量优选预先基于熔融铁的搅拌力与氧化性气体的流量的比率等而事先确定。

另外，对于用于实施本发明的第一实施方式的适合的转炉设备1而言，优选以如下方式构成：在上述式(1)中定义的发光强度变化率超过预先设定的阈值的时间点、或者在上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点，每次由控制用计算机8向喷枪高度控制装置9发出控制信号以降低喷枪高度；或者，向顶吹喷枪氧化性气体流量控制装置10发出控制信号以增加喷射的氧化性气体的流量；或者，向底吹气体流量控制装置11发出控制信号以减少吹入的氧化性气体或非活性气体的流量；或者，同时发出全部这些控制信号。

从顶吹喷枪3吹送的氧化性气体通常为氧气，但也可以使用氧气与氩气、氦气等稀有气体、氮气的混合气体、空气、富氧空气等。需要说明的是，这里所谓的“氧化性气体”是指氧浓度与空气同等或高于空气的含氧气体。另外，从底吹风口4吹入的气体为非活性气体或氧化性气体，在吹入氧化性气体时，作为氧化精炼用的氧化性气体而发挥作用，并且还作为搅拌用气体发挥作用。

在上述说明中，以拍摄炉口燃烧火焰12并实时地监视转炉2中的氧吹炼时的炉内状况的情况为例，但通过测定从转炉2的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，同样地能够实时监视转炉2中的氧吹炼时的炉内状况。

图5示出了从与图4不同的方向(与图4正交的方向)观察图4所示的转炉2的示意图。如图5所示，在将外壳设为铁皮21并在铁皮21的内侧设置有耐火物22的转炉2中，设置了贯穿一侧侧壁的耐火物22的出钢口19。以如下方式构成：通过使转炉2倾斜，将氧化精炼后的炉内的熔融铁出铁至铁水保持容器(未图示)或钢水保持容器(未图示)。

在氧吹炼中，控制转炉2的炉内压，使其稍低于大气压，空气从出钢口19进入炉内，出钢口燃烧火焰20不从出钢口19喷出。因此，在该情况下，通过利用光谱照相机通过出钢口19对出钢口燃烧火焰20的发光光谱进行测定，可以与测定炉口燃烧火焰12时同样地实时监视转炉2中的氧吹炼时的炉内状况。

在控制转炉2的炉内压稍高于大气压时，出钢口燃烧火焰20从出钢口19喷出至炉外侧，容易进行出钢口燃烧火焰20的测定。图5中的符号23为炉渣。

需要说明的是，在本发明的第一实施方式的转炉的操作方法中，对于氧吹炼的后半部分，常用的氧吹炼方法均可以适用，没有特别限定。例如，为了避免转炉内的熔融铁的过氧化状态、提高铁成品率，优选在氧吹炼进度适合的时期(例如，基于现有的通过过程计算机进行的热物质计算，推测熔融铁中碳浓度为0.35质量％的时间点)进行如下操作中的1种或2种以上：减少从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量；降低顶吹喷枪的喷枪高度；或者，增加从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量。

另外，在本发明的第一实施方式的转炉操作方法中，与氧吹炼的前半部分同样地，在氧吹炼的后半部分也测定从转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰或出钢口燃烧火焰的发光光谱，对于发光光谱的580～620nm范围的特定波长，计算出上述式(1)中定义的发光强度变化率或上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率作为发光强度的时间变化，在发光强度变化率或发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值以下的时间点可以变更顶吹条件及底吹条件。由此，能够避免炉渣的铁氧化物浓度的上升，可以实现铁成品率的提高。

[第二实施方式]

本发明人等为了在将铁水氧化精炼而由铁水制造钢水的转炉中的脱碳精炼中实时地监视脱碳精炼后半部分的熔融铁的碳浓度变化，根据碳浓度来控制顶吹条件及底吹条件，从而降低炉渣中所含的氧化铁，进行了以下的研究。即，在对铁水进行脱碳精炼而由铁水制造钢水转炉操作中，对于来自顶吹喷枪的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、以及来自底吹风口的搅拌用气体的流量对炉渣中的氧化铁生成造成的影响进行了深入研究。需要说明的是，供于脱碳精炼的铁水中硅及磷的含量可以为任意程度。

在转炉中的脱碳精炼中，对于脱碳反应速度而言，已知，直至熔融铁中的碳浓度达到临界碳浓度的期间是供氧控速，另一方面，熔融铁中的碳浓度低于临界碳浓度的期间为熔融铁中的碳的传质控速(也称为“扩散控速”)。这里，“供氧控速”是指脱碳反应速度由供氧速度决定而与熔融铁中的碳浓度无关的状态。因此，在供氧控速期间，如果提高氧化性气体的供给速度就会加快脱碳反应速度，但在碳的传质控速期间，即使提高氧化性气体的供给速度，脱碳反应速度也不会加快，过量供给的氧化性气体会使炉渣中的氧化铁增多。即，本发明人等想到，只要准确地掌握脱碳反应速度由供氧控速变为熔融铁中的碳的传质控速的时间点，并基于此来变更顶吹条件及底吹条件，就可以降低炉渣中所含的氧化铁。

在该项研究中，与第一实施方式同样地使用了能够从顶吹喷枪吹送氧化性气体、并且从炉底部的底吹风口吹入搅拌用气体的转炉(容量300吨规模)。作为来自顶吹喷枪的氧化性气体，使用了氧气(工业用纯氧)，作为来自底吹风口的搅拌用气体，使用了氩气。另外，顶吹喷枪使用了具有设置于前端的氧气喷射喷嘴个数为5个孔、且其喷射角度为15°的拉瓦尔型喷射喷嘴的顶吹喷枪。

使用上述转炉进行了碳浓度为3.5质量％的铁水的脱碳精炼。对于来自顶吹喷枪的氧气的供给，从铁水的碳含量为3.5质量％的时间点开始，并持续进行至炉内的熔融铁的碳含量为0.04质量％的时间点。在脱碳精炼的后半部分，分别同时手动改变来自顶吹喷枪的氧气流量、顶吹喷枪的喷枪高度、来自底吹风口的搅拌用气体的流量。对于顶吹条件及底吹条件的变更而言，以脱碳精炼后半部分的脱碳反应的控速阶段从供氧控速变为熔融铁中碳的传质控速的时期为中心，在其前后使变更时期进行各种变化。

对于来自顶吹喷枪的氧气流量的变更，从1000Nm³/分减少至833Nm³/分，对于顶吹喷枪的喷枪高度的变更，从2.5m降低至2.0m，对于来自底吹风口的搅拌用气体的流量的变更，从15Nm³/分增加至30Nm³/分。

在脱碳精炼结束后，回收在各脱碳精炼中产生的炉渣，利用荧光X射线分析法测定了炉渣中的氧化铁含量(质量％FeO)。与第一实施方式同样地通过用下述式(3)中定义的氧吹炼进度整理了顶吹氧气流量、喷枪高度及底吹气体流量的变更时期。

氧吹炼进度＝(Q_O2C/Q_O2)×100······(3)

这里，Q_O2C是在变更了顶吹条件及底吹条件的时间点的累积氧量(Nm³)，Q_O2是氧吹炼结束时的累积氧量(Nm³)。

图6示出了以氧吹炼进度(％)所示的变更时期与脱碳精炼结束后的炉渣中的氧化铁含量(质量％FeO)的关系。由图6可知，变更了顶吹条件及底吹条件的时间点的氧吹炼进度增加，并且脱碳精炼结束时的炉渣中的氧化铁含量(质量％FeO)增加。即可知，如果在氧吹炼进度为90％以上的时期进行顶吹氧气流量、喷枪高度及底吹气体流量的变更，则脱碳精炼结束后的炉渣中的氧化铁含量(质量％FeO)增高。

即，对于顶吹氧气流量的减少、喷枪高度的降低及底吹气体量的增加，越是在氧吹炼进度增大的时期(脱碳精炼的末期)、尤其是接近脱碳精炼结束进行，则脱碳精炼结束时的炉渣中的氧化铁含量(质量％FeO)越增加。本发明人等根据该结果得到了如下见解：顶吹条件及底吹条件的变更时期对铁损失产生很大影响，为了降低脱碳精炼结束时的炉渣中的氧化铁含量(质量％FeO)，掌握转炉内的炉内状况来确定顶吹条件及底吹条件的变更时期是非常重要的。

因此，本发明人等为了适宜地掌握转炉的炉内状况而着眼于转炉的炉口燃烧火焰，想到在脱碳精炼中测定炉口燃烧火焰的发光光谱。

炉口燃烧火焰的发光光谱包含如下信息：与在转炉内通过脱碳反应产生的CO气体、由于该CO气体的一部分与在转炉炉口部分被抽吸的空气混合而发生自燃所产生的CO₂气体相关的信息；与来自从炉内的火点蒸发的铁原子的FeO*(中间产物)相关的信息。在该发光光谱中，对于580～620nm范围的波长，只要能够实时地测定每个该波长的发光强度，就能够容易地实时推测出转炉的炉内状况。

需要说明的是，在发光光谱中，580～620nm范围的波长相当于由FeO*(中间产物)的生成及消失而引起的“FeO橙色系条带”。本发明人等确认了，在生成FeO*时，可以在该波长范围观察到吸光峰，另一方面，在FeO*消失时，可以在相同的波长范围观察到发光峰，其中，发光强度与FeO*的消失速度相关。

这里，监视的是，在炉内的熔融铁浴的火点处主要生成的FeO*的电子状态发生迁移时发射或吸收的特定波长的电磁波。由于FeO*与从炉内升起的火焰成为一体，因此，例如在脱碳反应接近结束时，FeO*的产生量及FeO*的反应量减少，因此如果对该火焰的发光光谱进行分光分析，则580～620nm的波长的电磁波的强度减少。

即，在脱碳反应速度变为熔融铁中的碳的传质控速时，与FeO的还原相比，FeO的生成成为主导，580～620nm的波长的发光强度急剧下降。

因此，在上述的转炉中的脱碳精炼中，与第一实施方式同样地测定了转炉的炉口燃烧火焰的发光光谱。如图4所示，转炉的炉口燃烧火焰的发光光谱的测定通过如下方式进行：在转炉2的正面安装光谱照相机6，拍摄从炉口14与可移动罩15的间隙观察到的炉口燃烧火焰12。将通过光谱照相机6拍摄到的拍摄图像发送至图像分析装置7。然后，通过图像分析装置7记录图像，并且对被输入的图像数据的任意扫描线上进行线分析，对每个发光波长的发光强度进行了分析。需要说明的是，以1～10秒钟的恒定测定时间间隔Δt进行了发光光谱的测定及发光强度分析。另外，在进行发光光谱测定的同时，使用转炉所具备的副喷枪(自动测温取样装置)，在脱碳精炼中以1～2次的频度进行熔融铁试样的采集及熔融铁中的碳浓度的分析。

根据得到的发光光谱的测定结果，将在脱碳精炼中变化幅度最大的610nm的波长作为特定波长，基于在该特定波长处的T_n时刻的发光强度I_n和其Δt秒钟之前的T_n-1时刻的发光强度I_n-1，求出了下述式(1)中定义的发光强度变化率。测定时间间隔Δt为1～10秒钟。

发光强度变化率＝(I_n/I_n-1)-1······(1)

式中，I_n是T_n时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-1是T_n时刻的ΔT秒钟之前的T_n-1时刻的特定波长的发光强度(a.u.)。

图7示出了求出的发光强度变化率与熔融铁中的碳浓度的关系。由图7可知，将熔融铁中的碳浓度为约0.45质量％作为边界，发光强度变化率发生大幅变化。即可知，熔融铁中的碳浓度为约0.45质量％以上时，发光强度变化率增大至大于1.8。熔融铁中的碳浓度为约0.45质量％以上时，610nm波长的发光强度大，熔融铁中的碳浓度低于约0.45质量％时，几乎未观测到610nm波长的发光。

由图7可知，熔融铁中的碳浓度低于约0.45质量％的时间点、换言之发光强度变化率满足1.8以下的时间点作为在脱碳精炼末期变更顶吹条件及底吹条件的时期的指标是最适合的。即，得到了如下见解：为了防止由炉渣中的氧化铁含量(质量％FeO)增加而导致的铁成品率降低，将发光强度变化率的“阈值”设为1.8，作为减少顶吹氧气流量等变更顶吹条件及底吹条件的时期的指标，在脱碳精炼的后半部分，利用式(1)计算出的发光强度变化率满足1.8以下的时间点是最适合的。需要说明的是，发光强度变化率的“阈值”并不限定于1.8，可以根据各个转炉而预先确定。

本发明人等进行了进一步的研究得知，在实际的脱碳精炼中，有时起重机、烟的障碍物会进入发光强度光谱测定的光路，在该情况下，所测定的(1)中定义的发光强度变化率满足设定的阈值(1.8)以下而造成误检测。根据这样的结果得到了如下见解：仅通过某T_n时刻与其Δt秒钟之前的T_n-1时刻的发光强度的比较(瞬时值的比较)，有时无法进行准确的判定。

因此，本发明人等与第一实施方式同样地求出了下述式(2)中定义的特定波长的发光强度推移平均变化率，所述发光强度推移平均变化率利用了发光强度推移平均值。

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

图8示出了求出的发光强度推移平均变化率与熔融铁中的碳浓度的关系。需要说明的是，其中，测定时间间隔Δt为1秒钟，自然数m及推移平均值的相加数S为10。

由图8可知，以熔融铁中的碳浓度为约0.45质量％为边界，发光强度推移平均变化率发生大幅变化。即，熔融铁中的碳浓度为0.45质量％以上时，发光强度推移平均变化率伴随脱碳精炼的进行而增加，但熔融铁中的碳浓度低于约0.45质量％时，发光转变为减少。

由此，根据图8可知，为了防止由炉渣中的氧化铁含量(质量％FeO)增加而导致的铁成品率降低，熔融铁中的碳浓度低于约0.45质量％的时间点、即发光强度变化率满足预先设定的阈值(虚线：这里为1.6)以下的时间点作为在脱碳精炼的后半部分变更顶吹条件及底吹条件的时期的指标是最适合的。需要说明的是，发光强度推移平均变化率的“阈值”并不限定于1.6，可以根据各个精炼炉而预先确定。

在发光光谱的测定光路被起重机的移动、烟的产生等遮挡的情况下，对于使用了式(1)(瞬时值的比较)的发光强度变化率而言，发光强度变化率降低，有时被判定为满足给定的条件(预先设定的阈值以下)。与此相对，对于使用了式(2)的推移平均值计算出的发光强度推移平均变化率而言，即使存在这样的不良情况，发光强度的偏差也会被平均化，因此变化是稳定的。

因此，得到了如下见解：如果利用使用推移平均值计算出的发光强度推移平均变化率，则熔融铁中的碳浓度低于约0.45质量的时间点、即发光强度推移平均变化率满足阈值以下的时间点的偏差小，能够稳定地确定顶吹条件及底吹条件的变更时期。

在上述说明中，通过测定炉口燃烧火焰的发光光谱而掌握了转炉中的脱碳精炼时的炉内状况，但通过测定经由出钢口观测到的出钢口燃烧火焰或在出钢口观察到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，也可以与测定上述的炉口燃烧火焰的发光光谱时同样地掌握转炉中的脱碳精炼时的炉内状况。

本发明的第二实施方式的转炉操作的监视方法及转炉的操作方法是基于上述见解并进行进一步研究而完成的。以下，对本发明的第二实施方式的具体实施方法进行说明。

本发明的第二实施方式中使用的转炉设备与本发明的第一实施方式中使用的图4所示的转炉设备1具有相同结构，因此省略使用的转炉设备的详细说明。

在本发明的第二实施方式中的转炉的操作中，使用转炉设备1，对于容纳于转炉2的铁水5，从顶吹喷枪3吹送氧化性气体、或者进一步从底吹风口4吹入氧化性气体或非活性气体，对铁水5进行氧化精炼，即对铁水5进行脱碳精炼，从而由铁水5制造钢水。需要说明的是，在使用的铁水5含有0.02质量％以上的硅时，首先发生脱硅反应，然后发生脱碳反应及脱磷反应。在使用的铁水5的硅浓度低于0.02质量％时，从脱碳精炼的初期起发生脱碳反应及脱磷反应。本发明的第二实施方式的转炉的操作以脱碳精炼的后半部分为对象，无论脱碳精炼的初期为何种反应方式，脱碳精炼的后半部分均变为同一反应方式，因此脱碳精炼初期的反应方式不成为问题。

在本发明的第二实施方式中，通过光谱照相机6拍摄炉口燃烧火焰12，对得到的发光光谱进行分析，对转炉2中的脱碳精炼时的炉内状况实时地进行监视。需要说明的是，从提高生产性及提高铁成品率的观点考虑，通过光谱照相机6进行的炉口燃烧火焰12的拍摄、发光光谱的分析优选以测定时间间隔Δt为1～10秒钟的间隔进行。

将拍摄得到的发光光谱可读取地记录在图像分析装置7中。然后，在图像分析装置7中，对于得到的炉口燃烧火焰12的发光光谱中580～620nm范围的波长进行发光波长的确定及计算出每个波长的发光强度的分析。

此外，在本发明的第二实施方式中，计算出得到的每个波长的发光强度的时间变化，根据该发光强度的时间变化推测炉内状况的变化，将其用于转炉操作的监视。具体而言，作为拍摄炉口燃烧火焰12而得到的发光光谱的发光强度的时间变化，计算出式(1)所示的特定波长的发光强度变化率、或式(2)所示的特定波长的发光强度推移平均变化率来加以利用。

需要说明的是，用于计算发光强度变化率及发光强度推移平均变化率的特定波长通过如下方式确定：在580～620nm范围的波长中，预先测定脱碳精炼中的发光强度的变化量最大的波长；或者，监视在该脱碳精炼中该波长范围内的多个波长，并每次确定发光强度的变化量最大的波长。

在本发明的第二实施方式的转炉的操作方法中，对于测得的发光光谱的580～620nm范围的特定波长，计算出发光强度的时间变化。然后，在脱碳精炼的后半部分，在上述式(1)中定义的发光强度变化率满足预先设定的阈值(例如，1.8)以下的时间点、或者在上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值(例如，1.6)以下的时间点，实施以下操作中的1种或2种以上：减少从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、降低喷枪高度、增加从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量。

这里，“脱碳精炼的后半部分”是指以该炉料计供给了预定的总供氧量的1/2后的期间。另外，第二实施方式中的“预先设定的阈值”是指对每个各转炉实施预试验而预先求出的熔融铁中的碳浓度低于约0.45％的发光强度变化率及发光强度推移平均变化率。

进而，在该时间点，更优选：减少从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量，并且同时降低顶吹喷枪的喷枪高度；或者，增加从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量。通过这样的调整，能够提高脱碳的氧效率，抑制转炉内的熔融铁的过氧化状态，减轻炉渣中的氧化铁浓度的过度上升，提高铁成品率。

可以认为，在上述式(1)中定义的发光强度变化率及上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，熔融铁中的碳浓度变为临界碳浓度以下。需要说明的是，临界碳浓度根据由顶吹气体及底吹气体带来的熔融铁的搅拌力及氧化性气体的流量而发生变化，为约0.45质量％以下。在脱碳反应为熔融铁中的碳的传质控速时，吹入的一部分氧化性气体处于容易以氧化铁的形式蓄积在炉渣中的状态，因此，供给过量的氧化性气体会导致脱碳的氧效率的降低及铁成品率的降低。

在本发明的第二实施方式的转炉的操作方法中，在脱碳反应变为熔融铁中的碳的传质控速的状态后，即在发光强度变化率及发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，对于减少从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、降低喷枪高度、增加从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种以上进行调整，因此，能够抑制转炉内的熔融铁的过氧化状态，可以减轻炉渣中的氧化铁浓度的过度上升。

需要说明的是，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量的减少量、顶吹喷枪的喷枪高度的降低量、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量的增加量而言，优选预先基于熔融铁的搅拌力与氧化性气体的流量的比率等而事先确定。

另外，对于用于实施本发明的第二实施方式的适合的转炉设备1而言，优选以如下方式构成：在上述式(1)中定义的发光强度变化率满足预先设定的阈值以下的时间点、或者在上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，每次由控制用计算机8向喷枪高度控制装置9发出控制信号以降低喷枪高度；或者，向顶吹喷枪氧化性气体流量控制装置10发出控制信号以减少喷射的氧化性气体的流量；或者，向底吹气体流量控制装置11发出控制信号以增加吹入氧化性气体或非活性气体的流量；或者，同时发出全部这些控制信号。

从顶吹喷枪3吹送的氧化性气体通常为氧气，但也可以使用氧气与氩气、氦气等稀有气体、氮气的混合气体、空气、富氧空气等。需要说明的是，这里所谓的“氧化性气体”是指氧浓度与空气同等或高于空气的含氧气体。另外，从底吹风口4吹入的气体为非活性气体或氧化性气体，在吹入氧化性气体时，作为氧化精炼用的氧化性气体而发挥作用，并且还作为搅拌用气体发挥作用。

在上述说明中，以拍摄炉口燃烧火焰12并实时地监视转炉2中的脱碳精炼时的炉内状况的情况为例，但通过测定从转炉2的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰20的发光光谱，能够与炉口燃烧火焰12同样地实时监视转炉2中的脱碳精炼时的炉内状况。出钢口燃烧火焰20的发光光谱的测定在第一实施方式中进行了说明，因此省略其说明。

[第三实施方式]

为了应对近年来钢铁产品的高强度化、高功能化要求的提高，在第一及第二实施方式中使用的转炉中广泛进行了铁水的预处理。即，作为铁水的预处理，在转炉中进行铁水的脱硅处理及脱磷处理。另外，还可以接着该预处理在同一转炉中进行残留于炉内的铁水的脱碳精炼。

在转炉中，进行铁水的预处理与铁水的脱碳精炼的组合采用了各种方法，例如，以如下的方式进行。

[1]；使用2个转炉，使用一个转炉作为预处理炉，使用另一个转炉作为对在预处理炉中进行了预处理的铁水进行脱碳精炼的脱碳炉的方法。在该方法中，在预处理炉中依次进行脱硅处理、脱磷处理，在脱硅处理工序后，设置将脱硅处理工序中生成的至少一部分炉渣(称为脱硅炉渣)从转炉排出的排渣工序，使脱磷处理工序中的CaO系助熔剂的添加量减少。另外，在脱碳炉中，对于从预处理炉排出至铁水保持容器的基本上不含硅且磷含量少的铁水进行了脱碳精炼。

在该方法中，还可以进行在脱硅处理工序与脱磷处理工序之间不设置排渣工序的方法。在该情况下，也在脱磷处理工序后具有从转炉排出实施了脱磷处理的铁水的出铁工序，在该出铁工序中，排出的铁水被装入脱碳炉，因此，脱碳炉中不会混入脱磷处理工序的炉渣，可以减少脱碳炉中的CaO系助熔剂的用量。

这里，作为CaO系助熔剂，可使用生石灰、石灰石、消石灰、白云石等。在脱磷处理工序的情况下，还可使用脱碳炉渣(脱碳精炼中生成的炉渣)作为CaO系助熔剂。

[2]；使用1个转炉，依次进行脱硅处理、脱磷处理、脱碳精炼，且在脱磷处理工序与脱碳精炼工序之间具有将炉内的至少一部分炉渣从转炉排出的排渣工序的方法。由于可以将脱硅处理工序及脱磷处理工序中生成的至少一部分炉渣排出，因此能够减少脱碳精炼工序中的CaO系助熔剂的用量。在该方法中，还进行了在脱硅处理工序与脱磷处理工序之间进一步设置排渣工序的方法、在脱磷处理工序与脱碳精炼工序之间不设置排渣工序的方法。

上述[1]、[2]的脱硅处理工序中，以硅含量为0.02质量％以上的铁水为对象，因此，可以按照第一实施方式中说明的脱硅期结束的判定方法来进行预处理中的脱硅处理工序结束的判定。

即，在从顶吹喷枪3向容纳于转炉2的含有0.02质量％以上硅的铁水供给氧化性气体而对铁水进行脱硅的脱硅处理工序中，测定出转炉2的炉口吹出的炉口燃烧火焰12的发光光谱、或从转炉2的出钢口19观测到的出钢口燃烧火焰20的发光光谱，计算出上述式(1)中定义的发光强度变化率或上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率作为测定的发光光谱中580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，在计算出的发光强度变化率或发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点、或者以超过预先设定的阈值的时间点为基准经过了给定时间的时间点或供给了给定氧量的时间点，转移至将脱硅处理工序、或脱硅处理工序及脱磷处理工序中生成的炉渣排出的排渣工序。

由此，能够可靠地掌握脱硅处理工序、或脱硅处理工序及脱磷处理工序的结束。通过可靠地掌握脱硅处理工序、或脱硅处理工序及脱磷处理工序的结束，可以防止上述的熔融铁的过氧化，炉渣中的氧化去除变得充分，不仅能够减少下一工序的脱磷处理工序或脱碳精炼工序中使用的CaO系助熔剂，还能够防止熔融铁中碳的过量脱碳。由此，带入下一工序的脱磷处理工序或脱碳精炼工序的碳量增加，能够节约脱碳精炼工序中使用的增碳剂等升温材料，因此可以进行经济方面有利的操作。

另外，在对经预处理的铁水进行脱碳精炼的脱碳精炼工序中，可以在脱碳精炼的后半部分应用根据熔融铁的碳浓度而控制顶吹条件及底吹条件来降低炉渣中所含的氧化铁的第二实施方式中说明的方法。

即，在对经预处理的铁水进行脱碳的脱碳精炼工序中，测定从转炉2的炉口吹出的炉口燃烧火焰12的发光光谱或从转炉2的出钢口19观测到的出钢口燃烧火焰20的发光光谱，计算出上述式(1)中定义的发光强度变化率或上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率作为测定的发光光谱中580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，在脱碳精炼工序的后半部分，在计算出的发光强度变化率或计算出的发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，调整以下中的1种或2种以上：从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量的减少、顶吹喷枪的喷枪高度的降低、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量的增加。

由此，能够减轻脱碳精炼工序结束时炉渣中的氧化铁浓度的过度上升，可以提高铁成品率。

需要说明的是，在上述说明中，作为发光强度的时间变化，使用了上述式(1)和上述式(2)，但在实施本发明的情况下，作为发光强度的时间变化，并不限定于上述式(1)及上述式(2)，还可以使用其它式。例如，可以使用利用了推移平均值的下述式(6)。

[数3]

发光强度推移平均变化率

式中，I_n是T_n时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-i是T_n时刻的(Δt×i)秒钟之前的T_n-i时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-1-i是自T_n时刻的(Δt×1)秒钟之前的T_n-1时刻起(Δt×i)秒钟之前的T_n-1-i时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，S是推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt是测定时间间隔(秒)。

(6)式以如下方式求出。

以T_n时刻为基准，通过T_n时刻、自T_n时刻起(Δt×1)秒钟之前的T_n-1时刻、自T_n时刻起(Δt×2)秒钟之前的T_n-2时刻、···、以及自T_n时刻起(Δt×S)秒钟之前的T_n-S时刻，对于总计(S+1)次求出T_n-i时刻的特定波长的发光强度I_n-i。然后，求出它们的总计(总和)，使用下述式(7)计算出以T_n时刻为基准的发光强度推移平均值。需要说明的是，I_n-i是T_n时刻的(Δt×i)秒钟之前的T_n-i时刻的特定波长的发光强度(a.u.)。另外，式(7)与上述的式(4)相同。

[数4]

以T_n时刻为基准的发光强度推移

另外，以T_n时刻的(Δt×1)秒钟之前的T_n-1时刻为基准，同样地，通过T_n-1时刻、自T_n-1时刻起(Δt×1)秒钟之前的T_n-1-1时刻、自T_n-1起(Δt×2)秒钟之前的T_n-1-2时刻、···、以及自T_n-1时刻起(Δt×S)秒钟之前(S为0以上的整数)的T_n-1-S时刻，对于总计(S+1)次求出T_n-1-i时刻的特定波长的发光强度I_n-1-i。然后，求出它们的总计(总和)，使用下述式(8)计算出以T_n-1时刻为基准的发光强度推移平均值。需要说明的是，I_n-1-i是自T_n时刻的(Δt×1)秒钟之前的T_n-1时刻起(Δt×i)秒钟之前的T_n-1-i时刻的特定波长的发光强度(a.u.)。

[数5]

以T_n-1时刻为基准的发光强度推移

根据利用式(7)计算出的以T_n时刻为基准的发光强度推移平均值及利用式(8)计算出的以T_n-1时刻为基准的发光强度推移平均值，求出上述式(6)。在本说明书中，为了区别于式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，将(6)式中定义的发光强度推移平均变化率称为“发光强度推移平均变化率A”。需要说明的是，上述式(1)中定义的发光强度变化率是(6)式中定义的发光强度推移平均变化率A且S＝0的情况。另外，在上述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率中，如果设为m＝1且使用与式(6)中使用的S相同数值的S，则式(2)中定义的发光强度推移平均变化率以与式(6)中定义的发光强度推移平均变化率A相同的测定数据作为对象。换言之，式(2)能够以数量最多的测定数据作为对象。

实施例

以下，基于实施例对本发明进行进一步说明。

[实施例1]

使用具有与图4所示的转炉2相同形式的容量300吨的顶底吹转炉(氧气顶吹、氩气底吹)，对铁水5进行氧化精炼，进行了铁水5的脱硅、脱磷及脱碳。顶吹喷枪3使用了在前端部将5个拉瓦尔喷嘴型的喷射喷嘴的喷射倾角设为15°、且使喷射喷嘴相对于顶吹喷枪的轴心在同一圆周上以等间隔配置的喷枪。需要说明的是，喷射喷嘴的喉部直径d_t为73.6mm、出口直径d_e为78.0mm。

首先，将铁废料装入转炉内，然后将预先实施了脱硫处理的温度为1260～1280℃的300吨铁水装入转炉。将铁水的化学成分示于表1。

[表1]

接着，一边从底吹风口4向铁水中吹入作为搅拌用气体的氩气，一边从顶吹喷枪向铁水浴表面吹送作为氧化性气体的氧气，开始进行铁水的氧化精炼。需要说明的是，对铁废料的装入量进行了调整，使得氧化精炼结束后的钢水温度为1650℃。

接着，在氧吹炼中，从炉上料斗(未图示)投入作为CaO系助熔剂的生石灰，进行氧化精炼直至熔融铁中的碳浓度为0.05质量％。需要说明的是，对生石灰的投入量进行了调整，使得炉内生成的炉渣的碱度((质量％CaO)/(质量％SiO₂))为2.5。

在氧吹炼中，通过基本上设置在转炉2正面的光谱照相机6，以给定的测定时间间隔Δt为1～10秒钟连续地拍摄从转炉2的炉口与可移动罩的间隙观察到的炉口燃烧火焰12。根据得到的拍摄图像，通过图像分析装置7测定发光光谱(图像数据)，对于得到的发光光谱中580～620nm范围的波长，进行了各时间点的发光波长的确定和计算出每个波长的发光强度I_n的分析。使用的波长(特定波长)为610nm。分析通过对图像数据的任意扫描线上进行线分析来进行。

使用得到的各时间点的特定波长的发光强度，作为发光强度的时间变化，计算出式(1)中定义的发光强度变化率，作为各时间点的转炉内的炉内状况的指标，对转炉操作进行监视。然后，在开始进行从顶吹喷枪吹送氧气后，在得到的发光强度变化率满足超过1.8的各时间点，如表2所示，对于来自顶吹喷枪的氧化性气体流量、顶吹喷枪的喷枪高度、底吹气体的流量中的任意1种或2种以上进行了调整。具体而言，对于来自顶吹喷枪的氧化性气体流量的调整，将气体流量从833Nm³/分增加至1000Nm³/分，对于喷枪高度的调整，将喷枪高度从3.0m降低至2.55m，对于底吹气体流量的调整，将流量从30Nm³/分减少至15Nm³/分。

[表2]

*)顶吹底吹条件变更时的发光强度变化率(＝(I_n/I_n-1)-1)

**)○；变更、×；未变更

在这样的调整中，在发光强度变化率满足超过1.8的各时间点，立即由控制用计算机8向喷枪高度控制装置9、氧化性气体流量控制装置10及底吹气体流量控制装置11发出控制信号并使其工作。需要说明的是，喷枪高度控制装置9、氧化性气体流量控制装置10及底吹气体流量控制装置11这3个控制装置中，在仅使一部分控制装置工作时，控制用计算机8不向不适用的控制装置发出控制信号，而仅向适用的控制装置发出控制信号。

需要说明的是，作为比较例，与式(1)中定义的发光强度变化率无关，基于利用现有的过程计算机进行的热物质计算，在推测熔融铁中硅浓度低于0.02质量％的时间点，进行了将氧化性气体流量、喷枪高度及底吹气体流量调整为上述的顶吹条件及底吹条件的操作。

而且，在氧吹炼的后半部分，在各操作中，均基于利用现有的过程计算机进行的热物质计算，在推测熔融铁中碳浓度为0.35质量％的时间点，将来自顶吹喷枪的氧化性气体流量从1000Nm³/分减少至833Nm³/分，将顶吹喷枪的喷枪高度从2.5m降低至2.0m，将底吹气体流量从15Nm³/分增加至30Nm³/分。

在氧吹炼结束后，将在各氧吹炼中产生的粉尘全部回收，进行称量，求出了单位产尘量(kg/钢水-t)。将得到的结果一并示于表2。

与比较例相比，本发明例的单位产尘量均降低，铁成品率均提高。需要说明的是，在本发明例和比较例中，精炼时间基本上相同。

[实施例2]

在与实施例1同样的转炉的操作条件中，在氧吹炼中，通过基本上设置在转炉2正面的光谱照相机6拍摄从转炉2的炉口与可移动罩的间隙观察到的炉口燃烧火焰12。根据得到的拍摄图像，利用上述式(2)，使用推移平均值的相加数S＝30、自然数m＝30的计算式求出发光强度推移平均变化率，以求出的发光强度推移平均变化率作为各时间点的转炉内的炉内状况的指标，对转炉操作进行监视。这里，作为“预先设定的阈值”，采用0.4，测定时间间隔Δt为1～10秒钟，使用的波长(特定波长)为610nm。

然后，在开始进行从顶吹喷枪吹送氧气后，在得到的发光强度推移平均变化率超过阈值0.4的各时间点，如表3所示，对于来自顶吹喷枪的氧化性气体流量、顶吹喷枪的喷枪高度、底吹气体的流量中的任意1种或2种以上进行了调整。具体而言，对于来自顶吹喷枪的氧化性气体流量的调整，从833Nm³/分增加至1000Nm³/分，对于喷枪的高度的调整，从3.0m降低至2.5m，对于底吹气体流量的调整，从30Nm³/分减少至15Nm³/分。

需要说明的是，作为比较例，与式(2)中定义的发光强度推移平均变化率无关，基于利用现有的过程计算机进行的热物质计算，在推测熔融铁中硅浓度低于0.02质量％的时间点，进行了将氧化性气体流量、喷枪高度、底吹气体流量中的1种以上调整为上述的顶吹条件及底吹条件的操作。

[表3]

*)顶吹底吹条件变更时的发光强度推移平均变化率

**)○；变更、×；未变更

在氧吹炼结束后，将在各氧吹炼中产生的粉尘全部回收，进行称量，求出了单位产尘量(kg/钢水-t)。将得到的结果一并示于表3。

与比较例相比，本发明例的单位产尘量均降低，铁成品率均提高。需要说明的是，在本发明例和比较例中，精炼时间基本上相同。

[实施例3]

使用与实施例1和实施例2相同的转炉设备(顶底吹转炉)，与实施例1和实施例2同样地进行了铁水的氧化精炼。在氧化精炼的整个氧吹炼时间中，将测定时间间隔Δt设为1秒钟，与实施例1和实施例2同样地通过光谱照相机6连续地拍摄从转炉2的炉口与可移动罩的间隙观察到的炉口燃烧火焰12，根据得到的拍摄图像，通过图像分析装置7测定发光光谱(图像数据)，并进行了记录。

然后，以离线状态对得到的图像数据实施了分析。在分析中，对于得到的发光光谱(图像数据)中580～620nm范围的波长，进行各时间点的发光波长的确定和计算每个波长的发光强度I_n的分析。分析通过对图像数据的任意扫描线上进行线分析来进行。

进一步，将特定波长确定为610nm，使用得到的各时间点的该特定波长的发光强度，对于将推移平均值的相加数S设为0(瞬时值)、10、30这3种、且将自然数m设为1、10、30、60这4种的情况的总计6个水平，分别计算出式(2)中定义的发光强度推移平均变化率作为发光强度的时间变化。然后，将得到的发光强度推移平均变化率超过“预先设定的阈值＝0.4”的时间点确定为各氧吹炼中的“顶吹条件及底吹条件的变更点”。

另一方面，基于得到的发光光谱(图像数据)的趋势图，通过手动分析确定了“顶吹条件及底吹条件的变更点”。在手动分析中，将存在起重机等遮挡物的情况等明显的噪声排除，综合地判断由转炉排气的趋势等类推的氧吹炼状况，确定了“顶吹条件及底吹条件的变更点(适当检测的时机)”。

然后，对于根据式(2)中定义的发光强度推移平均变化率而确定的“顶吹条件及底吹条件的变更点(通过本发明得到的变更点)”与通过手动分析确定的“顶吹条件及底吹条件的变更点(适当检测的时机)”进行了比较。将通过手动分析确定的“顶吹条件及底吹条件的变更点(适当检测的时机)”与通过本发明得到的变更点一致的情况作为“适当检测”。

相对于通过手动分析确定的“顶吹条件及底吹条件的变更点(适当检测的时机)”，将通过本发明得到的变更点早的情况作为“过检测”，将晚的情况作为“未检测”。需要说明的是，“未检测”中包括式(2)中定义的发光强度推移平均变化率不满足“超过预先设定的阈值”而无法确定“顶吹条件及底吹条件的变更点”的情况。

以相对于全部炉料的比例(％)将各推移平均值的相加数S进行比较的结果示于表4。

[表4]

如表4所示，在式(2)中定义的发光强度推移平均变化率的计算中，与利用了将推移平均值的相加数S设为10、30的推移平均值的情况相比，将推移平均值的相加数S设为0(瞬时值)的情况下，“过检测”的比例(％)增高。

而且，在式(2)中的自然数m大于推移平均值的相加数S时，“未检测”的比例(％)增高。由此可知，在式(2)中定义的发光强度推移平均变化率的计算中，从“顶吹条件及底吹条件的变更点”的适当检测的观点考虑，优选式(2)中的自然数m为推移平均值的相加数S以下的值。

[实施例4]

使用具有与图4所示的转炉2相同形式的容量300吨的顶底吹转炉(氧气顶吹、氩气底吹)，进行了铁水的脱碳精炼。顶吹喷枪3使用了在前端部将5个拉瓦尔喷嘴型的喷射喷嘴的喷射倾角设为15°、且使喷射喷嘴相对于顶吹喷枪的轴心在同一圆周上以等间隔配置的喷枪。需要说明的是，喷射喷嘴的喉部直径d_t为73.6mm、出口直径d_e为78.0mm。

首先，将铁废料装入转炉内，然后将预先实施了脱硫处理及脱磷处理的温度为1310～1360℃的铁水装入转炉。将铁水的化学成分示于表5。

[表5]

接着，一边从底吹风口4向铁水中吹入作为搅拌用气体的氩气，一边从顶吹喷枪3向铁水浴表面吹送作为氧化性气体的氧气，开始进行铁水的脱碳精炼。需要说明的是，对铁废料的装入量进行了调整，使得脱碳精炼结束后的钢水温度为1650℃。

然后，在脱碳精炼中，从炉上料斗(未图示)投入作为CaO系助熔剂的生石灰，进行脱碳精炼直至熔融铁中的碳浓度为0.05质量％。需要说明的是，对生石灰的投入量进行了调整，使得炉内生成的炉渣的碱度((质量％CaO)/(质量％SiO₂))为2.5。

在脱碳精炼中，通过基本上设置在转炉2正面的光谱照相机6，以给定的测定时间间隔Δt为1～10秒钟连续地拍摄从转炉2的炉口与可移动罩的间隙观察到的炉口燃烧火焰12。根据得到的拍摄图像，通过图像分析装置7测定发光光谱(图像数据)，对于得到的发光光谱中580～620nm范围的波长，进行了各时间点的发光波长的确定和计算出每个波长的发光强度I_n的分析。使用的波长(特定波长)为610nm。分析通过对图像数据的任意扫描线上进行线分析来进行。

使用得到的各时间点的特定波长的发光强度，作为发光强度的时间变化，计算出式(1)中定义的发光强度变化率(瞬时值)，作为各时间点的转炉内的炉内状况的指标，对转炉操作进行监视。“阈值”设为1.8。然后，在脱碳精炼的后半部分，在得到的发光强度变化率满足1.8以下的时间点，如表6所示，对于来自顶吹喷枪的氧化性气体流量、顶吹喷枪的喷枪高度、底吹气体的流量中的任意1种或2种以上进行了调整。具体而言，对于来自顶吹喷枪的氧化性气体流量的调整，将气体流量从1000Nm³/分减少至833Nm³/分，对于喷枪高度的调整，将喷枪高度从3.0m降低至2.5m，对于底吹气体流量的调整，将流量从15Nm³/分增加至30Nm³/分。

[表6]

*)顶吹底吹条件变更时的发光强度变化率(＝(I_n/I_n-1)-1)

**)○；变更、×；未变更

在这样的调整中，在发光强度变化率满足1.8以下的各时间点，立即由控制用计算机8向喷枪高度控制装置9、氧化性气体流量控制装置10及底吹气体流量控制装置11发出控制信号并使其工作。需要说明的是，喷枪高度控制装置9、氧化性气体流量控制装置10及底吹气体流量控制装置11这3个控制装置中，在仅使一部分控制装置工作时，控制用计算机8不向不适用的控制装置发出控制信号，而仅向适用的控制装置发出控制信号。

需要说明的是，作为比较例，与式(1)中定义的发光强度变化率无关，基于利用现有的过程计算机进行的热物质计算，在推测熔融铁中碳浓度为0.45质量％的时间点，将氧化性气体流量、喷枪高度及底吹气体流量调整为上述的顶吹条件及底吹条件。

在脱碳精炼结束后，使用荧光X射线分析法对炉渣中的全部铁成分量(Total Fe，全部Fe)进行了调查。将得到的结果一并示于表6。

与比较例相比，本发明例的炉渣中的全部铁成分量均少，铁成品率均提高。需要说明的是，在本发明例和比较例中，精炼时间基本上相同。

[实施例5]

与实施例4同样地使用容量300吨的顶底吹转炉(氧气顶吹、氩气底吹)进行了铁水的脱碳精炼。顶吹喷枪3使用了在前端部将5个拉瓦尔喷嘴型的喷射喷嘴的喷射倾角设为15°、且使喷射喷嘴相对于顶吹喷枪的轴心在同一圆周上以等间隔配置的喷枪。需要说明的是，喷射喷嘴的喉部直径d_t为73.6mm、出口直径d_e为78.0mm。

首先，将铁废料装入转炉内，然后将预先实施了脱硫处理及脱磷处理的温度为1310～1360℃的铁水装入转炉。将铁水的化学成分示于表5。

接着，一边从底吹风口4向铁水中吹入作为搅拌用气体的氩气，一边从顶吹喷枪3向铁水浴表面吹送作为氧化性气体的氧气，开始进行铁水的脱碳精炼。需要说明的是，与实施例4同样地对铁废料的装入量进行了调整，使得脱碳精炼结束后的钢水温度为1650℃。

在脱碳精炼中，与实施例4同样地从炉上料斗投入作为CaO系助熔剂的生石灰，进行脱碳精炼直至熔融铁中的碳浓度为0.05质量％。需要说明的是，对生石灰的投入量进行了调整，使得炉内生成的炉渣的碱度((质量％CaO)/(质量％SiO₂))为2.5。

在脱碳精炼中，与实施例4同样地通过基本上设置在转炉正面的光谱照相机6，以给定的测定时间间隔Δt为1～10秒钟连续地拍摄从转炉2的炉口与可移动罩的间隙从观察到的炉口燃烧火焰12。根据得到的拍摄图像，通过图像分析装置7测定发光光谱(图像数据)，对于得到的发光光谱中580～620nm范围的波长，进行各时间点的发光波长的确定和计算出每个波长的发光强度I_n的分析。使用的波长(特定波长)为610nm。分析通过对图像数据的任意扫描线上进行线分析来进行。

使用得到的各时间点的特定波长的发光强度，作为发光强度的时间变化，计算出式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，作为各时间点的转炉内的炉内状况的指标，对转炉操作进行监视。需要说明的是，使用式(2)中m＝1、S＝10的推移平均值进行了发光强度推移平均变化率的计算。

需要说明的是，在使用的转炉中，式(2)中定义的发光强度推移平均变化率的“预先设定的阈值”在m＝1、S＝10时为1.6。

然后，在得到的发光强度推移平均变化率达到表7所示的值的时间点，如表7所示，对于来自顶吹喷枪的氧气流量、顶吹喷枪的喷枪高度、底吹气体的流量中的任意1种或2种以上进行了调整。具体而言，与实施例4同样地，对于来自顶吹喷枪的氧气流量的调整，从1000Nm³/分减少至833Nm³/分，对于喷枪高度的调整，从3.0m降低至2.5m，对于底吹气体流量的调整，从15Nm³/分增加至30Nm³/分。

[表7]

*)顶吹底吹条件变更时的发光强度推移平均变化率

**)○；变更、×；未变更

在这样的调整中，在发光强度推移平均变化率达到表7所示的值的时间点，立即由控制用计算机8向喷枪高度控制装置9、氧化性气体流量控制装置10及底吹气体流量控制装置11发出控制信号并使其工作。

需要说明的是，作为比较例，与式(2)中定义的发光强度推移平均变化率无关，基于利用现有的过程计算机进行的热物质计算，在推测熔融铁中碳浓度为0.45质量％的时间点，将喷枪高度、氧化性气体流量及底吹气体流量中的1种以上调整为上述的顶吹条件及底吹条件。

在脱碳精炼结束后，使用荧光X射线分析法对炉渣中的全部铁成分量(Total Fe，全部Fe)进行了调查。将得到的结果一并示于表7。

与实施例4同样地在发光强度推移平均变化率满足“预先设定的阈值”(这里为1.6)以下的时间点对于来自顶吹喷枪的氧气流量、顶吹喷枪的喷枪高度、底吹气体的流量中的任意1种或2种以上进行了调整的本发明例，与比较例相比，炉渣中的全部铁成分量均少，铁成品率均提高。需要说明的是，在本发明例和比较例中，精炼时间基本上相同。

[实施例6]

使用与实施例4、实施例5相同的转炉设备，与实施例4、实施例5同样地进行了铁水的脱碳精炼。对于总计29炉料，在脱碳精炼的全部氧吹炼时间中，与实施例4、实施例5同样地通过光谱照相机6，以给定的测定时间间隔Δt为1～10秒钟连续地拍摄从转炉2的炉口与可移动罩的间隙观察到的炉口燃烧火焰12，根据得到的拍摄图像，通过图像分析装置7测定发光光谱(图像数据)并进行了记录。

然后，以离线状态对得到的图像数据实施了分析。在分析中，对于得到的发光光谱(图像数据)中580～620nm范围的波长，进行各时间点的发光波长的确定和计算出每个波长的发光强度I_n的分析。分析通过对图像数据的任意扫描线上进行线分析来进行。

进一步，将特定波长确定为610nm，使用得到的各时间点的该特定波长的发光强度，对于将推移平均值的相加数S设为0(瞬时值)、10、30这3种的情况，分别计算出式(2)中定义的发光强度推移平均变化率作为发光强度的时间变化。自然数m为1。然后，将得到的发光强度推移平均变化率为“预先设定的阈值”以下的时间点确定为各自的“顶吹条件及底吹条件的变更点”。

另一方面，基于得到的发光光谱(图像数据)的趋势图，通过手动分析确定了“顶吹条件及底吹条件的变更点”。在手动分析中，将存在起重机等遮挡物的情况等明显的噪声排除，确定了“顶吹条件及底吹条件的变更点(适当检测的时机)”。

然后，对于根据式(2)中定义的发光强度推移平均变化率而确定的“顶吹条件及底吹条件的变更点(通过本发明得到的变更点)”与通过手动分析确定的“顶吹条件及底吹条件的变更点(适当检测的时机)”进行了比较。将通过手动分析确定的“顶吹条件及底吹条件的变更点(适当检测的时机)”与通过本发明的得到的变更点一致的情况作为“适当检测”。

相对于通过手动分析确定的“顶吹条件及底吹条件的变更点(适当检测的时机)”，将通过本发明得到的变更点早10秒钟以上的情况作为“过检测”，将晚10秒钟以上的情况作为“未检测”。需要说明的是，“未检测”中包括式(2)中定义的发光强度推移平均变化率不满足“预先设定的阈值”以下而无法确定“顶吹条件及底吹条件的变更点”的情况。

表8以相对于总量的比例(％)示出每个推移平均的相加数S进行比较的结果。

[表8]

如表8所示，在式(2)中定义的发光强度推移平均变化率的计算中，与利用了将S设为10、30的推移平均值的情况相比，将推移平均值的相加数S设为0(瞬时值)的情况下，“过检测”的比例(％)增高。由此可知，在式(2)中定义的发光强度推移平均变化率的计算中，从“顶吹条件及底吹条件的变更点”的适当检测的观点考虑，优选为利用了推移平均值的计算。

[实施例7]

使用具有与图4所示的转炉2相同形式的容量为300吨的2个顶底吹转炉(氧气顶吹、氮气或氩气底吹)，进行了铁水5的脱硅处理、脱磷处理及脱碳精炼。脱硅处理及脱磷处理使用了第一转炉，脱碳精炼使用了第二转炉。顶吹喷枪3使用了在前端部将5个拉瓦尔喷嘴型的喷射喷嘴的喷射倾角设为15°、且使喷射喷嘴相对于顶吹喷枪的轴心在同一圆周上以等间隔配置的喷枪。需要说明的是，喷射喷嘴的喉部直径d_t为73.6mm、出口直径d_e为78.0mm。

首先，将将铁废料装入第一转炉内，然后将预先实施了脱硫处理的温度为1260～1280℃的300吨铁水装入第一转炉。将使用的铁水的化学成分示于上述的表1。

接着，一边从底吹风口4向铁水中吹入作为搅拌用气体的氮气，一边从顶吹喷枪3向铁水浴表面吹送作为氧化性气体动氧气，开始进行铁水的脱硅处理。需要说明的是，对铁废料的装入量进行了调整，使得第二转炉中的脱碳精炼结束后的钢水温度为1650℃。

在脱硅处理中，通过基本上设置在转炉2正面的光谱照相机6，以给定的测定时间间隔Δt为1～10秒钟连续地拍摄从转炉2的炉口与可移动罩的间隙观察到的炉口燃烧火焰12。通过图像分析装置7对得到的拍摄图像进行分析，对于610nm的波长，进行了计算出各时间点的发光强度I_n的分析。

使用得到的各时间点的特定波长的发光强度，以推移平均值的相加数S＝30、自然数m＝30计算出式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，作为各时间点的转炉内的炉内状况的指标，对转炉操作进行监视。然后，如表9所示，在得到的发光强度推移平均变化率超过阈值0.4的时间点，转移至将脱硅炉渣排出的排渣工序。这里，“脱硅炉渣”是通过脱硅处理中生成的炉渣。

[表9]

*)转移至排渣工序时的发光强度推移平均变化率

需要说明的是，作为比较例，与式(2)中定义的发光强度推移平均变化率无关，基于利用现有的过程计算机进行的热物质计算，在推测熔融铁中的硅浓度为0.02质量％的时间点，转移至将脱硅炉渣排出的工序。

采集从该排渣工序中排出的脱硅炉渣，使用荧光X射线分析法对采集到的脱硅炉渣的全部铁成分量(Total Fe，全部Fe)进行了调查。将脱硅炉渣的全部铁成分量的分析结果一并示于表9。与比较例相比，本发明例的脱硅炉渣中的全部铁成分量均少，铁成品率均提高。

在将脱硅炉渣排出后，将作为CaO系助熔剂的生石灰装入第一转炉，从顶吹喷枪向铁水浴表面吹送作为氧化性气体的氧气，对残留于第一转炉中的铁水进行脱磷处理直至熔融铁中的磷浓度为0.035质量％。

然后，将铁水从第一转炉出铁至铁水保持容器，将排出的铁水装入第二转炉，从顶吹喷枪向铁水浴表面吹送作为氧化性气体的氧气，开始进行脱碳精炼。在脱碳精炼中，从炉上料斗投入作为CaO系助熔剂的生石灰，进行脱碳精炼直至熔融铁中的碳浓度为0.05质量％。对生石灰的投入量进行了调整，使得炉内生成的炉渣的碱度((质量％CaO)/(质量％SiO₂))为2.5。

在脱碳精炼中，也通过与脱硅处理同样的方法对炉口燃烧火焰12的光谱进行分析，计算出式(2)中定义的发光强度推移平均变化率(m＝1、S＝0)，对转炉操作进行监视。然后，在得到的发光强度推移平均变化率满足阈值(＝1.6)以下的各时间点，如表10所示，对于来自顶吹喷枪的氧气流量、喷枪高度、底吹气体的流量中的任意1种或2种以上进行了调整。具体而言，对于来自顶吹喷枪的氧气流量的调整，将气体流量从1000Nm³/分减少至833Nm³/分，对于喷枪高度的调整，从2.5m降低至2.0m，对于底吹气体流量的调整，将流量从15Nm³/分增加至30Nm³/分。

[表10]

*)顶吹底吹条件变更时的发光强度推移平均变化率

**)○；变更、×；未变更

在这样的调整中，在发光强度推移平均变化率满足阈值以下的各时间点，立即由控制用计算机8向喷枪高度控制装置9、氧化性气体流量控制装置10及底吹气体流量控制装置11发出控制信号并使其工作。需要说明的是，喷枪高度控制装置9、氧化性气体流量控制装置10及底吹气体流量控制装置11这3个控制装置中，在仅使一部分控制装置工作时，控制用计算机8不向不适用的控制装置发出控制信号，而仅向适用的控制装置发出控制信号。

需要说明的是，作为比较例，与式(2)中定义的发光强度推移平均变化率无关，基于利用现有的过程计算机进行的热物质计算，在推测熔融铁中碳浓度为0.35质量％的时间点，将氧化性气体流量、喷枪高度及底吹气体流量调整为上述的顶吹条件及底吹条件。

在脱碳精炼结束后，使用荧光X射线分析法对炉渣中的全部铁成分量(Total Fe，全部Fe)进行了调查。将得到的结果一并示于表10。

在第二转炉中的脱碳精炼中，与比较例相比，本发明例的炉渣中的全部铁成分量均少，铁成品率均提高。需要说明的是，在本发明例和比较例中，脱碳精炼时间基本上相同。

[实施例8]

按照与实施例7相同的转炉设备(顶底吹转炉)及操作方法，对于将式(2)中定义的发光强度推移平均变化率的相加数S设为0(瞬时值)、10、30这3种、且将自然数m设为1、10、30、60这4种的情况的总计6个水平，分别计算出第二转炉中的图像分析装置7的分析条件。然后，在得到的发光强度推移平均变化率为1.6以下的时间点投入副喷枪，测定熔融铁温度和熔融铁中的碳浓度，并且同时对于来自顶吹喷枪的氧气流量、喷枪高度、底吹气体的流量中的任意1种或2种以上进行了调整。

具体而言，对于来自顶吹喷枪的氧气流量的调整，将气体流量从1000Nm³/分减少至833Nm³/分，对于喷枪高度的调整，从2.5m降低至2.0m，对于底吹气体流量的调整，将流量从15Nm³/分增加至30Nm³/分。

将通过副喷枪得到的熔融铁中的碳浓度测定值为0.35±0.05质量％的情况作为适当检测，将通过副喷枪得到的熔融铁中的碳浓度测定值超过0.40质量％的情况作为过检测，将通过副喷枪得到的熔融铁中的碳浓度测定值低于0.30质量％的情况作为未检测，对每个相加数S进行了比较。以相对于全部炉料的比例(％)将其结果示于表11。

[表11]

如表11所示，在式(2)中定义的发光强度推移平均变化率的计算中，与将S设为10、30的情况相比，将推移平均值的相加数S设为0(瞬时值)时，“过检测”的比例增高。而且，在将S和m设为相同值时，“适当检测”的比例增高，特别是在S＝30、m＝30的情况下，能够以最高的比例实现“适当检测”。

由此可知，在式(2)中定义的发光强度推移平均变化率的计算中，从适当检测的观点考虑，优选利用推移平均值且将式(2)中的m设为与S相同的值。

Claims (14)

1.一种转炉操作的监视方法，其对于通过从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体、或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体来进行铁水的氧化精炼的转炉操作进行监视，该方法包括：

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

计算出在测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，

基于计算出的发光强度的时间变化，推测转炉的炉内状况的变化。

2.根据权利要求1所述的转炉操作的监视方法，其中，计算出下述式(1)中定义的发光强度变化率作为所述发光强度的时间变化，基于计算出的发光强度变化率的时间变化，推测转炉的炉内状况的变化，

发光强度变化率＝(I_n/I_n-1)-1······(1)

式中，I_n是T_n时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-1是T_n时刻的Δt秒钟之前的T_n-1时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，Δt是测定时间间隔(秒)。

3.根据权利要求1所述的转炉操作的监视方法，其中，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率作为所述发光强度的时间变化，基于计算出的发光强度推移平均变化率的变化，推测转炉的炉内状况的变化，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

4.一种转炉的操作方法，其是从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体，或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体，对铁水进行脱硅、脱磷及脱碳，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法包括：

所述铁水为含有0.02质量％以上的硅的铁水，

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

计算出在测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，

基于计算出的发光强度的时间变化，判定脱硅期结束，

在判定了脱硅期结束之后，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整。

5.根据权利要求4所述的转炉的操作方法，其中，计算出下述式(1)中定义的发光强度变化率作为所述发光强度的时间变化，从顶吹喷枪开始吹送氧化性气体后，在计算出的发光强度变化率超过预先设定的阈值的时间点，判定为脱硅期结束，

发光强度变化率＝(I_n/I_n-1)-1······(1)

式中，I_n是T_n时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-1是T_n时刻的Δt秒钟之前的T_n-1时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，Δt是测定时间间隔(秒)。

6.根据权利要求4所述的转炉的操作方法，其中，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率作为所述发光强度的时间变化，从顶吹喷枪开始吹送氧化性气体后，在计算出的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点，判定为脱硅期结束，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

7.根据权利要求4～6中任一项所述的转炉的操作方法，其中，判定了脱硅期结束之后的所述调整为：增加从所述顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量，并且降低所述顶吹喷枪的喷枪高度；或者，减少从所述底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量。

8.一种转炉的操作方法，其是从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体，或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体，对铁水进行脱碳精炼，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法包括：

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

计算出在测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，

在脱碳精炼的后半部分，基于计算出的发光强度的时间变化，确认脱碳反应由供氧控速变为熔融铁中的碳的传质控速，

然后，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整。

9.一种转炉的操作方法，其是从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体，或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体，对铁水进行脱碳精炼，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法包括：

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(1)中定义的发光强度变化率，

在脱碳精炼的后半部分，在计算出的发光强度变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整，

发光强度变化率＝(I_n/I_n-1)-1······(1)

式中，I_n是T_n时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，I_n-1是T_n时刻的Δt秒钟之前的T_n-1时刻的特定波长的发光强度(a.u.)，Δt是测定时间间隔(秒)。

10.一种转炉的操作方法，其是从顶吹喷枪向转炉内的铁水吹送氧化性气体，或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体，对铁水进行脱碳精炼，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法包括：

测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在脱碳精炼的后半部分，在计算出的发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

11.根据权利要求9或10所述的转炉的操作方法，其中，满足所述预先设定的阈值以下的时间点的所述调整为：减少从所述顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量，并且降低所述顶吹喷枪的喷枪高度；或者，增加从所述底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量。

12.一种转炉的操作方法，其具有如下工序：

脱硅处理工序，从顶吹喷枪向容纳于转炉中的含有0.02质量％以上硅的铁水供给氧化性气体，对铁水进行脱硅；

排渣工序，从转炉排出在该脱硅处理工序中生成的至少一部分炉渣；

脱磷处理工序，在该排渣工序之后，向所述转炉添加CaO系助熔剂，从所述顶吹喷枪供给氧化性气体，对残留于转炉内的铁水进行脱磷；以及

出铁工序，在该脱磷处理工序之后，将经脱磷的铁水从所述转炉出铁至铁水保持容器；

在所述脱硅处理工序中，测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在计算出的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点，转移至所述排渣工序，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

13.一种转炉的操作方法，其是在1个转炉中对铁水进行氧化精炼而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，该方法具有如下工序：

连续进行的脱硅处理工序和脱磷处理工序，从顶吹喷枪向容纳于转炉中的含有0.02质量％以上硅的铁水供给氧化性气体，进而添加CaO系助熔剂，对铁水进行脱硅；

排渣工序，然后，从转炉排出在脱硅处理工序及脱磷处理工序中生成的至少一部分炉渣；以及

脱碳精炼工序，在该排渣工序之后，向所述转炉添加CaO系助熔剂，从所述顶吹喷枪供给氧化性气体，对残留于转炉内的铁水进行脱碳；

在所述脱硅处理工序及所述脱磷处理工序中，测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在计算出的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点、或者以超过预先设定的阈值的时间点为基准经过了给定时间的时间点或供给了给定氧量的时间点，转移至将脱硅处理工序、或脱硅处理工序及脱磷处理工序中生成的炉渣排出的排渣工序，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

14.一种转炉的操作方法，其是使用2个转炉，其中使用一个转炉作为铁水的预处理炉，使用另一个转炉作为在所述预处理炉中进行了预处理的铁水的脱碳炉，从而由铁水制造钢水的转炉的操作方法，其中，

所述预处理具有如下工序：

脱硅处理工序，从顶吹喷枪向容纳于转炉内的含有0.02质量％以上硅的铁水供给氧化性气体，对铁水进行脱硅；

排渣工序，从转炉排出在该脱硅处理工序中生成的至少一部分炉渣；以及，

脱磷处理工序，在该排渣工序之后，向所述转炉添加CaO系助熔剂，从所述顶吹喷枪供给氧化性气体，对残留于转炉内的铁水进行脱磷，

在所述脱硅处理工序中，测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在计算出的发光强度推移平均变化率超过预先设定的阈值的时间点，转移至所述排渣工序，并且

在所述脱碳炉的脱碳精炼中，测定从所述转炉的炉口吹出的炉口燃烧火焰的发光光谱或从所述转炉的出钢口观测到的出钢口燃烧火焰的发光光谱，

作为测定的发光光谱的580～620nm范围波长处的发光强度的时间变化，计算出下述式(2)中定义的发光强度推移平均变化率，

在脱碳精炼的后半部分，在计算出的发光强度推移平均变化率满足预先设定的阈值以下的时间点，对于从顶吹喷枪吹送的氧化性气体的流量、顶吹喷枪的喷枪高度、从底吹风口吹入的氧化性气体或非活性气体的流量中的1种或2种以上进行调整，

发光强度推移平均变化率＝(I_n ^S-I_n-m ^S)/[(I_n ^S+I_n-m ^S)/2]······(2)

式中，I_n ^S是将相加数设为S、以T_n时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，I_n-m ^S是将相加数设为S、以T_n时刻的(Δt×m)秒钟之前的T_n-m时刻为基准的特定波长的发光强度推移平均值(a.u.)，m为自然数，S为推移平均值的相加数(0以上的整数)，Δt为测定时间间隔(秒)。

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