JP2007327124A - 転炉炉口の地金溶断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、地金温度が違う場合でも溶断量にバラツキを生じない地金溶断方法を見出し、転炉の操業に支障を与えることがない溶断技術の提供にある。
【解決手段】本発明は、溶断用ランスから酸素ガスを地金に噴出した場合に溶断可能な地金量を該地金の温度毎と送酸速度毎に各々測定し、転炉に内張された耐火物付着許容厚みを予め把握し、耐火物付着許容厚みよりも低い管理値を規定し、転炉炉口内周部の周方向の地金厚みの複数位置把握を行い、複数の把握位置の少なくとも１箇所の地金厚みが管理値を超えると、溶断用ランスにより酸素ガスを地金に吹き付けて地金除去を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は転炉炉口の内周部に付着した地金をブローランスからの酸素吹き付けにより溶断して除去する技術に関する。

転炉で吹錬を行うと、ブローランスからの酸素ジェットで吹き飛ばされた溶鉄が飛散し、転炉炉口の内周部に地金として付着することが知られている。そして、転炉での操業を繰り返す間にこの転炉炉口に付着した地金は次第に成長し、炉口の小径化を招く。その結果、溶銑挿入時に溶銑が転炉炉口からこぼれる危険性を生ずる。また、付着地金の重量が増加し、転炉内面の耐火レンガの支持強度を上回ることがあると、炉口の耐火レンガが剥離して炉内に落下し、転炉寿命の低下を招くことになる。
例えば図４（Ａ）に示す如く、るつぼ型の転炉１００にブローランス１０１を装入して吹き込み精錬している場合、酸素ジェット１０２により吹き飛ばされた溶銑が飛散して転炉１００の炉口内周部１０３に付着して地金１０５となり、この地金１０５が炉口内周部１０３の中心方向に地金延出部１０６を形成するように成長することがある。ここで、炉口内周部１０３に内張りされている耐火レンガ１０７の取付強度が高く、前記地金１０５と地金延出部１０６の重量を充分に支えることができる場合は、先の地金延出部１０６の自重により図４（Ｂ）に示す如く延出部１０６の根本部分に亀裂を生じ、地金延出部１０６が自重により脱落し、精錬中の溶鉄の中に落下するならば転炉１００の操業に支障を来すことはない。
ところが、耐火レンガ１０７の取付強度が低いか、耐火レンガ１０７の取付強度以上に地金１０５と地金延出部１０６が成長した場合、これらとともに耐火レンガ１０７が図４（Ｃ）に示すように剥離して落下するおそれがあり、このような場合は図４（Ｄ）に示すように転炉１００の鉄製の壁部が溶鉄側に露出するので、緊急補修が必要となり、操業を停止して補修作業に取りかかる必要を生じ、転炉１００が傷むおそれがあるとともに、緊急補修時間の確保のために転炉を停止させるので生産減に繋がる問題がある。

このため従来から、転炉操業時に転炉炉口に付着した地金を除去する作業が行われている。
従来の地金除去作業の一例として、作業員がブローランスを手作業により操作し、炉口周辺部の地金に酸素を吹き付けることによって地金を溶断する地金除去が行われていた。しかしこの方法は、転炉炉口付近での高温作業となるため作業環境が極めて悪い上、多くの時間がかかるという問題があった。一方、重機を利用して棒状の器具を振り下ろし、転炉炉口に付着した地金に前記棒状の器具を衝突させ、その衝撃力により地金を除去するという方法も知られているが、地金の除去に時間がかかる上に、炉口周辺の耐火レンガを損傷しやすいという問題があった。

そこで以下の特許文献１、２に示すように、酸素を一方向に噴出可能な構成のブローランスを吹き込み用のブローランスとは別個に転炉炉口に挿入して回転させながら、炉口内周部の地金を溶断する地金切り方法が提案されている。しかしこれらの方法では、付着地金を完全に除去できる流量の酸素を噴出しながらブローランスを回転させているため、転炉炉口の周辺部において地金付着量の多い部位では十分な溶断と除去を実現できるものの、地金付着量の少ない部位では供給過剰となった酸素により炉口の耐火レンガを溶損してしまい、転炉寿命の低下を招く危険性があった。また、従来は地金切り作業の開始と終了をオペレータの勘に頼って行っているため、作業時間と作業精度がオペレータによるばらつきを生ずるという問題もあった。
このため以下の特許文献３に示すように、転炉の炉口近傍に炉口周縁部撮影用のカメラを配置し、このカメラにより炉口内周縁部の地金付着量を監視して把握し、一方向に酸素を噴出できる構成のブローランスを用いて前記地金の付着量に応じてブローランスの回転角度と酸素流量を制御して地金を切る方法が提供されている。
また、以下の特許文献４に示す如く転炉の炉口に酸素を吹き付けて地金を除去する方法の一例として、転炉からの出鋼中に酸素を吹き付けて地金切りを実現する方法が提言されている。
特開平５−１７９３３１号公報 特開平５−２２３４７０号公報 特開２００５−１５８４９号公報 特願平２−１２５８０９号公報

前述のカメラを用いた地金切り方法では、地金切りの状況をカメラで確認しながら地金の切れ方を確認し、その都度必要に応じて地金切り時間を延長しなくてはならないために、地金切り時間にバラツキが発生し、地金切り作業に必要以上の時間がかかると、転炉の操業に影響が生じてしまう問題がある。
例えば最近の製鉄所の操業状況では、生産効率の向上化の面から、転炉を傾動させて溶鋼を排出した後、再びスクラップなどを投入して精錬工程に戻る際、地金切り作業のために割り当てできる時間は数分間程度であるので、この数分の間に地金切作業り作業を完了して再び転炉を稼働できないと、転炉の操業に影響が出るおそれがあり、転炉の操業に影響を生じると、後工程にも悪影響を及ぼす問題がある。従って、地金の成長状態がどのような状態であっても、地金切り時間を延長することが無いような、一定時間で地金切り作業を完了できる方法が望まれている。
また、前述の出鋼中に転炉の炉口周辺部に酸素を吹き付ける方法においても、不必要に送酸速度を上げて必要以上の酸素を噴いた場合は、地金だけでなく、転炉内壁を構成する耐火レンガも溶損することになるので、適正な送酸速度と作業時間で地金切りを行うことができることが望まれていた。

本発明は前記背景に鑑みてなされたもので、地金温度が違う場合でも溶断量にできるだけバラツキを生じない地金溶断方法を見出し、転炉の操業に支障を与えることがない地金溶断技術を提供することにある。

本発明者らは、溶断用ランスから転炉の炉口内周側に酸素を噴出して地金溶断を行う場合に、如何なる条件が影響しているかについて研究し、地金切り条件について鋭意研究した結果、地金切りを行う前の地金の表面温度によって地金の溶断効率が変化することを見出した。そして、この知見に基づき、地金切り作業を行う場合のブローランスからの送酸速度と地金表面温度と溶断量の相関関係について鋭意研究した結果、本願発明に到達した。
（１）本発明は、先端部側面側から酸素ガスを噴出可能な構成の溶断用ランスを用いて酸素ガスを転炉炉口の内周部に付着している地金に吹き付け、地金を溶断除去する転炉炉口の地金溶断方法において、前記転炉に内張された耐火物付着許容厚みを予め設定し、この耐火物付着許容厚みよりも低い管理値を規定しておき、前記転炉炉口内周部の周方向の地金厚みの複数位置把握を行い、複数の把握位置の少なくとも１箇所の地金厚みが前記管理値を超えた場合、前記溶断用ランスにより酸素ガスを前記地金に吹き付けて地金除去を行うことを特徴とする。
（２）本発明は、前記溶断用ランスにより酸素ガスを前記地金に吹き付けて地金除去を行う場合、前記溶断用ランスから酸素ガスを地金に噴出した場合に溶断可能な地金量を該地金の温度と送酸速度に各々予め把握した関係を基に、溶断用ランスによって酸素ガスを吹き付ける特定の範囲における地金厚みに応じた地金溶断量を把握し、この地金溶断量に対応する送酸速度に設定して前記溶断用ランスにより酸素ガスを前記地金に吹き付けて地金除去を行うことを特徴とする。

（３）本発明は、前記溶断用ランスから酸素ガスを地金に噴出した場合に溶断可能な地金量を該地金の温度と送酸速度から予め把握するとともに、特定の送酸速度における地金表面温度と溶断量の関係を特定の送酸速度に対応する地金表面温度と溶断量の関係として求め、前記特定の送酸速度を複数規定して各規定した送酸速度毎の関係を求め、地金温度に応じたこれら複数の関係により決定される地金溶断量に応じた地金除去を行うことを特徴とする。
（４）本発明は、前記１つの特定の送酸速度により規定される関係と前記他の１つの特定の送酸速度により規定される関係との間に地金温度と地金溶断量の関係が存在している場合、地金溶断量の多い側の関係に基づく送酸速度に設定して前記溶断用ランスによる地金除去を行うことを特徴とする。
（５）本発明は、前記溶断用ランスから酸素ガスを地金に噴出する場合の噴射角度を前記溶断用ランスの周方向に３０゜〜１５０゜の範囲とすることを特徴とする。

（６）本発明は、 前記転炉傾動時の炉口内周部の複数位置毎の地金量の計測にプロフィール計測装置を用いて多点計測し、転炉炉口内周部の高さ方向と径方向における地金量の３次元計測を行い、炉口内周方向と高さ方向における地金量を把握し、これらの結果から少なくとも１箇所の地金厚みが前記管理値を超えた場合、前記溶断用ランスにより酸素ガスを前記地金に吹き付けて地金除去を行うことを特徴とする。
（７）本発明は、（１）〜（６）のいずれかに記載の転炉炉口の地金溶断方法を実施するにあたり、当該ヒートと次のヒート間の転炉の非稼働時間を基に地金溶断時間を設定し、測定した溶断地金量から必要酸素量を求め、該必要酸素量と前記地金量から溶断用ランスの送酸速度を設定して地金溶断を行うことを特徴とする。

本発明によれば、溶断用ランスで溶断可能な地金量を予め地金の表面温度に応じて計測して把握するか、予め数値計算シミュレーション等により把握しておき、それらの把握状況に基づいて転炉炉口の耐火物の付着許容厚みを超えないような管理値に基づき、計測した地金厚み、あるいは、計算シミュレーション等により把握した地金厚みに応じて溶断用ランスによる溶断を行うので、転炉炉口部分からの耐火物の脱落を引き起こすことなく地金の溶断除去ができる効果がある。また、地金の複数位置の厚みの計測あるいは計算シミュレーション等による把握を行い、１箇所でも管理値を超えた場合に溶断用ランスによる溶断作業を行うので、転炉炉口部分からの耐火物の脱落を完全に無くすることが可能となり、確実な地金の溶断除去ができる効果がある。
更に、転炉炉口の地金を除去しておくならば、次のヒートの吹錬の際にスクラップの投入作業に地金が邪魔にならないのでスクラップ投入トラブルを生じないとともに、溶銑を転炉に装入する作業時においても投入トラブルを生じない効果がある。

本発明によれば、地金温度に応じた溶断量の把握を基に特定の範囲における地金厚みに応じた地金溶断量を把握し、この地金溶断量に対応する送酸速度に設定して溶断用ランスにより酸素ガスを吹き付けて地金を溶断するので、適切な送酸速度で地金を溶断することができ、転炉炉口の内周部の地金の除去を行う場合に過度に酸素を供給してしまう危険性が低くなり、耐火材を損傷させる危険性を低くしながら地金を除去できる効果がある。

本発明によれば、複数の送酸速度における地金表面温度と溶断量の関係を複数の送酸速度に対応する地金表面温度と溶断量の関係を求め、地金温度と送酸速度に応じた溶断を行うので、より適切な送酸速度と溶断条件を選定することができ、耐火材を損傷させることなく適切な地金除去をなし得る。
本発明によれば、溶断用ランスからの酸素ガスの噴射角度を３０゜〜１５０゜の範囲とするならば、転炉炉口の１／４の地金を溶断するので、転炉の操業において、地金の堆積状態に応じて複数回に区分けして短い時間で溶断の必要な部分を中心に、効率良く地金溶断ができる。従って転炉操業において地金溶断の時間を短縮し、転炉で吹錬する時間に影響を及ぼすことなく地金溶断作業ができる。
本発明によれば、プロフィール計測装置を用いて多点計測して地金の複数箇所の地金量の３次元計測が可能であり、この結果から地金除去を始めることで、必要な時点でより確実な地金除去ができる。

本発明によれば、転炉の吹錬と溶銑の排出の操作を繰り返す転炉操業において、当該ヒートと次のヒート間の転炉の非稼働時間から設定した送酸速度を利用することが転炉作業の効率運用上望ましい。

以下に本発明方法の最良の形態について説明するが、本発明方法は以下の最良の形態に制限されるものではない。
図１において１はるつぼ型の転炉であり、図１において正立状態で示した転炉１の炉口２の内周部分には、吹錬の際に飛散した溶銑が堆積して地金Ｍが付着した状態が示されている。転炉１は鉄皮３の内面に耐火物（耐火レンガ）４を多数内張りした構造である。５は転炉１を正立させた状態において転炉炉口２に挿入される溶断用ランスである。このブローランス５は昇降・回転機構６を備えており、運転室７に設置された制御盤８からの遠隔自動制御により、昇降運動と回転運動が行われる。また転炉１の斜め上方にはカメラ９が設置され、溶断用ランス５の先端側の位置を制御室７のモニター１０に映し出すことができるようになっている。
また、転炉１を傾動してその炉口２を横向きとした状態で対面する側に、プロフィール計測装置１１が設置されている。図１には転炉１を傾動してその炉口２を横向きとした状態も併せて示すが、転炉１を傾動する際にブローランス５は図１に示す位置よりも上方に引き上げて転炉１と干渉しないようにしておくのは勿論である。

前記プロフィール計測装置１１は、一例として多点観測が可能なレーザ計測装置であって、転炉炉口２に付着している地金Ｍについて転炉炉口２の内周方向の任意の位置での厚みと、炉口２の奥行き方向（転炉１の傾動時の左右方向）の任意の位置での厚みを個々に多点把握することができる装置である。より詳細には、レーザ計測装置とは対象物の表面形状の凹凸を測定するものであるので、転炉の耐火物の張り替え直後の転炉内壁のイニシャル形状（まだ、溶銑を受けていない状態）を測定し、その計測値を基準として、それ以降の測定結果との比較で地金厚みを算出することができる演算部を備えた装置として適用することができる。
例えばレーザ計測装置であれば、レーザを転炉炉口２の内周部に照射して反射してきた反射波を計測し、その時間差から地金Ｍの厚みを把握するので、極めて短時間の操作により転炉炉口２の内周部の地金厚さを把握することができる。なお、ここで用いるプロフィール計測装置１１はレーザ計測装置に限るものではなく、超音波計測装置、カメラを利用した画像解析による計測装置等でも良い。
カメラ９からの画像は運転室７のモニター１０に表示され、オペレータはモニター１０により転炉炉口２への地金付着状況を監視できるとともに、正立状態の転炉１に挿入した溶断用ランス５の先端位置や姿勢等も併せて監視できるようになっている。

図２（Ａ）に示すように、本発明で用いる溶断用ランス５は、筒状の本端部５Ａの下部側面に並列形成された複数の噴出口１２から高圧の酸素ガスを水平向きに噴出する構造となっている。図２（Ａ）に示すブローランス下部の断面構造に示すように、これら複数の噴出口１２から酸素ガスを噴出する際の酸素ガスの開き角度αを９０°程度に設定しておき、ブローランス５の先端部側面の一方向側に酸素を噴出させることができるように構成されている。
前記前開き角αが狭いとピンポイントで酸素を噴出させることができるが、地金付着範囲が広い場合には、一度に溶断させることができず位置を変えて複数回に分けて溶断する必要があり、効率が悪くなり、一方前開き角αが広すぎると地金が付着していない耐火物の部分まで熱負荷が掛かり耐火物を溶損させる恐れがあるため、地金の付着状況に応じて前開き角αを３０゜〜１５０゜の範囲で適宜選択することが好ましく、特に９０゜前後が好ましい。

溶断用のブローランス５は高温の炉内に挿入されるので、側壁等は水冷構造としておくことが好ましい。また、操作盤８はブローランス５の高さ、回転角度を自動制御できるほか、酸素ガスの流量も自動制御可能としておくことが好ましい。

以下に本発明の転炉炉口地金溶断方法の手順を説明する。
転炉操業は一般に、別途転炉１の近傍に設備されている図示略の吹き込み吹錬用のブロ−ランスを用いて転炉において銑鉄の精錬を行い、精錬終了後に転炉１を傾動して溶鋼を排出し、この後にスクラップ等を投入した後、再度溶銑を流し込み、精錬するという工程を繰り返し行って操業している。この転炉操業において、吹き込み吹錬用のブローランスで繰り返し吹錬を行う間に酸素ガスを溶銑に吹き付ける操作に伴って溶銑が飛散し、転炉炉口２の内周部に地金Ｍとして徐々に付着してゆく。
本発明ではこの転炉操業において、傾動時に逐次プロフィール計測装置１１にて転炉炉口２の内周部の地金付着量を測定して監視し、地金Ｍの付着量に応じてその重量により耐火物４の支持強度が限界となる値よりも若干低い値に対応する耐火物許容厚みを規定し、地金Ｍの付着により耐火物許容厚みが規定の管理値を超えた場合に地金Ｍの溶断作業を行う。

本発明方法に係る地金の溶断作業に先立ち、溶断用ランス５によって溶断可能な地金の厚みと地金温度の高低に応じて溶断できる地金厚さを予め実験計測し、その相関関係を計測値として把握しておく。
溶断用ランス形状（吐出部の幅、高さ、広がり角度）により、溶断可能な炉壁の地金面積（「有効溶断面積」）が異なり、溶断実験等により予めこの「有効溶断面積」を求めておき、実績の溶断量を「有効溶断面積」と「地金比重（ここでは鉄比重の７を使用）」で割り戻せば「地金厚み」を算出することができる。
従って実際には、逆に測定した「地金厚み」に「有効溶断面積」と「地金比重（ここでは鉄比重の７を使用）」を掛けて「（有効溶断面積当たりの）地金溶断量」を算出し、この「地金溶断量」を元に以下の図３の関係を用いて「地金温度」、「地金溶断時間」から「送酸速度」を決定するものとする。

図３にその計測値の一例を示すが、溶断用ランス５の先端部側面から広がり角９０゜として送酸速度１００００Ｎｍ^３／ｈｒとした場合と、送酸速度１５０００Ｎｍ^３／ｈｒとした場合と、送酸速度２００００Ｎｍ^３／ｈｒとした場合の３通りについて、転炉炉口２の内周部に付着した地金Ｍの溶断量を地金温度毎に実験により計測して地金溶断量を把握し、それらの相関関係を把握しておく。
図３は「地金溶断時間」が２分の場合のデータであるが、例えば溶断時間が変化しても基本的には溶断量は送酸量（送酸速度と溶断時間）に正比例すると考えることができるので、図３の関係をそのまま適用することができる。なお、図３において溶断用ランスの前開き角α＝９０゜であり、溶断用ランスと転炉炉壁の地金表面までの距離２．５ｍとして「有効溶断面積」（９０゜照射範囲）＝２．７５ｍ^２（＝２．５×２×π×９０÷３６０）の場合のデータである。

ここで、転炉炉口２に付着する地金Ｍの主成分は、転炉２において通常の吹錬を行っている場合、一般的にはＦｅとＦｅＯとＦｅ_２Ｏ_３とその他ＣａＯなどの混合成分からなる。
また、Ｆｅ＋（１／２）Ｏ_２→ＦｅＯ＋６４ｋｃａｌの関係とＦｅ＋（３／２）Ｏ_２→Ｆｅ_２Ｏ_３＋１９０．７ｋｃａｌの関係があり、溶断用ランス５により酸素ガスを吹き付けるといずれも地金Ｍの酸素吹き付け部位において熱が発生する。この発生熱により地金Ｍを溶かして溶断し、転炉１の内部に落下させて炉口２の内周部から地金Ｍを除去することができる。

本発明者らは、溶断用ランス５によって地金Ｍに酸素ガスを吹き付けて溶断する際、酸素吹込み速度・時間が同一の条件下においても地金Ｍの表面温度により溶断量が異なることを予見し、先の図３に示す如く試験した結果、溶断用ランス５から地金Ｍに対する送酸速度が高い程、地金Ｍの溶断量が増加するが、その増加の関係は一様ではなく、送酸時の地金Ｍの表面温度により大きく影響を受けて変動することを把握することができた。
その結果、同じ送酸速度として地金表面温度との相関関係は、地金表面温度が６００℃、６５０℃、７００℃、７５０℃と向上するに連れて、等比級数的に地金溶断量（ｔ）が増加するという結果を得ることができ、その関係は図３に示す３つの送酸速度に応じた３本の相関曲線（相関式：相関関係）にて表示することができるとの結果を得ることができた。また、先の相関曲線は、送酸速度を１００００Ｎｍ^３／ｈｒ、１５０００Ｎｍ^３／ｈｒ、２００００Ｎｍ^３／ｈｒと増加するにつれて地金溶断量が増加する方向にシフトし、それらの相関関係について送酸速度が増加すると溶断量が増加するという関係にあることを知見した。

本発明では以上のような知見を利用し、送酸速度と地金溶断量との関係を把握した上で実際の転炉操業に地金Ｍの溶断作業を組み込んで行うものとする。
より具体的には、図３に示す関係において、溶断用ランス５が酸素ガスを吹き付ける転炉炉口２の内周９０゜について溶断可能な地金量は、換言すると、溶断可能な地金厚さとも見ることができるので、この地金厚さを把握する。
また、転炉１の内部には耐火レンガなどの耐火物４が内張され、これらの耐火物４は所望の強度にて転炉１の内部に設けられている。ここで例えば、耐火物の支持強度として、前述の地金Ｍの重量から換算して、仮に、ＦｅとＦｅＯとＦｅ_２Ｏ_３とその他成分とが１２％、１８％、１７％、５３％の割合とすれば、耐火物の支持強度として約５００ｍｍ厚の地金厚み付着量までは耐火物の剥離が起こらないが、５００ｍｍ厚を超える地金厚みとなると耐火物の剥離を生じるおそれがあるとした場合、地金厚みの管理値を１００ｍｍ以上、４００ｍｍ以下（例えば、安全地金最大厚み（約５００ｍｍ）の２０％〜８０％）と設定し、この管理値を制御装置８に入力して地金厚み管理を行う。

転炉１の操業に伴い、前述のプロフィール計測装置１１にて地金Ｍの厚みを傾動時に逐一観測した場合、この管理値のどの範囲となっているか制御装置８にて監視し、多点計測して地金Ｍの厚みを監視している間に１点（１計測位置）でも地金厚みが４００ｍｍを超えた場合、吹錬終了後の傾動後に、溶断用ランス５によって地金Ｍの溶断を行う。したがって、前記プロフィール計測装置１１による多点計測により地金厚みＭが全領域にて１００〜４００ｍｍの範囲に入っている場合は傾動後の地金Ｍの溶断を行わずに転炉１をそのまま正立させて再び吹錬するという通常の転炉操業を繰り返す。

前記プロフィール計測装置１１による多点計測において地金Ｍの厚みの管理値４００ｍｍを地金厚みが１点でも超えた場合に以下の地金溶断作業を行う。
それには、プロフィール計測装置１１にて計測した地金Ｍの測定温度の平均値から地金表面温度を規定し、プロフィール計測装置１１にて計測した地金Ｍの荷重を算出して耐火物を保護するうえで必要となる溶断量を算出推定し、その関係を図３に示す予め実験により決めておいた相関曲線に当てはめて３種類のどの送酸速度を選択すれば良いかの判断を制御装置８で行い、制御装置８で溶断用ランス５からの送酸速度を決定し、溶断作業を行う。
溶断作業の実際は、図１に示す如く転炉１を正立させた後、溶断用ランス５を転炉炉口２の内周側に挿入し、溶断用ランス５の噴出口１２…からほぼ９０゜幅の酸素ガスを吹き付けて該当領域にある地金Ｍを溶断して転炉１の底部に落下させれば良い。ここで落下させた地金Ｍは溶断後の次工程の吹錬においてそのまま他の投入原料と混同して利用することができる。

また、プロフィール計測装置１１にて転炉炉口２の内周部全周の地金厚みを測定し、地金厚みＭが１００〜４００ｍｍの管理値内に入っているか、入っていないかを逐次管理把握する。これにより、どの領域の地金Ｍが成長著しいか、否か、把握しながら溶断作業を行うことができる。
一例として、転炉１の規模に応じて地金溶断時間２分、地金表面温度７００℃、地金溶断必要量３．５ｔとした場合、図３の相関図から、送酸速度２００００Ｎｍ^３／ｈを選択すれば、必要十分な量の地金Ｍを溶断することができることがわかる。
ところで、図３に示す如く溶断用ランス５の送酸速度を１００００Ｎｍ^３／ｈｒ、１５０００Ｎｍ^３／ｈｒ、２００００Ｎｍ^３／ｈｒの３段階のみ変更可能な場合、図３に示す１５０００Ｎｍ^３／ｈｒの送酸速度の相関曲線と、２００００Ｎｍ^３／ｈｒの送酸速度の相関曲線との中間値に地金溶断量が設定される場合がある。例えば、地金表面温度７００℃にて地金溶断量３ｔの場合は、両相関曲線の中間値となるが、そのような場合においては溶断量の余裕を見て２００００Ｎｍ^３／ｈｒの送酸速度の相関曲線を適用して地金の溶断を行なえば良い。

ただし、過剰な送酸速度で地金Ｍの溶断を行えば、転炉炉口２の内側に付着した地金Ｍを除去する以上に可能な酸素を転炉炉口２の内周面に吹き付けることになるので、転炉炉口２の内周部の耐火物を損傷させるおそれが高くなる。この点において図３に示す相関曲線の中間値において１つ上の段階の相関曲線に沿うように送酸速度を選定する程度ならば、転炉炉口２の内周部の耐火物の損傷も可能な限り低く抑制することができる。勿論、図３に隣接して示される相関曲線の間に目的の溶断条件が位置した場合、加重平均をとってその平均値に基づいて送酸速度を微調整しても良い。これにより、より的確な送酸速度で必要な量の地金Ｍを溶断することができる。
従って本発明の溶断方法を実施することにより、耐火物を損傷するおそれを低減した上で確実な地金溶断効果を得ることができる。

ところで、図３に示す関係は溶断時間が２分の場合の例であるが、地金溶断時間を常に２分で完了させる必要はなく、転炉の非稼働時間との関係で２分は極めて短い場合の例と考える。即ち、転炉の精錬スケジュールが決まっており、生産量との兼ね合いから、余裕がある場合は非稼働時間は当然２分よりも長くなるので、その場合は地金溶断時間を２分よりも長い時間に延長することができる。しかし、前述した如く地金溶断時間を長くして送酸速度を多くすると耐火物に与えるダメージも増加する可能性があるので、一方で時間的に余裕があって地金溶断に時間を掛けすぎると地金温度が低下してかえって効率が悪くなる可能性があるので適切な時間を選択すればよい。

また、前記したようにモニター１０に転炉炉口２の画像が表示されており、オペレータはこの画像中に表示された地金Ｍの状況と転炉炉口２の内周面の状況を監視しながら地金溶断作業を行うことができる。従って例えば、転炉炉口２の全周において管理値の４００ｍｍを超える厚みの地金Ｍが１箇所発生し、その発生箇所を含む９０゜範囲内において、仮に発生箇所以外の部分の地金Ｍが遙かに薄かった場合、例えば管理値４００ｍｍよりも管理値１００ｍｍに近いほど薄かった場合に、過剰な酸素吹き付けにより転炉炉口２の内周面の耐火物を損傷させるおそれを有するので、その場合は厚い地金Ｍの部分の溶断を確認できた後、できるだけ早い時間で溶断を停止すると良い。このようにモニター１０に転炉炉口２の画像を表示して監視しながら溶断することにより、転炉炉口部分の損傷を防止しつつ溶断作業を行うことができる。

溶断作業の際に地金付着量が多く、地金厚み最も厚い部分に溶断用ランスの広がり角の中心を合わせて酸素を吹いて地金Ｍを溶断することが望ましい。また、転炉炉口２には常に所定量の地金Ｍを残すようにすることが望ましい。その地金Ｍの厚さは例えば１００〜２００ｍｍ程度とする。このため、本発明によれば炉口２の内周部の耐火物を溶損することなく、炉口内部に付着した地金Ｍを溶断することができる。地金Ｍの厚さは例えばカメラ９からのモニター画像により自動的に確認することができる。
このように、本発明ではブローランス５の酸素流量を制御しながら地金付着量の多い部分の地金Ｍを除去することが望ましい。なお、溶断用ランスの広がり角よりも溶断するべき地金Ｍの広がりが大きい場合は、地金付着量の多い部分を中心に溶断用ランスを左右に往復回転させながら溶断することが望ましい。なおまた、送酸速度はブローランス５の高さによっても変化させることが好ましい。すなわち、ブローランス５の噴出口１１が転炉炉口２の出鋼口付近にあるときには酸素流量を減少させ、出鋼口付近の耐火レンガの溶損を防止することが好ましい。

ところで、本実施形態では地金Ｍを溶断するべき管理値として、地金厚み５００ｍｍを支持限界値と見てその８０％の４００ｍｍに設定したが、これらの値は転炉１の構造と耐火物の支持強度に応じて異なるので、適用する転炉の構造や規模に合わせて適宜設定することが必要であるのは勿論である。従って、転炉によってはもっと低い地金厚みを支持限界値として見立て、その限界値の８０％あるいはそれよりも低い値を管理値の上限と見立てて溶断開始の目安とすることもできる。
また、本実施の形態では、プロフィール計測装置にて計測することにより地金Ｍの付着量を把握したが、地金Ｍの付着量や付着状態を把握する際、数値計算シミュレーションにて地金Ｍの付着量や付着状態を予測し、把握しても良い。
更に、前述のように転炉炉口の地金Ｍを除去しておくならば、次の転炉操業のチャージの際にスクラップの投入作業に地金が邪魔にならないので、スクラップ投入トラブルを生じることがないとともに、溶銑を転炉１に装入して転炉操業を行う際においても溶銑の投入トラブルを生じない効果がある。例えば、スクラップの投入作業時に転炉炉口２が地金Ｍで一部塞がれた状態であると、スクラップが地金Ｍに接触して投入作業に支障を来すおそれがある。また、転炉操業開始のためのチャージの際に転炉炉口２に突出されている地金Ｍが邪魔になって溶銑が外部にこぼれたりするおそれもある。

転炉操業中に転炉炉口に付着した地金の溶断量と溶断用ランスからの送酸速度と地金表面温度との関係について試験した。
転炉炉口に付着した地金を一部採取して成分分析した結果は、Ｆｅ＝１２％、ＦｅＯ１８％、Ｆｅ_２Ｏ_３＝１７％、ＣａＯ等その他成分５３％であった。溶断用ランスとして、直径３０ｃｍ、長さ１０ｍ、先端部の側面に内径２ｃｍの噴出口を周方向に７個等間隔に、先端部周面の９０゜の範囲に形成したものを用いた。この溶断用ランスの送酸速度を１００００Ｎｍ^３／ｈｒ、１５０００Ｎｍ^３／ｈｒ、２００００Ｎｍ^３／ｈｒの３段階に調整し、各送酸速度において転炉炉口の地金の表面部分の温度と溶断量について溶断時間２分の条件で溶断作業した結果、溶断できた地金量を測定した。
溶断できた地金量の計測は、溶断開始前のプロフィール計測装置による地金の平均厚みと溶断終了後にプロフィール計測装置により計測した残留地金の厚みの差から算出して把握した。

以上の結果を図３に示す。ここで、１ヒートの操業に要する時間を５０分と規定しており、稼働時間が通常４８分程度のために２分の非稼働時間が生じることから地金切り時間を２分と規定した。
図３に示す結果から、送酸速度が１００００Ｎｍ^３／ｈｒ、１５０００Ｎｍ^３／ｈｒ、２００００Ｎｍ^３／ｈｒと上昇するにつれて地金溶断量はいずれの地金表面温度においても増加する傾向にある。また、地金溶断量について地金表面温度との関係は、同一送酸速度の場合に６００℃、６５０℃、７００℃、７５０℃と地金温度が上昇するにつれて、等比級数的に増加することが明らかになった。
従って図３に示す関係を把握し、例えば、地金表面温度７００℃、地金溶断必要量３．５ｔの場合、図３の関係から、２００００Ｎｍ^３／ｈｒの送酸速度に設定すれば、確実に地金の溶断ができることがわかる。

なお、転炉の操業において吹錬が終了して溶鋼を排出した後、地金温度は徐々に低下してゆく。この低下の際にどの時点から地金の溶断を行うかによって、溶断用ランスからの好適な送酸速度は変化することになる。しかし、転炉の操業において常に同じ温度の時点で地金の溶断ができる訳ではなく、操業時の種々の条件により地金の溶断に取りかかる時間は決まっていないので、本発明の如く地金表面温度に応じて好適な送酸速度を選択することは極めて有効な地金溶断方法となり、溶鋼排出後のいかなる時点で地金溶断を開始しても、好適な送酸速度で地金を溶断することができる。

図１は本発明に係る地金の溶断方法の実施状況の一例を説明するための構成図であり、転炉と溶断用ランス及びその他の設備の配置状態を示す構成図。 図２は本発明に係る溶断方法に用いられる溶断用ランスを示すもので、図２（Ａ）は溶断用ランスの下端部の斜視図、図２（Ｂ）は溶断用ランスの部分断面図。 図３は転炉において溶断用ランスの送酸速度を変えた場合の地金溶断量と地金表面温度の関係を示すグラフ。 図４は従来の転炉の操業状態と地金の状態を示すもので、図４（Ａ）は転炉に吹き込みランスを挿入して吹錬している状態を示す断面図、図４（Ｂ）は転炉の炉口部分から地金が脱落した状態を示す断面図、図４（Ｃ）は地金と共に転炉の耐火物が剥離した状態を示す断面図、図４（Ｄ）は地金と共に転炉の耐火物が転炉内に脱落した状態を示す断面図。

符号の説明

１ 転炉、
２ 転炉炉口、
３ 鉄皮、
４ 耐火物（耐火レンガ）、
５ 溶断用ランス、
８ 制御装置、
９ カメラ、
１０ モニタ、
１１ プロフィール計測装置、
１２ 噴出口、

Claims (7)

1. 先端部側面側から酸素ガスを噴出可能な構成の溶断用ランスを用いて酸素ガスを転炉炉口の内周部に付着している地金に吹き付け、地金を溶断除去する転炉炉口の地金溶断方法において、
   前記転炉に内張された耐火物付着許容厚みを予め設定し、この耐火物付着許容厚みよりも低い管理値を規定しておき、前記転炉炉口内周部の周方向の地金厚みの複数位置把握を行い、複数の把握位置の少なくとも１箇所の地金厚みが前記管理値を超えた場合、前記溶断用ランスにより酸素ガスを前記地金に吹き付けて地金除去を行うことを特徴とする転炉炉口の地金溶断方法。
2. 前記溶断用ランスにより酸素ガスを前記地金に吹き付けて地金除去を行う場合、前記溶断用ランスから酸素ガスを地金に噴出した場合に溶断可能な地金量を該地金の温度と送酸速度に各々予め把握した関係を基に、
   溶断用ランスによって酸素ガスを吹き付ける特定の範囲における地金厚みに応じた地金溶断量を把握し、この地金溶断量に対応する送酸速度に設定して前記溶断用ランスにより酸素ガスを前記地金に吹き付けて地金除去を行うことを特徴とする請求項１に記載の転炉炉口の地金溶断方法。
3. 前記溶断用ランスから酸素ガスを地金に噴出した場合に溶断可能な地金量を該地金の温度と送酸速度から予め把握するとともに、特定の送酸速度における地金表面温度と溶断量の関係を特定の送酸速度に対応する地金表面温度と溶断量の関係として求め、前記特定の送酸速度を複数規定して各規定した送酸速度毎の関係を求め、地金温度に応じたこれら複数の関係により決定される地金溶断量に応じた地金除去を行うことを特徴とする請求項２に記載の転炉炉口の地金溶断方法。
4. 前記１つの特定の送酸速度により規定される関係と前記他の１つの特定の送酸速度により規定される関係との間に地金温度と地金溶断量の関係が存在している場合、地金溶断量の多い側の関係に基づく送酸速度に設定して前記溶断用ランスによる地金除去を行うことを特徴とする請求項３に記載の転炉炉口の地金溶断方法。
5. 前記溶断用ランスから酸素ガスを地金に噴出する場合の噴射角度を前記溶断用ランスの周方向に３０゜〜１５０゜の範囲とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転炉炉口の地金溶断方法。
6. 前記転炉傾動時の炉口内周部の複数位置毎の地金量の計測にプロフィール計測装置を用いて多点計測し、転炉炉口内周部の高さ方向と径方向における地金量の３次元計測を行い、炉口内周方向と高さ方向における地金量を把握し、これらの結果から少なくとも１箇所の地金厚みが前記管理値を超えた場合、前記溶断用ランスにより酸素ガスを前記地金に吹き付けて地金除去を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の転炉炉口の地金溶断方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の転炉炉口の地金溶断方法を実施するにあたり、
   当該ヒートと次ヒート間の転炉の非稼働時間を基に地金溶断時間を設定し、測定した溶断地金量から必要酸素量を求め、該必要酸素量と前記地金量から溶断用ランスの送酸速度を設定して地金溶断を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の転炉炉口の地金溶断方法。
   

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