JP2010126790A - 転炉の精錬方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転炉における脱炭処理により生成されたスラグを再利用する転炉の精錬方法において、コスト増大や熱の損失などを生じることなく、脱燐処理時の新たなＣａＯ添加に伴う未滓化ＣａＯの発生を抑制する。
【解決手段】転炉における脱炭処理により生成されたスラグを再利用する転炉の精錬方法において、前記第４工程で投入するＣａＯ量を、次チャージの前記第２工程での目標塩基度と前記第４工程での仕上げ脱燐に必要なＣａＯ量を共に確保可能なＣａＯ量とするに際し、現在チャージの前記第３工程で排出したスラグのＣａＯ濃度及び排出量を測定し、この測定したＣａＯ濃度及び排出量と予め求めた該排出前の炉内スラグ量を基にして現在チャージの前記第３工程後に於ける炉内残留スラグ中のＣａＯ量を算出し、この算出した炉内残留スラグ中のＣａＯ量と、次チャージの第２工程で必要とする前記ＣａＯ量との差から決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、上吹き転炉、底吹き転炉、上底吹き転炉における精錬方法に関するものであり、脱炭処理により生成されたスラグを再利用して未滓化ＣａＯを低減する転炉の精錬方法に関する。

転炉における精錬方法として、脱炭処理により生成されたスラグを次チャージ（ｎ＋１チャージ）の脱燐処理に再利用することにより、スラグの排出量を抑制する方法がある。これは、転炉での溶銑予備処理後、燐濃度が高くなったスラグを１度転炉外に排出し（中間排滓）、脱珪・脱燐済みの溶銑を転炉内に残し、新たなスラグを追加し、残った燐の除去（仕上げ脱燐）及び脱炭吹錬を行い、脱炭吹錬後、溶鋼のみを出鋼し、転炉内に残った燐濃度が低いスラグを、次チャージの溶銑予備処理に再利用するものである。

この方法においては、脱炭吹錬時に仕上げ脱燐に必要な量のＣａＯを添加するが、高炉から出銑される溶銑中のＳｉ濃度が高い場合、溶銑予備処理時に必要な塩基度を確保するためには、脱炭後のスラグ中に含まれるＣａＯだけでは足りず、スラグ中にＣａＯを新たに添加する必要が生じる。

ところが、溶銑予備処理時に新たにＣａＯを添加すると、溶銑予備処理の処理時間、即ち、脱珪・脱燐の吹錬開始から中間排滓開始迄の時間が短いため、スラグ中に添加したＣａＯが完全に溶解せず、一部のＣａＯが未滓化ＣａＯとして前記中間排滓したスラグ中に残存してしまう。この転炉スラグを再利用するに際し、該スラグ中に残存した未滓化ＣａＯは水和反応を起こすため、スラグの体積膨張の原因となり、利用用途が大幅に制限されるという問題がある。

このような問題を解決するために、現在チャージの転炉吹錬での脱炭滓（以下、脱炭スラグとも称する）を転炉内に残留させ、次チャージの脱燐処理に再利用するに際し、脱炭滓中に存在する有効ＣａＯ量に応じ、転炉に装入する溶銑のＳｉ量を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。即ち、仕上げ脱燐及び脱炭吹錬開始時に、新規のＣａＯ分を添加することなく所定の塩基度となるよう、事前に、転炉に装入される溶銑を脱珪する方法である。

特開２００１−１２３２１４号公報

しかしながら、特許文献１の方法のように、事前に溶銑を脱珪するためには、脱珪処理設備が必要となり、設備投資のためのコストが増大する、という問題があった。また、脱珪が行われる反応容器によっては、脱珪用の酸素源として、酸化鉄などの固体酸素分を使用する必要があり、酸化鉄などの還元熱による熱の損失が発生する、という問題もあった。更に当然ながら、第３工程における中間排滓が終了した後、当該チャージの脱炭処理におけるＣａＯ投入量が決定されるまで次チャージ用の脱珪処理を開始できない操業制約が発生する、という問題もあった。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、転炉における脱炭処理により生成されたスラグを再利用する転炉の精錬方法において、コスト増大や熱の損失などを生じることなく、溶銑予備処理時の新たなＣａＯ添加に伴う未滓化ＣａＯの発生を抑制することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、あるチャージの脱炭吹錬を行う際に、次チャージの溶銑のＳｉ濃度や塩基度等の条件を考慮し、次チャージの溶銑予備処理で追加することが必要と予想されるＣａＯの量を求めておき、求めた必要量のＣａＯを、そのチャージの脱炭吹錬時に予め転炉に添加しておくことにより、次チャージの溶銑予備処理時に新たなＣａＯを添加する必要がなくなり、中間排滓で排滓されたスラグ中に未滓化ＣａＯが存在するのを抑制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。

すなわち、本発明がその要旨とするところは、以下の通りである。
（１） 転炉に溶銑を装入する第１工程と、次いで前記転炉にＣａＯを投入して炉内スラグを目標塩基度にして精錬を開始することにより溶銑の脱珪及び脱燐の溶銑予備処理を行う第２工程と、次いで炉内スラグを中間的に排滓する第３工程と、次いで前記転炉内にＣａＯを投入して脱炭及び仕上げ脱燐を行う第４工程と、前記第４工程で精錬された溶鋼を炉外に排出する第５工程と、炉内スラグを残留させたまま次チャージ（ｎ＋１チャージ）の溶銑を装入する第６工程とを有する転炉の精錬方法において、前記第４工程で投入するＣａＯ量を、次チャージの前記第２工程での目標塩基度と前記第４工程での仕上げ脱燐に必要なＣａＯ量を共に確保可能なＣａＯ量とするに際し、現在チャージ（ｎチャージ）の前記第３工程で排滓したスラグのＣａＯ濃度及び排滓量を測定し、この測定したＣａＯ濃度及び排滓量と予め求めた該排滓前の炉内スラグ量を基にして現在チャージの前記第３工程後に於ける炉内残留スラグ中のＣａＯ量を算出し、この算出した炉内残留スラグ中のＣａＯ量と、次チャージの前記第２工程で必要とする前記ＣａＯ量との差から、前記第４工程で投入するＣａＯ量を決定することを特徴とする、転炉の精錬方法。
（２）現在チャージの前記第３工程でのスラグ排滓量を、現在チャージの前記第４工程で投入するＣａＯ量と前記次チャージの第２工程で目標塩基度を得るために必要なＣａＯ量が同等となるようにすることを特徴とする（１）に記載の転炉の精錬方法。
（３） 前記現在チャージの第２工程におけるＣａＯの添加量は、下記（Ｉ）式または（ＩＩ）式で計算されるＣａＯ量のうち多い方のＣａＯ量であることを特徴とする（１）または（２）に記載の転炉の精錬方法。
ＷＰ，ＣａＯ＝１０００／Ｌｐ＜ｎ＞×（Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞／目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞＋１）×（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞−ＲＢ１，ＣａＯ＜ｎ＞ ・・・（Ｉ）
ＷＳｉ，ＣａＯ＝（ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞×６０／２８×１０＋ＲＳｉＯ_２＜ｎ＞）×（Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞）−Ｒ’ＣａＯ＜ｎ＞ ・・・（ＩＩ）
ただし、
ＷＰ，ＣａＯ：ｎチャージ目の第４工程で、脱燐に必要なＣａＯ量
Ｌｐ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程における推定燐分配
Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程に持ち越される燐濃度
（燐濃度は溶鉄中の燐濃度に換算したもの）
目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程処理後の目標燐濃度
（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程処理後のスラグ中のＣａＯの推定濃度
ＲＢ１，ＣａＯ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第２工程から、第３工程を経て、第４工程に持ち越されるＣａＯ量
ＷＳｉ，ＣａＯ：（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で塩基度目標値を確保するために必要なｎチャージ目の第４工程で添加すべきＣａＯ量
ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞：（ｎ＋１）チャージ目で転炉に装入する溶銑中のＳｉの濃度
ＲＳｉＯ_２＜ｎ＞：ｎチャージ目の第６工程で（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＳｉＯ_２量
Ｂ１，Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞：（ｎ＋１）チャージ目の第２工程での目標塩基度
Ｒ’ＣａＯ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第６工程で（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＣａＯ量のうち、ｎチャージ目の第４工程で添加する分を除いたＣａＯ量
ＲＢ１ＣａＯ＜ｎ＞＝（％ＣａＯ）Ｂ１＜ｎ＞×（Ｗｓ，Ｂ１＜ｎ＞−中間排滓量＜ｎ＞）
Ｗｓ，Ｂ１＜ｎ＞：ｎチャージ目のＢ１炉内スラグ量
中間排滓量＜ｎ＞：ｎチャージ目の実測排滓スラグ量
Ｗｓ，Ｂ１＜ｎ＞は以下の連立方程式（ＩＩＩ）−Ｉ，ＩＩの解として得られる値である。
Ｗｓ，Ｂ２＜ｎ−１＞×（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ−１＞＝ＷｓＢ１＜ｎ＞×（％ＣａＯ）Ｂ１＜ｎ＞ ・・（ＩＩＩ）−Ｉ
Ｗｓ，Ｂ２＜ｎ−１＞×（％ＳｉＯ_２）Ｂ２＜ｎ−１＞＋ＨＭ［Ｓｉ］×６０／２８×溶銑量＝ＷｓＢ１＜ｎ＞×（％ＳｉＯ_２）Ｂ１＜ｎ＞ ・・・（ＩＩＩ）−ＩＩ
尚、ｎチャージは現在チャージ、ｎ＋１チャージは次チャージ、ｎ−１チャージは前チャージとする。

本発明によれば、第３工程である中間排滓の前工程である第２工程である溶銑予備処理時に新たなＣａＯを添加する必要がなくなるので、該第３工程に於ける排滓スラグ中に未滓化ＣａＯ分が残留するのを抑制することが可能となるため、新たな設備を必要とすることなく、しかも、溶銑の前処理も必要とすることなく、スラグの水和反応も抑制でき、スラグの再利用分野の拡大を可能とすることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明の一実施形態に係る転炉の精錬方法を説明するに先立ち、その前提となるいわゆる脱炭スラグを再利用する方法による転炉の操業方法の概要について説明する。なお、図１は、脱炭スラグを再利用する方法による転炉の操業方法の概要を示す説明図である。

図１に示すように、脱炭スラグを再利用する方法による転炉の操業方法では、脱硫処理を施した高炉溶銑を吹錬して溶鋼を製造する際に、以下に説明する第１工程〜第６工程を、順に繰り返し行う。以下では、着目するチャージをｎチャージ目（ｎは、自然数）、その次のチャージを（ｎ＋１）チャージ目として説明する。

ｎチャージ目の第１工程では、例えば、鉄スクラップ１２０が装入された転炉１０に、溶銑鍋２０から脱硫処理を施した溶銑１１０を装入する。使用される転炉１０としては、現在では、上底吹き転炉が一般的である。

ｎチャージ目の第２工程では、溶銑１１０が装入された転炉１０内にＣａＯ等のフラックスを添加し、生成するスラグ１３０を目標塩基度（例えば、塩基度２以下）になる様にして、上吹きランス３０等から酸素または空気を吹き込みながら例えば、３〜８分程度で脱珪・脱燐処理（溶銑予備処理）を行う（Ｂｌｏｗ１）。この溶銑予備処理により、溶銑１１０中の珪素（以下、単にＳｉとも称す）はスラグ１３０中に除去されるが、燐（以下、単にＰとも称す）の一部は溶銑１１０中に残留する。

第３工程（ｎチャージ目）では、上記第２工程の溶銑予備処理により生成したスラグ１３０の３０〜８０質量％程度を、転炉１０から、台車５０に設置された排滓鍋４０等に排出する（中間排滓）。例えば、この台車５０にはロードセル方式の秤量器１４０を設置し、中間排滓時の排出スラグ量を計測し、更に、このスラグのＣａＯ濃度を発光分光分析により迅速に測定し、それぞれの値を用いて第４工程への持ち越しＣａＯ量を算出することによって、次の第４工程におけるＣａＯ投入必要量を算出する。ロードセル方式の秤量器１４０を台車内に設置するに際しては、熱、物理的衝撃のある過酷な使用環境を鑑みて、電気品への熱負荷を軽減する目的で図１に示す様に耐火物１５０によって台車の外周を覆い、また連続チャージで測定を行う必要のある操業の性格上、ロードセルも例えば８本構造など複数本で構成することが測定精度の点で望ましい。

尚、溶銑予備処理後のスラグ量に対する中間排滓時に排出したスラグ量の比を「排滓率（質量％）」という場合がある。

第４工程（ｎチャージ目）では、転炉１０内にＣａＯを新たに添加し、溶鋼１１０中のＣ濃度が所望の濃度となるように、所定の温度（例えば、１６００〜１７００℃）で、上吹きランス３０及び底吹ノズル（図示せず）から酸素を吹き込みながら、脱炭吹錬を行う（Ｂｌｏｗ２）。この際、溶鋼１１０中の燐濃度が所望の濃度（例えば、０．０１〜０．０３質量％程度）となるように、ＣａＯ等のフラックスを転炉１０に添加して仕上げ脱燐も行う。

ここで、上記第３工程で残留したスラグ１３０中の燐分（主にＰ_２Ｏ_５として存在）が、脱炭吹錬中に溶鋼１１０に復燐するのを防止するために、第３工程で残留するスラグ１３０の量を低下、すなわち、中間排滓時のスラグ１３０の排滓量を増加させることで、スラグから溶鋼へ復燐する燐の量が減るので、ＣａＯ等のフラックスの添加量を低減することが可能となる。

第５工程（ｎチャージ目）では、第４工程の脱炭吹錬で生成した脱炭スラグ１３０を転炉１０内に残留する様に転炉１０を傾動させて溶鋼１１０の出鋼を行う。

第６工程（ｎチャージ目）では、炉内に脱炭スラグ１３０が残っているまま第５工程で傾動させた転炉１０を正立させた後、鉄スクラップ１２０を転炉１０に装入する。

このようにしてスクラップ１２０を装入した後に、再び第１工程（（ｎ＋１）チャージ目）に戻って、溶銑１１０を装入し、前記ｎチャージ目の第４工程で生成したスラグ１３０の全量を、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における脱珪・脱燐用のフラックスとして再利用する。第４工程の脱炭スラグは、脱燐吹錬の条件においては更なる脱燐能を有していることから、脱燐吹錬時に使用するＣａＯ等のフラックスの量を削減することができる。

ここで、本発明者等は上記ｎチャージ目の第４工程のみでＣａＯを添加する（本発明）場合と、ｎチャージ目の第４工程とｎ＋１チャージ目の第２工程の両方でＣａＯを添加する場合において、中間排滓時に於けるスラグ中の未滓化ＣａＯ分の含有状態について実験検討を行った。そして、その結果を図２に示す。

なお、図２は縦軸に未滓化ＣａＯ分の含有率（質量％）をとり、横軸に塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）をとったものである。また、図中の点線は、ｎチャージ目の第４工程である脱炭吹錬工程とｎ＋１チャージ目の第４工程である脱珪／燐吹錬工程の両方でＣａＯの添加（新たなＣａＯを添加）した場合を示す。また。実線は、１チャージ目の第４工程のみでＣａＯの添加（新たなＣａＯの添加なし）した場合（本発明）を示すものである。この際に於ける溶銑中のＳｉは５０×０．０１質量％で一定であり、脱珪／燐吹錬時に新たにＣａＯを添加した水準では、全ＣａＯ装入量の２０質量％に相当する量を新たなＣａＯで添加し、残りは第６工程からの推定持ち越しＣａＯを使用している。

この図２から判る様に、脱珪／脱燐吹錬時に通常必要条件とされる１．０〜２．０の塩基度の範囲内においては、実線の脱珪／脱燐吹錬時に新たなＣａＯの添加が無い場合には、いずれの塩基度でも未滓化ＣａＯ分が１質量％未満と低く、スラグの品質が優れることがわかった。一方、脱珪／燐吹錬時に新たにＣａＯを添加した場合には、スラグ中の未滓化ＣａＯ分が１質量％を超えて高く、スラグの品質が低下することがわかった。これらの結果から、脱珪／燐吹錬時に、新たにＣａＯを添加しないようにすることで、脱燐スラグ中の未滓化ＣａＯを低減することができ、これにより、スラグの品質を向上させることができることが判明した。

次に、図３〜図５に基づき、本発明の第１及び第２の実施形態に係る転炉の精錬方法を説明する。なお、図３は、第３工程の中間排滓時におけるスラグ排滓率（質量％）と第４工程おける脱炭吹錬（Ｂｌｏｗ２）時におけるＣａＯ添加量（ｋｇ／ｔ−Ｓｔｅｅｌ）との関係の一例を示すグラフであり、横軸がスラグ排滓率（質量％）、縦軸が脱炭吹錬時におけるＣａＯ添加量（ｋｇ／ｔ−Ｓｔｅｅｌ）である。また、図４は、本発明の第１の実施形態に係る転炉の精錬方法のフローを示す説明図である。また、図５は、本発明の第２の実施形態に係る転炉の精錬方法のフローを示す説明図である。

ここで、図３における実験条件は以下のようにして行った。すなわち、ｎチャージ目の第４工程においては、目標Ｐ濃度を２０×０．００１質量％、同工程における吹止燐分配を８６、同工程における処理後のＣａＯ濃度を４７質量％、（ｎ＋１）チャージ目における第２工程の目標塩基度を１．４、溶銑中のＳｉ濃度を４１×０．０１質量％として行った。また、第２工程から第４工程までに持ち越されたＣａＯ量及び燐量は排滓率により変動し、リサイクルしたＳｉＯ_２量が３．７ｋｇ／ｔ、第４工程で添加した分を除いたリサイクルしたＣａＯ量が１ｋｇ／ｔであった。ここで、吹止燐分配とはスラグ中の燐濃度を溶鋼中燐濃度で除した濃度比を意味する。

（第１の実施形態に係る転炉の精錬方法）
上述したような脱炭スラグを再利用する方法において、脱珪や脱燐用のフラックスとして用いられるＣａＯは、一般的には、以下のようにして転炉に添加している。すなわち、ｎチャージ目の第３工程における中間排滓時のスラグの排滓率を例えば７０質量％とすると、図３のプロット［１］からｎチャージ目の第４工程においては、仕上げ脱燐に必要な分のＣａＯ量（約１５．７ｋｇ／ｔ）の添加となる。しかし、このｎチャージ目の第４工程で生成されたスラグ中のＣａＯは塩基度として、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程において、脱珪用としても必要であることから、前記ｎチャージ目の第３工程で添加されるＣａＯ量のみでは、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における脱珪・脱燐で必要とされる塩基度に達しないことから、図３のプロット［２］で示す（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で必要なＣａＯ量（約１６．５ｋｇ／ｔ）に達するように、その不足のＣａＯ量（０．８ｋｇ／ｔ）を新たに添加する必要がある。

しかし、このような操業では、第２工程の脱珪・脱燐が短時間で行われるため、新たに添加したＣａＯがスラグ中に完全に溶解せず、未滓化ＣａＯとしてスラグ中に残存してしまう。すると、この未滓化ＣａＯが水和反応を起こしてスラグが体積膨張し、スラグの品質が低下してしまう。

そこで、本発明の第１の実施形態に係る転炉の精錬方法においては、図４に示すように、（ｎ＋１）チャージ目の溶銑中のＳｉ濃度や目標とする塩基度等の条件を考慮し、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で必要となることが予想されるＣａＯの量を予め算出しておき、算出された量のＣａＯを、ｎチャージ目の第４工程で必要な量のＣａＯと併せて同時に添加している。

ここで、ＣａＯ量の算出方法の具体例について説明する。本実施形態に係る転炉の精錬方法においては、例えば、ｎチャージ目の第４工程におけるＣａＯの添加量は、下記（Ｉ）式または（ＩＩ）式で計算されるＣａＯ量のうち多い方のＣａＯ量とすることができる。
ＷＰ，ＣａＯ ＝ １０００／Ｌｐ＜ｎ＞×（Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞／目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞＋１）×（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞−ＲＢ１，ＣａＯ＜ｎ＞ ・・・（Ｉ）
ＷＳｉ，ＣａＯ ＝ （ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞×６０／２８×１０＋ＲＳｉＯ_２＜ｎ＞）×（Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞）−Ｒ’ＣａＯ＜ｎ＞ ・・・（ＩＩ）
ただし、
ＷＰ，ＣａＯ：ｎチャージ目の第４工程で、脱燐に必要なＣａＯ量
Ｌｐ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程における推定燐分配
Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程に持ち越される燐濃度（溶鉄中の燐濃度に換算した値）
目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程処理後の目標燐濃度
（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程処理後のスラグ中のＣａＯの推定濃度
ＲＢ１，ＣａＯ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第２工程から、第３工程を経て、第４工程に持ち越されるＣａＯ量
ＷＳｉ，ＣａＯ：（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で塩基度目標値を確保するために必要な、ｎチャージ目の第４工程で添加すべきＣａＯ量
ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞：（ｎ＋１）チャージ目で転炉に装入する溶銑中のＳｉの濃度
ＲＳｉＯ２＜ｎ＞：ｎチャージ目から、（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＳｉＯ２量
Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞：（ｎ＋１）チャージ目の第２工程での塩基度目標値
Ｒ’ＣａＯ＜ｎ＞：ｎチャージ目から、（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＣａＯ量のうち、ｎチャージ目の第４工程で添加する分を除いたＣａＯ量

尚、ＲＢ１，ＣａＯ＜ｎ＞は、ｎチャージ目の前記溶銑予備処理工程と、ｎ−１チャージ目の前記脱炭処理工程終了後の実測スラグ成分値と、これを基に予め計算される炉内スラグ量と、受滓台車に取り付けた秤量器を用いて計測したｎチャージ目の中間排滓量と、から計算されるｎチャージ目の脱炭工程に持ち越されるＣａＯ量を使用する。秤量は、例えば、台車に取り付けたロードセルを用いて行なわれ、その秤量値は測定と同時に外部に送信され、計算に反映される情報となるものとする。また、スラグ成分分析は、例えば、スラグ採取用コイルを巻きつけたサブランスによって行われ、採取後速やかに発光分析に供される。これらの両者をその場で、あるいは迅速に測定することでスラグ組成の制御性が極めて高いものとなり、その結果、未反応生石灰（未滓化ＣａＯ）を低減することが可能となる。

具体的には、以下のマスバランス式により算出される。
ＲＢ１ＣａＯ＜ｎ＞＝（％ＣａＯ）Ｂ１＜ｎ＞×（Ｗｓ，Ｂ１＜ｎ＞−中間排滓量＜ｎ＞）
ここで、
Ｗｓ，Ｂ１＜ｎ＞：ｎチャージ目のＢ１炉内スラグ量
中間排滓量＜ｎ＞：ｎチャージ目の実測排滓スラグ量

ただし、Ｗｓ，Ｂ１＜ｎ＞は以下の連立方程式（ＩＩＩ）−Ｉ，ＩＩの解として得られる。
・Ｗｓ，Ｂ２＜ｎ−１＞×（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ−１＞＝ＷｓＢ１＜ｎ＞×（％ＣａＯ）Ｂ１＜ｎ＞ ・・・（ＩＩＩ）−Ｉ
・Ｗｓ，Ｂ２＜ｎ−１＞×（％ＳｉＯ２）Ｂ２＜ｎ−１＞＋ＨＭ［Ｓｉ］×６０／２８＝ＷｓＢ１＜ｎ＞ ×（％ＣａＯ）Ｂ１＜ｎ＞ ・・・（ＩＩＩ）−ＩＩ

前記のスラグ成分分析値をもとに連立方程式（ＩＩＩ）−Ｉ、ＩＩを解くことにより、前記溶銑予備処理工程におけるスラグボリュームは当該工程におけるスラグ分析値が判明した時点で自動的に決定される。また同時に、（ｎ−１）チャージ目の前記脱炭処理工程におけるスラグボリュームも判明する。

図３の例では、排滓率を７０質量％としたので、ｎチャージ目の第４工程に先立って［２］のＣａＯ量を添加することになる。これにより、ｎチャージ目の第４工程と（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で転炉内に装入されるＣａＯの合計量を変化させることなく、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程では新たにＣａＯを添加しないようにすることができる。すなわち、本実施形態に係る転炉の精錬方法では、ｎチャージ目の第４工程における脱炭吹錬では、該脱炭吹錬で生成されたスラグ中に含まれるＣａＯ量が（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における溶銑予備処理工程で使用するＣａＯ量を確保可能なように、ＣａＯの添加量を予め決定しておき、決定された量のＣａＯをｎチャージ目の第４工程で添加するものである。

次に、図４に基づいて、本実施形態に係る転炉の精錬方法について、より具体的に説明する。まず、具体的な説明をする前に、図４で用いられている略号について説明する。「ＢＩ」、「ＢＩＩ」は、Ｂｌｏｗ１（脱珪・脱燐吹錬）、Ｂｌｏｗ２（脱炭吹錬）のことを意味する。「Ｗ１ＣａＯ」「Ｗ２ＣａＯ」は、それぞれ、Ｂｌｏｗ１（脱珪・脱燐吹錬）で添加されるＣａＯ量、Ｂｌｏｗ２（脱炭吹錬）で添加されるＣａＯ量を示す。ＨＭ［Ｓｉ］は溶銑中のＳｉ濃度を指し、Ｃ／Ｓは塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を指し、［Ｐ］ｆは吹錬終了時における溶鋼中のＰ濃度の目標値を指す。また、〈１〉〜〈４〉は、１チャージ（ｎチャージ）目、２チャージ（ｎ＋１チャージ）目、３チャージ（ｎ＋２チャージ）目、４チャージ（ｎ＋３チャージ）目であることを示す。

ｎチャージ目の脱珪・脱燐吹錬（ＢＩ）を開始する際には、ｎチャージ目の脱珪・脱燐吹錬に必要な量のＣａＯが添加するアクションがなされる（Ｗ１ＣａＯ〈１〉）。この脱珪・脱燐吹錬の結果、その実績が判明情報として得られ、また、この時点で（ｎ＋１）チャージ目の高炉溶銑中のＳｉ濃度（ＨＭ［Ｓｉ］〈２〉）も判明情報として得られていることから、これらの情報と、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で目標とするスラグの塩基度（ＢＩＣ／Ｓ〈２〉）の情報等から、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で必要なＣａＯ量も含めたｎチャージ目の脱炭吹錬で添加するＣａＯの量（次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈１〉）を算出する。この計算は、ともに中間排滓の前に行われる。

次に、ｎチャージ目の中間排滓が行われる。この中間排滓により、ｎチャージ目の排滓率（排滓率〈１〉）の情報が判明する。

中間排滓終了後、脱炭吹錬（ＢＩＩ）が開始されるが、このとき添加されるＣａＯ量は、上述したようにして算出された（ｎ＋１）チャージＢＩの必要Ｗ２ＣａＯ〈１〉と、脱炭吹錬（ＢＩＩ）での脱燐を担保するために必要なＣａＯ量（ｎチャージ必要Ｗ２ＣａＯ〈１〉）とから決定することができる。即ち、この脱炭吹錬（ＢＩＩ）終了後、生成された脱炭スラグは炉内でリサイクルすることから、ｎチャージ目のＣａＯ添加時に、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程での脱珪・脱燐に再利用するスラグ量（リサイクル量）及びそのスラグの成分の情報が判明する。

次いで、このｎチャージ目の脱炭スラグを再利用して、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬（ＢＩ）が開始される。このときに必要なＣａＯ量は、すでに、ｎチャージ目の脱炭吹錬の際に添加されているので、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬時で添加するＣａＯ量（Ｗ１ＣａＯ〈２〉）をゼロとすることができる。また、この時点で、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬の実績、（ｎ＋２）チャージ目の高炉溶銑中のＳｉ濃度（ＨＭ［Ｓｉ］〈３〉）、及び（ｎ＋２）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬目標とするスラグの塩基度（ＢＩＣ／Ｓ〈３〉）の情報等から、（ｎ＋２）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で必要なＣａＯ量も含めた（ｎ＋１）チャージ目の脱炭吹錬で添加するＣａＯの量（次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈２〉）を算出することはｎチャージ目の場合と同様である。このようにして、脱珪・脱燐処理（第２工程）〜リサイクル（第６工程）までを繰り返す。

このように、従来とは異なり、長時間を要する第４工程の脱炭吹錬時からＣａＯを添加しておくことにより、転炉に添加されたＣａＯをスラグ中に溶解させることができ、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程時には、スラグ中に溶解したＣａＯを用いて脱珪・脱燐処理を行うことができ、未滓化ＣａＯの発生を抑制することができる。

（第２の実施形態に係る転炉の精錬方法）
ただし、上記のような操業は、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で新たにＣａＯを添加する必要がなく、未滓化ＣａＯの発生を抑制できる点では優れているが、ｎチャージ目の第４工程で添加されるＣａＯの量は、該第４工程における脱燐処理に対しては、過剰に添加されていることとなり、過脱燐となり過剰な生石灰量を使用している可能性がある。

そこで、本発明の第２の実施形態に係る転炉の精錬方法においては、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における溶銑予備処理（脱珪・脱燐）に必要なＣａＯ量とｎチャージ目の第４工程における仕上げ脱燐に必要なＣａＯ量とが等しくなるように、ｎチャージ目の第３工程における中間排滓のスラグ排滓率を決定している。図３の例では、同図の［３］に示すように、ｎチャージ目の第３工程における中間排滓のスラグ排滓率を、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における脱珪・脱燐に必要なＣａＯ量とｎチャージ目の第４工程における脱燐に必要なＣａＯ量とが一致する条件を満たすスラグ排滓率である５５質量％としている。これにより、ｎチャージ目の第４工程においても仕上げ脱燐に必要なＣａＯ量と一致するので、過脱燐が起こることがなく、従って生石灰使用量も過剰なく適正といえる。

また、このように、中間排滓のスラグ排滓率を決定することで、通常は、上述した第１の実施形態の場合よりも排滓率が低下する、すなわち、スラグの排出量が少なくなるため、第３工程における中間排滓時間も短縮することができる。すなわち、本実施形態に係る転炉の精錬方法によれば、ｎチャージ目の第４工程と（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で転炉内に装入されるＣａＯの合計量を変化させることなく、未滓化ＣａＯの発生を抑制しつつ、さらに、排滓率の低下により、中間排滓時間も大きく短縮することができる。

ここで、図６に基づいて、上述した第１の実施形態に係る転炉の精錬方法による場合と、本実施形態に係る転炉の精錬方法による場合との中間排滓時における排滓時間を比較した結果について説明する。なお、図６は、公称能力が３５０トン転炉に於ける中間排滓時におけるスラグ排滓量（ｔｏｎ）とスラグ排滓時間（分）との関係の一例を示すグラフであり、縦軸がスラグ排滓量（ｔｏｎ）、横軸がスラグ排滓時間（分）を示している。なお、図６においては、第２工程での炉内スラグ量は約１７ｔ／チャージであった。

図６においては、●が第１実施形態の場合を示し、▲が本実施形態である第２実施形態の場合を示しているが、これからわかるように、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における脱珪・脱燐に必要なＣａＯ量とｎチャージ目の第４工程における脱燐に必要なＣａＯ量とが一致するように、ｎチャージ目の第３工程における中間排滓のスラグ排滓率を決定することにより、排滓量を１２ｔ（排滓率７１質量％）から９ｔ（排滓率５３質量％）へ低下させることでスラグ排滓時間が約４分から約２分へと大きく短縮されていることがわかる。

次に、図５に基づいて、本実施形態に係る転炉の精錬方法について、より具体的に説明する。図５で用いられている略号は、上記図４で用いられているものと同様であり、ここではその説明を省略する。１チャージ目の脱珪・脱燐吹錬（ＢＩ）を開始する際には、ｎチャージ目の脱珪・脱燐吹錬に必要な量のＣａＯを添加する（Ｗ１ＣａＯ〈１〉）。この脱珪・脱燐吹錬の結果、そのスラグ組成実績が判明情報として得られ、また、この時点で２チャージ目の高炉溶銑中のＳｉ濃度（ＨＭ［Ｓｉ］〈２〉）も判明情報として得られていることから、これらの情報と、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で目標とするスラグ塩基度（ＢＩ Ｃ／Ｓ〈２〉）の情報等から、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で必要なＣａＯ量も含めたｎチャージ目の脱炭吹錬で添加するＣａＯの量（次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈１〉）を算出する。この計算とともに、ｎチャージ目の溶鋼中のＰ濃度の目標値（［Ｐ］ｆ〈１〉）とｎチャージ目の吹き止め温度目標等の情報から、ｎチャージ目の中間排滓において排滓すべき排滓量（必要排滓量〈１〉）を算出しておく。この必要排滓量〈１〉は、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐に必要なＣａＯ量とｎチャージ目の脱炭吹錬時の脱燐に必要なＣａＯ量とが一致するような条件を満たすように決定される。これらの計算は、ともに中間排滓の前に行われる。

次に、ｎチャージ目の中間排滓が行われる。このときの排滓量（排滓量〈１〉）は、上記のようにして算出された必要排滓量〈１〉になる様にする。この中間排滓により、ｎチャージ目の排滓率（排滓率〈１〉）の情報が判明する。

中間排滓終了後、脱炭吹錬（ＢＩＩ）が開始されるが、このとき添加されるＣａＯ量（Ｗ２ＣａＯ〈１〉）は、上述したようにして算出された次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈１〉に基づいて決定される。脱炭吹錬（ＢＩＩ）終了後、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐に再利用するスラグ量（リサイクル量）及びそのスラグの成分の情報が判明する。

次いで、この１チャージ目の脱炭スラグを再利用して、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬（ＢＩ）が開始される。このときに必要なＣａＯは、すでに、ｎチャージ目の脱炭吹錬の際に添加されているので、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬時に添加するＣａＯ量（Ｗ１ＣａＯ〈２〉）をゼロとすることができる。また、この時点で、（ｎ＋１）チャージ目の脱珪・脱燐吹錬の実績、（ｎ＋２）チャージ目の高炉溶銑中のＳｉ濃度（ＨＭ［Ｓｉ］〈３〉）、及び３チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で目標とするスラグの塩基度（ＢＩ Ｃ／Ｓ〈３〉）の情報等から、３チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で必要なＣａＯ量も含めた（ｎ＋１）チャージ目の脱炭吹錬で添加するＣａＯの量（次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈２〉）を算出することは１チャージ目の場合と同様である。このようにして、脱珪・脱燐処理〜スラグ固化までの工程を繰り返すことにより、未滓化ＣａＯの発生を抑制しつつ、スラグを有効利用することができるものである。

以下、本発明の実施例を表１を基に説明する。本実施例は公称能力３５０ｔの転炉を使用し、処理する溶銑量は３５０ｔ、第２工程の脱珪脱燐吹錬における転炉内のスラグ量は２５ｔであった。

実施例１，２、３については、本発明の条件を満足したので、（ｎ＋１）チャージ目の中間排滓したスラグ中の未滓化ＣａＯを大幅に低減することができた。

特に、実施例２では（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で必要なＣａＯ量とｎチャージ目の第４工程で必要なＣａＯ量を一致させるように排滓率を調整したため、スラグ中の未滓化ＣａＯ比率が最も良好になり、しかも、実施例１より（ｎ＋１）チャージ目の投入生石灰量が少なくなり、スラグ量自体も低減できた。

また、実施例３では（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で必要なＣａＯ量と、ｎチャージ目の第４工程で必要なＣａＯ量を一致させるように排滓率を調整し、かつ上述した計算式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）−Ｉ、（ＩＩＩ）−ＩＩより求まるＣａＯ量に従って、第４工程においてＣａＯ投入を行っているため、投入するＣａＯ量を最も低減することが出来た。

これに対して、比較例１は、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程でＣａＯ投入を行ったため未滓化ＣａＯが本実施例に比較して多くなった。

また、比較例２では、排滓率、スラグ成分を実測していないため推定値からの誤差を見越して過剰のＣａＯ量を添加したため未滓化ＣａＯが多くなった。

比較例３では、排滓率、スラグ組成を実測しているが、ｎチャージ目の第４工程において、計算式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）−Ｉ、（ＩＩＩ）−ＩＩより求まる必要ＣａＯ量より少ないＣａＯ量を投入し、その後（ｎ＋１）チャージ目の第２工程においてＣａＯを追加しているため未滓化ＣａＯが多くなった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の一実施形態による転炉の操業方法の概要を示す説明図である。 脱珪・脱燐吹錬時に新たなＣａＯの添加の有無によるスラグ中の未滓化ＣａＯ分と塩基度の関係を示すグラフである。 中間排滓時でのスラグ排滓率と脱炭吹錬時でのＣａＯ添加量との関係の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る転炉の精錬方法のフローを示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る転炉の精錬方法のフローを示す説明図である。 中間排滓時におけるスラグ排滓量とスラグ排滓時間との関係の一例を示すグラフである。

符号の説明

１０ 転炉
２０ 取鍋
３０ 上吹きランス
４０ 排滓鍋
５０ 台車
１１０ 溶銑（溶鋼）
１３０ スラグ

Claims (3)

1. 転炉に溶銑を装入する第１工程と、次いで前記転炉にＣａＯを投入して炉内スラグを目標塩基度にして精錬を開始することにより溶銑の脱珪及び脱燐の溶銑予備処理を行う第２工程と、次いで炉内スラグを中間的に排滓する第３工程と、次いで前記転炉内にＣａＯを投入して脱炭及び仕上げ脱燐を行う第４工程と、前記第４工程で精錬された溶鋼を炉外に排出する第５工程と、炉内スラグを残留させたまま次チャージの溶銑を装入する第６工程とを有する転炉の精錬方法において、
   前記第４工程で投入するＣａＯ量を、次チャージの前記第２工程での目標塩基度と前記第４工程での仕上げ脱燐に必要なＣａＯ量を共に確保可能なＣａＯ量とするに際し、現在チャージの前記第３工程で排滓したスラグのＣａＯ濃度及び排滓量を測定し、この測定したＣａＯ濃度及び排滓量と予め求めた該排滓前の炉内スラグ量を基にして現在チャージの前記第３工程後に於ける炉内残留スラグ中のＣａＯ量を算出し、この算出した炉内残留スラグ中のＣａＯ量と、次チャージの前記第２工程で必要とする前記ＣａＯ量との差から、前記第４工程で投入するＣａＯ量を決定することを特徴とする、転炉の精錬方法。
2. 現在チャージの前記第３工程でのスラグ排滓量を、現在チャージの前記第４工程で投入するＣａＯ量と前記次チャージの第２工程で目標塩基度を得るために必要なＣａＯ量が同等となるようにすることを特徴とする、請求項１に記載の転炉の精錬方法。
3. 前記現在チャージの第２工程におけるＣａＯの添加量は、下記（Ｉ）式または（ＩＩ）式で計算されるＣａＯ量のうち多い方のＣａＯ量であることを特徴とする、請求項１または２に記載の転炉の精錬方法。
   ＷＰ，ＣａＯ＝１０００／Ｌｐ＜ｎ＞×（Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞／目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞＋１）×（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞−ＲＢ１，ＣａＯ＜ｎ＞ ・・・（Ｉ）
   ＷＳｉ，ＣａＯ＝（ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞×６０／２８×１０＋ＲＳｉＯ_２＜ｎ＞）×（Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞）−Ｒ’ＣａＯ＜ｎ＞ ・・・（ＩＩ）
   ただし、
   ＷＰ，ＣａＯ：ｎチャージ目の第４工程で、脱燐に必要なＣａＯ量
   Ｌｐ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程における推定燐分配
   Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程に持ち越される燐濃度
   （燐濃度は溶鉄中の燐濃度に換算したもの）
   目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程処理後の目標燐濃度
   （％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞：ｎチャージ目の第４工程処理後のスラグ中のＣａＯの推定濃度
   ＲＢ１，ＣａＯ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第２工程から、第３工程を経て、第４工程に持ち越されるＣａＯ量
   ＷＳｉ，ＣａＯ：（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で塩基度目標値を確保するために必要なｎチャージ目の第４工程で添加すべきＣａＯ量
   ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞：（ｎ＋１）チャージ目で転炉に装入する溶銑中のＳｉの濃度
   ＲＳｉＯ_２＜ｎ＞：ｎチャージ目の第６工程で（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＳｉＯ_２量
   Ｂ１，Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞：（ｎ＋１）チャージ目の第２工程での目標塩基度
   Ｒ’ＣａＯ＜ｎ＞：ｎチャージ目の第６工程で（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＣａＯ量のうち、ｎチャージ目の第４工程で添加する分を除いたＣａＯ量
   ＲＢ１ＣａＯ＜ｎ＞＝（％ＣａＯ）Ｂ１＜ｎ＞×（Ｗｓ，Ｂ１＜ｎ＞−中間排滓量＜ｎ＞）
   Ｗｓ，Ｂ１＜ｎ＞：ｎチャージ目のＢ１炉内スラグ量
   中間排滓量＜ｎ＞：ｎチャージ目の実測排滓スラグ量
   Ｗｓ，Ｂ１＜ｎ＞は以下の連立方程式（ＩＩＩ）−Ｉ，ＩＩの解として得られる値である。
   Ｗｓ，Ｂ２＜ｎ−１＞×（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ−１＞＝ＷｓＢ１＜ｎ＞×（％ＣａＯ）Ｂ１＜ｎ＞ ・・（ＩＩＩ）−Ｉ
   Ｗｓ，Ｂ２＜ｎ−１＞×（％ＳｉＯ_２）Ｂ２＜ｎ−１＞＋ＨＭ［Ｓｉ］×６０／２８×溶銑量＝ＷｓＢ１＜ｎ＞×（％ＳｉＯ_２）Ｂ１＜ｎ＞ ・・・（ＩＩＩ）−ＩＩ
   尚、ｎチャージは現在チャージ、ｎ＋１チャージは次チャージ、ｎ−１チャージは前チャージとする。