JP2011190501A - 転炉設備の操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｐ１Ｃ２操業とＣ３操業とを行う転炉の操業を適正化することによって、目標とする生産チャージ数を確保しつつ脱りん処理の実施比率を高められる効率の良い操業を行うことができるようにする。
【解決手段】Ｐ１Ｃ２操業の実施比率Ｒｂが、（Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）×０．７≦Ｒｂ≦（Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）を満たすように、Ｐ１Ｃ２操業とＣ３操業とを組み合わせた操業を行う。Ｔｎ： 転炉工場（転炉設備）の非稼動時間 （分/日）、Ｔａ：「Ｃ３操業」のサイクルタイム（分/ch）、Ｎａ：「Ｃ３操業」の生産能力（ch/日）、Ｔｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」のサイクルタイム（分/ch）、Ｎｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の生産能力（ch/日）、Ｒｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の実施比率[Ｒｂ＝Ｃｂ÷（Ｃｂ＋Ｃａ）]、Ｃａ：「Ｃ３操業」の生産チャージ数（ch/日）、Ｃｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の生産チャージ数（ch/日）、Ｎ：目標生産チャージ数[Ｎ＝Ｃａ＋Ｃｂ（ch／日）]
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、３基の転炉を備えた転炉設備において脱りん処理や脱炭処理を行う転炉設備の操業方法に関する。

周知のように、高炉で生産された溶銑は、混銑車（トーピートカー)あるいは高炉鍋に装入された上で、溶銑の成分調整を行う転炉工程へ移送される。また、この混銑車又は高炉鍋では、その中に装入されている溶銑に副原料を投入して脱りん、脱珪、脱硫を行い予備的に溶銑の成分調整処理を行うようにしている。
転炉工程では、溶銑を転炉に装入し、副原料添加と酸素吹込みを行うことで脱りん・脱炭を行って、りん濃度や炭素濃度が所定の値となっている溶鋼を生産するようにしている。転炉工程で得られた溶鋼は、その後、連続鋳造工程を経てスラブ等に成形され、このスラブが圧延されることで厚板や薄板等の鉄鋼製品が製造される。

鉄鋼製品の生産量を上げるためには、高炉工程に着目し、高炉からの溶銑の出鋼量を増やすことがもちろん重要であるが、他の工程、例えば、転炉工程での効率アップや生産能力を上げることも重要である。各工程の生産能力を向上させるための技術は、例えば、特許文献１〜３に開示されている。
特許文献１は、溶銑の吹錬を行う３基の転炉と、最大２基の転炉を吹錬可能とする能力を備えた転炉周辺設備とを有する転炉設備で、前記転炉周辺設備の能力を超えずに３基の転炉を操業すべく、各転炉のチャージの順番を、第１の転炉での吹錬が終了する前に、第２の転炉での吹錬を開始するように設定し、第３の転炉の吹錬開始を、第２の転炉での吹錬が終了する前で且つ第１の転炉での前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間に設定している転炉の操業方法を開示する。

特許文献２は、脱りん炉と脱炭炉とを備えた転炉設備で、前記脱炭炉から出鋼された溶鋼の一部又は全部が収容された取鍋を、脱りん炉の炉下を通して脱炭炉の装入側へ移送し、前記取鍋内の溶鋼を再度脱炭炉に装入して吹錬を行う転炉設備の操業方法を開示する。
特許文献３は、３つの転炉を用いて溶銑を精錬処理する転炉精錬方法であって、３つの転炉は、いずれも、脱Ｃ用の転炉、脱Ｃと脱Ｐ兼用の転炉、脱Ｐ用の転炉の順で使用され、その後修理されて、再び、同様の順で使用および修理され、３つの転炉のいずれか一つが脱Ｃ用の転炉として使用されているときは、他の一つは脱Ｐ用の転炉として使用され、残りの一つは脱Ｃと脱Ｐ兼用の転炉として使用され、３つの転炉のいずれか一つが修理されているときは、他の二つは主に脱Ｃと脱Ｐ兼用の転炉として使用される転炉精錬方法を開示する。

特許４０５７００５号公報 特開２００６−３２２０２１号公報 特開２００７−１１３０２９号公報

従来より、転炉を３基備えた転炉設備においては、３基の転炉の中、２基の転炉（脱炭炉２基、２／３基操業という）を稼働させる操業を行うことが常であった。例えば、１つの転炉で脱りん処理を行うと共にもう１つの転炉で脱炭処理を行う操業（脱りん炉１基＋脱炭炉１基での操業、Ｐ１Ｃ１操業という）を実施することが考えられる。その場合、粗鋼生産能力が低下することも否めない。

そこで、転炉設備中の全ての転炉を稼働させる操業として、３基の転炉にて操業を行うことが考えられる。３基の転炉にて操業を行うものとして、脱炭炉３基で脱炭処理のみを行う操業（３／３基操業又はＣ３操業という）がある。Ｃ３操業では、粗鋼生産能力が高く効率的であるが、このＣ３操業のみでは、脱りん処理を行うことができない。一方、脱
りん処理を含む操業としては、脱りん炉１基＋脱炭炉２基で操業を行う（Ｐ１Ｃ２操業という）が考えられる。しかしながら、Ｐ１Ｃ２操業では、溶銑の物流制約のため粗鋼生産能力が低下してしまう。

そのため、「Ｃ３操業」と「Ｐ１Ｃ２操業」との両方の操業を組み合わせることにより、生産能力を維持しつつ脱りん処理も行うことができる操業を行うことが必要である。しかしながら、「Ｃ３操業」や「Ｐ１Ｃ２操業」を行うにあたって、各転炉における溶湯の装入のタイミングや吹錬のタイミングなどのスケジュールを適正に立てないと、例えば、吹錬後の溶銑を出湯や出鋼する際での搬送待ち（クレーン待ち）が生じたり、吹錬による酸素供給量が設備能力を超えてしまい、逆に粗鋼生産能力が低下することも考えられる。加えて、「Ｃ３操業」と「Ｐ１Ｃ２操業」との比率を適正にすることも重要である。

さて、特許文献１の技術は、３基の転炉を稼動させて生産性を向上させる操業「Ｃ３操業」であるが、この技術は脱りん処理や脱炭処理のスケジュールについて明確に規定されていない。
また、特許文献２の技術は、転炉設備で製造された溶鋼を後工程に送ることができない状況下において、溶鋼のリサイクルを行うに際し、脱炭炉の稼働状況を可能な限り低下させない転炉設備の操業方法を開示するものであって、特許文献１と同様に脱りん処理や脱炭処理のスケジュールについて明確に規定されていない。

特許文献３は、３基の転炉において、いずれかの転炉の修理が行われる際に、効率よく溶銑処理を行うための技術を開示するものであり、特許文献１と同様に脱りん処理や脱炭処理のスケジュールについて明確に規定されていない。
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、３基の転炉を用いて「Ｐ１Ｃ２操業」と「Ｃ３操業」とを行う操業を適正化することによって、目標とする生産チャージ数を確保しつつ脱りん処理の実施比率を高められる効率の良い操業を行うことができる転炉設備の操業方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る転炉設備の操業方法は、３基の転炉を備え、第１転炉で出湯された溶銑を受ける取鍋が第１転炉の装入側へ移動可能となっている転炉設備において、
３基の転炉にて脱炭処理のみを行う操業を「Ｃ３操業」とし、下記に示す(i)、(ii)の工程を交互に行う操業を「Ｐ１Ｃ２操業」として定義して、式（１）で求められる「Ｃ３操業」の生産能力Ｎａと、式（２）で求められる「Ｐ１Ｃ２操業」の生産能力Ｎｂと、目標生産チャージ数Ｎ（ch/日）が式（３）を満たすとき、
「Ｐ１Ｃ２操業」の実施比率Ｒｂが式（４）を満たすように、「Ｐ１Ｃ２操業」と「Ｃ３操業」とを組み合わせた操業を行う点にある。

(i) 第１転炉へ脱りん用の溶銑を装入する作業と、第１転炉にて処理した脱りん処理後の溶銑を第２転炉又は第３転炉へ装入する作業とを同時に行った上で、第１転炉にて脱りん処理を行うと共に第２転炉又は第３転炉にて脱炭処理を行う。
(ii) 前記(i)において第２転炉にて脱炭処理を行った場合は第３転炉に溶銑を装入して脱炭処理を行い、前記(i)において第３転炉にて脱炭処理を行った場合は第２転炉に溶銑を装入して脱炭処理を行う。

Ｎａ＝（１４４０−Ｔｎ）／Ｔａ ・・（１）
Ｎｂ＝（１４４０−Ｔｎ）／Ｔｂ ・・（２）
Ｎｂ＜Ｎ≦Ｎａ ・・（３）
（Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）×０．７≦Ｒｂ≦（Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）
・・（４）
ここで、
Ｔｎ： 転炉工場（転炉設備）の非稼動時間 （分/日）
Ｔａ：「Ｃ３操業」のサイクルタイム（分/ch）
Ｎａ：「Ｃ３操業」の生産能力（ch/日）
Ｔｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」のサイクルタイム（分/ch）
Ｎｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の生産能力（ch/日）
Ｒｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の実施比率[Ｒｂ＝Ｃｂ÷（Ｃｂ＋Ｃａ）]
Ｃａ：「Ｃ３操業」の生産チャージ数（ch/日）
Ｃｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の生産チャージ数（ch/日）
Ｎ：目標生産チャージ数[Ｎ＝Ｃａ＋Ｃｂ（ch／日）]
前記「Ｃ３操業」から「Ｐ１Ｃ２操業」に操業を切り替えるにあたっては、「Ｃ３操業」にて脱炭処理を行っていた第１転炉の操業を、次の処理では脱りん処理に替える「Ｐ切り替え操業」を行うことが好ましい。

前記「Ｐ１Ｃ２操業」から「Ｃ３操業」に操業を切り替えるにあたっては、「Ｐ１Ｃ２操業」にて脱りん処理を行っていた第１転炉の操業を、次の処理にて脱炭処理に切り替える「Ｃ切り替え操業」を行うことが好ましい。
前記(ii)においては、前記３基の転炉とは異なる容器にて脱りん処理を行った溶銑を、前記第２転炉又は第３転炉に装入することが好ましい。

本発明によれば、３基の転炉を用いて「Ｐ１Ｃ２操業」と「Ｃ３操業」とを行う操業を適正化することによって、目標とする生産チャージ数を確保しつつ脱りん処理の実施比率を高められる効率の良い操業を行うことができる。

転炉設備の平面図である。 転炉設備の側面図である。 転炉設備の拡大平面図である。 転炉設備において脱りん後の溶銑を同一転炉に再装入する様子を示した図である。 転炉の操業の第１のガントチャートである。 転炉の操業の第２のガントチャートである。 転炉の操業の第３のガントチャートである。 転炉の操業の第４のガントチャートである。

以下、本発明の転炉設備の操業方法について図を基に説明する。
図１、図２は転炉設備を示したものである。まず、転炉設備について説明する。
図１、図２に示すように、転炉設備１は、３基の転炉２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、これら転炉２Ａ，２Ｂ，２Ｃに溶銑や溶鋼を供給する複数の取鍋３と、取鍋３を搬送する２基のクレーン４Ａ，４Ｂとを有している。

２基のクレーン４Ａ，４Ｂは、転炉設備１の上方側であって、当該転炉設備１を縦断するように配設された走行レール５上を走行可能となっている。クレーン４Ａ，４Ｂの本体８からは、下方にワイヤ６が延びており、該ワイヤ６の先端に設けられたフックで取鍋３を吊り下げ可能となっている。ワイヤ６をクレーン本体８へ巻き取ることで、取鍋３は上方へ吊り上げられ、その上でクレーン本体８が走行レール５上を走行することで、取鍋３は転炉設備１内を移動可能となっている。

加えて、転炉設備１は、混銑車９から取鍋３に溶銑を移し替える場所である払い出しステーション１０Ａ，１０Ｂ（払い出しピット）を２つ備えていると共に、取鍋３内の溶銑に対して脱硫処理を施す脱硫ステーション１６Ａ，１６Ｂを２つ有している。
転炉設備１は、ノロカキ１２（スラグドラッガー）により取鍋３内の溶銑上面に浮かんでいるスラグを掻き出す場所である除滓ステーション１３Ａ，１３Ｂを２つ備え、さらに、転炉２にスクラップ（冷銑や冷鋼）を装入するスクラップクレーン１４を備えている。スクラップクレーン１４は、スクラップシュート１５，１５を２基同時に取り下げ可能となっている。

転炉設備１の上方側には、転炉設備１を縦断するように走行レール５が設けられている。説明の便宜上、走行レール５を８つの区間（番号０〜７）に区切り、それぞれに番号を付す。２基のクレーンの一方（クレーン４Ａ）は、走行レール５の区切り番号０から６ま
でを移動し、他方（クレーン４Ｂ）は区切り番号１から７までを移動する。１つの区切り番号はクレーンＡ、Ｂの１基の幅に対応している。

区切り番号１、２に対応する走行レール５のほぼ下方側で且つ走行レール５の側方側には、払い出しステーション１０Ａ，１０Ｂが対応するように設けられている。なお、以降の説明における上下方向は、図２の上下方向と一致するものとするさらに、走行レール５の区切り番号０及び３には除滓ステーション１３Ａ，１３Ｂが設けられている。
区切り番号４、５、６に対応する走行レール５の下側であって且つ走行レール５の側方側には、転炉２Ａ，２Ｂ，２Ｃが並ぶように設けられている。本実施形態の場合、区切り番号４に対応する転炉（第１転炉）２Ａは、溶銑の脱りん処理と脱炭処理との両方を行うことができる兼用炉であり、区切り番号５に対応する転炉（第２転炉）２Ｂ、及び区切り番号６に対応する転炉（第３転炉）２Ｃは、溶銑の脱炭処理を行う脱炭炉とされている。

区切り番号７の位置には、スクラップクレーン１４が配置されており、このスクラップクレーン１４は、走行レール５の区切り番号４〜６（各転炉の装入側）ならびに区切り番号７へ移動可能であると共に、図１の右側に位置する図示しないスクラップ積み込み場（スクラップヤード）へも移動可能である。
さらに、本実施形態の転炉設備１は、第１転炉２Ａの下側（炉下）において当該第１転炉２Ａの装入側から払い出し側に向けて配置された軌道（レール）１５と、この軌道１５上を走行可能で取鍋３を搭載可能な台車１６とを備えている。軌道１５は、装入側に向けてクレーン４Ａ，４Ｂが移動する軌道の直下まで延びている。ゆえに、クレーン４Ａ，４Ｂによって、装入側に位置する台車１６上の取鍋３を、第１転炉２Ａの前側（装入側）の床面Ｆに設けられた開口部１７を通じて吊り上げることができるようになっている。

なお、第２転炉２Ｂ、第３転炉２Ｃの払い出し側にも、払い出し側のクレーン２０に向けて延びる軌道２１が配置され、この軌道２１を走行する台車２２によって第２転炉２Ｂや第３転炉２Ｃから出鋼した溶鋼が装入された取鍋を払い出し側のクレーン２０の走行軌道の直下に搬送することができるようになっている。ここで、台車２２に搭載された取鍋は、払い出し側のクレーン２０によって連続鋳造装置へと搬送される。

[転炉設備における主な操業について]
次に、転炉設備１において行うことができる主要な操業について説明する。
溶銑が装入された混銑車９が到着したときに、混銑車９内の溶銑を、払い出しステーション１０Ａ又は１０Ｂに配置した取鍋３に払い出すことができる。そして、溶銑が払い出された取鍋３を払い出し台車１８にてクレーン４Ａ，４Ｂが移動する軌道上に移送した後、当該取鍋３を脱硫ステーション１６Ａ又は１６Ｂに移送することができる。脱硫ステーション１６Ａ又は１６Ｂでは、取鍋３内の溶銑に対して脱硫処理が行われ、脱硫処理後の取鍋３は、台車により除滓ステーション１３Ａ又は１３Ｂまで移送され、除滓ステーション１３Ａ又は１３Ｂでは、取鍋がクレーン４Ａ又はクレーン４Ｂによって吊り下げられた状態でノロカキ１２Ａ又は１２Ｂにより溶銑の上面に浮いているスラグを掻き出すことができる。

スラグ掻き出しが完了した取鍋３は、クレーン４Ａ又は４Ｂにより、第１転炉２Ａの前に移送され、装入側にて第１転炉２Ａを傾動すると共に取鍋３を傾けることで、取鍋３内の溶銑を第１転炉２Ａ内に溶銑を装入することができる。
第１転炉２Ａでは、装入された溶銑に対して脱りん処理を行うことができる。脱りん処理では、第１転炉２Ａの炉口から酸素を吹き込むランスを挿入して溶銑に向けて気体酸素を吹き込むと共に、炉底から不活性ガス等によって溶銑を撹拌することにより、溶銑の［Ｐ］を低減させることができる。なお、脱りん処理においては、当業者常法通り、石灰ＣａＯ等の造滓材や酸化鉄Ｆｅ_xＯ_y等を投入している。

そして、図３、図４（ａ）に示すように、第１転炉２Ａにて脱りん処理が終了すると、第１転炉２Ａが払い出し側に傾動し、脱りん処理後の溶銑を払い出し側に配置した台車１６上の取鍋３に払い出すことができる。当該取鍋３を搭載した台車１６は、第１転炉２Ａの炉下を通過して装入側に移動することができる。図３、図４（ｂ）に示すように、装入側に移動した台車１６上の取鍋３をクレーン４Ａ，４Ｂによって吊り上げることができ、
当該取鍋３を第３転炉２Ｃに移送することができる。

第３転炉２Ｃでは、装入された溶銑に対して脱炭処理を行うことができる。脱炭処理では、第３転炉２Ｃの炉口から酸素を吹き込むランスを挿入して溶銑に向けて気体酸素を吹き込むと共に、炉底から不活性ガス等によって溶銑を撹拌することにより、溶銑の［Ｃ］を低減させることができる。脱炭処理においては、当業者常法通り、石灰ＣａＯ等の造滓材や酸化鉄Ｆｅ_xＯ_y等を投入している。

なお、上記の説明では、第１転炉２Ａにて行った脱りん処理後の溶銑を第３転炉２Ｃに装入する手順を説明しているが、当該転炉設備１では、装入側に移動した台車１６上の取鍋３をクレーン４Ａ，４Ｂによって吊り上げた後に当該取鍋３を第２転炉２Ｂに移送することができ、第１転炉２Ａにて行った脱りん処理後の溶銑を第２転炉２Ｂにも装入することができる。また、第２転炉２Ｂにおいても、第３転炉２Ｃと同様に脱炭処理を行うことができる。

さて、３基の転炉を用いて脱りん処理や脱炭処理を行う転炉の操業方法を考えたとき、どのように転炉を稼働させるかという操業パターンは数多く存在する。例えば、１つの転炉で脱りん処理を行うと共にもう１つの転炉で脱炭処理を行う操業（Ｐ１Ｃ１操業）を実施することが考えられる。このような操業では、３基の転炉のうち、２基の転炉を稼働させるという操業であるため、全体として粗鋼生産能力が低下することも否めない。

そこで、転炉設備中の全ての転炉を稼働させる操業として、３基の転炉にて操業を行うことが考えられる。３基の転炉にて操業を行うものとして、脱炭炉３基で脱炭処理のみを行う操業（Ｃ３操業）がある。Ｃ３操業では、粗鋼生産能力が高く効率的であるが、このＣ３操業のみでは、脱りん処理を行うことができない。一方、脱りん処理を含む操業としては、脱りん炉１基＋脱炭炉２基で操業を行う（Ｐ１Ｃ２操業）が考えられる。しかしながら、Ｐ１Ｃ２操業では、粗鋼生産能力が少し低下する可能性がある。

そのため、「Ｃ３操業」と「Ｐ１Ｃ２操業」との両方の操業を組み合わせることにより、生産能力を維持しつつ脱りん処理も行うことができる操業を行うことが必要である。しかしながら、「Ｃ３操業」や「Ｐ１Ｃ２操業」を行うにあたって、各転炉における溶湯の装入のタイミングや吹錬のタイミングなどのスケジュールを適正に立てないと、例えば、吹錬後の溶銑を出湯や出鋼する際での搬送待ち（クレーン待ち）が生じたり、吹錬による酸素供給量が設備能力を超えてしまい、逆に粗鋼生産能力が低下することも考えられる。加えて、「Ｃ３操業」と「Ｐ１Ｃ２操業」との比率を適正にすることも重要である。

図５〜図７は、Ｃ３操業とＰ１Ｃ２操業とを組み合わせたガントチャートを示している。図５に示すように、Ａパターン（図中「Ａ」）はＣ３操業を示しており、βパターン（図中[β]）はＣ３操業からＰ１Ｃ２操業に切り替える「Ｐ切り替え操業」を示している。
また、図６に示すように、Ｂパターン（図中「Ｂ」）はＰ１Ｃ２操業を示しており、当該図ではＰ１Ｃ２操業を繰り返し行ったものを示している。さらに、図７に示すように、αパターン（図中「α」）はＰ１Ｃ２操業からＣ３操業に切り替える「Ｃ切り替え操業」を示している。よって、図５〜図７では、「Ａ」、「β」、「Ｂ」、「Ｂ」、「α」、「Ａ」の順に操業を行っている。

なお、第１転炉２Ａにおいて１チャージ（転炉に溶銑を装入して吹錬を行った後、吹錬後の溶銑を払い出し、次の溶銑を装入する直前までの間）を、各パターンの区切りとしている。一点鎖線はクレーン４Ａの動きを示しており、実線はクレーン４Ｂの動きを示しており、二点鎖線はクラップクレーン１４の動きを示している。また、左欄は、各場所を示している。Ａパターンから順番に説明する。なお、図中では、脱りん処理を「脱Ｐ」、脱炭処理を「脱Ｃ」と示すことがある。

[Ａパターンについて]
図５に示すように、Ａパターンでは、まず、クレーン４Ｂが第１転炉２Ａに到達し、当該第１転炉２Ａに混銑車９にて予め脱りん処理を行った溶銑を装入する（符号Ｘ１）。その後、第１転炉２Ａにおいて脱炭処理（吹錬、調質、出鋼、排滓）を行う。
また、第１転炉２Ａにて脱炭処理が行われている同時期に、第３転炉２Ｃにおいても脱炭処理（吹錬、調質、出鋼、排滓）を行う（符号Ｘ２）。そして、第３転炉２Ｃにおいて
スラグコーティングが行われている時期（符号Ｘ３）に、クレーン４Ａが第２転炉２Ｂに到達し、第２転炉２Ｂに混銑車９にて予め脱りん処理を行った溶銑を装入し（符号Ｘ４）、第２転炉２Ｂでも脱炭処理を行う。Ａパターンが終了しても、第２転炉２Ｂや第３転炉２Ｃにおける脱炭処理は継続中である。

このように、Ａパターンでは、３基の転炉を時間をずらしつつ並列的に稼働させるという操業であり、脱りん処理は全く行われていない。なお、第１転炉２Ａにて脱炭処理後の溶鋼は、払い出し側にある取鍋に払い出されて、当該取鍋は、台車２２に搭載されて連続鋳造装置へと搬送される。
[βパターンについて]
このβパターンは、Ａパターン（Ｃ３操業）から後述するＢパターン（Ｐ１Ｃ２操業）へ操業パターンを切り替えるための操業である。

Ａパターンに続くβパターンでは、まず、Ａパターンにおいて脱炭処理が終了した第１転炉２Ａに、脱りん処理を行っていない溶銑を装入する（符号Ｘ６）。その後、第１転炉２Ａにおいて脱りん処理（吹錬、調質、出湯）を行う。ここで、図４（ａ）に示したように、第１転炉２Ａの脱りん処理における溶銑の出湯は、払い出し側に配置した取鍋に行い、当該取鍋を搭載した台車１６を出湯後に第１転炉２Ａ前に移動させる（符号Ｘ７）。そして、第１転炉２Ａ前に移動させた台車１６に搭載した取鍋（第１転炉２Ａにて脱りん処理を行った溶銑が入っている取鍋）を、クレーン４Ｂにて吊り上げた後（符号Ｘ８）、当該取鍋をクレーン４Ｂにて第３転炉２Ｃに向けて搬送する。

また、除滓ステーション１３Ａにて脱りん処理を行っていない溶銑に対してスラグの排滓が終了すると、当該溶銑が装入された取鍋をクレーン４Ａにて第１転炉２Ａに向けて搬送する（符号Ｘ９）。
このように、βパターンでは、Ａパターンにおいて第１転炉２Ａで行っていた脱炭処理を脱りん処理に替えて処理を行っている。つまり、βパターンでは、Ｃ３操業からＰ１Ｃ２操業に操業を切り替えるにあたっては、Ｃ３操業にて脱炭処理を行っていた第１転炉２Ａの操業を、次の処理では脱りん処理に替える「Ｐ切り替え操業」を行っている。

そして、第１転炉２Ａでの脱りん処理後は、脱りん処理後の溶銑が入った取鍋を第１転炉２Ａ前に移動した後、第３転炉２Ｃに搬送している。加えて、βパターン中にＡパターンから継続して行っていた第３転炉２Ｃにおける脱炭処理は終了しておく（符号Ｘ１０）。加えて、脱りん処理を行っていない溶銑が装入された取鍋を第１転炉２Ａに向けて搬送する。
[Ｂパターンについて]
図６に示すように、次に、Ｂパターンでは、まず、βパターンの際に第１転炉２Ａに向けて搬送された取鍋が当該第１転炉２Ａに到着し、当該取鍋内の溶銑（脱りん処理を行っていない溶銑）をクレーン４Ａを用いて装入する（符号Ｘ１１）。

このとき、βパターンの際に第３転炉２Ｃに向けて搬送された取鍋も当該第３転炉２Ｃに到着し、当該取鍋内の溶銑（予めβパターンにおいて第１転炉２Ａにて脱りん処理を行った溶銑）をクレーン４Ｂを用いて装入する（符号Ｘ１２）。その後、第１転炉２Ａにて脱りん処理を行う（符号Ｘ１３）と共に、第３転炉２Ｃにて脱炭処理を行う（符号Ｘ１４）。つまり、Ｂパターンでは、
(i)の工程：第１転炉２Ａへ脱りん用の溶銑を装入する作業（符号Ｘ１１）と、第１転炉２Ａにて処理した脱りん処理後の溶銑を第３転炉２Ｃへ装入する作業（符号Ｘ１２）とを同時に行った上で、第１転炉２Ａにて脱りん処理を行うと共に第３転炉２Ｃにて脱炭処理を行う操業となっている。

なお、上述した「同時に行う」とは、溶銑をそれぞれの転炉に装入するタイミングが互いに完全に一致する場合だけでなく、一方の転炉に対する溶銑の装入が完了するまでの間に他方の転炉に対する溶銑の装入が開始される場合、言い換えれば、転炉に対する溶銑の装入作業が少しでも時間的にオーバラップするという場合も含むものとする。
また、Ｂパターンでは、第３転炉２Ｃの脱炭処理を行っているが、当該第３転炉２Ｃの脱炭処理において出鋼が終了した後は、第３転炉２Ｃとは異なる別の第２転炉２Ｂに脱り
ん処理後の溶銑を装入して脱炭処理を行うものとなっている。

具体的には、混銑車９にて脱りん処理を行った溶銑が装入された取鍋を、クレーン４Ｂを用いて除滓ステーション１３Ｂから第２転炉２Ｂに向けて搬送し（符号Ｘ１５）、当該取鍋内の溶銑を第２転炉２Ｂに装入した後（符号Ｘ１６）、第２転炉２Ｂにて脱炭処理（吹錬、調質、出鋼、排滓）を行っている（符号Ｘ１７）。
なお、符号Ｘ１５〜符号Ｘ１６の工程において、予め転炉とは異なる容器（例えば、混銑車９）にて脱りん処理を行った溶銑を第２転炉２Ｂに溶銑を装入しているが、予め脱りん処理を行う容器は混銑車９に限らず、取鍋であっても、その他の容器であってもよい。

つまり、Ｂパターンでは、
(ii)の工程：(i)の工程において第３転炉２Ｃにて脱炭処理を行った場合（符号Ｘ１４）は、当該第３転炉２Ｃとは異なる第２転炉２Ｂに脱りん処理後の溶銑を装入し（符号Ｘ１６）、その後、第２転炉２Ｂにて脱炭処理を行う（符号Ｘ１７）操業となっている。加えて、この(ii)の工程においては、混銑車９にて脱りん処理を行った溶銑を、第２転炉２Ｂに装入している。

なお、上述したＢパターンでは、第１転炉２Ａにて処理した脱りん処理後の溶銑を第３転炉２Ｃへ装入しているが、これに代え、第１転炉２Ａにて処理した脱りん処理後の溶銑を第２転炉２Ｂに装入するようにしてもよい。即ち、上述したＢパターンにおいて、第３転炉２Ｃと第２転炉２Ｂとの操業を逆にしてもよい。この場合、(i)の工程では、 第１転炉２Ａへ脱りん用の溶銑を装入する作業と、第１転炉２Ａにて処理した脱りん処理後の溶銑を第２転炉２Ｂへ装入する作業とを同時に行った上で、第１転炉２Ａにて脱りん処理を行うと共に第２転炉２Ｂにて脱炭処理を行うことになる。また、(ii)の工程では、前記(i)の工程において、第２転炉２Ｂにて脱炭処理を行った場合は第３転炉２Ｃに溶銑を装入して脱炭処理を行うことになる。

以上のように、Ｂパターンでは、Ａパターンと同様に３基の転炉を用いて行う操業であるが、Ａパターンとは異なり、(i)の工程と(ii)の工程があるため、溶銑の脱りん処理と溶銑の脱炭処理とを１つの操業にて行うことができる。
また、(i)の工程では、２基の転炉を略同時に使用する操業を含んでいるものの、一方の転炉では、吹錬時の送酸速度が比較的小さい脱りん処理（第１転炉２Ａで脱りん処理）を行い、他方の転炉では、吹錬時の送酸速度が比較的大きい脱炭処理（第３転炉２Ｃで脱炭処理）を行っている。そのため、Ｐ１Ｃ２操業では、同時に吹錬を行ったとしても一度に使用する総酸素量を抑えることができ、設備能力を超えてしまうことを確実に防止することができる。

また、Ｂパターンでは、(i)の工程と、(ii)の工程とをずらしているため（交互に行っている）、３基の転炉を用いたとしても、転炉からの出湯や出鋼が略同時に３つ重なることがなく、吹錬後の溶銑を出湯や出鋼する際での搬送待ち（クレーン待ち）を確実に防止することができる。
さらに、(ii)の工程においては、３基の転炉とは異なる容器（例えば、混銑車９、取鍋など）にて脱りん処理を行った溶銑を、第２転炉２Ｂに装入している。即ち、第２転炉２Ｂに装入する溶銑は、転炉設備１以外の設備にて処理を行ったものであり当該転炉設備１には影響を与えないので、転炉設備１の物流効率を、より向上させることができ、転炉設備１における粗鋼生産量を高めることができる。

図６に示すように、Ｂパターンの操業（Ｐ１Ｃ２操業）では、(i)の工程を連続して行うことができるように、そのスケジュールが組まれている。
詳しくは、第１転炉２Ａにて脱りん処理が終了すると（符号Ｘ１８）、脱りん処理後の溶銑が入った取鍋を第１転炉２Ａ前に移動した後、第３転炉２Ｃに搬送している（符号Ｘ１９）。加えて、第３転炉２Ｃにおける脱炭処理は終了しておく（符号Ｘ２０）。加えて、脱りん処理を行っていない溶銑が装入された取鍋を第１転炉２Ａに向けて搬送する。

このように、符号Ｘ１８〜符号Ｘ２０に示す工程を行うことにより、次の操業においても、予め（i）の工程を行うための準備が整う状態となり、次回のＢパターンの操業を行うことができるようになる。
[αパターンについて]
図７に示すように、αパターンは、Ｂパターン（Ｐ１Ｃ２操業）からＡパターン（Ｃ３操業）へ操業パターンを切り替えるための操業である。

Ｂパターンに続くαパターンでは、まず、Ｂパターンにおいて脱りん処理が終了した第１転炉２Ａに、脱りん処理を行っていない溶銑を装入する（符号Ｘ２１）。その後、第１転炉２Ａにおいて脱炭処理（吹錬、調質、出湯）を行う。また、Ｂパターンにおいて脱炭処理が終了した第３転炉２Ｃに、脱りん処理を行った溶銑を装入する（符号Ｘ２２）。その後、第３転炉Ｃにおいて脱炭処理（吹錬、調質、出湯）を行う。

このように、αパターンでは、Ｂパターンにおいて第１転炉２Ａで行っていた脱りん処理を脱炭処理に替えて処理を行っている。つまり、Ｐ１Ｃ２操業からＣ３操業に操業を切り替えるにあたっては、Ｐ１Ｃ２操業にて脱りん処理を行っていた第１転炉２Ａの操業を、次の処理にて脱炭処理に切り替える「Ｃ切り替え操業」を行うこととしている。
上述したように、本発明の転炉設備における操業方法では、Ｃ３操業、Ｐ１Ｃ２操業を行っているが、Ｐ１Ｃ２操業を行う比率（実施比率Ｒｂ）を、次のように求め当該実施比率Ｒｂが後述する式（４）を満たすように、Ｃ３操業とＰ１Ｃ２操業との組合せの操業を行うことが好ましい。

まず、Ｃ３操業やＰ１Ｃ２操業における１日当たりの最大の生産能力を知るため、式（１）にてＣ３操業の生産能力Ｎａを求め、式（２）にてＰ１Ｃ２操業の生産能力Ｎｂを求めておく。
Ｎａ＝（１４４０−Ｔｎ）／Ｔａ ・・（１）
Ｎｂ＝（１４４０−Ｔｎ）／Ｔｂ ・・（２）
ここで、
Ｔｎ： 転炉工場（転炉設備）の非稼動時間 （分/日）
Ｔａ：「Ｃ３操業」のサイクルタイム（分/ch）
Ｎａ：「Ｃ３操業」の生産能力（ch/日）
Ｔｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」のサイクルタイム（分/ch）
Ｎｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の生産能力（ch/日）
式（１）は、１日の歴時間（２４時間×６０分＝１４４０分）から転炉設備の非稼働時間を引いた実際の稼働時間（稼働可能時間）を求め、稼働可能時間をＣ３操業のサイクルタイムにて除算するものであって、この式でＣ３操業を１日中連続して行った場合での１日の生産能力（チャージ数）を求めるものである。

式（２）は、式（１）と同様に、稼働可能時間をＰ１Ｃ２操業のサイクルタイムにて除算するものであって。この式でＰ１Ｃ２操業を１日中連続して行った場合での１日の生産能力（チャージ数）を求めるものである。
なお、非稼動時間とは、例えば、クレーン点検、転炉の炉口に付着した地金の切断、熔解、除去、転炉内の耐火物に対しての補修、出鋼（出湯）口の補修などに要する時間のことである。この非稼働時間は、実操業では、１日のうち（１４４０分／日）、２００分〜３００分程度必要であり、その時間は、転炉を非稼働にせざる得ない時間である。

サイクルタイムは、１チャージにかかる時間のことであり、例えば、図に示したＢパターンの操業（Ｐ１Ｃ２操業）やＡパターン（Ｃ３操業）では表１に示すものとなる。

表１に示すように、サイクルタイムは、転炉にて脱りん処理や脱炭処理を行うために、取鍋を搬送する装入側のクレーン４Ａ、４Ｂが一連の作業を行ったときのトータル時間をその間に脱炭炉（脱炭処理を行った転炉）へ装入したチャージ数で割ったものである。
次に、式（１）にて求めたＣ３操業の生産能力Ｎａと、式（２）にて求めたＰ１Ｃ２操業の生産能力Ｎｂと、１日当たりの目標生産チャージ数Ｎ（ch/日）との関係が式（３）を満たすか否かを確認する。

Ｎｂ＜Ｎ≦Ｎａ ・・（３）
この式（３）では、式（１）にて計算された１日のＣ３操業の生産能力Ｎａが、目標生産能力以上であるか、即ち、目標生産能力に対してＣ３操業を行ったときに余力能力があるか否かを確認することができる。式（３）を満たすときには、式（４）にて求められるＰ１Ｃ２操業の実施比率Ｒｂ、即ち、目標生産能力に対するＰ１Ｃ２操業のチャージ数の割合が式（４）を満たすように、１日におけるＣ３操業の生産チャージ数Ｃａと、Ｐ１Ｃ２操業の生産チャージ数Ｃｂとを設定する。

（Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）×０．７≦Ｒｂ≦（Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）
・・（４）
ここで、
Ｒｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の実施比率[Ｒｂ＝Ｃｂ÷（Ｃｂ＋Ｃａ）]
Ｃａ：「Ｃ３操業」の生産チャージ数（ch/日）
Ｃｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の生産チャージ数（ch/日）
Ｎ：目標生産チャージ数Ｎ[Ｎ＝Ｃａ＋Ｃｂ（ch／日）]
式（４）は、Ｃ３操業と目標生産能力（目標生産チャージ数Ｎ）との差（余剰生産能力
）を、Ｃ３操業の生産能力とＰ１Ｃ２操業の生産能力との差で除算することにより、Ｐ１Ｃ２操業の比率の上下限値を求めることとしている。そして、式（４）に示すように、Ｐ１Ｃ２操業の実施比率Ｒｂが７０％以上（７０％以上１００％以下）となる範囲で、Ｃ３操業の生産チャージ数Ｃａと、Ｐ１Ｃ２操業の生産チャージ数Ｃｂとを設定する。

ここで、Ｐ１Ｃ２操業の実施比率Ｒｂが「（Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）」の７０％としたのは、「ＬＤ委員会１０周年記念論文集、表５．５、Ｐ２０８」に記載されている８工場の転炉設備における転炉稼働率（実績）を本発明の操業に当てはめて整理すると、効率良く操業を行うためには、Ｐ１Ｃ２操業の実施比率Ｒｂを７０％以上として操業を行うことが理想的であり、実体的な操業とも言えるため、この値を下限値とした。即ち、Ｐ１Ｃ２操業の実施比率Ｒｂを「（Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）」の７０％以上とすることは、当該発明の操業を各製鉄所の操業に当てはめときに理想的な操業（ロスの少ない操業）と言える。

本発明では、以上のような手順により、Ｃ３操業の生産チャージ数Ｃａと、Ｐ１Ｃ２操業の生産チャージ数Ｃｂとを求めたうえで、当該チャージ数に対応したＰ１Ｃ２操業とＣ３操業とを組み合わせた操業を１日単位で行うこととしている。
表２は、転炉設備の操業方法の条件をまとめたものである。

表３は、転炉設備の操業方法の条件に基づいて、本発明の操業方法にて操業を行った実施例と、この実施例とは異なる方法にて操業を行った比較例とをまとめたものである。

表３に示した転炉型脱Ｐ処理比率とは、転炉にて行った脱炭処理のチャージ数（ｃｈ）に対する転炉にて行った脱りん処理のチャージ数（ｃｈ）の割合を示したもので、「転炉にて行った脱りん処理のチャージ数」／「転炉にて行った脱炭処理のチャージ数」で求めることができる。
例えば、転炉にて脱りん処理を全く行わなかった場合は、転炉型脱Ｐ処理比率は０％となり、脱りん処理と脱炭処理の数が同じ場合は、転炉型脱Ｐ処理比率は１００％となる。転炉の操業においては、転炉を用いて脱りん処理を行うことによってＣａＯなどの副原料を低減でき、その結果、スラグ量の低減や鉄歩留の向上、ＦｅＭｎの低減が図れ、コスト低減の効果が期待できることから、「転炉型脱Ｐ処理比率＞０％」である場合が良好「評価○」、「転炉型脱Ｐ処理比率＝０％」である場合が不良「×」として評価している。なお、転炉にて脱りん処理を行うことによってコスト低減の効果が期待できるということは、特開２００８−１８４６８４号公報[段落番号０００２]、特開２００２−２５６３２０号公報[段落番号０００２]等に記載されているように、極めて一般的なことであり、転炉型脱Ｐ処理比率が高い方がよりコスト効果を得ることが出来る。

表３の粗鋼生産量は、操業を行った実際のチャージ数を粗鋼生産能力（例えば、８０ｃｈ／日）で除算した割合（％）を示したもので、言い換えれば、粗鋼生産能力に対する実稼働の割合（％）である。粗鋼生産量の括弧内は、チャージ数に置き換えた数値を示している。粗鋼生産量が粗鋼生産計画以上である場合が良好「評価○」、粗鋼生産量より下回る場合が不良「×」となる。

表３の脱Ｐ処理比率は、転炉で行った脱りん処理の割合と、転炉以外の容器（混銑車）で行った脱りん処理の割合とを示したものある。つまり、転炉型の数値は転炉型脱Ｐ処理比率と同じであり、混銑車型の数値は、転炉にて行った脱炭処理のチャージ数（ｃｈ）に対する転炉以外の容器（混銑車）にて脱りん処理のチャージ数（ｃｈ）の割合を示したものである。

なお、表３に示したパターンＣは、図８に示すように、３基の転炉の中、２基の転炉にて脱炭処理と脱りん処理とを行うＰ１Ｃ１操業の代表的なものである。パターンＣでは、第３転炉２Ｃに混銑車９にて脱りん処理を行った溶銑を装入して脱炭処理を行う（符号Ｘ
３０）と共に、第３転炉２Ｃの吹錬中に時間をずらして第１転炉２Ａに脱りん処理を行っていない溶銑を装入後（符号Ｘ３１）、第１転炉２Ａにて脱りん処理を行っている。

ケース１の実施例では、Ｐ１Ｃ２操業の実施比率Ｒｂを５６〜８０％とし、Ｃ３操業の生産チャージ数Ｃａは２８〜１３チャージ、Ｐ１Ｃ２操業の生産チャージ数Ｃｂは３６〜５１チャージ行った。その結果、転炉型脱Ｐ処理比率を２８〜４０％とすることができ、転炉による脱りん処理を行うことによりスラグの排出量の低減を図ることができると共に、粗鋼生産量も粗鋼生産計画を上回ることができた。

ケース２の実施例では、Ｐ１Ｃ２操業の実施比率Ｒｂを２８〜４０％とし、Ｃ３操業の生産チャージ数Ｃａは５２〜４３チャージ、Ｐ１Ｃ２操業の生産チャージ数Ｃｂは２０〜２９チャージ行った。その結果、転炉型脱Ｐ処理比率を１４〜２０％とすることができ、転炉による脱りん処理を行うことによりスラグの排出量の低減を図ることができると共に、粗鋼生産量も粗鋼生産計画を上回ることができた。

即ち、ケース１及びケース２の実施例では、粗鋼生産量の達成とスラグの排出量の低減の両立を図ることができた。
ケース１及びケース２の比較例１では、粗鋼生産量は粗鋼生産計画を上回ったものの、いずれも３／３基操業であるため、転炉型脱Ｐ処理比率＝０％となり、コストを低減することができなかった。ケース１及びケース２の比較例２では、転炉型脱Ｐ処理比率が１００％とすることができたものの、粗鋼生産量が粗鋼生産計画を下回ることとなった。

ケース３及びケース４であっても、実施例では、転炉型脱Ｐ処理比率を１４％以上とすることができ、転炉による脱りん処理を行うことによりスラグの排出量の低減を図ることができると共に、粗鋼生産量も粗鋼生産計画を上回ることができた。それ以外の比較例では、脱りん処理比率又は粗鋼生産量のいずれかが不良「×」となった。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 転炉設備
２Ａ 第１転炉
２Ｂ 第２転炉
２Ｃ 第３転炉
３ 取鍋
４Ａ クレーン
４Ｂ クレーン
９ 混銑車
１０Ａ 払い出しステーション
１０Ｂ 払い出しステーション
１３Ａ 除滓ステーション
１３Ｂ 除滓ステーション
１６ 台車
１７ 開口部
Ｆ 床面

Claims (4)

1. ３基の転炉を備え、第１転炉で出湯された溶銑を受ける取鍋が第１転炉の装入側へ移動可能となっている転炉設備において、
   ３基の転炉にて脱炭処理のみを行う操業を「Ｃ３操業」とし、下記に示す(i)、(ii)の工程を交互に行う操業を「Ｐ１Ｃ２操業」として定義して、式（１）で求められる「Ｃ３操業」の生産能力Ｎａと、式（２）で求められる「Ｐ１Ｃ２操業」の生産能力Ｎｂと、目標生産チャージ数Ｎ（ch/日）が式（３）を満たすとき、
   「Ｐ１Ｃ２操業」の実施比率Ｒｂが式（４）を満たすように、「Ｐ１Ｃ２操業」と「Ｃ３操業」とを組み合わせた操業を行うことを特徴とする転炉設備の操業方法。
   (i) 第１転炉へ脱りん用の溶銑を装入する作業と、第１転炉にて処理した脱りん処理後の溶銑を第２転炉又は第３転炉へ装入する作業とを同時に行った上で、第１転炉にて脱りん処理を行うと共に第２転炉又は第３転炉にて脱炭処理を行う。
   (ii) 前記(i)において第２転炉にて脱炭処理を行った場合は第３転炉に溶銑を装入して脱炭処理を行い、前記(i)において第３転炉にて脱炭処理を行った場合は第２転炉に溶銑を装入して脱炭処理を行う。
   
   Ｎａ＝（１４４０−Ｔｎ）／Ｔａ ・・（１）
   Ｎｂ＝（１４４０−Ｔｎ）／Ｔｂ ・・（２）
   Ｎｂ＜Ｎ≦Ｎａ ・・（３）
   （Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）×０．７≦Ｒｂ≦（Ｎａ−Ｎ）÷（Ｎａ−Ｎｂ）
   ・・（４）
   ここで、
   Ｔｎ： 転炉工場（転炉設備）の非稼動時間 （分/日）
   Ｔａ：「Ｃ３操業」のサイクルタイム（分/ch）
   Ｎａ：「Ｃ３操業」の生産能力（ch/日）
   Ｔｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」のサイクルタイム（分/ch）
   Ｎｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の生産能力（ch/日）
   Ｒｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の実施比率[Ｒｂ＝Ｃｂ÷（Ｃｂ＋Ｃａ）]
   Ｃａ：「Ｃ３操業」の生産チャージ数（ch/日）
   Ｃｂ：「Ｐ１Ｃ２操業」の生産チャージ数（ch/日）
   Ｎ：目標生産チャージ数[Ｎ＝Ｃａ＋Ｃｂ（ch／日）]
2. 前記「Ｃ３操業」から「Ｐ１Ｃ２操業」に操業を切り替えるにあたっては、「Ｃ３操業」にて脱炭処理を行っていた第１転炉の操業を、次の処理では脱りん処理に替える「Ｐ切り替え操業」を行うことを特徴とする請求項１に記載の転炉設備の操業方法。
3. 前記「Ｐ１Ｃ２操業」から「Ｃ３操業」に操業を切り替えるにあたっては、「Ｐ１Ｃ２操業」にて脱りん処理を行っていた第１転炉の操業を、次の処理にて脱炭処理に切り替える「Ｃ切り替え操業」を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の転炉設備の操業方法。
4. 前記(ii)においては、前記３基の転炉とは異なる容器にて脱りん処理を行った溶銑を、前記第２転炉又は第３転炉に装入することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転炉設備の操業方法。

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