JP2017115173A

JP2017115173A - 転炉の操業方法

Info

Publication number: JP2017115173A
Application number: JP2015248800A
Authority: JP
Inventors: 篤田附; Atsushi Tatsuki; 裕基山本; Yuki Yamamoto
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-06-29

Abstract

【課題】鋳造直前における溶鋼中のりんの含有量が製品規格を確実に下回るように、復りん濃度を正確に推定し、出鋼の可否を正しく判定することができる転炉の操業方法を提供する。
【解決手段】本発明は、上底吹転炉１において吹錬を行う際に、「スラグ１４中のりん濃度」を含む複数の変数を用いて、出鋼された後に発生する溶鋼鍋６での「溶鋼１３への復りん濃度」を推定する推定式を過去の転炉１の操業実績に基づいて、予め導出し、出鋼される時点における溶鋼１３のりん濃度である「吹止りん濃度」を推定し、出鋼される時点における「スラグ１４中のりん濃度」を推定し、予め導出しておいた推定式に、推定した「スラグ１４中のりん濃度」を適用して、出鋼後の溶鋼１３の「復りん濃度」を推定し、推定された「吹止りん濃度」と「復りん濃度」を所定の式に代入して、満足する場合に出鋼を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転炉から溶鋼鍋に出鋼された後に発生する溶鋼の復りん濃度を推定し、その復りん濃度の推定結果を用いて出鋼の可否を判断する転炉の操業方法に関する。

周知のように、転炉工程においては、転炉に溶銑を装入して副原料添加と酸素吹込み（吹錬）を行って脱りん・脱炭を実施し、りん濃度や炭素濃度が所定の値となった溶鋼を生産する。吹錬終了後は、転炉を傾動させ、転炉の側壁上部に設けられた出鋼孔から溶鋼を取鍋（溶鋼鍋）に出鋼する。
転炉から出鋼される際には、りん(Ｐ)を含む脱炭スラグが取鍋に流出し、次の処理工程以降において、その流出したスラグ中のりんが溶鋼に移行する「復りん現象」が起きることがある。多くのりんが溶鋼に移行すると、最終製品である鋼材の品質に悪影響を及ぼす虞がある。

そのため、鋼材の製品特性を満足させるために、りんの含有量の上限値を設定しておき、復りんが発生したとしてもりんの上限値を超えないよう、りんの含有量の上限値よりも低いりんの含有量で出鋼する必要がある。加えて、転炉では復りんを抑制するために、出鋼孔封鎖具などが使用されている。
しかしながら、出鋼孔封鎖具を使用しても、転炉内においては溶鋼とスラグの界面は懸濁状態にあるため、不可避的にスラグが取鍋に混入してしまい、復りんの原因となっている。

そこで従来から、転炉から溶鋼を出鋼する際には、その出鋼以降で発生する復りんが発生したとしてもりんの上限値を超えないために、例えば、特許文献１、２に開示されているような技術がなされている。
特許文献１には、予め精錬容器で溶銑を脱燐精錬した後他の転炉において脱炭精錬を行って鋼を生産するに際して、脱燐精錬後の燐含有量を、脱炭精錬における溶鋼のりん（Ｐ）含有量の変化を考慮して所定のＰ含有量となるように、下記の処理工程に従って、精錬することを目的とする、脱燐溶銑を使用する転炉製鋼方法が開示されている。

（ａ）工程：精錬容器で、終点の燐含有量（［Ｐ］ｆｗｔ％）が下式に従うように溶銑を脱燐精錬する。
（ｂ）工程：前記脱燐精錬された溶銑を他の転炉に装入し、実質的に造滓材を装入せず脱炭精錬を行う。
［Ｐ］ｆｗｔ％≦［Ｐ］ｋｗｔ％−Δ１−Δ２
ここで、［Ｐ］ｋｗｔ％：粗鋼で要求されているＰ含有量（鋼の成分規格値）
Δ１：この溶銑を脱炭精錬する転炉における先行する脱炭精錬後の炉内に残留したスラグ量による燐の増加量（ｗｔ％）
Δ２：取鍋における溶鋼の復燐量（ｗｔ％）
なお、取鍋における溶鋼の復燐量（Δ２）は、取鍋内に転炉から流出したスラグ組成、量、鋳造までの時間、出鋼時に添加した保温材の種類と量等の影響により変化するので、予め計算することはできないが、上記の処理工程が一定である場合には経験的、すなわち過去実績により予想することができる。経験上、復燐量（Δ２）は０．００２（ｗｔ％）以下である。

また、特許文献２には、要求される品質の精錬を達成しつつも、生石灰の添加量を必要最小限に抑えることを目的とする転炉製鋼方法が開示されている。
この転炉製鋼方法は、復燐量が脱酸材や合金材のうち、強い還元性を有するものの添加量と強い相関があるものと予測し、それらの間の重回帰分析を行う方法であり、復燐量を下式（同文献の段落［００４６］に記載）で推定する。

ΔＰ＝Ｄ１・ＷＣ＋Ｄ２・ＷＦＭ＋Ｄ３・ＷＡ＋Ｄ４
なお、復燐量をΔＰ（重量％）、加炭材添加量をＷＣ（kg/ton溶鋼）、フェロマンガン添加量をＷＦＭ（ｋｇ／ｔｏｎ溶鋼）、アルミニウム添加量をＷＡ（ｋｇ／ｔｏｎ溶鋼）とする。また、この復燐量（ΔＰ）を求める部分は、同文献の図１では符号１０９に相当する。

特開平１１−１９３４１３号公報特開２０００−１７８６３０号公報

特許文献１では、同文献の段落［００２９］に記載されているように、溶鋼の復りん量（Δ２）は予め予測できないものとして一定（閾値）としている。
しかしながら、復りん量（Δ２）は転炉スラグのりん濃度に依存するため、復りん量（復りん濃度）を一定値（Δ２＝０．００２（ｗｔ％）以下）とした場合、発生する復りん量が大きいと、鋼材の製品特性を満足するために設定したりんの含有量の上限値を超えてしまい、鋼材の品質に悪影響を及ぼす虞がある。また、復りん量が小さい場合には、過剰に脱りん処理を行う必要があり、製造コストが嵩んでしまい、経済的に劣る。

また、転炉に装入する前の溶鋼のりんの含有量が成分規格より低い場合は、取鍋における溶鋼の復りん量が大きく変化しないため、その復りん量を一定値としても、製品特性を満足するために設定したりんの含有量の上限値を満足させることができるかもしれないが、転炉に装入する溶鋼のりんの含有量が成分規格より高い場合、出鋼後に取鍋に流出する転炉スラグ中のりん濃度が高くなり、取鍋における溶鋼の復りん量が大きくなる虞がある。それ故、復りん量を正確に考慮しないと、鋼材の製品特性を満足するために設定したりんの含有量の上限値を満足させることが困難である。

一方で、特許文献２は、復りん量の予測に重要である、転炉スラグのりん濃度が全く考慮されておらず、復りん量（復りん濃度）を正確に把握することが困難である。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、鋳造直前における溶鋼中のりんの含有量が製品規格を確実に下回るように、復りん濃度を正確に推定し、出鋼の可否を正しく判定することができる転炉の操業方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明にかかる転炉の操業方法は、上底吹転炉において吹錬を行う際に、「スラグ中のりん濃度（Ｐ）」を含む複数の変数を用いて、前記転炉から溶鋼鍋に出鋼された後に発生する当該溶鋼鍋での「溶鋼への復りん濃度Ｃ」を推定する推定式を、過去の前記転炉の操業実績に基づいて、予め導出する推定式導出工程と、前記転炉から出鋼される時点における前記溶鋼のりん濃度である「吹止りん濃度Ｂ」を推定する吹止りん濃度推定工程と、前記転炉から出鋼される時点における「スラグ中のりん濃度（Ｐ）」を推定するスラグりん濃度推定工程と、前記推定式導出工程で得られた推定式に、推定した「スラグ中のりん濃度（Ｐ）」を適用して、出鋼後の溶鋼の「復りん濃度Ｃ」を推定する復りん濃度推定工程を有し、前記吹止りん濃度推定工程で推定された「吹止りん濃度Ｂ」と、前記復りん濃度推定工程で推定された「復りん濃度Ｃ」を代入して、式（１）を満足する場合に出鋼を開始することを特徴とする。

好ましくは、前記推定式導出工程においては、前記溶鋼鍋でのスラグの除滓を実施する場合の推定式と、前記溶鋼鍋でのスラグの除滓を実施しない場合の推定式とを区別して求めるとよい。

本発明によれば、鋳造直前における溶鋼中のりんの含有量が製品規格を確実に下回るように、復りん濃度を正確に推定し、出鋼の可否を正しく判定することができる。

本発明の転炉の操業方法を示した図である。本発明の転炉の操業方法を示すフローチャート図である。復りんの推定値と実績値の比較したグラフである。復りんの推定値と実績値の比較したグラフである（除滓有）。復りんの推定値と実績値の比較したグラフである（除滓なし）。本発明の転炉の操業方法で得られた結果と従来の転炉の操業方法で得られた結果とを比較した図である。スラグカット用ダーツを模式的に示した図である。

以下、本発明の実施の形態を、図を基に説明する。
図１に示すように、転炉工程（脱炭精錬工程）では、上底吹転炉１（以降、単に転炉と呼ぶことがある。）に溶銑を装入するとともに副原料を添加して、その溶銑に対して上吹ランス４から酸素吹込み（吹錬）を行って脱りん・脱炭を実施している。なお、吹錬中においては、サブランス５で上底吹転炉１内から溶鋼１３を採取してりん濃度を測定し、吹錬終了後（吹止）での種々の操業条件から、転炉１から出鋼される直前の溶鋼１３のりん濃度である、吹止りん濃度Ｂを推定している。

推定された吹止りん濃度Ｂが、復りんを考慮しても製品特性を満足するために設定したりん含有量（りん濃度）の上限値Ａ以下である場合には、吹錬終了し、転炉１を傾動させ、転炉１の側壁上部に設けられた出鋼孔３から溶鋼１３を溶鋼鍋６（取鍋）に出鋼する。
転炉１から出鋼される際には、りん［Ｐ］を含む脱炭スラグが取鍋６に流出し、次の処理工程以降において、その流出したスラグ１４中のりんが溶鋼１３に移行する、復りん現象が起きることがある。多くのりんが溶鋼１３に移行すると、最終製品である鋼材の品質に悪影響を及ぼす虞がある。

そのため、鋼材の製品特性を満足させるために、りんの含有量の上限値Ａを設定しておき、復りんが発生したとしても、りんの含有量の上限値Ａよりも低いりんの含有量で出鋼する必要がある。例えば、転炉１では復りんを抑制するために、出鋼孔封鎖具の挿入装置７が使用されている。
図７に示すように、出鋼孔封鎖具の挿入装置７は、傾動した状態の転炉１（脱炭炉）の炉口２近傍に設けられ、出鋼時に転炉１内のスラグ１４が外部に流出しないように、転炉１内部から出鋼孔３に出鋼孔封鎖具８を挿入するものである。なお、出鋼孔３は転炉１の側壁の上部側であって、炉口２の近傍に設けられている。

出鋼孔封鎖具８は、出鋼孔３に差し込まれる鋼製の棒体９と、棒体９の基端側に設けられた鍔体１０と、鍔体１０から後方に伸びる把持棒体１１とからなり、遊具のダーツにその形が似ているため、現場では単に「ダーツ８」と呼ばれているものである。出鋼孔封鎖具８の挿入装置７も、現場では単に「ダーツ挿入装置７」と呼ばれている。
ダーツ挿入装置７（ダーツ式スラグカット）は、ダーツ８を先端に装着可能な挿入アーム１２と、挿入アーム１２を前後方向へスライド移動自在に支持する支持ビーム（図示せず）と、支持ビームの先端部を上下方向へ移動させる昇降機構（図示せず）とを有している。

すなわちダーツ式スラグカットとは、上部が傘状で下部が棒状からなり、本体全体の比重がスラグ１４より大きく且つ溶鋼１３より小さくしたダーツ８を、炉内に溶鋼１３がほとんどなくなった時点で、棒体９の下端が出鋼孔３上端より下の位置になるように出鋼孔３に投入すると、鍔体１０が出鋼孔３の蓋の役割を果たし、出鋼孔３からスラグ１４が流出することを抑制する治具である。

本実施形態においては、溶鋼１３を６０％〜８０％出鋼した段階で、スラグ１４より大きく溶鋼１３より小さい比重（比重３．５）のダーツ８を転炉１内の出鋼孔３に差し込んだ。
なお、出鋼する際に、比重が適正ではないダーツ８を使用したり、ダーツ式スラグカットを使用しない場合は、りんを含むスラグ１４が溶鋼鍋６に流出してしまう虞がある。それにより、溶鋼鍋６において、スラグ１４中のりんが溶鋼１３に移行する復りん発生し、且つその復りん濃度Ｃが大きくなることとなり、製品特性を満足するために設定したりんの含有量の上限値Ａを超えてしまう虞がある。

また、転炉１内においては溶鋼１３とスラグ１４の界面は懸濁状態にあるため、ダーツ式スラグカットを使用しても、不可避的にスラグ１４が溶鋼鍋６に流出することがあり、復りんが発生する原因となることがある。
そこで、本発明においては、出鋼後における溶鋼１３中のりんの含有量が製品規格を確実に下回るように、復りん濃度Ｃを正確に推定し、出鋼の可否を正しく判断することができるようにしている。図２に、本発明の転炉１の操業方法のフローチャート図を示す。

本発明における転炉の操業方法は、上底吹転炉１において吹錬を行う際に、「スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)」を含む複数の変数を用いて、転炉１から溶鋼鍋６に出鋼された後に発生する当該溶鋼鍋６での「溶鋼１３への復りん濃度Ｃ」を推定する推定式を、過去の転炉１の操業実績に基づいて、予め導出する推定式導出工程と、転炉１から出鋼される時点における溶鋼１３のりん濃度である「吹止りん濃度Ｂ」を推定する吹止りん濃度推定工程と、転炉１から出鋼される時点における「スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)」を推定するスラグりん濃度推定工程と、推定式導出工程で得られた推定式に、推定した「スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)」を適用して、出鋼後の溶鋼１３の「復りん濃度Ｃ」を推定する復りん濃度推定工程を有し、吹止りん濃度推定工程で推定された「吹止りん濃度Ｂ」と、復りん濃度推定工程で推定された「復りん濃度Ｃ」が、式（１）を満足する場合に出鋼を開始する操業方法である。

ここで、上記のパラメータについて述べる。
パラメータＡは、最終製品である鋼材の製品特性を満足させるために設定した、鋳造直前の溶鋼１３中のりん含有量の上限値Ａ（成分規格値上限Ｐ）である。パラメータＢは、出鋼直前の溶鋼１３中のりん含有量（吹止りん濃度）である。パラメータＣは、転炉１（脱炭炉）以降における溶鋼１３の復りん濃度であり、［Ｃ＝連鋳工程で測定した溶鋼中のりん濃度（％）− 吹止りん濃度Ｂ（％）］で求められる。なお、連鋳工程で測定した溶鋼中のりん濃度（連鋳工程Ｐ）とは、鋳造直前の溶鋼１３中に存在するりんの濃度であり、最終製品である鋼材のりん濃度と一致する。パラメータＤは、推定式のバラツキを補間する値であり、復りん濃度Ｃの推定式と実績値の誤差の最大値としている。

次いで、本実施形態における転炉１の操業条件を以下に述べる。
溶銑は、高炉出銑後、溶銑脱硫処理を実施した溶銑、又は予め溶銑脱燐・脱硫処理を実施した溶銑を用いている。なお、溶銑りん濃度は、０．０１０％〜０．１５０％である。また、容量が２５０ｔの転炉１で操業を行った。
副原料は、溶銑成分、製品特性を満足するために設定したりん含有量の上限値Ａ等から当業者常法通りの最適化計算により、その副原料の量を決定した。また副原料として、ＣａＯ濃度９０．１％の焼石灰、ＣａＯ濃度６６．８％及びＭｇＯ濃度２２．４％の軽焼ドロマイト、ＳｉＯ_２濃度９２．０％及びＳｉ濃度５０％のＦｅＳｉを使用した。なお、塩基度は２．５〜５．０以下である。転炉１の一般的な操業条件の範囲である、０．８Ｎｍ^３／ｍｉ．ｔ以上の送酸速度で、吹錬を行った。なお、吹錬の中断は行わなかった。

推定式導出工程は、過去における転炉操業の実績を重回帰分析して、「スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)」を含む、復りん濃度Ｃを推定する各変数の係数を求めて、転炉１から溶鋼鍋６に出鋼された後に発生する当該溶鋼鍋６での「溶鋼１３への復りん濃度Ｃ」を推定する推定式を予め導出する工程である。
なお、脱炭炉以降における溶鋼１３への復りんは、脱炭スラグ１４中のりんが溶鋼１３に移行して発生するため、その復りん濃度Ｃを推定するにはスラグ１４中のりん濃度(Ｐ)が重要な変数となる。そのため、本実施形態においては、スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)を含む複数の変数を用いて、溶鋼１３への復りん濃度Ｃを推定している。

表１に、復りん濃度Ｃを推定する推定式を導出する際に用いたデータを示す。

溶鋼１３への復りん濃度Ｃの推定式を導出するにあたり、過去の転炉操業の中で、「スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)」と、「吹止りん濃度Ｂ」を分析した表１に示す４０チャージに対して復りん濃度Ｃを目的変数とし、スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)（％）、Ｍｎ規格濃度（％）、出鋼温度（℃）を説明変数として重回帰分析を行い、各説明変数に対する係数（ｂ〜ｄ）と定数項（ａ）を求め、復りん濃度Ｃを推定する推定式（式(２)）を導出した。

吹止りん濃度推定工程は、出鋼する時点での溶鋼１３のりん濃度である「吹止りん濃度Ｂ」を推定する工程である。
なお、溶鋼１３への復りんが発生したとしても、「吹止りん濃度Ｂ」を「鋼材の製品特性を満足するために設定したりん含有量の上限値Ａ」より低くする必要があるので、濃度推定工程で吹止りん濃度Ｂを正確に推定している。

吹止りん濃度Ｂを推定する方法は、例えば、特開２０１２−１３６７６７号公報や、特開平６−２７１９２１号公報や、特許５４８３４２９号などに記載されているように、転炉１の操業条件をパラメータとした推定式により推定する。
表２に、吹止りん濃度Ｂを推定する推定式を導出する際に用いたデータを示す。

過去の操業の中で、吹錬終了の３０秒前〜１８０秒前にサブランス５でサンプリングした溶鋼１３のりん濃度（吹錬中Ｐ）と、吹止りん濃度Ｂを分析した表２に示す４０チャージに対して、吹止Ｐ（吹止りん濃度Ｂ）を目的変数とし、溶銑Ｐ（溶銑りん濃度）、ＨＭＲ（Hot Metal Ratio）、ＣａＯ量、ＭｇＯ量、吹止積算酸素量、吹止温度、吹止Ｃ（吹止炭素濃度）、吹錬中Ｐ、吹錬中サブランス測定時積算酸素量を説明変数として重回帰分析を行い、各説明変数に対する係数（ｂ〜ｊ）と定数項（ａ）を事前に求めて、吹止りん濃度Ｂの推定式（式(３)）を作成した。

なお、ＣａＯ量及びＭｇＯ量は、焼石灰の投入量、軽焼ドロマイトの投入量、ＣａＯ濃度、ＭｇＯ濃度を用いて算出した(式(４)、式(５))。

スラグりん濃度推定工程は、転炉１から出鋼される時点における「スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)」を推定する。すなわち、スラグりん濃度推定工程は、「復りん濃度Ｃ」を正確に推定する際に必要な「スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)」を推定する。
ところで、転炉１内のりんは、出鋼時において溶鋼１３中とスラグ１４中に分かれて存在する。そのため、溶鋼１３が転炉１に装入された時のりん量、溶鋼量、スラグ量、溶鋼りん濃度が分かれば、スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)が推定式［スラグ中のりん濃度(−)＝(転炉装入時のりん量(ｋｇ)−溶鋼量(ｋｇ)×溶鋼りん濃度(−)／(スラグ量(ｋｇ)］で推定できる。

なお、溶鋼１３が転炉１に装入された時のりんは、主原料及び副原料のりん濃度、装入量から算出する。また「スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)」は、表３、表４に示す値、主原料から計算される溶鋼量と、吹止りん濃度推定工程で推定された「吹止りん濃度Ｂ」と、副原料から計算されるスラグ量とを用いて、式(６)を求めて推定する。

なお、スクラップ中のりん濃度は、使用しているスクラップの平均値０．０２０％を使用した。また係数「７８％」は、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、ＭｇＯの平均スラグ濃度の和である。また、珪石ＳｉＯ_２濃度は、９２％、ＦｅＳｉ中Ｓｉ濃度は５０％を使用した。

復りん濃度推定工程は、表３、表４に示すように、推定式導出工程で予め算出しておいた、復りん濃度Ｃの推定式（式（２））に、スラグりん濃度推定工程で推定した「スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)」と、出鋼直前の操業結果を適用して、出鋼後の溶鋼１３の「復りん濃度Ｃ」を推定する。
そして、吹止りん濃度推定工程で推定された「吹止りん濃度Ｂ」と、復りん濃度推定工程で推定された「復りん濃度Ｃ」が、式（１）を満足する場合に出鋼を開始する。なお、転炉１の操業においては、出鋼を開始してしまうと、再吹錬（再脱りん）が実施できないため、製品特性を満足するために設定したりん含有量の上限値Ａを満足する終点判定、すなわち出鋼可能か否かの判定が必要となる。

終点判定では、パラメータＢには吹止りん濃度推定工程で推定した結果、すなわち式(３)で推定した吹止りん濃度を用い、パラメータＣには復りん濃度推定工程で推定した結果、すなわち式(６)で推定した復りん濃度Ｃを用いている。これらパラメータＢ、Ｃは若干のばらつきがあるため、「りん上限Ａ超え」（連鋳工程で測定したりん濃度が製品特性を満足するために設定したりん含有量の上限値Ａを超えてしまうこと）が発生しないよう定数Ｄを加えている。

定数Ｄは、値を大きくすると確実に「りん上限Ａ超え」を防止することができるものである。しかし、定数Ｄの値を大きくすると、式(１)を満足できないチャージが発生し再吹錬の比率が多くなる、すなわち再吹錬が必要なチャージが増加することがある。そこで、式(１)を満足できないチャージが頻発せずに、溶鋼１３の生産性を著しく落とすことがないように、生産阻害を起こさない定数Ｄを決定する。

図３に示すように、本実施形態においては、復りん濃度Ｃの推定値と実績値の差の最大値（最大誤差）を定数Ｄとし、Ｄ＝０．００２％とした。
なお、式(１)を満足しない場合、次工程の連鋳工程において測定したりん濃度が、製品特性を満足するために設定したりん含有量の上限値Ａを超えてしまうため、転炉１において再吹錬を実施して脱りんを行う。

再吹錬とは、転炉１で一度吹錬を終了した後において、転炉吹止時のりん濃度が高く、成分規格上限値Ａを満足できない場合に、再度上吹ランス４から酸素を供給して吹錬を行い、脱りん反応を促進することである。
この再吹錬を行うことで、吹止りん濃度Ｂを低下させて、製品特性を満足するために設定したりん含有量の上限値Ａを満足させることができるものの、転炉１においての処理時間を延長させてしまい、転炉１の生産能力を低下させてしまう弊害が発生する。

以上のことを考慮して、式(１)を満たした場合出鋼を開始し、式(１)を満足しない場合再吹錬を行う操業実験を行った。表３、表４に、その実験結果（実施例）の一部を示す。
表３、表４に示すように、チャージＮｏ．１〜Ｎｏ．６、Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１０に関しては、式(１)を満足したので、出鋼を開始した。一方、チャージＮｏ．７に関しては、式(１)を満たさなかったため、気体酸素を追加で供給する再吹錬を実施した。以上、式(１)を満たすか否かの出鋼の判定方法で、３００チャージ実施した結果、「りん上限Ａ超え」は０チャージ、再吹錬チャージは４チャージであった。

また比較例として、過去の転炉操業の中で、スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)、吹止りん濃度Ｂを分析した表１に示す４０チャージに対して復りん濃度Ｃを目的変数とし、Ｍｎ規格濃度、出鋼温度を説明変数として重回帰分析を行い、式(７)の各説明変数に対する係数(ｃ、ｄ)と定数項(ａ)を求め、式(７)を導出した。
スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)を考慮せずに、過去における転炉１の操業実績に基づいて、各説明変数に対する係数（ｃ，ｄ）と定数項（ａ）を求め、復りん濃度Ｃを推定する推定式（式(７)）を導出した。この式(７)で復りん濃度Ｃを推定すると、推定精度が低くなってしまうことが分かった。

推定精度が低い復りん濃度Ｃの推定式（式(７)）を用いた出鋼の判定を、３００チャージ実施した結果、「りん上限Ａ超え」は０チャージであったが、再吹錬チャージは１１チャージであった。
以上、本実施形態と比較例を参照すると分かるように、スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)を考慮すると、正確に復りん濃度Ｃを推定することができる。このように推定された復りん濃度Ｃを用いて、式(１)を満足させるようにすることで、「りん上限Ａ超え」を防止し、且つ再吹錬の回数を低減させることができる。

さらに、上記の推定式導出工程においては、過去の転炉１の操業実績に基づき、スラグ１４中のりん濃度（Ｐ）を含む複数の変数を用いて、溶鋼鍋６（脱炭炉以降）でのスラグ１４の除滓を実施する場合の復りん濃度Ｃの推定式と、溶鋼鍋６でのスラグ１４の除滓を実施しない場合の復りん濃度Ｃの推定式とを区別して予め求めるとよい。
具体的には、転炉１から溶鋼鍋６へ出鋼した後であって、溶鋼処理を実施する前に、溶鋼鍋６中に流出した転炉スラグ１４を除滓することがあり、その場合、後の復りん濃度Ｃが小さくなる。そのため、復りん濃度Ｃの推定式を、溶鋼鍋６でのスラグ１４の除滓を実施する場合と、溶鋼鍋６でのスラグ１４の除滓を実施しない場合とに分けて、予め導出しておく。

表５は、除滓が実施された場合における、復りん濃度Ｃを推定する推定式の導出に用いたデータを示す表である。表６は、除滓が実施されていない場合における、復りん濃度Ｃを推定する推定式の導出に用いたデータを示す表である。

溶鋼１３への復りん濃度Ｃの推定式を導出するにあたり、過去の転炉操業の中で、スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)、吹止りん濃度Ｂを分析したデータを表５、表６に示すように除滓の有無に分け、それぞれ復りん濃度Ｃを目的変数、スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)、Ｍｎ規格濃度、出鋼温度を説明変数として、過去の操業実績を重回帰分析して、復りん濃度Ｃを推定する式(２)の各説明変数に対する係数(ｂ〜ｄ)と定数項(ａ)を求めた。

除滓が実施された場合、係数(ｂ〜ｄ)と定数項(ａ)は、［ａ＝−３．５９０×１０^−２，ｂ＝４．６９２×１０^−３，ｃ＝２．４１５×１０^−３，ｄ＝１．９２３×１０^−５］と導出された。
除滓が実施されていない場合、係数(ｂ〜ｄ)と定数項(ａ)は、［ａ＝−１．０７９×１０^−１，ｂ＝３．９７６×１０^−３，ｃ＝１．６４１×１０^−３，ｄ＝６．３５５×１０^−５］と導出された。

これら導出された係数(ｂ〜ｄ)と定数項(ａ)を除滓の有無ごとに使い分けて、復りん濃度Ｃを推定した。
図４、図５に示すように、復りん濃度Ｃの推定値と実績値の差の最大値（最大誤差）を定数Ｄとし、Ｄ＝０．００１％とした。
除滓の有無ごとに分けて復りん濃度Ｃの推定し、式(１)を満たした場合出鋼を開始し、式(１)を満足しない場合再吹錬を行う操業実験を行った。表７、表８に、その実験結果（実施例）の一部を示す。

表７、表８に示すように、チャージＮｏ．１、Ｎｏ．４、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８は除滓を実施し、その他のチャージＮｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０は除滓を実施しなかった。
チャージＮｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．６においては、（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の値と連鋳工程Ｐの値とがほとんど差が無く、チャージＮｏ．９、Ｎｏ．１０においては、（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の値が連鋳工程Ｐの値と同じ値である。この結果より、除滓の有無ごとに分けて復りん濃度Ｃの推定するほうが、推定精度がより向上することが分かる。

以上、除滓の有無ごとに分けて復りん濃度Ｃを推定して、式(１)を満たすか否かの出鋼の判定方法で、３００チャージ実施した結果、「りん上限Ａ超え」は０チャージ、再吹錬チャージは２チャージであった。このように、除滓の有無ごとに分けて復りん濃度Ｃの推定することで、より再吹錬の回数を低減させることができる。
図６に、除滓の有無ごとに分けて復りん濃度Ｃを推定した際の再吹錬率、除滓の有無ごとに分けずに復りん濃度Ｃを推定した際の再吹錬率、従来の手法で復りん濃度Ｃを推定した際の再吹錬率、をまとめたものを示す。なお、再吹錬率とは、全操業チャージに対して再吹錬を実施したチャージの割合である。

図６に示すように、スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)を含む複数の変数を用いて、溶鋼１３への復りん濃度Ｃを推定することで、その復りん濃度Ｃの推定精度が向上する（除滓有無の区別なし）。ここで、「除滓有無の区別なし」における再吹錬率（１．４％）と、スラグ１４中のりん濃度(Ｐ)を含む変数を用いていないときの再吹錬率（３．５％超え）とを比較すると、本発明は、上記したようにりん上限Ａ超えを防止しつつ、再吹錬比率を低減させることができる。

さらに、本発明において、転炉出鋼後に除滓を実施する場合と、除滓を実施しない場合を区別して復りん濃度Ｃを推定することで、その復りん濃度Ｃの推定精度をより向上させることができる。それ故、再吹錬比率をさらに低減させることができる（０．６％）。
本発明の転炉１の操業方法（終点判定を利用した転炉１の操業方法）によれば、高炉で製造された溶銑に含まれるりん濃度（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）、すなわち連鋳工程で測定する溶鋼１３中のりん濃度（連鋳工程Ｐ）が、製品特性を満足させるために設定した、りん含有量の上限値Ａを確実に下回るように、復りん濃度Ｃを正確に推定し、出鋼の可否を正しく判定することができる。それ故、製品とならない鋳片を皆無としながら、転炉１の再吹錬比率を大幅に低減させることが可能となる。

なお、今回開示された実施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。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１転炉（上底吹転炉）
２炉口
３出鋼孔
４上吹ランス
５サブランス
６溶鋼鍋（取鍋）
７出鋼孔封鎖具の挿入装置（ダーツ挿入装置）
８出鋼孔封鎖具（ダーツ）
９棒体
１０鍔体
１１把持棒体
１２挿入アーム
１３溶鋼
１４スラグ

Claims

上底吹転炉において吹錬を行う際に、
「スラグ中のりん濃度（Ｐ）」を含む複数の変数を用いて、前記転炉から溶鋼鍋に出鋼された後に発生する当該溶鋼鍋での「溶鋼への復りん濃度Ｃ」を推定する推定式を、過去の前記転炉の操業実績に基づいて、予め導出する推定式導出工程と、
前記転炉から出鋼される時点における前記溶鋼のりん濃度である「吹止りん濃度Ｂ」を推定する吹止りん濃度推定工程と、
前記転炉から出鋼される時点における「スラグ中のりん濃度（Ｐ）」を推定するスラグりん濃度推定工程と、
前記推定式導出工程で得られた推定式に、推定した「スラグ中のりん濃度（Ｐ）」を適用して、出鋼後の溶鋼の「復りん濃度Ｃ」を推定する復りん濃度推定工程を有し、
前記吹止りん濃度推定工程で推定された「吹止りん濃度Ｂ」と、前記復りん濃度推定工程で推定された「復りん濃度Ｃ」を代入して、式（１）を満足する場合に出鋼を開始する
ことを特徴とする転炉の操業方法。
前記推定式導出工程においては、前記溶鋼鍋でのスラグの除滓を実施する場合の推定式と、前記溶鋼鍋でのスラグの除滓を実施しない場合の推定式とを区別して求めることを特徴とする請求項１に記載の転炉の操業方法。