JP2018104813A

JP2018104813A - 転炉型精錬炉の操業方法

Info

Publication number: JP2018104813A
Application number: JP2017227107A
Authority: JP
Inventors: 向平加藤; Kohei Kato; 政志船橋; Masashi Funabashi; 圭一郎甲斐; Keiichiro Kai; 樹人松田; Juto Matsuda; 川畑　涼; Ryo Kawabata; 涼川畑
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2037-11-27
Also published as: JP6547815B2

Abstract

【課題】転炉型精錬炉の出湯孔の内径を縮小化する変更を行う際に、変更の作業に係る時間を短縮することができ、耐用寿命を確保することができる転炉型精錬炉の操業方法を提供すること。
【解決手段】内張り用スリーブ煉瓦４で形成される出湯孔１０を有する転炉型精錬炉１の操業方法であって、出湯孔１０の内径ｄを縮小する変更を行う際に、転炉型精錬炉１に設けられた第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを除去せずに、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの未使用時の内径（初期内径ｄ_１’）よりも外径Ｄ_２が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの内側に挿入して固定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、転炉型精錬炉の操業方法に関する。

転炉型精錬炉の出湯孔は、精錬処理後の溶鋼あるいは溶銑をスラグと分離させて炉外に排出（「出湯」ともいう。）するための孔であり、通常、定形耐火物（スリーブ煉瓦）もしくは不定形耐火物を固化させたもので形成されている。この耐火物は、高温かつ高流速の溶鋼や溶銑に曝されることで溶損が進行する。このため、転炉型精錬炉では、出湯回数の増加に伴って、出湯孔の内径が拡大する。

脱炭処理を行う製鋼用の脱炭炉（「転炉」ともいう。）として用いられる転炉型精錬炉の場合、通常、出湯中に合金添加を行うため、出湯孔の内径が拡大してしまうと、添加する合金鉄の溶解時間が確保できなくなるという問題が生じる。また、この場合、出湯孔の内径が拡大してしまうと、出湯時にスラグが流出し易くなり、スラグの巻き込みによる品質上あるいは成分上の問題が生じたりする。このため、出湯孔の溶損状況に応じて、適宜出湯孔の補修やスリーブ煉瓦の交換が行われる。さらに、この場合において、出湯孔の内径が小さ過ぎると、出湯時間が長くなり過ぎるために、生産性の低下や溶鋼温度の低下が問題となる。これらのことから、出湯孔の初期内径は、上記の因子を考慮して、目的に応じた適切な大きさが選択される。

また、溶銑の脱珪処理及び脱燐処理の少なくとも一方を行う予備処理炉として用いられる転炉型精錬炉の場合、通常、出湯中には合金鉄添加を行わないため、合金鉄の溶解時間を確保する必要が無い。また、この場合、スラグの巻き込みによる品質や成分に与える影響は、脱炭処理に比べて小さい。このため、出湯孔の内径は、一般的に、脱炭炉の場合と比較して、より大きいものが選択される。しかし、溶損による出湯孔の内径の過度な拡大は、出湯流の飛散による設備トラブル等の原因となる。このため、この場合においても、溶損状況に応じて、出湯孔の補修やスリーブ煉瓦の交換を行う必要がある。

製鉄所の製鋼工場では、高炉から出銑された溶銑に対して、脱珪処理や脱燐処理、脱硫処理といった予備処理を施した後、脱炭処理を施すことで、不純物成分が少なく、炭素濃度の低い溶鋼が製造される。このため、近年では、一つの製鋼工場内に供えられた複数の転炉型精錬炉を、脱炭炉と予備処理炉とに分けて使用し、異なる転炉型精錬炉にて、溶銑に予備処理と脱炭処理とを順に施す操業が広く行われている。

ここで、転炉型精錬炉の内張り耐火物の損耗速度は、精錬温度の高い脱炭炉として用いる場合の方が、予備処理炉として用いる場合よりも大きい。このため、複数の同型の転炉型精錬炉を予備処理炉と脱炭炉とに使い分ける場合、一般的には、転炉型精錬炉の内張り煉瓦を新規に施工した後、炉代の前期には転炉型精錬炉を脱炭炉として用い、内張り耐火物の残厚が小さくなった炉代の後期には転炉型精錬炉を予備処理炉として用いている。つまり、製鋼工場では、脱炭炉及び予備処理炉としての予定使用回数をバランスさせるように、転炉型精錬炉の炉代の途中で脱炭炉用から予備処理炉用に用途を切り替えて操業を行うことが一般的となる。なお、予備処理炉としても必要な内張り耐火物の厚みが確保できなくなると、最終的には転炉型精錬炉の内張り耐火物全体を新規に積み替える大修理が行われる。この大修理の間は、使用可能な転炉型精錬炉の基数が一つ少なくなるので、転炉型精錬炉の基数に余裕がなければ、転炉型精錬炉による溶銑の予備処理は実施されず、転炉型精錬炉は脱炭炉としてのみ使用されることになる。

脱珪処理や脱燐処理といった予備処理は、バックアップとして他の溶銑予備処理設備でも行うことができたり、精錬コストは増加するものの脱炭炉での脱炭処理と同時に行うことができたりする。一方、脱炭処理は、脱炭炉用の転炉型精錬炉でしか処理ができない。このため、トラブル等により脱炭炉が突発的に操業不能となった場合には、バックアップとして、溶銑予備処理炉として使用していた転炉型精錬炉を暫定的に脱炭炉として使用するような一時的な措置が取られる。

上記の様に、炉代の途中で転炉型精錬炉を予備処理炉から脱炭炉へと変更する場合には、出湯孔の孔径を縮小させる変更の必要があり、以下に説明するようなスリーブ煉瓦の交換方法を適用することで出湯孔の孔径を変更することができる。
従来提案されている転炉の出鋼孔（出湯孔）のスリーブ煉瓦の交換方法としては、例えば、交換対象のスリーブ煉瓦を穿孔により除去し、新しいスリーブ煉瓦を挿入し、出鋼孔周囲の耐火物とスリーブ煉瓦との間隙に不定形耐火材を流し込み固化させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、交換対象のスリーブ煉瓦を除去する他の方法としては、取出ロッドを出鋼孔に挿入し、取出ロッド先端のフックをスリーブ煉瓦の炉内端部に掛けて外方に引き出してスリーブ煉瓦を取り出す方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。さらに、溶損した出鋼孔内に補修用スリーブ煉瓦が容易に挿入できるように、出鋼孔内壁や出鋼孔の炉内側端部近傍の炉内壁に付着した地金やスラグを、ランスパイプからの酸素ガス噴射によって溶融、除去する方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
一方で、上記のスリーブ煉瓦除去を省略した出鋼孔の簡易的な補修方法としては、焼付け材等を直接溶損部位に塗りつける方法のほか、補修パイプを出鋼孔に挿入しスリーブ煉瓦との間を不定形耐火物で充填する方法（例えば、特許文献４参照）がある。

特開昭６３−２３５４１９号公報特開平５−１９５０３８号公報特開平５−１１７７３８号公報特開２０１１−１７９０４０号公報

ところで、特許文献１で挙げた技術では、溶損した不要耐火物を穿孔により除去するが、この作業は穿孔時の位置合せや穿孔そのものに時間を要することが課題であった。穿孔の作業に掛かる時間が長くなる場合、生産性が低下することに加え、高熱下の作業であるため作業者の作業負荷も大きくなる。また、特許文献２，３で挙げた技術では、特許文献１に記載の穿孔作業を省略できるものの、耐火物や地金の除去作業そのものは必要であるため、作業時間が長くなることが課題であった。さらに、特許文献４で挙げた技術では、耐火物等の除去作業が不要であるため作業時間を短縮できるものの、あくまで不定形耐火物を用いた簡易的な補修のため、耐用寿命が１５チャージ程度と短いことが課題であった。

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、転炉型精錬炉の出湯孔の内径を小さく変更する際に、変更の作業に係る時間を短縮することができ、耐用寿命を確保することができる転炉型精錬炉の操業方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、内張り用スリーブ煉瓦で形成される出湯孔を有する転炉型精錬炉の操業方法であって、上記出湯孔の内径を縮小する変更を行う際に、上記転炉型精錬炉に設けられた第１の内張り用スリーブ煉瓦を除去せずに、上記第１の内張り用スリーブ煉瓦の未使用時の内径よりも外径が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦を、上記第１の内張り用スリーブ煉瓦の内側に挿入して固定することを特徴とする転炉型精錬炉の操業方法が提供される。

本発明の一態様によれば、内張り用スリーブ煉瓦で形成される出湯孔を有する転炉型精錬炉の操業方法であって、溶銑に脱珪処理及び脱燐処理の少なくとも一方を施す予備処理炉用の上記出湯孔を形成するための第１の内張り用スリーブ煉瓦を備えた上記転炉型精錬炉を、溶銑に脱炭処理を施して溶鋼とする脱炭炉として使用する際に、上記転炉型精錬炉から上記第１の内張り用スリーブ煉瓦を除去せずに、上記第１の内張り用スリーブ煉瓦の未使用時の初期内径よりも外径が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦を、上記第１の内張り用スリーブ煉瓦の内側に挿入して固定することで、上記出湯孔の内径を縮小する変更を行うことを特徴とする転炉型精錬炉の操業方法が提供される。

本発明の一態様によれば、複数の転炉型精錬炉を用いて溶銑から溶鋼を溶製する転炉型精錬炉の操業方法であって、転炉型精錬炉を、１炉代の間に、溶銑に脱炭処理を施して溶鋼とする脱炭炉として用いた後に、溶銑に脱燐処理を施す予備処理炉として用いることにより、上記複数の転炉型精錬炉を、上記予備処理炉と上記脱炭炉とに分けて用い、上記予備処理炉を用いて溶銑に脱燐処理を施した後、上記予備処理炉と異なる転炉型精錬炉である上記脱炭炉を用いて、上記脱燐処理が施された溶銑に上記脱炭処理を施すことで、溶鋼を溶製し、上記脱炭炉として用いられる転炉型精錬炉が稼動不能となった場合に、上記予備処理炉として用いられる転炉型精錬炉について、出湯孔を形成する第１の内張り用スリーブ煉瓦を除去せずに、上記第１の内張り用スリーブ煉瓦の未使用時の初期内径よりも外径が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦を、上記第１の内張り用スリーブ煉瓦の内側に挿入して固定することで、上記出湯孔の内径を縮小する変更を行い、上記脱炭炉として用いることを特徴とする転炉型精錬炉の操業方法が提供される。

本発明の一態様によれば、転炉型精錬炉の出湯孔の内径を小さく変更する際に、変更の作業に係る時間を短縮することができ、耐用寿命を確保することができる転炉型精錬炉の操業方法が提供される。

転炉型精錬炉を示す断面図である。転炉型精錬炉の出湯孔近傍を示す部分断面図である。本発明の一実施形態の出湯孔の内径を変更する前の状態を示す部分断面図である。出湯孔の内径を変更する方法において第２の内張り用スリーブ煉瓦を挿入した状態を示す部分断面図である。出湯孔の内径を変更する方法において第２の内張り用スリーブ煉瓦を固定した状態を示す部分断面図である。実施例における出湯孔回数と出湯時間との関係を示すグラフである。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
＜転炉型精錬炉の操業方法＞
本発明の一実施形態に係る転炉型精錬炉の操業方法では、図１に示す転炉型精錬炉１を用いて精錬処理を行う。転炉型精錬炉１は、上端が開口した精錬容器であり、炉体鉄皮２と、炉体鉄皮２の内側に内張りされた内張り煉瓦３とを備える。また、転炉型精錬炉１の上側の側面には、転炉型精錬炉１の内側から外側に貫通して形成され、溶銑や溶鋼を排出するための出湯孔１０が形成される。出湯孔１０は、内張り煉瓦３の一つであり、中空円筒状の定形耐火物である内張り用スリーブ煉瓦４によって形成される孔である。

このような転炉型精錬炉１では、上部に形成された開口部である炉口から、精錬処理される溶銑が装入される。次いで、溶銑の上方に配された上吹きランス（不図示）から、転炉型精錬炉１内の溶銑に対して酸素が吹き込まれることで、溶銑の酸化精錬が行われる。多くの製鉄所では製鋼工場に複数基の転炉型精錬炉１が設けられ、近年では精錬効率やコストの観点から、それぞれの転炉型精錬炉１に予備処理や脱炭処理といった個別の処理機能を持たせて稼動させる操業方法がとられるようになっている。この場合、精錬処理される溶銑は、予備処理炉にて予備処理された後に、予備処理炉とは異なる転炉型精錬炉である脱炭炉にて脱炭処理されることで溶鋼となる。

ここで、本実施形態における予備処理は、脱珪処理及び脱燐処理の少なくとも一方である。脱珪処理及び脱燐処理は、溶銑中の珪素や燐を酸化除去し、溶銑の珪素含有量や燐含有量を低減する処理である。また、脱炭処理とは、溶銑中の炭素を酸化除去することで溶銑の炭素含有量を低減して鋼にする処理である。溶銑を酸化精錬する場合、基本的には、炭素に比べて珪素の方が優先的に酸化され、また、溶銑の温度が低いほど燐の酸化に有利になるため、予備処理が行われた後に脱炭処理が行われることとなる。

また、上述のように、出湯孔の内径ｄは、脱炭炉として用いられる場合に比べ、予備処理炉として用いられる場合の方が大きいものとする。このため、通常、脱炭炉として用いられる転炉型精錬炉１に設けられる内張り用スリーブ煉瓦４と、予備処理炉として用いられる転炉型精錬炉１に設けられる内張り用スリーブ煉瓦４とでは、外径Ｄの大きさが同じで、内径ｄの大きさが異なるものが用いられることとなる。

本実施形態では、製鋼工場内に設けられた複数の転炉型精錬炉１を用いて溶鋼の溶製を行う。転炉型精錬炉１は、基本的に、１炉代の間において、前期（前半）には脱炭炉として用いられ、後期（後半）には予備処理炉として用いられる。転炉型精錬炉１は、内張り煉瓦が新規に施工されて設けられた後、この内張り煉瓦の残厚が使用できなくなる程度に薄くなるまで精錬処理に用いられる。そして、内張り煉瓦の残厚が薄くなると、残った内張り煉瓦が除去され、新たな内張り煉瓦が施工されることで、再び精錬処理に用いられる。本実施形態に係る転炉型精錬炉１の操業方法では、転炉型精錬炉１について、このような内張り煉瓦の施工と、精錬処理への使用とが繰り返し行われる。転炉型精錬炉１に内張り煉瓦が新規に施工された回数を炉代という。つまり、１炉代の間とは、転炉型精錬炉１に内張り煉瓦が新規に施工されてから、内張り煉瓦の残厚が薄くなり、転炉型精錬炉１が精錬処理に使用できなくなるまでの間である。

さらに、本実施形態では、製鋼工場内の複数の転炉型精錬炉１を、予備処理炉と脱炭炉とに分けて溶鋼の溶製を行う。例えば、製鋼工場内に３基の転炉型精錬炉１がある場合、１基を予備処理炉として用い、残りの２基を脱炭炉として用いてもよい。また、転炉型精錬炉１の内張り煉瓦の施工には時間が掛かるため、３基の転炉型精錬炉１のうち、１基を予備処理炉として用い、他の１基を脱炭炉として用い、残りの１基を内張り煉瓦の施工のために休止させてもよい。また、生産性の観点からは、製鋼工場内には、常に、予備処理炉と脱炭炉があることが好ましい。つまり、予備処理炉と脱炭炉とが同時にあるように、脱炭炉から予備処理炉への変更のタイミングや、転炉型精錬炉の炉代の更新のタイミング等の調整が行われる。

このような複数の転炉型精錬炉１を予備処理炉と脱炭炉とに分けて操業をする場合においては、設備トラブル等の理由によって、少なくとも１基の転炉型精錬炉１が突発的に稼動不能となると、生産能力が大幅に低下してしまう。この際、稼動不能となった転炉型精錬炉１が、予備処理炉として用いられている場合には、予備処理を他の予備処理設備で行う措置や、脱炭炉にて予備処理と脱炭処理とを両方行うか、予備処理を省略する措置が取られる。一方、稼動不能となった転炉型精錬炉１が、脱炭炉として用いられている場合には、予備処理炉として用いられている転炉型精錬炉１を暫定的に脱炭炉として用いる一時的な措置を取る必要がある。この場合において、上述のように予備処理炉と脱炭炉とでは出湯孔１０の内径ｄの大きさが異なり、予備処理炉での内径ｄの大きな出湯孔１０を脱炭炉に適用することはできないため、内径ｄを縮小化する変更が行われる。

本実施形態では、このような転炉型精錬炉１の操業方法において、転炉型精錬炉１の予備処理炉から脱炭炉への変更に伴って、出湯孔１０の内径ｄの縮小化を行う。転炉型精錬炉１が予備処理炉として用いられる場合には、図３に示すように、内張り煉瓦３の出湯孔１０に相当する箇所には、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａが設けられている。第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａは、外径Ｄ_１及び初期内径ｄ_１’の従来の予備処理炉に設けられるスリーブ煉瓦と同様である。初期内径ｄ_１’は、未使用時（新品時）の第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの内径ｄ_１である。図３に示す状態では、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを設けた後に、溶銑予備処理を少なくとも１回は行った状態を示しており、溶銑予備処理時の出湯により内側が溶損し、実際の内径ｄ_１が初期内径ｄ_１’よりも大きくなっている。

本実施形態における出湯孔１０の内径ｄの変更では、まず、図３に示す予備処理炉として用いられている転炉型精錬炉１に対して、図４に示すように、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの内側に第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを挿入する。第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂは、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａと同様に円筒状の定形耐火物であり、外径Ｄ_２が第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの初期内径ｄ_１’よりも小さい。また、第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂの内径ｄ_２は、脱炭炉にて通常用いられる内径でよく、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの初期内径ｄ_１’よりも小さい。さらに、精密な位置合わせ行わずに第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを挿入できるよう、初期内径ｄ_１’から外径Ｄ_２を差し引いた差は、２０ｍｍ以上とすることがより望ましい。

次いで、図５に示すように、第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを挿入した後、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａと第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂとの間隙に不定形耐火物５を炉体を出湯側に倒した状態で炉内側から流しこみ、不定形耐火物５を乾燥させて固化させることで、第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａに固定する。第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを固定する方法は、例えば、特許文献１に記載の方法と同様な方法を用いてもよく、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａと第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂとの間隙に、転炉型精錬炉１の内側から不定形耐火物５を注入してもよい。また、不定形耐火物５を転炉型精錬炉１の内側から流し込む前に、転炉型精錬炉１の外側に不定形耐火物を吹き付けて第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａに仮に固定させてもよい。
以上の工程により、出湯孔１０の内径が、予備処理用の内径ｄ_１から脱炭処理用の内径ｄ_２に変更される。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。

例えば、上記実施形態では、転炉型精錬炉１を予備処理炉から脱炭炉に変更する際について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。脱炭炉であっても、溶製する鋼種によっては、出湯孔１０の内径ｄを変更する場合がある。例えば、目標とする不純物成分の含有量の上限が低いといったように、品質が厳格な厳格鋼種では、脱炭処理後の出湯時において、スラグの流出を抑えることが必要となることがある。このため、このような厳格鋼種においては、出湯孔１０の内径ｄを、一般的な品質である一般鋼種に比べ小さくすることが好ましい。特に、溶製する鋼種が多い製鋼工場においては、一つの脱炭炉にて一般鋼種と厳格鋼種とを連続して溶製することがある。つまり、脱炭炉として用いている転炉型精錬炉１において、一般鋼種から厳格鋼種へと溶製対象を変更する際にも、上記と同様な変更方法を用いることができる。なお、この場合において、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの内径ｄ_１は、一般鋼種の溶製に適したものに設定され、第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂの内径ｄ_２は、厳格鋼種の溶製に適したものに設定される。

また、上記実施形態では、予備処理炉として使用された転炉型精錬炉１を脱炭炉として使用可能なように変更する場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上記実施形態の内径ｄの変更方法は、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａが設けられた使用前の予備処理炉を脱炭炉として限定的に使用可能なように変更する場合においても適用することができる。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る転炉型精錬炉１の操業方法は、内張り用スリーブ煉瓦４で形成される出湯孔１０を有する転炉型精錬炉１の操業方法であって、出湯孔１０の内径ｄを縮小する変更を行う際に、転炉型精錬炉１に設けられた第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを除去せずに、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの未使用時の内径（初期内径ｄ_１’）よりも外径Ｄ_２が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの内側に挿入して固定する。

上記（１）の構成によれば、出湯孔１０の内径ｄを縮小する際に、使用済みの第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを除去せずに第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを設ける。このため、特許文献１のように、溶損した内張り用スリーブ煉瓦を含む耐火物を穿孔により除去してから新たな内張り用スリーブ煉瓦を設ける方法に比べ、穿孔時の位置合わせや穿孔そのものに要する時間だけ作業時間を短縮することができる。また、特許文献２のように、使用済みの内張り用スリーブ煉瓦を取り出して清掃してから新たな内張り用スリーブ煉瓦を設ける方法に比べ、内張り用スリーブ煉瓦を取り出すのに要する時間だけ作業時間を短縮することができる。

また、上記（１）の構成では、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａ及び第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂは定形耐火物である。このため、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａと第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂとを不定形耐火物５で固定する場合には、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａと第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂとの間隙に設けられるわずかな量の不定形耐火物５を乾燥・固化させるだけで、転炉型精錬炉１を使用できるようになる。つまり、不定形耐火物の使用量が多いことから乾燥・固化に要する時間が長い、特許文献１，４に比べて、短い時間で変更作業を行うことができる。

さらに、上記（１）の構成によれば、第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂの外径Ｄ_２を、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの未使用時の内径ｄ_１よりも小さくすることにより、既設の第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの使用回数や残厚に拠らずに、第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを設けることができる。このため、残存耐火物の除去工程の省略が可能となるため、作業時間を短縮することができる。

このように、作業時間が短縮されることで、転炉型精錬炉１の稼働率が向上するため、生産性を向上させることができる。また、特許文献１における位置合わせや穿孔といった穿孔にかかる作業、及び残存耐火物や地金の除去作業は、高熱下での作業となる。しかし、上記（１）の構成によれば、これらの作業を省略することができるため、作業者の作業負荷を軽減することができる。

さらに、上記（１）の構成によれば、変更後の出湯孔１０は、耐用性の高い定形耐火物である第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂにより形成される。このため、特許文献４のように不定形耐火物で出湯孔を形成する場合に比べ、耐用寿命を向上させることができ、耐火物コストを抑制することができる。なお、上記（１）の構成における第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂの厚みは、一つの肉厚な内張り用スリーブ煉瓦４で出湯孔１０を形成する場合に比べ薄くなる。このため、特許文献１〜３の方法を用いて変更した場合に比べ、耐用寿命は低下することとなる。しかし、暫定的に予備処理炉を脱炭炉として用いる場合や、一般鋼を溶製する中で限定的に高級鋼を溶製する場合においては、十分な耐用寿命があるものとなる。

（２）本発明の一態様に係る転炉型精錬炉１の操業方法は、内張り用スリーブ煉瓦４で形成される出湯孔１０を有する転炉型精錬炉１の操業方法であって、溶銑に脱珪処理及び脱燐処理の少なくとも一方を施す予備処理炉用の出湯孔を形成するための第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを備えた転炉型精錬炉１を、溶銑に脱炭処理を施して溶鋼とする脱炭炉として使用する際に、転炉型精錬炉１から第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを除去せずに、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの未使用時の初期内径ｄ_１’よりも外径Ｄ_２が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの内側に挿入して固定することで、出湯孔１０の内径ｄを縮小する変更を行う。

（３）本発明の一態様に係る転炉型精錬炉１の操業方法は、複数の転炉型精錬炉１を用いて溶銑から溶鋼を溶製する転炉型精錬炉１の操業方法であって、転炉型精錬炉１を、１炉代の間に、溶銑に脱炭処理を施して溶鋼とする脱炭炉として用いた後に、溶銑に脱燐処理を施す予備処理炉として用いることにより、複数の転炉型精錬炉１を、予備処理炉と脱炭炉とに分けて用い、予備処理炉を用いて溶銑に脱燐処理を施した後、予備処理炉と異なる転炉型精錬炉１である脱炭炉を用いて、脱燐処理が施された溶銑に脱炭処理を施すことで、溶鋼を溶製し、脱炭炉として用いられる転炉型精錬炉１が稼動不能となった場合に、予備処理炉として用いられる予備処理炉用について、出湯孔を形成するための第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを備えた転炉型精錬炉１を、脱炭炉として使用する際に、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを除去せずに、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの未使用時の初期内径ｄ_１’よりも外径Ｄ_２が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの内側に挿入して固定することで、出湯孔１０の内径ｄを縮小する変更を行い、脱炭炉として用いる。

上記（２）または（３）の構成によれば、上記（１）の構成と同様に、出湯孔１０の内径ｄを縮小化する変更を、短い作業時間で行うことができるようになる。このため、複数の転炉型精錬炉１を、予備処理を行う予備処理炉と脱炭処理を行う脱炭炉とに分けて操業を行う場合において、転炉型精錬炉が突発的に操業不能となっても、短い時間で予備処理炉を脱炭炉に用途変更できるようになるため、生産ロスの発生を抑制することができる。また、変更後の出湯孔１０は、暫定的に脱炭炉として用いるには十分な耐用寿命を有するものとなる。

本発明を適用した実施例について述べる。実施例では、上記実施形態における出湯孔１０の内径ｄを変更する方法を用いて、予備処理として脱燐処理を行う予備処理炉を、脱炭処理を行う脱炭炉に変更した。なお、予備処理炉及び脱炭炉として用いる転炉型精錬炉１としては、ヒートサイズ（処理可能な溶鉄の重量）が３３０ｔｏｎのものを用いた。

実施例では、まず、転炉型精錬炉１の出湯孔１０の位置の内張り煉瓦３に、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを設けて、予備処理を行った。第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａは、初期内径ｄ_１’が２８０ｍｍ、円筒状の高さ方向の長さであるスリーブ長さが１２００ｍｍである。また、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの材質は、ＭｇＯ＝８９％、Ｃ＝８％のマグカーボン煉瓦である。

次いで、予備処理炉として用いた転炉型精錬炉１に対して、炉体外部より既存の第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの内側に第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを挿入し、炉体外部から少量の不定形耐火物を吹き付けて第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂを仮に固定した。第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂは、実施例１では外径Ｄ_２が２５０ｍｍ、内径ｄ_２が２１０ｍｍ、径方向の肉厚が２０ｍｍのものを、実施例２では外径Ｄ_２が２６０ｍｍ、内径ｄ_２が２１０ｍｍ、径方向の肉厚が２５ｍｍのものをそれぞれ用いた。なお、円筒状の高さ方向の長さである内張り用スリーブ長さは１２００ｍｍ乃至１４００ｍｍであり、転炉型精錬炉１の出湯孔周囲の内張り耐火物の残厚に応じて、出湯孔１０に挿入した第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂが炉内側に少し突き出る程度の長さに必要に応じて調整したうえ、出湯孔１０に挿入して仮止めする。また、第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂの材質は、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａと同じである。

さらに、炉体内側から第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａと第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂとの間隙に不定形耐火物を流し込んで充填した。その後、充填させた不定形耐火物を所定時間保持して、乾燥させることで出湯孔１０の内径ｄを縮小させる変更を行った。
実施例では、このようにして出湯孔１０の内径ｄを縮小させた後、転炉型精錬炉１を脱炭炉として使用し、出湯孔１０の溶損状態を出鋼時間の推移を確認することで評価し、出湯孔１０の耐用寿命を確認した。なお、耐用寿命とは、脱炭炉として許容できる出鋼時間を確保できる出湯孔１０の積算使用回数の上限である。

また、実施例では、比較として、以下の比較例１，２の２つの条件でも出湯孔１０の内径ｄの縮小化を行い、縮小化後の出湯孔１０の耐用寿命を確認した。まず、比較例１では、予備処理炉として同様に用いた転炉型精錬炉１に対して、特許文献４と同様に、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａの内側に、不定形耐火物を流し込んで出湯孔１０の内径を縮小化した。また、比較例２では、予備処理炉として同様に用いた転炉型精錬炉１に対して、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａを除去した後、第１の内張り用スリーブ煉瓦４Ａに対して外径Ｄが同じで、内径ｄが小さな内張り用スリーブ煉瓦４（通常の脱炭炉にて用いられる内張り用スリーブ煉瓦）を設けることで出湯孔１０の内径ｄを縮小化した。なお、比較例１，２における、脱炭炉用として用いるために縮小化した直後の出湯孔１０の内径ｄは、実施例における、第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂの内径ｄ_２とそれぞれ同じとした。

表１に、実施例１，２及び比較例１，２における結果として、出湯孔１０の補修・交換により内径ｄを縮小化する変更に要した時間、変更後の出湯孔１０の耐用寿命、及び変更後の出湯孔１０を形成する耐火物の種類をそれぞれ示す。表１に示すように、実施例１では、比較例１と比べて、補修・交換に要する時間は長くなるものの、耐用寿命が１５チャージから２５チャージに延びることが分かった。さらに、実施例２は、実施例１と比べて第２の内張り用スリーブ煉瓦４Ｂの径方向の肉厚を２０ｍｍから２５ｍｍに拡大したものであり、その場合耐用寿命は３５チャージまで延びることがわかった。また、実施例では、比較例２と比べて、補修・交換に要する時間を３０分程度短縮できることが確認できた。なお、実施例における耐用寿命は、比較例２よりも短いものの、２５チャージ乃至３５チャージであるため、脱炭炉の暫定的なバックアップとして用いる場合には十分なものとなる。

さらに、図６に、実施例１，２と比較例２とにおける、出湯孔１０の積算使用回数である出湯孔回数と、出湯時間［秒／ｔｏｎ］との関係を示す。ここで、出湯時間は、溶鋼の単位量あたりに掛かる排出時間である。通常であれば、出湯孔回数が増加するに従い、出湯孔１０は溶損し内径ｄが拡大するため、出湯時間が短くなる。図６に示すグラフでは、出湯孔回数に応じた出湯時間の推移を確認することで、出湯孔１０の溶損速度を確認することができる。図６に示すように、実施例１，２いずれの場合でも、通常の脱炭処理で用いられている厚肉な内張り用スリーブ煉瓦４を使用した比較例２と比較しても、出湯孔回数の増加に伴う出湯時間の短縮が急激ではなく、損耗速度が劣位とはならないことが確認できた。

１転炉型精錬炉
１０出湯孔
２炉体鉄皮
３内張り煉瓦
４内張り用スリーブ煉瓦
４Ａ第１の内張り用スリーブ煉瓦
４Ｂ第２の内張り用スリーブ煉瓦
５不定形耐火物
ｄ，ｄ_１，ｄ_２（内張り用スリーブ煉瓦の）内径
Ｄ，Ｄ_１，Ｄ_２（内張り用スリーブ煉瓦の）外径
ｄ_１’ （第１の内張り用スリーブ煉瓦の）初期内径

Claims

内張り用スリーブ煉瓦で形成される出湯孔を有する転炉型精錬炉の操業方法であって、
前記出湯孔の内径を縮小する変更を行う際に、
前記転炉型精錬炉に設けられた第１の内張り用スリーブ煉瓦を除去せずに、前記第１の内張り用スリーブ煉瓦の未使用時の内径よりも外径が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦を、前記第１の内張り用スリーブ煉瓦の内側に挿入して固定することを特徴とする転炉型精錬炉の操業方法。
内張り用スリーブ煉瓦で形成される出湯孔を有する転炉型精錬炉の操業方法であって、
溶銑に脱珪処理及び脱燐処理の少なくとも一方を施す予備処理炉用の前記出湯孔を形成するための第１の内張り用スリーブ煉瓦を備えた前記転炉型精錬炉を、溶銑に脱炭処理を施して溶鋼とする脱炭炉として使用する際に、
前記転炉型精錬炉から前記第１の内張り用スリーブ煉瓦を除去せずに、前記第１の内張り用スリーブ煉瓦の未使用時の初期内径よりも外径が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦を、前記第１の内張り用スリーブ煉瓦の内側に挿入して固定することで、前記出湯孔の内径を縮小する変更を行うことを特徴とする転炉型精錬炉の操業方法。
複数の転炉型精錬炉を用いて溶銑から溶鋼を溶製する転炉型精錬炉の操業方法であって、
転炉型精錬炉を、１炉代の間に、溶銑に脱炭処理を施して溶鋼とする脱炭炉として用いた後に、溶銑に脱燐処理を施す予備処理炉として用いることにより、前記複数の転炉型精錬炉を、前記予備処理炉と前記脱炭炉とに分けて用い、
前記予備処理炉を用いて溶銑に脱燐処理を施した後、前記予備処理炉と異なる転炉型精錬炉である前記脱炭炉を用いて、前記脱燐処理が施された溶銑に前記脱炭処理を施すことで、溶鋼を溶製し、
前記脱炭炉として用いられる転炉型精錬炉が稼動不能となった場合に、前記予備処理炉として用いられる転炉型精錬炉について、出湯孔を形成する第１の内張り用スリーブ煉瓦を除去せずに、前記第１の内張り用スリーブ煉瓦の未使用時の初期内径よりも外径が小さい第２の内張り用スリーブ煉瓦を、前記第１の内張り用スリーブ煉瓦の内側に挿入して固定することで、前記出湯孔の内径を縮小する変更を行い、前記脱炭炉として用いることを特徴とする転炉型精錬炉の操業方法。