JP2023103049A - 転炉の吹錬制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転炉の炉口の開口面積と炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される前記副原料の終端速度とに基づいて転炉に装入された副原料の歩留まりを正確に推定することにより、吹錬精度を向上させた転炉の吹錬制御方法を提供すること。
【解決手段】出鋼時における目標組成及び目標温度の溶鋼を得るための転炉の吹錬制御方法であって、前記転炉の炉口の開口面積と前記炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と当該排ガスに同伴して排出される前記副原料の終端速度とに基づいて前記転炉に装入された副原料の歩留まりを推定する工程と、前記副原料の歩留まりに基づいて吹錬条件を設定する工程と、を含むことを特徴とする転炉の吹錬制御方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、転炉の吹錬制御方法に関する。更に詳しくは、本発明は、転炉内の耐火物や鉄皮といった温度分布情報を計測して算出される炉口の開口面積に基づいて、副原料の歩留まりを正確に推定することにより、吹錬条件を設定して吹錬精度を向上させることができる転炉の吹錬制御方法に関する。

溶銑の表面に上吹きランスから酸素を吹き付けることで、溶銑に含まれる不純物を酸化除去する転炉製鋼法や溶銑予備処理炉における吹錬制御方法として、スタティック制御がある。スタティック制御は、装入する溶銑及びスクラップの量、これら成分等の情報から、吹錬終了後、出鋼時における溶鋼の目標温度、目標成分に必要な酸素量や、副原料の投入量を吹錬前にモデル計算する制御である。

このスタティック制御においては、投入する副原料の歩留まりがその精度に影響を及ぼしている。特に、昇熱材等の副原料の歩留まりの精度が悪いと、吹き込んだ酸素が溶銑の昇熱に十分利用されずに無駄になる場合がある。さらには、吹き込んだ酸素が昇熱材等の副原料以外の鉄やその他成分の酸化に利用される等の現象が生じて、目標温度の溶鋼、目標成分の溶鋼を得ることができないといった問題が生じる可能性がある。

従来、転炉の操業において、転炉の炉口からのガス回収を行いつつ、副原料を投入して精錬処理を行う方法として、副原料を溶湯に到達させることができる精錬処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照)。すなわち、特許文献１には、転炉の炉口からガスの回収を行っている状態で、転炉内の溶湯に炉口を介して副原料を投入する溶湯の精錬処理であって、転炉の炉口におけるガス透過速度が所定の関係式を満たす精錬処理方法が開示されている。つまり、特許文献１に開示された精錬処理方法は、投入する石灰やダストなどの副原料の歩留まりを考慮するために、終端速度が排ガスによる線流速を下回らないように排ガス回収量をコントロールすることにより、炉内における副原料の歩留まりを制御している。

特開２０１０－１６３６４５号公報

しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題がある。すなわち、特許文献１に記載された精錬処理方法は、投入する副原料の終端速度が排ガスの線流速を下回ることがないようなガス回収装置を用いることにより、副原料の歩留まりのコントロールを実施している。一方、転炉において発生する排ガスは、主に脱炭時に酸素が炭素と結び付くことにより発生するものであり、炉内に歩留まる副原料の量の推定を誤ると送酸速度を低下させる場合もあり、製鋼の生産性を低下させる懸念がある。

さらに、特許文献１に開示された精錬処理方法は、上記排ガスの線流速を算出するために集塵フードの断面積、もしくは炉口の断面積等の所定の条件を用いている。しかしながら、これら集塵フードの断面積、炉口の断面積等の所定の条件は、転炉の操業状態によって大きく変化する。このため、これら面積等の所定の条件を把握して上記排ガスの線流速の算出に反映させることができなければ、正確に副原料の歩留まり自体をコントロールすることができないという問題点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、転炉の炉口の開口面積と、炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される前記副原料の終端速度とに基づいて転炉に装入された副原料の歩留まりを推定することにより、吹錬精度を向上させた転炉の吹錬制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を有利に解決する本発明に係る転炉の吹錬制御方法は、出鋼時における目標組成及び目標温度の溶鋼を得るための転炉の吹錬制御方法であって、前記転炉の炉口の開口面積と、前記炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される前記副原料の終端速度と、に基づいて前記転炉に装入された副原料の歩留まりを推定する工程と、前記副原料の歩留まりに基づいて吹錬条件を設定する工程と、を含むことを特徴とする。

なお、本発明に係る転炉の吹錬制御方法は、（ａ）前記転炉の炉口の開口面積を、溶鋼及び副原料が装入された転炉の過去吹錬における前記転炉の炉口の温度分布に基づいて算出すること、（ｂ）前記過去吹錬が上吹きランス及び底吹き羽口から選ばれる少なくとも１つにより行われること、（ｃ）前記吹錬条件が前記吹錬に必要な酸素の送酸量を決定することを含むこと、（ｄ）前記吹錬条件が前記吹錬に必要な副原料の装入量を決定すること、（ｅ）前記吹錬条件が前記吹錬に必要な温度を設定し、当該温度を保持するために加熱又は冷却を行うことを決定することを含むこと等がより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。

本発明によれば、転炉の炉口の開口面積と炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と当該排ガスに同伴して排出される副原料の終端速度とに基づいて転炉に装入された副原料の歩留まりを推定し、当該副原料の歩留まりに基づいて吹錬条件を設定することに転炉の吹錬精度を向上できる。さらに、本発明によれば、転炉の炉口を非接触法で直接的に撮影することで、転炉内の耐火物や鉄皮といった部分の温度分布情報を計測し、転炉の炉口の開口面積を算出することにより、副原料の歩留まりを正確に推定し、その後に実施される吹錬時の酸素の送酸素量、必要な副原料の装入量、必要な温度を保持するために必要な吹錬条件を設定することにより、転炉の吹錬精度を向上できる。

本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、転炉の炉口付近の概要と炉口の開口面積を示した説明図である。 本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を実施するために必要な装置全体の概要を示す模式図である。 本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、撮影された画面と転炉の炉口の開口面積（炉口面積）との関係を示した説明図である。図３（ａ）は、赤外線カメラ等の撮影手段と撮影された画像との関係を示した説明図である。図３（ｂ）は、撮影された画像内における転炉の炉口面積を算出するための説明図である。 本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を適用して得られた測定結果であって、転炉の炉口面積（ｍ^２）と推定される副原料（昇熱材）の歩留まり（％）との関係、並びに転炉の炉口面積（ｍ^２）と転炉における炉口から排出される排ガスの炉口線流速（ｍ／ｓ）との関係を示したグラフである。 本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を適用して得られた測定結果を示すグラフであって、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法の適用有無による目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度からの差（℃）との関係を示したグラフである。

以下、図面に基づいて、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法について説明する。各図
面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、それらの構成を下記のものに限定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［第１実施形態］
第１実施形態に係る転炉の吹錬制御方法について説明する。本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、出鋼時における目標組成及び目標温度の溶鋼を得るための転炉の吹錬制御方法であって、前記転炉の炉口の開口面積と、前記炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される前記副原料の終端速度と、に基づいて前記転炉に装入された副原料の歩留まりを推定する工程と、前記副原料の歩留まりに基づいて吹錬条件を設定する工程とを含む。
以下、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法の各工程について説明する。なお、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、昇熱材等の副原料の投入量が多い、いわゆるステンレス鋼の転炉の吹錬において、好適に適用することができる。

本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、出鋼時における目標組成及び目標温度の溶鋼を得るための転炉の吹錬制御方法である。すなわち、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、出鋼時における溶鋼の目標組成及び目標温度を設定し、これらの目標を満たす溶鋼を得るための吹錬条件に基づいて転炉の吹錬を制御する方法である。

出鋼時における溶鋼の目標組成とは、本実施形態の転炉の吹錬制御方法により実行する吹錬が完了した後に実施される出鋼時における溶鋼の組成である。例えば、出鋼時における溶鋼の組成には、溶鋼に含まれる鉄の質量％濃度［Ｆｅ］、炭素の質量％濃度［Ｃ］、リンの質量％濃度［Ｐ］、硫黄の質量％濃度［Ｓ］、窒素の質量％濃度［Ｎ］、酸素の質量％濃度［Ｏ］、水素の質量％濃度［Ｈ］等が含まれる。出鋼時における溶鋼の組成は、最終製品である製鋼に必要となる溶鋼によって適宜設定することができる。

例えば、最終製品が深絞り用鋼板である場合には、溶鋼に含まれる鉄の質量％濃度［Ｆｅ］の他に溶鋼に含まれる炭素の質量％濃度［Ｃ］を２０ｐｐｍ以下に設定することができる。また、最終製品が合金鋼である場合には、溶鋼に含まれる鉄の質量％濃度［Ｆｅ］の他に溶鋼に含まれるリンの質量％濃度［Ｐ］を７０ｐｐｍ以下に設定することができる。さらに、最終製品が合金鋼又は高圧容器である場合には、溶鋼に含まれる鉄の質量％濃度［Ｆｅ］の他に溶鋼に含まれるリンの質量％濃度［Ｐ］を７０ｐｐｍ以下に設定することができる。また、最終製品が合金鋼又は高圧容器である場合には、溶鋼に含まれる鉄の質量％濃度［Ｆｅ］の他に溶鋼に含まれる硫黄の質量％濃度［Ｓ］を１０ｐｐｍ以下に設定することができる。

出鋼時における溶鋼の目標温度とは、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法により実行する吹錬が完了した後に実施される出鋼時における溶鋼の温度である。例えば、出鋼時における溶鋼の温度は、１１００～１６５０℃の範囲にて設定することができる。出鋼時における溶鋼の温度は、溶鋼を取鍋に装入した後、連続鋳造することができる温度であればよく、適宜設定することができる。

このように本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、出鋼時における所望の溶鋼を得るために、その目標組成及び目標温度を設定し、これらの目標に適合する溶鋼を得るために必要となる吹錬条件を定めることによって、転炉の吹錬を制御する。具体的には、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、前記転炉の炉口の開口面積と、前記炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される前記副原料の終端速度と、に基づいて前記転炉に装入された副原料の歩留まりを推定し、前記副原料の歩留まりに基づいて、その後に転炉の吹錬を行う際に採用する最適な吹錬条件を設定する。

（副原料の歩留まりを推定する工程）
本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、転炉の炉口の開口面積と、炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される副原料の終端速度と、に基づいて転炉に装入された副原料の歩留まりを推定する工程を含む。

図１は、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、転炉の炉口付近の概要と転炉の炉口の開口面積（以下「炉口面積」という。）を示した説明図である。図１に示されるように、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法に使用される転炉１００は、その内部にメインランス１０５と炉口１０１の上方から副原料を溶鋼に添加するための副原料投入孔１０６とを備えている。

副原料としては、コークス、無煙炭、石灰系フラックス、マンガン合金鉄等が使用される。コークス、無煙炭は昇熱材であり、転炉内の溶鋼の温度低下を補償するために用いられる。石灰系フラックスは、転炉内の溶鋼を脱硫し、溶鋼の保温効果を発揮するために使用される。マンガン合金鉄は、溶鋼中のマンガンの含有量を調整するために使用される。なお、昇熱材として用いられるコークス、無煙炭は、マンガン合金鉄等の合金鉄とは異なり、比重が比較的小さい。

転炉１００の底部には炉口地金１０７が取り付けられており、炉口地金１０７によって囲まれた領域が炉口１０１の炉口面積Ｍとなる。所定量の排ガス１０８が炉口１０１から転炉１００の内部に流入する。炉口面積Ｍは、炉口地金１０７の形状及びその材質、排ガスの流量、転炉の吹錬の実施回数、転炉内部に存在する耐火物の状況等により変動する。
なお、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、転炉が稼働して初期段階であり、その炉口面積Ｍが確定している場合において、特に好適に使用することができる。

本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、炉口面積Ｍと、炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される副原料の終端速度とに基づいて転炉に装入された副原料の歩留まりを推定し、当該推定された副原料の歩留まりに基づいて、吹錬条件を設定する。副原料の歩留まりは、炉口面積Ｍ（ｍ^２）、炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）と、副原料の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）と、に基づいて推定される。副原料の歩留まりを推定する工程において、炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）と副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）は、例えば、下記一般式（１）～（３）を用いて算出することができる。

上記一般式（１）、（２）において、Ｕ_ｆは副原料に含まれる粒子の終端速度（ｍ／ｓ）、Ｕ_ｍｆは副原料に含まれる粒子の流動化開始速度（ｍ／ｓ）、Ｒは副原料に含まれる粒子の粒子径（ｍ）、ρ_ｓは副原料に含まれる粒子の密度（ｋｇ／ｍ^３）、ρ_gは排ガスの密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ^２）を示す。

上記一般式（３）において、Ｖ（ｍ／ｓ）は炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速、Ｑ（Ｎｍ^３／ｈｒ）は排ガス流量、Ｔ（℃）は排ガス温度、Ｍ（ｍ^２）は炉口面積を示す。ここで、炉口面積Ｍ（ｍ^２）は、測定により確定している炉口面積であり、炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）を算出するために用いられている。
なお、炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）と副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）の算出方法は、上記一般式（１）～（３）による算出方法に限定されるものではなく、種々の算出方法を採用することができる。

次に、副原料の歩留まりを推定する工程において、副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）と、炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）とが下記一般式（４）の関係を満たすように設定される。

上記一般式（４）において、副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）が炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）の値よりも上回る場合には、転炉の副原料投入孔から装入された副原料に含まれる粒子は、転炉の外部に排ガスとともに排出されることなく、転炉の炉内に歩留まることになる。一方、副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）が炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）よりも下回る場合には、転炉の副原料投入孔から装入された副原料に含まれる粒子は、転炉の外部に排ガスとともに排出されることになり、転炉の炉内に歩留まることがない。

すなわち、副原料の歩留まりを推定する工程において、上記一般式（４）の関係を満たしている副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）の閾値が決定される。副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）の閾値に基づき、上記一般式（１）～（３）を用いて、副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）が閾値となったときの副原料に含まれる粒子の粒子径Ｒ（ｍ）を算出することができる。

ここで、転炉の副原料投入孔から装入された副原料に含まれる粒子の粒径分布及び副原料に含まれる各粒子の粒径分布に対応した粒子径ｒ（ｍ）が副原料に含まれる粒子データとして予め測定されている。このため、副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）が閾値となったときの副原料に含まれる粒子の粒子径Ｒ（ｍ）と、転炉の副原料投入孔から装入された副原料に含まれる粒子の粒子径ｒ（ｍ）とを比較することができる。

閾値となったときの副原料に含まれる粒子の粒子径Ｒ（ｍ）と転炉の副原料投入孔から転炉の内部に装入された副原料に含まれる粒子の粒子径ｒ（ｍ）とを比較することによって、転炉の内部に歩留まる副原料に含まれる粒子の粒子径ｒ（ｍ）の範囲が判明する。具体的には、転炉の副原料投入孔から装入された副原料に含まれる粒子の粒子径ｒ（ｍ）が閾値となったときの副原料に含まれる粒子の粒子径Ｒ（ｍ）よりも大きい場合には、転炉の副原料投入孔から装入された副原料に含まれる当該粒子は、転炉の外部に排ガスとともに排出されることなく、転炉の炉内に歩留まることになる。

さらに、副原料投入孔から装入された副原料に含まれる粒子の粒子径ｒ（ｍ）の粒度分布は、粒子データとして既に特定されている。このため、副原料投入孔から装入された副原料に含まれる粒子の粒度分布に基づいて、閾値となったときの副原料に含まれる粒子の粒子径Ｒ（ｍ）を超える粒径を有する粒子を転炉に装入された副原料の歩留まりとして推定することができる。一方、バンカー内に受け入れられている副原料に含まれる粒子の粒度分布に基づいて、副原料に含まれる粒子のうち、閾値となったときの副原料に含まれる粒子の粒子径Ｒ（ｍ）に満たない粒子径を有する粒子を転炉の内部に留まることなく、転炉の外部に飛散した副原料の量として推定することができる。

このように、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）と、転炉の炉口面積Ｍ（ｍ^２）、排ガス流量Ｑ（Ｎｍ^３／ｈｒ）、及び排ガス温度Ｔ（℃）を用いて、炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）とを算出する。そして、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）と、炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）とを比較し、副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）が炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）よりも小さくなる場合には、当該粒子が転炉の内部に入ることなく、転炉の外部に飛散するという知見に基づいて、副原料の歩留まりを正確に推定する。

（吹錬条件を設定する工程）
さらに、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、副原料の歩留まりに基づいて転炉の吹錬の吹錬条件を設定する工程を含む。吹錬条件には、推定された副原料の歩留まりに関連して設定することができる種々の条件が含まれる。吹錬条件としては、例えば、転炉に吹き込まれる酸素の送酸量、酸素の送酸速度、必要な副原料の装入量、副原料に含まれる粒子の粒径、副原料に含まれる粒子の粒径分布、排ガス流量、排ガス温度、排ガス密度、
吹錬温度、吹錬温度を保持するために必要な転炉の加熱温度又は冷却温度を挙げることができる。

従来技術における転炉の吹錬制御方法は、実施する転炉の吹錬に対して、転炉に装入されるスクラップの量、スクラップの成分により過去の転炉の吹錬操業で近しい転炉の吹錬（以下「転炉の過去吹錬」という。）を検索し、転炉の過去吹錬において使用した副原料、副原料の装入量、転炉に吹き込まれる酸素の送酸量を参酌することにより、転炉の吹錬を制御していた。しかしながら、転炉の炉口面積に係るデータが存在しない条件にて、転炉の過去吹錬の検索を行っていたことから、検索結果として得られた転炉の過去吹錬の吹錬条件に基づき、転炉の吹錬を実施しても、出鋼時における目標組成及び目標温度の溶鋼を得ることは困難であった。

このような観点から、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、転炉の炉口面積に着目して、炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される前記副原料の終端速度とに基づいて転炉に装入された副原料の歩留まりを正確に推定する。そして、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、推定された副原料の歩留まりに基づいて、出鋼時における目標組成及び目標温度の溶鋼を得るために必要となる転炉の吹錬条件を正確に設定することができ、転炉の吹錬精度をきわめて向上させることができる。

以上説明したように、第１実施形態に係る転炉の吹錬制御方法によれば、転炉の炉口面積に着目し、当該炉口面積と排ガスの線流速と副原料に含まれる粒子の終端速度とに基づいて転炉に装入された副原料の歩留まりを推定して、出鋼時における目標組成及び目標温度の溶鋼を得るために必要となる転炉の吹錬条件を設定することにより転炉の吹錬精度を向上できる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る転炉の吹錬制御方法について説明する。本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、上記転炉の吹錬制御方法において、前記転炉の炉口の開口面積を、溶鋼及び副原料が装入された転炉の過去吹錬における前記転炉の炉口の温度分布に基づいて算出することを含む。なお、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、転炉の操業から相当の期間が経過後等の理由により、転炉の炉口面積が不明である場合において、好適に使用することができる。

ここで、転炉の過去吹錬とは、転炉の吹錬制御の対象となる転炉の吹錬よりも過去に実施されたすべての転炉の吹錬を意味する。したがって、転炉の過去吹錬は、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法の対象となる転炉の吹錬との一連の工程において実施される転炉の吹錬に限定されず、上記転炉の吹錬とは別個独立、過去に実施されたすべての操業実績に係る転炉の吹錬を含む。

転炉の過去吹錬において、所定量の溶鋼が転炉に装入される。溶鋼は、溶鉄、銑鉄、冷鉄源等を含む。冷鉄源には、たとえば、スクラップ、回収屑、回収地金等が含まれる。回収屑は、ビレットの圧延工程や鋳造工程における切断後の鋼の切れ端であり、炭素濃度が比較的低くなっている。また、回収地金は、製鋼工程において得られるスラグから回収される。過去吹錬の開始前において、転炉に装入された溶鋼は、所定の溶鋼組成を有する。転炉に装入された上記溶鋼は、たとえば、所定の濃度で鉄、炭素、ケイ素、マンガン、リン、硫黄、アルミニウム、窒素、酸素、水素等を含む。また、過去吹錬において転炉に装入された溶鋼は、所定の温度を有する。転炉に装入された上記溶鋼は、たとえば、１１００～１６５０℃の温度を有する。過去吹錬の開始前において、転炉に装入された溶鋼の種類、溶鋼の量、溶鋼の成分組成、溶鋼の温度は、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法の対象となる転炉の吹錬の吹錬条件を設定する際に考慮される。

転炉の炉内に装入される副原料の量は、溶鋼の種類、溶鋼の量、溶鋼の成分組成、溶鋼の温度等を勘案して決定することができる。特に、ステンレス鋼の転炉吹錬においては、冷鉄源、合金が転炉に多く装入されるため、炉内の温度が低下する。このため、ステンレス鋼の転炉吹錬においては、昇熱材等の副原料の装入量を多くすることにより、炉内の温度を補償し、炉内の温度の低下を抑制する必要がある。転炉の炉内に装入され、炭素を主成分として含有する昇熱材の量は、過去吹錬の実施後の溶鋼の炭素濃度に大きく影響を与える。過去吹錬の開始前において、転炉に装入された副原料の種類、副原料の量は、本実施形態の転炉の吹錬制御方法の対象となる転炉の吹錬の吹錬条件を設定する際に考慮される。

転炉の過去吹錬は、溶鋼、副原料等が装入された転炉にランスから酸素が吹き込まれることにより実施される。転炉の過去吹錬は、吹き込まれた酸素が炉内の溶鋼と直接接触し、脱炭反応が起こることによって進行する。転炉の過去吹錬に送酸される酸素の量は、出鋼時における溶鋼の目標組成及び目標温度を勘案した上で転炉に装入された溶鋼の種類、溶鋼の量、溶鋼の成分組成、溶鋼の温度、副原料の種類、副原料の装入量等により決定される。さらに、転炉の過去吹錬に使用される酸素の送酸量は、転炉に装入された副原料の量に基づいて決定される。また、副原料にマンガン合金鉄等の酸化物が含まれている場合には、当該酸化物の還元により酸素が発生するため、当該発生する酸素の量を勘案して、転炉に吹き込まれる酸素ガスの量が決定される。さらに、転炉の過去吹錬に使用される酸素の送酸量は、炭素の他、シリコン、クロム等の各成分の酸化反応により消費される酸素の量を勘案して決定される。

さらに、転炉の過去吹錬において、転炉の炉内に装入されたコークス、無煙炭等の副原料の歩留まりが出鋼時における溶鋼の目標組成及び目標温度に大きく影響する。コークス、無煙炭等の副原料は、転炉の炉内で発生する排ガスにより吹き上げられることによって、当該コークス、無煙炭等の副原料が転炉の炉内に留まらない場合がある。したがって、出鋼時における溶鋼の目標組成及び目標温度を勘案した上でコークス、無煙炭等の副原料の装入量、転炉に吹き込まれる酸素の送酸量を決定しても、転炉に吹き込まれた酸素が溶鋼の昇熱に十分に利用されることなく無駄になる。また、転炉に吹き込まれた酸素がコークス、無煙炭等の副原料以外の鉄、その他の成分の酸化に利用される。その結果、転炉の過去吹錬において、出鋼時における目標組成及び目標温度を有する溶鋼を得ることができない。そこで、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、転炉の過去吹錬における所定の吹錬条件において、転炉内の耐火物や鉄皮といった温度分布情に基づいて、副原料の歩留まりに相関性を有している転炉の炉口の開口面積を正確に算出し、副原料の歩留まりを推定することにより、転炉の吹錬を制御している。

（転炉の炉口の開口面積を算出する工程）
本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、溶鋼及び副原料が装入された転炉の吹錬の開始前において前記転炉の炉口の温度分布に基づいて当該炉口の開口面積を算出する工程を含む。すなわち、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法に含まれる炉口の開口面積を算出する工程は、昇熱材等の副原料の歩留まりに相関性を有している転炉の炉口面積を算出する。

図２は、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を実施するために必要な装置全体の概要を示す模式図である。図２に示されるように、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、転炉１００の炉口１０１の温度分布を測定するために必要な画像を撮影するためのカメラ等の撮像手段１０２を採用する。カメラ等の撮像手段１０２は、転炉１００の炉口１０１に対向して設置されており、転炉１００から発生する熱の影響を受けることがないように転炉１００との距離がある程度設けられている吹き抜け１０３等に設置されていてもよい。

撮像手段１０２は、転炉１００の炉口１０１の撮影画像を電気信号に変換して取り出すことができる測定機器等の部材であれば、特に制限されない。撮像手段１０２としては、例えば、赤外線カメラ、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、二色温度計、放射温度計のような対象物である炉口１０１の温度（輝度）情報を得られる機器であってもよい。これらの機器の中でも、特に赤外線カメラ、ＣＣＤカメラが好ましい。ＣＣＤカメラとしては、例えば、電子冷却型ＣＣＤカメラ、液体窒素型ＣＣＤカメラ、イメージインテンシファイア付きＣＣＤカメラ等を挙げることができる。なお、撮像手段１０２は、単数のみならず、複数個から構成され、転炉１００に対向して設置されていてもよい。

撮像手段１０２は、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法により実施される転炉の吹錬の前に行われた転炉の過去吹錬の完了後、転炉の炉内に存在している溶鋼の界面に発生しているスラグの排滓を完了した後、転炉１００の炉口１０１を撮影する。撮像手段１０２が転炉１００の炉口１０１を撮影するタイミングは、転炉１００の内部に存在している溶鋼の界面に発生しているスラグの排滓を完了した直後から１０分以内であることが好ましい。撮像手段１０２が上記スラグの排滓を完了した直後から１０分以内に炉口を撮影する場合には、転炉１００の内部に存在する耐火物から放散される熱量が少なく、転炉１００の炉内と炉外とを明確に認識するこができるため好ましい。

図３は、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、撮影された画像と炉口面積と
の関係を示した説明図である。図３（ａ）は、赤外線カメラ等の撮影手段と撮影された画像との関係を示した説明図である。図３（ａ）に示されるように、撮影手段１０２は、撮影距離Ｄ（ｍ）を設けて炉口１０１を撮影する。ここで、撮影手段１０２が炉口１０１を撮影する際の撮影手段１０２（カメラ）の画角をａ（deg）とし、撮影された炉口１０１が映っている画面１０４との関係において、その仰角をｖ（deg）、その方位角をｈ（deg）とする。

図３（ｂ）は、撮影された画像１０４内における転炉１００の画像上の炉口面積Ａ（pixel^２）を算出するための説明図である。図３（ｂ）に示されるように、画像１０４の中心部に撮影された炉口１０１が映っている。画像１０４の対角線の長さをｂ（pixel）とする。これらの値を用いて、炉口１０１の実際の炉口面積Ｍ（ｍ^２）を算出することができる。炉口面積Ｍ（ｍ^２）は、画面１０４において、１ピクセル当たりの角度ｃ（deg）、１ピクセル当たりの幅ｄ（ｍ／pixel）、１ピクセル当たりの面積ｅ（ｍ^２／pixel^２）及び仰角・方位角補正後の画像上の面積Ｂ（pixel^２）を以下の一般式（５）～（８）により定義し、これらを用いて算出する。

上記一般式（５）において、ａ（deg）は撮影手段の画角、ｂ（pixel）は画像の対角線の長さ、ｃ（deg）は１ピクセル当たりの角度を示す。

上記一般式（６）において、ｄ（ｍ／pixel）は１ピクセル当たりの幅、Ｄ（ｍ）は撮影距離、ｃ（deg）は１ピクセル当たりの角度を示す。

上記一般式（７）において、ｅ（ｍ^２／pixel^２）は１ピクセル当たりの面積、ｄ（ｍ／pixel）は１ピクセル当たりの幅を示す。

上記一般式（８）において、Ｂ（pixel^２）は仰角・方位角補正後の画像上の面積Ｂ（pixel^２）、Ａ（pixel^２）は画像上の炉口面積、ｖ（deg）は仰角、ｈ（deg）は方位角を示す。

上記一般式（９）において、Ｍ（ｍ^２）は実際の炉口面積、Ｂ（pixel^２）は仰角・方位角補正後の画像上の面積、ｅ（ｍ^２／pixel^２）は１ピクセル当たりの面積（ｍ^２／pixel^２）を示す。

このように本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、撮影手段１０２（カメラ）の設置位置情報及び撮影手段１０２（カメラ）から取得される撮影情報に関する各種パラメータを用いて算出される仰角・方位角補正後の画像上の面積Ｂ（pixel^２）に基づいて、実際の炉口面積Ｍ（ｍ^２）を算出することができる。本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において算出される画像上の炉口面積は、ある設定温度以上の領域を炉口として認識し、その領域内の画像上のピクセル数をカウントすることにより算出されたものである。

従来技術として実施されていた転炉の吹錬方法において、副原料の歩留まりと相関性を有する炉口面積は、転炉吹錬の実施者の見積りによって推定されているものであった。すなわち、従来実施されていた転炉の吹錬制御方法において、炉口面積は転炉吹錬の実施者の感性的認識によって推定されているものであって、転炉吹錬の実施者により大きく異なるため、属人性が高い。このため、従来技術として実施されていた転炉の吹錬制御方法は炉口面積を正確に算出することができない。その結果、従来技術として実施されていた転炉の吹錬制御方法は、副原料の歩留まりを推定することができないこととなり、その吹錬精度に大きな格差が発生しているものであった。

このような観点から、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、撮影された画像内における画像上の転炉の炉口面積Ａ（pixel^２）に着目して、当該転炉の炉口面積Ｍ（ｍ^２）を算出する。さらに、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、算出された転炉の炉口面積Ｍ（ｍ^２）と、炉口部において排出される排ガスの線流速Ｖ（ｍ／ｓ）と、副原料に含まれる粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）と、に基づいて前記転炉に装入された副原料の歩留まりを推定する。そして、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、推定された副原料の歩留まりに基づいて、吹錬条件を設定することができ、吹錬精度をきわめて向上できる。

以上説明したように、第２実施形態に係る転炉の吹錬制御方法によれば、転炉の炉口を非接触法で直接的に撮影することで、転炉の内部に存在する耐火物や鉄皮といった部分の温度分布情報を計測し、転炉の炉口の開口面積を算出することにより、副原料の歩留まりを正確に推定し、その後の吹錬実施時における副原料の歩留まりを予測して、吹錬条件を適宜設定することにより転炉の吹錬精度を向上できる。

［第３実施形態］
第３実施形態に係る転炉の吹錬制御方法について説明する。本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、上記実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、吹錬条件が吹錬に必要な酸素の送酸量を決定することを含む。すなわち、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、所定の吹錬条件下において、確定している炉口面積又は算出された炉口面積に基づいて副原料の歩留まりを推定することができる。このため、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、推定された副原料の歩留まりに基づいて、転炉の外部に排出された副原料の量を算出することができる。

本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、転炉の外部に排出された副原料の量を転炉の内部において不足する副原料の量と見做して、転炉の内部に存在している副原料を算出することにより特定して酸素の送酸量を決定することができる。本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、転炉の内部に歩留まる副原料の量に合わせ、実際に転炉に供給すべき酸素の送酸量をガイダンスし、転炉の吹錬制御の精度を向上させることも可能である。さらに、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、推定された副原料の歩留まりに基づいて、転炉の吹錬制御に必要な副原料を転炉内に装入した後、転炉の内部に装入された副原料の量に合わせ、実際に転炉に供給すべき酸素ガスの送酸量をガイダンスし、転炉の吹錬制御の精度を向上させることも可能である。なお、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法における吹錬条件として、酸素の送酸量の他、たとえば、酸素の送酸速度、酸素吹込み圧、酸素の送酸温度、酸素の送酸用ランス－溶鋼湯面間の距離等を含めることができる。

このように本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、推定された副原料の歩留まりによって、転炉の外部に排出された副原料が推定され、転炉の内部に歩留まっている副原料に対する酸素を送酸して供給することができる。その結果、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、設定された出鋼時における溶鋼の目標組成及び溶鋼の目標温度を有する溶鋼を得ることができるように、転炉の内部に歩留まっている副原料に必要な酸素の送酸量を決定して、転炉の吹錬を制御することができる。

以上説明したように、第４実施形態に係る転炉の吹錬制御方法によれば、推定された副原料の歩留まりに基づいて、吹錬に必要な酸素の送酸量を決定し、副原料と過不足なく反応する酸素を送酸して、転炉の吹錬を制御することができる。

［第４実施形態］
第４実施形態に係る転炉の吹錬制御方法について説明する。すなわち、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、上記実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、吹錬条件が吹錬に必要な副原料の装入量を決定することを含む。本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、所定の吹錬条件下において、確定している炉口面積又は算出された炉口面積に基づいて副原料の歩留まりを推定することができる。

このため、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、推定された副原料の歩留まりに基づいて、転炉の外部に排出された副原料の量を特定することができる。そこで、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、転炉の外部に排出された副原料の量を不足している副原料の量と見做して、転炉の内部に不足している量の副原料を装入して、補充することができる。本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、不足している量の副原料を転炉の内部に装入して補充する際に、実際に転炉の副原料投入孔から装入すべき副原料の量をガイダンスし、転炉の吹錬制御の精度を向上させることも可能である。なお、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法における吹錬条件としては、たとえば、副原料の装入量、副原料の銘柄、副原料の装入時期等を含めることができる。

このように本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、推定された副原料の歩留まりに基づいて、不足している量の副原料が装入されることによって、転炉に吹き込まれる酸素と、副原料とが過不足なく反応する。このため、転炉の内部に装入された副原料は、炉内の溶鋼の昇熱にすべて利用されることになる。その結果、設定された出鋼時における溶鋼の目標組成及び溶鋼の目標温度を有する溶鋼を得ることができる。このように、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、設定された出鋼時における溶鋼の目標組成及び溶鋼の目標温度を有する溶鋼を得ることができるように推定された副原料の歩留まりに基づいて、不足する副原料の量を決定して、転炉の吹錬を制御することができる。

以上説明したように、第４実施形態に係る転炉の吹錬制御方法によれば、推定された副原料の歩留まりに基づいて、転炉の吹錬制御に必要な副原料を過不足なく、転炉内に装入することによって、転炉の吹錬を制御することができる。

［第５実施形態］
第５実施形態に係る転炉の吹錬制御方法について説明する。すなわち、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、吹錬条件が吹錬に必要な温度を設定し、当該温度を保持するために加熱又は冷却を行うことを含む。本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、所定の吹錬条件下において、確定している炉口面積又は算出された炉口面積に基づいて副原料の歩留まりを推定することができる。このため、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、推定された副原料の歩留まりに基づいて、転炉の外部に排出された副原料の量を特定することができる。

そこで、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、転炉の外部に排出された副原料の量から転炉の内部に存在している副原料を算出し、転炉に供給された酸素の送酸量に基づいて、副原料と酸素との反応により発生する熱量を考慮して、転炉内に存在する溶鋼の温度を決定することができる。

転炉の内部に存在する溶鋼の温度を決定するための熱収支は、転炉の内部に存在する副原料に含まれる炭素量と酸素の送酸量とを勘案して、当該炭素と当該酸素との反応により発生する反応熱を考慮して計算される。さらに、転炉の内部に存在する溶鋼の温度を決定するための熱収支を転炉内に存在する溶鋼が有する熱量、スクラップの熱量、合金鉄の熱量、冷却材の熱量を考慮して計算してもよい。転炉内に存在する溶鋼の温度を決定するための熱収支の計算結果に基づいて、転炉の加熱又は冷却を行うことができる。

このように本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法において、推定された副原料の歩留まりに基づいて、転炉の外部に排出された副原料が算出され、転炉の内部に歩留まっている副原料に必要な酸素を送酸することができる。その結果、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、設定された出鋼時における溶鋼の目標組成及び溶鋼の目標温度を有する溶鋼を得ることができるように、転炉内に存在する溶鋼の温度を決定するための熱収支を決定して、転炉の吹錬を制御することができる。

以上説明したように、第５実施形態に係る転炉の吹錬制御方法によれば、推定された副原料の歩留まりに基づいて、吹錬条件として、吹錬に必要な温度を設定し、当該温度を保持するために加熱又は冷却を行うことによって、転炉の吹錬を制御することができる。

なお、上記実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、上記実施形態に係る吹錬制御方法を実施するために用いるコンピュータプログラムによっても実施することができる。すなわち、上記実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を実施するために用いるコンピュータプログラムは、上記実施形態の転炉の吹錬制御方法の各工程を実現する処理内容を記述したプログラムまたはプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得る。

本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を実施するためのコンピュータプログラムは、システムあるいは装置に直接又は遠隔から供給されていてもよい。従って、本発明の上記実施形態に係る転炉の吹錬制御方法をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、又は当該プログラムを格納した媒体、当該プログラムをダウンロードさせるＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）サーバーも、本発明の技術的範囲の範疇に含まれる。さらに、上記実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を実施するための処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体も、本発明の技術的範囲の範疇に含まれる。

以上説明したように、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を実施するためのコンピュータプログラムは、上記実施形態の転炉の吹錬制御方法の各工程を実現することができるように構成されているので、副原料の歩留まりを推定し、当該副原料の歩留まりに基づいて吹錬条件を設定することにより、転炉の吹錬精度を向上できる。

[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

＜実施例１＞
本発明に係る転炉の吹錬制御方法を適用して、１７０ｔ転炉操業を実施した。出鋼時における溶鋼の目標組成及び溶鋼の目標温度を以下のように設定した。具体的には、溶鋼目標炭素濃度［Ｃ］を０．０５～０．２０質量％、溶鋼目標クロム濃度［Ｃｒ］を５～２０質量％、溶鋼目標温度を１２００～１９００℃に設定した。溶鋼の主原料として、溶銑、スクラップ及び鉄－クロム（Ｆｅ－Ｃｒ）合金を使用した。溶鋼の副原料として、媒溶材及び昇熱材を使用した。媒溶材として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）クリンカー及び石灰を使用し、昇熱材としてコークスを使用した。昇熱材として使用したコークスは、市販のコークスであり、例えば、三菱ケミカル株式会社製「三菱コークス」を例示することができる。炉口の撮像手段として、マシンビジョン用赤外線カメラ（フリアーシステムズジャパン株式会社製；商品名「ＦＬＩＲ Ａ６１５」を用いた。上記赤外線カメラを用いて、転炉の炉口を撮影した。

このように、出鋼時の溶鋼目標温度及び成分が決定されることで目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度及び成分が決定される。この目標サブランス（Ｓ／Ｌ）に対するスタティック制御に関して、本発明に係る転炉の吹錬制御方法を用いて、転炉の吹錬を実施した。実施例１において、本発明に係る転炉の吹錬制御方法を用いた過去吹錬における炉口面積が算出・蓄積され、さらに、過去吹錬における昇熱材として用いたコークス、送酸速度及び実績サブランス（Ｓ／Ｌ）についても同時に蓄積がされている。

過去吹錬における実績送酸速度により炉口部の排ガス（以下「ＯＧガス」ともいう。）流量を計算し、炉口面積によりＯＧガス線流速Ｖ（ｍ／ｓ）を計算した。計算したＯＧガス流量とＯＧガス線流速Ｖ（ｍ／ｓ）との関係から、昇熱材であるコークスを構成する粒子の終端速度Ｕ_ｆ（ｍ／ｓ）が炉口のＯＧガス線流速Ｖ（ｍ／ｓ）を下回る場合の昇熱材を構成するコークス粒子の粒子径Ｒ（ｍ）を特定した。昇熱材であるコークスの粒度分布より炉内に歩留まったと推定されるコークス量を得た後、炉内における熱収支計算を行った。炉内に歩留まったと推定されるコークス量で補正された炉内における熱収支計算より、実施例１における目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度及び成分に対する必要なコークス量を決定した。

次に、上記赤外線カメラにより撮影された転炉の炉口の画像に基づいて、転炉の炉口面積Ｍ（ｍ^２）を上記一般式（５）～（９）により算出した。さらに、ＯＧガス線流速Ｖ（ｍ／ｓ）及び昇熱材の歩留まり（％）を上記一般式（１）～（４）により算出した。図４に上記転炉操業における炉口面積Ｍ（ｍ^２）、ＯＧガス線流速Ｖ（ｍ／ｓ）及び副原料である昇熱材の歩留まり（％）の算出結果を示す。

図４は、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を適用して得られた測定結果であって、
転炉の炉口面積（ｍ^２）と推定昇熱材の歩留まり（％）との関係、並びに転炉の炉口面積（ｍ^２）と転炉の炉口のＯＧガス線流速（ｍ／ｓ）との関係を示したグラフである。図４に示されるように、転炉の炉口面積（ｍ^２）の増加に伴って炉口が狭窄することにより、炉口のＯＧガス線流速（ｍ／ｓ）は増加する。上記炉口面積Ｍが４．０（ｍ^２）を超えると、ＯＧガス線流速の値は、５０（ｍ／ｓ）にてほぼ一定となる。一方、転炉の炉口面積Ｍ（ｍ^２）の増加に伴い、推定昇熱材の歩留まり（％）は減少する。上記炉口面積Ｍが６．０（ｍ^２）の場合には、その推定昇熱材の歩留まり（％）は、６０％程度となる。このように本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法は、炉口面積Ｍ（ｍ^２）と推定された昇熱材の歩留まり（％）との間に一定の関係を見出し、推定された昇熱材の歩留まり（％）に基づいて転炉の吹錬を制御することができることが判明した。

さらに、推定された昇熱材の歩留まり（％）に基づいて、吹錬の吹錬条件を設定した。吹錬の吹錬条件の設定は、上記昇熱材の歩留まり（％）から吹錬の吹錬開始時において転炉内に存在する昇熱材の量を算出し、当該転炉内に歩留まっている昇熱材と過不足なく反応する酸素の送酸量を決定することにより行った。

図４に示されるように、実施例１において、吹錬の直前の過去吹錬の炉口面積Ｍ（ｍ^２）は、本発明の転炉の吹錬制御方法を適用することにより、５．０（ｍ^２）と算出された。そして、上吹きランスによる酸素の送酸速度を２．１×１０^４（Ｎｍ^３／ｍｉｎ）に設定した時の昇熱材であるコークスの歩留まりを算出された炉口面積Ｍ５．０（ｍ^２）を用いて算出した。その結果、実施例１において、昇熱材であるコークスの歩留まりは、８５％であると算出された。そして、実施例１において実施される転炉の吹錬は、本発明の転炉の吹錬制御方法により算出された昇熱材であるコークスの歩留まりが８５％であることに基づいて、コークスの投入量を決定し、転炉の吹錬を実行した。

実施例１の転炉の吹錬制御方法を実施することにより得られた溶鋼の実測温度ｔ_１（℃）を測定した。そして、溶鋼の実測温度ｔ_１（℃）と転炉の過去吹錬を実行する直前に設定された出鋼時における溶鋼の目標温度（目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度）ｔ_０（℃）との温度差であるｔ_１－ｔ_０（℃）を温度誤差として、転炉の吹錬の精度を評価する指標とし、温度誤差の頻度（％）を算出した。図５に実施例１において得られた溶鋼の実測温度と目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度との温度誤差（℃）と、その頻度（℃）との関係をヒストグラムで示した。なお、温度誤差は、０、±１０、±２０、±３０、±４０、±５０、±５０超の区分により、１０℃ごとに分類して評価した。

＜比較例１＞
推定される昇熱材の歩留まり（％）を算出することなく、吹錬の吹錬条件を設定しない以外は実施例１と同様に転炉の吹錬を実施した。比較例１の転炉の吹錬を実施することにより得られた溶鋼の実測温度ｔ_２（℃）を測定した。そして、溶鋼の実測温度ｔ_２（℃）と転炉の過去吹錬を実行する直前に設定された出鋼時における溶鋼の目標温度（目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度）ｔ_０（℃）との温度差であるｔ_２－ｔ_０（℃）を温度誤差として、転炉の吹錬の精度を評価する指標とし、温度誤差の頻度（％）を算出した。図５に比較例１の転炉の吹錬制御方法を適用して得られた溶鋼の実測温度と目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度との温度誤差（℃）とその頻度（℃）との関係をヒストグラムで示した。

図５は、本実施形態に係る転炉の吹錬制御方法を適用して得られた測定結果を示すグラフであって、実施例１と比較例１の目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度からの差（℃）を温度誤差とし、さらにその頻度を示したものである。図５からも明らかなように、実施例１の転炉の吹錬は、炉口面積を算出して、当該炉口面積により昇熱材等の副原料の歩留まりを推定することにより、吹錬条件を設定しているので、溶鋼の実測温度ｔ_１（℃）と過去吹錬を実行する直前に設定された出鋼時における溶鋼の目標温度（目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度）ｔ_０（℃）との温度差である温度誤差が小さくなっており、その頻度が大きくなっている。

一方、比較例１の転炉の吹錬は、炉口面積を算出することなく、昇熱材等の副原料の歩留まりを推定していない。このため、比較例１の転炉の吹錬は吹錬を実施するに際して、その吹錬条件を設定していないことにより、溶鋼の実測温度ｔ_２（℃）と、過去吹錬を実行する直前に設定された出鋼時における溶鋼の目標温度（目標サブランス（Ｓ／Ｌ）温度）ｔ_０（℃）との温度差である温度誤差が大きくなっており、その頻度が大きくなっている。

さらに、本発明に係る転炉の吹錬制御方法は、炉口面積を算出して、当該炉口面積により昇熱材等の副原料の歩留まりを推定することにより、昇熱材等の副原料の装入量、転炉に供給する酸素の送酸量、溶鋼の加熱又は冷却等の吹錬条件を設定している。このため本発明に係る転炉の吹錬制御方法を適用して転炉の吹錬を実施することにより、溶鋼の実測組成成分と過去吹錬を実行する直前に設定された出鋼時における溶鋼の組成成分とをほぼ同一にすることができる。

このように、本発明に係る転炉の吹錬制御方法を用い、転炉の炉口を非接触法で直接的に撮影することで、転炉内の耐火物や鉄皮といった部分の温度分布情報に基づいて、副原料の歩留まりに相関性を有している転炉の炉口の開口面積を正確に算出し、吹錬実施時の副原料の歩留まりを推定することができる。そして、本発明に係る転炉の吹錬制御方法は副原料の歩留まりに基づいて、吹錬に必要な酸素の送酸量、副原料の装入量、転炉内の温度を算出して転炉の吹錬精度を向上することができる。

本発明に係る転炉の吹錬制御方法は、転炉の炉口の開口面積と、炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される副原料の終端速度と、に基づいて転炉に装入された副原料の歩留まりを推定することにより、吹錬に必要な酸素の送酸量、副原料の装入量、転炉内の温度を算出して転炉の吹錬精度を向上できるので、製鉄業等の産業上きわめて有用である。

１００ 転炉
１０１ 炉口
１０２ 撮像手段
１０３ 吹き抜け
１０４ 撮影画面
１０５ メインランス
１０６ 副原料投入孔
１０７ 炉口地金
１０８ 排ガス

Claims (6)

1. 出鋼時における目標組成及び目標温度の溶鋼を得るための転炉の吹錬制御方法であって、
   前記転炉の炉口の開口面積と、
   前記炉口の炉口部において排出される排ガスの線流速と、当該排ガスに同伴して排出される前記副原料の終端速度と、に基づいて前記転炉に装入された副原料の歩留まりを推定する工程と、
   前記副原料の歩留まりに基づいて吹錬条件を設定する工程と、を含むことを特徴とする転炉の吹錬制御方法。
2. 前記転炉の炉口の開口面積を、溶鋼及び副原料が装入された転炉の過去吹錬における前記転炉の炉口の温度分布に基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載の転炉の吹錬制御方法。
3. 前記過去吹錬が上吹きランス及び底吹き羽口から選ばれる少なくとも１つにより行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の転炉の吹錬制御方法。
4. 前記吹錬条件が前記吹錬に必要な酸素の送酸量を決定することを含むことを特徴とする請求項１～３いずれか１項に記載の転炉の吹錬制御方法。
5. 前記吹錬条件が前記吹錬に必要な副原料の装入量を決定することを含むことを特徴とする請求項１～４いずれか１項に記載の転炉の吹錬制御方法。
6. 前記吹錬条件が前記吹錬に必要な温度を設定し、当該温度を保持するために加熱又は冷却を行うことを決定することを含む請求項１～５いずれか１項に記載の転炉の吹錬制御方法。
   

Images