JP5159029B2 - 転炉設備の操業方法 - Google Patents

Description

本発明は、転炉設備の操業方法に関する。

従来より、特許文献１に示すように、転炉設備では、脱りん炉（脱りん用の転炉）に溶銑及びスクラップを装入して脱りん処理を行い、脱りん処理を終了した溶銑をスクラップと共に脱炭炉（脱炭用の転炉）に装入した後に脱炭処理を行っている。
通常、脱りん処理においては脱りん処理の効率等を考慮して、脱りん処理終了温度が設定されており、脱炭処理においても脱炭炉以降の工程である溶鋼処理工程や連続鋳造工程にいくまでの温度降下量や連続鋳造工程における最適な鋳造温度等を考慮して脱炭処理終了温度が設定されている。
特開平０７−４１８１６号公報

しかしながら、脱りん処理の際に、脱りん炉に装入するスクラップ量が適正でないと、脱りん処理終了温度（言い換えれば、精錬温度）が設定範囲から外れて脱りん処理全体での熱不足が発生して脱りん後にスクラップの溶け残りが発生したり、逆に熱増加となって、脱りんの効率が低下したりするという問題がある。
また、脱炭処理の際に、脱炭炉に装入するスクラップ量が多すぎると、脱炭処理全体での熱不足が発生し脱炭炉以降の工程を考慮した必要な温度に達しなかったり必要な温度に到達させるために昇熱材を使用したりしなければならない状況になる。

また、脱炭炉に装入するスクラップ量が少なすぎると、脱炭処理終了温度が高くなりすぎて転炉の耐火物の溶損が増加したり脱炭終了温度を下げるために多量の酸化鉄を投入したりする必要があり、酸化鉄を投入する場合にはスロッピングが発生しやすくなってしばしば吹錬を中断するという問題がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、スクラップを装入して脱りん処理や脱炭処理を行う際に、精錬温度が設定範囲内に保たれてスクラップの溶け残りもなく、脱りん処理や脱炭処理を正常に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、本発明における課題解決のための技術的手段は、溶銑とスクラップとを転炉に装入して、脱りん処理を行う転炉設備の操業方法において、前記転炉に装入するスクラップの装入配合率Ｒｐを［式１］を満たすように設定する点にある。

本発明の他の手段は、溶銑とスクラップとを脱りん用の転炉に装入して脱りん処理を行った後に、脱りん処理を終了した溶銑とスクラップとを脱炭用の転炉に装入し脱炭処理を行う転炉設備の操業方法において、脱炭用の転炉に装入するスクラップの装入配合率Ｒｃを［式２］を満たすように設定する点にある。

次に、［式１］と［式２］の導出する考え方について図３，４を用いて説明する。
図３，４は、一般的な鉄−炭素系平衡状態図に、脱りん処理や脱炭処理の際における溶銑及び溶鋼の炭素量の変化と溶銑温度の変化をプロットしたものである。
図３，４に示すように、脱りん開始時の溶銑Ａは脱りん終了後に適正範囲Ｂの範囲に入るように脱りん処理され、脱りん処理後に適正範囲Ｂに入った溶銑は、続いて目標の溶鋼Ｃになるように脱炭処理が行われる。

即ち、通常の脱りん処理では、脱りん開始時に溶銑の温度や成分（１点の値）が脱りん終了後に適正範囲に入るように当該処理を行っており（図３，４の矢印ａ）、脱炭処理では、脱炭開始時（脱りん処理後）に適正範囲内にある溶銑の温度や成分が脱炭処理後に１点に決められた溶鋼Ｃの温度や成分になるように当該処理を行っている（図３，４の矢印ｂ）。

なお、前記適正範囲Ｂ（炭素量及び溶銑の温度等の範囲）は過去の操業や実験により予め分かっていて脱りん処理時に決定される。また、前記溶鋼Ｃの炭素量及び溶鋼温度は製品仕様によって決められる。
ところで、図３，４の縦軸は温度を示しており、この温度は当然の如く熱量に換算できる。また、図３，４の横軸は炭素量を示しており、炭素は酸化に伴い発熱するために炭素量は熱量に換算できる。炭素量を熱に換算したものを相当熱量とし、相当熱量と前記熱量とを加算したものを全熱量とすると、図３，４には全熱量が等しい１点鎖線のような等熱量線（以降、等熱線）を描くことができる。図３では、脱りん開始時の溶銑Ａの等熱線は一点鎖線ｋ１で表すことができる。適正範囲Ｂの上限値（炭素が４．２％，溶銑温度１３２５℃）を等熱線で示すと一点鎖線の等熱線ｋ２で表すことができ、適正範囲Ｂの下限値（炭素が３．５％，溶銑温度１２８０℃）を等熱線で示すと一点鎖線の等熱線ｋ３と示すことができる。等熱線ｋ２の値と等熱線ｋ３との値との範囲、即ち、適正範囲Ｂは等熱範囲Ｅとなる。

炭素量が多くなるにつれて相当熱量が大きくなり、溶銑温度が高くなるにつれて熱量が大きくなるので、図３では横軸及び縦軸で右にいくにしたがって等熱線の値は高くなる。
詳しくは、図３の右斜め上にいくにしたがって等熱線の値は高くなり、左斜め下にいくにしたがって等熱線の値は低くなるため、図３では等熱線ｋ１の値が一番高く、前記等熱線ｋ３の値よりも等熱線ｋ２の値の方が高い。

ここで、脱りん開始時にスクラップを装入した場合を考える。脱りん開始時に溶銑Ａに対してスクラップを装入すると、スクラップが溶銑Ａの熱を奪って当該溶銑Ａの溶銑温度を低くすることから、脱りん処理後の溶銑Ａに対する等熱線の値は、脱りん開始時の等熱線ｋ１の値に比べて比べ低くなる。
脱りん開始時における溶銑の等熱線の値と、脱りん終了時における溶銑の等熱線の値との変化量（全熱量の低下量）を考えたとき、脱りん開始時にスクラップを多く入れるほど、等熱線の値の低下量は大きなものとなる。言い換えれば、溶銑に対するスクラップ装入配合率が高いと脱りん処理後における溶銑の等熱線の値が低くなる。

さて、溶銑に装入するスクラップ自体の等熱線を考えると、装入するスクラップ自体の温度は約２５℃前後で低いため、スクラップ自体の等熱線を図３に描くと、一点鎖線の等熱線ｋ４で表すことができる。
脱りん処理時に大量のスクラップを装入し、脱りん処理後における溶銑の等熱線の値が前記等熱線ｋ４と同じ値となったと仮定すると、脱りん処理後における溶銑の等熱線の値がスクラップ自体の等熱線ｋ４の値と同じであるから、前記スクラップ装入配合率は１００％、即ち、すべてがスクラップ量であると見ることができる。

ここで、図３に示すように、脱りん開始時に溶銑Ａに所定量のスクラップを装入して脱りん処理を行い、脱りん開始時に溶銑Ａだったものが脱りん処理後に任意溶銑Ａ’に変化したとし、任意溶銑Ａ’の等熱線を等熱線ｋ５とする。溶銑Ａが任意溶銑Ａ’なったときの脱りん開始時における溶銑Ａに対するスクラップ装入配合率Ｒｐを求めることを考える。

脱りん開始時における溶銑Ａの等熱線ｋ１の値からスクラップ自体の等熱線ｋ４の値を引いたものを値Ｇとし（図３で示すと、線分Ｇとなる）、脱りん開始時における溶銑Ａの等熱線ｋ１の値から脱りん処理後における溶銑Ａ’の等熱線ｋ５を引いたものをＸ値とすると（図３で示すと、線分Ｘとなる）、このＸ値は前記低下量を意味することになるから、前記Ｇ値に対するＸ値の割合がスクラップ装入配合率Ｒｐとなり、Ｒｐ＝Ｘ／Ｇで表すことができる。

発明者は、上述した考えを基に、前記等熱範囲Ｅ（適正範囲Ｂ）に入るような、スクラップ装入配合率Ｒｐを求めた。
即ち、発明者は、等熱線ｋ１の値から等熱線ｋ２の値までの差を値Ｈとし（図３で示すと、線分Ｈとなる）、等熱線ｋ１の値から等熱線ｋ３までの差を値Ｉとして（図３で示すと、線分Ｉとなる）、スクラップ装入配合率Ｒｐを、Ｈ／Ｇ≦Ｒｐ≦Ｉ／Ｇのように求めた。

発明者は、図３に示したように炭素だけでなく溶銑に含まれる他の成分も考慮し、換算係数を用いて前記Ｇ〜Ｉを求め、Ｇ＝Σ（Apmi・Bpmi）/Ypp−Σ（Apsi・Bpsi）/Ypp，Ｈ＝Σ（Apmi・Bpmi）/Ypp−（1736＋Dp），Ｉ＝Σ（Apmi・Bpmi）/Ypp−（1612＋Dp）、前記［式１］を求めた。
なお、前記式のΣ（Apmi・Bpmi）/Yppは等熱線ｋ１の値に相当し、式の（1736＋Dp）は等熱線ｋ２の値に相当し、式の（1612＋Dp）は等熱線ｋ３の値に相当する。

以上のように、発明者は、脱りん後のスクラップ配合率Ｒｐを求めることによって、脱りんが正常に行われると共に、精錬温度が設定範囲内に保たれてスクラップの溶け残りも非常に少なくなることを見いだした。
なお、本実施の形態では、前記換算係数は、例えばスクラップ内や溶銑などの炭素が酸化して熱に変わったときの温度上昇量を算出できるもので、換算係数のことを温度換算係数と呼ぶこととする。温度換算係数で算出された前記熱量は温度の形で表すことができる。

したがって、［式１］は熱量ではなく温度に換算して関係式を立てたもので、前記等熱線ｋ２の値、即ち、脱りんの際の上限値は、溶銑温度が１３２５℃、炭素Ｃの上限値が４．２％、珪素Ｓｉの上限値が０．０５％であることから「１７３６」となり、前記等熱線ｋ３の値、即ち、脱りんの際の下限値は、溶銑温度が１２８０℃、炭素Ｃの下限値が３．５％、珪素Ｓｉの下限値が０．００％であることから「１６１２」となった。また、［式１］の算出にあたっては、脱りん後における排ガスの熱や脱りん時に使用する副原料にとられる熱などを考慮した出熱定数を「１３０」とした。この出熱定数は実験や実操業等で経験的に算出したものである。また、上述したように熱量の算出にあたっては、脱りんにおける歩留Yppを考慮した。

脱りん処理で示した考え方は、脱炭処理にも同じように適用することができる。即ち、脱炭が正常に行われ且つ、脱炭炉以降の工程を考慮した必要な温度および、鋼種に応じた適正な成分値に達するためには、例えば、等熱範囲Ｅにある溶銑が脱炭終了後に前記溶鋼Ｃになるようにすればよい。
したがって、図４に示すように、溶鋼Ｃの等熱線ｋ６を描き、当該等熱線ｋ６から等熱範囲Ｅの上限値（等熱線ｋ２の値）を差し引いたものを線分Ｎとし、等熱線ｋ２の値からスクラップの等熱線ｋ４の値を引いたものを値Ｌとすると（図３で示せば、線分Ｌとなる）脱炭後のスクラップ配合率ＲｃはＲｃ≦Ｎ／Ｌとなる。

また、等熱線ｋ６から等熱範囲Ｅの下限値（等熱線ｋ３の値）を差し引いたものを値Ｍ（図３で示せば、線分Ｍとなる）とし、等熱線ｋ３の値からスクラップの等熱線ｋ４の値を引いたものを値Ｊとすると（図３で示せば、線分Ｊとなる）、脱炭後のスクラップ配合率ＲｃはＲｃ≧Ｍ／Ｊとなる。
即ち、発明者は、図４に示したように炭素だけでなく溶銑に含まれる他の成分も考慮し、換算係数を用いて前記Ｊ〜Ｎを求め、Ｊ＝（1612−Σ（Acsi・Bcsi））/Ycp，Ｍ＝1612/Ycp−Σ（（Acci・Bcci）＋Dc）］，Ｎ＝［1736/Ycp−Σ（（Acci・Bcci）＋Dc）］、前記［式２］を求めた。

なお、前記式のΣ（Acci・Bcci）/Ycpは等熱線ｋ６の値に相当する。
以上のように、発明者は、脱炭後のスクラップ配合率Ｒｃを求めることによって、脱炭が正常に行われると共に、精錬温度が設定範囲内に保たれてスクラップの溶け残りも非常に少なくなることを見いだした。
［式２］も前記［式１］同様に、熱量ではなく温度に換算して関係式を立てたもので、ある。［式２］の算出にあたっては、脱炭後における排ガスの熱や脱炭時に使用する副原料にとられる熱などを考慮した出熱定数を「３０」とした。この出熱定数は実験や実操業等で経験的に算出したものである。また、上述したように熱量の算出にあたっては、脱炭における歩留Ycpを考慮した。

上記［式１］及び［式２］でスクラップの装入配合率Ｒｐ及びスクラップの装入配合率Ｒｃを求め、これらスクラップの装入配合率Ｒｐ，Ｒｃに従い、スクラップを脱りん処理時及び脱炭処理時に対応する転炉に装入すれば、精錬温度が設定範囲内に保たれ、脱りん処理や脱炭処理を正常に行うことができた。
即ち、脱りん処理が適正に行われたため、スクラップの溶け残りはなく、従来に比べ、脱りんの効率が低下することはなかった。

脱炭処理を適正に行うことができたため、脱炭炉以降の工程を考慮した必要な温度に達しなかったり必要な温度に到達させるために昇熱材を使用することがなかった。また、逆に、脱炭処理終了温度が高くなりすぎて転炉の耐火物の溶損が増加したり脱炭終了温度を下げるために多量の酸化鉄を投入したりする必要もなく、スロッピングが発生することもなかった。

本発明の他の手段は、溶銑とスクラップとを脱りん用の転炉に装入して脱りん処理を行った後に、脱りん処理を終了した溶銑とスクラップとを脱炭用の転炉に装入し脱炭処理を行う転炉設備の操業方法において、前記脱りん処理を終了した溶銑が炭素量３．５％〜４．２％及び溶銑温度１２８０℃〜１３２５℃の範囲を満たし、前記脱りん用の転炉に装入するスクラップの装入配合率Ｒｐと、前記脱炭用の転炉に装入するスクラップの装入配合率Ｒｃとを［式１］〜［式３］の全てを満たすように設定する点にある。

脱りん処理及び脱炭処理時におけるトータルの入熱量（開始時の全熱量）及び出熱量（終了時の全熱量）を考えたとき、入熱量が出熱量よりも小さい場合、脱りん処理及び脱炭処理で熱が奪われて溶銑処理温度が低下し脱りん処理及び脱炭処理が正常に行われないことがあり、入熱量は出熱量よりも大きいことが好ましい。
ここで、図５に示すように、脱炭終了時の出湯量（溶鋼の量）を「１」とし、この出湯量を基準として、脱りん処理の際の装入量（溶銑やスクラップの量），出湯量と、脱炭処理の際の装入量及び出湯量について、補正係数（歩留）の関係から考える。

脱炭処理時の歩留がYcpであるので、脱炭開始時の全装入量は1/Ycp（溶銑とスクラップとを合わせたもの）となる。ここで、Rcがスクラップ配合装入率であるから、Rc×1/Ycp
（Rc/Ycp）が脱炭開始時における装入するスクラップ装入量となり、（1-Rc）×1/Ycpが
脱炭開始時における溶銑装入量となる。
脱炭開始時の溶銑装入量は脱りん終了時の出湯量と同じであるから、脱りん終了時の溶銑の出湯量は（1-Rc）/Ycpで表すことができる。

そして、脱りん終了時の溶銑の出湯量が（1-Rc）/Ycpであるから、これに脱りん処理時の歩留がYppで割ると、脱りん開始時の全装入量（1-Rc）/Ycp/Yppを求めることができる
。
したがって、脱りん開始時のスクラップの装入量はRp（1-Rc）/Ycp/Ypp］となり、脱りん開始時の溶銑装入量は（1-Rp）（1-Rc）/Ycp/Yppとなる。

ここで、図５でまとめた装入量の関係から、脱りん処理時の入熱量を求めると、脱りん処理時の溶銑入熱量は（1-Rp）（1-Rc）/Ycp/Ypp・Σ（Apmi・Bpmi）となり、スクラップの入熱量はRp（1-Rp）（1-Rc）/Ycp/Ypp・Σ（Apsi・Bpsi）となる。また、脱炭処理時の入熱量を求めると、Rc/Ycp・Σ（Acsi・Bcsi）となる。
上述したように、脱りん処理及び脱炭処理を行う際に入熱量が出熱量よりも大きい方がよいので、これを式で表すと前記［式３］ようになった。

即ち、［式３］は、脱りん処理ときのスクラップと溶銑とを合わせて算出した脱りん開始の全入熱量と、脱炭処理のときのスクラップの入熱量とを合わせて算出した入熱量の和が、脱りん処理および脱炭処理トータルの出熱量Σ（Acci・Bcci）＋Dc＋Dp］の和よりも大きくなることを示しており、これを満たすようにスクラップ装入配合率Ｒｐ及びスクラップ装入配合率Ｒｃを求めることで、脱りん処理及び脱炭処理が正常に行うことができる。

なお、上記で示した溶銑（溶鋼）やスクラップ温度換算係数は、様々な実験で求めたもので、珪素Ｓｉでは「２３０」，炭素Ｃでは「９５」とした。また、溶銑（溶鋼）やスクラップはそのものの温度、即ち、「１」とした。

本発明によれば、スクラップを装入して脱りん処理や脱炭処理を行う際に、精錬温度が設定範囲内に保たれてスクラップの溶け残りもなく、転炉の耐火物の溶損が増加することもなかった。また、吹錬を中止しなければならないようなスロッピングが発生することもなかった。

まず、本発明の転炉設備の操業方法における転炉設備について説明する。ただし、本発明はこの設備を使用するものに限定されるものではない。
図１，２に示すように、転炉設備１は、複数の転炉２と、これらの転炉２に溶銑を供給するための取鍋３と、取鍋３を転炉２に搬送するため複数の搬送クレーン４Ａ，４Ｂを備えている。また、実施形態の転炉設備１は、溶銑予備処理設備５と、スクラップ装入設備６とを備えたもので、高炉設備から搬送された溶銑を溶銑予備処理設備５で予備処理をした後に当該溶銑とスクラップとを転炉に投入して脱りん処理及び脱炭処理を行うものである。

前記搬送クレーン４Ａ，４Ｂは直線状に延びる走行レール７上を走行するもので、この実施の形態では２基の搬送クレーン４Ａ，４Ｂが１本の走行レール７上を走行するものとなっている。走行レール７に沿って、溶銑予備処理設備５，複数の転炉２，スクラップ装入設備６が順に配置されている。
前記転炉２は溶銑の脱りん処理や脱炭処理を行うもので、この実施の形態では３基の転
炉２が互いに隣接して並列している。転炉設備１では、通常、３基の転炉２のうち、２基が同時に稼働していて、他の１基は予備用若しくは補修中である。また、この実施の形態では、稼働している２基の転炉２うち、１基は脱りんで使用され、他の１基は脱炭で使用される。

脱りん用の転炉２のことを脱Ｐ炉２Ａ，脱炭用の転炉２のことを脱Ｃ炉２Ｂとし、補修中又は予備用の転炉ことを予備炉２Ｃとすると、この実施の形態では、図１の左側から脱Ｐ炉２Ａ，脱Ｃ炉２Ｂ，予備炉２Ｃの順に配置されている。
各転炉２Ａ，２Ｂ，２Ｃの出湯側にはレールから構成される軌道１９が敷設されていて、軌道１９上に台車２０Ａ，２０Ｂが走行するようになっている。なお、脱Ｐ炉２Ａに敷設された軌道は、脱Ｐ炉２Ａの下を通過して前記搬送クレーン４Ａ，４Ｂが走行する走行レール７上まで延長されている。

溶銑予備処理設備５は、２つの予備処理ステーション８Ａ，８Ｂを有したもので、各予備処理ステーション８Ａ，８Ｂは互いに並列して配備されている。各予備処理ステーション８Ａ，８Ｂは、溶銑を取鍋３に払い出す払い出しピット９と、溶銑に脱硫処理を施す脱硫装置１０と、溶銑のスラグを除去する除滓装置１１（スラグドラッガー）とを備えている。

スクラップ装入設備６は、転炉２にスクラップを装入するもので、スクラップを積み込むスクラップシュート１２と、スクラップシュート１２を搬送するスクラップ搬送クレーン１３と、走行レール７下にスクラップシュート１２を載置するためのステージ１４と、スクラップを受け入れるスクラップヤード１５とを備えている。
前記ステージ１３とスクラップヤード１５との間には１又は複数本（本実施の形態においては４本）のスクラップ搬送レール１６が敷設されており、該スクラップ搬送レール１６には、スクラップシュート１２を載置可能な搬送台車１７が移動自在に配備されている。また、各スクラップ搬送レール１６には、搬送台車１７をステージ１４上に停車させるシュートステーション１８が配備されており、該シュートステーション１８に搬送台車１７を停車させることにより、スクラップシュート１２が走行レール７下に位置することとなる。

上記転炉設備１は、以上の構成からなるものであるが、次に、走行レール７に対する他の設備の配置を説明する。説明の便宜上、走行レール７を各クレーン１基を収容可能な互いに等しい幅を有する８つの区間（０区〜７区）とスクラップ部４のステージ１４上の区間（Ｓ区）に区切り、７区〜Ｓ区までの区間は省略する。
前記搬送クレーン４Ａは、走行レール７上を０区から６区まで移動可能であり、搬送クレーン４Ｂは、走行レール７上を１区から７区まで移動可能である。

スクラップ搬送クレーン１３は、走行レール７上を４区からＳ区まで移動可能である。
また、１区に予備処理ステーション８Ａが配置されると共に、２区に予備処理ステーション８Ｂが配置されている。これら予備処理ステーション８Ａ，８Ｂは、走行レール７下に払出しピット９を配置している。また、４区、５区、６区に対応する位置には、脱Ｐ炉２Ａ，脱Ｃ炉２Ｂ，予備炉２Ｃがそれぞれ配置されている。

以上、上述した転炉設備１によれば、次のように脱りん処理及び脱炭処理を行う。
まず、高炉から来た混銑車２２が転炉設備１に到着し、混銑車２２から払い出しピット９内の取鍋３に溶銑が払い出されると、脱硫装置１０で溶銑が脱硫処理された後、除滓装置１１で溶銑のスラグが除去される。
溶銑のスラグが除去されると取鍋３は、搬送クレーン４Ａ，４Ｂで吊り上げられて脱りんが行われる脱Ｐ炉２Ａへ向けて搬送される。このとき、スクラップ搬送クレーン１３が
スクラップシュート１２を吊り上げて脱Ｐ炉２Ａへ向かい、脱Ｐ炉２Ａに溶銑よりも先にスクラップが装入される。脱Ｐ炉２Ａにスクラップが装入された後、搬送クレーン４Ｂに吊り上げられた取鍋３を介して脱Ｐ炉２Ａに溶銑が装入されて脱Ｐ炉２Ａで脱りん処理が行われる。

脱りん処理が完了すると脱Ｐ炉２Ａから溶銑が取鍋３に払い出され、当該取鍋３は台車２０Ａで走行レール５下に搬送された後、搬送クレーン４Ｂによって吊り上げられて脱炭用の脱Ｃ炉２Ｂに搬送される。このとき、スクラップ搬送クレーン１３がスクラップシュート１２を吊り上げて脱Ｃ炉２Ｂへ向かい、脱Ｃ炉２Ｂに溶銑よりも先にスクラップが装入される。脱Ｃ炉２Ｂにスクラップが装入された後、搬送クレーン４Ｂに吊り上げられた取鍋３を介して脱Ｃ炉２Ｂに脱りんが完了した溶銑が装入されて脱Ｃ炉２Ｂで脱炭処理が行われる。

そして、脱Ｃ炉２Ｂで脱炭処理が完了すると溶鋼は台車２０Ｂの取鍋３に払い出されて二次精錬設備や連続鋳造設備に搬送される。
本発明の転炉設備１の操業方法では、溶銑とスクラップとを脱Ｐ炉２Ａに装入して脱りん処理を行う際、脱Ｐ炉２Ａに装入するスクラップの装入配合率Ｒｐを［式１］を満たすように設定している。

前記［式１］は、脱りん開始時における溶銑の等熱線の値（入熱量）Σ（Apmi・Bpmi）/Yppからスクラップの等熱線の値（入熱量）Σ（Apsi・Bpsi）/Yppを引いたものを基準値（分母）とし、脱りん開始時の溶銑の入熱量から脱りん終了時の出熱量を差し引いた差（分子）としたとき、これらの比が所定範囲（前記等熱範囲Ｅ）に入るようにスクラップの装入配合率を求めるようにしたものである。

なお、式１で示した溶銑（溶鋼）やスクラップ温度換算係数は、様々な実験で求めたも
ので、珪素Ｓｉに対しては２３０，炭素Ｃに対しては９５とした。また、溶銑（溶鋼）やスクラップはそのものの温度、即ち、１とした。
また、式１での「１６１２」及び「１７３６」は、脱りん終了時における等熱範囲Ｅを数値化したもので、図３に示すように、式１の「１６１２」は、脱りん処理の終了時における溶銑温度の下限値を１２８０℃，溶銑の各成分量下限をＳｉ＝０％，Ｃ＝３．８％とし、これらに対応する温度換算係数をそれぞれにかけて溶銑における各熱量（熱量を温度に換算したもの）を求め、溶銑の各熱量を総和したものに、脱りん処理の際に発生する他の熱等を出熱定数（Ｄｐ＝１３０）を加算し、これにより算出したものである。

図３に示すように、式１での「１７３６」は、脱りん処理の終了時における溶銑温度の上限値を１３２５℃，溶銑の各成分量の上限値をＳｉ＝０．０５％，Ｃ＝３．８％とし、これらに対応する温度換算係数をそれぞれにかけて溶銑における各熱量を求め、溶銑の各熱量を総和したものに、脱りん処理の際に発生する他の熱等を出熱定数（Ｄｐ＝１３０）を加算し、これにより算出したものである。

例えば、脱りん開始時の溶銑温度を１３８０℃とし、溶銑の各成分量をＳｉ＝０．３４％，Ｃ＝４．５％として、［式１］でスクラップの装入配合率Ｒｐの上下限値を求めたところ、スクラップ装入配合率は４．１％以上１０．５％以下となった。
また、本発明の転炉設備１の操業方法では、脱りん処理を行った後に、脱りん処理を終了した溶銑とスクラップとを脱Ｃ炉２Ｂに装入し脱炭処理を行う際、脱Ｃ炉２Ｂに装入するスクラップの装入配合率Ｒｃを［式２］を満たすように設定している。

前記［式２］は、脱炭開始時（脱りん終了時に相当する）の等熱範囲Ｅの下限値や上限値からスクラップの入熱量Σ（Acsi・Bcsi）/Ycpを引いたものを基準値（分母）とし、脱炭開始時の等熱範囲Ｅの上下限値から脱炭終了時の出熱量ΣAcci・Bcci+Dcを差し引いた
熱量差（分子）とし、これらの比が所定値になるようにスクラップの装入配合率を求めるようにしたものである。

なお、［式２］で示した温度換算係数は、前記［式１］と同様に、様々な実験で求めたもので、［式１］同様の数値である。
例えば、脱炭後の溶鋼温度を１６４０℃とし、溶銑の各成分量をＳｉ＝０％，Ｃ＝０．０５％として、［式２］でスクラップの装入配合率Ｒｃの上下限値を求めたところ、スクラップ装入配合率Ｒｃは１．４％以上８．５％以下となった。

上記のように脱りん処理を行った後に、脱炭処理を行う場合、［式１］及び［式２］を満たす他に、［式３］を満たすように、スクラップの装入配合率Ｒｐ，スクラップの装入配合率Ｒｃを設定している。

［式３］は、脱りん処理ときのスクラップと溶銑とを合わせて算出した脱りん開始の全入熱量と、脱炭処理のときのスクラップの入熱量とを合わせて算出した入熱量の和が、脱りん処理および脱炭処理トータルの出熱量Σ（Acci・Bcci）＋Dc＋Dp］の和よりも大きくなることを示している。
上記で示したスクラップの装入配合率Ｒｐは、脱Ｐ炉２Ａに入れる溶銑及びスクラップ
装入量（全装入量）に対するスクラップ量の割合で、下記［式４］で示すことができる。

また、上記で示したスクラップの装入配合率Ｒｃは、脱Ｃ炉２Ｂに入れる溶銑及びスクラップ装入量（全装入量）に対するスクラップ量の割合で、下記［式５］で示すことができる。

以上、脱りん処理の際のスクラップの装入配合率Ｒｐ及び脱炭処理の際のスクラップの装入配合率Ｒｃをまとめると図６に示すようになった。図６から分かるように、スクラップの装入配合率Ｒｐは４．１％〜１０．５％となり、スクラップの装入配合率Ｒｃは１．４％〜８．５％となった。また、脱りん処理及び脱炭処理において、前記［式１］〜［式３］までのすべてを満たす範囲は範囲Ｍ１となった。

以上により、スクラップの装入配合率Ｒｐ及びスクラップの装入配合率Ｒｐを求めることができる。
図６、７は、実際に操業を行った結果をまとめたものである。図７の参考例１，５は［式１］のみを満たすようにスクラップの装入配合率Ｒｐを設定して操業したもので、参考例２，４は［式２］のみを満たすようにスクラップの装入配合率Ｒｃを設定して操業したもので、実施例３は［式１］，［式２］及び［式３］を満たすように、スクラップの装入配合率Ｒｐ及びスクラップの装入配合率Ｒｃを設定して操業したもので、比較例１，２は［式１］，［式２］及び［式３］のいずれも満たさないように操業したものである。また、実際の操業では図７に示すように、実施例、参考例及び比較例における評価を行った。また、図６に、実施例、参考例及び比較例におけるスクラップ装入配合率のポイントをプロットした。

実施例、参考例及び比較例では、脱りん処理，脱炭処理におけるスクラップの溶け残りの有無と、スロッピングの発生の有無についてもを調べた。
スクラップの溶け残りが有りの場合、規定通りの溶鋼を確保することができないので、スクラップの溶け残りが無いことが好ましい。また、スロッピングの発生が有りの場合、吹錬時間が延びたり一時的に吹錬を中断しなければならないことがあって生産性が低下することから、スロッピングの発生はないことが好ましいとされている。

参考例１，５では脱Ｐ炉でのスクラップの溶け残りは無く、脱Ｐ炉でのスロッピングの発生も無く、昇熱材も必要がなく（昇熱材ゼロ）、脱りん処理は良好であった。
参考例２，４では、脱Ｃ炉でのスクラップの溶け残り無く、脱Ｃ炉でのスロッピングの発生はも無く、また昇熱材も必要がなく（昇熱材ゼロ）、脱炭処理は良好であった。
実施例３では、脱Ｐ炉及び脱Ｃ炉でのスクラップの溶け残りは無く、脱Ｐ炉及び脱Ｃ炉でのスロッピングの発生もなく、脱りん処理及び脱炭処理は非常に良好であった。

比較例１では、脱Ｐ炉でのスクラップの溶け残りは有り、脱Ｐ炉及び脱Ｃ炉では昇熱材が必要であり、脱りん処理及び脱炭処理は良好でなかった。
比較例２では、脱Ｐ炉及び脱Ｃ炉でのスロッピングの発生があり、脱りん処理及び脱炭処理は非常に良好でなかった。
以上、操業結果をまとめると、図６，７から分かるように、参考例１，５のように脱りん処理時のスクラップ装入配合率Ｒｐを［式１］範囲内にすることで、脱Ｐ炉でのスクラップの溶け残りや脱Ｐ炉でのスロッピングの発生を抑えることができた。

また、参考例２，４のように脱炭処理時のスクラップ装入配合率Ｒｃを［式２］範囲内にすることで脱Ｃ炉でのスクラップの溶け残りや脱Ｃ炉でのスロッピングの発生を抑えることができた。
さらに、実施例３のように脱りん処理時及び脱炭処理時の両方において、これらのスクラップ装入配合率Ｒｐ，Ｒｃを［式１］及び［式２］範囲内にすると共に、［式３］を満たすようにする（図６のＭ１範囲にする）ことで、脱Ｐ炉及び脱Ｃ炉両方のスクラップの溶け残りや脱Ｃ炉でのスロッピングの発生を抑えることができる。

転炉設備の概略平面図である。 転炉設備の概略側面図である。 式１の導出過程を説明する説明図である。 式２の導出過程を説明する説明図である。 式３の導出過程を説明する説明図である。 スクラップ装入配合率を示した図である。 実施例、参考例及び比較例をまとめたものである。

１ 転炉設備
２ 転炉
２Ａ 脱りん炉
２Ｂ 脱炭炉
６ スクラップ装入設備

Claims (1)

1. 溶銑とスクラップとを脱りん用の転炉に装入して脱りん処理を行った後に、脱りん処理を終了した溶銑とスクラップとを脱炭用の転炉に装入し脱炭処理を行う転炉設備の操業方法において、
   前記脱りん処理を終了した溶銑が炭素量３．５％〜４．２％及び溶銑温度１２８０℃〜１３２５℃の範囲を満たし、前記脱りん用の転炉に装入するスクラップの装入配合率Ｒｐと、前記脱炭用の転炉に装入するスクラップの装入配合率Ｒｃとを［式１］〜［式３］の全てを満たすように設定することを特徴とする転炉設備の操業方法。
   

   

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