JP5273898B2 - 転炉設備の操業方法 - Google Patents

Description

本発明は、２基の転炉を用いて脱りん処理および脱炭処理を行う転炉設備の操業方法に関する。

従来は、高炉から出銑された溶銑は、混銑車（トピードカー）または高炉鍋に装入され、混銑車または高炉鍋には、副原料が投入されて、脱りん、脱珪、および脱硫を行い、予備的に溶銑の成分調整処理が行われて（溶銑予備処理工程）、転炉工程に移送される。
しかし、近年、転炉工程で溶銑予備処理を行う方法が一般的になりつつある。
転炉工程で溶銑予備処理を行う方法では、混銑車等で移送された溶銑は脱りん用の転炉に装入され、副原料添加および酸素吹き込みにより脱りん処理が行われる。続いて、脱りん後の溶銑は脱炭用の転炉に装入され、酸素吹き込みにより脱炭処理が行われる。りん濃度および炭素濃度が所定の値に調整された溶鋼は、後の連続鋳造工程によりスラブ等に成型される。スラブ等は、圧延されて厚板または薄板等の鉄鋼製品に加工される（圧延工程）。

このような、転炉工程で溶銑予備処理を行う方法においては、脱りん用の転炉および脱炭用の転炉のそれぞれを、待ち時間（休止時間）を少なくして効率よく稼働させるのが好ましい。しかし、溶銑の装入および出湯等の各作業を含めた脱りん工程の全所要時間（以下、「全所要時間」を「サイクルタイム」ということがある）と脱炭工程の全所要時間とが一致しない場合が多く、そのため、各転炉の稼働の効率化を図る種々の方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、２基の転炉を有する設備において、転炉を脱りんまたは脱炭いずれかの専用炉とするのではなく、各転炉で脱りんおよび脱炭を交互に行うことにより、各処理のサイクルタイムの不一致による待ち時間を短縮して転炉の稼働率を向上させる方法が開示されている。

特許文献２には、脱炭工程のサイクルタイムよりも長い脱りん工程のサイクルタイムを、脱りん精錬の終点のりん含有量を制御することにより短縮させて、脱炭炉の待ち時間を減少させる方法が開示されている。
ところで、脱りん工程および脱炭工程のいずれにおいても、サイクルタイムは、溶銑の装入、精錬、調質、出湯、および排滓などの個別の作業の所要時間によって決定される。そして、脱りん工程の所要時間は、脱りん反応に必要な時間で設定されており、処理前のりん濃度および処理後の目標りん濃度に応じて変化させる（脱りんでは、できる限り脱炭を抑制したいので脱りん処理における送酸速度を小さくするようにしている）。脱炭工程の所要時間は、酸素の供給速度（送酸速度）増加による時間短縮の効果とそれによるダスト発生に起因した歩留まり低下とを勘案して設定されており、さらに、処理後の炉内温度を一定範囲に制御する必要があることから、脱りん炉と脱炭炉とにおける精錬時間は必ずしも同じではない。

また、溶銑または溶鋼の出湯時間は、通常、チャージ数を重ねるごとに出湯孔が次第に拡大して短くなり、脱りん工程および脱炭工程のサイクルタイムは全体として徐々に短くなる。そこで、溶銑または溶鋼の出湯時間は、極度に短くならないように所定のチャージ数を重ねた後にまたは所定の時間よりも短くなったときに、孔巻き（出湯孔の補修）を行うことによって管理される。しかし、脱りん炉および脱炭炉の出湯時間は、それぞれのチャージごとの出湯孔の拡大の程度の差により短縮の程度が異なるので、脱りん炉および脱炭炉の孔巻きのタイミングは一致しない。また、この出湯時間の短縮の程度の違いにより、両転炉のサイクルタイムは全体として互いに異なる周期で長短を繰り返す。

このように、脱りん工程および脱炭工程はそのサイクルタイムが異なる場合が多く、また、出湯時間の変化による互いに異なるサイクルタイムの周期により、例えば、一方が孔巻き直前で他方が孔巻き直後のときには、脱りん工程および脱炭工程のサイクルタイムの差が最大になり、脱りん炉または脱炭炉のいずれかを待たせる場合が生じ、生産効率を悪化させるという問題がある。
特開２００２−３６３６３０号 特開平１１−１９３４１４号

特許文献１に開示された発明は、サイクルタイムが異なる脱りん処理および脱炭処理を２基の転炉でそれぞれ交互に行うことにより、各転炉の稼働時間の均等化を図る。しかし、特許文献１の発明は、脱りん炉および脱炭炉のサイクルタイムが互いに異なる周期で変化する場合に脱りん後の溶銑の搬送等について適切な対応が可能かどうかが明らかではない。
特許文献２には、脱りん工程の時間短縮を図るための脱りん処理の方法が記載されている。しかし、特許文献２にも、脱りん炉および脱炭炉の周期的なサイクルタイムが互いに異なる周期で変化することに起因する脱炭炉の待ち時間の短縮のための有効な知見を開示してはいない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、脱りん炉および脱炭炉により行われる転炉工程において、サイクルタイムに関わらず脱炭炉を効率的に稼働させることを目的とする。

前記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、本発明に係る転炉設備の操業方法は、脱りん処理を行う脱りん炉、および前記脱りん炉から出湯した溶銑を装入して脱炭処理を行う脱炭炉を備えると共に、同一の走行レール上に第１クレーン、第２クレーン、スクラップクレーンを備え、クレーン走行方向に沿って上工程側から、脱りん炉、脱炭炉が配置され、さらに前記脱りん炉及び脱炭炉の装入側にクレーン走行方向に沿って上工程側から、第１クレーン、第２クレーン、スクラップクレーンが配置され、前記スクラップクレーンはスクラップシュートを吊り下げていて、第１脱硫ステーション、第２脱硫ステーション及び待避スペースを備えている構成を備えた転炉設備の操業方法であって、前記脱炭炉における全処理のサイクルタイム（Ｔ２）が前記脱りん処理における全処理のサイクルタイム（Ｔ１）以上であって、脱りん炉の脱りん処理および調質処理に要する時間（Ｔｔ）が脱りん炉から出湯された溶銑を収容した溶銑鍋の第２クレーンによる吊り上げ開始から溶銑装入後の当該溶銑鍋が脱りん炉からの溶銑を受け入れ可能になるまでの時間（Ｔｄ）と等しい場合において、前記脱炭炉への第２クレーンによる溶銑装入を、前記脱りん炉への第１クレーンによる溶銑装入開始から次の関係を満たす時間（Ｔ）が経過した後に行うことを特徴とする。

Ｔｈ＋Ｔｐ≦Ｔ≦Ｔｈ＋Ｔｐ＋（Ｔ２−Ｔ１−Ｔｄ＋Ｔｔ）
ここで、Ｔは脱りん炉への第１クレーンによる溶銑装入開始から脱炭炉への第２クレーンによる溶銑装入開始までの時間、Ｔｈは脱りん炉への第１クレーンによる溶銑装入所要時間、Ｔｐは脱りん炉から出湯された溶銑を収容した溶銑鍋の第２クレーンによる吊り上げ開始から脱炭炉への第２クレーンによる装入開始までの所要時間、Ｔｔは脱りん炉の脱りん処理および調質処理に要する時間、Ｔｄは脱りん炉から出湯された溶銑を収容した溶銑鍋の第２クレーンによる吊り上げ開始から溶銑装入後の当該溶銑鍋が脱りん炉からの溶銑を受け入れ可能になるまでの時間、Ｔ１は脱りん炉における全処理のサイクルタイム（クレーン調整時間Ｔａを含む）、Ｔ２は脱炭炉における全処理のサイクルタイムである。

なお、ここでいう「サイクルタイム」とは、前の工程が完了しないための単なる待ち時間は含まず、対象工程を完了させるために必要な時間、例えば、クレーン差し合い回避のために必要な待ち時間を含む。また、Ｔｐはクレーンの実動作時間、Ｔｄはクレーンの実動作時間および脱炭炉への溶銑装入実時間をいい、時間的余裕を理由とする待ち時間を含まないものとする。
本発明によれば、例えば、サイクルタイムに関わらず脱りん炉からの出湯を受け入れる溶銑鍋の準備の遅れによる脱炭炉の待ち発生を軽減し、転炉設備の稼働率の維持向上を図ることができる。

前記転炉設備の操業方法は、前記脱りん処理において前記脱りん炉にスクラップクレーンによりスクラップを装入し、前記脱炭処理において前記脱炭炉にスクラップクレーンによりスクラップを装入する場合にも適用することができる。
本発明によれば、それぞれの転炉に溶銑を装入するためのクレーンおよびスクラップクレーンの差し合いによる生産機会ロスを最小限にとどめることができる。

本発明によると、脱りん炉および脱炭炉により行われる転炉工程において、これらのサイクルタイムの変化に関わらず脱炭炉を効率的に稼働させることができる。

図１は本発明に係る操業方法が実施される転炉設備の平面概略図、図２は転炉設備の正面概略図、図３は脱りん炉からの出湯および脱炭炉への装入に備えた取鍋の吊り上げの様子を示す図である。
図１，２において、転炉設備１は、払い出しステーション２ａ，２ｂ、脱硫ステーション３ａ，３ｂ、除滓ステーション４ａ，４ｂ、スラグドラッガー５ａ，５ｂ、第１クレーン６、第２クレーン７、スクラップクレーン８、脱りん炉９、脱炭炉１０などからなる。
なお、以下の説明において、図１の右を「下工程側」、上を「装入側」、下を「出湯側」、および横方向を「クレーン走行方向」ということがある。

払い出しステーション２ａ，２ｂは、水平基準面ＨＢより下方にクレーン走行方向に並べて２カ所設けられ、それぞれには、取鍋１１ａ，１１ｂを積載可能な台車１２ａ，１２ｂがクレーン走行方向と図１における直交する方向に移動可能に収容される。払い出しステーション２ａ，２ｂは、高炉から混銑車１３によって搬送された溶銑を取鍋１１ａ，１１ｂに移し替える場所である。移し替えは、混銑車１３の溶銑収容容器を傾斜させ、溶銑を台車１２ａ，１２ｂに積載された取鍋１１ａ，１１ｂに注ぎ入れることにより行われる。

脱硫ステーション３ａ，３ｂは、クレーンの走行経路の下方にクレーン走行方向に並べて２カ所設けられている。脱硫ステーション３ａ，３ｂでは、取鍋１１ａ，１１ｂ内の溶銑に生石灰等の副原料を投入し、溶銑内の硫黄をスラグ層へ移行させて溶銑の硫黄含有量を所定の値以下にするための脱硫処理が行われる。
除滓ステーション４ａ，４ｂは、脱硫ステーション３ａ，３ｂの出湯側に、脱硫ステーション３ａ，３ｂのそれぞれに対応させて２カ所に設けられている。除滓ステーション４ａ，４ｂには、脱硫ステーション３ａ，３ｂで脱硫処理が終了した取鍋１１ａ，１１ｂが移送される。

スラグドラッガー５ａ，５ｂは、それぞれが各除滓ステーション４ａ，４ｂの出湯側に隣接して配置されている。スラグドラッガー５ａ，５ｂは、除滓ステーション４ａ，４ｂに置かれた取鍋１１ａ，１１ｂ内の硫黄を含むスラグ層を掻き出す（ノロカキ）ための装置である。
第１クレーン６は、図１における横方向（クレーン走行方向）に設けられた走行レール１４上を走行し、取鍋１１ａ，１１ｂを吊り上げて、払い出しステーション２ａ，２ｂの台車１２ａ，１２ｂ上から脱硫ステーション３ａ，３ｂへの運搬、および脱りん炉９への溶銑装入などを行う。

第２クレーン７は、第１クレーン６とほぼ同一の大きさおよび吊上能力を有し、第１クレーン６と同一の走行レール１４上を走行する。第２クレーン７は、脱りん炉９から出湯した溶銑を収容する溶銑鍋１５を吊り上げて脱炭炉への溶銑装入などを行う。
スクラップクレーン８は、第１クレーン６および第２クレーン７と同一の走行レール１４上を走行し、２基のスクラップシュート１６ａ，１６ｂを吊り上げて脱りん炉９および脱炭炉１０へのスクラップの装入を行う。スクラップクレーン８は、２基のスクラップシュート１６ａ，１６ｂを同時に吊り上げ可能に構成されている。スクラップシュート１６ａ，１６ｂには、図示しないスクラップヤードで、脱りん炉９および脱炭炉１０に装入されるスクラップが積み込まれる。

脱りん炉９および脱炭炉１０はいずれも、装入される溶銑を撹拌するために炉底から不活性ガスを吹き込む手段が設けられ、溶銑の上面に酸素ガスを吹き付けるための図示しないランスが炉内に挿入可能なように構成されている。
脱りん炉９は、脱硫ステーション３ｂの下工程側に、脱硫ステーション３ｂから適度な間隔を有して設置されている。ここで、適度な間隔とは、第１クレーン６が脱硫ステーション３ｂの上にあり、スクラップクレーン８が脱りん炉９にスクラップの装入を行っているときに、第２クレーン７を待避させ得る間隔をいう。

脱りん炉９では、溶銑装入、脱りん処理、調質、出湯、排滓、およびスクラップ装入を１サイクルとして操業される。溶銑装入は、脱硫ステーション３ａ，３ｂで脱硫された溶銑を脱りん炉９に投入する作業である。脱りん処理は、溶銑を生石灰等の造滓材およびスクラップとともに撹拌しながら酸素ガスと反応させて、含有するりんを上面のスラグ層に移行させる作業である。調質は、脱りん後の炉内スラグのフォーミング抑制を行う作業である。出湯は、脱りん炉９から溶銑を溶銑鍋１５に移す作業であり、排滓は、脱りん炉９を傾動させてりんを含むスラグを排出する作業である。スクラップ装入は、次の脱りん処理のために脱りん炉９にスクラップを投入する作業である。

脱炭炉１０は、脱りん炉９の下工程側に、第１クレーン６が脱りん炉９に溶銑を装入可能な位置（脱りん炉９の装入側）にあるときに第２クレーン７が脱炭炉１０に溶銑を装入できる程度の間隔をあけて設置されている。
脱炭炉１０は、溶銑装入、吹錬、調質、出湯、排滓、およびスクラップ装入を１サイクルとして操業される。脱炭炉１０には、脱りん炉９で脱りん処理された溶銑が装入され、溶銑から炭素を除去する処理（脱炭処理、「吹錬」ということがある。）が行われる。脱炭炉１０では、溶銑に含まれる炭素がその上面に吹き付けられた酸素ガスと反応して一酸化炭素または二酸化炭素になって脱炭炉１０の外に排出される。

脱りん炉９の下方には、脱りん炉９から出湯する溶銑を受ける溶銑鍋１５を載置する受湯台車１７を走行させるための軌道１８が、出湯側から装入側に敷設されている。
次に、本発明に係る転炉設備１の操業方法について、溶銑等の運搬に関わる第１クレーン６、第２クレーン７、およびスクラップクレーン８の動作に基づいて説明する。
なお、以下の説明において、第１クレーン６、第２クレーン７、およびスクラップクレーン８の位置を説明する便宜のため、走行レール１４を７つの区間に区切り、それぞれの区間に位置番号を付す。そして、例えば、図１における位置番号が１の区間を「位置（１）」という。

図４は本発明に係る転炉設備１の操業方法を示すガントチャートである。
図１，２も参照しながら、第１クレーン６は、位置（２）において空の取鍋１１ｂを払い出しステーション２ｂの台車１２ｂ上に載置する（＃０）。台車１２ｂは払い出しステーション２ｂ内を装入側に移動し、取鍋１１ｂに混銑車１３から溶銑が払い出される（＃１）。第１クレーン６は、位置（１）に移動し、混銑車１３からの溶銑の払い出しを終えた取鍋１１ａを吊り上げて（＃２）、同じ位置（１）内において脱硫ステーション３ａまで運搬し、待機する図示しない台車上に載置する（＃３）。

脱硫ステーション３ａでは、取鍋１１ａ内の溶銑に対して脱硫処理が行われる（＃４）。脱硫処理（＃４）が終了した取鍋１１ａは、そのまま台車で除滓ステーション４ａまで運搬され、スラグドラッガー５ａによりノロカキ（スラグ層の掻き出し）が行われる（＃５）。
第１クレーン６は、取鍋１１ａを脱硫ステーション３ａまで運搬した後（＃３）脱硫ステーション３ｂに移動して、すでに脱硫処理およびノロカキが終了した溶銑を収容する取鍋１１ｂを吊り上げる（＃６）。ここで、ノロカキが終了した溶銑を収容する取鍋１１ｂは、払い出しステーション２ｂで混銑車１３から溶銑の払い出し（＃１）を受ける取鍋１１ｂとは別のものである。第１クレーン６は、次の脱りん炉９への溶銑装入（＃７）まで、溶銑を収容する取鍋１１ｂを吊り上げたまま位置（２）に待機する。

第１クレーン６が上記動作を行う間、脱りん炉９では脱りん処理（＃８）およびそれに続く調質作業（＃９）が行われる。このとき、脱炭炉１０では、溶鋼の出湯（＃１０）が終わり排滓およびスクラップ装入が行われ（＃１１）、第２クレーン７により脱炭処理のための溶銑装入が行われる（＃１２）。この第２クレーン７による溶銑装入（＃１２）は、位置（５）におけるスクラップクレーン８との差し合いを避けてスクラップの装入（＃１１）後に行われる。脱炭炉１０では、溶銑装入後直ちに吹錬（＃１３）が開始される。
また、第１クレーン６が上記動作を行う間に、第２クレーン７は、溶銑装入（＃１２）により空になった溶銑鍋１５を位置（４）において待機する受湯台車１７に載置する（＃１４）。溶銑鍋１５を積載する受湯台車１７は、脱りん炉９からの出湯に備えて装入側から出湯側に移動する。

図３（ａ）を参照して、脱りん炉９における調質作業（＃９）が終了すると、脱りん炉９から溶銑が出湯されて（＃１５）溶銑鍋１５に注ぎ込まれる。
出湯（＃１５）が終了した脱りん炉９では排滓が行われ、スクラップクレーン８によりスクラップが装入される（＃１６）。このとき、第２クレーン７は、位置（４）におけるスクラップクレーン８との差し合いを避けるために、位置（３）に移動する（＃１７）。第１クレーン６が溶銑を収容する取鍋１１ｂを吊り上げたまま位置（２）で待機し続けるのは、位置（３）への第２クレーン７の移動を可能にするためである。

スクラップの装入（＃１６）が終了しスクラップクレーン８が位置（５）よりも下工程側に移動すると、第２クレーン７は、位置（３）から位置（５）まで移動する。第１クレーン６は、この第２クレーン７の移動により位置（４）までの移動が可能となり、位置（４）において脱りん炉９への溶銑装入（＃７）を行う。スクラップの装入（＃１６）と溶銑装入（＃７）との間には、スクラップクレーン８を位置（６）に待避させおよび第２クレーン７を位置（５）に待避させるための時間として約１分が設定されている。この時間は、脱りん炉９にスクラップを装入する場合には、各クレーンの差し合い回避のために不可欠なものである。

溶銑装入（＃７）により空になった取鍋１１ｂは、第１クレーン６により払い出しステーション２ａ（位置（１））に運搬され、混銑車１３からの溶銑の払い出しのために台車１２ａの上に載置される（＃１８）。第１クレーン６は、次に、位置（２）に移動して、先ほど払い出しステーション２ｂで払い出しされた（＃１）溶銑を収容する取鍋１１ｂを吊り上げて（＃１９）脱硫ステーション３ｂに運搬し、待機する図示しない台車上に載置する（＃２０）。この後、第１クレーン６は、位置（１）に移動してノロカキ（＃５）が終了した取鍋１１ａを吊り上げ、脱りん炉９への溶銑装入を行う。

さて、脱りん炉９への溶銑の装入（＃７）の終了時には、位置（４）において、出湯（＃１５）により溶銑が収容された溶銑鍋１５を積載する受湯台車１７は、すでに脱りん炉９の装入側に搬送されている。第１クレーン６は、脱りん炉９への溶銑の装入（＃７）後に払い出しステーション２ａのある位置（１）まで移動する（＃１８）。脱りん炉９への溶銑装入（＃７）時に位置（５）に待避していた第２クレーン７は、位置（４）に移動して図３（ｂ）に示されるように溶銑鍋１５を吊り上げ（＃２１）、脱炭炉１０におけるスラグの排出（排滓）、および次の脱炭処理に備えて行われるスクラップ装入（＃２２）の終了を待つ。

スクラップの装入（＃２２）が終了しスクラップクレーン８が位置（５）よりも下工程側に移動すると、第２クレーン７は位置（５）に移動して、図３（ｃ）に示されるように、脱炭炉１０への溶銑装入を行う（＃２３）。溶銑の装入（＃２３）が終了すると、第２クレーン７は、空になった溶銑鍋１５を位置（４）に待機する受湯台車１７に載置する（＃２４）。これ以降の第２クレーン７の動作は、上に述べた１つ前の脱炭処理における溶銑装入（＃１２）後の動作と同じである。
ここで、スクラップクレーン８の動作について説明する。スクラップクレーン８は、スクラップを収容した２基のスクラップシュート１６ａ，１６ｂを図示しないスクラップヤードにおいて吊り上げ、先ず位置（４）に移動してスクラップシュート１６ａから脱りん炉９にスクラップの装入を行う（＃１６，＃２５）。その後、一旦、位置（６）に待避して脱りん炉９への溶銑装入（＃７）を待ち、第２クレーン７が位置（４）において溶銑鍋１５の吊り上げ（＃２１）を始めたら位置（５）に移動し、スクラップシュート１６ｂから脱炭炉１０にスクラップの装入を行う（＃２２）。

図４において、脱りん炉９における溶銑装入（＃７）からスクラップ装入（＃２５）までの全工程の所要時間（サイクルタイム）を途中の１分のクレーン調整時間（Ｔａ）を含め２２分（以下、１分のクレーン調整時間（Ｔａ）を必要時間としてサイクルタイムに含むものとする。）、脱炭炉１０における溶銑装入（＃１２）からスクラップ装入（＃２２）までの全工程の所要時間（サイクルタイム）を２３分としている。脱りん炉９および脱炭炉１０における個別の作業の所要時間については、図４に示される通りである。
なお、以下、「サイクルタイム」というときは、各処理または作業の実時間をいい、各作業間の待ち時間を含まないものとする。

図４からわかるように、本発明に係る転炉設備１の操業方法では、脱炭炉１０への溶銑装入（＃２３）を、脱りん炉９への溶銑装入（＃７）開始より、脱りん炉９への溶銑装入に要する時間と脱りん炉９からの溶銑を収容した溶銑鍋１５の吊り上げ開始から脱炭炉１０への装入開始までの時間との合計時間Ｔ遅らせて開始することによって、第１クレーン６および第２クレーン７を使用する作業、ならびに脱りん炉９から出湯される溶銑を受け入れるための溶銑鍋１５の手配などを円滑に行うことができる。特に、脱炭炉１０における溶銑装入（＃１２）からスクラップ装入（＃２２）までの一連の作業は待ち時間なく連続して行われるので、脱炭炉１０を効率的に稼働させることができる。

脱りん炉９への溶銑装入（＃７）開始から脱炭炉１０への溶銑装入（＃２３）開始までの時間は、図４の場合、時間Ｔよりさらに１分遅らせても同様の効果を得ることができる。
ところで、実際には、脱りん炉９および脱炭炉１０のそれぞれの工程のサイクルタイムは、図４に示されるような一定のものではなくそれぞれが変動し、その変動の主たる要因として溶銑または溶鋼の出湯時間の変動が挙げられる。
図５は脱りん炉９および脱炭炉１０における出湯時間の管理の例を示す図である。図５におけるチャージ数は出湯回数と同じである。通常、出湯時間は出湯回数を重ねるごとに僅かずつ短くなる。これは、出湯の際に脱りん炉９および脱炭炉１０の出湯孔の耐火物が溶銑（溶鋼）により削られ、出湯孔が徐々に大きくなるからである。また、図５において、脱りん炉９が脱炭炉１０に比べてチャージ当たりの出湯時間の短縮度合いが低いのは、脱りん炉９から出湯される溶銑が脱炭炉１０の溶鋼に比べて温度が低く、出湯孔の耐火物の損傷が軽微なことによる。

転炉設備１の操業においては、出湯時間が所定の長さよりも短くなると、耐火物で形成された管を出湯孔に詰めて（以下、この作業を「孔巻き」ということがある。）出湯時間をもとの時間に戻す管理を行っている。例えば、図５に示されるように、脱りん炉９では出湯時間が３分３０秒になったら孔巻きを行い、脱炭炉１０では出湯時間が４分になったら孔巻きを行うという具合である。脱りん炉９および脱炭炉１０の孔巻きは、脱りん炉９における全処理のサイクルタイム（Ｔ１）と脱炭炉１０における全処理のサイクルタイム（Ｔ２）とが式（１）を満たすように管理して行うのが好ましい。

Ｔ１≦Ｔ２ … （１）
図４の例では、いずれの転炉における出湯時間も５分であり、そのときの脱りん工程のサイクルタイムは２２分、および脱炭工程のサイクルタイムは２３分である。この条件下で、例えば、脱炭炉１０における出湯時間が最短である４分とするとそのサイクルタイムは２２分となり、そのとき脱りん炉９における出湯時間が最長の５分であるとするとそのサイクルタイムは２２分になる。したがって、図５のように各転炉における出湯時間を管理すれば、脱りん工程および脱炭工程のサイクルタイムが（１）式を満足することになり、脱炭工程に待ち時間を設定する必要がなく脱炭炉１０を効率的に稼働させることができる。本実施形態では、孔巻き直後の脱りん炉９の出湯時間がおおよそ５分になるように、脱炭炉１０の出湯時間がおおよそ７分になるように管理される（図５）。

次に、脱りん炉９および脱炭炉１０における出湯時間が図５の管理範囲内で変動した場合についての転炉設備１の操業方法について説明する。
図６は、脱りん炉９の出湯（＃３１）時間が図５における管理上限の５分であり、脱炭炉１０の出湯（＃３２）時間が図５における管理下限の４分である場合のガントチャートである。図６において、脱炭炉１０の出湯（＃３２）以外の各作業の所要時間は図４と同じである。図６では、脱炭炉１０において出湯（＃３２）時間が短縮されたことに対して、図４における脱りん炉９の溶銑装入（＃７）と脱りん（＃８）との間の待ち時間をなくして対応している。図６に示されるように、脱炭炉１０への溶銑装入（＃３３）を、脱りん炉９への溶銑装入（＃３４）開始から脱りん炉９への溶銑装入に要する時間と脱りん炉９からの溶銑を収容した溶銑鍋１５の吊り上げ開始から脱炭炉１０への装入開始までの時間との合計時間ＴＡ遅らせて開始することによって、脱炭炉１０における溶銑装入（＃３３）からスクラップ装入（＃３５）までの一連の作業を待ち時間なく連続して行うことができ、脱炭炉１０を効率的に稼働させることができる。

なお、以下の説明において、脱りん炉９への溶銑装入（＃３４）開始から脱炭炉１０への溶銑装入（＃３３）開始までの時間を「ずらし時間」ということがある。
図７および図８は、脱りん炉９の出湯（＃４１，＃５１）時間が管理下限の３分３０秒であり、脱炭炉１０の出湯（＃４２，＃５２）時間が管理上限の７分である場合のガントチャートである。
図７において、脱炭炉１０への溶銑の装入（＃４３）開始を、脱りん炉９への溶銑の装入（＃４４）に要する時間と脱りん炉９からの溶銑を収容した溶銑鍋１５の吊り上げ開始から脱炭炉１０への装入開始までの時間との合計時間（ずらし時間ＴＢ）遅らせて行うことにより、図４および図６の場合と同様に脱炭炉１０を効率的に稼働させることができる。

脱りん炉９および脱炭炉１０の各作業に要する時間が図７のような条件下では、図８に示されように、脱りん炉９への溶銑装入（＃４４）をさらに３分３０秒早めて行うことができる（＃５４）。また、脱炭炉１０への溶銑装入を、さらに１分遅らせて開始しても（＃４３，＃５３参照）、脱炭炉１０への溶銑装入（＃５３）後の空の溶銑鍋１５の据え付け（＃５７）を、脱りん炉９からの出湯（＃５１）に間に合わせることが可能である。つまり、脱炭炉１０への溶銑装入（＃５３）開始を、脱りん炉９への溶銑装入（＃５４）開始からずらし時間ＴＣ遅らせても、脱炭炉１０を効率的に稼働させることができるという効果を得ることができる。

好適なずらし時間Ｔは、脱りん工程および脱炭工程のサイクルタイム、脱りん（＃４８，＃５８）、調質、脱炭炉１０への溶銑装入（＃４３，＃５３）、および溶銑鍋１５の吊り上げ（＃４６，＃４７，＃５６，＃５７）の各所要時間により変動し、（２）式で規定される。
Ｔｈ＋Ｔｐ≦Ｔ≦Ｔｈ＋Ｔｐ＋（Ｔ２−Ｔ１−Ｔｄ＋Ｔｔ） … （２）
Ｔは脱りん炉９への溶銑装入開始から脱炭炉１０への溶銑装入開始までの時間（ずらし時間）、Ｔｈは脱りん炉９への溶銑装入所要時間、Ｔｐは脱りん炉からの溶銑を収容した溶銑鍋１５の吊り上げ開始から脱炭炉１０への装入開始までの時間、Ｔｔは脱りん炉９の脱りん処理および調質処理に要する時間、Ｔｄは溶銑鍋１５の吊り上げ開始から溶銑装入後の当該溶銑鍋１５が脱りん炉９からの溶銑受け入れ可能になるまでの時間、Ｔ１は脱りん炉９における全処理のサイクルタイム、Ｔ２は脱炭炉における全処理のサイクルタイムである。

脱りん炉９における全処理のサイクルタイムＴ１は、スクラップクレーン８によるスクラップ装入（＃４５，＃５５）のために位置（３）に待避させた第２クレーン７を、脱りん炉９への溶銑装入（＃４４，＃５４）に備えて位置（５）に待避させるための時間Ｔｓを含む。ずらし時間Ｔを算出するための上記各時間は、操業実績に基づいて算出された予定時間または設定時間である。
図７，８の操業条件においては、好適なずらし時間Ｔの範囲を算出すると、Ｔｈ＝３（分）、Ｔｐ＝３（分）、Ｔ１＝２５（分）、Ｔ２＝２０．５（分）、Ｔｄ＝１０（分）、Ｔｔ＝１０（分）から、（２）式により下限として６分、上限として１０．５（分）が算出され、これらは図７および図８のそれぞれのずらし時間ＴＢ，ＴＣに一致する。

図９は脱りん工程にスクラップ装入が含まれない場合のガントチャートである。図９の脱りん工程および脱炭工程における各処理の所要時間は、図４に示した場合と同じであり、図９には、ずらし時間Ｔが最も大きい場合が示されている。好適なずらし時間Ｔの上限および下限は、Ｔｈ＝３（分）、Ｔｐ＝３（分）、Ｔ１＝２０（分）、Ｔ２＝２３（分）、Ｔｄ＝１０（分）、Ｔｔ＝１０（分）から（２）式によりそれぞれ６（分）および９（分）が算出され、算出された上限のずらし時間Ｔは図９から読み取れるずらし時間ＴＤに一致する。図９の各サイクルタイムの条件下では、ずらし時間Ｔをこの範囲に設定することで、脱りん炉９から出湯される溶銑を受け入れるための溶銑鍋１５の準備などを円滑に行うことができ、脱りん炉９および脱炭炉１０に不要な待ち時間を設けることなくこれらを効率的に稼働させることができる。

図１０はスクラップ装入が脱炭工程に含まれない場合のガントチャートである。図１０の脱りん工程および脱炭工程における各処理の所要時間は、図７に示した場合と同じであり、図１０には、ずらし時間Ｔが上限の場合が示されている。好適なずらし時間Ｔは、Ｔｈ＝３（分）、Ｔｐ＝３（分）、Ｔ１＝２０．５（分）、Ｔ２＝２４（分）、Ｔｄ＝１０（分）、Ｔｔ＝１０（分）から（２）式により下限３（分）および上限９．５（分）が算出される。（２）式から算出された上限のずらし時間Ｔは、図１０から読み取れるずらし時間ＴＥに一致する。

次に、本発明に係る操業方法とは別の方法で転炉設備１の操業を行った場合について説明する。
図１１は脱りん炉９へのスクラップ装入後に脱炭炉１０への溶銑装入を始める場合のガントチャート、図１２は脱りん炉９での排滓作業後に脱炭炉１０への溶銑装入を始める場合のガントチャート、図１３は脱りん炉９からの出湯後に脱炭炉１０への溶銑装入を始める場合のガントチャートである。これらの図は、図４に示される本実施形態との比較のために提示した。

図１１に示される脱りん炉９へのスクラップ装入（＃８１）後に脱炭炉１０への溶銑装入（＃８２）を始める場合では、第２クレーン７は位置（４）において溶銑鍋１５の吊り上げ（＃８３）を行った後に位置（５）に移動する。第１クレーン６による脱りん炉９への溶銑装入（＃８４）は、この間約４分待たされる。脱りん炉９の溶銑装入（＃８５）から次の溶銑装入（＃８４）までの時間は２１分プラス４分の計２５分になる。そのため、サイクルタイムが２３分の脱炭炉１０は、本実施形態では不要であった待ち時間が２分必要になる。

図１２に示される脱りん炉９での排滓（＃９１）後に脱炭炉１０への溶銑装入（＃９２）を始める場合では、スクラップクレーン８と第２クレーン７との差し合いを避けるために、脱りん炉９へのスクラップ装入（＃９３）を脱炭炉１０への溶銑装入（＃９２）の間待たねばならず、脱りん炉９の溶銑装入（＃９４）から次の溶銑装入（＃９５）までの時間は３０分になる。そうすると、脱炭炉１０の実質的なサイクルタイムも３０分になり、脱炭炉１０は７分の待ち時間が必要になる。
図１３に示される脱りん炉９における排滓（＃Ａ１）前に脱炭炉１０への溶銑装入（＃Ａ２）を始める場合では、図１２の場合と同様に、スクラップクレーン８と第２クレーン７との差し合いを回避するため、脱りん炉９へのスクラップ装入（＃Ａ３）を脱炭炉１０への溶銑装入（＃Ａ９２）後に行わねばならない。そのため、出湯（＃Ａ４）から脱りん炉９への溶銑装入（＃Ａ５）までの間隔が長くなり、脱りん炉９の溶銑装入（＃Ａ６）から次の溶銑装入（＃Ａ５）までの時間は２８分になる。したがって、サイクルタイムが２３分の脱炭炉１０は、５分の待ち時間が必要になる。

図１４は図４、９，１１〜１３に示された各ガントチャートから、脱炭炉１０における溶銑の装入開始からその次の溶銑の装入を開始できるまでの時間を比較した表である。脱りん炉９にスクラップの装入を行わない場合についても示されている。図１４からわかるように、脱炭炉１０への溶銑装入を脱りん炉９への溶銑装入の時間と脱炭炉１０に装入される溶銑が入った溶銑鍋１５を吊り上げる時間との合計時間遅らせて開始する場合が、他の脱炭炉１０への溶銑装入の時期よりも脱炭炉１０を効率よく稼働させることができる。
このように、図１１〜１３に示される転炉設備１の操業方法では、いずれも脱炭炉１０の各作業を円滑に連続して行うことが難しく、脱りん炉９で行われる各作業との関係から、脱炭炉１０におけるいずれかの作業を待たせなければならない。これに対し、本発明に係る操業方法では、図４，６〜１０に示されるように、脱炭炉１０の各作業を円滑に連続して行うことができ、脱炭炉１０を効率的に稼働させることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、脱りん炉９および脱炭炉１０における各作業の所用時間が上記実施形態と異なる転炉設備にも本発明を適用することができる。また、本発明は、脱りん工程および脱炭工程のサイクルタイムが周期を有しこれらの周期が互いに異なるときに、脱炭炉１０を効率的に稼働させることができるが、これらの工程のサイクルタイムが変化することを前提とするものではない。本発明は、工程のサイクルタイムが変化しない転炉設備にも適用でき、脱炭炉の効率的な稼働を実現することができる。

本発明は、脱りん処理および脱炭処理を別々の転炉で行う転炉設備の操業の効率化に利用可能である。

本発明に係る操業方法が実施される転炉設備の平面概略図である。 転炉設備の正面概略図である。 脱炭炉への装入に備えた取鍋の吊り上げの様子を示す図である。 本発明に係る転炉設備の操業方法を示すガントチャートである。 脱りん炉および脱炭炉における出湯時間の管理の例を示す図である。 脱りん炉の出湯時間が管理上限、脱炭炉の出湯時間が管理下限の場合のガントチャートである。 脱りん炉の出湯時間が管理下限、脱炭炉の出湯時間が管理上限の場合のガントチャートである。 脱りん炉の出湯時間が管理下限、脱炭炉の出湯時間が管理上限の場合のガントチャートである。 脱りん工程にスクラップ装入が含まれない場合のガントチャートである。 脱炭工程にスクラップ装入が含まれない場合のガントチャートである。 脱りん炉へのスクラップ装入後に脱炭炉への溶銑装入を始める場合のガントチャートである。 脱りん炉での排滓作業後に脱炭炉への溶銑装入を始める場合のガントチャートである。 脱りん炉からの出湯後に脱炭炉への溶銑装入を始める場合のガントチャートである。 脱炭炉への溶銑の装入時期の違いによる脱炭炉の溶銑装入開始から次の溶銑装入開始までの時間を比較した表である。

符号の説明

１ 転炉設備
９ 脱りん炉
１０ 脱炭炉
１５ 溶銑鍋

Claims (2)

1. 脱りん処理を行う脱りん炉、および前記脱りん炉から出湯した溶銑を装入して脱炭処理を行う脱炭炉を備えると共に、同一の走行レール上に第１クレーン、第２クレーン、スクラップクレーンを備え、クレーン走行方向に沿って上工程側から、脱りん炉、脱炭炉が配置され、さらに前記脱りん炉及び脱炭炉の装入側にクレーン走行方向に沿って上工程側から、第１クレーン、第２クレーン、スクラップクレーンが配置され、前記スクラップクレーンはスクラップシュートを吊り下げていて、第１脱硫ステーション、第２脱硫ステーション及び待避スペースを備えている構成を備えた転炉設備の操業方法であって、
   前記脱炭炉における全処理のサイクルタイム（Ｔ２）が前記脱りん処理における全処理のサイクルタイム（Ｔ１）以上であって、脱りん炉の脱りん処理および調質処理に要する時間（Ｔｔ）が脱りん炉から出湯された溶銑を収容した溶銑鍋の第２クレーンによる吊り上げ開始から溶銑装入後の当該溶銑鍋が脱りん炉からの溶銑を受け入れ可能になるまでの時間（Ｔｄ）と等しい場合において、前記脱炭炉への第２クレーンによる溶銑装入を、前記脱りん炉への第１クレーンによる溶銑装入開始から次の関係を満たす時間（Ｔ）が経過した後に行う
   ことを特徴とする転炉設備の操業方法。
   
   Ｔｈ＋Ｔｐ≦Ｔ≦Ｔｈ＋Ｔｐ＋（Ｔ２−Ｔ１−Ｔｄ＋Ｔｔ）
   
   Ｔ ：脱りん炉への第１クレーンによる溶銑装入開始から脱炭炉への第２クレーンによる溶銑装入開始までの時間
   Ｔｈ：脱りん炉への第１クレーンによる溶銑装入所要時間
   Ｔｐ：脱りん炉から出湯された溶銑を収容した溶銑鍋の第２クレーンによる吊り上げ開始から脱炭炉への第２クレーンによる装入開始までの所要時間
   Ｔｔ：脱りん炉の脱りん処理および調質処理に要する時間
   Ｔｄ：脱りん炉から出湯された溶銑を収容した溶銑鍋の第２クレーンによる吊り上げ開始から溶銑装入後の当該溶銑鍋が脱りん炉からの溶銑を受け入れ可能になるまでの時間
   Ｔ１：脱りん炉における全処理のサイクルタイム（クレーン調整時間Ｔａを含む）
   Ｔ２：脱炭炉における全処理のサイクルタイム
2. 前記脱りん処理において前記脱りん炉にスクラップクレーンによりスクラップを装入し、
   前記脱炭処理において前記脱炭炉にスクラップクレーンによりスクラップを装入する
   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。
   

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