(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上底吹き転炉を用いて、溶銑の浴面に酸素を吹き付けるとともに粉状ＣａＯ含有脱りん剤を吹き付ける、溶銑脱りんにおける吹錬方法であって、
該粉状ＣａＯ含有脱りん剤を前記溶銑の浴面に吹き付ける前に、塊状ＣａＯ含有脱りん剤を、前記上底吹き転炉内に投入すること、及び
吹錬中の排ガス流量、排ガス成分、上底吹きガス流量、副原料投入量及び溶銑成分から酸素バランスを計算して得られる、炉内蓄積酸素量原単位を逐次求め、吹錬進行度が３０％以下、且つ、前記炉内蓄積酸素量原単位の値が２．０以上の時点で、前記粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入を開始すること、
を特徴とする、吹錬方法。
【請求項２】
請求項１に記載の吹錬方法を用いることを特徴とする、低りん溶銑の製造方法。
【請求項３】
上底吹き転炉において、溶銑の浴面に酸素を吹き付けるとともに粉状ＣａＯ含有脱りん剤を吹き付けて、溶銑脱りんを行う場合に用いられる、吹錬システムであって、
吹錬中の排ガス流量、排ガス成分、上底吹きガス流量、副原料投入量及び溶銑成分から酸素バランスが計算されるとともに、炉内蓄積酸素量原単位が逐次求められること、
前記粉状ＣａＯ含有脱りん剤を前記溶銑の浴面に吹き付ける前に、塊状ＣａＯ含有脱りん剤を前記上底吹き転炉内に投入するように制御されること、
吹錬進行度が３０％以下、且つ、前記炉内蓄積酸素量原単位の値が２．０以上の時点で、前記粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入を開始するように制御されること、
を特徴とする、吹錬システム。
【請求項４】
請求項３に記載の吹錬システムを備えることを特徴とする、低りん溶銑の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉を用いた溶銑の脱りん吹錬において、処理後りん濃度を適正に制御するために必要なＣａＯ含有脱りん剤の投入方法（投入時期ならびに投入量）を決定する転炉吹錬方法、該吹錬方法を用いた低りん溶銑の製造方法、或いは、これら方法を実行可能なシステムや装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑の脱りんを行う際に、ＣａＯ源として塊状ＣａＯ含有脱りん剤だけでなく粉状ＣａＯ含有脱りん剤を上吹きガスとともに吹き込むことにより、蛍石（フッ化カルシウム）等の環境上の問題があるハロゲン系化合物を含む滓化促進剤を用いることなく効率的に低りん鋼を溶製可能とする技術がこれまで開発されてきた。「塊状ＣａＯ含有脱りん剤」とは、塊状のＣａＯ含有脱りん剤を意味し、その粒子径は、炉内への添加投入時の飛散ロスの防止や溶融滓化の容易性の観点から１５ｍｍ〜３５ｍｍ程度が一般に用いられるが、５ｍｍ〜５０ｍｍ程度であれば本発明において実質的に同等の使用効果を得ることができる。「粉状ＣａＯ含有脱りん剤」とは、粉状のＣａＯ含有脱りん剤を意味し、その粒子径は、溶融滓化の容易性の観点から１５０μｍ以下を指すが、粒子径は１ｍｍ以下であれば実質的に同等の使用効果を得ることができる。
【０００３】
溶銑の脱りんを行う際に、ＣａＯ源として塊状ＣａＯ含有脱りん剤だけでなく粉状ＣａＯ含有脱りん剤を吹き込む形態にあっては、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入方法（投入量、投入期間等）が不適切な場合には、粉状ＣａＯ含有脱りん剤が有する本来の高い脱りん能を発揮できず、効率的に低りん鋼を溶製できないという問題がある。
【０００４】
このような観点から、例えば特許文献１には、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入方法に関する技術が開示されている。特許文献１においては、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の供給速度と溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度との比を、ある上下限値で規定することにより高い脱りん反応効率が得られるとしている。
【０００５】
また、特許文献２には、吹錬中の排ガス組成や流量、酸素ガス流量、副原料投入量及び溶銑成分から酸素バランスにより求められる蓄積酸素量に基づき、炉内のＦｅＯ生成量を逐次推定し、その推定したＦｅＯ量に応じて、上吹きランス高さ、酸素ガス流量及び底吹きガス流量のうち少なくともいずれか一つを操作して、低りん鋼を溶製する方法が開示されている。特許文献２において、ＣａＯの投入に関しては、ＣａＯ投入量とＦｅＯ量推定値との割合（ＣａＯ／ＦｅＯ）がある望ましい範囲内となるように、粉状ＣａＯを吹き込む（或いは塊状ＣａＯを分割投入する）ものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８８８２６４号
【特許文献２】特開２００６−２０６９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている技術にあっては、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期や投入量の具体的な算出方法が開示されていない。そのため、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入期間が不定で、実操業に適用することができないものであった。一方、特許文献２に開示されている技術によれば、ＣａＯ投入によってＦｅＯ量が変化しないという前提の下で、ＣａＯ投入量を算出することができる。しかしながら、一般にスラグ中のＦｅＯの生成は塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）の影響を大きく受けるため、上記前提が成立しない場合がある。従って、特許文献２に開示された技術にあっては、望ましいとされる（ＣａＯ／ＦｅＯ）の範囲を満足するＣａＯ投入量を適切に算出できない場合があった。さらに、特許文献２においては、逐次推定されるＦｅＯ量の推定値に応じて、上吹きランス高さ、酸素ガス流量及び底吹きガス流量を操作するものとしているが、具体的な操作量の決定方法が開示されておらず、実操業に適用できない場合があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、溶銑の脱りん吹錬において、適切な時期に粉状ＣａＯ含有脱りん剤を投入することにより、効率的に低りん溶銑を製造することができ、且つ、実操業にも問題なく適用することができる、吹錬方法、吹錬システム、低りん溶銑の製造方法及び低りん溶銑の製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一般に、溶銑の脱りん吹錬における転炉吹錬制御の操作量は、（１）脱珪反応や脱りん反応（下記式（Ａ））に必要なスラグ中ＦｅＯの生成を制御する上吹き酸素量ならびにランス高さ、（２）炉内の攪拌状況を制御する底吹きガス量、（３）温度を制御するためのスケールなどの冷材投入量、（４）脱りん反応（下記式（Ａ））に必要なスラグ中ＣａＯを制御するＣａＯ含有脱りん剤投入量から構成される。
３（ＣａＯ）＋５（ＦｅＯ）＋２［Ｐ］＝（３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５）＋５［Ｆｅ］…（Ａ）
（式（Ａ）において、（物質）はスラグ内の物質を意味し、［物質］は溶銑内の物質を意味する。以下同じ。）
【００１０】
ここで、脱りん吹錬の主目的である式（Ａ）の脱りん反応に注目してみると、この反応を促進させて、効率よく溶銑中のりんを除去するためには、（ＣａＯ）濃度と（ＦｅＯ）濃度を高める必要があることがわかる。
【００１１】
塊状ＣａＯ含有脱りん剤のみを使用した場合の脱りん反応は、溶銑の浴面上に生成したスラグ（溶融したＣａＯ、ＳｉＯ２、ＦｅＯから構成される）と溶銑（メタル）との界面で進行する。（ＣａＯ）はＣａＯ含有脱りん剤の融点が高いために、また（ＦｅＯ）はスラグメタル界面に到達するまにで溶銑中の［Ｃ］と反応して消失してしまうために、これら（ＣａＯ）及び（ＦｅＯ）濃度をいかにして高めるかが（ＣａＯ）源として塊状ＣａＯ含有脱りん剤のみを使用する場合の主な課題であった。
【００１２】
（ＣａＯ）濃度を高めるためには、従来技術としても記載したように、粉状ＣａＯ含有脱りん剤を上吹きガスと共に吹込む方法がその対策として挙げられる。上吹きガスが吹込まれた火点近傍では温度が高く、さらにＣａＯ含有脱りん剤が粉状であることからＣａＯは溶融しやすく、塊状ＣａＯ含有脱りん剤を用いる場合よりも（ＣａＯ）濃度は高まりやすい。
【００１３】
さらに、（ＦｅＯ）濃度を高くすれば式（Ａ）の脱りん反応が進行し、容易に低りん鋼が溶製可能である。ところが、一般に吹錬中の（ＦｅＯ）濃度を連続的に直接測定することはできないため、（ＦｅＯ）濃度を精度よく制御することは困難である。そこで、本発明者らは、（ＦｅＯ）濃度と密接な関連があると考えられる炉内蓄積酸素原単位に着目した。そして、本発明者らは、さまざまな条件下の吹錬における炉内蓄積酸素原単位の挙動を調査した結果、吹錬初期の炉内蓄積酸素量原単位が所定値以上となる場合に高い脱りん効率を得られることを知見した。さらに、本発明者らは鋭意研究の結果、吹錬初期の炉内蓄積酸素量原単位が粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入時期及び投入量の影響を大きく受けることを知見した。
【００１４】
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものである。すなわち、
第１の本発明は、上底吹き転炉を用いて、溶銑の浴面に酸素を吹き付けるとともに粉状ＣａＯ含有脱りん剤を吹き付ける、溶銑脱りんにおける吹錬方法であって、吹錬中の排ガス流量、排ガス成分、上底吹きガス流量、副原料投入量及び溶銑成分から酸素バランスを計算して得られる、炉内蓄積酸素量原単位を逐次求め、吹錬初期における炉内蓄積酸素量原単位の値が、所定値以上となるように、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期を決定することを特徴とする、吹錬方法である。
【００１５】
第１の本発明において、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期に基づいて、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量及び供給速度を決定することが好ましい。粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入方法について、適切に決定・制御することができ、実操業にも問題なく適用でき、安定して溶銑の脱りんを行うことができるためである。
【００１６】
第１の本発明において、吹錬初期が吹錬進行度３０％以下の時点であり、炉内蓄積酸素量原単位の下限値が２．０であることが好ましい。本願において「吹錬進行度３０％」とは、吹錬開始から吹錬完了までの間において、吹錬開始からの経過時間が、あらかじめ算出しておいた処理を終えるのに必要な吹錬時間（ｔ０）の３０％に到達した時点を意味する。このようにすれば、得られる溶銑のりん濃度をより適切に低濃度とすることができる。
【００１７】
第１の本発明において、粉状ＣａＯ含有脱りん剤を溶銑の浴面に吹き付ける前に、塊状ＣａＯ含有脱りん剤を上底吹き転炉内に投入することが好ましい。塊状ＣａＯ含有脱りん剤は脱りん以外に歩留まり低下を抑制する効果をもち、また、生成したスラグも脱りん能力を有する。よって、粉状ＣａＯ含有脱りん剤を溶銑の浴面に吹き付ける前に、塊状ＣａＯ含有脱りん剤を上底吹き転炉内に投入することにより、さらに安定して溶銑の脱りんを行うことができる。
【００１８】
第１の本発明において、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期が、炉内蓄積酸素量原単位の値が上記所定値以上となった時点であることが好ましい。吹錬初期において、炉内蓄積酸素原単位をより適切に所定値以上とすることができるためである。
【００１９】
第２の本発明は、第１の本発明に係る吹錬方法を用いることを特徴とする、低りん溶銑の製造方法である。
【００２０】
本願において、「低りん溶銑」とは、含有する化学成分の質量濃度が炭素３％以上、且つ、りん０．３％以下である溶銑をいう。
【００２１】
第３の本発明は、上底吹き転炉において、溶銑の浴面に酸素を吹き付けるとともに粉状ＣａＯ含有脱りん剤を吹き付けて、溶銑脱りんを行う場合に用いられる、吹錬システムであって、吹錬中の排ガス流量、排ガス成分、上底吹きガス流量、副原料投入量及び溶銑成分から酸素バランスを計算するとともに、炉内蓄積酸素量原単位を逐次求める、炉内蓄積酸素量原単位算出手段と、吹錬初期における炉内蓄積酸素量原単位の値が所定値以上となるような、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期を算出する、投入方法算出手段と、投入方法算出手段によって求められた、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期に基づいて、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入を制御する、制御手段と、を備えることを特徴とする、吹錬システムである。
【００２２】
第３の本発明において、投入方法算出手段において、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期に基づいて、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量及び供給速度が算出されることが好ましい。粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入方法について、適切に決定・制御することができ、実操業にも問題なく適用でき、安定して溶銑の脱りんを行うことができるためである。
【００２３】
第３の本発明において、吹錬初期が、吹錬進行度３０％以下の時点であり、前記炉内蓄積酸素量原単位の下限値が、２．０であることが好ましい。得られる溶銑のりん濃度をより適切に低濃度とすることができるためである。
【００２４】
第３の本発明において、粉状ＣａＯ含有脱りん剤を溶銑の浴面に吹き付ける前に、塊状ＣａＯ含有脱りん剤を、上底吹き転炉内に投入するように制御するようなシステムとすることが好ましい。上述のように、さらに安定して溶銑の脱りんを行うことができるためである。
【００２５】
第３の本発明において、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の前記投入開始時期が、炉内蓄積酸素量原単位の値が上記所定値以上となった時点とされることが好ましい。吹錬初期において、炉内蓄積酸素原単位をより適切に所定値以上とすることができるためである。
【００２６】
第４の本発明は、第３の本発明に係る吹錬システムを備えることを特徴とする、低りん溶銑の製造装置である。
【発明の効果】
【００２７】
第１の本発明によれば、溶銑の脱りん吹錬において、適切な時期に粉状ＣａＯ含有脱りん剤を投入することができ、これにより、効率的に低りん溶銑を製造することができ、且つ、実操業にも問題なく適用することができる、吹錬方法が提供される。
【００２８】
第２の本発明によれば、溶銑の脱りん吹錬において、第１の本発明に係る吹錬方法が用いられるので、実操業時、適切な時期に粉状ＣａＯ含有脱りん剤を投入でき、効率的に低りん溶銑を製造することができる、低りん溶銑の製造方法が提供される。
【００２９】
第３の本発明によれば、溶銑の脱りん吹錬において、適切な時期に粉状ＣａＯ含有脱りん剤を投入することができ、これにより、効率的に低りん溶銑を製造することができ、且つ、実操業にも問題なく適用することができる、吹錬システムが提供される。
【００３０】
第４の本発明によれば、溶銑の脱りん吹錬において、第３の本発明に係る吹錬システムが用いられるので、実操業時、適切な時期に粉状ＣａＯ含有脱りん剤を投入でき、効率的に低りん溶銑を製造することができる、低りん溶銑の製造装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態に係る本発明の吹錬システム及び転炉システムを備えた低りん溶銑の製造装置を概略的に示す図である。
【図２】ＣａＯ含有脱りん剤の投入方法を算出する流れを説明するためのフローチャートである。
【図３】炉内蓄積酸素量原単位と処理後りん濃度との関係を示す図である。
【図４】炉内蓄積酸素量原単位の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明を説明するにあたり、まず、溶銑の脱りん吹錬における炉内蓄積酸素量原単位の算出方法について説明する。炉内蓄積酸素量原単位は、例えば下記のようにして算出することができる。
【００３３】
転炉炉内から炉外に排出される酸素（出力酸素）は、溶鋼中の炭素と結びついてＣＯガス或いはＣＯ２ガスの形態をとる。そして、この出力酸素の大部分を占めるＣＯの生成に要する酸素量と転炉炉内での二次燃焼（ＣＯ２生成）に要する酸素量は、排ガス情報を利用して算出することができる。具体的には、窒素バランスにより炉内で発生したＣＯ、ＣＯ２の流量ＶＶＣＯ、ＶＶＣＯ２［Ｎｍ３／ｈ］を下記式（１）〜（６）から求め、このＣＯ、ＣＯ２として結びついた酸素量を計算すればよい。
【００３４】
まず、排ガス中のＣＯ、ＣＯ２、Ｏ２、Ｎ２の流量［Ｎｍ３／ｈ］（ＶＣＯ、ＶＣＯ２、ＶＯ２、ＶＮ２）は下記式（１）〜（４）により計算することができる。
【００３５】
【数１】
0005533058.tif 000002
但し、ｈＣＯ、ｈＣＯ２、ｈＯ２：排ガス成分［％］、Ｑｏｆｆｇａｓ：排ガス流量［Ｎｍ３／ｈ］、ｉ＿ｄｅｌａｙ：排ガス分析遅れ［−］である。
【００３６】
そして、上記式（１）〜（４）を用いて、炉内で発生したＣＯ、ＣＯ２の流量［Ｎｍ３／ｈ］（ＶＶＣＯ、ＶＶＣＯ２）を下記式（５）、（６）により求める。
【００３７】
【数２】
0005533058.tif 000003
【００３８】
最終的に、炉内蓄積酸素量（ＯＳ）は、下記式（７）、（８）に示すように、炉内蓄積酸素量変化量（ｄＯＳ）を積分したものから、ＳｉＯ２生成に要する酸素量を差し引いた値として定義することができる。また、式（８）の炉内蓄積酸素量は、ほぼスラグ中の酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３）に含有される酸素量に相当する。そして、この量を処理量で割ることによって、炉内蓄積酸素量原単位を算出することができる。
【００３９】
【数３】
0005533058.tif 000004
【００４０】
本発明に係る吹錬方法は、吹錬初期において、算出した炉内蓄積酸素量原単位が所定値以上となるように、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期を決定し、当該決定値に基づいて、転炉へと投入する脱りん剤を制御するものである。具体的には、吹錬中の排ガス流量、排ガス成分、上底吹きガス流量、副原料投入量および溶銑成分から酸素収支を計算して得られる炉内蓄積酸素量原単位を逐次算出しておき、吹錬初期の炉内蓄積酸素量原単位が所定値以上になると高い脱りん効率を得られることと、吹錬初期の炉内蓄積酸素量原単位が粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入時期ならびに投入量の影響を大きく受けることに着目し、炉内蓄積酸素量原単位がある値以上となるように粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期を決定し、好ましくは併せて粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量および供給速度を決定する。
【００４１】
本発明に係る吹錬方法において、吹錬初期とは、脱りん吹錬の中盤よりも前であればよい。特に、吹錬進行度３０％以下の時点とすることが好ましい。また、本発明に係る吹錬方法において、所定値以上の炉内蓄積酸素量原単位とは、吹錬初期において炉内蓄積酸素量原単位がある一定以上を維持している状態であればよい。特に、吹錬初期における炉内蓄積酸素量原単位を２．０以上とすることが好ましい。このようにすることで、溶銑の脱りん吹錬において、効率的に低りん溶銑を製造することができる。また、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入方法が具体的に決定されるので、実操業にも問題なく適用することができる。
【００４２】
上述したような吹錬方法を実行可能な吹錬システムや低りん溶銑の製造装置について説明する。図１に、一実施形態に係る本発明の吹錬システム１０及び転炉システム２０を備えた低りん溶銑の製造装置１００を概略的に示す。図１に示されるように、吹錬システム１０においては、溶銑データ１、目標データ２及び制御パラメータ３が用いられる。そして、溶銑データ１、目標データ２及び制御パラメータ３の少なくともいずれかが、吹錬システム１００中の上吹き酸素量及び冷剤量算出手段４（以下、「算出手段４」）、吹錬期間算出手段５（以下、「算出手段５」）、ＣａＯ含有脱りん剤投入方法算出手段７（以下、「算出手段７」）に入力される。一方、転炉システム２０に備えられた排ガス成分分析計及び排ガス流量計から得られた排ガスデータに基づいて、炉内蓄積酸素量原単位算出手段６（以下、「算出手段６」）において、上述した各式（１）〜（８）を用いて、炉内蓄積酸素量原単位が逐次算出される。吹錬システム１０において、算出された炉内蓄積酸素量原単位は算出手段７に入力される。算出手段７では、上記した種々のパラメータを用いて、ＣａＯ含有脱りん剤の投入方法に係る投入値（投入量、投入期間、供給速度）を算出・決定する。そして、算出手段７において算出されたＣａＯ含有脱りん剤の投入に係るデータに基づいて、制御手段９から転炉システム２０へと信号が発せられ、転炉システム２０における脱りん剤の投入の制御が行われる。
【００４３】
溶銑データ１は、チャージ毎の溶銑重量、溶銑成分（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ等）、溶銑温度、溶銑率等の溶銑条件のデータである。目標データ２は、チャージ毎の目標成分（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ等）、目標温度、材質コード毎に整理された目標塩基度等の目標値データである。制御パラメータ３としては、炉内蓄積酸素量原単位の下限値（α［Ｎｍ３／ｔｏｎ］）、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の供給設備の供給速度の基準値と上下限値（Ｖ０［ｋｇ／ｍｉｎ／ｔｏｎ］、Ｖｍａｘ［ｋｇ／ｍｉｎ／ｔｏｎ］、Ｖｍｉｎ［ｋｇ／ｍｉｎ／ｔｏｎ］）、塊状ＣａＯ含有脱りん剤用の塩基度設定値（β［−］）、上吹き酸素流量ＦＯ２［Ｎｍ３／ｈｒ／ｔｏｎ］及び底吹きガス流量Ｆｂ［Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔｏｎ］等を設定する。これら溶銑データ１、目標データ２及び制御パラメータ３は、吹錬前或いは操業中に公知の方法により適宜決定、変更することができる。
【００４４】
算出手段４は、溶銑データ１及び目標データ２に基づいてチャージ毎に目標成分を満足するために必要な上吹き酸素量（ΔＯ２［Ｎｍ３／ｔｏｎ］）及び冷材量（Ｗ冷材［ｋｇ／ｔｏｎ］）を算出するための手段である。これら上吹き酸素量（ΔＯ２［Ｎｍ３／ｔｏｎ］）及び冷材量（Ｗ冷材［ｋｇ／ｔｏｎ］）は、酸素収支式（式９）と熱収支式（式１０）を用いて算出する。
【００４５】
【数４】
0005533058.tif 000005
【００４６】
算出手段５は、上吹き酸素量および算出手段４で算出した上吹き酸素量（ΔＯ２［Ｎｍ３／ｔｏｎ］）と制御パラメータ３の一つである上吹き酸素流量ＦＯ２［Ｎｍ３／ｈｒ／ｔｏｎ］とに基づいてチャージ毎に必要な吹錬時間（ｔ０）を算出するための手段であり、式（１１）に従って算出する。
【００４７】
【数５】
0005533058.tif 000006
【００４８】
算出手段６は、排ガス分析計、排ガス流量計等のデータを用いて式（１）〜（８）に従って、炉内蓄積酸素量原単位を算出するための手段である。すなわち、吹錬中の排ガス流量、排ガス成分、上底吹きガス流量、副原料投入量及び溶銑成分から酸素バランスを計算するとともに、炉内蓄積酸素量原単位を逐次求める手段である。算出手段６は、式（１）〜（８）に従って、炉内蓄積酸素量原単位を算出可能なものであれば、公知の演算装置等を特に限定されることなく用いることができる。
【００４９】
算出手段７は、算出手段６で算出した炉内蓄積酸素量原単位と算出手段５で算出した吹錬時間と溶銑データ１と目標データ２と制御パラメータ３とを用いて、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期と粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量（Ｗｃａｏ［ｋｇ／ｔｏｎ］）、供給速度（Ｖｃａｏ［ｋｇ／ｍｉｎ／ｔｏｎ］）及び供給時間（ｔｃａｏ［ｍｉｎ］）、さらには塊状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量（Ｗｃａｏ，ｂ［ｋｇ／ｔｏｎ］）を算出するための手段である。算出手段７においては、これらすべてが算出されることが好ましいが、吹錬初期における炉内蓄積酸素量原単位の値が所定値以上となるような粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期が算出される。
【００５０】
算出手段７における演算の詳細について、図２に示すフローチャートを使って説明する。図２に示すように、算出手段７においては、塊状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量の算出（工程Ｓ１）、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期・投入量の算出（工程Ｓ２）、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の供給速度と供給時間の算出（工程Ｓ３）とが行われる。
【００５１】
工程Ｓ１では、塊状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量（Ｗｃａｏ，ｂ［ｋｇ／ｔｏｎ］）を溶銑データ１の、制御パラメータ３で設定されている塊状ＣａＯ含有脱りん剤用の塩基度（β［−］）を使って算出する。具体的には、溶銑Ｓｉと溶銑重量と塊状ＣａＯ含有脱りん剤から算出される塩基度が、上記の塩基度βと一致するような塊状ＣａＯ含有脱りん剤を算出する。
【００５２】
次に、工程Ｓ２では、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期と投入量（Ｗｃａｏ［ｋｇ／ｔｏｎ］）とを求める。吹錬開始時より炉内蓄積酸素量原単位を逐次算出し、その値が制御パラメータ３で設定されている炉内蓄積酸素量原単位の下限値（α）を上まわった時点（所定値以上となった時点）を粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期とする。一方、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量（Ｗｃａｏ）は、目標データ２の目標塩基度を満足するＣａＯ含有脱りん剤量から、工程Ｓ１で求めておいた塊状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量（Ｗｃａｏ，ｂ）を差し引くことによって得られる。
【００５３】
最後に、工程Ｓ３では、粉状ＣａＯ含有脱りん剤供給設備の能力に配慮して、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の供給速度と供給時間とを求める。吹錬時間算出機能５で算出しておいた吹錬時間ｔ０［ｍｉｎ］から、吹錬開始〜粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期までの経過時間ｔ１［ｍｉｎ］を差し引いた時間ｔ２［ｍｉｎ］が、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の供給可能時間である。そして、工程Ｓ２で求めておいた粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量（Ｗｃａｏ）と制御パラメータ３の基準供給速度Ｖ０とを用いて、仮の粉状ＣａＯ含有脱りん剤の供給時間ｔ３［ｍｉｎ］を求める。この時間ｔ３が粉状ＣａＯ含有脱りん剤の供給可能時間ｔ２より小さければ、この時間を粉状ＣａＯ含有脱りん剤の供給時間ｔｃａｏとして設定し、ＣａＯ含有脱りん剤の投入に係る算出工程を終了する。逆に大きい場合には、供給可能時間ｔ２より小さくなるように、基準供給速度Ｖ０について上限値Ｖｍａｘを超えない範囲で大きく設定して、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の供給時間ｔｃａｏを求める。上限値Ｖｍａｘを使っても供給可能時間ｔ２を満足できない場合には、上限値Ｖｍａｘを使った粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入量を算出し、目標塩基度を満足するＣａＯ含有脱りん剤量に足りない不足分を、塊状ＣａＯ含有脱りん剤で代用する。
【００５４】
以上の手順に従えば、安定した脱りん効率を実現できるＣａＯ含有脱りん剤投入方法（粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期、塊状ＣａＯ含有脱りん剤投入量と粉状ＣａＯ含有脱りん剤投入量ならびに投入期間）を、算出手段７において適切に求めることが可能となる。
【００５５】
入出力部８は、算出した上吹き酸素量と冷材量およびＣａＯ含有脱りん剤投入方法の情報の表示や、目標データ２および制御パラメータ３の修正入力などのインターフェイス機能を有するものであり、公知の入出力手段を用いればよい。
【００５６】
制御手段９は、算出手段７によって求められた、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期等に基づいて、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入を制御し、塊状ＣａＯ含有脱りん剤の投入についても併せて制御するものである。制御手段９は、算出手段７において算出されたＣａＯ含有脱りん剤の投入に係るデータに基づいて転炉システム２０へと信号を発し、転炉システム２０における脱りん剤の投入の制御を行うことができるものであれば、公知の制御手段を特に限定されることなく用いることができる。
【００５７】
転炉システム２０は、溶銑の浴面に酸素を吹き付けるとともに粉状ＣａＯ含有脱りん剤を吹き付ける、上底吹き転炉を用いたシステムであり、公知の転炉システムを用いればよい。
【００５８】
本発明に係る吹錬システム１０は、炉内蓄積酸素量原単位の算出手段６やＣａＯ含有脱りん剤の投入方法に係る計算を行う算出手段７を備え、当該算出手段７において求められた粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期に基づいて、制御手段９により、転炉システム２０における粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入が適切に制御されるので、効率的に低りん溶銑を製造することができ、且つ、実操業にも問題なく適用することができる。また、本発明に係る低りん溶銑の製造装置１００は、転炉システム２０に上記したような吹錬システム１０を備えさせることにより、実操業時に適切に粉状ＣａＯ含有脱りん剤を投入でき、効率的に低りん溶銑を製造することができる。
【００５９】
また、吹錬前に塊状ＣａＯ含有脱りん剤を投入し、吹錬初期に溶銑表面を覆う（カバーする）スラグを生成してスピッティング量を低減する技術がある（例えば、特許第３６８７４３３号公報）。塊状ＣａＯ含有脱りん剤は脱りん以外に歩留まり低下を抑制する効果をもち、生成したスラグは脱りん能力をもつ。そのため、吹錬初期の塩基度がある値以下になるように、塊状ＣａＯ含有脱りん剤投入量を吹錬前（粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入前）に決定し投入するとともに、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期等を操作量として吹錬初期の炉内蓄積酸素量原単位をある値以上になるように制御することで、より安定して溶銑の脱りんを行うことができる。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例に基づいて、本発明に係る吹錬方法についてさらに詳述する。
【００６１】
本発明者らは、さまざまな条件下の吹錬における炉内蓄積酸素原単位の挙動を研究・調査した結果、以下のようなデータを得た。まず、吹錬処理後の溶銑のりん濃度と、炉内蓄積酸素原単位との間の関係について、図３に示す。図３（Ａ）より、吹錬進行度３０％の時点における炉内蓄積酸素原単位が大きいほど、処理後の溶銑のりん濃度が低減していることがわかる。例えば、吹錬進行度３０％時点における炉内蓄積酸素量原単位を２．０以上にすれば、処理後りん濃度を効果的に低減できることがわかる。尚、吹錬進行度３０％時点においては、溶銑中のすべての［Ｓｉ］が酸化されてしまっている。一方、図３（Ｂ）より、吹錬進行度１００％時点における炉内蓄積酸素原単位と処理後りん濃度との間においても、炉内蓄積酸素量原単位が大きいほど、処理後りん濃度が低下している傾向があるが、吹錬進行度３０％の場合ほど明確ではない。すなわち、処理後りん濃度を効率的に低減させるには、吹錬初期における炉内蓄積酸素原単位をある一定以上の値に制御することが効果的であることがわかった。
【００６２】
炉内蓄積酸素量原単位をある一定以上の値に制御するために最適な、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入時期について調査した。結果を図４に示す。図４より、吹錬開始直後に粉状ＣａＯ含有脱りん剤を投入したとしても、炉内蓄積酸素量原単位をある一定値以上にすることが困難であることがわかる。一方、例えば、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期を吹錬進行度２０％時点とすることにより、吹錬初期における炉内蓄積酸素量原単位を適切に所定値以上とすることができることがわかった。すなわち、炉内蓄積酸素量原単位は、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期に大きな影響を受けることがわかった。
【００６３】
以上のことから、吹錬初期の粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期を遅くした場合、スラグ中の塩基度が小さくなり（スラグ粘度が高まり）、ＦｅＯの生成が促進され、逆に吹錬初期の粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期を早めると、スラグ中の塩基度が大きくなり（スラグ粘度が小さくなり）、ＦｅＯの生成が抑制される、という現象を、炉内蓄積酸素量原単位を通じて把握できるものと考えられる。そして、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の投入開始時期を操作量として、吹錬初期の炉内蓄積酸素量原単位を所定値以上となるように制御することで、安定した脱りん吹錬を行うことが可能であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、上底吹き転炉を用いて、溶銑の浴面に酸素を吹き付けるとともに粉状ＣａＯ含有脱りん剤を吹き付ける、溶銑の脱りん吹錬を伴うプロセスにおいて、好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  溶銑データ
２  目標データ
３  制御パラメータ
４  上吹き酸素量及び冷材量算出手段
５  吹錬期間算出手段
６  炉内蓄積酸素量原単位算出手段
７  ＣａＯ含有脱りん剤投入方法算出手段（投入方法算出手段）
８  入出力部
９  制御手段
１０  吹錬システム
２０  転炉システム
１００  低りん溶銑の製造装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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