(57)【要約】【課題】溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋の風袋重量のばらつきが低減するように制御することで、取鍋１チャージあたりの溶鋼処理の重量を安定して確保することができる取鍋の風袋重量の制御方法を提供する。【解決手段】本発明は、取鍋１の風袋重量を制御する際、操業実績と溶鋼処理後スラグ組成を用いて、操業因子と溶鋼処理後スラグ組成の関係式を決定し、取鍋１風袋重量の変化と溶鋼処理後スラグ組成を用いて、溶鋼処理後の取鍋１の風袋重量が溶鋼処理前の風袋重量に対して、増加するスラグ組成の範囲(a)と、減少するスラグ組成の範囲(b)を求め、取鍋１風袋重量の目標値を設定し、受鋼前の取鍋１風袋重量を測定し、受鋼前の取鍋１風袋重量が目標値以上の場合、関係式と範囲(b)を用いて風袋重量が減少する溶鋼処理後のスラグ組成とし、受鋼前の取鍋１風袋重量が目標値未満の場合、関係式と範囲(a)を用いて風袋重量が増加する溶鋼処理後のスラグ組成とする。【選択図】図１
2018095908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉から取鍋内に溶鋼を出鋼し、次の工程にて出鋼後の前記溶鋼に対して溶鋼処理を実施し、処理後の溶鋼を、連続鋳造工程に搬送して鋳片を製造する、又は、造塊工程に搬送して鋼塊を製造する過程において、前記取鍋の風袋重量を制御するに際しては、
(1)  転炉の出鋼から溶鋼処理の終了までの操業実績と、当該操業実績における溶鋼処理後のスラグ組成を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成に影響を与える操業実績中の少なくとも１つ以上の因子である操業因子と、当該溶鋼処理後のスラグ組成との関係式を決定し、
(2)  溶鋼処理前と溶鋼処理後から得られる取鍋の風袋重量の変化と、当該取鍋の風袋重量の変化を求めたチャージにて測定した溶鋼処理後のスラグ組成と、を用いて、
溶鋼処理後の取鍋の風袋重量が、溶鋼処理前の取鍋の風袋重量に対して、増加することとなるスラグ組成の範囲(a)と、
溶鋼処理後の取鍋の風袋重量が、溶鋼処理前の取鍋の風袋重量に対して、減少することとなるスラグ組成の範囲(b)と、を求め、
(3)  実操業から得られる取鍋の風袋重量の上限及び下限より、取鍋の風袋重量の目標値を設定し、
(4)  実際に、受鋼前の取鍋の風袋重量を測定し、
(5)  測定した受鋼前の取鍋の風袋重量が前記目標値以上であった場合は、前記関係式と、前記スラグ組成の範囲(b)と、を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋の風袋重量が減少する組成とし、
(6)  測定した受鋼前の取鍋の風袋重量が前記目標値未満であった場合は、前記関係式と、前記スラグ組成の範囲(a)と、を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋の風袋重量が増加する組成とする
ことを特徴とする取鍋の風袋重量の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取鍋の風袋重量を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑された溶銑は溶製鋼種の成分規格、要求品質を満足できるよう、脱珪、脱りん、脱硫を実施した後、転炉にて吹錬を実施することで溶鋼となり、その後取鍋へ出鋼される。この取鍋には、溶鋼の搬送、溶鋼処理（２次精錬）、溶鋼の鋳造を実施するための、耐火物ライニング、注入孔が配備されている。
取鍋の内壁においては、溶鋼浴面上に存在しているスラグが接する内壁には、スラグ耐食性等を有するスラグライン耐火物が施工されており、また溶鋼が接する内壁には、耐熱衝撃性等を有するメタルライン耐火物が施工されている。
【０００３】
さて、出鋼後の取鍋内での溶鋼処理を行うにあたっては、取鍋内の溶鋼の重量を知る必要が生じるため、転炉から溶鋼が出鋼される前には、予め取鍋の風袋重量（空の取鍋自体の重量）が、クレーンスケール等により測定される。
溶鋼処理は、真空脱ガス処理設備(RH)や、簡易取鍋精錬設備(CAS)などにおいて、取鍋内の溶鋼に対して、不活性ガス吹き込みによる撹拌、合金鉄・副原料等の添加、酸素吹付けによる昇熱、冷却材の添加などにより、溶鋼の成分調整や、溶鋼の温度調整等を行う処理工程である。このような溶鋼処理では、溶製鋼種の成分規格、要求品質を満足できるように、溶鋼撹拌を行っている。溶鋼処理における合金鉄等の添加や、酸素吹付けによる昇熱は、Al2O3等の脱酸生成物を生じさせることとなる。その脱酸生成物は、大部分が溶鋼浴面上にてスラグを形成する。
【０００４】
溶鋼処理後の取鍋の内壁には、地金やスラグなどが付着している。取鍋内の付着物は、取鍋の風袋重量が処理毎にばらついてしまうといった影響を与えるものである。取鍋の風袋重量がばらついてしまうと、取鍋内の耐火物ライニングに合わせた溶鋼浴面高さを、略一定とするためには、取鍋内に保持される溶鋼重量を変化させることが必要となる。
一方で、複数の取鍋を用いて溶鋼の搬送、溶鋼処理（２次精錬）、溶鋼の鋳造を実施している製鋼工場において、出鋼直前に操業トラブル等により使用計画とは異なる取鍋を使用することとなった場合は、転炉内溶鋼量が計画変更後の取鍋に対しては溶鋼処理可能な溶鋼浴面高さから外れる溶鋼量となり、溶鋼処理を安定して実施できない場合が発生する。それ故、内壁に付着する付着物を制御して、取鍋の風袋重量を一定にしておく必要がある。
【０００５】
容器の内壁に付着する付着物を制御する技術としては、例えば、特許文献１、２に開示されているものがある。
特許文献１は、転炉の内壁に付着する付着物を制御することを目的としている。具体的には、転炉を用いて酸素吹錬で溶鋼を溶製するに際して、１チャージ又は数チャージの溶製が終了する毎に転炉内壁付着物厚みを測定し、その測定値と予め定めた目標値との差に応じ、次回チャージの溶製時に炉内で生成されるスラグ成分を調整することができるとされている。
【０００６】
特許文献２は、タンディッシュの内壁へのスラグの付着を抑制することを目的としている。具体的には、タンディッシュを熱間で繰り返し使用する連続鋳造において、所定の成分を含有したフラックスを添加し、鋳造終了時のタンディッシュ内スラグ組成を所定の成分範囲内とすることで、タンディッシュ内壁へのスラグの付着を抑制することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７７７９７号公報
【特許文献２】特開２０１２−０３０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１には、転炉内のスラグ組成の調整にあたり、事前工程からのスラグの組成、持込量についての記載が全くされていない。そのため、特許文献１の手段では、事前工程からのスラグの組成、持込量の影響を受ける取鍋内のスラグ組成を調整することについては、困難であると考えられる。脱りん反応のためのスラグ組成を基本として、炉内付着物を制御するためのスラグ組成制御を実施しており、本発明が目的とする技術とは異なるものである。
【０００９】
また、特許文献２には、付着物の抑制方法についてのみ記載されており、本発明が目的とする取鍋内の付着物を制御する、つまり付着物を一定量とするための考え方は開示も示唆もされていない。また、この技術においては、フッ素含有フラックスを使用しており、当技術と本発明では、付着物溶解のためのスラグ組成の狙いが異なっている。つまり、この技術は、本発明が目的とする技術とは異なるものである。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋の風袋重量のばらつきが低減するように制御することで、取鍋１チャージあたりの溶鋼処理の重量を安定して確保することができる取鍋の風袋重量の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の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。
本発明にかかる取鍋の風袋重量の制御方法は、転炉から取鍋内に溶鋼を出鋼し、次の工程にて出鋼後の前記溶鋼に対して溶鋼処理を実施し、処理後の溶鋼を、連続鋳造工程に搬送して鋳片を製造する、又は、造塊工程に搬送して鋼塊を製造する過程において、前記取鍋の風袋重量を制御するに際しては、
(1)  転炉の出鋼から溶鋼処理の終了までの操業実績と、当該操業実績における溶鋼処理後のスラグ組成を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成に影響を与える操業実績中の少なくとも１つ以上の因子である操業因子と、当該溶鋼処理後のスラグ組成との関係式を決定し、
(2)  溶鋼処理前と溶鋼処理後から得られる取鍋の風袋重量の変化と、当該取鍋の風袋重量の変化を求めたチャージにて測定した溶鋼処理後のスラグ組成と、を用いて、
溶鋼処理後の取鍋の風袋重量が、溶鋼処理前の取鍋の風袋重量に対して、増加することとなるスラグ組成の範囲(a)と、
溶鋼処理後の取鍋の風袋重量が、溶鋼処理前の取鍋の風袋重量に対して、減少することとなるスラグ組成の範囲(b)と、を求め、
(3)  実操業から得られる取鍋の風袋重量の上限及び下限より、取鍋の風袋重量の目標値を設定し、
(4)  実際に、受鋼前の取鍋の風袋重量を測定し、
(5)  測定した受鋼前の取鍋の風袋重量が前記目標値以上であった場合は、前記関係式と、前記スラグ組成の範囲(b)と、を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋の風袋重量が減少する組成とし、
(6)   測定した受鋼前の取鍋の風袋重量が前記目標値未満であった場合は、前記関係式と、前記スラグ組成の範囲(a)と、を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋の風袋重量が増加する組成とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋の風袋重量のばらつきが低減するように制御することで、取鍋１チャージあたりの溶鋼処理の重量を安定して確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】転炉出鋼から連続鋳造又は造塊注入までの一連の製造工程における取鍋の使用方法、つまり本発明にかかる取鍋の風袋重量の制御方法の概略を模式的に示した図である。
【図２】溶鋼処理後スラグ組成の計算値に対する実測値を示したグラフである。
【図３】溶鋼処理後スラグ組成と取鍋の風袋重量の変化の関係を示したグラフである。
【図４】取鍋の風袋重量に対する出鋼量をまとめたグラフである。
【図５】出鋼量の実績分布を示したヒストグラムである。
【図６】溶鋼処理可能な最大フリーボードでの取鍋の風袋重量に対する出鋼量を示したグラフである。
【図７】溶鋼処理後スラグ組成の制御実施前における取鍋の風袋重量を示したヒストグラムである。
【図８】溶鋼処理後スラグ組成の制御実施後における取鍋の風袋重量を示したヒストグラムである。
【図９】溶鋼処理後スラグ組成の制御実施前における出鋼量を示したヒストグラムである。
【図１０】溶鋼処理後スラグ組成の制御実施後における出鋼量を示したヒストグラムである。
【図１１】本発明にかかる取鍋の風袋重量の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明にかかる取鍋１の風袋重量の制御方法の実施形態を、図を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。
本発明にかかる取鍋１の風袋重量の制御方法は、転炉２から取鍋１内に出鋼した溶鋼に対して溶鋼処理を実施し、次工程の連続鋳造工程にて鋳片を製造する、又は、造塊工程にて鋼塊を製造する過程において、取鍋１の風袋重量を制御する際に、転炉２の出鋼から溶鋼処理の終了までの操業実績と、溶鋼処理後のスラグ組成に関する操業因子とを用いて、溶鋼処理後のスラグ組成を推定する関係式を決定し、溶鋼処理後の取鍋１の風袋重量が、溶鋼処理前の取鍋１の風袋重量に対して、増加することとなるスラグ組成の範囲(a)と、減少することとなるスラグ組成の範囲(b)を求め、取鍋１の風袋重量の目標値を設定し、受鋼前の取鍋１の風袋重量を測定し、測定した受鋼前の取鍋１の風袋重量が目標値以上の場合は、関係式と範囲(b)を用いて、取鍋１の風袋重量が減少するようになる、溶鋼処理後のスラグ組成とし、測定した受鋼前の取鍋１の風袋重量が目標値未満の場合は、関係式と範囲(a)を用いて、取鍋１の風袋重量が増加するようになる、溶鋼処理後スラグ組成とする。
【００１５】
まず、転炉２から取鍋１内に出鋼した溶鋼に対して、次の工程にて出鋼後の溶鋼に対して溶鋼処理を実施し、さらに次工程の連続鋳造工程にて鋳片を製造する、又は、造塊工程にて鋼塊を製造する過程について、説明する。
図１に、転炉２出鋼から連続鋳造工程、又は、造塊工程までの一連の製造工程における、取鍋１の使用方法を示す。
【００１６】
図１に示すように、転炉２では、炉内へ装入された溶銑・スクラップ等の鉄源に対して、精錬材を添加し、上吹き酸素および底吹きCOガス等による攪拌により、脱炭処理が行われる。また転炉２では、溶製鋼種のP,C規格を満足できるように、スラグを形成させて、吹錬を行っている。
溶鋼は、転炉２にて吹錬され、その後取鍋１へ出鋼される。この取鍋１には、溶鋼の搬送、溶鋼処理（２次精錬）、溶鋼の鋳造を実施するため、耐火物ライニング、注入孔が配備されている。
【００１７】
取鍋１の内壁においては、溶鋼浴面上に浮上しているスラグが接する内壁には、スラグ耐食性等を有するスラグライン耐火物が施工されており、また溶鋼が接する内壁には、耐熱衝撃性等を有するメタルライン耐火物が施工されている。
出鋼後の溶鋼処理を行うにあたっては、溶鋼重量が必要となるため、転炉２から出鋼される前には、予め取鍋１の風袋重量が、クレーンスケール等により測定される。
【００１８】
また、出鋼時においては、溶製鋼種の成分規格、要求品質に応じて、Al,FeSi,FeMn等の合金鉄や副原料が取鍋１（溶鋼鍋）へ添加されている。合金鉄の添加は、Al2O3等の脱酸生成物を生じさせるものである。この脱酸生成物は、大部分が溶鋼浴面上にてスラグを形成する。また、出鋼時においては、転炉２内へのスラグストッパー投入等によって、転炉スラグの取鍋１への流出抑制が図られている。とはいえ、転炉２内のスラグの一部は、出鋼とともに取鍋１内へ流出する。
【００１９】
溶鋼処理は、真空脱ガス処理設備(RH)３や、簡易取鍋精錬設備(CAS)４などにおいて、取鍋１内の溶鋼に対して、不活性ガス吹き込みによる撹拌、合金鉄・副原料等の添加、酸素吹付けによる昇熱、冷却材の添加などにより、溶鋼の成分調整や、溶鋼の温度調整等を行う処理工程である。
このような溶鋼処理では、溶製鋼種の成分規格、要求品質を満足できるように、溶鋼撹拌を行っている。溶鋼処理における合金鉄等の添加や、酸素吹付けによる昇熱は、Al2O3等の脱酸生成物を生じさせることとなる。その脱酸生成物は、溶鋼浴面上にスラグとして生成される。なお、本実施形態における溶鋼処理では、スラグ精錬を行うものとはされておらず、スラグは溶鋼の表面を覆うカバースラグとしての役目を有するものとなっている。
【００２０】
そして、連続鋳造工程は、取鍋１からタンディッシュ５へ注入した溶鋼を、耐火物ノズルを通じて鋳型６内へ注入することで冷却し、鋳型６内で形成された鋳片をロールにより圧下して、引き抜きを行い、所定の長さに切断して鋳片を製造する工程である。
また、連続鋳造工程に代わる造塊工程は、取鍋１内の溶鋼を、湯道を通して鋳型内へ注入し、鋼塊を形成させる工程である。
【００２１】
取鍋１内のスラグは、転炉２出鋼から溶鋼処理を経て、連続鋳造工程、又は、造塊工程までの製造工程を経る間に、転炉スラグに脱酸生成物、添加した副原料等が加わることで、組成が変化することとなる。
溶鋼をタンディッシュ５へ注入し終え、空状態となった取鍋１は、取鍋整備ピット７等に搬送される。その取鍋整備ピット７等において、取鍋１の内壁に付着しているスラグ及び地金を取り除いて排出する。また、取鍋１の注入孔周辺に設置されているスライドバルブプレートや、ノズル耐火物は、耐火物の損耗状態に応じて交換される。その後、取鍋１は風袋重量が測定され、次チャージの転炉吹錬後の溶鋼を、受鋼することとなる。
【００２２】
次に、本発明の取鍋１の風袋重量の制御方法について、以下に示す工程(1)〜(6)の手順に従って、詳細に説明する。
(1)  転炉２の出鋼から溶鋼処理の終了までの操業実績と、当該操業実績における溶鋼処理後のスラグ組成を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成に影響を与える操業実績中の少なくとも１つ以上の因子である操業因子と、当該溶鋼処理後のスラグ組成との関係式(操業因子−スラグ組成関係式)を決定する。
【００２３】
上記の操業因子と、溶鋼処理後のスラグ組成の関係式を決定するにあたり、転炉２出鋼から溶鋼処理の終了までの操業実績において、溶鋼処理後のスラグ組成を変化させうる操業因子と、溶鋼処理後のスラグ組成の計算値を求めるために必要な操業因子を用いる。
取鍋１内における溶鋼処理後のスラグ組成を変化させうる操業因子としては、例えば、以下に示すようなものが挙げられる。
【００２４】
(i) 外部から取鍋１内へ混入する混入物、及び、その混入物の組成
(ii)取鍋１内に添加する造滓剤
(iii)転炉２出鋼から溶鋼処理の終了までに生成される脱酸生成物
(i)については、例えば、転炉２から取鍋１へ流出する転炉スラグ量、及び、転炉吹錬後の転炉スラグの組成（主にCaO,SiO2,T-Fe)などが挙げられる。
【００２５】
(ii)については、例えば、転炉２出鋼時に取鍋１内に添加した石灰量、溶鋼処理設備にて取鍋１内に添加した石灰量などが挙げられる。
(iii)については、例えば、溶製鋼種の成分規格、取鍋１内の溶鋼量、転炉吹錬後のフリー酸素濃度、転炉スラグのT-Fe濃度に起因する脱酸生成アルミナ量、溶鋼処理前の溶鋼温度と溶鋼処理後の搬出目標温度との差に基づく、溶鋼処理での酸素吹付けによる昇熱に起因する生成アルミナ量などが挙げられる。
【００２６】
上で述べた通り、操業因子と溶鋼処理後のスラグ組成の関係式を決定するには、例示した種々の因子を考慮する必要がある。その理由としては、溶鋼処理後のスラグ量における外部混入物量（上記の(i)＋(iii)）の割合が約75%と大きく、その外部混入物量を適正に評価しなければ、以降の工程で実施する造滓剤の添加（上記の(ii)）によるスラグ組成の制御ができなくなるためである。
【００２７】
上記と比較して、事前に転炉スラグを除滓する取鍋精錬炉、転炉２、タンディッシュ５内に残留しているスラグについては、容器内のスラグにおける外部混入物量が比較的少ない。例えば、容器内のスラグ量に対する外部混入物量の割合は、取鍋精錬炉では20%程度、転炉２では40%程度、タンディッシュ５では45%程度である。従って、取鍋精錬炉、転炉２、タンディッシュ５などでは、主として造滓剤を溶鋼に添加をすることにより、容器内のスラグ組成を精度良く調整することができる。
【００２８】
以上のことから、取鍋１内の溶鋼処理後のスラグ組成を調整するにあたっては、取鍋精錬炉、転炉２、タンディッシュ５でのスラグ組成の調整方法とは異なり、溶鋼処理後のスラグにおける外部混入物量の適正な評価が重要となってくる。
本実施形態では、溶鋼処理後のスラグにおける外部混入量の適正な評価によって、操業因子と溶鋼処理後のスラグ組成の関係式を決定するにあたり、使用する操業因子としては、転炉スラグの組成、溶鋼処理前のスラグの厚み、転炉２出鋼時に取鍋１内に添加した石灰量（造滓剤量）及びAl量、取鍋１内の溶鋼量、溶鋼処理設備にて取鍋１内に添加した石灰量（造滓剤量）及びAl量、溶鋼処理前及び溶鋼処理後におけるAl濃度を用いることとしている。ただし、選択される操業因子については、上記の因子に限定されない。
【００２９】
操業因子として利用する転炉スラグの組成や、溶鋼処理後のスラグ組成を調査するにあたり、各工程での処理終了後に、スラグへ鉄パイプを浸漬させて、その鉄パイプに付着したスラグを回収するなどの方法により、スラグサンプルを採取する。
転炉スラグおよび溶鋼処理後スラグの組成については、蛍光X線分析装置等によって、CaO, Al2O3等の酸化物組成を定量化することとしている。
【００３０】
また、操業因子として利用する溶鋼処理前及び溶鋼処理後の各Al濃度については、溶鋼処理の前後に、サンプラーを用いて採取したディスク状のサンプルを研磨した上で、発光分光分析装置により分析し、定量化することとしている。
以上をもとに操業因子と溶鋼処理後のスラグ組成の関係式(操業因子−スラグ組成関係式)については、20チャージ以上の操業実績を用いて、まずは操業因子から求められる計算スラグ組成と、実測したスラグ組成の関係を近似式により決定する。
【００３１】
次に、得られた近似式を用いると、操業因子と計算スラグ組成の関係において、操業因子に操業実績の代表値等を設定することで、溶鋼処理後のスラグ組成の推定値を求めることができる。操業因子−スラグ組成関係式については、操業因子にて制御対象とする因子を変数とし、他の因子を定数とすることで、決定することができる。続いて工程(2)に移行する。
【００３２】
(2)  溶鋼処理前と溶鋼処理後から得られる取鍋１の風袋重量の変化と、当該取鍋１の風袋重量の変化を求めたチャージにて測定した溶鋼処理後のスラグ組成と、を用いて、溶鋼処理後の取鍋１の風袋重量が、溶鋼処理前の取鍋１の風袋重量に対して、増加することとなるスラグ組成の範囲(a)と、溶鋼処理後の取鍋１の風袋重量が、溶鋼処理前の取鍋１の風袋重量に対して、減少することとなるスラグ組成の範囲(b)と、を求める。
【００３３】
転炉２内の溶鋼が出鋼される前、つまり受鋼前の取鍋１の風袋重量と、１チャージ終了後（転炉２出鋼〜溶鋼処理〜溶鋼鋳造後〜スラグ排滓〜取鍋整備後）の取鍋１の風袋重量から、取鍋１の風袋重量の変化を求める。取鍋１の風袋重量の変化を求めたチャージにて、採取した溶鋼処理後のスラグを分析する。これらから、実測した溶鋼処理後のスラグ組成と、取鍋１の風袋重量の変化の関係を求める。
【００３４】
スラグ組成の指標として、スラグのCaO濃度とAl2O3濃度との比、(mass%CaO)/(mass%Al2O3)（以下、C/Aとすることもある)を用いて、溶鋼処理後の取鍋１の風袋重量が、溶鋼処理前の取鍋１の風袋重量に対して、増加するようになるC/Aの範囲と、減少するようになるC/Aの範囲を求める。
溶鋼処理における溶鋼温度は、1500〜1600℃程度である。その溶鋼処理温度にてスラグのC/Aが1.0程度となった場合、スラグは低融点組成となり、溶融状態となる。
【００３５】
溶鋼処理後に溶融状態となるスラグの場合は、スラグ融点が溶鋼温度より低いので、溶鋼鋳造中又は造塊注入中に、取鍋１内において溶鋼浴面の低下とともに、溶鋼受鋼前に取鍋１の内壁に付着していた付着物をスラグ中へ溶解させてゆくこととなる。
また、溶鋼鋳造後の取鍋１内に残留しているスラグは、溶融状態であるので、取鍋整備ピット７にてスラグ、地金を排出する際には、ほぼ全量のスラグ、地金が排出される。このことにより、溶鋼処理後の取鍋１の風袋重量は、溶鋼処理前の取鍋１の風袋重量に対して減少することとなる。
【００３６】
一方、溶鋼処理後において、未溶融部分が存在するスラグの場合は、スラグ融点が溶鋼温度より高い部分が存在することとなり、溶鋼鋳造中又は造塊注入中に、取鍋１内において溶鋼浴面の低下とともに、取鍋１の内壁にスラグが付着することとなる。
このような、溶鋼鋳造後の取鍋１内に残留しているスラグは、未溶融部分が残存した状態であるので、取鍋整備ピット７にてスラグ、地金を排出する際には、一部のスラグ、地金が取鍋１の内壁に付着した状態のまま、排出されずに取鍋１内に残存することとなる。このことにより、溶鋼処理後の取鍋１の風袋重量は、溶鋼処理前の取鍋１の風袋重量に対して増加することとなる。続いて工程(3)に移行する。
【００３７】
(3)  実操業から得られる取鍋１の風袋重量の上限及び下限より、取鍋１の風袋重量の目標値を設定する。
取鍋１の風袋重量の目標値を設定するにあたっては、取鍋１の風袋重量の上限と下限を求め、その範囲内にて目標値を設定する。
取鍋１の風袋重量の上限については、取鍋クレーン重量(出鋼量＋風袋重量＋スラグ量)の上限値、 出鋼量がばらついた際の出鋼量の最大値、溶鋼処理での合金添加量のバラツキがあったときの合金添加量の上限値等により、決定する。
【００３８】
一方、取鍋１の風袋重量の下限については、溶鋼処理可能なフリーボード（取鍋１上端から溶鋼浴面までの距離）と、出鋼量がばらついた際の出鋼量の最小値等により、決定する。
なお、溶鋼処理可能なフリーボードとは、取鍋１の内壁に配備されているスラグライン耐火物の施工高さの範囲内に、取鍋１にて溶鋼処理中に浮上しているスラグが接する状態とすることができる溶鋼浴面高さのことを指す。続いて工程(4)に移行する。
【００３９】
(4)  実際に、転炉吹錬後の溶鋼を受鋼するまでに、受鋼前における取鍋１の風袋重量を測定する。
続いて工程(5)又は工程(6)に移行する。
(5)  工程(4)で測定した受鋼前の取鍋１の風袋重量が、工程(3)で設定した取鍋１の風袋重量の目標値以上であった場合は、工程(1)で決定した関係式（操業因子−スラグ組成関係式）と、工程(2)で求めたスラグ組成の範囲(b)と、を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋１の風袋重量が減少する組成とする。
【００４０】
取鍋１の風袋重量が、取鍋１の風袋重量の目標値以上の場合は、取鍋１の風袋重量が目標値未満の場合に比べて、当該の取鍋１における溶鋼処理量、鋳造量が低減することとなる。つまり、取鍋１の内壁にスラグ、地金等が多く付着していると考えられるので、溶鋼処理量、鋳造量が減少することとなる。
そのため、当該取鍋１にて溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋１の風袋重量が減少するようになる組成として、取鍋１が次チャージで受鋼する際の溶鋼処理量を確保する。溶鋼処理後のスラグ組成の制御については、転炉２出鋼時に取鍋１内に添加する石灰等の副原料の添加、あるいは、溶鋼処理中に取鍋１内の溶鋼に添加する石灰等の副原料の添加などにより行う。
【００４１】
(6)  工程(4)で測定した受鋼前の取鍋１の風袋重量が、工程(3)で設定した取鍋１の風袋重量の目標値未満であった場合は、工程(1)で決定した関係式（操業因子−スラグ組成関係式）と、工程(2)で求めたスラグ組成の範囲(a)と、を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋１の風袋重量が増加する組成とする。
取鍋１の風袋重量が、取鍋１の風袋重量の目標値未満の場合は、取鍋１の風袋重量が目標値以上の場合に比べて、当該の取鍋１における溶鋼処理量、鋳造量が増加することとなる。つまり、取鍋１の内壁におけるスラグ、地金等の付着が少ないと考えられるので、溶鋼処理量、鋳造量が増加することとなる。
【００４２】
ところで、このような取鍋１の風袋重量を減少させる操業を継続した場合、出鋼量が少ない側へばらついた際には、溶鋼処理不可能なフリーボードとなる場合が発生し、処理チャージの廃却につながってしまう。
また、取鍋１の内壁に施工されている耐火物の溶損が進行してしまい、漏鋼につながる虞がある。つまり、取鍋１の風袋重量を減少させる操業の継続は、取鍋１内壁の付着物を溶解し、さらに、メタルライン耐火物の溶損を進行させ、耐火物厚みがなくなる個所を発生させる。耐火物厚みがなくなった箇所では、耐火物の亀裂発生により、漏鋼が発生する。
【００４３】
そのため、当該取鍋１にて溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋１の風袋重量が増加するようになる組成として、取鍋１が次チャージを受鋼する際の側壁耐火物への付着物厚みを確保する。溶鋼処理後のスラグ組成の制御については、転炉２出鋼時に取鍋１内に添加する石灰等の副原料の添加、あるいは、溶鋼処理中に取鍋１内の溶鋼に添加する石灰等の副原料の添加などにより行う。
【００４４】
以上述べた工程(1)〜(6)の手順に従って、溶鋼処理後のスラグ組成を調整して、取鍋１の風袋重量を制御すれば、取鍋１の風袋重量のバラツキを低減する、すなわち取鍋１の風袋重量を一定とすることができ、取鍋１、１チャージあたりの溶鋼処理の重量を安定して確保することができる。
なお、上記した本発明にかかる取鍋１の風袋重量の制御方法を行う手順としては、図１１に示すフローチャートに従って行うとよい。
［実施例］
以下に、本発明にかかる取鍋１の風袋重量の制御方法に従って行った実機実験（実施例）について、説明する。
【００４５】
本実験の実施条件としては、以下の通りである。
転炉２については、公称容量250tの転炉を用いた。また、転炉吹錬については、当業者常法通りに実施した。転炉２から取鍋１への出鋼の手順と、出鋼時の取鍋１への合金鉄及び副原料の添加の手順については、当業者常法通りに実施した。
出鋼時に添加した石灰については、組成がCaO:96mass%としたものを用いた。また、金属Alについては、組成がAl:97mass%としたものを用いた。また、スラグ密度ρについては、2700kg/m3を用いた。
【００４６】
溶鋼処理については、真空脱ガス処理設備(RH)３及び、簡易取鍋精錬設備(CAS)４を対象とした。合金鉄、及び、副原料の添加については、当業者常法通りに実施した。溶鋼処理にて添加した石灰については、組成がCaO:96mass%としたものを用いた。また、金属Alについては、組成がAl:97mass%としたものを用いた。溶鋼の撹拌については、当業者常法通りに実施した。なお、撹拌ガスとしては、アルゴン又は窒素を用いた。また、溶鋼の加熱については、必要に応じて当業者常法通りに実施した。
【００４７】
溶鋼処理鍋については、公称容量250tの取鍋１を用いた。スラグライン部の耐火物の材質は、マグネシア−カーボン質であり、組成についてはMgO:76mass%、C:15mass%のものを用いている。また、敷部及び側壁部の耐火物の材質は、アルミナ−マグネシアキャスタブル質であり、組成についてはAl2O3:93mass%、MgO:mass5%のものを用いている。耐火物の材質選定、耐火物ライニングについては、当業者常法通りに実施した。取鍋１のスラグライン部については、直径D:3.9mとして用いた。連続鋳造工程、及び、造塊工程については、当業者常法通りに実施した。
【００４８】
溶鋼サンプルにおける成分分析については、発光分光分析装置（株式会社島津製作所製、型式PDA-7000、又は、型式PDA-6000）を用いた。酸可溶性Alにて、成分規格を定めている鋼種については、酸可溶性Al濃度を測定した。また、total.Al（酸可溶性Al＋酸不溶性Al)にて、成分規格を定めている鋼種については、total.Al濃度を測定した。また、転炉スラグ及び溶鋼処理後スラグにおけるCaO,Al2O3濃度については、多元素同時蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク社製、型式Simultix 14、又は、型式Simultix 12）を用いて分析した。
【００４９】
転炉２から取鍋１内に溶鋼を出鋼し、次の工程にて出鋼後の溶鋼に対して溶鋼処理を実施し、処理後の溶鋼を、連続鋳造工程に搬送して鋳片を製造する、又は、造塊工程に搬送して鋼塊を製造する過程において、取鍋１の風袋重量を制御するに際しては、以下に示すように実施した。
転炉２では、当業者常法により、装入した鉄源に対して精錬材を添加し、スラグを形成させて、吹錬を実施した。転炉吹錬後に、炉内のスラグを採取して、スラグ組成を分析した。
【００５０】
取鍋１については、当業者常法により、スラグライン部にMgO-Cレンガが施工され、側壁にアルミナマグネシアキャスタブルが施工された取鍋１を用いた。取鍋１の風袋重量については、転炉２出鋼までにクレーンスケールあるいは受鋼台車計重機により、その風袋重量を測定した。
転炉吹錬後の溶鋼を取鍋１へ出鋼する際において、溶製鋼種の成分規格、要求品質に応じて、当業者常法通りに、Al,FeSi,FeMn,FeCr,石灰などを取鍋１内へ添加した。また、転炉吹錬後の溶鋼を取鍋１へ出鋼する際には、転炉２内にスラグストッパーを投入した。
【００５１】
溶鋼処理については、真空脱ガス処理設備(RH)３、又は、簡易取鍋精錬設備(CAS)４にて、実施した。各設備に取鍋１を搬入した際に、スラグの厚みを測定した。また、溶鋼処理前にて溶鋼のサンプルを採取し、溶鋼処理前の成分分析を実施した。
溶鋼処理では、溶製鋼種の成分規格、要求品質に応じて、Arガスの吹き込み、又は、N2ガスの吹き込みによる撹拌、Al,FeSi,FeMn,FeCr,石灰などの合金鉄、副原料の添加、酸素吹付けによる昇熱、冷却材の添加などにより、溶鋼の成分及び温度の調整を実施した。
【００５２】
溶鋼処理後については、溶鋼のサンプル及びスラグを採取し、溶鋼処理後の成分分析、及び、スラグ中のCaO濃度・Al2O3濃度の分析を実施した。
溶鋼処理後の溶鋼については、当業者常法通りに、連続鋳造機での鋳型６への鋳造、又は、造塊鋳型への注入を実施した。
溶鋼鋳造後の取鍋１は、取鍋整備ピット７に搬送し、そこにおいて、取鍋１内に残留しているスラグ及び地金を排出し、取鍋１の注入孔周辺に設置されているスライドバルブプレートやノズル耐火物を、耐火物の損耗状態に応じて交換した。整備後、転炉２内の溶鋼を受鋼する前までに、クレーンスケールあるいは受鋼台車計重機により、取鍋１の風袋重量を測定した。
【００５３】
以上、操業実績と溶鋼処理後スラグ組成の関係式を決定するため、上記の工程において、20チャージ以上の取鍋１の風袋重量制御に関する操業実績を調査した。
なお、上記の各工程で、溶鋼のサンプル分析、スラグ分析、スラグの厚みの測定を実施しなかった場合、取鍋１の風袋重量を制御するために必要となる、溶鋼処理後のスラグ組成の制御を実施する際に用いる操業指標を、決定することができない。
【００５４】
以下に示す工程(1)〜(6)の手順に従って、取鍋１の風袋重量の制御を実施した。
(1)  転炉２の出鋼から溶鋼処理の終了までの操業実績と、当該操業実績における溶鋼処理後のスラグ組成を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成に影響を与える操業実績中の少なくとも１つ以上の因子である操業因子と、当該溶鋼処理後のスラグ組成との関係式(操業因子−スラグ関係式)を決定する。
【００５５】
なお、各溶製チャージにおいて、溶鋼処理後のスラグ組成を変化させうる操業指標（操業因子）として、以下に示す指標を用いた。
転炉スラグ中のCaO濃度(%CaO)_LDについては、転炉吹錬後に採取したスラグを、蛍光X線分析装置により分析した際のCaO濃度(mass%)としている。転炉スラグ中のAl2O3濃度(%Al2O3)_LDについては、転炉吹錬後に採取したスラグを、蛍光X線分析装置により分析した際のAl2O3濃度(mass%)としている。
【００５６】
受鋼前の取鍋１（溶鋼鍋）の風袋重量W1については、受鋼前にクレーンスケール、あるいは、受鋼台車計重機にて、測定した取鍋１の風袋重量(t)としている。
転炉２出鋼時の取鍋１への石灰添加量Y1については、転炉吹錬後の溶鋼を取鍋１へ出鋼する際に、溶鋼へ添加した石灰量(kg)としている。転炉２出鋼時の取鍋１への金属Al添加量W_Al_1については、転炉吹錬後の溶鋼を取鍋１へ出鋼する際に、溶鋼へ添加した金属Al量(kg)としている。
【００５７】
取鍋１へ出鋼した溶鋼量Wmについては、出鋼後の取鍋重量−風袋重量−取鍋へ流出した転炉スラグ量(2.6t)により、求められる溶鋼量(t)としている。
溶鋼処理前のAl濃度C1については、溶鋼処理前に採取した溶鋼サンプルを、発光分光分析装置にて分析したAl濃度(mass%)としている。
溶鋼処理前のスラグの厚みHについては、 溶鋼処理前に鉄パイプを溶鋼浴面に対して垂直に浸漬させて、それを引き上げた際に付着しているスラグの長さ(m)としている。
【００５８】
溶鋼処理中の石灰添加量Y2については、取鍋１にて溶鋼処理中に添加した石灰量(kg)としている。溶鋼処理中の金属Al添加量W_Al_2については、取鍋１にて溶鋼処理中に添加した金属Al量(kg)としている。
溶鋼処理後のAl濃度C2については、溶鋼処理後に採取した溶鋼のサンプルを、発光分光分析装置にて分析したAl濃度(mass%)としている。
【００５９】
溶鋼処理後におけるスラグのCaO濃度の実測値(%CaO)_SRについては、溶鋼処理後に採取したスラグを、蛍光X線分析装置により分析した際のCaO濃度(mass%)としている。溶鋼処理後におけるスラグのAl2O3濃度の実測値(%Al2O3)_SRについては、溶鋼処理後に採取したスラグを、蛍光X線分析装置により分析した際のAl2O3濃度(mass%)としている。
溶鋼鋳造後の取鍋１の風袋重量W2については、溶鋼鋳造後に取鍋整備ピット７等において、取鍋１内に残留しているスラグ及び地金を排出し、且つ取鍋１の注入孔周辺に設置されているスライドバルブプレートやノズル耐火物が、耐火物の損耗状態に応じて交換された後に、クレーンスケールあるいは受鋼台車計重機により、測定した取鍋１の風袋重量(t)としている。
【００６０】
次いで、上記の操業因子を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成の計算値を、以下に示す方法にて求める。
溶鋼処理前での生成Al2O3量Z1(kg)を、下記の式（１）により求める。
Z1(kg)＝(a/100×W_Al_1−Wm×1000×C1/100)×102/54  ・・・（１）
ここで、金属AlのAl濃度aを、97mass%とした。
【００６１】
溶鋼出鋼時に、転炉２から取鍋１の溶鋼浴面上へ流出するスラグ量Ws(kg)を、取鍋１のスラグライン部の直径D(m)と、溶鋼処理スラグ密度ρ(kg/m3)などを用いて、下記の式（２）により求める。
Ws(kg)＝π/4×D2×H×ρ−Y1−Z1  ・・・（２）
溶鋼処理にて生成したAl2O3量Z2(kg)を、下記の式（３）により求める。
【００６２】
Z2(kg)＝(a/100×W_Al_2−(C2−C1)/100×Wm×1000)×102/54  ・・・（３）
転炉スラグ量Ws、転炉スラグの組成(%CaO)_LD,(%Al2O3)_LD、転炉２及び溶鋼処理での石灰添加量Y1,Y2、溶鋼処理前までの生成Al2O3量Z1、溶鋼処理中の生成Al2O3量Z2、添加石灰のCaO濃度(%CaO)_CaOを用いて、溶鋼処理後のスラグ組成、すなわち溶鋼処理後スラグのCaO濃度の計算値(%CaO)_Cと、溶鋼処理後スラグのAl2O3濃度の計算値(%Al2O3)_Cを、下記の式（４）、式（５）により求める。
【００６３】
(%CaO)_C(mass%)＝{Ws×(%CaO)_LD/100＋(Y1＋Y2)×(%CaO)_CaO/100}/(Ws＋Y1＋Y2＋Z1＋Z2)×100  ・・・（４）
(%Al2O3)_C(mass%)＝{Ws×(%Al2O3)_LD/100＋Z1＋Z2}/(Ws＋Y1＋Y2＋Z1＋Z2)×100  ・・・（５）
ここで、石灰のCaO濃度(%CaO)_CaOを、96mass%とした。
【００６４】
上記の操業実績を、表１〜３に示す。なお、表１〜３は、それぞれが一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
【００６５】
【表１】
2018095908.tif 000003
【００６６】
【表２】
2018095908.tif 000004
【００６７】
【表３】
2018095908.tif 000005
【００６８】
表１〜３に示す、各溶製チャージにおける溶鋼処理後のスラグ組成の実測値、溶鋼処理後スラグのCaO濃度の実測値(%CaO)_SRと、溶鋼処理後スラグのAl2O3濃度の実測値(%Al2O3)_SR、及び、溶鋼処理後スラグのCaO濃度の計算値(%CaO)_Cと、溶鋼処理後スラグのAl2O3濃度の計算値(%Al2O3)_Cを用いて、(%CaO)_C/(%Al2O3)_Cに対する(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRの比を求めた。それをまとめたものを、図２に示す。
【００６９】
図２のプロットに対して、以下の式（６）での傾きα、切片βを最小二乗法にて決定する。
(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR=α×(%CaO)_C/(%Al2O3)_C＋β  ・・・（６）
なお、傾きαについては、(%CaO)_C/(%Al2O3)_Cに対する(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRの比のプロットに対して最小二乗法により、決定した一次関数での傾きである。切片βについては、(%CaO)_C/(%Al2O3)_Cに対する(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRの比のプロットに対して最小二乗法により、決定した一次関数での切片である。
【００７０】
表１〜３に示す操業データに基づき、傾きα、切片βを、以下の式（７）ように決定した。
α=0.257, β=0.444  ・・・（７）
そして、操業因子と処理後のスラグ組成の関係を決定するにあたり、以下に示す指標を決定する。
【００７１】
転炉スラグ量Wsの平均値Waについては、転炉スラグ量WsのN＝20ch（チャージ）以上の平均値(kg)としている。
転炉スラグ組成の平均値については、以下のようにしている。
転炉スラグのCaO濃度の実測値(%CaO)_LDの平均値(%CaO)aについては、転炉スラグ中のCaO濃度((%CaO)_LD)のN＝20ch以上の平均値(mass%)としている。転炉スラグ中のAl2O3濃度の実測値(%Al2O3)_LDの平均値(%Al2O3)aについては、転炉スラグ中のAl2O3濃度((%Al2O3)_LD)のN＝20ch以上の平均値(mass%)としている。
【００７２】
溶鋼処理前での生成Al2O3量Z1の平均値Z3については、溶鋼処理前での生成Al2O3量Z1のN＝20ch以上の平均値(kg)としている。溶鋼処理での生成Al2O3量Z2の平均値Z4については、溶鋼処理での生成Al2O3量Z2のN＝20ch以上の平均値(kg)としている。
表１〜３に示す、55チャージの操業データを用いて、転炉スラグ量Wsの平均値Wa、転炉スラグのCaO濃度の実測値(%CaO)_LDの平均値(%CaO)a、転炉スラグ中のAl2O3濃度の実測値(%Al2O3)_LDの平均値(%Al2O3)a、溶鋼処理前での生成Al2O3量Z1の平均値Z3、溶鋼処理での生成Al2O3量Z2の平均値Z4を、以下の式（８）のように決定した。
【００７３】
Wa=1460(kg),(%CaO)a=47.3,(%Al2O3)a=1.7,Z3=620(kg),Z4=540(kg)  ・・・（８）
上記で得られた関係を用い、操業因子として出鋼時及び溶鋼処理時に添加する石灰量の合計を、石灰添加量Y3(kg)とする。この溶鋼処理後のスラグ組成に影響を与える操業因子と、当該溶鋼処理後のスラグ組成との関係式 (操業因子−スラグ関係式)を求めると、以下の式（９）となる。  
【００７４】
(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＝0.257×(%CaO)_C'/(%Al2O3)_C'＋0.444  ・・・（９） 
ただし、操業実績を用いた石灰添加量Y3を関数とする溶鋼処理後スラグ(%CaO)/(%Al2O3)の計算値(%CaO)_C'/(%Al2O3)_C'については、下の式（１０）で算出される。
(%CaO)_C'/(%Al2O3)_C'＝{Wa×(%CaO)a/100＋Y3×(%CaO)_CaO/100}/{Wa×(%Al2O3)a/100＋Z3＋Z4}  ・・・（１０） 
つまり、取鍋１の風袋重量の制御時における溶鋼処理後スラグの(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRの推定値(%CaO)_SR'/(%Al2O3)_SR'については、石灰添加量Y3の決定により求められる、計算値(%CaO)_C'/(%Al2O3)_C'を用いて、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＝α×(%CaO)_C'/(%Al2O3)_C'＋βにより決定される、溶鋼処理後スラグでの(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRの推定値としている。
【００７５】
このように、石灰添加量Y3を制御することにより、溶鋼処理後のスラグの(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRを制御できることがわかる。
以上述べたように、本実施形態においては、転炉２出鋼から溶鋼処理終了までの間の操業にて、溶鋼処理後のスラグ組成を推定するために、少なくとも１つ以上必要となる、溶鋼処理後のスラグ組成に影響を与える操業因子を調査することとしている。
【００７６】
なお、上記のように制御可能な操業因子と溶鋼処理後スラグの実測値との関係式を定めなければ、風袋重量をもとにした操業因子変更によるスラグ組成制御を実施することができない。続いて工程(2)に移行する。
(2)  溶鋼処理前と溶鋼処理後から得られる取鍋１の風袋重量の変化ΔWと、当該取鍋１の風袋重量の変化ΔWを求めたチャージにて測定した溶鋼処理後のスラグ組成(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRと、を用いて、溶鋼処理後の取鍋１の風袋重量W2が、溶鋼処理前の取鍋１の風袋重量W1に対して、増加することとなるスラグ組成の範囲(a)と、溶鋼処理後の取鍋１の風袋重量W2が、溶鋼処理前の取鍋１の風袋重量W1に対して、減少することとなるスラグ組成の範囲(b)と、を求める。
【００７７】
表１〜３の操業データを用い、溶鋼処理後スラグ(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRの小数点以下第2位を四捨五入した(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRで区分した。その区分した各(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRでの取鍋１の風袋重量の変化ΔW(t)の平均を求めた（ΔW＝各溶製チャージ処理後の取鍋１の風袋重量W2−受鋼前の取鍋１の風袋重量W1）。
各(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRに対する、取鍋１の風袋重量の変化ΔWの平均値を、図３に示す。
【００７８】
図３に示すように、ΔW≦0となる場合の(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRの組成範囲と、ΔW＞0となる場合の(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRの組成範囲を、以下に示すように設定した。
ΔW＝0となる(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRは、0.6〜0.7の間、及び、0.9〜1.0の間にある。
境界値を設定するため、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRが、0.6〜0.7の間については、
(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＝0.6での平均ΔW＝0.36
(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＝0.7での平均ΔW＝-0.50
を直線近似した際のΔW＝-8.60×(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＋5.52において、ΔW＝0から、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＝0.64を、境界値とした。
【００７９】
また、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRが、0.9〜1.1の間については、
(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＝0.9での平均ΔW＝-0.20
(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＝1.0での平均ΔW＝0.10
を直線近似した際のΔW＝3.00×(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR−2.90において、ΔW=0から、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＝0.97を、境界値とした。
【００８０】
設定した境界値を用いて、取鍋１の風袋重量の変化ΔWの増減の範囲を、以下のように決定した。
取鍋１の風袋重量が低減する範囲(W2−W1≦0)：0.64≦(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR≦0.97
取鍋１の風袋重量が増加する範囲(W2−W1＞0)：(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＜0.64、又は、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＞0.97
なお、上記のようなスラグ濃度の比、CaO/Al2O3の基準値を規定しなかった場合、操業因子の制御範囲を規定することができない。続いて工程(3)に移行する。
【００８１】
(3)  実操業から得られる取鍋１の風袋重量の上限及び下限より、取鍋１の風袋重量の目標値W_Aを設定する。
取鍋１の風袋重量の目標値W_Aについては、取鍋１の風袋重量の制御を実施する際の目標風袋重量(t)としている。
取鍋１の風袋重量の目標値W_Aは、出鋼量のバラツキ、取鍋クレーン重量の制約、溶鋼処理可能な溶鋼浴面高さの制約などを考慮して、以下に示す方法により設定した。
【００８２】
図４に、取鍋１のフリーボード（取鍋１上端から溶鋼浴面までの高さ）の目標を、600mmとした場合での取鍋１の風袋重量と、出鋼量の実績との関係を示す。
図４を参照すると、取鍋１の風袋重量が重くなると出鋼量が少なくなり、そのバラツキが±12tであることがわかる。その出鋼量の目標値を、例えば260tとした場合、出鋼量の最小値は248tとなり、最大値は272tとなる。
【００８３】
ここで、図５に、過去に操業トラブルが発生していない場合の出鋼量の分布を示す。図５より、出鋼量の目標値を、図５中の最頻値である260tとした。
さて、取鍋１の風袋重量の上限については、取鍋クレーン重量の制約が375t、出鋼量の最大値が272t、溶鋼処理での合金鉄の添加量と、冷却材の添加量と、溶鋼処理スラグとの合計の最大値が10tであることから、375−272−10＝93tとした。
【００８４】
図６に、取鍋１のフリーボードを、溶鋼処理が可能である最大900mmとした場合での取鍋１の風袋重量と、出鋼量との関係を示す。
取鍋１の風袋重量の下限については、図６に示す関係から、出鋼量の目標値を260tとした際に、出鋼量が最小の248tとなった場合においても溶鋼処理が可能となる、 (349.8−248)/1.18＝86tとなる。つまり、目標の取鍋１の風袋重量は、上記取鍋１の風袋重量の上限及び下限の範囲(86〜93t)内において設定すればよい。
【００８５】
しかし、取鍋１の側壁耐火物が溶損してしまう部位のバラツキによる、突発的に発生する取鍋１の修理を回避するため、側壁耐火物の厚みを確保することを考慮して、取鍋１の風袋重量の下限を、取鍋１の風袋重量の上限及び下限の中央値＝(86＋93)/2＝89.5tに、1.5tを加えて、91tとした。
なお、取鍋１の風袋重量の目標値W_Aを規定しなかった場合、取鍋１へのスラグ付着、取鍋付着スラグの溶解を制御するための判断ができないため、取鍋１の風袋重量のバラツキを低減させることができない。続いて工程(4)に移行する。
【００８６】
(4)  実際に、受鋼前の取鍋１の風袋重量W1を測定する。
すなわち、取鍋１の風袋重量の制御対象となる取鍋１に対して、転炉２出鋼前までに、受鋼前の取鍋１の風袋重量を測定する。
なお、転炉２出鋼前までに、受鋼前の取鍋１の風袋重量を測定しなければ、溶鋼量を決定することができないため、溶鋼の成分調整を行うことができない。また、溶鋼処理前と溶鋼処理後での取鍋１の風袋重量の変化ΔWを把握することができないため、取鍋１の風袋重量を制御することができない。続いて工程(5)又は工程(6)に移行する。
【００８７】
(5)  工程(4)にて測定した受鋼前の取鍋１の風袋重量W1が、工程(3)で設定した取鍋１の風袋重量の目標値W_A以上であった場合は、工程(1)で決定した関係式である式（９）と、工程(2)で求めたスラグ組成の範囲(b)と、を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋１の風袋重量が減少する組成とする。
測定した取鍋１の風袋重量W1が、取鍋１の風袋重量の目標値W_A＝91t以上であった場合、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋１の風袋重量を低減させる範囲を示す、0.64≦(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR≦0.97の範囲内とする必要がある。
【００８８】
さて、上記のような、溶鋼処理後のスラグ組成とするためには、石灰添加量Y3の下限及び上限を求める必要がある。
石灰添加量Y3の下限は、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＝0.64と、関係式である式（９）から求められる(%CaO)_C'/(%Al2O3)_C'＝0.76と、式（８）及び式（１０）を用いると、220kgとなる。
【００８９】
一方で、石灰添加量Y3の上限は、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR=0.97と、関係式である式（９）から求められる(%CaO)_C'/(%Al2O3)_C'=2.05と、式（８）及び式（１０）を用いると、1810kgとなる。
ところで、取鍋１にて溶鋼処理中及び溶鋼処理後にスラグ組成が変化することによって、溶鋼処理設備において浸漬管が溶損してしまい、それに起因する操業トラブルが発生してしまうことがある。このような操業トラブルを発生させないようにするため、石灰添加量Y3を制約する必要がある。
【００９０】
取鍋１にて溶鋼処理中における浸漬管の耐火物とスラグとの反応性は、真空脱ガス処理設備(RH)３＜簡易取鍋精錬設備(CAS)４である。
このことから、真空脱ガス処理設備(RH)３においては、石灰添加量Y3を700kg/ch(目標(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR=0.74) とした。また、簡易取鍋精錬設備(CAS)４ においては、目標とする石灰添加量Y3を300kg/ch(目標(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR=0.66)とした。
【００９１】
上記のように設定した石灰添加量Y3を、転炉２出鋼時又は溶鋼処理時に添加した。
なお、溶鋼処理後のスラグ組成を規定範囲外とした場合、取鍋１の風袋重量が増加してしまい、次チャージ以降の溶鋼重量を確保することができなくなり、生産性が悪化してしまうこととなる。また、転炉２から出鋼した溶鋼が、溶鋼処理可能なフリーボード以上の量となる場合が生じることとなり、取鍋１より溶鋼を排出した上で、溶鋼処理を実施する必要が生じてしまうこととなる。
【００９２】
(6)  工程(4)にて測定した受鋼前の取鍋１の風袋重量W1が、工程(3)で設定した取鍋１の風袋重量の目標値W_A未満であった場合は、工程(1)で決定した関係式である式（９）と、工程(2)で求めたスラグ組成の範囲(a)と、を用いて、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋１の風袋重量が増加する組成とする。
測定した取鍋１の風袋重量W1が、取鍋１の風袋重量の目標値W_A＝91t未満の場合、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋１の風袋重量を増加させる範囲を示す、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＜0.64、又は、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR＞0.97とする必要がある。
【００９３】
さて、上記の溶鋼処理後のスラグ組成とするため、石灰添加量Y3を求める必要がある。
石灰添加量Y3の上限及び下限を、上記の工程(5)と同様な手順で、式（８）、関係式である式（９）、式（１０）を用いて求めると、220kg、1810kgとなる。それ故、石灰添加量Y3を、220kgより少なくする、又は、1810kgより多くする必要がある。
製造のコストアップの抑制、取鍋１へ付着するスラグ量の急激な増加の抑制、カバースラグの形成による溶鋼再酸化の抑制などの観点から、石灰添加量Y3を、真空脱ガス処理設備(RH)３、簡易取鍋精錬設備(CAS)４のいずれにおいても、150kg/ch(目標(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SR=0.63)とした。
【００９４】
上記のように設定した石灰添加量Y3を、転炉２出鋼時又は溶鋼処理時に添加した。
なお、溶鋼処理後のスラグ組成を規定範囲外とした場合、取鍋１の風袋重量が減少してしまい、転炉２から出鋼した溶鋼が、溶鋼処理可能なフリーボード以上の量となる場合が生じることとなり、溶鋼を造塊廃却しなければならなくなる。また、アルミナ系の側壁耐火物が溶解してしまい、漏鋼の発生が懸念される。
【００９５】
表４に、取鍋１の風袋重量の制御に使用したパラメータである、転炉スラグ組成の平均値(%CaO)a及び(%Al2O3)a、溶鋼処理前での生成Al2O3量Z1の平均値Z3、転炉スラグ量Wsの平均値Wa、溶鋼処理での生成Al2O3量Z2の平均値Z4、石灰のCaO濃度(%CaO)_CaO、図２の溶鋼処理後のスラグ組成の計算値(%CaO)_C及び(%Al2O3)_Cに対する、実測値(%CaO)_SR及び(%Al2O3)_SRの近似式における傾きα、切片βを示す。
【００９６】
【表４】
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【００９７】
表５に、真空脱ガス処理設備(RH)３、又は、簡易取鍋精錬設備(CAS)４にて、取鍋１の風袋重量を制御した際の操業実績を示す。
また、表５に、石灰添加量Y3と、表４のパラメータを用いて、式（９）にて(%CaO)_C'/(%Al2O3)_C'を計算した結果、及び、式（１０）にて(%CaO)_SR'/(%Al2O3)_SR'を計算した結果を示している。また、表５に、溶鋼処理後スラグを採取して実測した、(%CaO)_SR、(%Al2O3)_SR、(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRを、あわせて示している。
【００９８】
【表５】
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【００９９】
表５の実験番号１,２は、溶製工程が真空脱ガス処理設備(RH)３であり、受鋼前の取鍋１の風袋重量W1が目標風袋重量W_A以上の場合である。
この実験番号１,２の場合、上記の工程(5)に示した通り、取鍋１の風袋重量を低減させる石灰を、転炉２出鋼時又は取鍋１にて溶鋼処理中に添加すればよく、溶製工程がRHであるため、石灰添加量Y3の目標値を700kgとして、石灰を添加した。
【０１００】
実験番号１は、転炉２出鋼時のみ石灰を添加した。実験番号２は、転炉２出鋼時と取鍋１にて溶鋼処理中の両方にて石灰を添加した。
表５の実験番号１,２を参照すると、式（１０）により得られた溶鋼処理後スラグ組成の推定値(%CaO)_SR'/(%Al2O3)_SR'と、溶鋼処理後スラグ組成の実測値(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRが、ほぼ同じであることが確認できる。すなわち、式（１０）により得られた溶鋼処理後スラグ組成の推定値(%CaO)_SR'/(%Al2O3)_SR'が高精度であることがわかる。その後、溶鋼鋳造後、取鍋１の風袋重量W2を測定し、取鍋１の風袋重量の変化ΔWを確認すると、想定通り、取鍋１の風袋重量が低減していることが確認できる。
【０１０１】
表４の実験番号３,４は、溶製工程が真空脱ガス処理設備(RH)３であり、受鋼前の取鍋１の風袋重量W1が、取鍋１の風袋重量の目標値W_A未満の場合を示す。
実験番号５,６は、溶製工程が簡易取鍋精錬(CAS)であり、受鋼前の取鍋１の風袋重量W1が、取鍋１の風袋重量の目標値W_A以上の場合を示す。
実験番号７,８は、溶製工程が簡易取鍋精錬(CAS)であり、受鋼前の取鍋１の風袋重量W1が、取鍋１の風袋重量の目標値W_A未満の場合を示す。
【０１０２】
また、実験番号３,５,７は、石灰の添加を転炉２出鋼時のみとした場合を示す。一方、実験番号４,８は、石灰の添加を溶鋼処理中のみとした場合を示す。
各実験番号３〜８を参照すると、実験番号１,２と同様に、溶鋼処理後スラグ組成の推定値(%CaO)_SR'/(%Al2O3)_SR'と、溶鋼処理後スラグ組成の実測値(%CaO)_SR/(%Al2O3)_SRが、ほぼ同じであることが確認できる。また、取鍋１の風袋重量の変化ΔWを確認すると、想定通り、取鍋１の風袋重量が増加している、又は、低減していることが確認できる。
【０１０３】
取鍋１の風袋重量の目標値W_Aに対して、上記の表５での例と同様に、溶鋼処理工程毎に石灰添加量Y3を変化させることを繰り返すことで、取鍋１の風袋重量を、目標値W_Aに近づけることが可能となる。
以上の操業により、各溶製チャージにて、取鍋１の風袋重量を、目標値W_Aに近づけることにより、安定した溶鋼量を確保することが可能となる。
【０１０４】
図７に、取鍋１の風袋重量の目標値W_Aに対して、溶鋼処理後のスラグ組成の制御を実施しなかった場合における取鍋１の風袋重量の平均と、バラツキを示す。
図８に、取鍋１の風袋重量の目標値W_Aに対して、溶鋼処理後のスラグ組成の制御を実施した場合における取鍋１の風袋重量の平均と、バラツキを示す。
図８示すように、本発明を実施すれば、取鍋１の風袋重量の平均値の低減、並びに、その平均値のバラツキの低減が実現可能となり、それにより、安定して取鍋１、１チャージあたりの溶鋼量を確保することができる。
【０１０５】
図９に、取鍋１の風袋重量の目標値W_Aに対して、溶鋼処理後のスラグ組成の制御を実施しなかった場合における取鍋１、１チャージあたりの溶鋼量の平均と、バラツキを示す。
図１０に、取鍋１の風袋重量の目標値W_Aに対して、溶鋼処理後のスラグ組成の制御を実施した場合における取鍋１チャージあたりの溶鋼量の平均とバラツキを示す。
【０１０６】
図１０示すように、本発明を実施すれば、取鍋１、１チャージあたりの溶鋼量の平均値の増加、並びに、その平均値のバラツキの低減が実現可能となり、それにより、安定して取鍋１、１チャージあたりの溶鋼量を確保することができる。
以上、本発明によれば、溶鋼処理後のスラグ組成を、取鍋１の風袋重量のバラツキが低減するように制御することで、取鍋１、１チャージあたりの溶鋼処理量を安定して確保することができる。それ故、良塊量を安定して確保することができる。
【０１０７】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【０１０８】
１  取鍋
２  転炉
３  真空脱ガス処理設備(RH)
４  簡易取鍋精錬設備(CAS)
５  タンディッシュ
６  鋳型
７  取鍋整備ピット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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