(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉型精錬炉内の溶銑に上吹きランスから気体酸素源を供給して溶銑を脱珪処理する脱珪処理工程と、該脱珪処理工程で生成したスラグの少なくとも一部を前記転炉型精錬炉から排出する排滓工程と、該排滓工程後、前記転炉型精錬炉内にＣａＯ系媒溶剤を添加し、前記上吹きランスから気体酸素源を供給して残留させた溶銑を脱燐処理する脱燐処理工程と、を有する溶銑の予備処理方法であって、
擬似ランダム信号処理レーダー方式マイクロ波距離計を用い、１０ＧＨｚ以下の周波数のマイクロ波を前記転炉型精錬炉内に送信して炉内からの反射波を受信し、反射波の往復伝播時間から対象物までの距離を求め、炉口から溶銑浴面までの範囲に存在する対象物からの反射波の信号のうちで、反射波の信号に対応する対象物までの距離が脱珪処理開始時から変化せずに、継続して存在する反射波の信号をノイズとして除去したうえで、溶銑浴面に対応する反射波の信号を除いて最も反射強度が高い反射波の信号をスラグ表面からの反射波の信号と判定してスラグ表面までの距離を求め、求めたスラグ表面までの距離に基づいて、前記脱珪処理中に炉内のスラグ高さを測定し、測定されたスラグ高さが炉内の溶銑浴面から炉口までの炉内フリーボードの高さに対して所定の範囲の比率となっている状態で、脱珪処理を終了することを特徴とする、溶銑の予備処理方法。
【請求項２】
前記比率の所定の範囲が０．５〜０．９の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の溶銑の予備処理方法。
【請求項３】
前記スラグ高さの測定結果に基づいて、前記脱珪処理中に、上吹きランスからの気体酸素源の供給流量、上吹きランスのランス高さ、底吹き羽口からの攪拌用ガスの供給流量、炉内のスラグの組成、フォーミング鎮静材の投入量の群から選択された少なくとも１種を調整し、この調整によって脱珪処理中における炉内のスラグ高さを制御することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶銑の予備処理方法。
【請求項４】
前記脱珪処理中における前記スラグ高さの炉内フリーボードの高さに対する比率が０．５〜０．９の範囲内となるように、脱珪処理中における炉内のスラグ高さを制御することを特徴とする、請求項３に記載の溶銑の予備処理方法。
【請求項５】
前記転炉型精錬炉における前チャージの溶銑の脱燐処理工程終了後、脱燐処理した溶銑を出湯し、脱燐処理で生成した炉内のスラグを排出せずに前記転炉型精錬炉内に残留させた状態で新たな溶銑を前記転炉型精錬炉内に装入し、該溶銑に前記脱珪処理工程を施し、該脱珪処理終了時に、炉内スラグの塩基度を０．８以上１．５以下、溶銑の温度を１２８０℃以上１３８０℃以下、溶銑の珪素含有量を０．１０質量％以下とし、前記排滓工程では、脱珪処理工程で生成したスラグの３０質量％以上を炉外に排出し、その後、炉内の溶銑に前記脱燐処理工程を施し、該脱燐処理工程終了後、脱燐処理した溶銑を出湯し、脱燐処理で生成した炉内のスラグを排出せずに前記転炉型精錬炉内に残留させた状態で新たな溶銑を前記転炉型精錬炉内に装入し、この溶銑に対して予備処理を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の溶銑の予備処理方法。
【請求項６】
排滓工程後の脱燐処理中に炉内のスラグ高さを測定し、上吹きランスからの気体酸素源の供給流量、上吹きランスのランス高さ、底吹き羽口からの攪拌用ガスの供給流量の群から選択された少なくとも１種を調整し、この調整により炉内のスラグが炉口から噴出しないように制御することを特徴とする、請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の溶銑の予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの転炉型精錬炉を用いて溶銑の脱珪処理と脱燐処理とを、途中の排滓工程を挟んで連続して行う溶銑の予備処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、転炉型精錬炉を用いた溶銑の予備処理技術の開発が進み、以下の予備処理方法が開発されている。即ち、転炉型精錬炉内の溶銑に脱珪処理を行った後に転炉型精錬炉を傾転させて炉内のスラグ（脱珪処理で生成するスラグを「脱珪スラグ」という）の少なくとも１部を排出し、その後、炉内にＣａＯ系媒溶剤を投入し、残留させた溶銑に脱燐処理を行うという精錬方法（この精錬方法を「２回排滓法」という）が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。【０００３】
この２回排滓法は、転炉型精錬炉における従来の予備処理方法、つまり、精錬開始時にＣａＯ系媒溶剤を投入して転炉型精錬炉内の溶銑に脱珪・脱燐処理を行う予備処理方法と比較して、以下の利点がある。即ち、（１）途中で脱珪スラグを排出することから珪素含有量の高い溶銑の処理が可能であり、溶銑中の珪素を熱源として有効活用することが可能、（２）途中で脱珪スラグを排出することで、その後の脱燐処理時でのＣａＯ系媒溶剤の使用量を削減することが可能、という利点がある。【０００４】
この２回排滓法においては、脱珪処理後の排滓工程で、如何に速やかに短時間で且つ目標とする所定量の脱珪スラグを炉内から排出するかが、操業の重要なポイントとなる。排滓工程での脱珪スラグの排出量が少ない場合には、上記の効果は得られず、前述した従来の転炉型精錬炉における予備処理方法と同等になる。【０００５】
また、脱燐処理の終了後、脱燐処理した溶銑は炉から出湯するものの、脱燐処理で生成したスラグ（脱燐処理で生成するスラグを「脱燐スラグ」という）を炉内に残留させ、脱燐スラグを残留させた転炉型精錬炉に次チャージの溶銑を装入し、この溶銑に対して上記手順に沿って予備処理を行うという精錬方法も開発されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。この精錬方法には、更に、以下の利点がある。即ち、（３）脱燐処理で生成した脱燐スラグを炉内に残すことにより、脱珪処理時でのＣａＯ系媒溶剤の削減、脱燐スラグの顕熱の活用、脱燐スラグ中の鉄分の回収が可能、（４）脱燐スラグを再使用すること及び溶銑中の珪素を熱源として有効活用することで熱効率が高く、冷鉄源の配合比率を高めることが可能、（５）塩基度（(質量％ＣａＯ)／(質量％ＳｉＯ2)）が比較的高く、エージング処理が必要である脱燐スラグの発生を抑制し、脱燐スラグを、エージング処理を省略しても良好な体積安定性が得られる脱珪スラグに転換することが可能、という利点がある。【０００６】
しかし、脱燐スラグを残留させる方法では、脱珪処理後のスラグの排出量が不十分であると、前チャージで残留させた脱燐スラグに由来する燐が炉内に大量に残留し、次の脱燐処理では溶銑の燐濃度を目標レベルまで低下させることが困難となるので、脱珪処理後の排滓工程におけるスラグの排出量を十分に確保する必要がある。一方、スラグの排出量を確保するべく、排滓のための作業時間が長くなると、このような予備処理の実施可能なチャージ数が制限されたり、また、スラグの排出速度を増すために炉体の傾き角度を大きくし過ぎると、スラグとともに流出する溶銑の流出量が増大して鉄歩留まりが低下したりするという問題が起こる。従って、これらの問題が起こらないように、脱珪処理後の排滓工程ではスラグの排出を効率良く行う必要がある。【０００７】
また、脱珪スラグや脱燐スラグを含めて製鋼スラグは、多量の鉄酸化物を含有することから、天然石砂材や高炉スラグなどと比較して密度が高い傾向にある。これに起因して、製鋼スラグは、製鋼スラグが重力的不安定性を助長することが懸念されるような土木工事用途には適用されていなかった。更に、製鋼スラグは、単位質量あたりの体積が天然石砂材などと比較して小さくなることから、輸送費用が増大することも土木工事用材料としての欠点であり、従って、製鋼スラグを幅広い土木工事用途に利用し易い材料とするためには、製鋼スラグの嵩比重を減少させることが望ましい。【０００８】
そこで、本発明者らは、脱珪処理後の排滓工程における脱珪スラグの排出性について検討した。その結果、脱珪処理中での脱珪スラグのフォーミングが少ないと、脱珪スラグの流動性が低く、所定時間内で十分な量の脱珪スラグを排出することは困難であることがわかった。従って、排滓工程で速やかに且つ十分な量の脱珪スラグを炉内から流出させるためには、脱珪吹錬中に脱珪スラグを安定的にフォーミングさせなければならないことを知見した。ここで、スラグのフォーミングとは、溶融状態のスラグが気泡を含み、見掛け上、体積膨脹する現象である。【０００９】
つまり、脱珪処理中のスラグレベルを検知し、脱珪スラグのフォーミングを制御することが重要であることを知見した。但し、脱珪スラグの過剰なフォーミングは、排滓工程時に突沸的なスラグの流出を招き、これを抑える処置が必要となり、却って排滓工程の時間を延長させることから、フォーミングを適度に制御することが重要であることも知見した。これらの知見は、特許文献１及び特許文献２には記載されていない。【００１０】
従来、転炉型精錬炉でのスラグのフォーミングを検知する方法として、特許文献３には、サブランスに一定振動数・振幅の振動（強制振動）を与えると同時にサブランスの振動を測定しながら、サブランスを炉内に挿入し、与えた強制振動の減衰量に基づいて、炉内スラグのフォーミング高さを検出する方法が提案されている。しかしながら、この方法は、サブランスの先端がフォーミングしたスラグに埋没した状態を前提とする技術であり、フォーミングが少なく、サブランスの先端がフォーミングしたスラグに埋没しない場合にはフォーミング高さを検出することはできない。また、生成するスラグの組成や温度によって強制振動の減衰量は変化するので、フォーミング高さを精度良く検出することは困難である。【００１１】
また、特許文献４及び特許文献５には、マイクロ波を用いて精錬中のスラグ高さを測定する方法が提案されている。しかしながら、これらの技術は、転炉での溶銑の脱炭精錬におけるフォーミング検知技術であり、溶銑予備処理の脱珪処理での脱珪スラグと、転炉での脱炭精錬での転炉スラグとは、スラグの温度、塩基度、酸化鉄濃度が大きく異なることから、電気伝導度が大きく異なり、そのために、マイクロ波の反射特性は脱珪処理と脱炭精錬とで異なり、脱炭精錬での実績をそのまま脱珪処理に適用することはできない。【００１２】
例えば、特許文献４には、その原理は不明であるが、送信波と反射波との混合波の周波数変化に基づいてスラグレベルを検知することや、マイクロ波の反射率からスラグレベルを検知することが記載されている。しかしながら、電気伝導度の小さい脱珪スラグでは、マイクロ波の反射率は非常に小さくて大部分は透過するので、溶銑浴面からの反射波や、溶銑浴面とスラグ表面での多重反射波も存在することから、特許文献４の方法ではスラグレベルを検知することができない。【００１３】
また、特許文献５では、送受信用のアンテナを炉内に挿入しており、高温のスラグや溶銑の液滴に晒される精錬炉内では、短時間の使用でもこれらの液滴がアンテナに付着して凝固するので、精錬期間中に連続して測定することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−３２３４２０号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１１１３号公報
【特許文献３】特開平５−２５５７２６号公報
【特許文献４】特開昭５９−４１４０９号公報
【特許文献５】特開平３−２８１７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、１つの転炉型精錬炉を用いて溶銑の脱珪処理と脱燐処理とを、途中の排滓工程を挟んで連続して行う溶銑の予備処理方法において、脱珪処理後の排滓工程では、突沸的なスラグの流出を抑えたうえで、目標とする所定量の脱珪スラグを速やかに短時間で炉外に排出することができ、次工程の脱燐処理では、コスト面及び品質面から十分な脱燐処理を行うことを可能とする、溶銑の予備処理方法を提供することである。また、各種土木工事用材料に適した比較的嵩比重の小さいスラグが得られる、溶銑の予備処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］転炉型精錬炉内の溶銑に上吹きランスから気体酸素源を供給して溶銑を脱珪処理する脱珪処理工程と、該脱珪処理工程で生成したスラグの少なくとも一部を前記転炉型精錬炉から排出する排滓工程と、該排滓工程後、前記転炉型精錬炉内にＣａＯ系媒溶剤を添加し、前記上吹きランスから気体酸素源を供給して残留させた溶銑を脱燐処理する脱燐処理工程と、を有する溶銑の予備処理方法であって、前記脱珪処理中に炉内のスラグ高さを測定し、測定されたスラグ高さが炉内の溶銑浴面から炉口までの炉内フリーボードの高さに対して所定の範囲の比率となっている状態で、脱珪処理を終了することを特徴とする、溶銑の予備処理方法。
［２］前記比率の所定の範囲が０．５〜０．９の範囲であることを特徴とする、上記［１］に記載の溶銑の予備処理方法。
［３］前記スラグ高さの測定結果に基づいて、前記脱珪処理中に、上吹きランスからの気体酸素源の供給流量、上吹きランスのランス高さ、底吹き羽口からの攪拌用ガスの供給流量、炉内のスラグの組成、フォーミング鎮静材の投入量の群から選択された少なくとも１種を調整し、この調整によって脱珪処理中における炉内のスラグ高さを制御することを特徴とする、上記［１］または上記［２］に記載の溶銑の予備処理方法。
［４］前記脱珪処理中における前記スラグ高さの炉内フリーボードの高さに対する比率が０．５〜０．９の範囲内となるように、脱珪処理中における炉内のスラグ高さを制御することを特徴とする、上記［３］に記載の溶銑の予備処理方法。
［５］擬似ランダム信号処理レーダー方式マイクロ波距離計を用い、１０ＧＨｚ以下の周波数のマイクロ波を前記転炉型精錬炉内に送信して反射波を受信し、反射波の往復伝播時間から対象物までの距離を求め、受信した或る所定の強度以上の反射波の信号のうちで、反射波の信号に対応する対象物までの距離が炉口までの距離よりも大きく且つ炉口までの距離に最も近い反射波の信号をスラグ表面からの反射波の信号と判定してスラグ表面までの距離を求め、求めたスラグ表面までの距離に基づいて前記スラグ高さを測定することを特徴とする、上記［１］ないし上記［４］の何れか１項に記載の溶銑の予備処理方法。
［６］前記距離計で受信される反射波の信号のうちで、反射波の信号に対応する対象物までの距離が脱珪処理開始時から変化せずに、継続して存在する反射波の信号をノイズとして除去したうえで、前記スラグ表面からの反射波の信号を判定することを特徴とする、上記［５］に記載の溶銑の予備処理方法。
［７］擬似ランダム信号処理レーダー方式マイクロ波距離計を用い、１０ＧＨｚ以下の周波数のマイクロ波を前記転炉型精錬炉内に送信して炉内からの反射波を受信し、反射波の往復伝播時間から対象物までの距離を求め、炉口から溶銑浴面までの範囲に存在する対象物からの反射波の信号のうちで、反射波の信号に対応する対象物までの距離が脱珪処理開始時から変化せずに、継続して存在する反射波の信号をノイズとして除去したうえで、溶銑浴面に対応する反射波の信号を除いて最も反射強度が高い反射波の信号をスラグ表面からの反射波の信号と判定してスラグ表面までの距離を求め、求めたスラグ表面までの距離に基づいて前記スラグ高さを測定することを特徴とする、上記［１］ないし上記［４］の何れか１項に記載の溶銑の予備処理方法。
［８］前記転炉型精錬炉における前チャージの溶銑の脱燐処理工程終了後、脱燐処理した溶銑を出湯し、脱燐処理で生成した炉内のスラグを排出せずに前記転炉型精錬炉内に残留させた状態で新たな溶銑を前記転炉型精錬炉内に装入し、該溶銑に前記脱珪処理工程を施し、該脱珪処理終了時に、炉内スラグの塩基度を０．８以上１．５以下、溶銑の温度を１２８０℃以上１３８０℃以下、溶銑の珪素含有量を０．１０質量％以下とし、前記排滓工程では、脱珪処理工程で生成したスラグの３０質量％以上を炉外に排出し、その後、炉内の溶銑に前記脱燐処理工程を施し、該脱燐処理工程終了後、脱燐処理した溶銑を出湯し、脱燐処理で生成した炉内のスラグを排出せずに前記転炉型精錬炉内に残留させた状態で新たな溶銑を前記転炉型精錬炉内に装入し、この溶銑に対して予備処理を行うことを特徴とする、上記［１］ないし上記［７］の何れか１項に記載の溶銑の予備処理方法。
［９］排滓工程後の脱燐処理中に炉内のスラグ高さを測定し、上吹きランスからの気体酸素源の供給流量、上吹きランスのランス高さ、底吹き羽口からの攪拌用ガスの供給流量の群から選択された少なくとも１種を調整し、この調整により炉内のスラグが炉口から噴出しないように制御することを特徴とする、上記［１］ないし上記［８］の何れか１項に記載の溶銑の予備処理方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、１つの転炉型精錬炉を用いて、溶銑の脱珪処理と脱燐処理とを、途中の排滓工程を挟んで連続して行う溶銑の予備処理において、脱珪処理終了の際に、フォーミングした脱珪スラグの高さを炉内フリーボードの高さに対して所定の範囲の比率とした状態で脱珪処理を終了するので、その後の排滓工程では、脱珪スラグの突沸的な流出を抑えたうえで、目標とする所定量の脱珪スラグを速やかに短時間で炉外に排出することが実現される。これにより、排滓工程を遅延させることなく円滑に行うことが可能となるとともに、次工程の脱燐処理では、少ないＣａＯ系媒溶剤の使用量で溶銑の燐濃度を低濃度まで低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明に係る溶銑の予備処理方法を実施する際に用いる転炉型精錬炉の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る溶銑の予備処理方法を工程順に示す概略図である。
【図３】図３は、マイクロ波スラグレベル計を用いて採取した反射波の信号の１例を示す図である。
【図４】図４は、マイクロ波スラグレベル計により得られた測定結果から脱珪処理中での炉内のスラグ高さの推移を求めた図である。
【図５】図５は、脱珪処理終了時のスラグ高さと中間排滓時間との関係を示す図である。
【図６】図６は、脱珪処理終了時のスラグ高さと脱燐処理終了後の溶銑中燐濃度との関係を示す図である。
【図７】図７は、上吹きランスからの送酸速度のスラグ高さに及ぼす影響を示す図である。
【図８】図８は、上吹きランスのランス高さのスラグ高さに及ぼす影響を示す図である。
【図９】図９は、底吹きガス流量のスラグ高さに及ぼす影響を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明例１、２及び比較例１、２における脱珪処理中の炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率の推移を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明例３、比較例２における脱燐処理中の炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明に係る溶銑の予備処理方法を実施する際に用いる転炉型精錬炉の概略断面図、図２は、本発明に係る溶銑の予備処理方法を工程順に示す概略図である。尚、図１は、図２−（Ｂ）の脱珪処理工程を示す図である。
【００２０】
本発明による溶銑の予備処理方法では、図１に示すような上底吹き可能な転炉型精錬炉１を用いる。上吹きは、転炉型精錬炉１の内部を昇降可能な上吹きランス２を介して、上吹きランス２の先端から気体酸素源として酸素含有ガスを溶銑５に向けて供給して行われる。酸素含有ガスとしては、酸素ガス、酸素富化空気、空気、酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用することができる。図１では、酸素含有ガスとして酸素ガス８を使用した例を示している。ここで、酸素ガス８とは工業用純酸素である。底吹きは、転炉型精錬炉１の底部に設けられた底吹き羽口３を介して行われる。底吹きガス９としては、酸素ガスを含むガスでも、或いはアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスのみでもよい。また、溶銑中に吹き込むことにより溶銑５の攪拌を強化して冷鉄源の溶解を促進する機能を有するほか、底吹き羽口３から搬送用ガスとともに造滓剤を溶銑中に吹き込む機能を有するものでもよい。尚、図１の詳細な説明は後述する。
【００２１】
本発明においては、溶銑５の精錬に２基以上の転炉型精錬炉１を使用し、そのうちの少なくとも１基の転炉型精錬炉１を本発明に係る溶銑予備処理に使用し、残りの少なくとも１基を、本発明に係る溶銑予備処理の施された溶銑５の脱炭精錬に使用する。つまり、溶銑予備処理用の転炉型精錬炉１で予備処理を行い、次いで、予備処理が施された溶銑５を脱炭精錬用の転炉型精錬炉１に移し替えて脱炭処理を行う。
【００２２】
本発明に係る溶銑５の予備処理方法では、図２−（Ａ）に示すように、予め鉄スクラップなどの冷鉄源７が装入された転炉型精錬炉１に、装入鍋１０を介して脱珪処理及び脱燐処理の施されていない溶銑５を装入する（溶銑装入工程）。
【００２３】
次いで、この転炉型精錬炉内の溶銑５に、酸素源として気体酸素源或いは気体酸素源及び酸化鉄などの固体酸素源を供給して、図２−（Ｂ）に示すように脱珪処理を実施する（脱珪処理工程）。溶銑５に含有される珪素と酸素源中の酸素とが反応（Ｓｉ＋２Ｏ→ＳｉＯ2）して脱珪処理が進行する。この脱珪反応による珪素の酸化熱で溶銑温度が上昇し、溶銑中の冷鉄源７の溶解が促進される。
【００２４】
本発明では、１つの転炉型精錬炉１を用いて脱珪処理及び脱燐処理を実施しており、脱珪処理を実施する際には、前チャージの脱燐処理で生成した脱燐スラグが、転炉型精錬炉１の炉壁に付着して残留する。従って、脱珪処理において、脱珪スラグ６の塩基度（(質量％ＣａＯ)／(質量％ＳｉＯ2)）（以下、単に「塩基度」とのみ表示することもある）を制御しない場合には、残留した脱燐スラグに含有される燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）が分解して、溶銑５の燐濃度が上昇する、所謂、「復燐」が発生する虞がある。脱珪処理時でのＣａＯ系媒溶剤の使用量を削減するべく、脱燐スラグを意図的に炉内に残留させる場合には、復燐による燐濃度のピックアップがより大きくなる虞がある。つまり、このような復燐を防止するために、脱珪処理で生成する脱珪スラグ６の塩基度を調整することが好ましい。
【００２５】
通常の脱珪処理条件においては、溶銑温度が１３００℃程度で、且つ、脱珪スラグ中のＦｅＯ濃度が１０〜２０質量％程度であり、これらを勘案すると、脱珪処理後の脱珪スラグ６の塩基度を０．８以上とすることで復燐反応が抑制される。
【００２６】
脱珪スラグ６の塩基度（(質量％ＣａＯ)／(質量％ＳｉＯ2)）は、下記の（１）式に基づいて計算することができる。
塩基度＝［(炉内残留CaO量(kg/溶銑-t))＋(脱珪処理での添加CaO量(kg/溶銑-t))］／［(炉内残留SiO2量(kg/溶銑-t))＋(脱珪処理での生成SiO2量(kg/溶銑-t))］・・・（１）
尚、炉内残留ＣａＯ量及び炉内残留ＳｉＯ2量は、炉内に残留する前チャージの脱燐スラグ中に含有されるＣａＯ量及びＳｉＯ2量であり、脱珪処理での生成ＳｉＯ2量は、脱珪処理前後の溶銑中Ｓｉ濃度の変化から算出できる。
【００２７】
脱珪処理のための酸素源としては、上吹きランス２からの酸素ガス８のみでもよく、また、酸素ガス８と酸化鉄（図示せず）などの固体酸素源とを併用してもよい。短時間で行われる脱珪処理中に目標とする塩基度の脱珪スラグ６を生成させるためには、ＣａＯ系媒溶剤の滓化を促進させる機能を有する酸化鉄を使用することが効果的である。但し、本発明の目的の１つである多量の冷鉄源７を溶解させる観点からは、昇熱時及び分解時に吸熱する酸化鉄を多量に用いることは好ましくなく、従って、酸化鉄の使用量は必要最小限にすることが好ましい。また、精錬容器として転炉型精錬炉１を使用するので、酸素ガス供給速度を増大することが可能であり、酸素ガス８のみを用いて脱珪処理を行っても、十分にＣａＯ系媒溶剤の滓化を促進させて目標とする塩基度の脱珪スラグ６を生成させることができる。
【００２８】
この脱珪処理工程のあとに、図２−（Ｃ）に示すように、転炉型精錬炉１を、出湯口４が設置された側とは反対側に傾動させて、脱珪処理で発生した、ＳｉＯ2を大量に含む脱珪スラグ６を転炉型精錬炉１の炉口を介して下方の軌道上に配置したスラグポット（図示せず）に排出する（排滓工程）。炉口から溶銑５が流出しない範囲で転炉型精錬炉１を傾動させて、炉口からの溢流によって脱珪スラグ６を排出しており、傾動した炉体の炉口下端からのスラグ表面までの高さが高いほど効率的に排出することができるが、脱珪スラグ６を完全に排出することはできず、脱珪スラグ６の一部は炉内に残留する。脱珪スラグ６の排滓工程は、脱珪処理と脱燐処理との間で行われるので、「中間排滓」とも呼ぶ。
【００２９】
排滓工程後は、転炉型精錬炉内に残留させた溶銑５にＣａＯ系媒溶剤及び酸素源を供給して、図２−（Ｄ）に示すように、溶銑５を脱燐処理する（脱燐処理工程）。脱燐処理工程において、炉内のスラグの塩基度は１．３〜３．５の範囲に調整する。この脱燐処理工程において使用する酸素源は、脱珪処理と同様に、上吹きランス２からの酸素ガス８を主体とするが、一部酸化鉄を使用しても構わない。但し、本発明は多量の冷鉄源７の溶解を目的の１つとするものであり、前述したように、昇熱時及び分解時に吸熱する酸化鉄を酸素源として使用することはできるだけ避けることが好ましい。
【００３０】
脱燐処理で使用するＣａＯ系媒溶剤としては、生石灰や炭酸カルシウムなどが使用できる。但し、これらに限定されず、ＣａＯを４０質量％以上含有し、必要に応じてフッ素やアルミナ、酸化鉄などの他の成分を含有するものも、脱燐処理時のＣａＯ系媒溶剤として使用することができる。このＣａＯ系媒溶剤の添加方法としては、粒状及び塊状のものは炉上のホッパーから、粉状のものは上吹きランス２を介するなどして投入することができる。
【００３１】
溶銑中の燐は供給される酸素源中の酸素に酸化されて燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）となり、この燐酸化物が、ＣａＯ系媒溶剤の滓化によって生成され、脱燐精錬剤として機能するスラグ中に３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5なる安定形態の化合物として取り込まれ、溶銑５の脱燐反応が進行する。脱燐処理後には、燐酸化物を含有する脱燐スラグが生成される。
【００３２】
脱燐反応が進行して溶銑中燐濃度が所定の値に低下したなら、脱燐処理を終了する。次いで、図２−（Ｅ）に示すように、転炉型精錬炉１を出湯口４が設置された側に傾転させ、転炉型精錬炉内の溶銑５を、出湯口４を介して溶銑保持容器（図示せず）に出湯する（出湯工程）。
【００３３】
この出湯工程後、炉内の脱燐スラグを排出せずに、転炉型精錬炉１に冷鉄源７及び溶銑５を装入し、次チャージの脱珪処理工程を開始してもよく、また、炉内の脱燐スラグを排出した後、冷鉄源７及び溶銑５を装入し、次チャージの脱珪処理工程を開始してもよい。炉内に生成された脱燐スラグの全量または大半を炉内に残留させて次チャージの脱珪処理を開始した場合には、前チャージの脱燐スラグの有する熱量及び鉄分を次チャージの脱珪処理において回収することができるとともに、前チャージの脱燐スラグ中のＣａＯ分を次チャージの脱珪処理におけるＣａＯ源として活用することができ、脱珪処理時のＣａＯ系媒溶剤の使用量を削減することができる。
【００３４】
本発明では、このようにして溶銑５に脱珪処理及び脱燐処理を施す際に、排滓工程で所定量以上の脱珪スラグ６を迅速に炉外へ流出させることを目的として、脱珪処理中に脱珪スラグ６の高さを測定し、脱珪処理終了時点で測定されるスラグ高さ（炉内の静止時の溶銑浴面から脱珪スラグ６の上端までの距離）が目標範囲となるように、脱珪処理中に脱珪スラグ６をフォーミングさせる。尚、本発明者らは、脱珪処理終了時点での脱珪スラグ６のフォーミングが少ないと、脱珪スラグ６の流動性が低いので、所定時間内で十分な量の脱珪スラグ６を排出することが困難であることを確認している。従って、排滓工程で速やかに且つ十分な量の脱珪スラグ６を炉内から流出させるためには、脱珪処理終了時に所定のスラグ高さの範囲となるように、脱珪スラグ６をフォーミングさせる必要がある。ここで、スラグのフォーミングとは、溶融スラグが気泡を含み、見掛け上、体積膨脹する現象である。
【００３５】
従って、本発明で使用する転炉型精錬炉１は、炉内のスラグ高さを測定する機能を備えていることが必要となる。
【００３６】
図１に示した本発明で用いる転炉型精錬炉１では、転炉型精錬炉１の炉口の上方には、炉内から発生する排ガスを回収するためのフード１２が設けられ、フード１２の上部には排ガスを集塵機に導入するための煙道１１が設けられている。フード１２には開口部１３及び開口部１４が設けられており、開口部１３を貫通して上吹きランス２が炉内に挿入され、また、開口部１４を貫通して、擬似ランダム信号処理レーダー方式マイクロ波距離計１５（以下、単に「マイクロ波スラグレベル計１５」と記す）に取り付けられた２本の導波管１６が設置されている。２本の導波管１６の先端には、それぞれ送信アンテナ１７及び受信アンテナ１８が開口部１４の直下位置に設けられている。つまり、マイクロ波スラグレベル計１５によって炉内の脱珪スラグ６の高さが測定されるように構成されている。
【００３７】
フォーミングした脱珪スラグ６のマイクロ波に対する反射率は１０-4以下と極めて小さいので、本発明の一つの実施形態では、擬似ランダム信号でマイクロ波を変調した信号を利用することによって、測定感度を高めたレーダーを使用している。擬似ランダム信号としては、例えば、８００ＭＨｚ程度の高周波のクロック信号から適当な論理回路を組み合わせて発生させる、６ＭＨｚ程度の周波数で同じ波形を繰り返す擬似ランダム信号を用いることができる。これは、クロック信号が２7回（１２８回）入力されて一巡する論理回路によって擬似ランダム信号を発生させた場合の例である。
【００３８】
使用するマイクロ波の搬送波としては、例えば周波数約１０ＧＨｚのマイクロ波を使用し、擬似ランダム信号を乗算して変調させたマイクロ波を、炉上のフード１２の開口部１４に設置した送信アンテナ１７を介して転炉型精錬炉１の内部に向けて放射する。
【００３９】
ここで、周波数１０ＧＨｚの電磁波の空中での波長は約３．０ｃｍであり、１０ＧＨｚ未満の場合には波長はそれ以上であり、転炉型精錬炉内の粉塵や煙の粒子に比べて十分長いので、粉塵などの影響を受けにくく、しかも波長が短いので、アンテナの小形化に有利である。また送信アンテナ１７及び受信アンテナ１８は例えばホーンアンテナを用い、指向性を鋭く絞ることによりスラグ表面以外からの反射波を可及的に小さくする。マイクロ波の周波数は、低い方が粉塵などの影響を受けにくく、従って、本発明で使用するマイクロ波としては、周波数の上限値を１０ＧＨｚとし、１０ＧＨｚよりも低い方が好ましく、８ＧＨｚ以下がより好ましい。但し、マイクロ波の周波数が低すぎると、時間及び距離の分解能が低下する問題があるとともに、アンテナの大型化が必要となり、アンテナへのダストの付着を防止するうえでも好ましくないことから、マイクロ波の周波数は２ＧＨｚ以上とすることが好ましい。
【００４０】
送信アンテナ１７から転炉型精錬炉内に向けて放射された電磁波はスラグ表面で反射され、受信アンテナ１８を介して電気信号に変換される。マイクロ波スラグレベル計１５の受信器へ入力信号が供給されるタイミングは、当然、送信アンテナ１７から電磁波が放射されたタイミングから、電磁波が転炉型精錬炉内のスラグレベルまでの距離を往復し、受信アンテナ１８に到達するまでの電磁波の伝播時間だけ遅延している。この伝播時間は、マイクロ波の搬送波に変調させた疑似ランダム信号の位相差を受信波と送信波とで比較することにより測定できる。
【００４１】
その際、受信波と送信波とに変調された疑似ランダム信号成分の時間相関関数から、直接伝播時間を求めることもできるが、僅かにクロック周波数を変更して発生させた擬似ランダム信号を利用して信号処理を行うことで、時間相関関数の時間軸を大幅に拡大して分解能の高い測定を行うことが可能となる。
【００４２】
例えば、８００ＭＨｚの高周波のクロック信号から倫理回路を用いて発生させた約６ＭＨｚの周波数で同じ波形を繰り返す擬似ランダム信号に対して、４ｋＨｚだけ周波数を変化させたクロック信号（例えば、８００．００４ＭＨｚ）から同じ論理回路を用いて発生させた擬似ランダム信号を利用する場合、両者の擬似ランダム信号を乗算すると、両者の位相が一致しない場合には乗算結果はクロック周波数程度以上の高周波成分のみとなるが、両者の位相が一致する場合には２つの同じ波形の擬似ランダム信号の乗算結果には直流成分あるいは低周波成分が生じることになる。そこで、更にローパスフィルタにより擬似ランダム信号の繰り返し周波数程度よりも高い周波数の信号成分を除去すると、４ｋＨｚの周期で２つの擬似ランダム信号の位相が一致するタイミングが検出される。これは、両者の擬似ランダム信号は、基準とするクロック周波数が４ｋＨｚだけ異なることから、少しずつ位相差が変化して、４ｋＨｚの周期で１回だけ位相が一致することによる。
【００４３】
このようにして、約６ＭＨｚの擬似ランダム信号の繰り返し周波数の周期内での位相差、即ち時間遅れが、４ｋＨｚの周期内での時間差に変換されて、時間軸を約１５００倍に拡大して、受信波と送信波の擬似ランダム信号の位相差を検出できる。
【００４４】
受信した反射波には、様々な経路及び対象物からの反射波が含まれており、それぞれの対象物からの反射波には、反射強度及び伝播時間分の位相遅れに対応した擬似ランダム信号成分が含まれている。このような反射波に対して、上記のクロック信号周波数を変更した擬似ランダム信号を用いた信号処理を行って、同様に信号処理した、送信波の信号と比較すると、伝播時間を約１５００倍に拡大して、それぞれの対象物からの反射波成分の伝播時間及び強度に応じた信号が検出される。
【００４５】
このようにして検出された信号について、送信波からの時間遅れを伝播時間に換算し、これにマイクロ波の伝播速度（３×１０8ｍ／ｓ）を乗じて、２で割ることにより、検出された信号に対応する対象物までの距離を算出できる。
【００４６】
図３は、前チャージの脱燐処理で生成した脱燐スラグを炉内に残留させ、当該チャージの溶銑５を炉内に装入した後に脱珪処理を行う際に、上記マイクロ波スラグレベル計１５を用いて採取した反射波の信号の１例である。図３では、反射波の発生源となる対象物のアンテナからの距離と、その反射波の強度との関係を示している。図３の横軸は、検出された信号の送信波からの遅れ時間を、送信アンテナ１７及び受信アンテナ１８から対象物までの距離に換算した値を用いている。前述のような信号処理を行った場合には、図３のような反射波の検出信号が、４ｋＨｚの周期で得られるので、更に平均化処理を行って信号／ノイズの比を向上させつつ、スラグレベルの変化を連続的に計測することが可能である。
【００４７】
図３では複数の位置にピークを持つ反射波の検出信号が示されているが、強度が或る一定の値未満のピーク（反射波の信号）に関しては、炉体耐火物や炉壁付着地金、或いは上吹きランス２からの多重反射による反射波のピークであるとした。そして、或る一定の値以上の強度を持つピーク位置のうちで、アンテナからの距離が炉口までの距離よりも大きく、且つ炉口までの距離に最も近いピークをスラグ表面からの反射波のピークとした。
【００４８】
具体的には、図３のような反射波の検出信号において、バックグランドレベルの１００倍以上の強度を持つピークの中で、炉口までの距離よりも大きく、且つ炉口までの距離に最も近いピーク位置のものを、フォーミングした脱珪スラグ６の表面に対応するピークとした。尚、図３において、アンテナから炉口に相当する位置までの距離は約９ｍであり、アンテナからの距離が１９ｍ程度の幅の広い大きなピークは、溶銑浴面に対応するものである。
【００４９】
また、脱珪処理開始時から発生位置（アンテナからの距離）が変化せずに継続して存在するピークは、スラグ表面からの反射波に対応するものではないと判断できるので、このようなピークをノイズとして除いたうえで、上記のようにしてスラグ表面に対応するピークを判定するようにすれば、更に信頼性の高い計測が可能である。
【００５０】
また、脱珪処理開始時から継続して位置が変化せずに存在するピークをノイズとして除いたうえで、炉口から溶銑浴面までの範囲の位置に対応するピークのうち、溶銑浴面に対応する反射波のピークを除いて、最も強度が高いピークをスラグ表面からの反射波と判定して、スラグ表面までの距離を算出する方法も有効であり、信頼性の高い計測が可能である。
【００５１】
これらの方法で判定したスラグ表面の基準面（アンテナの位置）に対する高さから、当該チャージで投入した溶銑及び鉄スクラップ量の和から推定される溶銑浴面の基準面（アンテナの位置）に対する高さを減じ、その差の絶対値をスラグ高さとした。図４に、マイクロ波スラグレベル計１５により得られた測定結果から脱珪処理中での炉内のスラグ高さの推移を求めた例を示す。得られたスラグ高さの妥当性については、フォーミングした脱珪スラグ６の炉口からの噴出（スラグのスロッピング）のタイミングとの照合により確認した。
【００５２】
また、本発明者らは、脱珪処理終了時のスラグ高さと中間排滓時間との関係、及び、脱珪処理終了時のスラグ高さと脱燐処理終了後の溶銑中燐濃度との関係について調査した。脱珪処理終了時のスラグ高さと中間排滓時間との関係の調査結果を図５に示し、また、脱珪処理終了時のスラグ高さと脱燐処理終了後の溶銑中燐濃度との関係の調査結果を図６に示す。図５及び図６の横軸は、スラグ高さの炉内のフリーボード（「空塔部」ともいい、静止時の溶銑浴面と炉口との間の空間）の高さ（静止状態での溶銑浴面と炉口との間の距離）に対する比率で示している。
【００５３】
スラグ高さの炉内フリーボードの高さに対する比率が０．９を超えると、脱珪スラグ６のフォーミングが激しすぎ、排滓中に一旦炉を立てて脱珪スラグ６を鎮静させる対応を採る必要があり、中間排滓時間の延長を招いた。一方、スラグ高さの炉内フリーボードの高さに対する比率が０．５未満の場合は、中間排滓時の脱珪スラグ６の排出性が悪く、次工程の脱燐処理においては、脱珪スラグ６が過剰に残留するためにスラグの塩基度が低下し、脱燐処理後の溶銑中の燐濃度が増加した。
【００５４】
即ち、脱珪スラグ６のスラグ高さが、炉内のフリーボードの高さに対して０．５以上０．９以下の所定の範囲、好ましくは０．７以上０．９以下の所定の範囲の比率となっている状態で脱珪処理を終了することで、その後の排滓工程では、迅速に十分な量の脱珪スラグ６を炉外に排出することが実現され、これにより、次工程の脱燐処理では、少ないＣａＯ系媒溶剤の使用量で溶銑の燐濃度を低濃度まで低減することが可能となることを確認した。尚、上記の所定の範囲の上限値及び下限値は、炉内プロフィールや炉口の形状の違いによっても最適値が異なると考えられるので、各精錬炉における実施形態に即して求めた図５及び図６のデータから、上記の上限値及び下限値を適宜上記の範囲内で調整することがより望ましい。
【００５５】
更に、本発明者らは、脱珪処理中の上吹きランス２での上吹き条件及び底吹きガス流量を変化させる実験を行い、これらの操業因子がスラグ高さの変化に及ぼす影響について調査した。上吹きランス２からの送酸速度（酸素ガス供給流量）の変化によるスラグ高さの変化速度に及ぼす影響の調査結果を図７に示し、上吹きランス２のランス高さの変化によるスラグ高さ変化速度に及ぼす影響の調査結果を図８に示し、底吹きガス流量の変化によるスラグ高さの変化速度に及ぼす影響の調査結果を図９に示す。上吹きランス２からの送酸速度を高めるとスラグ高さが増大し（図７）、上吹きランス２のランス高さを大きくするとスラグ高さが増大し（図８）、また、底吹き羽口３からの攪拌用ガス流量を増加することでスラグ高さが減少すること（図９）がわかった。ここで、上吹きランス２のランス高さとは、上吹きランス２の下端から静止状態の溶銑浴面までの距離である。
【００５６】
また、スラグ組成もスラグ高さに及ぼす影響は大きく、低塩基度、高酸化鉄濃度、或いは高アルミナ濃度の場合ほどスラグ高さは増大する傾向となるので、スラグ組成を調整するために、スラグ高さの測定結果に基づいて造滓剤の投入を行うことも有効である。更に、スラグ高さを減少させる調整を行う際には、固形の冷却剤やガス発生物質などのフォーミング鎮静材を用いることも効果的である。
【００５７】
つまり、本発明においては、脱珪処理中に炉内の脱珪スラグ６の高さを測定するとともに、この測定結果に基づいて、上吹きランス２からの気体酸素源の供給流量、上吹きランス２のランス高さ、底吹き羽口３からの攪拌用ガスの供給流量、炉内のスラグの組成、フォーミング鎮静材の投入量の群から選択された少なくとも１種を調整し、この調整により炉内の脱珪スラグ６の高さが所定の範囲内になるように制御することが好ましい。これにより、脱珪処理終了時におけるスラグ高さの炉内のフリーボードの高さに対する比率を、上記の所定の範囲に調整することが容易に実現できる。
【００５８】
炉内のスラグ高さの測定は、脱珪処理に限ることはなく、脱燐処理においても上記に沿って行うことができる。脱燐処理では、脱燐スラグが炉口から噴出（スロッピング）しないように制御することで、添加したＣａＯ系媒溶剤の噴出ロス分を抑制して、効率的な脱燐処理を行うことができる。つまり、脱燐処理においては、炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率が１．０未満となるように調整すればよい。脱燐処理でも、上記説明のマイクロ波スラグレベル計１５を用いてスラグ高さを測定することが好ましい。
【００５９】
また、本発明において、排滓工程における脱珪スラグ６の排滓率（排滓率(質量％)＝(排出スラグ質量)×１００／[(脱珪処理工程で生成したスラグ質量)＋(前チャージの残留スラグ質量)]）は３０質量％以上を確保することが好ましい。これは、その後の脱燐処理工程においては脱燐反応を進めるうえで脱燐スラグの塩基度を１．３〜３．５に調整する必要があり、排滓率が３０質量％を下回ると、脱燐処理工程で添加すべきＣａＯ系媒溶剤の量が多くなってしまうからである。また、残留する脱珪スラグ量が多くなり過ぎると、脱燐処理におけるスラグ量が多くなり、脱燐処理中のスラグフォーミングが抑制できず、転炉型精錬炉１の炉口からのスラグの噴出による操業支障が生じる虞もある。
【００６０】
また、脱珪スラグ６の排滓率を増大するために、脱珪処理終了時において、脱珪スラグ６の塩基度は０．５以上１．５以下とし、且つ、溶銑温度或いは脱珪スラグ６の温度を１２８０℃以上とすることが好ましい。脱珪スラグ６の塩基度が０．５未満の場合、粘度が上昇してスラグの流動性が低くなり、排出速度や排滓率の低下を招き易くなり、塩基度が１．５を超える場合、固相スラグが生じることでスラグ流動性が低くなる。また、スラグ温度が１２８０℃を下回っても、同様に固相スラグの増加によるスラグ流動性の低下、並びに、液相スラグ自体の粘性上昇が生じることから、脱珪スラグ６の流動性が低くなりスラグの排出速度や排滓率の低下を招き易くなる。
【００６１】
本発明者らは、上記排滓工程でスラグポットに排出された脱珪スラグ６をスラグポットからヤードに放流して固化させ、その後、粒径３０ｍｍ程度以下に粉砕して製造した土木工事用のスラグ製品について、各種特性を調査した。また、この調査結果に基づき、各種土木工事用材料に適した比較的嵩比重の小さいスラグを得ることのできる、溶銑の予備処理方法について、更に検討した。
【００６２】
規定の粒度及び締固め状態での脱燐スラグの単位体積質量は、２．０〜２．３ｋｇ／Ｌ程度であり、天然土石材の１．６〜１．８ｋｇ／Ｌに比べて大きい。そのために、脱燐スラグは、例えば、波浪に対する安定性が高まるなどして質量が大きい方が好まれる用途には適する反面、逆に重力的不安定性を助長することが懸念される土木工事用途には適用し難く、また、嵩比重が大きいことから輸送費用が増大するという欠点もあった。
【００６３】
従って、嵩比重の大きい脱燐スラグの発生量を極力低減し、脱燐スラグを低嵩比重の脱珪スラグ６に転換するためには、前チャージの脱燐処理工程後、炉内の溶銑を出湯した後、炉内の脱燐スラグを排出せず、炉内に前チャージの脱燐スラグを残留させたまま新たな溶銑を装入し、この溶銑に脱珪処理工程を施し、この脱珪処理後、排滓工程によって脱珪スラグ６の一部を精錬炉から排出し、その後、炉内に残留させた溶銑に脱燐処理工程を施す、という手順を繰り返して行う予備処理方法を採用することが好ましい。その際に、脱珪処理終了時において、脱珪スラグ６の塩基度は０．８以上１．５以下とし、溶銑温度或いは脱珪スラグ６の温度を１２８０℃以上１３８０℃以下とし、溶銑中珪素含有量を０．１０質量％以下として、且つ、排滓工程では、脱珪スラグ６の３０質量％以上を排出することが好ましい。
【００６４】
脱珪スラグ６の塩基度を０．８以上１．５以下とし、溶銑温度或いは脱珪スラグ６の温度を１２８０℃以上１３８０℃以下とすることにより、前チャージの脱燐スラグから溶銑への復燐を防止しつつ、排滓工程での脱珪スラグ６の排出を効率的に行うことができる。ここで、脱珪処理終了時においては、脱珪スラグ６の温度は溶銑温度に近いので、溶銑温度或いは脱珪スラグ６の温度のどちらを指標としても構わない。溶銑温度は熱電対を溶銑に浸漬することによって測定できるが、測定値に代えて、脱珪処理前の溶銑の温度及び成分、鉄スクラップなどの各種冷鉄源の使用量、生石灰などの各種副原料の使用量、フェロシリコンなどの各種昇熱剤の使用量、並びに、酸素ガス供給量などの操業条件から、熱収支を計算して算出される溶銑温度を用いても構わない。
【００６５】
また、脱珪処理後の溶銑中珪素含有量を０．１０質量％以下とすることにより、スラグ中酸化鉄濃度が比較的低くなっても、脱珪処理中に脱炭反応によるＣＯガス発生が活発となるので、脱珪スラグ６のフォーミングが促進され、脱珪処理終了時においてスラグ高さを高くすることに有利になる。また、この場合には、排滓工程中にも脱珪スラグ６のフォーミングが維持されてスラグ高さが高く維持されるので、脱珪スラグ６の排出効率を高める点でも有利である。
【００６６】
排滓工程での脱珪スラグ６の排滓率は３０質量％以上とすることが好ましい。これにより、前チャージの脱燐スラグを炉内に過剰に蓄積させることなく、また脱燐処理工程でのスラグ塩基度の過剰な低下を招くことなく、脱燐処理工程において生石灰などの脱燐剤使用量を抑制して溶銑中燐濃度を低下させることができる。
【００６７】
上記のように脱珪処理終了時における条件を満たしつつ、脱珪処理終了時の炉内のスラグ高さを測定し、測定されたスラグ高さが、炉内フリーボードの高さに対して０．５〜０．９などの所定の比率となるように調整して、排滓工程を行うことにより、比較的短時間で高い排滓率で脱珪スラグ６を転炉型精錬炉１から排出することが可能となる。このようにしてスラグポットに排出された脱珪スラグ６を、更にスラグポットからヤードに放流して固化させ、その後、粒径３０ｍｍ程度以下に粉砕して製造した土木工事用のスラグ製品では、比較的微小な気泡を粒子内に含むことから、単位体積質量が１．２ｋｇ／Ｌ程度以下に低減される。その結果、低比重が望まれる用途に適するとともに、施工体積当りの運搬費用を低減する効果も得られる。
【００６８】
単位体積質量が小さいスラグ製品を安定して製造するためには、脱珪処理終了時の脱珪スラグ６の塩基度を０．８以上１．２５以下、スラグ温度を１３６０℃以下として粘度を増大させること、脱珪処理終了時のスラグ中の燐酸（Ｐ2Ｏ5）含有量を２質量％以上として表面張力を低下させること、スラグポットからヤードに放流する際に、傾斜したヤードを用いたり、スラグポットを移動させながら放流したりすることにより、放流するスラグを広範囲に分散させ、脱珪スラグ６の冷却速度を高めること、などが望ましい。尚、脱珪処理終了時のスラグ高さが、炉内フリーボードの高さに対して、０．５未満の比率で排滓工程を行ったチャージ群では、脱珪スラグ６の平均排滓率は３０質量％未満となるとともに、平均単位体積質量は１．３ｋｇ／Ｌ程度に増大した。
【００６９】
以上説明したように、本発明によれば、１つの転炉型精錬炉１を用いて、溶銑５の脱珪処理と脱燐処理とを、途中の排滓工程を挟んで連続して行う溶銑の予備処理において、脱珪処理の際に、フォーミングした脱珪スラグ６の高さが炉内フリーボードの高さに対して所定範囲の比率となっている状態で脱珪処理を終了するので、その後の排滓工程では、迅速に十分な量の脱珪スラグ６を炉外に排出することが実現される。
【００７０】
尚、本発明は上記説明の範囲に限るものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記説明では、マイクロ波スラグレベル計１５を用いてスラグ高さを測定しているが、炉内の高さ方向温度プロフィールの測定、上吹きランスまたは炉体に取り付けた振動計の測定値、炉体から生じる音量の測定値などによるスラグ面の検知情報からもスラグ高さを測定することができる。
【実施例】
【００７１】
図１に示す容量３３０トンの転炉型精錬炉を用い、本発明に係る溶銑予備処理（本発明例１〜３）と、マイクロ波スラグレベル計によってスラグ高さを測定するものの、スラグ高さの制御を行わない従来法による溶銑予備処理（比較例１、２）とを、それぞれ２０チャージずつ実施した。予備処理終了時の溶銑中燐濃度の目標値は、何れも０．０３０質量％とした。【００７２】
本発明例１では、脱珪処理中、マイクロ波スラグレベル計を用いて酸素吹錬中のスラグ高さを測定し、上吹きランスからの送酸速度、ランス高さ、攪拌用ガス流量のうちの少なくとも１種を調整して、測定したスラグ高さの炉内のフリーボードの高さに対する比率が、脱珪酸素効率を５０％と仮定することにより得られる脱珪に必要な酸素量を供給し終えた脱珪処理終了時点で０．５〜０．９となるように調整し、中間排滓を行い、その後、酸素吹錬により脱燐処理を継続して行った。【００７３】
本発明例２では、脱珪処理中、マイクロ波スラグレベル計を用いて酸素吹錬中のスラグ高さを測定し、上吹きランスからの送酸速度、ランス高さ、攪拌用ガス流量のうちの少なくとも１種を調整して、測定したスラグ高さの炉内のフリーボードの高さに対する比率が、脱珪酸素効率を５０％と仮定することにより得られる脱珪に必要な酸素量を供給し終えた時点で０．５以上となるように調整しようとしたが、当該時間経過後に、炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率が０．５未満であったため、酸素吹錬時間を延長し、フリーボードの高さに対するスラグ高さが０．５に到達した時点で脱珪処理を終了して中間排滓を行い、その後、酸素吹錬により脱燐処理を継続して行った。【００７４】
本発明例３では、脱珪処理で本発明例１と同様の制御を行った後に中間排滓を行い、その後、脱燐処理中にマイクロ波スラグレベル計を用いて酸素吹錬中のスラグ高さを測定し、炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率が０．８以上となった際には、上吹きランスからの送酸速度、ランス高さ、攪拌用ガス流量のうちの少なくとも１種を調整して、炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率が１．０未満となるように調整して脱燐処理を行った。【００７５】
比較例１及び比較例２では、脱珪酸素効率を５０％と仮定することにより得られる脱珪に必要な酸素量を供給し終えた時点で脱珪処理を終了し、中間排滓を行い、その後、酸素吹錬により脱燐処理を継続して行った。ここで、溶銑温度が１３００℃以上を比較例１、溶銑温度が１３００℃未満を比較例２とした。比較例１と比較例２とに比較例を区分する理由は、溶銑温度が１３００℃以上と高い場合には、スラグの滓化が促進され、スラグ高さが高位で推移し、これに対して、溶銑温度が１３００℃未満の場合には、スラグ高さが低位で推移することに基づく。【００７６】
本発明例１〜３及び比較例１、２とも、脱珪処理時の送酸速度は３００００Ｎｍ3／ｈｒ、ランス高さは２．５ｍ、底吹きガス流量は１２００Ｎｍ3／ｈｒを基準条件とした。また、脱燐処理時の送酸速度は２５０００Ｎｍ3／ｈｒ、ランス高さは２．１ｍ、底吹きガス流量は１２００Ｎｍ3／ｈｒを基準条件とした。底吹きガスとしては、脱珪処理及び脱燐処理ともに窒素ガスを使用した。【００７７】
表１に、本発明例１〜３及び比較例１、２のそれぞれの代表例の試験結果を示す。また、図１０に、本発明例１、２及び比較例１、２のそれぞれの代表例における脱珪処理中の炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率の推移を示す。また、図１１に、本発明例３、比較例２のそれぞれの代表例における脱燐処理中の炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率の推移を示す。表１、図１０、図１１では、それぞれの代表例を、本発明例１〜３及び比較例１、２で表示している。【００７８】
【表１】
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【００７９】
表１に示す本発明例１では、溶銑温度が高く、脱珪処理初期の滓化速度が高いためにスラグ高さが高く推移した。そこで、脱珪処理開始２分後より底吹きガス流量を２４００Ｎｍ3／ｈｒに増加させた。これにより、スラグ高さの増加が抑制され、脱珪酸素効率を５０％と仮定することにより得られる脱珪に必要な酸素量を供給し終えた時点における、炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率は０．８となった。【００８０】
これに対して、本発明例１と同等の温度の溶銑を使用した、表１に示す比較例１では、スラグ高さの制御を行わないことから、脱珪処理終了時点での炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率が１．０となり、中間排滓時にスラグの流出が激しく、一度傾動させた炉を再び起こし、鎮静剤を用いてスラグ高さを低くしてから再度中間排滓した。これにより、中間排滓時間が長くなった。【００８１】
表１に示す本発明例２では、溶銑温度が低く、脱珪処理初期の滓化速度が低いためにスラグ高さが低く推移した。そこで、脱珪処理開始２分後より上吹きランスからの送酸速度を５００００Ｎｍ3／ｈｒに増加し、且つ、ランス高さも３．５ｍに増加して酸素吹錬を行った。しかし、脱珪酸素効率を５０％と仮定することにより得られる脱珪に必要な酸素量を供給し終えた時点では、炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率が０．５未満となった。そこで、酸素吹錬による脱珪処理を継続し、炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率が０．５となった時点で脱珪処理を終了し、その後、中間排滓を行った。これにより、排滓工程での排滓率は７０％と高くなった。【００８２】
これに対して、本発明例２と同等の温度の溶銑を使用した表１に示す比較例２では、スラグ高さの制御を行わないことから、脱珪酸素効率を５０％と仮定することにより得られる脱珪に必要な酸素量を供給し終えた時点では、炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さが０．５未満となった。その状態で中間排滓を行った結果、排滓率が低下し、その後の脱燐処理の塩基度が低下して脱燐不良を引き起こした。【００８３】
表１に示す本発明例３では、脱珪処理時にスラグ高さを制御するとともに、脱燐処理中には、炉内のフリーボードの高さに対するスラグ高さの比率が１．０未満となるように、基準値に対して送酸速度を±５０００Ｎｍ3／ｈｒの範囲、ランス高さを±０．５ｍの範囲、底吹きガス流量を±１２００Ｎｍ3／ｈｒの範囲の何れか１種または２種以上の調整を実施した。これにより、脱燐処理中のスロッピングを防止することができ、炉内に装入したＣａＯ系媒溶剤の炉外噴出を防ぐことができ、その結果、脱燐処理終了時の溶銑中燐濃度を低減させることができた。これに対して比較例２では、脱燐処理にスロッピング（スラグ噴出）が発生し、脱燐処理終了時の溶銑中燐濃度は目標値を達成できなかった。
【符号の説明】
【００８４】
１  転炉型精錬炉
２  上吹きランス
３  底吹き羽口
４  出湯口
５  溶銑
６  脱珪スラグ
７  冷鉄源
８  酸素ガス
９  底吹きガス
１０  装入鍋
１１  煙道
１２  フード
１３  開口部
１４  開口部
１５  マイクロ波スラグレベル計
１６  導波管
１７  送信アンテナ
１８  受信アンテナ
【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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