(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグを採取する採取部を備えたサンプラープローブを用いて、吹錬中の転炉からスラグを採取するに際しては、
前記転炉への副原料の供給量の合計を２０ｋｇ／ｔ以上としたうえで、前記吹錬に要する時間の前半５０％に達するまでに、前記サンプラープローブの下端を湯面より上方とすると共に前記サンプラープローブの採取部を式（１）を満たす位置にして、スラグを採取することを特徴とする吹錬中におけるスラグの採取方法。
Ｈ＜ａ／（０．００６５Ａ） ・・・（１）
ただし、
Ｈ：吹錬前の湯面から採取部の下端までの設定高さ（ｍ）
ａ：副原料の供給量の合計（ｔ）
Ａ：転炉の胴部におけるパーマレンガ内の断面積（ｍ２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹錬中におけるスラグの採取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高炉から出銑した溶銑に対して溶銑予備処理を行った後、りんを低減させる脱りん処理や炭素を低減させる脱炭処理などを行っている。これら脱りん処理、脱炭処理は転炉で行われ、精錬処理中には転炉内にスラグ（精錬スラグ）が生成されることになる。このスラグを転炉から採取するために、様々な採取装置（プローブ）やスラグの採取方法が開発されている。
【０００３】
特許文献１には、紙管の先端に溶融金属試料を採取するための採取容器を配置し、該採取容器の上方に鉱滓を付着させるために表面を粗面とした金属体を配置した鉱滓採取装置が開示されている。
特許文献２では、酸素転炉の吹錬中、転炉々口の上部より転炉内の溶融スラグ層へ、プローブを浸漬して該プローブ内にスラグを流入させている。
【０００４】
スラグの採取技術としては、その他にも特許文献３〜１２に示すようなものが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０４６６９号公報
【特許文献２】特公昭６０−０３５４０９号公報
【特許文献３】特開２００７−０７７５０３号公報
【特許文献４】実公昭５７−０５０５９０号公報
【特許文献５】実開昭５６−０６９６５０号公報
【特許文献６】特許第４０７１９２５号公報
【特許文献７】特公昭６０−０３５４０９号公報
【特許文献８】登実０３０１１６９９号公報
【特許文献９】特開昭５３−１２６９９５号公報
【特許文献１０】特開昭５５−１２５２１６号公報
【特許文献１１】特開昭５４−０９９０２６号公報
【特許文献１２】特公平０５−０８８７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の如く、特許文献１〜１２に示すように、スラグを採取する採取装置（プローブ）についての技術が数多く開発されている。
しかしながら、これら特許文献１〜１２では、溶銑処理中すなわち吹錬中にスラグを採取することに関しては詳細に述べられておらず、これらの技術を用いても吹錬中にスラグを採取することが困難であると思われる。即ち、吹錬中にスラグを確実に採取するという技術は未だ開発されていないのが実情であった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、吹錬中であってもスラグを確実に採取することができるスラグの採取方法、特に、吹錬の前半において吹錬を中断することなくスラグを確実に採取することができる吹錬中におけるスラグの採取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】
【０００８】
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、スラグを採取する採取部を備えたサンプラープローブを用いて、吹錬中の転炉からスラグを採取するに際しては、前記転炉への副原料の供給量の合計を２０ｋｇ／ｔ以上としたうえで、前記吹錬に要する時間の前半５０％に達するまでに、前記サンプラープローブの下端を湯面より上方とすると共に前記サンプラープローブの採取部を式（１）を満たす位置にして、スラグを採取することを特徴とする。
【０００９】
Ｈ＜ａ／（０．００６５Ａ） ・・・（１）
ただし、
Ｈ：吹錬前の湯面から採取部の下端までの設定高さ（ｍ）
ａ：副原料の供給量の合計（ｔ）
Ａ：転炉の胴部におけるパーマレンガ内の断面積（ｍ２）
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吹錬中であっても転炉内からスラグを確実に採取することができる。特に、吹錬の前半において吹錬を中断することなく、又、サンプラープローブを未滓化のＣａＯなどによって破損することを防止しながらスラグを採取することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】転炉の全体図である。
【図２】サンプラープローブの全体図である。
【図３】各パラメータの説明図である。
【図４】サンプラープローブの平面視での位置を示す図である。
【図５】ａ／Ａと、スラグ採取部の停止位置（設定高さ）、スラグ採取の有無との関係を示した図である。
【図６】スラグの採取前と、スラグの採取後を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
本発明に係るスラグの採取方法は、転炉にて吹錬を行いつつ吹錬中に生成されたスラグを採取する方法であって、特に、スラグの未滓化が比較的多い吹錬の前半（吹錬時間全体５０％以内）において、確実にスラグを採取することができるスラグの採取方法である。
図１は、本発明のスラグの採取方法を適用する転炉の全体図である。まず、この転炉について説明する。
【００１３】
転炉１は、大別して、容器本体を構成する鉄皮２と、この鉄皮２に施工された複数の耐火物３とを備えている。鉄皮２は、有底で筒状に形成されていて、底壁部４と、底壁部４から立ち上がる胴部５とを備えている。鉄皮２の胴部５には、溶湯を出湯するための出湯口６が形成され、鉄皮２の底壁部４には、ガスを吹き込む吹き込み口７が形成されている。
【００１４】
鉄皮２の底壁部４の内面側（稼働面側）及び胴部５の稼働面には、耐火物３であるパーマ煉瓦３ａが設けられ、このパーマ煉瓦３ａの稼働面には耐火物３であるワーク煉瓦３ｂが設けられている。出湯口６の稼働面や吹き込み口７の稼働面も、耐火物３によって覆われている。この転炉１には、溶銑や溶鋼が装入されるが、説明の便宜上、これら溶銑や溶鋼のことをまとめて溶湯という。
【００１５】
このような転炉１にて精錬処理を行うにあたっては、転炉１の炉口８から溶湯９を装入すると共にＣａＯ（生石灰）などの副原料を添加する。転炉１を垂直の状態（起立状態）にして、転炉１の炉口８に酸素を吹き込む吹き込みランス１０を挿入して、吹き込みランス１０から酸素を吹き込んで吹錬を行う。
この精錬処理では、副原料の供給量の合計は、２０ｋｇ／ｔ以上としている。この副原料は、スラグＳの滓化に関連する物質のことであって、副原料の供給量とは装入成分のうち鉄、酸化鉄を除いた供給量のことである。転炉１に供給した鉄、酸化鉄分は、ここで規定した副原料（２０ｋｇ／ｔ以上）には含まれない。
【００１６】
副原料の供給量が２０ｋｇ／ｔ未満である場合、スラグの滓化性が悪く（溶融スラグが少なく）、十分に精錬処理を行うことができないばかりか、スラグを採取することができないため、精錬処理の条件として副原料の供給量は２０ｋｇ／ｔ以上としている。なお、転炉１にて行う精錬処理は、脱りん処理や脱炭処理などであるが、精錬処理はこれに限定されない。
【００１７】
図２は、スラグを採取するサンプラープローブを示したものである。このサンプラープローブについて説明する。
図２に示すように、サンプラープローブ１１は、棒状又は筒状に形成されたもので、長手方向中途部にスラグＳを採取する採取部１２が形成されている。
この採取部１２は、表面を凹凸状とすることによって構成されたもので、この実施形態では、棒状又は筒状となっているプローブ本体１３の外周に、軸方向に凹凸とされた鋼性の外套体（円筒体）を嵌め込むによって凹凸状の採取部１２を構成している。この採取部１２の長さＬ１は、１００ｍｍ以上とされていて、この実施形態では、採取部１２の長さＬ１は１４０ｍｍに設定されている。採取部１２の端部（下端部）からプローブ本体１３の端部（下端部）までの長さＬ２は、例えば、１２９０ｍｍとされている。なお、長さＬ２はこれに限定されない。また、採取部１２は、例えば、特開平１１−３０４６６９号公報や特開２００７−７７５０３号公報に記載されているような凹凸状であればよい。
【００１８】
さて、図３に示すように、スラグＳを採取するに際しては、まず、フォーミングしたスラグＳの高さ（フォーミング高さ）Ｈｓを予め式（２）などにより求める。
そして、式（２）で求めたフォーミング高さＨｓに基づいて、サンプラープローブ１１がフォーミングしたスラグＳに浸漬するように当該サンプラープローブ１１の位置を設定し、このサンプラープローブ１１をフォーミングしたスラグＳに浸漬させることによって、スラグＳを採取することができると考えられる。なお、式（２）では、スラグＳの密度は固体、溶体であっても実質的に差が余りないため密度を一定とて仮定している。
【００１９】
Ｈｓ＝Ｗｓ／ρｓ／ＡＬ          ・・・・（２）
式（２）において、Ｗｓはスラグ重量（ｔ）であり、ρｓはスラグ密度（ｔ／ｍ３）であり、ＡＬは転炉１の断面積（ｍ３）である。
しかしながら、式（２）に示すように、スラグ密度ρｓを一定と仮定してフォーミング高さＨｓを求めようとしたとしても、吹錬中でのスラグＳの密度ρｓは不明であって、吹錬中の実際の値を入力することができないのが実情である。また、スラグＳの密度ρｓを推定して、式（２）によってフォーミング高さＨｓを求めたとしても、式（２）で求めたフォーミング高さＨｓと、実操業でのフォーミング高さとが異なり、確実にスラグＳを採取することができない可能性もある。
【００２０】
そこで、本発明では、スラグＳの採取のために、式（２）に示すようにフォーミング高さＨｓを、スラグ密度ρｓを考慮して直接的に求めるのではなく、別の指標でスラグＳを採取するためのサンプラープローブ１１の高さ（サンプラープローブ１１の停止位置）を設定して、このサンプラープローブ１１にてスラグＳを採取するものとしている。
具体的には、スラグＳを採取する採取部１２を備えたサンプラープローブ１１を、式（１）を満たす位置で停止してスラグＳを採取することとしている。
【００２１】
Ｈ＜ａ／（０．００６５Ａ）        ・・・（１）
図３に示すように、式（１）における「Ｈ」は、湯面９ａから採取部１２の下端までの設定高さ（ｍ）であって、言い換えれば、吹錬の開始前であって溶湯９が静止している状態での溶湯９の湯面９ａから採取部１２の先端（採取部１２の下端）までの垂直距離である。このように、式（１）で示したサンプラープローブ１１の設定高さＨは、吹錬前の高さを規定したものであり、本発明では、後述するように、吹錬前の高さＨに基づいて、吹錬中におけるサンプラープローブ１１の位置を設定することとしている。
【００２２】
また、図４に示すように、式（１）における「Ａ」は、転炉１の胴部５におけるパーマ煉瓦内の断面積（ｍ２）であって、言い換えれば、転炉１の胴部５を水平に断面したとき、パーマ煉瓦３ａで囲まれる面積のことである。パーマ煉瓦３ａは、ワーク煉瓦３ｂの径外側に位置していて、精錬を行ったとしても、溶湯９が触れることがない部分である。つまり、精錬を繰り返し行ったとしてもパーマ煉瓦内の断面積は変化することがなく、精錬によって溶湯９が触れて溶損が進みチャージ毎に変化してしまうワーク煉瓦３ｂ内の断面積を用いた場合に比べて、式（１）の右辺の値（高さ設定上限値）を変動の少ない安定した値（一定の値）とすることが可能であり、サンプラープローブ１１の位置の管理が行い易い。また、パーマ煉瓦内の断面積を用いた場合、式（１）の高さ設定上限値を求めるために、ワーク煉瓦３ｂの溶損度合いを精錬毎にわざわざ測定したり推定する必要がなく、この点からもサンプラープローブ１１の位置の管理が行い易い。
【００２３】
加えて、式（１）における「ａ」は、上述した副原料の供給量の合計と同じであり、上述したように２０ｋｇ／ｔ以上となる。
以上、本発明では、まず、鉄分以外を除く副原料の供給量の合計ａと、転炉１の胴部５におけるパーマ煉瓦内の断面積Ａとから、式（１）の右辺の値（高さ設定上限値）を予め求める（高さ上限算出工程）。また、湯面９ａから採取部１２の下端までの設定高さＨ（湯面９ａが静止している状態での高さ）が高さ設定上限値を下回る、即ち、式（１）を満たすサンプラープローブ１１の位置を決定しておく（高さ決定工程）。
【００２４】
なお、高さ決定工程では、吹錬前の湯面９ａから採取部１２の下端までの設定高さＨを基に、吹錬中におけるサンプラープローブ１１の位置を決定しているが、吹錬中の湯面９ａから採取部１２の下端までの設定高さを用いるのに比べて、サンプラープローブ１１の位置が決定し易く管理が行い易い。また、本発明の高さ決定工程では、式（１）を満たしていたとしても、実操業においてサンプラープローブ１１の先端部が、湯面９ａよりも上方となる位置（サンプラープローブ１１の先端部と湯面９ａとが接触しない位置）に、サンプラープローブ１１の位置を決定している。こうすることで、湯面９ａ上に存在する未滓化石灰により、サンプラープローブ１１が折損することを防ぐことができるようになる。
【００２５】
次に、高さ上限算出工程及び高さ決定工程が終了すると、転炉１に溶湯９を装入して転炉１を垂直の状態とし、吹き込みランス１０から酸素を溶湯９に向けて吹き込み吹錬を開始する。ここで、吹錬全体の時間（吹き込みランス１０で酸素の吹き込みを開始してから終了するまでの時間）を１００％としたとき５０％以内となるまで、即ち、吹錬に要する時間の前半５０％に達するまでに、転炉１の炉口８からサンプラープローブ１１を挿入すると共に、挿入したサンプラープローブ１１が高さ決定工程で求めた高さとなるように当該サンプラープローブ１１を停止させ、吹錬中のスラグＳを採取する。
【００２６】
例えば、吹錬全体の時間が１６分であるとき、吹錬を開始してから０〜８分以内（吹錬全体の時間の前半５０％以内、０分は含まない）に、サンプラープローブ１１を高さ決定工程で求めた高さにする。即ち、吹錬全体の５０％以内となるまでに（前半５０％に達するまでに）、サンプラープローブ１１を式（１）を満たす位置にする。
サンプラープローブ１１を式（１）を満たす位置にした後は、サンプラープローブ１１を上昇させ、当該サンプラープローブ１１を転炉１の炉口８から抜き出し、スラグＳの採取を終了する。なお、  高さ上限算出工程や高さ決定工程を終了した後に、吹錬を行っているが、吹錬中に高さ上限算出工程や高さ決定工程を行い、その後に、サンプラープローブ１１の位置を設定してもよい。
【００２７】
なお、図３に示すように、転炉１を設置しているグランドレベルＧＬを基準として湯面高さＨｈを求め、この湯面高さＨｈを用いて湯面９ａから採取部１２の下端までの設定高さＨを求めてもよい。湯面高さＨｈを求めるにあたっては、湯面９ａが静止している状態で予め転炉１の上部からマイクロ波式距離計を用いて湯面９ａまでの距離を測定し、マイクロ波式距離計で測定した測定値を用いて湯面高さＨｈを求めてもよい。なお、マイクロ波式距離計を用いる代わりに、特開平０８−２６９５２５号公報に示されているように、式（３）を用いて湯面高さＨｈを求めても良い。
【００２８】
Ｈｈ＝Ｔｈ×（Ｗ−Ｗａ）＋Ｈａ        ・・・（３）
ただし、
Ｔｈ：投入量トン当たりの湯面高さ換算係数
Ｗ：主原料の挿入量（ｔ）
Ｗａ：湯面測定実績がある最近数チャージの主原料挿入量の平均
Ｈａ：湯面測定実績がある最近数チャージの湯面高さの平均
表１は、本発明の吹錬中におけるスラグの採取方法でスラグの採取を行った実施例と、このスラグの採取方法とは異なる方法でスラグの採取を行った比較例とを示したものである。
【００２９】
【表１】
0005649554.tif 000002
【００３０】
実施例及び比較例では、溶湯を２５０ｔ挿入して精錬処理を行うことができる転炉１を用いた。また、精錬処理では、溶湯９の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を６以下とし、且つ、吹き込みランス１０からの酸素の吹き込み量（送酸速度）を０．８Ｎｍ３／ｍｉｎ・ｔ以上として一般的な吹錬を行った。なお、精錬処理において、副原料なども当業者常法通りに選定すると共に、他の実施条件についても当業者常法通りに行った。
【００３１】
図４に示すように、サンプラープローブ１１の中心（平面における中心位置）は、転炉１の胴部５の半径（転炉１の中心からパーマ煉瓦３ａの稼働面側までの距離）ｒとしたとき、転炉１の中心部から０．２２ｒ径外方向へ離れた位置としている。なお、平面視において、サンプラープローブ１１の位置は、火点を除く位置（火点）であればよく、図４に示す位置に限定されない。
【００３２】
実施例及び比較例では、スラグＳを採取するために、サンプラープローブ１１を２．５分〜７分間、所定位置で停止させ、吹錬時間は１６〜１７分とた。
また、図６に示すように、スラグＳが採取できた場合は、良好「○」とし、スラグＳが採取できなかった場合は、不良「×」とした。スラグ採取の有無は、図６に示したように顕著に表れるため、目視にて判定することができる。なお、図６において、紙面左側がスラグＳの採取前の状態であり、紙面右側がスラグＳの採取後の状態である。スラグＳを採取することによって、転炉１の吹錬の制御において重要であるスラグＳの塩基度、ＦｅＯなどのスラグＳの組成を分析することができる。
【００３３】
実施例１〜４では、吹錬全体を１００％としたとき５０％以内となるまでにサンプラープローブ１１をスラグ採取のために停止させ（採取タイミングの欄）、副原料の供給量の合計（鉄分以外の挿入物の合計）を２０ｋｇ／ｔ以上とし（副原料原単位の欄）ている。
また、実施例では、湯面９ａからの距離がプラスの数値となっていていて、サンプラープローブ１１の先端部を湯面９ａよりも上方の位置としている（プローブ先端停止位置の欄）。吹錬全体の５０％よりも早い段階では、未滓化の固体石灰が溶湯９やスラグ界面に存在するため、サンプラープローブ１１と固体の石灰が衝突しサンプラープローブ１１が折損する虞があるが、実施例では、サンプラープローブ１１の停止位置を溶湯９の湯面９ａより高い位置で停止しているため、石灰とサンプラープローブ１１の先端部との衝突を回避し、プローブの折損を防止することができる（プローブ折損防止の欄「○」）。
【００３４】
加えて、実施例では、サンプラープローブ１１を式（１）を満たす位置にしているため[Ｈ＜ａ／（０．０６５Ａ）の欄「○」]、プローブの折損もなく（プローブ折損防止の欄「○」）、スラグＳも確実に採取することができる（スラグ採取の欄「○」）。
一方、比較例５及び７では、サンプラープローブ１１の先端部から湯面９ａまでの距離を示すプローブ先端位置の値がマイナスとなっていて、サンプラープローブ１１の先端部が湯面９ａよりも低い位置となっている。そのため、サンプラープローブ１１の先端部と固体石灰とが接触してサンプラープローブ１１が折損してしまった（プローブ折損防止の欄「○」）。
【００３５】
また、比較例６、８、９では、サンプラープローブ１１の位置が、式（１）を満たす位置ではないため[Ｈ＜ａ／（０．０６５Ａ）の欄「×」]、スラグＳを採取することができなかった（スラグ採取の欄「×」）。
図５は、実施例及び比較例において、ａ／Ａと、スラグＳの停止位置（設定高さ）及びスラグ採取の有無をまとめたものである。図５に示すように、Ｈ＝ａ／（０．００６５Ａ）を示す境界線によって、スラグ採取の有無が分かれており、式（１）を満たすようにサンプラープローブ１１の位置を設定すれば、吹錬の前半（吹錬全体の５０％以内）でも、確実にスラグＳを採取することができる。
【００３６】
なお、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】
【００３７】
１  転炉
２  鉄皮
３  耐火物
３ａ  パーマ煉瓦
３ｂ  ワーク煉瓦
４    底壁部
５    胴部
６    出湯口
７    吹き込み口
８    炉口
９    溶湯
９ａ  湯面
１０  吹き込みランス
１１  サンプラープローブ
１２  採取部
１３  プローブ本体
Ｌ１  採取部の長さ
Ｓ    スラグ
【図１】
0005649554.tif 000003
【図２】
0005649554.tif 000004
【図３】
0005649554.tif 000005
【図４】
0005649554.tif 000006
【図５】
0005649554.tif 000007
【図６】
0005649554.tif 000008