(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスダクトの先端にフードおよびスカートを取り付け、転炉炉口上に配置し、吹錬中に転炉から発生する排ガスを前記排気ガスダクトを介して吸引して前記排ガスの回収を行う転炉の排ガス回収装置を用いる、転炉の排ガス回収方法において、
前記転炉の排ガス回収装置は、
主原料情報を初期値とし、時々刻々の副原料投入情報および上底吹きガス流量情報から炉内発生ガス流量を求める炉内発生ガス流量演算部と、
時々刻々の前記スカートの高さ、ダンパー開度、誘引圧、前記炉内発生ガス流量演算部で算出した炉内発生ガス流量、および、前記スカートの高さを用いて表されるスカート・炉口間の流入抵抗と、前記ダンパー開度を用いて表されるダンパーの流入抵抗とから炉内圧を求める炉内圧演算部と、
前記炉内圧演算部で算出した炉内圧、および、前記スカート・炉口間の流入抵抗から、前記スカートと前記転炉炉口との隙間から侵入する空気量を求める侵入空気量演算部と、
前記炉内発生ガス流量演算部で算出した炉内発生ガス流量、および、前記侵入空気量演算部で算出した侵入空気量から前記排気ガスダクト内の排ガス成分および排ガス流量を求める排ガス成分・流量演算部と、を有し、
前記排ガス成分・流量演算部で算出される前記排ガスのＣＯ濃度が、任意の設定値以上となる場合に、前記転炉の排ガス回収装置を用いて排ガス回収を行うことを特徴とする転炉の排ガス回収方法。
【請求項２】
前記スカートの高さの線形式を用いて、前記スカート・炉口間の流入抵抗を求めることを特徴とする、請求項１に記載の転炉の排ガス回収方法。
【請求項３】
前記ダンパー開度のべき乗式を用いて、前記ダンパーの流入抵抗を求めることを特徴とする、請求項１又は２に記載の転炉の排ガス回収方法。
【請求項４】
排ガス成分分析値、排ガス流量実測値、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求める炉内蓄積酸素量原単位ＯＳから、前記排ガス成分・流量演算部で算出した前記排ガス成分および前記排ガス流量、前記上底吹きガス流量、前記副原料投入量ならびに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ＯＳ’を差し引いた値ＯＳ−ＯＳ’が任意の設定値以下となる場合に、排ガス回収を行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転炉の排ガス回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉の吹錬中に発生するＣＯガスに富んだ排ガスを回収する転炉の排ガス回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉では、酸素を炉内に吹込みさらに生石灰などの副原料を投入して、溶鋼に含まれる炭素、珪素およびりん等を酸化して除去する。その際、脱炭反応に伴ってＣＯ成分に富んだ排ガスが多量に発生する。この排ガスは、図１に示したように、スカートを介してフード内へと誘引され、冷却して除塵した後、切換弁により、ＣＯ濃度の高い排ガスは有価ガスとして回収され、ＣＯ濃度の低い排ガスは煙突を通して頂部で燃焼させて大気中に放散される。以下に、転炉における一般的な排ガス回収の流れを示す。
【０００３】
＜ＳＴＥＰ１＞
炉内への酸素吹込みが開始されると、脱炭反応が進行し排ガス中のＣＯ濃度が上昇する。排ガス成分分析計によって連続的に測定される排ガス中のＣＯガス濃度がある設定値を上回ると、ガスホルダーヘのガス回収が開始される。
【０００４】
＜ＳＴＥＰ２＞
排ガス回収の開始後は、ＣＯガスの回収効率を高めるために、炉口部に設置された圧力検出器によって炉圧を検出し、主にフィードバック制御によって炉内圧が外気圧と等しくなるように、ダンパー開度を操作量として、炉内圧が制御される。これは、炉内圧が外気圧より高いと、排ガスが炉口とスカートとの隙間から炉外へと流出してＣＯガスの損失となり、また逆に、炉内圧が外気圧より低いと、外気が炉内へと流入し炉内のＣＯガスと外気中の酸素とが反応してＣＯガスが燃焼し、これもＣＯガスの損失となることによる。
【０００５】
＜ＳＴＥＰ３＞
酸素吹込みに伴う脱炭反応が進行し、溶鋼中の炭素濃度が低くなると、排ガス中のＣＯ濃度も低下する。そこで、排ガス成分分析計によって測定されたＣＯ濃度がある設定値を下回ると、排ガス回収を終了する。回収終了後の排ガスは、煙突を通して放散される。
【０００６】
ＳＴＥＰ１およびＳＴＥＰ３の排ガス回収開始・終了の判断基準として、従来技術では、排ガス成分分析計によって測定したＣＯ濃度を使用していた。しかし、排ガス成分分析計による濃度測定には数十秒の分析時間が必要であるため、現時点で出力されたＣＯ濃度は過去のデータである。それゆえ、この排ガス成分分析計によるＣＯ濃度測定値に基づいて、排ガス回収開始・終了を判断すると、図２に示したように、回収ロスや、ガスホルダー蓄積ガスの品質低下（回収基準未達ガスの回収によるカロリー低下。以下において同じ。）といった問題が生じる。
【０００７】
ＳＴＥＰ２に示した炉内圧制御に関する技術は、これまで数多く開示されている。たとえば、特許文献１には、副原料投入時や吹込み酸素量の変更時の急激な排ガス発生量の変化に対し、急激な炉内圧変動を抑制するため、炉内圧目標値を所定量、所定時間だけ変更する制御方法が開示されている。また、特許文献２には、予測時点の炉内発生排ガス量の推定値と実績値との偏差を求め、その偏差で予測時点の発生排ガス量の推定値を修正し、また、炉内圧を求めるパラメータを時々刻々と変化する実績巻込空気量と目標巻込空気量との比を基に修正して炉圧目標値として設定する制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平６−７４４４９号公報
【特許文献２】特公昭６２−１７００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されている技術および特許文献２に開示されている技術では、急激な炉内圧変動をできるだけ抑制してガス回収効率向上を図っている。しかしながら、最も急激な炉内圧変動が発生するスロッピングに関する記載が無い。スロッピングが発生すると炉内圧の制御が困難になるため、スロッピングを考慮していない両文献の技術を適用しても、スロッピング発生時にはガスホルダーに蓄積されるガスの品質低下の問題が生じると予想される。
【００１０】
そこで本発明は、排ガスの回収ロスやガスホルダーに蓄積されるガスの品質低下を抑制することが可能な、転炉の排ガス回収方法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】
【００１１】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため、添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１２】
本発明は、排気ガスダクトの先端にフードおよびスカートを取り付け、転炉炉口上に配置し、吹錬中に転炉から発生する排ガスを排気ガスダクトを介して吸引して排ガスの回収を行う転炉の排ガス回収装置（１０）を用いる、転炉の排ガス回収方法において、転炉の排ガス回収装置（１０）は、主原料情報を初期値とし、時々刻々の副原料投入情報および上底吹きガス流量情報から炉内発生ガス流量を求める炉内発生ガス流量演算部（４）と、時々刻々のスカートの高さ、ダンパー開度、誘引圧、炉内発生ガス流量演算部（４）で算出した炉内発生ガス流量、および、スカートの高さを用いて表されるスカート・炉口間の流入抵抗と、ダンパー開度を用いて表されるダンパーの流入抵抗とから炉内圧を求める炉内圧演算部（５）と、該炉内圧演算部（５）で算出した炉内圧、および、スカート・炉口間の流入抵抗から、スカートと転炉炉口との隙間から侵入する空気量を求める侵入空気量演算部（６）と、炉内発生ガス流量演算部（４）で算出した炉内発生ガス流量、および、侵入空気量演算部（６）で算出した侵入空気量から排気ガスダクト内の排ガス成分および排ガス流量を求める排ガス成分・流量演算部（７）と、を有し、排ガス成分・流量演算部（７）で算出される排ガスのＣＯ濃度が、任意の設定値以上となる場合に、転炉の排ガス回収装置（１０）を用いて排ガス回収を行うことを特徴とする転炉の排ガス回収方法である。
【００１３】
また、上記本発明において、スカートの高さの線形式を用いて、スカート・炉口間の流入抵抗を求めることが好ましい。
【００１４】
また、上記本発明において、ダンパー開度のべき乗式を用いて、ダンパーの流入抵抗を求めることが好ましい。
【００１５】
また、上記本発明において、排ガス成分分析値、排ガス流量実測値、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求める炉内蓄積酸素量原単位ＯＳから、上記排ガス成分・流量演算部で算出した排ガス成分および排ガス流量、上底吹きガス流量、副原料投入量ならびに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ＯＳ’を差し引いた値ＯＳ−ＯＳ’が任意の設定値以下となる場合に、排ガス回収を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、転炉の吹錬中に発生する排ガスの成分や流量（以下において、「排ガス成分・流量」ということがある。）を高精度で推定可能となり、排ガス成分分析計の分析時間遅れの影響を受けることがなくなり、ＣＯ濃度の高い排ガスをより多量に回収することが可能になる。したがって、スロッピング発生時においても、排ガスの回収ロスやガスホルダーに蓄積されるガスの品質低下を抑制することが可能な、転炉の排ガス回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】転炉排ガス回収設備の概要図である。
【図２】排ガスＣＯ濃度の推移の概念図である。
【図３】ＯＧモデルの概念図である。
【図４】転炉炉内反応モデルで考慮する反応を説明する図である。
【図５】統合モデルの考え方を説明する図である。
【図６】炉内圧および排ガス成分・流量の推定値と実績値との推移を示す図である。
【図７】転炉の排ガス回収装置１０を説明する図である。
【図８】ΔＯＳの推移例を説明する図である。
【図９】本発明の転炉の排ガス回収方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
排ガス回収開始・終了の判断基準である排ガス中ＣＯ濃度として、排ガス成分分析計による測定値ではなく、数式モデルによる排ガス中ＣＯ濃度推定値を用いることができれば、先に示した分析遅れの問題を解決できる。特許文献２では、転炉炉内の発生ガス流量を数式モデルにて計算することが提案されているが、転炉からダクトを経てガスホルダーへと至る排ガスは、モデル化の対象となっていない。
そこで、本発明者らは検討を重ねた結果、炉内の溶鋼・スラグ成分温度をダイナミックに計算し、炉内発生ガス流量を推定する数式モデルと、炉口部の炉内圧および炉口とスカートとの間から侵入する空気量を推定する数式モデルとを組み合わせて、排ガスの成分や流量を推定する方法に着目した。
【００２０】
また、炉内で発生したＣＯガスやＣＯ２ガスがスラグ中にトラップされるとフォーミング（泡立ち）状態となり、さらにフォーミングが成長するとスラグが炉外に溢れ出すスロッピングに至る。スロッピングに至るようなフォーミングを検知できれば、排ガス回収を中断してガスホルダーに蓄積される排ガスの品質低下を回避できるが、フォーミングの発生・成長機構の精緻なモデル化は非常に困難である。
そこで、本発明者らは検討を重ねた結果、前述の排ガスの成分や流量の推定値を用いて求めた炉内蓄積酸素量原単位（算出方法については後述する）を活用して、フォーミング状態を推定する方法に着目した。
【００２１】
はじめに、炉内圧および侵入空気量の推定方法について説明する。図１に示した転炉および排ガス回収設備を、図３に示したように、（ｉ）転炉、（ｉｉ）スカート、（ｉｉｉ）煙道、および、（ｉｖ）ＩＤＦの４つのブロックに分割して考える。図中の圧力の定義を表１に、ガス流量の定義を表２に、それぞれ示す。
【００２２】
【表１】
0005682576.tif 000002
【００２３】
【表２】
0005682576.tif 000003
【００２４】
まず、圧力とガス流量との関係を下記式（１）にて定義する。ガス流量はブロック間の圧力差の平方根に比例するというもので、ベルヌーイの定理に基づいている。Ｋは抵抗を表すパラメータである。
【００２５】
【数１】
0005682576.tif 000004
【００２６】
次に、上記考え方に基づいて、排ガス流量および炉口からの侵入空気量をそれぞれ下記式（２）及び下記式（３）で表す。
【００２７】
【数２】
0005682576.tif 000005
【００２８】
【数３】
0005682576.tif 000006
【００２９】
ここで、ＦＩＤＦは（ｉｉ）スカート部および（ｉｖ）ＩＤＦのブロック間のガス流量（＝排ガス流量）であり、Ｆａは大気および（ｉｉ）スカート部のブロック間のガス流量（＝侵入空気量）である。また、ダンパーの流入抵抗ＫＤはダンパー開度ｈＤの関数（べき乗式）とし、スカート・炉口間の流入抵抗ＫＳはスカート高さｈＳの関数（線形式）とする。ＫＤはｈＤ、αＤ、および、βＤを用いて下記式（４）の形態で表され、ＫＳはｈＳ、αＳ、および、βＳを用いて下記式（５）の形態で表される。
【００３０】
【数４】
0005682576.tif 000007
【００３１】
【数５】
0005682576.tif 000008
【００３２】
また、圧力およびガス流量の応答は十分に速いという前提のもと、ガス流量に関して下記式（６）が成り立つとする。
【００３３】
【数６】
0005682576.tif 000009
式（６）において、侵入空気量Ｆａに乗じた０．７９は、侵入空気中酸素による二次燃焼に伴う酸素消失を表している。
【００３４】
以上より、大気圧（Ｐａ＝０［Ｐａ］）、ＩＤＦ吸気圧（ＰＩＤＦ［Ｐａ］）、転炉内発生ガス流量（ＦＣＶ［Ｎｍ３／ｈ］）、ダンパー開度（ｈＤ）、および、スカート高さ（ｈＳ）が与えられれば、式（２）および式（３）を式（６）へと適用することにより、下記式（７）が得られる。下記式（７）は、炉内圧（Ｐ０）のみを変数とする非線形方程式となり、これを解くことにより炉内圧（Ｐ０）を算出できる。さらに、算出した炉内圧（Ｐ０）を使って、式（２）および式（３）より排ガス流量（ＦＩＤＦ）および侵入空気量（Ｆａ）を求めることができる。
【００３５】
【数７】
0005682576.tif 000010
【００３６】
さらに、下記式（８）乃至式（１０）により、排ガス中のＣＯガス流量、ＣＯ２ガス流量、および、Ｎ２ガス流量（ＦＩＤＦ，ＣＯ［Ｎｍ３／ｈ］、ＦＩＤＦ，ＣＯ２［Ｎｍ３／ｈ］、ＦＩＤＦ，Ｎ２［Ｎｍ３／ｈ］）を求めることができ、最終的に下記式（１１）乃至式（１３）から排ガス成分濃度推定値（ＣＣＯ［％］、ＣＣＯ２［％］、ＣＮ２［％］）を求めることができる。以下において、炉内圧、侵入空気量、および、排ガス成分・流量を求める一連の数式モデルを「ＯＧモデル」という。また、ＦＣＶ，ＣＯは炉内発生ＣＯガス流量［Ｎｍ３／ｈ］であり、ＦＣＶ，ＣＯ２は炉内発生ＣＯ２ガス流量［Ｎｍ３／ｈ］である。
【００３７】
【数８】
0005682576.tif 000011
【００３８】
【数９】
0005682576.tif 000012
【００３９】
【数１０】
0005682576.tif 000013
【００４０】
【数１１】
0005682576.tif 000014
【００４１】
【数１２】
0005682576.tif 000015
【００４２】
【数１３】
0005682576.tif 000016
【００４３】
次に、炉内発生ガス流量（ＦＣＶ）の推定方法について説明する。
炉内発生ガス流量ＦＣＶは、炉内の脱炭反応で生成する炉内発生ＣＯガス流量と、炉内発生ＣＯガスの二次燃焼にて生成する炉内発生ＣＯ２ガス流量との和として定義される。炉内発生ＣＯガス流量は、転炉炉内反応モデルから求めることができ、これまでに多くの転炉炉内反応モデルが提案されている。ここでは、物質収支式と熱収支式とから吹錬中の溶鋼成分と温度の変化を計算する、鞭によって提案されたモデル（鞭巌、森山昭  著、「冶金反応工学」、養賢堂、１９７２年）を使って説明する。
【００４４】
転炉吹錬の反応として、図４に示したような６種類の反応（火点反応、ＣＯガスの酸化反応、スラグ生成反応、スラグ−メタル間反応、スクラップや冷銑の融解、および、副原料分解）を考える。なお、図４は、『高橋亮一著、「鉄鋼業における制御」、コロナ社、２００２年、ｐ．３９』に記載されている図面である。
【００４５】
火点反応では、供給酸素により溶鋼中の各成分が酸化される。この際、各成分酸化へのＯ２分配比率は、各成分の濃度と反応速度定数との積に比例すると考える。すなわち、
【００４６】
【数１４】
0005682576.tif 000017
ここで、σｉはｉ成分酸化へのＯ２分配比率、κｉはｉ成分酸化の反応速度定数［ｋｇ／（ｋｍｏｌ・ｓ）］、Ｃｉｍはメタル中のｉ成分濃度［ｋｍｏｌ／ｋｇ］である。
【００４７】
そして、吹錬過程における溶鋼中の各成分の変化は、火点反応における変化量、スラグメタル間反応による変化量、および、スクラップや冷銑の溶解に伴ってスクラップや冷銑から溶鋼へと移動する量の総和として表される。溶鋼中炭素の収支式は、下記式（１５）で表される。
【００４８】
【数１５】
0005682576.tif 000018
ここで、Ｗｍは溶鋼重量［ｋｇ］、ＷＣＭは冷銑重量［ｋｇ］、ＷＳＣはスクラップ重量［ｋｇ］、ＣｉＣＭは冷銑中のｉ成分濃度［ｋｍｏｌ／ｋｇ］、ＣｉＳＣはスクラップ中のｉ成分濃度［ｋｍｏｌ／ｋｇ］、ＶＯ２は酸素供給速度［ｋｍｏｌ／ｓ］である。
【００４９】
炉内発生ＣＯガス流量および炉内発生ＣＯ２ガス流量は、式（１５）より下記式（１６）及び下記式（１７）のように表される。下記式（１８）は二次燃焼率を表す式であり、上吹き酸素流量やランス湯面間距離等の関数として定義される。
【００５０】
【数１６】
0005682576.tif 000019
【００５１】
【数１７】
0005682576.tif 000020
【００５２】
【数１８】
0005682576.tif 000021
ここで、ＣＯＶは炉内発生ＣＯガス量［Ｎｍ３］、ＣＯ２Ｖは炉内発生ＣＯ２ガス量［Ｎｍ３］、αＣＯ２は二次燃焼率、ＦＯ２は上吹き送酸速度［Ｎｍ３／ｓ］、Ｌνはランス湯面間距離［ｍ］である。
【００５３】
図４に示した反応熱や融解熱、分解熱のほかに鉄皮および炉口からの放散熱やスラグメタル間の伝熱等の各熱量が、それぞれ一定の比率で溶鋼へ分配されるとすると、熱収支式は下記式（１９）のように表される。
【００５４】
【数１９】
0005682576.tif 000022
ここで、ｃＰは溶鋼比熱［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、Ｔｍは溶鋼温度［℃］、Ｑ１は火点反応熱、Ｑ２はスラグ生成熱、Ｑ３はスラグメタル反応熱、Ｑ４は炉内二次燃焼熱、Ｑ５はスクラップ融解熱、Ｑ６は副原料分解熱である。
【００５５】
そして、初期値として主原料情報を用い、時々刻々の副原料投入情報および上底吹きガス流量情報を基に、物質収支式および熱収支式からなる連立微分方程式を解くことにより、炉内発生ガス流量（＝炉内発生ＣＯガス流量（ＣＯＶ）＋炉内発生ＣＯ２ガス流量（ＣＯ２Ｖ））が得られる。
【００５６】
上記転炉炉内反応モデルとＯＧモデルとを組み合わせることにより、時々刻々の排ガス成分・流量の推定計算が可能となる（以下において、転炉炉内反応モデルとＯＧモデルとを組み合わせたモデルを「統合モデル」という。）すなわち、図５に示したように、転炉炉内反応モデルで計算される炉内発生ガス流量をＯＧモデルへの入力情報とすることにより、炉内反応の結果を基に、実際の排ガス回収設備の情報（スカート高さ、ダンパー開度、誘引圧）を反映した排ガス成分・流量をダイナミックに推定できる。図６に、炉内圧および排ガス成分・流量の推定値と実績値とを示す。図６に示したように、すべて良好に推定できている。
【００５７】
そして、図６に推定値および実績値を例示した排ガス中ＣＯ濃度の推定値を用いて、排ガス回収開始・終了の判断をすることにより、排ガス成分分析計を使用せずに排ガスを回収できる。すなわち、かかる形態とすることにより、排ガス成分分析計による分析遅れ時間の影響を受けることなく、真に効率的な排ガス回収が可能となる。
【００５８】
次に、上記の統合モデルによる排ガス成分および排ガス流量の推定値を活用して、スロッピングに至るようなフォーミングを検知する方法について説明する。
【００５９】
まず、排ガス成分分析計による排ガス成分測定値、および、ベンチュリー流量計による排ガス流量測定値に基づく、炉内蓄積酸素量原単位ＯＳの計算方法を示す。炉内蓄積酸素量原単位ＯＳは、炉内における酸素収支に基づいて計算され、一般的に、生成したスラグ中のＦｅＯに対応するとされている。
【００６０】
排ガス中のＣＯ流量ＶＣＯ［Ｎｍ３／ｈ］、排ガス中のＣＯ２流量ＶＣＯ２［Ｎｍ３／ｈ］、排ガス中のＯ２流量ＶＯ２［Ｎｍ３／ｈ］、排ガス中のＮ２流量ＶＮ２［Ｎｍ３／ｈ］、炉内発生ＣＯ流量ＶＣＯＶ［Ｎｍ３／ｈ］、および、炉内発生ＣＯ２流量ＶＣＯ２Ｖ［Ｎｍ３／ｈ］は、それぞれ、下記式（２０）乃至式（２５）で表される。
【００６１】
【数２０】
0005682576.tif 000023
【００６２】
【数２１】
0005682576.tif 000024
【００６３】
【数２２】
0005682576.tif 000025
【００６４】
【数２３】
0005682576.tif 000026
ここで、ｈＣＯおよびｈＣＯ２は排ガス成分測定値［％］、Ｑｏｆｆｇａｓは排ガス流量測定値［Ｎｍ３／ｈ］、ｉ＿ｄｅｌａｙは排ガス分析遅れ［−］である。
【００６５】
【数２４】
0005682576.tif 000027
【００６６】
【数２５】
0005682576.tif 000028
【００６７】
また、炉内蓄積酸素変化量ｄＯＳ［Ｎｍ３／ｓ］および炉内蓄積酸素量原単位ＯＳ［Ｎｍ３／ｔｏｎ］は、下記式（２６）および式（２７）で表される。
【００６８】
【数２６】
0005682576.tif 000029
【００６９】
【数２７】
0005682576.tif 000030
ここで、（％ＳｉＯ２）消費酸素は溶銑の脱Ｓｉ時期におけるＳｉＯ２形成で消費される酸素量［ｍ３］、Ｗｓｔは溶鋼重量［ｔｏｎ］である。
【００７０】
仮にフォーミングが発生しているとすると、本来は炉外へと流出する炉内発生ＣＯガスおよび炉内発生ＣＯ２ガスがスラグ中にトラップされるため、上記の計算方法に基づいた炉内蓄積酸素量原単位ＯＳは見かけ上大きくなる。しかし、炉内蓄積酸素量原単位ＯＳの増加が認められても、それがフォーミングによるものなのか脱炭反応効率の低下によるものなのかの判断は困難である。
【００７１】
一方、統合モデルはスラグが正常な状態を前提としているため、炉内発生ＣＯガスや炉内発生ＣＯ２ガスがスラグにトラップされない排ガス成分・流量を推定する。そして、これら推定値に基づいて算出した炉内残留酸素量原単位ＯＳ’と上記の炉内蓄積酸素量原単位ＯＳとを比べれば、フォーミング状態にあるか否かを判断できる。
【００７２】
【数２８】
0005682576.tif 000031
【００７３】
すなわち、式（２８）で表される、排ガス成分分析計による排ガス成分測定値、および、ベンチュリー流量計による排ガス流量測定値に基づいた炉内蓄積酸素量原単位ＯＳと、統合モデルで推定した排ガス成分および排ガス流量を基に求めた炉内蓄積酸素量原単位ＯＳ’との差が、ある設定値以上になった場合には、スロッピングに至る危険性のあるフォーミング状態にあると判断することができる。したがって、ΔＯＳがある設定値以下の場合に排ガス回収を行うようにすれば、ガスホルダーに蓄積される排ガスの品質低下を回避できる。
【００７４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図７に、本発明の転炉の排ガス回収方法を適用可能な転炉の排ガス回収装置１０の構成例を示す。
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）、目標温度のデータである。パラメータ３では、ダンパー開度のべき乗式（式（４））やスカート高さの線形式（式（５））の係数、排ガス回収基準ＣＯ濃度、フォーミング判定基準値等のパラメータを設定する。
【００７５】
炉内発生ガス流量演算部４では、転炉炉内反応モデルに基づいて、溶鋼成分・温度とともに炉内発生ガス流量の推定値を算出する。
【００７６】
炉内圧演算部５では、時々刻々のスカート高さ、ダンパー開度、および、誘引圧等の排ガス回収設備データと、スカート・炉口間の流入抵抗と、ダンパーの流入抵抗と、炉内発生ガス流量演算部４で算出した炉内発生ガス流量の推定値と、に基づいて、式（７）から炉内圧の推定値を算出する。
【００７７】
侵入空気量演算部６では、炉内圧演算部５で算出した炉内圧の推定値と、スカート・炉口間の流入抵抗とに基づいて、式（３）から、スカートと炉口との隙間から侵入する空気量の推定値を算出する。
【００７８】
排ガス成分・流量演算部７では、炉内発生ガス流量演算部４で算出した炉内発生ガス流量の推定値と、炉内圧演算部５で算出した炉内圧の推定値と、侵入空気量演算部６で算出した侵入空気量の推定値とに基づいて、排ガス成分・流量の推定値を算出する。そして、算出された排ガスＣＯ濃度の推定値がある設定値（例えば、４０％〜６０％）以上の場合に、排ガスを回収するように回収弁１１を作動させる。先の設定値がたとえば小さい値（２０％程度）の場合には、ガスホルダーに蓄積されるガスのカロリーが低下する問題が発生し、逆に設定値が大きすぎると（８０％程度）ガスホルダーに蓄積されるガスのカロリー自体は上昇するものの、放散によってロスするＣＯガスが増えてしまう。通常の転炉操業であれば４０％〜６０％に設定しておくのが一般的である。
【００７９】
炉内蓄積酸素量原単位演算部８では、溶銑データ１と、上底吹き酸素流量と、副原料投入量と、排ガス情報（排ガス流量計１２による排ガス流量の測定値および排ガス成分分析計１３による排ガス成分の分析値）とに基づいて炉内残留酸素量原単位ＯＳを算出するとともに、統合モデルによる排ガス情報（排ガス流量の推定値および排ガス成分の推定値）に基づいて炉内残留酸素量原単位ＯＳ’を算出する。そして、ΔＯＳ（＝ＯＳ−ＯＳ’）がある設定値（例えば、４．０［Ｎｍ３／ｔｏｎ］）以下の場合に、排ガスを回収するように回収弁１１を作動させる。
ここで、図８には大規模なスロッピングが発生した場合のΔＯＳの推移例を示す。図８の縦軸はΔＯＳ［Ｎｍ３／ｔｏｎ］であり、横軸は吹錬時間［ｓ］である。図８に示したように、大規模なスロッピングが発生した場合は、通常の吹錬と比べるとΔＯＳが大幅に大きくなることがわかる。先の設定値として、たとえば４．０［Ｎｍ３／ｔｏｎ］程度を設定しておけば、スロッピング発生時のガス回収を止めることが可能となりガスホルダーに蓄積されるガスの品質低下を抑制できる。
【００８０】
入出力部９は、排ガス成分の推定値や炉内蓄積酸素量原単位の表示や、目標データ２およびパラメータ３の修正入力などのインターフェイス機能を有している。
【００８１】
次に、排ガス成分・流量演算部７および炉内蓄積酸素量原単位演算部８で行われる処理の詳細を、図９に示したフローチャートを使って説明する。
【００８２】
Ｓ１では、溶銑重量などのデータを溶銑データ１から収集する。Ｓ２では、吹錬中の上底吹きガス流量および副原料投入量を逐次収集して、転炉炉内反応モデルにより炉内発生ガス流量を求める。
【００８３】
Ｓ３では、Ｓ２で求めた炉内発生ガス流量の推定値と、ダンパー開度、スカート高さ、および、誘引圧等の排ガス回収装置データを収集して、炉内圧の推定値を求める。Ｓ４では、Ｓ３で求めた炉内圧の推定値を使って、式（３）にしたがって侵入空気量を求める。Ｓ５では、Ｓ４で求めた侵入空気量を用いて、排ガス成分・流量を推定する。Ｓ６では、Ｓ５で求めた排ガス成分・流量に基づいた炉内残留酸素原単位ＯＳ’と、排ガス情報（排ガス流量計１２による排ガス流量の測定値および排ガス成分分析計１３による排ガス成分の分析値）に基づいた炉内残留酸素量原単位ＯＳを求める。その後、Ｓ７では、吹錬中か否かを判断し、吹錬中であればＳ２に戻って同じ処理を繰り返す。
【００８４】
そして、上記フローで求められる排ガスＣＯ濃度推定値がある設定値以上となる場合に排ガス回収を行うことにより、ＣＯ濃度の高い排ガスをより多量に回収できる。さらに、上記フローで求められるΔＯＳ（＝ＯＳ−ＯＳ’）がある設定値以下の場合に排ガス回収を行うようにすれば、スロッピングが発生しても、ガスホルダーに蓄積されたガスの品位を低下させることなく排ガス回収が行える。以上の手順に従えば、転炉の吹錬中に発生する排ガスの成分・流量を高精度に推定することが可能となり、排ガス成分分析計の分析時間遅れの影響を受けることがなくなり、ＣＯ濃度の高い排ガスをより多量に回収することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１…溶銑データ
２…目標データ
３…パラメータ
４…炉内発生ガス流量演算部
５…炉内圧演算部
６…浸入空気量演算部
７…排ガス成分・流量演算部
８…炉内蓄積酸素量原単位演算部
９…入出力部
１０…転炉の排ガス回収装置
１１…回収弁
１２…排ガス流量計
１３…排ガス成分分析計
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図６】
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