(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉内において脱珪処理または脱燐処理を行った後に前記転炉を傾転させることにより前記転炉内に溶鉄を残したまま前記転炉からスラグを排滓する排滓操業において前記転炉から排滓されたスラグの重量を推定する排滓重量推定方法であって、
前記転炉から排滓されるスラグの体積流量の経時変化を推定した体積流量推移を導出し、
前記転炉から排滓されるスラグの嵩密度の経時変化を推定した嵩密度推移を導出し、
前記体積流量推移および前記嵩密度推移の対応する各時点におけるスラグの体積流量と嵩密度との積を積算して得られる値を、前記転炉から排滓されたスラグの排滓重量の推定値として導出する
排滓重量推定方法。
【請求項２】
前記転炉からスラグを排滓するときの前記転炉の傾転角度の経時変化に基づいて前記体積流量推移を導出する
請求項１に記載の排滓重量推定方法。
【請求項３】
前記転炉の傾転速度と、前記転炉から排滓されるスラグの体積流量との関係を示す第１の回帰式を導出し、
前記転炉からスラグを排滓するときの前記転炉の傾転角度の経時変化と、前記第１の回帰式とに基づいて前記体積流量推移を導出する
請求項２に記載の排滓重量推定方法。
【請求項４】
前記脱珪処理または前記脱燐処理を行った後の前記転炉内のスラグの重量、温度及び組成のうちの少なくとも一つ、並びに前記脱珪処理または前記脱燐処理が完了した時点からの経過時間に基づいて前記嵩密度推移を導出する
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の排滓重量推定方法。
【請求項５】
前記脱珪処理または前記脱燐処理を行った後の前記転炉内のスラグの重量、温度及び組成のうちの少なくとも一つ、並びに脱珪処理または脱燐処理が完了した時点からの経過時間と、前記転炉から排滓されるスラグの嵩密度との関係を示す第２の回帰式を導出し、
前記脱珪処理または前記脱燐処理を行った後の前記転炉内のスラグの重量、温度及び組成のうちの少なくとも一つ、並びに脱珪処理または脱燐処理が完了した時点からの経過時間と、前記第２の回帰式とに基づいて前記嵩密度推移を導出する
請求項４に記載の排滓重量推定方法。
【請求項６】
転炉内において脱珪処理または脱燐処理を行った後に前記転炉を傾転させることにより前記転炉内に溶鉄を残したまま前記転炉からスラグを排滓する排滓操業において前記転炉から排滓されたスラグの重量を推定する排滓重量推定装置であって、
前記転炉から排滓されるスラグの体積流量の経時変化を推定した体積流量推移を導出する体積流量推移導出部と、
前記転炉から排滓されるスラグの嵩密度の経時変化を推定した嵩密度推移を導出する嵩密度推移導出部と、
前記体積流量推移および前記嵩密度推移の対応する各時点におけるスラグの体積流量と嵩密度との積を積算して得られる値を前記転炉から排滓されたスラグの排滓重量の推定値として導出する排滓重量導出部と、
を含む排滓重量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、転炉から排滓されたスラグの重量を推定する排滓重量推定方法及び排滓重量推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転炉内の溶銑から不純物である珪素を除去する脱珪処理または不純物である燐を除去する脱燐処理を行った後に、溶鉄を転炉内に残したまま、転炉を傾転して炉口から上層のスラグの一部を、転炉の下方に配置した排滓鍋に流下させて排滓し、その後再度転炉を直立させて、生石灰（主成分はＣａＯ）等の副原料を添加し、引き続き溶鉄の精錬を行う方法が知られている。【０００３】
この方法では、転炉内でスラグをフォーミング（泡立ち）させてスラグの嵩体積を増加させることにより、スラグを排滓しやすくし、排滓重量を確保している。ここで、スラグのフォーミングは、脱珪処理または脱燐処理の間、溶鉄中の炭素（Ｃ）とスラグ中の酸化鉄（ＦｅＯ）が反応することにより生成される一酸化炭素（ＣＯ）ガスがスラグに保持されることにより発生する。【０００４】
スラグの排滓後に転炉を直立させて生石灰等の副原料を添加して引き続き溶鉄の精錬を行うが、スラグの排滓重量の推定精度が低いと、炉内に残留するスラグの重量（以下、炉内残留スラグ重量という）の推定精度も低くなる。通常、炉内残留スラグ重量に応じて、副原料の添加量を決めるため、炉内残留スラグ重量の推定精度が低いと、副原料の添加量に過不足が生じる。例えば、炉内残留スラグ重量の推定値が実際の重量よりも大きい場合には、副原料の過剰添加によるコストの悪化を招く。一方、炉内残留スラグ重量の推定値が実際の重量よりも小さい場合には、副原料の添加不足により燐等の不純物成分の含有率が不適切となる「成分はずれ」を招きやすい。通常は「成分はずれ」を防止するため、副原料を過剰気味に添加することが多い。しかしながら、副原料の過剰添加は、副原料使用量の増加、スラグ重量の増加、熱損失の増加及び鉄分歩留の悪化等に伴うコスト悪化等の課題がある。【０００５】
従来、スラグの排滓重量あるいは炉内残留スラグ重量の推定は、オペレータの目視または排滓台車に設置した秤量器による秤量によって行われてきた。しかし、スラグの排滓中にフォーミングしたスラグが鎮静してスラグの嵩密度が刻々と変化するため、オペレータの目視による排滓重量の推定では精度が低いという課題があった。また、秤量器による秤量の場合には、フォーミングしたスラグが排滓鍋の容量を超えて溢出して秤量器を損傷するおそれがあり、秤量器の設備保全負荷が高くなる。また、排滓台車の振動等により秤量器による秤量の精度が悪化し、更に、スラグ中に不可避的に混入している粒鉄分の補正も必要となるなど、安定して精度の高い秤量を行うことが困難であった。【０００６】
炉内残留スラグ重量を推定する他の方法として、特開２００７−３０８７７３号公報には、転炉の傾転角度と炉内残留スラグ重量に相関があることを見出し、転炉の傾転角度を元に炉内残留スラグ重量を推定する方法が開示されている。しかし、この方法は転炉の傾転角度と炉内に残留するスラグの容積との関係を利用した方法であり、脱炭処理後のフォーミングしていないスラグ、すなわち嵩密度が一定であるスラグへの適用を前提としている。このため、特開２００７−３０８７７３号公報に記載の方法は、脱珪処理または脱燐処理後のフォーミングしたスラグへの適用はできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
開示の技術は、上記した従来技術の課題に鑑み、転炉から排滓されたフォーミングを伴うスラグの重量を、簡便かつ高い精度で推定する排滓重量推定方法及び排滓重量推定装置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】
本願の発明者らは、精度の高い排滓重量の推定のため、転炉から排滓されるスラグの体積流量および嵩密度の経時変化を推定し、それらの推定値を基に排滓重量を推定することを発想し、鋭意検討を行った。【０００９】
その結果、転炉から排滓されるスラグの体積流量および嵩密度の推定方法、さらにそれらに基づき排滓重量を推定する方法を確立し、開示の技術を完成させた。開示の技術の要旨とするところは以下の通りである。【００１０】
開示の技術に係る排滓重量推定方法は、転炉内において脱珪処理または脱燐処理を行った後に前記転炉を傾転させることにより前記転炉内に溶鉄を残したまま前記転炉からスラグを排滓する排滓操業において前記転炉から排滓されたスラグの重量を推定する排滓重量推定方法であって、前記転炉から排滓されるスラグの体積流量の経時変化を推定した体積流量推移を導出し、前記転炉から排滓されるスラグの嵩密度の経時変化を推定した嵩密度推移を導出し、前記体積流量推移および前記嵩密度推移の対応する各時点におけるスラグの体積流量と嵩密度との積を、積算して得られる値を、前記転炉から排滓されたスラグの排滓重量の推定値として導出することを含む。なお、積算は、スラグの排滓開始時点から排滓終了時点までの期間に亘り行う。【００１１】
前記転炉からスラグを排滓するときの前記転炉の傾転角度の経時変化に基づいて前記体積流量推移を導出してもよい。【００１２】
前記転炉の傾転速度と、前記転炉から排滓されるスラグの体積流量との関係を示す第１の回帰式を導出し、前記転炉からスラグを排滓するときの前記転炉の傾転角度の経時変化と、前記第１の回帰式とに基づいて前記体積流量推移を導出してもよい。【００１３】
前記脱珪処理または前記脱燐処理を行った後の前記転炉内のスラグの重量、温度及び組成のうちの少なくとも一つ、並びに前記脱珪処理または前記脱燐処理が完了した時点からの経過時間に基づいて前記嵩密度推移を導出してもよい。【００１４】
前記脱珪処理または前記脱燐処理を行った後の前記転炉内のスラグの重量、温度及び組成のうちの少なくとも一つ、並びに脱珪処理または脱燐処理が完了した時点からの経過時間と、前記転炉から排滓されるスラグの嵩密度との関係を示す第２の回帰式を導出し、前記脱珪処理または前記脱燐処理を行った後の前記転炉内のスラグの重量、温度及び組成のうちの少なくとも一つ、並びに脱珪処理または脱燐処理が完了した時点からの経過時間と、前記第２の回帰式とに基づいて前記嵩密度推移を導出してもよい。【００１５】
また、開示の技術に係る排滓重量推定装置は、転炉内において脱珪処理または脱燐処理を行った後に前記転炉を傾転させることにより前記転炉内に溶鉄を残したまま前記転炉からスラグを排滓する排滓操業において前記転炉から排滓されたスラグの重量を推定する排滓重量推定装置であって、前記転炉から排滓されるスラグの体積流量の経時変化を推定した体積流量推移を導出する体積流量推移導出部と、前記転炉から排滓されるスラグの嵩密度の経時変化を推定した嵩密度推移を導出する嵩密度推移導出部と、前記体積流量推移および前記嵩密度推移の対応する各時点における積を積算して得られる値を前記転炉から排滓されたスラグの排滓重量の推定値として導出する排滓重量導出部と、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
開示の技術により、転炉から排滓されるスラグの排滓重量の推定が簡便となり、かつ推定精度が向上する。それにより、炉内残留スラグ重量の推定精度が向上し、副原料を過不足なく添加できる。以上の効果により、コスト削減（副原料使用量の削減、発生スラグ量の削減、熱損失の抑制、鉄分歩留の向上）が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】溶鉄を転炉内に残したまま転炉を傾転して炉口から上層のスラグを排滓する排滓操業の様子を模式的に示す側方断面図である。
【図１Ｂ】溶鉄を転炉内に残したまま転炉を傾転して炉口から上層のスラグを排滓する排滓操業の様子を模式的に示す正面図である。
【図２】開示の技術の実施形態に係る排滓重量推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】開示の技術の実施形態に係る排滓重量推定装置を実現するコンピュータの構成を示すブロック図である。
【図４】開示の技術の実施形態に係る排滓重量推定プログラムを実行するＣＰＵにおいて行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】開示の技術の実施形態に係る排滓重量推定方法を用いて推定された、排滓操業時におけるスラグの体積流量の経時変化を示すグラフである。
【図６】開示の技術の実施形態に係る排滓重量推定方法を用いて推定された、排滓操業時におけるスラグの嵩密度の経時変化を示すグラフである。
【図７】開示の技術の実施形態に係る排滓重量推定方法を用いて推定された、排滓操業時におけるスラグの排滓重量の経時変化を示すグラフである。
【図８】開示の技術の実施形態に係る排滓重量推定方法および比較例に係る方法を用いて推定された排滓操業時におけるスラグの排滓重量の、実秤値との差分を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、開示の技術の実施形態の一例を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１Ａは、転炉１を傾転して溶鉄３を転炉１内に残したまま炉口２から上層のスラグ４を排滓する排滓操業の様子を模式的に示した側方断面図であり、図１Ｂは、正面図である。本発明者らは、転炉１の炉口２から排滓されるスラグ４の体積流量の経時変化およびスラグ４の嵩密度の経時変化が推定できれば、それらの対応する各時点における積を時間軸に沿って積算することでスラグ４の排滓重量を推定することが原理的に可能であることを発想した。すなわち、スラグ４の排滓重量は、下記の（１）式によって表される。
【数１】
0006702420.tif 000002
（１）式において、ＷＳは排滓開始から時間ｔが経過するまでのスラグ４の排滓重量（ｔｏｎ）、ρＳは転炉１から排滓されるスラグ４の嵩密度（単位体積あたりの重量［ｔｏｎ／ｍ３］）、ＱＳは転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量（単位時間あたりの体積［ｍ３／ｓｅｃ］）、ｔはスラグ４の排滓開始時点からの経過時間（ｓｅｃ）を表す。
【００２０】
本願の発明者らは、（１）式を用いたスラグ４の排滓重量の推定を実現するために、排滓操業時において転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳおよび嵩密度ρＳの経時変化を推定する方法について鋭意検討を行った。
【００２１】
まず、排滓操業時において転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳは、転炉１の傾転角度の経時変化から推定することが可能であると考えられる。例えば、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳは、転炉１の傾転速度が速い場合は大きくなり、反対に転炉１の傾転速度が遅い場合は小さくなる。また、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳは、転炉１の形状（容量や炉口サイズ）にも影響される。転炉１の形状が決まっており、かつ転炉１の傾転速度が一定の場合、転炉１の傾転速度と転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳの関係はほぼ一対一で対応するため、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳの推定は容易である。しかし、実際の排滓操業においては、排滓鍋５内に収容されたスラグ４の状況等を見ながら、オペレータが転炉１の傾転速度（排滓速度）を調整する。このため、転炉１の傾転速度は一定とはならず、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳも刻々と変化する。例えば、転炉１の傾転を一旦停止した場合でも、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳは、ただちにゼロとはならず、炉口部分のスラグ４の残留ヘッドの減少に伴い、徐々に減少するなど、複雑な挙動をとる。
【００２２】
転炉１の傾転角度の経時変化に基づき、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳの経時変化を推定する方法について以下に述べる。具体的な方法の一例として、数値流体計算を用い、転炉１の形状および傾転角度の経時変化を計算の入力条件として、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳを計算する方法が挙げられる。数値流体計算によれば、転炉１の傾転速度が変化する場合も、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳを高精度で計算することが可能である。そこで、想定される傾転速度の経時変化に対応するスラグ４の体積流量ＱＳの経時変化を予め数値流体計算により算出しておき、転炉１の傾転速度と、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳとの関係を対応付ける回帰式を作成しておく。すなわち、転炉１の傾転速度を説明変数とし、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量Ｑｓを目的変数とする回帰式を作成しておく。実際の排滓操業では、上記の回帰式を用いて、転炉１の傾転角度の経時変化パターンから求められる傾転速度に対応するスラグ４の体積流量ＱＳの経時変化を推定した体積流量推移を導出する。数値流体計算を用いて予め回帰式を作成しておくことで、体積流量推移を導出する際の計算負荷を抑えることが可能である。
【００２３】
上記の例では、数値流体計算によって回帰式を求める方法を例示したが、他の方法の例として、転炉１の傾転速度を振ったモデル実験により上記と同様の回帰式を求めてもよい。なお、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳは、転炉１の形状の影響を受けるため、転炉毎に回帰式を取得しておくことが好ましい。
【００２４】
次に、排滓操業時において転炉１から排滓されるスラグ４の嵩密度ρＳを推定する方法について述べる。転炉１内のスラグ４はフォーミングしているが、スラグ４の排滓中はフォーミングの原因となる一酸化炭素（ＣＯ）ガスの生成速度が低下するため、フォーミングの状態、すなわちスラグ４の嵩密度ρＳは刻々と変化し、一定とはならない。スラグ４の嵩密度ρＳに影響を与える因子として、脱珪処理または脱燐処理を行った後の転炉１内のスラグ４の重量および物性（粘度、表面張力）、一酸化炭素（ＣＯ）ガスの生成速度、脱珪処理または脱燐処理が完了した時点からの経過時間（以下、処理後経過時間ともいう）がある。これらの因子のうち、スラグ４の物性は温度や組成によりほぼ一意的に決定される。また、一酸化炭素（ＣＯガス）の生成速度は温度や組成に加え、各転炉でほぼ定まっている転炉１の形状や脱珪処理または脱燐処理時の操業条件（上吹き条件、底吹き条件）の影響を受ける。スラグ４の重量や組成は脱珪処理または脱燐処理前の溶銑中に含まれる珪素の量、脱珪処理または脱燐処理中に投入される生石灰等の副原料の量から物質収支計算により算出できる。温度は実測もできるが、熱収支計算で推定してもよい。処理後経過時間は実測可能である。したがって、スラグ４の嵩密度ρＳは、脱珪処理または脱燐処理時後の転炉１内のスラグ４の重量、温度及び組成、並びに処理後経過時間から原理的には推定可能である。
【００２５】
そこで、排滓操業時において転炉１から排滓されるスラグ４の嵩密度ρＳの経時変化の推定は、例えば、以下のように行うことができる。具体的な方法の一例として、通常の操業条件の範囲内で、転炉１内のスラグ４の重量、温度及び組成、並びに処理後経過時間を変更した条件で、スラグ４の排滓中に炉口２から流下するスラグ４を採取してスラグ４の嵩密度ρＳを測定し、それらの関係を対応付ける回帰式を作成する。すなわち、転炉１内のスラグ４の重量、温度及び組成、並びに処理後経過時間を入力条件（説明変数）、スラグ４の嵩密度ρＳを出力（目的変数）とする回帰式を作成する。実際の排滓操業では、転炉１内のスラグ４の重量、温度、組成、及び処理後経過時間を上記の回帰式に代入することで、転炉１から排滓されるスラグ４の嵩密度ρＳの経時変化を推定した嵩密度推移を導出する。
【００２６】
スラグ４の嵩密度ρＳは、以下の（１）〜（３）の処理を行うことで測定することが可能である。（１）スラグ４の急冷が可能なスラグ採取容器を用いて炉口２から流下するスラグ４を採取する。（２）採取したスラグ４を粉砕し、スラグ４中に不可避的に混入している粒鉄分を除去してスラグ４の重量を測定する。（３）測定したスラグ４の重量をスラグ採取容器の容積で除算する。
【００２７】
尚、スラグ４中に不可避的に粒鉄が混入するのは、転炉１内の撹拌により溶鉄浴から分断された直径数ｍｍ以下程度の粒鉄がスラグ４中に懸濁するためである。粒鉄はスラグ４中に数十重量％混入する。粒鉄の密度はフォーミングしているスラグ４の密度に比べて数十倍と大きいため、重量には大きく影響するが、体積にはほとんど影響しない。従って、粒鉄を除去すればスラグ４の嵩密度ρＳはほぼ正確に測定できる。上記の回帰式を用いることにより、排滓操業時において転炉１から排滓されるスラグ４の嵩密度ρＳの経時変化の推定が可能となる。また、転炉１内のスラグ４の重量、温度、及び組成の条件のうち、いずれかの変化幅が少なく、安定していれば、これらのうち少なくとも一つ、及び処理後経過時間と、スラグの嵩密度ρＳと、を対応付ける回帰式を作成し、この回帰式を用いて排滓されるスラグ４の嵩密度ρＳの経時変化を推定してもよい。尚、転炉１から排滓されるスラグ４の嵩密度ρＳの経時変化を推定する方法として、必ずしも回帰式を用いる必要はなく、スラグの嵩密度の変化を記述する計算モデル等を利用してもよい。
【００２８】
転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳの経時変化を推定した体積流量推移及び転炉１から排滓されるスラグ４の嵩密度ρＳの経時変化を推定した嵩密度推移の、対応する各時点における積を時間軸に沿って積算した値が、転炉１から排滓されたスラグ４の排滓重量の推定値となる。
【００２９】
図２は、上記した本発明の実施形態に係る排滓重量推定方法を用いてスラグの排滓重量を推定する本発明の実施形態に係る排滓重量推定装置１０の構成を示す機能ブロック図である。排滓重量推定装置１０は、体積流量推移導出部１１、嵩密度推移導出部１２及び排滓重量導出部１３を含んで構成されている。
【００３０】
体積流量推移導出部１１は、外部から入力される排滓操業時の転炉１の傾転角度の経時変化を示す情報に基づいて、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳの経時変化を推定した体積流量推移を導出する。体積流量推移導出部１１は、転炉１の傾転速度を説明変数とし、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳを目的変数とする第１の回帰式に、外部から入力される情報によって示される転炉１の傾転角度の経時変化を代入することによって体積流量推移を導出する。
【００３１】
嵩密度推移導出部１２は、外部から入力される転炉１内のスラグ４の重量、温度及び組成に関する情報並びに脱珪処理または脱燐処理が完了した時点からの経過時間（処理後経過時間）を示す情報に基づいて、転炉１から排滓されるスラグ４の嵩密度ρＳの経時変化を推定した嵩密度推移を導出する。嵩密度推移導出部１２は、転炉１内のスラグ４の重量、温度、組成、及び処理後経過時間を説明変数とし、スラグ４の嵩密度ρＳを目的変数とする第２の回帰式に、外部から入力される情報によって示される転炉１内のスラグ４の重量、温度及び組成、並びに処理後経過時間を代入することによって嵩密度推移を導出する。なお、転炉１の傾転角度の経時変化を示す情報及び処理後経過時間を示す情報は、同じ時点を時刻ゼロ点としており、両者の時間的な対応関係が認識できるものとされている。
【００３２】
排滓重量導出部１３は、（１）式に示されるように、体積流量推移導出部１１によって導出された体積流量推移と、嵩密度推移導出部１２によって導出された嵩密度推移との積を時間軸に沿って積算した値を、排滓操業において転炉１から排滓されたスラグ４の排滓重量の推定値として導出する。
【００３３】
排滓重量推定装置１０は、例えば、図３に示すコンピュータ２０によって実現することができる。コンピュータ２０はＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、一時記憶領域を提供する主記憶装置２２、及び不揮発性の記憶領域を提供する補助記憶装置２３及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）２４を備える。ＣＰＵ２１、主記憶装置２２、補助記憶装置２３及び入出力Ｉ／Ｆ２４は、バス２５を介して互いに接続されている。
【００３４】
補助記憶装置２３は、Hard Disk Drive（ＨＤＤ）、solid state drive（ＳＳＤ）、フラッシュメモリ等によって実現できる。補助記憶装置２３には、コンピュータ２０を排滓重量推定装置１０として機能させるための排滓重量推定プログラム３０及び上記の第１の回帰式３１および第２の回帰式３２が記憶されている。ＣＰＵ２１は、排滓重量推定プログラム３０を補助記憶装置２３から読み出して主記憶装置２２に展開し、排滓重量推定プログラム３０に記述されたプロセスを順次実行することで、体積流量推移導出部１１、嵩密度推移導出部１２及び排滓重量導出部１３として機能する。
【００３５】
図４は、排滓重量推定プログラム３０を実行するＣＰＵ２１において行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【００３６】
ステップＳ１においてＣＰＵ２１は、外部から入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）２４を介して入力される排滓操業時の転炉１の傾転角度の経時変化を示す情報に基づいて、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳの経時変化を推定した体積流量推移を導出する。具体的には、ＣＰＵ２１は、転炉１の傾転速度を説明変数とし、転炉１から排滓されるスラグ４の体積流量ＱＳを目的変数とする第１の回帰式３１を補助記憶装置２３から読み出し、転炉１の傾転角度の経時変化を、第１の回帰式３１に代入することによって体積流量推移を導出する。
【００３７】
ステップＳ２においてＣＰＵ２１は、外部から入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）２４を介して入力される転炉１内のスラグ４の重量、温度及び組成に関する情報並びに脱珪処理または脱燐処理が完了した時点からの経過時間（処理後経過時間）を示す情報に基づいて、転炉１から排滓されるスラグ４の嵩密度ρＳの経時変化を推定した嵩密度推移を導出する。具体的には、ＣＰＵ２１は、転炉１内のスラグ４の重量、温度及び組成、並びに処理後経過時間を説明変数とし、スラグ４の嵩密度ρＳを目的変数とする第２の回帰式３２を補助記憶装置２３から読み出して、転炉１内のスラグ４の重量、温度及び組成、並びに処理後経過時間を、第２の回帰式３２に代入することによって嵩密度推移を導出する。
【００３８】
ステップＳ３においてＣＰＵ２１は、ステップＳ１およびＳ２で導出した体積密度推移および嵩密度推移の対応する各時点の積を時間軸に沿って積算した値をスラグ４の排滓重量の推定値として導出する。
【実施例】
【００３９】
以下に開示の技術の実施例および比較例について説明するが、実施例の条件は開示の技術の実施可能性および効果を確認するために採用した条件の一例であり、開示の技術はこの例に限定されるものではない。開示の技術の要旨を逸脱せず、開示の技術の目的を達成する限りにおいては、種々の条件を採用し得るものである。【００４０】
（実施例１）
３５０ｔｏｎ規模の上底吹き転炉において排滓操業を実施し、スラグの排滓重量を推定した。転炉の炉口内径は、約４．６ｍ、転炉の直胴部内径は約６．６ｍ、直胴部上端から炉口までの距離は約２．７ｍであった。【００４１】
まず、数値流体計算により、転炉の形状および想定される転炉の傾転角度の経時変化パターンを計算の入力条件として、転炉から排滓されるスラグの体積流量ＱＳを算出し、転炉の傾転速度と転炉から排滓されるスラグの体積流量ＱＳとの関係を対応付ける回帰式を作成した。そして、排滓操業時における転炉の傾転角度の経時変化から求めた傾転速度を、上記の回帰式に代入することで、転炉から排滓されるスラグの体積流量ＱＳの経時変化を推定した体積流量推移を導出した。図５にその結果を示す。図５には、排滓操業時における転炉の傾転角度の経時変化が併せて示されている。図５に示すように、転炉の傾転速度が大きい場合、すなわち傾転角度の時間変化の勾配が大きい場合には、転炉から排滓されるスラグの体積流量ＱＳが大きくなり、反対に転炉の傾転速度が小さい場合、すなわち傾転角度の時間変化の勾配が小さい場合には、転炉から排滓されるスラグの体積流量ＱＳが小さくなっていることがわかる。【００４２】
次に、転炉内のスラグの重量、温度及び組成、並びに処理後経過時間を変更した条件でスラグの嵩密度ρＳのデータを取得した。具体的には、スクラップおよび溶銑を転炉内に装入した後、溶銑量および珪素濃度等に応じて、スラグの塩基度（スラグ中ＣａＯ濃度／スラグ中ＳｉＯ２濃度）が所定範囲内となるように生石灰等の副原料を転炉内に投入して溶銑の脱燐処理を行った。ここで、溶銑中の珪素濃度は０．３〜０．７ｍａｓｓ％、スラグの塩基度は１．０〜１．３の範囲であり、通常の操業条件がこの範囲に含まれる。それらに基づき、転炉内のスラグの重量及び組成を物質収支計算により算出した。また、スラグの温度は脱燐処理直後に測温プローブで測定した。その後、スラグの排滓中に炉口から流下するスラグを複数回採取して、処理後経過時間を変更して、スラグの嵩密度ρＳを測定した。この方法により取得した嵩密度ρＳのデータに基づき、転炉内のスラグの重量、温度及び組成、並びに処理後経過時間と、スラグの嵩密度ρＳとの関係を対応付ける回帰式を作成した。そして、排滓操業時における転炉内のスラグの重量、温度及び組成、並びに処理後経過時間を、上記の回帰式に代入することで、排滓操業時に転炉から排滓されるスラグの嵩密度ρＳの経時変化を推定した嵩密度推移を導出した。図６にその結果を示す。図６に示すように、時間の経過に伴い、フォーミングが鎮静し、緩やかにスラグの嵩密度ρＳが増加していることがわかる。【００４３】
以上のようにして推定されたスラグの体積流量ＱＳの経時変化（体積流量推移）および嵩密度ρＳの経時変化（嵩密度推移）の対応する各時点の積を時間軸に沿って積算することで、排滓操業において排滓されたスラグの排滓重量を推定した。図７にその結果を示す。排滓完了時のスラグの排滓重量の推定値は、秤量器による実秤値と概ね一致した。【００４４】
（実施例２）
排滓操業を複数回に亘って実施し、各操業において、開示の技術の実施例に係る方法を用いてスラグの排滓重量の推定値を導出した。更に、各操業において、オペレータの目視による方法（比較例１）、及び特開２００７−３０８７７３号公報に記載の方法（比較例２）を用いてスラグの排滓重量の推定値を導出した。また、各操業において、スラグの排滓重量の秤量器による実秤値を取得した。なお、特開２００７−３０８７７３号公報に記載の方法（比較例２）を用いたスラグの排滓重量の推定では、転炉の最終傾転角度から転炉内に残留するスラグの容積を推定し、転炉内に残留しているスラグの嵩密度を一定としてスラグの排滓重量を推定した。また、秤量器による実秤値については、スラグ中に不可避的に混入している粒鉄分の重量を除去する補正を行っている。補正方法としては、スラグの一部を採取し、その中に含まれている粒鉄分の比率を求め、求めた比率から、排滓したスラグに含まれる粒鉄分の重量を算出し、算出した粒鉄分の重量を実秤値から差し引いた。一方、開示の技術の実施例に係るスラグの排滓重量の推定では粒鉄分の補正は必要ない。【００４５】
図８は、横軸に秤量器による実秤値をとり、縦軸にスラグの排滓重量の推定値をとったグラフ上に、実施例、比較例１及び比較例２に係る方法を用いてそれぞれ導出されたスラグの排滓重量の推定値をプロットした図である。図８に示すグラフ中の直線は、推定値と実秤値とが一致するラインであり、プロットがこの直線に近い程、当該推定値が実秤値に近いことを示す。【００４６】
開示の技術の実施例に係る方法を用いて導出された排滓重量の推定値と実秤値との差異の平均値（平均誤差）は、０．４５ｔｏｎであった。オペレータの目視によって導出された排滓重量の推定値（比較例１）と実秤値との差異の平均値は、１．２８トンであった。特開２００７−３０８７７３号公報に記載の方法を用いて導出された排滓重量の推定値と実秤値との差異の平均値は、１．５９トンであった。すなわち、開示の技術の実施例に係る方法を用いて導出された推定値は、比較例１および比較例２に係る方法を用いて導出された推定値よりも実秤値に近いことが確認できた。すなわち、開示の技術の実施例に係る排滓重量の推定方法によれば、簡便かつ精度の高いスラグの排滓重量の推定が可能である。【００４７】
（実施例３）
実施例１と同じ転炉を用いて、副原料使用量の削減効果を評価する試験を実施した。スクラップおよび溶銑を転炉内に装入した後、溶銑量および珪素濃度に応じて、スラグの塩基度が所定範囲内となるように生石灰等の副原料を転炉に投入して溶銑の脱燐処理を行った。その後、転炉を傾転して炉口から上層のスラグの一部を排滓した後、再度転炉を直立させて副原料を添加し、引き続き脱炭処理を行った。この際、開示の技術の実施例に係る方法と従来のオペレータの目視による方法でスラグの排滓重量を推定し、脱炭処理時に添加する副原料の量を決定した。【００４８】
同一の成品燐濃度レベルの鋼種でそれぞれの方法で５０チャージずつ精錬を実施した結果、いずれの方法でも成分はずれは発生しなかった。また、副原料使用量を比較すると、開示の技術の実施例に係る方法では、オペレータの目視による方法に比べて１チャージ当たり平均で約４００ｋｇの副原料使用量削減効果があることが確認できた。これは溶鋼１ｔｏｎあたり約２５円のコスト改善効果に相当する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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