(57)【要約】【課題】脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解するに際し、冷鉄源投入による耐火物損傷の発生および／または冷鉄源の溶け残りの発生を防止し得る冷鉄源溶解方法を提供する。【解決手段】［１］　上記冷鉄源を配合し溶解するに際し、Ｗｉ（冷鉄源質量指数）≦　３．５−０．０７×ＩＲの式を満たすように冷鉄源を配合する。ただし、この式において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎の密度指数ρｉ（＝Ｗｊ／Ｖｉ）＞３の場合、Ｗｉ＝Ｗｊであり、密度指数ρｉ≦３の場合、Ｗｉ＝３Ｖｉであり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。ここで、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）　、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３）である。　［２］　前記Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲの式に代えてＷｉ≦５−０．１５×ＩＲの式を用いる方法等。【選択図】　　　　図１
2004131824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解方法において、冷鉄源質量指数：Ｗｉが下記式（１）　を満たすように冷鉄源を配合することを特徴とする冷鉄源溶解方法。
Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１）
ただし、上記式（１）　において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎に下記式（２）　で示される密度指数ρｉが３超のときには下記式（３）　に基づいて求められる値であり、下記式（２）　で示される密度指数ρｉが３以下のときには下記式（４）　に基づいて求められる値であり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。
ρｉ＝Ｗｊ／Ｖｉ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（２）
ρｉ＞３のとき
Ｗｉ＝Ｗｊ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（３）
ρｉ≦３のとき
2004131824.tif 000010
ただし、上記式（２）　〜（４）　において、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３　）である。
【請求項２】
脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解方法において、冷鉄源質量指数：Ｗｉが下記式（５）　を満たすように冷鉄源を配合することを特徴とする冷鉄源溶解方法。
Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（５）
ただし、上記式（５）　において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎に下記式（６）　で示される密度指数ρｉが３超のときには下記式（７）　に基づいて求められる値であり、下記式（６）　で示される密度指数ρｉが３以下のときには下記式（８）　に基づいて求められる値であり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。
ρｉ＝Ｗｊ／Ｖｉ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（６）
ρｉ＞３のとき
Ｗｉ＝Ｗｊ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（７）
ρｉ≦３のとき
2004131824.tif 000011
ただし、上記式（６）　〜（８）　において、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３　）である。
【請求項３】
脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解方法において、冷鉄源質量指数：Ｗｉが下記式（９）　および（１０）を満たすように冷鉄源を配合することを特徴とする冷鉄源溶解方法。
Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−　式（９）
Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１０）
ただし、上記式（９）　〜（１０）において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎に下記式（１１）で示される密度指数ρｉが３超のときには下記式（１２）に基づいて求められる値であり、下記式（１１）で示される密度指数ρｉが３以下のときには下記式（１３）に基づいて求められる値であり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。
ρｉ＝Ｗｊ／Ｖｉ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１１）
ρｉ＞３のとき
Ｗｉ＝Ｗｊ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１２）
ρｉ≦３のとき
2004131824.tif 000012
ただし、上記式（１１）〜（１３）において、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３　）である。
【請求項４】
下記式（１４）で示される質量限定冷鉄源配合率Ｒｈを５％以上とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷鉄源溶解方法。
Ｒｈ＝［Ｗｉ＞２となる冷鉄源の総質量／装入される全鉄源の質量］×１００（％）−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１４）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷鉄源溶解方法に関する技術分野に属し、詳細には、脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解方法に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、脱りん炉や転炉では、製鋼原料としては溶銑とスクラップ（冷鉄源の１種）を併用している。溶銑とスクラップの配合割合は、溶銑温度、目標吹止温度および炉内に投入する各種副原料の量などから計算される熱バランスに応じて決定される。さらに、配合するスクラップはトランプエレメント含有率を始めとして多くのグレードに分類されており、目的とする鋼成分、評価価格などから最も安価なスクラップ銘柄配合を算出、決定しており、例えば、品質上の制約とコストを重視して最適値を算出する方法（特開平８−１５７９２５号公報など）が一般的である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１５７９２５号公報
【０００４】
一方、近年、低級スクラップや所内発生地金等も含めて使用するスクラップ銘柄は多岐にわたってきており、また、これに伴い、スクラップの大型化が進んでいるため、従来の考え方だけでは対処しきれない新たな課題が顕在化している。このような課題ないしは問題点としては下記のようなものがある。
【０００５】
まず第１点は、スクラップの大型化に伴う炉内投入時の耐火物損傷の増大である。通常、スクラップを炉内に装入する際には装入クレーン・シュートを用いるが、炉およびシュートの位置関係から、かなりの高さから落下させることは避けられない。このため、装入物が落下する位置の炉内耐火物は長尺化させ、あるいは、耐衝撃性を通常よりも増加させた材質を用いるのが一般的である。
【０００６】
しかし、装入スクラップの大型化に伴い炉内耐火物への物理的衝撃が増大し、落下部位の耐火物の剥離が頻発する。また、剥離には至らないまでも煉瓦内部に微細な亀裂が発生し、後に損傷速度の増大に繋がる。炉の寿命は残存耐火物の状況を鑑みて決定されるが、たとえ全体的には耐火物が残存していても、特定部位のみの損傷が進行すれば停炉せざるを得ず、寿命未達による生産性の低下および耐火物コスト上昇を引き起こす。
【０００７】
一方、耐火物損傷を抑制するためのスクラップ切断・小型化はコスト増を招くために必要最低限に抑える必要があることも明らかである。
【０００８】
次に、第２点は、スクラップの大型化により所定の吹錬時間内にスクラップの溶解が完了せず、出鋼時に溶け残りが発生する問題である。製品の必要量から炉内に装入する鉄分を算出して決定しているため、炉内溶け残りが発生すると、所定の溶鋼量が確保できず、後工程での歩留まり悪化に繋がる。この対応策としては、吹錬時間を延長してスクラップの溶解を完了させる方法もあるが、生産性の低下ならびに時間延長による耐火物損傷の増大などコスト増加が大きく、課題が解決されるとは言い難い。
【０００９】
以上のような課題は上記スクラップに代えてそれ以外の冷鉄源を用いる場合にも潜在している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解するに際し、冷鉄源投入による耐火物損傷の発生および／または冷鉄源の溶け残りの発生を防止し得る冷鉄源溶解方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る冷鉄源溶解方法は、請求項１〜４記載の冷鉄源溶解方法としており、それは次のような構成としたものである。
【００１２】
即ち、請求項１記載の冷鉄源溶解方法は、脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解方法において、冷鉄源質量指数：Ｗｉが下記式（１）　を満たすように冷鉄源を配合することを特徴とする冷鉄源溶解方法である（第１発明）。但し、下記式（１）　において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎に下記式（２）　で示される密度指数ρｉが３超のときには下記式（３）　に基づいて求められる値であり、下記式（２）　で示される密度指数ρｉが３以下のときには下記式（４）　に基づいて求められる値であり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。下記式（２）　〜（４）　において、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３　）である。
【００１３】
Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１）
【００１４】
ρｉ＝Ｗｊ／Ｖｉ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（２）
【００１５】
ρｉ＞３のとき
Ｗｉ＝Ｗｊ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（３）
ρｉ≦３のとき
2004131824.tif 000003
【００１６】
請求項２記載の冷鉄源溶解方法は、脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解方法において、冷鉄源質量指数：Ｗｉが下記式（５）　を満たすように冷鉄源を配合することを特徴とする冷鉄源溶解方法である（第２発明）。但し、下記式（５）　において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎に下記式（６）　で示される密度指数ρｉが３超のときには下記式（７）　に基づいて求められる値であり、下記式（６）　で示される密度指数ρｉが３以下のときには下記式（８）　に基づいて求められる値であり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。下記式（６）　〜（８）　において、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３）である。
【００１７】
Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（５）
【００１８】
ρｉ＝Ｗｊ／Ｖｉ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（６）
【００１９】
ρｉ＞３のとき
Ｗｉ＝Ｗｊ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（７）
ρｉ≦３のとき
2004131824.tif 000004
【００２０】
請求項３記載の冷鉄源溶解方法は、脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解方法において、冷鉄源質量指数：Ｗｉが下記式（９）　および（１０）を満たすように冷鉄源を配合することを特徴とする冷鉄源溶解方法である（第３発明）。但し、下記式（９）　〜（１０）において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎に下記式（１１）で示される密度指数ρｉが３超のときには下記式（１２）に基づいて求められる値であり、下記式（１１）で示される密度指数ρｉが３以下のときには下記式（１３）に基づいて求められる値であり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。下記式（１１）〜（１３）において、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３）である。
【００２１】
Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−　式（９）
Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１０）
【００２２】
ρｉ＝Ｗｊ／Ｖｉ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１１）
【００２３】
ρｉ＞３のとき
Ｗｉ＝Ｗｊ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１２）
ρｉ≦３のとき
2004131824.tif 000005
【００２４】
請求項４記載の冷鉄源溶解方法は、下記式（１４）で示される質量限定冷鉄源配合率Ｒｈを５％以上とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷鉄源溶解方法である（第４発明）。
【００２５】
Ｒｈ＝［Ｗｉ＞２となる冷鉄源の総質量／装入される全鉄源の質量］×１００（％）−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１４）
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は例えば次のような形態で実施する。
＜例１＞　脱りん炉または転炉において溶銑の精錬をすると共にスクラップ等の冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解を行う。このとき、冷鉄源質量指数：Ｗｉが前述の式（１）　を満たすように冷鉄源を配合する。そうすると、冷鉄源投入による耐火物損傷の発生を防止することができる。
【００２７】
＜例２＞　脱りん炉または転炉において溶銑の精錬をすると共に冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解を行う。このとき、冷鉄源質量指数：Ｗｉが前述の式（５）　を満たすように冷鉄源を配合する。そうすると、冷鉄源の溶け残りの発生を防止することができる。
【００２８】
＜例３＞　脱りん炉または転炉において溶銑の精錬をすると共に冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解を行う。このとき、冷鉄源質量指数：Ｗｉが前述の式（９）　および（１０）を満たすように冷鉄源を配合する。そうすると、冷鉄源投入による耐火物損傷の発生を防止し得ると共に、冷鉄源の溶け残りを防止し得る。
【００２９】
＜例４＞　上記例１〜３のいずれかの冷鉄源溶解を行なう。このとき、前述の式（１４）で示される質量限定冷鉄源配合率Ｒｈを５％以上とする。そうすると、上記例１の冷鉄源溶解の場合には、より確実に耐火物損傷の発生を抑制し得、上記例２の冷鉄源溶解の場合には、より確実に冷鉄源の溶け残りの発生を防止し得、上記例３の冷鉄源溶解の場合には、より確実に耐火物損傷の発生を防止し得ると共に冷鉄源の溶け残りの発生を防止し得る。
【００３０】
このような形態で本発明が実施される。
【００３１】
本発明は、前述の本発明の目的（脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解するに際し、冷鉄源投入による耐火物損傷の発生および／または冷鉄源の溶け残りの発生を防止する）を達成すべく、操業解析を行い、更に、種々の条件で実験を重ね、得られたデータを解析するという研究を鋭意行い、その結果、得られた知見に基づき完成されたものである。このようにして完成された本発明は冷鉄源溶解方法に係わり、それは請求項１〜４記載の冷鉄源溶解方法（第１発明〜第４発明に係る冷鉄源溶解方法）である。
【００３２】
即ち、スクラップ等の冷鉄源の装入時の衝撃による耐火物損傷には、装入冷鉄源の全重量（質量）、装入時の冷鉄源高さ（＝落下距離）、各冷鉄源の単重、形状など各種要因が作用するが、操業解析の結果、装入冷鉄源全重量すなわち冷鉄源配合率と最大冷鉄源の単重とが大きく影響することを見出した。
【００３３】
冷鉄源装入時の物理的衝撃によって耐火物剥離および内部亀裂が発生することを考えれば、耐火物の損傷速度は冷鉄源１個（塊）当たりの単重および個数により整理されることになるが、実際には、より複雑な損傷が観察された。具体的には、冷鉄源配合率が増加するにつれて装入冷鉄源全体の落下エネルギーも増大するはずであるが、計算値まで損傷速度は増加せずに損傷が抑制される傾向が見られた。この原因は、炉内への冷鉄源投入手段が同じであれば、冷鉄源配合率が増加しても耐火物への衝突面積はそれほど増加しないためと推定される。つまり、装入前半の冷鉄源は耐火物損傷を引き起こすが、後半に装入されたものは落下の衝撃が既に装入された冷鉄源により緩和されるため、耐火物損傷の度合いが低減されたものと考えられる。この現象を踏まえて整理すると共に、種々の条件での実験により得られたデータを解析した結果、前述の式（１）　を導くに至った。すなわち、前述の式（１）　を満たすように冷鉄源を配合すると、冷鉄源投入による耐火物損傷の発生を防止し得ることがわかった。そして、第１発明（請求項１記載の発明）を完成させた。
【００３４】
このようにして完成された第１発明は冷鉄源溶解方法に係わり、この冷鉄源溶解方法は、脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解方法において、冷鉄源質量指数：Ｗｉが下記式（１）　を満たすように冷鉄源を配合するようにしている。ただし、下記式（１）　において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎に下記式（２）　で示される密度指数ρｉが３超のときには下記式（３）　に基づいて求められる値であり、下記式（２）　で示される密度指数ρｉが３以下のときには下記式（４）　に基づいて求められる値であり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。下記式（２）　〜（４）　において、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３　）である。
【００３５】
Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１）
【００３６】
ρｉ＝Ｗｊ／Ｖｉ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（２）
【００３７】
ρｉ＞３のとき
Ｗｉ＝Ｗｊ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（３）
ρｉ≦３のとき
2004131824.tif 000006
【００３８】
上記第１発明（請求項１）に係る冷鉄源溶解方法によれば、冷鉄源投入による耐火物損傷の発生を防止することができる。
【００３９】
一方、吹錬中のスクラップ等の冷鉄源の溶解反応は、溶銑中に含まれる炭素が冷鉄源の表面から内部に浸炭し、鋼の融点が降下することによって促進される。浸炭速度は操業条件により決まるために、積極的には制御することができない。従って、吹錬時間を必要以上に延長せずにスクラップ溶け残りを防止するためには、浸炭が必要な最大長さを制約することが効果的である。
【００４０】
ところが、通常使用される冷鉄源の形状は様々であり、最大長さで整理することは実用上は困難である。そこで、本発明者らは、従来技術で溶け残りが問題となるのは冷鉄源銘柄の中でも単重の大きいものに限られていることに着目して操業解析を行ったところ、単重による制約を設けることにより溶け残りを防止しつつ、吹錬時間の延長を回避できる可能性があることを見出した。単重の大きい冷鉄源類とは、具体的には製鉄所内で発生したスラブやブルームの余剰材あるいは切断屑など、製鋼工程で発生した地金類などである。これらは、形状が比較的均一である特徴を有しており、従って、単重を管理することにより最大長さの管理を代替することが可能である。
【００４１】
さらに、冷鉄源重量を最大長さに代わる指標として実験を行った結果、冷鉄源配合率の増加に伴い、溶け残りが発生しない最大冷鉄源重量が低下するという知見を得た。これは、冷鉄源の増加に伴い冷鉄源が互いに接触し、場合によっては密着するために、見掛けよりも最大長さが増加したためと推定される。炉内装入後の冷鉄源分布を管理することはできないため、実操業上適当である装入前の最大冷鉄源重量で整理すると共に、種々の条件での実験により得られたデータを解析した結果、前述の式（５）　を導くに至った。すなわち、前述の式（５）　を満たすように冷鉄源を配合すると、冷鉄源溶け残りの発生を防止し得ることがわかった。そして、第２発明（請求項２記載の発明）を完成させた。
【００４２】
このようにして完成された第２発明は冷鉄源溶解方法に係わり、この冷鉄源溶解方法は、脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解する冷鉄源溶解方法において、冷鉄源質量指数：Ｗｉが下記式（５）　を満たすように冷鉄源を配合するようにしている。ただし、下記式（５）　において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎に下記式（６）　で示される密度指数ρｉが３超のときには下記式（７）　に基づいて求められる値であり、下記式（６）　で示される密度指数ρｉが３以下のときには下記式（８）　に基づいて求められる値であり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。下記式（６）　〜（８）　において、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３　）である。
【００４３】
Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（５）
【００４４】
ρｉ＝Ｗｊ／Ｖｉ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（６）
【００４５】
ρｉ＞３のとき
Ｗｉ＝Ｗｊ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（７）
ρｉ≦３のとき
2004131824.tif 000007
【００４６】
上記第２発明（請求項２）に係る冷鉄源溶解方法によれば、冷鉄源の溶け残りの発生を防止することができる。
【００４７】
本発明の第３発明（請求項３）に係る冷鉄源溶解方法は、前記第１発明および第２発明に基づくものであり、脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解するに際し、冷鉄源質量指数：Ｗｉが下記式（９）　および（１０）を満たすように冷鉄源を配合するようにしている。ただし、下記式（９）　〜（１０）において、Ｗｉは、各冷鉄源の塊毎に下記式（１１）で示される密度指数ρｉが３超のときには下記式（１２）に基づいて求められる値であり、下記式（１１）で示される密度指数ρｉが３以下のときには下記式（１３）に基づいて求められる値であり、ＩＲは、装入される全鉄源に対する冷鉄源の配合比（質量％）である。下記式（１１）〜（１３）において、Ｗｊ：各冷鉄源の塊毎の質量（ｔ）、Ｖｉ：各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３　）である。
【００４８】
Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−　式（９）
Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１０）
【００４９】
ρｉ＝Ｗｊ／Ｖｉ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１１）
【００５０】
ρｉ＞３のとき
Ｗｉ＝Ｗｊ　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１２）
ρｉ≦３のとき
2004131824.tif 000008
【００５１】
上記第３発明（請求項３）に係る冷鉄源溶解方法によれば、前記第１発明および第２発明の作用効果からわかるように、冷鉄源投入による耐火物損傷の発生を防止することができると共に、冷鉄源の溶け残りを防止することができる。
【００５２】
上記第１〜３発明に係る冷鉄源溶解方法において、下記式（１４）で示される質量限定冷鉄源配合率Ｒｈを５％以上とすると、上記第１発明に係る冷鉄源溶解方法の場合には、より確実に耐火物損傷の発生を抑制し得、上記第２発明に係る冷鉄源溶解方法の場合には、より確実に冷鉄源の溶け残りの発生を防止し得、上記第３発明に係る冷鉄源溶解方法の場合には、より確実に耐火物損傷の発生を防止し得ると共に冷鉄源の溶け残りの発生を防止し得る（第４発明）。
【００５３】
Ｒｈ＝［Ｗｉ＞２となる冷鉄源の総質量／装入される全鉄源の質量］×１００（％）−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　式（１４）
【００５４】
なお、前記操業解析に際し、耐火物の損傷速度はレーザープロフィール計を用いて測定した損傷量、最大冷鉄源重量は計量またはスクラップの３辺を測定して算出した重量（質量）、冷鉄源配合率は通常の操業で使用している計重器の値を採用した。
【００５５】
本発明において、低級鉄源としては、その種類は限定されず、種々のものを用いることができる。このような低級鉄源としては、例えば、市中で流通している鉄屑をはじめとして、地金類、還元鉄など工場内で発生する鉄源も含まれる。各冷鉄源の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３　）は、例えば、内容積の明確な容器に冷鉄源の塊（複数個）を掬い（満杯にし）、このときの容器の内容積（ＶＶ　）を容器内の冷鉄源の塊の総個数（Ｎ）で除する（割る）ことにより算出された値をかさ体積（Ｖｉ）とする方法により求められる。即ち、ＶＶ　÷Ｎ＝Ｖｉとして算出することにより求められる。上記容器としては、例えばスクラップシュートを用いる。
【００５６】
【実施例】
本発明の実施例及び比較例を以下説明する。なお、本発明は本実施例に限定されるものではない。比較例は本発明の実施例に対する比較のための例であり、従来技術の例に限定されるものではない。
【００５７】
転炉（上底吹き型２４０ｔ転炉）において溶銑の精錬をすると共に冷鉄源としてスクラップを配合し溶解する冷鉄源溶解を行う。なお、転炉装入溶銑温度は、１２００〜１４００℃である。
【００５８】
このとき、装入される全鉄源に対するスクラップの配合比：ＩＲ（質量％）、冷鉄源質量指数：Ｗｉをパラメータとして変化させる。そして、スクラップ投入による耐火物損傷の程度および冷鉄源の溶け残りの有無を調べた。なお、耐火物の損傷速度はレーザープロフィール計を用いて測定した損傷量、スクラップ（冷鉄源）の塊毎の質量（重量）：Ｗｊは計量またはスクラップの３辺を測定して算出した重量、スクラップ配合率は通常の操業で使用している計重器の値を採用した。
【００５９】
この結果を表１及び図１に示す。なお、表１において、Ｖｉ：各スクラップ（冷鉄源）の塊毎の空隙部分を含むかさ体積（ｍ３　）、Ｗｊ：スクラップ（冷鉄源）の塊毎の質量、密度指数ρｉ（＝Ｗｊ／Ｖｉ）、Ｗｉ：冷鉄源質量指数については、Ｗｉが最大となるスクラップの塊についてのデータを表示した。この理由は次の通りである。即ち、冷鉄源質量指数：Ｗｉは各冷鉄源の塊毎に求められる値であり、このＷｉが前記式（１）　や式（５）　を満たすかどうかが重要であり、これはＷｉが最大となる冷鉄源の塊のもので前記式（１）　や式（５）　を満たすかどうかをみておけばよい（例えば、Ｗｉが最大となる冷鉄源の塊のものが、前記式（１）　を満たせば、本発明の第１発明の要件を満たし、前記式（１）　を満たさなければ、本発明の第１発明の要件を満たさない）ので、上記のようにＷｉが最大となるスクラップの塊についてのデータを表示した。
【００６０】
表１からわかるように、比較例１（Ｎｏ．１〜４）の場合には、式（１）　も式（５）　も満たしておらず、この場合には、冷鉄源の溶け残りが有ると共に、耐火物損傷の程度が大（大きい）または中（中程度に大きい）である。
【００６１】
これに対し、本発明の実施例１（Ｎｏ．５〜７）の場合、式（１）　を満たしており、この場合には、冷鉄源の溶け残りが有るが、耐火物損傷の程度が小（小さい）であり、耐火物損傷の発生が充分に抑制されている。本発明の実施例２（　Ｎｏ．８〜１１）の場合、式（５）　を満たしており、この場合には、耐火物損傷の程度が大（大きい）または中（中程度に大きい）であるが、冷鉄源の溶け残りが無い。本発明の実施例３（Ｎｏ．１２　〜１９）の場合、式（１）　も式（５）　も満たしており、この場合には、冷鉄源の溶け残りが無く、また、耐火物損傷の程度が小（小さい）または極小（極めて小さい）であり、耐火物損傷の発生が充分に抑制されている。
【００６２】
図１は、スクラップの配合比：ＩＲと冷鉄源質量指数：Ｗｉと耐火物損傷および冷鉄源の溶け残りの有無との関係に関するデータである。図１において、直線１は、Ｗｉ＝　３．５−０．０７×ＩＲという式で表現でき、直線２は、Ｗｉ＝５−０．１５×ＩＲという式で表現できる。
【００６３】
図１からわかるように、直線１より上の領域においては、耐火物損傷が生じていて不良であるが、直線１より下の領域においては、耐火物損傷が生じていなくて良好である。また、直線２より上の領域においては、冷鉄源の溶け残りが有って不良であるが、直線２より下の領域においては、冷鉄源の溶け残りが無くて良好である。更に、直線１より下で且つ直線２より下の領域においては、耐火物損傷も冷鉄源の溶け残りも発生しなくて良好である。
【００６４】
上記の直線１より下の領域は、Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲを満たす領域である。直線２より下の領域は、Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲを満たす領域である。直線１より下で且つ直線２より下の領域は、Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲ、および、Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲを満たす領域である。
【００６５】
従って、Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲを満たすようにすると、耐火物損傷が生じなくて良好であり、また、Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲを満たすようにすると、冷鉄源の溶け残りが無くて良好であるといえる。更に、Ｗｉ≦　３．５−０．０７×ＩＲ、及び、Ｗｉ≦５−０．１５×ＩＲを満たすようにすると、耐火物損傷も冷鉄源の溶け残りも発生しなくて良好であるといえる。
【００６６】
なお、上記実施例及び比較例においては、転炉において溶銑の精錬をすると共に冷鉄源としてスクラップを配合し溶解する冷鉄源溶解を行ったが、この転炉に代えて脱りん炉を用いた場合も、上記実施例及び比較例の場合と同様の傾向の結果が得られた。
【００６７】
【表１】
2004131824.tif 000009
【００６８】
【発明の効果】
本発明に係る冷鉄源溶解方法によれば、脱りん炉または転炉において冷鉄源を配合し溶解するに際し、冷鉄源投入による耐火物損傷の発生および／または冷鉄源の溶け残りの発生を防止し得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例および比較例に係るＩＲ＝スクラップ配合率とＷｉ＝冷鉄源質量指数と溶け残りおよび耐火物損傷との関係を示す図である。
【図１】
2004131824.tif 000013