(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑とスクラップとを脱りん用の転炉に装入して脱りん処理を行った後に、脱りん処理を終了した溶銑とスクラップとを脱炭用の転炉に装入し脱炭処理を行う転炉設備の操業方法において、
前記脱りん開始前の溶銑の全熱量が脱りん後に目標範囲内に入るように、前記脱りん処理におけるスクラップ装入量を決定し、決定したスクラップ装入量のスクラップを脱りん処理の際に装入し、
前記スクラップの装入によって前記目標範囲内とされた脱炭開始前の溶銑の全熱量が脱炭後に目標値になるように、前記脱炭処理におけるスクラップ装入量を決定し、決定したスクラップ装入量のスクラップを脱炭処理に装入するものであって、
前記目標範囲は、鉄−炭素系平衡状態図上で、液相線を温度上昇方向に７０℃シフトした線と、溶銑温度が１３３０℃で示される線と、［式１］で示される線とで囲まれる範囲で規定しており、
さらに、前記スクラップ装入量は、前記脱りん用の転炉に装入するスクラップの装入配合率Ｒｐ及び前記脱炭用の転炉に装入するスクラップの装入配合率が、［式２］〜［式４］の全てを満たすように設定していることを特徴とする転炉設備の操業方法。
【数１】
0005283309.tif 000009
【請求項２】
前記目標範囲から換算される溶銑の全熱量の下限値を、脱炭終了時における溶鋼の全熱量よりも高く設定していることを特徴とする請求項１に記載の転炉設備の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉設備の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に示すように、転炉設備では、脱りん炉（脱りん用の転炉）に溶銑及びスクラップを装入して脱りん処理を行い、脱りん処理を終了した溶銑をスクラップと共に脱炭炉（脱炭用の転炉）に装入した後に脱炭処理を行っている。
前記脱りん処理において、脱りん炉に装入するスクラップの装入量（以降、スクラップ装入量）を決定するにあたっては、脱りん処理終了後の溶銑温度や溶銑の成分量を考慮して当該スクラップ装入量を決定している。
【０００３】
また、脱炭処理において、脱炭炉に装入するスクラップ装入量を決定するにあたっては、脱炭処理終了後での溶銑温度や溶銑の成分量を考慮して当該スクラップ装入量を決定している。
さて、脱りん処理や脱炭処理の操業にあっては、脱炭終了後の溶鋼温度や溶鋼の各成分量が目標値になることが重要とされていたため、脱炭処理から見て脱りん終了後の溶銑温度や溶銑の各成分量は、中間的なものとみなされ、溶鋼温度や溶鋼の各成分量に比べ重視されていないのが実情である。即ち、脱炭処理から見て中間目標値である脱りん処理後の溶銑温度や溶銑の成分量は、大まかな値とされていた。
【０００４】
このように脱りん処理では、前記中間目標値が大まかに決めていたことから、精錬における厳密なコントロールはなされていなかった。
一方、脱炭処理では、特許文献２に示すように、最終的な溶鋼の溶鋼温度や溶鋼における成分値が決定されていることから、これらの値が目標値になるように精錬におけるコントロールは行っていた。
【特許文献１】特開平０７−４１８１６号公報
【特許文献２】特開平０５−３３０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の如く、脱りん処理では、精錬における厳密なコントロールがされていないことから脱りん炉に入れるスクラップが多すぎたり、少なすぎたりすることが多々あった。
脱りん炉に入れるスクラップが少なすぎると、脱りん処理後に熱増加となって脱りん率が低下したり、脱りん炉に入れるスクラップが多すぎると、脱りん処理全体での熱不足が発生して脱りん後にスクラップの溶け残りが発生するという問題がある。
【０００６】
また、脱炭処理では、脱りん処理が終了した中間目標値が脱炭開始前の初期値となるため、この初期値（中間目標値）が大まかに設定されてると最終的な目標値に合わせることが非常に難しく、又、中間目標値に基づいてスクラップ装入量を決定すると、脱炭炉に入れるスクラップが多すぎたり、少なすぎたりすることがあった。
脱炭処理の際に脱炭炉に装入するスクラップ量が多すぎた場合は、例えば、脱炭処理全体での熱不足が発生し脱炭炉以降の工程を考慮した必要な温度に達しなかったり必要な温度に到達させるために昇熱材を使用したりしなければならないことがある。
【０００７】
脱炭処理の際に脱炭炉に装入するスクラップ量が少なすぎた場合は、例えば、脱炭処理終了温度が高くなりすぎて転炉の耐火物の溶損が増加したり脱炭終了温度を下げるために多量の酸化鉄を投入したりする必要があり、酸化鉄を投入する場合にはスロッピングが発生しやすくなってしばしば吹錬を中断しなければならないことがある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、脱りん処理に引き続き脱炭処理を行う精錬の際に、脱りん処理や脱炭処理を正常に行うことができる転炉設備の操業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、溶銑とスクラップとを脱りん用の転炉に装入して脱りん処理を行った後に、脱りん処理を終了した溶銑とスクラップとを脱炭用の転炉に装入し脱炭処理を行う転炉設備の操業方法において、前記脱りん開始前の溶銑の全熱量が脱りん後に目標範囲内に入るように、前記脱りん処理におけるスクラップ装入量を決定し、決定したスクラップ装入量のスクラップを脱りん処理の際に装入し、前記スクラップの装入によって前記目標範囲内とされた脱炭開始前の溶銑の全熱量が脱炭後に目標値になるように、前記脱炭処理におけるスクラップ装入量を決定し、決定したスクラップ装入量のスクラップを脱炭処理に装入するものであって、前記目標範囲は、鉄−炭素系平衡状態図上で、液相線を温度上昇方向に７０℃シフトした線と、溶銑温度が１３３０℃で示される線と、［式１］で示される線とで囲まれる範囲で規定しており、さらに、前記スクラップ装入量は、前記脱りん用の転炉に装入するスクラップの装入配合率Ｒｐ及び前記脱炭用の転炉に装入するスクラップの装入配合率が、［式２］〜［式４］の全てを満たすように設定している点にある。
【０００９】
【数２】
0005283309.tif 000002
【００１０】
発明者は、脱りん処理を正常に行うための範囲、即ち、脱りん終了時における溶銑温度の上下限値や溶銑の成分量の上下限値を様々な角度から検証した。その結果、前記範囲を、鉄−炭素系平衡状態図上で見てみると、液相線を温度上昇方向に７０℃シフトした線と、溶銑温度が１３３０℃で示される線と、［式１］で示される線とで囲まれる範囲とすれば、脱りん処理が正常に行うことができると共に、脱りん処理の以降に行われる脱炭処理
を効率よくできることが分かった。
【００１１】
また、発明者は、前記範囲を全熱量（溶銑の温度を熱量に換算した溶銑熱量と、溶銑に含まれる各成分の潜在的な熱量とを合計した熱量）の上下限、即ち、目標範囲として示すこととし、全熱量に基づいてスクラップ装入量を決定することとした。
このようにすることで、スクラップ装入量をそれぞれ決定する際、各処理での熱バランスを把握し易く、各処理においてのスクラップ装入量の決定が容易である。そして、全熱量の目標範囲に基づいて脱りん処理の際のスクラップ装入量を決定することによって、脱りん処理に装入するスクラップ量が多すぎたり、少なすぎたりすることがなくなり、脱りん処理で、脱りん処理全体での熱不足の発生や熱増加などが起こることがなくなった。
【００１２】
また、脱りん処理でのスクラップ装入によって脱炭処理前の溶銑の全熱量を目標範囲内とし、この目標範囲内にした全熱量が目標値になるようにスクラップ装入量を決定していることから、脱炭炉に装入するスクラップ量が多すぎたり、少なすぎたりすることがなくなり、脱炭の処理の際にスクラップの溶け残りが発生したり、スロッピングが発生することもなく、脱炭処理を正常に行うことができる。
【００１３】
前記目標範囲から換算される溶銑の全熱量の下限値を、脱炭終了時における溶鋼の全熱量よりも高く設定することが好ましい。
このようにすれば、脱炭終了後の溶鋼の全熱量、言い換えれば、脱炭終了時の溶鋼の出熱量が、脱炭開始前の溶銑の全熱量よりも大きくなって、脱炭処理において熱的余裕ができ、安定的に脱炭処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、脱りん処理や脱炭処理を行う際に、脱りん処理や脱炭処理を正常に行うことができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明の転炉設備の操業方法における転炉設備について説明する。ただし、本発明はこの設備を使用するものに限定されるものではない。
図１，２に示すように、転炉設備１は、複数の転炉２と、これらの転炉２に溶銑を供給するための取鍋３と、取鍋３を転炉２に搬送するため複数の搬送クレーン４Ａ，４Ｂを備えている。また、実施形態の転炉設備１は、溶銑予備処理設備５と、スクラップ装入設備６とを備えたもので、高炉設備から搬送された溶銑を溶銑予備処理設備５で予備処理をした後に当該溶銑とスクラップとを転炉に投入して脱りん処理及び脱炭処理を行うものである。
【００１６】
前記搬送クレーン４Ａ，４Ｂは直線状に延びる走行レール７上を走行するもので、この実施の形態では２基の搬送クレーン４Ａ，４Ｂが１本の走行レール７上を走行するものとなっている。走行レール７に沿って、溶銑予備処理設備５，複数の転炉２，スクラップ装入設備６が順に配置されている。
前記転炉２は溶銑の脱りん処理や脱炭処理を行うもので、この実施の形態では３基の転炉２が互いに隣接して並列している。転炉設備１では、通常、３基の転炉２のうち、２基が同時に稼働していて、他の１基は予備用若しくは補修中である。また、この実施の形態では、稼働している２基の転炉２うち、１基は脱りんで使用され、他の１基は脱炭で使用される。
【００１７】
脱りん用の転炉２のことを脱Ｐ炉２Ａ，脱炭用の転炉２のことを脱Ｃ炉２Ｂとし、補修中又は予備用の転炉ことを予備炉２Ｃとすると、この実施の形態では、図１の左側から脱Ｐ炉２Ａ，脱Ｃ炉２Ｂ，予備炉２Ｃの順に配置されている。
各転炉２Ａ，２Ｂ，２Ｃの出湯側にはレールから構成される軌道１９が敷設されていて、軌道１９上に台車２０Ａ，２０Ｂが走行するようになっている。なお、脱Ｐ炉２Ａに敷設された軌道は、脱Ｐ炉２Ａの下を通過して前記搬送クレーン４Ａ，４Ｂが走行する走行レール７上まで延長されている。
【００１８】
溶銑予備処理設備５は、２つの予備処理ステーション８Ａ，８Ｂを有したもので、各予備処理ステーション８Ａ，８Ｂは互いに並列して配備されている。各予備処理ステーション８Ａ，８Ｂは、溶銑を取鍋３に払い出す払い出しピット９と、溶銑に脱硫処理を施す脱硫装置１０と、溶銑のスラグを除去する除滓装置１１（スラグドラッガー）とを備えている。
【００１９】
スクラップ装入設備６は、転炉２にスクラップを装入するもので、スクラップを積み込むスクラップシュート１２と、スクラップシュート１２を搬送するスクラップ搬送クレーン１３と、走行レール７下にスクラップシュート１２を載置するためのステージ１４と、スクラップを受け入れるスクラップヤード１５とを備えている。
前記ステージ１３とスクラップヤード１５との間には１又は複数本（本実施の形態においては４本）のスクラップ搬送レール１６が敷設されており、該スクラップ搬送レール１６には、スクラップシュート１２を載置可能な搬送台車１７が移動自在に配備されている。また、各スクラップ搬送レール１６には、搬送台車１７をステージ１４上に停車させるシュートステーション１８が配備されており、該シュートステーション１８に搬送台車１７を停車させることにより、スクラップシュート１２が走行レール７下に位置することとなる。
【００２０】
上記転炉設備１は、以上の構成からなるものであるが、次に、走行レール７に対する他の設備の配置を説明する。説明の便宜上、走行レール７を各クレーン１基を収容可能な互いに等しい幅を有する８つの区間（０区〜７区）とスクラップ部４のステージ１４上の区間（Ｓ区）に区切り、７区〜Ｓ区までの区間は省略する。
前記搬送クレーン４Ａは、走行レール７上を０区から６区まで移動可能であり、搬送クレーン４Ｂは、走行レール７上を１区から７区まで移動可能である。
【００２１】
スクラップ搬送クレーン１３は、走行レール７上を４区からＳ区まで移動可能である。
また、１区に予備処理ステーション８Ａが配置されると共に、２区に予備処理ステーション８Ｂが配置されている。これら予備処理ステーション８Ａ，８Ｂは、走行レール７下に払出しピット９を配置している。また、４区、５区、６区に対応する位置には、脱Ｐ炉２Ａ，脱Ｃ炉２Ｂ，予備炉２Ｃがそれぞれ配置されている。
【００２２】
以上、上述した転炉設備１によれば、次のように脱りん処理及び脱炭処理を行う。
まず、高炉から来た混銑車２２が転炉設備１に到着し、混銑車２２から払い出しピット９内の取鍋３に溶銑が払い出されると、脱硫装置１０で溶銑が脱硫処理された後、除滓装置１１で溶銑のスラグが除去される。
溶銑のスラグが除去されると取鍋３は、搬送クレーン４Ａ，４Ｂで吊り上げられて脱りんが行われる脱Ｐ炉２Ａへ向けて搬送される。このとき、スクラップ搬送クレーン１３がスクラップシュート１２を吊り上げて脱Ｐ炉２Ａへ向かい、脱Ｐ炉２Ａに溶銑よりも先にスクラップが装入される。脱Ｐ炉２Ａにスクラップが装入された後、搬送クレーン４Ｂに吊り上げられた取鍋３を介して脱Ｐ炉２Ａに溶銑が装入されて脱Ｐ炉２Ａで脱りん処理が行われる。
【００２３】
脱りん処理が完了すると脱Ｐ炉２Ａから溶銑が取鍋３に払い出され、当該取鍋３は台車２０Ａで走行レール５下に搬送された後、搬送クレーン４Ｂによって吊り上げられて脱炭用の脱Ｃ炉２Ｂに搬送される。このとき、スクラップ搬送クレーン１３がスクラップシュ
ート１２を吊り上げて脱Ｃ炉２Ｂへ向かい、脱Ｃ炉２Ｂに溶銑よりも先にスクラップが装入される。脱Ｃ炉２Ｂにスクラップが装入された後、搬送クレーン４Ｂに吊り上げられた取鍋３を介して脱Ｃ炉２Ｂに脱りんが完了した溶銑が装入されて脱Ｃ炉２Ｂで脱炭処理が行われる。
【００２４】
そして、脱Ｃ炉２Ｂで脱炭処理が完了すると溶鋼は台車２０Ｂの取鍋３に払い出されて二次精錬設備や連続鋳造設備に搬送される。
本発明の転炉設備の操業方法、即ち、脱りん処理，脱炭処理について、図３，４を用いて詳しく説明する。図３，４は、一般的な鉄−炭素系平衡状態図に、本実施形態における脱りん処理や脱炭処理の際、処理される溶銑（溶鋼）の炭素量の変化と溶銑温度の変化をプロットしたものである。
【００２５】
図３，４に示すように、脱りん処理では、脱りん開始時の溶銑Ａが矢印ａのように推移して脱りん終了後に脱りん開始前に予め設定した範囲Ｂに入るように処理を行っている。また、脱りん処理では、前記範囲Ｂにある溶銑が矢印ｂのように推移して脱炭処理後に１点に決められた溶鋼Ｃになるように処理を行っている。
本発明の脱りん処理では、脱りん開始前の溶銑Ａでの炭素量や溶銑温度を全熱量に置き換えると共に、前記範囲Ｂの炭素量や溶銑温度を全熱量に置き換えて考えたとき、溶銑Ａでの全熱量が脱りん処理後に、範囲Ｂ内の全熱量範囲（以降、範囲Ｂを全熱量で示した範囲を目標範囲Ｅとする）に入るように溶銑の脱りん処理を行っている。具体的には、スクラップを脱Ｐ炉２Ａに装入する前に、脱りん開始時における溶銑Ａの全熱量が脱りん終了後に目標範囲Ｅ内に入るように、スクラップ装入量を決定し、脱りん処理を行う際は、決定したスクラップ装入量のスクラップを脱Ｐ炉２Ａに装入している。
【００２６】
また、本発明の脱炭処理では、脱炭開始前の溶銑の全熱量を、前記目標範囲Ｅに入るようにしておき、この全熱量が脱炭終了後に、前記溶鋼Ｃの持つ全熱量（等熱線ｋ６の値）に一致するように脱炭処理を行っている。具体的には、スクラップを脱Ｃ炉２Ｂに装入する前に、目標範囲Ｅ内にある溶銑の全熱量が脱りん終了後に等熱線ｋ６の値になるように、スクラップ装入量を決定し、脱炭処理を行う際は、スクラップ装入量のスクラップを脱Ｃ炉２Ｂに装入している。
【００２７】
上述した全熱量の定義，等熱線，目標範囲Ｅ（範囲Ｂ）について説明する。
ここで、図３，４の縦軸は温度を示しており、この温度は当然の如く熱量に換算できる。また、図３，４の横軸は炭素量を示しており、炭素は酸化に伴い発熱するために炭素量は熱量に換算できる。炭素量を熱に換算したものを相当熱量とし、相当熱量と前記熱量とを加算したものを全熱量とすると、図３，４には全熱量が等しい１点鎖線のような等熱量線（以降、等熱線）を描くことができる。図３では、脱りん開始時の溶銑Ａの等熱線は一点鎖線ｋ１で表すことができる。
【００２８】
範囲Ｂの上限値を等熱線で示すと一点鎖線の等熱線ｋ２で表すことができ、範囲Ｂの下限値を等熱線で示すと一点鎖線の等熱線ｋ３と示すことができる。前記範囲Ｂを等熱線の上下限値、即ち、全熱量の上下限値として表すと前記目標範囲Ｅとなる。
なお、炭素量が多くなるにつれて相当熱量が大きくなり、溶銑温度が高くなるにつれて熱量が大きくなるので、図３では横軸及び縦軸で右にいくにしたがって等熱線の値は高くなる。詳しくは、図３の右斜め上にいくにしたがって等熱線の値は高くなり、左斜め下にいくにしたがって等熱線の値は低くなるため、図３では等熱線ｋ１の値が一番高く、前記等熱線ｋ３の値よりも等熱線ｋ２の値の方が高い。
【００２９】
図５に示すように、前記範囲Ｂは、液相線Ｕ４を温度上昇方向に７０℃シフトした線Ｕ１と、溶銑温度が１３３０℃で示される線Ｕ２と、［式１］で示される線Ｕ３とで囲まれ
る範囲にしている。この範囲Ｂは、複数の過去の操業データや実験、物理的な計算等により求めたもので、脱り後の溶銑を範囲Ｂ内にすることで、脱りん処理が効率的に行われることが分かっている。
【００３０】
【数３】
0005283309.tif 000003
【００３１】
前記線Ｕ１は、鉄−炭素系平衡状態図での液相線Ｕ４を温度上昇方向に平行に７０℃だけシフトした線であり、脱りん後の溶銑温度を線Ｕ１の値よりも大きくすることによって、脱りん処理後の溶銑を取鍋に入れても当該取鍋に地金が付着し難くなることが実験等により分かった。即ち、脱りん終了後の溶銑温度と液相線Ｕ４との温度差をΔＴとするとΔＴ≧７０℃にすることがよい。
【００３２】
図６は、脱りん処理後の溶銑温度を測定し温度差（ΔＴ）を求め、この温度差と、取鍋に付着する地金付着速度との関係を調べた結果を示している。これらから分かるように、ΔＴが１００℃以下になると取鍋に地金が付着する地金付着速度が徐々に増加し、ΔＴ＝７０℃未満では地金付着速度が急激に増加する。ΔＴ＝７０℃未満では地金付着速度が急激に増加するため、チャージ数が少ない段階から取鍋の内容積の減少が激しく必要な溶銑が搬送できなかったり、すぐに取鍋が重くなって搬送ができなくなる。また、取鍋に付着した地金の除去に時間がかかる。そこで、前記温度差を７０℃以上にすることで地金付着速度を０．５t/ch以下に抑えられ、取鍋に地金が付着するのを遅くしている。
【００３３】
前記線Ｕ２は、鉄−炭素系平衡状態図の溶銑温度の１３３０℃にラインを引いたもので、脱りん後の溶銑温度を１３３０℃以下にすることによって、脱りん率を向上させている。  図７は、脱りん後の溶銑温度と脱りん率をまとめたもので、脱りん後の溶銑温度を１３３０℃以下にすることで、脱りん率を３０％以上確保している。脱りん反応は高温では進行せず、その温度が１３３０℃を超えると脱りん率が大幅に低下し、必要な脱りん率が得られないことから、脱りん後の溶銑温度を１３３０℃以下にすることが好ましい。
【００３４】
脱りん処理では溶銑に酸素を吹き込んで脱りん処理を行うが、このとき、吹き込んだ酸素は溶銑内の炭素とも反応して脱炭が行われる。脱りん処理の際に不用意に脱炭を促進させてしまうと溶銑の凝固温度が上がり、脱りん処理の際に溶銑を固まりやすくしてしまう恐れがある。
したがって、脱りん処理時では脱炭作用を出来るだけ抑えることが好ましく、脱りん処理の際には炭素量と溶銑の温度とを［式１］で示されるライン上に近い状態で操業するのがよいことが過去の操業や実験により分かっている。なお、［式１］の係数ａ（溶銑温度変化／炭素量変化）は、当該係数ａと脱りん率との関係を示した図８から４００以下にしている。なお、図８に示した係数ａと脱りん率との関係は、実験や過去のデータをまとめたものである。この実施例では、前記係数ａは、４００としている。
【００３５】
さて、図３，４に示すように、脱りん開始時にスクラップを装入した場合を考える。脱りん開始時に溶銑Ａに対してスクラップを装入すると、スクラップが溶銑Ａの熱を奪って
当該溶銑Ａの溶銑温度を低くすることから、脱りん処理後の溶銑Ａに対する等熱線の値は、脱りん開始時の等熱線ｋ１の値に比べて比べ低くなる。
脱りん開始時における溶銑の等熱線の値と、脱りん終了時における溶銑の等熱線の値との変化量（全熱量の低下量）を考えたとき、脱りん開始時にスクラップを多く入れるほど、等熱線の値の低下量は大きなものとなる。言い換えれば、溶銑に対するスクラップ装入配合率が高いと脱りん処理後における溶銑の等熱線の値が低くなる。
【００３６】
ここで、溶銑に装入するスクラップ自体の等熱線を考えると、装入するスクラップ自体の温度は約２５℃前後で低いため、スクラップ自体の等熱線を図３に描くと、一点鎖線の等熱線ｋ４で表すことができる。
脱りん処理時に大量のスクラップを装入し、脱りん処理後における溶銑の等熱線の値が前記等熱線ｋ４と同じ値となったと仮定すると、脱りん処理後における溶銑の等熱線の値がスクラップ自体の等熱線ｋ４の値と同じであるから、前記スクラップ装入配合率は１００％、即ち、すべてがスクラップ量であると見ることができる。
【００３７】
図３に示すように、脱りん開始時に溶銑Ａに所定量のスクラップを装入して脱りん処理を行い、脱りん開始時に溶銑Ａだったものが脱りん処理後に任意溶銑Ａ’に変化したとし、任意溶銑Ａ’の等熱線を等熱線ｋ５とする。溶銑Ａが任意溶銑Ａ’なったときの脱りん開始時における溶銑Ａに対するスクラップ装入配合率Ｒｐを求めることを考える。
脱りん開始時における溶銑Ａの等熱線ｋ１の値からスクラップ自体の等熱線ｋ４の値を引いたものを値Ｇとし（図３で示すと、線分Ｇとなる）、脱りん開始時における溶銑Ａの等熱線ｋ１の値から脱りん処理後における溶銑Ａ’の等熱線ｋ５を引いたものをＸ値とすると（図３で示すと、線分Ｘとなる）、このＸ値は前記低下量を意味することになるから、前記Ｇ値に対するＸ値の割合がスクラップ装入配合率Ｒｐとなり、Ｒｐ＝Ｘ／Ｇで表すことができる。
【００３８】
したがって、脱りん処理時において、溶銑Ａの全熱量が前記目標範囲Ｅ（範囲Ｂ）に入るような、スクラップ装入配合率Ｒｐを次のように求めることができる。
等熱線ｋ１の値から等熱線ｋ２の値までの差を値Ｈとし（図３で示すと、線分Ｈとなる）、等熱線ｋ１の値から等熱線ｋ３までの差を値Ｉと（図３で示すと、線分Ｉとなる）すると、脱りん処理時におけるスクラップ装入配合率ＲｐはＨ／Ｇ≦Ｒｐ≦Ｉ／Ｇになる。
【００３９】
ここで、図３に示したように炭素だけでなく溶銑に含まれる他の成分も考慮し、換算係数を用いると、前記Ｇ〜Ｉは次のようになる。Ｇ＝Σ（Apmi・Bpmi）/Ypp−Σ（Apsi・Bpsi）/Ypp，Ｈ＝Σ（Apmi・Bpmi）/Ypp−（1736＋Dp），Ｉ＝Σ（Apmi・Bpmi）/Ypp−（1612＋Dp）となる。前記式のΣ（Apmi・Bpmi）/Yppは等熱線ｋ１の値に相当し、式の（1736＋Dp）は等熱線ｋ２の値に相当し、式の（1612＋Dp）は等熱線ｋ３の値に相当する。
【００４０】
これらの式をまとめるとスクラップ装入配合率Ｒｐは、下記［式２］のように表すことができ、本実施形態では、当該［式２］を用いてスクラップ装入配合率Ｒｐを求めている。
【００４１】
【数４】
0005283309.tif 000004
【００４２】
なお、本実施の形態では、前記換算係数は、例えばスクラップ内や溶銑などの炭素が酸化して熱に変わったときの温度上昇量を算出できるもので、換算係数のことを温度換算係数と呼ぶこととする。温度換算係数で算出された前記熱量は温度の形で表すことができる。
したがって、［式２］は熱量ではなく温度に換算して関係式を立てたもので、前記等熱線ｋ２の値、即ち、脱りんの際の上限値を求めると「１７３６」となり、前記等熱線ｋ３の値、即ち、脱りんの際の下限値は「１６１２」となった。また、［式２］の算出にあたっては、脱りん後における排ガスの熱や脱りん時に使用する副原料にとられる熱などを考慮した出熱定数を「１３０」とした。この出熱定数は実験や実操業等で経験的に算出したものである。また、上述したように熱量の算出にあたっては、脱りんにおける歩留Yppを
考慮した。
【００４３】
脱炭処理において、脱炭が正常に行われ且つ、脱炭炉以降の工程を考慮した必要な温度および、鋼種に応じた適正な成分値に達するためには、例えば、範囲Ｂにある溶銑が脱炭終了後に前記溶鋼Ｃになるようにすればよい。即ち、脱炭処理前に範囲Ｂにある溶銑の全熱量が脱炭終了後に溶鋼Ｃの等熱線ｋ６の値（言い換えれば、目標値）になるように、スクラップ装入配合率Ｒｃを次のように求めることができる。
【００４４】
なお、溶鋼Ｃの全熱量の値、即ち、前記目標値は脱炭処理を安定的に行うために目標範囲Ｅの下限値よりも高く設定している。言い換えれば、図５に示すように、目標範囲Ｅの下限値は、脱炭処理後における溶鋼の全熱量よりも高く設定している。
即ち、図５に示すように、前記範囲Ｂを、鉄−炭素系平衡状態図に溶鋼Ｃの目標値を等熱線で示した線Ｕ５（等熱線ｋ６）と、溶銑温度が１３３０℃で示される線Ｕ２と、［式１］で示される線Ｕ３とで囲まれる範囲Ｂ１に変更してもよい。
【００４５】
図４に示すように、溶鋼Ｃの等熱線ｋ６を描き、当該等熱線ｋ６から目標範囲Ｅの上限
値（等熱線ｋ２の値）を差し引いたものを線分Ｎとし、等熱線ｋ２の値からスクラップの等熱線ｋ４の値を引いたものを値Ｌとすると（図３で示せば、線分Ｌとなる）、脱炭後のスクラップ配合率ＲｃをＲｃ≦Ｎ／Ｌと表すことができる。
また、等熱線ｋ６から目標範囲Ｅの下限値（等熱線ｋ３の値）を差し引いたものを値Ｍ（図３で示せば、線分Ｍとなる）とし、等熱線ｋ３の値からスクラップの等熱線ｋ４の値を引いたものを値Ｊとすると（図３で示せば、線分Ｊとなる）、脱炭後のスクラップ配合率ＲｃはＲｃ≧Ｍ／Ｊとなる。
【００４６】
図４に示したように炭素だけでなく溶銑に含まれる他の成分も考慮し、換算係数を用いると前記Ｊ〜Ｎは次のようになる。Ｊ＝（1612−Σ（Acsi・Bcsi））/Ycp，Ｍ＝1612/Ycp−Σ（（Acci・Bcci）＋Dc）］，Ｎ＝［1736/Ycp−Σ（（Acci・Bcci）＋Dc）］となる。前記式のΣ（Acci・Bcci）/Ycpは等熱線ｋ６の値に相当する。
これらの式をまとめると、下記［式３］のようになり、本実施形態では、当該［式３］を用いてスクラップ装入配合率Ｒｃを求めている。
【００４７】
【数５】
0005283309.tif 000005
【００４８】
［式３］も前記［式２］同様に、熱量ではなく温度に換算して関係式を立てたもので、ある。［式３］の算出にあたっては、脱炭後における排ガスの熱や脱炭時に使用する副原料にとられる熱などを考慮した出熱定数を「３０」とした。この出熱定数は実験や実操業等で経験的に算出したものである。また、上述したように熱量の算出にあたっては、脱炭における歩留Ycpを考慮した。なお、［式３］で示した温度換算係数は、前記［式２］と
同様に様々な実験で求めたもので、［式２］同様の数値である。
【００４９】
例えば、脱りん開始時の溶銑温度を１３８０℃とし、溶銑の各成分量をＳｉ＝０．３４％，Ｃ＝４．５％として、［式２］でスクラップの装入配合率Ｒｐの上下限値を求めたところ、スクラップ装入配合率は４．１％以上１０．５％以下となった。
例えば、脱炭後の溶鋼温度を１６４０℃とし、溶銑の各成分量をＳｉ＝０％，Ｃ＝０．０５％として、［式３］でスクラップの装入配合率Ｒｃの上下限値を求めたところ、スクラップ装入配合率Ｒｃは１．４％以上８．５％以下となった。
【００５０】
上記［式２］及び［式３］でスクラップの装入配合率Ｒｐ及びスクラップの装入配合率Ｒｃを求め、これらスクラップの装入配合率Ｒｐ，Ｒｃに従い、スクラップを脱りん処理時及び脱炭処理時に対応する転炉に装入したところ、精錬温度が設定範囲内に保たれ、脱りん処理や脱炭処理を正常に行うことができた。
さて、脱りん処理及び脱炭処理時におけるトータルの入熱量（開始時の全熱量）及び出熱量（終了時の全熱量）を考えたとき、入熱量が出熱量よりも小さい場合、脱りん処理及び脱炭処理で熱が奪われて溶銑処理温度が低下し脱りん処理及び脱炭処理が正常に行われないことがあり、入熱量は出熱量よりも大きいことが好ましい。
【００５１】
ここで、図１０に示すように、脱炭終了時の出湯量（溶鋼の量）を「１」とし、この出湯量を基準として、脱りん処理の際の装入量（溶銑やスクラップの量），出湯量と、脱炭処理の際の装入量及び出湯量について、補正係数（歩留）の関係から考える。
脱炭処理時の歩留がYcpであるので、脱炭開始時の全装入量は1/Ycp（溶銑とスクラップとを合わせたもの）となる。ここで、Rcがスクラップ配合装入率であるから、Rc×1/Ycp
（Rc/Ycp）が脱炭開始時における装入するスクラップ装入量となり、（1-Rc）×1/Ycpが
脱炭開始時における溶銑装入量となる。
【００５２】
脱炭開始時の溶銑装入量は脱りん終了時の出湯量と同じであるから、脱りん終了時の溶銑の出湯量は（1-Rc）/Ycpで表すことができる。
そして、脱りん終了時の溶銑の出湯量が（1-Rc）/Ycpであるから、これに脱りん処理時の歩留がYppで割ると、脱りん開始時の全装入量（1-Rc）/Ycp/Yppを求めることができる
。
【００５３】
したがって、脱りん開始時のスクラップ装入量はRp（1-Rc）/Ycp/Ypp］となり、脱りん開始時の溶銑装入量は（1-Rp）（1-Rc）/Ycp/Yppとなる。
ここで、図１０でまとめた装入量の関係から、脱りん処理時の入熱量を求めると、脱りん処理時の溶銑入熱量は（1-Rp）（1-Rc）/Ycp/Ypp・Σ（Apmi・Bpmi）となり、スクラップの入熱量はRp（1-Rp）（1-Rc）/Ycp/Ypp・Σ（Apsi・Bpsi）となる。また、脱炭処理時の入熱量を求めると、Rc/Ycp・Σ（Acsi・Bcsi）となる。
【００５４】
上述したように、脱りん処理及び脱炭処理を行う際に入熱量が出熱量よりも大きい方がよいので、これを式で表すと下記［式４］ようになった。
即ち、実施の形態では、上記のように脱りん処理を行った後に、脱炭処理を行う場合、［式２］及び［式３］を満たす他に、［式４］を満たすように、スクラップの装入配合率Ｒｐ，スクラップの装入配合率Ｒｃを設定している。
【００５５】
【数６】
0005283309.tif 000006
【００５６】
［式４］は、脱りん処理ときのスクラップと溶銑とを合わせて算出した脱りん開始の全入熱量と、脱炭処理のときのスクラップの入熱量とを合わせて算出した入熱量の和（総和全熱量）が、脱りん処理および脱炭処理トータルの出熱量Σ（Acci・Bcci）＋Dc＋Dp］の和よりも大きくなることを示している。言い換えれば、脱りん後の溶銑の全熱量における目標範囲Ｅの下限値を、脱炭後における溶鋼の全熱量よりも高く設定しているのが好ましい。
【００５７】
上記で示したスクラップの装入配合率Ｒｐは、脱Ｐ炉２Ａに入れる溶銑とスクラップ装入量とを合わせた全装入量に対するスクラップ量の割合で、下記［式５］で示すことができる。
【００５８】
【数７】
0005283309.tif 000007
【００５９】
また、上記で示したスクラップの装入配合率Ｒｃは、脱Ｃ炉２Ｂに入れる溶銑とスクラップ装入量とを合わせた全装入量に対するクラップ量の割合で、下記［式６］で示すことができる。
【００６０】
【数８】
0005283309.tif 000008
【００６１】
脱りん処理の際のスクラップの装入配合率Ｒｐ及び脱炭処理の際のスクラップの装入配合率Ｒｃをまとめると図９に示すようになった。図９から分かるように、スクラップの装入配合率Ｒｐは４．１％〜１０．５％となり、スクラップの装入配合率Ｒｃは１．４％〜８．５％となった。また、脱りん処理及び脱炭処理において、前記［式２］〜［式４］までのすべてを満たす範囲は範囲Ｍ１となった。
【００６２】
次に、脱りん処理や脱炭処理において、スクラップ装入量を決定して操業を行う手順を図１１，１２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、脱りん処理の場合、ステップ１で、脱りん開始前に、脱りん開始前の溶銑、即ち、除滓装置１１でスラグが除去された溶銑の溶銑温度Bpmi（i=1），炭素成分量Bpmi（i=2）及び珪素の成分量Bpmi（i=3）を測定しておき、これらの値と予め分かっている温度換
算係数Apmi（i=1〜3）や脱りんにおける補正係数Ypp（歩留）から溶銑における全熱量を
求める（図３の等熱線ｋ１の値）。
【００６３】
ステップ２で、脱りん開始前に、脱Ｐ炉２Ａに装入するスクラップの装入温度Bpsi（i=1），炭素成分量Bpsi（i=2）及び珪素の成分量Bpsi(i=3)を測定しておき、これらの値と
予め分かっている温度換算係数Bpsi（i=1〜3）や脱りんにおける補正係数Ypp（歩留）か
らスクラップにおける全熱量を求める（図３の等熱線ｋ４の値）。
ステップ３で、脱りん開始前に、脱りん時の出熱定数Dpを操業条件などから決定し、この値と前記溶銑における全熱量及びスクラップにおける全熱量を［式２］に代入してスクラップの装入配合率Ｒｐを決定する。
【００６４】
ステップ４で、脱りん開始前に、スクラップの装入配合率Ｒｐと、脱Ｐ炉に入れる溶銑の装入量とから［式５］を用いてスクラップ装入量を算出する。なお、脱Ｐ炉２Ａに入れる溶銑の装入量は脱Ｐ炉２Ａに向けて移動する取鍋３に入っている溶銑の量である。
ステップ５で、スクラップシュート１２にステップ３で決定した前記装入量のスクラップを積み込んで、スクラップシュート１２でスクラップを脱Ｐ炉２Ａに装入する。
【００６５】
脱炭処理の場合は次のようになる。
ステップ１０で、脱炭開始前に、脱炭後の溶鋼温度Bcci（i=1），炭素成分量Bcci（i=2）及び珪素の成分量Bcci（i=3）を決定しておき、これらの値と予め分かっている温度換
算係数Acci（i=1〜3）や脱炭における補正係数Ycp（歩留）から溶鋼における全熱量を求
める（図４の等熱線ｋ６の値）。
【００６６】
ステップ１１で、脱炭開始前に、脱Ｃ炉２Ｂに装入するスクラップの装入温度Bcsi（i=1），炭素成分量Bcsi（i=2）及び珪素の成分量Bcsi(i=3)を測定しておき、これらの値と
予め分かっている温度換算係数Apsi（i=1〜3）や脱炭における補正係数Ycp（歩留）から
スクラップにおける全熱量を求める（図４の等熱線ｋ４の値）。
ステップ１２で、脱炭開始前に、脱炭時の出熱定数Dcを操業条件などから決定し、この値と前記溶鋼における全熱量及びスクラップにおける全熱量を［式３］に代入してスクラップの装入配合率Ｒｃを決定する。
【００６７】
ステップ１３で、脱炭開始前に、スクラップの装入配合率Ｒｃと、脱Ｃ炉２Ｂに入れる溶銑の装入量とから［式６］を用いてスクラップ装入量を算出する。なお、脱Ｃ炉２Ｂに入れる溶銑の装入量は脱Ｐ炉２Ａから出湯されて取鍋３に入れられた溶銑の量である。
ステップ１４で、スクラップシュート１２にステップ３で決定した前記装入量のスクラップを積み込んで、スクラップシュート１２でスクラップを脱Ｃ炉２Ｂに装入する。
【００６８】
なお、上記では溶銑温度，炭素成分量及び珪素の成分量での実測値を用いることとしているが、脱りん開始前に予測した予測値を用いるようにしてもよい。上記各ステップにおける計算は、転炉設備などを制御する制御装置（例えば、プロセスコンピュータ）で行う。
上記の脱りん処理及び脱炭処理では、［式２］や［式３］を用いて、スクラップの装入配合率Ｒｐやスクラップの装入配合率Ｒｃを求めているが、［式４］を用いる場合は次のようになる。
【００６９】
即ち、脱りんを開始する前に、脱炭処理後における溶鋼の全熱量，脱りん開始前の溶銑における全熱量と脱りん時に装入するスクラップの全熱量及び脱炭時に装入するスクラップの全熱量を求め、これらを［式４］に代入することで、［式２］〜［式４］全てを満たすスクラップの装入配合率Ｒｐやスクラップの装入配合率Ｒｃを求める。求めたスクラップの装入配合率Ｒｐやスクラップの装入配合率Ｒｃを前記［式５］や［式６］に代入して、脱りん処理又は脱炭処理時におけるスクラップ装入量を求める。
【００７０】
図９、１３は、実際に操業を行った結果をまとめたものである。図１３の参考例１，５は［式２］のみを満たすようにスクラップの装入配合率Ｒｐを設定して操業したもので、参考例２，４は［式３］のみを満たすようにスクラップの装入配合率Ｒｃを設定して操業したもので、実施例３は［式２］，［式３］及び［式４］を満たすように、スクラップの装入配合率Ｒｐ及びスクラップの装入配合率Ｒｃを設定して操業したものである。図９に、実施例及び参考例におけるスクラップ装入配合率のポイントをプロットした。
【００７１】
実施例及び参考例では、脱りん処理，脱炭処理におけるスクラップの溶け残りの有無と、スロッピングの発生の有無についてもを調べた。
スクラップの溶け残りが有りの場合、規定通りの溶鋼を確保することができないので、スクラップの溶け残りが無いことが好ましい。また、スロッピングの発生が有りの場合、吹錬時間が延びたり一時的に吹錬を中断しなければならないことがあって生産性が低下することから、スロッピングの発生はないことが好ましいとされている。
【００７２】
参考例１，５では脱Ｐ炉でのスクラップの溶け残りは無く、脱Ｐ炉でのスロッピングの発生も無く、昇熱材も必要がなく（昇熱材ゼロ）、脱りん処理は良好であった。
参考例２，４では、脱Ｃ炉でのスクラップの溶け残り無く、脱Ｃ炉でのスロッピングの発生はも無く、また昇熱材も必要がなく（昇熱材ゼロ）、脱炭処理は良好であった。
実施例３では、脱Ｐ炉及び脱Ｃ炉でのスクラップの溶け残りは無く、脱Ｐ炉及び脱Ｃ炉でのスロッピングの発生もなく、脱りん処理及び脱炭処理は非常に良好であった。
【００７３】
以上、操業結果をまとめると、図９，１３から分かるように、参考例１，５のように脱りん処理時のスクラップ装入配合率Ｒｐを［式２］範囲内にすることで、脱Ｐ炉でのスクラップの溶け残りや脱Ｐ炉でのスロッピングの発生を抑えることができた。
また、参考例２，４のように脱炭処理時のスクラップ装入配合率Ｒｃを［式３］範囲内にすることで脱Ｃ炉でのスクラップの溶け残りや脱Ｃ炉でのスロッピングの発生を抑えることができた。
【００７４】
さらに、実施例３のように脱りん処理時及び脱炭処理時の両方において、これらのスクラップ装入配合率Ｒｐ，Ｒｃを［式２］及び［式３］範囲内にすると共に、［式４］を満たすようにする（図９のＭ１範囲にする）ことで、脱Ｐ炉及び脱Ｃ炉両方のスクラップの溶け残りや脱Ｃ炉でのスロッピングの発生を抑えることができた。
図１４は、脱りん処理後の溶銑が前記範囲Ｂに入るように操業したときにおける操業結果をまとめたものである。実施例６は、脱りん処理後の溶銑が範囲Ｂに入るように操業したものである。比較例１は、脱りん処理後の溶銑温度と液相線との温度差が３５℃で７０℃以下になるように操業したもので、比較例２は、脱りん後の溶銑温度が１３３０℃以上になるように操業したもので、比較例３は、［式１］を満たさないように操業したものである。実施例６では、取鍋への地金は少なく脱りん率も９０％で脱りん後に目標となる脱りん成分にすることができた、即ち、Ｐ成分の脱線はなかった。
【００７５】
温度差（ΔＴ）が７０℃未満である比較例１では地金付きが多く、脱りん後の溶銑温度が１３３０℃以上である比較例２では脱りん率が３０％未満と非常に低いものとなった。比較例１では脱りん後の溶銑のＰ成分が目標値から外れ、脱りん率が２０％と非常に低かった。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】転炉設備の概略平面図である。
【図２】転炉設備の概略側面図である。
【図３】脱りん処理における炭素量と溶銑温度との関係を示した図である。
【図４】脱炭処理における炭素量と溶銑温度との関係を示した図である。
【図５】目標範囲の詳細図である。
【図６】温度差ΔＴと地金付着速度との関係を示す図である。
【図７】溶銑温度と脱りん率との関係を示す図である。
【図８】溶銑温度変化を炭素量変化で割った値と脱りん率との関係を示す図である。
【図９】スクラップ装入配合率を示した図である。
【図１０】脱りん処理及び脱炭処理における装入量と出湯量との関係を示した図である。
【図１１】脱りん処理の際にスクラップ装入量を決定して操業を行う手順を示すフローチャート図である。
【図１２】脱炭処理の際にスクラップ装入量を決定して操業を行う手順を示すフローチャート図である。
【図１３】実施例及び参考例を示す図である。
【図１４】実施例と比較例とを示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１    転炉設備
２    転炉
２Ａ  脱りん炉
２Ｂ  脱炭炉
６    スクラップ装入設備
【図１】
0005283309.tif 000010
【図２】
0005283309.tif 000011
【図３】
0005283309.tif 000012
【図４】
0005283309.tif 000013
【図５】
0005283309.tif 000014
【図６】
0005283309.tif 000015
【図７】
0005283309.tif 000016
【図８】
0005283309.tif 000017
【図９】
0005283309.tif 000018
【図１０】
0005283309.tif 000019
【図１１】
0005283309.tif 000020
【図１２】
0005283309.tif 000021
【図１３】
0005283309.tif 000022
【図１４】
0005283309.tif 000023