(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑鍋内の溶銑を受銑容器に払い出し、空となった溶銑鍋に溶銑が装入されるまでの間に該溶銑鍋の鍋底に冷鉄源を入れ置きし、その後、該溶銑鍋に溶銑を装入することとされており、前記空となった溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を、式（１）及び式（２）を満たすように設定することを特徴とする溶銑鍋への冷鉄源投入方法。
【数１】
0004440202.tif 000019
【請求項２】
溶銑鍋内の溶銑を受銑容器に払い出し、空となった溶銑鍋に溶銑が装入されるまでの間に該溶銑鍋の鍋底に冷鉄源を入れ置きし、その後、該溶銑鍋に溶銑を装入し、受銑した溶銑を前記受銑容器に払い出すまでの間に該溶銑に脱りん処理を施すこととされており、前記空となった溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を、式（１）及び式（３）を満たすように設定することを特徴とする溶銑鍋への冷鉄源投入方法。
【数２】
0004440202.tif 000020
【請求項３】
溶銑鍋内の溶銑を受銑容器に払い出し、空となった溶銑鍋に溶銑が装入されるまでの間に該溶銑鍋の鍋底に冷鉄源を入れ置きし、その後、該溶銑鍋に溶銑を装入することとされており、前記空となった溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を、式（４）及び式（２）を満たすように設定することを特徴とする溶銑鍋への冷鉄源投入方法。
【数３】
0004440202.tif 000021
【請求項４】
溶銑鍋内の溶銑を受銑容器に払い出し、空となった溶銑鍋に溶銑が装入されるまでの間に該溶銑鍋の鍋底に冷鉄源を入れ置きし、その後、該溶銑鍋に溶銑を装入し、受銑した溶銑を前記受銑容器に払い出すまでの間に該溶銑に脱りん処理を施すこととされており、前記空となった溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を、式（４）及び式（３）を満たすように設定することを特徴とする溶銑鍋への冷鉄源投入方法。
【数４】
0004440202.tif 000022
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉を用いて溶鋼を製造する方法の内、空となった溶銑鍋への冷鉄源投入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、転炉への溶銑の払出しを完了した混銑車又は溶銑鍋は、次回の受銑に備えるべく搬送元に返送される。このとき、混銑車又は溶銑鍋は、払出し前の溶銑によって得られた熱を大気中に放出しており、ここに熱ロスが生じている。該熱ロスは、その後にこれら混銑車又は溶銑鍋に装入されることとなる溶銑の温度低下の原因となり、これによって転炉工程で吹錬される溶銑に対する冷鉄源の配合量が低下し、結果的に粗鋼の増産を減退させてしまうこととなる。かかる問題を解決すべく、これまでも熱ロスの低減を図る操業方法が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１〜特許文献３には、混銑車の熱ロスを低減する操業方法について開示されている。これらの操業方法においては、転炉から高炉に返送される混銑車の炉体に冷鉄源を入れ置きし、該炉体からの放熱を冷鉄源によって吸収することによって熱ロスの抑制が図られており、さらに、吹錬前の溶銑に冷鉄源を装入する機会が増加することにより、操業全体の溶銑配合率（ＨＭＲ）の低減が図られる。
【特許文献１】特開昭５４−１４２１１６号公報
【特許文献２】特許２６５２２９６号
【特許文献３】特開平５−５９４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１〜特許文献３においては、予め入れ置きした冷鉄源を高炉からの受銑によって全て溶解させることを目的として、該冷鉄源の重量は受銑重量の１０％程度に規定されている。
しかしながら、かかる重量の冷鉄源を溶銑鍋に入れ置きすると、現場の実績として、受銑重量のみから入れ置きする冷鉄源の重量を規定することは冷鉄源を過剰に入れすぎてしまう場合があり、この様な過剰な冷鉄源の入れ置きによっては、冷鉄源の有する熱ロス低減効果を十分に発揮させることができず、却って操業に悪影響を与えてしまうことが挙がってきている。
【０００５】
そこで、本発明は、操業への悪影響を防止しつつ、溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を適正なものとして該冷鉄源による熱ロス低減効果を有効に発揮させることができる溶銑鍋への冷鉄源投入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】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための第１の技術的手段は、
溶銑鍋内の溶銑を受銑容器に払い出し、空となった溶銑鍋に溶銑が装入されるまでの間に該溶銑鍋の鍋底に冷鉄源を入れ置きし、その後、該溶銑鍋に溶銑を装入することとされており、前記空となった溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を、式（１）及び式（２）を満たすように設定することを特徴とする。
【０００７】
【数５】
0004440202.tif 000002
【０００８】
溶銑鍋内の熱ロスは、主に溶銑鍋表面からの外部放熱及び鍋口からの放熱よるものであることは知られている。
本発明に係る溶銑鍋への冷鉄源投入方法においては、溶銑鍋内に冷鉄源を入れ置きし、該冷鉄源に本来外部放熱によって放出されることとなる熱を吸収させ、これによって溶銑鍋内の熱の外部への放出を抑制するのである。ここで、前記外部放熱による発散熱量の大きさは、溶銑鍋の鍋口の面積の大きさによって変動し、例えば溶銑鍋の鍋口の面積が大きくなるにつれて、該鍋口からの放熱が増し、相対的に溶銑鍋内の熱量は小さくなり、これに伴って前記外部放熱による発散熱量も小さなものとなる。本願発明者らは、かかる点に着目し、鍋口の面積と溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量に関する実験を重ねた。その結果、入れ置きする冷鉄源の重量を以下の式（１Ａ）の範囲とすれば、外部放熱による発散熱を入れ置きした冷鉄源によって十分に吸収し、ひいては該冷鉄源の熱ロス低減効果を十分に発揮させることとなることを発見した。
【０００９】
【数６】
0004440202.tif 000003
【００１０】
また、入れ置きした冷鉄源は、溶銑鍋の内壁からの輻射熱を受けることにより予熱され、該内壁の表面と冷鉄源表面の温度が等しくなった時点で冷鉄源と溶銑鍋内の空気の間の熱移動は平衡状態となる。このため、溶銑鍋内は、予熱された冷鉄源によって保温状態が維持され、これによっても溶銑鍋の熱ロスが低減されることとなる。
一方、鍋口を通じての放熱を抑制するには、溶銑鍋の内壁表面、特に鍋底を全面に亘って入れ置きする冷鉄源によって覆い、該鍋底から鍋口を通じて溶銑鍋外に放出される輻射熱を抑制することが有効である。これにより、鍋底の表面温度が低下し、ステファン＝ボルツマンの法則によって示される鍋底からの輻射熱の放出が抑制されるのである。
【００１１】
一般に、入れ置きする冷鉄源は、公知の手段によって溶銑鍋に投入されて鍋底に堆積することとなるが、本願発明者は、鍋底の面積に略等しい大きさを有する鍋口の面積と入れ置きする冷鉄源の重量に関する実験を重ねた結果、冷鉄源の重量を以下の式（１Ｂ）の範囲とすることにより、公知の手段によって冷鉄源を溶銑鍋内に投入する場合にも、鍋底を冷鉄源によって覆うことが可能であること発見している。
【００１２】
【数７】
0004440202.tif 000004
【００１３】
したがって、溶銑鍋の熱ロスを低減することを目的として入れ置きする冷鉄源の重量を規定する場合、前記式（１）を満たす範囲で冷鉄源の重量を設定することにより、溶銑鍋からの放熱に対して冷鉄源の熱ロス低減効果を十分に発揮させることができるのである。
また、溶銑鍋が受銑する溶銑に対して冷鉄源を過剰に入れ置きすると、冷鉄源が溶け残ると共に溶銑の温度低下が顕著なものとなる。これにより、溶銑鍋の内壁に地金が付着すると共に溶銑の顕著な温度低下が後の操業に支障をきたす虞がある。
【００１４】
そこで、本願発明者は、入れ置きする冷鉄源の重量と受銑される溶銑の重量に関する操業実績を詳しく調べた。この結果、入れ置きする冷鉄源の重量を上記式（２）の範囲とすることにより、冷鉄源を全て溶解することが可能であり、しかも、受銑した溶銑の著しい温度低下を防止することができることを知見している。
したがって、入れ置きする冷鉄源の重量を上記式（１）及び式（２）を満たすものとすることにより、入れ置きする冷鉄源の熱ロス低減効果を十分に発揮させ、且つ、冷鉄源の入れ置き後の操業を良好なものとすることができる。
【００１５】
また、本発明における課題解決のための第２の技術的手段は、
溶銑鍋内の溶銑を受銑容器に払い出し、空となった溶銑鍋に溶銑が装入されるまでの間に該溶銑鍋の鍋底に冷鉄源を入れ置きし、その後、該溶銑鍋に溶銑を装入し、受銑した溶銑を前記受銑容器に払い出すまでの間に該溶銑に脱りん処理を施すこととされており、前記空となった溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を、式（１）及び式（３）を満たすように設定することを特徴とする。
【００１６】
【数８】
0004440202.tif 000005
【００１７】
上記操業方法においては、溶銑鍋に受銑された溶銑は、脱りん処理を施された後、転炉に払い出される。
該脱りん処理においては、一般に、脱りん材として気酸（酸素ガス）と固酸（酸化鉄等）とが同時に溶銑に装入される。このとき、低効率の気酸の比率よりも高効率の固酸の比率を大きなものとして処理を行うことが望ましい。しかし、固酸による脱りん処理は吸熱反応を多分に含み、固酸比率の増大は溶銑内の熱量の大量消費に繋がり、これによって溶銑の温度低下が著しいものとなる。
【００１８】
かかる温度低下を防止するためには、脱りん処理前の溶銑の熱余裕を十分なものとすることが望ましい。そこで、本願発明者は、溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を上記の式（３）以下とすることにより、冷鉄源によって溶銑の熱量が若干奪われることとなるものの、これによっても脱りん処理を行うための溶銑の熱余裕を十分に維持することができることを知見している。
そして、入れ置きする冷鉄源の重量を式（３）以下とすることにより、脱りん処理の固酸比率を増大させることができ、ひいては低効率の気酸の割合を低減することができるのである。
【００１９】
なお、上記脱りん処理は、溶銑鍋に装入された溶銑を転炉に払い出すまでの間に行えば良い。したがって、受銑した溶銑を前記受銑容器に払い出すまでの間とは、その間以降の前記受銑容器に払い出した後をも含めて拡張して捉えることができ、該脱りん処理の処理の時期に依らず、上記（３）式によって冷鉄源の重量を規定することにより、溶銑に脱りん処理を施すことによる溶銑の温度低下が考慮されることとなるのである。
また、本発明における課題解決のための第３の技術的手段は、
溶銑鍋内の溶銑を受銑容器に払い出し、空となった溶銑鍋に溶銑が装入されるまでの間に該溶銑鍋の鍋底に冷鉄源を入れ置きし、その後、該溶銑鍋に溶銑を装入することとされており、前記空となった溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を、式（４）及び式（２）を満たすように設定することを特徴とする。
【００２０】
【数９】
0004440202.tif 000006
【００２１】
上記操業方法によれば、溶銑鍋は、溶銑の払出し完了から冷鉄源の入れ置き開始までは空の状態であり、このとき、溶銑鍋内の熱は大気中に熱ロスとして放出されている。そこで、本願発明者は、溶銑払い出し完了から冷鉄源の入れ置き開始までの間の放熱による熱ロスに着目し、上記式（１Ａ）に溶銑払出し完了から冷鉄源入れ置き開始までの時間を変数として導入することにより、冷鉄源を装入する前までの溶銑鍋からの放熱を考慮した以下の式（４Ａ）を得ることを知見している。
【００２２】
【数１０】
0004440202.tif 000007
【００２３】
また、上記式（１Ｂ）についてさらに検討を進め、入れ置きする冷鉄源によって鍋底を覆うことを目的として冷鉄源の重量を規定するに際し、冷鉄源の平均かさ比重が影響することを知見した。そして、この観点から上記式（１Ｂ）に冷鉄源のかさ比重を変数として導入することにより、投入される冷鉄源の性状を考慮した以下の式（４Ｂ）が得られる。
【００２４】
【数１１】
0004440202.tif 000008
【００２５】
これにより、上記式（４）においては、冷鉄源を入れ置きすることによって溶銑鍋の熱ロスを低減するに際し、溶銑払い出し完了から冷鉄源入れ置き開始までの時間及び冷鉄源の平均かさ比重との関係が考慮され、入れ置きする冷鉄源の重量がより実情に即したものとして規定されることとなる。
さらに、かかる点に鑑みれば、本発明における課題解決のための第４の技術的手段として、
溶銑鍋内の溶銑を受銑容器に払い出し、空となった溶銑鍋に溶銑が装入されるまでの間に該溶銑鍋の鍋底に冷鉄源を入れ置きし、その後、該溶銑鍋に溶銑を装入し、受銑した溶銑を前記受銑容器に払い出すまでの間に該溶銑に脱りん処理を施すこととされており、前記空となった溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を、式（４）及び式（３）を満たすように設定することを特徴とすることは好ましい。
【００２６】
【数１２】
0004440202.tif 000009
【発明の効果】
【００２７】
本発明の溶銑鍋への冷鉄源投入方法によれば、操業への悪影響を防止しつつ、溶銑鍋に入れ置きする冷鉄源の重量を適正なものとして該冷鉄源による熱ロス低減効果を有効に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明していく。
本実施の形態の製鋼工程のフローは、図１に示す如く、高炉１にて製銑された溶銑は溶銑鍋２に受銑され、該溶銑鍋２によって転炉設備３に搬送される。ここで、溶銑は、鋳床にて脱珪処理を施されると共に溶銑鍋２による搬送中に除滓処理を施され、その後、転炉設備３の転炉（受銑容器）４に払い出される。本実施の形態においては、転炉４として脱りん転炉（転炉型脱りん炉、又は脱Ｐ炉）４Ａと脱炭転炉（転炉型脱炭炉、又は脱Ｃ炉）４Ｂが採用され、溶銑鍋２の溶銑を脱りん転炉４Ａに払い出すこととしている。
【００２９】
なお、溶銑鍋内の溶銑の払い出しは、溶銑鍋２から脱りん炉用の溶銑鍋等の他の受銑容器に払い出すこととしても構わない。
そして、該脱りん転炉４Ａに払い出された溶銑は、該脱りん転炉４Ａにて脱りん処理が施された後、転炉装入溶銑鍋６に一旦払い出される。そして、該転炉装入溶銑鍋６によって脱炭炉４Ｂ前に搬送された溶銑は、転炉装入溶銑鍋６から脱炭転炉４Ｂに払い出され、該脱炭転炉４Ｂにて炭素量を調整されて溶鋼となる。そして、該溶鋼は脱炭転炉４Ｂから溶鋼鍋７に払い出され、その後、溶鋼処理（２次精錬処理）及び連続鋳造処理を経て製品化される。
【００３０】
該フローにおいては、上述の如く、溶銑鍋２が高炉１と転炉設備３の脱りん転炉４Ａの間を往復して溶銑を搬送し、脱りん工程及び脱炭工程は溶銑をそれぞれの転炉４Ａ、４Ｂに装入した状態で行い、溶鋼鍋７が転炉設備３から下流の連鋳工程に向けて溶鋼を搬送する。
ここで、本実施の形態の溶銑鍋２は、図２に示す如く、鍋底１１と、該鍋底１１と同じ若しくは僅かに大きな面積を有する鍋口１２とを備えた有底直筒状に形成されており、本実施の形態においては、搬送台車（図示省略）によって転炉設備まで搬送され、その後、鍋搬送クレーン１３に吊り上げられることとしている。
【００３１】
また、溶銑鍋２は、外張りが鉄皮１４によって形成されると共に、内張りが有機物をバインダーとして含有する粘土質や高アルミナ質からなる定形の耐火物（耐火レンガ）１５が隙間無く貼り付けられている。
図１に示す本実施の形態のフローにおいては、各処理設備間を移動して溶銑や溶鋼を搬送する搬送容器（受銑容器）として溶銑鍋２や転炉装入溶銑鍋６や溶鋼鍋７等が採用されている。これら搬送容器は、受銑する溶銑や溶鋼からの熱を受けて高温となるものの、該熱は、搬送容器を搬送先から搬送元に返送するまでの間に大気中に放出され、ここに熱ロスが発生する。
【００３２】
特に溶銑鍋２においては、転炉設備３にて脱りん転炉４Ａに溶銑を払い出した後、高炉１の鋳床（図示省略）まで返送されることとなるが、該返送時に熱ロスが生じている。
本実施の形態においては、溶銑鍋２の返送ライン上に冷鉄源投入設備９を配備し、脱りん転炉４Ａに溶銑を装入して空となった溶銑鍋２に冷鉄源Ｃを入れ置きすることとし、これによって溶銑鍋２の返送時の熱ロスを低減することとしている。
なお、本実施の形態においては、冷鉄源Ｃとして冷銑を採用している。
ところで、溶銑鍋２の熱ロスは、主に鉄皮１４からの放熱によるものと鍋内の熱の鍋口１２からの放出であることが知られている。ここで、本願発明者らは、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量を規定することにより、これら２経路の熱の放出を有効に抑えることを見出している。
【００３３】
先ず、鉄皮１４からの放熱に対しては、鍋内の熱を入れ置きする冷鉄源Ｃに吸収させ、該冷鉄源Ｃの予熱効果によって放熱を抑えることとする。即ち、鉄皮１４から放出されるべき鍋内の熱が入れ置きする冷鉄源Ｃによって吸収され、該熱によって冷鉄源Ｃが予熱される。そして、予熱された冷鉄源Ｃからの放熱（輻射熱）が溶銑鍋２の内壁によって受け止められる。これにより、鍋内にて冷鉄源Ｃと内壁の間で熱的な平衡状態で形成されて該鍋内の保温状態が維持され、結果として溶銑鍋２の内壁温度が低下し、伝熱により鉄皮１４の温度も低下する。この結果、該鉄皮１４から放出される熱量が低減されることとなる。
【００３４】
このとき、鍋口１２の面積が大きくなるにつれて該鍋口１２からの鍋内の放熱量が大きくなるため、鍋内の熱量は小さなものとなる。つまり、溶銑鍋２の鍋内の熱量は鍋口１２の面積に依存しており、これに伴って、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量も鍋口１２の面積に依存して変動する。
本願発明者らは、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量は鍋口１２の面積に対して線形性を有して変動することを見出した。加えて、鍋口１２の面積Ａ＝７.１ｍ2とした場合、１０.６ｔｏｎ以上の冷鉄源Ｃを入れ置きしても、冷鉄源Ｃの表面温度の値が頭打ちとなり、それ以上に冷鉄源Ｃを増量しても該増量に伴う予熱効果を殆ど認めることができない点、及び、鍋口１２の面積Ａ＝１５.２ｍ2とした場合、９.０ｔｏｎ以上の冷鉄源Ｃを入れ置きしても、冷鉄源Ｃの表面温度の値が頭打ちとなり、それ以上に冷鉄源Ｃを増量しても該増量に伴う予熱効果を殆ど認めることができない点を実験・調査から得た。
【００３５】
これにより、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量と溶銑鍋２の鍋口１２の面積との間に以下の関係が成立することにより、入れ置きする冷鉄源Ｃの予熱効果を有効に発揮して溶銑鍋２の鉄皮１４から放出される熱量を低減することができることを見出した。
【００３６】
【数１３】
0004440202.tif 000010
【００３７】
一方、鍋内の耐火物１５の表面、特に鍋底１１を形成する耐火物１５の表面を入れ置きする冷鉄源Ｃによって覆うことにより、鍋内の熱の鍋口１２からの放出を低減することとしている。これにより、鍋底１１の温度が低下し、ステファン＝ボルツマンの法則によって示される鍋底１１の耐火物１５からの輻射熱の放出が抑制されるのである。
この様に冷鉄源を溶銑鍋２内に入れ置きするに際し、本実施の形態においては、冷鉄源投入設備９にて公知の手段により溶銑鍋２の鍋内に冷鉄源Ｃを入れ置きしているが、鍋口１２の面積が大きくなるにつれて、入れ置きする冷鉄源Ｃによって覆うべき鍋底１１の表面積は大きなものとなる。即ち、鍋底１１の面積は鍋口１２の面積に依存しており、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量も鍋口１２の面積によって変動する。
【００３８】
ここで、鍋口１２を略円形とした場合、該鍋口１２の面積は半径の２乗に比例する。また、鍋口１２の下方（鍋口１２の正投影面）となる鍋底１１を覆うに十分とされる冷鉄源Ｃの体積は、前記半径の３乗に比例するものと考えられる。これにより、以下の式（１Ｂ’）が成立する。
【００３９】
【数１４】
0004440202.tif 000011
【００４０】
さらに、本願発明者らは、鍋口１２の面積Ａ＝１２.６ｍ2とした場合、冷鉄源Ｃの重量を１８ｔｏｎ以下とすると、該冷鉄源Ｃによって鍋口１２の下方及びその周辺を覆うことができないことを知見した。この結果及び上記式（１Ｂ’）から、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量と鍋口１２の面積との間に以下の式（１Ｂ）の関係が成立することにより、入れ置きする冷鉄源Ｃによって溶銑鍋２の鍋底１１を十分に覆うことができることを見出した。
【００４１】
【数１５】
0004440202.tif 000012
【００４２】
したがって、以下の式（１）を満たす範囲で冷鉄源Ｃの重量を設定することにより、溶銑鍋２の熱ロスに対して鍋に入れ置きする冷鉄源Ｃの熱ロス低減効果を十分に発揮させることができるのである。
【００４３】
【数１６】
0004440202.tif 000013
【００４４】
図３は、鍋口１２の面積（横軸：ｍ2）と入れ置きする冷鉄源Ｃの重量（縦軸：ｔｏｎ／車）との関係を示しており、上記式（１）を満たす範囲に冷鉄源Ｃの重量を設定することにより、該冷鉄源Ｃの熱ロス低減効果を有効に発揮させることができる。
また、図４は、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量（横軸：ｔｏｎ／車）と該冷鉄源Ｃによる熱ロス低減効果（縦軸：Ｍｃａｌ）との関係を示している。図４に示す如く、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量が増すにつれて、冷鉄源Ｃの予熱による熱ロス低減効果及び鍋口１２から熱ロス低減効果による全体の熱ロス低減効果が増大する。しかしながら、かかる熱ロス低減効果は線形性を有さず、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量の増大に伴って頭打ちとなっている。
【００４５】
本願発明者らは、かかる点に鑑み、入れ置きする冷鉄源Ｃと該冷鉄源Ｃを入れ置きした溶銑鍋２に受銑される溶銑との関係に着目して検討した。これにより、冷鉄源Ｃを過剰に入れ置きすると、冷鉄源Ｃが溶け残ると共に溶銑の温度低下が顕著となり、冷鉄源Ｃの熱ロス低減効果が有効に発揮されないばかりか、溶銑の顕著な温度低下によって後の操業に支障をきたす虞があることを知見した。
そこで、本願発明者は、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量と受銑される溶銑の重量に関する実験を行った。この結果、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量を以下の式（２）の範囲とすることにより、冷鉄源Ｃを全て溶解することが可能であると共に溶銑の著しい温度低下を防止することができることを見出している。
【００４６】
【数１７】
0004440202.tif 000014
【００４７】
したがって、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量を上記式（１）及び式（２）を満たすものとすることにより、冷鉄源Ｃの入れ置き後の操業に支障をきたすことなく、しかも、該冷鉄源Ｃの熱ロス低減効果が有効に発揮されることとなるのである。
また、上記製鋼工程においては、図５に示す如く、脱りん転炉４Ａよりも上流側に溶銑を払い出す払出し場２１及び除滓設備２２を備え、該払出し場２１に払い出された溶銑を溶銑鍋２によって脱りん転炉４Ａと脱炭転炉４Ｂの何れかまで搬送することとした構成を採用することができる。ここで、溶銑鍋２によって脱炭転炉４Ｂまで溶銑を搬送するルートにおいては、該溶銑鍋２によって溶銑を搬送している間に該溶銑に脱りん処理が施される。そして、溶銑鍋２は、脱りん処理後の溶銑を脱炭転炉４Ｂに払い出した後、払出し場２１まで返送される。或いは、払出し場２１にて溶銑鍋２に溶銑を装入し、該溶銑に脱りん処理を施すことなく脱炭転炉４Ｂまで搬送した後、該溶銑を脱炭転炉４Ｂに払い出し、その後、空となった溶銑鍋２を払出し場２１に返送する構成を採用することも可能である。
【００４８】
また、溶銑鍋２によって脱りん転炉４Ａまで溶銑を搬送するルートにおいては、溶銑鍋２は払出し場２１から除滓設備２２を経由して脱りん転炉４Ａまで溶銑を搬送し、鍋内の溶銑を脱りん転炉４Ａに払い出した後、払出し場２１まで返送される。
ここで、上記脱りん処理においては、脱りん材として石灰と共に気酸（酸素ガス）と固酸（酸化鉄）とが溶銑に添加される。気酸による反応は発熱反応であり、これによって溶銑の温度が低下する虞はない。しかし、気酸による処理は効率が悪いため、多くの酸素ガスを溶銑に吹き込まなければならず、これにより、脱炭転炉４Ｂでの吹錬工程に熱源として必要とされる溶銑中の炭素を気酸との反応によって炭酸ガス（ＣＯX）として必要以上に消費してしまう虞がある。また、該反応による反応物の燃焼や、スピッティングにより脱りん処理を施す受銑容器（本実施の形態においては溶銑鍋２又は脱りん転炉４Ａ）の炉内の耐火物に付着する反応物を除去する作業等によって、該炉内の耐火物を早期に損傷させてしまう虞がある。
【００４９】
このため、脱りん処理は気酸比率よりも固酸比率を大きなものとして行うことが望ましい。しかしながら、固酸による脱りん処理は全体として吸熱反応であり、固酸比率を増大させると溶銑内の熱量を大量に消費し、これによって溶銑の温度低下が著しいものとなる。
かかる温度低下を防止するためには、脱りん処理前の溶銑の熱余裕を十分なものとすることが望ましい。そこで、本願発明者は、図１や図５に示す製鋼工程において、脱りん処理による溶銑の温度低下を考慮するに際し、溶銑鍋２に入れ置きする冷鉄源Ｃの重量を以下の式（３）以下とすることにより、冷鉄源Ｃによって溶銑の熱量が一部奪われることとなるものの、これによっても脱りん処理に対する溶銑の熱余裕を十分に維持することができることを知見している。
【００５０】
【数１８】
0004440202.tif 000015
【００５１】
上記式（３）の範囲内に入れ置きする冷鉄源の重量を設定することにより、脱りん処理の固酸比率を増大させることが可能となる。これにより、溶銑の温度状態等によって気酸（昇熱材）の割合を低減させることができるばかりでなく、脱りん処理による炭酸ガスの排出の抑制、転炉設備３の生産性の向上、前記受銑容器の長寿命化等が図られるのである。
ところで、図１や図５に示す製鋼工程においては、空となった溶銑鍋に冷鉄源を入れ置きするまでに要する時間が高炉１からの溶銑供給量や転炉設備３の稼働状況によって変動する。そして、上述の如き所要時間によって排滓処理完了後の溶銑鍋２内に残存する熱量は変動する。
【００５２】
本願発明者らは、溶銑払出し完了後から冷鉄源Ｃの入れ置き開始までの間の放熱が前記鉄皮１４からの放熱に影響することを見出している。本願発明者らは、鍋口１２の面積を一定とした場合、冷鉄源Ｃの重量は、前記所要時間に対して線形性を有して変動する点を見出した。そこで、上記式（１Ａ）において、右辺の比例定数を前記所要時間の実操業での平均時間１５分で除すると共に、当該項に前記所要時間を変数として導入することとし、冷鉄源Ｃを入れ置きする前までの溶銑鍋２からの放熱を考慮した以下の式（４Ａ）を得た。
【００５３】
【数１９】
0004440202.tif 000016
【００５４】
また、本実施の形態においては、入れ置きする冷鉄源Ｃとして上述の如く冷銑が採用されている。これに対し、入れ置きする冷鉄源Ｃとして図６の如きスペックを有する溶銑地金、転炉粗粒ダスト等を装入することは、ＨＭＲの低減やスクラップのリサイクル化の点に鑑みれば極めて好ましい。実際の操業においても、これら溶銑地金や転炉粗粒ダスト等を入れ置きする冷鉄源Ｃとして採用していることは少なくない。
ところで、上記実施の形態においては、上記式（１Ｂ）によって規定される重量の冷鉄源Ｃを鍋に投入することにより、鍋底１１の耐火物１５が覆われることとしている。ここで、上記複数種の前記冷鉄源Ｃの内、何れか若しくは複数の冷鉄源Ｃを入れ置きする冷鉄源Ｃとして採用する場合、耐火物１５を覆うための冷鉄源Ｃの重量は、入れ置きする冷鉄源Ｃの平均かさ比重によって変動する。
【００５５】
そこで、本願発明者らは、上記式（１Ｂ）に冷鉄源Ｃの平均かさ比重を変数として導入すると共に、該導入に伴って比例定数を実操業での一般的な平均かさ比重３.６（ｔｏｎ／ｍ3）で除することにより、入れ置きする冷鉄源Ｃの種類を考慮した以下の式（４Ｂ）を得た。
【００５６】
【数２０】
0004440202.tif 000017
【００５７】
これにより、以下に示す式（４）が得られる。
【００５８】
【数２１】
0004440202.tif 000018
【００５９】
式（４）においては、溶銑払出し完了から冷鉄源Ｃ入れ置き開始までの時間及び冷鉄源Ｃのかさ比重との関係が加味されて冷鉄源Ｃの重量が規定されることとなる。この結果、溶銑鍋２に入れ置きする冷鉄源Ｃの重量を、式（４）と式（２）又は式（３）とを満たす範囲内に設定することにより、該重量がより実情に即したものとなる。
以下、実施例について比較例を合わせて説明し、本発明の効果を実証する。
図７は、図１に示す高炉１から転炉設備３の脱りん転炉４Ａまで溶銑を搬送する溶銑鍋２に本発明を適用した実施例１〜８及び比較例１〜７について、入れ置きした冷鉄源Ｃによる熱ロス低減効果を比較した。
【００６０】
ここで、実施例１〜８及び比較例１〜７においては、溶銑鍋２の容量を１６ｍ3、冷鉄源Ｃの入れ置き開始から高炉１での受銑までの時間を５０分で統一すると共に、高炉１出銑時の溶銑温度を１４８０℃〜１５２０℃、溶銑払出し時の溶銑温度を１２８０℃〜１３８０℃（一部比較例で１２００℃程度まで低下したものもあり）の範囲でそれぞれ規定している。また、高炉受銑開始から次ヒートの高炉受銑開始までの１サイクルの所要時間は平均３４０分で、２５０分〜４５０分の範囲であった。
また、溶銑鍋２の鍋口１２の面積Ａ（ｍ2）、溶銑払出し完了から冷鉄源Ｃの入れ置きまでの時間ｔ（分）、冷鉄源Ｃを入れ置きした後に受銑する溶銑の重量Ｗp（ｔｏｎ）、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量Ｗi（ｔｏｎ）の条件は、実施例１〜８及び比較例１〜７においてそれぞれ異なる値を設定している。また、比較例１においては、冷鉄源Ｃの入れ置きを行っていない。
【００６１】
さらに、実施例１及び実施例２においては、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量を少なくとも上記式（１）及び式（２）を満足するものとし、実施例３及び実施例４においては、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量を少なくとも上記式（１）及び式（３）を満足するものとし、実施例５及び実施例６においては、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量を少なくとも上記式（２）及び式（３）を満足するものとし、実施例７及び実施例８においては、入れ置きする冷鉄源Ｃの重量を少なくとも上記式（３）及び式（４）を満足するものとしている。
また、比較例４及び７、実施例３、４、７及び８においては溶銑鍋２内の溶銑に脱りん処理を施している。ここで、該脱りん処理においては、処理時間を１０分とすると共に脱りん処理後の溶銑温度を１２８０℃〜１３２０℃の範囲として規定し、また、気体酸素を上吹きランスより溶銑表面に吹き付けると共に、生石灰、鉄鉱石及び転炉スラグを溶銑内に上方添加している。
【００６２】
また、操業実績として、鍋口１２の下方に位置する冷鉄源Ｃの受銑直前の表面温度（℃）、受銑開始直後の高炉鋳床主樋にて測定した溶銑温度と受銑開始から５０分経過したときの溶銑鍋内の溶銑温度との温度差を示した降下温度（℃）、比較例１に対する各例の温度差の差異（℃）、及び脱りん処理を施した例における気酸投入量（Ｎｍ3／ｔｏｎ）を示している。
また、効果において各例の熱ロス低減効果を算出するに際し、該熱ロス低減効果を鍋口１２からの放熱ロス低減効果（Ｍｃａｌ）及び熱ロス低減効率（％）と、冷鉄源Ｃの予熱効果による鉄皮からの熱ロス低減効果（Ｍｃａｌ）及び熱ロス低減効率（％）と、これら２つの効果を合わせた全体の熱ロス低減効果（Ｍｃａｌ）及び熱ロス低減効率（％）を示している。
【００６３】
ここで、熱ロス低減効率とは、受銑後に冷鉄源を投入した場合に対する受銑前に冷鉄源を入れ置きした場合の熱ロス低減効果の割合を示したものであり、各熱ロス低減効果の具体的な定義は図９に示す。
また、これに加えて、効果として冷鉄源Ｃの溶け残り量（ｔｏｎ）、凝固して溶銑鍋２内に残留した溶銑の重量（ｔｏｎ）、脱りん転炉４Ａの周囲に配備された耐火物の１工程あたりの損傷速度（ｍｍ／ｈｅａｔ）を示している。
図７から明らかなように、本発明の条件を満たさない比較例２〜７の場合には、低調な熱ロス低減効果、低調な熱ロス低減効率（２０％程度）、冷鉄源Ｃの溶け残り、凝固した溶銑の残留、前記耐火物の早期損傷傾向の何れか一つ若しくは複数が認められるものの、本発明の条件を満たす実施例１〜８によれば、良好な熱ロス低減効果及び熱ロス低減効率（４０％程度）が認められると共に、冷鉄源Ｃの溶け残り、凝固した溶銑の残留、前記耐火物の早期損傷傾向等はなく、冷鉄源Ｃの熱ロス低減効果が有効に発揮され、しかも、他工程や脱りん転炉４Ａに支障をきたす虞は解消されている。
【００６４】
また、図８は、図５に示す転炉設備３の払出し場２１から脱りん転炉４Ａ又は脱炭転炉４Ｂまで溶銑を搬送する溶銑鍋２に入れ置きする冷鉄源に対して本発明を適用した実施例９〜１６及び比較例８〜１４について、入れ置きした冷鉄源Ｃによる熱ロス低減効果を比較した。
ここで、実施例９〜１６及び比較例８〜１４においては、溶銑鍋２の容量を４２ｍ3、冷鉄源Ｃの入れ置き開始から払出し場２１での受銑までの時間を１５分で統一すると共に、高炉１出銑時の溶銑温度を１４８０℃〜１５２０℃、溶銑払出し時の溶銑温度を１２８０℃〜１３８０℃（一部比較例で１２００℃程度まで低下したものもあり）の範囲でそれぞれ規定している。
【００６５】
また、払出し場２１での受銑開始から次ヒートの払出し場２１での受銑開始までの１サイクルの所要時間は平均５５分で、４５分〜６５分の範囲であった。
また、比較例１１及び１４、実施例１１、１２、１５及び１６においては脱りん処理を施している。ここで、該脱りん処理においては、処理時間を１０分とすると共に脱りん処理後の溶銑温度を１２８０℃〜１３２０℃の範囲として規定し、また、気体酸素を上吹きランスより溶銑表面に吹き付けると共に、生石灰、鉄鉱石及び転炉スラグを溶銑内に上方添加している。
【００６６】
また、これら実施例９〜１６及び比較例８〜１４に各式を適用してその操業実績及び効果を確認する点については、上記実施例１〜８及び比較例１〜７と同様である。
図８から明らかなように、本発明の条件を満たさない比較例９〜１４の場合には、低調な熱ロス低減効果、低調な熱ロス低減効率（１５％程度）、冷鉄源Ｃの溶け残り、凝固した溶銑の残留、前記耐火物の早期損傷傾向の何れか一つ若しくは複数が認められるものの、本発明の条件を満たす実施例９〜１６によれば、良好な熱ロス低減効果及び熱ロス低減効率（４０％程度）が認められると共に、冷鉄源Ｃの溶け残り、凝固した溶銑の残留、前記耐火物の早期損傷傾向等はなく、冷鉄源Ｃの熱ロス低減効果が有効に発揮され、しかも、他工程や脱りん転炉４Ａに支障をきたす虞は解消されている。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、溶銑鍋２によって搬送中の溶銑に除滓処理を施した後に脱硫処理を行い、その後、脱りん転炉４Ａに溶銑を払い出す工程とすることも可能である。
または、溶銑鍋２によって搬送中の溶銑に除滓処理を施した後に脱りん処理及び脱硫処理を行い、その後、脱炭転炉４Ｂに溶銑を払い出す工程とすることも可能である。
上記脱りん処理は、溶銑鍋２に装入された溶銑を脱炭転炉４Ｂに払い出すまでの間に行えば良く、溶銑鍋２に受銑した溶銑を前記受銑容器に払い出すまでの間ばかりでなく、前記受銑容器に溶銑を払い出した後に該溶銑に脱りん処理を施すこととしてももちろん構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】製鋼工程のフローを示す図である。
【図２】溶銑鍋を破断して示す側面図である。
【図３】入れ置きする冷鉄源の重量の最適範囲を示す図である。
【図４】熱ロス低減効果を示す図である。
【図５】他の製鋼工程のフローを示す図である。
【図６】冷鉄源のスペックを示す図である。
【図７】実施例と比較例を比較して示す図である。
【図８】入れ置きする冷鉄源の表面温度の経時変化を示す図である。
【図９】熱ロス低減効果の定義を示す一覧図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    高炉
２    溶銑鍋
３    転炉設備
４Ａ  脱りん転炉
４Ｂ  脱炭転炉
９    冷鉄源投入設備
１１  鍋底
１２  鍋口
１４  鉄皮
１５  耐火物
Ｃ    冷鉄源
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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