【手続補正書】
【提出日】平成19年9月19日(2007.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  混銑車内に収容された溶銑に脱りん剤を添加し、前記混銑車内で前記溶銑の上方空間から酸素ガスを吹き込んで脱りん処理する方法であって、前記混銑車の天井部に付着した付着物の最大厚みが前記混銑車の直胴部の内径の10%を超えないときには、前記酸素ガスを吹き込むノズル角度を鉛直下向き方向に対して20°未満とし、一方、前記付着物最大厚みが前記内径の10%を超えたときには、前記天井部のうち前記付着物の厚みが前記内径の10%を超えた部分に排ガスが到達するように、前記ノズル角度を鉛直下向き方向に対して下記の式で計算されたθ１以上とすることを特徴とする溶銑脱りん方法。
式  θ１（°）＝ exp { ( XGAS + 16000 ) ／ 6000 }
ここに、
XD≦ L のとき XGAS = XD で、  XD ＞ L のとき XGAS= L 、
XD ＝ 6410 − 441 ( D0／ D1 ) 、
D0 は前記混銑車直胴部の内径  [ mm ] 、
D1 は前記付着物最大厚み  [ mm ] 、
XGAS は前記排ガスの前記混銑車中心からの到達距離  [ mm ] 、
XD は前記付着物厚みが 0.1 D0 となる前記中心からの距離  [ mm ] 、及び
L は前記混銑車内部の軸方向長さの 1/2の長さ  [ mm ] である。
【請求項２】  混銑車に収容された溶銑に脱りん剤を添加し、前記混銑車内で前記溶銑の上方空間から酸素ガスを吹き込んで脱りん処理する方法であって、前記酸素ガスを吹込むノズル角度を所定角度未満にしたと仮定した場合に前記混銑車の天井部に付着する付着物の最大厚みを、（前記脱りん剤の一部として用いられる転炉スラグ中に含まれる全CaO 質量）／（前記脱りん剤中に含まれる全CaO 質量）×１００で計算される転炉スラグ置換率から予測し、この予測値が所定厚さを超えないときには、前記ノズル角度を鉛直下向き方向に対して前記所定角度未満に維持し、一方、前記予測値が前記所定厚さを超えるときには、前記天井部のうち前記付着物の厚みが前記所定厚さを超える部分に排ガスが到達するように、前記酸素ガスを吹き込むノズル角度を鉛直下向き方向に対して前記所定角度より大きくすることを特徴とする溶銑脱りん方法。
【請求項３】  前記所定厚さを前記混銑車の直胴部内径の10% とする請求項２に記載の溶銑脱りん方法。
【請求項４】  前記予測値を前記転炉スラグ置換率から下記の式で計算されたD1とする請求項２又は３に記載の溶銑脱りん方法。
式  D1 （ｍｍ）＝ 22.6 R
ここに、
R は前記転炉スラグ置換率  [ % ] である。
【請求項５】  混銑車内に収容された溶銑に脱りん剤を添加し、前記混銑車内で前記溶銑の上方空間から酸素ガスを吹き込んで脱りん処理する方法であって、前記酸素ガスを吹込むノズル角度を20°未満としたときに前記混銑車の天井部に付着する付着物の最大厚みの予測値を、（前記脱りん剤の一部として用いられる転炉スラグ中に含まれる全CaO 質量）／（前記脱りん剤中に含まれる全CaO 質量）×１００で計算される転炉スラグ置換率から下記の式１で計算されたD1とし、このD1が前記混銑車直胴部内径の10%を超えないときには、前記ノズル角度を鉛直下向き方向に対して20°未満に維持し、一方、D1が前記混銑車直胴部内径の10%を超えるときには、前記天井部のうち前記付着物の厚みが前記混銑車直胴部内径の10%を超える部分に排ガスが到達するように、前記ノズル角度を下記の式２で計算されるθ1以上とすることを特徴とする溶銑脱りん方法。
式１  D1 （mm）＝ 22.6 R
式２  θ１（°）＝ exp { ( XGAS + 16000 ) ／ 6000 }
ここに、
R は前記転炉スラグ置換率  [ % ] 、
XD≦ L のとき XGAS = XD で、  XD ＞ L のとき XGAS= L 、
XD ＝ 6410 − 441 ( D0／ D1 ) 、
D0 は前記混銑車直胴部の内径  [ mm ] 、
XGAS は前記排ガスの前記混銑車中心からの到達距離  [ mm ] 、
XD は前記付着物厚みが 0.1 D0 となる前記中心からの距離  [ mm ] 、及び
L は前記混銑車内部の軸方向長さの 1/2の長さ  [ mm ] である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉で製造された溶銑中に含有されるP （りん）分を、転炉装入前に溶銑予備処理によって除去する溶銑脱りん方法の改良に関するものであり、特に予備処理炉としての混銑車天井部へのスラグの付着、成長を抑制する方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
転炉スラグを脱りん剤として用い混銑車内で溶銑脱りん処理を行う場合に生ずる大きな操業上の問題の一つは、溶銑面より上部の空間いわゆるフリーボード部の耐火物内面への予備処理スラグの付着現象である。この付着物は溶銑脱りん処理の繰り返しとともに成長し、約200 回の脱りん処理を行った時点では、付着物の厚みは約1 m にも達する場合がある。混銑車天井部（フリーボード部）の耐火物内面に生成した付着物の鉱物相をＸ線回折により同定したところ、主要鉱物相としてβ-2CaO・SiO2相および2CaO・SiO2・Al2O3相の存在が確認された。当該スラグを光学反射顕微鏡で組織観察したところ、β-2CaO・SiO2相の間を2CaO・SiO2・Al2O3相が埋めていることが判明した。さらに当該スラグを1400℃で溶融させた後に急冷し、組織観察を行った結果、β-2CaO・SiO2相の周りに2CaO・SiO2・Al2O3相のデンドライトが確認された。これから、溶銑処理温度では高融点の2CaO・SiO2相と低融点の液相が共存し、2CaO・SiO2・Al2O3相は冷却過程で液相から析出したものであることがわかる。したがって、低融点の液相が高融点の2CaO・SiO2相のバインダーの役目をはたしていることが明らかとなった。フリーボード部の耐火物内面への予備処理スラグの付着が増大する原因は以下のように考えられる。図５は、脱りん剤中のCaO 分をどれだけ転炉スラグで置き換えたかを示す指標（脱りん剤の転炉スラグ置換率）と予備処理スラグ中の遊離石灰濃度の関係を示したものである。ここで脱りん剤の転炉スラグ置換率は次の式(1) により求めた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また図５中の計算f-CaO 濃度は、投入された脱りん剤中の生石灰分がすべて遊離石灰になったと仮定して計算した予備処理スラグ中の遊離石灰濃度である。図５に示すように、脱りん剤の転炉スラグ置換率 0 %、すなわち石灰系脱りん剤を用いた従来の脱りん処理では、処理後の予備処理スラグ中の遊離石灰の濃度は0.1 % 〜28 %と大きくばらついている。ところが脱りん剤の転炉スラグ置換率が25 %以上になると、処理後の予備処理スラグ中の遊離石灰濃度は大きく減少する。スラグ中の遊離石灰の存在形態としては、未滓化石灰と晶出石灰の二つがあるが、転炉スラグの置換率＝ 0 %、すなわち従来の脱りん処理の予備処理スラグを観察した結果、未滓化石灰が多量に存在することが確認された。一方、脱りん剤として転炉スラグを使用した脱りん処理の場合、予備処理スラグ中には未滓化石灰は確認できなかった。つまり生石灰は融点が 2570 ℃と高いため他の酸化物との反応が進まず、低融点相の生成が困難であるため高融点鉱物相の間でバインダーの役目を果たさないのに対し、転炉スラグは溶融後冷却、固化したプリメルト品であるため液相が短時間で生成されやすく、低融点鉱物が容易に生成される。これが脱りん剤として転炉スラグを増量使用することにより混銑車の天井部への予備処理スラグの付着が増大する原因と考えられる。脱りん処理では脱りんのための酸化剤として供給する鉄鉱石粉や酸素ガスが溶銑中の[C] と反応し、COガスの発生を伴いながら脱りんが進行する。このため予備処理スラグ中にCOガスがトラップされスラグがフオーミングする。フオーミングが甚だしい場合は、予備処理スラグが混銑車の炉口から溢れ出る、いわゆるスロッピングを引き起こす。スロッピングは軌道や周辺設備の焼損等重大なトラブルの原因となるため、脱りん処理においてはスロッピングの発生率を低位に抑制することが重要である。スロッピングの発生を抑制するには混銑車内で溶銑面上に十分な空間いわゆるフリーボード部を確保しておく必要があるが、脱りん剤として転炉スラグを使用した場合は、フリーボード部の耐火物内面へのスラグ付着が著しく、フリーボード部が小さくなり、容易にスロッピングを誘発していた。このため、混銑車内のフリーボード部を確保するために、混銑車内に受ける溶銑量を減らさざるを得ず、脱りん処理能力の低下や、それに伴う溶銑単位質量当たりの混銑車の耐火物コストの上昇などの問題を抱えていた。すなわち、転炉スラグを脱りん剤として利用することで、脱りんのための生石灰が大幅に削減でき、脱りんコストの大幅な低減が可能となる一方、フリーボード部へ予備処理スラグが付着、成長するといった問題を抱えており、転炉スラグを脱りん剤として再利用する上での大きな障害となっていた。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
混銑車内の付着物を除去する方法としては、予めコークスを混銑車底部に付着したスラグと地金の混合物の上に装入し、上吹きランスから酸素を前記混合物に向けて吹き込み溶かし除去する方法が特開平5-272879号公報に記載されている。しかしこの方法は、混銑車底部の付着物の除去に対しては効果があるといえるものの、混銑車フリーボード部耐火物内面の付着物の除去に対しては有効でない。さらに、混銑車から脱りんが完了した溶銑を払い出した後にこの付着物除去の操作を行なうので、その代車として余分な混銑車を必要とする問題がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
そこで、本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、その目的は、混銑車内の天井部（フリーボード部）耐火物内面に付着する付着物の成長を抑制する溶銑脱りん方法を提供するものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、前記混銑車の天井部耐火物内面に付着した付着物の厚みに応じて二次燃焼用酸素ガスの吹込みノズル角度を変更することを要旨とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
すなわち請求項１に記載の発明は、混銑車内に収容された溶銑に脱りん剤を添加し、前記混銑車内で前記溶銑の上方空間から酸素ガスを吹き込んで脱りん処理する方法であって、前記混銑車の天井部に付着した付着物の最大厚みが前記混銑車の直胴部の内径の10%を超えないときには、前記酸素ガスを吹き込むノズル角度を鉛直下向き方向に対して20°未満とし、一方、前記付着物最大厚みが前記内径の10%を超えたときには、前記天井部のうち前記付着物の厚みが前記内径の10%を超えた部分に排ガスが到達するように、前記ノズル角度を鉛直下向き方向に対して下記の式(2) で計算されたθ１以上とすることを特徴とする溶銑脱りん方法である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
これにより、混銑車を脱りん処理に用いた場合に、前記付着物の厚みが所定の厚さを超えないときには天井部耐火物が高温の排ガスに曝されないので溶損することがなく、一方、前記付着物の厚みが前記所定の厚さを超えたときには前記付着物の厚みが前記所定の厚さを超えた部分に効果的に排ガスが到達するので、その部分の付着物が溶融して付着物厚みが減少し、スロッピング等の操業上の問題を回避できる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項２に記載の発明は、混銑車に収容された溶銑に脱りん剤を添加し、前記混銑車内で前記溶銑の上方空間から酸素ガスを吹き込んで脱りん処理する方法であって、前記酸素ガスを吹込むノズル角度を所定角度未満にしたと仮定した場合に前記混銑車の天井部に付着する付着物の最大厚みを、（前記脱りん剤の一部として用いられる転炉スラグ中に含まれる全CaO 質量）／（前記脱りん剤中に含まれる全CaO 質量）×１００で計算される転炉スラグ置換率から予測し、この予測値が所定厚さを超えないときには、前記ノズル角度を鉛直下向き方向に対して前記所定角度未満に維持し、一方、前記予測値が前記所定厚さを超えるときには、前記天井部のうち前記付着物の厚みが前記所定厚さを超える部分に排ガスが到達するように、前記酸素ガスを吹き込むノズル角度を鉛直下向き方向に対して前記所定角度より大きくすることを特徴とする溶銑脱りん方法である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
これにより、混銑車を脱りん処理に用いた場合に、前記付着物最大厚みを直接測定する必要がなくこの測定に要する作業を省略できる（作業時間が不要となる）ので、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏することに加え、安全性が向上しかつ生産性の低下が防止できる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記所定厚さを前記混銑車の直胴部内径の10% とする請求項２に記載の溶銑脱りん方法である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
請求項４に記載の発明は、前記予測値を前記転炉スラグ置換率から下記の式(4) で計算されたD1とする請求項２又は３に記載の溶銑脱りん方法である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
請求項５に記載の発明は、混銑車内に収容された溶銑に脱りん剤を添加し、前記混銑車内で前記溶銑の上方空間から酸素ガスを吹き込んで脱りん処理する方法であって、前記酸素ガスを吹込むノズル角度を20°未満としたときに前記混銑車の天井部に付着する付着物の最大厚みの予測値を、（前記脱りん剤の一部として用いられる転炉スラグ中に含まれる全CaO 質量）／（前記脱りん剤中に含まれる全CaO 質量）×１００で計算される転炉スラグ置換率から下記の式(4) で計算されたD1とし、このD1が前記混銑車直胴部内径の10%を超えないときには、前記ノズル角度を鉛直下向き方向に対して20°未満に維持し、一方、D1が前記混銑車直胴部内径の10%を超えるときには、前記天井部のうち前記付着物の厚みが前記混銑車直胴部内径の10%を超える部分に排ガスが到達するように、前記ノズル角度を下記の式(2) で計算されるθ1以上とすることを特徴とする溶銑脱りん方法である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
請求項３〜５に記載の発明により、請求項２に記載の発明と同様の作用効果を奏することに加え、精度良く前記付着物最大厚み（D1 ）を予測することができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、混銑車を脱りん処理に用いた場合に、天井部の付着物の厚みが所定の厚さを超えないときには天井部耐火物が高温の排ガスに曝されないので溶損することがなく、耐火物寿命が延びるため耐火物コストが低減でき、耐火物補修等のメンテナンスコストも低減できる。一方、前記付着物の厚みが前記所定の厚さを超えたときには前記付着物の厚みが前記所定の厚さを超えた部分に効果的に排ガスが到達するため、その部分の付着物が溶融して付着物厚みが減少し、スロッピング等の操業上の問題を回避できるので、混銑車内に受ける溶銑量が増加して脱りん処理能力が上昇し、その結果、溶銑単位質量当たりの耐火物コストが大幅に低減できる。また付着物除去作業が不要となり、メンテナンスコストも低減できる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
請求項２〜５に記載の発明によれば、混銑車を脱りん処理に用いた場合に、前記付着物最大厚みを直接測定する必要がなくこの測定に要する作業を省略できる（作業時間が不要となる）ので、安全にかつ生産性の低下を防止しつつ、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】削除
【補正の内容】