(57)【要約】【課題】  転炉型脱りんを行う精錬容器内に付着した地金を確実に除去し、精錬時の歩留まりと効率を向上させる。【解決手段】本発明の地金溶解時の酸素使用量決定方法は、３０ｔｏｎ以上の地金２が炉内直胴部４ｃに付着している状態の転炉型脱りん精錬容器１に対して、溶銑装入後であって溶銑に酸素を吹き付ける処理を行う前に、地金溶解用ランス８を用いて地金２に酸素を吹き付けて溶解するに際しては、所定の工程を順に行って、地金溶解時の酸素量の上限値である酸素量上限値と、酸素量の下限値である酸素量下限値とを予め求めておき、地金溶解を行う当該チャージで使用される地金溶解時の酸素使用量を、酸素量上限値以下であって、且つ酸素量下限値以上の範囲とすることを特徴とする。【選択図】図１
2017088985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０ｔｏｎ以上の地金が炉内直胴部に付着している状態の転炉型脱りん精錬容器に対して、溶銑装入後であって溶銑に酸素を吹き付ける処理を行う前に、地金溶解用ランスを用いて前記地金に酸素を吹き付けて溶解するに際しては、
以下に示す(i)〜(vii)の工程を順に行って、地金溶解時の酸素量の上限値である酸素量上限値と、前記酸素量の下限値である酸素量下限値とを予め求めておき、前記地金溶解を行う当該チャージで使用される地金溶解時の酸素使用量を、前記酸素量上限値以下であって、且つ前記酸素量下限値以上の範囲とすることを特徴とする地金溶解時の酸素使用量決定方法。
(i)  過去に実施した地金溶解時の溶解量を算出する。
(ii)  前記算出した溶解量と操業実績との関係から、地金溶解時の溶解量推定値を算出する溶解量推定式を求める。
(iii)  前記溶解量推定式で算出される地金溶解時の溶解量推定値と、(i)で求めた地金溶解時の溶解量との差の標準偏差を求める。
(iv)  前記溶解量推定式を、地金溶解時の酸素量を求める酸素量推定式に変形する。
(v)  前記地金溶解を行う当該チャージで溶解できる地金溶解時の溶解量上限量を求める。
(vi)  (v)で求めた溶解量上限量を、(iv)で求めた酸素量推定式に代入して、地金溶解時の酸素量上限値を求める。
(vii)  (v)で求めた前記溶解量上限量、(iii)で求めた標準偏差、(iv)で求めた酸素量推定式に基づいて、地金溶解時の酸素量下限値を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉型脱りん精錬容器の炉内に付着した地金を溶解除去する地金溶解技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、転炉型脱りん精錬容器においては、上吹き酸素ランスから酸素ガスを吹き込んで脱りんが行われている。このような精錬容器においては、スピッティングやスロッピングにより飛散した溶銑が炉内に地金として付着する。このようにして炉内に付着した地金は、精錬が長時間になればなるほど大きくなり、精錬容器の内容積を小さくし、精錬の歩留まりを低下させる原因となる。
【０００３】
また、付着した地金が大きくなりすぎると、地金剥離の際に耐火物の損傷に繋がる場合もあり、地金を大きくなる前に定期的に確実に除去することが転炉型脱りん精錬技術においては重要とされている。
このような地金除去に関する技術としては、特許文献１〜特許文献３に示すような技術がすでに開示されている。
【０００４】
特許文献１は、転炉の炉口部に付着した地金をランスノズルから高圧酸素を吹き付けて溶断除去する地金切り操業方法に関するものである。この特許文献１の方法では、炉壁ライニングの損傷を未然に防止するために、地金溶断除去操作に先立って転炉炉内へ溶銑を装入し、次いで地金切り専用ランスノズルから高圧酸素流を一方向酸素流としてランスノズルを旋回移動しながら地金を溶断している。
【０００５】
また、特許文献２は、転炉の炉口のさらに上方に上吹きランスを配置し、配置された上吹きランスから炉口に向かって酸素ガスを噴射して、炉口の付着地金を溶解する転炉炉口付着地金の溶解方法を開示するものである。特許文献２の方法では、炉口の上方の所定位置から酸素ガスを噴射すると共に、炉口面積当たりの流量が所定の流量となるようにすることで、地金溶解用の専用ランスを必要とせず、転炉炉口の付着地金を溶解できるとされている。また、この特許文献２の方法であれば、鉄源歩留を低下することもなく、転炉炉口金物を溶解することもないとされている。
【０００６】
さらに、特許文献３は、転炉に溶銑を装入した状態で炉口堆積地金に上吹き酸素ランスで酸素を吹き付けて溶解する転炉炉口堆積地金の溶解方法を開示するものである。特許文献３の方法では、転炉に溶銑を装入した後、その溶銑の吹錬で用いる副原料（例えば、ドロマイト、石灰等）の一部または全部を事前に転炉に投入してから、炉口堆積地金に上吹酸素ランスから酸素を吹き付けており、黒煙や赤煙を防止しながら効率よく炉口堆積地金を溶解可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−１７９３３１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６８８２１号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２５９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１〜特許文献３の技術は、いずれも高圧酸素を地金に吹き付ける際の流量を規定するものであるが、地金の付着量に応じて酸素量を変更できるようにはなっていない。そのため、地金の付着量が少ない場合は、付着している地金を溶解し終わった後も酸素が吹き付け続けられる場合があり、耐火物に酸素が吹き付けられて耐火物の溶損を加速させる可能性がある。
【０００９】
また、これらの特許文献の技術では、地金の付着量に応じた酸素量を規定していないため、酸素量によっては過大なスラグフォーミングが発生し、地金溶解終了時のランス高さにもよるが、ノズルにスラグが詰まってしまう可能性もあるため、効率良く地金除去操業を続けることが困難となる。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、転炉型脱りん精錬容器内に付着した地金を確実に除去することができ、精錬時の歩留まりと効率を向上させることができる地金溶解時の酸素使用量決定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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の地金溶解時の酸素使用量決定方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の地金溶解時の酸素使用量決定方法は、３０ｔｏｎ以上の地金が炉内直胴部に付着している状態の転炉型脱りん精錬容器に対して、溶銑装入後であって溶銑に酸素を吹き付ける処理を行う前に、地金溶解用ランスを用いて前記地金に酸素を吹き付けて溶解するに際しては、以下に示す(i)〜(vii)の工程を順に行って、地金溶解時の酸素量の上限値である酸素量上限値と、前記酸素量の下限値である酸素量下限値とを予め求めておき、前記地金溶解を行う当該チャージで使用される地金溶解時の酸素使用量を、前記酸素量上限値以下であって、且つ前記酸素量下限値以上の範囲とすることを特徴とする。
【００１１】
(i)  過去に実施した地金溶解時の溶解量を算出する。
(ii)  前記算出した溶解量と操業実績との関係から、地金溶解時の溶解量推定値を算出する溶解量推定式を求める。
(iii)  前記溶解量推定式で算出される地金溶解時の溶解量推定値と、(i)で求めた地金溶解時の溶解量との差の標準偏差を求める。
【００１２】
(iv)  前記溶解量推定式を、地金溶解時の酸素量を求める酸素量推定式に変形する。
(v)  前記地金溶解を行う当該チャージで溶解できる地金溶解時の溶解量上限量を求める。
(vi)  (v)で求めた溶解量上限量を、(iv)で求めた酸素量推定式に代入して、地金溶解時の酸素量上限値を求める。
【００１３】
(vii)  (v)で求めた前記溶解量上限量、(iii)で求めた標準偏差、(iv)で求めた酸素量推定式に基づいて、地金溶解時の酸素量下限値を求める。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の地金溶解時の酸素使用量決定方法で決定した酸素使用量をランスから吹き込むことで、転炉型脱りんを行う精錬容器内に付着した地金を確実に除去することができ、精錬時の歩留まりと効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の酸素使用量決定方法が用いられる転炉設備を示した図である。
【図２】本実施形態の酸素使用量決定方法の手順のうち、前半の手順を示した図である。
【図３】本実施形態の酸素使用量決定方法の手順のうち、後半の手順を示した図である。
【図４】地金溶解を行う当該チャージで溶解できる上限量Jiと、地金溶解時の溶解量Jaとの関係を示した図である。
【図５】出湯歩留まり平均値を、地金溶解を実施していないチャージと実施したチャージとで比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる地金溶解時の酸素使用量決定方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
本実施形態の地金溶解時の酸素使用量決定方法は、転炉型脱りん精錬容器１の炉内に付着した地金２に酸素を吹き付けて地金溶解を行うに際して、地金溶解を行う当該チャージで使用される地金溶解時の酸素使用量を、予め定められた酸素量上限値以下であって、酸素量下限値以上に保持するものとなっている。
【００１７】
この地金溶解は、転炉型脱りん精錬容器１の炉内に溶銑を装入した後であって、溶銑に酸素を吹き付けて脱りん処理を行うまでの期間に行われる。また、本実施形態の地金溶解時の酸素使用量決定方法は、地金溶解時の酸素使用量を決定する際の指標となる酸素量上限値及び酸素量下限値を、過去の操業データなどに基づいて予め求めておくものとなっている。
【００１８】
以降では、まず本実施形態の酸素使用量決定方法で地金溶解時の酸素使用量が決定される転炉型脱りん精錬容器１について説明する。
図１は、本発明の酸素使用量決定方法で地金溶解時の酸素使用量が決定される転炉型脱りん精錬容器１の断面側面図を示している。なお、本発明の転炉型脱りん精錬容器１はこの実施形態に限定されない。
【００１９】
本発明の転炉型脱りん精錬容器１（以降、単に精錬容器１という）は、炉体３の上側から酸素を吹きつけ且つ、炉体３の底部からガスを吹き込むことができる上底吹き精錬容器であり、炉体３内に溶銑（溶鋼）やスクラップ等が収容可能となっている。
炉体３は有底で筒状に形成された鉄皮４と、この鉄皮４の内部に設けられた複数の耐火物５（耐火レンガ）から構成されている。炉体３の底部にはガスを吹き込むためのガス吹き込み部６が設けられ、このガス吹き込み部６に対向する側、即ち、図１では炉体３の上部に炉口が形成されている。炉口に酸素などを吹くための上吹きランスが挿入可能になっている。
【００２０】
鉄皮４は、底部４ａと、この底部４ａから炉口側にいくにしたがって徐々に内径及び外径が大きくなる拡大部４ｂと、この拡大部４ｂから連続していて内径及び外径が略一定の直胴部４ｃと、この直胴部４ｃから炉口側にいくにしたがって徐々に内径及び外径が小さくなる絞り部４ｄとを備えたものとなっている。
耐火物５は、鉄皮４の底部４ａ、拡大部４ｂ、直胴部４ｃ及び絞り部４ｄに沿うように順番に鉄皮４内に貼り付けられ、貼り付けられた耐火物５の内面が鉄皮４の内面に略沿ったものとなっている。鉄皮４の直胴部４ｃに溶銑（溶鋼）を出湯（出鋼）するための出湯口７（出鋼口）が形成されている。
【００２１】
上述した構成を備えた精錬容器１では、炉体３内に溶銑を装入し、炉体３（転炉）の炉口へ上吹きランスを挿入した後に、この上吹きランスから溶銑に向けて酸素ガスを吹き付けることによって、吹錬が行われる。また、上吹きランスからの酸素ガスの吹き付けに対応して、炉体３の底部からガスを吹き込んで溶銑を攪拌する底吹きが行われる場合もある。
【００２２】
ところで、上述した脱りん処理を行う精錬容器１では、脱炭処理を行う脱炭炉よりも低い処理温度で処理が行われるため、耐火物５に対する溶銑の付着が多くなる。例えば、地金２の付着がない新しい炉体３を操業に用い、チャージ数の増加に応じて炉壁の残厚がどのように変化するかを測定すると、立上げ後の数十チャージ以降は常に３０ｔ以上の地金２が炉体３の中でも外径又は内径が略一定とされた直胴部４ｃの炉内に付着している状態にあることを、出願人は把握している。
【００２３】
そのため、上述した精錬容器１においては、連続して脱りん処理を繰り返し、地金２の付着量が所定の値を超えた場合に、地金溶解用ランス８を用いて地金２に酸素を吹き付けて地金２を溶解する地金溶解が行われる。
地金溶解は、地金溶解用ランス８を精錬容器１の炉口から炉内に挿し込み、地金溶解用ランス８から酸素ガスを地金２に吹き付けて地金２を溶解して除去する処理である。地金２に酸素ガスを吹き付けると、地金２中の金属鉄を酸化する反応が起き、反応熱により地金２の温度が上がって、地金２を溶解することができる。
【００２４】
この地金溶解に用いられる地金溶解用ランス８は、上吹きランスと同様に溶銑に対する酸素ガスの吹き込みを行うものであるが、上吹きランスとは酸素ガスの吹き出し方向が異なる、言い換えれば酸素ガスの吹き出し口の配置が異なるものとなっている。つまり、図１に示すように、地金溶解用ランス８は酸素を水平方向に向かって吹き出す酸素吹き出し口９を下端近傍のランス外周面に複数備えている。この酸素吹き出し口９は、地金溶解用ランス８の外周面に周方向に略等しい間隔をあけて複数設けられており、水平方向に酸素ガスを吹き出して、炉内に付着した地金２に対して直接酸素ガスを供給できるようになっている。
【００２５】
また、上述した地金溶解は、地金溶解用ランス８から酸素を地金２に吹き付けるタイミングも重要であり、精錬容器１の炉内に溶銑を装入した後であって、溶銑に酸素を吹き付けて脱りん処理を行うまでの期間に行う必要がある。
例えば、溶銑を入れる前の待機状態の精錬容器１で、地金２に酸素を吹き付けるのは好ましくない。というのも、溶解させた地金２の中には酸素が豊富に含まれているため、溶解させた地金の上から溶銑を装入すると、溶融状態の地金中の酸素が溶銑と反応して突沸が発生する可能性がある。そのため、溶銑装入前に地金を溶解させた場合には、溶解した地金を一旦炉外へ排出してから溶銑を装入する必要があり、操業の手順がかえって複雑で面倒なものとなり、作業の効率も悪いものとなる。
【００２６】
そこで、本実施形態の地金溶解では、溶銑が精錬容器１内に装入された後で、上吹きランスを挿入する前（溶銑に酸素を吹き付ける前）に、地金溶解用ランス８を精錬容器１内に挿入して、地金溶解を行っている。このようにすれば、溶銑に酸素を吹き付けて脱りん処理を行う際に、溶解した地金２も合わせて処理することができ、歩留向上の効果も期待できるからである。
【００２７】
ところで、地金溶解に関する条件の中で最も重要な条件は、地金溶解用ランス８から吹き付けられる酸素ガスの使用量（以降、酸素使用量という）である。
この酸素使用量が多すぎると、付着している地金を溶解し終わった後も酸素ガスが供給され、耐火物に酸素が吹き付けられて耐火物の溶損を加速させる可能性がある。また、酸素使用量が多い場合には溶解して溶銑に入り込む地金の重量も多くなり、溶解した地金が含まれたチャージの重量も多くなって、このチャージの溶銑または溶鋼を後工程で処理する際に定格荷重を超えているため起重機などで運搬できないといった問題を起こす可能性がある。
【００２８】
とはいえ、地金溶解時の酸素使用量を少なくしすぎると、精錬容器内に地金が残り、地金溶解以降のチャージで歩留まりが悪化してしまう。
つまり、地金溶解時の酸素使用量は、多すぎても少なすぎても良くなく、最適な使用量に保持するのが好ましいのである。そのため、本実施形態の地金溶解では、地金溶解時の酸素量の上限値である酸素量上限値と、地金溶解時の酸素量の下限値である酸素量下限値とを予め求めておき、地金溶解を行おうとするチャージで使用される地金溶解時の酸素使用量を、酸素量上限値以下であって、且つ酸素量下限値以上の範囲としている。
【００２９】
次に、上述した酸素量上限値及び酸素量下限値の求め方、言い換えれば地金溶解時の酸素使用量の決定方法について説明する。
なお、以降に示す「地金溶解時の溶解量」、「地金溶解時の溶解量推定値」、「出湯量」、「装入量」などは、いずれも重量として示されるものであり、容積ではない。
上述した酸素量上限値及び酸素量下限値は、以下に示す(i)〜(vii)の工程を行って、決められる。
【００３０】
(i)  過去に実施した地金溶解時の溶解量を算出する。
(ii)   (i)で算出した溶解量と操業実績との関係から、地金溶解時の溶解量推定値を算出する溶解量推定式を求める。
(iii)   (ii)の溶解量推定式で算出される地金溶解時の溶解量推定値と、(i)で求めた地金溶解時の溶解量との差の標準偏差を求める。
【００３１】
(iv)   (ii)の溶解量推定式を、地金溶解時の酸素量を求める酸素量推定式に変形する。
(v)  地金溶解を行う当該チャージで溶解できる地金溶解時の溶解量上限量を求める。
(vi)  (v)で求めた溶解量上限量を、(iv)で求めた酸素量推定式に代入して、地金溶解時の酸素量上限値を求める。
【００３２】
(vii)  (v)で求めた前記溶解量上限量、(iii)で求めた標準偏差、(iv)で求めた酸素量推定式に基づいて、地金溶解時の酸素量下限値を求める。
上述した(i)〜(vii)の各工程について、以降に詳しく説明する。
図２に示すように、(i)の工程は、「過去に実施した地金溶解時の溶解量を算出する」というものであり、地金溶解用ランス８から酸素を吹き付けて溶解した地金２の重量を求めるというものである。この地金溶解時の溶解量は、地金溶解時に地金２が正味で溶解した溶解量を示しており、以降は「Ｊａ」で示す場合もある。
【００３３】
例えば、地金溶解を行うチャージで出湯される溶銑には、地金溶解分だけでなく脱りん処理分の溶銑も含まれているため、地金溶解を行うチャージで装入された溶銑の重量から、出湯された溶銑の重量を差し引いても、上述した「地金２が正味で溶解した溶解量」は得られない。
そこで、(i)の工程では、地金溶解を行っていないチャージのそれぞれについて、出湯された溶銑の重量（出湯量）を装入された溶銑の重量（装入量）で除して歩留まり（脱りん処理の歩留）をそれぞれ求め、地金溶解を行っていない複数のチャージについて求められた歩留を平均して歩留平均値を予め求めておく。
【００３４】
次に、地金溶解を行ったチャージでも同様な歩留平均値で溶銑が精錬されるものと考えて、地金溶解を行ったチャージで装入された装入量に歩留平均値を掛け合わせたものを、地金溶解を含まない出湯量として求める。なお、実際に出湯する溶銑の重量には地金溶解分の重量も含まれているから、出湯された溶銑の重量（出湯量）から、計算により得られる地金溶解を含まない出湯量を差し引くことで、地金溶解時の溶解量Ｊａを求めることができる。
【００３５】
以上の手順を数式として示すと、以下のようになる。
まず、過去の操業において地金溶解を実施していないチャージの１チャージごとの出湯量（出湯された溶銑の重量）、言い換えれば地金溶解を実施していないチャージにおいて脱りん処理終了後に溶銑鍋に出湯された溶銑の重量をＥ（Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅｎ）とする。また、同様に過去の操業において地金溶解を実施していないチャージの１チャージごとの装入量（装入された溶銑の重量）、言い換えれば地金溶解を実施していないチャージにおいて精錬容器１内に装入された溶銑量、冷銑量、スクラップ量の合計の重量をＦ（Ｆ１、Ｆ２、・・・、Ｆｎ）とする。そして、地金溶解を実施していないチャージ（過去の操業において地金溶解を実施していないチャージ）のチャージ数をｎ１個とする。
【００３６】
ここで、地金溶解を実施していないチャージの１チャージごとの出湯歩留Ｇ（Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎ）は、出湯量Ｅを装入量Ｆで除したものとなっている。
それゆえ、出湯歩留の平均値をＧaveとすると、出湯歩留平均値Ｇaveは式（１）のようになる。つまり、出湯歩留平均値Ｇaveは、地金溶解を実施していないチャージの１チャージごとの出湯歩留の合計を、合計に使用した地金溶解を実施していないチャージのチャージ数で割った値となる。
【００３７】
【数１】
2017088985.tif 000003
【００３８】
なお、ここでは、(v)の工程で用いる「地金溶解を実施していないチャージの出湯歩留最大値Ｇmaxについても算出しておくのが好ましい。つまり、出湯歩留平均値Ｇaveに、後述する標準偏差Ｋを２倍したものを加えたものが、出湯歩留最大値Ｇmaxとなる。
一方、地金溶解を実施したチャージの１チャージごとの出湯量、つまり地金溶解を実施したチャージにおいて脱りん処理終了後に溶銑鍋に出湯した溶銑の重量をＨ（Ｈ１、Ｈ２、・・・、Ｈｎ）とし、地金溶解を実施したチャージの１チャージごとの装入量、言い換えれば地金溶解を実施したチャージにおいて転炉型精錬容器１内に装入された溶銑量、冷銑量、スクラップ量の合計をＩ（Ｉ１、Ｉ２、・・・、Ｉｎ）とする。
【００３９】
そして、地金溶解を実施したチャージでも地金溶解を実施していないチャージと同様な出湯歩留が成立しているものと考えて、上述した出湯量から装入量に式（１）で求めた出湯歩留平均値Ｇaveを掛け合わせたものを差し引くと、正味に溶解した地金２の溶解量、言い換えれば地金溶解時の溶解量Ｊａ（Ｊａ１、Ｊａ２、・・・、Ｊａｎ）を、式（２）のように得ることができる。
【００４０】
【数２】
2017088985.tif 000004
【００４１】
(ii)の工程は、「算出した溶解量と操業実績との関係から、地金溶解時の溶解量推定値を算出する溶解量推定式を求める」というものである。つまり、酸素量、溶銑温度、時間が地金溶解時の溶解量推定値の説明変数になると考えて、重回帰計算により溶解量推定値Ｊを求める式を作成すれば、この式が溶解量推定式となる。
なお、地金溶解時の溶解量推定値Ｊとは、「過去の地金溶解時の地金溶解量を地金溶解時の酸素量、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了時の溶銑温度、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了から地金溶解開始までの時間で回帰して得られる式に、地金溶解を行う当該チャージの操業条件を代入して得られる値」である。
【００４２】
具体的には、地金溶解時の酸素量（過去の地金溶解で使用した酸素量）をｘ1（ｘ1１、ｘ1２、・・・、ｘ1ｎ）とする。また、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了時の溶銑温度（過去に地金溶解を実施したチャージで、前チャージの出湯後に溶銑鍋内で測定された溶銑温度）をｘ2（ｘ2１、ｘ2２、・・・、ｘ2ｎ）とする。さらに、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了から地金溶解開始までの時間（過去に地金溶解を実施したチャージにおいて、前チャージの出湯後から、溶銑を装入し地金溶解ランスで地金溶解を開始するまでの時間）をｘ3（ｘ3１、ｘ3２、・・・、ｘ3ｎ）とする。そして、酸素量ｘ1、溶銑温度ｘ2、時間ｘ3を説明変数として重回帰計算により地金溶解時の溶解量推定値Ｊを求める関係式を立てると、以下の式（３）のようになる。
【００４３】
【数３】
2017088985.tif 000005
【００４４】
(iii)の工程は、「溶解量推定式で算出される地金溶解時の溶解量推定値と、(i)で求めた地金溶解時の溶解量との差の標準偏差を求める」というものである。このようにして求められた標準偏差は、(vii)の工程で酸素量下限値を求める際に用いられる。
具体的には、上述した式（２）で求められる地金溶解時の溶解量をＪａ（Ｊａ１、Ｊａ２、・・・、Ｊａｎ）とする。また、上述した式（３）で求められる地金溶解時の溶解量推定値をＪ（Ｊ１、Ｊ２、・・・、Ｊｎ）とする。さらに、地金溶解を実施したチャージの数（総チャージ数）をｎ２個とする。
【００４５】
このようにすれば、地金溶解時の溶解量推定値と地金溶解時の溶解量との偏差ΔＪを、式（４）のように１チャージごとで求めることができる。
【００４６】
【数４】
2017088985.tif 000006
【００４７】
次に、式（４）で得られた偏差ΔＪを地金溶解を実施した全チャージについて積算し、積算された偏差を地金溶解を実施したチャージの数ｎ２で除して、式（５）に示す偏差平均ｍを得る。また、それぞれのチャージの偏差ΔＪと偏差平均ｍとの二乗平均が式（５）に示す標準偏差Ｋとなる。
言い換えれば、この標準偏差Ｋとは、「過去の地金溶解時の地金溶解量を地金溶解時の酸素量、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了時の溶銑温度、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了から地金溶解開始までの時間で回帰して得られる式に、地金溶解を行う当該チャージの操業条件を代入して得られる値と地金溶解時の溶解量（地金溶解を実施したチャージの１チャージごとの出湯量-地金溶解を実施したチャージの１チャージごとの装入量×地金溶解を実施していないチャージの出湯歩留平均値）の差の標準偏差」に他ならない。
【００４８】
【数５】
2017088985.tif 000007
【００４９】
(iv)の工程は、「溶解量推定式を、地金溶解時の酸素量を求める酸素量推定式に変形する」というものである。具体的には、地金溶解時の溶解量推定値Ｊは、地金溶解時の酸素量ｘ1、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了時の溶銑温度ｘ2、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了から地金溶解開始までの時間ｘ3を変数として式（３）のような関数で示される。それゆえ、式（３）の両辺から「ｂ×ｘ2＋ｃ×ｘ3＋ｄ」を差し引き、さらに両辺をａで除すれば、式（６）のような酸素量推定式に式（３）を変形することができる。
【００５０】
【数６】
2017088985.tif 000008
【００５１】
上述した(i)〜 (iv)の工程が、地金溶解で使用する酸素量を決定するための「事前準備工程」である。つまり、(i)〜 (iv)の工程で式（５）、式（６）を求めておけば、実際に地金２を溶解させる際の酸素量の上限値や下限値を決定することがスムーズに行える。言い換えれば、後述する(v)〜 (vii)の工程は、「事前準備工程」に対して、実際に地金２を溶解させる際に「地金溶解で使用する酸素量を決定する工程」ということもできる。
【００５２】
図３に示すように、(v)の工程は、「地金溶解を行う当該チャージで溶解できる地金溶解時の溶解量上限量を求める」というものであり、地金溶解で溶解してよい溶解量の上限を定めるものである。本発明では、この地金溶解時の溶解量上限量は、地金溶解によって量が増加した溶銑が下工程で問題なく処理されるかどうか（本実施形態の場合であれば、脱りん炉から出湯された溶銑が装入された溶銑鍋を転炉（脱炭炉）に装入する際に、溶銑鍋の重量が起重機の定格荷重を超えるかどうか）で決定される。
【００５３】
例えば、地金溶解時の溶解量上限量を決定するのに、出湯歩留の平均値をそのまま使用とすると、ばらつきにより溶解可能な地金２量を多く見積もってしまう可能性があり、地金溶解後の溶銑鍋の重量が結果的に起重機（クレーン）の定格荷重を超える可能性がある。そこで、本実施形態の場合では、地金溶解時の溶解量上限量を決定するのに過去実績の出湯歩留最大値Ｇmaxを用いている。
【００５４】
また、地金溶解量を予測する式（３）には誤差があり、予測値よりも溶解量が多くなる可能性がある。そのため、式（３）の誤差の標準偏差Ｋを２倍した値を、溶銑鍋を運搬する起重機の定格荷重Ａから予め差し引いた値を上限量としている。
具体的には、地金溶解を行う当該チャージの装入量Ｂに、(i)の工程の式（１）で求めた出湯歩留平均値Ｇaveを掛け合わせると、地金溶解分を除いた溶銑の量が求められる。求められた「地金溶解分を除いた溶銑の量」に、地金溶解を行う当該チャージの出湯する予定の容器の風袋重量Ｃ、地金溶解を行う当該チャージの出湯後に鍋内に投入予定の副原料の重量Ｄを加え、さらに式（５）で得られた標準偏差Ｋの２倍を加える。このようにして得られた重量は、地金溶解分を除いた全重量となる。それゆえ、以下の式（７）に示すように、溶銑鍋を運搬する起重機の定格荷重Ａから、地金溶解分を除いた全重量を差し引いたものが、地金溶解を行う当該チャージで溶解できる溶解量上限量Ｊiとなる。
【００５５】
なお、上述した風袋重量Ｃとは、「地金溶解を行う当該チャージの脱りん処理後の溶銑を出湯する溶銑鍋の重量」であり、副原料の重量Ｄとは、「地金溶解を行う当該チャージの出湯後に溶銑鍋に投入する副原料の予定量、溶銑の保温や有視煙発生防止を目的として出湯後の溶銑上に投入する予定の保温材、焼石灰の総量」である。
【００５６】
【数７】
2017088985.tif 000009
【００５７】
上述した地金溶解時の溶解量上限量Jiを超えない場合には、溶銑鍋を運搬する起重機に定格荷重を超える荷重が加わることがなくなり、下工程で溶銑の処理を確実に行うことが可能となる。
(vi)の工程は、「地金溶解を行う当該チャージの地金溶解時の酸素量上限値を求める」というものである。言い換えれば、(vi)の工程は、「(v)の工程で求めた溶解量上限量を、(iv)の工程で求めた酸素量推定式に代入して、地金溶解時の酸素量上限値を求める」ということに他ならない。
【００５８】
具体的には、地金溶解を行う当該チャージで溶解できる溶解量上限量をJi、前チャージ終了時の溶銑温度をｘ2i、前チャージの出湯終了から地金溶解開始までの時間をｘ3iとして、上述した式（３）に代入する。そうすると、地金溶解を行う当該チャージの地金溶解時の酸素量上限値ｘ1maxを、式（８）のように求めることが可能となる。
【００５９】
【数８】
2017088985.tif 000010
【００６０】
(vii)の工程は、「地金溶解を行う当該チャージの地金溶解時の酸素量下限値を求める」というものである。言い換えれば、(vii)の工程は、「(v)の工程で求めた溶解量上限量、(iii)の工程で求めた標準偏差、(iv)の工程で求めた酸素量推定式に基づいて、地金溶解時の酸素量下限値を求める」ということに他ならない。
具体的には、(v)の工程で求めた溶解量上限量Ｊiから、(iii)の工程で求めた標準偏差Ｋを２倍したものを差し引いたものが、地金溶解を行う当該チャージで溶解できる溶解量下限量Ｊ2となる。つまり、地金溶解を行う当該チャージで溶解できる溶解量上限量に対して、地金溶解量の目標値が最低でも標準偏差Ｋの２倍だけ小さい値となるように、溶解量の下限量を設定し、溶解量の下限量に対応する酸素量を酸素量下限値とした。
【００６１】
それゆえ、地金溶解を行う当該チャージで溶解できる溶解量上限量をＪi、前チャージ終了時の溶銑温度をｘ2i、前チャージの出湯終了から地金溶解開始までの時間をｘ3i、標準偏差をＫとすると、地金溶解を行う当該チャージの地金溶解時の酸素量下限値ｘ1minを、式（９）のように求めることが可能となる。
【００６２】
【数９】
2017088985.tif 000011
【００６３】
このように地金溶解で実際に使用する当該チャージの地金溶解時の酸素使用量が、上述のようにして求められた地金溶解時の酸素量下限値ｘ1minと、地金溶解時の酸素量上限値ｘ1maxとの間になるように、酸素をランスから吹き込めば、転炉型脱りんを行う精錬容器１内に付着した地金２を確実に除去することができ、精錬時の歩留まりと効率を向上させることが可能となる。
【実施例】
【００６４】
次に、実施例及び比較例を用いて、本発明の酸素使用量の決定方法が備える作用効果について詳しく説明する。
実施例及び比較例は、３０ton以上の地金２が炉内直胴部４ｃに付着している状態の精錬容器１において、付着している地金２に対して地金溶解用ランス８を用いて酸素を実際に吹き付けて、地金２を溶解させたものである。この精錬容器１は、内容積が２１０ｍ３とされており、水平方向に配備された環状管から導き入れた窒素ガスを、羽口より底吹き方式で吹き込み可能となっている。また、地金溶解用ランス８は、口径１９ｍｍのノズルを先端に備えており、このノズルには１０個の酸素吹き出し口９が形成されている。
【００６５】
上述したように３０ton以上の地金２が炉内直胴部４ｃに付着した精錬容器１であれば、付着している地金２がすべて溶解してしまう可能性は低く、露出した耐火物５に酸素を吹き付け続けて耐火物５を損傷させてしまう心配はない。
また、実際に炉内直胴部４ｃに付着している地金２の重量の測定は、残厚測定装置（LaCamM4  ferrotron社製）で測定した直近の測定結果から以下の手順に従って計算している。
【００６６】
すなわち、炉内直胴部４ｃに付着した地金２の重量は、直胴部４ｃの長さ(m)×直胴部円周 （m）×[（直胴部耐火物平均初期厚み-残厚測定時の炉回数×耐火物平均損傷速度）-直胴部全域の平均残厚]（m）×（7000kg/m3）で示される。ここで、直胴部全域の平均残厚とは、直胴部４ｃについて残厚を測定した全ての点の平均値を示すものであり、本実施例では炉口から下方向に３〜８ｍの範囲に位置すると共に、周方向に０．２５ｍずつ３０°間隔で測定点を設け、すべての測定点で測定された残厚の測定値の平均値として示される。また、上述した耐火物平均損傷速度は、（直胴部耐火物平均初期厚み-過去１炉代終了後の直胴部耐火物残厚平均）÷１炉代の炉回数として示すことができる。
【００６７】
このようにして残厚測定結果と残厚測定時の炉回数と耐火物５の初期厚みから計算される耐火物５の厚さの差が地金２の厚さであるとして、直胴部垂直方向の長さと直胴部４ｃの円周から算出される地金２の体積に比重を掛けた値を地金付着量と定義して計算した。
上述した手順に従って直近の測定結果および直前のチャージの排滓時に炉を傾動させた際に炉内の地金２付着状況を確認し、転炉型脱りん処理を行う精錬容器１に溶銑を装入し、溶銑に酸素を吹きつけて脱りん処理を行う前の時期に地金溶解を行った。
【００６８】
溶銑を入れる前の待機状態の時期に地金溶解を行い溶銑を装入すると、溶解地金２中の酸素と装入した溶銑との反応により突沸が発生する可能性があるため、溶銑装入前に溶解した地金２を炉外へ排出する必要がある。また、溶銑に酸素を吹付ける処理が終了した後に地金溶解を行うと、溶解した地金２に含まれる成分により溶銑中のりん濃度が高くなってしまい、脱りん処理の効果が少なくなってしまう。それゆえ、本発明の地金溶解は、精錬容器１に溶銑を装入してから、溶銑に酸素を吹きつけて脱りん処理を行うまでの期間に行うものとしている。
【００６９】
上述した手順で行われる地金溶解の処理において、地金溶解時に地金溶解用ランス８から吹き付ける酸素使用量を決定するに際しては、以下の手順に従った。
すなわち、まず過去に実施した地金溶解時の溶解量Ｊａを求める。この過去に実施した地金溶解とは、表１に示す「実験No.」がH0001〜H2419の2419チャージと、表２に示す「実験No.」がH2420〜H2431の12チャージとを合わせたものである。表１の2419チャージはいずれも「地金溶解を実施していない」ものであり、表２の12チャージはいずれも「地金溶解を実施している」ものである。
【００７０】
表１のＥ（Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅ2419）は、地金溶解を実施していないチャージにおける１チャージごとの出湯量を示しており、Ｆ（Ｆ１、Ｆ２、・・・、Ｆ2419）は地金溶解を実施していないチャージにおける１チャージごとの装入量を示している。この出湯量Ｅを装入量Ｆで除したものが、地金溶解を実施していないチャージにおける１チャージごとの出湯歩留Ｇ（Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇ2419）となる。表１の2419チャージについて１チャージごとの出湯歩留Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇ2419を求め、求められた出湯歩留Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇ2419の総和を、地金溶解を実施していないチャージのチャージ数ｎ1（＝２４１９）で除したものが、表１の右側に示す出湯歩留平均値Ｇaveであり、本実施例及び比較例では0.987となっている。
【００７１】
また、出湯歩留平均値Ｇaveに、出湯歩留の標準偏差Ｋを２倍したものを加えたものが、出湯歩留最大値Ｇmaxであり、本実施例及び比較例では1.01となっている。
【００７２】
【表１】
2017088985.tif 000012
【００７３】
一方、表２は「地金溶解を実施している」チャージのみの結果を集めたものである。
表２のＨ（Ｈ１、Ｈ２、・・・、Ｈ12）は、地金溶解を実施したチャージにおける１チャージごとの出湯量を示しており、Ｉ（Ｉ１、Ｉ２、・・・、Ｉ12）は地金溶解を実施したチャージにおける１チャージごとの装入量を示している。式（２）に従い、装入量Ｉに出湯歩留平均値Ｇaveを掛け合わせたものを、出湯量Ｈから差し引くと、地金溶解時の溶解量Ｊａを得ることができる。本実施例及び比較例では、地金溶解時の溶解量Ｊａは2.0〜8.0の範囲に分布している。
【００７４】
【表２】
2017088985.tif 000013
【００７５】
次に、上述した式（３）で示される地金溶解時の溶解量推定式を求める。
すなわち、地金溶解時の酸素量ｘ1、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了時の溶銑温度ｘ2、地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了から地金溶解開始までの時間ｘ3については、実験No.H2420〜実験No.H2431までの１２個のデータが存在するので、これらのデータのうち少なくとも４つのデータを用いれば「地金溶解時の酸素量の偏回帰係数：ａ」、「地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了時の溶銑温度の偏回帰係数：ｂ」、「地金溶解を行う当該チャージの前チャージ出湯終了から地金溶解開始までの時間の偏回帰係数：ｃ」、「切片：ｄ」を求めることができる。
【００７６】
【表３】
2017088985.tif 000014
【００７７】
本実施例及び比較例では、これらの偏回帰係数や切片は、表３に示すようにａ＝0.0052、ｂ＝0.0089、ｃ＝-0.0430、ｄ＝-15.1199となっている。
つまり、これらのａ〜ｄを用いれば上述した式（３）は、式（３’）のように書き直すことができ、この式（３’）を用いれば地金溶解時の溶解量推定量Ｊを求めることが可能となる。
【００７８】
【数１０】
2017088985.tif 000015
【００７９】
このようにして求められた式（３’）を利用して得られる溶解量推定量Ｊから、地金溶解時の溶解量Ｊａを差し引くと、偏差ΔＪ（1チャージごとの地金溶解時の溶解量推定値と地金溶解時の溶解量の差ΔＪ）を得ることができる。さらに、得られた偏差ΔＪの総和を、地金溶解を行ったチャージのチャージ数（本実施例及び比較例の場合であれば１２）で除したものが、偏差平均ｍであり、得られた偏差ΔＪの二乗平均が標準偏差Ｋである。
【００８０】
【表４】
2017088985.tif 000016
【００８１】
以上までが事前準備工程である。
次に、地金溶解を実施しようとしている６つのチャージ（地金溶解を実施したチャージ：１〜６）について、事前準備工程で得られた諸特性値を用いて酸素使用量を実際に決定する。
まず、式（７）を用いて、地金溶解を行う当該チャージで溶解できる溶解量上限量Ｊ1を求める。
【００８２】
「溶銑鍋を運搬する起重機の定格荷重：Ａ」は340tonであり、「地金溶解を行う当該チャージの装入量：Ｂ」は259.8〜264.9tonである。また、「地金溶解を行う当該チャージの出湯する予定の容器の風袋重量：Ｃ」は65.1〜69.8tonであり、「地金溶解を行う当該チャージの出湯後に鍋内に投入予定の副原料の重量：Ｄ」は、0.1tonである。さらに、式（７）の「地金溶解を実施していないチャージの出湯歩留最大値：Ｇmax」は表１で求められた1.01を、「地金溶解時の溶解量推定値と地金溶解時の溶解量との差の標準偏差：Ｋ」は表１で求められた0.62をそのまま利用している。標準偏差の係数Ｐを２として、上述した式（７）にＡ、Ｂ、Ｇmax、Ｃ、Ｄ、Ｋを代入すると、表５に示すように溶解量上限量Ｊ1を求めることができる。
【００８３】
【表５】
2017088985.tif 000017
【００８４】
このようにして求められた溶解量上限値Ｊ1を式（８）及び式（９）に代入すると、表６に示すように、「地金溶解を行う当該チャージの地金溶解時の酸素量上限値：ｘ1max」及び「地金溶解を行う当該チャージの地金溶解時の酸素量下限値：ｘ1min」を求めることができる。
【００８５】
【表６】
2017088985.tif 000018
【００８６】
上述した地金溶解を実施しようとしている６つのチャージでは、いずれもｘ1max以下であって、ｘ1min以上となるように、酸素使用量を規定している。その結果、これら６つのチャージでは、表７に示すように地金溶解時の溶解量が溶解量上限値を超えておらず、地金溶解を行っても起重機の定格荷重を超えるまで溶銑の重量がならないことがわかる。
このような傾向は、図４において、地金溶解を実施しようとしているチャージの結果を示す四角の凡例がいずれも直線の下に位置していることからも明らかである。
【００８７】
【表７】
2017088985.tif 000019
【００８８】
また、図５に示すように、上述した地金溶解を実施しようとしているチャージでは、出湯歩留の平均値が1.012と、地金溶解を実施していないチャージの出湯歩留0.987よりも高くなっている。このことから本発明の決定方法に従って決定された酸素使用量で地金溶解を実施すれば、確実に精錬容器１内の地金２を溶解することができると判断される。
すなわち、地金溶解時の酸素使用量を地金溶解時の酸素量下限値ｘ1minより多くすれば、地金溶解において転炉型脱りんを行う精錬容器１内に付着した地金２を確実に除去することができるようになる。また、地金溶解時の酸素使用量を地金溶解時の酸素量上限値ｘ1maxより少なくすれば、地金溶解後の溶銑を装入した溶銑鍋の重量が起重機の定格荷重を超えることがなくなり、下工程で溶銑鍋を安定して搬送することが可能となるので、精錬時の歩留まりと効率を向上させることが可能となる。
【００８９】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００９０】
１  転炉型脱りん精錬容器（精錬容器）
２  地金
３  炉体
４  鉄皮
４ａ  底部
４ｂ  拡大部
４ｃ  直胴部
４ｄ  絞り部
５  耐火物
６  ガス吹き込み部
８  地金溶解用ランス
９  酸素吹き出し口
【図１】
2017088985.tif 000020
【図２】
2017088985.tif 000021
【図３】
2017088985.tif 000022
【図４】
2017088985.tif 000023
【図５】
2017088985.tif 000024