(57)【要約】【課題】溶銑鍋の壁面に付着した地金を容易かつ確実に除去することができる溶銑予備処理方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明の溶銑予備処理方法は、ＣＯガスを含むスラグを溶銑鍋の壁面に沿って形成する工程と、上記スラグ中のＣＯガスの燃焼により上記溶銑鍋の壁面に付着した地金を溶解する工程とを備えており、上記スラグ形成工程における脱珪量（ΔＳｉ）が脱珪前の溶銑鍋中のＳｉの０．１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、上吹きランスの酸素ガスの溶銑面衝突圧力が１０００Ｐａ以上２０００Ｐａ以下、撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギーが１００Ｗ／ｔ以上３００Ｗ／ｔ以下、脱珪酸素効率をηｓｉ［％］とするときの溶銑への酸素ガス供給量が７２０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］以上８５０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］以下である。【選択図】図４
2017128760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直下方を向く先端に斜め下方かつ略等角度間隔で配設されるｎ個のノズルを有する上吹きランスと、不活性ガスの吐出による撹拌機構とを用い、溶銑鍋の溶銑への脱珪及び脱炭処理を行う溶銑予備処理方法であって、
ＣＯガスを含むスラグを上記溶銑鍋の壁面に沿って形成する工程と、
上記スラグ中のＣＯガスの燃焼により上記溶銑鍋の壁面に付着した地金を溶解する工程とを備えており、
上記スラグ形成工程における脱珪量（ΔＳｉ）が脱珪前の溶銑鍋中のＳｉの０．１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、上記上吹きランスの酸素ガスの溶銑面衝突圧力が１０００Ｐａ以上２０００Ｐａ以下、上記撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギーが１００Ｗ／ｔ以上３００Ｗ／ｔ以下、脱珪酸素効率をηｓｉ［％］とするときの溶銑への酸素ガス供給量が７２０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］以上８５０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］以下であり、
上記地金溶解工程における上記上吹きランスの酸素ガスの溶銑面衝突圧力が１６００Ｐａ以上２４００Ｐａ以下、上記撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギーが２００Ｗ／ｔ以上４００Ｗ／ｔ以下、溶銑への酸素ガス供給量が１．８Ｎｍ３／ｔ以上２．７Ｎｍ３／ｔ以下であり、
上吹きランスの中心軸が溶銑面と交わる点と溶銑鍋の壁面との最短距離をＲ［ｍｍ］、下記式（１）により算出される上吹きランスの中心軸が溶銑面と交わる点から酸素ガスの溶銑面衝突領域内で最も遠い点と溶銑鍋の壁面との最短距離をＩ［ｍｍ］とした場合、
Ｉ／Ｒが０．０８以上０．２５以下であることを特徴とする溶銑予備処理方法。
【数１】
2017128760.tif 000028
但し、Ｘは、上吹きランスのノズル出口から溶銑面までの距離［ｍｍ］である。Ｙは、上吹きランスの中心軸からノズル出口最外周までの距離［ｍｍ］である。Ｚｃは、上吹きランスのノズルから吐出後のガスジェットのハードコア長さ［ｍｍ］である。θは、上吹きランスのノズル傾斜角度［°］である。αは、上記ガスジェットの広がり角度［°］である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑予備処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑鍋等の溶銑予備処理炉では、脱珪、脱燐、脱炭等の溶銑予備処理が行われる。これらの処理は、例えば溶銑予備処理炉の炉口から酸素吹き込み用のランスを挿入し、このランスから溶銑面に高速の酸素を吹き付ける、いわゆる酸素ガスの上吹きによって行われる。この酸素ガスの上吹きによって溶銑予備処理を行うと、酸素ガスの溶銑面への衝突によって融点の高い溶銑が飛散し、炉壁に接触することがある。また、この接触した溶銑は地金として炉壁に付着する。そして、このような地金が炉壁に付着すると、溶銑排出時に堰となることで炉内への残銑の原因となり、発煙や鉄ロスを引き起こす。
【０００３】
そのため、一般に地金の付着が著しくなった溶銑鍋については使用を中止し、修理工場に搬送した上、地金の除去作業を行う。この修理工場への搬送及び地金の除去作業には通常２〜３日程度を要するため、その間は他の溶銑鍋が必要となる。しかしながら、他の溶銑鍋が準備できない場合もあり、この場合、地金が付着した溶銑鍋を使用し続けざるを得ないこととなり鉄ロス等が助長される。さらに、修理工場で地金を除去したとしても、この地金は溶銑よりも価値の低い金属塊として回収されるため利益の減少につながる。
【０００４】
このように、溶銑鍋に地金が付着すると、溶銑予備処理の効率化の妨げとなることに加え、設備トラブルや利益の減少を招来する。
【０００５】
このような問題に鑑みて、今日では溶銑予備処理炉内の地金に排ガスを接触させることでこの地金を溶融させる溶銑脱りん方法が発案されている（特開２００２−１０５５２２号公報参照）。
【０００６】
この公報に記載の溶銑脱りん方法は、混銑車の天井部に付着した地金の最大厚みが所定以上となった場合に、上吹き酸素ガスの吹き込み角度を調整することで地金に高温の排ガスを到達させることを特徴としている。この溶銑脱りん方法によると、地金に排ガスを到達させることでこの排ガスにより地金を溶融することができ、これにより地金の厚みを薄くすることができるとされている。
【０００７】
しかしながら、この溶銑脱りん方法は、混銑車の天井部に付着した地金の厚みを薄くすることには有効であるものの、溶銑鍋の壁面に付着した地金を効果的に除去することは困難である。
【０００８】
具体的には、一般に溶銑鍋は混銑車のような天井部を有しておらず、また鍋内の溶銑を除く部分の空間体積が比較的小さい。そのため、この溶銑鍋においては、溶銑面と比較的近い壁面に地金が付着し易い。これに対し、上吹き酸素ガスの吹き込み角度の調整によっては、このような溶銑面と比較的近い壁面に排ガスを効果的に到達させることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１０５５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、溶銑鍋の壁面に付着した地金を容易かつ確実に除去することができる溶銑予備処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討した結果、脱珪及び脱炭処理を行う際に所定の条件下でＣＯガスを含むスラグを溶銑鍋の壁面に形成し、このスラグ中のＣＯガスの燃焼により地金を溶解することで、溶銑鍋の壁面に付着した地金を除去できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、上記課題を解決するためになされた本発明の溶銑予備処理方法は、鉛直下方を向く先端に斜め下方かつ略等角度間隔で配設されるｎ個のノズルを有する上吹きランスと、不活性ガスの吐出による撹拌機構とを用い、溶銑鍋の溶銑への脱珪及び脱炭処理を行う溶銑予備処理方法であって、ＣＯガスを含むスラグを上記溶銑鍋の壁面に沿って形成する工程と、上記スラグ中のＣＯガスの燃焼により上記溶銑鍋の壁面に付着した地金を溶解する工程とを備えており、上記スラグ形成工程における脱珪量（ΔＳｉ）が脱珪前の溶銑鍋中のＳｉの０．１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、上記上吹きランスの酸素ガスの溶銑面衝突圧力が１０００Ｐａ以上２０００Ｐａ以下、上記撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギーが１００Ｗ／ｔ以上３００Ｗ／ｔ以下、脱珪酸素効率をηｓｉ［％］とするときの溶銑への酸素ガス供給量が７２０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］以上８５０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］以下であり、上記地金溶解工程における上記上吹きランスの酸素ガスの溶銑面衝突圧力が１６００Ｐａ以上２４００Ｐａ以下、上記撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギーが２００Ｗ／ｔ以上４００Ｗ／ｔ以下、溶銑への酸素ガス供給量が１．８Ｎｍ３／ｔ以上２．７Ｎｍ３／ｔ以下であり、上吹きランスの中心軸が溶銑面と交わる点と溶銑鍋の壁面との最短距離をＲ［ｍｍ］、下記式（１）により算出される上吹きランスの中心軸が溶銑面と交わる点から酸素ガスの溶銑面衝突領域内で最も遠い点と溶銑鍋の壁面との最短距離をＩ［ｍｍ］とした場合、Ｉ／Ｒが０．０８以上０．２５以下であることを特徴とする。
【数２】
2017128760.tif 000003
但し、Ｘは、上吹きランスのノズル出口から溶銑面までの距離［ｍｍ］である。Ｙは、上吹きランスの中心軸からノズル出口最外周までの距離［ｍｍ］である。Ｚｃは、上吹きランスのノズルから吐出後のガスジェットのハードコア長さ［ｍｍ］である。θは、上吹きランスのノズル傾斜角度［°］である。αは、上記ガスジェットの広がり角度［°］である。
【００１３】
当該溶銑予備処理方法は、上述のように鍋内の溶銑を除く部分の空間体積が比較的小さい溶銑鍋を用いて行う。そのため、当該溶銑予備処理方法では、ＣＯガスを含むスラグが溶銑鍋の壁面を超えて形成されることを防止しつつ、このスラグを溶銑鍋の壁面に付着した地金の高さに合わせて形成することが重要となる。この点に関し、当該溶銑予備処理方法は、上記スラグ形成工程における脱珪量（ΔＳｉ）、上吹きランスの酸素ガスの溶銑面衝突圧力、撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギー及び溶銑への酸素ガスの供給量が上記範囲内であり、かつ上記地金溶解工程における上吹きランスの酸素ガスの溶銑面衝突圧力、撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギー、溶銑への酸素ガスの供給量及び上記Ｉ／Ｒが上記範囲内であるので、ＣＯガスを含むスラグを地金の付着した高さに合わせて形成し、上記溶銑鍋の壁面に付着した地金を容易かつ確実に除去することができる。
【００１４】
なお、本発明において「溶銑面」とは、上吹き等の処理を行わない静止状態での溶銑の表面をいう。また、「溶銑面衝突領域」とは、溶銑面のうち上吹きランスから吐出された酸素ガスが衝突する部分をいう。
【００１５】
また、「酸素ガスの溶銑面衝突圧力」とは、以下の式（２）で表されるＰｓ［Ｐａ］を意味する。
【数３】
2017128760.tif 000004
【００１６】
上記式（２）において、Ｃは、酸素ガスの吐出速度の音速に対する比（マッハ数）Ｍを用いて下記式（３）で表される値である。また、Ｘ＊は、酸素ガスを吐出するノズルの出口径Ｄ［ｍｍ］を用いて下記式（４）で算出される無次元距離であり、Ｘ０＊は、下記式（５）で定義される無次元の仮想原点である。また、Ｐ０（Ｘ＊＝１５）は、下記式（６）で算出される値であり、無次元距離Ｘ＊＝１５における絶対圧力［Ｐａ］である。
【数４】
2017128760.tif 000005
【００１７】
なお、マッハ数Ｍ、無次元距離Ｘ＊＝０における絶対圧力Ｐ０（Ｘ＊＝０）は下記式（７）及び（８）でそれぞれ算出できる。また、ノズル出口径Ｄは、一般に圧力損失が少なくなるように決められ、ノズルスロート径ｄ［ｍｍ］を用いて下記式（９）により算出できる。
【数５】
2017128760.tif 000006
【００１８】
ここで各変数の意味は以下の通りである。なお、既出の変数名と同一のものは説明を省略する。κは、定圧モル比熱の定積モル比熱に対する比（比熱比）であり、酸素の場合は、１．４である。Ｐａｔｍは、大気圧であり、１０１３２５Ｐａである。Ｒは、気体定数であり、８３１４Ｐａ・ｍ３／Ｋ／ｋｍｏｌである。Ｔｇは、上吹きランスのノズル入口の酸素ガス温度［Ｋ］であり、室温（２９８Ｋ）とする。Ａｃは、上吹きランスのノズルスロート部の断面積［ｍ２］である。ｍｇは、酸素ガスの分子量であり、３２である。ＱＴｍは、上吹き酸素ガスの質量流量［ｋｇ／ｓ］であり、上吹き酸素ガス流量ＱＴ［Ｎｍ３／ｍｉｎ］を用いて、下記式（１０）より算出される。
【数６】
2017128760.tif 000007
【００１９】
また、「撹拌投入エネルギー」とは、「森一美、佐野正道、「インジェクション冶金の動力学」；鉄と鋼，第６７巻（１９８１年），第６号，６８７頁」に記載されている下記式（１１）で表されるεＢ［Ｗ／ｔ］を意味する。
【数７】
2017128760.tif 000008
【００２０】
ここで各変数の意味は以下の通りである。なお、既出の変数名と同一のものは説明を省略する。ＱＢは、撹拌機構の不活性ガス流量［Ｎｍ３／ｍｉｎ］である。Ｔは、溶銑温度［Ｋ］である。Ｗは、溶銑重量［ｔ］である。ρは、溶銑密度［ｋｇ／ｍ３］である。ｇは、重力加速度［ｍ／ｓ２］であり、９．８ｍ／ｓ２である。ｈは、鍋内溶銑の平均深さ［ｍ］である。
【００２１】
また、上記式（１）のガスジェットのハードコア長さＺｃ［ｍｍ］は、ノズル前圧力Ｐｏ［ｋｇｆ／ｃｍ２］を用いて下記式（１２）を用いて算出できる。ここで、ノズル前圧力Ｐｏは下記式（１３）を用いて算出できる。
【数８】
2017128760.tif 000009
【００２２】
ここで各変数の意味は以下の通りである。なお、既出の変数名と同一のものは説明を省略する。ＦＯ２は、上吹き酸素ガス速度［Ｎｍ３／ｈｒ］である。ｎは、上吹きランスのノズル数である。εは、流量係数であり、０．８５である。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明の溶銑予備処理方法は、溶銑鍋の壁面に付着した地金を容易かつ確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶銑予備処理方法に用いられる溶銑鍋を示す模式的断面図である。
【図２】図１の溶銑鍋とは異なる形態に係る溶銑鍋を示す模式的断面図である。
【図３】図１及び図２の溶銑鍋とは異なる形態に係る溶銑鍋を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る溶銑予備処置方法のスラグ形成工程における溶銑鍋を示す模式的端面図である。
【図５】図４の溶銑予備処理方法の地金溶解工程における溶銑鍋を示す模式的端面図である。
【図６】図４の溶銑予備処理方法に使用する上吹きランスの酸素ガス吐出状態を示す模式的部分断面図である。
【図７】図６の酸素ガスの溶銑面衝突領域を示す模式的上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を詳説する。
【００２６】
＜溶銑鍋＞
当該溶銑予備処理方法は、高炉から出銑された溶銑の予備処理用の溶銑鍋を用いて熱間稼働中に行う。具体的には、当該溶銑予備処理方法は、溶銑予備処理における脱珪処理等の間の適宜なタイミングで行うことができる。当該溶銑予備処理方法は、このように溶銑予備処理における熱間稼働中に行うことで、溶銑の精錬工程の円滑な実施が阻害されることを抑制できると共に、除去した地金を溶銑として利用することができる。まず、当該溶銑予備処理方法で用いられる溶銑鍋について説明する。
【００２７】
当該溶銑予備処理方法で用いられる溶銑鍋としては、特に限定されるものではなく、公知の溶銑鍋を用いることができる。当該溶銑予備処理方法で用いられる溶銑鍋としては、例えば図１〜図３に示す溶銑鍋が挙げられる。
【００２８】
図１の溶銑鍋１は、上部に開口を有する有底筒状に構成されている。溶銑鍋１には、高炉から出銑された溶銑Ｍが貯留される。溶銑鍋１は、側壁上部に外側に突出した溶銑排出部２を有する。また、溶銑鍋１の側壁上端の高さは略均一とされている。溶銑鍋１の底壁上面から側壁上端までの垂直方向長さとしては、特に限定されるものではないが、例えば２ｍ以上５ｍ以下程度とすることができる。また、溶銑鍋１の鍋内平均半径（側壁の内面によって囲まれる領域の平均半径）としては、特に限定されるものではないが、例えば１ｍ以上３ｍ以下程度とすることができる。さらに、溶銑鍋１の溶銑面から側壁上端までの垂直方向長さ（以下、「フリーボード高さ」ともいう。）Ｌ１としては、特に限定されるものではないが、一般的には０．５ｍ以上２ｍ以下程度とされる。なお、「鍋内平均半径」とは、真円に換算した場合の半径をいう。
【００２９】
図２の溶銑鍋３は、上部に開口を有する有底筒状に構成されている。溶銑鍋３には、高炉から出銑された溶銑Ｍが貯留される。溶銑鍋３は、側壁上部に外側に突出した溶銑排出部４を有する。溶銑鍋３の側壁上端の高さは、溶銑排出部４の近傍がその他の部分に比べて高い。溶銑鍋３では、溶銑面から最も低位に位置する側壁上端までの垂直方向長さ（つまり、溶銑面から溶銑排出部４の近傍以外の側壁上端までの垂直方向長さ）がフリーボード高さＬ２となる。溶銑鍋３の底壁上面から側壁上端の最も高位に位置する部分までの垂直方向長さ及び溶銑鍋３の鍋内平均半径としては、図１の溶銑鍋１と同様とすることができる。また、フリーボード高さＬ２としては、特に限定されるものではないが、一般的には０．５ｍ以上１．５ｍ以下程度とされる。
【００３０】
図３の溶銑鍋５は、上部に開口を有する有底筒状に構成されている。溶銑鍋５には、高炉から出銑された溶銑Ｍが貯留される。溶銑鍋５は、側壁上部に外側に突出した溶銑排出部６を有する。溶銑鍋５の側壁上端の高さは、溶銑排出部６を有する部分がその他の部分に比べて低い。溶銑鍋５では、溶銑面から溶銑排出部６の上端までの垂直方向長さがフリーボード高さＬ３となる。溶銑鍋５の底壁上面から溶銑排出部４以外の側壁上端までの垂直方向長さ及び溶銑鍋５の鍋内平均半径としては、図１の溶銑鍋１と同様とすることができる。また、フリーボード高さＬ３としては、特に限定されるものではないが、一般的には０．５ｍ以上１．５ｍ以下程度とされる。
【００３１】
＜溶銑予備処理装置＞
次に、当該溶銑予備処理方法で用いる溶銑予備処理装置について説明する。図４の溶銑予備処理装置１１は、溶銑鍋１と、上吹きランス１２と、インジェクションランス１３とを備える。溶銑予備処理装置１１は、溶銑鍋１に貯留される溶銑Ｍへの脱珪及び脱炭処理を行う。なお、図４の溶銑予備処理装置１１は、溶銑鍋１を備えるが、当該溶銑予備処理方法で用いられる溶銑鍋としては、特に限定されるものではなく、例えば図２の溶銑鍋３又は図３の溶銑鍋５を用いることも可能である。
【００３２】
図４の溶銑鍋１は、１又は複数回の溶銑予備処理が行われた後の状態を示しており、内側の壁面１ａに地金Ｂが付着している。具体的には、溶銑鍋１の壁面１ａの溶銑面から側壁上端までの間の全周に地金Ｂが付着している。
【００３３】
高炉から出銑される溶銑Ｍには、一般に０．２ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下の珪素や４．５ｍａｓｓ％以上４．８ｍａｓｓ％以下の炭素が含まれる。この珪素や炭素は、溶銑予備処理装置１１での脱珪及び脱炭処理により削減される。この際に脱珪及び脱炭処理後の塩基度を調整する目的で、ＣａＯ等の副原料を溶銑Ｍに投入してもよい。
【００３４】
上記脱珪及び脱炭処理を行うには、まず溶銑鍋１に溶銑Ｍを装入すると共にＣａＯ等の副原料を投入する。次に、溶銑鍋１の開口から上吹きランス１２を挿入し、この上吹きランス１２から酸素ガスＧを溶銑Ｍに吹き付ける。また、これと同時に溶銑鍋１の開口から溶銑Ｍ中に差し込まれたインジェクションランス１３から不活性ガスを溶銑Ｍに吹き込む。このように不活性ガスを溶銑Ｍに吹き込むことで、溶銑Ｍが撹拌され、溶銑Ｍに吹き付けられた酸素ガスＧが溶銑Ｍ中の珪素及び酸素と反応し、脱珪処理及び脱炭処理が行われる。
【００３５】
（上吹きランス）
上吹きランス１２は、上述のように溶銑鍋１の開口から挿入され、その先端が溶銑Ｍの上側に配設され、鉛直下方を向く。また、上吹きランス１２は、上記先端に斜め下方かつ略等角度間隔で配設されるｎ個のノズルを有する。上吹きランス１２のノズル数としては、特に限定されるものではないが、例えば２個以上５個以下とすることができる。また、上吹きランス１２の高さ（上吹きランス１２のノズル出口から溶銑面までの距離）としては、酸素ガスＧを溶銑Ｍに吹き付ける際に所望する溶銑面衝突圧力等によって決まるが、後述するスラグ形成工程において７００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下、地金溶解工程において２５００ｍｍ以上４５００ｍｍ以下とすることができる。
【００３６】
上吹きランス１２は、図６に示すように各ノズル２１から酸素ガスＧを吐出する。ノズル２１の形状は略円錐台であり、ノズルスロート２１ａ側が狭く、ノズル出口２１ｂ側が広い。また、ノズル２１は、ノズルスロート２１ａの中心とノズル出口２１ｂの中心とを結ぶ中心軸が、上吹きランス１２の中心軸Ｎから外側に向かって傾斜角度θ［°］で配設されている（上吹きランス１２の中心軸Ｎに対するノズルスロート２１ａの中心とノズル出口２１ｂの中心とを結ぶ中心軸の傾斜角度を「ノズル傾斜角度」ともいう）。
【００３７】
ノズル２１から吐出された酸素ガスＧは、中心流速が音速以上であるジェットコア領域ではほぼ直進し、その後一定の広がり角度αで広がりながら溶銑面に衝突する。そして、衝突した酸素ガスＧの一部が溶銑Ｍ中に供給される。なお、図６において、Ｘは上吹きランス１２のノズル出口２１ｂから溶銑面までの距離［ｍｍ］を示し、Ｙは上吹きランス１２の中心軸Ｎからノズル出口２１ｂ最外周までの距離［ｍｍ］を示し、Ｚｃは、上吹きランス１２のノズル２１から吐出後のガスジェットのハードコア長さ（ジェットコア領域の長さ）を示す。
【００３８】
図７にノズル数が３である上吹きランス１２から吐出された酸素ガスＧによる溶銑面衝突領域Ｍ１を示す。図７に示すように、酸素ガスＧの溶銑面衝突領域Ｍ１は略円形状であり、通常ノズル２１の数と同数存在する。ここで、上吹きランス１２の中心軸Ｎが溶銑面と交わる点Ｎ０と溶銑鍋１の壁面１ａとの最短距離が距離Ｒ［ｍｍ］である。また、上吹きランス１２の中心軸Ｎが溶銑面と交わる点Ｎ０から酸素ガスＧの溶銑面衝突領域Ｍ１内で最も遠い点Ｍ１０と溶銑鍋１の壁面１ａとの最短距離が距離Ｉ［ｍｍ］である。この距離Ｉは、溶銑面及び溶銑面衝突領域Ｍ１を真円近似して、図６に示すように上記式（１）により算出できる。
【００３９】
（インジェクションランス）
インジェクションランス１３は、上述のように溶銑鍋１の開口から挿入され、その先端が溶銑Ｍ中に位置するように配設される。インジェクションランス１３は、不活性ガスの吐出によって溶銑Ｍを撹拌する撹拌機構を構成する。インジェクションランス１３から不活性ガスを溶銑Ｍに吹き込むことによって溶銑Ｍが撹拌され、上述した酸素ガスＧと珪素及び炭素との反応効率が高まる。上記不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス等が挙げられ、中でも安価な窒素ガスが好ましい。
【００４０】
（地金）
地金Ｂは、溶銑予備処理において壁面１ａに付着した融点の高い溶銑である。地金Ｂは、上吹きランス１２の複数のノズル２１から吐出される酸素ガスＧの溶銑面との衝突や、インジェクションランス１３から吐出される不活性ガスによる溶銑Ｍの撹拌によって溶銑Ｍが飛散し壁面１ａに付着することで形成される。通常壁面１ａに飛散した溶銑Ｍのうち溶銑面に近い溶銑Ｍは溶解するが、溶銑面から遠い領域に付着した溶銑Ｍは溶解し難いため地金Ｂとして残存する。そのため、一般に地金Ｂは、フリーボード高さＬ１を１とした場合、溶銑面から垂直方向に０．２以上０．５以下程度の範囲に付着する。つまり、地金Ｂは、溶銑面から垂直方向上方に０．１ｍ以上１．５ｍ以下程度の領域に付着する。
【００４１】
＜溶銑予備処理方法＞
続いて、溶銑予備処理装置１１を用いた当該溶銑予備処理方法について説明する。当該溶銑予備処理方法は、上吹きランス１２と、上述の撹拌機構とを用い、溶銑鍋１の溶銑Ｍへの脱珪及び脱炭処理を行うことができる。当該溶銑予備処理方法は、上述のように溶銑予備処理における脱珪処理等の間の適宜なタイミングで行われる。当該溶銑予備処理方法を行う頻度の下限としては、２０チャージに１回が好ましく、２５チャージに１回がより好ましい。一方、当該溶銑予備処理方法を行う頻度の上限としては、４０チャージに１回が好ましく、３５チャージに１回がより好ましい。当該溶銑予備処理方法を行う頻度が上記下限に満たないと、溶銑予備処理１回当たりの溶銑予備処理効率が低下するおそれがある。逆に、当該溶銑予備処理方法を行う頻度が上記上限を超えると、溶銑鍋１内の残銑によって鉄ロスが生じるおそれがあると共に、溶銑鍋１の運搬中に発煙を生じるおそれがある。
【００４２】
当該溶銑予備処理方法は、ＣＯガスを含むスラグを溶銑鍋１の壁面１ａに沿って形成する工程（スラグ形成工程）と、上記スラグ中のＣＯガスの燃焼により溶銑鍋１の壁面１ａに付着した地金Ｂを溶解する工程（地金溶解工程）とを備える。
【００４３】
（スラグ形成工程）
上記スラグ形成工程では、図４に示すように上吹きランス１２から溶銑Ｍ中に酸素を供給して脱珪反応及び脱炭反応を進行させつつ、スラグＳを形成する。このスラグＳを形成する際に、脱炭反応で生成したＣＯガスの一部がスラグＳ中に残留する。また、脱珪反応及び脱炭反応を促進するため、上吹きランス１２から酸素ガスＧを供給すると共にインジェクションランス１３から不活性ガスを投入し、溶銑Ｍを撹拌する。なお、上記スラグ形成工程では、脱炭反応に対する脱珪反応の割合を高めることで、珪素の含有量が比較的高いスラグＳを溶銑面近傍に形成する。
【００４４】
上記スラグ形成工程における脱珪量（ΔＳｉ）の下限としては、脱珪前の溶銑鍋１中のＳｉの０．１ｍａｓｓ％であり、脱珪前の溶銑鍋１中のＳｉの０．１２ｍａｓｓ％がより好ましい。また、上記脱珪量（ΔＳｉ）の上限としては、脱珪前の溶銑鍋１中のＳｉの０．１５ｍａｓｓ％であり、脱珪前の溶銑鍋１中のＳｉの０．１４ｍａｓｓ％がより好ましい。上記脱珪量（ΔＳｉ）が上記下限に満たないと、スラグＳの生成量が不足して、後述する地金溶解工程でスラグＳを十分な高さまでフォーミングすることができず、その結果地金Ｂを十分に溶解できないおそれがある。一方、当該溶銑予備処理方法で用いる溶銑鍋１は上述のようにフリーボード高さＬ１が比較的短いため、上記脱珪量（ΔＳｉ）が上記上限を超えると、スラグＳが溶銑鍋１の側壁の上縁から溢れ、設備損傷や操業トラブルを発生するおそれがある。
【００４５】
上記スラグ形成工程における上吹きランス１２による酸素ガスＧの溶銑面衝突圧力の下限としては、１０００Ｐａであり、１２００Ｐａがより好ましい。また、上記溶銑面衝突圧力の上限としては、２０００Ｐａであり、１８００Ｐａがより好ましい。上記溶銑面衝突圧力が上記下限に満たないと、脱珪反応を十分に進行させることができず、その結果スラグＳを十分に生成することができないおそれがある。一方、上記スラグ形成工程で脱炭反応によって生じた一酸化炭素ガスの一部は溶銑面で二次燃焼する。しかしながら、この二次燃焼は溶銑鍋１の壁面１ａ近傍では生じ難いため、この二次燃焼によっては壁面１ａに付着した地金Ｂを溶解し難い（つまり、当該溶銑予備処理方法で用いる溶銑鍋１は上述のようにフリーボード高さＬ１が比較的小さいため、二次燃焼によって生じた熱を地金Ｂに到達させ難い）。さらに、上記溶銑面衝突圧力が上記上限を超えると、脱炭反応速度が大きくなり、溶銑予備処理装置１１に附随して設置される排ガスダクトや集塵機（いずれも図示省略）を損傷するおそれがある。加えて、必要以上の脱炭反応による溶銑Ｍ中のＣ濃度の低下に起因して溶銑Ｍの凝固点が上昇すると、例えば当該溶銑予備処理方法を行った後の脱硫処理工程や脱燐処理工程で地金付着トラブルを助長するおそれがある。
【００４６】
上記スラグ形成工程における上記撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギーの下限としては、１００Ｗ／ｔであり、１５０Ｗ／ｔがより好ましい。一方、上記撹拌投入エネルギーの上限としては、３００Ｗ／ｔであり、２５０Ｗ／ｔがより好ましい。上記撹拌投入エネルギーが上記下限に満たないと、脱珪反応を十分に進行させることができず、その結果スラグＳを十分に生成することができないおそれがある。逆に、上記撹拌投入エネルギーが上記上限を超えると、脱炭反応速度が大きくなり、溶銑予備処理装置１１に附随して設置される排ガスダクトや集塵機を損傷するおそれがある。さらに、必要以上の脱炭反応による溶銑Ｍ中のＣ濃度の低下に起因して溶銑Ｍの凝固点が上昇すると、例えば当該溶銑予備処理方法を行った後の脱硫処理工程や脱燐処理工程で地金付着トラブルを助長するおそれがある。なお、上記撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギーは、インジェクションランス１３から吹き込む不活性ガスの流量、不活性ガスの吹き込み高さ位置等を制御することで調整することができる。
【００４７】
上記スラグ形成工程における脱珪酸素効率をηｓｉ［％］とするときの溶銑への酸素ガス供給量の下限としては、７２０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］であり、７６０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］がより好ましい。一方、上記酸素ガス供給量の上限としては、８５０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］であり、８２０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］がより好ましい。上記スラグ形成工程における酸素ガス供給量は、スラグＳの形成に必要なＳｉを全てＳｉＯ２にすることができる範囲であることが望まれる。この点、スラグＳの形成に必要な溶銑Ｍ中のＳｉの脱珪量をΔＳｉとすると、必要な酸素ガス供給量は、厳密には下記式（１４）から導出される。なお、Ｗは溶銑重量［ｔ］であり、ｍＳｉはＳｉの原子量を意味する。そのため、上記酸素ガス供給量が上記下限に満たないと、脱珪反応を十分に進行させることができず、その結果スラグＳを十分に生成することができないおそれがある。逆に、上記酸素ガス供給量が上記上限を超えると、脱炭反応速度が大きくなり、溶銑予備処理装置１１に附随して設置される排ガスダクトや集塵機を損傷するおそれがある。さらに、必要以上の脱炭反応による溶銑Ｍ中のＣ濃度の低下に起因して溶銑Ｍの凝固点が上昇すると、例えば当該溶銑予備処理方法を行った後の脱硫処理工程や脱燐処理工程で地金付着トラブルを助長するおそれがある。
【数９】
2017128760.tif 000010
【００４８】
なお、後述の実施例に示すように、当該溶銑予備処理方法では、上記スラグ形成工程における脱珪酸素効率は通常７０％以上８０％以下程度となる。そのため、上記スラグ形成工程における酸素ガス供給量の下限としては、上記式（１４）を基に、８００×ΔＳｉ／８０＝１０×ΔＳｉとすることが可能であり、１０．２×ΔＳｉがより好ましい。一方、上記スラグ形成工程における酸素ガス供給量の上限としては、上記式（１４）を基に、８００×ΔＳｉ／７０≒１１．５×ΔＳｉとすることが可能であり、１１．３×ΔＳｉがより好ましい。
【００４９】
（地金溶解工程）
上記地金溶解工程では、図５に示すように、上記スラグ形成工程で形成したスラグＳ上に、さらにＣＯガスを含むスラグをフォーミングしスラグＳ２を形成すると共に、スラグＳ２中のＣＯガスを二次燃焼させることにより高温となったスラグＳ２で地金Ｂを溶解する。上記地金溶解工程では、スラグＳの高さを維持しつつ効率よく二次燃焼させるために、上吹きランス１２から溶銑Ｍ中に酸素ガスを供給することにより脱炭処理とスラグＳ中のＣＯガスの二次燃焼とを促進させる。
【００５０】
上記地金溶解工程における上吹きランス１２による酸素ガスＧの溶銑面衝突圧力の下限としては、１６００Ｐａであり、１８００Ｐａがより好ましい。一方、上記溶銑面衝突圧力の上限としては、２４００Ｐａであり、２２００Ｐａがより好ましい。上記溶銑面衝突圧力が上記下限に満たないと、溶銑Ｍ中に供給される酸素ガスＧが不足し、十分に脱炭反応が進行しないおそれがある。逆に、上記溶銑衝突圧力が上記上限を超えると、溶銑Ｍの飛散が激しくなり、歩留りが低下するおそれがある。また、上記溶銑衝突圧力が上記上限を超えると、飛散した溶銑Ｍが壁面１ａに付着するおそれがある。なお、上記地金溶解工程では、上記スラグ形成工程によってスラグＳが壁面１ａに沿って形成されているため、溶銑衝突圧力を増加しても溶銑Ｍの飛散が一定程度防止される。そのため、上記地金溶解工程における上記溶銑面衝突圧力の上限は上記スラグ形成工程よりも大きくすることが可能である。
【００５１】
上記地金溶解工程における上記撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギーの下限としては、２００Ｗ／ｔであり、２２０Ｗ／ｔがより好ましい。一方、上記撹拌投入エネルギーの上限としては、４００Ｗ／ｔであり、３８０Ｗ／ｔがより好ましい。上記撹拌投入エネルギーが上記下限に満たないと、酸素ガスＧと溶銑Ｍ中のＣとの反応効率が十分に大きくならず、十分に脱炭反応が進行しないおそれがある。逆に、上記撹拌投入エネルギーが上記上限を超えると、溶銑Ｍの飛散が激しくなり、歩留りが低下するおそれがある。また、上記撹拌投入エネルギーが上記上限を超えると、飛散した溶銑Ｍが壁面１ａに付着するおそれがある。なお、上記地金溶解工程では、上記スラグ形成工程によってスラグＳが壁面１ａに沿って形成されているため、撹拌投入エネルギーを増加しても溶銑Ｍの飛散が一定程度防止される。そのため、上記地金溶解工程における上記撹拌投入エネルギーの上限は上記スラグ形成工程よりも大きくすることが可能である。
【００５２】
上記地金溶解工程における溶銑Ｍへの酸素ガス供給量の下限としては、１．８Ｎｍ３／ｔであり、２．０Ｎｍ３／ｔがより好ましい。一方、上記酸素ガス供給量の上限としては、２．７Ｎｍ３／ｔであり、２．５Ｎｍ３／ｔがより好ましい。上記酸素ガス供給量が上記下限に満たないと、スラグＳ２の溶銑面からの高さが十分に大きくならず、地金Ｂを十分に溶解できないおそれがある。逆に、上記酸素ガス供給量が上記上限を超えると、スラグＳ２が溶銑鍋１の側壁の上縁から溢れ、設備損傷や操業トラブルを発生するおそれがある。
【００５３】
上記地金溶解工程における上吹きランス１２の中心軸Ｎが溶銑面と交わる点Ｎ０と溶銑鍋１の壁面１ａとの最短距離をＲ［ｍｍ］、上吹きランス１２の中心軸Ｎが溶銑面と交わる点Ｎ０から酸素ガスＧの溶銑面衝突領域Ｍ１内で最も遠い点Ｍ１０と溶銑鍋１の壁面１ａとの最短距離をＩ［ｍｍ］とした場合、Ｉ／Ｒの下限としては、０．０８であり、０．１０がより好ましい。一方、上記Ｉ／Ｒの上限としては、０．２５であり、０．２０がより好ましい。上記Ｉ／Ｒが上記下限に満たないと、火点が壁面１ａに近づき過ぎるため、耐火物の溶損が発生するおそれがある。逆に、上記Ｉ／Ｒが上記上限を超えると、スラグＳ２の温度が十分に高まらず、地金Ｂの除去効果が不十分となるおそれがある。
【００５４】
＜利点＞
当該溶銑予備処理方法は、鍋内の溶銑を除く部分の空間体積が比較的小さい溶銑鍋１を用いて行う。そのため、当該溶銑予備処理方法では、ＣＯガスを含むスラグが溶銑鍋１の壁面１ａを超えて形成されることを防止しつつ、このスラグを溶銑鍋１の壁面１ａに付着した地金Ｂの高さに合わせて形成することが重要となる。この点に関し、当該溶銑予備処理方法は、上記スラグ形成工程における脱珪量（ΔＳｉ）、上吹きランス１２の酸素ガスＧの溶銑面衝突圧力、撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギー及び溶銑Ｍへの酸素ガスＧの供給量が上記範囲内であり、かつ上記地金溶解工程における上吹きランス１２の酸素ガスＧの溶銑面衝突圧力、撹拌機構による不活性ガスの撹拌投入エネルギー、溶銑Ｍへの酸素ガスＧの供給量及び上記Ｉ／Ｒが上記範囲内であるので、ＣＯガスを含むスラグを地金Ｂの付着した高さに合わせて形成し、溶銑鍋１の壁面１ａに付着した地金Ｂを容易かつ確実に除去することができる。
【００５５】
［その他の実施形態］
なお、本発明に係る溶銑予備処理方法は、上記態様の他、種々の変更、改変を施した態様で実施することができる。例えば当該溶銑予備処理方法で用いられる溶銑鍋は特に限定されるものではなく、図１〜図３の溶銑鍋以外の溶銑鍋を用いることが可能である。
【００５６】
また、上記撹拌機構は、インジェクションランスのみから構成される必要はなく、他の撹拌装置を用いてもよく、また上記インジェクションランス及び他の撹拌装置を併用してもよい。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５８】
（実施例１〜３０、比較例１〜１２５）
図１〜図３の溶銑鍋を用い、実施例１〜３０及び比較例１〜１２５のスラグ形成工程及び地金溶解工程を含む溶銑予備処理方法を行った。以下にその処理手順を示す。なお、使用した溶銑鍋の容量はいずれも９５ｔである。また、使用した溶銑鍋の形状については、図１の溶銑鍋１を溶銑鍋Ａ、図２の溶銑鍋３を溶銑鍋Ｂ、図３の溶銑鍋５を溶銑鍋Ｃとして表１〜表４に示す。なお、表１〜表４に示す「フリーボード高さ」とは、溶銑面から溶銑鍋の溶銑排出部を含む側壁上端の中で最も高さが低い位置までの垂直距離をいう。
【００５９】
実施例１〜３０及び比較例１〜１２５で使用した上吹きランスは、ノズル数ｎ＝４、ノズルスロート径ｄ＝１８ｍｍ、ノズル出口径Ｄ＝２０ｍｍ、ノズル傾斜角度θ＝９°である。また、実施例１〜３０及び比較例１〜１２５で使用したインジェクションランス孔数＝１個である。さらに、実施例１〜３０及び比較例１〜１２５では、撹拌する不活性ガスとして窒素ガスを用いた。また、実施例１〜３０及び比較例１〜１２５におけるガスジェットの広がり角度αは１０°であり、上吹きランスの中心軸からノズル出口最外周までの距離Ｙは８３ｍｍであった。
【００６０】
（溶銑予備処理方法実施前における手順）
まず、溶銑を溶銑鍋に準備した。使用する溶銑鍋としては、上記溶銑予備処理方法を実施せず３０ｃｈ使用し、壁面に地金が付着したものを用いた。また、使用した溶銑の重量、炭素濃度及び珪素濃度は、表１〜表４に示す通りであった。さらに、塩基度調整用の副原料として、ＣａＯを溶銑に投入した。ＣａＯの投入量は、表１〜表４に示す通りとした。なお、溶銑密度ρは７０００ｋｇ／ｍ３、溶銑温度Ｔは１２００℃以上１４００℃以下であった。
【００６１】
また、溶銑鍋の鍋内平均半径を測定した上、この鍋内平均半径及び溶銑量から、下記式（１５）により溶銑深さを求めた。さらに、マイクロ波レベル計を用い、静止溶銑面のレベルを測定した上、この溶銑面レベルと溶銑鍋の側壁上端までの最小距離によりフリーボード高さを求めた。溶銑鍋の鍋内平均半径、溶銑深さ及びフリーボード高さを表１〜表４に示す。
【００６２】
【数１０】
2017128760.tif 000011
【００６３】
【表１】
2017128760.tif 000012
【００６４】
【表２】
2017128760.tif 000013
【００６５】
【表３】
2017128760.tif 000014
【００６６】
【表４】
2017128760.tif 000015
【００６７】
（スラグ形成工程における手順）
上吹き酸素ガス供給量及び酸素ガスの溶銑面衝突圧力Ｐｓが表５〜表８となるように調整して、スラグ形成工程を行った。酸素ガスの溶銑面衝突圧力は、上吹きランス高さＸにより調整した。なお、上吹きランス高さは、特公平４−８１７３４号公報に記載のマイクロ波レベルを用い、溶銑装入後の溶銑面レベルを測定し、その溶銑面レベルと酸素ランスの吐出口の高さとの差を上吹きランス高さとした。また、実施例１〜３０及び比較例１〜１２５における上吹き酸素ガス速度ＦＯ２は表５〜表８に示す通りとした。なお、上吹き酸素ガス流量ＱＴは、上吹き酸素ガス速度ＦＯ２を分速に変換した数値、すなわち上吹き酸素ガス速度ＦＯ２を６０で除した数値となる。
【００６８】
また、不活性ガス流量ＱＢは、撹拌投入エネルギーεＢが所望の値となるように調整した。不活性ガス流量ＱＢ及び撹拌投入エネルギーεＢを表５〜表８に示す。
【００６９】
さらに、スラグ形成工程後における溶銑のサンプリング及び分析により、スラグ形成工程後の溶銑中Ｓｉを測定すると共に、表１〜４におけるスラグ形成工程前の溶銑中Ｓｉとの差により脱珪量を求めた。スラグ形成工程後の溶銑中Ｓｉ及びスラグ形成工程における脱珪量を表５〜８に示す。加えて、上記脱珪量とスラグ形成工程中に溶銑に供給した酸素ガス供給量で反応効率１００％で脱珪できる脱珪量の比率によって脱珪酸素効率ηｓｉを求めた。具体的には、脱珪酸素効率ηｓｉは下記式（１６）により導出した。なお、表５〜８には、上述の７２０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］及び８５０×ΔＳｉ／ηｓｉ［Ｎｍ３／ｔ］によって算出される酸素ガス供給量の上限値及び下限値についても示す。
【００７０】
【数１１】
2017128760.tif 000016
【００７１】
【表５】
2017128760.tif 000017
【００７２】
【表６】
2017128760.tif 000018
【００７３】
【表７】
2017128760.tif 000019
【００７４】
【表８】
2017128760.tif 000020
【００７５】
（地金溶解工程における手順）
続いて、上吹き酸素ガス供給量及び酸素ガスの溶銑面衝突圧力Ｐｓが表９〜表１２となるように調整して、地金溶解工程を行った。酸素ガスの溶銑面衝突圧力は、上吹きランス高さＸにより調整した。また、実施例１〜３０及び比較例１〜１２５における上吹き酸素ガス速度は、表９〜表１２の通りとした。さらに、不活性ガス流量ＱＢ及び撹拌投入エネルギーεＢを表９〜表１２の通りとした。
【００７６】
また、ノズル前圧力ＰＯ及びガスジェットのハードコア長さＺＣを上吹きランスの中心軸が溶銑面と交わる点から酸素ガスの溶銑面衝突領域内で最も遠い点と溶銑鍋の壁面との最短距離Ｉを上吹きランスの中心軸が溶銑面と交わる点と溶銑鍋の壁面との最短距離Ｒで除した値（Ｉ／Ｒ）が所望の値となるように調整した。ガスジェットのハードコア長さ、ノズル前圧力、溶銑面の周囲が溶銑鍋の壁面に最近接する位置と溶銑鍋の壁面との最短距離及びＩ／Ｒの値を表９〜表１２に示す。なお、上吹きランスの中心軸が溶銑面と交わる点と溶銑鍋の壁面との最短距離Ｒは、表１〜表４と同様の値である。また、表中で上記最短距離Ｉは、「溶銑面衝突領域と壁面との最短距離」と記載している。
【００７７】
さらに、地金溶解工程後における溶銑のサンプリング及び分析により、地金溶解工程後の溶銑中Ｓｉを測定した。この測定結果を表９〜表１２に示す。
【００７８】
【表９】
2017128760.tif 000021
【００７９】
【表１０】
2017128760.tif 000022
【００８０】
【表１１】
2017128760.tif 000023
【００８１】
【表１２】
2017128760.tif 000024
【００８２】
［評価内容］
＜付着地金＞
地金溶解工程後に溶銑面よりも高い領域における溶銑鍋の壁面の全周を目視にて確認し、以下の評価基準にて地金の付着の有無を評価した。この評価結果を表１３及び表１４に示す。
Ａ：１０ｃｍ以上の厚さの地金の付着が確認されない。
Ｂ：１０ｃｍ以上の厚さの地金の付着が確認される。
【００８３】
＜耐火物損傷＞
地金溶解工程後に溶銑面よりも高い領域における溶銑鍋の壁面の全周を目視にて確認し、以下の評価基準にて耐火物損傷の有無を評価した。この評価結果を表１３及び表１４に示す。
Ａ：煉瓦目地が確認されない。
Ｂ：煉瓦目地が確認される。
【００８４】
＜オーバーフロー＞
スラグ形成工程及び地金溶解工程におけるオーバーフローの有無を目視にて確認し、以下の評価基準にて評価した。この評価結果を表１３及び表１４に示す。
Ａ：オーバーフローが確認されない。
Ｂ：オーバーフローが確認される。
【００８５】
＜総合＞
上記地金付着、耐火物損傷及びオーバーフローの評価がいずれもＡである場合、総合評価をＡとした。一方、上記地金付着、耐火物損傷及びオーバーフローのいずれか１つ以上の評価がＢである場合、総合評価をＢとした。この評価結果を表１３及び表１４に示す。
【００８６】
【表１３】
2017128760.tif 000025
【００８７】
【表１４】
2017128760.tif 000026
【００８８】
表１３及び表１４に示すように、実施例１〜３０は総合評価がＡであり、付着地金、耐火物損傷及びオーバーフローの評価がいずれもＡである。これに対し、比較例１〜１２５は総合評価がＢであり、付着地金、耐火物損傷及びオーバーフローのいずれか１つ以上がＢである。つまり、実施例１〜３０から、スラグ形成工程における脱珪量、上吹きランスの酸素ガスの溶銑面衝突圧力、不活性ガスの撹拌投入エネルギー及び溶銑への酸素ガス供給量を所定の範囲内とすることで、鍋内の耐火物損傷及びオーバーフローの発生を抑制しつつスラグを形成できることが分かる。さらに、実施例１〜３０から、地金溶解工程における上吹きランスの酸素ガスの溶銑面衝突圧力、不活性ガスの撹拌投入エネルギー、溶銑への酸素ガス供給量及び上記Ｉ／Ｒを所定範囲内とすることで、鍋内の耐火物損傷及びオーバーフローの発生を抑制しつつ、溶銑鍋の壁面に付着した地金を十分に溶解し除去することができることが分かる。
【００８９】
さらに詳細に見ると、比較例９，１８は、スラグ形成工程における脱珪量が少な過ぎるため、スラグが十分に形成されず、付着地金が生じていると考えられる。一方、比較例６，１３は、スラグ形成工程における脱珪量が多過ぎるため、スラグが形成され過ぎてオーバーフローを生じていると考えられる。また、比較例４，５２は、スラグ形成工程における酸素ガスの溶銑面衝突圧力が小さ過ぎるため、スラグが十分に形成されず、付着地金が生じていると考えられる。一方、比較例９５は、スラグ形成工程における酸素ガスの溶銑面衝突圧力が大き過ぎるため、耐火物が損傷していると考えられる。
【００９０】
また、比較例１７，７５は、スラグ形成工程における撹拌投入エネルギーが大き過ぎるため、耐火物が損傷していると考えられる。さらに、比較例５０，６９は、スラグ形成工程における溶銑への酸素ガス供給量が少なすぎるため、スラグＳが十分に形成されず、付着地金が生じていると考えられる。
【００９１】
また、比較例３，８３は、地金溶解工程における酸素ガスの溶銑面衝突圧力が小さすぎるため、脱炭反応が不十分となり、付着地金が生じていると考えられる。一方、比較例１２は、地金溶解工程における酸素ガスの溶銑面衝突圧力が大き過ぎるため、溶銑が壁面に飛散し、付着地金が生じていると考えられる。また、比較例４は、地金溶解工程における不活性ガスの撹拌投入エネルギーが大き過ぎるため、溶銑が壁面に飛散し、付着地金が生じていると考えられる。
【００９２】
また、比較例３１，４８は、地金溶解工程における溶銑への酸素ガス供給量が少なすぎるため、スラグが十分な高さまでフォーミングされず、付着地金が生じていると考えられる。一方、比較例２，４５は、地金溶解工程における溶銑への酸素ガス供給量が多すぎるため、スラグが形成され過ぎてオーバーフローを生じていると考えられる。さらに、比較例１０，３３は、上記Ｉ／Ｒが小過ぎるため、火点が壁面に近づき過ぎて耐火物が損傷していると考えられる。一方、比較例９８，１１５は、上記ＩＲが大きすぎるため、スラグの温度が十分に高まらず、付着地金を十分に除去できていないと考えられる。
【００９３】
＜地金付着が発生しない処理頻度の検討＞
地金付着による鍋内残銑の影響が発生し難い処理頻度を求めるため、実施例１の溶銑予備処理方法を３０ｃｈに１回の頻度で実施した場合と、溶銑予備処理方法を実施しない場合とについて、鍋内残銑による発煙及び付着地金を冷間で除去した場合の鉄ロスについて評価した。この評価結果を表１５に示す。
【００９４】
【表１５】
2017128760.tif 000027
【００９５】
表１５に示すように、実施例１の溶銑予備処理方法を実施しない場合には３ｃｈに１回の頻度で鍋内残銑による発煙が生じるのに対し、実施例１の溶銑予備処理方法を実施した場合には発煙が生じていない。また、実施例１の溶銑予備処理方法を実施した場合は、実施しない場合に比べて鉄ロスが０．１１ｔ／ｃｈ減少している。このことから、実施例１の溶銑予備処理方法を例えば３０ｃｈに１回の頻度で実施することで、鍋内残銑による発煙及び鉄ロスの発生を十分に抑制できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上説明したように、本発明の溶銑予備処理方法は、溶銑鍋の壁面に付着した地金を容易かつ確実に除去することができるので、溶銑の精錬工程の円滑な実施を維持しつつ、鉄ロスの発生を抑制する溶銑予備処理方法として適している。
【符号の説明】
【００９７】
１，３，５  溶銑鍋
１ａ  壁面
２，４，６  溶銑排出部
１１  溶銑予備処理装置
１２  上吹きランス
１３  インジェクションランス
２１ノズル
２１ａ  ノズルスロート
２１ｂ  ノズル出口
Ｂ  地金
Ｇ  酸素ガス
Ｍ  溶銑
Ｍ１  溶銑面衝突領域
Ｍ１０  上吹きランスの中心軸が溶銑面と交わる点から酸素ガスの溶銑面衝突領域内で最も遠い点
Ｎ  中心軸
Ｎ０  上吹きランスの中心軸が溶銑面と交わる点
Ｓ，Ｓ２  スラグ
【図１】
2017128760.tif 000029
【図２】
2017128760.tif 000030
【図３】
2017128760.tif 000031
【図４】
2017128760.tif 000032
【図５】
2017128760.tif 000033
【図６】
2017128760.tif 000034
【図７】
2017128760.tif 000035