転炉の操業方法
【課題】２基の転炉を稼働させる能力しか備えていない転炉周辺設備を有する転炉設備で、３基の転炉を効率的に稼働させる。
【解決手段】各転炉２のチャージの順番を、前記第１の転炉２での吹錬が終了する前に、第２の転炉２での吹錬を開始するように設定し、第３の転炉２の吹錬開始を、第２の転炉２での吹錬が終了する前で、且つ第１の転炉２での前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間に設定する。
【解決手段】各転炉２のチャージの順番を、前記第１の転炉２での吹錬が終了する前に、第２の転炉２での吹錬を開始するように設定し、第３の転炉２の吹錬開始を、第２の転炉２での吹錬が終了する前で、且つ第１の転炉２での前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の転炉を効率的に使用する際における転炉の操業方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、転炉工程では、溶銑を転炉に装入し、副原料添加と酸素吹込みを行うことで脱りん・脱炭を行って、りん濃度や炭素濃度が所定の値となっている溶鋼を生産している。
図１１は、従来からある転炉設備を示しているものであって、転炉と、これら転炉に溶銑を供給する取鍋と、この取鍋を搬送するクレーンとを有している。転炉に関しては、全部で３基あり、その中の２基を稼働させ、残るもう１基は休止状態としていた。
詳しくは、転炉には溶銑が装入されるためその内壁は常に高温にさらされており、内壁を構成する耐火レンガは徐々に溶損してゆく。つまり、転炉は、耐火レンガが溶け減って転炉自身の機能を失う炉体寿命をもっている。この寿命を超えて転炉を長期間に亘って稼働させることは不可能であり、転炉は、一定期間稼働した後、転炉内の耐火レンガを張り替えたりする大規模な修理、「炉修」が行われるものとなっている。前記休止中の１基の転炉は、かかる炉修作業中及びそれに続く休止状態中であった。
【０００３】
図１２は、図１１の転炉設備における操業スケジュールを示したものであって、図１２（ａ）には、３基の転炉Ａ，Ｂ，Ｃに関して転炉稼働期間（すなわち転炉寿命）と炉修とのスケジュールが示されている。このスケジュールの如く、転炉寿命内にある２基の転炉では溶銑の精錬を行い、残りの１基の転炉で炉修を行って休業状態としていた。図中のＰで示される部分のように、転炉Ａと転炉Ｂとが稼働中であったとして、転炉Ａの内壁に張りつけられている耐火レンガを張り替える時期が近づいたとする。そうした場合、転炉Ａは炉修作業に入り、その代わりに、今まで休業中であった転炉Ｃを稼働状態とする。その後、転炉Ａの炉修が終了したとしても、転炉Ａをバックアップと考え、稼働状態とはせず休業状態のままとしていた。言い換えれば、使用している２基の転炉Ｂ，Ｃの内、１基が故障したり、炉修を行う必要が生じた場合に、その転炉Ｂ，Ｃの稼働を止めて現在休業中の転炉Ａを再稼働するようにしていた。
【０００４】
図１２（ｂ）には、２基の転炉Ｂ，Ｃが稼働している場合における、各転炉Ｂ，Ｃでのチャージ状況を示したものである。転炉のチャージとは、転炉に溶銑が装入され、装入された溶銑に対して吹錬が行われ、生産された溶鋼が排出される一連の工程をいい、この一連の作業の開始から終了までの時間を製鋼時間という。１回の転炉寿命内では約５０００回のチャージが行われるのが通常である。図に示すように、必要に応じて、各チャージ間に転炉休止時間を設け、この時間を、転炉の内壁に耐火補修材を吹き付けるなどして簡易的ながら炉寿命を大幅に向上させる修理である「補修」を行う時間としている。
【０００５】
転炉寿命を日数に直すと、大雑把ではあるが１５０日前後であり、炉修は約２０日前後である。一方、転炉での１チャージ分の製鋼時間は約３５分前後であり、転炉の補修は１０分〜数時間を有するものである。このことを鑑みた上で、図１２を要約すると、図１２（ａ）は、転炉工程を日単位でマクロ的（巨視的）に見て、炉修期間と稼働期間とに分けたものであり、図１２（ｂ）は、転炉工程を時間単位でミクロ的（微視的）に見て、チャージと補修期間で分けたものとなっている。
以上のことから判るように、従来からの一般的な転炉設備においては、マクロ、ミクロいかなる観点からも、転炉は常に２基のみが稼働中であり、残り１基はバックアップとして休業状態にあることが普通である。したがって、転炉の周辺設備、例えば、排ガス処理設備や酸素供給設備は２基の転炉のみを吹錬させる能力しか有さないものとなっていた。
【０００６】
このような転炉設備において、２基の転炉を効率よく稼働させることに関し、特許文献１や特許文献２の技術が既に開示されている。
特許文献１の技術は、１の転炉で脱りん精錬をした溶湯を受湯鍋に受け、この受湯鍋を作業床開口部を通して他の１の転炉に運搬し、ここで脱炭精錬を行なうものであって、脱燐精錬でのスラグの排さい時間等を少なくすると共に、脱燐精錬時間と脱炭精錬時間とを同程度にすることで、脱炭精錬炉の遊び時間を無くし全体として製鋼能率を向上するものである。換言すれば、１の転炉でのチャージ時間と他の転炉でのチャージ時間とを同程度にすることで、製鋼能率をあげる技術である。
【０００７】
特許文献２の技術は、２基の転炉において、吹錬を開始する転炉の煙道のダンパーを開く動作と、吹錬を終了した転炉の煙道のダンパーを閉じる動作とを１段階のダンパー操作で同時並列的に行い、切替え時の停風時間を短縮させるものであって、転炉のチャージ切替時における煙道のダンパー操作方法に関するものである。
【特許文献１】特許第３４８６８８６号公報
【特許文献２】特開平６−６５６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した転炉設備で、溶鋼生産能力を上げようと考えた場合、２基の転炉を稼働させることはもちろん、休業状態にあるもう１基の転炉を稼働させ、マクロ視で３基の転炉が同時に稼働している状況とするとよい。しかしながら、転炉周辺設備は、２基の転炉を稼働させる能力しかないため、単純に３基を同時に稼働することは不可能である。
この問題を解決するために、前述した特許文献１や特許文献２に着目したとしても、これらの技術は、転炉工程をミクロ視した上で２基の転炉稼働における効率アップを図るものであり、該技術を適用したとしても、マクロ視での転炉３基稼働を実現させ、溶鋼生産能力を大幅に向上させることは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、２基の転炉を吹錬させる能力しか備えていない転炉周辺設備を有する転炉設備で、３基の転炉の同時稼働状況を操業スケジュールに組み込むことのできる転炉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】
【００１０】
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。
すなわち、本発明における課題解決のための技術的手段は、溶銑の吹錬を行う３基の転炉と、最大２基の転炉を吹錬可能とする能力を備えた転炉周辺設備とを有する転炉設備で、前記転炉周辺設備の能力を超えずに３基の転炉を操業すべく、各転炉のチャージの順番を、第１の転炉での吹錬が終了する前に、第２の転炉での吹錬を開始するように設定し、第３の転炉の吹錬開始を、第２の転炉での吹錬が終了する前で且つ第１の転炉での前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間に設定していることを特徴とする。
【００１１】
溶銑の吹錬を行う３基の転炉と、最大２基の転炉を吹錬可能とする能力を備えた転炉周辺設備とを有する転炉設備で、溶鋼生産能力を上げようと考えた場合、前述の如く、マクロ的に３基の転炉が略同時に稼働している状況（３／３基稼働）とするとよい。しかしながら、転炉周辺設備は２基の転炉を吹錬させる能力しかないため、単純に３基を同時に稼働することは不可能である。
そこで本願発明者は、様々な操業状況を検討した結果、図１（ａ）に示す如く、マクロ的には転炉が３基稼働している状況であるものの、図１（ｂ）のように、ミクロ的には２基の転炉が吹錬しチャージが順次行われているようにすることで、転炉周辺設備の能力を超えることなく、大きく生産性を向上させることができるという技術思想を得るに至った。
【００１２】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、転炉Ａと転炉Ｂのチャージの順番を、転炉Ａ（第１の転炉）での吹錬が終了する前に、転炉Ｂ（第２の転炉）での吹錬を開始するように設定することにより、両者が同時に吹錬を行う状況としている。さらに、転炉Ｃ（第３の転炉）の吹錬開始を、転炉Ｂでの吹錬が終了する前とすることで、転炉Ｂと転炉Ｃでも同時に吹錬を行わせている。加えて、転炉Ｃの吹錬開始を、転炉Ａでの前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間、換言すれば転炉Ａが吹錬を行っていないときに設定しているため、転炉Ａと転炉Ｃとが同時に吹錬する状況にはならず、全体として３基の転炉Ａ，Ｂ，Ｃ が同時に吹錬状況となることはない。
【００１３】
このような稼働状況とすることで、転炉周辺設備の能力を超えることなく、マクロ的に３基の転炉を休止期間無く同時に稼働させることができるようになり、大きく溶鋼生産性を向上させることができる。
なお、好ましくは、１の転炉の前回吹錬開始と次回吹錬開始との間に他の２つの転炉の吹錬開始がそれぞれ１回ずつ存在する状況を順次稼働状況とし、前記第１〜第３の転炉の少なくとも１つが該順次稼働状況を有するとよい。
加えて、前記順次稼働状況となっている転炉のチャージ数が、全チャージ数に占める割合を転炉の順次稼働比率とし、この転炉の順次稼働比率が４０％〜９５％となるように３基の転炉を操業するとよい。
【００１４】
１の転炉の吹錬開始と吹錬終了との間に他の２つの転炉の吹錬開始が存在する状況を１の転炉が順次稼働状況であると定義すると共に、この順次稼働状況となっている転炉のチャージ数が、全チャージ数に占める割合を転炉の順次稼働比率とし、当該転炉の順次稼働比率を４０％〜９５％にするとよい。それは以下に述べる根拠に基づく。
すなわち、上記のように順次稼働比率を定義した上で、図１（ｂ）を詳しく描いた図２、図３を見ると、順次稼働比率の高い状況は図２中のＰ部が対応し、転炉Ａ，Ｂ，Ｃが順番に滞りなく吹錬を行っている。一方、Ｑ部は順次稼働比率が低く、転炉Ａなどは休止している時間が長いものとなっている。このことより考えて、順次稼働比率が大きくなる、すなわち転炉のチャージが順次続くことで、３基の転炉が待ち時間なくフル稼働していることになり、転炉設備の溶鋼生産性が非常によくなる。
【００１５】
ところが、実際の転炉操業においては、転炉に対する地金取りや孔巻き、耐火物の補修などの補修作業が随時行われる。これらの作業は転炉の安定操業のためには必須であるものの、転炉の順次稼働比率が大きい場合、かかる補修作業を行う時間を確保することが困難となり逆に溶鋼生産性が落ちるようになる。
そこで本願出願人は、順次稼働比率を変化させた場合における溶銑生産性を変化をシミュレーションし、最適な順次稼働比率を求めるようにした。その結果が図４，図５に示されている。図４は計算結果であり、それを基にグラフ化したものが図５である。
【００１６】
図５には、クレーンの能力により決定される転炉への溶銑供給時間が１０分、１５分、２０分と３つの異なる条件下で、順次稼働比率を毎々変化させたときの溶鋼生産性の変化が記載されている。なお、各条件での製鋼時間は３５分、３５分、４０分である。
図の横軸は転炉の順次稼働比率であり、縦軸は溶鋼生産性を示したもので１時間あたりのチャージ数であって、溶銑供給時間が１０分の結果がグラフI、１５分がグラフII、２０分がグラフIIIである。溶銑供給時間が短いということは、クレーンの溶銑供給能力が大きく転炉の処理能力に対して多くの溶銑を供給できることを意味し、グラフＩの傾きが最も大きいものとなっている。
【００１７】
グラフIIは、通常のクレーン能力を有する場合の計算結果であり、そのグラフで溶鋼生産性が最大値をとるのは、順次稼働比率が７５％の時である。本願発明者は、かかる最大値の略９５％を常に確保するようにすると、転炉操業全体に亘って溶鋼生産性が非常によくなるものとなると考え、転炉の順次稼働比率を４０％〜９５％とした。なお、より好ましくは、５０％〜９０％の範囲とするとよい。
なお、グラフIIIで示される状況は、転炉自体の処理能力に対してクレーンの溶銑供給能力が小さい場合であり、この場合、順次稼働比率を上げたとしても溶銑生産性は向上しないばかりか逆に低下する結果となっている。
【００１８】
グラフＩは、クレーンの供給能力が非常に大きい場合である。クレーンの溶銑供給能力は、通常、転炉２基の稼働に合わせて設計されているため、本ケースのようになることはまれではあるが、この場合でも、順次稼働比率を４０％〜９５％に保てば溶鋼生産性を高位に保つことが可能である。
また、本発明における課題解決のための技術的手段は、前記転炉の内壁に対する簡易的な修理である「補修」を行うに必要とされる補修時間を確保すべく、第１→第２→第３としていた転炉の操業順序を逆順にすることを特徴とする。
【００１９】
前述した如く、転炉の補修作業は転炉操業に必要不可欠なものであり、かかる補修を行う時間である補修期間を、３基の転炉の各チャージ間にうまく確保することで、溶鋼生産性を下げることなく、補修を行うことができるようになる。
図６には、第１→第２→第３としていた３基の転炉のチャージ順序を逆にすることで、転炉Ａ（第１の転炉）で補修期間を確保した様子が示されている。
つまり、転炉Ａでの吹錬が終了する前に、転炉Ｂ（第２の転炉）での吹錬を開始するようにしており、転炉Ｃ（第３の転炉）の吹錬開始を、転炉Ｂの吹錬が終了する前で、且つ転炉Ａの吹錬終了後としている。
【００２０】
ここで、転炉Ａで補修作業を行う必要が生じた場合（図６のＰ）、転炉Ｃのチャージ後に、転炉Ａではなく転炉Ｂのチャージを行い、転炉Ｂの吹錬が終了する前に、転炉Ａの吹錬を開始するようにする。（Ｃ０→Ｂ１→Ａ１）。その後は、転炉Ｃ、転炉Ｂ、転炉Ａと逆順で３基の転炉のチャージを行う（Ｃ１→Ｂ２→Ａ２、すなわち、第３→第２→第１）。
このようにすることで、吹錬Ａ０からＡ１間での間に、転炉Ａの長い休止時間を確保することができるようになり、この休止時間を補修期間とすることで、３基の転炉の順次稼働を行い且つ補修を行ったとしても、溶鋼生産性を高いままでキープ可能である。
【００２１】
なお、前記補修時間を、Ｔ／４〜３Ｔの範囲内（Ｔは製鋼時間）とすることは非常に好ましい。以下、その理由を説明する。
図８，図９には、補修時間が約５〜６００分まで変化した場合における、転炉寿命の延長の度合い（補修効果）と、地金取りにかかる時間とをシミュレーションした結果が示されている。図８は計算結果であり、それをグラフ化したものが図９である。全ての計算において、製鋼時間は３５分であり、クレーンでの溶銑供給時間は１５分である。
図９の横軸は製鋼時間Ｔで換算された補修時間であり、縦軸には補修効果ならびに地金取り時間が示されている。
【００２２】
図中のグラフIは、補修効果の変化を示したものであり、補修時間を長くすることで、補修作業を確実に行うことができて１回の補修で延びるチャージ数が多くなることが示されている。補修時間を約０．２５Ｔ（Ｔ／４）まで長くすると、転炉寿命が約３チャージ延長する。その一方、補修時間を約０．４Ｔ以上とすると、補修効果＝５．０チャージでそれ以上は増えなくなる。
グラフIIは、地金取りにかかる時間の変化を示したものである。補修時間が３Ｔ以下では、地金取り時間はゼロであり、補修時間が３Ｔ以上になると、地金取り時間が発生するようになる。このことは、補修時間が長くなることで転炉自体の温度が降下し、転炉の装入口に地金等が付着する可能性が大きくなることを反映している。ゆえに、補修時間を極端に長くすることは得策ではなく、グラフIIからわかるように、補修時間を３Ｔ以下とすれば、地金取り作業の作業時間をなしとすることができる。
【００２３】
これらのことを鑑み、補修時間をＴ／４〜３Ｔの範囲内とすることで、補修効果を適切なものとしつつ、地金取り作業の時間増加を防ぐことができるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、２基の転炉を吹錬させる能力しか備えていない転炉周辺設備を有する転炉設備で、３基の転炉を効率的に稼働させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明にかかる転炉への溶銑供給方法の実施形態を、図を基に説明する。
本実施形態の転炉設備１は、図１１に示される従来例とほぼ同一であり、３基の転炉２と、これら転炉２に溶銑を供給する取鍋３と、この取鍋３を搬送する２基のクレーン４とを有している。さらに、３基の転炉２のそれぞれには、吹錬で発生した排ガスを集煙して有害物質を除去したり一酸化炭素を回収したりする排ガス処理設備５が備えられていると共に、各転炉２に酸素を供給したりする酸素供給設備６が設けられている。この酸素供給設備６は、転炉１基が吹錬に使用する酸素量の２倍を供給できるものであると共に、排ガス処理設備５は、２基の転炉１から排出されるＣＯガスなどを回収する能力を有している。つまり、排ガス処理設備５や酸素供給設備６から構成される転炉周辺設備７は、２基の転炉２で同時に吹錬を行わせる能力を有するものとなっており、３基の転炉２での同時吹錬は不可能なものとなっている。
【００２６】
本願発明は、図１〜図３に示す如く、かかる転炉設備１において、操業工程を日単位で見ることをマクロ的、時間単位で見ることをミクロ的と定義した上で、マクロ的には転炉２が３基稼働している状況であるものの、ミクロ的には２基の転炉２が吹錬し、チャージが順次行われているようにすることで、転炉周辺設備７の能力を超えることなく、大きく生産性を向上させようとするものである。
前記転炉設備１での各工程を詳しく説明すると、まず、取鍋３に入った溶銑はクレーン４により搬送され、転炉２に装入される。具体的には、転炉２を傾動し、炉内にスクラップ等を装入した上で溶銑を流し入れるようにする。
【００２７】
その後、溶銑中のりんＰを主に取り除くと共に炭素Ｃを適切なものとするために、転炉２の炉口からランス（図示せず）を挿入し、溶銑上面に近づけ、酸素ガスを吹き付けると同時に、炉底から吹き込みガスで溶銑を撹拌しつつ吹錬（精錬）を開始する。同時に、石灰ＣａＯ等の造滓材や酸化鉄ＦｅxＯy等の冷却材、すなわち副原料を投入することで、りんＰは投入された酸素と反応してスラグ相に移行し、溶銑の上方に浮いた状態で積層するようになる。
このように、転炉２に溶銑が装入され、この溶銑が吹錬されることで成分調整された溶鋼となり、この溶鋼が転炉２から排出される一連の工程を「チャージ」といい、１チャージ分の製鋼時間は約３５分程度である。
【００２８】
一方、転炉２の内壁は溶銑により常に高温にさらされていて、内壁を構成する耐火レンガは徐々に溶け減ってゆく。ゆえに、転炉２は、耐火レンガが溶け減って転炉自身の機能を失う「寿命」をもっている。この寿命を超えて転炉２を長期間に亘って稼働させることは不可能であるため、図１（ａ）に示すように、転炉２では、一定期間稼働した後、転炉２内の耐火レンガを張り替えたりする大規模な修理、「炉修」が行われるものとなっている。転炉２の寿命を日数に直すと、大雑把ではあるが１５０日前後であり、炉修は約２０日前後である。また、１回の転炉寿命内では約５０００回のチャージが行われるのが通常である。
【００２９】
加えて、通常の転炉操業においては、転炉２に対する地金取りや孔巻き、耐火物の補修などの補修作業が随時行われ、これらの作業は転炉２の安定操業のためには必須である。
ここでいう地金取り作業とは、転炉２の溶銑装入口近傍にスロッピング等により溶銑が固着し地金となっており、この地金を除去する作業である。約１０チャージに１回程度行われるもので約３０分程度の時間を有する。
孔巻き作業とは、転炉２の出銑口の耐火レンガが溶鋼により徐々に劣化していくため、所定間隔で、かかる耐火レンガを取り替える作業である。孔巻き作業は約１００チャージに１回行われるものであり、約６０分の作業時間を必要とする。
【００３０】
耐火レンガ（耐火物）の補修は、転炉２の内壁に耐火補修材を吹き付けるなどして簡易的ながら炉寿命を大幅に向上させる修理であって、約１０チャージ毎に行われ、１回の補修に約３０分の時間を必要とする。
図２，図３は、図１（ｂ）を詳しくしたものであり、転炉２の操業状況をミクロ視したもので、本実施形態における３基の転炉２でのチャージの順番を示したものである。
まず、第１の転炉２（転炉Ａ）での吹錬が終了する前に、第２の転炉２（転炉Ｂ）での吹錬を開始するように設定し、第３の転炉２（転炉Ｃ）の吹錬開始を、第２の転炉２での吹錬が終了する前で、且つ第１の転炉２での前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間に設定している。
【００３１】
詳しくは、転炉Ａでは、時間０ｍｉｎの前から溶銑装入が開始され、時間０ｍｉｎを過ぎたあたりで吹錬が開始される。吹錬は２０ｍｉｎ過ぎに終了し、その後、溶鋼の払い出しが行われ、３０ｍｉｎ過ぎに出鋼が完了する。
転炉Ｂでは、時間１０ｍｉｎの前から溶銑装入が開始され、時間１０ｍｉｎを過ぎたあたりで吹錬が開始される。吹錬は３０ｍｉｎ過ぎに終了し、その後、溶鋼の払い出しが行われ、４０ｍｉｎ過ぎに出鋼が完了する。図からわかるように、転炉Ｂでの吹錬の開始は転炉Ａの吹錬途中であり、時間１０ｍｉｎ〜２０ｍｉｎの間では、転炉Ａ，Ｂの両者で吹錬が行われるものとなっている。
【００３２】
転炉Ｃでは、時間２０ｍｉｎの前から溶銑装入が開始され、時間２５ｍｉｎあたりで吹錬が開始される。吹錬は４５ｍｉｎ過ぎに終了し、その後、溶鋼の払い出しが行われ、５５ｍｉｎ過ぎに出鋼が完了する。転炉Ｃでの吹錬の開始は転炉Ｂの吹錬途中であると共に、転炉Ａでの吹錬終了後である。すなわち、吹錬が行われる順番はＡ０→Ｂ０→Ｃ０であり、図上で右斜め下がりの矢印上に並ぶものとなっている。
さらに、当該転炉Ｃでの吹錬が終了する前に、再び転炉Ａへの溶銑装入が開始され、それに続いて吹錬が行われるようになる。その後同様に、転炉Ａでの吹錬途中に、転炉Ｂでの吹錬が開始され、転炉Ｂの吹錬途中であって転炉Ａの吹錬終了後に、転炉Ｃでの吹錬が開始されるようになっている。つまり、吹錬が行われる順番はＡ１→Ｂ１→Ｃ１であり、図上で右斜め下がりの矢印上に並ぶものとなる。
【００３３】
このようにすることで、いかなるフェーズ（時間）においても、吹錬中の転炉２は２基であり、転炉周辺設備７の能力を超えるものとはなっていない。しかしながら、マクロ的に見ると、図１（ａ）の如く、３基が同時に稼働している３／３基稼働期間となっており、溶銑生産能力が著しく向上可能な状況となっている。図３においては、約３５分間の間に３回の吹錬開始が含まれているため、本稼働状態の転炉設備１は、３５分で３チャージ、すなわち１時間で５チャージの生産能力を有していることになる。
図３の吹錬Ａ０を含むチャージに着目してみると、かかる吹錬Ａ０の開始から、次チャージでの吹錬Ａ１の開始との間には、転炉Ｂの吹錬開始と転炉Ｃの吹錬開始がそれぞれ１回ずつ存在することがわかる。このような状況下にあるチャージを「順次稼働している転炉」におけるチャージであると定義する。加えて、３基の転炉２による全チャージ数に対する、順次稼働している転炉のチャージ数を「順次稼働比率」と定義するようにする。
【００３４】
この順次稼働比率が上がれば上がるほど、３基の転炉２が待ち時間なく稼働していることになり、理論上は溶銑生産能力が向上することになる。
しかしながら、現実には、前述した「転炉の補修」のための時間（期間）が必ず必要であり、転炉２の順次稼働比率が大きい場合、これらの補修時間を確保することが困難となり、溶鋼生産性が落ちるようになる。
本実施形態の場合は、溶鋼生産性のシミュレーション結果である図５のグラフIIから明らかなように、３基の転炉２の順次稼働比率を４０％〜９５％の間としている。より好ましくは５０％〜９０％の範囲とするとよく、順次稼働比率を７５％とすることで生産性の最大値を得ることができるようになる。
【００３５】
また、本実施形態では、かかる補修時間を確実に得るために、図６に示すように、Ａ→Ｂ→Ｃと続いていた転炉２の稼働順番をＣ→Ｂ→Ａと変えることで、転炉Ａに補修を行うことのできる時間を作るようにしている。つまり、転炉Ｃを稼働した後、転炉Ｂを稼働させ、その後転炉Ａを稼働させることで、転炉Ａにおける１チャージ分の製鋼時間に近い時間を非稼働状態とでき、その期間を補修時間とするようにしている。
一方、転炉２の補修作業に関しては、補修の後すぐに転炉２を稼働させるのではなく、所定時間何もせず放置し、吹き付けた補修材が確実に内壁を補修するに必要な時間を確保することもある。これを静置時間という。加えて、通常の補修以上の修理を行うことがありそのための修理時間を必要とすることがある。
【００３６】
これら静置時間や修理時間を転炉Ｂで確保するためには、図７に示すように、Ａ→Ｂ→Ｃと続いていた転炉２の稼働順番を一旦、Ｃ→ＡとしてＢをとばした形に変え、その後Ｃ→Ｂ→Ａと逆順にすることで、転炉Ｂに補修、静置、修理の時間を確保するようにしている。
なお、以上述べた補修時間は、図９に示すように、Ｔ／４〜３Ｔの範囲内とすることで、補修効果を適切なものとしつつ、地金取り作業の時間増加を防ぐことができるようになる。より好ましくは、補修時間をＴ／４〜１．５Ｔとするとよい。
【００３７】
以上述べた転炉２の操業方法は、１つの転炉２で脱りんと脱炭を行う、いわゆるダブルスラグ法を行っている転炉設備１にも適用可能である。
ダブルスラグ法とは、１つの転炉２において溶銑中のりんＰを取る「脱りん工程」と炭素を取る「脱炭工程」とを行うものである。
脱りん工程は、転炉２の炉口からランスを挿入し、溶銑上面に近づけ、酸素ガスを吹き付けると同時に、炉底から吹き込みガスで溶銑を撹拌しつつ精錬（吹錬）を行う。同時に、石灰ＣａＯ等の造滓材や酸化鉄ＦｅxＯy等の冷却材、すなわち副原料を投入することで、りんＰは投入された酸素と反応してスラグ相に移行し、溶銑の上方に浮いた状態で積層するようになる。このスラグの中には未反応のＣａＯが多く含まれるため、脱りん能力を有するものとなっている。
【００３８】
次に、脱りん工程により生成されたスラグを、転炉２を炉前側へ傾けることで、外部に排出するようにしている。排出されたスラグは、転炉２下方に配置された移送手段により運び出されるようになっている（排出工程）。
排出工程を経た転炉２は、再び元の姿勢に戻され、酸素吹き込みや副原料の投入をなされることで、主に溶銑中の炭素Ｃを取り除く脱炭工程へと進む。脱炭工程後は、転炉２を傾動させ、転炉２の上部側方に設けられた出鋼口より溶鋼を外へ流し出すようにしている。その際、脱炭工程で生成されたスラグを残すことも可能であり、次に精錬する溶銑を装入するようにする（次チャージの装入工程）。このようにすることで、脱りん能力が十分にあるスラグを前チャージスラグとしてリサイクルさせて有効利用し、廃棄スラグ量を減少することが可能である。
【００３９】
図１０は、ダブルスラグ法を行っている転炉Ａ，Ｂに図３のチャージスケジュールを採用したものである。
ダブルスラグ法は通常の転炉２における吹錬工程と比して、約８分程度の処理時間延長（図１０のＥＸＴ）を伴うのみであるため、転炉２をＡ→Ｂ→Ｃと順次稼働したとしても、例えば、転炉Ａでの前回の出鋼終了と次回の溶銑装入とがほぼ同時刻になるのみで、両工程が重なることはない。
以上述べた転炉２の操業方法を適用した場合、３基の転炉２はフル稼働に近い状況となり、転炉２にスクラップ等を装入する装入クレーン４の能力が、転炉稼働のサイクルに追いつかない場合がある。そのような際は、転炉２にスクラップを装入することなく、全て高炉から搬送されてくる溶銑を用いて操業を行うようにするとよい。
【００４０】
また、転炉２の操業においては、ランスが装入口から挿入できないなどの転炉周辺設備７の故障が発生することがある。そのような場合、その修理は、短時間（３０分程度）で済むこともあれば比較的長い時間（例えば５時間以上）かかることもある。
そこで、転炉周辺設備７の修理時間が短時間である場合は、３／３基稼働とした上で、本実施形態で述べたように、チャージの順番を逆順とするなどして補修時間を確保し、この補修時間を転炉周辺設備７の修理時間として利用すると、溶鋼生産性の観点からは非常に有利である。
【００４１】
一方、転炉周辺設備７の修理時間が５時間以上かかるような場合は、逆順などで修理時間を確保するよりは、修理に該当する転炉２を休止し、炉修の際と同じように２基の転炉２を稼働状態（２／３基稼働）とすると、溶鋼生産性の観点から有利である。転炉周辺設備７の修理時間を確保すべく、転炉２を３／３基稼働とするか２／３基稼働とするかの境としては、転炉２の再稼働時の昇温に必要な約３時間を採用し「修理時間＝３時間」を境界値とすることが好ましい。
なお、本発明の転炉２への溶銑供給方法は、上記実施の形態に限定されるものではない。また、転炉２は上吹き転炉、底吹き転炉、又は上底吹き転炉のいずれであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明にかかる転炉操業の順番を示したものであり、（ａ）はマクロ的に見たもの、（ｂ）はミクロ的に見たものである。
【図２】転炉のチャージの順番を示した図である。
【図３】転炉のチャージの順番を示した図である。
【図４】転炉の順次稼働比率と溶鋼生産性との関係のシミュレーション結果である。
【図５】転炉の順次稼働比率と溶鋼生産性との関係を示した図である。
【図６】転炉のチャージの順番を示した図である（逆順の場合）。
【図７】転炉のチャージの順番を示した図である（逆順、静置時間ありの場合）。
【図８】補修時間と補修効果ならびに地金取り時間との関係のシミュレーション結果である。
【図９】補修時間と補修効果ならびに地金取り時間との関係を示した図である。
【図１０】ダブルスラグ法を使用した際における転炉のチャージの順番を示した図である。
【図１１】従来及び本発明にかかる転炉設備の正面概略図である。
【図１２】従来の転炉操業の順番を示したものであり、（ａ）はマクロ的に見たもの、（ｂ）はミクロ的に見たものである。
【符号の説明】
【００４３】
１ 転炉設備
２ 転炉
７ 転炉周辺設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の転炉を効率的に使用する際における転炉の操業方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、転炉工程では、溶銑を転炉に装入し、副原料添加と酸素吹込みを行うことで脱りん・脱炭を行って、りん濃度や炭素濃度が所定の値となっている溶鋼を生産している。
図１１は、従来からある転炉設備を示しているものであって、転炉と、これら転炉に溶銑を供給する取鍋と、この取鍋を搬送するクレーンとを有している。転炉に関しては、全部で３基あり、その中の２基を稼働させ、残るもう１基は休止状態としていた。
詳しくは、転炉には溶銑が装入されるためその内壁は常に高温にさらされており、内壁を構成する耐火レンガは徐々に溶損してゆく。つまり、転炉は、耐火レンガが溶け減って転炉自身の機能を失う炉体寿命をもっている。この寿命を超えて転炉を長期間に亘って稼働させることは不可能であり、転炉は、一定期間稼働した後、転炉内の耐火レンガを張り替えたりする大規模な修理、「炉修」が行われるものとなっている。前記休止中の１基の転炉は、かかる炉修作業中及びそれに続く休止状態中であった。
【０００３】
図１２は、図１１の転炉設備における操業スケジュールを示したものであって、図１２（ａ）には、３基の転炉Ａ，Ｂ，Ｃに関して転炉稼働期間（すなわち転炉寿命）と炉修とのスケジュールが示されている。このスケジュールの如く、転炉寿命内にある２基の転炉では溶銑の精錬を行い、残りの１基の転炉で炉修を行って休業状態としていた。図中のＰで示される部分のように、転炉Ａと転炉Ｂとが稼働中であったとして、転炉Ａの内壁に張りつけられている耐火レンガを張り替える時期が近づいたとする。そうした場合、転炉Ａは炉修作業に入り、その代わりに、今まで休業中であった転炉Ｃを稼働状態とする。その後、転炉Ａの炉修が終了したとしても、転炉Ａをバックアップと考え、稼働状態とはせず休業状態のままとしていた。言い換えれば、使用している２基の転炉Ｂ，Ｃの内、１基が故障したり、炉修を行う必要が生じた場合に、その転炉Ｂ，Ｃの稼働を止めて現在休業中の転炉Ａを再稼働するようにしていた。
【０００４】
図１２（ｂ）には、２基の転炉Ｂ，Ｃが稼働している場合における、各転炉Ｂ，Ｃでのチャージ状況を示したものである。転炉のチャージとは、転炉に溶銑が装入され、装入された溶銑に対して吹錬が行われ、生産された溶鋼が排出される一連の工程をいい、この一連の作業の開始から終了までの時間を製鋼時間という。１回の転炉寿命内では約５０００回のチャージが行われるのが通常である。図に示すように、必要に応じて、各チャージ間に転炉休止時間を設け、この時間を、転炉の内壁に耐火補修材を吹き付けるなどして簡易的ながら炉寿命を大幅に向上させる修理である「補修」を行う時間としている。
【０００５】
転炉寿命を日数に直すと、大雑把ではあるが１５０日前後であり、炉修は約２０日前後である。一方、転炉での１チャージ分の製鋼時間は約３５分前後であり、転炉の補修は１０分〜数時間を有するものである。このことを鑑みた上で、図１２を要約すると、図１２（ａ）は、転炉工程を日単位でマクロ的（巨視的）に見て、炉修期間と稼働期間とに分けたものであり、図１２（ｂ）は、転炉工程を時間単位でミクロ的（微視的）に見て、チャージと補修期間で分けたものとなっている。
以上のことから判るように、従来からの一般的な転炉設備においては、マクロ、ミクロいかなる観点からも、転炉は常に２基のみが稼働中であり、残り１基はバックアップとして休業状態にあることが普通である。したがって、転炉の周辺設備、例えば、排ガス処理設備や酸素供給設備は２基の転炉のみを吹錬させる能力しか有さないものとなっていた。
【０００６】
このような転炉設備において、２基の転炉を効率よく稼働させることに関し、特許文献１や特許文献２の技術が既に開示されている。
特許文献１の技術は、１の転炉で脱りん精錬をした溶湯を受湯鍋に受け、この受湯鍋を作業床開口部を通して他の１の転炉に運搬し、ここで脱炭精錬を行なうものであって、脱燐精錬でのスラグの排さい時間等を少なくすると共に、脱燐精錬時間と脱炭精錬時間とを同程度にすることで、脱炭精錬炉の遊び時間を無くし全体として製鋼能率を向上するものである。換言すれば、１の転炉でのチャージ時間と他の転炉でのチャージ時間とを同程度にすることで、製鋼能率をあげる技術である。
【０００７】
特許文献２の技術は、２基の転炉において、吹錬を開始する転炉の煙道のダンパーを開く動作と、吹錬を終了した転炉の煙道のダンパーを閉じる動作とを１段階のダンパー操作で同時並列的に行い、切替え時の停風時間を短縮させるものであって、転炉のチャージ切替時における煙道のダンパー操作方法に関するものである。
【特許文献１】特許第３４８６８８６号公報
【特許文献２】特開平６−６５６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した転炉設備で、溶鋼生産能力を上げようと考えた場合、２基の転炉を稼働させることはもちろん、休業状態にあるもう１基の転炉を稼働させ、マクロ視で３基の転炉が同時に稼働している状況とするとよい。しかしながら、転炉周辺設備は、２基の転炉を稼働させる能力しかないため、単純に３基を同時に稼働することは不可能である。
この問題を解決するために、前述した特許文献１や特許文献２に着目したとしても、これらの技術は、転炉工程をミクロ視した上で２基の転炉稼働における効率アップを図るものであり、該技術を適用したとしても、マクロ視での転炉３基稼働を実現させ、溶鋼生産能力を大幅に向上させることは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、２基の転炉を吹錬させる能力しか備えていない転炉周辺設備を有する転炉設備で、３基の転炉の同時稼働状況を操業スケジュールに組み込むことのできる転炉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】
【００１０】
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。
すなわち、本発明における課題解決のための技術的手段は、溶銑の吹錬を行う３基の転炉と、最大２基の転炉を吹錬可能とする能力を備えた転炉周辺設備とを有する転炉設備で、前記転炉周辺設備の能力を超えずに３基の転炉を操業すべく、各転炉のチャージの順番を、第１の転炉での吹錬が終了する前に、第２の転炉での吹錬を開始するように設定し、第３の転炉の吹錬開始を、第２の転炉での吹錬が終了する前で且つ第１の転炉での前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間に設定していることを特徴とする。
【００１１】
溶銑の吹錬を行う３基の転炉と、最大２基の転炉を吹錬可能とする能力を備えた転炉周辺設備とを有する転炉設備で、溶鋼生産能力を上げようと考えた場合、前述の如く、マクロ的に３基の転炉が略同時に稼働している状況（３／３基稼働）とするとよい。しかしながら、転炉周辺設備は２基の転炉を吹錬させる能力しかないため、単純に３基を同時に稼働することは不可能である。
そこで本願発明者は、様々な操業状況を検討した結果、図１（ａ）に示す如く、マクロ的には転炉が３基稼働している状況であるものの、図１（ｂ）のように、ミクロ的には２基の転炉が吹錬しチャージが順次行われているようにすることで、転炉周辺設備の能力を超えることなく、大きく生産性を向上させることができるという技術思想を得るに至った。
【００１２】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、転炉Ａと転炉Ｂのチャージの順番を、転炉Ａ（第１の転炉）での吹錬が終了する前に、転炉Ｂ（第２の転炉）での吹錬を開始するように設定することにより、両者が同時に吹錬を行う状況としている。さらに、転炉Ｃ（第３の転炉）の吹錬開始を、転炉Ｂでの吹錬が終了する前とすることで、転炉Ｂと転炉Ｃでも同時に吹錬を行わせている。加えて、転炉Ｃの吹錬開始を、転炉Ａでの前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間、換言すれば転炉Ａが吹錬を行っていないときに設定しているため、転炉Ａと転炉Ｃとが同時に吹錬する状況にはならず、全体として３基の転炉Ａ，Ｂ，Ｃ が同時に吹錬状況となることはない。
【００１３】
このような稼働状況とすることで、転炉周辺設備の能力を超えることなく、マクロ的に３基の転炉を休止期間無く同時に稼働させることができるようになり、大きく溶鋼生産性を向上させることができる。
なお、好ましくは、１の転炉の前回吹錬開始と次回吹錬開始との間に他の２つの転炉の吹錬開始がそれぞれ１回ずつ存在する状況を順次稼働状況とし、前記第１〜第３の転炉の少なくとも１つが該順次稼働状況を有するとよい。
加えて、前記順次稼働状況となっている転炉のチャージ数が、全チャージ数に占める割合を転炉の順次稼働比率とし、この転炉の順次稼働比率が４０％〜９５％となるように３基の転炉を操業するとよい。
【００１４】
１の転炉の吹錬開始と吹錬終了との間に他の２つの転炉の吹錬開始が存在する状況を１の転炉が順次稼働状況であると定義すると共に、この順次稼働状況となっている転炉のチャージ数が、全チャージ数に占める割合を転炉の順次稼働比率とし、当該転炉の順次稼働比率を４０％〜９５％にするとよい。それは以下に述べる根拠に基づく。
すなわち、上記のように順次稼働比率を定義した上で、図１（ｂ）を詳しく描いた図２、図３を見ると、順次稼働比率の高い状況は図２中のＰ部が対応し、転炉Ａ，Ｂ，Ｃが順番に滞りなく吹錬を行っている。一方、Ｑ部は順次稼働比率が低く、転炉Ａなどは休止している時間が長いものとなっている。このことより考えて、順次稼働比率が大きくなる、すなわち転炉のチャージが順次続くことで、３基の転炉が待ち時間なくフル稼働していることになり、転炉設備の溶鋼生産性が非常によくなる。
【００１５】
ところが、実際の転炉操業においては、転炉に対する地金取りや孔巻き、耐火物の補修などの補修作業が随時行われる。これらの作業は転炉の安定操業のためには必須であるものの、転炉の順次稼働比率が大きい場合、かかる補修作業を行う時間を確保することが困難となり逆に溶鋼生産性が落ちるようになる。
そこで本願出願人は、順次稼働比率を変化させた場合における溶銑生産性を変化をシミュレーションし、最適な順次稼働比率を求めるようにした。その結果が図４，図５に示されている。図４は計算結果であり、それを基にグラフ化したものが図５である。
【００１６】
図５には、クレーンの能力により決定される転炉への溶銑供給時間が１０分、１５分、２０分と３つの異なる条件下で、順次稼働比率を毎々変化させたときの溶鋼生産性の変化が記載されている。なお、各条件での製鋼時間は３５分、３５分、４０分である。
図の横軸は転炉の順次稼働比率であり、縦軸は溶鋼生産性を示したもので１時間あたりのチャージ数であって、溶銑供給時間が１０分の結果がグラフI、１５分がグラフII、２０分がグラフIIIである。溶銑供給時間が短いということは、クレーンの溶銑供給能力が大きく転炉の処理能力に対して多くの溶銑を供給できることを意味し、グラフＩの傾きが最も大きいものとなっている。
【００１７】
グラフIIは、通常のクレーン能力を有する場合の計算結果であり、そのグラフで溶鋼生産性が最大値をとるのは、順次稼働比率が７５％の時である。本願発明者は、かかる最大値の略９５％を常に確保するようにすると、転炉操業全体に亘って溶鋼生産性が非常によくなるものとなると考え、転炉の順次稼働比率を４０％〜９５％とした。なお、より好ましくは、５０％〜９０％の範囲とするとよい。
なお、グラフIIIで示される状況は、転炉自体の処理能力に対してクレーンの溶銑供給能力が小さい場合であり、この場合、順次稼働比率を上げたとしても溶銑生産性は向上しないばかりか逆に低下する結果となっている。
【００１８】
グラフＩは、クレーンの供給能力が非常に大きい場合である。クレーンの溶銑供給能力は、通常、転炉２基の稼働に合わせて設計されているため、本ケースのようになることはまれではあるが、この場合でも、順次稼働比率を４０％〜９５％に保てば溶鋼生産性を高位に保つことが可能である。
また、本発明における課題解決のための技術的手段は、前記転炉の内壁に対する簡易的な修理である「補修」を行うに必要とされる補修時間を確保すべく、第１→第２→第３としていた転炉の操業順序を逆順にすることを特徴とする。
【００１９】
前述した如く、転炉の補修作業は転炉操業に必要不可欠なものであり、かかる補修を行う時間である補修期間を、３基の転炉の各チャージ間にうまく確保することで、溶鋼生産性を下げることなく、補修を行うことができるようになる。
図６には、第１→第２→第３としていた３基の転炉のチャージ順序を逆にすることで、転炉Ａ（第１の転炉）で補修期間を確保した様子が示されている。
つまり、転炉Ａでの吹錬が終了する前に、転炉Ｂ（第２の転炉）での吹錬を開始するようにしており、転炉Ｃ（第３の転炉）の吹錬開始を、転炉Ｂの吹錬が終了する前で、且つ転炉Ａの吹錬終了後としている。
【００２０】
ここで、転炉Ａで補修作業を行う必要が生じた場合（図６のＰ）、転炉Ｃのチャージ後に、転炉Ａではなく転炉Ｂのチャージを行い、転炉Ｂの吹錬が終了する前に、転炉Ａの吹錬を開始するようにする。（Ｃ０→Ｂ１→Ａ１）。その後は、転炉Ｃ、転炉Ｂ、転炉Ａと逆順で３基の転炉のチャージを行う（Ｃ１→Ｂ２→Ａ２、すなわち、第３→第２→第１）。
このようにすることで、吹錬Ａ０からＡ１間での間に、転炉Ａの長い休止時間を確保することができるようになり、この休止時間を補修期間とすることで、３基の転炉の順次稼働を行い且つ補修を行ったとしても、溶鋼生産性を高いままでキープ可能である。
【００２１】
なお、前記補修時間を、Ｔ／４〜３Ｔの範囲内（Ｔは製鋼時間）とすることは非常に好ましい。以下、その理由を説明する。
図８，図９には、補修時間が約５〜６００分まで変化した場合における、転炉寿命の延長の度合い（補修効果）と、地金取りにかかる時間とをシミュレーションした結果が示されている。図８は計算結果であり、それをグラフ化したものが図９である。全ての計算において、製鋼時間は３５分であり、クレーンでの溶銑供給時間は１５分である。
図９の横軸は製鋼時間Ｔで換算された補修時間であり、縦軸には補修効果ならびに地金取り時間が示されている。
【００２２】
図中のグラフIは、補修効果の変化を示したものであり、補修時間を長くすることで、補修作業を確実に行うことができて１回の補修で延びるチャージ数が多くなることが示されている。補修時間を約０．２５Ｔ（Ｔ／４）まで長くすると、転炉寿命が約３チャージ延長する。その一方、補修時間を約０．４Ｔ以上とすると、補修効果＝５．０チャージでそれ以上は増えなくなる。
グラフIIは、地金取りにかかる時間の変化を示したものである。補修時間が３Ｔ以下では、地金取り時間はゼロであり、補修時間が３Ｔ以上になると、地金取り時間が発生するようになる。このことは、補修時間が長くなることで転炉自体の温度が降下し、転炉の装入口に地金等が付着する可能性が大きくなることを反映している。ゆえに、補修時間を極端に長くすることは得策ではなく、グラフIIからわかるように、補修時間を３Ｔ以下とすれば、地金取り作業の作業時間をなしとすることができる。
【００２３】
これらのことを鑑み、補修時間をＴ／４〜３Ｔの範囲内とすることで、補修効果を適切なものとしつつ、地金取り作業の時間増加を防ぐことができるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、２基の転炉を吹錬させる能力しか備えていない転炉周辺設備を有する転炉設備で、３基の転炉を効率的に稼働させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明にかかる転炉への溶銑供給方法の実施形態を、図を基に説明する。
本実施形態の転炉設備１は、図１１に示される従来例とほぼ同一であり、３基の転炉２と、これら転炉２に溶銑を供給する取鍋３と、この取鍋３を搬送する２基のクレーン４とを有している。さらに、３基の転炉２のそれぞれには、吹錬で発生した排ガスを集煙して有害物質を除去したり一酸化炭素を回収したりする排ガス処理設備５が備えられていると共に、各転炉２に酸素を供給したりする酸素供給設備６が設けられている。この酸素供給設備６は、転炉１基が吹錬に使用する酸素量の２倍を供給できるものであると共に、排ガス処理設備５は、２基の転炉１から排出されるＣＯガスなどを回収する能力を有している。つまり、排ガス処理設備５や酸素供給設備６から構成される転炉周辺設備７は、２基の転炉２で同時に吹錬を行わせる能力を有するものとなっており、３基の転炉２での同時吹錬は不可能なものとなっている。
【００２６】
本願発明は、図１〜図３に示す如く、かかる転炉設備１において、操業工程を日単位で見ることをマクロ的、時間単位で見ることをミクロ的と定義した上で、マクロ的には転炉２が３基稼働している状況であるものの、ミクロ的には２基の転炉２が吹錬し、チャージが順次行われているようにすることで、転炉周辺設備７の能力を超えることなく、大きく生産性を向上させようとするものである。
前記転炉設備１での各工程を詳しく説明すると、まず、取鍋３に入った溶銑はクレーン４により搬送され、転炉２に装入される。具体的には、転炉２を傾動し、炉内にスクラップ等を装入した上で溶銑を流し入れるようにする。
【００２７】
その後、溶銑中のりんＰを主に取り除くと共に炭素Ｃを適切なものとするために、転炉２の炉口からランス（図示せず）を挿入し、溶銑上面に近づけ、酸素ガスを吹き付けると同時に、炉底から吹き込みガスで溶銑を撹拌しつつ吹錬（精錬）を開始する。同時に、石灰ＣａＯ等の造滓材や酸化鉄ＦｅxＯy等の冷却材、すなわち副原料を投入することで、りんＰは投入された酸素と反応してスラグ相に移行し、溶銑の上方に浮いた状態で積層するようになる。
このように、転炉２に溶銑が装入され、この溶銑が吹錬されることで成分調整された溶鋼となり、この溶鋼が転炉２から排出される一連の工程を「チャージ」といい、１チャージ分の製鋼時間は約３５分程度である。
【００２８】
一方、転炉２の内壁は溶銑により常に高温にさらされていて、内壁を構成する耐火レンガは徐々に溶け減ってゆく。ゆえに、転炉２は、耐火レンガが溶け減って転炉自身の機能を失う「寿命」をもっている。この寿命を超えて転炉２を長期間に亘って稼働させることは不可能であるため、図１（ａ）に示すように、転炉２では、一定期間稼働した後、転炉２内の耐火レンガを張り替えたりする大規模な修理、「炉修」が行われるものとなっている。転炉２の寿命を日数に直すと、大雑把ではあるが１５０日前後であり、炉修は約２０日前後である。また、１回の転炉寿命内では約５０００回のチャージが行われるのが通常である。
【００２９】
加えて、通常の転炉操業においては、転炉２に対する地金取りや孔巻き、耐火物の補修などの補修作業が随時行われ、これらの作業は転炉２の安定操業のためには必須である。
ここでいう地金取り作業とは、転炉２の溶銑装入口近傍にスロッピング等により溶銑が固着し地金となっており、この地金を除去する作業である。約１０チャージに１回程度行われるもので約３０分程度の時間を有する。
孔巻き作業とは、転炉２の出銑口の耐火レンガが溶鋼により徐々に劣化していくため、所定間隔で、かかる耐火レンガを取り替える作業である。孔巻き作業は約１００チャージに１回行われるものであり、約６０分の作業時間を必要とする。
【００３０】
耐火レンガ（耐火物）の補修は、転炉２の内壁に耐火補修材を吹き付けるなどして簡易的ながら炉寿命を大幅に向上させる修理であって、約１０チャージ毎に行われ、１回の補修に約３０分の時間を必要とする。
図２，図３は、図１（ｂ）を詳しくしたものであり、転炉２の操業状況をミクロ視したもので、本実施形態における３基の転炉２でのチャージの順番を示したものである。
まず、第１の転炉２（転炉Ａ）での吹錬が終了する前に、第２の転炉２（転炉Ｂ）での吹錬を開始するように設定し、第３の転炉２（転炉Ｃ）の吹錬開始を、第２の転炉２での吹錬が終了する前で、且つ第１の転炉２での前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間に設定している。
【００３１】
詳しくは、転炉Ａでは、時間０ｍｉｎの前から溶銑装入が開始され、時間０ｍｉｎを過ぎたあたりで吹錬が開始される。吹錬は２０ｍｉｎ過ぎに終了し、その後、溶鋼の払い出しが行われ、３０ｍｉｎ過ぎに出鋼が完了する。
転炉Ｂでは、時間１０ｍｉｎの前から溶銑装入が開始され、時間１０ｍｉｎを過ぎたあたりで吹錬が開始される。吹錬は３０ｍｉｎ過ぎに終了し、その後、溶鋼の払い出しが行われ、４０ｍｉｎ過ぎに出鋼が完了する。図からわかるように、転炉Ｂでの吹錬の開始は転炉Ａの吹錬途中であり、時間１０ｍｉｎ〜２０ｍｉｎの間では、転炉Ａ，Ｂの両者で吹錬が行われるものとなっている。
【００３２】
転炉Ｃでは、時間２０ｍｉｎの前から溶銑装入が開始され、時間２５ｍｉｎあたりで吹錬が開始される。吹錬は４５ｍｉｎ過ぎに終了し、その後、溶鋼の払い出しが行われ、５５ｍｉｎ過ぎに出鋼が完了する。転炉Ｃでの吹錬の開始は転炉Ｂの吹錬途中であると共に、転炉Ａでの吹錬終了後である。すなわち、吹錬が行われる順番はＡ０→Ｂ０→Ｃ０であり、図上で右斜め下がりの矢印上に並ぶものとなっている。
さらに、当該転炉Ｃでの吹錬が終了する前に、再び転炉Ａへの溶銑装入が開始され、それに続いて吹錬が行われるようになる。その後同様に、転炉Ａでの吹錬途中に、転炉Ｂでの吹錬が開始され、転炉Ｂの吹錬途中であって転炉Ａの吹錬終了後に、転炉Ｃでの吹錬が開始されるようになっている。つまり、吹錬が行われる順番はＡ１→Ｂ１→Ｃ１であり、図上で右斜め下がりの矢印上に並ぶものとなる。
【００３３】
このようにすることで、いかなるフェーズ（時間）においても、吹錬中の転炉２は２基であり、転炉周辺設備７の能力を超えるものとはなっていない。しかしながら、マクロ的に見ると、図１（ａ）の如く、３基が同時に稼働している３／３基稼働期間となっており、溶銑生産能力が著しく向上可能な状況となっている。図３においては、約３５分間の間に３回の吹錬開始が含まれているため、本稼働状態の転炉設備１は、３５分で３チャージ、すなわち１時間で５チャージの生産能力を有していることになる。
図３の吹錬Ａ０を含むチャージに着目してみると、かかる吹錬Ａ０の開始から、次チャージでの吹錬Ａ１の開始との間には、転炉Ｂの吹錬開始と転炉Ｃの吹錬開始がそれぞれ１回ずつ存在することがわかる。このような状況下にあるチャージを「順次稼働している転炉」におけるチャージであると定義する。加えて、３基の転炉２による全チャージ数に対する、順次稼働している転炉のチャージ数を「順次稼働比率」と定義するようにする。
【００３４】
この順次稼働比率が上がれば上がるほど、３基の転炉２が待ち時間なく稼働していることになり、理論上は溶銑生産能力が向上することになる。
しかしながら、現実には、前述した「転炉の補修」のための時間（期間）が必ず必要であり、転炉２の順次稼働比率が大きい場合、これらの補修時間を確保することが困難となり、溶鋼生産性が落ちるようになる。
本実施形態の場合は、溶鋼生産性のシミュレーション結果である図５のグラフIIから明らかなように、３基の転炉２の順次稼働比率を４０％〜９５％の間としている。より好ましくは５０％〜９０％の範囲とするとよく、順次稼働比率を７５％とすることで生産性の最大値を得ることができるようになる。
【００３５】
また、本実施形態では、かかる補修時間を確実に得るために、図６に示すように、Ａ→Ｂ→Ｃと続いていた転炉２の稼働順番をＣ→Ｂ→Ａと変えることで、転炉Ａに補修を行うことのできる時間を作るようにしている。つまり、転炉Ｃを稼働した後、転炉Ｂを稼働させ、その後転炉Ａを稼働させることで、転炉Ａにおける１チャージ分の製鋼時間に近い時間を非稼働状態とでき、その期間を補修時間とするようにしている。
一方、転炉２の補修作業に関しては、補修の後すぐに転炉２を稼働させるのではなく、所定時間何もせず放置し、吹き付けた補修材が確実に内壁を補修するに必要な時間を確保することもある。これを静置時間という。加えて、通常の補修以上の修理を行うことがありそのための修理時間を必要とすることがある。
【００３６】
これら静置時間や修理時間を転炉Ｂで確保するためには、図７に示すように、Ａ→Ｂ→Ｃと続いていた転炉２の稼働順番を一旦、Ｃ→ＡとしてＢをとばした形に変え、その後Ｃ→Ｂ→Ａと逆順にすることで、転炉Ｂに補修、静置、修理の時間を確保するようにしている。
なお、以上述べた補修時間は、図９に示すように、Ｔ／４〜３Ｔの範囲内とすることで、補修効果を適切なものとしつつ、地金取り作業の時間増加を防ぐことができるようになる。より好ましくは、補修時間をＴ／４〜１．５Ｔとするとよい。
【００３７】
以上述べた転炉２の操業方法は、１つの転炉２で脱りんと脱炭を行う、いわゆるダブルスラグ法を行っている転炉設備１にも適用可能である。
ダブルスラグ法とは、１つの転炉２において溶銑中のりんＰを取る「脱りん工程」と炭素を取る「脱炭工程」とを行うものである。
脱りん工程は、転炉２の炉口からランスを挿入し、溶銑上面に近づけ、酸素ガスを吹き付けると同時に、炉底から吹き込みガスで溶銑を撹拌しつつ精錬（吹錬）を行う。同時に、石灰ＣａＯ等の造滓材や酸化鉄ＦｅxＯy等の冷却材、すなわち副原料を投入することで、りんＰは投入された酸素と反応してスラグ相に移行し、溶銑の上方に浮いた状態で積層するようになる。このスラグの中には未反応のＣａＯが多く含まれるため、脱りん能力を有するものとなっている。
【００３８】
次に、脱りん工程により生成されたスラグを、転炉２を炉前側へ傾けることで、外部に排出するようにしている。排出されたスラグは、転炉２下方に配置された移送手段により運び出されるようになっている（排出工程）。
排出工程を経た転炉２は、再び元の姿勢に戻され、酸素吹き込みや副原料の投入をなされることで、主に溶銑中の炭素Ｃを取り除く脱炭工程へと進む。脱炭工程後は、転炉２を傾動させ、転炉２の上部側方に設けられた出鋼口より溶鋼を外へ流し出すようにしている。その際、脱炭工程で生成されたスラグを残すことも可能であり、次に精錬する溶銑を装入するようにする（次チャージの装入工程）。このようにすることで、脱りん能力が十分にあるスラグを前チャージスラグとしてリサイクルさせて有効利用し、廃棄スラグ量を減少することが可能である。
【００３９】
図１０は、ダブルスラグ法を行っている転炉Ａ，Ｂに図３のチャージスケジュールを採用したものである。
ダブルスラグ法は通常の転炉２における吹錬工程と比して、約８分程度の処理時間延長（図１０のＥＸＴ）を伴うのみであるため、転炉２をＡ→Ｂ→Ｃと順次稼働したとしても、例えば、転炉Ａでの前回の出鋼終了と次回の溶銑装入とがほぼ同時刻になるのみで、両工程が重なることはない。
以上述べた転炉２の操業方法を適用した場合、３基の転炉２はフル稼働に近い状況となり、転炉２にスクラップ等を装入する装入クレーン４の能力が、転炉稼働のサイクルに追いつかない場合がある。そのような際は、転炉２にスクラップを装入することなく、全て高炉から搬送されてくる溶銑を用いて操業を行うようにするとよい。
【００４０】
また、転炉２の操業においては、ランスが装入口から挿入できないなどの転炉周辺設備７の故障が発生することがある。そのような場合、その修理は、短時間（３０分程度）で済むこともあれば比較的長い時間（例えば５時間以上）かかることもある。
そこで、転炉周辺設備７の修理時間が短時間である場合は、３／３基稼働とした上で、本実施形態で述べたように、チャージの順番を逆順とするなどして補修時間を確保し、この補修時間を転炉周辺設備７の修理時間として利用すると、溶鋼生産性の観点からは非常に有利である。
【００４１】
一方、転炉周辺設備７の修理時間が５時間以上かかるような場合は、逆順などで修理時間を確保するよりは、修理に該当する転炉２を休止し、炉修の際と同じように２基の転炉２を稼働状態（２／３基稼働）とすると、溶鋼生産性の観点から有利である。転炉周辺設備７の修理時間を確保すべく、転炉２を３／３基稼働とするか２／３基稼働とするかの境としては、転炉２の再稼働時の昇温に必要な約３時間を採用し「修理時間＝３時間」を境界値とすることが好ましい。
なお、本発明の転炉２への溶銑供給方法は、上記実施の形態に限定されるものではない。また、転炉２は上吹き転炉、底吹き転炉、又は上底吹き転炉のいずれであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明にかかる転炉操業の順番を示したものであり、（ａ）はマクロ的に見たもの、（ｂ）はミクロ的に見たものである。
【図２】転炉のチャージの順番を示した図である。
【図３】転炉のチャージの順番を示した図である。
【図４】転炉の順次稼働比率と溶鋼生産性との関係のシミュレーション結果である。
【図５】転炉の順次稼働比率と溶鋼生産性との関係を示した図である。
【図６】転炉のチャージの順番を示した図である（逆順の場合）。
【図７】転炉のチャージの順番を示した図である（逆順、静置時間ありの場合）。
【図８】補修時間と補修効果ならびに地金取り時間との関係のシミュレーション結果である。
【図９】補修時間と補修効果ならびに地金取り時間との関係を示した図である。
【図１０】ダブルスラグ法を使用した際における転炉のチャージの順番を示した図である。
【図１１】従来及び本発明にかかる転炉設備の正面概略図である。
【図１２】従来の転炉操業の順番を示したものであり、（ａ）はマクロ的に見たもの、（ｂ）はミクロ的に見たものである。
【符号の説明】
【００４３】
１ 転炉設備
２ 転炉
７ 転炉周辺設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑の吹錬を行う３基の転炉と、最大２基の転炉を吹錬可能とする能力を備えた転炉周辺設備とを有する転炉設備で、
前記転炉周辺設備の能力を超えずに３基の転炉を操業すべく、各転炉のチャージの順番を、第１の転炉での吹錬が終了する前に、第２の転炉での吹錬を開始するように設定し、第３の転炉の吹錬開始を、第２の転炉での吹錬が終了する前で且つ第１の転炉での前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間に設定していることを特徴とする転炉の操業方法。
【請求項２】
１の転炉の前回吹錬開始と次回吹錬開始との間に他の２つの転炉の吹錬開始がそれぞれ１回ずつ存在する状況を順次稼働状況とし、前記第１〜第３の転炉の少なくとも１つが該順次稼働状況を有することを特徴とする請求項１に記載の転炉の操業方法。
【請求項３】
前記順次稼働状況となっている転炉のチャージ数が、全チャージ数に占める割合を転炉の順次稼働比率とし、この転炉の順次稼働比率が４０％〜９５％となるように３基の転炉を操業することを特徴とする請求項２に記載の転炉の操業方法。
【請求項４】
前記転炉の内壁に対する簡易的な修理である「補修」を行うに必要とされる補修時間を確保すべく、第１→第２→第３としていた転炉の操業順序を逆順にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転炉の操業方法。
【請求項５】
前記補修時間を、Ｔ／４〜３Ｔの範囲内（Ｔは製鋼時間）としていることを特徴とする請求項４に記載の転炉の操業方法。
【請求項１】
溶銑の吹錬を行う３基の転炉と、最大２基の転炉を吹錬可能とする能力を備えた転炉周辺設備とを有する転炉設備で、
前記転炉周辺設備の能力を超えずに３基の転炉を操業すべく、各転炉のチャージの順番を、第１の転炉での吹錬が終了する前に、第２の転炉での吹錬を開始するように設定し、第３の転炉の吹錬開始を、第２の転炉での吹錬が終了する前で且つ第１の転炉での前回吹錬終了〜次回吹錬開始の間に設定していることを特徴とする転炉の操業方法。
【請求項２】
１の転炉の前回吹錬開始と次回吹錬開始との間に他の２つの転炉の吹錬開始がそれぞれ１回ずつ存在する状況を順次稼働状況とし、前記第１〜第３の転炉の少なくとも１つが該順次稼働状況を有することを特徴とする請求項１に記載の転炉の操業方法。
【請求項３】
前記順次稼働状況となっている転炉のチャージ数が、全チャージ数に占める割合を転炉の順次稼働比率とし、この転炉の順次稼働比率が４０％〜９５％となるように３基の転炉を操業することを特徴とする請求項２に記載の転炉の操業方法。
【請求項４】
前記転炉の内壁に対する簡易的な修理である「補修」を行うに必要とされる補修時間を確保すべく、第１→第２→第３としていた転炉の操業順序を逆順にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転炉の操業方法。
【請求項５】
前記補修時間を、Ｔ／４〜３Ｔの範囲内（Ｔは製鋼時間）としていることを特徴とする請求項４に記載の転炉の操業方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１１７９７２（Ｐ２００６−１１７９７２Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０４８６２（Ｐ２００４−３０４８６２）
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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