炉内残留熔渣量的估计方法和估计装置与流程

本发明涉及一种炉内残留熔渣量的估计方法，即涉及一种在转炉中的脱硅或脱磷处理后通过使转炉倾转来保持使铁水仍留存在转炉内的状态地从炉口排出熔渣的操作作业中估计在排渣后残留在炉内的熔渣的量的方法。

背景技术：

存在以下一种方法：在转炉中的生铁水的脱硅或脱磷处理后通过使转炉倾转来保持使铁水仍留存在转炉内的状态地使熔渣的一部分从炉口下流到配置于炉口的下方的排渣罐来进行排渣，此后再次使转炉直立并添加生石灰(主要成分为cao)等副原料，接着进行精炼(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-308773号公报

专利文献2：日本特开平5-140627号公报

专利文献3：国际公开2018/020929号

技术实现要素：

发明要解决的问题

在该方法中，在转炉内使熔渣发泡(起泡)来使熔渣的堆积体积增加，由此易于进行排渣，确保排渣量。在此，通过使铁水中的碳(c)与熔渣中的铁氧化物(feo)反应来生成一氧化碳(co)气体，该co气体被保持在熔渣中，由此产生熔渣的发泡。

在排渣后使转炉直立并添加生石灰等副原料来接着进行精炼，通常根据炉内残留熔渣量来调整副原料的添加量。因此，如果炉内残留熔渣量的估计产生偏差，则产生副原料的添加量的过量或不足。例如，在将炉内残留熔渣量估计得比实际稍多的情况下，会导致由副原料的过量添加而引起的成本的恶化。另一方面，在将炉内残留熔渣量估计得比实际稍少的情况下，容易导致由副原料的添加不足而引起的磷等成分的不适当(下面称为“成分失当”。)。通常，大多会稍过量地添加副原料，以防止成分失当。也就是说，如果炉内残留熔渣量的估计精度低，则存在伴随副原料使用量的增加、熔渣产生量的增加、热损失的增加、出铁率的变差等的成本恶化的问题。

以往，通过以下方法等来进行炉内残留熔渣量的估计：通过由操作者目视观察排渣状况来估计排渣量，或通过利用设置于排渣台车的称量器对排渣量进行称量来估计排渣量，从炉内的估计熔渣量减去排渣量。但是，在排渣过程中熔渣的体积会因发泡的熔渣镇静而时时刻刻地变化，因此通过操作者的目视的估计存在估计精度低的问题。另外，在利用称量器称量的情况下，发泡的熔渣超出排渣罐的容量后会溢出而损伤称量器，或者称量器的精度因台车的振动等而变差，因此称量器的设备保全负荷高，而且还需要进行与不可避免地混入到熔渣中的粒铁的量相应的校正等，难以稳定地进行高精度的称量。

另外，在专利文献1中，发现了转炉的倾转角度与炉内残留熔渣量存在相关，从而公开了基于倾转角度来控制炉内残留熔渣量的方法。但是，该方法是利用了转炉的倾转角度与炉内剩余容积之间的关系的方法，以应用于在脱炭处理后不发泡的熔渣、即堆积密度固定的熔渣为前提，因此无法应用于脱硅或脱磷处理后发泡的熔渣。

另外，专利文献3公开了一种用于估计从转炉排出的伴有发泡的熔渣的重量的排渣重量估计方法。在该方法中，导出对要从转炉排出的熔渣的体积流量的随时间变化进行估计所得到的体积流量推移，并且导出对要从转炉排出的熔渣的堆积密度的随时间变化进行估计所得到的堆积密度推移，导出将体积流量推移与所述堆积密度推移的相对应的各时间点的熔渣的体积流量与堆积密度之积进行累计而得到的值，来作为从转炉排出的熔渣的排渣重量的估计值。

鉴于现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种在转炉中的脱硅或脱磷处理后通过使转炉倾转来保持使铁水仍留存在转炉内的状态地从炉口排出熔渣的操作作业中的、简便且高精度的炉内残留熔渣量的估计方法。

用于解决问题的方案

本申请的发明人们想出对在排渣过程中熔渣的堆积体积因发泡的熔渣镇静而变化的行为进行估计，并基于此来估计炉内残留熔渣量，以进行高精度的炉内残留熔渣量的估计，并对此进行了潜心研究。其结果，确立了以下方法而完成了本发明：估计发泡镇静特性，并基于排渣过程中的转炉的倾转模式和估计出的发泡镇静特性来估计炉内残留熔渣量。本发明的主旨如下。

<1>

一种炉内残留熔渣量的估计方法，用于在转炉中的脱硅或脱磷处理后通过使转炉倾转来保持使铁水仍留存在转炉内的状态地从炉口排出熔渣的操作作业中估计在排渣后残留在炉内的熔渣的量，所述估计方法的特征在于，包括以下工序：

工序a，在脱硅或脱磷处理后且排渣开始前，多次或连续地测定转炉内的熔渣高度；

工序b，基于在工序a中测定出的结果来估计炉内熔渣的发泡镇静特性；以及

工序c，基于转炉的倾转模式和在工序b中估计出的镇静特性来估计炉内残留熔渣量。

<2>

根据<1>所述的炉内残留熔渣量的估计方法，其特征在于，

工序c包括工序d，

在工序d中，基于转炉的倾转模式和在工序b中估计出的镇静特性，按将从排渣开始时间点起到排渣结束时间点为止的时间以微小时间进行划分所得到的每个时间刻度，来逐次计算镇静行为和排出行为。

<3>

根据<2>所述的炉内残留熔渣量的估计方法，其特征在于，

工序c包括工序e，

在工序e中，基于在工序b中估计出的镇静特性来估计排渣开始时间点的熔渣状态。

<4>

根据<1>所述的炉内残留熔渣量的估计方法，其特征在于，

工序c包括：

工序f，基于转炉的倾转模式来估计残留熔渣容积推移，以及

工序g，基于在工序b中估计出的镇静特性和在工序f中估计出的残留熔渣容积推移，来估计在排渣过程中同时进行的镇静行为和排出行为。

<5>

根据<4>所述的炉内残留熔渣量的估计方法，其特征在于，

工序g包括工序h，

在工序h中，基于在工序b中估计出的镇静特性和在工序f中估计出的残留熔渣容积推移，按将从排渣开始时间点起到排渣结束时间点为止的时间以微小时间进行划分所得到的每个时间刻度，来逐次计算熔渣状态。

<6>

根据<5>所述的炉内残留熔渣量的估计方法，其特征在于，

工序g包括工序i，

在工序i中，基于在工序b中估计出的镇静特性来估计排渣开始时间点的熔渣状态。

<7>

根据<4>至<6>中的任一项所述的炉内残留熔渣量的估计方法，其特征在于，

在工序f中，考虑与正在流出的熔渣的上层部分相当的体积来进行估计。

<8>

根据<1>至<7>中的任一项所述的炉内残留熔渣量的估计方法，其特征在于，

使用微波测距仪来进行工序a。

<9>

一种炉内残留熔渣量的估计装置，用于在转炉中的脱硅或脱磷处理后通过使转炉倾转来保持使铁水仍留存在转炉内的状态地从炉口排出熔渣的操作作业中估计在排渣后残留在炉内的熔渣的量，所述估计装置的特征在于，具备：

镇静特性估计部，其基于在脱硅或脱磷处理后且排渣开始前多次或连续地测定转炉内的熔渣高度所得到的结果，来估计炉内熔渣的发泡镇静特性；以及

炉内残留熔渣量估计部，其基于转炉的倾转模式和由所述镇静特性估计部估计出的镇静特性，来估计炉内残留熔渣量。

<10>

根据<9>所述的炉内残留熔渣量的估计装置，其特征在于，

所述炉内残留熔渣量估计部具备：

剩余容积推移估计部，其基于转炉的倾转模式来估计残留熔渣容积推移；

排渣开始时熔渣状态估计部，其基于由所述镇静特性估计部估计出的镇静特性来估计排渣开始时间点的熔渣状态；以及

逐次计算部，其基于由所述镇静特性估计部估计出的镇静特性和由所述剩余容积推移估计部估计出的残留熔渣容积推移，按将从排渣开始时间点起到排渣结束时间点为止的时间以微小时间进行划分所得到的每个时间刻度来逐次计算熔渣状态。

发明的效果

根据本发明，在转炉中的脱硅或脱磷处理后通过使转炉倾转来保持使铁水仍留存在转炉内的状态地从炉口排出熔渣的操作作业中，排渣后的炉内残留熔渣量的估计变得简便，且估计精度提高。由此，能够抑制炉内残留熔渣量的估计的偏差，从而不多不少地添加副原料。通过以上的效果，能够实现成本削减(副原料使用量的削减、熔渣产生量的削减、热损失的抑制、出铁率的提高)。

附图说明

图1是示出使转炉直立的状态下的炉内的熔渣高度的随时间变化的图，图1的(a)示出紧接在脱硅或脱磷处理结束后的状态，图1的(b)示出在脱硅或脱磷处理结束后经过了某程度时间时的状态。

图2是示出在脱磷处理后测定转炉内的熔渣高度所得到的结果的一例的图。

图3a是示出实施例中在排渣前利用微波测距仪测定熔渣高度、并根据其高度变化估计发泡镇静特性所得到的结果的图。

图3b是示出实施例中排渣过程中的转炉的倾转模式的图。

图3c是示出实施例中根据图3a所示的发泡镇静特性和图3b所示的倾转模式估计出的炉内残留熔渣量的随时间变化的图。

图4是在实施例的炉内残留熔渣量的估计中对基于实际称量值得到的计算值、通过本发明的方法得到的估计值、通过操作者的目视得到的估计值以及通过专利文献1的方法得到的估计值进行对比得到的图。

图5是示出实施方式的炉内残留熔渣量估计装置的结构的功能框图。

图6是示出实现实施方式的炉内残留熔渣量估计装置的计算机的结构的框图。

具体实施方式

〔关于发泡镇静〕

图1表示在脱硅或脱磷处理后、转炉6直立的状态下的转炉内的熔渣高度的随时间变化。熔渣上层是发泡而含有大量气泡的低密度熔渣层3，熔渣下层是破泡后不含气泡的熔渣下沉而得到的高密度熔渣层4，在熔渣下层下有铁水5。图1的(a)表示紧接在脱硅或脱磷处理结束后的状态，图1的(b)表示在脱硅或脱磷处理结束后经过了某程度时间时的状态。

我们知道，如图1所示，随着时间经过，发泡熔渣(低密度熔渣层3)中的气泡破裂，熔渣高度下降、即发泡镇静。具体地说，镇静后的低密度熔渣层3成为高密度熔渣层4，因此低密度熔渣层的高度大幅地下降，并且高密度熔渣层的高度稍许地上升。

图2示出在脱磷处理后测定转炉内的熔渣高度所得到的结果的一例。

图中的虚线表示利用微波测距仪1得到的连续测定结果，点(○)表示利用测定棒2得到的非连续测定结果。两者的值大体一致。

转炉内的熔渣高度是指从熔渣上表面高度减去铁水高度所得到的高度，即仅是熔渣层的高度。利用微波测距仪1或测定棒2来测定熔渣上表面高度，并从测定出的熔渣上表面高度减去铁水高度，由此计算出熔渣高度。对于铁水高度，根据转炉形状或装入铁量来计算，或者在处理前进行测定。

此外，也能够在脱磷处理过程中或紧接在脱磷处理后进行利用微波测距仪1或测定棒2进行的测定，时间t＝0是指紧接在脱磷处理结束后。

〔排渣过程中的发泡镇静及其影响〕

在使转炉倾转来利用由发泡带来的熔渣的堆积体积增加进行排渣时(正在对熔渣进行排出时)，同样也会发生发泡镇静。

因而，在发泡镇静快的情况下，在排渣后期熔渣的堆积体积减少，因此无法充分地排渣，炉内残留熔渣量(重量)增加。另一方面，在发泡镇静慢的情况下，在排渣后期也能够确保熔渣的堆积体积，因此能够充分地排渣，炉内残留熔渣量减少。像这样，炉内残留熔渣量受发泡镇静速度的影响。

进行另外的说明，即使是在排渣结束时间点残留了相同的堆积体积的熔渣的情况，低密度熔渣和高密度熔渣在该堆积体积中所占的比例也会受发泡镇静速度的影响。即使是相同的堆积体积，重量也同低密度熔渣与高密度熔渣的比例相应地变化，因此炉内残留熔渣量(重量)受发泡镇静速度的影响。

〔发泡镇静特性受熔渣的物性、气体产生速度等各种因素的影响。〕

在此，发泡的状况随着脱硅或脱磷处理后的时间经过而变化，发泡的镇静特性受熔渣的物性(粘度、表面张力等)、气体的产生速度等的影响。在这些因素中，熔渣的物性受熔渣的组成、熔渣的温度的影响，气体的产生速度除了受熔渣的组成、熔渣的温度的影响之外，还受到转炉的形状、操作作业条件(底吹条件等)的影响。

该组成、温度以及操作作业条件不一定是固定的，具有偏差。与这些偏差相应地，发泡的状况、进而排渣后的炉内残留熔渣量(重量)也产生偏差。这样的情况导致难以进行对炉内残留熔渣量的高精度的估计。

因此，本申请的发明人们认识到估计发泡镇静特性对于估计炉内残留熔渣量是重要的，从而想出确立炉内熔渣的发泡镇静特性的估计方法，并进一步根据估计出的发泡镇静特性和排渣过程中的转炉的倾转模式来估计炉内残留熔渣量，并对此进行了潜心研究。

〔镇静特性的估计〕

因此，在本发明中，在脱硅或脱磷处理后且排渣开始前的使转炉直立的状态下多次或连续地测定转炉内的熔渣高度。并且根据其测定结果来估计炉内熔渣的发泡镇静特性(下面简称为“镇静特性”。)。

根据该方法，作为用于镇静特性的估计的熔渣高度的测定结果，使用对要被估计炉内残留熔渣量的估计对象操作作业的熔渣进行测定所得到的结果，因此能够将该操作作业(要被估计炉内残留熔渣量的估计对象操作作业)所特有的情况对熔渣带来的影响包括在内。此外，这一点是与专利文献3所公开的方法的不同点之一。

〔熔渣高度变化的测定方法〕

对多次或连续地测定转炉内的熔渣高度的方法没有特别限定，例如有以下方法。

作为一种方法，如图1所示，是多次浸渍测定棒2来根据附着在该测定棒2上的熔渣的高度求出的方法。作为另一种方法，是使用微波测距仪1连续地测定的方法。微波测距仪是从设置在炉上的天线发送和接收具有透射过转炉内的烟尘等的性质的波长的微波来测定到熔渣上表面的距离的装置。

在根据测定结果(熔渣高度变化)来估计镇静特性的情况下，从估计精度、测定时间、测定负荷的方面来看，使用微波测距仪等连续地测定的方法比使用测定棒等非连续地测定的方法更有利。

〔镇静特性估计方法的具体例〕

对根据测定结果来估计镇静特性的具体方法没有特别地限定，例如有以下方法。

作为一种方法，有根据排渣开始前的测定结果、通过外插法(外推法)进行估计的方法。作为另一种方法，有以下方法：预先根据排渣开始前的测定结果来制作用于估计镇静特性的计算模型，根据排渣开始前的测定结果计算出该计算模型的参数来进行估计。此外，由于排渣过程中的发泡镇静速度受到转炉的形状的影响和底吹气体流量等操作作业条件的影响，因此需要针对每个转炉进行预备试验来进行上述的估计。

图3a的实线是基于用于估计镇静特性的计算模型得到的估计结果(后面叙述的实施例)。通过基于排渣前的测定结果(图中的虚线)决定模型的参数来进行了估计。

〔基于镇静特性和倾转模式来估计炉内残留熔渣量〕

接着，基于转炉的倾转模式和估计出的镇静特性来估计炉内残留熔渣量。下面说明其具体例。

〔导出残留熔渣容积推移vr，t〕

首先，基于倾转模式来估计炉内残留熔渣体积的推移vr，t(残留熔渣容积推移)。

排渣过程中的炉内残留熔渣体积根据转炉的倾转模式而变化。

例如，在转炉的倾转速度非常慢从而可视为几乎准静态地倾转的情况下，某倾转角度下的炉内残留熔渣体积为从该倾转角度下的处于比包括炉口下端位置在内的水平面靠下方的位置的炉内容积减去铁水的体积所得到的体积。

另一方面，在转炉的倾转速度比较快的情况下，与正在流出的熔渣中的上层部分(head)相当的体积被附加到炉内残留熔渣体积。

因此，从精度的观点来看，优选在估计炉内残留熔渣体积推移(残留熔渣容积推移)时将上层部分考虑在内。对将上层部分考虑在内来估计炉内残留熔渣体积的方法没有特别地限定，例如有以下方法。

作为一种方法，有使用流体数值计算的方法。在该方法中，将转炉的形状和倾转模式作为输入条件来计算炉内残留熔渣体积，进行倾转模式与炉内残留熔渣体积之间的对应。在实际的排渣中，倾转速度最快不超过1°/sec左右，如果预先计算倾转模式和炉内残留熔渣体积来制作回归方程式，则还能抑制计算负荷。

作为另一种方法，通过进行模型实验来取代流体数值计算，也能够进行同样的对应。

此外，在估计炉内残留熔渣体积时，会受到转炉的形状的影响，因此需要针对每个转炉进行计算或实验，来进行上述的对应。

〔基于镇静特性和残留熔渣容积来估计炉内残留熔渣量〕

接着，基于估计出的镇静特性和估计出的残留熔渣容积推移来估计炉内残留熔渣量。

将紧接在脱硅或脱磷处理后的时间设为t＝0，将排渣开始时间点(开始从炉口流出熔渣的时间点)设为t＝t1，将排渣结束时间点设为t＝t2。

ws，t设为时间t时的炉内总熔渣的重量

vf，t设为时间t时的炉内的低密度熔渣层的体积

vd，t设为时间t时的炉内的高密度熔渣层的体积

vs，t设为时间t时的炉内的总熔渣的体积

ρf设为低密度熔渣层的堆积密度

ρd设为高密度熔渣层的堆积密度。

此外，低密度熔渣层的堆积密度ρf和高密度熔渣层的堆积密度ρd设为固定值。

(t＝0)

在该情况下，能够使用(1)式、(2)式来求紧接在处理后(t＝0)的低密度熔渣层的体积vf，0和高密度熔渣层的体积vd，0。

[数1]

ws，0＝ρf·vf，0+ρd·vd，0…(1)

[数2]

vs，0＝vf，0+vd，0…(2)

式(1)的左边是紧接在处理后(排渣前)的炉内熔渣量ws，0，能够通过质量平衡计算来求出。

式(2)的左边是t＝0时的炉内熔渣体积vs，0，能够使用利用微波测距仪或测定棒等测定出的结果。

(t＝t1)

接着，求排渣开始时间点(t＝t1)的熔渣状态。

从紧接在处理后起到排渣开始时间点为止，没有从转炉排出熔渣。因此，在估计熔渣状态时无需考虑熔渣的排出量(排出体积)。因此，能够使用以下的式(3)～式(5)来求出熔渣状态。

[数3]

vf，t1＝f(vf，0，t1，…)…(3)

[数4]

[数5]

vs，t1＝vf，t1+vd，t1…(5)

能够根据估计出的镇静特性，通过(3)式求出排渣开始时间点(t＝t1)的低密度熔渣层的体积vf，t1。(3)式的右边的函数f(vf，t，…)是低密度熔渣的体积的初始值vf，0、经过时间t以及其它参数的函数。对于低密度熔渣的体积的变化，考虑了低密度熔渣的体积的初始值和在经过时间受到的影响。

另一方面，由于镇静后的低密度熔渣层成为高密度熔渣层，因此根据质量平衡计算，通过(4)式来表示排渣开始时间点的高密度熔渣层的体积vd，t1。

另外，通过(5)式来表示排渣开始时间点时的炉内熔渣体积vs，t1。

(t1<t<t2)

接着，考虑从排渣开始起到排渣结束为止的熔渣状态的变化。从排渣开始起到排渣结束为止，低密度熔渣的镇静和通过倾转进行的熔渣的排出同时进行。因此，排出行为受到镇静行为影响，镇静行为受到排出行为影响。

因此，在该具体例中，按将从排渣开始时间点起到排渣结束时间点为止的时间以微小时间进行划分所得到的每个时间刻度来估计镇静行为和排出行为，由此逐次计算出熔渣状态(具体为低密度熔渣层的体积、高密度熔渣层的体积等)。

在t1<t<t2时，用以下的式子来表示某当前时间点t时的熔渣状态与下一时间点t+δt的熔渣状态之间的关系。

[数6]

[数7]

[数8]

vs，t+δt＝vf，t+δt+vd，t+δt…(8)

(6)式的右边的第二项表示低密度熔渣层的镇静行为(具体地说，低密度熔渣层的因镇静而引起的体积变化量)。

当前时间点t时的低密度熔渣层的镇静行为受当前时间点t时的低密度熔渣层的体积vf，t影响。因此，在(6)式的右边的第二项的函数f中代入有当前时间点t时的低密度熔渣层的体积vf，t。

例如，与使转炉保持直立的状态的镇静不同，在排渣过程中(t1<t<t2)的某当前时间点t之前一直进行着排渣。因此，当前时间点t时的低密度熔渣层的体积vf，t是变少的。因而，当前时间点t时的镇静速度(体积减少量)通常会比假设使转炉保持直立的状态进行镇静的情况下的当前时间点t时的镇静速度小。

(6)式的第三项min(vr，t+δt-vs，t，0)表示排出行为(具体地说，低密度熔渣层的因排出而引起的体积变化量)。

vr，t+δt表示下一时间点t+δt时的炉内残留熔渣体积(残留熔渣容积)，设为当前时间点t时的炉内熔渣体积vs，t中的、超出下一时间点t+δt时的炉内残留熔渣体积(剩余容积)vr，t+δt的那部分体积的熔渣从上层侧被排出到炉外。此外，在该例中，为了简单起见，设为仅上层的低密度熔渣层被排出。

另一方面，高密度熔渣层的体积增加与低密度熔渣的镇静相应的量的体积，因此用(7)式来表示高密度熔渣层的体积。

从排渣开始时间点(t1)起到排渣结束时间点(t2)为止，对其逐次进行计算，由此计算出在排渣结束时间点(t2)时残留在炉内的低密度熔渣层的量(重量)和高密度熔渣层的量(重量)，并将其合计量设为炉内残留熔渣量(重量)的估计值。

〔补充说明〕

此外，在上述具体例中，说明了以下例子：在基于倾转模式(倾转角度推移)估计出残留熔渣容积推移vr，t之后，基于镇静特性和估计出的残留熔渣容积来估计排出行为(排出体积速度，(6)式的第三项即min(vr、t+δt-vs，t，0))。但是，不一定估计残留熔渣容积推移。

也就是说，也可以不估计残留熔渣容积推移地估计排出行为，而基于倾转模式和镇静特性来估计排出行为(因排出而引起的体积变化量，具体相当于(6)式的第三项的部分)。

另外，在上述具体例中，使用设为仅排出低密度熔渣层的计算，但是本发明不限定于此。例如，也可以将排渣结束时高密度熔渣层也会被排出这一情况考虑在内，进行与此相应的校正。

另外，上述的方法是按将排渣期间(从排渣开始起到排渣结束为止的时间)以微小时间进行划分所得到的每个时间刻度来逐次计算炉内的熔渣状态的方法。因此，也能够用作通过控制转炉的倾转模式来控制炉内残留熔渣量以使炉内残留熔渣量成为所期望的量的控制方法。

另外，在上述说明中，说明了在使转炉直立的状态下进行转炉内的熔渣高度的测定的方法，但是本发明不限定于此。虽然从测定的容易度来看优选在使转炉直立的状态下进行测定，但是不一定是使转炉直立的状态。

〔估计装置〕

接着，对炉内残留熔渣量估计装置10进行说明。

炉内残留熔渣量估计装置10是使用上述的实施方式所涉及的排渣重量估计方法来估计炉内残留熔渣量的装置。当示出炉内残留熔渣量估计装置10的功能结构框图时，成为图5那样。

即，炉内残留熔渣量估计装置10具备镇静特性估计部11和炉内残留熔渣量估计部12。

镇静特性估计部11根据排渣开始前的测定结果(熔渣高度变化)来估计镇静特性(例如前述的函数f)。

炉内残留熔渣量估计部12基于倾转模式(倾转角度推移)和由镇静特性估计部11估计出的镇静特性，来导出炉内残留熔渣量的估计值。

具体地说，炉内残留熔渣量估计部12具备剩余容积推移估计部13、排渣开始时熔渣状态估计部14以及逐次计算部15。

剩余容积推移估计部13根据倾转模式来导出炉内熔渣剩余容积的推移(剩余容积推移)。

排渣开始时熔渣状态估计部14基于由镇静特性估计部11估计出的镇静特性，来导出排渣开始时的熔渣状态(例如，低密度熔渣的体积和高密度熔渣的体积)。

逐次计算部15按将从排渣开始起到排渣结束为止的时间以微小时间进行划分所得到的每个时间刻度来逐次计算镇静行为(例如，低密度熔渣的因镇静而引起的体积变化)和排出行为(例如，低密度熔渣的因排出而引起的体积变化)。

炉内残留熔渣量估计装置10例如能够通过图6所示的计算机20来实现。计算机20具备cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)21、提供临时存储区域的主存储装置22、提供非易失性的存储区域的辅助存储装置23以及输入输出接口(i/f)24。cpu21、主存储装置22、辅助存储装置23以及输入输出i/f24经由总线25相互连接。

辅助存储装置23能够通过硬盘驱动器(harddiskdrive(hdd))、固态驱动器(solidstatedrive(ssd))、闪速存储器等来实现。在辅助存储装置23中存储有用于使计算机20作为炉内残留熔渣量估计装置10发挥功能的炉内残留熔渣量估计程序30。cpu21将炉内残留熔渣量估计程序30从辅助存储装置23读出并在主存储装置22中展开，来依次执行炉内残留熔渣量估计程序30中描述的过程，由此使计算机20作为镇静特性估计部11和炉内残留熔渣量估计部12发挥功能。

实施例

下面，对本发明的实施例和比较例进行说明。

其中，实施例的条件是为了确认本发明的实施可能性和效果而采用的条件的一例，本发明并不限定于该例。只要不脱离本发明的主旨且实现本发明的目的，能够采用各种条件。

(实施例1)

用350ton规模的顶吹底吹转炉实施了试验。转炉的炉口内径约为4.6m，转炉的直筒部内径约为6.6m，从直筒部上端到炉口的距离约为2.7m。

通过流体数值计算，将转炉的形状和设想的倾转模式作为输入条件计算出炉内残留熔渣体积。基于此，制作出用于进行该转炉的倾转模式与炉内残留熔渣体积之间的对应的估计式(回归方程式)。

接着，在脱磷处理后且排渣前，利用微波测距仪测定1分钟的熔渣高度，并根据其高度变化来估计发泡镇静特性，在此后的通过倾转进行的排渣过程中与倾转模式相应地按每个微小时间逐次计算残留在炉内的熔渣量，估计出炉内残留熔渣量(重量)。

图3a～图3c示出其一例。

图3a示出在排渣前利用微波测距仪测定熔渣高度并根据其高度变化来估计发泡镇静特性所得到的结果。

在此，图中的虚线是利用微波测距仪得到的1分钟的熔渣高度测定结果，实线是基于微波测距仪的测定值计算出用于估计发泡镇静特性的计算模型的参数后估计发泡镇静特性所得到的结果。

图3b示出转炉的倾转模式(倾转角度推移)。如图3b所示，在初始的1分钟使转炉直立，在排渣前利用微波测距仪测定熔渣高度。此后，开始倾转，以避免发泡后的熔渣从排渣罐溢出的方式进行倾转，在约83°时从转炉流出了铁水，因此结束排渣。

图3c是根据实际的倾转模式(图3b)和估计出的发泡镇静特性(图3a的实线)而估计出的炉内残留熔渣量(重量)的随时间变化。

如图3c所示，排渣结束时的炉内残留熔渣量(重量)的估计值与基于称量器的实际称量值得到的计算值大致一致。

在此，基于实际称量值得到的计算值是从通过质量平衡计算求出的排渣前的炉内熔渣量减去排渣量的实际称量值来求出的。对于实际称量值，进行去除与不可避免地混入熔渣中的粒铁的量相应的量的校正。作为校正方法，提取熔渣的一部分，求出该一部分熔渣中含有的粒铁的量的比率，并从实际称量值中减去与该比率相应的量。

另一方面，在本发明的方法中无需进行与铁粒的量相应的校正。

并且，在图4中示出实施多次试验来对针对炉内残留熔渣量的、基于实际称量值得到的计算值、通过本发明的方法得到的估计值、通过操作者的目视得到的估计值以及通过专利文献1的方法得到的估计值进行比较所得到的结果。

此外，在此所说的专利文献1的方法是以下方法：不根据最终倾转角度来考虑正在流出的熔渣的上层部分地估计残留在炉内的熔渣的体积，并将残留在炉内的熔渣的堆积密度设为固定地进行估计。

计算与称量值的差异的平均值(平均误差)，与称量值的差异的平均值在本发明的方法中为0.32ton，在通过操作者的目视的方法中为1.10ton，在专利文献1的方法中为1.71ton。

作为通过操作者的目视的方法中的估计值趋向稍高于基于实际称量值得到的计算值的理由，认为是为了避免成分失当的风险而稍多地估算了炉内残留熔渣量。

作为专利文献1的方法中的估计值趋向稍低于基于实际称量值得到的计算值的理由，认为是由稍低地估算了炉内残留熔渣的堆积密度引起的。但是，如图4所示，专利文献1的方法中的估计值不仅趋向稍低于计算值，偏差也大。也就是说，即使假设稍高地估算了炉内残留熔渣的堆积密度，由于将堆积密度设为固定，因此成为偏差还是大的估计结果。

与此相对，作为通过本发明的方法得到的估计值与称量值的差异小的理由，认为是因为本发明是基于以下见解的估计方法。

即，根据本发明的见解，炉内残留熔渣为混合有低密度熔渣和高密度熔渣的熔渣，低密度熔渣和高密度熔渣的比例随着发泡镇静特性和倾转模式的变化而变化，因此炉内残留熔渣的平均的堆积密度也是变化的，需要对此进行考虑。

并且，根据本发明的见解，从精度的观点出发，优选对于残留在炉内的熔渣的体积的估计考虑正在流出的熔渣中的上层部分。

由以上可知，根据本发明，能够进行简便且高精度的炉内残留熔渣量的估计。

(实施例2)

在实施例2中，实施了对副原料使用量的削减效果进行评价的试验。

使用与实施例1相同的转炉实施了试验。

在装入废料和生铁水后，根据生铁水量和si浓度，以使熔渣成为规定的碱度的方式投入生石灰等副原料来进行生铁水的脱磷处理。此后，使转炉倾转来从炉口排出上层的熔渣的一部分，之后再次使转炉直立并添加副原料，接着进行脱炭处理。此时，通过本发明的方法和以往的通过操作者的目视的方法来估计炉内残留熔渣量，并决定在脱炭处理时要添加的副原料的量。

此外，关于副原料的量的决定方法，根据基于质量平衡计算出的炉内残留熔渣的组成和估计出的炉内残留熔渣量来计算出炉内残留熔渣中含有的cao量和sio2量，进行决定以使成为适于防止脱炭处理时的成分失当的熔渣组成(具体地说，以使脱炭处理时的熔渣中的cao与sio2的重量浓度比即(％cao)/(％sio2)成为适当的范围)。

确认了与以往的方法相比，本发明的方法具有对于同一成品磷浓度水平的钢种的每一炉炉料平均削减约420kg的副原料使用量的效果。这相当于每吨钢水节约约25日元的成本改善效果。

附图标记说明

1：微波测距仪；2：测定棒；3：低密度熔渣层；4：高密度熔渣层；5：铁水；6：转炉；10：炉内残留熔渣量估计装置；11：镇静特性估计部；12：炉内残留熔渣量估计部；13：剩余容积推移估计部；14：排渣开始时熔渣状态估计部；15：逐次计算部。