(57)【要約】      （修正有）【課題】銅含有鋼屑を使用して製造した溶銑中の銅を、大がかりな設備を必要とせずに硫黄含有フラックスを用いて効率良く除去し、次いで、前記硫黄含有フラックスにより持ち来たされる溶銑中の硫黄を、銅を含有する硫黄含有フラックスを排出することなく、同一反応容器内で効率的に除去し、銅含有量及び硫黄含有量ともに少ない溶銑を製造する。【解決手段】溶銑からの銅及び硫黄の除去方法は、銅含有鋼屑を加炭溶解して製造した、反応容器内に収容された溶銑に、硫黄含有フラックスを添加し、該フラックスに溶銑中の銅を吸収させて溶銑中の銅を除去し、次いで、この銅を含有する硫黄含有フラックスを排出することなく、前記反応容器内に脱硫用フラックスを添加して溶銑に含有される硫黄を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅含有鋼屑を加炭溶解して製造した、反応容器内に収容された溶銑に、硫黄含有フラックスを添加し、該フラックスに溶銑中の銅を吸収させて溶銑中の銅を除去し、次いで、この銅を含有する硫黄含有フラックスを排出することなく、前記反応容器内に脱硫用フラックスを添加して溶銑に含有される硫黄を除去することを特徴とする、溶銑からの銅及び硫黄の除去方法。
【請求項２】
前記硫黄含有フラックスの出発原料としてＮａ2ＣＯ3を主成分とする材料及び鉄−硫黄合金を使用することを特徴とする、請求項１に記載の溶銑からの銅及び硫黄の除去方法。
【請求項３】
前記溶銑からの銅及び硫黄の除去処理を、機械攪拌式精錬装置で行うことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶銑からの銅及び硫黄の除去方法。
【請求項４】
前記溶銑は、内部に炭材ベッドを形成した竪型炉を用いて前記銅含有鋼屑を加炭溶解したものであることを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の溶銑からの銅及び硫黄の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼屑（鉄系スクラップ）を使用して製造した溶銑から、高級鋼を製造する場合に品質上の問題となる銅を除去し、次いで、同一反応容器を用いて溶銑中の硫黄を除去する方法に関し、詳しくは、溶銑中の銅を硫黄含有フラックスを用いて除去し、該硫黄含有フラックスによって持ち来たされる溶銑中の硫黄を、銅除去処理のために使用した、銅を含有する硫黄含有フラックスを排出することなく、同一反応容器内で除去する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鋼過程で使用する鉄源は、鉄鉱石を高炉で還元して得られる溶銑が主体であるが、鉄鋼材料の加工工程で発生する鋼屑や、建築物及び機械製品などの老朽化に伴って発生する鋼屑も、かなりの量が使用されている。高炉での溶銑の製造には、鉄鉱石を還元し且つ溶融するための多大なエネルギーを要するのに対し、鋼屑は溶解熱のみを必要としており、製鋼過程で鋼屑を利用した場合には、鉄鉱石の還元熱分のエネルギー使用量を少なくすることができるという利点がある。従って、省エネルギー及びＣＯ2削減による地球温暖化防止の観点からも、鋼屑利用の促進が望まれている。
【０００３】
ところで、鋼屑を再生利用する際に、これら鋼屑に随伴する銅及び錫に代表されるトランプエレメントが、鋼屑溶解の過程で不可避的に溶鉄中に混入する。トランプエレメントは鋼の性質を損なう成分であり、一定の濃度以下に保つ必要がある。このため、高級鋼を製造する鉄源として、従来、銅や錫を含む恐れのある低級鋼屑を使用することは困難であった。しかしながら、近年の鋼屑発生量の増加及びＣＯ2発生削減のための鋼屑増使用の要請を勘案すると、低級鋼屑の再生利用を進める必要がある。
【０００４】
現在の低級鋼屑を使用するための実用技術としては、鋼屑を物理的に分解して有害な部分を人力や磁力選別などの方法で分離し、有害な部分を分離したものを、有害成分をほとんど含有しない原料に配合して、鋼材の材料特性上問題のない範囲内で使用する以外に、有効な方法はない。このような方法では、使用済み自動車などの鋼屑を大量に再生利用することは不可能であり、今後予想される鋼屑多量発生時代に対応する鋼屑中の銅の除去技術としては、十分な解決策には成り得ない。
【０００５】
一方、溶鉄に混入した後の脱銅方法について、以下に述べる原理的発明が公知になっている。即ち、含銅高炭素溶鉄とＦｅＳ−Ｎａ2Ｓ系フラックスとを接触させ、溶鉄中の銅成分をＣｕ2Ｓとしてフラックス中に分離除去する原理的技術知見が、非特許文献１及び非特許文献２に報告されている。この技術は、銅の除去技術として、前述の物理的除去方法に対して、より広い適用の可能性を提案するものである。但し、この方法では、Ｎａ2Ｓ系フラックスなどの硫黄含有フラックスから硫黄（Ｓ）成分が溶鉄中に混入し、溶銑中の硫黄濃度が上昇するという問題がある。また、硫黄含有フラックスが溶融して溶鉄上に形成されるスラグ中のＣｕ濃度と溶鉄中のＣｕ濃度との比である分配比が高々３０程度であり、スラグに充分な撹拌を与えて分配比を低下させないようにする必要がある。
【０００６】
この原理的技術知見に基づいた脱銅処理方法として、特許文献１には、含銅鋼屑を加炭溶融して含銅高炭素溶鉄とした後、Ｎａ2Ｓを主成分とするフラックスと接触反応させて、溶鉄中の銅成分をＣｕ2ＳとしてＮａ2Ｓ系フラックス中に分離除去する方法が開示されている。
【０００７】
但し、特許文献１では、脱銅後の高炭素溶鉄の脱硫については一切開示していない。また、反応容器（溶銑鍋）の底部からのＡｒガス吹き込みによる溶銑とスラグとの撹拌で脱銅処理を行っているが、スラグの撹拌は不充分である。これを補うために、１２００〜１５００℃の反応温度を保持するための電気加熱装置を備えるとともに、大気との接触を断つための有蓋の反応容器を使用しており、設備が大がかりであり、実用化技術としては確立されたものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１９８４３１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】今井正等、鉄と鋼、vol.74（1988）No.4．p．640
【非特許文献２】王潮等、鉄と鋼、vol.77（1991）No.4．p．504
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、銅含有鋼屑を使用して製造した溶銑中の銅を、大がかりな設備を必要とせずに硫黄含有フラックスを用いて効率良く除去し、次いで、前記硫黄含有フラックスにより持ち来たされる溶銑中の硫黄を、銅除去処理のために使用した、銅を含有する硫黄含有フラックスを排出することなく、同一反応容器内で効率的に除去し、銅含有量及び硫黄含有量ともに少ない溶銑を製造することのできる、溶銑からの銅及び硫黄の除去方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための第１の発明に係る溶銑からの銅及び硫黄の除去方法は、銅含有鋼屑を加炭溶解して製造した、反応容器内に収容された溶銑に、硫黄含有フラックスを添加し、該フラックスに溶銑中の銅を吸収させて溶銑中の銅を除去し、次いで、この銅を含有する硫黄含有フラックスを排出することなく、前記反応容器内に脱硫用フラックスを添加して溶銑に含有される硫黄を除去することを特徴とするものである。
【００１２】
第２の発明に係る溶銑からの銅及び硫黄の除去方法は、第１の発明において、前記硫黄含有フラックスの出発原料としてＮａ2ＣＯ3を主成分とする材料及び鉄−硫黄合金を使用することを特徴とするものである。
【００１３】
第３の発明に係る溶銑からの銅及び硫黄の除去方法は、第１または第２の発明において、前記溶銑からの銅及び硫黄の除去処理を、機械攪拌式精錬装置で行うことを特徴とするものである。
【００１４】
第４の発明に係る溶銑からの銅及び硫黄の除去方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記溶銑は、内部に炭材ベッドを形成した竪型炉を用いて前記銅含有鋼屑を加炭溶解したものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、銅含有鋼屑を加炭溶解して製造した溶銑中の銅を硫黄含有フラックスにより分離除去するので、鋼屑を物理的に分解した後に磁力選別などで分離除去する方法では分離の困難であった銅を効率良く分離除去することができ、そして、銅の分離除去後、銅を吸収した硫黄含有フラックスを排出せずに、同一反応容器内に脱硫用フラックスを添加して溶銑の脱硫処理を行うので、つまり、脱銅処理工程と脱硫処理工程とを続けて実施するので、生産性の向上、溶銑温度の低下防止などが実現され、その結果、銅含有鋼屑から銅及び硫黄の少ない溶銑を効率良く製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】脱銅処理及び脱硫処理を連続して実施した後に生成されるスラグの断面組成分布の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１８】
銅含有鋼屑を加炭溶解して炭素を含有した製鋼用溶銑を製造すると、鋼屑中の銅はほぼ全量が溶銑中に溶解する。本発明では、この銅を除去する手段（「脱銅処理」という）として、硫黄含有フラックスを溶銑と接触させ、溶銑中の銅を硫化銅（Ｃｕ2Ｓ）として硫黄含有フラックス中に分離除去する。硫黄含有フラックスとしては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫化物を主成分とするものが好適である。硫黄含有フラックス中の硫黄含有量を高めるためにＦｅＳ（硫化鉄）を混合してもよい。特に好適なのは、Ｎａ2Ｓを主成分とするフラックスである。Ｎａ2Ｓを主成分とするフラックスの場合、Ｎａ源として工業的に広く利用されているＮａ2ＣＯ3（ソーダ灰）を使用し、硫黄源として鉄−硫黄合金（フェロサルファー）を使用すれば、コスト面で有利である。硫黄含有フラックスの組成としては、効率的な銅除去の観点から、フラックス中のＮａ2Ｓのモル分率が０．２以上であることが望ましい。フラックス中のＮａ2Ｓのモル分率については、特に上限の規定はなく、０．２以上であれば望ましい脱銅反応を期待することができる。
【００１９】
硫黄含有フラックスによる脱銅は、分配比（フラックス中のＣｕ濃度と溶銑中のＣｕ濃度との比）の低いプロセスであるため、脱銅を十分に進行させるには、硫黄含有フラックスを添加することにより反応容器内に形成されるスラグ側の物質移動を促進させる必要がある。このためには、スラグ層も撹拌することが重要である。特に、本発明では溶銑段階で脱銅処理しており、溶銑の温度域（１２００〜１４００℃）は溶鋼の温度域（１５５０〜１７００℃）に比較して低温であり、スラグの流動性も低く、スラグの撹拌が重要である。
【００２０】
溶銑及び溶銑上に存在するスラグを同時に攪拌する方法として、反応容器内の溶銑に浸漬させたインジェクションランスまたは反応容器の底部に設置した羽口から攪拌用ガスを吹き込んでスラグと溶銑とを攪拌する方法（「ガス撹拌法」という）も採り得るが、本発明においては、良好な攪拌が得られることから、機械攪拌式精錬装置を用いて脱銅処理を行うことが好ましい。機械攪拌式精錬装置としては、インペラ（「攪拌羽根」ともいう）を使用した撹拌が代表的である。つまり、取鍋状の反応容器内に収容された溶銑にインペラを浸漬させ、このインペラを、軸心を回転軸として回転させ、溶銑及び溶銑上に添加された硫黄含有フラックスを強制的に攪拌する方法である。機械攪拌式精錬装置では、溶銑上に投入された硫黄含有フラックスが溶銑内に充分に巻き込まれ、溶銑と硫黄含有フラックスとの撹拌が充分に行われる。一方、特許文献１に示されたガス撹拌法では、スラグは溶銑中に巻き込まれ難く、撹拌は不充分である。
【００２１】
また、溶銑に浸漬させたインジェクションランスから搬送用ガスとともに粉体状の硫黄含有フラックスを溶銑中に吹き込む方法、所謂フラックス吹き込み法も好ましい処理方法である。この場合、溶銑中に吹き込まれた粉体状の硫黄含有フラックスは溶銑と直接接触し、しかも、新たな未反応の硫黄含有フラックスが連続的に溶銑と接触するので、スラグ側の物質移動を促進させた場合と同等の効果が発現し、溶銑と硫黄含有フラックスとの反応が促進される。また、搬送用ガスは攪拌用ガスとしても機能するので、機械攪拌式精錬装置ほどの攪拌強度はないものの、溶銑と溶銑上スラグとの攪拌が行われる。
【００２２】
この脱銅処理の際、雰囲気への大気の混入を防ぐために、Ａｒガスなどの不活性ガスやプロパンなどの還元性ガスを溶銑浴面上に供給してもよい。
【００２３】
本発明において、脱銅処理前の溶銑、つまり、銅含有鋼屑を加炭溶解して製造した、炭素を含有する製鋼用溶銑の温度は、１２００℃以上１５００℃以下、望ましくは１２５０℃以上１３５０℃以下であることが好ましい。溶銑温度が１２００℃未満では、低温に起因するフラックス及び溶銑自体の固化・凝固が懸念される。特に、その後の脱硫工程や転炉脱炭工程での温度保証を考慮すると、１２５０℃以上とすることが望ましい。一方、１５００℃以上では、高温によるフラックスの蒸発が無視できない。つまり、硫黄含有フラックスの蒸発を抑えて効率的に脱銅反応を行うには、溶銑温度は低いほど好ましく、従って、効率的な脱銅反応のためには、溶銑温度を１３５０℃以下とすることが望ましい。
【００２４】
また、脱銅処理前の溶銑中の炭素濃度は２質量％以上が好ましい。溶銑中の銅が硫化銅となる反応は、熱力学的に溶銑中の炭素濃度が高いほど進行しやすいことが知られている。脱銅処理前の溶銑中の炭素濃度が２質量％未満では、硫化銅の生成反応が充分に起こらないことに加え、溶銑の液相線温度が上昇し、溶銑の容器壁への付着などが問題となる。炭素濃度の上限に関しては特に規定の必要はないが、炭材使用量の削減を考慮すると、５．５質量％程度までが望ましい。過剰な加炭を行っても、溶銑表面にグラファイトが析出するのみで、脱銅反応への寄与は少ない。また更に、脱銅処理前の溶銑中の銅濃度は０．１質量％以上１．０質量％以下であることが好ましい。脱銅処理前の溶銑中の銅濃度が１．０質量％を超えると銅の除去に必要な硫黄含有フラックスの量が過大となり、実用上の負荷が大きい。一方、０．１質量％未満の場合には、脱銅処理を施さなくても、例えば、銅含有量の低い溶銑で希釈するなどして対処可能である。
【００２５】
更に、脱銅処理前の溶銑の硫黄濃度としては、０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上が更に好ましい。脱銅処理前の溶銑の硫黄濃度が０．０１質量％未満では、硫黄含有フラックスから溶銑中への硫黄の溶解量が過大となり、硫黄含有フラックスの利用効率が低くなり経済的でない。硫黄濃度の上限は特に規定する必要はないが、余りに高濃度であると脱硫処理に支障を来すので、０．５質量％以下とすることが望ましい。
【００２６】
脱銅処理前の上記以外の溶銑の成分としては、例えば珪素濃度は０．５質量％以下、マンガン濃度は０．５質量％以下が望ましい。これらの濃度を超えると、脱銅処理中のこれら成分の酸化により生じる酸化珪素及び酸化マンガンがスラグに移行してスラグ量が増大し、スラグ処理が困難になるだけでなく、酸化珪素及び酸化マンガンが硫黄含有フラックスの脱銅反応を阻害する恐れがある。
【００２７】
尚、銅含有鋼屑を加炭溶解して製造した製鋼用溶銑に、必要に応じて高炉から出銑された溶銑（以下、「高炉溶銑」と呼ぶ）を混合して銅濃度を希釈し、その後、混合した溶銑に含まれる銅を、硫黄含有フラックスを用いて除去するようにしてもよい。
【００２８】
銅含有鋼屑を加炭溶解して炭素を含有する溶銑を製造する工程としては、電気炉を用いた方法、転炉を用いた方法、竪型炉を用いた方法などがあるが、電気炉や転炉などに比較してエネルギー効率が高いことから、内部に炭材ベッドを形成した竪型炉を用いた方法が好ましい。
【００２９】
ここで、内部に炭材ベッドを形成した竪型炉とは、竪型炉の上部から銅含有鋼屑及びコークス更には必要に応じて造滓剤を装入し、竪型炉の下部に設けた羽口から、空気、酸素富化空気、酸素ガス、熱風などを送風してコークスを燃焼させ、コークスの燃焼熱によって銅含有鋼屑及び造滓剤を溶解し、炉底部の出湯口から溶銑及び溶融スラグを取り出す装置である。この場合、炉底から羽口の上方或る高さ位置までの範囲にはコークスだけを詰め、これを燃焼してコークスの上部に装入した銅含有鋼屑を溶解する。炉底に詰めるコークスを「炭材ベッド」と呼び、この炭材ベッドは燃焼して消耗するので、これを補いながら溶解を継続するために、炉体の上部からコークスを装入する。銅含有鋼屑が溶解して生成される溶融鉄は、コークスの間隙を流下し、コークスにより加炭されて溶銑が生成される。
【００３０】
このような、内部に炭材ベッドを形成した竪型炉を用いて溶銑を製造する場合、高炉溶銑に比して溶銑中の硫黄濃度は一般に高くなる。この硫黄濃度の高い状態を利用して、硫黄含有フラックスによる脱銅を有利に進めることができる。溶銑中の硫黄濃度が高いことにより、硫黄含有フラックスから溶銑中への硫黄の移動が少なくて済み、硫黄含有フラックスの利用効率を高めることができる。
【００３１】
上記の脱銅処理に伴い、硫黄含有フラックス中の硫黄が不可避的に溶銑中に移行するため、溶銑中の硫黄濃度は上昇する。従って、硫黄含有フラックスを用いて溶銑を脱銅処理した場合には、脱銅処理を行った後に、更に溶銑中の硫黄を除去する脱硫処理が必要となる。そして、本発明においては、この脱硫処理を、生産性の向上及び溶銑温度の低下防止などを目的として、脱銅処理にて用いた硫黄含有フラックスを反応容器から排出することなく、脱銅処理を実施した反応容器に脱硫用フラックスを添加して、脱銅処理を実施した反応容器と同一反応容器で実施する。
【００３２】
この脱硫処理は、公知の機械攪拌式精錬装置による方法、インジェクションランスからの粉体吹き込みによる方法、転炉を使用する方法などの何れであってもよい。脱硫剤としては、ＣａＯを主成分とする脱硫剤、カルシウム・カーバイドを主成分とする脱硫剤、ソーダ灰を主成分とする脱硫剤、金属Ｍｇなど種々の脱硫剤を使用することができる。但し、安価なＣａＯを主成分とする脱硫剤を使用しても高い脱硫率を得ることができることから、機械攪拌式精錬装置を用いて脱硫処理を行うことが好ましい。ここで、ＣａＯを主成分とする脱硫剤とは、生石灰そのもの、或いは、生石灰に蛍石やアルミナなどを数質量％〜十数質量％添加したものである。
【００３３】
機械攪拌式精錬装置で脱銅処理を行った後に、同じ機械攪拌式精錬装置で脱硫処理を行う場合には、脱銅処理工程から脱硫処理工程への移行期間を最短にすることができ、生産性の向上並びに溶銑温度の低下防止がより一層達成される。また、脱硫処理を実施する場合に、高炉溶銑を、脱銅処理を施した溶銑に混合して硫黄濃度を希釈し、その後、混合した溶銑の脱硫処理を行ってもよい。更には、脱硫処理後の溶銑に高炉溶銑を混合してもよい。
【００３４】
脱硫処理後、反応容器内のスラグ（硫黄含有フラックスと脱硫用フラックスとの混合物）を、反応容器から除去することが必要である。このスラグを除去しないまま、例えば転炉にて脱炭精錬すると、硫黄含有フラックス中の硫化銅（Ｃｕ2Ｓ）が分解して溶鋼に戻り、溶鋼中の銅濃度が上昇するのみならず、脱硫用フラックス中の硫黄が溶鋼に戻り、溶鋼中の硫黄濃度が上昇し、銅及び硫黄の少ない溶鋼を得ることができないからである。
【００３５】
スラグ除去作業は、公知のスラグドラッガーを用いた方法、スラグ吸引機による方法、溶銑収容容器を傾けて容器内のスラグを排出する方法などの何れでもよく、各製鉄所の保有する設備状況に適したものを選択すればよい。
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば、銅含有鋼屑を加炭溶解して製造した溶銑中の銅を硫黄含有フラックスにより分離除去するので、鋼屑を物理的に分解した後に磁力選別などで分離除去する方法では分離の困難であった銅を効率良く分離除去することができ、そして、銅の分離除去後、銅を吸収した硫黄含有フラックスを排出せずに、同一反応容器内に脱硫用フラックスを添加して溶銑の脱硫処理を行うので、つまり、脱銅処理工程と脱硫処理工程とを続けて実施するので、生産性の向上及び溶銑温度の低下防止などが実現され、その結果、銅含有鋼屑から銅及び硫黄の少ない溶銑を効率良く製造することが可能となる。
【実施例１】
【００３７】
内部に炭材ベッドを形成した竪型炉を用いて銅含有鋼屑を溶解して製鋼用溶銑を製造し、製造した溶銑の約５トンを溶銑鍋で受銑し、この溶銑鍋内で脱銅処理及び脱硫処理を連続して行う試験を８回実施した（試験Ｎo.１〜８）。
【００３８】
脱銅用の硫黄含有フラックスとしては、鉄−硫黄合金（フェロサルファー、硫黄含有量：４８質量％）とソーダ灰（Ｎａ2ＣＯ3）とを用いた。溶銑鍋内の溶銑の攪拌方法及び硫黄含有フラックスの添加方法としては、鍋上に設けた精錬剤供給用ホッパーから硫黄含有精錬用フラックスを添加し、耐火物で被覆したインペラを溶銑中に浸漬させ、インペラを回転して、溶銑と硫黄含有フラックスとを攪拌する方法（機械攪拌法）と、耐火物を被覆したインジェクションランスを溶銑中に浸漬させ、窒素ガスを搬送用ガスとしてインジェクションランスを介して硫黄含有フラックスを溶銑中に吹き込み添加する方法（フラックス吹き込み法）の２通りを用いた。脱銅処理が終了した後、溶銑上に浮遊する脱銅処理後の硫黄含有フラックス（脱銅スラグ）を除去しないまま、脱硫用フラックスを添加して、続けて脱硫精錬を実施した。
【００３９】
一方、比較例として、脱銅処理後に溶銑上に浮遊する脱銅スラグをスラグドラッガーにて除去した後に、脱硫用フラックスを添加して脱硫精練を実施する試験も行った（試験Ｎo.９〜１２）。
【００４０】
脱硫処理は前記インペラを回転させて溶銑を攪拌しながら精錬剤供給用ホッパーから脱硫用フラックスを添加する機械攪拌法と、前記インジェクションランスから窒素ガスとともに脱硫用フラックスを溶銑中に吹き込むフラックス吹き込み法の２通りを行った。脱硫用フラックスとしては最も一般的である生石灰を用いた。
【００４１】
表１に、試験条件及び試験結果を一覧で示す。脱銅処理前の溶銑成分は、表１以外の成分については、炭素が４．５〜４．７質量％、珪素が０．２０質量％、マンガンが０．１５質量％、燐が０．０５０質量％に揃えて試験を行った。脱銅処理前の溶銑温度は１３５０℃とした。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
本実施例では機械攪拌法とフラックス吹き込み法の二つの方式で試験を行ったが、表１から分かるように、脱銅処理に関しては、機械攪拌法でもフラックス吹き込み法でも精錬特性に大きな差は見られなかった。
【００４４】
一方、脱硫処理については、機械攪拌法による脱硫処理では硫黄濃度は低くなるものの、若干の復銅（脱銅スラグ中の銅が溶銑に戻る現象）が起こっていた。これは、機械攪拌法の場合、攪拌力が強く、脱銅スラグ及び生石灰が溶銑浴中に巻き込まれることから、脱銅スラグと溶銑とが反応して復銅反応が起こるものと考えられる。
【００４５】
これに対して、フラックス吹き込み法の場合は、復銅は全く起こらないものの、到達の硫黄濃度はやや高めであった。これは、フラックス吹き込み法は機械攪拌法に比較して弱攪拌であり、脱銅スラグの溶銑浴中への巻き込みが少ないためと思われる。
【００４６】
尚、脱銅処理及び脱硫処理を連続して実施した後のスラグサンプルを採取し観察・調査した結果、主に図１の概念図に示すような濃度分布の粒状スラグが得られていることが分かった。つまり、低融点組成である脱銅スラグ（Ｎａ2Ｓ−ＦｅＳ−Ｃｕ2Ｓ系）の周囲に高融点組成である脱硫用フラックス（脱硫スラグ：ＣａＯ−ＣａＳ系）がコーティングするような形状となっており、このような形状になるために、復銅反応が起こりにくかったものと推定される。
【００４７】
このように、脱銅処理後に脱銅スラグを除去することなく脱硫用フラックス添加して脱硫処理を行うことで、溶銑の硫黄濃度は０．００６〜０．００９質量％程度まで低減され、復銅もほとんど起こらないことが分かった。この程度の硫黄濃度であれば、低硫鋼や極低硫鋼には適用できないものの、薄鋼板材及び一般厚鋼板材には十分利用できるレベルである。また、脱硫精練処理後の溶銑温度を比較すると、脱銅処理後に脱銅スラグを除去しない試験Ｎo.１〜８の方が、脱銅スラグを除去した試験Ｎo.９〜１２よりもおよそ２０℃程度溶銑温度を高く維持することができている。
【００４８】
つまり、本発明によれば、脱銅処理後に脱銅スラグを除去する排滓工程を経なくとも、薄鋼板材及び一般厚鋼板材に適用可能な溶銑を１つの処理設備で溶製可能であり、プロセス省略による省力化や次工程以降の熱余裕度確保などのメリットを享受することが実現される。
【図１】
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