(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑の脱珪処理と脱りん処理とを同一の転炉型精錬炉を用いて行うに際し、
前記溶銑を装入した後の転炉型精錬炉内の上方空間容積を０．２〜０．６ｍ３／ｔとした上で、ＣａＯ系フラックスを添加してスラグの塩基度を０．７〜１．０とし、
脱珪に必要な計算必要酸素量の２〜３倍の酸素を固体酸素源と気体酸素とにより供給し、
供給時の前記固体酸素源の平均酸素供給速度を０．８〜２．５ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎとし且つ前記気体酸素の平均酸素供給速度を０．９〜１．４Ｎｍ３／ｔ／ｍｉｎとした脱珪処理を１回以上行うと共に
前記１回以上行う脱珪処理のそれぞれの処理における珪素の低下量を０．４〜０．６質量％とし、
前記１回以上行う脱珪処理の全てを経ることにより脱りん処理前の溶銑の珪素濃度が０．４質量％以下になるようにし、
脱珪処理終了後には前記転炉型精錬炉の傾動による脱珪スラグの排滓を行わずに、引き続き脱りん処理を行うことを特徴とする溶銑脱珪方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑の脱珪処理と脱りん処理とを同一の転炉型精錬炉を用いて精錬を行う溶銑脱珪方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高炉から出銑した溶銑に対しては、脱りん処理を行う前に脱珪処理を行うのが一般的であり、転炉（転炉型精錬炉）にて溶銑の脱珪処理を示す技術として特許文献１及び特許文献２に示すものがある。
特許文献１では、上底吹き機能を有する転炉を用いてＳｉが０.３％以上の溶銑に対して溶銑脱珪処理を行う場合において、脱珪後のスラグ組成が、塩基度を０.７〜１.８、アルミナを２〜１０％、燐酸を１〜８％とし、脱珪後スラグの（Ｔ．Ｆｅ）濃度を１０〜１５％とし、脱珪後の溶銑中のＰを０.０２〜０.０５％としている。
【０００３】
特許文献２では、上底吹き転炉に溶銑、スクラップを装入する第一工程、脱Ｓｉ、脱Ｐを行う第二工程、生成したスラグを排滓する第三工程、その後脱Ｃ吹錬を行う第四工程からなる転炉精錬方法において、溶銑中のＳｉ値が高い場合は、転炉装入前に脱Ｓｉ処理するか、または転炉装入後に脱Ｓｉを行いＳｉ値を調整し、第二工程において生成するスラグ中に存在するＳｉＯ2 量を５〜１０ｋｇ／ｔの範囲内となし、該第二工程において蛍石を使用しないこととしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４１８２９号公報
【特許文献２】特許３７３５２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２では、転炉にて脱珪処理を行った後、転炉を傾動させて当該転炉内のスラグを排出した後に脱りん処理を行うこととしている。即ち、特許文献１及び特許文献２では、脱珪処理を終了した後は、転炉内のスラグを必ず排出して脱りん処理を開始している。
そのため、脱珪処理から脱りん処理に至るまでの処理に時間がかかり、処理時間が予め定まっているなど制限される状況下では、脱珪処理後に行われる脱りん処理にて十分にりん濃度を低下させることが困難であるという状況も生じていた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、脱珪処理と脱りん処理とを同一の転炉型精錬炉にて行うに際して脱珪及び脱りん処理の時間を十分に短縮しつつ精錬を行うことができる溶銑脱珪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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、溶銑の脱珪処理と脱りん処理とを同一の転炉型精錬炉を用いて行うに際し、前記溶銑を装入した後の転炉型精錬炉内の上方空間容積を０．２〜０．６ｍ３／ｔとした上で、ＣａＯ系フラックスを添加してスラグの塩基度を０．７〜１．０とし、脱珪に必要な計算必要酸素量の２〜３倍の酸素を固体酸素源と気体酸素とにより供給し、供給時の前記固体酸素源の平均酸素供給速度を０．８〜２．５ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎとし且つ前記気体酸素の平均酸素供給速度を０．９〜１．４Ｎｍ３／ｔ／ｍｉｎとした脱珪処理を１回以上行うと共に前記１回以上行う脱珪処理のそれぞれの処理における珪素の低下量を０．４〜０．６質量％とし、前記１回以上行う脱珪処理の全てを経ることにより脱りん処理前の溶銑の珪素濃度が０．４質量％以下になるようにし、脱珪処理終了後には前記転炉型精錬炉の傾動による脱珪スラグの排滓を行わずに、引き続き脱りん処理を行う点にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、脱珪処理と脱りん処理とを同一の転炉型精錬炉にて行うに際して脱珪及び脱りん処理の時間を十分に短縮しつつ精錬を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】転炉型精錬炉の全体側面図である。
【図２】脱珪処理を１回行ったときの気体酸素の平均酸素供給速度と、処理時間の関係図である。
【図３】脱珪処理を２回行ったときの気体酸素の平均酸素供給速度と、処理時間の関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の溶銑脱珪方法に用いる転炉型精錬炉を示している。転炉型精錬炉１は、上吹き機能を有するものであり、高炉から出銑した溶銑２の脱珪処理（脱珪吹錬）や脱りん処理（脱りん吹錬）を同一炉内で行うものである。
転炉型精錬炉１は、上方に向かって開口する炉口３を備えている。転炉型精錬炉１には、当該転炉型精錬炉１に装入された溶銑２に対して酸素を吹き込む上吹ランス４が炉口３から挿入自在に設けられている。また、転炉型精錬炉１には、当該転炉型精錬炉１内に装入された溶銑２を攪拌するためのガス（例えば、窒素ガス）を吹き込むための吹き込みランス（耐火物ランス）７が炉口３から挿入自在に設けられている。転炉型精錬炉１には、副原料や精錬剤等を投入するシュート５が配備されている。転炉型精錬炉１の炉壁には炉体の傾動により溶銑２を出湯できるように出湯口６が形成されている。
【００１１】
このような転炉型精錬炉１を用いて精錬を行うには、例えば、高炉から出銑した溶銑２を転炉型精錬炉１に装入し、副原料や精錬剤等をシュート５を介して溶銑２に投入する。また、気体酸素を上吹ランス４を介して供給したり、固体酸素をシュート５介して供給したり、耐火物ランス７から窒素を吹き込んで溶銑２を攪拌しながら処理を行う。
なお、図１に示した転炉型精錬炉は、脱珪処理や脱りん処理を行うための一例であり、これらの処理において図１に示す転炉型精錬炉に限定されない。例えば、耐火物ランス７から窒素を吹き込んで溶銑２を攪拌するものに代えて、炉底の羽口からアルゴン、窒素、一酸化炭素等のガスを吹き込んで溶銑２を攪拌しながら処理を行うような転炉型精錬炉でもよい。
【００１２】
さて、本発明の溶銑脱珪方法では、同一の転炉型精錬炉１を用いて脱珪処理と脱りん処理とを行う、即ち、脱珪処理後に溶銑２を転炉型精錬炉１から出銑せずに引き続き脱りん処理を行うものを対象としている。
以下、溶銑の脱珪方法を詳しく説明する。
「空間容積について」
精錬を行うにあたって、転炉型精錬炉１には溶銑２を装入するが、溶銑２を装入した後の転炉型精錬炉１内の上方の空間容積を０．２以上０．６ｍ3／ｔ以下としている。即ち、溶銑２の装入直後（吹錬開始前）の転炉型精錬炉１において、転炉型精錬炉の炉内内容積（溶銑２等の主原料を装入していない状態での容積）から溶銑２等の主原料が占める容積を除いた溶銑２上の容積が、装入後の主原料１トン当たりに換算して０．２以上０．６ｍ3／ｔ以下となるように溶銑２等の主原料を転炉型精錬炉１に装入することとしている。例えば、９０ｔの溶銑を装入した場合、転炉型精錬炉１内の上方の空間容積は、１８〜５４ｍ3となる。
【００１３】
空間容積は、例えば、容積(ｍ3)＝炉内内容積−（装入溶銑量t）÷（溶銑の比重ｔ／ｍ3）−（装入冷鉄源量ｔ)÷(冷鉄源比重ｔ／ｍ3)を、溶銑を含む主原料装入量、即ち、主原料装入量（＝溶銑＋冷鉄源）（ｔ）で割ることにより求めることができる。炉内内容積については、レーザープロフィールメータ等を用いて、炉内へ付着した地金や煉瓦損耗などの影響を考慮することが好ましい。
【００１４】
なお、後述するように、本発明の脱珪処理方法では、転炉型精錬炉１の空間容積が０．２以上０．６ｍ3／ｔ以下としている状況下で、脱珪処理の条件を設定することにより、脱珪処理の際にスラグのフォーミングを強制的に発生させ、フォーミングしたスラグを炉口３から適量、転炉型精錬炉１の外（単に炉外ということがある）に排出させることとしている。
「シリコン濃度と塩基度について」
転炉型精錬炉１に装入する溶銑２は、実質的に脱珪処理を予め行っていないものであって、高炉から出銑した溶銑をそのまま転炉型精錬炉１に装入したものである。高炉から出銑した溶銑のシリコン濃度（珪素濃度）は、通常、０．１５〜０．８０質量％レベルまでばらついており、特に、最近の高炉においては安価な燃料を使用する操業方法が指向されてるためシリコン濃度が増加する場合がある。場合によっては、溶銑２のシリコン濃度が１．０質量％以上となることもある。
【００１５】
溶銑２のシリコン濃度が高い場合、例えば、溶銑２のシリコン濃度が０．７質量％以上のときは、脱珪反応の際に生成されるＳｉＯ2は１５ｋｇ／ｔ以上となると考えられる。このような溶銑２を１回の吹錬にて脱珪や脱りんを完了させようとすると、例えば、特許第３７３５２１１号公報に記載されているように塩基度を２程度確保しなければならず、必要なＣａＯ量は３０ｋｇ／ｔとなり、スラグ量としては大凡７０ｋｇ／ｔとなる。
【００１６】
なお、脱珪処理や脱りん処理を行った後のスラグ量は、例えば、スラグ量＝［必要ＣａＯ量（ｋｇ／ｔ）÷スラグ中のＣａＯ濃度（質量％）］により求めることができる。スラグの塩基度を２程度にして脱珪処理や脱りん処理を実施したときのスラグ中のＣａＯの濃度、ＳｉＯ2の濃度は、実操業にて採取や分析を行った結果、例えば、ＣａＯ：４４質量％、ＳｉＯ2：２２質量％となる。
【００１７】
また、溶銑２のシリコン濃度が１．０質量％であると考えた場合、脱珪反応の際に生成されるＳｉＯ2は２１ｋｇ／ｔ以上となる。上述したように、このような溶銑２を１回の吹錬にて脱珪や脱りんを完了させようとすると、必要なＣａＯ量は４２ｋｇ／ｔとなり、スラグ量としては大凡９５ｋｇ／ｔとなる。
溶銑シリコン濃度が高い溶銑２を処理するためには、上述したように、多量のＣａＯが必要であり多くのスラグが発生する。多量のスラグの基で吹錬を行うと、スラグのフォーミングによって多量のスラグが転炉型精錬炉１から炉外に出やすい傾向にあり、多量のスラグが炉外に出てしまうと、脱珪処理や脱りん処理のためのスラグが確保できない虞もある。そのため、本発明では、溶銑シリコン濃度が高い溶銑２を処理するに際し、脱珪処理の条件を設定することによって、スラグのフォーミングによってスラグを流出させるものの、過度なスラグの流出を防止すると共に、脱珪処理や脱りん処理をスムーズに進めることとしている。
【００１８】
具体的には、脱りん処理前に行う脱珪処理を行うにあたり、ＣａＯ系フラックスを添加することによってスラグ（脱珪スラグ）の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を０．７〜１．０としている。特開平１０−１５２７１４号公報に開示されているように、一般的に、脱珪処理を行うに際し、スラグの塩基度が０．３〜１．３の範囲にすれば、溶銑温度が例えば１３００℃であってもスラグの流動性は良く、脱珪処理に適している。ここで、スラグの塩基度が１．３であるときは、スラグのフォーミングが発生し易い状態と言える。
【００１９】
しかしながら、スラグの塩基度が１．０よりも大きいときは、ＣａＯ量が比較的多く必要であって脱珪処理の際に発生するスラグ量が増加するため、スラグのフォーミングによって炉口３から炉外へ排出されるスラグ量が多くなり過ぎる虞がある。炉外へ排出されたスラグ量が多いと、当該スラグが炉下に堆積し、例えば、炉下を移動する台車（例えば、溶銑の取鍋を搭載した台車）が走行できない状態になったり、炉下に堆積したスラグを除去するのに多大な時間がかかってしまう。そのため、脱珪処理の際におけるスラグの塩基度の上限値は１．０以下にする必要がある。
【００２０】
一方で、スラグの塩基度が０．７未満であるときは、脱珪処理の際に発生するスラグ量が少なく、スラグのフォーミングによって炉口３から炉外へ排出されるスラグ量が少なくなる虞がある。このような場合は、炉外へ排出したスラグが少ないため、脱珪処理後に多くのＳｉＯ2が残留しまうことになる。そうすると、脱珪処理後に脱りん処理に移行したときに、ＣａＯを投入したとしても炉内に残留したスラグが脱りん処理のためのスラグ（脱りんスラグ）になり難い。即ち、スラグの塩基度が０．７未満である場合、脱珪処理後のスラグ中には多くのＳｉＯ2が存在することになり、脱りん処理を行うためのスラグを生成するのが難しい。したがって、脱珪処理を行うにあたってのスラグの塩基度は０．７
〜１．０の範囲にする必要がある。
【００２１】
なお、目標の塩基度にするために投入するＣａＯ系スラックスの投入量は、例えば、ＣａＯ系スラックスの投入量＝［脱珪量（質量％）÷シリコン原子量（２８）×シリカの分子量（６０）×１０（ｋｇ／ｔ／質量％）］×目標塩基度÷ＣａＯ系フラックス中のＣａＯ純分（％）にて求めることができる。
「固体酸素源と気体酸素との供給について」
また、本発明では、脱珪処理の際にスラグをフォーミングさせることによって、適正な量のスラグを炉外へ排出させるため、脱珪に必要な計算必要酸素量の２〜３倍の酸素を固体酸素源と気体酸素とにより供給している。
【００２２】
脱珪処理を行う際に過剰な酸素を供給すると、溶銑中のカ−ボン（Ｃ）の脱炭反応が進行し、スラグ（脱珪スラグ）中に微細なＣＯ気泡が生成してスラグがフォーミングする。
供給する酸素量（供給酸素量）が計算必要酸素量の２倍未満である場合には、スラグのフォーミング量が不足し、炉口３から排出されるスラグ量が少なく、脱りん処理前のスラグの排出が不十分である。一方、供給酸素量が計算必要酸素量の３倍を超える場合は、脱炭反応速度が大きくなり過ぎ、スラグのフォーミング量が大きくなる。そのため、炉口３から排出されるスラグ量が多くなり、上述したように、炉下を移動する台車が走行できない状態になったり、炉下に堆積したスラグを除去するのに多大な時間がかかってしまう。加えて、脱りん処理を脱珪処理後に引き続き行う場合に、脱りん処理に必要なスラグが少ない状態のため、脱りん処理時にわざわざ多量のＣａＯ系のフラックスを投入しなければならない事態となり、脱りん処理時に短時間にＣａＯフラックスを溶解できず、脱りん処理に支障をきたす虞がある。したがって、供給酸素量は、計算必要酸素量の２〜３倍とする必要がある。
【００２３】
なお、計算必要酸素量は、脱珪反応がＳｉ＋Ｏ2→ＳｉＯ2という反応で進行すると仮定した時（脱珪酸素効率が１００％と仮定したとき）の必要酸素量であり、例えば、計算必要酸素量＝［脱珪量（質量％）×１０（ｋｇ／ｔ／質量％）÷シリコン原子量（２８）］×２２．４Ｎｍ3／ｋｍｏｌにて求めることができる。
「固体酸素源の平均酸素供給速度について」
上述したように、計算必要酸素量の２〜３倍の酸素を固体酸素源と気体酸素とにより供給することとしているが、固体酸素源を供給する際には、その平均酸素供給速度を０．８〜２．５ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎとしている。なお、「ｋｇ−Ｏ」とは、固体酸素源に含まれる酸素の質量を意味するもので、その量を基に平均供給速度を定義している。
【００２４】
固体酸素源を供給すると、当該固体酸素源と溶銑とが接触することにより加熱又は溶解されてスラグ中に溶融酸化鉄層が形成することになる。溶融酸化鉄層中の酸化鉄（ＦｅｔＯ）は、溶銑界面付近の溶銑中のシリコン、炭素等の酸化反応に消費されていく。
さて、脱珪処理を行うにあたって、転炉型精錬炉１の上方からＣａＯを含有するＣａＯ系フラックスを供給すると、ＣａＯ−ＳｉＯ2系のスラグが形成されることになるが、脱珪処理の初期段階ではＳｉＯ2の生成量は少なく、ＣａＯの溶解が十分に促進されない。そのため、スラグ中のＦｅＯ濃度を２０％以上にすることによってＣａＯの溶解を促進させるため、固体酸素源の平均酸素供給速度を０．８ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎにする必要がある。
【００２５】
一方、固体酸素源を溶融させるためには溶解熱が必要であり、固体酸素源の平均酸素供給速度が大きくなればなるほど溶解熱は大きくなる。ここで、固体酸素源の平均酸素供給速度を２．５ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎよりも大きくしてしまうと、溶解熱が大きすぎるために固体酸素源の溶解が阻害され、溶銑とスラグ界面付近のシリコンや炭素などの酸化反応に寄与する固体酸素源の比率が小さくなる。特に、固体酸素源の平均酸素供給速度を２．５ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎよりも大きくしてしまうと、スラグにおける溶融酸化鉄層の形成が悪化し、スラグのフォーミングをさせるための脱炭反応が低下し、炉口３から排出するスラグ量が少なくなる。
【００２６】
このようなことから、固体酸素源の平均酸素供給速度を０．８〜２．５ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎとする必要がある。
なお、脱珪処理時間をＴ(ｍｉｎ)とすると、固体酸素源の平均酸素供給速度は、『固体酸素源の平均酸素供給速度＝Ｔ時間中に供給された固体酸素源質量(ｋｇ／ｔ)×（固体酸素源中の鉄と結合した酸素の質量％）÷Ｔ』にて求めることができる。また、固体酸素源の供給方法（投入方法）は、脱珪処理を行う際に一括して添加しても、連続的に添加しても、所定時間毎に分割してもよい。
「気体酸素の平均酸素供給速度について」
気体酸素を供給する際には、その平均酸素供給速度を０．９〜１．４Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎとしている。上吹ランス４にを用いて気体酸素を供給すると、気体酸素の衝突によって溶銑表面は凹み、一般的に、気体酸素の供給速度（平均酸素供給速度）を小さくすると凹みは浅くなり、逆に大きくすると凹みは深くなる。ここで、気体酸素の平均供給量を小さくすると、気体酸素の溶銑への衝突圧が下がるため、溶銑内部へ侵入する酸素量が減少し、溶銑中のシリコンや炭素の酸化に寄与する酸素が減少することになる。このことを考慮すると、脱珪反応以外に炉口３からスラグを排出させるためのに十分なスラグのフォーミングを発生させる程の脱炭反応を起こすためには、気体酸素の平均酸素供給速度を０．９Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎ以上にする必要がある。
【００２７】
一方で、気体酸素の平均酸素供給速度を大きくすると、気体酸素の溶銑への衝突圧が上がるため、溶銑内部へ侵入する酸素量が増加し、溶銑中のシリコンや炭素の酸化に寄与する酸素が増加することになる。そのため、脱炭反応に寄与する酸素が多くなり、発生する一酸化炭素（ＣＯ）ガスによって炉口３から排出させるために十分なスラグのフォーミングを起こすことができる。しかしながら、気体酸素の平均酸素供給速度が１．４Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎを超えてしまうと、脱炭反応速度が大きくなりすぎ、炉口３から排出するスラグ量が多くなる。その結果、上述したように、例えば、炉下を移動する台車が走行できない状態になったり、炉下に堆積したスラグを除去するのに多大な時間がかかったり、脱りん処理時に短時間にＣａＯフラックスを溶解できず、脱りん処理に支障をきたす虞がある。
【００２８】
特に、溶銑を装入した後の転炉型精錬炉１における空間容積が０．２以上０．６ｍ3／ｔ以下に設定している場合は、気体酸素の平均酸素供給速度が２．０Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎを超えてしまうと、スラグフォーミングさせるための脱炭反応速度が著しく増加したことによって、炉口３から大量粒鉄を含むスラグが溢れ、発煙等の重大な環境問題を発生することがある。
【００２９】
なお、脱珪処理時間をＴ(ｍｉｎ)とすると、気体酸素の平均酸素供給速度＝Ｔ時間中に供給された気体酸素供給量（Ｎｍ3／ｔ）÷Ｔにて求めることができる。また、気体酸素の供給速度は、一定でも変動させてもよく、吹錬期間中の平均酸素供給速度を満足するものであればよい。
「１回当たりのシリコン低下量について」
本発明では、上述したような脱珪処理の１回当たりのシリコン低下量を０．４〜０．６質量％としている。即ち、スラグの塩基度を０．７〜１．０とし、計算必要酸素量の２〜３倍の酸素を固体酸素源と気体酸素とにより供給し、固体酸素源の平均酸素供給速度を０．８〜２．５ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎとし、気体酸素の平均酸素供給速度を０．９〜１．４Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎとした脱珪処理において、その１回当たりに低下させる［Ｓｉ］の量を０．４〜０．６質量％としている。
【００３０】
脱珪処理において低下させる脱珪量（ΔＳｉ：脱珪処理前後のシリコン濃度の差異）が０．４質量％より小さいとした場合、例えば、脱珪反応で炉内に生成されるＳｉＯ2の量は８．６ｋg/ｔ以下となる。この状態で１回の脱珪処理で必要なＣａＯ量は目標塩基度により異なるものの、６〜８．６ｋｇ／ｔより小さくなり、炉内のスラグ量は１９〜２３ｋｇ／ｔより小さくなる虞がある。その結果、脱珪処理中に強制的にフォーミングをさせたとしても、炉口３から排出されるＳｉＯ2量が不足して多くのＳｉＯ2が転炉型精錬炉１内に残ってしまう。このような状況下では、脱りん処理をする際に脱りんスラグを生成させることが難しく、また、脱りん処理時に予期しないスラグフォーミングが発生して脱りん用スラグが不足し、処理後りん濃度が所望の値まで下がらない虞がある。
【００３１】
脱珪処理において低下させる脱珪量が０．６質量％より大きくした場合、例えば、脱珪反応で炉内に生成されるＳｉＯ2の量は１３ｋｇ／ｔ以上となり、この状態で１回の脱珪処理で必要なＣａＯ量は目標塩基度により異なるものの９〜１３ｋｇ／ｔより大きくなり、炉内のスラグ量は２８〜３５ｋｇ／ｔより大きくなる。その結果、脱珪処理中に強制的にフォーミングをさせた場合、炉口３から溢れる脱珪スラグ量が多くなりすぎ、処理を一時中断しなければならないため、生産性が低下する虞がある。
【００３２】
なお、脱珪処理後のスラグ量は、例えば、必要ＣａＯ量＝［脱珪量（質量％）×１０（ｋｇ／ｔ／質量％）×６０／２８］×目標塩基度、スラグ量＝［必要ＣａＯ量（ｋｇ／ｔ）÷スラグ中のＣａＯ濃度（質量％）］により求めることができる。
脱珪処理を塩基度０．７程度で実施した際でのスラグのＣａＯの濃度、ＳｉＯ2の濃度は、実操業にて採取や分析を行った結果、例えば、ＣａＯ：３２質量％、ＳｉＯ2：４６質量％となる。また、脱珪処理を塩基度１．０程度では、ＣａＯ：３７質量％、ＳｉＯ2：３７質量％となる。
【００３３】
加えて、本発明では、脱りん処理を移行する前、即ち、脱りん処理前の溶銑の珪素濃度が０．４質量％以下になるようにしている。ここで、脱りん処理における状態を考えたとき、例えば、特許第３７３５２１１号公報に開示されているように、脱りん処理中に炉口３から大量のスラグが溢れを発生させずに、処理できる総スラグ量は６０ｋｇ／ｔ以下とすることがよい。脱りん処理時のスラグ中のＳｉＯ2量が５〜１０ｋｇ／ｔであれば、総スラグ量を６０ｋｇ／ｔ以下にすることができ、脱りん反応に支障をきたすことがない。
【００３４】
そのため、脱珪処理後に炉内に残留するＳｉＯ2量を考慮し、脱りん処理前の溶銑中のシリコン濃度を求めると、脱りん処理前の溶銑のシリコン濃度（脱珪濃度）を０．４質量％以下にする必要がある。
「脱珪処理の回数について」
本発明では、１回の脱珪処理を行った後にシリコン濃度が０．４質量％以下にならない場合は、シリコン濃度が０．４質量％以下になるまで、繰り返し脱珪処理を行うこととしている。言い換えれば、本発明では、脱珪処理を１回以上行うこととしている。
【００３５】
上述したような条件によって脱珪処理を行えば、１回の脱珪処理によって脱りん処理前に適度な量のスラグを炉外へ排出することが可能であるが、１回の脱珪処理当たりに低下させるシリコン濃度は０．６質量％以下としているため、溶銑のシリコン濃度が非常に高い場合には、１回の脱珪処理終了後にシリコン濃度が０．４質量％以下にならないことがある。このような場合は、再度、脱珪処理により発生するスラグ量を考慮し、脱りん処理を行う前の炉内残留脱珪スラグ量が所定の範囲になるように、脱珪処理を１回以上繰り返し、実施する。なお、脱珪処理を繰り返し行う際は、一度、図３に示すように、気体酸素の供給を停止して、次回の脱珪処理の準備作業を行った後、再度、気体酸素の供給を開始する。即ち、本発明では、気体酸素の供給を開始してから停止するまでの脱珪吹錬を１回とカウントする。
【００３６】
そして、本発明では、脱珪処理後（脱りん処理前）の溶銑のシリコン濃度が０．４質量％以下となれば、転炉型精錬炉１の傾動による脱珪スラグの排滓を行わずに引き続き脱りん処理を当業者常法通りに行うこととしている。
「炉口からのスラグの排出について」
従来の脱珪処理方法では、炉口３からスラグを排出させるような処理を行っていなかったために、フォーミング抑制剤を用いてフォーミングしているスラグを強制的に沈静化させたり、時間をかけてスラグのフォーミングを自然に沈静化した後、炉体を傾動してスラグを炉口３から排滓していた。このような操業において、例えば、炭材系のフォーミング抑制剤を用いた場合には、スラグ中の酸化鉄濃度が低下し、引き続いて行われる脱りん処理で新たに添加されるＣａＯの滓化がおくれ、脱りん反応が阻害されることがあった。また、スラグのフォーミングを時間をかけて沈静化する場合、脱りん工程に入るまでに長時間要し、生産性が著しく悪化していた。
【００３７】
一方、本発明では、上述した条件によって、脱珪処理中に適度なスラグ量を炉口３を介して炉外に排出させていることから、脱珪処理後に炉体を傾動して炉内のスラグを排出す
る必要がなく、脱りん処理の準備作業を行った後、直ちに脱りん処理用の吹錬を開始することができる。加えて、本発明の脱珪処理方法では、フォーミング抑制剤を投入してスラグを炉外へ排出する必要がないため、脱珪処理直後に、脱りん処理で塩基度を高めるためにＣａＯ（フラックス）を投入したり、スラグや溶銑温度を低下させるために固体酸素源を投入することも可能である。
【００３８】
このように、脱りん処理のためにＣａＯや固体酸素源を投入すれば、スラグが冷却され、スラグ中の微細なＣＯの気泡が収縮し、脱珪処理終了直後に炉内にてスラグのフォーミングが発生していたとしても、スラグの沈静化（スラグのフォーミングの沈静化）も図ることができる。
表１は、転炉型精錬炉を用いた脱珪処理から連続鋳造までの実施条件を示している。表２及び表３は、表１の実施条件に基づき、本発明の溶銑脱珪方法を行った実施例と、本発明とは異なる方法にて脱珪を行った比較例とをまとめたものである。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
実施条件について詳しく説明する。
表１に示すように、転炉型精錬炉は、９０ｔｏｎクラスの転炉である。耐火物（煉瓦）を施工したときの転炉型精錬炉の内容積は５４ｍ3である。粉体を吹き込み可能な耐火物ランス７から溶銑２を攪拌するガスを吹き込むことにした。また、当該転炉型精錬炉１において、主原料としてスクラップなどの冷鉄源を用いずに溶銑のみを使用した。
【００４１】
転炉型精錬炉１に装入した溶銑２において、[Ｃ]＝４．５〜４．８質量％、[Ｐ]＝０．１０〜０．１２０質量％、[Ｓｉ]＝０．７０〜１．２質量％とした。溶製鋼種は、脱りん処理後のりん濃度［Ｐ］の規格上限値が０．０２０質量％である一般的なものとした。
ＣａＯ等副原料は、当業者常法の副原料の制御により決定した。固体酸素源は固体酸素源中の鉄と結合した酸素の質量が２２質量％であるミルスケールを用いた。脱珪処理後の脱りん処理は、溶製製造のための当業者常法通りに処理を実施した。
【００４２】
その他、脱りん処理後に行われる転炉吹錬（脱炭処理）、脱炭処理後（転炉出鋼後）の溶鋼処理（二次精錬処理）、連続鋳造についても、当業者常法通りに行った。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
【表３】
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【００４５】
【表４】
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【００４６】
各表の実施例及び比較例における評価について説明する。
脱珪処理中のスラグ流出率は、脱珪処理後のスラグ中ＣａＯ濃度とＣａＯ投入量とから求めた脱珪スラグ量をＷslag(d-si)とし、脱珪処理中に炉下に落下したスラグの実測質量をＷslag(落下)としたとき、脱珪スラグ流出率＝Ｗslag(落下)／Ｗslag(d-si)で定義される値とした。
【００４７】
上述したように、脱珪処理中のスラグのフォーミングにより炉口３から流出するスラグ量が少ない場合、炉内に残留する脱珪スラグ起因のＳｉＯ2分が増加し、脱りん処理のスラグの塩基度が低下することから脱りん処理が阻害されることがある。また、脱りん処理時の塩基度を確保するため、ＣａＯ原単位を増加させると、処理中のスラグのフォーミングによる炉口３からのスロッピングが発生し、その結果、脱りん用のスラグ量が少なくなり脱りん反応に不都合をきたすこともある。一方、脱珪処理中のスラグのフォーミングにより炉口３から流出するスラグ量が多い場合、炉下に落下堆積した脱珪スラグの除去作業に時間を要したり、炉内の脱珪スラグが固化したり、脱りん処理中の脱りんスラグの形成が遅れ、処理後りん濃度が所望の値まで下がらないことがある。
【００４８】
このようなことから脱珪処理中に炉口３から排出（流出）するスラグ量は、少な過ぎず多多過ぎないことが必要であり、脱珪スラグ流出率で表すと、その値が４０〜６５％範囲であればよい。脱珪スラグ流出率が、この範囲であれば、脱珪処理や脱りん処理を中断することなく精錬が行え、脱りん処理後のりん濃度も規格上限値内にすることができる。
表２の実施例１〜実施例２４では、溶銑を装入した後の転炉型精錬炉の空間容積を０．２〜０．６ｍ3／ｔとし（溶銑上の空間容積の欄）、スラグの塩基度を０．７〜１．０とし（脱珪処理スラグ塩基度の欄）とし、脱珪に必要な計算必要酸素量の２〜３倍の酸素を固体酸素源と気体酸素とにより供給している（脱珪吹錬酸素供給量／計算脱珪酸素量の欄）。  また、固体酸素源の平均酸素供給速度を０．８〜２．５ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎとし（固体酸素源の平均酸素供給速度の欄）、気体酸素の平均酸素供給速度を０．９〜１．４Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎとし（気体酸素の平均酸素供給速度の欄）、脱珪処理を１回以上とし（脱珪処理回数）、当該脱珪処理における珪素の低下量を０．４〜０．６質量％としている（１回当たりの脱珪量ΔＳｉの欄）。加えて、脱珪処理を経ることにより脱りん処理前の溶銑の珪素濃度が０．４質量％以下になるようにし（脱珪吹錬後の溶銑シリコン濃度の欄）、脱珪処理終了後には転炉型精錬炉の傾動による脱珪スラグの排滓を行わず（炉体傾動による脱珪スラグの排滓工程の欄）、引き続き脱りん処理を行っている。
【００４９】
図２に示すように、例えば、実施例５〜実施例９では、脱珪処理の際に気体酸素の平均酸素供給速度を１．１Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎにして、１回の脱珪処理にて溶銑の［Ｓｉ］を０．４質量％以下にできたので、転炉型精錬炉の傾動による脱珪スラグの排滓を行わず、脱りん処理を行った。
図３に示すように、例えば、実施例２１〜実施例２２では、脱珪処理の際に気体酸素の平均酸素供給速度を１．１Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎにして脱珪処理を１回行った後、さらに、気体酸素の平均酸素供給速度を１．１Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎにして２回目の脱珪処理を行い、２回目の脱珪処理にて溶銑の［Ｓｉ］を０．４質量％以下にできたので、転炉型精錬炉の傾動による脱珪スラグの排滓を行わず、脱りん処理を行った。
【００５０】
比較例１〜比較例２では、脱珪処理におけるスラグの塩基度が０．７未満であるため、スラグ量が少なく、スラグのフォーミングが不足し炉口３から十分なスラグを排出することができなかった。比較例３〜比較例４では、脱珪処理におけるスラグの塩基度が１．０よりも大きいため、スラグ量が多く、スラグのフォーミングが大き過ぎることになって炉口３から過度なスラグが出てしまった。
【００５１】
比較例５では、１回当たりの珪素の低下量が０．４質量％未満であるため、スラグ量が少なく、スラグのフォーミングが不足し炉口３から十分なスラグを排出することができなかった。比較例６では、１回当たりの珪素の低下量が０．６質量％よりも大きいため、スラグ量が多く、スラグのフォーミングが大き過ぎることになって炉口３から過度なスラグが出てしまった。
【００５２】
比較例７〜比較例８では、気体酸素の平均酸素供給速度が１．４Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎよりも大きいため、脱炭反応速度が大きくなりすぎ、大きなスラグのフォーミングが発生して、炉口３から過度なスラグが出てしまった。比較例９では、気体酸素の平均酸素供給速度が０．９Ｎｍ3／ｔ／ｍｉｎよりも小さいため、溶銑内部へ侵入する酸素量が減少して溶銑中のシリコンや炭素の酸化に寄与する酸素が減少し、炉口３からスラグを排出させるためのフォーミングを発生させることができなかった。
【００５３】
比較例１０や比較例１２では、固体酸素源の平均酸素供給速度が０．８ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎよりも小さいため、スラグのフォーミングを十分に発生させることができなかった。比較例１１では、固体酸素源の平均酸素供給速度が２．５ｋｇ−Ｏ／ｔ／ｍｉｎよりも大きいため、固体酸素源を溶解させるための溶解熱が大きすぎて溶解が進まず、その結果、シリコンや炭素の酸化に寄与する酸素が減少し、炉口３からスラグを排出させるためのフォーミングを発生させることができなかった。
【００５４】
比較例１３では、溶銑に供給した供給酸素量が計算必要酸素量の２倍未満であっため、スラグのフォーミングが十分に発生せず、炉口３から排出するスラグ量が少ないものとなった。比較例１４では、溶銑に供給した供給酸素量が計算必要酸素量の３倍よりも大きかったため、過度のスラグのフォーミングが発生し、炉口３から排出するスラグ量が多いものとなった。
【００５５】
比較例１５では、同一炉内で脱珪処理を１回も行わなかったために脱りん処理も充分に行うことができなかった。比較例１６〜比較例１７では、脱珪処理後に炉体傾動によるスラグの排出を行ったため、脱りん処理を開始するまでの時間を要し、脱りん処理のための処理時間を十分に確保することができなかった。即ち、比較例１６〜比較例１７では、脱珪処理と脱りん処理との処理時間を一定時間内としたときは、脱りん処理時間の開始が遅れ、脱りん処理を時間をかけて十分に行うことができなかった。なお、比較例１６〜比較例１８における炉下落下スラグ量の数値は、スラグ鍋に排滓したスラグ量である。
【００５６】
比較例１８では、溶銑を装入した後の転炉型精錬炉の空間容積が０．６ｍ3／ｔを超えてしまったため、上述した脱珪処理における条件では、炉口３からスラグを十分に排出することができなかった。
以上、比較例１〜比較例１８では、本発明の溶銑脱珪方法における条件を満たしていないため、脱珪処理後に当業者常法通りに脱りん処理を行っても、溶銑の［Ｐ］を規格条件値の０．０２０質量％以下にすることができなかった。
【００５７】
なお、今回開示された実施の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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１  転炉型精錬炉
２  溶銑
３  炉口
４  上吹ランス
５  シュート
６  出湯口
７  耐火物ランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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