(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低級鉄源を、予め銘柄別に仕分け、各々のスロッピングし易さを表すスロッピング換算係数ａｉを求めて、これらを精錬炉に装入する際、そのスロッピング換算係数ａｉの総和値Σ（ａｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が所定値以下となるようにして精錬炉に装入し、前記低級鉄源の溶解と精錬処理を実施することを特徴とする低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法。
但し、ｊｉ：低級鉄源の各銘柄ｉ毎の装入量（ｋｇ／ｔ−ｓ）
Ｒｉ：低級鉄源の各銘柄ｉ毎のスラグ含有比率（０〜１）
【請求項２】
スロッピング換算係数ａｉが次式（ａｉ＝０．０３×ＦｅＯ％＋０．０３×ＭｎＯ％＋０．０７×Ａｌ2Ｏ3％＋０．１２×Ｆ％）より求められ、そのスロッピング換算係数ａｉの総和値Σ（ａｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が５０以下となるようにして低級鉄源を精錬炉に装入する請求項１記載の低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法。
【請求項３】
スロッピング換算係数ａｉの総和値Σ（ａｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が次式［５０−Ｂ−（Ｓｉ×２．１４×２０×ＨＭＲ）］以下となるようにして低級鉄源を精錬炉に装入する請求項１記載の低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法。
但し、Ｂ    ：前チャージ炉内残留スラグ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）
Ｓｉ  ：処理前溶銑［Ｓｉ］（％）
ＨＭＲ：溶銑配合比（溶銑量／全主原料装入量）
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法において、更に低級鉄源の銘柄別に、予め造滓剤との換算度を表す造滓剤換算係数ｂｉを求めて仕分け、その造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が所定値以上となるようにして低級鉄源を精錬炉に装入する低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法。
【請求項５】
造滓剤換算係数ｂｉが次式（ｂｉ＝０．０１×ＣａＯ％−０．０２×ＳｉＯ2％）より求められ、その造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が０．４以上となるようにして低級鉄源を精錬炉に装入する請求項４記載の低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法において、更に生石灰などの造滓剤を、次式｛Ｔ・ＣａＯ−［Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）−０．４］≦ＣａＯ≦Ｔ・ＣａＯ｝を満たすように精錬炉に装入する低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法。
但し、ＣａＯ：造滓剤として新たに投入する全ＣａＯ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）
Ｔ・ＣａＯ：脱りん又は耐火物保護カバースラグとして必要なＣａＯ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法に関し、特には製銑、製鋼の各工程で発生した地金などを対象とする低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法に関するものである。なお、以下の説明では発明を理解しやすく説明するため低級鉄源を地金を例に説明する。
【０００２】
【従来の技術】
製銑、製鋼の各工程で発生した地金は、通常、転炉などの精錬炉にて主原料として再使用することが一般的に行われている。しかし、地金に含まれるスラグ分は、製銑、製鋼での精錬工程で不純物を除去し濃縮したものであり、かつ、一度滓化したものであるためそのまま精錬炉にて再使用した場合、過剰に滓化してしまい、スロッピングの発生を招くといった弊害がある。従って、精錬炉ではスラグ分の含有率が低い地金を優先して再使用しており、スラグ分の含有率が高い地金は、再使用できずに廃棄、あるいは磨鉱処理などの特別な処理を行ってスラグを除去して鉄源を回収して使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような特別な処理を施して地金のスラグ除去を行うにしても、限界があり、実操業の中では１００％のスラグ除去は事実上困難である。そのため、操業上の問題から、発生地金を全量使用することは困難であり、廃棄・滞貨できない場合は、処理業者に安価に外販せざるを得ない。
【０００４】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなしたもので、その目的は、精錬炉でのスロッピングの発生を極力抑制して、スラグ分を比較的多く含む地金のような低級鉄源をそのまま精錬炉に主原料として再使用し得る、低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の問題点を見出した後、その改善のために鋭意調査、検討を行った。その結果、製銑、製鋼工程で発生する地金（低級鉄源）であってもその発生処理状態によって、また発生処理状態が同じであっても発生チャージの違いによってスロッピングの発生状態に差のあることに気付き、この点に注目した。そして、地金の発生処理状態別に、更に発生チャージ別に地金に含まれるスラグ組成を分析すると共に地金に含まれるスラグの比率（Ｒｉ）を測定した。表１は、前記分析及び測定結果を発生処理状態別に平均化してまとめたものである。
【０００６】
【表１】
0003681352.tif 000002
【０００７】
上記表１のスラグ組成及びスラグ含有比率（Ｒｉ）の結果から、従来より精錬炉においてスロッピングを発生し易い地金である転炉炉下地金や連鋳・造塊地金は、その地金中にスラグの融点を低下させるとともに、粘性を低下させる働きのあるＦｅＯ、ＭｎＯ及びＡｌ2Ｏ3、弗化物（Ｆ）などのスロッピングを起こしやすい組成を比較的多く含むことが分かった。また更に、転炉炉下地金は、スロッピングを起こしやすい組成を多く含むことに加えてスラグ含有比率（Ｒｉ）も高いことが判明した。そしてその後、表１に示す発生処理状態別のスラグを含む地金を、その装入量（ｊｉ）を適宜組合せスラグ組成を変えながらスロッピングの発生状況を調査した。この調査結果を基に実験的に重回帰計算を行い、上記スロッピングを起こしやすい各組成の装入割合（係数）を求めて、発生処理状態別のスラグのスロッピング換算係数（ａｉ）を求めた。そして更に、スラグ組成に起因するスロッピングへの影響を、地金指数［スロッピング換算係数ａｉの総和値Σ（ａｉ×ｊｉ×Ｒｉ）］で定量化し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】
すなわち、請求項１に係る発明は、低級鉄源（地金）を、予め銘柄別に仕分け、各々のスロッピングし易さを表すスロッピング換算係数ａｉを求めて、これらを精錬炉に装入する際、そのスロッピング換算係数ａｉの総和値Σ（ａｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が所定値以下となるようにして精錬炉に装入し、前記低級鉄源の溶解と精錬処理を実施するものである。［但し、ｊｉ：低級鉄源の各銘柄ｉ毎の装入量（ｋｇ／ｔ−ｓ）、Ｒｉ：低級鉄源の各銘柄ｉ毎のスラグ含有比率（０〜１）］
【０００９】
このように、地金を銘柄別（発生処理状態別）に仕分け管理するとともに、これら地金を用いた精錬の際に総装入量より求まる地金指数を所定値以下となるように管理して精錬炉に装入することで、スロッピングの発生を抑制して精錬することができる。またこれにより、スロッピングの発生しやすいスラグ組成を含む地金や、比較的多くのスラグを含む地金であっても、地金を発生処理状態別に仕分け管理することで、精錬炉にて主原料として再使用することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、上記請求項１の発明において、スロッピング換算係数ａｉが次式（ａｉ＝０．０３×ＦｅＯ％＋０．０３×ＭｎＯ％＋０．０７×Ａｌ2Ｏ3％＋０．１２×Ｆ％）より求められ、そのスロッピング換算係数ａｉの総和値Σ（ａｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が５０以下となるようにして低級鉄源を精錬炉に装入するものである。すなわち、上述した調査及び重回帰計算により得られたスロッピングを起こしやすい各組成の係数を具体的に限定するとともに、銘柄別に仕分けられた地金の精錬炉への総装入量を、地金指数で５０以下と限定して装入することで、スロッピングの発生をより効果的に抑制して精錬することができ、スロッピングの発生しやすいスラグ組成を含む地金や、比較的多くのスラグを含む地金であっても、精錬炉にて主原料として再使用することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、上記請求項１の発明において、スロッピング換算係数ａｉの総和値Σ（ａｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が次式［５０−Ｂ−（Ｓｉ×２．１４×２０×ＨＭＲ）］以下となるようにして低級鉄源を精錬炉に装入するものである。
［但し、Ｂ：前チャージ炉内残留スラグ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）、Ｓｉ：処理前溶銑［Ｓｉ］（％）、ＨＭＲ：溶銑配合比（溶銑量／全主原料装入量）］
【００１２】
精錬炉においては、耐火物のコーティング（スプラッシュコーティングを含む）、あるいは生石灰（ＣａＯ）などの造滓剤使用量の低減を目的に、精錬炉内に前チャージのスラグを残留させて操業する場合が多々ある。その場合に、残留スラグ量を無視して地金を所定値以下装入した場合、スラグ量が増加し、スロッピングが発生しやすくなる。また、精錬中は溶銑［Ｓｉ］の上昇に伴い、酸化除去により生成するＳｉＯ2量が増加するため、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）調整も含めて精錬炉内のスラグ量が増加する。そこで、上記構成では、これらに対応すべく、前チャージ炉内残留スラグ量（Ｂ）、処理前溶銑［Ｓｉ］及び溶銑配合比（ＨＭＲ）を加味して地金の装入を行い精錬することとしたものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法において、更に低級鉄源の銘柄別に、予め造滓剤との換算度を表す造滓剤換算係数ｂｉを求めて仕分け、その造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が所定値以上となるようにして低級鉄源を精錬炉に装入するものである。
【００１４】
上述したように地金指数が所定値以下（好ましくは５０以下）である場合にはスロッピングが抑制されるが、この時、地金に含まれるスラグ中のＣａＯなどの造滓剤分を考慮せずに新たに造滓剤を投入したのでは、スラグ量が増加し、スロッピングが発生しやすくなる。そこで、上記構成では、上記発生処理状態別のスラグのスロッピング換算係数（ａｉ）を求めた際に、同様に重回帰計算によって造滓剤換算係数（ｂｉ）を求め、この値が所定値以上であれば、その値分を考慮して新たなＣａＯなどの造滓剤分を投入する。このように投入することで、スロッピングを抑制した地金使用量の拡大と合わせて造滓剤の使用量を低減できる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、上記請求項４の発明において、造滓剤換算係数ｂｉが次式（ｂｉ＝０．０１×ＣａＯ％−０．０２×ＳｉＯ2％）より求められ、その造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が０．４以上となるようにして低級鉄源を精錬炉に装入するものである。すなわち、このように造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）を０．４以上と限定することで、上記請求項４の発明による作用効果を、より効果的に享受することができる。
【００１６】
請求項６に係る発明は、上記請求項４又は５に記載の低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法において、更に生石灰（ＣａＯ）などの造滓剤を、次式｛Ｔ・ＣａＯ−［Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）−０．４］≦ＣａＯ≦Ｔ・ＣａＯ｝を満たすように精錬炉に装入するものである。
但し、ＣａＯ：造滓剤として新たに投入する全ＣａＯ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）
Ｔ・ＣａＯ：脱りん又は耐火物保護カバースラグとして必要なＣａＯ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）
【００１７】
通常、造滓剤は、脱珪処理、脱りん処理、或いは耐火物保護のためのカバースラグとしての役割を果たすために必要な量を投入している。地金に含まれるスラグ中のＣａＯ分だけ、通常投入している造滓剤の使用量を低減できる。このとき、地金に含有しているスラグの組成（塩基度、Ｐ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3など）に応じて、各地金の造滓剤換算係数ｂｉを定義して地金中ＣａＯの寄与度を評価した。なお、対象となる精錬炉が、製品規格上限［Ｐ］以下まで事前に脱りん処理した溶銑を用いた転炉吹錬である場合、新たに投入する造滓剤は耐火物保護のためのカバースラグのみでよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
製鉄所において、溶銑輸送容器などから発生する地金及び転炉等の製鋼工程で発生する地金を、それぞれ表１に示す発生処理状態別に分別して回収、管理する。一方、予め発生処理状態別に分別して回収した地金に含まれているスラグ組成を分析して求め、その平均値を求めておくとともに、発生処理状態別のスラグのスロッピング換算係数（ａｉ）、造滓剤換算係数（ｂｉ）及び発生処理状態別の地金に含まれるスラグの比率（Ｒｉ）を求めておく。なお、地金に含まれているスラグ組成の平均値の求め方として、前記のように直接、地金中のスラグを採取して分析せずとも、各工程で管理しているスラグ組成値から推定した値を用いることもできる。
【００１９】
上記のように回収、管理された地金は、その後、溶銑鍋、混銑車、混銑炉や転炉等に入れ置いて使用するが、その際、発生処理状態別の地金を、予め地金指数すなわちスロッピング換算係数ａｉの総和値Σ（ａｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が所定値以下となるように、更には造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が所定値以上になるように組合せて使用する。
【００２０】
地金を、上記の要領で管理すると共に組合せて混銑車や転炉等に入れ置いて使用することで、従来であれば、スラグ分を比較的多く含みスロッピングの発生が懸念された地金であっても、スロッピングの発生を抑制して主原料として使用することができる。
【００２１】
因みに、表２の実施条件の下で、吹錬終了後、炉内のスラグを完全に排滓、あるいは、一部又は全量を残した状態で、転炉内にスクラップシュートにて地金を入れ置きした後、溶銑鍋より溶銑を装入して、吹錬を実施した。この吹錬において地金指数、総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）を種々変えて吹錬し、スロッピングの発生状態、生石灰などの造滓剤の投入量を調査した。この調査結果を整理して図１、図２に示す。
【００２２】
【表２】
0003681352.tif 000003
【００２３】
図１から明らかなように、地金指数が５０を超えると飛躍的にスロッピングは発生しやすくなることが分かる。一方５０以下ではスロッピングが抑制されるが、４０以下であれば、より確実にスロッピングが抑制できることが分かる。また、図２からは、地金に含むスラグ中の、造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）が大きくなるすなわちＣａＯなどの造滓剤含有量が多くなると、新たな造滓剤の投入量が大きく減少することが分かる。
【００２４】
次に、表３の実施条件の下で、溶銑を転炉装入鍋に払い出した後に、混銑車内のスラグを排滓棟にて排滓、あるいは、一部又は全量を残した状態で、混銑車内に地金を入れ置きした後、高炉より溶銑を受銑した。その後、脱珪処理及び脱りん処理を実施した。この処理において、上記転炉の場合と同様に地金指数、総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）を種々変えて処理し、スロッピングの発生状態、生石灰などの造滓剤の投入量を調査した。この調査結果を整理して図３、図４に示す。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
図３、図４から明らかなように、地金指数とスロッピング発生指数の関係、及び造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）とΔＣａＯ｛Ｔ・ＣａＯ−ＣａＯ［但し、ＣａＯ：造滓剤として新たに投入する全ＣａＯ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）、Ｔ・ＣａＯ：脱りん又は耐火物保護カバースラグとして必要なＣａＯ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）］｝の関係は、上記転炉の場合と、全く同様の傾向であることが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る低級鉄源を用いた溶銑の精錬方法によれば、スラグ分を比較的多く含みスロッピングの発生が懸念される地金などの低級鉄源であっても、精錬容器内に入れ置き精錬する際、スロッピングの発生を抑制して精錬することができ、特に地金の再使用により鉄歩留りの向上と共に、ＣａＯなどの造滓剤の使用量低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るグラフ図であって、転炉の場合の地金指数とスロッピング発生指数の関係を示すグラフ図である。
【図２】本発明に係るグラフ図であって、転炉の場合の造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）とΔＣａＯ｛Ｔ・ＣａＯ−ＣａＯ［但し、ＣａＯ：造滓剤として新たに投入する全ＣａＯ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）、Ｔ・ＣａＯ：脱りん又は耐火物保護カバースラグとして必要なＣａＯ量（ｋｇ／ｔ−ｓ）］｝の関係を示すグラフ図である。
【図３】本発明に係るグラフ図であって、混銑車の場合の地金指数とスロッピング発生指数の関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明に係るグラフ図であって、混銑車の場合の造滓剤換算係数ｂｉの総和値Σ（ｂｉ×ｊｉ×Ｒｉ）とΔＣａＯの関係を示すグラフ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003681352.tif 000008