(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉スラグ、取鍋スラグおよび生石灰の１種以上を溶銑に添加し脱珪スラグを生成後、質量％でCaO：１８〜３８％、酸化鉄：全鉄分換算で３５〜５０％およびＡｌ２O３：３〜１５％以下を含有し、かつＣａＦ２を実質的に含まない焼結剤を使用することを特徴とする溶銑の脱燐方法。
【請求項２】
脱燐処理を行う精錬炉が上底吹き転炉であることを特徴とする請求項１に記載の溶銑の脱燐方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶銑脱燐用の焼結剤および溶銑の脱燐方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、スラグ処理に係わる環境問題およびスラグ有効利用の観点から、製鋼スラグ発生量の低減、スラグ中の（ＣａＦ2）の低下が求められている。
【０００３】
ＣａＦ2を含有するホタル石等を使用しない溶銑脱燐方法として、例えば、特開平８−３１１５２３号公報に、ＣａＯ粉を上吹き酸素と共に溶銑に吹き付ける方法が開示されている。
【０００４】
すなわち、同公報には、溶融スラグ化し易い粉状のＣａＯを用いること、このＣａＯは、上吹き酸素と溶銑中のＦｅとの反応により生成したスラグ中の（ＦｅＯ）との反応によりさらに溶融し易くなり、ホタル石等の溶融剤を使用せずにスラグを溶融することが可能なことが開示されている。
【０００５】
しかし、この方法の場合、吹錬開始時はスラグの生成量が少なく、実質的にはスラグが無い状態で、運動量の大きな生石灰粉を酸素とともに上吹きすることとなり、スピッティング(鉄の飛沫)が増大し、鉄歩留まりの低下、及び炉口地金付き(これが増えると、転炉炉口が小さくなり、スクラップシュートが入らない等、操業上問題となる)が増加するという問題があった。また粉体を吹き込むための設備費用、粉砕費用が高価で、処理コストが高いという問題点があった。
【０００６】
また、特開平２−１１７１２号公報に、酸化鉄、ＣａＯおよびＳｉＯ2の混合物を溶融もしくは焼結して低融点の脱燐剤を製造し、その脱燐剤を使用する方法が開示されている。
【０００７】
しかし、この方法では、混合物の融点を低下させるために酸化鉄の配合割合を高くする必要があり、脱燐処理に必要なＣａＯを必要量供給した場合には、酸化鉄量が過多となる。例えば転炉型の精錬炉のように大量の酸素を使用する方法においては酸素が過剰となって、脱炭反応が過剰に進行し、脱燐処理を阻害するという問題があった。
【０００８】
また、トーピードカーまたは溶銑鍋等で行う比較的酸素の使用量が少ない脱燐処理は、処理に際し添加する酸化鉄の冷却効果により溶銑温度の低下が著しく、後工程の脱炭炉での熱源が不足するという問題があった。
【０００９】
さらに、例えば、特開昭６２−２０７８１０号公報に、ホタル石を用いる代わりにＣａＯの溶融促進剤として含水アルミナ鉱物を用いる脱燐方法が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では、含水アルミナ鉱物の溶融が遅く、スラグの溶融化が遅れるため十分な効果を発揮できなかった。
【００１１】
本発明の目的は、過度の脱炭および溶銑温度低下等の問題がない溶銑脱燐用の焼結剤および溶銑の脱燐方法を提供することにある。特にホタル石等の溶融促進剤を必要としない溶銑脱燐用の焼結剤および溶銑の脱燐方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、種々検討を重ねた結果、以下の知見を得た。
【００１３】
（Ａ）低融点の脱燐剤は酸化鉄の含有量が多いため、過剰な脱炭反応や溶銑温度の低下が起こり易く、溶銑脱燐の初期に上記の低融点の脱燐剤を一括添加した場合、低融点の脱燐剤中の酸化鉄が溶銑中のＳｉと反応して酸化鉄含有量が低下する結果、スラグの融点が上昇し、スラグの流動性が低下する。この結果、脱燐効率が低下するという問題がある。
【００１４】
（Ｂ）上記問題を解決するため、溶銑中にＳｉが残留している脱燐初期では、酸化鉄含有量の多い低融点の脱燐剤を使用しないで脱珪処理を行い、Ｓｉが除去されてから酸化鉄含有量の多い低融点の脱燐剤を使用すればよいと着想した。
【００１５】
すなわち、溶銑中にＳｉが在留している時期においては、転炉スラグ、取鍋スラグおよび生石灰の１種以上を溶銑に添加し、スラグの塩基度を例えば１．３以下とすると、脱珪処理時に発生する脱珪スラグの融点を低くすることが可能となり、ホタル石等の溶融促進剤を使用しなくても十分に脱珪スラグを溶融することができると着想した。
【００１６】
（Ｃ）また、酸化鉄含有量の多い低融点の脱燐剤とするためには、アルミナに着目し、脱燐剤の融点に対するその影響を詳細に調査した結果、酸化鉄濃度が全鉄分換算で３５質量％以上とすれば、少量のアルミナ添加で脱燐剤の融点を１４５０℃以下、アルミナ濃度によっては１３００℃以下にできることを見出した。
【００１７】
すなわち、前記脱珪処理時に発生した溶融脱珪スラグを排出することなしに、引き続き質量％でＣａＯ：１８〜３８質量％（以下、単に％で質量％を表す）、酸化鉄：全鉄分換算で３５〜６０％およびＡｌ2Ｏ3：１５％以下を含有する焼結剤を溶銑に添加することにより溶銑脱燐処理を効率的に行うことができることを見出した。
【００１８】
（Ｄ）この溶銑脱燐用の焼結剤は容易に溶銑中に溶融し、脱燐反応が速やかに進行し易くなる。
この焼結剤を製造するには、例えばドワイトロイド型焼結機を使用すればよい。
【００１９】
また、溶銑脱燐用の焼結剤を使用するメリットは、従来の粉体脱燐剤が粉体を吹き付けるランス設備や塊状物を粉砕する設備等を必要とするのに対して、塊状で添加することが可能なためシュート等の簡易装入設備で十分であることにある。
【００２０】
この焼結剤中のＣａＯ含有量を１８〜３８％とした理由は１８％未満であると、相対的に酸化鉄濃度が高くなり、脱燐剤の投入量を減少する必要があり初期の脱燐率を確保できないからである。
【００２１】
一方、ＣａＯ含有量が３８％を越えると融点が上昇して焼結剤の溶融が十分行えなくなるため脱燐率が低下する。
また、焼結剤中の酸化鉄含有量を全鉄分換算で３５〜５０％としたのは、３５％未満であると融点が上昇して焼結剤の溶融が困難となるため脱燐率が低下するからである。
【００２２】
一方、酸化鉄含有量が５０％を越えると酸化鉄が過剰となって脱炭反応が起きたり、溶銑温度の低下を起こしたりするという問題がある。したがって、３０〜５０％である。
【００２３】
さらに、焼結剤中のＡｌ2Ｏ3含有量を１５％以下としたのは、１５％を越えると脱燐処理に本来必要なＣａＯおよび酸化鉄の割合が減少すると同時に焼結剤が溶融したスラグの粘性が上昇して、脱燐反応が困難となるため脱燐率が低下するからである。
【００２４】
なお、Ａｌ２Ｏ３含有量は、３％以上である。Ａｌ２Ｏ３含有量が３％未満であると焼結剤の融点が上昇しスラグの溶融が困難となるおそれがあるからである。
【００２５】
（１）転炉スラグ、取鍋スラグおよび生石灰の１種以上を溶銑に添加し脱珪スラグを生成後、質量％でCaO：１８〜３８％、酸化鉄：全鉄分換算で３５〜５０％およびＡｌ２O３：３〜１５％以下を含有し、かつＣａＦ２を実質的に含まない焼結剤を使用することを特徴とする溶銑の脱燐方法。
（２）脱燐処理を行う精錬炉が上底吹き転炉であることを特徴とする上記（１）に記載の溶銑の脱燐方法。
【００２６】
【発明の実施の形態】
脱燐処理を行う精錬炉としては、上底吹き転炉が最も良いが、脱燐処理は脱炭処理より負荷が軽いので脱燐専用の簡易な精錬炉を用いることができる。
【００２７】
また、精錬炉としてトーピードカーまたは溶銑鍋のような溶銑搬送容器等も用いることができる。
精錬炉の底吹き等の攪拌ガスは、ＣＯ2、ＣＯ、Ａｒ、Ｎ2，Ｏ2および炭化水素の一種ないし二種以上を用いることができる。
【００２８】
攪拌用ガスの吹き込みは、底吹き羽口を用いても良いし、浸漬ランスまたはポーラスプラグ等を使用できる。
また、撹拌ガスを用いずに攪拌翼を用いたＫＲ撹拌装置を用いることもできる。
【００２９】
撹拌ガスの吹き込みガス量は、目標とする処理時間にもよるが、０．０５〜０．８ｍ3（標準状態）/min・ｔが好ましい。なお、単位ｔは、溶銑質量１トン当りを表す。０．０５ｍ3（標準状態）/min・ｔ未満であると、脱燐速度が低下する低くおそれがあり、０．８ｍ3（標準状態）/min・ｔを超えると、スラグ中の酸化鉄が溶銑中の［Ｃ］により還元され酸化鉄濃度が低くなり脱燐が悪化するおそれがある。
【００３０】
精錬炉に吹き込む酸素ガス量は、目標とする処理時間、処理前の溶銑中の［Ｓｉ］濃度、溶銑温度および脱燐剤量にもよるが、０．５〜２．５ｍ3（標準状態）/min・ｔが好ましい。０．５ｍ3（標準状態）/min・ｔ未満であると脱燐処理時間が長くなるおそれがあり、２．５ｍ3（標準状態）/min・ｔを超えると余計な脱炭反応が進行するおそれがある。
【００３１】
酸素吹き込み装置は、ラバールノズルを有する単孔あるいは多孔（３〜８孔）の水冷ランス、ストレートノズルを有するランス等が使用できる。
目標の溶銑中の［Ｐ］濃度を例えば０．０２０％以下とするためには、初期の溶銑中の［Ｐ］濃度によっても異なるが、合計のＣａＯ分として７〜２０kg／ｔ程度必要である。
【００３２】
これは、転炉スラグ、取鍋スラグ、および生石灰の１種以上のＣａＯ分と、次の工程で脱燐剤として添加する焼結剤中のＣａＯ（含有量：１８〜３８％）とで供給される。
【００３３】
なお転炉スラグとは、脱炭精錬で発生したスラグを意味し、取鍋スラグとは転炉から出鋼された溶鋼をを鋳造工程で鋳込んだ後に取鍋に残留するスラグを意味する。
【００３４】
このうち、転炉スラグ、取鍋スラグおよび生石灰の１種以上のＣａＯ分の合計は全体必要量の１／３〜２／３程度が好ましい。
なお、転炉スラグ、取鍋スラグまたは生石灰は、スラグ溶融促進の観点から粒径が１０mm以下の細粒が望ましいが、粒径３０〜５０mmの塊状でも使用できる。
【００３５】
Ａｌ2Ｏ3原料は、ボーキサイト、取鍋スラグ、Ａｌ2Ｏ3含有耐火物およびアルミドロスの内少なくとも１種であればよい。
なお、アルミドロスとはアルミニュームの溶解および精錬時に生ずる副産物であり、その組成は一般的にアルミナ：約６０％、金属アルミニューム：約２０％である。
【００３６】
【実施例】
（本発明例１）
溶銑２ｔ（基本組成が質量％で［Ｃ］：４．５％、［Ｓｉ］：０．２８％、［Ｐ］：０．１０％であり、温度が１３５０℃である）を上底吹き転炉へ注銑した後、塊状の生石灰を９．６kg、鉄鉱石２kgを装入した。
【００３７】
次に上吹きランスから溶銑１ｔ当たり１．７ｍ3（標準状態）/minの酸素を吹錬初期から４分間溶銑に吹き付け、その後、酸素流量を溶銑１ｔ当たり１．０ｍ3（標準状態）/minに変更してさらに４分間溶銑に吹き付けた。その間、吹錬開始後２．５分の時点で、ＣａＯ含有量：２６％、酸化鉄含有量：全鉄分換算で４３％、Ａｌ2Ｏ3含有量：９．７％の焼結剤（粒径：５mm以上２５mm以下）５６kgを転炉の上部より投入した。
【００３８】
吹錬終了後の溶銑温度は１３４７℃であった。なお、処理中、炉底羽口からはアルゴンを溶銑１ｔ当たり０．５０ｍ3（標準状態）/min吹き込んで溶銑およびスラグを攪拌した。
【００３９】
処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度は０．０１０％であり目標の０．０２０％を達成できた。
（本発明例２）
本発明例２は吹錬開始時に本発明例１で使用した焼結剤を添加した例である。
【００４０】
すなわち、溶銑２ｔ（基本組成が質量％で［Ｃ］：４．５％、［Ｓｉ］：０．２７％、［Ｐ］：０．１０５％であり、温度が１３４５℃である）を上底吹き転炉へ注銑した後、塊状の生石灰：１２kg、鉄鉱石：８kgおよびＣａＯ含有量：２６％、酸化鉄含有量：全鉄分換算で４３％、Ａｌ2Ｏ3含有量：９．７％の焼結剤（粒径：５mm以上２５mm以下）：４６kgを装入した。
【００４１】
次に上吹きランスから溶銑１ｔ当たり１．７ｍ3（標準状態）/minの酸素を吹錬初期から４分間溶銑に吹き付け、その後酸素流量を溶銑１ｔ当たり１．１ｍ3（標準状態）/minに変更してさらに３分間溶銑に吹き付けた。
【００４２】
吹錬終了後の溶銑温度は１３４４℃であった。なお、処理中、炉底羽口からアルゴンを溶銑１ｔ当たり、０．５０ｍ3（標準状態）/min吹き込んで溶銑およびスラグを攪拌した。
【００４３】
処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度は、本発明例１に比べ若干高くなったが０．０１３％と目標の０．０２０％を達成できた。
（比較例１）
本発明例１の焼結剤に比べてＣａＯ含有量が少ない焼結剤を使用した例である。
【００４４】
すなわち、溶銑２ｔ（基本組成が質量％で［Ｃ］：４．５％、［Ｓｉ］：０．２８％、［Ｐ］：０．１０％であり、温度が１３５０℃である）を上底吹き転炉へ注銑した後、塊状の生石灰を１４kg、鉄鉱石０．５kgを装入した。
【００４５】
次に上吹きランスから溶銑１ｔ当たり１．７ｍ3（標準状態）/minの酸素を吹錬初期から４分間溶銑に吹き付け、その後酸素流量を溶銑１ｔ当たり１．０ｍ3（標準状態）/minに変更してさらに３分間溶銑に吹き付けた。その間、吹錬開始後２．５分の時点で、ＣａＯ含有量：１５％、酸化鉄含有量：全鉄分換算で５０％、Ａｌ2Ｏ3含有量：１０％の焼結剤（粒径：５mm以上２５mm以下）８０kgを転炉の上部より投入した。
【００４６】
吹錬終了後の溶銑温度は１３４７℃であった。なお、処理中、炉底羽口からはアルゴンを溶銑１ｔ当たり０．５０ｍ3（標準状態）/min吹き込んで溶銑およびスラグを攪拌した。
【００４７】
処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度は０．０２１％と、本発明例１または２に比較して脱燐が不良でり目標の０．０２０％を達成できなかった。
（比較例２）
脱燐剤として焼結していない生石灰、鉄鉱石、ボーキサイトの混合物を使用した例である。
【００４８】
すなわち、溶銑２ｔ（基本組成が質量％で［Ｃ］：４．５％、［Ｓｉ］：０．２８％、［Ｐ］：０．１０％であり、温度が１３５０℃である）を上底吹き転炉へ注銑した後、ＣａＯ含有量９２％の塊状の生石灰を１５kg、全鉄分含有量６９％の鉄鉱石１０kgを装入した。
【００４９】
次に上吹きランスから溶銑１ｔ当たり１．７ｍ3（標準状態）/minの酸素を吹錬初期から４分間溶銑に吹き付け、その後酸素流量を溶銑１ｔ当たり１．０ｍ3（標準状態）/minに変更してさらに３分間溶銑に吹き付けた。その間、吹錬開始後２．５分の時点で、粒径が５mm以上１５mm以下の生石灰９kg、粒径が５mm以上１５mm以下の鉄鉱石２６kg、粒径が１mm以上５mm以下のボーキサイト１１kgを脱燐剤として転炉の上部より投入した。
【００５０】
吹錬終了後の溶銑温度は１３４５℃であった。なお、処理中、炉底羽口からはアルゴンを溶銑１ｔ当たり０．５０ｍ3（標準状態）/min吹き込んで溶銑およびスラグを攪拌した。
【００５１】
処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度は０．０２５％と高く目標の０．０２０％を達成できなかった。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の溶銑脱燐用の焼結剤および溶銑の脱燐方法によれば、過度の脱炭および溶銑温度低下等の問題がない溶銑脱燐をホタル石等の溶融促進剤を必要としないで効率的に行うことが可能となり、例えば溶銑中の［Ｐ］濃度を０．０２０％以下にすることができる。