(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉装入前の溶銑から脱燐及び脱硫するに際して、予備処理していない溶銑を使用し、まず、反応容器を転炉とした脱燐を行ってから、引き続き溶銑を取鍋に移して機械攪拌式脱硫処理し、該脱硫時の復燐を当該溶銑の脱炭処理時に脱燐処理することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の予備処理方法に係わり、詳しくは、溶銑を転炉で脱炭する前に、予め転炉装入前の溶銑に脱硫及び脱燐を施す技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼工程においては、高炉から出銑された溶銑が含有する珪素、燐及び硫黄等を、転炉で脱炭吹錬する前に予め除去する所謂「溶銑の予備処理」が普及している。これは、溶銑を事前に予備処理することで、脱炭吹錬の負荷を軽減したり、製鋼トータルコストのミニマム化、あるいは低燐、低硫鋼を安定して溶製するためである。
【０００３】
最近、この溶銑予備処理を導入し、図２に示すような工程からなる新しい製鋼プロセスが注目されている。その製鋼プロセスは、高炉での出銑から製鋼工場までの溶銑移動の間に、高炉鋳床脱珪、脱珪滓の排滓、トピード・カーでの脱硫、脱燐等を行う従来の多段に分割した処理を改め、非常にシンプルなプロセス配置とするばかりでなく、処理場所の集約を図ったものである。また、上記従来の多段分割処理では、高炉出銑から転炉出鋼までの処理時間が長いばかりでなく、トピード・カーを用いるため、スラグ・フォーミングの発生で操業が制約されるという問題があったので、この問題を解消するためでもあった。
【０００４】
ところで、図２に示した溶銑鍋脱硫及び転炉型溶銑脱燐を順次行う溶銑予備処理プロセスでは、脱燐処理中にスラグから溶銑への復硫が起きる恐れがあった。そして、この復硫の程度が予測できないので、特に低硫鋼の溶製に際しては、
１）先の脱硫工程で、復硫分を配慮し、過剰に脱硫する。
２）脱燐に利用する転炉を、常時硫黄含有量の低い溶銑で洗浄してから脱燐を行う
等の対策が必要となる。
【０００５】
しかしながら、これらの対策は、操業上、時間ロスが大きく、生産性を低減する可能性がある。また、復硫を完全に防止できるわけでないので、製品の硫黄規格を満足させるには、脱燐後に再度脱硫をしなければならない恐れもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、復硫対策を配慮する必要がなく、従来より効率の良い溶銑の予備処理方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究し、その成果を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、転炉装入前の溶銑から脱燐及び脱硫するに際して、予備処理していない溶銑を使用し、まず、反応容器を転炉とした脱燐を行ってから、引き続き溶銑を取鍋に移して機械攪拌式脱硫処理し、該脱硫時の復燐を当該溶銑の脱炭処理時に脱燐処理することを特徴とする溶銑の予備処理方法である。
【０００９】
本発明によれば、製品の硫黄規格に対応した脱硫処理が可能となる。なお、脱硫処理後は、転炉型反応容器に溶銑を移して脱炭処理を行うことで、次工程の二次精錬に移行でき、該転炉型反応容器による脱炭精錬では、燐含有量に応じて調整のための脱燐処理が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯を交え、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
従来の方法による取鍋での溶銑脱硫は、脱硫剤にＣａＯを使用すると、脱硫反応は、下記（１）式で表される。
[Ｓ]＋３（ＣａＯ）→（ＣａＳ）＋[Ｏ]                （１）
ここで、[  ]は溶銑中の成分、(  )はスラグ中の成分であることを示す。
この脱硫処理された溶銑は、除滓後に引き続き転炉に装入され、その中で脱燐処理が行われる（転炉型溶銑脱燐という）。この転炉型溶銑脱燐は、酸素ガスを付加して行われ、脱燐反応は、（２）式で表される。
２[Ｐ]＋３（ＣａＯ）＋５[Ｏ]→（３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5）        （２）
しかし、先の脱硫処理で生じたスラグの転炉への持ち込み、あるいは転炉内の汚染物質（炉壁付着物等）の作用で、下記（３）式の反応、つまり復硫が同時に起きる。
（ＣａＳ）＋[Ｏ]→（ＣａＯ）＋[Ｓ]                    （３）
この復硫量が大きく成分外れとなると、その後に行う転炉での脱炭吹錬では、脱硫が期待できないので、脱炭吹錬前の溶銑段階で再び脱硫処理を行ったり、転炉から出鋼した溶鋼を以降の二次精錬（真空脱ガス処理等）にて予定外の脱硫処理をすることになる。これでは、前記したように、操業上、時間ロスが大きく、生産性を低減してしまう。
【００１２】
そこで、発明者は、（３）式の復硫反応による成分外れを防止するよう、図１に示すように、始めに転炉型脱燐を行い、その後に溶銑鍋脱硫をすることを着想し、この方法を本発明としたのである。このように、脱硫処理と脱燐処理の順番を逆にすると、後で行う溶銑鍋脱硫時に、脱燐処理時に生成して取鍋に持ち込まれたスラグにより、溶鋼への復燐が生じる。しかしながら、その復燐量は、以降に行う転炉での脱炭処理時に起きる脱燐反応で処理可能なので、まったく問題にならないことを確認した。
【００１３】
なお、溶銑鍋での脱硫としては、溶銑中に脱硫剤を添加してからインペラを浸漬して機械攪拌させる機械攪拌式脱硫処理、金属Ｍｇをキャリアガス（不活性ガス）で溶銑中に吹き込む脱硫処理及び焼石灰（ＣａＯ）をキャリアガス（不活性ガス）で溶銑中に吹き込む脱硫処理がある。本発明は、これら３つの処理方法のいずれを採用しても良いが、反応効率の点で機械攪拌式脱硫処理が最も好ましい。
【００１４】
なお、機械攪拌式脱硫は、インペラ脱硫又はＫＲ式脱硫とも呼ばれ、「鉄鋼便覧（第３版）ＩＩ  製銑製鋼」の４５２頁に「溶銑の脱硫率と処理コスト比（ＫＲ式脱硫でのコストを１．０とした相対値）との関係」で示されるように、反応効率が非常に良い。この関係を図４に示すが、コストも平均的で好ましい。ただし、この方式による脱硫では、温度降下が大きいが、本発明では、前工程で反応容器を転炉とした脱燐処理を採るため、この脱燐処理で使用される溶銑は予備処理されておらず、転炉で使用する時、熱的余裕度が高く、脱硫での温度降下を見込んだ出鋼温度に調整でき、全処理工程で温度に関して支障をきたすことはない。
【００１５】
【実施例】
本発明に係る溶銑の予備処理法を採用した図１の製鋼プロセスにより、製品の硫黄規格が０．００２４質量％以下の溶鋼を溶製した。
【００１６】
使用した反応容器は、脱硫には収容量が１８０トンの取鍋を、転炉には１８０トンの上底吹き転炉を用いた。なお、転炉は同タイプのものを２基使用し、溶銑の脱燐と脱炭吹錬とを別々に行うようにした。その方が、転炉内の洗浄（付着物除去）が個別に行え、都合が良いからである。
【００１７】
まず、高炉から出銑されたＰ濃度が０．１５０質量％、Ｓ濃度が０．０２００質量％の溶銑を転炉へ装入し、脱燐処理を行った。焼石灰と鉄鉱石を不活性ガスで溶銑に吹き込むと共に、酸素ガスも吹き込んだ。これにより、溶銑中のＰは、０．０１８質量％まで低下した。なお、その際、溶銑中のＳ濃度は、０．０２１質量％であった。
【００１８】
次に、転炉内のスラグを排出し、溶銑を取鍋に移して脱硫処理にかけた。脱硫方法としては、前記した溶銑中に脱硫剤を添加しながらインペラを浸漬して機械攪拌をする方法を採用した。その結果、溶銑中のＰ濃度は、０．０２１質量％、Ｓ濃度は０．００１０質量％となり、脱硫が十分に行われた。
【００１９】
この脱硫処理後の溶銑は、再度転炉に移され、引き続き脱炭吹錬を行い、Ｐ濃度が０．０１５質量％、Ｓ濃度が０．００１４質量％の溶鋼にされた。Ｓ濃度は、脱硫処理後に０．０００４質量％ばかり増加しているが、十分に前記規格を満足する溶鋼が溶製できたことが明らかである。なお、脱硫時には、０．００３質量％程度の復燐があったが、この燐は、転炉での脱炭吹錬中に脱燐されていることも確認できた。
【００２０】
この実施例と同様にして、多数チャージの溶鋼を溶製し、図２に示す従来の方法で溶製した溶鋼の復硫量を調査し、その結果を図３に示す。図３より、本発明に係る溶銑の予備処理方法が優れていることが明らかである。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、復硫を懸念することなく、従来より効率の良い溶銑の予備処理ができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶銑の予備処理方法を導入した製鋼プロセスを示す流れ図である。
【図２】従来の予備処理方法を導入した製鋼プロセスを示す流れ図である
【図３】本発明法及び従来法を導入した製鋼プロセスでの復硫量を比較した図である。
【図４】溶銑の脱硫率と処理コスト比（ＫＲ法でのコストを１．０としている）との関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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