(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上底吹き転炉内の溶銑に、転炉滓、連鋳滓および造塊滓から成る群から選んだ１種または２種以上を含む脱燐剤を添加するとともに上吹きランスからの酸素供給および底吹羽口からの攪拌ガスの供給を行いながら溶銑を脱燐する方法であって、
吹錬初期から吹錬時間の30〜50％までの期間中、上吹きランスからの送酸速度を1.6 〜1.9Nm3/min・t 、底吹羽口からの攪拌ガス流量を0.15〜0.18 Nm3/min・t に制御して吹錬を行い、次いで、吹錬時間の30〜50％から吹錬末期までの期間中、送酸速度を0.9 〜1.2Nm3/min・t 、攪拌ガス流量を0.10〜0.13 Nm3/min・t に制御して吹錬を行うことを特徴とする溶銑の脱燐方法。
【請求項２】
前記脱燐剤が、酸化鉄をさらに含有する、請求項１に記載の溶銑の脱燐方法。
【請求項３】
前記脱燐剤が、酸化鉄と、予め粒径50mm以下の大きさに破砕した連鋳滓および／または造塊滓とから成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、製鋼の各工程より発生する鋼滓の有効利用可能な溶銑の脱燐方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、埋立地の枯渇への懸念より、スラグのリサイクル使用もしくは利材化への試みが多くなされるようになってきている。製鋼工程においては、溶銑予備処理を行った際に発生する脱燐滓や脱硫滓、転炉精錬において発生する脱炭滓などの転炉滓、さらには連続鋳造後の取鍋内に残留する連鋳滓や、造塊のための鋳込み後に取鍋内に残留する造塊滓等、複数のスラグが発生するが、これらをリサイクルすることにより有効活用しようという提案がされてきた。
【０００３】
例えば、特開平５−25527 号公報では、連鋳滓および／または造塊滓を溶銑の脱燐工程にリサイクルすることにより優れた脱燐剤としてその機能を発揮することが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特開平５−25527 号公報開示の方法では以下の問題点があった。連鋳滓や造塊滓は緻密かつ堅固な性状のものが多いため、溶銑の脱燐剤として直接転炉に装入した場合、1300〜1400℃の処理温度では完全に溶解することが困難であることがわかった。このため脱燐剤としての機能を十分に発揮することができず、脱燐後の[P] が不安定となり、さらには転炉より出湯する際に出湯孔に詰まり、操業トラブルを発生することがわかった。
【０００５】
したがって、本発明の課題は、そのような連鋳滓や造塊滓をリサイクル使用する場合にあっても安定した脱燐効果を発揮し、操業トラブルのない脱燐処理を可能とする方法を開発することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような従来技術における問題点を解決するため、本発明者らは、転炉における脱燐吹錬方法を模索した結果、吹錬過程における送酸速度および底吹き攪拌流量を吹錬過程の初期と末期とでそれぞれ異なる所定値に制御し、むしろ前半の攪拌を強化することにより、最も効率良く連鋳滓や造塊滓を溶解・滓化させることができることを知り、本発明を完成した。
【０００７】
本発明者らは、さらにそのとき添加する脱燐剤の溶解限界を見極めることにより、転炉での脱燐吹錬の時間内に連鋳滓や造塊滓を完全に溶解させるためには、必要最小限の大きさまで予め破砕しておくことにより予想外の脱燐処理の効率化を図ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
ところで、溶鋼の脱燐工程にあって、その前半と後半とで処理条件を変えることは、例えば特開平８−232009号公報および特開平８−41516 号公報等においても開示されているが、いずれにあっても、冷鉄源を投入するために前半は溶解工程で脱Siを行うにすぎない。また、脱燐反応を促進すべき吹錬後半の処理条件についても適切ではなく、溶銑の攪拌という観点から見た場合、特開平８−232009号公報において規定されている0.06 Nm3/min・t の低攪拌ガス流量では、スラグ中の(T.Fe)を高位に保持できスラグの脱燐能を確保することは可能であるが、溶銑−スラグ間の反応界面への溶銑中のＰの移動が滞り、吹錬時間短縮による脱燐処理の効率化を図ることができない。また、スラグの攪拌という観点から見た場合においても、特開平８−41516 号公報および特開平８−232009号公報に規定されている0.50 Nm3/min・t の低送酸速度では、スラグ自体の攪拌が効果的に行われず、反応界面からスラグ内部へのＰの移動が滞り、脱燐能を安定的に確保することは困難である。
【０００９】
ここに、本発明は、上底吹き転炉内の溶銑に、転炉滓、連鋳滓および造塊滓から成る群から選んだ１種または２種以上を含む脱燐剤を添加するとともに上吹きランスからの酸素供給および底吹羽口からの攪拌ガスの供給を行いながら、溶銑を脱燐する方法であって、吹錬初期から吹錬時間の30〜50％までの期間中、上吹きランスからの送酸速度を1.6 〜1.9Nm3/min・t 、底吹羽口からの攪拌ガス流量を0.15〜0.18 Nm3/min・t に制御して吹錬を行い、次いで、吹錬時間の30〜50％から吹錬末期までの期間中、送酸速度を0.9 〜1.2Nm3/min・t 、攪拌ガス流量を0.10〜0.13 Nm3/min・t に制御して吹錬を行うことを特徴とする溶銑の脱燐方法である。
【００１０】
本発明の好適態様によれば、前記脱燐剤には、固体酸素供給材として酸化鉄をさらに添加してもよい。
本発明のさらに別の好適態様によれば、前記脱燐剤が、予め粒径50mm以下の大きさに破砕した連鋳滓および／または造塊滓と、固体酸素供給材として添加された酸化鉄とから成る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態をその作用効果とともに以下に詳述する。
図１は、本発明による製鋼工程を示した工程図である。
図示のように、予め脱硫された脱硫溶銑は脱燐炉で脱燐処理が行われ、得られた脱燐溶銑は次いで脱炭炉に装入され、溶鋼にまで脱炭処理が行われる。脱炭処理の終了した溶鋼は取鍋に出鋼してタンディッシュを介して連続鋳造を行う。
【００１２】
上記脱燐炉および脱炭炉では、図示しないが、上吹きランスからの酸素供給および底吹き羽口からのアルゴンガス等の不活性ガスの攪拌ガスの供給が行われている。
【００１３】
したがって、より特定的には、本発明は脱硫、脱燐、脱炭の各処理を得て連続鋳造あるいは造塊される溶鋼の調製方法であって、脱炭処理の際の低燐転炉滓、または連鋳滓もしくは造塊滓を、脱硫溶銑を受け入れた脱燐炉における脱燐処理に際しての脱燐剤としてリサイクル使用する方法である。
【００１４】
本発明によれば、脱燐炉で脱燐処理を行う際に、転炉滓、連鋳滓および造塊滓から成る群から選んだ１種または２種以上と、必要によりさらに酸化鉄とを含む脱燐剤を溶銑に添加する。かかる脱燐剤の添加量は、特に制限はないが、完全に脱燐するに要する化学量論的な量の 1.1〜1.4 倍であることが好ましい。
上記脱燐剤に添加される酸化鉄はいわゆるスケール、鉄鉱石などであって、固体酸素供給材としての作用を有する。
【００１５】
上記脱燐剤としては、その他に、連続鋳造法や造塊法による鋳込後に取鍋内に残留した連鋳滓や造塊滓を、冷却後地金分と分離し、好ましくは粒径50mm以下に破砕して使用してもよい。このときの粉砕後の大きさは、脱燐処理時間、脱燐処理温度および媒溶剤として添加する蛍石等の溶解速度に影響を及ぼす因子により決定され、脱燐処理時間が５〜10分、脱燐処理温度が1300〜1400℃、蛍石添加量が５kg/t以下の場合においては、粒径25mm以下に破砕することが望ましい。また、溶解速度をより向上させるため、10mm以下の細粒に破砕する等の手段も可能ではあるが、粉率が大きくなり集塵機へのロスが増加するため、適切ではない。
【００１６】
また、上記脱燐剤としては、脱炭炉からの転炉滓も使用できるが、転炉滓は通常溶融状態で得られるために、特に破砕などの処理は必要なく、媒溶剤とともにそのまま脱燐炉内に添加すればよい。
【００１７】
本発明において脱燐剤として使用する連鋳滓および／または造塊滓の組成は、CaO-SiO2-Al2O3系スラグであり、十分な溶解速度を確保するためには(CaO)/(SiO2)＝3.0 〜5.0 、(Al2O3) ＝５〜40％の組成であることが望ましい。
【００１８】
本発明の好適態様によれば、連鋳滓および／または造塊滓と酸化鉄とを含む脱燐剤を使用するが、その場合にあっても、脱燐炉に装入する脱燐剤としては、[Si]、[Ti]等の溶銑成分に応じて、脱炭炉より発生する低燐転炉滓を０〜30kg/tを配合してもよく、さらに媒溶剤として、生石灰を０〜20kg/t、蛍石を０〜10kg/t添加してもよい。特に溶銑中の[Si]濃度が0.50％以上と高い場合には、スロッピングによる鉄分歩留の低下が懸念されるため、低燐転炉滓の添加量を少なくすることが望ましい。
【００１９】
図２に、本発明にかかる脱燐処理における上吹きランスからの酸素供給、つまり送酸速度と底吹羽口からの攪拌ガス流量、つまり底吹き攪拌ガス流量のパターンを示した。
【００２０】
溶銑中のSiが燃焼する吹錬初期から吹錬中期までは、送酸速度を上げることにより溶銑温度を急激に上昇させ、連鋳滓および／または造塊滓を含む脱燐剤の溶解を促進する。同時にSiの反応界面への移動を速やかに行うために、底吹き攪拌ガス流量を増加することが効果的である。
【００２１】
吹錬中期から吹錬末期にかけては、送酸速度および底吹き攪拌ガス流量を抑制しソフトブロー化を図ることにより、形成されたスラグの(FeO) を上昇させることが効果的である。スラグ中の(FeO) を高位に保持することによって、スラグ低融点化を促進し、最終的に脱燐剤の溶解を完了させることが可能となり、さらにはスラグの酸化力を上昇し脱燐能を向上させることができる。
【００２２】
スラグ中の(FeO) を高位安定化させる方法としては、上記のソフトブロー化を図る以外に、鉄鉱石もしくはスケール等の酸化鉄源を10〜20kg/t添加してもよい。但し、これらの酸化鉄源を脱燐吹錬中に一括添加した場合、急激な温度降下を伴い、脱燐剤の溶解に逆効果となる危険性があるため、吹錬中に分割添加することが望ましい。
次に、本発明に基づいて行った実施例について、従来法と比較して示す。
【００２３】
【実施例】
実施例１
表１に示した副原料を、脱硫溶銑とともに上底吹転炉に装入し、図２記載の吹錬パターンに従い脱燐吹錬を行った。なお、連鋳滓および／または造塊滓については、25mm以下に破砕したものを使用した。
【００２４】
【表１】
0003644307.tif 000002
【００２５】
このようにして行った一連の脱燐処理の結果を図３ないし図５にグラフでまとめて示す。
図３に、脱燐剤の溶解の程度を表す指標として塩基度 [＝(%CaO)/(%SiO2)] をとり、溶銑と副原料より計算される装入塩基度と脱燐処理後のスラグ分析より得られる実際の塩基度( 以下、実塩基度という) との関係を示した。
【００２６】
従来法では、連鋳滓・造塊滓が完全に溶解不可能なため、装入塩基度に対し実塩基度は0.1 〜0.2 程度低くなっているが、本発明にかかる方法では、十分に溶解させることができた結果、装入塩基度と実塩基度がほぼ等しくなっていることがわかる。
【００２７】
図４には、脱燐率の比較を示した。従来法では、連鋳滓・造塊滓の溶解が不安定であることから、平均脱燐率が82.3％と低く、かつ脱燐率が60％以下と極端に低い脱燐不良処理がしばしば発生していたが、本発明にかかる方法により脱燐能が大幅に改善され、安定して高い脱燐率を確保することが可能となり、平均脱燐率91.0％を達成することが可能であった。
【００２８】
図５には、出湯時の出湯孔詰まりの発生頻度を示した。従来法では、未溶解の連鋳滓・造塊滓により9.1 ％の頻度で出湯孔詰まりが発生し、操業上大きな問題となっていたが、本発明にかかる方法により著しく軽減され、出湯孔詰まり頻度は1.6 ％と低い頻度で操業が可能となった。
【００２９】
実施例２
本例では、吹錬パターンを実施例１に同じとして、表２に示す各副原料配合割合で実施例１と同様の脱硫溶銑の脱燐処理を行い、脱燐率を求めた。
結果は同じく表２にまとめて示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明により従来産業廃棄物として廃棄もしくは埋立処分していた連鋳滓および／または造塊滓を、さらには転炉滓を脱燐剤として効果的にリサイクル用することが可能となった。これにより、操業の安定性のみならず埋立地の延命が図られることから、本発明は環境保全の観点も含め、極めて重要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製鋼工程模式図である。
【図２】本発明における吹錬パターン図である。
【図３】従来法と本発明法での脱燐剤溶融程度を比較して示すグラフである。
【図４】従来法と本発明法での脱燐率を比較して示すグラフである。
【図５】従来法と本発明法での出湯時出湯孔詰まり発生頻度を比較して示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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