(57)【要約】【課題】溶銑装入時の突沸現象やスラグの発生量増加を防止でき、経済的で、しかも生産性を維持可能な溶鋼製造方法を提供する。【解決手段】脱Ｃ精錬終了後、精錬容器１３内から脱Ｃ精錬した溶鋼１１を出鋼し、脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグ２０の全部又は一部を精錬容器１３内に残して冷却し固化させた状態で、精錬容器１３内に次チャージの溶銑１０と鉄スクラップ１２を装入して脱Ｓｉ脱Ｐ処理を行う際に、精錬容器１３内に残した脱Ｃスラグ２０の冷却材として、事前に精錬容器１３又は他の精錬容器から排出して冷却し固化させておいた脱Ｃスラグ２２を使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱Ｃ精錬終了後、精錬容器内から脱Ｃ精錬した溶鋼を出鋼し、該脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグの全部又は一部を前記精錬容器内に残して冷却し固化させた状態で、前記精錬容器内に次チャージの溶銑又は溶銑と鉄スクラップを装入して脱Ｓｉ脱Ｐ処理を行う際に、
前記精錬容器内に残した脱Ｃスラグの冷却材として、事前に前記精錬容器又は他の精錬容器から排出して冷却し固化させておいた脱Ｃスラグを使用することを特徴とする溶鋼製造方法。
【請求項２】
精錬容器内に溶銑又は溶銑と鉄スクラップを主原料として装入する第１工程と、
前記精錬容器内の溶銑に脱Ｓｉ脱Ｐ処理を行う第２工程と、
前記第２工程で生成したスラグを前記精錬容器から排出する第３工程と、
スラグ排出後の前記精錬容器内の溶銑を脱Ｃ精錬して溶鋼とする第４工程と、
前記精錬容器内の溶鋼を出鋼する第５工程と、
前記脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグの全部又は一部を、前記精錬容器内に残して冷却し固化させる第６工程とを備え、
前記第６工程で固化させた脱Ｃスラグを前記精錬容器内に残した状態で前記第１工程に戻り、前記精錬容器内に次チャージの溶銑又は溶銑と鉄スクラップを装入し、前記第６工程までを繰り返し実施する際に、
前記第６工程における前記精錬容器内に残した脱Ｃスラグの冷却材として、事前に前記精錬容器又は他の精錬容器から排出して冷却し固化させておいた脱Ｃスラグを使用することを特徴とする溶鋼製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱Ｃ精錬後のスラグを熱間で再利用する溶鋼製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多工程にわたる精錬処理を転炉に集約して行い、溶銑のもつエネルギーのロスを大幅に低減すると共に、転炉の前後工程の固定費（設備費や労務費）の大幅な軽減を可能とする方法が、例えば、特許文献１〜３に開示されている。
その概要は、転炉に装入した溶銑に脱Ｓｉ脱Ｐ処理（又は脱Ｐ処理）を行い、生成したスラグだけを排出した後に更に脱Ｃ精錬を行って溶鋼とし、脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグを転炉内に残した状態で溶鋼を出鋼し、脱Ｃスラグを残した転炉内に次チャージの溶銑を装入して脱Ｓｉ脱Ｐ処理する操作を繰り返し実施する方法である。このように、脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグを熱間で脱Ｓｉ脱Ｐ処理に再利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−７２００７号公報
【特許文献２】特開平８−１９９２１８号公報
【特許文献３】特許第４０６５０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１では、脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグを、溶融状態で次チャージに再利用するため、溶銑装入時に突沸現象が発生する。
この現象を回避する方法として、特許文献２では、転炉を直立させた状態で、転炉内の脱Ｃスラグを、窒素、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ２のガスで冷却しているが、転炉内のスラグ表面が過冷却になるため、脱Ｓｉ脱Ｐ処理で使用する際の再溶融に時間がかかる。
また、一般的には、スクラップや石灰石を冷材として添加し、転炉を数回傾動させる手法もある。しかし、スクラップを使用する場合は、通常スクラップはサイズが１００ｍｍ以上と大きく、スラグからスクラップへの熱移動に時間がかかり、冷却に長時間を要するため生産性が問題となる。また、石灰石を使用する場合は、再利用する脱Ｃスラグの融点が上昇するため再溶融性に問題があり、更に、脱Ｓｉ脱Ｐ処理で生成したスラグを製品として使用するに際し、未滓化のＣａＯ分の残留も問題となる。
そして、特許文献３に示すように、酸化鉄を多量に含む冷却材を用いる技術もあるが、酸化鉄は溶銑中のＣと反応するレベルの酸素分を有しており、溶銑装入時に、もしくは、精錬初期に、溶銑中のＣと急激に反応するため、突沸現象を防止できない。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、溶銑装入時の突沸現象やスラグの発生量増加を防止でき、経済的で、しかも生産性を維持可能な溶鋼製造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】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）脱Ｃ精錬終了後、精錬容器内から脱Ｃ精錬した溶鋼を出鋼し、該脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグの全部又は一部を前記精錬容器内に残して冷却し固化させた状態で、前記精錬容器内に次チャージの溶銑又は溶銑と鉄スクラップを装入して脱Ｓｉ脱Ｐ処理を行う際に、
前記精錬容器内に残した脱Ｃスラグの冷却材として、事前に前記精錬容器又は他の精錬容器から排出して冷却し固化させておいた脱Ｃスラグを使用することを特徴とする溶鋼製造方法。
【０００７】
（２）精錬容器内に溶銑又は溶銑と鉄スクラップを主原料として装入する第１工程と、
前記精錬容器内の溶銑に脱Ｓｉ脱Ｐ処理を行う第２工程と、
前記第２工程で生成したスラグを前記精錬容器から排出する第３工程と、
スラグ排出後の前記精錬容器内の溶銑を脱Ｃ精錬して溶鋼とする第４工程と、
前記精錬容器内の溶鋼を出鋼する第５工程と、
前記脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグの全部又は一部を、前記精錬容器内に残して冷却し固化させる第６工程とを備え、
前記第６工程で固化させた脱Ｃスラグを前記精錬容器内に残した状態で前記第１工程に戻り、前記精錬容器内に次チャージの溶銑又は溶銑と鉄スクラップを装入し、前記第６工程までを繰り返し実施する際に、
前記第６工程における前記精錬容器内に残した脱Ｃスラグの冷却材として、事前に前記精錬容器又は他の精錬容器から排出して冷却し固化させておいた脱Ｃスラグを使用することを特徴とする溶鋼製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る溶鋼製造方法は、精錬容器内に残した脱Ｃスラグの冷却材として、事前に精錬容器から排出して冷却し固化させておいた脱Ｃスラグを使用するので、溶銑装入時の突沸現象やスラグの発生量増加を防止でき、経済的で、生産性も維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る溶鋼製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、高炉で製造された溶銑１０は、第１工程〜第６工程までの各工程を経ることで、溶鋼１１となる。以下、簡単に説明する。
【００１１】
（第１工程）
まず、鉄スクラップ１２を転炉（精錬容器の一例）１３内に装入した後、高炉で製造した溶銑１０を、溶銑鍋１４を用いて転炉１３内に装入する。ここで、溶銑と鉄スクラップを主原料としているが、鉄スクラップは必要に応じて使用しなくてもよい。
なお、溶銑は、溶銑予備処理工程で処理し、溶銑中のＳｉ（硅素）、Ｐ（燐）、Ｓ（硫黄）を予め設定した濃度まで低下させたものが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００１２】
（第２工程）
上吹きランス１５を転炉１３内に上方から装入し、この上吹きランス１５から酸素を供給して、溶銑１０中のＳｉとＰを予め設定した濃度まで低下させる脱Ｓｉ脱Ｐ処理（脱Ｓｉ／Ｐ吹錬）を行う。
【００１３】
（第３工程）
直立状態の転炉１３を傾動させ、第２工程で生成したスラグ１６を、転炉１３からスラグ鍋１７へ排出する。なお、図１中の符号１８は、スラグ鍋運搬台車である。
【００１４】
（第４工程）
転炉１３を直立させた状態で、上吹きランス１５を転炉１３内に装入し、この上吹きランス１５から酸素を供給して、脱Ｓｉ脱Ｐ処理した溶銑１０中のＣ（炭素）を、予め設定した濃度まで低下させて溶鋼とする脱Ｃ精錬（脱Ｃ吹錬）を行う。なお、酸素を底吹きする場合もある。
【００１５】
（第５工程）
直立状態の転炉１３を傾動させ、脱Ｃ精錬で得られた溶鋼１１を、転炉１３内から転炉１３側壁に設けられた排出口１９を介して溶鋼鍋（図示しない）へ出鋼する。
【００１６】
（第６工程）
脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグ２０を、転炉１３内に残して冷却し固化させる。
ここでは、直立状態の転炉１３を傾動させ、脱Ｃスラグ２０の一部が転炉１３内に残るように、脱Ｃスラグ２０の残部をスラグ鍋２１へ排出しているが、脱Ｃスラグ２０の全部を転炉１３内に残してもよい。
上記のように固化させた脱Ｃスラグ２０を転炉１３内に残した状態で、前記した第１工程に戻り、再度、転炉１３内に次チャージの溶銑１０と鉄スクラップ１２を装入し、第６工程までを繰り返し実施する。
【００１７】
なお、溶鋼は、上記した方法とは別の方法で製造することもできる。
具体的には、上記した第３工程において、直立状態の転炉１３を傾動させ、第２工程で脱Ｓｉ脱Ｐ処理した溶銑１０を、転炉１３の排出口１９から排出した後、転炉１３内のスラグ１６をスラグ鍋１７へ排出し、この転炉１３内（又は他の転炉内）に、上記した排出した溶銑１０を装入して（第３´工程）、脱Ｃ精錬（第４工程）を行う。
脱Ｃ精錬終了後、転炉１３内から脱Ｃ精錬した溶鋼１１を出鋼する（第５工程）。
そして、脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグ２０を転炉１３内に残して冷却し固化させた（第６工程）状態で、転炉１３内に次チャージの溶銑１０と鉄スクラップ１２を装入し（第１工程）、脱Ｓｉ脱Ｐ処理を行う（第２工程）。なお、この第２工程を行った後、上記したように、第３´工程と、第４工程から第６工程までを順次行ってもよく、また、前記したように、第３工程から第６工程までを順次行ってもよい。
【００１８】
以上に示した溶鋼の製造において、熱間で脱Ｓｉ脱Ｐ処理に再利用するために、脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグ２０を転炉１３内に残して冷却し固化するための冷却材には、以下の条件が必要である。
・第１工程における溶銑装入時に、突沸現象を発生させないこと。
・第２工程における脱Ｓｉ脱Ｐ処理時に、冷却し固化させた脱Ｃスラグが、速やかに再溶融すること。
・上記２つの条件を前提として、生産性の阻害を起こさせないこと。
【００１９】
ここで、突沸現象を防止するためには、冷却し固化させた脱Ｃスラグが、溶銑中のＣと反応しない状態にすることが必要である。また、脱Ｓｉ脱Ｐ処理時に脱Ｃスラグの再溶融性を担保するためには、その融点を上昇させないことが必要である。そして、生産性を阻害しないためには、脱Ｃスラグの冷却固化に要する時間が長期化しないようにすることが必要である。
この条件を満足する冷却材として、本発明者らは、図１に示すように、事前に転炉１３（又は他の転炉）から排出して冷却し固化させておいた脱Ｃスラグ２２を使用することが、最も有効であることを見出した。
【００２０】
これは、冷却固化に使用する脱Ｃスラグ２２が、以下の要件を備えることによる。
・転炉内に残した脱Ｃスラグと略同一の組成であるため、例えば、酸化鉄のように、溶銑中のＣと反応するレベルの酸素分を有しておらず、第１工程における溶銑装入時に、突沸現象を発生させない。
・転炉内に残した脱Ｃスラグと略同一の組成であり、溶融状態の脱Ｃスラグを固化させたもの（即ち、プリメルト）であるため、転炉内の脱Ｃスラグの融点上昇がなく、第２工程における脱Ｓｉ脱Ｐ処理時の再溶融性が高い。
・溶融状態の脱Ｃスラグを固化させ適切な大きさに粉砕したものであるため、転炉内に残した脱Ｃスラグと接触する面積を大きくすることができ、冷却固化に長時間を要せず、生産性の阻害がない。なお、固化させた脱Ｃスラグを冷却材として再利用するため、新たな副原料や用役コストが不要であり、スラグの発生量増加も抑制できる。
【００２１】
この冷却固化に使用する脱Ｃスラグ２２は、転炉１３で生成して排出したスラグであるが、転炉が複数ある場合は、同一の転炉で生成したスラグに限定されるものではなく、他の転炉で生成し排出したスラグでもよい。
転炉１３内への装入時の脱Ｃスラグ２２の温度は、例えば、常温程度（２０℃）であるが、転炉１３内の脱Ｃスラグ２０を冷却し固化できる温度であれば、これに限定されるものではない（例えば、１００℃以下）。なお、転炉１３内へ装入する脱Ｃスラグ２２の冷却方法は、空冷や水冷のいずれでもよい。
また、冷却固化した転炉１３内の脱Ｃスラグ２０の温度は、脱Ｓｉ脱Ｐ処理時に脱Ｃスラグ２０の再溶融を短時間で実施できる温度であれば、特に限定されるものではない。
【００２２】
脱Ｃスラグ２２の粒度は、特に限定されるものではないが、転炉１３内の脱Ｃスラグ２０の冷却固化のし易さ、転炉１３内への添加のし易さや搬送のし易さ、また添加時の粉塵発生の抑制等を考慮すれば、例えば、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内程度がよい。
また、脱Ｃスラグ２２の転炉１３内への装入量は、転炉１３の生産性を阻害しない（例えば、転炉１３内の脱Ｃスラグ２０の冷却固化に要する時間が長期化しない）範囲で適宜調整できるが、例えば、転炉１３内の脱Ｃスラグ量の２０〜７０質量％の範囲内程度がよい。
【実施例】
【００２３】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
試験は、以下の手順で行った。
まず、溶銑を４００トン装入できる上底吹き転炉内に、脱Ｃ精錬で生成した脱Ｃスラグを８〜１５トン残した状態（溶融状態）で、固体の冷却材を１〜６トン投入し、転炉内の脱Ｃスラグを冷却し固化させた。
続いて、上記した転炉内に、鉄スクラップを装入し、更に、溶銑予備処理工程にて所定の成分に調整された次チャージの溶銑を装入した。その後、上記した転炉内の溶銑に対して脱Ｓｉ脱Ｐ処理を実施した。
【００２４】
評価は、冷却材の種類を種々変更し、溶銑の装入時における突沸現象の発生の有無と、脱Ｓｉ脱Ｐ処理で生成し排出したスラグの品質とで行い、突沸現象の発生が無く、かつ、スラグの品質が合格基準を満たす条件を、合格とした（○）。
ここで、冷却材には、実施例として、事前に転炉から排出して冷却し固化させておいた脱Ｃスラグを使用し、比較例として、石灰石（ＣａＣＯ３）、鉄鉱石、ダスト（ＦｅＯ含有量：６０質量％程度）を使用した。
また、突沸現象の発生の有無は目視で行い、スラグの品質は、排出したスラグの一部を採取して成分分析し、未滓化のＣａＯ（Ｆｒｅｅ  ＣａＯ）分が１質量％以下の条件（スラグを製品として使用できる条件）を合格とした。
各試験条件と試験結果を、表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１の実施例１〜８は、転炉内に残した脱Ｃスラグの冷却材として、事前に転炉から排出して冷却し固化させておいた脱Ｃスラグを使用した結果である。
脱Ｃスラグは、溶銑中のＣと反応するレベルの酸素分を有していないため、溶銑装入時に突沸現象が発生しなかった（○）。
また、溶融状態であった脱Ｃスラグを冷却固化したものであるため溶融し易く、脱Ｓｉ脱Ｐ処理後のスラグ中に含まれる未滓化のＣａＯ分も、合格基準の１質量％以下を達成できた（○）。
従って、実施例１〜８の総合評価は、合格であった（○）。
【００２７】
一方、比較例１〜３は、転炉内に残した脱Ｃスラグの冷却材として、石灰石（ＣａＣＯ３）を使用した結果である。
石灰石は、溶銑中のＣと反応する酸素分を有していないため、溶銑装入時に突沸現象が発生しなかった（○）。
しかし、石灰石を使用したため、分解し生成したＣａＯ成分が溶融せず、その結果、ＣａＯ分が合格基準の１質量％を超えた（×）。なお、石灰石を使用したため、転炉内の脱Ｃスラグの融点が上昇し、脱Ｓｉ脱Ｐ処理時の再溶融性が低く、また新たな副原料コストや用役コストがかかり、スラグの発生量も増加した。
従って、比較例１〜３の総合評価は、不合格であった（×）。
【００２８】
また、比較例４と比較例５は、転炉内に残した脱Ｃスラグの冷却材として、それぞれ鉄鉱石とダストを使用した結果である。
鉄鉱石とダストは共に酸化鉄を主成分とし、しかも酸化鉄は溶銑中のＣと反応するレベルの酸素分を有しているため、溶銑装入時に溶銑中のＣと急激に反応し、表１に示すように、突沸現象が発生した（×）。
このため、脱Ｓｉ脱Ｐ処理後のスラグの評価は行わなかった（−）。
従って、比較例４、５の総合評価は、不合格であった（×）。
【００２９】
以上の結果から、本発明の溶鋼製造方法を用いることで、溶銑装入時の突沸現象やスラグの発生量増加を防止でき、経済的で、しかも生産性を維持できることを確認できた。
【００３０】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の溶鋼製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１０：溶銑、１１：溶鋼、１２：鉄スクラップ、１３：転炉（精錬容器）、１４：溶銑鍋、１５：上吹きランス、１６：スラグ、１７：スラグ鍋、１８：スラグ鍋運搬台車、１９：排出口、２０：脱Ｃスラグ、２１：スラグ鍋、２２：脱Ｃスラグ
【図１】
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