(57)【要約】  ２基の転炉型精錬炉を用い、一方を溶銑の予備処理精錬炉、他方を溶銑の脱炭精錬炉として使用して溶銑から溶鋼を溶製するにあたり、前記２つの精錬炉の生産性を損なうことなく、脱炭精錬炉で発生する溶融スラグを高温状態のまま予備処理精錬炉での精錬剤として利用する。  少なくとも２基の転炉型精錬炉を用い、一方を溶銑の予備処理精錬炉１４として使用し、他方を前記予備処理精錬炉で予備処理された溶銑２の脱炭精錬炉３として使用し、溶銑から溶鋼を溶製する精錬方法であって、前記脱炭精錬炉での脱炭精錬によって得られた溶鋼５を取鍋７に出湯した後、脱炭精錬炉内に残ったスラグ９を、積層された鉄スクラップ上から溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、その後、予備処理精錬炉における溶銑の予備処理で、少なくとも一部が凝固したスラグを前記鉄スクラップとともに高温のまま使用する。
2014068933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２基の転炉型精錬炉を用い、一方を溶銑の予備処理精錬炉として使用し、他方を前記予備処理精錬炉で予備処理された溶銑の脱炭精錬炉として使用して、溶銑から溶鋼を溶製する溶銑の精錬方法であって、前記脱炭精錬炉での脱炭精錬によって得られた溶鋼を取鍋に出湯した後、脱炭精錬炉内に残ったスラグを、積層された鉄スクラップ上から溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、その後、前記予備処理精錬炉における溶銑の予備処理で、少なくとも一部が凝固した前記スラグを前記鉄スクラップとともに高温のまま使用することを特徴とする、溶銑の精錬方法。
【請求項２】
前記脱炭精錬炉内に残ったスラグを、予め鉄スクラップが装入されたスラグ収容搬送容器に排出して該スラグ収容搬送容器内に積層された前記鉄スクラップ上から溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、次いで、前記スラグ収容搬送容器に収容された少なくとも一部が凝固した前記スラグを前記鉄スクラップとともに前記予備処理精錬炉に装入し、その後、該予備処理精錬炉に溶銑を装入して該溶銑に予備処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項３】
前記脱炭精錬炉内に残ったスラグをスラグ収容搬送容器に排出し、次いで、該スラグ収容搬送容器に収容された前記スラグを、予め鉄スクラップが装入された前記予備処理精錬炉に装入して該予備処理精錬炉内に積層された前記鉄スクラップ上から少なくとも前記スラグの一部を溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、その後、前記予備処理精錬炉に溶銑を装入して該溶銑に予備処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項４】
前記スラグ収容搬送容器はその内面側に耐火物層が施工されていることを特徴とする、請求項３に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項５】
前記予備処理精錬炉で溶銑の脱珪処理を行い、次いで、溶銑及び脱珪処理後のスラグの一部を前記予備処理精錬炉内に残留させる中間排滓を行い、引き続き、前記予備処理精錬炉内に残した脱珪処理後の溶銑に対してＣａＯ系媒溶剤を添加するとともに酸素ガスを供給して溶銑の脱燐処理を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項６】
前記予備処理精錬炉で溶銑の脱燐処理を行い、該脱燐処理後の溶銑を予備処理精錬炉から出湯した後、脱燐処理後のスラグを炉内に残留させたまま前記予備処理精錬炉に次チャージの溶銑を装入し、該溶銑に脱珪処理を行い、次いで、溶銑及び脱珪処理後のスラグの一部を前記予備処理精錬炉内に残留させる中間排滓を行い、引き続き、前記予備処理精錬炉内に残した脱珪処理後の溶銑に対してＣａＯ系媒溶剤を添加するとともに酸素ガスを供給して溶銑の脱燐処理を行うことを特徴とする、請求項５に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項７】
前記予備処理精錬炉での予備処理が脱燐処理であり、脱燐処理された溶銑の燐濃度は０．０３０質量％以下であることを特徴とする、請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項８】
前記スラグ収容搬送容器へ予め装入する鉄スクラップの質量または前記予備処理精錬炉へ予備処理前に装入する鉄スクラップの質量と、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑からなる鉄源のうちの何れか１種または２種以上である、前記予備処理精錬炉の炉上から予備処理精錬炉に投入する鉄源の質量と、の合計質量を、前記スラグ収容搬送容器によって予備処理精錬炉に装入されるスラグの熱回収量に応じて決定することを特徴とする、請求項２ないし請求項７の何れか１項に記載の溶銑の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２基の転炉型精錬炉を用い、一方を溶銑の予備処理精錬炉（hot metal pretreatment furnace）、他方を予備処理精錬炉で予備処理された溶銑の脱炭精錬炉として使用して溶銑から溶鋼を溶製する溶銑の精錬方法に関する。詳しくは、脱炭精錬炉で発生する溶融スラグを高温のまま予備処理精錬炉での精錬剤として利用する精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種鋼材への高品質化要求並びに低価格化要求に対する技術開発が、鉄鋼製造工程の各工程で行われている。溶銑から溶鋼を溶製する精錬工程では、精錬によって溶融メタル相から溶融スラグ相へ移行・分離させた不純物成分が、それ以降の精錬工程で溶融メタル相へ逆戻りしないようにするために、精錬終了後の出湯作業時、当該精錬過程で生成した溶融スラグが、溶銑鍋や取鍋などの受湯容器に可能な限り流出しないように操作している。つまり、精錬炉からの出湯作業では、溶融メタルはできるだけ全量を精錬炉から受湯容器に排出し、一方、溶融スラグはできるだけ精錬炉に残留させるように、出湯作業が行われている。【０００３】
精錬炉内に残留させた溶融スラグは、精錬炉からスラグパン（slag pot：スラグ受け容器）に排出され、スラグパンでスラグヤードに搬送され、スラグヤードに流出されて大気中で放冷されるのが一般的であった。しかし、近年では、スラグを再使用する或いはスラグの保有する熱を有効利用するなどの観点から、精錬炉内に残留させた溶融スラグの効率的な処理方法が課題となっている。また、出湯作業においては、溶融メタルと溶融スラグとの完全分離は不可能であるので、出湯終了後の精錬炉内には少量の溶融メタルが残留する。従って、炉内残留の溶融メタルの効率的な処理も望まれている。【０００４】
従来、溶銑の脱炭精錬において生成する転炉スラグ（「脱炭スラグ」とも呼ぶ）を利用する方法として、特に、予備処理として溶銑に脱燐処理が施された燐濃度の低い溶銑（「低燐溶銑」ともいう）を用いた脱炭精錬で生成する溶融スラグに関して、精錬剤として再利用する方法が幾つか提案されている。【０００５】
例えば、特許文献１には、２基の転炉型精錬炉のうちの一方を脱燐精錬炉、他方を脱炭精錬炉とし、脱燐精錬炉にて脱燐処理を施した溶銑の脱炭精錬炉での脱炭精錬で生成する転炉スラグを一旦回収し、回収した転炉スラグを脱燐精錬炉に精錬剤として添加し、これにより、脱燐処理時に新たに添加する精錬剤の削減及び精錬剤の滓化促進による脱燐反応促進を目的とした製鋼方法が開示されている。【０００６】
特許文献２には、脱燐処理を施した溶銑の脱炭精錬炉での脱炭精錬で生成した脱炭スラグを、別の溶銑が収容されている溶銑保持容器に排出し、その後、溶銑保持容器に排出した溶融状態の脱炭スラグ及び溶銑保持容器に予め収容されていた溶銑を脱燐精錬炉に装入し、脱燐精錬炉に装入された溶銑に対して脱燐処理を実施し、これにより、溶融状態の脱炭スラグを熱間再使用する精錬方法が開示されている。【０００７】
特許文献３には、転炉に溶銑、または溶銑と鉄スクラップとを主原料として装入する第一工程、脱珪・脱燐を行う第二工程、生成したスラグを排滓する第三工程、その後、脱炭精錬を行う第四工程、脱炭精錬後にスラグを残して出湯する第五工程、その後、第一工程に戻り、第二工程の脱珪・脱燐では第五工程で残したスラグをリサイクル使用し、前記五工程までを繰り返し実施する転炉製鋼法において、第五工程で残したスラグの突沸を防止するべく、第五工程で残したスラグに、酸化鉄を多量に含有する冷却材を添加する転炉製鋼法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１１５５１５号公報
【特許文献２】特開２００１−１７２７１０号公報
【特許文献３】特開２００１−１９２７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。【００１０】
即ち、特許文献１では、脱炭精錬炉内に残留させた溶融スラグを一旦回収し、破砕処理した後に使用しているので、スラグが持っている熱分は回収されない。また、脱炭精錬炉から溶融スラグを排出する際に、脱炭精錬炉内に残留している溶鋼を溶融スラグとともに精錬プロセス系外へ排出して処理しているので、溶鋼歩留悪化の一因となる。【００１１】
特許文献２においては、溶銑を収納した溶銑保持容器を脱炭精錬炉の鉛直方向直下に配置することが必要であり、炉直下の高さ制限によっては実施が不可能な場合がある。また、実施可能な場合も、溶銑保持容器を脱炭精錬炉の直下へ配置したり、スラグを受けた後の溶銑保持容器を脱燐精錬炉に移動させ、溶銑保持容器から脱燐精錬炉に溶銑を装入したりすることなどから、溶銑保持容器の移動が頻繁で且つ煩雑であり、時間ロスが発生し易く、生産量低下や溶銑温度低下の原因となる。更に、溶銑保持容器に排出した溶融スラグや未脱酸の溶鋼が溶銑中に巻き込まれると、ＣＯガスが急激に発生して突沸する危険があり、安全上の問題もある。【００１２】
特許文献３では、溶銑の脱燐処理から脱炭精錬までを１つの転炉型精錬炉で連続して行っており、出湯に伴う放熱を防止することができるものの、転炉型精錬炉内での滞在時間が長くなり、転炉型精錬炉の生産性が低下する。また、脱燐処理は炉体耐火物への負荷の少ない低温温度域で行うことができるが、脱燐処理から脱炭精錬までを直列して行うことから、炉体耐火物が１６５０℃以上の高温状態となる脱炭精錬に耐えられない場合には、炉体耐火物の改修が必要であり、耐火物コストが上昇するという問題がある。また、溶融状態の脱炭スラグを固化するために多量の酸化鉄を添加しており、この酸化鉄の還元に要する熱量のために余分な熱ロスが増大するとともに、添加した酸化鉄による炉体耐火物の損耗増加という問題も生じる。更に、脱燐処理後に排滓したとしても、脱燐処理で生成した、燐を２質量％程度含有するスラグの一部が炉内に残り、その後の脱炭精錬において復燐（rephosphorization：スラグ中の燐が溶銑または溶鋼に移行して溶銑または溶鋼の燐濃度が上昇する現象）するという問題もある。【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、少なくとも２基の転炉型精錬炉を用い、一方を溶銑の予備処理精錬炉、他方を予備処理精錬炉で予備処理された溶銑の脱炭精錬炉として使用して溶銑から溶鋼を溶製するにあたり、予備処理精錬炉及び脱炭精錬炉の生産性を損なうことなく、脱炭精錬炉で発生する溶融スラグを高温状態のまま予備処理精錬炉での精錬剤として利用することのできる、溶銑の精錬方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決するべく、鋭意試験研究を重ねた結果、以下の知見を得た。【００１５】
即ち、脱炭精錬炉での溶銑の脱炭精錬後、溶製した溶鋼の出湯時に脱炭精錬炉内に残留させる溶融スラグの顕熱を高効率で利用する方法として、この溶融スラグを高温状態のまま直近の予備処理精錬炉で行われる予備処理で精錬剤として使用する方法が効果的である。そのためには、前記溶融スラグ（以下、「脱炭スラグ」とも記す）や、溶融スラグとともに脱炭精錬炉内に残留した未脱酸の溶鋼が、予備処理精錬炉に装入された溶銑と接触する瞬間に急激に反応して、溶銑やスラグ或いは火炎が噴出して操業が阻害されることを防止しつつ、これらの持つ熱エネルギーを最大限利用して鉄スクラップなどの鉄源の溶解に充てることが必要となる。【００１６】
このためには、前記溶融スラグを、積層された鉄スクラップ上から溶融状態のまま流下させ、前記スラグの少なくとも一部を凝固させるように鉄スクラップと熱交換させて、前記スラグの反応性を低下させる。即ち、前記スラグを、反応性を低下させた後に、予備処理精錬炉にて装入された溶銑と接触させ、前記スラグとの熱交換により予熱された鉄スクラップとともに前記スラグを予備処理精錬炉での溶銑予備処理に使用することが有効であることを見出した。【００１７】
このように処理された前記溶融スラグ及び前記溶鋼は、溶銑と接触しても急激に反応して問題を起こすことはなく、また石灰石などを冷却材とする場合と異なり、大塊となって固化して滓化が妨げられることもないので、比較的低温の溶銑の予備処理においても精錬剤として有効に活用できる。【００１８】
また、前記溶融スラグの成分組成が、その直近の予備処理に適したものであり、有効に利用できることも必要である。つまり、脱炭スラグを有効利用するためには、脱炭スラグの熱的処理操作とその成分組成との双方を適切に制御する必要がある。ここで、予備処理とは脱珪処理または脱燐処理である。脱燐処理としては、脱珪処理された溶銑を脱燐する精錬、及び、脱珪処理されていない溶銑を脱珪処理・脱燐処理する精錬とが含まれる。脱燐処理のうちで、脱珪処理と脱燐処理とを連続して行う処理は、脱珪・脱燐処理とも記す。【００１９】
このような要件を満たすためには、脱炭精錬に供する溶銑として、燐濃度を０．０３０質量％程度以下、望ましくは０．０２０質量％以下に低燐化した脱燐溶銑（低燐溶銑）を使用することが好ましい。この低燐溶銑を脱炭精錬することにより、燐濃度の低い脱炭スラグが容易に生成されるので、これを、脱珪処理時のスラグの塩基度調整剤の一部または全部として利用すること、及び、脱燐処理用の精錬剤の一部または全部として利用することが可能となる。この場合に、脱炭精錬炉内に残留させた脱炭スラグは、スラグ収容搬送容器に排出した後、水冷処理などを実施せずに直近の予備処理に使用し、脱炭スラグの保有する顕熱を最大限利用することが重要である。本発明において、スラグの塩基度とは、スラグ中のＣａＯ濃度とＳｉＯ2濃度との比（(質量％ＣａＯ)／(質量％ＳｉＯ2)）で表される値である。【００２０】
こうすることにより、溶銑の脱炭精錬終了後の溶融スラグの顕熱を効率良く回収できることを知見した。また、脱炭精錬後、溶鋼は脱炭精錬炉から出湯されるものの、脱炭精錬炉内には溶鋼が残留し、この残留した溶鋼を溶融スラグと一緒に予備処理に使用すれば、その顕熱及び鉄分を有利に回収し得ることも知見した。【００２１】
本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］少なくとも２基の転炉型精錬炉を用い、一方を溶銑の予備処理精錬炉として使用し、他方を前記予備処理精錬炉で予備処理された溶銑の脱炭精錬炉として使用して、溶銑から溶鋼を溶製する溶銑の精錬方法であって、前記脱炭精錬炉での脱炭精錬によって得られた溶鋼を取鍋に出湯した後、脱炭精錬炉内に残ったスラグを、積層された鉄スクラップ上から溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、その後、前記予備処理精錬炉における溶銑の予備処理で、少なくとも一部が凝固した前記スラグを前記鉄スクラップとともに高温のまま使用することを特徴とする、溶銑の精錬方法。
［２］前記脱炭精錬炉内に残ったスラグを、予め鉄スクラップが装入されたスラグ収容搬送容器に排出して該スラグ収容搬送容器内に積層された前記鉄スクラップ上から溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、次いで、前記スラグ収容搬送容器に収容された少なくとも一部が凝固した前記スラグを前記鉄スクラップとともに前記予備処理精錬炉に装入し、その後、該予備処理精錬炉に溶銑を装入して該溶銑に予備処理を行うことを特徴とする、上記［１］に記載の溶銑の精錬方法。
［３］前記脱炭精錬炉内に残ったスラグをスラグ収容搬送容器に排出し、次いで、該スラグ収容搬送容器に収容された前記スラグを、予め鉄スクラップが装入された前記予備処理精錬炉に装入して該予備処理精錬炉内に積層された前記鉄スクラップ上から少なくとも前記スラグの一部を溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、その後、前記予備処理精錬炉に溶銑を装入して該溶銑に予備処理を行うことを特徴とする、上記［１］に記載の溶銑の精錬方法。
［４］前記スラグ収容搬送容器はその内面側に耐火物層が施工されていることを特徴とする、上記［３］に記載の溶銑の精錬方法。
［５］前記予備処理精錬炉で溶銑の脱珪処理を行い、次いで、溶銑及び脱珪処理後のスラグの一部を前記予備処理精錬炉内に残留させる中間排滓を行い、引き続き、前記予備処理精錬炉内に残した脱珪処理後の溶銑に対してＣａＯ系媒溶剤を添加するとともに酸素ガスを供給して溶銑の脱燐処理を行うことを特徴とする、上記［１］ないし上記［４］の何れか１項に記載の溶銑の精錬方法。
［６］前記予備処理精錬炉で溶銑の脱燐処理を行い、該脱燐処理後の溶銑を予備処理精錬炉から出湯した後、脱燐処理後のスラグを炉内に残留させたまま前記予備処理精錬炉に次チャージの溶銑を装入し、該溶銑に脱珪処理を行い、次いで、溶銑及び脱珪処理後のスラグの一部を前記予備処理精錬炉内に残留させる中間排滓を行い、引き続き、前記予備処理精錬炉内に残した脱珪処理後の溶銑に対してＣａＯ系媒溶剤を添加するとともに酸素ガスを供給して溶銑の脱燐処理を行うことを特徴とする、上記［５］に記載の溶銑の精錬方法。
［７］前記予備処理精錬炉での予備処理が脱燐処理であり、脱燐処理された溶銑の燐濃度は０．０３０質量％以下であることを特徴とする、上記［１］ないし上記［６］の何れか１項に記載の溶銑の精錬方法。
［８］前記スラグ収容搬送容器へ予め装入する鉄スクラップの質量または前記予備処理精錬炉へ予備処理前に装入する鉄スクラップの質量と、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑からなる鉄源のうちの何れか１種または２種以上である、前記予備処理精錬炉の炉上から予備処理精錬炉に投入する鉄源の質量と、の合計質量を、前記スラグ収容搬送容器によって予備処理精錬炉に装入されるスラグの熱回収量に応じて決定することを特徴とする、上記［２］ないし上記［７］の何れか１項に記載の溶銑の精錬方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、脱炭精錬炉内に残った脱炭スラグを、積層された鉄スクラップ上から溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、その後、予備処理精錬炉における溶銑の予備処理で、少なくとも一部が凝固した前記スラグを前記鉄スクラップとともに高温のまま使用する。これにより、溶銑の脱炭精錬で生成した溶融スラグの顕熱を、予備処理精錬炉での溶銑の予備処理において最大限に利用することができ、鉄スクラップなどの鉄源の配合量を増加することが実現される。また、脱炭精錬で生成したスラグは、予備処理において、スラグ塩基度の調整剤及び脱燐精錬剤として機能するので、予備処理精錬炉での脱珪処理ではスラグ塩基度の調整剤の原単位、脱燐処理では脱燐精錬剤の原単位が低減する。また、脱炭精錬炉内に残留した溶鋼またはこの溶鋼の凝固した凝固鉄が、脱炭スラグとともに予備処理精錬炉に装入されるので、予備処理精錬炉から出湯される溶銑の歩留が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係る溶銑の精錬方法の処理フローの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明に係る溶銑の精錬方法の処理フローの概略図である。
【００２５】
溶銑の予備処理工程１で脱燐処理されて燐濃度が低下した低燐溶銑２、または、溶銑の予備処理工程１で脱珪処理されて珪素濃度が低下した脱珪溶銑２’を、転炉型精錬炉である脱炭精錬炉３に装入し、更に生石灰（ＣａＯ）やドロマイト（ＣａＯ−ＭｇＯ）を媒溶剤として装入し、上吹き酸素または底吹き酸素を用いて低燐溶銑２または脱珪溶銑２’に対して脱炭精錬を実施する（脱炭精錬工程４）。ここで、脱燐処理とは、前述したように、脱珪処理されていない溶銑を脱珪処理し且つ脱燐処理する場合、及び、脱珪処理された溶銑を脱燐処理する場合の双方を含む。また、生石灰、ドロマイト、石灰石（ＣａＣＯ3）などは、ＣａＯを主成分として含有することからＣａＯ系媒溶剤と呼ばれている。
【００２６】
脱炭精錬により、低燐溶銑２または脱珪溶銑２’は溶鋼５に精錬される。また、脱炭精錬により、生石灰及びドロマイトと、溶銑中に含有される珪素の酸化物（ＳｉＯ2）とで、塩基度（(質量％ＣａＯ)／(質量％ＳｉＯ2)）が３〜５程度の溶融スラグ（脱炭スラグ）６が生成する。
【００２７】
脱炭精錬終了後、溶製された溶鋼５を、脱炭精錬炉３の側壁部に設けた出湯口（図示せず）を介して脱炭精錬炉３から取鍋７に出湯する。その際、脱炭精錬中に生成した溶融スラグ６が脱炭精錬炉３に極力残留するように制御して出湯する。但し、溶融スラグ６の一部は、出湯の末期、溶鋼５に混入して取鍋７に流出する。取鍋７に出湯した溶鋼５は、図示はしないが、必要に応じて次工程の二次精錬を経て、連続鋳造工程へ搬送し、溶鋼５を鋳片に連続鋳造する。
【００２８】
出湯終了後、脱炭精錬炉３を出湯側とは反対側に傾転させ、脱炭精錬炉内に残留させた残留溶融スラグ９を、脱炭精錬炉３の炉口からスラグ収容搬送容器１０またはスラグ収容搬送容器１１に直接排出する。スラグ収容搬送容器１０は、内面側に耐火物層１０ａが施工され且つ突出した広幅の注ぎ口を有している。一方、スラグ収容搬送容器１１は、突出した広幅の注ぎ口を有するが、耐火物層を有しておらず、例えば鋳鉄、鋳鋼などからなる金属製であり、その内部には、予め鉄スクラップ１２が装入されている。更に、このとき、脱炭精錬炉３に残留していた少量の残留溶鋼８も、残留溶融スラグ９とともに、全量、スラグ収容搬送容器１０またはスラグ収容搬送容器１１に排出する。
【００２９】
残留溶融スラグ９を、予め鉄スクラップ１２が装入されたスラグ収容搬送容器１１に排出させ、スラグ収容搬送容器内に積層された鉄スクラップ上から溶融状態のまま流下させることで、残留溶融スラグ９の少なくとも一部は凝固する。
【００３０】
尚、スラグ収容搬送容器１０は、残留溶融スラグ９を溶融状態のまま予備処理精錬炉１４に搬送するための容器であり、内面側に耐火物層１０ａが施工されているが、耐火物層１０ａの施工は必須ではない。スラグ収容搬送容器１０が鋳鉄などからなる金属製であっても、スラグ収容搬送容器１０に収容された残留溶融スラグ９は直ちには凝固せず、残留溶融スラグ９を溶融状態としたまま予備処理精錬炉１４に装入することが可能である。耐火物層１０ａを施工した場合、残留溶融スラグ９を受けた後に短時間で残留溶融スラグ９を予備処理精錬炉１４に装入することが可能なときには、熱ロスの低減効果を享受できるが、保持時間が長くなり、残留溶融スラグ９の一部や残留溶鋼８が凝固して容器内面に付着した場合には剥離が困難であり、却って操業を混乱させる。このような場合には、耐火物層１０ａを施工しない方が好ましい。
【００３１】
次いで、脱炭精錬炉３からスラグ収容搬送容器１０に排出された残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９を、鉄スクラップ１２が予め装入された転炉型精錬炉である予備処理精錬炉１４に装入する。スラグ収容搬送容器１０に耐火物層１０ａが施工されている場合には、保温性が高く、残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９は、スラグ収容搬送容器１０に５〜３０分間程度保持されても殆ど凝固することはない。
【００３２】
その後、溶銑１５を予備処理精錬炉１４に装入し、予備処理精錬炉内の全溶融メタル１６（残留溶鋼８＋溶銑１５＋溶融した鉄スクラップ１２）に対して脱珪処理または脱燐処理を施す。脱珪処理においては、予備処理精錬炉１４に装入された残留溶融スラグ９はスラグ塩基度調整剤として機能し、脱燐処理においては、予備処理精錬炉１４に装入された残留溶融スラグ９は脱燐精錬剤として機能する。ここで、脱燐精錬剤とは、脱燐反応によって生成する燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）を３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5としてスラグ中に固定するための精錬剤である。
【００３３】
少なくとも残留溶融スラグ９の一部を溶融状態のままとして予備処理精錬炉内に積層された鉄スクラップ１２の上方から流下させることで、残留溶融スラグ９の少なくとも一部は、鉄スクラップ１２に付着或いは鉄スクラップ１２の間隙に浸入するようにして凝固する。また、残留溶融スラグ９よりも高融点で高熱伝導率の残留溶鋼８は、残留溶融スラグ９と同時に鉄スクラップ１２上から流下させることでほぼ凝固状態となる。
【００３４】
このようにして鉄スクラップ１２と熱交換させた後の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８は、液相率が低下して溶銑との反応性が低下した状態となり、予備処理精錬炉に装入された溶銑１５との急激な反応による操業トラブルが防止される。この方法とは逆に、スラグ収容搬送容器１０に排出された残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９を、出銑及び排滓を行った後の空の予備処理精錬炉１４に装入し、その後、鉄スクラップ１２を装入し、次いで溶銑１５を装入すると、残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９は、鉄スクラップ１２との熱交換が不十分であり、溶銑との反応性が高いままとなっていて、溶銑１５の装入時に溶銑や火炎の噴出による操業トラブルを招く場合があり、望ましくない。
【００３５】
更に、上記のようにして凝固した残留溶融スラグ９は、大塊の凝固スラグを形成することなく、細分化された状態で固化するので、比較的低温の溶銑の予備処理においても滓化が妨げられることなく、精錬剤として有効に機能する。
【００３６】
脱炭精錬炉３から、予め鉄スクラップ１２が装入された金属製のスラグ収容搬送容器１１に排出された残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９も、同様に、予備処理精錬炉１４に鉄スクラップ１２とともに装入する。但し、金属製のスラグ収容搬送容器１１に排出された残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９は、スラグ収容搬送容器１１に予め装入されている鉄スクラップ１２上から流下されて、残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９の顕熱は鉄スクラップ１２の予熱に費やされる。これによって、残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９の少なくとも一部は凝固・固化し、凝固鉄と固化したスラグとが混合した地金滓１３（metal-containing slag）となる。つまり、残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９は、溶銑との反応性が低下した地金滓１３となるので、予備処理精錬炉１４に装入した直後に更に溶銑１５を装入しても安全に操業を行うことができる。また、地金滓１３は、鉄スクラップ１２とともに予備処理精錬炉１４に装入される際に落下エネルギーによって細分化されるので、予備処理精錬において滓化を促進する点でもこの方法は有利である。
【００３７】
金属製のスラグ収容搬送容器１１に予め装入する鉄スクラップ１２の質量は、脱炭精錬炉３から排出される残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９の合計質量の１．５〜４．５倍であることが好ましく、より好ましくは、２〜３倍である。予め装入する鉄スクラップ量が少ないと、残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９の凝固・固化が不十分で、溶銑１５を予備処理精錬炉１４に装入する際に、急激なＣＯガス発生によって溶銑やスラグが噴出する危険が増大する。また、合計の鉄源使用量が減少して残留溶融スラグ９の顕熱を有効に利用できなかったり、或いは追加の鉄スクラップを装入するために作業時間が延びて生産性が低下したりすることも問題である。
【００３８】
一方、予め装入する鉄スクラップ量が多いと、昇温などのための精錬負荷が増大してコストの増大や精錬時間の延長を招くという問題が起こり、また、予備処理中に全ての鉄スクラップ１２を溶解できないという問題も起こる。また、容量の大きいスラグ収容搬送容器１１が必要となるという問題も起こる。
【００３９】
尚、スラグ収容搬送容器１１に装入する鉄スクラップ１２の量は、予備処理精錬炉１４に装入する鉄スクラップの全量とすることが好ましい。これによって鉄スクラップ装入とスラグ装入とを兼ねることができ、装入回数が増して作業時間が延び、生産性が低下することを防止しつつ、脱炭製錬炉３のスラグを予備処理精錬炉１４に熱間で再利用することが可能となる。
【００４０】
このように、残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９は凝固・固化して地金滓１３となる。その顕熱は、予備処理精錬炉１４に装入される鉄スクラップ１２に回収され、次工程の予備処理精錬炉１４での予備処理における鉄スクラップ１２の溶解のための熱として機能する。尚、凝固・固化したといえども地金滓１３もおよそ３００℃以上の高温であり、地金滓１３の顕熱も予備処理時に回収される。
【００４１】
その後、溶銑１５を予備処理精錬炉１４に装入し、予備処理精錬炉内の全溶融メタル１６（地金滓１３の凝固鉄分＋溶銑１５）に対して予備処理を施す。この予備処理において、地金滓１３として装入された残留溶融スラグ９の固化したものは、溶銑１５の熱を受けて滓化し、予備処理が脱珪処理の場合にはスラグ塩基度調整剤として機能し、脱燐処理の場合には脱燐精錬剤として機能する。
【００４２】
予備処理精錬炉１４での予備処理は、炉底の底吹き羽口から窒素ガスなどを攪拌用ガスとして全溶融メタル１６に吹き込みながら、上吹きランスから酸素ガスを全溶融メタル１６に上吹きして行う。予備処理が脱珪処理の場合には、溶銑中の珪素は、上吹き供給する酸素ガスで酸化され（脱珪反応：Ｓｉ＋Ｏ2→ＳｉＯ2）、珪素酸化物（ＳｉＯ2）となる。この珪素酸化物は残留溶融スラグ９或いは地金滓１３に含有されるＣａＯと反応して炉内にスラグが形成される。予備処理が脱燐処理の場合には、溶銑中の燐は、上吹き供給する酸素ガスで酸化され（脱燐反応：２Ｐ＋５／２Ｏ2→Ｐ2Ｏ5）、燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）となる。この燐酸化物は、炉内に装入した残留溶融スラグ９或いは地金滓１３に含有される、脱燐精錬剤として機能するＣａＯと結合し、３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5として固定される。
【００４３】
脱珪処理されていない溶銑を脱燐処理する際には、脱燐処理の初期に上記の脱珪反応が起こり、溶銑中の珪素濃度がおよそ０．１０質量％未満に低下してから、上記の脱燐反応が起こる。この場合、主に脱珪反応が起こる期間を脱珪期、後半の脱燐反応が起こる期間を脱燐期とも呼ぶ。３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5は炉内スラグの塩基度が低い場合には形成されず、従って、装入した残留溶融スラグ９や地金滓１３だけでは、炉内に生成されるスラグの塩基度が２．０以上を確保できない場合には、生石灰（ＣａＯ）などを脱燐精錬剤として追加することが、燐濃度を低下させる上で好ましい。。
【００４４】
溶銑１５の予備処理工程１において、予備処理が脱燐処理の場合、脱燐処理後の低燐溶銑２の燐濃度を、０．０３０質量％以下にすること、望ましくは０．０２０質量％以下にすることが好ましい。この低燐溶銑２を脱炭精錬炉３で脱炭精錬すると、生成する溶融スラグ６の燐濃度は、Ｐ2Ｏ5換算濃度で１．５質量％程度以下の低濃度にまで低下する。このような低燐濃度の溶融スラグ６を、次の予備処理精錬炉１４での脱燐用精錬剤の一部として利用した場合には、スラグ中燐濃度の上昇が抑制されて、より効率的な脱燐処理が可能となる。
【００４５】
本発明では、予備処理精錬炉１４に溶融状態の残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９、或いは、残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９で予熱した鉄スクラップ１２及び地金滓１３を装入するので、これらの装入分だけ、従来の予備処理に比較して予備処理における入熱量が増加する。鉄スクラップなどを増装入しない場合には、入熱量の増加分に相当するだけ予備処理終了時の溶銑温度が上昇することになるが、脱燐処理の場合には、脱燐精錬剤が滓化する温度範囲内であるならば溶銑温度が低いほど脱燐反応は促進される。従って、溶融状態の残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９などによる入熱量の増加分に相当するだけ、予め予備処理精錬炉１４に装入する鉄スクラップの質量、または、スラグ収容搬送容器１１に装入する鉄スクラップの質量、及び、炉上のホッパーから投入する磁選屑（magnetically separated slag-containing iron lump）などの鉄源の使用量を増加することが好ましい。脱珪処理の場合も、生産性向上の観点から、残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９などによる入熱量の増加分に相当するだけ、鉄スクラップなどの使用量を増加することが好ましい。
【００４６】
本発明者らは、予備処理精錬炉１４に上記の方法でリサイクルする残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９の合計量１トンあたり１．５トン程度以下の鉄スクラップ或いは磁選屑などの鉄源を増装入しても、予備処理中に増装入した分も含めて全て溶解することを調査結果から確認している。
【００４７】
従って、スラグ収容搬送容器１０、１１によって予備処理精錬炉１４にリサイクルされる残留溶融スラグ９（固化後の残留溶融スラグ９）の熱回収量に応じて、スラグ収容搬送容器１１へ予め装入する鉄スクラップ１２の質量、または、予備処理精錬炉１４に予め装入する鉄スクラップ１２の質量と、炉上のホッパーから投入する磁選屑などの鉄源の質量との合計質量を決定することが好ましい。炉上のホッパーから投入する鉄源としては、磁選屑のほかに、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、鋼の切削屑（steel cutting chip）などを使用することができる。
【００４８】
スラグ収容搬送容器１０、１１によって残留溶鋼８及び残留溶融スラグ９を予備処理精錬炉１４に装入することによる熱回収量は、「溶鋼（残留溶鋼８）比熱×溶鋼質量×溶鋼温度＋スラグ（残留溶融スラグ９）比熱×溶融スラグ質量×スラグ温度」で表される。実操業では、熱回収量＝「（残留溶融スラグ９と残留溶鋼８との平均比熱）×（残留溶融スラグ９と残留溶鋼８との合計質量）×（残留溶融スラグ９と残留溶鋼８と平均温度）」と簡単化してもよい。
【００４９】
また、実操業では、予備処理精錬炉１４に予め装入する鉄スクラップの質量、または、スラグ収容搬送容器１１によって予備処理精錬炉１４に装入される鉄スクラップの質量を、経験から求められる溶解可能な質量よりも少ない或る一定値とした上で、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑のうちの何れか１種または２種以上である、予備処理精錬炉１４に炉上から投入する鉄源の合計投入質量を、スラグ収容搬送容器１０、１１によって予備処理精錬炉１４に装入される残留溶鋼８（凝固の残留溶鋼８を含む）と残留溶融スラグ９（固化後の残留溶融スラグ９）との合計質量に応じて決定しても、本発明の効果を得ることができる。
【００５０】
本発明において、予備処理精錬炉１４における予備処理は、（１）脱珪処理、排滓からなる工程の予備処理、（２）脱珪溶銑の脱燐処理、排滓からなる工程の予備処理、（３）脱珪・脱燐処理、排滓からなる工程の予備処理、（４）脱珪・脱燐処理、炉内でのスラグ残し、次チャージの溶銑装入からなる工程の予備処理、（５）脱珪処理、中間排滓、脱燐処理、炉内でのスラグ残し、次チャージの溶銑装入からなる工程の予備処理の何れも可能である。また、何れの予備処理であっても、同様の熱的効果が得られる。また、残留溶融スラグ９（固化後の残留溶融スラグ９）からの回収熱により、短時間の脱珪処理期間でもスラグの滓化促進を可能とすることから、炉内の付着スラグ或いは残留させたスラグからの復燐を防止して効率的な予備処理が可能となる。
【００５１】
以上説明したように、本発明によれば、脱炭精錬炉３での脱炭精錬で生成した溶融スラグ６の顕熱及び炉内残留溶鋼８の顕熱を、予備処理精錬炉１４での溶銑１５の予備処理において最大限に利用することができ、更に、予備処理精錬炉１４ではスラグ塩基度調整剤または脱燐精錬剤の原単位が低減し、また更に、出湯歩留が向上する。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。図１に示す本発明に係る溶銑の精錬方法の処理フローに沿って、以下の試験を行った。以下の試験では、予備処理精錬炉１４における予備処理として脱珪処理されていない溶銑の脱燐処理（脱珪・脱燐処理）を実施した。【００５３】
燐濃度が０．０２０質量％の低燐溶銑２を３００トン容量の脱炭精錬炉３（転炉）に装入し、更に媒溶剤として生石灰とドロマイトとを装入し、炉底の底吹き羽口からアルゴンガス（Ａｒガス）を攪拌用ガスとして吹き込みながら上吹きランスから酸素ガスを供給して脱炭精錬を行った。脱炭精錬終了後、得られた溶鋼５を取鍋７に出湯し、取鍋７に出湯した溶鋼５は、必要に応じて次工程の二次精錬を経て、鋳造工程へ搬送して溶鋼５を鋳片に鋳造した。一方、出湯操作終了後の脱炭精錬炉内には、約７トンの残留溶融スラグ９と約２トンの残留溶鋼８とが残留した。【００５４】
転炉型の予備処理精錬炉１４における溶銑１５の脱燐処理の操業条件は、比較例及び本発明例ともに、以下の通常処理条件の範囲内に設定した。【００５５】
１．脱燐処理前の溶銑１５の温度：１２７０〜１３２０℃
２．脱燐処理前の溶銑１５の珪素濃度：０．２５〜０．３５質量％
３．脱燐処理前の溶銑１５の燐濃度：０．１００〜０．１２０質量％
４．脱燐処理終了時の低燐溶銑の燐濃度：０．００５〜０．０３０質量％
５．脱燐処理終了時の炉内スラグの塩基度：２．０〜３．０
６．脱燐処理終了時の炉内スラグのトータル鉄濃度：５．０〜１５．０質量％
比較例１の試験においては、脱炭精錬炉内の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８を予備処理精錬炉１４への熱間装入原料として利用することなく、従来通り、脱炭精錬炉３からの溶鋼５の出湯後にスラグパンに排出し、スラグパンでスラグヤードに搬送して、スラグヤードに流出して放冷した。【００５６】
つまり、残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８を精錬処理工程の系外へ排出してスラグ処理（大気中での放冷）及び凝固鉄回収処理（固化後に破砕されたスラグからの磁選機による凝固鉄回収）を行った。そして、３００トン容量の転炉型の予備処理精錬炉１４へは、予め３０トンの鉄スクラップを装入した後、溶銑鍋に収容された溶銑１５を装入し、脱燐処理を行った。脱燐処理中に磁選屑、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱などのその他の鉄源は使用せずに脱燐処理した。【００５７】
比較例１の脱燐処理終了時の低燐溶銑の温度は、１２８０〜１３２０℃の温度範囲であった。【００５８】
本発明例１では、脱炭精錬炉３からの溶鋼５の出湯後、脱炭精錬炉内の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の全量を、速やかに、内面に耐火物層が形成されているスラグ収容搬送容器１０に排出した。このスラグ収容搬送容器内で残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の温度測定を行った結果、残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の温度は１５６０〜１６１０℃の範囲、つまり、溶鋼及びスラグの溶融状態の範囲であった。その後、スラグ収容搬送容器１０に収容された約７トンの残留溶融スラグ９と約２トンの残留溶鋼８との全量を、３０トンの鉄スクラップが予め装入されている予備処理精錬炉１４に装入した後、溶銑１５を装入して、脱燐処理を行った。上記の比較例１に対する処理後温度の優位性を確認するために、本発明例１でも、磁選屑、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱などのその他の鉄源は使用せずに脱燐処理した。【００５９】
本発明例１の脱燐処理終了時の低燐溶銑の温度は、１３２５〜１３６５℃の温度範囲となり、低燐溶銑の温度は比較例１よりも約４５℃高くなることが確認できた。この温度差は、予備処理精錬炉１４に装入した残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の顕熱に起因するものである。【００６０】
本発明例２では、脱炭精錬炉３からの溶鋼５の出湯後、脱炭精錬炉内の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の全量を、速やかに、内面に耐火物層が形成されているスラグ収容搬送容器１０に排出した。その後、スラグ収容搬送容器１０に収容された約７トンの残留溶融スラグ９と約２トンの残留溶鋼８との全量を、予め３０トンの鉄スクラップが装入されている予備処理精錬炉１４に装入した後、溶銑１５を装入し、更に、炉上から鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑からなる鉄源のうちの何れか１種または２種以上の鉄源を、残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８からの熱回収量に応じて添加して脱燐処理を行った。例えば磁選屑の場合は５〜１０トン添加した。【００６１】
本発明例２の脱燐処理終了時の低燐溶銑の温度は、比較例１と同等の１２８０〜１３２０℃の温度範囲であった。このように、本発明例２では、磁選屑などの鉄源を追加添加しても問題なく操業することができ、比較例１に対して生産量を増加させることができた。【００６２】
本発明例３では、脱炭精錬炉３からの溶鋼５の出湯後、脱炭精錬炉内の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の全量を、速やかに、内面に耐火物層が形成されているスラグ収容搬送容器１０に排出した。その後、スラグ収容搬送容器１０に収容された約７トンの残留溶融スラグ９と約２トンの残留溶鋼８との全量を、予め３５〜４０トンの鉄スクラップが装入されている予備処理精錬炉１４に装入した後、溶銑１５を装入し、脱燐処理を行った。このように、本発明例３では、予備処理精錬炉１４に予め装入する鉄スクラップ量を比較例１の３０トンに対して更に５〜１０トン増加させた。【００６３】
本発明例３の脱燐処理終了時の低燐溶銑の温度は、比較例１と同等の１２８０〜１３２０℃の温度範囲であった。このように、本発明例３では、鉄スクラップの使用量を増加しても問題なく操業することができ、比較例１に対して生産量を増加させることができた。【００６４】
本発明例４では、脱炭精錬炉３からの溶鋼５の出湯後、脱炭精錬炉内の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の全量を、速やかに、内面に耐火物層が形成されているスラグ収容搬送容器１０に排出した。本発明例４では、予備処理精錬炉１４に予め装入して使用する鉄スクラップと炉上から投入添加する鉄源とを併用することを前提とし、予備処理精錬炉１４に装入する鉄スクラップ量を３０〜４０トンとし、この鉄スクラップの装入量に応じて、炉上から投入添加する鉄源の使用量を設定した。具体的には、予め装入する鉄スクラップと、炉上から投入添加する鉄源との合計量を４０トンとした。【００６５】
つまり、耐火物層が形成されているスラグ収容搬送容器１０に収容された約７トンの残留溶融スラグ９と約２トンの残留溶鋼８との全量を、予め３０〜４０トンの鉄スクラップが装入されている予備処理精錬炉１４に装入した後、溶銑１５を装入した。その後、炉上から投入する鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑からなる鉄源のうちの何れか１種または２種以上の鉄源を、予め装入した鉄スクラップの質量と炉上から投入する鉄源の質量との合計質量が４０トンとなるように、予め炉内に装入した鉄スクラップ量に応じて０〜１０トンの範囲で設定して添加し、脱燐処理を行った。【００６６】
本発明例４の脱燐処理終了時の低燐溶銑の温度は、比較例１と同等の１２８０〜１３２０℃の温度範囲であった。このように、本発明例４では、予め装入する鉄スクラップ量の増加や磁選屑などの鉄源を追加添加しても問題なく操業することができ、比較例１に対して生産量を増加させることができた。【００６７】
本発明例５では、脱炭精錬炉３からの溶鋼５の出湯後、脱炭精錬炉内の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の全量を、速やかに、２０〜３０トンの鉄スクラップが装入された金属製のスラグ収容搬送容器１１に排滓した。スラグ収容搬送容器１１に流出した残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８は鉄スクラップと接触して冷却され、約９トンの地金滓１３が形成された。【００６８】
本発明例５では、炉上から投入する鉄源を含めて脱燐処理で使用する鉄スクラップ量を４０トンに設定した。つまり、予備処理精錬炉１４に予め装入する鉄スクラップ量を１０トンとし、金属製のスラグ収容搬送容器１１に収容された２０〜３０トンの鉄スクラップとともに約９トンの地金滓１３の全量を予備処理精錬炉１４に装入した後、溶銑１５を装入した。その後、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑からなる鉄源のうちの何れか１種または２種以上の鉄源を、スラグ収容搬送容器１１から装入される鉄スクラップ量に応じて０〜１０トンの範囲で設定し、この設定した量を炉上から添加し、脱燐処理を行った。【００６９】
本発明例５の脱燐処理終了時の低燐溶銑の温度は、比較例１と同等の１２８０〜１３２０℃の温度範囲であった。このように、本発明例５では、磁選屑などの鉄源を追加添加しても問題なく操業することができ、生産量を増加させることができた。【００７０】
本発明例６では、脱炭精錬炉３からの溶鋼５の出湯後、脱炭精錬炉内の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の全量を、速やかに、３０〜４０トンの鉄スクラップが装入された金属製のスラグ収容搬送容器１１に排滓した。スラグ収容搬送容器１１に流出した残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８は鉄スクラップと接触して冷却され、約９トンの地金滓１３が形成された。【００７１】
本発明例６では、予備処理精錬炉１４に予め装入する鉄スクラップ量をゼロとした上で、炉上から投入する鉄源を含めて脱燐処理で使用する鉄スクラップ量を４０トンに設定した。つまり、スラグ収容搬送容器１１に収容された３０〜４０トンの鉄スクラップとともに約９トンの地金滓１３の全量を予備処理精錬炉１４に装入した後、溶銑１５を装入した。その後、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑からなる鉄源のうちの何れか１種または２種以上の鉄源を、スラグ収容搬送容器１１から装入される鉄スクラップ量に応じて０〜１０トンの範囲で設定し、この設定した量を炉上から添加し、脱燐処理を行った。【００７２】
本発明例６の脱燐処理終了時の低燐溶銑の温度は、比較例１と同等の１２８０〜１３２０℃の温度範囲であった。また、本発明例６では、予備処理精錬炉１４へ鉄スクラップを単独で装入することがなく、これにより、残留溶融スラグ９の装入時間及び鉄スクラップ１２の装入時間なども含めた脱燐処理時間間隔を１０％程度短縮することができ、鉄スクラップ及び磁選屑などの鉄源の装入による生産量の増加も相まって、生産性を向上することができた。【００７３】
本発明例７では、脱炭精錬炉３からの溶鋼５の出湯後、脱炭精錬炉内の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の全量を、速やかに、３０〜４０トンの鉄スクラップが装入された金属製のスラグ収容搬送容器１１に排滓した。スラグ収容搬送容器１１に流出した残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８は鉄スクラップと接触して冷却され、約９トンの地金滓１３が形成された。【００７４】
本発明例７では、予備処理精錬炉１４における予備処理として、主に溶銑を脱珪処理する脱珪期の後に一旦酸素吹錬を中断し、炉内のスラグを排滓（「中間排滓」という）し、その後、予備処理精錬炉１４に生石灰を添加して溶銑を脱燐（脱燐期）するという方法を採用した。脱珪期終了時点の炉内スラグの塩基度を１．０〜１．５の範囲に調整し、４分間程度吹錬を中断する間に、１０ｋｇ／溶銑−ｔ程度の炉内スラグを残留させるように中間排滓を実施した。また、本発明例７では、予備処理精錬炉１４に予め装入する鉄スクラップ量をゼロとした上で、炉上から投入する鉄源を含めて脱燐処理で使用する鉄スクラップ量を４０トンに設定した。【００７５】
つまり、金属製のスラグ収容搬送容器１１に収容された３０〜４０トンの鉄スクラップとともに約９トンの地金滓１３の全量を予備処理精錬炉１４に装入した後、溶銑１５を装入した。その後、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑からなる鉄源のうちの何れか１種または２種以上の鉄源を、スラグ収容搬送容器１１から装入される鉄スクラップ量に応じて０〜１０トンの範囲で設定し、この設定した量を炉上から添加し、脱珪・脱燐処理を行った。【００７６】
本発明例７の脱燐処理終了時の低燐溶銑の温度は、１２８０〜１３２０℃の温度範囲であり、脱燐処理終了時の低燐溶銑の燐濃度は、０．００５〜０．０２０質量％であった。本発明例７では、脱珪期の後、中間排滓を行わない本発明例１〜６及び比較例１に対して、脱燐処理終了時の低燐溶銑の燐濃度が低下していた。【００７７】
このように、本発明例７では、脱珪期の後に中間排滓を行うことで、残留溶融スラグ９からの復燐が防止され、脱燐処理終了時の低燐溶銑燐濃度を低下することができた。【００７８】
本発明例８では、脱炭精錬炉３からの溶鋼５の出湯後、脱炭精錬炉内の残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８の全量を、速やかに、３５〜４０トンの鉄スクラップが装入された金属製のスラグ収容搬送容器１１に排滓した。スラグ収容搬送容器１１に流出した残留溶融スラグ９及び残留溶鋼８は鉄スクラップと接触して冷却され、約９トンの地金滓１３が形成された。【００７９】
本発明例８では、予備処理として、予備処理精錬炉１４における前チャージの脱燐処理後のスラグを炉内に残留させたまま、当該チャージの溶銑を装入して予備処理精錬を開始し、主に溶銑を脱珪処理する脱珪期の後に一旦酸素吹錬を中断して、炉内のスラグを中間排滓し、その後、予備処理精錬炉１４に生石灰を添加して溶銑を脱燐（脱燐期）するという方法を採用した。脱珪期終了時点の炉内スラグの塩基度を１．０〜１．５の範囲に調整し、４分間程度吹錬を中断する間に、１０ｋｇ／溶銑−ｔ程度の炉内スラグを残留させるように中間排滓を実施した。また、本発明例８では、予備処理精錬炉１４に予め装入する鉄スクラップ量をゼロとした上で、炉上から投入する鉄源を含めて脱燐処理で使用する鉄スクラップ量を４２トンに設定した。【００８０】
つまり、金属製のスラグ収容搬送容器１１に収容された３５〜４０トンの鉄スクラップとともに約９トンの地金滓１３の全量を予備処理精錬炉１４に装入した後、溶銑１５を装入した。その後、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑からなる鉄源のうちの何れか１種または２種以上の鉄源を、スラグ収容搬送容器１１から装入される鉄スクラップ量に応じて２〜７トンの範囲で設定し、この設定した量を炉上から添加し、脱珪・脱燐処理を行った。【００８１】
本発明例８の脱燐処理終了時の低燐溶銑の温度は、１２８０〜１３２０℃の温度範囲であり、脱燐処理終了時の低燐溶銑の燐濃度は、０．００５〜０．０２０質量％であった。本発明例８では、脱珪期の後、中間排滓を行わない本発明例１〜６及び比較例１に対して、脱燐処理終了時の低燐溶銑の燐濃度が低下して、本発明例７と同程度となっていた。【００８２】
このように、本発明例８では、脱燐処理後のスラグを再利用するとともに、脱珪期の後に中間排滓を行うことで、再利用した脱燐処理後スラグ及び残留溶融スラグ９からの復燐が防止され、脱燐処理終了時の低燐溶銑燐濃度を低下することができた。また、再利用した脱燐処理後スラグを脱珪期の精錬剤として活用することで、脱燐処理後スラグの保有する顕熱も更に有効利用することができた。【００８３】
比較例１及び本発明例１〜８の結果をまとめて表１に示す。【００８４】
【表１】
2014068933.tif 000003
【符号の説明】
【００８５】
１  予備処理工程
２  低燐溶銑
２’  脱珪溶銑
３  脱炭精錬炉
４  脱炭精錬工程
５  溶鋼
６  溶融スラグ
７  取鍋
８  残留溶鋼
９  残留溶融スラグ
１０  スラグ収容搬送容器
１０ａ  耐火物層
１１  スラグ収容搬送容器
１２  鉄スクラップ
１３  地金滓
１４  予備処理精錬炉
１５  溶銑
１６  全溶融メタル
【図１】
2014068933.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月25日(2015.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２基の転炉型精錬炉を用い、一方を溶銑の予備処理精錬炉として使用し、他方を前記予備処理精錬炉で予備処理された溶銑の脱炭精錬炉として使用して、溶銑から溶鋼を溶製する溶銑の精錬方法であって、前記脱炭精錬炉での脱炭精錬によって得られた溶鋼を取鍋に出湯した後、脱炭精錬炉内に残ったスラグを、予め鉄スクラップが装入されたスラグ収容搬送容器に排出して該スラグ収容搬送容器内に積層された前記鉄スクラップ上から溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、次いで、前記スラグ収容搬送容器に収容された少なくとも一部が凝固した前記スラグを前記鉄スクラップとともに前記予備処理精錬炉に装入し、その後、該予備処理精錬炉に溶銑を装入して該溶銑に予備処理を行い、該予備処理で、少なくとも一部が凝固した前記スラグを前記鉄スクラップとともに高温のまま使用することを特徴とする、溶銑の精錬方法。
【請求項２】
少なくとも２基の転炉型精錬炉を用い、一方を溶銑の予備処理精錬炉として使用し、他方を前記予備処理精錬炉で予備処理された溶銑の脱炭精錬炉として使用して、溶銑から溶鋼を溶製する溶銑の精錬方法であって、前記脱炭精錬炉での脱炭精錬によって得られた溶鋼を取鍋に出湯した後、脱炭精錬炉内に残ったスラグをスラグ収容搬送容器に排出し、次いで、該スラグ収容搬送容器に収容された前記スラグを、予め鉄スクラップが装入された前記予備処理精錬炉に装入して該予備処理精錬炉内に積層された前記鉄スクラップ上から少なくとも前記スラグの一部を溶融状態のまま流下させて、前記スラグの少なくとも一部を凝固させ、その後、前記予備処理精錬炉に溶銑を装入して該溶銑に予備処理を行い、該予備処理で、少なくとも一部が凝固した前記スラグを前記鉄スクラップとともに高温のまま使用することを特徴とする、溶銑の精錬方法。
【請求項３】
前記スラグ収容搬送容器はその内面側に耐火物層が施工されていることを特徴とする、請求項２に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項４】
前記予備処理精錬炉で溶銑の脱珪処理を行い、次いで、溶銑及び脱珪処理後のスラグの一部を前記予備処理精錬炉内に残留させる中間排滓を行い、引き続き、前記予備処理精錬炉内に残した脱珪処理後の溶銑に対してＣａＯ系媒溶剤を添加するとともに酸素ガスを供給して溶銑の脱燐処理を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項５】
前記予備処理精錬炉で溶銑の脱燐処理を行い、該脱燐処理後の溶銑を予備処理精錬炉から出湯した後、脱燐処理後のスラグを炉内に残留させたまま前記予備処理精錬炉に次チャージの溶銑を装入し、該溶銑に脱珪処理を行い、次いで、溶銑及び脱珪処理後のスラグの一部を前記予備処理精錬炉内に残留させる中間排滓を行い、引き続き、前記予備処理精錬炉内に残した脱珪処理後の溶銑に対してＣａＯ系媒溶剤を添加するとともに酸素ガスを供給して溶銑の脱燐処理を行うことを特徴とする、請求項４に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項６】
前記予備処理精錬炉での予備処理が脱燐処理であり、脱燐処理された溶銑の燐濃度は０．０３０質量％以下であることを特徴とする、請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の溶銑の精錬方法。
【請求項７】
前記スラグ収容搬送容器へ予め装入する鉄スクラップの質量または前記予備処理精錬炉へ予備処理前に装入する鉄スクラップの質量と、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、製鉄ダスト、磁選屑、鋼の切削屑からなる鉄源のうちの何れか１種または２種以上である、前記予備処理精錬炉の炉上から予備処理精錬炉に投入する鉄源の質量と、の合計質量を、前記スラグ収容搬送容器によって予備処理精錬炉に装入されるスラグの熱回収量に応じて決定することを特徴とする、請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の溶銑の精錬方法。
【国際調査報告】
2014068933.tif 000005
2014068933.tif 000006
2014068933.tif 000007
2014068933.tif 000008