(57)【要約】【課題】  耐火物製の浸漬ランスの損耗を抑制しつつ脱珪スラグのフォーミングを防止しうる、高炉鋳床での溶銑の脱珪処理方法を提供する。  【解決手段】  酸化鉄源としてのペレット篩下粉とＣａＯ源としての転炉スラグを混合粉砕したのちスクリーンで粗い粒鉄を除去して塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）２．０〜３．５の脱珪剤とし、これを脱珪樋３にて溶銑Ａ中に浸漬した脱珪ランス１１を用いて溶銑Ａ中に吹き込み、脱珪スラグＢの塩基度を０．５〜０．８、ＦｅＯ含有量を１０〜２０質量％、Ａｌ2Ｏ3含有量を２０質量％以下の範囲に維持しつつ脱珪処理を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉鋳床において、酸化鉄源とＣａＯ源とを配合してなる脱珪剤を吹き込んで溶銑を脱珪処理する方法であって、前記脱珪剤の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2、以下、同じ。）を２．０〜３．５の範囲で調整することにより、脱珪スラグの塩基度を０．５〜０．８、ＦｅＯ含有量を１０〜２０質量％、Ａｌ2Ｏ3含有量を２０質量％以下の範囲に維持することを特徴とする溶銑脱珪方法。
【請求項２】
前記酸化鉄源が、ペレット篩下粉である請求項１に記載の溶銑脱珪方法。
【請求項３】
前記ＣａＯ源が、粉砕した転炉スラグから粗粒粒鉄を除去して得られたものである請求項１または２に記載の溶銑脱珪方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑の予備処理方法、特に高炉鋳床において溶銑中に脱珪剤をインジェクションして脱珪する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑の脱珪処理は、高炉鋳床または高炉から転炉までの搬送容器内または転炉内に、酸化鉄を主体とする脱珪剤を添加して行われ、この処理により脱珪スラグが発生する。
【０００３】
転炉または搬送容器内で脱珪処理を行う場合は、この脱珪スラグがフォーミングしてスロッピングが発生しやすいため、脱珪剤に転炉スラグ等のＣａＯ源を添加して脱珪スラグの塩基度を調整することが行われており、例えば脱珪スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を１．０〜３．０とする例（特許文献１参照）、１．０以上とする例（特許文献２参照）、０．８〜１．２とする例（特許文献３参照）など多数開示されている。
【０００４】
いっぽう、高炉鋳床において溶銑中に脱珪剤をインジェクションして脱珪する場合は、脱珪スラグのフォーミングにより搬送容器内に装入できる溶銑量が減少し、必要な搬送容器台数が増加する問題が生じるため、上記と同様に脱珪剤にＣａＯ源を添加して脱珪スラグの塩基度を調整することが行われており、脱珪スラグの塩基度として例えば１．５５（ＳｉＯ2：２９．９質量％、ＣａＯ：４６．４質量％）なる値が開示されている（特許文献４参照）。
【０００５】
しかしながら、高炉鋳床で溶銑中に脱珪剤を吹き込んで脱珪処理を行う方法では、脱珪剤を溶銑中に吹き込むための耐火物製の浸漬ランスの損耗が著しくなる場合があり、脱珪コストの上昇やメンテナンス頻度の増大などの問題が生じることがわかった。このようなランスの損耗を抑制しつつ脱珪スラグのフォーミングを防止することができる脱珪スラグの塩基度等の適正範囲については、従来明確ではなかった。
【特許文献１】特開平１１−３２３４２０号公報（特許請求の範囲、段落［０００８］など）
【特許文献２】特開２００１−２９４９２４号公報（段落［００１３］など）
【特許文献３】特開平４−２１４８１１号公報（特許請求の範囲、段落［０００９］など）
【特許文献４】特開２０００−２５６７２０号公報（段落［０００９］、［表１］など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の目的は、耐火物製の浸漬ランスの損耗を抑制しつつ脱珪スラグのフォーミングを防止しうる、高炉鋳床での溶銑の脱珪処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、高炉鋳床において、酸化鉄源とＣａＯ源とを配合してなる脱珪剤を吹き込んで溶銑を脱珪処理する方法であって、前記脱珪剤の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2、以下、同じ。）を２．０〜３．５の範囲で調整することにより、脱珪スラグの塩基度を０．５〜０．８、ＦｅＯ含有量を１０〜２０質量％、Ａｌ2Ｏ3含有量を２０質量％以下の範囲に維持することを特徴とする溶銑脱珪方法である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記酸化鉄源が、ペレット篩下粉である請求項１に記載の溶銑脱珪方法である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記ＣａＯ源が、粉砕した転炉スラグから粗粒粒鉄を除去して得られたものである請求項１または２に記載の溶銑脱珪方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、脱珪スラグの組成を所定範囲に維持することにより、浸漬ランスの耐火物損耗を抑制しつつ、脱珪スラグのフォーミングを防止できるようになった。この結果、脱珪コストを削減できるとともに、メンテナンスの頻度を低減できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
実施形態の一例を図１の高炉鋳床における脱珪処理設備の平面配置図を用いて説明する。高炉１から出銑された溶銑Ａは、主樋２の下流側に設けられた平面視円形状の脱珪樋３において脱珪処理される。脱珪処理により脱珪スラグＢが発生するが、脱珪樋３より下流側に設けられた図示しないスキンマで溶銑Ａと脱珪スラグＢとに分離され、脱珪後の溶銑Ａは傾注樋４を経て溶銑鍋５にて受銑され、いっぽう脱珪スラグＢは脱珪滓鍋６にて受滓される。
【００１３】
図２は、脱珪処理設備である脱珪樋３の詳細を説明するための縦断面図であり、先端に脱珪剤吹込み孔１１ａを有する耐火物製の脱珪ランス１１を溶銑Ａ中に浸漬し、粉状の脱珪剤を図示しないホッパから空気で圧送し気送配管を経由して脱珪ランス１１の脱珪剤吹込み孔１１ａから溶銑Ａ中に吹き込むようにしている。なお同図において、Ｂは脱珪処理により発生した脱珪スラグを示す。
【００１４】
脱珪剤は、酸化鉄源とＣａＯ源とを配合して塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2、以下、同じ。）を２．０〜３．５の範囲で調整したものを用いる。
ここで、脱珪剤の塩基度を２．０〜３．５としたのは、２．０未満ではＣａＯ含有量が不足し、脱珪スラグの塩基度を後記所要の範囲（０．５〜０．８）に維持できないためであり、いっぽう３．５を超えるとＣａＯ量が過剰となり脱珪スラグの融点が上昇して滓化が困難になるためである。脱珪剤の塩基度は、酸化鉄源とＣａＯ源との配合割合を調整することにより行うことができる。
【００１５】
脱珪剤に用いる酸化鉄源としては、従来用いられている鉄鉱石粉、ミルスケール、焼結鉱、砂鉄などの他、ペレット篩下粉を用いることができ、これらのうちいずれか２種類以上を混合して用いてもよい。ペレット篩下粉とは、高炉にペレットを装入する際に、スクリーンで除去された所定粒径以下（例えば、−６ｍｍ）のものをいう。なお、ペレット篩下粉を除去するのは、このように粒径の小さいペレットを高炉に装入すると、高炉内の通気性が悪化して、操業が不安定になったり、生産性が低下したりするためである。このペレット篩下粉は、焼結機を有する製鉄所では焼結原料として再利用できるが、焼結鉱を用いないオールペレット操業の高炉、すなわち、焼結機を有しない製鉄所ではその使い道がなく、なんらかの利用方法の開発が急務であった。
【００１６】
また、脱珪剤に用いられるＣａＯ源としては、焼石灰（生石灰）、石灰石などの他、転炉スラグを用いることができ、これらのうちいずれか２種類以上を混合して用いてもよい。転炉スラグは、未滓化のＣａＯを含むため路盤材などに利用することが困難であるが、滓化したＣａＯも多量に含むため、微粉にして高温の溶銑中に吹き込むことにより、脱珪反応で生成したＳｉＯ2と容易に反応して滓化が促進され、脱珪スラグＢが生成される。
【００１７】
このようにして生成した脱珪スラグＢの塩基度は０．５〜０．８、ＦｅＯ含有量は１０〜２０質量％、Ａｌ2Ｏ3含有量は２０質量％以下の範囲に維持することが好ましい。以下、各数値限定の理由を説明する。
【００１８】
脱珪スラグＢの好ましい塩基度を０．５〜０．８としたのは、図３に示すように、脱珪スラグＢの塩基度を０．５未満に低下させると、脱珪スラグのＦｅＯ含有量が２０質量％を超えて上昇し、脱珪ランス１１の損耗が著しくなるためであり、いっぽう脱珪スラグＢの塩基度を０．８を超えて上昇させると、脱珪スラグＢの融点が上昇して粘性が低下し、排滓が困難になるためである。なお、図３は、図１および図２の脱珪処理設備において、脱珪剤のペレット篩下粉と転炉スラグとの配合割合を種々変化させて溶銑の脱珪処理を行い、発生した脱珪スラグを脱珪樋３の出口でサンプリングして分析し作成したものである。脱珪スラグＢの塩基度の調整は、脱珪剤の塩基度を変化させることにより行うことができる。
【００１９】
ここで、本発明の脱珪スラグの塩基度の適正範囲（０．５〜０．８）は、転炉または搬送容器内で脱珪処理を行う場合における脱珪スラグの塩基度の適正範囲（１．０〜０．３、１．０以上、０．８〜１．２など、上記［背景技術］参照）と比べ相対的に低いところに存在するが、その理由は以下のとおりである。すなわち、転炉または搬送容器内で脱珪処理を行う場合は、通常、脱珪剤として固体の脱珪剤に加えて気体酸素を併用し、この気体酸素を上吹きすることによって溶銑温度（すなわち、脱珪スラグ温度）を高めることが行われている。したがって、脱珪スラグの塩基度を高めてその融点を高くしても十分に滓化されうることから、比較的高い塩基度が適正範囲とされている。これに対し、本発明のように高炉鋳床で脱珪処理を行う場合は、気体酸素の上吹きは行わず、基本的に溶銑の顕熱のみを利用して滓化するので、溶銑温度（１４００℃程度）で滓化しうる比較的低い塩基度が適正範囲となる。
【００２０】
また、脱珪スラグＢの好ましいＦｅＯ含有量を１０〜２０質量％としたのは、ＦｅＯ含有量を１０質量％未満に低下させると、脱珪スラグＢの融点が上昇して粘性が低下し、排滓が困難になるためであり、いっぽうＦｅＯ含有量を２０質量％を超えて上昇させると、上述したように脱珪ランス１１の損耗が著しくなるためである。参考として、図４に、ラボテストにて合成スラグを用いて、スラグのＦｅＯ含有量が耐火物の溶損速度に及ぼす影響を調査した結果を示す。同図に示すように、スラグのＦｅＯ含有量を３０質量％から１０質量％に低下させることにより、耐火物の種類によりその程度は異なるが、溶損速度は明確に低下している。
【００２１】
脱珪スラグＢのＦｅＯ含有量の調整は、脱珪剤の塩基度を変化させて脱珪スラグＢの塩基度を上記好ましい範囲（０．５〜０．８）内で調整することにより行うことができる。
【００２２】
また、脱珪スラグＢの好ましいＡｌ2Ｏ3含有量を２０質量％以下としたのは、Ａｌ2Ｏ3含有量を２０質量％を超えて上昇させると、脱珪スラグＢの融点が上昇して粘性が低下し、排滓が困難になるためである。脱珪スラグＢのＡｌ2Ｏ3含有量の調整は、Ａｌ2Ｏ3の由来が主として酸化鉄源であるので、Ａｌ2Ｏ3含有量が過度に高くない酸化鉄源を選択することにより行うことができる。しかしながらＡｌ2Ｏ3含有量が高い鉄鉱石などを用いざるをえない場合は、Ａｌ2Ｏ3含有量が低いミルスケールなどを適量混合して酸化鉄源のＡｌ2Ｏ3含有量を低下させて使用すればよい。
【００２３】
酸化鉄源としてペレット篩下粉（例えば−６ｍｍ）を用いる場合は、溶銑中にインジェクションするには粗すぎるので、粉砕機で１ｍｍ以下程度に粉砕して用いるとよい。
【００２４】
また、ＣａＯ源として転炉スラグを用いる場合も粉砕機で１ｍｍ以下程度に粉砕して用いればよいが、転炉スラグ中には多量の粒鉄が含まれており、粒鉄の中には１ｍｍを超えるような粗いものも多数存在する。このような粗い粒鉄は通常の粉砕機では十分に粉砕しきれないため、このまま用いると気送配管内や脱珪ランス１１内で詰まりが発生するので、あらかじめ除去してから用いるのがよい。粗い粒鉄を除去する手段としては、磁選機を用いてもよいが、スクリーンを用いるほうが簡便でかつ分級効率にも優れ、設備コストも低減できるのでより好ましい。つまり、磁選機を用いると、除去する必要のない１ｍｍ以下の細かい粒鉄も分離されてしまい、その際、スラグ粉も一緒に巻き込まれて分離されてしまうので、分級効率がかえって低下してしまう。これに対し、例えば篩目１ｍｍのスクリーンを用いると、１ｍｍを超える粗い粒鉄だけが分離されて除去され、１ｍｍ以下の細かい粒鉄はスラグ粉とともに脱珪剤中に残存する。この脱珪剤を溶銑中に吹き込むと、細かい粒鉄は溶銑中にすぐに溶解するので溶銑の一部として有効に回収されることとなる。
【００２５】
なお、酸化鉄源およびＣａＯ源の両方とも粉砕する場合は、ロッドミルやボールミルなどの粉砕機でそれぞれを別々に粉砕してからミキサで混合してもよいが、粉砕機で両者を混合しつつ一緒に粉砕するほうが、ミキサを省略でき設備コストを低減できることに加え、粉砕機内で酸化鉄粉とＣａＯ粉との混合がより十分に行われ、溶銑中に吹き込んだ際に滓化されやすくなるのでより好ましい。例えば、酸化鉄源としてペレット篩下粉を用い、ＣａＯ源として転炉スラグを用いる場合は、両者を粉砕機で混合粉砕し、粉砕後にスクリーンにて粗い粒鉄を除去するように構成するのが推奨される。
【実施例】
【００２６】
図１に示す構成の鋳床脱珪設備を有する高炉（内容積１８４５ｍ3）において、本発明を適用し、その効果を調査した。
【００２７】
本高炉においては、従来焼結設備を有し、高炉用原料として焼結鉱を使用していたことから、脱珪剤として焼結鉱を用いていた（参考例）が、焼結設備の休止にともない、オールペレット操業に移行したため、脱珪剤としてペレット篩下粉を用いることとした（比較例）。しかしながら、脱珪ランスの損耗が著しくなり、脱珪ランス原単位が大幅に上昇したため、ペレット篩下粉に転炉スラグを添加したものを脱珪剤として用いた（発明例）。
【００２８】
なお、参考例では−６ｍｍの焼結鉱をロッドミルで−１ｍｍ（目標）に粉砕したものを脱珪剤として用いた。比較例では−６ｍｍのペレット篩下粉をロッドミルで−１ｍｍ（目標）に粉砕したものを脱珪剤として用いた。本発明例では、同じく−６ｍｍのペレット篩下粉に、−１０ｍｍの転炉スラグを所定の配合割合で添加し、ロッドミルで−１ｍｍ（目標）に混合粉砕し、篩目０．７ｍｍのスクリーンで粗粒（粗い粒鉄）を除去したものを脱珪剤として用いた。
【００２９】
なお、脱珪ランスの耐火物としては、参考例、比較例、本発明例とも、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ耐火物を用いた。
【００３０】
表1に、各脱珪剤の使用時における脱珪スラグの組成および脱珪ランス原単位を対比して示す。同表に示すように、参考例の焼結鉱使用の場合は、脱珪剤の塩基度２．１０、脱珪剤の塩基度０．５６、ＦｅＯ含有量１９．４質量％、Ａｌ2Ｏ3含有量６．０質量％と、すべて本発明の規定範囲内の値であり、脱珪ランスの耐火物損耗量は少なく、脱珪ランス原単位は２５円／ｔ−脱珪溶銑と十分低く、許容範囲内であった。これに対し、比較例のペレット篩下粉単味使用の場合は、脱珪剤の塩基度が１．４３と本発明の規定範囲を下回り、このため脱珪スラグの塩基度も０．２３へと低下して本発明の規定範囲を下回り、ＦｅＯ含有量は２９，５質量％へと上昇して本発明の規定範囲を超えた。この結果、脱珪ランスの耐火物損耗量が著しく増加し、脱珪ランス原単位は３５円／ｔ−脱珪溶銑へと大きく上昇し、脱珪コストが大幅に上昇した。これに対し、本発明例のペレット篩下粉＋転炉スラグ混合使用の場合は、脱珪剤の塩基度を２．５２としたことにより、脱珪スラグの塩基度は０．６５、ＦｅＯ含有量は１５．７質量％、Ａｌ2Ｏ3含有量は９．２質量％とすべて本発明の規定範囲内の値となった。この結果、脱珪ランスの耐火物損耗量は顕著に減少して脱珪ランス原単位は従来の参考例の２５円／ｔ−脱珪溶銑をも下回る２０円／ｔ−脱珪溶銑まで低下し、脱珪コストが大幅に低減した。
【００３１】
なお、参考例、比較例、本発明例とも、脱珪スラグの著しいフォーミングは発生しなかった。
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施に係る高炉鋳床における脱珪処理設備の平面配置図である。
【図２】本発明の実施に係る脱珪処理設備の縦断面図である。
【図３】脱珪スラグの、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）とＦｅＯ含有量との関係を示すグラフ図である。
【図４】耐火物の溶損速度に及ぼすスラグＦｅＯ含有量の影響を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…高炉
２…主樋
３…脱珪樋
４…傾注樋
５…溶銑鍋
６…脱珪滓鍋
１１…脱珪ランス
１１ａ…脱珪剤吹込み孔
Ａ…溶銑
Ｂ…脱珪スラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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