(57)【要約】【課題】  低燐溶銑を製造する際に、重量屑サイズのスクラップを効率的に溶解しつつ溶銑脱燐を行う。【解決手段】  転炉型容器内に収容された溶銑に対して、脱燐剤を添加するとともに、上吹きランスから酸素ガス又は酸素含有ガスを吹き付け、且つ炉底又は／及び側壁から撹拌用ガスを吹き込みつつ、溶銑の脱燐処理を行う方法であって、重量屑の割合が９０mass％以上のスクラップ屑を転炉型容器に装入し、このスクラップ屑を溶銑に溶解させつつ脱燐処理を行う。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉型容器内に収容された溶銑に対して、脱燐剤を添加するとともに、上吹きランスから酸素ガス又は酸素含有ガスを吹き付け、且つ炉底又は／及び側壁から撹拌用ガスを吹き込みつつ、溶銑の脱燐処理を行う方法であって、
重量屑の割合が９０mass％以上のスクラップ屑を転炉型容器に装入し、該スクラップ屑を溶銑に溶解させつつ脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉型容器において、スクラップを溶解させつつ溶銑の脱燐処理を行う低燐溶銑の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶銑段階で予め脱燐処理（予備脱燐処理）を行い、溶銑中の燐をある程度除去してから転炉で脱炭吹錬を行う製鋼方法が発展してきた。この予備脱燐処理では、石灰系精錬剤（脱燐剤）とともに気体酸素や酸化鉄等の酸素源が添加される。この酸素源は溶銑中の燐以外に、炭素や珪素と反応して溶銑温度が上昇するが、脱燐反応は熱力学的に低温の方が有利であるため、冷却材を添加して、処理後の温度を１３００℃前後に制御している。鍋型、トーピード型では攪拌も弱く、ランスを浴中へ装入するため、冷却材としてスクラップを添加することが不可能であるが、転炉型容器を用いた脱燐処理では、底吹き攪拌が大きく、浴中にランスも装入しないため、スクラップを溶解することが可能である。
【０００３】
従来、転炉型容器を用いて溶銑脱燐処理中にスクラップを溶解する方法として、脱炭滓を主成分とする精錬剤と幅が３０ｍｍ以下で厚みが１５ｍｍ以下のスクラップを添加し、吹き込みガス流量：０．０７Ｎｍ３／min／t-pig以上で底吹きガス攪拌を行いながら溶銑脱燐処理を行う方法（例えば、特許文献１参照）、脱燐剤の一部とスクラップと炭材を溶銑に添加して、酸素を上吹きし、スクラップが溶解した後、残りの脱燐剤を添加して脱燐処理を行う方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開平１-１４７０１１号公報
【特許文献２】特開平１-３１６４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の方法では、スクラップのサイズを小さくする必要があるため、切断等に処理コストがかる問題がある。また、特許文献２の方法では、処理期間がスクラップ溶解期と脱燐期に分かれるため、吹錬時間が非常に長くなり、生産性が大きく阻害される。
このようにスクラップを溶解しつつ溶銑の脱燐処理を行う従来技術は、様々な問題を抱えている。特に、予備脱燐処理段階の溶銑温度は高くても１４００℃程度であり、１６００℃以上の高温となる脱炭処理に比べて温度が低いため、重量屑のような厚みの大きいスクラップ屑は未溶解が発生し、ほとんど使用されていないのが実状である。
【０００５】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、重量屑サイズのスクラップを効率的に溶解しながら、溶銑脱燐を行うことができる低燐溶銑の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来、スクラップを溶解しつつ溶銑の脱燐処理を行う場合、重量屑のような厚みの大きい屑は溶解し難いので、これを使用するとしても極く限定的な量に制限する必要がある、というのが半ば技術常識化していた。これに対し本発明者らは、転炉型容器を用いた実験によりスクラップを効率的に溶解しながら脱燐処理する方法、特に、重量屑を効率的に溶解する方法について検討を行い、その結果、上記のような従来の認識に反し、重量屑の割合（質量比）を９０％以上まで高めたスクラップ屑を用いた場合には、重量屑をほぼ完全に溶解させることができるという、全く予想外の事実を見出した。
【０００７】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その要旨は、転炉型容器内に収容された溶銑に対して、脱燐剤を添加するとともに、上吹きランスから酸素ガス又は酸素含有ガスを吹き付け、且つ炉底又は／及び側壁から撹拌用ガスを吹き込みつつ、溶銑の脱燐処理を行う方法であって、重量屑の割合が９０mass％以上のスクラップ屑を転炉型容器に装入し、このスクラップ屑を溶銑に溶解させつつ脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法である。
【０００８】
本発明において、スクラップ屑のなかの「重量屑」とは、社団法人日本鉄リサイクル工業会が定める「鉄スクラップ検収統一規格」において分類されたヘビー屑中の等級ＨＳ、Ｈ１、Ｈ２と定義する。これらのヘビー屑は、脱燐処理において使用された場合に特に溶解し難いものと考えられ、使用が制限されてきたものである。「重量屑」以外のスクラップ屑とは、同規格が定めるところのＨ３，Ｈ４のヘビー屑、プレス屑、シュレッダー屑などである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の低燐溶銑の製造方法によれば、従来技術においては使用量が大幅に制限されてきた重量屑のスクラップを大量に溶解することができ、このため脱燐処理に使用できるスクラップ屑の種類に関する制約条件が実質的になくなり、弾力的な操業が可能になるとともに、多量のスクラップ屑を溶解させて高い生産性で低燐溶銑を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の低燐溶銑の製造方法は、転炉型容器内に収容された溶銑に対して、脱燐剤を添加するとともに、上吹きランスから酸素ガス又は酸素含有ガスを吹き付け、且つ炉底又は／及び側壁から撹拌用ガスを吹き込みつつ、溶銑の脱燐処理を行う。このような脱燐処理法自体は、低燐溶銑を効率的に製造できる方法として、一般に知られているが、本発明では重量屑の割合が９０mass％以上のスクラップ屑を転炉型容器に投入し、このスクラップ屑を溶銑に溶解させつつ脱燐処理を行うものである。
なお、上吹きランスから吹き付けられる酸素ガス又は酸素含有ガスとしては、純酸素、空気、酸素富化空気等が使用できるが、熱効率や脱燐速度を考慮して、一般には工業用純酸素が使用される。
【００１１】
通常、脱燐処理では、スクラップ屑は複数の種類のものが同時に使用されるが、本発明者らは種々の実験に基づき、脱燐処理に使用されるスクラップ屑は、重量屑と他のスクラップ屑（ライト屑など）との質量比が重量屑の溶解に大きく影響することを見出した。具体的には、スクラップ屑の総質量が一定の場合に、重量屑が極く少量の場合は当然にして溶解しやすく、重量屑の割合が増加するにしたがい溶け残りが生じ、重量屑の割合が２０mass%を超えると溶け残りが増加することが判った。しかし、重量屑の割合がさらに増加すると溶け残りの量は増加するが、予想に全く反して、５０mass％を超える辺りからその傾向が逆転して溶け残りの量が減少し、９０mass％以上では重量屑の殆どが溶解することが判った。
【００１２】
これは、以下のような理由によるものと考えられる。まず、重量屑とシュレッダー等の厚みの薄いライト屑を同時に添加すると、ライト屑だけが初期の段階から溶解するため溶銑の温度が低下し、重量屑が溶け難くなり、処理終了時には溶け残りが生じる。逆に、重量屑だけを添加した場合には、初期の段階ではスクラップはなかなか溶解しないため、溶銑温度の低下が少なく、スクラップ中への伝熱が進行する中・後半になり溶解が進み、処理終了時には溶解が完了するものと考えられる。したがって、温度の低い溶銑予備処理段階で重量屑を効率的に溶解するためには、僅かの量しか使用しないか、若しくは重量屑の比率を重量屑単独近くまで高める必要があることが判った。このため本発明では、重量屑の割合が９０mass％以上のスクラップ屑を転炉型容器に投入し、このスクラップ屑を溶銑に溶解させつつ脱燐処理を行うようにするものである。
【００１３】
なお、脱燐処理終了時にスクラップ屑の未溶解が発生すると、スクラップ屑により溶銑の攪拌が阻害されるため溶銑中［Ｐ］濃度が低下し難くなるばかりでなく、鉄歩留まりが悪化する、スラグの排滓性に支障を来す、底吹きガスノズルの閉塞等が生じる、などのトラブルの原因となる。このためスクラップ屑の未溶解の発生は、操業面からも極力回避する必要がある。
【００１４】
以下、本発明法における他の精錬条件について説明する。
本発明法では、転炉型容器内に収容された溶銑に対して、ＣａＯ源である脱燐剤を添加し、上吹きランスから酸素ガス又は酸素含有ガスを吹き付け、炉底又は／及び側壁から撹拌用ガス（窒素，Ａｒガス等）を吹き込みつつ脱燐処理が行われる。ここで、スクラップ屑の溶解性は、撹拌ガス量に影響を受け易いと考えられるが、本発明者らの実験によれば、０．０５Ｎｍ３／min・t-pig以上の撹拌ガス量であれば、重量屑の溶解に全く支障がないことが確認できた。なお、撹拌ガス量の上限は特にないが、耐火物保護の観点から一般には０．３Ｎｍ３／min・t-pig以下とすることが好ましい。また、処理時間（転炉型容器内への溶銑装入完了時〜処理後の出湯開始時）は、１０分以上であれば問題ない。処理時間の上限はないが、生産性の観点から一般には２０分以下とすることが好ましい。また、その他の条件としては、ＣａＯ源である脱燐剤は１０〜３０ｋｇ／t-pig、上吹きランスからの酸素ガス量は０．７〜２．５Ｎｍ３／min・t-pig、処理終了時の溶銑温度１３００〜１４００℃程度が通常の水準である。脱燐剤の転炉型容器内への投入方法は、所謂上置き、上吹きランスによる投射等、適宜な方法を採用できる。
【実施例】
【００１５】
高炉で出銑した溶銑を溶銑鍋内で脱珪処理し、機械攪拌を用いて溶銑鍋内で脱硫処理を施した後、図１に示すような構造の転炉型容器１（容量３００ｔ）内でスクラップ屑を添加した脱燐処理を行った。スクラップ屑の添加量は、１チャージ当たり１０ｔ（一定）とし、スクラップ屑中での重量屑の割合を変化させた。転炉型容器１内に、図示しないスクラップシュートを介してスクラップ屑を装入した後、溶銑４を受銑し、処理（吹錬）を開始した。
【００１６】
この脱燐処理では、上吹きランス２を用いて酸素ガス６を１．２〜１．５Ｎｍ３／min・t-pigの速度で溶銑４に添加しながら、炉底に埋め込まれたノズル３を介して底吹きガス（撹拌用ガス）として窒素ガス７を０．０８〜０．１２Ｎｍ３／min・t-pigの供給量で吹き込み、１０〜１２分間（転炉型容器内への溶銑装入完了時〜処理後の出湯開始時）で処理を行った。脱燐剤５としては、処理前の溶銑［Ｓｉ］濃度に応じてＣａＯを１４〜２１ｋｇ／t-pigの範囲で添加した。
【００１７】
脱燐処理終了後、転炉型容器１から溶銑４を出湯する際に、スクラップ屑の未溶解の有無を目視で調べた。その結果を、溶銑成分・温度、スクラップ屑中での重量屑の割合とともに表1に示す。
表１によれば、スクラップ屑中の重量屑の割合によって、スクラップ未溶解（処理後）の発生状況が異なり、重量屑の割合を多くした場合には、重量屑の割合が９０mass％未満ではスクラップ未溶解が発生しているのに対し、重量屑の割合が９０mass％以上ではスクラップの未溶解は全く発生していない。
【００１８】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明法の実施に供される転炉型容器の縦断面と脱燐処理状況の一例を示す説明図
【符号の説明】
【００２０】
１  転炉型容器
２  ランス
３  ノズル
４  溶銑
５  脱燐剤
６  酸素ガス
７  窒素ガス
【図１】
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