(57)【要約】【課題】Ｆｅ−Ｓｉ合金や炭材等の代替となる新たな昇熱材を採用することは、設備の新設や改造といった大掛かりな作業が必要となり、操業を開始するまでに多大なコストが費やされることになる。このため、Ｆｅ−Ｓｉ合金や炭材等の代替となる昇熱材を導入する際の初期投資を抑えることが望まれている。【解決手段】転炉精錬工程における溶鉄Ｍの昇熱方法において、溶鉄Ｍの昇熱材として溶鉄ＭにＡｌ合金を投入した後、溶鉄Ｍに向けて酸素を吹き込むことで溶鉄を昇熱させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉精錬工程における溶鉄の昇熱材として前記溶鉄にＡｌ合金を投入した後、前記溶鉄に向けて酸素を吹き込むことで溶鉄を昇熱させることを特徴とする、溶鉄の昇熱方法。
【請求項２】
０．０５≦Ａｌ原単位／Ｓｉ原単位≦０．４０を満たすように、前記溶鉄に前記Ａｌ合金を投入することを特徴とする、請求項１に記載された溶鉄の昇熱方法。
【請求項３】
溶鋼の成分調整を行うための合金投入装置を用いて前記溶鉄に前記Ａｌ合金を投入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の溶鉄の昇熱方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼プロセスの転炉精錬工程における溶鉄の昇熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼プロセスの転炉精錬工程では、溶鉄を昇熱させるための昇熱材としてＦｅ−Ｓｉ合金やコークス等の炭材を使用することが知られている。しかし、Ｆｅ−Ｓｉ合金を過剰に使用した場合には、転炉内のスラグの成分調整のためにＣａＯ（生石灰）やＭｇＯ等の副原料の使用量も増やさなければならず、製鋼コストが増加する。また、コークス等の炭材を過剰に使用すると溶鉄中の［Ｓ］が増加し、極低硫鋼の製造に適さない。
【０００３】
一方、特許文献１では、上記の昇熱材に代わる新たな昇熱材として精錬用冷却材（鉄鉱石、ミルスケール、製鉄ダスト等）とプラスチックとの混合物を使用することが開示されている。特許文献１では、そのようなプラスチック混合物を使用することでＦｅ−Ｓｉ合金や炭材の使用量の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４７０５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で使用されるプラスチックは、転炉精錬工程や、その後の溶鋼の成分調整工程で通常使用されないものである。このため、昇熱材として上記のプラスチック混合物を使用する際には、プラスチック貯留用の受入バンカーを新設する必要がある。また、プラスチック投入用の投入ホッパーの増設やベルトコンベアの改造等が必要になる場合もある。したがって、昇熱材としてプラスチック混合物を使用するためには、設備の新設や改造といった大掛かりな作業が必要となり、操業を開始するまでに多大なコストが費やされる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｆｅ−Ｓｉ合金や炭材等の代替となる昇熱材を導入する際の初期投資を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、転炉精錬工程における溶鉄の昇熱材として前記溶鉄にＡｌ合金を投入した後、前記溶鉄に向けて酸素を吹き込むことで溶鉄を昇熱させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
Ｆｅ−Ｓｉ合金や炭材等の代替となる昇熱材を導入する際の初期投資を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る転炉精錬設備の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る転炉精錬方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る転炉精錬方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る転炉精錬方法を説明するための図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る転炉精錬方法を説明するための図である。
【図６】昇熱材としてＡｌ合金を使用した際のコストと、Ｓｉ合金を使用した際のコストを比較する図である。
【図７】昇熱材としてＡｌ合金を使用した際のＡｌ原単位／Ｓｉ原単位の値と転炉内スラグのアルミナ含有量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
図１に示すように本実施形態に係る転炉精錬設備１は、溶鉄Ｍが装入される転炉２と、ＣａＯやＭｇＯ等の副原料やＦｅ−Ｓｉ合金等の合金鉄を貯留する炉上バンカー３と、炉上バンカー３の貯留物を投入するホッパー４と、転炉内の溶鉄Ｍに向けて酸素を吹き込む酸素供給管５を備えている。また、転炉精錬設備１の近傍には、出鋼後に取鍋内の溶鋼の成分調整を行うための合金投入装置１０が設けられている。合金投入装置１０は、溶鋼に投入する合金を貯留する合金バンカー１１と、合金バンカー１１の貯留物を投入するホッパー１２を備えている。なお、転炉精錬設備１の炉上バンカー３の数は図示したものに限定されず、適宜変更されるものである。また、転炉上方に配置されるホッパー４の構成も適宜変更されるものである。合金投入装置１０の合金バンカー１１およびホッパー１２の構成についても同様に適宜変更されるものである。
【００１２】
次に、本実施形態の溶鉄Ｍの昇熱方法について、上記の転炉精錬設備１を用いた転炉精錬方法に即して説明する。本実施形態における転炉精錬は、いわゆるＬＤ−ＯＲＰ法により行われる。
【００１３】
まず、転炉内に溶鉄Ｍを装入し、炉上バンカー３から所定量の副原料や合金鉄を投入して図１に示すように酸素の吹き込みを行う。これにより、溶鉄Ｍの脱燐処理および脱珪処理が進行する。脱燐処理および脱珪処理の終了後、図２に示すように転炉２を傾けて転炉２の下方に搬送された取鍋６に転炉内の溶鉄Ｍを注ぎ入れる。
【００１４】
このとき、合金投入装置１０から取鍋内の溶鉄Ｍに向けてＡｌ合金を投入する。取鍋内にＡｌ合金を投入するタイミングは、取鍋内に溶鉄Ｍを注ぎ入れる前、注ぎ入れている途中、注ぎ入れた後のいずれであっても良い。投入するＡｌ合金は、例えば合金投入装置１０において通常使用されているアルミブリケットと呼ばれる角形状の成型体である。Ａｌ合金の種類や形状は特に限定されることはなく、既存の合金投入装置１０で使用されているＡｌ合金を使用すれば良い。取鍋内の溶鉄ＭへのＡｌ合金の投入により、図３のように転炉２から取鍋内に溶鉄Ｍを注ぎ入れた段階では溶鉄中のＡｌ濃度が高くなっている。
【００１５】
なお、Ａｌ合金を投入する際には、転炉精錬工程の昇熱材として使用されるＡｌ原単位およびＳｉ原単位が０．０５≦Ａｌ原単位／Ｓｉ原単位≦０．４０を満たすことが好ましい。Ａｌ合金を昇熱材として用いることでＦｅ−Ｓｉ合金を昇熱材として用いる場合に比べて、ランニングコストを低減することが可能となるが、Ａｌ原単位／Ｓｉ原単位の値が０．０５未満の場合には、その低減効果が小さくなる。一方、Ａｌ原単位／Ｓｉ原単位の値が０．４０を超えると、転炉内で生成されるスラグ中のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の濃度が大きくなり、炉体を溶損させる場合がある。Ａｌ原単位／Ｓｉ原単位のより好ましい上限値は０．２０である。なお、Ａｌ原単位のＡｌ量は、転炉精錬工程で昇熱材として投入されたＡｌ合金中のＡｌ量であり、Ａｌ合金そのものの量ではない。同様にＳｉ原単位のＳｉ量は、転炉精錬工程で昇熱材として投入されたＳｉ合金中のＳｉ量である。
【００１６】
転炉内の溶鉄Ｍを取鍋６に移した後、転炉内に残るスラグＳを排出し、図４に示すように取鍋内の溶鉄Ｍを再度転炉２に装入する。その後、転炉内の溶鉄Ｍに向けて再度酸素を吹き込み、溶鉄Ｍの脱炭処理を行う。
【００１７】
本実施形態における転炉精錬においては、この脱炭処理と共に、溶鉄中のＡｌ濃度が高くなっているためにＡｌの酸化反応も促進される。そして、そのＡｌの酸化反応時に高熱が生じる。これによりＡｌを熱源として溶鉄Ｍを昇熱させることができる。
【００１８】
脱炭処理の終了後、転炉精錬が終了した溶鋼を取鍋６に出鋼する。本実施形態における転炉精錬工程は以上のように行われる。転炉精錬の終了後、必要に応じて合金投入装置１０を用いて溶鋼の成分調整が行われる。溶鋼が入った取鍋６は、その後下流工程に搬送される。
【００１９】
前述の通り、本実施形態においては転炉精錬工程の途中で合金投入装置１０を用いて溶鉄ＭにＡｌ合金を投入している。そして、その後、転炉内へ溶鉄Ｍを再装入し、溶鉄Ｍに向けて酸素を吹き込むことでＡｌの酸化反応が起き、溶鉄Ｍが昇熱する。Ａｌ合金の投入に使用した合金投入装置１０は、転炉精錬後の溶鋼の成分調整を行うために通常設置されているものであり、新たに設置されるものではない。通常、合金は、転炉２から溶鉄Ｍを取鍋６に出湯する際に投入される。従って、昇熱のためには、Ａｌを投入した溶鉄Ｍを再度転炉２に装入して酸素を吹き込む必要があるが、最近は転炉溶銑精錬のように一旦、取鍋６に出湯した溶鉄を転炉２に再装入し、精錬するという操業形態が多く、転炉精錬におけるサイクルタイムの増加はほとんどない。このように、転炉精錬工程において昇熱材としてＡｌ合金を使用すれば、既設の設備を用いることが可能となり、設備の新設や改造といった大掛かりな作業は不要である。したがって、Ａｌ合金を昇熱材として使用した場合には、操業開始までの初期投資を抑えることが可能となる。さらに、昇熱材としてＦｅ−Ｓｉ合金に代えてＡｌ合金の投入量を増やことにすれば、転炉内のスラグ成分調整のためのＣａＯ（生石灰）やＭｇＯ等の副原料の使用量も低減でき、ランニングコストも抑えることが可能となる。
【００２０】
なお、本実施形態では、合金投入装置１０からＡｌ合金を投入することとしたが、既存の転炉精錬設備１において炉上バンカー３にＡｌ合金を貯留できる余力があれば、図５のように炉上バンカー３にＡｌ合金を貯留して転炉内にＡｌ合金を投入するようにしても良い。Ａｌ合金自体は合金投入装置１０で使用されるものであるから、炉上バンカー３を介して転炉内にＡｌ合金を投入する場合であっても、炉上バンカー３に搬送する前のＡｌ合金の貯留場所として新たな受入バンカーを設ける必要はない。このため、操業開始までの初期投資を抑えることが可能となる。
【００２１】
また、転炉内にＡｌ合金を投入する場合には、上記実施形態のＬＤ−ＯＲＰ法による転炉精錬だけでなく、いわゆるＭＵＲＣ法による転炉精錬を実施することも可能である。また、Ａｌ合金を昇熱材として用いる転炉精錬方法はＬＤ−ＯＲＰ法やＭＵＲＣ法に限定されない。いずれの転炉精錬方法であっても、成分調整工程のためのＡｌ合金は準備されていることから、転炉精錬工程における溶鉄ＭにＡｌ合金を投入する際には既設の設備を使用することが可能である。そして、Ａｌ合金の投入後に溶鉄Ｍに酸素を吹き込むことで溶鉄Ｍを昇熱させることができる。
【実施例】
【００２２】
昇熱材としてＡｌ合金を使用した場合とＦｅ−Ｓｉ合金を使用した場合のランニングコストを算出した。計算では、Ａｌ合金としてＡｌ成分が９３％のアルミブリケットを１００ｋｇ使用すると仮定した。また、Ａｌ合金を投入した場合と同程度の発熱量を得られるＦｅ−Ｓｉ合金としてＳｉ成分が７６％のＦｅ−Ｓｉ合金を１２２ｋｇ使用すると仮定した。さらに、Ｆｅ−Ｓｉ合金の量に応じて必要となるスラグ成分調整用のＣａＯおよびＭｇＯの副原料コストも算出して、Ｆｅ−Ｓｉ合金を使用した場合のランニングコストに上乗せした。その結果を図６に示す。
【００２３】
図６に示すように、合金コストのみを比較した場合、Ｆｅ−Ｓｉ合金を使用した場合に比べてＡｌ合金を使用した場合の方がコストが高くなっているが、Ｓｉ合金を使用する場合には副原料の添加が必須となる。このため、合金コストと副原料コストの合算で比較した場合には、Ａｌ合金を昇熱材として用いた方がコストが安くなる。したがって、昇熱材としてＡｌ合金を用いれば、Ａｌ合金投入用の設備の新設等が不要であると共にランニングコストも抑えることが可能となる。
【００２４】
次に、Ａｌ原単位／Ｓｉ原単位の値と、Ａｌ投入後の溶鉄に酸素を吹き込んだ際に生成されるスラグ中のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）成分との関係を算出した。スラグ中のアルミナ成分は化学反応式から算出した。結果を図７に示す。
【００２５】
図７に示すように、Ａｌ原単位／Ｓｉ原単位の値が０．４０程度となると、スラグ中のアルミナ成分が５％程度と多くなっていることがわかる。アルミナ成分が５％を超えると、転炉の内壁状態によっては炉体の溶損が懸念されることから、Ａｌ原単位／Ｓｉ原単位の上限値は０．４０以下であることが好ましい。また、炉体溶損の観点からアルミナ成分は３％以下であることがより好ましいため、Ａｌ原単位／Ｓｉ原単位の上限値は０．２０以下であることがより好ましい。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、転炉精錬工程における溶鉄の昇熱に適用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１    転炉精錬設備
２    転炉
３    炉上バンカー
４    ホッパー
５    酸素供給管
６    取鍋
１０  合金投入装置
１１  合金バンカー
１２  ホッパー
Ｍ    溶鉄
Ｓ    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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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