(57)【要約】【課題】本発明は、溶銑脱珪処理時の鉄分のロス、及び主に含有Pに起因する発生スラグの再利用の障害という課題、さらにMｎ添加に掛るコストが高いという課題を解決する。【解決手段】溶銑と、酸素を含むガス、または、酸化鉄を含む精錬剤とを反応せしめる溶銑予備処理を、処理後のスラグの塩基度が０．５以下となるように行い、得られたスラグを転炉における脱炭工程で再利用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑と、酸素を含むガスまたは酸化鉄を含む精錬剤とを反応せしめる溶銑予備処理を、該予備処理後のスラグの塩基度が０．５以下となるように行い、得られたスラグを転炉における脱炭工程で再利用することを特徴とする発生スラグの利用方法。
【請求項２】
前記処理後のスラグ中のＰ含有量とＭｎ含有量の質量比Ｐ／Ｍｎが0.1以下であることを特徴とする、請求項１に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項３】
前記処理後のスラグ中のSi含有量とMn含有量の質量比Ｓｉ／Ｍｎが２以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項４】
溶銑予備処理における酸素の供給速度が、０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／t以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項５】
溶銑予備処理における供給酸素のうち、３０％以上を酸化鉄分で供給することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項６】
搬送容器に、酸素含有ガスを格納したタンクを含む送ガス装置、及び／または、酸化鉄分を格納した容器と酸化鉄の連続供給装置を取り付けて、搬送中に酸素を連続的に供給して溶銑予備処理を行うことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項７】
溶銑予備処理の終了時点の溶銑温度が、１３００℃以上１４５０℃以下であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項８】
溶銑予備処理前の溶銑成分が、C≧3.5 質量%、 Si≦0.6 質量%、 Mn≧0.1 質量%、 P≦0.15 質量%であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項９】
脱炭処理前の溶銑のSi濃度が０．１５質量％未満であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項１０】
酸化鉄分として、脱炭滓を用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項１１】
酸化鉄分として、本予備処理で得られるスラグを用いることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発生スラグの利用方法。
【請求項１２】
予備処理を行う容器の、少なくともスラグと接する部分の耐火物を、アルミナあるいはシリカのうち少なくともいずれか一つを主成分とすることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発生スラグの利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の精錬において、溶銑予備処理時に発生するスラグを、転炉工程で有効に利用することを可能ならしめ、さらに転炉工程でのコスト低減を可能とする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出た溶銑の［Ｓｉ］濃度が高い場合には、スロッピングなどによる転炉工程での操業上の障害や、精錬剤使用量の増大という問題が発生する。そこで、転炉工程で溶銑の脱りんや脱炭処理を行う前に、溶銑の予備処理として脱珪処理が行われている。一方で脱珪処理でもスラグが発生する。
特許文献１には、脱珪スラグを脱りん工程で再利用する方法が開示されている。しかし、脱珪スラグを脱炭工程で再利用することについては一切開示されていない。
【０００３】
また、脱珪処理を行う場合、塩基度を制御することが重要となる。脱珪スラグの生成量および脱珪処理コストの低減のためには、添加するCaO分が少なくて済む低塩基度での処理が望ましいことは自明である。ここで、塩基度とはスラグ中のCaOの質量濃度をSiO2の質量濃度で除した値である。
しかし、極端な低塩基度での脱珪では、脱珪酸素効率が低下する。非特許文献１にスラグの塩基度と脱珪酸素効率（ηO）の関係が報告されているが、塩基度が０．５以下では脱珪酸素効率が著しく低下し、酸化鉄が生成する。このように極端な低塩基度で脱珪処理を行うと鉄分歩留が低下する。
【０００４】
そこで、脱珪スラグを精錬工程で再利用することができれば、脱珪処理で生成した酸化鉄を鉄源として回収できると考えられる。熱補償や撹拌強度の観点から最も使用量の自由度が高いのは転炉脱炭工程であるが、脱炭工程で再利用する場合は、スラグ中に含まれるPが問題になる。通常、脱珪処理で発生するスラグにはわずかにPが含まれる。このPを一定濃度以下に制御することができなければ、脱炭工程で再利用した場合に想定外の鋼中P濃度の上昇を招く。
従来は、脱珪処理で得られるようなスラグのP濃度の制御を可能とする指針はおろか、処理条件とP濃度の関係も開示されておらず、したがって、脱珪スラグの脱炭工程への再利用は困難であるという問題点があった。
【０００５】
さらに、予備処理で発生するスラグには別の問題もある。高Mn鋼を製造する場合には、マンガン合金を添加してMnの成分濃度を調整することが一般的である。高炉から出た溶銑にはMnが０．２％前後含まれている場合が多いが、そのほとんどが脱りんあるいは脱炭工程までの間にスラグに除去されてしまうため、高価なマンガン合金を用いて成分調整をせざるを得ない。
これに対し、特許文献２に開示があるように、マンガン鉱石を転炉に投入して炉内で還元することで合金コストを抑制する方法がある。しかし、マンガン鉱石の多くはMnO２を主成分としており、その還元のためには多くのエネルギーを要する。また、還元効率によっては転炉工程以降に合金で添加するよりも逆に高くなる場合も多い。このように熱補償や原単価がネックとなり、転炉でのマンガン酸化物の還元は困難であるという問題点もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０７９４３号公報
【特許文献２】特開平３−１５３８１１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】社団法人日本鉄鋼協会  生産技術部門  製鋼部会  製鋼スラグ極少化研究会：「製鋼スラグ極少化に向けての開発動向と課題」〜製鋼スラグ極少化研究会  最終報告〜、（1999）、ｐ．１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、溶銑に脱珪処理などの予備処理を行う際、鉄分のロス、及び主に含有Pに起因する発生スラグの再利用の障害という課題、さらにマンガン添加に掛かるコストが高いという課題を解決することを目的としている。
すなわち、スラグに含有されるPをコントロールすることで予備処理スラグを脱炭工程で再利用して、溶銑脱珪処理時にスラグにロスした鉄分を転炉工程で回収できるようにし、さらには高炉出銑時に溶銑に含まれていたMnを脱炭工程で回収することができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述したように従来、低塩基度での予備処理は脱珪処理で実例があり、脱珪酸素効率の課題などが報告されていたが、スラグに移動するりんについては知見がなかった。特に復りんは脱炭工程での再利用に問題となるため、りんに関する知見が重要である。
本発明者らは、溶銑の予備処理において、低塩基度でのりんの挙動を調査することで、復りんの問題を実質的に解決できる塩基度の条件を見出した。一方で、低塩基度で課題となる有価金属のスラグへのロスは、脱炭工程で用いることで解決できることも見出した。
そのようになされた本件発明の要旨は以下のとおりである。
【００１０】
（１）  溶銑と、酸素を含むガス、または、酸化鉄を含む精錬剤とを反応せしめる溶銑予備処理を、該予備処理後のスラグの塩基度が０．５以下となるように行い、得られたスラグを転炉における脱炭工程で再利用することを特徴とする発生スラグの利用方法。
【００１１】
（２）  前記処理後のスラグ中のＰ含有量とＭｎ含有量の質量比Ｐ／Ｍｎが0.1以下であることを特徴とする、前記（１）に記載の発生スラグの利用方法。
（３）  前記処理後のスラグ中のSi含有量とMn含有量の質量比Ｓｉ／Ｍｎが２以下であることを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の発生スラグの利用方法。
【００１２】
（４）  溶銑予備処理における酸素の供給速度が、０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／t以下であることを特徴とする、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の発生スラグの利用方法。
（５）  溶銑予備処理における供給酸素のうち、３０％以上を酸化鉄分で供給することを特徴とする、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の発生スラグの利用方法。
（６）  搬送容器に、酸素含有ガスを格納したタンクを含む送ガス装置、及び/または、酸化鉄分を格納した容器と酸化鉄の連続供給装置を取り付けて、搬送中に酸素を連続的に供給して溶銑予備処理を行うことを特徴とする、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の発生スラグの利用方法。
【００１３】
（７）  溶銑予備処理の終了時点の溶銑温度が、１３００℃以上１４５０℃以下であることを特徴とする、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の発生スラグの利用方法。
【００１４】
（８）  溶銑予備処理前の溶銑成分が、C≧3.5 質量%、 Si≦0.6 質量%、 Mn≧0.1 質量%、 P≦0.15 質量%であることを特徴とする、前記（１）〜（７）のいずれかに記載の発生スラグの利用方法。
（９）  脱炭処理前の溶銑のSi濃度が０．１５質量％未満であることを特徴とする、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の発生スラグの利用方法。
【００１５】
（１０）  酸化鉄分として、脱炭滓を用いることを特徴とする、前記（１）〜（９）のいずれかに記載の発生スラグの利用方法。
（１１）  酸化鉄分として、本予備処理で得られるスラグを用いることを特徴とする、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の発生スラグの利用方法。
【００１６】
（１２）  予備処理を行う容器の、少なくともスラグと接する部分の耐火物を、アルミナあるいはシリカのうち少なくともいずれか一つを主成分とすることを特徴とする、前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の発生スラグの利用方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって、溶銑脱珪処理時の鉄分のロスを低減し、処理コストを圧縮し、かつ発生スラグの脱炭工程での再利用を容易にすることができ、さらには、転炉内において溶銑から得られたマンガン酸化物の還元を行うことで、系全体ではマンガン歩留を改善することができ、その結果精錬コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】溶銑の予備処理において、スラグ中の質量濃度比Ｐ／Ｍｎと処理後スラグの塩基度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明者らは、溶銑に酸素源を供給し、溶銑と酸素源とを反応させる溶銑の予備処理において、この溶銑予備処理を低塩基度で行う場合に、処理後スラグ中のPを一定濃度以下に制御する条件について検討した。その結果、脱りんがほとんど生じない塩基度の領域があることを見出した。さらに、得られたスラグの成分は、Fe、Mn、及びSiの酸化物を主成分としているため、このスラグを転炉脱炭工程で再利用することで、鉄分とマンガンの回収が可能になることも見出した。
そのような本発明の基本形態についてまず説明する。
【００２０】
（発明の基本形態）
本発明者らは、スラグ中のりん濃度の指標として、質量％で表されるスラグ中のP含有量とMn含有量の質量比Ｐ／Ｍｎを用い、この比の値に対する処理後スラグの塩基度（質量％で表されるＣａＯ含有量とＳiO2含有量の質量比）の影響を調べた。
図１に、溶銑に対して、酸素源として酸化鉄を添加し、ＣａＯの添加量を変えて処理後スラグの塩基度を調整して予備処理した結果得られた、スラグ中の質量濃度比Ｐ／Ｍｎと処理後スラグの塩基度の関係を示す。
図１から、比Ｐ／Ｍｎの値が処理後スラグの塩基度に大きく影響受けること、特に、塩基度が０．５以下の領域で、Ｐ／Ｍｎが著しく低下することが見いだされた。
【００２１】
このＰ／Ｍｎが著しく低下した予備処理スラグは、スラグ中のりん濃度が低いことから、脱炭工程で利用する際に、復りん懸念からの使用量の制限を厳しく受けることがない。
さらに、この予備処理スラグはFe、Si、Mnの酸化物が主成分として含まれている。スラグが系外に排出される場合、FeやMnなどは回収されることなく失われてしまうが、脱炭工程で再利用することで、鉄分とMn分が回収できるようになる。これは溶銑予備処理スラグ中のPが低いスラグでのみ達成できる再利用方法である。
【００２２】
従来、低塩基度で行う溶銑予備処理としては脱珪処理が知られていたが、酸化鉄ロスを回避することなどを目的に、本発明に比べれば高塩基度での処理が一般的であった。この場合、少なからずPがスラグに入るため、復りんのため脱炭工程での再利用は困難であった。これに対し、本発明では上記のように低塩基度で予備処理を行うことで、スラグ中のP濃度を低くすることができ、脱炭工程での復りんが問題にならず、一方で低塩基度ゆえにスラグに一度ロスしてしまったFeやMnを回収することが可能となる。
【００２３】
以上、本発明の基本的な態様について説明したが、さらに、基本形態の個々の条件や、さらに好ましい条件、あるいは、それぞれの条件を達成する手段について説明する。
【００２４】
（酸素源）
この溶銑予備処理を行う場合は、酸化反応を利用するため酸素源が必要となる。
酸素源を溶銑に供給する一つの方法として、溶銑に対して酸素を含むガスを供給する方法がある。この際の酸素を含むガスとしては、酸素ガス、空気、あるいは酸素を富化した空気を用いることができる。酸素濃度については特に限定されるものではなく、任意のガスと任意の比で酸素を混合したガスを用いても良い。酸素を含むガスは吹き付け、あるいは吹き込むことで溶銑と反応させる。
【００２５】
また、別の酸素源の供給方法として、酸化鉄分を投入する方法もある。酸化鉄分としては、鉄鉱石、焼結鉱、転炉ダスト、あるいはスケールを用いることができるが、本発明で得られる予備処理スラグを用いることが望ましい。本発明で得られる予備処理スラグを繰り返し予備処理工程で用いることで、よりＳｉＯ２やＭｎＯの濃縮が進むという効果が得られる。また、脱炭滓を用いることもできる。この場合は、ＭｎＯや酸化鉄分の有効利用ができるというメリットが得られる。
これらの酸素源を含む固体は上方より塊や粒状で添加することもできるが、粉体として窒素や空気あるいは前述の酸素混合ガスをキャリアガスとして吹き込むことが望ましい。
【００２６】
（塩基度の調整、製錬剤の添加）
塩基度を調整して処理後スラグの塩基度を０．５以下とするに際しては、精錬剤として添加するCaO量を調整する。脱珪幅（溶銑中初期珪素濃度と終点珪素濃度の差）と、不可避的に混入する処理前スラグ中のCaO分とSiO2分と、添加CaO分をそれぞれ計算し、CaO分の合計をSiO2分の合計で割ることで処理後の塩基度を推算することができる。望みの脱珪幅に対して添加CaO量を調整することで塩基度を０．５以下にすることができる。この時、精錬剤としてCaOを全く添加しなくても良い。
【００２７】
酸素源以外の精錬剤としては、特に定めないが、Al2O3、MgO、SiO2、MnOを含むことができる。ただし、生石灰や石灰石、ドロマイトなどのCaO分については処理後スラグの塩基度が０．５以下となる条件に見合う量である必要があり、極力含まれないことが望ましい。
また、処理前に高炉スラグなどが存在する場合は、このスラグと精錬剤および酸化生成物が混合した場合に、処理後スラグの塩基度が０．５以下となるよう、あらかじめ除去するなどが必要となる。
【００２８】
（脱炭工程に再利用するためのスラグの管理）
上記方法により予備処理した後のスラグを脱炭工程に再利用する場合にスラグを管理することが必要となることもある。処理後スラグの塩基度が０．５以下であれば、一般的な鋼種での再利用においては問題とならないほどP濃度が低いが、次のような場合には、スラグの投入量によっては、スラグ組成の管理が必要となる。
【００２９】
マンガン鉱石代替として用いる場合
例えば再利用する際に、マンガン鉱石代替として用いる場合は、投入量の考え方としてスラグ中のP濃度とMn濃度との比が重要となる。この値が低いほど、脱炭工程へのPインプット増分が減り、Mn回収幅が増える。
上記Pインプット増分の処理コストを上回るメリット（Mn量増分）を得るには、P/Mnは０．１以下であることが望ましい。このことを以下に簡単に説明する。
【００３０】
例えば本法で再利用するスラグによって脱炭工程に持ち込まれるPのインプット増分が０．１ｋｇ・ｔ−１である場合に、Mnのインプット増分の異なるケースをいくつか考える。ここで、ｋｇ・ｔ−１は溶鋼１ｔあたりのＰの増分（ｋｇ）を示す単位であり、以降同様である。狙いの終点Pは各ケース同じである。
P増分を除去するのに必要な精錬コスト増分を考慮して、Mn回収のメリットを確実に享受するには、Mnのインプット増分は歩留りなどを考えると１ｋｇ・ｔ−１以上であるのが望ましい。また、再利用するスラグのP/Mnとその際のPインプット増分／Mnインプット増分の値は等しい。従って、この望ましいケースの場合のスラグのP/Mnは、０．１（０．１ｋｇ・ｔ−１／１ｋｇ・ｔ−１）以下となる。以上よりＰ/Mnは０．１以下であることが望ましい。
【００３１】
塩基度調整のためのＳｉＯ２分としての利用
同様に、塩基度調整のためのＳｉＯ２分として利用する場合が考えられる。この場合は、Ｓｉ／Ｍｎが２以下であることが望ましい。再利用可能量はスラグ中Ｓｉ量で決まるため、この値が低いほど、Ｓｉ量当たりの脱炭工程にインプットされるＭｎ量が増える。一般に、ＳｉＯ２投入量は、必要スラグ量と狙い塩基度から設計されるが、多くの場合はSi換算で２ｋｇ／ｔ以上の投入量がある。Ｍｎ回収メリットを期待する場合に望ましいＭｎインプット増分は、上述の通り１ｋｇ・ｔ−１以上である。従って、望ましいＳｉ／Mn比は２（２ｋｇ・ｔ−１ ／１ｋｇ・ｔ−１）以下となる。
【００３２】
スラグの管理手法
スラグの管理手法としては、Ｐ／Ｍｎが０．１以下であるスラグ、Ｓｉ／Ｍｎが２以下であるスラグを再利用するために別管理することが望ましい。管理するスペースに余裕があれば、これら２つの条件それぞれに合うスラグと、二つの条件を同時に満足するスラグの３種類を別々に管理し、目的に応じて再利用することができる。スペースに余裕がない場合は、二つの条件を同時に満足するスラグのみを別管理する。
【００３３】
Ｐ／Ｍｎの比については、スラグ中Ｐ濃度及びＭｎ濃度を分析して管理することが望ましい。それができない場合は、溶銑成分やスラグ成分、及び処理温度などとＰ／Ｍｎとの関係の経験式をあらかじめ設けておき、この式を用いて得られた計算値に応じて管理することが可能である。
Ｓｉ／Ｍｎの比についても、Ｐ／Ｍｎの比と同様に分析値で管理することが望ましいが、経験式を設けた上で計算値を用いることもできる。
【００３４】
これら経験式については容器形状や撹拌状態に大きく影響を受けるため、本発明を実行する者が当業者の常識の範囲で適宜立式することができるが、溶銑成分変化から求める方法と、狙いスラグ成分から経験的に求める方法を示す。
【００３５】
溶銑成分変化から求める方法の例として以下の式を示す。
Ｐ／Ｍｎ＝αΔ［P］/Δ[Mn]  ・・・（１）
Ｓｉ／Ｍｎ＝βΔ［Ｓｉ］/Δ[Mn]  ・・・（２）
ただし、Δは初期濃度と終点濃度の差（質量％）を示し、α、βは経験的に求められる値である。
【００３６】
狙いスラグ成分から経験的に求める方法の例として、以下の式を示す。
Ｐ/Ｍｎ＝｛ａ（ＣａＯ/ＳｉＯ２）２＋ｂ（ＣａＯ/ＳｉＯ２）＋ｃ（Ａｌ２Ｏ３）
＋ｄ（１／Ｔ）｝［Ｐ］Ｓ／「Ｍｎ」Ｓ        ・・・（３）
Ｓｉ／Ｍｎ＝｛e（ＣａＯ/ＳｉＯ２）２＋ｆ（ＣａＯ/ＳｉＯ２）＋ｇ（Ａｌ２Ｏ３）
＋ｈ（１／Ｔ）｝［Si］Ｓ／「Ｍｎ」Ｓ        ・・・（４）
ただし、ａ、ｂ、ｃ、d、ｅ、ｆ、ｇ、ｈは任意の実数で経験的に求められる値であり、CaO/SiO2はマスバランスで求め、Al2O3（質量％）は経験的に得られる値を用いることができる。Tは溶銑温度（K）、［Ｐ］Ｓ、［Ｍｎ］S、［Si］Sは処理前の溶銑中各成分濃度（質量％）を示す。
【００３７】
（他の予備処理条件）
酸素の供給速度
次に、溶銑予備処理の際の酸素の供給速度の影響について調査した。
低塩基度で溶銑予備処理を行う場合、スラグの粘性が高くなり、生成したＣＯ気泡によるスラグの泡立ちが激しくなる。その結果、容器からスラグあふれ出る、いわゆるスロッピングという現象が発生する。スロッピングは設備故障の原因となるなど操業の障害になるため、極力回避することが望まれる。
【００３８】
本発明者らは、低塩基度領域における酸素供給速度とスラグの泡立ちの関係を調査し、塩基度が０．５以下の領域においても、酸素の供給速度が０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／t以下であれば、スロッピングの危険を許容できるほど低減できることを明らかにした。
なお、この場合の酸素供給速度とは、炉内に入るガス中の酸素分、及び酸化鉄として供給される酸素分を指している。また、酸素の供給速度の下限については特に定めないが、許容される生産性などに基づいて決定すれば良い。
【００３９】
酸素の供給形態、供給方法
さらに、本発明者らは酸素の供給形態についても調査を行った結果、供給する酸素分のうち、３０％以上を酸化鉄分で供給する（つまり気体として供給する酸素を７０％以下とする）ことが望ましいことを見出した。この割合が３０％を超えると、酸化鉄生成や脱炭に使われる酸素の比率が低下し、次工程への熱源としてのCを残すことができ、また、CO気泡の生成を穏やかにできるためスロッピングの危険もさらに低下する。酸化鉄で供給する酸素の比率に上限は特に定めない。全量酸化鉄での供給も可能であるが、熱収支に見合った選択が必要になる。
【００４０】
また、本発明者らは、酸素の供給方法についても検討した。前述のように酸素の供給速度や、鉄の酸化へのロスを考慮すると、十分な処理時間が必要となる。このような低酸素供給速度であれば、排気集塵設備がほとんど必要とならず、そのため搬送中でも処理することができると考えた。そこで、本発明者らは、搬送容器を処理容器とし、搬送容器自体に、酸素及び/または酸化鉄を連続的に供給することができる装置を取り付けて処理することで、高い生産効率を維持したまま当該処理ができることを確認した。
【００４１】
溶銑温度
予備処理中の条件については、溶銑温度の影響が大きいことを見出した。溶銑温度が１３００℃以下となると、スラグ中に移行するPが増えるために、Ｐ／Ｍｎが悪化する（大きくなる）。また、溶銑温度が１４５０℃以上になると、Ｓｉ／Ｍｎが悪化する（大きくなる）。このため、予備処理後の溶銑温度は１３００℃以上１４５０℃以下であることが望ましい。
【００４２】
溶銑成分
溶銑予備処理前の溶銑成分の望ましい組成についても調査した。
その結果、Ｃについては、３．５質量%未満であると、予備処理中の脱炭を考慮した場合に、脱炭工程での熱源が不足するため、３．５質量％以上であることが望ましい。
Ｓｉについては、０．６質量％を超える場合には、予備処理スラグの発生量が過剰となりスロッピングの危険が生じることと、予備処理スラグ中のＳｉ／Ｍｎが高くなってしまい、Ｍｎ分の回収が困難となるため、０．６質量％以下であることが望ましい。
Ｍｎについては、予備処理スラグのＳｉ／Ｍｎ比、Ｐ／Ｍｎ比を低く保つためには初期濃度が高いほど良い。Ｍｎ濃度で０．１質量％に満たない場合、これらの比が著しく高くなりＭｎの回収に適さない。このため０．１質量％以上であることが望ましい。
Ｐについては０．１５質量％を超える場合、スラグに移行するＰが増えるためにＰ／Ｍｎが悪化する。このため０，１５質量％未満であることが望ましい。
【００４３】
脱炭工程での処理前溶銑（例えば、予備処理後の溶銑）のSi濃度が０．１５％以上である場合には、脱炭処理中に生成するＳｉＯ２分のために、ＳｉＯ２代替で投入する本発明の予備処理スラグの使用量に制限が生じる。そのため、脱炭処理前の溶銑のＳｉ濃度は０．１５質量％未満であることが望ましい。
【００４４】
予備処理容器
予備処理を行う容器において、スラグと接する部分の耐火物は、アルミナあるいはシリカを主成分とすることが望ましい。代表的な耐火物材料であるＭｇＯを主成分とした場合と比べて、塩基性成分であるＭｇＯがスラグ中に混入することが少なくなり、このためＰ／Ｍｎ比が向上するという効果が得られる。
【実施例】
【００４５】
以上、本発明の実施の態様について説明したが、続いて、本発明の発生スラグの利用方法の一例を、より具体的な例をあげて説明する。なお、表１に、比較例と実施例の条件と得られた結果を一覧表で示した。
【００４６】
（比較例）
混銑車内の溶銑約３００ｔに対して、浸漬した耐火物性の吹き込みランスから、石灰を主成分とする精錬剤を酸素ガスで供給する処理を３０分行った。
酸素供給速度は０.２８Nm3/min/tであり、石灰の供給速度は０．３３kg/t/minであった。また、処理前の溶銑の成分は質量濃度で、4.5%[C]-0.7%[Si]-0.2%[Mn]-0.16%[P]で、溶銑の温度は1２００℃であった。
混銑車に不可避的に入り込んだ高炉スラグに加え、石灰を吹き込んだため、処理後のスラグの塩基度は０．８８となった。この時得られた予備処理スラグ中の成分の比は、Ｐ/Ｍｎ比が０．２５、Ｓｉ／Ｍｎ比が２．９６であった。
得られたスラグを、4.5%[C]-0.3%[Si]-0.2%[Mn]-0.11%[P]という組成を持つ溶銑の転炉脱炭工程に１４ｋｇ／ｔリサイクルした。転炉脱炭工程におけるＭｎの回収幅はメタル中Ｍｎ濃度変化で０．０４％分であり、Ｐのピックアップ幅はメタル中Ｐ濃度変化で０．０２０％分となった。
なお、今回は比較例として鋼種を限定して本例を実施したが、このようなPピックアップは一般的には許容できない量であり、実プロセスとしての成立は困難である。
【００４７】
（実施例１）
比較例と同様の操作において、予備処理時に石灰吹き込みを無しとして、処理後スラグの塩基度が０．２９となるような処理を行った。その結果、処理後スラグ中のＰ／Ｍｎが０．１４に、Ｓｉ／Ｍｎが２．６となった。
このスラグを脱炭工程に対して１０ｋｇ／ｔリサイクルしたところ、Ｍｎ回収分が０．０４％と比較例と同等であったにも関わらず、Pピックアップ量は０．０１０％となり半減した。
少ないリサイクル量でMn回収量が確保できたのは、スラグ中Mn濃度が高いためであり、さらにこれは塩基度が低いために、生成SiO2で決まる生成スラグ量が少なくて済んだためである。このレベルのPピックアップ量であれば、対象鋼種・処理を広く持つことができ、実プロセスとして成立する。
【００４８】
（実施例２）
実施例１と同様の溶銑処理で得られた予備処理スラグを、脱りん幅に基づいて求めたP/Mnが0.1以下のものを分別管理して、このP/Mnが0.1以下のものだけを脱炭工程にリサイクルすることを行った。なお、実施例１と同様の条件で予備処理を行った結果、脱りん幅に基づいて予測したP/Mnが0.1を超えたのは１０ｃｈ処理して2ｃｈ程度の割合であり、特に溶銑温度が低いｃｈで発生する傾向がみられた。
リサイクルしたスラグはP/Mnが0.09であった。このスラグを13ｋｇ／ｔ脱炭工程にリサイクルしたところ、Ｍｎ回収幅が0.05％に増え、Ｐピックアップ量は0.008％に低減した。
【００４９】
（実施例３）
実施例１と同様の条件で溶銑処理を行って得られた予備処理スラグを、脱珪幅に基づいて求めたSi/Mnが２以下のものを分別管理して、このＳｉ/Mnが2以下のものだけを脱炭工程にリサイクルすることを行った。なお、Si/Mn比を2以下とするため、初期Ｓｉが0.3％程度の溶銑を処理し、溶銑の終点Siを調整して脱珪幅を制御した。
溶銑の終点Siが高い状態で処理を終了する場合はスラグ量が少なくなるため、予備処理スラグのP濃度も上昇しやすいが、予備処理スラグのSi濃度でその添加量が決まってしまう場合はSi/Mn比を低位に保つことが重要となる。
再利用したスラグの塩基度は0.41、P/Mnは0.11、Si/Mnは1.83であった。その結果、Mn回収量は0.07％に増加し、Pピックアップは0.015％となった。比較的Pピックアップ許容幅が広く、Mn回収メリットがある鋼種では、適用可能である。
【００５０】
（実施例４）
実施例１と同様の処理で、送酸速度を０．１７Nm3/min/tに低減し処理時間を30分から４０分に延長した結果、P/Mnが0.09、Si/Mnが1.83となった。得られたスラグ１３ｋｇ/ｔを脱炭工程に再利用した。その結果、Ｍｎ回収は0.07%分、Ｐピックアップは0.011%に抑えることができた。
【００５１】
（実施例５）
実施例４と同様で、ただし酸素の供給をすべて酸化鉄で行った（実施例４まではすべて酸素ガスで供給）。その結果、さらに脱Ｐ幅が低下したことで、Ｐ／Ｍｎは0.07に低下し、得られたスラグ１３kg/tを脱炭工程にリサイクルしたところ、Pピックアップ幅は0.009％と実施例４に比べてもさらに低くなった。
【００５２】
（実施例６）
実施例４と同様の処理を、酸素の供給を酸素ガスとして、ただし、内部を酸素で加圧した小型のガスタンクを混銑車に取り付け、このタンクから耐火物製のランスで溶銑に酸素を吹き込む処理を行った。その結果、酸素原単位は変えずに処理時間は６０分まで延長することができ、送酸速度も０．１１Nm3/min/tまで低減できた。さらに、処理を搬送中に行うことができるために、処理位置を占有する必要がなく、生産性を阻害せずに処理時間の延長ができた。この結果Pピックアップ幅は0.007％と実施例５に比べてもさらに低くなった。
【００５３】
（実施例７）
実施例６までの溶銑は処理終了時点の温度が１２００℃であったところを、本実施例では１３５０℃の時点で処理を開始した。そのほかの条件は実施例６と同等である。この結果Pピックアップ幅が0.006%と実施例６に比べてもさらに低くなった。
【００５４】
（実施例８）
溶銑の処理前の組成を、4.5%[C]-0.3%[Si]-0.3%[Mn]-0.11%[P]として、実施例７と同様の処理を行った。その結果、Mn回収量として０．１、Pピックアップ量として０．００３％と、実施例７に比べてさらに低くなった。
【００５５】
（実施例９）
実施例８の予備処理スラグを脱炭工程で再利用した。処理前の初期溶銑組成が、4.5%[C]-0.01%[Si] -0.04%[Mn]-0.03%[P]である場合に再利用した。
その結果、塩基度の制約に対して溶銑からのSi供給がほとんどないため、リサイクルスラグを多く使うことができ、たとえば実施例８では13kg/t程度であったが、本例では18kg/tとさらに多くのスラグを再利用することが出来た。その結果、Mn回収量も０．１３％、Pのピックアップも0.004％に抑えることができた。
【００５６】
（実施例１０）
実施例５と同様の手法で、予備処理の初期溶銑組成が実施例９と同等のものを用いて、溶銑予備処理を行い、得られたスラグを脱炭炉に再利用した。なお、溶銑予備処理時には、脱炭処理で発生するスラグ（Ｃ／Ｓ＝3.5、Ｔ．Ｆｅ＝１６％、P2O5＝2%）を用いて、酸素源の一部として使用した。脱炭炉の処理の初期溶銑Si濃度は0.01%であった。
その結果、酸化鉄原のコストを低減することができ、さらに転炉工程でロスしたスラグ中酸化鉄についても、回収が可能となった。Mn回収量は実施例９と同等、Pピックアップは脱炭滓中Ｐの影響で若干上昇したが0.006％に抑えることができた。
【００５７】
（実施例１１）
実施例１０と同等の処理を行った。ただし予備処理で用いるスラグは脱炭スラグではなく、本発明の予備処理スラグ（実施例８の予備処理スラグ）を用いた。本発明で得られる予備処理スラグ中には酸化鉄分が多く含まれており、脱炭スラグよりも酸素源として効率が良い。得られたスラグは添加時に比べると酸化鉄濃度が低下していた。2回以上の繰り返し利用は酸化鉄濃度から可否を判断することができる。
実施例8よりも高いMn回収量を得ることができた。
【００５８】
（実施例１２）
実施例１１まではMgOを含む耐火物で混銑車の内部を保護していたが、本例では実施例９と同等の処理を、予備処理容器の耐火物をアルミナを主成分とするものに変更して行った。スラグ中の塩基性成分であるMgO濃度が低下し、さらにPピックアップが減った。
【００５９】
【表１】
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【図１】
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