(57)【要約】【目的】りん濃度が高い転炉スラグを使用し石灰源を低減し、且つ脱りん効率の優れた転炉吹錬方法を提供する。【構成】上底吹き転炉において転炉脱りんスラグを石灰源の一部として再利用する際、転炉脱りんスラグを５〜５０ｍｍのサイズに調整するとともに、溶銑中のＳｉ含有量に応じて脱りんに必要な投入ＣａＯ量を算出し、その一部を代替する転炉脱りんスラグの投入量を吹錬終了後のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が２．０以上になるように調整し、さらに吹錬終了後のスラグ中のＴ．Ｆｅが１０〜１５％になるように吹錬する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上底吹き転炉において転炉脱りんスラグを石灰源の一部として再利用する際、転炉脱りんスラグを５〜５０ｍｍのサイズに調整するとともに、溶銑中のＳｉ含有量に応じて脱りんに必要な投入ＣａＯ量を算出し、その一部を代替する転炉脱りんスラグの投入量を吹錬終了後のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が２．０以上になるように調整し、さらに吹錬終了後のスラグ中のＴ．Ｆｅが１０〜１５％になるように吹錬することを特徴とする転炉吹錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、転炉脱りんスラグを石灰源として再利用する未脱Ｓｉ溶銑の転炉吹錬法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、溶銑予備処理工程において脱Ｓｉ・脱Ｐを施した後、転炉で脱炭を行うというプロセスが採用されている。しかしながら、この場合、転炉での脱炭工程で熱裕度が低くなり、スクラップの配合量を多くできないと言う弊害が発生する。また、同一転炉にて脱Ｓｉ・脱Ｐを施し、一旦排滓した後脱炭精錬する方法も採用されている。しかしながら、転炉操業の途中に排スラグ工程を入れることで転炉製鋼時間が長くなり、能力が落ちると言う弊害が発生する。
これらのことから、同一の転炉において脱Ｓｉ・脱Ｐ及び脱炭を途中スラグを排出することなく、一回の吹錬にて転炉吹錬することも行われている。
一回の吹錬による転炉操業でも吹錬後スラグを排滓することになるが、この排滓スラグには地金分が残存しており、大物の地金となる。そこでこの地金を鉄源として利用するために、破砕した後スラグが付着したまま転炉に再投入することも行われている。
【０００３】
この地金にはりん濃度が１〜１．５％と高いスラグが多く付着しているが、投入量を多くすると、転炉吹錬時のスラグ滓化が良くなる。
ところで、転炉製鋼時に生じたスラグを加工後、転炉において再利用することで石灰源の増加溶製並びに脱Ｐを促進させようと言う考え方は既に提案されている。
例えば、特開昭６２−１０９９１９号公報では、転炉吹止め後に再利用取鍋スラグを造滓剤として添加し、底吹きガスの攪拌によって脱Ｐを促進することが提案されている。また、特開平４−１２０２０９号公報では、転炉スラグを３〜５０ｍｍの粒径に微細化して転炉での脱Ｐに再利用することが提案されている。さらにまた、特開２００２−２２０６１５号公報では、ガスの上底吹き機能を有する転炉で、転炉スラグを造滓材として再利用し、酸素吹錬して溶鋼を溶製するに際し、ＣａＯ系造滓剤を酸素吹錬中に投入すると同時に、以前の操業で排滓、冷却され、粒径１０〜１００ｍｍに破砕した転炉スラグを投入し、攪拌エネルギーを１０００Ｗ／ｔ以上として吹錬することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６２−１０９９１９号公報で提案された発明は、転炉吹錬直後に取鍋スラグ等を再利用した造滓剤を添加しているので、転炉製鋼時間が長くなるばかりでなく、レンガ溶損の助長や温度ドロップももたらす。温度ドロップによって、吹止め温度を高くしたり、後工程で昇温をする必要が生じ、結果としてコストアップにもなって経済的でない。また、特開平４−１２０２０９号公報の発明は、Ｐ含有量がＰ２Ｏ５として１．０％以下の転炉スラグしか使用できず、実用的ではない。さらにまた、特開２００２−２２０６１５号公報の発明は、脱Ｓｉを施した溶銑に造滓剤を添加して酸素吹錬する際に、造滓剤を滓化しやすくするために転炉スラグを使用しているにすぎない。未脱Ｓｉの溶銑を酸素吹錬しようとしたとき、溶銑中のＳｉ量に応じて必要なＣａＯ量が変化することは考慮されていない。したがって、必要ＣａＯ量の変化に応じて転炉スラグ投入量によっては塩基度が大きく変わり、その後の脱炭，脱りん効率に大きな影響を及ぼすことになる。この点、特開２００２−２２０６１５号公報の発明は全く考慮していない。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、りん濃度が高い転炉スラグを使用し石灰源を低減し、且つ脱りん効率の優れた転炉吹錬方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の転炉吹錬方法は、その目的を達成するため、上底吹き転炉において転炉脱りんスラグを石灰源の一部として再利用する際、転炉脱りんスラグを５〜５０ｍｍのサイズに調整するとともに、溶銑中のＳｉ含有量に応じて脱りんに必要な投入ＣａＯ量を算出し、その一部を代替する転炉脱りんスラグの投入量を吹錬終了後のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が２．０以上になるように調整し、さらに吹錬終了後のスラグ中のＴ．Ｆｅが１０〜１５％になるように吹錬することを特徴とする。
【０００６】
【実施の態様】
本発明者等は、転炉スラグを転炉操業で石灰源として再利用する際の、脱Ｐ効率を高める各種転炉吹錬条件について検討した。
まず、再投入する転炉スラグの粒径について検討した。
図１に破砕スラグの平均粒径と滓化率の関係の概略を示す。なお、ここで滓化率は転炉装入ＣａＯとＳｉＯ２（溶銑Ｓｉ，ＦｅＳｉ源は酸化されているとして計算）の比で計算される塩基度で、吹錬終了後のスラグ中の（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を割った値である。
スラグ滓化度は破砕スラグの平均粒径が５ｍｍを下回ると低下してくる。計算上投入されているはずのものが、集塵機に吸い込まれる等で歩留まりが悪くなったためと推測される。また、１００ｍｍ程度になると破砕スラグの溶融速度が遅くなって滓化率は低下する。ただし、実機では、転炉に投入する石灰等の造滓剤の平均粒径は５０ｍｍ以下になっており、それに併せて設備が設計されており、余分な設備改良を避ける上で、破砕スラグの大きさは５０ｍｍ以下とした。
【０００７】
また、吹止めスラグ塩基度と脱Ｐ率の関係についても検討した。図２に示すように、脱Ｐ率は塩基度が高くなるにつれて高くなっている。なおここで、脱Ｐ率は、（装入溶銑［Ｐ］−吹止め溶鋼［Ｐ］）／装入溶銑［Ｐ］で計算される値である。
通常の転炉操業では、Ｐ含有量が０．０７０〜０．１００％程度の溶銑に対して酸素吹錬が行われ、吹止め時のＰ含有量が０．０１０〜０．０１５％程度になるように制御している。すなわち８５％程度の脱りん率が得られるように制御している。このように高い脱りん効率を得るためには、図２から、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を２．０以上にする必要がある。また、転炉，取鍋，脱ガス装置の耐火物の溶損を考慮するとスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）は３．０以上にすることが好ましい。
【０００８】
ところで、脱Ｓｉした溶銑を精錬する場合には、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を計算する上では、インプットのＳｉＯ２量は、投入する原料のＳｉＯ２源（ＦｅＳｉなどは酸化されるとして計算）の量を考え、また石灰源は脱Ｐに必要な塩基度にするための必要ＣａＯ量を考えればよい。一方、未脱Ｓｉの溶銑を精錬する場合、溶銑［Ｓｉ］に応じてＣａＯ投入量を調整する必要がある。図３に溶銑［Ｓｉ］とＣａＯ投入量の関係を示す。この図から、同じ吹止めスラグ塩基度でかつ同じ滓化率であっても、溶銑［Ｓｉ］が酸化させて生成されるＳｉＯ２量が変化するため、吹錬終了時に所望の塩基度を確保するためにはＣａＯ投入量を調整する必要があることがわかる。
転炉スラグの再利用は、必要とするＣａＯ分の一部をスラグ中のＣａＯ分で代替しようとするものであるが、スラグ中にはＳｉＯ２分が含まれているため、投入できるスラグ量に制限が加わる。すなわち、石灰源であるスラグの投入量を誤って多くすると、スラグに含まれるＳｉＯ２分だけ全体のＳｉＯ２量が多くなり、塩基度が低くなって、脱Ｐ率が低くなるおそれがある。
【０００９】
図４に、必要とするＣａＯ分の一部として塩基度３の転炉スラグ（ＣａＯが４５％でＳｉＯ２が１５％のスラグ）を３０ｋｇ／ｔの割合で投入した場合の、溶銑［Ｓｉ］と吹錬終了後のスラグ塩基度の関係を示す。この図から、溶銑［Ｓｉ］が低い場合、スラグを入れすぎると塩基度が下がり、前述のように脱Ｐ率が低下することがわかる。このようにして、吹錬終了後に所望の塩基度が得られるスラグ投入量を求めたところ、図５に示すような関係が得られた。なお、図中の塩基度は吹錬終了後の塩基度である。上記図５は、投入したスラグの塩基度が３（ＣａＯが４５％でＳｉＯ２が１５％）のものについての結果であるが、スラグの塩基度が異なるものについても同様の関係を予め求めておけば、塩基度に応じたスラグ投入量の上限は把握可能である。
【００１０】
さらにまた、スラグ中のＴ．Ｆｅ量も脱Ｐ率に影響する。
図７に脱Ｐ率と吹錬終了後のスラグＴ．Ｆｅの関係を示す。Ｔ．Ｆｅが１０％を下回るとスラグの酸素ポテンシャルが低下するため、脱Ｐ率も低下する。また、Ｔ．Ｆｅが１５％以上では脱Ｐ率は飽和する。スラグ中のＴ．Ｆｅが大きくなるとスラグへの鉄分ロスが増加したり、耐火物溶損が大きくなる等の操業上の弊害が発生しやすく、経済的ではない。したがって、吹錬はスラグ中のＴ．Ｆｅが１０〜１５％になるように行うことが好ましい。
スラグ中のＴ．Ｆｅ量の調整は、図６に示すように吹止め［Ｃ］量の制御で行うことができる。
【００１１】
そこで、現実の転炉操業にあっては、転炉スラグを再利用することを前提に、吹錬しようとする溶銑の［Ｓｉ］から、図３等を参考にして必要ＣａＯ量を算出する。その後使用する転炉スラグの塩基度を参考にして投入転炉スラグ量からのＣａＯ量を計算し、前記必要ＣａＯ量から引き算して、補助的に加える必要石灰源量を算出し、例えば生石灰等の必要添加量に換算する。
さらにその後、投入する転炉スラグ量及び塩基度と投入石灰源量、さらに溶銑中の［Ｓｉ］が酸化されてＳｉＯ２になる量から、転炉内で滓化されたスラグの吹錬終了後の塩基度を推定し、脱りん率が高くなるような適正範囲になっていることを確認する。なお、この推定塩基度値が所定値を外れている場合には、投入転炉スラグ量や石灰源量等を補正する。さらに、吹止め後のスラグ塩基度やスラグ中のＴ．Ｆｅ量も分析・確認し、脱りん率との関係を調べて次回の操業時の参考にする。
【００１２】
以上のように、転炉脱りんスラグを石灰源の一部として再利用する際、転炉脱りんスラグを５〜５０ｍｍのサイズに調整するとともに、溶銑中のＳｉ含有量に応じて吹錬終了後のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が２．０以上になるように転炉脱りんスラグの添加量を調整し、さらに吹錬終了後のスラグ中のＴ．Ｆｅが１０〜１５％になるように吹錬することにより、上底吹き転炉において効率良く転炉脱りんスラグを再利用してのより経済的な脱りん精錬が可能となる。
【００１３】
【実施例】
高炉から出銑された溶銑を予め脱硫処理し、［Ｃ］＝４．５％，［Ｓ］＝０．０１％，［Ｐ］＝０．１％，［Ｓｉ］＝０．３５％の溶銑を準備した。この溶銑１８０ｔを転炉に装入するとともに、副原料としてスクラップ，転炉スラグ，生石灰、およびＭｇＯ源として生ドロマイトを添加した。副原料の添加量はスクラップ１０ｔ、生ドロマイトは１０ｋｇ／ｔである。
表１に示す成分の転炉脱りんスラグを破砕し、予め５〜４０ｍｍの粒径に整粒した。この転炉脱りんスラグを、炉上バンカーを介して転炉の炉内に投入した。投入は、転炉ガス集塵機であるＯＧへの吸い込みを防止するために、吹錬開始前（上底吹き酸素送酸前）から投入をはじめて吹錬開始２分までで終了するようにした。酸素送酸流量は３００００Ｎｍ３／Ｈｒとした。
【００１４】
転炉脱りんスラグの投入量を１０，２０，３０ｋｇ／ｔとし、それぞれに応じて生石灰投入量を変えた場合の、吹止め後の［Ｃ］濃度，スラグ塩基度，脱Ｐ率の違い等を調査した。
なお、スラグ投入量及び生石灰投入量は、溶銑［Ｓｉ］に対して必要なＣａＯ量を求め、このＣａＯ量に対してスラグで不足するＣａＯ分を生石灰で補ったものである。本実施例の場合、溶銑［Ｓｉ］は同じであるため、ＣａＯ必要量はどの試験番号でも同じ量になる。したがって、スラグ投入量が少ないものでは生石灰投入量が多くなっている。また、吹錬終了後の吹止め［Ｃ］は送給酸素量を制御することで所定の目標値になるように吹錬制御したものである。
その結果を表２に示す。
【００１５】
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【００１６】
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【００１７】
上記結果からもわかるように、試験Ｎｏ．１，２では、吹止め時のスラグ塩基度及びＴ．Ｆｅ量は適正な値になっているので、脱りん率及び耐火物の溶損ともに問題なく、転炉スラグを再利用しての脱りん操業が効率良く実施できている。
これに対して、試験Ｎｏ．３は、溶銑［Ｓｉ］に対して転炉スラグの投入量が多かったために、吹止めスラグ塩基度の低下をもたらし、脱りん率が低下した。また、試験Ｎｏ．４，５ではスラグ投入量は適正であったが、Ｎｏ．４は吹止め時のスラグ中のＴ．Ｆｅが高くなりすぎて耐火物の溶損が激しかった。さらに、試験Ｎｏ．５は吹止め時のスラグ中Ｔ．Ｆｅが低すぎて脱Ｐ率が低下する結果となった。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように、上底吹き転炉において転炉脱りんスラグを石灰源の一部として再利用する際に、吹錬しようとする溶銑中のＳｉ含有量に応じて、吹錬終了後のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が２．０以上になるように転炉脱りんスラグの添加量を調整し、かつ吹錬終了後のスラグ中のＴ．Ｆｅが１０〜１５％になるように吹錬すると、りん濃度が高い転炉スラグを石灰源として再利用しても脱りん効率の優れた転炉吹錬を行うことができた。これにより、石灰源の使用量を削減でき、しかも転炉工場からのスラグ排出量も低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラグ平均粒径と滓化率の関係
【図２】スラグ塩基度と脱Ｐ率の関係
【図３】所定吹止めスラグ塩基度とするための溶銑［Ｓｉ］とＣａＯ投入量の関係
【図４】溶銑［Ｓｉ］と吹錬終了後のスラグ塩基度の関係
【図５】溶銑［Ｓｉ］と所定スラグ塩基度に調整可能なスラグ投入量上限値
【図６】吹止め［Ｃ］とスラグＴ．Ｆｅの関係
【図７】スラグＴ．Ｆｅと脱Ｐ率の関係
【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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