(57)【要約】【課題】特殊な精錬炉や新たな設備を使用することなく、脱珪処理スラグのフォーミングを確実に抑えることができる経済的な溶銑の処理方法の提供。【解決手段】溶銑を固体脱珪剤のみで脱珪処理する際、酸化鉄含有物質と溶銑予備処理で発生する集塵ダストを混合した脱珪剤を溶銑に投入し、脱珪スラグの塩基度［ＣａＯ／ＳｉＯ２］が０．６〜１．２になるように処理する溶銑の処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑を固体脱珪剤のみで脱珪処理する方法であって、酸化鉄含有物質と溶銑予備処理で発生する集塵ダストを混合した脱珪剤を溶銑に投入し、脱珪スラグの塩基度［ＣａＯ／ＳｉＯ２］が０．６〜１．２になるように処理することを特徴とする溶銑の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出銑樋を経て傾斜樋へ落下する溶銑、混銑車から溶銑鍋へ落下する溶銑または溶銑鍋の浴面等へ固体脱珪剤のみを加える溶銑の脱珪処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑予備処理としての脱珪処理方法は、混銑車または溶銑鍋などに溶銑を装入する際、溶銑流に脱珪剤を投入することによって行われ、高純度鋼などの溶製にコスト削減の手段として広く用いられている。しかし、混銑車または溶銑鍋は、反応容器ではないため、脱珪処理を行うと溶銑表面から容器開口部までの間隔（以下、これを「フリーボード」という）が少なく、スラグがフォーミングを起こし開口部から溢れ出すことがある。このため、脱珪処理時間の延長、または容器に収容する溶銑量を少なくするなどの対策が採られている。
【０００３】
スラグフォーミングとは、溶銑予備処理中のスラグ中にＣＯガスが発生し、ＣＯガス気泡によってスラグの体積が増加する現象である。このスラグフォーミングを抑制する方法については種々研究が行われており、下記のとおり提案されている。
【０００４】
（１）  特許文献１には、３ｍｍ〜１００μｍの粗粒が５〜３０重量％の酸化鉄と１００μｍ以下の高炉鋳床または製鋼工場建屋の細粒集塵ダストとの混合物からなる溶銑脱珪剤の発明が開示され、この脱珪剤を溶銑の浴面に投射することによって脱珪反応効率を上げ、スラグフォーミングを抑制して溶銑運搬装置内の受銑量を高めることができる、と記載されている。
【０００５】
（２）  特許文献２には、溶銑を脱珪、脱燐または脱燐脱硫処理するに際し、スラグフォーミングあるいはこれを予知し、炭材微粒粉、または炭材微粒粉と粒度調整された石灰石粉との混合粉を、フォーミングしているスラグの内部に吹き込むとともにスラグ中Ｔ．Ｆｅを０．５％以上に維持させる溶銑予備処理におけるスラグフォーミング抑制方法の発明、が開示されている。
【０００６】
（３）  特許文献３には、溶銑の脱珪または脱燐脱硫を行う溶銑予備処理法において、精錬容器内を密閉式とし、かつ精錬剤吹き込み用ランスとは異なる補助ランスに振動計を設置して振動強度を精錬処理中に連続的に測定し、スラグ泡立ち高さが容器高さの範囲内に維持されるように振動強度の増加に応じて容器内の圧力を制御し、精錬終了後にランスから窒素ガス等の搬送ガスによってコークス粉を添加した後、容器内圧力を常圧に復圧することによって、スラグフォーミングを防止する方法の発明、が開示されている。
【０００７】
（４）  特許文献４には、溶銑の予備処理において、溶銑への固体酸化物及び気体酸素による酸素投入量とスラグ塩基度とを指標として求められるスラグのスロッピング発生条件に基づきスロッピングの発生しやすい領域と発生しにくい領域との発生限界を求め、時間当たりの上記酸素投入量を、上記求めた発生限界内に収めるように制御することにより、スラグのスロッピング発生を抑止しつつ予備精錬の処理効率を向上させる方法の発明、が開示されている。
【０００８】
（５）  特許文献５には、酸素上吹きランスと底吹き羽口とを有する精錬炉による溶銑予備処理方法において、気酸比、生石灰と酸素の比（ＣａＯ／Ｏ）、蛍石と生石灰との比を特定した精錬剤に配合することにより、精錬剤の添加量を少なくして温度低下を抑え、かつ少ない精錬剤原単位で効率的な脱燐脱硫処理ができる溶銑予備処理方法、が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特公平８−１９４４８号公報
【特許文献２】
特許第２７６４１９２号公報
【特許文献３】
特公平８−１６２４２号公報
【特許文献４】
特開平１０−１９５５１５号公報
【特許文献５】
特開平１１−３０２７１５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の発明では、（１）  脱珪剤の粒度構成を規定すること、（２）  コークス粉や微粉炭をスラグに吹き付けること、（３）  反応容器内の圧力をランス内の振動強度に応じて変化させること、（４）  スロッピング発生限界内に収まるように酸素投入量を制御すること、（５）  酸素上吹きランスと底吹き羽口とを有する精錬炉を用いること、が行われている。
【００１１】
これらは、篩い分けなどで脱珪剤の粒度構成を調整する、ランスを設けて振動計を取り付ける、特殊な精錬炉を設置するなどが必要であり、処理工程が増えたり新たな設備を設置しなければならず、いずれも処理コストの上昇につながる。
【００１２】
本発明の目的は、特殊な精錬炉や新たな設備を使用することなく、脱珪処理スラグのフォーミングを確実に抑えることができる経済的な溶銑の処理方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、溶銑の脱珪剤として酸化鉄含有物質と溶銑予備処理で発生する集塵ダストを用いることによって、経済的に脱珪スラグのフォーミングを抑える得ることを見いだし、本発明を完成した。
【００１４】
本発明の要旨は、下記の溶銑の処理方法にある。
【００１５】
溶銑を固体脱珪剤のみで脱珪処理する方法であって、酸化鉄含有物質と溶銑予備処理で発生する集塵ダストを混合した脱珪剤を溶銑に投入し、脱珪スラグの塩基度［ＣａＯ／ＳｉＯ２］が０．６〜１．２になるように処理することを特徴とする溶銑の処理方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の詳細を説明する。
【００１７】
図１は、混銑車から溶銑鍋へ落下供給された溶銑鍋の浴面に対して固体脱珪剤のみを加えて脱珪処理する際、脱珪剤として焼結鉱と溶銑の脱硫処理である溶銑予備処理で発生する集塵ダストを混合した脱珪剤を用いて脱珪スラグの塩基度を種々変化させてフリーボードを測定し、脱珪スラグの塩基度とフリーボードの測定である大、中、小、即ち、フォーミングの小、中、大の発生頻度との関係を整理して示す図である。
【００１８】
図示のとおり、脱珪スラグの塩基度が０．６〜１．２の場合には、発生するフォーミングは全て小である。これに対して脱珪スラグの塩基度が０〜０．５の場合は大、中のフォーミング発生の頻度が高く、また、１．３以上の場合にも中規模のフォーミングが発生する。このような傾向を踏まえて、本発明では脱珪スラグの塩基度を０．６〜１．２とすることにした。
【００１９】
本発明では、脱珪剤として酸化鉄含有物質と溶銑予備処理で発生する集塵ダストを混合したものを用いるが、一方の混合物として溶銑予備処理で発生する集塵ダストを用いることとしたのは次の理由による。
【００２０】
脱珪剤に酸化鉄含有物質を用いた脱珪処理では、下記（ａ）  式の反応により脱珪が進行し、反応の進行に伴って脱珪スラグ中のＳｉＯ２濃度が高くなる。言い換えれば、脱珪スラグの塩基度は、脱珪の進行とともに低くなる。このため、脱珪スラグの塩基度を０．６〜１．２の範囲内に収めるためにはＣａＯの供給が必須となる。
【００２１】
Ｓｉ＋２ＦｅＯ＝ＳｉＯ２＋２Ｆｅ  ・・・・・（ａ）
しかし、前述した特許文献１に示される高炉鋳床や製鋼工場建屋の集塵ダストは、１５００℃以上という高温での反応生成物で、このような高温での反応ではＦｅＯやＦｅ２Ｏ３が多く発生する。このため、これらの集塵ダストにはＦｅＯやＦｅ２Ｏ３が多く含まれているが、ＣａＯの含有量は少ない。
【００２２】
これに対し、溶銑の脱珪、脱硫および脱硫処理である、いわゆる溶銑予備処理で発生する集塵ダストは、その処理温度が１１５０〜１４００℃程度と上記の温度に比べて低く、ＦｅＯやＦｅ２Ｏ３の発生量は少ない。このため、その反応生成物の集塵ダストには、ＣａＯが多く含まれており、特に処理剤として多くのＣａＯを使用することが多い溶銑の脱硫および脱燐処理で発生する集塵ダスト中には１５〜５０質量％のＣａＯが含まれている。従って、これを脱珪主剤の酸化鉄含有物質と混合して使用すれば、資源のリサイクルと同時に脱珪スラグの塩基度を経済的に高め得る。
【００２３】
酸化鉄含有物質は、焼結鉱、鉄鉱石、鉄基合金の酸化スケール、砂鉄等を挙げることができ、これらのうちのいずれか１種または２種以上を混合した物のいずれであってもよい。
【００２４】
脱珪スラグの塩基度を０．６〜１．２に調整するためには、溶銑に添加する脱珪剤中含まれるＣａＯ量、言い換えれば、上記の集塵ダスト中にはＳｉＯ２も当然に含まれるので、その塩基度に応じてその添加量を適切に選定する必要があることはいうまでもなく、これは、例えば次のようにして行えばよい。
【００２５】
即ち、混銑車から溶銑鍋へ溶銑を落下供給する際には、不可避的に高炉スラグも供給される。従って、脱珪スラグの塩基度を推定するには、高炉スラグの量を考慮して脱珪剤の添加量を決める。
【００２６】
本発明で使用する溶銑予備処理で発生する集塵ダストは、上記量のＣａＯが含まれていれば十分であるが、その塩基度はできるだけ高いものであることが望ましい。これは、前述したように、脱珪剤の塩基度が高い場合には、その添加量を少なくすることができ、処理時間の短縮および脱珪スラグ量の低減効果が大きくなるからである。また、Ｎａ２ＯやＣａＦ２も、これを含む場合には、脱珪スラグの粘度が低下してフォーミングが抑制されるので、Ｎａ２ＯやＣａＦ２を含むものであることが望ましい。
【００２７】
酸化鉄含有物質と集塵ダストの混合方法は、▲１▼１つのバンカーに酸化鉄含有物質と集塵ダストを投入し、バンカー内で気体もしくはインペラーを用いて混合する方法、▲２▼酸化鉄含有物質と集塵ダストを別々のバンカーに蓄えておき、それぞれの粉体の溶銑流または溶銑鍋中の溶銑浴面等への気送ラインを、気送ラインの終端部直前で接続し混合する方法、がある。また、脱珪剤は溶銑流へ直接加えるかまたは、溶銑流の落ち口に加えることが望ましい。これにより、脱珪剤と溶銑が撹拌混合され脱珪反応効率が上昇する。
【００２８】
図２は、上記▲２▼の例を示す図であり、２基のバンカー１、２は、気送ラインを構成するダクト３に連通されており、両バンカー内に蓄えられた酸化鉄含有物質である焼結鉱と集塵ダストは、ダクト３の終端部に設けられた混合用バンカー４内で混合され、所定の脱珪剤とされる。混合された所定の脱珪剤は、例えば、図示例のように、混銑車５から溶銑鍋６に対して落下供給される溶銑流７に直接加えられる。
【００２９】
【実施例】
表１に示す組成の焼結鉱と溶銑予備処理の集塵ダストを準備し、図２に示すのと同じ態様で、表２に示す３種類の脱珪剤として表３に示す条件の脱珪処理に供する試験を行い、脱珪剤のみで脱珪スラグの塩基度を０．６〜１．２の範囲内にすることができるか否かを調べた。
【００３０】
その結果、表３に示す条件においては、脱珪剤ＡおよびＢでは表３に示す添加量で脱珪スラグの塩基度を０．６〜１．２の範囲内にすることができたが、表３に示す添加量の脱珪剤Ｃのみでは脱珪スラグの塩基度を０．６以上にはできなかった。
【００３１】
図３は、前記の図１の場合と同じ方法と判定基準により、上記の試験においてのフリーボードの測定結果による大、中、小のフォーミングの発生頻度を、脱珪剤Ａ、Ｂ使用時（本発明法）と脱珪剤Ｃ使用時（従来法）にわけて示す図であが、脱珪剤Ａ、Ｂ使用時本発明の方法によった場合には全てフォーミング小で、フォーミングが確実に抑制されている。
【００３２】
また、図４は、脱珪処理前後の溶銑中のＳｉ濃度差、即ち脱珪量（質量％）と溶銑鍋６への溶銑の充填率との関係を示す図であり、脱珪量を大きくすると脱珪スラグ量が増加するので充填率を下げる必要があるが、脱珪剤Ａ、Ｂ使用時（本発明法）にはフォーミングが抑制されるので、脱珪量を大きくでき、充填率を高くすることができた。
【００３３】
さらに、図５は、脱珪処理を行わない場合の最大溶銑量を１００％としたときの脱珪剤中の固体酸素原単位と、溶銑鍋６への最大充填率との関係を示す図であるが、脱珪剤Ａ、Ｂ使用時（本発明法）には、脱珪剤Ｃ使用時（従来法）に比べ、溶銑量が多い場合でも脱珪量を大きくすることができた。
【００３４】
【表１】
2004218026.tif 000002
【００３５】
【表２】
2004218026.tif 000003
【００３６】
【表３】
2004218026.tif 000004
【００３７】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、脱珪剤の一部に溶銑予備処理で発生する集塵ダストを用いるので、スラグフオーミングを安価かつ確実に抑制することができ、その分だけ脱珪剤の添加量を多くすることができるため、脱珪量の増大が図れる。その結果、Ｓｉ含有量の低い溶銑の転炉装入が可能となり、転炉における媒溶剤の使用量低減によるコストダウンおよびスラグ発生量低減が期待できる。また、集塵ダストをリサイクル使用するため、廃棄物の低減効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱珪スラグの塩基度とフォーミングとの関係を示す図である。
【図２】脱珪処理方法の一例を示す図である。
【図３】脱珪剤への集塵ダスト混合によるフォーミング抑制効果を示す図である。
【図４】脱珪量と溶銑鍋への最大充填率との関係を示す図である。
【図５】脱珪剤中の固体酸素原単位と脱珪量の関係を示す図である。
【符号の説明】
１、２：バンカー、
３：ダクト、
４：混合用バンカー、
５：混銑車、
６：溶銑鍋、
７：溶銑流。
【図１】
2004218026.tif 000005
【図２】
2004218026.tif 000006
【図３】
2004218026.tif 000007
【図４】
2004218026.tif 000008
【図５】
2004218026.tif 000009