(57)【要約】      （修正有）【課題】ダブルスラグ法において、前チャージスラグを最大限に有効利用する。【解決手段】前チャージの脱Ｃスラグを残し前記脱Ｐ処理のためのスラグとして使用する際に、この脱Ｃスラグのスラグ残し量（ＳＲ）を下式１及び２を同時に満足させる。ＳＲ（ｋｇ／粗鋼t）≦（溶銑［％Ｓ］×９.２−規格上限［％Ｓ］−０.００１）×（溶銑［％Ｐ］×２４−吹止目標［％Ｐ］×８０+１０））／（（規格上限［％Ｓ］−０.００１）×０．０１６−前チャージ吹止［％Ｓ］×０.０７）・・・１、ＳＲ（ｋｇ／粗鋼t）≦５０−Σ（ａｉ×Ｊｉ×Ｒｉ）・・・２、但し、ａｉ＝０．０３×（％ＦｅＯ）+０．０３×（％ＭｎＯ）+０．０７×（％Ａｌ2Ｏ3）+０．１２×（％Ｆ）、Ｊｉ＝各地金の装入量（ｋｇ／粗鋼t）、Ｒｉ＝各地金のスラグ含有比率％  なお、上記（％ＦｅＯ）、（％ＭｎＯ）、（％Ａｌ2Ｏ3）、（％Ｆ）は各スラグ及び各地金付着スラグ中の成分濃度。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬容器に溶銑及び固体鉄源を装入するとともに、これにフラックスの添加と酸素吹き込みを行って所定のP含有量まで低減させる脱Ｐ処理を行った後、生成した脱Ｐスラグを排出し、引き続き脱C処理を行なって精錬を終了する一方、同精錬容器内の脱Ｃスラグを残して次チャージの脱Ｐ処理のためのスラグとして活用する溶銑の精錬方法において、前記脱Ｃスラグのスラグ残し量（ＳＲ）を下式１及び２を同時に満足するように調整することを特徴とする溶銑の精錬方法。
ＳＲ（ｋｇ／粗鋼t）≦（溶銑［％Ｓ］×９.２−規格上限［％Ｓ］−０.００１）×（溶銑［％Ｐ］×２４−吹止目標［％Ｐ］×８０+１０））／（（規格上限［％Ｓ］−０.００１）×０．０１６−前チャージ吹止［％Ｓ］×０.０７）            ・・・式１                                                                     
ＳＲ（ｋｇ／粗鋼t）≦５０−Σ（ａｉ×Ｊｉ×Ｒｉ）              ・・・式２
但し、ａｉ＝０．０３×（％ＦｅＯ）+０．０３×（％ＭｎＯ）
+０．０７×（％Ａｌ2Ｏ3）+０．１２×（％Ｆ）
Ｊｉ＝各地金の装入量（ｋｇ／粗鋼t）
Ｒｉ＝各地金のスラグ含有比率％
なお、上記（％ＦｅＯ）、（％ＭｎＯ）、（％Ａｌ2Ｏ3）、
（％Ｆ）は各スラグ及び各地金付着スラグ中の成分濃度。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉精錬などのように精錬容器に溶銑及び固体鉄源を装入し、フラックスの添加と酸素吹き込みを行う溶銑の精錬方法に関し、特に脱Ｐを行った後に一旦スラグを排出させ、引き続き脱Ｃ精錬を行う溶銑の精錬方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高炉で製造された溶銑を精錬して溶鋼を製造する方法として、溶銑予備処理と転炉精錬を組み合わせたプロセスが一般的に採用されている。かかるプロセスは、前段の溶銑予備処理では主に脱Ｐあるいは脱硫を行い、後段の転炉精錬では主に脱Ｃ、昇熱を行うもので、特に溶銑の脱Ｐ機能を強化すると共に転炉における精錬負荷を軽減するために実用化されたものであり、機能分割型の精錬方式（いわゆる分割精錬法）を重視するものである。
【０００３】
しかし、この分割精錬法は独立した予備処理工程を持たなければならないために、その専用設備、要員、資材に要する費用が嵩むこと、また全体の精錬時間が長くなり、熱ロスも大きいため溶鋼の生産性が低いことなど、プロセス全体としてのコスト、生産性に少なからず問題がある。
【０００４】
このような分割精錬法における問題を解消する有力なプロセスとして前記の溶銑予備処理設備を持たずに転炉による精錬のみで所望の溶鋼を製造するいわゆるダブルスラグ法（あるいは中間排滓法）が開発されている。この精錬プロセスの概要はその名の通り、転炉に溶銑及びスクラップを装入し、これにフラックスの添加と酸素吹き込みにより脱Ｐ処理を行って所定のＰ含有量（Ｐ，Ｓ含有量）に低減させた後、溶銑を炉内に残したまま生成したスラグを排出、すなわち中間排滓し、炉体を正立させた後、引き続き脱Ｃ処理を行い、生成したスラグを残したまま出鋼を行い、この同一転炉に次のチャージの溶銑及びスクラップを装入して同様にフラックスの添加と酸素吹き込みにより脱Ｐ（あるいは脱硫、脱Ｐ）処理を行う方法（特許文献１、特許文献２、特許文献３など）である。
【０００５】
この方法によれば、溶銑予備処理のための設備費、人件費及びフラックスなどの諸資材の費用を削減でき、また精錬時間を短縮でき、さらに熱ロスを少なくできるなどのすぐれた効果が提供される。
【０００６】
ところで、このダブルスラグ法においては一般に転炉吹錬による脱Ｃ終了後に生成したスラグを炉内に残留（所謂スラグ残し）させて、次チャージの吹錬を開始する操業が行われている。これは前チャージの脱Ｃスラグ（以下、単に前チャージスラグということがある）を次チャージの脱Ｐ吹錬用の造滓剤として使用し、スラグの有効利用を図ると共にその系外への排出量を低減させようとするものである。
【０００７】
従って、このような目的から前チャージスラグの残留量すなわちスラグ残し量をできるだけ多くした操業を実施することが有利となる。
【０００８】
しかしながら、前チャージスラグのスラグ残し量を多量とする精錬操業は次のような重要な二つの問題を抱えている。
【０００９】
第一の問題は復Ｓである。ダブルスラグ法は前述の如く、途中でつまりＰが所定量まで達した脱Ｐ精錬後に、生成した脱Ｐスラグを排滓（中間排滓）することが特徴である。この途中排滓の結果、前チャージスラグに伴う復Ｓ量が増加すると共に、この復Ｓ計算が通常に比べて複雑となり、その推定が困難となる。実際に目標のＳより高めの溶鋼が溶製される傾向があり、特に低Ｓ鋼（規格上限Ｓ≦０.００５％）を対象とする場合にはその規格上限外れを起こす原因にもなっている。このため、低Ｓ鋼などの溶製に際しては、前チャージスラグのスラグ残しを中止するか、スラグ残し量を大幅に減少させる操業形態をとっているのが通常である。また、地金付着スラグなどの鉄源として有用なリサイクル原料も、Ｓ含有濃度が高いことから、その使用を中止又は制限せざるを得なくなる状況にある。
【００１０】
第二の問題はスロッピングである。このスロッピングは、特にスラグの量が多い場合に起こり易く、溶銑中の［Ｃ］の脱Ｃ反応に伴う炉内の発生ガスによりスラグが急激にフォーミングして、この結果、転炉炉口よりスラグが溢れ出る現象であり、操業の安定化を損なうものであると同時に安全面においても好ましくないものである。このスロッピングの問題からも、前チャージスラグのスラグ残し量をあまり多くできないのが実情である。
【特許文献１】特開平２−１９０４１３号公報
【特許文献２】特開平５−３３０２９号公報
【特許文献３】特開平７−７０６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はかかる従来の背景、事情に鑑み、前チャージのスラグ残しに起因する問題を解決し、低Ｓ鋼などの溶製においてもＳの規格外れを起こすことなく、またスロッピング発生の不利を伴わずに、前チャージスラグを最大限に有効利用することが可能なダブルスラグ法による優れた溶銑の精錬方法を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
精錬容器に溶銑及び固体鉄源を装入するとともに、これにフラックスの添加と酸素吹き込みを行って所定のＰ含有量まで低減させる脱Ｐ処理を行った後、生成した脱Ｐスラグを排出し、引き続き脱Ｃ処理を行なう溶銑の精錬法において、同精錬容器内に前チャージの脱Ｃスラグを残し前記脱Ｐ処理のためのスラグとして使用する際に、この脱Ｃスラグのスラグ残し量（ＳＲ）を下式１及び２を同時に満足させることを特徴とする溶銑の精錬方法を提案するものである。
【００１３】
ＳＲ（ｋｇ／粗鋼t）≦（溶銑［％Ｓ］×９.２−規格上限［％Ｓ］−０.００１）×（溶銑［％Ｐ］×２４−吹止目標［％Ｐ］×８０+１０））／（（規格上限［％Ｓ］−０.００１）×０．０１６−前チャージ吹止［％Ｓ］×０.０７）     ・・・１                  
ＳＲ（ｋｇ／粗鋼t）≦５０−Σ（ａｉ×Ｊｉ×Ｒｉ）       ・・・２
但し、ａｉ＝０．０３×（％ＦｅＯ）+０．０３×（％ＭｎＯ）
+０．０７×（％Ａｌ2Ｏ3）+０．１２×（％Ｆ）
Ｊｉ＝各地金の装入量（ｋｇ／粗鋼t）
Ｒｉ＝各地金のスラグ含有比率％
なお、上記（％ＦｅＯ）、（％ＭｎＯ）、（％Ａｌ2Ｏ3）、
（％Ｆ）は各スラグ及び各地金付着スラグ中の成分濃度。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ダブルスラグ法による溶銑の精錬において、前チャージスラグのスラグ残し量を最大限に維持しながら、溶製鋼のＳの規格外れを起こすことなく、低Ｓ鋼を対象とする場合においても目標とするＳの規格値内に溶鋼成分を的中させることができる。しかも同時に、スロッピングの発生のない安定、且つ安全な精錬操業を確保できる。また、本発明によって、鉄資源として有用な各種地金などのリサイクル原料を付着スラグを分離せずにそのまま精錬に利用することができ、その使用量を増大させることができる。更に、本件発明により、前チャージスラグの次チャージの脱Ｐ用造滓剤としての使用量を高め、プロセス内のスラグの利用効率を向上させることができ、結果的に系外へのスラグ排出量を減少させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、前チャージスラグすなわち、前チャージの脱Ｃ精錬終了後に生成した脱Ｃスラグを次チャージの脱Ｐ用スラグ（造滓剤）として最大限に活用するため、復Ｓによる溶製鋼のＳの規格外れ及びスロッピング発生を起こさないスラグ残し量の最大値をそれぞれ求め、実操業に当ってはこれらのスラグ残し量の上限値を共に超えることなく且つ可能な限り多くのスラグを残して精錬を行おうとするものである。
【００１６】
先ず、溶製鋼のＳの制限から決定されるスラグ残し量（ＳＲ）は下記の式によって表される。
【００１７】
ＳＲ（ｋｇ／粗鋼t）≦（溶銑［％Ｓ］×９.２−規格上限［％Ｓ］−０.００１）×（溶銑［％Ｐ］×２４−吹止目標［％Ｐ］×８０+１０））／（（規格上限［％Ｓ］−０.００１）×０．０１６−前チャージ吹止［％Ｓ］×０.０７）        ・・・１                                      
ここで、規格上限［％Ｓ］とは対象とする溶製鋼のＳ規格の上限値を示す。
【００１８】
本式は、以下の各Ｓ値及び脱Ｐスラグ量、脱Ｃスラグ量を示す１−１〜１−６の各式によって導出されたものである。また、吹止[Ｓ]の推定式は、脱Ｐ後排滓率を７０％、脱Ｃスラグ中（Ｐ2Ｏ5）を２．０％、（ＣａＯ）を４７％として算出式を決定した。
（１）脱Ｃ前インプットＳ＝脱Ｐ後［％Ｓ］×脱Ｐスラグ量×２×３０＋脱Ｐ後［％Ｓ］                                                            ・・・１−１
ここでの脱Ｐ処理のＳ分配比は経験値に基づき２とした。
（２）前チャージスラグ（Ｓ）＝前チャージ吹止［％Ｓ］×７．５・・・１−２
ここでの脱Ｃ処理のＳ分配比は経験値に基づき７．５とした。
（３）脱Ｐ後［Ｓ］＝（溶銑［％Ｓ］＋前チャージスラグ残し量×前チャージスラグ（Ｓ））／（１０００＋脱Ｐスラグ量×２）                        ・・・１−３
（４）脱Ｐスラグ量＝（溶銑[％Ｐ]×１０＋前チャージスラグ残し量（ｋｇ／粗鋼ｔ)×０．００６−０．３）×５７．３≒６０ｋｇ／粗鋼ｔ            ・・・１−４          脱Ｐスラグ量は、溶銑Ｐを０．１００％、スラグ残し量を２０ｋｇ／粗鋼ｔとして計算し、上記の値に固定した。
（５）脱Ｃスラグ量＝△Ｐ／（２．０％／２．２９）
＝（溶銑[％Ｐ]×３＋前チャージスラグ残し量  （ｋｇ／粗                      鋼ｔ)×０．００２−吹止目標［％Ｐ］）×１０）×１１４．５＋２．４                                                                ・・・１−５
（６）脱Ｃ後［Ｓ］＝（脱Ｃ前インプットＳ）／（１０００＋脱Ｃスラグ量×７）                                                                  ・・・１−６
従って、溶銑Ｓ、溶銑Ｐ、規格上限Ｓ、吹止目標Ｐ及前チャージ吹止Ｓの各値を式１に代入することにより、Ｓの制限から決まるスラグの残し量（ＳＲ）の上限値を容易に知ることができる。
次に、スロッピング発生の制限によって決定されるスラグの残し量（ＳＲ）は次式で表される。
【００１９】
ＳＲ（ｋｇ／粗鋼t）≦５０−Σ（ａｉ×Ｊｉ×Ｒｉ）             ・・・２
但し、ａｉ＝０．０３×［％ＦｅＯ］+０．０３×［％ＭｎＯ］
+０．０７×［％Ａｌ2Ｏ3］+０．１２×［％Ｆ］
Ｊｉ＝各地金の装入量（ｋｇ／粗鋼t）
Ｒｉ＝各地金のスラグ含有比率％
なお、上記［％ＦｅＯ］、［％ＭｎＯ］、［％Ａｌ2Ｏ3］、
［％Ｆ］は各スラグ及び各地金付着スラグ中の成分濃度。
【００２０】
本式でａｉはスロッピング換算系数で上記に定義されるようにその地金中に含まれる、融点を低下させ、また粘性を低下させてスロッピングを起こしやすい成分の量によって決まり、スロッピングのし易さを表す係数である。そして、本発明者らは各種の地金を用いた実験を通じて、スロッピングの発生状況を調査して重回帰分析を行った結果、精錬で装入、使用される各地金の装入量（Ｊｉ）と各地金のスラグ含有比率（Ｒｉ）にこのスロッピング換算系数を掛けた値の総和がスロッピングの発生を支配し、スラグ残し量との関係において２式を満足すればスロッピングが発生しないことを究明した。この内容に関しては、出願人の特許出願２００２−３７１５９３に詳細な説明がなされている。
【００２１】
このように、スロッピングの発生の制約からくるスラグ残し量（ＳＲ）も容易に求めることができる。
【００２２】
このように、復Ｓ及びスロッピング発生の制約によるスラグ残し量は式１及び式２によって容易に算出でき、両式の算出結果のうち、少ない方の値が実際のスラグ残し量の上限となり、これよりさらに少ない量を選定してやれば良い。
【００２３】
前述のように実際のスラグ残し量はこの上限値を超えてはいけないが、これを満足する以上、脱Ｃスラグの有効利用の目的に沿ってできる限り上限値に近い多くの量とすべきである。そして、具体的には、上記両式の少ない方の上限値のスラグ残し量をＳＲSとして、実際のスラグ残し量（ＳＲ）は下式の範囲とすることが好ましい。このような範囲で実施することにより、本発明の効果をより一層顕著なものとすることができる。
【００２４】
ＳＲ（ｋｇ／粗鋼ｔ）＝ＳＲS〜ＳＲS−１０                    ・・・３
実施例
５００ｋｇ試験転炉を用いてダブルスラグ法による溶銑の転炉精錬を実施した結果について説明する。
【００２５】
先ず、脱Ｐ処理前の溶銑は、５００ｋｇ高周波炉にて銑鉄を溶解して調製し、溶銑鍋へ装入した。なお、一部、成分調整のため、試薬を追加投入した。
【００２６】
次に、前チャージの吹錬終了後、炉内の脱Ｃスラグを残留させた（一部チャージは一部排滓した）転炉内に、スクラップ・地金を入れ置きした後、溶銑鍋より溶銑を装入した。その後、コンピューターによるスタティック計算の結果に基づき、脱Ｐ材（生石灰、鉄鉱石）を炉上ホッパーより投入しながら、上吹き酸素ランスより酸素を吹き付けて脱Ｐ処理を行った。
【００２７】
脱Ｐ処理後、溶銑を出湯することなく、転炉を炉前側へ傾動して脱Ｐスラグを排滓した。
【００２８】
その後、転炉を正立させて、造滓材（生石灰、軽ドロ、生ドロ、珪石）、鉄鉱石を炉上ホッパーより投入しながら、気体酸素を上吹きして脱Ｃ吹錬を行った。
以上の要領で本発明例及び比較例につき３チャージ連続して操業を行った。本発明例についてはいずれの例も前チャージスラグ（脱Ｃスラグ）のスラグ残し量を式１及び式２を同時に満足し、且つ式の上限値に近い量に調整して行った。一方、比較例１は式１を満足しない場合、比較例２は式２を満足しない場合、また、比較例３はスラグ残しを行わなかった場合である。
【００２９】
これら、操業の諸条件の詳細を以下の表１〜表６に掲載する。表１は対象とした鋼のＰ，Ｓの成分規格、表２は精錬容器への装入溶銑の成分、表３は転炉での脱Ｐ処理における処理条件、表４は同転炉による脱Ｃ処理における処理条件、表５は装入使用された各種地金の組成など、また表６は復Ｓの制約から決定された式１のスラグ残し量の上限値（計算値）、スロッピング発生の制約から決定された式１のスラグ残し量の上限値（計算値）、及びその評価結果をそれぞれ示している。
【００３０】
【表１】
2005206924.tif 000002
【００３１】
【表２】
2005206924.tif 000003
【００３２】
【表３】
2005206924.tif 000004
【００３３】
【表４】
2005206924.tif 000005
【００３４】
【表５】
2005206924.tif 000006
【００３５】
【表６】
2005206924.tif 000007
【００３６】
そして、表７はこれら本発明例と比較例によるスラグ排出量、地金使用量、溶製鋼のＳ規格上限外れの有無、スロッピング発生の有無に対する影響をその効果としてまとめたものである。ここでスラグ排出量（１）は脱Ｐ後排滓量＋脱Ｃ後発生量−前チャージスラグ残し量で定義されるもので、スラグ排出量（２）は脱Ｐ後排滓量＋脱Ｃ後発生量−前チャージスラグ残し量−地金付着スラグ量によって定義され、地金付着スラグ量をも考慮したときの値である。
【００３７】
【表７】
2005206924.tif 000008
【００３８】
表７より、本発明例では比較例に比べて、いずれも地金付着スラグを加味した排出も含めてスラグ排出量が減少しており、低Ｓ鋼（本発明例３）においてもＳ規格を十分に満足し、且つスロピングもなく、その優れた効果が実証されていることが分かる。
【００３９】
次に、これらの結果をもとに、本発明の効果の汎用性をさらに確認するため、さらに同じ５００ｋｇ試験転炉を利用して同様な条件下で、本発明例、比較例共にＮ数を増やし、前記実施例、比較例を含めて合計２０チャージの試験操業を行った。このうち低Ｓ鋼はそれぞれ前例を合わせて４チャージとした。
【００４０】
そして、図１〜図４は本発明例と比較例の全実施チャージの結果をまとめて図示したもので、図１はスラグ排出量、図２は地金使用量、図３はＳ規格上限外れ率、図４はスロッピング発生率である。これらは本発明よるスラグ排出量、地金使用量、溶製鋼のＳ規格上限外れの有無、スロッピング発生の有無に対する影響をその効果としてまとめたものである。
【００４１】
これらの図から、本発明によるとスラグ排出量が従来に比べかなり減少しており、また、地金使用量も顕著に増大しており、さらにＳ規格の上限外れやスロッピングは皆無であり、従って、本発明によって復Ｓやスロッピング発生の問題をまったく心配せずに前チャージのスラグ残し量を最大限としたダブルスラグ法の実施が可能であり、これによりスラグのリサイクルを極めて効率的に行いうるという優れた効果が明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明及び比較例によるスラグ排出量を示したグラフである。
【図２】本発明及び比較例による地金使用量を示したグラフである。
【図３】本発明及び比較例によるＳ規格上限外れ率を示したグラフである。
【図４】本発明及び比較例によるスロッピング発生率を示したグラフである。
【図１】
2005206924.tif 000009
【図２】
2005206924.tif 000010
【図３】
2005206924.tif 000011
【図４】
2005206924.tif 000012