(57)【要約】 【課題】  冷鉄源を溶解する溶解炉にて発生する溶解炉スラグに添加したリン酸P2O5が分散し易く、スラグの改質効率が高い溶解炉スラグの粉化防止方法を提供する。【解決手段】冷鉄源を溶解する溶解炉にて発生する溶解炉スラグの粉化防止方法であって、前記溶解炉に、前記溶解炉スラグに対する重量％で０．２〜１．０％のリン酸（P2O5）を直接添加して、溶銑に酸素を吹き込む精錬中に該溶解炉スラグの改質を行うことを特徴とする溶解炉スラグの粉化防止方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷鉄源を溶解する溶解炉にて発生する溶解炉スラグの粉化防止方法であって、
前記溶解炉に、前記溶解炉スラグに対する重量％で０．２〜１．０％のリン酸（P2O5）を直接添加して、溶銑に酸素を吹き込む精錬中に該溶解炉スラグの改質を行うことを特徴とする溶解炉スラグの粉化防止方法。
【請求項２】
前記リン酸（P2O5）の添加は、地金含有リン酸原料を使用することを特徴とする請求項１に記載の溶解炉スラグの粉化防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷鉄源を溶解する溶解炉にて発生する溶解炉スラグの粉化防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製鋼工程で発生するスラグを土木用材料として再資源化する試みがなされている。
このスラグには、ＦｅＯ濃度が高い酸化スラグと、塩基度が1.5以上と高い還元スラグとがあり、酸化スラグはコンクリートの骨材やアスファルト舗装の路盤材などに利用されているが、還元スラグは粉化崩壊し易いため再利用されないで埋め立てられていた。
還元スラグが粉化崩壊する原因は、スラグ中に含まれる2CaO・SiO2が冷却過程でα相からγ相に相転位する際に体積が約12％膨張するため、内部応力が増加して割れるためである。
【０００３】
そこで、従来から、ステンレス製造等で発生する還元スラグの粉化防止方法について種々の提案がなされている。
例えば、特開昭５９−１３６５１号公報には、還元スラグが溶融状態にある間に、その中に含まれるケイ酸二カルシウム2CaO・SiO2に対するリン酸分P2O5が少なくとも0.2重量％に達する量を添加することにより粉化を防止する方法が開示されている。
また、特開昭５９−１１５９８２号公報には、製鋼スラグのリン含有量および塩基度に応じて溶融状態の製鋼スラグにP2O5,CaO,SiO2のうち少なくとも１成分を加えて改質する方法が開示されている。
【０００４】
また、特開平８−４９００７号公報には、転炉におけるステンレス鋼精錬においてCr添加・脱炭処理後の還元処理において生成したスラグにP2O5を添加することにより粉化を防止する方法が開示されている。
さらに、特開２０００−４４２９８号公報には、還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内にFeOまたは/およびFeとP2O5とを添加してスラグ中のFe2O3濃度およびP2O5濃度を一定範囲とすることによって粉化を防止する方法が開示されている。
しかし、これらの従来技術は、精錬後に精錬反応容器とは別の容器内でリン酸P2O5等を添加してスラグ改質を行うものであり、添加したリン酸P2O5等の分散が十分でなく、スラグの改質効率が劣るという問題点があった。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１３６５１号公報
【特許文献２】特開昭５９−１１５９８２号公報
【特許文献３】特開平８−４９００７号公報
【特許文献４】特開２０００−４４２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、冷鉄源を溶解する溶解炉にて発生する溶解炉スラグに添加したリン酸P2O5が分散し易く、スラグの改質効率が高い溶解炉スラグの粉化防止方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、冷鉄源を溶解する溶解炉に直接リン酸P2O5を添加して、溶銑の精錬中にスラグ改質を行うことによって、スラグ中にリン酸P2O5が分散し易く、スラグの改質効率が高い溶解炉スラグの粉化防止方法を提供するものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）冷鉄源を溶解する溶解炉にて発生する溶解炉スラグの粉化防止方法であって、
前記溶解炉に、前記溶解炉スラグに対する重量％で０．２〜１．０％のリン酸（P2O5）を直接添加して、溶銑に酸素を吹き込む精錬中に該溶解炉スラグの改質を行うことを特徴とする溶解炉スラグの粉化防止方法。
（２）前記リン酸（P2O5）の添加は、地金含有リン酸原料を使用することを特徴とする（１）に記載の溶解炉スラグの粉化防止方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷鉄源を溶解する溶解炉に直接リン酸P2O5を添加して、溶銑の精錬中にスラグ改質を行うことによって、スラグ中にリン酸P2O5が分散し易く、スラグの改質効率が高い溶解炉スラグの粉化防止方法を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に説明する。
本発明は、冷鉄源を溶解する溶解炉にて発生する溶解炉スラグの粉化防止方法に関する。
ここに、冷鉄源を溶解する溶解炉とは、スクラップなどの冷鉄源を加熱・溶解する溶解炉をいい、石炭、窒素および酸素を吹き込んで加熱する場合と電気加熱を行う場合がある。
また、溶解炉スラグとは、前記溶解炉における精錬工程で発生するスラグをいう。
また、本発明において溶解する鋼の種類は問わず、普通鋼やステンレス鋼を含む。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態は、前記溶解炉に、前記溶解炉スラグに対する重量％で０．２〜１．０％のリン酸（P2O5）を直接添加して、溶銑に酸素を吹き込む精錬中に該溶解炉スラグの改質を行うことを特徴とする。
従来のスラグ改質方法は、精錬後に精錬反応容器とは別の容器内でリン酸P2O5等を添加してスラグ改質を行う方法であり、添加したリン酸P2O5等の分散が十分でなく、スラグの改質効率が劣るという問題点があった。
【００１１】
そこで、本発明らは、溶解炉に、溶解炉スラグに対する重量％で０．２〜１．０％のリン酸（P2O5）を直接添加して、溶銑に酸素を吹き込む精錬中に該溶解炉スラグの改質を行うことにより、酸素吹き込みによる１４００℃程度の高温かつ高攪拌条件の下で、添加したリン酸P2O5を十分に分散しスラグの改質効率を高めることができることを見出した。
リン酸（P2O5）を溶解炉スラグに対する重量％で０．２％以上添加するのは、０．２％未満ではスラグ中に含まれる2CaO・SiO2をβ相として安定化させて粉化崩壊を防止する効果が足りないからである。
また、リン酸（P2O5）を溶解炉スラグに対する重量％で１．０％以下添加するのは、１．０％添加により粉化防止効果が飽和し、これ以上添加しても効果の上昇が見られないからであり、さらに好ましくは０．５％以下がよい。
なお、溶銑に酸素を吹き込む精錬中にリン酸（P2O5）を添加すると、溶銑中にリンが移行することが考えられるが、溶解工程に引き続いて、脱リンを行うことにより、鋼材品質への影響を防止することができる。
【００１２】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態は、前記リン酸（P2O5）の添加を、地金含有リン酸原料を使用することを特徴とする。
ここに、地金含有リン酸原料とは、鉄分を含有するリン酸原料をいい、例えば、溶銑予備処理工程で発生するスラグ中に、鉄分を約５０％程度、リン酸を約３％程度含む原料が好ましい。
従来のスラグ改質方法においては、スラグを高温に維持することができなかったため、鉄分などの地金を含有するリン酸原料を使用することができなかったが、本発明によれば、溶解炉に原料を直接投入するため、スラグ温度を約１４００℃の高温に維持することができるので、磁力選別を行わないで、鉄分などの地金を含有する地金含有リン酸原料を使用することができるうえ、地金は溶銑としてリサイクルすることができる。
【実施例】
【００１３】
図１に冷鉄源を溶解する溶解炉内でのスラグ粉化防止方法「炉内混合」（本発明例：●印）と排滓鍋でのスラグ防止方法「炉内混合」（比較例：○印）の実施例を示す。
本発明例（●印）は何れの場合にも、スラグ中に０．３５〜０．４０％のリン酸P2O5を添加した場合の結果である。なお「炉内混合」においてはリン酸濃度が上記の範囲になるよう地金含有リン酸原料を用いた。
図１に示される攪拌動力密度とは、融体に付与される単位時間、単位体積当りのエネルギーを攪拌動力密度（Ｗ/ｍ3）という。本実施例の場合、「炉内混合」は、底吹き及び上吹きランスから付与されるエネルギーをいい、「鍋内混合」は、スラグの落下エネルギーのことをいう。なお、図１では「炉内混合」の攪拌動力密度を１として相対値で整理したものである。
上記の条件で実施した結果、酸素吹きでかつ攪拌力の大きい「炉内混合」（本発明例：●印）では同様の組成のスラグでも  均一に燐酸が分散するため、粉率は確実に、道路用鉄鋼スラグ基準（JIS）で規定する発生スラグの2.36ｍｍアンダーの比率（％）が5〜30％の範囲内に入り、かつ、ばらつきも低位であることが確認できた。
これに対し「鍋内混合」（比較例：○印）では、燐酸濃度が高くても、不均一のため、燐酸の薄い領域が多くあり、スラグ全体としては粉化しやすいことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明における溶解炉スラグの粉化防止方法の実施例を示す図である。
【図１】
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