(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造終了後の取鍋内に残留したスラグを、熱間状態のまま前記取鍋を転倒させて溶銑を収容した溶銑鍋内に排出し、該溶銑鍋に前記スラグを残留させた状態で溶銑鍋から溶銑を転炉脱炭精錬用の主原料として払い出し、その後、スラグを残留させた前記溶銑鍋で高炉から出銑される溶銑を受銑し、受銑後、受銑した溶銑を、前記スラグを脱硫剤の一部として脱硫処理することを特徴とする、取鍋内スラグの再利用方法。
【請求項２】
取鍋内に残留したスラグを溶銑鍋内に排出する前に、溶銑鍋内にＡｌを含有する脱酸剤を予め添加することを特徴とする、請求項１に記載の取鍋内スラグの再利用方法。
【請求項３】
取鍋内に残留したスラグは、Ａｌを含有する脱酸剤または生石灰の添加によって予め改質されたスラグであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の取鍋内スラグの再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造機などの鋳造工程で鋳造された後の取鍋内に残留するスラグの再利用方法に関し、詳しくは、取鍋内のスラグを溶銑の脱硫剤として再利用する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鋼所や製鋼工場においては、転炉、電気炉或いはＲＨ真空脱ガス装置などで精錬された溶鋼は取鍋に収容されて連続鋳造機などの鋳造工程に搬送され、鋳造工程で鋳型内に鋳造されて所定の形状の鋳片或いは鋼塊に製造される。取鍋内には、転炉や電気炉での精錬工程で生成したスラグが溶鋼上に存在しており、スラグが鋳型内に注入されると鋳片或いは鋼塊の品質が劣化するので、取鍋底に設置された流出孔からスラグが流出したことを操作員が目視で或いはセンサーが自動的に検知した時点で前記流出孔を閉鎖し、取鍋からの注入を終了している。この場合、取鍋内には溶鋼の一部も残留する。
【０００３】
取鍋内に残留した溶鋼及びスラグは、溶鋼は前記流出孔から型枠などに排出され、スラグは取鍋を転倒させることにより、ノロパン（「ノロ鍋」、「スラグ鍋」ともいう）或いはドライピット（「スラグ畠」ともいう）に排出される。残留する溶鋼が少量の場合には、溶鋼もスラグとともにノロパン或いはドライピットに排出される。排出されたスラグは、自然冷却した後に起重機などにより掘り起こされ、且つ破砕機により破砕され、次いで、磁選機により鉄分が除去され後に、埋め立て用材料として埋立地で利用する、或いは路盤用材料として利用するなどされていた（例えば、特許文献１を参照）。但し、このスラグはＣａＯを含有し、自然膨脹性があるために大半が埋め立て用材料としてのみ利用されていた。
【０００４】
このスラグの利用範囲を拡大することを目的として、特許文献２には、転炉などから取鍋への出鋼時に、溶鋼トンあたり１〜１０ｋｇの生石灰を取鍋内に添加し、取鍋内での溶鋼の復燐を防止するとともに保温を図り、鋳造後、取鍋内のスラグをノロパンに排出し、冷却後に破砕及び磁選処理して脱燐・脱硫用の副原料に利用することが提案されている。
【０００５】
また、特許文献３には、連続鋳造工程において、取鍋からのスラグの流出に先立って取鍋内に溶鋼を残した状態で取鍋からタンディッシュへの供給を終了し、取鍋内の残溶鋼及びスラグを熱間のまま転炉などの精錬炉へ再装入し、残溶鋼は鉄源として、スラグは造滓剤として利用することが提案されている。特許文献３では、取鍋からスラグが流出しないので、スラグによる鋳片欠陥が回避されるという効果も呈する。
【特許文献１】特開昭５５−１１０７０３号公報
【特許文献２】特開昭６１−１９４１０７号公報
【特許文献３】特開平２−４１７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。
【０００７】
特許文献２では、取鍋内スラグを脱燐剤及び脱硫剤として使用する点で優れるが、スラグを一旦冷却しており、そのために、スラグの破砕処理及び磁選処理が必要であり、リサイクル処理コストが高くなるという問題点がある。また、取鍋からのスラグの排出時にスラグが排出しきれずに大量のスラグが残留した場合には、このスラグにより次回受鋼時の溶鋼の品質が劣化する恐れがあるという問題点もある。
【０００８】
特許文献３では、熱間でそのままスラグ及び残溶鋼を転炉などの精錬炉に装入しており、破砕などの工程を必要とせず、特許文献２におけるリサイクル処理コストが高くなるという問題点は解消されるが、スラグのリサイクル回数が増えると、スラグ中の未反応ＣａＯは減少して、転炉精錬の造滓剤として機能しなくなり、新たに添加する造滓剤を減らすことができなくなり、その結果、転炉では大量のスラグ下での精錬を余儀なくされ、転炉精錬の効率が低下するという問題を招く恐れがある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鋳造終了後に取鍋内に残留するスラグを、リサイクル処理コストを高くすることなく、しかも、他の操業に悪影響を及ぼすことなく、有効利用することのできる、取鍋内スラグの再利用方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための第１の発明に係る取鍋内スラグの再利用方法は、鋳造終了後の取鍋内に残留したスラグを、熱間状態のまま前記取鍋を転倒させて溶銑を収容した溶銑鍋内に排出し、該溶銑鍋に前記スラグを残留させた状態で溶銑鍋から溶銑を転炉脱炭精錬用の主原料として払い出し、その後、スラグを残留させた前記溶銑鍋で高炉から出銑される溶銑を受銑し、受銑後、受銑した溶銑を、前記スラグを脱硫剤の一部として脱硫処理することを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明に係る取鍋内スラグの再利用方法は、第１の発明において、取鍋内に残留したスラグを溶銑鍋内に排出する前に、溶銑鍋内にＡｌを含有する脱酸剤を予め添加することを特徴とするものである。
【００１２】
第３の発明に係る取鍋内スラグの再利用方法は、第１または第２の発明において、取鍋内に残留したスラグは、Ａｌを含有する脱酸剤または生石灰の添加によって予め改質されたスラグであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、取鍋内に残留したスラグを熱間状態のまま溶銑鍋に排出するので、排出後に取鍋内に残留するスラグは少なく、この取鍋による次回受鋼時の溶鋼の品質劣化を防止することができる。また、溶銑鍋に排出したスラグを溶銑の脱硫剤の一部として使用するので、溶銑脱硫における脱硫剤の使用量を削減することができるのみならず、スラグは破砕する必要がなく、リサイクルに要するコスト上昇を抑制することができる。しかも、他の操業に悪影響を及ぼすことなく、取鍋内に残留したスラグをリサイクルすることが可能となる。このように本発明によって工業上有益な効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明に係る取鍋内スラグの再利用方法の工程を示す概略図である。本発明に係る取鍋内スラグの再利用方法は、図１に示す（Ａ）から（Ｅ）の順に一連の工程を実施する。以下、図１の（Ａ）から順に説明する。
【００１５】
図１（Ａ）は、取鍋３に収容した溶鋼２を、連続鋳造設備のタンディッシュ４に一旦注入して滞留させ、タンディッシュ４から鋳型５に鋳造している様子を示す図である。取鍋３に収容された溶鋼２の浴面上にはスラグ１が存在する。このスラグ１の主体は、前工程の転炉での精錬工程で生成したスラグが、転炉から溶鋼２を取鍋３に出鋼する際に溶鋼２に混入して流出したもので、スラグ１は、転炉スラグを主成分とし、出鋼後のＡｌやＳｉなどの脱酸で生成した脱酸生成物（酸化物）が加わった、ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系組成である。具体的には、ＣａＯ：３５〜５５質量％、ＳｉＯ2：１０〜２０質量％、Ａｌ2Ｏ3：５〜１５質量％、ＭｇＯ：５〜１０質量％、塩基度（質量％ＣａＯ／質量％ＳｉＯ2）が３〜５程度である。
【００１６】
取鍋３に収容した溶鋼２が少なくなると、取鍋３の内部に溶鋼２の渦流が形成され、この渦流に巻き込まれてスラグ１が溶鋼２とともにタンディッシュ４に流出する。このスラグ１の取鍋３からタンディッシュ４への流出を、電磁気を利用したセンサー、赤外線カメラ、或いは操作員による目視観察などで検知したなら、取鍋３の底部に設置したスライディングノズル１２を閉鎖して取鍋３からタンディッシュ４への注入を終了する。スラグ１は溶鋼２に混入して流出するので、取鍋内には溶鋼２も残留する。特に、スラグ１のタンディッシュ４への流出量を少なくしようとする場合には、溶鋼２の残留量が多くなる。尚、スラグ１が溶鋼２とともにタンディッシュ４に流出する前に、取鍋３に所定量の溶鋼を残留させた状態で、取鍋３からタンディッシュ４への注入を終了しても構わない。鋳造中にロードセルなどで取鍋３の質量を連続して測定することにより、取鍋内の溶鋼質量を求めることができる。
【００１７】
取鍋３からタンディッシュ４への注入が終了した以降、連続鋳造設備では、新たな取鍋を用意して連続鋳造を更に継続するか、或いは、タンディッシュ４に残留した溶鋼２の鋳型５への鋳造が終了した時点で鋳造を終了する。
【００１８】
一方、スライディングノズル１２を閉鎖したなら、取鍋３をタンディッシュ４の上方所定位置から直ちに移動させ、取鍋内に残留させたスラグ１が固化完了する前に、取鍋３を、溶銑８を収容し、連続鋳造設備の周辺で台車７に積載されて待機している溶銑鍋６の位置まで搬送する。
【００１９】
そして、図１（Ｂ）に示すように、スラグ１を収容する取鍋３を、溶銑鍋６の上方で転倒させ、取鍋３の上端開口部から残留させた熱間状態のスラグ１を溶銑鍋６に排出する。残留させた溶鋼２もスラグ１と同時に溶銑鍋６に排出する。溶銑鍋６には、予め溶銑鍋６の容量の１／２程度の溶銑８を収容させておく。残留させた溶鋼２は溶銑８に混合して鉄源として回収され、スラグ１は溶銑８の湯面上に滞留する。
【００２０】
ここで、スラグ１を溶銑鍋６に排出する際に、溶銑鍋内の溶銑８に含有される炭素と、スラグ１に含有される低級酸化物（ＦｅＯ、ＭｎＯなど）とが、反応してＣＯガスが発生し、スラグ１の噴出を招くこともあるので、溶銑鍋内の溶銑８の湯面上にＡｌ含有脱酸剤１３を予め上置きして、排出されるスラグ１を脱酸することが好ましい。低級酸化物は優先的にＡｌ含有脱酸剤１３に含有されるＡｌと反応するので、ＣＯガスの発生を防止することができる。Ａｌ含有脱酸剤１３としては、金属Ａｌ、Ｆｅ―Ａｌ合金などを使用できるが、安価であることから金属Ａｌを３０〜５０質量％含有するアルミドロス（「アルミ灰」ともいう）が最適である。
【００２１】
スラグ１を排出する前に予め脱酸するなどして改質し、スラグ１に含有される低級酸化物を減少させておけば、Ａｌ含有脱酸剤１３の使用量を削減できる、或いはＡｌ含有脱酸剤１３を使用する必要がなくなることから、取鍋内においてスラグ１を予め脱酸することが好ましい。高清浄度鋼の溶製の際には、転炉からの出鋼後にＡｌ含有脱酸剤や生石灰などを取鍋内に添加してスラグ中の低級酸化物を還元或いは減少させる、所謂「スラグ改質」が行われている。従って、スラグ改質の処理が施されたスラグに対して本発明を適用することが望ましい。
【００２２】
このようにして、取鍋３に残留させたスラグ１を溶銑鍋６に排出する。１回ないし３回程度のスラグ１の溶銑鍋６への排出を実施し、溶銑鍋６に溶銑８及びスラグ１が或る程度貯まったなら、溶銑鍋内の溶銑８の温度が低下して凝固しないうちに、台車７を転炉設備の周辺に移動させ、溶銑鍋６に収容された溶銑８を装入鍋（図示せず）などの別の容器に払い出す。溶銑８を溶銑鍋６から装入鍋などに払い出す際に、スラグ１の大部分を溶銑鍋６に残留させる。溶銑８は装入鍋から更に転炉に装入され、転炉にて脱炭精錬が施されて、所定組成の溶鋼に仕上げられる。溶銑８を溶銑鍋６から払い出した後の状態を図１（Ｃ）に示す。
【００２３】
その後、台車７を移動させて溶銑鍋６を高炉鋳床の直下に搬送し、その場で高炉からの溶銑の出銑を待つ。そして、図１（Ｄ）に示すように、高炉から出銑される溶銑１０を、傾注樋９を介して受銑する。傾注樋９は、高炉鋳床に設けられる溶銑樋（図示せず）の延長に設けられる注銑のための慣用の装置である。注入される溶銑１０の熱によってスラグ１の一部は再溶融し、溶銑１０の浴面上に浮遊する。溶銑１０とともに高炉スラグが溶銑鍋６に注入されることもあるが、本発明を実施する上で特段の問題はない。溶銑鍋６で所定量の溶銑１０を受銑したなら、傾注樋９を反対側に傾斜させて溶銑１０の溶銑鍋６への供給を終了する。その後、溶銑１０を収容した溶銑鍋６を脱硫処理設備に搬送する。
【００２４】
脱硫処理設備には、図１（Ｅ）に示すように、溶銑鍋内を昇降可能で、軸１１ａを回転軸として回転するインペラー（「攪拌翼」とも呼ぶ）１１が備えられ、また、脱硫剤１４を溶銑鍋６の内部に添加するための、ホッパー、シュートなどからなる脱硫剤添加装置１５が備えられている。この脱硫処理設備は、インペラー１１を溶銑鍋６に収容された溶銑１０に浸漬させ、インペラー１１を回転させて溶銑１０を旋回・攪拌し、この攪拌によって溶銑１０に上置き添加した脱硫剤１４を溶銑１０に巻き込ませ、脱硫処理する設備であり、機械攪拌式脱硫装置とも呼ばれている。
【００２５】
図１（Ｅ）に示すように、収容する溶銑１０の浴面上にスラグ１が存在した状態で、溶銑鍋６にインペラー１１を浸漬させ、インペラー１１を回転させて溶銑１０の脱硫処理を実施する。インペラー１１の回転に伴ってスラグ１が溶銑１０に巻き込まれ脱硫反応が進行する。スラグ１だけでは脱硫能が小さいので、必要に応じて脱硫剤添加装置１５から脱硫剤１４を添加する。脱硫剤１４としては、ＣａＯ系脱硫剤を使用する。ここで、ＣａＯ系脱硫剤とは、ＣａＯを主成分とし、ＣａＦ2やＡｌ2Ｏ3などを必要に応じて数質量％から十数質量％配合したものである。この場合の脱硫反応は「ＣａＯ＋Ｓ→ＣａＳ＋Ｏ」によって行われる。
【００２６】
尚、溶銑１０の脱硫処理方法には、上記の機械攪拌式脱硫装置を用いた方法の他に、粉体状の脱硫剤を、溶銑中に浸漬させたインジェクションランスから搬送用ガスとともに吹き込んで行う方法や、鉄被覆金属Ｍｇワイヤーを溶銑中に高速度で供給して行うワイヤー・フィーダー法などがあるが、本発明では、溶銑１０の浴面上に浮遊するスラグ１に含有されるＣａＯを脱硫剤の一部として利用することを目的としており、溶銑１０の浴面上に浮遊するスラグ１を溶銑中に巻き込ませるためには機械攪拌式脱硫装置が優れており、従って、機械攪拌式脱硫装置を用いて脱硫処理することが好ましい。
【００２７】
インペラー１１による攪拌を所定の時間実施したなら、インペラー１１を停止し、インペラー１１を溶銑１０の上方に上昇させる。溶銑中に懸濁した、スラグ１を始めとする脱硫剤１４は、脱硫スラグとなって溶銑浴面に浮上し、脱硫処理が終了する。脱硫処理後、生成した脱硫スラグを溶銑鍋６から排出し、溶銑１０を収容した溶銑鍋６を次工程の転炉設備或いは溶銑予備脱燐設備に搬送する。
【００２８】
このように、本発明によれば、取鍋内に残留したスラグ１を熱間状態のまま溶銑鍋６に排出するので、排出後に取鍋内に残留するスラグは少なく、この取鍋による次回受鋼時の溶鋼の品質劣化を防止することができる。また、溶銑鍋に排出したスラグ１を溶銑１０の脱硫剤１４の一部として使用するので、溶銑脱硫における脱硫剤の使用量を削減することができるのみならず、スラグは破砕する必要がなく、リサイクルに要するコスト上昇を抑制することができる。
【００２９】
具体的には、本発明を適用することによって、取鍋内に付着残留するスラグ１の量は、取鍋あたり２００ｋｇ以下に低減され、付着量が少なく残留スラグが実質的にゼロの場合も発生する。従来、残留した溶鋼２を先ず型枠などに排出させ、その後スラグ１をドライピットなどに排出していた場合には、取鍋あたり５００ｋｇ程度が付着しており、付着スラグは大幅に削減されたことが分かる。また、溶銑の脱流処理において、ＣａＯ系脱硫剤の使用量は、スラグ１をリサイクルしない場合には９ｋｇ／ｔであったが、スラグ１をリサイクルすることによって６ｋｇ／ｔ程度になり、およそ３ｋｇ／ｔのＣａＯ系脱硫剤の削減が達成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る取鍋内スラグの再利用方法の工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  スラグ
２  溶鋼
３  取鍋
４  タンディッシュ
５  鋳型
６  溶銑鍋
７  台車
８  溶銑
９  傾注樋
１０  溶銑
１１  インペラー
１２  スライディングノズル
１３  Ａｌ含有脱酸剤
１４  脱硫剤
１５  脱硫剤添加装置
【図１】
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