(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程を備えた脱燐処理後の燐濃度が０．０２mass％以下であることを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法。
（ａ）転炉にＳｉ含有量が０．２０mass％以下の溶銑を装入し、
（ｂ）焼石灰によりＣａＯ成分を１８ｋｇ／ｔｏｎ以下、及びプリメルトフラックスを装入し、酸素吹錬して精錬し、
（ｃ）前記焼石灰を脱燐精錬開始後少なくとも２分間は実質的に連続的に装入する。
【請求項２】
前記プリメルトフラックスが脱炭精錬で発生したスラグであることを特徴とする請求項１に記載の溶銑の脱燐精錬方法。
【請求項３】
前記溶銑のＳｉ含有量が０．２mass％を超える場合には、該溶銑を脱珪処理し、Ｓｉ含有量を０．２mass％以下に精錬し、その後該溶銑の脱燐精錬を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶銑の脱燐精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に高炉溶銑を脱燐精錬し、次いで脱炭精錬して鋼を製造する方法における脱燐精錬の精錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝統的転炉製鋼法においては、同一の転炉において高炉溶銑の脱燐精錬と脱炭精錬とを行なって、製鋼作業を行っていた。しかし、近年の鋼材の品質に対する要求が高くなる一方、連続鋳造の拡大や、真空脱ガス、取鍋精錬等の溶鋼の二次精錬が普及するに伴い、転炉における出鋼温度が上昇し、転炉に於ける脱燐能力が低下してきた。この理由は、脱燐反応は高温ほど不利に進行するからである。
【０００３】
そこで、一の転炉において溶銑を脱燐精錬し、燐（以下、Ｐと記する）成分をある程度除去してから他の転炉において主に脱炭精錬する製鋼方法が発展してきた。かかる技術として、特開平２−２００７１５号公報、特公平２−１４４０４号公報、特公昭６１−２３２４３号公報の提案がある。
【０００４】
また、本願の出願人も、既に従来の製鋼方法を改良し、一の転炉で脱燐精錬をした溶銑を他の転炉に装入し、ここで脱炭精錬を行ない鋼を製造する製鋼方法を開発している（特開平６−４１６２４号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記製鋼方法は、一の転炉で充分脱燐精錬し、この溶銑を他の転炉において主に脱炭精錬して鋼を製造する。そこで、脱炭精錬では再度脱燐精錬をしないように脱燐精錬で例えば通常鋼のＰ規格値である０．０２ｗｔ％以下、望ましくは約Ｐ含有量を平均０．０１５ｗｔ％程度に精錬する必要がある。更に、脱燐精錬で発生するスラグ量は極力少なくし、投棄の困難なスラグ発生量を低減する必要がある。
【０００６】
上記溶銑の脱燐精錬の概要を説明する。転炉にスクラップ装入し、続いて溶銑を装入し、酸素吹錬を行う。通常造滓材として焼石灰を吹錬開始時と吹錬初期に約１２〜２７ｋｇ／ｔｏｎを装入し、吹錬を継続する。吹錬末期にスラグコーティングのため生ドロマイトを装入し、スラグを沈静化するためコークス、オガライトを添加する。また、脱燐精錬を促進し、鉄歩留まりを高めるためにするためにスケール、鉄鉱石を精錬中に装入する。
【０００７】
しかし、従来焼石灰の装入量は溶銑のＳｉ含有量に応じてスラグの塩基度が一定となるように装入し、脱燐精錬後のＰ含有量が、所定の目標値となるように配慮しているが、現実には溶銑のＳｉ含有量が高くなると脱燐精錬後のＰ含有量が高くなる。このことは装入した焼石灰が完全に溶解せず、未溶解部分があることを示している。
【０００８】
また、脱燐精錬で発生するスラグ（以下、脱燐スラグという）は、溶鋼１ｔｏｎ当たり約４０ｋｇ発生し、その成分組成は、例えば、Ｔ．Ｆｅ：５ｗｔ％，ＣａＯ：５２ｗｔ％，ＳｉＯ2 ：１３ｗｔ％，ＣａＯ／ＳｉＯ2 ：４、Ｐ：３ｗｔ％である。このスラグ量は可及的に低減したい。
【０００９】
そこで、本発明は、前述の通り、脱炭精錬では再度脱燐精錬をしないように脱燐精錬で通常鋼のＰ規格値である０．０２ｗｔ％以下、望ましくは約Ｐ含有量を平均０．０１５ｗｔ％程度に確実に精錬することを課題とする。更に、脱燐精錬で発生するスラグ量は極力少なくし、投棄の困難なスラグ発生量を低減することを目標とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題について種々研究した結果、溶銑のＳｉ含有量を０．２ｗｔ％以下とし、また脱燐精錬の造滓材として、焼石灰の他にプリメルトフラックスを使用すると、Ｐ含有量を通常の粗鋼成分のＰ含有量以下（所謂規格値以下、通常０．０２ｗｔ％以下）まで精錬することができ、脱燐精錬をより促進することができるとの知見を得て下記の発明をするに至った。
【００１１】
発明の第１の態様は、下記の工程を備えた脱燐処理後の燐濃度が０．０２mass％以下であることを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。（ａ）転炉にＳｉ含有量が０．２０mass％以下の溶銑を装入し、（ｂ）焼石灰によりＣａＯ成分を１８ｋｇ／ｔｏｎ以下、及びプリメルトフラックスを装入し、酸素吹錬して精錬し、（ｃ）前記焼石灰を脱燐精錬開始後少なくとも２分間は実質的に連続的に装入する。溶銑のＳｉ含有量が０．２０mass％以下であると、所定の塩基度を目標としてＣａＯ（石灰分）を装入すると充分溶解するので脱燐精錬後のＰ含有量を少なくとも通常の粗鋼成分のＰ含有量以下（所謂規格値以下、通常０．０２mass％以下）まで精錬することができるので、脱炭精錬において脱燐精錬する必要がないので全体として精錬作業が促進される。焼石灰は溶解性が劣るので一括装入せず、溶銑のＳｉが酸化する精錬初期の２分間は少なくとも連続して装入すると未溶解分を低減することができ、脱燐精錬を円滑に行うことができる。また、プリメルトフラックスは予め溶解したＣａＯを含むフラックスであり、例えば脱炭精錬で発生したスラグである。プリメルトフラックスは予め溶融しているのでスラグの均一な滓化が促進されるので、脱燐反応が安定して行われる。
【００１４】
発明の第２の態様は、前記プリメルトフラックスが脱炭精錬で発生したスラグであることを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。本発明の精錬法による脱燐溶銑を脱炭精錬する場合においてはほとんど脱燐精錬を行わないので、この脱炭精錬で発生するスラグはＰ含有量が少なく、脱燐能力を有している。そこで、このスラグをプリメルトフラックスとして使用すると、脱燐精錬を促進し、また、従来投棄していたスラグの有効利用を図ることができる。
【００１５】
発明の第３の態様は、前記溶銑のＳｉ含有量が０．２mass％を超える場合には、該溶銑を脱珪処理し、Ｓｉ含有量を０．２mass％以下に精錬し、その後該溶銑を脱燐精錬を行うことを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。溶銑のＳｉ含有量が０．２mass％を超える場合には予め脱珪処理し、Ｓｉ含有量を０．２mass％以下に精錬し、その後該溶銑を少ないＣａＯ量で脱燐精錬を行うことにより確実にＰ含有量を０．０２mass％以下に精錬することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、溶銑の転炉における従来の脱燐精錬の概要を図７において説明する。図７は、例えば溶銑３４０ｔｏｎの転炉における脱燐精錬の操業態様（送酸量、ランス高さ、底吹きガス量、焼石灰等の造滓材装入時期、装入量等）を示す。
【００１７】
スクラップ装入に続いて、溶銑を装入後、造滓材としての焼石灰（４〜６ｔｏｎ／ｃｈ）、ホタル石（０．６ｔｏｎ／ｃｈ）、場合により生ドロマイト等を装入しながら、酸素吹錬を約１３分間行う。その後、溶銑とスラグの分離を行うためリンスを３分間程度行う。その後、スラグフォーミングの鎮静化のため約４分を待ち、その後出湯する。
【００１８】
３４０ｔｏｎ転炉における脱燐精錬における溶銑のＳｉ含有量と脱燐処理後のＰ含有量との関係を図１に示す。なお、以下において脱燐処理後のＰ含有量は全て０．０１５ｗｔ％を目標として精錬した。図１に示すように従来はＳｉ含有量の増加と共に装入ＣａＯ量を増加し、脱燐平衡理論に基づき脱燐処理後のＰ含有量が０．０２０ｗｔ％となるように精錬する。
【００１９】
Ｓｉ含有量が０．２ｗｔ％以下では脱燐処理後のＰ含有量は０．０２０ｗｔ％以下で安定しているが、Ｓｉ含有量が０．２ｗｔ％以上になると脱燐処理後のＰ含有量は０．０１４ｗｔ％から０．０３ｗｔ％の間でバラツクようになる。この点からＳｉ含有量が高くなるとＣａＯ装入量を増加させても未溶解の石灰分が発生していることを示す。従って、装入石灰を精錬初期からＳｉの酸化が進行する酸素吹錬開始後の２分間は実質的に連続的に装入することが望ましい。
【００２０】
次に、焼石灰を１２ｋｇ／ｔｏｎとプリメルトフラックス７ｋｇ／ｔｏｎ装入した場合の脱燐処理後のＰ含有量を図２に示す。プリメルトフラックスとして脱炭精錬で発生したスラグ（成分組成；Ｔ．Ｆｅ：１５〜２５ｗｔ％，ＣａＯ：４０〜５０ｗｔ％，ＳｉＯ2 ：８〜１５ｗｔ％，Ｐ：０．３〜１．２ｗｔ％）を使用した。
【００２１】
処理後のＰ含有量は安定して０．０１７ｗｔ％以下で安定している。プリメルトフラックスはＣａＯ成分がスラグに溶解しているので脱燐反応を促進したからと推定される。プリメルトフラックスとしては、例えば脱炭精錬で発生したスラグを使用することができる
【００２２】
図３に焼石灰１２ｋｇ／ｔｏｎを精錬初期の２分間に連続的に装入すると共に、前述のプリメルトフラックス７ｋｇ／ｔｏｎ精錬初期に装入した場合の脱燐処理後のＰ含有量を示す。Ｐ含有量は更に安定して０．０１４〜０．１６ｗｔ％の範囲になった。
【００２３】
以上の結果をまとめたのが図４である。図４を総括すると以下のようにまとめられる。
▲１▼焼石灰のみを装入する従来法においては脱燐精錬後のＰ含有量はバラツキが大きい。Ｓｉ含有量が０．２ｗｔ％を超えると更にバラツキが多く、未溶解石灰が発生する。
【００２４】
▲２▼焼石灰の一部をプリメルトフラックスに置き換えると脱燐処理後Ｐ含有量は０．０１７ｗｔ％以下で安定する。
▲３▼プリメルトフラックスと焼石灰を精錬初期に連続装入すると脱燐処理後のＰ含有量は０．０１７から０．０１３ｗｔ％、平均０．０１５ｗｔ％となる。
【００２５】
図５に上記３種の精錬における石灰の効率を実績塩基度／計算塩基度として示す。ここで、実績塩基度とはスラグ量とスラグ中のＣａＯｗｔ％から計算した塩基度であり、有効なＣａＯ分である。計算塩基度は装入した全ＣａＯ分から計算した塩基度である。
【００２６】
この図から、溶銑のＳｉ含有量が０．２ｗｔ％を超えると石灰の効率が劣ること、焼石灰の効率は焼石灰と共にプリメルトフラックスを使用すると高くなることが明らかとなった。従って、脱燐精錬においては、Ｓｉ含有量が０．２ｗｔ％以下の溶銑を使用して精錬を行う。なお、溶銑にＳｉ含有量が０．２ｗｔ％を超える場合には予め予備脱珪処理を行う。
【００２７】
予備脱珪の方法としては、溶銑鍋脱珪素方法、高炉鋳床脱珪素、あるいは、脱燐精錬を行う転炉において酸素吹錬して脱珪素し、発生したスラグを排滓後、引き続いて脱燐精錬を行う方法があり、いずれの方法も使用できる。
【００２８】
また、脱燐精錬においては、脱燐精錬を促進するためにはスラグ中のＦｅＯ濃度を高くする。このため、吹錬中期に鉄鉱石或いはミルスケールを装入する（図７参照）。しかし、スラグのＦｅＯが高すぎると、酸素吹錬終了後においてスラグフォーミングが大きくなる。そこで酸素吹錬終了時刻の５分間以前において鉄鉱石装入が終了しているように鉄鉱石装入を行うことが望ましい。
【００２９】
本発明の効果はこの脱燐溶銑を利用した脱炭精錬においても発揮される。即ち、上記脱燐精錬された溶銑を脱炭精錬する場合においては主に脱炭精錬のみを目的とするため、吹錬する酸素量を多くする。溶銑のＰ含有量は既に規格値（０．０２ｗｔ％）以下となっているため、従来多く使用している焼石灰等の造滓材を一連の吹錬の最初のチャージ以外は原則として装入しない。
【００３０】
従って、炉内に生成するスラグ量は１０〜３０ｋｇ／ｔｏｎと少ない。しかも、出鋼後において原則として炉内にスラグを残留させるため排出するスラグ量は従来と比較し大きく減少する。また、本発明では脱炭精錬において脱燐をする必要がない。そこで、本発明ではマンガン鉱石（例えば、Ｍｎ約５０ｗｔ％，Ｆｅ約１０ｗｔ％以下，ＳｉＯ2 約１０ｗｔ％以下）を装入し、溶鋼のＭｎ含有量を高めておくことができ、より経済的に製鋼作業が可能となる。
【００３１】
焼石灰を装入しない脱炭精錬を行い、鋼を製造した例を図６に示す。実施例１においては、脱炭精錬後転炉内に脱酸材としてＡｌを添加しない場合を示し、実施例２と３では脱酸材としてＡｌを転炉内に添加した場合を示し、実施例４では脱酸材としてＦｅ−Ｓｉ（フェロシリコン）を使用した場合を示す。脱酸材はスラグ中のＭｎを還元してＭｎ歩留まりの向上を目的としている。それぞれの実施例は約５０チャージの実施例の平均値で示す。
【００３２】
本発明の脱燐精錬を実施することにより、脱燐精錬処理後のＰ含有量は確実に０．０２ｗｔ％以下、平均０．０１５ｗｔ％程度に精錬できるのでこの溶銑を脱炭精錬する際には再度脱燐精錬することを必要としない。従って、焼石灰の装入を必要とせず、マンガン鉱石を装入して鋼の高価なフェロマンガンを節約して、経済的な鋼の製造が可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明においては、Ｓｉ含有量が０．２ｗｔ％以下の溶銑を使用するのでスラグ発生量を従来よりも低くすることができる。また、溶銑の燐（Ｐ）含有量を粗鋼で要求されているＰ含有量（鋼の成分規格値）以下に精錬し、他の転炉では主に脱炭精錬が可能となる。更に、本発明においては、焼石灰の他に通常精錬で発生するスラグをプリメルトスラグとして併用して脱燐精錬することにより、従来よりも終点の燐含有量を安定して低くすることができる。
【００３４】
更に、脱炭精錬を行う転炉におて、脱燐を行う必要がないのでマンガン鉱石を装入し、溶鋼のＭｎ含有量を高めることが可能となり、極めて経済的な製鋼方法が実現できる。また、この製鋼方法は発生するスラグの再利用をすることにより省資源の効果もある。よって本発明の産業上の効果は著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶銑のＳｉ含有量と脱燐精錬後のＰ含有量との関係をを示す図である。
【図２】焼石灰に加えてプリメルトフラックスを装入した場合における脱燐精錬後のＰ含有量との関係を示す図である。
【図３】焼石灰を精錬初期に連続装入すると共にプリメルトフラックスを装入した場合の脱燐精錬後のＰ含有量を示す図である。
【図４】種々の脱燐精錬の態様における脱燐精錬処理後のＰ含有量を示す図である。
【図５】種々の脱燐精錬の態様における溶銑のＳｉ含有量と装入した石灰分の溶解効率を示す図である。
【図６】本発明の脱燐精錬した溶銑を脱炭精錬した場合の実績を示す図である。
【図７】従来の脱燐精錬の概要を示す図である。
【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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