(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鉄を転炉内に残したまま、転炉を横転させて、溶鉄の上層のフォーミングしたスラグを炉口から排滓する方法において、傾動角度がθ0°から少なくともθ1°に達するまでの平均傾動速度を、２０°／ｍｉｎ以上とし、かつ、θ1°からθ2°に達するまでの平均傾動速度を、６．６°／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする転炉排滓方法。
ここで、θ0°は、炉口からスラグが流出を開始する傾動角度、θ2°は、排滓時の最大傾動角度であり、θ1°は、（１）式で定義される。
θ1＝０．６×（θ2−θ0）＋θ0                  …（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転炉の排滓方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼精錬において、脱りん処理と脱炭処理を分割し、脱炭前の溶鉄に脱りん処理を施す溶銑予備処理が広く行われている。溶銑予備処理の方式は、トーピードカー、鍋などの輸送容器を使用する方式と、転炉を使用する方式に大別されるが、転炉を使用する方式は、処理速度、熱裕度、その他諸々の面で優位性が高いことから、近年は、溶銑予備処理の主流を占めるようになっている。
【０００３】
溶銑予備処理後のスラグの分離除去、すなわち、排滓は、脱炭工程における復りん防止や、副原料削減の面から重要な工程であるが、転炉型溶銑予備処理後の排滓方法としては、１）溶鉄を転炉内に残したまま、転炉を横転させて、上層のスラグのみを排滓する方法（例えば、特許文献１、参照）、２）転炉の出鋼口から溶鉄を一旦別の容器に出湯した後に、排滓する方法（例えば、特許文献２、参照）がある。
【０００４】
転炉の基数に余裕がなく、同一の転炉で脱りん処理と脱炭処理を連続で実施する場合、前者の方法（＝上層のスラグのみを排滓する方法）は、後者の方法（＝溶鉄を一旦出湯する方法）に比べ、出湯や再装入の必要がなく、排滓作業の煩雑さが少ないため転炉の生産性を低下させない、出湯等の容器の移し替えによる放熱ロスがないため熱裕度が高い、等の利点があるが、一方、溶鉄の流出を抑制しつつスラグのみを効率良く排滓することが難しく、排滓されずに炉内に残留するスラグの量が多い、すなわち、排滓率が低い等の問題がある。
【０００５】
なお、ここで、排滓率とは、予備脱りん処理時に生成したスラグのうち排滓されたスラグの重量割合である。
【０００６】
そこで、上層のスラグのみを排滓する方法における効率的な排滓法として、種々の提案がなされており、例えば、炉腹および炉底に設けた複数個の羽口からガスを吹き込んでスラグを炉口側に移動させて排滓する方法（例えば、特許文献１、参照）、酸化性ガスを吹き込んでスラグフォーミング（＝スラグの泡立ち）を促進して排滓する方法（例えば、特許文献３、参照）等が提案されている。
【０００７】
しかし、これらの方法では、炉腹に羽口を設置するため転炉の改造が必要であること、耐火物溶損が進行した転炉では内容積の変化によりスラグ位置が変化し、羽口の位置が最適な位置から外れてくること、吹錬中の羽口閉塞を防止するために常時ガスを吹き込む必要があり、不要なガスコストが増大する等の問題がある。
【０００８】
また、電磁力を利用してスラグのみを選択的に排滓する方法（例えば、特許文献４、参照）が提案されているが、設備投資コストがかかること、また、高温かつ振動の激しい劣悪な環境下で整備コストが増大する等の問題がある。
【０００９】
その他、トーピードカーや鍋からの排滓方法として利用されている、ドラッガーと呼ばれる掻き出し板をつけた排滓装置により溶鉄上層のスラグを掻き出す方法（例えば、特許文献５、参照）等を転炉に適用することも考えられるが、転炉の容量を考えると、設備が大きくなりすぎ、現実的とは言えない。
【００１０】
以上のように、溶鉄を転炉内に残したまま上層のスラグのみを排滓する方式は、一旦出湯した後に排滓する方式に比べて、作業の容易さ、生産性、熱裕度の面で有利である一方、溶鉄とスラグの分離性、すなわち、排滓率の面で難がある。
【００１１】
さらに、一旦出湯した後に排滓する方式に比べれば、生産性が高いとはいえ、排滓には、通常数分を要しており、特に高い排滓率を狙う場合は、排滓時間が長くなる傾向がある。そこで、さらなる生産性の向上を図る上でも、迅速な排滓が可能な効率の良い方法が求められている。
【００１２】
【特許文献１】特許第２５８２６９２号明細書
【特許文献２】特許第１７６１６４６号明細書
【特許文献３】特開平０５−２７９７２１号公報
【特許文献４】特開平０５−２４７５１４公報
【特許文献５】特開昭５９−１３００９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、溶鉄を転炉に残したまま、転炉を横転させて、溶鉄の上層のスラグを排滓する方法において、排滓率が高く、また、迅速な排滓が可能な効率的な排滓方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は溶鉄を転炉に残したまま、転炉を横転させて、溶鉄の上層のスラグを排滓する方法において、転炉の傾動速度を適正な範囲とすることを特徴とするものである。さらに、適正な範囲の傾動速度で排滓するに際に、適正な有効容量を有する排滓鍋に排滓することを特徴とするものである。
【００１５】
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
【００１６】
（１）溶鉄を転炉内に残したまま、転炉を横転させて、溶鉄の上層のフォーミングしたスラグを炉口から排滓する方法において、傾動角度がθ0°から少なくともθ1°に達するまでの平均傾動速度を、２０°／ｍｉｎ以上とし、かつ、θ1°からθ2°に達するまでの平均傾動速度を、６．６°／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする転炉排滓方法。
【００１７】
ここで、θ0°は、炉口からスラグが流出を開始する傾動角度、θ2°は、排滓時の最大傾動角度であり、θ1°は、（１）式で定義される。
θ1＝０．６×（θ2−θ0）＋θ0                  …（１）
【発明の効果】
【００１８】
排滓率が高い排滓が可能となることにより、副原料使用量、副産物であるスラグ発生量が削減される。また、迅速な排滓が可能となることにより、転炉の生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を下記に説明する。
【００２０】
溶鉄を転炉に残したまま、転炉を横転させて、溶鉄の上層のスラグを排滓する方法においては、上層スラグを重力やガスによる押し出し力等により流出させる方式が一般的であるが、排滓末期に、溶鉄がスラグとともに流出してしまうという現象があり、排滓率の向上と排滓の迅速化の両立は困難であった。
【００２１】
そこで、本発明者は、溶鉄の流出を抑制して排滓率を向上させ、また、排滓を迅速化することを目的に鋭意研究を重ねた結果、下記のような現象の機構を見出した。
【００２２】
すなわち、スラグの粘度は、溶鉄の粘度の数十倍と高いため、スラグ流出時の剪断力が大きく、その剪断力に溶鉄が引きずられて、スラグとともに流出する現象が発生する。
【００２３】
したがって、溶鉄の流出を抑制するためには、スラグ流出時の流速を低減して剪断力を小さくせざるを得ないが、スラグ流出の流速を低減させることは、排滓速度を低下させることに他ならず、排滓の迅速化とは相反する。
【００２４】
しかし、一方で、転炉の傾動速度を適正に調整することにより、排滓率の向上と排滓の迅速化を両立させることが可能であることも見出した。
【００２５】
図１に、排滓状況の模式図を示すが、排滓初期は、傾動角度が小さいため、スラグ厚みが十分厚く、溶鉄面にかかるスラグ流出の剪断力は小さい。したがって、排滓初期は、傾動速度が速くても溶鉄の流出は生じ難い。
【００２６】
逆に、排滓末期にかけて傾動角度が大きくなるにつれ、スラグ厚みが徐々に薄くなり、溶鉄面にかかるスラグ流出の剪断力は次第に大きくなる。したがって、排滓末期は、傾動速度を低減することで、溶鉄にかかる剪断力を小さくし、溶鉄の流出を抑制する必要がある。
【００２７】
このように、排滓初期には、高速で傾動し、排滓末期は、傾動速度を低減すること、すなわち、排滓段階に応じて転炉の傾動速度を調整することにより、溶鉄の流出を抑制しつつ、迅速な排滓が可能となり、排滓率の向上と排滓の迅速化を両立できることとなる。
【００２８】
加えて、排滓初期に高速で傾動することより、溶銑予備処理スラグのフォーミング（＝泡立ち）を利用して、排滓を効率化できるという利点もある。溶銑予備処理スラグの温度、組成等の条件下では、スラグの粘度が高く、フォーミングしやすい状態となるため、吹錬中の脱炭反応により生じたＣＯガスで、容易に、スラグがフォーミングする。
【００２９】
フォーミングにより、スラグの嵩体積は１０〜２０倍に増加するが、そのため、スラグ厚みが増し、排滓が容易となる。ただし、排滓中は、吹錬時に比べて、ＣＯガスの発生が少ないため、排滓中にフォーミングは徐々に沈静し、スラグの嵩体積も減少する。
【００３０】
したがって、フォーミングを利用して排滓を高効率化するためには、フォーミングによりスラグの嵩体積が十分大きい排滓初期に、高速で傾動することが望ましい。
【００３１】
傾動速度については、傾動角度がθ0°から少なくともθ1°に達するまでの平均傾動速度を、２０°／ｍｉｎ以上とし、かつ、θ1°からθ2°に達するまでの平均傾動速度を、θ0°からθ1°に達するまでの平均傾動速度よりも小さくすることが望ましい。
【００３２】
ここで、θ0°は、炉口からスラグが流出を開始する傾動角度、θ2°は、排滓時の最大傾動角度であり、θ1°は、（１）式で定義される。また、傾動角度の基準は炉が直立している状態を傾動角度０°とする。
θ1＝０．６×（θ2−θ0）＋θ0                  …（１）
【００３３】
さらに、平均傾動速度は、傾動角度がθm°に達してからθn°に達するまでの時間を、Ｔθn-θmとすると（２）式で表される。
平均傾動速度＝（θn−θm）／Ｔθn-θm          …（２）
【００３４】
この理由は、傾動角度がθ0°から少なくともθ1°に達するまでの平均傾動速度が２０°／ｍｉｎ未満の場合は、傾動速度が遅く、その間に炉内のフォーミングが沈静してしまうため、スラグの嵩体積が減少し、十分な排滓率が得られないということである。
【００３５】
ここで、十分な排滓率とは、操業や鋼種の条件によって変化するが、通常は約７０％程度であり、この排滓率以上であれば、系外に排出すべきりんをスラグとともに排出することができる。
【００３６】
排滓率が約７０％未満の場合は、脱りん処理に続けて実施される脱炭処理時にも脱りん負荷がかかるため、副原料の使用量等が増加したり、復りんによる成分はずれ等の問題が発生しやすくなったりする。ただし、鋼種によっては、さらに排滓率を高めることが望ましい場合もある。
【００３７】
また、さらに排滓率を高めるという面からは、平均傾動速度は速い方が望ましいが、実際には平均傾動速度が速すぎると炉口から流出するスラグが炉前の操業床に流出するなどの問題が生じるため、通常は、約１２０°／ｍｉｎが上限になると思われる。
【００３８】
一方、θ1°超の傾動角度まで平均傾動速度を２０°／ｍｉｎ以上として排滓することも可能であり、また、排滓率を高めるという面からは、できるだけ大きな傾動角度まで高速で傾動することが望ましいが、実際には、排滓末期まで高速で傾動すると、溶鉄がスラグとともに流出してしまうという現象が発生して、歩留まりが低下するため、傾動角度がθ0°からの平均傾動速度を２０°／ｍｉｎ以上とできる傾動角度の上限は、（３）式で表される傾動角度とするのが望ましい。
【００３９】
但し、この場合でも、θ1°からθ2°に達するまでの平均傾動速度を、θ0°からθ1°に達するまでの平均傾動速度よりも小さくすることが必要である。
０．９×（θ2−θ0）＋θ0                       …（３）
【００４０】
ここで、上記の傾動パターンを実現するためには、炉口からスラグが流出を開始する傾動角度θ0°と排滓時の最大傾動角度θ2°の値が必要となるが、θ0°については、炉内の耐火物プロフィールから計算した傾動時の炉内容積と炉内の溶鉄量およびスラグ量から概略値は予測が可能であり、また、正確な値は単純に炉口からスラグが流出する傾動角度を記録すればよい。
【００４１】
一方、θ2°についても、炉内の耐火物プロフィールから計算した傾動時の炉内容積と炉内の溶鉄量から、準静的に傾動した場合に溶鉄が流出する傾動角度を予測することは可能であるが、実際に溶鉄が流出する傾動角度は、直前の傾動速度の影響を受けることから、予め傾動速度を変更して試験を行い、θ2°を決定しておく必要がある。
【００４２】
さらに、θ0°やθ2°は、炉内耐火物の溶損状況等の炉形状や溶鉄やスラグの装入量に応じて随時変化するため、それらの条件からθ0°やθ2°を予測できるようにすると、さらに望ましい。
【００４３】
実際の傾動においては、上記の傾動パターンを満たすように予め傾動パターンを設定しておき、そのパターンに則って傾動を行うのが現実的である。また、傾動パターンの制御については、段階的に傾動速度を切り替えるような制御でも、連続的に傾動速度を切り替えるような制御でも構わない。
【００４４】
一方、フォーミングを利用して高効率な排滓を行うに際し、フォーミングにより嵩体積が大きくなったスラグを排滓するには、排滓鍋からのスラグの溢出を防止するため、容量の大きな排滓鍋が必要となる。
【００４５】
本発明者は、上記の傾動パターンを実現し、かつ、排滓鍋からの溢出がない排滓鍋の容量についてスラグの沈静速度や傾動パターンを考慮した検討を行い、転炉内溶鉄１ｔ当たり０．１１ｍ3以上の有効容量を確保することが望ましいことを見出した。
【００４６】
ここで、有効容量とは、排滓鍋壁へのスラグの焼き付き防止用にあらかじめ鍋に装入されているスラグ等、体積を除いた鍋の容量、すなわち、実際に排滓できる容量である。
【００４７】
この理由は、排滓鍋の転炉内溶鉄１ｔ当たりの有効容量が０．１１ｍ3未満の場合は、排滓初期に高速で傾動すると、フォーミングしたスラグが排滓鍋内で沈静される前に排滓鍋の容量を超えてしまうため、排滓鍋からの溢出を防止するためには排滓の初期の段階でしか高速で傾動できず、それ以降は傾動速度を低減せざるを得ないということである。
【００４８】
したがって、この間に、炉内のフォーミングが沈静してスラグの嵩体積が減少するため、十分な排滓率が得られず、また、迅速な排滓もできない。
【００４９】
一方、排滓鍋の容量が大きすぎる場合は、余分な設備費を要する上、溶鉄の流出や操業床にスラグが流出するなどの制約で傾動速度にも上限があるため、一般的には、排滓鍋の転炉内溶鉄１ｔ当たりの有効容量は、０．２０ｍ3超とする必要はない。
【実施例】
【００５０】
本発明の排滓方法による排滓試験について説明する。
【００５１】
試験は３７０ｔ転炉において実施した。スクラップおよび溶銑を装入した後、溶銑中のＳｉ量に応じて、所定の塩基度およびスラグ量となるように生石灰や珪石等の造滓剤を投入して、溶銑の予備脱りん処理を行った。
【００５２】
脱りん処理後に転炉を横転させて、炉口からスラグを排滓した。その際、傾動速度のパターン、排滓鍋の有効容量等を変更して、排滓時間、排滓率を評価した。ここで、排滓率は、スラグの組成に基づいた物質収支計算とスラグ秤量により求めた。
【００５３】
また、炉口からスラグが流出を開始する傾動角度θ0は６０°であり、排滓時の最大傾動角度の判断は、熟練オペレータによりこれ以上傾動すると溶鉄の流出が発生すると判断された時点としたが、最大傾動角度θ2は、全水準で８４°であった。
【００５４】
表１に、試験水準および試験結果、図２に実施例における傾動速度のパターン（時間と傾動角度の関係）を示すが、傾動パターンは、所定のパターンとなるように手動で制御した。
【００５５】
水準１、２は、傾動速度のパターンが本発明の範囲外である比較例、、水準３〜６は、傾動速度のパターンが本発明の範囲内である本発明例であり、さらに、水準４〜６は、傾動速度のパターンが本発明の範囲内であり、かつ、溶鉄１ｔ当たりの排滓鍋の有効容量が望ましい容量（０．１１ｍ3以上）の範囲内である発明例である。
【００５６】
【表１】
0004533293.tif 000002
【００５７】
表１に示すように、傾動速度のパターンが本発明の範囲外である比較例（水準１、２）に比べて、傾動速度のパターンが本発明の範囲内である例（水準３〜６）では、排滓率が７０％以上と高位となるとともに、排滓時間も短縮され、また、単位時間当たりの排滓率が向上している。
【００５８】
特に、排滓鍋の有効容量の大きい水準（水準４〜６）では、スラグの溢出がなく、大きな傾動角度まで高速で傾動することができた結果、排滓率が目標７０％を大きく超過すると共に、排滓時間も、比較例よりも十分短縮できた。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】排滓状況を模式的に示す図である。（ａ）は、排滓初期の排滓状況を示し、（ｂ）は、排滓末期の排滓状況を示す。
【図２】実施例における傾動速度のパターン（時間と傾動角度の関係）を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    傾動角度
２    スラグ
３    溶鉄
【図１】
0004533293.tif 000003
【図２】
0004533293.tif 000004