(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱炭精錬を行ない溶鋼を排出した後に転炉内に溶融状態の脱炭スラグを残留させる段階と、
前記溶融状態の脱炭スラグに滓化促進剤を投入して該脱炭スラグを半溶融状態にする段階と、
前記段階により得られた半溶融状態のスラグを有する転炉に溶銑を装入後、該転炉内に酸素を送給する脱燐段階とからなり、
前記脱燐段階では、スラグ成分を重量%でAl2O3を2%未満、T.Feを7%未満、スラグ塩基度（CaO/SiO2）を2.0超えとなるように制御することを特徴とする溶銑の脱燐方法。
【請求項２】
滓化促進剤は、装入溶銑1t当たり5kg以下のCaO、3.0kg以下の炭素系還元剤、5kg以下のAl2O3を含有する固化スラグであることを特徴とする請求項１記載の溶銑の脱燐方法。
【請求項３】
滓化促進剤は実質的にフッ素化合物を含まないものであることを特徴とする請求項１または２記載の溶銑の脱燐方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は溶銑の予備処理方法に係り、特に高炉から出銑された溶銑を転炉滓フラックスを用いて回分式向流精錬法により脱燐する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉から出銑された溶銑は炭素のほかに燐などの不純物を多く含有しているので、転炉による脱炭精錬に先立って脱燐などの予備処理を行うのが通例である。この脱燐には多くの方法が提案され現実に利用されているが、その一つとして転炉を予備処理精錬炉として用い、転炉操業の脱炭工程で発生したスラグを利用して脱燐する回分式向流精錬法がある。
【０００３】
この方法を発展させたものとして、特開平8-157921号公報に示されている技術がある。この方法は、上底吹き転炉形式の炉において、転炉滓と酸化鉄とを主成分とする脱燐用フラックスを用い、酸素を上吹きして溶銑を脱燐する際、処理中のスラグ条件を重量%で、塩基度（%CaO/%SiO2）＝1.2〜2.0、かつ（Al2O3）＝2〜16%、（T.Fe）＝7〜30%に制御して脱燐を行うものである。この方法により、実質的にCaF2を添加することなく転炉滓をフラックスとして利用して溶銑の脱燐を行うことができ、処理後スラグをエージングを省略して路盤材などに活用することができるとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法ではフラックス中の（Al2O3）が高いので、スラグの粘性が高く溶銑を脱燐する過程でいわゆるスロッピング現象が起こりスラグが過度に泡立ち炉口からスラグが流出するという問題がある。また、スラグ中のAl2O3が高い場合には、スラグの飽和MgO濃度が上昇するため、耐火物の溶損が激しくなるという問題があり、これを防止するために別途MgOを添加する必要がある。さらに、Al2O3の濃度上昇は、スラグの脱燐能力の指標であるフォスフォラスキャパシティーあるいはP分配比（(%P)/[%P]）を低下させるためスラグの絶対量を増加しなければならず、脱燐コストを押し上げる要因になる。
【０００５】
さらに前記特開平8-157921号公報に開示された発明においてはスラグ中T.Fe値が7%以上と高いが、このような場合には脱燐後廃棄されるスラグにFeが移行する量が増大し、鉄源の損失につながり溶銑歩留まりを低下させる。また、CaF2などのフッ素源を用いた場合には、脱燐処理後のスラグを路盤材等として利用するときエージングを要するなどの支障を生ずる。
【０００６】
本発明は、上記従来の転炉を用いた回分式向流精錬法による溶銑の脱燐方法の有する問題点の解決を図ることを目的とし、脱燐の過程でスロッピングや耐火物の過度の溶損を生ぜず、かつ、溶銑歩留まりを高く保ちながら脱燐処理することのできる方法を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、溶銑の脱燐方法を、脱炭精錬を行ない溶鋼を排出した後に転炉内に溶融状態の脱炭スラグを残留させる段階と、前記溶融状態の脱炭スラグに滓化促進剤を投入して該脱炭スラグを半溶融状態にする段階と、前記段階により得られた半溶融状態のスラグを有する転炉に溶銑を装入後、該転炉内に酸素を送給する脱燐段階とからなり、前記脱燐段階では、スラグ成分を重量%でAl2O3を2%未満、T.Feを7%未満、スラグ塩基度（CaO/SiO2）を2.0超えとなるように制御することとする。
【０００８】
その際、滓化促進剤は、装入溶銑1t当たり5kg以下のCaO、3.0kg以下の炭素系還元剤、5kg以下のAl2O3を含有する固化スラグであることとすることを好適とし、また、滓化促進剤は実質的にフッ素化合物を含まないものであることをを好適とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態をその実施手順に従って具体的に説明する。図１は本発明の実施手順を模式的に示す工程図である。ここに示されているように転炉による通常の脱炭精錬（▲１▼）を受けた溶鋼は出鋼されるが（▲２▼）、その際に転炉内に溶融状態の脱炭スラグを残留させる。この残留させた脱炭スラグはスラグコーティングに用いられる他、以下のようにして溶銑の脱燐に利用される。したがってその残留量は、脱燐処理に供される量を含んで予備処理される装入溶銑1ｔ当たり20〜40kg程度とするのがよい。なお、溶銑１ｔ当たり20kg未満では脱燐が行えず、40kgを越える残留量としたときは、引き続く処理によって半溶融状体とするのに長時間を要し、転炉操業に支障をきたし、かえってコストアップになる。
【００１０】
前記出鋼後脱炭スラグが溶融状態で残留している転炉内には滓化促進剤を投入して（▲３▼）脱炭スラグを半溶融状態にする（▲４▼）。半溶融状体とは、スラグ中に液相と固相が混在した状態をいい、具体的には、転炉炉体を傾動させたとき炉口からスラグが流出することはないが、炉体内において流動性を保っている状態をいう。これにより転炉内壁の耐火物のスラグコーティングを容易にするとともに、続く溶銑の受銑および脱燐過程において、再び脱炭スラグが滓化促進剤とともに再溶融し脱燐に十分寄与できるようにするのである。なお、上記滓化促進剤の投入は転炉出鋼後極力速やかに行い、滓化促進剤がそのまま固体のまま残ることのないようにすることが必要である。
【００１１】
滓化促進剤は、脱炭スラグをスラグコーティングできる程度まで固化する機能と、脱燐過程にとっての最適成分に制御できるようにスラグの組成を調整する機能とを有する。したがって、その配合は、装入溶銑1t当たり5kg以下のCaO、3.0kg以下の炭素系還元剤、5kg以下のAl2O3を含有する固化スラグとするのが好ましい。
【００１２】
CaOとは、いわゆる生石灰（焼石灰）をいい、主として脱炭スラグの固化のために用いられる。しかし、この量が多すぎる場合には脱燐過程においてもスラグ中にそのまま固体で残る場合が多く、また脱炭スラグを再溶融できない程度に固化させてしまうので上記のように溶銑1t当たり5kg以下に制限される。好ましくは2.5kg以下とするのがよい。
【００１３】
炭素系還元剤とは、コークス粉、黒鉛などの炭素（Ｃ）を主として含有する還元剤をいい、脱燐スラグのT.Feを調整する機能を有する。したがって、脱炭スラグのT.Fe含有量に応じて溶銑1t当たり3kg以下の範囲で適宜添加される。
【００１４】
Al2O3を含有する固化スラグは、連続鋳造滓、造塊滓などの溶鋼をAl脱酸するときに生ずるAl2O3を含有するCaO-Al2O3-SiO2系鉱滓であり、一種のプリメルトスラグであるから、Al2O3の調整に役立つばかりでなく、脱炭スラグの半溶融化および脱燐過程での再溶融にも寄与する。したがって、溶銑1t当たり5kg以下の範囲で適宜添加する。
【００１５】
なお、上記場合において、脱炭スラグの組成中、T.Fe濃度が高いほど生石灰（CaO）の溶解度が上昇し、一方、Al2O3濃度が高い場合にはスラグの粘性が低下して生石灰（CaO）等の固化剤を添加しても流動状態を保つ傾向があるから、脱炭スラグの組成に応じ、滓化促進剤の溶銑あたりの添加量を表１のように調整するのがよい。
【００１６】
【表１】
0003915341.tif 000002
【００１７】
なお、上記における脱炭スラグ組成の決定あるいは推定方法は下記のとおりである。
▲１▼スラグ組成を直接分析することによって行う。すなわち脱炭吹錬終了後、次の脱燐吹錬用溶銑装入時までにスラグ組成の化学分析を行う。この方法は分析時間を待つ余裕があるときに適している。
【００１８】
▲２▼脱炭吹錬終了時のいわゆる吹き止め酸素〔O〕および装入Al2O3から推定する。すなわちスラグ中のT.Fe含有率と吹き止めO含有率との間にはほぼ表２に示す相関関係があることを利用してT.Fe含有率を吹き止め酸素〔O〕からT.Fe含有率を推定する。一方、脱炭スラグ中のAl2O3(%)は、
｛（装入Al2O3すなわち副原料から持ち込まれたAl2O3）＋（前チャージの残留スラグから持ち込まれたAl2O3）｝×100/生成スラグ量
によって計算によって求める。この方法は、計算時間に余裕があるとき適用しうる。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
▲３▼目視判定による。すなわちスラグ流動性から経験則によりスラグ組成を推定しうることを利用してT.FeとAl2O3の含有率(%)を推定する。この方法は、脱炭吹錬終了から脱燐用溶銑の装入までの時間が10min未満のとき行う。
【００２１】
上記の推定に従って必要な滓化促進剤が添加され、脱炭スラグが半溶融状体とされ、続いて転炉には溶銑が装入される（図１工程▲５▼）。次いで常法に従い酸素上吹きあるいはこれに酸素底吹きを併用して溶銑の脱燐が行われる（工程▲６▼）。この際、溶銑の顕熱さらには脱燐の際の溶銑諸成分の酸化熱により半溶融状体であったスラグが再溶解するが、本発明ではこの脱燐過程におけるスラグ成分を重量%でAl2O3を2%未満、T.Feを7%未満、スラグ塩基度（CaO/SiO2）を2.0超えとなるように制御する。
【００２２】
この調整は上記脱炭スラグへの滓化促進剤の添加および脱燐過程における酸素吹き込み量（吹き込み速度）の制御により行われる。また、脱燐過程（酸素吹き込み過程）において、少量の滓化促進剤をスラグ組成調整のため添加することもできる。
【００２３】
脱燐が終了したときには、出銑しスラグは流動性を維持したまま炉口より流滓して廃棄する（工程▲７▼）。
【００２４】
上記条件による脱燐により以下の作用・効果が認められる。まず塩基度2.0〜2.5のレベルでは、P分配比（(P)/[P]、(P)：スラグ中%P、[P]：溶銑中%P）が、従来法では約80であったものが約90に上昇する。これにより比較的少量のスラグにより効率的な脱燐を行うことができる。
【００２５】
また、脱燐酸素効率ηPが従来に比して約0.6上昇する。脱燐酸素効率ηPは
ηP＝（理論上脱燐に必要な酸素原単位）/｛（上吹き酸素原単位）＋（鉄鉱石が分解して発生する酸素原単位）−（理論上脱珪に必要な酸素原単位）｝
である。
ここに、「理論上脱燐に必要な酸素原単位」は、
2P＋(5/2)O2＝P2O5
を生ずるに必要な酸素原単位として求められ、「理論上脱珪に必要な酸素原単位」は、
Si＋O2＝SiO2
を生ずるに必要な酸素原単位として求められる。
【００２６】
この脱燐酸素効率ηPは脱燐過程で転炉中に吹き込まれた酸素の脱燐に寄与する程度の指標であるが、その上昇により脱燐のための酸素原単位を低下させることができる。事実、本発明による場合には従来法に比して酸素原単位が溶銑1t当たり標準状態で約1.3m3低下する。なお、上記脱燐酸素効率ηPの上昇は、脱炭スラグ中の低級酸化物（FeO、MnOなど）が溶銑中Cによって還元されO2が発生するためであると推定される。
【００２７】
本発明の方法に従って操業するときは、脱燐の過程においてスロッピングが発生することは皆無であった。このことは、脱燐滓の流動性を確保するために必要とされる蛍石（CaF2）の添加を皆無にできることを意味する。この蛍石の添加を皆無にできることと、低Al2O3であることが相俟って耐火物の異常な溶損も認められなかった。これは、スラグ中のAl2O3分を2%未満に制御したためであって、溶銑歩留まりに向上に寄与する。
【００２８】
さらに、本発明ではスラグ中T.Fe量が7%未満と低く、そのため脱炭スラグからの鉄（Fe）の回収が進行する。たとえば通常のT.Feを20%程度に保って脱燐する場合にくらべ、スラグ量が溶銑1t当たり40kgであるとき、脱炭スラグからのFe回収量の差は約3kgに達する。
【００２９】
【実施例】
容量200tの酸素上底吹き転炉でC：0.05%の溶鋼を吹錬し、出鋼後転炉内に  6tの脱炭スラグを残した。脱炭スラグの成分は、T.Fe：20%、CaO：45%、SiO2：10%、MnO：2%、Al2O3：2%、MgO：6.5%、P2O5：2%であった。出鋼後、2min経過後に溶銑1t当たり生石灰を2.5  kg、連鋳滓（CaO：34%、SiO2：14%、Al2O3：23%）からなる滓化促進剤を溶銑1t当たり2.5kgの割合で脱炭スラグ上に添加し、転炉炉体を傾動させてスラグコーティングを行った。その際、脱炭スラグは滓化促進剤を混合し特に大きな不溶融物は認められず、全体に半溶融状態を示していた。
【００３０】
上記の準備のできた転炉内に溶銑（C：4.5%、Si：0.15%、Mn：0.25%、P：0.19%、S：0.02%、温度1280℃）を180t受銑した。その後、上吹きにて酸素を標準状態で350m3/minの割合で吹き込みながら7min間脱燐を行った。脱燐中のスラグ成分は、T.Fe：6.5%、CaO：35%、SiO2：16%、MnO：6%、Al2O3：1.8%、MgO：6.0%、P2O5：6.9%であった。
【００３１】
脱燐後の溶銑成分はC：3.4%、Si：trace、Mn：012%、P：0.015%、S：0.02%であり、スラグ中(P)は3.5%となった。酸素原単位は溶銑1t当たり標準状態で11.8m3、溶銑歩留まりは100.3%であった。操業終了後炉体内耐火物の異常な溶損は認められなかった。また、排出されたスラグは冷却後エージングすることなくそのまま路盤材として利用することができた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、脱燐の過程でスロッピングや耐火物の過度の溶損を生ぜず、かつ、溶銑歩留まりを高く保ちながら脱燐処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施手順を模式的に示す工程図である。
【図１】
0003915341.tif 000004