(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉鋳床における溶銑の脱珪処理時に使用するフォーミング防止剤であって、生ドロマイトを含むことを特徴とするフォーミング防止剤。
【請求項２】
高炉鋳床における溶銑の脱珪処理時に、酸化鉄系脱珪剤と生ドロマイトを含むフォーミング防止剤とを混合して前記溶銑に投入することを特徴とするフォーミング防止剤の投入方法。
【請求項３】
高炉鋳床における溶銑の脱珪処理時に、酸化鉄系脱珪剤とは別に、生ドロマイトを含むフォーミング防止剤を単独で前記溶銑に投入することを特徴とするフォーミング防止剤の投入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉鋳床における脱珪処理に供するフォーミング防止剤と、その投入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉から取り出される溶銑には、珪素が通常 0.2〜0.8 質量％含有されている。この溶銑をそのまま次工程である製鋼工程に送給して、珪素の酸化除去を行うと、同時に酸化される燐や炭素の除去能率を低下させるので、一般に高炉鋳床において脱珪剤の添加が行われる。 高炉鋳床での脱珪処理は、多くの場合、溶銑樋からの溶銑の流動をトピードカーもしくは溶銑鍋に中継する傾注樋において、酸化鉄系の脱珪剤を溶銑の流動中に投射もしくは噴射（以下、投入という）して溶銑中の珪素を酸化することにより行われる。 このときの反応は下記の (1)式のように書き表される。
【０００３】
２FeＯ＋Si＝２Fe＋SiＯ2                 ・・・ (1)
酸化鉄による脱珪処理を行う際、溶銑中の脱炭反応も同時に起こる。 この場合の脱炭反応は下記の (2)式のように書き表される。
FeＯ＋Ｃ＝Fe＋ＣＯ                      ・・・ (2)
脱炭反応により、一酸化炭素（ＣＯ）ガスが発生する。発生したＣＯガスは微細な気泡を形成し、 (1)式の反応により生じたSiＯ2 （酸化珪素）が溶銑の上に形成するスラグを泡立たせる。この現象はスラグフォーミングと呼ばれる。
【０００４】
高炉鋳床での脱珪処理の際に投入される酸化鉄のうち、 (1)式の脱珪反応に消費される割合は高々70％程度であり、残りの酸化鉄は (2)式の反応に消費されることになる。したがって高炉鋳床での脱珪処理において、スラグフォーミングは不可避的に発生する。
スラグフォーミングは、溶銑処理作業に大きな支障を来す。スラグフォーミングが激しく発生すると、傾注樋でスラグが溢れたり、トピードカーや溶銑鍋の液面レベルが高くなって受銑できなくなる等の問題が生じる。この場合、脱珪操作を中断せざるを得なくなり、溶銑中の珪素を所望の濃度まで低下させることはできない。さらに、トピードカーや溶銑鍋１台あたりの輸送量が減少するので、輸送効率の低下、ひいてはトピードカー耐火物原単位の上昇をも招くことになる。
【０００５】
したがってスラグフォーミングを防止するために、フォーミング防止剤が脱珪剤と共に、もしくは単独で、溶銑中に投入される。
単独で用いられる従来のフォーミング防止剤として、アルミ灰，微粉コークス等が知られている。しかし、これらはコストが高いことが問題であった。
安価なフォーミング防止剤として、特開平2-104607号公報に、SiＯ2 ，CaＯ，MgＯおよび鉄鉱石を含むフォーミング防止剤が開示されている。この防止剤は、鉄鉱石を含無比重が大きいため、フォーミングしたスラグに投入するとスラグ層を突き破って下方へ落下し、フォーミングの原因であるＣＯガスの抜け道を作る効果があるとしている。
【０００６】
脱珪剤と共に安価なフォーミング防止剤を投入する方法として、特開昭58-151410 号公報および特開昭60-13011号公報には、脱珪剤に石灰石を混合使用する方法が開示されている。前者の方法においては、石灰石が溶銑と接触したときに炭酸ガスが発生し、この炭酸ガスが脱珪スラグ層を突き抜けるときに消泡効果が発揮され、泡立ちが抑制されるとしている。また後者の方法においては、発生した炭酸ガスによって溶銑の攪拌混合が一層強力に行われ、脱珪反応の促進強化を生じ、 (1)式に消費される酸化鉄の割合が向上するので、ＣＯガスの発生量が低減してフォーミングが抑制されるとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、鉄鋼製品中に許容される不純物レベルが厳格になり、従来にも増して低いレベルへの精錬が指向されている。珪素の場合、次工程の製鋼工程での燐の除去を効率的に行うため、高炉鋳床において 0.1質量％以下の濃度まで低下させることが求められている。このように低いレベルにまで除去する際、珪素の酸化反応に消費される酸化鉄の割合はさらに低くなる。かわって脱炭反応に消費される酸化鉄の割合が必然的に高くなり、スラグフォーミングはさらに激しく起こるようになっていた。
【０００８】
その結果、 前述の安価なフォーミング防止剤では、スラグフォーミングを安定に抑制することが不可能となっていた。また、アルミ灰，微粉コークス等のフォーミング防止剤を使用した場合、投入量の増加が余儀なくされ、コストが高いことが問題となっていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究の結果、上記課題を経済的に解決するために、高炉鋳床における溶銑の脱珪処理時に使用するフォーミング防止剤として、生ドロマイトを含むことを特徴とするフォーミング防止剤を着想するに至った。また本発明者らは、高炉鋳床における溶銑の脱珪処理時に、酸化鉄系脱珪剤と生ドロマイトとを混合して溶銑に投入することを特徴とするフォーミング防止剤の投入方法を着想した。さらに本発明者らは、高炉鋳床における溶銑の脱珪処理時に、酸化鉄系脱珪剤とは別に、生ドロマイトを含むフォーミング防止剤を単独で溶銑に投入することを特徴とするフォーミング防止剤の投入方法をも着想した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、従来の方法と比較して説明する。
生ドロマイトは天然に産するドロマイト鉱石のことであり、焼成処理を施していない状態のものである。炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムから成る鉱物であり、成分例は表１に示す通りである。
【００１１】
【表１】
0003972660.tif 000002
【００１２】
脱珪処理において、スラグフォーミングを生じさせる主な要因となるのは、
▲１▼脱珪反応と競合する脱炭反応によるＣＯガスの発生
▲２▼スラグが高粘性でＣＯガスを泡沫状に取り込むこと
の２点である。したがって、このうちの一方の要因でも解消もしくは軽減することができれば、フォーミング防止に効果があるが、両方を満たすことができれば、格段に抑制効果が上がる。
【００１３】
上記した▲１▼の要因を軽減するための対策として、本発明者らは検討を重ねた末、脱炭反応の起こる部位の温度を局所的に低下させればよいことを知見した。これは (2)式に示される脱炭反応が吸熱反応であるために、低温では反応が抑制されることによる。この目的のためには、フォーミング防止剤が炭酸塩を形成していることが重要である。 溶銑と接触した炭酸塩は分解して炭酸ガスを放出する際、周囲より分解熱を吸収する。この吸熱の作用により、脱炭反応が抑制され、フォーミングの原動力が弱まるのである。
【００１４】
生ドロマイトを溶銑中に投入すると、溶銑との接触により分解反応を起こす。このとき吸収する分解熱により、上記の効果を奏する。 さらに重要なのは、炭酸マグネシウムの分子量が炭酸カルシウムより小さいことである。すなわち、同一重量の石灰石（炭酸カルシウム）と生ドロマイトを比較すると、生ドロマイトは構成成分として炭酸マグネシウムを含むだけ、炭酸ガスを多く含んでいる。 このため、従来技術の石灰石をフォーミング防止剤として使用する場合よりも、本発明の生ドロマイトを使用する場合の方が、炭酸ガスの発生量が多い。 その分だけ吸熱作用が大きくなり、上記したフォーミング抑制効果が大きくなるのである。
【００１５】
さらには、天然鉱物である生ドロマイト中の水分も、この吸熱効果に寄与する。 すなわち、溶銑と接触した生ドロマイト中の水分が蒸発するときに蒸発潜熱を吸収する。天然のドロマイト中の水分量は一定しないが、このような効果もフォーミング抑制には作用している。
また従来知見のように、炭酸塩の分解により発生する炭酸ガスが、スラグ層を通過貫通する際に泡沫を破壊して、フォーミングが抑制されるという効果も、炭酸ガス量の増加により当然向上する。
【００１６】
上記▲２▼の要因を解消するためには、スラグの粘性を低下させることが重要である。スラグの粘性は、酸性酸化物であるSiＯ2 の形成するネットワーク構造に由来する。 スラグの粘性を低下させるためには、塩基性酸化物を加えてネットワーク構造を破壊するのが有効である。 スラグの粘性低下の度合いは、塩基性酸化物の分子数が多いほど大きくなる。本発明では、生ドロマイトの分解に伴い、分解生成物として塩基性酸化物である酸化カルシウム（CaＯ）および酸化マグネシウム（MgＯ）が生成する。 この両者がスラグ粘性の低下をもたらす。
【００１７】
生ドロマイトの使用によるスラグ粘性低下の効果は、石灰石を使用する従来方法との比較により明らかになる。すなわち、フォーミング防止剤として石灰石を使用した場合には、CaＯが分解生成物として生じる。 このCaＯがスラグの粘性低下に寄与する。 しかし、CaＯはMgＯに比べて分子量が大きいことを考慮すると、同一重量の石灰石および生ドロマイトを投入した場合、生ドロマイトの方が多数の塩基性酸化物を生成することになる。これにより、粘性は一段と低下し、スラグはフォーミングしにくくなる。このように、生ドロマイトはスラグの粘性低下によるフォーミング抑制効果にも優れている。
【００１８】
また、MgＯはCaＯに比べ、 スラグの表面張力を上昇させる能力に優れている。 表面張力の大きい液体ほど、泡立ちにくいことが知られている。 生ドロマイトの使用により、 スラグにMgＯが添加されるので、相対的にフォーミングしにくいスラグとなる。
上記したように、生ドロマイトを使用することで、炭酸ガス量の増大と、スラグ粘性の低下および表面張力の上昇が同時に達成されることになり、従来にないフォーミング抑制の効果を、安価に享受できるのである。
【００１９】
なお、フォーミング防止剤として生ドロマイトを使用するにあたり、生ドロマイト 100％から成るフォーミング防止剤だけでなく、従来から使用されている石灰石やアルミ灰，微粉コークス等に生ドロマイトを混合して使用しても良い。 この場合、生ドロマイトの混合量は特に限定するものではないが、75質量％以上とすることが好ましい。
【００２０】
生ドロマイトの投入方法としては、酸化鉄系脱珪剤と生ドロマイトを含むフォーミング防止剤とを混合して溶銑に投入することが挙げられる。 この場合、石灰石等の他のフォーミング防止剤を混合しても差し支えない。投入の場所は、スキンマ以降の溶銑樋，傾注樋，トピードカーおよび溶銑鍋のいずれでもよい。投入の方法としては、溶銑流への落下，ランスを介しての溶銑表面への吹き付けもしくは溶銑中へのインジェクション等の任意の方法を選択し得る。
【００２１】
さらに、酸化鉄系脱珪剤とは別に、生ドロマイトを含むフォーミング防止剤を単独で溶銑に投入することもできる。投入の場所，方法については上記と同様に任意に選択してよい。特に、トピードカーおよび溶銑鍋に投入する場合には、塊状の生ドロマイトを使用し、フォーミングしているスラグ層を貫通して溶銑に達するように投入することもできる。
【００２２】
【実施例】
（従来例１）
図１に模式的に示す高炉１（出銑量 10000ｔ／日）の鋳床において、酸化鉄系脱珪剤として高炉鋳床集塵ダストを、溶銑樋４から傾注樋５へ落下する溶銑流に、ランス７を介して上方から投射して脱珪処理を行った。 なお、図１中の２は出銑樋、３はスキンマ、６はトピードカーを示す。脱珪剤にフォーミング防止剤として石灰石を５％添加した。脱珪剤原単位が20kg／ｔとなるように投射を行ったが、処理途中でスラグがトピードーカー６の口元まで達することがあり、その場合には脱珪処理を中断せざるを得なかった。 受銑終了時のスラグフォーミング高さを複数回測定し、その平均値を以後の実施例におけるスラグフォーミング高さを評価するための基準高さとした。
【００２３】
（実施例１）
従来例１と同様に、高炉鋳床において脱珪処理を行った。 脱珪剤にフォーミング防止剤を５％添加した。フォーミング防止剤として生ドロマイトおよび石灰石を使用し、 その混合比率を変えて実験を行った。 受銑終了時のスラグフォーミング高さを測定し、 その結果を従来例１の高さに対する相対高さとして図２に示す。 図２から、生ドロマイトの使用割合を高めることにより、スラグフォーミングが防止されていることが明らかである。特に、生ドロマイトの比率が75％以上の場合には、脱珪処理を中断することなく、常に脱珪剤原単位20kg／ｔを投射することができた。
【００２４】
（実施例２）
従来例１と同様に、図１に模式的に示す高炉１（出銑量9000ｔ／日）の鋳床において、酸化鉄系脱珪剤として高炉鋳床集塵ダストを、溶銑樋４から傾注樋５へ落下する溶銑流に、ランス７を介して上方から投射して脱珪剤原単位20kg／ｔとなるように脱珪処理を行った。 受銑中、 フォーミング防止剤を１kg／ｔの割合でトピードカー６内に上方から投下した。 フォーミング防止剤として石灰石および生ドロマイトを使用し、両者の混合比率を変えて実験を行った。
【００２５】
受銑終了時のスラグフォーミング高さを測定し、その結果を従来例１の高さに対する相対高さとして図３に示す。 図３から、フォーミング防止剤を脱珪剤に混合したときよりもスラグフォーミング高さが低減していることが分かる。 さらに、生ドロマイトの使用割合を高めることにより、スラグフォーミングが防止されていることが明らかである。特に、生ドロマイトの比率が50％以上の場合には、脱珪処理を中断することなく、常に脱珪剤原単位20kg／ｔを投射することができた。
【００２６】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明によれば、生ドロマイトを含んだフォーミング防止剤を使用することで、従来の石灰石のみを使用したフォーミング防止剤に比べ、スラグフォーミングを低位に抑制することができる。その結果、受銑作業に支障なく、必要量の脱珪剤を常に投入することが可能になり、珪素濃度の低い溶銑を安定して、かつ経済的に製造できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉鋳床における脱珪処理の一例を示す模式図である。
【図２】スラグフォーミング相対高さと生ドロマイトの使用比率との関係を示すグラフである。
【図３】スラグフォーミング相対高さと生ドロマイトの使用比率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  高炉
２  出銑樋
３  スキンマ
４  溶銑樋
５  傾注樋
６  トピードカー
７  ランス
【図１】
0003972660.tif 000003
【図２】
0003972660.tif 000004
【図３】
0003972660.tif 000005