(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉での製鋼用鉄原料の吹錬に際して、アルミニウム製造時に副生するスラグと他の成分とを副原料として用いる場合に、
（Ｉ）吹錬時に生成するスラグが下記式（１）〜（４）を満足するように前記副原料の構成を調整し、
α＝％ＣａＯ／（％ＳｉＯ2＋％Ａｌ2Ｏ3＋％Ｔ．Ｆｅ）＝０．７〜３  …（１）
β＝％ＳｉＯ2／α＝３〜４０  …（２）
γ＝％Ａｌ2Ｏ3／α＝０．７〜７  …（３）
δ＝％Ｔ．Ｆｅ／α＝５〜２７  …（４）
［式中、％ＣａＯ、％ＳｉＯ2、％Ａｌ2Ｏ3、％Ｔ．Ｆｅは、それぞれ、吹錬時に生成するスラグ中のＣａＯ含量（質量％）、ＳｉＯ2含量（質量％）、Ａｌ2Ｏ3含量（質量％）、トータル鉄含量（質量％）を示す］
（II）かつ吹錬時に生成するスラグ中のＭｎＯ濃度を５〜１５質量％にする為に、吹錬工程中〜後期に、下記式（５）に基づいて計算される噴出酸素の衝突圧力Ｐｓと溶鋼質量Ｗとの比率（Ｐｓ／Ｗ）を５０Ｐａ／ｔ以下に制御する吹錬工程の管理方法。
Ｐｓ＝Ｃ×（Ｘ*−Ｘ0*）−２×［Ｐ0（Ｘ*＝１５）−Ｐatm］  …（５）
［式中、Ｐｓは噴出酸素の溶鋼に対する衝突圧力（Ｐａ）を示す。Ｃは、下記式（６）で算出される数値を示し、Ｘ*は下記式（７）で算出される無次元距離を示し、Ｘ0*は下記式（８）で算出される無次元の仮想原点を示す。Ｐ0（Ｘ*＝１５）は、前記無次元距離Ｘ＊が１５のときの下記式（９）で算出される絶対圧力（Ｐａ）を示し、Ｐatmは大気圧（Ｐａ）を示す。
Ｃ＝−２６．３×Ｍ2＋１１．８×Ｍ＋１６２  …（６）
Ｘ*＝Ｘ／Ｄ  …（７）
Ｘ0*＝１．２×Ｍ2−０．６×Ｍ＋２．２  …（８）
Ｐ0（Ｘ*＝１５）＝［０．２５×Ｍ2−１．１×Ｍ＋１．４３］×Ｐ0（Ｘ*＝０）  …（９）
（式中Ｍは、Ｍ＝噴出酸素の速度Ｖo（ｍ／ｓ）／音速Ｖ（ｍ／ｓ）によって算出される送酸速度（マッハ数）を示す。Ｘは酸素導入管出口から湯面までの距離（ｍ）を、Ｄは酸素導入管出口の口径（ｍ）を示す。Ｐ0（Ｘ*＝０）は、無次元距離Ｘ*が０のときの絶対圧力（Ｐａ）を示す）］
【請求項２】
吹錬工程中期迄に前記副生スラグ及び他の成分を略全量添加する請求項１に記載の吹錬工程の管理方法。
【請求項３】
前記比率Ｐｓ／Ｗを５０Ｐａ／ｔ以下に制御する前に、予め前記副生スラグ及び他の成分を略全量添加しておく請求項１又は２に記載の吹錬工程の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転炉で製鋼用鉄原料（溶銑など）を吹錬するに際して、アルミニウム製造時の副生スラグを副原料として有効に再利用できる吹錬工程の管理方法、及びこの方法を利用して鋼を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム製造時に副生するスラグ（以下、単に「副生スラグ」と称する場合がある）は、メタリックアルミニウムの回収にコストがかかるため、産業廃棄物として埋め立て処理されることが多い。ところが近年、環境に対する関心の高まりから、前記副生スラグの再利用が試みられている。
【０００３】
副生スラグの再利用方法として、アルミニウム製造時に副生するスラグを溶銑の精錬処理（例えば、吹錬工程）においてフォーミング抑制剤として利用する方法が知られている。例えば特開昭６２−１３６５１２号公報には、金属アルミニウム粉末（アルミ精錬の残滓など）と炭素質粉末と結合剤とを共に混合したスラグ泡立ち防止剤を溶銑上層のスラグ中に投入してスラグの泡立ちを抑制する方法が開示されている。
【０００４】
特開昭４９−１１５９２１号公報には、転炉操業中にアルミ灰を添加することを特徴とするスロッピング防止方法が開示されている。
【０００５】
特開昭５２−１１０２１３号公報には、アルミ灰にガス発生物質を混合したことを特徴とする吹錬中転炉の鎮静剤が開示されている。
【０００６】
しかしこれらの方法では、いずれも転炉精錬時のスラグの泡立ちに応じて適宜フォーミング抑制剤を投入する必要があり、作業が煩雑である。そこで予め定められた割合の副生スラグを用いて、脱Ｓ処理又は脱Ｐ処理することが考えられる。
【０００７】
例えば特開平１−２３４５１１号公報には、生石灰７５〜９２重量％と、アルミニウム精錬滓５〜２０重量％と、マグネシア３〜５重量％とを含有する溶鉄の脱硫剤が開示されている。
【０００８】
特開平９−３５１５号公報には、生石灰を主成分とするフラックスとＡｌ灰の混合フラックスによる溶銑の脱硫方法が開示されている。なおこの文献には、脱硫剤中のＣａＯとＡｌ2Ｏ3の混合比をＡｌ2Ｏ3で３３〜３３．７重量％にすること、及び脱硫剤として用いる場合にはＡｌ灰中のＭｇＯ含量は７．０５重量％であることも記載されている。
【０００９】
特開平１０−２６５８１６号公報には、石灰を主体とすると共に、炭素及びアルミニウム粉末（Ａｌ滓など）を添加成分として含むフラックスを用いて溶銑を脱硫する方法が開示されている。
【００１０】
特開平１１−１８１５１１号公報には、予め脱燐した溶銑を引き続き脱硫するにあたり、炭酸カルシウム及び／又は生石灰を主成分とし、それにアルミニウムとアルミナの混合物（アルミ灰など）を１重量％超え６重量％未満添加した脱硫剤を用いる溶銑の脱硫方法が開示されている。
【００１１】
特開昭６０−５６００７号公報には、生石灰系フラックスを用いて溶銑の脱りん・脱硫同時処理を施すにあたり、生石灰系フラックスを溶銑浴面下へ吹き込み、これにより溶銑浴面上に形成されるスラグの上方にアルミニウムを主成分とする物質（アルミ灰など）を投入する方法が開示されている。なお、前記アルミニウムを主成分とする物質の量は、生石灰系フラックスの０．３倍以下である。
【００１２】
特開平２−２３６２１４号公報には、精錬中の溶鋼あるいは溶銑予備処理過程の溶銑に、石灰、アルミドロスなどを混入して、スラグ成分をＣａＯ含量３５〜４５重量％、Ａｌ2Ｏ3含量２５〜３５重量％に調製する方法が開示されている。
【００１３】
特開平５−１７２４１号公報には、生石灰、酸化鉄、金属アルミニウム（アルミドロス、アルミ灰など）とからなる塊状の溶銑脱りん用精錬剤が開示されている。
【００１４】
しかしこれらの方法では、溶銑の精錬において生成するスラグが滓化不足であったり滓化過剰であったりして、滓化度が必ずしも良好ではない。なおアルミ製造時の副生スラグを利用する発明ではないが、特開平８−１５７９２１号公報には、上底吹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りん用フラックスを用い、処理中のスラグ条件を重量％で塩基度（％ＣａＯ／％ＳｉＯ2）＝１．２〜２．０、（Ａｌ2Ｏ3）＝２〜１６％、（Ｔ．Ｆｅ）＝７〜３０％に制御して脱りんする方法が開示されており、例えば実施例のＮｏ．８（表２）では、脱りん処理中のスラグ組成がＣａＯ＝４１ｗｔ％、ＳｉＯ2＝２３ｗｔ％、Ｔ．Ｆｅ＝７ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3＝１０．２ｗｔ％であることが記載されている。また特開平９−５９７０９号公報にも、上底吹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りん用フラックスを用い、処理中のスラグ条件を重量％で塩基度（％ＣａＯ／％ＳｉＯ2）＝１．２〜２．０、（Ａｌ2Ｏ3）＝２〜１５％、（Ｔ．Ｆｅ）＝７〜２５％、（ＭｎＯ）＝５〜１５％に制御して脱りんする方法が開示されており、例えば実施例のＮｏ．４（表２）では、脱りん処理中のスラグ組成が、ＣａＯ／ＳｉＯ2＝１．８２、Ｔ．Ｆｅ＝２３ｗｔ％、ＭｎＯ＝８．５ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3＝６．８ｗｔ％であることが記載されている。これら公報の実施例に記載されている組成を整理すると、特開平８−１５７９２１号公報の場合、α＝％ＣａＯ／（ＳｉＯ2＋％Ａｌ2Ｏ3＋％Ｔ．Ｆｅ）＝１．０、β＝％ＳｉＯ2／α＝２３、γ＝％Ａｌ2Ｏ3／α＝１０、δ＝％Ｔ．Ｆｅ／α＝７程度であり、特開平９−５９７０９号公報の場合、α＝％ＣａＯ／（ＳｉＯ2＋％Ａｌ2Ｏ3＋％Ｔ．Ｆｅ）＝０．７、β＝％ＳｉＯ2／α＝３３、γ＝％Ａｌ2Ｏ3／α＝１０、δ＝％Ｔ．Ｆｅ／α＝３５程度である。しかしこれら特開平８−１５７９２１号公報及び特開平９−５９７０９号公報に記載の方法では、スラグの滓化に時間がかかり効率が悪い。
【００１５】
さらに、上述のアルミニウム製造時の副生スラグを利用する技術では、不純物として窒素を通常２．５〜７％程度含んでいるため、窒素が溶鋼中に混入する虞があり、鋼の脆化を引き起こす虞があるなど、鋼の特性に悪影響を与える場合がある。
【００１６】
特開平８−１５７９３１号公報には、アルミドロスを焼成して窒素分を２．５％未満にして、製銑製鋼用添加組成物として使用する方法が開示されている。より詳細には、この公報では脱酸、脱硫、造滓、保温などの用途に応じてアルミドロスの成分調整を行ったのち、特定の温度範囲（７００℃又は７５０℃）で、特定の炉内雰囲気下（酸素量１５体積％以下）で前記アルミドロスを焼成している。なお焼成後のスラグのＭｇＯ濃度は４．８％又は８．３％であることも記載されている。しかしアルミドロスを予め焼成するのは作業が煩雑である。
【００１７】
一方転炉で精錬を実施する場合、精錬のために投入した焼成石灰などを滓化するため、珪石などのＳｉＯ2源に加えて、ホタル石を多量に投入している。しかし転炉精錬後に発生するスラグは、多量のフッ素を含有するだけでなく、路盤材や土木工事用原料に使用されることが多いため、フッ素成分が少しずつ溶出して土壌汚染を引き起こす虞があり、環境保全上重要な問題となっている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、アルミニウム製造時の副生スラグを再利用して転炉の副原料として使用する場合であっても、ホタル石を用いることなく転炉での吹錬時に生成するスラグを確実に滓化できる吹錬工程の管理方法、及びこの方法を利用した鋼の製造方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の他の目的は、アルミニウム製造時の副生スラグを再利用して転炉の副原料として使用する場合であっても、簡便に鋼の脆化を抑制できる吹錬工程の管理方法、及びこの方法を利用した鋼の製造方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、吹錬時に生成するスラグの組成が特定の範囲になるように前記副生スラグの量を調整することにより、又は特定の計算式に基づいて酸素の噴出圧力を制御することによりスラグを確実に滓化できることを見出し、またこの際前記副生スラグの投入時期を制御すると副生スラグ中の窒素分が鋼に殆どピックアップされないことを見出し、本発明を完成した。
【００２１】
すなわち本発明に係る吹錬工程の管理方法は、転炉での製鋼用鉄原料の吹錬に際して、アルミニウム製造時に副生するスラグと他の成分とを副原料として用いる場合に、吹錬時に生成するスラグが下記式（１）〜（４）を満足するように前記副原料の構成を調整する。
【００２２】
α＝％ＣａＯ／（％ＳｉＯ2＋％Ａｌ2Ｏ3＋％Ｔ．Ｆｅ）＝０．７〜３  …（１）
β＝％ＳｉＯ2／α＝３〜４０  …（２）
γ＝％Ａｌ2Ｏ3／α＝０．７〜７  …（３）
δ＝％Ｔ．Ｆｅ／α＝５〜２７  …（４）
［式中、％ＣａＯ、％ＳｉＯ２、％Ａｌ2Ｏ3、％Ｔ．Ｆｅは、それぞれ、吹錬時に生成するスラグ中のＣａＯ含量（質量％）、ＳｉＯ2含量（質量％）、Ａｌ2Ｏ3含量（質量％）、トータル鉄含量（質量％）を示す］
本発明の吹錬工程の管理方法は、さらに、吹錬時に生成するスラグ中のＭｎＯ濃度を５〜１５質量％にする為に、転炉での製鋼用鉄原料の吹錬に際して、アルミニウム製造時に副生するスラグ及び他の成分を副原料として用いる場合に、所定期間（例えば、吹錬工程中〜後期）下記式（５）に基づいて計算される噴出酸素の衝突圧力Ｐｓと溶鋼質量Ｗとの比率（Ｐｓ／Ｗ）を５０Ｐａ／ｔ以下に制御する。
【００２３】
Ｐｓ＝Ｃ×(Ｘ*−Ｘ0*）-2×［Ｐ0(Ｘ*＝15)−Ｐatm］  …(5)
［式中、Ｐｓは噴出酸素の溶鋼に対する衝突圧力（Pa)を示す。Ｃは、下記式（６）で算出される数値を示し、Ｘ*は下記式（７）で算出される無次元距離を示し、Ｘ0*は下記式（８）で算出される無次元の仮想原点を示す。Ｐ0(Ｘ*＝15)は、前記無次元距離Ｘ*が１５のときの下記式（９）で算出される絶対圧力(Pa)を示し、Ｐatmは大気圧(Pa)を示す。
【００２４】
Ｃ＝−２６．３×Ｍ2＋１１．８×Ｍ＋１６２  …(6)
Ｘ*＝Ｘ／Ｄ  …(7)
Ｘ0*＝１．２×Ｍ2−０．６×Ｍ＋２．２  …(8)
Ｐ0(Ｘ*＝15)＝［０．２５×Ｍ2−１．１×Ｍ＋１．４３］×Ｐ0(Ｘ*＝0)  …(9)
（式中Ｍは、Ｍ＝噴出酸素の速度Ｖo（m/s）／音速Ｖ(m/s)によって算出される送酸速度（マッハ数)を示す。Ｘは酸素導入管出口から湯面までの距離（ｍ）を、Ｄは酸素導入管出口の口径（ｍ）を示す。Ｐ0(Ｘ*＝0)は、無次元距離Ｘ*が０のときの絶対圧力(Pa)を示す）］
なお吹錬工程中期迄に前記副生スラグ及び他の成分を略全量添加してもよい。前記他の成分としてマンガン成分を用いてもよく、所定期間、前記比率Ｐｓ／Ｗを５０Ｐａ／ｔ以下に制御することにより、吹錬時に生成するスラグ中のＭｎＯ濃度を５〜１５質量％に調整してもよい。
【００２５】
本発明は、管理方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［副生スラグ］
副生スラグとしては、アルミニウム製造時に副生するスラグ（例えば、アルミニウム原料溶融時の副生スラグ）である限り特に限定されず、不純物を含むアルミニウム原料を精錬する時に副生するスラグ、不純物を実質的に含まないアルミニウム原料を再溶融してアルミニウムを再生する時に副生するスラグなどが使用できる。
【００２７】
なお不純物を含むアルミニウム原料としては、ボーキサイト、火成岩、頁岩、明ばん岩、リン酸アルミニウム、フライアッシュ、ケイマイト−シリマナイト鉱物群など（特に、ボーキサイト）が使用でき、不純物を実質的に含まないアルミニウム原料としては、廃アルミニウム缶などが使用できる。
【００２８】
前記副生スラグを転炉の吹錬用副原料として使用する場合、副生スラグには金属アルミニウムが含まれているため、この金属アルミニウムが燃焼することによって吹錬時に生成するスラグの温度を速やかに高めることができる。そのため吹錬の効率を高めることができる。
【００２９】
なお金属アルミニウムの燃焼が激しすぎる場合、転炉（精錬炉）の耐火物の溶損を防止するために、副生スラグにマグネシウム成分（ＭｇＯなど）を添加してもよい。マグネシウム成分添加後の副生スラグ中のＭｇＯ量は、例えば、５質量％以上、好ましくは６質量％以上、さらに好ましくは６．５質量％以上である。なおＭｇＯ量は、通常、２０質量％以下、好ましくは１０質量％以下、さらに好ましくは７質量％以下である。
【００３０】
［製鋼用鉄原料の精錬（吹錬）］
本発明では前記副生スラグと他の成分とを副原料として用い、転炉で製鋼用鉄原料［溶銑、くず鉄（スクラップ）など］を鋼に精錬する。精錬には慣用の方法が利用でき、例えば、上吹が可能な転炉（ＬＤ転炉などの上吹転炉、上底吹転炉など）を用い、転炉に製鋼用鉄原料を投入し上吹式の酸素導入管（ランス）から送酸して吹錬する方法が利用できる。
【００３１】
前記他の成分には、ケイ素成分（珪石など）、カルシウム成分（消石灰、生石灰、石灰岩など）、マグネシウム成分（ドロマイト、マグネサイト、カーナライトなど）、マンガン成分（Ｍｎ鉱石、Ｍｎ合金、Ｍｎ含有スラグなど、特にフェロマンガン）が挙げられる。
【００３２】
本発明では、前記再生スラグと他の成分との割合を調整することにより、精錬（吹錬）時に生成するスラグ（以下、単に「精錬スラグ」と称する場合がある）中の各成分が下記式（１）〜（４）の範囲になるようにする。精錬スラグ中の成分量を調整することにより、副生スラグを再利用する場合であっても、ホタル石を用いることなく、滓化不良や滓化過剰を防止して、スラグを確実かつ適度に滓化できる。また、スロッピングも防止でき、生産性が低下する虞がない。特に下記式（１）〜（４）の範囲になるように成分量を調整する条件下で副生スラグを用いると、成分量調整による滓化効果と、副生スラグ中の金属アルミニウムの燃焼による温度上昇とが相俟って、極めて効率よく（例えば、短時間で）スラグを滓化できる。
【００３３】
α＝％ＣａＯ／（％ＳｉＯ2＋％Ａｌ2Ｏ3＋％Ｔ．Ｆｅ）＝０．７〜３  …（１）
β＝％ＳｉＯ2／α＝３〜４０  …（２）
γ＝％Ａｌ2Ｏ3／α＝０．７〜７  …（３）
δ＝％Ｔ．Ｆｅ／α＝５〜２７  …（４）
［式中、％ＣａＯ、％ＳｉＯ2、％Ａｌ2Ｏ3、％Ｔ．Ｆｅは、それぞれ、精錬スラグ中のＣａＯ含量（質量％）、ＳｉＯ2含量（質量％）、Ａｌ2Ｏ3含量（質量％）、トータル鉄含量（質量％）を示す］
上記式（１）〜（４）は全体として、脱リン等に使用されるカルシウム成分（ＣａＯなど）と、このＣａＯの融点を下げるために用いる珪素成分（ＳｉＯ2など）、酸化鉄（Ｔ．Ｆｅ）、及びアルミニウム成分（Ａｌ2Ｏ3など）との配合比率を規定している。
【００３４】
詳細には、上記式（１）のパラメーターαは、スラグ中のＣａＯと、融点降下物質であるＳｉＯ2、Ｔ．Ｆｅ、Ａｌ2Ｏ3との比率を示しており、この値が小さいほどＣａＯが溶解し易くなる。
【００３５】
上記式（２）、（３）、又は（４）のパラメーターβ、γ、又はδは、スラグ中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、又はＴ．ＦｅとＣａＯとの比率を反映している。そして単純にＣａＯと対比するのではなく、前記パラメーターαと対比することによって、ＣａＯの溶解性や精製効率（脱リン効率など）に対する精度のよい指標とすることができる。
【００３６】
αの好ましい範囲は、０．９以上（特に、１以上）、２．５以下（特に、２以下）である。また、βの好ましい範囲は、５以上（特に、８以上）、３０以下（特に、１４以下）である。γの好ましい範囲は、１以上（特に、２以上）である。δの好ましい範囲は、５以上（特に７以上）、１９以下（特に、１５以下）である。
【００３７】
副原料（副生スラグ及び他の成分）の投入量は、前記精錬スラグ中の成分量を調整でき、かつ製鋼用鉄原料を精錬（脱りんなど）できる限り特に限定されないが、例えば副生スラグの投入量は、製鋼用鉄原料１ｔに対して、通常、０．１〜１０ｋｇ程度、好ましくは０．５〜７ｋｇ程度である。また、ケイ素成分、カルシウム成分、マグネシウム成分、及びマンガン成分の投入量は、製鋼用鉄原料１ｔに対して、それぞれ、０．５〜１０ｋｇ（好ましくは１〜７ｋｇ）、５〜５０ｋｇ（好ましくは１０〜２０ｋｇ）、３〜２０ｋｇ（好ましくは５〜１５ｋｇ）、０．５〜１０ｋｇ（好ましくは１〜７ｋｇ）程度であってもよい。
【００３８】
前記副原料（副生スラグ及び他の成分）の投入時期は特に限定されないが、通常、吹錬工程中期迄に、例えば、吹錬工程が時間のファクターで７０％（好ましくは５０％、さらに好ましくは３０％）進行する迄に、好ましくは吹錬開始前又は製鋼用鉄原料装入前に、略全量（全投入量に対して、８０質量％以上、好ましくは９０質量％以上、特に１００質量％）を投入（又は入れ置き）する。吹錬工程中期迄に副原料を略全量添加すると、スラグの滓化を促進できる。さらには、前期副生スラグには、通常、不純物として窒素分が２．５〜７％程度含まれているにも拘わらず、吹錬終了時（吹止時）に窒素分が鋼に吸収されるのをも防止できる。このため、副生スラグを予備処理（特殊な条件下での焼成等）しなくても、鋼の脆化を防止できる。
【００３９】
なお吹錬工程の始点は、酸素導入管からの送酸の開始時点である。また、吹錬工程の終点は、鋼が製品適性を有するに至る時点（例えば、リン含有量が０．０１５質量％以下、Ｃ含有量が０．４５質量％以下になる時点）である。
【００４０】
副原料（副生スラグ及び他の成分）は、一括で投入してもよく、分割して投入してもよいが、一括投入は、副生スラグが焼結してその溶解が阻害される虞があるため、分割投入することが多い。
【００４１】
吹錬工程では酸素の供給強さ（ハードブロー、ソフトブローなど）を適宜選択できる。本発明では、前記副原料を略全量投入した後の適切な時期からソフトブローすることが多く、好ましくは、吹錬開始時にハードブローし、時間のファクターで吹錬工程が３０％以上（好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上）進行するとソフトブローに切り替える。所定期間ソフトブローすることにより、スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を制御できる。
【００４２】
なお従来においても、スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を制御するためソフトブローが利用されていたものの、ブローの強さを酸素ジェットによる溶鋼の凹み深さＬと鋼浴深さＬｏの比（Ｌ／Ｌｏ）で管理しており、溶鋼の脱炭に対する酸素の使用効率（脱炭酸素効率）を制御できない。すなわち、スラグメタル間の反応を正確に制御できず、スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を精度よく制御できない。これに対して、本発明では下記式（５）及び図１に基づいて計算される噴出酸素の衝突圧力Ｐｓと溶鋼質量Ｗとの比（Ｐｓ／Ｗ）によりブローの強さを管理しており、ソフトブロー時には、Ｐｓ／Ｗを５０Ｐａ／ｔ以下に制御している。すなわちこの方法では、酸素ジェットの衝突エネルギーを溶鋼の単位質量当たりの値で規定しているため、酸素ジェットの脱炭酸素効率を制御できる。その結果、脱炭以外に使用される酸素（すなわち、溶鋼を酸化しスラグの酸化鉄濃度を高めてしまう酸素）の量を制御でき、スラグ中のＴ．Ｆｅ（酸化鉄濃度）を任意の値に制御することができる。このようにしてスラグメタル間の反応を正確に制御できるため、スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を安定して１５質量％以上にでき、スラグの滓化を促進できる。
【００４３】
Ｐｓ＝Ｃ×(Ｘ*−Ｘ0*）-2×［Ｐ0(Ｘ*＝15)−Ｐatm］  …(5)
［式中、Ｐｓは噴出酸素の溶鋼に対する衝突圧力（Pa)を示す。Ｃは、下記式（６）で算出される数値を示し、Ｘ*は下記式（７）で算出される無次元距離を示し、Ｘ0*は下記式（８）で算出される無次元の仮想原点を示す。Ｐ0(Ｘ*＝15)は、前記無次元距離Ｘ*が１５のときの下記式（９）で算出される絶対圧力(Pa)を示し、Ｐatmは大気圧(Pa)を示す。
【００４４】
Ｃ＝−２６．３×Ｍ2＋１１．８×Ｍ＋１６２  …(6)
Ｘ*＝Ｘ／Ｄ  …(7)
Ｘ0*＝１．２×Ｍ2−０．６×Ｍ＋２．２  …(8)
Ｐ0(Ｘ*＝15)＝［０．２５×Ｍ2−１．１×Ｍ＋１．４３］×Ｐ0(Ｘ*＝0)  …(9)
（式中Ｍは、Ｍ＝噴出酸素の速度Ｖo（m/s）／音速Ｖ(m/s)によって算出される送酸速度（マッハ数)を示す。Ｘは酸素導入管出口から湯面までの距離（ｍ）を、Ｄは酸素導入管出口の口径（ｍ）を示す。Ｐ0(Ｘ*＝0)は、無次元距離Ｘ*が０のときの絶対圧力(Pa)を示す）］
図１は、前記式（５）〜（９）の変数Ｄ、Ｘ、Ｘ*、Ｐｓ、Ｐ0（Ｘ*＝０）、Ｐ0（Ｘ*＝15）、Ｘ0*の概念を説明するための装置概略図である。すなわち、変数Ｄは、酸素導入管２の出口の口径（ｍ）を示し、変数Ｘは、前記酸素導入管２の出口から湯面１までの距離（ｍ）を示す。変数Ｘ*は、前記変数ＸをＤ分割した値であり、前記変数Ｘと軸が等しい。すなわち酸素導入管２の出口では、Ｘ*＝０であり、距離Ｘ／Ｄ毎にＸ*の値は１増大し、湯面１ではＸ*＝Ｄである。Ｐｓは、湯面１（すなわち、Ｘ*＝Ｄ）での噴出酸素の衝突圧力を示し、Ｐ0（Ｘ*＝０）は酸素導入管２の出口での絶対圧力(Pa)を示し、Ｐ0（Ｘ*＝15）は、酸素導入管２の出口からの距離Ｘ／Ｄが１５の場所での絶対圧力(Pa)を示す。Ｘ0*は、ノズルから高速（例えば、超音速）で噴出した酸素が一定の距離までは殆ど減速することなく進行し、一定の距離を越えると減速し始める場合の前記一定距離（臨界距離）を示す。
【００４５】
特に、ソフトブロー時に、前記式（５）及び図１に基づいて計算される比Ｐｓ／Ｗを５０Ｐａ／ｔ以下（例えば、１０〜５０Ｐａ／ｔ、好ましくは１０〜４０Ｐａ／ｔ、さらに好ましくは１０〜３０Ｐａ／ｔ）に制御すると、他の成分としてマンガン成分を用いた場合、スラグ中のＭｎＯ濃度を５〜１５質量％に制御でき、スラグの滓化を促進できる。
【００４６】
本発明によれば、副生スラグを再利用して吹錬するにも拘わらず、吹錬時に生成するスラグを確実に滓化できるため、他の成分（カルシウム成分など）による脱りんを確実に行うことができる。すなわち得られた鋼は、副生スラグを再利用して精錬したにも拘わらず、品質上、従来の鋼に比べて遜色なく、種々の用途に使用できる。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４８】
実施例１〜４及び比較例１〜４
実施例では図２に示す上底吹転炉を用いて、溶銑及びスクラップを精錬した。すなわち図２の上底吹転炉は、上部に開口部を有する転炉本体３と、この転炉本体３に装入した製鋼用鉄原料５及び吹錬時に生成するスラグ４に底側からガスを吹き込むための底吹ガス配管６と、前記製鋼用鉄原料５及びスラグ４の上側から酸素を吹き付けるための酸素導入管（酸素ランス）２とを備えている。実施例では、この転炉本体３に製鋼用鉄原料５として溶銑及びスクラップを総量で１００ｔ装入し、表１に示す副原料（アルミニウム製造時の副生スラグ、珪石、蛍石、焼成石灰、軽焼ドロマイト、ＦｅＭｎなど）を前記転炉本体３の上方に備え付けられた副原料投入ホッパー８から転炉３の上部開口部を通じて転炉本体３内に投入した。その後、酸素ランス２から酸素を供給した。なお酸素供給時（吹錬工程）の送酸のブロー強さは図３に示す通りであり、実施例１〜４及び比較例２〜３では吹錬工程前半５０％（時間基準）の衝突圧力Ｐｓと溶鋼質量Ｗとの比Ｐｓ／Ｗを７０Ｐａ／ｔに制御し、吹錬工程後半５０％（時間基準）のＰｓ／Ｗを３０Ｐａ／ｔに制御した。また比較例１では、吹錬工程前半５０％（時間基準）のＰｓ／Ｗを７０Ｐａ／ｔに制御し、後半５０％（時間基準）のＰｓ／Ｗを６０Ｐａ／ｔに制御した。
【００４９】
なお前記副生スラグは、事前の脱Ｎ処理（焼成など）を施しておらず、ＭｇＯを添加すると共に、ペレット状に造粒（平均粒径約１０ｍｍ）して使用した。組成は、金属アルミニウム含量１０質量％、Ａｌ2Ｏ3含量６８質量％、ＳｉＯ2含量１０質量％、ＣａＯ含量２質量％、Ｎ含量３質量％、ＭｇＯ含量７質量％であった。
【００５０】
また溶銑としては溶銑予備処理したものを用いた。組成は、Ｃ含量４．００質量％、Ｓｉ含量痕跡量（トレース）、Ｍｎ含量０．１５質量％、Ｐ含量０．０２０質量％、Ｓ含量０．０２０質量％であり、残部は実質的に鉄である。
【００５１】
吹錬中は精錬スラグの滓化度を目視で観察するとともに、スラグの組成を分析し、上記式（１）〜（４）によって計算される組成パラメーターα〜δを算出した。
【００５２】
また得られた鋼のＰ含量及びＣ含量を測定し、鋼の製品適性を下記基準に従って判断した。
【００５３】
○…Ｐ含量が０．０１５質量％以下であり、かつＣ含量が０．４０〜０．４５質量％である
×…Ｐ含量が０．０１５質量％を超える
結果を表２に示す。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
【表２】
0004197396.tif 000003
【００５６】
表２から明らかなように、実施例の方法によれば、吹錬時に生成するスラグが特定の組成を有するように副原料を投入しているため、精錬スラグの滓化度を良好にでき、さらには得られた鋼の製品適性を満足できる。これに対して比較例の方法によれば、吹錬時に生成するスラグが特定の組成を有していないため、滓化不足又は滓化過剰が生じ、脱りん不足を生じ、得られた鋼は製品として使用できない。
【００５７】
さらに、前記実施例１〜４及び比較例１〜４において、吹錬時に生成したスラグ中のフッ素濃度（質量％）を測定した。また、この精錬スラグから溶出するフッ素の量を以下のようにして測定した。
【００５８】
［フッ素溶出量(mg／l)の測定］
採取したスラグから中小礫を除き、粗砕後、目開き２mmの金属製篩を通過させることによって粉状スラグを得る。この粉状スラグを十分に混合した後、純水で希釈した塩酸（希釈後のｐＨ＝５．８〜６．３）に前記粉状スラグを濃度１０ｗ／ｖ％となるように加える。なお前記粉状スラグの希塩酸液（以下、試料液と称する）の容量が５００ｍｌ以上となるように、十分な量の希塩酸を使用する。
【００５９】
振とう機を用いて前記試料液を６時間連続して振とうする。日本工業規格  Ｋ０１２０  ３４．１に定める方法又は昭和４６年１２月環境庁告示第５９号に掲げる方法に準拠して、振とう後の試料液中のフッ素濃度を測定する。
【００６０】
結果を図４及び図５に示す。
【００６１】
図４及び図５から明らかなように、比較例４では蛍石を用いているため、フッ素が多量に溶出し、土壌汚染を引き起こす虞がある。これに対して実施例では、蛍石に代えて副生スラグを使用しているため、フッ素が溶出する虞がなく土壌汚染を引き起こす虞がない。
【００６２】
実験例１〜７
副原料の投入時期を吹錬開始前に代えて、吹錬工程の進行度（時間基準）で０％時（実験例１）、５０％時（実験例２）、７０％時（実験例３）、７５％時（実験例４）、８５％時（実験例５）、９５％時（実験例６）、又は１００％時（実験例７）にする以外は、実施例３と同様にして吹錬した。各実験例毎に、吹錬中のスラグの滓化度及び吹錬後の鋼へのＮのピックアップ量を下記のようにして求めた。
【００６３】
［滓化度］
相対的な評価基準である滓化指数に基づいて滓化度を評価した。
【００６４】
すなわち、炉内に投入した焼石灰等のＣａＯ成分が焼結状である場合を未滓化（滓化指数＝０％）、フォーミングスラグが生成している場合を良好（滓化指数＝１００％）とし、その間の滓化度（滓化指数）を３段階（３０％滓化、５０％滓化、８０％滓化）に分け、目視で評価した。
【００６５】
［Ｎピックアップ量］
吹錬終了時（吹止時）のスラグ中のＮ含有量［ppm（質量基準）］を測定し、下記式に基づいてＮピックアップ量を求めた。
【００６６】
Ｎピックアップ量(ppm)＝吹止時のＮ含有量(ppm)−基準Ｎ含有量(ppm）
(式中、基準Ｎ含有量とは、副生スラグを添加しない場合の吹止時のＮ含有量を示す）
結果を図６及び図７に示す。
【００６７】
図６及び図７から明らかなように、副原料の投入時期が早いほど滓化指数を高めることができ、鋼中へのＮのピックアップ量を低減できる。
【００６８】
実験例８〜１４
吹錬後半５０％のＰｓ／Ｗを１０Ｐａ／ｔ（実験例８）、２０Ｐａ／ｔ（実験例９）、３０Ｐａ／ｔ（実験例１０）、４０Ｐａ／ｔ（実験例１１）、５０Ｐａ／ｔ（実験例１２）、６０Ｐａ／ｔ（実験例１３）、又は７０Ｐａ／ｔ（実験例１４）にする以外は、実施例３と同様にした。各実験例毎に、スラグ中のＭｎＯ濃度を測定した。
【００６９】
結果を図８に示す。
【００７０】
図８から明らかなように、吹錬後半のＰｓ／Ｗを小さくする程、ＭｎＯ濃度を高めることができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、吹錬時に生成するスラグの組成が特定の範囲になるように前記副生スラグの量を調整しているため、又は特定の計算式に基づいて酸素の噴出圧力を制御しているため前記副原料を転炉での精錬用副原料として有効に利用でき、吹錬時に生成するスラグを確実に滓化できる。また蛍石を用いる必要がないため、土壌汚染を引き起こす虞がない。さらに副生スラグの投入時期を制御すると、鋼中への副生スラグ中のＮのピックアップをも防止でき、簡便に鋼の脆化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の吹錬方法を説明するための概念図である。
【図２】  図２は実施例の吹錬方法に用いる転炉の装置概略図である。
【図３】  図３は実施例における吹錬進行度（時間基準）とＰｓ／Ｗとの関係を示すグラフである。
【図４】  図４は実施例１〜４及び比較例１〜４における精錬スラグ中のフッ素濃度を示すグラフである。
【図５】  図５は実施例１〜４及び比較例１〜４で生成した精錬スラグからのフッ素の溶出量を示すグラフである。
【図６】  図６は副原料の投入時期と滓化指数との関係を示すグラフである。
【図７】  図７は副原料の投入時期と鋼へのＮのピックアップ量との関係を示すグラフである。
【図８】  図８は酸素導入管からのブロー強度（Ｐｓ／Ｗ）とスラグ中のＭｎＯ濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…湯面
２…酸素導入管
３…転炉本体
４…吹錬時生成スラグ
５…精錬用鉄原料
【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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【図８】
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