(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉型容器を用いて、脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を行うスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法において、
前回の溶銑の予備処理で発生したスラグの４０〜６０質量％を前記転炉型容器内に残留させておき、該転炉型容器内にＳｉ濃度が０．１〜０．６質量％である新しい溶銑を装入し、そして吹酸し該溶銑の脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を行い、この脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理の途中であって前記吹酸の全経過時間の５０〜７０％にあたる時期に、該溶銑にＣａＯを添加して、更に、前記脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を継続して行うことを特徴とする転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉等の精錬炉を用いて、前回の溶銑の脱Ｓｉ（珪素）処理及び脱Ｐ（燐）処理を行った際に発生したスラグの一部を利用して、新しい溶銑の脱Ｓｉ処理、脱Ｐ処理を行う転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製鋼の主原料である溶銑は、Ｓｉ（珪素）やＳ（硫黄）、Ｐ（燐）等の不純物を含んでおり、予めこれ等の不純物を除去する脱Ｓｉ、脱Ｓ、脱Ｐ等のいわゆる溶銑の予備処理が行われている。
特に、脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を同時に行う場合は、溶銑に生石灰、ソーダ灰等の脱燐用のフラックスとＰを酸化する気体酸素、あるいは酸化鉄や集塵ダスト、スラジ等の固体酸化剤を添加するか、又はフラックスや固体酸化剤の吹き込み（インゼクション）を行うことにより、溶銑中のＳｉを優先的にＳｉＯ2にして除去し、同時に、Ｐを酸化物（Ｐ2Ｏ5）にし、生成したスラグ中のＣａＯに捕捉させて溶銑中から除去する。
しかし、これ等溶銑の予備処理では、Ｓｉは容易にＳｉＯ2として除去できるが、脱Ｐの反応効率が悪く、到達Ｐ濃度を十分に低下することが困難である。
この対策として、特開昭６２−１０９９１０号公報に記載されているように、ＣａＯを主成分とした滓化促進剤を配合したフラックスを溶銑の表面に載置し、ランスから酸素を上吹きしながら、鉄鉱石やスケール等の固体酸素剤の粉末を溶銑内にインゼクションする方法が行われている。
更に、特開平６−２８７６１６号公報に記載されているように、酸化鉄６０〜８０質量％を含んだＣａＯ−Ｆｅ2Ｏ3−ＣａＦ2系のフラックスに、Ｎａ2Ｏ3を３〜１０質量％を配合したものを、溶銑内にインゼクションし、上方からランスを用いて溶銑の表面に酸素を吹き付けて脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を同時に行う方法が提案されており、脱Ｐ効率の向上と到達Ｐ濃度の低減を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６２−１０９９１０号公報に記載された方法では、初期の溶銑の脱Ｓｉ、脱Ｐ効率を高めることができるが、脱Ｐ処理の初期から末期の間を同一の処理条件で行っており、スラグ等への燐の平衡論的な物質移動を考慮していないため、脱Ｐ処理の中期から末期である脱Ｐ後期における脱Ｐ効率が低下して到達Ｐ濃度が高くなる。
この到達Ｐ濃度を低くするには、脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理に使用する生石灰や酸化鉄、ミルスケール、酸素等の使用量が増加して処理コストが上昇する。
更に、常に、新しい生石灰、酸化鉄等を使用したり、吹き込むフラックスの使用量が多くなることにより、脱Ｓｉ、脱Ｐ処理の際に生成するスラグ量が増加し、このスラグの処理に多大の費用を要する。
また、特開平６−２８７６１６号公報に記載された方法では、常に、新しい生石灰、酸化鉄等を使用し、ＣａＦ2やＮａ2Ｏ3等の高価な原料を使用する必要があり、生成スラグ量が増加する。しかも、生成したスラグには、強アルカリ成分やフッ素等が含まれるため、生成したスラグは、廃棄する際に環境上での制約を受ける。
更に、特開昭６２−１０９９１０号公報に記載された方法と同様に、脱Ｐ処理の初期から末期の間を同一の処理条件で行い、スラグ等への燐の平衡論的な物質移動を考慮していないため、脱Ｐ処理の脱Ｐ後期における脱Ｐ効率が低下し、脱Ｓｉ、脱Ｐの予備処理に用いるフラックスの使用量が増加し、生成するスラグ量が増加し、このスラグの処理に多大の費用を要する等の問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、転炉型容器を用い、脱Ｓｉ、脱Ｐの予備処理に用いるフラックスの使用量や発生スラグ量を減少させ、脱Ｓｉ、脱Ｐ反応の反応効率を高めて到達Ｓｉ、到達Ｐ濃度を低減することができる転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法は、転炉型容器を用いて、脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を行うスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法において、前回の溶銑の予備処理で発生したスラグの４０〜６０質量％を前記転炉型容器内に残留させておき、該転炉型容器内にＳｉ濃度が０．１〜０．６質量％である新しい溶銑を装入し、そして吹酸し該溶銑の脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を行い、この脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理の途中であって前記吹酸の全経過時間の５０〜７０％にあたる時期に、該溶銑にＣａＯを添加して、更に、前記脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を継続して行う。
この方法により、酸素供給律則の領域である溶銑のＳｉ及びＰ濃度が高い領域で、前回の溶銑の予備処理で発生したスラグの一部を、新しく装入した溶銑の予備処理に用い、更に吹酸することによって、この新しい溶銑中のＳｉ及びＰを酸化してスラグ中に吸収させることができ、しかも、後で添加するＣａＯの滓化を促進させることができる。
更に、転炉型容器内に装入した新しい溶銑中のＳｉ及びＰ濃度が低くなる時点で、ＣａＯを添加して、早期にＣａＯを滓化して生成させたスラグのＳｉＯ2やＰ2Ｏ5の吸収能を高め、脱Ｓｉ反応は勿論、特に、脱Ｐ反応を促進することができ、到達Ｐ濃度を低減することができる。
前回の溶銑の予備処理で発生したスラグ量の４０質量％未満を残留させた場合、スラグ量が少なくなり過ぎて、ＳｉＯ2やＰ2Ｏ5のスラグの吸収能が低下し、後に添加するＣａＯが増加して予備処理コストが高くなる。一方、６０質量％を超えて残留させると、ある程度ＳｉＯ2やＰ2Ｏ5を吸収したスラグ量が増加するため、新しいＣａＯが、ＳｉＯ2やＰ2Ｏ5を吸収したスラグに希釈され、全体としての脱Ｓｉ及び脱Ｐ効率が低下する。更に、到達Ｐ濃度を低くするためには、ＣａＯの使用量を増す必要があり、発生するスラグ量が増加し、スラグの処理コストが上昇する。
【０００６】
また、前記転炉型容器内に装入する前記新しい溶銑のＳｉ濃度を０．１〜０．６質量％とすることにより、新しい溶銑中のＳｉを酸化させてＳｉＯ2を生成させ、スラグ中に吸収させ、しかも、スラグ塩基度の低下を抑制して脱Ｐ反応を促進することができる。なお、新しい溶銑のＳｉ濃度が０．１質量％未満になると、生成したスラグの塩基度が高くなって生成したスラグの滓化が悪くなり、脱Ｐ反応が低下する。一方、Ｓｉ濃度が０．６質量％を超えると、生成したスラグの塩基度が低くなり過ぎて後期でのＰ2Ｏ5の吸収が悪くなり、到達Ｐ濃度が高くなる。
【０００７】
更に、前記ＣａＯの添加を、前記吹酸の全経過時間の５０〜７０％にあたる時期に行うことにより、添加したＣａＯの滓化を良好にし、しかも、スラグ中のＦｅＯ濃度の低下を抑制し、生成したスラグのＳｉＯ2やＰ2Ｏ5の吸収能を安定して高めることができるため、脱Ｓｉ及び脱Ｐ反応を促進させることができる。
ＣａＯを添加する時期が吹酸の全経過時間の５０％未満では、吹酸の初期（ＣａＯの添加時）に発生するスラグの量が増大し、スラグ中のＦｅＯ濃度が低下するため、脱Ｓｉ及び脱Ｐ効率が低下する。一方、ＣａＯの添加時期が吹酸の全経過時間の７０％を超えると、ＣａＯの予備処理の内でのＣａＯの滓化が悪くなり、脱Ｐ効率が低下して到達Ｐ濃度が高くなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係る転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法に適用される上底吹き転炉の全体図である。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法に用いられる転炉型容器の一例である上底吹き転炉１０は、炉体１１の底部に底吹きノズル１２を設け、上方から炉体１１内に挿入される上吹きランス１３を有し、脱Ｓｉ（脱珪）、脱Ｐ（脱燐）用のフラックスの一例である生石灰（ＣａＯ）１５を貯留する貯蔵ホッパ１４と、これ等貯蔵ホッパ１４から切り出された生石灰１５を炉体１１内の溶銑１６の上部に形成されたスラグ１７に添加するシュート１８と、炉体１１の側部に設けた出鋼口１９を備えている。
【０００９】
次に、本発明の一実施の形態に係る転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法について前記した上底吹き転炉１０を用いて説明する。
まず、上底吹き転炉１０に、Ｓｉ（珪素）濃度が０．１〜０．６質量％、Ｐ（燐）濃度が０．０９０〜０．１３０質量％の脱Ｓｉ及び脱Ｐ処理を行っていない溶銑を１７０トン装入し、生石灰１５を貯蔵ホッパ１４から切り出しシュート１８を介して炉体１１内に添加し、上吹きランス１３を下降させて、炉体１１内に挿入して吹酸を行って、ＳｉやＰを酸化させ、生成させたＳｉＯ2やＰ2Ｏ5をスラグ中に吸収させて、溶銑の予備処理である脱Ｓｉ及び脱Ｐ処理を行い、溶銑中のＳｉ濃度を０．０１質量％、到達Ｐ濃度を０．０１０質量％にすることで、予備処理後に５トンのスラグを生成させた。
予備処理が終了した溶銑は、出鋼口１９から図示しない別の容器に出銑され、この予備処理で発生したスラグの４０〜６０質量％を上底吹き転炉１０の炉体１１内に残留させた。
【００１０】
本実施の形態では、前述した溶銑、すなわち前回の溶銑（前チャージの溶銑）の予備処理で生成したスラグの４０〜６０質量％を炉体１１内に残留させた状態で、上底吹き転炉１０の炉体１１内に、Ｓｉ（珪素）濃度が０．１〜０．６質量％、Ｐ（燐）濃度が０．０９０〜０．１３０質量％の新しい（脱Ｓｉ及び脱Ｐ処理を行っていない）溶銑１６を１７０トン装入する。
そして、上吹きランス１３を下降させ、その先端が炉体１１内の溶銑１６の表面から１８００ｍｍ上方の位置になるように挿入して、吹酸（気体酸素の吹き付け）を行った。
更に、底吹きノズル１２から溶銑の攪拌用のアルゴンガス、窒素ガス等の攪拌ガスを吹き込みながら新しい溶銑１６の脱Ｓｉ及び脱Ｐ処理の予備処理を行った。脱Ｓｉ処理、脱Ｐ前半の処理では、吹酸によって、溶銑１６中のＳｉの殆どが酸化され、ＳｉＯ2になってスラグ１７中に吸収され、脱Ｓｉ反応が完了する。
このとき、脱Ｓｉ反応が進行するにつれて、吹酸されたＯによって溶銑１６中のＰも酸化されてＰ2Ｏ5になり、スラグ１７中に吸収され、脱Ｐ反応が行われる。
しかし、予備処理時の吹酸の全経過時間（吹酸の開始から吹酸の終了までの吹酸を行う時間）の５０％近傍になると、スラグ１７中のＰ2Ｏ5の吸収能が低下し、脱Ｐ反応は、スラグ１７にＰが吸収されにくい、即ちＰの供給律則の領域に入るため、脱Ｐ効率が低下し始める。
従って、脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理の途中、即ち吹酸の全経過時間の５０〜７０％にあたる時期、つまりその時間内に、生石灰１５を貯蔵ホッパ１４から切り出し、シュート１８を介して炉体１１内の溶銑１６に添加して、更に、脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を継続して行う。
【００１１】
この生石灰１５は、脱Ｓｉ及び脱Ｐ処理の初期に一括添加すると、スラグ中のＦｅＯ濃度が上がらず、脱Ｐ処理の中間で多量に添加すると、添加直後にＦｅＯ濃度が低下したり、スラグの滓化不良を招くため、均等に分割して添加するか、あるいは少量ずつ連続して添加を行う必要がある。
添加した生石灰１５は、溶融したスラグ１７に容易に混合され、固体である生石灰１５と溶融体であるスラグ１７の接触によって速やかに溶解し、スラグ１７のＰ2Ｏ5の吸収能を高めることができる。
その結果、脱Ｐ反応の進行し難いＰの供給律則の領域であっても、Ｐの酸化とこの酸化により生成したＰ2Ｏ5のスラグ１７への吸収による脱Ｐ反応を促進することができ、この脱Ｐ反応を、到達Ｐ濃度が０．０２〜０．０３質量％の範囲になるまで行う。
また、この脱Ｓｉ、脱Ｐ処理は、前チャージの溶銑の予備処理を行った際に生成したスラグの４０〜６０質量％を再利用しているので、溶銑の予備処理で発生する廃棄スラグの量を減少させることができ、生石灰の使用量や廃棄スラグの処理コスト等を低減することができる。しかも、スラグ１７中にＮａやフッ素等の強アルカリ成分や特定の成分を含まないので、廃棄する際の環境上の制約を無くすことができる。
このように、前回の溶銑の予備処理を行った後のスラグの４０〜６０質量％を、常に上底吹き転炉１０の炉体１１内に残留させ、新しい溶銑１６を炉体１１内に装入して、吹酸による脱Ｓｉ、脱Ｐ処理を行い、しかも、脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理の途中でＣａＯを添加する予備処理を繰返し行う。
脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理が行われた溶銑１６は、出鋼口１９から出銑され、脱炭精錬炉である上吹き転炉、上底吹き転炉、電気炉等に装入されて、吹酸による脱炭精錬が行われ、これにより、溶鋼が製造される。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明に係る転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法の実施例について説明する。
初めに、珪素（Ｓｉ）濃度が０．３質量％、燐濃度が０．１００質量％の前チャージの溶銑１５０トンを上底吹き転炉１０に装入し、ＣａＯの添加と吹酸を行って脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を行い、炉体１１内に前チャージの予備処理で生成したスラグの一部を残留させ、そのスラグの残留量、燐濃度が０．１００質量％の新しい溶銑、即ち次チャージの溶銑の珪素（Ｓｉ）濃度、吹酸の途中でのＣａＯの投入タイミングを変化させて、脱Ｓｉ及び脱Ｐの予備処理を行った。
なお、炉体１１内には、新しい次チャージの溶銑１５０トンを装入した。
そして、次チャージの溶銑の予備処理後の到達Ｐ濃度（到達Ｐ質量％）と、生石灰と酸化鉄を添加して行う従来の予備処理のスラグ発生量を指数１とした場合の発生スラグ量指数、及び総合評価をそれぞれ調査した。その結果を表１に示す。
【００１３】
実施例１及び実施例２は、前チャージの残留スラグの５０質量％、４３質量％をそれぞれ使用し、溶銑の装入時のＳｉ濃度を０．３５質量％、０．４２質量％、追加ＣａＯの投入タイミングを吹酸の全経過時間の５５％、６３％にした場合であり、それぞれ到達Ｐ濃度を０．０１３質量％、０．０１１質量％、発生スラグ量指数を０．４５、０．５１にでき、総合評価として良い（○）結果が得られた。
実施例３は、前チャージの残留スラグの下限である４０質量％、実施例４は、前チャージの残留スラグの上限である６０質量％をそれぞれ使用した場合であり、それぞれ到達Ｐ濃度を０．０１２質量％、０．０１５質量％、発生スラグ量指数を０．５４、０．４１にでき、総合評価として良い（○）結果が得られた。
実施例５は、次チャージのＳｉ濃度を０．１０質量％、実施例６は、Ｓｉ濃度を０．６０質量％とした場合であり、それぞれ到達Ｐ濃度を０．０１２質量％、０．０１４質量％、発生スラグ量指数を０．４７、０．４８にでき、総合評価として良い（○）結果が得られた。
実施例７は、追加ＣａＯ投入タイミングを下限である５０％、実施例８は、追加ＣａＯ投入タイミングを上限である７０％にした場合であり、それぞれ到達Ｐ濃度を０．０１１質量％、０．０１４質量％、発生スラグ量指数を０．５１、０．４６にでき、総合評価として良い（○）結果が得られた。
【００１４】
【表１】
0004369632.tif 000002
【００１５】
これに対し、比較例１は、前チャージの残留スラグの使用量を３３質量％と低くした場合であり、十分な脱Ｐを行うために必要なスラグ量が不足し、予備処理終了時の到達Ｐ濃度が０．０３４質量％と高くなって、脱炭精錬工程での負荷が増加し、総合評価として悪い（×）結果になった。
比較例２は、前チャージの残留スラグスラグの使用量を６７質量％と多くした場合であり、脱Ｐは十分に行なえるが、発生スラグ量指数が０．８２と高くなり、廃棄処理コスト等の増加を招くため、総合評価としてやや悪い（△）結果になった。
比較例３は、次チャージのＳｉ濃度を０．０５質量％と低くした場合であり、予備処理時のスラグの塩基度が高くなり、スラグの滓化が悪く、脱Ｐ効率が低下し、到達Ｐ濃度が０．０３７と高くなって、脱炭精錬工程での負荷が増加し、総合評価として悪い（×）結果になった。
比較例４は、次チャージのＳｉ濃度を０．６７質量％と高くした場合であり、ＳｉＯ2の生成に起因してスラグの発生量が増加し、発生スラグ量指数が０．８５とやや悪く、更に、スラグの塩基度の低下によって脱Ｐ効率が低下し、到達Ｐ濃度が０．０３２質量％と高くなり、総合評価として悪い（×）結果になった。
比較例５は、追加ＣａＯの投入タイミングを３６％としたため、投入時期が早過ぎた場合であり、予備処理の開始の初期のスラグ量が増加し、このスラグ量の増加にともなってスラグ中のＦｅＯ濃度が低下し、予備処理の全体を通した脱Ｐ効率が低下して到達Ｐ濃度が０．０３５質量％と高くなり、総合評価として悪い（×）結果になった。
比較例６は、追加ＣａＯの投入タイミングが７８％となり、投入時期が遅過ぎた場合であり、予備処理の末期のスラグの滓化不良を招き、予備処理の全体を通した脱Ｐ効率が低下して到達Ｐ濃度が０．０３９質量％と高くなり、総合評価として悪い（×）結果になった。
なお、従来法は、炉内に装入した溶銑に、常に、新しい生石灰と酸化鉄を添加して吹酸を行う溶銑の脱Ｓｉ及び脱Ｐ処理を行った場合であり、予備処理の全体を通して生石灰及び酸化鉄の添加量が増加し、発生スラグ量指数が１．０と高くなり、廃棄処理コスト等の増加を招くため、総合評価として悪い（×）結果になった。
【００１６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、溶銑中のＳｉ、Ｐの酸化を行う場合、吹酸による方法の他に、スラジ、集塵ダスト、鉄鉱石、スケール等の固体酸素剤を吹酸と併用することができる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法においては、前回の溶銑の予備処理で発生したスラグの４０〜６０質量％を転炉型容器内に残留させておき、転炉型容器内に新しい溶銑を装入し、そして吹酸し溶銑の脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を行い、この脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理の途中で、溶銑にＣａＯを添加して、更に、脱Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理を継続して行うので、脱Ｓｉ、脱Ｐ予備処理に用いるＣａＯを節減することができ、脱Ｓｉ及び脱Ｐの効率を高めて、到達Ｓｉ、到達Ｐ濃度を低減することができ、廃棄スラグの処理コストを低減することができる。
【００１８】
また、転炉型容器内に装入する新しい溶銑のＳｉ濃度を０．１〜０．６質量％にしているので、スラグ量の過剰な増加やスラグの塩基度の低下を抑制して脱Ｓｉ、脱Ｐ効率を安定して高め、到達Ｓｉ、到達Ｐ濃度をより低くすることができ、後工程の脱炭精錬の負荷を軽減することができる。
【００１９】
更に、ＣａＯの添加を、吹酸の全経過時間の５０〜７０％にあたる時期に行うので、スラグの滓化を良好にして少ないスラグ量で脱Ｓｉ、脱Ｐ効率を安定して高めることができ、発生したスラグのアルカリ成分等の有害成分を抑制して再利用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る転炉型容器を用いたスラグ発生量の少ない溶銑の予備処理方法に適用される上底吹き転炉の全体図である。
【符号の説明】
１０：上底吹き転炉（転炉型容器）、１１：炉体、１２：底吹きノズル、１３：上吹きランス、１４：貯蔵ホッパ、１５：生石灰（フラックス）、１６：溶銑、１７：スラグ、１８：シュート、１９：出鋼口
【図１】
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