(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑の予備処理工程において低燐化処理された溶銑を転炉に装入し、これに脱炭処理を施し、得られた脱炭処理溶鋼を当該転炉から出鋼し、当該出鋼時に当該転炉内に残留させた前記脱炭処理過程で生成した溶融スラグを、表面を保温材で覆われた別途溶銑が収容されている溶銑保持容器に直接排出し、こうして当該溶銑保持容器に収容された当該溶融スラグ及び当該溶銑保持容器に予め収容されていた前記別途溶銑を別の脱燐炉に装入し、当該脱燐炉に装入された前記別途溶銑に脱燐処理を施すことを特徴とする、溶銑脱炭処理時に生成する溶融スラグの熱間処理方法。
【請求項２】
溶銑の予備処理工程において低燐化処理された溶銑を転炉に装入し、これに脱炭処理を施し、得られた脱炭処理溶鋼を当該転炉から出鋼し、当該出鋼時に当該転炉内に残留させた前記脱炭処理過程で生成した溶融スラグを、表面を保温材で覆われた別途溶銑が収容されている溶銑保持容器に直接排出し、こうして収容された当該溶融スラグ及び予め収容された前記別途溶銑が入っている前記溶銑保持容器を脱燐処理炉として用い、前記別途溶銑に脱燐処理を施すことを特徴とする、溶銑脱炭処理時に生成する溶融スラグの熱間処理方法。
【請求項３】
前記脱炭処理過程で生成した溶融スラグを、前記転炉から前記溶銑保持容器に排出する際に、当該転炉内に残留していた溶鋼を前記溶融スラグと共に前記溶銑保持容器に排出することを特徴とする、請求項１又は２記載の溶銑脱炭処理時に生成する溶融スラグの熱間処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶銑の脱炭処理時に発生するスラグの処理方法に関し、溶融スラグの温度を途中段階で低下させることなく、高温状態のままで当該溶融スラグを脱燐精錬用のスラグとして利用する技術に関するものでる。
【０００２】
【従来の技術】
各種鋼材に対する高品質化要求と低価格化要求に対する技術開発が、鉄鋼製造工程の各所において行なわれている。製鋼精錬炉における精錬終了後の出鋼作業においては、精錬中に溶融メタルから溶融スラグに移行分離させた不純物成分がそれ以降の処理工程でメタル相へ逆戻りさせないようにするために、当該精錬過程で生成した溶融スラグが、溶銑鍋や取鍋等の受鋼容器中にできるだけ溶融メタルと共に混入しないように操作する。即ち、精錬炉からの出湯作業では、溶融メタルはできるだけ全量を精錬炉から溶融メタル保持容器に排出し、一方、溶融スラグはできるだけ精錬炉に残留させるように操作する。従って、精錬炉内に残留させた溶融スラグの効果的な処理方法が問題となる。また、出湯作業においては溶融メタルと溶融スラグとの完全分離は不可能であるために、出湯終了後の精錬炉内には少量の溶融メタルが溶融地金として残留する。従って、炉内残留の溶融地金の効果的な処理も望まれる。
【０００３】
従来、溶銑の脱炭処理炉において生成するスラグの利用方法において、特に溶銑予備処理が施された低燐溶銑の脱炭処理で生成した溶融スラグについては、例えば、特開平３−１１５５１５号公報にその利用方法が開示されている。これによれば、低燐溶銑を脱炭処理した際に生成する脱炭スラグを一旦回収し、処理済み後、転炉型の脱燐炉に添加することにより、当該脱燐処理時に新たに添加する造滓材量の削減及び滓化の促進を図っている（以下、先行技術という）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術においては、脱炭炉内に残留させた溶融スラグを一旦回収し、破砕処理した後使用しているため、スラグが持っている熱分は回収されていない。また、脱炭炉から溶融スラグを排出する時、溶融スラグと共に脱炭炉内に残留している溶鋼（溶融地金）を精錬プロセス系外へ排出して処理しているので、溶鋼歩留悪化の一因となっている。
【０００５】
この発明は上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、溶銑の脱炭処理終了後の出鋼作業において、精錬炉内に残留させた溶融スラグの顕熱、並びに、精錬炉内に残留した溶融地金の顕熱及び鉄分を有利に回収し得る、溶銑脱炭処理時に生成する溶融スラグの熱間処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記観点から試験研究を重ねた結果、下記知見を得た。
即ち、溶銑の脱炭処理後の出鋼時に、精錬炉内に残留させた溶融スラグの顕熱を高効率で利用するためには、当該溶融スラグを高温状態のまま、直近ヒートの精錬で使用する方法が効果的である。そのためには、当該溶融スラグ（以下、「脱炭スラグ」という）は成分組成的にも、その直近ヒートの精錬において有効に作用することが望まれる。このように、脱炭スラグの熱的処理操作とその成分組成との両方が適切であることが必要である。
【０００７】
このような要件を満たすためには、上記脱炭処理に供する溶銑としては、燐濃度を０．０３０ｗｔ．％以下程度に低燐化した予備処理溶銑を用いる。ここでは低燐濃度の脱炭スラグが生成するので、これを脱燐処理用スラグの一部として利用する。しかも、脱炭処理後出鋼時にその処理炉内に残留させた脱炭スラグは、これを溶融スラグのまま直近ヒートに用い、当該スラグの保有顕熱を最大限利用するために、その直近の対象ヒートとしては、脱燐対象の処理ヒートが好適である。従って、上記溶融状態の脱炭スラグは、これを脱燐処理対象溶銑が収容された容器に直接排出し、次いで当該容器に収容された脱炭スラグとともに脱燐処理対象溶銑を、速やかに脱燐処理に供する。こうすることにより、溶銑の脱炭処理終了後の溶融スラグの顕熱を効率よく回収できることを知見した。また、脱炭精錬炉内に残留した溶融地金を溶融スラグと一緒に処理すれば、その顕熱及び鉄分共に有利に回収し得ることを知見した。
【０００８】
この発明は、上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は次の通りである。第１の発明における溶銑脱炭処理時に生成する溶融スラグの熱間処理方法は、溶銑の予備処理工程において低燐化処理された溶銑を転炉に装入し、これに脱炭処理を施し、得られた脱炭処理溶鋼を当該転炉から出鋼し、その出鋼時に当該転炉内に残留させた脱炭処理過程で生成した溶融スラグを、表面を保温材で覆われた別途溶銑が収容されている溶銑保持容器に直接排出し、こうしてその溶銑保持容器に収容された溶融スラグ及びその溶銑保持容器に予め収容されていた上記別途溶銑を別の脱燐炉に装入し、この転炉型脱燐炉に装入された上記別途溶銑に脱燐処理を施すことに特徴を有するものである。このとき、別の脱燐炉としては脱燐処理可能な炉であれば特に限定されるものではないが、例えば転炉型の容器が好適である。
【０００９】
第２の発明における溶銑脱炭処理時に生成する溶融スラグの熱間処理方法は、溶銑の予備処理工程において低燐化処理された溶銑を転炉に装入し、これに脱炭処理を施し、得られた脱炭処理溶鋼を当該転炉から出鋼し、その出鋼時に当該転炉内に残留させた脱炭処理過程で生成した溶融スラグを、表面を保温材で覆われた別途溶銑が収容されている溶銑保持容器に直接排出し、こうして収容されたその溶融スラグ及び予め収容された上記別途溶銑が入っている上記溶銑保持容器を脱燐処理炉として用い、上記別途溶銑に脱燐処理を施すことに特徴を有するものである。
【００１０】
第３の発明における溶銑脱炭処理時に生成する溶融スラグの熱間処理方法は、第１の発明又は第２の発明において、上記脱炭処理過程で生成した溶融スラグを、上記転炉から上記溶銑保持容器に排出する際に、その転炉内に残留していた溶鋼を上記溶融スラグと共に上記溶銑保持容器に排出することに特徴を有するものである。ここで、溶銑保持容器は、溶銑鍋、トーピード等その形状を限定するものではないが、工業的な実施に当たっては、鍋型容器が好適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の溶融スラグの処理方法を説明する概略フローを示す。溶銑予備処理工程１で低燐化処理された溶銑２を、脱炭処理用の転炉３に装入し、脱炭処理を施す。脱炭処理終了後の溶鋼４を転炉３から取鍋１１に出鋼する。その際、脱炭処理中に生成した溶融スラグ５は転炉３内に極力残留させつつ出鋼する。出鋼終了後、従来技術では、転炉３内に残留させた溶融スラグ５’は滓パン６に排滓するが、この発明では、転炉３内の残留溶融スラグ５’を、別途溶銑７が表面を保温材８で覆われて収容されている溶銑鍋９に直接排出して、残留溶融スラグ５’の保有顕熱を溶銑鍋９内に担保する。更に、このとき、転炉３内に残留していた少量の溶鋼（残溶鋼）４’も残留溶融スラグ５’と共に全量、溶銑鍋９に移す。こうして溶銑鍋９に移された残留溶融スラグ５’及び残溶鋼４’、並びにこの溶銑鍋９に予め収容されていた上記別途溶銑７及び保温材８のすべてを、転炉型脱燐炉１０に装入する。転炉型脱燐炉１０に装入された全溶融メタル（別途溶銑７＋残溶鋼４’）に脱燐処理を施す。
【００１２】
なお、上記工程において、別途溶銑７を収容していた溶銑鍋９を上記転炉型脱燐炉１０の代替の精錬炉として使用してもよい。但し、この場合の溶銑鍋９は脱燐処理に耐えることができるものに制限する。
【００１３】
上記溶融スラグの処理工程において、溶銑予備処理工程１での低燐化処理により処理後の溶銑２中のＰ濃度は、０．０３０ｗｔ．％以下にするのが望ましい。かかる低Ｐ溶銑２を転炉３で脱炭処理すると、生成した溶融スラグ（脱炭スラグ）５中の終点Ｐ濃度即ち残留溶融スラグ５’中のＰ濃度は、Ｐ2Ｏ5換算濃度で、０．０７ｗｔ．％程度以下の低濃度にまで下げることができる。このように極低Ｐ濃度の脱炭スラグを次の転炉型脱燐炉１０での脱燐用スラグの一部として利用するので、当該溶銑脱燐処理において、精錬終点時の溶鋼中Ｐ濃度を目標値まで、効率的に安価に低下させることが可能となる。
【００１４】
このようにして、脱燐溶銑を脱炭処理し、ここで生成した脱炭スラグを熱間において、脱燐精錬において使用するスラグの一部に利用し、更に、溶融地金も同様に脱燐精錬において熱間で利用するので、スラグの滓化促進効果、追加スラグ量の削減、鉄源回収が可能となる。
【００１５】
【実施例】
この発明を実施例により更に説明する。
【００１６】
図１に示した本発明実施の処理フローに従って次の試験を行なった。〔Ｐ〕＝０．０２０ｗｔ．％の予備処理溶銑２を用いて３００ｔ転炉３で脱炭精錬を行ない、脱炭精錬終了後、出鋼した。取鍋１１に出鋼された溶鋼４は、通常通り次工程の二次精錬あるいは鋳造工程へ搬送し処理した。一方、出鋼操作終了後の転炉３内には、溶融スラグ５’が約４ｔ、及び溶融地金４’が約２ｔ残留した。通常操業においては、これらの転炉内残留物は、精錬処理工程の系外、例えば滓パン６へ取り出してスラグ処理及び地金処理を行なう。これに対して、この発明の実施例の試験では、転炉３内に残留した上記溶融スラグ５’及び溶融地金４’の全量を速やかに、溶銑７が別途収容され、次工程の脱燐処理工程向けに待機していた溶銑鍋９に排出した。こうして溶銑鍋９に新たに収容された溶融スラグ５’約４ｔ及び溶融地金４’約２ｔが加算された待機溶銑鍋９内の収容物（メタル及びスラグ）の全量を、脱燐処理炉１０に装入して、脱燐精錬を行なった。脱燐処理には３００ｔ転炉型脱燐炉１０を用いた。脱燐精錬の操作条件は通常の処理条件の範囲内に設定した。
【００１７】
上述したように、脱炭精錬終了後の出鋼操作完了後に３００ｔ転炉３内に残留した溶融スラグと溶融地金とを、脱燐炉への熱間装入原料として利用した場合の有効性を評価するために、下記の通常操業ヒートを比較例とした。即ち、比較例のヒートにおいては、上述した実施例のように脱炭精錬炉からの出鋼後に転炉内に残留した溶融スラグと転炉内残湯を脱燐炉への熱間装入原料として利用することなく、従来通り精錬処理工程の系外へ取り出してスラグ処理及び地金処理を行なった。そして、３００ｔ転炉型脱燐炉へは通常通り、溶銑鍋に収容された溶銑を装入し、脱燐精錬を行なった。
【００１８】
実施例と比較例との間での試験条件の違いは上記脱燐炉への脱炭炉内残留スラグ及び地金の熱間装入の実施・不実施のみであり、その他に特別な試験条件の違いは設定しなかった。但し、装入ＣａＯ量は脱炭炉内残留スラグの熱間装入量に応じて適宜調整した。脱燐精錬の主な操業条件は次の通りである。
溶銑鍋内溶銑温度    ：１２７０  〜  １３２０  ℃
溶銑鍋内溶銑〔Ｐ〕  ：０．１００  〜  ０．１２０  ｗｔ．％
終点温度            ：１２８０  〜  １３３０  ℃
終点溶鋼燐濃度〔Ｐ〕：０．００５  〜  ０．０３０  ｗｔ．％
終点スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）：３．５  〜  ４．５
終点スラグＴ．Fe    ：５．０  〜  １０．０  ｗｔ．％
【００１９】
上記試験結果は次の通りである。
図２は、脱燐精錬における脱燐の進行状態を、精錬終点におけるスラグ／メタル間のＰ分配を指標として、実施例と比較例とを比較しようとするものである。横軸は、溶鋼の脱ＰがＰの酸化反応：２Ｐ＋５Ｏ＋４（ＣａＯ）＝（４ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5）に基づき、溶鋼−スラグ間に化学平衡が成立していると仮定した場合に、溶鋼中Ｐ濃度とO濃度（ｗｔ．％、以下同じ）との測定値を用いて計算したスラグ中Ｐ2Ｏ5濃度（Ｐ2Ｏ5）calと、溶鋼中Ｐ濃度の測定値〔Ｐ〕anlとの比であり、縦軸は、スラグ中Ｐ2Ｏ5濃度の測定値（Ｐ2Ｏ5）anlと、溶鋼中Ｐ濃度の測定値〔Ｐ〕anlとの比である。
【００２０】
同図によれば、実施例における方が比較例よりも、溶融スラグ中のＰ2Ｏ5の濃度は化学平衡値に近づいている。これは、実施例においては、脱炭炉内の主に残留スラグの熱間処理操作により、その顕熱が脱燐精錬時のスラグ保有熱として有効利用されたため、従来法よりも滓化が促進され、その結果、脱燐処理が迅速に行なわれたことがわかる。
【００２１】
図３は、脱燐炉への全装入溶銑中の平均Ｓｉ濃度〔Ｓｉ〕と、造滓材として新たに装入した全石灰重量Ｔ．ＣａＯ（ｋｇ／ｔ-溶鋼、以下同じ）との関係を、実施例と比較例とについて比較するグラフである。
【００２２】
同図によれば、脱燐精錬１ヒート当たりに投入した石灰の全重量Ｔ．ＣａＯは、実施例においては比較例の約７割と少なかったことを示している。これは、実施例においては、脱炭炉内の残留溶融スラグの脱燐炉への加算装入の寄与が原因で、新たに投入すべき石灰量が少なくてよかったためである。この結果から、本発明法においては、石灰以外の造滓材についても、従来法よりも新たに投入すべき造滓材の原単位が削減されることがわかる。
【００２３】
更に、実施例においては、脱炭炉内の残留溶融地金の脱燐炉内への加算により、脱燐炉からの出鋼重量が増えて、出鋼歩留が向上し、溶融地金及び残留溶融スラグの顕熱加算による脱燐吹錬用所要酸素ガスの削減、及び脱燐精錬中の鉄鉱石投入量の増加による出鋼歩留の向上、並びに、残留溶融スラグ中の高Ｔ．Ｆｅ濃度による溶鉄の酸化抑制等の効果が認められた。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、溶銑の脱炭処理精錬で生成した溶融スラグの顕熱及び溶融地金の顕熱を最大限に利用することができ、更に、脱燐処理精錬において、脱燐剤原単位が低減し、また出鋼歩留が向上する。このような効果が発揮される、溶銑脱炭処理時に生成する溶融スラグの熱間処理方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶融スラグの処理方法を説明する概略フローである。
【図２】脱燐精錬におけるスラグ／メタル間のＰ分配の実施例と比較例とを比較するグラフである。
【図３】脱燐処理における装入溶銑中のＳｉ濃度と新たな投入全石灰量との関係を、実施例と比較例とについて比較するグラフである。
【符号の説明】
１  溶銑予備処理工程
２  溶銑
３  転炉
４  溶鋼
４’  残溶鋼
５  溶融スラグ
５’  残留溶融スラグ
６  滓パン６
７  別途溶銑
８  保温材
９  溶銑鍋
１０  転炉型脱燐炉
１１  取鍋
【図１】
0004224910.tif 000002
【図２】
0004224910.tif 000003
【図３】
0004224910.tif 000004