(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する鋼の製造方法であって、
前記転炉にて、前記溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、前記溶銑を前記溶鋼とする精錬処理工程と、
前記精錬処理工程の後、前記精錬処理工程後の前記炉体内のスラグの計算塩基度が３．８以上となる場合に、前記スラグの計算塩基度が３．６以下となるように、前記転炉の炉体に収容された前記溶鋼に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する添加工程と、
前記添加工程の後、前記炉体を傾動させて前記炉体から前記溶鋼を排出する出鋼工程と、
を備え、
前記転炉は、上吹きランスを有し、
前記精錬処理工程では、前記酸素源に含まれる酸素ガスとして、少なくとも前記上吹きランスから酸素ガスを前記溶銑に噴射することで、前記精錬処理を施し、
前記添加工程では、前記精錬処理工程の後、ノズル詰まり防止のために前記酸素ガスを噴射させながら前記上吹きランスを待機位置まで上昇させる期間中に、前記溶鋼への前記シリカ含有物質の添加を開始する、鋼の製造方法。
【請求項２】
転炉にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する鋼の製造方法であって、
前記転炉にて、前記溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、前記溶銑を前記溶鋼とする精錬処理工程と、
前記精錬処理工程の後、前記精錬処理工程後の前記炉体内のスラグの計算塩基度が３．８以上となる場合に、前記スラグの計算塩基度が３．６以下となるように、前記転炉の炉体に収容された前記溶鋼に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する添加工程と、
前記添加工程の後、前記炉体を傾動させて前記炉体から前記溶鋼を排出する出鋼工程と、
を備え、
前記転炉は、前記炉体の底部に設けられた底吹き羽口を有し、
前記精錬処理工程では、前記酸素源に含まれる前記酸素ガスとして、少なくとも前記底吹き羽口から酸素ガスを前記溶銑に吹き込むことで、前記酸化精錬処理を施し、
前記添加工程では、前記精錬処理工程の後、前記底吹き羽口から吹き込まれる底吹きガスの吹き込み条件を、前記炉体を傾動させるときの条件に切り替えてから、前記炉体の傾動を開始するまでの期間中に、前記溶鋼に前記シリカ含有物質を添加する、鋼の製造方法。
【請求項３】
転炉にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する鋼の製造方法であって、
前記転炉にて、前記溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、前記溶銑を前記溶鋼とする精錬処理工程と、
前記精錬処理工程の後、前記精錬処理工程後の前記炉体内のスラグの計算塩基度が３．８以上となる場合に、前記スラグの計算塩基度が３．６以下となるように、前記転炉の炉体に収容された前記溶鋼に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する添加工程と、
前記添加工程の後、前記炉体を傾動させて前記炉体から前記溶鋼を排出する出鋼工程と、
を備え、
前記転炉は、上吹きランスと、前記炉体の底部に設けられた底吹き羽口とを有し、
前記精錬処理工程では、前記酸素源に含まれる前記酸素ガスとして、前記上吹きランスから酸素ガスを前記溶銑に噴射し、かつ前記底吹き羽口から酸素ガスを前記溶銑に吹き込むことで、前記酸化精錬処理を施し、
前記添加工程では、
前記精錬処理工程の後、ノズル詰まり防止のために前記酸素ガスを噴射させながら前記上吹きランスを待機位置まで上昇させる期間中に、前記溶鋼への前記シリカ含有物質の添加を開始するか、
前記精錬処理工程の後、前記底吹き羽口から吹き込まれる底吹きガスの吹き込み条件を、前記炉体を傾動させるときの条件に切り替えてから、前記炉体の傾動を開始するまでの期間中に、前記溶鋼に前記シリカ含有物質を添加する、鋼の製造方法。
【請求項４】
前記添加工程では、前記炉体内のスラグの計算塩基度が３．０以上となるように、前記シリカ含有物質の投入量を決定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼の製造方法。
【請求項５】
転炉にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する際に生じるスラグの塩基度を低減させる、スラグの塩基度低減方法であって、
前記転炉にて、前記溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、前記溶銑を前記溶鋼とする精錬処理工程と、
前記精錬処理工程の後、前記精錬処理工程後の前記炉体内のスラグの計算塩基度が３．８以上となる場合に、前記スラグの計算塩基度が３．６以下となるように、前記転炉の炉体に収容された前記溶鋼に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する添加工程と、
前記添加工程の後、前記炉体を傾動させて前記炉体から前記溶鋼を排出する出鋼工程と、
を備え、
前記転炉は、上吹きランスを有し、
前記精錬処理工程では、前記酸素源に含まれる酸素ガスとして、少なくとも前記上吹きランスから酸素ガスを前記溶銑に噴射することで、前記精錬処理を施し、
前記添加工程では、前記精錬処理工程の後、ノズル詰まり防止のために前記酸素ガスを噴射させながら前記上吹きランスを待機位置まで上昇させる期間中に、前記溶鋼への前記シリカ含有物質の添加を開始する、スラグの塩基度低減方法。
【請求項６】
転炉にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する際に生じるスラグの塩基度を低減させる、スラグの塩基度低減方法であって、
前記転炉にて、前記溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、前記溶銑を前記溶鋼とする精錬処理工程と、
前記精錬処理工程の後、前記精錬処理工程後の前記炉体内のスラグの計算塩基度が３．８以上となる場合に、前記スラグの計算塩基度が３．６以下となるように、前記転炉の炉体に収容された前記溶鋼に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する添加工程と、
前記添加工程の後、前記炉体を傾動させて前記炉体から前記溶鋼を排出する出鋼工程と、
を備え、
前記転炉は、前記炉体の底部に設けられた底吹き羽口を有し、
前記精錬処理工程では、前記酸素源に含まれる前記酸素ガスとして、少なくとも前記底吹き羽口から酸素ガスを前記溶銑に吹き込むことで、前記酸化精錬処理を施し、
前記添加工程では、前記精錬処理工程の後、前記底吹き羽口から吹き込まれる底吹きガスの吹き込み条件を、前記炉体を傾動させるときの条件に切り替えてから、前記炉体の傾動を開始するまでの期間中に、前記溶鋼に前記シリカ含有物質を添加する、スラグの塩基度低減方法。
【請求項７】
転炉にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する際に生じるスラグの塩基度を低減させる、スラグの塩基度低減方法であって、
前記転炉にて、前記溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、前記溶銑を前記溶鋼とする精錬処理工程と、
前記精錬処理工程の後、前記精錬処理工程後の前記炉体内のスラグの計算塩基度が３．８以上となる場合に、前記スラグの計算塩基度が３．６以下となるように、前記転炉の炉体に収容された前記溶鋼に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する添加工程と、
前記添加工程の後、前記炉体を傾動させて前記炉体から前記溶鋼を排出する出鋼工程と、
を備え、
前記転炉は、上吹きランスと、前記炉体の底部に設けられた底吹き羽口を有し、
前記精錬処理工程では、前記酸素源に含まれる前記酸素ガスとして、前記上吹きランスから酸素ガスを前記溶銑に噴射し、かつ前記底吹き羽口から酸素ガスを前記溶銑に吹き込むことで、前記酸化精錬処理を施し、
前記添加工程では、
前記精錬処理工程の後、ノズル詰まり防止のために前記酸素ガスを噴射させながら前記上吹きランスを待機位置まで上昇させる期間中に、前記溶鋼への前記シリカ含有物質の添加を開始するか、
前記精錬処理工程の後、前記底吹き羽口から吹き込まれる底吹きガスの吹き込み条件を、前記炉体を傾動させるときの条件に切り替えてから、前記炉体の傾動を開始するまでの期間中に、前記溶鋼に前記シリカ含有物質を添加する、スラグの塩基度低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の製造方法及びスラグの塩基度低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所の製鋼工程では、転炉にて、溶銑に酸素ガス等の酸素源を加えることで、溶鋼を製造する酸化精錬処理（脱炭処理）が行われる。この酸化精錬処理では、添加される副原料や溶銑中の不純物成分等の酸化反応によって、スラグが発生する。このスラグは、回収された後、様々な用途の原材料として再利用される。【０００３】
転炉で発生したスラグの用途の一つとしては、路盤材がある。スラグを路盤材として利用する場合、水浸膨張率が、ＪＩＳ等の基準で定められた品質基準を満たす必要があり、例えば、ＪＩＳの基準では１．５％以下とする必要がある。スラグの水浸膨張率を低減させるためには、スラグ中の遊離石灰量を減らす必要があり、スラグの塩基度（スラグのＣａＯ含有量に対するＳｉＯ２含有量の比（（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ２）））を低減させることが肝要となる。【０００４】
しかしながら、転炉での酸化精錬処理においては、スラグの塩基度が低くなると、処理中に発生するＣＯガス等によってスラグが膨張するフォーミングが起こり易くなり、脱燐効率も低くなる。このため、酸化精錬処理におけるスラグの塩基度の低下は、操業トラブルの原因となり、生産効率を低下させることとなる。また、転炉での酸化精錬処理では一般的に、酸化精錬処理後の溶鉄の目標成分や目標温度、精錬反応の効率といった吹錬条件に応じて決定される目標スラグ組成に応じた量だけ、酸化精錬処理の初期に珪石や石灰といった副原料をそれぞれ投入する。しかし、脱燐反応の促進などの観点から、酸化精錬処理中のスラグの塩基度を低くすることは困難であった。【０００５】
このような問題に対して、例えば特許文献１には、製鋼スラグにＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５の１種以上を含有する物質（以下、「改質剤」ともいう。）を添加した物を添加した後、溶融温度以上の温度で１０分以下熱処理することで、スラグを改質する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５７１８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の方法では、転炉でスラグの改質を行う場合、転炉にスラグのみが収容された状態で改質剤を添加、または空の転炉に改質剤を入れ置きした後にスラグを添加することとなる。このため、特許文献１の記載の方法では、酸化精錬処理を行う一連の操業プロセスとは別に、改質に伴う処理を設ける必要があることから、生産効率が低下することが問題であった。【０００８】
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、スラグの塩基度を低減させることができ、生産効率の低下を抑制することができる、鋼の製造方法及びスラグの塩基度低減方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、転炉にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する鋼の製造方法であって、上記転炉にて、上記溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、上記溶銑を上記溶鋼とする精錬処理工程と、上記精錬処理工程の後、上記転炉の炉体に収容された上記溶鋼に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する添加工程と、上記添加工程の後、上記炉体を傾動させて上記炉体から上記溶鋼を排出する出鋼工程と、を備える、鋼の製造方法が提供される。【００１０】
本発明の一態様によれば、転炉にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する際に生じるスラグの塩基度を低減される、スラグの塩基度低減方法であって、上記転炉にて、上記溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、上記溶銑を上記溶鋼とする精錬処理工程と、上記精錬処理工程の後、上記転炉の炉体に収容された上記溶鋼に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する添加工程と、上記添加工程の後、上記炉体を傾動させて上記炉体から上記溶鋼を排出する出鋼工程と、を備える、スラグの塩基度低減方法が提供される。【００１１】
本発明の一態様によれば、スラグの塩基度を低減させることができ、生産効率の低下を抑制することができる、鋼の製造方法及びスラグの塩基度低減方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、スラグの塩基度を低減させることができ、生産効率の低下を抑制することができる、鋼の製造方法及びスラグの塩基度低減方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】転炉の設備構成を示す模式図である。
【図２】実施例及び比較例における計算塩基度と実塩基度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【００１５】
＜鋼の製造方法＞
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る鋼の製造方法について説明する。本実施形態では、上底吹き型の転炉１を用いて、溶鉄６を酸化精錬処理することで、溶銑から溶鋼を製造する。転炉１は、図１に示すように、炉体２と、複数の底吹き羽口３と、上吹きランス４と、シュート５とを備える。
炉体２は、内側に耐火物が施工された精錬容器である。炉体２は、図１に示す状態において上部に炉口２１とよばれる開口部を有する。また、炉体２は、側面に設けられた一対のトラニオン軸２２を中心として傾動可能に構成される。
【００１６】
複数の底吹き羽口３は、炉体２の底部に設けられる二重管の羽口である。複数の底吹き羽口３は、内側の管から少なくとも酸素ガス、外側の管から炭化水素ガスを、炉体２の内部にそれぞれ吹き込むように構成される。
上吹きランス４は、炉体２の上方から炉口２１を通じて炉体２の内部に挿入可能に構成されるランスである。上吹きランス４は、下側の先端に形成されたランス孔から少なくとも酸素ガスを噴射可能に構成される。
シュート５は、炉体２の上方に設けられる装置である。シュート５は、先端が炉口２１に向けて配される。シュート５は、不図示のホッパーから切り出された精錬剤や造滓剤等の副原料を搬送して、炉体２の内部に投入する。
【００１７】
本実施形態に係る鋼の製造方法では、高炉から出銑された溶銑を、炉体２に収容し、酸化精錬処理することで、溶鋼を製造する。なお、以下では、溶銑及び溶鋼を総称して溶鉄６ともいう。酸化精錬処理される溶銑は、予め、脱珪処理や脱燐処理、脱硫処理といった溶銑予備処理が、他の精錬設備にて施されてもよい。
【００１８】
本実施形態では、まず、炉体２に溶銑である溶鉄６を装入した後、複数の底吹き羽口３から酸素ガスと炭化水素ガスを溶鉄６に吹き込み、上吹きランス４から酸素ガスを溶鉄６に噴射することで、酸化精錬処理をする精錬処理工程が行われる。酸化精錬処理は、溶銑に酸素源を加え、溶銑中の炭素や燐といった不純物成分を酸化除去する処理である。本実施形態では、酸化精錬処理によって、少なくとも溶鉄６中の炭素が除去される脱炭反応と溶鉄６中の燐が除去される脱燐反応とが進行する。なお、以下では、複数の底吹き羽口３からの酸素ガスの吹き込み、及び上吹きランス４からの酸素ガスの噴射による、酸素ガス（酸素源）の溶鉄６への添加を吹錬ともいう。
【００１９】
精錬処理工程では、脱炭反応が進行することで、溶鉄６中の炭素が酸化除去され、炭素濃度の低い溶鋼が製造される。また、精錬処理工程では、脱燐反応を促進させるために、造滓剤等の副原料が炉体２の内部に投入される。この際、成分組成の異なる複数種の造滓剤が、目標とするスラグ組成に応じた量だけそれぞれ添加される。造滓剤等の副原料は、酸化精錬処理前の溶鉄６の成分や温度、酸化精錬処理後の溶鉄６の目標成分や目標温度、精錬反応の効率といった様々な吹錬条件に応じて予め決定されるものであり、決定された投入量が酸化精錬処理の初期に投入される。なお、スラグの組成において、ＳｉＯ２濃度（ｍａｓｓ％）に対するＣａＯ濃度（ｍａｓｓ％）の比（（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ２））を塩基度という。また、投入される副原料や溶鉄６の成分、酸素源の投入予定量等のマスバランスによって、酸化精錬処理前に予め計算される、酸化精錬処理後のスラグの推定塩基度を計算塩基度ともいう。一般的な鋼種を溶製する場合、上底吹き型の転炉１では、通常、計算塩基度は４．０以上となる。精錬処理工程では、副原料の投入、そして吹錬処理が行われ、溶鉄６の成分及び温度が目標のものとなることで、酸化精錬処理が終了する。
【００２０】
精錬処理工程の後、炉体２に収容された溶鋼である溶鉄６に、シュート５を介して、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する、添加工程を行う。
添加工程の操業手順は特に規定しないが、以下の操業手順をとるとシリカ含有物質の融解が促進されるので望ましい。
【００２１】
転炉１が上吹きランスを有する転炉である上吹き型または上底吹き型の転炉の場合、精錬工程の後、ノズル詰まり防止のために酸素ガスを噴射させながら上吹きランスを待機位置まで上昇させる期間中に、溶鋼へのシリカ含有物質の添加を開始してもよい。この場合、作業者（オペレータ）は必要な精錬操作が終了すると、操作盤を操作して精錬終了指令を送る。そして、この指令を送った直後にシリカ含有物質の必要量をバンカーからホッパーに切り出し、ホッパーのゲートを開く操作を行なう。この操作が行われると、上吹きランスが待機位置への上昇を開始した後、シリカ含有物質がシュートを介して炉内の溶鋼浴面上に添加されることになる。上吹きランスはノズル詰まりを避けるため、酸化精錬処理時に比べ流量は低いものの、上昇中も酸素の噴射が続けられる。このとき、吹き付けられる酸素ガスによって溶鋼が攪拌される（撹拌効果）。また、吹き付けられる酸素ガスによって溶鋼が酸化され、ＦｅＯが生成することによってスラグの滓化が促される（滓化効果）。このため、酸素ガスによる撹拌効果と滓化効果によって、シリカ含有物質の融解が促進される。なお、添加のタイミング及び炉傾動（出鋼）開始をより早めるため、添加予定量のシリカ含有物質を、精錬処理工程の末期にバンカーから切り出して、添加可能な状態でホッパーに貯留しておき、精錬終了指令を送った直後にホッパーのゲートを開く操作を行なっても良い。
【００２２】
また、転炉が底吹き羽口を有する転炉である上底吹き型または底吹き型の転炉の場合、精錬処理工程の後、底吹き羽口から吹き込まれる底吹きガスの吹き込み条件を、炉体を傾動させるときの条件に切り替えてから、炉体の傾動を開始するまでの期間中に、溶鋼にシリカ含有物質を添加してもよい。この場合、オペレータが操作盤を操作して精錬終了指令を送った直後に、シリカ含有物質の必要量をバンカーからホッパーに切り出し、ホッパーのゲートを開く操作を行なう。精錬終了指令を送ると、酸素ガスや不活性ガス、酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスなどの底吹きが可能な上底吹き型または底吹き型の転炉では、底吹き羽口から吹き込まれる底吹きガスの吹き込み条件が、精錬処理工程における条件から、後述する出鋼工程において炉体を傾動させるときの条件に切り替わる。具体的には、炉体を傾動させて出鋼させるときの吹き込み条件では、底吹きガスの種類が不活性ガスに切り替わり、底吹きガスの流量が出鋼中に底吹き羽口の閉塞が起こらない程度に低い流量に設定される。シリカ含有物質は、底吹きガスの吹き込み条件が炉体を傾動させる時のものに切り替わった直後から、炉体の傾動を開始するまでの期間中にホッパーからシュート５を介して炉内の溶鋼浴面上に添加されることになる。なお、シリカ含有物質が添加される間は、炉体は直立した状態となることが好ましい。このような操業手順とすると、底吹きガスによる溶鋼の攪拌効果でシリカ含有物質の融解が促進される。なお、添加のタイミング及び炉体の傾動（出鋼）を開始するタイミングをより早めるために、添加予定量のシリカ含有物質を、精錬処理工程の末期にバンカーから切り出して添加可能な状態でホッパーに貯留しておき、精錬終了指令を送った直後にホッパーのゲートを開く操作のみを行なっても良い。
【００２３】
シリカ含有物質は、ＳｉＯ２を含むものであれば何でもよいが、成分の大半がＳｉＯ２であることが好ましく、ＳｉＯ２含有量がより多いことが好ましい。例えば、シリカ含有物質としては、ＳｉＯ２が主に含まれる珪石を用いることができる。また、シリカ含有物質として、精錬処理工程にて用いられる造滓剤のうち、主にＳｉＯ２を含有するものを用いることが、ホッパー等の貯蔵設備の制約の観点から好ましい。なお、珪石は造滓剤として一般的に用いられるものであることから、この観点からも珪石を用いることが好ましい。さらに、本実施形態では、一例として、シリカ含有物質として珪石を用いる場合において、珪石の粒径を５ｍｍ以上４０ｍｍ以下とする。シリカ含有物質の粒径は、より小さい方が、融解し易くなる。しかし、シリカ含有物質の粒径は、小さすぎると飛散による投入歩留りの低下を招く可能性がある。また、微粉状のシリカ含有物質を気送して使用する場合には、貯蔵設備や搬送設備の制約から連続して処理する場合に十分な投入量を確保できない可能性がある。一方、シリカ含有物質の粒径が大きい場合、粒径が小さい場合における上記の問題は生じないものの、投入されたシリカ含有物質が充分に融解しない可能性がある。このため、シリカ含有物質の粒径は、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２４】
添加工程では、スラグ７の精錬処理工程後の計算塩基度と、スラグの水浸膨張率から設定される目標塩基度とに応じて、シリカ含有物質の投入量が決定される。具体的には、スラグ７の精錬処理工程後の計算塩基度と推定されるスラグ量とから、スラグ７が目標塩基度となるために必要なＳｉＯ２量が求められ、このＳｉＯ２量分のシリカ含有物質の量が投入量となる。スラグの水浸膨張率は、スラグ中のＦ．ＣａＯ（Ｆｒｅｅ−ＣａＯ）の含有量によって決まる値であり、スラグの塩基度が高くなるほど大きくなる。路盤材に用いられるスラグの場合、ＪＩＳでは水浸膨張率が１．５％以下となるように定められており、本実施形態ではそれよりも厳格な基準としてスラグの水浸膨張率を０．５％以下とすることを目標とする。０．５％の水浸膨張率を満足するためには、本実施形態のように上底吹き形の転炉の場合、目標塩基度を３．８未満とすることが好ましく、３．６以下とすることがより好ましい。目標塩基度、つまりシリカ含有物質を添加した後のスラグの計算塩基度を３．８未満、好ましくは３．６以下とすることで、スラグ中のＦ．ＣａＯの含有量を十分に低減することができ、水浸膨張率≦０．５％の基準を満足することができる。また、添加工程において、目標塩基度は、３．０以上とすることが好ましい。目標塩基度、つまりシリカ含有物質を添加した後のスラグ７の計算塩基度が３．０未満となる場合、スラグの燐分配比が低下し、スラグ中の燐が溶鋼へと戻ることで溶鋼の燐濃度が増加する復燐が発生する可能性がある。このため、燐濃度の上限が厳格な鋼種においては問題となる場合がある。
【００２５】
また、添加工程では、精錬工程後のスラグ７の計算塩基度が３．８以上であるか否かを判断し、精錬工程後のスラグ７の計算塩基度が３．８以上の場合にのみシリカ含有物質を添加するようにしてもよい。この場合、精錬工程後のスラグ７の計算塩基度が３．８未満の場合には、シリカ含有物質の添加は行われず、後述する出鋼工程が行われることとなる。
添加工程にて添加されたシリカ含有物質は、シュート５から高温の炉体２の内部に投入されことで、溶鉄６の上方に浮上しているスラグ７へと添加される。そして、投入されたシリカ含有物質は、高温の溶鉄６やスラグ７によって融解し、溶融したスラグ７の一部となる。
【００２６】
添加工程の後、炉体２を傾動させて炉体２から溶鉄６を排出する出鋼工程を行う。出鋼工程では、一対のトラニオン軸２２を中心として炉体２を傾動させて、炉体２の側壁部に設けられた出湯孔（不図示）から溶鉄６を排出する。排出された溶鉄６は、炉体２の下方に配された取鍋（不図示）へ収容され、次工程へと送られる。出鋼工程では、炉体２が傾動によって、炉体２の内部で溶鉄６やスラグ７が流動することで、添加工程にて投入されたシリカ含有物質の溶融がさらに促進される。
【００２７】
出鋼工程の後、炉体２にはスラグ７が残った状態となる。そして、炉体２に残ったスラグ７は、炉体２が出鋼工程とは逆側へと傾動されることで、炉口２１から下方へと排出される。排出されたスラグ７は、炉体２の下方に配されたスラグ鍋へと回収され、その後、エージング処理や磁選処理等の適切な処理を経て再利用される。
出鋼工程を経て、取鍋（不図示）へ収容された溶鉄６は、製造すべき鋼種の目標成分組成に応じて適宜２次精錬を施された後、連続鋳造機などの鋳造設備で鋳造され、鋳片となる。得られた鋳片は、寸法形状や特性などが出荷製品の規格を満足するよう圧延や熱処理を施されて製品の鋼となる。
【００２８】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
【００２９】
例えば、上記実施形態では、転炉１は上底吹き型の転炉であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、転炉１は、酸素ガスを上吹きランス４のみから噴射する上吹き型の転炉や、酸素ガスを底吹き羽口３からのみ噴射する底吹き型の転炉であってもよい。さらに、転炉１が上底吹き型の転炉である場合、上記実施形態のように酸素ガスを底吹き可能な転炉の他、不活性ガスのみの底吹きが可能な転炉であってもよい。また、転炉１は、上吹きランス４に酸素ガスとは別のランス孔が設けられ、このランス孔から搬送ガスと共に石灰等の副原料を溶鉄６に噴射（投射）可能なものであってもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、目標塩基度を３．８未満、より好ましくは３．６以下とすることがよいとしたが、本発明はかかる例に限定されない。さらに、添加工程では精錬工程後のスラグ７の計算塩基度が３．８以上であるか否かの判断結果から、添加工程においてシリカ含有物質の添加を行うか否かを判断してもよいとしたが、本発明はかかる例に限定されない。上記の目標塩基度及び閾値は、酸素ガスを少なくとも複数の底吹き羽口から吹き込む吹錬形態の転炉型精錬である上底吹き型または底吹き型の転炉において、０．５％以下の水浸膨張率を達成するのに好適なものである。つまり、目標とする水浸膨張率や、転炉の吹錬形態の違いに応じて、上記の目標塩基度や閾値を変更することができる。
さらに、上記実施形態では、酸素源として酸素ガスを添加することで酸化精錬処理を行うとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、酸素源として、酸素ガスの他に酸化鉄等の固体酸素源がさらに用いられてもよい。
【００３１】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る鋼の製造方法は、転炉１にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する鋼の製造方法であって、転炉１にて、溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、溶銑を溶鋼とする精錬処理工程と、精錬処理工程の後、溶鋼が収容された転炉１の炉体２に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を上方から添加する添加工程と、添加工程の後、炉体２を傾動させて炉体２から溶鋼を排出する出鋼工程と、を備える。
【００３２】
上記（１）の構成によれば、溶鉄６である高温の溶鋼が炉体２の内部に収容された状態で、シリカ含有物質が添加されるため、シリカ含有物質が融解し易くなる。また、出鋼工程において、炉体２の傾動によって、溶鉄６やスラグ７が炉体２の内部で流動することで、シリカ含有物質の融解がより促進される。このため、添加したシリカ含有物質を十分に融解させることができ、スラグ７の塩基度を精度よく低減させることができる。また、上記（１）の構成では、シリカ含有物質が溶け易くなるため、より大きな粒径のシリカ含有物質を用いることができる。これにより、生産効率を向上させることができ、製造コストも低減することができる。
【００３３】
また、上記（１）の構成では、精錬処理工程においては、スラグ７の塩基度を低くする必要がない。精錬処理工程においてスラグ７の塩基度が低くなると、スラグ７のフォーミングが発生する可能性がある。フォーミングにより炉体２からスラグ７が噴出すると、歩留り低下や炉下のノロ鍋線の陥没などを引き起こし、安定した操業が行えなくなる。これに対して、上記（１）の構成では、スラグ７のフォーミングの発生頻度が抑制されて、安定した操業を行うことができる。さらに、精錬処理工程においてスラグ７の塩基度が低くなると、スラグ７の燐分配比が低くなるため、脱燐が十分にできなかったり、スラグ７の量を増加させるためにＣａＯを含む造滓剤の投入量が増加したりする場合がある。これに対して、上記（１）の構成では、スラグ７の塩基度が低下する期間は、添加工程から出鋼工程までの短い間となり、燐分配比の低下に伴う復燐の量も極めてわずかなものとなる。このことから、燐分配比の低下による影響を最小限に抑えることができ、製造コストをより低減することができる。また、復燐の量が極めてわずかであるなど、溶鉄６の成分組成への影響は無視できるほど小さいので、製品特性等は従来通りの鋼となる。
【００３４】
（２）上記（１）の構成において、転炉１は、炉体２の底部に設けられた底吹き羽口３を有し、精錬処理工程では、酸素源に含まれる酸素ガスとして、少なくとも底吹き羽口３から酸素ガスを溶銑に吹き込むことで、酸化精錬処理を施す。
上記（２）の構成によれば、吹錬形態の違いから上吹き型の転炉に比べて、スラグの塩基度を低くすることが難しい底吹き型や上底吹き型の転炉においても、スラグの塩基度を低減することができることから、スラグの再利用を促進することができる。
【００３５】
（３）上記（１）または（２）の構成において、転炉１は、上吹きランス４を有し、添加工程では、精錬処理工程の後、ノズル詰まり防止のために酸素ガスを噴射させながら上吹きランス４を待機位置まで上昇させる期間中に、溶鋼へのシリカ含有物質の添加を開始する。
上記（３）の構成によれば、吹き付けられる酸素ガスによる撹拌効果と滓化効果によって、シリカ含有物質の融解が促進される。
【００３６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つの構成において、転炉１は、炉体２の底部に設けられた底吹き羽口３を有し、添加工程では、精錬処理工程の後、底吹き羽口３から吹き込まれる底吹きガスの吹き込み条件を、炉体２を傾動させるときの条件に切り替えてから、炉体２の傾動を開始するまでの期間中に、溶鋼にシリカ含有物質を添加する。
上記（４）の構成によれば、添加工程においても底吹きガスから吹き込まれる底吹きガスによって、溶鋼が攪拌され、シリカ含有物質の融解が促進される。
【００３７】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一つの構成において、添加工程では、精錬処理工程後の炉体２内のスラグ７の計算塩基度が３．８以上となる場合に、スラグ７の計算塩基度が３．６以下となるように、シリカ含有物質の投入量を決定する。
上記（５）の構成によれば、上記（２）の構成の転炉１において、スラグ７の水浸膨張率を０．５％以下にすることができる。
【００３８】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一つの構成において、添加工程では、炉体２内のスラグ７の計算塩基度が３．０以上となるように、シリカ含有物質の投入量を決定する。
上記（６）の構成によれば、復燐の量を十分に抑えることができ、製造コストをより低減することができる。
【００３９】
（７）本発明の一態様に係るスラグの塩基度低減方法は、転炉１にて、溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造する際に生じるスラグ７の塩基度を低減する、スラグ７の塩基度低減方法であって、転炉１にて、溶銑に少なくとも酸素ガスを含む酸素源を加え、酸化精錬処理を施すことで、溶銑を溶鋼とする精錬処理工程と、精錬処理工程の後、転炉１の炉体２に収容された溶鋼に、少なくともＳｉＯ２を含むシリカ含有物質を添加する添加工程と、添加工程の後、炉体２を傾動させて炉体から溶鋼を排出する出鋼工程と、を備える。
上記（７）の構成によれば、上記（１）と同様な効果を得ることができる。
【００４０】
（８）上記（７）の構成において、転炉１は、上吹きランス４を有し、添加工程では、精錬処理工程の後、ノズル詰まり防止のために酸素ガスを噴射させながら上吹きランス４を待機位置まで上昇させる期間中に、溶鋼へのシリカ含有物質の添加を開始する。
上記（８）の構成によれば、上記（３）の構成と同様な効果が得られる。
【００４１】
（９）上記（７）または（８）の構成において、転炉１は、炉体２の底部に設けられた底吹き羽口３を有し、添加工程では、精錬処理工程の後、底吹き羽口３から吹き込まれる底吹きガスの吹き込み条件を、炉体２を傾動させるときの条件に切り替えてから、炉体２の傾動を開始するまでの期間中に、溶鋼にシリカ含有物質を添加する。
上記（９）の構成によれば、上記（４）の構成と同様な効果が得られる。
【実施例】
【００４２】
本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、上記実施形態と同様な鋼の製造方法を用いて、転炉１にて溶鉄６の精錬処理を行い、スラグの塩基度を低減させた。具体的には、実施例では、精錬処理工程にて、上底吹き型の転炉１にて溶銑に酸化精錬処理を施すことで溶鋼を製造した。精錬処理工程では、計算塩基度を４以上とした条件で、溶鉄６の酸化精錬処理を行った。次いで、添加工程では、目標塩基度を３．６（実施例１）または３．２（実施例２）として、シリカ含有物質として珪石を添加した。さらに、出鋼工程では、溶鉄６を炉体２から排出する際に、炉体２内のスラグ７を採取し、ＣａＯ濃度及びＳｉＯ２濃度を測定することで塩基度（「実塩基度」ともいう）を測定した。【００４３】
また、実施例では、比較として、精錬工程の後に、添加工程を行わずに出鋼工程を行う従来の方法での鋼の製造を行った（比較例）。比較例においても、実施例と同様に、出鋼工程においてスラグ７を採取し、実塩基度を測定した。また、比較例では、計算塩基度が異なる複数の条件（比較例１〜４）において、実塩基度の測定を行い、計算塩基度と実塩基度との関係を調査した。【００４４】
図２に、実施例及び比較例における、計算塩基度と実塩基度との関係を示す。図２に示す比較例のプロットにおいて、比較例１は計算塩基度が３．４９以下（Ｎ（サンプル数）＝４２）、比較例２は計算塩基度が３．５０以上３．９９以下（Ｎ＝１８２）、比較例３は計算塩基度が４．００以上４．４９以下（Ｎ＝４６７）、比較例４は計算塩基度が４．５０以上（Ｎ＝７２２）となる条件をそれぞれ示す。なお、図２において、プロットは複数データの平均値を示し、縦横に延びるバーは標準偏差（σ）を示す。図２に示すように、比較例１〜４に示す従来のスラグの塩基度は、計算塩基度に対して、実塩基度が相関を示すものであることが確認できた。ここで、計算塩基度は、酸化精錬処理における、溶銑の成分や各種副原料の投入量、酸素ガスを含む酸素源の量等の予め予想される吹錬条件での、マスバランスから計算されるものである。このため、実際の反応効率等の要因から、計算塩基度に対して実塩基度の方が一定分だけ低くなる傾向がある。【００４５】
さらに、図２に示すように、目標塩基度を３．６とした実施例１（Ｎ＝４２３）、及び目標塩基度を３．２とした実施例２（Ｎ＝３６）では、目標塩基度に対して実塩基度が充分に低くなることが確認でき、添加したシリカ含有物質がスラグ中で溶解していることが確認できた。【００４６】
また、実施例では、上記の実施例１と同様に処理したスラグ７について、炉体２から排出されて回収された後に、塩基度の分析及び水浸膨張率を測定した。塩基度は、スラグ７の分析用試料に対し蛍光Ｘ線分析を行ない、ＣａＯ濃度（ｍａｓｓ％）およびＳｉＯ２濃度（ｍａｓｓ％）を定量し、これらの比から求めた。水浸膨張率の測定は、日本工業規格ＪＩＳＡ５０１５附属書Ｂに準拠して実施した。その結果、スラグの塩基度は２．７であり、水浸膨張率が０．５％以下となることが確認できた。これに対して、比較例と同様な方法で処理された、計算塩基度が４．０以上のスラグについても回収後に塩基度の分析及び水浸膨張率を測定した。この際、分析と測定は上述の実施例と同様の方法で実施した。その結果、スラグの塩基度は３．５であり、水浸膨張率が１．５％以上となり、目標とする品質を満足できないことが確認できた。
【符号の説明】
【００４７】
１  転炉
２  炉体
２１  炉口
２２  トラニオン軸
３  底吹き羽口
４  上吹きランス
５  シュート
６  溶鉄
７  スラグ
【図１】
0006888741.tif 000002
【図２】
0006888741.tif 000003