(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱燐剤を溶銑中に吹き込み又は溶銑上に上置きし、且つ、上吹きランスから酸素又は酸素含有ガスを溶銑湯面に向けて吹き付け、溶銑の脱燐を行う溶銑の予備処理方法において、不活性ガスをキャリアガスとして〔Ｓ〕を含有しないプラスチックを溶銑中に吹き込み、溶銑中に加炭しつつ脱燐処理することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
【請求項２】
プラスチックの平均粒径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の溶銑の予備処理方法。
【請求項３】
プラスチックの吹き込み速度を７０〜１００ｋｇ／ｍｉｎとすることを特徴とする請求項２に記載の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、熱源成分を十分に含有する予備処理溶銑を製造する溶銑の予備処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉精錬に先立ち、高炉から出銑した溶銑の予備処理が一般に実施されている。この予備処理は脱珪・脱硫・脱燐を目的とし、その結果、転炉での精錬負荷を軽減することができ、転炉では必要最小限の石灰等フラックスの添加で脱炭反応のみを実施する、所謂レススラグ精錬が可能となる。その結果、精錬コストの大幅な低下という経済効果をもたらす。
【０００３】
しかし、その一方で予備処理では、酸素ガス等の酸素源を溶銑に添加する脱珪処理や脱燐処理において、溶銑中の〔Ｃ〕や〔Ｓｉ〕が消費され、これら熱源成分の含有量が低下して、転炉精錬の熱不足の原因となる。
【０００４】
そのため転炉精錬において、溶銑配合率を高めてスクラップ溶解に要する熱負荷を低減したり、Ｆｅ−Ｓｉ合金やコークス等の炭材を熱源として転炉内に添加する方法が採られてきた。しかし、溶銑配合率を高くすることは生産量の上方弾力性を損ない、Ｆｅ−Ｓｉ合金の添加は、Ｓｉが酸化・燃焼して生成するＳｉＯ2 によるスラグの塩基度低下を補償するため、石灰添加量の増大を招いてレススラグ精錬の効果を低減させ、又、炭材の添加は炭材中の不純物により溶鋼の〔Ｓ〕及び〔Ｎ〕濃度の上昇を招き、何れの方法も好ましくない。
【０００５】
そこで、予備処理における解決策が幾つか開示されている。
特開平２−２２８４１２号公報（以下、「先行技術１」と記す）には、予備処理の脱燐処理において、溶銑表面に酸素ガスの上吹き又は固体状酸素源の添加を行いつつ、炭材を１〜４０％配合する予備精錬用フラックス又は炭材を溶銑中に吹き込んで精錬を行う方法が開示されている。先行技術１によれば、炭材により溶銑中の〔Ｃ〕濃度を増加することが可能としている。
【０００６】
又、特開平７−１１３２０号公報（以下、「先行技術２」と記す）には、予備処理中、酸素ガス又は酸素含有混合ガスと共に廃物回収した炭化水素系粒体を溶銑中にインジェクションし、炭化水素系粒体を燃焼させて溶銑温度を昇熱する予備処理方法が開示されている。尚、廃物回収した炭化水素系物質とは、廃プラスチックや廃ゴム等としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先行技術１では、炭材に含まれる〔Ｓ〕により溶銑中の〔Ｓ〕濃度が上昇し、近年の鋼の高級化の要求に対応できない。又、加炭材添加によりピックアップした溶銑中の〔Ｓ〕を除去するため、脱燐処理後に脱硫処理を施した場合には、それぞれの反応を促進する溶銑温度範囲が異なるため（脱燐処理は低温、脱硫処理は高温が適している）、それぞれ精錬剤との反応効率は悪く、多量の精錬剤を必要とし、更には、脱硫速度を確保するために脱硫処理前に溶銑温度の昇熱が必要となる等、製造コストの上昇につながる。
【０００８】
先行技術２では、溶銑温度は上昇するが、酸素含有ガスと共に炭化水素系粒体を吹き込むため、炭化水素系粒体は燃焼してしまい、溶銑中の〔Ｃ〕濃度は上昇しない。溶銑温度の上昇は、転炉精錬での熱不足を解消する１つの方法ではあるが、予備処理工程にて低下した溶銑中の〔Ｃ〕や〔Ｓｉ〕に相当する熱量の温度を上げることは、溶銑収納用容器の耐火物の損傷や、インジェクションランスの溶損を招き、更には、溶銑温度の上昇は前述のように脱燐効率を低下させるので、実用上好ましくない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは溶銑中の〔Ｓ〕濃度の上昇を招くことなく、溶銑中の〔Ｃ〕濃度を上昇することが可能な溶銑の予備処理方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に係る溶銑の予備処理方法は、脱燐剤を溶銑中に吹き込み又は溶銑上に上置きし、且つ、上吹きランスから酸素又は酸素含有ガスを溶銑湯面に向けて吹き付け、溶銑の脱燐を行う溶銑の予備処理方法において、不活性ガスをキャリアガスとして〔Ｓ〕を含有しないプラスチックを溶銑中に吹き込み、溶銑中に加炭しつつ脱燐処理することを特徴とするものである。
【００１１】
本願請求項２に係る溶銑の予備処理方法は、請求項１の溶銑の予備処理方法において、プラスチックの平均粒径が１ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
本願請求項３に係る溶銑の予備処理方法は、請求項２の溶銑の予備処理方法において、プラスチックの吹き込み速度を７０〜１００ｋｇ／ｍｉｎとすることを特徴とするものである。
【００１３】
使用するプラスチックは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエステル等の主成分を〔Ｃ〕と〔Ｈ〕とから構成し、〔Ｓ〕を含有しないものであれば特に制限はない。そして、これらの混合物であっても、又、廃物回収されたものであっても構わない。
【００１４】
このようなプラスチックを溶銑中に吹き込むと、プラスチックは分解してプラスチック中の〔Ｃ〕が溶銑中に溶け込み、溶銑中の〔Ｃ〕濃度が上昇する。しかも、これらプラスチックには〔Ｓ〕が含有されていないため、溶銑中の〔Ｓ〕濃度を上昇させることがない。同時に一部のプラスチックは燃焼して溶銑温度を上昇させ、転炉精錬での熱余裕を与えると共に、溶銑の〔Ｃ〕飽和濃度を上昇させて、溶銑中の〔Ｃ〕含有量の絶対値を増大させる。
【００１５】
プラスチックの比重は０．９〜１．０で、溶銑に比べ非常に小さい。そのため溶銑の湯面上に添加する方法（「上置き法」という）では、溶銑湯面上で浮遊して燃焼してしまうため、歩留りが極めて悪い。それに対し、溶銑中に不活性ガスと共に吹き込んで添加する方法（「吹き込み法」という）では、溶銑中を浮上中にプラスチックが分解して〔Ｃ〕分が溶銑中に溶け込むため、歩留り良く添加できる。
【００１６】
脱燐処理時にプラスチックを添加する理由は、脱燐処理では酸素又は酸素含有ガスを溶銑に吹きつけるので、溶銑中〔Ｃ〕が脱炭され低下して加炭効率が良くなるからである。
【００１７】
そして、使用するプラスチックの平均粒径は１ｍｍ以下であることが好ましい。平均粒径が１ｍｍを超える場合には、プラスチックによるインジェクションランスの詰まりや、プラスチックの吹き込み速度が不安定となり、吹き込み法による添加が困難となるためである。更に、平均粒径が１ｍｍ以上の場合は溶銑との反応性も悪い。プラスチックは微細な程溶銑との反応性は良好となるが、微粉砕すると粉砕費が増大するので、０．１ｍｍ程度を下限とすることが好ましい。
【００１８】
更に、プラスチックの吹き込み速度は７０〜１００ｋｇ／ｍｉｎが好ましい。吹き込み速度が７０ｋｇ／ｍｉｎ未満では吹き込み時間が長くなり、脱燐処理能力を低下させ、又、吹き込み法においてはキャリヤガス量と吹き込まれる固体量との比率を確保する必要があり、そのため、吹き込み速度が１００ｋｇ／ｍｉｎを超えるとキャリヤガス量が比例して増加するので、キャリヤガスと共に溶銑湯面上に気送されるプラスチックが増えて、加炭効率が低下するためである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
高炉から出銑した溶銑は、先ず高炉鋳床でガス状又は固体状の酸素含有物質にて脱珪処理され、脱珪処理された溶銑は取鍋や混銑車等の溶銑収納容器に収納される。その後、機械式攪拌法や脱硫剤吹き込み法による脱硫処理された後、脱燐処理される。
【００２０】
図１は本発明を適用した脱燐処理のための溶銑予備処理設備の概要を示す図であり、取鍋を溶銑収納容器とした場合である。
【００２１】
図１において、溶銑２を収納した取鍋１は、台車３に積載されて脱燐処理場に搬送された状態を示している。尚、取鍋１は台車３にて高炉から各予備処理設備および転炉工場へと搬送される。脱燐処理場には取鍋１内を上下移動可能な上吹きランス５、５とインジェクションランス６とが設置されている。
【００２２】
インジェクションランス６は、ホッパー７、粉体切り出し装置９と、ホッパー８、粉体切り出し装置１０との２系列の原料供給装置に連結され、ホッパー７に収納されたプラスチックとホッパー８に収納された粉体状石灰（ＣａＯ）とを窒素ガスをキャリヤガスとしてインジェクションランス６から溶銑中に吹き込むことができる。そして、プラスチックと粉体状石灰とは、粉体切り出し装置９、１０にて、独立に添加量、及び添加時間を制御し吹き込むことができる。
【００２３】
又、ホッパー１１とシュート１２とからなる原料装入装置にて、石灰、蛍石（ＣａＦ2 ）等の精錬剤とミルスケール等の固体状の酸素含有物質とを取鍋１内に上置き添加することができる。
【００２４】
脱燐処理は、石灰を主成分とし、蛍石との混合物をシュート１２から溶銑２湯面上に上置きして脱燐剤４とし、更に、ホッパー８内の粉体状石灰を窒素ガスをキャリヤガスとしてインジェクションランス６から溶銑２中に脱燐剤４として吹き込みつつ、酸素源として、ミルスケール等の固体状酸素含有物質を溶銑２湯面上にシュート１２から上置きし、且つ上吹きランス５、５より酸素ガスを溶銑２湯面に向けて吹きつけて実施される。
【００２５】
そして、この脱燐処理中、プラスチックをインジェクションランス６を介して溶銑２中に吹き込む。
【００２６】
使用するプラスチックは、〔Ｓ〕を含有しないポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエステル等の一種、又は混合物とし、これらプラスチックの平均直径は１ｍｍ以下が好ましい。そして、プラスチックの吹き込み速度は７０〜１００ｋｇ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００２７】
プラスチックの吹き込み時期は、脱燐処理の後半ほど好ましい。これは脱燐処理の進行と共に酸素ガス及びミルスケールと溶銑中の〔Ｃ〕との反応が進み、溶銑中の〔Ｃ〕濃度が減少して飽和〔Ｃ〕濃度との差が大きくなり、溶銑の〔Ｃ〕溶解速度が上昇するので、プラスチックの添加歩留りが向上するためである。従って、プラスチックの吹き込み開始時期は、粉体状石灰の吹き込み期間の後半、又は、粉体状石灰の吹き込み終了後とすることが望ましい。このようにプラスチックの吹き込み開始時期は、粉体状石灰の吹き込みに必要な時間とプラスチックの吹き込みに必要な時間とから決まる脱燐処理時間の総時間を考慮して、適宜決めれば良い。
【００２８】
プラスチックの添加量は、溶銑中の〔Ｃ〕濃度の減少を補う量で十分であり、通常、溶銑１トン当たり１０Ｋｇ以下で十分である。過剰に添加しても、溶銑中の〔Ｃ〕濃度は飽和濃度があり、それ以上は増加しないからである。
【００２９】
尚、図１では、１つのインジェクションランス６より粉体状石灰とプラスチックを同時に吹き込む構成であるが、インジェクションランス６を２つ設け、２つのインジェクションランス６より個別に吹き込むことも、又、２つの上吹きランス５を１つとしても、本発明に何ら支障とならない。
【００３０】
又、上記実施の形態では、脱燐剤の添加方法を、吹き込み法と上置き法の併用としているが、脱燐剤の全量を吹き込み法で添加しても、又、全量を上置き法で添加しても、又、脱燐剤が石灰系以外であっても本発明は全く問題なく適用することができる。
【００３１】
【実施例】
本発明による溶銑の予備処理方法を、図１に示す予備処理設備にて実施した例を以下に説明する。
【００３２】
高炉から出銑された溶銑を、酸素ガスとミルスケールとで脱珪処理し、その後機械式脱硫装置で脱硫処理した後、溶銑を脱燐処理場に搬入し、脱燐処理を開始した。脱燐処理する溶銑量は２２０トンである。使用したプラスチックは、廃物回収した高密度ポリエチレンで、平均直径は１．０ｍｍである。表１に使用した高密度ポリエチレンの成分を示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
窒素ガスをキャリヤガスとして、粉体状石灰の吹き込み終了後の脱燐処理開始から１５分経過した時点から、溶銑中へのプラスチック吹き込みを開始した。プラスチックの吹き込み量は、溶銑トン当たり５ｋｇの一定として、プラスチックの吹き込み速度は７０〜１００ｋｇ／ｍｉｎであった。そして、所定量のプラスチックを吹き込んだ後、脱燐処理を終了した。これら溶銑予備処理の操業条件を表２にまとめて示す。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
図２は、本発明の実施例における脱燐処理時の溶銑中の〔Ｃ〕濃度の推移の例を従来例と比較して示した図である。尚、従来例とは、加炭材もプラスチックも添加せず脱燐処理したものである。図２に示すように、本発明の実施例では溶銑中の〔Ｃ〕濃度の低下を抑制していることが分る。尚、図２においてプラスチックを添加した場合にも脱燐処理前後で溶銑中の〔Ｃ〕濃度に差が見られるが、これは脱燐処理中の溶銑温度低下に伴う飽和〔Ｃ〕濃度が低下することにより発生したものである。
【００３７】
図３は、脱燐処理後の溶銑温度と溶銑中の〔Ｃ〕濃度との関係を本発明の実施例と従来例とで比較して示したものである。同時に図３には、予備処理工程を経ずに高炉出銑されたままの状態（普通銑という）の溶銑中の〔Ｃ〕濃度と溶銑温度との関係を示している。ここで、普通銑においては溶銑温度と溶銑中の〔Ｃ〕濃度との関係は飽和〔Ｃ〕濃度と見なすことができる。従って、図３に示すように、従来例では溶銑中の〔Ｃ〕濃度が飽和濃度に比較して０．５〜０．６ｗｔ％低下していたものが、本発明の実施例では、脱燐処理後の溶銑中の〔Ｃ〕濃度は飽和濃度に近い値となっていることが分る。即ち、本発明の適用により従来例に比較して溶銑中の〔Ｃ〕濃度を０．４〜０．５ｗｔ％上昇させることが可能となった。
【００３８】
又、図示はしていないがプラスチック吹き込みにより溶銑中の〔Ｓ〕濃度の上昇は、当然のことながら全く確認されなかった。
【００３９】
こうして得られた溶銑を使用した転炉のレススラグ精錬では、溶銑トン当たり２．０ＭＪの熱余裕を確保することが可能となり、ちなみに鉄鉱石の添加量に換算すると溶鋼トン当たり８ｋｇの増量に相当する。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、溶銑中の〔Ｓ〕濃度の上昇を招くことなく溶銑中の〔Ｃ〕濃度を上昇させることができるので、対称鋼種に関係なく転炉でのレススラグ精錬を安定して行うことが可能となる。その結果、転炉精錬の生産量の弾力性を向上させると共に、鉄歩留りの上昇、Ｍｎ鉱石の増添加によるＭｎ歩留りの向上等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した脱燐処理のための予備処理設備の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施例における脱燐処理時の溶銑中の〔Ｃ〕濃度の推移の例を、従来例と比較して示した図である。
【図３】脱燐処理後の溶銑温度と溶銑中の〔Ｃ〕濃度との関係を本発明の実施例と従来例とで比較して示した図である。
【符号の説明】
１  取鍋
２  溶銑
３  台車
４  脱燐剤
５  上吹きランス
６  インジェクションランス
７  ホッパー
８  ホッパー
９  粉体切り出し装置
１０  粉体切り出し装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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