JP2002047508A

JP2002047508A - 転炉吹錬方法

Info

Publication number: JP2002047508A
Application number: JP2000230962A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kanzaki; 祐一神崎; Ikuo Hoshikawa; 郁生星川; Takashi Fujita; 藤田　　貴; Masanobu Nakamura; 正信中村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】溶銑特に脱りんまたは脱珪脱りんした溶銑予
備処理銑を転炉にて吹錬する際に、吹止スラグ中の
（Ｔ.Ｆｅ）を低く制御する転炉吹錬方法を提供する。【解決手段】転炉吹錬において、脱りんまたは脱珪脱
りんした溶銑予備処理銑を用い、吹錬開始直前あるいは
直後に、生石灰および軽焼ドロマイト等のＣａＯ分を投
入し、全吹錬時間の５０％以上経過後に、珪石等のＳｉ
Ｏ₂分の（５０〜１００％）を投入することを特徴とす
る転炉吹錬方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉で製造された
溶銑を転炉にて吹錬する際に、吹止スラグ中の（Ｔ．Ｆ
ｅ）分を低く制御する転炉吹錬方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】転炉吹錬の役割は、溶銑中の不純物であ
るＣ，Ｓｉ，Ｐの各成分を酸化除去し、かつこれら不純
物の酸化熱を利用して所定の温度まで溶鋼の温度を上昇
させることである。転炉吹錬の最大の機能とは、上吹き
ランスを介してあるいは炉底に設置された羽口を介して
多量の酸素を高速で溶銑に供給し、溶銑中に３．８〜
４．８質量％(以下、単に％と略する)程度含まれている
Ｃ分を規格値である０．０３〜０．８％程度まで除去す
るものである。

【０００３】従って一般に吹止時点ではスラグの酸化度
が高くなっており、スラグの酸化度の指標として一般的
に用いられている（Ｔ.Ｆｅ）が通常１５〜２５％程度
が含まれている。ここで（Ｔ.Ｆｅ）とはスラグ中の
（ＦｅＯ）および（Ｆｅ₂Ｏ₃）中のＦｅ分の質量濃度を
示すものであり、通常の転炉スラグでは、（ＦｅＯ）が
主体である。

【０００４】転炉吹錬では、脱りんのために生石灰や軽
焼ドロマイトなどの副原料を加え、溶銑中のＰ分をスラ
グへ移行させて脱りんを行う。この（Ｔ.Ｆｅ）は、(1)
式で示される脱りん反応を促進するために、或る所定濃
度は必要とされる。２Ｐ＋５（ＦｅＯ）＋３（ＣａＯ）＝（３ＣａＯ・Ｐ₂Ｏ₅）＋５Ｆｅ（１）一方で過剰な（Ｔ.Ｆｅ）は、転炉コストおよび製品品
質に重大な悪影響を及ぼす。コスト面では、転炉炉寿命
の低下の悪影響が大きい。この原因は、（ＦｅＯ）は低
融点で、かつ酸化物の溶解度が高いため、（ＦｅＯ）が
スラグ中に高濃度で存在すると耐火物中の酸化物を溶解
し、耐火物の溶損が大きくなる点である。しかも、転炉
では高温かつ酸化性雰囲気で精練を行うため、炉の内張
り耐火物がＭｇＯ−Ｃなど高価なものであるので、この
点からもコストアップに拍車を掛ける。また品質面への
影響は、アルミナ系介在物に起因する製品欠陥の増加で
ある。すなわち転炉スラグ中の（ＦｅＯ）濃度が高い
と、吹錬終了後に脱酸剤として溶鋼にＡｌ合金を添加す
るが、溶鋼を取鍋へ移しかえる際に随伴して流出する転
炉スラグ中の（ＦｅＯ）が、溶鋼中Ａｌを酸化し、多量
のアルミナ系介在物を生成させるからである。

【０００５】このように、吹止時の転炉スラグの（Ｔ.
Ｆｅ）が高いとコストおよび品質面に重大な悪影響を及
ぼすため、これを低く制御する吹錬方法が提案されてき
ており、その代表的なものは二つある。一つは転炉の炉
底からＣＯ、アルゴンおよび窒素などのガスを吹き込
み、鋼浴の攪拌を強化して（ＦｅＯ）の生成を抑制する
底吹き技術である。もう一つは、吹錬末期に上吹酸素流
量を低下させる操業技術がある。これらは、下記のよう
な（Ｔ.Ｆｅ）の生成と脱炭反応機構の推定に基づいて
導かれた技術である。

【０００６】下記（２）式で示される転炉での脱炭反応
における律速段階は、吹錬時期によって二通りあると考
えられている。第一に吹錬初期および中期は、吹き込ま
れる酸素に対して溶鋼中のＣ量は十分多いため脱炭反応
は酸素供給律速であり、供給された酸素はほぼ全量が溶
鋼中のＣと反応し脱炭する。第二に吹錬末期では、溶鋼
中Ｃが０．２〜０．４％程度まで低下するため、酸素が
溶鋼に当たる火点などの脱炭反応サイトへの溶鋼中Cの
供給律速となる。すなわち吹錬末期は（２）式の脱炭反
応と（３）式の酸化反応との競合が起こっている。Ｃ＋１／２Ｏ₂（ｇ）＝ＣＯ（ｇ） ―――（２）Ｆｅ（ｌ）＋１／２Ｏ₂（ｇ）＝（ＦｅＯ）――――（３）

【０００７】上記から、底吹ガスにより溶鋼の強攪拌を
行えば、効果的に脱炭反応サイトへ溶鋼中Ｃを供給で
き、酸素の脱炭効率を向上させることができる。すなわ
ち（２）式の反応を促進することで（３）式の反応が抑
制され、スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を低減できる。例えば、
鉄と鋼７６（１９９０）ｐ１７９３（日本鉄鋼協会発
行）にある図５に示すように、底吹ガス量を増加させる
ことにより（Ｔ.Ｆｅ）を低く制御できることが知られ
ている。

【０００８】また、吹錬末期に上吹酸素流量を低下させ
れば、（２）式および（３）式で反応に使用される酸素
の絶対量が減少することにより（Ｔ.Ｆｅ）を低減でき
る。例えば、鉄と鋼７０（１９８４）Ｓ２４８の図６に
記載されるように、３００トン転炉で吹錬末期に酸素流
量を低下させることによって吹止スラグ中の（Ｔ.Ｆ
ｅ）を低減できたという知見がある。これらの底吹き技
術や上吹酸素流量制御技術は、吹止スラグ中（Ｔ.Ｆ
ｅ）低減の点で非常に効果的であり、近年普及してきた
技術である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】底吹き攪拌はスラグ中
（Ｔ.Ｆｅ）低減の点で非常に効果的であるものの、図
５でわかるように、底吹き攪拌だけで十分低い（Ｔ.Ｆ
ｅ）を得るには底吹きガス流量は０．３Ｎｍ³／ｔ．ｍ
ｉｎ．程度以上の多量のガスを必要とする。とくに底吹
きガス流量の多い領域ではスラグ中（Ｔ.Ｆｅ）の低減
効果が小さくなるため、スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）をさらに
下げようとすると一層の底吹き攪拌が必要となり、底吹
き設備コストおよび底吹きガスコストが多大になるとい
う弊害がある。最近、転炉での脱りんのための生石灰原
単位の低減を目的として、溶銑段階で［Ｓｉ］と［Ｐ］
を除去する溶銑予備処理が普及している。高炉からの出
銑された溶銑中［Ｓｉ］が高いと、転炉ではスラグの脱
りん能を維持すべくスラグ塩基度（％ＣａＯ）／（％Ｓ
ｉＯ₂）を３．５程度に高めるために、転炉では多量の
生石灰を必要とする。このため、高炉からの出銑された
溶銑に対して酸化鉄等で脱珪処理を施し、溶銑中［Ｓ
ｉ］を０．１５％程度まで低下させる方法が行なわれて
いる。また、溶銑中のＰの除去については、転炉で生石
灰を添加して脱りんする方法が汎用されていたが、転炉
での精錬は通常約１６５０℃の高温で行なわれるため、
低温処理を好む脱りん処理にとって有利な方法とは言え
ない。これに対し溶銑予備処理は、約１３００℃の低温
で行なわれるため、脱りん効率の点ではより有効な方法
と言える。このため、溶銑段階で製品規格［Ｐ］程度ま
で脱りんを行なう方法も一般的に行なわれている。予備
処理によって脱りんを行なう際には、前処理で予め脱珪
処理を行なって脱りんする場合と、高炉から出銑された
溶銑にそのまま脱りん剤を添加して脱りんする場合があ
る。そして、溶銑脱りん処理を終えた溶銑を転炉で吹錬
する際に、溶銑中の［Ｐ］量が製品規格以下まで低減し
ている場合は最早脱りんは不要であるから、転炉吹錬で
は脱炭および昇温のみを行なえばよい。しかしながら、
全くスラグのない状態（スラグレス）で吹錬を行なう
と、排ガスへのダストロスが著しく増加するため、通常
は、吹錬中の溶銑のカバーを目的として少量の生石灰が
添加される。脱りんまたは脱珪脱りんした溶銑予備処理
銑の吹錬では、銑中［Ｓｉ］が０．０１％以下と低く、
処理しない一般銑（［Ｓｉ］０．２０〜０．５０％）や
脱珪処理銑（［Ｓｉ］０．１５〜０．２０％）と比較し
てスラグ量が少ないので同じ上吹酸素流量ではスラグ中
（Ｔ.Ｆｅ）が増加しやすいので、前記底吹き攪拌を強
化する底吹技術の改善だけではスラグ中（Ｔ.Ｆｅ）の
低減はさらに困難となる。また、吹錬末期に上吹酸素流
量を低下する技術は、前記のようにスラグ中（ＦｅＯ）
の絶対量を減少させる効果がある反面、吹錬時間の延長
を招くため、転炉の生産性を阻害するという問題が生ず
る。前記事情に鑑みて、脱りんまたは脱珪脱りんした溶
銑予備処理銑を用いたスラグ量の少ない転炉吹錬におい
て、少量の底吹きガス流量下で溶鋼攪拌を行っても吹止
スラグ中の（Ｔ.Ｆｅ）を低く制御できる吹錬方法の開
発が望まれていた。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解消するために
なしたものであって、その目的は、溶銑特に脱りんまた
は脱珪脱りんした溶銑予備処理銑を転炉にて吹錬する際
に、吹止スラグ中の（Ｔ.Ｆｅ）を低く制御する転炉吹
錬方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者らは、吹止スラグ中の（Ｔ.Ｆｅ）が吹錬末
期のスラグ組成や底吹きガス流量によってだけで決まる
のではなく、吹錬途中の（Ｔ.Ｆｅ）レベルに大きく依
存すること、および吹錬途中の（Ｔ.Ｆｅ）レベルがス
ラグ組成で制御できることを見出した。具体的には、吹
錬途中のスラグ中（ＣａＯ）と（ＳｉＯ₂）の比（Ｃａ
Ｏ）／（ＳｉＯ₂）(以下塩基度と称する)を制御するこ
とにより、吹錬途中のスラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を低くし
て、その結果吹止スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を低減できる方
法を見出して本発明を完成させた。

【００１２】本発明に係る請求項１は転炉吹錬におい
て、脱りんまたは脱珪脱りんした溶銑予備処理銑を用
い、吹錬開始直前あるいは直後に、生石灰および軽焼ド
ロマイト等のＣａＯ分を投入し、全吹錬時間の５０％以
上経過後に、珪石等のＳｉＯ₂分の（５０〜１００％）
を投入することを特徴とする転炉吹錬方法である。この
溶銑予備処理銑は［Ｓｉ］が低いので［Ｓｉ］が酸化さ
れて生成するスラグの量が少なすぎるので、吹錬開始直
前または直後にＣａＯ分と一緒に全ＳｉＯ₂投入量の０
〜５０％のＳｉＯ₂分を投入する。ここで耐火物をカバ
ーするために前チャージのスラグを残す場合にはこの投
入ＳｉＯ₂量は無しかまたは少量とすることができる。
一方ＣａＯ分の滓化は吹錬開始とともに溶鋼温度が上昇
するにつれて進行し、滓化したＳｉＯ₂とスラグを形成
し、残りのＳｉＯ₂分（５０〜１００％）が投入される
まで、いわゆる全吹錬時間の５０％以上経過時まで吹錬
途中のスラグ塩基度を高く維持する。これにより図２に
示すように塩基度を２．５以上に高くして、吹錬途中の
スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を低くする。その後残りのＳｉＯ₂
分を投入して所定の吹止スラグの塩基度に調節するが、
吹止スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）は図１に示すように低くな
る。

【００１３】請求項２は転炉吹錬において、脱りんまた
は脱珪脱りんした溶銑予備処理銑を用い、溶銑装入前
に、生石灰および軽焼ドロマイト等のＣａＯ分を炉内へ
投入してスラグコーティングを行い、全吹錬時間の５０
％以上経過後に、珪石等のＳｉＯ₂分の（５０〜１００
％）を投入することを特徴とする転炉吹錬方法である。
転炉では、炉底の耐火物の溶損防止を目的として、前回
吹錬時のスラグの一部または全部を排滓せずに炉内に残
し、溶銑装入前に炉内へ生石灰、軽焼ドロマイト等を添
加してスラグを固化する、いわゆるスラグコーティング
が一般的に行われている。この場合吹錬開始してもＣａ
Ｏ分が炉底、炉壁から浮上、滓化するのが遅れ気味とな
りスラグ中ＣａＯ量がスラグコーティングなしのケース
に比べて少なく、増加するのも遅い。一方吹錬開始直前
または直後に投入されるＳｉＯ₂分は全吹錬時間の５０
％以上経過後まで吹錬途中のスラグ塩基度を高めるため
にスラグ中（ＣａＯ）に見合って全ＳｉＯ₂分投入量０
〜５０％の範囲のうち低い方となる。とくに耐火物の保
護として前チャージのスラグを残す場合は更に低くな
る。全吹錬時間の５０％以上経過後にＳｉＯ₂分の５０
〜１００％が投入されるが、ＣａＯの滓化が遅れるため
経過時間が長い方がまたＳｉＯ₂分の投入量が多い方が
望ましく、これにより吹錬途中のスラグ塩基度を高めて
（Ｔ.Ｆｅ）を低くできる。こうすることにより吹止ス
ラグ中の（Ｔ.Ｆｅ）を低く抑制できる。

【００１４】請求項３は転炉吹錬において、脱りんまた
は脱珪脱りんした溶銑予備処理銑を用い、溶銑装入前
に、生石灰および軽焼ドロマイト等のＣａＯ分の一部を
炉内へ投入してスラグコーティングを行い、かつ吹錬開
始直前または直後に、前記ＣａＯ分の残部と必要に応じ
て全ＳｉＯ₂投入量の０〜５０％のＳｉＯ₂分を投入し、
さらに全吹錬時間の５０％以上経過後に、珪石等のＳｉ
Ｏ₂分の（５０〜１００％）を投入することを特徴とす
る転炉吹錬方法である。耐火物保護のため溶銑装入前に
行われるスラグコーティングの効果とスラグコーティン
グしたＣａＯ分の滓化遅れによる吹錬途中のスラグ塩基
度の上昇し難い不具合を勘案した方法であって通常予備
処理銑の装入前にＣａＯ分の５０％程度がスラグコーテ
ィングのため装入され、残りは吹錬開始直前または直後
に装入される。

【００１５】本発明に係る請求項４は全吹錬時間が７
０％以上経過後、珪石等のＳｉＯ₂分の（５０〜１００
％）を投入することを特徴とする請求項１または２また
は３に記載の転炉吹錬方法である。この方法では、スラ
グ塩基度を低下させるＳｉＯ ₂分の投入をさらに遅らせ
て、ＣａＯ投入時から全吹錬時間の７０％以上経過時ま
での長い期間、炉内スラグの塩基度を高く維持すること
により、吹錬途中のスラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を低くするこ
とで、その後の吹止スラグの（Ｔ.Ｆｅ）を確実に低下
させることができる

【００１６】本発明に係る請求項５は全吹錬時間が３０
乃至５０％経過時の転炉スラグの塩基度（ＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ₂）が２．５以上であることを特徴とする請求項１乃
至４のいずれかに記載の転炉吹錬方法であり、溶銑装入
前および／または吹錬開始直前、直後に装入されたＣａ
Ｏ分が吹錬時間の経過とともに滓化していくが、これに
対してＳｉＯ₂分を溶銑の［Ｓｉ］が酸化して（Ｓｉ
Ｏ₂）になる量に加え吹錬開始直前または直後に投入さ
れる珪石量を全珪石量の０〜５０％に調整することによ
り、全吹錬時間が３０乃至５０％の経過時点でスラグ塩
基度を２．５以上にすることを要旨とする。これにより
吹錬途中のスラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を確実に低下させ、ひ
いては吹止スラグの（Ｔ.Ｆｅ）の低下に繋がるもので
ある。一般に溶銑予備処理銑は［Ｓｉ］が低いので吹錬
開始直前または直後に投入される珪石量は全珪石投入量
の２０〜５０％程度となる。

【００１７】また本発明に係る請求項６は請求項１乃至
５のいずれかに記載の転炉吹錬方法において脱りんまた
は脱珪、脱りんした溶銑予備処理銑に代えて溶銑（［Ｓ
ｉ］０．２０〜０．５０％）または脱珪溶銑予備処理銑
（［Ｓｉ］０．１５〜０．２０％）を用いることを特徴
とする転炉吹錬方法であり、これによると脱りんまたは
脱珪、脱りんした溶銑予備処理銑に比べて溶銑から入る
［Ｓｉ］が多く、吹錬で酸化されて容易にスラグ（Ｓｉ
Ｏ₂）になるので、吹錬開始直前または直後の投入珪石
量は無いか少量にし、かつ同じく投入されるＣａＯ分を
多くして吹錬途中のスラグ塩基度を高く、具体的には全
吹錬時間が３０乃至５０％の経過時点でスラグ塩基度を
２．５以上にして、これにより吹錬途中のスラグ中
（Ｔ.Ｆｅ）を確実に低下させ、ひいては吹止スラグの
（Ｔ.Ｆｅ）の低下に繋げる。

【００１８】

【発明の実施の形態】高炉溶銑を主原料とする転炉吹錬
は脱炭と脱りんを主体とする不純物除去を目的として行
われる。まず脱炭は上吹きランスを介して多量の酸素を
高速で溶銑に供給することで行われ、溶銑中のＣ３．８
〜４．８％を吹止Ｃ０．０３〜０．８％まで除去する。
脱りんは前述(1)式に示すように（ＣａＯ）と（Ｆｅ
Ｏ）により行われ、吹止スラグの塩基度は３〜４．５程
度と高い。この塩基度は脱りん以外に転炉耐火物のＭｇ
Ｏ分の溶損を防ぐ目的でも高いことを要し、ＣａＯ，Ｍ
ｇＯ分を有する軽焼ドロマイトがＣａＯ源として生石灰
とともに使用される。

【００１９】従来、塩基度が高いほど転炉の吹止（Ｔ.
Ｆｅ）は高くなるとされてきた。これはスラグ中（Ｆｅ
Ｏ）の活量係数が塩基度に大きく依存するためであり、
２ＣａＯ・ＳｉＯ₂組成であるほぼ塩基度２におけるス
ラグ中の（ＦｅＯ）の活量係数が最大値をとり、これよ
り塩基度が高くなるにつれ、また低くなるにつれスラグ
中（ＦｅＯ）の活量係数は小さくなり、その結果（Ｆｅ
Ｏ）濃度は高くなる。転炉スラグの吹止塩基度は一般的
に３〜４．５程度であり、この範囲においては塩基度が
高いほど転炉の吹止（Ｔ.Ｆｅ）は高くなるとされてき
た。この傾向は、吹止時点ではスラグと溶鋼がほぼ平衡
状態にあるいう仮定に基づいた平衡論の立場で説明され
てきたものであり、これ自体は正しい現象であり、正し
い解釈であった。

【００２０】発明者らは吹錬途中の（Ｔ.Ｆｅ）レベル
も吹止（Ｔ.Ｆｅ）に影響しているのではないかと考え
た。これを確認するために、全吹錬時間の３０％および
７０％経過後に一旦吹錬を中断し、この時点でのスラグ
組成を調査した。調査対象とした転炉は２４０ｔ転炉で
あり、あらかじめ溶銑脱珪、脱りん処理した溶銑を用
い、底吹きガスとしてＮ２およびＣＯガスを用いた。上
吹き酸素流量は７５０〜８００Ｎｍ³／ｍｉｎ．,底吹き
ガス流量は初期８Ｎｍ³／ｍｉｎ．,中期および末期２０
Ｎｍ³／ｍｉｎ．であり、上吹き酸素および底吹きガス
流量のパターンはすべて同一条件下で調査した。

【００２１】結果は、図１に示す通り、吹錬途中の
（Ｔ.Ｆｅ）レベルが高い場合は吹止（Ｔ.Ｆｅ）が高く
なっており、これに対し（Ｔ.Ｆｅ）が低い場合には吹
止（Ｔ.Ｆｅ）が低くなっているから、吹錬途中の（Ｔ.
Ｆｅ）を低減させることが吹止（Ｔ.Ｆｅ）の低減に重
要であることが判明した。またこの吹錬途中の（Ｔ.Ｆ
ｅ）が、その時のスラグの塩基度に依存していることを
見出した。全吹錬時間の３０％および７０％経過時にお
けるスラグの塩基度と（Ｔ.Ｆｅ）の関係をプロットし
たグラフを図２に示す。図２より、吹錬途中の（Ｔ.Ｆ
ｅ）を低減するには、その時のスラグの塩基度を高くす
ればよいことが判明した。すなわち吹錬途中のスラグ中
（Ｔ.Ｆｅ）を約１５％以下に低減するためにはその時
のスラグの塩基度を２．５以上に高くする必要があるこ
とが分かった。

【００２２】この吹錬途中の（Ｔ.Ｆｅ）の挙動につい
て、次のように解釈できる。吹錬途中の脱炭効率はほぼ
１００％の状態で推移する。すなわち、火点においては
（２）式の脱炭反応と（３）式Ｆｅの酸化が同時に起こ
っており、（３）式の反応で生成した（ＦｅＯ）は一旦
スラグへ移行する。Ｃ＋１／２Ｏ₂ ＝ＣＯ（ｇ）――――（２）Ｆｅ（ｌ）＋１／２Ｏ₂（ｇ）＝（ＦｅＯ）――――（３）（ＦｅＯ）＋Ｃ＝ＣＯ（ｇ）＋Ｆｅ（ｌ）――――――（４）このスラグ中（ＦｅＯ）が溶鋼中のＣにより（４）式の
反応で還元されるため、吹錬途中では見かけ上ほぼ１０
０％の脱炭酸素効率となっているのである。

【００２３】従って、吹錬途中のスラグ中（ＦｅＯ）を
低減するには（４）式の反応を促進させる必要がある。
ここで重要な点は、吹錬途中のスラグと溶鋼は非平衡状
態にあるため、吹止スラグのような平衡論に基づく挙動
とは異なり、反応速度論に基づく挙動を示す点である。
（４）式の反応に対して、スラグ中（ＳｉＯ₂）は溶鋼
とスラグの界面において（ＦｅＯ）の移動を阻害する界
面活性成分であるため、その存在は（４）式の反応を阻
害する方向に作用する。このため、吹錬途中では、スラ
グの低塩基度化に伴ってスラグ中（Ｔ.Ｆｅ）は高くな
る。加えて、スラグの低塩基度化は融点の低下を伴うた
め液相スラグ量が増加し、その結果スラグ中（Ｔ.Ｆ
ｅ）活量が低下するために、同様に（４）式の反応を抑
制する作用が生ずる。

【００２４】一方、通常の転炉吹錬では、生石灰および
軽焼ドロマイトなどのＣａＯ分および珪石などのＳｉＯ
₂分は吹錬開始直前あるいは直後に全量を投入すること
が一般的であるが、「我が国における酸素製鋼法の歴
史」日本鉄鋼協会（１９８２）ｐ３４５にある図７が示
すように、吹錬途中のスラグ中の（％ＣａＯ）は一定値
を示すのではなく、吹錬中に徐々に上昇することが知ら
れている。これはＣａＯの融点が２５７０℃と高くかつ
スラグ中ＳｉＯ₂と反応して高融点化合物である２Ｃａ
Ｏ・ＳｉＯ₂を生成するため、ＣａＯのスラグへの溶解
が遅れるためとされている。実際に吹錬途中のスラグを
サンプリングしてスラグ塩基度の推移を調査したとこ
ろ、図４に示すように吹錬途中はＣａＯのスラグへの溶
解途中にあるため、吹錬終了時点に比べて吹錬途中のス
ラグの塩基度は低いことがわかる。なお、吹錬終了時点
では十分な温度とＣａＯの溶解時間を確保できているた
め、副原料投入量から計算される塩基度と実際のスラグ
分析値に基づく塩基度は等しく、ＣａＯは完全にスラグ
へ溶解しているのである。これより吹錬途中のＣａＯの
溶解遅れにより吹錬途中のスラグ塩基度が低下し、これ
が吹止時点でのスラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を高くしているこ
とが分かった。

【００２５】以上の知見に基づき、吹錬初期および中期
のスラグ塩基度を高く保持し、吹錬末期の塩基度を脱り
んに適切な３．０〜４．５に制御することにより、吹止
スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を低く制御できると考え、次のよ
うな実験を行った。スラグの塩基度調整用のＳｉＯ₂源
として珪石を用いた場合の、珪石投入タイミングと吹止
スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）の関係を図３に示す。調査に用い
た転炉の炉容は２４０ｔで、あらかじめ溶銑脱珪、脱り
ん処理した溶銑を用い，底吹きガスとしてＮ₂およびＣ
Ｏガスを用いた。上吹き酸素流量は７５０〜８００Ｎｍ
³／ｍｉｎ．、底吹きガス流量は初期８Ｎｍ³／ｍｉ
ｎ．，中期および末期２０Ｎｍ³／ｍｉｎ．であり、上
吹き酸素および底吹きガス流量のパターンはすべて同一
条件下で調査した。図３より、スラグコーチングなしの
ケースでは、珪石投入タイミングを全吹錬時間の５０％
以上経過後、望ましくは７０％以上経過後にすることに
よって、吹錬開始または直後に珪石を投入するケースに
比べて吹止スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を低く制御できること
がわかる。

【００２６】一方、転炉耐火物の溶損抑制を目的とし
て、溶銑の転炉装入前に生石灰および軽焼ドロマイト等
のＣａＯ分を炉内に投入し、炉底の耐火物をスラグコー
ティングする操業が広く行われている。この場合、投入
副原料中の従来のように吹錬直後にＳｉＯ₂分と残りの
ＣａＯ分を全部投入する条件の下では、スラグコーティ
ングのＣａＯ分が吹錬を開始しても炉底あるいは炉壁か
ら浮上しないため図４のスラグコーティングありのケー
スに示すように吹錬初期および中期までスラグの塩基度
がとくに低く推移し、図２のスラグコーティングありの
ケースに示すように吹錬初期および中期のスラグ塩基度
が低く、スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）濃度は高くなっている。
このときの吹錬において、スラグコーティングに使用し
たＣａＯ分は吹錬末期に溶鋼温度の上昇とともに炉底や
炉壁から浮上して滓化するため、図３のスラグコーティ
ングありのケースに示すように珪石の投入時期を中期以
降（例えば全吹錬時間の７０％経過）に遅らせれば、Ｃ
ａＯ分の滓化が遅れても吹錬途中のスラグ塩基度を高く
保持することが可能であり，その結果吹錬途中の（Ｔ.
Ｆｅ）を低くし、吹止スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）の抑制に対
して特に大きな効果をもたらすことができる。その後浮
上滓化したＣａＯ分と投入され滓化したＳｉＯ₂分とが
所定の塩基度３．５〜４．０を有する吹止スラグを形成
する。

【００２７】本発明の転炉吹錬方法は次のようにして実
施することができる。溶銑および／または脱りんもしく
は脱珪、脱りん予備処理銑８５〜１００％,残部リター
ンスクラップ（以下溶銑等という）を転炉に装入し、上
吹き酸素と底吹き攪拌ガスとを用いて吹錬を行う。吹錬
時間１５〜２０分で［Ｃ］を３．８〜４．８％から０．
０３〜０．８％範囲内にある目標値に、［Ｐ］は０．１
０〜０．１５％（脱りん予備処理銑の場合、０．０１〜
０．０５％）から０．０１〜０．０３％範囲内にある目
標値へ、脱炭、脱りんし、次いで成分調整を行い出鋼す
る。底吹き攪拌ガスの種類として通常ＣＯ、Ｎ₂やＡｒ
が用いられる。生石灰や軽焼ドロマイト等のＣａＯ分の
装入時期および量については、一つは、溶銑等を転炉炉
内に装入してから吹錬開始直前または直後に、全量のＣ
ａＯ分を装入する。もう一つが転炉耐火物の溶損防止の
ため溶銑等の装入前に、脱りんまたは脱珪脱りん予備処
理銑（以下脱珪脱りん銑という）の場合に装入ＣａＯ分
の５０％を装入し、また未処理溶銑や脱珪予備処理銑の
場合には装入ＣａＯ分の２０〜３０％を装入する。残り
のＣａＯ分は吹錬開始直前または直後に装入する。脱
珪、脱りん銑では脱りん後の［Ｐ］レベルが製品規格
［Ｐ］レベル以下まで低下していれば、転炉では脱りん
のためのスラグを生成させる必要はないが、完全にスラ
グのない状態で吹錬すればＦｅのダストロスやスラグ中
（Ｔ.Ｆｅ）の極端な増大を引き起こすため、最低でも
５ｋｇ／ｔ程度のＣａＯ分を装入するのが一般的であ
る。

【００２８】とくに本発明の特徴である珪石等のＳｉＯ
₂分の装入時期および量は全吹錬時間の５０％以上経過
後に、望ましくは７０％以上経過後に装入するのがよい
が、その量はＳｉＯ₂分の５０〜１００％である。前チ
ャージのスラグを残した場合などは、前チャージスラグ
からＳｉＯ₂分があるため、別途添加する珪石等のＳｉ
Ｏ₂分は全量を吹錬時間の５０％以上望むべきは７０％
以上経過後に投入すればよい。また、前チャージスラグ
を完全に排滓し、とくにＳｉＯ₂分の残存がない場合
は、ＣａＯの溶解促進のために、ＳｉＯ₂分の５０％以
下の分を吹錬開始直前あるいは直後にＣａＯ分とともに
投入し、残りのＳｉＯ₂分の５０〜１００％分を吹錬時
間の５０％以上望ましくは７０％以上経過後に投入すれ
ばよい。なほ、本発明は高炉からの溶銑［Ｓｉ］が低
く、吹止スラグの塩基度を調整するためのＳｉＯ₂源の
添加を必要とする場合に有効な方法であるが、最近溶銑
段階で［Ｓｉ］および［Ｐ］の両方を除去する溶銑予備
処理が普及しており、この予備処理した溶銑の転炉吹錬
においては必ず転炉でＳｉＯ₂源の添加を必要とするこ
とから、とくに効果的な方法である。

【００２９】前述のごとく、転炉吹錬開始直前または直
後の時点でＣａＯ分は全量装入されているが、その滓化
はスラグコーティングをした場合にはしない場合に比べ
て遅れる。一方転炉吹錬開始直前または直後の時点でＳ
ｉＯ₂分は脱りんまたは脱珪脱りんした溶銑予備処理銑
を使用する場合は溶銑等の［Ｓｉ］が少ないから珪石等
で０〜５０％分投入される。また前チャージのスラグを
残したり、未処理溶銑や脱珪処理銑を使用する場合には
スラグのＳｉＯ₂が相当量確保できるので珪石等の投入
はほとんどされない。残りのＳｉＯ₂分は全吹錬時間の
５０％以上望ましくは７０％以上経過後に投入する。こ
うすることにより吹錬開始から初期、中期にわたりＣａ
Ｏ分、ＳｉＯ₂分が滓化して吹錬途中のスラグが生成さ
れてスラグの塩基度（ＣａＯ）／（ＳｉＯ₂）を高めに
維持することができスラグ中の（Ｔ.Ｆｅ）を低く抑え
る。具体的には全吹錬時間が３０〜５０％経過の時スラ
グの塩基度を２．５以上にして吹錬途中のスラグ中
（Ｔ.Ｆｅ）を５〜１２％にすることが望ましい。こう
することにより、吹止スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）を１５％以
下に抑制することが可能となる。

【００３０】本発明の転炉吹錬方法によれば、出鋼トン
当たりの吹止スラグ量は脱りんまたは脱珪、脱りん銑で
あれば２０〜４０ｋｇ／ｔ,未処理溶銑であれば７０〜
１００ｋｇ／ｔ程度となる。

【００３１】

【実施例】実施例１として、２４０ｔ転炉で、あらかじ
め溶銑脱珪および脱りん処理した溶銑およびスクラップ
を用い、底吹きガスとしてＣＯガスを用いた。溶銑配合
率は９８％、スクラップ配合率は２％とし、溶銑成分は
［Ｃ］＝４．２％、［Ｓｉ］≦０．０１％，［Ｍｎ］＝
０．１５％，［Ｐ］＝０．０２５％の溶銑を用いた。全
吹錬時間は１８分で、上吹き酸素流量は、全吹錬時間の
８０％まで７５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は吹錬終了
まで６５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とし、底吹きガス流量は全
吹錬時間の５０％まで８Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は吹
錬終了まで２０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とした。副原料は、吹
錬開始直後に生石灰２．２ｔ,軽焼ドロマイトを１．１
ｔ炉内に投入し、珪石については全吹錬時間の５３％経
過後に０．９ｔ投入した。この結果、吹止溶鋼中［Ｃ］
=０．０５％,吹止温度１６４５℃において、吹止スラグ
中（Ｔ.Ｆｅ）＝１１．５％と低い値が得られた。

【００３２】実施例２として、２４０ｔ転炉で、あらか
じめ溶銑脱珪および脱りん処理した溶銑およびスクラッ
プを用い、底吹きガスとしてＣＯガスを用いた。溶銑配
合率は９８％、スクラップ配合率は２％とし、溶銑成分
は［Ｃ］＝４．１％、［Ｓｉ］≦０．０１％，［Ｍｎ］
＝０．１２％，［Ｐ］＝０．０２１％の溶銑を用いた。
全吹錬時間は１８分で、上吹き酸素流量は、全吹錬時間
の８０％まで７５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は吹錬終
了まで６５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とし、底吹きガス流量は
全吹錬時間の５０％まで８Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は
吹錬終了まで２０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とした。前回吹錬時
のスラグを約３ｔ炉内に残した状態で生石灰１．５ｔお
よび軽焼ドロマイトを１．２ｔ炉内に投入し、スラグコ
ーティングを行った。その後溶銑を装入し、珪石につい
ては全吹錬時間の７５％経過後に０．９ｔ投入した。こ
の結果、吹止溶鋼中［Ｃ］=０．０６％,吹止温度１６５
３℃において、吹止スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）＝９．８％と
低い値が得られた。

【００３３】実施例３として、２４０ｔ転炉で、あらか
じめ溶銑脱珪および脱りん処理した溶銑およびスクラッ
プを用い、底吹きガスとしてＣＯガスを用いた。溶銑配
合率は９８％、スクラップ配合率は２％とし、溶銑成分
は［Ｃ］＝４．２％、［Ｓｉ］≦０．０１％，［Ｍｎ］
＝０．１７％，［Ｐ］＝０．０３５％の溶銑を用いた。
全吹錬時間は１８分で、上吹き酸素流量は、全吹錬時間
の８０％まで７５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は吹錬終
了まで６５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とし、底吹きガス流量は
全吹錬時間の５０％まで８Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は
吹錬終了まで２０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とした。前回吹錬時
のスラグを約３Ｔ炉内に残した状態で生石灰１．５ｔお
よび軽焼ドロマイトを１．２ｔ炉内に投入し、スラグコ
ーティングを行った。この場合は溶銑［Ｐ］が規格
［Ｐ］≦０．０１５％に対して高いから転炉での脱りん
のためのスラグ量を確保する必要があるため、溶銑を装
入し、吹錬を開始した直後にさらに生石灰１．５ｔを投
入した。珪石については吹錬開始直後に生石灰とともに
０．３ｔ投入し、全吹錬時間の７５％経過後に０．９ｔ
投入した。この結果、吹止溶鋼中［Ｃ］=０．０５％,吹
止温度１６４９℃において、吹止スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）
＝１２．０％と低い値が得られた。

【００３４】実施例４として、２４０ｔ転炉で、脱珪処
理した溶銑およびスクラップを用い、底吹きガスとして
ＣＯガスを用いた。溶銑配合率は９５％、スクラップ配
合率は５％とし、溶銑成分は［Ｃ］＝４．７％、［Ｓ
ｉ］＝０．１８％，［Ｍｎ］＝０．２３％，［Ｐ］＝
０．０９７％の溶銑を用いた。全吹錬時間は１９分で、
上吹き酸素流量は、全吹錬時間の８０％まで７５０Ｎｍ
³／ｍｉｎ．，その後は吹錬終了まで６５０Ｎｍ³／ｍｉ
ｎ．とし、底吹きガス流量は全吹錬時間の５０％まで８
Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は吹錬終了まで２０Ｎｍ³／ｍ
ｉｎ．とした。前回吹錬時のスラグを約３Ｔ炉内に残し
た状態で生石灰１．５ｔおよび軽焼ドロマイトを１．２
ｔ炉内に投入し、スラグコーティングを行った。この場
合は溶銑［Ｐ］が規格［Ｐ］≦０．０２５％に対して高
いために転炉での脱りんのためのスラグ量を確保する必
要があるため、溶銑を装入し、吹錬を開始した直後にさ
らに生石灰４．５ｔおよび軽焼ドロマイト２．０ｔを投
入した。珪石については、全吹錬時間の７５％経過後に
１．２ｔ投入した。この結果、吹止溶鋼中［Ｃ］=０．
０４％,吹止温度１６６３℃において、吹止スラグ中
（Ｔ.Ｆｅ）＝１１．３％と低い値が得られた。

【００３５】比較例１として、２４０ｔ転炉で、あらか
じめ溶銑脱珪および脱りん処理した溶銑およびスクラッ
プを用い、底吹きガスとしてＣＯガスを用いた。溶銑配
合率は９８％、スクラップ配合率は２％とし、溶銑成分
は［Ｃ］＝４．０％、［Ｓｉ］≦０．０１％，［Ｍｎ］
＝０．１１％，［Ｐ］＝０．０２１％の溶銑を用いた。
全吹錬時間は１８分で、上吹き酸素流量は、全吹錬時間
の８０％まで７５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は吹錬終
了まで６５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とし、底吹きガス流量は
全吹錬時間の５０％まで８Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は
吹錬終了まで２０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とした。副原料は、
吹錬開始直後に生石灰２．４ｔ,軽焼ドロマイトを０．
９ｔに加えて珪石０．７ｔを炉内に投入した。この結
果、吹止溶鋼中［Ｃ］=０．０５％、吹止温度１６５２
℃において、吹止スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）＝１９．０％と
非常に高い値となった。

【００３６】比較例２として、２４０ｔ転炉で、あらか
じめ溶銑脱珪および脱りん処理した溶銑およびスクラッ
プを用い、底吹きガスとしてＣＯガスを用いた。溶銑配
合率は９８％、スクラップ配合率は２％とし、溶銑成分
は［Ｃ］＝４．１％、［Ｓｉ］≦０．０１％，［Ｍｎ］
＝０．１４％，［Ｐ］＝０．０１９％の溶銑を用いた。
全吹錬時間は１８分で、上吹き酸素流量は、全吹錬時間
の８０％まで７５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は吹錬終
了まで６５０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とし、底吹きガス流量は
全吹錬時間の５０％まで８Ｎｍ³／ｍｉｎ．，その後は
吹錬終了まで２０Ｎｍ³／ｍｉｎ．とした。前回吹錬時
のスラグを約３ｔ炉内に残した状態で生石灰２．０ｔお
よび軽焼ドロマイトを１．２ｔ投入し、スラグコーティ
ングを行った。その後溶銑を装入し、吹錬開始直後に珪
石０．７ｔを炉内に投入した。この結果、吹止溶鋼中
［Ｃ］=０．０５％,吹止温度１６６７℃において、吹止
スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）＝３５．１％と非常に高い値とな
った。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１の方法によれば転炉吹止スラグ（Ｔ.Ｆｅ）を１５
％以下に抑制できるので、転炉耐火物の寿命の延長が図
られて製鋼コストの改善をもたらし、そして溶鋼中の脱
酸剤に起因する酸化物系介在物の減少できるので鋼製品
の品質改善に寄与すること大である。請求項２、３の方
法によれば、前述の効果に加えて耐火物の寿命延長が更
に改善される。請求項４の方法によれば、前述の効果を
更に確実に向上できる。請求項５の方法によれば前述の
効果をより確実に達成できるのである。請求項６の方法
によれば、吹止スラグ量の低減に伴うスラグ処理コスト
の低減と吹止スラグ中（Ｔ.Ｆｅ）の増加を抑制するこ
とより転炉耐火物寿命の改善と製品品質の向上を確実に
達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吹錬中のスラグ中（Ｔ.Ｆｅ）の
変化を示した図である。

【図２】本発明に係る吹錬途中のスラグ中塩基度と
（Ｔ.Ｆｅ）の関係を示した図である。

【図３】本発明に係る珪石投入時期と吹止スラグ中
（Ｔ.Ｆｅ）の関係を示した図である。

【図４】本発明に係る吹錬途中のスラグ中塩基度の変化
を示した図である。

【図５】従来例の底吹きガス流量とスラグ中（Ｔ.Ｆ
ｅ）の関係を示した図である。

【図６】従来例の吹止［Ｃ］と吹止スラグ中（Ｔ.Ｆ
ｅ）の関係を示した図である。

【図７】従来例の上吹き試験転炉におけるスラグ成分の
変化を示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田貴兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者中村正信兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内Ｆターム(参考） 4K002 AB02 AB04 AC07 AC08 AE02 BB10 4K014 AA01 AA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転炉吹錬において、脱りんまたは脱珪脱り
んした溶銑予備処理銑を用い、吹錬開始直前あるいは直
後に、生石灰および軽焼ドロマイト等のＣａＯ分を投入
し、全吹錬時間の５０％以上経過後に、珪石等のＳｉＯ
₂分の（５０〜１００％）を投入することを特徴とする
転炉吹錬方法。
【請求項２】転炉吹錬において、脱りんまたは脱珪脱
りんした溶銑予備処理銑を用い、溶銑装入前に、生石灰
および軽焼ドロマイト等のＣａＯ分を炉内へ投入してス
ラグコーティングを行い、全吹錬時間の５０％以上経過
後に、珪石等のＳｉＯ₂分の（５０〜１００％）を投入
することを特徴とする転炉吹錬方法。
【請求項３】転炉吹錬において、脱りんまたは脱珪脱
りんした溶銑予備処理銑を用い、溶銑装入前に、生石灰
および軽焼ドロマイト等のＣａＯ分の一部を炉内へ投入
してスラグコーティングを行い、かつ吹錬開始直前また
は直後に、前記ＣａＯ分の残部を投入し、全吹錬時間の
５０％以上経過後に、珪石等のＳｉＯ ₂分の（５０〜１
００％）を投入することを特徴とする転炉吹錬方法。
【請求項４】全吹錬時間が７０％以上経過後、珪石等
のＳｉＯ₂分の（５０〜１００％）を投入することを特
徴とする請求項１または２または３に記載の転炉吹錬方
法。
【請求項５】全吹錬時間が３０乃至５０％経過時の転
炉スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）が２．５以上で
あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
の転炉吹錬方法。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の転炉
吹錬方法において脱りんまたは脱珪、脱りんした溶銑予
備処理銑に代えて溶銑または脱珪した溶銑予備処理銑を
用いることを特徴とする転炉吹錬方法。