JP2002285216A - 溶融鉄合金の精錬方法 - Google Patents

溶融鉄合金の精錬方法

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JP2002285216A
JP2002285216A JP2001084724A JP2001084724A JP2002285216A JP 2002285216 A JP2002285216 A JP 2002285216A JP 2001084724 A JP2001084724 A JP 2001084724A JP 2001084724 A JP2001084724 A JP 2001084724A JP 2002285216 A JP2002285216 A JP 2002285216A
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Hisashi Ogawa
尚志 小川
Shigeru Ogura
滋 小倉
Hiroshi Sekiguchi
浩 関口
Hideo Take
英雄 武
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、螢石を使用せずに不純物を所望の含
有量まで除去可能な溶融鉄合金の精錬方法を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】塩基性スラグを用いて溶融鉄合金中の不純
物を除去する溶融鉄合金の精錬方法において、スラグ中
にAl23を5質量%以下含有させると共に、CaF2
を含有するスラグを用いた精錬でのスラグ中のCaF2
含有率と石灰の滓化率との関係からスラグ中のCaF2
含有率をゼロに外挿して得られる仮想滓化率Ecを求め
ると共に、これから精錬しようとするヒートの精錬条件
から目的とする不純物成分除去率を達成するに要する滓
化石灰所要量W1を推定し、前記仮想滓化率Ec(単
位、%)と滓化石灰所要量W1とから下記式に基づいて
添加すべき石灰量W2を算出し、該W2に基づいて石灰を
含有する副原料の添加量を決定して精錬炉内にて精錬す
る。 W2=100×W1/Ec

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石灰(CaO)を
含有する塩基性スラグを用いて溶融鉄合金を精錬し、不
純物を除去する過程において、媒溶剤に蛍石及びその他
ハロゲン化物を用いずに、所望組成の溶融鉄合金を得る
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融鉄合金を精錬し、これに含有される
燐や硫黄等の不純物を除去するには、形成される精錬滓
(原料中の不純物や造滓剤等の合成物であり、以下、ス
ラグという)の組成を精錬に有利な塩基性のものに調整
するため、石灰(以下、CaOという)を主体とした造
滓剤が添加される。このCaOは、高融点であり、とり
わけ塩基性の高いスラグでは、溶解が不十分なことがあ
り、精錬終了後に未滓化状態でスラグ中に残ることがあ
る。その未滓化CaOは、溶融鉄合金との反応性が乏し
いため、従来は、蛍石等の媒溶剤(造滓剤の溶解を促進
する作用を果たす物質)を造滓剤と併用し、CaOの滓
化促進を図っていた。なお、蛍石は、主成分がCaF2
であり、造滓剤の滓化(溶解)に寄与するばかりでな
く、精錬過程で生じたスラグに流動性を賦与し、スラグ
と溶融鉄合金との反応を促進するのに有効な物質であ
る。ところが、蛍石は、資源が枯渇する方向にあり、ま
た、精錬容器内張り耐火物の溶損を促進する傾向もある
ので、近年、その使用を制限するか、あるいは蛍石をま
ったく使用せず、代替物質に置き換える精錬技術の研究
が行なわれたことがあった(例えば、第3版、鉄鋼便
覧、第2刊、製銑・製鋼、日本鉄鋼協会編、丸善株式会
社出版、465〜475頁参照)。
【0003】しかしながら、蛍石をまったく使用せずに
溶融鉄合金の精錬を行うと、スラグと溶融鉄合金間の反
応性が乏しくなり、溶融鉄合金の不純物除去が不十分に
なるという問題を完全に克服するには至らず、蛍石を使
用しない精錬技術は、未だ確立されていない。しかし、
最近は、政府の環境基準の見直しから、弗素を含有した
スラグの環境への影響についても配慮が必要になってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、蛍石を使用せずに不純物を所望の含有量まで除
去可能な溶融鉄合金の精錬方法を提供することを目的と
している。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、精錬反応に有効な滓化CaO量をCaO自
体で補完するうという今までに試みられたことのない着
眼点に基づき鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現
化した。
【0006】すなわち、本発明は、塩基性スラグを用い
て溶融鉄合金中の不純物を除去する溶融鉄合金の精錬方
法において、CaF2を含有するスラグを用いた精錬で
のスラグ中のCaF2含有率と石灰の滓化率との関係か
らスラグ中のCaF2含有率をゼロに外挿して得られる
仮想滓化率Ecを求めると共に、これから精錬しようと
するヒートの精錬条件から目的とする不純物成分除去率
を達成するに要する滓化石灰所要量W1を推定し、前記
仮想滓化率Ec(単位、%)と滓化石灰所要量W1とか
ら下記式に基づいて添加すべき石灰量W2を算出し、該
2に基づいて石灰を含有する副原料の添加量を決定し
て精錬炉内に添加すると共に、スラグ中にAl 23を5
質量%以下含有させて精錬することを特徴とする溶融鉄
合金の精錬方法である。
【0007】W2=100×W1/Ec また、本発明では、前記溶融鉄合金が溶銑又は溶鋼であ
ることを特徴とする溶融鉄合金の精錬方法であり、さら
に、前記精錬炉を転炉とすることを特徴とする溶融鉄合
金の精錬方法である。
【0008】本発明では、蛍石を造滓剤の媒溶剤として
併用していた過去の操業データを利用して滓化CaO量
を定量的に把握し、蛍石を使用しない場合に生じる未滓
化CaO分を補う量のCaOを追加投入するようにした
ので、蛍石を使用せずに不純物含有量を所望のレベルに
まで低減した溶融鉄合金を製造できるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、発明をなすに至る経緯に沿
い、本発明の実施の形態を説明する。
【0010】まず、発明者は、溶融鉄合金の精錬の例と
して、転炉での溶鋼の精錬におけるスラグ中石灰の滓化
率と煤溶剤である蛍石の添加量との関係を、過去の操業
データで詳細に調査した。ここに、石灰の滓化とは、ス
ラグサンプル中の全CaO分の分析値に対して、この全
CaO分から未滓化のCaO分の分析値を除いた部分の
比率(単位、%)であり、投入された全石灰分(生石
灰、石灰石、ドロマイト等、石灰を含有する副原料のC
aO分の総和)に対する滓化した石灰分の比率を代表す
る数値である。その結果、図1に示す関係が得られた。
この図1の関係を蛍石添加量がゼロになる位置に外挿し
たところ、石灰の滓化率はゼロ%ではなく、低いながら
も溶鋼の脱燐や脱硫等の不純物を除去する精錬反応に寄
与する滓化した石灰が存在する可能性があることがわか
った。そこで、このような蛍石を使用せずとも存在する
であろう滓化石灰を利用して精錬反応を行ない、所望の
レベルまで不純物を低減した溶鋼を製造できると考え、
以下に述べる本発明を完成させたのである。
【0011】本発明者は、脱燐反応や脱硫反応等、スラ
グ中のCaOが関与する溶融鉄合金の精錬反応が、スラ
グ中の滓化石灰量によって整理できることを見いだし
た。図2に脱燐反応の例を示す。すなわち、多くのヒー
トについて操業データを回帰したところ、スラグ中の滓
化石灰量(kg/ton・steel)と溶鋼の脱燐率
には概ね図示するような関係があることが分かった。す
なわち、所望の脱燐率を得ようとするならば、図2の曲
線からこれに必要な滓化石灰量W1を知ることができ
る。
【0012】一方、蛍石を使用しないときの石灰の滓化
率は、図1のEcによって与えられるから、(1)式に
よって、精錬時に添加すべき石灰(CaO)の量W
2(kg/ton・steel)を決定することができ
るのである。
【0013】 W2=100×W1/Ec …(1) なお、脱燐反応の場合には、図2に示すように、脱燐率
はスラグ中のFeO含有量によっても変化する。転炉に
おける脱炭精錬等の場合には、精錬条件によってスラグ
中のFeOが変化するが、脱炭終了時のC濃度[C]
(mass%)及び溶鋼温度T(K)によってこれを予
測することができる。すなわち、転炉における脱炭精錬
時の操業データを回帰することにより、例えば ln(T.Fe)=A1・ln[C]+A2/T+A3 …(2) のような関係が得られる(ここに、A1、A2、A3は定
数)。
【0014】従って、予め得られている上記(2)式に
よって、目標とする脱炭終了時のC濃度[C]および、
溶鋼温度Tから脱炭終了時のスラグ中T.Fe濃度を予
測し、そのT.Fe濃度について図2の関係から所要滓
化石灰量W1を求めることができる。
【0015】なお、(1)式で求まるW2のCaOを添
加するためのフラックスとしては、ほぼ100%CaO
である生石灰の他に石灰石やドロマイト等も便用するこ
とができる。
【0016】本発明では、上記のようにして石灰を含有
する副原料の添加量を決定して精錬炉内へ添加すること
に加えて、スラグ中にAl23を5質量%以下の量で含
有させる。Al23は、スラグの融点を低下し、CaO
の滓化率を向上する働きがあるからである。しかしなが
ら、Al23の含有量が5質量%を超えると、スラグの
脱燐能が低下し、必要な脱燐率を得るにはスラグ量の増
大が無視できなくなるので、その含有量は、5質量%を
上限とする。
【0017】スラグ中にAl23を含有させる方法とし
ては、ボーキサイト、バン土質岩等のAl23含有鉱
物、煉瓦屑、不定形耐火物屑、あるいは連続鋳造の使用
済みノズル等の耐火物廃棄物、アルミ灰等の金属アルミ
とAl23の混合物質等をスラグ中に添加することで行
うのが良い。
【0018】さらに、以上述べた本発明は、脱燐反応を
例にとって説明したが、脱硫反応においても、滓化石灰
量と脱硫率の回帰をとることによって、同じように所望
の脱硫率を得るための石灰添加量を決定することができ
る。その際、脱硫反応は、還元反応であるので、図2に
相当する脱硫率と滓化石灰量の関係は、溶鋼中の酸素活
量かスラグ中のT.Fe含有量を還元性のパラメータと
して層別して回帰することになる。
【0019】
【実施例】図3に示す高炉1から出銑された溶銑3をト
ピードカー4に受銑し、溶銑予備処理工程12で脱燐剤
を吹き込み、溶銑予備処理した。280トンの底吹き転
炉9で、前記予備処理を施して表1の組成にした溶銑を
主原料とし、極低炭素、低燐溶鋼を多数チャージ溶製し
た。その際、蛍石を用いない本発明に係る製鋼方法と蛍
石を用いる従来の製鋼方法の両者を採用した。また、造
滓剤には生石灰(CaO)、炉壁保護材には軽焼ドロマ
イト(CaO含有率60質量%)を使用したが、それら
の使用量を、本発明と従来法の場合で比較して表2に示
す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】溶銑3中の燐濃度は、0.05質量%、溶
鋼の目標燐濃度は0.02質量%であり、従って目標と
する脱燐率は、60%であった。また、転炉での脱炭精
錬終了目標のC濃度は、0.04質量%、目標温度は1
620℃であり、これらの値から、脱炭精錬終了時のス
ラグ中T.Fe(トータル鉄)含有量は、15.2質量
%と予想された。従って、図2から滓化石灰所要量W1
は、14.7kg/ton−steelと予想された。
一方、図1の関係から、スラグ中のAl23含有量が4
質量%の場合、スラグ中CaF2含有量が0質量%で
は、滓化率Ecが75%であることが過去のデータ解析
でわかっていたので、(1)式により W2=100×W1/Ec=19.6(kg/ton−s
teel) が得られた。
【0023】そこで、生石灰と軽焼ドロマイトを、Ca
O純分が19.6kg/ton−steelになるよう
に添加し、かつ、スラグ中のAl23含有量が、4質量
%となるようにスラグにアルミナ煉瓦屑を添加して精錬
したところ、溶鋼の燐濃度は、表3に示すように、0.
021質量%となり、蛍石を使用した場合である比較例
1と同様の脱燐率を達成することができた。なお、比較
例2として、スラグ中にAl23源を添加することなく
精錬を行った例を示したが、その場合は、本発明と同等
の脱燐率を得るためには、生石灰を1.3kg/t増量
する必要があり、経済的に不利であった。
【0024】
【表3】
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、蛍石
を使用することなく、安定して所望組成の溶鋼が溶製で
きるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】スラグ中CaF2含有量と石灰の滓化率との関
係を示す図である。
【図2】溶鋼の脱燐率と所要滓化石灰量との関係を示す
図である。
【図3】本発明を実施した製鋼工程の一例を示す図であ
【符号の説明】 1 高炉 2 出銑樋 3 溶銑 4 トピードカー 5 脱燐用フラックス 6 該フラックスの吹き込み用ランス 7 酸素底吹き用羽口 8 酸素 9 転炉 10 スラグ 11 溶鋼 12 溶銑予備処理工程
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 浩 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 武 英雄 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 Fターム(参考) 4K013 BA03 BA05 EA03 EA05 FA05 4K014 AA02 AA03 AB03 AC16 AD01 4K070 AB04 AB05 AC14 AC16

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩基性スラグを用いて溶融鉄合金中の不
    純物を除去する溶融鉄合金の精錬方法において、 CaF2を含有するスラグを用いた精錬でのスラグ中の
    CaF2含有率と石灰の滓化率との関係からスラグ中の
    CaF2含有率をゼロに外挿して得られる仮想滓化率Ec
    を求めると共に、 これから精錬しようとするヒートの精錬条件から目的と
    する不純物成分除去率を達成するに要する滓化石灰所要
    量W1を推定し、前記仮想滓化率Ec(単位、%)と滓
    化石灰所要量W1とから下記式に基づいて添加すべき石
    灰量W2を算出し、該W2に基づいて石灰を含有する副原
    料の添加量を決定して精錬炉内に添加すると共に、スラ
    グ中にAl23を5質量%以下含有させて精錬すること
    を特徴とする溶融鉄合金の精錬方法。 W2=100×W1/Ec
  2. 【請求項2】 前記溶融鉄合金が溶銑又は溶鋼であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の溶融鉄合金の精錬方法。
  3. 【請求項3】 前記精錬炉を転炉とすることを特徴とす
    る請求項1又は2記載の溶融鉄合金の精錬方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014189838A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Jfe Steel Corp 溶鋼の脱硫処理方法

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