JP2003160807A - 溶銑の予備処理方法 - Google Patents

溶銑の予備処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶銑段階においてS、PとともにMn及びCrを除
去する方法を提案し、高炉操業段階での低Cr溶銑や低Mn
溶銑の出銑規制を和らげ、原料配合の自由度を増すこと
を可能にする。 【解決手段】 Siを0.08%以上含有する溶銑に脱硫処理
を施してトップスラグを形成させ、該トップスラグの塩
基度Bi(CaO/SiO2)を1.8以上に維持しつつ下記式で定
義される吹きこみ塩基度Biを2.5以下として酸化剤及び
フラックスを吹きむ。 Bi=(吹き込みフラックス中のCaO)/(吹き込みフラック
ス中のSiO2+吹き込み時溶銑中Siの酸化によって生じたS
iO2)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は溶銑の予備処理方
法に係り、特に溶銑を予備処理して溶銑中の珪素(S
i)、硫黄(S)、りん(P)、マンガン(Mn)及びクロム(C
r)を効率よく除去する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
【0003】鋼鉄材料の高度化に伴い、たとえば高純度
鋼、高清浄度鋼や電磁鋼板用の素材や高深絞り用鋼のよ
うにSiやS、P、Mn、Crなどのようにわずかな不純物をも
問題にする鋼種も増加している。そのような場合、高炉
原料を精選してこれらの不純物の極めて少ない溶銑を溶
製する出銑規制が行われるが、コストの高騰を招くなど
好ましくない。
【0004】特公平6-92614号公報には容器内に収容し
た溶鋼に炭酸塩成分を添加しない酸化性の低塩基度フラ
ックスを接触させる脱クロム方法が開示されている。こ
の提案は転炉で脱C精錬を終了した後に、改めて脱Cr工
程を設けるものであって、精錬時間の延長や溶鋼の温度
低下などの問題がある。また、溶鉄からの脱Mnや脱Cr
は、冶金学的には低温で行う方が合理的であるのに、上
記提案では溶鋼での処理であるため1600℃を超える高温
での処理となっており、効率的でない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける種々の問題に対処して溶銑段階において脱P、脱S
とともに脱Si、脱Mn及び脱Crを効率的に行う方法を提案
するもので、これにより高級鋼を経済的に製造すること
を可能とするとともに高炉操業段階での低Cr溶銑や低Mn
溶銑の出銑規制を和らげ、原料配合の自由度を増すこと
を可能にするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、溶銑から
の脱Mn及び脱Crが低温かつ塩基度の低い領域でのトラン
ジトリー型反応として起こることに着目し、その条件を
究明して本発明を完成した。すなわち、本発明の溶銑予
備処理方法は、常法では、脱りん次いで脱硫処理の手順
を取るに対し、この手順を逆転させた処理を行うことを
特徴とするもので、溶銑に脱硫処理を施してトップスラ
グを形成させ、該トップスラグ塩基度(Bt=CaO/SiO2
を1.8以上に維持しつつ下記式で定義される吹きこみ塩
基度Biを2.5以下として酸化剤及びフラックスを吹きむ
ことからなる。 記 Bi=(吹き込み時フラックス中のCaO)/(吹き込み時フラ
ックス中のSiO2+吹き込み時溶銑中Siの酸化によって生
じたSiO2)
【0007】上記発明において、脱硫処理後の溶銑温度
を1400℃以下とすること、あるいはトップスラグの塩基
度Btを2.5〜4.0に維持すること、吹きこみ塩基度Biを1.
0〜2.0とすること、さらに酸化剤として気体酸素及び/
又は固体酸素源を用いフラックス源として焼結鉱粉及び
/又は粉末生石灰とすることが本発明の目的を達成する
上で好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。本発明の適用される溶銑は、Siを0.08%
以上含有することが望ましい。これは本発明に従う脱M
n、脱Cr反応は主として図1に模式的に示すトランジト
リー反応により進行し、その反応において塩基度Biを2.
5以下に維持するためには溶銑中のSiの酸化によってSiO
2が十分供給されることが望ましいからである。しか
し、溶銑中のSi含有量が低い場合であっても、SiO
をフラックスとして供給することにより、塩基度Biを調
整することができる。
【0009】高炉から出銑される溶銑中のSiは0.2〜0.5
mass%程度であるので、そのまま本発明の実施に供する
こともできるが、できれば公知の鋳床脱珪によりSi含有
量を0.08〜0.12mass%に低下させておくのがよい。それ
により過剰Siによる妨害を受けることなく、脱Mn、脱Cr
とともに脱りんを効率的に進行させることができる。
【0010】本発明の溶銑予備処理方法において、溶銑
はまず脱硫処理される。すなわち、通常の溶銑処理と異
なり、脱硫処理を先行させるのである。これには二つの
意義がある。一つは脱硫処理により溶銑温度を低下さ
せ、後続の脱Mn、脱Cr反応を行うのに適当な温度とする
ことである。他の一つは、脱硫処理の際、塩基度の高い
スラグを生成させて、後続の脱りん処理を円滑に行わせ
る機能を持たせることである。
【0011】したがって、脱硫処理後の溶銑温度は1400
℃以下にするのがよい。好ましくは1340℃以下、さらに
好ましくは1300℃以下とするのがよい。これは、図2、
図3に示すように、脱Mn反応速度定数及び脱Cr反応速度
定数が低温になるほど大となるからである。この条件を
達成するのに、本発明では脱硫処理を先行させるのであ
る。
【0012】また、脱硫処理の際、溶銑上にトップスラ
グを形成させ、そのスラグをそのまま後続工程のトップ
スラグに利用する。しかし、脱硫反応は還元性雰囲気で
よく進行する反応であり、これに対し後続の脱りん、脱
Mn及び脱Cr反応は酸化性の雰囲気でよく進行する反応で
ある。しかも、後述するように、脱Mn、脱Cr反応を進行
させるためには塩基度の低いスラグ生成が行われる。そ
のため、トップスラグの塩基度Btが低いときには、後続
工程の際に復硫するおそれがある。したがって、トップ
スラグの塩基度Btを十分に高く、少なくとも1.8以上と
し、好ましくは2.5〜4.0とする。
【0013】なお、トップスラグも形成量は溶銑1t当た
り20kg以上とするのがよい。このような条件を満たすト
ップスラグを形成するには、たとえばCaO:93mass%、Al
O3:35mass%、金属Al:2mass%からなる脱硫剤あるい
はCaO:43mass%、CaCO3:35mass%、AlO3:16 mass%、
金属Al:4mass%、CaF2mass%からなる脱硫剤を窒素な
ど不活性ガスにより溶銑1t当たり20kg程度吹き込めばよ
い。
【0014】このようにして準備された溶銑に酸化剤及
びフラックスの吹きこみが行われる。この吹きこみに当
たっては下記式で定義される吹きこみ塩基度Biを2.5以
下に維持することが必要である。 Bi=(吹き込み時フラックス中のCaO)/(吹き込み時フラ
ックス中のSiO2+吹き込み時溶銑中Siの酸化によって生
じたSiO2)
【0015】この吹きこみ塩基度Biは、酸化剤及びフラ
ックスの吹きこみによって吹きこみランスの出口近傍に
おいて形成され、浮上する過程にあるスラグの塩基度を
意味し、図1に模式的に示したように、この吹込・浮上
する領域に形成され、あるいはフラックスとして持ち込
まれる物質のうち、CaOとSiO2との比によって決定され
る。また、模式図に併せて示したように、この吹込・浮
上する過程では溶銑中のSiの酸化の他、Mn、Crの酸化が
生じ、脱Si、脱Mnおよび脱Crが進行する。
【0016】このBiは吹き込み過程において次のように
して計算することができる。 (単位時間に吹き込んだフラックス中のCaO量)/{(単
位時間に生成したSiO2量)+(単位時間に吹き込んだフ
ラックス中のSiO2量)} ここで、単位時間はたとえば溶銑のサンプリングの間隔
として測定でき、その間に投入されるフラックスの量は
与条件であるから、これをもとに単位時間に吹き込んだ
フラックス中のCaO量、SiO2量を計算できる。一方、単
位時間に生成したSiO2量は溶銑中Siの減少量を基に計算
できる。
【0017】図4は、上記定義によるBiを0.9から1.6の
間に制御して、CaO:6mass%、焼結鉱(その組成はFeO:
84mass%、SiO2:6mass%、CaO:10mass%である):94mas
s%からなるフラックスを空気を用いて酸素ガス送給速度
が標準状態に換算して0.18m3/min/t-溶銑となる条件で
吹き込んだときの脱Mn、脱Crの状態を示すグラフであ
る。この場合、溶銑中のMn、及びCr量は吹込の進行とと
もにこに順調に減少し、処理時間30分ではそれぞれ、0.
06mass%、0.01mass%となり初期の目的を達している。
【0018】このような実験操業を繰り返すことによ
り、Biが2.5以下の場合に溶銑の脱Siとともに脱Mn、脱C
rが速やかに進行し、かつこれら元素の残留量も充分低
くなることが確認できた。しかしながら、Biがあまりに
小さくなると、同時に進行する脱りんが阻害される。こ
れらの点を考慮して、Biは2.5以下、好ましくは1.0〜
2.0とする。
【0019】上述のように、溶銑成分(特にSi含有
量)、溶銑温度及びBiを制御するとトランジトリー反応
によって脱Mn、脱Crを効果的に行わせることができる。
さらに、トップスラグを塩基度(Bt=CaO/SiO2)を1.8以
上としておくことにより同時に進行する脱りんを効率的
に進行させることができる。
【0020】上記説明では、上述の条件を満たすための
吹きこみフラックスをCaO及び焼結鉱とした。このフラ
ックスは、適当量のCaO及びSiO2を含有し、しかも固体
酸素源としてFeO含み、さらに焼結によって低融点化さ
れているから、本発明においてフラックスとして利用す
るのに好適である。しかし、フラックスはこれに限るこ
とはない。要するに気体酸素及び/又は固体酸素源の酸
化剤の吹き込みとともにBiを2.5以下、好ましくは1.0〜
2.0にできるものであればよい。
【0021】また、本発明による処理では、特に処理容
器の限定はない。トピードカーの他、転炉あるいは取鍋
を用いて実施することができる。また、上記本発明の操
業によって生成する得するスラグを、たとえばAl2O3
添加によって改質し、予備処理炉からの排出を容易にす
ることなど、種々の付加的操業を行うことを妨げない。
【0022】
【実施例】Si:0.10〜0.30mass%、Mn:0.20〜0.50mass
%、P:0.120〜0.180mass%、S:0.015〜0.030mass%、C
r:0.05〜0.2mass%、温度:1400〜1500℃の溶銑を容量3
00tのトピードカーに受け入れ、まず窒素ガスをキャリ
アガスとして脱硫剤を投入し、脱硫を行うとともに該脱
硫処理によりトップスラグを形成し、しかる後、酸素含
有ガスをキャリアガスとしてフラックスを吹きこんで脱
P、脱Si、脱Cr及び脱Mn処理を行った。処理条件を表1に
処理結果を表2に示す。
【0023】表1、2から明らかなように、本発明によ
り脱Sに引き続き脱P、脱Siとともに脱Mnと脱Crが行われ
ることが確認できた。なお表1中、脱硫フラックスA
は、CaO:93mass%、AlO:5mass%、金属Al:2mass
%、Bは、CaO:43mass%、CaCO:35mass%、AlO:16
mass%、金属Al:4mass%、CaF:2mass%の組成を有す
る。
【0024】
【表1】
【表2】
【0025】
【発明の効果】本発明により、溶銑段階で脱硫、脱りん
とともに脱Si、脱Mn、脱Crを行うことが可能となり、こ
れにより従来高級鋼の溶製のため高炉で行われていた出
銑規制を緩和することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明により脱Mn、脱Cr反応が進行するトラ
ンジトリー反応の模式説明図である。
【図2】 本発明による脱Mn反応の反応速度定数の温度
変化を示すグラフである。
【図3】 本発明による脱Cr反応の反応速度定数の温度
変化を示すグラフである。
【図4】 Biが脱Si、脱P、脱Mn及び脱Crに及ぼす影響
を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤村 俊生 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 野村 寛 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Fターム(参考) 4K014 AA00 AA01 AA02 AA03 AB00 AB03 AC03 AC12 AC14 AC16 AD01 AE01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶銑に脱硫処理を施してトップスラグを
    形成させ、該トップスラグの塩基度Bt(CaO/SiO2)を1.
    8以上に維持しつつ下記式で定義される吹きこみ塩基度B
    iを2.5以下として酸化剤及びフラックスを吹きむことを
    特徴とする溶銑の予備処理方法。 記 Bi=(吹き込み時フラックス中のCaO)/(吹き込み時フラ
    ックス中のSiO2+吹き込み時溶銑中Siの酸化によって生
    じたSiO2)
  2. 【請求項2】 脱硫処理後の溶銑温度は1400℃以下であ
    ることを特徴とする請求項1記載の溶銑の予備処理方
    法。
  3. 【請求項3】 トップスラグの塩基度Btを2.5〜4.0に維
    持することを特徴とする請求項1又は2記載の溶銑の予
    備処理方法。
  4. 【請求項4】 吹きこみ塩基度Biを1.0〜2.0とすること
    を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の溶銑予備
    処理方法。
  5. 【請求項5】 酸化剤及びフラックスは気体酸素、固体
    酸素源、純酸素ガス、焼結鉱粉及び粉末生石灰であるこ
    とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の溶銑予
    備処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104357616A (zh) * 2014-11-25 2015-02-18 北京首钢国际工程技术有限公司 一种铁水喷吹预处理生产高纯生铁的冶炼方法
WO2016093093A1 (ja) * 2014-12-12 2016-06-16 株式会社木下製作所 鋳鉄のマンガン除去方法

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