JP2007039706A

JP2007039706A - 低ｐ鋼の製法

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Publication number: JP2007039706A
Application number: JP2005221661A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tomioka; 篤富岡
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP4664768B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を確実に製造できる方法を提供することにある。また本発明の他の目的は、低Ｐ鋼を製造する際に電気炉から排出されるスラグの再利用性を高めることにある。
【解決手段】電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を製造するに当たり、ＣａＯとカルシウム・フェライトを含むスラグ造滓材を使用し、且つ、前記スクラップが完全溶解する前に酸素ガスの吹き込みを開始して脱Ｐ精錬すれば、低Ｐ鋼を製造できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を製造する方法に関するものである。

電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を製造するに当たっては、主原料となるスクラップと、造滓材としてＣａＯを炉内に装入し、アークにより加熱溶解して脱Ｐ精錬する。この脱Ｐ精錬工程では、下記（１）式で示される反応が進行すると一般にいわれている。
２Ｐ＋５ＦｅＯ＋ｎＣａＯ→ｎＣａＯ・Ｐ₂Ｏ₅＋５Ｆｅ・・・（１）

溶鋼中のＰはＦｅＯに由来するＯと反応してＰ₂Ｏ₅を形成し、これが造滓材として装入されるＣａＯと結合してＣａＯ・Ｐ₂Ｏ₅を形成する。形成されたＣａＯ・Ｐ₂Ｏ₅は安定な化合物としてスラグに固定されるため溶鋼を脱Ｐできる。従って溶鋼を脱Ｐして低Ｐ鋼を製造するに当たっては、溶鋼中のＰを捕捉するためにＣａＯを供給すると共に、溶鋼中のＰを酸化するために酸素を供給する必要がある。

こうした電気炉による低Ｐ鋼の製法としては、例えば特許文献１や２の技術が既に提案されている。

特許文献１には、溶解した鋼の温度を上昇させながらＣａＯとＦｅＯを主成分とするスラグ造滓用副原料を、炉内の溶鋼表面へ上置添加するとともに、ＦｅＯを主体としＣａＯ、ＣａＦ₂、ＣａＣｌ₂を加えた粉末状の脱Ｐ反応剤を溶鋼表面下へＯ₂ガスをキャリアガスとしてノズルから吹き込めば、副原料の使用量を抑えつつ短時間で効率良く脱Ｐ精錬できることが記載されている。そしてこの文献には、電気炉内に鉄・鋼スクラップと副原料を装入し、溶解が完了した後に酸素ガスを吹き込めば、溶鋼中のＰを０．００６％まで低下できることが記載されている。

特許文献２には、脱Ｐ剤としてＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃および酸化鉄の混合粉末を炉内に投入し、該脱Ｐ剤が完全に溶解してから酸素吹錬すれば、Ｐ含有量を０．００３％以下に低減できることが記載されている。

しかし本発明者らが上記特許文献１や２に開示されている脱Ｐ方法について検討したところ、安定して脱Ｐできない場合があった。

ところで脱Ｐ剤として用いられるＣａＯは融点が高く、スラグに溶け難いため、溶鋼の脱Ｐ反応は進み難い。そこで脱Ｐ反応を促進させるための手段として従来は、ＣａＯをスラグに溶解し易くし、またスラグの流動性を高めて脱Ｐ反応を進めることを目的として、蛍石（ＣａＦ₂）を造滓材に添加混合していた。しかし、蛍石は環境上問題の多いフッ素を含むため使用量を低減することが求められている。そこで蛍石に代わる造滓材としてカルシウム・フェライトを使用することが検討されている（例えば、特許文献３）。この特許文献３には蛍石の代わりにカルシウム・フェライトを利用することが提案されており、製鋼用フラックスとしてカルシウム・フェライト層で被覆した酸化カルシウムを使用して電気炉で脱Ｐを行うことが記載されている。しかしこの文献には、製鋼用フラックスの製法について詳しく記載されているものの、脱Ｐ条件については具体的に記載されていない。

また、スラグに未溶解のＣａＯが多く含まれると、ＣａＯは吸湿性が高くスラグの水浸膨張を大きくするため、路盤材としての形状安定性を著しく阻害する。そのため路盤材の原料として再利用できない。
特開昭６２−２９０８１８号公報（特許請求の範囲、第３頁左下欄第７〜１２行等）特開平８−１２０３２１号公報（特許請求の範囲、段落００１１等）特開平１１−２０９８１７号公報（請求項１２、段落０００２〜０００５等）

本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を確実に製造できる方法を提供することにある。本発明の他の目的は、低Ｐ鋼を製造する際に電気炉から排出されるスラグの再利用性を高めることにある。

本発明者らは、溶鋼を脱Ｐして低Ｐ鋼を確実に製造すると共に、このとき電気炉から排出されるスラグの再利用性を高めることを目指して、検討を重ねてきた。その結果、ＣａＯの他にカルシウム・フェライトを含むスラグ造滓材を使用すると共に、電気炉へ酸素ガスを吹き込むタイミングが重要であることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明に係る低Ｐ鋼の製法は、電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を製造するに当たり、ＣａＯとカルシウム・フェライトを含むスラグ造滓材を使用し、且つ、前記スクラップが完全溶解する前に酸素ガスの吹き込みを開始して脱Ｐ精錬する点に要旨を有する。また別の観点からすると、本発明に係る低Ｐ鋼の製法とは、電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を製造するに当たり、ＣａＯとカルシウム・フェライトを含むスラグ造滓材を使用し、且つ、スクラップ１トン当たりの使用電力量が４００ＫＷＨに到達するまでに前記酸素ガスの吹き込みを開始して脱Ｐ精錬するところに要旨を有している。

吹き込む酸素ガスを無駄にしないためには、前記酸素ガスの吹き込みを、スクラップ１トン当たりの使用電力量が３００ＫＷＨ以上となる時点から開始することが好ましい。前記酸素ガスの吹き込みは、スクラップ１トン当たり０．１５〜０．４５ｍ³／分とするのが一般的である。

本発明の製法によれば、Ｐ含有量が０．００８質量％以下の低Ｐ鋼を確実に得ることができる。また本発明によれば、電気炉から排出されるスラグに含まれる未溶解のＣａＯ含有量を０．５質量％以下に抑えることができるため、再利用性に優れたスラグを得ることができる。

本発明によれば、ＣａＯの他にカルシウム・フェライトを含むスラグ造滓材を使用することによってＣａＯをスラグへ溶解し易くできるため、溶鋼の脱Ｐを効率よく進めることができる。また電気炉へ酸素ガスを吹き込むタイミングを適切に調整することによって、溶鋼を確実に脱Ｐでき、効率よく低Ｐ鋼を製造できる。

また、本発明によれば、スラグ造滓材としてＣａＯとカルシウム・フェライトを併用することでスラグへのＣａＯの溶解を促進できるため、電気炉から排出されるスラグに含まれる未溶解のＣａＯ含有量を低減できる。その結果、スラグの再利用性を高めることができる。

本発明は、電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を製造するに当たり、ＣａＯとカルシウム・フェライトを含む造滓材を使用すると共に、前記スクラップが完全溶解する前に酸素ガスの吹き込みを開始することが重要である。

即ち、ＣａＯとカルシウム・フェライトを含む造滓材を用いることで、カルシウム・フェライトがＣａＯと他のスラグ成分との親和性を高め、ＣａＯをスラグに溶解し易くする。その結果、スラグ中のＣａＯ濃度が高くなり、このスラグが溶鋼と接触することにより、溶鋼の脱Ｐ反応が進行し、効率よく低Ｐ鋼を製造できる。また、ＣａＯがスラグに容易に溶解するため、精錬の途中で電気炉から排出されるスラグ中に含まれる未溶解のＣａＯ量を低減できる。その結果、スラグの水浸膨張を低減できるため、前記スラグを例えば路盤材の原料として再利用することができる。

ところがＣａＯとカルシウム・フェライトを含む造滓材を使用した場合でも、溶鋼を充分に脱Ｐできないことがあった。そこでＣａＯとカルシウム・フェライトを含む造滓材を用いた場合の脱Ｐ条件について検討したところ、酸素ガスの吹き込み開始時期が重要であるとの知見を得た。即ち脱Ｐ反応を効率よく進めるには、スクラップが完全溶解する前に酸素ガスの吹き込みを開始することが重要である。

例えば、前記特許文献１や２にも記載されているように、従来例ではスクラップ等の溶解が完了した後に酸素ガスを吹き込んでいた。しかし造滓材としてＣａＯとカルシウム・フェライトを併用する場合には、スクラップ等が完全に溶解した後に酸素ガスを吹き込んでも酸素供給量が不足し、溶鋼の脱Ｐが進まないことがあった。こうした場合、脱Ｐ反応を進めるために酸素供給量を多くすることも考えられる。しかし酸素供給量を多くすると、溶鋼が過度に酸化され、歩留まりが低下する。また、電気炉の消耗電極を短寿命化したり、電気炉内の温度が一気に上昇して耐火物を損傷することがあるため好ましくない。

まず、本発明の製法においてスクラップを溶解・精錬する際に使用する造滓材について説明する。

上記カルシウム・フェライトとしては、例えば、モノカルシウム・フェライト（ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）とダイカルシウム・フェライト（２ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）のいずれも使用できる。こうしたカルシウム・フェライトは、ＣａＯを２０〜４５質量％程度とＦｅ₂Ｏ₃を５０〜８０質量％程度を含むものがよい。なお、カルシウム・フェライトに、残部成分として例えばＡｌ₂Ｏ₃などが適量含まれていてもよい。

上記カルシウム・フェライトの使用量は、併用するＣａＯの量によって変わるが、スクラップ１トン当たり５ｋｇ以上とするのがよい。使用量が５ｋｇ未満では、ＣａＯのスラグへの溶解促進作用が不足するため、スラグに未溶解のＣａＯが残り、脱Ｐ効率が悪くなる。またスラグの再利用も阻害する。カルシウム・フェライトの好ましい使用量は、スクラップ１トン当たり６ｋｇ以上であり、より好ましくは７ｋｇ以上である。しかしカルシウム・フェライトの使用量が多すぎると、コスト高になるばかりでなく、スラグが生成し過ぎる。従って使用量はスクラップ１トン当たり例えば２０ｋｇ以下、好ましくは１５ｋｇ以下、より好ましくは１０ｋｇ以下とする。

一方、上記ＣａＯの使用量は、溶鋼を脱Ｐできる範囲で定めればよく、上記カルシウム・フェライトの使用量によって変化するが、例えばスクラップ１トン当たり５ｋｇ以上（特に、１０ｋｇ以上）である。

上記ＣａＯとカルシウム・フェライトの配合比（ＣａＯ／カルシウムフェライト）は、ＣａＯとカルシウム・フェライトの使用量を、溶鋼を脱Ｐできる範囲で設定すると共に、このときＣａＯをスラグへ溶解できる範囲でカルシウム・フェライトの配合比を定めればよい。上記配合比は、例えば質量比で１〜３とするのがよい。配合比が１未満では、カルシウム・フェライトが多くなり過ぎる。配合比は、１．３以上とすることが好ましく、より好ましくは１．５以上である。しかし配合比が３を超えると、ＣａＯが多くなり過ぎる。配合比は２．７以下とすることが好ましく、より好ましくは２．５以下である。

上記ＣａＯとカルシウム・フェライトは、個別にスクラップと混合して使用してもよいし、例えば、ＣａＯの表面にカルシウム・フェライト層を形成したものを使用してもよい。なお、上記ＣａＯやカルシウム・フェライトの大きさは特に限定されない。

次に、酸素ガスを吹き込むタイミングについて説明する。本発明では、スクラップが完全溶解する前に酸素ガスの吹き込み（上吹き込み）を開始する。スクラップの一部が固体として残っている間に酸素ガスを吹き込むことにより、脱Ｐ反応を進行させる時間を確保できる。従ってスクラップが完全溶解する前とは、スクラップが完全溶解する直前では酸素を吹き込むタイミングが遅すぎ、電気炉に装入したスクラップ全量の８０質量％程度が溶解する前に酸素ガスの吹き込みを開始する。

この酸素ガス吹き込み時期を別の観点からみると、スクラップ１トン当たりの使用電力量が４００ＫＷＨに到達するまでに酸素ガスの吹き込みを開始するのがよい。酸素ガスの吹き込みを開始するタイミングが４００ＫＷＨ以上になると、酸素ガスを吹き込むタイミングが遅く、脱Ｐ反応が充分に進行しない。従って酸素ガスの吹き込みは、スクラップ１トン当たりの使用電力量が３９０ＫＷＨを超えるまでに（即ち、使用電力量が３９０ＫＷＨ以下の範囲で）開始することが好ましく、より好ましく３８０ＫＷＨ以下である。

酸素ガスの吹き込みを開始するタイミングの下限は特に限定されず、例えばスクラップやスラグ造滓材等を電気炉へ装入した直後としてもよいが、スクラップ１トン当たりの使用電力量が３００ＫＷＨ以上となる時点から酸素ガスの吹き込みを開始するのがよい。早い時期から酸素ガスの吹き込みを開始しても、スクラップやスラグ造滓材等が溶解していないため脱Ｐ反応が進まず、酸素ガスの無駄となる。また、酸素ガスの吹き込み量が過剰になると、電気炉内の温度が上昇し過ぎて炉内耐火物を損傷したり、黒鉛電極の酸化が加速されて消耗が著しくなり、メンテナンスコストが高くなる。従って酸素ガスの吹き込み開始は、好ましくは通電開始後で使用電力量がスクラップ１トン当たり３１０ＫＷＨ以上となる時点とするのがよく、より好ましくは３２０ＫＷＨ以上である。

なお、スクラップの溶解は通電開始直後から始まり、スクラップ１トン当たりの使用電力量が４００ＫＷＨに到達するまでの電気炉内の状態は、スクラップが半溶融している状態であり、電気炉に装入したスクラップ全量の８０質量％程度が溶解している。スクラップは、前記使用電力量が約４４０ＫＷＨに到達するとほぼ完全に溶解する。

電気炉への酸素ガス吹き込み速度は特に限定されないが、吹き込み速度が小さ過ぎると溶鋼を脱Ｐできず、一方吹き込み速度が大き過ぎると電気炉の消耗電極を短寿命化したり、炉内耐火物を損傷するので、吹き込み速度は例えばスクラップ１トン当たり０．１５〜０．４５ｍ³／分とすればよい。好ましくはスクラップ１トン当たり０．１８ｍ³／分以上（特に０．２０ｍ³／分以上）、０．４０ｍ³／分以下（特に０．３５ｍ³／分以下）である。

上記製法を採用すれば、Ｐ含有量が０．００８質量％以下の低Ｐ鋼を得ることができる。また、上記製法を採用すれば、ＣａＯの殆ど全てをスラグに溶解させることができるため、電気炉から排出されるスラグに含まれる未溶解のＣａＯ含有量を０．５質量％以下に抑えることができる。従ってこのスラグを例えば路盤材の素材として再利用しても水浸膨張しない。電気炉からスラグを排出する時期も特に限定されず、電気炉に装入したスラグ造滓材が溶解し、溶鋼表面にスラグを形成した後であればよい。ＣａＯは素早くスラグへ溶解するため、生成直後のスラグを電気炉外へ適宜排出してもスラグに含まれる未溶解のＣａＯ含有量は殆ど変わらない。

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

実施例１
電気炉でスクラップを下記実験例１〜４に示す手順で溶解、精錬（脱Ｐ）し、低Ｐ鋼を製造した。なお、スクラップ１００トンを溶解、脱Ｐするのに要する使用電力量は、スクラップ１トン当たり約５００ＫＷＨである。

実験例１
電気炉にスクラップを１００トン装入した後、ＣａＯと大阪鋼灰社製のカルシウム・フェライトを投入してから通電を開始し、スクラップ１トン当たりの使用電力量が３５０ＫＷＨに達した時点で酸素ガスの吹き込みを開始した。酸素ガスの吹き込み量は、スクラップ１トン当たり０．３０ｍ³／分とした。ＣａＯはスクラップ１トン当たり２０ｋｇ装入し、カルシウム・フェライトはスクラップ１トン当たり１０ｋｇ装入した。従ってＣａＯとカルシウム・フェライトを併用する場合の配合比（ＣａＯ／カルシウムフェライト）は、質量比で２０／１０＝２である。なお、用いたカルシウム・フェライトは、ＣａＯを３１．９質量％と、Ｆｅ₂Ｏ₃を５７．９質量％含んでいた。従ってＣａＯのトータル使用量は、スクラップ１トン当たりおおよそ２３ｋｇであった。

通電を開始してからスクラップ１トン当たりの使用電力量が３５０ＫＷＨ、４００ＫＷＨ、４４０ＫＷＨ、５００ＫＷＨに達した時点で溶鋼を採取し、鋼中のＰ含有量を測定した。Ｐ含有量は発光分光分析装置を用いて測定した。Ｐ含有量の測定結果を使用電力量に対してプロットしたものを図１に示す。鋼中のＰ含有量は０．００８質量％以下の場合を合格とする。なお、図１において使用電力量が０ＫＷＨ／トンのときのＰ含有量は、スクラップに含まれるＰ含有量を意味している。

図１から次のように考察できる。スクラップ１トン当たりの使用電力量が４００ＫＷＨに到達するまでに酸素ガスを吹き込めば、Ｐ含有量が０．００５質量％程度の低Ｐ鋼を製造できた。

次に、低Ｐ鋼を製造した後、電気炉内に設けられた耐火物の劣化度合いを目視観察した。その結果、耐火物は殆ど損傷していなかった。また、低Ｐ鋼を製造した後、電気炉内に設けた黒鉛電極の消耗度合いを目視観察した。その結果、黒鉛電極の消耗は抑えられていた。

実験例２
上記実験例１において、酸素ガスの吹込み開始時期を、スクラップ１トン当たりの使用電力量が４００ＫＷＨに達した時点とする以外は、同じ条件で鋼を製造した。

上記実験例１と同様にしてＰ含有量を測定し、測定結果を図２に示した。図２から次のように考察できる。スクラップ１トン当たりの使用電力量が４００ＫＷＨに到達した時点以降に酸素ガスを吹き込むと、脱Ｐが進行せず、Ｐ含有量が０．００８質量％以下の低Ｐ鋼は得られなかった。

なお、低Ｐ鋼を製造した後、電気炉内に設けられた耐火物の劣化度合いを目視で観察したところ、耐火物は殆ど損傷していなかった。また、電気炉内の黒鉛電極の消耗度合いを目視で観察したところ、黒鉛電極の消耗は抑えられていた。

実験例３
上記実験例１において、酸素ガスの吹込み開始時期を、スクラップ１トン当たりの使用電力量が２００ＫＷＨに達した時点とする以外は、同じ条件で鋼を製造した。

上記実験例１と同様にしてＰ含有量を測定し、測定結果を図３に示した。図３に示すように、スクラップ１トン当たりの使用電力量が４００ＫＷＨに到達するまでに酸素ガスを吹き込めば、Ｐ含有量が０．００５質量％程度の低Ｐ鋼を製造できた。しかし、低Ｐ鋼を製造した後、電気炉内に設けられた耐火物の劣化の程度を目視で観察したところ、耐火物に損傷が認められた。また、電気炉内に設けられた黒鉛電極の消耗の程度を目視で観察したところ、黒鉛電極はかなり消耗していた。

実験例４
電気炉にスクラップを１００トン装入した後、ＣａＯを投入してから通電を開始し、スクラップ１トン当たりの使用電力量が３５０ＫＷＨに達した時点で酸素ガスの吹き込みを開始した。酸素ガスの吹き込み量は、スクラップ１トン当たり０．３０ｍ³／分とした。ＣａＯはスクラップ１トン当たり２０ｋｇ装入した。

Ｐ含有量を上記実験例１と同様に測定し、測定結果を図４に示した。図４から次のように考察できる。造滓材としてＣａＯのみを使用すると、スクラップ１トン当たりの使用電力量が４００ＫＷＨに到達するまでに酸素ガスを吹き込んでも脱Ｐが進行せず、Ｐ含有量が０．００８質量％以下の低Ｐ鋼は得られなかった。

次に、上記実験例１と実験例４において、スクラップ１トン当たりの使用電力量が４５０ＫＷＨの時点（この時点では、スクラップは完全に溶解している）で取り出したスラグの成分組成を次の方法で測定した。スラグ成分のうち、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔ．Ｆｅ、ＭｎＯはＩＣＰ法で、ｆ−ＣａＯはエチレングリコールでｆ−ＣａＯのみを溶解させた後にＩＣＰ法で、夫々測定した。測定結果を表１に示す。

スラグ成分組成の測定結果からスラグ中の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を算出し、算出結果を下記表１に示す。

また、上記スラグを用い、ＪＩＳＡ５０１５による水浸膨張試験を行って水浸膨張率を測定し、スラグの水浸膨張性を評価した。経過日数は５０日として毎日スラグの水浸膨張率を測定し、水浸膨張率の変化度合いで水浸膨張性を評価した。

表１から明らかなように、実験例１において途中で排出されるスラグには、未溶解のＣａＯ（ｆ−ＣａＯ）は殆ど含まれておらず、ＣａＯ含有量は０．５質量％以下であった。このスラグは水浸膨張が殆ど認められず、水浸膨張率の変化度合いはほぼ０％であり、路盤材として再利用できた。一方、実験例４において途中で排出されるスラグには、未溶解のＣａＯが２〜８質量％認められた。このスラグは水浸膨張試験を開始して数日後から水浸膨張が認められ、試験開始から１０日目には水浸膨張率が約０．５％を超えており、路盤材として再利用できなかった。

実施例２
電気炉にスクラップを１００トン装入した後、ＣａＯのみ、またはＣａＯとカルシウム・フェライトを入れてから通電を開始し、スクラップ１トン当たりの使用電力量が表２に示した時点で酸素ガスの吹き込みを開始した。スクラップ１トン当たりの酸素ガスの吹き込み量を表２に示した。表２中、Ｎｏ．１〜８はＣａＯのみを使用した例であり、Ｎｏ．９〜１５はＣａＯとカルシウム・フェライトを使用した例である。ＣａＯはスクラップ１トン当たり２０ｋｇ装入し、カルシウム・フェライトはスクラップ１トン当たり１０ｋｇ装入した。従ってＣａＯとカルシウム・フェライトを併用する場合の配合比（ＣａＯ／カルシウムフェライト）は、質量比で２０／１０＝２である。なお、用いたカルシウム・フェライトは、ＣａＯを３１．９質量％と、Ｆｅ₂Ｏ₃を５７．９質量％含んでいた。従ってＣａＯのトータル使用量は、スクラップ１トン当たりおおよそ２３ｋｇである。

通電を開始してからスクラップ１トン当たりの使用電力量が４４０ＫＷＨ、５００ＫＷＨに達した時点でスラグを取り出し、次の方法でスラグの成分組成を測定した。スラグ成分のうち、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔ．Ｆｅ、ＭｎＯ、ＭｇＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃はＩＣＰ法で、Ｓは燃焼赤外線吸収法で、Ｐ₂Ｏ₅は吸光光度法で、ｆ−ＣａＯはエチレングリコールでｆ−ＣａＯのみを溶解させた後にＩＣＰ法で、夫々測定した。測定結果を表３に示す。

上記スクラップ１トン当たりの使用電力量が４４０ＫＷＨに達した時点は、スクラップが完全に溶解した時点に相当し、下記表３では「ＭＤ」と表記した。また、使用電力量が５００ＫＷＨに達した時点は、脱Ｐが終了した時点に相当し、下記表３では「ＯＰ末」と表記した。また、測定結果からスラグ中の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を算出した結果も下記表３に示した。

次に、スクラップ１トン当たりの使用電力量が４４０ＫＷＨに達した時点で採取したスラグを用い、上記実施例１と同じ方法で水浸膨張試験を行い、水浸膨張性を評価した。なお、経過日数は１２０日とした。水浸膨張率を測定した結果を図５に示す。図５中、◇は表２のＮｏ．２、□は表２のＮｏ．５、△は表２のＮｏ．７、＋は表２のＮｏ．９、▲は表２のＮｏ．１０、○は表２のＮｏ．１４の結果を夫々示している。

表２、表３および図５から次のように考察できる。Ｎｏ．１〜８は、本発明で規定する要件を満足しない例であり、スラグ造滓材としてＣａＯのみを使用しているため、電気炉から排出されるスラグには未溶解のＣａＯが多く、水浸膨張性は悪かった。一方、Ｎｏ．９〜１５は、本発明で規定する要件を満足する例であり、スラグ造滓材としてＣａＯとカルシウム・フェライトを使用しているため、電気炉から排出されるスラグには未溶解のＣａＯが殆ど含まれておらず、水浸膨張性は良好であった。

次に、スラグ塩基度に対してスラグに含まれる未溶解のＣａＯ量（ｆ−ＣａＯ）をプロットしたものを図６に示す。図６中、◆は表２のＮｏ．１〜８の結果、□は表２のＮｏ．９〜１５の結果を夫々示している。

図６から明らかなように、本発明で規定する要件を満足する例では、スラグ塩基度が変動してもスラグに含まれる未溶解のＣａＯ量が０．５質量％以下に抑えられ、再利用性に優れたスラグも得ることができた。

図１は、実験例１において鋼中のＰ含有量の測定結果を示すグラフである。図２は、実験例２において鋼中のＰ含有量の測定結果を示すグラフである。図３は、実験例３において鋼中のＰ含有量の測定結果を示すグラフである。図４は、実験例４において鋼中のＰ含有量の測定結果を示すグラフである。図５は、水浸膨張率を測定した結果を示すグラフである。図６は、スラグに含まれる未溶解のＣａＯ量を測定した結果を示すグラフである。

Claims

電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を製造するに当たり、
ＣａＯとカルシウム・フェライトを含むスラグ造滓材を使用し、且つ、前記スクラップが完全溶解する前に酸素ガスの吹き込みを開始して脱Ｐ精錬することを特徴とする低Ｐ鋼の製法。
電気炉でスクラップを溶解・精錬して低Ｐ鋼を製造するに当たり、
ＣａＯとカルシウム・フェライトを含むスラグ造滓材を使用し、且つ、スクラップ１トン当たりの使用電力量が４００ＫＷＨに到達するまでに前記酸素ガスの吹き込みを開始して脱Ｐ精錬することを特徴とする低Ｐ鋼の製法。
前記酸素ガスの吹き込みを、スクラップ１トン当たりの使用電力量が３００ＫＷＨ以上となる時点から開始する請求項１または２に記載の製法。
前記酸素ガスの吹き込みを、スクラップ１トン当たり０．１５〜０．４５ｍ³／分とする請求項１〜３のいずれかに記載の製法。
Ｐ含有量が０．００８質量％以下の低Ｐ鋼を得る請求項１〜４のいずれかに記載の製法。
電気炉から排出されるスラグに含まれる未溶解のＣａＯ含有量を０．５質量％以下に抑える請求項１〜５のいずれかに記載の製法。