JP2007224388A

JP2007224388A - 溶銑の処理方法

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Publication number: JP2007224388A
Application number: JP2006048721A
Authority: JP
Inventors: Takatomo Endo; 隆智遠藤; Masaki Miyata; 政樹宮田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: JP4196997B2

Abstract

【課題】脱燐剤を酸素とともに溶銑に上吹きすることにより、高い脱燐処理能率および脱燐反応効率を得ることのできる溶銑の処理方法を提供する。
【解決手段】高炉から出銑後に脱珪処理した溶銑を転炉型脱燐炉にて脱燐処理するに際して、脱珪処理溶銑を、溶銑が収容された溶銑鍋から上記脱燐炉に装入する前に、脱珪処理で生成したスラグを除去することなく、または上記スラグの一部を除去後、脱燐炉に装入し、ＣａＯ含有粉状脱燐剤を上吹きランスから酸素をキャリアガスとして溶銑に吹き付けることにより脱燐処理を行う溶銑の処理方法である。脱珪処理は、トーピードカーから溶銑鍋への溶銑払出し時に脱珪剤を投入するなどの方法により行うのが好ましく、また、脱珪剤として、転炉脱炭スラグを用いることが好ましい。
【選択図】図４

Description

本発明は、溶銑の脱燐処理をより効率的に実施する溶銑の処理方法に関し、さらに詳しくは、脱珪処理した溶銑を、その脱珪処理により生成したスラグを除去せずに、または一部除去した後に転炉型脱燐炉に装入し、ＣａＯを含有する脱燐剤を上吹きランスから酸素をキャリアガスとして溶銑に吹き付けることにより脱燐処理を行う溶銑の処理方法に関する。

近年の鋼材品質に対する要求の高度化を受けて、低燐鋼の需要が大幅に増加している。これに対応するため、溶銑段階において脱燐を施す溶銑予備処理が一般的となっている。従来、この溶銑予備脱燐においては、塊状の脱燐剤の滓化（溶融）を促進するために螢石などのハロゲン化物が滓化促進剤として使用されてきた。しかしながら、耐火物保護、ならびに、近年、重要度が急速に増大している地球環境保護および廃棄物の有効利用といった観点から、螢石の使用は望ましくなく、その対応策として幾つかの方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、転炉型反応容器に収容された溶銑に対して上吹きランスより酸化カルシウム粉を酸素とともに吹き付けるとともに、反応容器の炉底かまたは側壁から攪拌用ガスを吹き込む溶銑脱燐方法が開示されている。また、この脱燐方法による脱燐能の高位安定化および滓化促進を目的として、特許文献２には、上底吹き転炉形式の炉に収容された溶銑に、上吹きランスから、ＣａＯ粉にＡｌ₂Ｏ₃粉またはさらにＦｅ₂Ｏ₃粉を混合した混合粉を吹き付けるとともに、炉底から攪拌用ガスを吹き込む溶銑の脱燐方法が開示されている。

特許文献１または特許文献２に開示された脱燐方法により高い脱燐能を得るためには、スラグの装入塩基度をより高めることが望ましいが、塩基度が２．０を超えると、スラグの流動性が低下し、炉内からの排滓性が悪化する。そのため、これらの方法を連続して実施した場合には、炉内に付着および残留するスラグも増加し、その残留分の影響により、後の処理においてスラグの滓化性が著しく悪化し、脱燐能が大幅に低下するという問題がある。この問題への対策としては、スラグの装入塩基度を２．０以下とした条件下で連続処理することが考えられるが、塩基度を低下させることに起因する脱燐能の低下は避けられず、したがって、安定した脱燐処理を行うためにはスラグ量を増加させざるをえない。

スラグ量は溶銑中のＳｉ含有率の影響を受けて決定される。近年では、高炉から出銑される溶銑中のＳｉ含有率は、安価な原燃料の使用を指向した操業方法の影響もあって、一般的には０．１０〜１．００質量％程度の変動幅を有している。したがって、溶銑中Ｓｉ含有率が低く必要スラグ量が不足している場合には、ＳｉＯ₂を含有する副原料を添加してスラグの必要量を確保することとなる。その際に使用される副原料としては、珪石や橄欖岩などがあるが、これらは、その成分組成から予測される融点が１７００〜１９００℃程度と非常に高く、溶銑脱燐の処理温度域では溶融しにくい。そのため、スラグ量を確保するためにこれらの副原料を添加しても、実際にはスラグを形成しない未溶解分が発生し、その結果、スラグ量不足による脱燐不良が起こる。

一方、溶銑中Ｓｉ含有率が高い場合には、上記のようなスラグ量不足の懸念は無くなるものの、下記の問題が発生する。すなわち、(1)脱燐処理の初期において生成するＳｉＯ₂量が多くなること、および(2)Ｓｉの燃焼による発熱量の増加に起因して温度調整のための冷材（ミルスケールや鉄鉱石などの酸化鉄）の投入量が増加し、それらと溶銑中のＣとの反応によるＣＯガス発生量が増加すること、の二つの要因によって、スロッピングの発生頻度が増加するという問題が発生する。スロッピングが発生すると、スラグ中に含まれる粒鉄も炉外へと流出するため鉄歩留まりが低下し、またスロッピングの程度が大きい場合には、飛散した高温のスラグによる転炉周辺設備の損傷などが予想され、深刻な問題となる。

上述したように、脱燐剤を上吹き酸素とともに溶銑に吹き付ける溶銑の脱燐方法は、処理する溶銑の条件の変動に柔軟に対応できているとはいえず、従来、その対応方法についての提案もなされていない。しかしながら、溶銑の諸条件を常に一定に維持することは、現状では困難であり、上記の脱燐方法をさまざまな成分組成および温度を有する溶銑に適用するための対策が必要である。

また、粉体を上吹きする転炉精錬法では、スピッティングが発生しやすいため、粉体供給速度（ｋｇ／ｍｉｎ／ｔ−溶鋼）を高めて精錬能率を向上させるための方策が必要である。例えば、特許文献３には、ＣａＯ含有脱燐剤の吹き付けを開始する前に、生石灰、転炉スラグ、造塊スラグ、ドロマイトなどを投入して酸素を上吹きし、カバースラグを形成することによってスピッティングの発生を抑止する溶銑の脱燐方法が開示されている。しかし、この方法では、本来の脱燐処理である粉体上吹き吹錬のための時間が制約を受けることになるため、脱燐処理の能率や脱燐反応の効率を向上させるという面でなお課題が残されている。

特開平８−３１１５２３号公報（特許請求の範囲および段落［００１２］）特開２０００−３４５２２６号公報（特許請求の範囲および段落［００１３］）特許第３６８７４３３号公報（特許請求の範囲、段落［００２４］〜［００２６］、［００５０］など）

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、脱燐剤を上吹き酸素とともに溶銑に吹き付けて溶銑脱燐を行うに際し、より効果的に脱燐処理効率を向上させることのできる溶銑の処理方法を提供することにある。

本発明者らは、上述の課題を解決するために、溶銑の脱燐処理能率や脱燐反応効率を向上させる方法を検討し、下記の（ａ）〜（ｅ）の知見を得て、本発明を完成させた。

（ａ）脱珪処理した溶銑を転炉型脱燐炉にて脱燐処理するに際して、脱珪スラグを除去せずに、または脱珪スラグを一部除去した後の溶銑を転炉型脱燐炉内に装入することにより、適切量の溶銑脱珪スラグを溶銑とともに転炉型脱燐炉内に供給する方法を採用すると、脱燐剤の上吹きによる脱燐に先立って転炉型脱燐炉内にカバースラグが形成され、脱燐反応が効果的に進行する。

（ｂ）上記（ａ）における脱珪剤としては、転炉における脱炭精錬により生成したスラグ（以下、「転炉脱炭スラグ」とも記す）を用いることが好ましい。転炉脱炭スラグ中に含有されるＣａＯ、ＦｅＯ成分などを有効に利用できるからである。

（ｃ）溶銑中Ｓｉ含有率が高く、その結果、脱珪量が多くなる場合には、スラグ生成量が増大するので、ある程度の除滓を行ってから、脱珪処理後の溶銑とともに転炉型脱燐炉に装入するのが好ましい。これに対して、溶銑中Ｓｉ含有率が低く、その結果、脱珪量が少ない場合、または転炉脱炭スラグを利用して脱珪スラグ量を増大させた場合には、脱珪スラグを除滓せずに脱珪処理後の溶銑とともに転炉型脱燐炉に装入するのが好ましい。以下、このような脱珪方法を「調整脱珪法」ともいう。

（ｄ）上記（ｃ）の調整脱珪法は、スラグ生成量の調整の容易さ、およびスラグ生成後の温度低下によるスラグの固化を避ける観点から、転炉型脱燐炉への溶銑装入の直前に行うことが好ましい。具体的には、トーピードカーから溶銑鍋への溶銑払い出しの際に、溶銑の払い出し流に巻き込まれるように脱珪剤を必要量投入するか、または溶銑払い出し前に溶銑鍋に脱珪剤を必要量装入しておく方法が好適である。

（ｅ）上記（ａ）〜（ｄ）の方法により脱燐処理を行った後、脱炭精錬の前に行う脱硫処理は、脱硫効率の高い機械攪拌式脱硫法によることが好ましい。

本発明は上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨とするところは下記の（１）〜（４）に示す溶銑の処理方法にある。

（１）高炉から出銑後に脱珪処理した溶銑を転炉型脱燐炉にて脱燐処理するに際して、脱珪処理した溶銑を、該溶銑が収容された溶銑鍋から転炉型脱燐炉に装入する前に、該脱珪処理により生成したスラグを該溶銑鍋から除去することなく、または生成したスラグの一部を除去した後、転炉型脱燐炉に装入し、ＣａＯを含有する粉状の脱燐剤を上吹きランスから酸素をキャリアガスとして該溶銑に吹き付けることにより脱燐処理を行うことを特徴とする溶銑の処理方法。

（２）前記脱珪処理を、トーピードカーから溶銑鍋への溶銑払出しの際に脱珪剤を投入する方法により行うか、またはその払出しに先立って該溶銑鍋に脱珪剤を装入しておく方法により行うか、または上記の両方法により行う前記（１）に記載の溶銑の処理方法。

（３）前記脱珪剤として、転炉による脱炭スラグを用いる前記（１）または（２）に記載の溶銑の処理方法。

（４）高炉から出銑後に脱珪処理した溶銑を、転炉型脱燐炉にて脱燐処理した後に溶銑鍋に出湯し、該溶銑鍋において該溶銑を機械攪拌式脱硫法により脱硫処理し、次いで転炉にて該溶銑を脱炭精錬する前記（１）〜（３）のいずれかに記載の溶銑の処理方法。

本発明において、「転炉型脱燐炉」とは、脱燐剤などの粉体を上吹きランスにより溶銑に吹き付けて脱燐処理を行うことのできる充分なフリーボード（上部空間）を有する転炉形式の脱燐炉を意味し、溶銑をガス攪拌するための底吹き機構を有することが好ましい。

また、「スラグの一部を除去」とは、溶銑鍋内に、溶銑１トン（ｔ）当たりスラグを２ｋｇ以上残すようにスラグを除去（以下、「除滓」とも記す）することを意味する。

「粉状の脱燐剤」とは、酸素ガスにより搬送および吹き付けが可能な粉状または粒状の脱燐剤を意味する。好ましくは、粒径が１００メッシュ以下（１４７μｍ以下）の微粉により構成される脱燐剤が例示できるが、粒径が３ｍｍ以下の粗粒が含まれていてもよい。

そして、「機械攪拌式脱硫法」とは、溶銑中に浸漬した攪拌翼を回転させて溶銑を攪拌しながら脱硫する脱硫方法を意味し、例えば、ＫＲ脱硫法などが該当する。

なお、以下の説明において、含有率についての「％」の標記は、「質量％」を意味するものとする。

本発明の溶銑の処理方法によれば、脱珪処理を行った溶銑から脱珪スラグを除去することなく、または脱珪スラグの一部を除去した後に、転炉型脱燐炉に装入し、脱燐剤を上吹きランスから酸素をキャリアガスとして溶銑に吹き付けるので、スラグの滓化が向上するとともに、カバースラグが迅速かつ確実に形成され、脱燐処理能率および脱燐反応効率を向上させることができる。

本発明は、前記したとおり、高炉から出銑後に脱珪処理した溶銑を転炉型脱燐炉にて脱燐処理するに際して、脱珪処理を行った溶銑を、溶銑鍋から転炉型脱燐炉に装入する前に脱珪スラグを溶銑鍋から除去することなく、または脱珪スラグの一部を除去した後、転炉型脱燐炉に装入し、ＣａＯを含有する脱燐剤を上吹きランスから酸素をキャリアガスとして溶銑に吹き付けることにより脱燐処理を行う溶銑の処理方法である。以下に、本発明の方法についてさらに詳細に説明する。

１．基礎となる技術的思想
本発明において、転炉型脱燐炉での溶銑脱燐処理前に行う溶銑脱珪処理は、その処理場所に特に限定されない。例えば、高炉出銑樋内、トーピードカー内、溶銑鍋内などにおいて、周知の方法により行うことができる。但し、本発明における溶銑脱珪処理の目的が、溶銑中のＳｉ含有率の調整とともに、転炉型脱燐炉内で行う粉体上吹き脱燐に先立って該脱燐炉内に供給するカバースラグの生成にあることにおいて、従来の溶銑脱珪プロセスとは大きく相違する。従来の溶銑脱珪プロセスにおいては、その目的は、溶銑脱燐時の脱燐効率を高めるため、および脱燐スラグの生成量を低減するために、脱燐炉へ持込まれるＳｉ源を低減することにあったからである。したがって、脱珪処理において生成したスラグは、転炉への持込みを避けるために、溶銑を転炉に装入する前に、極力完全に除去されていた。

しかし、本発明では、適切な量の溶銑脱珪スラグを転炉型脱燐炉内に持ち込むことが、脱珪処理の主たる目的の一つである。転炉型脱燐炉に持ち込まれるＳｉ源の総量は、従来の溶銑脱珪処理と同様に、ある程度の適正範囲にコントロールすることが望ましいが、それとともに重視すべき点は、「適正量の脱珪スラグを転炉型脱燐炉に供給すること」である。つまり、粉体上吹き脱燐に先立って転炉型脱燐炉内にカバースラグを供給し、溶銑装入後に、可及的速やかに粉体状脱燐剤を上吹きする脱燐（以下、「粉体上吹き脱燐」とも記す）を開始できるように炉内の吹錬条件を整えることである。

この場合、溶銑脱珪量のみならず、投入する脱珪剤の種類や量によっても、溶銑脱珪スラグの生成量および成分組成が異なる。従来の脱珪処理では、Ｓｉの酸化のために気体酸素や酸化鉄が主として用いられ、その脱珪反応時に起こるスラグフォーミングを抑制するために生石灰などのＣａＯ源が補助的に用いられていた。しかし、本発明の脱珪処理では、転炉型脱燐炉に持ち込む脱珪スラグの生成をも目的とすることから、細かく破砕した転炉脱炭スラグを脱珪剤として適時に用い、脱炭スラグ中に含有されるＣａＯやＦｅＯを有効に利用することができる。表１に脱珪剤として用いる転炉脱炭スラグの成分組成および粒径を例示する。

例えば、溶銑中Ｓｉ含有率が低目であるために、脱燐効率向上の面から溶銑中のＳｉ含有率を低下させる必要がない場合には、高炉原料としての焼結鉱や圧延時に生成するスケールなどからなる少量の酸化剤とともに転炉脱炭スラグを適当量用いると、溶銑中Ｓｉの酸化とともに、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）が１〜２の範囲の比較的低塩基度の半溶融スラグが必要量生成されるので、好適である。転炉脱炭スラグとして、溶銑脱燐後の溶銑を脱炭精錬する際に生成するスラグを用いると、Ｐ含有率が低く、かつＴ.Ｆｅ含有率が高いので、特に好ましい。

この溶銑脱珪スラグの除滓および転炉型脱燐炉への装入は、下記のとおり行うのが好ましい。すなわち、溶銑中Ｓｉ含有率が高く、その結果、脱珪量が多くなる場合には、スラグ生成量が増大するので、ある程度の除滓を行ってから、脱珪処理後の溶銑とともに転炉型脱燐炉に装入するのが好ましい。これに対して、溶銑中Ｓｉ含有率が低く、その結果、脱珪量が少ない場合または転炉脱炭スラグを利用して脱珪スラグ量を増大させた場合には、脱珪スラグを除滓せずに脱珪処理後の溶銑とともに転炉型脱燐炉に装入するのが好ましい。

上記のようにして行う調整脱珪法は、スラグ生成量の調整の容易さ、およびスラグ生成後の温度低下によるスラグの固化を避けるために、転炉型脱燐炉への溶銑装入の直前に行うことが好ましい。具体的には、トーピードカーから溶銑鍋への溶銑払い出しの際に、溶銑の払い出し流に巻き込まれるように脱珪剤を必要量投入するか、または溶銑払い出し前に溶銑鍋に脱珪剤を必要量装入しておく方法が好ましい。なお、溶銑中Ｓｉ含有率が高い場合には、必要に応じて溶銑鍋から生成スラグを除去するが、溶銑中Ｓｉ含有率が低く、生成スラグを除去する必要がない場合には、溶銑および生成した脱珪スラグを一緒に転炉型脱燐炉に装入すればよい。

２．好適な実施態様
本発明の溶銑の処理方法を実施するに際しての好ましい態様および好ましい範囲について下記に説明する。

（１）脱珪量
高炉から出銑された溶銑をトーピードカーから溶銑鍋に移す際の溶銑の落下流に、例えば焼結鉱などの酸化鉄含有物質からなる脱珪剤を投入することにより脱珪処理を施すのが好ましい。ここで、考慮しなければならないのは、脱珪剤の量である。

図１は、高炉から出銑された溶銑中のＳｉ含有率が０．２５〜０．４０％の場合における脱燐率と脱珪量との関係を示す図である。同図の結果から、脱珪量が０．０５％以上となるように脱珪剤の量を調整すれば、８０％以上の脱燐率が得られ、好ましいことがわかる。上記の脱珪量は、生成ＳｉＯ₂量では１．２（ｋｇ／ｔ−溶銑）以上に相当し、さらにＳｉＯ₂以外の他成分の存在も考慮すると、生成スラグ量では２（ｋｇ／ｔ−溶銑）以上に相当する。

ここで、脱珪量とは、（高炉出銑時の溶銑中Ｓｉ含有率の分析値（％））−（脱珪処理終了後の溶銑中Ｓｉ含有率の分析値（％））を指す。また、脱燐率とは、｛（脱珪処理終了後の溶銑中Ｐ含有率の分析値（％））−（脱燐処理後に転炉型脱燐炉から溶銑鍋に出湯した際の鍋中における溶銑中Ｐ含有率の分析値（％））｝／（脱珪処理終了後の溶銑中Ｐ含有率の分析値（％））×１００（％）を意味する。

ただし、溶銑中Ｓｉ含有率が低い場合には、脱珪量を一定値以下の範囲に抑えることが好ましい。図２は、溶銑中Ｓｉ含有率が０．２０％以下の場合における脱燐率と脱珪量との関係を示す図である。同図の結果からわかるように、溶銑中Ｓｉ含有率が０．２０％以下の場合には、脱珪量が０．０８％を超えて多くなると脱燐率が低下することから、脱珪量を０．０５〜０．１０％程度にしておくことが好ましい。

これは、溶銑中Ｓｉ含有率が低い場合に０．０８％を超える脱珪を行うと、溶銑中のＳｉ含有率の低下により、転炉型脱燐炉での脱燐精錬時にＳｉの酸化発熱量が減少し、スラグ量の確保を目的として投入したＳｉＯ₂を含有する副原料が完全に溶融し切らず、その結果、溶融スラグ量が減少して脱燐不良が発生する可能性が高くなるからである。

（２）脱燐処理
脱珪スラグを除滓せずに、溶銑を脱珪スラグとともに転炉型脱燐炉に装入し、ＣａＯを含有する粉状の脱燐剤を上吹きランスから酸素をキャリアガスとして溶銑に吹き付けて脱燐処理を行う。ＣａＯを含有する粉状脱燐剤としては、石灰石を焼成して得られる生石灰の粉砕物（ＣａＯ含有率が９０％以上で、焼成残りのＣａＣＯ₃や石灰石の脈石として含有されるＭｇＯなどを含む）のほか、石灰石単味やドロマイト（ＣａＣＯ₃・ＭｇＣＯ₃）などの一般的な製鋼用副原料の粉砕物が例示される。

石灰石や製鋼用副原料の粉砕には工業的に知られた破砕方法を適宜用いればよく、粉状脱燐剤の粒子径は、酸素ガスによって搬送および吹付けが可能な大きさであればよい。具体的には、１００メッシュ以下などの微粉が例示されるが、粒径が３ｍｍ以下の粗粒が含まれていても構わない。

上記の粉体上吹き脱燐処理に際して、特許文献３に記載された方法のように、転炉型脱燐炉への溶銑の装入前にＣａＯを含有する副原料を脱燐炉内に前装入したり、または溶銑装入後にＣａＯ含有副原料を溶銑上に上置きしたりすると、それらによるスピッティング抑制効果と相俟って、本発明法の効果が一層顕著となる。ＣａＯを含有する副原料としては、生石灰や石灰石、ドロマイトのほか、転炉スラグ、取鍋スラグなどが例示される。

同じＳｉ含有率を有する溶銑で比較すると、事前に脱珪処理を行った場合の方が、上吹きランスから吹き付けられたＣａＯ粉が火点において、ＣａＯ−ＳｉＯ₂−ＦｅＯ系化合物よりも脱燐能の高いＣａＯ−ＦｅＯ系化合物を形成しやすいので、火点での脱燐反応が起きやすく、高い脱燐能が得られると考えられる。また、ＣａＯを含有する副原料を脱燐炉内に前装入するか、または溶銑装入後に上置きした場合は、脱珪処理時に生成した低融点のＳｉＯ₂−ＦｅＯ系化合物によりＣａＯ含有副原料の溶融が促進され、スラグの滓化率が向上する結果、安定した高い脱燐能が得られる。

一般に、ＣａＯ粉などを上吹きする溶銑の粉体上吹き脱燐方法では、ＣａＯ粉の吹き付けに起因してスピッティングが増加する傾向にあり、上吹きランスへの地金の付着や鉄分ロスの増加などの問題が発生する可能性が高い。しかし、本発明の溶銑処理方法のように、脱珪スラグが溶銑表面に存在する条件下においては、溶銑表面を覆うカバースラグが迅速かつ確実に形成されるので、スピッティングの抑制に対しても著しい効果が発揮される。

具体的には、従来技術として前述した特許文献３に記載された溶銑の脱燐方法では、スピッティングの発生を防止するために、カバースラグの生成工程として３分間を要していたのに対して、本発明法のように転炉型脱燐炉への溶銑装入前に、好ましくは２ｋｇ／ｔ以上の所定量のスラグを生成させておく場合には、カバースラグの生成工程は１分間程度で充分である。それ故、粉状のＣａＯ含有脱燐剤を溶銑に吹き付ける本来の脱燐工程の時間を２分間長く確保できることが判明した。この場合、脱燐剤供給量の原単位（ｋｇ／ｔ）が同じ条件下では、本来の脱燐時間が延長されているので、脱燐剤の単位時間当たりの供給速度（ｋｇ／ｔ／ｍｉｎ）は相対的に減少している。その結果、粉状脱燐剤が火点においてＣａＯ−ＦｅＯ系化合物になりやすく、かつ、そのＣａＯ−ＦｅＯ系化合物と溶銑中の燐との反応機会が多くなるので、１回の脱燐処理当たりの脱燐率は向上していると考えられる。

（３）調整脱珪および除滓の省略
本願発明における調整脱珪処理の効果は、溶銑中のＳｉ含有率の適度の低下効果に、さらにスピッティングを抑制するためのカバースラグの生成工程の短縮効果、すなわち、粉体上吹き時間の延長効果が重畳されたものであるから、高炉出銑時の溶銑中Ｓｉ含有率が低い場合には、脱珪効果よりもカバースラグの生成効果の方が大きくなる。

現実に、脱炭スラグ以外の酸化鉄源による計算上の脱珪量を０.０５％未満に抑えて、脱炭スラグ中のＦｅＯ成分などによる脱珪およびスラグの生成を図った結果、脱炭スラグ以外の酸化鉄源と脱炭スラグとの添加量の合計が３ｋｇ／ｔ以上の範囲において、溶銑中Ｓｉ含有率が０．２０％以下で脱珪量が０．０２〜０．０５％であっても脱燐率が８０％以上となる安定的な脱燐率の向上が見られた。同様に、溶銑中Ｓｉ含有率が低い溶銑を脱珪後に脱燐した図２で示される試験の場合には、脱珪量が０．０２〜０．０５％の範囲では、脱燐率は７０〜７７％程度であったが、その脱珪剤には通常の焼結鉱を用いていた。それに対して、脱炭スラグを併用する調整脱珪法を利用した場合には、脱珪に用いた脱炭スラグの滓化効果が溶銑の脱燐率向上に寄与し、安定的に脱燐率が向上したものと考えられる。

上記の酸化鉄源と脱炭スラグとの添加合計量は、一層安定した効果を得る観点からは、５ｋｇ／ｔ以上とすることが好ましいが、一方では、添加合計量の必要以上の増加は、脱燐炉への持込みスラグ量を増加させ、脱燐スラグ量の増加をきたす。したがって、脱燐スラグ量の生成抑制効果を勘案すると、この添加合計量は１５ｋｇ／ｔ以下とすることが好ましい。

さらに、除滓は、脱珪処理を行った後、次工程の処理前に実施されるのが一般的であることから、この除滓により、スラグとともに溶銑の一部が流出して鉄歩留りが低下したり、除滓時に溶銑温度が低下したり、さらには、除滓に時間を要するため本来の脱燐時間が短縮されるなどの問題が発生する。これに対して、本発明の溶銑処理方法では、除滓を省略するか、または一部の除滓しか行わないため、これらの問題を大幅に解消できる。

ここで、一部の除滓とは、前記したとおり、溶銑鍋内にスラグを２ｋｇ／ｔ以上残すような除滓を意味する。

（４）脱硫工程を含めた態様
本発明の溶銑の処理方法は、熱力学的に有利な条件、すなわち脱硫後に脱燐処理を行う下記のプロセス（ａ）においてよりも、熱力学的には不利な条件、すなわち脱燐の後に脱硫処理を行うプロセス（ｂ）において適用する方が、より一層著しい効果を発揮する。

（ａ）高炉出銑→脱硫処理→脱珪処理→脱燐処理→脱炭処理
（ｂ）高炉出銑→脱珪処理→脱燐処理→脱硫処理→脱炭処理
それは、前記したとおり、脱珪処理した溶銑を脱燐処理するに際して、適切量の溶銑脱珪スラグを転炉型脱燐炉内に持ち込むことにより、脱燐処理に先立ってカバースラグが形成され、脱燐反応が効率的に進行すること、さらには、脱珪剤として転炉脱炭スラグを用いることにより、脱炭スラグ中に含有されるＣａＯ、ＦｅＯ成分などが有効利用できることなどにより、脱燐処理効率を向上させることができ、これらが、熱力学的に不利な条件を相殺して、なお余りある効果を奏するからである。

これに対して、プロセス（ａ）において脱珪スラグを脱燐炉に持ち込むためには、脱硫処理後に脱硫スラグを除滓した後、脱珪処理を行う必要がある。この場合には、脱硫スラグを完全に除滓することは困難であり、脱珪処理時に、残留した脱硫スラグから溶銑への復硫が発生するので、安定した溶銑の低硫化は難しい。

近年では、鋼の低硫化および低燐化の要求が極めて強くなっており、低硫鋼を安定して溶製できることがプロセスの必須条件となっている。この点において、プロセス（ｂ）において優れた効果を発揮できる本発明の溶銑処理方法は、工業的利用価値が高い。

本発明の方法において、脱燐処理後に行う脱硫処理の方法は特に限定されないが、脱硫効率が高く、かつ操業安定性に優れた機械攪拌式脱硫法によることが好ましい。ここで、機械攪拌式脱硫法とは、溶銑中に浸漬した攪拌翼を回転させて溶銑を攪拌しながら脱硫する脱硫方法を意味し、例えば、ＫＲ脱硫法などがこれに該当する。

本発明の溶銑の処理方法の効果を確認するため、高炉から出銑された溶銑を用いて下記に述べる試験を行い、その結果を評価した。

（試験方法）
高炉から出銑された溶銑２６４トン（ｔ）をトーピードカー（混銑車）から溶銑鍋に注銑し、その際に、下記の表２に示す成分組成を有する焼結鉱を脱珪剤として投入し、脱珪処理を行った。

このとき、一部の試験では、トーピードカーから溶銑鍋への溶銑の払い出し（注銑）に先立って溶銑鍋に脱珪剤を装入する方法を採用し、また、一部の試験では、Ｓｉ含有率の低い溶銑を対象とし、脱珪剤として前記表１に記載した成分組成と粒径を有する転炉脱炭スラグおよび焼結鉱を用いる方法を採用した。なお、試験した範囲では、トーピードカーから溶銑鍋に注銑する際に焼結鉱を投入する方法と、トーピードカーから溶銑鍋への注銑に先立って溶銑鍋に脱珪剤を装入する方法とでは、脱珪および脱燐ともに有意差は見られなかった。

続いて、上記の脱珪後の溶銑を、脱珪スラグを除滓せずにそのまま、スクラップ２９ｔまたはスクラップ２９ｔと表３に示される成分組成を有する取鍋スラグ７ｋｇ／ｔとを装入した上底吹き転炉に装入し、炉底に設置された羽口からＮ₂ガスを吹き込みながら、生石灰粉を溶銑に吹き付けて脱燐処理を行った。

ここで、炉底羽口からのＮ₂ガス吹込量は０．２７Ｎｍ³／（ｍｉｎ・ｔ）とし、また、溶銑への生石灰粉の吹き付けは、３孔ストレートノズルを有する上吹きランスから、１．４Ｎｍ³／（ｍｉｎ・ｔ）の流量の酸素とともに、１００メッシュ以下（１００メッシュ篩下）の粒度を有する生石灰粉（ＣａＯ含有率：９５％）を溶銑に吹き付ける方法を採用した。また、装入ＳｉＯ₂量が９．０ｋｇ／ｔ以上となるように、珪石（ＳｉＯ₂含有率：９５％）の装入量を調整し、スラグの装入塩基度を約１．７とした。

このとき、一部の試験では、脱珪処理後の溶銑から脱珪スラグの一部を除去（除滓）し、その溶銑を残りの脱珪スラグとともに上底吹き転炉に装入し、上記と同様の方法により脱燐処理を行った。

表４に、各試験についての脱珪処理および脱燐処理条件を示した。

試験番号１〜１２は、本発明で規定する条件を満足する本発明例についての試験であり、試験番号１３〜２１は、脱珪処理しない溶銑を脱燐処理した比較例についての試験である。

ここで、試験番号１０は、前記したとおり、脱珪処理後の溶銑から脱珪スラグの一部を除滓した後、その溶銑を残りの脱珪スラグ３ｋｇ／ｔとともに脱燐処理を行った試験であり、試験番号１１は、トーピードカーから溶銑鍋への溶銑の払い出しに先立って溶銑鍋に脱珪剤を装入した試験であり、また、試験番号１２は、Ｓｉ含有率の低い溶銑を対象とし、脱珪剤として、転炉脱炭スラグ４．０ｋｇ／ｔおよび焼結鉱１．０ｋｇ／ｔを用いた試験である。

脱燐処理時における上底吹き転炉での酸素上吹き時間は全て９分間とし、上吹き酸素のみによりカバースラグを生成する時間を試験番号１〜１７では１分間とし、試験番号１８〜２１では２分間とした。

なお、表４において、脱珪前の溶銑中Ｓｉ含有率は、高炉出銑時の採取サンプルについてのＳｉ分析値を採取した。

（試験結果）
前記表４に、脱珪処理および脱燐処理についての試験結果を併せて示した。本発明で規定する条件を満足する本発明例の試験である試験番号１〜１２では、脱珪処理の行われていない溶銑を脱燐処理した比較例の試験である試験番号１３〜２１に比較して高い脱燐率が得られており、本発明法による脱燐処理効率の向上効果が明確に現れている。

上記の試験結果をさらに、取鍋スラグを脱燐用の上底吹き転炉に前装入しなかった本発明例の試験番号１〜５と比較例の試験番号１３〜１７との比較、および、取鍋スラグを脱燐用の上底吹き転炉に前装入した本発明例の試験番号６〜９と比較例の試験番号１８〜１２１との比較を行うことにより詳細に検討した。

図３は、脱燐炉内に取鍋スラグを装入しない場合における脱珪前溶銑中Ｓｉ含有率と脱燐率との関係を、本発明例および比較例について比較した図であり、図４は、脱燐炉内に取鍋スラグを装入した場合での脱珪前溶銑中Ｓｉ含有率と脱燐率との関係を、本発明例および比較例について比較した図である。

図３および図４の結果から、脱燐炉内に取鍋スラグを装入した場合も装入しなかった場合も、溶銑中Ｓｉ含有率の値によらず、本発明例の試験では、比較例の試験に比べて脱燐率が５％程度高く、８０％以上の水準となっていることがわかる。

また、脱珪スラグの一部を除滓した後、その溶銑を残りの脱珪スラグとともに脱燐処理した試験番号１０、トーピードカーから溶銑鍋への溶銑の払い出しに先立って溶銑鍋に脱珪剤を装入した試験番号１１、および、脱珪剤として転炉脱炭スラグと焼結鉱とを用いた試験番号１２においても、比較例に比べて高い脱燐率が得られ、脱燐効率の向上が確認された。

試験番号１３〜１７では粉体上吹き開始以後２分間程度、スピッティングが継続的に観察された。これに対して、本発明例である試験番号１〜１２、および比較例において取鍋スラグを装入した試験番号１８〜２１ではスピッティングは全く観察されず、スピッティング抑制効果が確認された。

本発明の溶銑の処理方法によれば、脱珪処理した溶銑から脱珪スラグを除去することなく、または脱珪スラグの一部を除去した後に、転炉型脱燐炉に装入し、脱燐剤を上吹きランスから酸素をキャリアガスとして溶銑に吹き付けるので、スラグの滓化が向上するとともに、カバースラグが迅速かつ確実に形成され、脱燐処理能率および脱燐反応効率を向上させることができる。したがって、本発明の方法は、脱珪処理、脱燐処理および脱硫処理を含めた溶銑の予備処理工程において、合理的かつ経済的プロセスとして広範に適用できる。

溶銑中Ｓｉ含有率が０．２５〜０．４０％の場合における脱燐率と脱珪量との関係を示す図である。溶銑中Ｓｉ含有率が０．２０％以下の場合における脱燐率と脱珪量との関係を示す図である。脱燐炉内に取鍋スラグを装入しない場合における脱珪前溶銑中Ｓｉ含有率と脱燐率との関係を、本発明例および比較例について比較した図である。脱燐炉内に取鍋スラグを装入した場合における脱珪前溶銑中Ｓｉ含有率と脱燐率との関係を、本発明例および比較例について比較した図である。

Claims

高炉から出銑後に脱珪処理した溶銑を転炉型脱燐炉にて脱燐処理するに際して、脱珪処理した溶銑を、該溶銑が収容された溶銑鍋から転炉型脱燐炉に装入する前に、該脱珪処理により生成したスラグを該溶銑鍋から除去することなく、または生成したスラグの一部を除去した後、転炉型脱燐炉に装入し、ＣａＯを含有する粉状の脱燐剤を上吹きランスから酸素をキャリアガスとして該溶銑に吹き付けることにより脱燐処理を行うことを特徴とする溶銑の処理方法。
前記脱珪処理を、トーピードカーから溶銑鍋への溶銑払出しの際に脱珪剤を投入する方法により行うか、またはその払出しに先立って該溶銑鍋に脱珪剤を装入しておく方法により行うか、または前記の両方法により行うことを特徴とする請求項１に記載の溶銑の処理方法。
前記脱珪剤として、転炉による脱炭スラグを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の溶銑の処理方法。
高炉から出銑後に脱珪処理した溶銑を、転炉型脱燐炉にて脱燐処理した後に溶銑鍋に出湯し、該溶銑鍋において該溶銑を機械攪拌式脱硫法により脱硫処理し、次いで転炉にて該溶銑を脱炭精錬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の処理方法。