JP2008280572A - 溶鋼の吹錬方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転炉における脱炭処理により生成されたスラグを再利用する溶鋼の吹錬方法において、コスト増大や熱の損失などを生じることなく、脱燐処理時の新たなＣａＯ添加に伴う未滓化ＣａＯの発生を抑制する。
【解決手段】溶銑が装入された転炉内にＣａＯを含むフラックスを添加し脱珪及び脱燐を行う溶銑予備処理工程と、溶銑予備処理工程後のスラグを転炉から排出する中間排滓工程と、転炉内にＣａＯを含むフラックスを新たに添加し脱炭及び仕上げ脱燐を行う脱炭処理工程と、を順に繰り返し行い、ｎチャージ目の脱炭処理工程で生成されたスラグの全量を（ｎ＋１）チャージ目の溶銑予備処理工程のフラックスとして再利用する溶鋼の吹錬方法において、ｎチャージ目の脱炭処理工程では、該脱炭処理工程で生成されたスラグ中に含まれるＣａＯ量が（ｎ＋１）チャージ目の溶銑予備処理工程で使用するＣａＯ量を確保可能なように、ＣａＯの添加量を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転炉における脱炭処理により生成されたスラグを再利用する溶鋼の吹錬方法に関する。

転炉における溶鋼の吹錬方法として、脱炭処理により生成されたスラグを次チャージの脱燐処理に再利用することにより、鋼の純度を高めるとともに、スラグの排出量を抑制する方法がある。この脱炭スラグを再利用する方法では、転炉での溶銑予備処理後、燐濃度が高くなったスラグを１度転炉外に排出し（中間排滓）、脱珪・脱燐済みの溶銑を転炉内に残し、新たなスラグを追加し、わずかに残った燐の除去（仕上げ脱燐）及び脱炭吹錬を行う。脱炭吹錬後、溶鋼のみを出鋼し、転炉内に残った燐濃度が低いスラグを、次チャージの溶銑予備処理に再利用する。

脱炭スラグを再利用する方法においては、脱炭吹錬時に仕上げ脱燐に必要な量のＣａＯを添加するが、高炉から出銑される溶銑中のＳｉ濃度が高い場合、溶銑予備処理時に必要な塩基度を確保するためには、脱炭後のスラグ中に含まれるＣａＯだけでは足りず、スラグ中にＣａＯを新たに添加する必要が生じる。

ところが、溶銑予備処理時に新たにＣａＯを添加すると、溶銑予備処理の処理時間、すなわち、脱珪・脱燐の吹錬時間が短いため、スラグ中に添加したＣａＯが完全に溶解せず、一部のＣａＯが未滓化ＣａＯとしてスラグ中に残存してしまう。スラグ中に残存した未滓化ＣａＯは水和反応を起こすため、スラグの体積膨張の原因となり、スラグ品質が低下する、という問題がある。

このような問題を解決するために、前回の転炉吹錬での脱炭滓を転炉内に残留させ、脱炭滓を次チャージの脱燐処理に再利用するに際し、脱炭滓中に存在する有効ＣａＯ量に応じ、転炉に装入する溶銑のＳｉ量を調整することを特徴とする脱炭滓（以下、脱炭スラグとも称する）を再利用する転炉製鋼法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１の製鋼法は、脱燐吹錬時に、前チャージの脱炭スラグを用いる際に、新規に塊状のＣａＯ分を添加することなく所定の塩基度となるよう、事前に、転炉に装入される溶銑を脱珪しておく、という技術である。

特開２００１−１２３２１４号公報

しかしながら、特許文献１の製鋼法のように、事前に溶銑を脱珪するためには、脱珪処理設備を新たに設置しなければならず、設備投資のためのコストが増大する、という問題があった。また、脱珪が行われる反応容器によっては、脱珪用の酸素源として、酸化鉄などの固体酸素分を使用する必要があり、酸化鉄などの還元熱による熱の損失が発生する、という問題もあった。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、転炉における脱炭処理により生成されたスラグを再利用する溶鋼の吹錬方法において、コスト増大や熱の損失などを生じることなく、溶銑予備処理時の新たなＣａＯ添加に伴う未滓化ＣａＯの発生を抑制することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、あるチャージの脱炭吹錬を行う際に、次チャージの溶銑のＳｉ濃度や塩基度等の条件を考慮し、次チャージの溶銑予備処理で追加することが必要と予想されるＣａＯの量を求めておき、求めた量のＣａＯを、そのチャージの脱炭吹錬時に予め転炉に添加しておくことにより、次チャージの溶銑予備処理時に新たなＣａＯを添加する必要がなくなり、未滓化ＣａＯの発生を抑制できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明がその要旨とするところは、以下の通りである。
（１） スラグの塩基度を目標塩基度となる量のＣａＯを装入している転炉内で、溶銑を吹錬することにより脱珪及び脱燐を行う溶銑予備処理工程と、前記溶銑予備処理工程後のスラグを前記転炉から排出する中間排滓工程と、前記転炉内にＣａＯを添加して吹錬することにより脱炭及び仕上げ脱燐を行う脱炭処理工程と、を順に繰り返し行い、ｎチャージ目の前記脱炭処理工程後のスラグを（ｎ＋１）チャージ目の前記溶銑予備処理工程に再利用する溶鋼の吹錬方法であって、前記ｎチャージ目の前記脱炭処理工程で添加するＣａＯ量を、少なくとも前記（ｎ＋１）チャージ目の溶銑予備処理工程での前記目標塩基度を確保可能なＣａＯ量とすることを特徴とする、溶鋼の吹錬方法。
（２） 前記ｎチャージ目の脱炭処理工程で添加するＣａＯ量が、該ｎチャージ目の脱炭処理工程の仕上げ脱燐に必要なＣａＯ量と前記（ｎ＋１）チャージ目の溶銑予備処理工程で目標塩基度を得るために必要なＣａＯ量をいずれも満足する量であることを特徴とする、（１）に記載の溶鋼の吹錬方法。
（３） 前記ｎチャージ目の中間排滓工程でのスラグ排出量を、該ｎチャージ目の前記脱炭処理工程の仕上げ脱燐に必要なＣａＯの添加量と前記（ｎ＋１）チャージ目の溶銑予備処理工程で目標塩基度を得るために必要なＣａＯの添加量が同等となるようにすることを特徴とする、（１）または（２）に記載の溶鋼の吹錬方法。
（４） 前記ｎチャージ目の脱炭処理工程におけるＣａＯの添加量は、下記（Ｉ）式または（ＩＩ）式で計算されるＣａＯ量のうち多い方のＣａＯ量であることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれに記載の溶鋼の吹錬方法。
Ｗ_{Ｐ，ＣａＯ} ＝ １０００／Ｌｐ＜ｎ＞×（Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞／目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞＋１）×（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞−Ｒ_{Ｂ１，ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・（Ｉ）
Ｗ_{Ｓｉ，ＣａＯ} ＝ （ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞×６０／２８×１０＋Ｒ_{ＳｉＯ２＜ｎ＞}）×（Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞）−Ｒ’_{ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・（ＩＩ）
ただし、前記式（Ｉ）、（ＩＩ）中の各パラメータは以下の通りである。
Ｗ_{Ｐ，ＣａＯ} ・・・ｎチャージ目の第４工程で、脱燐に必要なＣａＯ量
Ｌｐ＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程における推定燐分配
Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程に持ち越される燐濃度（溶鉄中の燐濃度に換算したもの）
目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程処理後の目標燐濃度
（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程処理後のスラグ中のＣａＯの推定濃度
Ｒ_{Ｂ１，ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・ｎチャージ目の第２工程から、第３工程を経て、第４工程に持ち越されるＣａＯ量
Ｗ_{Ｓｉ，ＣａＯ} ・・・（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で塩基度目標値を確保するために必要な、ｎチャージ目の第４工程で添加すべきＣａＯ量
ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞ ・・・（ｎ＋１）チャージ目で転炉に装入する溶銑中のＳｉの濃度
Ｒ_{ＳｉＯ２＜ｎ＞} ・・・ｎチャージ目から、（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＳｉＯ_２量
Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞ ・・・（ｎ＋１）チャージ目の第２工程での塩基度目標値
Ｒ’_{ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・ｎチャージ目から、（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＣａＯ量のうち、ｎチャージ目の第４工程で添加する分を除いたＣａＯ量

本発明によれば、転炉における脱炭処理により生成されたスラグを再利用する溶鋼の吹錬方法において、次チャージの溶銑のＳｉ濃度や塩基度等の条件を考慮し、次チャージの溶銑予備処理で追加することが必要と予想されるＣａＯの量を求めておき、求めた量のＣａＯを、前のチャージの脱炭吹錬時に予め転炉に添加しておくことにより、次チャージの溶銑予備処理時に新たなＣａＯを添加する必要がなくなるので、未滓化ＣａＯの発生を抑制することが可能である。したがって、本発明によれば、スラグ中の未滓化ＣａＯの水和反応も抑制でき、スラグの品質を向上させることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明の一実施形態に係る溶鋼の吹錬方法を説明するに先立ち、その前提となるいわゆる脱炭スラグを再利用する方法による転炉の操業方法の概要について説明する。なお、図１は、脱炭スラグを再利用する方法による転炉の操業方法の概要を示す説明図である。

図１に示すように、脱炭スラグを再利用する方法による転炉の操業方法では、脱硫処理を施した高炉溶銑を吹錬して溶鋼を製造する際に、以下に説明する第１工程〜第６工程を、順に繰り返し行う。以下では、着目するチャージをｎチャージ目（ｎは、自然数）、その次のチャージを（ｎ＋１）チャージ目として説明する。

第１工程（ｎチャージ目）では、例えば、鉄スクラップ１２０が装入された転炉１０に、取鍋２０から脱硫処理を施した溶銑１１０を装入する。使用される転炉１０としては、現在では、上底吹き転炉が一般的である。

第２工程（ｎチャージ目）では、溶銑１１０が装入された転炉１０内にＣａＯ等のフラックスを添加し、低塩基度（例えば、塩基度２以下）のスラグ１３０を用いて低温条件（例えば、１２５０〜１４００℃）で、上吹きランス３０等から酸素または空気を吹き込みながら、短時間（例えば、３〜８分程度）で脱珪・脱燐吹錬（溶銑予備処理）を行う（Ｂｌｏｗ１）。この溶銑予備処理により、溶銑１１０中のＳｉは完全にスラグ１３０中に除去されるが、Ｐの一部は溶銑１１０中に残留する。

第３工程（ｎチャージ目）では、第２工程の溶銑予備処理により発生したスラグ１３０を、転炉１０から、台車５０に設置された排滓鍋４０等に排出する（中間排滓）。このとき、溶銑１１０を転炉１０内に残したまま、転炉１０を傾動させることによりスラグ１３０のみを排出するため、転炉１０からスラグ１３０を完全に排出することは困難であるが、転炉１０内のスラグ１３０の７０〜８０％程度を炉外に排出することができる（以下、溶銑予備処理後のスラグ量に対する中間排滓時に排出したスラグ量の比を「排滓率（％）」という場合がある）。ここで、転炉１０内に残留したスラグ１３０は、次の第４工程に持ち越される。

第４工程（ｎチャージ目）では、転炉１０内にフラックスを新たに添加し、溶鋼１１０中のＣ濃度が所望の濃度となるように、所定の温度（例えば、１６００〜１７００℃）で、上吹きランス３０及び底吹ノズル（図示せず）から酸素を吹き込みながら、脱炭吹錬を行う（Ｂｌｏｗ２）。この際、溶鋼１１０中のＰ濃度が所望の濃度（例えば、０．０１〜０．０３質量％程度）となるように、ＣａＯ等のフラックスを転炉１０に添加して仕上げ脱燐（溶鋼１１０中に残留したわずかなＰの除去）も行う。

ここで、上記第３工程で残留したスラグ１３０中のＰ分（主にＰ_２Ｏ_５として存在）は、脱炭吹錬中に溶鋼１１０に復燐する。よって、第３工程で残留するスラグ１３０の量を低下、すなわち、中間排滓時のスラグ１３０の排滓量を増加させることで、復燐するＰの量が減るので、ＣａＯ等のフラックスの添加量を低減することが可能となる。ただし、第２工程の脱炭・脱燐吹錬での温度条件と比較して、第４工程の脱炭吹錬の温度条件は、脱燐に不利な高温の条件であるため、ＣａＯを多量に添加してスラグ１３０の塩基度を高くする必要がある。

第５工程（ｎチャージ目）では、第４工程の脱炭吹錬で生成した脱炭スラグ１３０を転炉１０内に残留させたまま、転炉１０を傾動させることにより溶鋼１１０の出鋼を行う。

第６工程（ｎチャージ目）では、第５工程で傾動させた転炉１０を正立させた後に、第４工程で生成した脱炭スラグ１３０を転炉１０内で固化させてリサイクルする。なお、スラグ１３０の固化の際に鉄スクラップを転炉１０に装入してもよい。

このようにしてスラグ１３０を固化させた後に、再び第１工程（（ｎ＋１）チャージ目）に戻って、固化したスラグ１３０が残留した転炉１０内に溶銑１１０を装入し、ｎチャージ目の第４工程で生成し第６工程で転炉１０内で固化されたスラグ１３０の全量を、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における脱珪・脱燐用のフラックスとして再利用する。第４工程の脱炭スラグは、脱燐吹錬の条件においては更なる脱燐能を有していることから、脱燐吹錬時に使用するＣａＯ等のフラックスの量を削減することができる。

次に、図２〜図４に基づき、本発明の第１及び第２の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法を説明する。なお、図２は、第３工程の中間排滓時におけるスラグ排滓率（％）と第４工程における脱炭吹錬（Ｂｌｏｗ２）時におけるＣａＯ添加量（ｋｇ／ｔ）との関係の一例を示すグラフであり、横軸がスラグ排滓率（％）、縦軸が脱炭吹錬時におけるＣａＯ添加量（ｋｇ／ｔ）を示している。また、図３は、本発明の第１の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法のフローを示す説明図である。また、図４は、本発明の第２の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法のフローを示す説明図である。

ここで、図２における実験条件は以下のようにして行った。すなわち、ｎチャージ目の第４工程における目標Ｐ濃度を２０×０．００１質量％、同工程における吹止Ｐ濃度の分配を８６、同工程における処理後のＣａＯ濃度を４７％、（ｎ＋１）チャージ目における第２工程の目標塩基度を１．４、溶銑中のＳｉ濃度を４１×０．０１質量％として行った。また、第２工程から持ち越したＣａＯ量及び第４工程で装入するＰ濃度は排滓率により変動し、リサイクルしたＳｉＯ_２量が３．７ｋｇ／ｔ、第４工程で添加した分を除いたリサイクルしたＣａＯ量が１ｋｇ／ｔであった。

（第１の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法）
上述したような脱炭スラグを再利用する方法において、脱珪や脱燐用のフラックスとして用いられるＣａＯは、一般的には、以下のようにして転炉に添加している。すなわち、ｎチャージ目の第３工程における中間排滓時のスラグの排滓率を例えば７０％とすると、図２の［１］で示したプロットのように、ｎチャージ目の第４工程においては、仕上げ脱燐に必要な分のＣａＯ量（約１５．７ｋｇ／ｔ）のみを添加する。このｎチャージ目の第４工程で生成されたスラグは、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程において、脱珪・脱燐用のフラックスとして再利用される。ここで、通常は、再利用されたｎチャージ目の第４工程で生成された脱炭スラグのみでは、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における脱珪・脱燐で必要とされる塩基度に達せず、図２の［２］で示したプロットのように、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で必要なＣａＯ量（約１６．５ｋｇ／ｔ）に達するように、新たにＣａＯを添加する必要がある。

しかし、このような操業では、第２工程の脱珪・脱燐が短時間で行われるため、新たに添加したＣａＯがスラグ中に完全に溶解せず、未滓化ＣａＯとしてスラグ中に残存してしまう。すると、この未滓化ＣａＯが水和反応を起こしてスラグが体積膨張し、スラグの品質が低下してしまう。

そこで、本発明の第１の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法においては、図３に示すように、（ｎ＋１）チャージ目の溶銑中のＳｉ濃度や目標とする塩基度等の条件を考慮し、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で必要となることが予想されるＣａＯの量を予め算出しておき、算出された量のＣａＯを、ｎチャージ目の第４工程で必要な量のＣａＯと併せて同時に添加している。

ここで、ＣａＯ量の算出方法の具体例について説明する。本実施形態に係る溶鋼の吹錬方法においては、例えば、ｎチャージ目の第４工程におけるＣａＯの添加量は、下記（Ｉ）式または（ＩＩ）式で計算されるＣａＯ量のうち多い方のＣａＯ量とすることができる。
Ｗ_{Ｐ，ＣａＯ} ＝ １０００／Ｌｐ＜ｎ＞×（Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞／目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞＋１）×（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞−Ｒ_{Ｂ１，ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・（Ｉ）
Ｗ_{Ｓｉ，ＣａＯ} ＝ （ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞×６０／２８×１０＋Ｒ_{ＳｉＯ２＜ｎ＞}）×（Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞）−Ｒ’_{ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・（ＩＩ）

ここで、上記式（Ｉ）、（ＩＩ）中の各パラメータの意味は以下の通りである。
Ｗ_{Ｐ，ＣａＯ} ・・・ｎチャージ目の第４工程で、脱燐に必要なＣａＯ量
Ｌｐ＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程における推定燐分配
Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程に持ち越される燐濃度（溶鉄中の燐濃度に換算したもの）
目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程処理後の目標燐濃度
（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程処理後のスラグ中のＣａＯの推定濃度
Ｒ_{Ｂ１，ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・ｎチャージ目の第２工程から、第３工程を経て、第４工程に持ち越されるＣａＯ量
Ｗ_{Ｓｉ，ＣａＯ} ・・・（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で塩基度目標値を確保するために必要な、ｎチャージ目の第４工程で添加すべきＣａＯ量
ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞ ・・・（ｎ＋１）チャージ目で転炉に装入する溶銑中のＳｉの濃度
Ｒ_{ＳｉＯ２＜ｎ＞} ・・・ｎチャージ目から、（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＳｉＯ_２量
Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞ ・・・（ｎ＋１）チャージ目の第２工程での塩基度目標値
Ｒ’_{ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・ｎチャージ目から、（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＣａＯ量のうち、ｎチャージ目の第４工程で添加する分を除いたＣａＯ量

図２の例では、排滓率が７０％であるので、ｎチャージ目の第４工程に先立って［２］のＣａＯ量を添加することになる。これにより、ｎチャージ目の第４工程と（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で転炉内に装入されるＣａＯの合計量を変化させることなく、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程では新たにＣａＯを添加しないようにすることができる。すなわち、本実施形態に係る溶鋼の吹錬方法では、ｎチャージ目の第４工程における脱炭吹錬では、該脱炭吹錬で生成されたスラグ中に含まれるＣａＯ量が（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における溶銑予備処理工程で使用するＣａＯ量を確保可能なように、ＣａＯの添加量を予め決定しておき、決定された量のＣａＯをｎチャージ目の第４工程で添加する点が従来と大きく異なる点である。

次に、図３に基づいて、本実施形態に係る溶鋼の吹錬方法について、より具体的に説明する。まず、具体的な説明をする前に、図３で用いられている略号について説明する。「ＢＩ」、「ＢＩＩ」は、Ｂｌｏｗ１（脱珪・脱燐吹錬）、Ｂｌｏｗ２（脱炭吹錬）のことを意味する。「Ｗ１ＣａＯ」「Ｗ２ＣａＯ」は、それぞれ、Ｂｌｏｗ１（脱珪・脱燐吹錬）で添加されるＣａＯ量、Ｂｌｏｗ２（脱炭吹錬）で添加されるＣａＯ量を示す。ＨＭ［Ｓｉ］は溶銑中のＳｉ濃度を指し、Ｃ／Ｓは塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を指し、［Ｐ］ｆは吹錬終了時における溶鋼中のＰ濃度の目標値を指す。また、〈１〉、〈２〉等は、１チャージ目、２チャージ目等であることを示す。

１チャージ目の脱珪・脱燐吹錬（ＢＩ）を開始する際には、１チャージ目の脱珪・脱燐吹錬に必要な量のＣａＯが添加するアクションがなされる（Ｗ１ＣａＯ〈１〉）。この脱珪・脱燐吹錬の結果、その実績が判明情報として得られ、また、この時点で２チャージ目の高炉溶銑中のＳｉ濃度（ＨＭ［Ｓｉ］〈２〉）も判明情報として得られていることから、これらの情報と、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で目標とするスラグの塩基度（ＢＩ Ｃ／Ｓ〈２〉）の情報等から、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で必要なＣａＯ量も含めた１チャージ目の脱炭吹錬で添加するＣａＯの量（次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈１〉）を算出する。この計算は、ともに中間排滓の前に行われる。

次に、１チャージ目の中間排滓が行われる。この中間排滓により、１チャージ目の排滓率（排滓率〈１〉）の情報が判明する。

中間排滓終了後、脱炭吹錬（ＢＩＩ）が開始されるが、このとき添加されるＣａＯ量は、上述したようにして算出された次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈１〉と、脱炭吹錬終了時のＰ濃度の目標値や吹止温度の目標値等から算出することができる。脱炭吹錬での脱燐を担保するために必要なＣａＯ量（当該ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ＜１＞）との比較により、決定することができる。脱炭吹錬（ＢＩＩ）終了後、生成された脱炭スラグは炉内でリサイクルされる。その際に、２チャージ目の脱珪・脱燐に再利用するスラグ量（リサイクル量）及びそのスラグの成分の情報が判明する。

次いで、この１チャージ目の脱炭スラグを再利用して、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬（ＢＩ）が開始される。このときに必要なＣａＯは、すでに、１チャージ目の脱炭吹錬の際に添加されているので、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬時に添加するＣａＯ量（Ｗ１ＣａＯ〈２〉）をゼロとすることができる。また、この時点で、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬の実績、３チャージ目の高炉溶銑中のＳｉ濃度（ＨＭ［Ｓｉ］〈３〉）、及び３チャージ目の脱珪・脱燐吹錬目標とするスラグの塩基度（ＢＩ Ｃ／Ｓ〈３〉）の情報等から、３チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で必要なＣａＯ量も含めた２チャージ目の脱炭吹錬で添加するＣａＯの量（次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈２〉）を算出することは１チャージ目の場合と同様である。このようにして、脱珪・脱燐処理〜リサイクルまでの工程を繰り返すことにより、未滓化ＣａＯの発生を抑制しつつ、スラグを有効利用することができる。

なお、本実施形態に係る溶鋼の吹錬方法においては、中間排滓時のスラグ排滓量を調整する際に、排滓鍋４０を載量する台車５０に秤量器を設けて、スラグの排出量の秤量を行ってその実績値を利用することで、中間排滓したスラグの未滓化ＣａＯの発生抑制の精度をさらに向上させることができる。

このように、従来とは異なり、長時間を要する第４工程の脱炭吹錬時からＣａＯを添加しておくことにより、転炉に添加されたＣａＯを完全にスラグ中に溶解させることができ、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程時には、スラグ中に完全に溶解したＣａＯを用いて脱珪・脱燐処理を行うことができ、未滓化ＣａＯの発生を抑制することができる。

（第２の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法）
ただし、上記のような操業は、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で新たにＣａＯを添加する必要がなく、未滓化ＣａＯの発生を抑制できる点では優れているが、ｎチャージ目の第４工程で添加されるＣａＯの量は、該第４工程における脱燐処理に対しては、過剰に添加されていることとなり、過脱燐が起こる可能性もある。

そこで、本発明の第２の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法においては、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における溶銑予備処理（脱珪・脱燐）に必要なＣａＯ量とｎチャージ目の第４工程における仕上げ脱燐に必要なＣａＯ量とが等しくなるように、ｎチャージ目の第３工程における中間排滓のスラグ排滓率を決定している。図２の例では、同図の［３］に示すように、ｎチャージ目の第３工程における中間排滓のスラグ排滓率を、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における脱珪・脱燐に必要なＣａＯ量とｎチャージ目の第４工程における脱燐に必要なＣａＯ量とが一致する条件を満たすスラグ排滓率である５５％としている。これにより、ｎチャージ目の第４工程においても仕上げ脱燐に必要なＣａＯ量と一致するので、過脱燐が起こることもない。

また、このように、中間排滓のスラグ排滓率を決定することで、通常は、上述した第１の実施形態の場合よりも排滓率が低下する、すなわち、スラグの排出量が少なくなるため、第３工程における中間排滓時間も大きく短縮することができる。すなわち、本実施形態に係る溶鋼の吹錬方法によれば、ｎチャージ目の第４工程と（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で転炉内に装入されるＣａＯの合計量を変化させることなく、未滓化ＣａＯの発生を抑制しつつ、さらに、排滓率の低下により、中間排滓時間も大きく短縮することができる。

ここで、図５に基づいて、上述した第１の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法による場合と、本実施形態に係る溶鋼の吹錬方法による場合との中間排滓時における排滓時間を比較した結果について説明する。なお、図５は、中間排滓時におけるスラグ排滓量（ｔｏｎ）とスラグ排滓時間（分）との関係の一例を示すグラフであり、縦軸がスラグ排滓量（ｔｏｎ）、横軸がスラグ排滓時間（分）を示している。なお、図５においては、第２工程での炉内スラグ量は約１７ｔ／チャージであった。

図５においては、●が第１実施形態の場合を示し、▲が本実施形態の場合を示しているが、これからわかるように、（ｎ＋１）チャージ目の第２工程における脱珪・脱燐に必要なＣａＯ量とｎチャージ目の第４工程における脱燐に必要なＣａＯ量とが一致するように、ｎチャージ目の第３工程における中間排滓のスラグ排滓率を決定することにより、スラグ排滓時間が約４分から約１分３０秒へと大きく短縮されていることがわかる。

次に、図４に基づいて、本実施形態に係る溶鋼の吹錬方法について、より具体的に説明する。図４で用いられている略号は、上記図３で用いられているものと同様である。

１チャージ目の脱珪・脱燐吹錬（ＢＩ）を開始する際には、１チャージ目の脱珪・脱燐吹錬に必要な量のＣａＯが添加するアクションがなされる（Ｗ１ＣａＯ〈１〉）。この脱珪・脱燐吹錬の結果、その実績が判明情報として得られ、また、この時点で２チャージ目の高炉溶銑中のＳｉ濃度（ＨＭ［Ｓｉ］〈２〉）も判明情報として得られていることから、これらの情報と、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で目標とするスラグ塩基度（ＢＩ Ｃ／Ｓ〈２〉）の情報等から、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で必要なＣａＯ量も含めた１チャージ目の脱炭吹錬で添加するＣａＯの量（次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈１〉）を算出する。この計算とともに、１チャージ目の溶鋼中のＰ濃度の目標値（［Ｐ］ｆ〈１〉）と１チャージ目の吹き止め温度目標等の情報から、１チャージ目の中間排滓において排滓すべき排滓量（必要排滓量〈１〉）を算出しておく。この必要排滓量〈１〉は、２チャージ目の脱珪・脱燐に必要なＣａＯ量と１チャージ目の脱炭吹錬時の脱燐に必要なＣａＯ量とが一致するような条件を満たすように算出される。これらの計算は、ともに中間排滓の前に行われる。

次に、１チャージ目の中間排滓が行われる。このときの排滓量（排滓量〈１〉）は、上記のようにして算出された必要排滓量〈１〉と一致するように調整される。この中間排滓により、１チャージ目の排滓率（排滓率〈１〉）の情報が判明する。

中間排滓終了後、脱炭吹錬（ＢＩＩ）が開始されるが、このとき添加されるＣａＯ量（Ｗ２ＣａＯ〈１〉）は、上述したようにして算出された次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈１〉に基づいて決定される。脱炭吹錬（ＢＩＩ）終了後、２チャージ目の脱珪・脱燐に再利用するスラグ量（リサイクル量）及びそのスラグの成分の情報が判明する。

次いで、この１チャージ目の脱炭スラグを再利用して、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬（ＢＩ）が開始される。このときに必要なＣａＯは、すでに、１チャージ目の脱炭吹錬の際に添加されているので、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬時に添加するＣａＯ量（Ｗ１ＣａＯ〈２〉）をゼロとすることができる。また、この時点で、２チャージ目の脱珪・脱燐吹錬の実績、３チャージ目の高炉溶銑中のＳｉ濃度（ＨＭ［Ｓｉ］〈３〉）、及び３チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で目標とするスラグの塩基度（ＢＩ Ｃ／Ｓ〈３〉）の情報等から、３チャージ目の脱珪・脱燐吹錬で必要なＣａＯ量も含めた２チャージ目の脱炭吹錬で添加するＣａＯの量（次ｃｈ必要Ｗ２ＣａＯ〈２〉）を算出することは１チャージ目の場合と同様である。このようにして、脱珪・脱燐処理〜スラグ固化までの工程を繰り返すことにより、未滓化ＣａＯの発生を抑制しつつ、スラグを有効利用することができる。

なお、本実施形態に係る溶鋼の吹錬方法においては、中間排滓時のスラグ排滓量を調整する際に、スラグの排出量のその場秤量を利用することで、未滓化ＣａＯの発生抑制の精度をさらに向上させることができる点については、上述した第１の実施形態の場合と同様である。

次に、図６に基づいて、本実施形態に係る溶鋼の吹錬方法が奏する効果について説明する。なお、図６は、脱珪・脱燐吹錬時に新たなＣａＯの添加の有無による当該吹錬後のスラグ中の未滓化ＣａＯ分の含有率（％）の例を示すグラフであり、縦軸に未滓化ＣａＯ分の含有率（％）をとり、横軸に塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）をとってこれらの関係を調べたものである。

一般に、スラグを路盤材として使用する場合には、スラグの膨張率が２．５％以下であることが必要とされるが、２．５％以下の膨張率を確保するためには、スラグ中の未滓化ＣａＯ分は１％程度であることが必要であるとされている。これに対して、図６に示すように、脱珪・脱燐吹錬時で通常必要条件とされる１．０〜２．０の塩基度の範囲内のおいては、脱珪・脱燐吹錬時に新たなＣａＯの添加が無い場合に関しては、いずれも未滓化ＣａＯ分が１％未満となり、路盤材として使用することができるほどスラグの品質が優れることがわかった。一方、脱珪・脱燐吹錬時に新たなＣａＯの添加が有る場合に関しては、ほとんどの場合において、スラグ中の未滓化ＣａＯ分が１％を超えており、スラグの品質が低下することがわかった。これらの結果から、脱珪・脱燐吹錬時に、新たにＣａＯを添加しないようにすることで、脱燐スラグ中の未滓化ＣａＯを低減することができ、これにより、スラグの品質を向上させることができることが示唆された。

下記の表１に示す操業条件で、ｎチャージ目の第３工程における排滓率及び第４工程における添加ＣａＯ量を変化させて、排滓スラグ中の未溶解ＣａＯの量を調べた。その結果を表１に示す。なお、必要ＣａＯ量は、上述した式（Ｉ）、（ＩＩ）で算出した量のうち多い方の値を採用して、ｎチャージ目の第４工程におけるＣａＯの添加量とした。

表１に示すように、本発明例１〜４については、（ｎ＋１）チャージ目の排滓スラグ中の未溶解ＣａＯを０．５質量％以下にすることができた。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

脱炭スラグを再利用する方法による転炉の操業方法の概要を示す説明図である。 中間排滓時におけるスラグ排滓率（％）と脱炭吹錬時におけるＣａＯ添加量（ｋｇ／ｔ）との関係の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法のフローを示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る溶鋼の吹錬方法のフローを示す説明図である。 中間排滓時におけるスラグ排滓量（ｔｏｎ）とスラグ排滓時間（分）との関係の一例を示すグラフである。 脱珪・脱燐吹錬時に新たなＣａＯの添加の有無による当該吹錬後のスラグ中の未滓化ＣａＯ分の含有率（％）の例を示すグラフである。

符号の説明

１０ 転炉
２０ 取鍋
３０ 上吹きランス
４０ 排滓鍋
５０ 台車
１１０ 溶銑（溶鋼）
１３０ スラグ

Claims (4)

1. スラグの塩基度を目標塩基度となる量のＣａＯを装入している転炉内で、溶銑を吹錬することにより脱珪及び脱燐を行う溶銑予備処理工程と、前記溶銑予備処理工程後のスラグを前記転炉から排出する中間排滓工程と、前記転炉内にＣａＯを添加して吹錬することにより脱炭及び仕上げ脱燐を行う脱炭処理工程と、を順に繰り返し行い、ｎチャージ目の前記脱炭処理工程後のスラグを（ｎ＋１）チャージ目の前記溶銑予備処理工程に再利用する溶鋼の吹錬方法であって、
   前記ｎチャージ目の前記脱炭処理工程で添加するＣａＯ量を、少なくとも前記（ｎ＋１）チャージ目の溶銑予備処理工程での前記目標塩基度を確保可能なＣａＯ量とすることを特徴とする、溶鋼の吹錬方法。
2. 前記ｎチャージ目の脱炭処理工程で添加するＣａＯ量が、該ｎチャージ目の脱炭処理工程の仕上げ脱燐に必要なＣａＯ量と前記（ｎ＋１）チャージ目の溶銑予備処理工程で目標塩基度を得るために必要なＣａＯ量をいずれも満足する量であることを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼の吹錬方法。
3. 前記ｎチャージ目の中間排滓工程でのスラグ排出量を、該ｎチャージ目の前記脱炭処理工程の仕上げ脱燐に必要なＣａＯの添加量と前記（ｎ＋１）チャージ目の溶銑予備処理工程で目標塩基度を得るために必要なＣａＯの添加量が同等となるようにすることを特徴とする、請求項１または２に記載の溶鋼の吹錬方法。
4. 前記ｎチャージ目の脱炭処理工程におけるＣａＯの添加量は、下記（Ｉ）式または（ＩＩ）式で計算されるＣａＯ量のうち多い方のＣａＯ量であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶鋼の吹錬方法。
   Ｗ_{Ｐ，ＣａＯ} ＝ １０００／Ｌｐ＜ｎ＞×（Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞／目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞＋１）×（％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞−Ｒ_{Ｂ１，ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・（Ｉ）
   Ｗ_{Ｓｉ，ＣａＯ} ＝ （ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞×６０／２８×１０＋Ｒ_{ＳｉＯ２＜ｎ＞}）×（Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞）−Ｒ’_{ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・（ＩＩ）
   ただし、前記式（Ｉ）、（ＩＩ）中の各パラメータは以下の通りである。
   Ｗ_{Ｐ，ＣａＯ} ・・・ｎチャージ目の第４工程で、脱燐に必要なＣａＯ量
   Ｌｐ＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程における推定燐分配
   Ｂ２［Ｐ］ｉ＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程に持ち越される燐濃度（溶鉄中の燐濃度に換算したもの）
   目標［Ｐ］ｆ＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程処理後の目標燐濃度
   （％ＣａＯ）Ｂ２＜ｎ＞ ・・・ｎチャージ目の第４工程処理後のスラグ中のＣａＯの推定濃度
   Ｒ_{Ｂ１，ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・ｎチャージ目の第２工程から、第３工程を経て、第４工程に持ち越されるＣａＯ量
   Ｗ_{Ｓｉ，ＣａＯ} ・・・（ｎ＋１）チャージ目の第２工程で塩基度目標値を確保するために必要な、ｎチャージ目の第４工程で添加すべきＣａＯ量
   ＨＭ［Ｓｉ］＜ｎ＋１＞ ・・・（ｎ＋１）チャージ目で転炉に装入する溶銑中のＳｉの濃度
   Ｒ_{ＳｉＯ２＜ｎ＞} ・・・ｎチャージ目から、（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＳｉＯ_２量
   Ｂ１Ｃ／Ｓ＜ｎ＋１＞ ・・・（ｎ＋１）チャージ目の第２工程での塩基度目標値
   Ｒ’_{ＣａＯ＜ｎ＞} ・・・ｎチャージ目から、（ｎ＋１）チャージ目へリサイクルされるＣａＯ量のうち、ｎチャージ目の第４工程で添加する分を除いたＣａＯ量

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