JP3829543B2

JP3829543B2 - 高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法

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Publication number: JP3829543B2
Application number: JP22898399A
Authority: JP
Inventors: 良輝菊地; 英寿松野; 宏清水; 敦渡辺; 秀栄田中; 英俊野田; 孝一市川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2019-08-13
Also published as: JP2001049320A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、省資源・省エネルギーで、且つスラグなどの発生物の量も極力少なくできる環境に優しい鉄鋼製造方法、詳細には、従来では鉄鋼製造に使用しにくかった燐濃度が高い鉄鉱石を有効利用することにより省資源に役立ち、しかも溶銑の効率的な精錬処理が可能で、且つ媒溶剤の添加量やスラグなどの発生物の量も極力低減できる鉄鋼製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉で得られた溶銑から鋼材を製造するには、製鋼精錬過程において溶銑に含まれる不純物成分を所定濃度まで低減するとともに、必要な成分を添加して鋼材として要求される成分組成に調整することが必要である。溶銑に含まれる不純物成分としては、溶銑に４ｗｔ％以上含まれる炭素のほか、燐、硫黄などがあり、また、鋼材の要求成分としては強度や靭性を高めるマンガン、珪素などがある。
【０００３】
溶銑から燐や炭素を除くためには、溶銑を脱燐スラグと反応させたり、大量の酸素を添加して酸化反応を進行させる方法が採られるが、転炉を用いて炭素・燐を同時に除去していた従来の方法に対し、最近では溶銑段階で燐だけを事前に除去（溶銑予備脱燐処理）した後、転炉脱炭吹錬を行う方法が普及しつつある。また、この転炉脱炭吹錬では、高価なマンガン合金鉄の使用量を削減するために、マンガン鉱石や高マンガンスラグなどのマンガン源が添加される。
【０００４】
このように溶銑予備脱燐処理を行った後、転炉脱炭吹錬を行う方法では、転炉吹錬において脱燐のために必要であったスラグの量を減らすことが可能になり、その結果、転炉吹錬終了時点でスラグからのマンガン還元率を高め、出鋼中または出鋼後に添加されるマンガン合金鉄の使用量を削減することできる。
【０００５】
溶銑予備脱燐処理は、溶銑鍋や転炉のほか、トーピード設備などでも行われ、主な媒溶剤である石灰に加え、脱燐反応の促進に必要な酸素源として鉄鉱石やスケールなどの固体酸素源や気体酸素が添加される。この方法では、脱燐反応上有利な低温処理が可能なこともあって元々少ないスラグ量で脱燐処理が可能であるが、最近の環境保護対策の観点から、この溶銑予備脱燐処理や転炉脱炭吹錬で発生するスラグをさらに極限まで削減することが求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような脱燐及び脱炭を効率的に行える方法は、現在の高炉−転炉法の主流となっているが、鋼材の低燐化とスラグ発生量の削減という要求に対しては、高炉で使用される原料の厳選を基盤とせざるを得ないのが現状である。特に、鋼材の低燐化に関しては、従来から高炉による溶銑製造の主原料である鉄鉱石は低い燐濃度に管理されている。すなわち、鉱山で採掘され鉄鋼製造工場へ運ばれる鉄鉱石の多くは燐濃度が０．０６ｗｔ％未満のものであり、これを超えるような燐濃度のものは効率的な脱燐処理が困難であるなどの理由から殆ど有効利用されていないのが現状である。
【０００７】
このため鉄鉱石の鉱山においては低燐濃度の鉱石が優先的に採掘されているのが実状で、採掘のためのエネルギーや労力などの増加や将来の資源枯渇が心配されており、原料資源の活用の観点からも高燐濃度鉱石の大量利用を可能とする鉄鋼製造法の確立が大きな課題となっている。
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、高炉用鉄源として高燐濃度の鉄鉱石を大量に利用することができる鉄鋼製造方法であって、この高燐濃度の鉄鉱石を原料として得られた溶銑を効率的に脱燐処理することができ、しかも媒溶剤の添加量やスラグなどの発生物の量も極力低減できる鉄鋼製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高炉において高燐濃度の鉄鉱石を用いて得られた溶銑を、精錬過程において脱燐効率を極限まで高めることができる方法を提供しようとするものである。このような課題に対しては、脱燐の反応原理だけでなく、脱燐スラグ量を極力減少させるなどの一貫プロセスにおける条件も考慮することが重要である。
【０００９】
溶銑の脱燐処理は、基本的には溶銑中の燐を酸化させることにより生成する燐酸（酸性酸化物）を塩基性の媒溶剤で固定することによりなされる。このため脱燐処理では、主として気体酸素や酸化鉄などの酸素源により高い酸素ポテンシャルが維持され、且つ生成した燐酸を安定化させ得る塩基度の高いスラグが得られるようにする必要があり、特に後者に関しては、酸化カルシウム（ＣａＯ）源として通常用いられる石灰の投入量が制御される。一方、高燐濃度の鉄鉱石を用いて得られた溶銑の脱燐処理では、脱燐反応で生成する燐酸の量が増加し、このため一般的には使用する石灰及び生成するスラグ量は増加する。すなわち、燐酸は珪酸と同様に酸性酸化物であるため、塩基性酸化物の必要量が増えることになる。
【００１０】
本発明者らは、溶銑中の珪素濃度を十分に低減させることにより少ない石灰量で高い塩基度を確保できるとともに、発生するスラグ量も少なくすることができ、しかも、高燐濃度の鉄鉱石を使用した場合には生成する燐酸が多くなるためスラグ中の珪酸はほとんど不要である、という観点から高燐濃度溶銑の脱燐処理法について検討を進めた。その結果、高燐濃度溶銑の脱燐処理では事前に溶銑中の珪素濃度を低減させておくこと、さらに好ましくは脱燐反応による燐酸の生成量に応じて珪酸の生成量や石灰の添加量を制御することが高脱燐効率の達成とスラグ生成量の低減化に極めて有効であることを明らかにした。
【００１１】
すなわち本発明は、以下のような特徴を有する鉄鋼製造方法である。
[1] 高炉内に鉄源の一部又は全部として燐濃度が０．０６ｗｔ％以上の鉄鉱石を装入する工程と、高炉からの出銑ままで又は高炉出銑後の脱珪処理を経ることで珪素濃度が０．２０ｗｔ％以下の溶銑を得る工程と、該工程を経た低珪素溶銑を脱燐処理する工程と、該脱燐処理工程を経た溶銑を脱炭処理する工程とを、少なくとも有することを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
【００１２】
[2] 上記[1]の鉄鋼製造方法において、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
０．１０≦［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］≦０．５０
［Ｐ］≧０．１０
【００１３】
[3] 上記[1]又は[2]の鉄鋼製造方法において、溶銑の脱燐処理に用いられる石灰の溶銑トン当たりの添加量Ｗｃ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
３０≦Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０
［Ｐ］≧０．１０
【００１４】
[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの鉄鋼製造方法において、溶銑の脱燐処理工程で発生する溶銑トン当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
４０≦Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０
［Ｐ］≧０．１０
【００１５】
[5] 上記[1]又は[2]の鉄鋼製造方法において、脱炭処理工程で生じたスラグの一部又は全部を脱燐処理の媒溶剤として用いることを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
[6] 上記[5]の鉄鋼製造方法において、溶銑の脱燐処理に用いられる石灰の溶銑トン当たりの添加量Ｗｃ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０
［Ｐ］≧０．１０
【００１６】
[7] 上記[5]又は[6]の鉄鋼製造方法において、溶銑の脱燐処理工程で新たに発生する溶銑トン当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０
［Ｐ］≧０．１０
【００１７】
【発明の実施の形態】
従来の高炉操業で鉄源として用いられている鉄鉱石は、通常、燐濃度がおおよそ０．０４〜０．０５ｗｔ％程度のものが主体となっているが、本発明法では高炉に装入する鉄鉱石の一部又は全部として燐濃度が０．０６ｗｔ％以上のものを用いる。高炉では、鉄鉱石を塊鉱石または粉鉱石のまま若しくは焼結法などで粉鉱石を塊状にしてから用いることができる。
【００１８】
本発明では、上記のように高炉の鉄源の少なくとも一部として高燐鉱石を使用した上で、高炉からの出銑ままで又は高炉出銑後の脱珪処理を経ることで珪素濃度が０．２０ｗｔ％以下、好ましくは０．１０ｗｔ％以下の溶銑を得るものであり、このために原料の調整、高炉操業条件の適正化、高炉出銑後の脱硅素処理のいずれか若しくは２つ以上の組み合わせによって、溶銑の珪素濃度の低減化を図る。溶銑の珪素濃度が脱燐処理前の段階で０．２０ｗｔ％を超えると、本発明が狙いとする高燐溶銑の脱燐処理における脱燐効率の向上と媒溶剤及びスラグ量の低減化が達成できない。
【００１９】
高炉において珪素濃度の低い溶銑を製造する方法としては、原料の予備処理などによって高炉への珪酸分の全装入量を低減したり、高炉内での珪酸還元反応を抑制するために低温操業やコークスの偏在装入などを行うことが可能である。
また、高炉から出銑された溶銑には通常脱珪処理が実施されるが、高炉から出銑された溶銑の珪素濃度が０．２０ｗｔ％を超える場合には、この脱珪処理工程で溶銑の珪素濃度を０．２０ｗｔ％以下まで低減させる。
【００２０】
一般に、高炉から出銑された溶銑は鋳床を経由して溶銑鍋などの容器に注湯及び貯留されるが、前記脱珪処理は鋳床での脱珪、容器内での脱珪のいずれか、若しくはその両方で実施してよい。容器内での脱珪処理は溶銑鍋や装入鍋などの取鍋だけでなく、媒溶剤や酸素源などの副原料の供給機能（さらに好ましくは、溶銑の撹拌機能）を備えたものであれば如何なる形式の容器で行ってよく、例えば、溶銑鍋と同様の溶銑搬送容器であるトーピード（混銑車）でも行ってもよいし、転炉型容器で行ってもよい。また、脱珪専用の容器で脱珪処理を行ってもよい。
【００２１】
脱珪処理では脱珪剤として酸素源が添加され、また、必要に応じて媒溶剤として焼石灰などのＣａＯ分が添加され、スラグの塩基度が調整される。酸素源としては、固体酸素源（例えば、鉄鉱石やミルスケールなどの酸化鉄）または気体酸素（酸素ガス又は酸素含有ガス）のいずれを用いてもよく、また両者を併用してもよい。
酸素源の添加は、溶湯流（鋳床や鋳床から溶銑鍋などの容器への溶銑流）または溶湯浴面上への酸素源の上置きや浴中への吹き込みにより行うが、さらにガス撹拌などを付与したり、焼石灰などのＣａＯ分を添加してスラグの塩基度を調整したりして、スラグ中に残存する脱珪剤（酸化鉄などの酸素源）を極力少なくすることで脱珪効率を高めることができる。
【００２２】
上述したように脱珪処理では溶銑をガス撹拌等により十分に撹拌することが、脱珪効率を高める上で有効である。この点、取鍋等の容器内で行う脱珪処理は、その溶銑保持形状のために溶銑を十分に撹拌できるため、他の方法（例えば、鋳床での脱珪処理）よりも効率が良い。したがって、特に優れた脱珪効率を得るためには、取鍋などの容器内での脱珪処理を実施するか、或いは鋳床脱珪を実施した後、容器内での脱珪処理を実施するのが好ましい。
【００２３】
図１は、溶銑鍋１を用いた脱珪処理状況の一例を模式的に示しており、この例では溶銑鍋１内に送酸ランス２を通じて気体酸素（酸素ガスまたは酸素含有ガス）が吹き込まれるとともに、浸漬ランス３を通じて撹拌ガスや石灰粉等の媒溶剤が溶銑中に吹き込まれ、さらに必要に応じて固体原料（例えば、焼結粉やミルスケール等の固体酸素源）が鍋上方の原料投入装置４から上置き装入できるようになっている。
【００２４】
このようにして得られた珪素濃度が０．２０ｗｔ％以下の低珪素溶銑は脱燐処理工程で脱燐処理される。脱燐処理される溶銑は低珪素濃度であるため、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を容易に高めることができ、脱燐能が高いスラグを生成できるとともに、スラグ量を極力少なくして精錬を行うことができる。
スラグの塩基度を高めるため、事前に脱珪処理した際の脱珪スラグなどの混入は極力抑制することが好ましく、このため機械式排滓装置や手作業などにより前工程で生じたスラグを分離した溶銑を脱燐処理する。
【００２５】
本発明法においては、脱燐処理される高燐溶銑は珪素濃度が０．２０ｗｔ％以下である必要があるが、溶銑の珪素濃度が低過ぎると石灰（ＣａＯ）の滓化に支障を来すおそれがあり、したがって、高炉から出銑された溶銑の燐濃度に対して脱燐処理前の珪素濃度には好ましい範囲が存在する。
すなわち、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）は下式を満足することが好ましい。
０．１０≦［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］≦０．５０
また、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）は０．１０ｗｔ％以上とすることが好ましい。
【００２６】
ここで、［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］が０．１０未満では、酸性酸化物である燐酸（Ｐ_２Ｏ_５）や珪酸（ＳｉＯ_２）の生成量が少なくなるため石灰自体の滓化が悪化する。すなわち、Ｐ_２Ｏ_５やＳｉＯ_２とＣａＯとの反応生成化合物をそれぞれ３ＣａＯ・Ｐ_２Ｏ_５や２ＣａＯ・ＳｉＯ_２とすると、［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］が０．１０未満の場合にはこれらの酸性酸化物で滓化できるＣａＯ量は高々３ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度であり、これ以上のＣａＯ量を滓化させるためには酸化鉄などを極端に増加させるなどの他の面倒な対策が必要となる。
【００２７】
また、［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］が０．５０を超えると、上記の酸性酸化物の生成量が多くなり過ぎるため、石灰の滓化は向上するものの、生成するスラグの塩基度が低下したり、或いは塩基度を高めようとすると石灰が多量に必要となるため好ましくない。すなわち、上記のようにＰ_２Ｏ_５やＳｉＯ_２とＣａＯとの反応生成化合物をそれぞれ３ＣａＯ・Ｐ_２Ｏ_５や２ＣａＯ・ＳｉＯ_２とすると、［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］が０．５０超の場合にはこれらの酸性酸化物で滓化できるＣａＯ量は１５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以上にもなり、したがって、これ以下のＣａＯ量では上記酸性酸化物を十分に固定できず、この結果、酸性酸化物がフリーに存在したり、或いは還元されて浴中に再溶解することになる。
【００２８】
また、［Ｐ］は実質的に高燐鉱石の使用量により決まる値であり、［Ｐ］が０．１０ｗｔ％未満では高燐鉱石の使用量が少なく、本発明を実施するメリットが小さい。なお、高燐鉱石の使用量の観点から［Ｐ］の好ましい下限は０．１２ｗｔ％である。
このような最適条件で脱燐処理を行うことにより、従来法のように高珪素低燐溶銑に対して脱燐処理を行う場合に較べて同等又はそれ以上の脱燐能を有するスラグを生成することができる。
【００２９】
さらに、高燐溶銑の脱燐処理では、溶銑の燐濃度及び珪素濃度に応じて媒溶剤である石灰の添加量やスラグ生成量に最適な範囲が存在し、この最適操業条件で処理を行うことが好ましい。
すなわち、溶銑の脱燐処理に用いられる石灰の溶銑トン当たりの添加量Ｗｃ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）は下式を満足することが好ましい。
３０≦Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０
【００３０】
ここで、Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が３０未満では、生成する酸性酸化物の量に対して石灰の添加量が少な過ぎるため、滓化したスラグの塩基度が低位となり、十分な脱燐効率が得られにくい。
また、Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が１５０を超えると、生成する酸性酸化物の量に対して石灰の添加量が多過ぎるため、石灰が未滓化になる傾向があり、この場合も十分な脱燐効率が得られにくい。
【００３１】
さらに、溶銑の脱燐処理工程で発生する溶銑トン当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）は下式を満足することが好ましい。
４０≦Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０
ここで、Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が４０未満では、生成する酸性酸化物のスラグ中での割合が高くなるため、滓化したスラグの塩基度が低位となり、十分な脱燐効率が得られにくい。
また、Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が２５０を超えると、生成する酸性酸化物のスラグ中での割合が極端に低くなるため、添加した石灰が未滓化になる傾向があり、この場合も十分な脱燐効率が得られにくい。
【００３２】
脱燐処理における滓化悪化は、環境上の問題が指摘されているフッ素を多量に含む媒溶剤（蛍石）の使用の有無に拘らず多かれ少なかれ問題となるが、上記のような最適条件の下で脱燐処理を行った場合には少ないスラグ量で高い除去効率が得られるものであり、したがって、このような最適条件での脱燐処理は、フッ素を多量に含む媒溶剤（蛍石）の使用量を削減し或いはフッ素を含まない媒溶剤を使用する場合に特に有効である。
【００３３】
脱燐処理に使用する容器に特別な制約はなく、脱珪素処理と同様に溶銑搬送容器である溶銑鍋や装入鍋などの取鍋、トピードカーなどを用いて行うこともできるし、転炉型容器を用いて行うこともできる。また場合によっては、同一容器内で前記脱珪処理と脱燐処理を順次実施してもよい。この脱燐処理では、通常、脱燐反応を効果的に高めるために溶銑中に酸素源として気体酸素（酸素ガスまたは酸素含有ガス）及び／又は固体酸素源（例えば、鉄鉱石やミルスケールなどの酸化鉄）を媒溶剤とともに添加する。このうち気体酸素についてはランスによる上吹きや溶銑中へのインジェクション或いは底吹きなどの任意の方法により、また、固体酸素源や媒溶剤については上置き装入やインジェクションなどの任意の方法により、それぞれに溶銑中に供給される。また、脱燐を効率的に行うためのより基本的な条件として、溶銑に対して適正な撹拌を行う必要がある。この撹拌としては、一般に浸漬ランスなどを利用したガス撹拌が行われる。
【００３４】
上記のようにして脱燐処理された後の低燐溶銑は、転炉での脱炭処理に供される。本発明法における転炉脱炭工程では事前に溶銑の実質的な脱燐が完了しているため、従来法のように脱炭工程で実質的な脱燐を行う必要が全く、このため媒溶剤で生成させるスラグ量は少量でよい。すなわち、吹錬時の生成酸化鉄の薄め材としてや、浴面からの粒滴の飛散や放熱を抑制するために多少のカバースラグは必要であり、またマンガン鉱石を添加した際に混入する少量の脈石分に対して媒溶剤を添加してスラグ調整する必要はあるが、その場合でも媒溶剤で生成させるスラグ量は極く少量でよい。また、上述したようにスラグの精錬能（脱燐能）が必須ではなく、スラグ組成の多少の変動も問題ないため、炉内へのスラグ残し操業などによりスラグを繰り返し使用すること、すなわち、実質的に媒溶剤を使用せず、前チャージまたはそれ以前のチャージに生成したスラグを主として使用した操業を行うことができ、処理溶湯１トンに対しスラグの発生量を１０ｋｇ以下の最小限に抑えることができる。
【００３５】
また、本発明の他の実施形態においては、脱炭処理工程で生じたスラグ（脱炭スラグ）の一部または全部を脱燐処理の媒溶剤として用いる。脱炭スラグは少なくとも部分的には溶融状態で発生したものであるため低温の脱燐処理でも石灰に較べて滓化しやすく、しかも、脱炭スラグ中には燐酸が少ない上、鉄やマンガンの有効成分が主に酸化物の形態で含まれているので、これらを被還元元素として有効に回収でき、また、燐の酸化剤としても作用するため脱燐処理の媒溶剤として好適である。このため、脱炭処理した転炉で排滓したスラグをそのまま又は冷却した後、脱燐処理工程でスラグとして用いる。
【００３６】
従来行われている低燐溶銑の脱燐処理においても、製鋼スラグを削減する方法として脱炭スラグを脱燐処理の媒溶剤として用いる方法が知られている。しかし、脱炭スラグ中のＣａＯは転炉脱炭工程で発生した珪酸とも部分的に結合した状態であり、溶銑脱燐時に発生する珪酸分も考慮して脱燐に有効な高塩基度の条件を確保するには、多量の媒溶剤の添加が必要であった。このため媒溶剤の添加量やスラグ量の削減効果はあまり期待できなかった。これに対して本発明では溶銑を事前に低珪素化しているため、脱燐処理工程で珪酸を含む脱炭スラグを用いても容易にスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を高めることができ、脱燐能が高いスラグを生成させることができる。また、このように脱炭スラグを脱燐処理に有効利用できるため、脱燐処理の媒溶剤の添加量やスラグ発生量を効果的に削減することができる。
【００３７】
この実施形態の場合、溶銑中の燐濃度及び珪素濃度に応じた石灰（媒溶剤）の添加量やスラグ生成量に関する最適操業条件は以下のようになる。
すなわち、溶銑の脱燐処理に用いられる石灰（媒溶剤として新たに添加される石灰）の溶銑トン当たりの添加量Ｗｃ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）は下式を満足することが好ましい。
Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０
ここで、Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が１５０を超えると、生成する酸性酸化物の量に対して石灰の添加量が多過ぎるため、石灰が未滓化になる傾向があり十分な脱燐効率が得られにくい。
【００３８】
また、溶銑の脱燐処理工程で新たに発生する溶銑トン当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）は下式を満足することが好ましい。
Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０
ここで、脱燐処理工程で新たに発生するスラグ量とは、炉壁に付着するなどして炉内に残留していた前チャージのスラグが当該チャージの処理中に脱落や溶解などによってスラグ化したものを除き、当該チャージにおいて、添加した媒溶剤などの添加物、溶銑からの酸化生成物及び炉体自体の溶損などにより生成するスラグの総量を指す。
Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が２５０を超えると、生成する酸性酸化物のスラグ中での割合が極端に低くなるため、添加した石灰が未滓化になる傾向があり、十分な脱燐効率が得られにくい。
【００３９】
このように脱炭スラグを脱燐処理の媒溶剤として使用する本発明の実施形態では、滓化しやすい脱炭スラグを利用し且つ高塩基度のスラグを得やすいので、フッ素を多量に含む媒溶剤（蛍石）の使用量を削減し或いはフッ素を含まない媒溶剤を使用することによってスラグの脱燐能が低下した場合にも、効率的な脱燐を行うことができるため好ましい。
【００４０】
【実施例】
［実施例１］
高炉から出銑された溶銑に対し、鋳床脱硅−鍋脱硅（溶銑鍋での脱珪）−転炉脱燐−転炉脱炭を行う一連の工程で溶銑の精錬を行った。
この実施例では、燐濃度が０．０９ｗｔ％の鉄鉱石を全鉄鉱石使用量の０〜７０ｗｔ％の範囲で変化させ、高炉において溶銑を製造した。
【００４１】
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪する際に、粉状のミルスケールと焼結鉱粉を上置き装入により添加した。また、スラグ中の酸素を脱珪反応に効率的に利用するため鋳床から溶銑鍋までの一連の脱珪処理工程中は排滓は行わず、スラグと溶銑を反応させた。溶銑鍋での脱珪処理では、浸漬ランスから窒素ガスを約０．０１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎで浴中に吹き込み、溶銑を撹拌するとともにスラグ反応を進行させた。また、必要な脱珪量に応じ気体酸素や酸化鉄を添加した。
【００４２】
溶銑を溶銑鍋で所定の珪素濃度まで脱珪処理した後、生成したスラグを排滓し、次いで溶銑脱燐を行うための３００トン転炉に溶銑を装入した。脱燐処理のために必要な石灰量は溶銑の珪素濃度及び燐濃度に応じて決められるため、低珪素溶銑を脱燐処理する場合には石灰投入量は少なくなり、このため各実施例によって生成した脱燐スラグ量にも差が生じた。また、終点のスラグの酸化度を低位とするため、スラグ中の全酸化鉄濃度の指標である［Ｔ．Ｆｅ］濃度は５ｗｔ％以下とした。
【００４３】
転炉での脱燐処理が終了した溶銑は、一旦鍋に出湯した後、別の転炉に再装入し、最終脱炭を主目的とした処理（脱炭処理）を行った。この処理では、炉底部から約０．１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎの窒素又はアルゴンガスを吹き込んで浴の撹拌を行いつつ、浴上部から送酸を行った。この脱炭処理では必要なマンガン量に応じてマンガン鉱石も添加され、このマンガン鉱石から混入する珪酸に対してスラグの塩基度が３．５に調整されるように石灰源を添加した。
脱炭処理後のスラグはその全量は排滓せず、炉内に１５〜４５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ相当残留する状態で処理を連続して行った。また、この脱炭処理では処理終了時の溶鋼中炭素濃度がほぼ０．０７ｗｔ％、溶鋼温度がほぼ１６４５℃になるように制御した。
【００４４】
各実施例について、一連の製造・処理条件とその結果を表１及び表２に示す。
同表によれば、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度を０．２０ｗｔ％以下とした本発明例では、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用しているにも拘らず、少ない石灰添加量と生成スラグ量で脱燐処理を行うことにより低燐溶鋼を製造できることが判る。これに対して、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用し、且つ脱燐処理前の溶銑の珪素濃度が０．２０ｗｔ％を超える比較例では、高燐鉱石の使用割合が同等の本発明例に較べて石灰添加量と生成スラグ量が大幅に増加している。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【表２】

【００４７】
［実施例２］
高炉から出銑された溶銑に対し、鋳床脱硅−鍋脱硅（溶銑鍋での脱珪）−取鍋脱燐−転炉脱炭を行う一連の工程で溶銑の精錬を行った。
この実施例では、燐濃度が０．０９ｗｔ％の鉄鉱石を全鉄鉱石使用量の０〜７０ｗｔ％の範囲で変化させ、高炉において溶銑を製造した。
【００４８】
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪する際に、粉状のミルスケールと焼結鉱粉を上置き装入により添加した。また、スラグ中の酸素を脱珪反応に効率的に利用するため鋳床から溶銑鍋までの一連の脱珪処理工程中は排滓は行わず、スラグと溶銑を反応させた。溶銑鍋での脱珪処理では、浸漬ランスから窒素ガスを約０．０１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎで浴中に吹き込み、溶銑を撹拌するとともにスラグ反応を進行させた。また、必要な脱珪量に応じ気体酸素や酸化鉄を添加した。
【００４９】
溶銑を溶銑鍋で所定の珪素濃度まで脱珪処理した後、生成したスラグを排滓し、次いで溶銑脱燐を行った。この取鍋での脱燐処理では、石灰は全量インジェクションとし、１本の浸漬ランスから毎分１Ｎｍ^３の流量のキャリアガス（窒素ガス）とともに浴中に吹き込んだ。脱燐処理のために必要な石灰量は溶銑の珪素濃度及び燐濃度に応じて決められるため、低珪素溶銑を脱燐処理する場合には石灰投入量は少なくなり、このため各実施例によって生成した脱燐スラグ量にも差が生じた。また、終点のスラグの酸化度を低位とするため、スラグ中の全酸化鉄濃度の指標である［Ｔ．Ｆｅ］濃度は５ｗｔ％以下とした。
【００５０】
取鍋での脱燐処理が終了した溶銑を転炉に装入し、最終脱炭を主目的とした処理（脱炭処理）を行った。この処理では、炉底部から約０．１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎの窒素又はアルゴンガスを吹き込んで浴の撹拌を行いつつ、浴上部から送酸を行った。この脱炭処理では必要なマンガン量に応じてマンガン鉱石も添加され、このマンガン鉱石から混入する珪酸に対してスラグの塩基度が３．５に調整されるように石灰源を添加した。
脱炭処理後のスラグはその全量は排滓せず、炉内に１５〜４５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ相当残留する状態で処理を連続して行った。また、この脱炭処理では処理終了時の溶鋼中炭素濃度がほぼ０．０７ｗｔ％、溶鋼温度がほぼ１６４５℃になるように制御した。
【００５１】
各実施例について、一連の製造・処理条件とその結果を表３に示す。
同表によれば、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度を０．２０ｗｔ％以下とした本発明例では、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用しているにも拘らず、少ない石灰添加量と生成スラグ量で脱燐処理を行うことにより低燐溶鋼を製造できることが判る。これに対して、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用し、且つ脱燐処理前の溶銑の珪素濃度が０．２０ｗｔ％を超える比較例では、高燐鉱石の使用割合が同等の本発明例に較べて、石灰添加量と生成スラグ量が大幅に増加している。
【００５２】
【表３】

【００５３】
［実施例３］
高炉から出銑された溶銑に対し、鋳床脱硅−鍋脱硅（溶銑鍋での脱珪）−転炉脱燐−転炉脱炭を行う一連の工程で溶銑の精錬を行った。
この実施例では、燐濃度が０．１２ｗｔ％の鉄鉱石を全鉄鉱石使用量の０〜５０ｗｔ％の範囲で変化させ、高炉において溶銑を製造した。
【００５４】
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪する際に、粉状のミルスケールと焼結鉱粉を上置き装入により添加した。また、スラグ中の酸素を脱珪反応に効率的に利用するため鋳床から溶銑鍋までの一連の脱珪処理工程中は排滓は行わず、スラグと溶銑を反応させた。溶銑鍋での脱珪処理では、浸漬ランスから窒素ガスを約０．０１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎで浴中に吹き込み、溶銑を撹拌するとともにスラグ反応を進行させた。また、必要な脱珪量に応じ気体酸素や酸化鉄を添加した。
【００５５】
溶銑を溶銑鍋で所定の珪素濃度まで脱珪処理した後、生成したスラグを排滓し、次いで溶銑脱燐を行うための３００トン転炉に溶銑を装入した。この脱燐処理工程では、次工程である脱炭処理工程で発生した脱炭スラグを溶銑トン当り１５ｋｇ（一定量）用い、さらに、装入された溶銑の珪素濃度と燐濃度に応じて必要な量の石灰を用いた。低珪素溶銑を脱燐処理する場合には石灰投入量は少なくなり、このため各実施例によって生成した脱燐スラグ量にも差が生じた。また、終点のスラグの酸化度を低位とするため、スラグ中の全酸化鉄濃度の指標である［Ｔ．Ｆｅ］濃度は５ｗｔ％以下とした。
【００５６】
転炉での脱燐処理が終了した溶銑は、一旦鍋に出湯した後、別の転炉に再装入し、最終脱炭を主目的とした処理（脱炭処理）を行った。この処理では、炉底部から約０．１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎの窒素又はアルゴンガスを吹き込んで浴の撹拌を行いつつ、浴上部から送酸を行った。この脱炭処理では必要なマンガン量に応じてマンガン鉱石も添加され、このマンガン鉱石から混入する珪酸に対してスラグの塩基度が３．５に調整されるように石灰源を添加した。また、この脱炭処理では処理終了時の溶鋼中炭素濃度がほぼ０．０８ｗｔ％、溶鋼温度がほぼ１６５０℃になるように制御した。
【００５７】
各実施例について、一連の製造・処理条件とその結果を表４及び表５に示す。
同表によれば、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度を０．２０ｗｔ％以下とした本発明例では、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用しているにも拘らず、少ない石灰添加量と生成スラグ量で脱燐処理を行うことにより低燐溶鋼を製造できることが判る。これに対して、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用し、且つ脱燐処理前の溶銑の珪素濃度が０．２０ｗｔ％を超える比較例では、高燐鉱石の使用割合が同等の本発明例に較べて、石灰添加量と生成スラグ量が大幅に増加している。
【００５８】
【表４】

【００５９】
【表５】

【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、高炉用鉄源として高燐濃度の鉄鉱石を大量に利用することができ、この高燐濃度の鉄鉱石を原料として得られた溶銑を高い脱燐効率で脱燐処理し、しかも媒溶剤の添加量やスラグなどの発生物の量も極力低減することができる。
また、本願の請求項５ないし請求項７に係る発明によれば、脱炭処理工程で生じたスラグの一部又は全部を脱燐処理工程で用いることにより、脱燐効率の向上とスラグ発生量の削減をより効果的に図ることがでる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶銑鍋を用いた脱珪処理状況の一例を模式的に示す説明図
【符号の説明】
１…溶銑鍋、２…送酸ランス、３…浸漬ランス、４…原料投入装置

Claims

高炉内に鉄源の一部又は全部として燐濃度が０．０６ｗｔ％以上の鉄鉱石を装入する工程と、高炉からの出銑ままで又は高炉出銑後の脱珪処理を経ることで珪素濃度が０．２０ｗｔ％以下の溶銑を得る工程と、該工程を経た低珪素溶銑を脱燐処理する工程と、該脱燐処理工程を経た溶銑を脱炭処理する工程とを、少なくとも有することを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする請求項１に記載の高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
０．１０≦［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］≦０．５０
［Ｐ］≧０．１０
溶銑の脱燐処理に用いられる石灰の溶銑トン当たりの添加量Ｗｃ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
３０≦Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０
［Ｐ］≧０．１０
溶銑の脱燐処理工程で発生する溶銑トン当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
４０≦Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０
［Ｐ］≧０．１０
脱炭処理工程で生じたスラグの一部又は全部を脱燐処理の媒溶剤として用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
溶銑の脱燐処理に用いられる石灰の溶銑トン当たりの添加量Ｗｃ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする請求項５に記載の高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０
［Ｐ］≧０．１０
溶銑の脱燐処理工程で新たに発生する溶銑トン当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする請求項５または６に記載の高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。
Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０
［Ｐ］≧０．１０