JP3985471B2 - 精錬処理後のスラグの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉で行う溶鉄の精錬処理、特に溶鉄の脱りん率が高く、しかもスロッピングが低減された溶鉄の精錬処理によって、路盤材として使用することが可能なスラグを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鉄中の[Ｃ]濃度が低下した転炉吹錬末期には、溶鉄中に添加される酸素ガスにより溶鉄の酸化が急激に進行して、スラグ中の酸化鉄濃度(以下、便宜上Fe分で考え、T.Fe（合計Fe量）で表示する)が著しく増加する。その際、転炉吹錬前に添加された生石灰等の媒溶剤が、この酸化鉄と急速に反応して溶融スラグとなり、この塩基度(ＣaＯ/ＳiＯ2)の高い溶融スラグによって脱りん反応が進行する。
【０００３】
ところが、吹錬末期の溶鉄中の［Ｃ］濃度が０.１質量％（以下、単に％で質量％を示す）以上と比較的高い、いわゆる中炭、高炭素鋼を溶製する場合、スラグ中の (T.Fe)濃度が高くなる前に吹錬が終了するため、媒溶剤として添加した生石灰には溶融しない部分が生じ、脱りん反応が阻害されるおそれがある。一方、この未溶融ＣaＯ、すなわち遊離ＣaＯ(以下、(f-ＣaＯ)ともいう)が高濃度で残留していると、(f-ＣaＯ)の水和反応（水とＣaＯとの反応）によるスラグ膨張の問題があるため、スラグを路盤材として使用できなくなる。
【０００４】
そこで、蛍石等の溶融剤を加えて(f-ＣaＯ)分の溶融を促進することにより、良好な溶鉄の脱りん率が得られる技術が既に開示されている。
しかしながら、蛍石等の溶融剤を使用すると転炉用耐火物の侵食を助長しやすいという問題がある。また、最近懸念され始めたフッ素等のハロゲン物質による環境汚染の問題から、蛍石等を添加したスラグは路盤材として使用できなくなるおそれがある。
【０００５】
特公平５６−３３４４２号公報には、この蛍石等を使用しない方法として、化学組成がＣaＯ：６０〜７０％、Ａl2Ｏ3：１２〜３０％、Ｆe2Ｏ3：１０〜２５％である造滓剤を使用する方法が提案されている。この造滓剤は約１４００℃で溶融するので、蛍石等を用いなくても吹錬末期までに十分にＣaＯ分が溶融し、良好な溶鉄の脱りん率が得られ、スラグ中の(f-ＣaＯ)も著しく低減できるとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特公平５６−３３４４２号公報に記載の方法には、以下の問題がある。
【０００７】
（１）転炉精錬で使用するＣaＯ分の全てを前記組成の造滓剤により供給するため、造滓剤添加量および生成スラグ量が多くなる。
（２）生成スラグ量を抑制するために、造滓剤中のＣaＯ含有量を６０〜７０％ としているが、ＣaＯ含有量がこの範囲まで高くなると、造滓剤自体の融点が１４００℃以上と高くなり、(f-ＣaＯ)を溶融することは困難となる。
【０００８】
（３）また、ＣaＯ含有量を多くすることにより、相対的に造滓剤中の構成成分であるＦe2Ｏ3の含有量を低減させることが必要であり、造滓剤の融点がさらに高くなり、(f-ＣaＯ)を溶融することがさらに困難となる。
【０００９】
（４）さらに、このような造滓剤を吹錬初期に一括添加すると、吹錬中にスロッピングが発生しやすくなり、操業安定性および鉄歩留が著しく悪化するという問題も起きやすくなる。
【００１０】
（５）一方、造滓剤の反応効率向上のため、湿式造粒法により造粒後１０００〜１３００℃で造滓剤を焼成するため、焼成コストが高くなるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、溶鉄の脱りん率が高く、しかもスロッピングが低減された溶鉄の精錬処理によって、路盤材として使用することが可能なスラグを製造する方法、特に低コストな造滓剤を使用したスラグの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく種々検討を重ね、以下の知見を得た。
（ａ）溶鉄中には[Ｓi]がある程度存在するため、転炉吹錬初期には溶鉄中の[Ｓi]の酸化によってＳiＯ2が優先的に生成される。このとき、吹錬前に添加していたＣaＯと生成ＳiＯ2とが選択的に反応して、塩基度(ＣaＯ/ＳiＯ2)が２以下の溶融スラグが生成される。
【００１３】
（ｂ）この低塩基度スラグを生成するのに必要なＣaＯ分は、造滓剤中のＣaＯ分のみにより供給する必要はなく、単に生石灰により供給することによっても、低塩基度スラグを十分に溶融生成させることができる。そして、引き続き自溶性の造滓剤でＣaＯ分を溶鉄に補充することによって、十分なスラグ溶融性を確保でき、高い溶鉄の脱りん率が得られる。この結果、生成スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度を極めて低くできるため、生成スラグを路盤材として有効利用できる。
【００１４】
（ｃ）しかし、低塩基度のスラグ生成時に溶けなかったＣaＯ分は、吹錬中期以降まで未溶融の(f-ＣaＯ)としてスラグ中に残留するおそれがある。そこで、この未溶融の(f-ＣaＯ)を低レベルに保ち得る低融点の造滓剤について調査した結果、ＣaＯ：１５〜５０％、Ａl2Ｏ3：１０〜５０％、Ｆe2Ｏ3：１０〜５０％、ＴiＯ2：８％以下、ＳiＯ2：８％以下、ＭgＯ：１５％以下の化学組成の造滓剤を精錬に使用することにより未溶融の(f-ＣaＯ)分を少なくできることを見出した。
【００１５】
（ｄ）この化学組成の造滓剤の原料として、所定範囲の平均粒径の原料を使用し、ＣaＯ原料として消石灰（Ｃa(ＯＨ)2）を適当量使用し、水を適当量添加して造粒後に所定日数養生することにより、大気中から水中に溶け込んだＣＯ2がＣａ(ＯＨ)2と反応（Ｃａ(ＯＨ)2＋ＣＯ2＝ＣaＣＯ3＋Ｈ2Ｏ）して塊成化し、造滓剤の圧壊強度を大きくすることができる。この造滓剤の圧壊強度は、焼成処理をしなくてもよいレベルであり、焼成処理を省略できるため、従来に比べて低コストの造滓剤を製造することができる。
【００１６】
（ｅ）前記組成の造滓剤を、溶鉄中の［Ｃ］濃度が１.０％以上であるときに分割添加することにより、吹錬初期に一括添加する場合に比べ、ＣaＯ分が溶融し易く、溶鉄の脱りん率が向上すること、および、吹錬中のスロッピングが緩和されて鉄歩留がさらに向上することを見出した。
【００１７】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記のとおりである。
（１）転炉内に収容された溶鉄に生石灰および湿式造粒法または加圧成型法によって造粒された造滓剤を添加する溶鉄の精錬に際して、前記造滓剤が質量％でＣaＯ：１５〜５０％、Ａl2Ｏ3：１０〜５０％、Ｆe2Ｏ3：１０〜５０％、ＴiＯ2：８％以下、ＳiＯ2：８％以下、ＭgＯ：１５％以下を含有し、かつ前記溶鉄に添加する全ＣaＯ量に対する前記造滓剤中のＣaＯの割合が５〜５０質量％とすることによって、精錬処理後のスラグ中の未溶融ＣａＯ濃度であるスラグ中(ｆ-ＣａＯ)濃度を５質量％以下にすることを特徴とする精錬処理後のスラグの製造方法。
【００１９】
( ２）前記造滓剤の添加は、前記生石灰を添加した後であって、かつ前記溶鉄中の［Ｃ］濃度が１.０％以上のときに分割して添加することを特徴とする上記（１）記載のスラグの製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、溶鉄２質量トン容量の試験転炉を使用した試験結果を基に決定された本発明の数値限定の理由について述べる。
【００２１】
（１）溶鉄に添加する全ＣaＯ量に対する前記造滓剤中のＣaＯの割合が５〜５０％であることについて：
試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、所定量の生石灰、造滓剤(ＣaＯ：３５％、Ａl2Ｏ3：２５％、Ｆe2Ｏ3：２０％、ＴiＯ2：２％、ＳiＯ2：２％、ＭgＯ：７％)およびスケール２０ｋｇ、スクラップ２００ｋｇを上置添加し、その後、上吹ランスから酸素を５.８ｍ3(標準状態)/minで約１９分間吹き付け、同時に底吹き羽口からＡrガスを０.６ｍ3(標準状態)/min吹き込んで、全ＣaＯ量中の造滓剤中のＣaＯ割合を変えた試験を行った。
【００２２】
なお、上記造滓剤中のＣaＯ含有量とは、造滓剤の原料として用いた石灰石および／または消石灰のＣaＯ分で換算したものを意味する。以下に記載の造滓剤中のＣaＯ含有量は、同じ意味である。
【００２３】
▲２▼試験結果：
表１に試験結果を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
なお、表中の路盤材としての適否を示す○はスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が５％以下であることを、×は同濃度が５％超であることを示す。また、スロッピングの程度を示す○は操業に支障が無いレベルであることを、×は操業に支障が有るレベルであることを示す。さらに、路盤材としての適否が○でありスロッピングの程度も○であるものは評価欄に良好（○）であると記載し、いずれかが×のものは不良（×）であると記載した。
【００２６】
同表に示すように、造滓剤の添加割合が５％未満だと、転炉吹錬終了時のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が５％超と高くなり、スラグを路盤材として使用できなくなる。一方、造滓剤の添加割合が５０％を超えると、スラグ量が増加し、そのスラグ量の増加およびスラグ中のＡl2Ｏ3濃度の上昇によって、操業に支障をきたすスロッピングが発生する。すなわち、スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度およびスロッピングと造滓剤の添加割合とは相関が認められ、スロッピングを低減しスラグを路盤材として利用できるようにするためには、造滓剤の添加割合(全ＣaＯ量中の造滓剤中のＣaＯ割合)を５〜５０質量％とすることが必要である。
【００２７】
（２）造滓剤中のＣaＯ含有量が１５〜５０％であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、ＣaＯ：１０〜５５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％、ＭgＯ：５％であった。
【００２８】
▲２▼試験結果：
表２に試験結果を示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
なお、表中の評価の○は造滓剤量が６０ｋｇ／溶鉄質量トン（ｔ）以下で、かつスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０以下のものであることを示し、×は造滓剤量が６０ｋｇ／溶鉄質量トン（ｔ）超および／またはスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０超であることを示す。
【００３１】
また、スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度指数とは、路盤材として使用することが可能な限界濃度である同表中の試験番号５のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度を基準に指数化したものである。
【００３２】
同表に示すように、ＣaＯ含有量が１５％未満になると、ＣaＯを溶融するための造滓剤量が著しく多くなり、その結果、スラグ生成量が過大になるため問題である。一方、ＣaＯ含有量が５０％を超えると造滓剤の融点が急上昇し、ＣaＯの溶融が困難となり、スラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が急激に増加し、その結果、路盤材として使用することが困難となる。これらの知見から、造滓剤中のＣaＯ含有量は１５〜５０％とする。好ましくは、２５〜４５％である。
【００３３】
（３）造滓剤中のＡl2Ｏ3含有量が１０〜５０％であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、Ａl2Ｏ3：５〜５５％、ＣaＯ：２０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％、ＭgＯ：５％であった。
【００３４】
▲２▼試験結果：
表３に試験結果を示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】
なお、スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度指数とは、路盤材として使用することが可能な限界濃度である同表中の試験番号２のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度を基準に指数化したものである。
【００３７】
また、スロッピングの程度を示す○は操業に支障が無いレベルであることを、×は操業に支障が有るレベルであることを示す。また、表中の評価の○はスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０以下で、かつスロッピングの程度が○であることを示し、×はスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０超および／またはスロッピングの程度が×であることを示す。
【００３８】
同表に示すように、Ａl2Ｏ3含有量が１０％未満になると造滓剤の融点が急上昇し、ＣaＯの溶融が困難となり、スラグ中の (f-ＣaＯ)の濃度指数が急激に増加し、その結果、路盤材として使用することが困難となる。一方、Ａl2Ｏ3含有量が５０％を超えると、スロッピングの問題が発生する。これらの知見から、造滓剤中のＡl2Ｏ3含有量は１０〜５０％とする。好ましくは、２０〜４０％である。
【００３９】
（４）造滓剤中のＦe2Ｏ3含有量が１０〜５０％であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、Ｆe2Ｏ3：５〜５５％、ＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％、ＭgＯ：５％であった。
【００４０】
▲２▼試験結果：
表４に試験結果を示す。
【００４１】
【表４】
【００４２】
なお、スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度指数とは、路盤材として使用することが可能な限界濃度である同表中の試験番号２のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度を基準に指数化したものである。
【００４３】
また、スクラップ使用量の程度を示す○は転炉の生産性に支障が無いレベルであることを、×は転炉の生産性に支障が有るレベルであることを示す。
また、表中の評価の○はスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０以下で、かつスクラップ使用量の程度が○であることを示し、×はスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０超および／またはスクラップ使用量の程度が×であることを示す。
【００４４】
同表に示すように、Ｆe2Ｏ3含有量が１０％未満になると、造滓剤の融点が急上昇し、ＣａＯの溶融が困難となり、スラグ中の(f-ＣaＯ)の濃度指数が急激に増加し路盤材として使用することが困難となる。一方、Ｆe2Ｏ3含有量が５０％を超えると、造滓剤の冷却能が過大となるため転炉におけるスクラップ使用量が著しく低下するという問題が発生する。これらの知見から、造滓剤中のＦe2Ｏ3含有量は１０〜５０％とする。好ましくは、１５〜３５％である。
【００４５】
（５）造滓剤中のＴiＯ2およびＳiＯ2含有量がそれぞれ８％以下であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、ＴiＯ2：２〜１０％、ＳiＯ2：２〜１０％、ＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＭgＯ：５％であった。
【００４６】
▲２▼試験結果：
表５に試験結果を示す。
【００４７】
【表５】
【００４８】
なお、脱りん指数とは、試験番号３の溶鉄の脱りん率を基準に指数化したものである。また、表中の評価の○は脱りん指数が１．０以上であることを示し、×は脱りん指数が１．０未満であることを示す。
【００４９】
同表に示すように、ＴiＯ2およびＳiＯ2含有量が８％を超えると、脱りん指数が急激に低下する。この知見から、造滓剤中のＴiＯ2およびＳiＯ2含有量は８％以下とする。好ましくは、５％以下である。
【００５０】
（６）造滓剤中のＭgＯ含有量が１５％以下であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、ＭgＯ：２〜１７％、ＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％であった。
【００５１】
▲２▼試験結果：
表６に試験結果を示す。
【００５２】
【表６】
【００５３】
なお、脱りん指数とは、試験番号３の溶鉄の脱りん率を基準に指数化したものである。また、表中の評価の○は脱りん指数が１．０以上であることを示し、×は脱りん指数が１．０未満であることを示す。
【００５４】
同表に示すように、ＭgＯ含有量が１５％を超えると、脱りん指数が急激に低下する。この知見から、造滓剤中のＭgＯ含有量は１５％以下とする。好ましくは、１２％以下である。
【００５５】
（７）造滓剤のＣaＯ成分の原料として消石灰を３％以上使用することについて：
▲１▼試験方法：造滓剤原料の粒径は、全て平均粒径が０．１５０mmであり、造滓剤の化学組成をＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％およびＭgＯ：１〜２％にそれぞれ調整し、この組成を維持しながら、ＣaＯ成分として消石灰を０〜１０％に調整した。このような組成に調整された造滓剤原料へ水５％を加えて湿式造粒法（ペレタイジング）によって造粒(約２０mm径)し、造粒した造滓剤を７日間養生した。この養生された造滓剤の強度指標として圧壊強度（ｋｇ/個）を測定した。圧壊強度は、圧壊強度測定装置によって求めた。
【００５６】
▲２▼試験結果：
表７に試験方法およびその試験結果を示す。
【００５７】
【表７】
【００５８】
なお、表中に示す圧壊強度指数とは、試験転炉での造滓剤の使用試験の際に、歩留低下が生じなかった試験番号３の方法で得られた造滓剤の圧壊強度との比であり、圧壊強度指数が１．０以上のときに、良好な強度が得られたとして評価欄を○とし、１．０未満では強度が不十分であるとして評価欄を×とした。
【００５９】
同表に示すように、消石灰を３％未満使用した造滓剤の圧壊強度は不十分であり、圧壊強度を大きくするには消石灰を３％以上使用する必要がある。好ましくは、５％以上である。
【００６０】
（８）造滓剤原料中に水を３〜１５％添加することについて：
▲１▼試験方法：造滓剤原料の粒径は、全て平均粒径が０．１５０mmであり、造滓剤の化学組成をＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％およびＭgＯ：５％にそれぞれ調整し、この組成を維持しながら、ＣaＯ成分として消石灰を５％に調整した。このような組成に調整された造滓剤原料に水を０〜２０％添加して湿式造粒法（ペレタイジング）によって造粒(約２０mm径)し、造粒した造滓剤を７日間養生した。この養生された造滓剤の強度指標として圧壊強度（ｋｇ/個）を測定した。
【００６１】
▲２▼試験結果：
表８に試験方法およびその試験結果を示す。
【００６２】
【表８】
【００６３】
なお、表中に示す圧壊強度指数とは、試験転炉での造滓剤の使用試験の際に、歩留低下が生じなかった前記表７の試験番号３の方法で得られた造滓剤の圧壊強度との比であり、圧壊強度指数が１．０以上のときに、良好な強度が得られたとして評価欄を○とし、１．０未満では強度が不十分であるとして評価欄を×とした。
【００６４】
同表に示すように、造滓剤原料に水を３〜１５％添加すると、圧壊強度は良好となる。好ましくは、５〜１０％である。
（９）造滓剤原料の造粒後の養生日数について：
▲１▼試験方法：造滓剤原料の粒径は、全て平均粒径が０．１５０mmであり、造滓剤の化学組成をＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％およびＭgＯ：５％にそれぞれ調整し、この組成を維持しながら、ＣaＯ成分として消石灰を５％に調整した。このような組成に調整された造滓剤原料へ水を５％加えて湿式造粒法（ペレタイジング）によって造粒(約２０mm径)し、造粒した造滓剤を０〜２５日間養生した。この養生された造滓剤の強度指標として圧壊強度（ｋｇ/個）を測定した。
【００６５】
▲２▼試験結果：
表９に試験方法およびその試験結果を示す。
【００６６】
【表９】
【００６７】
なお、表中に示す圧壊強度指数とは、試験転炉での造滓剤の使用試験の際に、歩留低下が生じなかった前記表７の試験番号３の方法で得られた造滓剤の圧壊強度との比であり、圧壊強度指数が１．０以上のときに、良好な強度が得られたとして評価欄を○とし、１．０未満では強度が不十分であるとして評価欄を×とした。
【００６８】
同表に示すように、造滓剤造粒後の養生日数が２日以上であると、造滓剤の圧壊強度は良好となる。好ましくは、３日以上である。
（１０）造滓剤原料として、平均粒径０．００５〜０．５mmの原料を使用することについて：
▲１▼試験方法：造滓剤原料の粒径は、平均粒径が０．００４〜１．０００mmであり、造滓剤の化学組成をＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％およびＭgＯ：５％にそれぞれ調整し、この組成を維持しながら、ＣaＯ成分として消石灰を５％に調整した。このような組成に調整された造滓剤原料へ水を５％加えて湿式造粒法（ペレタイジング）によって造粒(約２０mm径)し、造粒した造滓剤を７日間養生した。この養生された造滓剤の強度指標として圧壊強度（ｋｇ/個）を測定した。
【００６９】
▲２▼試験結果：
表１０に試験方法およびその試験結果を示す。
【００７０】
【表１０】
【００７１】
なお、表中に示す圧壊強度指数とは、試験転炉での造滓剤の使用試験の際に、歩留低下が生じなかった前記表７の試験番号３の方法で得られた造滓剤の圧壊強度との比であり、圧壊強度指数が１．０以上のときに、良好な強度が得られたとして評価欄を○とし、１．０未満では強度が不十分であるとして評価欄を×とした。
【００７２】
同表に示すように、平均粒径が０．００５〜０．５mmであると、造滓剤の圧壊強度は良好となる。好ましくは、０．０１〜０．１ｍｍである。
なお、原料粉の平均粒径が０．００５ｍｍ未満になると、大気の流れで簡単に粉が飛散してしまい、造粒作業の効率が著しく悪化したため、評価欄を×とした。
【００７３】
（１１）造滓剤の造粒法は、湿式造粒法または加圧成型法が好ましい。湿式造粒法としては、ペレタイジングが好ましい。加圧成型法としては、ブリケッティングが好ましい。
【００７４】
また、造滓剤の原料には、ＣaＯ源として消石灰の他に生石灰および／または石灰石を使用でき、Ａl2Ｏ3源としてボーキサイト、ダイアスポア、赤泥、バン土頁岩、精製アルミナ、造塊滓のうち一種以上を用いるのが望ましい。
【００７５】
（１２）造滓剤の必要量を溶鉄中の［Ｃ］濃度が１.０％以上のときに分割して添加することについて：
造滓剤を転炉吹錬の初期に一括添加すると、吹錬後のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が増加するおそれがある。その理由は、吹錬初期に溶鉄中の[Ｓi]が酸化されて生成するＳiＯ2とＣaＯとが反応して、低塩基度(ＣaＯ/ＳiＯ2≦約２)スラグを生成するのであるが、造滓剤を吹錬初期に一括添加すると溶融性の良好な造滓剤と生成ＳiＯ2が反応する割合が高くなり、別添加した生石灰が未溶融のまま残留するおそれがあるからである。
【００７６】
また、造滓剤を吹錬初期に一括添加すると、造滓剤の融点付近(１３００〜１４００℃)で造滓剤が一斉に溶融スラグ化するため、スロッピングが発生するおそれがある。そこで、造滓剤を吹錬中に２回以上に分割添加することが望ましい。具体的には、特に制限されないが等量ずつ２〜３回に分けて添加する。添加の間隔は先に添加したものが十分スラグ化してから次の添加を行うことが望ましい。造滓剤を吹錬中に２回以上に分割添加することにより、たとえスロッピングが発生してもその程度を軽減でき、吹錬初期に添加した生石灰の溶融性を向上でき、吹錬後のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が低減される。
【００７７】
一方、造滓剤の添加は、溶鉄中の[Ｃ]濃度が１．０％以上であるときに終了することが望ましい。溶鉄中の[Ｃ]濃度が１．０％未満になってから添加すると、造滓剤を溶融するための時間が短くなり、前記生石灰を溶融するのが困難となるおそれがあるからである。
【００７８】
また、スクラップは注銑前に炉内へ装入し、スケールは吹錬末期の溶鉄温度が所定の値になるように、吹錬前もしくは吹錬中に「冷材として」上置き添加することが望ましい。
【００７９】
【実施例】
（実施例１）
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、所定量の生石灰、造滓剤(ＣaＯ：３５％、Ａl2Ｏ3：２５％、Ｆe2Ｏ3：２０％、ＴiＯ2：２％、ＳiＯ2：２％、ＭgＯ：７％)、スケールを上置き添加した。また、クラップ２００ｋｇは注銑前に炉内へ装入した。その後、上吹ランスから酸素を５.８ｍ3(標準状態)/minで約１９分間吹き付け、同時に底吹き羽口からＡrガスを０.６ｍ3(標準状態)/min吹き込んだ。
【００８０】
また、吹錬後の溶鉄の成分目標濃度は、[Ｃ]約０.３％、[Ｐ]約０.０２０％スラグ中の(f-ＣaＯ)の目標濃度は、５％以下とした。
表１１に試験結果を示す。
【００８１】
【表１１】
【００８２】
なお、表中の路盤材としての適否を示す◎はスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が３％以下であることを、○は３％超５％以下であることを、×は同濃度が５％超であることを示す。また、スロッピングの程度を示す○はスロッピングが殆ど認められず操業に支障が無いレベルであることを、△は若干スロッピングが認められるが操業に支障が無いレベルであることを、×は操業に支障が有るレベルであることを示す。
【００８３】
（比較例１）
ＣａＯの溶融スラグ化が不十分であったため、溶鉄中の[Ｐ]濃度は０.０４０％と目標値に到達しなかった。また、生成スラグ中の (f-ＣaＯ)濃度が１０％と目標値より大幅に高くなり、スラグを路盤材として利用することができなかった。
【００８４】
（比較例２）
添加した造滓剤中のＣaＯ分の割合が全ＣaＯ添加量の８％と低かったため、ＣａＯの溶融スラグ化が不十分となり、溶鉄中の[Ｐ]濃度は０.０３０％と高く目標値に到達しなかった。 また、生成したスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度は７％と目標値よりやや高くなり、スラグを路盤材として利用することができなかった。一方、若干スロッピングが認められた。
【００８５】
（本発明例１）
造滓剤を分割添加した時期が遅かった(溶鉄中の[Ｃ]濃度：０.８％)ためＣaＯ分の溶融スラグ化がやや遅れ、溶鉄中の[Ｐ]濃度は０.０２０％と目標値ギリギリであった。
【００８６】
また、生成したスラグの(f-ＣaＯ)濃度は５％と目標値ギリギリであったが、生成スラグを路盤材として利用することができた。一方、造滓剤を分割添加したため、スロッピングは操業に支障が無いレベルであった。
【００８７】
（本発明例２）
造滓剤を吹錬初期に一括添加したためＣａＯの溶融スラグ化が十分に進行し、吹錬後、溶鉄中の [Ｐ]濃度は０.０１８％と目標値に到達した。また、生成したスラグの(f-ＣaＯ)濃度は４％であり、生成スラグを路盤材として利用することができた。一方、造滓剤を一括添加したため吹錬前半に若干スロッピング傾向ではあったが、操業は可能であった。
【００８８】
（本発明例３）
造滓剤を分割添加(３回)し終わった時の溶鉄中[Ｃ]濃度が１.５％と高かったため、ＣａＯの溶融スラグ化が十分に進行し、溶鉄中の [Ｐ]濃度は０.０１７％と目標値に達した。また、生成したスラグ中(f-ＣaＯ)濃度は２％と目標値に達し、生成スラグを路盤材として利用することができた。一方、吹錬中に造滓剤を分割添加(３回)したことでＣａＯの溶融スラグ化が徐々に進行したため、吹錬中にスロッピングはほとんど生じなかった。
【００８９】
（本発明例４）
造滓剤を分割添加した時の溶鉄中[Ｃ]濃度が１.０％と比較的高かったため、ＣａＯの溶融スラグ化が進行し、溶鉄中の [Ｐ]濃度は０.０１８％と目標値に達した。また、生成したスラグの(f-ＣaＯ)濃度は３％と目標値に到達し、生成スラグを路盤材として利用することができた。一方、造滓剤を分割添加したため、吹錬中スロッピングは生じなかった。
【００９０】
（実施例２）
表１２に試験方法およびその試験結果を示す。
【００９１】
【表１２】
【００９２】
表中に示す、造粒方法である湿式造粒法としてはペレタイジングを、加圧成型法としては、ブリケッティングを使用した。圧壊強度は専用の測定装置によって求めた。
【００９３】
また、同表に示す従来例は、造粒後に１２００℃で焼成した例である。
表１２に示すように、造滓剤の組成がＣaＯ：１５〜５０％、Ａl2Ｏ3：１０〜５０％、Ｆe2Ｏ3：１０〜５０％、ＴiＯ2：８％以下、ＳiＯ2：８％以下、ＭgＯ：１５％以下であり、かつ原料粒径が０．００５〜０．５mm、造滓剤原料中の消石灰含有量が３％以上、造滓剤原料中の水分含有量が３〜１５％である造滓剤原料を造粒し、養生日数が２日以上である本発明例１、２は得られた造滓剤の圧壊強度が転炉使用に際し実用上問題とならない３０ｋｇ/個以上の値が得られた。一方、上記条件を満足しない比較例１〜４は圧壊強度が３０ｋｇ/個未満と小さかった。
【００９４】
【発明の効果】
本発明のスラグの製造方法により、溶鉄の脱りん率が高く、しかもスロッピングが低減された精錬処理によって、路盤材として使用することが可能なスラグを得ることができる。
【００９５】
また、本発明により、圧壊強度が大きな造滓剤を製造することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉で行う溶鉄の精錬処理、特に溶鉄の脱りん率が高く、しかもスロッピングが低減された溶鉄の精錬処理によって、路盤材として使用することが可能なスラグを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鉄中の[Ｃ]濃度が低下した転炉吹錬末期には、溶鉄中に添加される酸素ガスにより溶鉄の酸化が急激に進行して、スラグ中の酸化鉄濃度(以下、便宜上Fe分で考え、T.Fe（合計Fe量）で表示する)が著しく増加する。その際、転炉吹錬前に添加された生石灰等の媒溶剤が、この酸化鉄と急速に反応して溶融スラグとなり、この塩基度(ＣaＯ/ＳiＯ2)の高い溶融スラグによって脱りん反応が進行する。
【０００３】
ところが、吹錬末期の溶鉄中の［Ｃ］濃度が０.１質量％（以下、単に％で質量％を示す）以上と比較的高い、いわゆる中炭、高炭素鋼を溶製する場合、スラグ中の (T.Fe)濃度が高くなる前に吹錬が終了するため、媒溶剤として添加した生石灰には溶融しない部分が生じ、脱りん反応が阻害されるおそれがある。一方、この未溶融ＣaＯ、すなわち遊離ＣaＯ(以下、(f-ＣaＯ)ともいう)が高濃度で残留していると、(f-ＣaＯ)の水和反応（水とＣaＯとの反応）によるスラグ膨張の問題があるため、スラグを路盤材として使用できなくなる。
【０００４】
そこで、蛍石等の溶融剤を加えて(f-ＣaＯ)分の溶融を促進することにより、良好な溶鉄の脱りん率が得られる技術が既に開示されている。
しかしながら、蛍石等の溶融剤を使用すると転炉用耐火物の侵食を助長しやすいという問題がある。また、最近懸念され始めたフッ素等のハロゲン物質による環境汚染の問題から、蛍石等を添加したスラグは路盤材として使用できなくなるおそれがある。
【０００５】
特公平５６−３３４４２号公報には、この蛍石等を使用しない方法として、化学組成がＣaＯ：６０〜７０％、Ａl2Ｏ3：１２〜３０％、Ｆe2Ｏ3：１０〜２５％である造滓剤を使用する方法が提案されている。この造滓剤は約１４００℃で溶融するので、蛍石等を用いなくても吹錬末期までに十分にＣaＯ分が溶融し、良好な溶鉄の脱りん率が得られ、スラグ中の(f-ＣaＯ)も著しく低減できるとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特公平５６−３３４４２号公報に記載の方法には、以下の問題がある。
【０００７】
（１）転炉精錬で使用するＣaＯ分の全てを前記組成の造滓剤により供給するため、造滓剤添加量および生成スラグ量が多くなる。
（２）生成スラグ量を抑制するために、造滓剤中のＣaＯ含有量を６０〜７０％ としているが、ＣaＯ含有量がこの範囲まで高くなると、造滓剤自体の融点が１４００℃以上と高くなり、(f-ＣaＯ)を溶融することは困難となる。
【０００８】
（３）また、ＣaＯ含有量を多くすることにより、相対的に造滓剤中の構成成分であるＦe2Ｏ3の含有量を低減させることが必要であり、造滓剤の融点がさらに高くなり、(f-ＣaＯ)を溶融することがさらに困難となる。
【０００９】
（４）さらに、このような造滓剤を吹錬初期に一括添加すると、吹錬中にスロッピングが発生しやすくなり、操業安定性および鉄歩留が著しく悪化するという問題も起きやすくなる。
【００１０】
（５）一方、造滓剤の反応効率向上のため、湿式造粒法により造粒後１０００〜１３００℃で造滓剤を焼成するため、焼成コストが高くなるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、溶鉄の脱りん率が高く、しかもスロッピングが低減された溶鉄の精錬処理によって、路盤材として使用することが可能なスラグを製造する方法、特に低コストな造滓剤を使用したスラグの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく種々検討を重ね、以下の知見を得た。
（ａ）溶鉄中には[Ｓi]がある程度存在するため、転炉吹錬初期には溶鉄中の[Ｓi]の酸化によってＳiＯ2が優先的に生成される。このとき、吹錬前に添加していたＣaＯと生成ＳiＯ2とが選択的に反応して、塩基度(ＣaＯ/ＳiＯ2)が２以下の溶融スラグが生成される。
【００１３】
（ｂ）この低塩基度スラグを生成するのに必要なＣaＯ分は、造滓剤中のＣaＯ分のみにより供給する必要はなく、単に生石灰により供給することによっても、低塩基度スラグを十分に溶融生成させることができる。そして、引き続き自溶性の造滓剤でＣaＯ分を溶鉄に補充することによって、十分なスラグ溶融性を確保でき、高い溶鉄の脱りん率が得られる。この結果、生成スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度を極めて低くできるため、生成スラグを路盤材として有効利用できる。
【００１４】
（ｃ）しかし、低塩基度のスラグ生成時に溶けなかったＣaＯ分は、吹錬中期以降まで未溶融の(f-ＣaＯ)としてスラグ中に残留するおそれがある。そこで、この未溶融の(f-ＣaＯ)を低レベルに保ち得る低融点の造滓剤について調査した結果、ＣaＯ：１５〜５０％、Ａl2Ｏ3：１０〜５０％、Ｆe2Ｏ3：１０〜５０％、ＴiＯ2：８％以下、ＳiＯ2：８％以下、ＭgＯ：１５％以下の化学組成の造滓剤を精錬に使用することにより未溶融の(f-ＣaＯ)分を少なくできることを見出した。
【００１５】
（ｄ）この化学組成の造滓剤の原料として、所定範囲の平均粒径の原料を使用し、ＣaＯ原料として消石灰（Ｃa(ＯＨ)2）を適当量使用し、水を適当量添加して造粒後に所定日数養生することにより、大気中から水中に溶け込んだＣＯ2がＣａ(ＯＨ)2と反応（Ｃａ(ＯＨ)2＋ＣＯ2＝ＣaＣＯ3＋Ｈ2Ｏ）して塊成化し、造滓剤の圧壊強度を大きくすることができる。この造滓剤の圧壊強度は、焼成処理をしなくてもよいレベルであり、焼成処理を省略できるため、従来に比べて低コストの造滓剤を製造することができる。
【００１６】
（ｅ）前記組成の造滓剤を、溶鉄中の［Ｃ］濃度が１.０％以上であるときに分割添加することにより、吹錬初期に一括添加する場合に比べ、ＣaＯ分が溶融し易く、溶鉄の脱りん率が向上すること、および、吹錬中のスロッピングが緩和されて鉄歩留がさらに向上することを見出した。
【００１７】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記のとおりである。
（１）転炉内に収容された溶鉄に生石灰および湿式造粒法または加圧成型法によって造粒された造滓剤を添加する溶鉄の精錬に際して、前記造滓剤が質量％でＣaＯ：１５〜５０％、Ａl2Ｏ3：１０〜５０％、Ｆe2Ｏ3：１０〜５０％、ＴiＯ2：８％以下、ＳiＯ2：８％以下、ＭgＯ：１５％以下を含有し、かつ前記溶鉄に添加する全ＣaＯ量に対する前記造滓剤中のＣaＯの割合が５〜５０質量％とすることによって、精錬処理後のスラグ中の未溶融ＣａＯ濃度であるスラグ中(ｆ-ＣａＯ)濃度を５質量％以下にすることを特徴とする精錬処理後のスラグの製造方法。
【００１９】
( ２）前記造滓剤の添加は、前記生石灰を添加した後であって、かつ前記溶鉄中の［Ｃ］濃度が１.０％以上のときに分割して添加することを特徴とする上記（１）記載のスラグの製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、溶鉄２質量トン容量の試験転炉を使用した試験結果を基に決定された本発明の数値限定の理由について述べる。
【００２１】
（１）溶鉄に添加する全ＣaＯ量に対する前記造滓剤中のＣaＯの割合が５〜５０％であることについて：
試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、所定量の生石灰、造滓剤(ＣaＯ：３５％、Ａl2Ｏ3：２５％、Ｆe2Ｏ3：２０％、ＴiＯ2：２％、ＳiＯ2：２％、ＭgＯ：７％)およびスケール２０ｋｇ、スクラップ２００ｋｇを上置添加し、その後、上吹ランスから酸素を５.８ｍ3(標準状態)/minで約１９分間吹き付け、同時に底吹き羽口からＡrガスを０.６ｍ3(標準状態)/min吹き込んで、全ＣaＯ量中の造滓剤中のＣaＯ割合を変えた試験を行った。
【００２２】
なお、上記造滓剤中のＣaＯ含有量とは、造滓剤の原料として用いた石灰石および／または消石灰のＣaＯ分で換算したものを意味する。以下に記載の造滓剤中のＣaＯ含有量は、同じ意味である。
【００２３】
▲２▼試験結果：
表１に試験結果を示す。
【００２４】
【表１】
なお、表中の路盤材としての適否を示す○はスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が５％以下であることを、×は同濃度が５％超であることを示す。また、スロッピングの程度を示す○は操業に支障が無いレベルであることを、×は操業に支障が有るレベルであることを示す。さらに、路盤材としての適否が○でありスロッピングの程度も○であるものは評価欄に良好（○）であると記載し、いずれかが×のものは不良（×）であると記載した。
【００２６】
同表に示すように、造滓剤の添加割合が５％未満だと、転炉吹錬終了時のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が５％超と高くなり、スラグを路盤材として使用できなくなる。一方、造滓剤の添加割合が５０％を超えると、スラグ量が増加し、そのスラグ量の増加およびスラグ中のＡl2Ｏ3濃度の上昇によって、操業に支障をきたすスロッピングが発生する。すなわち、スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度およびスロッピングと造滓剤の添加割合とは相関が認められ、スロッピングを低減しスラグを路盤材として利用できるようにするためには、造滓剤の添加割合(全ＣaＯ量中の造滓剤中のＣaＯ割合)を５〜５０質量％とすることが必要である。
【００２７】
（２）造滓剤中のＣaＯ含有量が１５〜５０％であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、ＣaＯ：１０〜５５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％、ＭgＯ：５％であった。
【００２８】
▲２▼試験結果：
表２に試験結果を示す。
【００２９】
【表２】
なお、表中の評価の○は造滓剤量が６０ｋｇ／溶鉄質量トン（ｔ）以下で、かつスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０以下のものであることを示し、×は造滓剤量が６０ｋｇ／溶鉄質量トン（ｔ）超および／またはスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０超であることを示す。
【００３１】
また、スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度指数とは、路盤材として使用することが可能な限界濃度である同表中の試験番号５のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度を基準に指数化したものである。
【００３２】
同表に示すように、ＣaＯ含有量が１５％未満になると、ＣaＯを溶融するための造滓剤量が著しく多くなり、その結果、スラグ生成量が過大になるため問題である。一方、ＣaＯ含有量が５０％を超えると造滓剤の融点が急上昇し、ＣaＯの溶融が困難となり、スラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が急激に増加し、その結果、路盤材として使用することが困難となる。これらの知見から、造滓剤中のＣaＯ含有量は１５〜５０％とする。好ましくは、２５〜４５％である。
【００３３】
（３）造滓剤中のＡl2Ｏ3含有量が１０〜５０％であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、Ａl2Ｏ3：５〜５５％、ＣaＯ：２０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％、ＭgＯ：５％であった。
【００３４】
▲２▼試験結果：
表３に試験結果を示す。
【００３５】
【表３】
なお、スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度指数とは、路盤材として使用することが可能な限界濃度である同表中の試験番号２のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度を基準に指数化したものである。
【００３７】
また、スロッピングの程度を示す○は操業に支障が無いレベルであることを、×は操業に支障が有るレベルであることを示す。また、表中の評価の○はスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０以下で、かつスロッピングの程度が○であることを示し、×はスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０超および／またはスロッピングの程度が×であることを示す。
【００３８】
同表に示すように、Ａl2Ｏ3含有量が１０％未満になると造滓剤の融点が急上昇し、ＣaＯの溶融が困難となり、スラグ中の (f-ＣaＯ)の濃度指数が急激に増加し、その結果、路盤材として使用することが困難となる。一方、Ａl2Ｏ3含有量が５０％を超えると、スロッピングの問題が発生する。これらの知見から、造滓剤中のＡl2Ｏ3含有量は１０〜５０％とする。好ましくは、２０〜４０％である。
【００３９】
（４）造滓剤中のＦe2Ｏ3含有量が１０〜５０％であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、Ｆe2Ｏ3：５〜５５％、ＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％、ＭgＯ：５％であった。
【００４０】
▲２▼試験結果：
表４に試験結果を示す。
【００４１】
【表４】
なお、スラグ中の(f-ＣaＯ)濃度指数とは、路盤材として使用することが可能な限界濃度である同表中の試験番号２のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度を基準に指数化したものである。
【００４３】
また、スクラップ使用量の程度を示す○は転炉の生産性に支障が無いレベルであることを、×は転炉の生産性に支障が有るレベルであることを示す。
また、表中の評価の○はスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０以下で、かつスクラップ使用量の程度が○であることを示し、×はスラグ中の (f-ＣaＯ)濃度指数が１．０超および／またはスクラップ使用量の程度が×であることを示す。
【００４４】
同表に示すように、Ｆe2Ｏ3含有量が１０％未満になると、造滓剤の融点が急上昇し、ＣａＯの溶融が困難となり、スラグ中の(f-ＣaＯ)の濃度指数が急激に増加し路盤材として使用することが困難となる。一方、Ｆe2Ｏ3含有量が５０％を超えると、造滓剤の冷却能が過大となるため転炉におけるスクラップ使用量が著しく低下するという問題が発生する。これらの知見から、造滓剤中のＦe2Ｏ3含有量は１０〜５０％とする。好ましくは、１５〜３５％である。
【００４５】
（５）造滓剤中のＴiＯ2およびＳiＯ2含有量がそれぞれ８％以下であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、ＴiＯ2：２〜１０％、ＳiＯ2：２〜１０％、ＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＭgＯ：５％であった。
【００４６】
▲２▼試験結果：
表５に試験結果を示す。
【００４７】
【表５】
なお、脱りん指数とは、試験番号３の溶鉄の脱りん率を基準に指数化したものである。また、表中の評価の○は脱りん指数が１．０以上であることを示し、×は脱りん指数が１．０未満であることを示す。
【００４９】
同表に示すように、ＴiＯ2およびＳiＯ2含有量が８％を超えると、脱りん指数が急激に低下する。この知見から、造滓剤中のＴiＯ2およびＳiＯ2含有量は８％以下とする。好ましくは、５％以下である。
【００５０】
（６）造滓剤中のＭgＯ含有量が１５％以下であることについて：
▲１▼試験方法：
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、必要なＣaＯ分の内２０％分を、造滓剤で添加し、上記試験（１）と同様の試験を行った。なお、この試験に使用した造滓剤の化学組成は、ＭgＯ：２〜１７％、ＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％であった。
【００５１】
▲２▼試験結果：
表６に試験結果を示す。
【００５２】
【表６】
なお、脱りん指数とは、試験番号３の溶鉄の脱りん率を基準に指数化したものである。また、表中の評価の○は脱りん指数が１．０以上であることを示し、×は脱りん指数が１．０未満であることを示す。
【００５４】
同表に示すように、ＭgＯ含有量が１５％を超えると、脱りん指数が急激に低下する。この知見から、造滓剤中のＭgＯ含有量は１５％以下とする。好ましくは、１２％以下である。
【００５５】
（７）造滓剤のＣaＯ成分の原料として消石灰を３％以上使用することについて：
▲１▼試験方法：造滓剤原料の粒径は、全て平均粒径が０．１５０mmであり、造滓剤の化学組成をＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％およびＭgＯ：１〜２％にそれぞれ調整し、この組成を維持しながら、ＣaＯ成分として消石灰を０〜１０％に調整した。このような組成に調整された造滓剤原料へ水５％を加えて湿式造粒法（ペレタイジング）によって造粒(約２０mm径)し、造粒した造滓剤を７日間養生した。この養生された造滓剤の強度指標として圧壊強度（ｋｇ/個）を測定した。圧壊強度は、圧壊強度測定装置によって求めた。
【００５６】
▲２▼試験結果：
表７に試験方法およびその試験結果を示す。
【００５７】
【表７】
なお、表中に示す圧壊強度指数とは、試験転炉での造滓剤の使用試験の際に、歩留低下が生じなかった試験番号３の方法で得られた造滓剤の圧壊強度との比であり、圧壊強度指数が１．０以上のときに、良好な強度が得られたとして評価欄を○とし、１．０未満では強度が不十分であるとして評価欄を×とした。
【００５９】
同表に示すように、消石灰を３％未満使用した造滓剤の圧壊強度は不十分であり、圧壊強度を大きくするには消石灰を３％以上使用する必要がある。好ましくは、５％以上である。
【００６０】
（８）造滓剤原料中に水を３〜１５％添加することについて：
▲１▼試験方法：造滓剤原料の粒径は、全て平均粒径が０．１５０mmであり、造滓剤の化学組成をＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％およびＭgＯ：５％にそれぞれ調整し、この組成を維持しながら、ＣaＯ成分として消石灰を５％に調整した。このような組成に調整された造滓剤原料に水を０〜２０％添加して湿式造粒法（ペレタイジング）によって造粒(約２０mm径)し、造粒した造滓剤を７日間養生した。この養生された造滓剤の強度指標として圧壊強度（ｋｇ/個）を測定した。
【００６１】
▲２▼試験結果：
表８に試験方法およびその試験結果を示す。
【００６２】
【表８】
なお、表中に示す圧壊強度指数とは、試験転炉での造滓剤の使用試験の際に、歩留低下が生じなかった前記表７の試験番号３の方法で得られた造滓剤の圧壊強度との比であり、圧壊強度指数が１．０以上のときに、良好な強度が得られたとして評価欄を○とし、１．０未満では強度が不十分であるとして評価欄を×とした。
【００６４】
同表に示すように、造滓剤原料に水を３〜１５％添加すると、圧壊強度は良好となる。好ましくは、５〜１０％である。
（９）造滓剤原料の造粒後の養生日数について：
▲１▼試験方法：造滓剤原料の粒径は、全て平均粒径が０．１５０mmであり、造滓剤の化学組成をＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％およびＭgＯ：５％にそれぞれ調整し、この組成を維持しながら、ＣaＯ成分として消石灰を５％に調整した。このような組成に調整された造滓剤原料へ水を５％加えて湿式造粒法（ペレタイジング）によって造粒(約２０mm径)し、造粒した造滓剤を０〜２５日間養生した。この養生された造滓剤の強度指標として圧壊強度（ｋｇ/個）を測定した。
【００６５】
▲２▼試験結果：
表９に試験方法およびその試験結果を示す。
【００６６】
【表９】
なお、表中に示す圧壊強度指数とは、試験転炉での造滓剤の使用試験の際に、歩留低下が生じなかった前記表７の試験番号３の方法で得られた造滓剤の圧壊強度との比であり、圧壊強度指数が１．０以上のときに、良好な強度が得られたとして評価欄を○とし、１．０未満では強度が不十分であるとして評価欄を×とした。
【００６８】
同表に示すように、造滓剤造粒後の養生日数が２日以上であると、造滓剤の圧壊強度は良好となる。好ましくは、３日以上である。
（１０）造滓剤原料として、平均粒径０．００５〜０．５mmの原料を使用することについて：
▲１▼試験方法：造滓剤原料の粒径は、平均粒径が０．００４〜１．０００mmであり、造滓剤の化学組成をＣaＯ：２０〜４５％、Ａl2Ｏ3：１０〜４５％、Ｆe2Ｏ3：１０〜４５％、ＴiＯ2：１〜２％、ＳiＯ2：１〜２％およびＭgＯ：５％にそれぞれ調整し、この組成を維持しながら、ＣaＯ成分として消石灰を５％に調整した。このような組成に調整された造滓剤原料へ水を５％加えて湿式造粒法（ペレタイジング）によって造粒(約２０mm径)し、造粒した造滓剤を７日間養生した。この養生された造滓剤の強度指標として圧壊強度（ｋｇ/個）を測定した。
【００６９】
▲２▼試験結果：
表１０に試験方法およびその試験結果を示す。
【００７０】
【表１０】
なお、表中に示す圧壊強度指数とは、試験転炉での造滓剤の使用試験の際に、歩留低下が生じなかった前記表７の試験番号３の方法で得られた造滓剤の圧壊強度との比であり、圧壊強度指数が１．０以上のときに、良好な強度が得られたとして評価欄を○とし、１．０未満では強度が不十分であるとして評価欄を×とした。
【００７２】
同表に示すように、平均粒径が０．００５〜０．５mmであると、造滓剤の圧壊強度は良好となる。好ましくは、０．０１〜０．１ｍｍである。
なお、原料粉の平均粒径が０．００５ｍｍ未満になると、大気の流れで簡単に粉が飛散してしまい、造粒作業の効率が著しく悪化したため、評価欄を×とした。
【００７３】
（１１）造滓剤の造粒法は、湿式造粒法または加圧成型法が好ましい。湿式造粒法としては、ペレタイジングが好ましい。加圧成型法としては、ブリケッティングが好ましい。
【００７４】
また、造滓剤の原料には、ＣaＯ源として消石灰の他に生石灰および／または石灰石を使用でき、Ａl2Ｏ3源としてボーキサイト、ダイアスポア、赤泥、バン土頁岩、精製アルミナ、造塊滓のうち一種以上を用いるのが望ましい。
【００７５】
（１２）造滓剤の必要量を溶鉄中の［Ｃ］濃度が１.０％以上のときに分割して添加することについて：
造滓剤を転炉吹錬の初期に一括添加すると、吹錬後のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が増加するおそれがある。その理由は、吹錬初期に溶鉄中の[Ｓi]が酸化されて生成するＳiＯ2とＣaＯとが反応して、低塩基度(ＣaＯ/ＳiＯ2≦約２)スラグを生成するのであるが、造滓剤を吹錬初期に一括添加すると溶融性の良好な造滓剤と生成ＳiＯ2が反応する割合が高くなり、別添加した生石灰が未溶融のまま残留するおそれがあるからである。
【００７６】
また、造滓剤を吹錬初期に一括添加すると、造滓剤の融点付近(１３００〜１４００℃)で造滓剤が一斉に溶融スラグ化するため、スロッピングが発生するおそれがある。そこで、造滓剤を吹錬中に２回以上に分割添加することが望ましい。具体的には、特に制限されないが等量ずつ２〜３回に分けて添加する。添加の間隔は先に添加したものが十分スラグ化してから次の添加を行うことが望ましい。造滓剤を吹錬中に２回以上に分割添加することにより、たとえスロッピングが発生してもその程度を軽減でき、吹錬初期に添加した生石灰の溶融性を向上でき、吹錬後のスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が低減される。
【００７７】
一方、造滓剤の添加は、溶鉄中の[Ｃ]濃度が１．０％以上であるときに終了することが望ましい。溶鉄中の[Ｃ]濃度が１．０％未満になってから添加すると、造滓剤を溶融するための時間が短くなり、前記生石灰を溶融するのが困難となるおそれがあるからである。
【００７８】
また、スクラップは注銑前に炉内へ装入し、スケールは吹錬末期の溶鉄温度が所定の値になるように、吹錬前もしくは吹錬中に「冷材として」上置き添加することが望ましい。
【００７９】
【実施例】
（実施例１）
成分濃度が[Ｃ]：約４.２％、[Ｓi]：約０.４％、[Ｐ]：約０.０８０％であり、温度が約１３５０℃である溶鉄２質量トンを試験転炉に装入し、所定量の生石灰、造滓剤(ＣaＯ：３５％、Ａl2Ｏ3：２５％、Ｆe2Ｏ3：２０％、ＴiＯ2：２％、ＳiＯ2：２％、ＭgＯ：７％)、スケールを上置き添加した。また、クラップ２００ｋｇは注銑前に炉内へ装入した。その後、上吹ランスから酸素を５.８ｍ3(標準状態)/minで約１９分間吹き付け、同時に底吹き羽口からＡrガスを０.６ｍ3(標準状態)/min吹き込んだ。
【００８０】
また、吹錬後の溶鉄の成分目標濃度は、[Ｃ]約０.３％、[Ｐ]約０.０２０％スラグ中の(f-ＣaＯ)の目標濃度は、５％以下とした。
表１１に試験結果を示す。
【００８１】
【表１１】
なお、表中の路盤材としての適否を示す◎はスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度が３％以下であることを、○は３％超５％以下であることを、×は同濃度が５％超であることを示す。また、スロッピングの程度を示す○はスロッピングが殆ど認められず操業に支障が無いレベルであることを、△は若干スロッピングが認められるが操業に支障が無いレベルであることを、×は操業に支障が有るレベルであることを示す。
【００８３】
（比較例１）
ＣａＯの溶融スラグ化が不十分であったため、溶鉄中の[Ｐ]濃度は０.０４０％と目標値に到達しなかった。また、生成スラグ中の (f-ＣaＯ)濃度が１０％と目標値より大幅に高くなり、スラグを路盤材として利用することができなかった。
【００８４】
（比較例２）
添加した造滓剤中のＣaＯ分の割合が全ＣaＯ添加量の８％と低かったため、ＣａＯの溶融スラグ化が不十分となり、溶鉄中の[Ｐ]濃度は０.０３０％と高く目標値に到達しなかった。 また、生成したスラグ中の(f-ＣaＯ)濃度は７％と目標値よりやや高くなり、スラグを路盤材として利用することができなかった。一方、若干スロッピングが認められた。
【００８５】
（本発明例１）
造滓剤を分割添加した時期が遅かった(溶鉄中の[Ｃ]濃度：０.８％)ためＣaＯ分の溶融スラグ化がやや遅れ、溶鉄中の[Ｐ]濃度は０.０２０％と目標値ギリギリであった。
【００８６】
また、生成したスラグの(f-ＣaＯ)濃度は５％と目標値ギリギリであったが、生成スラグを路盤材として利用することができた。一方、造滓剤を分割添加したため、スロッピングは操業に支障が無いレベルであった。
【００８７】
（本発明例２）
造滓剤を吹錬初期に一括添加したためＣａＯの溶融スラグ化が十分に進行し、吹錬後、溶鉄中の [Ｐ]濃度は０.０１８％と目標値に到達した。また、生成したスラグの(f-ＣaＯ)濃度は４％であり、生成スラグを路盤材として利用することができた。一方、造滓剤を一括添加したため吹錬前半に若干スロッピング傾向ではあったが、操業は可能であった。
【００８８】
（本発明例３）
造滓剤を分割添加(３回)し終わった時の溶鉄中[Ｃ]濃度が１.５％と高かったため、ＣａＯの溶融スラグ化が十分に進行し、溶鉄中の [Ｐ]濃度は０.０１７％と目標値に達した。また、生成したスラグ中(f-ＣaＯ)濃度は２％と目標値に達し、生成スラグを路盤材として利用することができた。一方、吹錬中に造滓剤を分割添加(３回)したことでＣａＯの溶融スラグ化が徐々に進行したため、吹錬中にスロッピングはほとんど生じなかった。
【００８９】
（本発明例４）
造滓剤を分割添加した時の溶鉄中[Ｃ]濃度が１.０％と比較的高かったため、ＣａＯの溶融スラグ化が進行し、溶鉄中の [Ｐ]濃度は０.０１８％と目標値に達した。また、生成したスラグの(f-ＣaＯ)濃度は３％と目標値に到達し、生成スラグを路盤材として利用することができた。一方、造滓剤を分割添加したため、吹錬中スロッピングは生じなかった。
【００９０】
（実施例２）
表１２に試験方法およびその試験結果を示す。
【００９１】
【表１２】
表中に示す、造粒方法である湿式造粒法としてはペレタイジングを、加圧成型法としては、ブリケッティングを使用した。圧壊強度は専用の測定装置によって求めた。
【００９３】
また、同表に示す従来例は、造粒後に１２００℃で焼成した例である。
表１２に示すように、造滓剤の組成がＣaＯ：１５〜５０％、Ａl2Ｏ3：１０〜５０％、Ｆe2Ｏ3：１０〜５０％、ＴiＯ2：８％以下、ＳiＯ2：８％以下、ＭgＯ：１５％以下であり、かつ原料粒径が０．００５〜０．５mm、造滓剤原料中の消石灰含有量が３％以上、造滓剤原料中の水分含有量が３〜１５％である造滓剤原料を造粒し、養生日数が２日以上である本発明例１、２は得られた造滓剤の圧壊強度が転炉使用に際し実用上問題とならない３０ｋｇ/個以上の値が得られた。一方、上記条件を満足しない比較例１〜４は圧壊強度が３０ｋｇ/個未満と小さかった。
【００９４】
【発明の効果】
本発明のスラグの製造方法により、溶鉄の脱りん率が高く、しかもスロッピングが低減された精錬処理によって、路盤材として使用することが可能なスラグを得ることができる。
【００９５】
また、本発明により、圧壊強度が大きな造滓剤を製造することができる。
Claims (2)
- 転炉内に収容された溶鉄に生石灰および湿式造粒法または加圧成型法によって造粒された造滓剤を添加する溶鉄の精錬に際して、
前記造滓剤が質量％でＣaＯ：１５〜５０％、Ａl2Ｏ3：１０〜５０％、Ｆe2Ｏ3：１０〜５０％、ＴiＯ2：８％以下、ＳiＯ2：８％以下、ＭgＯ：１５％以下を含有し、
かつ前記溶鉄に添加する全ＣaＯ量に対する前記造滓剤中のＣaＯの割合が５〜５０質量％とすることによって、
精錬処理後のスラグ中の未溶融ＣａＯ濃度であるスラグ中(ｆ-ＣａＯ)濃度を５質量％以下にすることを特徴とする、
精錬処理後のスラグの製造方法。 - 前記造滓剤の添加は、前記生石灰を添加した後であって、かつ前記溶鉄中の［Ｃ］濃度が１.０％以上のときに分割して添加することを特徴とする請求項１記載のスラグの製造方法。
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