JP4254412B2

JP4254412B2 - 溶銑の脱珪脱硫方法

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Publication number: JP4254412B2
Application number: JP2003284088A
Authority: JP
Inventors: 亨松尾; 政樹宮田; 健司坂; 潤菊池; 隆智遠藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: JP2005048268A

Description

本発明は、溶銑の脱珪と脱硫を中間除滓の工程を入れず連続的に行う方法に関する。

最近、鋼材使用環境の厳格化に対応し、硫黄（Ｓ）、りん（Ｐ）等の不純物元素の低減に対する要求はますます強くなってきている。例えば、ラインパイプ向けの鋼板素材では硫黄濃度を１０ｐｐｍ以下に低減することが要求されている。その他の鋼種でも低硫化が要求される。
脱硫法としては、炭素濃度（Ｃ）が高く酸素ポテンシャルが低くて、熱力学的に脱硫処理に有利な溶銑段階で行う方法と、二次精錬で行う方法があるが、コスト面から溶銑脱硫により出来るだけ硫黄を低減することが望ましい。また、低コスト化並びに生産性の面から、硫黄以外の不純物、特にＰについても熱力学的に有利な低温処理である溶銑段階で除去を行う溶銑予備処理技術が発展してきた。

従来、溶銑脱硫は、トーピード又は溶銑鍋中で脱硫剤をインジェクションする方法、鍋中の溶銑をインペラーと称する攪拌羽根で脱硫剤と共に機械攪拌する方法が一般的であった。機械攪拌の中で、特に最近、反応効率の高いＫＲ法が見直されている。脱硫剤としては、生石灰、ソーダ灰、カルシウムカーバイド、金属Ｍｇ、石灰石等が使用されているが、最近は生石灰のみ或いは、これに少量のソーダ灰又はホタル石（ＣａＦ_２含有物質）を含む生石灰系が主流である。
一方、脱珪法としては、従来、高炉の鋳床、トーピード又は移送鍋で、焼結鉱、スケール、砂鉄、鉄鉱石といった脱珪剤を溶銑に吹き付け又は吹き込む方法が採用されていた。しかしながら、反応効率の点で本来脱珪もＫＲ法のような機械攪拌で行うことが有利である。

従って、脱珪と脱硫の両処理をＫＲ法で行う方法が望ましい。ここで、例えば脱珪剤として生石灰と酸化鉄を用い、脱硫剤として生石灰を用いるとすると、脱珪は下記（１）式で示される反応で進行し、脱硫は下記（２）式で示される反応で進行する。なお、式中の［Ｓｉ］、［Ｓ］及び［Ｏ］は、それぞれ溶銑中のＳｉ、Ｓ及びＯであり、（ＦｅＯ）、（ＳｉＯ_２）、（ＣａＯ）及び（ＣａＳ）は、それぞれスラグ中のＦｅＯ、ＳｉＯ_２、ＣａＯ及びＣａＳである。なお、Ｆｅ（ｌ）は溶銑中の鉄である。
（１）式：［Ｓｉ］＋２（ＦｅＯ）＝（ＳｉＯ_２）＋２Ｆｅ（ｌ）
（２）式：［Ｓ］＋（ＣａＯ）＝（ＣａＳ）＋［Ｏ］

しかしながら、この場合、前者が酸化精錬、後者が還元精錬であるので、脱硫処理時にＦｅＯを含む脱珪スラグが残っていると脱硫の進行が悪くなる。特に、脱珪反応が処理時間内に完結しない場合、脱珪後のスラグには、ＦｅＯがＴ．Ｆｅ（総Ｆｅ）換算で５％以上残存する場合が多く、その場合には（２）式で示される脱硫反応の進行が非常に悪くなる。そこで、脱硫剤を多量に添加するか又は脱珪後に、ドラッガーや真空スラグクリーナー等の除滓設備を用いて中間除滓を行う必要がある。
しかしながら、脱硫剤を多量に用いるとコスト高になる。また、除滓には８分程度の時間がかかるので、脱珪と脱硫の間で除滓を行う場合には全処理時間が長くなり、転炉のサイクルタイムに間に合わなくなるという問題がある。また中間除滓を行うと、放熱ロスの増加や、スラグに混入し除去される鉄分（粒鉄という）が増え、また、スラグ除去時に流出する溶銑もあり、歩留まりが悪化するという問題もある。

脱りん法としては近年、低Ｐ鋼の溶製又は一般鋼のコスト合理化を目的に、従来の転炉吹錬での脱りんを熱力学的に有利な溶銑段階で行い、その後の転炉吹錬では脱炭のみとするいわゆる「分割精錬法」が普及している。
具体的には、トーピード、移送鍋又は転炉形式の炉内で脱りん後、脱硫剤としてソーダ灰又は生石灰にソーダ灰を加えたものをインジェクションする方法が採用されている。しかしながら、脱りんという酸化精錬後のスラグを残したままで、還元精錬の脱硫を行うと、高い脱硫能が得られないし、多量の脱硫剤が必要となるためコスト高になるという問題があった。そこで最近、反応効率向上の観点から、脱りんと脱硫を分けて行う方法が見直され、採用されている。

また、製鋼スラグは、大半は路盤材等に有効利用されているが、処理コスト面からはスラグの発生量を低減することが望ましい。このため、溶銑脱りんに先立って、一般に溶銑脱珪が行われている。これは、［Ｓｉ］（溶銑中Ｓｉ）を低下しておくと、溶銑脱りん処理での高塩基操業（ＣａＯ／ＳｉＯ_２：１．５〜３．０）に必要なＣａＯ量を削減することができ、脱りんスラグの発生量を少なく出来るからである。
また最近、転炉形式の炉を用い溶銑脱硫及び溶銑脱珪を行い、次いで別の炉で溶銑脱りん及び、さらに別の炉で溶銑の脱炭を行う場合、すなわち脱りん炉と脱りん銑の脱炭炉の２基の転炉を用いる分割精錬法の場合には、さらに脱珪脱硫用の転炉が必要となり、計３基の転炉が必要である。ところが一般には、製鋼工場には転炉は２基か３基しかなく、炉修時の対応も考慮すると、別の工場で溶銑予備処理を実施し、他の工場の転炉まで運搬して脱炭するというようなプロセスが可能な特殊なケースしか成り立たない。

また、仮に３基以上の転炉が使用可能な場合であっても、次工程の転炉へ溶銑を移し替える回数が増えるので、作業時間のロス及び放熱ロスが増える、或いは、次工程に混入するキャリーオーバースラグ量のばらつきにより不純物の再放出量が変動し品質の安定性を損なうという問題がある。
従って、溶銑脱硫と溶銑脱珪を高効率で行う技術であって、転炉吹錬のサイクルタイムに間に合うように同一処理容器内で中間除滓なく行うことができる処理法の開発が望まれていた。

特許文献１には、ＫＲ法で脱珪と脱硫を中間除滓なく行う方法として、溶銑に、鉄酸化物、ＣａＯ、ＣａＦ_２を添加し、スラグ中Ｔ．Ｆｅを５％以下とする脱珪を主とする第一工程と、ＣａＯ、ＣａＦ_２を含む脱硫剤を添加する第二工程からなる方法が開示されている。しかしながら、この方法では、処理後のスラグにＦが含まれるので、スラグの有効利用が制限され、また、インペラーの耐火物溶損が激しいという問題があった。そのため、ホタル石等のハロゲン含有物質をできるだけ使用しないことが重要であり、少なくとも、その使用量をスラグからのＦ溶出が問題ない範囲に押さえることが望まれる。

特許文献２には、ホタル石等のハロゲン化物を用いずに、かつ脱珪後のスラグを除滓することなく脱硫する方法として、生石灰源と酸素源を添加して溶銑の脱珪処理を行う第一工程と、引き続いて脱硫剤を溶銑中に吹き込み、脱硫する脱珪脱硫法が開示されている。この場合、脱珪スラグのＦｅＯ濃度を下げ固相率を確保し、反応性に乏しいスラグにするために、第一工程において下記（３）式で計算されるガス攪拌での攪拌力を１．１ｋＷ／ｔ以上とすることが必要されている。

（３）式：
ε＝0.0062ＱｇＴ｛ｌｎ(１＋Ｈｏ／1.54)＋（1−Ｔｇ／Ｔ）｝／Ｗ
ε：攪拌力（Ｗ／ｔ）
Ｑｇ：ガス吹き込み量（Ｎｌ／ｍｉｎ）
Ｔ：溶銑温度（Ｋ）
Ｈｏ：吹き込み深さ（ｍ）
Ｔｇ：吹き込み前のガス温度（Ｋ）
Ｗ：溶銑量（ｔ）

このように、強い攪拌を付与するためには、反応容器としては転炉タイプの予備処理炉が好ましい。このことは、該特許文献２の実施例からも伺える。しかしながら、この場合には、強攪拌を行うための多大なエネルギーが必要である。また、フォーミングによるスラグ溢れが起きやすいという問題がある。さらに、この場合には、第二工程で復硫を避けるために、脱硫剤の添加方法としては、炉底より脱硫剤を吹き込むことが必要である。この方法により、溶銑を浮上中に硫黄を吸収した脱硫剤が脱珪後のトップスラグに均一に混合しないようにしている。

特許文献３には、転炉型の反応容器を用い、脱珪後、排滓することなく脱硫剤を溶銑中に吹き込み、脱硫剤が溶銑中を浮上する間に脱硫反応を生じさせ、脱硫処理後に、脱珪スラグと脱硫スラグの双方を排滓することなく、多量のトップスラグを存在させることによりスラグ中Ｓ濃度を低下させ、後工程での復硫を少なくすることを特徴とする溶銑の脱硫方法が開示されている。
しかしながら、この方法では、多量のトップスラグを形成させるため、スラグ処理コストがかさむという問題がある。

特開平１１−１００６０８号公報特開２００１−２７１１１１号公報特開２００２−３０３２０号公報

本発明の目的は、溶銑の脱珪処理と脱硫処理を、脱珪スラグを中間除滓することなく連続的に高効率で実施することができ、好ましくはホタル石等のハロゲン含有物質を使用しないで行うこともできる脱珪脱硫方法を提供することである。

本発明は、溶銑の脱珪脱硫方法であって、脱珪剤を添加して脱珪処理を行う第一工程と、その後、固化剤を添加しスラグを固化する第二工程と、その後、中間除滓を行なわずに脱硫剤を添加して脱硫処理を行う第三工程を通じてインペラーによる機械攪拌条件下で、全て同じ溶銑鍋を用いて行うことを特徴としている。
従来、溶銑の脱珪脱硫連続処理では、脱珪スラグを除滓した後で脱硫を行い、再び脱硫スラグを除滓する方法が一般的であった。しかしながら、脱珪と脱硫の間の中間除滓に時間がかかり、転炉処理のピッチに追従できないという問題があった。
これに対し本発明の方法は、脱珪後の溶融スラグを残した状態で攪拌しながら、これを固化するフラックスを添加し反応性を低下させる。その後、中間除滓を行わずに脱硫剤を添加し脱硫を行うことができる。従って、中間除滓を省略することにより、脱珪脱硫の所要時間を短縮し、転炉処理のピッチに間に合わせることができる。

本法では、脱珪スラグを固化するだけで、除滓という煩雑で時間のかかる工程が省略でき、その後の脱硫が良好に進行する。その結果、脱珪脱硫が、転炉のサイクルタイム内でできる。さらに、処理後のスラグには、ＣａＦ_２等のハロゲン含有物質が含まれないので、高炉へのリサイクルが可能であり、スラグの有効活用が可能である。

本法のプロセスフローは図１の通りである。すなわち、溶銑を処理容器内で下記（１）乃至（３）の工程を通じて攪拌条件下で、（１）脱珪剤を添加し、脱珪処理を実施する、（２）スラグ固化剤を添加し、脱珪スラグを固化する、そして、（３）固化後、脱硫剤を添加し、脱硫処理を行う、という一連のプロセスである。
本発明においては、上記第一、第二及び第三工程を全て同じ処理容器内で行い、しかも、第二工程において脱珪スラグを固化させてから脱硫処理を行うことにより、中間除滓を行うことなく、効率良く且つ充分な脱珪及び脱硫を行うことができる。
処理容器としては、第三工程終了後に除滓を行うための除滓設備があること、及び、溶銑の脱珪脱硫工程で転炉を占有しないで済むことから、溶銑鍋、特にＫＲ法の溶銑鍋が最も好ましいが、移送鍋でもよく、転炉基数に余裕があれば上下吹き転炉でもよい。

図２は、処理容器としてＫＲ法の溶銑鍋を用いた装置の一構成例である。この例では、溶銑鍋１に溶銑３を注湯後、攪拌装置としてインペラー２を設置し、所定の溶融温度及び攪拌条件で攪拌しながら、脱珪剤、固化剤及び脱硫剤を反応の進行に合わせて順次添加していく。脱珪スラグ４は、中間除滓を行うかわりに固化剤の添加により固化させるので、引き続き脱硫剤を添加し攪拌しても、脱珪スラグと脱硫スラグは混合しにくい状態となる。従って、脱珪スラグによる脱硫阻害を起こさずに脱硫剤を強攪拌することが可能であり、高い脱硫効率が得られる。

第一工程の脱珪処理には脱珪剤が必要である。好ましい脱珪剤としては、生石灰と酸素源が挙げられる。酸素源としては通常の使用されているものが使用可能であり、具体的には、鉄鉱石、スケール、砂鉄、ダスト、あるいは焼結鉱が好適である。また、設備的に可能ならば、酸素ガスの使用も可能である。

ここで、第一工程でのスラグ流動性を保つためには、脱珪剤の量を調節して脱珪処理中のスラグの塩基度をできるだけ低くすることが好ましい。図３は、ＣａＯ−ＳｉＯ_２−ＦｅＯ系状態図である。脱珪脱硫処理を行う前の溶銑温度は、１３００〜１４００℃であるが、スラグの塩基度（％ＣａＯ／％ＳｉＯ_２）が１．２以下であれば、ＣａＯ分と酸化鉄を含む脱珪剤を添加し攪拌すると、スラグは見かけ上溶融状態となる。
従って、ホタル石（ＣａＦ_２含有物質）のようなハロゲン含有物質の使用量を減らし又は用いなくても脱珪処理中のスラグが流動性を保てるように、下記（Ａ）式で表されるスラグ塩基度が、脱珪処理後において１．２以下になるように、特に１．０以下になるように脱珪剤を添加することが好ましい。
（Ａ）式：スラグ塩基度＝（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ_２）
ここで、（Ａ）式の（％ＣａＯ）はスラグ中のＣａＯ濃度（質量％）であり、（％ＳｉＯ_２）はスラグ中のＳｉＯ_２濃度（質量％）である。

脱珪処理後スラグの塩基度が１．２よりも高い場合には、スラグの流動性が著しく悪化する。逆に、塩基度が０．１０程度であっても、脱珪剤中の酸化鉄分の割合が多くなり、高い脱珪速度が得られる。
具体的な含有量としては、例えば、１０ｗｔ％程度のＣａＯを含む焼結鉱の単独添加だけでも所望の塩基度が得られる。
脱珪剤を添加する際には、フォーミングによるスラグ溢れを回避することが重要である。特に、鍋中処理の場合、一般にフリーボードが少ないので注意が必要である。フォーミング回避方法としては、脱珪剤の分投あるいは連続添加が望ましい。また、特にフォーミングが問題である場合には、コークス等の炭材を添加し、フォーミング沈静することもできる。

脱珪剤として鉄酸化物を用いる場合には、脱珪を十分に行うために脱珪期末期のスラグ中酸化鉄濃度（Ｆｅ換算値）が最大でも５質量％以下、好ましくは２質量％以下となるまで脱珪を行うことが好ましい。
第二工程の固化処理では、処理容器内に脱珪後の溶融スラグを溶銑と共に残した状態で攪拌しながら、スラグを固化するフラックスを添加し該スラグの反応を低下させる。この後、脱硫剤を添加攪拌することによって、脱珪スラグを除滓することなく脱硫処理を行うことが可能である。
ここでいう脱珪スラグの「固化」とは、見かけ上、溶融スラグの流動性が極めて悪くなる状態を意味し、スラグが存在している状態で従来の脱硫剤を添加しても、脱硫に悪影響をほとんど与えない状態をさす。目安としては、固化剤添加後、脱硫剤を添加し、インペラーにより１２０ｒｐｍ×１５分間攪拌回転する場合に、固化剤を添加しない場合と比較して脱硫率の低下が３０％以内となるように脱珪スラグの流動性を低下させることが望ましい。

上記ＣａＯ−ＳｉＯ_２−ＦｅＯ系状態図からも理解されるように、脱珪スラグはスラグ塩基度が高くなると融点が高くなり、その流動性が低くなる。この性質を利用し、脱珪スラグの固化剤として、スラグ塩基度を高くすることができる材料を用いることができ、具体的には生石灰が好ましいが、それ以外に、軽焼ドロマイトのようなＣａＯを含む酸化物、あるいは、ＭｇＯ系として、ＭｇＯ、マグネシアドロマイト等の耐火物の廃材でも良い。固化剤の粒径は、飛散等が無く添加できれは微粉がよいが、通常の脱硫剤と同程度、すなわち５ｍｍφ程度又はそれ以下でよい。

脱珪スラグを固化するためには、平均スラグ組成の融点が処理温度以上になることが必要である。すなわち図３の状態図から分かるように、固化後スラグの平均組成が、（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ_２）で１．２以上となるようにすることが目安となる。かかる観点から固化剤の添加量は、生石灰や軽焼ドロマイト等のＣａＯ含有物質を用いる場合には、前記（Ａ）式で表されるスラグ塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ_２）が、固化処理後において１．２程度以上、或いは、ＭｇＯやマグドロ等のＭｇＯ含有物質を用いる場合には、下記（Ｂ）式で表されるスラグ塩基度が０．３程度以上とすることが好ましい。
（Ｂ）式：スラグ塩基度＝（％ＭｇＯ）／（％ＳｉＯ_２）
ここで、（Ｂ）式の（％ＭｇＯ）はスラグ中のＭｇＯ濃度（ｗｔ％）であり、（％ＳｉＯ_２）はスラグ中のＳｉＯ_２濃度（ｗｔ％）である。

第三工程の脱硫処理には、従来から使われている如何なる脱硫剤でもよく、例えば、生石灰、Ａｌ、Ｍｇ等を適宜組み合わせて用いる。コストも考慮すると、生石灰を主成分とし、これに少量のソーダ灰、Ａｌ_２Ｏ_３含有物或いは、金属Ａｌを含むアルミ灰、特に金属Ａｌを２０〜６０％程度含むものを添加するのが、好適である。この中で、アルミ灰は、金属Ａｌを含む強還元剤であり、還元反応である脱硫の促進に有効である。いずれの脱硫剤も基本的にはＣａＯの固体脱硫反応が中心であると考えられるが、これにＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３が加わり固体ＣａＯのワレに浸潤することにより硫黄の移動速度を上げる効果があると考えられる。スラグの有効利用及び転炉の耐火材損傷防止の点から、脱珪剤と同様に脱硫剤も、ほたる石のようなハロゲン含有物質の使用を避けることが好ましい。
なおアルミ灰は、脱硫期に添加するのが望ましいが、脱珪終了後或いは、固化終了後に添加することもできる。この場合のＡｌの効果は、脱珪スラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯといった低級酸化物の還元、あるいは、固化スラグ表面のそれらの還元による酸素ポテンシャルの低下（還元雰囲気下）による脱硫促進と考えられる。

処理容器への脱珪剤、固化剤、脱硫剤の添加方法としては、Ｍｇを除き、投入法でも良いが、ＫＲ以外の方法ではインジェクション法が優れている。Ｍｇを含むものについては溶銑に上置きするだけでは蒸発ロスが激しく、効率が悪いので、インジェクション法によることが好ましい。
溶銑の攪拌方法としては、ＫＲ法ではインペラーを用いた機械攪拌により効率良く強攪拌を行うことができる。それ以外の方法としてはガス攪拌が好ましい。
本発明において必要な攪拌動力としては、第一、第二及び第三工程を通じて、ＫＲ攪拌の場合には、下記（４）式で与えられる攪拌動力で５０Ｗ／ｔ程度以上とすることが目安であり、１ｋＷ／ｔ以下で十分である。むろんこれより大きくても良い。なお（４）式の場合、例えば２６０ｔで通常操業し、１２０ｒｐｍ程度で５６０Ｗ／ｔである。

ε：攪拌動力（Ｗ／ｔ）
γ：溶銑密度（６８００ｋｇ／ｍ^３）
ｎ：インペラー回転数（ｒｐｍ）
ｈ：インペラーブレード高さ（ｍ）
ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓｅｃ^２）
Ｒ：インペラーブレード半径（ｍ）
ｒ：インペラーブレード軸半径（ｍ）

また、前記（３）式で与えられるガス攪拌力では、通常、１ｋＷ／ｔ以下の攪拌動力で十分である。
本発明においては、第二工程で脱珪スラグを固化剤により固化することにより反応性を低下させるので、その前の第一工程で行なわれる脱珪処理には前記特許文献２の脱珪処理ほどの過大な攪拌力は必要ない。また、第三工程では脱珪スラグが固化しており、硫黄を吸収した脱硫剤と共存しても復硫が生じにくいので、脱硫剤を吹込み添加する必要は必ずしもなく、かつ、復硫を気にせずに強く機械攪拌を行うことができる。
第一工程において、第一工程の所要時間は、概ね５〜８分間、第二工程の所要時間は、概ね１〜２分間、そして第三工程の所要時間は、概ね１０〜１８分間である。第一工程及び第三工程は、それぞれ従来の脱珪処理及び脱硫処理の所要時間とほぼ同じであるが、除滓の替わりに固化処理を行う第二工程の所要時間は、従来の中間除滓の所要時間が８分程度であるのに比べて大幅な時間短縮を達成できたことから、脱珪脱硫の全所要時間を転炉のサイクルタイムに間に合わせることができる。

第三工程終了後には、通常、脱りん・脱炭等の次工程に移す前に脱珪脱硫スラグの除滓を行う。本法をＫＲ等の鍋中で実施する場合には、通常備え付けのスラグドラッガーが使えるため、第三工程終了後に十分な除滓を行なうことができ、後工程で復硫が発生する問題はない。一方、転炉から鍋中に出たスラグを除滓する場合は除滓設備を持たないので、わざわざ除滓場へ移動する必要がある。
本発明によれば、第三工程終了後の溶銑中Ｓｉを０．１５質量％以下、かつ／又は、溶銑中Ｓを３０ｐｐｍ以下まで低減することができる。また、第三工程終了後のスラグは、脱珪スラグ用固化剤がＣａＦ_２等のハロゲン含有物質を含まないため、高炉原料のＣａＯあるいはＭｇＯ源として、或いは、路盤材等の他用途への有効利用が可能である。しかしながら、この場合ソーダ、Ａｌ灰等の添加量は、高炉操業に悪い影響を与えるので少ない方が良い。

以下に、本発明の具体的な実施例及び比較例を示す。
なお、実施例・比較例においては、下記（Ｃ）式により求めたスラグ計算塩基度を、前記（Ａ）式により表されるスラグ塩基度の近似値とみなした。
（Ｃ）式：スラグ計算塩基度＝（投入した生石灰に含まれるＣａＯの質量）／｛（脱珪により生成したＳｉＯ_２の質量）＋（脱珪剤に混入した脈石中に含まれるＳｉＯ_２の質量）｝

（比較例１）
２６０ｔの溶銑をトーピードから溶銑鍋中に払い出した後、溶銑上の高炉スラグを除滓し、インペラー１２０ｒｐｍで回転攪拌しながら、脱珪剤として焼結鉱４ｋｇ／ｔと生石灰０．８ｋｇ／ｔを２回に分けて投入し、８分間脱珪処理を実施した。この時のスラグ計算塩基度は０．４であった。その後、脱珪スラグをドラッガーで除滓したが、スラグが流動性が極めて高いため除滓が困難であり、全所要時間が８分間かかった。
その後、インペラー攪拌下で生石灰７ｋｇ／ｔとソーダ灰０．８ｋｇ／ｔの混合物を添加した後、Ａｌ灰を０．２ｋｇ／ｔ添加し、１５分間脱硫処理を行った。その後脱硫スラグをドラッガーで除滓した後、転炉タイプの脱りん炉へ運んだが、このＫＲ処理の方が、脱りん炉或いは脱炭炉の処理ピッチに比べ６分長くかかった。但し、溶銑成分推移を表１に示すが、良好な脱珪と脱硫が進行していた。

（比較例２）
比較例１と同じ条件で、脱珪処理を８分間実施した。この時のスラグ計算塩基度は０．４であった。その後、除滓せずに、比較例１と同じ条件で、１５分間脱硫処理を実施した。脱硫処理の後、除滓し、脱りん炉へ運んだ結果、脱りん炉、脱炭炉の処理ピッチに間に合った。
しかしながら溶銑の成分推移は表２に示す通り、脱珪は同レベルであったが、脱硫が悪かった。

（実施例１）
比較例１と同じ条件で、脱珪処理を８分間実施した。この時のスラグ計算塩基度は０．４であった。その後、除滓せずに生石灰２．３ｋｇ／ｔを固化剤として投入したところ、約１分でスラグが固化〜半溶融状態になった。この時のスラグ計算塩基度は１．３であった。その後、比較例１と同じ条件で、１５分間脱硫処理を実施した。脱硫処理の後、除滓し、脱りん炉へ運んだ結果、脱りん炉、脱炭炉の処理ピッチに間に合った。
溶銑の成分推移を表３に示すが、脱珪・脱硫とも良好な結果が得られた。

（実施例２）
２６０ｔの溶銑を、トーピードから鍋中に払い戻した後、溶銑上の高炉スラグを除滓し、インペラー１２０ｐｐｍで回転攪拌しながら、脱珪剤として鉄鉱石４ｋｇ／ｔと生石灰１．０ｋｇ／ｔを混合したものを３回に分けて投入し、８分間脱珪処理を実施した。この時のスラグ計算塩基度は０．５だった。その後、除滓せずに、軽焼ドロマイト２．５ｋｇ／ｔを固化剤として添加したところ、約１分でスラグが固化〜半溶融状態になった。この時のスラグ計算塩基度は１．３であった。その後、脱硫剤として生石灰８ｋｇ／ｔとソーダ灰０．８ｋｇ／ｔの混合物を添加し、１５分間脱硫処理を実施した。脱硫処理の後、除滓し、脱りん炉へ運んだ結果、脱りん炉、脱炭炉の処理ピッチに間に合った。
溶銑の成分推移を表４に示すが、脱珪・脱硫とも良好な結果が得られた。

（実施例３）
２６０ｔの溶銑を、トーピードから鍋中に払い戻した後、溶銑上の高炉スラグを除滓し、インペラー１２０ｐｐｍで回転攪拌しながら、脱珪剤として鉄鉱石４ｋｇ／ｔと生石灰０．４ｋｇ／ｔを２回に分けて投入し、８分間脱珪処理を実施した。この時のスラグ計算塩基度は０．１３だった。その後、除滓せずに、生石灰３．３ｋｇ／ｔを固化剤として添加したところ、約１分でスラグが固化〜半溶融状態になった。この時のスラグ計算塩基度は１．３であった。その後、脱硫剤として生石灰７ｋｇ／ｔとソーダ灰０．８ｋｇ／ｔの混合物を添加した後、Ａｌ灰を０．２ｋｇ／ｔ添加し、１５分間脱硫処理を実施した。脱硫処理の後、除滓し、脱りん炉へ運んだ結果、脱りん炉、脱炭炉の処理ピッチに間に合った。
溶銑の成分推移を表５に示すが、脱珪・脱硫とも良好な結果が得られた。

（実施例４）
攪拌動力を種々変えた以外は前記実施例１と同じ条件で、脱珪処理（８分間）、固化剤投入、及び脱硫処理（１５分間）を実施した。
攪拌動力は、インペラーの回転数により変えた。その結果、表６〜８に示すように、３００〜６００Ｗ／ｔでは安定した処理状況で良好な脱珪・脱硫が進行した。しかしながら、１ｋＷ／ｔ以上の場合、脱硫は良好であるが、スラグが溢れ、インペラーの損耗が激しかった。

（実施例５）
２６０ｔの溶銑を、トーピードから鍋中に払い戻した後、溶銑上の高炉スラグを除滓し、インペラー１２０ｐｐｍで回転攪拌しながら、脱珪剤として焼結鉱４ｋｇ／ｔと生石灰１．５ｋｇ／ｔを混合したものを２回に分けて投入し８分間脱珪処理を実施した。この時のスラグ計算塩基度は１．５だった。その結果、表９に示すように、脱珪時の滓化が不充分となり、［Ｓｉ］は０．４２％から０．３６％への変化であり、脱珪の進行があまり良好ではなかったが、脱硫の進行は良好であった。すなわち、ある程度の脱珪後に脱珪スラグを固化させ、中間除滓を行わずに引き続き充分に脱硫を行うことが可能であった。

本発明のプロセスフロー図である。本発明を実施するのに好適な溶銑鍋の一構成例を示す図である。ＣａＯ−ＳｉＯ_２−ＦｅＯ系状態図である。

符号の説明

１…溶銑鍋
２…インペラ−
３…溶銑
４…脱珪スラグ
５…脱硫剤

Claims

溶銑の脱珪脱硫方法であって、脱珪剤を添加して脱珪処理を行う第一工程と、その後、固化剤を添加しスラグを固化する第二工程と、その後、中間除滓を行なわずに脱硫剤を添加して脱硫処理を行う第三工程を通じてインペラーによる機械攪拌条件下で、全て同じ溶銑鍋を用いて行うことを特徴とする、溶銑の脱珪脱硫方法。
前記第一工程において、脱珪剤を、脱珪処理後の下記（Ａ）式で表されるスラグ塩基度が１．２以下になるように添加し、ＣａＦ_２を添加しないことを特徴とする請求項１に記載の脱珪脱硫方法。
（Ａ）式：スラグ塩基度＝（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ_２）
ここで、（Ａ）式の（％ＣａＯ）はスラグ中のＣａＯ濃度（質量％）であり、（％ＳｉＯ_２）はスラグ中のＳｉＯ_２濃度（質量％）である。
前記第二工程において、固化剤として、固化処理後の下記式（Ａ）で表されるスラグ塩基度を１．２以上とするのに必要な量の生石灰及び／又はドロマイトを添加することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の脱珪脱硫方法。
（Ａ）式：スラグ塩基度＝（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ_２）
ここで、（Ａ）式の（％ＣａＯ）はスラグ中のＣａＯ濃度（質量％）であり、（％ＳｉＯ_２）はスラグ中のＳｉＯ_２濃度（質量％）である。
前記第二工程において、固化剤として、固化処理後の下記式（Ｂ）で表されるスラグ塩基度を０．３以上とするのに必要な量のＭｇＯ及び／又はマグネシアドロマイトを添加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の脱珪脱硫方法。
（Ｂ）式：スラグ塩基度＝（％ＭｇＯ）／（％ＳｉＯ_２）
ここで、（Ｂ）式の（％ＭｇＯ）はスラグ中のＭｇＯ濃度（質量％）であり、（％ＳｉＯ_２）はスラグ中のＳｉＯ_２濃度（質量％）である。