JP6167802B2 - 溶銑の精錬方法 - Google Patents

Description

本発明は、精錬炉において、滓化促進材となるＡｌ_２Ｏ_３を多量に添加しても、スラグフォーミングを抑制すると共に耐火物の溶損抑制が可能な、溶銑の精錬方法に関する。

鋼材の使用環境の厳格化に伴い、溶銑段階での脱珪、脱りん、脱硫の処理技術、いわゆる溶銑予備処理技術が開発され、この技術を転炉（精錬炉）での脱炭吹錬と組み合わせることで、より効率的な不純物除去方法として発展してきている。
また、製鋼プロセスにおいて、精錬材の滓化促進材として、ＣａＦ_２（蛍石）などのハロゲン化物が使用されてきた。しかし、環境問題に対する社会的関心が高まる中、フッ素は水中への溶出が問題とされており、その代替としてＡｌ_２Ｏ_３が広く利用されるようになった。このＡｌ_２Ｏ_３源として、市販のプリメルトフラックスを使用できるが、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３を含有した廃棄耐火物や取鍋等のスラグを利用することで、廃棄物削減としてのリサイクル効果もある。
しかしながら、上記した精錬材の滓化促進効果やリサイクル効果の向上のため、Ａｌ_２Ｏ_３の添加量を増加させるに伴い、スラグフォーミングが発生し易くなるとと共に、一般に転炉耐火物として利用されているＭｇＯ系煉瓦の溶損が顕著になることから、Ａｌ_２Ｏ_３の添加量増加には限界があった。

上記した溶銑の精錬方法においては、例えば、以下の技術が開示されている。
特許文献１には、転炉吹錬において、りん濃度０．０４％未満、珪素濃度０．１％以下の溶銑を、蛍石などのハロゲン化物を使用せずに、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度を３．５％以上とすることで、脱りん能を確保した精錬方法が開示されている。
また、特許文献２には、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が３．５％を超えると、転炉耐火物の溶損が急激に増加するため、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を１．０〜３．５％に規定した精錬方法が開示されている。
なお、本明細書においては、特に断りがない限り、濃度や化学成分に関する「％」は「質量％」を意味する。

特許第３７０４２６７号公報 特開２００９−２５６７２７号公報

しかしながら、前記従来の技術には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１の技術には、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度の上昇による転炉耐火物の溶損顕著化についての記述がある。しかし、Ａｌ_２Ｏ_３濃度の影響についての具体的な記載はなく、また、転炉耐火物の溶損抑制方法についても記載がない。
また、特許文献２の技術では、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が低く設定されているため、前記したＡｌ_２Ｏ_３の添加量増加に対応できず、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３を含有した廃棄耐火物や取鍋等のスラグのリサイクルによる廃棄物の削減を促進するには、別の対策が必要である。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、精錬炉において、滓化促進材となるＡｌ_２Ｏ_３を多量に添加しても、スラグフォーミングを抑制すると共に耐火物の溶損抑制が可能な溶銑の精錬方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る溶銑の精錬方法は、予め脱珪及び脱りんの溶銑予備処理を実施した溶銑を精錬炉に装入し、該精錬炉内にＡｌ_２Ｏ_３源を添加して脱炭処理を行った後、前記精錬炉からの出鋼及び排滓を行う溶銑の精錬方法において、
前記精錬炉内に、脱炭処理後の該精錬炉内のスラグ中Ａｌ_２Ｏ_３濃度が３．５質量％以上１０質量％以下となるように前記Ａｌ_２Ｏ_３源を添加すると共に、脱炭処理後の前記精錬炉内のスラグの質量に対して内数で７質量％を超える量のＭｇＯを含むＭｇＯ含有造滓材を更に添加し、かつ、
前記精錬炉の溶銑装入開始から出鋼及び排滓完了までに要する時間を３０分以内にする。

本発明に係る溶銑の精錬方法において、前記精錬炉への前記Ａｌ_２Ｏ_３源の添加は、製鉄所で発生するＡｌ_２Ｏ_３含有廃材及びＡｌ_２Ｏ_３含有副産物のいずれか一方又は双方を用いて行うことが好ましい。

本発明に係る溶銑の精錬方法は、精錬炉内に、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が従来よりも高い３．５％以上となるようにＡｌ_２Ｏ_３源を添加すると共に、所定濃度のＭｇＯ含有造滓材を更に添加するので、精錬炉の耐火物として利用されているＭｇＯ系煉瓦からのＭｇＯ溶出を抑制することができる。加えて、所定濃度のＭｇＯ含有造滓材を添加することにより、Ａｌ_２Ｏ_３濃度の上昇に伴うスラグのフォーミング（泡立ち）を抑制でき、これにより、精錬炉の１チャージあたりに要する時間が３０分以内に短縮されるため、精錬炉の耐火物へのスラグの接触時間を短縮でき、耐火物の溶損を一層抑制できる。
従って、滓化促進材となるＡｌ_２Ｏ_３源を多量に添加しても、スラグフォーミングを抑制すると共に耐火物の溶損抑制が可能となる。

特に、精錬炉へのＡｌ_２Ｏ_３源の添加を、製鉄所で発生するＡｌ_２Ｏ_３含有廃材やＡｌ_２Ｏ_３含有副産物を用いて行う場合は、廃棄物削減としてのリサイクル効果がある。

転炉の１チャージあたりのサイクルタイムが、転炉煉瓦の溶損速度に及ぼす影響を調査した結果を示すグラフである。 転炉のサイクルタイムに対する出鋼待ち時間の比率が、転炉煉瓦の溶損速度に及ぼす影響を示したグラフである。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれスラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が転炉煉瓦の溶出ＭｇＯ濃度に及ぼす影響を調査するに際し、転炉に添加する造滓材からのＭｇＯ濃度を３％以上７％以下の範囲で変化させ、転炉のサイクルタイムを３０分以内とした結果を示すグラフ、転炉に添加する造滓材からのＭｇＯ濃度を７％超１４％以下の範囲で変化させ、転炉のサイクルタイムを３０分以内とした結果を示すグラフ、である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれスラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が転炉煉瓦の溶出ＭｇＯ濃度に及ぼす影響を調査するに際し、転炉に添加する造滓材からのＭｇＯ濃度を３％以上７％以下の範囲で変化させ、転炉のサイクルタイムを３０分超とした結果を示すグラフ、転炉に添加する造滓材からのＭｇＯ濃度を７％超１０％以下の範囲で変化させ、転炉のサイクルタイムを３０分超とした結果を示すグラフ、である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、従来行われている溶銑の精錬方法について、簡単に説明する。

はじめに、上底吹き機能を有する転炉（精錬炉の一例）に装入する溶銑を準備する。
溶銑は、予め脱珪及び脱りんの溶銑予備処理が行われたものである。
なお、上記した溶銑は、通常の溶銑予備処理が行われたものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、成分が、Ｃ：３．４〜４．０％、Ｓｉ：０．０１〜０．１０％、Ｐ：０．００５〜０．０４５％のものである。

次に、準備した溶銑を転炉に装入する。
なお、転炉装入時の溶銑温度は、１２８０〜１３５０℃程度である。
続いて、転炉内にランスを挿入し、上吹き酸素を流すことにより吹錬を開始して、脱炭処理を行う。
この吹錬の開始前又は吹錬の初期に、一般的な副原料であるＣａＯ源やＳｉＯ_２源等と共に、Ａｌ_２Ｏ_３源を転炉に添加する。
なお、吹錬の初期とは、例えば、吹錬の開始から終了までの時間を１００％として、吹錬開始から１０％程度までの範囲を意味する。これらの副原料は、必ずしも同時に添加する必要はなく、個別に断続的に添加してよいが、滓化促進材であるハロゲン化物は添加しない。

上記したＡｌ_２Ｏ_３源には、市販のプリメルトフラックスを使用できるが、リサイクルの観点から、例えば、製鉄所で発生するＡｌ_２Ｏ_３含有廃材及びＡｌ_２Ｏ_３含有副産物のいずれか一方又は双方を用いることが好ましい。
なお、Ａｌ_２Ｏ_３含有廃材には、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３を含有した廃棄耐火物を使用でき、また、Ａｌ_２Ｏ_３含有副産物には、例えば、取鍋スラグを使用できる。

脱炭処理が終了した後は、必要に応じて溶鋼の成分分析を行い（出鋼待ち）、転炉からの出鋼と排滓を順次行う。
なお、脱炭処理後の溶鋼は、例えば、成分が、Ｃ：０．０３〜１．０％、Ｐ：０．００５〜０．０２１％、であり、温度が１６５０〜１７２０℃程度である。
上記したように、転炉への溶銑装入開始から、転炉からの出鋼及び排滓完了までの操作（即ち、１サイクル）を順次行うことで、溶鋼を製造できる。

このように、溶銑の精錬においては、転炉に使用する媒溶材の滓化促進材として、Ａｌ_２Ｏ_３が広く利用されるようになり、このＡｌ_２Ｏ_３源として、例えば、上記したＡｌ_２Ｏ_３含有廃材やＡｌ_２Ｏ_３含有副産物も使用することで、廃棄物の削減も図ってきた。
しかし、転炉内にＡｌ_２Ｏ_３を添加する場合、転炉耐火物として一般に利用されているＭｇＯ系煉瓦（例えば、マグカーボン煉瓦）の溶損が顕著になることから、Ａｌ_２Ｏ_３の添加量増加には限界があった。

そこで、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、転炉内へのＡｌ_２Ｏ_３添加量を増加しても、煉瓦（転炉耐火物）の溶損を抑制できる精錬方法として、転炉内のスラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が３．５％以上となるようにＡｌ_２Ｏ_３源を添加するに際し、転炉内のスラグの質量に対して内数で７％を超える量のＭｇＯ質量を含むＭｇＯ含有造滓材（以下、単に造滓材ともいう）を更に添加して、転炉の溶銑装入開始から出鋼及び排滓完了までに要する時間を１チャージあたり３０分以内にすることに想到した。以下、詳しく説明する。

まず、表１に示すような転炉スラグの組成において、Ａｌ_２Ｏ_３添加によるＭｇＯ溶解度への影響を、熱力学的に調査した。

ここで、塩基度を一定とし、ＭｎＯ、ＦｅＯ、ＣａＯ、及びＳｉＯ_２の４成分に関するスラグ中の含有質量を一定とした条件下で、Ａｌ_２Ｏ_３のスラグ中の含有質量を変更したときに、ＭｎＯ、ＦｅＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、及びＡｌ_２Ｏ_３の５成分のスラグ中の含有率の合計値を「１００％」とした場合における飽和ＭｇＯ含有率を、市販の計算ソフト（ＦａｃｔＳａｇｅ（登録商標））により求めた。なお、表１中の「Ｃ／Ｓ」は、塩基度（スラグ中のＣａＯとＳｉＯ_２との質量濃度比（％ＣａＯ／％ＳｉＯ_２））である。また、表１において、前記５成分のスラグ中の含有率の合計値が１００％にならない場合があるのは、各成分の含有率を四捨五入した際の誤差による。そして、表１に記載した「飽和ＭｇＯ（％）」は、前記５成分も含めた６成分を１００％とした場合の内数で示した数値であるため、各飽和ＭｇＯ（％）に対応する前記５成分のスラグ中濃度は、当該飽和ＭｇＯ（％）を内数とするように再計算する必要がある。
表１から、Ａｌ_２Ｏ_３濃度の増加に伴い、スラグの飽和ＭｇＯ濃度が増加していることがわかる。このため、滓化促進材としてＡｌ_２Ｏ_３を添加すると、煉瓦中のＭｇＯがスラグへ溶出する量が増えることになり、煉瓦の溶損が進行すると考えられる。なお、この結果は、熱力学的平衡状態におけるバランスで求めたものであり、反応速度は考慮されていない。

副原料としての生石灰等の滓化を促進するためには、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度を少なくとも３．５％以上にしないと、Ａｌ_２Ｏ_３源の添加効果が現れない。この滓化促進効果は、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度を高めるほど高くなることが従来の知見から分かっているが、このＡｌ_２Ｏ_３濃度を高くするとスラグのフォーミングが激しくなる傾向が見られるほか、上記したようにスラグのＭｇＯ飽和濃度が高くなるので、煉瓦が溶損し易くなる。
そこで、上記した結果から、煉瓦の溶損を抑制するためには、Ａｌ_２Ｏ_３を含むスラグの煉瓦への接触時間を短縮して、熱力学的平衡状態にまで至らないようにすることが有効であると考えた。
以上のことから、次に、前記した転炉への溶銑装入、吹錬、出鋼待ち、出鋼、排滓、という処理サイクルのサイクルタイム（１チャージあたり要する時間）が、煉瓦の溶損速度に及ぼす影響を、調査検討した。

ここでは、溶銑成分が、Ｃ：３．４〜４．０％、Ｓｉ：０．０１〜０．１０％、Ｐ：０．００５〜０．０４５％、装入温度が１２８０〜１３５０℃の溶銑８０トンを、上底吹き転炉へ装入し、脱炭処理を実施した。脱炭処理後の終点成分は、Ｃ：０．０３〜１．０％、Ｐ：０．００５〜０．０２１％、終点温度が１６５０〜１７２０℃、である。
なお、上記条件で脱炭処理を行うに際しては、脱炭処理後の転炉内のスラグの平均塩基度を３．５〜４．０とし、該スラグ中の平均Ａｌ_２Ｏ_３濃度が３〜１４％となる範囲で転炉内にＡｌ_２Ｏ_３源を添加し、更に添加するＭｇＯ含有造滓材の（脱炭処理後のスラグの全質量に対する内数で）平均ＭｇＯ濃度（以下、インプットＭｇＯ濃度という）が３〜１４％になるように調整した。ここで、上記した塩基度は、溶銑予備処理を行った溶銑の精錬において、Ａｌ_２Ｏ_３を使用することも考慮し、溶銑の脱りん能に必要な値を考慮して設定した。

上記した条件で調査した結果を、図１に示す。
なお、図１において、区間溶損速度（ｍｍ／ｃｈ）とは、同一炉代の炉回数（処理チャージ数）のうち、ある一定区間（ある処理チャージ数区間（ｃｈ））における１チャージ（ｃｈ）当たりの煉瓦の溶損厚み（ｍｍ）、即ち、ある一定区間での溶損速度（傾き）を意味している。つまり、区間溶損速度が遅い（値が小さい）ほど、煉瓦の溶出を低減できることを意味する。なお、煉瓦の厚みは、公知のレーザプロフィールメータにより測定した。
図１に示すように、サイクルタイムが短くなると、区間溶損速度が低下し、特に、サイクルタイムが３０分以内であれば、区間溶損速度の上昇を抑制できる（区間溶損速度を０．２０ｍｍ／ｃｈ未満に低減できる）ことが判明した。

ここで、サイクルタイムに対する出鋼待ち時間の比率が、煉瓦の溶損速度に及ぼす影響を示した結果を、図２に示す。
図２に示すように、サイクルタイムに対する出鋼待ちの時間比率が低いほど、即ち、出鋼待ち時間が短くなるほど、煉瓦の区間溶損速度が低下したことから、区間溶損速度の低下には、出鋼待ち時間の短縮の効果が大きいことも判明した。
これは、吹錬処理後の溶鋼温度が高温であることが影響しているものと考えられる。このため、区間溶損速度の低下には、溶鋼温度が高温となる脱炭処理の時間短縮の効果も大きいものと考えられる。

以上のことから、転炉内に多量のＡｌ_２Ｏ_３を添加するに際し、煉瓦の溶損を抑制するには、サイクルタイムを３０分以下にする必要があることが判明した。
しかし、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が増加するに伴い、スラグがフォーミングするため、サイクルタイムを３０分以下に安定して短縮するためには、何らかの対策を必要とする。
そこで、スラグのフォーミングを抑制するため、前記したように、吹錬の開始前又は吹錬の初期に転炉内にＡｌ_２Ｏ_３源を添加するに際し、ＭｇＯ含有造滓材も併せて添加して、その添加効果を調べることにした。
なお、ＭｇＯ含有造滓材の添加時期は、吹錬の初期であれば特に限定されるものではなく、Ａｌ_２Ｏ_３源と同時でもよいし、また、いずれが先でもよい。この造滓材には、例えば、ＭｇＯを含有した市販の材料や、軽焼ドロマイト等を使用できる。

このＭｇＯ含有造滓材の添加により、スラグ中にＭｇＯを供給することになるため、スラグ中のＭｇＯの飽和溶解度のうちの相当部分を早期に満たすことにより、ＭｇＯ系煉瓦からのＭｇＯの溶出を抑制する効果も期待される。
ここで、前記した溶銑条件と脱炭処理条件において、インプットＭｇＯ濃度別に、転炉のサイクルタイムと、Ａｌ_２Ｏ_３濃度の変化に対する溶出ＭｇＯ濃度の変化を、チャージ単位でマスバランス調査した結果について、図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。
なお、インプットＭｇＯ濃度とは、脱炭処理後の転炉内スラグの全質量を分母として、ＭｇＯ含有造滓材中のＭｇＯ質量を分子とした場合の１００分率であり、溶出ＭｇＯ濃度（溶出（％ＭｇＯ））とは、実際のスラグ中ＭｇＯ濃度の分析値と、上記計算により求めたインプットＭｇＯ濃度との差である。
従って、この溶出ＭｇＯ濃度の値が正（プラス）であれば、その正のＭｇＯ濃度分は、ＭｇＯ含有造滓材中のＭｇＯ以外のＭｇＯ源からスラグ中に移行したものと考えられ、具体的には、転炉煉瓦のＭｇＯがその起源と考えられる。

まず、転炉に添加する造滓材のＭｇＯ濃度を３％以上１４％以下の範囲で変化させ、転炉のサイクルタイムを３０分以内とした結果を、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す。

図３（Ａ）に示すように、インプットＭｇＯ濃度を、３％以上７％以下の範囲で変化させた場合、インプットＭｇＯ濃度が３〜５％（◆印）では、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が４％程度でも溶出ＭｇＯ濃度が正の値となり高かった。また、インプットＭｇＯ濃度が５〜６％（□印）では、上記した３〜５％の場合に比べて溶出ＭｇＯ濃度は減少するが、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が高くなると溶出ＭｇＯ濃度が上昇していた。
しかし、インプットＭｇＯ濃度を６〜７％（▲印）にすると、溶出ＭｇＯ濃度の値のレベルが小さくなったことに加えて、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が高くなった場合の溶出ＭｇＯ濃度の上昇への影響も小さくなっていた。

一方、図３（Ｂ）に示すように、インプットＭｇＯ濃度を、７％超１４％以下の範囲で変化させた場合、インプットＭｇＯ濃度が７〜８％（◇印）でも、またそれ以上（■印、△印、×印）でも、溶出ＭｇＯ濃度の値はインプットＭｇＯ濃度が６〜７％の場合に比べて更に小さくなり、殆ど全部が１％以下で、多くは負（マイナス）の値になっていた。しかも、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が３〜１０％の範囲で、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が高くなったことによる溶出ＭｇＯ濃度の上昇への影響も殆ど認められなかった。

従って、サイクルタイムを３０分以内とした場合においては、滓化促進のためにＡｌ_２Ｏ_３濃度を高めて３％以上とした場合にも、インプットＭｇＯ濃度を７％超にすることにより、溶出ＭｇＯを安定的に低減できることが分った。
ただし、滓化促進効果を安定的に発揮させるためには、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を３．５％以上にすることが効果的と分かっていることや、前記した特許文献２の記載で３．５％超で転炉耐火物の溶損が急激に増加すると分かっていることから、スラグ中Ａｌ_２Ｏ_３濃度の下限値は３．５％としておくことが適当と考えられる。この場合、溶出ＭｇＯ濃度を安定して小さくするために、インプットＭｇＯ濃度を７％超にしておく必要がある。
また、このインプットＭｇＯ濃度を７％超と高くしておくことにより、スラグのフォーミングも抑制されるので、サイクルタイムが３０分以内の高能率吹錬が安定して達成されるという効果もある。なお、インプットＭｇＯ濃度を３〜５％と低くした場合にも、スラグフォーミング抑制効果はある程度認められ、それゆえに、サイクルタイムを３０分以下にすることができたのであるが、その効果は十分でない場合もあって、一部ではサイクルタイムを予定した３０分以内に収めることができなかった。

一方、スラグ中Ａｌ_２Ｏ_３濃度を高くすると、スラグ量が当然に増加するので、ＭｇＯ濃度を７％超に高めてスラグフォーミングを抑えてあるにしても、その抑えられたスラグフォーミングの吹錬安定性への影響が現れてくるため、実際上今回調査した１０％が上限である。
また、インプットＭｇＯ濃度を高くしても、その溶出ＭｇＯ低減効果が更に高まる訳ではなく、全体としてのスラグ量が多くなってしまうし、またＭｇＯ含有造滓材のコストも嵩むため、実際上今回調査した１４％以下で十分である。なお、コスト面を重視するなら、インプットＭｇＯ濃度は８％以下とすることが好ましい。

次に、転炉のサイクルタイムを３０分超とし、転炉に添加する造滓材のＭｇＯ濃度を３％以上１０％以下の範囲で変化させた結果を、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す。
図４（Ａ）に示すように、インプットＭｇＯ濃度を３％以上７％以下の範囲で変化させた場合、上記した図３（Ａ）と同様、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が上昇するに伴って、溶出ＭｇＯ濃度も上昇する傾向にあった。
また、図４（Ｂ）に示すように、インプットＭｇＯ濃度を７％超１０％以下の範囲で変化させた場合にも溶出ＭｇＯ濃度が小さくならず、上記した図３（Ｂ）と比較して、インプットＭｇＯ濃度を７％超にして溶出ＭｇＯ濃度を低減する効果を確認できなかった。

以上のことから、転炉内に、Ａｌ_２Ｏ_３を３．５％以上と多量に添加するに際し、更に、インプットＭｇＯ濃度が７％超のＭｇＯ含有造滓材を添加すると共に、転炉のサイクルタイムを３０分以内にすることで、初めて煉瓦の溶損を抑制できると分った。

ここで、ＭｇＯ含有造滓材は、前記した図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、添加により、Ａｌ_２Ｏ_３濃度の上昇に伴うスラグのフォーミングを抑制でき、その結果、転炉のサイクルタイムの短縮が図れ、また、インプットＭｇＯ濃度が７％を境として、煉瓦の溶損抑制効果が顕著になることから、インプットＭｇＯ濃度を７％超（更には７．１％以上）とした。
一方、造滓材のインプットＭｇＯ濃度の上限値については、インプットＭｇＯ濃度を７％超とすることで、スラグのフォーミング抑制や、煉瓦の溶損抑制効果が得られるため、特に規定する必要はない。しかし、インプットＭｇＯ濃度を高め過ぎても、前記したように、溶出ＭｇＯの低減効果の更なる顕著な向上はなく、また、全体としてのスラグ量の増加や、造滓材のコストの増加、更には、造滓材の入れ過ぎに伴う不要なコストの上昇（例えば、熱ロスに伴う熱の付与）を招くため、現実的には、１４％（更には８％）以下程度である。

また、Ａｌ_２Ｏ_３の多量添加とは、前記したように、転炉内のスラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が３．５％以上となるように添加することを意味する。なお、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を３．５％以上としたのは、従来、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が２〜３％程度だったためであるが、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を更に高めることで（例えば、６％以上）、本発明の効果がより顕著になる。
一方、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度の上限値については、Ａｌ_２Ｏ_３濃度の上昇と共に、例えば、前記した製鉄所で発生するＡｌ_２Ｏ_３含有廃材やＡｌ_２Ｏ_３含有副産物の使用量を増加できるため、特に規定していない。しかし、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を高め過ぎると、それに伴う造滓材の添加量の不要な増加を招き、また、前記したように、スラグフォーミングの吹錬安定性への影響が現れてくるため、現実的には、１０％以下程度である。

転炉のサイクルタイムは、上記した図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す結果から、３０分を境として、煉瓦の溶損抑制効果が顕著になることから、前記したように３０分以内（更には２９分以内）とした。
一方、転炉のサイクルタイムの下限値については、煉瓦の溶損を抑制する観点から、サイクルタイムを短縮することが好ましいため、特に規定していないが、転炉操業を考慮すれば、現実的には、１９分程度である。なお、サイクルタイムの短縮方法としては、転炉から溶銑が溢れ出さない範囲で、吹錬時の吹酸速度を調整（上昇）する方法等がある。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について、比較例と共に説明する。
実施例と比較例は共に、溶銑成分（溶銑条件）が、Ｃ：３．４〜４．０％、Ｓｉ：０．０１〜０．１０％、Ｐ：０．００５〜０．０４５％の範囲内、温度が１２８０〜１３５０℃の範囲内にある溶銑８０トンを、上底吹き転炉へ装入し、上吹き酸素の供給開始とほぼ同時に（上吹き酸素の供給開始から３０秒間以内に）、副原料として生石灰と珪砂のほか、Ａｌ_２Ｏ_３源として取鍋スラグを、ＭｇＯ含有造滓材として軽焼ドロマイトを、それぞれ必要量添加して、脱炭処理を実施した。なお、脱炭処理後の終点成分（終点結果）は、Ｃ：０．０３〜１．０％、Ｐ：０．００５〜０．０２１％の範囲内で、終点温度が１６５０〜１７２０℃の範囲内、である。
ここで、転炉処理条件とその処理結果、及び区間溶損速度の平均値の一覧を、表２に示す。なお、表２に記載のサイクルタイム及び区間溶損速度のデータは、前記した図１、図２で説明した方法により得た結果である。

上記した表２において、試験Ｎｏ．１〜９は、本発明で規定するスラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度（３．５％以上）において、転炉内に添加するＭｇＯ含有造滓材中のインプットＭｇＯ濃度（７％超）とサイクルタイム（３０分以内）を満足する実施例であり、試験Ｎｏ．１０〜２０は、本発明で規定するインプットＭｇＯ濃度とサイクルタイムのうち、少なくとも１つの条件が満足しない比較例である。以下、説明する。

試験Ｎｏ．１〜９の実施例は全て、転炉内にＡｌ_２Ｏ_３を多量添加するに際し、インプットＭｇＯ濃度を７％より高くし、サイクルタイムを３０分以内にした結果である。
表２に示すように、区間溶損速度は０．１３〜０．１５ｍｍ／ｃｈと低く、また、比較的バラツキも小さく、安定していた。

一方、試験Ｎｏ．１０〜１３は、サイクルタイムを３０分以内にしたものの、インプットＭｇＯ濃度を７％以下にした比較例である。
表２に示すように、区間溶損速度は実施例よりも大きい０．２０〜０．２３ｍｍ／ｃｈとなった。これは、インプットＭｇＯ濃度が低いため、スラグの飽和ＭｇＯ濃度とインプットＭｇＯ濃度の差が大きく、煉瓦溶損の駆動力が大きくなったことで、溶損が進行したことによるものと考えられる。

また、試験Ｎｏ．１４〜１７は、インプットＭｇＯ濃度を７％超９％以下にしたものの、サイクルタイムを３０分より長くした比較例である。
表２に示すように、サイクルタイムが長くなるに伴い、区間溶損速度も０．２１〜０．２６ｍｍ／ｃｈと大きくなった。これは、転炉の煉瓦とスラグとの接触時間が長くなったことで、スラグ中のＭｇＯ濃度がより飽和ＭｇＯ濃度へ近づくため、溶損が進行したものと考えられる。

試験Ｎｏ．１８〜２０は、上記した試験Ｎｏ．１０〜１３と試験Ｎｏ．１４〜１７の両条件が重なった下での比較例である。このため、表２に示すように、煉瓦の溶損は一層助長され、区間溶損速度は０．３０〜０．７０ｍｍ／ｃｈとなり、他の比較例よりも更に大きくなった。

また、前記した図３、図４に示すチャージ単位のマスバランス評価結果から、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を更に高めても、インプットＭｇＯ濃度を７％より高くすることで、サイクルタイムを３０分以内にでき、その結果、溶出ＭｇＯを低減することができた。

以上のことから、本発明の溶銑の精錬方法を使用することで、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度を高めても、スラグフォーミングを抑制すると共に煉瓦の溶損を抑制（区間溶損速度：０．２０ｍｍ／ｃｈ未満）できることを確認できた。

Claims (2)

1. 予め脱珪及び脱りんの溶銑予備処理を実施した溶銑を精錬炉に装入し、該精錬炉内にＡｌ_２Ｏ_３源を添加して脱炭処理を行った後、前記精錬炉からの出鋼及び排滓を行う溶銑の精錬方法において、
   前記精錬炉内に、脱炭処理後の該精錬炉内のスラグ中Ａｌ_２Ｏ_３濃度が３．５質量％以上１０質量％以下となるように前記Ａｌ_２Ｏ_３源を添加すると共に、脱炭処理後の前記精錬炉内のスラグの質量に対して内数で７質量％を超える量のＭｇＯを含むＭｇＯ含有造滓材を更に添加し、かつ、
   前記精錬炉の溶銑装入開始から出鋼及び排滓完了までに要する時間を３０分以内にすることを特徴とする溶銑の精錬方法。
2. 請求項１記載の溶銑の精錬方法において、前記精錬炉への前記Ａｌ_２Ｏ_３源の添加は、製鉄所で発生するＡｌ_２Ｏ_３含有廃材及びＡｌ_２Ｏ_３含有副産物のいずれか一方又は双方を用いて行うことを特徴とする溶銑の精錬方法。

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