JP6481774B2 - 溶鉄の脱りん剤、精錬剤および脱りん方法 - Google Patents

Description

本発明は、上底吹き転炉を用いて行う溶銑の脱りん処理方法に関して、吹錬時間が短い精錬工程でも効率的に低りん鋼を溶製できることを特徴とする溶鉄の脱りん剤、精錬剤および脱りん方法に関するものである。

近年、鋼材に対する要求が高度化し、低りん鋼に対する需要が増加している。現在、溶銑の脱りん処理は、熱力学的に有利な溶銑段階の低温条件において処理する方法によって、広く一般に行われている。溶銑脱りんの装置としては上底吹き転炉が適している。それは、脱りんに必要な酸化剤として、固体酸化源に比べて熱ロスの少ない気体酸素を、上吹きランスから高速で溶銑に吹きつけることが可能なためである。

溶銑脱りんは、溶銑段階の低温条件において行われるため、脱りん剤として使用されるＣａＯの滓化を促進させることが重要である。ＣａＯの滓化には蛍石（ＣａＦ_２）の使用が効果的であるが、蛍石を使用した場合にはＣａＯの滓化により発生したスラグがフッ素を含有するため、スラグの再利用先が大幅に制限されるなどの弊害が大きい。そのため、蛍石を用いないＣａＯ滓化促進法が開発されてきた。

その方法として、例えば上底吹き転炉に装入された溶銑にカルシウムフェライトを含む精錬剤を添加する特許文献１、２の方法が知られている。カルシウムフェライトは、ＣａＯとＦｅ_２Ｏ_３の化合物からなる脱りん剤であり、溶銑脱りんプロセスの脱りん剤として一般的に用いられる生石灰と比較して、脱りんスラグへの溶解速度が高く、脱りん反応を促進することができる。また、特許文献３には、カルシウムフェライトの溶融性を改善するためにＮａ_２Ｏを加えた脱りん剤について開示されている。また、特許文献４には、生石灰粉を５０重量％以上含む精錬用フラックスにアルミナ粉、酸化鉄粉、ソーダ灰、ソーダガラス粉末のいずれかを含有させた滓化促進剤が開示されている。

特開２０１３−１６３８４４号公報 特開２０１３−０６４１６７号公報 特開２０１２−１２６８０号公報 特開２００１−３４８６１０号公報

しかしながら、特許文献１、２等に開示された脱りん処理に用いられる通常のカルシウムフェライトは、液相線温度が約１４００℃であり、転炉内の溶銑の温度である１２００〜１３５０℃よりも高い。これは上吹きランスから供給される酸素と溶銑中のＳｉやＦｅの酸化反応によって生成する液体の脱りんスラグに、固体のカルシウムフェライトが溶解することになり、吹錬時間が短い場合は、カルシウムフェライトが十分に溶融せず、脱りんが不十分となり、［Ｐ］（鋼中に溶存するＰの質量％）が目標値に到達しない状態で吹錬が終了してしまうことが考えられる。

また、特許文献２には、吹錬時間を１０分間程度とし、全吹錬時間の３５％が経過した後にカルシウムフェライトを添加し始め、全吹錬時間の８０％が経過するまでに添加を完了する技術が記載されている。ところが、例えば４分以内の短時間で吹錬を行う場合、特許文献２の方法では、カルシウムフェライトの溶融が不十分で、脱りん効率が悪化することが懸念される。

特許文献３には、Ｎａ_２Ｏを含有したカルシウムフェライトについて記載されているが、それを用いた脱りん方法について記載されておらず、吹錬時間が短い場合に適した脱りん方法は不明である。また、本発明者らの上底吹き転炉を用いた実験によると、特許文献３に記載の脱りん剤を用いて４分程度の短時間で吹錬を行った場合、カルシウムフェライトは十分に溶解せず、脱りん効率も不十分であり、［Ｐ］＜０．０２％の低りん鋼の溶製が困難であった。

また、特許文献４のように、生石灰粉を主成分とする精錬用フラックスも４分程度の短時間では十分に溶解せず、脱りん効率も不十分である。これは、精錬用フラックスに含まれる生石灰、アルミナ、酸化鉄等は、各々の融点が高く、精錬フラックス全体の溶融速度が小さいためである。

近年、転炉の生産効率を向上するため、溶銑脱りんプロセスの短時間化が図られており、例えば、４分程度の脱りん吹錬時間で［Ｐ］＜０．０２％の低りん鋼を溶製することを要求される。このような背景の中、短時間の吹錬を行った場合においても、低りん鋼の溶製が可能な脱りん剤および脱りん方法の開発が望まれた。

上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討し、カルシウムフェライトにＡｌ_２Ｏ_３を含有させ、さらにこれらの濃度を適正化することで、短時間の吹錬でも十分に精錬剤が溶解し、効率的に低りん鋼を溶製できることを見出した。また、Ａｌ_２Ｏ_３に加え、さらに、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏを含有させることについても検討を行った。

その結果、次の発明を考案した。
（１）
２〜２０質量％のＡｌ _２ Ｏ _３ を含有し、（Ａｌ _２ Ｏ _３ 質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４〜０．５であり、２．０質量％以上のＮａ _２ Ｏを含有し、
（Ｎａ _２ Ｏ質量％）／（Ａｌ _２ Ｏ _３ 質量％）比が０．１〜２．０であり、
残部がカルシウムフェライトと不純物である、溶銑の脱りん剤。
（２）
さらに、１〜１０質量％のＳｉＯ_２を含有し、（ＳｉＯ_２質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４〜０．３である、（１）に記載の溶銑の脱りん剤
（３）
（１）または（２）のいずれか１項に記載の脱りん剤を含有する、精錬剤。
（４）
（３）に記載の精錬剤を転炉内に添加し、溶銑の脱りん処理を行う方法であって、装入（ＣａＯ）／（ＳｉＯ_２）比が１．３〜２．０である、溶銑の脱りん方法。
（５）
前記カルシウムフェライトに含まれるＣａＯ質量が、前記精練剤に含まれるＣａＯ質量の２０％以上である、（４）に記載の溶銑の脱りん方法。
（６）
前記精錬剤を溶銑の装入よりも前に前記転炉内に投入する、（４）に記載の溶銑の脱りん方法。

なお、本発明においてカルシウムフェライトとは、ＣａＯとＦｅ_２Ｏ_３を主成分とする化合物であって、ＣａＯとＦｅ_２Ｏ_３との割合は質量比で６：４〜３：７であり、ＣａＯ質量％とＦｅ_２Ｏ_３質量％の合計は７０質量％以上のものを指す。また、カルシウムフェライトは、例えば、生石灰、鉄鉱石を原料とし、これらの混合物を、溶解炉により完全溶融し、冷却後に、１〜５０mm程度の塊状に粉滓して製造される。また、低りん鋼とは鋳片段階での［Ｐ］が０．０２％以下の鋼を、効率的とは溶解したカルシウムフェライトが、十分に脱りんに寄与することを指す。また、特に断らない限り、短時間の吹錬とは、吹錬時間が約２〜６分程度の吹錬のことを指す。

以下に上記発明に至った経緯と考え方について記す。
本発明者らは上底吹き転炉の脱りんプロセスにおけるカルシウムフェライトの溶融性改善のため、ＣａＯおよびＦｅ_２Ｏ_３に種々の化合物を添加し、これを溶解炉で完全溶融した種々のカルシウムフェライトを作成した。また、ＣａＯとＦｅ_２Ｏ_３及びもしくは、Ａｌ_２Ｏ_３を混合し、常温でペレット状に成形したもの（以後、ペレットと称す）を作成した。次に赤外線ゴールドイメージ炉を搭載した高温顕微鏡を用いて、これらカルシウムフェライトおよびペレットを２００℃/ｍｉｎの昇温速度で加熱し、溶融開始温度と溶融終了温度を測定した。

その結果、通常のＣａＯおよびＦｅ_２Ｏ_３からなるカルシウムフェライト（以後、ＣＦと記すことがある）に対して、ＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３およびＡｌ_２Ｏ_３からなるカルシウムフェライト（以後、ＣＦＡと記すことがある）は、溶融開始温度と溶融終了温度が著しく低いことを見出した。これは、Ａｌ_２Ｏ_３がカルシウムフェライトの固相線温度および液相線温度を下げる効果によるものと考えられた。また、上記ＣＦＡと同様の組成からなるペレットを用いた実験において、同様の組成であっても、ペレットの溶融開始温度、溶融終了温度はＣＦＡより高いことを確認した。

上記実験ではＣＦＡの液相線温度は溶融終了温度から１３５０℃以下と推定され、ＣＦの液相線温度（約１４００℃）に対して低いことから、上底吹き転炉における脱りん吹錬にＣＦＡを使用すること、ＣＦを使用した場合に対して溶解速度は増大し、脱りんが促進すると考えられた。また、ＣＦＡを製造する過程で、事前に原料を溶解しておくことも溶解速度を増大する上で重要であると考えられた。一方で、Ａｌ_２Ｏ_３は転炉スラグの粘度を増大させるため、転炉スラグのＡｌ_２Ｏ_３濃度が高くなりすぎると、転炉内で急激なスラグフォーミングが起こり、転炉炉口からスラグが飛散する（以後、スロッピングと記す）頻度が高くなり、吹錬を中断せざるをえない。本発明者らは、このような状況を防止する適正なＡｌ_２Ｏ_３濃度を調査し、カルシウムフェライト中のＡｌ_２Ｏ_３を２０質量％以下とすることで、スロッピングの頻度を抑制し、吹錬を中断することなく操業できることを見出した。

また、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が低すぎると、カルシウムフェライトの溶解速度が小さく、短時間の吹錬で低りん鋼を溶製することが困難であったため、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を２質量％以上とした。さらに本発明者らは、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を４〜１２質量％とすることでより高い効果を発現できることを確認した。

また、カルシウムフェライト中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が高くなることで、カルシウムフェライトの溶解速度が増大するが、脱りんに必要なカルシウムフェライト中のＣａＯ濃度が、相対的に低くなるため、脱りんに対して、カルシウムフェライトのＡｌ_２Ｏ_３濃度とＣａＯ濃度には適正な組成が存在すると考えられる。この適正組成について、本発明者らは鋭意検討し、（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／（ＣａＯ質量％）比を０．０４〜０．５とすることで、低りん鋼を溶製できることを確認した。（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４未満の場合、カルシウムフェライトの溶解速度が小さく、脱りんが不十分である。また（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．５より大きい場合、ＣａＯ濃度が低すぎて脱りんが悪化する。なお、本発明者らは（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／（ＣａＯ質量％）比を０．１〜０．３に制御することで、より高い効果を発現し、さらに脱りんが促進することを確認した。

さらに本発明者らは、前述の赤外線ゴールドイメージ炉を搭載した高温顕微鏡を用いた実験により、ＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３およびＮａ_２Ｏを含むカルシウムフェライト（以後、ＣＦＡＮと記すことがある）は、ＣＦＡに対して溶融開始温度および溶融終了温度が、更に低いことを明らかにした。これは、Ｎａ_２ＯがＣＦＡの液相線温度および固相線温度を下げる効果を持つためと考えられ、ＣＦＡＮの液相線温度は溶融終了温度から１３３０℃以下と推定された。

また、上底吹き転炉の脱りんプロセスにおいて、ＣＦＡより、ＣＦＡＮの方が高い脱りん効率を示し、より［Ｐ］が低い鋼を溶製できることを確認した。これは、Ｎａ_２Ｏがスラグのフォスフェイトキャパシティーを増大する効果をもつこと、Ｎａ_２Ｏが転炉スラグの粘度を下げ、スラグ側のりんの物質移動を促進する効果を有することが原因と推定される。

ＣＦＡにおいて、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を、Ａｌ_２Ｏ_３が２〜２０質量％、（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／（ＣａＯ質量％）比を０．０４〜０．５とすることで、カルシウムフェライトの溶解速度が増大し、この効果により脱りんを促進することを述べた。一方で、Ａｌ_２Ｏ_３の添加はスラグの粘度を増大させて、スラグ側のりんの物質移動を遅滞する効果を有している。Ｎａ_２Ｏは、このＡｌ_２Ｏ_３添加によって増大した転炉スラグの粘度を低減する効果を持つことから、カルシウムフェライトのＡｌ_２Ｏ_３濃度とＮａ_２Ｏ濃度は脱りんを促進するうえで適正な質量比が存在すると考えられる。

この質量比について、本発明者らは鋭意検討し、（Ｎａ_２Ｏ質量％）／（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）比を０．１より大きくすることで、ＣＦＡに対して、より［Ｐ］が低い鋼を溶製できることを確認した。また、（Ｎａ_２Ｏ質量％）／（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）比が２．０より大きい場合、脱りんが悪化した。これは、転炉スラグ中のＮａ_２Ｏに対するＡｌ_２Ｏ_３の質量比が下がることで、Ｎａ_２Ｏの活量が大きくなり、Ｎａ_２Ｏのガス化が進行したことで、脱りんに必要なＮａ_２Ｏを脱りんスラグに供給できなかったためと推定された。

なお、（Ｎａ_２Ｏ質量％）／（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）比を０．２〜１．８とすることで、脱りんを促進しつつ、スラグへのＮａ_２Ｏの歩留りを高く維持できることを確認した。また、ＣＦＡに対して、ＣＦＡＮは、転炉内でのスラグフォーミングが抑制され、転炉炉口やランスへの地金付着の抑制など操業安定化に寄与することがわかった。これは、Ｎａ_２Ｏによる転炉スラグの粘度低減により、転炉スラグのフォーミングやスロッピングが抑制されたためと考えられた。

また、本発明者らは、前述の赤外線ゴールドイメージ炉を搭載した高温顕微鏡を用いた実験により、ＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２からなるカルシウムフェライト（以後、ＣＦＡＳと称すこともある）においても、ＣＦに対して溶融開始温度および溶融終了温度が低いことを明らかにした。これは、ＳｉＯ_２がＣＦの液相線温度および固相線温度を下げる効果を持つためと考えられた。一方で、ＳｉＯ_２は転炉スラグの塩基度を低下するため、転炉スラグのＳｉＯ_２濃度が高くなりすぎると、脱りん反応の進行が抑制され、吹錬終了時に目標とする[P]レベルを満足することが出来ない。本発明者らは、このような状況を防止する適正なＳｉＯ_２濃度を調査し、カルシウムフェライト中のＳｉＯ_２を１０質量％以下とすることで、目標[P]レベルを満足することを確認した。

また、ＳｉＯ_２濃度が低すぎると、溶融温度を低下する効果が確認出来なかったため、ＳｉＯ_２濃度を１質量％以上とした。さらに本発明者らは、ＳｉＯ_２濃度を２〜５質量％とすることでより高い効果を発現できることを確認した。

また、本発明者らはＣＦＡＳ中のＳｉＯ_２とＣａＯの適正組成について、鋭意検討し、（ＳｉＯ_２質量％）／（ＣａＯ質量％）比を０．０４〜０．３とすることで、低りん鋼を溶製できることを確認した。（ＳｉＯ_２質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４未満の場合、カルシウムフェライトの溶解速度が小さく、脱りんが不十分である。また（ＳｉＯ_２質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．３より大きい場合、ＣａＯ濃度が低すぎて脱りんが悪化する。なお、本発明者らは（ＳｉＯ_２質量％）／（ＣａＯ質量％）比を０．１〜０．３に制御することで、より高い効果を発現し、さらに脱りんが促進することを確認した。

さらに本発明者らは、前述の赤外線ゴールドイメージ炉を搭載した高温顕微鏡を用いた実験により、ＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２およびＮａ_２Ｏを含むカルシウムフェライト（以後、ＣＦＡＳＮと記すことがある）は、ＣＦＡＳに対して溶融開始温度および溶融終了温度が、更に低いことを明らかにした。これは、Ｎａ_２ＯがＣＦＡＳの液相線温度および固相線温度を下げる効果を持つためと考えられた。

また、上底吹き転炉の脱りんプロセスにおいて、ＣＦＡＳより、ＣＦＡＳＮの方が高い脱りん効率を示し、より［Ｐ］が低い鋼を溶製できることを確認した。これは、Ｎａ_２Ｏがスラグのフォスフェイトキャパシティーを増大する効果をもつこと、Ｎａ_２Ｏが転炉スラグの粘度を下げ、スラグ側のりんの物質移動を促進する効果を有することが原因と推定される。

また、本発明者らはＣＦＡＳＮ中のＳｉＯ_２とＮａ_２Ｏの適正組成について、鋭意検討し、（Ｎａ_２Ｏ質量％）／（ＳｉＯ_２質量％）比を０．１より大きくすることで、ＣＦＡＳに対して、より［Ｐ］が低い鋼を溶製できることを確認した。また、（Ｎａ_２Ｏ質量％）／（ＳｉＯ_２質量％）比が３．０より大きい場合、脱りんが悪化した。これは、転炉スラグ中のＮａ_２Ｏに対するＳｉＯ_２の質量比が下がることで、Ｎａ_２Ｏの活量が大きくなり、Ｎａ_２Ｏのガス化が進行したことで、脱りんに必要なＮａ_２Ｏを脱りんスラグに供給できなかったためと推定された。また、ＣＦＡＳＮ中のＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＮａ_２Ｏの適正組成について検討し、（Ｎａ_２Ｏ質量％）／（ＳｉＯ_２質量％＋Ａｌ_２Ｏ_３質量％）比を、０．１〜２.５が好ましいことを見出した。

ＣＦＡを製造する際のＡｌ_２Ｏ_３源としては、アルミ灰、アルミナ系耐火物およびＡｌ_２Ｏ_３を含む製鋼スラグ等、ＣＦＡＳを製造する際のＳｉＯ_２源としては、橄欖岩、軽石、ＳｉＯ₂を含む製鋼スラグ等がある。また、ＣＦＡＮおよびＣＦＡＳＮのＮａ_２Ｏ源としては、Ｎａ_２ＣＯ_３，ソーダ石灰ガラス、メタケイ酸ソーダ等がある。

本発明によれば、上底吹き転炉における脱りん処理において、Ａｌ_２Ｏ_３を適正濃度で含有したカルシウムフェライトを用いることで、短時間の吹錬であっても十分に精錬剤が溶解し、効率的に低りん鋼を溶製することができる。さらに、Ａｌ_２Ｏ_３に加えてＮａ_２ＯおよびもしくはＳｉＯ_２を適正量加えることにより、脱りんをさらに促進することができる。

本発明に係る上底吹き転炉を用いた脱りんプロセスの概略を示す説明図である。

つぎに、本発明に係る脱りん剤を用いて脱りん処理を行う際の形態を説明する。
製鋼の精錬工程で用いられる精錬炉としては、通常、転炉が用いられ、転炉法による製鋼工程においては、主原料として溶銑とスクラップを装入して溶鋼が生産される。図１に、上底吹き転炉を用いた精錬工程の概略を示す。

最初に、図１（ａ）に示すように、転炉１内にスクラップ２を装入する。そして、スクラップ２の装入と同時に、本発明に係る脱りん剤であるＣＦＡ、ＣＦＡＮ、ＣＦＡＳ、ＣＦＡＳＮの少なくともいずれかを含む精錬剤３を炉内に投入する。ＣＦＡ、ＣＦＡＮ、ＣＦＡＳ、ＣＦＡＳＮの粒径は１〜５０ｍｍ、好ましくは５〜３５ｍｍ程度の粒径のものを使用することができる。

また、製鋼スラグ発生量削減および製造コスト削減の点から、ＣＦＡ、ＣＦＡＮ、ＣＦＡＳ、ＣＦＡＳＮを使用する際の転炉スラグの装入塩基度は１．３〜２．０が好ましい。装入塩基度とは、「転炉内へ供給する副原料中に含まれるＣａＯ質量の合計」を分子とし、「転炉内へ供給する副原料中に含まれるＳｉＯ_２質量の合計」と「溶銑およびスクラップ中に含まれているＳｉが全部ＳｉＯ_２に酸化されたとした場合のＳｉＯ_２質量」との合計を分母として計算される比の数値である。また、本発明に係る脱りん剤の効果を十分に得るためには、カルシウムフェライトから供給するＣａＯ量が、転炉内へ供給する精錬剤３に含まれる全ＣａＯ質量の２０％以上であることが好ましい。

スクラップ２および精錬剤３を装入した後、炉内に溶銑４を装入（図１（ｂ））し、その後、ランス５から酸素を溶銑４に吹き込む吹錬を行う（図１（ｃ））。

吹錬によって、溶銑３中のりんが酸素およびスラグ中のＣａＯと反応して、スラグ側に移行する。通常、ＣａＯ源として生石灰は高融点であり、精錬時の溶銑温度での溶解速度は小さいが、本発明に係る脱りん剤であるＣＦＡ、ＣＦＡＮ、ＣＦＡＳ、ＣＦＡＳＮは溶銑温度で溶融するため溶解速度が大きく、スラグ中のＣａＯ濃度を早期に上昇することで、溶銑の脱りんを促進することができる。

本発明において、ＣＦＡ、ＣＦＡＮ、ＣＦＡＳ、ＣＦＡＳＮのいずれかを含む精錬剤３の投入は、転炉内に溶銑４を装入した後でも効果を発現するが、溶銑４の装入前に精錬剤３を投入しておくことが好ましい。これは、溶銑４の装入時の撹拌力を利用して、ＣＦＡ、ＣＦＡＮ、ＣＦＡＳ、ＣＦＡＳＮの溶解を促進するためである。あるいは、精錬剤のうちＣＦＡ、ＣＦＡＮ、ＣＦＡＳ、ＣＦＡＳＮのみを溶銑４の装入前に投入し、精錬剤のその他の物質を吹錬時に投入してもよい。

ＣａＯおよびＦｅ_２Ｏ_３からなるカルシウムフェライトは上述の通りＣａＯの溶融性を改善した化合物であり、生石灰等に対して溶融しやすく、脱りん効果を発揮することは周知であるが、本発明に係る脱りん剤であるＡｌ_２Ｏ_３、もしくは、さらに、ＳｉＯ_２もしくは、Ｎａ_２Ｏを含有するカルシウムフェライトを用いることで、さらに融点が下がり、脱りん効果を高めることができる。

脱りんを行う精錬の形態としては、脱りんを行った後に別の炉で脱炭を行う場合と、ＭＵＲＣ（Ｍｕｌｔｉ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）法と呼ばれる、脱りんを行った後、転炉を傾動してりん濃度が高いスラグを排出し、その後同一炉で継続して脱炭を行う場合等がある。本発明は、いずれの場合にも適用できるが、殊にＭＵＲＣ法では、脱りん時の吹錬時間が通常４分以内と短時間であり、このような場合でも、本発明に係る脱りん剤による脱りん方法によれば効率よく脱りん処理が行える。

以上、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。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しう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。

表１に示す種々のカルシウムフェライトを用いて、転炉での脱りん処理を行った。脱りん処理の条件は、脱りん前［Ｐ］が０．１％、吹錬時間が３〜４分、装入塩基度が１．８、カルシウムフェライト使用量が１０ｋｇ／ｔの条件である。表中の成品［Ｐ］は、鋳片段階での［Ｐ］である。また、脱りん吹錬中に転炉炉口からのスロッピングの状況を調査し、スロッピングが原因で吹錬を途中で中断した場合は「有」とし、中断しなかった場合を「無」とした。また投入タイミングとは、カルシウムフェライトを転炉内に投入するタイミングであり、「溶銑装入前」もしくは「溶銑装入後」とした。

Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９は成品［Ｐ］＜０．０２％を達成し、特にＮｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．８およびＮｏ．９は成品［Ｐ］＜０．０１５％であり、より優れた脱りん能を示すことがわかった。一方で、比較例であるＮｏ．１０〜１６はいずれも成品［Ｐ］＞０．０２％であり、脱りんが不十分であった。

Ｎｏ．１およびＮｏ．２は、Ａｌ_２Ｏ_３が３〜２０質量％、（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４〜０．５であり、Ａｌ_２Ｏ_３によりカルシウムフェライトの溶融が促進し、脱りんスラグへのＣａＯを供給速度が大きいため、脱りんが促進したと考えられる。一方でＮｏ．１０はＡｌ_２Ｏ_３が２質量％未満であり、カルシウムフェライトの溶解が不十分であったため、脱りんが不十分であったと考えられる。また、Ｎｏ．１１はＡｌ_２Ｏ_３濃度が２０質量％より大きいため、激しいスロッピングがおこり、吹錬を途中で中断したこと、（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．５より大きく、Ａｌ_２Ｏ_３濃度の上昇により、脱りんスラグへのＣａＯの供給量が少なかったことで脱りんが不十分であったと考えられる。

また、Ｎｏ．３およびＮｏ．４は、Ａｌ_２Ｏ_３が２〜２０質量％、（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４〜０．５、さらに（Ｎａ_２Ｏ）／（Ａｌ_２Ｏ_３）比が０．１〜２．０であり、Ａｌ_２Ｏ_３およびＮａ_２Ｏによりカルシウムフェライトの溶融が促進し、Ｎａ_２Ｏがスラグのフォスフェイトキャパシティーを増大したこと、Ｎａ_２Ｏが転炉スラグの粘度を下げスラグ側のりんの物質移動を促進したことで、本発明例であるＮｏ．１やＮｏ．２に対して、更に脱りんが促進したと考えられる。また、Ｎｏ．５は、カルシウムフェライトを転炉内に投入するタイミングが「溶銑装入後」であり、Ｎｏ．３およびＮｏ．４の「溶銑装入前」に対して、反応時間が短く、成品[Ｐ]は上昇したものの、成品［Ｐ］＜０．０２％を達成することが可能であった。

一方で、Ｎｏ．１２ではＡｌ_２Ｏ_３が２質量％より小さく、カルシウムフェライトの溶融が不十分であったこと、（Ｎａ_２Ｏ）／（Ａｌ_２Ｏ_３）比が２．０より大きく、Ｎａ_２Ｏの気化によりＮａ_２Ｏが十分に脱りんスラグ中に残留しなかったことで、脱りんが不十分であったと考えられる。また、Ｎｏ．１３は、（Ｎａ_２Ｏ）／（Ａｌ_２Ｏ_３）が０．１より小さく、Ｎａ_２Ｏによりスラグのフォスフェイトキャパシティー、スラグ側のりんの物質移動速度を十分に大きくできなかったため、脱りんが不十分であったと考えられる。Ｎｏ．１４は（Ｎａ_２Ｏ）／（Ａｌ_２Ｏ_３）比が２．０より大きく、Ｎａ_２Ｏの気化によりＮａ_２Ｏが十分に脱りんスラグ中に残留しなかったことで、脱りんが不十分であったと考えられる。

また、Ｎｏ．６およびＮｏ．７は、Ａｌ_２Ｏ_３が２〜２０質量％、（Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４〜０．５、ＳｉＯ_２が１〜１０質量％、（ＳｉＯ_２質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４〜０．３であり、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２によりカルシウムフェライトの溶融が促進し、脱りんスラグへのＣａＯを供給速度が大きいため、脱りんが促進したと考えられる。一方でＮｏ．１５はＡｌ_２Ｏ_３が２質量％未満、ＳｉＯ_２が１質量％未満であり、カルシウムフェライトの溶解が不十分であったため、脱りんが不十分であったと考えられる。また、Ｎｏ．１６はＡｌ_２Ｏ_３濃度が２質量％未満、ＳｉＯ_２が１０質量％以上であり、ＳｉＯ_２によりスラグの塩基度が低下したことで、脱りんが不十分であったと考えられる。

本発明は、製鋼工程において、鉄を含有するスクラップと溶銑を精錬炉に装入して吹錬し、溶鋼を溶製する際の脱りん処理方法に適用できる。

１ 転炉
２ スクラップ
３ 精錬剤
４ 溶銑
５ ランス

Claims (6)

1. ２〜２０質量％のＡｌ _２ Ｏ _３ を含有し、（Ａｌ _２ Ｏ _３ 質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４〜０．５であり、
   ２．０質量％以上のＮａ _２ Ｏを含有し、（Ｎａ _２ Ｏ質量％）／（Ａｌ _２ Ｏ _３ 質量％）比が０．１〜２．０であり、
   残部がカルシウムフェライトと不純物である、溶銑の脱りん剤。
2. さらに、１〜１０質量％のＳｉＯ_２を含有し、（ＳｉＯ_２質量％）／（ＣａＯ質量％）比が０．０４〜０．３である、請求項１に記載の溶銑の脱りん剤
3. 請求項１または２のいずれか１項に記載の脱りん剤を含有する、精錬剤。
4. 請求項３に記載の精錬剤を転炉内に添加し、溶銑の脱りん処理を行う方法であって、装入（ＣａＯ）／（ＳｉＯ_２）比が１．３〜２．０である、溶銑の脱りん方法。
5. 前記カルシウムフェライトに含まれるＣａＯ質量が、前記精練剤に含まれるＣａＯ質量の２０％以上である、請求項４に記載の溶銑の脱りん方法。
6. 前記精錬剤を溶銑の装入よりも前に前記転炉内に投入する、請求項４に記載の溶銑の脱りん方法。

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