JP6744586B2 - 転炉型容器による製鋼精錬方法 - Google Patents
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Description
本発明は、転炉型容器によってスクラップを効率的に溶解するための製鋼精錬方法に関する。
従来、冷鉄やスクラップ等の固形含鉄冷材（以下、「スクラップ等」ともいう）を用いる製鋼精錬法としては、これらの溶解を促進するために、溶湯中にＣを供給する目的で多量（３０〜５０ｋｇ／ｔ）の石炭やコークスなどの炭材を用いる方法がとられている（例えば、特許文献1参照）。その結果、溶湯つまり溶鋼中に該炭材中の硫黄分が多量に入るという問題を招くことから、多量の炭材使用は忌避されるのが普通である。そのために、従来、前記スクラップ等の十分な溶解が却って阻害されるという問題を招いていた。
なお、こうした分野で用いられる前記鋼スクラップについては、ＪＩＳ（Ｇ２４０１）によって、基本的には低燐、低硫黄の炭素鋼などとして分別されたものが賞用されているものの、炭材の使用量を減らすまでの効果はないのが実情である。
前述したように、スクラップ等を溶銑と共に転炉型容器（以下、単に「転炉」という）にて溶解する製鋼精錬においては、該スクラップ等の溶解を促進するために、溶湯中のＣ分の確保および浸炭時間の確保を目的として、多量の炭材を使用するのが普通である。この場合、上述したとおり、石炭やコークス等の炭材中に含まれる硫黄分が溶鋼中に入るという問題がある。この点、溶鋼の硫黄分の上昇を避けるために、硫黄含有量の低い土状黒鉛等の炭材系熱源やSi系熱源を用いる方法も考えられるが、これらは高価格である。また、これらの熱源を添加することによって、前記スクラップ等の増配合は可能になるが、コスト的には不利であり、課題も大きいのが実情である。
そこで、本発明の目的は、前記課題を克服することができ、スクラップ等の効率的な溶解と歩留を向上させるのに有効な製鋼精錬方法を提案することにある。
本発明は、前記課題を解決し上記目的を実現するために、溶銑等とともにスクラップ等含鉄冷材の溶解を行なうための転炉型容器、たとえば上底吹き転炉によって、溶銑の予備処理、例えば、脱珪処理の終了後に中間排滓の処理を行なうことによって、余分なスラグを炉外に排出し、溶湯への効率的な着熱及び十分な浸炭時間を確保できるようにすることによって、未溶解スクラップ等の生成を抑制するための転炉型容器による製鋼精錬方法を提案する。
即ち、本発明は、転炉型容器内に溶銑とともに含鉄冷材を装入したのち脱珪のための予備処理を行ない、次いで、その脱珪のための予備処理時に生成したスラグの少なくともその一部を排出する中間排滓の処理を行ない、この処理の後、該転炉型容器内に炭材を装入すると共に酸素を吹精することによる熱源の供給によって前記含鉄冷材の溶解促進処理を行なうことを特徴とする転炉型容器による製鋼精錬方法である。
なお、本発明方法においては、
（１）前記含鉄冷材の溶解促進処理に引き続き、同じ転炉型容器内に含鉄冷材の追加装入を行なってから脱炭吹錬を行うこと、
（２）前記含鉄冷材の溶解促進処理後に出湯し、出湯したその含鉄冷材の溶解促進処理後の溶湯を別の転炉型容器内に移すと共に、そこに新たな含鉄冷材および／または溶湯を装入してから、脱炭の吹錬を行うこと、
（３）前記脱珪処理は、この処理終了時のスラグの塩基度を０．５以上１．５以下、この処理終了時の溶銑温度を１２８０℃以上１３５０℃以下とする条件で行ない、次いで、前記中間排滓の処理においては、脱珪処理後に生成するスラグの３０mass％以上のスラグを排滓すること、
（４）前記脱珪処理前に装入する含鉄冷材は、全装入量割合にして１５mass％〜２０mass％であること、
（５）前記炭材は、コークス、石炭、土状黒鉛を用いること、
がより好ましい。
（１）前記含鉄冷材の溶解促進処理に引き続き、同じ転炉型容器内に含鉄冷材の追加装入を行なってから脱炭吹錬を行うこと、
（２）前記含鉄冷材の溶解促進処理後に出湯し、出湯したその含鉄冷材の溶解促進処理後の溶湯を別の転炉型容器内に移すと共に、そこに新たな含鉄冷材および／または溶湯を装入してから、脱炭の吹錬を行うこと、
（３）前記脱珪処理は、この処理終了時のスラグの塩基度を０．５以上１．５以下、この処理終了時の溶銑温度を１２８０℃以上１３５０℃以下とする条件で行ない、次いで、前記中間排滓の処理においては、脱珪処理後に生成するスラグの３０mass％以上のスラグを排滓すること、
（４）前記脱珪処理前に装入する含鉄冷材は、全装入量割合にして１５mass％〜２０mass％であること、
（５）前記炭材は、コークス、石炭、土状黒鉛を用いること、
がより好ましい。
前記のような構成に係る本発明によれば、スクラップ等の溶解を目的とする転炉型容器による製鋼精錬において、脱珪処理後に中間排滓をして余分なスラグをまず系外に排出すると共に、そこに熱源となる炭材を供給するようにしたので、熱源歩留の向上およびスクラップの未溶解防止による溶解歩留の向上が期待できる。しかも、脱珪処理後のスラグを系外に排出することにより、スクラップ等の溶解処理における石灰などの塩基度調整を目的とした媒溶材および造滓材の使用量を削減することができるようになるので、精錬過程におけるスクラップ等の速やかな溶解を実現できる。
本発明は、転炉内にまず溶銑と共に、全装入量割合にして１５mass％〜２０mass％に相当する量の溶銑およびスクラップ等の含鉄冷材を装入し、次いで、脱珪処理のための酸素吹錬を行い、次いで、それまでに生成した脱珪処理後スラグの少なくとも一部、好ましくは３０mass％以上、好ましくは７０mass％程度を炉外に排出する中間排滓の処理を行なう。
その後、前記中間排滓処理後の転炉内に、スクラップ等の溶解を促進させるために熱源となる炭材の供給を行なう。即ち、前記中間排滓後に新たに、熱源となる無煙炭や土状黒鉛などの炭材を８ｋｇ／ｔ程度以下、添加すると共に、これを燃焼させるために上吹きランスからは酸素を吹精することにより、未溶解スクラップ等の溶解促進処理を行なう。
その後、上述したスクラップ等の溶解促進処理を行なった溶湯を転炉から出湯し、その後、たとえば別の転炉に移し、さらに、全装入割合にして１５mass％〜２０mass％程度の新たなスクラップ等と予め溶解処理を行なった溶湯（溶銑）を追加装入し、脱炭吹錬を行なう。こうした一連の処理により、本発明では、溶銑配合率を７０mass％以下にまで低減させることが可能になるのである。
なお、本発明の他の実施例としては、前記のスクラップ等の溶解促進処理を行なった溶湯に対し、同じその転炉内に１５mass％〜２０mass％程度の追加のスクラップ等含鉄冷材を装入して、脱炭吹錬を行なってもよい。
この点、従来はスクラップ等と溶銑とを装入した後、それらの溶解処理を脱Ｓｉ処理に引き続き一貫して行なってから出湯（出鋼）していた。しかし、前述したように、本発明方法では、脱Ｓｉ処理後にひとまず中間排滓処理を行い、次いでスクラップ等の溶解促進処理を実施することで、スクラップ等の溶解に必要な浸炭時間を確保した上で、未溶解のスクラップ等が残留するのを防止することができると同時に、特に余分なスラグを予め系外に排出することで、溶湯への熱源の着熱効率をより高めることができるようになる。
この実施例は、転炉型容器として、容量２５０ｔの転炉を用い、図１に示した要領で溶銑の予備処理−中間排滓処理−スクラップ等の溶解促進処理を行い、その際の各処理状況についての調査を行なった。その結果を図２、図３に示した。なお、この実施例では、上吹きについては、上吹きランスを用いて酸素ガスを溶銑に吹き付けることにより行ない、底吹きについては、転炉の底部に設けた６本の底吹き羽口を用いて、溶銑中に窒素ガスを吹き込むことにより行なった。また、溶銑の精錬に当たっては、転炉内に先ずスクラップ等含鉄冷材を全装入量の１５mass％〜２０mass％程度を装入すると共に脱Ｓｉ処理前Ｓｉが０．１０mass％〜０．７０mass％の溶銑を装入し、その後、溶銑中のＳｉ量に応じて珪素源および塩基度調整用の石灰源を装入してから溶銑中のＳｉが０．０５mass％以下、Ｃが３．７〜４．３mass％程度になるまで脱Ｓｉ吹錬を行なった。この脱Ｓｉ吹錬において熱源とする珪素源としては、ＳｉＣブリケットもしくはＦｅＳｉを使用した。
前記脱Ｓｉ吹錬の終了後は、速やかに中間排滓の処理を行ない、引き続きこの転炉においてスクラップ等の溶解を促進するための脱炭吹錬を行なった。この段階でのスクラップ等の溶解を促進するための脱炭吹錬時における熱源としては、浸炭時間を１０〜２５分程度を確保することを目的として、無煙炭または土状黒鉛を８ｋｇ／ｔ以下使用した。このような処理によって、溶湯の温度は１３５０〜１４００℃となり、処理後溶湯のＣは３．５mass％〜４．０mass％になったのでこれを出湯した。
その後、次工程となる脱炭吹錬においてさらに、全装入割合にして１５mass％〜２０mass％程度のスクラップ等を前記転炉内に装入すると共に、併せて予めスクラップ溶解炉において処理した溶湯を装入してから、２次の脱炭吹錬の操業を行った。
こうした一連の処理を施すことにより、発明例では、溶解炉で処理しておく溶湯の配合率を従来例に比べて大きく低減させることができると共に、図２に示すように、鉄分の出湯歩留を上げることができた。しかも、図３に示すように、炭材系熱源の着熱効果も高くなった。即ち、本発明方法に従って精錬した発明例では、中間排滓後に熱源の供給を行なうことにより、スクラップ溶解用転炉精錬における鉄純分出湯歩留が約０．７mass％（図２のヒストグラムの平均値は、従来例＝９８．１mass％、発明例＝９８．８mass％）高くなり、また、炭材系熱源の着熱効率を１３％以上（図３）も改善するという良好な結果が得られた。
なお、図２に示す前記鉄純分出湯歩留とは、下記式（１）で表される値である。
鉄純分出湯歩留(mass％)＝(出湯量(ｔ)×(１００−Σ（溶銑成分(mass％))）／１００）
／(溶銑装入量(ｔ)×(１００−Σ(溶銑成分(mass％)))／１００
＋Σ(銘柄別スクラップ投入量(ｔ)×銘柄別鉄純分(mass％))＋
Σ(銘柄別副原料投入量(ｔ)×銘柄別鉄純分(mass％))) …（１）
鉄純分出湯歩留(mass％)＝(出湯量(ｔ)×(１００−Σ（溶銑成分(mass％))）／１００）
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＋Σ(銘柄別スクラップ投入量(ｔ)×銘柄別鉄純分(mass％))＋
Σ(銘柄別副原料投入量(ｔ)×銘柄別鉄純分(mass％))) …（１）
また、図３に炭材系熱源着熱効率とは、下記式（２）で表される値である。
炭材系熱源着熱効率(％)＝１００−(目標温度(℃)−終点温度(℃))／炭材系熱源使用量
(ｋｇ／ｔ)×(２１５／１３７７)×１００ …（２）
炭材系熱源着熱効率(％)＝１００−(目標温度(℃)−終点温度(℃))／炭材系熱源使用量
(ｋｇ／ｔ)×(２１５／１３７７)×１００ …（２）
これに対し、転炉を用いた従来方法による製鋼精錬（スクラップ溶解吹錬）では、熱源として使用するＳｉＣやＦｅＳｉによるスラグボリュームの増大による熱ロスや、炭材の多量投入による歩留、純度の悪化、およびこのことによる熱バランス、酸素バランスのずれによる未溶解スクラップの発生が起こるという問題があり、図２、図３に示す本発明方法のような効果は得られなかった。
本発明に係る転炉型容器による精錬方法は、単にスクラップ等の効率的な溶解を目的とするものにだけ適用される技術ではなく、一般的な製鋼精錬の方法への適用も十分に可能である。
Claims (6)
- 転炉型容器内に溶銑とともに含鉄冷材を装入したのち脱珪のための予備処理を行ない、次いで、その脱珪のための予備処理時に生成したスラグの少なくともその一部を排出する中間排滓の処理を行ない、この処理の後、該転炉型容器内に炭材を装入すると共に酸素を吹精することによる熱源の供給によって前記含鉄冷材の溶解促進処理を行なうことを特徴とする転炉型容器による製鋼精錬方法。
- 前記含鉄冷材の溶解促進処理に引き続き、同じ転炉型容器内に含鉄冷材の追加装入を行ってから脱炭吹錬を行うことを特徴とする、請求項１に記載の転炉型容器による製鋼精錬方法。
- 前記含鉄冷材の溶解促進処理後に出湯し、出湯したその含鉄冷材の溶解促進処理後の溶湯を別の転炉型容器内に移すと共に、そこに新たな含鉄冷材および／または溶湯を装入してから、脱炭の吹錬を行うことを特徴とする、請求項１に記載の転炉型容器による製鋼精錬方法。
- 前記脱珪処理は、この処理終了時のスラグの塩基度を０．５以上１．５以下、この処理終了時の溶銑温度を１２８０℃以上１３５０℃以下とする条件で行い、次いで、前記中間排滓の処理においては、脱珪処理後に生成するスラグの３０mass％以上のスラグを排滓することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１に記載の転炉型容器による製鋼精錬方法。
- 前記脱珪処理前に装入する含鉄冷材は、全装入量割合にして１５mass％〜２０mass％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の転炉型容器による製鋼精錬方法。
- 前記炭材は、コークス、石炭、土状黒鉛を用いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１に記載の転炉型容器による製鋼精錬方法。
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