JPH01147012A - 製鋼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、２基の上下両吹き複合吹錬炉を用い、工程
の途中で熱源不足を起こすことなく良好な作業性の下で
品質の良好な鋼をコスト安く溶製し得ると共に、溶銑脱
硫予備処理の省略も可能な製鋼方法に関するものである
。

く背景技術〉 近年、低燐鋼をより一層低いコストで安定溶製する手段
の開発を目指して様々な研究がなされるようになったが
、このような状況の中で、製鋼トータルコストのミニマ
ム化や低燐鋼の安定溶製に関し次のような溶銑の予備脱
燐法、即ち、（ａ）トーピード内の溶銑に生石灰系のフ
ラックス又はソーダ灰をインジェクションすることで予
備脱燐を行う方法。

（ｂ）　　取堝内の溶銑に生石灰系のフラックスをイン
ジェクションしたりブラスティング（吹き付け）するこ
とで予備脱燐を行う方法。

（Ｃ）　　高炉鋳床樋中の溶銑に生石灰系のフランクス
をブラスティングして予備脱燐を行う方法。

が提案され、一部実用化もなされるようになった。

しかし、前記（ａ）及び（ｂ）の方法では脱燐を“脱燐
剤の浮上過程で進行する反応（トランジトリ−・リアク
ター・″リアクション）″に頼るため脱燐フラックスの
利用効率が必ずしも良くなく、また処理時間が長くかか
る分だけ処理時の抜熱が大きくなって溶銑温度が低下す
ると言う問題があり、−方、前記（Ｃ）の方法では脱燐
処理が高炉から出銑された直後の溶銑に施されることが
ら脱燐処理温度が約１４００℃と高く、従って到達Ｐ含
有量が十分に満足できるレベルになり難いとの指摘がな
されていた。

その上、溶銑脱燐フラックスとして生石灰等を用いる場
合には、その後の転炉吹錬で使用される生石灰等の量を
も合わせて考えると、前記何れの方法も、“予備脱燐工
程を省いて転炉のみでの脱燐を行う方法”に比べて必要
造滓剤量（生石灰等の量）の低減効果はそれほど顕著で
あるとは言えなかった。

そこで、上記状況を踏まえた本出願人は、先に、第４図
で略示されるような「上下両吹き機能を有した２基の転
炉形式の炉を使用するとともに、そのうちの一方を脱燐
炉（１）、他方を脱炭炉（２）とし、前記脱燐炉（１）
Ｉ内へ注入した溶銑（３）に前記脱炭炉（２）で発生し
た転炉滓（４）を主成分とする精錬剤の添加を行い、攪
拌ガス吹き込みノズル（５）による底吹きガス攪拌を実
施しつつランス（６）より酸素ガスを上吹きして脱燐炉
（１１の溶銑（３）の温度を１４００℃以下に保ちなか
ら溶銑脱燐を行った後、得られた脱燐溶銑を脱炭炉（２
）にて脱炭並びに仕上脱燐することにより、極めて少な
い量の造滓剤でもって通常燐レベルの鋼或いは低燐鋼を
作業性良く低コストで製造し得るようにした製鋼方法」
を特願昭６１−１３２５１７号として提案した。

なお、本出願人が先に提案したところの上記発明は、「
全製鋼工程を通じての造滓剤の必要量はスラグとメタル
とを向流的に接触させる“スラグ−メタル向流精錬”に
よるときが最も少なくて良いが、実際上は該向流精錬の
完全な実現は殆ど不可能であり、現状において最も労少
なく造滓剤の使用量を抑え得る可能性を秘めた製鋼手段
として挙げ得るものは、脱燐工程を２段階に分割し、そ
の下工程で発生するスラグを上工程の脱燐剤として使用
する方法以外に見当たらない」との発明者の認識の下に
、作業安定性、脱燐効率或いは設備コスト等の面での不
利が予想された該“転炉滓再利用による製鋼法”に関し
、その問題点解消を目指した研究での次の知見事項（Ａ
）〜（Ｆ）、即ち、（Ａ）　　溶銑の脱燐処理において
は脱燐効率からみて処理温度を出来るだけ低くする方が
良いが、該温度が余りに低くなり過ぎると次工程での不
都合を引き起こす上、処理後スラグへの粒鉄ロスが多く
なると言う問題が生じるので、該温度は１３００〜１３
５０℃程度が最も良好である。

しかし、実際作業では脱燐剤の添加そのものが処理温度
を低下する大きな要因となるので多少低目の上記温度を
保持するのは極めて困難であるが、脱燐処理時に少量の
酸素ガスを吹き込むことによって前記処理温度が安定か
つ容易に維持される。

（Ｂ）　　フラックスの脱燐能を十分に発揮せしめてｍ
燐能率を上げるには、上述のような処理温度の調整もさ
ることながら、脱燐平衡状態を達成するための十分な攪
拌を欠くことができないが、高温の溶銑を高能率脱燐す
るに十分満足できる効率の良い攪拌を短時間に実現する
ためには、処理容器底部から吹き込まれるガスによるガ
ス攪拌が最も好ましい。

（Ｃ）　　加えて、効率の良い脱燐処理を行うためには
処理容器にスラグフォーミングのための十分なフリーボ
ード（場面から容器上端までの距離）が必要である。

（Ｄ）　　スラグによる処理容器耐火物の溶損を軽減し
て脱燐作業能率を上げるためには、塩基性ライニングの
使用が好ましい。

（Ｅ）２段階脱燐工程を含む製鋼法において脱燐作業能
率を上げるためには処理容器からの排滓能率を無視する
ことができず、排滓が容易な処理容器の使用を欠かせな
い。

（Ｆ）　　高品質鋼を作業性良く量産するためには十分
な排ガス処理設備（集塵機）が必要である。

（Ｇ）　　これらの条件を考慮すると、溶銑脱燐処理容
器としては転炉形式の炉、それも炉底から攪拌ガスを導
入できる上下両吹き機能を有した複合吹錬転炉が理想的
であり、これを使用して前述した“２段階脱燐工程を含
む製鋼法”を実施すると、全製鋼工程を通じての造滓剤
の使用量が極く少なくても十分に効率の良い脱燐がなさ
れ、高品質鋼を作業能率良く量産できる。

を基に完成されたものである。

そして、この本出願人が先に提案した方法は、使用造滓
剤量を極力抑えた低コスト操業でもって低燐鋼を安定し
て製造することができ、高品質鋼を安価に提供する上で
極めて有利な製鋼方法であった。

しかしながら、実際操業を通じた本発明者等のその後の
検討により、先に提案した上記方法では、脱燐処理が上
下両吹き機能を有した複合吹錬転炉で実施される関係上
どうしても吹込み酸素ガスや脱燐剤による溶銑中［Ｃ］
の消費が多くなり、次の脱炭炉精錬時の熱源が不足しが
ちとなって脱炭精錬に支障を招く懸念のあることが指摘
されることとなった。その上、「脱燐炉での精錬は脱燐
工程である」との認識の下に、脱燐炉のスラグ組成や酸
素ポテンシャル等を脱硫の進行しない条件に設定されが
ちであったことから、予め炉外で溶銑脱硫処理を施すこ
とが重要な条件となっζおり、この点からの温度低下や
コスト面でのロスが見過ごすことのできない不利となっ
ていた。

く問題点を解決するための手段〉 そこで、本発明者等は、上下両吹き機能を有した２基の
転炉形式の炉のうちの一方を脱燐炉、他方を脱炭炉とし
て溶銑の精錬を行うと言う“先に提案された製鋼方法”
の利点を生かしつつ、しかも前述した問題点を回避する
ことによって、高品質鋼を安定した作業性の下でコスト
安く溶製する方法を見出すべく研究を続けたところ、次
のような新たな知見を得るに至った。即ち、 （ａ）　　脱燐炉での精錬の際、精錬剤の装入と同時に
塊状或いは粉状の炭材をも添加すると、その炭素の一部
が溶銑中に溶は込んで脱炭工程での熱源を増すと共に、
該脱燐炉においては上吹き酸素により溶銑面に浮遊する
炭材が選択的に燃焼することとなり、これによって溶銑
中［Ｃ］の酸化減少が少なくなることから、脱炭工程に
おける熱源である溶銑中［Ｃ］？ａ度を十分に確保した
脱燐精錬が実施できること。

（ｂｌ　　この場合、例えば特開昭５７−５７８１１号
公報や特開昭６０−７５５０６号公報に記載された“ト
ーピードカー内又は溶銑鍋中での炭材添加”の場合のよ
うに、「添加炭材を微粉化して特別の装置（インジェク
ション装置等）で吹き込まないと溶銑中［Ｃ］の均一で
効率の良い濃化が叶わず、結局コスト高につながるｊと
の憶測もなされたが、複合吹錬炉を使用する場合には精
錬時に底吹きによる強攪拌作用が働き、このため微粉化
等の加工を施すことなく塊状又は粒状の炭材を投入して
も十分な成果を挙げることができるので、既存の添加剤
投入装置を使用した“コスト高を伴わない通常の添加剤
投入手段”をそのまま炭材の投入に適用できること。

（Ｃ）　　また、この場合に、添加炭材によるスラグの
１元が生じて脱燐不良を来たすことも懸念されたが、炭
材添加によって溶銑中［Ｃ］？Ｍ度が上界するので εｐｃ　＝　１２．８ なる式で表わされる活量係数が増大し、かつ底吹きガス
の攪拌作用によって脱燐スラグとメタルとの接触頻度も
増えることから、懸念されるような極端な脱燐悪化につ
ながらないこと。

（ｄ）　　更に、上述のような炭材添加により、炭材中
に含有される硫黄分に起因した溶銑中硫黄濃度の上昇が
懸念されるが、それぞれ脱燐と脱炭の役割を担わせる２
基の複合吹錬炉を用いた前記製鋼法においては、炭素添
加によって還元性雰囲気とした脱燐炉でのスラグ組成調
整さえ適当に行えば脱燐と同時に十分な脱硫をも進行さ
せることが可能となり、炭材からのＳピックアップによ
る悪影響を回避できるばかりか、溶銑の脱硫予備処理を
省略することも容認できるようになること。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 「第１図に示される如く、上下両吹き機能を有した２基
の転炉形式の炉のうちの一方を脱燐炉（１）、他方を脱
炭炉（２）として溶銑の精錬を行う製鋼方法において、
溶銑を前記脱燐炉（１）内へ注入した後、これに前記脱
炭炉（２）で発生した転炉滓（４）を主成分とする精錬
剤と上吹き酸素により燃焼されて減少する溶銑中炭素を
補償するための炭材とを添加し、攪拌ガス吹込みノズル
（５）による底吹きガス攪拌を行いつつ、ランス（６）
より酸素ガスを上吹きして溶銑脱燐を行う工程と、得ら
れた脱燐溶銑を脱炭炉（２）にて精録する工程とを含ま
せることにより、熱源不足を生じることなく、良好な作
業性の下で高品質鋼をコスト安く製造し得るようにした
点」に特徴を有するものである。

ここで、前記「上下両吹き機能を有した転炉形式の炉」
としては現在使われている“上下吹き複合吹錬転炉”が
最も好ましいが、特に脱燐炉については、精錬条件が脱
炭炉よりもマイルドであるため炉自体を更に小さくして
も良いので、脱燐専用に新設してもコスト的にそれほど
の影響はない。

なお、脱燐炉における上吹き酸素ランスは通常の転炉ラ
ンスでも良いが、脱燐用に新作した小流量ランスであっ
ても良い。そして、ここでの吹込み酸素ガス量は処理前
の溶銑温度や珪素含有猾。

転炉滓の温度、脱燐炉の温もり具合、目的とする処理溶
銑温度等によって決定されるが、０．６〜１．ＯＮｍ３
／ｍ１ｎ−を程度の低い流量に調整した場合には特に溶
銑面に浮遊する投入炭材の選択的燃焼が安定し、溶銑中
［Ｃ］の酸化減少を効果的に抑えることが可能となるの
で、この時点での吹込み酸素ガス量はできればこの範囲
に調整するのが良い。

脱燐炉での精錬剤（媒溶剤）としては、脱炭炉で発生し
た転炉滓を主成分とするもの（転炉滓の他に生石灰、蛍
石、マンガン鉱石、鉄鉱石等の通常の添加剤が適宜配合
される）が使用されるが、例えば、 転炉滓＝４０〜８０重量％。

酸化鉄：２０〜６０重量％。

蛍石：０〜２０重量％ の如き配合組成のものが推奨される。

この場合、スラグ塩基度を２．４〜３．０に調整してス
ラグとメタルのＳ分配比を３０以上にとればＪ脱燐と同
時に脱硫も十分に進行するので添加炭材からのＳピック
アップによる溶銑品質劣化を抑え得るばかりか、溶銑の
脱硫予備処理を省略することも可能となるので極めて望
ましいことである。

なお、第２図はスラグ塩基度とＳ分配との関係を示した
グラフであるが、この第２図からも、脱燐のみに重点を
置いた低い塩基度のスラグを使用する場合に比べ、脱燐
炉においても使用スラグの塩基度を高くするほど脱硫率
が向上することが明らかである。そして、この事実と媒
溶剤増によるコスト増や出湯歩留低下等のバランスを考
慮すると、スラグ塩基度は２．４〜３．０に調整するの
が最も好ましいと言える。なお、炭材無添加であっても
、この塩基度に調整することにより、脱硫効果を同程度
に得られる。

脱燐炉で使用される精錬剤（媒溶剤）の量は溶製する鋼
の［Ｐ］　レベルにより決定されるが、通常は３０〜６
０ｋｇ／を程度で良い。

ところで、脱燐炉で使用される精錬剤の主成分たる転炉
滓としては、脱炭炉で発生した溶融状態のものが熱経済
的にも脱燐フラツクスの滓化性の面からも好ましいが（
このように溶融状態のものを用いる場合には耐火物を内
張すした鍋を介して脱燐炉に注性される）、取り扱いの
容易さ等を考慮して脱炭炉で得られたものを一旦冷却凝
固させ、これを粒状又は塊状に破砕してから用いても良
い。

ただ、この場合、脱燐炉での滓化性向上のために粒径は
小さい程良好であるが、転炉滓は本来滓化性に冨んでい
ることもあって粒径が１００ｍｍを下回る程度でも格別
な不都合を来たすことがないし、これより大きくても使
用可能である。

使用される転炉滓は、タイミングとしては前回チャージ
のものが良いが、それ以前に脱炭炉から出したものや、
他の向上の脱炭炉で発生したものでも良いことは言うま
でもない。

一方、本発明において精錬剤と共に添加される炭材は格
別にその種類が制限されるものではなく、形態も塊状２
粒状、粉状の何れであっても良いことから、安価な石炭
やコークス等をそのままで適用することができ、しかも
インジェクション操作を行うための特殊な添加装置も必
要としない。更に、炭材添加量も格別に指定されるもの
ではなく、例えば溶銑トン当り５〜１５ｋｇ程度添加す
れば十分である。

なお、脱燐炉での溶銑処理温度は１４００°Ｃ以下（１
２５０〜１３５０℃程度）に抑えることが望ましい。な
ぜなら、溶銑処理温度がこれよりも高くなると脱炭ばか
りが進行してスラグ中の酸化剤量が低くなり、脱燐率が
悪化することが懸念されるためである。しかし、「余り
に低温になるとスラグへの粒鉄ロスが増加する」との事
実を考慮することも必要である。そして、このような処
理温度の維持はランスからの酸素ガス吹き込みによって
添加炭材を燃焼させることで行われる。つまり、上記脱
燐炉での酸素ガス吹き込みは、脱燐処理温度を保証する
ために実施されると言っても過言ではない。

ところで、脱燐剤として用いる鉄鉱石を脱燐炉での吹錬
の末期及びリンシング（吹錬終了後の底吹きのみによる
攪拌）中に投入する手法を採用すれば、“スラグ温度の
低下”や“吹錬末期のスラグ中酸素ポテンシャルの上昇
”等の効果によりＰ分配を好ましい状態に維持すること
ができるので、炭材添加量の溶銑中［Ｃ］？Ｗ度上昇に
よる前記活量係数の増大や、強攪拌によるスラグとメタ
ルとの接触頻度の増加等の作用と相俟って処理後のＰレ
ベルをより安定に低く抑えることができる。

炉底から吹き込む攪拌ガスとしてはＡｒ、　　ＣＯｚ。

Ｃｏ、ＮＺ＋　Ｏ□、空気等の何れであっても良い。

そして、脱燐炉の炉底ガス攪拌の程度は通常の上下両吹
き複合吹錬におけると同程度（０，０３〜０．２Ｎｍ３
／ｌ）で良いが、脱燐速度の向上を狙ってこれよりも更
に多くして良いことは勿論である。

以上のような条件で脱燐処理を行うと、通常、２０分以
内で所望の脱燐或いは脱燐と脱硫を完了することができ
る。

脱炭炉での吹錬は、基本的には通常の“炉外で脱燐・脱
硫された溶銑”を吹錬する場合と同じであり、このとき
、終点での溶鋼のＭｎ含有量向上を目的として生石灰や
ドロマイトを中心とする造滓剤の他にマンガン鉱石や鉄
マンガン鉱石を添加することもできる。

上述のように、本発明は、「複合吹錬炉の強攪拌を利用
しつつ極く安価な炭材の投入を行うだけで、次工程での
熱源となる［Ｃ］？Ｍ度の高い脱硫・脱燐溶銑を炭材か
らのＳのピックアップなしに、更には予めの脱硫処理を
も必要とせずに安定溶製しく因に炭材の添加なしに精錬
を行うと、上吹き酸素によって約０．５％もの溶銑中［
Ｃ］が酸化され、失われる）、これを次工程である複合
吹錬炉での脱炭処理に付すことで、使用造滓剤量少なく
、しかも十分な熱的余裕をもって高品質の鋼を溶製し得
るようにしたもの」であるが、推奨される処理工程例と
して、第３図でも示したような次の工程を挙げることが
できる。即ち、 第１工程：高炉出銑後の溶銑を脱燐炉へ注銑する。

第２工程：脱燐剤として用いる転炉滓を装入すると同時
に、通常の添加剤投入シュ ートにより炭材を投入する。

第３工程：溶銑［Ｓｉ］量と転炉滓量とを考慮し、塩基
度が２．４〜３．０になるように所定の媒溶剤を投入す
る。

第４工程：脱燐悪化防止の目的で、吹錬末期及びリンシ
ング中に鉄鉱石を投入して 温度調整を行う。

第５工程：脱燐炉から出湯した脱燐銑を脱炭炉に注銑し
、精錬を行う。

続いて、この発明を実施例により比較例と対比しながら
更に具体的に説明する。

〈実施例〉 まず、第１表に示した範囲の成分組成を有する高炉溶銑
を“脱燐炉として使用する２５０トン上下両吹き複合吹
錬転炉”に注銑し、第２表に示す条件で脱燐吹錬を行っ
た。

この吹錬結果を第２表に併せて示す。

第２表に示された脱燐炉での吹錬結果からも明らかなよ
うに、精錬剤と共に炭材を添加して精錬を行った本発明
法では脱燐に何らの悪影曾もな（、しかも炭素添加を行
わなかった比較法に比して処理後の［Ｃ］？ａ度上昇率
及び脱硫率が遥かに優れることが確認で握る。

ここで、脱硫に注目すると、本発明法では上記精錬によ
って十分な脱硫が進行するので予備脱硫処理の必要性は
ないが、比較法では脱硫効果が少なく、従って前処理に
より脱硫を行う必要のあることが分かる。

なお、この脱燐炉での処理後温度は、“次工程の脱炭炉
精錬における熱余裕”と“脱燐の安定”の両者を狙い、
１３００℃を目標に鉄鉱石又は１ｎ鉱石を用いて調整し
たものである。

続いて、脱燐炉での精錬が終了した前記溶銑を“脱炭炉
として使用する２５０トン上下両吹き複合吹錬転炉”に
注銑し、第３表に示す条件で脱炭吹錬を行った。

このようにして得られた溶鋼の出鋼温度を第３表に併せ
て示す。

この結果、本発明で規定する条件通りに溶銑の処理を行
うと、全製鋼工程で消費される生石灰量が極めて少なく
、しかも前処理による溶銑の脱硫を必要とせずに低い［
Ｓ］′ｌ：Ｌ度の低燐鋼を十分な熱余裕をもって安定溶
製できることが確認された。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、良好な作業性
の下で、高品質の鋼を能率良く低コストで溶製すること
が可能となるなど、産業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明プロセスの概念図である。 第２図は、脱燐炉精錬におけるスラグ塩基度とＳ分配と
の関係を示すグラフである。 第３図は、本発明に従った処理工程例の説明図である。 第４図は、先に提案した製鋼法に係るプロセスの概念図
である。 図面において、 １・・・脱燐炉、　　　　２・・・脱炭炉。 ３・・・溶銑、　　　　　４・・・転炉滓。 ４′・・・転炉滓を主成分とする脱燐スラグ。 ５・・・攪拌ガス吹込みノズル。 ６・・・ランス。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上下両吹き機能を有した２基の転炉形式の炉のう
   ちの一方を脱燐炉、他方を脱炭炉として溶銑の精錬を行
   う製鋼方法であって、溶銑を前記脱燐炉内へ注入した後
   、これに前記脱炭炉で発生した転炉滓を主成分とする精
   錬剤と上吹き酸素により燃焼されて減少する溶銑中炭素
   を補償するための炭材とを添加し、底吹きガス攪拌を行
   いつつ酸素ガスを上吹きして溶銑脱燐を行う工程と、得
   られた脱燐溶銑を脱炭炉にて精錬する工程とを含んで成
   ることを特徴とする製鋼方法。
2. （２）前記溶銑脱燐工程を、添加炭素による還元雰囲気
   中にて脱硫が同時に進行するスラグ組成下で実施する、
   特許請求の範囲第１項に記載の製鋼方法。