JPH01316409A - スクラップ溶解を伴う溶銑脱燐方法 - 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、溶銑脱燐（以降、脱Ｐと記す）処理時に、
多量の製鋼補助原料スクラップを製品組成等に悪影響を
及ぼすことなく溶解することが可能な溶銑脱燐方法に関
するものである。

〈従来の技術〉 近年、各種鋼材に対する品質要求が一段と高まってきた
ことに呼応し、低Ｐ鋼の安価溶製や製鋼トータルシステ
ムとしてのコスト合理化（造滓剤トータル使用量の節減
、転炉でのＭｎ鉱石の溶融還元によるフェロマンガンの
節減）を目的として製鋼前の溶銑を脱Ｐする“溶銑脱燐
方法“の採用が積極的になされるようになってきた。

なお、これまでに提案された溶銑膜Ｐ処理手段の代表的
なものとして、次のような方法が挙げられる。

（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方法。

（ＩＳ）　　取鍋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リブラスティング（吹き付け）した
りする方法。

（Ｃ）　　高炉鋳床樋中の溶銑に生石灰系のフラックス
をブラスティングする方法。

（Ｄ）　　上下両吹き転炉を使用し、生石灰系フラック
スを用いて吹錬する方法〔鉄と鋼、　（１９８７）　。

５２７６頁〕。

（Ｅ）　　上下両吹き転炉を使用し、転炉滓（脱Ｃ炉で
生じたもの）を脱Ｐ剤の主成分として用いて吹錬する方
法〔特願昭６１−１３２５１７号〕。

一方、最近、社会資本の蓄積と共にスクラップが増加す
る傾向にあり、このため製鋼補助原料としてスクラップ
の使用量を増やすことが重要な課題となってきた。

しかし、溶銑予備処理、例えばトーピード脱Ｐを施した
場合には、脱Ｐ処理後の温度が１２５０℃程度にまで低
下してしまう。その上、一般に溶銑脱Ｐを実施すると脱
Ｐ溶銑には［Ｓｉ］が殆んど無くなる上、溶銑［Ｃ］濃
度も一部低下する（脱Ｐ銑［Ｃ］濃度＃４重量％）こと
から、次工程の脱Ｃ炉での熱源が不足しがちとなる。こ
のため、溶銑脱Ｐを実施しない場合に比べ、スクラップ
配合可能量が少なくなるという問題が指摘されていた。

このようなことから、転炉吹錬の際に該転炉内へ炭材（
コークス等）を添加し、その燃焼熱を利用してスクラッ
プの使用可能量を増やす試みもなされているが、この場
合には、添加した炭材からＳがピックアップされてしま
い、得られる溶鋼の［Ｓ］？ｆｉ度が高くなるという問
題があった。

そのため、溶銑脱Ｐ時にスクラップを使用できる方法の
技術開発が必要となってきた。

ところが、上記（Ａ）　、　（Ｂ）及び（Ｃ）の溶銑脱
Ｐ法では、トーヒード、取鍋、高炉鋳床ともスクラップ
の添加を意図した構造となっていないことからスクラッ
プ溶解が不可能であり、この方法での溶銑脱Ｐ時に無理
にスクラップの投入を試みたとしても、溶銑の攪拌が弱
いのでスクラップが溶解しないものであった。

これに対して、前記（Ｄ）及び（Ｂ）に示した溶銑脱Ｐ
法の場合には、転炉が用いられ、炉底からガスを吹き込
んで溶銑の攪拌ができるのでスクラップの溶解は一応は
可能である。実際、前記［鉄と鋼。

（１９８７年）、５２７６頁」にも、処理途中で攪拌効
果を増すために倒炉すると言う手段を採用すればスクラ
ップの溶解が可能であることが示されている。

しかしながら、上記（Ｄ）に示した溶銑脱Ｐ法の場合で
も、投入スクラップの溶解可能量は溶銑中［Ｓｉ］及び
一部間時に燃焼する溶銑中［Ｃ］　（脱Ｐ処理時の［Ｃ
］低下：Δ［Ｃ］　＝　０．７重量％程度）の燃焼熱を
利用できる範囲に留まるものでしかなかった。しかも、
前記（Ｄ）の方法ではスクラップ溶解の熱源を主に溶銑
中［Ｓｉ］に求めているため、脱Ｐが有利となるように
事前に脱Ｓｉすることを前提としておらず、従って、生
石灰使用量を“事前脱Ｐしない溶銑をそのまま通常通り
に転炉吹錬して鋼とする従前の方法”に匹敵するほど多
量とする必要があり、溶銑予備処理による便益自体がそ
れほど期待できるものとは言えなかった。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような状況にあって、本発明が目的としたのは、溶
銑を事前脱Ｐすることによる便益を損なわずに、しかも
［Ｓ］ｔｆｆｉ度アップや温度低下等の不都合を招くこ
となく大きな割合でスクラップの添加・溶解が行える溶
銑脱Ｐ方法を提供することである。

〈課題を解決するための手段〉 そして、本発明者等は、前記目的を達成すべく種々の観
点から研究を行い、次に示すような知見を得るに至った
。

（ａｌ　　前述の特願昭６１−１３２５１７号として提
案された方法（２基の上下両吹き転炉の一方を脱Ｐ炉、
他方を脱Ｃ炉とし、脱Ｐ炉へ注入した溶銑に前記脱Ｃ炉
で発生した転炉滓を主成分とする精錬剤を添加して底吹
きガス攪拌を行いつつ酸素吹錬して溶銑脱Ｐを行った後
、得られた脱Ｐ溶銑を脱Ｃ炉にて脱Ｃ並びに仕上げ脱Ｐ
する方法）における脱Ｐ処理工程の如き、溶銑を上下両
吹き転炉にて脱Ｐ剤の投入下で吹錬して事前脱Ｐする際
、スクラップと共に熱源としてコークス等の炭材をも投
入して吹錬を実施すると、従来試みられたところの「そ
の後の転炉吹錬（脱Ｃ炉吹錬）でスクラップと共に炭材
を添加して行うスクラップ溶解」の場合とは異なり、炭
材から溶銑に侵入しがちなＳは十分に存在する脱Ｐスラ
グに捕捉されて脱Ｓもなされることとなり、投入炭材の
燃焼熱によって十分なスクラップの溶解量が確保される
にも係わらず、脱Ｐ後の［Ｓ］濃度は格別な上昇傾向を
見せないこと。

（ｂ）　　ただ、このように、溶銑脱Ｐ時にコークス等
の炭材と上吹酸素とにより加熱してスクラップ溶解を行
うと、炭材が存在するため、脱Ｐスラグ中の酸化鉄分が
還元されて脱Ｐ率が悪化するとの問題があったが、この
問題は、スクラップ及び炭材を添加して酸素吹精を行う
初期には脱Ｐ剤の一部のみを添加しておき、スクラップ
溶解期が終了した時点にて酸素上吹き量を前述の特願昭
６１−１３２５１７号等に示された「上下両吹き転炉で
の溶銑脱Ｐ法」における平時の少量に低減すると共に脱
Ｐ剤の残部を添加し、この状態で所定の時間（１０〜１
５分程度）脱Ｐ処理を行うと、残部の脱Ｐ剤中の酸化剤
（酸化鉄、　Ｍｎ鉱石）によりスラグ中の酸化鉄（Ｔ、
Ｆｅ）が脱Ｐ有利なレベルまで確保されて良好な脱Ｐが
進行するので十分に払拭されてしまうこと。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 「上下両吹き機能を有する転炉形式の炉に注銑した溶銑
に脱Ｐ剤を添加し、底吹ガス攪拌を行いつつ酸素ガスを
上吹きして溶銑脱Ｐを行うに当り、まず前記脱Ｐ剤の一
部とスクラップ及び炭材とを溶銑に添加して酸素を上吹
きし、スクラップを溶解した後、残部の脱Ｐ剤を添加す
ることにより、不純物量アップ等の不都合を伴うことな
く溶銑脱Ｐ処理時のスクラップ溶解量を向上させ得るよ
うにした点」 に特徴を有するものである。

なお、ここで言う「上下両吹き機能を有した転炉形式の
炉」としては、ＬＤ転炉を基本とし、その炉底からＡｒ
、Ｎ、、ＣＯｚ、ＣＯ或いは０□ガスを０．０３〜０．
３ＯＮ　ｎ？／ｍ１ｎ−を程度吹き込んで補助的攪拌を
与えるところの、所謂“複合吹錬転炉”を代表的なもの
として挙げることができる。

また、脱Ｐ剤は格別に特定されるものではないが、滓化
の点や製鋼トータルコスト低減の観点からは、特願昭６
１−１３２５１７号に示される如き“脱Ｃ炉で発生した
ｐｔｏ、の低い（例えば１重量％以下）転炉滓”を基本
成分とした“転炉滓−酸化鉄−ホタル石基”或いは“転
炉滓−マンガン鉱石−ホタル石基”が良く、これに生石
灰を加えてもよい。勿論、トーピードや取鍋での溶銑脱
Ｐに通常用いられる生石灰−酸化鉄−ホタル石基であっ
てもかまわないことは前述の通りである。しかしながら
、後者のフラフクスは転炉滓系の脱Ｐ剤に比べて滓化性
が悪いので、途中で倒炉を実施する等の滓化促進手段が
必要な場合がある。

脱Ｐ剤の使用量としては、転炉滓を主成分とするもので
概ね５０ｋｇ／を程度でよいが、スラグの塩基度（Ｃ″
、ｉ０／５ｉＯｚ）を２以上、できれば２．５〜３．０
以上に設定するのが脱Ｓの面から好ましい。なぜなら、
本発明法を実施する際にはコークス等の炭材から溶銑中
にＳが侵入する傾向にあることは前述した通りであるが
、脱Ｐ後の［３１を高くしないためには脱Ｐスラグによ
る脱Ｓが重要となってくるからである。

脱Ｐ荊の形状・粒径等も格別に制限される訳ではなく、
例えば粒状のものを殊更に粉状とする必要等は全くない
。

使用する炭材としてはコークスが一般的であるが、燃料
となるものであれば格別に種類を問うものではない。勿
論、コークス等では低Ｓのものが好ましいが、脱Ｐ処理
時に脱Ｐスラグによる脱Ｓも進行することから、Ｓ含有
量が０．５重量％程度の通常品で十分である。ただ、炭
材のＳ含有量が高い場合には、上述したように、スラグ
の塩基度を２．５〜３．０以上に調整するのが良い。

炭材の添加量は、処理前の溶銑温度、処理後の目標温度
及び使用スクラップ量によっても異なるが、スクラップ
比増分１％当りコークスとして１〜３ｋｇ／を程度が一
応の目安である。

炭材粒径は、コークスの場合で１〜１００鶴程度の通常
品でよいが、コークスの使用効率を高くし、溶銑の［Ｃ
］を低（しないとの観点からは、飛散しない範囲で出来
るだけ小粒径のものとするのが好ましい。

使用スクラップ量は脱Ｐ処理に与えられる時間によって
も異なるが、スクラップ比増分で１０％程度以下が通常
である。勿論、これより多くても基本的には可能である
。

添加スクラップの形状としては、スクラップが溶銑予備
処理段階で添加されるものであり、かつ低温での溶解で
あることから、トリマー屑のようにできるだけ軽量の屑
が好ましい。また、もしスクラップの寸法が大きい場合
には炉底撹拌をできるだけ多くし、スクラップの溶解を
促進することが重要である。スクラップの添加方法とし
ては、溶銑を転炉に注銑する前に装入しておいても良く
、また、注銑の後、脱Ｐ剤の一部及びコークスと共にス
クラップシュートで装入しても良い。

続いて、本発明に係る溶銑脱Ｐ工程の詳細を、その作用
と共に説明する。

〈作用〉 本発明に係る溶銑脱Ｐ処理では、まずその初期に脱Ｐ剤
の一部とスクラップ及びコークスの添加がなされ、通常
、上吹き酸素によってスクラップの加熱・溶解が行われ
る。そして、スクラップ溶解が終了した後、残部の脱Ｐ
剤が加えられて脱Ｐ精錬期に入る。

第１図は、上記本発明法の１例を、脱Ｐ剤や炭材の添加
量並びに上吹き酸素量を付記して図示したものであり（
スクラップ比増分約５％の場合）、第２図は同様に別の
例を示したものであるが、スクラップ溶解期と脱Ｐ期と
の特徴点を以下に述べる。

スクラ≦弓θｌ肌 スクラップ溶解期は、単に加熱してスクラップの溶解を
行うだけであるならばスクラップとコークスを添加して
酸素を上吹きするのみで良い訳であるが、この場合でも
、スラグが存在しないとａ）スピッティング（Ｉｎφ以
下の粒鉄飛散）及びヒユームロスの増加によりＦｅ歩留
が低下する。

ｂ）溶銑中［Ｓｉ］が酸化され、これによって生じる酸
性のＳｉｎｇが塩基性の耐火物の溶損を助長する。

Ｃ）上吹き酸素によってコークスばかりでなく溶銑中［
Ｃ］の燃焼も起こりやすく、溶銑中［Ｃ］が低下してし
まう（即ち、スラグが存在するとコークスは一部にスラ
グ上に浮いた状態となり、酸素ガスのソフトブローでこ
れを燃え易（することが可能となる）。

等の不都合が生じる。従って、カバースラグが必要な訳
である。

そして、このカバースラグ形成のために脱Ｐ剤の一部或
いは大半を添加すると、これがスクラップ溶解期に十分
に滓化してしまうため、次の脱Ｐ朋での脱Ｐを有利にす
る。

スクラップ溶解期の上吹き酸素量は、−船釣には脱Ｃ吹
錬の時と同程度（２〜４　Ｎ　ｒｒｆ／ｍ１ｎ−ｔ）で
良い。但し、溶銑中［Ｃ］の低減を少なくしてコークス
の燃焼を主に行わせるためには、後述する酸素ガスのソ
フトブロー以外に、酸素ガス吹込速度を幾分小さくする
ことも好ましい。なぜなら、酸素ガス吹込速度を小さく
した場合には、“酸素ガスによる溶銑中［Ｃ］の低下（
脱Ｃ）現象”に比べて遅れがちな“コークスによる浸炭
”の時間がかせげるためである。

吹錬条件としては、溶銑中［Ｃ］よりもスラグ中のコー
クス粒が燃え易くなるように出来るだけソフトプローと
することが重要である。また、これによって効果的な２
次燃焼（燃焼して生成したＣＯガスが上吹き酸素により
更にＣＯ２にまで燃焼する現象で、この際の燃焼熱も有
効に利用できる）も期待できる。なお、この２次燃焼は
溶銑脱Ｐ時のように低温はど起こり易く、かつ炉の耐火
物も脱Ｃ主吹錬成いは一般的な転炉吹錬の時に比べ低温
であるために耐火物溶損と言った問題を生じることもな
い。

上記ソフトプローを実施する場合は、ランスノズルの設
計を工夫したり或いはランス−場面間距離を大きくして
、Ｌ／ＬＯ（Ｌ　：　ｏ□ジェットによるメタル浴へこ
み深さ、Ｌｏ：メタル浴深さ）の比率が０．１以下とな
るように吹錬するのが望ましい。

この時のコークスと上吹き酸素量の割合は、コークスが
燃焼するのに必要な化学量論的な酸素量で決定される。

しかしながら、２次燃焼に必要な酸素量も考慮すること
が必要なことは言うまでもない。

脱Ｐ処理の所要時間は、スクラップ比増分１％で１分程
度であり、スクラップ５％では５分程度である。

股上… 脱Ｐ期で重要なことは、スクラップ溶解期に形成された
スラグが、時たま陥る“酸化鉄量が少なくなって脱Ｐに
不利な状態”にならないように注意する点である。この
ため、脱Ｐ期にはスラグの酸化力を上げるべく、酸化鉄
或いはＭｎ鉱石を添加することが重要である。

脱Ｐ期での上吹き酸素量は、０．５Ｎ　ｍ／＋ｉｎ−を
程度の少量でよい。

脱Ｐ期の所要時間は、通常５〜１５分でよい。

ここで、脱Ｐ率を考慮した場合には、脱Ｐ期の溶銑温度
は１４００℃以下に抑えることが重要である。なぜなら
、溶銑温度が１４００℃を超えると溶銑中［Ｃ］によっ
て脱Ｐスラグの酸化鉄が還元されてしまい（スラグ中の
Ｔ、Ｆｅは２％以上必要）、脱Ｐが悪化するためである
。

ところで、本発明に係る溶銑脱Ｐ処理を行う前の原料溶
銑中［Ｓｉ］濃度は、通常の高炉銑のそれ程度（０，２
〜０．６重量％）でもよいが、脱Ｐ率の点からは［Ｓｉ
］　＜　０．３重量％とするのが望ましい。そして、こ
のためには高炉鋳床或いはトーピード等での事前脱ＳＬ
も重要である。

次いで、この発明を実施例によって具体的に説明する。

〈実施例〉 実施例　ｌ 脱Ｐ炉として使用する上下両吹き複合吹錬転炉に、トリ
マー屑１１トンを装入し、次いでトーピード内で脱Ｓ・
脱Ｓｉ処理した第１表上段に示す溶銑１６０トンを注銑
した。

次いで、同形式の脱Ｃ炉で発生した転炉滓を冷却・凝固
して３０龍以下の粒径に破砕したもの：２５ｋｇ／ｌ、
同様粒径の鉄鉱石：５ｋｇ／を及びホタル石：８ｋｇ／
ｌを添加すると共に、コークス粒をｊ１ｋｇ八添加へ、
上吹ランス−湯面間距離：３ｍで、３ＮＩ′Ｉ？／ｌｌ
ｌ１ｎ−ｔの送酸量で酸素ガスを４分間上吹きして加熱
スクラップ（トリマー屑）溶解を実施した。

なお、第１表中段は、スクラップ溶解後の溶銑組成を示
している。

第　　　１　　　表 続いて、スクラップの溶は落ち後、ランス−場面間距離
を２ｍにすると共に、送酸量を０．５Ｎｎ（７ｍ１ｎ−
ｔに低下させ、鉄鉱石：５ｋｇ八を添加して１０分間の
吹錬（脱Ｐ処理）を実施した。

この結果、後述する従来法（比較法）よりもスクラップ
比増加分を５％として第１表下段に示す成分組成の溶銑
が得られた。この第１表からも、良好な脱Ｐ率の下で［
Ｓ］アップ少なく溶銑脱Ｐ処理が出来たことが確認でき
る。

そして、本処理を行った後の脱Ｃ炉でのスクラップ溶解
能力をも合わせて考えると、本処理法の適用により、得
られる溶銑のスクラップ溶解能力（溶銑温度）は溶銑脱
Ｐをしない場合のそれと何ら遜色のないことも分かる。

なお、使用した脱Ｐ炉のネｎ錬条件は次の通りであった
。

上吹０□ランスノズル：３孔ラバール。

炉底吹込み攪拌ガス：ＣＯ□ガス。

攪拌ガス量：　０．２Ｎ　ｎ？／ｍ１ｎ−ｔ。

実施例　２ スクラップ溶解期の脱Ｐ剤として転炉滓：１５ｋｇ／ｌ
とホタル石：４ｋｇ／ｌを添加した以外は実施例１と同
様条件でスクラップ溶解を行い（炭材としてコークス粒
：１１ｋｇ八を添加したことは勿論であある）、これに
続いてランス−湯面間を２ｍとし、かつ送酸量を０．５
ｍ／ｌｌｌ１ｎ−ｔに低下させると共に、転炉滓：　１
０　ｋｇ／ｌ、生石灰：　５　ｋｇ／ｌ、　Ｍｎ鉱石：
５ｋｇ／を及びホタル石：４ｋｇ／ｌを添加して８分間
吹錬（脱Ｐ処理）を実施した後、更にＭｎｎ万石５ｋｇ
／ｌを添加し２分間の延長吹錬（脱Ｐ処理）を実施して
溶銑膜Ｐ処理を終えた。

この結果、実施例１の場合と同様に十分に満足できるス
クラップ溶解が実施でき、第２表に示すような□成分組
成の溶銑を得ることができた。

第　　　２　　　表 上記第２表に示される結果からも明らかな如く、この処
理により良好な脱燐率でもってスクラップ溶解を伴う溶
銑膜Ｐ処理が実施され、しかも溶銑［Ｍｎ］　？！！度
を効果的に上昇させ得たことが分かる。

比較例　ｌ 実施例１と同様条件の上下両吹き複合吹錬転炉を使用し
、これにトリマー屑を装入すると共に、トーピード内で
脱Ｓ・脱りｔ処理した第３表上段に示す成分組成の溶銑
１６０トンを注銑し、更に実施例１と同様の転炉滓：　
２５ｋｇ／ｌ、鉄鉱石：１０ｋｇ／　を及びホタル石：
８ｋｇ／ｌを添加して、上吹ランス−場面間距離：２ｍ
、送酸量：　０．５Ｎ　ｒｄ／ｍ１ｎ−ｔでそのまま１
０分間の脱Ｐ吹錬を実施し、第３表下段に示す成分組成
の溶銑を得た。

第　　　３　　　表 なお、この場合、熱源の関係でスクラップたるトリマー
屑は３トンしか装入することができなかった。

上記第３表からは、良好な脱Ｐ率で溶銑の脱Ｐ処理を実
施できたことが確認できるが、この処理ではスクラップ
比：２％のスクラップ溶解しかできなかった。

比較例　２ 脱Ｐ剤の総てをスクラップ溶解期に添加した以外は実施
例１と同一条件で溶銑膜Ｐを実施したところ、第４表に
示す結果が得られた。

第　　　４　　　表 上記第４表の結果からも明らかなように、スクラップ溶
解期にのみ脱Ｐ剤を添加し、続く脱Ｐ期に新たな脱Ｐ剤
を添加しなかった場合には、十分な比率のスクラップ溶
解ができるものの、脱Ｐ率が悪化することが分かる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、大きいスクラ
ップ使用比率で煩雑な操作を必要とすることなくスクラ
ップ溶解を行うことができ、しかも脱Ｐ率その他の悪影
響を受けることもない溶銑脱Ｐ処理方法を提供すること
ができ、産業上極めて有用な効果がもたらされるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明法の１例を、脱Ｐ剤や炭材の添加量並
びに上吹き酸素量を付記して図示したものである。 第２図は、本発明法の別の例を示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上下両吹き機能を有する転炉形式の炉に注銑した溶銑に
   脱燐剤を添加し、底吹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に当り、まず前記脱燐剤の一部
   とスクラップ及び炭材とを溶銑に添加して酸素を上吹き
   し、スクラップを溶解した後、残部の脱燐剤を添加する
   ことを特徴とするスクラップ溶解を伴う溶銑脱燐方法。