JPH11172320A - 製鋼用電気炉又は製鋼用電気炉と取鍋アーク精錬装置との組合せにおけるスラグ中ＭｇＯの活用による鋼の精錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気炉、取鍋耐火物の予防保全的溶損管理技
術であって、溶融スラグの成分調整をその機能を維持し
つつ且つ低コストで行なえる技術を開発する。 【解決手段】 精錬時のスラグに含有される少なくとも
ＣａＯ＋ＦｅＯのモル分率和が０．４〜０．７であるヒ
ートに、軽焼ドロマイトやＭｇＯ含有耐火物屑等のＭｇ
Ｏ源物質を製鋼炉、取鍋、又は製鋼炉＋取鍋の両方に添
加して、スラグ中のＭｇＯ濃度を、実験式（４’）：ｌ
ｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋Ｎ
_FeO ）で当該スラグのＭｇＯ飽和溶解度を評価し、原則
としてこの値以上にＭｇＯ濃度調整し、このスラグで、
電気炉のみ又は電気炉と取鍋との組合せで鋼をアーク製
鋼法で精錬する。 【効果】 製造コストの低減、生産性向上、耐火物溶損
の保護、ＭｇＯ及びＣａＯ含有の輸入資源の節減、Ｍｇ
Ｏ系煉瓦屑のリサイクル等に大きく寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、製鋼用電気炉又
は製鋼用電気炉と取鍋アーク炉とを用いて鋼を精錬する
過程で、炉壁、炉床、出鋼口、出鋼樋を、あるいは出鋼
後に取鍋内張り耐火物の溶損を減少させるために、そし
て、炉体及び取鍋の内張り耐火物等の表面にスラグコー
ティングを施すために、溶湯を精錬中の製鋼用電気炉の
炉内スラグや取鍋精錬中の取鍋内スラグに、ドロマイト
やマグネシア系煉瓦屑等のマグネシア含有物質（以下、
ＭｇＯ源物質という）を添加して、ＭｇＯを飽和溶解度
以上まで含有させたスラグを用いて製鋼用電気炉、又は
製鋼用電気炉と取鍋アーク精錬装置との組合せで操業す
る場合に、スラグ中ＭｇＯの活用による鋼の精錬方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製鋼用電気炉（以下、「電気炉」とい
う）を用いて鋼を精錬する過程は、通常、屑鉄等の原料
を電気炉に装入し、これをアーク熱及びＯ₂ ガス吹付け
溶断等で溶解して溶湯を得る溶解期、こうして得られた
溶湯をスラグとの反応及び酸素ガスの吹込みにより脱
炭、脱リン、脱水素及び脱窒反応等を行なわせる酸化精
錬期、また溶解後期から酸化精錬期にかけて、主として
スラグ中へコクークス粉を吹き込む方法（Ｃ−インジェ
クション）を行なうことが多い。Ｃ吹込みによりスラグ
を泡立て、サブマージドアークにし熱効率を高めたり、
スラグ中の酸化鉄の還元を促進し、鉄歩留を向上させる
ことがしばしば行なわれる。そして溶鋼に合金鉄を添加
して成分組成を調節し、溶鋼の主として脱硫及び脱酸反
応を行なわせる還元精錬期、次いで溶鋼温度を適切な範
囲に調節し、取鍋へ出鋼する工程からなる。出鋼中、取
鍋に脱酸剤や合金鉄等を投入し、溶鋼の清浄化及び成分
調整、あるいはスラグ改質等の処理を施す。次いで、取
鍋精錬した後に、又は、取鍋精錬後に脱ガス処理を施し
た後に、取鍋内溶鋼は鋳造工程へ搬送され、連続鋳造機
等で鋼片が鋳造される。

【０００３】上記電気炉精錬において、炉内溶湯の上表
面を覆う溶融スラグは、電気炉内で溶湯との精錬反応に
より溶湯から不純物を除去する重要な機能を有するもの
である。一方、高温の溶融スラグは絶えず炉壁等の耐火
物と接触しており、これを溶損する。特に、所謂スラグ
ライン及び炉壁ないし炉床を著しく溶損する。また、溶
融スラグは出鋼時には、炉床、出鋼口周辺、及び出鋼樋
とも接触しこれを溶損する。更に、出鋼後は、特に、取
鍋精錬中には取鍋内のスラグラインを溶損する。このよ
うな炉壁、炉床、出鋼口、出鋼樋あるいは取鍋内張り等
の耐火物が著しく溶損されると、簡単な補修で復旧させ
ることが困難となり、設備休止等を余儀なくされたり、
あるいは、更に激しい溶損の場合には溶湯漏れやそれに
よる設備損傷等の重大な故障や事故につながる危険があ
る。通常は、このような激しい溶損を発生させないよう
にするため、常時監視と補修を行ない、炉体その他の耐
火物の延命を図る。炉体延命は、生産性及び製造コスト
を大きく左右する要因でもある。従って、電気炉操業に
おいて、溶融スラグによる炉壁等耐火物の溶損対策作業
は極めて重要なものである。

【０００４】電気炉操業におけるこのような耐火物溶損
対策作業としては、従来、作業者が操業中の炉壁、ある
いは電気炉からの出鋼後の炉内を目視観察し、溶損異常
の有無や溶損の進行状況を把握し、軽度な場合にはヒー
ト間の空き時間に補修材を投入したり、吹き付けたりし
て局部補修をする。また、炉床、炉壁耐火物の保護を目
的として数ヒート出鋼後に、ＭｇＯ系の耐火物粉体を吹
き付けている。しかしながら、吹付け材はバインダー中
にリン酸塩を含んでいるので、溶湯のＰ濃度が高くなる
短所がある。また、溶損が重度の場合には、ヒートを休
止して補修作業をする。出鋼口や出鋼樋、あるいは取鍋
の溶損対応も上記作業に準じて行なわれる。一方、操業
中の炉内溶融スラグに対する耐火物溶損緩和方法とし
て、スラグと耐火物との高温反応を和らげ、スラグの流
動性を抑えるために石灰、マグネシア煉瓦屑等を多量に
添加したり、スラグ温度を調節するためにアーク入熱を
調節する等の応急処置を施すこともある。しかし、これ
らの応急処置は対症療法的に、しかも作業者の経験によ
り行なわれるので、適時に適切なアクションをとるのは
難しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、電気
炉操業における炉壁、炉床、出鋼口、出鋼樋あるいは取
鍋内張り等の耐火物に対する従来の溶損管理方法は、所
謂対症療法であったり、あるいは、溶融スラグの成分組
成変動や温度低下により、スラグ本来の機能が低下した
りするという問題がある。また、電気炉耐火物の延命策
として必ずしも十分とはいえず、生産性及びコスト的な
面からもその管理方法の改善が望まれる。

【０００６】そこで、本発明者等は、電気炉耐火物及び
取鍋耐火物の溶損管理方法として、予防保全の観点から
溶融スラグそのものに対するアクションをとり、しかも
スラグ本来の機能を阻害することなく、安定した精錬反
応が行われ得るスラグを維持する技術を開発することに
着眼した。

【０００７】電気炉精錬時には、溶融スラグは溶湯と接
触して精錬反応を起こすと同時に、炉壁及び炉床と接し
て耐火物を徐々にではあるが絶えず溶損する。電気炉精
錬の主原料として屑鉄や一部銑鉄を使用する電気炉で
は、炉壁及び炉床共に塩基性耐火物が使用されており、
炉壁には、ホットスポット部とそれ以外の部分で違いは
あるが、マグネシア煉瓦（ＭｇＯ：９４wt.%程度）、あ
るいはマグネシアカーボン煉瓦（ＭｇＯ：７７wt.%程
度）等が多く使われている。また、炉床は多くの場合ス
タンプ施工され、スタンプ材質は高マグネシア質（Ｍｇ
Ｏ：９５wt.%程度）、低マグネシア質（ＭｇＯ：７５w
t.%程度）、あるいはその両方が混合使用される。この
ように、電気炉のスラグと接する主な耐火物はいずれも
ＭｇＯ主体のものである。

【０００８】電気炉で鋼を溶製する場合のスラグの成分
は、ＣａＯ、ＳｉＯ₂ 、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、
ＭｎＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 及びＰ₂ Ｏ₅ の８成分を主とする多
元系が基本になっている。ここで、電気炉操業において
スラグ中ＭｇＯの起源を考える。電気炉の主原料である
屑鉄や銑鉄中には、ＭｇＯは殆ど存在しない。また、媒
溶材である生石灰中にもＭｇＯ含有量は少ない。従っ
て、スラグ中ＭｇＯの起源は、ＭｇＯ系耐火物の溶損、
ＭｇＯ系吹付材のリバウンドロス、及び電気炉へのスク
ラップ装入時の衝撃による耐火物破損によりスラグ中に
混入するものであると考えられる。

【０００９】このようにＭｇＯを多量に含む耐火物の溶
損機構は複雑であるが、溶融スラグによるＭｇＯ系耐火
物の溶損過程は、下記（１）式： 〈ＭｇＯ〉（ｓ）＝（ＭｇＯ）（ｓ） （ＭｇＯ）（ｌ）＝Ｍｇ²⁺（in slag)＋Ｏ^2-（in slag) --------------（１） の反応で説明することができる。即ち、耐火物中のＭｇ
Ｏ成分〈ＭｇＯ〉（ｓ）は耐火物とスラグとの界面にお
いて高温に加熱されスラグ相中に入り、（ＭｇＯ）
（ｓ）となる。そして上記多元系溶融スラグと接して溶
融点が下がり、スラグ中に溶出し、（ＭｇＯ）（ｌ）と
なり、Ｍｇ²⁺イオンとＯ^2-イオンとに解離する。スラグ
は高温においてイオン性融体であり、Ｍｇ²⁺イオンとＯ
^2-イオンとは溶融スラグ相中に存在することになる。こ
のようにして耐火物中のＭｇＯ成分は溶損されてスラグ
相に移行する。上述した電気炉精錬時におけるスラグ、
溶鋼及び耐火物間の反応ないし現象は、取鍋アーク精錬
時においても同様に起こっていると考えられる。

【００１０】従来、精錬期（酸化精錬期及び還元精錬
期）においてはＰ及びＳはスラグ相−メタル相間で化学
平衡が成立していることが知られており、両相間のＰ及
びＳの分配について多くの研究がなされ、各分配係数も
知られている。そこで、本発明者等は、酸化精錬期にお
ける耐火物相からスラグ相へのＭｇＯの溶出阻止を検討
するに際して、スラグ相と耐火物相との界面において化
学平衡が成立している可能性を、実炉実験に基づき検討
し、更に、その平衡関係を定量化し、それに基づくスラ
グ成分の調整アクションにより耐火物の溶損を保護し、
抑制する全く新しい方法を開発することを課題とした。
そして、この耐火物溶損抑制技術の開発に際しては、特
に、下記諸点： スラグ成分組成の調整により、スラグ本来の機能を
阻害しないこと、 当該方法の実施により、製造コストがアップしない
こと。望ましくは製造コストの低減が図られること、 スラグ成分組成の調整作業が簡単であること、に留
意した。

【００１１】従って、この発明の目的は、上述した課題
を解決することにより、電気炉又は電気炉と取鍋アーク
精錬装置とを用いて鋼を精錬する際に、電気炉及び取鍋
耐火物の溶損を抑制することができる簡単で有効な方法
を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、電気炉及び取鍋耐火物の溶損を抑制する精錬
方法を開発すべく鋭意実験及び検討を重ねた。

【００１３】実験及び検討した主な項目を大別すると、
（１）耐火物保護のために操業中の電気炉及び／又は取
鍋内のスラグにＭｇＯ源物質を添加することとし、この
場合のＭｇＯの添加量規準を確立すること、（２）添加
すべきＭｇＯ源として使用すべき物質の種類を決定する
こと、及び、（３）上記ＭｇＯ添加に適した時期を決定
すること、の三項目である。以下、順に説明する。

【００１４】（１）電気炉スラグへのＭｇＯ添加量の決
定 先ず、電気炉耐火物の主成分であるＭｇＯが、炉内スラ
グで溶損されて十分にスラグ中に移行し、スラグがＭｇ
Ｏで飽和した状態にあるスラグ（以下、「ＭｇＯ飽和ス
ラグ」という）について、そのスラグ中のＭｇＯの濃度
と他成分の濃度との間に成立している関係を見い出すべ
く検討した。ＭｇＯ飽和スラグを試験・解析の対象とし
た理由は、精錬中のスラグによる耐火物溶損の反応進行
方向は常にスラグがＭｇＯで飽和した成分組成となるよ
うな方向に向かうからである。

【００１５】そこで、ＭｇＯ飽和スラグとして、酸化精
錬期での精錬時間が長く保持され、Ｐ及びＳが溶鋼−ス
ラグ間で平衡に到達している時期を選んだ。従って、こ
の時期には、ＭｇＯもスラグと耐火物界面との間で平衡
に準じる状態になっていると考えた。そして、この時期
にＣ吹込みを行なったヒートと、Ｃ吹込みを行なわなか
ったヒートとの両方の場合について、当該ヒートのスラ
グ分析結果を用いスラグ中ＭｇＯ溶解度についてスラグ
を解析した。以下、Ｃ吹込みを行なった場合、及びＣ吹
込みを行なわなかった場合について順次説明する。

【００１６】（１）−１．電気炉精錬期にＣ吹込みを行
なった場合のスラグの解析 （１）−１−１．スラグ成分の分析結果 この時期にＣ吹込みを行なったヒートのスラグをサンプ
リングし、その成分組成を分析した。スラグサンプルを
採取したヒート数は合計３７ヒートである。上記３７ヒ
ート分のスラグサンプルにつき、ＣａＯ、ＳｉＯ₂ 、Ｍ
ｇＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＭｎＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 及びＰ
₂ Ｏ₅ の８成分の濃度を分析した。

【００１７】表１に、スラグの各成分の平均組成を示
す。

【００１８】

【表１】

【００１９】ここで、塩基度はＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ
₂ （wt.%）を指す。 （１）−１−２．スラグ分析結果の解析 得られたスラグ分析値を次の手順で解析した。

【００２０】 解析した成分系のスラグには、２Ｃａ
Ｏ・ＳｉＯ₂ が含まれている。この化合物の成分組成
は、重量％で、所謂塩基度ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ
₂ （wt.%）が、ほぼ２となる。そこで、上記スラグを、
低塩基度のＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ ₂ （wt.%）≦２のス
ラグと、高塩基度のＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%）
＞２のスラグとの２グループに分け、各グループ毎に、
スラグ中ＭｇＯ濃度と他成分濃度との相関関係の有無を
検討した。その結果、下記の事項が得られた。

【００２１】検討結果 −１）．ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%）≦２のス
ラグのグループについて ＭｇＯ（wt.%）とＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%）と
の間には明らかな関係は見られなかったが、ＭｇＯ（w
t.%）とＦｅＯ（wt.%）との間には相関が認められ、Ｆ
ｅＯ（wt.%）の上昇につれてＭｇＯ（wt.%）は低下し
た。即ち、 ＭｇＯ（wt.%）＝１３．７２−０．１６７７ＦｅＯ（wt.%） ｒ＝−０．５３ であった。図１に、上記ＭｇＯ（wt.%）とＦｅＯ（wt.
%）との関係を示す。なお、ＭｇＯの平均組成＝１０．
３６wt.%であった。

【００２２】−２）．ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （w
t.%）＞２のスラグのグループについて ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%）の上昇につれてＭｇ
Ｏ（wt.%）は低下する傾向が認められる。即ち、 ＭｇＯ（wt.%）＝１４．６１ −２．２８４６（ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%）） ｒ＝−０．５３ 図２に、上記ＭｇＯ（wt.%）と（ＣａＯ（wt.%）／Ｓｉ
Ｏ₂ （wt.%））との関係を示す。しかし、ＭｇＯ（wt.
%）とＦｅＯ（wt.%）との間には関係は見られなかっ
た。また、ＭｇＯの平均組成＝８．５０wt.%であった。
ここで、ＭｇＯの平均組成に注目すると、高塩基度側の
グループの方が低塩基度側のグループよりも低いことが
わかる。

【００２３】 上記解析結果から、スラグ中のＭｇＯ
濃度を、従来の塩基度（ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （w
t.%））では塩基度＝１〜４の広範囲にわたって一元的
に定量的に表示することはできないことがわかった。

【００２４】しかしながら、−１）及び−２）によ
れば、ＭｇＯ濃度は、低塩基度側ではＦｅＯ濃度との間
に関係があり、一方、高塩基度側では塩基度ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ ₂ との間に相関関係が認められ、更に、ＭｇＯの平
均組成は高塩基度側の方が低くなっていたことから、本
発明者等は、ＭｇＯ濃度と、スラグ中の塩基性酸化物で
あるＦｅＯ及びＣａＯ濃度との間に何らかの関係がある
ものと考えた。なお、スラグ中のＭｇＯ濃度の平均値に
注目すると、塩基度が高い方がＭｇＯ濃度が低くなって
いるということは、スラグ組成が高塩基度側の方がＭｇ
Ｏ系耐火物の溶損が抑制されていることを示唆するもの
である。そして、更に検討を重ねた。

【００２５】 上記の考察によるＭｇＯ濃度が塩基
性酸化物の濃度と関係しているとの推定に基づき、スラ
グ中のＭｇＯ濃度（特性値）を決定する因子として、ス
ラグ中の下記成分を取り上げ、ＭｇＯ濃度との関係を解
析した。

【００２６】但し、本発明者等は、この解析において電
気炉のスラグ成分の内、ＭｎＯ及びＰ₂ Ｏ₅ の２成分に
ついては、スラグ中ＭｇＯの溶解度に及ぼす影響につい
ての因子としての解析を省略した。その理由は下記によ
る。

【００２７】〔ＭｎＯについて〕： スラグ中ＭｎＯは、下記反応： （ＭｎＯ）（ｌ）＝Ｍｎ²⁺＋Ｏ^2- に従い解離しており、塩基性酸化物である。しかしなが
ら、スラグ中ＭｎＯ濃度は、平均５．２０wt.%で、バラ
ツキが少なくほぼ一定している。そこで、スラグ中Ｍｇ
Ｏの溶解度の解析に際して、その支配因子から外した。
しかし、もし、スラグ中ＭｎＯ濃度の変動が大きい場合
は、特に低塩基度（（Ｖ）≦２）域においてＭｇＯの溶
損にＦｅＯの挙動と同様の影響を及ぼすと考えられるの
で、スラグ中ＭｇＯ溶解度の解析に際してスラグ中Ｍｎ
Ｏ濃度も解析因子として加える必要がある。

【００２８】〔Ｐ₂ Ｏ₅ について〕： スラグ中のＰ₂ Ｏ₅ は、下記反応： １／２Ｐ₂ ＋５／４Ｏ₂ ＋３／２（Ｏ^2-）＝ＰＯ₄ ^3- に従い解離し、ＰＯ₄ ^3-イオンを形成する酸性物質であ
る。スラグ中Ｐ₂ Ｏ₅ 濃度は、スクラップ中のＰ含有率
が低いので低い。従って、今回の解析モデルから外し
た。スラグ中Ｐ₂ Ｏ₅ 濃度が２wt.%以上になればその解
析モデルの作成時に無視することはできない。以上が、
ＭｎＯ及びＰ₂ Ｏ₅ の２成分をこの解析の因子として省
略した理由である。

【００２９】溶融スラグ中における塩基性酸化物と酸性
酸化物との基本反応は次のように要約される。Ｃａ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ及びＭｇ等の塩基性酸化物を形成する金属元素
をＭで表わす。溶融スラグはイオン性融体であり、下記
の通り（イ）、（ロ）式に解離し、（ハ）式の総括反応
で示される。

【００３０】 ２ＭＯ ＝２Ｍ²⁺＋２Ｏ^2- ------------------ （イ） ＳｉＯ₂ ＋２Ｏ^2-＝ＳｉＯ₄ ^4- ------------------ （ロ） ２ＭＯ ＋ＳｉＯ₂ ＝２Ｍ²⁺＋ＳｉＯ₄ ^4------------------- （ハ） 塩基性酸化物の塩基の強さは、ＣａＯ＞ＭｎＯ＞ＦｅＯ
＞ＭｇＯの順で表わされる。また、酸性成分としては、
ＳｉＯ₂ 及びＰ₂ Ｏ₅ が該当する。溶融スラグ中の塩基
性酸化物と酸性酸化物の代表例であるＳｉＯ₂ を例にと
ってみた場合、塩基性酸化物は（イ）式に示す通り解離
してＯ^2-を放出する。一方、酸性酸化物としておＳｉＯ
₂ はＯ^2-を受け取り（ロ）式で示すように、錯陰イオン
（ＳｉＯ₄ ^4-）を形成する。同様に酸性酸化物のＰ₂ Ｏ
₅ は錯陰イオン（ＰＯ₄ ^3-）となる。

【００３１】さて、上記Ｃ吹込みを行なった３７ヒート
の全データの解析に当たって、溶融スラグは各成分がイ
オンに解離した融体構造をとっている点を考慮し、Ｍｇ
Ｏ濃度（特性）を支配する因子としてのスラグ成分濃度
の単位はモル分率を採用した。検討した因子は下記のと
おりである。 （ａ）塩基性酸化物であるＣａＯの濃度のモル分率：Ｎ
_CaO （ｂ）塩基性酸化物であるＦｅＯの濃度のモル分率：Ｎ
_FeO （ｃ）ＣａＯ濃度のモル分率とＦｅＯ濃度のモル分率と
の和：Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO （ｄ）塩基酸化物の濃度和から酸性酸化物の濃度を差し
引いた、有効塩基性酸化物濃度：Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO −Ｎ
_SiO2 （ｅ）塩基度≦２のグループで、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO （ｆ）塩基度＞２のグループで、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO 特性値（ｙ）としてｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）をとり、因子
（ｘ）として上記Ｎ_CaO、Ｎ_FeO 、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO 、Ｎ
_CaO ＋Ｎ_FeO −Ｎ_SiO2をとり、ｙとｘとの関係を解析し
た。更に、 （ｇ）特性値（ｙ）としてｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）をと
り、因子として塩基度（wt.%ＣａＯ／wt.%ＳｉＯ₂ ）を
とった場合、及び、 （ｈ）特性値（ｙ）としてＮ_CaO ＋Ｎ_FeO をとり、因子
として塩基度（wt.%ＣａＯ／wt.%ＳｉＯ₂ ）をとった場
合、を加えて、回帰式、特性値（ｙ）及び因子（ｘ）の
平均値及び標準偏差（σ）、並びに相関係数（ｒ）を求
めた。その結果を、表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】（１）−１−３．解析結果のまとめ ＭｇＯ濃度の対数値ｙ＝ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）をとり、
これとその支配因子（ｘ）との関係を解析した。その結
果は次のとおりである。 [1] スラグ中ＭｇＯ濃度（ｙ）と、塩基性酸化物である
ＣａＯ及びＦｅＯそれぞれ単独の濃度（Ｎ_CaO 及びＮ
_FeO ）との間には、相関関係は認められない。 [2] スラグ中ＭｇＯ濃度（ｙ）と、塩基性酸化物の濃度
和から酸性酸化物濃度を差し引いた有効塩基性酸化物濃
度との間には、弱い相関関係が認められた。 [3] また、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO と、wt.%ＣａＯ／wt.%ＳｉＯ
₂ との間には相関関係は認められたが、スラグ中ＭｇＯ
濃度（ｙ）と、従来の特性値であるスラグの塩基度、即
ちＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%）との間には相関関
係は認められなかった。 [4] これに対して、ＭｇＯ濃度（ｙ）と、塩基性酸化物
濃度の和との間には、塩基度が２以下１以上の低塩基度
側でも、塩基度が２以上４以下の高塩基度側でも、それ
ぞれの相関関係が認められ、更に、塩基度１〜４の範囲
全域を通じても、相関関係が認められた。

【００３４】図３に、スラグ中ＭｇＯ濃度（ｙ）と塩基
性酸化物の濃度（モル分率）和（Ｎ _CaO ＋Ｎ_FeO ）
（ｘ）との値をプロットし、全プロットに対する回帰線
を求め、ｙとｘとの関係を示す。同図中のプロットで、
○印は塩基度＝１〜２の場合のデータであり、●は塩基
度＝２超〜４の場合のデータである。塩基度の高低値に
より２区分して求めた各回帰式及びその相関係数と、塩
基度により２区分せず全域を通じて求めた回帰式及びそ
の相関係数とを比較・検討した。その結果、電気炉精錬
中に、耐火物の溶損保護のためにスラグの組成を調節す
るという観点から考えて、全域を通じて塩基性酸化物濃
度和で求めた下記式： ｙ＝１．９３−１．８２ｘ （ｒ＝−０．７４） 但し、ｙ：ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ） ｘ：Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO 即ち、下記（２）式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．９３−１．８２（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ） ------------------------（２） で表わされる実験式を用いるのが適当であると判断し
た。

【００３５】上述したスラグ中ＭｇＯ濃度とこれを決め
る因子との関係についての解析結果、及び、上記（２）
式からわかるとおりのｘ、ｙ間のよい相関関係から、塩
基性酸化物の濃度和（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）は、従来の塩基
度特性を包含し、しかもスラグ中ＭｇＯ濃度との関係を
決定する支配的因子であると結論付けられる。

【００３６】（１）−１−４．考察 次に、上記解析結果について考察する。スラグはＳｉＯ
₂ を含む多元系酸化物の均一溶液である。その特性は、
（ＣａＯ）と（ＳｉＯ₂ ）との存在割合により大きく左
右される。溶融スラグはイオン性融体であり、図４にそ
の解離状態の説明図を示す。

【００３７】電気炉の操業においては、スラグの塩基
度：（Ｖ）＝ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ ₂ （wt.%）は、
（Ｖ）＝１．１〜３．８程度の範囲内に広がっている。
このスラグの注意すべき点は、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ の存
在である。この２ＣａＯ・ＳｉＯ ₂ の組成の塩基度は、
（Ｖ）≒２であり、これを境にしてスラグ中ＭｇＯの溶
解度に与えるスラグ組成の影響が異なっていることを前
記解析において説明した。

【００３８】（Ｖ）≦２の場合 ２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ が形成され、ＣａＯはすべて２Ｃａ
Ｏ・ＳｉＯ₂ に使われる。即ち、塩基性酸化物ＣａＯよ
り放出されるＯ^2-イオンは、ＳｉＯ₂ の錯陰イオン化に
際して消費され、ＣａＯの有効な塩基としての働きはな
くなると考えられる。そこで、ＣａＯに代わってＦｅＯ
から放出されるＯ^2-イオンにより塩基が保持されること
になる。従って、（Ｖ）≦２では、スラグ中ＦｅＯ濃度
が高いほどＯ^2-イオンは多く放出され、（ＭｇＯ）→Ｍ
ｇ²⁺＋Ｏ^2-の解離反応の進行度合いは減少し、スラグ中
Ｍｇ²⁺イオンの濃度は低下する。この結果、スラグ中Ｍ
ｇＯの飽和溶解度は低下し、耐火物の溶損量は減少す
る。逆に、スラグ中ＦｅＯ濃度が低いほどＦｅＯから解
離し放出されるＯ^2-イオンは少なく、（ＭｇＯ）→Ｍｇ
²⁺＋Ｏ^2-の反応によりＯ^2-イオンを放出しようとするた
め、スラグ中Ｍｇ²⁺イオンの濃度は増加する。この結
果、スラグ中ＭｇＯの飽和溶解度は上昇し、ＭｇＯ系耐
火物の溶損量が増える。これを抑えるために、軽焼ドロ
マイト、ＭｇＯ煉瓦屑及びＭｇＯ粉粒品等のＭｇＯ源物
質をスラグ中に添加・溶解し、スラグ中ＭｇＯ濃度を高
めてやれば、ＭｇＯ系耐火物の溶損量が減少し、また、
ＭｇＯの高濃度スラグはスラグコーティング能もあり、
耐火物表面に溶着し易く、耐火物の補修効果を持つ。

【００３９】（Ｖ）＞２の場合 ２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ が形成されても、塩基性酸化物Ｃａ
Ｏより放出されるＯ^2-イオンは、ＳｉＯ₂ の錯イオン化
に際しすべてが消費されることはなく、なお過剰に存在
する。従って、スラグ中ＣａＯ及びＦｅＯの両者からＯ
^2-イオンは供給されるので、スラグ中ＣａＯとＦｅＯと
の濃度和が上昇すれば、Ｏ^2-イオンは増加し、スラグ中
ＭｇＯの解離反応は低下し、飽和溶解度は減少する。ま
た、スラグ中ＣａＯとＦｅＯとの濃度和が減少すれば、
Ｏ^2-イオンも減少し、（ＭｇＯ）→Ｍｇ²⁺＋Ｏ^2-の解離
反応によりＯ^2-イオンを補なおうとし、スラグ中Ｍｇ²⁺
イオンの濃度は増加する。この結果、スラグ中ＭｇＯの
飽和溶解度は上昇し、ＭｇＯ系耐火物の溶損量は増え
る。

【００４０】従って、上記考察より、スラグ中ＭｇＯの
飽和溶解度をＣａＯとＦｅＯとの濃度和の関数として求
めることは、スラグの特性を知る上でも、実操業におい
て炉体や取鍋等の耐火物の溶損量を推測し、操業因子を
調整管理すること、並びに、ＭｇＯ系造滓材添加量、及
び添加時期を決める上でも重要である。

【００４１】上記考察も踏まえ、上述した結論に基づ
き、電気炉での酸化精錬期で長時間経過した溶融スラグ
は、これが接している炉壁や炉床等のＭｇＯ系耐火物と
の界面において実用上の化学平衡が成立しているとみな
した。

【００４２】上記実験式（２）を変形すると、下記
（２’）式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＋１．８２（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）＝１．９３（一定） --------------------（２’） が得られる。従って、（２’）式から、電気炉精錬過程
において、スラグと接する炉体耐火物がマグネシア系耐
火物である場合、この耐火物のスラグによる溶損は次の
ように進行することがわかった。即ち、スラグ中の（Ｎ
_CaO ＋Ｎ_FeO ）濃度が低いときは、耐火物から（Ｍｇ
Ｏ）が多く溶出し、スラグ中の（Ｎ_MgO ）濃度を高め
る。また、スラグ中の（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）濃度が高いと
きは、耐火物からの（ＭｇＯ）の溶出は少なく、スラグ
中の（Ｎ_MgO ）濃度は低い値を保ち、スラグ系の塩基性
酸化物の総濃度を一定に保とうとしている。スラグと耐
火物との間の上記化学平衡関係を定量的に表わしたもの
が、（２）又は（２’）式である。そして、実験式
（２）又は（２’）式が満たされるまで耐火物の溶損は
進行する。

【００４３】（１）−１−５．ＭｇＯ添加量の算出 以上の結果より、電気炉の操業において、炉体耐火物の
溶損を抑制する方法として、操業中にスラグの成分組成
を分析し、この分析値を用いて（２）又は（２’）式の
（wt.%ＭｇＯ）を計算し、得られた（wt.%ＭｇＯ）の値
を（wt.%ＭｇＯ）_cal で表わす。そして、スラグ中のＭ
ｇＯ濃度の分析値（wt.%ＭｇＯ）_obs と（wt.%ＭｇＯ）
_cal との差Δ（wt.%ＭｇＯ）、即ち、下記（３）式： Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%ＭｇＯ）_cal ----------------------（３） のΔ（wt.%ＭｇＯ）を計算する。Δ（wt.%ＭｇＯ）が負
の値の場合には、スラグ中のＭｇＯ濃度が飽和に達して
いず、Δ（wt.%ＭｇＯ）の絶対値に相当するＭｇＯ（w
t.%）濃度だけ不足していることを示している。従っ
て、スラグにその分に相当するＭｇＯを添加してやる。
一方、Δ（wt.%ＭｇＯ）が零又は正の値の場合はスラグ
中にＭｇＯが飽和しているか、又は過飽和状態にあるこ
とを示す。従って、この場合は原則としてＭｇＯは添加
しない。なお、（２）又は（２’）式で、ＭｇＯ濃度を
モル分率で表示せずwt.%で表示した理由は、通常、スラ
グ分析値がwt.%で表示されるので、これに合わせたため
である。

【００４４】上記（１）−１．項において、電気炉の操
業時におけるスラグ中ＭｇＯの溶解度は、前記（２）式
に示したとおり、塩基度（Ｖ）＝（wt.%ＣａＯ）／（w
t.%ＳｉＯ₂ ）＝１．０〜４．０の範囲に亘って、塩基
性酸化物ＣａＯとＦｅＯとのモル分率表示による濃度和
（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）の関数として表わすことができるこ
とを示した。即ち、（２）式は下記に示すとおりであ
る： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．９３−１．８２（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ） ------------------------（２） （２）式は、溶落前の溶解期後期から酸化精錬期にかけ
てコークス粉を電気炉内浴中に吹込む、所謂Ｃ吹込みを
行ない、スラグ中の酸化鉄を還元して鋼浴中に回収する
と共に、フォーミングスラグを利用し電極先端部をフォ
ーミングスラグで完全に覆うサブマージドアーク法によ
る熱効率の向上及び電力原単位の低減等を図る操業方法
のヒートの試験結果を解析して得られた実験式である。

【００４５】しかし、操業条件や鋼種の仕様によって
は、溶解期後期から酸化精錬期にかけての電気炉内浴中
へのコークス粉吹込みを実施しない。そこで、次に、こ
の場合のスラグ中ＭｇＯの溶解度を調査・解析した結果
について、以下（１）−２．で説明する。

【００４６】（１）−２．電気炉精錬期にＣ吹込みを行
なわなかった場合のスラグの解析調査・解析対象のヒー
ト数は合計２３ヒートである。電気炉へのＣ吹込みには
通常、コークス粉を用いる。Ｃ吹込み用コークス粉の分
析値の一例は次のとおりである。 工業分析値：固定炭素＝８８wt.%、灰分＝１１wt.%、揮
発分＝１wt.% 化学分析値：Ｃ＝８７〜８８wt.%、Ｓ＝０．５〜０．６
wt.%、Ｐ＝０．３〜０．４wt.%、Ｎ＝０．８〜１．０w
t.% この場合のように、溶解期及び酸化製錬期に電気炉内の
浴中に上記コークス粉の吹込みを実施しない場合があ
る。それは、溶製鋼種の成分仕様による制限があるため
である。例えば、 低Ｐ材として、ＳＷＲＳ（Ｐ≦０．０２５wt.%）、Ｓ
ＷＲＹ（Ｐ≦０．０２５wt.%）、ＳＬＡ（Ｐ≦０．０３
０wt.%）、ＳＣ（Ｐ≦０．０３０wt.%） 低Ｓ材として、ＳＷＲＳ（Ｓ≦０．０２５wt.%）、Ｓ
ＷＲＹ（Ｓ≦０．０２３wt.%）、ＳＬＡ（Ｓ≦０．０２
５wt.%）、ＳＣＭ（Ｓ≦０．０３０wt.%） 低Ｎ材としてユーザーからの個別仕様（Ｎ≦８０ｐｐ
ｍ） 低Ｃ材としてＳＷＲＭ（Ｃ≦０．０８wt.%）、ＳＷＲ
Ｙ（Ｃ≦０．０９wt.%）、及びユーザーの個別仕様 による場合等である。

【００４７】また、操業条件としてはＣ粉吹込みにより
フォーミングスラグを作ることにより、使用中の電極が
スラグに浸漬して溶損され異常発生が予想されるとき
は、Ｃ粉吹込みを実施しない。

【００４８】さて、今回のようにＣ吹込みを行なわない
操業においても、Ｃ吹込みを行なった操業における精錬
反応ないし現象は基本的には変わらない。そこで、今回
の試験においても上記（１）−１．項のＣ吹込みを行な
った場合と同様な実機試験を行ない、スラグのサンプリ
ング時期、スラグの分析成分、及び分析値の解析方法等
のすべてについて、上記場合に準じて行なった。その結
果、ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）と（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）との間
には良い相関が見られ、下記（４）式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ） ------------------------（４） γ＝−０．８００ が得られた。この場合のスラグ中のＭｇＯ濃度の分析値
を（wt.%ＭｇＯ）_obs ’、（４）式で算出された（wt.%
ＭｇＯ）を（wt.%ＭｇＯ）_cal ’と表記し、その差をΔ
（wt.%ＭｇＯ）’と表記すると、スラグ中ＭｇＯ濃度の
飽和溶解度からのずれはΔ（wt.%ＭｇＯ）’となり、下
記（５’）式： Δ（wt.%ＭｇＯ）’＝（wt.%ＭｇＯ）_obs ’−（wt.%ＭｇＯ）_cal ’ --------------------（５’） で表わされる。

【００４９】更に、ここで、Ｃ吹込みを行なわなかった
場合の実験式（４）を、Ｃ吹込みを行なった場合の実験
式（２）と区別するために、実験式（４）の（wt.%Ｍｇ
Ｏ）に「’」を付し、得られた式を（４’）式とする
と、 ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）’＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ） ----------------------（４’） となる。

【００５０】図５に、スラグ中ＭｇＯの溶解度（wt.%Ｍ
ｇＯ）と、スラグ中ＣａＯとＦｅＯとの濃度和（Ｎ_CaO
＋Ｎ_FeO ）との関係を、コークス粉によるＣ吹込みを行
なった場合（（２）式）、及びこれを行なわなかった場
合（（４’）式）についてグラフで示した。（２）式と
（４’）式とのグラフを比較すると明らかなように、ス
ラグ中のＭｇＯ溶解度に関し、（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）の値
が減少するほど、Ｃ吹込みを行なった（２）式の方が、
Ｃ吹込みを行なわなかった（４’）式より高い値を示
す。ところが、（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）の値が増加すると共
に、（２）式と（４’）式との差は減少し、（Ｎ_CaO ＋
Ｎ_FeO ）が０．５３を超えると、両者はほぼ一致する。

【００５１】そこで、上記（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）＝０．５
３の意味について考える。２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ に相当す
る（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）は０．５２〜０．５３程度であ
る。従って、Ｃ吹込みを行なった場合と行なわなかった
場合とでスラグ中ＭｇＯの溶解度がほぼ一致するＮ_CaO
＋Ｎ_FeO の値と、スラグ中にみられる鉱物組織２ＣａＯ
・ＳｉＯ₂ のＮ_CaO ＋Ｎ_FeO の値とがほぼ一致している
ことになる。このことは、Ｃ吹込みの有無にかかわら
ず、塩基性酸化物であるＣａＯとＦｅＯとのモル表示に
よる濃度和で一定値以上含有するスラグでは、ＭｇＯ溶
解度が飽和に達していることを示唆する。

【００５２】一方、Ｃ吹込みの有無によるＦｅＯ濃度差
がＭｇＯ溶解度に与える影響をまとめると、表３のよう
になる。

【００５３】

【表３】

【００５４】表３からわかるように、Ｃ粉（コークス）
の吹込みにより、スラグ、メタル共に激しく撹拌され、
耐火物とメタルとの界面、耐火物とスラグとの界面が常
に更新され、またＣ粉の吹込みにより、スラグ中のＦｅ
Ｏは還元され、ＦｅＯ濃度は低下する。これに対して、
Ｃ粉の吹込みが行なわれない場合は、スラグ、メタルの
撹拌が弱く、ＦｅＯの還元量が少なく、スラグ中ＦｅＯ
濃度は高いまま推移することになる。２ＣａＯ・ＳｉＯ
₂ 組成以下の塩基度域では、スラグ中ＦｅＯ濃度が低い
ほどスラグのＭｇＯ溶解度は増加し、またスラグ中Ｆｅ
Ｏ濃度が高いほどスラグのＭｇＯ溶解度は低下する特性
がある。この結果、ＭｇＯの溶解度は、スラグ中のＦｅ
Ｏ濃度の高低に依存することになる。

【００５５】Ｃ吹込みを行なわなかった場合は、上記実
験式である（４’）式を用いて、ＭｇＯ源物質の添加量
を決める。この決め方は、Ｃ吹込みを行なった場合に準
じる。即ち、操業中にスラグの成分組成を分析し、この
分析値を用いて（４’）式から（wt.%ＭｇＯ）’を計算
する。またスラグ中ＭｇＯ濃度の分析値（wt.%Ｍｇ
Ｏ）’_obs を求める。

【００５６】さて、Δ（wt.%ＭｇＯ）’が負の値の場合
には、スラグ中のＭｇＯ濃度が飽和に達していず、Δ
（wt.%ＭｇＯ）’の絶対値に相当するＭｇＯ（wt.%）濃
度だけ不足していることを示している。そこで、スラグ
にその分に相当するＭｇＯを添加してやる。一方、Δ
（wt.%ＭｇＯ）’が零又は正の値の場合はスラグ中にＭ
ｇＯが飽和しているか、又は過飽和状態にあることを示
す。従って、通常は、ＭｇＯ源物質の添加は行なわない
ことが多い。

【００５７】（１）−３．Ｃ吹込みの有無に依らない試
験結果の解析の結論 電気炉や取鍋の耐火物の溶損によるトラブルや耐火物費
用の上昇を防止することを考慮し、ＭｇＯ源物質をスラ
グ中に添加し、スラグ中のＭｇＯ濃度を飽和溶解度に近
づける努力をする必要がある。更に、精錬途上において
耐火物に対して安全性の高いアクションを迅速にとるこ
とが肝要である。

【００５８】実際の操業において、スラグ分析結果よ
りＭｇＯ源物質の添加量を決める際、スラグ量（Ｗ_S ）
の算定、ＭｇＯ源物質のＭｇＯ含有率（Ｍ₂ ）、スラグ
分析試料の代表特性及び迅速分析等に避けられない精度
上の誤差を伴う。

【００５９】また、スラグ中のＭｇＯ濃度が１５wt.%
を超える組成では、スラグの融点が急激に上昇し、スラ
グが硬くなり、スラグ−メタル間の精錬反応の低下、出
鋼時のスラグの排出不良から生ずる炉床隆起現象等がし
ばしば発生する。スラグ中のＭｇＯ濃度が１３wt.%以下
での操業が望ましい。

【００６０】後述する実施例１〜６、８〜１５、及び
比較例１、２における各ヒートの試験結果を用い、実験
式（２）及び（４’）によるスラグのＭｇＯ飽和溶解度
をそれぞれ算出し、スラグ分析によるＭｇＯ濃度の上記
飽和溶解度からのずれ、及び、上記実験式（２）と
（４’）とによるそれぞれのＭｇＯ飽和溶解度間の差を
求めて、表４に示す。

【００６１】

【表４】

【００６２】表４からわかるように、Ｃ吹込み有りにつ
いての実験式（２）式によるＭｇＯ飽和溶解度の算定値
が１５wt.%を超えるところで、Ｃ吹込み無しについての
実験式（４’）式によるＭｇＯ飽和溶解度の算定値との
差が３．３９wt.%となった。しかも、このスラグ組成は
Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．４０４と下限値近くに位置してお
り、塩基性酸化物濃度は低い。ＭｇＯ濃度が１５wt.%以
上のスラグ組成は、上記に述べたことからわかる通
り、スラグの流動特性が変わるので、通常は実施しな
い。更に、それ以外のヒートでは実験式（２）と
（４’）式とによるＭｇＯ飽和溶解度の算定値の差は高
々２wt.%程度であり実操業上問題にならない。その理由
は、仮に（４’）式を使って操業し、耐火物の溶損が進
むようであれば、実施例２や１３に示すように、炉内状
況を観察し、ＭｇＯ添加量をヒート毎に繰り返し補正す
る。その際、スラグ中ＦｅＯ、ＣａＯ及びＭｇＯ濃度に
よりＭｇＯの飽和溶解度からのずれを求める。その時、
上記ずれから更にどれだけの上乗せ量を添加するかを勘
案するので、上記ずれの下限基準を明確にする必要があ
り、（４’）式をこの下限基準のベースにする。一方、
スラグ中ＭｇＯ濃度の上限は、スラグの流動性及び硬さ
を考え、１３wt.%とした。このように、炉況や取鍋状況
を耐火物溶損保護のアクションに付加する。

【００６３】以上、、及びの理由から、スラグ中
ＭｇＯの飽和溶解度を示す解析式として、電気炉へのＣ
吹込みの有無に関わらず、（４’）式を操業及び制御に
使用することにした。かくして、この発明においては
（４’）式に基づき算定されるスラグのＭｇＯ飽和溶解
度以上の濃度になるようにＭｇＯ源物質を添加する。

【００６４】なお、この発明の請求項において炉況や取
鍋の状況により耐火物溶損保護のアクションを一義的に
規定しないのは、炉況は出鋼後でないとわからないこ
と、アクションは１チャージずつ対応するのが望ましい
が、炉況や取鍋の状況によりノーアクションの場合もあ
ること、また炉況や取鍋の状況を一義的に決定すること
ができず、固有の状況判断を要することもあるからであ
る。

【００６５】（２）電気炉スラグへ添加するＭｇＯ源物
質の種類の決定 次に、電気炉スラグへＭｇＯ成分を添加するためのＭｇ
Ｏ源物質として適切なものを選定した。選定条件として
は、ＭｇＯの含有率が高いこと、鋼質を害する不純
物の含有量が少ないこと、安定して供給され得るこ
と、そして、安価であること、が必要である。このよ
うな条件を満たすものとして、ＭｇＯ煉瓦屑並びに軽焼
ドロマイト及びＭｇＯ低含有率石灰が挙げられる。表５
に、その成分組成例を示す。

【００６６】

【表５】

【００６７】軽焼ドロマイトはＭｇＯ源物質の選定条件
を満たす。その他に、製鉄所内で発生するＭｇＯ系耐火
物の屑及びＭｇＯ含有率＝２〜１０wt.%の低含有率ドロ
マイトの焼成品を石灰代替として大量使用する場合もＭ
ｇＯ源物質として選定条件を満たす。これに対して、従
来、電気炉耐火物の補修用に使用されているＭｇＯ系吹
付け材は、表６にその成分組成を示すようにＰ濃度が高
く、またバインダーにリン酸塩を含むのでスラグ中のＰ
濃度が高くなり、脱リン作業が必要となるので、望まし
くない。

【００６８】

【表６】

【００６９】（３）電気炉及び／又は取鍋へのＭｇＯの
添加時期の決定 次に、電気炉スラグへＭｇＯ成分を添加するのに適した
時期について検討する。前述したように、電気炉操業過
程は溶解期、酸化精錬期、還元精錬期及び出鋼時に分け
られる。溶解初期においては、ＭｇＯに関する（２）式
の平衡実験式は適用されず、溶解後期及び酸化精錬期以
後の時期に適用される。前述した実験ヒートにおけるサ
ンプリング時期から判断すると、実験式（２）が有効に
当てはまるのは、酸化精錬開始後である点を考えると、
それ以降が望ましい。しかしながら、電気炉へ装入され
る主原料、副原料及び造滓材中にはＭｇＯは殆ど含まれ
ず、耐火物溶損以外のスラグへのＭｇＯ混入起源は、補
修用のマグネシア及び焼成ドロマイトの混入、並びに鉄
スクラップ装入時の煉瓦破損に伴う混入程度である。従
って、スラグの構成成分として酸化精錬期以前に予めＭ
ｇＯ源物質を炉内に装入しておく方法も考えられる。

【００７０】一方、軽焼ドロマイトはＭｇＯ及びＣａＯ
を主成分とする（表５参照）。従って、スラグの主要成
分の一つであるＣａＯ源となり得るので、造滓材の生石
灰の節減に寄与しうる。よって、ＭｇＯ源物質の添加時
期は特に限定せず、精錬パターンや溶製する鋼種の仕様
等に応じて最も適した時期にすべきである。具体的には
以下の説明の実施例において述べる。

【００７１】なお、ここで、電気炉での還元精錬とは、
出鋼前に炉内に炉内にＳｉ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−
Ｍｎ、含Ａｌフラックス及びＳｉＣ等の合金鉄や脱酸剤
を炉中に添加し、炉内脱酸及び合金元素の添加を行なう
ことをいう。スラグ中のＦｅＯやＭｎＯの還元も併せて
行なう。この時、石灰を添加すれば脱硫も可能である。

【００７２】 軽焼ドロマイトを初期装入後、又は溶
解初期に添加し、生石灰の一部代替造滓材として利用す
る場合には、１．０ｋｇ／ｔのＣａＯ添加量に対して、
ドロマイト添加量は１．５３ｋｇ／ｔ必要であり、その
差０．５３ｋｇ／ｔの溶融に要する消費電力約０．７４
ｋｗｈ／ｔだけ多く電力を必要とする。このように、溶
解期にスラグ量を増加させると、消費電力が増える他
に、製鋼時間も伸びる。また、電極原単位が増え、更に
鉄分ロスが増えて歩留が低下するので、これらの対策と
して排滓をできる限り抑えて操業する（無排滓操業）こ
とが肝要である。なお、上記電力差の算定例は下記式に
より求めた。 （１．５３−１．０）×０．４１×（１６３０−３０）
÷０．５５÷８６０≒０．７４ｋｗｈ／ｔ 但し、ドロマイトの比熱を０．４１、電気炉の熱効率を
０．５５、そしてスラグ温度を１６３０℃とした。

【００７３】 溶落期は、スラグの泡立ち（フォーミ
ング）を行なわせ、溶鋼を昇温することが重要であり、
更に、溶鋼中のＰ及びＳを除去するために、溶解期末に
は多量のスラグを炉外に排出する。このような操業特性
から、折角添加したＭｇＯ源物質中の（ＭｇＯ）が炉外
に流出ロスせざるを得ない。また、この時期にはスラグ
が完全に溶けていないので、スラグ中の（ＭｇＯ）濃度
が判らず、添加量は概略値となる。従って、後に添加量
を補正する必要がある。

【００７４】 なお、溶落ち後、多量の排滓が終わ
り、フォーミングスラグも安定した状態の時期に、Ｃ粉
の吹込みと並行してＭｇＯ源物質を炉内に添加してもよ
い。この時期の添加のメリットは、スラグが膨張してい
るので、スラグ高さが高く、炉内壁の上層部へのスラグ
コーティングによる補修ができる点にある。

【００７５】 これに対して、酸化精錬期での添加
は、溶鋼温度が高い時期であるから、炉床、炉壁の耐火
物溶損が進行し易い時期であり、このときドロマイト等
をスラグに添加して（ＭｇＯ）wt.%濃度を飽和値と等し
くするか、又はそれ以上の過飽和にすれば、耐火物溶損
は進行しない。従って、この時期でのドロマイト等の添
加が望ましい。そして、 スラグ量が増えても、上記記載の操業上のマイナ
ス要因も、この時期での添加であれば、ドロマイト等の
添加時点から出鋼までの時間が通常１０分程度と短いの
で生じない。更に、 酸化精錬期より前にＭｇＯ源物質を添加する操業をす
る場合には、排滓量を可能な限り少なくする無排滓操業
を採用し、添加ＭｇＯ源、鉄分ロスをなくすると共に、
スラグの含有する熱量の炉外への排出を抑える操業方法
を行ない、ＭｇＯ源の添加時期を余り選択しない。但
し、メタル分析によりＰあるいはＳ濃度が予想に反して
高いことが判った場合には、ＭｇＯ源、鉄分ロスが生じ
ても酸化精錬に入る前に排滓する。通常、この操業は高
Ｆｅ歩留を目標とし、炉体及び取鍋耐火物の溶損量を減
少させる目的で採用される。しかし、主原料である屑鉄
の不純物Ｐ及びＳが高いときは、排滓を必要とするた
め、採用されない。

【００７６】 （ＭｇＯ）wt.%濃度が飽和値に近いス
ラグは、炉壁、炉床、出鋼口煉瓦、出鋼樋内張り耐火
物、取鍋内張り耐火物、更には、取鍋精錬（レードルフ
ァーネス）時の取鍋耐火物の溶損防止のために有益であ
る。（ＭｇＯ）wt.%濃度が飽和値に近いスラグは、Ｍｇ
Ｏ耐火物に溶着し易く、スラグコーティングにより溶損
部位を埋めてくれるので、ＭｇＯ系粉粒材を吹付け補修
する必要性が減少するからである。

【００７７】この発明は、上述した多数の知見に基づき
なされたものであって、この発明の構成は次のとおりで
ある。請求項１記載の製鋼用電気炉による鋼の精錬方法
は、製鋼用電気炉において酸化精錬、又は、酸化精錬及
び還元精錬をした後に出鋼する鋼の精錬方法において、
少なくとも、精錬時のスラグ中のＣａＯモル分率とＦｅ
Ｏモル分率との和が０．４〜０．７の範囲内にあるヒー
トを対象として、酸化精錬期の初頭においてマグネシア
源物質を製鋼用電気炉内のスラグに添加し、当該スラグ
中のＭｇＯの重量％濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
以上、１３重量％以下の濃度に調整し、こうして調整さ
れたスラグで鋼を精錬し、そして取鍋に出鋼することに
特徴を有するものである。

【００７８】請求項２記載の製鋼用電気炉による鋼の精
錬方法は、製鋼用電気炉において酸化精錬をした後に出
鋼する鋼の精錬方法において、製鋼用電気炉での原料装
入時又は溶解期に製鋼用電気炉内に予めマグネシア源物
質を添加し、少なくとも、スラグ中のＣａＯモル分率と
ＦｅＯモル分率との和が０．４〜０．７の範囲内にある
ヒートを対象として、溶解期及び精錬期を通じて排滓せ
ず、精錬期において当該スラグ中のＭｇＯの重量％濃度
を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
以上、１３重量％以下の濃度に補充調整し、こうして調
整されたスラグで鋼を精錬し、そして取鍋に出鋼するこ
とに特徴を有するものである。

【００７９】請求項３記載の製鋼用電気炉による鋼の精
錬方法は、製鋼用電気炉において酸化精錬、又は、酸化
精錬及び還元精錬をした後に出鋼する鋼の精錬方法にお
いて、製鋼用電気炉での原料装入時又は溶解期に炉内に
マグネシア源物質を添加し、少なくとも、スラグ中のＣ
ａＯモル分率とＦｅＯモル分率との和が０．４〜０．７
の範囲内にあるヒートを対象とし、溶落ちに入る前にス
ラグの少なくとも一部を排滓し、次いで精錬期におい
て、当該スラグ中のＭｇＯの重量％濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
以上、１３重量％以下の濃度に補充調整し、こうして調
整されたスラグで鋼を精錬し、そして取鍋に出鋼するこ
とに特徴を有するものである。

【００８０】請求項４記載の製鋼用電気炉と取鍋アーク
精錬装置との組合せによる鋼の精錬方法は、製鋼用電気
炉で酸化精錬をし、次いで取鍋アーク精錬装置で還元精
錬をする鋼の精錬方法において、少なくとも、スラグ中
のＣａＯモル分率とＦｅＯモル分率との和が０．４〜
０．７の範囲内にあるヒートを対象として、酸化精錬期
の初頭においてマグネシア源物質を前記製鋼用電気炉内
のスラグに添加し、当該スラグ中のＭｇＯの重量％濃度
を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
以上、１３重量％以下の濃度に調整し、こうして調整さ
れたスラグで鋼を酸化精錬した後、鋼を未脱酸状態で取
鍋に出鋼し、次いで、鋼を取鍋アーク精錬装置に移送
し、取鍋内スラグに対して、少なくとも、スラグ中のＣ
ａＯモル分率とＦｅＯモル分率との和が０．４〜０．７
の範囲内にあるヒートを対象として、マグネシア源物質
を取鍋内スラグに添加し、当該スラグ中のＭｇＯの重量
％濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
以上、１３重量％以下の濃度に補充調整し、こうして調
整されたスラグで鋼を還元精錬することに特徴を有する
ものである。

【００８１】請求項５記載の製鋼用電気炉と取鍋アーク
精錬装置との組合せによる鋼の精錬方法は、製鋼用電気
炉で酸化精錬をし、次いで取鍋アーク精錬装置で還元精
錬をする鋼の精錬方法において、製鋼用電気炉での原料
装入時又は溶解期に製鋼用電気炉内にマグネシア源物質
を添加し、少なくとも、スラグ中のＣａＯモル分率とＦ
ｅＯモル分率との和が０．４〜０．７の範囲内にあるヒ
ートを対象として、溶解期及び精錬期を通じて排滓せず
に当該スラグで鋼を酸化精錬した後、鋼を未脱酸状態で
取鍋に出鋼し、次いで、鋼を取鍋アーク精錬装置に移送
し、取鍋内スラグに対して、少なくとも、スラグ中のＣ
ａＯモル分率とＦｅＯモル分率との和が０．４〜０．７
の範囲内にあるヒートを対象として、マグネシア源物質
を取鍋内スラグに添加し、当該スラグ中のＭｇＯの重量
％濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
以上、１３重量％以下の濃度に補充調整し、こうして調
整されたスラグで鋼を還元精錬することに特徴を有する
ものである。

【００８２】請求項６記載の製鋼用電気炉と取鍋アーク
精錬装置との組合せによる鋼の精錬方法は、製鋼用電気
炉で酸化精錬をし、次いで取鍋アーク精錬装置で還元精
錬をする鋼の精錬方法において、製鋼用電気炉での酸化
精錬が終了した後、未脱酸状態で取鍋に出鋼し、次い
で、鋼を取鍋アーク精錬装置に移送し、取鍋内スラグに
対して、少なくとも、スラグ中のＣａＯモル分率とＦｅ
Ｏモル分率との和が０．４〜０．７の範囲内にあるヒー
トを対象として、マグネシア源物質を取鍋内スラグに添
加し、当該スラグ中のＭｇＯの重量％濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
以上、１３重量％以下の濃度に調整し、こうして調整さ
れたスラグで鋼を還元精錬することに特徴を有するもの
である。

【００８３】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を説
明する。この発明の実施の形態を、使用する精錬装置の
利用形態で分類すると、電気炉だけで鋼の精錬を完了
する場合と、電気炉及びこれに続く取鍋アーク精錬装
置の両方を用いる場合とに２分類する。そして、ＭｇＯ
添加時期により及びのそれぞれを更に２分類する。

【００８４】上記、いずれの場合においても、ＭｇＯの
添加量を、操作者の電気炉内部の観察や取鍋アークの観
察等、前ヒート終了後の炉内や取鍋内の状況観察、及び
操業経験のみにより決定する方法が従来とられている
が、この発明では、耐火物の溶損保護をより適切に行な
うために、従来の方法に望ましくはＭｇＯ源物質の添加
量を決めるのに、下記方法を併用するものである。

【００８５】〔１〕電気炉だけで鋼の精錬を完了する場
合を、ＭｇＯ源物質を添加する時期により下記の２ケー
スに分ける。 ケース〔Ａ〕：ＭｇＯ源物質を精錬期に添加する場合 （１）ＭｇＯ源物質の添加は、酸化精錬期の初頭で行な
う。

【００８６】（２）電気炉で酸化精錬のみ、又は酸化精
錬及び還元精錬を行なった後、出鋼期に合金鉄添加及び
脱酸を行ない、取鍋に出鋼を完了したらヒートを終了す
る。 （３）上記（１）のＭｇＯ源物質の添加量を下記の手順
で決める。

【００８７】（３）−１．製鋼用電気炉の精錬過程にお
いて、溶解期後期から酸化精錬期にかけてスラグをサン
プリングする。次いで、採取されたスラグサンプルにつ
いて、ＦｅＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｓｉ
Ｏ₂ 、ＭｎＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 及びＰ ₂ Ｏ₅ の８成分の濃度
を分析する。

【００８８】（３）−２．得られたスラグの分析値（w
t.%）を用いて、各成分のモル分率を算出する。 （３）−３．得られたＣａＯ及びＦｅＯのモル分率の値
（Ｎ_CaO 及びＮ_FeO ）を、下記実験式（４’）式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）’＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ） ----------------------（４’） に代入して、（wt.%ＭｇＯ）’_cal の値を求め、この値
と上記（３）−１項で得られたスラグ中ＭｇＯ濃度（w
t.%）の分析値（wt.%ＭｇＯ）’_obs の値とを下記
（５’）式： Δ（wt.%ＭｇＯ）’＝（wt.%ＭｇＯ）’_obs −（wt.%ＭｇＯ）’_cal --------------------（５’） に代入して、Δ（wt.%ＭｇＯ）’の値を求める。ここ
で、Δ（wt.%ＭｇＯ）’の値は、精錬中の現実のスラグ
中ＭｇＯ濃度の飽和濃度（飽和溶解度）からのずれを示
す。

【００８９】（ａ）Δ（wt.%ＭｇＯ）’＝０のとき スラグ中のＭｇＯが飽和溶解度に達していると判断す
る。この場合は、原則、ＭｇＯ源物質をスラグに添加し
なくてよい。但し、炉床、炉壁、取鍋等の耐火物が溶損
されている場合は、操業条件に応じた判断に基づき、飽
和溶解度以上にＭｇＯ濃度を過剰に添加し（例えば、＋
１〜＋２wt.%程度）、耐火物を保護する。

【００９０】（ｂ）Δ（wt.%ＭｇＯ）’＜０のとき スラグ中のＭｇＯが飽和溶解度に達しておらず、スラグ
によって耐火物が溶損される可能性が強いと判断する。
この場合は、ＭｇＯ源物質をスラグに添加してスラグ中
ＭｇＯ濃度を飽和又は過飽和にする。そのために、軽焼
ドロマイト等のＭｇＯ源物質を用いて、Δ（wt.%Ｍｇ
Ｏ）’の絶対値のＭｇＯ濃度以上のＭｇＯ分をスラグに
添加する。望ましくは、ＭｇＯ濃度の過飽和分は＋１〜
＋２wt.%になるよう調節する。

【００９１】（ｃ）Δ（wt.%ＭｇＯ）’＞０のとき スラグ中のＭｇＯが飽和溶解度を超えており、（Ｍｇ
Ｏ）の一部は固体状態で溶融スラグ中に存在しており、
炉床、炉壁、取鍋等のスラグによる耐火物溶損は少ない
と判断する。

【００９２】ＭｇＯ源物質のスラグへの添加量ｚ（ｋｇ
／ｔ）は、下記（６）式： （ｗ_s ×Ｍ₁ ）＋（ｚ×Ｍ₂ ）＝（ｗ_s ＋ｚ）×Ｍ₀ ----------（６） 但し、ｗ_s ：添加前のスラグ量（ｋｇ／ｔ） Ｍ₁ ：添加前のスラグ中のＭｇＯ濃度の分析値（wt.%） Ｍ₂ ：ＭｇＯ源物質中のＭｇＯ含有率（wt.%） Ｍ₀ ：添加後のスラグ中の目標ＭｇＯ濃度（wt.%） により算出する。

【００９３】また、軽焼ドロマイトのようなＭｇＯ源物
質の添加に付随して入るＣａＯ分によりＮ_CaO ＋Ｎ_FeO
の値が大きくなる。従って、実験式（４’）で求められ
る（wt.%ＭｇＯ）’_cal は、ＭｇＯ源物質添加前の（w
t.%ＭｇＯ）’_cal よりも小さくなり、式（５’）で計
算されるΔ（wt.%ＭｇＯ）’がＭｇＯ源物質添加前より
も大きくなる。即ち、スラグ中ＭｇＯ濃度はより過飽和
の方向に移動する。よって、ＭｇＯ源物質添加に伴なう
スラグ中ＣａＯ濃度の上昇は、耐火物溶損抑制に有利に
作用する。

【００９４】なお、スラグに添加するＭｇＯ源物質とし
ては、軽焼ドロマイトの他、主要成分としてＭｇＯを含
む耐火物の屑等、前述したＭｇＯ含有物質の選定条件を
満たす物質を使用してもよい。但し、Δ（wt.%Ｍｇ
Ｏ）’＞０の場合は既にスラグ中ＭｇＯ濃度は飽和溶解
度を超えているから、前ヒート終了後の耐火物溶損状況
や当該ヒートの精錬条件（出鋼温度目標値等）を考慮
し、余分なコストがかからないようにすべきである。

【００９５】上述した方法により、適切量のＭｇＯ源物
質を電気炉スラグに添加し、電気炉耐火物の溶損を抑
制、保護する。ケース〔Ａ〕は、請求項１の発明の実施
形態に対応する。

【００９６】ケース〔Ｂ〕：ＭｇＯ源物質を溶解期に添
加する場合 （１）この方法は、ＭｇＯ源物質の添加を原料装入時又
は溶解期に行なう。また、必要に応じ酸化期にも補充添
加する。

【００９７】（２）原料装入時又は溶解期で既にＭｇＯ
を添加しているので、スラグ中のＭｇＯ濃度を有効に保
持するため、溶落ちに入る前での排滓は行なわない。但
し、メタル中のＰ又はＳ濃度が高い場合にはその限りで
ない。

【００９８】（３）電気炉で酸化精錬のみ、又は酸化精
錬及び還元精錬を行なった後、出鋼期に合金鉄添加及び
脱酸を行ない、取鍋に出鋼を完了し、ヒートを終了す
る。これは、ケース〔Ａ〕の（２）と同じである。

【００９９】（４）このケースで、ＭｇＯ源物質をスラ
グ生成以前に添加を行なう場合は、ＭｇＯ源物質の添加
量の決定は、電気炉での精錬条件が同じないし類似のそ
れ以前の多数ヒートの操業データに基づいて行なう。但
し、溶落ちに入る前に排滓を行なった場合は、スラグの
分析結果を用い、ケース〔Ａ〕の（３）と同じ手順でＭ
ｇＯ添加量を決め、酸化期に添加する。

【０１００】こうして、電気炉耐火物の溶損を抑制、保
護する。ケース〔Ｂ〕で溶落ち直前に排滓をしない場合
が請求項２、そして溶落ち直前に排滓をする場合が請求
項３の発明の実施形態に対応する。

【０１０１】〔２〕電気炉及び取鍋アーク精錬装置で精
錬する場合を、精錬プロセスにより大きく２つの精錬プ
ロセスに分ける。即ち、第１のプロセスは、電気炉では
酸化精錬までを行ない、未脱酸で出鋼し、取鍋アーク精
錬装置で還元精錬をする、通常の電気炉＋取鍋アーク精
錬装置を用いるプロセスであり、第２のプロセスは、電
気炉で酸化精錬は行なうが、電気炉ではＭｇＯ源物質を
添加せず、未脱酸で出鋼し、取鍋アーク精錬装置で還元
精錬をするプロセスとに分ける。そして、両プロセスを
それぞれ、ＭｇＯ源物質の添加時期、及び電気炉の設備
・工程運用の特殊性により更に２ケースずつに分ける。

【０１０２】〔２〕−１．第１のプロセスを、ＭｇＯ源
物質を酸化精錬初期に添加するケース〔Ｃ〕と、ＭｇＯ
源物質を溶解期に添加するケース〔Ｄ〕とに分ける。 ケース〔Ｃ〕：ＭｇＯを電気炉で精錬期に添加する場合 （１）この方法は電気炉における精錬を酸化精錬までに
留め、出鋼後、取鍋精錬を施すものである。この方法で
は、電気炉内へのＭｇＯ源物質の添加を酸化精錬初期に
行なうが、ケース〔Ａ〕の（３）と同様にスラグ分析に
よりスラグ中のＮ_CaO ＋Ｎ_FeO を算出し、（４’）式及
び（５’）式に基づきΔ（wt.%ＭｇＯ）’の値を求め、
スラグ中ＭｇＯの飽和溶解度からのずれを調整し、Ｍｇ
Ｏ源物質添加量を求め、電気炉耐火物の溶損を抑制す
る。

【０１０３】（２）次いで、取鍋に出鋼後、必要に応じ
除滓し、取鍋アーク精錬装置へ移行する。スラグ量が多
いとき、溶鋼中Ｐ、Ｓ含有率が高いとき、あるいはスラ
グ中のＳｉＯ₂ 濃度が高いときなどでは除滓する。

【０１０４】今度は取鍋内スラグに対して、上記と同様
の方法でΔ（wt.%ＭｇＯ）’の値を求め、必要に応じて
ＭｇＯ源物質を補充添加する。ここで、ＭｇＯ源物質の
添加及び溶解は、媒溶材と同じ時期に行なうことが重要
である。こうして、取鍋耐火物の溶損を抑制する。

【０１０５】（３）この方法は、電気炉における精錬を
酸化精錬までに留め、未脱酸にて出鋼後、取鍋精錬を施
す場合に効果を発揮するものである。ケース〔Ｃ〕の方
法は、請求項４の発明の実施形態に対応する。なお、実
施例１０で、この方法を具体的に説明する。

【０１０６】ケース〔Ｄ〕：ＭｇＯを電気炉で溶解期に
添加する場合 （１）この方法は、電気炉内へのＭｇＯ源物質の添加方
法として原料装入時又は溶解期にＭｇＯ源物質を添加
し、媒溶材と共に溶解させてスラグを形成させる方法で
ある。この際、ＭｇＯ源物質の添加量は、過去の操業実
績値及び媒溶材の配合量から適切な量を推定する。

【０１０７】なお、炉内スラグをサンプリングし、ケー
ス〔Ａ〕の（３）に準じてΔ（wt.%ＭｇＯ）’の値を求
め、スラグ中ＭｇＯの飽和溶解度からのずれを把握し、
操業条件によってはＭｇＯ源物質を添加する。ここで、
ＭｇＯ源物質の添加及び溶解は、媒溶材と同じ時期に行
なうことが重要である。

【０１０８】（２）この方法では、原料装入時又は溶解
期で既にＭｇＯを添加しているので、スラグ中のＭｇＯ
濃度を有効に保持するため、溶落ちに入る前での排滓は
行なわない。但し、メタル中のＰ又はＳ濃度が高い場合
にはその限りでない。

【０１０９】（３）次いで、取鍋に出鋼後、取鍋内スラ
グに対して、ケース〔Ａ〕の（３）に準じてΔ（wt.%Ｍ
ｇＯ）’の値を求め、スラグ中ＭｇＯの飽和溶解度から
のずれを把握し、必要に応じてＭｇＯ源物質を補充添加
する。ここでも、ＭｇＯ源物質の添加及び溶解は、媒溶
材と同じ時期に行なうことが重要である。こうして、取
鍋耐火物の溶損を抑制する。ケース〔Ｄ〕の方法は、請
求項５の発明の実施形態に対応する。なお、実施例１１
で、この方法を具体的に説明する。

【０１１０】上記ケース〔Ｃ〕及び〔Ｄ〕の場合は通
常、取鍋内の溶鋼及びスラグの温度は低目であるから、
スラグ中ＭｇＯの飽和溶解度の推定時に、実験式（４）
を適用するに際し温度補正操作をケース〔Ａ〕の（３）
の手順に追加する必要がある。その温度補正方法は実施
例１１に例示した。

【０１１１】〔２〕−２．第２のプロセスは、電気炉の
設備・工程運用上の特殊性により、電気炉では酸化精錬
をできるだけ短時間で終了させ、ＭｇＯ源物質を電気炉
には添加せずに出鋼し、取鍋アーク精錬時にのみに添加
するものである。ケース〔Ｅ〕と〔Ｆ〕とに分ける。

【０１１２】ケース〔Ｅ〕：ＭｇＯ源物質貯蔵用設備に
制約があるとき （１）この方法は、副原料貯蔵用設備に余裕がなく、Ｍ
ｇＯ源物質を取扱い得ない場合等の操業方法がこれに該
当する。そして、連続鋳造工程で生産能力に余裕があ
り、電気炉の能率を更に高めることを要求される場合、
電気炉は酸化精錬のまま未脱酸で出鋼し、出鋼時に溶鋼
の酸化防止のため、Ｓｉ−Ｍｎを１．５ｋｇ／ｔ程度を
炉内又は取鍋に添加する。電気炉では還元精錬をしない
ので、製鋼時間が短縮される。この場合は、取鍋アーク
精錬装置で還元精錬を行ない、スラグ中のＦｅ及びＭｎ
分を還元回収する。また、合金鉄より添加されるＳｉ、
Ｍｎ及びＣｒ等の歩留を高め、脱酸、脱硫を促進させ
る。

【０１１３】（２）電気炉では酸化精錬のまま未脱酸で
出鋼する。出鋼前にスラグをサンプリングし、ケース
〔Ａ〕の（３）に準じてスラグ中ＭｇＯ濃度の飽和溶解
度からのずれを求め、ＭｇＯ源物質添加量をきめる。取
鍋内スラグを除滓せずに取鍋アーク精錬装置に移す。取
鍋精錬初期に取鍋に媒溶材を添加し、次いでＭｇＯ源物
質を添加し、取鍋精錬により仕上げる。なお、実施例１
２でケース〔Ｅ〕の具体的な方法を説明する。

【０１１４】ケース〔Ｆ〕：電気炉の床直しを必要とす
るとき （１）この方法は、電気炉の操業期間中に石灰などが堆
積して炉床が隆起し、浴の深さが浅くなることがしばし
ば発生する。このようになると、炉内容量が減少し、所
定の装入量を装入することができなくなる。そこで、炉
床を下げるための「床直し」が必要となる。この場合は
電気炉にはＭｇＯ源物質を添加せず、酸化精錬のまま未
脱酸で出鋼する。出鋼期には、溶鋼の酸化防止のためＳ
ｉ−Ｍｎを１．５ｋｇ／ｔ程度取鍋に添加する。この場
合もケース〔Ｅ〕と同様、取鍋アーク精錬装置で還元精
錬を行ない、スラグ中のＦｅ及びＭｎ分を還元回収す
る。また、合金鉄より添加されるＳｉ、Ｍｎ及びＣｒ等
の歩留を高め、脱酸、脱硫を促進させる。

【０１１５】（２）電気炉では酸化精錬をしたまま未脱
酸で出鋼する。出鋼前にスラグをサンプリングし、ケー
ス〔Ａ〕の（３）に準じてスラグ中ＭｇＯ濃度の飽和溶
解度からのずれを求め、ＭｇＯ源物質添加量をきめる。
この場合は出鋼後、取鍋内スラグを除滓する点において
ケース〔Ｅ〕とは異なる。次いで取鍋アーク精錬装置に
移送し、媒溶材と共にＭｇＯ源物質を取鍋に添加し、取
鍋精錬により仕上げる。実施例１３でケース〔Ｆ〕の具
体的な方法を説明する。

【０１１６】ケース〔Ｅ〕及びケース〔Ｆ〕は請求項６
の実施形態に対応する。次に、この発明においては、電
気炉又は取鍋内スラグの成分組成において、ＣａＯとＦ
ｅＯ濃度の和がＮ_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．４〜０．７の範囲
内にある場合に限定した理由を説明する。

【０１１７】１．Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ≧０．４とした理由 表７は、電気炉での酸化精錬初期のスラグ中Ｎ_CaO ＋Ｎ
_FeO が、０．４２１のヒート例のスラグ分析結果を示
す。

【０１１８】

【表７】

【０１１９】表７に見られるように、スラグ中ＣａＯ濃
度が３０．３８wt.%と低いため、塩基性酸化物の濃度和
Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO は低く、スラグ中ＭｇＯ濃度は１５wt.%
と高く、スラグの流動性も低下し、硬化し易いものであ
った。またその飽和溶解度も高い領域に達している。こ
のことは、炉体内張り耐火物が多く溶損されていること
を示しており、更に、このスラグの塩基性酸化物濃度は
Ｎ_CaO ＝０．３２３、Ｎ_FeO ＝０．０９８といずれも低
いため、スラグ−メタル間の硫黄の分配係数（Ｓ）／
〔Ｓ〕が０．５２６と低い。即ち、スラグ中の硫黄濃度
（Ｓ）＝０．０４０wt.%、メタル中の硫黄濃度〔Ｓ〕＝
０．０７６wt.%であり、通常の電気炉操業における硫黄
分配係数の平均値が２．７であったことを考慮すると、
スラグの脱硫能が著しく低下している。これに対して、
リンの分配係数（Ｐ）／〔Ｐ〕は６．４０を示した。こ
のときのスラグ及びメタル中Ｐ濃度はそれぞれ、（Ｐ）
＝０．０９６wt.%、〔Ｐ〕＝０．０１５wt.%であり、ス
ラグの脱リン能は残っている。

【０１２０】このような成分組成のスラグは、ＭｇＯ系
耐火物を多く溶損し、精錬機能として脱リン能は保持す
るものの、脱硫能はない。従って、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ＜
０．４ではもはや塩基性電気炉スラグとしての特性がな
くなってしまう。これらの事実を総合的に勘案し、この
発明ではスラグの塩基性酸化物の濃度和Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO
の下限を０．４に決めた。

【０１２１】２．Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ≦０．７とした理由 表８は、電気炉での酸化精錬初期のスラグ中Ｎ_CaO ＋Ｎ
_FeO が、０．６７２のヒートのスラグ分析結果を示す。

【０１２２】

【表８】

【０１２３】表８に見られるように、このヒートは高塩
基性酸化物濃度のスラグを形成させた場合の例であり、
スラグの組成が耐火物の溶損に与える影響、並びに脱硫
及び脱リン等の精錬機能に与える作用を述べる。

【０１２４】スラグの主要組成は、ＣａＯ＝４１．２０
wt.%、ＦｅＯ＝２４．３４wt.%及びＭｇＯ＝６．２０w
t.%である。スラグの塩基性酸化物の濃度和Ｎ_CaO ＋Ｎ
_FeO は、０．６７２と高い。そしてＭｇＯ濃度は６．２
０wt.%と低く、耐火物の溶損が少ないことを示してい
る。このスラグの塩基性酸化物濃度はＮ_CaO ＝０．４６
０、Ｎ_FeO ＝０．２１２といずれも高く、実際操業にお
いてＮ_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．６７２はかなり高いレベルで
ある。

【０１２５】原料を厳選してＳｉＯ₂ 及びＡｌ₂ Ｏ₃ 源
の減少を計画してもその値は僅かである。屑鉄へのＳｉ
Ｏ₂ 及びＡｌ₂ Ｏ₃ の付着除去、Ａｌ缶の混入防止、電
気炉スラグの更新等を継続しなければ、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO
が０．７を超えることはできず、製造コスト面からかな
りの負担になる。

【０１２６】精錬面においては、Ｎ_CaO ＝０．４６０、
Ｎ_FeO ＝０．２１２、Ｎ_CaO ＋Ｎ_{Fe O} ＝０．６７２であ
るスラグは、メタル−スラグ間の硫黄の分配係数（Ｓ）
／〔Ｓ〕が４．２２であり、通常の電気炉操業における
硫黄の分配係数の平均値が２．７であったことを考慮す
るとかなり高い。リンの分配係数（Ｐ）／〔Ｐ〕は４
３．２１であり、その平均値２７より大幅に向上してい
る。このようにこの場合のスラグの精錬機能は優れてい
る。

【０１２７】上述したように、耐火物の溶損、並びに脱
硫及び脱リン等の精錬機能、及び、屑鉄へのＳｉＯ₂ 及
びＡｌ₂ Ｏ₃ といった不純物の混入等を勘案して、この
発明ではスラグの塩基性酸化物の濃度和Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO
の上限を０．７に決めた。

【０１２８】

【実施例】次に、この発明を、実施例によって更に詳細
に説明する。上記実施の形態に準じて、この発明の範囲
内の電気炉操業方法の試験を実炉で行なった。なお、実
施例は電気炉においてＣ吹込みを行なった場合を主とし
て示し、そしてＣ吹込みを行なわなかった場合も一部例
示した。

【０１２９】なお、Ｃ吹込みを行なった実施例におい
て、スラグ中のＭｇＯ濃度分析値の飽和溶解度からの不
足のずれに対してＭｇＯ源物質を添加する場合には、耐
火物溶損の抑制に関して本発明によるＭｇＯ分の必要最
小添加量よりも多く添加して安全サイドのアクションを
とった。即ち、具体的には、実験式（２）によるＭｇＯ
濃度の飽和溶解度からのずれを補正した。

【０１３０】〔１〕電気炉だけで精錬する場合の実施例
（但し、Ｃ吹込みを行なった場合） 鋼を精錬中の電気炉において、溶解末期及び酸化精錬期
の所定時点において、電気炉炉内の溶融スラグサンプル
を採取し、これを迅速分析し、得られた分析値を用いて
Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO の値を算出し、これを用いてＣ吹込みを
行なった場合の実験式である（２）及び（３）式から算
出されるΔ（wt.%ＭｇＯ）を求めた。更に、Ｃ吹込みを
行なわなかった場合の実験式である（４’）式中のＮ
_CaO ＋Ｎ_{Fe O} に、上記と同じＮ_CaO ＋Ｎ_FeO の値を代入
して（wt.%ＭｇＯ）’を求めてこれを前述したように
（wt.%ＭｇＯ） _cal ^' と表記して、（５’）式からΔ
（wt.%ＭｇＯ）’の値を求めた。そして、各実施例（実
施例１〜６、実施例８及び９）について、Δ（wt.%Ｍｇ
Ｏ）とΔ（wt.%ＭｇＯ）’とを比較した。

【０１３１】その結果、Δ（wt.%ＭｇＯ）’とΔ（wt.%
ＭｇＯ）との差をΔＱで表記すると（ΔＱ≡Δ（wt.%Ｍ
ｇＯ）’−Δ（wt.%ＭｇＯ））、ΔＱの値は小さいこと
がわかった。一方、スラグ中ＭｇＯ濃度の飽和溶解度か
らの未飽和分のずれを無くすための調整として、この発
明によれば、実際の操業ではＣ吹込みを行なわなかった
場合の実験式である（４’）式から求められたΔ（wt.%
ＭｇＯ）’に基づいてＭｇＯ源物質の添加量を決めれば
よい。しかし、この実施例１〜６、実施例８及び９では
試験ヒートであることを考慮し、ＭｇＯ源物質の添加量
としてはＣ吹込みを行なった場合の実験式である（２）
式から求められたΔ（wt.%ＭｇＯ）に基づいてＭｇＯ源
物質の添加量を決めることにした。

【０１３２】次いで、当該ヒートの操業条件を考慮し
て、スラグ中の目標ＭｇＯ濃度（（５’）式のＭ₀ ）を
最終的に決定した。そして、添加前の推定スラグ量
（（５’）式のＷ_s ）（ｋｇ／ｔ）、添加前のスラグ中
のＭｇＯ濃度の分析値（（５’）式のＭ₁ ）（wt.%）、
及び使用するＭｇＯ含有物質中のＭｇＯ含有率
（（５’）式のＭ₂ ）（wt.%）を用いて、スラグへ添加
すべきＭｇＯ含有物質の重量（（５’）式のｚ）（ｋｇ
／ｔ）を求め、電気炉に当該ＭｇＯ含有物質を投入し
た。ＭｇＯ含有物質としては、軽焼ドロマイト塊状品、
軽焼ドロマイト粉粒品、又はＭｇＯ煉瓦屑のいずれか１
種を使用した。表９及び１０に、実施例１〜６、８及び
９の主な試験条件及び試験結果を示す。

【０１３３】なお、本発明の範囲外の方法である比較例
１の試験も行ない、その主な試験条件及び試験結果を、
表１０に併記した。

【０１３４】

【表９】

【０１３５】

【表１０】

【０１３６】（実施例１）：請求項１に対応 スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．４４６、Ｎ
_FeO ＝０．１０９、Ｎ_{Ca O} ＋Ｎ_FeO ＝０．５５５によ
り、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝８．３０−８．３２≒０が得られた。従っ
て、（ＭｇＯ）濃度は飽和溶解度に丁度達しており、Ｍ
ｇＯ源の添加の必要はないと判断した。そこで、還元精
錬期用石灰（ＣａＯ）のみを７．５ｋｇ／ｔ添加し、還
元精錬を行ない、順調に出鋼した。

【０１３７】（実施例２）：請求項１に対応 スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．３９８、Ｎ
_FeO ＝０．１３２、Ｎ_{Ca O} ＋Ｎ_FeO ＝０．５３０によ
り、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝９．１０−９．２３≒０が得られた。従っ
て、（ＭｇＯ）濃度は飽和溶解度にほぼ等しいが、炉床
及びスラグライン部に２〜３ヒート前から溶損が部分的
に認められてきていたので、軽焼ドロマイト塊を用い、
ＭｇＯ濃度＝＋１wt.%を酸化精錬期に添加してスラグ中
のＭｇＯ濃度を高め、スラグコーティング法による部分
的溶損部の補修を行なった。出鋼後、炉内観察をしたと
ころ、スラグが焼き付いており十分効果が認められた。
また、軽焼ドロマイトを添加しても還元精錬には何ら影
響はなく、順調に出鋼した。

【０１３８】（実施例３）：請求項２に対応 実施例２で炉床及びスラグライン部の溶損部位をスラグ
コーティング法により補修しているので、軽焼ドロマイ
ト塊を３ｋｇ／ｔ溶解期に添加し、無排滓作業を継続し
た。

【０１３９】そして、スラグ分析結果からの算定値Ｎ
_CaO ＝０．４５５、Ｎ_FeO ＝０．１０１、Ｎ_CaO ＋Ｎ
_FeO ＝０．５５６により、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%Ｍ
ｇＯ）_{ob s} −（wt.%ＭｇＯ）_cal ＝６．４０−８．２８
＝−１．８８wt.%が得られた。（ＭｇＯ）濃度は飽和溶
解度より低く、ＭｇＯ濃度＝１．８８wt.%を追加添加し
た。出鋼後、炉内観察をした結果、炉床部及びスラグラ
イン部共に異常は認められず、スラグが十分焼きついて
おり（ＭｇＯ）を添加することが有効であることが確認
された。酸化精錬のまま出鋼し、出鋼時取鍋に合金鉄を
添加し、成分調整及び脱酸を行ない仕上げた。

【０１４０】（実施例４）：請求項３に対応 溶解末期に脱Ｐのためにスラグの一部を除滓した。スラ
グ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．４１２、Ｎ_FeO ＝
０．１１３、Ｎ_CaO＋Ｎ_FeO ＝０．５２５により、Δ（w
t.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%ＭｇＯ）
_cal ＝８．２０−９．４３＝−１．２３wt.%が得られ
た。従って、（ＭｇＯ）濃度は飽和溶解度より低い。軽
焼ドロマイト粉粒品をスラグラインの補修を目的に溶解
末期のスラグ中に、中圧空気（４〜５Ｋｇ／ｃｍ² ）に
て吹込み、ＭｇＯ濃度を１．２３wt.%だけ高めた。

【０１４１】軽焼ドロマイトの粉粒品は、粒度最大≒
６．７ｍｍ程度で、塊状品の径≒３０ｍｍに比べて細か
いため溶解性能はよく、スラグに速やかに溶けた。スラ
グラインの溶損部にもよく付着し、スラグコーティング
性能も塊状軽焼ドロマイトと比べて遜色ないことが判明
し、ＭｇＯ添加源として十分使用可能である。また、粉
粒品を添加しても還元精錬には何ら影響なく、順調に出
鋼した。

【０１４２】（実施例５）：請求項６に対応 スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．４２０、Ｎ
_FeO ＝０．１２１、Ｎ_{Ca O} ＋Ｎ_FeO ＝０．５４１によ
り、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝９．７０−８．８２＝＋０．８８wt.%が得
られた。従って、（ＭｇＯ）濃度は飽和溶解度以上の過
飽和状態となっており、スラグ中に固体のＭｇＯ系耐火
物の小粒子が存在しているのが観察された。ＭｇＯ濃度
をこれ以上にする必要がないのでＭｇＯ源物質は添加せ
ず、石灰のみを添加して順調に出鋼した。出鋼後炉内を
観察したが、スラグライン、炉床共に異常なかった。そ
の後、取鍋精錬に際し、除滓後初期にＣａＯと一緒に軽
焼ドロマイト３．５ｋｇ／ｔを添加した。取鍋精錬につ
いては実施例１０〜１３及び１５にて詳しく後述する。

【０１４３】（実施例６）：請求項１に対応 スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．５０６、Ｎ
_FeO ＝０．１２３、Ｎ_{Ca O} ＋Ｎ_FeO ＝０．６２９によ
り、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝７．９０−６．１０＝＋１．８０wt.%が得
られた。スラグを採取して観察したところ、小粒子の固
体のＭｇＯ系耐火物がふくまれており、スラグ中のＭｇ
Ｏ濃度は過飽和状態になっていた。前ヒート出鋼後スラ
グライン、炉床共に異常がなかったので、ＭｇＯ源物質
は添加せず、石灰のみを添加して酸化精錬のまま出鋼し
た。取鍋は実施例３と同様に処理した。出鋼後炉内を観
察したが、スラグライン、炉床共に良好であった。

【０１４４】（比較例１）Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO の下限値及び
スラグ中ＭｇＯ濃度の上限値を示す例である。スラグ分
析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．３１３、Ｎ_FeO ＝０．
０９１、Ｎ_CaO＋Ｎ_FeO ＝０．４０４により、Δ（wt.%
ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%ＭｇＯ）_cal ＝
１４．３０−１５．６５＝−１．３５wt.%が得られた。
スラグ中の塩基性酸化物ＣａＯ及びＦｅＯ濃度が共に低
いため、スラグ中のＭｇＯの飽和溶解度１５．６５wt.%
と推定される。これに対して実測値は、ＭｇＯ濃度＝１
４．３０wt.%で飽和溶解度に達していなかった。スラグ
量も多く、スラグライン部及び炉床部の溶損が生じてい
ることが推測された。スラグ量（５３ｋｇ／ｔ）をこれ
以上大幅に増加させると還元精錬時間が５分程度延長す
るので、ＭｇＯ含有率の高いマグネシア煉瓦屑の破砕品
を酸化精錬期にドロマイトに代えてＭｇＯ源物質として
使用し、スラグ量の増加を抑えた。この煉瓦屑の成分
は、ＭｇＯ＝７５．２wt.%、ＣａＯ＝１２．３wt.%、Ｓ
ｉＯ₂ ＝３．５wt.%、及びＡｌ₂ Ｏ₃ ＝２．９wt.%であ
る。スラグのＭｇＯ濃度を＋１．３５wt.%上昇させて飽
和溶解度まで高めるために、上記マグネシア煉瓦屑を
１．２０ｋｇ／ｔスラグに添加した。

【０１４５】マグネシア煉瓦屑はスラグによく溶解し、
塊状物として残存しなかった。この場合は、スラグ中Ｍ
ｇＯの飽和溶解度の推定を、実験式（４’）を用いる
と、Δ（wt.%ＭｇＯ）’＝（wt.%ＭｇＯ）_obs ’−（w
t.%ＭｇＯ）_cal ’＝１４．３０−１２．２６＝２．０
４wt.%が得られ、スラグ中ＭｇＯ濃度は、飽和溶解度以
上になっていると評価される。しかし、この試験では耐
火物溶損を一層抑制することと、スラグの物理的特性を
調べることとを目的として、飽和溶解度を実験式（２）
で推定した。スラグのＭｇＯ濃度は１５wt.%以上とな
り、スラグの流動性は低下し、スラグライン及び炉床に
スラグが付着しており、溶損の進行を食い止めることが
できた。しかし、このヒートのスラグは明らかに高Ｍｇ
Ｏ含有スラグであり、硬く排出しにくい性状のものであ
った。

【０１４６】酸化精錬末期脱リン、脱硫状況は次の通り
である。 〔Ｐ〕＝０．０２９wt.%、（Ｐ）＝０．０８７wt.%、 （Ｐ）／〔Ｐ〕＝３．００ 〔Ｓ〕＝０．０５６wt.%、（Ｓ）＝０．０４０wt.%、 （Ｓ）／〔Ｓ〕＝０．７１４ 脱リン及び脱硫の精錬機能は低下している。

【０１４７】（実施例８）：請求項１に対応 酸化精錬初期に、軽焼ドロマイト塊を２．０ｋｇ／ｔ添
加した。スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．４８
６、Ｎ_FeO ＝０．１６６、Ｎ_CaO＋Ｎ_FeO ＝０．６５２
により、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（w
t.%ＭｇＯ）_cal ＝６．７０−５．５４＝＋１．１６wt.
%が得られた。スラグ中のＣａＯ、ＦｅＯのモル分率濃
度和は０．６５２と高い値を示している。そのため、Ｍ
ｇＯ濃度の値は５．５４wt.%と低く、スラグ中のＭｇＯ
濃度が６．７０wt.%とそれほど高くないにも関わらずＭ
ｇＯの飽和溶解度以上に存在しており、スラグ中に小粒
の固体ＭｇＯが認められた。ＭｇＯ源物質の添加は必要
なかった。石灰のみを添加して還元精錬を行ない順調に
出鋼した。出鋼後の炉内観察をしたが、耐火物の異常溶
損はなかった。

【０１４８】酸化精錬末期脱リン、脱硫状況は次の通り
である。 〔Ｐ〕＝０．００３wt.%、（Ｐ）＝０．３３６wt.%、 （Ｐ）／〔Ｐ〕＝１１２．０２ 〔Ｓ〕＝０．０３２wt.%、（Ｓ）＝０．１９０wt.%、 （Ｓ）／〔Ｓ〕＝５．９３８ 脱リン及び脱硫の精錬機能は高く、スラグ−メタル間反
応は十分行なわれている。

【０１４９】（実施例９）：請求項１に対応 スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．４６２、Ｎ
_FeO ＝０．１７２、Ｎ_{Ca O} ＋Ｎ_FeO ＝０．６３４によ
り、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝３．８６−５．９７＝−２．１１wt.%が得
られた。スラグ中のＣａＯ、ＦｅＯのモル分率濃度和は
０．６３４とかなり高い値を示している。そのため、Ｍ
ｇＯ濃度は５．９７wt.%とかなり低いが、スラグ中のＭ
ｇＯ濃度が３．８６wt.%と低いので、スラグ中のＭｇＯ
濃度は、飽和溶解度より低い。スラグライン部、出鋼孔
周りの耐火物の溶損防止を目的に、酸化精錬期のスラグ
中に中圧空気（４〜５Ｋｇ／ｃｍ² ）にて軽焼ドロマイ
ト粉粒品を吹き込み、スラグ中にＭｇＯを添加し溶解し
た。スラグの（wt.%ＭｇＯ）を＋２．１１wt.%上昇させ
て飽和溶解度まで高めるために、軽焼ドロマイト粉粒品
を３．６ｋｇ／ｔ吹き込んだ。

【０１５０】軽焼ドロマイト粉粒品はスラグへの溶解性
能は優れており、速やかに溶けた。このスラグはその後
の精錬にも全く支障はなく、順調に出鋼した。取鍋内に
合金鉄を添加し、成分調整及び脱酸を行なった。軽焼ド
ロマイトを添加し、処理したスラグは、スラグライン部
及び出鋼孔周辺の耐火物によく焼き付き、耐火物の補修
をすることができた。

【０１５１】〔２〕電気炉精錬と取鍋アーク精錬との組
合せで精錬する場合の実施例（但し、電気炉でＣ吹込み
を行なった場合） 次に、電気炉操業において、電気炉にて仕上げをせず出
鋼後、取鍋内にて還元精錬を行ない、そして仕上げ作業
を行なうプロセスがあり、この方法を実施した。この
際、取鍋内張り耐火物が浸食されるので、本発明の方法
を適用した。なお、本発明の範囲外の方法である比較例
２の試験も行なった。

【０１５２】この〔２〕においても、〔１〕の場合と同
様、ＭｇＯ源物質の添加量は、耐火物の溶損とスラグの
流動特性とを調べる目的で、ＭｇＯ量を多く必要とする
Ｃ吹込みを行なった場合の実験式である（２）式から求
められたΔ（wt.%ＭｇＯ）に基づいてＭｇＯ源物質の添
加量を決めることにした。表１１に比較例２の主な試験
条件及び試験結果を、そして表１２並びに１３のそれぞ
れに実施例１１並びに実施例１２及び１３の主な試験条
件及び試験結果を示す。

【０１５３】

【表１１】

【０１５４】

【表１２】

【０１５５】

【表１３】

【０１５６】（比較例２） [1] スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．３５０、
Ｎ_FeO ＝０．１４９、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．４９９によ
り、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝８．８０−１０．５１＝−１．７１wt.%が
得られた。スラグ中のＭｇＯ濃度は飽和溶解度には達し
ていない。前ヒート出鋼後の炉内観察によりスラグライ
ン及び炉床共に溶損が少ないことが判明していたので、
スラグにＭｇＯ源物質を添加せずに、酸化精錬終了のま
ま取鍋に出鋼した。出鋼時、取鍋にＳｉ−Ｍｎ合金鉄を
１ｋｇ／ｔ添加し、溶鋼の過酸化防止に努めた。そし
て、取鍋を取鍋精錬設備（レードル精錬設備）に運び、
除滓を行ない、取鍋内スラグ量を調整した。出鋼後炉内
観察を行なったところ、スラグライン及び炉床共溶損量
は許容限界内であった。炉耐火物の状態が良好であり、
且つ、出鋼までの精錬による耐火物溶損度が軽度であっ
たので、ＭｇＯ源物質無添加でも耐火物溶損に問題がな
かった。

【０１５７】このように、スラグへのＭｇＯ分添加量の
決定は、スラグ中ＭｇＯ濃度の飽和溶解度への不足分で
あるΔ（wt.%ＭｇＯ）’の値を参考にしながら、対象耐
火物の現在の溶損状態、及び当該ヒート終了までの溶損
量予測や、スラグの流動性等の物性上の状況、当該電気
炉固有の事情である生産計画対象鋼種の仕様等を総合的
に判断して実施すべきである。

【０１５８】[2] 引き続き、取鍋に蓋をかぶせ、外気を
遮断し、ＭｇＯ源物質は添加せず電極加熱により還元精
錬を行なった。媒溶材としてＣａＯを、還元剤として含
Ａｌアルミナ、炭化ケイ素、及び炭素粉を添加し、スラ
グ中の酸化鉄、ＭｎＯを還元し、脱硫、脱酸を行なう。
この時、溶鋼中にＮ₂ 又はアルゴンガスを取鍋底部より
吹き込み、溶鋼を撹拌しながら溶鋼の成分及び温度を調
整・管理し、最後にＳｉ−Ｍｎ及びＦｅ−Ｓｉ等の合金
鉄を添加し、仕上げた。表１４に、媒溶材のＣａＯ、還
元剤及び合金鉄の使用原単位、組成、及び成分別添加量
の目標例を示す。

【０１５９】

【表１４】

【０１６０】このヒートの仕上げスラグ組成は、塩基度
（ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%））＝３９．６９／
２４．４１＝１．６２で、２以下である。しかも、Ｆｅ
Ｏ濃度が１．０１wt.%と低いので、スラグ中ＭｇＯの飽
和溶解度は増大することが前述した解析結果から容易に
想定できる。実際に溶鋼の還元精錬処理後の取鍋スラグ
ライン部のＭｇＯ系耐火物は深く溶損されていた。スラ
グ分析の結果から、Ｎ _CaO ＝０．４３５、Ｎ_FeO ＝０．
００９、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．４４４が得られ、Δ（w
t.%ＭｇＯ）＝９．８５−１３．２４＝−３．３９wt.%
と負で絶対値の大きな値となり、スラグ中にＭｇＯ濃度
を増加させる必要があることが明らかとなった。

【０１６１】（４’）式を用いた場合でも、Δ（wt.%Ｍ
ｇＯ）＝９．８５−１０．７８＝−０．９３wt.%とな
り、スラグ中のＭｇＯ濃度を増加させる必要がある（表
４参照）。

【０１６２】取鍋精錬では、還元剤によりスラグ中のＦ
ｅＯ濃度が著しく低下し、塩基度≦２のときにはスラグ
中ＭｇＯの飽和溶解度は上昇し、ＭｇＯ系耐火物は溶損
するので、軽焼ドロマイト又はＭｇＯ系煉瓦屑等のＭｇ
Ｏ源物質を、媒溶剤と一緒に添加することが取鍋耐火物
の溶損防止策として重要である。

【０１６３】（実施例１０）：請求項４に対応 [1] スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．３２７、
Ｎ_FeO ＝０．１４２、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．４６９によ
り、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝９．２７−１１．９２＝−２．６５wt.%が
得られた。スラグ中のＭｇＯ濃度は飽和溶解度に達して
いない。スラグライン及び出鋼孔周りの耐火物保護を目
的に、酸化精錬期に軽焼ドロマイト塊状品を炉中に添加
した。その添加量は、スラグのＭｇＯ濃度を＋２．６５
wt.%上昇させて飽和溶解度まで高めるために、５．９０
ｋｇ／ｔとした。軽焼ドロマイトの溶解後約４分で、酸
化精錬を終了したままの状態で、溶鋼及びスラグの一部
を炉内に残すホットヒール法で出鋼した。出鋼時、溶鋼
の過酸化防止のため、合金鉄Ｓｉ−Ｍｎを１ｋｇ／ｔ取
鍋に投入した。出鋼後、炉内観察をしたところ、スラグ
ライン部の耐火物損傷箇所にスラグがよく焼き付き、ス
ラグコーティングされ、補修されており、ホットヒール
法にもドロマイト添加が有効であることがわかった。受
鋼後の取鍋は、取鍋アーク精錬装置に運び、スラグ量が
多かったので除滓を行ない、取鍋内スラグ量を調整し
た。

【０１６４】[2] 引き続き、取鍋に蓋を設置し、媒溶材
としてＣａＯ＝１０ｋｇ／ｔ、軽焼ドロマイト粉粒品３
ｋｇ／ｔを取鍋に添加し、外気を絶って電極加熱をしな
がら取鍋底部よりＮ₂ ガス又はアルゴンガスの吹込みを
継続した。次に、スラグの還元剤として、含Ａｌアルミ
ナ、炭化珪素、カーボン粉を添加し、還元精錬を行な
い、スラグ中の溶鋼の酸化鉄、（ＭｎＯ）を還元し、脱
酸・脱硫を進めた。溶鋼の成分、温度及びスラグ組成等
を調整管理し、最後に合金鉄としてＦｅ−Ｓｉ及びＳｉ
−Ｍｎを添加し、精錬を完了した。

【０１６５】仕上げ後のスラグ成分を調査解析したとこ
ろ；Ｎ_CaO ＝０．４４８、Ｎ_FeO ＝０．０１１、Ｎ_CaO
＋Ｎ_FeO ＝０．４５９、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%Ｍｇ
Ｏ）_obs −（wt.%ＭｇＯ）_cal ＝１２．１４−１２．４
３＝−０．２９wt.%であった。軽焼ドロマイト粉粒品の
使用量をｘｋｇ／ｔとし、スラグ量＝２０ｋｇ／ｔとす
ると、ｘ＝０．４ｋｇ／ｔとなるが、取鍋精錬初期に軽
焼ドロマイト３ｋｇ／ｔを添加しているので、取鍋精錬
終了後、スラグを分析し、検証したところ、取鍋精錬ス
ラグ中のＭｇＯ濃度は、飽和溶解度にほぼ達しており、
ＭｇＯ源物質の追加添加は必要なかった。精錬終了後の
温度１６４０℃の溶鋼は脱ガス処理設備に移された。

【０１６６】軽焼ドロマイトを取鍋精錬初期に添加し、
スラグ中ＭｇＯ濃度を高めることにより、取鍋内張り耐
火物の溶損を少なくすることができた。 （実施例１１）：請求項５対応 この実施例は、電気炉の操業において、下記特徴を有す
るものである。

【０１６７】電気炉の溶解精錬工程において、Ｆｅ歩
留を上げるため排滓を行なわず、ＭｇＯ源物質を初期添
加する、 精錬時間を極力短縮し、溶鋼温度が１５７０℃に達し
たら直ちに出鋼する。出鋼時に合金鉄Ｆｅ−Ｓｉを、
１．５ｋｇ／ｔ取鍋に投入する、 出鋼後、取鍋内スラグを除滓せず、取鍋精錬に入る。
取鍋精錬の適用目的は、温度及び成分調整のみである。

【０１６８】[1] このヒートは、溶解精錬工程において
排滓をしない操業であるため、ＭｇＯ源物質は第１回の
装入後、ＣａＯ１３ｋｇ／ｔと共に軽焼ドロマイト塊状
品で６．５ｋｇ／ｔを添加し溶解した。その後、屑鉄の
追加装入を繰り返し、Ｏ₂ 吹精を実施しながら溶解を進
めた。そして、溶落ちの約１０分前に、ＣａＯを１０ｋ
ｇ／ｔ添加し、Ｃ粉の吹込みをＯ ₂ 吹精に追加して開始
した。溶落ち後も、Ｃ粉の吹込みとＯ₂ 浴中吹精を継続
し、酸化昇熱を行ない、酸化精錬を実施した。溶鋼温度
が１５７０℃に達した時期にスラグ試料を採取し、その
後、含Ａｌアルミナフラックスを加えて軽脱酸を行ない
出鋼した。出鋼時、溶鋼の過酸化防止のためにＦｅ−Ｓ
ｉを１．５ｋｇ／ｔ取鍋内溶鋼に添加した。

【０１６９】採取したスラグ試料の分析値は、表８に示
したとおりである。上記より、このスラグ分析値は１５
７０℃におけるスラグの成分組成である。ところで、前
記実験式（２）式は１６４０℃において求められたもの
であるから、上記スラグ分析値を用いるためには、
（２）式を１５７０℃での実験式に補正する必要があ
る。しかしながら、この温度補正は現状では極めて困難
である。そこで、便宜上、第１段階として、（２）式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．９３−１．８２（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ） ------------------------（２） は１５７０℃におけるスラグとＭｇＯ系耐火物との界面
においても近似的に適用されるものと仮想して、上記ス
ラグ分析値を（２）式に代入し、一旦（wt.%ＭｇＯ）を
算出する（ＭｇＯ濃度の算出値＝１０．７８が得られ
る）。しかしながら、現実にはこうして得られた上記
（wt.%ＭｇＯ）をそのまま１５７０℃におけるスラグ中
のＭｇＯ濃度であるとするのは無理があると考えられ
る。そこで、第２段階として、上記（wt.%ＭｇＯ）の値
＝１０．７８は１６４０℃における算定ＭｇＯ濃度であ
るとし、これを下記（６）式の温度補正式を用いて１５
７０℃に温度補正して得られる値を、現実の１５７０℃
におけるスラグ中ＭｇＯの飽和溶解度と考えることにし
た。

【０１７０】即ち、スラグの既知の温度をＴ₁ （℃）、
そのスラグ中の既知のＭｇＯの溶解度をＳ₁ （wt.%）と
し、スラグ温度がＴ₂ （℃）に変化した場合におけるＭ
ｇＯの推定溶解度をＳ₂ （wt.%）とすると、下記（６）
式： ｌｏｇ（Ｓ₁ ）−ｌｏｇ（Ｓ₂ ）≒６０００（１／Ｔ₂ −１／Ｔ₁ ） ----------------------（６） で近似することができる。上記（６）式を用いて、上記
１６４０℃における算定ＭｇＯ濃度１０．７８wt.%を１
５７０℃に温度補正すると、７．２９wt.%が得られる。
即ち、スラグ中のＭｇＯの飽和溶解度の推定計算値は、
（wt.%ＭｇＯ）_{ca l} ＝７．２９wt.%となる。従って、１
５７０℃において、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）
_obs −（wt.%ＭｇＯ）_cal ＝６．７５−７．２９＝−
０．５４wt.%が得られた。

【０１７１】Δ（wt.%ＭｇＯ）は−０．５４wt.%であり
その絶対値が小さいので、スラグ中ＭｇＯ濃度は飽和溶
解度からのずれが小さいと判断され、しかも出鋼温度が
低かった。そのため、炉床、炉壁及びスラグラインの溶
損は認められなかった。

【０１７２】[2] 次に、取鍋を取鍋アーク精錬装置へ搬
送した。取鍋精錬設備へ到着時の取鍋内溶鋼温度は、１
５２５℃であった。取鍋内溶鋼は出鋼時から取鍋底部よ
りＡｒガスにより撹拌を継続した。取鍋精錬の開始時、
ＣａＯ添加に続き、軽焼ドロマイト塊状品を３．５ｋｇ
／ｔ添加した。その後、昇熱を進め、Ｆｅ−Ｓｉ及びＳ
ｉ−Ｍｎを添加し、溶鋼中Ｓｉ濃度を０．１５wt.%、Ｍ
ｎ濃度を０．４５wt.%に成分調整し、溶鋼温度を１５９
０℃まで加熱し、取鍋精錬を終了した。取鍋精錬終了
後、スラグを採取し分析した。

【０１７３】この場合のスラグ温度は１５９０℃とみな
される。そこで、スラグ中ＭｇＯの飽和溶解度を、上記
[1] と同じ方法で推定した。即ち、第１段階として、ス
ラグ分析結果から得られた算定値Ｎ_CaO ＝０．４５４、
Ｎ_Feo ＝０．０２１、Ｎ_CaO＋Ｎ_Feo ＝０．４７５を前
記実験式（２）に代入して、スラグ中ＭｇＯの飽和溶解
度を算出すると、１１．６３wt.%が得られた。第２段階
として、これを１５９０℃に温度補正すると、（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝８．７８wt.%が得られた。従って、Δ（w
t.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%ＭｇＯ）
_cal ＝８．６０−８．７８＝−０．１８wt.%が得られ
た。即ち、スラグ中ＭｇＯ濃度は、飽和溶解度に対して
０．１８wt.%だけ不足している。しかし、この値は小さ
いのでスラグ中へのＭｇ源物質の追加添加はしなかっ
た。使用後の取鍋内張りＭｇＯ系耐火物の溶損は認めら
れなかった。

【０１７４】以上のように、実施例１１では、軽焼ドロ
マイトのスラグ中への添加を、電気炉精錬及び取鍋精錬
共にその初期段階にて添加し操業した。このヒートは、
上記軽焼ドロマイト添加によりスラグ中ＭｇＯ濃度はほ
ぼ飽和溶解度に近くなっていた例である。このように、
この電気炉操業方法における取鍋精錬の目的は昇熱温度
調整と成分（Ｓｉ及びＭｎ）組成の調整にした例であ
り、この場合にも本発明の方法は有効であることがわか
る。

【０１７５】（実施例１２）：請求項６に対応 [1] 電気炉で酸化精錬を行なった後、未脱酸にて取鍋に
出鋼した。このヒートは、電気炉ではＭｇＯ源物質をス
ラグに添加していない。スラグサンプルは出鋼前に採取
した。スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．４０
０、Ｎ_FeO ＝０．１０９、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．５０９
により、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（w
t.%ＭｇＯ）_cal ＝９．１２−１０．０８＝−０．９６w
t.%が得られた。出鋼後、電気炉の炉内を観察したとこ
ろ、炉床及びスラグライン共に局所的な溶損個所はな
く、一様に溶損されていた。電気炉の製鋼時間は、還元
精錬が省略されたので約４分短縮された。取鍋スラグは
除滓していないので、スラグ量は４０ｋｇ／ｔと多い。
取鍋精錬初期にＣａＯを１１ｋｇ／ｔ添加した。次い
で、スラグ中ＭｇＯ濃度の飽和溶解度に対する不足分の
ＭｇＯを補った。軽焼ドロマイトのブリケットの添加量
ｘｋｇ／ｔ＝４．２３ｋｇ／ｔを、方程式： (40 ×0.0912) ＋(x×0.2667)=(40 ＋x)×(0.0912 ＋0.
0096) より求め、取鍋に添加し溶解させた。この後、ＳｉＣ及
び含Ａｌアルミナ等の還元剤及び合金鉄としてＳｉ−Ｍ
ｎ及びＦｅ−Ｓｉを取鍋内に添加して仕上げた。

【０１７６】[2] 取鍋精錬にて仕上げ後、スラグサンプ
ルを採取し分析・解析した。その結果は次のとおりであ
る。スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．４８７、
Ｎ_FeO ＝０．０１５、Ｎ_{Ca O} ＋Ｎ_FeO ＝０．５０２によ
り、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝１１．２４−１０．３８＝０．８６wt.%が
得られた。スラグ中のＭｇＯ濃度は、飽和溶解度以上で
過飽和になっていた。スラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯ含有量
は取鍋精錬前の分析値に比べ、還元され大幅に低減して
おり、スラグＦｅ及びＭｎの回収率及び合金鉄歩留が良
いことが判明した。使用後の取鍋耐火物の溶損は少な
く、有効であることが判った。取鍋に付着したスラグは
透明な茶色を呈していた。このプロセスの短所は、除滓
しないので、スラグのリンが還元され、スラグ中のＰ₂
Ｏ₅ 濃度が低下し、復リンが起きる点にある。従って、
取鍋精錬に入る前のスラグの除滓の程度は溶鋼中のＰ濃
度を左右する重要な要因となる。Ｓ濃度についても除滓
の程度が多いほど、溶鋼中のＳ濃度は低下する。

【０１７７】（実施例１３）：請求項６に対応 [1] 溶解・精錬期を通じて電気炉内にＭｇＯ源物質を添
加せず、酸化精錬のまま未脱酸にて取鍋に出鋼した。ス
ラグサンプルは出鋼前に採取した。スラグ分析結果から
の算定値Ｎ_CaO ＝０．４５７、Ｎ_FeO ＝０．０９９、Ｎ
_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．５５６により、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝
（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%ＭｇＯ）_{ca l} ＝６．６７−
８．２８＝−１．６１wt.%が得られた。炉内のスラグ
は、ＣａＯ濃度が高く、炉床にスラグが堆積し、炉床が
浅くなってきており、炉床を下げる必要があった。出鋼
後、炉内観察したところ、堆積石灰も溶損され小型化し
ておりこのＭｇＯ源物質添加なしの操業をしばらく継続
する必要があることが判った。出鋼後、取鍋内のスラグ
を除滓し、取鍋を取鍋アーク精錬装置へ移送した。

【０１７８】[2] 取鍋精錬にて石灰を１３ｋｇ／ｔ、軽
焼ドロマイト塊を６ｋｇ／ｔ添加した。その後、温度を
上げながら還元剤としてＳｉＣ及び含Ａｌアルミナを、
また合金鉄としてＳｉ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉを添加し、還
元精錬をして仕上げた。この間、スラグサンプルを採取
し、分析・解析した。その結果はつぎの通りであった。
スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．４８４、Ｎ
_FeO ＝０．０１０、Ｎ_{Ca O} ＋Ｎ_FeO ＝０．４９４によ
り、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%ＭｇＯ）_obs −（wt.%Ｍ
ｇＯ）_cal ＝１０．８３−１０．７３＝０．１０wt.%が
得られた。仕上げ後のスラグ中のＭｇＯ濃度は、飽和溶
解度以上で過飽和になっていた。スラグ中のＦｅＯ及び
ＭｎＯ濃度は還元され低い値を示し、合金鉄の添加歩留
が良好であった。また、取鍋精錬に入る前にスラグを除
滓してあるため、Ｐ及びＳ濃度共に問題はなかった。使
用後の取鍋耐火物の溶損は少なく、軽焼ドロマイトの添
加が有効であった。

【０１７９】〔３〕電気炉だけで精錬する場合の実施例
（但し、電気炉でＣ吹込みを行なわなかった場合） 溶製鋼種の仕様や操業条件によっては、電気炉において
Ｃ粉の吹込みを行なわない。このような場合の実施例に
ついて説明する。この場合には、電気炉でＣ吹込みを行
なわなかった場合の実験式である下記（４’）式、及び
（５’）式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）’＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ） ----------------------（４’） Δ（wt.%ＭｇＯ）’＝（wt.%ＭｇＯ）’_obs −（wt.%ＭｇＯ）’_cal --------------------（５’） を使用してスラグ中ＭｇＯ濃度の飽和溶解度からの未飽
和度Δ（wt.%ＭｇＯ）’を計算した。

【０１８０】（実施例１４）：請求項１に対応 表１５に、実施例１４の主な試験条件及び試験結果を示
す。

【０１８１】

【表１５】

【０１８２】電気炉での酸化精錬初期にスラグサンプル
を採取した。スラグ分析結果からの算定値Ｎ_CaO ＝０．
４４７、Ｎ_FeO ＝０．１３９、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．５
８６により、Δ（wt.%ＭｇＯ）’＝（wt.%ＭｇＯ）’
_obs −（wt.%ＭｇＯ）’_cal ＝６．３５−６．８５＝−
０．５０wt.%が得られた。解析結果から、スラグ中のＭ
ｇＯ濃度は飽和溶解度より低い。炉床及びスラグライン
部の溶損部位をスラグコーティング法により補修する目
的で軽焼ドロマイトを酸化精錬期に添加した。炉内スラ
グ量を４５ｋｇ／ｔと推定し、スラグ中ＭｇＯ濃度の飽
和溶解度に対する不足分のＭｇＯを補った。軽焼ドロマ
イトの添加量ｘｋｇ／ｔ＝１．１４ｋｇ／ｔを、下記方
程式： (45 ×0.0635) ＋(x×0.2667)=(45 ＋x)×(0.0635 ＋0.
0050) より求め、粉粒状軽焼ドロマイトを電気炉に添加し溶解
させた。軽焼ドロマイトに含有されるＣａＯは０．６ｋ
ｇ／ｔとなる。次いで、ＣａＯを６．９ｋｇ／ｔ添加
し、還元精錬を行ない取鍋に出鋼した。出鋼後、炉内を
観察したが、炉床、スラグライン共に異常なく良好であ
った。

【０１８３】〔４〕電気炉精錬と取鍋アーク精錬との組
合せで精錬する場合の実施例（但し、電気炉でＣ吹込み
を行なわなかった場合） この場合にも、上記〔３〕のときと同様、電気炉でＣ吹
込みを行なわなかった場合の実験式である（４’）式、
及び（５’）式を使用してスラグ中ＭｇＯ濃度の飽和溶
解度からの未飽和度Δ（wt.%ＭｇＯ）’を計算した。

【０１８４】（実施例１５）：請求項５に対応 表１６に、実施例１５の主な試験条件及び試験結果を示
す。

【０１８５】

【表１６】

【０１８６】[1] この試験ヒートでは電気炉での溶解期
に軽焼ドロマイト塊を３ｋｇ／ｔ添加した。そして酸化
精錬初期にスラグサンプルを採取した。スラグ分析結果
からの算定値Ｎ_CaO ＝０．３９２、Ｎ_FeO ＝０．２２
９、Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．６２１により、Δ（wt.%Ｍｇ
Ｏ）’＝（wt.%ＭｇＯ）’_obs −（wt.%ＭｇＯ）’_cal
＝６．４１−６．１２＝０．２９wt.%が得られた。解析
結果から、スラグ中のＭｇＯ濃度は飽和溶解度より高い
ので、ＭｇＯ源物質の添加補正はせず酸化精錬のまま出
鋼した。出鋼後の炉内耐火物はスラグライン及び炉床共
に溶損は少なく良好であった。取鍋スラグの除滓を行な
い取鍋アーク精錬装置へ移送した。

【０１８７】[2] 取鍋精錬初期にＣａＯを１３ｋｇ／
ｔ、軽焼ドロマイトを６ｋｇ／ｔ添加し、含Ａｌアルミ
ナを加えて溶解させた。造滓工程を繰り返し、その後、
昇熱を行なう。次いで合金鉄としてＳｉ−Ｍｎ、Ｆｅ−
Ｓｉを添加し、還元剤としてＳｉＣ及び含Ａｌアルミナ
等を使用し、還元精錬を行ない、仕上げた。仕上げ後の
スラグサンプルを採取した。スラグ分析結果からの算定
値Ｎ_CaO ＝０．４７３、Ｎ_FeO ＝０．００８、Ｎ_CaO ＋
Ｎ_FeO ＝０．４８１により、Δ（wt.%ＭｇＯ）＝（wt.%
ＭｇＯ）’_obs −（wt.%ＭｇＯ）’_cal ＝９．６０−
９．５８＝０．０２wt.%が得られた。スラグ中ＭｇＯ濃
度はほぼ飽和値に達していた。Ｆｅ及びＭｎ共に還元状
況は良好であり、スラグ中のＦｅＯ及びＭｎＯ共に低い
値を示した。取鍋精錬終了後の取鍋内張り耐火物の観察
をしたところ、スラグが一部に付着していたが溶損は認
められなかった。

【０１８８】以上に電気炉でＣ吹込みを行なわなかった
場合の操業例を示した。Ｃ吹込みが行なわれないとき
は、スラグ中のＦｅＯ濃度が高くなるので、２ＣａＯ・
ＳｉＯ ₂ の生成組成以下の塩基度（Ｖ）では、スラグ中
のＭｇＯ飽和溶解度は低下する特徴がある。この傾向は
上記実施例１５の[1] の工程にも見られた。（４’）式
の実験式：ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）’＝１．６５−１．３
９（Ｎ_CaO ＋Ｎ_FeO ）は、スラグ中ＭｇＯの溶解度の下
限設定値を示す解析式として使用することができる。

【０１８９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
製鋼用電気炉の操業において鋼を精錬する過程で、炉
壁、スラグライン、炉床、出鋼口、出鋼樋を、あるいは
出鋼後に取鍋内張り耐火物の溶損を保護することが可能
となり、次に述べる多くの効果が得られる電気炉精錬方
法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらさ
れる。

【０１９０】１．電気炉操業において、スラグ中のＭｇ
Ｏ飽和溶解度を算定する技術を開発したことにより、ド
ロマイトや煉瓦屑等の安価な材料を用いて、電気炉耐火
物の溶損、取鍋耐火物の溶損特にレードル精錬時の取鍋
耐火物の溶損を抑制することができるので、製造コスト
の低減効果が得られる。関連原単位の比較でその効果を
算定すると、表１７に示すとおりである。

【０１９１】

【表１７】

【０１９２】２．電気炉精錬期間中、又は取鍋アーク精
錬期間中のＭｇＯ飽和溶解度を算定し、ＭｇＯ源物質を
添加するアクションにより耐火物溶損保護の効果が得ら
れるので、従来よりも耐火物補修に要する時間が短縮さ
れる。従って、生産性が向上する。その効果を試算する
と、表１８に示す通りである。

【０１９３】

【表１８】

【０１９４】３．日本国内に豊富に産出するドロマイト
の用途拡大により、その主要成分であるＭｇＯ及びＣａ
Ｏ成分を含む他の輸入資源の節減に寄与する。４．Ｍｇ
Ｏ系煉瓦屑の再利用により、資源リサイクルに寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸化精錬期のスラグ中ＭｇＯ（wt.%）とＦｅＯ
（wt.%）との関係を示すグラフである。

【図２】酸化精錬期のスラグ中ＭｇＯ（wt.%）と（Ｃａ
Ｏ／ＳｉＯ₂ ）との関係を示すグラフである。

【図３】酸化精錬期のスラグ中ＭｇＯ（wt.%）と塩基性
酸化物濃度の和（Ｎ_CaO ＋Ｎ_{Fe O} ）との関係を示すグラ
フである。

【図４】溶融スラグのイオン解離状態の説明図である。

【図５】スラグ中ＭｇＯ溶解度とスラグ中Ｎ_CaO ＋Ｎ
_FeO との関係を、電気炉におけるＣ吹込みの有無による
ＭｇＯ溶解度差を比較するグラフである。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１６】ケース〔Ｅ〕及びケース〔Ｆ〕は請求項６
の実施形態に対応する。ケース〔Ａ〕の（３）に記載し
た手順をはじめとして、ケース〔Ａ〕からケース〔Ｆ〕
までの数々の工程において、スラグ試料採取後、スラグ
試料の分析及び分析値の確定、各成分のモル分率の算
出、式（４’）によるＭｇＯ飽和濃度の算出、式
（５’）によるスラグ中ＭｇＯの飽和濃度（飽和溶解
度）からの偏差量の算出、式（６）によるＭｇＯ源物質
のスラグへの添加量の算出等が実施される。これら一連
の手順をプログラム化し、分析機器と計算機をつなぎ、
演算処理する装置を設け、これによりＭｇＯ源物質の添
加量を自動的に算出することもできる。なお、対象とす
るスラグは、電気炉炉内スラグ及び取鍋内スラグであ
る。次に、この発明においては、電気炉又は取鍋内スラ
グの成分組成において、ＣａＯとＦｅＯ濃度の和がＮ
_CaO ＋Ｎ_FeO ＝０．４〜０．７の範囲内にある場合に限
定した理由を説明する。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製鋼用電気炉において酸化精錬、又は、
   酸化精錬及び還元精錬をした後に出鋼する鋼の精錬方法
   において、 少なくとも、精錬時のスラグ中のＣａＯモル分率とＦｅ
   Ｏモル分率との和が０．４〜０．７の範囲内にあるヒー
   トを対象として、前記酸化精錬期の初頭においてマグネ
   シア源物質を前記製鋼用電気炉内のスラグに添加し、当
   該スラグ中のＭｇＯの重量％濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
   Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
   度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
   以上、１３重量％以下の濃度に調整し、こうして調整さ
   れたスラグで前記鋼を精錬し、そして取鍋に出鋼するこ
   とを特徴とする、製鋼用電気炉による鋼の精錬方法。
2. 【請求項２】 製鋼用電気炉において酸化精錬をした後
   に出鋼する鋼の精錬方法において、 前記製鋼用電気炉での原料装入時又は溶解期に前記製鋼
   用電気炉内に予めマグネシア源物質を添加し、少なくと
   も、スラグ中のＣａＯモル分率とＦｅＯモル分率との和
   が０．４〜０．７の範囲内にあるヒートを対象として、
   溶解期及び精錬期を通じて排滓せず、精錬期において当
   該スラグ中のＭｇＯの重量％濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
   Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
   度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
   以上、１３重量％以下の濃度に補充調整し、こうして調
   整されたスラグで前記鋼を精錬し、そして取鍋に出鋼す
   ることを特徴とする、製鋼用電気炉による鋼の精錬方
   法。
3. 【請求項３】 製鋼用電気炉において酸化精錬、又は、
   酸化精錬及び還元精錬をした後に出鋼する鋼の精錬方法
   において、 前記製鋼用電気炉での原料装入時又は溶解期に炉内にマ
   グネシア源物質を添加し、少なくとも、スラグ中のＣａ
   Ｏモル分率とＦｅＯモル分率との和が０．４〜０．７の
   範囲内にあるヒートを対象とし、溶落ちに入る前に前記
   スラグの少なくとも一部を排滓し、次いで精錬期におい
   て、当該スラグ中のＭｇＯの重量％濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
   Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
   度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
   以上、１３重量％以下の濃度に補充調整し、こうして調
   整されたスラグで前記鋼を精錬し、そして取鍋に出鋼す
   ることを特徴とする、製鋼用電気炉による鋼の精錬方
   法。
4. 【請求項４】 製鋼用電気炉で酸化精錬をし、次いで取
   鍋アーク精錬装置で還元精錬をする鋼の精錬方法におい
   て、 少なくとも、スラグ中のＣａＯモル分率とＦｅＯモル分
   率との和が０．４〜０．７の範囲内にあるヒートを対象
   として、前記酸化精錬期の初頭においてマグネシア源物
   質を前記製鋼用電気炉内のスラグに添加し、当該スラグ
   中のＭｇＯの重量％濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
   Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
   度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
   以上、１３重量％以下の濃度に調整し、こうして調整さ
   れたスラグで前記鋼を酸化精錬した後、前記鋼を未脱酸
   状態で全部又は一部を取鍋に出鋼し、 次いで、前記鋼を取鍋アーク精錬装置に移送し、前記取
   鍋内スラグに対して、少なくとも、スラグ中のＣａＯモ
   ル分率とＦｅＯモル分率との和が０．４〜０．７の範囲
   内にあるヒートを対象として、マグネシア源物質を前記
   取鍋内スラグに添加し、当該スラグ中のＭｇＯの重量％
   濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
   Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
   度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
   以上、１３重量％以下の濃度に補充調整し、こうして調
   整されたスラグで前記鋼を還元精錬することを特徴とす
   る、製鋼用電気炉と取鍋アーク精錬装置との組合せによ
   る鋼の精錬方法。
5. 【請求項５】 製鋼用電気炉で酸化精錬をし、次いで取
   鍋アーク精錬装置で還元精錬をする鋼の精錬方法におい
   て、 前記製鋼用電気炉での原料装入時又は溶解期に前記製鋼
   用電気炉内にマグネシア源物質を添加し、少なくとも、
   スラグ中のＣａＯモル分率とＦｅＯモル分率との和が
   ０．４〜０．７の範囲内にあるヒートを対象として、溶
   解期及び精錬期を通じて排滓せずに当該スラグで前記鋼
   を酸化精錬した後、前記鋼を未脱酸状態で全部又は一部
   を取鍋に出鋼し、 次いで、前記鋼を取鍋アーク精錬装置に移送し、前記取
   鍋内スラグに対して、少なくとも、スラグ中のＣａＯモ
   ル分率とＦｅＯモル分率との和が０．４〜０．７の範囲
   内にあるヒートを対象として、マグネシア源物質を前記
   取鍋内スラグに添加し、当該スラグ中のＭｇＯの重量％
   濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
   Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
   度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
   以上、１３重量％以下の濃度に補充調整し、こうして調
   整されたスラグで前記鋼を還元精錬することを特徴とす
   る、製鋼用電気炉と取鍋アーク精錬装置との組合せによ
   る鋼の精錬方法。
6. 【請求項６】 製鋼用電気炉で酸化精錬をし、次いで取
   鍋アーク精錬装置で還元精錬をする鋼の精錬方法におい
   て、 前記製鋼用電気炉での酸化精錬が終了した後、未脱酸状
   態で取鍋に出鋼し、 次いで、前記鋼を取鍋アーク精錬装置に移送し、前記取
   鍋内スラグに対して、少なくとも、スラグ中のＣａＯモ
   ル分率とＦｅＯモル分率との和が０．４〜０．７の範囲
   内にあるヒートを対象として、マグネシア源物質を前記
   取鍋内スラグに添加し、当該スラグ中のＭｇＯの重量％
   濃度を下記式： ｌｏｇ（wt.%ＭｇＯ）＝１．６５−１．３９（Ｎ_CaO ＋
   Ｎ_FeO ） 但し、wt.%ＭｇＯ：スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃
   度 Ｎ_CaO ：スラグ中ＣａＯのモル分率濃度 Ｎ_FeO ：スラグ中ＦｅＯのモル分率濃度 で表わされる当該スラグ中ＭｇＯの推定飽和重量％濃度
   以上、１３重量％以下の濃度に調整し、こうして調整さ
   れたスラグで前記鋼を還元精錬することを特徴とする、
   製鋼用電気炉と取鍋アーク精錬装置との組合せによる鋼
   の精錬方法。