TWI631328B - 爐渣之分析方法及熔融鐵之精煉方法 - Google Patents

爐渣之分析方法及熔融鐵之精煉方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種能夠迅速且高精度地測定於熔融鐵之精煉中產生之爐渣之組成的爐渣之分析方法。
本發明之爐渣之分析方法係於熔融鐵之精煉中產生之爐渣之分析方法，具有如下步驟：將自爐渣採取之爐渣試樣進行粉碎；自粉碎之爐渣粒子採取將通過篩之爐渣粒子之粒度分佈作為以較細之粒子之側為零且朝右上升之曲線而以質量百分率表示之累積粒度分佈曲線中之10%粒徑(D10)為0.1mm以上且90%粒徑(D90)為2.0mm以下的爐渣粒子；將採取之爐渣粒子填充至測定用容器；測定來自所填充之爐渣粒子群之螢光X射線強度；及根據所測定之螢光X射線強度對爐渣之組成進行定量分析。

Description

爐渣之分析方法及熔融鐵之精煉方法
本發明係關於一種用於迅速且高精度地測定於熔融鐵之精煉中產生之爐渣之組成的爐渣之分析方法，且係關於一種基於由該分析方法所得之組成分析結果而決定適當之造渣劑之添加量的熔融鐵之精煉方法。此處，所謂熔融鐵係指熔鐵或熔鋼，且於熔鐵或熔鋼之區別明確之情形時，記載為熔鐵或熔鋼。
近年來，就兼具二氧化碳氣體之排出限制等對環境之顧慮及較高之生產性之必要性而言，開發出各種各樣之熔鐵之預處理技術及熔鐵之脫碳處理技術。其中，作為新穎熔鐵預處理技術之一，提出有使用1個轉爐型精煉爐，隔著中途之排渣步驟而連續地進行熔鐵之脫矽處理與脫磷處理之熔鐵預處理技術。
例如，於專利文獻1中，提出有如下熔鐵預處理技術：首先，以使爐渣之鹼度(鹼度=(質量%CaO)/(質量%SiO2))落於0.3~1.3之範圍內之方式調節CaO系媒熔劑之添加量，於轉爐型精煉爐進行脫矽處理，其後，傾動轉爐型精煉爐，將於爐內產生之爐渣(將於脫矽處理中產生之爐渣稱為「脫矽爐渣」)自爐口排渣，繼而，添加CaO系媒熔劑，進行殘留於爐內之熔鐵之脫磷處理。
但是，通常而言，脫矽處理時之爐渣之鹼度根據由脫矽處理所產生之SiO2而變化，故於專利文獻1中，可能發生爐渣 之鹼度超出上述範圍，而於中途之排渣時難以排出爐渣之情形。又，於專利文獻1中，於脫磷處理後將爐渣進行排渣，於爐內雖說很少但殘留有熔鐵，該熔鐵亦與爐渣一併被排出，從而導致鐵良率之降低。
又，關於由熔鐵熔製熔鋼之脫碳處理，亦提出有使用1個轉爐型精煉爐，隔著中途之排渣步驟而連續地進行熔鐵之脫磷處理與脫碳處理之處理技術。
例如，於專利文獻2中，提出有如下精煉技術：使用1個轉爐型精煉爐，首先，進行熔鐵之脫磷處理，繼而，使爐體傾動而將所產生之爐渣排渣，其後，進行殘留於爐內之熔鐵之脫碳處理。將熔製之熔鋼自轉爐型精煉爐出鋼後，使於脫碳處理產生之爐渣殘留而直接將下一爐次之熔鐵裝入至轉爐型精煉爐，並依照上述順序進行下一爐次之熔鐵之脫磷處理及脫碳處理。根據專利文獻2，藉由刻意地殘留脫碳處理後之爐渣，可實現CaO系媒熔劑之削減、鐵良率之提高、脫磷處理中之低溫化及脫磷處理中之爐渣之低鹼度化。再者，亦將如專利文獻1及專利文獻2所揭示之1個轉爐型精煉中之於2個精煉之間進行之排渣稱為「中間排渣」、「中間排渣步驟」。
然而，於專利文獻1及專利文獻2中，在中間排渣步驟中，藉由使轉爐型精煉爐傾動而排出爐內之爐渣，但若僅使轉爐型精煉爐傾動，則根據爐渣之組成之不同，無法充分地排出爐渣。因此，於專利文獻1及專利文獻2中，存在由於殘留於轉爐型精煉爐內之爐渣之影響而產生複磷等不佳之現象之可能性。此處，所謂「複磷」係指爐渣所含有之磷氧化物(P2O5)還原，且磷氧化物中之磷 轉移至熔鐵或熔鋼，從而使熔鐵或熔鋼之磷濃度上升之現象。
於此種背景下，於專利文獻3中提出有如下技術：於使用1個轉爐型精煉爐進行脫磷處理、中間排渣步驟、脫碳處理時，為了在中途之中間排渣步驟中充分地進行排渣，而自設置於轉爐型精煉爐之爐腹之風口吹入惰性氣體，藉由惰性氣體使爐渣向爐口側移動並且排出。
又，於專利文獻4中提出有如下技術：於使用1個轉爐型精煉爐使於熔鐵之脫磷處理中產生之爐渣之一部分殘留而進行下一爐次之熔鐵之脫磷處理時，為了使於脫磷處理中產生之爐渣之既定量殘留於爐內，而預先測定轉爐型精煉爐之傾動角度與爐渣之殘留量之關係，基於該測定結果傾動爐體，從而使既定量之爐渣殘留。
且說，瞭解爐渣之組成係進行熔融鐵之精煉時不可或缺之條件，以往，廣泛進行有使用螢光X射線之強度之定量分析。該使用螢光X射線分析法之爐渣組成之定量方法如下所述。其係如下方法：採取爐渣之一部分，將採取之爐渣搬送至分析室並製備分析用試樣，其後，對所製備之分析用試樣照射X射線(一次X射線)，對各個元素測定自分析用試樣所產生之螢光X射線(二次X射線)之強度，並使用預先製作之各元素之校準曲線，根據螢光X射線強度之測定值求出各元素之含量。
於螢光X射線分析法中，為了以較高之精度進行定量，需要使分析用試樣之測定面平滑。作為用於此之分析用試樣之製備方法，主要進行玻璃珠法、壓塊法、直接法之3種。
玻璃珠法係使用Na2B4O7或Li2B4O7等熔劑將所採取 之爐渣熔融而玻璃化，並將玻璃化者作為分析用試樣之方法。藉由玻璃珠法所得之分析用試樣富有均質性，能夠高精度地進行分析。然而，由於至分析值明確為止需要1小時左右之長時間，故無法對操作進行反饋。
壓塊法係將粉碎之爐渣與少量之澱粉或纖維素等有機系黏合劑混合，並加壓成形為圓盤狀之試樣製備方法。利用壓塊法所進行之分析儘管與玻璃珠法相比分析精度較差，但具有能夠將試樣製備時間縮短至約一半之優點。
專利文獻5提出有為了於壓塊法中不降低分析精度地縮短分析時間，而使用噴射磨機將爐渣超微粒子化至平均粒徑10μm以下，且於無黏合劑下將該超微粒子加壓成形為圓盤狀而進行分析之方法。於專利文獻5之實施例中記載有平均分析時間為10分鐘之內容。
直接法係將所採取之爐渣試片以保持原樣之狀態供至螢光X射線分析法之方法，可實現數分鐘左右之短時間之分析。但是，於螢光X射線分析法中需要平滑之測定面，因此，為了獲得平滑之測定面，專利文獻6及專利文獻7提出了向熔融之爐渣中壓入取樣器，利用取樣器使爐渣急冷，並採取具有平滑面之爐渣試片之方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平10-152714號公報
專利文獻2：日本專利特開平4-72007號公報
專利文獻3：日本專利特開平5-140627號公報
專利文獻4：日本專利特開平6-200311號公報
專利文獻5：日本專利特開平11-23496號公報
專利文獻6：日本專利特開平9-166589號公報
專利文獻7：日本專利特開平11-304675號公報
本發明者等人於使用殘留有爐渣之一部分之轉爐型精煉爐，實施殘留於爐內之熔融鐵之下一步驟之精煉、或使用新裝入至爐內之熔鐵進行之下一爐次之熔融鐵之精煉的情形時，確認了在下一步驟之精煉或下一爐次之精煉中，不易控制爐渣之鹼度((質量%CaO)/(質量%SiO2))。即，確認了不易添加適當量之CaO系媒熔劑。通常，藉由將爐渣之鹼度控制於1.20左右，能夠對熔鐵進行適當之脫磷處理，但添加必需量以上之CaO系媒熔劑會導致成本增加。
即，於至今為止所提出之熔融鐵之上述精煉方法中，為了進一步減少成本，需要將CaO系媒熔劑等造渣劑之添加量抑制於必要最低限度之量。並且，為了將其實現，需要準確地掌握添加造渣劑之前之爐內之爐渣之組成及殘留量。例如，於專利文獻1中，於在脫矽處理後之排渣後添加CaO系媒熔劑之情形時，為了計算適當之CaO系媒熔劑之添加量，需要掌握殘留於爐內之爐渣之鹼度及爐渣之殘留量。
專利文獻4於爐內殘留有既定量之爐渣，根據爐內不存在熔鐵時之傾動角度與爐渣殘留量之關係，求出爐渣殘留量。如 專利文獻1或專利文獻2之中間排渣步驟般，於爐內存在熔鐵之情形時，由於爐內之熔鐵量本身發生變化，故即便使用專利文獻4之技術，亦無法準確地掌握爐內之爐渣殘留量。
另一方面，作為準確地評價爐內殘留爐渣之組成之方法，專利文獻5所揭示之方法因需要進行粉碎直至達到可加壓成形之等級，故難以至中間排渣步驟結束前完成分析用試樣之製備。又，專利文獻6、7所揭示之方法由於將爐渣急冷，故分析用試樣容易產生偏析，分析精度存在問題。如上所述，包括專利文獻1~7在內，於過去之專利文獻中，並未發現針對準確地分析爐內殘留爐渣之組成之方法之詳細記載。
因此，通常進行藉由計算爐渣組成而進行估算之方法。然而，就使所生成之爐渣之一部分或全部殘留於爐內而直接進行下一步驟之精煉或下一爐次之熔融鐵之精煉之方面而言，於藉由計算之方法之情形時，所估算之爐渣組成或爐渣量之精度降低。因此，存在實際之爐渣組成與計算值之背離變大，而陷入難以連續性地進行熔鐵預處理之狀況的可能性。
又，除鹼度以外，迅速得知爐渣組成之需求亦涉及多方面。例如爐渣中之MgO濃度與爐體之耐火物壽命密切相關。其原因在於，若爐渣中之MgO濃度過低，則爐壁耐火物之損傷變得明顯。另一方面，若爐渣中之MgO濃度過高，則於將廢棄爐渣利用於路基材料等之情形時有產生膨脹等之虞，故而不佳。因此，爐渣中之MgO濃度有適當之範圍，期望進行迅速之爐渣組成之分析。若能夠於精煉步驟中迅速地評價爐渣中MgO濃度，則不僅藉由適當之MgO濃度之控制實現爐體壽命之延長，且於假設偏向高濃度 側之情形時，可藉由與能夠回收利用之爐渣區分而提高生產性。
本發明係鑒於上述情況而成者，其目的在於提供一種能夠迅速且高精度地測定於熔融鐵之精煉中產生之爐渣之組成的爐渣之分析方法，又，提供一種基於藉由該爐渣之分析方法所得之分析結果而決定適當之造渣劑之添加量的熔融鐵之精煉方法。
用於解決上述問題之本發明之主旨如下所述。
[1]一種爐渣之分析方法，其係於熔融鐵之精煉中產生之爐渣之分析方法；包含如下步驟：將自爐渣採取之爐渣試樣進行粉碎之步驟；自粉碎之爐渣粒子採取將通過篩之爐渣粒子之粒度分佈作為以較細之粒子之側為零且朝右上升之曲線而以質量百分率表示之累積粒度分佈曲線中之10%粒徑(D10)為0.1mm以上且90%粒徑(D90)為2.0mm以下的爐渣粒子之步驟；將採取之爐渣粒子填充至測定用容器之步驟；測定來自所填充之爐渣粒子群之螢光X射線強度之步驟；及根據所測定之螢光X射線強度對爐渣之組成進行定量分析之步驟。
[2]如上述[1]記載之爐渣之分析方法，其中，於上述測定螢光X射線強度之步驟中，測定包含鈣(Ca)及矽(Si)之2種以上之元素之螢光X射線強度。
[3]一種熔融鐵之精煉方法，其係使轉爐型精煉爐中之熔融鐵之精煉中產生之爐渣之一部分殘留於上述轉爐型精煉爐，而直接進行殘留於上述轉爐型精煉爐之熔融鐵之下一步驟之精煉、或使用新裝 入至上述轉爐型精煉爐之熔鐵進行之下一爐次之熔融鐵之精煉者；藉由如上述[1]或上述[2]記載之爐渣之分析方法，對熔融鐵之精煉中產生之上述爐渣之組成進行定量分析；基於該分析結果，決定在殘留有爐渣之上述轉爐型精煉爐中進行之殘留於爐內之熔融鐵之下一步驟之精煉、或使用新裝入至爐內之熔鐵進行之下一爐次之熔融鐵之精煉的精煉前及/或精煉中添加之造渣劑之量。
[4]如上述[3]記載之熔融鐵之精煉方法，其中，上述熔融鐵之精煉係使用1個轉爐型精煉爐對熔鐵進行複數個精煉步驟，於該複數個精煉步驟之間，在使熔鐵及爐渣之一部分殘留於上述轉爐型精煉爐之情況下排出爐渣之殘餘部分而進行的熔鐵之預處理；於上述爐渣之殘餘部分之排出時分析上述爐渣之組成；基於該分析結果，決定於下一步驟之精煉步驟中添加之造渣劑之量。
[5]如上述[3]記載之熔融鐵之精煉方法，其中，上述熔融鐵之精煉係使用1個轉爐型精煉爐對熔鐵進行預處理之精煉；其係在使所產生之爐渣之一部分或全部殘留於上述轉爐型精煉爐之情況下將預處理後之熔鐵進行出爐，並向爐內新裝入熔鐵，實施下一爐次之預處理的熔鐵之預處理；於使上述爐渣之一部分或全部殘留於上述轉爐型精煉爐時，分析殘留之爐渣之組成；基於該分析結果，決定下一爐次之預處理中添加之造渣劑之量。
[6]一種熔融鐵之精煉方法，其包含如下步驟： 脫矽處理步驟，其對自高爐出鐵之熔鐵進行脫矽處理；中間排渣步驟，其於使經脫矽處理之熔鐵殘留於上述轉爐型精煉爐內之狀態下，將由上述脫矽處理步驟所產生之脫矽爐渣自上述轉爐型精煉爐進行排渣；脫磷處理步驟，其對殘留於上述轉爐型精煉爐之熔鐵進行脫磷處理；及出爐步驟，其將經脫磷處理之熔鐵自上述轉爐型精煉爐進行出爐；該熔融鐵之精煉方法係使用1個轉爐型精煉爐，依照上述順序進行上述步驟而對熔鐵實施預處理者；於上述中間排渣步驟中，藉由如上述[2]記載之爐渣之分析方法，對脫矽爐渣之組成進行定量分析；基於該分析結果，求出脫矽爐渣之鹼度((質量%CaO)/(質量%SiO2))；基於所求出之鹼度((質量%CaO)/(質量%SiO2))，決定於上述脫磷處理步驟中添加之造渣劑之量。
[7]如上述[3]至上述[6]中任一項記載之熔融鐵之精煉方法，其中，上述造渣劑為CaO系媒熔劑。
[8]如上述[3]至上述[7]中任一項記載之熔融鐵之精煉方法，其中，使用MgO系媒熔劑作為上述造渣劑之一部分；上述爐渣之分析結果包含爐渣中之MgO含量；基於上述爐渣之分析結果，決定上述MgO系媒熔劑之添加量。
[9]如上述[3]至上述[8]中任一項記載之熔融鐵之精煉方法，其中，使用氧化鐵系媒熔劑作為上述造渣劑之一部分； 上述爐渣之分析結果包含爐渣中之氧化鐵含量；基於上述爐渣之分析結果，決定上述氧化鐵系媒熔劑之添加量。
根據本發明，由於使用將累積粒度分佈曲線中之10%粒徑(D10)為0.1mm以上且90%粒徑(D90)為2.0mm以下之粒徑之爐渣粒子填充至測定用容器者作為螢光X射線分析法中之分析用試樣，因而能夠迅速且高精度地對在熔融鐵之精煉中產生之爐渣之組成進行定量分析。又，於使在熔融鐵之精煉中產生之爐渣之一部分或全部殘留於轉爐型精煉爐之狀態下，直接使用該轉爐型精煉爐進行熔融鐵之下一步驟之精煉或下一爐次之熔融鐵之精煉時，藉由基於利用本發明之爐渣之分析方法所得之分析結果而決定造渣劑之添加量，能夠決定造渣劑之適當之添加量。
圖1係表示爐渣粒子之粒徑與爐渣鹼度測定值之關係之圖。
圖2係將藉由本發明之爐渣分析方法而求出之脫矽爐渣之鹼度與根據藉由壓塊法製備之分析用試樣之分析值而求出之脫矽爐渣之鹼度相比較而表示之圖。
圖3係將於脫磷處理後出爐至熔鐵收容容器之熔鐵中之磷濃度與本發明例1及比較例1相比較而表示之圖。
本發明者等人為解決上述問題，對爐渣之分析時間之縮短化進行研究，進而，針對包括刻意地使由熔融鐵之精煉所產生 之爐渣殘留且將所殘留之爐渣應用於下一步驟之精煉或下一爐次之熔融鐵之精煉之步驟的熔融鐵之精煉步驟，詳查其特徵或環境。其結果，作為解決上述問題之手段，發現了於轉爐型精煉爐之機側迅速地對由熔融鐵之精煉所產生之爐渣之組成進行定量分析之方法。此處，所謂「刻意地殘留爐渣」係指不進行使轉爐型精煉爐之爐口朝向正下方而使轉爐型精煉爐倒立之排渣操作，調節轉爐型精煉爐之傾動角度排出爐渣，從而使爐渣殘留於爐內。
即，例如，如專利文獻1所揭示般，於熔鐵預處理中之脫矽處理結束後，存在藉由使轉爐型精煉爐傾動而將爐渣自爐口排出之中間排渣步驟。發現於自脫矽處理結束時間點至中間排渣步驟之期間中，藉由採取爐內或排渣中或排渣後之爐渣，於轉爐型精煉爐之機側進行分析，能夠於中間排渣步驟時間內分析爐渣之組成，且可將該分析結果應用於下一步驟之脫磷處理步驟。
以下對本發明進行詳細說明。首先，對爐渣組成之分析方法進行說明。
於爐渣組成中，由於爐渣之鹼度((質量%CaO)/(質量%SiO2))對精煉中之爐渣黏性或脫磷效率等有較大影響，故分析需求較大。能夠於轉爐型精煉爐之機側迅速且定量地對爐渣之鹼度進行評價，藉此，就使添加之造渣劑成為必要最低限度並且能夠進行有效之脫磷處理等方面而言，工業意義較大。
為了定量地對爐渣之鹼度進行評價，需要定量分析爐渣之CaO含量及SiO2含量。通常，於排渣時之爐渣中，鈣(Ca)及矽(Si)以氧化物(CaO及SiO2)之形態存在，排渣時之爐渣中不存在鈣及矽之氧化物以外之其他形態。即，只要將爐渣中之鈣及矽之元 素組成定量化，則能夠定量分析爐渣之CaO含量及SiO2含量。就該觀點而言，作為爐渣之定量分析方法，較佳為螢光X射線分析法。又，螢光X射線分析法之穩定性、操作性、迅速性亦優異，就該方面而言，作為於轉爐型精煉爐等之機側進行之分析手段亦較佳。
作為螢光X射線分析裝置之檢測系統，存在能量分散型及波長分散型，任一方式均能夠測定爐渣組成。由於能量分散型之檢測器無需如波長分散型之檢測器般掃描分光晶體，故能夠進行更短時間之測定。因此，就測定時間之迅速性之觀點而言，更佳為檢測系統為能量分散型。進而，若考慮到於轉爐型精煉爐之機側進行之分析，則理想為不使用冷卻水或液氮等之可攜式等簡單之構成的螢光X射線分析裝置。
分析對象之元素較佳為設為包含鹼度之評價所必需之鈣及矽在內的2種以上，作為鈣及矽以外之分析對象元素，可列舉鎂(Mg)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)等。
為了對爐渣之鹼度進行評價，需要測定爐渣中之CaO含量及SiO2含量。於利用螢光X射線分析法進行分析之情形時，為了消除共存元素之影響，藉由使用在與目標物之爐渣等同之成分體系下製作之標準爐渣樣品預先製作校準曲線，且對鈣、矽等之定量值進行氧化物換算，能夠求出爐渣中之CaO含量及SiO2含量(稱為「校準曲線法」)。又，即便利用由X射線吸收係數或一次X射線之強度分佈等物理常數基於理論強度式而進行定量的基本參數法，亦能夠求出爐渣中之CaO含量及SiO2含量，能夠進行鹼度之評價。於本發明中，可使用校準曲線法及基本參數法之任一者。
其次，對分析用試樣之製備方法進行說明。
由於在熔鐵之脫矽處理步驟或脫磷處理步驟等精煉時，大量產生氣體，故所採取之爐渣試片為多孔狀而空隙較多。因此，即便為了採用直接法而藉由研磨等將爐渣表面平滑化，有些地方亦存在微細之孔，基於對採取後保持原樣之試樣進行分析所得之分析值之鹼度會視測定位置不同而有較大差異。又，藉由直接法求出之鹼度亦存在測定值成為較高值之問題。認為該情況係由於來自屬於軟X射線區域之矽之螢光X射線強度因存在於爐渣試片之空隙之空氣而衰減，故表觀上之鹼度變高。
本發明者等人對防止由存在於爐渣試片之空隙之空氣所導致之矽之螢光X射線強度之衰減進行了研究，認為為此需要將爐渣粒子粉碎至能夠忽略來自矽之螢光X射線強度之衰減之尺寸，並進行了研究實驗。
研究實驗係將爐渣試片粗粉碎，並使用篩對經粗粉碎者進行篩分，調查爐渣粒徑對鹼度測定值之影響。篩分設為如下6個水準：(1)：採取後保持原樣之爐渣粒子；(2)：粒徑9.5mm以上；(3)：粒徑4.8mm以上且未滿9.5mm；(4)：粒徑2.0mm以上且未滿4.8mm；(5)：粒徑1.2mm以上且未滿2.0mm；(6)：粒徑0.1mm以上且未滿1.2mm。
此處，例如，所謂爐渣粒子之粒徑為0.1mm以上係指殘留於網眼尺寸為0.1mm之篩之粒子，所謂爐渣粒子之粒徑為未滿2.0mm係指通過網眼尺寸為2.0mm之篩之粒子。即，爐渣粒 子之粒徑係藉由利用篩所進行之篩分而決定之粒徑。
將經篩分之各爐渣粒子群填充至內徑90mm之圓柱狀(培養皿狀)之測定用容器作為分析用試樣，利用手持型螢光X射線分析裝置(Olympus製造之DELTA)向該測定用容器內之爐渣粒子群照射X射線(一次X射線)，測定來自分析用試樣之鈣及矽之螢光X射線(二次X射線)之強度，並利用基本參數法求出爐渣鹼度。X射線源之輸出為管電壓50kV、管電流0.2mA，且將每1點之螢光X射線計數時間設為25秒。測定點數於各分析用試樣均設為6點，亦對測定值之差異(標準偏差σ)進行評價。
再者，測定用容器內之爐渣粒子群之厚度只要為將測定用容器之底部完全遮蓋之厚度即足夠。又，向測定用容器填充時，亦存在爐渣粒子群之表面傾斜或成為山形之情形，但於此種情形時，只要給予測定用容器振動等將其弄平至平坦之狀態，而能夠確保使手持型螢光X射線分析裝置之X射線照射部位無間隙地接觸之部分即可。即，只要能夠確保使手持型螢光X射線分析裝置之X射線照射部位無間隙地接觸之部分，便對填充方法沒有制約。
作為比較，使用壓塊法及玻璃珠法(步驟分析方法)製備分析用試樣，且以與上述相同條件測定爐渣鹼度。
於圖1示出各分析用試樣之爐渣鹼度之測定結果。如圖1所示，於使用壓塊法及玻璃珠法製備之分析用試樣之任一者中，爐渣之鹼度均為約1.20，可知供至試驗之爐渣之鹼度為約1.20。與此相對，採取後保持原樣之分析用試樣之爐渣鹼度之測定值為約2.40，且伴隨爐渣粒子之粒徑變小而減少，於爐渣粒子之粒徑為0.1mm以上且未滿1.2mm之情形時、及於1.2mm以上且未滿2.0mm 之情形時，成為與使用壓塊法及玻璃珠法而製備之分析用試樣大致相等之鹼度。又，關於鹼度之測定值之差異亦為如下之良好之結果：於粒徑為0.1mm以上且未滿1.2mm之情形時、及於粒徑為1.2mm以上且未滿2.0mm之情形時，表示分析精度之標準偏差σ為0.1以下(變異係數Cv：10%以下)。
由以上實驗可闡明，藉由將爐渣粒子之粒徑製備成大致2.0mm以下，由空隙所導致之矽之螢光X射線強度之衰減減少至能夠忽略之水準，分析精度提高，藉此，鹼度之分析值變為與利用壓塊法或玻璃珠法求出之分析值大致等同。
進而，為了調查粒徑大於2.0mm之爐渣粒子之影響，進行下文所示之研究實驗。
將同一爐渣粉碎，藉由篩分操作，製備爐渣粒徑為如下5個水準之試樣：(1)：將通過篩之爐渣粒子之粒度分佈作為以較細之粒子之側為零且朝右上升之曲線而以質量百分率表示之累積粒度分佈曲線中之100%粒徑(累積質量百分率達到100%之粒徑，亦記為「D100」)、即篩下之累積質量百分率達到100%之粒徑為2.0mm的試樣(試樣A)；(2)以質量百分率表示之累積粒度分佈曲線中之95%粒徑(累積質量百分率達到95%之粒徑，亦記為「D95」)、即篩下之累積質量百分率達到95%之粒徑為2.0mm的試樣(試樣B)；(3)以質量百分率表示之累積粒度分佈曲線中之90%粒徑(累積質量百分率達到90%之粒徑，亦記為「D90」)、即篩下之累積質量百分率達到90%之粒徑為2.0mm的試樣(試樣C)；(4)以質量百分率表示之累積粒度分佈曲線中之85%粒徑(累積 質量百分率達到85%之粒徑，亦記為「D85」)、即篩下之累積質量百分率達到85%之粒徑為2.0mm的試樣(試樣D)；(5)以質量百分率表示之累積粒度分佈曲線中之80%粒徑(累積質量百分率達到80%之粒徑，亦記為「D80」)、即篩下之累積質量百分率達到80%之粒徑為2.0mm的試樣(試樣E)。
將所製備之各爐渣粒子群與上述之實驗同樣地填充至內徑90mm之圓柱狀(培養皿狀)之測定用容器作為分析用試樣，使用手持型螢光X射線分析裝置測定爐渣之鹼度(測定點為6點)並進行評價。
將鹼度之測定結果示於表1。
利用玻璃珠法測定之爐渣之鹼度為1.18，試樣A、B、C、D之分析值與利用玻璃珠法測定之鹼度大致等同。試樣E所測定之鹼度為1.24，顯示與玻璃珠法相比略高之值。針對分析精度，於試樣A、B、C中標準偏差σ均為0.05以下，與此相對，於試樣D、E中，標準偏差σ均為大約0.1。
該結果顯示出，於試樣D中，雖然藉由6點分析所得之鹼度之平均值接近藉由玻璃珠法所得之分析值，但存在分析值之 差異較大而未必獲得準確之鹼度之可能性。又，顯示出於試樣E中，所測定之鹼度相對於玻璃珠法為較高之值，並且差異亦較大，不適於鹼度之分析。
作為其原因，認為試樣D、E均於分析試樣中包含大於2.0mm之爐渣粒子15質量%以上，其結果為，由大於2.0mm之爐渣粒子所產生之空隙或凹凸為對分析值產生影響。即，顯示出為了測定精度良好且準確之鹼度，鹼度測定對象之爐渣試樣不可包含2.0mm以上之爐渣粒子超過10質量%之範圍。即，可知，用於測定鹼度之爐渣試樣必須使90%粒徑即D90為2.0mm以下。
闡明藉由如上述般製備爐渣粒子之粒徑，由空隙所導致之矽之螢光X射線強度之衰減減少至能夠忽略之水準，分析精度提高，鹼度之分析值成為與藉由壓塊法或玻璃珠法所求出之分析值大致等同。至將爐渣粒子粉碎且進行篩分而製成分析試樣所需要之時間為30秒左右，能夠以即便加上其後之分析時間亦約為1分鐘之短時間測定爐渣之鹼度。
只要能將爐渣粉碎至上述粒徑，則對粉碎方法並無制約，例如，藉由將顎式破碎機之間隙寬度調節至適當之設定值而進行粉碎，能夠獲得滿足D90≦2.0mm之粒徑之爐渣粒子。
再者，如上所述，藉由將爐渣試樣設為D90≦2.0mm，獲得與利用壓塊法或玻璃珠法求出之鹼度大致等同之良好之結果，但進而經過反覆研究，結果可知，若細粉狀之爐渣粒子之含量變多，則有分析精度降低之傾向。認為其原因在於，所獲得之試樣作為細粉狀之爐渣與粒狀之爐渣之混合物不均勻，即，粒狀之爐渣之比例較多之部分與細粉狀之爐渣之比例較多之部分於試樣中存在偏重。
又，粒徑大致0.1mm以下之細粉狀之爐渣粒子容易飛揚，試樣之處理變得繁雜，反而操作上費時間，於應用於迅速分析時不佳。因此，進行下文所示之研究實驗，對細粉狀之爐渣粒子之影響進行調查。
藉由對同一爐渣進行粉碎、篩分操作，製備爐渣粒徑為如下6個水準之試樣：(1)：D90=2.0mm之試樣(試樣I)；(2)：D90=2.0mm且D5=0.1mm之試樣(試樣II)；(3)：D90=2.0mm且D10=0.1mm之試樣(試樣III)；(4)：D90=2.0mm且D15=0.1mm之試樣(試樣IV)；(5)：D90=2.0mm且D20=0.1mm之試樣(試樣V)；(6)：D100=0.1mm之試樣(試樣VI)。
將各爐渣粒子群與上述實驗同樣地填充至內徑90mm之圓柱狀(培養皿狀)之測定用容器作為分析用試樣，利用手持型螢光X射線分析裝置求出爐渣鹼度(測定點為6點)並進行評價。
將鹼度之測定結果示於表2。
如表2所示，於全部之分析用試樣中，所測定之鹼度 與由玻璃珠法測定之鹼度良好地一致。然而，可知，於試樣IV及試樣V中，表示分析精度之標準偏差σ超過0.05，與其他試樣相比較差。另一方面，於試樣VI中，即便準確度及分析精度均優異，但僅製備D100=0.1mm之試樣亦需要7分鐘左右。此外，由於試樣之處理繁雜，且細粉狀爐渣附著於螢光X射線分析裝置之測定部位等操作上之弊病，至鹼度之測定結束需要12分鐘以上。
該等結果表示，若0.1mm以下之爐渣粒子超過10%，則不僅存在分析精度降低之可能性，且將爐渣粒子全部製成0.1mm以下之細粉狀係造成損失迅速性之重要因素。由上述可知，用於測定鹼度之爐渣試樣必須將D10設為0.1mm以上。
由以上之實驗結果可知，鹼度測定用之爐渣試樣必須D10≧0.1mm且D90≦2.0mm。
根據以上結果，藉由例如使用網眼尺寸為0.1mm之篩及網眼尺寸為2.0mm之篩，將通過網眼尺寸為2.0mm之篩且未通過網眼尺寸為0.1mm之篩的爐渣粒子用作分析用試樣等，能夠獲得2.0mm以下且去除了細粉狀之粒子之所需之粒徑之分析試樣。再者，此時，藉由將網眼尺寸為2.0mm之篩與網眼尺寸為0.1mm之篩重疊使用，充分地縮短篩分所需要之操作時間，對迅速分析較佳。
以下，對包括隔著中間排渣步驟對熔鐵進行預處理之精煉步驟的本發明之一實施形態進行說明。
於隔著中間排渣步驟進行脫矽處理及脫磷處理之熔鐵預處理中，為了決定恰好適當之CaO系媒熔劑之添加量，需要於脫磷處理前之時間點預先掌握殘留於爐內之爐渣之組成及質量。再 者，作為用於控制爐渣中之CaO含量之CaO系媒熔劑，可列舉生石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)、熟石灰(Ca(OH)2)、白雲石(MgO-CaO)、熔鐵之脫碳處理時所產生之脫碳爐渣(亦稱為「轉爐渣」)等。
因此，於本發明之一實施形態中，為了迅速地分析爐渣組成，於自脫矽處理結束時後起至中間排渣步驟中採取爐渣，將所採取之爐渣於轉爐型精煉爐之機側實施粗粉碎及篩分之簡單之試樣製備處理，採取滿足D10≧0.1mm且D90≦2.0mm之爐渣粒子。其後，將所採取之爐渣粒子填充至測定用容器作為分析試樣，利用螢光X射線分析法對爐渣之組成進行定量分析，並根據該分析值測定爐渣之鹼度。
具體而言，於使用1個轉爐型精煉爐，依序進行：脫矽處理步驟，其對自高爐出鐵之熔鐵進行脫矽處理；中間排渣步驟，其於使經脫矽處理之熔鐵殘留於上述轉爐型精煉爐內之狀態下，將由上述脫矽處理步驟所產生之脫矽爐渣自上述轉爐型精煉爐排渣；脫磷處理步驟，其對殘留於上述轉爐型精煉爐之熔鐵進行脫磷處理；及出爐步驟，其將經脫磷處理之熔鐵自上述轉爐型精煉爐出爐；而對熔鐵實施預處理之熔融鐵之精煉方法中，在中間排渣步驟中，藉由上述本發明之爐渣分析方法對脫矽爐渣之組成進行定量分析，並基於該分析結果求出脫矽爐渣之鹼度。
即，於對轉爐型精煉爐內之熔鐵進行將CaO系媒熔劑及氣體氧或氧化鐵作為氧源供給而實施之習知進行之脫矽處理之後，使轉爐型精煉爐傾動向與出爐時相反之側、即設置有出爐口之側之相反側，經由爐口排出爐渣(中間排渣)。於該中間排渣步驟中，實施爐渣組成之分析。
供至分析用試樣之爐渣試片只要能夠於自脫矽處理結束時以後起至中間排渣步驟中採取，則並無特別限定。作為爐渣試片之採取方法，可採用脫矽處理結束後立即利用副槍(sublance)自轉爐型精煉爐內採取之方法、於中間排渣時自傾動之爐口採取爐渣之方法、自排出後之爐渣收容容器內之爐渣採取之方法等。
所採取之脫矽爐渣之鹼度之測定係將螢光X射線分析裝置、粉碎機、篩及測定用容器放至轉爐型精煉爐之機側，於現場進行粗粉碎及試樣製備，採取滿足D10≧0.1mm且D90≦2.0mm之爐渣粒子。將所採取之爐渣粒子填充至測定用容器作為分析用試樣，測定來自該分析用試樣之包含鈣及矽之2種以上之元素之螢光X射線強度。繼而，使用校準曲線法或基本參數法進行爐渣組成之定量，且算出爐渣之鹼度。
包括粗粉碎之試樣製備在內，自爐渣試片之採取至鹼度測定為止，能夠以1個分析用試樣之每一處約1分鐘左右進行爐渣之定量分析。本發明之爐渣之分析方法之優點在於差異較少，故對每1個分析用試樣只要於1處實施分析即足夠。當然，亦可對每1個分析用試樣分析複數處而使用該等之平均值，但由於分析時間變長，故而其必要性較低。
圖2係表示將藉由本發明之爐渣分析方法而求出之脫矽爐渣之鹼度與於分析室實施之根據藉由壓塊法製備之分析用試樣之分析值而求出之脫矽爐渣之鹼度相比較之圖。如圖2所示，可確認兩者之間具有良好之直線關係。關於圖2之詳細內容如下所述。
於繼中間排渣步驟之脫磷處理步驟中，使用藉由本發 明之分析方法而求出之脫矽爐渣之鹼度與轉爐型精煉爐內之殘留爐渣量，以達到該爐內之熔鐵之脫磷處理所需之爐渣鹼度之方式，算出添加之CaO系媒熔劑之量，基於該算出結果，將CaO系媒熔劑添加至爐內並進行脫磷處理。轉爐型精煉爐內之殘留爐渣量係作為中間排渣前之該爐內之爐渣之質量推定值與根據收納有由中間排渣而排出之爐渣之爐渣收容容器之質量測定值而推定之爐渣排出量的差量而算出。
關於脫磷處理步驟，實施將氣體氧或氧化鐵作為氧源供給至爐內而實施之習知進行之脫磷處理方法。根據脫磷處理前之熔鐵之磷濃度或熔鐵溫度、脫磷處理後之熔鐵之磷濃度之目標值等，設定爐渣鹼度之目標值，且根據應用本發明之爐渣分析方法而測定之脫矽爐渣之成分分析結果與爐內之殘留爐渣量，基於物質平衡決定CaO系媒熔劑之添加量。再者，只要於各爐次中預先採取脫磷處理前之爐渣，之後，利用玻璃珠法或壓塊法製備分析用試樣，且對該分析用試樣使用螢光X射線分析法等分析方法確認組成，則能夠確認實際上脫磷處理前之爐渣之鹼度為何種程度。
使轉爐型精煉爐傾動，將脫磷處理後之熔鐵自設置於轉爐型精煉爐之出爐口出爐至熔鐵收容容器，另一方面，使脫磷處理後之爐渣(將於脫磷處理步驟中產生之爐渣稱為「脫磷爐渣」)之一部分或全部殘留於轉爐型精煉爐。其後，將新熔鐵(於下一爐次中使用之熔鐵)裝入至轉爐型精煉爐，開始進行下一爐次之熔鐵之脫矽處理。於下一爐次之後，由於在轉爐型精煉爐內殘留有前一爐次之爐渣，故即便不添加CaO系媒熔劑，亦能夠進行脫矽處理。但是，於爐渣鹼度變低之情形時，添加CaO系媒熔劑。
由上述說明可闡明，根據包括隔著中間排渣步驟對熔鐵進行預處理之精煉步驟之本發明之一實施形態，能夠精度良好地掌握中間排渣步驟中之爐渣鹼度，藉此，能夠決定適於脫磷處理之CaO系媒熔劑之添加量。其結果為，可使CaO系媒熔劑之添加量為最小限度，實現不降低生產性而以低成本進行熔鐵預處理。
於上述說明中，對隔著中間排渣步驟進行脫矽處理及脫磷處理之熔鐵預處理之情形進行了說明，但即便於由熔鐵熔製熔鋼之情形時，藉由與上述熔鐵預處理類似之以下之程序，亦能夠應用本發明。
即，於將CaO系媒熔劑及氧源供給至轉爐型精煉爐內而對轉爐型精煉爐內之熔鐵進行脫磷處理(於該脫磷處理中由於亦發生脫矽反應，故亦稱為「脫矽脫磷處理」)之後，使轉爐型精煉爐傾動而進行排渣。於該中間排渣步驟中，應用本發明之爐渣分析方法分析爐渣組成。關於下一步驟之脫碳處理步驟，實施將CaO系媒熔劑及氧源供給至爐內而實施之習知進行之脫碳處理方法。根據脫碳處理後之熔鋼溫度及熔鋼之磷濃度之目標值等設定爐渣鹼度之目標值，且根據應用本發明之爐渣分析方法測定之脫磷爐渣之成分分析結果與由收容中間排渣步驟中排出之脫磷爐渣之爐渣收容容器之質量測定值推定之殘留爐渣量，基於物質平衡決定CaO系媒熔劑之添加量。
於脫碳處理後，使轉爐型精煉爐傾動，將產生之熔鋼自設置於轉爐型精煉爐之出爐口出鋼至熔鋼收容容器，且使脫碳處理後之爐渣(脫碳爐渣)之一部分或全部殘留於轉爐型精煉爐。其後，將新熔鐵(於下一爐次中使用之熔鐵)裝入至轉爐型精煉爐，開 始進行下一爐次之脫磷處理。
再者，闡明了藉由同樣之程序亦能夠分析爐渣中之鈣(Ca)及矽(Si)以外之成分，例如，藉由測定且控制爐渣中之MgO含有率，對爐體壽命之延長有效且能夠製備膨脹較少之適當之組成之爐渣作為路基材料。爐體壽命受到爐渣中之MgO含有率之影響的原因在於，轉爐型精煉爐之爐襯耐火物係由MgO系耐火物形成，若爐渣中之MgO含量降低，則自作為爐襯耐火物之MgO系耐火物產生MgO之溶出，而使MgO系耐火物之壽命減少。因此，於使用轉爐型精煉爐之熔鐵之脫磷處理及脫碳處理中，使用MgO系媒熔劑作為造渣劑之一部分。作為用以控制爐渣中之MgO含有率之MgO系媒熔劑，可列舉白雲石、MgO系煉磚之破碎品、及氧化鎂熔塊等。
又，於熔鐵之脫磷處理中，藉由測定爐渣中之FeOx含量並加以控制，可進行有效率之脫磷處理。於熔鐵之脫磷處理中，爐渣中之FeOx有助於熔鐵中之磷之氧化及爐渣之渣化，為了進行有效率之脫磷處理，理想為於爐渣中存在5~15質量%之FeOx。因此，於使用轉爐型精煉爐之熔鐵之脫磷處理中，使用氧化鐵系媒熔劑作為造渣劑之一部分。作為用以控制爐渣中之FeOx含量之氧化鐵系媒熔劑，可列舉鐵礦石粉、作為鐵礦石與生石灰之混合體之燒結礦粉、及製鐵步驟中之集塵灰塵等。再者，所謂FeOx係指FeO或Fe2O3等所有鐵氧化物。
本發明之爐渣分析方法亦可應用於刻意地使爐渣殘留於轉爐型精煉爐內而將殘留之爐渣用於下一爐次之熔鐵之處理之精煉步驟。
例如，於使用1個轉爐型精煉爐反覆進行熔鐵之脫磷處理(包括脫矽、脫磷處理)之情形時，或於使用1個轉爐型精煉爐反覆進行將熔鐵脫碳而製成熔鋼之脫碳處理之情形時，存在於出爐(出鋼)後，使爐渣之至少一部分殘留於爐內，直接向轉爐型精煉爐新裝入熔鐵而進行下一爐次之熔融鐵之精煉之情況。其係為了將處理後之爐渣所殘有之脫磷能力用於下一爐次之熔鐵之脫磷處理及脫碳處理而進行。於此情形時，藉由應用本發明之爐渣分析方法對處理後之爐渣成分進行分析並評價，能夠對爐渣之脫磷能力等進行評價，調節爐渣之殘留量，或調節下一爐次之精煉用之造渣劑添加量。
[實施例1]
於使用容量250噸之1座轉爐型精煉爐，依序進行脫矽處理、中間排渣、脫磷處理而對熔鐵實施預處理時，於45爐次之預處理中，在脫矽處理結束後，自轉爐型精煉爐採取脫矽爐渣。將所採取之各爐渣分成2份，將一份供給至本發明之爐渣分析方法(本發明方法)，並將另一份供給至作為步驟分析而實施之習知之爐渣分析方法(習知方法)。利用本發明方法與習知方法，比較脫矽爐渣之鹼度((質量%CaO)/(質量%SiO2))。於本發明方法中，自分析用試樣之製備起至分析為止全部係於轉爐型精煉爐之機側進行。
本發明方法中之分析用試樣之製備方法及分析條件如下所述。
[分析用試樣製備方法]：使用設定為粉碎粒度2.0mm之顎式破碎機對爐渣進行粗粉碎，進而，使用網眼尺寸為0.1mm之篩及網眼尺寸為2.0mm之篩進行篩分，採取0.1mm以上且未滿2.0mm 之爐渣粒子，將所採取之爐渣粒子群填充至測定用容器作為分析用試樣。
[分析條件]：使用能量分散型手持型螢光X射線分析裝置(Olympus製造之DELTA)，以50kV、0.2mA之輸出照射X射線。測定點數設為各分析用試樣1點，且將鈣及矽作為分析對象元素。鈣及矽之定量方法係使用基本參數法。
另一方面，習知方法中之分析用試樣之製備方法及分析條件如下所述。
[分析用試樣製備方法]：藉由壓塊法製備分析用試樣。具體而言，將爐渣粉碎至粒徑75μm以下，並將經粉碎之爐渣裝至專用之金屬製容器(直徑：40mm、厚度：5mm)而加壓成形，將所得試樣作為分析用試樣。
[分析條件]：使用波長分散型螢光X射線分析裝置(Rigaku Simultix)，以50kV、50mA之輸出照射X射線。測定點數設為各分析用試樣1點，且將鈣及矽作為分析對象元素。鈣及矽之定量方法係使用校準曲線法。
圖2係將藉由本發明方法及習知方法而求出之脫矽爐渣之鹼度相比較而表示之圖。若以與習知方法之誤差(偏移之標準偏差σd)對本發明方法之準確度進行評價，則σd=0.04，確認於兩者之間如圖2所示般具有良好之直線關係。再者，若對每1試樣之分析時間進行比較，則於本發明方法中為1分鐘，於習知方法中為25分鐘。
根據該結果可確認，藉由應用本發明之爐渣分析方法，能夠進行準確且迅速之爐渣之組成分析。
[實施例2]
進行如下之精煉(本發明例1)：於使用容量250噸之1座轉爐型精煉爐，依序進行脫矽處理、中間排渣、脫磷處理而對熔鐵實施預處理時，使用本發明之爐渣分析方法分析爐渣組成，且基於該爐渣組成分析結果決定CaO系媒熔劑之添加量。具體而言，於中間排渣時分析脫矽處理後之爐渣組成，且基於該爐渣組成分析結果求出脫矽處理後之爐渣之鹼度((質量%CaO)/(質量%SiO2))。基於所求出之鹼度，算出下一步驟之脫磷處理中之CaO系媒熔劑之添加量，並添加所算出之量之CaO系媒熔劑。中間排渣時之爐渣組成之分析方法自分析用試樣之製備起至分析為止係以與上述[實施例1]之本發明方法相同之條件進行。
除此之外，亦進行習知之熔鐵預處理(比較例1)：於脫矽處理後不分析爐渣組成，而藉由計算脫矽處理後之爐渣之鹼度進行估算，且基於所估算之鹼度，算出下一步驟之脫磷處理中之CaO系媒熔劑之添加量，並添加所算出之量之CaO系媒熔劑。
本發明例1及比較例1之任一者均連續地實施100爐次(n=1~100)如下一系列之熔鐵之預處理：將脫磷處理結束時之熔鐵之磷濃度之目標值(上限值)設為0.030質量%，且將脫磷處理後之爐渣不排渣地殘留於爐內而直接裝入下一爐次之熔鐵，繼而進行脫矽處理之後，隔著中間排渣進行脫磷處理。
於上述脫矽處理步驟中，使用脫碳爐渣作為CaO系媒熔劑，以脫矽處理後之爐渣之鹼度之計算值(計算鹼度)成為1.20之方式，調節脫碳爐渣之添加量。於即便不添加脫碳爐渣計算鹼度亦能夠確保上述目標值(1.20)之情形時，不添加脫碳爐渣地進行脫 矽處理。氧源係根據熔鐵中之矽濃度而供給。
脫矽爐渣之鹼度於比較例1中係藉由(1)式進行計算，於本發明例1中係藉由(2)式進行計算。
Bc,Sil(n)=[WS,P1(n-1)×α 1×Bc,P1(n-1)/{Bc,P1(n-1)+1}+WSL,Sil(n)×β 1]/[WS,P1(n-1)×α 1/{Bc,P1(n-1)+1}+WSL,Sil(n)×γ 1+(XSil(n)/100)×WHM1(n)×60/28]…(1)
Bm,Sil(n)=(%CaO)m,Sil(n)/(%SiO2)m,Sil(n)…(2)
其中，於(1)式、(2)式中，各符號如下所述。
Bc,Sil(n)：第n爐次之預處理之脫矽處理結束時之爐渣的計算鹼度
Bc,P1(n-1)：第n-1爐次之預處理之脫磷處理結束時之爐渣的計算鹼度
WS,P1(n-1)：第n-1爐次之預處理之脫磷處理結束時的計算爐渣質量(t)
WSL,Sil(n)：第n爐次之預處理之脫矽處理步驟中之脫碳爐渣的添加量(t)
XSil(n)：第n爐次之預處理之脫矽處理前之熔鐵中的矽濃度(質量%)
WHM1(n)：第n爐次之預處理之脫矽處理前的熔鐵質量(t)
Bm,Sil(n)：第n爐次之預處理之脫矽處理結束後之爐渣的藉由本發明之爐渣分析方法而求出之鹼度
(%CaO)m,Sil(n)：第n爐次之預處理之脫矽處理結束後之爐渣的藉由本發明之爐渣分析方法而定量之CaO濃度(質量%)
(%SiO2)m,Sil(n)：第n爐次之預處理之脫矽處理結束後之爐渣的 藉由本發明之爐渣分析方法而定量之SiO2濃度(質量%)
α1：脫磷處理後之爐渣中之CaO及SiO2之質量比率的平均值之和
β1：於脫矽處理中添加之脫碳爐渣中之CaO之質量比率的平均值
γ1：於脫矽處理中添加之脫碳爐渣中之SiO2之質量比率的平均值
再者，於本實施例2中，設為α1=0.6、β1=0.4、γ1=0.1。又，針對Bc,P1(n-1)及WS,P1(n-1)之算出方法如下所述，但於第1爐次之預處理中，Bc,P1(0)設為不為0(零)之常數，且設為WS,P1(0)=0。
脫矽處理結束時之爐渣質量於比較例1中係使用(3)式進行計算，於本發明例1中係使用(4)式進行計算。
WS,Sil(n)={WS,P1(n-1)×α 1+WSL,Sil(n)×(β 1+γ 1)+XSil(n)/100×WHu1(n)×60/28}/δ 1…(3)
WS,Sil(n)={WS,P1(n-1)×α 1+WSL,Sil(n)×(β 1+γ 1)+XSil(n)/100×WHM1(n)×60/28}/{((%CaO)m,Sil(n)+(%SiO2)m,Sil(n))/100}…(4)
其中，於(3)式、(4)式中，各符號如下所述。
WS,Sil(n)：第n爐次之預處理之脫矽處理結束時的計算爐渣質量(t)
δ1：脫矽處理後之爐渣中之CaO及SiO2之質量比率的平均值之和
上述以外之於(1)式及(2)式中說明之符號如上述說明所述。再者，於本實施例2中，設為δ1=0.5。
於中間排渣步驟中，以排渣量相對於脫矽處理結束時 之計算爐渣質量(WS,Sil(n))成為50質量%以上之方式，一面確認所排渣之爐渣之稱量值，一面進行中間排渣。所排渣之爐渣之稱量係使用設置於堆載收容該爐渣之容器之移動台車之稱量器。
此處，於中間排渣中，若為了獲得較大之排渣速度、或於脫矽爐渣之成形較少之情形時為了減少爐內之爐渣殘留量而增大轉爐型精煉爐之傾動角度，則熔鐵混入至爐渣中而與脫矽爐渣一起自爐口某種程度地排出。於此情形時，熔鐵之排出量並不一定固定。然而，已確認於大多數之情形時，混入至脫矽爐渣中之熔鐵之質量比率為相對較少且穩定之水準。因此，即便使用由所排出之脫矽爐渣之分析試樣而求出之生鐵之質量比率等作為代表值，且基於排出物之稱量值算出所排出之脫矽爐渣之質量，於大多數之情形時亦並無問題。因此，於本實施例2中，將中間排渣中之排出物之稱量值之0.9倍作為於脫矽處理後排渣之爐渣質量(=WO,Sil(n))而算出。
於脫磷處理步驟中，使用生石灰作為CaO系媒熔劑，以脫磷處理後之爐渣之計算鹼度成為2.00以上之方式調節生石灰之使用量。氣體氧之使用量於任一爐次中均為固定量。
脫磷處理後之爐渣(脫磷爐渣)之計算鹼度於比較例1中係使用(5)式進行計算，於本發明例1中係使用(6)式進行計算。
Bc,P1(n)=[{WS,Sil(n)-WO,Sil(n)}×δ 1×Bc,Sil(n)/{Bc,Sil(n)+1}+WCa0,P1(n)]/[{WS,Sil(n)-WO,Sil(n)}×δ 1/{Bc,Sil(n)+1}]…(5)
Bc,P1(n)=[{WS,Sil(n)-WO,Sil(n)}×(%CaO)m,Sil(n)/100+WCaO,P1(n)]/[{WS,Sil(n)-WO,Sil(n)}×(%SiO2)m,Sil(n)/100]…(6)
其中，於(5)式、(6)式中，各符號如下所述。
Bc,P1(n)：第n爐次之預處理之脫磷處理後之爐渣的計算鹼度
WO,Sil(n)：於第n爐次之預處理之脫矽處理後所排渣之爐渣質量(t)
WCaO,P1(n)：第n爐次之預處理之脫磷處理步驟中之生石灰之添加量(t)
上述以外之於(1)式~(4)式中說明之符號如上述說明所述。
脫磷處理結束時之計算爐渣質量於比較例1中係使用(7)式進行計算，於本發明例1中係使用(8)式進行計算。
WS,P1(n)=[{WS,Sil(n)-WO,Sil(n)}×δ 1+WCaO,P1(n)]/α 1…(7)
WS,P1(n)=[{WS,Sil(n)-WO,Sil(n)}×{(%CaO)m,Sil(n)+(%SiO2)m,Sil(n)}/100+WCaO,P1(n)]/α 1…(8)
其中，於(7)式、(8)式中，WS,P1(n)為於第n爐次之預處理之脫磷處理結束時之計算爐渣質量(t)。除此以外之於(1)式~(6)式中說明之符號如上述說明所述。
於將脫磷處理後之熔鐵出爐之後，不排渣脫磷爐渣，將總量殘留於爐內而直接帶至下一爐次。
以此種之方式，對熔鐵實施預處理，且將脫磷處理後之熔鐵之磷濃度於本發明例1與比較例1中進行比較。
於圖3示出本發明例1與比較例1之於脫磷處理後出爐至熔鐵收容容器之熔鐵中的磷濃度。圖3之橫軸之例如「0~5」之數值表示「0以上且未滿5」，其他亦相同。
如圖3所示，與基於藉由計算估算之脫矽爐渣之組成 而決定生石灰之添加量的比較例1相比，於本發明例1中，脫磷處理後之熔鐵之磷濃度超過0.050質量%的爐次數減少。其結果為，藉由本發明例1而熔製之熔鐵之磷濃度的平均值為0.028質量%，相對於比較例1之平均值之0.035質量%大幅度地降低。
於在脫磷處理步驟中爐渣之鹼度未落於適當之範圍之情形時，脫磷處理並未適當地進行，脫磷處理後之熔鐵之磷濃度變得高於目標值。即，於比較例1中，存在利用計算求出之爐渣鹼度背離實際之爐渣鹼度之可能性。
另一方面，於本發明例1中，因基於爐渣鹼度之實際測定值控制脫磷處理步驟之爐渣鹼度，故能夠恰好準確地求出用以使爐渣鹼度處於最佳之範圍之CaO系媒熔劑之添加量。認為藉此，脫磷處理後之熔鐵之磷濃度降低。
再者，上述(1)式~(8)式為與[實施例2]所使用之副原料等之操作條件對應之計算式，但即便在其他操作條件下，藉由考慮物質平衡而變更該等計算式，同樣能夠算出。
[實施例3]
於使用容量250噸之1座轉爐型精煉爐，依序進行脫矽處理、中間排渣、脫磷處理而對熔鐵實施預處理之精煉方法中，使脫矽處理後及脫磷處理後之爐渣之一部分或全部殘留於爐內，將殘留之脫矽爐渣用於下一步驟之脫磷處理，進而，於藉由將殘留之脫磷爐渣用於下一爐次之熔鐵之脫矽處理而反覆進行脫矽處理及脫磷處理時，實施使用本發明之爐渣分析法之精煉方法。
具體而言，進行如下精煉：對在中間排渣時殘留於爐內之脫矽爐渣之組成進行分析，並基於該組成分析值，決定脫磷處 理中之CaO系媒熔劑(生石灰)之添加量而進行脫磷處理。繼而，基於該CaO系媒熔劑(生石灰)之添加量估算脫磷爐渣之鹼度，基於所估算之脫磷爐渣之鹼度，於下一爐次之脫矽處理前決定CaO系媒熔劑(脫碳爐渣)之添加量，並添加脫碳爐渣。
即，於中間排渣時對脫矽爐渣之組成進行分析，求出脫矽處理後之爐渣鹼度((質量%CaO)/(質量%SiO2))，並在基於該爐渣鹼度預測脫磷處理後之脫磷爐渣之鹼度之基礎上，使脫磷處理後之爐渣之總量殘留於爐內，以下一爐次之脫矽處理後之爐渣鹼度成為1.2之方式調節脫碳爐渣之添加量。氧源係根據熔鐵之矽濃度而供給。
如上所述般，實施一面基於脫矽爐渣之鹼度之實際測定值調節脫碳爐渣之添加量一面反覆實施熔鐵之預處理的情形(本發明例2)、及另行於中間排渣時不進行脫矽爐渣之分析而基於利用計算求出之脫矽爐渣之鹼度反覆實施下一爐次之熔鐵之預處理的情形(比較例2)，並分別比較脫矽處理後之爐渣鹼度。本發明例2及比較例2分別連續地實施了8爐次。
於本發明例2中，中間排渣時之爐渣組成之分析方法自分析用試樣之製備起至分析為止係於與上述[實施例1]之本發明方法相同之條件下進行。又，於本發明例2及比較例2中，視需要利用上述[實施例2]所使用之(1)式~(8)式所表示之各種參數。
於表3中示出反覆實施脫矽處理、中間排渣、脫磷處理時之脫矽處理後之爐渣鹼度。
[表3]
於本發明例2中，脫矽爐渣之鹼度以8爐次之平均值計為1.21，全部爐次落於相對於目標之1.20為±0.05之範圍，能夠以相對標準偏差未滿3%之良好之精度控制爐渣鹼度。另一方面，於比較例2中，8爐次之脫矽爐渣鹼度之平均值達到1.27之稍微高之水準，相對標準偏差達到6%以上，與本發明例2相比脫矽處理後之爐渣鹼度之差異較大。
認為其原因在於，於本發明例2中，因基於中間排渣時之脫矽爐渣鹼度之實際測定值而決定CaO系媒熔劑(生石灰)之添加量進行脫磷處理，故能夠精度良好地掌握脫磷爐渣之鹼度。相對於此，於比較例2中，例如脫磷爐渣之計算鹼度背離實際之鹼度，其結果為，存在於下一爐次之脫矽處理前，作為CaO系媒熔劑而添加之脫碳爐渣變得過量之可能性。
由以上結果可確認，根據本發明，亦能夠對下一爐次之脫矽處理步驟更有效率地實施精煉。

Claims (9)

  1. 一種爐渣之分析方法，其係於熔融鐵之精煉中產生之爐渣之分析方法；包含如下步驟：將自爐渣採取之爐渣試樣進行粉碎之步驟；自粉碎之爐渣粒子採取將通過篩之爐渣粒子之粒度分佈作為以較細之粒子之側為零且朝右上升之曲線而以質量百分率表示之累積粒度分佈曲線中之10%粒徑(D10)為0.1mm以上且90%粒徑(D90)為2.0mm以下的爐渣粒子之步驟；將採取之爐渣粒子填充至測定用容器之步驟；測定來自所填充之爐渣粒子群之螢光X射線強度之步驟；及根據所測定之螢光X射線強度對爐渣之組成進行定量分析之步驟。
  2. 如請求項1之爐渣之分析方法，其中，於上述測定螢光X射線強度之步驟中，測定包含鈣(Ca)及矽(Si)之2種以上之元素之螢光X射線強度。
  3. 一種熔融鐵之精煉方法，其係使於轉爐型精煉爐中之熔融鐵之精煉中產生之爐渣之一部分殘留於上述轉爐型精煉爐，而直接進行殘留於上述轉爐型精煉爐之熔融鐵之下一步驟之精煉、或使用新裝入至上述轉爐型精煉爐之熔鐵進行之下一爐次之熔融鐵之精煉者；藉由請求項1或2之爐渣之分析方法，對熔融鐵之精煉中產生之上述爐渣之組成進行定量分析；基於該分析結果，決定在殘留有爐渣之上述轉爐型精煉爐中進行之殘留於爐內之熔融鐵之下一步驟之精煉、或使用新裝入至爐內之熔鐵進行之下一爐次之熔融鐵之精煉的精煉前及/或精煉中添加之造渣劑之量。
  4. 如請求項3之熔融鐵之精煉方法，其中，上述熔融鐵之精煉係使用1個轉爐型精煉爐對熔鐵進行複數個精煉步驟，於該複數個精煉步驟之間，在使熔鐵及爐渣之一部分殘留於上述轉爐型精煉爐之情況下排出爐渣之殘餘部分而進行的熔鐵之預處理；於上述爐渣之殘餘部分之排出時分析上述爐渣之組成；基於該分析結果，決定於下一步驟之精煉步驟中添加之造渣劑之量。
  5. 如請求項3之熔融鐵之精煉方法，其中，上述熔融鐵之精煉係使用1個轉爐型精煉爐對熔鐵進行預處理之精煉；其係在使所產生之爐渣之一部分或全部殘留於上述轉爐型精煉爐之情況下將預處理後之熔鐵進行出爐，並向爐內新裝入熔鐵而實施下一爐次之預處理的熔鐵之預處理；於使上述爐渣之一部分或全部殘留於上述轉爐型精煉爐時，分析殘留之爐渣之組成；基於該分析結果，決定下一爐次之預處理中添加之造渣劑之量。
  6. 一種熔融鐵之精煉方法，其包含如下步驟：脫矽處理步驟，其對自高爐出鐵之熔鐵進行脫矽處理；中間排渣步驟，其於使經脫矽處理之熔鐵殘留於上述轉爐型精煉爐內之狀態下，將由上述脫矽處理步驟所產生之脫矽爐渣自上述轉爐型精煉爐進行排渣；脫磷處理步驟，其對殘留於上述轉爐型精煉爐之熔鐵進行脫磷處理；及出爐步驟，其將經脫磷處理之熔鐵自上述轉爐型精煉爐進行出爐；該熔融鐵之精煉方法係使用1個轉爐型精煉爐，依照上述順序進行上述步驟而對熔鐵實施預處理者；於上述中間排渣步驟中，藉由請求項2之爐渣之分析方法，對脫矽爐渣之組成進行定量分析；基於該分析結果，求出脫矽爐渣之鹼度((質量%CaO)/(質量%SiO2))；基於所求出之鹼度((質量%CaO)/(質量%SiO2))，決定於上述脫磷處理步驟中添加之造渣劑之量。
  7. 如請求項3至6中任一項之熔融鐵之精煉方法，其中，上述造渣劑為CaO系媒熔劑。
  8. 如請求項3至6中任一項之熔融鐵之精煉方法，其中，使用MgO系媒熔劑作為上述造渣劑之一部分；上述爐渣之分析結果包含爐渣中之MgO含量；基於上述爐渣之分析結果，決定上述MgO系媒熔劑之添加量。
  9. 如請求項3至6中任一項之熔融鐵之精煉方法，其中，使用氧化鐵系媒熔劑作為上述造渣劑之一部分；上述爐渣之分析結果包含爐渣中之氧化鐵含量；基於上述爐渣之分析結果，決定上述氧化鐵系媒熔劑之添加量。
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