JPH01147011A - 製鋼法 - 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、スク
ラップ使用の自由度高く、かつ少ない造滓剤使用量下に
て、品質の良好な鋼をコスト安く高能率溶製する方法に
関するものである。

〈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。

（Ｃ１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）”に顧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７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（１１
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、撹拌
ガス吹き込みノズル（５）による底吹きガス撹拌を実施
しつつランス（６）より酸素ガスを上吹きして脱燐炉（
１）の溶銑（３）の温度を１４００℃以下に保ちながら
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、（＾）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１３００〜１３５
０℃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脱
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撹
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撹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
ス撹拌が最も好ましい。

（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、それも炉底から撹拌ガスを導
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。

一方、最近の鋼需要の安定化傾向から製鋼原料としての
スクラップが大量に出回るようになり、価格的にも極め
て有利になってきたことから、製鋼原料に占めるスクラ
ップの割合を増して製鋼コストの低減を図ろうとの試み
も目立っている。

このようなことから、本発明者等は、上述した２基の転
炉を使用する“先に提案の方法”を実施するに際して、
脱燐炉に投入する製鋼原料の一部にスクラップを使用し
、これによって製鋼コストを更に低減することを検討し
た。

ところが、先に提案した上記方法では、溶銑脱燐吹錬時
の脱燐不良を回避する狙いの下に固体酸素精錬剤たる鉄
鉱石を十分に配合していることもあり、熱バランスから
みてスクラップを装入する余裕がないとの結論を出さざ
るを得なかった。

即ち、上下両吹き複合転炉精錬において原料の一部とし
てスクラップを使用する場合には、スクラップの溶解が
終了するまでは底吹きガス流れが拘束されるので溶銑の
撹拌が不十分となって脱燐不良が起きる。従って、通常
は吹錬を一旦中止して転炉を傾動させ、これによってス
クラップ溶解の促進を図ることが行われていたが、操業
上のロスが大きくて好ましい手段とは言えなかった。

その上、先に提案した方法では脱燐率確保のために溶銑
温度が低目（１４００℃以下）に抑えられており、スク
ラップの溶解条件としては一段と不満足なものであった
。

く問題点を解決するための手段〉 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、しかも上述した問題点を解消し、高いスク
ラップ使用率でもって良好な作業性の下に高品質鋼を安
定溶製すべく研究を続けたところ、 ［脱燐炉で溶解するスクラップの幅と厚みを特定値以下
に規制すると共に、十分な底吹きガス撹拌を行い、しか
も鉄鉱石やスケール等の固体酸素精錬剤の一部の投入時
期を吹錬の末期として脱燐炉精錬を実施すると、溶銑温
度が比較的低温であっても、転炉の傾動を必要とするこ
となく炭素拡散によるスクラップの溶解が速やかに完了
し、高脱燐率下で所望の低燐銑が得られる」 との新たな知見が得られたのである。

、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（１１、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
剤と幅が３０ｆｌ以下で厚さが１５１ｍ以下のスクラッ
プとを添加し、撹拌ガス吹込みノズル（５）から流Ｉｔ
　：　０．０７Ｎ　ｎ？／ｍ１ｎ−を以上でガスを吹き
込んで底吹きガス撹拌を行いつつ、ランス（６）より酸
素ガスを上吹きして溶銑温度を１４００°Ｃ以下に保ち
ながら吹錬を行い、この吹錬の末期に固体酸素精錬剤を
添加する溶銑脱燐工程と、得られた脱燐溶銑を脱炭炉（
２）にて精錬する工程とを含ませることにより、高い割
合でスクラップを使用し、かつ造滓剤の消費量少なく、
品質の優れた鋼を安いコストで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、脱燐炉ヤの溶銑処理温度を１４００℃以下に調
整する理由は、溶銑温度がこれより高くなると脱炭ばか
りが進行してスラグ中のＴ、Ｆｅｌが低くなり、脱燐率
が悪化するからである。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
とも必要なので、上記温度は１２５０〜１４００℃程度
に調整するのが好ましい。なお、このような処理温度の
維持は上吹きランスからの酸素ガス吹き込みや、これと
炉底羽口からの酸素ガス吹き込みの併用によって行われ
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。従って、ここでの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、吹込み酸素ガス量は処理前の溶銑温度や珪素含
有量、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よって決定されるが、概ね２
．ＯＮ　ｎ？／ｍ１ｎ−を以下で良く、通常は０．５〜
１、ＯＮ　ｒｒｒ／ｍ１ｎ−ｔで十分である。

そして、投入するスクラップの幅と厚みを前記の如くに
数値限定したのは、本発明におけるスクラップの溶解は
“溶銑からスクラップ中への炭素拡散による融点低下”
によって行われるため、スクラップの軸力（３０ｎを越
えたり、厚みが１５１重を越えるようなものでは底吹き
ガス撹拌を高めたとしても、転炉の傾動なくして所定吹
錬時間内でのスクラップ溶解が完了しないためである。

更に、この際の底吹きガス流量を０．０７Ｎ　ｒｒ？／
ｍｉｎ・を以上と定めたのは、その値が０．０７Ｎ　ｒ
ｒｌ’／ｍｉｎ　Ｈｔを下回ると溶銑の撹拌が不十分と
なり、転炉の傾動なしにはスクラップの完全溶解がなさ
れないことが懸念される上、脱燐のために添加される固
体酸素精錬剤と溶銑との接触顧度低下から脱燐不良が生
じるからである。

第２図は、底吹きガス流量と脱燐率との関係を、“スク
ラップ溶解を行った場合”と“スクラップ溶解を行わな
かった場合”とを対比して示したグラフであるが、この
第２図からも、スクラップ溶解を実施する場合には底吹
きガス流量を０．０７Ｎｍ／ｍ１ｎ−を以上とするのが
好ましいことが分かる。

なお、固体酸素精錬剤（鉄鉱石等）の添加量が少な（で
も底吹きガス流量を０．０７Ｎ　ｍ／ｍ１ｎ−を以上と
することによって所望の脱燐率が維持されるのは、撹拌
力強化によって精錬剤と溶銑との十分な接触が図れるか
らである。

炉底から吹き込む撹拌ガスとしてはＡ　ｒ　ｒ　　ＣＯ
ｚ　＋Ｃｏ、Ｎ２．Ｏ□、空気等の何れであっても良い
。

また、ここで言う「固体酸素精錬剤」とは鉄鉱石やスケ
ール等の酸化鉄を含む精錬剤（脱燐剤）を指す。そして
、追加の固体酸素精錬剤の添加時期を「脱燐吹錬の末期
」と定めたのは、通常の如く脱燐吹錬の中期に固体酸素
精錬剤を投入した場合には、スクラップ溶解の影響で脱
燐効果が十分に発揮されない恐れがあるためである。こ
れに対して吹錬末期に添加すると、“上置スラグ温度の
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
ができるので十分な脱燐が完了する。

なお、「脱燐吹錬の末期」とは「脱燐吹錬終了の３分前
から終了後（リンシング時）１分の間」を言い、この時
期での固体酸素精錬剤の投入は数回に分けた分段添加に
よるのが良い。

第３図は、脱燐炉精錬における固体酸素精錬剤（鉄鉱石
）の投入時期と脱燐率の関係を示したグラフであるが、
この第３図からも前記投入時期を吹錬末期とすることに
よって溶銑の脱燐率が顕著に向上することが分かる。

そして、第４図は固体酸素精錬剤（鉄鉱石）の投入量に
応じた脱燐率の変化傾向を示したグラフであるが、この
グラフも固体酸素精錬剤（鉄鉱石）投入により脱燐率が
向上することを明示している。

ところで、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
どの影害はない。

脱燐炉での精錬剤は脱炭炉で発生した転炉滓を主成分と
するものであるが、この転炉滓以外に前述した酸化鉄（
固体酸素精錬剤）が基本の副成分として使用され、また
蛍石の配合も好ましい。そして、例えば、 転炉滓：４０〜８０重量％。

酸化鉄＝２０〜６０重量％。

蛍石二〇〜２０重量％ の如き配合組成としたものが推奨される。勿論これに限
定されるわけではないが、転炉滓を滓化して低融点の脱
燐スラグとしたり、脱燐が進行し易いようにスラグの酸
化力を高めるためには酸化鉄（固体酸素精錬剤）の併用
は極めて重要である。

もっとも、本発明においては、前述したように固体酸素
精錬剤（鉄鉱石やスケール等の酸化鉄含有量精錬剤）の
一部は脱燐吹錬の末期に投入する。

なお、脱燐炉での精錬剤としては、前記したものの他、
付加的に生石灰、ドロマイト或いは石灰石を配合しても
良いし、溶銑［Ｍｎ］向上のためにマンガン鉱石や鉄マ
ンガン鉱石を配合しても良い。

媒溶剤は蛍石が一般的であるが、Ｎａ、Ｏ・３１０ｇ１
ＣａｌｌＪｚ、　ＮａｚＣｏ３等をそれぞれ単独に用い
ても良いし、これと蛍石とを併用しても良い。

脱燐炉で使用される精錬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３０〜６０ｋｇ／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
的にも脱燐フラッ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富んでい
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。

以上のような条件で脱燐処理を行うと、通常、２０分以
内で“溶銑との比率で５．０％程度までのスクラップの
溶解”と“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。

ところで、第５図は、次に示すところの本発明に従った
好ましい製鋼工程例を図式化したものである。

第１工程：高炉出銑後の溶銑（脱硫溶銑又は未゛脱硫溶
銑の何れであっても良い）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共に
、スクラップを投入する。

第３工程：溶銑［Ｓｉ］量と転炉滓量とを考慮し、所定
塩基度となるように媒溶剤を投 入して吹錬を行う。

第４工程：脱燐悪化防止の目的で、吹錬の末期（リンシ
ング時を含む）に鉄鉱石を公 役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。

〈作用〉 上述のように、本発明は、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
して造滓剤の消費量少なく溶銑の精錬を行う際に、複合
吹錬炉の強撹拌を利用し、脱燐炉精錬において脱燐率に
悪影響を及ぼすことなくスクラップ原料の使用を可能と
したものである。

つまり、先にも触れたが、本発明における低温でのスク
ラップの溶解機構は第６図で説明される。

即ち、溶銑中にスクラップが投入されると、第５図で示
すように、溶銑中［Ｃ］の拡散によりスクラップ（スチ
ール）の溶銑との界面部における炭素濃度が上昇し、該
部分の液相線温度が周囲の溶銑温度にまで下がった時点
で溶解が起こる。そして、この現象が進行して低温での
スクラップ溶解が完了する。実験によると、複合吹錬炉
では上記スクラップ溶解の速度は０．７５ｍｍ／ｍｉｎ
程度であり、寸法が幅：３ＯＮ以内で厚み：１５ｗｍ以
内のスクラップであれば脱燐吹錬時間内で完全に溶解す
ることが確認されている。

ただ、脱燐炉内にスクラップを投入して溶解する場合に
は、溶銑温度の低下防止の観点から脱燐剤（精錬剤）と
して投入する鉄鉱石（固体酸素）量を減少せざるを得す
、脱燐率の低下が懸念されたが、底吹きガス流量を十分
（０，０７Ｎ　ｍ／ｍ１ｎ−を以上）にとって溶銑を強
撹拌することでスラグ−メタル間の接触頻度を強化すれ
ばそれほどの脱燐率の低下は起こらず、その上、この脱
燐率確保策に加えて吹錬末期に鉄鉱石（固体酸素）の公
役を行うと、上置スラグの温度が下がり、かつスラグ中
の酸素ポテンシャルが上昇することから脱燐率が更に向
上し、そのため、脱燐率を悪化させることなく溶銑にス
クラップを溶解させることが可能となったのである。

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“に注銑すると共に、３例を除いては第２表に示
される寸法のスクラップを投入し、第３表に示す条件で
脱燐吹錬を行った。

この吹錬結果を第３表に併せて示す。

第３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、本発明で規定する条件通りの吹錬を行ったもので
はスクラップの溶は残りを生じなかったことは勿論、脱
燐不良も生じ無かったのに対して、スクラップの寸法が
大きかったり、底吹きガス流量の少なかった“比較例”
では、スクラップの溶は残りや脱燐不良を生じることが
分かる。

そして、本発明で規定する通りに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”に注銑し脱炭吹錬を行ったところ
、十分に満足できる低燐鋼を得ることができた。

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
、しかもスクラップ添加の故に低燐鋼を溶銑率低く安定
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、造滓剤の消費
量や高炉銑の使用割合を少なくし、しかも脱燐不良を生
じることなく、高品質の鋼を低コストで能率良く溶製す
ることが可能となるなど、産業上極めて有用な効果がも
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、底吹きガス流量と脱燐率との関係を示したグ
ラフである。 第３図は、固体酸素精錬剤（鉄鉱石）の添加時期と脱燐
率の関係を示すグラフである。 第４図は、固体酸素精錬剤（鉄鉱石）の添加量に応じた
脱燐率変化傾向を示すグラフである。 第５図は、本発明に従った処理工程例の説明図である。 第６図は、スクラップの溶解機構を模式的に説明した図
面である。 第７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・・・撹拌ガス吹込みノズル。 ６・・・ランス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   幅が３０ｍｍ以下で厚さが、１５ｍｍ以下の軽量スクラ
   ップとを添加し、吹込みガス流量：０．０７Ｎｍ＾２／
   ｍｉｎ・ｔを以上で底吹きガス撹拌を行いつつ酸素ガス
   を上吹きして溶銑温度を１４００℃以下に保ちながら吹
   錬を行い、この吹錬の末期に固体酸素精錬剤を添加する
   溶銑脱燐工程と、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法。