JPH0437136B2 - - Google Patents

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ツプを製品組
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Ｐ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
つ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
還元によるフエロマンガンの節減）を目的として
製鋼前の溶銑を脱Ｐする“溶銑脱Ｐ処理”の採用
が積極的になされるようになつてきた。 なお、これまでに提案された溶銑脱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ツクス
又はソーダ灰をインジエクシヨンする方法。 (B) 取鍋内の溶銑に生石灰系のフラツクスをイン
ジエクシヨンしたりブラステイング（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ツクス
をブラステイングする方法。 (D) 上下両吹き転炉を使用し、生石灰系フラツク
スを用いて吹錬する方法〔鉄と鋼、（1987）、
S276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ツプ
が増加する傾向にあり、このため製鋼補助原料と
してスクラツプの使用量を増やすことが重要な課
題となつてきた。 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、スクラツプ配合可
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
してスクラツ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
がピツクアツプされてしまい、得られる溶鋼の
［Ｓ］濃度が高くなるという問題があつた。 そのため溶銑脱Ｐ時にスクラツプを使用できる
方法の技術開発が必要となつてきた。 ところが、上記(A)，(B)及び(C)の溶銑脱Ｐ法で
は、トーピード、取鍋、高炉鋳床ともスクラツプ
の添加を意図した構造となつていないことからス
クラツプ溶解が不可能であり、この方法での溶銑
脱Ｐ時に無理にスクラツプの投入を試みたとして
も、溶銑の撹拌が弱いので、スクラツプが溶解し
ないものであつた。 これに対して、前記(D)及び(E)に示した溶銑脱Ｐ
法の場合には、転炉に用いられ、炉底からガスを
吹き込んで溶銑の撹拌ができるのでスクラツプの
溶解は一応は可能である。実際、前記「鉄と鋼、
（1987年）、S276頁」にも、処理途中で撹拌効果
を増すために倒炉すると言う手段を採用すればス
クラツ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、投入スクラツプの溶解可能量は溶銑中
［Si］及び一部同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
かつた。しかも、前記(D)の方法ではスクラツプ溶
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、従つて、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つた。 〈発明が解決しようとする課題〉 このような状況にあつて、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］濃度アツプや温度低下等の
不都合を招くことなく大きな割合でスクラツプの
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
を得るに至つた。 (a) 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
材を添加して底吹きガス撹拌を行いつつ酸素吹
錬して溶銑脱Ｐを行つた後、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、スクラツ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）でスクラツプと共に炭材を添加して行
うスクラツプ溶解」の場合とは異なり、炭材か
ら溶銑に浸入しがちな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つて十分なスクラツ
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ツプ
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
との問題があつたが、この問題は、スクラツプ
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、スクラツプ溶
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（10〜15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、底吹ガス撹拌を行い
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剤の一部とスクラツプ及び炭材
とを溶銑に添加して酸素を上吹きし、スクラツプ
を溶解した後、残部の脱Ｐ剤を添加することによ
り、不純物量アツプ等の不都合を伴うことなく溶
銑脱Ｐ処理時のスクラツ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，N₂，CO₂，CO或いはO₂ガスを
0.03〜0.30Nm³／min・ｔ程度吹き込んで補助的
撹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61−132517号に示される如き“脱Ｃ
炉で発生したP₂O₅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
タル石系”或いは“転炉滓−マンガン鉱石−ホタ
ル石系”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−ホタル石系であつてもか
まわないことは前述の通りである。しかしなが
ら、後者のフラツ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／ｔ程度でよいが、スラグの塩
基度（CaO／SiO₂）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が浸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［Ｓ］を高くしな
いためには脱Ｐスラグによる脱Ｓが重要となつて
くるからである。 脱Ｐ剤の形状・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。 使用する炭剤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ツプ量によつても異なる
が、スクラツプ比増分１％当りコークスとして１
〜３Kg／ｔ程度が一応の目安である。 炭材粒径は、コークスの場合で１〜100mm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］を低く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。 使用スクラツプ量は脱Ｐ処理に与えられる時間
によつても異なるが、スクラツプ比増分で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。 添加スクラツプの形状としては、スクラツプが
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
クラツ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、スクラツプの溶解を促進すること
が重要である。スクラツ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
と共にスクラツ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剤の一部とスクラツプ及びコークスの添加
がなされ、通常、上吹き酸素によつてスクラツプ
の加熱・溶解が行われる。そして、スクラツプ溶
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（スクラツプ比増分約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
クラツプ溶解期と脱Ｐ期との特徴点を以下に述べ
る。 スクラツプ溶解期 スクラツプ溶解期は、単に加熱してスクラツプ
の溶解を行うだけであるならばスクラツプとコー
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 スピツテイング（１mmφ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、これによつて生じ
る酸性のSiO₂が塩基性の耐火物の溶損を助長
する、 ｃ 上吹き酸素によつ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般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
易くすることが可能となる）、 等の不都合が生じる。従つて、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、これがスクラツ
プ溶解期に十分に滓化してしまうため、次の脱Ｐ
期での脱Ｐを有利にする。 スクラツプ溶解期の上吹き酸素量は、一般的に
は脱Ｃ吹錬の時と同程度（２〜4Nm³／min・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
ソフトブローとすることが重要である。また、こ
れによつて効果的な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利に利用でき
る）も期待できる。なお、この２次燃焼は溶銑脱
Ｐ時のように低温ほど起こり易く、かつ炉の耐火
物も脱Ｃ主吹錬或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つた問題を生
じることもない。 上記ソフトブ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−湯面間距
離を大きくして、Ｌ／L₀（Ｌ：O₂ジエツトによる
メタル浴へこみ深さ、L₀：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、スクラツプ比増分１％
で１分程度であり、スクラツプ５％では５分程度
である。 脱Ｐ期 脱Ｐ期で重要なことは、スクラツプ溶解期に形
成されたスラグが、時たま陥る“酸化鉄量が少な
くなつて脱Ｐが不利な状態”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、0.5Nm³／min・ｔ
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］によつて脱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。 ところが、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Siも重要である。 次いで、この発明を実施例によつて具体的に説
明する。 〈実施例〉 実施例 １ 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30mm以下の粒径に破砕したもの：25
Kg／ｔ、同様粒径の鉄鉱石：５Kg／ｔ及びホタル
石：８Kg／ｔを添加すると共に、コークス粒を11
Kg／ｔ添加し、上吹ランス−湯面間距離：３ｍ
で、3Nm³／min・ｔの送酸量で酸素ガスを４分
間上吹きして加熱スクラツプ（トリマー屑）溶解
を実施した。 なお、第１表中段は、スクラツプ溶解後の溶銑
組成を示している。

【表】 続いて、スクラツプの溶け落ち後、ランス−湯
面間距離を２ｍにすると共に、送酸量を0.5N
m³／min・ｔに低下させ、鉄鉱石：５Kg／ｔ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
クラツプ比増加分を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］アツプ少なく溶銑脱Ｐ
処理が出来たことが確認できる。 そして、本処理を行つた後の脱Ｃ炉でのスクラ
ツ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ツプ溶解能力
（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炉の精錬条件は次の通りで
あつた。 上吹きO₂ランスノズル：３孔ラバール、 炉底吹込み撹拌ガス：CO₂ガス、 撹拌ガス量：0.2Nm³／min・ｔ。 実施例 ２ スクラツプ溶解期の脱Ｐ剤として転炉滓：15
Kg／ｔとホタル石：４Kg／ｔを添加した以外は実
施例１と同様条件でスクラツプ溶解を行い（炭材
としてコークス粒：11Kg／ｔを添加したことは勿
論である）、これに続いてランス−湯面間を２ｍ
とし、かつ送酸量を0.5Nm³／min・ｔに低下させ
ると共に、転炉滓：10Kg／ｔ、生石灰：５Kg／
ｔ、Mn鉱石：５Kg／ｔ及びホタル石：４Kg／ｔ
を添加して８分間吹錬（脱Ｐ処理）を実施した
後、更にMn鉱石：５Kg／ｔを添加し２分間の延
長吹錬（脱Ｐ処理）を実施して溶銑脱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
できるスクラツプ溶解が実施でき、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。

【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つてスクラ
ツプ溶解を伴う溶銑脱Ｐ処理が実施され、しかも
溶銑［Mn］濃度を効果的に上昇させ得たことが
分かる。 比較例 １ 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Si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／ｔ、鉄鉱石：10Kg／
ｔ及びホタル石：８Kg／ｔを添加して、上吹ラン
ス−湯面間距離：２ｍ、送酸量：0.5Nm³／min・
ｔでそのまま10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。

【表】 なお、この場合、熱源の関係でスクラツプたる
トリマー屑は３トンしか装入することができなか
つた。 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
ではスクラツプ比：２％のスクラツプ溶解しかで
きなかつた。 比較例 ２ 脱Ｐ剤の総てをスクラツプ溶解期に添加した以
外は実施例１と同一条件で溶銑脱Ｐを実施したと
ころ、第４表に示す結果が得られた。

【表】 上記第４表の結果からも明らかなように、スク
ラツプ溶解期にのみ脱Ｐ剤を添加し、続く脱Ｐ期
に新たな脱Ｐ剤を添加しなかつた場合には、十分
な比率のスクラツプ溶解ができるものの、脱Ｐ率
が悪化することが分かる。 〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、大き
いスクラツプ使用比率で煩雑な操作を必要とする
ことなくスクラツ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. 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、底吹ガス撹拌を行い
   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ツプ及び炭材
   とを溶銑に添加して酸素を上吹きし、スクラツプ
   を溶解した後、残部の脱燐剤を添加することを特
   徴とするスクラツプ溶解を伴う溶銑脱燐方法。