JPS5925007B2 - 溶銑、溶鋼の精錬方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は転炉工程と２次精錬工程を結合し、総合的な経
済性を飛躍的に高かめる溶銑、溶鋼の精錬方法に関する
ものである。

現在、世界の製鉄法の主流を占めているのは、高炉−転
炉法である。

この方法で転炉に賦与されている基本的精錬機能は脱炭
および脱リンである。

従来、一般的に行なわれている転炉操業法では、溶製す
べき成品の〔Ｃ〕値に対応して設定吹止め〔Ｃ〕値を変
動させこれに応じて吹錬条件も変動させる方法、いわゆ
るキャッチカーボン法が採用されている。

吹止め〔Ｃ〕のチャージ毎の変動は必然的にスラグ中（
Ｆｅｄ）の大きなバラツキを持った変動を伴い、これが
スラグの脱リン能に大きな影響を与えていた。

このためスラグ中の（Ｆｅｄ）を高め成品（Ｐ、ｌ規格
値を満足させる吹止めＣＰ、１とする吹錬方法をとって
いる。

このようなチャージ毎の操業条件の変動および高（Ｆｅ
ｄ）スラグ下での操業は本質的に各種条件のバラツキの
大きい冶金操業となり、特に好ましい操業条件の再現性
を悪化させ、結果的に操業の不安定化、操業コストの上
昇をもたらしている。

このようなことから前記バラツキの大きい操業をコント
ロールするための有力な手段として、吹錬途中で浴成分
、温度を測定し吹錬軌道の修正をはかるダイナミックコ
ントロール法が採用されて来たが、この方法によっても
吹止め〔Ｃ〕、吹止め温度の同時連中率を８０％以上、
再吹錬率を１０％以下に維持することは実操業上極めて
困難であった。

転炉操業における以上のような問題点に対して本発明で
は転炉に２次精錬炉（ＲＨ，ＤＨ，ＶＯＤなど）を直結
し転炉工程と２次精錬工程の各々の特性を最大に発揮す
る処理分担を行い転炉操業条件の負荷を大巾に緩和し、
全工程トータルコストを合理的に低減しようとするもの
である。

この目的とする基本思想を図示すると第１図の通りとな
る。

同図は横軸に転炉吹止め〔Ｃ〕レベルをとり、縦軸に溶
銑、溶鋼の相対的精錬コストをとって最も経済的合理性
のある操業領域を求めたもので、線Ａは２次精錬工程、
例えば脱ガス処理工程における両者の関係を示し、線Ｂ
は転炉吹錬工程のそれを示し線Ｃは線Ａと線Ｂの総合精
錬工程における両者の関係を示すものである。

本発明はこの線Ｃの高位部分りでの操業を工業的に安定
して、その総合効果を更に高める方法を提供するもので
ある。

この高位部分りを最大にするための転炉吹錬は吹止めＣ
Ｐ、ｌを成品規格値を維持する範囲内に保ちつつスラグ
中の（Ｆｅｄ）を極力低位にコントロールし、かつ吹錬
条件の変動の原因、例えば再吹錬率を低減することが必
要で、これによって１、製出鋼歩留の向上 ２、転炉および溶鋼鍋耐火物の寿命延長 ３、合金原単位の低減 がもたらされ、経済的効果を飛躍的に向上させ、目的を
達成することができるのである。

これらを安定して実現するために以下の４項目を確立す
ることが望ましい。

■ 転炉装入主原料および副原料の配合条件と投入時期
を一定化し、造滓条件、および吹止め温度を二定化して
吹止めＣＰ、）のバラツキを小さくする。

■ 吹錬初期、中期に鉄マンガン鉱石を投入し早期滓化
、早期脱リンをはかり、かつ欠配■により吹止め（Ｍｎ
）の高位安定をはかる。

■ 吹止め（Ｃ）の設定値を高炭素領域の一定値として
操業し、吹止めスラグ中（Ｆｅｄ）を低位に安定させる
。

■ 出鋼後、２次精錬容器内（例えば吹酸装置を備えた
ＲＨ真空脱ガス容器）にて成品〔Ｃ〕への脱炭、加炭微
調整を行なう。

以上が本発明の効果をより安定して得る基本操業条件で
あるが、各項目毎にその詳細内容を以下に述べる。

（１）転炉装入原料条件の一定化 まず、転炉内の酸化発熱量を一定範囲にとどめかつスラ
グ主要成分であるＳｉＯ２量のバラツキを小さくするた
めに転炉も装入する（Ｓｉ）絶対量を一定範囲に保つ。

このためには溶銑〔％Ｓｉ、ｌ］Ｘ溶銑配合率を＝定範
囲内に設定する。

溶銑Ｃ８ｉ ）のバラツキが大きい場合は溶銑比の調整
により上記値を一定に保つが、この値が±１０．０の範
囲内にあれば一定溶銑比で行なっても実質的に問題はな
く、吹止め〔％Ｐ〕のバラツキを最小限にとどめること
ができる。

次に生石灰装入量も一定範囲内一定量を投入し、かつ投
入タイミングを一定にする。

例えば実施例１に示すように生石灰投入量を（４０±２
）ｋｇ／Ｔ−ｐ、すなわち一定設定値の±５％以内に設
定すると吹止スラグのＣａＯ／ＳｉＯ２は３．３±０．
３の範囲に安定し、第３図に示すように吹止めＣＰ、ｌ
のバラツキがもつとも小さくなるのである。

さらに好ましくは生石灰の投入タイミングも固定化しＳ
ｌａｇの生成挙動の再現性向上をはかることが必要で、
実施例１における生石灰投入はすべて吹錬開始時に５０
％、４分および８分経過時に各々２５％相当分の生石灰
を投入した。

またＣａＦ２、Ｆｅ−Ｍｎ−鉱石、ドロマイト等の媒溶
剤の投入量、投入時期の一定化もスラグ生成挙動を一定
化する為の必要条件であり投入量は一定量の±１０％以
内に抑えることが望ましい。

（２）Ｆｅ−Ｍｎ鉱石を５ｋｇ／Ｔ−ｐｉｇ以上投入し
早期造滓および吹止め（Ｍｎ）アップをはかる後述の高
炭素域一定〔Ｃ〕吹止めの効果を増大しかつ脱リンのた
めの早期造滓作用を賦与するためにＦ ｅ−Ｍｎ鉱石を
使用する。

本発明者らは上記目的のためにＦｅ−Ｍｎ鉱石使用量を
大巾に変動させて実験を行なった結果、第４図に示す結
果を得た。

すなわちＦｅ−Ｍｎ鉱石投入量が５ｋｇ／Ｔ−ｐｉｇ以
下の少量にとどまる場合は吹錬初期、中期の造滓作用が
不足し、スラグの脱リン能不足によって吹止（ｐ）は高
（、かつバラツキも大きい。

しかもＦｅ−Ｍｎ鉱石を５ｋｇ／Ｔ−ｐｉｇ以上投入す
ると吹止（Ｐ）は０．０１２〜０．０１８％範囲に安定
し、かつ吹止（Ｍｎ）は安定して０．２０％以上となっ
た。

これらのことがらＦ ｅ−Ｍｎ鉱石の投入は吹錬初期に
おいては、（ＭｎＯ）アップによるスラグ融点低下作用
により生石灰の滓化を促進させ、低温溶鋼域での脱リン
に有効に働き、かつ中期、末期には還元されて鋼浴〔％
Ｍｎ）の上昇に働き、ひいてはスラグ中の（Ｆｅｄ）の
低位安定化に寄与する。

（３）転炉吹止め〔Ｃ〕値の高炭素領域への一定化第５
図に従来転炉操業法、すなわち各チャージ毎の吹止め〔
Ｃ〕が異る操業法と、一定吹止め（Ｃ）値狙いによる操
業法における吹止め〔Ｃ〕と吹止めスラグ（Ｔ−Ｆｅ％
）および吹止め〔％Ｐ〕との関係を示す。

従来操業においても吹止め〔Ｃ〕が高炭素領域になる程
吹止めスラグの（Ｔ−Ｆｅ％）は低下するが、高炭素領
域での吹止めを多数回連続して行なうと前回チャージの
炉壁付着スラグ中の（Ｔ−Ｆｅ）が低（、次回チャージ
に持越される（Ｔ−Ｆｅ）が低くなり、これを多数回連
続して行なうことにより相乗的効果が生じ、従来レベル
より明らかに低い（Ｔ−Ｆ’ｅ）の吹止めスラグを安定
して得ることが出来る。

また、一定〔Ｃ〕値設定を継続することによるスラグ中
の（Ｔ−Ｆｅ）低減効果は吹止め［：’Ｃ，ｌ−０．０
９％の領域で著しい。

吹止め〔Ｃ〕を高炭素域に設定する程スラグ中の（Ｔ−
Ｆｅ）の低減効果、ならびに吹止め〔％Ｍｎ）の上昇効
果は増すが吹止め〔Ｃ〕〉０．１５％の操業では脱リン
に必要なスラグ中の（Ｔ−Ｆｅ）レベルを安定して保持
することが困難であり、また２次精錬炉での脱炭作業負
荷が大きくなるため得策ではない。

（ただし、吹止めＣＰ、ｌ上限値を０．０２０％以上に
許容できるる鋼種構成、あるいは溶銑予備脱燐により溶
銑（Ｐ）を０．１００％以下に低減できる場合には、上
限（Ｃ，）値０，１５％は更に高炭素域に拡大されるこ
ともあり得る。

）このような低（Ｔ−Ｆｅ）スラグ生成下でも前記脱リ
ン促進操業法をとるため吹止め〔％Ｐ〕は従来レベルと
変らず、吹止めＣＰ）のバラツキ減少分だけ平均値的に
は高い吹止め〔％Ｐ〕を狙うことができる。

さらに本生成スラグは粘性が高いために出鋼後の復リン
量も第６図に明らかなように従来操業に比べて小さく、
吹止め〔％Ｐ〕を上昇させても成品〔％Ｐ〕に悪影響が
及ぶことはない。

吹止め〔Ｃ〕一定化によるスラグ中の（Ｔ−Ｆｅ）低減
効果はこれを毎チャージ連続的に継続することによって
増大されるが、その連続回数は第７図に示すごとく少な
くとも４チヤ一ジ以上を必要とする。

同図は１例とじて０．０６％〔Ｃ〕での低次吹止めを１
チヤ一ジ行なった後、０．１０５％〔Ｃ〕設定操業を連
続実施した結果であるが、吹止めスラグ中（Ｔ−Ｆｅ）
は漸次低下し、低位安定レベルに落着（までに約４チヤ
ージを要している。

これは転炉操業における前チャージ生成原の一部が炉壁
に付着残留し、後チャージの吹止め近くに剥離滓化する
ためと考えられが、前記のごと（原料配合および吹止め
条件を実質的に一定条件のもとで継続実施することは前
チヤージスラグの粘性、成分、残留量等を一定化し脱リ
ン、脱炭条件の再現性を向上させる効果を発揮するもの
と考えられる。

（４）吹止温度の低位一定化 吹止め〔Ｃ〕のみならず吹止め温度の一定化は転炉操業
をさらにパターン化することになり、吹止め成分、温度
のバラツキをより一層小さくする。

これによる吹止めの安定化は実施例２に示すように〔Ｃ
〕温度の同時連中率の向上および再吹錬率の著しい減少
につながり、転炉Ｔａｐ＝Ｔａｐ時間の一定化をもたら
す。

さらに炉温の一定化、および溶鋼鍋回転のパターン化効
果をもたらし、鍋温度低下の減少、および鍋温度のバラ
ツキを減少させるため出鋼温度設定値を従来バラツキ範
囲のほぼ下限値に一定化することができる。

これに４より転炉精錬温度が下るため脱リンは一層促進
され、ＣＰ、、ｌ外れによる再吹錬が減少するため同適
中率のより一層の向上につながる。

この場合の吹止め温度設定値は各製鋼工場のチャージ当
り出鋼規模、鋼種構成、２次精錬形成、鋳造方法などに
よって異るが１６００〜１６４０℃範囲の一定値を狙っ
て吹止めることが望ましい。

なぜならば１６００℃以下の設定温度では出鋼後の低温
外れ障害が生ずる頻度が急増し、また１６４０℃以上の
吹止め温度は実質的に不用な場合が多く、もし極（少量
品種においてより高温が必要な場合には、２次精錬炉で
昇熱処理を行なう方が総合的経済性に優る場合が多いか
らである。

（５）加炭、脱炭、さらに好ましくは昇熱、冷却機能を
有す２次精錬炉との直結 本発明による転炉吹錬法では吹止め〔％Ｃ〕が実質的に
一律であるため、成品〔％Ｃ〕への調整は２次精錬炉で
対応しなければならない。

この場合の２次精錬炉にはＲＨ，ＤＨ，ＶＯＤなどの真
空処理炉、又は断気不活性ガス攪拌法などを利用するこ
とができるが、いずれも０２吹酸による脱炭、および加
炭材添加による加炭機能を有することが必須条件である
。

さらに吹酸による酸化発熱、又は電気加熱等による昇熱
機能、および冷却剤投入による溶鋼冷却機能な与えるこ
とによって上述のごとぐ総合効率を高かめかつ経済性を
向上する転炉吹止温度の一定化を可能とすることができ
る。

以上の技術的基本構成をもとにした本発明の実施例を従
来法による比較例と対比して下表に示す。

各側の精錬はいずれもチャージ当り３５０ＴＯｎの溶鋼
を表示の諸元で転炉吹錬したあと全量真空脱ガス処理工
程で各々の用途別成分調整を行ない、連続鋳造工程でス
ラブとした。

実施例１に吹止め条件中〔Ｃ〕のみを０．１０５％一定
値設定とした結果であり、実施例２は（Ｃ）一定化に加
えて吹止め温度も１６２０℃一定値設定とした結果であ
る。

実施例１．２に明らかなように本発明の効果は転炉精錬
機能の高位安定化、特に脱リン機能の向上とその安定化
にあり、従来脱リンには不利とされた低（Ｆｅｄ）スラ
グ組成下でも充分成品〔Ｐ〕規格を満足する吹止め〔％
Ｐ〕を得る点にある。

従って実質的効果はいづれもスラグ（Ｆｅｄ）低減によ
ってもたらされるもので以下の項目において顕著である
。

（１）製出鋼歩留の向上 従来より少くとも０．３％以上の向上がある。

（２）合金原単位の低減 吹止め〔％Ｍｎ）が少くとも０．２０％以上の高位に安
定しＦｅ−Ｍｎ原単位の大巾低減が可能となる。

又、生成スラグは低（Ｆｅｄ）、高粘性であるため出鋼
時に排出される全（Ｆｅｄ）量は少なく出鋼中、又は２
次精錬炉で投入されるＡＩ、Ｓｉ等の合金歩留も大巾に
向上する。

（３）転炉および取鍋耐大物寿命の向上 生成スラグが高粘性であるため耐火物に対する浸触が小
さく寿命は約３０％向上する。

さらに低温域一定吹止め条件を加味すれば５０〜１００
％の著しい寿命向上がある。

（４）工程能力の向上 転炉吹止めの安定化によりＴａｐ −Ｔａｐ時間のバラ
ツキが減少し、例えば連続鋳造工程につなげる場合には
、多連鋳操業の安定化に顕著な効果がある。

（５）成品品質の向上 前述の如（取鍋内へ排出される全（Ｆｅｄ）量が少なく
、又取鍋内溶鋼に対するスラグの反応性も低下するため
非金属介在物生成量が少なく成品の表面品質、内質とも
従来水準より大巾に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は転炉−ＲＨ工程における転炉吹止め〔Ｃ〕と精
錬コストメリットとの関係を示す図、第２図は転炉への
Ｓｉ装入量指標（溶銑〔％Ｓｉ）×溶銑配合率）のバラ
ツキと吹止め〔％Ｐ〕の関係を示す図、第３図は溶銑〔
％Ｓｉ、ＩＸ溶銑配合率−３５〜４０のときにおける生
石灰原単位と吹止め〔％Ｐ〕のバラツキとの関係を示す
図、第４図はＦ ｅ−Ｍｎ鉱石投入量と吹止め〔％Ｐ〕
、吹止め〔％Ｍｎ）の関係を示す図、第５図は吹止め（
Ｃ，）と吹止め〔Ｔ−Ｆｅ〕および吹止めＣＰ、）との
関係を示す図、第６図は低次ＡＩキルト鋼における吹止
めＳｌａｇ中（Ｔ−Ｆｅ）と出鋼後の復リン量との関係
を示す図、第７図は高炭素域一定〔Ｃ〕吹止めを連続実
施した場合の吹止めＳｌａｇ（Ｔ−Ｆｅ）の漸減挙動を
示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 転炉操業において、溶製鋼種に関係なく４チヤ一ジ
   以上継続して０．０９〜０．１５％〔Ｃ〕で吹止め出鋼
   し、続く２次精錬で脱炭、又は加炭して所定成品〔Ｃ〕
   に調整することを特徴とする溶銑、溶鋼の精錬方法。 ２ 温度１６００〜１６４０℃で吹止め出鋼後、必要に
   応じて２次精錬で昇温又は冷却して鋳造温度を調整する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 継続して行う各吹錬の溶銑〔％５ｉ）ｘ溶銑配合率
   の変動を±１０以内にし、かつ副原料の投入量の変動を
   ±５％以内に制御すると共に、各吹錬時の副原料投入時
   期を実質的に同一とすることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の方法。 ４ 転炉吹錬中に鉄マンガン鉱石を少な（とも５ｋｇ／
   ｔ−ｐｉｇ以上投入することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項あるいは第３項記載の方法。