JP2958842B2 - 転炉精錬方法 - Google Patents

転炉精錬方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼製造における転炉精
錬法に関するものであり、詳しくは、同一転炉により、
脱珪、脱燐精錬を行った後、中間排滓し、引き続いて脱
炭精錬を行う転炉精錬方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、鋼材に対する品質要求はその利用
技術の高度化、多様化とともに厳しさを増し、高純度鋼
製造へのニーズは益々高まっている。このような高純度
鋼製造の要求に対して製鋼工程では溶銑予備処理あるい
は二次精錬設備の拡充をはかってきた。特にPについて
は温度レベルの低い溶銑段階での脱Pが効率的であるこ
とから、溶銑予備処理工程にて先行脱Pすることが一般
的に行われるようになった。この場合、精錬容器はトー
ピードカー方式、取鍋方式、あるいは脱炭を行う炉とは
別の転炉方式等があり、いずれもCaO、酸化鉄等のフ
ラックスを上方添加あるいはインジェクション方式にて
投入し、窒素バブリング攪拌あるいは酸素の上吹を併用
して実施されている。例えば、特開昭58−16007
号公報に示される「溶銑の脱燐・脱硫方法」では酸素上
吹きを行いつつCaO系フラックスをキャリヤガスと共
に溶銑中へ吹き込んで処理後スラグ塩基度が2.0以
上、酸化鉄含有量が15%以下となる様に溶銑脱燐を行
い、その後上吹酸素を停止してスラグの強制除滓を行う
ことなく脱硫材を吹き込んで脱硫処理することを特徴と
する溶銑脱燐・脱硫方法が開示されている。さらに特開
昭62−109908号公報に示される「溶銑の脱珪脱
燐脱硫方法」ではCaOを主成分とする脱燐フラックス
を溶銑予備処理の初期から溶銑表面に添加するとともに
酸化鉄系フラックス粉末をキャリヤガスにて溶銑中へ吹
込みつつ溶銑表面に酸素または固体状酸素源の添加を行
い、脱珪期経過後にアルカリ系フラックスに変更して脱
燐と脱硫を並行して行う溶銑の脱珪、脱燐、脱硫方法が
開示されている。その他、特開昭63−195209号
公報に示される「製鋼方法」では上底吹転炉を2基利用
し、一方を脱燐炉、他方を脱炭炉とし脱炭炉で発生した
転炉滓を脱燐炉にリサイクルし、溶銑脱燐処理後得られ
た脱燐溶銑を脱炭炉に注銑する製鋼方法が開示されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、一次精
錬プロセスは脱珪、脱燐工程を溶銑段階で行い、転炉に
おける脱炭工程の効率化、生産性向上をはかるため分割
精錬を指向し、より多くの研究が行われ、鉄鋼各社で実
機化されてきた。しかしながら、前記の方法によると低
P化の工程能力だけ見ると比較的低い到達P含有レベル
を達成することはできるが、処理時間が長く処理時の抜
熱が大きいこと、転炉に供給するまでに時間を要するこ
と、2基の転炉を利用しても処理後の溶銑払出し、別転
炉への再装入による温度低下が避けられない等、熱裕度
の観点からは決して満足できるプロセスではない。さら
に最近の全量溶銑脱燐処理化は転炉工程における熱裕度
をさらに低下させ、使用原料の自由度がなくなり、今後
の転炉における積極的スクラップリサイクルの観点から
も問題が大きい。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の事情を背
景としてなされたもので、従来脱珪、脱燐のために分割
精錬が指向されてきたプロセスから、予備処理工程を転
炉工程に集約することを可能とし、大幅な熱裕度の向上
をもたらす効果的な精錬方法を提供することを目的とす
るものである。
【0005】すなわち本発明は、底吹機能を有する転炉
における溶銑の精錬方法において、底吹ガスによる下記
(1)式で定義される攪拌エネルギーが0.5KW/T
以上となるように底吹ガス流量を制御しつつ処理後スラ
グの塩基度(%CaO/%SiO2 )が2.0未満且つ
酸化鉄含有率が5%以上となるように溶銑の脱珪脱燐精
錬を行った後、一旦吹錬を中断し炉傾動により炉内スラ
グを排出し該排滓終了後、引き続いて脱炭吹錬を行うこ
とを特徴とする転炉製錬方法を要旨とするものである。
【0006】
【数2】
【0007】(参考文献;日本学術振興会 製鋼第19
委員会第3分科会 製鋼反応協議会提出資料「複合転炉
の攪拌強度と冶金反応」 昭和55年)。
【0008】
【作用】溶銑脱珪、脱燐工程を転炉工程に集約し、現状
の分割精錬並の低燐鋼製造工程能力の維持のためには脱
燐精錬滓の迅速且つ徹底した除滓が必須条件となる。即
ち溶銑処理工程中にスラグを除去することは、排滓時
の溶融金属の流出による歩留低下、排滓時間の消費に
よる生産性の低下、スラグの高除滓率の確保が極めて
困難であり、P2 5 濃度の高い脱燐スラグが残留する
と復燐現象が起こる、等の問題点がある。
【0009】本発明者らは転炉を利用した溶銑脱珪、脱
燐処理後スラグの除去効率を向上させ、溶銑予備処理工
程を転炉工程に集約し大幅な熱裕度の改善をはかるべく
研究開発に当たった。まず、本発明者らは、実機規模の
底吹機能を有する300TON転炉を用い、約290T
ONの溶銑を装入後脱燐用の生石灰及び鉄鉱石を添加し
底吹攪拌を行いながら上吹酸素を供給して脱珪、脱燐処
理を行い、脱燐処理後一旦吹錬を中断し炉傾動による中
間排滓を実施した後連続的に脱炭吹錬を実施する試験を
行った。この時処理前溶銑中Siは平均0.40%、P
は平均0.100%であり、脱燐処理後温度は効率良く
脱燐反応を進めるため従来知見に基づき1350℃を目
標に設定した。この結果、底吹ガス攪拌力及び脱燐処理
後スラグの組成が脱燐率及び排滓効率に大きく影響する
ことに注目し、両者を同時に満足する最適組成が存在す
ることを知見した。
【0010】すなわち、図1に示すごとく排滓率は底吹
ガス攪拌力に影響を受け、同一スラグ組成においても底
吹攪拌エネルギーが0.5KW/T以上で急激に排滓効
率が改善されることがわかる。これは底吹ガスによりス
ラグのフォーミングレベルが高くなり中間排滓時におい
てより初期の段階よりスラグの排出が盛んに行われるこ
とによる。
【0011】また図2に示すごとく同一底吹攪拌条件下
において、脱燐率は処理後スラグ塩基度に大きく依存
し、塩基度が高くなるに従い脱燐率は向上するが、塩基
度2.0以上ではその向上が見られなくなり、また、塩
基度2.0以上では排滓率の低下が見られる。これはス
ラグの滓化率と関係があると推定され、塩基度の上昇は
滓化を阻害しスラグの流動性を低下させ排滓性に大きな
影響を与えることによる。さらに、生産性確保の観点か
らも脱燐処理時間は極力短時間で行う必要があり、溶銑
予備処理レベルの温度域では高塩基度操業は滓化時間の
観点からも適当でなく今回の試験結果からも処理後の分
析塩基度で2.0未満となるような組成が最適と判断さ
れる。
【0012】ところで脱珪反応は酸素源を供給すること
によって進行し、処理前Siレベルに応じて供給酸素量
を制御することにより容易に脱珪、脱燐を連続的に行う
ことが可能である。排滓は炉傾動により炉口から行い、
排滓時間は5〜7分間、溶銑の流出が始まるまでとし
た。
【0013】ここで排滓率は排滓量と炉内生成スラグ量
の比率で定義し、排滓量は実秤量値、炉内生成スラグ量
は炉内に投入した生石灰量をベースに処理後スラグ分析
値と滓化率を考慮して以下に示す(2)式で計算した値
を使用した。
【0014】
【数3】
【0015】次にスラグ中の酸化鉄濃度は、鉄分歩留の
観点からは低い程好ましいことは自明であるが、脱燐反
応の促進あるいはスラグの流動性を確保して排滓率を向
上させる上で必要最小限含有量を確保する必要がある。
さらに、スラグ中の酸化鉄分濃度は図3に示すように底
吹ガス攪拌力に依存しており、攪拌エネルギー0.5K
W/T以上ではスラグ中酸化鉄分濃度は5〜15%程度
となる。
【0016】今回目標とした脱燐率及び排滓率はそれぞ
れ80%、85%であり、これは処理前の燐レベル及び
中間排滓後連続的に行われる脱炭吹錬時の復P抑制の条
件から設定され、これらは条件によって変動するもので
ある。脱燐処理後温度についても同様である。以下に本
発明の実施例を示す。
【0017】
【実施例】炉底に底吹羽口を有する300TONの上底
吹転炉に290〜300TONの溶銑を装入し、底吹羽
口よりCO2 、上吹ランスより酸素を吹込み本発明を適
用した実施例を表1、表2(表1のつづき)に示す。ま
た図4に本発明のプロセスフローを示す。従来法1〜3
は脱燐処理後のスラグ塩基度が2.0以上か、または攪
拌力を小さくして精錬した例であり、実施例4〜7は本
発明に従い実施したものである。塩基度調整については
処理前溶銑Si濃度より生成するSiO2 量及びその他
炉内残留スラグ中SiO2 量等から、それに応じた生石
灰量を投入することで容易に行うことができる。
【0018】この実施例における結果からわかるよう
に、本発明を適用することにより従来法に比較して脱燐
処理後の中間排滓率を大幅に向上することが可能とな
り、排滓後連続的に行われる脱炭工程における復Pを抑
制でき、1炉での脱珪、脱燐及び脱炭精錬を十分可能と
するものである。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【発明の効果】前記実施例からも明らかなごとく、本発
明は、上底吹転炉を利用した脱珪、脱燐精錬法におい
て、脱燐処理後、スラグの排滓効率を向上させることに
よって脱炭精錬を連続的に行うことを可能とし、大幅な
工程省略、熱裕度の改善、及び鉄分歩留り向上という効
果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】底吹攪拌エネルギーと排滓率の関係を表す図で
ある。
【図2】スラグ塩基度と脱P率、排滓率の関係を表す図
である。
【図3】底吹攪拌エネルギーとスラグ中酸化鉄含有率の
関係を表す図である。
【図4】本発明のプロセスフローを表す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−140627(JP,A) 特開 平1−147011(JP,A) 特開 平4−99213(JP,A) 特開 平1−283311(JP,A) ISIJ Internationa l,Vol.31,No.11,pp.1322 −1328(1991) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21C 5/28 C21C 1/02 110 C21C 1/04 101 C21C 5/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 底吹機能を有する転炉における溶銑の精
    錬方法において、底吹ガスによる下記(1)式で定義さ
    れる攪拌エネルギーが0.5KW/T以上となるように
    底吹ガス流量を制御しつつ処理後スラグの塩基度(%C
    aO/%SiO2 )が2.0未満且つ酸化鉄含有率が5
    %以上となるように溶銑の脱珪、脱燐精錬を行った後、
    一旦吹錬を中断し炉傾動により炉内スラグを排出し該排
    滓終了後引き続いて脱炭吹錬を行うことを特徴とする転
    炉精錬方法。 【数1】
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