JP7248195B2 - 転炉製鋼方法 - Google Patents
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Description
本発明は、転炉型容器内に収容された溶鉄の精錬処理において、冷鉄源の溶け残りを防止しつつ、冷鉄源の使用量を増加させる転炉製鋼方法に関する。
近年、地球温暖化の観点から、鉄鋼業界においてもＣＯ２ガスの発生量低減が求められており、化石燃料使用量の削減が急務である。鉄鋼業においては、鉄鉱石を炭素で還元することにより溶銑を製造している。この溶銑を製造するために必要となる炭素源は、溶銑１ｔあたり、５００ｋｇ程度である。一方、鉄スクラップなどの冷鉄源を転炉での原料として溶鋼を製造する場合には、鉄鉱石の還元に必要とされる炭素源が不要となる。その際、冷鉄源を溶解するために必要なエネルギーを考慮しても、１ｔの溶銑を１ｔの冷鉄源に置き換えることで、約１．５ｔのＣＯ２ガス低減につながる。
転炉において、鉄スクラップ等の冷鉄源使用量を増加させるためには、冷鉄源を十分溶解させるだけの熱量を供給する必要がある。熱量が不足すると処理中に冷鉄源が完全溶解せず、出湯後も炉底に残留する。その場合、当該炉を用いた次チャージの転炉処理では、溶け残った冷鉄源を確実に溶解させるため、溶銑配合率を上げる必要が生じ、冷鉄源使用量が増加しない。その他にも、出湯量不足による脱炭処理での足し湯といった操業阻害や、炉底に冷鉄源地金が付着した場合には底吹羽口閉塞により撹拌が悪化し、精錬能が低下するといった冶金上のデメリットが発生する。
通常、転炉処理では、溶銑中に不純物元素として含有される炭素および珪素の反応熱によって冷鉄源溶解による吸熱を補償するが、冷鉄源の配合率が増加した場合には、溶銑中の炭素分・珪素分だけでは熱量不足となる。また、冷鉄源を溶解する際は処理中、特に処理前半の溶鉄温度推移も重要となる。冷鉄源溶解初期には、冷鉄源の昇温のために周囲の溶鉄が持つ熱が奪われて溶鉄温度が急激に低下する。冷鉄源使用量が増加すれば初期の溶鉄温度の低下幅は大きくなり、冷鉄源溶解が進行しづらくなる他、”steel iceberg”や”ferroberg”と呼ばれる冷鉄源周囲の溶鉄が凝固して形成される巨大な冷鉄源塊(以下、「アイスバーグ」)が生成する恐れがある。アイスバーグはその体積に対して伝熱面積が小さいために溶解に時間を要し、冷鉄源の溶け残り発生や処理時間延長の原因になると考えられる。
溶銑中の炭素分・珪素分だけでは不足する熱量を補うため、例えば、特許文献１には、フェロシリコン、黒鉛、コークス等の昇熱剤を炉内に供給し、酸素ガスを供給する熱補償技術が提案されている。
また、特許文献２では、底吹きガス供給によって転炉内溶鉄の攪拌を促進することで、冷鉄源の溶解を促進する技術が提案されている。これは、攪拌強化によって溶銑－冷鉄源間の熱伝達および炭素の物質移動（溶鉄から冷鉄源表層部分への浸炭による冷鉄源融点低下）を促進するものである。
さらに、特許文献３には、上底吹き機能を有する転炉形式の炉を用いて溶銑の脱燐処理を行うにあたり、冷鉄源の全量もしくはその一部を、吹錬前半に炉上から溶銑に添加する方法が提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、炭素や珪素の酸化燃焼に必要な酸素ガスを供給することによって転炉での処理時間が延長し、生産性が低下する。また、フェロシリコンを使用すれば珪素の燃焼によってＳｉＯ２が発生するためスラグの発生量が増加し、黒鉛やコークスを使用すれば炭素の燃焼によってＣＯ２ガス発生量が増加する問題がある。
また、特許文献２に記載の底吹き攪拌強化は、熱補償と比較して効果が小さい。溶銑－冷鉄源界面近傍の熱収支および炭素物質収支を考慮すると、界面の熱伝達係数もしくは溶鉄の物質移動係数の１次関数として冷鉄源溶解速度を表すことができる。ここで、界面の熱伝達係数ないし溶鉄の物質移動係数は攪拌エネルギーの０．２～０．３乗に比例することが知られている。そのため、攪拌動力エネルギーを１．５倍にしたとしても、溶解速度は１割増す程度である。
さらに、特許文献３に記載の方法では、脱燐処理前半の溶鉄温度低下による冷鉄源溶解の停滞やアイスバーグの生成は回避可能である。しかしながら、溶け残りを回避するために冷鉄源の投入時期を吹錬前半に制限したことで、現実的な吹錬時間においては投入可能な量に限界がある。特許文献３に記載の方法では、冷鉄源使用比率の上限は１０％程度である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、転炉型容器内に収容された冷鉄源および溶銑の精錬処理において、冷鉄源の溶け残りを防止しつつ冷鉄源の使用量を増加させ、かつ生産性を損なわない転炉製鋼方法を提案することを目的とする。
発明者らは、上記課題を解決すべく、種々実験を重ねた結果、脱燐処理開始前に装入する冷鉄源量に上限を設け、脱燐処理中ないし脱炭処理時にさらに冷鉄源を添加する条件を検討することにより、従来の課題を解決できる新規な転炉製鋼方法を知見した。本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
上記課題を有利に解決する本発明の転炉製鋼方法は、
転炉型容器内に収容された冷鉄源および脱燐前溶銑に対して、副原料を添加するとともに酸化性ガスを供給して該脱燐前溶銑の脱燐処理を行ない脱燐後溶鉄を得、得られた脱燐後溶鉄を受湯容器に出湯して受湯容器に保持するステップと、前記受湯容器に保持された前記脱燐後溶鉄を、前記脱燐処理を行なった第一の転炉型容器、または前記第一の転炉型容器とは別の第二の転炉型容器に再装入し、酸化性ガスを供給して脱炭処理を行ない、溶鋼を得るステップと、を有し、
前記脱燐処理は、前記第一の転炉型容器に、第一の冷鉄源を、以下の（１）式を満たす量だけ一括装入した後、前記脱燐前溶銑を装入して該脱燐処理を行ない、前記脱炭処理は、前記脱燐処理を行なった前記第一の転炉型容器、または前記第一の転炉型容器とは別の前記第二の転炉型容器に、第二の冷鉄源を一括装入した後、前記受湯容器に保持された前記脱燐後溶鉄を装入して該脱炭処理を行なう、転炉製鋼方法である：
％Ｗｓ０≦０．１１８６Ｔ－１３４ （％Ｗｓ０≧０） …（１）
ここで、％Ｗｓ０：第一の冷鉄源装入量と脱燐前溶銑装入量との和に対する第一の冷鉄源装入量の割合（％）
Ｔ：脱燐前溶銑の温度（℃）。
転炉型容器内に収容された冷鉄源および脱燐前溶銑に対して、副原料を添加するとともに酸化性ガスを供給して該脱燐前溶銑の脱燐処理を行ない脱燐後溶鉄を得、得られた脱燐後溶鉄を受湯容器に出湯して受湯容器に保持するステップと、前記受湯容器に保持された前記脱燐後溶鉄を、前記脱燐処理を行なった第一の転炉型容器、または前記第一の転炉型容器とは別の第二の転炉型容器に再装入し、酸化性ガスを供給して脱炭処理を行ない、溶鋼を得るステップと、を有し、
前記脱燐処理は、前記第一の転炉型容器に、第一の冷鉄源を、以下の（１）式を満たす量だけ一括装入した後、前記脱燐前溶銑を装入して該脱燐処理を行ない、前記脱炭処理は、前記脱燐処理を行なった前記第一の転炉型容器、または前記第一の転炉型容器とは別の前記第二の転炉型容器に、第二の冷鉄源を一括装入した後、前記受湯容器に保持された前記脱燐後溶鉄を装入して該脱炭処理を行なう、転炉製鋼方法である：
％Ｗｓ０≦０．１１８６Ｔ－１３４ （％Ｗｓ０≧０） …（１）
ここで、％Ｗｓ０：第一の冷鉄源装入量と脱燐前溶銑装入量との和に対する第一の冷鉄源装入量の割合（％）
Ｔ：脱燐前溶銑の温度（℃）。
なお、本発明にかかる転炉製鋼方法は、
１．前記脱燐処理および前記脱炭処理のいずれかの処理、または両方の処理の処理中に、前記転炉型容器の炉上から該転炉型容器内に、第三の冷鉄源を投入すること、
２．前記脱燐処理および前記脱炭処理のいずれかの処理、または両方の処理の処理中に、前記転炉型容器の炉上から該転炉型容器内に投入する前記第三の冷鉄源を以下の（２）式を満たす量ずつ投入すること：
Ｗｓａｄｄ≦２．４ｔａｄｄ …（２）
ここで、Ｗｓａｄｄ：冷鉄源投入量（ｔ）
ｔａｄｄ：１回目炉上投入時は、吹錬開始から１回目投入開始までの時間（分）
２回目以降投入時は、前回投入完了から次回投入開始までの時間（分）、
３，前記転炉型容器の炉上から投入される前記第三の冷鉄源の最長寸法が１００ｍｍであること、
４．前記脱燐処理中に前記転炉型容器の炉上から該転炉型容器内に前記第三の冷鉄源を装入する場合、該第三の冷鉄源に含有されている炭素濃度が０．３質量％以上であること、および前記脱燐処理終了後の脱燐後溶鉄の温度が１３８０℃以上であること、のいずれか一方または両方を満たすこと、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
１．前記脱燐処理および前記脱炭処理のいずれかの処理、または両方の処理の処理中に、前記転炉型容器の炉上から該転炉型容器内に、第三の冷鉄源を投入すること、
２．前記脱燐処理および前記脱炭処理のいずれかの処理、または両方の処理の処理中に、前記転炉型容器の炉上から該転炉型容器内に投入する前記第三の冷鉄源を以下の（２）式を満たす量ずつ投入すること：
Ｗｓａｄｄ≦２．４ｔａｄｄ …（２）
ここで、Ｗｓａｄｄ：冷鉄源投入量（ｔ）
ｔａｄｄ：１回目炉上投入時は、吹錬開始から１回目投入開始までの時間（分）
２回目以降投入時は、前回投入完了から次回投入開始までの時間（分）、
３，前記転炉型容器の炉上から投入される前記第三の冷鉄源の最長寸法が１００ｍｍであること、
４．前記脱燐処理中に前記転炉型容器の炉上から該転炉型容器内に前記第三の冷鉄源を装入する場合、該第三の冷鉄源に含有されている炭素濃度が０．３質量％以上であること、および前記脱燐処理終了後の脱燐後溶鉄の温度が１３８０℃以上であること、のいずれか一方または両方を満たすこと、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
上述したように構成される本発明によれば、脱燐処理開始前に装入する冷鉄源量に上限を設けて脱燐処理を行い、得られた前記脱燐後溶鉄を、転炉に再装入して脱炭処理を行うにあたり、脱燐後溶鉄の装入前に冷鉄源を一括装入して脱炭処理を行う。これにより、脱燐処理初期の溶鉄温度低下を抑え、冷鉄源溶解の停滞およびアイスバーグの生成を抑制する。その結果、冷鉄源の溶け残りを防止しつつ脱燐処理ないし脱炭処理の一連の処理において冷鉄源の使用量を増加させることができる。また、炉底に冷鉄源地金が付着することによる底吹羽口閉塞に起因する攪拌悪化および脱燐能低下を防止できるため、安定的に脱燐処理を実施できる効果もある。
加えて、脱燐処理や脱炭処理時に添加する冷鉄源の一部の添加方法を、処理中の転炉の炉上からの添加とする。これにより、処理初期の溶鉄温度低下を抑え、冷鉄源溶解の停滞およびアイスバーグの生成を抑制しつつ、脱燐処理ないし脱炭処理でさらに多くの冷鉄源を溶解することが出来るようになる。ここで、炉上から投入する冷鉄源を、最長寸法が１００ｍｍのサイズとすることで、炉上ホッパーおよびコンベア等の搬送設備でのトラブルを回避し、炉上からの冷鉄源供給を安定化させることが可能である。
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
＜本発明の転炉製鋼方法の一実施態様についての説明＞
図１（ａ）～（ｇ）は、それぞれ、本発明にかかる転炉製鋼方法の一実施態様を説明するための図である。以下、図１（ａ）～（ｇ）を参照して、本発明の転炉製鋼方法の一実施態様を説明する。
図１（ａ）～（ｇ）は、それぞれ、本発明にかかる転炉製鋼方法の一実施態様を説明するための図である。以下、図１（ａ）～（ｇ）を参照して、本発明の転炉製鋼方法の一実施態様を説明する。
まず、上底吹き機能を有する転炉形式の炉(以下、第一の転炉型容器１と記載する)を用いて、スクラップシュート２より、第一の冷鉄源３としての鉄スクラップを第一の転炉型容器１内に装入する（図１（ａ））。その後、装入鍋４を用いて第一の転炉型容器１内に溶銑５（以下、脱燐前溶銑５とも記載する）を装入する（図１（ｂ））。続いて、上吹きランス６から酸素ガスを供給するとともに、炉底に設置された底吹き羽口７から攪拌ガスとしてＮ２等の不活性ガスを供給し、昇熱剤、造滓剤等の副原料を添加しつつ、第一の転炉型容器１内の溶鉄８の脱燐処理を行い、脱燐後溶鉄９を得る（図１（ｃ））。その後、得られた脱燐後溶鉄９を受湯容器１０に出湯して受湯容器１０に保持する（図１（ｄ））。
そして、第一の転炉型容器１とは別の第二の転炉型容器１１内に、第二の冷鉄源１２を、一括装入する（図１（ｅ））。その後、受湯容器１０に保持された脱燐後溶鉄９を、第二の転炉型容器１１に装入する（図１（ｆ））。ここで、第二の転炉型容器１１を用いずに、脱燐処理を行った第一の転炉型容器１を用いることもできる。最後に、上吹きランス６から酸素ガスを供給するとともに、炉底に設置された底吹き羽口７から攪拌ガスとしてＮ２等の不活性ガスを供給し、昇熱剤、造滓剤等の副原料を添加しつつ、第二の転炉型容器１１内の脱燐後溶鉄９の脱炭処理を行う（図１（ｇ））。なお、脱燐処理前および脱炭処理前に装入する冷鉄源の量は、前記両処理前に装入する量の合計量を定めておき（全冷鉄源装入予定量）、第二の冷鉄源１２の装入量は、全冷鉄源装入予定量と第一の冷鉄源３の量との差分に相当する量として決定しても良い。
本実施形態によれば、脱燐処理に際し装入される第一の冷鉄源３の装入量を、以下の（１）式を満たす量とすることで、脱燐処理初期の溶鉄温度の低下を抑え、冷鉄源溶解の停滞およびアイスバーグの生成を抑制することが可能である：
％Ｗｓ０≦０．１１８６Ｔ－１３４ （％Ｗｓ０≧０） …（１）
ここで、％Ｗｓ０：第一の冷鉄源装入量と脱燐前溶銑装入量との和に対する第一の冷鉄源装入量の割合（％）
Ｔ：脱燐前溶銑の温度（℃）。
％Ｗｓ０≦０．１１８６Ｔ－１３４ （％Ｗｓ０≧０） …（１）
ここで、％Ｗｓ０：第一の冷鉄源装入量と脱燐前溶銑装入量との和に対する第一の冷鉄源装入量の割合（％）
Ｔ：脱燐前溶銑の温度（℃）。
なお、炉底に冷鉄源地金が付着することによる底吹羽口閉塞に起因する撹拌悪化および脱燐能低下を防止できるため、安定的に脱燐処理を実施できる効果もある。また、得られた前記脱燐後溶鉄９を、第二の転炉型容器１１または第一の転炉型容器１に再装入して脱炭処理を行うにあたり、脱燐後溶鉄９の装入前に第二の冷鉄源１２を一括装入して脱炭処理を行うことで、冷鉄源の溶け残りを防止しつつ脱燐処理ないし脱炭処理までの一連の処理における冷鉄源の使用量を増加させることができる。ここで、脱炭処理に際し装入される第二の冷鉄源１２の装入量については、前記（１）式から得られる上限量を超えても構わない。脱炭処理は脱燐処理に比較して溶湯温度が高いため、第二の冷鉄源１２の装入量が多くても溶け残りは発生しにくいからである。
＜本発明の転炉製鋼方法の他の実施態様についての説明＞
図２（ａ）～（ｇ）は、それぞれ、本発明にかかる転炉製鋼方法の他の実施態様を説明するための図である。以下、図２（ａ）～（ｇ）を参照して、本発明の転炉製鋼方法の他の実施態様を説明する。
図２（ａ）～（ｇ）は、それぞれ、本発明にかかる転炉製鋼方法の他の実施態様を説明するための図である。以下、図２（ａ）～（ｇ）を参照して、本発明の転炉製鋼方法の他の実施態様を説明する。
まず、上底吹き機能を有する第一の転炉型容器１を用いて、スクラップシュート２より、第一の冷鉄源３としての鉄スクラップを第一の転炉型容器１内に装入する（図２（ａ））。その後、装入鍋４を用いて第一の転炉型容器１内に、脱燐前溶銑５を装入する（図２（ｂ））。これらの図２（ａ）および図２（ｂ）に示す工程は、第１の実施形態として説明した図１（ａ）および図１（ｂ）として説明した工程と同じである。
続いて、上吹きランス６から酸素ガスを供給するとともに、炉底に設置された底吹き羽口７から攪拌ガスとしてＮ２等の不活性ガスを供給し、昇熱剤、造滓剤等の副原料を添加しつつ、第一の転炉型容器１内の溶鉄８の脱燐処理を行い、脱燐後溶鉄９を得る（図２（ｃ））。ここで、この他の実施形態では、脱燐処理時に使用する冷鉄源の全量を、図２（ａ）の段階で脱燐処理前に第一の冷鉄源３として第一の転炉型容器１内に一括装入する場合（Ｃ－２）と、脱燐処理時に使用する冷鉄源の一部を脱燐処理前に第一の冷鉄源３としてスクラップシュート２から第一の転炉型容器１内に装入する一方、残りの冷鉄源１４を第三の冷鉄源１４として、炉上ホッパー１３を介して炉上から第一の転炉型容器１内に投入する場合（Ｃ－１、Ｃ－３）と、のいずれかの工程を行う。
その後、得られた脱燐後溶鉄９を受湯容器１０に出湯して受湯容器１０に保持する（図２（ｄ））。そして、第一の転炉型容器１とは別の第二の転炉型容器１１内に、第二の冷鉄源１２を、一括装入する（図２（ｅ））。その後、受湯容器１０に保持された脱燐後溶鉄９を、第二の転炉型容器１１に装入する（図２（ｆ））。ここで、第二の転炉型容器１１を用いずに、脱燐処理を行った第一の転炉型容器１を用いることもできる。これらの図２（ｄ）、図２（ｅ）および図２（ｆ）に示す工程は、第１の実施形態として説明した図１（ｄ）、図１（ｅ）および図１（ｆ）として説明した工程と同じである。なお、脱燐処理前ないし脱炭処理中に使用する冷鉄源の量は、前記両処理で使用する量の合計量を定めておき（全冷鉄源使用予定量）、第二の冷鉄源１２の装入量は、全冷鉄源使用予定量と第一の冷鉄源３の量との差分に相当する量として決定しても良い。
最後に、上吹きランス６から酸素ガスを供給するとともに、炉底に設置された底吹き羽口７から攪拌ガスとしてＮ２等の不活性ガスを供給し、昇熱剤、造滓剤等の副原料を添加しつつ、第二の転炉型容器１１内の脱燐後溶鉄９の脱炭処理を行う（図２（ｇ））。ここでは第二の冷鉄源１２の全量を図２（ｅ）の段階で第二の転炉型容器１１内に一括装入する場合（Ｇ－１）を説明したが、この他の実施形態では、脱炭処理時に使用する冷鉄源の一部を第二の冷鉄源１２としてスクラップシュート２から第二転炉型容器１２内に装入する一方、残りの冷鉄源１４を、炉上ホッパー１３を介して炉上から第二の転炉型容器１２内に投入する場合（Ｇ－２、Ｇ－３）と、のいずれかの工程を行う。
なお、図２（ｃ）に示す脱燐工程と、図２（ｇ）に示す脱炭工程とにおいて、Ｃ－１の工程を実施した場合はＧ－１の工程を実施し、Ｃ－２の工程を実施した場合はＧ－２の工程を実施し、Ｃ－３の工程を実施した場合はＧ－３の工程をそれぞれ実施する。以上により、脱燐処理および脱炭処理のいずれかの処理、または両方の処理の処理中に、転炉型容器の炉上から転炉型容器内に、冷鉄源を投入している。
ここで、図２（ｃ）に示す脱燐工程（Ｃ－１、Ｃ－３）と、図２（ｇ）に示す脱炭工程（Ｇ－２、Ｇ－３）とにおいて、炉上ホッパー１３から冷鉄源１４を１回、または複数回に分割して添加する場合、炉上ホッパーから一回に添加する冷鉄源量は、溶鉄温度降下を最低限に抑えるため、以下の（２）式を満たす量とすることが好ましい：
Ｗｓａｄｄ≦２．４ｔａｄｄ …（２）
ここで、Ｗｓａｄｄ：冷鉄源投入量（ｔ）
ｔａｄｄ：１回目炉上投入時は 吹錬開始から１回目投入開始までの時間（分）
２回目以降投入時は 前回投入完了から次回投入開始までの時間（分）。
Ｗｓａｄｄ≦２．４ｔａｄｄ …（２）
ここで、Ｗｓａｄｄ：冷鉄源投入量（ｔ）
ｔａｄｄ：１回目炉上投入時は 吹錬開始から１回目投入開始までの時間（分）
２回目以降投入時は 前回投入完了から次回投入開始までの時間（分）。
また、炉上から複数回冷鉄源を添加する場合は、冷鉄源の追装タイミング（２回目以降の添加タイミング）を、既に炉内に添加した冷鉄源が溶解し溶鉄温度が上昇してきたタイミングとすることで、冷鉄源溶解の停滞およびアイスバーグの生成を抑制しつつ、効率よく冷鉄源を溶解可能である。
さらにまた、図２（ｃ）に示す脱燐工程（Ｃ－１、Ｃ－３）と、図２（ｇ）に示す脱炭工程（Ｇ－２、Ｇ－３）とにおいて、炉上から炉上ホッパー１３内に投入する冷鉄源１４は、炉上ホッパー１３およびコンベア等の搬送設備でのハンドリングを考慮し、裁断等によって最長寸法が１００ｍｍ以下のサイズ（内寸が１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの箱に入るサイズ）とすることが望ましい。脱燐処理工程では、脱燐処理の進行に従ってスクラップシュートから装入した第一の冷鉄源３が溶解し、溶鉄温度が上昇してきたタイミングで、炉上から第三の冷鉄源１４を投入する。このとき、炉上から投入される第三の冷鉄源１４に含有されている炭素濃度が０．３質量％以上であること、および前記脱燐処理終了後の脱燐後溶銑鉄の温度が１３８０℃以上であること、のいずれかまたは両方を満たすことが好ましい。そうすることで、炉上投入した第三の冷鉄源１４の溶け残りを抑制できる。脱炭工程では、脱炭処理の進行に従ってスクラップシュートから装入した第二の冷鉄源１２が溶解し、溶鉄温度が上昇してきたタイミングで、炉上から第三の冷鉄源１４を投入する。
また、溶銑は高炉から出銑された溶銑に限らない。本発明は、キューポラ、誘導溶解炉、アーク炉等で得られた溶銑、またはこれら溶銑と高炉から出銑された溶銑を混合して得た溶銑等であっても同様に適用可能である。
（実施例１）
脱燐処理における冷鉄源の量について調べた。高炉から出銑された溶銑および、冷鉄源（スクラップ）を用い、上底吹き転炉（第一の転炉型容器）において溶銑脱燐処理を行った。脱燐処理前の溶銑温度および溶銑燐濃度はそれぞれ、１２３０～１２６３℃、０．１３０～０．１３４％であった。脱燐前溶銑の装入量およびスクラップシュートから装入するスクラップ量を種々変化させて処理を行い、脱燐処理後の溶鉄の温度は１３５０℃に制御した。なお、この溶銑脱燐処理においては、炉上からの冷鉄源投入は行わなかった。結果を表１に示す。
脱燐処理における冷鉄源の量について調べた。高炉から出銑された溶銑および、冷鉄源（スクラップ）を用い、上底吹き転炉（第一の転炉型容器）において溶銑脱燐処理を行った。脱燐処理前の溶銑温度および溶銑燐濃度はそれぞれ、１２３０～１２６３℃、０．１３０～０．１３４％であった。脱燐前溶銑の装入量およびスクラップシュートから装入するスクラップ量を種々変化させて処理を行い、脱燐処理後の溶鉄の温度は１３５０℃に制御した。なお、この溶銑脱燐処理においては、炉上からの冷鉄源投入は行わなかった。結果を表１に示す。
表１の結果から、試験Ｎｏ．１～６に示す通り、スクラップシュートから装入するスクラップの量を、前記（１）式から得られる上限量を超える量とした水準、すなわち全装入量（脱燐前溶鉄量＋スクラップシュートから装入されたスクラップ量）に対するスクラップ量の割合が０．１１８６Ｔ－１３４（Ｔ：脱燐前溶銑温度、℃）を超える水準（試験Ｎо．４～６）では、スクラップの溶け残りが生じた他、スクラップ地金の付着による底吹羽口閉塞に伴う攪拌悪化に起因するとみられる脱燐能低下が確認された。
（実施例２）
実施例１の脱燐処理後の溶鉄に対し、脱炭処理における冷鉄源（スクラップ）の分割投入について調べた。実施例１の第一の転炉型容器を用いた脱燐処理において全装入量（脱燐前溶銑量＋スクラップシュートから装入されたスクラップ量）に対するスクラップ量の割合を前記（１）式から得られる上限値以下とした上で、脱炭処理を行う上底吹き転炉（第二の転炉型容器）でもスクラップを使用した。スクラップの使用による溶鉄温度の低下を最小限に抑え、効率的にスクラップを溶解するため、第二の転炉型容器（脱炭炉）ではスクラップの分割投入を行った。具体的には、溶鉄装入前にスクラップシュートからスクラップを装入した上で、脱炭処理中に炉上からのスクラップ添加を行った。なお、脱燐炉における溶け残りはなく、脱炭炉における脱炭処理前の溶鉄温度は１３６０～１３８０℃、脱炭処理後の溶鋼温度は１６４０～１６５０℃であった。結果を表２に示す。
実施例１の脱燐処理後の溶鉄に対し、脱炭処理における冷鉄源（スクラップ）の分割投入について調べた。実施例１の第一の転炉型容器を用いた脱燐処理において全装入量（脱燐前溶銑量＋スクラップシュートから装入されたスクラップ量）に対するスクラップ量の割合を前記（１）式から得られる上限値以下とした上で、脱炭処理を行う上底吹き転炉（第二の転炉型容器）でもスクラップを使用した。スクラップの使用による溶鉄温度の低下を最小限に抑え、効率的にスクラップを溶解するため、第二の転炉型容器（脱炭炉）ではスクラップの分割投入を行った。具体的には、溶鉄装入前にスクラップシュートからスクラップを装入した上で、脱炭処理中に炉上からのスクラップ添加を行った。なお、脱燐炉における溶け残りはなく、脱炭炉における脱炭処理前の溶鉄温度は１３６０～１３８０℃、脱炭処理後の溶鋼温度は１６４０～１６５０℃であった。結果を表２に示す。
表２の結果から、脱炭炉において炉上ホッパーから一回に添加するスクラップ量を前記（２）式から得られる上限値以下として分割投入を行うことで、安定的にスクラップ使用量を増加させることが可能であることが確認された。なお、炉上からのスクラップ添加は、脱炭処理だけでなく脱燐処理においても同様の効果が認められた。
（実施例３）
実施例２で炉上から投入するスクラップ寸法について調べた。実施例２において、炉上から投入するスクラップ寸法を変化させたところ、以下の表３の試験Ｎｏ．２１～２３に示す通り、スクラップ寸法を、最長寸法が１００ｍｍ以下のサイズ（内寸が１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの箱に入るサイズ）とすることで、コンベア等の搬送系トラブルを起こさず、安定して炉上投入することが可能であることがわかった。
実施例２で炉上から投入するスクラップ寸法について調べた。実施例２において、炉上から投入するスクラップ寸法を変化させたところ、以下の表３の試験Ｎｏ．２１～２３に示す通り、スクラップ寸法を、最長寸法が１００ｍｍ以下のサイズ（内寸が１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの箱に入るサイズ）とすることで、コンベア等の搬送系トラブルを起こさず、安定して炉上投入することが可能であることがわかった。
（実施例４）
脱燐処理後半におけるスクラップの炉上投入について調べた。スクラップシュートから装入されるスクラップ量（前装入スクラップ量）を前記（１）式から得られる上限値以下とした上で、処理開始後に１回のみスクラップの炉上投入を行った。脱燐処理前の溶銑温度は１２５０～１２６０℃であり、前記（１）式から得られる前装入スクラップ量の上限値は１４．５～１５．６％となる。スクラップ炉上投入タイミングは吹錬進行度６５～７５％とした。結果を表４に示す。
脱燐処理後半におけるスクラップの炉上投入について調べた。スクラップシュートから装入されるスクラップ量（前装入スクラップ量）を前記（１）式から得られる上限値以下とした上で、処理開始後に１回のみスクラップの炉上投入を行った。脱燐処理前の溶銑温度は１２５０～１２６０℃であり、前記（１）式から得られる前装入スクラップ量の上限値は１４．５～１５．６％となる。スクラップ炉上投入タイミングは吹錬進行度６５～７５％とした。結果を表４に示す。
表４の結果から、炉上投入分のスクラップに含有されている炭素濃度が０．３質量％以上であること、脱燐処理終了後の脱燐後溶鉄の温度が１３８０℃以上であること、のいずれかまたは両方を満たすことで、脱燐処理後半にスクラップを炉上投入した場合においてもスクラップの溶け残りを抑制できることがわかった。
上記の実施例では、高炉から出銑された溶銑および、冷鉄源（スクラップ）を用いて処理を行なう例を示したが、溶銑は高炉から出銑された溶銑に限らない。本発明は、キューポラ、誘導溶解炉、アーク炉等で得られた溶銑、またはこれら溶銑と高炉から出銑された溶銑を混合して得た溶銑等であっても同様に適用可能である。
本発明の転炉製鋼方法は、冷鉄源を使用し溶銑を転炉で精錬して溶鋼を得る方法であれば、いずれの方法にもこの技術を応用可能であるので、産業上有用である。
１ 第一の転炉型容器
２ スクラップシュート
３ 第一の冷鉄源
４ 装入鍋
５ （脱燐前）溶銑
６ 上吹きランス
７ 底吹き羽口
８ 溶鉄
９ （脱燐後）溶鉄
１０ 受湯容器
１１ 第二の転炉型容器
１２ 第二の冷鉄源
１３ 炉上ホッパー
１４ 炉上添加冷鉄源
２ スクラップシュート
３ 第一の冷鉄源
４ 装入鍋
５ （脱燐前）溶銑
６ 上吹きランス
７ 底吹き羽口
８ 溶鉄
９ （脱燐後）溶鉄
１０ 受湯容器
１１ 第二の転炉型容器
１２ 第二の冷鉄源
１３ 炉上ホッパー
１４ 炉上添加冷鉄源
Claims (3)
- 転炉製鋼方法であって、
転炉型容器内に収容された冷鉄源および脱燐前溶銑に対して、副原料を添加するとともに酸化性ガスを供給して該脱燐前溶銑の脱燐処理を行ない脱燐後溶鉄を得、得られた脱燐後溶鉄を受湯容器に出湯して受湯容器に保持するステップと、
前記受湯容器に保持された前記脱燐後溶鉄を、前記脱燐処理を行なった第一の転炉型容器、または前記第一の転炉型容器とは別の第二の転炉型容器に再装入し、酸化性ガスを供給して脱炭処理を行ない、溶鋼を得るステップと、を有し、
前記脱燐処理は、前記第一の転炉型容器に、第一の冷鉄源を、以下の（１）式を満たす量だけ一括装入した後、前記脱燐前溶銑を装入して該脱燐処理を行ない、
前記脱炭処理は、前記脱燐処理を行なった前記第一の転炉型容器、または前記第一の転炉型容器とは別の第二の転炉型容器に、第二の冷鉄源を一括装入した後、前記受湯容器に保持された前記脱燐後溶鉄を装入して該脱炭処理を行なう、転炉製鋼方法であって：
％Ｗｓ０≦０．１１８６Ｔ－１３４ （％Ｗｓ０≧０） …（１）
ここで、％Ｗｓ０：第一の冷鉄源装入量と脱燐前溶銑装入量との和に対する第一の冷鉄源装入量の割合（％）
Ｔ：脱燐前溶銑の温度（℃）、
前記脱燐処理中に前記転炉型容器の炉上から該転炉型容器内に第三の冷鉄源を装入する場合、第三冷鉄源の追装タイミングを既に炉内に添加した冷鉄源が溶解し溶鉄温度が上昇してきたタイミングとするとともに、該第三の冷鉄源に含有されている炭素濃度が０．３質量％以上であること、および前記脱燐処理終了後の脱燐後溶鉄の温度が１３８０℃以上であること、のいずれかまたは両方を満たすことを特徴とする、転炉製鋼方法。 - 前記脱燐処理および前記脱炭処理のいずれかの処理、または両方の処理の処理中に、前記転炉型容器の炉上から該転炉型容器内に投入する前記第三の冷鉄源を以下の（２）式を満たす量ずつ投入する、請求項１に記載の転炉製鋼方法：
Ｗｓａｄｄ≦２．４ｔａｄｄ …（２）
ここで、Ｗｓａｄｄ：冷鉄源投入量（ｔ）
ｔａｄｄ：１回目炉上投入時は、吹錬開始から１回目投入開始までの時間（分）
２回目以降投入時は、前回投入完了から次回投入開始までの時間（分）。 - 前記転炉型容器の炉上から投入される前記第三の冷鉄源の最長寸法が１００ｍｍである、請求項１または２に記載の転炉製鋼方法。
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