JPH111714A

JPH111714A - 製鋼方法

Info

Publication number: JPH111714A
Application number: JP15258897A
Authority: JP
Inventors: Kenji Saka; 健司坂; Yoshio Sato; 良雄佐藤; Tadashi Ishitsuki; 正石突
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1999-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】スラグ発生量を安定して減少させ、かつ、よ
り多くの鋼種で適用可能な経済的な精錬方法を開発する
こと。【解決手段】 (i)溶銑を取鍋に装入してインペラーで
機械攪拌することにより、Mn原料の投入を行うことな
く、脱ケイもしくは脱ケイ脱硫を行う第一工程、(ii)第
一工程で得られた溶銑を第一精錬容器に装入し、酸素を
上吹きするとともに造滓剤を投入することにより脱燐を
行う第二工程、そして(iii) 第二工程で得られた溶銑の
スラグを除去した後、第二精錬容器に装入し、酸素を上
吹きするとともに造滓剤を添加し、脱炭を行う第三工
程、を順次行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶銑の脱ケイ処
理、脱燐処理、脱炭処理を逐次行うことにより効率的に
鋼を溶製する製鋼方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼材の品質安定化および低コスト
化の要求が強まっている中で、溶製コストの低減を図る
べく、以下のような各種の手段が提案されている。

【０００３】まず、製鋼過程でより経済的に鋼を溶製す
るための方法として、特開平１−142009号公報には、転
炉機能のある２基の精錬容器の一つを脱Ｐ炉、もう一つ
を脱Ｃ炉として使用して精錬する方法が開示されてい
る。

【０００４】また、スラグ量を低減して経済的な精錬を
行うために様々な脱ケイ方法が提案されている。特開昭
55−115913号公報には溶銑内にFe₂O₃ を主成分とした脱
ケイ剤を２ｍ以上の深さで不活性ガスとともに吹き込み
脱ケイする方法が、特開平５−5114号公報には混銑車内
に酸化鉄と気体酸素を吹込み脱ケイする方法が、特開昭
60−116707号公報には高炉鋳床における溶銑樋に酸化鉄
を添加して脱ケイする方法が、さらに、特開平８−2181
08号公報には受銑容器にあらかじめ脱ケイ剤を入れ置い
た後、溶銑を落下させるという方法を含めた脱ケイ方法
がそれぞれ提案されている。これらはいずれも溶銑中の
Siを除くための一例を示したものであり、その他多くの
脱ケイ法としての公知技術が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の方法の問題点としては次のようなものが挙
げられる。

【０００６】例えば、特開平１−142009号公報に開示さ
れた二基の転炉を用いて脱Ｐ、脱Ｃを行う方法は脱Ｃス
ラグを脱Ｐ炉で造滓剤として使用するため、スラグ量が
最小限に抑制できるメリットがあるものの、溶銑[Si]が
高い場合はスラグ中のCaO/SiO₂を一定に保つために脱Ｐ
炉での造滓剤使用量が多量に必要であり、造滓剤を追加
しなければならずスラグ量削減効果が十分に活かせなか
った。

【０００７】また、溶銑に対する脱ケイ処理を予め行っ
た場合は、その後の転炉精錬で脱Ｐ用造滓剤の使用量を
減少させることは可能であるが、このときに必要な造滓
剤の量は溶銑中Si濃度と必要塩基度 (＝CaO/SiO₂) から
決まる生石灰の量に支配されてしまい、造滓剤をそれ以
上、減少させることは極めて困難であった。

【０００８】ここに、本件出願人は、特願平８−254367
号に、溶銑の脱ケイ処理をした後、脱Ｐ、さらに脱Ｃを
組み合わせて行う高Mn鋼の製造方法としては、脱ケイ時
にマンガンを富化し、その後、脱Ｐ、脱Ｃを行うがその
時に、脱Ｐ炉でも脱Ｃ炉でもマンガンを上昇させる方法
を提案している。

【０００９】さらに、脱ケイ時に同時にマンガン富化を
行い、その後転炉機能を有する２つの精錬炉で脱Ｐ、脱
Ｃを行い、その両方でマンガン添加を行い、マンガン濃
度をさらに上昇させる方法は、脱Ｃ炉スラグを脱Ｐ炉で
用いることと、脱ケイ効果によりスラグ発生量を大幅に
低減することが可能であったが、脱ケイ時に富化したマ
ンガンの多くは脱Ｐ精錬中、あるいは脱Ｃ精錬中に酸化
除去されてしまうという問題があった。同じく脱Ｐ精錬
中に富化したマンガンは脱Ｃ精錬中に酸化除去されるた
め、この方法で経済的なメリットを享受できるのはＣ濃
度がある程度以上でかつ高マンガン鋼という一部の鋼種
に限られていた。

【００１０】以上のような従来の問題を踏まえ、本発明
の目的は、スラグ発生量を安定して減少させ、かつ、よ
り多くの鋼種に適用可能な経済的な精錬方法を開発する
ことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述のよ
うな課題を解決する手段として、インペラー攪拌による
脱ケイ方法と、転炉機能を有する２つの精錬容器( 以
下、転炉を例にとって説明する) をそれぞれ脱Ｐ炉、脱
Ｃ炉として使用することによって効率的な製鋼処理が可
能であることに着目して、さらに検討を重ねた。

【００１２】そして、上記先願において脱ケイ処理にお
いてMn原料を添加すると、その後に行う脱Ｐ、脱Ｃ処理
においてかなりの量が酸化除去されてしまい、Mn:1.0％
以上高Mn鋼を目的とするのであればともかく、通常のレ
ベルのMn量であればむしろMn原料は脱ケイ処理時には添
加せず、脱Ｃ処理時に必要に応じて添加することでより
効率的にかつ安価に製鋼が可能になることを知り、本発
明を完成した。

【００１３】ここに、本発明は、(i) 溶銑を取鍋に装入
してインペラーで機械攪拌することにより、Mn原料の投
入を行うことなく、脱ケイもしくは脱ケイ脱硫を行う第
一工程、(ii)第一工程で得られた溶銑を第一精錬容器に
装入し、酸素を上吹きするとともに造滓剤を投入するこ
とにより脱燐を行う第二工程、そして(iii) 第二工程で
得られた溶銑のスラグを除去した後、第二精錬容器に装
入し、酸素を上吹きするとともに造滓剤を添加し、脱炭
を行う第三工程、を備えた製鋼方法である。

【００１４】本発明の実施態様にあっては、前記第一工
程において投入する造滓剤の少なくとも一部として製鋼
スラグを投入してもよい。

【００１５】また、前記第二工程において投入する前記
造滓剤の少なくとも一部として前記第三工程で生じたス
ラグを使用してもよい。さらに、前記第三工程において
必要によりMn原料を投入してもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成要件とその作
用について詳細に説明する。本発明は、取鍋を使用した
第一工程、転炉による第二工程、そして同じく転炉によ
る第三工程から構成される。

【００１７】第一工程:本発明によれば、高炉から出銑
された後、取鍋に入れられた溶銑に鉄鉱石、ミルスケー
ル、あるいは焼結鉱といった酸化鉄を主成分とする脱ケ
イ剤を投入する。また、脱珪剤は別の場所で予め入れ置
かれていてもかまわない。例えば、脱珪剤を取鍋に入れ
置きした上で溶銑を取鍋に装入すると、装入中にある程
度の脱珪反応が進行するが、未反応の脱珪剤も残る。そ
の状態でインペラー攪拌しても良好な脱珪効果が得られ
る。高炉スラグからの硫黄濃度上昇などを回避するため
脱ケイ処理前に高炉スラグを除滓しておくことが望まし
いが、必ずしも除去しなくともよい。

【００１８】本発明では、脱ケイ時には酸化マンガンを
投入しない。なぜなら、酸化マンガンを投入すると、前
述の先行出願である特願平８−254367号に記載のよう
に、脱ケイとともにマンガン含有量が上昇するが、その
マンガンの多くは後の脱Ｐ、脱Ｃ工程で酸化除去されて
しまうため、脱ケイ時にマンガンを上昇させるのは高Ｃ
鋼であればともかく、一般鋼種では得策ではないからで
ある。

【００１９】また、インペラーによる機械攪拌を使用す
るのは、他のインジェクション脱ケイや高炉脱ケイと比
べて効率がよいからである。例えば、高炉脱ケイよりも
少ない脱ケイ剤原単位で脱ケイでき、また、インジェク
ション脱ケイよりも短時間で脱ケイが可能となる。

【００２０】脱ケイ剤の投入量は目標とする脱ケイ量に
より異なってくる。すなわち、Siレベルを0.4 ％→0.2
％にまで脱ケイする時には、本来、酸素は化学量論的に
0.2×32/28 ＝0.229 ％の量だけ必要であるが、酸素の
脱ケイ有効効率である約60％を考えると、0.229/0.6 ×
1.4 ＝0.38％の酸素が必要となる。これをたとえば酸素
含有量が30％の鉄鉱石で考えると、0.38％／0.3 ＝1.3
％＝13k/t となる。

【００２１】脱ケイ剤の投入方法は、一括して投入して
もよいし、何回かに分けて分投してもよい。

【００２２】脱ケイ処理に当たってはインペラーを溶銑
中に浸漬して回転させる。この機械攪拌により上置きし
た脱ケイ剤が溶銑中に巻込まれて反応し脱ケイ反応が進
行する。インペラーの回転速度および処理時間には特に
制限がないが、回転速度が速いと、また処理時間が長い
と、反応はそれだけよく進む。なお、インペラーの構造
等は特に制限されず、通常の構造のものを使用すればよ
い。

【００２３】この時、脱ケイの目的のみであれば脱ケイ
剤以外にも何も添加せずともよいが、必要に応じて他の
添加物を加えてもよい。例えば、脱ケイと同時に脱硫を
行う時には脱ケイ剤と同時あるいは順次、脱硫剤を投入
してもよい。脱硫剤としてはCaO を含む物質を投入し
て、処理後のスラグの塩基度CaO/SiO₂が0.8 〜10.0にな
るように調整すればよい。

【００２４】この時、滓化を促進させ、反応速度を早め
るために蛍石を投入することは有効である。スラグ中の
CaF₂濃度は15〜40％程度あれば脱硫促進、反応速度向上
のためには望ましいが、耐火物溶損防止やスラグ発生量
減少の観点からはCaF₂濃度を15％以下に設定したほうが
望ましい場合も多い。これはその時々のローカル条件で
設定値を決めるとよい。

【００２５】また、脱硫をより進行させるためには補助
的にソーダ灰、Al灰のいずれか、または両方を補助的に
投入すると有効である。その場合の投入量には特に規定
はないが、経済性も考慮に入れると、Al灰は0.5k/t以
下、ソーダ灰は2.5k/t以下が好ましい。また、時間的に
可能であれば、脱珪反応終了後インペラー攪拌を一旦中
断して必要量除滓し、次の脱硫工程に移行するとスラグ
組成調整が行いやすく有利な場合もある。

【００２６】さらに、反応を促進させる方法として製鋼
スラグを投入する方法がある。例えば、溶銑中に転炉ス
ラグを添加すると転炉スラグ自身が酸化鉄を含んでいる
ため脱ケイ剤として寄与する他、CaO も含んでいるので
脱硫剤としても寄与する。しかも一旦、溶融しているの
で滓化も早いなどのメリットもある。例えばFeO 濃度が
20％である転炉スラグを10k/t 投入すると、そのうちの
FeO の２k/t 分は脱ケイ剤として寄与するので、脱ケイ
量を上述のように0.4 →0.2 ％に設定する場合は投入す
る鉄鉱石を11k/t に減少できるメリットがある。さらに
脱硫目的で投入するCaO 分を削減できる上、処理後のス
ラグ中のCaO/SiO₂が0.8 以上確保できるならば投入量を
ゼロにまですることも可能である。特に溶銑脱硫および
溶銑脱燐を行った転炉スラグであれば硫黄と燐濃度を低
く保ちながら、脱ケイ脱硫できる。この転炉スラグは本
発明の第三工程である脱Ｃ炉スラグであれば、もちろん
問題なく優れた一貫プロセスとなるが、例えば同じ製鉄
所内に製鋼工場が２ヶ所以上あり、他方の転炉スラグ発
生量が著しく多い時などは、そのスラグをもってきて使
用しても効果がある。また、この時に使う製鋼スラグと
しては上記のように転炉スラグでもよいし、鋳込後に残
る取鍋スラグなど、他のスラグでもよい。

【００２７】ここに、本発明によれば、脱ケイ時には塩
基性物質を添加してスラグ中CaO/SiO₂を0.8 〜10.0に保
つことにより同時脱ケイ脱硫効果が期待されるのみでな
く、転炉スラグや取鍋スラグを脱硫剤として使用するこ
とにより、本来、脱硫用として添加すべき塩基性物質の
量を削減できるため、製鋼プロセス全体でのスラグ発生
量をさらに削減でき、従来法に比べ、非常に安価な方法
での鋼の溶製が可能となった。

【００２８】第二工程:さらに脱Ｐ炉では酸素を上吹き
するが、後述する第三工程の脱Ｃ炉で発生したスラグを
造滓剤の一つとして投入することにより、添加すべき生
石灰原単位が減少できるため、スラグ発生量を抑制する
ことが可能である。

【００２９】脱Ｐ炉では熱的に余裕があれば、必要によ
り酸化マンガンの投入を行ってもよいが、それにより上
昇したマンガンの一部は脱Ｃ炉で酸化除去されるため、
歩留を考慮した上で必要最小限だけ投入することがよ
い。上昇させたいマンガンは脱Ｃ炉で上昇させた方がマ
ンガン歩留が高くなるため一般には好ましい。

【００３０】脱Ｐ炉では脱Ｐを行うために造滓剤を添加
した上で、酸素を上吹きする。造滓剤を添加するに当た
っては処理後のスラグ塩基度CaO/SiO₂が1.5 〜4.0 にな
るように調整する。この時に添加する造滓剤を減少する
ために、脱Ｃスラグを添加することは、全体プロセスと
して発生するスラグ量を減少できるメリットがある他、
一旦溶融されたスラグであるので滓化を促進させ、脱Ｐ
処理が速やかに進む効果もある。

【００３１】なお、脱Ｐ処理を速やかに行うためには、
脱ケイ後の成分として[C] ＞3.5 ％、[Si]＞0.05％であ
れば十分であるが、[Si]は0.10〜0.30％程度が最も望ま
しい。また、その時の温度は好ましくは1200〜1500℃の
範囲内であればよい。

【００３２】脱Ｐ後には[Si]がトレース量になるが、処
理後の温度は1450℃以下、[C] ＞3.0 ％以上に保つこと
が好ましい。このとき、熱余裕分は基本的には鉄鉱石、
スケール等の酸化鉄を投入し出鋼歩留上昇を求めるのが
最も効果的である場合が多いが、中炭素高マンガン鋼な
ど一部の鋼種は酸化マンガン源である鉄Mn鉱石等を投入
し、マンガン上昇させることが経済的に有利な場合もあ
る。

【００３３】第三工程:脱Ｃ炉では酸素を上吹きして主
に脱Ｃを行う。このとき熱的余裕と目標成分に応じて、
酸化マンガンを適量添加することが好ましい。ただし、
吹錬最終Ｃ濃度が0.05％以下になる場合はマンガン歩留
が悪化するため、熱余裕分は酸化鉄系の冷却剤である鉄
鉱石やスケールを投入すると出鋼歩留の向上にも寄与す
るため望ましい。また、この工程では吹錬最終Ｃ濃度や
媒溶剤の使用量を調整することにより、仕上げ脱Ｐを行
うことも可能である。

【００３４】従来の方法、例えばインジェクションで脱
珪したり、あるいは脱珪工程そのものがなかった場合な
どでは脱Ｐ炉処理前の[Si]が高くなりがちであり、脱Ｐ
能に重要なCaO/SiO₂を高く保つことが困難であったの
で、結果として脱Ｐが不良になることもあった。その結
果、脱Ｃ炉では仕上げ脱Ｐが必要になることが多かっ
た。しかし、本発明では脱Ｐ炉処理前の[Si]を安定的に
目標レベルまで脱珪することが可能であるので、脱Ｐ炉
での脱Ｐが容易となった結果、脱Ｃ炉での仕上げ脱Ｐが
必要なことは少ない。

【００３５】脱Ｃ炉ではスラグ塩基度CaO/SiO₂を 1.5〜
10.0の範囲に保つように造滓剤を添加した上で、酸素を
上吹きする。熱余裕分は酸化鉄系の鉄鉱石、スケール、
あるいは酸化マンガン系のMn鉱石、鉄Mn鉱石など何を添
加してもよいが、吹錬終了時の[C] が0.05％以上であれ
ば酸化マンガン系の添加物を投入した方が経済的に有利
なことが多い。

【００３６】

【実施例】本例では、表１に示す従来例１ないし３、比
較例１、および本発明例１および２をそれぞれ表２にま
とめた条件下で行った。結果は同じく表２に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】表２に示す結果から分かるように、脱Ｃ炉
スラグを利用した本発明例２が脱ケイ剤、造滓剤の使用
量が最も少なく、次いで、本発明例１が少ない。

【００４０】また、本発明例では脱ケイ時、脱Ｐ時には
マンガンを添加していないが、脱Ｃ炉ではマンガンを添
加している。このようなマンガン歩留の高い工程でマン
ガンを添加することによりマンガンを効率よく歩留まら
せることができ、脱Ｃ炉終点の[Mn]は全工程でマンガン
を添加した比較例１ (特願平８−254675号に相当) より
低位であるが、出鋼歩留まで考慮した製鋼のトータスコ
ストは本発明例２→本発明例１→比較例１→比較例２の
順に悪化する。さらに比較例１よりも下方の順位に従来
例３→従来例２→従来例１とコストは悪化する。

【００４１】

【発明の効果】本発明により、脱ケイ＋脱硫、脱Ｐ、脱
Ｃを一連のプロセスで行う、総合的で効率的な鋼の溶製
が可能となった。インペラー攪拌を伴った脱ケイ脱硫に
際してMn原料の投入を行わないことから低コストとな
り、本発明の実質上の意義は非常に大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 (i) 溶銑を取鍋に装入してインペラーで
機械攪拌することにより、Mn原料の投入を行うことな
く、脱ケイもしくは脱ケイ脱硫を行う第一工程、(ii)第
一工程で得られた溶銑を第一精錬容器に装入し、酸素を
上吹きするとともに造滓剤を投入することにより脱燐を
行う第二工程、そして(iii) 第二工程で得られた溶銑の
スラグを除去した後、第二精錬容器に装入し、酸素を上
吹きするとともに造滓剤を添加し、脱炭を行う第三工
程、を備えた製鋼方法。
【請求項２】前記第一工程において酸化鉄系の脱ケイ
剤を投入する請求項１記載の製鋼方法。
【請求項３】前記第二工程において投入する前記造滓
剤の少なくとも一部として前記第三工程で生じたスラグ
を使用する請求項１または２記載の製鋼方法。
【請求項４】前記第三工程においてMn原料を投入する
請求項１ないし３のいずれかに記載の製鋼方法。