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技術 溶銑の脱燐精錬方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 田中秀栄川嶋一斗士菊地一郎小平悟史井上茂
出願日 1998年9月4日 (22年4ヶ月経過) 出願番号 1998-250612
公開日 2000年3月28日 (20年9ヶ月経過) 公開番号 2000-087125
状態 特許登録済
技術分野 銑鉄の精製;鋳鉄の製造;転炉法以外の製鋼
主要キーワード 平衡理論 オガライト 未溶解分 フェロマンガン 燐含有量 焼石灰 石灰分 真空脱ガス
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この項目の情報は公開日時点(2000年3月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

生スラグを低減しながら、安定した溶銑脱燐精錬方法を目的とする。

解決手段

下記の工程を備えたことを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。(a)転炉Si含有量が0.20wt%以下の溶銑を装入し、(b)焼石灰によりCaO成分を18kg/ton以下を装入し、酸素錬して精錬する。更に、上記焼石灰を脱燐精錬開始後少なくとも2分間は実質的に連続的に装入することが望ましい。また、この際焼石灰によるCaO成分の一部をプリメルトフラックスとすることが望ましい。

概要

背景

伝統的転炉製鋼法においては、同一の転炉において高炉溶銑脱燐精錬脱炭精錬とを行なって、製鋼作業を行っていた。しかし、近年の鋼材品質に対する要求が高くなる一方、連続鋳造の拡大や、真空脱ガス取鍋精錬等の溶鋼二次精錬が普及するに伴い、転炉における出鋼温度が上昇し、転炉に於ける脱燐能力が低下してきた。この理由は、脱燐反応高温ほど不利に進行するからである。

そこで、一の転炉において溶銑を脱燐精錬し、燐(以下、Pと記する)成分をある程度除去してから他の転炉において主に脱炭精錬する製鋼方法発展してきた。かかる技術として、特開平2−200715号公報、特公平2−14404号公報、特公昭61−23243号公報の提案がある。

また、本願の出願人も、既に従来の製鋼方法を改良し、一の転炉で脱燐精錬をした溶銑を他の転炉に装入し、ここで脱炭精錬を行ない鋼を製造する製鋼方法を開発している(特開平6−41624号公報)。

概要

生スラグを低減しながら、安定した溶銑の脱燐精錬方法を目的とする。

下記の工程を備えたことを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。(a)転炉にSi含有量が0.20wt%以下の溶銑を装入し、(b)焼石灰によりCaO成分を18kg/ton以下を装入し、酸素錬して精錬する。更に、上記焼石灰を脱燐精錬開始後少なくとも2分間は実質的に連続的に装入することが望ましい。また、この際焼石灰によるCaO成分の一部をプリメルトフラックスとすることが望ましい。

目的

そこで、本発明は、前述の通り、脱炭精錬では再度脱燐精錬をしないように脱燐精錬で通常鋼のP規格値である0.02wt%以下、望ましくは約P含有量を平均0.015wt%程度に確実に精錬することを課題とする。更に、脱燐精錬で発生するスラグ量は極力少なくし、投棄の困難なスラグ発生量を低減することを目標とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

下記の工程を備えたことを特徴とする溶銑脱燐精錬方法。(a)転炉Si含有量が0.20wt%以下の溶銑を装入し、(b)焼石灰によりCaO成分を18kg/ton以下を装入し、酸素吹錬して精錬する。

請求項2

前記焼石灰を脱燐精錬開始後少なくとも2分間は実質的に連続的に装入することを特徴とする請求項1記載の溶銑の脱燐精錬方法。

請求項3

前記焼石灰によるCaO成分の一部をプリメルトフラックスにより装入することを特徴とする請求項1または2記載の溶銑の脱燐精錬方法。

請求項4

前記プリメルトフラックスが脱炭精錬で発生したスラグであることを特徴とする請求項3記載の溶銑の脱燐精錬方法。

請求項5

前記溶銑のSi含有量が0.2wt%を超える場合には、該溶銑を脱珪処理し、Si含有量を0.2wt%以下に精錬し、その後該溶銑の脱燐精錬を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の溶銑の脱燐精錬方法。

技術分野

0001

本発明は、主に高炉溶銑脱燐精錬し、次いで脱炭精錬して鋼を製造する方法における脱燐精錬の精錬方法に関する。

背景技術

0002

伝統的転炉製鋼法においては、同一の転炉において高炉溶銑の脱燐精錬と脱炭精錬とを行なって、製鋼作業を行っていた。しかし、近年の鋼材品質に対する要求が高くなる一方、連続鋳造の拡大や、真空脱ガス取鍋精錬等の溶鋼二次精錬が普及するに伴い、転炉における出鋼温度が上昇し、転炉に於ける脱燐能力が低下してきた。この理由は、脱燐反応高温ほど不利に進行するからである。

0003

そこで、一の転炉において溶銑を脱燐精錬し、燐(以下、Pと記する)成分をある程度除去してから他の転炉において主に脱炭精錬する製鋼方法発展してきた。かかる技術として、特開平2−200715号公報、特公平2−14404号公報、特公昭61−23243号公報の提案がある。

0004

また、本願の出願人も、既に従来の製鋼方法を改良し、一の転炉で脱燐精錬をした溶銑を他の転炉に装入し、ここで脱炭精錬を行ない鋼を製造する製鋼方法を開発している(特開平6−41624号公報)。

発明が解決しようとする課題

0005

上記製鋼方法は、一の転炉で充分脱燐精錬し、この溶銑を他の転炉において主に脱炭精錬して鋼を製造する。そこで、脱炭精錬では再度脱燐精錬をしないように脱燐精錬で例えば通常鋼のP規格値である0.02wt%以下、望ましくは約P含有量を平均0.015wt%程度に精錬する必要がある。更に、脱燐精錬で発生するスラグ量は極力少なくし、投棄の困難なスラグ発生量を低減する必要がある。

0006

上記溶銑の脱燐精錬の概要を説明する。転炉にスクラップ装入し、続いて溶銑を装入し、酸素吹錬を行う。通常造滓材として焼石灰を吹錬開始時と吹錬初期に約12〜27kg/tonを装入し、吹錬を継続する。吹錬末期スラグコーティングのため生ドロマイトを装入し、スラグを沈静化するためコークスオガライトを添加する。また、脱燐精錬を促進し、鉄歩留まりを高めるためにするためにスケール鉄鉱石を精錬中に装入する。

0007

しかし、従来焼石灰の装入量は溶銑のSi含有量に応じてスラグの塩基度が一定となるように装入し、脱燐精錬後のP含有量が、所定の目標値となるように配慮しているが、現実には溶銑のSi含有量が高くなると脱燐精錬後のP含有量が高くなる。このことは装入した焼石灰が完全に溶解せず、未溶解部分があることを示している。

0008

また、脱燐精錬で発生するスラグ(以下、脱燐スラグという)は、溶鋼1ton当たり約40kg発生し、その成分組成は、例えば、T.Fe:5wt%,CaO:52wt%,SiO2 :13wt%,CaO/SiO2 :4、P:3wt%である。このスラグ量は可及的に低減したい。

0009

そこで、本発明は、前述の通り、脱炭精錬では再度脱燐精錬をしないように脱燐精錬で通常鋼のP規格値である0.02wt%以下、望ましくは約P含有量を平均0.015wt%程度に確実に精錬することを課題とする。更に、脱燐精錬で発生するスラグ量は極力少なくし、投棄の困難なスラグ発生量を低減することを目標とする。

課題を解決するための手段

0010

上記課題について種々研究した結果、溶銑のSi含有量を0.2wt%以下とし、また脱燐精錬の造滓材として、焼石灰の他にプリメルトフラックスを使用すると、P含有量を通常の粗鋼成分のP含有量以下(所謂規格値以下、通常0.02wt%以下)まで精錬することができ、脱燐精錬をより促進することができるとの知見を得て下記の発明をするに至った。

0011

発明の第1の態様は、下記の工程を備えたことを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。(a)転炉にSi含有量が0.20wt%以下の溶銑を装入し、(b)焼石灰によりCaO成分を18kg/ton以下を装入し、酸素吹錬して脱燐精錬する。溶銑のSi含有量が0.20wt%以下であると、所定の塩基度を目標としてCaO(石灰分)を装入すると充分溶解するので脱燐精錬後のP含有量を少なくとも通常の粗鋼成分のP含有量以下(所謂規格値以下、通常0.02wt%以下)まで精錬することができるので、脱炭精錬において脱燐精錬する必要がないので全体として精錬作業が促進される。

0012

発明の第2の態様は、前記焼石灰を脱燐精錬開始後少なくとも2分間は実質的に連続的に装入することを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。焼石灰は溶解性が劣るので一括装入せず、溶銑のSiが酸化する精錬初期の2分間は少なくとも連続して装入すると未溶解分を低減することができ、脱燐精錬を円滑に行うことができる。

0013

発明の第3の態様は、前記焼石灰によるCaO成分の一部をプリメルトフラックスにより装入することを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。プリメルトフラックスは予め溶融しているのでスラグの均一な滓化が促進されるので、脱燐反応が安定して行われる。

0014

発明の第4の態様は、前記プリメルトフラックスが脱炭精錬で発生したスラグであることを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。本発明の精錬法による脱燐溶銑を脱炭精錬する場合においてはほとんど脱燐精錬を行わないので、この脱炭精錬で発生するスラグはP含有量が少なく、脱燐能力を有している。そこで、このスラグをプリメルトフラックスとして使用すると、脱燐精錬を促進し、また、従来投棄していたスラグの有効利用を図ることができる。

0015

発明の第5の態様は、前記溶銑のSi含有量が0.2wt%を超える場合には、該溶銑を脱珪処理し、Si含有量を0.2wt%以下に精錬し、その後該溶銑を脱燐精錬を行うことを特徴とする溶銑の脱燐精錬方法である。溶銑のSi含有量が0.2wt%を超える場合には予め脱珪処理し、Si含有量を0.2wt%以下に精錬し、その後該溶銑を少ないCaO量で脱燐精錬を行うことにより確実にP含有量を0.02wt%以下に精錬することができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、溶銑の転炉における従来の脱燐精錬の概要を図7において説明する。図7は、例えば溶銑340tonの転炉における脱燐精錬の操業態様(送酸量、ランス高さ、底吹きガス量、焼石灰等の造滓材装入時期、装入量等)を示す。

0017

スクラップ装入に続いて、溶銑を装入後、造滓材としての焼石灰(4〜6ton/ch)、ホタル石(0.6ton/ch)、場合により生ドロマイト等を装入しながら、酸素吹錬を約13分間行う。その後、溶銑とスラグの分離を行うためリンスを3分間程度行う。その後、スラグフォーミング鎮静化のため約4分を待ち、その後出湯する。

0018

340ton転炉における脱燐精錬における溶銑のSi含有量と脱燐処理後のP含有量との関係を図1に示す。なお、以下において脱燐処理後のP含有量は全て0.015wt%を目標として精錬した。図1に示すように従来はSi含有量の増加と共に装入CaO量を増加し、脱燐平衡理論に基づき脱燐処理後のP含有量が0.020wt%となるように精錬する。

0019

Si含有量が0.2wt%以下では脱燐処理後のP含有量は0.020wt%以下で安定しているが、Si含有量が0.2wt%以上になると脱燐処理後のP含有量は0.014wt%から0.03wt%の間でバラツクようになる。この点からSi含有量が高くなるとCaO装入量を増加させても未溶解の石灰分が発生していることを示す。従って、装入石灰を精錬初期からSiの酸化が進行する酸素吹錬開始後の2分間は実質的に連続的に装入することが望ましい。

0020

次に、焼石灰を12kg/tonとプリメルトフラックス7kg/ton装入した場合の脱燐処理後のP含有量を図2に示す。プリメルトフラックスとして脱炭精錬で発生したスラグ(成分組成;T.Fe:15〜25wt%,CaO:40〜50wt%,SiO2 :8〜15wt%,P:0.3〜1.2wt%)を使用した。

0021

処理後のP含有量は安定して0.017wt%以下で安定している。プリメルトフラックスはCaO成分がスラグに溶解しているので脱燐反応を促進したからと推定される。プリメルトフラックスとしては、例えば脱炭精錬で発生したスラグを使用することができる

0022

図3に焼石灰12kg/tonを精錬初期の2分間に連続的に装入すると共に、前述のプリメルトフラックス7kg/ton精錬初期に装入した場合の脱燐処理後のP含有量を示す。P含有量は更に安定して0.014〜0.16wt%の範囲になった。

0023

以上の結果をまとめたのが図4である。図4総括すると以下のようにまとめられる。
焼石灰のみを装入する従来法においては脱燐精錬後のP含有量はバラツキが大きい。Si含有量が0.2wt%を超えると更にバラツキが多く、未溶解石灰が発生する。

0024

焼石灰の一部をプリメルトフラックスに置き換えると脱燐処理後P含有量は0.017wt%以下で安定する。
プリメルトフラックスと焼石灰を精錬初期に連続装入すると脱燐処理後のP含有量は0.017から0.013wt%、平均0.015wt%となる。

0025

図5に上記3種の精錬における石灰の効率を実績塩基度/計算塩基度として示す。ここで、実績塩基度とはスラグ量とスラグ中のCaOwt%から計算した塩基度であり、有効なCaO分である。計算塩基度は装入した全CaO分から計算した塩基度である。

0026

この図から、溶銑のSi含有量が0.2wt%を超えると石灰の効率が劣ること、焼石灰の効率は焼石灰と共にプリメルトフラックスを使用すると高くなることが明らかとなった。従って、脱燐精錬においては、Si含有量が0.2wt%以下の溶銑を使用して精錬を行う。なお、溶銑にSi含有量が0.2wt%を超える場合には予め予備脱珪処理を行う。

0027

予備脱珪の方法としては、溶銑鍋脱珪素方法、高炉鋳床脱珪素、あるいは、脱燐精錬を行う転炉において酸素吹錬して脱珪素し、発生したスラグを排滓後、引き続いて脱燐精錬を行う方法があり、いずれの方法も使用できる。

0028

また、脱燐精錬においては、脱燐精錬を促進するためにはスラグ中のFeO濃度を高くする。このため、吹錬中期に鉄鉱石或いはミルスケールを装入する(図7参照)。しかし、スラグのFeOが高すぎると、酸素吹錬終了後においてスラグフォーミングが大きくなる。そこで酸素吹錬終了時刻の5分間以前において鉄鉱石装入が終了しているように鉄鉱石装入を行うことが望ましい。

0029

本発明の効果はこの脱燐溶銑を利用した脱炭精錬においても発揮される。即ち、上記脱燐精錬された溶銑を脱炭精錬する場合においては主に脱炭精錬のみを目的とするため、吹錬する酸素量を多くする。溶銑のP含有量は既に規格値(0.02wt%)以下となっているため、従来多く使用している焼石灰等の造滓材を一連の吹錬の最初のチャージ以外は原則として装入しない。

0030

従って、炉内に生成するスラグ量は10〜30kg/tonと少ない。しかも、出鋼後において原則として炉内にスラグを残留させるため排出するスラグ量は従来と比較し大きく減少する。また、本発明では脱炭精錬において脱燐をする必要がない。そこで、本発明ではマンガン鉱石(例えば、Mn約50wt%,Fe約10wt%以下,SiO2 約10wt%以下)を装入し、溶鋼のMn含有量を高めておくことができ、より経済的に製鋼作業が可能となる。

0031

焼石灰を装入しない脱炭精錬を行い、鋼を製造した例を図6に示す。実施例1においては、脱炭精錬後転炉内脱酸材としてAlを添加しない場合を示し、実施例2と3では脱酸材としてAlを転炉内に添加した場合を示し、実施例4では脱酸材としてFe−Si(フェロシリコン)を使用した場合を示す。脱酸材はスラグ中のMnを還元してMn歩留まりの向上を目的としている。それぞれの実施例は約50チャージの実施例の平均値で示す。

0032

本発明の脱燐精錬を実施することにより、脱燐精錬処理後のP含有量は確実に0.02wt%以下、平均0.015wt%程度に精錬できるのでこの溶銑を脱炭精錬する際には再度脱燐精錬することを必要としない。従って、焼石灰の装入を必要とせず、マンガン鉱石を装入して鋼の高価なフェロマンガンを節約して、経済的な鋼の製造が可能となる。

発明の効果

0033

本発明においては、Si含有量が0.2wt%以下の溶銑を使用するのでスラグ発生量を従来よりも低くすることができる。また、溶銑の燐(P)含有量を粗鋼で要求されているP含有量(鋼の成分規格値)以下に精錬し、他の転炉では主に脱炭精錬が可能となる。更に、本発明においては、焼石灰の他に通常精錬で発生するスラグをプリメルトスラグとして併用して脱燐精錬することにより、従来よりも終点燐含有量を安定して低くすることができる。

0034

更に、脱炭精錬を行う転炉におて、脱燐を行う必要がないのでマンガン鉱石を装入し、溶鋼のMn含有量を高めることが可能となり、極めて経済的な製鋼方法が実現できる。また、この製鋼方法は発生するスラグの再利用をすることにより省資源の効果もある。よって本発明の産業上の効果は著しい。

図面の簡単な説明

0035

図1溶銑のSi含有量と脱燐精錬後のP含有量との関係をを示す図である。
図2焼石灰に加えてプリメルトフラックスを装入した場合における脱燐精錬後のP含有量との関係を示す図である。
図3焼石灰を精錬初期に連続装入すると共にプリメルトフラックスを装入した場合の脱燐精錬後のP含有量を示す図である。
図4種々の脱燐精錬の態様における脱燐精錬処理後のP含有量を示す図である。
図5種々の脱燐精錬の態様における溶銑のSi含有量と装入した石灰分の溶解効率を示す図である。
図6本発明の脱燐精錬した溶銑を脱炭精錬した場合の実績を示す図である。
図7従来の脱燐精錬の概要を示す図である。

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