JP2001049320A - 高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高燐鉱石を原料として得られた溶銑を効率的
に脱燐処理することができ、且つ媒溶剤の添加量やスラ
グなどの発生物の量も極力低減できる鉄鋼製造方法を提
供する。 【解決手段】 高燐濃度溶銑の脱燐処理では事前に溶銑
中の珪素濃度を低減させておくことが高脱燐効率の達成
とスラグ生成量の低減化に極めて有効であることを見い
出しなされたもので、高炉内に鉄源の一部又は全部とし
て燐濃度が０．０６ｗｔ％以上の鉄鉱石を装入する工程
と、高炉からの出銑ままで又は高炉出銑後の脱珪処理を
経ることで珪素濃度が０．２０ｗｔ％以下の溶銑を得る
工程と、該工程を経た低珪素溶銑を脱燐処理する工程
と、該脱燐処理工程を経た溶銑を脱炭処理する工程と
を、少なくとも有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、省資源・省エネル
ギーで、且つスラグなどの発生物の量も極力少なくでき
る環境に優しい鉄鋼製造方法、詳細には、従来では鉄鋼
製造に使用しにくかった燐濃度が高い鉄鉱石を有効利用
することにより省資源に役立ち、しかも溶銑の効率的な
精錬処理が可能で、且つ媒溶剤の添加量やスラグなどの
発生物の量も極力低減できる鉄鋼製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】高炉で得られた溶銑から鋼材を製造する
には、製鋼精錬過程において溶銑に含まれる不純物成分
を所定濃度まで低減するとともに、必要な成分を添加し
て鋼材として要求される成分組成に調整することが必要
である。溶銑に含まれる不純物成分としては、溶銑に４
ｗｔ％以上含まれる炭素のほか、燐、硫黄などがあり、
また、鋼材の要求成分としては強度や靭性を高めるマン
ガン、珪素などがある。

【０００３】溶銑から燐や炭素を除くためには、溶銑を
脱燐スラグと反応させたり、大量の酸素を添加して酸化
反応を進行させる方法が採られるが、転炉を用いて炭素
・燐を同時に除去していた従来の方法に対し、最近では
溶銑段階で燐だけを事前に除去（溶銑予備脱燐処理）し
た後、転炉脱炭吹錬を行う方法が普及しつつある。ま
た、この転炉脱炭吹錬では、高価なマンガン合金鉄の使
用量を削減するために、マンガン鉱石や高マンガンスラ
グなどのマンガン源が添加される。

【０００４】このように溶銑予備脱燐処理を行った後、
転炉脱炭吹錬を行う方法では、転炉吹錬において脱燐の
ために必要であったスラグの量を減らすことが可能にな
り、その結果、転炉吹錬終了時点でスラグからのマンガ
ン還元率を高め、出鋼中または出鋼後に添加されるマン
ガン合金鉄の使用量を削減することできる。

【０００５】溶銑予備脱燐処理は、溶銑鍋や転炉のほ
か、トーピード設備などでも行われ、主な媒溶剤である
石灰に加え、脱燐反応の促進に必要な酸素源として鉄鉱
石やスケールなどの固体酸素源や気体酸素が添加され
る。この方法では、脱燐反応上有利な低温処理が可能な
こともあって元々少ないスラグ量で脱燐処理が可能であ
るが、最近の環境保護対策の観点から、この溶銑予備脱
燐処理や転炉脱炭吹錬で発生するスラグをさらに極限ま
で削減することが求められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような脱燐及び
脱炭を効率的に行える方法は、現在の高炉−転炉法の主
流となっているが、鋼材の低燐化とスラグ発生量の削減
という要求に対しては、高炉で使用される原料の厳選を
基盤とせざるを得ないのが現状である。特に、鋼材の低
燐化に関しては、従来から高炉による溶銑製造の主原料
である鉄鉱石は低い燐濃度に管理されている。すなわ
ち、鉱山で採掘され鉄鋼製造工場へ運ばれる鉄鉱石の多
くは燐濃度が０．０６ｗｔ％未満のものであり、これを
超えるような燐濃度のものは効率的な脱燐処理が困難で
あるなどの理由から殆ど有効利用されていないのが現状
である。

【０００７】このため鉄鉱石の鉱山においては低燐濃度
の鉱石が優先的に採掘されているのが実状で、採掘のた
めのエネルギーや労力などの増加や将来の資源枯渇が心
配されており、原料資源の活用の観点からも高燐濃度鉱
石の大量利用を可能とする鉄鋼製造法の確立が大きな課
題となっている。したがって本発明の目的は、このよう
な従来技術の課題を解決し、高炉用鉄源として高燐濃度
の鉄鉱石を大量に利用することができる鉄鋼製造方法で
あって、この高燐濃度の鉄鉱石を原料として得られた溶
銑を効率的に脱燐処理することができ、しかも媒溶剤の
添加量やスラグなどの発生物の量も極力低減できる鉄鋼
製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、高炉において
高燐濃度の鉄鉱石を用いて得られた溶銑を、精錬過程に
おいて脱燐効率を極限まで高めることができる方法を提
供しようとするものである。このような課題に対して
は、脱燐の反応原理だけでなく、脱燐スラグ量を極力減
少させるなどの一貫プロセスにおける条件も考慮するこ
とが重要である。

【０００９】溶銑の脱燐処理は、基本的には溶銑中の燐
を酸化させることにより生成する燐酸（酸性酸化物）を
塩基性の媒溶剤で固定することによりなされる。このた
め脱燐処理では、主として気体酸素や酸化鉄などの酸素
源により高い酸素ポテンシャルが維持され、且つ生成し
た燐酸を安定化させ得る塩基度の高いスラグが得られる
ようにする必要があり、特に後者に関しては、酸化カル
シウム（ＣａＯ）源として通常用いられる石灰の投入量
が制御される。一方、高燐濃度の鉄鉱石を用いて得られ
た溶銑の脱燐処理では、脱燐反応で生成する燐酸の量が
増加し、このため一般的には使用する石灰及び生成する
スラグ量は増加する。すなわち、燐酸は珪酸と同様に酸
性酸化物であるため、塩基性酸化物の必要量が増えるこ
とになる。

【００１０】本発明者らは、溶銑中の珪素濃度を十分に
低減させることにより少ない石灰量で高い塩基度を確保
できるとともに、発生するスラグ量も少なくすることが
でき、しかも、高燐濃度の鉄鉱石を使用した場合には生
成する燐酸が多くなるためスラグ中の珪酸はほとんど不
要である、という観点から高燐濃度溶銑の脱燐処理法に
ついて検討を進めた。その結果、高燐濃度溶銑の脱燐処
理では事前に溶銑中の珪素濃度を低減させておくこと、
さらに好ましくは脱燐反応による燐酸の生成量に応じて
珪酸の生成量や石灰の添加量を制御することが高脱燐効
率の達成とスラグ生成量の低減化に極めて有効であるこ
とを明らかにした。

【００１１】すなわち本発明は、以下のような特徴を有
する鉄鋼製造方法である。 [1] 高炉内に鉄源の一部又は全部として燐濃度が０．０
６ｗｔ％以上の鉄鉱石を装入する工程と、高炉からの出
銑ままで又は高炉出銑後の脱珪処理を経ることで珪素濃
度が０．２０ｗｔ％以下の溶銑を得る工程と、該工程を
経た低珪素溶銑を脱燐処理する工程と、該脱燐処理工程
を経た溶銑を脱炭処理する工程とを、少なくとも有する
ことを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。

【００１２】[2] 上記[1]の鉄鋼製造方法において、高
炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と脱燐
処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満
足することを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造
方法。 ０．１０≦［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］≦０．５０ ［Ｐ］≧０．１０

【００１３】[3] 上記[1]又は[2]の鉄鋼製造方法におい
て、溶銑の脱燐処理に用いられる石灰の溶銑トン当たり
の添加量Ｗｃ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐
濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度
［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴とする
高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。 ３０≦Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０ ［Ｐ］≧０．１０

【００１４】[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの鉄鋼製造方
法において、溶銑の脱燐処理工程で発生する溶銑トン当
たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶
銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪
素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴
とする高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。 ４０≦Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０ ［Ｐ］≧０．１０

【００１５】[5] 上記[1]又は[2]の鉄鋼製造方法におい
て、脱炭処理工程で生じたスラグの一部又は全部を脱燐
処理の媒溶剤として用いることを特徴とする高燐鉱石を
原料とする鉄鋼製造方法。 [6] 上記[5]の鉄鋼製造方法において、溶銑の脱燐処理
に用いられる石灰の溶銑トン当たりの添加量Ｗｃ（ｋ
ｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ
％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ
％）が下式を満足することを特徴とする高燐鉱石を原料
とする鉄鋼製造方法。 Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０ ［Ｐ］≧０．１０

【００１６】[7] 上記[5]又は[6]の鉄鋼製造方法におい
て、溶銑の脱燐処理工程で新たに発生する溶銑トン当た
りのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑
の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素
濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特徴と
する高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。 Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０ ［Ｐ］≧０．１０

【００１７】

【発明の実施の形態】従来の高炉操業で鉄源として用い
られている鉄鉱石は、通常、燐濃度がおおよそ０．０４
〜０．０５ｗｔ％程度のものが主体となっているが、本
発明法では高炉に装入する鉄鉱石の一部又は全部として
燐濃度が０．０６ｗｔ％以上のものを用いる。高炉で
は、鉄鉱石を塊鉱石または粉鉱石のまま若しくは焼結法
などで粉鉱石を塊状にしてから用いることができる。

【００１８】本発明では、上記のように高炉の鉄源の少
なくとも一部として高燐鉱石を使用した上で、高炉から
の出銑ままで又は高炉出銑後の脱珪処理を経ることで珪
素濃度が０．２０ｗｔ％以下、好ましくは０．１０ｗｔ
％以下の溶銑を得るものであり、このために原料の調
整、高炉操業条件の適正化、高炉出銑後の脱硅素処理の
いずれか若しくは２つ以上の組み合わせによって、溶銑
の珪素濃度の低減化を図る。溶銑の珪素濃度が脱燐処理
前の段階で０．２０ｗｔ％を超えると、本発明が狙いと
する高燐溶銑の脱燐処理における脱燐効率の向上と媒溶
剤及びスラグ量の低減化が達成できない。

【００１９】高炉において珪素濃度の低い溶銑を製造す
る方法としては、原料の予備処理などによって高炉への
珪酸分の全装入量を低減したり、高炉内での珪酸還元反
応を抑制するために低温操業やコークスの偏在装入など
を行うことが可能である。また、高炉から出銑された溶
銑には通常脱珪処理が実施されるが、高炉から出銑され
た溶銑の珪素濃度が０．２０ｗｔ％を超える場合には、
この脱珪処理工程で溶銑の珪素濃度を０．２０ｗｔ％以
下まで低減させる。

【００２０】一般に、高炉から出銑された溶銑は鋳床を
経由して溶銑鍋などの容器に注湯及び貯留されるが、前
記脱珪処理は鋳床での脱珪、容器内での脱珪のいずれ
か、若しくはその両方で実施してよい。容器内での脱珪
処理は溶銑鍋や装入鍋などの取鍋だけでなく、媒溶剤や
酸素源などの副原料の供給機能（さらに好ましくは、溶
銑の撹拌機能）を備えたものであれば如何なる形式の容
器で行ってよく、例えば、溶銑鍋と同様の溶銑搬送容器
であるトーピード（混銑車）でも行ってもよいし、転炉
型容器で行ってもよい。また、脱珪専用の容器で脱珪処
理を行ってもよい。

【００２１】脱珪処理では脱珪剤として酸素源が添加さ
れ、また、必要に応じて媒溶剤として焼石灰などのＣａ
Ｏ分が添加され、スラグの塩基度が調整される。酸素源
としては、固体酸素源（例えば、鉄鉱石やミルスケール
などの酸化鉄）または気体酸素（酸素ガス又は酸素含有
ガス）のいずれを用いてもよく、また両者を併用しても
よい。酸素源の添加は、溶湯流（鋳床や鋳床から溶銑鍋
などの容器への溶銑流）または溶湯浴面上への酸素源の
上置きや浴中への吹き込みにより行うが、さらにガス撹
拌などを付与したり、焼石灰などのＣａＯ分を添加して
スラグの塩基度を調整したりして、スラグ中に残存する
脱珪剤（酸化鉄などの酸素源）を極力少なくすることで
脱珪効率を高めることができる。

【００２２】上述したように脱珪処理では溶銑をガス撹
拌等により十分に撹拌することが、脱珪効率を高める上
で有効である。この点、取鍋等の容器内で行う脱珪処理
は、その溶銑保持形状のために溶銑を十分に撹拌できる
ため、他の方法（例えば、鋳床での脱珪処理）よりも効
率が良い。したがって、特に優れた脱珪効率を得るため
には、取鍋などの容器内での脱珪処理を実施するか、或
いは鋳床脱珪を実施した後、容器内での脱珪処理を実施
するのが好ましい。

【００２３】図１は、溶銑鍋１を用いた脱珪処理状況の
一例を模式的に示しており、この例では溶銑鍋１内に送
酸ランス２を通じて気体酸素（酸素ガスまたは酸素含有
ガス）が吹き込まれるとともに、浸漬ランス３を通じて
撹拌ガスや石灰粉等の媒溶剤が溶銑中に吹き込まれ、さ
らに必要に応じて固体原料（例えば、焼結粉やミルスケ
ール等の固体酸素源）が鍋上方の原料投入装置４から上
置き装入できるようになっている。

【００２４】このようにして得られた珪素濃度が０．２
０ｗｔ％以下の低珪素溶銑は脱燐処理工程で脱燐処理さ
れる。脱燐処理される溶銑は低珪素濃度であるため、ス
ラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を容易に高めることが
でき、脱燐能が高いスラグを生成できるとともに、スラ
グ量を極力少なくして精錬を行うことができる。スラグ
の塩基度を高めるため、事前に脱珪処理した際の脱珪ス
ラグなどの混入は極力抑制することが好ましく、このた
め機械式排滓装置や手作業などにより前工程で生じたス
ラグを分離した溶銑を脱燐処理する。

【００２５】本発明法においては、脱燐処理される高燐
溶銑は珪素濃度が０．２０ｗｔ％以下である必要がある
が、溶銑の珪素濃度が低過ぎると石灰（ＣａＯ）の滓化
に支障を来すおそれがあり、したがって、高炉から出銑
された溶銑の燐濃度に対して脱燐処理前の珪素濃度には
好ましい範囲が存在する。すなわち、高炉から出銑され
た溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と脱燐処理前の溶銑の
珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）は下式を満足することが好
ましい。 ０．１０≦［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］≦０．５０ また、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ
％）は０．１０ｗｔ％以上とすることが好ましい。

【００２６】ここで、［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］が０．
１０未満では、酸性酸化物である燐酸（Ｐ_２Ｏ_５）や珪
酸（ＳｉＯ_２）の生成量が少なくなるため石灰自体の滓
化が悪化する。すなわち、Ｐ_２Ｏ_５やＳｉＯ_２とＣａＯ
との反応生成化合物をそれぞれ３ＣａＯ・Ｐ_２Ｏ_５や２
ＣａＯ・ＳｉＯ_２とすると、［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］
が０．１０未満の場合にはこれらの酸性酸化物で滓化で
きるＣａＯ量は高々３ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度であり、こ
れ以上のＣａＯ量を滓化させるためには酸化鉄などを極
端に増加させるなどの他の面倒な対策が必要となる。

【００２７】また、［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］が０．５
０を超えると、上記の酸性酸化物の生成量が多くなり過
ぎるため、石灰の滓化は向上するものの、生成するスラ
グの塩基度が低下したり、或いは塩基度を高めようとす
ると石灰が多量に必要となるため好ましくない。すなわ
ち、上記のようにＰ_２Ｏ_５やＳｉＯ_２とＣａＯとの反応
生成化合物をそれぞれ３ＣａＯ・Ｐ_２Ｏ_５や２ＣａＯ・
ＳｉＯ_２とすると、［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］が０．５
０超の場合にはこれらの酸性酸化物で滓化できるＣａＯ
量は１５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以上にもなり、したがって、
これ以下のＣａＯ量では上記酸性酸化物を十分に固定で
きず、この結果、酸性酸化物がフリーに存在したり、或
いは還元されて浴中に再溶解することになる。

【００２８】また、［Ｐ］は実質的に高燐鉱石の使用量
により決まる値であり、［Ｐ］が０．１０ｗｔ％未満で
は高燐鉱石の使用量が少なく、本発明を実施するメリッ
トが小さい。なお、高燐鉱石の使用量の観点から［Ｐ］
の好ましい下限は０．１２ｗｔ％である。このような最
適条件で脱燐処理を行うことにより、従来法のように高
珪素低燐溶銑に対して脱燐処理を行う場合に較べて同等
又はそれ以上の脱燐能を有するスラグを生成することが
できる。

【００２９】さらに、高燐溶銑の脱燐処理では、溶銑の
燐濃度及び珪素濃度に応じて媒溶剤である石灰の添加量
やスラグ生成量に最適な範囲が存在し、この最適操業条
件で処理を行うことが好ましい。すなわち、溶銑の脱燐
処理に用いられる石灰の溶銑トン当たりの添加量Ｗｃ
（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］
（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］
（ｗｔ％）は下式を満足することが好ましい。 ３０≦Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０

【００３０】ここで、Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓ
ｉ］）が３０未満では、生成する酸性酸化物の量に対し
て石灰の添加量が少な過ぎるため、滓化したスラグの塩
基度が低位となり、十分な脱燐効率が得られにくい。ま
た、Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が１５０を超
えると、生成する酸性酸化物の量に対して石灰の添加量
が多過ぎるため、石灰が未滓化になる傾向があり、この
場合も十分な脱燐効率が得られにくい。

【００３１】さらに、溶銑の脱燐処理工程で発生する溶
銑トン当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑
された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の
溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）は下式を満足するこ
とが好ましい。 ４０≦Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０ ここで、Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が４０未
満では、生成する酸性酸化物のスラグ中での割合が高く
なるため、滓化したスラグの塩基度が低位となり、十分
な脱燐効率が得られにくい。また、Ｗｓ／（［Ｐ］＋
０．７・［Ｓｉ］）が２５０を超えると、生成する酸性
酸化物のスラグ中での割合が極端に低くなるため、添加
した石灰が未滓化になる傾向があり、この場合も十分な
脱燐効率が得られにくい。

【００３２】脱燐処理における滓化悪化は、環境上の問
題が指摘されているフッ素を多量に含む媒溶剤（蛍石）
の使用の有無に拘らず多かれ少なかれ問題となるが、上
記のような最適条件の下で脱燐処理を行った場合には少
ないスラグ量で高い除去効率が得られるものであり、し
たがって、このような最適条件での脱燐処理は、フッ素
を多量に含む媒溶剤（蛍石）の使用量を削減し或いはフ
ッ素を含まない媒溶剤を使用する場合に特に有効であ
る。

【００３３】脱燐処理に使用する容器に特別な制約はな
く、脱珪素処理と同様に溶銑搬送容器である溶銑鍋や装
入鍋などの取鍋、トピードカーなどを用いて行うことも
できるし、転炉型容器を用いて行うこともできる。また
場合によっては、同一容器内で前記脱珪処理と脱燐処理
を順次実施してもよい。この脱燐処理では、通常、脱燐
反応を効果的に高めるために溶銑中に酸素源として気体
酸素（酸素ガスまたは酸素含有ガス）及び／又は固体酸
素源（例えば、鉄鉱石やミルスケールなどの酸化鉄）を
媒溶剤とともに添加する。このうち気体酸素については
ランスによる上吹きや溶銑中へのインジェクション或い
は底吹きなどの任意の方法により、また、固体酸素源や
媒溶剤については上置き装入やインジェクションなどの
任意の方法により、それぞれに溶銑中に供給される。ま
た、脱燐を効率的に行うためのより基本的な条件とし
て、溶銑に対して適正な撹拌を行う必要がある。この撹
拌としては、一般に浸漬ランスなどを利用したガス撹拌
が行われる。

【００３４】上記のようにして脱燐処理された後の低燐
溶銑は、転炉での脱炭処理に供される。本発明法におけ
る転炉脱炭工程では事前に溶銑の実質的な脱燐が完了し
ているため、従来法のように脱炭工程で実質的な脱燐を
行う必要が全く、このため媒溶剤で生成させるスラグ量
は少量でよい。すなわち、吹錬時の生成酸化鉄の薄め材
としてや、浴面からの粒滴の飛散や放熱を抑制するため
に多少のカバースラグは必要であり、またマンガン鉱石
を添加した際に混入する少量の脈石分に対して媒溶剤を
添加してスラグ調整する必要はあるが、その場合でも媒
溶剤で生成させるスラグ量は極く少量でよい。また、上
述したようにスラグの精錬能（脱燐能）が必須ではな
く、スラグ組成の多少の変動も問題ないため、炉内への
スラグ残し操業などによりスラグを繰り返し使用するこ
と、すなわち、実質的に媒溶剤を使用せず、前チャージ
またはそれ以前のチャージに生成したスラグを主として
使用した操業を行うことができ、処理溶湯１トンに対し
スラグの発生量を１０ｋｇ以下の最小限に抑えることが
できる。

【００３５】また、本発明の他の実施形態においては、
脱炭処理工程で生じたスラグ（脱炭スラグ）の一部また
は全部を脱燐処理の媒溶剤として用いる。脱炭スラグは
少なくとも部分的には溶融状態で発生したものであるた
め低温の脱燐処理でも石灰に較べて滓化しやすく、しか
も、脱炭スラグ中には燐酸が少ない上、鉄やマンガンの
有効成分が主に酸化物の形態で含まれているので、これ
らを被還元元素として有効に回収でき、また、燐の酸化
剤としても作用するため脱燐処理の媒溶剤として好適で
ある。このため、脱炭処理した転炉で排滓したスラグを
そのまま又は冷却した後、脱燐処理工程でスラグとして
用いる。

【００３６】従来行われている低燐溶銑の脱燐処理にお
いても、製鋼スラグを削減する方法として脱炭スラグを
脱燐処理の媒溶剤として用いる方法が知られている。し
かし、脱炭スラグ中のＣａＯは転炉脱炭工程で発生した
珪酸とも部分的に結合した状態であり、溶銑脱燐時に発
生する珪酸分も考慮して脱燐に有効な高塩基度の条件を
確保するには、多量の媒溶剤の添加が必要であった。こ
のため媒溶剤の添加量やスラグ量の削減効果はあまり期
待できなかった。これに対して本発明では溶銑を事前に
低珪素化しているため、脱燐処理工程で珪酸を含む脱炭
スラグを用いても容易にスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ
_２）を高めることができ、脱燐能が高いスラグを生成さ
せることができる。また、このように脱炭スラグを脱燐
処理に有効利用できるため、脱燐処理の媒溶剤の添加量
やスラグ発生量を効果的に削減することができる。

【００３７】この実施形態の場合、溶銑中の燐濃度及び
珪素濃度に応じた石灰（媒溶剤）の添加量やスラグ生成
量に関する最適操業条件は以下のようになる。すなわ
ち、溶銑の脱燐処理に用いられる石灰（媒溶剤として新
たに添加される石灰）の溶銑トン当たりの添加量Ｗｃ
（ｋｇ）と、高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］
（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］
（ｗｔ％）は下式を満足することが好ましい。 Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０ ここで、Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が１５０
を超えると、生成する酸性酸化物の量に対して石灰の添
加量が多過ぎるため、石灰が未滓化になる傾向があり十
分な脱燐効率が得られにくい。

【００３８】また、溶銑の脱燐処理工程で新たに発生す
る溶銑トン当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から
出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理
前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）は下式を満足す
ることが好ましい。 Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０ ここで、脱燐処理工程で新たに発生するスラグ量とは、
炉壁に付着するなどして炉内に残留していた前チャージ
のスラグが当該チャージの処理中に脱落や溶解などによ
ってスラグ化したものを除き、当該チャージにおいて、
添加した媒溶剤などの添加物、溶銑からの酸化生成物及
び炉体自体の溶損などにより生成するスラグの総量を指
す。 Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）が２５０を超える
と、生成する酸性酸化物のスラグ中での割合が極端に低
くなるため、添加した石灰が未滓化になる傾向があり、
十分な脱燐効率が得られにくい。

【００３９】このように脱炭スラグを脱燐処理の媒溶剤
として使用する本発明の実施形態では、滓化しやすい脱
炭スラグを利用し且つ高塩基度のスラグを得やすいの
で、フッ素を多量に含む媒溶剤（蛍石）の使用量を削減
し或いはフッ素を含まない媒溶剤を使用することによっ
てスラグの脱燐能が低下した場合にも、効率的な脱燐を
行うことができるため好ましい。

【００４０】

【実施例】［実施例１］高炉から出銑された溶銑に対
し、鋳床脱硅−鍋脱硅（溶銑鍋での脱珪）−転炉脱燐−
転炉脱炭を行う一連の工程で溶銑の精錬を行った。この
実施例では、燐濃度が０．０９ｗｔ％の鉄鉱石を全鉄鉱
石使用量の０〜７０ｗｔ％の範囲で変化させ、高炉にお
いて溶銑を製造した。

【００４１】高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪する
際に、粉状のミルスケールと焼結鉱粉を上置き装入によ
り添加した。また、スラグ中の酸素を脱珪反応に効率的
に利用するため鋳床から溶銑鍋までの一連の脱珪処理工
程中は排滓は行わず、スラグと溶銑を反応させた。溶銑
鍋での脱珪処理では、浸漬ランスから窒素ガスを約０．
０１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎで浴中に吹き込み、溶
銑を撹拌するとともにスラグ反応を進行させた。また、
必要な脱珪量に応じ気体酸素や酸化鉄を添加した。

【００４２】溶銑を溶銑鍋で所定の珪素濃度まで脱珪処
理した後、生成したスラグを排滓し、次いで溶銑脱燐を
行うための３００トン転炉に溶銑を装入した。脱燐処理
のために必要な石灰量は溶銑の珪素濃度及び燐濃度に応
じて決められるため、低珪素溶銑を脱燐処理する場合に
は石灰投入量は少なくなり、このため各実施例によって
生成した脱燐スラグ量にも差が生じた。また、終点のス
ラグの酸化度を低位とするため、スラグ中の全酸化鉄濃
度の指標である［Ｔ．Ｆｅ］濃度は５ｗｔ％以下とし
た。

【００４３】転炉での脱燐処理が終了した溶銑は、一旦
鍋に出湯した後、別の転炉に再装入し、最終脱炭を主目
的とした処理（脱炭処理）を行った。この処理では、炉
底部から約０．１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎの窒素又
はアルゴンガスを吹き込んで浴の撹拌を行いつつ、浴上
部から送酸を行った。この脱炭処理では必要なマンガン
量に応じてマンガン鉱石も添加され、このマンガン鉱石
から混入する珪酸に対してスラグの塩基度が３．５に調
整されるように石灰源を添加した。脱炭処理後のスラグ
はその全量は排滓せず、炉内に１５〜４５ｋｇ／溶銑ｔ
ｏｎ相当残留する状態で処理を連続して行った。また、
この脱炭処理では処理終了時の溶鋼中炭素濃度がほぼ
０．０７ｗｔ％、溶鋼温度がほぼ１６４５℃になるよう
に制御した。

【００４４】各実施例について、一連の製造・処理条件
とその結果を表１及び表２に示す。同表によれば、脱燐
処理前の溶銑の珪素濃度を０．２０ｗｔ％以下とした本
発明例では、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用しているに
も拘らず、少ない石灰添加量と生成スラグ量で脱燐処理
を行うことにより低燐溶鋼を製造できることが判る。こ
れに対して、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用し、且つ脱
燐処理前の溶銑の珪素濃度が０．２０ｗｔ％を超える比
較例では、高燐鉱石の使用割合が同等の本発明例に較べ
て石灰添加量と生成スラグ量が大幅に増加している。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】［実施例２］高炉から出銑された溶銑に対
し、鋳床脱硅−鍋脱硅（溶銑鍋での脱珪）−取鍋脱燐−
転炉脱炭を行う一連の工程で溶銑の精錬を行った。この
実施例では、燐濃度が０．０９ｗｔ％の鉄鉱石を全鉄鉱
石使用量の０〜７０ｗｔ％の範囲で変化させ、高炉にお
いて溶銑を製造した。

【００４８】高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪する
際に、粉状のミルスケールと焼結鉱粉を上置き装入によ
り添加した。また、スラグ中の酸素を脱珪反応に効率的
に利用するため鋳床から溶銑鍋までの一連の脱珪処理工
程中は排滓は行わず、スラグと溶銑を反応させた。溶銑
鍋での脱珪処理では、浸漬ランスから窒素ガスを約０．
０１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎで浴中に吹き込み、溶
銑を撹拌するとともにスラグ反応を進行させた。また、
必要な脱珪量に応じ気体酸素や酸化鉄を添加した。

【００４９】溶銑を溶銑鍋で所定の珪素濃度まで脱珪処
理した後、生成したスラグを排滓し、次いで溶銑脱燐を
行った。この取鍋での脱燐処理では、石灰は全量インジ
ェクションとし、１本の浸漬ランスから毎分１Ｎｍ^３の
流量のキャリアガス（窒素ガス）とともに浴中に吹き込
んだ。脱燐処理のために必要な石灰量は溶銑の珪素濃度
及び燐濃度に応じて決められるため、低珪素溶銑を脱燐
処理する場合には石灰投入量は少なくなり、このため各
実施例によって生成した脱燐スラグ量にも差が生じた。
また、終点のスラグの酸化度を低位とするため、スラグ
中の全酸化鉄濃度の指標である［Ｔ．Ｆｅ］濃度は５ｗ
ｔ％以下とした。

【００５０】取鍋での脱燐処理が終了した溶銑を転炉に
装入し、最終脱炭を主目的とした処理（脱炭処理）を行
った。この処理では、炉底部から約０．１Ｎｍ^３／ｍｉ
ｎ・溶銑ｔｏｎの窒素又はアルゴンガスを吹き込んで浴
の撹拌を行いつつ、浴上部から送酸を行った。この脱炭
処理では必要なマンガン量に応じてマンガン鉱石も添加
され、このマンガン鉱石から混入する珪酸に対してスラ
グの塩基度が３．５に調整されるように石灰源を添加し
た。脱炭処理後のスラグはその全量は排滓せず、炉内に
１５〜４５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ相当残留する状態で処理を
連続して行った。また、この脱炭処理では処理終了時の
溶鋼中炭素濃度がほぼ０．０７ｗｔ％、溶鋼温度がほぼ
１６４５℃になるように制御した。

【００５１】各実施例について、一連の製造・処理条件
とその結果を表３に示す。同表によれば、脱燐処理前の
溶銑の珪素濃度を０．２０ｗｔ％以下とした本発明例で
は、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用しているにも拘ら
ず、少ない石灰添加量と生成スラグ量で脱燐処理を行う
ことにより低燐溶鋼を製造できることが判る。これに対
して、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用し、且つ脱燐処理
前の溶銑の珪素濃度が０．２０ｗｔ％を超える比較例で
は、高燐鉱石の使用割合が同等の本発明例に較べて、石
灰添加量と生成スラグ量が大幅に増加している。

【００５２】

【表３】

【００５３】［実施例３］高炉から出銑された溶銑に対
し、鋳床脱硅−鍋脱硅（溶銑鍋での脱珪）−転炉脱燐−
転炉脱炭を行う一連の工程で溶銑の精錬を行った。この
実施例では、燐濃度が０．１２ｗｔ％の鉄鉱石を全鉄鉱
石使用量の０〜５０ｗｔ％の範囲で変化させ、高炉にお
いて溶銑を製造した。

【００５４】高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪する
際に、粉状のミルスケールと焼結鉱粉を上置き装入によ
り添加した。また、スラグ中の酸素を脱珪反応に効率的
に利用するため鋳床から溶銑鍋までの一連の脱珪処理工
程中は排滓は行わず、スラグと溶銑を反応させた。溶銑
鍋での脱珪処理では、浸漬ランスから窒素ガスを約０．
０１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎで浴中に吹き込み、溶
銑を撹拌するとともにスラグ反応を進行させた。また、
必要な脱珪量に応じ気体酸素や酸化鉄を添加した。

【００５５】溶銑を溶銑鍋で所定の珪素濃度まで脱珪処
理した後、生成したスラグを排滓し、次いで溶銑脱燐を
行うための３００トン転炉に溶銑を装入した。この脱燐
処理工程では、次工程である脱炭処理工程で発生した脱
炭スラグを溶銑トン当り１５ｋｇ（一定量）用い、さら
に、装入された溶銑の珪素濃度と燐濃度に応じて必要な
量の石灰を用いた。低珪素溶銑を脱燐処理する場合には
石灰投入量は少なくなり、このため各実施例によって生
成した脱燐スラグ量にも差が生じた。また、終点のスラ
グの酸化度を低位とするため、スラグ中の全酸化鉄濃度
の指標である［Ｔ．Ｆｅ］濃度は５ｗｔ％以下とした。

【００５６】転炉での脱燐処理が終了した溶銑は、一旦
鍋に出湯した後、別の転炉に再装入し、最終脱炭を主目
的とした処理（脱炭処理）を行った。この処理では、炉
底部から約０．１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・溶銑ｔｏｎの窒素又
はアルゴンガスを吹き込んで浴の撹拌を行いつつ、浴上
部から送酸を行った。この脱炭処理では必要なマンガン
量に応じてマンガン鉱石も添加され、このマンガン鉱石
から混入する珪酸に対してスラグの塩基度が３．５に調
整されるように石灰源を添加した。また、この脱炭処理
では処理終了時の溶鋼中炭素濃度がほぼ０．０８ｗｔ
％、溶鋼温度がほぼ１６５０℃になるように制御した。

【００５７】各実施例について、一連の製造・処理条件
とその結果を表４及び表５に示す。同表によれば、脱燐
処理前の溶銑の珪素濃度を０．２０ｗｔ％以下とした本
発明例では、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用しているに
も拘らず、少ない石灰添加量と生成スラグ量で脱燐処理
を行うことにより低燐溶鋼を製造できることが判る。こ
れに対して、鉄鉱石の一部に高燐鉱石を使用し、且つ脱
燐処理前の溶銑の珪素濃度が０．２０ｗｔ％を超える比
較例では、高燐鉱石の使用割合が同等の本発明例に較べ
て、石灰添加量と生成スラグ量が大幅に増加している。

【００５８】

【表４】

【００５９】

【表５】

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、高炉
用鉄源として高燐濃度の鉄鉱石を大量に利用することが
でき、この高燐濃度の鉄鉱石を原料として得られた溶銑
を高い脱燐効率で脱燐処理し、しかも媒溶剤の添加量や
スラグなどの発生物の量も極力低減することができる。
また、本願の請求項５ないし請求項７に係る発明によれ
ば、脱炭処理工程で生じたスラグの一部又は全部を脱燐
処理工程で用いることにより、脱燐効率の向上とスラグ
発生量の削減をより効果的に図ることがでる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶銑鍋を用いた脱珪処理状況の一例を模式的に
示す説明図

【符号の説明】

１…溶銑鍋、２…送酸ランス、３…浸漬ランス、４…原
料投入装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 宏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 渡辺 敦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 田中 秀栄 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 野田 英俊 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 市川 孝一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K013 BA03 CB03 4K014 AA01 AA03 AD23

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉内に鉄源の一部又は全部として燐濃
   度が０．０６ｗｔ％以上の鉄鉱石を装入する工程と、高
   炉からの出銑ままで又は高炉出銑後の脱珪処理を経るこ
   とで珪素濃度が０．２０ｗｔ％以下の溶銑を得る工程
   と、該工程を経た低珪素溶銑を脱燐処理する工程と、該
   脱燐処理工程を経た溶銑を脱炭処理する工程とを、少な
   くとも有することを特徴とする高燐鉱石を原料とする鉄
   鋼製造方法。
2. 【請求項２】 高炉から出銑された溶銑の燐濃度［Ｐ］
   （ｗｔ％）と脱燐処理前の溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗ
   ｔ％）が下式を満足することを特徴とする請求項１に記
   載の高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造方法。 ０．１０≦［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］≦０．５０ ［Ｐ］≧０．１０
3. 【請求項３】 溶銑の脱燐処理に用いられる石灰の溶銑
   トン当たりの添加量Ｗｃ（ｋｇ）と、高炉から出銑され
   た溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑
   の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを
   特徴とする請求項１又は２に記載の高燐鉱石を原料とす
   る鉄鋼製造方法。 ３０≦Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０ ［Ｐ］≧０．１０
4. 【請求項４】 溶銑の脱燐処理工程で発生する溶銑トン
   当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑された
   溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑の
   珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを特
   徴とする請求項１、２又は３に記載の高燐鉱石を原料と
   する鉄鋼製造方法。 ４０≦Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０ ［Ｐ］≧０．１０
5. 【請求項５】 脱炭処理工程で生じたスラグの一部又は
   全部を脱燐処理の媒溶剤として用いることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の高燐鉱石を原料とする鉄鋼製造
   方法。
6. 【請求項６】 溶銑の脱燐処理に用いられる石灰の溶銑
   トン当たりの添加量Ｗｃ（ｋｇ）と、高炉から出銑され
   た溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の溶銑
   の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足することを
   特徴とする請求項５に記載の高燐鉱石を原料とする鉄鋼
   製造方法。 Ｗｃ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦１５０ ［Ｐ］≧０．１０
7. 【請求項７】 溶銑の脱燐処理工程で新たに発生する溶
   銑トン当たりのスラグ量Ｗｓ（ｋｇ）と、高炉から出銑
   された溶銑の燐濃度［Ｐ］（ｗｔ％）と、脱燐処理前の
   溶銑の珪素濃度［Ｓｉ］（ｗｔ％）が下式を満足するこ
   とを特徴とする請求項５または６に記載の高燐鉱石を原
   料とする鉄鋼製造方法。 Ｗｓ／（［Ｐ］＋０．７・［Ｓｉ］）≦２５０ ［Ｐ］≧０．１０