擬似溶銑の製造方法
【課題】脱硫効率を高位に安定させることができ、しかも製造する各種製品に適した脱硫処理を行って擬似溶銑を製造できる擬似溶銑の製造方法を提供する。
【解決手段】電気加熱装置が設けられた処理炉１０に装入され一旦貯留された溶銑の温度制御を行う溶銑保持工程と、最終的に成分調整された溶銑を精錬炉１１に装入して脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理を行う脱硫処理工程を設け、溶銑保持工程と脱硫処理工程により溶銑から成分調整された溶銑を製造する。
【解決手段】電気加熱装置が設けられた処理炉１０に装入され一旦貯留された溶銑の温度制御を行う溶銑保持工程と、最終的に成分調整された溶銑を精錬炉１１に装入して脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理を行う脱硫処理工程を設け、溶銑保持工程と脱硫処理工程により溶銑から成分調整された溶銑を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉から出銑された溶銑に脱硫処理を行い擬似溶銑を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉から出銑した溶銑を、例えば、トピードカー（混銑車）または溶銑鍋等の搬送手段で一旦受けて搬送し、脱硫または脱燐等の予備処理を施し、この溶銑を更に装入鍋に移してクレーン等で搬送し、屑鉄または酸化鉄等の冷材（冷鉄源）が装入された転炉（精錬炉）内に装入している。そして、溶銑が装入された転炉内へ向けて、上吹きランスから酸素を吹き付け、溶銑の脱炭処理を行うことにより、溶鋼が製造されている。
この転炉での脱炭精錬では、吹錬を終了する吹き止め時の温度および炭素濃度が、予め設定した目標値となるように、過去の吹錬実績等を参照しながら、例えば、溶銑、屑鉄、または酸化鉄の配合量を決定している。
【０００３】
しかし、高炉から出銑される溶銑量、または転炉での溶鋼生産量の変動により、転炉への溶銑の供給条件（例えば、配合量）が変動する。このため、吹錬精度の低下を招いたり、また冷鉄源の転炉への投入量増加に伴う炭材の使用量増加による溶製コストの上昇を招いている。
また、溶銑に施される予備処理は、トピードカーまたは溶銑鍋等の搬送手段の処理単位ごとに、溶銑中の燐と硫黄の各量が、目標値以下となるように過剰に実施されているため、処理コストの上昇と溶銑温度の低下を招いている。
そして、前記した搬送手段の容量と転炉の容量とが釣り合わないため、例えば、待機中の搬送手段が保持している溶銑、あるいは搬送手段中に残った溶銑（残銑）等には、急激な温度低下が生じている。このため、搬送手段から転炉への溶銑の供給量が不足する場合には、例えば、転炉の吹錬精度が低下し、使用する炭材量が多量に必要となる。
【０００４】
そこで、溶銑を一旦貯留するための溶銑保持工程を設けることが提案されている。この溶銑保持工程とは、高炉からの溶銑の受け入れと、転炉への溶銑の払い出しを、ペアで行う必要が無く、高炉の出銑量の増減と転炉への出鋼量の増減により生じる出銑量と出鋼量との差を、溶銑の貯留（貯蔵）量の増減で縮小、更には無くすことができる工程である。
この溶銑保持工程では、例えば、貯銑炉と称されるものを使用しており、この貯銑炉は、トピードカーまたは溶銑鍋等の複数の搬送手段で搬送される溶銑を受銑可能な容積を備えており、単に作業工程の調整を行うだけでなく、例えば、各搬送手段からそれぞれ受銑した溶銑の成分と温度の均一化（平均化）を行うこともできる。
従って、溶銑保持工程において、溶銑の貯留量を増減させることにより、高炉の出銑量と転炉への出鋼量との差を吸収でき、転炉における生産効率を高めることができる。
【０００５】
また、高炉から出銑された溶銑を転炉へ供給するに際しては、高炉操業を行う工程と転炉操業を行う工程との間に、溶銑中の硫黄成分を目標値以下に低減させる脱硫処理工程を設ける必要があるが、上記した溶銑保持工程を用いるにあたり、以下の技術が開示されている。
例えば、特許文献１、２には、脱硫処理工程の後に溶銑保持工程を設け、この溶銑保持工程では電気加熱装置を備える加熱式貯銑炉を用いる技術が開示されている。
また、特許文献３には、高炉から出銑された溶銑を、溶銑保持工程で一旦貯留した後、脱硫処理工程で脱硫処理を行う技術が開示されている。なお、この溶銑保持工程では、高炉からの溶銑を、電気加熱装置のない貯銑炉に貯留している。
そして、特許文献４には、電気炉で金属を溶解（加熱）し、酸化、還元、および除滓の各種処理を行った後に、脱硫処理を実施する技術が開示されている。詳細には、金属を溶解させた後、１５００〜１７００℃の温度範囲に調整された溶鋼に、脱硫剤が供給されている。
特許文献５は、溶銑保持工程で使用する電気加熱装置を備えた加熱式貯銑炉で炭材を吹き込み、鉄系スクラップを溶解して溶銑を増量する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６８４３３号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８０３９号公報
【特許文献３】特開昭５６−９６００４号公報
【特許文献４】特開平１−２０５０２２号公報
【特許文献５】特開平１１−２２９０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の特許文献１〜５に開示された方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１では、脱硫処理後の溶銑の温度低下を、加熱式貯銑炉で補完できる利点はあるものの、以下のような不都合が生じる。
一般に、高炉においては、例えば、高炉へ装入する原料の種類または高炉の操業条件の変動によって、溶銑中の硫黄量と溶銑温度にかなりの変動が認められ、溶銑の脱硫効率のばらつき、即ち、脱硫処理による精錬精度の低下を招く問題がある。
【０００８】
また、加熱式貯銑炉は、高炉から出銑される溶銑のバッファ機能を備えるため、通常、転炉で処理する５〜１０回分の溶銑量（例えば、７００〜２０００トン程度）を貯留可能な容量を蓄えている。このため、加熱式貯銑炉内の溶銑の硫黄濃度は、製造する製品上最も厳しいレベルに対応できるように、加熱式貯銑炉へ供給する前の脱硫処理工程で予め下げておく必要がある。従って、例えば、硫黄濃度を十分に下げる必要がある製品と、そこまで下げる必要がない製品のように、各種製品ごとに対応した脱硫処理を実施できない。
以上の理由から、特許文献１では、トピードカーまたは溶銑鍋の処理単位ごとに、溶銑中の硫黄量が目標値以下となるように、過剰の脱硫処理が実施されている。このため、処理コストの上昇と溶銑温度の低下を招いており、加熱式貯銑炉の投入電力量も増加して経済的でない。
なお、特許文献２についても、特許文献１と同様に、溶銑中の硫黄量が目標値以下となるように、過剰実施される課題を持つ。
【０００９】
特許文献３では、溶銑の硫黄量と溶銑温度の変動を小さくすることは可能であるが、脱硫時には溶銑温度の低下を招き、脱硫効率が著しく低下する。このため、脱硫剤が過剰に必要となる問題がある。
特許文献４では、１５００〜１７００℃の高温で脱硫処理を行うため、脱硫効率はよいが、単一炉で加熱と脱硫の双方を行う、即ちバッチ処理であるため、高炉の出銑量と転炉への出鋼量との差を吸収することができない。なお、仮に、転炉の出鋼量に合わせて脱硫処理した溶湯の一部を転炉へ払い出し、残部溶湯に高炉からの溶銑を受け入れる場合には、以下の問題点がある。
（１）脱硫処理前の溶銑中の硫黄量が大きく変動するため、脱硫処理後の硫黄量を所定の値とするための脱硫作業がその都度変わり、しかも脱硫剤が過剰に必要となる点。
（２）スラグが存在する浴の撹拌混合と、溶銑の受け入れおよび払い出しの繰り返しにより、耐火物の損耗が進行し易くなる点。
（３）処理温度が１５００〜１７００℃と高温であることから、耐火物の損耗が極めて顕著となる点。
【００１０】
特許文献５には、脱硫処理工程に関する記載はない。
溶銑に吹込む炭材には、一般に精錬上無視できない量の硫黄が含まれており、またスクラップには、一般に油が付着しており、油由来の硫黄分が含まれている。このため、溶銑へ炭材とスクラップを添加することにより、硫黄ピックアップ（硫黄量増加）の問題は避けられない。
また、この方法では、添加した炭材のうち溶銑へ溶解しないもの、即ち未溶解分の炭材が浮上して、溶銑表面のスラグ中に残留するため、添加した炭材の無駄が生じる。
以上のことから、仮に、引用文献５に示す処理済み溶銑を転炉で処理する場合には、添加した炭材の量のわりには、転炉での昇熱量が得られない課題がある。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、脱硫効率を高位に安定させることができ、しかも製造する各種製品に適した脱硫処理を行って擬似溶銑を製造できる擬似溶銑の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的に沿う本発明に係る擬似溶銑の製造方法は、電気加熱装置が設けられた処理炉に装入され一旦貯留された溶銑の温度制御を行う溶銑保持工程と、最終的に成分調整された溶銑を精錬炉に装入して脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理を行う脱硫処理工程を設け、前記溶銑保持工程と該脱硫処理工程により溶銑から前記成分調整された溶銑を製造する。
【００１３】
本発明に係る擬似溶銑の製造方法において、前記溶銑保持工程では、前記処理炉内に冷鉄源を装入し、該処理炉内に貯留された溶銑を該処理炉内に保持した状態で、該処理炉内に更に炭材を吹込み前記冷鉄源を溶解させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１、２記載の擬似溶銑の製造方法は、高炉出銑後の溶銑を溶銑保持工程で貯留するので、例えば複数の搬送手段で運ばれてきた溶銑を、各搬送手段単位ごとに精錬炉へ供給することなく、処理炉に一旦貯留できる。これにより、各搬送手段単位で運ばれる溶銑を下流側へ搬送するに際し、搬送手段単位ごとの溶銑中の硫黄量のばらつきを低減（平均化）でき、次工程の脱硫処理時に、過剰な脱硫または脱硫不足といった問題を生じることなく、脱硫効率を高位に安定させることができる。
また、溶銑保持工程では、温度制御を行う電気加熱装置が設けられた処理炉を使用するので、処理炉に一旦貯留した溶銑の温度を上昇させ、かつ温度コントロールを行うことができる。これにより、電気加熱装置が設けられていない処理炉を使用した場合と比べて、溶銑の脱硫効率を高位に安定させることができる。
以上のことから、製造する各種製品に適した脱硫処理を行うことができるとともに、従来と比較して、脱硫剤の使用量を削減でき、経済的である。
【００１５】
特に、請求項２記載の擬似溶銑の製造方法は、温度制御を行う電気加熱装置が設けられた処理炉により、溶銑の温度コントロールができるので、炭材と冷鉄源の添加に伴う溶銑の温度低下を防止できる。このとき、炭材を溶銑に溶解させながら溶銑を加熱できるため、炭材の溶解に伴う溶銑温度の低下を少なくでき、溶銑保持工程から脱硫処理工程へ送られる溶銑の温度のばらつきを減らすことができる。
従って、電気加熱装置が設けられていない処理炉を使用する場合と比べて、炭材を溶銑に安定して溶解できる。
また、電気加熱装置により、炭材溶解に伴う溶銑温度の低下がなく、温度上昇も可能で、しかも温度範囲をコントロールできるため、電気加熱装置がない場合と比べて、脱硫処理工程での脱硫効率を高位に安定させることができる。例えば、溶銑に炭材を添加しても、若干の電気コストの増加を招くだけで、処理炉内の溶銑温度は炭材を添加しない場合と同様に、目標とする温度に自由にコントロール可能である。
なお、次工程の脱硫処理工程は、一般に、脱硫剤の吹き込みと脱硫剤投入後の撹拌とを実施するため、未溶解の炭材を溶解することができ、添加する炭材を全て有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る擬似溶銑の製造方法の説明図である。
【図２】脱硫時の溶銑温度のばらつきを示す説明図である。
【図３】脱硫時の溶銑温度と脱硫効率との関係を示す説明図である。
【図４】貯銑炉内への炭材添加による溶銑［Ｃ］の上昇効果を示す説明図である。
【図５】貯銑炉内へ添加する炭材の原単位と転炉での炭材原単位との関係を示す説明図である。
【図６】貯銑炉へＣを添加しなかった場合の溶銑のＳ濃度のばらつきを示す説明図である。
【図７】貯銑炉へＣを添加した場合の溶銑のＳ濃度のばらつきを示す説明図である。
【図８】Ｃ添加の有無と石灰添加量との関係を示す説明図である。
【図９】貯銑炉のスラグ中の鉄分濃度と脱硫効率との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００１８】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る擬似溶銑の製造方法は、加熱式貯銑炉（処理炉の一例）１０に装入され一旦貯留された溶銑の温度制御を行う溶銑保持工程と、最終的に成分調整された溶銑を転炉（精錬炉の一例）１１に装入して脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理（脱Ｓ処理）を行う脱硫処理工程を設け、溶銑保持工程と脱硫処理工程により溶銑から成分調整された溶銑を製造する方法である。以下、詳しく説明する。
【００１９】
まず、高炉１２から出銑された溶銑は、搬送手段で一旦受銑された後、次の溶銑保持工程で一旦貯留（貯蔵）される。なお、搬送手段は、例えば、トピードカーおよび溶銑鍋のいずれか一方または双方で構成される。
溶銑保持工程で使用する加熱式貯銑炉（以下、単に貯銑炉ともいう）１０は、複数の搬送手段から供給される溶銑、例えば、転炉１１で処理する５〜１０回分の溶銑量（例えば、７００〜２０００トン程度の溶銑）を貯留可能な容量を備えたものである。この貯銑炉１０には、例えば、誘導加熱またはアークプラズマのように、温度制御機能（加熱機能も含む）を備える電気加熱装置（図示しない）が設けられている。
【００２０】
この加熱式貯銑炉１０内に冷鉄源を装入する。なお、冷鉄源の装入は、貯銑炉１０へ溶銑を供給しながら行っているが、溶銑を供給した後に行ってもよく、またこの双方で行ってもよい。
ここで、冷鉄源とは、鉄を主成分（例えば、９５質量％以上）とするものであればよく、例えば、鉄のスクラップ、屑鉄、または酸化鉄であり、その装入量は、例えば、溶銑１トン当たり５０ｋｇ以上３００ｋｇ以下程度である。
そして、加熱式貯銑炉１０内に貯留された溶銑を貯銑炉１０内に保持した状態で、貯銑炉１０内に更に炭材を吹込み、冷鉄源を溶解させる。なお、炭材の装入量は、例えば、溶銑１トン当たり２ｋｇ以上２０ｋｇ以下程度である。
本実施の形態では、炭材は、硫黄成分を含むコークスであるが、他の炭材、例えば、石炭またはゴムを使用してもよい。ここで、硫黄分の濃度上昇を抑制しながら炭材を溶銑または溶鋼に吹き込む場合、一般に硫黄が０．１５質量％以下の高級石炭を使用するが、本実施の形態では、硫黄の制約が緩和されるため、０．１５質量％を超え２．０質量％以下の硫黄を含む炭材を使用できる。この種の炭材としては、例えば、低級炭素、硫黄を含むコークス粉またはゴム等が挙げられる。
【００２１】
なお、溶銑への炭材の添加は、インジェクション法により行う。具体的には、鉄製の中空状芯金を耐火物で覆ったランスと、ホースと、配管とを接続したものを使用し、ランスの先部を溶銑中へ浸漬した後、炭材をガスで搬送して、ランス先端の孔からガスとともに溶銑中へ吹き込み、溶銑中へ溶解させる。
このとき、加熱式貯銑炉１０に貯留された溶銑は、その温度が、電気加熱装置により一定（例えば、１３４０℃以上１４１０℃以下程度の温度範囲）にコントロールされる。これにより、冷鉄源の表面側から炭材のＣ（カーボン）成分が浸入（浸炭）し、冷鉄源の融点が低下して、冷鉄源をＣが浸入しない場合よりも低い温度で溶解できる。
【００２２】
このとき、加熱式貯銑炉１０内の溶銑上面に、生成したスラグが浮上するが、生成するスラグ中の鉄分濃度を０．５質量％以上２質量％以下とすることが好ましい。なお、スラグ中の鉄分濃度は、炭材の添加によって低減できる。
スラグ中の鉄分濃度が低くなるに伴い、酸化鉄に起因する酸素源を低減できるため、引き続き行われる脱硫処理工程での脱硫反応を安定に進行させ、脱硫効率を高めることができる。
従って、スラグ中の鉄分濃度範囲を、０．５質量％以上２質量％以下としたが、炭材を過剰に添加することなく、しかも炭材の効果を得るには、下限値を０．８質量％とすることが好ましく、また上限値を１．７質量％とすることが好ましい。
【００２３】
以上の方法により、冷鉄源を溶解させた後の溶銑の温度を、１３４０℃以上１４１０℃以下の温度範囲に調整する。
ここで、溶銑の温度が、１３４０℃より低い場合、後工程の脱硫処理工程での脱硫時に添加する石灰の滓化が悪化（低融点のスラグ、即ちＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２が生成）し、溶銑中の硫黄と石灰との反応効率が著しく低下して、石灰原単位の増加を招く。一方、溶銑の温度が、１４１０℃より高い場合、反応効率の更なる上昇効果は望めず、また脱硫処理の際に使用する脱硫装置の耐火物の寿命低下を招き、脱硫に要するコストの増加と、メンテナンス等に伴う擬似溶銑の生産性の悪化を招く。
以上のことから、溶銑の温度を１３４０℃以上１４１０℃以下としたが、好ましくは、下限値を１３５０℃とし、上限値を１４００℃とする。
【００２４】
このように、温度調整された溶銑を、脱硫処理工程の脱硫装置１３により脱硫処理する。
この脱硫処理は、従来公知の処理であり、溶銑中に脱硫剤を装入して行う。この脱硫剤としては、例えば、生石灰粉のみを使用できるが、これにＡｌ（アルミ）ドロスおよび蛍石のいずれか１または２を混合したものを使用してもよい。
また、脱硫反応と未溶解炭材の溶解を促進させるため、インペラーを使用した機械的撹拌（ＫＲ法）を行うが、この方法と、インジェクション法（脱硫剤の吹き込み）とを組み合わせてもよい。これにより、脱硫反応と未溶解炭材の溶解を更に促進させることができる。
以上の方法により、冷鉄源と炭材が添加され、最終的に硫黄成分の量が調整された溶銑、即ち擬似溶銑を製造できる。
【００２５】
そして、生成したスラグを排出するための排滓設備１４で排滓処理した後、この成分調整された擬似溶銑を転炉１１へ運び、脱炭精錬工程での処理を行う。
そして、擬似溶銑が装入された転炉１１内へ向けて、上吹きランスから酸素を吹き付け、擬似溶銑の脱炭処理を行うことにより、溶鋼を製造する。
以上に示したように、溶銑を一旦貯留する溶銑保持工程と、脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理を行う脱硫処理工程を設けることにより、脱硫効率を高位に安定させることができ、しかも製造する各種製品に適した脱硫処理を行って擬似溶銑を製造できる。
【実施例】
【００２６】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、高炉から出銑された溶銑（例えば、炭素量：４．３〜４．７質量％程度、硫黄量：０．０１２〜０．０３５質量％程度）を、以下に示す方法で処理して溶鋼を製造した。
従来例１：高炉 → 脱硫処理 → 溶銑保持（電気加熱あり） → 転炉
従来例２：高炉 → 溶銑保持（電気加熱なし） → 脱硫処理 → 転炉
実施例 ：高炉 → 溶銑保持（電気加熱あり） → 脱硫処理 → 転炉
なお、従来例１、従来例２、および実施例の各脱硫処理は、ＫＲ法、もしくはＫＲ法とインジェクション法との組み合わせにより行っている。なお、脱硫剤としては、生石灰粉とＡｌドロスを混合したものを使用し、この生石灰粉量を９０質量％以上１００質量％以下とした。
【００２７】
なお、従来例１と実施例の溶銑保持工程で使用する加熱式貯銑炉の操業条件は、以下に示す通りである。
溶銑の装入速度 ：１０〜１８０トン／時間
貯銑量 ：７００〜２０００トン（操業条件により変動）
冷鉄源投入速度 ：１０〜６０トン／時間
スクラップ比 ：０または０を超え１００％、残りは型銑（通常、１０〜５０ｋｇ／個程度の小塊状となるように、溶銑を鋳型にて冷却し凝固させたもの）を使用
カーボン添加速度：０．５〜４トン／時間
貯銑炉内［Ｃ］ ：カーボン補填、［Ｃ］＝３．９〜４．６％の範囲となるように、添加量を調整
【００２８】
まず、脱硫（脱Ｓ、以下同様）処理開始前の溶銑温度のばらつきについて、図２を参照しながら説明する。
図２に示すように、従来例１は、従来例２および実施例と比較して、溶銑温度のばらつきが大きかった。これは、従来例１が、溶銑保持工程を介することなく、高炉から出銑された溶銑を、直接脱硫処理しているためであり、前記した各搬送手段ごとに生じる溶銑温度のばらつきを平均化できないことによる。
また、従来例２は、高炉からの溶銑を溶銑保持工程を介して脱硫処理工程へ送っているため、溶銑のブレンド効果が溶銑温度のばらつきを減らす効果はあるが、冷鉄源の投入により溶銑温度の平均温度が大きく低下している。なお、溶銑へ投入する冷鉄源の速度変動により、溶銑温度のばらつきは、ブレンド効果と相殺され、従来法１に比べると若干減少する程度にとどまった。
【００２９】
これに対して、実施例は、高炉からの溶銑を溶銑保持工程を介して脱硫処理工程へ送っているため、複数の搬送手段から搬送される溶銑を、貯銑炉で一旦貯留することができ、これにより、各搬送手段ごとに生じる溶銑温度のばらつきを平均化して小さくできる。
更に、脱硫処理工程前の溶銑保持工程で溶銑の温度制御が可能な加熱式貯銑炉を使用しているため、従来例２と比較して、溶銑温度を大幅に高めることができるのみならず、そのばらつきも大幅に小さくできる。
【００３０】
次に、脱硫時における溶銑温度と脱硫効率との関係について、図３を参照しながら説明する。なお、図３の縦軸に示す脱硫率とは、次の式により求められた値である。
脱硫率（％）＝｛［Ｓ］ｉ−［Ｓ］ｅ｝／［Ｓ］ｉ×１００
ここで、［Ｓ］ｉは脱硫開始前の溶銑中の硫黄濃度、［Ｓ］ｅは脱硫終了後の溶銑中の硫黄濃度である。
図３から明らかなように、従来例１（■）と従来例２（△）は、実施例（●）と比較して、いずれも脱硫率が低く、しかもその脱硫率が大きくばらついていることがわかる。これは、前記した図２で示したように、従来例１、２の溶銑温度が、実施例と比較して低いことによる。
一方、実施例は、加熱式貯銑炉により、脱硫処理工程前に溶銑温度をコントロールしているため、脱硫効率が高く（８５％以上）、しかも安定している。
【００３１】
続いて、貯銑炉内への炭材添加による溶銑［Ｃ］の上昇効果について、図４を参照しながら説明する。なお、図４の横軸は、貯銑炉炭材添加原単位、即ち貯銑炉内の溶銑１トンあたりに添加した炭材量（ｋｇ）を示し、縦軸は、Δ［％Ｃ］、即ち炭材の添加の前後における溶銑中の炭素濃度の変化量を示しており、具体的には次の式で示される。
Δ［％Ｃ］＝（炭材添加後の［％Ｃ］）−（炭材添加前の［％Ｃ］）
また、図４に示す直線は、添加した炭材がすべて溶銑中に溶解した場合の理論線（歩留１００％）を示している。
なお、従来例１、２、および実施例の炭材の添加は、いずれも貯銑炉で溶銑が保持されている状態で行った。また、炭材添加後の［％Ｃ］については、従来例１（◆）が転炉での脱炭処理を行う前の炭素濃度を用いた場合での変化量を示し、従来例２（△）が脱硫処理を行った後の炭素濃度での変化量を示し、実施例が、脱硫処理を行う前（■）と行った後（□）の両方の炭素濃度での変化量を示している。
【００３２】
図４から明らかなように、従来例１、２に示す溶銑中の炭素濃度の変化量は、炭材の添加量の増加に伴って上昇しているが、その変化量は安定せず、ばらつきが大きいことがわかる。
一方、実施例は、従来例１、２と比較して、炭素濃度の上昇率が大きい。このことは、溶銑へ添加した炭材が、高い歩留まりで溶銑中へ溶解していることを意味している。
また、更に、脱硫処理を行った後では、脱硫処理を行う前と比較して、炭素濃度が更に上昇していることがわかる。これは、脱硫時の撹拌により、未溶解で浴面上へ浮上していた炭材が、溶銑中へ巻き込まれ溶解したためである。即ち、溶銑の撹拌処理には、炭材の溶解歩留まり向上効果があることがわかる。なお、未溶解炭材は、従来、脱硫スラグ（滓）分離のための排滓工程で、スラグとともに廃棄されていたため、転炉の熱源として活用できていなかった。
【００３３】
次に、貯銑炉内に炭材を装入した効果について、貯銑炉内へ添加する炭材の原単位と転炉での炭材原単位との関係を示す図５を参照しながら説明図する。なお、図５の横軸は、貯銑炉炭材添加原単位、即ち貯銑炉内の溶銑１トンあたりに添加した炭材量（ｋｇ）を示し、縦軸は、転炉炭材添加原単位、即ち転炉内の溶銑１トンあたりに添加した炭材量（ｋｇ）を示している。
この図５では、貯銑炉内へ装入した炭材が、転炉で燃焼し熱源として利用されれば、転炉内へ装入する炭材量は減少することを意味している。
図５から明らかなように、実施例（□）は、従来例１（◆）および従来例２（△）と比較して、転炉で装入する炭材量が少なかったことがわかる。これは、貯銑炉で装入した炭材が、有効に利用、即ち歩留りよく使用されていることに起因する。
【００３４】
炭材は、基本的に硫黄成分を含んでいるため、転炉で硫黄濃度が高い炭材を使用すると、溶銑中の硫黄濃度が高くなる。通常、転炉は、脱硫処理を行った後の成分調整された溶銑を処理する場所であり、硫黄濃度の低い高価な炭材を使用している。
このため、転炉で装入する炭材量が増加すれば、高価な炭材の使用量が増加して不経済となる。
また、転炉で装入する炭材量が増加すると、例えば、吹錬時間が伸びたり、また炭材を燃やすため溶銑中にＯ２を余計に吹き込む必要が生じ、溶鋼の生産性の低下と耐火物の寿命短縮に繋がる問題がある。
【００３５】
貯銑炉へＣを添加しなかった場合の溶銑のＳ濃度のばらつきを、図６を参照しながら説明する。なお、従来例１は、貯銑炉の前後における溶銑中の硫黄量を示し、従来例２と実施例は、脱硫処理後の溶銑中の硫黄量を示している。
従来法１は、脱硫後の溶銑を貯銑炉へ装入する方法である。このため、既に、脱硫処理した５〜１０回分の溶銑を貯銑炉に蓄えておく必要があるため、転炉で要求される硫黄量のうち、レベルの緩い７０ｐｐｍ以下のものについても、最も厳しい２０ｐｐｍ以下に合わせる必要があり、過剰に脱硫処理することとなっていた。
一方、従来法２では、溶銑を貯銑炉から鍋へ出銑した後に脱硫処理するため、転炉で要求される硫黄量に応じてバッチ処理可能であり、従来例１のように過剰に脱硫処理する問題はない。しかしながら、溶銑温度の低下とそのばらつきの問題により、脱硫効率を高位に安定させることができないため、硫黄量が２０ｐｐｍ以下の基準を外れるものがあった。
また、７０ｐｐｍ以下のものについても、ばらつきの上限を７０ｐｐｍ以下とする必要があり、結果として目標とする平均硫黄量を、７０ｐｐｍよりも大幅に低い値とする必要があり、過剰な脱硫処理を行う必要があった。
【００３６】
これに対して、実施例では、溶銑を貯銑炉から鍋へ出銑した後に脱硫処理し、しかも貯銑炉で溶銑の温度調整ができるため、そのばらつきが小さく、しかも溶銑中の硫黄量を、転炉で要求される硫黄量に調整できている。このため、過剰な脱硫処理は、従来法に比べて極めて僅少となった。
続いて、貯銑炉へＣを添加した場合の溶銑のＳ濃度のばらつきを、図７を参照しながら説明図する。なお、従来例１は、貯銑炉の前後における溶銑中の硫黄量を示し、従来例２と実施例は、脱硫処理後の溶銑中の硫黄量を示している。
従来法１では、脱硫処理後に貯銑炉にて炭材を添加するので、転炉の手前で脱硫処理する機会がなくなり、脱硫の限界まで硫黄量を低下させていても、炭材のＳピックアップにより、要求される硫黄量以下の濃度の溶銑を製造することはできなかった。
【００３７】
従来法２は、図６に示すＣ添加をしない場合に比べて、溶銑温度が更に低下し、脱硫効率が悪化するため、石灰原単位を添加可能な限界量まで増やしたが、脱硫処理後の硫黄濃度は悪化し、かつそのばらつきが甚大となった。その結果、硫黄濃度が２０ｐｐｍ以下と７０ｐｐｍ以下のそれぞれの製造要求に対して、満足できないものが多数発生した。
一方、実施例では、Ｃ添加を実施しても、貯銑炉内の溶銑温度を、目標とする温度に自由にコントロール可能であり、脱硫処理後の硫黄濃度の精度は、Ｃ添加をしない場合とほとんど同様であった。
【００３８】
Ｃ添加の有無と石灰添加量との関係について、図８を参照しながら説明する。なお、図８では、脱硫石灰量を、（脱硫石灰使用原単位［ｋｇ／トン］）＝（石灰使用料［ｋｇ］）／（溶銑量［トン］）で定義し、従来法１のＣ添加をしない場合での脱硫石灰使用原単位を１００とした場合の石灰原単位を、「脱硫石灰原単位指標」と定義して、相対評価を行った。
図８から明らかなように、実施例は、従来例１、２と比較して、Ｃ添加の有無に関わらず、石灰原単位を大幅に低減できた。
また、図８に示す実施例における貯銑炉のスラグ中の鉄分濃度と脱硫効率との関係について、図９を参照しながら説明する。なお、図９の縦軸は図８の縦軸と同様である。
図９から明らかなように、溶銑にＣ添加を行うことで、スラグ中の鉄分濃度を低減できることがわかる。このように、スラグ中の鉄分濃度が低くなるに伴い、酸化鉄に起因する酸素源を低減できるため、引き続き行われる脱硫処理工程での脱硫反応を安定に進行させ、脱硫効率を高めることができる。
【００３９】
図８、図９に示す結果から、実施例では、従来例１、２よりも、脱硫処理の精度向上と石灰の使用量削減を両立できている。特に、Ｃ添加を実施した場合に、その効果がより顕著であった。
以上に示した結果から、本発明を適用することで、脱硫効率を高位に安定させることができ、しかも製造する各種製品に適した脱硫処理を行って擬似溶銑を製造できることを確認できた。
【００４０】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部または全部を組合せて本発明の擬似溶銑の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０：加熱式貯銑炉（処理炉）、１１：転炉（精錬炉）、１２：高炉、１３：脱硫装置、１４：排滓設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉から出銑された溶銑に脱硫処理を行い擬似溶銑を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉から出銑した溶銑を、例えば、トピードカー（混銑車）または溶銑鍋等の搬送手段で一旦受けて搬送し、脱硫または脱燐等の予備処理を施し、この溶銑を更に装入鍋に移してクレーン等で搬送し、屑鉄または酸化鉄等の冷材（冷鉄源）が装入された転炉（精錬炉）内に装入している。そして、溶銑が装入された転炉内へ向けて、上吹きランスから酸素を吹き付け、溶銑の脱炭処理を行うことにより、溶鋼が製造されている。
この転炉での脱炭精錬では、吹錬を終了する吹き止め時の温度および炭素濃度が、予め設定した目標値となるように、過去の吹錬実績等を参照しながら、例えば、溶銑、屑鉄、または酸化鉄の配合量を決定している。
【０００３】
しかし、高炉から出銑される溶銑量、または転炉での溶鋼生産量の変動により、転炉への溶銑の供給条件（例えば、配合量）が変動する。このため、吹錬精度の低下を招いたり、また冷鉄源の転炉への投入量増加に伴う炭材の使用量増加による溶製コストの上昇を招いている。
また、溶銑に施される予備処理は、トピードカーまたは溶銑鍋等の搬送手段の処理単位ごとに、溶銑中の燐と硫黄の各量が、目標値以下となるように過剰に実施されているため、処理コストの上昇と溶銑温度の低下を招いている。
そして、前記した搬送手段の容量と転炉の容量とが釣り合わないため、例えば、待機中の搬送手段が保持している溶銑、あるいは搬送手段中に残った溶銑（残銑）等には、急激な温度低下が生じている。このため、搬送手段から転炉への溶銑の供給量が不足する場合には、例えば、転炉の吹錬精度が低下し、使用する炭材量が多量に必要となる。
【０００４】
そこで、溶銑を一旦貯留するための溶銑保持工程を設けることが提案されている。この溶銑保持工程とは、高炉からの溶銑の受け入れと、転炉への溶銑の払い出しを、ペアで行う必要が無く、高炉の出銑量の増減と転炉への出鋼量の増減により生じる出銑量と出鋼量との差を、溶銑の貯留（貯蔵）量の増減で縮小、更には無くすことができる工程である。
この溶銑保持工程では、例えば、貯銑炉と称されるものを使用しており、この貯銑炉は、トピードカーまたは溶銑鍋等の複数の搬送手段で搬送される溶銑を受銑可能な容積を備えており、単に作業工程の調整を行うだけでなく、例えば、各搬送手段からそれぞれ受銑した溶銑の成分と温度の均一化（平均化）を行うこともできる。
従って、溶銑保持工程において、溶銑の貯留量を増減させることにより、高炉の出銑量と転炉への出鋼量との差を吸収でき、転炉における生産効率を高めることができる。
【０００５】
また、高炉から出銑された溶銑を転炉へ供給するに際しては、高炉操業を行う工程と転炉操業を行う工程との間に、溶銑中の硫黄成分を目標値以下に低減させる脱硫処理工程を設ける必要があるが、上記した溶銑保持工程を用いるにあたり、以下の技術が開示されている。
例えば、特許文献１、２には、脱硫処理工程の後に溶銑保持工程を設け、この溶銑保持工程では電気加熱装置を備える加熱式貯銑炉を用いる技術が開示されている。
また、特許文献３には、高炉から出銑された溶銑を、溶銑保持工程で一旦貯留した後、脱硫処理工程で脱硫処理を行う技術が開示されている。なお、この溶銑保持工程では、高炉からの溶銑を、電気加熱装置のない貯銑炉に貯留している。
そして、特許文献４には、電気炉で金属を溶解（加熱）し、酸化、還元、および除滓の各種処理を行った後に、脱硫処理を実施する技術が開示されている。詳細には、金属を溶解させた後、１５００〜１７００℃の温度範囲に調整された溶鋼に、脱硫剤が供給されている。
特許文献５は、溶銑保持工程で使用する電気加熱装置を備えた加熱式貯銑炉で炭材を吹き込み、鉄系スクラップを溶解して溶銑を増量する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６８４３３号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８０３９号公報
【特許文献３】特開昭５６−９６００４号公報
【特許文献４】特開平１−２０５０２２号公報
【特許文献５】特開平１１−２２９０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の特許文献１〜５に開示された方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１では、脱硫処理後の溶銑の温度低下を、加熱式貯銑炉で補完できる利点はあるものの、以下のような不都合が生じる。
一般に、高炉においては、例えば、高炉へ装入する原料の種類または高炉の操業条件の変動によって、溶銑中の硫黄量と溶銑温度にかなりの変動が認められ、溶銑の脱硫効率のばらつき、即ち、脱硫処理による精錬精度の低下を招く問題がある。
【０００８】
また、加熱式貯銑炉は、高炉から出銑される溶銑のバッファ機能を備えるため、通常、転炉で処理する５〜１０回分の溶銑量（例えば、７００〜２０００トン程度）を貯留可能な容量を蓄えている。このため、加熱式貯銑炉内の溶銑の硫黄濃度は、製造する製品上最も厳しいレベルに対応できるように、加熱式貯銑炉へ供給する前の脱硫処理工程で予め下げておく必要がある。従って、例えば、硫黄濃度を十分に下げる必要がある製品と、そこまで下げる必要がない製品のように、各種製品ごとに対応した脱硫処理を実施できない。
以上の理由から、特許文献１では、トピードカーまたは溶銑鍋の処理単位ごとに、溶銑中の硫黄量が目標値以下となるように、過剰の脱硫処理が実施されている。このため、処理コストの上昇と溶銑温度の低下を招いており、加熱式貯銑炉の投入電力量も増加して経済的でない。
なお、特許文献２についても、特許文献１と同様に、溶銑中の硫黄量が目標値以下となるように、過剰実施される課題を持つ。
【０００９】
特許文献３では、溶銑の硫黄量と溶銑温度の変動を小さくすることは可能であるが、脱硫時には溶銑温度の低下を招き、脱硫効率が著しく低下する。このため、脱硫剤が過剰に必要となる問題がある。
特許文献４では、１５００〜１７００℃の高温で脱硫処理を行うため、脱硫効率はよいが、単一炉で加熱と脱硫の双方を行う、即ちバッチ処理であるため、高炉の出銑量と転炉への出鋼量との差を吸収することができない。なお、仮に、転炉の出鋼量に合わせて脱硫処理した溶湯の一部を転炉へ払い出し、残部溶湯に高炉からの溶銑を受け入れる場合には、以下の問題点がある。
（１）脱硫処理前の溶銑中の硫黄量が大きく変動するため、脱硫処理後の硫黄量を所定の値とするための脱硫作業がその都度変わり、しかも脱硫剤が過剰に必要となる点。
（２）スラグが存在する浴の撹拌混合と、溶銑の受け入れおよび払い出しの繰り返しにより、耐火物の損耗が進行し易くなる点。
（３）処理温度が１５００〜１７００℃と高温であることから、耐火物の損耗が極めて顕著となる点。
【００１０】
特許文献５には、脱硫処理工程に関する記載はない。
溶銑に吹込む炭材には、一般に精錬上無視できない量の硫黄が含まれており、またスクラップには、一般に油が付着しており、油由来の硫黄分が含まれている。このため、溶銑へ炭材とスクラップを添加することにより、硫黄ピックアップ（硫黄量増加）の問題は避けられない。
また、この方法では、添加した炭材のうち溶銑へ溶解しないもの、即ち未溶解分の炭材が浮上して、溶銑表面のスラグ中に残留するため、添加した炭材の無駄が生じる。
以上のことから、仮に、引用文献５に示す処理済み溶銑を転炉で処理する場合には、添加した炭材の量のわりには、転炉での昇熱量が得られない課題がある。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、脱硫効率を高位に安定させることができ、しかも製造する各種製品に適した脱硫処理を行って擬似溶銑を製造できる擬似溶銑の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的に沿う本発明に係る擬似溶銑の製造方法は、電気加熱装置が設けられた処理炉に装入され一旦貯留された溶銑の温度制御を行う溶銑保持工程と、最終的に成分調整された溶銑を精錬炉に装入して脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理を行う脱硫処理工程を設け、前記溶銑保持工程と該脱硫処理工程により溶銑から前記成分調整された溶銑を製造する。
【００１３】
本発明に係る擬似溶銑の製造方法において、前記溶銑保持工程では、前記処理炉内に冷鉄源を装入し、該処理炉内に貯留された溶銑を該処理炉内に保持した状態で、該処理炉内に更に炭材を吹込み前記冷鉄源を溶解させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１、２記載の擬似溶銑の製造方法は、高炉出銑後の溶銑を溶銑保持工程で貯留するので、例えば複数の搬送手段で運ばれてきた溶銑を、各搬送手段単位ごとに精錬炉へ供給することなく、処理炉に一旦貯留できる。これにより、各搬送手段単位で運ばれる溶銑を下流側へ搬送するに際し、搬送手段単位ごとの溶銑中の硫黄量のばらつきを低減（平均化）でき、次工程の脱硫処理時に、過剰な脱硫または脱硫不足といった問題を生じることなく、脱硫効率を高位に安定させることができる。
また、溶銑保持工程では、温度制御を行う電気加熱装置が設けられた処理炉を使用するので、処理炉に一旦貯留した溶銑の温度を上昇させ、かつ温度コントロールを行うことができる。これにより、電気加熱装置が設けられていない処理炉を使用した場合と比べて、溶銑の脱硫効率を高位に安定させることができる。
以上のことから、製造する各種製品に適した脱硫処理を行うことができるとともに、従来と比較して、脱硫剤の使用量を削減でき、経済的である。
【００１５】
特に、請求項２記載の擬似溶銑の製造方法は、温度制御を行う電気加熱装置が設けられた処理炉により、溶銑の温度コントロールができるので、炭材と冷鉄源の添加に伴う溶銑の温度低下を防止できる。このとき、炭材を溶銑に溶解させながら溶銑を加熱できるため、炭材の溶解に伴う溶銑温度の低下を少なくでき、溶銑保持工程から脱硫処理工程へ送られる溶銑の温度のばらつきを減らすことができる。
従って、電気加熱装置が設けられていない処理炉を使用する場合と比べて、炭材を溶銑に安定して溶解できる。
また、電気加熱装置により、炭材溶解に伴う溶銑温度の低下がなく、温度上昇も可能で、しかも温度範囲をコントロールできるため、電気加熱装置がない場合と比べて、脱硫処理工程での脱硫効率を高位に安定させることができる。例えば、溶銑に炭材を添加しても、若干の電気コストの増加を招くだけで、処理炉内の溶銑温度は炭材を添加しない場合と同様に、目標とする温度に自由にコントロール可能である。
なお、次工程の脱硫処理工程は、一般に、脱硫剤の吹き込みと脱硫剤投入後の撹拌とを実施するため、未溶解の炭材を溶解することができ、添加する炭材を全て有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る擬似溶銑の製造方法の説明図である。
【図２】脱硫時の溶銑温度のばらつきを示す説明図である。
【図３】脱硫時の溶銑温度と脱硫効率との関係を示す説明図である。
【図４】貯銑炉内への炭材添加による溶銑［Ｃ］の上昇効果を示す説明図である。
【図５】貯銑炉内へ添加する炭材の原単位と転炉での炭材原単位との関係を示す説明図である。
【図６】貯銑炉へＣを添加しなかった場合の溶銑のＳ濃度のばらつきを示す説明図である。
【図７】貯銑炉へＣを添加した場合の溶銑のＳ濃度のばらつきを示す説明図である。
【図８】Ｃ添加の有無と石灰添加量との関係を示す説明図である。
【図９】貯銑炉のスラグ中の鉄分濃度と脱硫効率との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００１８】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る擬似溶銑の製造方法は、加熱式貯銑炉（処理炉の一例）１０に装入され一旦貯留された溶銑の温度制御を行う溶銑保持工程と、最終的に成分調整された溶銑を転炉（精錬炉の一例）１１に装入して脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理（脱Ｓ処理）を行う脱硫処理工程を設け、溶銑保持工程と脱硫処理工程により溶銑から成分調整された溶銑を製造する方法である。以下、詳しく説明する。
【００１９】
まず、高炉１２から出銑された溶銑は、搬送手段で一旦受銑された後、次の溶銑保持工程で一旦貯留（貯蔵）される。なお、搬送手段は、例えば、トピードカーおよび溶銑鍋のいずれか一方または双方で構成される。
溶銑保持工程で使用する加熱式貯銑炉（以下、単に貯銑炉ともいう）１０は、複数の搬送手段から供給される溶銑、例えば、転炉１１で処理する５〜１０回分の溶銑量（例えば、７００〜２０００トン程度の溶銑）を貯留可能な容量を備えたものである。この貯銑炉１０には、例えば、誘導加熱またはアークプラズマのように、温度制御機能（加熱機能も含む）を備える電気加熱装置（図示しない）が設けられている。
【００２０】
この加熱式貯銑炉１０内に冷鉄源を装入する。なお、冷鉄源の装入は、貯銑炉１０へ溶銑を供給しながら行っているが、溶銑を供給した後に行ってもよく、またこの双方で行ってもよい。
ここで、冷鉄源とは、鉄を主成分（例えば、９５質量％以上）とするものであればよく、例えば、鉄のスクラップ、屑鉄、または酸化鉄であり、その装入量は、例えば、溶銑１トン当たり５０ｋｇ以上３００ｋｇ以下程度である。
そして、加熱式貯銑炉１０内に貯留された溶銑を貯銑炉１０内に保持した状態で、貯銑炉１０内に更に炭材を吹込み、冷鉄源を溶解させる。なお、炭材の装入量は、例えば、溶銑１トン当たり２ｋｇ以上２０ｋｇ以下程度である。
本実施の形態では、炭材は、硫黄成分を含むコークスであるが、他の炭材、例えば、石炭またはゴムを使用してもよい。ここで、硫黄分の濃度上昇を抑制しながら炭材を溶銑または溶鋼に吹き込む場合、一般に硫黄が０．１５質量％以下の高級石炭を使用するが、本実施の形態では、硫黄の制約が緩和されるため、０．１５質量％を超え２．０質量％以下の硫黄を含む炭材を使用できる。この種の炭材としては、例えば、低級炭素、硫黄を含むコークス粉またはゴム等が挙げられる。
【００２１】
なお、溶銑への炭材の添加は、インジェクション法により行う。具体的には、鉄製の中空状芯金を耐火物で覆ったランスと、ホースと、配管とを接続したものを使用し、ランスの先部を溶銑中へ浸漬した後、炭材をガスで搬送して、ランス先端の孔からガスとともに溶銑中へ吹き込み、溶銑中へ溶解させる。
このとき、加熱式貯銑炉１０に貯留された溶銑は、その温度が、電気加熱装置により一定（例えば、１３４０℃以上１４１０℃以下程度の温度範囲）にコントロールされる。これにより、冷鉄源の表面側から炭材のＣ（カーボン）成分が浸入（浸炭）し、冷鉄源の融点が低下して、冷鉄源をＣが浸入しない場合よりも低い温度で溶解できる。
【００２２】
このとき、加熱式貯銑炉１０内の溶銑上面に、生成したスラグが浮上するが、生成するスラグ中の鉄分濃度を０．５質量％以上２質量％以下とすることが好ましい。なお、スラグ中の鉄分濃度は、炭材の添加によって低減できる。
スラグ中の鉄分濃度が低くなるに伴い、酸化鉄に起因する酸素源を低減できるため、引き続き行われる脱硫処理工程での脱硫反応を安定に進行させ、脱硫効率を高めることができる。
従って、スラグ中の鉄分濃度範囲を、０．５質量％以上２質量％以下としたが、炭材を過剰に添加することなく、しかも炭材の効果を得るには、下限値を０．８質量％とすることが好ましく、また上限値を１．７質量％とすることが好ましい。
【００２３】
以上の方法により、冷鉄源を溶解させた後の溶銑の温度を、１３４０℃以上１４１０℃以下の温度範囲に調整する。
ここで、溶銑の温度が、１３４０℃より低い場合、後工程の脱硫処理工程での脱硫時に添加する石灰の滓化が悪化（低融点のスラグ、即ちＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２が生成）し、溶銑中の硫黄と石灰との反応効率が著しく低下して、石灰原単位の増加を招く。一方、溶銑の温度が、１４１０℃より高い場合、反応効率の更なる上昇効果は望めず、また脱硫処理の際に使用する脱硫装置の耐火物の寿命低下を招き、脱硫に要するコストの増加と、メンテナンス等に伴う擬似溶銑の生産性の悪化を招く。
以上のことから、溶銑の温度を１３４０℃以上１４１０℃以下としたが、好ましくは、下限値を１３５０℃とし、上限値を１４００℃とする。
【００２４】
このように、温度調整された溶銑を、脱硫処理工程の脱硫装置１３により脱硫処理する。
この脱硫処理は、従来公知の処理であり、溶銑中に脱硫剤を装入して行う。この脱硫剤としては、例えば、生石灰粉のみを使用できるが、これにＡｌ（アルミ）ドロスおよび蛍石のいずれか１または２を混合したものを使用してもよい。
また、脱硫反応と未溶解炭材の溶解を促進させるため、インペラーを使用した機械的撹拌（ＫＲ法）を行うが、この方法と、インジェクション法（脱硫剤の吹き込み）とを組み合わせてもよい。これにより、脱硫反応と未溶解炭材の溶解を更に促進させることができる。
以上の方法により、冷鉄源と炭材が添加され、最終的に硫黄成分の量が調整された溶銑、即ち擬似溶銑を製造できる。
【００２５】
そして、生成したスラグを排出するための排滓設備１４で排滓処理した後、この成分調整された擬似溶銑を転炉１１へ運び、脱炭精錬工程での処理を行う。
そして、擬似溶銑が装入された転炉１１内へ向けて、上吹きランスから酸素を吹き付け、擬似溶銑の脱炭処理を行うことにより、溶鋼を製造する。
以上に示したように、溶銑を一旦貯留する溶銑保持工程と、脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理を行う脱硫処理工程を設けることにより、脱硫効率を高位に安定させることができ、しかも製造する各種製品に適した脱硫処理を行って擬似溶銑を製造できる。
【実施例】
【００２６】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、高炉から出銑された溶銑（例えば、炭素量：４．３〜４．７質量％程度、硫黄量：０．０１２〜０．０３５質量％程度）を、以下に示す方法で処理して溶鋼を製造した。
従来例１：高炉 → 脱硫処理 → 溶銑保持（電気加熱あり） → 転炉
従来例２：高炉 → 溶銑保持（電気加熱なし） → 脱硫処理 → 転炉
実施例 ：高炉 → 溶銑保持（電気加熱あり） → 脱硫処理 → 転炉
なお、従来例１、従来例２、および実施例の各脱硫処理は、ＫＲ法、もしくはＫＲ法とインジェクション法との組み合わせにより行っている。なお、脱硫剤としては、生石灰粉とＡｌドロスを混合したものを使用し、この生石灰粉量を９０質量％以上１００質量％以下とした。
【００２７】
なお、従来例１と実施例の溶銑保持工程で使用する加熱式貯銑炉の操業条件は、以下に示す通りである。
溶銑の装入速度 ：１０〜１８０トン／時間
貯銑量 ：７００〜２０００トン（操業条件により変動）
冷鉄源投入速度 ：１０〜６０トン／時間
スクラップ比 ：０または０を超え１００％、残りは型銑（通常、１０〜５０ｋｇ／個程度の小塊状となるように、溶銑を鋳型にて冷却し凝固させたもの）を使用
カーボン添加速度：０．５〜４トン／時間
貯銑炉内［Ｃ］ ：カーボン補填、［Ｃ］＝３．９〜４．６％の範囲となるように、添加量を調整
【００２８】
まず、脱硫（脱Ｓ、以下同様）処理開始前の溶銑温度のばらつきについて、図２を参照しながら説明する。
図２に示すように、従来例１は、従来例２および実施例と比較して、溶銑温度のばらつきが大きかった。これは、従来例１が、溶銑保持工程を介することなく、高炉から出銑された溶銑を、直接脱硫処理しているためであり、前記した各搬送手段ごとに生じる溶銑温度のばらつきを平均化できないことによる。
また、従来例２は、高炉からの溶銑を溶銑保持工程を介して脱硫処理工程へ送っているため、溶銑のブレンド効果が溶銑温度のばらつきを減らす効果はあるが、冷鉄源の投入により溶銑温度の平均温度が大きく低下している。なお、溶銑へ投入する冷鉄源の速度変動により、溶銑温度のばらつきは、ブレンド効果と相殺され、従来法１に比べると若干減少する程度にとどまった。
【００２９】
これに対して、実施例は、高炉からの溶銑を溶銑保持工程を介して脱硫処理工程へ送っているため、複数の搬送手段から搬送される溶銑を、貯銑炉で一旦貯留することができ、これにより、各搬送手段ごとに生じる溶銑温度のばらつきを平均化して小さくできる。
更に、脱硫処理工程前の溶銑保持工程で溶銑の温度制御が可能な加熱式貯銑炉を使用しているため、従来例２と比較して、溶銑温度を大幅に高めることができるのみならず、そのばらつきも大幅に小さくできる。
【００３０】
次に、脱硫時における溶銑温度と脱硫効率との関係について、図３を参照しながら説明する。なお、図３の縦軸に示す脱硫率とは、次の式により求められた値である。
脱硫率（％）＝｛［Ｓ］ｉ−［Ｓ］ｅ｝／［Ｓ］ｉ×１００
ここで、［Ｓ］ｉは脱硫開始前の溶銑中の硫黄濃度、［Ｓ］ｅは脱硫終了後の溶銑中の硫黄濃度である。
図３から明らかなように、従来例１（■）と従来例２（△）は、実施例（●）と比較して、いずれも脱硫率が低く、しかもその脱硫率が大きくばらついていることがわかる。これは、前記した図２で示したように、従来例１、２の溶銑温度が、実施例と比較して低いことによる。
一方、実施例は、加熱式貯銑炉により、脱硫処理工程前に溶銑温度をコントロールしているため、脱硫効率が高く（８５％以上）、しかも安定している。
【００３１】
続いて、貯銑炉内への炭材添加による溶銑［Ｃ］の上昇効果について、図４を参照しながら説明する。なお、図４の横軸は、貯銑炉炭材添加原単位、即ち貯銑炉内の溶銑１トンあたりに添加した炭材量（ｋｇ）を示し、縦軸は、Δ［％Ｃ］、即ち炭材の添加の前後における溶銑中の炭素濃度の変化量を示しており、具体的には次の式で示される。
Δ［％Ｃ］＝（炭材添加後の［％Ｃ］）−（炭材添加前の［％Ｃ］）
また、図４に示す直線は、添加した炭材がすべて溶銑中に溶解した場合の理論線（歩留１００％）を示している。
なお、従来例１、２、および実施例の炭材の添加は、いずれも貯銑炉で溶銑が保持されている状態で行った。また、炭材添加後の［％Ｃ］については、従来例１（◆）が転炉での脱炭処理を行う前の炭素濃度を用いた場合での変化量を示し、従来例２（△）が脱硫処理を行った後の炭素濃度での変化量を示し、実施例が、脱硫処理を行う前（■）と行った後（□）の両方の炭素濃度での変化量を示している。
【００３２】
図４から明らかなように、従来例１、２に示す溶銑中の炭素濃度の変化量は、炭材の添加量の増加に伴って上昇しているが、その変化量は安定せず、ばらつきが大きいことがわかる。
一方、実施例は、従来例１、２と比較して、炭素濃度の上昇率が大きい。このことは、溶銑へ添加した炭材が、高い歩留まりで溶銑中へ溶解していることを意味している。
また、更に、脱硫処理を行った後では、脱硫処理を行う前と比較して、炭素濃度が更に上昇していることがわかる。これは、脱硫時の撹拌により、未溶解で浴面上へ浮上していた炭材が、溶銑中へ巻き込まれ溶解したためである。即ち、溶銑の撹拌処理には、炭材の溶解歩留まり向上効果があることがわかる。なお、未溶解炭材は、従来、脱硫スラグ（滓）分離のための排滓工程で、スラグとともに廃棄されていたため、転炉の熱源として活用できていなかった。
【００３３】
次に、貯銑炉内に炭材を装入した効果について、貯銑炉内へ添加する炭材の原単位と転炉での炭材原単位との関係を示す図５を参照しながら説明図する。なお、図５の横軸は、貯銑炉炭材添加原単位、即ち貯銑炉内の溶銑１トンあたりに添加した炭材量（ｋｇ）を示し、縦軸は、転炉炭材添加原単位、即ち転炉内の溶銑１トンあたりに添加した炭材量（ｋｇ）を示している。
この図５では、貯銑炉内へ装入した炭材が、転炉で燃焼し熱源として利用されれば、転炉内へ装入する炭材量は減少することを意味している。
図５から明らかなように、実施例（□）は、従来例１（◆）および従来例２（△）と比較して、転炉で装入する炭材量が少なかったことがわかる。これは、貯銑炉で装入した炭材が、有効に利用、即ち歩留りよく使用されていることに起因する。
【００３４】
炭材は、基本的に硫黄成分を含んでいるため、転炉で硫黄濃度が高い炭材を使用すると、溶銑中の硫黄濃度が高くなる。通常、転炉は、脱硫処理を行った後の成分調整された溶銑を処理する場所であり、硫黄濃度の低い高価な炭材を使用している。
このため、転炉で装入する炭材量が増加すれば、高価な炭材の使用量が増加して不経済となる。
また、転炉で装入する炭材量が増加すると、例えば、吹錬時間が伸びたり、また炭材を燃やすため溶銑中にＯ２を余計に吹き込む必要が生じ、溶鋼の生産性の低下と耐火物の寿命短縮に繋がる問題がある。
【００３５】
貯銑炉へＣを添加しなかった場合の溶銑のＳ濃度のばらつきを、図６を参照しながら説明する。なお、従来例１は、貯銑炉の前後における溶銑中の硫黄量を示し、従来例２と実施例は、脱硫処理後の溶銑中の硫黄量を示している。
従来法１は、脱硫後の溶銑を貯銑炉へ装入する方法である。このため、既に、脱硫処理した５〜１０回分の溶銑を貯銑炉に蓄えておく必要があるため、転炉で要求される硫黄量のうち、レベルの緩い７０ｐｐｍ以下のものについても、最も厳しい２０ｐｐｍ以下に合わせる必要があり、過剰に脱硫処理することとなっていた。
一方、従来法２では、溶銑を貯銑炉から鍋へ出銑した後に脱硫処理するため、転炉で要求される硫黄量に応じてバッチ処理可能であり、従来例１のように過剰に脱硫処理する問題はない。しかしながら、溶銑温度の低下とそのばらつきの問題により、脱硫効率を高位に安定させることができないため、硫黄量が２０ｐｐｍ以下の基準を外れるものがあった。
また、７０ｐｐｍ以下のものについても、ばらつきの上限を７０ｐｐｍ以下とする必要があり、結果として目標とする平均硫黄量を、７０ｐｐｍよりも大幅に低い値とする必要があり、過剰な脱硫処理を行う必要があった。
【００３６】
これに対して、実施例では、溶銑を貯銑炉から鍋へ出銑した後に脱硫処理し、しかも貯銑炉で溶銑の温度調整ができるため、そのばらつきが小さく、しかも溶銑中の硫黄量を、転炉で要求される硫黄量に調整できている。このため、過剰な脱硫処理は、従来法に比べて極めて僅少となった。
続いて、貯銑炉へＣを添加した場合の溶銑のＳ濃度のばらつきを、図７を参照しながら説明図する。なお、従来例１は、貯銑炉の前後における溶銑中の硫黄量を示し、従来例２と実施例は、脱硫処理後の溶銑中の硫黄量を示している。
従来法１では、脱硫処理後に貯銑炉にて炭材を添加するので、転炉の手前で脱硫処理する機会がなくなり、脱硫の限界まで硫黄量を低下させていても、炭材のＳピックアップにより、要求される硫黄量以下の濃度の溶銑を製造することはできなかった。
【００３７】
従来法２は、図６に示すＣ添加をしない場合に比べて、溶銑温度が更に低下し、脱硫効率が悪化するため、石灰原単位を添加可能な限界量まで増やしたが、脱硫処理後の硫黄濃度は悪化し、かつそのばらつきが甚大となった。その結果、硫黄濃度が２０ｐｐｍ以下と７０ｐｐｍ以下のそれぞれの製造要求に対して、満足できないものが多数発生した。
一方、実施例では、Ｃ添加を実施しても、貯銑炉内の溶銑温度を、目標とする温度に自由にコントロール可能であり、脱硫処理後の硫黄濃度の精度は、Ｃ添加をしない場合とほとんど同様であった。
【００３８】
Ｃ添加の有無と石灰添加量との関係について、図８を参照しながら説明する。なお、図８では、脱硫石灰量を、（脱硫石灰使用原単位［ｋｇ／トン］）＝（石灰使用料［ｋｇ］）／（溶銑量［トン］）で定義し、従来法１のＣ添加をしない場合での脱硫石灰使用原単位を１００とした場合の石灰原単位を、「脱硫石灰原単位指標」と定義して、相対評価を行った。
図８から明らかなように、実施例は、従来例１、２と比較して、Ｃ添加の有無に関わらず、石灰原単位を大幅に低減できた。
また、図８に示す実施例における貯銑炉のスラグ中の鉄分濃度と脱硫効率との関係について、図９を参照しながら説明する。なお、図９の縦軸は図８の縦軸と同様である。
図９から明らかなように、溶銑にＣ添加を行うことで、スラグ中の鉄分濃度を低減できることがわかる。このように、スラグ中の鉄分濃度が低くなるに伴い、酸化鉄に起因する酸素源を低減できるため、引き続き行われる脱硫処理工程での脱硫反応を安定に進行させ、脱硫効率を高めることができる。
【００３９】
図８、図９に示す結果から、実施例では、従来例１、２よりも、脱硫処理の精度向上と石灰の使用量削減を両立できている。特に、Ｃ添加を実施した場合に、その効果がより顕著であった。
以上に示した結果から、本発明を適用することで、脱硫効率を高位に安定させることができ、しかも製造する各種製品に適した脱硫処理を行って擬似溶銑を製造できることを確認できた。
【００４０】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部または全部を組合せて本発明の擬似溶銑の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０：加熱式貯銑炉（処理炉）、１１：転炉（精錬炉）、１２：高炉、１３：脱硫装置、１４：排滓設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気加熱装置が設けられた処理炉に装入され一旦貯留された溶銑の温度制御を行う溶銑保持工程と、最終的に成分調整された溶銑を精錬炉に装入して脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理を行う脱硫処理工程を設け、前記溶銑保持工程と該脱硫処理工程により溶銑から前記成分調整された溶銑を製造することを特徴とする擬似溶銑の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の擬似溶銑の製造方法において、前記溶銑保持工程では、前記処理炉内に冷鉄源を装入し、該処理炉内に貯留された溶銑を該処理炉内に保持した状態で、該処理炉内に更に炭材を吹込み前記冷鉄源を溶解させることを特徴とする擬似溶銑の製造方法。
【請求項１】
電気加熱装置が設けられた処理炉に装入され一旦貯留された溶銑の温度制御を行う溶銑保持工程と、最終的に成分調整された溶銑を精錬炉に装入して脱炭処理を行う脱炭精錬工程との間に、溶銑の脱硫処理を行う脱硫処理工程を設け、前記溶銑保持工程と該脱硫処理工程により溶銑から前記成分調整された溶銑を製造することを特徴とする擬似溶銑の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の擬似溶銑の製造方法において、前記溶銑保持工程では、前記処理炉内に冷鉄源を装入し、該処理炉内に貯留された溶銑を該処理炉内に保持した状態で、該処理炉内に更に炭材を吹込み前記冷鉄源を溶解させることを特徴とする擬似溶銑の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２５２２３５（Ｐ２０１１−２５２２３５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７９５６（Ｐ２０１１−１７７９５６）
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【分割の表示】特願２００７−８２１３（Ｐ２００７−８２１３）の分割
【原出願日】平成１９年１月１７日（２００７．１．１７）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【分割の表示】特願２００７−８２１３（Ｐ２００７−８２１３）の分割
【原出願日】平成１９年１月１７日（２００７．１．１７）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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