溶鋼の精錬方法
【課題】脱りん銑を転炉で蛍石を使用することなく脱炭吹錬する際に、スラグ中(%Al２O３)が3.5質量％以下であっても脱りん反応を促進させうる溶鋼の精錬方法を提供する。
【解決手段】精錬容器にて脱りんした溶銑を、別の精錬容器である上底吹き転炉へ装入して脱炭吹錬するに際し、CaO源、SiO２源、Al２O３含有プリメルトフラックス及びTiO２源を添加して、処理後スラグの組成を、（%Al２O３）＝1.0〜3.5質量%、（%TiO２）＝0.2〜1.0質量％、下記式(1)による塩基度（(CaO)/(SiO２)、但し(CaO):スラグ中の全CaO含有量(質量%)、(SiO２):スラグ中のSiO２含有量(質量%)）を3.0〜4.5とする。
【解決手段】精錬容器にて脱りんした溶銑を、別の精錬容器である上底吹き転炉へ装入して脱炭吹錬するに際し、CaO源、SiO２源、Al２O３含有プリメルトフラックス及びTiO２源を添加して、処理後スラグの組成を、（%Al２O３）＝1.0〜3.5質量%、（%TiO２）＝0.2〜1.0質量％、下記式(1)による塩基度（(CaO)/(SiO２)、但し(CaO):スラグ中の全CaO含有量(質量%)、(SiO２):スラグ中のSiO２含有量(質量%)）を3.0〜4.5とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱りん銑を転炉で脱炭吹錬する際に、スラグを適度にフォーミングさせて脱りん反応を促進する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素含有鉄を転炉で脱炭・脱りんする際には通常生石灰が使用されている。ところが、この生石灰は融点が２０００℃以上であるため、最高温度を１７００℃程度とする転炉での脱炭・脱りん吹錬では、生石灰を単独で溶融・滓化させるのは容易ではない。
【０００３】
そこで、従来は蛍石等のハロゲン化物を添加して生石灰の溶融・滓化を促進していたが、スラグの利材化という観点において、最近では、環境問題によりフッ素に関わる法規制が厳格化され、製鋼スラグ製品にもフッ素の溶出量及び濃度の規制が行われる状況にある。このため、スラグ中のフッ素濃度を極限まで低下させる必要があり、蛍石を使わない脱りん技術の開発が強く望まれている。
【０００４】
このような背景の下、例えば溶銑予備処理において生石灰の溶融・滓化を促進する剤としてＡｌ２Ｏ３を用いる方法が、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２１６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、脱りん銑を転炉で脱炭吹錬する際にＡｌ２Ｏ３源を添加した場合の、脱りん挙動および耐火物溶損挙動を本発明者が調査したところ、脱りん反応を促進すべく添加されたスラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％、以下「（％Ａｌ２Ｏ３）」ともいう。）が３．５質量％超では、耐火物溶損量が急激に増加してしまうことが明らかになった。その一方で、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が３．５質量％以下では、Ａｌ２Ｏ３添加による脱燐反応促進効果は比較的小程度である。このように、本発明者の調査によって、生産性の向上（炉寿命の短縮要因の排除）と品質の向上（鋼のりん濃度の低減）とをさらに高次で両立するための手段が必要であることが明らかになった。
【０００６】
本発明は、この手段を提供することを目的とするものであり、具体的には、脱りん銑を転炉で蛍石を使用することなく脱炭吹錬する際に、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が３．５質量％以下であっても脱りん反応を促進させうる溶鋼の精錬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】
【０００７】
上記課題を解決するべく提供される本発明は、次のとおりである。
（１）精錬容器にて脱りんした溶銑を、別の精錬容器である上底吹き転炉へ装入して脱炭吹錬するに際し、ＣａＯ源、ＳｉＯ２源、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスおよびＴｉＯ２源を添加して、処理後スラグの組成を、（％Ａｌ２Ｏ３）＝１．０〜３．５質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％、下記式（１）による塩基度を３．０〜４．５とすることを特徴とする溶鋼の精錬方法：
塩基度＝（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２） （１）
但し、（ＣａＯ）：スラグ中の全ＣａＯ含有量（質量％）
（ＳｉＯ２）：スラグ中のＳｉＯ２含有量（質量％）。
【０００８】
（２）前記Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして取鍋スラグを用いることを特徴とする上記（１）に記載の溶鋼の精錬方法
【０００９】
（３）前記Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いることを特徴とする、上記（１）に記載の溶鋼の精錬方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、脱りん銑を上底吹き転炉で脱炭吹錬する方法において、耐火物溶損を抑制しつつ生石灰等のフラックスの滓化を促進して、処理後［Ｐ］を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る溶鋼の精錬方法の最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
本発明に係る溶鋼の精錬方法は、脱りん銑を転炉（典型的には上底吹き転炉）で脱炭吹錬する際に、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスを添加して生石灰の溶解・滓化が促進するが、耐火物溶損量が急激に増加しないように脱炭吹錬処理後のスラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）を３．５質量％以下にする。さらに、Ｔｉ鉱石等のＴｉＯ２源を添加して、脱炭吹錬処理後のスラグ中のＴｉＯ２の含有量（質量％、以下「（％ＴｉＯ２）」ともいう。）を制御するとともに、下記式（１）で示されるスラグの塩基度を制御する。
スラグの塩基度＝（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２） （１）
ここで、（ＣａＯ）は脱炭吹錬処理後のスラグ中の全ＣａＯ含有量（質量％）であり、(ＳｉＯ２)は脱炭吹錬処理後のスラグ中のＳｉＯ２含有量（質量％）である。
【００１２】
１．Ａｌ２Ｏ３
プリメルトフラックスとはフラックスを構成する各成分があらかじめ溶融・滓化さらたものであって、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとしてはＣａＯやＡｌ２Ｏ３を適量配合してカルシウムアルミネート化した合成フラックスなどのほか、取鍋スラグなどが例示される。このようなＡｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスは融点が１５００℃程度と低いので、脱炭吹錬の早い時期から滓化する。このため、生石灰と接触したときに生石灰の滓化を促進することが可能となる。
【００１３】
ここで、取鍋スラグの組成としては、全ＣaＯ含有量が３０〜６０質量％、Ａｌ２Ｏ３含有量が１０〜４０質量％、全鉄含有量が１５質量％以下、およびＳｉＯ２含有量が１５質量％以下のものが望ましい。このような組成であれば、融点が低く、Ａｌ２Ｏ３源としてはもちろんＣaＯ源としても有用となる。
【００１４】
なお、同じＡｌ２Ｏ３源であっても、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックス以外のＡｌ２Ｏ３源としてＡｌ２Ｏ３耐火物の廃材（Ａｌ２Ｏ３含有量：９５質量％）を用いたところ、上記スラグ組成となるようにフラックスを配合しても、脱りん反応は促進されなかった。このことは、高融点の生石灰、高融点のＡｌ２Ｏ３源およびＴｉＯ２源を、単に炉内へ添加しただけでは、脱炭吹錬の後半までフラックスはほとんど滓化しないため脱りん反応が促進されないことを示している。
【００１５】
脱炭吹錬処理後のスラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）の上限は上記のように耐火物溶損量の増加防止の観点から３．５質量％以下である。一方、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）の下限は１質量％以上であり、1質量％未満の場合にはＴｉＯ２源を添加しても生石灰の溶解・滓化の促進が限定的となり、脱りん効率向上という効果が得られにくくなる。
【００１６】
Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量は１０〜７０質量％が望ましい。１０質量％未満ではプリメルトフラックス原単位が増加して、コスト的に不利となる。これに対し、７０質量％を超えると、プリメルトフラックスの融点が高くなりすぎて、脱炭吹錬中に生石灰の滓化を促進する効果が小さくなってしまう。
【００１７】
また、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックス中のＣａＯ含有量は、１０〜７０質量％が望ましい。Ａｌ２Ｏ３含有量の高いフラックスにＣaＯを添加すると融点を著しく低下させることができるため、１０質量％以上添加することが望ましい。しかしながら、ＣaＯを７０質量％以上添加すると逆にフラックスの融点が高くなりすぎるため好ましくない。
【００１８】
２．ＴｉＯ２
上記のようにＡｌ２Ｏ３源としてＡｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスは他のＡｌ２Ｏ３源に比べて脱りん反応を促進することができるが、上底吹き転炉では未滓化フラックスは浴面上の炉壁周囲付近に偏在しており、ある程度多量のＡｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスを炉内へ添加しなければ、生石灰等の未滓化フラックスと効率良く接触できないため、フラックスの滓化促進効果が小さくなってしまう。
【００１９】
この点に着目して本発明者が鋭意検討した結果、少量のＡｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスと共にＴｉＯ２源を少量添加すると、脱炭吹錬初期から溶融スラグが形成され、しかもその溶融スラグが適度にフォーミングしてスラグ中の全鉄含有量（質量％、以下「（％Ｔ．Ｆｅ）」ともいう。）が高まり、その結果、脱りん反応が促進されるとの新たな知見が得られた。
【００２０】
フォーミングしたスラグは浴面上方の炉内を覆い、そのスラグは未滓化フラックス（生石灰等）と常に接触し、またフォーミングスラグと未滓化フラックスは十分に攪拌・混合される。
【００２１】
また、脱炭吹錬中に火点で生成されたＦｅＯがフォーミングスラグ中へ取り込まれてスラグ中（％Ｔ．Ｆｅ）が増加する。このフォーミングスラグはフォーミングすることにより体積が増加しているため、スラグ単位体積当たりの溶銑−スラグ界面積が小さい。したがって、フォーミングスラグ中の鉄成分は溶銑中に溶解している炭素と接触する機会が少なくなり、スラグ中（％Ｔ．Ｆｅ）は高値で維持されやすい。その結果、スラグの酸素ポテンシャルが高くなって、脱りん反応が促進される。なお、本発明に係る製造方法により脱炭精錬がなされた後のスラグ中（％Ｔ．Ｆｅ）は、典型的には５〜２０質量％である。
【００２２】
このように脱燐反応の促進に効果的なＴｉＯ２源としては、イルメナイト鉱石やルチル鉱石が例示される。
本発明に係る溶鋼の精製方法では、脱炭吹錬処理後のスラグ中のＴｉＯ２含有量「質量％、以下「（％ＴｉＯ２）」ともいう。」を０．２〜１質量％とする。この（％ＴｉＯ２）が０．２質量％未満の場合にはＴｉＯ２源添加の効果が得られにくく、一方、この（％ＴｉＯ２）が１質量％超の場合には耐火物溶損量が急激に増加する傾向を示すようになる。
【００２３】
なお、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を共に含有するプリメルトフラックスを用いる場合でも、上記の脱りん反応促進効果を得ることができる。
その場合には、プリメルトフラックス中の（％Ａｌ２Ｏ３）は１０〜７０質量％、（％ＴｉＯ２）は０．５〜２０質量％とすることが望ましい。
【００２４】
プリメルトフラックス中の（％ＴｉＯ２）が０．５質量％未満では、プリメルトフラックスの原単位が多くなりすぎてコストアップになる。一方、プリメルトフラックス中の（％ＴｉＯ２）が２０質量％を超えると、スラグ中の（％Ａｌ２Ｏ３）を調整する際に、スラグ中（％ＴｉＯ２）を適正な範囲に制御し難くなる。
【００２５】
３．塩基度等
本発明に係る溶鋼の精錬方法では、上記式（１）で表される脱炭精錬処理後スラグの塩基度（以下「実塩基度」ともいう。）を３．０〜４．５とする。この範囲とすることで、脱りん反応の促進効果が安定的に実現される。実塩基度が３．０よりも低い場合にはスラグの脱りん能が低いためにりん濃度を充分に低下させることが困難となる。一方、塩基度が４．５を超える場合には、スラグの融点が高くなるためスラグが滓化しにくく、やはり脱りん反応は進行しにくくなる。脱りん反応効果を特に安定的に得るためには、実塩基度を３．０〜４．０とすることが好ましい。
【００２６】
スラグのＣａＯ源としては、生石灰、石灰石、消石灰、ドロマイトなどが例示され、ＳｉＯ２源としては、珪石、橄欖岩などが例示される。なお、スラグは上記の成分以外にＭｇＯを含んでもよく、そのＭｇＯ源としては、ドロマイト、天然マグネシア、橄欖岩などが例示される。
【００２７】
４．溶銑組成、吹錬条件等
本発明に係る溶鋼の精製方法では、脱炭吹錬処理後のスラグ中の（％Ａｌ２Ｏ３）、（％ＴｉＯ２）、および塩基度を所定の範囲にすることができれば、脱炭吹錬処理に供される溶銑の化学組成は特に限定されない。しかしながら、脱炭吹錬処理前の溶銑のりん濃度が過剰に高い場合には、本発明に係る脱炭吹錬処理でも充分に燐濃度を低下させることができないときもあるため、脱炭吹錬処理に供される溶銑は予備処理として脱りん処理がなされ、溶銑内のりん含有量（質量％、以下「［Ｐ］」という。）が０．０５質量％であることが好ましく、０．０３質量％以下であれば特に好ましい。この脱りん処理が行われる精錬容器は特に限定されず、トーピードカーおよび溶銑鍋が例示される。
【００２８】
脱炭吹錬処理に供される溶銑のその他の元素の典型的な含有量を示せば、次のとおりである：
［Ｃ］≦４．０質量％以下、
［Ｓｉ］≦０．１０質量％、
［Ｍｎ］≦０．３０質量％、
［Ｓ］≦０．０３質量％、
［Ｔｉ］≦０．０１質量％。
【００２９】
ここで、［元素］は、［Ｐ］と同様に、当該元素の溶鋼中含有量（質量％）を意味する。
【００３０】
脱炭吹錬処理の処理条件は、溶銑の化学組成と同様に、処理後のスラグが適切に制御されていれば、特に制限されない。
典型的には、上底吹き転炉を用い、上吹きランスからは酸素を含むガスを、底吹き羽口からは攪拌目的でＡｒなどの不活性ガスを供給し、処理後の溶鋼温度が１６００〜１７００℃になるようにしつつ１０〜１５分程度の脱炭吹錬処理を行う。
【００３１】
脱炭吹錬処理において添加されるＣａＯ源、ＳｉＯ２源、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスおよびＴｉＯ２源は、塊状として酸素吹付け前または酸素吹付け中の溶銑に投入する。
【００３２】
脱炭吹錬処理後の溶鋼の組成も特に制限されない。炭素含有量を約０．３質量以下として低炭素鋼を得てもよいし、約０．３〜０．７質量％として中炭素鋼を得てもよい。あるいは、炭素含有量を０．０５質量％未満として極低炭素鋼を得てもよい。
【００３３】
以下に、本発明に係る溶鋼の精錬方法における溶銑および溶鋼ならびに脱炭脱燐吹錬後のスラグの組成ならびに吹錬条件（吹錬前後の温度）についてまとめたものを表１として示す。
【００３４】
【表１】
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を用いて本発明をさらに説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されない。
【００３６】
（実施例１）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．４〜４．０質量％、
［Ｓｉ］≦０．０５質量％、
［Ｍｎ］：０．１８〜０．２２質量％、
［Ｐ］：０．０２〜０．０３質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］≦０．０１質量％。
【００３７】
続いて、生石灰１３〜２０ｋｇ/ｔ、珪石３．０〜５．５ｋｇ/ｔ、ＭｇＯ粒２ｋｇ／ｔ、取鍋スラグ（組成：ＣａＯ＝４０質量％、ＳｉＯ２＝１０質量％、Ａｌ２Ｏ３＝２０質量％、Ｔ．Ｆｅ＝５質量％）０．８〜６．５ｋｇ／ｔ、Ｔｉ鉱石（組成：ＴｉＯ２＝４０質量％、Ｔ．Ｆｅ＝３２質量％）を０．１〜１．１ｋｇ／ｔ添加した。
【００３８】
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６５０℃であり、その組成（質量％）は、りん以外については次のとおりであった：
［Ｃ］：０．０５〜０．１０質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．１０〜０．１７質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００３９】
吹錬中の耐火物溶損量は、吹錬中にスラグへ溶出したＭｇＯの質量（以下「ＭｇＯ溶出量」という。）を、スラグ中ＭｇＯ含有量（質量％、以下「（％ＭｇＯ）」という。）から算出し、処理後スラグ組成が実塩基度３．８、（％Ａｌ２Ｏ３）＝２．４、（％ＴｉＯ２）＝０．５の場合（表１中のＮｏ．7）のＭｇＯ溶出量で規格化した指数（以下「耐火物溶損指数」という。）で表す。
【００４０】
耐火物溶損指数は１．５以下を目標とした。
処理後［Ｐ］は０．０１０質量％以下を目標とした。
結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】
ここで、表２における評価の欄の評価基準は次のとおりである：
○：処理後［Ｐ］≦０．０１０質量％、耐火物溶損指数≦１．５を両方満足した場合
×：処理後［Ｐ］≦０．０１０質量％、耐火物溶損指数≦１．５のどちらか一方でも満足しなかった場合
△：フラックス量を増やして実塩基度を高めても、処理後［Ｐ］がほとんど変化せず、コスト的に好ましくない場合。
【００４３】
（実施例２）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．５質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２０質量％、
［Ｐ］：０．０２５質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００４４】
続いて、生石灰１６．５ｋｇ／ｔ、珪石４．１ｋｇ／ｔ、プリメルトフラックス（組成：ＣａＯ＝３０質量％、ＳｉＯ２＝７質量％、Ａｌ２Ｏ３＝１８質量％、Ｔ．Ｆｅ＝８質量％、ＴｉＯ２＝３．４質量％）４．１ｋｇ／ｔを添加した。
【００４５】
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６５０℃であり、その組成（質量％）は次のとおりであった：
［Ｃ］：０．０８質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．１５質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００４６】
処理後スラグ組成は、実塩基度＝３．８、（％Ａｌ２Ｏ３）＝２．４質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．５％で、溶鋼中［Ｐ］＝０．００５質量％、耐火物溶損指数＝1.0であった。
【００４７】
Ａｌ２Ｏ３含有取鍋スラグとＴｉ鉱石を添加した場合（表１中のＮｏ．７）より、処理後［Ｐ］が下がった。
【００４８】
（比較例１）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．７質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２１質量％、
［Ｐ］：０．０２５質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００４９】
続いて、生石灰１８ｋｇ／ｔ、珪石５．０ｋｇ／ｔ、ＭｇＯ粒２ｋｇ／ｔ添加した。
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
【００５０】
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６４５℃であり、その組成は次のとおりであった：
［Ｃ］：０．０９質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．１４質量％、
［Ｐ］：０．０１８質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５１】
処理後スラグ組成は、実塩基度は３．０、（％Ａｌ２Ｏ３）が０．５質量％、（％ＴｉＯ２）が０．１質量％であった。耐火物溶損指数は０．９であった。
【００５２】
（比較例２）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．４質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２２質量％、
［Ｐ］：０．０２６質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５３】
続いて、生石灰１８ｋｇ／ｔ、珪石５．０ｋｇ／ｔ、ＭｇＯ粒２ｋｇ／ｔ、取鍋スラグ（組成：ＣａＯ＝４０質量％、ＳｉＯ２＝１０質量％、Ａｌ２Ｏ３＝２０質量％、Ｔ．Ｆｅ＝５質量％）３．０ｋｇ／ｔを添加した。
【００５４】
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６４６℃であり、その組成は次のとおりであった：
［Ｃ］：０．０６質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．１２質量％、
［Ｐ］：０．０１１質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５５】
処理後スラグ組成は、実塩基度は３．３、（％Ａｌ２Ｏ３）が２質量％、（％ＴｉＯ２）が０．１質量％であった。耐火物溶損指数は０．９であった。
【００５６】
（比較例３）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．５質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２１質量％、
［Ｐ］：０．０２５質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５７】
続いて、生石灰１６．５ｋｇ/ｔ、珪石４．２ｋｇ/ｔ、Ａｌ２Ｏ３煉瓦廃材（組成：Ａｌ２Ｏ３=１００質量％）０．８ｋｇ／ｔ、Ｔｉ鉱石（組成：ＴｉＯ２＝４０質量％、Ｔ．Ｆｅ＝３２質量％）を０．５ｋｇ／ｔ添加した。
【００５８】
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６５０℃であり、その組成は次のとおりであった：
［Ｃ］：０．１０質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２３質量％、
［Ｐ］：０．０１２質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５９】
処理後スラグ組成は、実塩基度が３．７、（％Ａｌ２Ｏ３）が２．０質量％、（％ＴｉＯ２）が０．６質量％で、溶鋼中、耐火物溶損指数は０．９であった。
Ａｌ２Ｏ３含有取鍋スラグとＴｉ鉱石を添加した場合（表１中のＮｏ．７）と比べ、処理後［Ｐ］は下がらなかった。
【００６０】
以下に、上記の実施例による各結果について説明する。
（１）実施例１のＮｏ．１〜６について
吹錬後のスラグ組成が実塩基度＝３．０〜４．５、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％として、（％Ａｌ２Ｏ３）を変化させたところ、Ａｌ２Ｏ３源添加によりスラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が１質量％以上になると、フラックスの溶解・滓化が促進されて脱りんに有効な溶融スラグ量が増えて、処理後の［Ｐ］が目標値まで低下した。
【００６１】
ところが、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が３．５質量％を超えると耐火物溶損量が急激に増加してしまった。
脱炭吹錬後に、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が３．５質量％を超えたスラグを目視観察したところ、スラグの流動性が著しく高まっていた。よって、この流動性の高いスラグによって耐火物が浸食されてしまったと考えられる。
【００６２】
（２）実施例１のＮｏ．７〜１０について
吹錬後のスラグ組成が実塩基度３．０〜４．５、（％Ａｌ２Ｏ３）＝１〜３．５質量％として、スラグ中（％ＴｉＯ２）を変化させて、脱りん挙動と耐火物溶損挙動を調査した。
【００６３】
スラグ中（％ＴｉＯ２）が０．２質量％以上の場合には、吹錬中にスラグがフォーミングして、処理後［Ｐ］が目標値まで低下した。
一方、スラグ中（％ＴｉＯ２）が１．０質量％を超える場合には、吹錬の早い段階からスラグが激しくフォーミングし始めるとともに、耐火物溶損量が急激に増加した。スラグ中（％ＴｉＯ２）が１．０質量％を超える場合には、吹錬の早い段階からスラグ中の（％Ｔ．Ｆｅ）が高まってスラグの流動性が高い状態が長く続いたため、耐火物溶損量が増加したと考えられる。
【００６４】
（３）実施例１のＮｏ．１１〜１５について
吹錬後のスラグ組成が（％Ａｌ２Ｏ３）＝１〜３．５質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％であっても、スラグの実塩基度が３．０未満の場合は、処理後［Ｐ］を目標値まで低減できなかった。
【００６５】
スラグの脱りん能は実塩基度が高いほど大きくなることが知られており、吹錬後のスラグ組成が（％Ａｌ２Ｏ３）＝１〜３．５質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％では実塩基度を３．０以上にしなければ処理後［Ｐ］目標値まで低減できないことが明らかになった。
【００６６】
なお、フラックス添加量を増やして装入塩基度を高めて、実塩基度が４．５を超えて更に高まるようにしても処理後［Ｐ］はほとんど変化しなかった。
スラグの実塩基度が４．５を超えるような組成のスラグは、その融点が著しく高いため、吹錬の終盤になって始めてフラックスが滓化し、塩基度が４．５を超えるような状態となる。ところが、脱りん反応が進行するためにはスラグが滓化することが必要であるから、このような高融点のスラグでは、吹錬の終盤になって滓化して急激に実塩基度が上がっても、脱りん反応が進行する時間は短いため、処理後［Ｐ］はほとんど変化しかなったものと推測される。
【００６７】
このように、実塩基度が過剰に高い場合には処理後［Ｐ］がほとんど変化しないので、フラックス量を増加した分だけ経済的に不利である。
よって、実塩基度は３．０〜４．５とするのが望ましい。
【００６８】
（４）実施例２について
Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いたことにより、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして取鍋スラグを、ＴｉＯ２含有フラックスとしてＴｉ鉱石を用いた場合に比べ、Ａｌ２Ｏ３とＴｉＯ２が溶融スラグ中に確実に共存することから、両者の相乗効果（適度にフォーミングして適度な（％Ｔ．Ｆｅ）を有したスラグを生成して、生石灰等のフラックスをスラグ中へ速やかに滓化させること）がより効率的に実現され、処理後［Ｐ］がより低下したものと推測される。
【００６９】
なお、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いた場合には、上記相乗効果が効率的に実現された、すなわちフラックスの滓化が促進されただけであり、吹錬中のスラグフォーミングが著しく激しくなる等の変化は見られなかった。そのため、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いても、耐火物の溶損量はほとんど変化しなかった。
【００７０】
（５）比較例１について
Ａｌ２Ｏ３源を添加しない場合には吹錬中にスラグがフォーミングせず、このため、生石灰の滓化が進まず、処理後［Ｐ］が目標値まで低下しなかった。
【００７１】
（６）比較例２について
Ａｌ２Ｏ３源のみを少量添加しても（スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）≦３．５）、生石灰の滓化が進まず、処理後［Ｐ］が目標値まで低下しなかった。
【００７２】
（７）比較例３について
Ａｌ２Ｏ３源としてＡｌ２Ｏ３耐火物の廃材を用いた場合は、吹錬中にスラグはあまりフォーミングせず、処理後［Ｐ］は目標に達しなかった。
これは、前述のように、高融点の生石灰と高融点のＡｌ２Ｏ３源およびＴｉＯ２源を、単に炉内へ添加しただけでは、脱炭吹錬の終盤までフラックスはほとんど滓化しないため、脱りん反応が進まなかったことによると考えられる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱りん銑を転炉で脱炭吹錬する際に、スラグを適度にフォーミングさせて脱りん反応を促進する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素含有鉄を転炉で脱炭・脱りんする際には通常生石灰が使用されている。ところが、この生石灰は融点が２０００℃以上であるため、最高温度を１７００℃程度とする転炉での脱炭・脱りん吹錬では、生石灰を単独で溶融・滓化させるのは容易ではない。
【０００３】
そこで、従来は蛍石等のハロゲン化物を添加して生石灰の溶融・滓化を促進していたが、スラグの利材化という観点において、最近では、環境問題によりフッ素に関わる法規制が厳格化され、製鋼スラグ製品にもフッ素の溶出量及び濃度の規制が行われる状況にある。このため、スラグ中のフッ素濃度を極限まで低下させる必要があり、蛍石を使わない脱りん技術の開発が強く望まれている。
【０００４】
このような背景の下、例えば溶銑予備処理において生石灰の溶融・滓化を促進する剤としてＡｌ２Ｏ３を用いる方法が、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２１６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、脱りん銑を転炉で脱炭吹錬する際にＡｌ２Ｏ３源を添加した場合の、脱りん挙動および耐火物溶損挙動を本発明者が調査したところ、脱りん反応を促進すべく添加されたスラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％、以下「（％Ａｌ２Ｏ３）」ともいう。）が３．５質量％超では、耐火物溶損量が急激に増加してしまうことが明らかになった。その一方で、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が３．５質量％以下では、Ａｌ２Ｏ３添加による脱燐反応促進効果は比較的小程度である。このように、本発明者の調査によって、生産性の向上（炉寿命の短縮要因の排除）と品質の向上（鋼のりん濃度の低減）とをさらに高次で両立するための手段が必要であることが明らかになった。
【０００６】
本発明は、この手段を提供することを目的とするものであり、具体的には、脱りん銑を転炉で蛍石を使用することなく脱炭吹錬する際に、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が３．５質量％以下であっても脱りん反応を促進させうる溶鋼の精錬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】
【０００７】
上記課題を解決するべく提供される本発明は、次のとおりである。
（１）精錬容器にて脱りんした溶銑を、別の精錬容器である上底吹き転炉へ装入して脱炭吹錬するに際し、ＣａＯ源、ＳｉＯ２源、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスおよびＴｉＯ２源を添加して、処理後スラグの組成を、（％Ａｌ２Ｏ３）＝１．０〜３．５質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％、下記式（１）による塩基度を３．０〜４．５とすることを特徴とする溶鋼の精錬方法：
塩基度＝（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２） （１）
但し、（ＣａＯ）：スラグ中の全ＣａＯ含有量（質量％）
（ＳｉＯ２）：スラグ中のＳｉＯ２含有量（質量％）。
【０００８】
（２）前記Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして取鍋スラグを用いることを特徴とする上記（１）に記載の溶鋼の精錬方法
【０００９】
（３）前記Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いることを特徴とする、上記（１）に記載の溶鋼の精錬方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、脱りん銑を上底吹き転炉で脱炭吹錬する方法において、耐火物溶損を抑制しつつ生石灰等のフラックスの滓化を促進して、処理後［Ｐ］を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る溶鋼の精錬方法の最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
本発明に係る溶鋼の精錬方法は、脱りん銑を転炉（典型的には上底吹き転炉）で脱炭吹錬する際に、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスを添加して生石灰の溶解・滓化が促進するが、耐火物溶損量が急激に増加しないように脱炭吹錬処理後のスラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）を３．５質量％以下にする。さらに、Ｔｉ鉱石等のＴｉＯ２源を添加して、脱炭吹錬処理後のスラグ中のＴｉＯ２の含有量（質量％、以下「（％ＴｉＯ２）」ともいう。）を制御するとともに、下記式（１）で示されるスラグの塩基度を制御する。
スラグの塩基度＝（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２） （１）
ここで、（ＣａＯ）は脱炭吹錬処理後のスラグ中の全ＣａＯ含有量（質量％）であり、(ＳｉＯ２)は脱炭吹錬処理後のスラグ中のＳｉＯ２含有量（質量％）である。
【００１２】
１．Ａｌ２Ｏ３
プリメルトフラックスとはフラックスを構成する各成分があらかじめ溶融・滓化さらたものであって、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとしてはＣａＯやＡｌ２Ｏ３を適量配合してカルシウムアルミネート化した合成フラックスなどのほか、取鍋スラグなどが例示される。このようなＡｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスは融点が１５００℃程度と低いので、脱炭吹錬の早い時期から滓化する。このため、生石灰と接触したときに生石灰の滓化を促進することが可能となる。
【００１３】
ここで、取鍋スラグの組成としては、全ＣaＯ含有量が３０〜６０質量％、Ａｌ２Ｏ３含有量が１０〜４０質量％、全鉄含有量が１５質量％以下、およびＳｉＯ２含有量が１５質量％以下のものが望ましい。このような組成であれば、融点が低く、Ａｌ２Ｏ３源としてはもちろんＣaＯ源としても有用となる。
【００１４】
なお、同じＡｌ２Ｏ３源であっても、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックス以外のＡｌ２Ｏ３源としてＡｌ２Ｏ３耐火物の廃材（Ａｌ２Ｏ３含有量：９５質量％）を用いたところ、上記スラグ組成となるようにフラックスを配合しても、脱りん反応は促進されなかった。このことは、高融点の生石灰、高融点のＡｌ２Ｏ３源およびＴｉＯ２源を、単に炉内へ添加しただけでは、脱炭吹錬の後半までフラックスはほとんど滓化しないため脱りん反応が促進されないことを示している。
【００１５】
脱炭吹錬処理後のスラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）の上限は上記のように耐火物溶損量の増加防止の観点から３．５質量％以下である。一方、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）の下限は１質量％以上であり、1質量％未満の場合にはＴｉＯ２源を添加しても生石灰の溶解・滓化の促進が限定的となり、脱りん効率向上という効果が得られにくくなる。
【００１６】
Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量は１０〜７０質量％が望ましい。１０質量％未満ではプリメルトフラックス原単位が増加して、コスト的に不利となる。これに対し、７０質量％を超えると、プリメルトフラックスの融点が高くなりすぎて、脱炭吹錬中に生石灰の滓化を促進する効果が小さくなってしまう。
【００１７】
また、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックス中のＣａＯ含有量は、１０〜７０質量％が望ましい。Ａｌ２Ｏ３含有量の高いフラックスにＣaＯを添加すると融点を著しく低下させることができるため、１０質量％以上添加することが望ましい。しかしながら、ＣaＯを７０質量％以上添加すると逆にフラックスの融点が高くなりすぎるため好ましくない。
【００１８】
２．ＴｉＯ２
上記のようにＡｌ２Ｏ３源としてＡｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスは他のＡｌ２Ｏ３源に比べて脱りん反応を促進することができるが、上底吹き転炉では未滓化フラックスは浴面上の炉壁周囲付近に偏在しており、ある程度多量のＡｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスを炉内へ添加しなければ、生石灰等の未滓化フラックスと効率良く接触できないため、フラックスの滓化促進効果が小さくなってしまう。
【００１９】
この点に着目して本発明者が鋭意検討した結果、少量のＡｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスと共にＴｉＯ２源を少量添加すると、脱炭吹錬初期から溶融スラグが形成され、しかもその溶融スラグが適度にフォーミングしてスラグ中の全鉄含有量（質量％、以下「（％Ｔ．Ｆｅ）」ともいう。）が高まり、その結果、脱りん反応が促進されるとの新たな知見が得られた。
【００２０】
フォーミングしたスラグは浴面上方の炉内を覆い、そのスラグは未滓化フラックス（生石灰等）と常に接触し、またフォーミングスラグと未滓化フラックスは十分に攪拌・混合される。
【００２１】
また、脱炭吹錬中に火点で生成されたＦｅＯがフォーミングスラグ中へ取り込まれてスラグ中（％Ｔ．Ｆｅ）が増加する。このフォーミングスラグはフォーミングすることにより体積が増加しているため、スラグ単位体積当たりの溶銑−スラグ界面積が小さい。したがって、フォーミングスラグ中の鉄成分は溶銑中に溶解している炭素と接触する機会が少なくなり、スラグ中（％Ｔ．Ｆｅ）は高値で維持されやすい。その結果、スラグの酸素ポテンシャルが高くなって、脱りん反応が促進される。なお、本発明に係る製造方法により脱炭精錬がなされた後のスラグ中（％Ｔ．Ｆｅ）は、典型的には５〜２０質量％である。
【００２２】
このように脱燐反応の促進に効果的なＴｉＯ２源としては、イルメナイト鉱石やルチル鉱石が例示される。
本発明に係る溶鋼の精製方法では、脱炭吹錬処理後のスラグ中のＴｉＯ２含有量「質量％、以下「（％ＴｉＯ２）」ともいう。」を０．２〜１質量％とする。この（％ＴｉＯ２）が０．２質量％未満の場合にはＴｉＯ２源添加の効果が得られにくく、一方、この（％ＴｉＯ２）が１質量％超の場合には耐火物溶損量が急激に増加する傾向を示すようになる。
【００２３】
なお、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を共に含有するプリメルトフラックスを用いる場合でも、上記の脱りん反応促進効果を得ることができる。
その場合には、プリメルトフラックス中の（％Ａｌ２Ｏ３）は１０〜７０質量％、（％ＴｉＯ２）は０．５〜２０質量％とすることが望ましい。
【００２４】
プリメルトフラックス中の（％ＴｉＯ２）が０．５質量％未満では、プリメルトフラックスの原単位が多くなりすぎてコストアップになる。一方、プリメルトフラックス中の（％ＴｉＯ２）が２０質量％を超えると、スラグ中の（％Ａｌ２Ｏ３）を調整する際に、スラグ中（％ＴｉＯ２）を適正な範囲に制御し難くなる。
【００２５】
３．塩基度等
本発明に係る溶鋼の精錬方法では、上記式（１）で表される脱炭精錬処理後スラグの塩基度（以下「実塩基度」ともいう。）を３．０〜４．５とする。この範囲とすることで、脱りん反応の促進効果が安定的に実現される。実塩基度が３．０よりも低い場合にはスラグの脱りん能が低いためにりん濃度を充分に低下させることが困難となる。一方、塩基度が４．５を超える場合には、スラグの融点が高くなるためスラグが滓化しにくく、やはり脱りん反応は進行しにくくなる。脱りん反応効果を特に安定的に得るためには、実塩基度を３．０〜４．０とすることが好ましい。
【００２６】
スラグのＣａＯ源としては、生石灰、石灰石、消石灰、ドロマイトなどが例示され、ＳｉＯ２源としては、珪石、橄欖岩などが例示される。なお、スラグは上記の成分以外にＭｇＯを含んでもよく、そのＭｇＯ源としては、ドロマイト、天然マグネシア、橄欖岩などが例示される。
【００２７】
４．溶銑組成、吹錬条件等
本発明に係る溶鋼の精製方法では、脱炭吹錬処理後のスラグ中の（％Ａｌ２Ｏ３）、（％ＴｉＯ２）、および塩基度を所定の範囲にすることができれば、脱炭吹錬処理に供される溶銑の化学組成は特に限定されない。しかしながら、脱炭吹錬処理前の溶銑のりん濃度が過剰に高い場合には、本発明に係る脱炭吹錬処理でも充分に燐濃度を低下させることができないときもあるため、脱炭吹錬処理に供される溶銑は予備処理として脱りん処理がなされ、溶銑内のりん含有量（質量％、以下「［Ｐ］」という。）が０．０５質量％であることが好ましく、０．０３質量％以下であれば特に好ましい。この脱りん処理が行われる精錬容器は特に限定されず、トーピードカーおよび溶銑鍋が例示される。
【００２８】
脱炭吹錬処理に供される溶銑のその他の元素の典型的な含有量を示せば、次のとおりである：
［Ｃ］≦４．０質量％以下、
［Ｓｉ］≦０．１０質量％、
［Ｍｎ］≦０．３０質量％、
［Ｓ］≦０．０３質量％、
［Ｔｉ］≦０．０１質量％。
【００２９】
ここで、［元素］は、［Ｐ］と同様に、当該元素の溶鋼中含有量（質量％）を意味する。
【００３０】
脱炭吹錬処理の処理条件は、溶銑の化学組成と同様に、処理後のスラグが適切に制御されていれば、特に制限されない。
典型的には、上底吹き転炉を用い、上吹きランスからは酸素を含むガスを、底吹き羽口からは攪拌目的でＡｒなどの不活性ガスを供給し、処理後の溶鋼温度が１６００〜１７００℃になるようにしつつ１０〜１５分程度の脱炭吹錬処理を行う。
【００３１】
脱炭吹錬処理において添加されるＣａＯ源、ＳｉＯ２源、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスおよびＴｉＯ２源は、塊状として酸素吹付け前または酸素吹付け中の溶銑に投入する。
【００３２】
脱炭吹錬処理後の溶鋼の組成も特に制限されない。炭素含有量を約０．３質量以下として低炭素鋼を得てもよいし、約０．３〜０．７質量％として中炭素鋼を得てもよい。あるいは、炭素含有量を０．０５質量％未満として極低炭素鋼を得てもよい。
【００３３】
以下に、本発明に係る溶鋼の精錬方法における溶銑および溶鋼ならびに脱炭脱燐吹錬後のスラグの組成ならびに吹錬条件（吹錬前後の温度）についてまとめたものを表１として示す。
【００３４】
【表１】
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を用いて本発明をさらに説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されない。
【００３６】
（実施例１）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．４〜４．０質量％、
［Ｓｉ］≦０．０５質量％、
［Ｍｎ］：０．１８〜０．２２質量％、
［Ｐ］：０．０２〜０．０３質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］≦０．０１質量％。
【００３７】
続いて、生石灰１３〜２０ｋｇ/ｔ、珪石３．０〜５．５ｋｇ/ｔ、ＭｇＯ粒２ｋｇ／ｔ、取鍋スラグ（組成：ＣａＯ＝４０質量％、ＳｉＯ２＝１０質量％、Ａｌ２Ｏ３＝２０質量％、Ｔ．Ｆｅ＝５質量％）０．８〜６．５ｋｇ／ｔ、Ｔｉ鉱石（組成：ＴｉＯ２＝４０質量％、Ｔ．Ｆｅ＝３２質量％）を０．１〜１．１ｋｇ／ｔ添加した。
【００３８】
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６５０℃であり、その組成（質量％）は、りん以外については次のとおりであった：
［Ｃ］：０．０５〜０．１０質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．１０〜０．１７質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００３９】
吹錬中の耐火物溶損量は、吹錬中にスラグへ溶出したＭｇＯの質量（以下「ＭｇＯ溶出量」という。）を、スラグ中ＭｇＯ含有量（質量％、以下「（％ＭｇＯ）」という。）から算出し、処理後スラグ組成が実塩基度３．８、（％Ａｌ２Ｏ３）＝２．４、（％ＴｉＯ２）＝０．５の場合（表１中のＮｏ．7）のＭｇＯ溶出量で規格化した指数（以下「耐火物溶損指数」という。）で表す。
【００４０】
耐火物溶損指数は１．５以下を目標とした。
処理後［Ｐ］は０．０１０質量％以下を目標とした。
結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】
ここで、表２における評価の欄の評価基準は次のとおりである：
○：処理後［Ｐ］≦０．０１０質量％、耐火物溶損指数≦１．５を両方満足した場合
×：処理後［Ｐ］≦０．０１０質量％、耐火物溶損指数≦１．５のどちらか一方でも満足しなかった場合
△：フラックス量を増やして実塩基度を高めても、処理後［Ｐ］がほとんど変化せず、コスト的に好ましくない場合。
【００４３】
（実施例２）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．５質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２０質量％、
［Ｐ］：０．０２５質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００４４】
続いて、生石灰１６．５ｋｇ／ｔ、珪石４．１ｋｇ／ｔ、プリメルトフラックス（組成：ＣａＯ＝３０質量％、ＳｉＯ２＝７質量％、Ａｌ２Ｏ３＝１８質量％、Ｔ．Ｆｅ＝８質量％、ＴｉＯ２＝３．４質量％）４．１ｋｇ／ｔを添加した。
【００４５】
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６５０℃であり、その組成（質量％）は次のとおりであった：
［Ｃ］：０．０８質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．１５質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００４６】
処理後スラグ組成は、実塩基度＝３．８、（％Ａｌ２Ｏ３）＝２．４質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．５％で、溶鋼中［Ｐ］＝０．００５質量％、耐火物溶損指数＝1.0であった。
【００４７】
Ａｌ２Ｏ３含有取鍋スラグとＴｉ鉱石を添加した場合（表１中のＮｏ．７）より、処理後［Ｐ］が下がった。
【００４８】
（比較例１）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．７質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２１質量％、
［Ｐ］：０．０２５質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００４９】
続いて、生石灰１８ｋｇ／ｔ、珪石５．０ｋｇ／ｔ、ＭｇＯ粒２ｋｇ／ｔ添加した。
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
【００５０】
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６４５℃であり、その組成は次のとおりであった：
［Ｃ］：０．０９質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．１４質量％、
［Ｐ］：０．０１８質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５１】
処理後スラグ組成は、実塩基度は３．０、（％Ａｌ２Ｏ３）が０．５質量％、（％ＴｉＯ２）が０．１質量％であった。耐火物溶損指数は０．９であった。
【００５２】
（比較例２）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．４質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２２質量％、
［Ｐ］：０．０２６質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５３】
続いて、生石灰１８ｋｇ／ｔ、珪石５．０ｋｇ／ｔ、ＭｇＯ粒２ｋｇ／ｔ、取鍋スラグ（組成：ＣａＯ＝４０質量％、ＳｉＯ２＝１０質量％、Ａｌ２Ｏ３＝２０質量％、Ｔ．Ｆｅ＝５質量％）３．０ｋｇ／ｔを添加した。
【００５４】
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６４６℃であり、その組成は次のとおりであった：
［Ｃ］：０．０６質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．１２質量％、
［Ｐ］：０．０１１質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５５】
処理後スラグ組成は、実塩基度は３．３、（％Ａｌ２Ｏ３）が２質量％、（％ＴｉＯ２）が０．１質量％であった。耐火物溶損指数は０．９であった。
【００５６】
（比較例３）
試験転炉（マグネシア−カーボン煉瓦を使用）へ以下の化学組成を有する脱りん銑２ｔｏｎを装入した：
［Ｃ］：３．５質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２１質量％、
［Ｐ］：０．０２５質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５７】
続いて、生石灰１６．５ｋｇ/ｔ、珪石４．２ｋｇ/ｔ、Ａｌ２Ｏ３煉瓦廃材（組成：Ａｌ２Ｏ３=１００質量％）０．８ｋｇ／ｔ、Ｔｉ鉱石（組成：ＴｉＯ２＝４０質量％、Ｔ．Ｆｅ＝３２質量％）を０．５ｋｇ／ｔ添加した。
【００５８】
その後、上吹きランスから酸素ガスを２．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで上吹きし、底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ３／ｍｉｎ／ｔで吹き込んだ。
吹錬終了時の溶鋼温度は約１６５０℃であり、その組成は次のとおりであった：
［Ｃ］：０．１０質量％、
［Ｓｉ］：＜０．０１質量％、
［Ｍｎ］：０．２３質量％、
［Ｐ］：０．０１２質量％、
［Ｓ］：０．００５質量％、
［Ｔｉ］：＜０．０１質量％。
【００５９】
処理後スラグ組成は、実塩基度が３．７、（％Ａｌ２Ｏ３）が２．０質量％、（％ＴｉＯ２）が０．６質量％で、溶鋼中、耐火物溶損指数は０．９であった。
Ａｌ２Ｏ３含有取鍋スラグとＴｉ鉱石を添加した場合（表１中のＮｏ．７）と比べ、処理後［Ｐ］は下がらなかった。
【００６０】
以下に、上記の実施例による各結果について説明する。
（１）実施例１のＮｏ．１〜６について
吹錬後のスラグ組成が実塩基度＝３．０〜４．５、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％として、（％Ａｌ２Ｏ３）を変化させたところ、Ａｌ２Ｏ３源添加によりスラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が１質量％以上になると、フラックスの溶解・滓化が促進されて脱りんに有効な溶融スラグ量が増えて、処理後の［Ｐ］が目標値まで低下した。
【００６１】
ところが、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が３．５質量％を超えると耐火物溶損量が急激に増加してしまった。
脱炭吹錬後に、スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）が３．５質量％を超えたスラグを目視観察したところ、スラグの流動性が著しく高まっていた。よって、この流動性の高いスラグによって耐火物が浸食されてしまったと考えられる。
【００６２】
（２）実施例１のＮｏ．７〜１０について
吹錬後のスラグ組成が実塩基度３．０〜４．５、（％Ａｌ２Ｏ３）＝１〜３．５質量％として、スラグ中（％ＴｉＯ２）を変化させて、脱りん挙動と耐火物溶損挙動を調査した。
【００６３】
スラグ中（％ＴｉＯ２）が０．２質量％以上の場合には、吹錬中にスラグがフォーミングして、処理後［Ｐ］が目標値まで低下した。
一方、スラグ中（％ＴｉＯ２）が１．０質量％を超える場合には、吹錬の早い段階からスラグが激しくフォーミングし始めるとともに、耐火物溶損量が急激に増加した。スラグ中（％ＴｉＯ２）が１．０質量％を超える場合には、吹錬の早い段階からスラグ中の（％Ｔ．Ｆｅ）が高まってスラグの流動性が高い状態が長く続いたため、耐火物溶損量が増加したと考えられる。
【００６４】
（３）実施例１のＮｏ．１１〜１５について
吹錬後のスラグ組成が（％Ａｌ２Ｏ３）＝１〜３．５質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％であっても、スラグの実塩基度が３．０未満の場合は、処理後［Ｐ］を目標値まで低減できなかった。
【００６５】
スラグの脱りん能は実塩基度が高いほど大きくなることが知られており、吹錬後のスラグ組成が（％Ａｌ２Ｏ３）＝１〜３．５質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％では実塩基度を３．０以上にしなければ処理後［Ｐ］目標値まで低減できないことが明らかになった。
【００６６】
なお、フラックス添加量を増やして装入塩基度を高めて、実塩基度が４．５を超えて更に高まるようにしても処理後［Ｐ］はほとんど変化しなかった。
スラグの実塩基度が４．５を超えるような組成のスラグは、その融点が著しく高いため、吹錬の終盤になって始めてフラックスが滓化し、塩基度が４．５を超えるような状態となる。ところが、脱りん反応が進行するためにはスラグが滓化することが必要であるから、このような高融点のスラグでは、吹錬の終盤になって滓化して急激に実塩基度が上がっても、脱りん反応が進行する時間は短いため、処理後［Ｐ］はほとんど変化しかなったものと推測される。
【００６７】
このように、実塩基度が過剰に高い場合には処理後［Ｐ］がほとんど変化しないので、フラックス量を増加した分だけ経済的に不利である。
よって、実塩基度は３．０〜４．５とするのが望ましい。
【００６８】
（４）実施例２について
Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いたことにより、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして取鍋スラグを、ＴｉＯ２含有フラックスとしてＴｉ鉱石を用いた場合に比べ、Ａｌ２Ｏ３とＴｉＯ２が溶融スラグ中に確実に共存することから、両者の相乗効果（適度にフォーミングして適度な（％Ｔ．Ｆｅ）を有したスラグを生成して、生石灰等のフラックスをスラグ中へ速やかに滓化させること）がより効率的に実現され、処理後［Ｐ］がより低下したものと推測される。
【００６９】
なお、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いた場合には、上記相乗効果が効率的に実現された、すなわちフラックスの滓化が促進されただけであり、吹錬中のスラグフォーミングが著しく激しくなる等の変化は見られなかった。そのため、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いても、耐火物の溶損量はほとんど変化しなかった。
【００７０】
（５）比較例１について
Ａｌ２Ｏ３源を添加しない場合には吹錬中にスラグがフォーミングせず、このため、生石灰の滓化が進まず、処理後［Ｐ］が目標値まで低下しなかった。
【００７１】
（６）比較例２について
Ａｌ２Ｏ３源のみを少量添加しても（スラグ中（％Ａｌ２Ｏ３）≦３．５）、生石灰の滓化が進まず、処理後［Ｐ］が目標値まで低下しなかった。
【００７２】
（７）比較例３について
Ａｌ２Ｏ３源としてＡｌ２Ｏ３耐火物の廃材を用いた場合は、吹錬中にスラグはあまりフォーミングせず、処理後［Ｐ］は目標に達しなかった。
これは、前述のように、高融点の生石灰と高融点のＡｌ２Ｏ３源およびＴｉＯ２源を、単に炉内へ添加しただけでは、脱炭吹錬の終盤までフラックスはほとんど滓化しないため、脱りん反応が進まなかったことによると考えられる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬容器にて脱りんした溶銑を、別の精錬容器である上底吹き転炉へ装入して脱炭吹錬するに際し、ＣａＯ源、ＳｉＯ２源、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスおよびＴｉＯ２源を添加して、処理後スラグの組成を、（％Ａｌ２Ｏ３）＝１．０〜３．５質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％、下記式（１）による塩基度を３．０〜４．５とすることを特徴とする溶鋼の精錬方法。
塩基度＝（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２） （１）
但し、（ＣａＯ）：スラグ中の全ＣａＯ含有量（質量％）
（ＳｉＯ２）：スラグ中のＳｉＯ２含有量（質量％）
【請求項２】
前記Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして取鍋スラグを用いることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の精錬方法
【請求項３】
前記Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いることを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼の精錬方法。
【請求項１】
精錬容器にて脱りんした溶銑を、別の精錬容器である上底吹き転炉へ装入して脱炭吹錬するに際し、ＣａＯ源、ＳｉＯ２源、Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスおよびＴｉＯ２源を添加して、処理後スラグの組成を、（％Ａｌ２Ｏ３）＝１．０〜３．５質量％、（％ＴｉＯ２）＝０．２〜１．０質量％、下記式（１）による塩基度を３．０〜４．５とすることを特徴とする溶鋼の精錬方法。
塩基度＝（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２） （１）
但し、（ＣａＯ）：スラグ中の全ＣａＯ含有量（質量％）
（ＳｉＯ２）：スラグ中のＳｉＯ２含有量（質量％）
【請求項２】
前記Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして取鍋スラグを用いることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の精錬方法
【請求項３】
前記Ａｌ２Ｏ３含有プリメルトフラックスとして、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２を含有するプリメルトフラックスを用いることを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼の精錬方法。
【公開番号】特開２００９−２５６７２７（Ｐ２００９−２５６７２７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０７０４４（Ｐ２００８−１０７０４４）
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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