本發明涉及在使用一個轉爐型精煉爐夾著中途的中間排渣工序連續地進行兩個供氧精煉工序的鐵水的精煉中對在中間排渣工序中排出至熔渣收容容器中的熔融爐渣的起泡進行鎮靜的方法。另外，本發明涉及在脫硅處理與脫磷處理之間的中間排渣工序中利用該熔融爐渣的起泡鎮靜方法的爐渣制品的制造方法。

背景技術：

近年來，在使用轉爐型精煉爐進行將鐵水脫磷或脫碳的供氧精煉時，在將鐵水保持于一個轉爐型精煉爐內的狀態下、在中途夾著中間排渣工序分兩階段連續地進行供氧精煉的方法已得到實用化。例如，在專利文獻1中公開了如下方法：在脫磷處理后，在將鐵水殘留于轉爐內的狀態下使轉爐傾斜，僅將爐渣排出，然后在同一轉爐中實施脫碳精煉，將脫碳精煉后的爐渣在下次的鐵水的脫磷處理中進行再利用。另外，專利文獻2中公開了使用一個轉爐型精煉爐，夾著中途的排渣工序連續地進行鐵水的脫硅處理和脫磷處理的鐵水的預處理(脫磷)方法。

這些方法中，與不進行中途的中間排渣而繼續進行供氧精煉的精煉方法相比，具有如下優點：通過在中途將爐渣排出，能夠削減之后的處理中的cao系熔劑的使用量。

另外，與在實施第一階段的供氧精煉后不僅將爐渣排出而且將鐵水也暫時從爐中排出，轉移至同一爐或另外的爐中后實施第二階段的供氧精煉的方法相比，具有如下優點。

(i)能夠縮短鐵水的出爐、再裝入所需要的時間而提高爐的運轉率。

(ii)鐵水的轉移少，因此能夠減少放熱損失。

(iii)將第二階段的供氧精煉的爐渣殘留于爐內，在下次的鐵水的第一階段的供氧精煉中再利用，由此能夠削減cao系熔劑的使用量。

(iv)減少高堿度的第二階段的供氧精煉的爐渣的排出，增加堿度比較低的第一階段的供氧精煉的爐渣的排出，由此能夠改善爐渣的水合膨脹特性而促進爐渣的利用。

為了享受到這些優點，在中間排渣工序中，如何快速地將目標量的爐渣從爐內排出成為操作上的重點。在中間排渣工序中的爐渣的排出量少的情況下，無法期待如上所述的能夠削減cao系熔劑的使用量的效果，cao系熔劑的使用量與不進行中途的排渣的方法相比沒有太大變化。因此，在專利文獻1和專利文獻2中有如下記載：為了在中間排渣工序中高效率地進行排渣，在第一階段的供氧精煉中使熔融爐渣起泡，增大熔融爐渣的體積，由此提高從爐口進行中間排渣時距離爐口下端的爐渣浴面的高度，提高熔融爐渣的溢流所產生的排出效率。在此，爐渣的起泡是指熔融狀態的爐渣含有氣泡而在外觀上發生體積膨脹的現象。

但是，熔融爐渣的起泡未必容易控制于所期望的程度，起泡變得過度時，有時會從載置于爐下的臺車上的熔渣收容容器(渣罐)中溢流出來而導致妨礙操作的事態，因此，不得不在確認熔渣收容容器的自由空間的同時限制爐渣的排出速度，導致中間排渣的作業時間的延長。另外，熔渣收容容器的容量相對于起泡后的爐渣的體積未必充分是普遍的，不得不等待熔渣收容容器內的起泡的沉靜化后進行爐渣的排出，在進行高效率的中間排渣的方面存在問題。

在專利文獻2所公開的方法中，嘗試了通過在中間排渣前的精煉中監測爐渣水平而控制于適當的爐渣水平來抑制中間排渣時的過度起泡，但對于熔渣收容容器內的起泡的抑制，未必得到充分的效果。另外，專利文獻2中記載了通過抑制需要以較高的堿度進行熟化處理的脫磷爐渣的產生并將脫磷爐渣轉換為即使省略熟化處理也可得到良好的體積穩定性的脫硅爐渣來實現爐渣的利用的方法，但由起泡后的爐渣制造的爐渣制品的單位體積重量減小，因此，不適合于需要單位體積重量為1.5kg/l以上的路基材料等用途，用途受到限制。

與此相對，在專利文獻1中公開了如下方法：在中間排渣中，將以干重計含有礦漿渣35質量％以上且65質量％以下、煉鋼爐渣20質量％以上且50質量％以下、油分3質量％以上且10質量％以下、水分15質量％以下、并且比重為1.5g/cm³以上且2.5g/cm³以下的塊狀的起泡鎮靜材料投入至渣罐中，對渣罐內的爐渣的起泡進行鎮靜，同時將爐渣排出至渣罐內。但是，在該方法中，有可能在爐渣中混入來自起泡鎮靜材料的異物，在爐渣制品的品質管理上未必是優選的方法。

另一方面，在專利文獻3中公開了如下方法：將鐵水的脫硅、脫磷處理后的爐渣或脫碳處理后的爐渣排出至渣罐中后，在爐渣表面散布粉霧狀的水，由此抑制起泡。在該方法中，認為通過自爐渣表面附近起的脫氣和表面固化的作用對起泡進行鎮靜，但對于脫硅爐渣等低堿度的鐵水預處理爐渣而言，通過自表面起的冷卻所產生的作用等使渣罐內的爐渣整體的起泡鎮靜化需要很長時間。另外，在一邊向渣罐內排出爐渣一邊灑水的情況下，無法得到充分的鎮靜效果，因此，對于縮短中間排渣的作業時間并非有效。

另外，在專利文獻4中公開了如下方法：在將鐵水與鑄床脫硅劑一起接收至混鐵車中時，對在混鐵車內發生了起泡的脫硅爐渣噴吹20m/s以上的高流速的水，由此抑制起泡。在與鑄床脫硅劑一起被接收至混鐵車內的鐵水中，構成脫硅劑的氧化鐵或含有該氧化鐵的爐渣由于鐵水的下降流而卷入到鐵水中，由此使氧化鐵與鐵水中的硅反應而進行脫硅反應。但是，此時的鐵水溫度高達約1500℃，該溫度是在熱力學上優先進行基于氧化鐵與鐵水中的碳的反應的脫碳反應的條件，因此，從被卷入到鐵水中的氧化鐵或含有氧化鐵的爐渣中以高的生成速度產生co氣體。從該鐵水中產生的co氣體由于界面張力的關系而容易滯留在鐵水與爐渣的界面，在鐵水與爐渣的界面形成比較粗大的氣泡。該co氣體氣泡通過爐渣層時，在氣泡的生成速度變大或達到上浮速度小的條件的情況下，導致爐渣起泡。在專利文獻4的方法中，利用高流速的水將爐渣層切開而形成用于使co氣體脫除(逸出)的通路，將滯留在鐵水與爐渣的界面的co氣體脫除，由此抑制爐渣的起泡。另外，此時，高流速的水到達鐵水表面，與高溫的鐵水反應而引起小的水蒸氣爆炸，利用爆炸力將爐渣層弄破。

但是，在使用轉爐型精煉爐的供氧精煉的中間排渣中，在熔渣收容容器(渣罐)中成為問題的爐渣的起泡與專利文獻4中作為對象的混鐵車內的爐渣的起泡的包括co氣體的生成形態在內的產生機制完全不同，因此，在專利文獻4的方法中，無法抑制中間排渣的熔渣收容容器內的爐渣的起泡。即，在使用轉爐型精煉爐的供氧精煉的中間排渣中，在轉爐型精煉爐中已經發生了起泡的爐渣被排出至熔渣收容容器內。此時，爐渣和鐵水的溫度比較低，為約1350℃，因此，爐渣的粘度相對較高。另外，在爐內自由空間大的轉爐型精煉爐中，與混鐵車中的處理相比，供氧速度、攪拌動力密度相差懸殊，因此，大量的微小氣泡分散在爐渣中，并滯留在高粘度的爐渣中。因此，爐渣維持起泡狀態。在熔渣收容容器內的熔融爐渣中，分散存在于爐渣中的鐵水中的c與爐渣中的氧化鐵成分反應而產生co氣體。該反應為吸熱反應，隨著反應的進行，進一步導致溫度降低和爐渣的粘度升高，因此，并不是繼續持續地生成大量的co氣體。與專利文獻4的方法中混鐵車內所接收的鐵水中生成的co氣體相比，生成速度格外低。另外，在中間排渣的熔渣收容容器中僅存在不可避免地混入至爐渣中的少量的鐵水，而且，不是如專利文獻4的方法那樣利用大量的鐵水的下降流使氧化鐵或含有氧化鐵的爐渣持續被卷入到熱容量大的鐵水浴中的狀況，因此，也不會在爐渣層下的鐵水浴中大量產生co氣體并使其滯留于鐵水與爐渣的界面。可見，中間排渣的熔渣收容容器內的爐渣起泡與專利文獻4的方法中作為前提的爐渣起泡的狀況根本不同，因此無法應用專利文獻4的方法。即，在使用轉爐型精煉爐的供氧精煉的中間排渣中的熔渣收容容器內的爐渣的起泡那樣在高粘性的爐渣中分散、滯留有大量的微小氣泡的情況下，為了促進該氣泡的破壞、脫離，即使如專利文獻4的方法那樣利用高流速的水將爐渣層切開而局部地形成氣體的脫除通道，也不是有效的。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-255446號公報

專利文獻2：國際公開第2014/115526號

專利文獻3：日本特開平8-325619號公報

專利文獻4：日本特開平3-291321號公報

技術實現要素：

發明所要解決的問題

因此，本發明的目的在于解決如上所述的現有技術的問題，提供在使用一個轉爐型精煉爐夾著中途的中間排渣工序連續地進行兩個供氧精煉工序的鐵水的精煉中，為了能夠以短時間實施中間排渣，能夠有效地對在中間排渣工序中從轉爐型精煉爐排出至熔渣收容容器內的熔融爐渣的起泡進行鎮靜的熔融爐渣的起泡鎮靜方法。另外，本發明的其他目的在于提供通過在脫硅處理與脫磷處理之間的中間排渣工序中利用該起泡鎮靜方法而能夠從中間排渣得到的脫硅爐渣穩定地制造高品質的爐渣制品的爐渣制品的制造方法。

用于解決問題的方法

為了解決上述問題，本發明人對于對在中間排渣中熔融爐渣被排出到其中的熔渣收容容器內的爐渣起泡進行鎮靜的方法反復進行了實驗和研究。結果，本發明人發現，通過在中間排渣中或排渣后，對收容于熔渣收容容器內的熔融爐渣噴射規定動量的水射流，對熔融爐渣施加流動，使得水滴被卷入到起泡后的爐渣中，由此使被卷入到熔融爐渣中并分散的水滴發生蒸發、膨脹，由此使處于起泡狀態的爐渣中的氣泡破裂，結果，爐渣起泡得到有效鎮靜。

另外發現，通過對在脫硅處理與脫磷處理之間的中間排渣工序中排出的脫硅爐渣進行如上所述的水射流的噴射，不僅使爐渣起泡得到鎮靜，而且使冷卻、凝固后的爐渣致密化，可以得到單位體積重量大的高品質的爐渣制品。

本發明是基于這樣的見解而完成的，其主旨如下。

[1]一種熔融爐渣的起泡鎮靜方法，其為在使用一個轉爐型精煉爐(x)依次進行將從高爐出鐵的鐵水氧化精煉而進行預處理的一次供氧精煉工序(a)、在使經過該一次供氧精煉工序(a)后的上述鐵水殘留于上述轉爐型精煉爐(x)內的狀態下將上述一次供氧精煉工序(a)中生成的熔融爐渣從上述轉爐型精煉爐(x)排出至熔渣收容容器(y)中的中間排渣工序(b)和對殘留于上述轉爐型精煉爐(x)內的上述鐵水進行脫磷處理和/或脫碳處理的二次供氧精煉工序(c)的鐵水的精煉中，在上述中間排渣工序(b)中對上述熔渣收容容器(y)中的熔融爐渣的起泡進行鎮靜的方法，其特征在于，

在上述中間排渣工序(b)中的排渣中和/或排渣后，對收容于上述熔渣收容容器(y)內的熔融爐渣以使每單位時間的水射流的動量為50kg·m/s²以上的方式噴射水射流，由此對上述熔融爐渣的起泡進行鎮靜。

[2]一種爐渣制品的制造方法，其為使用一個轉爐型精煉爐(x)依次進行對從高爐出鐵的鐵水進行脫硅處理的一次供氧精煉工序(a)、在使經過該一次供氧精煉工序(a)后的上述鐵水殘留于上述轉爐型精煉爐(x)內的狀態下將上述一次供氧精煉工序(a)中生成的脫硅爐渣從上述轉爐型精煉爐(x)排出至熔渣收容容器(y)中的中間排渣工序(b)、對殘留于上述轉爐型精煉爐(x)內的上述鐵水進行脫磷處理的二次供氧精煉工序(c)和將經過該二次供氧精煉工序(c)后的上述鐵水從上述轉爐型精煉爐(x)出爐的出爐工序(d)，以在上述中間排渣工序(b)中排出的脫硅爐渣作為原料的爐渣制品的制造方法，其特征在于，

在上述中間排渣工序(b)中的排渣中和/或排渣后，對收容于上述熔渣收容容器(y)內的脫硅爐渣以使每單位時間的水射流的動量為50kg·m/s²以上的方式噴射水射流，由此對爐渣的起泡進行鎮靜，然后從熔渣收容容器(y)中排出脫硅爐渣，

使該脫硅爐渣凝固，加工成上述爐渣制品。

[3]如[2]所述的爐渣制品的制造方法，其特征在于，在上述出爐工序(d)后，在不將上述轉爐型精煉爐(x)內的爐渣排出的情況下裝入下次裝料的鐵水，依次進行一次供氧精煉工序(a)、中間排渣工序(b)、二次供氧精煉工序(c)和出爐工序(d)。

[4]如[2]或[3]所述的爐渣制品的制造方法，其特征在于，將凝固后的脫硅爐渣粉碎、分級，制成單位體積重量為1.5kg/l以上的爐渣制品。

發明效果

根據本發明的熔融爐渣的起泡鎮靜方法，在轉爐型精煉爐中保持鐵水的狀態下夾著中途的中間排渣工序連續地進行兩個供氧精煉工序的鐵水的精煉中，能夠有效地對在中間排渣工序中從轉爐型精煉爐排出至熔渣收容容器內的熔融爐渣的起泡進行鎮靜，因此，能夠將目標量的熔融爐渣快速排出至爐外而在短時間內結束中間排渣。由此，能夠提高轉爐型精煉爐的運轉率，提高生產率，因此，能夠提高鐵水預處理的實施裝料的比率，能夠削減精煉工序整體中的cao系熔劑的使用量。或者，能夠增大中間排渣中的爐渣排出量，因此，能夠削減二次供氧精煉工序中的cao系熔劑的使用量。因此，還能夠有助于削減cao系熔劑的制造所需要的能耗。

另外，根據本發明的爐渣制品的制造方法，通過在脫硅處理與脫磷處理之間的中間排渣工序中利用上述的爐渣起泡鎮靜方法，能夠由中間排渣得到的脫硅爐渣穩定地制造單位體積重量大的高品質的爐渣制品。因此，能夠擴大由脫硅爐渣得到的爐渣制品的用途。

附圖說明

圖1是按工序順序示出本發明方法中的精煉方式的一例的說明圖。

圖2是示意性地示出在本發明方法的中間排渣工序中對收容于熔渣收容容器y內的爐渣噴射水射流的實施狀況的說明圖。

圖3是從斜上方對于在本發明方法的中間排渣工序中對收容于熔渣收容容器y內的爐渣噴射水射流的實施狀況進行拍攝而得到的照片。

圖4是對于在中間排渣工序中對熔渣收容容器y內的爐渣噴射每單位時間的動量不同的水射流的情況和未進行水射流的噴射的情況示出進行脫硅處理時裝入到轉爐型精煉爐x中的鐵水的si濃度與中間排渣時間的關系的圖。

圖5示出用于在本發明方法的中間排渣工序中對熔渣收容容器y內的爐渣噴射水射流的設備的一個實施方式及其使用狀況，是以為了進行排渣而使轉爐型精煉爐x傾斜的狀態顯示的主視圖。

圖6是在圖5的實施方式中以為了進行排渣而使轉爐型精煉爐x傾斜的狀態顯示的俯視圖。

圖7是示出本發明方法中使用的轉爐型精煉爐x的說明圖。

具體實施方式

以下，對本發明的熔融爐渣的起泡鎮靜方法的一例進行說明。

該熔融爐渣的起泡鎮靜方法是在使用一個轉爐型精煉爐x依次進行將從高爐中出鐵的鐵水進行氧化精煉而進行預處理的一次供氧精煉工序(a)、在使經過該一次供氧精煉工序(a)后的鐵水殘留于轉爐型精煉爐x內的狀態下將一次供氧精煉工序(a)中生成的熔融爐渣從轉爐型精煉爐x排出至熔渣收容容器y中的中間排渣工序(b)和對殘留于轉爐型精煉爐x內的鐵水進行脫磷處理和/或脫碳處理的二次供氧精煉工序(c)的鐵水的精煉中，在中間排渣工序(b)中的排渣中和/或排渣后，對收容于熔渣收容容器y內的熔融爐渣以使每單位時間的水射流的動量為50kg·m/s²以上的方式噴射水射流，由此對爐渣的起泡進行鎮靜的方法。

作為本發明的前提的鐵水的精煉處理可以采用各種方式，可以列舉例如下述方式。

(i)一次供氧精煉工序(a)為脫硅處理、二次供氧精煉工序(c)為脫磷處理的方式

(ii)一次供氧精煉工序(a)為脫硅處理、二次供氧精煉工序(c)為脫磷/脫碳處理的方式

(iii)一次供氧精煉工序(a)為脫硅/脫磷處理、二次供氧精煉工序(c)為脫碳處理的方式

(iv)一次供氧精煉工序(a)為脫磷處理、二次供氧精煉工序(c)為脫碳處理的方式

這些之中，主要作為本發明對象的是(i)和(iii)的方式。

圖1按工序順序示出了上述(i)的精煉方式，脫硅處理(脫si吹煉)相當于一次供氧精煉工序(a)，脫磷處理(脫p吹煉)相當于二次供氧精煉工序(c)。

圖1中，首先，在轉爐型精煉爐x內裝入廢鐵等冷鐵源3，接著，從將高爐鐵水輸送過來的裝料包4中裝入鐵水1，然后，進行脫硅處理(脫si吹煉)作為一次供氧精煉工序(a)。該脫硅處理通過向爐內供給氧源并進一步根據需要供給cao系熔劑、硅源等燃燒熱源來進行。在該脫硅處理中，為了在下一工序的中間排渣中提高爐渣的排渣性，對實施條件進行控制以使爐渣適度起泡。該脫硅處理的實施條件的詳細在后文中記述。脫硅處理結束后，作為中間排渣工序(b)，將在脫硅處理中生成的爐渣2(脫硅爐渣)的至少一部分排出至熔渣收容容器y(渣罐)中。為了有效地削減接下來的供氧精煉工序(c)中的cao系熔劑的使用量，該中間排渣時的爐渣排出量優選設定為轉爐型精煉爐x內的爐渣2的約半量以上。因此，為了能夠高效地排出爐渣而不會從爐口排出鐵水，在使爐渣起泡從而提高爐渣層的表面水平的狀態下進行中間排渣，其實施條件等詳細在后文中記述。接著，作為二次供氧精煉工序(c)，進行脫磷處理(脫p吹煉)。該脫磷處理通過供給cao系熔劑和氧源來進行，實施條件等詳細在后文中記述。該脫磷處理后，使鐵水1出爐，送至下一工序(脫碳處理)。這種情況下，也可以不排出脫磷處理中生成的爐渣9(脫磷爐渣)而直接殘留，用于下次裝料的脫硅處理。

在本發明方法中，在如上所述的、使用一個轉爐型精煉爐x在兩個供氧精煉工序(a)、(c)的中途夾著中間排渣工序(b)連續地進行上述兩個供氧精煉工序(a)、(c)的鐵水的精煉中，在中間排渣工序(b)中的排渣中和/或排渣后，對收容于熔渣收容容器y內的熔融爐渣(起泡狀態的爐渣浴)噴射規定動量的水射流，對熔融爐渣施加流動，使得水滴被卷入到起泡后的爐渣中，由此對爐渣的起泡進行鎮靜。

圖2示意性地示出了其實施狀況，符號5表示從轉爐型精煉爐x排出至熔渣收容容器y內的爐渣流，符號6表示熔渣收容容器y內的起泡狀態的爐渣浴，符號7表示水噴射噴嘴，符號8表示從該水噴射噴嘴噴射水而形成的水射流。如圖2所示，從配置于熔渣收容容器y的上方位置的水噴射噴嘴7對熔渣收容容器y內的爐渣(起泡狀態的爐渣浴6)噴射水射流8。該水射流8可以從多個水噴射噴嘴7或者從單一的水噴射噴嘴7的不同噴射口分別噴射兩個(兩股)以上。

在本發明方法中，若對熔融爐渣的起泡得到鎮靜的機制進行說明，則認為如下。對熔渣收容容器y內的起泡后的爐渣(起泡狀態的爐渣浴6)噴射充分動量的水射流8時，對爐渣施加流動，水射流8的水滴被卷入到起泡后的爐渣中，微細的水滴分散于爐渣中。然后，分散于該爐渣中的水滴發生蒸發、膨脹，由此，使處于起泡狀態的爐渣中大量存在的微小氣泡破裂，將起泡狀態的爐渣浴6的含有氣體(主要為co氣體)釋放至起泡狀態的爐渣浴6之外，由此使爐渣的起泡得到鎮靜。

圖3是從斜上方對于在排渣后從噴射噴嘴對熔渣收容容器(渣罐)內的爐渣噴射水射流的狀況進行拍攝而得到的照片，可看出水射流沿箭頭流動、水被卷入到起泡狀態的爐渣浴中的情形。在爐渣浴面的水射流的撞擊部位，誘發爐渣的流動，表面得到更新，因此形成了高溫的熱點，周圍的爐渣浴表面呈現出與表面溫度通過輻射冷卻而降低的表面顯著不同的樣貌。認為在該爐渣浴表面的高溫部(熱點)，水射流的水被卷入到爐渣中而以微小液滴的形式分散后發生蒸發、膨脹，在爐渣浴中產生大量的水蒸氣，因此，利用由此產生的浮力使爐渣浴內的流動進一步加速。在此認為，被卷入到熔融爐渣中的液體的水與熔融爐渣的界面張力小于其與氣體的界面張力，因此容易侵入至熔融爐渣中的氣泡間的液膜中，因此，在該氣泡間的液膜中發生蒸發、膨脹，由此有效地進行破泡。

在本發明方法中，將對熔渣收容容器y內的熔融爐渣噴射的水射流8的每單位時間的動量設定為50kg·m/s²以上。在此，在水射流8為多個的情況下，每單位時間的動量設定為其合計量，在水射流的撞擊部位的爐渣浴表面的高溫部(熱點)產生多處的情況下，設定為每一處的合計量。另外，動量通常為矢量，合計量是指以矢量方式相加得到的動量的絕對值。

在本發明中，通過對起泡狀態的熔融爐渣噴射充分動量的水射流8，對爐渣施加流動，使得水滴被卷入到爐渣中，分散于起泡狀態的爐渣中的水滴發生蒸發、膨脹，由此使起泡后的爐渣中存在的微小氣泡破裂，但水射流8的每單位時間的動量小時，熔融爐渣被冷卻的效果更強，無法對爐渣施加充分的流動，因此難以將水滴適當地卷入到爐渣中，無法充分得到抑制熔融爐渣的起泡的效果。另外，隨著水射流8的噴射方向接近水平方向，變得難以將流動傳至爐渣浴，因此，更優選以使水射流8的每單位時間的動量的垂直方向成分為40kg·m/s²以上的方式噴射水射流8。

水射流8的每單位時間的動量的上限沒有特別限制，但動量增大時，具有熔融爐渣的飛散量增大的傾向，因此，優選以約200kg·m/s²作為上限。噴射水射流8是在排渣中和/或排渣后，但在中間排渣中排出的起泡狀態的爐渣的容積相對于熔渣收容容器y的容量大的情況下，通過在排渣中進行噴射而使爐渣的起泡鎮靜，能夠縮短中間排渣的作業時間，因此優選。此時，水射流8的噴射在參考中間排渣中的熔渣收容容器y內的爐渣浴的表面水平的同時，以能夠不使爐渣從熔渣收容容器y中溢流而從轉爐型精煉爐x高效地進行排渣的方式適當實施即可。在熔渣收容容器y的容量充分大的情況下，可以在排渣后噴射水射流8以實現爐渣的致密化。

噴射水射流8的爐渣面的位置(場所)沒有特別限制，但在圖2那樣排渣中的情況下，優選以至少一個水射流8撞到爐渣流5的下落口(瀑布潭)的方式進行噴射。在排渣后的情況下，排渣結束后經過長時間時，在爐渣浴的表面，凝固層發達，水射流8難以被卷入到爐渣浴內，因此，優選在排渣結束后約10分鐘以內的盡可能短的時間內開始水射流8的噴射。

噴射水射流8的爐渣面的位置通常只要在熔渣收容容器y內的爐渣表面的中央部存在一處就足以進行起泡的鎮靜，但在熔渣收容容器y大、熱點的面積在爐渣浴表面所占的比例小的情況下，通過以使熱點移動的方式使噴射水射流的爐渣面的位置移動、或者以設置多處熱點的方式設置多處噴射位置，能夠以更短的時間使起泡鎮靜，是有效的。

另外，水射流8的流量越大，越能夠以更短的時間使起泡鎮靜，但具有熔融爐渣滴的飛散量增大的傾向。因此，只要按照以使作業時間在可允許的范圍內的方式增大水的流量、并且以使爐渣飛散在可允許的范圍內的方式減少水的流量的方式進行調節即可，優選在約100l/分鐘～約300l/分鐘的范圍內調節水的流量。水射流8的噴射時間按照通過目視確認噴射后的起泡的鎮靜狀況、在充分得到鎮靜效果的范圍內適當縮短的方式進行調節即可。但是，若想在短時間內使起泡鎮靜而增大水的流量，則存在爐渣飛散增大的問題，因此優選在約3分鐘～約15分鐘的范圍內調節噴射時間。

一般而言，動量是守恒的，因此，不需要過于考慮水射流8的流速在從水噴射噴嘴7至到達爐渣表面為止的期間內衰減，在計算水射流8的每單位時間的動量(kg·m/s²)的情況下，將水噴射噴嘴出口處的流速(m/s)與質量流量(kg/s)相乘來進行計算即可。但是，噴嘴內徑減小時，無法忽略由空氣的卷入所致的衰減，因此優選噴嘴的內徑(在截面不是圓形的情況下，為截面積的4倍除以周長而算出的等效直徑)為5mm以上。

圖4是對于在后述的圖5和圖6的設備中在中間排渣中對熔渣收容容器y內的爐渣2(熔融爐渣)噴射每單位時間的動量不同的水射流8的情況和未進行水射流的噴射的情況示出進行脫硅處理時裝入到轉爐型精煉爐x中的鐵水的si濃度與中間排渣時從排渣開始至排渣結束所需要的時間(中間排渣時間)的關系的圖。水射流8的噴射從熔渣收容容器y內的爐渣浴的表面水平達到熔渣收容容器y內的高度的約一半的時刻開始，將排渣中斷時也包括在內，以使爐渣浴的表面水平為適合于接收排出爐渣的水平的方式持續地實施。無論有無水射流的噴射，在熔渣收容容器y內的爐渣浴的表面水平升高而可能導致爐渣的溢流的情況下，實施調節轉爐型精煉爐x的傾斜角度來減小爐渣的排出速度、或者中斷排渣的應對。因此，在不噴射水射流的以往的中間排渣中，為了排出目標爐渣質量而需要長時間的頻率高。

根據圖4，通過噴射水射流8，中間排渣時間特別長的裝料大幅減少，特別是在水射流8的每單位時間的動量為78kg·m/s²的情況下，與26kg·m/s²的情況相比，中間排渣時間長的裝料進一步減少，因此可知，對于爐渣起泡的抑制更為有效，與不噴射水射流的情況相比，能夠縮短以平均值計為約3分鐘的中間排渣時間。

圖5和圖6示出用于在中間排渣中對熔渣收容容器y(渣罐)內的爐渣噴射水射流的設備的一個實施方式及其使用狀況，圖5是以為了進行排渣而使轉爐型精煉爐x(轉爐)傾斜的狀態顯示的主視圖，圖6是相同狀態的俯視圖。

在處于轉爐型精煉爐x(轉爐)的側方且停止于排渣位置的熔渣收容容器y(渣罐)的上方位置設置水噴射噴嘴7，在中間排渣工序的排渣中和/或排渣后，從水噴射噴嘴7對熔渣收容容器y內的熔融爐渣噴射規定動量的水射流8，對熔融爐渣施加流動，使得水滴被卷入到起泡后的爐渣中。

從供水管11對水噴射噴嘴7供給水，利用隔熱壁10保護包含該供水管11的供水單元免受排渣時的熱的影響。另外，如圖5和圖6中虛線所示，水噴射噴嘴7優選設置能夠沿水平方向和上下方向調節噴射方向的單元，以能夠調節水射流的到達位置。由此，能夠追隨與轉爐型精煉爐x的傾斜角度匹配地進行調節的熔渣收容容器y的位置，并且還能夠調節熔渣收容容器y內的爐渣表面的水射流8的到達位置。

根據本發明，在其他精煉方式中，也同樣能夠在中間排渣時對熔渣收容容器y內的爐渣的起泡進行鎮靜，由此能夠縮短中間排渣所需要的時間而提高生產率。例如，在之前列舉的(i)～(iv)的精煉方式中，一次供氧精煉工序(a)為脫硅處理、二次供氧精煉工序(c)為脫磷/脫碳處理的(ii)的精煉方式特別是在鐵水的硅含量高的情況下、追加硅作為燃燒熱源而進行大量的廢料熔化的情況下、與脫硅處理同時進行脫硫反應的情況下等實施，從脫磷/脫碳處理中的爐渣組成控制、防止從爐渣回硫的觀點考慮，特別是需要減少中間排渣后的殘留爐渣量。因此，通常多使用先將鐵水出爐、然后將爐內爐渣基本全部排出的方法。

另外，一次供氧精煉工序(a)為脫硅/脫磷處理、二次供氧精煉工序(c)為脫碳處理的(iii)的精煉方式與(i)的精煉方式并列地較為常用，但由于在一次供氧精煉工序(a)中進行至脫磷，因此，與(i)的精煉方式的情況相比，爐渣的堿度被調節得較高。但是，在為了在中間排渣中易于排渣而使爐渣起泡的方面與(i)的精煉方式是共通的，作為鐵水的脫磷處理，將爐渣的堿度調節至比較低的約1.2～約1.8的范圍，并且提高爐渣中的氧化鐵濃度從而促進爐渣的起泡。因此，在中間排渣時，與(i)的精煉方式的情況同樣地存在容易導致中間排渣時間延長的問題，應用本發明的熔融爐渣的起泡鎮靜方法是有效的。

另外，一次供氧精煉工序(a)為脫磷處理、二次供氧精煉工序(c)為脫碳處理的(iv)的精煉方式以事先進行了脫硅處理的鐵水為對象，但為了高效地進行中間排渣，在脫磷處理中需要追加大量的氧化硅源。因此，通常多使用先將鐵水出爐、然后將爐內爐渣基本全部排出的方法。

接著，對本發明的爐渣制品的制造方法進行說明。

該爐渣制品的制造方法為使用一個轉爐型精煉爐x依次進行對從高爐出鐵的鐵水進行脫硅處理的一次供氧精煉工序(a)、在使經過該一次供氧精煉工序(a)后的鐵水殘留于轉爐型精煉爐x內的狀態下將一次供氧精煉工序(a)中生成的脫硅爐渣從轉爐型精煉爐x排出至熔渣收容容器y中的中間排渣工序(b)、對殘留于轉爐型精煉爐x內的鐵水進行脫磷處理的二次供氧精煉工序(c)和將經過該二次供氧精煉工序(c)后的鐵水從轉爐型精煉爐x出爐的出爐工序(d)，使中間排渣工序(b)中排出的脫硅爐渣凝固后，加工成爐渣制品的爐渣制品的制造方法，其中，在中間排渣工序(b)中的排渣中和/或排渣后，對收容于熔渣收容容器y內的脫硅爐渣以使每單位時間的水射流的動量為50kg·m/s²以上的方式噴射水射流，由此對爐渣的起泡進行鎮靜，然后從熔渣收容容器y中排出脫硅爐渣，并使其凝固。

圖1還示出了本發明的爐渣制品的制造方法中的精煉方式(按工序順序)的一例，脫硅處理(脫si吹煉)為一次供氧精煉工序(a)、脫磷處理(脫p吹煉)為二次供氧精煉工序(c)的方式相當于上述的一例。該圖1中記載的各工序的內容如前所述。另外，各工序的實施條件的詳細在后文中記述。

在本發明方法中，在如上所述的、使用一個轉爐型精煉爐x夾著中途的中間排渣工序(b)連續地實施進行脫硅處理的供氧精煉工序(a)和進行脫磷處理的供氧精煉工序(c)的鐵水的精煉中，在中間排渣工序(b)中的排渣中和/或排渣后，對收容于熔渣收容容器y內的脫硅爐渣(起泡狀態的爐渣浴)噴射規定動量的水射流，對脫硅爐渣施加流動，使得水滴被卷入到起泡后的爐渣中，由此對爐渣的起泡進行鎮靜，然后，從熔渣收容容器y中排出脫硅爐渣，并使其凝固。然后，對該脫硅爐渣進行加工處理(通常進行粉碎、分級)，由此得到爐渣制品。

關于對該脫硅爐渣的水射流的噴射，其實施狀況、通過水射流的噴射帶來的排渣時間的縮短化效果、水射流的噴射中使用的設備等如之前基于圖2～圖6所說明的那樣。

在本發明方法中，通過對在脫硅處理與脫磷處理之間的中間排渣工序中排出的脫硅爐渣進行如上所述的水射流的噴射，不僅使爐渣起泡得到鎮靜，而且使冷卻、凝固后的爐渣致密化，得到單位體積重量大的高品質的爐渣制品。

在本發明方法中，為了使冷卻、凝固后的爐渣致密化而增大爐渣制品的單位體積重量，優選在中間排渣工序(b)中對熔渣收容容器y內的脫硅爐渣噴射水射流時，以使脫硅爐渣的體積比重為0.7kg/l以上的方式噴射水射流，對爐渣的起泡進行鎮靜，然后，將熔渣收容容器y內的脫硅爐渣排出至渣場中，放冷、使其凝固。隨著凝固的進行，進一步脫泡，爐渣中的氣孔減少，但通過在熔渣收容容器y內以使體積比重為0.7kg/l以上的方式對起泡進行鎮靜后排出至渣場，能夠使爐渣制品的單位體積重量穩定地為1.5kg/l以上。

另外，從與上述同樣的觀點考慮，優選使對脫硅爐渣噴射的水射流的合計噴射水量為30～150l/脫硅爐渣-t(噸)。噴射水量少時，脫泡不充分，有時爐渣制品的單位體積重量減少。另外，即便使噴射水量比這更多，效果也飽和，并且，進一步增大噴射水量時，在噴射中局部地進行凝固，凝固爐渣中的氣孔率可能反而增大。

在中間排渣工序(b)中排出后冷卻、凝固的脫硅爐渣通常進行粉碎、分級而制成爐渣制品，但如上所述利用本發明方法冷卻、凝固后的脫硅爐渣是致密的，因此，能夠容易地得到滿足上層路基材料用途中要求的單位體積重量1.5kg/l以上的爐渣制品。不進行水射流的噴射而得到的爐渣制品是多孔的(因此為低強度)，單位體積重量小，因此不滿足日本工業標準jisa5015:2013中規定的上層路基材料的制品標準。另外，由于爐渣粒子為多孔而強度低，因此有可能對支撐力等其他特性也造成不良影響，這種脫硅爐渣不適合于路基材料用途。與此相對，利用本發明方法進行水射流的噴射而得到的爐渣制品是致密的，單位體積重量增大，滿足上述的制品標準。

脫磷爐渣與脫硅爐渣相比一般為高堿度，因此，由于水合膨脹性等特性，在用于土木材料時，用途大多受到制約。因此，為了盡量減少脫磷爐渣的產生量、將脫磷爐渣轉換成這種用途制約少的脫硅爐渣，優選在結束前次裝料的脫磷處理并將爐內的鐵水出爐后，不排出爐內的脫磷爐渣，在使前次裝料的脫磷爐渣殘留于爐內的狀態下裝入新的鐵水，重復進行本發明的精煉工序。即，在將經過對鐵水進行脫磷處理的二次供氧精煉工序(c)后的鐵水從轉爐型精煉爐出爐的出爐工序(d)后，不排出轉爐型精煉爐x內的爐渣而裝入下次裝料的鐵水，依次進行一次供氧精煉工序(a)、中間排渣工序(b)、二次供氧精煉工序(c)和出爐工序(d)。該方法中，還能夠削減脫硅處理時的cao系熔劑的使用量。

另外，在本發明中得到的爐渣制品中，特別是通過使(質量％cao)/(質量％sio2)為0.8～1.5、且“在出爐工序(d)后，不排出轉爐型精煉爐x內的爐渣而裝入下次裝料的鐵水，重復進行本發明的精煉工序”的方法得到的爐渣制品具有不僅致密、單位體積重量大而且低堿、膨脹量少的特性，可以說特別適合于路基材料用途。

接著，對本發明中使用的轉爐型精煉爐x的構成和在本發明中進行的脫硅處理、中間排渣、脫磷處理的實施條件(已經記述過的實施條件以外的實施條件)的詳細進行說明。

圖7示出本發明中使用的轉爐型精煉爐x的一例(概略截面)。該轉爐型精煉爐x為可頂吹和底吹的轉爐，具備頂吹用的可升降的供氧噴槍12(頂吹噴槍)，并且，在爐體底部設置有氣體底吹用的底吹噴嘴13(底吹風嘴)，在爐體上部側的側部設置有出爐口14。

從供氧噴槍12對鐵水供給氧氣(工業用純氧氣)或含氧氣體(富氧空氣、空氣、氧氣與惰性氣體的混合氣體等)作為氣體氧源。另外，從底吹噴嘴13向爐內的鐵水吹入攪拌用的底吹氣體(氬氣、氮氣等惰性氣體、含有氧的氣體等)。另外，也可以以底吹氣體作為輸送氣體來吹入熔劑等。

在本發明中，作為一次供氧精煉工序(a)或作為一次供氧精煉工序(a)進行的脫硅處理通過對轉爐型精煉爐x內的鐵水供給氣體氧源作為氧源、進而根據需要供給氧化鐵等固體氧源來進行。鐵水中含有的硅與氧源中的氧發生反應(si+2o→sio2)而進行脫硅處理。該脫硅反應所產生的硅的氧化熱使鐵水溫度升高，促進鐵水中的冷鐵源的熔化。

氣體氧源的供給通過供氧噴槍12來進行，根據需要裝入氧化鐵等固體氧源、用于調節所生成的爐渣的堿度的熔劑(cao系熔劑、mgo系熔劑等)、硅源等燃燒熱源。另外，通過從底吹噴嘴13向鐵水中吹入攪拌氣體，強化鐵水的攪拌而促進冷鐵源的熔化。

作為固體氧源、熔劑等固體的供給方法，通常，粒狀和塊狀的物質從爐上的料斗裝入，粉狀的物質通過供氧噴槍12、底吹噴嘴13來供給。

另外，為了提高中間排渣工序中的爐渣的排渣性，使爐渣在轉爐型精煉爐x內起泡，為此，需要提高通過爐渣中的氧化鐵與以液滴形式卷入到爐渣中的鐵水中含有的碳的反應而產生的co氣體的產生速度。因此，提高爐渣中的氧化鐵濃度是有效的，利用增大供氧速度、添加固體氧源、增大噴槍高度、減少底吹氣體流量這樣的方法，能夠促進起泡。另一方面，在精煉中爐渣的起泡變得過度時，有時會產生爐渣從爐口溢出、由于精煉的中斷而導致處理時間延長等問題。因此，優選參考起泡狀態的爐渣層的表面水平的實際情況將上述操作因素控制于適當范圍內。

在中間排渣工序(b)或中間排渣工序(b)中，使轉爐型精煉爐x向與設置有出爐口14的一側相反的一側傾斜，使爐內的爐渣從爐口流出，排出至在下方待機的熔渣收容容器y(渣罐)內。該中間排渣在使爐渣起泡的狀態下進行，通常爐渣的一部分殘留于爐內。

在本發明中，在該中間排渣工序中，進行如前所述的對熔渣收容容器y內的爐渣的水射流的噴射。

在本發明中，作為二次供氧精煉工序(c)或作為二次供氧精煉工序(c)進行的脫磷處理通過對在中間排渣工序后殘留于轉爐型精煉爐x內的鐵水供給cao系熔劑和氧源來進行。該脫磷處理中供給的氧源與脫硅處理同樣地以來自供氧噴槍12的氣體氧源作為主體，但也可以組合使用氧化鐵等固體氧源。

作為固體氧源、熔劑等固體的供給方法，通常，粒狀和塊狀的物質從爐上的料斗裝入，粉狀的物質通過供氧噴槍12、底吹噴嘴13來供給。

鐵水中的磷被所供給的氧源中的氧進行氧化而形成磷氧化物(p2o5)，該磷氧化物以3cao·p2o5這樣穩定形態的化合物的形式混入至通過cao系熔劑的渣化生成并作為脫磷精煉劑發揮功能的爐渣中，進行鐵水的脫磷反應。在脫磷處理后，生成含有磷氧化物的脫磷爐渣。

脫磷處理完成后，使轉爐型精煉爐x向設置有出爐口14的一側傾斜，將轉爐型精煉爐x內的鐵水從出爐口14出爐(出爐工序)。該出爐工序后，可以不排出爐內的脫磷爐渣而向轉爐型精煉爐x中裝入鐵水，開始下次裝料的脫硅處理。

實施例

在如圖7所示的鐵水容量330噸的轉爐型精煉爐中，夾著中間排渣工序連續地進行從高爐出鐵的鐵水的脫硅處理(脫si吹煉)和脫磷處理(脫p吹煉)，在中間排渣工序中，變更水射流的噴射條件，實施多次對收容于熔渣收容容器內的脫硅爐渣噴射水射流而對脫硅爐渣的起泡進行鎮靜的操作(比較例1～4和發明例1～4)。在中間排渣工序中，使用如圖5和圖6所示的設備，在排渣中熔渣收容容器內的爐渣浴的表面達到規定的水平后，對收容于熔渣收容容器內的脫硅爐渣(起泡狀態的爐渣浴)開始水射流的噴射。中間排渣中繼續進行水射流的噴射，在熔渣收容容器內的爐渣浴的表面水平升高而可能導致爐渣的溢流的情況下，調節轉爐型精煉爐的傾斜角度來減小爐渣的排出速度、或者中斷排渣，繼續進行水射流的噴射。排渣結束后，在熔渣收容容器內的爐渣浴的表面高于與體積比重0.7kg/l對應的規定水平的情況下，在水射流的噴射時間為約10分鐘以內的范圍內繼續進行水射流的噴射，以使爐渣浴的表面達到規定水平以下。

在轉爐型精煉爐內，事先裝入冷鐵源(廢鐵)，從裝料包向其中裝入高爐鐵水后，進行脫硅處理。在該脫硅處理中，從供氧噴槍供給氧氣，并且從底吹噴嘴向鐵水中吹入攪拌氣體。另外，根據需要裝入固體氧源(氧化鐵)、熔劑(cao系熔劑等)、硅源(硅鐵)。在該脫硅處理中，為了提高中間排渣工序中的爐渣的排渣性，將爐渣的堿度調節至0.8～1.3的范圍、并且調節供氧速度和噴槍高度，由此設定為使脫硅處理后的爐渣中的氧化鐵含量為10～30質量％的操作條件，使爐渣起泡。

在中間排渣工序中，使轉爐型精煉爐向與設置有出爐口的一側相反的一側傾斜，使爐內的爐渣從爐口流出，排出至在下方待機的熔渣收容容器中。此時，以表1所示的條件對熔渣收容容器內的爐渣(起泡狀態的爐渣浴)噴射水射流。該水射流的噴射使用設置在一根供水管的前端部的一個或兩個噴射噴嘴，以朝向熔渣收容容器內的爐渣浴面的中央部進行噴射的方式調節噴射方向來進行。在使用兩個噴射噴嘴的情況下，水射流的中心位置在爐渣浴的表面水平上相距約0.7m，但爐渣浴表面的熱點合并而成為一處。熔渣收容容器內的爐渣的起泡鎮靜后，將熔渣收容容器輸送至渣場，將脫硅爐渣從熔渣收容容器中排出至渣場，放冷、使其凝固。將該凝固后的脫硅爐渣利用重型設備進行粗破碎，進一步冷卻后，進行粉碎、分級，制成從網眼為26.5mm的篩中全部通過的上層路基材料用的爐渣制品。

在各次操作(發明例1～4和比較例1～4)中，分別實施約50次裝料的鐵水的預處理。將中間排渣工序中的中間排渣時間和所得到的爐渣制品的單位體積重量的平均值與中間排渣工序中的水射流的噴射條件一起示于表1中。

在任一操作中，脫硅處理前的鐵水的si濃度均穩定在0.25～0.45質量％的范圍內，中間排渣中的爐渣的平均排出量為約10噸/次裝料。根據表1，在本發明例中，中間排渣在短時間內結束，而且，由中間排渣后的脫硅爐渣得到了單位體積重量大的高品質的爐渣制品。

符號說明

x轉爐型精煉爐

y熔渣收容容器

1鐵水

2爐渣(脫硅爐渣)

3冷鐵源

4裝料包

5爐渣流

6起泡狀態的爐渣浴

7水噴射噴嘴

8水射流

9爐渣(脫磷爐渣)

10隔熱壁

11供水管

12供氧噴槍

13底吹噴嘴

14出爐口