铁液的精炼方法.pdf

本发明提供铁液的精炼方法，使用两组转炉型精炼炉，将一方作为铁液的预备处理精炼炉来使用，将另一方作为铁液的脱碳精炼炉来使用，而从铁液熔炼钢液，此时，不损失上述两个精炼炉的生产性，而将在脱碳精炼炉产生的熔渣在高温状态下作为预备处理精炼炉中的精炼剂来利用。铁液的精炼方法至少使用两组转炉型精炼炉，将一方作为铁液的预备处理精炼炉(14)来使用，将另一方作为在上述预备处理精炼炉进行预备处理后的铁液(2)的脱碳精炼炉(3)来使用，而从铁液熔炼钢液，在上述精炼方法中，在将通过在上述脱碳精炼炉进行脱碳精炼而获得的钢液(5)向浇包(7)排出之后，使残留于脱碳精炼炉内的炉渣(9)在熔融状态下从层叠的废铁上流下，而使上述炉渣的至少一部分凝固，然后，在预备处理精炼炉中的铁液的预备处理中，将至少一部分凝固的炉渣与上述废铁一起在高温状态下使用。

1.  一种铁液的精炼方法，至少使用两组转炉型精炼炉，将一方作为铁液的预备处理精炼炉来使用，将另一方作为在所述预备处理精炼炉进行预备处理后的铁液的脱碳精炼炉来使用，而从铁液熔炼钢液，
所述铁液的精炼方法的特征在于，
在将通过在所述脱碳精炼炉进行脱碳精炼而获得的钢液向浇包排出之后，使残留于脱碳精炼炉内的炉渣在熔融状态下从层叠的废铁上流下，而使所述炉渣的至少一部分凝固，然后，在所述预备处理精炼炉中的铁液的预备处理中，将至少一部分凝固后的所述炉渣与所述废铁一起在高温状态下使用。

2.  根据权利要求1所述的铁液的精炼方法，其特征在于，
将残留于所述脱碳精炼炉内的炉渣向预先装入有废铁的炉渣收容搬运容器排出使所述炉渣在熔融状态下从层叠于该炉渣收容搬运容器内的所述废铁上流下，而使所述炉渣的至少一部分凝固，接下来，将收容于所述炉渣收容搬运容器的至少一部分凝固后的所述炉渣与所述废铁一起装入所述预备处理精炼炉，然后，将铁液装入该预备处理精炼炉来对该铁液进行预备处理。

3.  根据权利要求1所述的铁液的精炼方法，其特征在于，
将残留于所述脱碳精炼炉内的炉渣向炉渣收容搬运容器排出，接下来，将收容于该炉渣收容搬运容器的所述炉渣向预先装入有废铁的所述预备处理精炼炉装入使所述炉渣的至少一部分在熔融状态下从层叠于该预备处理精炼炉内的所述废铁上流下，而使所述炉渣的至少一部分凝固，然后，将铁液装入所述预备处理精炼炉来对该铁液进行预备处理。

4.  根据权利要求3所述的铁液的精炼方法，其特征在于，
所述炉渣收容搬运容器在其内表面侧施工有耐火材料层。

5.  根据权利要求1～权利要求4任一项所述的铁液的精炼方法，其特征在于，
在所述预备处理精炼炉进行铁液的脱硅处理，接下来，进行使铁液以及脱硅处理后的炉渣的一部分残留于所述预备处理精炼炉内的中间排渣，接着，向残留于所述预备处理精炼炉内的脱硅处理后的铁液添加 CaO系助熔剂并且供给氧气而进行铁液的脱磷处理。

6.  根据权利要求5所述的铁液的精炼方法，其特征在于，
所述预备处理精炼炉进行铁液的脱磷处理，将该脱磷处理后的铁液从预备处理精炼炉排出，之后，在使脱磷处理后的炉渣残留于炉内的状态下将下次填装的铁液装入所述预备处理精炼炉，对该铁液进行脱硅处理，接下来，进行使铁液以及脱硅处理后的炉渣的一部分残留于所述预备处理精炼炉内的中间排渣，接着，向残留于所述预备处理精炼炉内的脱硅处理后的铁液添加CaO系助熔剂并供给氧气而进行铁液的脱磷处理。

7.  根据权利要求1～权利要求6任一项所述的铁液的精炼方法，其特征在于，
所述预备处理精炼炉中的预备处理是脱磷处理，脱磷处理后的铁液的磷浓度为0.030质量％以下。

8.  根据权利要求2～权利要求7任一项所述的铁液的精炼方法，其特征在于，
预先装入所述炉渣收容搬运容器的废铁的质量或者在预备处理前装入所述预备处理精炼炉的废铁的质量、与从所述预备处理精炼炉的炉上投入预备处理精炼炉的铁源的质量的合计质量，根据通过所述炉渣收容搬运容器装入预备处理精炼炉的炉渣的热回收量来确定，所述铁源为由铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、磁选屑、钢的切削屑构成的铁源中的任意一种或者两种以上。

铁液的精炼方法
技术领域
本发明涉及一种铁液的精炼方法，其至少使用两组转炉型精炼炉，将一方作为铁液的预备处理精炼炉(hot metal pretreatment furnace)，将另一方作为在预备处理精炼炉进行预备处理后的铁液的脱碳精炼炉来使用而从铁液熔炼钢液。详细地涉及一种将在脱碳精炼炉产生的熔渣在高温状态下作为预备处理精炼炉的精炼剂来利用的精炼方法。
背景技术
针对各种钢材的高品质化要求以及低价格化要求的技术开发在铁钢制造工序的各工序中进行。在从铁液熔炼钢液的精炼工序中，为了通过精炼而从熔融金属相向炉渣相转移/分离的杂质成分在以后的精炼工序中不返回熔融金属相，在精炼结束后的排液作业时，以在该精炼过程中生成的炉渣尽可能地不向铁液锅、浇包等熔融金属接受容器流出的方式来进行操作。换句话说，在从精炼炉的排液作业中，以熔融金属尽可能地全部从精炼炉向熔融金属接受容器排出，另一方面使炉渣尽可能地残留于精炼炉的方式，进行排液作业。
残留于精炼炉内的炉渣一般从精炼炉被向炉渣盘(slag pot：炉渣接收容器)排出，通过炉渣盘被搬运至炉渣场，在炉渣场流出在大气中冷却下来。但是近年来，从再利用炉渣或者有效利用炉渣所具有的热量等观点来看，残留于精炼炉内的熔渣的高效的处理方法成为课题。另外，在排液作业中，因为熔融金属与熔渣的完全分离是不可能的，所以在排液结束后的精炼炉内残留有少量的熔融金属。因此，也期望炉内残留的熔融金属的高效处理。
以往，作为利用在铁液的脱碳精炼中生成的转炉炉渣(也称作“脱碳炉渣”)的方法，特别是关于使用作为预备处理对铁液实施了脱磷处理的磷浓度低的铁液(也称作“低磷铁液”)的脱碳精炼中生成的炉渣，提出几个作为精炼剂再利用的方法。
例如，在专利文献1中公开有下面这样的制钢方法，将两组转炉型精炼炉中的一方作为脱磷精炼炉，将另一方作为脱碳精炼炉，将在脱磷精炼炉实施了脱磷处理的铁液在脱碳精炼炉中的脱碳精炼中生成的转炉炉渣暂时回收，将回收的转炉炉渣作为精炼剂添加至脱磷精炼炉，由此，以脱磷处理时新添加的精炼剂的减少以及精炼剂的渣化促进所带来的脱磷反应促进为目的。
在专利文献2中公开有下面这样的精炼方法，将实施了脱磷处理的铁液在脱碳精炼炉中的脱碳精炼中生成的脱碳炉渣向其它收容有铁液的铁液保持容器排出，然后，将向铁液保持容器排出的熔融状态的脱碳炉渣以及预先收容于铁液保持容器的铁液装入脱磷精炼炉，并对装入脱磷精炼炉的铁液实施脱磷处理，由此，热再利用熔融状态的脱碳炉渣。
在专利文献3中开有下面这样的转炉制钢法，其反复实施如下工序：将铁液、或者将铁液和废铁作为主原料装入转炉的第一工序，进行脱硅/脱磷的第二工序，将生成的炉渣排出的第三工序，然后进行脱碳精炼的第四工序，在脱碳精炼后残留炉渣进行排液的第五工序，然后返回第一工序，在第二工序的脱硅/脱磷中循环使用第五工序中残留的炉渣，直到上述五工序为止，在上述转炉制钢法中，为了防止在第五工序残留的炉渣的突沸，向第五工序中残留的炉渣添加含有大量的氧化铁的冷却材料。
专利文献1：日本特开平3-115515号公报
专利文献2：日本特开2001-172710号公报
专利文献3：日本特开2001-192720号公报
然而，上述现有技术存在以下问题。
即，在专利文献1中，因为将残留于脱碳精炼炉内的熔渣暂时回收，并在粉碎处理后使用，所以炉渣具有的热量未被回收。另外，在从脱碳精炼炉将炉渣排出时，将残留于脱碳精炼炉内的钢液与熔渣一起向精炼工序系统外排出并进行处理，所以成为钢液成品率变差的一个因素。
在专利文献2中，需要将收纳铁液的铁液保持容器配置于脱碳精炼 炉的垂直方向正下方，有由于炉正下方的高度限制而不能实施的情况。另外，即使是能够实施的情况下，因为将铁液保持容器配置于脱碳精炼炉的正下方，或使接受炉渣后的铁液保持容器向脱磷精炼炉移动而将铁液从铁液保持容器装入脱磷精炼炉等，由此铁液保持容器的移动频繁且繁琐，容易产生时间损失，造成生产量降低、铁液温度降低的原因。而且，若向铁液保持容器排出的炉渣、未脱氧的钢液被卷入铁液中，则有CO气体急剧产生而突沸的危险，也有安全上的问题。
在专利文献3中，从铁液的脱磷处理到脱碳精炼在一个转炉型精炼炉中连续进行，虽然能够防止伴随着排液的散热，但是在转炉型精炼炉内的滞留时间变长，转炉型精炼炉的生产性降低。另外，脱磷处理虽然能够在对炉体耐火材料的负荷少的低温温度区域进行，但是因为从脱磷处理到脱碳精炼依次进行，所以在炉体耐火材料不能承受1650℃以上的高温状态的脱碳精炼的情况下，需要炉体耐火材料的改动，有耐火材料成本上升这一问题。另外，为了将熔融状态的脱碳炉渣固化而添加大量的氧化铁，从而也产生因为该氧化铁的还原需要热量所以过度的热损失增加，添加的氧化铁带来的炉体耐火材料的损耗增加这一问题。并且，即使在脱磷处理后排渣，也有如下问题：在脱磷处理中生成的含有2质量％左右的磷的炉渣的一部分也残留于炉内，在之后的脱碳精炼中回磷(rephosphorization：炉渣中的磷转移至铁液或者钢液而使铁液或者钢液的磷浓度上升的现象)。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而产生的，其目的在于提供一种铁液的精炼方法，至少使用两组转炉型精炼炉，将一方作为铁液的预备处理精炼炉，将另一方作为在预备处理精炼炉中进行预备处理后的铁液的脱碳精炼炉来使用而从铁液熔炼钢液，能够不损害预备处理精炼炉以及脱碳精炼炉的生产性，而将在脱碳精炼炉产生的炉渣在高温状态下作为预备处理精炼炉的精炼剂来利用。
本发明的发明者们为了解决上述课题，经过反复试验研究，结果，得到以下见解。
即，作为在脱碳精炼炉中的铁液的脱碳精炼后，高效地利用在排出 熔炼的钢液时残留于脱碳精炼炉内的熔渣的显热的方法，将该炉渣在高温状态下在最近的预备处理精炼炉进行的预备处理中作为精炼剂来使用的方法是有效的。为此，需要防止上述熔渣(以下，也表示为“脱碳炉渣”)、与熔渣一起残留于脱碳精炼炉内的未脱氧的钢液在与装入预备处理精炼炉的铁液接触的瞬间急剧反应，喷出铁液、炉渣或者是火焰而妨碍作业，并且能够最大限度地利用它们所具有的热能并用于废铁等铁源的熔化。
为此，使上述炉渣在熔融状态下从层叠的废铁上流下，与废铁进行热交换以使得上述炉渣的至少一部分凝固，使上述炉渣的反应性降低。即，发现了如下是有效的：在使反应性降低之后，使上述炉渣与装入在预备处理精炼炉的铁液接触，将上述炉渣与通过和上述炉渣的热交换而被预热的废铁一起用于预备处理精炼炉的铁液预备处理。
这样处理的上述炉渣以及上述钢液即使与铁液接触也不会急剧地反应而产生问题，另外与将石灰石等作为冷却材料的情况不同，不会固化成大块而妨碍渣化，所以在温度相对低的铁液的预备处理中作为精炼剂也能够有效地利用。
另外，上述炉渣的组成成分需要适于最近的预备处理的组成成分，需要能够有效地利用。换句话说，为了有效地利用脱碳炉渣，需要适当地控制脱碳炉渣的热处理操作和其组成成分双方。这里，预备处理是指脱硅处理或者脱磷处理。作为脱磷处理包括对被脱硅处理后的铁液进行脱磷的精炼，以及对未被脱硅处理的铁液进行脱硅处理/脱磷处理的精炼。在脱磷处理中，也将连续进行脱硅处理和脱磷处理的处理记作脱硅/脱磷处理。
为了满足这样的要件，作为供给脱碳精炼的铁液，优选使用使磷浓度低磷化为0.030质量％左右以下、优选为0.020质量％以下的脱磷铁液(低磷铁液)。因为通过对该低磷铁液进行脱碳精炼，而容易生成磷浓度低的脱碳炉渣，所以能够将其作为脱硅处理时的炉渣的碱度调整剂的一部分或者全部来利用，以及作为脱磷处理用的精炼剂的一部分或者全部来利用。在这种情况下，残留于脱碳精炼炉内的脱碳炉渣在向炉渣收容搬运容器排出之后，不实施水冷处理等而用于最近的预备处理，最大限度地利用脱碳炉渣所保有的显热是重要的。在本发明中，炉渣的碱 度是用炉渣中的CaO浓度与SiO₂浓度之比((质量％CaO)/(质量％SiO₂))表示的值。
通过这样，了解到能够高效地回收铁液的脱碳精炼结束后的熔渣的显热。另外，了解到在脱碳精炼后，钢液从脱碳精炼炉排出，但是在脱碳精炼炉内残留有钢液，若将该残留的钢液与熔渣一起用于预备处理，则能够有利于回收该显热以及铁成分。
本发明是鉴于以上见解而产生的，其主旨如下。
[1]一种铁液的精炼方法，至少使用两组转炉型精炼炉，将一方作为铁液的预备处理精炼炉来使用，将另一方作为在所述预备处理精炼炉进行预备处理后的铁液的脱碳精炼炉来使用，而从铁液熔炼钢液，所述铁液的精炼方法的特征在于，在将通过在所述脱碳精炼炉进行脱碳精炼而获得的钢液向浇包排出之后，使残留于脱碳精炼炉内的炉渣在熔融状态下从层叠的废铁上流下，而使所述炉渣的至少一部分凝固，然后，在所述预备处理精炼炉中的铁液的预备处理中，将至少一部分凝固后的所述炉渣与所述废铁一起在高温状态下使用。
[2]根据上述[1]记载的铁液的精炼方法，其特征在于，将残留于所述脱碳精炼炉内的炉渣向预先装入有废铁的炉渣收容搬运容器排出使所述炉渣在熔融状态下从层叠于该炉渣收容搬运容器内的所述废铁上流下，而使所述炉渣的至少一部分凝固，接下来，将收容于所述炉渣收容搬运容器的至少一部分凝固后的所述炉渣与所述废铁一起装入所述预备处理精炼炉，然后，将铁液装入该预备处理精炼炉来对该铁液进行预备处理。
[3]根据上述[1]记载的铁液的精炼方法，其特征在于，将残留于所述脱碳精炼炉内的炉渣向炉渣收容搬运容器排出，接下来，将收容于该炉渣收容搬运容器的所述炉渣向预先装入有废铁的所述预备处理精炼炉装入使所述炉渣的至少一部分在熔融状态下从层叠于该预备处理精炼炉内的所述废铁上流下，而使所述炉渣的至少一部分凝固，然后，将铁液装入所述预备处理精炼炉来对该铁液进行预备处理。
[4]根据上述[3]记载的铁液的精炼方法，其特征在于，所述炉 渣收容搬运容器在其内表面侧施工有耐火材料层。
[5]根据上述[1]～[4]任一项记载的铁液的精炼方法，其特征在于，在所述预备处理精炼炉进行铁液的脱硅处理，接下来，进行使铁液以及脱硅处理后的炉渣的一部分残留于所述预备处理精炼炉内的中间排渣，接着，向残留于所述预备处理精炼炉内的脱硅处理后的铁液添加CaO系助熔剂并且供给氧气而进行铁液的脱磷处理。
[6]上述[5]记载的铁液的精炼方法，其特征在于，所述预备处理精炼炉进行铁液的脱磷处理，将该脱磷处理后的铁液从预备处理精炼炉排出，之后，在使脱磷处理后的炉渣残留于炉内的状态下将下次填装的铁液装入所述预备处理精炼炉，对该铁液进行脱硅处理，接下来，进行使铁液以及脱硅处理后的炉渣的一部分残留于所述预备处理精炼炉内的中间排渣，接着，向残留于所述预备处理精炼炉内的脱硅处理后的铁液添加CaO系助熔剂并供给氧气而进行铁液的脱磷处理。
[7]根据上述[1]～上述[6]任一项记载的铁液的精炼方法，其特征在于，所述预备处理精炼炉中的预备处理是脱磷处理，脱磷处理后的铁液的磷浓度为0.030质量％以下。
[8]根据上述[2]～上述[7]任一项记载的铁液的精炼方法，预先装入所述炉渣收容搬运容器的废铁的质量或者在预备处理前装入所述预备处理精炼炉的废铁的质量、与从所述预备处理精炼炉的炉上投入预备处理精炼炉的铁源的质量的合计质量，根据通过所述炉渣收容搬运容器装入预备处理精炼炉的炉渣的热回收量来确定，所述铁源为由铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、磁选屑、钢的切削屑构成的铁源中的任意一种或者两种以上。
在本发明中，使残留于脱碳精炼炉内的脱碳炉渣在熔融状态下从层叠的废铁上流下，而使上述炉渣的至少一部分凝固，然后，在预备处理精炼炉的铁液的预备处理中，将至少一部分凝固的上述炉渣与上述废铁一起在高温状态下使用。由此，能够在预备处理精炼炉的铁液的预备处理中最大程度地利用铁液的脱碳精炼中生成的炉渣的显热，实现增加废铁等铁源的配合量。另外，脱碳精炼中生成的炉渣在预备处理中作为炉渣碱度的调整剂以及脱磷精炼剂起作用，所以在预备处理精炼炉的脱硅 处理中炉渣碱度的调整剂的基本单位(原単位)减少，脱磷处理中脱磷精炼剂的基本单位减少。另外，因为残留于脱碳精炼炉内的钢液或者该钢液凝固而得的凝固铁与脱碳炉渣一起装入预备处理精炼炉，所以从预备处理精炼炉排出的铁液的成品率提高。
附图说明
图1是本发明的铁液的精炼方法的处理流程的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图具体地对本发明进行说明。图1是本发明的铁液的精炼方法的处理流程的示意图。
将在铁液的预备处理工序1进行脱磷处理而使磷浓度降低的低磷铁液2、或者在铁液的预备处理工序1进行脱硅处理而使硅浓度降低的脱硅铁液2’装入转炉型精炼炉亦即脱碳精炼炉3，并将生石灰(CaO)、白云石(CaO-MgO)作为助熔剂装入，使用上吹氧或者底吹氧对低磷铁液2或者脱硅铁液2’实施脱碳精炼(脱碳精炼工序4)。这里，脱磷处理是如前述那样，包括对未进行脱硅处理的铁液进行脱硅处理并且进行脱磷处理的情况，以及对进行脱硅处理后的铁液进行脱磷处理的情况双方。另外，生石灰、白云石、石灰石(CaCO₃)等因为含有CaO作为主要成分所以被成为CaO系助熔剂。
通过脱碳精炼，低磷铁液2或者脱硅铁液2’被精炼为钢液5。另外，通过脱碳精炼利用生石灰以及白云石、和铁液中所含有的硅的氧化物(SiO₂)生成碱度((质量％CaO)/(质量％SiO₂))为3～5左右的熔渣(脱碳炉渣)6。
脱碳精炼结束后，将熔炼的钢液5经由在脱碳精炼炉3的侧壁部设置的排液口(未图示)从脱碳精炼炉3向浇包7排出。此时，以极力使脱碳精炼中生成的熔渣6残留于脱碳精炼炉3的方式控制排液。其中，熔渣6的一部分在排液的末期混入钢液5而向浇包7流出。虽然没有图示，向浇包7排出的钢液5根据需要经由下一工序的二次精炼，向连续铸造工序搬运，将钢液5连续铸造为铸片。
排液结束后，使脱碳精炼炉3向与排液侧相反的一侧倾转，将残留于脱碳精炼炉内的残留熔渣9从脱碳精炼炉3的炉口向炉渣收容搬运容器10或者炉渣收容搬运容器11直接排出。炉渣收容搬运容器10具有在内表面侧施工有耐火材料层10a并且突出的宽度大的注入口。另一方面，炉渣收容搬运容器11具有突出的宽度大的注入口，但是不具有耐火材料层，例如是由铸铁、铸钢等构成的金属制，在其内部预先装入有废铁12。并且，此时残留于脱碳精炼炉3的少量的残留钢液8也与残留熔渣9一起全部向炉渣收容搬运容器10或者炉渣收容搬运容器11排出。
使残留熔渣9向预先装入有废铁12的炉渣收容搬运容器11排出，并在熔融状态下从层叠于炉渣收容搬运容器内的废铁上流下，由此残留熔渣9的至少一部分凝固。
另外，炉渣收容搬运容器10是用于将残留熔渣9在熔融状态下向预备处理精炼炉14搬运的容器，在内表面侧施工有耐火材料层10a，但是耐火材料层10a的施工并不是必须的。即使炉渣收容搬运容器10是由铸铁等构成的金属制，收容于炉渣收容搬运容器10的残留熔渣9也不会立即凝固，而能够将残留熔渣9在熔融状态下装入预备处理精炼炉14。在施工了耐火材料层10a的情况下，在接受残留熔渣9之后在短时间内能够将残留熔渣9装入预备处理精炼炉14时，虽然能够享受热损失的减少效果，但是保持时间变长，在残留熔渣9的一部分、残留钢液8凝固而附着于容器内表面的情况下难以剥离，反而使作业混乱。在这样的情况下，优选不施工耐火材料层10a。
接下来，将从脱碳精炼炉3向炉渣收容搬运容器10排出的残留钢液8以及残留熔渣9装入预先装入有废铁12的转炉型精炼炉亦即预备处理精炼炉14。在炉渣收容搬运容器10施工有耐火材料层10a的情况下，保温性高，残留钢液8以及残留熔渣9即使在炉渣收容搬运容器10保持5～30分钟左右也几乎不凝固。
然后，将铁液15装入预备处理精炼炉14，并对预备处理精炼炉内的整个熔融金属16(残留钢液8+铁液15+熔融的废铁12)实施脱硅处理或者脱磷处理。在脱硅处理锅中将，装入预备处理精炼炉14的残留熔渣9的作为炉渣碱度调整剂起作用，在脱磷处理过程中，装入预备处理精炼炉14的残留熔渣9作为脱磷精炼剂起作用。这里，脱磷精炼 剂是用于将由于脱磷反应生成的磷氧化物(P₂O₅)作为3CaO·P₂O₅固定于炉渣中的精炼剂。
至少使残留熔渣9的一部分在熔融状态下从在预备处理精炼炉内层叠的废铁12的上方流下，由此残留熔渣9的至少一部分附着于废铁12或者浸入废铁12的间隙而凝固。另外，与残留熔渣9相比高熔点且高热传导率的残留钢液8由于与残留熔渣9同时从废铁12上流下而几乎成为凝固状态。
这样在与废铁12进行热交换之后的残留熔渣9以及残留钢液8成为液相率降低而与铁液的反应性降低的状态，能够防止与装入预备处理精炼炉的铁液15的急剧反应而引起的作业事故。与该方法相反，若将向炉渣收容搬运容器10排出的残留钢液8以及残留熔渣9装入进行出铁以及排渣之后的空的预备处理精炼炉14，然后，装入废铁12，接着装入铁液15，则残留钢液8以及残留熔渣9与废铁12的热交换不充分，与铁液的反应性仍然较高，在装入铁液15时有铁液、火焰的喷出而导致作业事故的情况，所以不优选。
并且，如上述那样凝固的残留熔渣9不会形成大块的凝固炉渣，而以被细化的状态固化，所以即使在比较低温的铁液的预备处理过程中也不会妨碍渣化，而作为精炼剂能够有效地起作用。
从脱碳精炼炉3向预先装入有废铁12的金属制的炉渣收容搬运容器11排出的残留钢液8以及残留熔渣9，也同样与废铁12一起装入预备处理精炼炉14。但是，向金属制的炉渣收容搬运容器11排出的残留钢液8以及残留熔渣9从预先装入炉渣收容搬运容器11的废铁12上流下，残留钢液8以及残留熔渣9的显热被花费在废铁12的预热。由此，残留钢液8以及残留熔渣9的至少一部分凝固/固化，成为凝固铁与固化后的炉渣混合的含金属炉渣13(metal-containing slag)。换句话说，因为残留钢液8以及残留熔渣9成为与铁液的反应性降低的含金属炉渣13，所以即使在装入到预备处理精炼炉14之后不久还装入铁液15也能够安全进行作业。另外，含金属炉渣13在与废铁12一起转入预备处理精炼炉14时由于落下能量而被细化，所以在预备处理精炼中促进渣化这一点上该方法也有利。
预先装入金属制的炉渣收容搬运容器11的废铁12的质量优选为从脱碳精炼炉3排出的残留钢液8以及残留熔渣9的合计质量的1.5～4.5倍，更优选为2～3倍。若预先装入的废铁量少，则残留钢液8以及残留熔渣9的凝固/固化不充分，在将铁液15装入预备处理精炼炉14时，由于急剧地产生CO气体而铁液、炉渣喷出的危险增大。另外，合计的铁源使用量减少而不能有效利用残留熔渣9的显热，或者是因为装入追加的废铁而作业时间延长生产性降低也是问题之一。
另一方面，若预先装入的废铁量多，则产生用于升温等的精炼负荷增大而导致成本的增大、精炼时间的延长这一问题，另外，也产生在预备处理过程中不能熔化全部的废铁12这一问题。另外，也产生需要容量大的炉渣收容搬运容器11这一问题。
另外，装入炉渣收容搬运容器11的废铁12的量优选为装入预备处理精炼炉14的废铁的全部量。由此能够兼作废铁装入和炉渣装入，能够防止增加装入次数而延长作业时间，生产性降低，并且能够在预备处理精炼炉14以热态再利用脱碳精炼炉3的炉渣。
这样，残留钢液8以及残留熔渣9凝固/固化而成为含金属炉渣13。其显热被回收至装入预备处理精炼炉14的废铁12，作为用于熔化下一工序的预备处理精炼炉14的预备处理中的废铁12的热量起作用。另外，虽然说是凝固/固化但是含金属炉渣13也是大约300℃以上的高温，含金属炉渣13的显热也在预备处理时被回收。
然后，将铁液15装入预备处理精炼炉14，并对预备处理精炼炉内的整个熔融金属16(含金属炉渣13的凝固铁成分+铁液15)实施预备处理。在该预备处理中，作为含金属炉渣13被装入的残留熔渣9的固化是接受铁液15的热而渣化，在预备处理为脱硅处理的情况下作为炉渣碱度调整剂起作用，在为脱磷处理的情况下作为脱磷精炼剂起作用。
预备处理精炼炉14中的预备处理，将氮气等作为搅拌用气体从炉底的底吹风口向整个熔融金属16吹入，并且将氧气从顶吹喷枪向整个熔融金属16进行吹入。在预备处理是脱硅处理的情况下，铁液中的硅被顶吹供给的氧气氧化(脱硅反应：Si+O2→SiO₂)，成为硅氧化物(SiO₂)。该硅氧化物与残留熔渣9或者含金属炉渣13所含有的CaO 反应而在炉内形成炉渣。在预备处理是脱磷处理的情况下，铁液中的磷被顶吹供给的氧气氧化(脱磷反应：2P+5/2O₂→P₂O₅)，成为磷氧化物(P₂O₅)。该磷氧化物与装入炉内的残留熔渣9或者是含金属炉渣13所含有的作为脱磷精炼剂起作用的CaO结合，作为3CaO·P₂O₅被固定。
在对未被脱硅处理的铁液进行脱磷处理时，在脱磷处理的初期发生上述的脱硅反应，在铁液中的硅浓度大约降低至不到0.10质量％之后，发生上述的脱磷反应。在该情况下，将主要发生脱硅反应的期间称作脱硅期，将后半段的发生脱磷反应的期间称作脱磷期。3CaO·P₂O₅在炉内炉渣的碱度低的情况不形成，因此，优选在仅靠装入的残留熔渣9、含金属炉渣13不能确保炉内生成的炉渣的碱度为2.0以上的情况下，将生石灰(CaO)等作为脱磷精炼剂追加，来使磷浓度降低。
在铁液15的预备处理工序1中，在预备处理是脱磷处理的情况下，使脱磷处理后的低磷铁液2的磷浓度为0.030质量％，优选为0.020质量％以下。若在脱碳精炼炉3对该低磷铁液2进行脱碳精炼，则生成的熔渣6的磷浓度以P₂O₅浓度换算降低至1.5质量％程度以下的低浓度。将这样的低磷浓度的熔渣6作为下一次的预备处理精炼炉14中的脱磷用精炼剂的一部分来利用的情况下，能够抑制炉渣中磷浓度的上升，能够更高效地进行脱磷处理。
在本发明中，因为向预备处理精炼炉14装入熔融状态的残留钢液8以及残留熔渣9，或者是被残留钢液8以及残留熔渣9预热的废铁12以及含金属炉渣13，所以与以往的预备处理相比较，预备处理中的热输入量增加与它们的装入量相对应的量。在不增加装入废铁等的情况下，预备处理结束时的铁液温度虽然上升与热输入量的增加量相当的量，但是在脱磷处理的情况下，如果是在脱磷精炼剂渣化的温度范围内则铁液温度越低越促进脱磷反应。因此，优选和与熔融状态的残留钢液8以及残留熔渣9等带来的热输入量的增加量相当的量对应地，增加预先装入预备处理精炼炉14的废铁的质量、或者装入炉渣收容搬运容器11的废铁的质量、以及从炉上的料斗投入的磁选屑(magnetically separated slag-containing iron lump)等铁源的使用量，即使在脱硅处理的情况下，从生产性提高的观点来看，优选增加与残留钢液8以及残留熔渣9等带来的热输入量的增加量相当的量的废铁等的使用量。
本发明的发明者们，根据调查结果确认了即使针对通过上述的方法在预备处理熔炼炉14再利用的残留钢液8以及残留熔渣9的合计量1吨而增加装入1.5吨左右以下的废铁或者是磁选屑等铁源，包括增加装入预备处理中的量在内也全部熔化。
因此，优选根据通过炉渣收容搬运容器10、11而在预备处理精炼炉14再利用的残留熔渣9(固化后的残留熔渣9)的热回收量，来确定预先装入炉渣收容搬运容器11的废铁12的质量或者预先装入预备处理精炼炉14的废铁12的质量、和从炉上的料斗投入的磁选屑等铁源的质量的合计质量。作为从炉上的料斗投入的铁源，除了磁选屑之外，还能够使用铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、钢的切削屑(steel cutting chip)等。
通过炉渣收容搬运容器10、11将残留钢液8以及残留熔渣9装入预备处理精炼炉14而带来的热回收量用“钢液(残留钢液8)比热×钢液质量×钢液温度+炉渣(残留熔渣9)比热×炉渣质量×炉渣温度”表示。在实际作业中，也可以简化为热回收量＝“(残留熔渣9与残留钢液8的平均比热)×(残留熔渣9与残留钢液8的合计质量)×(残留熔渣9与残留钢液8的平均温度)”。
另外，在实际作业中，即使将预先装入预备处理精炼炉14的废铁的质量、或者通过炉渣收容搬运容器11装入预备处理精炼炉14的废铁的质量设为比根据经验求出的能够熔化的质量小或者恒定值之后，根据通过炉渣收容搬运容器10、11装入预备处理精炼炉14的残留钢液8(包括凝固的残留钢液8)和残留熔渣9(固化后的残留熔渣9)的合计质量来确定从炉上投入预备处理精炼炉14的铁源的合计投入质量，也能够得到本发明的效果，上述铁源为铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、磁选屑、钢的切削屑中的任意一种或者两种以上。
在本发明中，预备处理精炼炉14中的预备处理可以是下述中的任一个，(1)由脱硅处理、排渣构成的工序的预备处理，(2)由脱硅铁液的脱磷处理、排渣构成的工序的预备处理，(3)由脱硅/脱磷处理、排渣构成的工序的预备处理，(4)由脱硅/脱磷处理、炉内的炉渣残留、下次填装的铁液装入构成的工序的预备处理，(5)脱硅处理、中间排渣、脱磷处理、炉内的炉渣残留、下次填装的铁液装入构成的工序的预备处 理。另外，无论是哪个预备处理，都能够得到相同的热效果。另外，因为通过来自残留熔渣9(固化后的残留熔渣9)的回收热，即使在短时间的脱硅处理期间也能够促进炉渣的渣化，所以能够防止来自炉内的附着炉渣或者是残留的炉渣的回磷，而能够高效地进行预备处理。
如以上说明那样，根据本发明，能够将脱碳精炼炉3的脱碳精炼中生成的熔渣6的显热以及炉内残留钢液8的显热在预备处理精炼炉14的铁液15的预备处理中最大程度地利用，并且，能够在预备处理精炼炉14中减少炉渣碱度调整剂或者脱磷精炼剂的基本单位，并且能够进一步提高排液成品率。
实施例
以下，通过实施例对本发明进一步详细进行说明。按照图1所示的本发明的铁液的精炼方法的处理流程，进行以下的试验。在以下的试验中，实施了在预备处理精炼炉14作为预备处理未进行脱硅处理的铁液的脱磷处理(脱硅/脱磷处理)。
将磷浓度0.020质量％的低磷铁液2装入300吨容量的脱碳精炼炉3(转炉)，并且装入生石灰和白云石作为助熔剂，从炉底的底吹风口将氩气(Ar气)作为搅拌用气体吹入并且从顶吹喷枪供给氧气而进行脱碳精炼。脱碳精炼结束后，将得到的钢液5向浇包7排出，排出到浇包7的钢液5根据必要经由下一工序的二次精炼，向铸造工序搬运，将钢液5铸造为铸片。另一方面，在排液操作结束后的脱碳精炼炉内，残留有大约7吨的残留熔渣9和大约2吨的残留钢液8。
转炉型的预备处理精炼炉14中的铁液15的脱磷处理的作业条件对于比较例以及本发明例而言都设定在以下的通常处理条件的范围内。
1.脱磷处理前的铁液15的温度：1270～1320℃
2.脱磷处理前的铁液15的硅浓度：0.25～0.35质量％
3.脱磷处理前的铁液15的磷浓度：0.100～0.120质量％
4.脱磷处理结束时的低磷铁液的磷浓度：0.005～0.030质量％
5.脱磷处理结束时的炉内炉渣的碱度：2.0～3.0
6.脱磷处理结束时的炉内炉渣的合计铁浓度：5.0～15.0质量％
在比较例1的试验中，没有将脱碳精炼炉内的残留熔渣9以及残留钢液8作为向预备处理精炼炉14的热装入原料来利用，而是如以往那样在从脱碳精炼炉3排出钢液5后向炉渣盘排出，并用炉渣盘搬运至炉渣场，在炉渣场流出冷却下来。
换句话说，将残留熔渣9以及残留钢液8向精炼处理工序的系统外排出，进行炉渣处理(在大气中冷却下来)以及凝固铁回收处理(通过磁选机从固化后被粉碎的炉渣回收凝固铁)。而且，预先将30吨的废铁装入300吨容量的转炉型的预备处理精炼炉14之后，装入收容于铁液锅的铁液15，并进行脱磷处理。在脱磷处理中不使用磁选屑、铁矿石、铁矿石的烧结矿等其他的铁源而进行脱磷处理。
比较例1的脱磷处理结束时的低磷铁液的温度在1280～1320℃的温度范围内。
在本发明例1中，从脱碳精炼炉3排出钢液5后，将脱碳精炼炉内的残留熔渣9以及残留钢液8的全部迅速地向在内表面形成有耐火材料层的炉渣收容搬运容器10排出。在该炉渣收容搬运容器内进行了残留熔渣9以及残留钢液8的温度测定，结果，残留熔渣9以及残留钢液8的温度为1560～1610℃的范围，换句话说为钢液以及炉渣的熔融状态的范围。然后，将收容于炉渣收容搬运容器10的大约7吨的残留熔渣9和约2吨的残留钢液8全部装入预先装入有30吨的废铁的预备处理精炼炉14，之后，装入铁液15，进行脱磷处理。为了确认相对于上述之比较例1的处理后温度的优越性，在本发明例1中，也不使用磁选屑、铁矿石、铁矿石的烧结矿等其他的铁源而进行脱磷处理。
本发明例1的脱磷处理结束时的低磷铁液的温度为1325～1365℃的温度范围，能够确认低磷铁液的温度与比较例1相比高大约45℃。该温度差是因装入预备处理精炼炉14的残留熔渣9以及残留钢液8的显热而引起的。
在本发明例2中，在从脱碳精炼炉3排出钢液5后，将脱碳精炼炉 内的残留熔渣9以及残留钢液8的全部迅速地向在内表面形成有耐火材料层的炉渣收容搬运容器10排出。然后，将收容于炉渣收容搬运容器10的大约7吨的残留熔渣9和大约2吨的残留钢液8的全部装入预先装入有30吨的废铁的预备处理精炼炉14，之后，装入铁液15，并且根据来自残留熔渣9以及残留钢液8的热回收量而从炉上添加由铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、磁选屑、钢的切削屑构成的铁源中的任意一种或者两种以上的铁源并进行脱磷处理。在例如为磁选屑的情况下添加5～10吨。
本发明例2的脱磷处理结束时的低磷铁液的温度是与比较例1同等的1280～1320℃的温度范围。这样，在本发明例2中，即使追加添加磁选屑等铁源也能够没有问题地进行作业，相对于比较例1能够使生产量增加。
在本发明例3中，在从脱碳精炼炉3排出钢液5后，将脱碳精炼炉内的残留熔渣9以及残留钢液8的全部迅速地向在内表面形成有耐火材料层的炉渣收容搬运容器10排出。然后，将收容于炉渣收容搬运容器10的大约7吨的残留熔渣9和大约2吨的残留钢液8的全部装入预先装入有35～40吨的废铁的预备处理精炼炉14，之后，装入铁液15，并进行脱磷处理。这样，在本发明例3中，使预先装入预备处理精炼炉14的废铁量相对于比较例1的30吨进一步增加了5～10吨。
本发明例3的脱磷处理结束时的低磷铁液的温度是与比较例1同等的1280～1320℃的温度范围。这样，在本发明例3中，即使增加废铁的使用量也能够没有问题地进行作业，相对于比较例1能够使生产量增加。
在本发明例4中，在从脱碳精炼炉3排出钢液5后，将脱碳精炼炉内的残留熔渣9以及残留钢液8的全部迅速地向在内表面形成有耐火材料层的炉渣收容搬运容器10排出。在本发明例4中，以并用预先装入预备处理精炼炉14而使用的废铁和从炉上投入添加的铁源为前提，使装入预备处理精炼炉14的废铁量为30～40吨，根据该废铁的装入量来设定从炉上投入添加的铁源的使用量。具体而言，预先装入的废铁和从炉上投入添加的铁源的合计量为40吨。
换句话说，将收容于形成有耐火材料层的炉渣收容搬运容器10的 大约7吨的残留熔渣9和大约2吨的残留钢液8的全部装入预先装入有30～40吨的废铁的预备处理精炼炉14，之后，装入铁液15。然后，以使预先装入的废铁的质量和从炉上投入的铁源的质量的合计质量为40吨的方式，根据预先装入炉内的废铁量在0～10吨的范围内设定添加从炉上投入的由铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、磁选屑、钢的切削屑构成的铁源中的任意一种或者两种以上的铁源，并进行脱磷处理。
本发明例4的脱磷处理结束时的低磷铁液的温度是与比较例1同等的1280～1320℃的温度范围。这样，在本发明例4中，即使增加预先装入的废铁量并追加添加磁选屑等铁源也能够没有问题地进行作业，相对于比较例1能够使生产量增加。
在本发明例5中，从脱碳精炼炉3排出钢液5后，将脱碳精炼炉内的残留熔渣9以及残留钢液8的全部迅速地向装入有20～30吨的废铁的金属制的炉渣收容搬运容器11排渣。向炉渣收容搬运容器11流出的残留熔渣9以及残留钢液8与废铁接触而被冷却，形成大约9吨的含金属炉渣13。
在本发明例5中，将包括从炉上投入的铁源在内在脱磷处理中使用的废铁量设定为40吨。换句话说，使预先装入预备处理精炼炉14的废铁量为10吨，将大约9吨的含金属炉渣13的全部与收容于金属制的炉渣收容搬运容器11的20～30吨的废铁一起装入预备处理精炼炉14，之后，装入铁液15。然后，根据从炉渣收容搬运容器11装入的废铁量在0～10吨的范围内设定由铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、磁选屑、钢的切削屑构成的铁源中的任意一种或者两种以上的铁源，并且从炉上添加该设定的量，进行脱磷处理。
本发明例5的脱磷处理结束时的低磷铁液的温度是与比较例1同等的1280～1320℃的温度范围。这样，在本发明例5中，即使追加添加磁选屑等铁源也能够没有问题地作业，能够使生产量增加。
在本发明例6中，从脱碳精炼炉3排出钢液5后，将脱碳精炼炉内的残留熔渣9以及残留钢液8的全部迅速地向装入有30～40吨的废铁的金属制的炉渣收容搬运容器11排渣。向炉渣收容搬运容器11流出的残 留熔渣9以及残留钢液8与废铁接触而被冷却，形成大约9吨的含金属炉渣13。
在本发明例6中，使预先装入预备处理精炼炉14的废铁量为零之后，使包括从炉上投入的铁源在内在脱磷处理中使用的废铁量为40吨。换句话说，将大约9吨的含金属炉渣13的全部与收容于炉渣收容搬运容器11的30～40吨的废铁一起装入预备处理精炼炉14，之后，装入铁液15。然后，根据从炉渣收容搬运容器11装入的废铁量在0～10吨的范围内设定由铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、磁选屑、钢的切削屑构成的铁源中的任意一种或者两种以上的铁源，并从炉上添加该设定的量，进行脱磷处理。
本发明例6的脱磷处理结束时的低磷铁液的温度是与比较例1同等的1280～1320℃的温度范围。另外，在本发明例6中，不需要单独将废铁装入预备处理精炼炉14，由此，能够将包括残留熔渣9的装入时间以及废铁12的装入时间等在内的脱磷处理时间间隔缩短10％左右，也与废铁以及磁选屑等铁源的装入所带来的生产量的增加相互作用，而能够提高生产性。
在本发明例7中，从脱碳精炼炉3排出钢液5后，将脱碳精炼炉内的残留熔渣9以及残留钢液8的全部迅速地向装入有30～40吨的废铁的金属制的炉渣收容搬运容器11排渣。向炉渣收容搬运容器11流出的残留熔渣9以及残留钢液8与废铁接触而被冷却，形成大约9吨的含金属炉渣13。
在本发明例7中，作为预备处理精炼炉14的预备处理，采用如下方法：在主要对铁液进行脱硅处理的脱硅期之后暂时中断吹氧，对炉内的炉渣进行排渣(称作“中间排渣”)，然后，向预备处理精炼炉14添加生石灰对铁液进行脱磷(脱磷期)。将脱硅期结束时刻的炉内炉渣的碱度调整为1.0～1.5的范围，在停止吹炼4分钟左右的期间，实施中间排渣以使残留10kg/铁液-t左右的炉内炉渣。另外，在本发明例7中，将将预先装入预备处理精炼炉14的废铁量设为零之后，将包括从炉上投入的铁源在脱磷处理中使用的废铁量设定为40吨。
换句话说，将大约9吨的含金属炉渣13的全部与收容于金属制的 炉渣收容搬运容器11的30～40吨的废铁一起装入预备处理精炼炉14，之后，装入铁液15。然后，根据从炉渣收容搬运容器11装入的废铁量在0～10吨的范围设定由铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、磁选屑、钢的切削屑构成的铁源中的任意一种或者两种以上的铁源，并从炉上添加将该设定的量，进行脱硅/脱磷处理。
本发明例7的脱磷处理结束时的低磷铁液的温度是1280～1320℃的温度范围，脱磷处理结束时的低磷铁液的磷浓度为0.005～0.020质量％。在本发明例7中，相对于在脱硅期后不进行中间排渣的本发明例1～6以及比较例1，脱磷处理结束时的低磷铁液的磷浓度降低。
这样，在本发明例7中，通过在脱硅期之后进行中间排渣，能够防止来自残留熔渣9的回磷，能够降低脱磷处理结束时的低磷铁液磷浓度。
在本发明例8中，从脱碳精炼炉3排出钢液5后，将脱碳精炼炉内的残留熔渣9以及残留钢液8的全部迅速地向装入有35～40吨的废铁的金属制的炉渣收容搬运容器11排渣。向炉渣收容搬运容器11流出的残留熔渣9以及残留钢液8与废铁接触而被冷却，形成大约9吨的含金属炉渣13。
在本发明例8中，作为预备处理，采用了如下方法：在使预备处理精炼炉14中的前次填装的脱磷处理后的炉渣残留在炉内的状态下，将该填装的铁液装入开始预备处理精炼，在主要对铁液进行脱硅处理的脱硅期之后暂时中断吹氧，对炉内的炉渣进行中间排渣，然后向预备处理精炼炉14添加生石灰对铁液进行脱磷(脱磷期)。将脱硅期结束时刻的炉内炉渣的碱度调整至1.0～1.5的范围，在中断吹炼4分钟左右的期间，实施中间排渣以使残留10kg/铁液-t左右的炉内炉渣。另外，在本发明例8中，使预先装入预备处理精炼炉14的废铁量为零之后，将包括从炉上投入的铁源在内在脱磷处理使用的废铁量设定为42吨。
换句话说，将大约9吨的含金属炉渣13全部与收容于金属制的炉渣收容搬运容器11的35～40吨的废铁一起装入预备处理精炼炉14，之后，装入铁液15。然后，根据从炉渣收容搬运容器11装入的废铁量在2～7吨的范围内设定由铁矿石、铁矿石的烧结矿、氧化皮、炼铁粉尘、磁选屑、钢的切削屑构成的铁源中任意一种或者两种以上的铁源，并将 该设定的量从炉上添加，进行脱硅/脱磷处理。
本发明例8的脱磷处理结束时的低磷铁液的温度为1280～1320℃的温度范围，脱磷处理结束时的低磷铁液的磷浓度为0.005～0.020质量％。在本发明例8中，相对于脱硅期之后不进行中间排渣的本发明例1～6以及比较例1，脱磷处理结束时的低磷铁液的磷浓度降低，成为与本发明例7相同的程度。
这样，在本发明例8中，通过对脱磷处理后的炉渣进行再利用，并且在脱硅期之后进行中间排渣，能够防止来自再利用的脱磷处理后炉渣以及残留熔渣9的回磷，并且能够降低脱磷处理结束时的低磷铁液磷浓度。另外，通过将再利用的脱磷处理后炉渣作为脱硅期的精炼剂有效利用，也能够更有效地利用脱磷处理后炉渣所具有的显热。
将比较例1以及本发明例1～8的结果一并表示在表1。
表1

附图标记说明：
1...预备处理工序；2...低磷铁液；2...脱硅铁液；3...脱碳精炼炉；4...脱碳精炼工序；5...钢液；6...熔渣；7...浇包；8...残留钢液；9...残留炉渣；10...炉渣收容搬运容器；10a...耐火材料层；11...炉渣收容搬运容器；12...废铁；13...含金属炉渣；14...预备处理精炼炉；15...铁液；16...整个熔融金属。