(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上底吹き転炉を用い、
粒径が１００メッシュ以下でＣａＯを９０質量％以上含有する粉状のＣａＯ含有脱りん剤を、酸素をキャリアガスとして、上吹きランスから溶銑に吹き付けるとともに、ＣａＯ含有物質を別途該転炉内に添加して脱りん処理するに際し、
前記吹き付ける粉状のＣａＯ含有脱りん剤質量を、前記吹き付ける粉状のＣａＯ含有脱りん剤と別途転炉内に投入する上置き生石灰との合計質量の４０％以上とし、
かつ、下記（１）式で定義される脱りん処理後の配合塩基度を２．０〜３．０に、脱りん処理後の溶銑温度を１３５０℃〜１４２０℃に調整する、溶銑の脱りん方法であって、
前記粉状のＣａＯ含有脱りん剤の溶銑への吹き付けを、当該脱りん処理における上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の１５〜３５％経過時に開始し、前記上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の８５％〜１００％経過時までの間継続し、
かつ、吹き付け継続期間中の平均脱りん剤吹き付け速度を０．５〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／ｔとすることを特徴とする溶銑の脱りん方法。
配合塩基度＝装入ＣａＯ（ｋｇ）／｛装入ＳｉＯ2（ｋｇ）＋ＷSiO2（ｋｇ）｝  …（１）
ここで、上記（１）式中の各記号は下記の諸量を意味する。
装入ＣａＯ（ｋｇ）：上吹き酸素の供給開始前、および上吹き酸素の供給中に転炉内へ添加されたＣａＯ含有物質中に含まれるＣａＯの質量、
装入ＳｉＯ2（ｋｇ）：上吹き酸素の供給開始前、および上吹き酸素の供給中に転炉内へ添加されたＳｉＯ2含有物質中に含まれるＳｉＯ2の質量、
ＷSiO2（ｋｇ）：（溶銑およびスクラップ中に含有されたＳｉ質量（ｋｇ））×２．１４。
【請求項２】
上吹き酸素の供給開始前、または上吹き酸素の供給開始後、全上吹き酸素の供給時間の２０％経過時までに、取鍋スラグを添加し、
下記（２）および（３）式で定義される、前記上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の３０％経過までの期間の経過中配合塩基度を、０．５以上１．５以下となるよう調整することを特徴とする、請求項１に記載の溶銑の脱りん方法。
経過中配合塩基度＝経過中装入ＣａＯ（ｋｇ）／｛経過中装入ＳｉＯ2（ｋｇ）＋ＭSiO2（ｋｇ）｝  …（２）
ＭSiO2（ｋｇ）＝ＷSiO2（ｋｇ）／｛（ＱΔSi（Ｎｍ3）／η）／ＶO2（Ｎｍ3／ｓ）｝×ｔ（ｓ）  …（３）
ここで、上記（２）式および（３）式中の各記号は下記の諸量を意味する。
経過中装入ＣａＯ（ｋｇ）：上吹き酸素の供給開始前、および上吹き酸素の供給開始後ｔ（ｓ）までに転炉内へ添加されたＣａＯ含有物物質に含まれるＣａＯの質量、
経過中装入ＳｉＯ2（ｋｇ）：上吹き酸素の供給開始前、および上吹き酸素の供給開始後ｔ（ｓ）までに転炉内へ添加されたＳｉＯ2含有物物質に含まれるＳｉＯ2の質量、
ＱΔSi（Ｎｍ3）：（溶銑およびスクラップ中に含有されたＳｉ質量（ｋｇ））×０．８０、
η：供給酸素のＳｉとの反応効率（０．７５）、
ＶO2（Ｎｍ3／ｓ）：酸素供給速度、
ｔ（ｓ）：上吹き酸素の供給開始時からの酸素供給時間。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍石等、ハロゲン系化合物の滓化促進剤を使用しないで、溶銑中のＰ濃度を０．０２０重量％以下とすること、または８０％以上の溶銑の脱りん率を安定して達成することができる溶銑の脱りん方法に関する。以下、本明細書では、溶銑やスラグ、生石灰等の成分組成についての「質量％」を、単に「％」とも表示する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼材に対する品質要求が高度化し、低りん鋼に対する需要が増大している。これに対応するため、ＣａＯ含有脱りん材を用いる溶銑脱りん法が開発された。ＣａＯ含有脱りん剤中のＣａＯによる脱りん反応は、下記（ａ）式のように進行する。
３（ＣａＯ）＋５（ＦｅＯ）＋２［Ｐ］＝（３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5）＋５［Ｆｅ］  …（ａ）
ここで、（  ）はかっこ内の化学式の物質がスラグ中に、［  ］はかっこ内の化学式の物質が溶銑中に存在することを示す。
【０００３】
この溶銑脱りん処理を効果的に行うには、十分な濃度の（ＣａＯ）がスラグ中に溶解して存在し、脱りん処理に必要なレベルの（ＦｅＯ）濃度がスラグ中で維持されることが必要である。ＣａＯの融点は２５７０℃と高いため、ＣａＯの滓化促進には、何らかの滓化促進剤の添加が必要である。そこで、従来から、脱りん処理に塊状の生石灰（ＣａＯ）を用いる場合には、例えば蛍石等のハロゲン系化合物が滓化促進剤として併用されてきた。
【０００４】
ハロゲン系化合物を含むスラグには、脱りん処理に用いる容器の耐火物溶損量を増加させるという問題がある。また、近年、鉄鋼の副産物であるスラグの有効利用技術が環境問題の視点から望まれているのに対して、蛍石等のハロゲン系化合物のスラグへの混入は、スラグの用途が限定されるため好ましくない。
【０００５】
この問題を解決するため、特許文献１および特許文献２には、蛍石等の滓化促進剤を使用せず、粉状のＣａＯを上吹き酸素とともに溶銑に吹き付ける、溶銑の脱りん処理方法が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法の場合、上吹き酸素等によって飛散した溶銑の飛沫であるスピッティングの量が増大し、鉄歩留まりの低下および炉口地金付きの増加という問題がある。炉口地金付きが増加すると、転炉炉口が小さくなるため、スクラップシュートが入らない等の、操業上の問題が発生する。
【０００７】
この問題に鑑みて、特許文献３では、ＣａＯ含有脱りん剤を溶銑に吹き付ける前に、塩基度０．４〜１．５のスラグを、溶銑表面をカバーするように生成させることで、スピッティング量が低減でき、かつ処理後の溶銑中のＰ濃度を０．０３０％以下にできることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３１１５２３号公報
【特許文献２】特開２０００−７３１１２号公報
【特許文献３】特開２００１−６４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、近年、鋼材に対する品質要求の高度化が進行し、低りん鋼よりさらにりん規格の厳しい、極低りん鋼の需要が増大してきた。そのため、蛍石等、ハロゲン系化合物の滓化促進剤を使用しないで、脱りん処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度をさらに低下させる必要が生じてきた。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蛍石等、ハロゲン系化合物の滓化促進剤を使用しないで、溶銑中の［Ｐ］濃度を０．０２０％以下とすること、または８０％以上の溶銑の脱りん率を安定して達成することができる、溶銑の脱りん方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明者らは種々の検討を重ね、以下の知見を得た。
【００１２】
〈知見１−１〉脱りん処理後の最終的な配合塩基度は２．０〜３．０とする。
配合塩基度は、下記（１）式で定義される。
配合塩基度＝装入ＣａＯ（ｋｇ）／｛装入ＳｉＯ2（ｋｇ）＋ＷSiO2（ｋｇ）｝  …（１）
ここで、上記（１）式中の各記号は下記の諸量を意味する。
装入ＣａＯ（ｋｇ）：上吹き酸素の供給開始前、および上吹き酸素の供給中に転炉内へ添加されたＣａＯ含有物質中に含まれるＣａＯの質量、
装入ＳｉＯ2（ｋｇ）：上吹き酸素の供給開始前、および上吹き酸素の供給中に転炉内へ添加されたＳｉＯ2含有物質中に含まれるＳｉＯ2の質量、
ＷSiO2（ｋｇ）：（溶銑およびスクラップ中に含有されたＳｉ質量（ｋｇ））×２．１４。
【００１３】
転炉内に投入するＣａＯ含有物質としては、ＣａＯの含有率が９０％以上の生石灰、ＣａＯの含有率が４０％以上の転炉スラグおよびＣａＯの含有率が３０％以上の取鍋スラグが例示される。
【００１４】
同様に、転炉内に投入するＳｉＯ2含有物質としては、ＳｉＯ2の含有率が９０％以上の珪石、ＳｉＯ2の含有率が１０％以上の転炉スラグおよびＳｉＯ2の含有率が５％以上の取鍋スラグが例示される。
【００１５】
脱りん処理後の配合塩基度が３．０を超えて大きい場合、スラグ中のｆ．ＣａＯ（遊離ＣａＯ）が増加し、このスラグを路盤材として使用した際の特性が悪化する。脱りん処理後の配合塩基度が２．０未満である場合、溶銑の吹錬中にスロッピングが発生し、脱りん処理の操業に悪影響を及ぼすだけでなく、スラグ中における２ＣａＯ・ＳｉＯ2（以下、「Ｃ２Ｓ」という）の晶出量が減少し、脱りん率が悪化する。
【００１６】
また、配合塩基度が目標値に達すると、脱りん反応が進行しなくなる程度にスラグの固相率が高くなる。そのため、溶銑の吹錬の中期で配合塩基度が目標値に達すると、吹錬を継続しても脱りん反応がそれ以上進行しなくなる。
【００１７】
〈知見１−２〉脱りん処理後の溶銑の温度は、１３５０℃〜１４２０℃とする。
一般的に溶銑は低温である方が脱りん反応に有利である。しかし、低温での脱りん処理は、炉内付着地金が増加するため、操業上の問題が発生する。そのため、脱りん処理後の溶銑の温度は１３５０℃以上とする。また、溶銑の温度が１４２０℃を超えて高いと脱りん率が悪化するため、脱りん処理後の溶銑の温度は１４２０℃以下とする。
【００１８】
〈知見１−３〉吹錬初期のスラグの塩基度調整用のＣａＯ源は、生石灰の他に取鍋スラグを使用するのが望ましい。
取鍋スラグは、一旦溶融したスラグであるとともに、Ａｌ2Ｏ3を含有するため、吹錬初期にスラグの液相率を高める効果がある。取鍋スラグの代表組成はＣａＯ：３０〜５０％、ＳｉＯ2：５〜２０％、Ａｌ2Ｏ3：２０〜３０％である。取鍋スラグの投入量は、溶銑１トンあたりの質量（ｋｇ）として、３．０ｋｇ／ｔ〜１２ｋｇ／ｔとするのが望ましい。取鍋スラグの投入量が、３．０ｋｇ／ｔより少ないとスラグの液相率を高める効果が小さくなり、１２ｋｇ／ｔを超えて大きいとスラグのＡｌ2Ｏ3濃度が上昇してスロッピングの発生が著しくなるためである。
【００１９】
〈知見２〉吹錬期間中のスラグの塩基度推移も脱りん反応に大きく影響する。
溶銑の吹錬が進行するとともに、脱りん反応が進行し、スラグの塩基度が上昇すると、スラグの液相（以下、「液相スラグ」ともいう）中に固相が晶出する。晶出した固相のうち、Ｃ２Ｓは、りん酸を３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5（以下、「Ｃ３Ｐ」という）として固溶することが広く知られている。
【００２０】
このような固相の晶出を、脱りん処理に有効に利用することで、脱りん効率を高められる。Ｃ２Ｓは、液相スラグ中のＰ2Ｏ5と反応するため、液相スラグ中に溶銑中の［Ｐ］を極力移行させた吹錬の末期にＣ２Ｓを晶出させることが、脱りん効率を向上させる上で重要である。したがって、効率的に脱りんを進行させるには、吹錬中のスラグの塩基度の推移の制御が重要である。具体的には、配合塩基度を以下のように制御することによって、スラグの塩基度の推移を制御するのが望ましい。
【００２１】
上吹き酸素の供給開始前、または上吹き酸素の供給開始後、全上吹き酸素の供給時間の２０％経過時までに、取鍋スラグを添加し、下記（２）および（３）式で定義される、上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の３０％経過までの期間の経過中配合塩基度を、０．５以上１．５以下となるように調整する。
経過中配合塩基度＝経過中装入ＣａＯ（ｋｇ）／｛経過中装入ＳｉＯ2（ｋｇ）＋ＭSiO2（ｋｇ）｝  …（２）
ＭSiO2（ｋｇ）＝ＷSiO2（ｋｇ）／｛（ＱΔSi（Ｎｍ3）／η）／ＶO2（Ｎｍ3／ｓ）｝×ｔ（ｓ）  …（３）
ここで、上記（２）式および（３）式中の各記号は下記の諸量を意味する。
経過中装入ＣａＯ（ｋｇ）：上吹き酸素の供給開始前、および上吹き酸素の供給開始後ｔ（ｓ）までに転炉内へ添加されたＣａＯ含有物物質に含まれるＣａＯの質量、
経過中装入ＳｉＯ2（ｋｇ）：上吹き酸素の供給開始前、および上吹き酸素の供給開始後ｔ（ｓ）までに転炉内へ添加されたＳｉＯ2含有物物質に含まれるＳｉＯ2の質量、
ＱΔSi（Ｎｍ3）：（溶銑およびスクラップ中に含有されたＳｉ質量（ｋｇ））×０．８０、
η：供給酸素のＳｉとの反応効率（０．７５）、
ＶO2（Ｎｍ3／ｓ）：酸素供給速度、
ｔ（ｓ）：上吹き酸素の供給開始時からの酸素供給時間。
【００２２】
〈知見３〉溶銑脱りん吹錬中の期間ごとに最適なスラグの塩基度が存在する。
溶銑脱りん吹錬中には、期間ごとに最適なスラグの塩基度が存在する。そして、吹錬中のスラグの塩基度の制御には、ＣａＯ源の添加速度の調整、すなわちスラグの塩基度の推移の調整が可能な、粉体ＣａＯ含有脱りん剤を使用する。スラグの塩基度の調整幅を広くするため、全ＣａＯ添加量の４０％以上を上吹きＣａＯ粉とする。
【００２３】
ところで、特許文献２には、以下の内容の低りん鋼の溶製方法が示されている。
Ａ．処理時間は７〜１０分とする。
Ｂ．ＣａＯ粉の供給は、塊状石灰源の添加直後より開始してもよいし、Ｓｉ吹き後（通常２分程度経過後）に開始してもよい。
Ｃ．塊状石灰源の投入のタイミングは吹錬スタート時とし、ＣａＯ粉の投入のタイミングは吹錬期間の１０〜７５％の間とする。
【００２４】
このように、特許文献２には、ＣａＯ粉の供給期間については示されている。しかし、ＣａＯ粉を供給開始するタイミングおよび供給終了するタイミング、ならびにＣａＯ粉の供給速度についての最適な組み合わせ範囲は明示されていない。
【００２５】
本発明者らは、上述の知見１−１〜１−３、２および３を得る過程での検討により、最も効率的に脱りん反応を進行させるには、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付けを開始するタイミングおよび吹き付けを終了するタイミング、ならびに粉体吹き付け速度の最適な組み合わせ範囲が存在すると考察し、さらに検討した。その結果、以下の知見を得た。
【００２６】
〈知見４〉脱りん反応の進行に最適な、粉状ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始、終了タイミングおよび平均吹き付け速度の組み合わせ範囲が存在する。
具体的には、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付けを、その脱りん処理における上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の１５〜３５％経過後に開始し、上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の８５％〜１００％経過時までの間継続し、かつ、吹き付け継続期間中の平均脱りん剤吹き付け速度を０．５〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／ｔとすることにより、最も効率的に脱りん反応を進行させることができる。平均脱りん剤吹き付け速度とは、溶銑１トンあたりの、単位時間あたりのＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け質量を意味する。
【００２７】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、その要旨は下記〔１〕および〔２〕に示す溶銑の脱りん方法にある。
【００２８】
〔１〕上底吹き転炉を用い、粒径が１００メッシュ以下でＣａＯを９０質量％以上含有する粉状のＣａＯ含有脱りん剤を、酸素をキャリアガスとして、上吹きランスから溶銑に吹き付けるとともに、ＣａＯ含有物質を別途該転炉内に添加して脱りん処理するに際し、前記吹き付ける粉状のＣａＯ含有脱りん剤質量を、前記吹き付ける粉状のＣａＯ含有脱りん剤と別途転炉内に投入する上置き生石灰との合計質量の４０％以上とし、かつ、上記（１）式で定義される脱りん処理後の配合塩基度を２．０〜３．０に、脱りん処理後の溶銑温度を１３５０℃〜１４２０℃に調整する、溶銑の脱りん方法であって、前記粉状のＣａＯ含有脱りん剤の溶銑への吹き付けを、当該脱りん処理における上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の１５〜３５％経過時に開始し、前記上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の８５％〜１００％経過時までの間継続し、かつ、吹き付け継続期間中の平均脱りん剤吹き付け速度を０．５〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／ｔとすることを特徴とする溶銑の脱りん方法。
【００２９】
〔２〕上吹き酸素の供給開始前、または上吹き酸素の供給開始後、全上吹き酸素の供給時間の２０％経過時までに、取鍋スラグを添加し、上記（２）および（３）式で定義される、前記上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の３０％経過までの期間の経過中配合塩基度を、０．５以上１．５以下となるよう調整することを特徴とする、前記〔１〕に記載の溶銑の脱りん方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の溶銑の脱りん方法によれば、吹錬中の塩基度、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度、ならびにＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始のタイミングおよび吹き付け終了のタイミングを制御することで、蛍石等、ハロゲン系化合物の滓化促進剤を使用しないで、脱りん処理後の溶銑中のＰ濃度を０．０２０％以下にすること、または８０％以上の溶銑の脱りん率を安定して達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】脱りん率に及ぼすＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングの影響を示すグラフである。
【図２】ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け終了タイミングが８５％以上かつＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングが１５％以上３５％以下の条件において、脱りん率に及ぼすＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度の影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の溶銑の脱りん方法、および上記の知見を確認するための試験について、以下に説明する。
【００３３】
１．本発明の溶銑の脱りん方法について
本発明の溶銑の脱りん方法は、前記〔１〕に記載の方法である。
【００３４】
本発明の溶銑の脱りん方法を実施する脱りん処理溶炉は、通常の上底吹き転炉を使用する。しかし、上底吹き転炉と異なる脱りん専用炉も使用できる。
【００３５】
ＣａＯ含有脱りん剤およびキャリアガスの上吹きには、ランスを使用する。ランスとしては、通常のラバールノズルを有する単孔または多孔（３〜１０孔）の水冷ランスも使用できるが、本発明の溶銑の脱りん方法では、粉状の脱りん剤を上吹きするため、ストレートノズルまたは先細ノズルを有するランスが望ましい。
【００３６】
上吹き用の粉状のＣａＯ含有脱りん剤とは、酸素ガスによって搬送および吹き付けが可能な粉状または粒状の脱りん剤を意味する。この脱りん剤のＣａＯ分の含有率は９０％以上とする。好ましい脱りん剤として、粒径が１００メッシュ（１４７μｍ）以下の微粉により構成される脱りん剤が例示できる。ただし、粒径が３ｍｍ以下の粗粒が含まれていてもよい。粒径が１００メッシュ以下の微粉が好ましい理由は、上吹き後直ちに滓化するからである。
【００３７】
溶銑上に上置きする、上置き用のＣａＯ含有脱りん剤は、粒径が５ｍｍ〜５０ｍｍのものが望ましい。５ｍｍ未満の細粒であると集塵ロスが大きくなり、５０ｍｍを超えて大きいと滓化不良となるからである。
【００３８】
攪拌用の底吹きガスには、ＣＯ2、ＣＯ、ＡｒおよびＮ2の１種、または２種以上の混合ガスを使用することができる。
【００３９】
底吹きガスの流量は、目標とする脱りん処理時間によって異なるものの、０．０５Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔ〜０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔが望ましい。０．０５Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔ未満の場合、脱りん速度が低下するおそれがある。０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔを超えて大きい場合、スラグ中（ＦｅＯ）の溶銑中の［Ｃ］による還元が促進されて、脱りん率が悪化するおそれがある。
【００４０】
上吹きに使用するキャリアガスとしての酸素ガスは、工業用の純酸素が望ましい。上吹きする酸素ガスの流量は、目標とする脱りん処理時間、溶銑中の［Ｓｉ］濃度および溶銑温度によって異なるものの、０．５Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔ〜３．０Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔが望ましい。０．５Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔ未満の場合、脱りん処理時間が長くなり、溶銑の生産性が悪化するおそれがある。３．０Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔを超えて大きいと、脱Ｃ反応が過剰に進行するおそれがある。脱りん処理後の溶銑中の［Ｃ］濃度が低くなりすぎると、次工程の脱炭処理における熱源が不足するおそれがある。
【００４１】
２．上記知見の確認試験について
本発明をなす基礎となった、上記の知見を確認するための試験について説明する。この試験では、ＣａＯ含有脱りん剤を上吹きするタイミングが脱りん率に及ぼす影響を調査した。
【００４２】
２−１．試験条件
脱りん処理溶炉として、通常の上底吹き転炉を用いた。粉状のＣａＯ含有脱りん剤の上吹きには、ストレートノズルを有するランスを用いた。粉状のＣａＯ含有脱りん剤には、ＣａＯ含有率が９０％以上であり、粒径が１００メッシュ以下のものを用いた。
【００４３】
上吹きランスから吹き付ける粉状のＣａＯ含有脱りん剤の質量は、この粉状のＣａＯ含有脱りん剤と別途転炉内に投入する上置き生石灰との合計質量の４０％以上とした。脱りん処理後（吹錬終了時）の配合塩基度は、２．０〜３．０に調整した。脱りん処理後の溶銑温度は、１３５０〜１４２０℃に調整した。
【００４４】
脱りん処理前の溶銑の［Ｃ］濃度は４．６％〜４．９％、［Ｓｉ］濃度は０．１９％〜０．５５％、［Ｐ］濃度は０．０９９％〜０．１２４％であった。脱りん処理前の溶銑温度は１３００℃〜１４００℃であった。転炉に装入した溶銑の質量は約２５０ｔ〜２７０ｔ、スクラップの質量は約２０ｔ〜４０ｔとした。また、脱りん剤の粒径、底吹きガスのガス種および流量等については、上記の望ましい範囲内とした。
【００４５】
表１には、Ｎｏ．１〜４０の試験についての、脱りん処理前の溶銑中の［Ｃ］濃度、［Ｓｉ］濃度および［Ｐ］濃度、ならびに粉状のＣａＯ含有脱りん剤の吹き付けタイミングおよび吹き付け速度を示す。
【００４６】
【表１】
0005412994.tif 000002
【００４７】
２−２．試験結果
表１には、試験条件と併せて、脱りん処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度（表１では「脱Ｐ後［Ｐ］」）、脱りん率（表１では「脱Ｐ率」）、スロッピングの発生の有無、脱りん率の評価（表１では「脱Ｐ」）を示す。脱りん率は、脱りん処理前の溶銑中の［Ｐ］濃度をＰ１、脱りん処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度をＰ２とした場合、（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１により算出した。スロッピングの欄において、○はスロッピングが発生しなかったこと、×はスロッピングが発生したことを表す。脱Ｐの欄において、○は脱りん率が８０％を超えて大きく、評価が良好であったこと、×は脱りん率が８０％以下であり、評価が不可であったことを表す。
【００４８】
図１は、脱りん率に及ぼすＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングの影響を示すグラフである。図１のグラフは、横軸をＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミング（％）、縦軸を脱りん率（％）とした。ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングとは、上吹き酸素の供給開始からＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始までの時間（Ｔ２）が、その脱りん処理のための吹錬における全上吹き酸素の供給時間（Ｔ１）において占めた時間の比率（Ｔ２／Ｔ１）である。
【００４９】
図１のグラフでは、脱りん率に及ぼすＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け終了タイミングの影響を併せて示すため、表１に示すＮｏ．１〜４０の試験結果を、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け終了タイミングが８５％以上の場合は●、８５％未満の場合は○として、層別して表した。ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け終了タイミングとは、上吹き酸素の供給開始からＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け終了までの時間（Ｔ３）が、その脱りん処理のための吹錬における全上吹き酸素の供給時間（Ｔ１）において占めた時間の比率（Ｔ３／Ｔ１）である。
【００５０】
図１のグラフから、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングが３５％以下の場合には、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け終了タイミングが８５％以上の方が、同タイミングが８５％未満の場合よりも、全体として脱りん率が良好であったことがわかる。
【００５１】
その上、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングが３５％以下の場合には、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け終了タイミングが８５％以上かつＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングが１５％以上の条件において、７０％以上の脱りん率が得られた。
【００５２】
一方、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングが３５％よりも遅かった場合には、スロッピングが発生し、かつ、そのスロッピングの影響もあって、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け終了タイミングに関係なく脱りん率が７０％未満であった。
【００５３】
図２は、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け終了タイミングが８５％以上かつＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングが１５％以上３５％以下の条件において、脱りん率に及ぼすＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度の影響を示すグラフである。ここで、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度とは、粉体の吹き付け開始から終了までの平均の吹き付け速度（溶銑１トンあたりの、単位時間あたりの吹き付け質量）を意味する。
【００５４】
図２のグラフには、表１に示す試験のうち上記タイミングの条件に合致する、Ｎｏ．２、３、５〜７、１３、１８、１９、３１〜３５および３８の結果を示した。図２のグラフ中では、これらの試験結果のＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度を、表１のデータをもとに、０．５ｋｇ／ｍｉｎ／ｔ未満を×、０．５〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／ｔを黒三角、３．０ｋｇ／ｍｉｎ／ｔを超えて大きい場合を△として分類した。
【００５５】
図２のグラフから、ＣａＯ含有脱りん剤の平均吹き付け速度が０．５〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／ｔの範囲である場合、すなわち脱りん条件が本発明で規定する条件を全て満足する場合（Ｎｏ．２、３、５〜７、１３、１８および１９）には、この範囲外の場合と比較して脱りん率が高く、８０％を超えて大きい脱りん率が得られることが確認できた。また、脱りん条件が本発明で規定する条件を全て満足した試験のうち、Ｎｏ．５以外は溶銑中の［Ｐ］濃度が０．０２０％以下であった。
【００５６】
さらに、本発明者らは、この確認試験の条件に加えて、前記〔２〕の条件、すなわち上吹き酸素の供給開始前、または上吹き酸素の供給開始後、全上吹き酸素の供給時間の２０％経過時までに、取鍋スラグを添加し、かつ、上記（２）および（３）式で定義される、上吹き酸素の供給開始時から全上吹き酸素の供給時間の３０％経過までの期間の経過中配合塩基度を０．５以上１．５以下となるよう調整することにより、さらに脱りん率の向上が可能であることを確認した。
【実施例】
【００５７】
本発明の溶銑の脱りん方法の効果を確認するため、下記の脱りん処理試験を行うとともに、溶銑の脱りん率の評価を行った。
【００５８】
１．試験条件
脱りん処理溶炉として、通常の上底吹き転炉を用いた。粉状のＣａＯ含有脱りん剤の上吹きには、ストレートノズルを有するランスを用いた。粉状のＣａＯ含有脱りん剤には、ＣａＯ含有率が９０％以上であり、粒径が１００メッシュ以下のものを用いた。
【００５９】
脱りん処理前の溶銑の［Ｃ］濃度は４．６％〜４．８％、［Ｓｉ］濃度は０．１１％〜０．４５％、［Ｐ］濃度は０．０９９％〜０．１２２％であった。脱りん処理前の溶銑温度は１３００℃〜１４００℃であった。上底吹き転炉に装入した溶銑の質量は約２５０ｔ〜２７０ｔ、スクラップの質量は約２０ｔ〜４０ｔとした。
【００６０】
溶銑上に上置きする生石灰には、ＣａＯ純分が約９２％であり、粒径が３０ｍｍ以下の塊状のものを使用した。ランスから上吹きするＣａＯ含有脱りん剤には、ＣａＯ純分が約９２％であり、粒径が１５０μｍ以下の粉体生石灰を使用した。
【００６１】
上吹きするＣａＯ含有脱りん剤は、上吹きするＣａＯ含有脱りん剤と別途転炉内に投入する上置き生石灰との合計質量の４０％以上となるように調整した。
【００６２】
Ａｌ2Ｏ3源として取鍋スラグを吹錬開始前または吹錬開始後２分以内に、上底吹き転炉内に投入した。取鍋スラグの投入量は、３．０〜１２．０ｋｇ／ｔとした。
【００６３】
また、固酸として使用する酸化鉄には、ミルスケール（鋼材の製造過程で、高温に加熱された鋼材の表面に発生した酸化物層）を使用した。溶銑１トンあたりの固酸の投入量は、５．１ｋｇ／ｔ〜３０．３ｋｇ／ｔとした。
【００６４】
脱りん処理終了後の配合塩基度は２．０〜２．９とし、脱りん処理終了後の溶銑温度は１３５０℃〜１４２０℃とした。
【００６５】
以上の条件で、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングおよび吹き付け終了タイミング、ならびにＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度をそれぞれ変更し、表２に示す条件で、溶銑の脱りん処理を実施した。
【００６６】
【表２】
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【００６７】
表２のＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングおよび吹き付け終了タイミングならびにＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度の欄の数値に付した下線は、その数値が本発明で規定する範囲内であることを表す。
【００６８】
２．試験結果
表２には、試験条件と併せて、脱りん処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度（表２中では「脱Ｐ後［Ｐ］」）、脱りん率（表２中では「脱Ｐ率」）、スロッピングの発生の有無、脱りん率の評価（表２中では「脱Ｐ」）を示した。スロッピングの欄において、○はスロッピングが発生しなかったこと、×はスロッピングが発生したことを表す。脱Ｐの欄において、○は脱りん率が８０％を超えて大きく、評価が良好であったこと、×は脱りん率が８０％以下であり、評価が不可であったことを表す。
【００６９】
比較例１、３および１４は、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始タイミングが３５％以降と、本発明の規定範囲外であり、脱Ｓｉ反応が終了する時間からスロッピングが発生した。また、脱りん率も６４％〜７０％と、８０％以下であった。
【００７０】
比較例２、４および９は、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度が０．５ｋｇ／ｍｉｎ／ｔ未満と、本発明の規定範囲外であり、吹錬全体を通じてスロッピングが発生した。また、脱りん率も６６〜７９％と、８０％以下であった。
【００７１】
比較例５〜８および１０〜１３では、スロッピングが発生しなかった。これは、吹錬中のスラグの塩基度が高く推移したためであると考えられる。しかしながら、脱りん率は６５％〜７８％と、８０％以下であった。
【００７２】
スロッピングが発生しなかった比較例のうち、比較例７、８および１０のように、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度が３．０ｋｇ／ｍｉｎ／ｔを超えて大きくなると、スラグの塩基度が急激に上昇してしまい、スラグフォーミングが起こらなくなるため、スロッピングの発生は抑制される。しかし、スラグ中のＴ．Ｆｅ（全鉄分）が低くなるため、脱りん率は悪化する。比較例５、６および１３のように、吹き付け開始タイミングが１５％未満である場合も、同様の原因で、スロッピングの発生は抑制されるものの、脱りん率は悪化する。
【００７３】
比較例１１および１２のように、吹き付け終了タイミングが８５％未満である場合には、吹き付け終了時点でスラグが固化してしまい、脱りん反応が促進されなくなるため、脱りん率は低い値となる。
【００７４】
本発明例１〜４においては、スロッピングの発生を抑制可能な範囲でスラブフォーミングが促進されるため、Ｔ．Ｆｅが上昇する。そのため、本発明例１〜４では、スロッピングの発生もなく、８８〜９２％の脱りん率が得られた。
【００７５】
通常、転炉中への固酸投入量が増加すると、スラグ中のＴ．Ｆｅが増加するため、脱りん処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度が低下する。固酸投入量は、溶銑の温度や成分によって変化するので、固酸投入量によらず、安定して脱りん処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度を低下させる必要がある。しかし、本発明例１〜４では、固酸投入量によらず、高い脱りん率が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の溶銑の脱りん方法によれば、吹錬中の塩基度、ＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け速度、ならびにＣａＯ含有脱りん剤の吹き付け開始のタイミングおよび吹き付け終了のタイミングを制御することで、蛍石等、ハロゲン系化合物の滓化促進剤を使用しないで、脱りん処理後の溶銑中のＰ濃度を０．０２０％以下にすること、または８０％以上の溶銑の脱りん率を安定して達成することができる。
【００７７】
したがって、本発明の溶銑の脱りん方法は、蛍石等の滓化促進剤を使用しない脱りん方法として広範に適用できる。
【図１】
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【図２】
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