(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉の上方に配置された上吹きランスから転炉内に精錬剤を放出して溶鉄の精錬処理を行う方法であって、
前記上吹きランスとして中心部に精錬剤放出路を有し、該精錬剤放出路の周囲に燃料放出路、燃料燃焼用ガス流路および脱燐精錬用ガス流路が形成され、かつ前記精錬剤放出路と前記燃料放出路と前記燃料燃焼用ガス流路とが開口した円筒形状の凹部を先端中央部に有したものを用い、
前記燃料放出路から転炉内に燃料を前記燃料燃焼用ガス流路および前記脱燐精錬用ガス流路を流通するガスと一緒に放出するとともに、前記精錬剤放出路から転炉内に石灰系媒溶剤を含む粉状精錬剤を不活性ガスと一緒に放出することを特徴とする溶鉄の精錬方法。
【請求項２】
前記粉状精錬剤として酸化鉄を含む粉状精錬剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の溶鉄の精錬方法。
【請求項３】
前記粉状精錬剤として可燃性物質を含む粉状精錬剤を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の溶鉄の精錬方法。
【請求項４】
前記燃料燃焼用ガス流路を流通するガスの流量が前記可燃性物質の酸化または燃焼を考慮した流量であることを特徴とする請求項３に記載の溶鉄の精錬方法。
【請求項５】
前記上吹きランスとして精錬剤放出路、燃料放出路、燃料燃焼用ガス流路、脱燐精錬用ガス流路、冷却水内側流路および冷却水外側流路が同心円状に形成された６重管構造のものを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶鉄の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑と鉄スクラップとからなる溶鉄の精錬方法に関するものであり、特に、上吹きランスを有する転炉内で溶鉄を精錬する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶鉄を精錬するに際して、環境保護の観点から、二酸化炭素（ＣＯ2）の排出量が問題となっている。そのため、鉄スクラップの使用量を増やし、溶銑配合率を低減させることが溶鋼の製造プロセスで求められているが、鉄スクラップの使用量を増やすためには、転炉内で鉄スクラップを大量に溶解させる必要があり、熱的余裕が必要となってくる。
そこで、転炉吹錬時の熱的余裕度を向上させる技術として、溶銑の脱燐処理時に生成されるスラグに炭材等の炭素源を添加して熱源不足を補う方法が特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、鉄スクラップを大量に溶解させるために、転炉内に吹き込まれた酸素と転炉内で発生した一酸化炭素（ＣＯ）とを溶鉄の浴面上で二次燃焼させ、その燃焼熱を溶銑に着熱させる方法が記載され、特許文献３には、蛍石等のフッ素化源を使用しないで溶銑の脱燐処理を行うために、上吹きランスからＣａＯとＡｌ2Ｏ3の混合粉を転炉内の溶銑に吹き付けると共に炉底から攪拌用ガスを吹き込んで脱燐処理を行う方法が記載されている。
さらに、特許文献４〜６には、転炉内に酸素ガスを吹き込む上吹きランスとして４重管または５重管構造のものを使用し、上吹きランスの中心孔から転炉内の溶銑に脱燐剤を添加する方法が記載され、特許文献７には、溶銑の脱燐処理を効率よく行うために、高炉鋳床の溶融金属に脱燐剤をバーナーランスから添加する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２０９１３号公報
【特許文献２】特開昭６０−６７６１０号公報
【特許文献３】特開２０００−３４５２２６号公報
【特許文献４】特開平１１−８０８２５号公報
【特許文献５】特開２００５−３３６５８６号公報
【特許文献６】特開２００７−９２１５８号公報
【特許文献７】特開昭６２−２２２００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、転炉内に炭材を投入しなければならないため、製鋼コストの上昇に加え、二酸化炭素（ＣＯ2）の発生量の増加を招くという問題がある。また、炭材に含まれる硫黄（Ｓ）の混入を招き、その結果、吹き止め鋼中のＳ濃度が高くなるという問題もある。
特許文献２に記載された方法によると、特許文献１に記載された方法のように、転炉内に炭材を投入する必要はないが、転炉内に吹き込まれた酸素と転炉内で発生したＣＯとの燃焼熱によって炉体耐火物の損耗を招くという問題がある。
【０００６】
特許文献３に記載された方法によると、添加するＡｌ2Ｏ3によりＣａＯの融点が低下し、ＣａＯの滓化を促進させることができるものの、スラグ中のＡｌ2Ｏ3濃度が増加してしまうため、炉体耐火物の損耗を招き、反ってコスト高になるという懸念がある。また、スラグ中のＡｌ2Ｏ3濃度が高くなることから、脱燐速度が低下するという問題もある。
特許文献４〜６に記載された方法によると、上吹きランスの中心孔から添加される脱燐剤によってスラグの滓化を促進させることが可能であるが、脱燐剤を酸素ガスと共に上吹きランスの先端部から放出しているため、純鉄等を含む可燃性の粉体を脱燐剤として用いた場合には、ランス内を通過する際に、精錬剤と流路壁（通常は鋼製）との摩擦によって火花が発生したり、酸素ガスと精錬剤の一部とが反応したりして、流路内で発熱・燃焼する虞があり、設備の安全管理上に問題がある。また、粉体の吹き込み量およびプロパンの流量が少なく、溶銑配合率の低減に十分の効果が期待できないという問題もあった。
【０００７】
特許文献７に記載された方法では、ランスから湯面までの高さが１０〜４００ｍｍと短く、十分な着熱量が期待できないという問題がある。また、キャリアーガスが酸素であるため、可燃性物質を吹き込むことができないという問題もある。
本発明は、上述した問題点に着目してなされたものであり、製鋼コストの上昇や炉体耐火物の損耗などを招くことなく溶鉄を精錬処理することのできる溶鉄の精錬方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、転炉の上方に配置された上吹きランスから転炉内に精錬剤を放出して溶鉄の精錬処理を行う方法であって、前記上吹きランスとして中心部に精錬剤放出路を有し、該精錬剤放出路の周囲に燃料放出路、燃料燃焼用ガス流路および脱燐精錬用ガス流路が形成され、かつ前記精錬剤放出路と前記燃料放出路と前記燃料燃焼用ガス流路とが開口した円筒形状の凹部を先端中央部に有したものを用い、前記燃料放出路から転炉内に燃料を前記燃料燃焼用ガス流路および前記脱燐精錬用ガス流路を流通するガスと一緒に放出するとともに、前記精錬剤放出路から転炉内に石灰系媒溶剤を含む粉状精錬剤を不活性ガスと一緒に放出することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の溶鉄の精錬方法において、前記粉状精錬剤として酸化鉄を含む粉状精錬剤を用いることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の溶鉄の精錬方法において、前記粉状精錬剤として可燃性物質を含む粉状精錬剤を用いることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載の溶鉄の精錬方法において、前記燃料燃焼用ガス流路を流通するガスの流量が前記可燃性物質の酸化または燃焼を考慮した流量であることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶鉄の精錬方法において、前記上吹きランスとして精錬剤放出路、燃料放出路、燃料燃焼用ガス流路、脱燐精錬用ガス流路、冷却水内側流路および冷却水外側流路が同心円状に形成された６重管構造のものを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１及び５の発明によれば、転炉に炭材を投入したり、溶鉄の浴面で酸素とＣＯとを二次燃焼させたりする必要がないので、製鋼コストや炉体耐火物の損耗などを招くことなく溶鉄を精錬処理することができる。また、上吹きランスから精錬剤を溶銑浴面に供給する際に、上吹きランスの脱燐精錬用ガス流路とは別の流路を介して不活性ガスを搬送用ガスとして供給するので、金属や炭素分を含有する精錬剤を使用した場合であっても上吹きランスの流路内での発熱・燃焼を未然に防止することができ、また、添加する精錬剤は上吹きランスの先端下方に形成される火炎によって加熱され、この熱は精錬剤を介して溶鉄に着熱するので、溶鉄の熱余裕が向上し、溶鉄の脱燐処理を行うことができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、精錬剤に含まれる酸化鉄が酸素源として機能するため、溶鉄の脱燐反応を促進することができる。
請求項３の発明によれば、精錬剤に含まれる可燃性物質の燃焼熱が溶鉄の加熱に寄与するため、溶鉄の脱燐反応を促進することができる。
請求項４の発明によれば、可燃性物質の酸化または燃焼が促進され、これにより、溶鉄の熱余裕がさらに向上し、溶鉄の脱燐処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る溶鉄の精錬方法を実施するときに用いられる転炉の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る溶鉄の精錬方法を実施するときに用いられる上吹きランスの一例を示す断面図である。
【図３】溶鉄に対して脱燐剤として作用する粉体を上吹きランスの先端部から放出させたときの粉体温度を放射温度計で測定した結果を示す図である。
【図４】溶鉄に対して脱燐剤として作用する粉体として転炉排ガス回収ダストを含むものを用いた場合と転炉排ガス回収ダストを含まないものとを用いた場合の溶銑配合の減少率について調査した結果を示す図である。
【図５】本発明に係る溶鉄の精錬方法を実施するときに用いられる上吹きランスの他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係る溶鉄の精錬方法について説明する。
図１は本発明に係る溶鉄の精錬方法を実施するときに用いられる転炉の一例を示す図、図２は図１に示す上吹きランス５の構造を示す図である。図１に示される転炉は溶銑と鉄スクラップとからなる溶鉄１を精錬するためのものであって、炉本体２、攪拌用ガス供給管４、上吹きランス５、燃料供給管６、燃料燃焼用ガス供給管７、脱燐精錬用ガス供給管８、粉状精錬剤供給管９、冷却水給水管１０および冷却水排水管１１を備えている。
【００１４】
炉本体２は溶鉄１を貯溜するものであって、ルツボ状に形成された鋼製容器の内面に耐火物を内張りして形成されている。また、炉本体２は複数の底吹き羽口３を有し、これらの底吹き羽口３は炉本体２の底部に配置されている。
攪拌用ガス供給管４は炉本体２の底吹き羽口３に攪拌用ガスを供給するものであって、炉本体２に貯溜された溶鉄１は攪拌用ガス供給管４から底吹き羽口３に供給された攪拌用ガスによって攪拌されるようになっている。
【００１５】
上吹きランス５は、図２に示すように、円筒状のランス本体１４と、このランス本体１４の下端に溶接などにより接続された銅鋳物製のランスチップ１５とで構成されており、ランス本体１４は、最内管２０、仕切り管２１、内管２２、中管２３、外管２４、最外管２５の同心円形状の６種の鋼管、即ち６重管で構成されている。
粉状精錬剤供給管９は最内管２０に連通し、燃料供給管６は仕切り管２１に連通し、燃料燃焼用ガス供給管７は内管２２に連通し、脱燐精錬用ガス供給管８は中管２３に連通している。そして、冷却水給水管１０及び冷却水排水管１１はそれぞれ外管２４または最外管２５の何れか一方に連通しており、従って、精錬剤が搬送用ガスと共に最内管２０の内部を通り、プロパンガスや重油などの燃料が最内管２０と仕切り管２１との間隙を通り、燃料燃焼用ガスが仕切り管２１と内管２２との間隙を通り、酸素ガス等の脱燐精錬用ガスが内管２２と中管２３との間隙を通る。中管２３と外管２４との間隙及び外管２４と最外管２５との間隙は冷却水内側流路５５及び冷却水外側流路５６となり、これらの流路５５，５６の何れかが冷却水の給水または排水流路となっている。中管２３と外管２４との間隙及び外管２４と最外管２５との間隙のうちの一方が給水流路で、他方が排水流路であり、どちらかを給水流路としても構わない。冷却水は、ランスチップ１５の位置で反転するように構成されている。
【００１６】
最内管２０の内部は、ランスチップ１５のほぼ軸心位置に配置された中心孔１６と連通し、最内管２０と仕切り管２１との間隙は、中心孔１６の周囲に円環状のノズルまたは同心円状の複数個のノズル孔として開口する燃料噴射孔１７と連通し、仕切り管２１と内管２２との間隙は、燃料噴射孔１７の周囲に円環状のノズルまたは同心円状の複数個のノズル孔として開口する燃料燃焼用ガス噴射孔１８と連通し、そして、内管２２と中管２３との間隙は、燃料噴射孔１７の周辺に複数個設置された周囲孔１９と連通している。中心孔１６は精錬剤を搬送用ガスと共に吹き付けるためのノズル、燃料燃焼用ガス噴射孔１８は燃料を燃焼する酸化性ガスを噴射するためのノズル、周囲孔１９は脱燐精錬用の酸化性ガスを吹き付けるためのノズルである。
【００１７】
つまり、最内管２０の内部が精錬剤放出路５１となり、最内管２０と仕切り管２１との間隙が燃料放出路５２となり、仕切り管２１と内管２２との間隙が燃料燃焼用ガス流路５３となり、内管２２と中管２３との間隙が脱燐精錬用ガス流路５４となっている。尚、図２において、中心孔１６及び周囲孔１９は、その断面が縮小する部分と拡大する部分の２つの円錐体で構成されるラバールノズルの形状を採っているが、それぞれストレート形状であってもよい。燃料噴射孔１７及び燃料燃焼用ガス噴射孔１８は円環状に開口するストレート型のノズル、または横断面が円形のストレート形状のノズルである。
【００１８】
また、中心孔１６、燃料噴射孔１７及び燃料燃焼用ガス噴射孔１８は、ランスチップ１５の先端中央部に形成された円形の凹部２６内に開口している。これにより、燃料噴射孔１７から噴出する燃料は、燃料燃焼用ガス噴射孔１８から噴出する酸素ガス等の燃料燃焼用ガスと凹部２６内で混合し合い、転炉内の雰囲気温度が高いこともあって、点火装置がなくても燃焼限界範囲内に燃料濃度が達した時点で燃焼するため、上吹きランス５の下方に火炎を形成することができる。
【００１９】
このような転炉設備を用い、溶鉄１に対して以下に示すように脱燐処理を実施する。
先ず、炉本体２の内部へ冷鉄源を装入する。使用する冷鉄源としては、製鉄所で発生する鋳片及び鋼板のクロップ屑や市中屑などの鉄スクラップ、磁力選別によってスラグから回収した地金、更には、冷銑、還元鉄などを使用することができる。冷鉄源の装入完了に前後して、攪拌用ガスの底吹き羽口３からの吹き込みを開始する。
【００２０】
冷鉄源の炉本体２への装入後、溶銑を炉本体２へ装入する。用いる溶銑としてはどのような組成であっても処理することができ、脱燐処理の前に脱硫処理や脱珪処理が施されていてもよい。因みに、脱燐処理前の溶銑の主な化学成分は、炭素：３．８〜５．０質量％、珪素：０．３質量％以下、燐：０．０８〜０．２質量％、硫黄：０．０５質量％以下程度である。但し、脱燐処理時に炉本体２で生成されるスラグ（図示せず）の量が多くなると脱燐効率が低下するので、前述したように、炉内でのスラグ発生量を少なくして脱燐効率を高めるために、脱珪処理により、溶銑中の珪素濃度を０．２０質量％以下、望ましくは０．１０質量％以下まで予め低減しておくことが好ましい。また、溶銑温度は１２００〜１４５０℃の範囲であれば問題なく脱燐処理することができる。
【００２１】
次いで、粉状精錬剤供給管９から精錬剤放出路５１に供給された粉体状の精錬剤を上吹きランス５の中心孔１６から不活性ガスと共に溶鉄１の浴面に向けて吹き付ける。精錬剤の吹き付けと同時に、上吹きランス５の燃料噴射孔１７から溶鉄１の浴面に向けて燃料を噴射すると共に燃料燃焼用ガス噴射孔１８から酸素ガスなどの燃料燃焼用ガスを噴射する。燃料噴射孔１７から供給される燃料と、燃料燃焼用ガス噴射孔１８から噴射される燃料燃焼用ガスとは、上吹きランス半径方向の全方位で近接しているので、ランスチップ１５の先端中央部に形成された凹部２６内で混合し合い、雰囲気温度が高いこともあって、点火装置がなくても燃焼限界範囲内にガス濃度が達した時点で燃焼し、上吹きランス５の下方に火炎が形成される。
【００２２】
上吹きランス５の中心孔１６から溶鉄１の浴面に向けて放出した精錬剤は、形成される火炎の熱を受けて加熱または加熱・溶融し、加熱または加熱・溶融した状態で溶鉄１の浴面に吹き付けられる。その際に、上吹きランス５の周囲孔１９から、酸素ガスなどの脱燐精錬用ガスを溶鉄１の浴面に向けて吹き付ける。
溶鉄１の脱燐反応は、溶銑中の燐が脱燐精錬用ガスまたは酸化鉄と反応して燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）を形成し、この燐酸化物が石灰系媒溶剤の滓化によって形成されるスラグに吸収されることで進行する。しかも、石灰系媒溶剤の滓化が促進されるほど脱燐速度が速くなる。従って、精錬剤としては、生石灰（ＣａＯ）、石灰石（ＣａＣＯ3）などの石灰系媒溶剤を使用することが好ましい。生石灰に蛍石またはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を滓化促進剤として混合したものを石灰系媒溶剤として使用することもできる。
【００２３】
精錬剤として溶銑浴面に吹き付けられた石灰系媒溶剤は直ちに滓化してスラグを形成し、また、供給された脱燐精錬用ガスと溶銑中の燐とが反応して燐酸化物が形成される。攪拌用ガスによって溶鉄１とスラグとが強攪拌されることも相まって、形成した燐酸化物が滓化したスラグに迅速に吸収されて、溶鉄１の脱燐反応が速やかに進行する。石灰系媒溶剤の添加量の調整は、中心孔１６からの速度制御でも良いし、炉上ホッパーから別途上置き投入しても良い。
【００２４】
精錬剤として、鉄鉱石やミルスケールなどの酸化鉄を含むものを使用した場合には、酸化鉄は酸素源として機能し、溶鋼中の燐と反応して脱燐反応が進行する。また、酸化鉄が石灰系媒溶剤と反応して石灰系媒溶剤の表面にＦｅＯ−ＣａＯの化合物が形成され、石灰系媒溶剤の滓化が促進され、脱燐反応が促進される。精錬剤として転炉排ガスダストや高炉ダストなどの可燃性物質を含有するものを使用した場合には、可燃性物質が火炎により燃焼し、上記に加えて可燃性物質の燃焼熱が溶鉄１の加熱に寄与する。但し、精錬剤として酸化鉄を添加した場合は、溶鉄１の温度が低下するので、冷鉄源の添加量に影響しないように、酸化鉄の添加量を考慮する必要がある。
【００２５】
また、精錬剤として、廃プラスチックやコークスなどの可燃性物質を使用した場合には、可燃性物質が火炎により燃焼し、燃焼の燃焼熱に加えて可燃性物質の燃焼熱が溶鉄１の加熱に寄与する。精錬剤として、酸化鉄、石灰系媒溶剤及び可燃性物質を混合したものを使用する場合には、それぞれの効果を並行して得ることができる。なお、可燃性物質としては、燃焼性が良好である転炉排ガスダスト等の鉄系金属粉を含むものが好ましい。
【００２６】
また、精錬剤は加熱または加熱・溶融しており、その熱が溶鉄１に伝達し、上吹きランス５から溶鉄１への全ての供給を停止して脱燐処理を終了する。そして溶鉄１の脱燐処理が終了したならば、炉本体２を傾動させて予備脱燐処理の施された溶鉄１を、出湯口を介して、取鍋、転炉装入鍋などの溶銑保持容器に出湯し、別の転炉設備（図示せず）の炉本体に装入し、溶鉄１に対して脱炭処理を実施しても良いし、同一転炉で引き続き脱炭処理を行っても良い。ただし、この場合には脱燐処理後のスラグを除去することが好ましい。
上述のように、上吹きランス５の中心部に形成された精錬剤放出路５１に粉状精錬剤を不活性ガスと共に供給すると、精錬剤放出路５１に供給された粉状精錬剤は不活性ガスと共に上吹きランス５の先端中心部（中心孔１６）から転炉内の溶銑浴面に向けて放出される。
【００２７】
このように、上吹きランス５から酸化鉄、石灰系媒溶剤、可燃性物質のうちの１種以上からなる精錬剤を溶銑浴面に供給する際に、上吹きランス５の脱燐精錬用ガス流路５４とは別の流路を介して不活性ガスを搬送用ガスとして供給するので、金属や炭素分を含有する精錬剤を使用した場合であっても上吹きランス５の流路内での発熱・燃焼を未然に防止することができ、また、添加する精錬剤は上吹きランス５の先端下方に形成される火炎によって加熱され、この熱は精錬剤を介して溶鉄に着熱するので、溶鉄の熱余裕が向上し、溶鉄の脱燐処理を行うことができる。また、前述した先行技術のように、転炉に炭材を投入したり、溶鉄の浴面で酸素とＣＯとを二次燃焼させたりする必要がないので、製鋼コストや炉体耐火物の損耗などを招くことなく溶鉄１の精錬処理することができる。
【実施例】
【００２８】
本発明者らは、本発明の効果を確認するため、炉容量が２．５トンの上底吹き転炉（以下、「脱燐炉」という）を用い、この脱燐炉に温度が１３５０℃の溶銑と鉄スクラップを装入して溶鉄の脱燐処理を表１に示す条件１〜３で行った。
【００２９】
【表１】
0005962156.tif 000002
【００３０】
ここで、表１の条件１は上吹きランスとして特許文献４に記載された５重管構造のものを用いると共に粉状精錬剤として生石灰粉のみを用い、これを上吹きランス先端の周囲孔から溶銑浴面に脱燐精錬用ガスと共に１０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で供給して溶鉄の脱燐処理を行った場合である。
【００３１】
また、表１の条件２は上吹きランスとして図２に示す６重管構造のものを用いると共に粉状精錬剤として８７質量％の石灰粉と１３質量％の転炉排ガスダスト（以下「ＯＧダスト」という）を用い、これらの混合粉を上吹きランス先端の中心孔から溶銑浴面に不活性ガスと共に１０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で供給して溶鉄の脱燐処理を行った場合である。そして、表１の条件３は上吹きランスとして図２に示す６重管構造のものを用いると共に粉状精錬剤として７４質量％の石灰粉と２６質量％のＯＧダストとを用い、これらの混合粉を上吹きランス先端の中心孔から溶銑浴面に不活性ガスと共に１０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で供給して溶鉄の脱燐処理を行った場合である。
なお、鉄スクラップの装入量は予備脱燐処理終了時の溶銑温度が１４００℃となるように調整し、生石灰は炉内のスラグの塩基度（質量％ＣａＯ／質量％ＳｉＯ2）が２．５となるようにその添加量を調整した。
【００３２】
本発明者らは、溶鉄の脱燐処理を表１に示す条件１〜３で行ったときに上吹きランスから溶銑浴面に供給される粉状精錬剤の温度を放射温度計で測定した。その測定結果を図３に示す。なお、図３に示す比較例１は溶鉄の脱燐処理を表１の条件１で行ったときの放射温度計の測定値を示している。また、図３に示す実施例１は溶鉄の脱燐処理を表１の条件２で行ったときの放射温度計の測定値を示し、図３に示す実施例２は溶鉄の脱燐処理を表１の条件３で行ったときの放射温度計の測定値を示している。
【００３３】
図３の比較例１と実施例１とを比較すると、上吹きランスとして５重管構造のものを用いた比較例１では、上吹きランスから溶銑浴面に供給される粉状精錬剤の温度が１５５０℃であった。これに対し、上吹きランスとして６重管構造のものを用いた実施例１では、上吹きランスから溶銑浴面に供給される粉状精錬剤の温度が比較例１よりも１００℃以上高い温度（例えば１７２１℃）となった。
【００３４】
また、図３の実施例１と実施例２を比較すると、粉状精錬剤として８７質量％の生石灰粉と１３質量％のＯＧダストとからなる混合粉を用いた実施例１では、上吹きランスから溶銑浴面に供給される粉状精錬剤の温度が１７２１℃であった。一方、粉状精錬剤として７４質量％の生石灰粉と２６質量％のＯＧダストとからなる混合粉を用いた実施例２では、上吹きランスから溶銑浴面に供給される粉状精錬剤の温度が実施例１よりも１００℃以上高い温度（例えば１８９６℃）となった。
なお、実施例１及び実施例２では、上吹きランスとして図２に示す中心孔１６のスロート径が１１．５ｍｍ、燃料噴射孔１７のスリット間隙が１．０ｍｍ、燃料燃焼用ガス噴射孔１８のスリット間隙が１．８５ｍｍ、周囲孔１９のスロート径が７．０ｍｍ、周囲孔１９の中心軸がランス中心軸に対して１５°の角度で傾斜しているものを使用した。
【００３５】
実施例１及び実施例２のように、溶鉄の脱燐処理を行う際に上吹きランスとして図２に示した６重管構造のものを使用し、この上吹きランス５の中心部に形成された粉状精錬剤供給路５１に粉状精錬剤を不活性ガスと共に供給し、粉状精錬剤供給路５１に供給された粉状精錬剤を不活性ガスと共に上吹きランス５の先端中心部から転炉内に放出することで、粉状精錬剤が精錬剤放出路５１内で燃焼してしまうことを不活性ガスによって抑えることができる。従って、粉状精錬剤として純鉄等を含む可燃性の粉体を用いて溶鉄１の脱燐処理を行うことができる。
【００３６】
また、実施例１，２のように、上吹きランス５の精錬剤放出路５１に不活性ガスと共に供給される粉状精錬剤として生石灰粉とＯＧダストとの混合粉を用いる場合には、ＯＧダスト中に７０質量％程度の純鉄成分を含んでいるため、純鉄成分を含まない粉状精錬剤を用いた場合と比較して、上吹きランス５の先端部で加熱される粉状精錬剤の温度を高めることできる。これにより、上吹きランス５の先端部で燃焼する燃料の燃焼熱によって粉状精錬剤をより高温に加熱して粉状精錬剤への着熱効果を高めることができ、その結果、溶鉄１に対する粉体の加熱作用を高めて溶鉄１を精錬処理することができる。また、ＯＧダストの有効活用も図ることができる。
【００３７】
次に、本発明者らは、容量が２５０トン規模の上底吹き転炉を用い、脱燐炉、脱炭炉共上吹きランスとして図２に示す中心孔のスロート径が４０ｍｍ、燃料噴射孔１７のスリット間隙が６．０ｍｍ、燃料燃焼用ガス噴射孔１８のスリット間隙が１６．０ｍｍ、周囲孔１９のスロート径が５０ｍｍ、周囲孔１９の中心軸がランス軸に対して１５°の角度で傾斜しているものを使用し、表２〜４に示す条件で溶鉄の精錬処理を行った場合の溶銑配合の減少率について調査した。その調査結果を図４に示す。
【００３８】
【表２】
0005962156.tif 000003
【００３９】
【表３】
0005962156.tif 000004
【００４０】
【表４】
0005962156.tif 000005
【００４１】
図４に示す実施例３は上吹きランス５の精錬剤放出路５１に供給される粉状精錬剤として、ＣａＯ（石灰）：３５質量％、焼結鉱粉：５４質量％、転炉スラグ：１１質量％のものを用いた場合であり、この場合には溶銑配合率の減少分が約６％強であった。
図４に示す実施例４は上吹きランス５の精錬剤放出路５１に供給される粉状精錬剤として、ＯＧダスト：１３質量％、ＣａＯ（石灰）：３５質量％、焼結鉱粉：４１質量％、転炉スラグ：１１質量％のものを用いた場合であり、この場合には溶銑配合率の減少分が約８％強であった。
図４に示す実施例５は上吹きランス５の精錬剤放出路５１に供給される粉状精錬剤として、ＯＧダスト：２６質量％、ＣａＯ（石灰）：３５質量％、焼結鉱粉：２８質量％、転炉スラグ：１１質量％のものを用いた場合であり、この場合には溶銑配合率の減少分が約１０％強であった。
【００４２】
このことから、上吹きランス５の精錬剤放出路５１に供給される粉状精錬剤として、ＯＧダストを含む粉状精錬剤を用いることで、ＯＧダストは７０質量％程度の純鉄成分を含んでいるため、ＯＧダストを含まないものを用いた場合と比較して、上吹きランス５の先端部で加熱される粉状精錬剤の温度を高めることでき、その結果、鉄スクラップの投入量を増やして溶銑の配合率を低減することができる。
【００４３】
上述した実施例１〜５では、上吹きランス５の精錬剤放出路５１に供給される粉状精錬剤としてＯＧダストを含む粉体を例示したが、これに限られるものではなく、上吹きランス５の精錬剤放出路５１に供給される粉状精錬剤として、高炉ダストや製鋼スラグなどのように、鉄系金属粉を含有する可燃性物質を含む粉状精錬剤を用いても同様の効果を得ることができる。
【００４４】
次に、本発明者らは、溶鉄と鉄スクラップが装入される転炉として炉容量が２．５トンの上底吹き転炉を使用すると共に上吹きランスとして図２に示す６重管構造のものを使用し、上底吹き転炉に溶鉄と鉄スクラップを装入して溶鉄の脱燐吹錬を表５に示す条件で行った。なお、溶鉄としては温度と化学組成が表６に示されるものを使用し、鉄スクラップの装入量は脱燐処理終了温度が１４００℃となる装入量に調整した。
【００４５】
【表５】
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【００４６】
【表６】
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【００４７】
表５に示す実施例６では、鉄スクラップと共に転炉に装入された溶鉄の浴面に向けて精錬剤を上吹きランスから放出して溶鉄の脱燐処理を行うに際して、上吹きランスとして図２に示す６重管構造のものを用いると共に、精錬剤として生石灰と鉄鉱石およびＯＧダストとからなる粉状精錬剤を用い、この粉状精錬剤を不活性ガスと共に上吹きランス５の精錬剤放出路５１に供給して溶鉄の脱燐吹錬を行った。
【００４８】
また、実施例６では、生石灰の供給量を５．０ｋｇ／ｍｉｎ、鉄鉱石の供給量を１．７ｋｇ／ｍｉｎ、ＯＧダストの供給量を１．３ｋｇ／ｍｉｎにすると共に、上吹きランス５の燃料供給路５２を流通するプロパンガス流量を０．１６Ｎｍ3／ｍｉｎ、上吹きランス５の燃料燃焼用ガス流路５３を流通する燃焼用酸素ガス流量を１．０Ｎｍ3／ｍｉｎ、上吹きランス５の脱燐精錬用ガス流路５４を流通する吹錬用酸素ガス流量を５．０Ｎｍ3／ｍｉｎ、ランス高さを０．５ｍ、転炉の底吹き羽口３から吹き込まれるアルゴンガス流量を０．２５Ｎｍ3／ｍｉｎに設定して溶鉄の脱燐吹錬を行った。
表５に示す実施例７では、上吹きランスとして図２に示す６重管構造のものを用いると共に、精錬剤として生石灰と鉄鉱石とからなる粉状精錬剤を用い、この粉状精錬剤を不活性ガスと共に上吹きランス５の精錬剤放出路５１に供給して溶鉄の脱燐吹錬を行った。
【００４９】
また、実施例７では、生石灰の供給量を５．０ｋｇ／ｍｉｎ、鉄鉱石の供給量を３．１ｋｇ／ｍｉｎにすると共に、プロパンガス流量を０．１６Ｎｍ3／ｍｉｎ、燃焼用酸素ガス流量を０．８Ｎｍ3／ｍｉｎ、吹錬用酸素ガス流量を５．０Ｎｍ3／ｍｉｎ、ランス高さを０．５ｍ、アルゴンガス流量を０．２５Ｎｍ3／ｍｉｎに設定して溶鉄の脱燐吹錬を行った。
表５に示す実施例８では、上吹きランスとして図２に示す６重管構造のものを用いると共に、精錬剤として生石灰と鉄鉱石およびＯＧダストとからなる粉状精錬剤を用い、この粉状精錬剤を不活性ガスと共に上吹きランス５の精錬剤放出路５１に供給して溶鉄の脱燐吹錬を行った。
【００５０】
また、実施例８では、生石灰の供給量を５．０ｋｇ／ｍｉｎ、鉄鉱石の供給量を１．７ｋｇ／ｍｉｎ、ＯＧダストの供給量を１．３ｋｇ／ｍｉｎにすると共に、プロパンガス流量を０．１６Ｎｍ3／ｍｉｎ、燃焼用酸素ガス流量を０．８Ｎｍ3／ｍｉｎ、吹錬用酸素ガス流量を５．０Ｎｍ3／ｍｉｎ、ランス高さを０．５ｍ、アルゴンガス流量を０．２５Ｎｍ3／ｍｉｎに設定して溶鉄の脱燐吹錬を行った。
なお、生石灰としては炉内スラグの塩基度（質量％ＣａＯ／質量％ＳｉＯ2）が２．５となる添加量に調整したものを使用し、ＯＧダストとしては化学組成が表７に示されるものを使用した。
【００５１】
また、上吹きランスとしては、図２に示す中心孔１６のスロート径が１１．５ｍｍ、燃料噴射孔１７のスリット間隙が１．０ｍｍ、燃料燃焼用ガス噴射孔１８のスリット間隙が１．８５ｍｍ、周囲孔１９のスロート径が７．０ｍｍ、周囲孔１９の中心軸がランス中心軸に対して１５°の角度で傾斜しているものを使用した。
【００５２】
【表７】
0005962156.tif 000008
上記の条件で溶鉄の脱燐処理を実施したときの脱燐吹錬結果を表８に示す。
【００５３】
【表８】
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【００５４】
表８から明らかなように、実施例６と実施例７とを比較すると、実施例７よりも実施例６のほうが鉄スクラップの配合比を多くできることがわかる。これは、実施例６のように、上吹きランスから転炉内の溶鉄に放出される精錬剤として、生石灰と鉄鉱石およびＯＧダストを含む粉状精錬剤を用いることで、ＯＧダストに含まれる金属鉄（Ｍ−Ｆｅ）の酸化反応熱により溶鉄の脱燐を促進させる熱源として機能するためである。
【００５５】
また、実施例６と実施例８とを比較すると、実施例８よりも実施例６のほうが鉄スクラップの配合比を多くできることがわかる。これは、実施例６のように、燃焼用酸素ガスの流量をＯＧダストに含まれる金属鉄（Ｍ．Ｆｅ）の酸化を考慮した流量とすることで、ＯＧダストに含まれる金属鉄がプロパンガスの燃焼火炎中で酸化し、熱源および熱媒体として機能するためである。
【００５６】
次に、本発明者らは、表９に示す４つの条件で溶鉄の脱燐処理を実施し、上吹きランスの燃料放出路から転炉内に放出された燃料の燃焼排ガス温度を熱電対により測定すると共に、上吹きランスの精錬剤放出路から転炉内に放出された粉状精錬剤の温度を放射温度計により測定した。その測定結果を表１０に示す。
【００５７】
【表９】
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【００５８】
【表１０】
0005962156.tif 000011
【００５９】
表１０に示す実施例９及び実施例１０は、先端中央部に凹部２６が形成されている上吹きランス５（図２参照）の燃料放出路５２から転炉内に燃料を燃料燃焼用ガス流路５３および脱燐精錬用ガス流路５４を流通するガスと一緒に放出すると共に、精錬剤放出路５１から転炉内に粉状精錬剤を不活性ガスと一緒に放出した場合を示している。
【００６０】
また、表１０に示す実施例１１及び実施例１２は、先端中央部に凹部２６が形成されていない上吹きランス５（図５参照）の燃料放出路５２から転炉内に燃料を燃料燃焼用ガス流路５３および脱燐精錬用ガス流路５４を流通するガスと一緒に放出すると共に、精錬剤放出路５１から転炉内に粉状精錬剤を不活性ガスと一緒に放出した場合を示している。
さらに、表１０に示す比較例２は鉄鉱石粉や石灰系煤溶剤粉などの粉状精錬剤を精錬剤放出路５１から放出せずに、燃料や燃料燃焼用ガスのみを転炉内に放出した場合を示している。
【００６１】
なお、精錬剤放出路５１から転炉内に放出される粉状精錬剤として、実施例９及び実施例１１では粒径：０．１５〜２．０ｍｍ、Ｆｅ2Ｏ3：８０〜８３質量％、ＣａＯ：１２〜１５質量％、ＳｉＯ2：５質量％の鉄鉱石粉を使用し、実施例１０及び実施例１２ではＦｅ2Ｏ3：５０〜５５質量％、ＦｅＯ：３０〜３５質量％、金属Ｆｅ：１５質量％のＯＧダストを使用した。
実施例９と実施例１１とを比較すると、精錬剤放出路５１から転炉内に放出される粉状精錬剤の種類が共に鉄鉱石粉であるにもかかわらず、精錬剤放出路５１から転炉内に放出された鉄鉱石粉の温度は、表１０に示すように、実施例１１よりも実施例９のほうが高い値となった。
【００６２】
また、実施例１０と実施例１２とを比較すると、精錬剤放出路５１から転炉内に放出される粉状精錬剤の種類が共にＯＧダストであるにもかかわらず、精錬剤放出路５１から転炉内に放出されたＯＧダストの温度は、表１０に示すように、実施例１２よりも実施例１０のほうが高い値となった。
このことから、転炉の上方に配置される上吹きランスとして、先端中央部に凹部２６が形成されているものを用いると燃料放出路５２から放出された燃料が燃料燃焼用ガス流路５３から流出した燃料燃焼用ガスと凹部２６内で混合し合うことによって燃料の燃焼時に発生する熱量が高くなり、これにより、精錬剤放出路５１から放出された粉状精錬剤をより高い温度に加熱できることがわかる。
【符号の説明】
【００６３】
１…溶鉄
２…炉体
３…底吹き羽口
４…攪拌用ガス供給管
５…上吹きランス
６…燃料供給管
７…燃料燃焼用ガス供給管
８…脱燐精錬用ガス供給管
９…精錬剤供給管
１０…冷却水給水管
１１…冷却水排水管
１４…ランス本体
１５…ランスチップ
１６…ランスチップの中心孔
１７…ランスチップの燃料噴射孔
１８…ランスチップの燃料燃焼用ガス噴射孔
１９…ランスチップの周囲孔
２０…ランス本体の最内管
２１…ランス本体の仕切り管
２２…ランス本体の内管
２３…ランス本体の中管
２４…ランス本体の外管
２５…ランス本体の最外管
５１…精錬剤放出路
５２…燃料放出路
５３…燃料燃焼用ガス流路
５４…脱燐精錬用ガス流路
５５…冷却水内側流路
５６…冷却水外側流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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