(57)【要約】      （修正有）【課題】低燐溶銑を製造する際に、熱余裕度の向上と高効率な脱燐処理を実現する低燐溶銑の製造方法を提供する。【解決手段】全吹錬期間の前半の一定期間内でのみ二次燃焼率を１０％以上に高め、且つその際のスラグ塩基度を１．８以下に抑える。これにより、高効率な脱燐を行いつつ、炉体耐火物の損傷を最小限に抑えて溶銑への熱付与を効率的に行うことができ、溶銑の熱余裕度を効果的に向上させることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉型容器内に収容された溶銑に対して、脱燐剤であるＣａＯ源と酸素源を添加して脱燐処理を施す際に、全吹錬期間のうち、前半５０％の期間内であって且つ全吹錬期間の２０％以上に相当する長さの期間内においては、ＣＯ２／（ＣＯ＋ＣＯ２）で定義される二次燃焼率を１０％以上とするとともに、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を１．８以下とし、他の期間内においては、前記二次燃焼率を１０％未満とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【請求項２】
上吹きランスを通じて、酸素ガス又は酸素含有ガスと脱燐剤の少なくとも一部を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の低燐溶銑の製造方法。
【請求項３】
脱燐処理終了時のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を２．０以上とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の低燐溶銑の製造方法。
【請求項４】
先端部に、鉛直下向き又は斜め下向きに開口した吹錬用ガス供給ノズルを有し、該吹錬用ガス供給ノズルよりも上方位置の側面に、水平又は斜め下向き開口した二次燃焼用酸素供給ノズルを有する上吹きランスを用いて吹錬することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の低燐溶銑の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑の熱余裕度を向上させつつ、高効率な脱燐処理を行うことが可能な低燐溶銑の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶銑段階で予め脱燐処理（予備脱燐処理）を行い、溶銑中の燐をある程度除去してから転炉で脱炭精錬を行う製鋼方法が発展してきた。脱燐処理においては、溶銑中Ｓｉ濃度が低いほど発生スラグ量が少なく効率的な脱燐を行うことができるため、高炉鋳床樋やトーピードカー、溶銑鍋などの溶銑保持容器内にて酸素ガス又は酸化鉄などの酸素源を供給して脱珪処理を行い、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ濃度を低くする方法が採られている。しかしながら、脱珪処理では溶銑を酸素源によって酸化精錬するので、溶銑中の炭素が酸化されて減少する、所謂脱炭反応が脱珪反応と併行して起こる。また、脱珪処理を施すため、当然のことながら脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ濃度は低くなる。したがって、脱燐処理時における溶銑の熱余裕度が低くなるためスクラップ溶解量が制約され、生産の上方弾力性を確保することが困難となる。
【０００３】
このような問題を解決するため、従来、様々な手法が提案されている。例えば特許文献１には、転炉内にてまず脱燐吹錬を行い、脱燐スラグを排滓した後に引き続き脱炭吹錬を行い、脱炭吹錬後のスラグを炉内に残留させた状態で次チャージの脱燐吹錬を開始するという方法が開示されている。また、特許文献２では、脱燐処理時の二次燃焼率を１２％以上として、熱余裕度を高める方法が開示されている。
【特許文献１】特許第２５８２６９２号公報
【特許文献２】特開２００２−１６７６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法は、１基の転炉にて脱燐、脱炭吹錬を行い、且つ脱炭スラグを熱間リサイクルするものであるため、処理時の熱ロスは少なく熱余裕度の向上を図ることができる。しかし、脱燐処理後のスラグを完全に排滓することは困難であり、脱炭吹錬時に脱燐スラグからの復燐が生じるという問題がある。また、低塩基度（１．０〜２．０）で脱燐処理を行うため、効率的な脱燐を行うこと自体も困難である。
また、特許文献２の方法のように長期間二次燃焼率を高めた場合、炉体耐火物への影響が大きく、熱による損傷により耐火物寿命が短くなり、却ってコスト高を招く恐れがある。
【０００５】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、熱余裕度の向上と高効率な脱燐処理を両立させることができる低燐溶銑の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決することができる脱燐処理条件を見出すべく検討を重ね、その結果、全吹錬期間の前半の一定期間内でのみ二次燃焼率を高め、且つその際のスラグ塩基度を所定のレベル以下に抑えることにより、高効率な脱燐を行いつつ、炉体耐火物の損傷を最小限に抑えて溶銑への熱付与を効率的に行うことができ、溶銑の熱余裕度を効果的に向上させ得ることを見出した。さらに、このような溶銑脱燐処理において、(1)脱燐剤であるＣａＯ源の供給方法として、粉状のＣａＯ源を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付ける方法を採ること、(2)処理終了時のスラグ塩基度を所定レベル以上にまで高めること、によりさらに高効率な脱燐を行うことができることを見出した。
【０００７】
本発明は以上のような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（1）転炉型容器内に収容された溶銑に対して、脱燐剤であるＣａＯ源と酸素源を添加して脱燐処理を施す際に、全吹錬期間のうち、前半５０％の期間内であって且つ全吹錬期間の２０％以上に相当する長さの期間内においては、ＣＯ２／（ＣＯ＋ＣＯ２）で定義される二次燃焼率を１０％以上とするとともに、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を１．８以下とし、他の期間内においては、前記二次燃焼率を１０％未満とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
（2）上記（1）の製造方法において、上吹きランスを通じて、酸素ガス又は酸素含有ガスと脱燐剤の少なくとも一部を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【０００８】
（3）上記（1）又は（2）の製造方法において、脱燐処理終了時のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を２．０以上とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
（4）上記（1）〜（3）のいずれかの製造方法において、先端部に、鉛直下向き又は斜め下向きに開口した吹錬用ガス供給ノズルを有し、該吹錬用ガス供給ノズルよりも上方位置の側面に、水平又は斜め下向き開口した二次燃焼用酸素供給ノズルを有する上吹きランスを用いて吹錬することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、全吹錬期間の前半の一定期間内でのみ二次燃焼率を高め、且つその際のスラグ塩基度を所定のレベル以下に抑えることでスラグをフォーミングさせることにより、二次燃焼熱を効率よく溶銑に着熱させ、炉体耐火物の損傷を最小限に抑えつつ溶銑への熱付与を効果的に行い、熱余裕度を向上させることができる。しかも、このような熱余裕度の向上と高効率な脱燐処理とを両立させることができる。その結果、従来に較べて多量のスクラップを溶解させつつ高効率な脱燐処理を行うことができ、低燐溶銑の生産量を格段に増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
転炉型容器を用い、溶銑に脱燐剤であるＣａＯ源と酸素源を添加して種々の条件下で脱燐処理を行い、熱余裕度の向上と高効率な脱燐処理を可能とする最適な脱燐条件について調査・検討を行った結果を以下に説明する。
さきに述べたように、溶銑の脱燐処理において高効率に脱燐反応を進行させてスラグ発生量を低下させるためには、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ濃度を低くする必要がある。しかし、そのために脱珪処理を事前に施すと溶銑の熱余裕度が下がるため、生産量の上方弾力性を確保するには何らかの熱補償が必要となる。熱補償の代表的なものとしては炭材の添加が考えられるが、溶銑の脱燐処理はスラグ中の（ＦｅＯ）濃度を高めてスラグの酸素ポテンシャルを高く維持することが重要な要素の一つであり、炭材を添加するとスラグ中（ＦｅＯ）が還元され、脱燐反応が阻害される恐れがある。
【００１１】
そこで本発明者らは、脱燐反応を阻害することなく溶銑の熱余裕度を高める手段として、二次燃焼に着目して検討を行った。その結果、以下のような事実を知見した。
まず、本発明者らは、脱燐処理中に二次燃焼率を高めた実験を行った。ここで、二次燃焼率とはＣＯ２／（ＣＯ＋ＣＯ２）で定義される値（ＣＯ，ＣＯ２はvol％である）である。しかし、脱燐処理中終始二次燃焼率を高めた操業を行うと熱による炉体耐火物のダメージがかなり大きく、耐火物の損傷（溶損）が見られたため、二次燃焼率を終始高めた状態で操業を継続することは困難であることが明らかとなった。そこで、吹錬初期のある一定期間のみにおいて二次燃焼率を高める方法について検討を行った。その結果、全吹錬期間の前半の一定期間内でのみ二次燃焼率を高め、且つその際のスラグ塩基度を所定のレベル以下に抑えることにより、高効率の脱燐を行いつつ、且つ炉体耐火物の損傷を最小限に抑えつつ溶銑への熱付与を効率的に行うことができ、熱余裕度が大きく向上することが判った。具体的には、全吹錬期間のうち、前半５０％の期間内であって且つ全吹錬期間の２０％以上に相当する長さの期間内においてのみ二次燃焼率を１０％以上とするとともに、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を１．８以下とするものである。ここで、スラグ塩基度のＣａＯ，ＳｉＯ２はmass％である。
【００１２】
一方、本発明では、上記のように二次燃焼率を高める期間（以下、「高二次燃焼率期間」という）以外の期間（最短の期間で全吹錬期間の５０％）においては、二次燃焼率を１０％未満とするものである。また、高二次燃焼率期間以外の期間中のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）については特に制限はないが、後述するような条件とすることが好ましい。
ここで、上記高二次燃焼率期間を全吹錬期間の前半とするのは、吹錬期間の初期段階から溶銑への熱付与を行うことにより、スクラップへの伝熱を促進し、多量のスクラップを溶解させるためであり、一方、全吹錬期間の５０％以内に限定するのは、その期間が５０％を超えると熱による炉体耐火物の損傷が顕著になるためである。また、高二次燃焼率期間を全吹錬期間の２０％以上とするのは、２０％未満の期間では溶銑への熱付与を十分に行うことができないためである。なお、この高二次燃焼率期間は、全吹錬期間の前半５０％の範囲内であればよく、したがって、その期間は吹錬開始時からでなくてよい。
高二次燃焼率期間での二次燃焼率は１０％以上とする。これにより溶銑への熱付与を行い、熱余裕度を十分に確保することができる。但し、二次燃焼率があまり高すぎると熱による耐火物ダメージが大きく、操業性悪化の懸念があるため、二次燃焼率は３０％以下に抑えることが望ましい。
【００１３】
また、高二次燃焼率期間において、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を１．８以下とすることにより、二次燃焼熱の溶銑への着熱効率が向上する。これはスラグ塩基度を低くすることにより、スラグがフォーミングするためであると考えられる。二次燃焼は、脱炭反応により浴面から発生したＣＯガスが、未反応の酸素ガスや炉内に巻込んだ空気中の酸素と結合してＣＯ２ガスになる反応であり、炉内の比較的上方の位置、少なくともスラグ面よりも上方に燃焼領域があると考えられている。溶銑脱燐反応では元々生成スラグ量が少ないが、このようにスラグ量が少ないと燃焼領域に着熱媒体となり得るものが存在しないため、燃焼熱は溶銑へ着熱することなく、排ガスへと持ち去られてしまう。これに対して、スラグがフォーミングすることによって、燃焼領域にスラグが存在すると、燃焼熱はスラグに着熱し、そのスラグが伝熱媒体となって溶銑へと着熱するものと考えられる。スラグ塩基度が１．８を超えるとスラグがフォーミングし難くなり、上記のような着熱性の向上効果を得ることができず、結果として、溶銑への熱付与を効果的に行うことができない。つまり、高二次燃焼率期間においては、上記のような二次燃焼率とスラグ塩基度の制御を組み合わせることによってはじめて、溶銑への熱付与を効果的に行うことができる。
【００１４】
なお、スラグ塩基度が１．０未満の領域では炉口からのスラグの噴出が発生する場合もあるため、高二次燃焼率期間でのスラグ塩基度は１．０〜１．８の範囲にすることが望ましい。
スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）は、溶銑中Ｓｉ濃度から計算される生成ＳｉＯ２量と添加するＣａＯ量から求めてもよいし、スラグを採取して実測により求めてもよい。
以上のように高二次燃焼率期間において二次燃焼率を高め、且つスラグ塩基度を制御して二次燃焼熱の着熱性を高めることにより、溶銑への熱付与を効率的に行うことができ、これによりスクラップへの伝熱が飛躍的に促進され、スクラップを迅速に溶解させることができ、結果として大量のスクラップを溶解させることが可能となる。また、吹錬期間前半の限られた期間内でのみ二次燃焼率を高めるので、炉体耐火物の損傷も最小限に抑えることができ、安定した操業を継続することが可能となる。
【００１５】
一方、脱燐反応に関しては、一般にスラグ塩基度を高くするほど燐濃度を低減できることが知られている。この点、本発明では吹錬前半の高二次燃焼率期間にスラグ塩基度を低位にするため、スラグ中に燐酸を固定することができず、復燐反応を生じて脱燐反応が悪化することが懸念された。しかしながら、本発明における脱燐効率は従来レベルよりも若干ではあるが高くなる結果となった。これは、吹錬前半に二次燃焼率を高めることでスラグ温度が上昇し、スラグの滓化が促進されることにより脱燐反応が促進されたためであると考えられる。
【００１６】
また、脱燐効率をより高めて燐濃度をさらに低減させるために、上吹きランスを通じて、酸素ガス又は酸素含有ガスと粉状の脱燐剤（ＣａＯ源）の少なくとも一部を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行うことが好ましいことが判った。粉状の脱燐剤は塊状脱燐剤と較べて溶融速度が速く、さらに二次燃焼熱によるスラグ温度の上昇・滓化促進効果と相俟って脱燐反応を促進することができる。なお、上吹きランスから吹き付けられる酸素ガス又は酸素含有ガスとしては、純酸素、空気、酸素富化空気等が使用できるが、熱効率や脱燐速度を考慮して、一般には工業用純酸素が使用される。
さらに、脱燐剤の添加速度を調整し、高二次燃焼率期間が終了した後に徐々にスラグ塩基度を高めることで復燐を抑制し、従来と同等の時間で燐濃度を低減させることができた。この時、処理後のスラグ塩基度は２．０以上あれば十分に低い濃度まで燐を低減し得ることが判った。したがって、脱燐処理終了時のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）は２．０以上とすることが好ましい。一方、スラグ塩基度が高くなりすぎると、スラグの滓化性を悪化させる恐れがあるため、スラグ塩基度は３．５以下程度が望ましい。
【００１７】
また、二次燃焼率を高める方法として、上吹きランスと溶銑浴面間の距離を大きくとる方法が知られているが、上吹きランスのランス先端から所定の間隔をおいた上方位置の側面に水平又は斜め下向き方向のノズルを設けて、そこから二次燃焼用の酸素ガスを供給することで、転炉型容器内の二次燃焼率を容易に高められることが判った。すなわち、先端部に、鉛直下向き又は斜め下向きに開口した吹錬用ガス供給ノズルを有し、この吹錬用ガス供給ノズルと所定の間隔をおいた上方位置の側面に、水平又は斜め下向きに開口した二次燃焼用酸素供給ノズルを有する上吹きランスを用い、高二次燃焼率期間において前記二次燃焼用酸素供給ノズルから酸素ガスを供給することにより、容易に所望の二次燃焼率を得ることができる。
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の詳細をさらに具体的に説明する。
図１は、本発明法の実施に供される転炉型精錬設備の一実施形態を示している。この転炉型精錬設備１は、外殻が鉄皮２で構成され、鉄皮２の内側に耐火物３が配された炉本体４と、この炉本体４内に挿入され、上下方向に移動可能な鋼製の上吹きランス５とを備えている。前記炉本体４の上部には、収容した溶銑６を出湯するための出湯口７が設けられ、また、炉本体４の炉底には、撹拌用ガスを吹き込むための底吹き羽口８が設けられ、この底吹き羽口８にはガス導入管９が接続されている。前記上吹きランス５には酸素ガス配管１０が接続されており、気体酸素源である酸素ガス又は酸素含有ガス（以下、便宜上「酸素ガス」という）が、この酸素ガス配管１０を介して任意の流量で上吹きランス５から炉本体４内に供給されるようになっている。
【００１９】
前記酸素ガス配管１０から分岐した酸素ガス配管１０Ａは、ＣａＯ源である脱燐剤１１を収容したディスペンサー１２に接続されており、一方、このディスペンサー１２と上吹きランス５に通じる酸素ガス配管１０間には脱燐剤移送配管１３が接続されている。したがって、ディスペンサー１２内に供給された酸素ガスをディスペンサー１２内の脱燐剤１１のキャリアガスとすることができ、ディスペンサー１２内の脱燐剤１１を脱燐剤移送配管１３を経由して上吹きランス５に移送し、その先端から炉本体４内の溶銑浴面に吹き付けるようにして供給することができる。
【００２０】
前記酸素ガス配管１０，１０Ａには流量調整弁１４，１５が設けられており、酸素ガスを上吹きランス５から直接吹き込むことも、また、ディスペンサー１２を経由して吹き込むことも任意に調整できるようになっている。
なお、本発明法を実施する場合、上吹きランス５は脱燐剤１１の供給流路を兼ねる必要はなく、上吹きランス５とは別に脱燐剤１１の供給用ランスを設置してもよい。但し、炉本体４の上方部における設備配置が煩雑になるので、これを防止するためには、上吹きランス５が脱燐剤１１の供給流路を兼ねることが好ましい。また、脱燐剤１１のキャリアガスは酸素ガスである必要はなく、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスを用いても構わないが、その場合には別系統の配管が必要である。
また、炉本体４の上方には、その他の各種精錬剤１６を炉本体４内に投入するための添加装置１７が設置されている。添加装置１７としては、例えば、ホッパー、シュート、秤量機、切り出し装置などからなる慣用の原料供給装置を使用することができ、精錬剤１１をその添加装置１７から供給してもよい。
【００２１】
図２は、本発明の実施に好適な上吹きランスを示す縦断面図である。
この上吹きランス５は、円筒状のランス本体２１と、このランス本体２１の下端に溶接などにより接続された銅製のランスノズル２２とで構成されており、ランス本体２１は、外側から外管２３、中管２４、内管２５、最内管２６が同心円状に配された四重管構造を有している。キャリアガス配管は最内管２６に連結し、酸素ガス配管は内管２５に連結しており、したがって、ＣａＯ源である脱燐剤を上吹きランスから吹き込む場合には、脱燐剤がキャリアガスとともに最内管２６の内部に供給され、また、酸素ガスが最内管２６と内管２５との間の流路（間隙）に供給されるようになっている。また、内管２５と中管２４との間隙及び中管２４と外管２３との間隙は、冷却水の給排水流路となっている。
【００２２】
最内管２６はランスノズル２２のほぼ中心位置に配置された中心孔２８と連通し、最内管２６と内管２５との間の流路は前記中心孔２８の周囲に複数個設置された周孔２９に連通している。これら中心孔２８及び周孔２９は、鉛直下向き又は斜め下向きに開口した吹錬用ガス供給ノズルであり、このノズルは、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た所謂ラバールノズルの形状であってもよいし、或いはストレート形状であってもよい。また、ランス先端より所定の間隔をおいた上方位置の側面には、二次燃焼用酸素を供給するための二次燃焼用酸素ノズル２７が設けられており、この二次燃焼用酸素ノズル２７は酸素ガスの流路と連通している。なお、図２の実施形態では、二次燃焼用酸素ノズル２７は斜め下向きに開口しているが、水平方向に開口していてもよい。
【００２３】
以上のような転炉型精錬設備を用いた本発明法の一実施形態について説明する。図１において、６は溶銑、２０はスラグ、１８はスクラップである。
まず、炉本体４内にスクラップ１８をスクラップシュート１９から装入し、次いで、溶銑６を装入する。この溶銑６は事前に脱硫処理や脱珪処理が施されたものであってもよい。脱硫処理とは、溶銑に石灰を添加し、主として硫黄を除去する処理である。また、脱珪処理とは、溶銑に酸素ガスや酸化鉄を添加し、主として溶銑中の珪素を除去する処理である。脱燐処理前の溶銑の化学成分は、一般には、Ｃ：３．８〜５．０mass％、Ｓｉ：０．２mass％以下、Ｓ：０．０５mass％以下、Ｐ：０．０８〜０．２mass％程度である。前述したように、脱燐処理時に炉本体４内のスラグ量が多くなると脱燐効率が低下するので、炉内のスラグ量を少なくして脱燐効率を高めるために、予め脱珪処理等により溶銑中の珪素濃度を０．１mass％以下まで低減しておくことが好ましい。また、溶銑温度は１２００〜１３５０℃の範囲であれば問題なく脱燐処理することができる。
【００２４】
脱燐処理は、溶銑６に対して脱燐剤を添加し、底吹き羽口８から窒素ガス等の非酸化性ガス又はＡｒガス等の希ガスを撹拌用ガスとして溶銑６中に吹き込みながら、上吹きランス５から酸素ガスを供給して行う。脱燐剤は、炉上に設置された添加装置１７を通じて塊状ＣａＯを上置添加することもできるが、粉状の脱燐剤１１を上吹きランス５を介して溶銑６の浴面に吹き付けることが好ましい。
全吹錬期間のうち、前半５０％の期間内であって且つ全吹錬期間の２０％以上に相当する長さの期間（高二次燃焼率期間）内においては、上吹きランス５からの酸素ガスの供給速度、ランス高さなどを制御することで二次燃焼率を１０％以上とし、且つ溶銑中Ｓｉ濃度に応じて脱燐剤１１を添加することでスラグ塩基度を１．８以下にし、溶銑への熱付与を行う。そして、このような高二次燃焼率期間以降は、二次燃焼率を１０％未満とし、且つスラグ塩基度を上昇させるべく脱燐剤１１を添加し、脱燐終了後のスラグ塩基度が２．０以上になるように吹錬を行う。
【００２５】
ＣａＯ源である脱燐剤１１としては、一般に生石灰を使用する。生石灰にアルミナ等を媒溶剤として加えてもよいが、本発明においては二次燃焼によってスラグ温度が上昇し、滓化性も良くなるため、生石灰単体であっても十分に滓化するので、アルミナ等の媒溶剤は用いなくても十分に脱燐することができる。特に、スラグ２０からのフッ素の溶出量を抑えて環境を保護する観点から、蛍石等のフッ素含有物質は造滓剤として使用しないことが好ましい。
脱燐処理時の酸素源が気体の酸素ガスのみでは溶銑温度が上昇し過ぎて脱燐反応が阻害される場合もあるので、必要に応じて固体酸素源としてミルスケールや鉄鉱石等を添加してもよい。気体酸素源の添加量と固体酸素源の添加量との比は、溶銑６中の珪素濃度、燐濃度、炭素濃度等に応じて適宜選択すればよい。また、脱燐剤１１の投入量は、溶銑６中の珪素濃度及び燐濃度に応じて選択されるが、最大でも溶銑トン当たり４０ｋｇ程度であれば十分である。
【００２６】
以上説明したような本発明法によれば、全吹錬期間の前半の一定期間内でのみ二次燃焼率を高め、且つその際のスラグ塩基度を所定のレベル以下に抑えることでスラグをフォーミングさせることにより、二次燃焼熱を効率よく溶銑に着熱させ、炉体耐火物の損傷を最小限に抑えつつ溶銑への熱付与を効果的に行い、熱余裕度を向上させることができる。この結果、スクラップの溶解速度を高めてその添加量を多くすることができ、処理時間を延長することなく生産量を増大させることができる。
なお、二次燃焼率の測定は、炉内の二次燃焼領域から排ガスをサンプリングして行うのが望ましいが、高温場のため測定が困難である場合には、炉頂付近のガスを分析し、巻込んだ空気中の窒素分及び酸素分を補正して二次燃焼率を算出してもよい。
【実施例】
【００２７】
図１に示すような転炉型精錬設備（炉容量３００トン）を用い、炉内に溶銑とともにスクラップ装入し、溶銑の脱燐処理を行った。この溶銑の脱燐処理では、上吹きランスから酸素ガスを吹き付けつつ、(1)上置：炉上ホッパーより塊状の脱燐剤（ＣａＯ）を添加する方法、(2)投射：キャリアガスを用いて粉状の脱燐剤（ＣａＯ）を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付ける方法、のいずれかにより脱燐剤を添加し、同時に、底吹き羽口から窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３ ／ｍｉｎ・ｔ-pigの供給量で吹き込み、溶銑を攪拌した。酸素ガス供給速度は１．０〜２．０Ｎｍ３／ｍｉｎ・ｔ-pigの範囲で、また、脱燐剤（ＣａＯ）の供給速度は０．３〜１．５ｋｇ／ｍｉｎ・ｔ-pigの範囲で、それぞれ制御した。処理前後の溶銑温度は１２７０〜１３６０℃の範囲に調整した。処理中は、排ガス分析計により炉内二次燃焼率を測定した。また、スラグのフォーミング高さは、マイクロ波を用いて測定した。
【００２８】
また、着熱効率は下式により計算した。
［着熱効率］＝（［熱バランスから算出される不明熱分］／［排ガス測定による二次燃焼率から算出される二次燃焼熱］）×１００
なお、上記式の分子は図１２に示すInput熱量のうち［熱バランスから算出される不明熱分］であり、分母の値は下式により求めた。
［排ガス測定による二次燃焼率から算出される二次燃焼熱］＝（［排ガス測定による二次燃焼率（％）］／１００）×［ΔＣ（ｋｇ／ｔ-pig）］×５．６３
この式においてΔＣは溶銑の脱炭量、“５．６３”はＣＯ→ＣＯ２時の発熱量（Ｍｃａｌ／ｋｇ−Ｃ）である。
【００２９】
本発明例１〜１４及び比較例１〜１３における操業条件及び操業結果を表１〜表４に示す。なお、表２，４において、「ランス側孔」とは、上吹きランスの吹錬用酸素供給ノズルよりも上方位置の側面に設けられた二次燃焼用酸素供給ノズルのことであり、このような二次燃焼用酸素供給ノズルを備えた上吹きランスを用いた場合を“有り”、二次燃焼用酸素供給ノズルを有しない上吹きランスを用いた場合を“無し”とした。また、「耐火物状況」は、炉内耐火物に激しい損耗が見られた場合を“×”、損耗が確認されなかった場合を“○”とした。また、二次燃焼率、スラグ塩基度、スラグ高さは平均値を示している。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
【表２】
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【００３２】
【表３】
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【００３３】
【表４】
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【００３４】
比較例１におけるスラグフォーミング高さ、二次燃焼率およびスラグ塩基度の経時変化を図３に、本発明例１におけるスラグフォーミング高さ、二次燃焼率およびスラグ塩基度の経時変化を図４に、それぞれ示す。比較例１は高二次燃焼率期間がなく、スラグ塩基度も高い。一方、本発明例１では、全吹錬期間の３０％に相当する吹錬初期が高二次燃焼率期間であり、この高二次燃焼率期間ではスラグフォーミングしやすいようスラグ塩基度が１．８以下に制御されている。また、高二次燃焼率期間以降は徐々に高いスラグ塩基度へと推移させている。
比較例２，３は、全吹錬期間中にて二次燃焼率を高めた例であるが、耐火物の損耗が認められる。
【００３５】
比較例４，５と本発明例１〜１４について、吹錬前半での高二次燃焼率期間における二次燃焼率（但し、比較例４，５は高二次燃焼率期間がないので、全吹錬期間の前半５０％の期間での二次燃焼率）とスクラップ添加量との関係を図５に示す。比較例４，５と本発明例１〜１４は、いずれも高二次燃焼率期間（但し、比較例４，５は高二次燃焼率期間がないので、全吹錬期間の前半５０％の期間）においてスラグ塩基度を１．８以下にしているが、比較例４，５は二次燃焼率が１０％を下回っているため、スクラップ添加量は少ない。
【００３６】
比較例６〜９と本発明例１〜１４について、高二次燃焼率期間の全吹錬期間に対する時間割合とスクラップ添加量との関係を図６に示す。比較例６〜９はいずれも高二次燃焼率期間の二次燃焼率を１０％以上に制御しているものの、比較例６，７は高二次燃焼率期間の時間割合が２０％を下回っているため、熱余裕度を高める効果が十分に得られず、このためスクラップ添加量は少ない。一方、比較例８，９は高二次燃焼率期間の時間割合が５０％を超えているため、熱余裕度は高まったものの、耐火物の損耗が見受けられる。
比較例１０〜１３と本発明例１〜１４について、高二次燃焼率期間のスラグフォーミング高さとスクラップ添加量との関係を図７に示す。比較例１０〜１３は、高二次燃焼率期間の時間割合が２０〜５０％で二次燃焼率が１０％以上であるが、スラグ塩基度が１．８を超えているためスラグフォーミング高さが低く、着熱が不十分であるためスクラップ添加量が少ない。
【００３７】
スラグフォーミング高さと着熱効率には図８のような相関関係があり、スラグフォーミング高さが低いとスラグが二次燃焼熱を溶銑へと着熱させる媒体になり得ないため、着熱効率が低下するものと考えられる。また、スラグ塩基度とスラグフォーミング高さには図９のような関係があり、スラグフォーミング高さを大きくするには、スラグ塩基度を１．８以下にする必要がある。但し、先にも述べたように、スラグ塩基度が１．０未満の範囲では炉口からのスラグ噴出の恐れもあるため、スラグ塩基度は１．０〜１．８の範囲にすることがより好ましい。
【００３８】
本発明例１〜１４及び比較例１〜１３について、脱燐処理終了時のスラグ塩基度と処理後の溶銑中燐濃度との関係を図１０示す。処理終了時のスラグ塩基度が低いと、処理後の溶銑中燐濃度はやや高くなる傾向にあることが判る。比較例は塊状の脱燐剤（ＣａＯ）を上置添加したものであるが、「高二次燃焼期間の時間割合：全吹錬期間の２０〜５０％、二次燃焼率：１０％以上、スラグ塩基度：１．８以下」という条件を満たしていないため、燐濃度は比較的高い値となっている。これに対し、塊状の脱燐剤（ＣａＯ）を上置添加した本発明例（本発明例１３、１４）においては、比較例よりも溶銑中燐濃度は低くなっている。また、粉状の脱燐剤を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けた（投射）本発明例では、溶銑中燐濃度がさらに低減している。なお、上吹きランスから脱燐剤を投射した本発明例の一部においては、塊状の精錬剤（ＣａＯ）の上置添加を併用した場合もあったが、極端に塊状ＣａＯが多くならない程度であれば、併用してもなんら問題はない。また、処理後の塩基度を２．０以上とすることで、処理後の溶銑中燐濃度を０．０２mass％以下まで低減可能であることが判る。
【００３９】
図１１に、上吹きランスの側孔（二次燃焼用酸素ガス供給ノズル）の有無による二次燃焼率の差を示す。二次燃焼率は実施例の平均値をとったものである。側孔が無くても二次燃焼率を１０％以上に制御することは可能であるが、側孔を有するランスを用いた方が二次燃焼率を容易に高めることができるため、熱余裕度向上には側孔を有する上吹きランスを使うことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明法の実施に供される転炉型精錬設備の一実施形態を示す説明図
【図２】本発明の実施に好適な上吹きランスを示す縦断面図
【図３】実施例の比較例１におけるスラグフォーミング高さ、二次燃焼率およびスラグ塩基度の経時変化を示すグラフ
【図４】実施例の本発明例１におけるスラグフォーミング高さ、二次燃焼率およびスラグ塩基度の経時変化を示すグラフ
【図５】実施例の比較例４，５と本発明例１〜１４について、吹錬前半での高二次燃焼率期間における二次燃焼率とスクラップ添加量との関係を示すグラフ
【図６】実施例の比較例６〜９と本発明例１〜１４について、高二次燃焼率期間の全吹錬期間に対する時間割合とスクラップ添加量との関係を示すグラフ
【図７】実施例の比較例１０〜１３と本発明例１〜１４について、高二次燃焼率期間のスラグフォーミング高さとスクラップ添加量との関係を示すグラフ
【図８】高二次燃焼率期間（吹錬前半）におけるスラグフォーミング高さと着熱効率との相関関係を示すグラフ
【図９】高二次燃焼率期間（吹錬前半）におけるスラグ塩基度とスラグフォーミング高さとの相関関係を示すグラフ
【図１０】本発明例１〜１４及び比較例１〜１３について、脱燐処理終了時のスラグ塩基度と処理後の溶銑中燐濃度との関係を示すグラフ
【図１１】上吹きランスの側孔（二次燃焼用酸素ガス供給ノズル）の有無による二次燃焼率の差を示すグラフ
【図１２】脱燐処理におけるInput熱量とOutput熱量の内訳を示す図面
【符号の説明】
【００４１】
１  転炉型精錬設備
２  鉄皮
３  耐火物
４  炉本体
５  上吹きランス
６  溶銑
７  出湯孔
８  底吹き羽口
９  ガス導入管
１０，１０Ａ  酸素ガス配管
１１  脱燐剤
１２  ディスペンサー
１３  脱燐剤移送配管
１４  流量調整弁
１５  流量調整弁
１６  精錬剤
１７  添加装置
１８  スクラップ
１９  スクラップシュート
２０  スラグ
２１  ランス本体
２２  ランスノズル
２３  外管
２４  中管
２５  内管
２６  最内管
２７  二次燃焼用酸素供給ノズル
２８  中心孔
２９  周孔
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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