(57)【要約】【課題】  転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて溶銑の酸化精錬を行う精錬用上吹きランスにおいて、上吹きランス先端に設けられたランスノズルへの地金差しを確実に防止することができ、且つ、精錬用フラックスの滓化を促進することのできる精錬用上吹きランスを提供する。【解決手段】  本発明の精錬用上吹きランス３は、上吹きランスの先端に、鉛直下向きまたは斜め下向き方向の主孔ノズル３３のみを有し、上吹きランスの内部に、精錬用酸素ガスを供給する酸素ガス供給流路４０及び搬送用ガスとともに精錬用フラックスを供給するフラックス供給流路４１を別々に有し、上吹きランスの内部で、前記酸素ガス供給流路と前記フラックス供給流路とが合流し、前記主孔ノズルから、精錬用酸素ガスと精錬用フラックスとが同時に噴出するように構成されている。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉に収容された溶銑の酸化精錬に使用する精錬用の上吹きランスであって、
前記上吹きランスの先端に、鉛直下向きまたは斜め下向き方向の主孔ノズルのみを有し、
前記上吹きランスの内部に、精錬用酸素ガスを供給する酸素ガス供給流路及び搬送用ガスとともに精錬用フラックスを供給するフラックス供給流路を別々に有し、
前記上吹きランスの内部で、前記酸素ガス供給流路と前記フラックス供給流路とが合流し、
前記主孔ノズルから、前記精錬用酸素ガスと前記精錬用フラックスとが同時に噴出するように構成されていることを特徴とする精錬用上吹きランス。
【請求項２】
前記上吹きランスは、四重管構造のランス本体と、該ランス本体の下端と接続して上吹きランスの先端部を形成するランスチップと、を備え、
前記四重管構造のランス本体の最も内側に配置された管の下端は前記ランスチップの部位までは至っておらず、これによって前記酸素ガス供給流路と前記フラックス供給流路との合流位置を形成し、
前記最も内側に配置された管の下端位置と前記ランスチップの上面とのランス軸心上の間隔Ｌが、前記最も内側に配置された管の内径Ｄよりも大きい（Ｌ＞Ｄ）ことを特徴とする、請求項１に記載の精錬用上吹きランス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の精錬用上吹きランスを用い、転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて前記溶銑の酸化精錬を実施することを特徴とする、溶銑の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて溶銑の酸化精錬を行うための精錬用上吹きランスに関し、及び、それを用いた溶銑の精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣａＯ系脱燐精錬剤などの精錬用フラックスの原単位低減などのために、転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて、溶銑に脱燐処理や脱炭精錬などの酸化精錬を施す方法が広く行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、酸素ガス噴出用の主孔ノズルと、主孔ノズルから噴出する酸素ガスの供給流路と独立し、且つ、燃料ガス、酸素ガス及び精錬用フラックスを同時に噴出できる精錬用フラックス供給用の副孔ノズルと、を有する精錬用上吹きランスが提案されている。
【０００４】
特許文献１によれば、精錬用フラックスは副孔ノズルに形成される火炎によって加熱されることで滓化が促進され、溶銑を効率的に脱燐処理できるとしている。
【０００５】
また、特許文献２には、精錬用フラックスを搬送用ガスとともに供給する第１の流路と、第１の流路の周囲に配置されて精錬用酸素ガスを供給する第２の流路と、第１の流路の下方のランス先端中心部に配置される副孔ノズル（中心孔ノズル）と、第２の流路に接続してランス先端部に配置される複数個の主孔ノズルとを備えた、精錬用フラックス及び精錬用酸素ガスを溶銑浴面に吹き付ける上吹きランスにおいて、前記副孔ノズルの直上に前記第１の流路と前記第２の流路とを連通する開口部を備えた精錬用上吹きランスが開示されている。
【０００６】
特許文献２によれば、精錬用フラックスの上吹きを停止して搬送用ガスを止めても、精錬用酸素ガスが前記開口部を通って副孔ノズルから噴出するので、搬送用ガス停止時の副孔ノズルへの地金差しを回避できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−８０８２５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０８８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。
【０００９】
即ち、特許文献１では、精錬用酸素ガスの供給流路とは独立した副孔ノズルから精錬用フラックスを噴出しており、精錬用フラックスの搬送用ガスの流量が減少する、または、停止するなどした場合には、飛散した転炉内の溶銑が副孔ノズルの内部に浸入して副孔ノズルを閉塞させ、最悪の場合には、次の精錬ができなくなるという問題が発生する。尚、飛散した溶銑が上吹きランス先端のノズル（「ランスノズル」という）の内部に侵入することを、一般に、「地金が差し込む」と表現する。
【００１０】
特許文献２は、副孔ノズルの直上に開口部を設けることで、搬送用ガスが低下した際には精錬用酸素ガスが副孔ノズルから噴出し、これによって地金差しの問題を解決できるとしている。しかしながら、ランスノズルで地金差しが起こると、操業上及び安全上大きなトラブルになり得る。特許文献２は、副孔ノズルの直上に開口部を有するが、開口部の面積が十分に大きくなく、地金差しを完全に防止するという点で、特許文献２は十分とはいえず、地金差しのリスクを更に抑える必要がある。
【００１１】
また、特許文献２は、精錬用フラックスを、精錬用酸素ガスとは別に、主に副孔ノズルから噴出させる技術であり、精錬用酸素ガスの溶銑浴面への衝突面（「火点」という）に吹き付けられる精錬用フラックスは少ない。転炉における溶銑の脱燐処理では、吹錬時間が短く、精錬用フラックスの十分な滓化が得られないという基本的な問題があることから、特許文献２では、精錬用フラックスの滓化が遅れ、溶銑の脱燐処理で脱燐反応が遅延するという問題がある。尚、火点は高温であり、火点に精錬用フラックスを添加することで、精錬用フラックスの滓化が促進される。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて溶銑の酸化精錬を行う精錬用上吹きランスにおいて、上吹きランス先端に設けられたランスノズルへの地金差しを確実に防止することができ、且つ、精錬用フラックスの滓化を促進することのできる精錬用上吹きランスを提供することである。また、その精錬用上吹きランスを用いた溶銑の精錬方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］転炉に収容された溶銑の酸化精錬に使用する精錬用の上吹きランスであって、前記上吹きランスの先端に、鉛直下向きまたは斜め下向き方向の主孔ノズルのみを有し、前記上吹きランスの内部に、精錬用酸素ガスを供給する酸素ガス供給流路及び搬送用ガスとともに精錬用フラックスを供給するフラックス供給流路を別々に有し、前記上吹きランスの内部で、前記酸素ガス供給流路と前記フラックス供給流路とが合流し、前記主孔ノズルから、前記精錬用酸素ガスと前記精錬用フラックスとが同時に噴出するように構成されていることを特徴とする精錬用上吹きランス。
［２］前記上吹きランスは、四重管構造のランス本体と、該ランス本体の下端と接続して上吹きランスの先端部を形成するランスチップと、を備え、前記四重管構造のランス本体の最も内側に配置された管の下端は前記ランスチップの部位までは至っておらず、これによって前記酸素ガス供給流路と前記フラックス供給流路との合流位置を形成し、前記最も内側に配置された管の下端位置と前記ランスチップの上面とのランス軸心上の間隔Ｌが、前記最も内側に配置された管の内径Ｄよりも大きい（Ｌ＞Ｄ）ことを特徴とする、上記［１］に記載の精錬用上吹きランス。
［３］上記［１］または上記［２］に記載の精錬用上吹きランスを用い、転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて前記溶銑の酸化精錬を実施することを特徴とする、溶銑の精錬方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上吹きランスの内部で精錬用酸素ガスと精錬用フラックスとを合流させ、主孔ノズルから精錬用酸素ガスとともに精錬用フラックスを噴出するので、精錬用フラックスを噴出する場合も、また、精錬用フラックスを噴出しない場合も、主孔ノズルからの噴出ガス流速は十分に速く、これによって主孔ノズルでの地金差しを未然に防止することが可能となる。また、主孔ノズルから噴出する精錬用酸素ガスの火点に精錬用フラックスを吹き付けるので、火点は温度が高く且つ精錬用フラックスと反応して精錬用フラックスの滓化を促進させる酸化鉄の濃度も高く、精錬用フラックスの滓化を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】転炉設備の概略断面図である。
【図２】本発明に係る精錬用上吹きランスの１例の概略拡大図である。
【図３】Ｌ／Ｄと精錬用フラックスの噴出速度との関係を示す図である。
【図４】脱燐処理後の溶銑中炭素濃度と脱燐処理後の溶銑中燐濃度との分布を本発明例と比較例とで比較して示す図である。
【図５】地金差しによるトラブル発生率を本発明例と比較例とで比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１７】
本発明は、転炉に収容された溶銑に対して上吹きランスから精錬用酸素ガス（工業用純酸素ガス）及び精錬用フラックスを吹き付けて行う酸化精錬で使用する精錬用上吹きランスを対象としている。前記酸化精錬としては、現在、溶銑の脱燐処理及び溶銑の脱炭精錬が行われており、本発明に係る上吹きランスは何れにも適用することができる。この場合に、溶銑の脱炭精錬では、予備処理として行う脱燐処理が予め施された溶銑を使用しても、脱燐処理が施されていない溶銑を使用してもどちらでも構わない。
【００１８】
本発明において使用する溶銑は、高炉で製造された溶銑であり、この溶銑を、溶銑鍋、トピードカーなどの溶銑搬送容器で受銑して、脱燐処理及び脱炭精錬を実施する転炉に搬送する。脱燐処理を行う場合には、少ないＣａＯ系脱燐精錬剤の使用量で効率的に脱燐処理するために、脱燐処理前に溶銑中の珪素を予め除去（「溶銑の脱珪処理」という）し、溶銑の珪素含有量を０．２０質量％以下、望ましくは０．１０質量％以下まで低減させることが好ましい。脱珪処理を実施した場合には、脱珪処理時に生成したスラグを脱燐処理の前までに排出する。但し、脱珪処理を施していない溶銑であっても、ＣａＯ系脱燐精錬剤の使用量が増加すること以外には問題なく脱燐処理できる。
【００１９】
以下、転炉における溶銑の脱燐処理を例として、添付図面を参照して本発明を説明する。図１は、溶銑に対して脱燐処理や脱炭精錬などの酸化精錬を実施する際に用いられる転炉設備の概略断面図である。
【００２０】
図１に示すように、転炉設備１は、その外殻を鉄皮４で構成され、鉄皮４の内側に耐火物５が施工された転炉２と、この転炉２の内部に挿入され、上下方向に移動可能な上吹きランス３と、を備えている。転炉２の上部には、精錬後の溶湯（脱燐処理の場合は溶銑、脱炭精錬の場合は溶鋼）を出湯するための出湯口６が設けられ、また、転炉２の炉底には、炉内の溶銑１５に攪拌用ガス１８を吹き込むための底吹き羽口７が設けられている。底吹き羽口７は、ガス導入管８と接続されている。
【００２１】
上吹きランス３には、酸素ガス配管９が接続されており、酸素ガス配管９を介して供給される酸素ガス（精錬用酸素ガス）を、任意の流量で上吹きランス３の先端から転炉２の内部に収容された溶銑１５の浴面に吹き付けられるようになっている。
【００２２】
また、上吹きランス３は、移送用配管１９を介して、ＣａＯ系脱燐精錬剤などの精錬用フラックス１７を収容するディスペンサー１１と接続されており、一方、ディスペンサー１１には、酸素ガス配管９から分岐した酸素ガス配管９Ａ、及び、窒素ガス配管１０が接続されている。つまり、酸素ガス配管９Ａからディスペンサー１１に供給された酸素ガスまたは窒素ガス配管１０からディスペンサー１１に供給された窒素ガスは、ディスペンサー１１に収容された精錬用フラックス１７の搬送用ガスとして機能し、ディスペンサー１１に収容された精錬用フラックス１７は、移送用配管１９を経由して上吹きランス３に供給され、上吹きランス３の先端から、転炉２に収容された溶銑１５の浴面に向けて吹き付けられる（「投射」ともいう）ようになっている。
【００２３】
酸素ガス配管９には流量調節弁１２が設けられ、酸素ガス配管９Ａには流量調節弁１３が設けられ、また、窒素ガス配管１０には流量調節弁１４が設けられており、上吹きランス３から酸素ガスを任意の流量で炉内に供給しながら、酸素ガスまたは窒素ガスを、ディスペンサー１１を経由して任意の流量で搬送用ガスとして供給できるようになっている。
【００２４】
また、酸素ガス配管９Ａ及び窒素ガス配管１０は、移送用配管１９と接続するバイパス配管２０と接続しており、酸素ガス配管９Ａと合流した後の窒素ガス配管１０に設置された遮断弁２１及びバイパス配管２０に設置された遮断弁２２によって、ディスペンサー１１を経由せずに酸素ガスまたは窒素ガスだけが上吹きランス３に供給できるようにも構成されている。この場合、窒素ガスに代えて、アルゴンガスや炭酸ガスなど種々の気体を搬送用ガスとして利用することができる。
【００２５】
図示はしないが、上吹きランス３は、上吹きランス３の内部を循環して上吹きランス３を冷却する冷却水の給水配管及び排水配管と接続されている。
【００２６】
図２に、図１に示す上吹きランス３の１例の概略拡大図を示す。図２（Ａ）は、上吹きランスの縦断面概略図、図２（Ｂ）は、上吹きランスを下方から見た概略図である。尚、以下に例示する上吹きランス３は典型的な例ではあるが、各部位（ノズル、経路など）の形状、寸法、数、位置などはこれに限定されない。即ち、各部位の目的を適正に実現するために、公知の技術を参考として実使用環境に合わせて構造を設計することができる。
【００２７】
図２に示すように、本発明に係る上吹きランス３は、円筒状のランス本体３１と、このランス本体３１の下端と溶接などにより接続された、上吹きランス３の先端部を形成するランスチップ３２とを、備えている。ランス本体３１は、外管３４、仕切り管３５、内管３６、最内管３７の同心円状の４種の鋼管が配置された四重管構造であり、そのうちの外管３４、仕切り管３５及び内管３６が銅製のランスチップ３２と接続されている。ランスチップ３２には、吐出方向を鉛直斜め下向き方向とする複数個（図２では５個）の主孔ノズル３３が設置されている。
【００２８】
主孔ノズル３３は、精錬用酸素ガスを単独で、または、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス１７と搬送用ガスとの混合体、もしくは、精錬用酸素ガスと搬送用ガスとの混合ガスを、転炉内の溶銑１５の浴面に吹き付けるためのランスノズルである。ランスチップ３２には主孔ノズル３３のみが設置され、その他のランスノズルは設置されていない。尚、図２では、主孔ノズル３３は全て鉛直斜め下向き方向であるが、ランスチップ３２の中心部、つまり、上吹きランス３の軸心位置に鉛直下向き方向の主孔ノズルを設置してもよい。
【００２９】
内管３６と最内管３７との間隙は、精錬用酸素ガスを供給する酸素ガス供給流路４０となっており、上吹きランス３と接続する酸素ガス配管９から内管３６の内部に導入された精錬用酸素ガスは、酸素ガス供給流路４０を通って主孔ノズル３３に至り、主孔ノズル３３から噴出されるようになっている。
【００３０】
最内管３７の内部は、搬送用ガスとともに精錬用フラックス１７を供給するフラックス供給流路４１となっており、上吹きランス３と接続する移送用配管１９から最内管３７の内部に搬送用ガスとともに導入された精錬用フラックス１７は、フラックス供給流路４１を通って上吹きランス３の内部を降下する。但し、最内管３７の下端は、ランスチップ３２の部位までは至っておらず、最内管３７の下端までは別々であった酸素ガス供給流路４０とフラックス供給流路４１との合流位置を、最内管３７の下端で形成している。つまり、フラックス供給流路４１を通って供給された精錬用フラックス１７は、最内管３７の下端で酸素ガス供給流路４０を通って供給された精錬用酸素ガスと合流し、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス１７とが同時に主孔ノズル３３から噴出するように構成されている。
【００３１】
仕切り管３５と内管３６との間隙は、上吹きランス３を冷却するための冷却水の冷却水導入流路３９となっており、また、外管３４と仕切り管３５との間隙は、上吹きランス３を冷却するための冷却水の冷却水排出流路３８となっている。上吹きランス３と接続する給水配管（図示せず）から供給された冷却水は、冷却水導入流路３９を通ってランスチップ３２の部位まで至り、ランスチップ３２の部位で反転して冷却水排出流路３８を通って上吹きランス３と接続する排水配管（図示せず）から排出される。尚、給排水の経路を逆にしてもよい。
【００３２】
本発明に係る上吹きランス３においては、図２に示すように、最内管３７の下端位置とランスチップ３２の上面とのランス軸心上の距離を間隔Ｌとして定義したとき、間隔Ｌが最内管３７の内径Ｄよりも大きくなるように（Ｌ＞Ｄ）、最内管３７の内径Ｄに応じて最内管３７の下端位置を調整することが好ましい。ここで、間隔Ｌと最内管３７の内径Ｄとの比をＬ／Ｄと定義する。
【００３３】
仮に、上吹きランス３の軸心位置に、鉛直下向き方向の主孔ノズル（以下、「中心位置主孔ノズル」と記す）が設置されているとした場合、Ｌ／Ｄが小さいと、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス１７との混合は少なく、酸素ガス供給流路４０のガス圧力と、フラックス供給流路４１のガス圧力との圧力差が維持され、精錬用フラックス１７の噴出流の流速（ｍ／ｓ）は目的とする流速が得られる。但し、この場合には、精錬用フラックス１７が、主に中心位置主孔ノズルから噴出してしまい、他の主孔ノズルからの精錬用フラックス１７の噴出は少なく、精錬用フラックス１７を溶銑浴面に分散させて供給することはできなくなる。つまり、精錬用フラックス１７による脱燐反応などの精錬反応を促進させることは困難になる。
【００３４】
一方、中心位置主孔ノズルが設置されていない場合には、Ｌ／Ｄが小さいと、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス１７との合流が円滑にできず、精錬用フラックス１７の噴出ができなくなるおそれがある。
【００３５】
そこで、本発明では、中心位置主孔ノズルの有無にかかわらず、間隔Ｌを最内管３７の内径Ｄよりも大きくする（Ｌ＞Ｄ）ことが好ましい。Ｌ＞Ｄとすることで、全ての主孔ノズル３３から精錬用フラックス１７をほぼ均等に噴出することができ、ランスノズルの地金差しも防止できる。また、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス１７との合流を円滑に行うことができる。
【００３６】
但し、本発明に係る上吹きランス３を使用する場合には、精錬用フラックス１７の主孔ノズル３３からの噴出を確実にするために、フラックス供給流路４１におけるガス圧力を、酸素ガス供給流路４０におけるガス圧力よりも高くする必要がある。酸素ガス供給流路４０におけるガス圧力がフラックス供給流路４１におけるガス圧力よりも高い場合には、精錬用酸素ガスの方が精錬用フラックス１７の搬送用ガスに比べて極めて大量であることもあいまって、フラックス供給流路４１からのガス噴出が阻害される、つまり、精錬用フラックス１７の噴出が阻害されるおそれがある。
【００３７】
図３に、中心位置主孔ノズルを設置しない条件下で、且つ、フラックス供給流路４１におけるガス圧力と、酸素ガス供給流路４０におけるガス圧力との差を一定としたときに、Ｌ／Ｄを変化させて、Ｌ／Ｄと精錬用フラックス１７の噴出速度（＝単位時間当たりの主孔ノズル３３から噴出する精錬用フラックスの質量）との関係を調査した結果を示す。尚、縦軸のフラックス噴出速度（−）は、精錬用フラックス１７の噴出速度（ｋｇ／ｍｉｎ）を、Ｌ／Ｄ＝４０の条件での精錬用フラックス１７の噴出速度（ｋｇ／ｍｉｎ）で除算した値である。
【００３８】
図３に示すように、Ｌ／Ｄが１５未満では、精錬用フラックス１７の噴出速度は、Ｌ／Ｄが１５以上での精錬用フラックス１７の噴出速度よりも大きい。つまり、Ｌ＞Ｄで且つＬ／Ｄが１５未満では、ランス先端の全ての主孔ノズル３３から精錬用フラックス１７をほぼ均等に噴出させることができるとともに、精錬用フラックス１７の噴出速度（ｋｇ／ｍｉｎ）がＬ／Ｄが１５以上の場合と比較して大きくなる。したがって、精錬用フラックス１７の時間当たり添加量を増大させたい場合にも好適である。
【００３９】
尚、主孔ノズル３３は、図２に示すように、先端部になるほど断面が拡大する、所謂ラバールノズルの形状であるが、ストレート形状であっても構わない。また、主孔ノズル３３の設置孔数や口径などの制約は特にないが、上吹きランス３への供給ガス圧などの制約により、必要とする精錬用酸素ガスの供給量から必然的に設置孔数及び口径は決定されるので、これらを満足する範囲内で設定することとする。
【００４０】
精錬用フラックス１７としては、上記の酸化精錬を効率的に実現するために投入される公知の（或いは予見しうる）全ての固体物質が適用できる。例えば、上記のＣａＯ系脱燐精錬剤（生石灰（ＣａＯ）、石灰石（ＣａＣＯ３）、ドロマイト（ＣａＣＯ３・ＭｇＣＯ３）、脱炭スラグ、二次精錬スラグ）の他、鉄鉱石やミルスケールなどの酸化鉄粉、スラグの原料（例えば珪石（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウムを含むレンガ屑など）や、滓化促進剤（蛍石（ＣａＦ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などを含むものなど）等々が挙げられる。尚、通常は、少なくともＣａＯ系脱燐精錬剤が精錬用フラックス１７として供給される。生石灰、石灰石、ドロマイトにＣａＯの含有量が５０質量％以上となる条件で、蛍石や酸化アルミニウムを混合したものも、ＣａＯ系脱燐精錬剤として使用可能である。
【００４１】
上記説明は、内管３６と最内管３７との間隙が酸素ガス供給流路４０で、最内管３７の内部がフラックス供給流路４１であるが、内管３６と最内管３７との間隙をフラックス供給流路４１とし、最内管３７の内部を酸素ガス供給流路４０としてもよい。
【００４２】
以下、このようにして構成される本発明に係る上吹きランス３を備えた転炉設備１での溶銑１５の精錬方法を説明する。溶銑１５の酸化精錬としては、現在、溶銑１５の脱燐処理及び溶銑１５の脱炭精錬が行われており、両者の精錬方法はほぼ同一であるので、ここでは、溶銑１５の脱燐処理を例として説明する。
【００４３】
先ず、転炉２に溶銑１５を装入する。溶銑１５の装入後、必要に応じて鉄スクラップなどの冷鉄源を転炉２に装入する。その後、底吹き羽口７から攪拌用ガス１８としてアルゴンガスまたは窒素ガスを吹き込みながら、転炉内の溶銑１５の上方所定位置に配置した上吹きランス３の主孔ノズル３３から精錬用酸素ガスを溶銑１５の浴面に吹き付ける。この精錬用酸素ガスの溶銑１５への吹き付けと同時またはその後に、上吹きランス３に搬送用ガスとともに精錬用フラックス１７を導入し、上吹きランス３の主孔ノズル３３から精錬用フラックス１７を精錬用酸素ガスとともに溶銑浴面に吹き付ける。精錬用フラックス１７としては、上記のＣａＯ系脱燐精錬剤が最適である。
【００４４】
供給される精錬用酸素ガスと溶銑中の炭素の一部とが反応して、火点（精錬用酸素ガスの溶銑浴面への衝突面）で脱炭反応（Ｃ＋Ｏ→ＣＯ）が起こる。また、溶銑１５が珪素を含有する場合には、脱珪反応（Ｓｉ＋２Ｏ→ＳｉＯ２）も同時に起こる。また、火点では鉄の酸化反応（Ｆｅ＋Ｏ→ＦｅＯ）が起こる。
【００４５】
主孔ノズル３３から噴出したＣａＯ系脱燐精錬剤を含む精錬用フラックス１７は、精錬用酸素ガスとともに火点に吹き付けられる。火点は高温であり、且つ、ＦｅＯが生成される場所であることから、精錬用フラックス１７は加熱され且つＦｅＯと反応して滓化する。また、脱珪反応が発生する場合には、精錬用フラックス１７は、脱珪反応によって発生するＳｉＯ２とも反応して滓化する。滓化した精錬用フラックス１７は、炉内にスラグ１６を形成する。
【００４６】
脱炭反応や脱珪反応が起こり、溶銑１５の炭素濃度及び珪素濃度が低下し始めると、溶銑中の燐が供給される酸素ガス及び生成するＦｅＯによって酸化されて燐酸化物（Ｐ２Ｏ５）が生成し、この燐酸化物（Ｐ２Ｏ５）が滓化したＣａＯ系脱燐精錬剤を主成分とするスラグ１６に吸収されて、下記の（１）式で示す脱燐反応が進行する。
【００４７】
２[Ｐ]＋５(ＦｅＯ)＋３(ＣａＯ)＝(３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５)＋５［Ｆｅ］……（１）
ここで、（１）式において、［Ｐ］、［Ｆｅ］は溶銑中の成分、（ＦｅＯ）、（ＣａＯ）、（３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５）はスラグ中の成分を示している。
【００４８】
炉内のスラグ１６の塩基度（(質量％ＣａＯ)／(質量％ＳｉＯ２)）が高いほど、（１）式の脱燐反応が進行するので、スラグ１６の塩基度は１．５以上に制御する。本発明では上吹きランス３から精錬用フラックス１７を吹き付けることを必須とするが、上吹きランス３だけから精錬用フラックス１７を供給すると、精錬初期のスラグ１６の塩基度を１．５以上に確保できないこともあるので、精錬の初期に、精錬用フラックス１７の予定する添加量の一部を、転炉２の上方に配置したホッパーからシュートを介して上置き添加してもよい。
【００４９】
脱燐反応が進行して溶銑１５の燐濃度が所定の値に低下したなら、上吹きランス３からの酸素ガスの供給を停止して脱燐処理を終了する。精錬用フラックス１７は炉内に所定量が添加されたなら、脱燐処理の途中で添加を中止してもよく、また、脱燐処理終了まで添加してもよい。
【００５０】
転炉２における溶銑１５の脱燐処理及び脱炭精錬は、精錬方法がほぼ同一であるので、溶銑１５の脱炭精錬も、上記の脱燐処理に準じて行えばよい。
【００５１】
以上説明したように、本発明によれば、上吹きランス３の内部で精錬用酸素ガスと精錬用フラックス１７とを合流させ、主孔ノズル３３から精錬用酸素ガスとともに精錬用フラックス１７を噴出するので、精錬用フラックス１７を噴出する場合も、また、精錬用フラックス１７を噴出しない場合も、主孔ノズル３３からの噴出ガス流速は十分に速く、これによって主孔ノズル３３での地金差しを未然に防止することが可能となる。また、主孔ノズル３３から噴出する精錬用酸素ガスの火点に精錬用フラックス１７を吹き付けるので、火点は温度が高く且つ精錬用フラックス１７と反応して精錬用フラックス１７の滓化を促進させる酸化鉄の濃度も高く、精錬用フラックス１７の滓化が促進され、溶銑１５の脱燐反応を促進することができる。
【００５２】
また、本発明によれば、ランスチップ３２の中心部、つまり、上吹きランス３の軸心位置にランスノズルを設置しなくても精錬用フラックス１７の吹き付けが可能であり、したがって、上吹きランス３の軸心位置にランスノズルを設置しない場合には、上吹きランス３の設計の際に、ランスノズルの孔径を軸心位置のランスノズルに合わせて小さくしなければならない、及び、最内管３７とランスチップ３２との接続部を設けなくてはいけないなどの制約も解消できるといった効果がある。
【実施例】
【００５３】
３７０トン容量の転炉を用い、図２に示す、５つの主孔ノズルを有する本発明に係る上吹きランスを使用して溶銑の脱燐処理を実施した（本発明例）。使用した上吹きランスでは、精錬用フラックス供給するためのフラックス供給流路となる最内管の内径は、６６ｍｍであり、間隔Ｌと最内管の内径Ｄとの比であるＬ／Ｄは３４０とした。精錬用フラックスとしては、生石灰粉（平均粒径１ｍｍ以下）を使用し、生石灰粉の搬送用ガスとしては、窒素ガスを使用し、フラックス供給流路におけるガス圧力を、酸素ガス供給流路におけるガス圧力よりも高くした。また、底吹き羽口から吹き込む攪拌用ガスはアルゴンガスを使用した。
【００５４】
脱燐処理前の溶銑は、炭素濃度を４．５〜４．７質量％、燐濃度を０．１１〜０．１２質量％、溶銑温度を１３００〜１３２０℃に統一し、脱燐処理後の溶銑の燐濃度は０．０５０質量％以下を目標とした。
【００５５】
比較のために、ランスチップの中心部に生石灰粉を噴出するための副孔ノズルを有し、この副孔ノズルの周囲に５つの主孔ノズルを有する四重管構造の上吹きランスを使用して溶銑の脱燐処理を行った（比較例）。比較例で使用した上吹きランスでは、副孔ノズルは最内管と接続しており、生石灰粉の供給流路と精錬用酸素ガスの供給流路とは互いに独立している。
【００５６】
本発明例及び比較例を工程的に実施し、両者で脱燐処理後の溶銑中燐濃度及び地金差しによるトラブル発生率を調査した。
【００５７】
図４に、脱燐処理後の溶銑中炭素濃度と脱燐処理後の溶銑中燐濃度との分布を本発明例と比較例とで比較して示す。尚、図４の縦軸及び横軸は、脱燐処理後の燐濃度及び炭素濃度を比較例における平均燐濃度及び平均炭素で除算して無次元化した値である。
【００５８】
図４に示すように、本発明例では、脱燐処理後の溶銑中燐濃度が比較例に比べておよそ２０％低下したことがわかった。つまり、本発明の上吹きランスを使用することで、溶銑の脱燐反応が促進されたことが確認できた。これは、本発明例では生石灰粉を精錬用酸素ガスの火点に添加しており、生石灰粉の滓化が促進されたことによると考えられる。
【００５９】
図５に、地金差しによるトラブル発生率を本発明例と比較例とで比較して示す。本発明例は約３００００チャージの結果であり、比較例は約５０００チャージの結果である。図５に示すように、本発明の上吹きランスを使用することで、地金差しによるトラブルは完全に防止できることが確認できた。
【符号の説明】
【００６０】
１  転炉設備
２  転炉
３  上吹きランス
４  鉄皮
５  耐火物
６  出湯口
７  底吹き羽口
８  ガス導入管
９  酸素ガス配管
１０  窒素ガス配管
１１  ディスペンサー
１２  流量調節弁
１３  流量調節弁
１４  流量調節弁
１５  溶銑
１６  スラグ
１７  精錬用フラックス
１８  攪拌用ガス
１９  移送用配管
２０  バイパス配管
２１  遮断弁
２２  遮断弁
３１  ランス本体
３２  ランスチップ
３３  主孔ノズル
３４  外管
３５  仕切り管
３６  内管
３７  最内管
３８  冷却水排出流路
３９  冷却水導入流路
４０  酸素ガス供給流路
４１  フラックス供給流路
【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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