(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬剤として使用する粉体を搬送用ガスとともに転炉内の溶銑浴面に吹き付ける中心孔と、燃料を噴射する燃料噴射孔と、精錬用酸素ガスを転炉内の溶銑浴面に吹き付けるラバールノズル型の複数の周囲孔と、を別々に有する上吹きランスを用い、
燃料噴射孔から燃料を噴射して上吹きランスの先端下方に火炎を形成させながら、中心孔から、酸化鉄、石灰系媒溶剤、炭素含有物質のうちの１種以上の粉体を酸素ガスを搬送用ガスとして溶銑浴面に向けて吹き付けるとともに、周囲孔から酸素ガスを溶銑浴面に向けて吹き付けて、転炉内の溶銑を脱燐処理し、
次いで、得られた脱燐処理後の溶銑を前記転炉から溶銑保持容器に出湯し、この溶銑を別の転炉または前記転炉に装入し、前記上吹きランスと構成を同一とする上吹きランスを用い、
燃料噴射孔から燃料を噴射して上吹きランスの先端下方に火炎を形成させながら、中心孔から、石灰系媒溶剤、マンガン鉱石、炭素含有物質のうちの１種以上の粉体を酸素ガスを搬送用ガスとして溶銑浴面に向けて吹き付けるとともに、周囲孔から酸素ガスを溶銑浴面に向けて吹き付けて、転炉内の溶銑を脱炭精錬し、
前記脱燐処理における冷鉄源の配合比率と前記脱炭精錬における冷鉄源の配合比率との合計値を８質量％以上とし、かくして溶銑から溶鋼を製造することを特徴とする、溶鋼の製造方法。
【請求項２】
前記上吹きランスは、横断面構造において中心側から、粉体を搬送用ガスとともに供給する粉体供給流路と、燃料を供給する燃料供給流路と、精錬用酸素ガスを供給する精錬用酸素ガス供給流路と、冷却水の給水及び排水の２つの流路と、を有する５重管構造であることを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼の製造方法。
【請求項３】
前記上吹きランスは、横断面構造において中心側から、粉体を搬送用ガスとともに供給する粉体供給流路と、燃料を供給する燃料供給流路と、前記燃料を燃焼するための燃焼用酸素ガスを供給する燃焼用酸素ガス供給流路と、精錬用酸素ガスを供給する精錬用酸素ガス供給流路と、冷却水の給水及び排水の２つの流路と、を有する６重管構造であることを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉から出銑された溶銑を転炉に装入してこの溶銑に予備処理として脱燐処理を施し、次いで、この溶銑を転炉から出湯した後に別の転炉或いは同じ転炉に装入し、この転炉で溶銑に脱炭精錬を施すことによって、溶銑から溶鋼を製造する方法に関し、詳しくは、転炉を用いて溶銑から溶鋼を製造する際に、脱燐処理及び脱炭精錬でそれぞれ精錬剤として使用する粉体を加熱または溶融した状態で炉内に添加することで、鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることのできる溶鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点から、製鉄プロセスにおいてはＣＯ2排出量の削減が重要課題となっており、製鋼工程においては、使用する鉄源として鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高め、溶銑の配合比率を低減することが試みられている。これは、鉄鋼製品の製造にあたり、高炉での溶銑の製造では、鉄鉱石を還元し且つ溶融するための多大なエネルギーを要するのに対し、冷鉄源は溶解熱のみを必要としており、製鋼工程で冷鉄源を利用した場合には、鉄鉱石の還元熱分のエネルギー使用量を少なくすることができ、ＣＯ2発生量を大幅に削減することができるからである。
【０００３】
しかしながら、高炉−転炉の組み合わせによる溶鋼製造プロセスにおいては、冷鉄源の溶解熱源は溶銑の有する顕熱、及び、溶銑中の炭素及び珪素の酸化による燃焼熱であり、冷鉄源の溶解量には自ずと限界があることから、製鋼精錬工程において冷鉄源の配合比率を拡大するべく、種々の手段が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、溶銑の予備処理として脱燐処理（「予備脱燐処理」ともいう）を行うにあたり、脱燐処理中の生成スラグ中に炭素源を添加するとともに、スラグ中に酸素源を吹き込んで前記炭素源を燃焼させ、この燃焼熱を溶銑に着熱させる方法が提案されている。
【０００５】
特許文献２には、溶融鉄浴中に石炭、コークス、ピッチ、重質油などの炭素質物質を酸素とともに吹き込んでガス化すると同時に、鉄スクラップを溶解精錬する方法であって、中心部に炭素質物質の吹き込み用ノズルを有し、該ノズルの外側にガス化剤吹き込み用ノズルと、ノズル中心軸がランス軸に対して外側に２０〜６０°傾斜した炉内生成ガス二次燃焼用の酸化剤吹き込み用ノズルとを有する上吹きランスを用い、炭素質物質のガス化を行うと同時に、炉内生成ガスの二次燃焼を行わせつつ鉄スクラップを溶解精錬する方法が提案されている。
【０００６】
特許文献３には、少量のスラグで効率的に脱燐処理を行い、脱燐処理における溶銑の温度低下を低減するべく、上底吹き転炉の炉底から溶銑１トンあたり０．０５〜０．６０Ｎｍ3／ｍｉｎの撹拌用ガスを吹き込みながら、炉内の溶銑に、上吹きランスから、ＣａＯ粉とこのＣａＯ粉に対し２０質量％を超え５０質量％以下のＡｌ2Ｏ3粉とを含有する混合粉を、溶銑１トンあたり０．５〜２．０Ｎｍ3／ｍｉｎの酸素ガスを搬送用ガスとして吹き付ける方法が提案されている。
【０００７】
特許文献４には、溶銑を転炉で脱炭精錬するにあたり、酸素ガス噴出用主孔と、該主孔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フラックス供給用副孔と、を有する５重管構造の上吹きランスを用い、前記主孔から噴出した酸素ガスの噴流を互いに分離した状態に保つとともに、該酸素ガス噴流と独立して副孔先端で火炎を形成させ、該火炎中に精錬用フラックスを通過させて該精錬用フラックスの滓化を促進させる転炉精錬方法が提案されている。
【０００８】
特許文献５には、酸素源を供給して溶銑を脱燐処理する際に、珪素含有量が０．２質量％以下の溶銑を用い、中心孔からＣａＯ系粉状媒溶剤と酸素ガス、周囲孔からプロパンガスなどの燃料を供給する４重管構造の上吹きランスを用い、この上吹きランス先端に火炎を形成させ、この火炎で加熱または加熱・溶融させたＣａＯを主体とする粉状の脱燐用媒溶剤を、酸素ガスとともに溶銑に吹き付けて脱燐処理する方法が提案されている。
【０００９】
また、特許文献６には、ＣａＯ、ＳｉＯ2及び酸化鉄を主成分とする粉粒状の脱燐用媒溶剤を、５重管構造の上吹きランスの軸心部に配置した中心孔から酸素含有ガスを搬送用ガスとして溶銑に吹き付けると同時に、前記中心孔の周囲に配置した第１の周囲孔から炭化水素系のガス燃料または液体燃料の何れか１種類以上を供給して火炎を形成し、該火炎によって前記脱燐用媒溶剤を加熱・溶融するとともに、前記第１の周囲孔の外側に配置した第２の周囲孔から精錬用酸素含有ガスを溶銑に吹き付けて溶銑を脱燐処理する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来技術には、以下の問題点がある。
【００１２】
即ち、特許文献１では、生成スラグ中に炭素源を添加することで、溶銑温度は上昇するが、炭素源に含有される硫黄の溶銑中への混入を招き、鋼中の硫黄濃度が高くなる。また、炭素源の燃焼時間を確保する必要があることから精錬時間が長くなり、生産性が低下して製造コストが上昇するという問題がある。
【００１３】
特許文献２では、二次燃焼熱を鉄浴に着熱させながら鉄スクラップを溶解しているが、二次燃焼熱の鉄浴への着熱効率は低く、多くの二次燃焼熱を着熱させるべく二次燃焼率を増加させると、精錬用炉体の耐火物の熱損傷が激しくなり、炉寿命の低下という問題が発生する。
【００１４】
特許文献３では、Ａｌ2Ｏ3の添加によってＣａＯの融点が低下し、ＣａＯの滓化は促進されるものの、スラグ中のＡｌ2Ｏ3濃度の増加に伴って炉体耐火物の損耗を招き、却ってコスト高になる懸念がある。また、スラグ中のＡｌ2Ｏ3濃度が５０質量％近傍の場合には、脱燐速度が低下するという問題もある。
【００１５】
特許文献４〜６は、燃料の燃焼熱を媒溶剤などを介して溶銑に着熱させており、溶銑温度を高める上で有効な手法であるが、溶銑に予備処理として行う脱燐処理について記載するだけで、脱燐処理された溶銑をどのようにして脱炭精錬するかは、何ら記載していない。つまり、脱燐処理で溶銑の熱容量を高めれば、冷鉄源の配合比率はそれなりに高くなるが、転炉脱炭精錬においても溶銑の熱容量を高める操業を行うことで、冷鉄源の配合比率は更に高くなる。引用文献４〜６はこの点について記載していない。
【００１６】
尚、精錬剤として使用する粉体を上吹きランスの中心孔から供給する際に、不活性ガスを搬送用ガスとして用いると、前記粉体が照射される溶銑表面の領域において酸化鉄が生成しにくく、溶銑の脱燐反応が促進されないという問題が起こるが、特許文献４〜６は搬送用ガスとして酸素ガスを使用しており、この問題は未然に防止されている。また、転炉での脱炭精錬では、搬送用ガスとして、不活性ガスの１種である窒素ガスを使用すると、溶鋼への窒素のピックアップが生じ、品質に悪影響を及ぼすので、搬送用ガスとして不活性ガスを使用する場合には、高価なＡｒガスを使用する必要がある。
【００１７】
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、高炉から出銑された溶銑を転炉に装入してこの溶銑に予備処理として脱燐処理を施し、次いで、この溶銑を転炉から出湯した後に別の転炉或いは同じ転炉に装入し、この転炉で溶銑に脱炭精錬を施すことによって、溶銑から溶鋼を製造するにあたり、脱燐処理及び脱炭精錬で精錬剤として使用する粉体を加熱または溶融した状態で炉内に添加することで、着熱効率及び生産性に優れ、鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることのできる溶鋼の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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］精錬剤として使用する粉体を搬送用ガスとともに転炉内の溶銑浴面に吹き付ける中心孔と、燃料を噴射する燃料噴射孔と、精錬用酸素ガスを転炉内の溶銑浴面に吹き付ける周囲孔と、を別々に有する上吹きランスを用い、
燃料噴射孔から燃料を噴射して上吹きランスの先端下方に火炎を形成させながら、中心孔から、酸化鉄、石灰系媒溶剤、炭素含有物質のうちの１種以上の粉体を酸素ガスを搬送用ガスとして溶銑浴面に向けて吹き付けるとともに、周囲孔から酸素ガスを溶銑浴面に向けて吹き付けて、転炉内の溶銑を脱燐処理し、
次いで、得られた脱燐処理後の溶銑を前記転炉から溶銑保持容器に出湯し、この溶銑を別の転炉または前記転炉に装入し、前記上吹きランスと構成を同一とする上吹きランスを用い、
燃料噴射孔から燃料を噴射して上吹きランスの先端下方に火炎を形成させながら、中心孔から、石灰系媒溶剤、マンガン鉱石、炭素含有物質のうちの１種以上の粉体を酸素ガスを搬送用ガスとして溶銑浴面に向けて吹き付けるとともに、周囲孔から酸素ガスを溶銑浴面に向けて吹き付けて、転炉内の溶銑を脱炭精錬し、
かくして溶銑から溶鋼を製造することを特徴とする、溶鋼の製造方法。
［２］前記上吹きランスは、横断面構造において中心側から、粉体を搬送用ガスとともに供給する粉体供給流路と、燃料を供給する燃料供給流路と、精錬用酸素ガスを供給する精錬用酸素ガス供給流路と、冷却水の給水及び排水の２つの流路と、を有する５重管構造であることを特徴とする、上記［１］に記載の溶鋼の製造方法。
［３］前記上吹きランスは、横断面構造において中心側から、粉体を搬送用ガスとともに供給する粉体供給流路と、燃料を供給する燃料供給流路と、前記燃料を燃焼するための燃焼用酸素ガスを供給する燃焼用酸素ガス供給流路と、精錬用酸素ガスを供給する精錬用酸素ガス供給流路と、冷却水の給水及び排水の２つの流路と、を有する６重管構造であることを特徴とする、上記［１］に記載の溶鋼の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、溶銑に予備処理として行う転炉での脱燐処理、及び、この脱燐処理の施された溶銑の転炉での脱炭精錬において、精錬剤として使用する粉体を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し、火炎の熱を粉体を介して溶銑に着熱させるので、溶銑の温度が上昇し、溶銑の脱燐処理及び脱炭精錬における鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることが可能となり、それにより、ＣＯ2の排出量を従来に比較して大幅に低減することが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の形態例において溶銑の脱燐処理及び脱炭精錬を実施する際に用いる５重管構造の上吹きランスを備えた転炉設備の１例を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す上吹きランスの概略拡大縦断面図である。
【図３】本発明の第２の形態例において溶銑の脱燐処理及び脱炭精錬を実施する際に用いる６重管構造の上吹きランスを備えた転炉設備の１例を示す概略断面図である。
【図４】図３に示す上吹きランスの概略拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を詳細に説明する。最初に、本発明に至った経緯について説明する。
【００２２】
本発明は、高炉で製造された溶銑に予備処理として脱燐処理を施し、脱燐処理された溶銑を転炉で脱炭精錬して溶鋼を製造する際に、ＣＯ2排出量を削減するために、鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることを目的としており、転炉はフリーボードが大きく、溶銑を強攪拌することで冷鉄源の溶解が促進されることから、予備処理として行う脱燐処理も、脱炭精錬と同様に転炉を用いて行うことを前提とした。
【００２３】
溶銑の脱燐処理において、バーナー機能を有する上吹きランスを用い、生石灰などの石灰系媒溶剤をバーナーの火炎で加熱し、溶銑の温度を高める技術は特許文献４などで行われている。本発明も、バーナー機能を有する上吹きランスを用いて、精錬剤として使用する粉体の加熱・溶融を行うこととした。そこで、バーナー機能を有する上吹きランスを用いて粉体を加熱し、加熱した粉体を介して火炎の熱を溶銑に着熱させるにあたり、バーナー火炎の熱を吹き込む粉体に効率的に着熱させるためにはどのような操業が最適であるか、５重管構造及び６重管構造の２種類の上吹きランスを使用して試験した。
【００２４】
使用した５重管構造の上吹きランスは、ラバールノズル型の中心孔と、この中心孔の周囲の円環状の円環状ノズルと、この円環状ノズルの外周の複数のラバールノズル型の周囲孔と、を有し、冷却水の給水及び排水の２つの流路を有する上吹きランスである。また、使用した６重管構造の上吹きランスは、ラバールノズル型の中心孔と、この中心孔の周囲の円環状の第１の円環状ノズルと、この第１の円環状ノズルの周囲の円環状の第２の円環状ノズルと、この第２の円環状ノズルの外周の複数のラバールノズル型の周囲孔と、を有し、冷却水の給水及び排水の２つの流路を有する上吹きランスである。
【００２５】
これらの上吹きランスを、内径１．０ｍ、高さ３．０ｍの縦型管状炉の炉頂部に設置し、上吹きランスの先端下方に火炎を形成させた状態で、粉体として、粒径が１００〜３００μｍの生石灰と酸化鉄との混合物（８０質量％生石灰−２０質量％酸化鉄）を上吹きランスから吹き込み、粉体吹き込み中の粉体の温度を放射温度計によって測定し、火炎による粉体の加熱状況を調査した。試験は、以下の４種類の試験条件で実施した。
【００２６】
試験条件１：５重管構造の上吹きランスを使用し、中心孔から燃料としてプロパンガスを吹き込み、円環状ノズルからプロパンガス燃焼用の酸素ガスを吹き込み、周囲孔から精錬用酸素ガスを搬送用ガスとして精錬用酸素ガスとともに上記粉体を吹き込んだ。
【００２７】
試験条件２：６重管構造の上吹きランスを使用し、中心孔から窒素ガスを搬送用ガスとして上記粉体を吹き込み、第１の円環状ノズルから燃料としてプロパンガスを吹き込み、第２の円環状ノズルからプロパンガス燃焼用の酸素ガスを吹き込み、周囲孔から精錬用酸素ガスを吹き込んだ。
【００２８】
試験条件３：６重管構造の上吹きランスを使用し、中心孔からＡｒガスを搬送用ガスとして上記粉体を吹き込み、第１の円環状ノズルから燃料としてプロパンガスを吹き込み、第２の円環状ノズルからプロパンガス燃焼用の酸素ガスを吹き込み、周囲孔から精錬用酸素ガスを吹き込んだ。
【００２９】
試験条件４：５重管構造の上吹きランスを使用し、中心孔から酸素ガスを搬送用ガスとして上記粉体を吹き込み、円環状ノズルから燃料としてプロパンガスを吹き込み、周囲孔から精錬用酸素ガスを吹き込んだ。
【００３０】
試験条件１〜４において、酸素ガスの総供給量は同一に調整した。試験条件及び粉体温度の測定結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
0005834980.tif 000002
【００３２】
試験条件４では、中心孔から酸素ガスを搬送用ガスとして噴出される粉体と、この中心孔の周囲に形成される燃料の燃焼による火炎とが近接し、粉体に効率良くバーナーの燃焼熱が伝熱し、粉体を周囲孔から供給し、粉体の噴射部位とバーナー部位とが分離している試験条件１、並びに、中心孔から不活性ガスにより粉体搬送する試験条件２及び試験条件３に比較して、粉体の温度が高くなることがわかった。また、燃料燃焼用の酸素ガスを独立して吹き込まなくても、燃料は、燃料噴射孔の近傍から搬送用ガスとして供給する酸素ガスによって何ら問題なく燃焼することがわかった。また、中心孔からの粉体搬送用ガスが窒素ガスとＡｒガスとでの差は小さかった。尚、試験条件２及び試験条件３において粉体温度が試験条件４に比較して低い理由は、搬送用不活性ガスも加熱されることにより、粉体へ供給される熱量が相対的に減少することや、搬送用不活性ガスが火炎の熱の粉体への伝達を妨げるなどによるものと考えられる。
【００３３】
これらの結果から、精錬剤として使用する粉体にバーナー火炎の燃焼熱を効率的に着熱させるためには、予備処理として行う脱燐処理であれ、また、脱炭精錬であれ、上吹きランスの中心孔から、精錬剤として使用する粉体を酸素ガスを搬送用ガスとして溶銑浴面に吹き付け、この中心孔の周囲から燃料を供給して火炎を形成することが効果的であることがわかった。この場合、脱燐処理及び脱炭精錬に使用する精錬用の酸素ガスは、火炎の外周側から別途供給する。この構成の上吹きランスとしては、５重管構造の上吹きランスが好適であるが、燃料を燃焼させるための酸素ガスを別途供給する燃焼用酸素ガス噴射孔を、更に燃料噴射孔に近接した外周側に有する６重管構造の上吹きランスも、本発明を実施する上で好適な上吹きランスである。
【００３４】
本発明は、上記試験結果に基づきなされたものであり、本発明に係る溶鋼の製造方法は、精錬剤として使用する粉体を搬送用ガスとともに転炉内の溶銑浴面に吹き付ける中心孔と、燃料を噴射する燃料噴射孔と、精錬用酸素ガスを転炉内の溶銑浴面に吹き付ける周囲孔と、を有する上吹きランスを用い、燃料噴射孔から燃料を噴射して上吹きランスの先端下方に火炎を形成させながら、中心孔から、酸化鉄、石灰系媒溶剤、炭素含有物質のうちの１種以上の粉体を酸素ガスを搬送用ガスとして溶銑浴面に向けて吹き付けるとともに、周囲孔から酸素ガスを溶銑浴面に向けて吹き付けて、転炉内の溶銑を脱燐処理し、次いで、得られた脱燐処理後の溶銑を前記転炉から溶銑保持容器に出湯し、この溶銑を別の転炉または前記転炉に装入し、前記上吹きランスと構成を同一とする上吹きランスを用い、燃料噴射孔から燃料を噴射して上吹きランスの先端下方に火炎を形成させながら、中心孔から、石灰系媒溶剤、マンガン鉱石、炭素含有物質のうちの１種以上の粉体を酸素ガスを搬送用ガスとして溶銑浴面に向けて吹き付けるとともに、周囲孔から酸素ガスを溶銑浴面に向けて吹き付けて、転炉内の溶銑を脱炭精錬し、かくして溶銑から溶鋼を製造する。
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。先ず、５重管構造の上吹きランスを使用した第１の形態例を説明する。
【００３６】
図１は、本発明の第１の形態例において溶銑の脱燐処理及び脱炭精錬を実施する際に用いる５重管構造の上吹きランスを備えた転炉設備の１例を示す概略断面図、図２は、図１に示す上吹きランスの概略拡大縦断面図である。尚、本発明においては、脱燐処理が施された溶銑の脱炭精錬も図１に示す構成の転炉設備を用いて実施する。
【００３７】
図１に示すように、本発明において溶銑の脱燐処理及び脱炭精錬に用いる転炉設備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が施行された炉本体２と、この炉本体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。炉本体２の上部には、脱燐処理終了後の溶銑１４或いは脱炭精錬終了後の溶鋼（図示せず）を出湯するための出湯口６が設けられ、また、炉本体２の炉底部には、攪拌用ガス１６を吹き込むための複数の底吹き羽口７が設けられている。この底吹き羽口７はガス導入管８と接続されている。
【００３８】
上吹きランス３には、精錬剤として使用する酸化鉄、石灰系媒溶剤、マンガン鉱石、炭素含有物質のうちの１種以上からなる粉体１３を、酸素ガス（工業用純酸素ガス）を搬送用ガスとして酸素ガスとともに供給するための粉体供給管９と、プロパンガス、液化天然ガス、コークス炉ガス、石油、重油などの燃料を供給するための燃料供給管１０と、精錬用の酸素ガス（工業用純酸素ガス）を供給するための精錬用酸素ガス供給管１１と、上吹きランス３を冷却するための冷却水を供給・排出するための冷却水給水管及び排水管（図示せず）とが、接続されている。
【００３９】
粉体供給管９の他端は、粉体１３を収容したディスペンサー１２に接続され、また、ディスペンサー１２は粉体搬送用ガス供給管９Ａに接続されており、粉体搬送用ガス供給管９Ａを通ってディスペンサー１２に供給された酸素ガスが、ディスペンサー１２に収容された粉体１３の搬送用ガスとして機能し、ディスペンサー１２に収容された粉体１３は粉体供給管９を通って上吹きランス３に供給され、上吹きランス３の先端から溶銑１４に向けて吹き付けることができるようになっている。
【００４０】
上吹きランス３は、図２に示すように、円筒状のランス本体１７と、このランス本体１７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１８とで構成されており、ランス本体１７は、最内管２２、内管２３、中管２４、外管２５、最外管２６の同心円形状の５種の鋼管、即ち５重管で構成されている。粉体供給管９は最内管２２に連通し、燃料供給管１０は内管２３に連通し、精錬用酸素ガス供給管１１は中管２４に連通し、冷却水給水管及び排水管はそれぞれ外管２５または最外管２６の何れか一方に連通している。つまり、粉体１３が酸素ガス（＝搬送用ガス）とともに最内管２２の内部を通り、プロパンガスなどの燃料が最内管２２と内管２３との間隙を通り、精錬用酸化性ガスが内管２３と中管２４との間隙を通り、中管２４と外管２５との間隙及び外管２５と最外管２６との間隙は、冷却水の給水流路または排水流路となっている。中管２４と外管２５との間隙及び外管２５と最外管２６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、どちらを給水流路としても構わない。冷却水は、ランスチップ１８の位置で反転するように構成されている。
【００４１】
最内管２２の内部は、ランスチップ１８のほぼ軸心位置に配置された中心孔１９と連通し、最内管２２と内管２３との間隙は、中心孔１９の周囲に円環状のノズルまたは同心円上の複数個のノズル孔として開口する燃料噴射孔２０と連通し、内管２３と中管２４との間隙は、燃料噴射孔２０の外周に複数個設置された周囲孔２１と連通している。中心孔１９は、粉体１３を酸素ガス（＝搬送用ガス）とともに吹き付けるためのノズル、燃料噴射孔２０は、燃料を噴射するためのノズル、周囲孔２１は、精錬用酸素ガスを吹き付けるためのノズルである。
【００４２】
つまり、最内管２２の内部が粉体供給流路となり、最内管２２と内管２３との間隙が燃料供給流路となり、内管２３と中管２４との間隙が精錬用酸素ガス供給流路となっている。尚、図２において、中心孔１９及び周囲孔２１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、中心孔１９は、ストレート形状のノズルであっても構わない。燃料噴射孔２０は円環のスリット状に開口するストレート型のノズル、または断面が円形のストレート形状のノズルである。
【００４３】
この上吹きランス３においては、燃料噴射孔２０から燃料を噴射させ、且つ、中心孔１９から酸素ガスのみを噴射させることで、粉体１３を吹き込まなくても上吹きランス３の先端下方に火炎を形成させることができる。
【００４４】
この構成の転炉設備１を用い、冷鉄源の配合比率を高めるべく、以下に示すようにして、溶銑１４に対して先ず脱燐処理を施し、次いで、この脱燐処理された溶銑１４に脱炭精錬を施し、溶銑１４から溶鋼を製造する。以下、脱燐処理から順に説明する。
【００４５】
溶銑１４に脱燐処理を施すにあたり、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。冷鉄源の配合比率は、装入する全鉄源に対して５質量％以上とすることが好ましい（冷鉄源の配合比率(質量％)＝冷鉄源配合量×１００／(溶銑配合量＋冷鉄源配合量)）。冷鉄源の配合比率が５質量％未満では、生産性向上の効果が少ないのみならず、ＣＯ2発生量の削減効果が少ないからである。冷鉄源の配合比率の上限は特に決める必要はなく、脱燐処理後の溶銑温度が目標範囲を維持できる上限まで添加することができる。冷鉄源の装入完了に前後して、底吹き羽口７からの攪拌用ガス１６の吹き込みを開始する。
【００４６】
冷鉄源の炉本体２への装入後、溶銑１４を炉本体２へ装入する。用いる溶銑１４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１４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内で生成されるスラグ１５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、炉本体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。
【００４７】
次いで、ディスペンサー１２に酸素ガスを供給し、酸化鉄、石灰系媒溶剤、炭素含有物質のうちの１種以上からなる粉体１３を、上吹きランス３の中心孔１９から酸素ガスとともに溶銑１４の浴面に向けて吹き付ける。この粉体１３の吹き付けに前後して、上吹きランス３の燃料噴射孔２０から燃料を噴射させる。燃料噴射孔２０から供給される燃料と、中心孔１９から噴射される、粉体１３の搬送用の酸素ガスとは、上吹きランス半径方向の全方位で近接しているので、各々干渉し合い、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燃料の濃度が達した時点で燃焼し、上吹きランス３の下方に火炎が形成される。粉体１３は、形成される火炎の熱を受けて加熱または加熱・溶融し、加熱または溶融した状態で溶銑１４の浴面に吹き付けられる。これにより、溶銑１４に粉体１３の熱が着熱し、溶銑１４の温度が上昇して、添加した冷鉄源の溶解が促進される。
【００４８】
また、その際に、上吹きランス３の周囲孔２１から、精錬用の酸素ガスを溶銑１４の浴面に向けて吹き付ける。
【００４９】
溶銑１４の脱燐反応は、溶銑中の燐が酸素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１５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、粉体１３としては、生石灰（ＣａＯ）、石灰石（ＣａＣＯ3）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）、ドロマイト（ＣａＯ−ＭｇＯ）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（ＣａＦ2）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。また、溶銑１４の脱炭精錬工程で生成する転炉スラグ（ＣａＯ−ＳｉＯ2系スラグ）を石灰系媒溶剤の全部または一部として使用することもできる。
【００５０】
粉体１３として石灰系媒溶剤を使用した場合には、火炎の熱を溶銑１４に着熱させるだけでなく、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１５を形成し、また、供給された精錬用酸素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１６によって溶銑１４とスラグ１５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１５に迅速に吸収されて、溶銑１４の脱燐反応が速やかに進行する。石灰系媒溶剤を粉体１３として使用しない場合には、石灰系媒溶剤を炉上ホッパーから別途上置き投入する。
【００５１】
粉体１３として鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱粉、ミルスケールなどの酸化鉄を使用した場合には、火炎の熱を溶銑１４に着熱させるだけでなく、酸化鉄は酸素源として機能し、溶銑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。酸化鉄として高炉ダストや転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銑１４の加熱に寄与する。
【００５２】
また、粉体１３として廃プラスチックやコークス、黒鉛などの炭素含有物質を使用した場合には、炭素含有物質が火炎により燃焼し、燃料の燃焼熱に加えて炭素含有物質の燃焼熱が溶銑１４の加熱に寄与する。粉体１３として、酸化鉄、石灰系媒溶剤及び炭素含有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。
【００５３】
また、粉体１３は加熱または加熱・溶融しており、その熱が溶銑１４に伝達し、更には、溶銑１４の上方に存在する、上吹きランス先端の火炎の燃焼熱が溶銑１４に伝達することから、溶銑１４が激しく攪拌されることも相まって、溶銑中の冷鉄源の溶解が促進される。即ち、装入した冷鉄源の溶解が脱燐処理の期間中に終了する。
【００５４】
その後、溶銑１４の燐濃度が目的とする値かそれ以下になったなら、上吹きランス３から溶銑１４への全ての供給を停止して脱燐処理を終了する。脱燐処理後、炉本体２を傾動させて、脱燐処理の施された溶銑１４を、出湯口６を介して、取鍋、転炉装入鍋などの溶銑保持容器に出湯する。溶銑１４の出湯後、炉本体２を傾動させて、炉本体内のスラグ１５もスラグ収容容器に排出する。
【００５５】
その後、溶銑保持容器に出湯された溶銑１４を、図２に示す５重管構造の上吹きランス３を備えた、別の転炉設備（図示せず）或いは上記の脱燐処理で使用した転炉設備１の炉本体２に装入し、溶銑１４に対して脱炭精錬を実施する。脱炭精錬の場合も、上吹きランス３の先端に火炎を形成させ、この火炎で精錬剤として使用する粉体１３を加熱・溶融し、火炎の熱を粉体１３を介して炉本体内の溶銑１４に着熱させる。但し、脱炭精錬の場合には、粉体１３としては、石灰系媒溶剤、マンガン鉱石、炭素含有物質のうちの１種または２種以上を使用する。
【００５６】
脱炭精錬の場合も、炉本体２には、上記の脱燐処理で使用した冷鉄源と同類の冷鉄源を、溶銑１４の装入の前に予め装入する。この脱炭精錬工程における冷鉄源の溶解用熱源は、溶銑１４の顕熱、溶銑中の炭素濃度及び火炎からの着熱量に依存しており、従って、前工程の脱燐処理工程における冷鉄源の配合比率を高く設定すると、この溶銑１４を使用した脱炭精錬工程では冷鉄源の配合比率を低く設定せざるを得ない。従って、脱炭精錬工程における冷鉄源の配合比率は、脱燐処理工程での配合比率と脱炭精錬工程での配合比率との合計値が８質量％以上となるように、脱燐処理工程での配合比率に応じて設定することが好ましい。冷鉄源の全体の配合比率が８質量％未満では、生産性向上の効果が少ないのみならず、ＣＯ2発生量の削減効果が少ないからである。
【００５７】
炉本体２に溶銑１４を装入したなら、上吹きランス３を炉本体２に挿入し、底吹き羽口７からＡｒガスなどを攪拌用ガス１６として溶銑１４に吹き込みながら、上吹きランス３の中心孔１９から、酸素ガスを搬送用ガスとして粉体１３を噴射するとともに、燃料噴射孔２０から、プロパンガス、天然ガス、コークス炉ガスなどのガス燃料、或いは、重油、灯油などの炭化水素系の液体燃料を供給し、且つ、上吹きランス３の周囲孔２１から脱炭精錬用の酸素ガスを溶銑浴面に吹き付ける。
【００５８】
上吹きランス３の先端部には火炎が形成され、粉体１３は、形成される火炎の熱を受けて加熱または加熱・溶融し、加熱または溶融した状態で溶銑１４の浴面に吹き付けられる。これにより、溶銑１４に粉体１３の熱が着熱し、溶銑１４の温度が上昇して、添加した冷鉄源の溶解が促進される。また、周囲孔２１から供給される酸素ガスによって脱炭反応（２Ｃ＋Ｏ2→２ＣＯ）が進行する。
【００５９】
上吹きランス３の中心孔１９から供給する粉体１３としては、前述した生石灰などの石灰系媒溶剤（生石灰やドロマイトなど）やマンガン鉱石、或いは、コークスや黒鉛、廃プラスチックなどの炭素含有物質を使用する。また、これらの副原料の全てを上吹きランス３から供給することは必要ではなく、これらのうちの一部は、炉上ホッパーから上置き添加しても構わない。また更に、上吹きランス３からの供給と上置き添加とを併用しても構わない。
【００６０】
粉体１３として石灰系媒溶剤を使用した場合には、火炎の熱を溶銑１４に着熱させるだけでなく、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浴面を覆うスラグ１５を形成し、スピッティング（地金の飛散）を防止したり、脱燐反応を促進させたりする。粉体１３としてマンガン鉱石を使用した場合には、火炎の熱を溶銑１４に着熱させるだけでなく、マンガン鉱石が溶銑中の炭素によって還元され、溶鋼成分調整用のマンガン源として機能する。また、粉体１３として廃プラスチックやコークス、黒鉛などの炭素含有物質を使用した場合には、炭素含有物質が火炎により燃焼し、燃料の燃焼熱に加えて炭素含有物質の燃焼熱が溶銑１４の加熱に寄与する。
【００６１】
上吹きランス３の周囲孔２１から供給される酸素ガスと溶銑中の炭素とが反応して、脱炭反応が進行し、炭素濃度が目的とする値まで低下したなら、上吹きランス３からの鉄浴への全ての供給を停止して脱炭精錬を終了する。かくして、高炉から出銑された溶銑は脱炭精錬されて溶鋼が製造される。添加した冷鉄源は脱炭精錬の期間中に溶解する。製造した溶鋼は、取鍋に出湯し、必要に応じてＲＨ真空脱ガス装置などで二次精錬を施した後、連続鋳造機で鋳片に鋳造する。
【００６２】
本発明で使用する上吹きランス３は、粉体１３の添加量、添加タイミングを任意に調整できるように構成されている。即ち、バーナー燃焼熱の伝熱媒体として石灰系媒溶剤などの粉体１３を中心孔１９から供給しているが、燃焼熱の伝熱を優先して石灰系媒溶剤の添加量を増加すると石灰系媒溶剤が過剰となり、炉本体内でのスラグ発生量の大幅増加に繋がる。また、脱炭精錬中の脱炭酸素効率は、精錬初期から上昇して精錬中期で１００％となり、精錬末期の溶鉄中の炭素濃度の低下に伴って再び低下する。即ち、脱炭精錬初期には添加する酸素ガスによってＦｅＯが生成するため、その時期に石灰系媒溶剤を添加することで、ＣａＯ−ＦｅtＯ融体が形成され、石灰系媒溶剤の滓化・溶融を促進することが可能となる（ここで、ＦｅtＯとは、ＦｅＯやＦｅ2Ｏ3などの鉄酸化物の総称である）。その場合、脱炭酸素効率が１００％となる脱炭精錬中期以降では石灰系媒溶剤の供給は必要でなく、却って石灰系媒溶剤の供給を停止したほうが、脱炭精錬が安定するからである。
【００６３】
次いで、６重管構造の上吹きランスを使用した第２の形態例を説明する。第１の形態例と第２の形態例とで異なる点は、使用する上吹きランスが５重管構造と６重管構造との違いだけであり、上記の第１の形態例の説明と重複することがあるが、第２の形態例で使用する転炉設備について詳細に説明する。
【００６４】
図３は、本発明の第２の形態例において溶銑の脱燐処理及び脱炭精錬を実施する際に用いる６重管構造の上吹きランスを備えた転炉設備の１例を示す概略断面図、図４は、図３に示す上吹きランスの概略拡大縦断面図である。尚、本発明においては、第１の形態例と同様に、脱燐処理が施された溶銑の脱炭精錬も図３に示す構成の転炉設備を用いて実施する。図３において、符号４６はスラグである。
【００６５】
図３に示すように、本発明において溶銑の脱燐処理及び脱炭精錬に用いる転炉設備３１は、その外殻を鉄皮３４で構成され、鉄皮３４の内側に耐火物３５が施行された炉本体３２と、この炉本体３２の内部に挿入され、上下方向に移動可能な上吹きランス３３とを備えている。炉本体３２の上部には、脱燐処理終了後の溶銑４５或いは脱炭精錬終了後の溶鋼（図示せず）を出湯するための出湯口３６が設けられ、また、炉本体３２の炉底部には、攪拌用ガス４７を吹き込むための複数の底吹き羽口３７が設けられている。この底吹き羽口３７はガス導入管３８と接続されている。
【００６６】
上吹きランス３３には、精錬剤として使用する酸化鉄、石灰系媒溶剤、マンガン鉱石、炭素含有物質のうちの１種以上からなる粉体４４を、酸素ガス（工業用純酸素ガス）を搬送用ガスとして酸素ガスとともに供給するための粉体供給管３９と、プロパンガス、液化天然ガス、コークス炉ガス、石油、重油などの燃料を供給するための燃料供給管４０と、供給した燃料を燃焼するための酸素ガス、空気などの酸化性ガスを供給するための燃焼用酸化性ガス供給管４１と、精錬用の酸素ガス（工業用純酸素ガス）を供給するための精錬用酸素ガス供給管４２と、上吹きランス３３を冷却するための冷却水を供給・排出するための冷却水給水管及び排水管（図示せず）とが、接続されている。
【００６７】
粉体供給管３９の他端は、粉体４４を収容したディスペンサー４３に接続され、また、ディスペンサー４３は粉体搬送用ガス供給管３９Ａに接続されており、粉体搬送用ガス供給管３９Ａを通ってディスペンサー４３に供給された酸素ガスが、ディスペンサー４３に収容された粉体４４の搬送用ガスとして機能し、ディスペンサー４３に収容された粉体４４は粉体供給管３９を通って上吹きランス３３に供給され、上吹きランス３３の先端から溶銑４５に向けて吹き付けることができるようになっている。
【００６８】
上吹きランス３３は、図４に示すように、円筒状のランス本体４８と、このランス本体４８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４９とで構成されており、ランス本体４８は、最内管５４、仕切り管５５、内管５６、中管５７、外管５８、最外管５９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。粉体供給管３９は最内管５４に連通し、燃料供給管４０は仕切り管５５に連通し、燃焼用酸化性ガス供給管４１は内管５６に連通し、精錬用酸素ガス供給管４２は中管５７に連通し、冷却水給水管及び排水管はそれぞれ外管５８または最外管５９の何れか一方に連通している。つまり、粉体４４が酸素ガス（＝搬送用ガス）とともに最内管５４の内部を通り、プロパンガスなどの燃料が最内管５４と仕切り管５５との間を通り、燃焼用酸化性ガスが仕切り管５５と内管５６との間隙を通り、精錬用酸化性ガスが内管５６と中管５７との間隙を通り、中管５７と外管５８との間隙及び外管５８と最外管５９との間隙は、冷却水の給水流路または排水流路となっている。中管５７と外管５８との間隙及び外管５８と最外管５９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、どちらを給水流路としても構わない。冷却水は、ランスチップ４９の位置で反転するように構成されている。
【００６９】
最内管５４の内部は、ランスチップ４９のほぼ軸心位置に配置された中心孔５０と連通し、最内管５４と仕切り管５５との間隙は、中心孔５０の周囲に円環状のノズルまたは同心円上の複数個のノズル孔として開口する燃料噴射孔５１と連通し、仕切り管５５と内管５６との間隙は、燃料噴射孔５１の周囲に円環状のノズルまたは同心円上の複数個のノズル孔として開口する燃焼用酸化性ガス噴射孔５２と連通し、内管５６と中管５７との間隙は、燃焼用酸化性ガス噴射孔５２の外周に複数個設置された周囲孔５３と連通している。中心孔５０は、粉体４４を酸素ガス（＝搬送用ガス）とともに吹き付けるためのノズル、燃料噴射孔５１は、燃料を噴射するためのノズル、燃焼用酸化性ガス噴射孔５２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５３は、精錬用酸素ガスを吹き付けるためのノズルである。
【００７０】
つまり、最内管５４の内部が粉体供給流路となり、最内管５４と仕切り管５５との間隙が燃料供給流路となり、仕切り管５５と内管５６との間隙が燃焼用酸素ガス供給流路となり、内管５６と中管５７との間隙が精錬用酸素ガス供給流路となっている。尚、図４において、中心孔５０及び周囲孔５３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、中心孔５０は、ストレート形状のノズルであっても構わない。燃料噴射孔５１及び燃焼用酸化性ガス噴射孔５２は、円環のスリット状に開口するストレート型のノズル、または断面が円形のストレート形状のノズルである。
【００７１】
この上吹きランス３３においては、燃料噴射孔５１から燃料を噴射させ、且つ、同時に燃焼用酸化性ガス噴射孔５２から酸化性ガスを噴射させることで、中心孔５０からの酸素ガスの供給の有無に拘わらず、上吹きランス３３の先端下方に火炎を形成されることができる。つまり、上吹きランス３３において、その先端下方に火炎を形成させる場合には、燃料噴射孔５１から燃料を噴射させ、同時に、燃焼用酸化性ガス噴射孔５２から酸化性ガスを噴射させることを必須とする。当然ではあるが、中心孔５０から噴射される酸素ガスも、燃料噴射孔５１から噴射される燃料の燃焼用ガスとして機能する。
【００７２】
このように構成される転炉設備３１を用い、溶銑４５に対して先ず脱燐処理を施し、次いで、脱炭精錬を施し、高炉から出銑された溶銑から溶鋼を製造する。この脱燐処理及び脱炭精錬は、上記の第１の形態例と同様に行うものであり、その説明は省略する。
【００７３】
以上説明したように、本発明によれば、溶銑に予備処理として行う転炉での脱燐処理、及び、この脱燐処理の施された溶銑の転炉での脱炭精錬において、精錬剤として使用する粉体を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し、火炎の熱を粉体を介して溶銑に着熱させるので、溶銑の温度が上昇し、溶銑の脱燐処理及び脱炭精錬における鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることが可能となり、それにより、ＣＯ2の排出量を従来に比較して大幅に低減することが実現される。
【実施例１】
【００７４】
５重管構造の上吹きランス３を備えた、図１に示す炉容量が２５０トン規模の転炉設備１を用い、高炉から出銑された溶銑（「高炉溶銑」ともいう）に対して、本発明を適用して脱燐処理、及び、脱炭精錬を実施し、溶銑から溶鋼を製造する試験操業を５０ヒート行った。上吹きランス３から吹き込む粉体としては、脱燐処理及び脱炭精錬ともに、粒径が１００〜３００μｍの生石灰と酸化鉄との混合物（８０質量％生石灰−２０質量％酸化鉄）を使用し、燃料としてはプロパンガスを使用し、底吹きの攪拌用ガスとしてはＡｒガスを使用した。また、比較のために、以下の３つの比較例を行った。
【００７５】
比較例１：図２に示す５重管構造の上吹きランス３を使用し、中心孔１９から燃料としてプロパンガスを吹き込み、その周囲の燃料噴射孔２０からプロパンガス燃焼用の酸素ガスを吹き込み、周囲孔２１から精錬用酸素ガスを搬送用ガスとして精錬用酸素ガスとともに粉体（８０質量％生石灰−２０質量％酸化鉄）を吹き込んで脱燐処理及び脱炭精錬を行った。
【００７６】
比較例２：図４に示す６重管構造の上吹きランス３３を使用し、中心孔５０から窒素ガスを搬送用ガスとして粉体（８０質量％生石灰−２０質量％酸化鉄）を吹き込み、燃料噴射孔５１から燃料としてプロパンガスを吹き込み、燃焼用酸化性ガス噴射孔５２からプロパンガス燃焼用の酸素ガスを吹き込み、周囲孔５３から精錬用酸素ガスを吹き込んで脱燐処理及び脱炭精錬を行った。
【００７７】
比較例３：図４に示す６重管構造の上吹きランス３３を使用し、中心孔５０からＡｒガスを搬送用ガスとして粉体（８０質量％生石灰−２０質量％酸化鉄）を吹き込み、燃料噴射孔５１から燃料としてプロパンガスを吹き込み、燃焼用酸化性ガス噴射孔５２からプロパンガス燃焼用の酸素ガスを吹き込み、周囲孔５３から精錬用酸素ガスを吹き込んで脱燐処理及び脱炭精錬を行った。
【００７８】
比較例１〜３も、それぞれ５０ヒートずつ行った。表２に、本発明例及び比較例１〜３における脱燐処理及び脱炭精錬における処理前の溶銑温度及び溶銑成分を示す。
【００７９】
【表２】
0005834980.tif 000003
【００８０】
また、表３に、本発明例及び比較例１〜３における脱燐処理及び脱炭精錬における精錬条件を示す。
【００８１】
【表３】
0005834980.tif 000004
【００８２】
表４に、燃料の燃焼熱による脱燐処理及び脱炭精錬における熱量付与分を熱量銑配換算で示す。熱量銑配換算が高いほど火炎の熱の溶銑への着熱量が高いことを示している。具体的には、熱量銑配換算が１．０％上昇することで、冷鉄源の配合比率を、粉体を加熱しない場合に比較して、１．０％上昇させることができることを示している。比較例１に比べて、比較例２、３及び本発明例では大幅に着熱量が増加していることがわかった。また、比較例２、３に比べて本発明例では更に着熱量が高い結果となっていた。これは表１に示す試験結果と同様に、粉体温度の差によるものである。尚、燃料の供給量を増加すれば、熱量銑配換算が増加することを確認している。
【００８３】
【表４】
0005834980.tif 000005
【００８４】
また、表４に、脱燐処理及び脱炭精錬における処理後の溶銑中及び溶鋼中の燐濃度を示す。本発明例では、溶銑の脱燐処理においては中心孔からの粉体搬送用ガスとして酸素ガスを使用することにより、脱燐処理後の溶銑中燐濃度が低位安定していた。また、脱炭精錬においても、処理後の溶鋼中燐濃度に及ぼす搬送用ガスによる影響が確認された。不活性ガスを粉体搬送用ガスとして使用することは、コストアップとなる。特に、Ａｒガスはコストアップが顕著である。それに対して、搬送用ガスとして酸素ガスを使用する本発明例では、酸素ガスは燃料燃焼用酸素ガスと精錬用酸素ガスとを兼ねるので、コストアップが生じない。表４では、溶銑及び溶鋼をまとめて「溶鉄」と表示している。
【００８５】
本発明によれば、精錬用の粉体を中心孔から供給し、その周囲にバーナー孔（燃料、燃焼用酸素）を配置することにより、バーナーによって形成される火炎によって効率良く粉体を加熱させながら、溶銑に供給が可能である。また、中心孔からの粉体搬送用ガスを酸素ガスとするので、溶銑の脱燐処理においては脱燐反応の促進、脱炭精錬においては精錬コスト低減が可能となった。その結果、脱燐処理及び脱炭精錬での製造コストの削減が可能になり、省資源、省エネルギーが達成されるとともに、転炉操業の安定化が図れ、工業上有益な効果がもたらされる。
【符号の説明】
【００８６】
１  転炉設備
２  炉本体
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  粉体供給管
１０  燃料供給管
１１  精錬用酸素ガス供給管
１２  ディスペンサー
１３  粉体
１４  溶銑
１５  スラグ
１６  攪拌用ガス
１７  ランス本体
１８  ランスチップ
１９  中心孔
２０  燃料噴射孔
２１  周囲孔
３１  転炉設備
３２  炉本体
３３  上吹きランス
３４  鉄皮
３５  耐火物
３６  出湯口
３７  底吹き羽口
３８  ガス導入管
３９  粉体供給管
４０  燃料供給管
４１  燃焼用酸化性ガス供給管
４２  精錬用酸素ガス供給管
４３  ディスペンサー
４４  粉体
４５  溶銑
４６  スラグ
４７  攪拌用ガス
４８  ランス本体
４９  ランスチップ
５０  中心孔
５１  燃料噴射孔
５２  燃焼用酸化性ガス噴射孔
５３  周囲孔
【図１】
0005834980.tif 000006
【図２】
0005834980.tif 000007
【図３】
0005834980.tif 000008
【図４】
0005834980.tif 000009