(57)【要約】【課題】トピードカー内で行われる溶銑予備処理において、スラグフォーミングによるスロッピングの発生を防止する。【解決手段】側部にガス噴射口ｘを有するインジェクションランスを用い、ランス先端の噴射口から溶銑中に固体酸素源を吹き込みつつ、（ｉ）処理の初期においては、インジェクションランスのガス噴射口ｘから、トピードカー上部内側の付着地金に酸素ガスを噴射し、該付着地金を溶解除去し、（ii）処理の中期以降においては、インジェクションランスのガス噴射口ｘをスラグ中に位置させ、該ガス噴射口ｘからスラグ中に窒素ガスを噴射してスラグの撹拌を行う。スロッピング発生の複合的要因であるＣＯのスラグ層内およびトピードカー内の上部での滞留が解消される結果、スロッピング発生が防止される。【選択図】図１
2008297590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トピードカーに保持された溶銑にインジェクションランスを通じて固体酸素源を吹き込んで脱珪−脱燐処理を行う溶銑予備処理法において、
側部にガス噴射口（ｘ）を有するインジェクションランスを用い、ランス先端の噴射口から溶銑中に固体酸素源を吹き込みつつ、下記（ｉ）及び（ii）を行うことを特徴とする溶銑予備処理法。
（ｉ）処理の初期においては、インジェクションランスのガス噴射口（ｘ）から、トピードカー上部内側の付着地金に酸素ガスを噴射し、該付着地金を溶解除去する。
（ii）処理の中期以降においては、インジェクションランスのガス噴射口（ｘ）をスラグ中に位置させ、該ガス噴射口（ｘ）からスラグ中に窒素ガスを噴射してスラグの撹拌を行う。
【請求項２】
処理開始前に、トピードカー内のスラグ上面位置を計測しておき、この計測されたスラグ上面位置に基づき、処理の中期以降においてインジェクションランスのガス噴射口（ｘ）がスラグ中に位置するように、インジェクションランスの高さ調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の溶銑予備処理法。
【請求項３】
（ii）の開始時に、インジェクションランスのガス噴射口（ｘ）の高さ位置を、事前に計測された処理開始前のスラグ上面位置の高さとすることを特徴とする請求項２に記載の溶銑予備処理法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トピードカーに保持された溶銑の予備処理法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶銑予備処理プロセスの１つとして、トピードカーに保持された溶銑にインジェクションランスから固体酸素源（酸化鉄）をインジェクションしつつ、脱珪−脱燐処理を行う方法が行われている。
このような溶銑予備処理では、インジェクションされた固体酸素源が溶銑中に炭素と反応してＣＯガスが発生し、このＣＯガスがスラグ（トップスラグ）のフォーミングを引き起こし、処理中にスラグがトピードカーの受銑口から飛び出す、所謂スロッピング現象が発生し、操業を阻害する。
このような溶銑予備処理中のスロッピングの発生を抑えるためには、固体酸素源のインジェクション速度を低下させるのが有効であるが、インジェクション速度を低下させると、その分処理時間を長くせざるを得ず、生産性の低下や溶銑温度の低下などの問題を生じる。
【０００３】
処理容器内でのスラグフォーミングを抑え、スロッピングの発生を防止するための方法として、特許文献１には、固体酸素源などを吹き込むインジェクションランスの側部から、溶銑とスラグの界面近傍に向けてスラグ移動用ガスを吹き付けることでスラグに開孔部を形成し、この開孔部から溶銑中のＣＯガスを空中に放散させる方法が提案されている。
【特許文献１】特開平２−２９０９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の方法を適用しても、スロッピングの発生を十分抑えることはできない。
したがって本発明の目的は、トピードカーに保持された溶銑にインジェクションランスを通じて固体酸素源を吹き込んで脱珪−脱燐処理を行う溶銑予備処理において、スラグフォーミングによるスロッピングの発生を確実に防止することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、スロッピング発生の原因について詳細に調査・検討を行い、その結果、（1）溶銑中で発生したＣＯガス気泡が粘性のあるスラグに捕捉されてスラグ層内に滞留し、スラグフォーミングによってスラグ層厚が大きくなる、（2）さらに、トピードカー上部の内面（特に受銑口周囲）に付着した地金が障壁になってＣＯガスの放散が妨げられ、ＣＯガスがトピードカー内の上部に滞留する、という複合的な要因でスロッピングが発生することが判明した。したがって、スロッピング発生を確実に防止するには、（i）ＣＯガスがトピードカー上部に滞留しないように、トピードカー上部の内面に付着した地金を除去した状態で処理を行うこと、（ii）特にスラグ層厚が大きくなる処理中期以降において、スラグ層を十分に撹拌してＣＯガスの放散を促進し、スラグ層内でのＣＯガスの滞留を防止すること、が有効であることが判った。
【０００６】
本発明はこ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］トピードカーに保持された溶銑にインジェクションランスを通じて固体酸素源を吹き込んで脱珪−脱燐処理を行う溶銑予備処理法において、
側部にガス噴射口（ｘ）を有するインジェクションランスを用い、ランス先端の噴射口から溶銑中に固体酸素源を吹き込みつつ、下記（ｉ）及び（ii）を行うことを特徴とする溶銑予備処理法。
（ｉ）処理の初期においては、インジェクションランスのガス噴射口（ｘ）から、トピードカー上部内側の付着地金に酸素ガスを噴射し、該付着地金を溶解除去する。
（ii）処理の中期以降においては、インジェクションランスのガス噴射口（ｘ）をスラグ中に位置させ、該ガス噴射口（ｘ）からスラグ中に窒素ガスを噴射してスラグの撹拌を行う。
【０００７】
［2］上記［1］の溶銑予備処理法において、処理開始前に、トピードカー内のスラグ上面位置を計測しておき、この計測されたスラグ上面位置に基づき、処理の中期以降においてインジェクションランスのガス噴射口（ｘ）がスラグ中に位置するように、インジェクションランスの高さ調整を行うことを特徴とする溶銑予備処理法。
［3］上記［2］の溶銑予備処理法において、（ii）の開始時に、インジェクションランスのガス噴射口（ｘ）の高さ位置を、事前に計測された処理開始前のスラグ上面位置の高さとすることを特徴とする溶銑予備処理法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トピードカーに保持された溶銑にインジェクションランスを通じて固体酸素源を吹き込んで脱珪−脱燐処理を行う溶銑予備処理において、スラグフォーミングによるスロッピングの発生を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、トピードカーに保持された溶銑にインジェクションランスを通じて固体酸素源を吹き込んで脱珪−脱燐処理を行う溶銑予備処理方法であり、処理の初期段階では主に脱珪処理がなされ、処理の中期以降では主に脱燐処理がなされる。使用する固体酸素源に特別な制限はないが、通常、鉄鉱石粉、焼結粉、ミルスケールなどのような酸化鉄含有粉が用いられる。
本発明では、インジェクションランスとして、先端に粉体（＋キャリアガス）噴射用の噴射口を有するとともに、側部（長手方向の途中）にガス噴射口ｘを有するものを用い、ランス先端の噴射口から溶銑中に固体酸素源を吹き込みつつ、下記（ｉ）及び（ii）を行う。
（ｉ）処理の初期においては、インジェクションランスのガス噴射口ｘから、トピードカー上部内側の付着地金に酸素ガスを噴射し、この付着地金を溶解除去する。
（ii）処理の中期以降においては、インジェクションランスのガス噴射口ｘをスラグ中に位置させ、ガス噴射口ｘからスラグ中に窒素ガスを噴射してスラグの撹拌を行う。
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
これら図面において、１はトピードカー、１０はその受銑口、２はインジェクションランス、３は溶銑、４はスラグ層である。前記インジェクションランス２は、先端に固体酸素源などの粉体（＋キャリアガス）を噴射するための噴射口２０を有するとともに、側部（長手方向の途中）にガスを噴射するためのガス噴射口ｘを有する。これら噴射口２０とガス噴射口ｘには、ランス内の供給ライン６ａ，６ｂを通じて粉体（＋キャリアガス）またはガスが供給される。
ここで、図４は、溶銑にインジェクションランスを通じて固体酸素源を吹き込んで脱珪−脱燐処理を行う溶銑予備処理において、固体酸素源と溶銑中の炭素との反応で発生するＣＯガス量の推移を示したものであり、主に脱珪処理がなされる処理の初期段階ではＣＯガス発生量は非常に少ないが、主に脱燐処理がなされる処理の中期以降からＣＯガス発生量は急増する。
【００１１】
図１は、処理の初期段階（主に脱珪処理がなされる段階）の処理状況を示しており、トピードカー１の上部内側には、前回チャージで生じた付着地金５が下方に張り出すように生成している。本発明者らは、この付着地金５が障壁になってＣＯガスの放散が妨げられ、ＣＯガスがトピードカー内の上部に滞留することが、スロッピングが発生する複合的要因の一つであることを突き止めた。そこで本発明では、処理の初期においては、インジェクションランス２を、そのガス噴射口ｘが付着地金５と対向するように位置させ、噴射口２０から溶銑中に固体酸素源（＋空気などのキャリアガス）を吹き込みつつ、ガス噴射口ｘから酸素ガスを付着地金５に直接噴射し、付着地金５を溶解除去する。
【００１２】
ガス噴射口ｘから噴射する酸素ガスとしては、純酸素ガスのほか、酸素含有ガスを用いてもよい。
酸素ガスの供給量は付着地金５を溶解除去できる程度であればよく、特別な制限はないが、一般には１５〜２０ｍ３／ｍｉｎ程度が好ましい。酸素ガスの供給量が２０ｍ３／ｍｉｎを超えると耐火物への影響が懸念される。
ガス噴射口ｘの供給ライン６ｂは、酸素ガスと窒素ガスが選択的に供給できるようになっており、図１の処理段階では酸素ガスが供給される。
図１において、αで示すラインが処理開始前のスラグ上面レベルであり、この処理の初期段階では若干のスラグフォーミングが生じているが、スロッピングが引き起こされるようなＣＯガスの大きな滞留は生じていない。
【００１３】
図２は、処理の中期以降の段階（主に脱燐処理がなされる段階）の処理状況を示しており、この段階では、インジェクションランス２のガス噴射口ｘをスラグ層４内に位置させ、噴射口２０から溶銑中に固体酸素源（＋空気などのキャリアガス）を吹き込みつつ、ガス噴射口ｘからスラグ層４内に窒素ガスを噴射し、スラグを撹拌する。
ここで、図１の処理段階から図２の処理段階に移行するに当たり、図２の処理中にガス噴射口ｘが常にスラグ層４内に位置するよう、インジェクションランス２の高さ調整を行う。このため、処理開始前にトピードカー１内のスラグ上面位置を計測しておき、この計測されたスラグ上面位置に基づき、インジェクションランス２のガス噴射口ｘがスラグ中に常に位置するように、インジェクションランス２の高さ調整を行うことが好ましい。
処理開始前のスラグ層４の上面位置は、例えば、図３に示すようにトピードカー１の受銑口１０の上方からマイクロ波レベル計７で計測することができる。なお、スラグ層４の上面位置の計測は他の方法で行ってもよい。
【００１４】
図２の処理段階では、例えば、ガス噴射口ｘの高さ位置を「処理開始前のスラグ上面位置」の高さにすれば、スラグフォーミングで層厚が増大したスラグ層４中にガス噴射口ｘを常に置くことができ、スラグ層４を確実に撹拌することができる。
窒素ガスの供給量に特別な制限はないが、一般には、５〜７Ｎｍ３／ｍｉｎ程度が好ましい。
以上のようにＣＯガスの発生量が急増する処理の中期以降において、スラグ層４をガス撹拌することにより、スラグ層４内のＣＯガスをスラグ層から適切に放出（ガス抜き）することができる。
【００１５】
図１の処理段階（主に脱珪処理がなされる段階）から図２の処理段階（主に脱燐処理がなされる段階）の切替時期は、例えば、処理前の溶銑成分と酸素供給量から溶銑Ｓｉ中濃度を算出し、このＳｉ濃度に基づいて決められる。
また、図１の処理段階および図２の処理段階ともに、溶銑中に固体酸素源とともに気体酸素を吹き込んでもよい。この気体酸素源としては、純酸素ガスのほか、酸素含有ガスを用いてもよい。また、固体酸素源と同じインジェクションランスから気体酸素を吹き込む場合、両者がランス内で接触すると着火のおそれがあるため、ランス内の別々の供給系で供給し、ランス先端で混合されて吹き込まれるようにすることが好ましい。
また、主に図２の処理段階では、精錬剤（脱燐剤）として生石灰、石灰石、消石灰などのＣａＯ源が供給されるが、このＣａＯ源は、例えば、固体酸素源と同じインジェクションランスから溶銑中に吹き込む方法、他のランスから溶銑中に吹き込む或いは溶銑浴面に吹き付ける方法、上置き装入する方法、など任意の方法で溶銑に添加できる。
【００１６】
図５は、固体酸素源やガスの供給形態について、従来法（図５（Ａ））と本発明法（図５（Ｂ））を比較して示したものである。
本発明法において、図１に示す処理の初期段階での操業と、図２に示す処理の中期以降の操業を組み合わせることにより、スロッピング発生の複合的要因である、ＣＯガスのスラグ層内およびトピードカー内の上部での滞留を効果的に解消することができ、その結果、インジェクション速度を低下させることなく、処理中のスロッピング発生を確実に防止することができる。
【実施例】
【００１７】
トピードカー（溶銑処理量２５０ｔ）を用いて溶銑の脱珪−脱燐処理を行った。この脱珪−脱燐処理では、インジェクションランスを通じて必要な固体および気体の供給を行った。各精錬段階での溶銑成分と溶銑温度は以下のとおりである。
（1）脱珪処理前
・溶銑成分  Ｓｉ：０．２mass％、Ｐ：０．１５０mass％
・溶銑温度  １３６０℃
（2）脱珪処理後・脱燐処理前
・溶銑成分  Ｓｉ：０．０１mass％、Ｐ：０．１５０mass％
・溶銑温度  １３５０℃
（3）脱燐処理後
・溶銑成分  Ｓｉ：０．０１mass％、Ｐ：０．０５０mass％
・溶銑温度  １２５０℃
【００１８】
［発明例］
図１および図２に示すような側部にガス噴射口ｘを有するインジェクションランスを用い、本発明条件に従い脱珪処理（処理の初期）と脱燐処理（処理の中期以降）を次のようにして行った。
（a）脱珪処理
図１に示すように、処理の全期間を通じて、インジェクションランスのガス噴射口ｘから、トピードカー上部内側の付着地金に対して１５Ｎｍ３／ｍｉｎの供給量で酸素ガスを噴射し、付着地金を溶解除去した。同じく、インジェクションランスの噴射口２０から溶銑中に固体酸素源（鉄鉱石粉）＋キャリアガス（空気）を吹き込むとともに、同ランスの他の供給系から供給される酸素ガスを溶銑中に吹き込んだ。それぞれの供給量および処理時間は以下のとおりである。
・供給量  固体酸素源：３０Ｎｍ３／ｍｉｎ（気体酸素換算量）
キャリアガス：７Ｎｍ３／ｍｉｎ
酸素ガス：１５Ｎｍ３／ｍｉｎ
・処理時間：１５分
【００１９】
（b）脱燐処理
図２に示すように、処理の全期間を通じて、インジェクションランスのガス噴射口ｘをスラグ中に位置させ（脱燐処理開始直前のスラグ上面位置）、このガス噴射口ｘからスラグ中に５Ｎｍ３／ｍｉｎの供給量で窒素ガスを噴射してスラグの撹拌を行った。同じく、インジェクションランスの噴射口２０から溶銑中に固体酸素源（鉄鉱石粉）＋キャリアガス（空気）を吹き込むとともに、同ランスの他の供給系から酸素ガス＋ＣａＯ（脱燐剤）を供給し、これらを溶銑中に吹き込んだ。それぞれの供給量および処理時間は以下のとおりである。
・供給量  固体酸素源：５０Ｎｍ３／ｍｉｎ（気体酸素換算量）
キャリアガス：７Ｎｍ３／ｍｉｎ
酸素ガス：２０Ｎｍ３／ｍｉｎ
ＣａＯ：２〜３ｔ／ｃｈ
・処理時間：１５分
脱燐処理においてスラグフォーミングが適切に抑制できた結果、高速処理が可能となり、脱燐処理を１５分で終了することができた。また、スロッピングの発生頻度は、従来法の２０〜３０％程度に抑えることができた。
【００２０】
［比較例（従来法）］
従来から使用されているインジェクションランスを用い、脱珪処理と脱燐処理を次のようにして行った。
（a）脱珪処理
処理の全期間を通じて、インジェクションランス先端の噴射口から溶銑中に固体酸素源（鉄鉱石粉）＋キャリアガス（空気）を吹き込んだ。それぞれの供給量および処理時間は以下のとおりである。
・供給量  固体酸素源：３０Ｎｍ３／ｍｉｎ（気体酸素換算量）
キャリアガス：７Ｎｍ３／ｍｉｎ
・処理時間：１５分
【００２１】
（b）脱燐処理
処理の全期間を通じて、インジェクションランスの噴射口から溶銑中に固体酸素源（鉄鉱石粉）＋キャリアガス（空気）を吹き込んだ。また、脱燐剤であるＣａＯを上置き装入した。それぞれの供給量および処理時間は以下のとおりである。
・供給量  固体酸素源：５０Ｎｍ３／ｍｉｎ（気体酸素換算量）
キャリアガス：７Ｎｍ３／ｍｉｎ
ＣａＯ：２〜３ｔ／ｃｈ
・処理時間：２０分
脱燐処理においてスラグフォーミングを抑制する必要から、高速処理ができず、脱燐処理に２０分を要した。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明において、処理の初期段階の処理状況を示す説明図
【図２】本発明において、処理の中期以降の段階の処理状況を示す説明図
【図３】本発明において、処理開始前のスラグ上面位置の計測方法の一例を示す説明図
【図４】溶銑中に固体酸素源を吹き込んで脱珪−脱燐処理を行う溶銑予備処理において、固体酸素源と溶銑中の炭素との反応で発生するＣＯガス量の推移を示すグラフ
【図５】固体酸素源・ガスの供給形態について、従来法（図（Ａ））と本発明法（図（Ｂ））を比較して示した図面
【符号の説明】
【００２３】
１  トピードカー
２  インジェクションランス
３  溶銑
４  スラグ層
５  付着地金
６ａ，６ｂ  供給ライン
７  マイクロ波レベル計
１０  受銑口
２０  噴射口
ｘ  ガス噴射口
【図１】
2008297590.tif 000003
【図２】
2008297590.tif 000004
【図３】
2008297590.tif 000005
【図４】
2008297590.tif 000006
【図５】
2008297590.tif 000007