(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯内に含有されているリン成分を調節する脱リンフラックスであって、
前記脱リンフラックスは、ＢａＣＯ３を含む主原料と、補助原料とを含み、
前記補助原料は、ＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３のうちのどちらか一方を含む第１の原料と、ＣａＦ２を含む第２の原料とを含み、
前記脱リンフラックスの全体に対して、前記補助原料が０ｗｔ％超え、且つ、３０ｗｔ％以下であることを特徴とする脱リンフラックス。
【請求項２】
前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含むに当たって、
前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、２．３以下であることを特徴とする請求項１に記載の脱リンフラックス。
【請求項３】
前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含むに当たって、
前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、１．４以下であることを特徴とする請求項２に記載の脱リンフラックス。
【請求項４】
前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含むに当たって、
前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０．５以上、且つ、１以下であることを特徴とする請求項３に記載の脱リンフラックス。
【請求項５】
前記第１の原料がＮａ２ＣＯ３を含むに当たって、
前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、４以下であることを特徴とする請求項１に記載の脱リンフラックス。
【請求項６】
前記第１の原料がＮａ２ＣＯ３を含むに当たって、
前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０．７以上、且つ、２以下であることを特徴とする請求項５に記載の脱リンフラックス。
【請求項７】
前記脱リンフラックスの全体に対して、前記補助原料が０ｗｔ％超え、且つ、２０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の脱リンフラックス。
【請求項８】
前記補助原料の全体に対して、前記第２の原料が２ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の脱リンフラックス。
【請求項９】
溶湯内に含有されているリン成分を調節する脱リンフラックスの製造方法であって、
主原料であるＢａＣＯ３を用意する過程と、
ＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３のうちのどちらか一方を含む第１の原料と、ＣａＦ２を含む第２の原料とを含む補助原料を用意する過程と、
前記主原料と前記補助原料とを混合する過程と、
を含み、
前記主原料と前記補助原料とを混合する過程において、前記脱リンフラックスの全体に対して、前記補助原料が３０ｗｔ％以下となるように混合することを特徴とする脱リンフラックスの製造方法。
【請求項１０】
前記補助原料を用意するに当たって、
前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、２．３以下となるようにすることを特徴とする請求項９に記載の脱リンフラックスの製造方法。
【請求項１１】
前記補助原料を用意するに当たって、
前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、１．４以下となるようにすることを特徴とする請求項１０に記載の脱リンフラックスの製造方法。
【請求項１２】
前記補助原料を用意するに当たって、
前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０．５以上、且つ、１以下となるようにすることを特徴とする請求項１１に記載の脱リンフラックスの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の原料がＮａ２ＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、４以下となるようにすることを特徴とする請求項９に記載の脱リンフラックスの製造方法。
【請求項１４】
前記第１の原料がＮａ２ＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する前記第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０．７以上、且つ、２以下となるようにすることを特徴とする請求項１３に記載の脱リンフラックスの製造方法。
【請求項１５】
前記主原料と補助原料とを混合する過程において、前記脱リンフラックスの全体に対して、前記補助原料が２０ｗｔ％以下となるように混合することを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれか一項に記載の脱リンフラックスの製造方法。
【請求項１６】
前記補助原料を用意する過程において、
前記補助原料の全体に対して、前記第２の原料が２ｗｔ％以上となるように混合することを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれか一項に記載の脱リンフラックスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱リンフラックス及びその製造方法に係り、より詳しくは、フェロマンガンの脱リン効率を向上させることのできる脱リンフラックス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼用の合金鉄として用いられるフェロマンガンは、通常の炭素鋼にマンガン（Ｍｎ）成分を調整するために用いられており、所要のマンガン（Ｍｎ）の含量に応じてフェロマンガンを投入して用いられる。このとき、フェロマンガンの投入比率が高くなると、フェロマンガン中に含まれる不純物である炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）の影響が大きくなる。
最近では、ステンレス製品のようにＭｎが２５ｗｔ％まで含有される製品の開発及び生産が行われている。Ｍｎが非常に高く含有されている様々な製品群が開発及び生産されることに伴い、Ｍｎの含有量を高めるために溶鋼に投入されるＭｎ合金に含まれている不純物元素が鉄鋼製品の品質特性に及ぼす影響が大きくなっている。
鉄鋼製品のＭｎの含量を増やすために使用されるＭｎ合金元素の代表例としては、Ｍｎ成分が９９％以上と非常に多く含有されているＭｎ金属（Ｍｎ  ｍｅｔａｌ）と、Ｆｅが１５〜３０ｗｔ％のレベルで含有されているＦｅＭｎ製品とが挙げられる。
【０００３】
Ｍｎ金属（Ｍｎ  ｍｅｔａｌ）の場合、生産工程の特性からみて、不純物元素の含量が非常に少なく、高純度を保っているため、鉄鋼製品の品質特性に及ぼす影響は少ない。
一方、ＦｅＭｎの場合、通常、炭素（Ｃ）の含量が６〜７ｗｔ％であり、リン（Ｐ）の含量が０．０８〜０．１５ｗｔ％であり、且つ、窒素（Ｎ）の含量が０．１ｗｔ％未満であるレベルで生産されており、これらの元素が鉄鋼製品に及ぼす影響は大きい。
ＦｅＭｎに含まれている炭素（Ｃ）は、脱炭精錬炉において酸素を吹き込んで炭素（Ｃ）を取り除く脱炭工程を通じてその含量を０．５〜７ｗｔ％の範囲にまで低くする。いうまでもなく、必要に応じて、炭素（Ｃ）の含量をさらに低く制御することもある。
また、窒素（Ｎ）の場合は、ＦｅＭｎを生産する工程における窒素の混入を極力抑える方法により制御可能であるため、大きな問題となっていない。
【０００４】
一方、リン（Ｐ）は、鉄鋼製品の脆性を格段に助長する代表的な物質であって、鉄鋼工程におけるリン（Ｐ）を取り除く脱リン工程が非常に重要である。
ＦｅＭｎ中のリン（Ｐ）の含量を低減させるための脱リン技術として、ＦｅＭｎ鉱滓（スラグ、ｓｌａｇ）を利用する方法がある。この方法は、鉱石を投入して高炭素ＦｅＭｎを生産する電機炉において生産される高炭素ＦｅＭｎとともに発生する鉱滓（Ｓｌａｇ）を用いて生産する方法である。高炭素ＦｅＭｎの生産に際して、リン（Ｐ）のマンガン（Ｍｎ）との高い親和力を有するため、リン（Ｐ）のほとんどが高炭素ＦｅＭｎ側に分配され、電気炉鉱滓（Ｓｌａｇ）には非常に少量のリン（Ｐ）が含有されるという特性がある。これを用いて、電気炉において生産された鉱滓（Ｓｌａｇ）中に含まれているＭｎ酸化物を還元させてＦｅＭｎを生産する技術であり、これは、非常に低含量のリン（Ｐ）とともに、炭素（Ｃ）含量の非常に低いＦｅＭｎを生産することができるというメリットがある。しかしながら、この工程は、鉱滓（Ｓｌａｇ）を還元させるために還元剤としてシリコン（Ｓｉ）が含有されているＳｉＭｎもしくはＡｌを生産あるいは購入しなければならず、電気炉において生産された鉱滓（Ｓｌａｇ）の保温及び温度制御を行わなければならないため、大規模の炉体を稼働させなければならず、鉱滓（Ｓｌａｇ）と還元剤との反応を誘導する工程など生産工程が複雑であり、また、所要時間が非常に長いために、生産性及びコストの管理の側面からみて、非常に不利に作用してしまう。
【０００５】
このような問題を克服するために、電気炉において生産された高炭素ＦｅＭｎ溶湯を対象としてリン（Ｐ）を直接的に取り除く脱リン工程技術が開発されている。代表的な技術として、ＢａＣＯ３系の脱リンフラックス（Ｆｌｕｘ）を用いてＫＲ攪拌及び脱リンフラックス粉体の吹き込みを行い、高炭素ＦｅＭｎを対象に脱リン処理を施す方法がある。なお、脱リンに用いられる脱リンフラックスの効率を向上させるべく、ＢａＣＯ３とＢａＯの含有量を制御する方法がある。
ＢａＣＯ３とＢａＯとの比率を調整する技術は、脱リンフラックスの製造のために、ＢａＣＯ３のか焼反応を誘導してＢａＯを生成する工程段階を経るため、工程が複雑になるという問題がある。ＢａＯそのものを用いるためには、ＢａＯを購入もしくは生産をする必要があるが、ＢａＯの生産それ自体が困難であり、強力な水和反応によって保管もまた決して容易ではないという問題がある。この理由から、工業的にＢａＯを量産する会社もないため、ＦｅＭｎの生産会社が他の会社からＢａＯを購入して使用する方法もまた不可能である。
ＢａＣＯ３に媒溶剤としてのＮａＦ、Ａｌ２Ｏ３のうちの少なくとも一方を添加剤として投入する多くの研究・開発が盛んに行われている。
【０００６】
ところが、ＮａＦの場合は、媒溶剤と脱リン効率を向上させる機能を有しているが、有害な化学物質として指定されているため、ＮａＦを用いるためには多種多様な安全装置及び環境防止施設が求められている。なお、ＮａＦは、製品の生産特性からみて、高価であるため、製造コストの高騰の負担として働くという問題がある。
そして、Ａｌ２Ｏ３などの添加は、脱リン効率を低下させるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＫＲ０８８９８５９Ｂ１
【特許文献２】ＫＲ１０３６３１７Ｂ１
【特許文献３】ＫＲ１０３６３２１Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的とするところは、フェロマンガンの脱リン効率を向上させることのできる脱リンフラックス及びその製造方法を提供することにある。
また他の目的とするところは、鉱滓の融点を低下させ、流動性を確保することのできる脱リンフラックス及びその製造方法を提供することにある。
さらに他の目的とするところは、脱リンが行われる転炉の下部に設けられてガスを吹き込む底吹ノズルの閉塞の発生を防止することのできる脱リンフラックス及びその製造方法を提供することにある。
さらにまた他の目的とするところは、環境に対する危害要素が少なく、製造コストを節減することのできる脱リンフラックス及びそ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】
【０００９】
本発明の脱リンフラックスは、溶湯内に含有されているリン成分を調節する脱リンフラックスであって、前記脱リンフラックスは、ＢａＣＯ３を含む主原料と、補助原料とを含み、前記補助原料は、ＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３のうちのどちらか一方を含む第１の原料と、ＣａＦ２を含む第２の原料とを含むことを特徴とする。
【００１０】
前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含むに当たって、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、２．３以下であることがよい。
前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含むに当たって、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、１．４以下であることが好ましい。
【００１１】
前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含むに当たって、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０．５以上、且つ、１以下であることが好ましい。
前記第１の原料がＮａ２ＣＯ３を含むに当たって、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、４以下であることがよい。
【００１２】
前記第１の原料がＮａ２ＣＯ３を含むに当たって、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０．７以上、且つ、２以下であることが好ましい。
前記脱リンフラックスの全体に対して、前記補助原料が０ｗｔ％超え、且つ、３０ｗｔ％以下であることがよい。
【００１３】
前記脱リンフラックスの全体に対して、前記補助原料が０ｗｔ％超え、且つ、２０ｗｔ％以下であることが好ましい。
前記補助原料の全体に対して、前記第２の原料が２ｗｔ％以上であることがよい。
【００１４】
本発明の脱リンフラックスの製造方法は、溶湯内に含有されているリン成分を調節する脱リンフラックスの製造方法であって、主原料であるＢａＣＯ３を用意する過程と、ＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３のうちのどちらか一方を含む第１の原料と、ＣａＦ２を含む第２の原料とを含む補助原料を用意する過程と、前記主原料と補助原料とを混合する過程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記補助原料を用意するに当たって、前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、２．３以下となるようにすることがよい。
前記補助原料を用意するに当たって、前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、１．４以下となるようにすることが好ましい。
【００１６】
前記補助原料を用意するに当たって、前記第１の原料がＮａＨＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０．５以上、且つ、１以下となるようにすることが好ましい。
前記第１の原料がＮａ２ＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、４以下となるようにすることができる。
【００１７】
前記第１の原料がＮａ２ＣＯ３を含む場合、前記第１の原料に対する第２の原料の含量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０．７以上、且つ、２以下となるようにすることが好ましい。
前記主原料と補助原料とを混合する過程において、前記脱リンフラックスの全体に対して、前記補助原料が３０ｗｔ％以下となるように混合することがよい。
【００１８】
前記主原料と補助原料とを混合する過程において、前記脱リンフラックスの全体に対して、前記補助原料が２０ｗｔ％以下となるように混合することが好ましい。
前記補助原料を用意する過程において、前記補助原料の全体に対して、前記第２の原料が２ｗｔ％以上となるように混合することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の実施形態に係る脱リンフラックスによると、脱リン率を向上させ、且つ、脱リン中にキャリアガスを吹き込む底吹ノズルの閉塞を防止することができる。また、従来のように、環境に有害な物質を使用しないことから、環境汚染のリスクを減らすことができ、環境汚染の防止のための施設及び有害物質の管理にかかるコストの負担を解消することができる。さらに、相対的に安価なＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３とＣａＦ２を用いることにより、コストを節減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る脱リンフラックスの製造方法を示す手順図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示する実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化されることができる。これらの実施形態は単に本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に教示するために提供されるものである。
【００２２】
本発明は、フェロマンガン（ＦｅＭｎ）溶湯中のリン（Ｐ）の含量を低減させるために用いられる脱リンフラックス及び脱リンフラックスの製造方法を提供する。より詳しくは、本発明は、脱リンフラックス及び鉱滓の融点を低下させて、流動性を確保しながら、フェロマンガンの脱リン効率を向上させることができ、従来に比べて環境に対する危害要素が少なく、製造コストを節減することのできるフラックス及びその製造方法を提供する。より具体的には、炭素の含量が５〜７重量％である高炭素フェロマンガン（ＦｅＭｎ）溶湯を対象として脱リンを行う脱リンフラックス及び脱リンフラックスの製造方法を提供する。
また、脱リンフラックスによる脱リン率が３０％以上であり、且つ、脱リンが行われる転炉の下部に設けられた底吹ノズルを閉塞させない、または閉塞の発生を防止する脱リンフラックス及び脱リンフラックスの製造方法を提供する。
本発明の実施形態に係る脱リンフラックスは、高塩基性の原料であるＢａＣＯ３と、ＮａＨＣＯ３及びＮａ２ＣＯ３のうちのいずれか一種と、ＣａＦ２とを含む。
【００２３】
一方、溶鋼フェロマンガン溶鋼中に高塩基性の物質であるＢａＣＯ３を含む脱リンフラックスを投入すれば、フェロマンガン中のリン（Ｐ）と酸素とが反応してリン酸化物（Ｐ２Ｏ５）を形成し、前記リン酸化物（Ｐ２Ｏ５）は、高塩基性の物質により捕集されて安定相となる。このとき、脱リンフラックスとして高塩基性の酸化物を用いる場合、リン酸化物（Ｐ２Ｏ５）との反応を促すためには液状の状態で存在せねばならないため、鉱滓の融点を低くする媒溶剤を用いることになる。なお、脱リン率を向上させるための添加剤を用いる必要がある。
実施形態に係る脱リンフラックスは、脱リンフラックスの全重量％（１００ｗｔ％）に対して、主原料が７０ｗｔ％以上、且つ、補助原料が３０ｗｔ％以下で含有されることがよい。より好ましくは、主原料が８０ｗｔ％以上で、且つ、補助原料が２０ｗｔ％以下で含有される。ここで、主原料はＢａＣＯ３であることがよく、補助原料はＮａＨＣＯ３及びＮａ２ＣＯ３のうちのどちらか一方と、ＣａＦ２とを含むことがよい。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る脱リンフラックスの製造方法を示す手順図である。
以下、図１に基づいて、本発明の実施形態に係る脱リンフラックスの製造方法について説明する。
図１に示したとおり、本発明の実施形態に係る脱リンフラックスの製造方法は、主原料であるＢａＣＯ３を用意する過程（Ｓ１１０）と、補助原料を用意する過程（Ｓ１２０）と、主原料と補助原料とを混合する過程（Ｓ２００）と、を含む。
補助原料を用意する過程（Ｓ１２０）は、第１の原料及び第２の原料を用意する過程（Ｓ１２１、Ｓ１２２）を含む。ここで、第１の原料は、ＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３のうちのどちらか一方を含み、第２の原料は、ＣａＦ２を含む。ＮａＨＣＯ３はまたはＮａ２ＣＯ３は、脱リンフラックス及び鉱滓の融点を低くする媒溶剤の役割を果たす。そして、ＣａＦ２は、脱リン効率を向上させる添加剤の役割を果たす。
【００２５】
主原料と補助原料とを混合するに当たって（Ｓ２００）、補助原料が脱リンフラックスの全体に対して３０ｗｔ％以下、より好ましくは、２０ｗｔ％以下となるように混合する。例えば、補助原料が３０ｗｔ％を超えると、ＢａＣＯ３を用いた高塩基度の効果が減って、脱リン率が低下する問題がある。
補助原料は、第１の原料と第２の原料との混合物であり、第１の原料としてＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３を用い、第２の原料としてＣａＦ２を用いる。すなわち、実施形態に係る補助原料は、例えば、ＮａＨＣＯ３及びＣａＦ２を含む構成であってもよく、Ｎａ２ＣＯ３及びＣａＦ２を含む構成であってもよい。
このため、実施形態に係る脱リンフラックスは、例えば、ＢａＣＯ３、ＮａＨＣＯ３及びＣａＦ２を含む構成であってもよく、ＢａＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３及びＣａＦ２を含む構成であってもよい。
【００２６】
ＮａＨＣＯ３を含む粉体状態の脱リンフラックスを溶湯に投入すれば、６０℃の低温から次の反応式１のような反応が起きて、吹き込みと同時に多量のＨ２Ｏ及びＣＯ２が生じ、このガスにより溶湯の攪拌力が向上する効果があり、これにより、脱リン効率が増加する付随的な効果も奏される。そして、最終的に生成されたＮａ２ＣＯ３は、融点が８５１℃の低融点の物質であって、生成された脱リン鉱滓の融点を低下させる媒溶剤としての機能をする。
〔反応式１〕  ２ＮａＨＣＯ３  →  Ｎａ２ＣＯ３  ＋  Ｈ２Ｏ  ＋  ＣＯ２
【００２７】
第１の原料としてＮａ２ＣＯ３を直接的に用いても同じ効果が得られる。すなわち、補助原料は、Ｎａ２ＣＯ３（第１の原料）と、ＣａＦ２（第２の原料）とを含んでいてもよい。Ｎａ２ＣＯ３を直接的に用いると、同じ含量のＮａＨＣＯ３よりもＮａ元素そのものの比率が２倍に増えることから、ＮａＨＣＯ３よりも高い含量のＮａ２ＣＯ３が脱リン鉱滓に混入される。このため、媒溶剤としての役割がさらに大きくなり、ＮａＨＣＯ３と同等または類似の脱リン効果が得られる。
これらの実施形態に係る脱リンフラックスを用いる場合、３０％以上に脱リン率を向上させることができる。また、脱リンフラックス及び鉱滓の融点を低くすることができて、流動性を高く保つことができるため、溶湯との反応効率が高く、転炉の下部に設けられてキャリアガスを吹き込む底吹ノズルの閉塞を防止することができる。
そして、第１の原料と、第２の原料とを含む補助原料を主原料と混合するに当たって、第１の原料に対する第２の原料の重量比を適宜に調整することにより、脱リン率をさらに向上させることができる。
【００２８】
例えば、第１の原料としてＮａＨＣＯ３を用いる場合、第１の原料（ＮａＨＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、２．３以下に調節されることが有効である。好ましくは、第１の原料（ＮａＨＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、１．４以下、より好ましくは、０．５以上１以下となるようにする。第１の原料（ＮａＨＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）は、第１の原料の混合量を調節したり、第２の原料の混合量を調節したりすることにより調節可能である。
そして、脱リン率を向上させるために、第２の原料（ＣａＦ２）が補助原料の全体に対して２ｗｔ％以上となるようにすることが有効である。すなわち、第１の原料（ＮａＨＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、２．３以下であるとき、第２の原料（ＣａＦ２）が２ｗｔ％未満であるときに比べて、第２の原料（ＣａＦ２）が２ｗｔ％以上であるときの方にさらに高い脱リン率を示す傾向にあるので、第２の原料（ＣａＦ２）が補助原料の全体に対して２ｗｔ％以上となるようにすることがさらに有効である。
【００２９】
一方、第２の原料（ＣａＦ２）が２ｗｔ％未満であるが、第１の原料（ＮａＨＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）を２．３以下に調整するために、第１の原料（ＮａＨＣＯ３）の含量を増やす方法がある。ところが、同方法は、第２の原料（ＣａＦ２）が２ｗｔ％以上であり、且つ、第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）を２．３以下に調整するときに比べて、脱リン率が相対的に低い。したがって、脱リン率への直接的な影響が大きな第２の原料（ＣａＦ２）を２ｗｔ％以上とし、且つ、第１の原料（ＮａＨＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が２．３以下となるように、好ましくは、０超え、且つ、１．４以下となるように、より好ましくは、０．５以上、且つ、１以下となるようにする。
別の例によれば、第１の原料としてＮａ２ＣＯ３を用いる場合、第１の原料（Ｎａ２ＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、４以下となるようにし、０．７以上、且つ、２以下となるようにすることがより好ましい。第１の原料（Ｎａ２ＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）は、第１の原料の混合量を調節したり、第２の原料の混合量を調節したりすることにより調節可能である。
【００３０】
このような場合であっても、第２の原料（ＣａＦ２）が補助原料の全体に対して２ｗｔ％以上とすることが有効である。すなわち、第１の原料（Ｎａ２ＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が４以下であるとき、第２の原料（ＣａＦ２）が２ｗｔ％未満であるときに比べて、第２の原料（ＣａＦ２）が２ｗｔ％以上であるときの方にさらに高い脱リン率を示す傾向にあるので、第２の原料（ＣａＦ２）が補助原料の全体に対して２ｗｔ％以上とすることが有効である。
一方、第２の原料（ＣａＦ２）が２ｗｔ％未満であるが、第１の原料（Ｎａ２ＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）を４以下に調整するために、第１の原料（Ｎａ２ＣＯ３）の含量を増やす方法がある。ところが、同方法は、第２の原料（ＣａＦ２）が２ｗｔ％以上であり、且つ、第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）を４以下に調整するときに比べて、脱リン率が相対的に低い。したがって、脱リン率への直接的な影響が大きな第２の原料（ＣａＦ２）を２ｗｔ％以上とし、且つ、第１の原料（Ｎａ２ＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、４以下、より好ましくは、０．７以上、且つ、２以下となるようにする。
【００３１】
以下、本発明について、具体的な種々の実施例及び比較例を挙げて詳しく説明する。
表１は、第１〜第６の比較例における脱リンフラックスの組成を示すものであり、表３は、第１〜第６の比較例における脱リンフラックスを用いた脱リン率及び転炉の下部に設けられた底吹ノズルの閉塞有無を示すものである。
表２は、第１〜第９の実施例における脱リンフラックスの組成を示すものであり、表４は、第１〜第９の実施例における脱リンフラックスを用いた脱リン率及び転炉の下部に設けられた底吹ノズルの閉塞の有無を比較したものである。
【００３２】
第１の比較例は、ＢａＣＯ３のみを含む脱リンフラックスであって（ＢａＣＯ３  １００ｗｔ％）、ＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３を含まず、ＣａＦ２を含まない。そして、第２の比較例は、ＢａＣＯ３と、１０ｗｔ％のＮａＨＣＯ３とを含む脱リンフラックスであって、ＣａＦ２を含まない。また、第３及び第４の比較例は、ＢａＣＯ３及びＮａ２ＣＯ３を含み、ＣａＦ２を含まない脱リンフラックスであって、第３の比較例は、Ｎａ２ＣＯ３が１０ｗｔ％、第４の比較例は、Ｎａ２ＣＯ３が２０ｗｔ％含有されている。そして、第５及び第６の比較例は、ＢａＣＯ３とＣａＦ２とを含む脱リンフラックスであって、ＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３を含まない。ここで、第５及び第６の比較例は、ＣａＦ２の含有量がそれぞれ異なる。
そして、第１の実施例〜第９の実施例に従う脱リンフラックスは、主原料であるＢａＣＯ３と、補助原料の第１の原料としてのＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３と、第２の原料としてのＣａＦ２と、を含む。ここで、第１〜第５の実施例に従う脱リンフラックスは、ＢａＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＣａＦ２を含み、各成分の組成の含量が異なる。そして、第６〜第９の実施例に従う脱リンフラックスは、ＢａＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＣａＦ２を含み、各成分の組成の含量が異なる。
そして、第１〜第６の比較例及び第１〜第７の実施例の脱リンフラックスの組成において、ＢａＣＯ３の含量を記載しなかったが、脱リンフラックスの全体を１００ｗｔ％としたとき、補助原料を除く残りの残部の含量がＢａＣＯ３の含量である。
【００３３】
【表１】
0006788742.tif 000002
【００３４】
【表２】
0006788742.tif 000003
【００３５】
【表３】
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【００３６】
【表４】
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【００３７】
実験のために、炭素（Ｃ）が５〜７重量％である高炭素フェロマンガン（ＦｅＭｎ）溶湯を対象として脱リンを行った。そして、脱リン方法は、フェロマンガン溶湯にランス（ｌａｎｃｅ）を沈積した後、転炉の下部に設けられた底吹ノズルを介してキャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｇａｓ）を吹き込みながら、溶湯に脱リンフラックスを吹き込むことにより行った。同じ条件下での比較のために、フラックスの原単位は、同様に１４０ｋｇ／ｔｏｎを吹き込み、脱リンフラックスの吹き込み済み及び脱リン工程済みの際の終点温度は、同様に１３１０℃以下に管理した。
第１〜第６の実施例及び第９の実施例による脱リンフラックスは、第１の比較例に比べて脱リン率が高い。これは、実施例の場合、ＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３により融点の低下、流動性の確保及び攪拌効率の向上効果と、ＣａＦ２による脱リン率の向上効果によるものである。一方、第１の比較例の場合、脱リンフラックスが高塩基性の物質であるＢａＣＯ３のみを含み、前記ＢａＣＯ３が多量含有されているため、脱リンフラックス及び鉱滓の融点が高くなり、これにより、流動性が低くなって脱リン率が低くなるため、第１〜第６の実施例及び第９の実施例に比べて脱リン率が低い。
また、ＢａＣＯ３の他にＮａＨＣＯ３を含む第２の比較例と第１〜第５の実施例とを比較すれば、第２の比較例に比べて、第１〜第５の実施例の脱リン率１．９倍以上高い。より具体的には、第５の実施例は、第１の比較例に比べ１．９倍高く、第１〜第４の実施例は２倍以上高く、これらのうち、第２及び第３の実施例は２．５倍以上高い。
【００３８】
一方、第２の比較例の場合、Ｎａ２ＣＯ３が１０ｗｔ％含有される第３の比較例に比べて高く、Ｎａ２ＣＯ３が２０ｗｔ％含有される第４の比較例と略同じ脱リン率を示すが、本発明の第１〜第９の実施例に従う脱リンフラックスに比べて脱リン率が低い。これは、第２の比較例の場合、脱リン率に直接的な影響を及ぼすＣａＦ２を含んでいないためである。
そして、ＢａＣＯ３の他にＮａ２ＣＯ３を含む第３及び第４の比較例と第６〜第９の実施例とを比較すれば、第６〜第９の実施例の脱リン率が、第３及び第４の比較例に比べ約１．４倍以上高い。これは、第３及び第４の比較例の場合、ＣａＦ２を含んでいないが、第６〜第９の実施例の場合、Ｎａ２ＣＯ３の他にＣａＦ２を含んでいるためである。また、補助原料としてＮａ２ＣＯ３のみを混合した脱リンフラックス（第３及び第４の比較例）は、脱リンの初期に媒溶剤としての役割を行って、脱リンフラックスの融点を低くして溶融状態を保つが、脱リン操業を行いながら、Ｍｎ酸化物の発生とともにＮａ２ＣＯ３が揮発され、媒溶剤の役割を果たせなくなるという現象が生じ、脱リン鉱滓の固化により脱リン率が減ったものであってもよい。
一方、ＣａＦ２及びＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３を含んでいない第１の比較例と、ＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３を含んでいない第５及び第６の比較例に従う脱リンフラックスの脱リン率は、Ｎａ２ＣＯ３とＣａＦ２を含んでいる第７及び第８の実施例に従う脱リンフラックスの脱リン率に比べて高い。そして、第５及び第６の比較例を比較すると、ＣａＦ２の含量が増えるにつれて、脱リン率が次第に高くなるという傾向を示す。
【００３９】
しかし、脱リンフラックスがＢａＣＯ３のみを含むか（第１の比較例）、ＢａＣＯ３とＣａＦ２のみを含むフラックスの場合（第５及び第６の比較例）、脱リン工程が行われることにより発生するＣａＯにより脱リン鉱滓が高融点化する。このため、湯面を覆う鉱滓の流動性が非常に低くなり、これは、転炉の下部に設けられ、粉体状の脱リンフラックスの移動または攪拌のために不活性ガスまたはキャリアガスを吹き込む底吹ノズルが閉塞する要因となる。これにより、脱リンを行いながら、溶湯のはじき現象が甚だしく発生し、酷い場合、高炉（Ｌａｄｌｅ）の外にあふれてしまう現象が生じたりして、操業性が格段に悪くなるという問題がある。
また、第１の比較例、第５及び第６の比較例の場合、脱リンフラックスの流動性が低下するにつれて、溶湯との反応率が次第に低くなって、第１〜第６の実施例、第９の実施例に従う脱リンフラックスに比べて脱リン率が低い。
したがって、本発明の実施例に係る脱リンフラックスは、ＢａＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＣａＦ２を含んで構成したり、ＢａＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＣａＦ２を含んで構成することにより、３０％以上の脱リン率を有し、且つ、転炉の底吹ノズルの閉塞の発生を防止することができる。
【００４０】
さらに、本発明の実施例によれば、補助原料を構成する第２の原料に対する第１の原料の比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％またはＣａＦ２  ｗｔ％／Ｎａ２ＣＯ３  ｗｔ％）を調節することにより、脱リン率をより大幅に向上させることができる。
すなわち、第１〜第５の実施例を比較すると、第２の原料に対する第１の原料の比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０超え、且つ、１．４以下である第１〜第３の実施例に従う脱リンフラックスの脱リン率が１．４を超え、これは、２．３以下である第４及び第５の実施例に比べて高い。これは、第１〜第５の実施例は、補助原料がＮａＨＣＯ３とＣａＦ２とを含むことは同様であるが、第１〜第３の実施例の場合、ＣａＦ２の含量に合わせてＮａＨＣＯ３の含量を調整しながら、ＮａＨＣＯ３に対するＣａＦ２の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）を１．４以下に調整したためである。換言すれば、第１〜第３の実施例の場合、第４及び第５の実施例に比べてＣａＦ２の添加比が減ることに伴い、ＮａＨＣＯ３に対するＣａＦ２の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が１．４以下となって、第１〜第３の実施例が第４及び第５の実施例に比べてＮａＨＣＯ３による融点の落ち込み効果がさらに大きく現れるためである。
【００４１】
さらにまた、第１〜第５の実施例のうち、第２の原料に対する第１の原料の比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０．５以上、且つ、１以下である第２及び第３の実施例に従う脱リンフラックスの脱リン率が、第２の原料に対する第１の原料の比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が１を超える第１、第４及び第５の実施例に比べて高い。これは、第２及び第３の実施例の場合、第１、第４及び第５の実施例に比べてＣａＦ２の添加比が減ることに伴い、ＮａＨＣＯ３に対するＣａＦ２の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が０．５以上、且つ、１以下となって、第２及び第３の実施例が第１、第４及び第５の実施例に比べてＮａＨＣＯ３による融点の落ち込み効果がさらに大きく現れるためである。
そして、第３の実施例は、第２の実施例と同様に、ＣａＦ２  ７ｗｔ％を基準としてＮａＨＣＯ３の含量比を１２ｗｔ％まで増やして混合した後、同じ方法で脱リンを行った結果である。その結果、第３の実施例は、第２の実施例と同等または類似のレベルの脱リン率を示すことを確認した。
【００４２】
これらに加えて、ＮａＨＣＯ３に対するＣａＦ２の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）が１超え、且つ、２以下である第１及び第４の実施例に従う脱リンフラックスの脱リン率は、第１〜第６の比較例の脱リン率に比べ高く、底吹ノズルの閉塞が発生しない。
第６〜第９の実施例を比較すれば、第６の実施例に従う脱リンフラックスの脱リン率が、第７〜第９の実施例に従う脱リンフラックスの脱リン率に比べ高い。これは、第６の実施例に従う脱リンフラックスの場合、Ｎａ２ＣＯ３に対するＣａＦ２の重量比が０．７以上、且つ、２以下に調整されて、脱リンが行われることによりＣａＯの増加に伴い鉱滓の融点の上昇の度合いが第７〜第９の実施例に比べ相対的に低いため、相対的に反応効率が高くなったためである。
【００４３】
そして、ＢａＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３及びＣａＦ２を含み、Ｎａ２ＣＯ３に対するＣａＦ２の重量比が０．７以上、且つ、２以下である第６の実施例は、ＢａＣＯ３、ＮａＨＣＯ３及びＣａＦ２を含み、ＮａＨＣＯ３に対するＣａＦ２の重量比が０．５以上、且つ、１．４以下である第２及び第３の実施例と同等または類似の脱リン率を示すことが判る。
このように、本発明の実施形態に従う脱リンフラックスによれば、３０％以上の脱リン率を確保しながら、脱リン中にキャリアガスを吹き込む底吹ノズルの閉塞を防止することができる。また、脱リンフラックスの補助原料を構成するに当たって、第１の原料（ＮａＨＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）を０超え、且つ、２．３以下に調節することにより、４１％以上の脱リン率を確保しながら、ノズル閉塞の発生を防止または抑制することができる。さらに、好ましくは、第１の原料（ＮａＨＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）を０超え、且つ、１．４以下に調節することにより、４９％以上の脱リン率を確保しながら、ノズル閉塞の発生を防止または抑制することができる。これらに加えて、より有効に第１の原料（ＮａＨＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（すなわち、ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）を０．５以上、且つ、１以下にすることにより、５５％以上の脱リン率を確保しながら、ノズル閉塞の発生を防止または抑制することができる。
【００４４】
そして、第１の原料（Ｎａ２ＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）を０超え、且つ、４以下にすることにより、３０％以上の脱リン率を確保しながら、ノズル閉塞の発生を防止または抑制することができる。より好ましくは、第１の原料（Ｎａ２ＣＯ３）に対する第２の原料（ＣａＦ２）の重量比（ＣａＦ２  ｗｔ％／ＮａＨＣＯ３  ｗｔ％）を０．７以上、且つ、２以下に調整することにより、環境４０％以上の脱リン率を有する脱リンフラックスを製造することができ、ノズル閉塞の発生を防止または抑制することができる。
そして、従来のように、環境に有害な物質を使用しないことから、環境汚染のリスクを減らすことができ、環境汚染の防止のための施設及び有害物質の管理にかかるコストの負担を解消することができる。さらに、相対的に安価なＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３とＣａＦ２を用いることにより、コストを節減することができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の実施形態に係る脱リンフラックス及びその製造方法によれば、脱リン率を向上させ、且つ、脱リン中にキャリアガスを吹き込む底吹ノズルの閉塞を防止することができる。なお、従来のように、環境に有害な物質を使用しないことから、環境汚染のリスクを減らすことができ、環境汚染の防止のための施設及び有害物質の管理にかかるコストの負担を解消することができる。
【図１】
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