(57)【要約】【課題】本発明は、脱珪期でのスラグフォーミングによる処理中断を回避できるばかりでなく、続く脱燐前期での溶銑温度の降下を抑制でき、且つ脱燐後期には脱炭が生じるのを抑制可能な溶銑の脱珪、脱燐方法を提供することを目的としている。【解決手段】搬送容器内に保持した溶銑に、浸漬ランスを介して酸化鉄及び精錬用フラックスをキャリアガスで吹込むと共に、該溶銑の浴面上方に別途設けたランスを介して酸素ガスを該浴面へ吹き付け、溶銑の脱珪、脱燐処理を順次行うに際して、前記脱珪、脱燐処理中の溶銑の成分変化に応じて、上吹きする酸素ガスの流量を変更する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送容器内に保持した溶銑に、浸漬ランスを介して酸化鉄及び精錬用フラックスをキャリアガスで吹込むと共に、該溶銑の浴面上方に別途設けたランスを介して酸素ガスを該浴面へ吹き付け、溶銑の脱珪、脱燐処理を順次行うに際して、
前記脱珪、脱燐処理中の溶銑の成分変化に応じて、上吹きする酸素ガスの流量を変更することを特徴とする溶銑の脱珪、脱燐方法。
【請求項２】
前記溶銑中の珪素濃度が０．０８質量％に到達するまでは、前記上吹きする酸素ガスの流量を２５／ＷＨＭ（ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎ）以下とし、その後溶銑中の燐濃度が０．０４０質量％以上にある間は上吹きする酸素ガスの流量を０．０８〜０．２５ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎの範囲とし、溶銑中の燐濃度が０．０４０質量％未満になったら、上吹き酸素ガスの流量を０．０８ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする請求項１記載の溶銑の脱珪、脱燐方法。
ここで、ＷＨＭは、溶銑の重量（ｔ）である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の脱珪、脱燐方法に係わり、搬送容器内に保持した溶銑へ精錬フラックスを吹き込み脱燐するに際し、それに先立ち脱珪をも行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
搬送容器（例えば、混銑車等）内に保持した溶銑へ精錬フラックスを吹き込み脱燐するに際しては、脱燐（記号：Ｐ）に先行して脱珪素（記号：Ｓｉ）も起きる。その場合、溶銑の温度が降下するのを抑止したり、あるいは酸素の供給量を増大するため、酸素ガスを上吹き装置を介して浴面へ吹き付けるようにしている。具体的には、脱燐フラックスを溶銑浴面上に添加した後、脱珪期において、ある式を満たすように上吹き酸素ガスの吹き付け条件を変更し、最適な送酸速度を達成したり（例えば、特許文献１参照）、脱珪期に、インジェクション・ランスからは酸化剤のみ吹き込むと共に、別途設けた上吹きランスを介して溶銑の上方より酸素を供給し、脱燐期にインジェクション・ランスで脱燐用フラックスを集中的にて吹き込む（例えば、特許文献２参照）技術が開示されている。
【０００３】
しかしながら、これらの技術によると、脱珪処理中に搬送容器内で発生するＣＯガスに起因してスラグのフォーミングが起き、容器口からスラグが溢れ出て、処理の継続が困難となる場合がある。つまり、フォーミングしたＳｉＯ２のリッチなスラグは、搬送容器を傾けて該容器の外に設けたピットに流し出しているが（例えば、特許文献３参照）、フォーミングが大き過ぎると、ピットよりスラグが該容器を移動させるレール上に溢れ、容器の移動ができなくなる。また、フォーミングが収まった後に上吹きランスからの送酸速度を変更して、脱燐のため最適送酸速度を達成する必要がある。さらに、脱燐処理の末期には、脱燐反応が拡散律速となって遅くなり、相対的に脱炭反応が激しくなるので、脱炭反応の抑止についても考慮する必要がある。すなわち、溶銑が脱炭されて炭素濃度が低下すると凝固温度が上昇し、操業トラブルが多発するからである。このように、脱珪、脱燐処理を通して常に最適酸素供給となるような上吹き気体酸素の使用技術は提案されていないのが現状である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１７６１６号公報（２頁、右欄の１８〜２４行）
【特許文献２】
特開昭６２−１０９９１３号公報（３頁、左下欄の７〜２０行）
【特許文献３】
特開平５−５１１４号公報（２頁、段落［０００８］）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情を鑑み、脱珪期でのスラグフォーミングによる処理中断を回避できるばかりでなく、続く脱燐前期での溶銑温度の降下を抑制でき、且つ脱燐後期には脱炭速度の増加を抑制可能な溶銑の脱珪、脱燐方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、搬送容器内に保持した溶銑に、浸漬ランスを介して酸化鉄及び精錬用フラックスをキャリアガスで吹込むと共に、該溶銑の浴面上方に別途設けたランスを介して酸素ガスを該浴面へ吹き付け、溶銑の脱珪、脱燐処理を順次行うに際して、前記脱珪、脱燐処理中の溶銑の成分変化に応じて、上吹きする酸素ガスの流量を変更することを特徴とする溶銑の脱珪、脱燐方法である。この場合、前記溶銑中の珪素濃度が０．０８質量％に到達するまでは、前記上吹きする酸素ガスの流量を２５／ＷＨＭ（ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎ）以下とし、その後溶銑中の燐濃度が０．０４０質量％以上にある間は上吹きする酸素ガスの流量を０．０８〜０．２５ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎの範囲とし、溶銑中の燐濃度が０．０４０質量％未満になったら、上吹き酸素ガスの流量を０．０８ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎ以下とするのが好ましい。ここで、ＷＨＭは、溶銑の重量（ｔ）である。
【０００８】
本発明では、溶銑の浴面に上吹きする酸素ガスの流量を、溶銑の成分変化に応じて適切に変更するようにしたので、脱珪期でのスラグフォーミングによる処理中断が回避できるばかりでなく、続く脱燐の前期での溶銑温度の降下を抑制でき、且つ脱燐の後期には脱炭速度の増加を抑制できるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
発明者は、最初に、脱珪期のフォーミングスラグが起こす問題の解消に着眼し、その対策を検討するため、搬送容器内の溶銑に対して、浸漬ランス（インジェクション・ランスともいう）を介し、酸化鉄及び精錬用フラックスをキャリアガスで吹込み、且つ溶銑浴面の上方に別途設けた上吹きランスから酸素ガスを吹き付け、該溶銑より珪素や燐を順次除去する実験を多数行った。そして、その実験結果を、図１に示すように、脱珪処理中の上吹き酸素ガスの流量と搬送容器からのスラグの流出状態（記号Ｓｒ）との関係として整理した。ここで、搬送容器からのスラグの流出状態Ｓｒは、搬送容器口からピットへのスラグの流出速度（記号：Ｓｖ、単位：ｍ３／ｍｉｎ）と搬送容器の下方に設けたピットのスラグ許容体積（記号：Ｓｍ：単位：ｍ３）の比として定義した。
【００１１】
Ｓｒ＝Ｓｖ／Ｓｍ        …（１）
つまり、その値は、大きいとスラグの流出が過剰であり、小さいとまだ流出に余裕があると考えたのである。そして、図１によれば、Ｓｒの値が０．３を境に変化傾向を変えるので、０．３を基準にスラグ流出状態を評価したところ、Ｓｒ≦０．３であれば、ピット内でスラグ中のＣＯガスが該スラグから放出される時間が十分確保されるためか、ピットに余裕が生じ、脱珪処理の継続が可能であったが、Ｓｒ＞０．３となると、スラグがピットより溢れて線路上で固まり、処理後に搬送容器の移動を阻害することがわかった。従って、フォーミングスラグによる問題を解消するには、Ｓｒを０．３以下に抑制して脱珪処理を行う必要があり、図１より上吹き酸素ガスの流量は２５／ＷＨＭ  （ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎ）以下とするのが好ましい。ここで、ＷＨＭは、溶銑の重量（ｔ）である。
【００１２】
なお、脱珪反応が進行して溶銑中の珪素濃度が低下するにつれて溶銑の脱珪速度が徐々に減少する。また、脱燐処理のために石灰系精錬用フラックスを添加するので、スラグの粘度が低下して、Ｓｒが次第に低下し、溶銑中の珪素濃度が０．０８質量％未満になると、常にＳｒ≦０．３である。そのため、本発明では、溶銑中の珪素濃度が０．０８質量％以上である期間は、２５／ＷＨＭ  （ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎ）以下の上吹き酸素ガスの流量で操業してＳｒを０．３以下に保つことにしたのである。
【００１３】
一方、珪素濃度が０．０８質量％よりさらに低い範囲においては、脱燐を円滑にするため酸素供給速度をできるだけ大きくし、且つ脱燐処理中の溶銑温度の降下を抑制する必要がある。そのため、操業としては、上吹き酸素ガスの流量を最大化することが望まれる。なお、その上吹き酸素ガスの流量については後述する。
【００１４】
次に、発明者は、脱燐処理の末期には、脱燐反応が拡散律速となって遅くなり、相対的に脱炭反応が激しくなるので、脱炭反応の抑止について検討することにした。そして、溶銑中燐濃度と処理開始から当該燐濃度までの炭素濃度減少量（以下、脱炭量という）との関係を調査し、上吹き酸素ガスの供給有無別で整理した。その関係を図２に示すが、燐濃度が０．０４０質量％まで脱燐されると、それを境に脱炭が急に活発になり、しかも上吹き酸素ガスの供給がある方がなしの場合より脱炭量が大きくなることが明らかになった。溶銑の炭素濃度が低下すると、溶銑の凝固温度が上昇し、搬送容器内での溶銑付着の原因となるので、低燐域（例えば、０．０４質量％以下）にある溶銑では、脱炭の進行をできるだけ抑止する必要がある。そこで、発明者は、引き続き実験を行い、上吹き酸素ガスの流量と溶銑の脱炭速度との関係を調査した。その結果を図３に示すが、図３より、溶銑中燐濃が０．０４０質量％以下の領域では、上吹き酸素ガスを０．０８ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎ以下に制限するのが望ましいことがわかった。
【００１５】
以上の実験より、珪素濃度が０．０８質量％に低下するまで及び燐濃度が０．０４０質量％以下の溶銑に対する上吹き酸素ガスの吹き付け流量の適正範囲が明らかになった。ここで、溶銑中の珪素濃度が０．０８質量％未満となって以降で、燐濃度が０．０４質量％よりも高い範囲では、上吹き酸素ガス流量が０．０８ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎ以上であっても、脱炭反応よりも脱燐反応が優勢である。したがって、この期間の上吹き酸素ガス流量を０．０８ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎ以上とすることにし、溶銑の脱珪、脱燐方法として図４に示すような溶銑成分に応じて上吹き酸素ガスの流量を変更する操業をイメージした。ところが、溶銑中の珪素濃度が０．０８質量％未満となった以降で、燐濃度が０．０４質量％よりも高い範囲では、上吹き酸素ガスの流量を上昇させると、搬送容器から溶銑がスロッピングにより流出するトラブルの発生頻度が増加した。
【００１６】
そこで、発明者は、上吹き酸素ガスの流量と溶銑流出のトラブル頻度との関係を調査した。その結果を図５に示すが、上吹き酸素ガスの流量上限を、０．２５ｍ３（標準状態）／ｔ／ｍｉｎにすれば良いことがわかり、漸くにして本発明を完成させたのである。なお、図５の溶銑流出の発生頻度は、流出が発生した脱珪、脱燐処理回数を全脱珪、脱燐処理回数で除し、１００を掛けた数値である。
【００１７】
【実施例】
混銑車内に保持した溶銑に、浸漬したランスを介して窒素及び酸素の混合ガスをキャリアガスとして集塵ダスト及び生石灰を吹き込む（インジェクション）する脱珪、脱燐処理を行った。その際、同時に浴面上方に別途設けたランスを介して酸素ガスの浴面吹き付けを行い、銑浴への酸素供給及び２次燃焼による溶銑温度の低下抑止を図った。上吹き酸素ガスの供給流量は、表１の比較例１、比較例２及び本発明例１のように設定した。なお、混銑車下に設けたスラグを流出させるピットのスラグ許容体積（Ｓｍ）は１０ｍ３である。また、比較例１、比較例２及び本発明例１のいずれの操業においても、浸漬ランスを介してのキャリアガスの流量は１０ｍ３／ｍｉｎで、精錬用フラックスとしての集塵ダスト及び生石灰の量は、４５０ｋｇ／ｍｉｎで一定とした。なお、処理前の主な溶銑成分は、［Ｃ］＝４．６０質量％，［Ｓｉ］＝０．２０質量％，［Ｐ］＝０．１４０質量％である。
【００１８】
脱珪、脱燐処理後の溶銑成分は表１に示す通りであった。比較例１の上吹き酸素ガスのパターンでは、脱珪期のスラグフォミングが激しく（Ｓｒ＝０．４）、混銑車下の線路がスラグで埋没してしまうので、処理を中断した。また、比較例２のパターンでは、脱珪期のスラグフォーミングによる操業トラブルは発生しなかった（Ｓｒ＝０．２）。しかしながら、低燐域での脱炭量が多く、処理後の炭素濃度は３．８質量％となった。そのため、混銑車内の溶銑を装入鍋（溶銑を転炉へ装入する前の中間容器）に移した際に、凝固温度が上昇し、装入鍋に地金の付着が発生した。
【００１９】
これに対して、本発明例１のパターンでは、比較例１及び比較例２で発生した脱珪期のスラグフォーミングによる線路の埋没や溶銑の炭素濃度低下による前記装入鍋への地金付きといった問題は起こらず、安定した低燐溶銑の溶製ができた。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、脱珪期においてはスラグフォーミングによる処理中断が回避でき、続く脱燐前期においては溶銑の温度降下を抑止しつつ、最適送酸速度を達成でき、さらに低燐期においては、脱炭を抑止した脱燐処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶銑脱珪期の上吹き酸素ガスの流量とスラグの搬送容器からの流出状態（Ｓｒ値で表す）との関係を示す図である。
【図２】溶銑脱燐期における溶銑からの脱炭量と該溶銑の燐濃度との関係を示す図である。
【図３】溶銑の脱燐末期における上吹き酸素ガス流量と溶銑の脱炭速度との関係を示す図である。
【図４】本発明に係る溶銑の脱珪、脱燐方法を実施する際の上吹き酸素ガス流量のパターンを説明する図である。
【図５】溶銑の脱燐初期における上吹き酸素ガス流量と溶銑流出の発生頻度との関係を示す図である。
【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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