(57)【要約】【課題】容器内に収容された溶融金属に対して酸素を上吹きすると共に、耐火物被覆浸漬ランスを溶融金属中に浸漬させ、このランスから攪拌用ガス又は精錬剤若しくは造滓剤を吹き込みながら溶融金属を精錬する際に、このランスの使用回数を延長させ、このランスに費やす耐火物コストを削減する。【解決手段】保持容器５内に収容された溶融金属２に酸素を上吹きすると共に、溶融金属中に浸漬させた耐火物被覆浸漬ランス８を介して攪拌用ガス、精錬剤、造滓剤のうちの少なくとも一種以上を吹き込みながら溶融金属を精錬する際に、精錬の経過に伴って前記耐火物被覆浸漬ランスを上昇させる又は下降させる。更に、精錬と精錬との間の期間に、耐火物被覆浸漬ランスをその軸芯に対して回転させることにより、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を延長させる。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持容器内に収容された溶融金属に酸素を上吹きすると共に、溶融金属中に浸漬させた耐火物被覆浸漬ランスを介して攪拌用ガス、精錬剤、造滓剤のうちの少なくとも一種以上を吹き込みながら溶融金属を精錬する際に、精錬の経過に伴って前記耐火物被覆浸漬ランスを上昇させる又は下降させることを特徴とする、溶融金属の精錬方法。
【請求項２】
更に、精錬と精錬との間の期間に、前記耐火物被覆浸漬ランスをその軸芯に対して回転させることを特徴とする、請求項１に記載の溶融金属の精錬方法。
【請求項３】
保持容器内に収容された溶融金属に酸素を上吹きすると共に、溶融金属中に浸漬させた耐火物被覆浸漬ランスを介して攪拌用ガス、精錬剤、造滓剤のうちの少なくとも一種以上を吹き込みながら溶融金属を精錬する際に、精錬中又は精錬と精錬との間の期間に、前記耐火物被覆浸漬ランスをその軸芯に対して回転させることを特徴とする、溶融金属の精錬方法。
【請求項４】
前記溶融金属が溶銑であって、前記耐火物被覆浸漬ランスから攪拌用ガスを吹き込みながら溶銑中の燐又は珪素を除去することを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の溶融金属の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属保持容器内に収容された溶融金属に対して酸素を上吹きすると共に、耐火物で被覆された浸漬ランスを溶融金属中に浸漬させ、この耐火物被覆浸漬ランスから攪拌用ガス又は精錬剤若しくは造滓剤を吹き込みながら溶融金属を精錬する溶融金属精錬方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑予備処理における予備脱燐処理のように、溶融金属保持容器内に収容された溶融金属に対して酸素を上吹きして溶融金属を精錬する場合には、反応効率を向上させるために、耐火物被覆浸漬ランスを溶融金属中に浸漬させ、この耐火物被覆浸漬ランスから攪拌用ガスを吹き込み、溶融金属を攪拌しながら精錬することが一般的に行われている。この場合、耐火物被覆浸漬ランスから精錬剤や造滓剤を吹き込むことも行われている。
【０００３】
このような溶融金属の精錬においては、反応生成物や精錬剤及び造滓剤の添加によって溶融金属保持容器内には溶融状態のスラグが形成される。このスラグは耐火物に対して強力な浸食剤として作用するため、溶融金属保持容器及び耐火物被覆浸漬ランスの当該スラグと接触する部位のスラグによる溶損を防止すべく、このような精錬に用いられる溶融金属保持容器及び耐火物被覆浸漬ランスにおいては、溶融状態のスラグと接触する部位である所謂スラグライン部には、一般に、スラグに対する耐食性に優れた耐火物が施工されている。
【０００４】
これにより、溶融金属保持容器及び耐火物被覆浸漬ランスの使用回数は飛躍的に向上し、耐火物コストは大幅に改善された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の需要家の高品質化への要求等によって鉄鋼製造における溶銑の予備脱燐処理の比率は拡大し、現状では高炉から出銑されるほぼ全ての溶銑に対して予備脱燐処理が施されるようになった。これに伴って予備脱燐処理に費やされる耐火物コストが増大し、このような状況下においては溶銑の予備脱燐処理における更なる耐火物コストの削減が切望されていた。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、溶銑の予備脱燐処理や予備脱珪処理のように、溶融金属保持容器内に収容された溶融金属に対して酸素を上吹きすると共に、耐火物被覆浸漬ランスを溶融金属中に浸漬させ、この耐火物被覆浸漬ランスから攪拌用ガス又は精錬剤若しくは造滓剤を吹き込みながら溶融金属を精錬する際に、この耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を延長させて、耐火物被覆浸漬ランスに費やす耐火物コストを削減することのできる溶融金属精錬方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく、溶銑の予備脱燐処理及び予備脱珪処理において鋭意検討を重ねた。以下に検討結果を説明する。
【０００８】
先ず、溶銑の予備脱燐処理や予備脱珪処理で使用した耐火物被覆浸漬ランスの損耗状況を調査した。前述のように、耐火物被覆浸漬ランスのスラグライン部には、スラグに対する耐食性に優れた耐火物が施工されている。損耗状況の調査結果から、耐火物被覆浸漬ランスのスラグライン部の溶損量は大きいものの、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を制限するまでには溶損しておらず、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を制限しているのは、主に、スラグライン部よりも上方の、大気と接触している部位における損耗であることが判明した。そこで、この原因を検討した。
【０００９】
溶銑の予備脱燐処理や予備脱珪処理では、溶銑湯面に向けて上吹きランスから酸素を吹き付けながら精錬している。溶銑中には炭素が含有されており、予備脱燐処理や予備脱珪処理では、供給する酸素と溶銑中の炭素との反応を極力抑えるような酸素供給速度で精錬を行うものの、炭素が溶銑中に高濃度で含有されるため、酸素と炭素との反応が少なからず生ずる。
【００１０】
この酸素と炭素との反応によってＣＯガスが発生し、発生したＣＯガスは大気中の酸素と反応してＣＯ２　ガスが生成される。発生したＣＯガスが酸素と反応してＣＯ２　ガスが生成される現象を二次燃焼と呼ぶ。即ち、溶銑湯面近傍ではＣＯガスであったものが、集塵機に吸引されて溶銑保持容器内を上昇するに伴って大気及び上吹き酸素と接触し、容器内で二次燃焼していることが分かった。
【００１１】
この二次燃焼により熱が発生し、二次燃焼により発生する熱によって耐火物被覆浸漬ランスのスラグライン部よりも上方の部位が局部的に溶損する。溶損される部位は、溶銑湯面位置からほぼ一定の位置にあり且つ上吹きランスに対向する側であり、そのため、局所的に損傷し、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を制限していることが判明した。
【００１２】
そこで、精錬の経過に伴って、耐火物被覆浸漬ランスを上昇させる又は下降させる若しくはその軸芯に対して回転させ、二次燃焼により損傷する箇所を分散させることによって、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を延長させることができるとの知見を得た。又、耐火物被覆浸漬ランスを回転させる場合には、前ヒートの精錬と後ヒートの精錬との間に所定角度だけ回転させることによっても、同様の効果が得られるとの知見を得た。
【００１３】
本発明は、上記知見に基づきなされたものであって、第１の発明に係る溶融金属の精錬方法は、保持容器内に収容された溶融金属に酸素を上吹きすると共に、溶融金属中に浸漬させた耐火物被覆浸漬ランスを介して攪拌用ガス、精錬剤、造滓剤のうちの少なくとも一種以上を吹き込みながら溶融金属を精錬する際に、精錬の経過に伴って前記耐火物被覆浸漬ランスを上昇させる又は下降させることを特徴とするものである。
【００１４】
第２の発明に係る溶融金属の精錬方法は、第１の発明において、更に、精錬と精錬との間の期間に、前記耐火物被覆浸漬ランスをその軸芯に対して回転させることを特徴とするものである。
【００１５】
第３の発明に係る溶融金属の精錬方法は、保持容器内に収容された溶融金属に酸素を上吹きすると共に、溶融金属中に浸漬させた耐火物被覆浸漬ランスを介して攪拌用ガス、精錬剤、造滓剤のうちの少なくとも一種以上を吹き込みながら溶融金属を精錬する際に、精錬中又は精錬と精錬との間の期間に、前記耐火物被覆浸漬ランスをその軸芯に対して回転させることを特徴とするものである。
【００１６】
第４の発明に係る溶融金属の精錬方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記溶融金属が溶銑であって、前記耐火物被覆浸漬ランスから攪拌用ガスを吹き込みながら溶銑中の燐又は珪素を除去することを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る予備脱燐処理を実施する際に用いた溶銑の脱燐処理設備の概略図、図２は、図１に示す耐火物被覆浸漬ランスの拡大図、図３は、本発明に係る予備脱燐処理における耐火物被覆浸漬ランス位置の一例を示す概略図で、（ａ）は予備脱燐処理開始時の位置を示し、（ｂ）は予備脱燐処理終了時の位置を示す図、図４は、本発明に係る予備脱燐処理における耐火物被覆浸漬ランス位置の他の例を示す概略図で、（ａ）は予備脱燐処理開始時の位置を示し、（ｂ）は予備脱燐処理終了時の位置を示す図である。
【００１８】
図１において、高炉（図示せず）から出銑された溶銑２を収容した取鍋型の溶銑保持容器５は、台車６に搭載されて脱燐処理設備１に搬入されている。脱燐処理設備１には、上吹きランス７と耐火物被覆浸漬ランス８とが設置されており、上吹きランス７及び耐火物被覆浸漬ランス８は、溶銑保持容器５内を上下移動可能な構造となっており、耐火物被覆浸漬ランス８は、更に、その軸芯を回転軸として回転可能な構造となっている。上吹きランス７からは、工業用純酸素等の気体酸素源が脱燐剤として溶銑２に吹き付けられる。
【００１９】
図２に示すように、耐火物被覆浸漬ランス８の溶銑保持容器５内のスラグ１５と接触する部位には、スラグ１５に対する耐食性に優れた耐火物材料からなるスラグライン部１６が、高さ方向にＬの長さで設置されている。スラグ１５は、高炉からの出銑時における高炉スラグの混入、並びに、反応生成物や添加した精錬剤及び造滓剤により形成される。尚、本発明においては、スラグライン部１６の設置は必ずしも必要ではないが、耐火物被覆浸漬ランス８の使用回数を高めるために設置することが好ましい。
【００２０】
耐火物被覆浸漬ランス８は、貯蔵タンク９及び貯蔵タンク１０と接続されており、貯蔵タンク９に収容された固体酸素源３及び貯蔵タンク１０に収容された生石灰４を、窒素やＡｒ等の不活性ガスを搬送ガスとして溶銑２中に吹き込み添加することができる。固体酸素源３は脱燐剤として添加するものであり、鉄鉱石やミルスケール等を用いればよい。生石灰４は脱燐用フラックスであり、脱燐反応により生成された燐酸化物と反応して燐をスラグ１５中に固定すると共に、生成するスラグ１５の塩基度を調整するためのものである。この場合に、生石灰４に他のフラックスを混合しても、又、生石灰４の替わりに他のフラックスを使用してもよい。尚、貯蔵タンク９内の固体酸素源３及び貯蔵タンク１０内の生石灰４は、それぞれ独立に添加量及び添加時間を制御して吹き込むことができるようになっており、又、耐火物被覆浸漬ランス８から窒素やＡｒ等の不活性ガスのみを吹き込み、溶銑２を攪拌することもできる。
【００２１】
脱燐処理設備１には、更に、ホッパー１１、１２と、原料搬送用コンベア１３と、シュート１４とからなる原料供給設備が設置されており、この原料供給設備を用いて、ホッパー１１内の固体酸素源３及びホッパー１２内の生石灰４を溶銑保持容器５内に上置き添加することもできるようになっている。
【００２２】
次に、このような構成の脱燐処理設備１を用いた本発明に係る、溶銑２の予備脱燐処理方法を説明する。
【００２３】
耐火物被覆浸漬ランス８から攪拌用ガスとして窒素やＡｒ等の不活性ガスを吹き込むと共に、脱燐用フラックスとして生石灰４を、シュート１４を介して溶銑２に上置きするか若しくは耐火物被覆浸漬ランス８を介して溶銑２中に吹き込みながら、溶銑保持容器５内に収容された溶銑２に向けて上吹きランス７から気体酸素源を連続的に吹き付ける。脱燐用フラックスである生石灰４の投入量は、溶銑２中の珪素濃度、硫黄濃度及び燐濃度に応じて変更することができる。
【００２４】
酸素源が気体酸素源のみでは溶銑温度が上昇し過ぎて脱燐反応が阻害される場合もあるので、必要に応じて固体酸素源３を、シュート１４を介して連続的或いは断続的に上置き添加するか、若しくは、耐火物被覆浸漬ランス８を介して連続的に溶銑２中に吹き込み添加する。固体酸素源３を添加することによって溶銑温度を低下させることができる。気体酸素源添加量と固体酸素源添加量との比は、溶銑２中の珪素濃度、燐濃度及び炭素濃度に応じて適宜変更する。又、冷却材として鉄スクラップを添加してもよい。
【００２５】
この予備脱燐処理において、精錬の経過に伴って耐火物被覆浸漬ランス８を上昇させる又は下降させる若しくはその軸芯を回転軸として回転させる。更には、耐火物被覆浸漬ランス８を回転させながら上昇又は下降させてもよい。ここで、耐火物被覆浸漬ランス８を予備脱燐処理中に回転させる場合には、予備脱燐処理中に少なくとも耐火物被覆浸漬ランス８が半回転以上回転するならば、特に回転数について限定する必要はない。
【００２６】
図３は、耐火物被覆浸漬ランス８を上昇させた例であり、一方、図４は、耐火物被覆浸漬ランス８を下降させた例である。この場合に、添加した生石灰４やＳｉＯ２　等の反応生成物により、予備脱燐処理中に形成されるスラグ１５の量を予め把握しておき、スラグライン部１６が予備脱燐処理開始時から終了時まで常にスラグ１５と接触するようにすることが好ましい。
【００２７】
そのためには、スラグライン部１６の必要長さＬを予め定め、必要長さＬのスラグライン部１６を有する耐火物被覆浸漬ランス８を用い、例えば、耐火物被覆浸漬ランス８を上昇させる場合には、図３（ａ）に示すようにスラグライン部１６の上端側を溶銑２の湯面位置として予備脱燐処理を開始し、予備脱燐処理の経過に伴ってスラグ１５の湯面の上昇速度よりも速い速度で耐火物被覆浸漬ランス８を上昇させる。一方、耐火物被覆浸漬ランス８を下降させる場合には、図４（ａ）に示すようにスラグライン部１６の下端側を溶銑２の湯面位置として予備脱燐処理を開始し、図４（ｂ）に示すようにスラブライン部１６の上端位置がスラグ１５の湯面位置よりも高い位置で予備脱燐処理を終了させる。このようにすることで、スラグライン部１６を常にスラグ１５と接触させ、耐火物被覆浸漬ランス８のスラグ１５による溶損を抑えることができる。当然ではあるが、耐火物被覆浸漬ランス８にスラグライン部１６を設置しない場合には、このような作業は不必要であり、攪拌用ガスが溶銑２中に吹き込まれる状態を確保することが可能な限り、耐火物被覆浸漬ランス８の任意の位置を開始点として任意の速度で上昇又は下降させることができる。
【００２８】
又、前回の予備脱燐処理の終了から次回の予備脱燐処理の開始時までの期間に、耐火物被覆浸漬ランス８を所定の角度で、例えば１５０度程度づつ回転させてもよい。耐火物被覆浸漬ランス８を、予備脱燐処理の休止期間に回転させ且つ予備脱燐処理中に上昇又は下降させることで、耐火物被覆浸漬ランス８の二次燃焼による損耗箇所がより一層均一化され、耐火物被覆浸漬ランス８の使用回数を長期化させることができる。
【００２９】
このようにして溶銑２を予備脱燐処理することにより、耐火物被覆浸漬ランス８の二次燃焼により損傷する箇所を分散させることができ、耐火物被覆浸漬ランス８の使用回数を延長させることが可能となる。その結果、耐火物被覆浸漬ランス８に費やす耐火物コストを削減することが可能となる。
【００３０】
尚、上記説明は溶銑の予備脱燐処理の例で説明したが、本発明は、溶銑の予備脱燐処理に限るものではなく、溶銑の予備脱珪処理のみならず、保持容器内に収容された溶融金属に酸素を上吹きすると共に、溶融金属中に浸漬させた耐火物被覆浸漬ランスを介して攪拌用ガス、精錬剤、造滓剤のうちの少なくとも一種以上を吹き込みながらこの溶融金属を精錬する場合には、種々の溶融金属の精錬に適用することができる。又、予備脱燐処理も上記説明に限るものではなく、例えば混銑車による予備脱燐処理であっても、本発明を適用することができる。
【００３１】
【実施例】
高炉から出銑された１３５トンの溶銑を、図１に示す脱燐処理設備を用いて予備脱燐処理する際に本発明を適用した。用いた耐火物被覆浸漬ランスの長さは約９ｍであり、スラグライン部の長さＬを６００ｍｍの範囲に設置した。用いた溶銑は、炭素濃度が４．５ｍａｓｓ％、珪素濃度が０．２ｍａｓｓ％、燐濃度が０．０９〜０．１１ｍａｓｓ％で、溶銑温度は１３３０〜１３５０℃であった。
【００３２】
耐火物被覆浸漬ランスから窒素を搬送用ガスとして生石灰を吹き込むと共に、上吹きランスから酸素を供給し且つ鉄鉱石を固体酸素源としてシュートから上置き添加して予備脱燐処理を実施した。この予備脱燐処理により生成されるスラグ量は、スラグ厚みで換算すると約４００ｍｍであった。即ち、予備脱燐処理中に溶銑保持容器内のスラグ厚みはほぼ４００ｍｍ増加することになる。
【００３３】
そこで、前述の図３（ａ）に示すように予備脱燐処理開始時はスラグライン部の上端側を溶銑湯面位置とし、予備脱燐処理の経過に伴って耐火物被覆浸漬ランスを上昇させ、処理終了時までに４５０ｍｍ上昇させた。尚、処理開始時には、前工程の予備脱珪処理に生成した１００ｍｍ厚み程度のスラグが残留していた。
【００３４】
このようにして、溶銑の予備脱燐処理を実施した結果、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数は平均値で６６回であった。従来、同一材質の耐火物被覆浸漬ランスを移動させずに使用した場合の耐火物被覆浸漬ランスの平均使用回数が５４回であったのに比べて、大幅に使用回数を延長させることができた。それに伴って耐火物コストは大幅に削減された。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、耐火物被覆浸漬ランスの二次燃焼により損傷する箇所を分散させることができ、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を延長させることが可能となり、その結果、耐火物被覆浸漬ランスに費やす耐火物コストを大幅に削減することができ、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る予備脱燐処理を実施する際に用いた溶銑の脱燐処理設備の概略図である。
【図２】図１に示す耐火物被覆浸漬ランスの拡大図である。
【図３】本発明に係る予備脱燐処理における耐火物被覆浸漬ランス位置の一例を示す概略図で、（ａ）は予備脱燐処理開始時の位置を示し、（ｂ）は予備脱燐処理終了時の位置を示す図である。
【図４】本発明に係る予備脱燐処理における耐火物被覆浸漬ランス位置の他の例を示す概略図で、（ａ）は予備脱燐処理開始時の位置を示し、（ｂ）は予備脱燐処理終了時の位置を示す図である。
【符号の説明】
１　脱燐処理設備
２　溶銑
３　固体酸素源
４　生石灰
５　溶銑保持容器
６　台車
７　上吹きランス
８　耐火物被覆浸漬ランス
９　貯蔵タンク
１０　貯蔵タンク
１１　ホッパー
１２　ホッパー
１３　原料搬送用コンベア
１４　シュート
１５　スラグ
１６　スラグライン部
【図１】
2004018915.tif 000003
【図２】
2004018915.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004018915.tif 000006