(57)【要約】      （修正有）【課題】攪拌用材料として安価なダストを吹き込み、しかも、ランスの吐出口部の目地部に溶銑が侵入しないで効果的に溶融金属を精錬する、溶融金属の精錬方法を提供する。【解決手段】溶融金属中に浸漬された耐火物被覆ランスによって、攪拌用材料として少なくとも特性の異なる２種類の材料、第１の材料および第２の材料を使用し、先ず第１の材料を所定時間吹き込んで、耐火物被覆ランスの吐出口部３の周辺部に保護膜５を形成し、次いで、第２の材料を吹き込んで、金属を精錬する、溶融金属の精錬方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属中に浸漬された耐火物被覆ランスによって、攪拌用材料として少なくとも特性の異なる２種類の材料を順次吹き込んで、溶融金属を精錬する、溶融金属の精錬方法。
【請求項２】
前記少なくとも特性の異なる２種類の材料が第１の材料および第２の材料からなっており、前記第１の材料を所定時間吹き込んで、前記耐火物被覆ランスの吐出口部の周辺部に保護膜を形成し、次いで、第２の材料を吹き込んで、溶融金属中の不純物を除去する、請求項１に記載の溶融金属の精錬方法。
【請求項３】
前記第１の材料がCaOを含有する材料からなっており、前記第２の材料がFeO、Fe2O3、Cの少なくとも１種からなっており、前記第１の材料であるCaOを含有する材料を、処理時間の概ね初期の１/3の時間以上吹き込む、請求項１に記載の溶融金属の精錬方法。
【請求項４】
前記第１の材料がCaOを３０mass％以上含有する、請求項３に記載の溶融金属の精錬方法。
【請求項５】
前記第１の材料の吹込みを、各チャージ毎の処理時間の初期において行う、請求項第２または３に記載の溶融金属の精錬方法。
【請求項６】
前記耐火物被覆ランスが予備処理用インジェクションランス、または溶鋼処理用ランスである、請求項１から５の何れか１項に記載の溶融金属の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属中に浸漬された耐火物被覆ランスによって、攪拌用材料を吹き込んで、溶融金属を精錬する、溶融金属の精錬方法、特に処理途中で特性の異なる物質を吹き込み精錬をする溶融金属の精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉出銑された溶銑には燐、硫黄、炭素、珪素等の不純物が不可避的に含有されている。一般に、燐、硫黄、炭素、珪素等の不純物元素は、鋼の特性を低下させる。特に、不純物元素の中でも燐は鋼の靭性を低下させるため、製銑、製鋼工程では溶銑や溶鋼を脱燐処理する必要がある。従って、これらの不純物元素を効率良く除去する方法の開発が行われている。
【０００３】
これら不純物を除去する方法として、溶銑を転炉に移す前に溶銑鍋において予備処理を施す溶銑予備処理方法が行われている。溶銑予備処理方法は、石灰等の副原料を吹き込むためインジェクションランスを溶銑中に浸漬させ、溶銑にスケール等を投入上置きし、湯面に酸素を供給するための酸素ガス吹き付けランスを配置する。
【０００４】
溶銑予備処理における予備脱燐処理のように、溶銑鍋に収容された溶銑に対して酸素を上吹きして溶銑を精錬する場合には、反応効率を向上させるために、耐火物被覆ランスを溶銑中に浸漬させ、耐火物被覆ランスから攪拌用ガスを吹き込み、溶銑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。
【０００５】
このような溶銑の精錬においては、反応生成物や精錬剤および造滓剤の添加によって溶銑鍋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、溶銑鍋や耐火物被覆ランスの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銑および耐火物被覆ランスにおいては、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。これにより、溶銑鍋および耐火物被覆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。
【０００６】
しかしながら、近年、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る。
【０００７】
一方で、耐火物被覆ランスから吹き込まれる攪拌用及びフラックス源として、CaOが用いられて、耐火物被覆ランスによって溶銑中に吹き込まれていたが、攪拌用ガスのコスト削減および攪拌力を高めるために、高価なCaOに替えて安価なダストが吹き込まれるようになってきた。その結果、ダスト吹き込み時に、ランスの吐出口部（芯金の下端のパイプ部の先端部と耐火物構成部からなっている）の目地部に溶銑が侵入するいわゆる地金差しが発生すると言う問題がある。
【０００８】
このため、目地の材料の変更をいろいろと試みたが依然として地金差しが発生して、耐火物被覆ランスの寿命が低下していた。更に、特開平２−１７９８１６号公報に開示されているように、吐出口部の強化策が提案されている。即ち、吐出孔および吐出孔の周りの部分を耐磨耗性に優れたプレキャストブロックで一体的に形成し、使用に際してこれらの連通孔を通して流体を吐出す。これによって磨耗損傷を少なくしている。
【特許文献１】特開平２−１７９８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、耐火物被覆ランスの吐出口部の周りを特殊な煉瓦等によって覆う方法によって、ダスト吹き込み時に、ランスの吐出口部（芯金の下端のパイプ部の先端部と耐火物構成部からなっている）の目地部に溶銑が侵入する地金差しが発生するのを防止するためには、耐火物被覆ランスの製造コストが高くなるという問題が有る。また、目地の材料の変更による方法では、目地部に溶銑が侵入するのを十分に抑制できないという問題点がある。更に一層のコスト削減が期待され、攪拌用材料として安価なダストを吹き込み、フラックスのコスト削減も要求されている。
【００１０】
従って、この発明の目的は、従来の問題点を解決して、攪拌用材料として安価なダストを吹き込み、しかも、ランスの吐出口部の目地部に溶銑が侵入しないで効果的に溶融金属を精錬する、溶融金属の精錬方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上述した従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、耐火物被覆ランスから攪拌用材料として少なくとも特性の異なる２種類の材料を順次吹き込む、即ち、先ず、第1の材料によって、ランスの吐出口部の周辺部に目地部を覆う保護膜を形成し、その後、別の安価な第２の攪拌用材料を吹き込めば、吐出口部の周辺部に保護膜が形成されているので、ランスの吐出口部の目地部への溶銑の侵入を防止しつつ溶融金属を精錬することができることが判明した。なお、第１の材料によって形成する保護膜は、１チャージ分の吹き込みに対して目地部を溶鋼の侵入から保護することができればよく、保護膜が過度に厚くても１チャージ終了時には、消滅することが判明した。
【００１２】
具体的には、処理時間の初期の段階に攪拌用材料としてCaOを３０mass％以上含有する材料を吹き込み、吐出口部に所謂マッシュを生成して、ランスの吐出口部の目地部を覆い、その後、攪拌力の高いダストを吹き込むことによって、フラックスのコストを低下させ、耐火物被覆ランスの寿命を高めることができる。第１の材料であるCaOを含有する材料の吹き込みは、各チャージ毎に行う必要がある。
【００１３】
この発明は、上記研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の溶融金属の精錬方法の第１の態様は、溶融金属中に浸漬された耐火物被覆ランスによって、攪拌用材料として少なくとも特性の異なる２種類の材料を順次吹き込んで、溶融金属を精錬する、溶融金属の精錬方法である。
【００１４】
この発明の溶融金属の精錬方法の第２の態様は、前記少なくとも特性の異なる２種類の材料が第１の材料および第２の材料からなっており、前記第１の材料を所定時間吹き込んで、前記ランスの吐出口部の周辺部に保護膜を形成し、次いで、第２の材料を吹き込んで、溶融金属を精錬する、溶融金属の精錬方法である。
【００１５】
この発明の溶融金属の精錬方法の第３の態様は、前記第１の材料がCaOを含有する材料からなっており、前記第２の材料がFeO、Fe2O3、Cの少なくとも１種からなっており、前記第１の材料であるCaOを含有する材料を、処理時間の概ね初期の１/3の時間吹き込む、溶融金属の精錬方法である。
【００１６】
この発明の溶融金属の精錬方法の第４の態様は、前記第１の材料がCaOを３０mass％以上含有する溶融金属の精錬方法である。
【００１７】
この発明の溶融金属の精錬方法の第５の態様は、前記第１の材料の吹込みを、各チャージ毎の処理時間の初期において行う、溶融金属の精錬方法である。
【００１８】
この発明の溶融金属の精錬方法の第６の態様は、前記耐火物被覆ランスが予備処理用インジェクションランス、または溶鋼処理用ランスである、溶融金属の精錬方法である。
【発明の効果】
【００１９】
上述したように、この発明によると、攪拌用材料として安価なダストを吹き込み、しかも、ランスの吐出口部の目地部に溶銑が侵入することなく耐火物被覆ランスの寿命を高め効果的に溶融金属の精錬ができる、溶融金属の精錬方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の溶融金属の精錬方法を図面を参照しながら説明する。
この発明の溶融金属の精錬方法の第１の態様は、溶融金属中に浸漬された耐火物被覆ランスによって、攪拌用材料として少なくとも特性の異なる２種類の材料を順次吹き込んで、溶融金属を精錬する、溶融金属の精錬方法である。即ち、上述した少なくとも特性の異なる２種類の材料が第１の材料および第２の材料からなっており、第１の材料を所定時間吹き込んで、ランスの吐出口部の周辺部に保護膜を形成し、次いで、第２の材料を吹き込んで、金属を精錬する。
【００２１】
図１は、この発明の溶融金属の精錬方法を説明する図である。図１に示すように、容器１０に溶融金属１１を注入し、耐火物被覆ランス１４を溶融金属に浸漬させて、耐火物被覆ランスから溶融金属の攪拌または精錬のためのガスおよびフラックスを吹き込む。耐火物被覆ランス１４からガスおよびフラックスが溶融金属中に吹き込まれると、耐火物被覆ランスから吹き込まれたガスは、気泡１２となって、溶融金属との比重差によって、溶融金属中を上昇する。
【００２２】
このように上昇する気泡は、その途中に溶融金属の攪拌および溶融金属中の介在物を吸着する機能を有している。溶融金属の表面にはスラグが形成され、スラグによって溶融金属の表面からの放熱が防止される。更に、スラグは、溶融金属中に浮遊している介在物の吸収等の機能を有している。
【００２３】
図２は、溶融金属の精錬においてガス及びフラックスを吹き込む耐火物被覆ランスを示す図である。耐火物被覆ランスは、図２に示すような構造からなっており、芯金１はその下端近傍にガス吐出口部３を有している。芯金の外側は耐火物２で被覆されている。攪拌のガス、または精錬のガスおよびフラックスは芯金１の上端から注入され、下端のガス吐出口部３から溶融金属中に吹き込まれる。
【００２４】
図３は、耐火物被覆ランスの吐出口部に形成される保護膜を説明する拡大図である。上述したように、この発明の溶融金属の精錬方法においては、溶融金属中に浸漬された耐火物被覆ランスによって、攪拌用材料として先ず第１の材料を所定時間吹き込んで、ランスの吐出口部の周辺部に、目地部に溶鋼が侵入しないように保護膜を形成する。次いで、このように保護膜が形成された状態で、第２の材料を吹き込んで、金属を精錬する。
【００２５】
保護膜は少なくとも１チャージの精錬の間維持して、溶鋼が目地に侵入することがないようにする必要がある。第１の材料は、例えばCaOを含有する材料からなっており、第２の材料は、FeO、Fe2O3、Cの少なくとも１種からなっている。第１の材料に含有されるCaO系材料は、第２の材料よりもコストが高い。従って、第１の材料を少なくすることによって、吹き込み材料のコストを低下させることができる。第１の材料は、３０mass％以上のCaOを含有することが好ましい。第１の材料の残成分としては、SiO2、Al2O3、Fe2O3等があり得る。また、第２の材料としては製鋼製造プロセスで発生するダストを使用することで本発明の作用効果を発揮でき、かつ、工業的には安価であり、省資源の観点からも有益である。
【００２６】
図３に示すように、耐火物被覆ランスから第１の材料であるCaO系材料を吹き込むと、ランスの吐出口部３の周辺部にマッシュルーム状の保護膜５が形成される。即ち、吐出口部の先端部は、金属製パイプ形状からなっており、金属性パイプと金属製パイプの外側を覆う耐火物との間に目地材料が装入されている。第１材料であるCaOを含有した材料の吹き込みによって形成された保護膜５は、目地部４を完全に覆い、溶融金属が目地部に侵入することを阻止している。
【００２７】
この発明の溶融金属の精錬方法においては、溶融金属との間で比較的反応が早く進む処理初期の段階に第１材料のCaOを含有した材料の吹き込みによって保護膜を形成して、金属製パイプと金属製パイプの外側を覆う耐火物との間の目地部を覆って保護し、このように目地部を保護膜で覆う状態を確立した後、攪拌力の高まりが必要な処理の中期から末期にかけては、第２材料であるダストをフラックスとして吹き込む。
【００２８】
第１の材料は、CaO系材料に限定されるものではなく、上述したように、溶融金属との間で反応して所望の保護膜を形成するものであればよい。保護膜の厚さは、少なくとも１チャージ分の精錬が行われる間、溶融金属が目地部に侵入するのを阻止できればよく、通常１ｃｍ程度の厚さの膜が形成されればよい。
【００２９】
上述した少なくとも１チャージ分の精錬が行われる間、溶融金属が目地部に侵入するのを阻止するためには、１チャージの処理時間の概ね初期の１/３以上の時間、第１の材料であるCaOを含有した材料を吹き込めばよい。その結果、上述したように所望の保護膜が形成される。
【００３０】
第１材料の吹き込みが、処理時間の概ね初期の１/３未満の時間では、形成される保護膜の厚さが十分でなく、処理中に消失して、溶融金属が目地部に侵入を開始し、耐火物被覆ランスを損傷して、その寿命が低下する。一方、処理時間の概ね初期の１/3の時間を超えて第１の材料を吹き込んでも、保護膜が不必要に厚くなり、効果が飽和してしまい、更に、CaOを多量に吹き込むのでフラックスのコストが高くなる。
【００３１】
上述した第１の材料のCaOを含有した材料の吹き込みは、各チャージ毎、処理時間の概ね初期の１/3の時間行うことが必要である。吹き込まれたCaOを含有した材料は、スラグとして処理されるので、各チャージ毎に新たに保護膜を生成する必要がある。このようにして、各チャージ毎、処理時間の概ね初期の１/3の時間、第１の材料としてのCaOを吹き込むことによって、金属製パイプと金属製パイプの外側を覆う耐火物との間の目地部を覆って処理時間のすべてにわたって保護するので、耐火物被覆ランスの吐出口部が保護されて、その寿命が長くなる。
【００３２】
第１材料を吹き込んで保護膜を形成した後、FeO、Fe2O3、Cの少なくとも１種からなるダストを吹き込む。このようにして、フラックスのコストを低下させつつ、効果的な溶融金属の精錬が可能になる。
この発明によって、溶融金属中の珪素、燐、硫黄等を除去して、精錬することができる。
【実施例】
【００３３】
例えば、溶融金属として溶銑を処理する場合の精錬方法を説明する。溶融金属容器の容量は２００t、耐火物被覆ランスの長さ８１５０ｍｍ、耐火物被覆ランスの径３００ｍｍ、芯金の径９０ｍｍで、攪拌ガスとして窒素、吹き込みフラックスとして第１材料のCaO系材料、第２材料としてFeO、Fe2O3、Cの少なくとも１種からなるダストを使用した。
【００３４】
芯金に被覆する耐火物は、高アルミナ質キャスタブルを用い、この耐火物被覆ランスを用いて溶銑の脱硫処理を行った。芯金の金属として、鉄を使用した。
【００３５】
溶銑の脱硫処理の処理時間は１７分で、処理時間の最初の１/３にあたる約６分間第１の材料であるCaO系材料を吹き込み、その後ダストを吹き込んだ。待機時間２７分として、この条件で繰り返し処理したときの耐火物被覆ランスの耐用回数を比較した。処理時間のすべてにフラックスとしてダストを吹き込んだ場合は、耐用回数は２０回であった。
【００３６】
本発明の方法によって、処理時間の最初の１/３にあたる約６分間第１の材料であるCaOを吹き込み、その後ダストを吹き込んだ場合の耐用回数は４０回であった。なお、処理時間のすべてにフラックスとしてCaO系材料を吹き込んだ場合、即ち、この発明で用いる第１の材料を処理時間のすべてにおいて使用する場合、耐用回数は４０回であった。
【００３７】
上述したように、フラックスとしてダストを吹き込んだ場合と比較して、本発明の方法によると、耐火物被覆ランスの耐用回数が約２倍になっており、フラックスのコスト削減および耐火物被覆ランスの耐用性の向上に顕著な効果が出ていることが明らかである。即ち、処理時間のすべてにCaO系材料を吹き込んだ場合と同一効果が得られている。従って、この発明の方法は、予備処理用インジェクションランスを使用して主として脱珪素、脱燐、脱硫黄等に適用することができ、更に、溶鋼処理用ランス等を使用する精錬に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明によると、攪拌用材料として安価なダストを吹き込み、しかも、ランスの吐出口部の目地部に溶銑が侵入しないで効果的に溶融金属の精錬ができる、溶融金属の精錬方法を提供することができ、産業上利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、この発明の溶融金属の精錬方法を説明する図である。
【図２】図２は、溶融金属の精錬においてガス及びフラックスを吹き込む耐火物被覆ランスである。
【図３】図３は、耐火物被覆ランスの吐出口部に形成される保護膜を説明する拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
１．芯金
２．耐火物
３．ガス吐出口部
４．目地部
５．保護膜
１０．容器
１１．溶融金属
１２．気泡
１３．スラグ
１４．耐火物被覆ランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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