(57)【要約】      （修正有）【課題】インジェクション方式でフラックスを溶銑中に吹き込んでも、溶銑温度の低下及びスラグ量の増大が抑制でき、従来より効率の良い脱燐が可能な溶銑予備処理方法を提供する。【解決手段】処理容器１に保持した溶銑２中に浸漬した浸漬ランス３を介して、該溶銑へ脱燐フラックスを搬送ガスで吹き込み、溶銑を脱燐する技術を改良した。具体的には、浸漬ランスを介して吹き込んだ脱燐剤及び搬送ガスの浮上でスラグが除かれた溶銑浴面Ｆに、補助ランス４を介して酸素ガスを吹き付けるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器に保持した溶銑中に浸漬した浸漬ランスを介して、該溶銑へ脱燐フラックスを搬送ガスで吹き込み、溶銑を脱燐するに際し、
前記浸漬ランスを介して吹き込んだ脱燐剤及び搬送ガスの浮上でスラグが除かれた溶銑浴面に、補助ランスを介して酸素ガスを吹き付けることを特徴とする溶銑の予備処理方法。
【請求項２】
さらに、排ガス中ＣＯガスの二次燃焼が促進するように、別の上吹きランスを前記溶銑の浴面に浮くスラグ層の上方まで垂下し、該上吹きランスを介して酸素ガスを噴射することを特徴とする請求項１記載の溶銑の予備処理方法。
【請求項３】
前記脱燐フラックスが、フッ化カルシウムを非含有とすることを特徴とする請求項１又は２記載の溶銑の予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑の予備処理方法に係わり、特に、溶銑に有効に熱を付与しつつ、効率的に溶銑の脱燐を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉で溶製した溶銑を原料に用いる製鋼プロセスでは、転炉で該溶銑の脱炭吹錬をする前に、この溶銑が含有する珪素（記号：Ｓｉ）、燐（記号：Ｐ）の大半を酸素ガスや固体酸化鉄を用いて事前に酸化除去する所謂「溶銑予備処理」が一般に行われる。この溶銑予備処理の方式は、利用する処理容器の種類によって分類され、一つは、転炉を用いた処理であり、溶銑を底吹きガスで撹拌しつつ、酸化鉄や石灰等のフラックスや酸素ガスを溶銑上から供給する方式である。もう一つは、溶銑鍋若しくは混銑車（以下トピード・カーと称する）での処理であり、それら処理容器に保持した溶銑中にランスを浸漬し、該浸漬ランスを介してフラックスを搬送ガスで吹き込む方式（以下、インジェクション方式と称する）の処理である。
【０００３】
この両者を比較すると、トピード・カーでのインジェクション方式は、酸化剤の反応効率が高い、処理コストが安価という利点を有する。一方、容器内のフリーボード（浴面上方の空間）が小さく、溶銑の容器からの吹き出しを避けるために、フラックス及び搬送ガスの供給速度を低く抑える必要があり、処理する速度が低い。つまり、処理時間が長いという欠点がある。また、酸化剤として固体酸化鉄（ミルスケール、焼結ダスト等）を含有するフラックスを用いるので、該固体酸化鉄の顕熱及び分解時の吸熱によって、溶銑温度が低下するという欠点がある。溶銑温度が低下すると、次工程の転炉での精錬処理（脱硫、脱炭）に悪影響を及ぼすため、溶銑温度の下限に到達すると予備処理を中断しなければならなくなる。このため、所望の燐濃度まで予備処理を続けることが困難な場合がある。
【０００４】
そのため、このようなトピード・カーでのインジェクション方式における溶銑温度の低下を解決する手段が開示されている。すなわち、処理中に上吹きランスを介して酸素ガスをトピード・カー内に吹き入れ、別途溶銑中に浸漬した浸漬ランスから溶銑中に吹き込んだフラックスと溶銑中の炭素が反応して発生するＣＯガスを、ＣＯ2に二次燃焼させて、その燃焼熱を溶銑に着熱させる技術である（特許文献１及び２参照）。これにより、溶銑温度の低下が抑制されるので、その熱余裕分だけ従来よりフラックス供給量を増加することができる。その結果、処理速度が向上し、同じ時間でより低い燐濃度まで予備処理することが可能となる。
【０００５】
また、処理容器内の溶銑中に浸漬した二重管ランスの先端からＣａＯ系フラックスを搬送ガスで溶銑浴の深部に吹き込んで溶銑の脱燐を行うに際し、該脱燐処理中に溶銑上に浮遊する脱燐スラグ中に該二重管ランスの途中から酸素ガスを吹き込み、スラグ中に存在する粒鉄を燃焼させると同時に、脱燐処理により発生するガスの二次燃焼を行う溶銑の予備処理方法も開示されている（特許文献３参照）。この方法によれば、スラグ中の粒鉄の燃焼と脱燐処理により発生するガスの二次燃焼によって発生する熱によって脱燐処理中の溶銑の温度降下を低減することが可能である。
【特許文献１】特開昭６３−１８０３４５号公報
【特許文献２】特開平３−２４２１６号公報
【特許文献３】特開平９−４１０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、近年は、鉄鋼製品の品質要求が非常に厳格になり、今まで以上に低レベルの燐濃度が求められる。この要求に応えるには、溶銑予備処理を経由させる溶銑の量をさらに増加する必要がある。そのため、溶銑予備処理の処理速度を今までより速め、予備処理のサイクル（一定時間内の処理チャージ）を高める必要があった。
【０００７】
ここで、溶銑中に吹き込まれたフラックスの挙動を考えると、該フラックスは、酸化鉄（ミルスケール、焼結ダスト等）と石灰とを混合したものが一般的である。浸漬ランスから溶銑へ吹き込まれたフラックスは、溶銑浴中を炭素や燐と反応しながら浮上するが、特に、燐は酸化鉄によって酸化され、フラックス中の石灰と結合してフラックス中に取り込まれる。ただし、燐がフラックス中に安定して存在し続けるには、該フラックスの酸素ポテンシャルがある一定の値を維持していること、換言すれば、一定濃度の酸化鉄が存在することが必要である。浴内を浮上中のフラックスは、燐の他に炭素とも反応するが、フラックス中の酸化鉄は、炭素と多く反応するため、浮上の途中で酸化鉄は急速に消費される。このため、フラックスが浴面上に到達するときには、フラックス中の酸化鉄は減少してしまい、溶銑中よりせっかく取り込んだ燐を放出（所謂、復燐）してしまうこともある。この現象は、インジェクション方式では不可避的に起こる。
【０００８】
そこで、インジェクション方式で脱燐速度を上昇させるには、上記現象が起きるのを踏まえ、以下の２通りのアプローチが考えられる。
（１）フラックスの吹き込み量を増やし、脱燐量を増やす
（２）フラックスの酸素ポテンシャルを必要な値に維持し、フラックスからの燐の放出を抑える
しかしながら、（１）の手段を実施するには、前記したように、固体酸素源（酸化鉄）の供給速度を増やすことであり、溶銑温度が低下するという問題が避けられない。
【０００９】
この問題に対しては、前記特許文献１〜３に記載されたように、前記フリーボ−ドあるいは溶銑浴面上のスラグ中に酸素ガスを供給することが有効ではある。ただし、酸素ガスの供給量を増大し過ぎると、処理容器のフリーボード近傍の耐火物を溶損する問題があるので、酸素ガス供給量の増大には限界がある。また、フラックスの吹き込み量を増大すると、必然的に溶銑予備処理によって発生するスラグ量が増大し、その処理量が増加するという厄介な問題が新たに起きる。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑み、インジェクション方式でフラックスを溶銑中に吹き込んでも、溶銑温度の低下及びスラグ量の増大が抑制でき、従来より効率の良い脱燐が可能な溶銑予備処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、上記目的を達成するため、前記（２）の作用効果について鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化させた。
【００１２】
すなわち、本発明は、処理容器に保持した溶銑中に浸漬した浸漬ランスを介して、該溶銑へ脱燐フラックスを搬送ガスで吹き込み、溶銑を脱燐するに際し、前記浸漬ランスを介して吹き込んだ脱燐剤及び搬送ガスの浮上でスラグが除かれた溶銑浴面に、補助ランスを介して酸素ガスを吹き付けることを特徴とする溶銑の予備処理方法である。この場合、さらに、排ガス中ＣＯガスの二次燃焼が促進するように、別の上吹きランスを前記溶銑の浴面に浮くスラグ層の上方まで垂下し、該上吹きランスを介して酸素ガスを噴射しても良い。また、前記脱燐フラックスは、フッ化カルシウムを非含有とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶銑浴面にスラグを介さずに酸素ガスを吹き付けるようにしたので、浮上したフラックスの酸素ポテンシャルは高く維持できるようになる。その結果、フラックスがせっかく取り込んだ燐を溶銑中に放出してしまうことがなくなり、溶銑の脱燐効率が向上する。
つまり、フラックス量を増加せずに、溶銑温度の低下を抑制しつつ、予備処理速度を増加することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明を実施する最良の形態を説明する。
【００１５】
従来も、処理容器のフリーボードへ上方から上吹きランスを垂下し、溶銑浴面に浮いたスラグ層へ向けて酸素ガスを噴射していた。しかしながら、それは、熱補償、つまり溶銑温度の低下抑制を主目的としていた。つまり、溶銑の脱燐に際しては、溶銑浴中に浸漬した浸漬ランスを介して吹き込まれた脱燐フラックス中の固体酸化剤によって、溶銑中の炭素が酸化されてＣＯガスが発生するが、このＣＯガスを浴面上の空間で二次燃焼させ、その発熱を熱補償に利用していたのである。その意味で、上吹きランスを介しての酸素ガスのフリーボードへの吹き込みは、脱燐反応に関しては間接的な効果を有するに過ぎなかった。
【００１６】
また、特許文献３記載の技術のように、酸素ガスを溶銑浴面上のスラグ層中に供給しても、脱燐反応速度の向上に寄与しない。酸素ガスをスラグ中に供給したのでは、浮上途中のフラックス中の酸化鉄分の減少を防止したり、周辺の酸素ポテンシャルの上昇に寄与しないからである。しかも、スラグ中の粒鉄の酸化は、大きな発熱を伴うため、スラグ中に局所的な高熱部が形成されるために、脱燐に不利な条件となり、場合によってはスラグから溶銑への復燐を助長しかねない。
【００１７】
そこで、発明者らは、このような上吹きランスから吹き込む酸素ガスを、直接脱燐反応に寄与させて、脱燐速度を向上できないかと種々研究を重ねた。その結果、上吹きランスからの酸素ガスを、浸漬ランスから吹き込まれた脱燐フラックス及びその搬送ガスが浮上する溶銑浴面（以下、浮上面と称することもある）に、スラグ層を介することなく吹き付ければ良いことを知見した。
【００１８】
すなわち、この浮上面に浮上するフラックスは、溶銑浴中を浮上してくる途中での反応により燐を取り込んでいるが、従来は浮上の途中で脱炭反応により酸化鉄が消費されており、酸素ポテンシャルが１０-15ａｔｍまで低下し、燐を放出してしまう。したがって、この浮上面に酸素（ガス）を直接供給すれば、フラックス及びその周辺の酸素ポテンシャルが再度１０-13ａｔｍ程度に高まり、燐の放出は抑制できると考えたのである。浮上面は、搬送ガスの浮上エネルギーにより浴面が揺動して活性な状態にあり、浴面揺動により、吹き付けた酸素ガスが直ちに溶銑内に巻き込まれ易く、浮上したフラックス等へ効率的に酸素の供給が可能となる。
【００１９】
本発明は、この考えを具体化したもので、図１に示すように、前記浸漬ランス３を介して溶銑浴２中に吹き込まれたフラックス及びその搬送ガスが浮上する溶銑浴面Ｆに、補助ランス４を介して酸素ガスを、スラグ層６を介することなく吹き付けるものである。この浮上面Ｆは、搬送ガスの浮上により湯面が盛り上がり、スラグが周囲に寄るため、溶銑が露出し易いからである。ただし、処理の当初から溶銑浴面上のスラグ量が多かったり、あるいは処理が長びき、吹き込んだフラックスの総量が大きくなると、浮上面Ｆをスラグが覆う場合もある。この場合には、補助ランス４から供給する酸素ガスの運動エネルギーで、浴面上のスラグを押し除けて溶銑面を露出させるようにすれば良い。これは、酸素ガスの供給速度や動圧を適正に調整することで可能である。
【００２０】
なお、本発明でも、補助ランス４を介して供給した酸素ガスのうち、フラックス等の浮上面Ｆに到達しなかったものは、トピード・カーのフリーボード内でＣＯガスと反応するので、従来の上吹き酸素と同様の熱補償効果を有する。ただし、熱補償の効果をさらに享受するには、図２に示すように、本発明に係る浸漬ランス３及び補助ランス４の利用に加えて、別の上吹きランス５を使用し、酸素ガスをスラグ層６の上方に供給して前記フリーボード７内でのＣＯガスの燃焼（二次燃焼）をより促進させても良い。そこで、このことも本発明に加えることにした。
【００２１】
補助ランス４としては、そのガス噴出口（先端）と浮上面との距離を適切に調整する必要があるので、図１及び図２に示したように、浸漬ランス３とは独立し、且つ移動自在であることが望ましい。また、補助ランス４は鋼製の筒状体であるが、熱負荷を受けるので、水冷方式にするのが好ましく、そのためには、従来の上吹きランスに採用されていると同様な冷却手段（例えば、酸素上吹転炉の酸素ランスと同様の三重管構造のランス）が利用できる。さらに、水冷方式とせず、消耗型ランスとしても良いが、この場合には、ランス表面にカロライズ処理等の酸化防止加工を施し、ランス寿命の延長を図るのが良い。さらに、二次燃焼用の上吹きランス５についても、補助ランス４と同様の水冷乃至は酸化防止加工したものとするのが良い。
【００２２】
また、本発明では、処理容器としては、溶銑鍋、混銑車（トピード・カー）等の製鉄業において一般に用いられているものであれば、特にその形態を限定するものではない。
【００２３】
さらに、従来は、フラックスの滓化を速め、脱燐速度を向上させるために、蛍石（主成分はフッ化カルシウム）等を配合した脱燐フラックスを吹き込む操業が行われることが多かった。これに対して、近年は、環境保護の観点から、フッ素含有廃棄物の低減が求められるようになり、蛍石の使用量を極力低減する必要が生じてきたが、蛍石と同等の作用を発揮する代替材は見出されていないのが現状である。本発明では、酸素ガスの供給方法で溶銑の脱燐速度を向上できるようにしたので、蛍石を配合した脱燐フラックスを使用しなくても、従来並みの脱燐速度で溶銑予備処理を行うことが可能となるので、このことも要件にした発明も提案する。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
収容能力３００トンのトピードカー１に保持した溶銑２に、浸漬ランス３を介して脱燐フラックスを搬送ガスで吹き込んだ。その際、図１に示した本発明に係る溶銑の予備処理方法を適用し、補助ランス４を介して、浸漬ランスを介して吹き込まれた脱燐フラックス及び搬送ガスの浮上面Ｆに向けて、酸素ガスを別途吹き付けた。補助ランス４の先端と浮上面Ｆの盛り上がり部最上端との距離は２００ｍｍとした。脱燐フラックスには、焼結鉱粉と生石灰粉の混合したものを、その搬送ガスには、窒素を使用した。処理は２０分間行われ、その結果を表１に示す。
（比較例１）
前記補助ランスは使用せず、浸漬ランス３から脱燐フラックスを搬送ガスで溶銑へ吹き込む従来から行われている溶銑の予備処理を行った。その結果も表１に併せて示す。
【００２５】
表１より、この従来の予備処理方法によれば、溶銑温度の降下程度が大きく、次工程である転炉製鋼で利用する昇温材（例えば、コークス）の増加を招いた。また、浸漬ランス３を介して実施例１と同量の酸素ガスを吹き込んだ処理も行ったが、この時には、浸漬ランス３は急速に損耗し、５分間の経過で脱燐処理の継続が不可能になった。これに対して、実施例１の本発明では、溶銑温度の降下程度が小さく、且つ脱燐速度が向上していることが明らかである。
（比較例２）
補助ランス４の先端を、浸漬ランス３を介して吹き込まれた脱燐フラックス及び搬送ガスの浮上面Ｆに向けずに、浸漬ランスをスラグ中に浸漬させた状態で酸素ガスを供給した以外は、実施例１と同様に脱燐処理を行った。その結果を表１に併せて示す。
【００２６】
表１より、酸素ガスを浮上面Ｆに噴射しない比較例２の予備処理方法によれば、溶銑温度降下は小さくなるが、脱燐速度は向上しないことがわかる。これに対して、酸素ガスを浮上面Ｆに噴射する実施例１の本発明では、溶銑温度の降下が小さく、且つ脱燐速度の向上していることが明らかである。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
（実施例２）
図２に示したように、トピードカー１内の開口近傍で、上吹きランス５を介して排ガス中ＣＯガスを二次燃焼させるための酸素ガスを供給した以外は、実施例１と同様な脱燐処理を行った。その結果を表２に示す。
【００２９】
表２には、酸素を噴射する上吹きランスを使用しない従来通りの操業結果を比較例３として併せて示すが、本発明によれば、溶銑の脱燐速度の向上ばかりでなく、溶銑温度の降下抑制が達成されることが明らかである。
【００３０】
【表２】
2005187912.tif 000004
【００３１】
以上のように、簡易な補助ランスを介して酸素ガスを溶銑の適切な位置に供給することで、溶銑の脱燐速度の向上及び処理中の温度降下抑制を同時に達成できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】溶銑中へ脱燐フラックスを供給する浸漬ランスと、溶銑浴面のフラックス等の浮上面へ酸素ガスを直接吹き付ける補助ランスとを用いた本発明に係る溶銑の予備処理脱燐を模式的に示す図である。
【図２】図１の浸漬ランス及び補助ランスに加え、排ガスの二次燃焼を促進させる酸素を噴射する上吹きランスをも用いた溶銑の予備処理脱燐を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    処理容器（トピード・カー）
２    溶銑
３    浸漬ランス
４    補助ランス
５    上吹きランス
６    スラグ層
７    フリーボード
Ｆ    脱燐フラックス及び搬送ガスの浮上面
【図１】
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【図２】
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