(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱珪及び脱硫処理を行った鍋あるいはトーピードカー内の溶銑にランスを浸漬し脱燐フラックスを吹き込み、上吹きランスにより酸素を上方から前記溶銑に吹き付ける溶銑の脱燐処理を行う方法において、
前記脱燐フラックスは、固体酸素源としての酸化剤を３０〜７５質量％、生石灰を５〜１５質量％、凝固脱炭スラグを１５〜３５質量％、アルミナを５〜２０質量％含み、
前記上吹きランスから吹き付ける酸素量を前記脱燐処理で供給する全酸素量の２０〜７０％にし、
前記ランスの浸漬深さを前記溶銑の湯面から３００ｍｍ以上にすることを特徴とする溶銑の脱燐方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍋あるいはトーピードカー等の容器に入れた溶銑の脱燐方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶鋼は、溶銑を転炉や電気炉等の精錬炉で脱炭し、所定の温度や成分を調整することにより溶製されている。
この溶銑は、珪素や硫黄、燐等の不純物を予め除去する必要があり、鍋やトーピードカーに入れた状態で、酸化剤やフラックスを添加して攪拌したり、酸化剤とフラックスをランスから吹き込むことにより脱珪や脱硫、脱燐するいわゆる予備処理が行われている。
しかし、溶銑の予備処理の内、脱燐処理は、その処理に用いる酸化剤やフラックス量が多くなり、予備処理コストが上昇したり、生成するスラグ量が多く発生する。
この対策として、特開平４−３３３５０６号公報に記載されているように、溶銑に酸化鉄と脱燐用のフラックスをキャリアガスにより吹き込み（インゼクション）を行なうと共に転炉等の脱炭滓を溶銑浴面へ上置き添加することにより、スロッピングを抑制しながら脱燐効率を高めることが行われている。
更に、特開平１１−１４０５２２号公報に記載されているように、溶銑内にランスを浸漬し、酸素と共にＣａＯ系のフラックスをインゼクションし、この処理中に不活性ガスと酸素の混合ガスを吹き付けることにより、復燐を防止して脱燐効率を高めることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平４−３３３５０６号公報に記載された方法では、酸化鉄とフラックスをキャリアガスにより溶銑中に吹き込んだ際に、混合されたフラックスの融点が高く、溶融するのに時間を要するため、固体と液体（溶銑）の直接反応が低下して脱燐反応の効率が悪くなる。その結果、脱燐反応は、スラグ・メタルの接触反応による脱燐反応に大きく依存することになり、全体の処理時間の延長や到達燐濃度が高くなる。
しかも、脱燐処理時間は長くなると、トーピードカーや鍋等の内張り耐火物コストが高くなり、生産性の低下を招く。
また、特開平１１−１４０５２２号公報に記載された方法では、ＣａＯと酸化鉄を主体にしたフラックスを用いるため、フラックスの融点が高く、溶融するのに時間を要し、特開平４−３３３５０６号公報に記載された方法と同様に、脱燐反応効率の低下や処理時間の延長を招き、トーピードカー等の内張り耐火物コストが高くなる等の問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、脱燐フラックスと溶銑の接触による脱燐反応を高めて、脱燐反応を効率良く行い、脱燐処理時間を短縮し、脱燐処理コストを低減することができる溶銑の脱燐方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る溶銑の脱燐方法は、脱珪及び脱硫処理を行った鍋あるいはトーピードカー内の溶銑にランスを浸漬し、脱燐フラックスを吹き込み、上吹きランスにより酸素を上方から前記溶銑に吹き付ける溶銑の脱燐処理を行う方法において、前記脱燐フラックスは、固体酸素源としての酸化剤を３０〜７５質量％、生石灰を５〜１５質量％、凝固脱炭スラグを１５〜３５質量％、アルミナを５〜２０質量％含み、前記上吹きランスから吹き付ける酸素量を前記脱燐処理で供給する全酸素量の２０〜７０％にし、前記ランスの浸漬深さを前記溶銑の湯面から３００ｍｍ以上にする。
この方法により、混合された脱燐フラックスを低融点にすることができ、脱燐フラックスの吹き込み（インゼクション）を行った際に迅速に表面が溶融して固体と溶体（溶銑）の直接反応が促進され、脱燐反応の効率を向上することができる。
そして、脱燐フラックスの使用原単位の低減や全体の脱燐に要する処理時間の短縮を図ることができ、生産性の向上等が可能になる。
【０００６】
酸化剤の量が３０質量％より少ないと、溶銑内での固体と溶体の反応であるトランジトリー反応に必要な酸素が不足し、脱燐反応の停滞が生じる。
酸化剤の量が７５質量％を超えると、溶銑内での脱炭反応が活発になり、スロッピングが発生する。
更に、生石灰の量が５質量％より少ないと、脱燐反応に必要なＣａＯ源が不足して到達燐濃度が高くなる。一方、生石灰の量が１５質量％を超えると、溶銑の表面に浮上したスラグの塩基度の上昇によるスラグの固化が生じ、サンプリング等の作業に支障を招く。
凝固脱炭スラグの量が１５質量％より少ないと、脱燐反応に必要なＣａＯを生石灰により捕捉するため、スラグの塩基度の上昇によるスラグの固化が生じ易くなる。
一方、凝固脱炭スラグの量が３５質量％を超えると、インゼクションする脱燐フラックスの絶対量が増加し、所定の時間内でのインゼクションが困難になり、処理時間の延長となる。
アルミナの量が５質量％より少ないと、インゼクションした際の脱燐フラックスの溶融が不十分になり、反応界面が確保できないため、脱燐反応が低下する。アルミナの量が２０質量％を超えると、脱燐フラックスが過剰に溶融し、反応が活発になりスロッピングが発生する。
【０００７】
ここで、前記上吹きランスから吹き付ける酸素量を前記脱燐処理で供給する全酸素量の２０〜７０％にすることにより、脱燐処理中の溶銑の温度が低下するのを抑制し、脱燐反応を促進することができる。
上吹きランスから吹き付ける酸素量が全酸素量の２０％より少ないと、脱燐処理中の温度降下が大きくなり、その後の処理に支障を招く、一方、吹き付ける酸素量が全酸素量の７０％を超えると、脱炭反応が活発になってスロッピングが発生する。
【０００８】
更に、前記ランスの浸漬深さを前記溶銑の湯面から３００ｍｍ以上にすることにより、インゼクションした脱燐フラックスの滞留時間を長くすることができ、溶融した脱燐フラックスによる脱燐反応を促進し、到達燐濃度を低減することができる。
湯面からの浸漬深さが３００ｍｍより浅くなると、脱燐フラックスの滞留時間が短くなり、脱燐反応が低下する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係る溶銑の脱燐方法に適用される脱燐装置の全体図である。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る溶銑の脱燐方法に用いられる脱燐装置１０は、溶銑１１を入れた容器の一例であるトピードカー１２と、溶銑１１内に浸漬して脱燐フラックス（以下フラックスという）１３を先端の吐出口１４から溶銑１１に吹き込むランス１５と、フラックス１３を貯蔵する貯蔵タンク１６と、貯蔵タンク１６から圧送管１８を介して搬送されたフラックス１３を貯留し、圧送空気の一例である窒素ガス（空気等でもよい）の供給により、ホース２４を介してランス１５に圧送する吹き込みタンク１９とを有している。
更に、酸素圧源に連通した上吹きランス２１をトピードカー１２の受銑口の上方に図示しない昇降装置を介して昇降自在に配置している。
【００１０】
次に、本実施の形態に係る溶銑の脱燐方法について説明する。
予めフラックス１３が貯蔵された貯蔵タンク１６の内部を空気や窒素ガス等で加圧しておき、貯蔵タンク１６の下方に設けた切り出しバルブ１７を開放し、圧送管１８内に空気や窒素等の搬送気体を供給しながら所定量のフラックス１３を吹き込みタンク１９に搬送して貯留しておく。
吹き込みタンク１９の上流側に設けた遮断弁２３を閉じた後、脱珪及び脱硫処理が行われたトピードカー１２内の２５０トンの溶銑１１に、ランス１５を吐出口１４が湯面から３００ｍｍ以上の深さに位置するように浸漬し、同時に、吹き込みタンク１９に３〜５ｋｇ／ｃｍ2窒素ガスを供給し、該窒素ガスとフラックス１３を混合状態にし下流側の切り出しバルブ２０を開にして、ランス１５へ圧送し、吐出口１４から溶銑１１内に吹き込みを行う。
このフラックス１３は、固体酸素源として酸化剤を３０〜７５質量％、生石灰を５〜１５質量％、脱炭スラグを１５〜３５質量％、低融点の化合物を形成し易いアルミナを５〜２０質量％混合しており、溶銑１１中に吹き込んだ際に、フラックス１３の融点が低下して容易に溶融するので、固体と溶銑１１中の燐の直接反応であるトランジトリー反応が促進される。
その結果、トランジトリー反応、湯面上のスラグ２２とメタルとの反応の両方による相乗作用によって、脱燐効率を大幅に向上することができる。フラックス１３に含まれる酸化剤は、鉄鉱石や転炉等の精錬炉の集塵スラジを乾燥した物、製鉄所内の酸化鉄を含有する集塵ダスト、これ等ダストを混ぜた混練ダスト等を用いることができるが、混練ダストを有効利用することにより、脱燐処理コストを低減することができる。
更に、脱炭スラグは、上底吹き転炉や上吹き転炉、電気炉等の脱炭精錬を行った際に生成したものを用いることができ、多量のＣａＯと酸化鉄を含有しているので、酸化鉄による溶銑１１中の燐を酸化し、酸化した燐酸（Ｐ2Ｏ5）をＣａＯに捕捉して効率良く脱燐を行うことができる。
しかも、含有したＣａＯ、ＳｉＯ2、ＦｅＯ等が溶融したものを凝固させているので、溶解性が良く脱燐反応を促進することができる。生石灰は、溶銑１１中に含まれる燐を捕捉するためのＣａＯ量として、脱炭スラグに含まれるＣａＯ量で不足する量を補充するため、５〜１５質量％添加している。
これ等のフラックス原料にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を混合することにより、融点が比較的に高いＣａＯやＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3等の融点を低下させ、混合したフラックス１３の滓化性を促進するので、脱燐反応を向上することができる。
【００１１】
更に、ランス１５の浸漬深さ（吹き込み深さ）は、トピードカー１２の形状にもよるが、湯面から３００〜１４５０ｍｍ程度の範囲で行う。
ランス１５を溶銑１１の湯面から３００ｍｍ以上の深さになるように浸漬してインゼクションするので、溶銑１１中におけるフラックス１３の滞留時間を長くでき、溶銑中の燐との接触を十分に行い脱燐反応を高め、到達燐濃度（到達Ｐ％）の低減やフラックス原単位の低減が可能になる。
また、上吹きランス２１から、トランジトリー反応が終了して溶融したフラックス１３を主成分にしたスラグ２２（湯面上に生成）に、脱燐処理に必要な全酸素量の２０〜７０質量％に相当する酸素（気酸比）の吹き付けを行う。これにより、スラグ２２中の酸素ポテンシャルを高めて、スラグ２２による脱燐効率を高くしている。
そして、前記のフラックス１３を用いることにより、トランジトリー反応とスラグ２２と溶銑界面の反応による脱燐の大幅な向上を図り、フラックス１３の使用原単位の低減やスロッピングの抑制、全体の脱燐の処理時間の短縮等を図ることができ生産性の向上が可能になる。
【００１２】
【実施例】
次に、溶銑の脱燐方法の実施例について説明する。
トピードカーに２５０トンの溶銑を入れ、湯面から３００ｍｍ以上の吹き込み深さに浸漬したランスから、吹き込みタンクに予め所定の配合条件で混合したフラックスを４ｋｇ／ｃｍ2の圧力を有する窒素ガスと共に、溶銑中に吹き込みを行い、上吹きランスから全酸素量に対する気酸比を２０〜７０％にして酸素を吹き付けて脱燐処理を行った。
そして、到達Ｐ（到達燐濃度）及び溶銑の処理後温度、スロッピングの発生の有無、サンプリング性、生産性、総合評価等を調査した。その結果を表１、表２に示す。
実施例１は、フラックスの組成として、混練ダストを５５質量％、生石灰を１０質量％、脱炭スラグを２５質量％、アルミナを１０質量％を混合し、上吹きランスからの酸素の供給を気酸比４５％になるようにし、ランスの吹き込み深さを１１００ｍｍにして吹き込んだ場合であり、到達Ｐを０．０１２質量％、処理後温度を１３１５℃にでき、スロッピングの発生が無く、サンプリング性も良好で、生産性が良く（○）、総合評価として良い（○）結果が得られた。
実施例２は、フラックスの組成として生石灰を１５質量％にし、ランスの吹き込み深さを１２５０ｍｍにして吹き込んだ場合であり、到達Ｐを０．０１０質量％、処理後温度を１３０５℃にでき、スロッピングの発生が無く、サンプリング性も良好で、生産性が良く（○）、総合評価として良い（○）結果が得られた。
実施例３及び実施例４は、脱炭スラグをそれぞれ３５質量％、１５質量％にした場合であり、到達Ｐを０．０１５質量％、０．０１５質量％、処理後温度を１３００℃、１２９５℃にでき、いずれもスロッピングの発生が無く、サンプリング性も良好で、生産性が良く（○）、総合評価として良い（○）結果が得られた。
【００１３】
実施例５は、生石灰を５質量％、脱炭スラグの配合量を３５質量％にし、実施例６は、生石灰を１０質量％、脱炭スラグの配合量を１５質量％にした場合であり、到達Ｐがそれぞれ０．０１２質量％、０．０１１質量％、処理後温度も１３１０℃、１２９０℃にでき、いずれもスロッピングの発生が無く、サンプリング性も良好で、生産性が良く（○）、総合評価として良い（○）結果が得られた。
実施例７は、アルミナの配合量を５質量％にし、実施例８は、アルミナの配合量を２０質量％にした場合であり、到達Ｐがそれぞれ０．０１２質量％、０．０１１質量％、処理後温度も１３００℃、１３１５℃にでき、いずれもスロッピングの発生が無く、サンプリング性も良好で、生産性が良く（○）、総合評価として良い（○）結果が得られた。
実施例９は、気酸比を２０％にし、実施例１０は、気酸比を７０％にした場合であり、到達Ｐがそれぞれ０．０１４質量％、０．０１３質量％、処理後温度も１２８０℃、１３２０℃にでき、いずれもスロッピングの発生が無く、サンプリング性も良好で、生産性が良く（○）、総合評価として良い（○）結果が得られた。
実施例１１は、吹き込み深さを３００ｍｍにした場合であり、到達Ｐがそれぞれ０．０１４質量％、処理後温度も１３１０℃にでき、スロッピングの発生が無く、サンプリング性も良好で、生産性が良く（○）、総合評価として良い（○）結果が得られた。
【００１４】
【表１】
0004406142.tif 000002
【００１５】
【表２】
0004406142.tif 000003
【００１６】
これに対し、比較例１は、フラックスの組成としてアルミナを３０質量％を混合した場合であり、到達Ｐが０．０３３質量％と高くなり、後工程での脱燐負荷が大きく、総合評価として悪い（×）結果となった。
比較例２は、フラックスの組成として生石灰を３質量％にした場合であり、到達Ｐが０．０４２質量％と高くなり、後工程での脱燐負荷が大きく、総合評価として悪い（×）結果となった。
比較例３は、フラックスの生石灰を２５質量％にした場合であり、滓化性不良になってサンプリング等の作業性が悪くなり、総合評価として悪い（×）結果となった。
比較例４は、脱炭スラグを４５質量％混合した場合であり、スロッピングの発生は無かったが、その兆候が時折現れて生産性が悪く（×）なり、総合評価として悪い（×）結果となった。
比較例５は、アルミナを２質量％にした場合であり、到達Ｐが０．０３８質量％と高くなり、後工程での脱燐負荷が大きく、総合評価として悪い（×）結果となった。
比較例６は、アルミナを２７質量％にした場合であり、到達Ｐを０．０１３質量％にできたが、スロッピングが発生し、総合評価として悪い（×）結果となった。
比較例７は、気酸比を１５％にした場合であり、処理後の溶銑の温度が低下し、生産性が悪く（×）なり、総合評価として悪い（×）結果となった。
比較例８は、気酸比を８５％にした場合であり、到達Ｐを０．０１７質量％にできたが、スロッピングが発生し、総合評価として悪い（×）結果となった。
【００１７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、生石灰や酸化剤、脱炭滓（脱炭スラグ）、アルミナをそれぞれを別の貯蔵タンクに貯蔵しておき、吹き込みタンク１９に気体搬送する際に、各貯蔵タンク所定量を切り出して圧送管１８の内部で混合することもできる。
更に、生石灰や酸化剤、脱炭滓（脱炭スラグ）、アルミナを予め溶融したものを冷却して粒状にしたものをフラックスとして用いることもできる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の溶銑の脱燐方法は、固体酸素源としての酸化剤を３０〜７５質量％、生石灰を５〜１５質量％、凝固脱炭スラグを１５〜３５質量％、アルミナを５〜２０質量％含む脱燐フラックスを溶銑に吹き込むので、脱燐フラックスと溶銑の接触によるトランジトリー反応による脱燐反応を高め、しかも、スラグと溶銑の脱燐反応との相乗作用により、脱燐反応を効率良く行い、脱燐フラックスの節減や脱燐処理時間の短縮、脱燐処理コストの低減を行うことができる。
【００１９】
また、請求項１記載の溶銑の脱燐方法は、上吹きランスから吹き付ける酸素量を脱燐に供給する全酸素量の２０〜７０％にするので、脱燐処理中の溶銑温度の低下やスロッピングの発生を抑制して脱燐反応を促進することができる。
【００２０】
更にまた、請求項１記載の溶銑の脱燐方法は、ランスの浸漬深さを溶銑の湯面から３００ｍｍ以上にしているので、インゼクションした脱燐フラックスの滞留時間を長くしてトランジトリーによる脱燐反応を促進して、到達燐濃度を安定して低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る溶銑の脱燐方法に適用される脱燐装置の全体図である。
【符号の説明】
１０：脱燐装置、１１：溶銑、１２：トピードカー、１３：脱燐フラックス、１４：吐出口、１５：ランス、１６：貯蔵タンク、１７：切り出しバルブ、１８：圧送管、１９：吹き込みタンク、２０：切り出しバルブ、２１：上吹きランス、２２：スラグ、２３：遮断弁、２４：ホース
【図１】
0004406142.tif 000004