(57)【要約】【課題】  転炉型の精錬容器を用いて上吹きランスから酸素ガスを溶銑浴面に吹き付けて溶銑の脱燐処理を実施するに当たり、鉄スクラップなどの冷鉄源を配合しても脱燐反応を損なわず、且つ、生産性を低下させることなく、効率良く脱燐処理する。【解決手段】  転炉型精錬容器２に収容された溶銑１５にＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤１７を添加し、酸素ガスを上吹きして添加した前記脱燐用精錬剤を滓化させてスラグ１６となし、溶銑に対して脱燐処理を施す、溶銑の脱燐処理方法において、冷鉄源を、脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点までの任意の時期に前記精錬容器内に上置き添加する。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉型精錬容器に収容された溶銑にＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤を添加し、酸素ガスを上吹きして添加した前記脱燐用精錬剤を滓化させてスラグとなし、溶銑に対して脱燐処理を施す、溶銑の脱燐処理方法において、冷鉄源を、脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点までの任意の時期に前記精錬容器内に上置き添加することを特徴とする、溶銑の脱燐処理方法。
【請求項２】
前記冷鉄源を、脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点まで連続して添加することを特徴とする、請求項１に記載の溶銑の脱燐処理方法。
【請求項３】
下記の（１）式により定義される脱燐処理前の初期溶銑温度（Ｔ1 ）を１２００〜１３３０℃に調整し、脱燐精錬終了時の溶銑温度を１４００℃以下に調整することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶銑の脱燐処理方法。
T1(℃)＝［溶銑温度(℃)+[Si]×300］×HMR  …(1)
但し、（１）式において、Ｔ1 は脱燐処理前の初期溶銑温度（℃）、［Ｓｉ］は溶銑中の珪素濃度（質量％）、ＨＭＲは当該脱燐処理における初期の溶銑配合比（溶銑質量／（溶銑質量＋精錬開始前に添加した冷鉄源質量））である。
【請求項４】
脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点までに添加する冷鉄源の粒径は２０ｍｍ以下であ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つに記載の溶銑の脱燐処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉型の精錬容器において、上吹きランスから酸素ガスを溶銑浴面に吹き付けて実施する、溶銑の脱燐処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑された溶銑を転炉にて脱炭精錬して溶鋼を製造するに当たり、従来、溶銑段階で予備脱燐処理を行い、溶銑中の燐を或る程度除去してから、転炉で脱炭精錬を実施する製鋼方法が発展してきた。この予備脱燐処理では、石灰（以下、「ＣａＯ」と記す）を主体とする脱燐用精錬剤とともに酸素ガス、固体酸化鉄などの酸素源を添加して行っている。即ち、添加した酸素源により溶銑中の燐を酸化して燐酸化物（Ｐ2 Ｏ5 ）を形成させ、この燐酸化物をＣａＯ系の脱燐用精錬剤で吸収・固定させることで脱燐反応を進行させている。添加した酸素源は溶銑中の燐と反応する以外にも炭素、珪素と反応し、これにより溶銑温度が上昇するが、脱燐反応は熱力学的に低温の方が有利であることから、冷却材を添加して、処理後の溶銑温度を１３００℃前後に制御している。
【０００３】
溶銑の脱燐処理を実施する際に、使用する精錬容器が取鍋型容器やトーピード型容器の場合には、攪拌力が弱く、しかも、インジェクションランスを溶銑中に浸漬することが多く、冷却材として鉄スクラップなどの冷鉄源を添加することは実質的に不可能であるが、転炉型の精錬容器の場合には、底吹きガスによる攪拌力が大きく、またランスを浸漬させる必要がないので、冷鉄源の装入が可能となる。
【０００４】
そこで、転炉型の精錬容器を用いた予備脱燐処理中に冷鉄源を溶解する方法が幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、転炉型精錬容器を用いて溶銑の脱燐処理を実施する際に、溶銑を精錬容器に装入した後、脱燐用精錬剤及び軽量スクラップを添加し、その後、上吹きランスから酸素ガスを供給し、且つ、脱燐処理の末期に固体酸素源を添加して溶銑温度を１４００℃以下に保ちながら脱燐処理する方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、転炉型の精錬容器を用いて溶銑の脱燐処理を実施する際に、脱燐用精錬剤の一部と鉄スクラップとを溶銑に添加するとともに、炉底羽口から炭材粉を吹き込みつつ酸素ガスの上吹きを行い、鉄スクラップを溶解した後に、炭材粉の供給を停止し、その後、残部の脱燐用精錬剤を添加する脱燐処理方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１−１４７０１１号公報
【特許文献２】特開平２−２０５６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。即ち、脱燐処理開始前の溶銑温度は１３００℃程度であり、特許文献１及び特許文献２では脱燐処理の開始前に鉄スクラップを溶銑に添加しているので、鉄スクラップにより溶銑温度が低下し、同時に添加した脱燐用精錬剤の滓化が遅れ、これにより、添加した酸素源と溶銑中の燐とが反応して生成する燐酸化物の脱燐用精錬剤への吸収が妨げられ、脱燐反応が進行しないという点である。酸素ガスの供給による酸化反応により、やがては溶銑温度が上昇して脱燐反応も進行するが、脱燐処理時間が長くなり、生産性が低下するという問題点もある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、転炉型の精錬容器を用いて上吹きランスから酸素ガスを溶銑浴面に吹き付けて溶銑の脱燐処理を実施するに当たり、鉄スクラップなどの冷鉄源を配合しても脱燐反応を損なわず、且つ、生産性を低下させることなく、効率良く脱燐処理することのできる、溶銑の脱燐処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための第１の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、転炉型精錬容器に収容された溶銑にＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤を添加し、酸素ガスを上吹きして添加した前記脱燐用精錬剤を滓化させてスラグとなし、溶銑に対して脱燐処理を施す、溶銑の脱燐処理方法において、冷鉄源を、脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点までの任意の時期に前記精錬容器内に上置き添加することを特徴とするものである。
【０００９】
第２の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、第１の発明において、前記冷鉄源を、脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点まで連続して添加することを特徴とするものである。
【００１０】
第３の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、第１または第２の発明において、下記の（１）式により定義される脱燐処理前の初期溶銑温度（Ｔ1 ）を１２００〜１３３０℃に調整し、脱燐精錬終了時の溶銑温度を１４００℃以下に調整することを特徴とするものである。但し、（１）式において、Ｔ1は脱燐処理前の初期溶銑温度（℃）、［Ｓｉ］は溶銑中の珪素濃度（質量％）、ＨＭＲは当該脱燐処理における初期の溶銑配合比（溶銑質量／（溶銑質量＋精錬開始前に添加した冷鉄源質量））である。
【００１１】
【数１】
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【００１２】
第４の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点までに添加する冷鉄源の粒径は２０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、鉄スクラップや磁選屑などの冷鉄源を、主に溶銑温度の上昇する脱燐精錬の後半に投入するので、脱燐精錬初期における溶銑温度が低下せず、つまり、脱燐精錬初期からＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤の滓化が促進されて、脱燐精錬の初期から高効率で脱燐反応を進行させることができる。その結果、脱燐処理時間の延長などを来すことなく、冷鉄源の使用量を増大することが可能となり、省資源、省エネルギー、生産性の向上など、工業上有益な効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明に係る溶銑の脱燐処理方法を実施する際に用いる転炉型精錬設備の１例を示す概略断面図である。
【００１５】
図１に示すように、転炉型精錬設備１は、その外殻を鉄皮４で構成され、鉄皮４の内側に耐火物５が施行された転炉型精錬容器つまり炉本体２と、この炉本体２の内部に挿入され、上下方向に移動可能な鋼製の上吹きランス３とを備えている。炉本体２の上部には、収容した溶銑１５を精錬後に出湯するための出湯口６が設けられ、また、炉本体２の炉底には、撹拌用ガス１８を吹き込むための底吹き羽口７が設けられている。この底吹き羽口７はガス導入管８と接続されている。上吹きランス３には、酸素ガス配管９が接続されており、酸素ガス配管９を介して任意の流量で上吹きランス３から炉本体２の内部に酸素ガスが供給されるようになっている。
【００１６】
上吹きランス３は、移送用配管１９を介して、ＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤１７を収容するディスペンサー１１と接続されており、一方、ディスペンサー１１には、酸素ガス配管９から分岐した酸素ガス配管９Ａ、並びに、窒素ガス配管１０が接続されている。即ち、ディスペンサー１１に供給された酸素ガス及び窒素ガスは、ディスペンサー１１に収容された脱燐用精錬剤１７の搬送用ガスとして機能し、移送用配管１９を経由して上吹きランス３の先端から、炉本体２に収容された溶銑１５の浴面に向けて、脱燐用精錬剤１７を吹き付けて供給（「投射」ともいう）することができるようになっている。酸素ガス配管９，９Ａには、それぞれ流量調節弁１２，１３が設けられ、また、窒素ガス配管１０には、流量調節弁１４が設けられており、酸素ガスを上吹きランス３から任意の流量で吹き込みながら、酸素ガスまたは窒素ガスを、ディスペンサー１１を経由して任意の流量で搬送用ガスとして吹き込むことができるようになっている。この場合、窒素ガスに代えて、Ａｒガスや炭酸ガスなど種々の気体を搬送用ガスとして利用することができる。搬送用ガスとして、酸素ガスを用いるか、或いは、窒素ガスなどの酸素ガス以外のガスを用いるかは、精錬の状況などから適宜決定すればよい。
【００１７】
炉本体２の上方には、鉄スクラップ、磁選屑などの冷鉄源、及び、生石灰、鉄鉱石、コークス、転炉滓、鋳造滓などの副原料を収容するホッパー、及び、ホッパーに収容されたこれらの冷鉄源及び副原料を切り出して炉本体２に上置き添加するための切り出し装置、秤量器、並びにシュートが設置されているが、図１では省略している。ここで、磁選屑とは、溶銑の脱燐処理や脱炭精錬で発生したスラグを冷却水などによって冷却し、破砕・分級した後に磁力選別して得られるスラグ混じりの地金で、転炉滓とは、転炉において溶銑の脱炭精錬を実施する際に発生するＣａＯを主成分とするスラグで、鋳造滓とは、溶鋼を収容する取鍋や連続鋳造用タンディッシュから発生するＣａＯを主成分とするスラグである。
【００１８】
このような構成の転炉型精錬設備１を用い、溶銑１５に対して以下に示すようにして本発明に係る脱燐処理を実施する。
【００１９】
先ず、炉本体２に溶銑１５を装入する。脱燐反応は熱力学的に低温の方が有利であり、溶銑温度が高過ぎると脱燐反応が進行しない。しかしながら、溶銑温度が低すぎるとＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤１７の滓化が進行せず、これも脱燐反応が進行しない。従って、効率良く脱燐反応を行わせる観点から、使用する溶銑１５としては、下記の（１）式により定義される初期溶銑温度（Ｔ1 ）に換算した温度が１２００〜１３３０℃であることが好ましい。初期溶銑温度（Ｔ1）が１２００〜１３３０℃の範囲内を満足するならば、脱燐処理前に鉄スクラップ、磁選屑などの冷鉄源を添加しても構わない。ここで、（１）式において、Ｔ1は初期溶銑温度（℃）、［Ｓｉ］は溶銑中の珪素濃度（質量％）、ＨＭＲは当該脱燐処理における初期の溶銑配合比（溶銑質量／（溶銑質量＋精錬開始前に添加した冷鉄源質量））である。
【００２０】
【数２】
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【００２１】
一方、溶銑１５の組成はどのような組成であっても処理することができ、脱燐処理の前に脱硫処理や脱珪処理が施されていてもよい。脱珪処理とは、溶銑１５に酸素ガス或いはミルスケールなどの酸化鉄を添加し、主として溶銑１５の珪素を除去する処理である。因みに、脱燐処理前の溶銑１５の主な化学成分は、炭素：３．８〜５．０質量％、珪素：０．４質量％以下、硫黄：０．０５質量％以下、燐：０．０８〜０．３質量％程度である。但し、脱燐処理時に炉本体内に生成されるスラグ１６の量が多くなると脱燐効率が低下するので、生成するスラグ１６の量を少なくして脱燐効率を高めるために、予め脱珪処理により、溶銑１５の珪素濃度を０．２質量％以下程度まで低減しておくことが好ましい。
【００２２】
次いで、底吹き羽口７から窒素ガスなどの非酸化性ガスまたはＡｒガスなどの希ガスを撹拌用ガス１８として溶銑１５に吹き込みながら、上吹きランス３から溶銑１５の浴面に向けて酸素ガスを吹き付けて供給するとともに、ＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤１７を、上吹きランス３を介して溶銑浴面の酸素ガスの吹き付け面、即ち火点に向けて吹き付けて供給し、溶銑１５の脱燐処理を開始する。
【００２３】
ＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤１７としては、生石灰粉を使用することができる。生石灰粉にアルミナ粉や蛍石などを滓化促進剤として加えてもよいが、本発明においては、脱燐用精錬剤１７を溶銑浴面の火点に吹き付けて添加するので、生石灰粉単体であっても十分に滓化するので、アルミナ粉や蛍石などの滓化促進剤は用いなくても十分に脱燐処理することができる。特に、スラグ１６からの弗素の溶出量を抑えて環境を保護する観点から、蛍石などの弗素含有物質は脱燐用精錬剤１７に配合しないことが好ましい。但し、弗素が不純物成分として不可避的に混入した物質については使用しても構わない。尚、脱燐用精錬剤１７を投射のみで添加すると、目的とする添加速度が得られない場合には、上置き添加しても構わない。
【００２４】
この場合、ＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤１７を添加する前に、ＣａＯを主成分とする転炉滓や鋳造滓を脱燐用精錬剤として添加することが好ましい。ＣａＯを主成分とする転炉滓や鋳造滓は、一旦溶融状態を経由してきた物質、所謂プリメルトの物質であるので、複数の酸化物からなる化合物になっていて融点が低く、早期に滓化し、ＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤１７の滓化を促進させる機能を有する。また、転炉滓には酸化鉄が含まれており、形成されるスラグ１６の酸素ポテンシャルが高くなり、脱燐反応を促進させるという効果も有している。
【００２５】
底吹き羽口７から吹き込まれた攪拌ガス１８によって溶銑１５は攪拌され、溶銑１５の浴面に吹き付けられた脱燐用精錬剤１７は火点にて溶融し、スラグ１６を形成し、溶銑１５の脱燐反応が進行する。
【００２６】
脱燐精錬が進行し、計画した脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点までの任意の時期に、鉄スクラップ、磁選屑などの冷鉄源を炉本体２の内部に上置き添加する。冷鉄源が添加されることにより、溶銑温度は低下する。冷鉄源の添加量は、脱燐精錬終了時点における溶銑温度が１４００℃以下になるように、添加量を決めることが好ましい。脱燐精錬終了時点における溶銑温度が１４００℃を越えると、脱燐反応が阻害され、目的とする燐濃度まで脱燐処理できなくなるので、好ましくない。
【００２７】
脱燐精錬中に添加する冷鉄源は、溶解を促進させる観点から小さいほど好ましく、具体的には粒径２０ｍｍ以下とすることが好ましい。この粒径は、篩の目開き寸法で規定されるもので、長径が２０ｍｍを超えても、目開き寸法が２０ｍｍの篩を通過する限り、２０ｍｍ以下の粒度と定義する。また、溶銑１５の急激な温度低下を起すことなく、冷鉄源の溶解を円滑に行うために、脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点までの間で冷鉄源を連続して投入することが好ましい。
【００２８】
脱燐処理の初期には、上記（１）式で換算される初期溶銑温度（Ｔ1 ）が１２００〜１３３０℃を満足する範囲内で冷鉄源を投入しても構わないが、添加量が少ないので、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。従って、その場合には、必要に応じてミルスケールや鉄鉱石などの固体酸素源を添加してもよい。固体酸素源を添加することにより、溶銑温度は低下する。また、ＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤１７や転炉滓、鋳造滓などを含めた脱燐用精錬剤の総投入量は、溶銑１５の珪素濃度及び燐濃度に応じて変更することとするが、スラグ１６の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）が２以上の範囲であるならば、最大でも溶銑トン当たり４０ｋｇ程度であれば十分である。また、ランス高さは特に限定する必要はなく、スラグ１６の生成量などを勘案して設定すればよい。
【００２９】
以上説明したように、本発明に係る溶銑の脱燐処理方法では、脱燐処理前に添加する鉄スクラップや磁選屑などの冷鉄源を制限し、冷鉄源を主に溶銑温度の上昇する脱燐精錬の中盤以降に投入するので、脱燐精錬初期における過度の溶銑温度の低下がなく、つまり、ＣａＯを主体とする脱燐用精錬剤１７の滓化が促進されて、脱燐精錬の初期から高効率で脱燐反応を進行させることができる。これにより、脱燐処理時間の延長などを来すことなく、冷鉄源の使用量を増大することが可能となり、省資源、省エネルギー、生産性の向上などが達成される。
【実施例１】
【００３０】
図１に示す転炉型精錬設備で脱燐処理を実施した。その際に、冷鉄源を脱燐精錬の開始前に一括投入する場合（比較例）と、脱燐精錬時間の３０％が経過した時点から９０％が経過する時点まで連続して投入する場合（本発明例）の２水準について実施した。冷鉄源の添加量、脱燐用精錬剤の添加量、酸素ガス供給量、使用する溶銑の組成などは、本発明例及び比較例で同一とした。
【００３１】
その結果、本発明例では、脱燐精錬終了時の溶銑中燐濃度の平均値は０．０２０質量％となり、標準偏差（σ）は０．００４質量％であった。これに対して、比較例では、脱燐精錬終了時の溶銑中燐濃度の平均値は０．０２５質量％で、標準偏差（σ）は０．００７質量％であり、本発明により、高効率で脱燐処理を実施できることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る溶銑の脱燐処理方法を実施する際に用いる転炉型精錬設備の１例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  転炉型精錬設備
２  炉本体
３  上吹きランス
４  鉄皮
５  耐火物
６  出湯口
７  底吹き羽口
８  ガス導入管
９  酸素ガス配管
１０  窒素ガス配管
１１  ディスペンサー
１２  流量調節弁
１３  流量調節弁
１４  流量調節弁
１５  溶銑
１６  スラグ
１７  脱燐用精錬剤
１８  撹拌用ガス
１９  移送用配管
【図１】
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