(57)【要約】【課題】脱珪酸素効率の高い溶銑予備処理における溶銑の脱珪方法を提供する。【解決手段】溶銑中に固体酸素と気体酸素からなる酸素源を供給し溶銑中珪素を酸化除去する溶銑の脱珪方法である。気体酸素の供給量を0.02Nm３/分・ｔ以上とするとともに、気体酸素を供給する位置にアルカリ土類金属酸化物を含む粉体をアルカリ土類金属酸化物量で0.01kg/分・ｔ以上供給し、溶銑中の［％Si］が0.1mass％以上になるように処理する。アルカリ土類金属酸化物の一部または全部をアルカリ金属炭酸塩に置き換えることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑中に固体酸素と気体酸素からなる酸素源を供給し溶銑中珪素を酸化除去する溶銑の脱珪方法であって、
気体酸素の供給量を0.02Nm３/分・ｔ以上とするとともに、気体酸素を供給する位置にアルカリ土類金属酸化物を含む粉体をアルカリ土類金属酸化物量で0.01kg/分・ｔ以上供給し、
溶銑中の［％Si］が0.1mass％以上となるように処理することを特徴とする溶銑の脱珪方法。
【請求項２】
前記アルカリ土類金属酸化物の一部または全部をアルカリ金属炭酸塩に置き換えることを特徴とする請求項１記載の溶銑の脱珪方法。
【請求項３】
気体酸素によって生成するSiO２量に対して、アルカリ土類金属酸化物および/または炭酸塩を酸化物に換算したアルカリ土類金属酸化物との重量比が0.05以上1.0以下になるように、アルカリ土類金属酸化物および/またはアルカリ土類金属炭酸塩を含む粉体の供給を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の溶銑の脱珪方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑予備処理における溶銑の脱珪方法に関するものである。
【０００２】
鉄鉱石から高炉で溶銑を製造し、その溶銑から鋼を製造する一貫製鐵所では、不純物である炭素、珪素およびりんを除くためにこれらの元素と結合する酸素を供給して除く酸化精錬が行われる。
【０００３】
これら酸化精錬のうち溶銑予備処理の一つである溶銑脱珪は、酸化精錬の効率化、媒溶剤使用量およびスラグ発生量の削減のために、従来から転炉に代表される精錬炉を用いた脱炭処理に先立って、高炉の出銑樋や搬送容器で脱珪処理を行うことが一般的に行われてきた。溶銑脱珪は、溶銑[Si]濃度が高位に変動することで、後工程である脱りんや脱硫を実施する上で生じる、りんや硫黄といった成分の変動、使用する媒溶剤量増加とそれに伴う排出スラグ増加、処理時間延長による生産性阻害などを回避する上で重要である。さらには、脱炭処理時に同時に行われた脱りん処理も、脱炭処理に先立って脱りんに特化した精錬操作を行う、あるいは脱炭処理を行う転炉とは別に脱りんのための精錬炉を適用することも行われるようになった。さらには極低硫鋼の安定生産のために、脱りん処理などを行う前後で、還元精錬である脱硫処理を行うことも一般的になった。
【０００４】
特に近年は、劣質資源対応等のための高炉操業裕度を得るためにも、溶銑[Si]濃度は高位に変動するようになってきており、溶銑の脱りんや脱硫を行う前の脱珪処理が必要視されるようになってきた。また溶銑[Si]濃度の高位な変動は可及的少量で、後工程で許容できる範囲であるとが望ましい。さらには、溶銑[Si]を酸化反応によって除去する際には、脱珪反応によって生じる発熱反応による溶銑への熱付与という利点を最大限享受するとともに、酸化剤原単位を下げる、およびスラグに酸化鉄の形で含まれることによる鉄の逸失を避けるなどの点からも、酸化反応のために供給する酸素源を脱珪に対して有効に使うことが求められる。さらには、酸化反応によって生じるSiO2を含むスラグは、脱珪と同時に生じる脱炭反応によってフォーミングが生じることが知られているが、脱珪処理時の精錬容器によってはこのスラグフォーミングが処理速度向上の阻害要因になることがある。そのため、このスラグフォーミングも極力抑制できることが必要になっている。
【０００５】
溶銑に脱珪剤を添加する溶銑の脱珪方法に関しては、例えば特許文献１〜４に示すように従来から多数の提案がなされている。しかし、脱珪酸素効率の点で未だ十分に満足できない点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２８３７１５号公報
【特許文献２】特許第１８０７０６９号公報
【特許文献３】特開昭５９−１９０３０８号公報
【特許文献４】特開昭５８−２０７３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は、脱珪酸素効率の高い溶銑予備処理における溶銑の脱珪方法を提供することである。具体的には、混銑車などの精錬搬送容器を用いて脱珪処理を行い、かつ後工程で精錬炉に移送して脱りん処理や脱硫処理を配するいわいる事前脱珪処理において、脱珪処理後の溶銑Si濃度を0.1mass%以上、望ましくは0.2mass%以上にとどめた上で、処理時間をより短く熱裕度をより大きく、スラグフォーミングを回避することが可能な脱珪処理技術を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一般に、脱珪剤は酸素などの気酸と酸化鉄主体の固酸に分けられるが、高効率の脱珪を実現するには、脱珪量△[Si]に見合う気体酸素を供給する必要がある。一方で、脱珪反応が効率的に生じるためには反応生成物であるSiO2を吸収する脱珪スラグが必要である。気体酸素による脱珪では同時に不可避的に脱炭反応が生じ、その比率が大きくなり易い。脱珪と同時に生じる脱炭反応により、反応界面で生じるCOガスは、脱珪スラグのフォーミング現象の主因の一つであるので、気酸での脱珪酸素効率を上げることは単に脱珪反応の効率化のみならず、脱炭反応によるCOガス生成を減じるのでスラグフォーミングの抑制にも原理的に寄与する。さらには、固体酸素源は、過剰な添加が反応に寄与せずに残存すると鉄歩留まりの悪化の一因になるとともに、固体酸素の溶解反応に伴う熱ロスで溶銑温度の低下も生じるので、その供給は必要最小限として、残りを気体酸素で酸素源をまかなうと高Ｓｉ濃度域での脱珪反応の効率化を実現できる。
【０００９】
本発明は上記の知見に基づいて完成されたものであり、溶銑中に固体酸素と気体酸素からなる酸素源を供給し溶銑中珪素を酸化除去する溶銑の脱珪方法であって、気体酸素の供給量を0.02Nm３/分・ｔ以上とするとともに、気体酸素を供給する位置にアルカリ土類金属酸化物を含む粉体をアルカリ土類金属酸化物量で0.01kg/分・ｔ以上供給し、溶銑中の［％Si］が0.1mass％以上となるように処理することを特徴とするものである。
【００１０】
なお請求項２のように、前記アルカリ土類金属酸化物の一部または全部をアルカリ金属炭酸塩に置き換えることができる。
【００１１】
また請求項３のように、気体酸素によって生成するSiO２量に対して、アルカリ土類金属酸化物および/または炭酸塩を酸化物に換算したアルカリ土類金属酸化物との重量比が0.05以上1.0以下になるように、アルカリ土類金属酸化物および/またはアルカリ土類金属炭酸塩を含む粉体の供給を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の溶銑の脱珪方法を行うことにより、高Si域（処理後[%Si]≧0.1mass%、望ましくは≧0.2mass%）での脱珪反応の効率化ができる。具体的には、脱珪処理時間を延長することなく脱珪幅△[Si](mass%)を維持もしくは向上させるとともに、脱珪酸素効率を向上させて処理後スラグ中FeO濃度を減少させること、および処理後温度の降下量△T（℃）の低下を抑制することが可能になり、脱珪処理の効率化を図ることができる。さらには、脱珪幅一定であれば脱珪処理時間を延長することなく、固体酸素を減じて気体酸素を増やして、処理後スラグ中FeO濃度を上昇させることなく処理後温度の降下量の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】固体酸素の供給量と脱珪酸素効率との関係を示すグラフである。
【図２】酸化物に対するアルカリ土類金属炭酸塩のmass％と脱珪酸素効率の関係を示すグラフである。
【図３】アルカリ土類金属酸化物量とSiO２生成量の比が処理後温度降下量に及ぼす影響を示すグラフである。
【図４】実施例と比較例における、脱珪酸素効率を示すグラフである。
【図５】実施例と比較例における、処理後脱珪スラグ中FeO濃度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
脱珪は酸化反応で行われるので脱珪剤は酸素などの気酸と酸化鉄主体の固酸に分けられるが、高効率の脱珪を実現するには、脱珪量△[Si]に見合う気体酸素を供給する必要がある。一方で、脱珪反応が効率的に生じるためには反応生成物であるSiO2を吸収する脱珪スラグが必要である。脱珪を高効率に行うには溶銑中[%Si]濃度が高い状態が前提となる。その理由は[%Si]濃度が低くなると、酸化反応によって炭素、マンガンおよび鉄などの酸化も生じるからである。従って本発明では、脱珪処理後の[%Si]濃度は0.1mass%以上、望ましくは0.2mass%以上を前提とした。また脱珪剤に気体酸素と固体酸素の両方を使用するにおいて、固体酸素を補完できる気体酸素量には下限があり、その下限を明示するために0.02Nm３/分・ｔ以上を前提とした。本明細書において、ｔは溶銑のトン数を意味する。
【００１５】
ところで、一般に高効率な脱珪を実現するには転炉のような強い攪拌ができる精錬炉を用いることが考えられるが、高Si濃度域の脱珪だけを行うために搬送容器から転炉のような強い攪拌のできる精錬容器へ移しかえることは、溶銑温度の低下や生産性の低下につながる。しかし高Si濃度域の脱珪処理で生じた脱珪スラグは、次工程の脱りんや脱硫の効率化にとって阻害要因であるので、これを充分に除去する必要があり、そのための新たな分離操作も必要になってくる。つまり混銑車などの搬送容器で高効率な溶銑の事前脱珪を行うことができれば、追加的な溶銑の移しかえを回避して後工程での脱りんや脱硫を行うことができる。しかし、搬送容器で精錬をする時にはその形状や設備制約のために強い攪拌ができないので、脱珪量に見合う気体酸素の供給と反応生成物の吸収との両立を図るべく、気酸の反応場に塩基性酸化物であるアルカリ土類金属酸化物およびその炭酸塩化合物で構成される媒溶剤粉体を供給することを創案した。
【００１６】
気酸は、溶銑中珪素を酸化できる気体酸化剤であって、固酸と異なり熱容量が小さく分解熱も必要としないことから、脱珪反応は大きな発熱反応となる。しかしながら、酸素主体である気酸の酸素分圧は高いことと一酸化炭素分圧の低い気体を吹き付けることから脱炭との競合反応になり、さらに浴側の攪拌が弱いと脱炭反応の割合が増加する。転炉のような強攪拌型の反応容器ではなく、混銑車のような輸送容器を反応容器とする場合には浴の攪拌は弱くなるので、高Si濃度域でも脱炭反応が生じ易くなる。このような点を踏まえて脱珪反応をより生じ易くするためには、(i)生成物であるSiO２を吸収する、すなわち熱力学的に活量を下げるフラックスを反応界面に供給する、(ii) より高温では脱珪反応よりも脱炭反応が生じ易くなるので、反応場の温度は低位安定である方が良い、(iii) 脱炭反応の生成物であるCOガスの分圧を高い状態として脱炭抑制、という要素がある。これらの要素を酸素供給する位置で各々にあるいは組み合わせて満たす実用的な方法を鋭意考えた。
【００１７】
(i)のフラックス供給としては、反応生成物であるSiO２が酸性酸化物であるので、これを吸収するには酸素を供給する位置に塩基性酸化物があればこれを良く融解し、さらにはその溶解を確実にするために粉体で供給することが望ましい。製鋼工程で用いることができる塩基性酸化物は、アルカリ土類金属酸化物であるCaO、MgO、SrO、BaOが挙げられる。またアルカリ金属酸化物ではNa２O、K２Oなどが挙げられる。この中から工業的利用を考慮すれば、第一にCaOが挙げられ、次にMgOが挙げられる。そこで、CaOおよび/またはMgOを含む媒溶剤の粉体を主たる例として説明する。アルカリ土類金属酸化物量は、媒溶剤にふくまれるその質量の和で表されるとする。
【００１８】
アルカリ土類金属酸化物量は、その効果を明確に享受するには0.01kg/分・ｔ以上が必要である。ここでアルカリ土類金属酸化物量とは、単位溶銑、単位時間あたりに供給する粉体重量にアルカリ土類金属酸化物の割合の和を乗じた値で示すことができ、換算供給量とも呼称する。
【００１９】
ここで、アルカリ土類金属酸化物粉体は、気体酸素が供給される位置と同じ位置に供給する必要がある。気体酸素が供給される位置は、いわいる「火点」、すなわち気体酸素気流が溶銑と接して酸化反応を生じる反応場を意味する。また、気体酸素が供給される位置にアルカリ土類金属粉体が供給されれば、その方法は特に限定されないが、酸素気流の流れの強さを考慮すれば、気体酸素にアルカリ土類金属酸化物粉体が同伴される方法が一つの望ましい方法である。
【００２０】
固体酸素の供給量を12から22kg/ｔ、気体酸素の供給速度を換算供給量に対して脱珪酸素効率を0.073から0.136Nm３/分・ｔの範囲で、気酸と同伴する粉体の換算供給量を変化させたときの脱珪酸素効率を図１に示す。尚、気酸と粉体を同伴させたのは、別々に同じ位置に投入すると、気酸のジェット噴流で粉体の投入が安定しないため、投入タイミングをずらした場合は反応場にアルカリ土類金属酸化物粉体が安定して供給できないので好ましくないためである。
【００２１】
図１より、換算供給量が0.01kg/分・ｔ以上であれば、脱珪酸素効率が60％以上で概ね安定することがわかる。そして脱珪酸素効率を60％以上が得られれば、その残余の酸素で生じる脱炭反応は抑制されるとともに、脱珪反応熱が反応場で直接溶銑に付与されるので熱有余を確保できて、昇熱操作のための追加的な酸素上吹きや炭素を補う加炭操作を回避できる。
【００２２】
媒溶剤粉体に対するアルカリ土類金属酸化物の質量濃度は特に定めないが、粉体で気体に搬送して供給することを考慮すれば、粉体中のアルカリ土類金属酸化物濃度は望ましくは80％以上、より望ましくは90％以上である。ここでアルカリ土類金属酸化物には、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ土類金属硫化物、およびアルカリ土類金属酸硫化物が含まれる。アルカリ土類金属水酸化物は、高温で熱分解するので化学量論比に基づいてアルカリ土類金属酸化物に換算して用いることができる、しかし、同水酸化物は融点が低く貯留した時の粉体性状が架橋効果によって安定な粉体供給を損ねるので、その割合は10mass%以下が適当である。
【００２３】
アルカリ土類金属硫化物、およびアルカリ土類金属酸硫化物はいずれも反応温度で分解してアルカリ土類金属酸化物になるが、そのときに溶銑中イオウ濃度を上昇させる可能性があるので、可及的少量が望ましく１mass％以下が適当である。これらについても化学量論比に基づいて、アルカリ土類金属酸化物に換算してアルカリ土類金属酸化物量に含める。アルカリ土類金属炭酸塩は、工業的にはアルカリ土類金属酸化物の原料であって最大で5ないし8mass％程度含まれることがある。これも化学量論比に基づいてアルカリ土類金属酸化物に換算してアルカリ土類金属酸化物量に含める。
【００２４】
これらのアルカリ土類金属酸化物に含有されるその他の酸化物はSiO２、FeO、Fe２O３、MnO、TiO２、Al２O３などが挙げられる。FeOやMnOは塩基性酸化物で酸素源としても機能するが、それぞれ10mass%以下が望ましい。SiO２は、アルカリ土類金属酸化物のSiO２溶解量を減じてしまうので、１０mass%以下が望ましい。TiO２やAl２O３についても同様に可及的少量が望ましい。
【００２５】
同様の作用と効果はSrOおよびBaOでも期待できるが、これらはより高価な酸化物であり工業上の利点は少なくなることが考えられる。アルカリ土類金属酸化物の一部に換えてアルカリ金属酸化物の配合も考えられる。しかしながら、価格の観点から工業上の利点はすくない。また、アルカリ金属酸化物は、それ自体は酸性酸化物であるSiO２との親和力が大きく良く溶解するものの、高温で溶銑と接触すると不均化反応が生じて吸熱を伴う金属分の蒸発が起こるので、脱珪反応の促進にあまり有効ではない。
【００２６】
（ii)の反応場の温度の低位安定については、アルカリ土類金属酸化物を含む粉体を気体酸素が供給される箇所に供給することによって、酸素が供給される位置の温度を上げすぎない効果である。これは、アルカリ土類金属酸化物の顕熱および融解熱による効果であり、高温で優勢になり易い脱炭反応を抑制する効果も挙げられる。すなわち、脱珪反応で生じる反応場は溶銑温度よりも局所的に300〜500℃程度高いとされるが、この最高温部をアルカリ土類金属酸化物の顕熱および融解熱により200〜300℃程度に減じる効果があるものと思われる。すなわち、気体酸素を供給する位置にアルカリ土類金属酸化物を含む粉体をアルカリ土類金属酸化物量で0.01kg/分・ｔ以上供給することによって、（i）および(ii)の効果を享受することができる。
【００２７】
次に、アルカリ土類金属酸化物を含む粉体として、炭酸ガス発生物質としてアルカリ土類金属炭酸塩の使用を着想した。これをCaCO３を例にとって以下説明する。CaCO３は約900℃で熱分解して、次の（１）式のようにCaOとCO２に分解する。
CaCO３→CaO+CO２  （１）
【００２８】
CaOはアルカリ土類金属酸化物そのものであるから(i)のフラックス供給効果を享受し、この時分解熱を要するので酸素を供給する部分の温度を上げすぎない(ii)の反応場の温度の低位安定効果を補うことができる。生成したCO２は高温では酸化性ガスであって、（２）式に示すように溶銑中珪素の酸化にも寄与する。さらにはこのときに珪素の酸化によって生成したCOは（３）式に示す溶銑の脱炭反応における反応生成物であることから、反応界面で（３）式の脱炭反応が右に進むことを抑制する(iii)の高COガス分圧による脱炭抑制効果も得ることができる。
２CO２＋Ｓｉ→２CO+SiO２  （２）
２Ｃ+O２→２CO  （３）
【００２９】
利用できる炭酸塩は、CaCO３の他にアルカリ土類金属炭酸塩であるMgCO３である。工業的には、化学式CaMg（CO３）２で表されるドロマイトなどの利用も考えられる。原理的にはSrCO３、BaCO３も利用できるが、市場での価格や供給量から工業的利用は限定的であろう。アルカリ金属炭酸塩であるNa２CO３、K２CO３なども同様の効果はあるものの、金属まで分解して蒸発してダストを生成するなどの欠点も考えられる。
【００３０】
これらのアルカリ土類金属炭酸塩は、CaCO３の場合を示した（１）式のように熱分解を生じるので、その量は化学量論比をもちいてアルカリ土類金属酸化物に換算でき、アルカリ土類金属酸化物と同等の効果を生ずる。炭酸塩から酸化物への換算は、CaCO３を例にすれば（１）式の化学量論比を用いれば良く、CaCO３の重量WCａCO３をその分子量ＭCaCO３で除してCaOの分子量MCaOを乗ずれば良い。
【００３１】
そのアルカリ土類金属炭酸塩を含む割合は、mass％で10％以上で顕在化する。その効果として、アルカリ土類金属酸化物を含む粉体の中で酸化物に対するアルカリ土類金属炭酸塩のmass％と脱珪酸素効率の関係を図２に示す。図２に示すように、アルカリ土類金属炭酸塩を含まない場合の脱珪酸素効率が59.1％から60.7％であったのに対して、アルカリ土類金属炭酸塩を10％以上含有させると脱珪酸素効率で61％以上となる。これは脱炭抑制効果によって脱珪酸素効率の増加が顕在化したものと考えられる。
【００３２】
さらには、アルカリ土類金属酸化物を含む粉体の供給量は、気体酸素の供給量を考慮して選択することが好ましい。この理由をアルカリ土類金属酸化物としてCaOを例にとって述べる。CaOを含む粉体の供給は、上述の（ｉ）（ii）、（iii）を満たしつつ、脱珪反応効率を高くしたうえで粉体量に過剰になることを避ける必要がある。そこで気酸の供給箇所における単位時間あたりのSiO２生成量は、気酸の供給量に脱珪酸素効率を乗じた値から見積もることが可能である。本発明においてはCaOを含む粉体を供給することにより気体酸素を供給する部分への単位時間あたりのCaO量を調整するわけであるから、塩基度と呼ばれるCaOとSiO２の質量比を設定することより、脱珪反応を効率化しつつCaOの過剰を回避ができる。本発明では、SiO２を希釈する塩基性酸化物としてアルカリ土類金属酸化物を用いるので、それを拡張してアルカリ土類金属酸化物と気酸を供給する部分で生成するSiO２量の比を決めることを着想した。
【００３３】
アルカリ土類金属酸化物量とSiO２生成量の比が処理後温度降下量に及ぼす影響を図３に示す。図３に示すように、アルカリ土類金属酸化物量とSiO２生成量の比が0.05以上で処理時の溶銑温度降下量を−50℃以上することができる。ここで、溶銑温度降下量を−50℃以上を効果の基準とした理由は、この処理後に行われる脱りん処理や脱硫処理において昇熱操作を回避できることが期待できるからである。なお、アルカリ土類金属酸化物量を増やすとその効果は徐々に減少し、アルカリ土類金属酸化物量と生成SiO２量の比で1.0を超えると処理後溶銑温度降下量を抑制する効果が得られなくなる。
【００３４】
粉体の安定な供給を考慮すれば、より望ましくは当該比は0.07以上である。一方、その効果は1.0を越えると飽和するばかりか、アルカリ土類金属酸化物を含む粉体の供給量が多くなりすぎて実用的でない。アルカリ土類金属酸化物を含む粉体の供給量が多い場合はそれを考慮して、固体酸素源中のアルカリ土類金属酸化物含有量や供給量を調整して、脱珪で生じるスラグ組成を考慮する必要もあるので、アルカリ土類金属酸化物を含む粉体の供給量はその効果や条件の安定性を考慮しながら可及的少量が望ましい。気体酸素の供給箇所数については特に限定されない。例えば、気体酸素の供給箇所数が２箇所であれば、その気体酸素の供給量と固体酸素の供給量の配分にもよるが、少なくともそのうちの１箇所に本発明を適用すれば、その効果は享受できる。望ましくは、供給箇所数に応じて本発明を適用すれば良い。
【００３５】
本発明を適用する際に、固体炭素の供給方法および固体酸素源については特に限定されない。固酸による脱珪反応効率や、生成する脱珪スラグの利用を考慮した組成の制御に関わってくるので、それらを考慮した方法と条件を適用すれば良い。
【実施例】
【００３６】
以下に本発明の実施例を示す。
溶銑輸送容器であるトーピードカーに、初期組成[%Si]=0.60mass%、[%C]=4.4mass%の溶銑220ｔが装入されており、これを気体酸素および固体炭素を酸化源として、溶銑中珪素の酸化除去による脱珪の推算を行った。処理前溶銑温度は約1450℃である。
【００３７】
固体酸素は、10％CaOを含む焼結粉を用いた。脱珪前の上方添加を初期添加と呼称し、その初期添加量を溶銑1tあたり4kg/tとした。また焼結粉を搬送ガスとともに溶銑に吹き込む操作を行い、この時の吹込み速度を0.5から1.0kg/min・tとして、焼結粉は溶銑に窒素ガスを搬送気体として吹き込んだ。焼結粉は気体搬送ができるように、目開き150μmの篩を通過したものを用いた。
【００３８】
気体酸素は酸素ガスをとして供給速度は0.072から0.136（Nm3/min・t）とした。この気体酸素は上吹きランスを介して、溶銑上面への吹き付けで溶銑に供給した。本発明例では窒素ガスを搬送ガスにしてアルカリ金属酸化物含有粉体を溶銑1tあたりの供給速度で0.012から0.14kg/min・tとして、気体酸素とともに吹き付けた。このときCaO含有粉体は、CaO粉体（CaO純度98mass%）、MgO粉体（MgO純度99mass%）、CaCO3粉体（CaCO3純度99mass％）、CaCO3粉体（MgCO3純度99mass％）を不可避的不純物を伴って適宜配合したものを用いた。脱珪処理は溶銑[%Si]が0.2から0.25mass%程度に到達することを目処に約20分間行った。
【００３９】
本発明の実施例１として、固体酸素として目開き150μmの篩を通過した焼結粉を用い、初期添加量は4kg/tとした。また焼結粉の吹込みについては吹込み速度を0.8kg/min・tとし、搬送ガスには窒素ガスを用いて溶銑中に吹き込んだ。気体酸素の供給量は24Nm3/mintとし、そこに目開き150μmの篩を通過したCaO粉体を窒素ガスを搬送ガスとしてCaO粉体0.1kg/min・tを酸素ガスを吹き付けているランスに合流させることで、酸素を供給する部分にこの粉体を供給した。このCaOには約2mass%のSiO2が含まれる。次に、溶銑量および溶銑組成などはおおよそ同様として、以下の実施例を加えた。
【００４０】
実施例２として、気体酸素の供給速度を0.127Nm3/min・ｔに増加させて、固体酸素の供給速度を0.6kg/min・tに減じて、気体酸素にCaO粉体を0.012kg/min・tを供給した場合、実施例３として、固体酸素の供給速度を実施例２と同様にして、気体酸素の供給速度を0.127Nm3/min・ｔ、気体酸素にCaO粉体を0.015kg/min・tを供給した。実施例４として気体酸素および固体酸素は実施例２と同様として、アルカリ土類金属酸化物含有粉体にCaO粉体を75％に、MgO粉体が23%になるように混合した粉体を0.1kg/分・ｔ供給した。実施例５は固体酸素の供給速度を0.9ｋｇ/分・ｔにしてCaOを含む粉体を0.14kg/分・ｔ供給した条件とした。実施例６は、固体酸素および気体酸素の条件は実施例１と同じで目開き150μmの篩を通過したCaCO3含有粉体を10%の含有割合で残部CaOと不純物で0.05kg/min・tを供給した場合、実施例７は固体酸素および気体酸素の条件は実施例１と同じで実施例６と同じCaCO3粉体で0.1kg/min・tを供給した場合、実施例８として気体酸素および固体酸素は実施例２と同様としてアルカリ土類金属酸化物含有粉体として、目開き150μmの篩を通過したCaO粉体49％およびCaCO3粉体49mass%を混合して0.1kg/min・tを供給した場合、実施例９として気体酸素および固体酸素は実施例２と同様として、アルカリ土類金属酸化物含有粉体として、目開き150μmの篩を通過したCaCO3粉体に10mass%のMgCO3粉体を混合したもの0.1kg/min・tを供給した場合、実施例１０として固体の供給速度を0.5ｋｇ/分・ｔにして気体酸素の供給速度を0.136Nm3/min・ｔに増加させて、アルカリ土類金属酸化物含有粉体として目開き150μmの篩を通過したCaCO3粉体0.11kg/min・tを供給した場合をそれぞれ行った。
【００４１】
比較例１として、実施例１と固体酸素の供給条件よび気体酸素の供給条件は同一として、アルカリ土類金属酸化物粉体を供給せずに脱珪処理を行った。比較例２として固体酸素および気体酸素の供給条件は実施例１と同じで、CaOを0.009 kg/min・tにした場合、比較例３として固体酸素の供給速度を0.6kg/分・ｔ、および気体酸素を0.127Nm3/min・tと実施例２と同じにした場合をそれぞれ行った。本発明の実施例および比較例とも、処理時間は約20分として脱珪後[%Si]濃度が0.2〜0.25mass%での比較とした。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
これらの実施例および比較例の結果を第１表にまとめて示す。
比較例１、比較例２および比較例３は、いずれも気体酸素を供給している部分にCaO含有粉体を供給しなかった場合で、気体酸素および固体酸素の供給条件を変えても所望の脱珪量は得られるものの脱珪酸素効率は56%以下と低く、温度降下量は60℃以上と大きく、処理後脱珪スラグ通FeO濃度も10mass%以上と高くなった。
【００４４】
一方、実施例１では、酸素を供給する部分にCaO粉体を供給することで、比較例１と比較して脱珪量が増加するとともに、脱珪酸素効率は向上し、温度降下量は抑制し、処理後脱珪スラグ中FeO濃度も低くなった。実施例２では、比較例３と比較して脱珪量は増加し、脱珪酸素効率は向上し、温度降下量は抑制し、処理後脱珪スラグ中FeO濃度も低くなった。実施例３では、実施例２よりもCaO供給量を増加させて、アルカリ土類金属酸化物量とSiO2生成量の比を0.05以上にした場合であるが、脱珪酸素効率が向上し処理後温度降下量も抑制されたことがわかる。実施例４ではCaOにMgOを混合した場合、実施例５は固体酸素を増やして気体酸素を減じCaO含有粉体を増加させた場合であるが、それぞれ本発明の範囲で良好な脱珪酸素効率、温度降下量、処理後スラグ中FeO濃度を得ている。実施例６および実施例７にはアルカリ金属酸化物含有粉体としてCaCO3を含有させたことにより、比較例１と比較してより脱珪量は大きくなり、脱珪酸素効率は向上し、温度降下量は抑制し、処理後脱珪スラグ中FeO濃度も低くなった。また実施例１と比較して脱珪酸素効率と温度降下量の抑制をすることができた。実施例８では、アルカリ土類金属酸化物含有粉体としてCaO-49mass%CaCO3粉体を用いることにより、比較例３と比較して、脱珪量は大きくなり、脱珪酸素効率は向上し、温度降下量は抑制し、処理後脱珪スラグ中FeO濃度も低くなった。実施例９ではアルカリ土類金属酸化物含有粉体にCaCO3粉体とMgCO3粉体を用いることにより、比較例３と比較して脱珪量は大きくなり、脱珪酸素効率は向上し、温度降下量は抑制し、処理後脱珪スラグ中FeO濃度も低くなり、温度降下量はもっとも抑制される結果となった。実施例１０では、さらに固体酸素を減じて気体酸素の供給速度を増加してCaCO3を供給したことにより、脱珪酸素効率は実施例の中でも大きくなり、温度降下量は少なかった。
【００４５】
以上に説明した結果を、図４と図５にまとめた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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