(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内の溶銑中に浸漬したランスを介して酸化剤を吹き込む溶銑予備処理方法において、前記ランスとして第１、第２の計２本を用い、第１のランスの浸漬深さを第２のランスよりも深く配置し、ランス１本当りの酸素供給速度を0.05Ｎｍ3/min/溶銑ｔ以上とし、かつ、酸化剤吹き込み期の少なくとも一部と同期して前記処理容器の傾転を行うことを特徴とする溶銑予備処理方法。
【請求項２】
前記第１または第２のランスから気体酸素のみを吹き出させる時期を設けたことを特徴とする請求項１記載の溶銑予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑予備処理方法に関し、とくに混銑車及び溶銑鍋など処理容器内の溶銑を、浸漬ランスからの処理剤（特に酸化剤）の吹き込みにより、脱珪・脱燐する溶銑予備処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、製鋼工程では、転炉吹錬の負荷軽減、製鋼トータルコストのミニマム化を図るため、溶銑に含まれる珪素（Si) 、燐（Ｐ）を、転炉での酸素吹錬の前に予め酸化剤を用いて除去（脱珪・脱燐）する所謂「溶銑予備処理」が行われている。なお、溶銑予備処理の範疇には、脱珪及び脱燐のほか、脱硫（硫黄（Ｓ）の除去）も含まれる。
【０００３】
Si、Ｐ、Ｓの除去方式は、使用する処理容器（転炉、溶銑鍋、混銑車など）に応じて様々である。このうち、混銑車あるいは溶銑鍋などの処理容器に保持した溶銑へこれに浸漬したランスを介して酸化剤（：固体酸素源（酸化鉄）、気体酸素源、ソーダ灰系フラックス）や塩基度調整剤（：石灰系フラックス（石灰、蛍石等））を吹き込むという混銑車、溶銑鍋の処理容器による除去方式が、転炉を用いるものと比べて酸化剤の反応効率が高く処理コストが低いという利点があるので多用されている。
【０００４】
この混銑車、溶銑鍋の処理容器による除去方式において、溶銑予備処理効率の向上を指向した技術として以下のようなものが知られている。
[1] 脱珪後のSiO2リッチなスラグを除去した後脱燐処理を行う方法（特開昭56−166315、特開昭56−133413、特開昭59−59815 、特開昭61−33814 号公報）
[2] 溶銑を脱珪、脱燐、脱硫する際に、処理中にスラグを真空吸引設備等により連続的に強制排除する方法（特開昭63−18011 号公報）
[3] 脱珪後のスラグ排出を混銑車の傾転により行う方法（特開平５−5114号公報）
[4] 脱珪後のスラグ排出を行わず脱燐処理を行う場合にソーダ灰を使用する方法（特開平59−104412号公報）
[5] CaO 及び酸化剤を溶銑中に吹込む際に、別途溶銑上へ酸化鉄を上添加する方法（特公平６−11885 、特開平４−218609号公報）
[6] 吹込み流を旋回流とする特殊なランスを用いる方法（日本国特許第2856576 号公報）
（[5],[6] は溶銑中に酸化剤を分散させてスラグ- メタル間反応界面積を増大させるもの）
[7] インジェクション・ランスを２本使用し、１本から脱燐剤、もう１本から脱硫剤を吹込む方法（特開昭58−218311号公報）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の[1],[2] では、脱珪後のスラグ除去のために、例えば特開昭62−127416号公報や特開昭63−18011 号公報に示されるようなスラグの除去設備が必要であり、設備費がかかることや、脱珪処理から除滓、脱燐処理へと移行するのに時間がかかる問題がある。また、[4] では、処理剤の単価が高くコスト的に不利になる問題がある。さらに、高炉の出銑〔Si〕が高い場合には、処理前に予備脱珪スラグの除去を行わねばならないことや、処理中のスロッピングにより処理が困難になるという問題がある。[3] は、これらの問題を解決しようとしたものである。しかし、脱燐処理段階での反応自体を促進し、スラグ排出を促進する点について考慮されていないため、脱燐速度を向上させるには未だ不十分であるという問題がある。
【０００６】
また、[5] では、上添加した酸化鉄がスラグ上に未反応で乗ってしまい、反応に寄与する酸化鉄の割合が減少する。つまり上方より添加する酸化鉄は、トップスラグの酸素ポテンシャルを上昇させるにすぎず、脱燐反応に対して酸素源を効果的に使用しているとは言い難い。さらに、その結果として、スラグの滓化性が悪化する等の問題もある。[6] では、用いるランスの構造が単管ランスに比べて複雑であるため、製造コストが高いという欠点がある。[7] では、脱燐剤と脱硫剤を同時に吹込むため、脱燐反応がむしろ阻害されてしまう。
【０００７】
このように、上記従来の技術では、コストの割に脱燐速度の充分な向上が得られておらず、溶銑予備処理全体の処理時間を充分短縮できていない。
また、脱燐効率の阻害因子として、トピード口元不良の問題がある。これは、混銑車の溶銑通用口の内面側にガラ（凝固滓）が多量に付着して、ランスが入らない、あるいはランスが入ったとしても処理中の溶銑の循環を圧迫し、溶銑が流出するため処理を断念せざるを得なくなるという問題である。上記従来の技術ではこの問題を解決することは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、低コストで脱珪・脱燐速度を充分に向上でき、さらにはトピード口元不良の問題も容易に解消し得る溶銑予備処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ランス先端の溶銑内浸漬深さを相互に違えた２本のランスを用いて、適正な酸素供給速度で処理剤（：酸化剤、塩基度調整剤）の吹込みを行い、かつ随時混銑車を傾転させて除滓し、さらには、随時上側または下側のランスから気体酸素を吹込むことにより、上記の問題を解決したものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、処理容器内の溶銑中に浸漬したランスを介して酸化剤を吹き込む溶銑予備処理方法において、前記ランスとして第１、第２の計２本を用い、第１のランスの浸漬深さを第２のランスよりも深く配置し、ランス１本当りの酸素供給速度を0.05Ｎｍ3/min/溶銑ｔ以上とし、かつ、酸化剤吹き込み期の少なくとも一部と同期して前記処理容器の傾転を行うことを特徴とする溶銑予備処理方法である。
【００１１】
本発明では、前記第１または第２のランスから気体酸素のみを吹き出させる時期を設けることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の、処理容器内の溶銑中に浸漬したランスを介して酸化剤を吹き込む溶銑予備処理方法について説明する。酸化剤吹き込みは、脱珪・脱燐期に行う。酸化剤としては、酸化鉄含有物質（例えば焼結鉱）などの固体酸素源と気体酸素の２種類を用いる。気体酸素は、酸素濃度99％以上の純酸素でも、あるいは、酸化鉄含有物質の搬送気体に純酸素を加えて供給しても、いずれでもかまわない。要は酸素濃度が高く酸化剤として寄与すればよい（以下、気体酸素は単に気酸ともいう）。あるいは、ソーダ灰系フラックスを用いることができる。本発明では、酸化剤とともに、適宜の塩基度調整剤（：石灰系フラックス（石灰、蛍石等））を吹き込んでもよい。固体酸素源や塩基度調整剤は粉粒状のものをキャリアガス搬送法により吹き込む。キャリアガスとしては、空気または不活性ガスを用いることができる。酸化剤として固体酸素源と気酸を併用して吹き込む場合は、キャリアガス搬送法により送給されてきた固体酸素源に気酸をランス部分で加えて吹き込みを行えば良い。
【００１３】
本発明では、例えば図１に示すように、前記ランスとして第１、第２の計２本を用い、第１のランス41の先端の浸漬深さを第２のランス42よりも深く配置する。第１のランスからは処理剤Ｚ１（脱燐処理時の例：酸化鉄＋石灰粉＋気酸）が、第２のランスからは処理剤Ｚ２（脱燐処理時の例：酸化鉄＋純酸素）が吹き込まれる。これにより、溶銑中に異なる二箇所から酸素源が供給され、酸素供給速度（：固体酸素源および気酸に含まれる酸素の合計吹き込み流量）を局所的に過剰に増加させることなくトータルの酸素供給速度を大きくすることができ、脱珪・脱燐反応を促進できる。両ランスの先端浸漬深さを違えたのは、これを同一深さにするとその深さ位置で局所的に酸素ポテンシャルが増大し、過剰な酸素によって脱炭反応が起き、脱燐に使用される酸素量が減る可能性が高くなるからである。この過剰な酸素による脱炭反応生起を有効に防ぐには、第１、第２のランス41、42の先端の浸漬深さの差を0.1 ｍ以上にとるのが好ましく、より好ましくは0.3 ｍ以上、最も好ましくは0.5 ｍ以上である。また、第２のランスの浸漬深さは、溶銑２の浴面下１ｍ以内とすると、溶銑２上に浮遊するスラグ３が有効に攪拌され、スラグ- メタル間の反応界面積が増加するので好ましい。また、第２のランスの浸漬深さが浅いため溶銑２上に浮遊するスラグ３にフォーミングを生じさせやすく、スラグ３の排除を処理容器の傾転で行う際、排出促進に有利である。さらに、二箇所からの処理剤吹き込み方向を揃えると、溶銑の対流をより強く付勢できて物質移動が促進され脱珪・ 脱燐反応がより速く進むようになるので、第１、第２のランス41、42は、図１のように略同一方向に向けて配置するのが好ましい。また、図２のように、一方の第１のランスを斜めに浸漬させ、第２のランスを垂直に浸漬させた配置とすることもできる。
【００１４】
また、本発明では、ランス１本当りの酸素供給速度（記号：Ｑo2）を0.05Ｎｍ3/min/溶銑ｔ以上とする。Ｑo2が0.05Ｎｍ3/min/溶銑ｔに満たないと、脱珪・脱燐反応が著しく遅延するからである。なお、Ｑo2を大きくしすぎても脱珪・脱燐速度が飽和して酸素が無駄となるから、Ｑo2は0.4 Ｎｍ3/min/溶銑ｔ以下とするのが好ましい。また、本発明者らの知見によれば、脱燐処理後半は、Ｑo2≦0.15Ｎｍ3/min/溶銑ｔの範囲に入ると次式(1) で定義される脱燐酸素効率が顕著に上昇するので、とくに脱燐処理の後半段階においては、Ｑo2を0.05〜0.15Ｎｍ3/min/溶銑ｔとするのが好ましい。また、より好ましくは0.05〜0.13Ｎｍ3/min/溶銑ｔとする。この脱燐処理後半の段階とは、Ｐ≦0.08mass％あるいは脱燐処理終了の10分前を指す。
【００１５】
脱燐酸素効率＝溶銑中燐の酸化に用いられた酸素量／（溶銑中に吹き込んだ全酸素量−Siの酸化に使用された酸素量） (×100 ％）‥‥‥(1)
ここに、式(1) 右辺の各酸素量の単位は、Ｎｍ3/溶銑ｔである。
また、本発明では、溶銑中に添加する酸化剤としては、気酸、固体酸素源のいずれも用いうるが、主として固体酸素源を用いる方が好ましい。固体酸素源には、溶銑中で溶融してスラグとなることによりスラグ- メタル間の反応を促進する作用がある（気酸にはこの滓化作用はない）からである。固体酸素源としては、純酸化鉄が最良であるが、代替として高炉原料の焼結鉱や鉄鉱石の粉体、ダスト、ミルスケール等の酸化鉄含有物質を使用しても良い。
【００１６】
さらに、本発明では、酸化剤吹き込み期の少なくとも一部と同期して、図３に示すように、混銑車１を傾転状態とする。この傾転は酸化剤吹き込み前から行っておいても良い。また、この傾転は適宜解除・復元してもよい。傾転角度は、溶銑の溢流が起こらない角度範囲の上限とするのが好ましい。これにより、不要となったスラグ３を、前述のような特段の除滓設備を用いずとも、必要に応じて、混銑車１の溶銑通用口から流滓ピット５へと溢流させて排出することができる。
【００１７】
とくに、脱珪処理段階では、スラグフォーミングによる混銑車１の溶銑通用口からのスラグ３の溢流で、脱珪処理の中断を余儀なくされていたが、この傾転操作により、傾転側に溢流させることができるようになり、脱珪処理を中断させることなく継続実施できる。
また、スラグフォーミングを抑制するため塩基度調整剤を多量に使用していた点も、溶銑上のスラグ量を傾転側への排出により減少させることができるため、使用量を大幅に削減できる。
【００１８】
さらに、積極的にスラグフォーミングを起こさせ、フォーミングしたスラグ３を混銑車１の傾転操作により傾転方向に排出するようにすると、脱珪処理前の溶銑中〔Si〕が高い場合でも、処理に伴い生成するSiO2脱珪処理の支障にならず、容易に短時間で脱珪処理を完了でき、遅滞なく脱燐処理に移行することができる。
【００１９】
さらに、脱燐処理段階でも、随時適宜の角度に混銑車を傾転させておくことにより、同様に除滓でき、処理時間の短縮、塩基度調整剤など使用量の削減を図ることができる。
以上は、混銑車１を例に取ったが、溶銑鍋でも同様であり、 処理中、 傾転操作により傾転状態としておくことにより同様の効果を得ることができる。
【００２０】
以上のように、本発明によれば、前記従来の技術[1] 〜[7] の問題点を全て解決でき、従来到達し得なかったレベルでの、低コストかつ高速の脱珪・脱燐処理が可能となる。
さらに、本発明では、前記第１または第２のランスから気酸のみを吹き出させる時期を設けることが好ましい。この気酸単独吹き出し時期は、脱珪前、脱珪期、脱燐期のいずれかを問わず、現に処理対象となっている溶銑の入った混銑車の溶銑通用口の内面に大きなガラが付着している状態に遭遇した時期とするのが好ましい。これにより、例えば図４に示すように、第２のランス42から処理剤Ｚ２として気酸のみを吹き出させ、混銑車１の溶銑通用口の内面側に付着したガラ６を溶融除去することができるので、前記したトピード口元不良の問題も、別段の設備追加を伴わずに容易に解決できる。なお、気酸単独吹き出し量は、ガラの付着サイズ等に応じて適宜決定すればよい。また、気酸のうちとくに純酸素を用いると、より迅速にガラを溶融できて好ましい。
【００２１】
また、溶銑予備処理の完了末期に、 一方のランスを溶銑上まで上昇させ気酸の溶銑通用口内への吹き出しを行うと、予備処理時に生じた溶銑通用口の内面のガラ付着を溶銑予備処理終了段階で除去することができ、次回の溶銑の受銑時および予備処理開始時の溶銑通用口へのガラ付きによる口元不良の問題も予め解消でき特に好ましい。
【００２２】
なお、図４では、脱燐期のうちの一部の期間内で第２のランス42を溶銑２の浴面上に引き上げて該ランスから純酸素単独吹き出しを行っている例を示したが、図１のように第２のランス42を浴中に浸漬したまま気酸（好ましくは純酸素）単独吹き出しを行っても良い。その場合には、浴中を吹き抜けて浴面上空に達した気酸により、ガラ６が溶融除去される。また、トピード口元不良の混銑車の配車到着時に該配車のガラの溶融除去を行うに際しては、下側に浸漬配置される第１のランスを用いて、該ランスを浸漬する前に浴面上に保持し、気酸（好ましくは純酸素）単独吹き出しを行うと、より能率よくガラを溶融除去することができて好ましい。
【００２３】
【実施例】
320t混銑車により、次の要領で溶銑予備処理を行った。
▲１▼  処理開始前に混銑車を５°傾転させた。
▲２▼  第１および第２のランスを図２の形態で溶銑中に浸漬させ、溶銑予備処理を開始した。ここで、第１のランスの浸漬深さ：２ｍ、第２のランスの浸漬深さ：0.8 ｍとした。
【００２４】
▲３▼  第１のランスからのＱo2を0.25Ｎｍ3/min/溶銑ｔ（固体酸素源：気体酸素＝９：１（気体換算））、第２のランスからのＱo2を0.15Ｎｍ3/min/溶銑ｔ（固体酸素源のみ）として脱珪・脱燐処理を行った。
▲４▼  処理終了10分前に第１のランスのＱo2を0.15Ｎｍ3/min/溶銑ｔとした。
▲５▼  処理終了５分前に第２のランスを溶銑面上0.5 ｍの高さまで上昇させ、気酸を0.06Ｎｍ3/min/溶銑ｔで噴射した。
【００２５】
この結果、処理初期から激しく低塩基度スラグを流出させたことにより塩基度調整剤（石灰）を５kg/ 溶銑ｔ低減できた。さらに、処理末期の混銑車内溶銑面上への気酸噴出により溶銑通用口内面の大きなガラの溶融除去に成功した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、混銑車方式の溶銑予備処理操業において、従来到達しえなかったレベルでの、低コストかつ高速の脱珪・脱燐処理が可能となり、さらにはトピード口元不良の問題も容易に解消しうるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るランス２本の浸漬使用形態の一例を示す側面断面模式図である。
【図２】本発明に係るランス２本の浸漬使用形態の一例を示す側面断面模式図である。
【図３】本発明に係る混銑車傾転による除滓形態の一例を示す正面断面模式図である。
【図４】本発明に係る気酸単独吹き出し形態の一例を示す側面断面模式図である。
【符号の説明】
１  混銑車（処理容器）
２  溶銑
３  スラグ（滓）
５  流滓ピット
６  ガラ（凝固滓）
41  第１のランス
42  第２のランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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