(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーピードカー内の溶銑の上面から浸漬したランスを介して前記溶銑中にキャリアガスと共に粉状の脱りん剤を吹き込む溶銑の脱りん方法において、前記脱りん剤がCaＯと酸化鉄を含有する焼結鉱および／またはCaＯと酸化鉄を含有する焼結鉱のダストからなり、脱りん処理中に前記溶銑中に吹き込まれる脱りん剤中のCaＯと酸化鉄からのＯの重量比CaＯ／Ｏ（kg／kg）が0.40〜0.75の範囲を満足することを特徴とする溶銑の脱りん方法。
【請求項２】
トーピードカー内の溶銑の上面から浸漬したランスを介して前記溶銑中にキャリアガスと共に粉状の脱りん剤および反応促進剤を吹き込む溶銑の脱りん方法において、前記脱りん剤がCaＯと酸化鉄を含有する焼結鉱および／またはCaＯと酸化鉄を含有する焼結鉱のダストからなるとともに前記溶銑中に吹き込まれる脱りん剤中のCaＯと酸化鉄からのＯの重量比CaＯ／Ｏ（kg／kg）が0.40〜0.75の範囲を満足するものであり、前記反応促進剤がCaＯを主体としてなり、前記溶銑中に前記脱りん剤を吹き込むと同時に前記反応促進剤を前記脱りん剤の吹き込み速度の 0.2倍以上の速度で吹き込んで脱Si反応を起こし、脱Si反応が終了した後、前記溶銑中に前記脱りん剤を吹き込んで脱りん処理を行なうことを特徴とする溶銑の脱りん方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トーピードカーを用いた溶銑予備処理における溶銑の脱りん方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼工程に先立って行なわれる溶銑予備処理は、トーピードカー等を用いて溶銑中のＰ，Si，Ｓ等を除去する処理であり、転炉の機能を脱Ｃのみに集約し、かつ製鋼スラグの発生量を低減することを目的に開発されてきた。
溶銑予備処理で起こる種々の化学反応の内の脱りん（以下、脱Ｐという）反応は酸化反応である。脱Ｐ反応は複雑で、溶銑中のＰがＯによって酸化物となった後、スラグ中に固定されるか、あるいはリン酸カルシウムの形で析出すると言われている。このような脱Ｐ反応を説明するのに有効な指標は存在しないが、従来から脱Ｐ反応に寄与するCaＯとＯの重量比を指標として用いる方法が多数提案されている。
【０００３】
特公平7-5953号公報および特公平7-9022号公報には、溶銑中のSi含有量を規定した上で溶銑中に吹き込まれるCaＯ／Ｏ（kg/Nm3）を 1.5〜2.0 とする脱Ｐ方法が開示されている。特公平5-14003 号公報および特公平5-14004 号公報には脱りん剤中のCaＯ／Ｏ（重量比）を 1.7〜2.2 とする脱Ｐ方法が開示されている。また特公平6-17496 号公報には、脱りん剤中のCaＯ／Ｏ（重量比）を 1.0〜2.5 として、さらにCaＦ2 ， Al2Ｏ3 の含有量を規定した脱りん剤を用いる脱Ｐ方法が開示されている。
【０００４】
脱Ｐ反応は酸化反応であり、脱Ｐ反応に寄与するＯ源は、固体（すなわち焼結鉱等の酸化鉄）や気体（すなわち必要に応じて吹き込まれる酸素ガス）があるにも関わらず、上記の脱Ｐ方法はいずれも、これらのＯ源の違いに関する検討が十分ではない。またトーピードカー内の溶銑に脱りん剤を吹き込んで脱Ｐ処理を行なうと、転炉で脱Ｐ処理を行なうより脱りん剤の反応効率が高いという点に関する検討も十分ではない。
【０００５】
このような理由で、上記の脱Ｐ方法では、脱りん剤や反応促進剤によってCaＯが溶銑中に過剰に添加されるという問題があった。しかもトーピードカーで脱Ｐ処理を行なう場合に発生するスロッピングの問題も解決できていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題を解消するべく、トーピードカーを用いて脱Ｐ処理を行なうにあたって、脱Ｐ反応に寄与するＯの反応効率を向上してCaＯ添加量を削減し、しかもスロッピングの発生しない脱Ｐ方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一般に溶銑の脱Ｐ反応は下記の(1),(2) 式で表される。なお［Ｐ］は溶銑中のＰを示す。
２［Ｐ］＋ 2.5Ｏ2 →  Ｐ2 Ｏ5           ・・・(1)
３CaＯ＋Ｐ2 Ｏ5 →  ３CaＯ・Ｐ2 Ｏ5     ・・・(2)
(1)式中のＯ源は、酸化鉄（すなわち鉄鉱石、スケール、焼結鉱、焼結鉱ダスト等）や酸素ガス等である。このように脱Ｐ反応は酸化反応を経て、Ｐを酸化物としてスラグ中に固定するか、あるいはリン酸カルシウムとして析出させる反応である。
【０００８】
このため脱Ｐ処理に寄与する脱りん剤中のCaＯとＯの条件によって、脱Ｐ反応の効率が影響を受ける。CaＯは比較的高価であるため、その使用量は少ない方が望ましい。スラグ発生量を低減して溶銑予備処理の生産性を向上させるためにも、脱りん剤や反応促進剤に含有され脱Ｐ処理に寄与するCaＯ量を削減する必要がある。また、酸素源として酸化鉄を使用することによって、脱Ｐ処理と同時に鉄源を回収することが可能である。
【０００９】
トーピードカーを用いて脱Ｐ処理を行なう場合は、脱りん剤として吹き込まれた酸化鉄が溶銑中のＣとの反応によって減少したり、CaＯとの反応によってCaフェライトを生成するなど、種々の反応を生じる。このような複雑な脱Ｐ処理を総括的に説明する指標と、その適正な範囲は今まで存在しなかった。
本発明は、トーピードカー内の溶銑の上面から浸漬したランスを介して溶銑中にキャリアガスと共に粉状の脱りん剤を吹き込む溶銑の脱りん方法において、脱りん剤がCaＯと酸化鉄を含有する焼結鉱および／またはCaＯと酸化鉄を含有する焼結鉱のダストからなり、脱りん処理中に溶銑中に吹き込まれる脱りん剤中のCaＯと酸化鉄からのＯの重量比CaＯ／Ｏ（kg／kg）が0.40〜0.75の範囲を満足する溶銑の脱りん方法である。
【００１０】
また本発明は、トーピードカー内の溶銑の上面から浸漬したランスを介して溶銑中にキャリアガスと共に粉状の脱りん剤および反応促進剤を吹き込む溶銑の脱りん方法において、脱りん剤がCaＯと酸化鉄を含有する焼結鉱および／またはCaＯと酸化鉄を含有する焼結鉱のダストからなるとともに前記溶銑中に吹き込まれる脱りん剤中のCaＯと酸化鉄からのＯの重量比CaＯ／Ｏ（kg／kg）が0.40〜0.75の範囲を満足するものであり、反応促進剤がCaＯを主体としてなり、溶銑中に脱りん剤を吹き込むと同時に反応促進剤を脱りん剤の吹き込み速度の 0.2倍以上の速度で吹き込んで脱Si反応を起こし、脱Si反応の終了した後、溶銑中に脱りん剤を吹き込んで脱りん処理を行なう溶銑の脱りん方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、脱Ｐ処理に必要なCaＯの添加量を調査するために、４トン炉を用いて実験を行なった。実験条件は表１に示す通りである。なお脱りん剤の吹き込み速度は単位時間当たりの脱りん剤吹き込み重量（kg／分）で示す。
【００１２】
【表１】
0003740894.tif 000002
【００１３】
４トン炉の実験で使用した焼結鉱のCaＯ含有量および吹き込み条件は表２に示す通りである。
【００１４】
【表２】
0003740894.tif 000003
【００１５】
一般的な焼結鉱の組成は、CaＯ：11重量％，Al2 Ｏ3 ：１重量％，MgＯ：１重量％，残部：酸化鉄であり、Ｏに換算すると  0.16Nm3-O2／ kg-焼結鉱  程度であるが、４トン炉の実験で使用した焼結鉱は、焼結工程でCaＯ量を調整して、CaＯ含有量を変化させた。
脱りん剤（すなわち焼結鉱）中の酸化鉄からのＯ含有量は、分析によって得られた酸化鉄量から算出し、酸素吹き込み速度が一定になるように脱りん剤の吹き込み速度（kg／分）を変化させた。脱りん剤を溶銑中に吹き込むキャリアガスはＮ2 ガスを使用した。
【００１６】
４トン炉の実験で得られたCaＯ／Ｏ（kg／kg）と見掛けの脱Ｐ速度との関係を図１に示す。脱Ｐ速度ＫP は下記の (3)式で計算される。
ＫP （分-1）＝ ln （［％Ｐ］i ／［％Ｐ］f ）／ｔf     ・・・(3)
［％Ｐ］i ：脱Ｐ処理前のＰ含有量（重量％）
［％Ｐ］f ：脱Ｐ処理後のＰ含有量（重量％）
ｔf ：処理時間（分）
図１に示す通り、CaＯ／Ｏが0.40〜0.75の範囲においてＫP が最も大きい。焼結鉱を使用すると、溶銑中に吹き込んだ場合にCaＯが酸化鉄と反応して溶融するため、反応界面積が増加することによって脱Ｐ反応の効率が向上して、ＫP が増加する。
【００１７】
CaＯ／Ｏ＜0.40ではCaＯ使用量は減少するものの、ＫP も低下する。CaＯ／Ｏ＞0.75ではＫP が低下し、しかもスラグが固化するという現象が見られた。これは脱りん剤の滓化が悪化したことを示している。したがって、0.40≦CaＯ／Ｏ≦0.75が適正範囲である。
図２に示すようにトーピードカー７を用いて脱Ｐ処理を行なう場合は、フリーボードの制約からスロッピングが発生するという問題がある。そこで発明者らは、0.40≦CaＯ／Ｏ≦0.75を満足し、しかもスロッピングを回避できる条件を見出すために、トーピードカー７を用いて実験を行なった。実験に用いた装置は実際の操業に使用されるものと同一であり、その概要を図２に示す。
【００１８】
脱りん剤として粉状の焼結鉱１、反応促進剤としてCaＯ２を、粉体吹き込みランス５を介して溶銑６中に吹き込んだ。キャリアガス３にはＮ2 ガスを使用した。実験条件は表３に示す通りである。
【００１９】
【表３】
0003740894.tif 000004
【００２０】
まずスロッピングが発生する時期を調査したところ、脱Ｐ反応に先立って生じる脱Si反応の期間にスロッピングが発生することが分かった。そこで脱Si反応の期間中に溶銑６中に吹き込む焼結鉱１に加えて、反応促進剤としてCaＯ２を吹き込み、30チャージ以上の脱Ｐ処理におけるスロッピングの発生率を調査した。脱Si期間中に吹き込む焼結鉱１に対するCaＯ２の比率（kg／kg）とスロッピング発生率（％）との関係を図３に示す。
【００２１】
脱Si反応の期間中に溶銑６に吹き込む焼結鉱１の吹き込み速度（kg／分）に対する比率が 0.2以上の吹き込み速度（kg／分）でCaＯ２を吹き込むとスロッピングを防止できることが分かった。
つまりトーピードカー７を用いて脱Ｐ処理を行なう場合は、CaＯ２の吹き込み速度（kg／分）が焼結鉱１の吹き込み速度（kg／分）の 0.2倍以上になるようにして、CaＯ２および焼結鉱１を同時に溶銑６中に吹き込んで、脱Si反応を優先的に起こし、脱Si反応の終了後、焼結鉱１を溶銑６中に吹き込むとスロッピングが防止できることが分かった。しかも溶銑６中に吹き込まれる脱りん剤中のCaＯと酸化鉄からのＯの重量比CaＯ／Ｏ（kg／kg）が0.40〜0.75の範囲を満足すれば、CaＯ２の使用量を減少できる。
【００２２】
なお、ここでは脱りん剤として粉状の焼結鉱１を用いる場合について説明したが、焼結鉱と焼結鉱ダストとの混合物や焼結鉱ダストを単体で用いても同様の効果が得られる。またキャリアガスにはＮ2 以外にも圧縮空気、酸素、ＣＯ2 等の酸化性ガスを用いても良い。
【００２３】
【実施例】
容量 350トンのトーピードカー７を用いて脱Ｐ処理を行なった。脱Ｐ処理前の溶銑６内のＰ含有量［％Ｐ］＝ 0.150重量％，Si含有量［％Si］＝ 0.2〜0.3 重量％であり、脱Ｐ処理の時間は40分である。脱Ｐ処理の条件とスロッピング発生率を表４に示す。
【００２４】
【表４】
0003740894.tif 000005
【００２５】
溶銑６中のSiと反応するＯ量を、供給されるＯ量の70％の効率で計算し、Ｏの供給速度は、いずれも一定とした。比較例１は焼結鉱（CaＯ／Ｏ＝ 0.4〜0.5 ）およびCaＯを全処理期間（すなわち脱Si期間および脱Ｐ期間）に渡って使用した例、比較例２は焼結鉱中のCaＯ分が高いもの（CaＯ／Ｏ＝ 0.8〜0.9 ）のみを全処理期間に渡って使用した例、比較例３は焼結鉱（CaＯ／Ｏ＝ 0.4〜0.5 ）のみを全処理期間に渡って使用した例、比較例４は脱Si期間のみ焼結鉱に対する吹き込み速度（kg／分）比 0.2以下でCaＯを同時に吹き込み、その後の脱Ｐ期間は焼結鉱（CaＯ／Ｏ＝ 0.4〜0.5 ）のみを使用した例である。
【００２６】
比較例２〜４はスロッピングが発生した。比較例１はスロッピングが発生しなかった。発明例は、スロッピングが発生せず、しかも脱Ｐ用CaＯは比較例１と比べて大幅に削減できた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、トーピードカーを用いた脱Ｐ処理においてCaＯの使用量を削減でき、溶銑予備処理の生産性の向上、脱りん剤の削減、スラグ発生量の低減によるコストダウンが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶銑に吹き込まれるCaＯ／Ｏと脱Ｐ速度ＫP との関係を示すグラフである。
【図２】脱Ｐ装置の例を示す概略図である。
【図３】脱Si期間中の焼結鉱に対するCaＯの混合比とスロッピング発生率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  焼結鉱
２  CaＯ
３  キャリアガス
４  粉体吹き込みランス固定台車
５  粉体吹き込みランス
６  溶銑
７  トーピードカー
８  集塵フード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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