(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上底吹き転炉方式の予備処理炉に溶銑を装入し、ＣａＯを添加しつつ、酸素を上吹きして脱珪・脱りん処理を連続して実施する方法において、脱珪処理終了後、脱りん処理後半に底吹き攪拌動力を３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせることで、ＣａＦ２等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させることを特徴とする溶銑の脱りん方法。
【請求項２】
上底吹き転炉方式の予備処理炉に溶銑を装入し、ＣａＯを添加しつつ、酸素を上吹きして脱珪・脱りん処理を連続して実施する方法において、脱珪外酸素原単位が３．０Nm３/t 以降に、底吹き攪拌動力を３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせることで、ＣａＦ２等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させる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】
本発明は溶銑の脱りん方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上底吹き転炉方式での溶銑予備処理ではスラグの塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ2 ）を１．２〜２．０程度とし、脱りん後のスラグ中（％Ｔ−Ｆｅ）を確保することで脱りん処理を実施している。ここで塩基度調整用に添加するＣａＯは高融点であり滓化性に欠けるという欠点があるので、スラグ滓化剤としてＣａＦ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等の低融点物質が使用されている。しかしＣａＦ2 は高価であり製造コストの増大を招くこと、および最近環境意識の高まりの中で製鋼スラグ中に含まれるフッ素の水および土壌への溶出が問題とされており、フッ素を含む物質を使用しない精錬プロセスの構築が必要である。このため特開平８−１５７９２１では、（％ＣａＯ／％ＳｉＯ2 ）＝１．２〜２．０、かつ（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝２〜１６％、（Ｔ−Ｆｅ）＝７〜３０％に制御し、Ａｌ2 Ｏ3 源として鋼の連続鋳造滓および／または造塊滓を用いる溶銑の脱りん方法を提案しているが、鋼の連続鋳造滓および／または造塊滓を用いて（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝２〜１６％を確保した場合、上吹き酸素と溶銑中［Ｃ］の反応で生成したＣＯガスにより溶融スラグのフォーミングが激しくなり、炉口よりスラグがあふれ安定操業阻害をもたらすばかりか、スラグ中に含まれる鉄分のロスが増大する等の課題がある。また（％Ｔ−Ｆｅ）の確保には一般的に酸化鉄が用いられるが、次工程の転炉精錬にて熱量が不足すると予測される場合には、溶銑予備処理において酸化鉄の添加量を減少せざるをえず、その結果（％Ｔ−Ｆｅ）が確保できず脱りん効率が低下するという課題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、効率的な溶銑の脱りん方法を提供することを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は（１）上底吹き転炉方式の予備処理炉に溶銑を装入し、ＣａＯを添加しつつ、酸素を上吹きして脱珪・脱りん処理を連続して実施する方法において、 脱珪処理終了後、脱りん処理後半に、底吹き攪拌動力を低下するとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）の低下を組み合わせることで、ＣａＦ2 等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させることを特徴とする溶銑の脱りん方法であり、（２）脱珪処理終了後、脱りん処理後半に、下記[1] 式にて定義される底吹き攪拌動力εを３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、下記[2] 、[3] 式にて定義される上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせることで、ＣａＦ2 等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させることを特徴とする溶銑の脱りん方法であり、
【数１】
ε＝(0.0062QgT／Wm）×｛Ln(1＋Ｈ0 ／1.54）＋（１−Tg／T)｝・・・・[1]
ここでＱｇ；吹込みガス量（Ｎｌ/ ｍｉｎ）  Ｔ  ；溶銑温度（Ｋ）
Ｗｍ；溶銑重量（ｔ）                Ｈ0 ；吹込み深さ（ｍ）
Ｔｇ；吹込み前のガス温度（Ｋ）      である。
【数２】
L=Lh exp（−β・ h ／Lh）    ・・・・・[2]
【数３】
Lh＝α(FO2／(n ・ d/k)2/3    ・・・・・[3]
ここで  ｈ；ランス−湯面間隔              Ｌｈ；ｈ=0の時のＬ(mm)
FO2；酸素流量（Nm3/Hr）              n ；ノズル孔数
ｄ；ノズルのスロート径(mm)          ｋ；補正係数
α、 β；定数
（３）脱珪外酸素原単位が３．０Nm3/t 以降に、底吹き攪拌動力を３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせることで、ＣａＦ2 等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させることを特徴とする溶銑の脱りん方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
溶銑の脱りん反応についてはＣａＯと溶銑の界面での反応が主となり、（１）溶銑中のりんの物質移動の促進、（２）ＣａＯの滓化促進、（３）スラグ・溶銑界面におけるりんの酸化反応促進が重要なポイントである。ここで上記（１）については攪拌動力の最適化、（２）については滓化促進物質の添加、（３）については高酸素ポテンシャルを指向すれば良い。しかし上述してきたように、滓化促進物質を添加することなくかつあらゆる操業条件においても酸素ポテンシャルを維持する効率的な脱りんプロセスは未だ構築されていないのが現状である。
【０００６】
このため、本発明者は上述課題を克服する操業条件として、請求項に示す攪拌動力および上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比を組み合わせることを考案し研究を進めた。その結果、脱りん処理末期に、底吹き攪拌動力εを３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせれば、溶銑予備処理において酸化鉄の添加量が減少した場合においても（％Ｔ−Ｆｅ）が確保可能となり、ＣａＦ2 等の滓化剤を添加することなく脱りん反応が向上することを見出したものである。
【０００７】
ここで上述のように条件を規定した理由を述べる。脱りん処理前半期に攪拌動力を３．１〜１０．０ｋＷ／ｔに規定した理由は、３．１ｋＷ／ｔ未満であれば溶銑中のりんの物質移動が不足し脱りん効率の低下および処理時間の大幅な延長を招くためであり、１０．０ｋＷ／ｔを越える攪拌動力では、生成したＦｅＯの還元が促進されＣａＯ系フラックスの滓化不良による脱りん効率の低下および溶銑の飛散が激しく歩留が低下するためである。
【０００８】
次に脱りん処理後半に底吹き攪拌動力を１．２〜３．０ｋＷ／ｔ、（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下に規定した理由は、脱りん末期に酸素ポテンシャルを急激に高めてやると脱りん効率が向上するためである。このため攪拌動力を更に低下させ（ＦｅＯ）の還元を抑制するとともに、Ｌ／Ｌ０を低下させることで、酸化鉄の添加量が減少し（％Ｔ−Ｆｅ）が確保できない場合でも、（ＦｅＯ）の生成を促進させるものである。ここで脱珪処理終了後より上記処理パターンで操業を行った場合でも、処理後りん濃度はほぼ同等となるが処理時間の大幅な延長および（％Ｔ−Ｆｅ）の大幅な上昇による歩留りロス等をもたらし好ましくない。
【０００９】
なお脱珪脱りんに要する時間は、溶銑成分、上吹き酸素用ランス構造、目標りん濃度により若干異なってくるが１０分程度が目安であり、脱りん処理後半とは処理終了３分前程度と考えればよい。
このようにすれば、滓化促進物質を添加することなくかつあらゆる操業条件においても酸素ポテンシャルが維持可能な効率的な溶銑脱りん方法を得ることができる。
【００１０】
【実施例】
本発明による操業例を挙げる。表１は攪拌動力およびＬ／Ｌ０を種々変化させた操業例、表２はその時の処理時間・成分結果である。
まず従来法では、Ｓｉ＝０．３４％含有の２５０ｔの溶銑と４５ｔのスクラップを予備処理炉に装入し、ＣａＯを１３ｋｇ／ｔ添加しつつ酸素を上吹きして脱珪脱りん処理を行った。この時、熱源が不足することが予想されたため、酸化鉄の添加量を２ｋｇ／ｔとした。攪拌動力およびＬ／Ｌ０は表１に示す操業例とした。従来法では脱りん末期の攪拌動力およびＬ／Ｌ０の変更がなく、またＣａＦ2 の添加もないためＣａＯの滓化が不充分となり、処理後のりん濃度が０．０３３％と目標レベルまで下げる事は困難であった。
【００１１】
次に本発明法では、Ｓｉ＝０．３２％含有の２４７ｔの溶銑と４８ｔのスクラップを予備処理炉に装入し、ＣａＯを１２ｋｇ／ｔ添加しつつ酸素を上吹きして脱珪脱りん処理を行った。この時、熱源が不足することが予想されたため、酸化鉄の添加量を１ｋｇ／ｔとした。本発明ではＣａＦ2 の添加がないにも関わらず、脱りん処理終了３分前に攪拌動力を２．２ｋＷ／ｔ、およびＬ／Ｌ０を０．０１５まで低下させることで、ＣａＯの滓化が十分に進み処理後のりん濃度は０．０１７％と目標レベルまで下げることが可能となった。
【００１２】
比較例１は、従来法とほぼ同様の溶銑条件、原料投入量にて操業を行った例であるが、脱りん初期に攪拌動力およびＬ／Ｌ０を下げ、脱りん処理終了３分前の末期に上げたパターンでは、処理後のりん濃度は０．０２８％と目標りんレベルまで下がらなかった。これは脱りん末期にＦｅＯが減少することに起因する復りんによるものと考えられる。
比較例２は、本発明法とほぼ同様の溶銑条件、原料投入量にて操業を行った例であるが、脱りん初期から攪拌動力およびＬ／Ｌ０を下げたパターンであり、処理後のりん濃度は０．０１７％と目標りんレベルまで下げることは可能であったが、攪拌動力低下によるりんの物質移動が不充分であり処理時間の大幅な延長をもたらし、次工程以降の処理工程に影響を及ぼした。
【００１３】
【表１】
0003766577.tif 000002
【００１４】
【表２】
0003766577.tif 000003
【００１５】
【発明の効果】
本発明により、高効率な溶銑の脱りんを行うことが可能となった。