(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に収容された溶銑に、一部を転炉スラグと置換して転炉スラグ置換率を２５％以上とした脱りん剤を添加して脱りん処理をする際に、前記容器内で前記溶銑の上方空間から鉛直下向き方向に対して20°以上のノズル角度で酸素ガスを吹き込むにあたり、
前記酸素ガスの前記溶銑表面への鉛直方向の衝突圧力を所定値以上とするように、前記酸素ガスを吹き込むノズルの出口径と、このノズル出口における酸素ガスの圧力と、前記ノズル出口から前記溶銑表面までの鉛直距離のうちの少なくとも一つを変化させる溶銑脱りん方法であって、
前記衝突圧力が下記の式で計算されたPS であるとともに、前記所定値 を1700Paとすることを特徴とする溶銑脱りん方法。
式  PS = C (X* - X0*) n × {P0(x* = 15) - Patm} × cosθ
ここに、
X0* = 1.2434 M 2 - 0.5458 M + 2.1558、
C = - 26.344 M 2 + 11.815 M + 162.79、
n = - 2、 X* = X / D、 X = X1 / cosθ、
P0(x* = 15) = (0.2512 M 2 - 1.0567 M + 1.4281) × P0(x* = 0)、
M = [2 / (γ - 1) × [(P0(x* = 0) / Patm) (γ - 1)/γ - 1]] 1 / 2、
PS は酸素ガスの溶銑表面への鉛直方向の衝突圧力、
θは鉛直下向き方向に対する酸素ガスの吹き出しノズル角度、
P0(x* = 0)はノズル出口における酸素ガス圧力、
Patm は大気圧、
D はノズル出口径、
X1 はノズル出口から溶銑表面までの鉛直距離、及び
γは酸素ガスの比熱比である。
【請求項２】
前記所定値を1700Paとすることに替え、前記所定値を3993・［ ( QO2 ＋ QDP・yDP)／QO2 ］とすることを特徴とする請求項１に記載の溶銑脱りん方法。
ここに、
QO2 は上吹き酸素の流量［ m3(標準状態)/min ］、
QDP は脱りん剤の吹込み速度［ kg/min ］、
yDP は脱りん剤単位質量当たりに含有される酸化剤としてのO2量［ m3(標準状態)/kg ］である。
【請求項３】
前記酸素ガスを吹き込むノズルの先端から前記容器の内面までの水平距離が一定でない場合において、前記水平距離が前記水平距離の平均より長い方向に向かって酸素ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１または２に記載の溶銑脱りん方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉で製造された溶銑中に含有されるP （りん）分を、転炉装入前に溶銑予備処理によって除去する溶銑脱りん方法の改良に関するものであり、特に予備処理炉天井部へのスラグの付着、成長を抑制する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、溶銑段階で[Si]、[P] 分を除去する溶銑予備処理が普及している。そのなかで脱りん反応は、４CaO + [P] + 5FeO → ４CaO・P2O5 + 5Fe で行われる。従来、溶銑中のりん分の除去については、転炉で多量の生石灰を添加して脱りんする方法が汎用されていたが、転炉での精錬は通常約1650℃の高温で行われるため、低温処理が適する脱りん処理にとって転炉の精練は有利な方法とは言えない。これに対し溶銑予備処理は、約1300℃で転炉精練に比べ低温で行われるため、脱りん処理の点ではより有効な方法である。また溶銑予備処理によって脱りんを行う際には、前処理で予め脱珪処理を行って後行う場合と、高炉から出銑された溶銑にそのまま脱りん剤を添加して脱りんする場合がある。そして、溶銑脱りん処理後の溶銑を転炉で吹錬する際に、溶銑中の[P] 量が製品規格以下まで低減している場合は最早脱りんは不要であるから、転炉吹錬では脱炭および昇温のみを行えばよいが、全くスラグのない状態（スラグレス）で吹錬を行うと、排ガスへのダストロスが著しく増加するため、通常は吹錬中の溶銑のカバーを目的として少量の生石灰が添加される。一方溶銑の[P] が製品規格以下まで低減していない場合は、転炉吹錬工程でも多少の脱りんが必要となるので、溶銑中の[P] 量に応じた生石灰の添加が行われる。つまり予め溶銑脱りん処理を行った場合でも、前述のごとく転炉吹錬工程では副原料の添加が少量であっても不可欠であり、その結果として脱りん未処理溶銑を使用した場合の2 〜3 割程度の転炉スラグが生成する。他方、転炉の精練温度は約1650℃と高温であるため、前述のごとくスラグの脱りん能は低く、したがって精練時に生成する転炉スラグ中のりん濃度は低くなる。特に溶銑脱りん処理を行った溶銑を用いたときの転炉スラグは、溶銑中の[P] が低いことから、りん濃度は非常に低く、0.4 〜0.8 質量％程度であり、かつ通常50質量％程度のCaOを含んでいる。よってこの転炉スラグを溶銑脱りん処理時の脱りん剤として利用すれば再度脱りん能を発揮することが確認されている。溶銑脱りん後の予備処理スラグ中に含まれるりん濃度は通常2 〜4 質量％程度であるから、溶銑脱りん剤としてりん濃度の低い転炉スラグを使用すれば、予備処理スラグ中へりんを効果的に取り込んで濃化することができ、脱りん剤として用いられる生石灰の使用量を大幅に削減できる。こうした転炉スラグを利用した溶銑脱りん処理を例示すると、高炉設備から出銑された溶銑は混銑車で移送する過程で溶銑予備処理され、その後転炉で吹錬処理される。ここで従来は、溶銑予備処理および転炉吹錬で生成した予備処理スラグや転炉スラグは系外へ搬出され、セメント原料や路盤材などとして使用されていたが、上記転炉スラグを利用するプロセスでは、転炉から生じる転炉スラグの全量または一部を溶銑予備処理工程へリターンして溶銑脱りん剤として有効利用し、生成した予備処理スラグのみが系外へ搬出される。このプロセスを採用する際の通常一般的な転炉スラグ組成（質量％）は次の通りである。
【０００３】
CaO:45〜53、SiO2:12〜18、MgO:6〜8、FeO:10〜12、Fe2O3:4〜5、MnO:3〜10、P2O5:1.0〜1.8。
【０００４】
溶銑脱りん処理が行われる反応容器としては、混銑車の他、取鍋や転炉型脱りん炉等が使用されるが、いずれにしても、転炉吹錬工程で副生する転炉スラグを脱りん剤として利用することにより、生石灰の使用量は大幅に削減できて多大なコスト低減が可能となる。このように転炉スラグを脱りん剤として再利用することは、例えば特公昭55―30042 号公報や特開平4 ―333506号公報に記載されている技術である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
転炉スラグを脱りん剤として用い混銑車等の反応容器内で溶銑脱りん処理を行う場合に生ずる大きな操業上の問題の一つは、溶銑面より上部の空間いわゆるフリーボード部の耐火物内面への予備処理スラグの付着現象である。この付着物は溶銑脱りん処理の繰り返しとともに成長し、約200 回の脱りん処理を行った時点では、付着物の厚みは約1 m にも達する場合がある。混銑車天井部（フリーボード部）の耐火物内面に生成した付着物の鉱物相をＸ線回折により同定したところ、主要鉱物相としてβ-2CaO・SiO2相および2CaO・SiO2・Al2O3相の存在が確認された。当該スラグを光学反射顕微鏡で組織観察したところ、β-2CaO・SiO2相の間を2CaO・SiO2・Al2O3相が埋めていることが判明した。さらに当該スラグを1400℃で溶融させた後に急冷し、組織観察を行った結果、β-2CaO・SiO2相の周りに2CaO・SiO2・Al2O3相のデンドライトが確認された。これから、溶銑処理温度では高融点の2CaO・SiO2相と低融点の液相が共存し、2CaO・SiO2・Al2O3相は冷却過程で液相から析出したものであることがわかる。したがって、低融点の液相が高融点の2CaO・SiO2相のバインダーの役目をはたしていることが明らかとなった。フリーボード部の耐火物内面への予備処理スラグの付着が増大する原因は以下のように考えられる。図５は，脱りん剤中のCaO 分をどれだけ転炉スラグで置き換えたかを示す指標（脱りん剤の転炉スラグ置換率）と予備処理スラグ中の遊離石灰濃度の関係を示したものである。ここで脱りん剤の転炉スラグ置換率は次の式（１）により求めた。
【０００６】
脱りん剤の転炉スラグ置換率（％）＝（転炉スラグ中のCaO 分量）／（脱りん剤の全CaO 分量）×100   …（１）
ここに、「脱りん剤」とは、鉄鉱石粉などの酸化剤（ただし、吹込み酸素ガスは除く）を含むものとする（以下、同じ）。
【０００７】
また図５中の計算f-CaO 濃度は、投入された脱りん剤中の生石灰分がすべて遊離石灰になったと仮定して計算した予備処理スラグ中の遊離石灰濃度である。図５に示すように、脱りん剤の転炉スラグ置換率０％、すなわち石灰系脱りん剤を用いた従来の脱りん処理では、処理後の予備処理スラグ中の遊離石灰の濃度は0.1 % 〜28 %と大きくばらついている。ところが脱りん剤の転炉スラグ置換率が25 %以上になると、処理後の予備処理スラグ中の遊離石灰濃度は大きく減少する。スラグ中の遊離石灰の存在形態としては、未滓化石灰と晶出石灰の二つがあるが、転炉スラグの置換率＝ 0 %、すなわち従来の脱りん処理の予備処理スラグを観察した結果、未滓化石灰が多量に存在することが確認された。一方、脱りん剤として転炉スラグを使用した脱りん処理の場合、予備処理スラグ中には未滓化石灰は確認できなかった。つまり生石灰は融点が 2570 ℃と高いため他の酸化物との反応が進まず、低融点相の生成が困難であるため高融点鉱物相の間でバインダーの役目を果たさないのに対し、転炉スラグは溶融後冷却、固化したプリメルト品であるため液相が短時間で生成されやすく、低融点鉱物が容易に生成される。これが脱りん剤として転炉スラグを増量使用することにより混銑車等の反応容器の天井部への予備処理スラグの付着が増大する原因と考えられる。脱りん処理では脱りんのための酸化剤として供給する鉄鉱石粉や酸素ガスが溶銑中の[C] と反応し、COガスの発生を伴いながら脱りんが進行する。このため予備処理スラグ中にCOガスがトラップされスラグがフオーミングする。フオーミングが甚だしい場合は、予備処理スラグが反応容器の炉口から溢れ出る、いわゆるスロッピングを引き起こす。スロッピングは軌道や周辺設備の焼損等重大なトラブルの原因となるため、脱りん処理においてはスロッピングの発生率を低位に抑制することが重要である。スロッピングの発生を抑制するには混銑車等の反応容器内で溶銑面上に十分な空間いわゆるフリーボード部を確保しておく必要があるが、脱りん剤として転炉スラグを使用した場合は、フリーボード部の耐火物内面へのスラグ付着が著しく、フリーボード部が小さくなり，容易にスロッピングを誘発していた。このため、反応容器内のフリーボード部を確保するために、容器内に受ける溶銑量を減らさざるを得ず、脱りん処理能力の低下や、それに伴う溶銑単位質量当たりの容器の耐火物コストの上昇などの問題を抱えていた。すなわち、転炉スラグを脱りん剤として利用することで、脱りんのための生石灰が大幅に削減でき、脱りんコストの大幅な低減が可能となる一方、フリーボード部へ予備処理スラグが付着、成長するといった問題を抱えており、転炉スラグを脱りん剤として再利用する上での大きな障害となっていた。
【０００８】
混銑車内の付着物を除去する方法としては、予めコークスを容器底部に付着したスラグと地金の混合物の上に装入し、上吹きランスから酸素を前記混合物に向けて吹き込み溶かし除去する方法が特開平5-272879号公報に記載されている。しかしこの方法は、混銑車底部の付着物の除去に対しては効果があるといえるものの、混銑車フリーボード部耐火物内面の付着物の除去に対しては有効でない。さらに、混銑車から脱りんが完了した溶銑を払い出した後にこの付着物除去の操作を行なうので、その代車として余分な混銑車を必要とする問題がある。
【０００９】
また、特開平2-200714号公報には、溶銑予備処理末期に気体酸素を供給しているランスを、酸素供給を止めることなく上昇させて炉口に付着した地金を溶解除去する方法が記載されている。しかし、この方法においても、通常の溶銑脱りん処理に要する時間とは別に地金を溶解させる時間が余分に必要となるため、生産性の悪化を招くという問題があった。さらに、通常の脱りん処理終了後にも上吹き酸素を吹き続けるため本来の脱りん処理に必要な酸素量以上の酸素が溶銑に吹き付けられることになり、溶銑中の[C] が低下し、転炉吹錬時に熱不足となるという問題も生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、その目的は、容器内のフリーボード部耐火物内面への予備処理スラグの付着、成長を抑制する溶銑脱りん方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、容器内に収容された溶銑に、一部を転炉スラグと置換して転炉スラグ置換率を２５％以上とした脱りん剤を添加して脱りん処理をする際に、前記容器内で前記溶銑の上方空間から鉛直下向き方向に対して20°以上のノズル角度で酸素ガスを吹き込むにあたり、前記酸素ガスの前記溶銑表面への鉛直方向の衝突圧力を所定値以上とするように、前記酸素ガスを吹き込むノズルの出口径と、このノズル出口における酸素ガスの圧力と、前記ノズル出口から前記溶銑表面までの鉛直距離のうちの少なくとも一つを変化させる溶銑脱りん方法であって、前記衝突圧力が下記の式で計算されたPS であるとともに、前記所定値 を1700Paとすることを特徴とする溶銑脱りん方法である（図４参照）。
【００１２】
式  PS = C (X* - X0*) n × {P0(x* = 15) - Patm} × cosθ  …（２）
ここに、
X0* = 1.2434 M 2 - 0.5458 M + 2.1558、
C = - 26.344 M 2 + 11.815 M + 162.79、
n = - 2、 X* = X / D、 X = X1 / cosθ、
P0(x* = 15) = (0.2512 M 2 - 1.0567 M + 1.4281) × P0(x* = 0)、
M = [2 / (γ - 1) × [(P0(x* = 0) / Patm) (γ - 1)/γ - 1]] 1 / 2、
PS は酸素ガスの溶銑表面への鉛直方向の衝突圧力、
θは鉛直下向き方向に対する酸素ガスの吹き出し角度、
P0(x* = 0)はノズル出口における酸素ガス圧力、
Patm は大気圧、
D はノズル出口径、
X1 はノズル出口から溶銑表面までの鉛直距離、及び
γは酸素ガスの比熱比である。
【００１３】
請求項２の発明は、前記所定値を1700Paとすることに替え、前記所定値を3993・［ ( QO2 ＋ QDP・yDP)／QO2 ］とすることを特徴とする請求項１に記載の溶銑脱りん方法である。
【００１４】
ここに、
QO2 は上吹き酸素の流量［ m3(標準状態)/min ］、
QDP は脱りん剤の吹込み速度［ kg/min ］、
yDP は脱りん剤単位質量当たりに含有される酸化剤としてのO2量［ m3(標準状態)/kg ］である。ここに、酸化剤としてのO2量とは、脱りん剤として用いる転炉スラグや鉄鉱石粉等に含有される酸化鉄成分（FeO、Fe2O3等）中のO2量をいう。
【００１５】
所定の角度以上で酸素ガスを吹き込むことにより、前記容器の奥まで排ガスが行き渡るので、フリーボード部耐火物内壁へのスラグ付着、成長を抑制できる。さらに、前記酸素ガスの前記溶銑表面への鉛直方向の衝突圧力を所定値以上とすることにより、前記酸素ガスによる二次燃焼への反応率が調整でき、排ガスのPCO/PCO2を所定値以上に維持できるので、FeO が生成せずフリーボード部耐火物の溶損が防止できる。
【００１６】
請求項３の発明は、前記酸素ガスを吹き込むノズルの先端から前記容器の内面までの水平距離が一定でない場合において、前記水平距離が前記水平距離の平均より長い方向に向かって酸素ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１または２に記載の溶銑脱りん方法である。
【００１７】
混銑車など細長い水平断面形状を有する容器の場合には、その長手方向に酸素ガスを吹き込むことにより排ガスが前記容器の長手方向の奥まで到達するので、フリーボード部耐火物内壁へのスラグ付着、成長を抑制できる。
【００１８】
【００１９】
【発明の実施の形態】
発明者らは、脱りん処理中のフリーボード部の雰囲気温度を高めて付着物のバインダーの役目をしている低融点相を溶融することによりフリーボード部の耐火物内面における付着物の生成を抑制できると考えた。すなわち、付着物中の低融点相を溶融してスラグの粘性を低下させることによりスラグは耐火物内面から垂れ落ちてしまうため、付着物は除去され、ないしは成長が抑制される。発明者らは、実機の混銑車のフリーボード部耐火物内面から採取した付着物（化学組成［質量％］：CaO:45.75、SiO2:28.65、MgO:2.95、T.Fe:1.57、MnO:2.70、P2O5:1.73）をゼーゲルコーン状に成型したものを不活性ガス雰囲気中で徐々に昇温加熱し、雰囲気温度と付着物の溶融状態との関係を調査するラボテストを実施した。図６に、雰囲気温度と付着物の外観形状との関係を示す。図６より、溶銑処理温度である1300℃では付着物は固体状態を維持しているが、1350℃まで温度を上げると付着物は軟化して溶流し（図示せず）、1400℃ではほぼ完全に溶流することがわかった。この調査結果から、脱りん処理中のフリーボード部の雰囲気温度を約1350℃に上げることで付着を抑制できることが明らかとなった。
【００２０】
フリーボード部の雰囲気温度を約1350℃に上げるため、溶銑温度を約1300℃から約1350℃に上げてしまうと低温処理を好む脱りん反応が阻害され、脱りん剤の所要量が増加してしまう。したがって、溶銑温度は約1300℃のままでフリーボード部の雰囲気温度のみを約1350℃に上げる方法として、上吹き酸素による炉内COガスの二次燃焼の利用に着目した。
【００２１】
脱りん処理では、溶銑中の[P] の酸化剤として酸化鉄や酸素ガスが用いられる。この酸化鉄や酸素ガスは溶銑の上方から添加される場合と、溶銑中に浸漬したランスからインジェクションされる場合がある。いずれの場合も、これら酸化剤の添加により溶銑中に多量に存在する[C] が酸化されて式（３）で示される脱炭反応により多量のCOガスの発生を伴う。
【００２２】
O + [C] = CO  …（３）
溶銑の上方からランスを介して酸素ガスを溶銑に吹き付ける場合、酸素ガスの一部は溶銑中の［C] や[P] と反応せず、式（４）で示すように、前記溶銑中から発生したCOガスの燃焼に使用されることが知られており、この反応は二次燃焼と呼ばれる。この反応は大きな発熱反応であり、これにより排ガス温度が上昇するため、この反応を利用して雰囲気温度を上昇させることができる。
【００２３】
O2 + 2CO = 2CO2  …（４）
ただし、この二次燃焼熱をフリーボード部の耐火物内面全体にわたるスラグ付着の防止に効果的に利用するためには、温度上昇した排ガスを混銑車の奥まで流入させる必要がある。そこで発明者らは、上吹き酸素ランスによる酸素の吹込み角度を鉛直下向きに対して一定の角度以上とすることにより排ガスを混銑車の奥まで流入させることができると考え、実機300t級混銑車の1/10サイズの三次元冷間模型（透明アクリル樹脂製）に溶銑を模擬した水を所定量充填し、ランス先端のガス吹込みノズルの角度を種々変更してガスを吹込み、混銑車内の排ガス流れに及ぼす影響を調査した。なお、吹込みガスは常温の空気を用い、ガス流れを可視化するため煙を添加した。その結果の一例を図１に示す。この図１から明らかなように、前記ノズル角度が鉛直下向き方向に対して小さい場合には、大部分の排ガスは混銑車の奥まで流入せず受銑口からそのまま炉外へ流出してしまうのに対して、前記ノズル角度を鉛直下向きに対して大きくしていくと、排ガスは混銑車の奥まで到達するようになる。この実験結果より、混銑車の奥まで排ガスを行き渡らせるためには、前記ノズル角度を20°以上、好ましくは25°以上、さらに好ましくは30°以上とすることが推奨される。
【００２４】
一方、上記二次燃焼の量を多くしすぎると以下のような問題が起こる恐れがある。すなわち、上記二次燃焼の量を多くすると排ガス中のCO2 濃度が上昇し、このCO2 ガスが、混銑車フリーボード部耐火物内面の付着物中に20〜30質量％程度含まれる金属鉄を酸化してFeO を生成し（式（５）参照）、フリーボード部の耐火物の溶損を引き起こす原因となる。なお、この金属鉄は、予備処理スラグとともに飛散した地金等から由来したものである。
【００２５】
Fe + CO2 → FeO + CO  …（５）
上記のような問題の発生を防止するためには、式（５）の反応が進行しないよう、二次燃焼の量を制御して排ガスのPCO/PCO2の値を平衡値より高く維持することが有効である。図３は、式（５）の反応に関する平衡状態図であり、曲線ａより上方の領域では金属鉄（Ｆｅ）が安定であり、式（５）の反応が進行せずFeO が生成しないことを表している。したがって、付着物が溶融する1350℃以上の温度においてFeO を生成させないためには図３の斜線部の領域、すなわち排ガスのPCO/PCO2は約3.5 以上とすればよい。しかし、耐火物表面温度のばらつきを考慮して、かりに耐火物表面温度が1400℃でもFeOが生成しないよう、PCO/PCO2は約4以上とすることが望ましい。排ガスは、脱りん剤（転炉スラグ、鉄鉱石粉等）から発生するCOガスと上吹き酸素ガスにより発生するCO＋CO2 ガスが混合したものであるから、脱りん剤の供給量および上吹き酸素ガスの供給量が与えられれば、排ガスのPCO/PCO2を所定の値とするための上吹き酸素ガスの二次燃焼への反応率PCTOP （以下単に、反応率PCTOP とも記す）が求まる。ここに、反応率PCTOP は、以下の式（６）で定義される。
【００２６】
0003733013.tif 000002
通常実施される脱りん処理における脱りん剤、上吹き酸素ガス供給量の範囲においては、排ガスのPCO/PCO2を約4 以上とするための反応率PCTOP は約40 %以下とすればよい。そして、反応率PCTOP は、上吹き酸素ガスの溶銑表面への鉛直方向の衝突圧力PS（以下、単に衝突圧力）を調整することにより制御でき、この衝突圧力PSは、ノズル角度θ、ノズル出口径D 、ノズル出口酸素ガス圧力P0(X*=0)、およびノズル出口から溶銑表面までの距離（以下、ランス高さ）X1と、例えば式（２）の関係にある。なお、式（２）は、冷間実験により、ノズル角度θ、ノズル出口径D 、ノズル出口ガス圧力P0(X*=0)、ランス高さX1をパラメータとして、各パラメータを種々変更して衝突圧力PSをピトー管を用いて測定し、統計的処理により求めた実験式である。なおこの実験は、式（２）中のマッハ数M が、1.4 ≦ M ≦ 2.5の範囲で実施した。
【００２７】
PS = C (X* - X0*) n × [P0(x* = 15) - Patm] × cosθ…（２）［再掲］
ここに、
X0* = 1.2434 M 2 - 0.5458 M + 2.1558、
C = - 26.344 M 2 + 11.815 M + 162.79、
n = - 2、 X* = X / D、 X = X1 / cosθ、
P0(x* = 15) = (0.2512 M 2 - 1.0567 M + 1.4281) × P0(x* = 0)、
M = [2 / (γ - 1) × [(P0(x* = 0) / Patm) (γ - 1)/γ - 1]] 1 / 2、
PS は酸素ガスの溶銑表面への鉛直方向の衝突圧力、
θは鉛直下向き方向に対する酸素ガスの吹き出し角度、
P0(x* = 0)はノズル出口における酸素ガス圧力、
Patm は大気圧、
D はノズル出口径、
X1 はランス高さ（＝ノズル出口から溶銑表面までの鉛直距離）、及び
γは酸素ガスの比熱比である。
【００２８】
したがって、前述の混銑車の奥まで排ガスを行き渡らせることができるノズル角度の範囲（θ≧20°）でノズル角度を適当に設定し、ノズル出口径、ノズル出口酸素ガス圧力、およびランス高さ（ノズル出口から溶銑表面までの距離）のうち少なくとも一つを変化させることにより衝突圧力PSが所定の値に調整できる。
【００２９】
さらに、衝突圧力PSを調整することにより反応率PCTOP を制御できることを、以下の実機実験により確認した。すなわち、実機300t 級混銑車を用いて、ランスノズル角度、ノズル出口径、ノズル出口酸素ガス圧力、ランス高さを種々変更して脱りん処理を行ない、各条件毎に排ガスを採取してPCO/PCO2を測定した。このPCO/PCO2から、前述したように脱りん剤および酸素ガス供給量を考慮して反応率PCTOP を求め、一方、上記の式（２）で衝突圧力PSを計算し、衝突圧力PSと反応率PCTOP との関係を図２に示した。図２より、FeO を生成しない反応率PCTOP 40 %以下とするには、衝突圧力PSを1700Pa以上とすればよいことがわかる。
【００３０】
一方、上吹き酸素ガス流量が少なくなれば、反応率PCTOP が大きくなっても発生するCO2ガス量が少ないため脱りん剤から発生するCOガスに希釈されてPCO/PCO2は4未満にはならず、FeOは発生しない。なお、PCO/PCO2は以下の式（７）で定義される。
【００３１】
0003733013.tif 000003
ここに、
(上吹き酸素ガスによるCO発生速度) ＝ 2 QO2・( 1 − PCTOP／100 )、
(脱りん剤によるCO発生速度) ＝ 2 QDP・yDP 、
(上吹き酸素ガスによるCO2発生速度) ＝ 2 QO2・PCTOP／100、
QO2 は上吹き酸素の流量［ m3(標準状態)/min ］、
QDP は脱りん剤の吹込み速度［ kg/min ］、
yDP は脱りん剤単位質量当たりに含有される酸化剤としてのO2［ m3(標準状態)/kg ］である。
【００３２】
また、反応率PCTOPと衝突圧力PSとは、図２より以下の式（８）の関係がある。
【００３３】
PCTOP ＝ 72311・PS-1.01 … （８）
したがって、PCO/PCO2 ≧ 4 とするためには、PCO/PCO2 ≧ 4 に、式（７）および式（８）を代入してPS について整理し、
0003733013.tif 000004
とすればよい。
【００３４】
したがって、脱りん処理に際しては、例えば以下の手順で上吹き酸素ガス吹込み条件を決めればよい。先ず、ノズル角度として20°以上、好ましくは25°以上、さらに好ましくは30°以上の範囲で適当なノズル角度を選択し、次に脱りん処理に要する上吹き酸素ガス総量と目標の脱りん時間とから計算される上吹き酸素ガス供給速度が得られるようノズルの個数とノズル出口径とノズル出口における酸素ガス圧力とを決め、最後にランス高さを調整して衝突圧力PSを1700 Pa以上または3993・[ ( QO2 ＋ QDP・yDP )／QO2 ]-1/1.01以上とすればよい。なお、脱りん剤単位質量当たりに含有される酸化剤としてのO2 量 yDP は、使用する脱りん剤が複数の場合には、各脱りん剤ごとの成分（Fe2O3、FeO等）と吹込み量を用いて加重平均で求めればよい。これにより、ノズル角度を混銑車の奥まで排ガスが行き渡る角度としているのでフリーボード部耐火物内面にスラグ付着が起こらず、しかも反応率PCTOP が40 %以下となり、その結果、PCO/PCO2は4 以上が得られ、FeO が生成しないので耐火物の損傷が少ない脱りん処理が可能となる。なおノズル個数は、混銑車が横に細長い形状であるので排ガスが長手両方向に向かうよう2 個設置されることが通常であるが、これに限るものではなく、混銑車の内容積、形状、上吹き酸素ガス供給速度等に応じて適宜変更し得るものである。また、ランス高さは上記条件(衝突圧力PS ≧ 1700Pa)を満たす限り特に制限されるものではないが、ノズル出口への浴から飛散したスラグや地金等の付着を回避するためランス高さは一定の高さ以上とすることが望ましいので、先にランス高さを決めてから、衝突圧力PS ≧ 1700Paとなるノズル出口径とノズル出口における酸素ガス圧力を求めてもよい。
【００３５】
本発明の作用効果を確認するため、実機300 t級の混銑車を用いて、上吹き酸素ガスランスのノズル角度とノズル出口径のみを種々変化させ、その他の条件は一定として脱りん処理を行い、以下の結果を得た。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
特定の混銑車について、以下の脱りん方法で200 回の脱りん処理を実施した。高炉鋳床上で脱珪処理を実施し、脱珪された溶銑を280 〜 320 tの範囲で混銑車に受銑した。当該処理で発生した脱珪スラグをスラグドラッガーにより除去した後、溶銑１ｔ当たり転炉スラグ粉15 〜 25 kg、生石灰粉7 〜 13  kg、蛍石粉0.9 〜 1.5 kg、鉄鉱石粉20 〜 40 kgの混合物を溶銑中に侵漬したランスから10 m3(標準状態)/minの窒素ガスと共に吹き込み、脱りん処理を行った。また脱りん処理中には、ノズル角度25°、ノズル出口径27 mm、2 孔（吹き出し酸素ガスが混銑車長手両方向に向かうよう配置）の水冷式のランスから溶銑上に溶銑１ｔ当たり酸素ガス0.5 〜 3.0 m3（標準状態）吹付けた。このときのランス高さは1450 mm、酸素ガス流量50 〜 60 m3(標準状態)/minであり、式（２）で計算された衝突圧力PSは2663 〜 3554 Paの範囲であった。当該混銑車は、上記200 回の脱りん処理終了後も、受銑口周辺の部耐火物内面には全くスラグが付着しておらず、その他のフリーボード部の耐火物内壁へは比較例１の1/2 程度の厚さのスラグが付着しているのみであり、またこれらの耐火物の溶損は見られなかった。なお、予備処理スラグの組成範囲（質量％）は次の通りであった。CaO:38.9〜49.7、SiO2:12.7〜15.7、MgO:1.8〜4.3、T.Fe:10.7〜15.2、MnO:2.3〜4.6、P2O5:2.90〜4.96。
【００３７】
（実施例２）
実施例１とは別の特定の混銑車について、実施例１とはノズル角度とノズル出口径が異なる、ノズル角度35°、ノズル出口径22 mm、2 孔（吹き出し酸素ガスが混銑車長手両方向に向かうよう配置）のランスを用い、他の条件は全く同一として脱りん処理を実施した。このときの式（２）で計算された衝突圧力PSは2329〜 3053 Paの範囲であった。当該混銑車は、200 回の脱りん処理終了後もフリーボード部耐火物の内面へのスラグ付着はほとんど認められず、また耐火物の溶損も見られなかった。
【００３８】
（比較例１）
実施例１、２とは別の特定の混銑車について、実施例１、２とはノズル角度とノズル出口径が異なる、ノズル角度15°、ノズル出口径30.7 mm、2 孔（吹き出し酸素ガスが混銑車長手両方向に向かうよう配置）のランスを用い、他の条件は全く同一として脱りん処理を実施した。このときの式（２）で計算された衝突圧力PSは2853 〜 3836 Paの範囲であった。当該混銑車は、200 回の脱りん処理終了後にはフリーボード部の耐火物の溶損は見られなかったが、フリーボード部耐火物内壁に厚さ約1 mのスラグ付着が認められた。
【００３９】
（比較例２）
実施例１、２および比較例１とは別の特定の混銑車について、実施例１、２および比較例１とはノズル角度とノズル出口径が異なる、ノズル角度45°、ノズル出口径25.7 mm、2 孔（吹き出し酸素ガスが混銑車長手両方向に向かうよう配置）のランスを用い、他の条件は全く同一として脱りん処理を実施した。このときの式（２）で計算された衝突圧力PSは1275 〜 1686 Paの範囲であった。当該混銑車は、フリーボード部耐火物内壁にはスラグ付着は全く認められなかったものの、この混銑車の使用開始から73回の脱りん処理でフリーボード部耐火物内面に異常溶損が認められた。
【００４０】
以上説明したように、本願発明によれば、容器内で、容器内に収容された溶銑の上方空間から鉛直下向き方向に対して20°以上のノズル角度で酸素ガスを吹き込むことにより、前記容器の奥まで排ガスが行き渡るので、従来脱りん処理に転炉スラグを用いたときに問題となっていたフリーボード部耐火物内壁へのスラグ付着、成長を抑制できた。これにより、容器内に受ける溶銑量が増加して脱りん処理能力が上昇し、その結果、溶銑単位質量当たりの耐火物コストが大幅に低減できた。また付着物除去作業が不要となり、メンテナンスコストも低減できた。
【００４１】
さらに、前記酸素ガスを吹き込むノズルの出口径と、このノズル出口における酸素ガスの圧力と、前記ノズル出口から前記溶銑表面までの鉛直距離のうちの少なくとも一つを変化させて、前記酸素ガスの前記溶銑表面への鉛直方向の衝突圧力を所定値以上とすることにより、前記酸素ガスの二次燃焼への反応率が調整でき、排ガスのPCO/PCO2を所定値以上に維持できるので、FeO が生成せずフリーボード部耐火物の溶損が防止できた。これにより耐火物寿命が延び、さらに耐火物コストが低減でき、耐火物補修等のメンテナンスコストも低減できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】上吹き酸素ガスランスのノズル角度と混銑車内における排ガス流れの関係を示す図である。
【図２】衝突圧力PSと上吹き酸素の二次燃焼への反応率PCTOPとの関係を示す図である。
【図３】  Fe−FeO−CO−CO2系における平衡状態図である。
【図４】混銑車内で上吹き酸素ガスを吹き込んで脱りん処理を行なう様子を説明する図である。
【図５】脱りん剤の転炉スラグ置換率と予備処理スラグ中の遊離石灰濃度との関係を示す図である。
【図６】付着物の溶融状態を表す図である。
【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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【図６】
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