(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑予備処理として行われる脱珪処理において、供給する気体酸素の全量を溶銑に上吹きし、溶銑中に吹き込む撹拌ガスとして不活性ガスのみを用いるとともに、粉体を不活性ガスとともに溶銑中に吹き込み、且つ下記(2)式で規定される撹拌動力εを１００Ｗ／ｔ以上とすることを特徴とする溶銑の脱珪方法。
ε＝(371/Ｗ)・{(Ｆgas・Ｔ)/1000}・{ln（Ｐin/Ｐt)＋0.06(1−298/Ｔ)}
＋(1/2)・(Ｍ/Ｗ)・{Ｆgas/(1000・Ｓ)}２    …  (2)
ここで  Ｓ＝ｎ・π・(ｄ/2)２
Ｗ：溶銑量（ｔ）
Ｆgas：撹拌ガス吹き込み量（Ｎｌ／秒）
Ｔ：溶銑温度（Ｋ）
Ｐin：撹拌ガス吹込み圧力（Ｐａ）
Ｐt：脱珪処理容器内の雰囲気圧力（Ｐａ）
Ｍ：粉体吹込み速度（ｋｇ／秒）
ｎ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル数
ｄ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル径（ｍ）
【請求項２】
Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．２ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理することを特徴とする請求項１に記載の溶銑の脱珪方法。
【請求項３】
溶銑予備処理として行われる脱珪処理において、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．１ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理する際に、Ｚｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で１．０ｗｔ％以上含有する脱珪剤を用いることを特徴とする溶銑の脱珪方法。
【請求項４】
脱珪剤をインジェクションにより溶銑中に吹き込むことを特徴とする請求項３に記載の溶銑の脱珪方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑予備処理として行われる脱珪方法に関し、特に低Ｓｉ溶銑を脱珪処理するのに好適な脱珪方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑の脱燐及び脱炭を効率良く行わせるために、製鉄プロセスの精錬工程では予備処理として溶銑の脱珪処理を行うことが一般化している。従来行われている溶銑の脱珪処理では、酸化鉄やミルスケール等の固体酸素源や気体酸素を溶銑中に吹き込むことによりＳｉを除去している。
【０００３】
しかし、この脱珪処理では溶銑中のＳｉ濃度の低下とともに脱珪反応効率が低下し、また、供給された酸素が溶銑中の炭素と反応して溶銑が脱炭されてしまう問題がある。すなわち、酸化鉄やミルスケールなどの固体酸素源を溶銑中に添加して行われる脱珪処理においては、溶銑中Ｓｉ濃度が例えば０．１ｗｔ％以下のような低レベルになると、熱力学の平衡計算から求められる優先脱珪条件を逸脱し、主反応が下記(a)式の反応から下記(b)式の脱炭反応へと移行してしまう。
Ｓｉ＋２ＦｅＯ→ＳｉＯ２＋２Ｆｅ    …(a)
Ｃ＋ＦｅＯ→ＣＯ＋Ｆｅ             …(b)
【０００４】
このような脱珪工程での脱炭は溶銑の融点の上昇により後工程である脱燐処理の実施に支障をきたすおそれがあり、また、熱源として有効な炭素を失うことになるため極力抑制する必要がある。また、脱炭が進行すると発生するＣＯガスによるスラグのフォーミングが起こり、正常な脱珪操業が阻害されるという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
溶銑の脱珪工程における脱炭を抑制する方法としては、スラグのＳｉＯ２活量を低下させるために石灰などを添加する方法があるが、スラグのＳｉＯ２活量を限りなく下げるには大量の石灰が必要であるため、コスト高となるとともに、大量のスラグが発生するという問題がある。
また、特開昭６１−１５９０９号には、溶銑の脱炭を回避するために溶銑中Ｓｉ濃度に応じて溶銑中に吹き込まれるガス中の酸素／不活性ガス比を変更する方法が開示されているが、この方法では酸素／不活性ガス比が大きいため溶銑が低Ｓｉ濃度になると脱炭が進行してしまい、十分な効果が上げられない。
【０００６】
また、特開平７−２７８６３６号には、撹拌ガスによる撹拌エネルギーの値を７５Ｗ／ｔ以上とすることにより脱炭を抑制する方法が開示されているが、この方法でも撹拌ガスが酸素ガスを含んでいるため、溶銑が低Ｓｉ濃度になると溶銑の脱炭が不可避的に生じてしまう。
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、溶銑とりわけ低Ｓｉ溶銑をその脱炭を抑制しつつ効率的に脱珪処理することができる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の従来技術の問題に鑑み、高い脱珪反応効率の確保と脱炭の抑制がバランス良く達成される脱珪方法を見い出すべく実験と検討を行った。その結果、以下のような事実を見い出した。
(1) 気体酸素を溶銑中に吹き込むことなく、その全量を溶銑に対して上吹きし、且つその際の送酸条件を脱珪酸素効率が６０％以上となるように制御することにより溶銑の脱炭を適切に抑制することができる。また、気体酸素上吹きによる溶銑浴面の凹み深さＬが所定の範囲になるように送酸条件を制御することにより、脱珪酸素効率６０％以上の高い脱珪酸素効率を得ることができる。
【０００８】
(2) 気体酸素を溶銑中に吹き込むことなく、その全量を溶銑に対して上吹きするとともに、溶銑中に撹拌ガスである不活性ガスとともに粉体を吹き込み、且つこれら撹拌ガスと粉体吹き込みによって所定のレベル以上の撹拌動力εを得ることにより、溶銑の脱炭量を極めて少なくし、しかも高い脱珪酸素効率を得ることができる。
(3) 溶銑中のＳｉ濃度を０．１ｗｔ％以下の低レベルまで脱珪処理する場合、Ｚｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で１．０ｗｔ％以上含有する脱珪剤を用いることにより、溶銑の脱炭量を極めて少なくし、しかも高い脱珪酸素効率を得ることができる。
【０００９】
本発明の脱珪方法はこのような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下の通りである。
【００１１】
［1］溶銑予備処理として行われる脱珪処理において、供給する気体酸素の全量を溶銑に上吹きし、溶銑中に吹き込む撹拌ガスとして不活性ガスのみを用いるとともに、粉体を不活性ガスとともに溶銑中に吹き込み、且つ下記(2)式で規定される撹拌動力εを１００Ｗ／ｔ以上とすることを特徴とする溶銑の脱珪方法。
ε＝(371/Ｗ)・{(Ｆgas・Ｔ)/1000}・{ln（Ｐin/Ｐt)＋0.06(1−298/Ｔ)}
＋(1/2)・(Ｍ/Ｗ)・{Ｆgas/(1000・Ｓ)}２    …  (2)
ここで  Ｓ＝ｎ・π・(ｄ/2)２
Ｗ：溶銑量（ｔ）
Ｆgas：撹拌ガス吹き込み量（Ｎｌ／秒）
Ｔ：溶銑温度（Ｋ）
Ｐin：撹拌ガス吹込み圧力（Ｐａ）
Ｐt：脱珪処理容器内の雰囲気圧力（Ｐａ）
Ｍ：粉体吹込み速度（ｋｇ／秒）
ｎ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル数
ｄ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル径（ｍ）
【００１２】
［2］上記［1］の脱珪方法において、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．２ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理することを特徴とする溶銑の脱珪方法。
［3］溶銑予備処理として行われる脱珪処理において、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．１ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理する際に、Ｚｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で１．０ｗｔ％以上含有する脱珪剤を用いることを特徴とする溶銑の脱珪方法。
［4］上記［3］の脱珪方法において、脱珪剤をインジェクションにより溶銑中に吹き込むことを特徴とする溶銑の脱珪方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本願の第１の溶銑脱珪方法について説明する。
溶銑予備処理における脱珪工程では、脱珪剤として供給された酸素源によって溶銑中のＳｉが酸化除去されることで脱珪がなされるが、同時にＳｉの酸化に消費されなかった過剰な酸素源が溶銑中の炭素を酸化し、溶銑が脱炭されてしまう。このような脱珪工程での脱炭は、後工程である脱燐処理の実施に支障をきたし、且つ熱源として有効な炭素を失うことになるため極力抑制する必要がある。
【００１４】
本願の第１の溶銑脱珪方法では、供給する気体酸素の全量を脱珪酸素効率が６０％以上となるような送酸条件で溶銑に上吹きする。従来法では気体酸素を溶銑中に吹き込むことにより脱珪処理を行うのが一般的であるが、このような方法では送酸条件の如何に拘らず不可避的に溶銑の著しい脱炭を生じてしまう。これに対して、脱珪酸素効率が６０％以上となるような送酸条件で気体酸素の全量を上吹きすることにより、溶銑の脱炭を効果的に抑制しつつ効率的な脱珪処理を行うことができる。
【００１５】
気体酸素の溶銑への上吹きはランスを通じてなされ、送酸条件の制御は主としてランス高さと気体酸素流量を調整することにより行われる。この脱珪方法において使用される気体酸素は、純酸素ガスまたは酸素含有ガスとして溶銑に上吹きされる。
上記の脱珪処理は、通常、溶銑鍋や装入鍋等の取鍋で行われるが、これ以外の容器（例えば、トーピード）で実施してもよい。前記取鍋には、高炉溶銑を高炉鋳床を経て直接受銑する溶銑鍋や、転炉等への溶銑装入を行うため溶銑鍋から溶銑が移される所謂装入鍋、さらにはこれら溶銑鍋や装入鍋と類似の溶銑保持形状を有する鍋等が含まれる。
【００１６】
この第１の溶銑脱珪方法では気体酸素の全量を溶銑に対して上吹きするため、通常、溶銑中には浴撹拌のための撹拌ガスとして不活性ガスがインジェクションランス等を通じて吹き込まれる。また、必要に応じてこの不活性ガスとともに、造滓剤（例えば、石灰粉等のＣａＯ源）、脱珪剤（例えば、鉄鉱石、ミルスケール等の固体酸素源）等の１種以上からなる粉体が溶銑中に吹き込まれ、溶銑の撹拌性を向上させる。また、前記不活性ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス等の１種以上が使用できる。
【００１７】
図１は、溶銑鍋を用いた脱珪処理の実施状況を示しており、１は気体酸素を上吹きするための上吹きランス、２は溶銑中に撹拌ガス（さらに、必要に応じて粉体）を吹き込むためのインジェクションランスである。
この脱珪処理において、脱珪酸素効率が６０％以上となるように気体酸素を溶銑に対して上吹きするには、下記(1)式により定義される気体酸素の上吹きによる溶銑浴面の凹み深さＬを５０〜２００ｍｍに制御することが好ましい。なお、下記(1)式においてランス高さｈｘとは静止湯面からランス先端までの高さを指す。
【数１】
0003800866.tif 000002
【００１８】
図２は、上記(1)式で規定される溶銑浴面の凹み深さＬと脱珪酸素効率との関係を示している。この試験結果は、Ｓｉ濃度が０．２０〜０．２５ｗｔ％の溶銑を溶銑鍋を用いて脱珪処理した際のもので、上吹きランスを通じて気体酸素を上吹きするとともに、インジェクションランスから撹拌ガス（窒素ガス）と粉体（石灰粉）を溶銑中に吹き込み、約１０分間の脱珪処理を行った。
【００１９】
図２によれば、溶銑浴面の凹み深さＬが５０ｍｍ未満では脱珪反応が十分に進行しないため脱珪酸素効率が低く、一方、凹み深さＬが２００ｍｍを超えると溶銑と上吹き気体酸素との反応が過剰になるため著しい脱炭反応が生じ、この場合も脱珪酸素効率が低くなる。これは、気体酸素が供給される溶銑浴面の凹み深さが大き過ぎると、供給されるＯ２に対して溶銑側からのＳｉの供給が間に合わず、このためＳｉと反応できないＯ２が溶銑中のＣと反応して著しい脱炭が生じるためであると考えられる。これに対して、凹み深さＬが５０〜２００ｍｍの範囲では６０％以上の高い脱珪酸素効率が得られている。これは、溶銑浴面の凹み部に供給されるＯ２に対して溶銑側からのＳｉの供給が適正なものとなるため、脱珪反応が十分に進行するとともに、過剰な脱炭反応も抑制されるためであると考えられる。
【００２０】
溶銑の脱珪処理では、処理すべき溶銑中のＳｉ濃度が低いほど脱珪酸素効率が低下しやすく、また溶銑の脱炭も進行しやすい。したがって、高い脱珪酸素効率の確保と脱炭の抑制がバランス良く達成される上記第１の溶銑脱珪方法は、低Ｓｉ溶銑の脱珪方法として特に好適であり、具体的には、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．２ｗｔ％以下、好ましくは０．１ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理する場合に特に好適である。
【００２１】
先に述べたように第１の溶銑脱珪方法では気体酸素の全量を溶銑に対して上吹きするため、溶銑中には撹拌ガスとして不活性ガスをインジェクションランス等を通じて吹き込むことが好ましく、また、溶銑の撹拌性をさらに高めるために、撹拌ガスとともに造滓剤であるＣａＯ源、脱珪剤である固体酸素源等の１種以上からなる粉体を溶銑中に吹き込むことが好ましい。また、その際には、これら撹拌ガス及び粉体吹き込みにより、後述する(2)式で規定される撹拌動力εを１００Ｗ／ｔ以上とすることが好ましい。これにより溶銑の撹拌性を十分に高め、上吹きにより供給される気体酸素との反応が起こる場所に溶銑を積極的に供給することにより脱珪反応を促進させ、脱炭の抑制を図りつつ効率的な脱珪を行うことできる。
【００２２】
次に、本願の第２の溶銑脱珪方法について説明する。
上述したように気体酸素の全量を溶銑に対して上吹きする脱珪処理では、溶銑を効率的に脱珪処理するために溶銑の撹拌性を高めることが好ましく、これには溶銑中に撹拌ガスとともに粉体を吹き込む方法が有効であるが、本発明者らは、このような方法において高い脱珪反応効率（脱珪酸素効率）の確保と脱炭の抑制がバランス良く達成される具体的な条件を見い出すべく実験と検討を行った。その結果、(1)気体酸素を溶銑中に吹き込むことなく、その全量を溶銑に対して上吹きする、(2)溶銑中に吹き込む撹拌ガスとして不活性ガスを用いるとともに、粉体を不活性ガスとともに溶銑中に吹き込み、且つこれら撹拌ガス及び粉体吹き込みによる下記(2)式で規定される溶銑の撹拌動力εを１００Ｗ／ｔ以上とする、という条件で脱珪処理を実施することにより、気体酸素を含有するガスを溶銑中に吹込む方法に較べて溶銑中の炭素の減少量が極めて少なく、しかも高い脱珪反応効率が得られることを見い出した。
【００２３】
0003800866.tif 000003
ここで  Ｓ＝ｎ・π・(ｄ/2)２
Ｗ：溶銑量（ｔ）
Ｆgas：撹拌ガス吹き込み量（Ｎｌ／秒）
Ｔ：溶銑温度（Ｋ）
Ｐin：撹拌ガス吹込み圧力（Ｐａ）
Ｐt：脱珪処理容器内の雰囲気圧力（Ｐａ）
Ｍ：粉体吹込み速度（ｋｇ／秒）
ｎ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル数
ｄ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル径（ｍ）
【００２４】
この脱珪方法では、気体酸素を溶銑中に吹き込むことはせず、供給すべき気体酸素の全量を溶銑に対して上吹きし、溶銑中に吹き込む撹拌ガスとしては不活性ガスのみを使用することにより、気体酸素を溶銑中に吹き込むことによる脱炭の進行を極力抑制する。一方において、溶銑中に撹拌ガスである不活性ガスとともに粉体を吹き込み、且つ上記(2)式で規定される溶銑の撹拌動力εを１００Ｗ／ｔ以上とし、これにより溶銑の撹拌性を十分に高め、上吹きにより供給される気体酸素との反応が起こる場所に溶銑を積極的に供給することにより脱珪反応を促進させ、効率的な脱珪を行わせる。なお、この発明において脱珪処理後の溶銑温度を調整するために、酸素源の一部として固体酸素源（例えば、鉄鉱石、ミルスケール等）を使用することは差し支えない。
【００２５】
先に述べた特開平７−２７８６３６号に記載の脱珪方法では、溶銑中に吹き込まれる撹拌ガスが酸素ガスを含有するとともに、粉体吹き込みによる運動エネルギーを考慮することなく、ガス吹き込みだけを考慮した撹拌動力を規定しているが、本発明者らによる実験の結果、本発明のように供給すべき気体酸素の全量を溶銑に対して上吹きし、撹拌ガスとしては不活性ガスのみを使用する方式においては、上記従来例のようなガス吹き込みだけを考慮した撹拌動力は、脱珪反応効率の確保と脱炭の抑制とのバランスを示す指標となるΔＳｉ／ΔＣ（ΔＳｉ：溶銑の脱珪量、ΔＣ：溶銑の脱炭量）との相関が悪く、このためガス吹き込みだけを考慮した撹拌動力を規定しても、高い脱珪反応効率の確保と脱炭の抑制がバランス良く達成されるような撹拌状態を得ることはできないことが判った。
【００２６】
これに対して、上記(2)式で規定されるような撹拌ガスだけでなく粉体吹き込みをも考慮した撹拌動力εは上記ΔＳｉ／ΔＣとの明らかな相関があり、この撹拌動力εを１００Ｗ／ｔ以上とすることにより、高い脱珪反応効率の確保と脱炭の抑制がバランス良く達成され、高いΔＳｉ／ΔＣ値が得られることが判った。
【００２７】
溶銑の脱珪処理では、処理すべき溶銑中のＳｉ濃度が低いほど脱珪反応効率が低下しやすく、また溶銑の脱炭も進行しやすい。したがって、高い脱珪反応効率と脱炭の抑制がバランス良く達成されるこの発明の脱珪方法は、低Ｓｉ溶銑の脱珪方法として特に好適であり、具体的には、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．２ｗｔ％以下、好ましくは０．１ｗｔ％以下の低Ｓｉ濃度まで脱珪処理する場合に特に好適である。
【００２８】
上記の脱珪処理は、通常、溶銑鍋や装入鍋等の取鍋で行われるが、これ以外の容器（例えば、トーピードカー）で実施してもよい。前記取鍋には、高炉溶銑を高炉鋳床を経て直接受銑する溶銑鍋や、転炉等への溶銑装入を行うため溶銑鍋から溶銑が移される所謂装入鍋、さらには、溶銑鍋や装入鍋と類似の溶銑保持形状を有する鍋等が含まれる。溶銑鍋を用いた脱珪処理の実施状況の一例は、先に説明した図１に示す通りである。
【００２９】
この発明において使用される気体酸素としては、純酸素ガス、酸素含有ガスのいずれでもよい。また、溶銑中に撹拌ガスとして吹き込まれる不活性ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス等の１種以上が使用できる。
また、溶銑中に撹拌ガスとともに吹き込まれる粉体としては、造滓剤である石灰粉等のＣａＯ源、脱珪剤である鉄鉱石やミルスケール等の固体酸素源等が挙げられ、これらの１種以上が撹拌ガスとともに溶銑中に吹き込まれる。
【００３０】
次に、本願の第３の溶銑脱珪方法について説明する。
この発明では、溶銑予備処理として行われる脱珪処理において、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．１ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理する際に、Ｚｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で１．０ｗｔ％以上含有する脱珪剤を用いる。
先に述べたように、溶銑の脱珪処理では処理すべき溶銑中のＳｉ濃度が低いほど脱珪酸素効率が低下しやすく、また溶銑の脱炭も進行しやすい。このような問題に対して、本発明者らは溶銑を特に低Ｓｉ濃度（０．１ｗｔ％以下）まで脱珪処理する場合に高い脱珪酸素効率の確保と脱炭の抑制をバランス良く達成することができる脱珪条件について、主として使用する脱珪剤の面から検討を行った。
【００３１】
従来、脱珪剤としては気体酸素や酸化鉄、ミルスケールなどの固体酸素源が一般的に使用されているが、本発明者らはＺｎ酸化物は金属と酸素の親和性が酸化鉄よりもさらに低く、溶銑中のＳｉと反応しやすいことに着目し、脱珪剤としてＺｎ酸化物を用いた場合の脱珪酸素効率と脱炭抑制作用について検討を行った。その結果、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の溶銑を０．１ｗｔ％以下の低Ｓｉ濃度まで脱珪処理する際に、Ｚｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で所定量以上含有する脱珪剤を用いることにより、高い脱珪酸素効率と脱炭の抑制をバランス良く達成できることを見い出した。
【００３２】
従来技術としては、溶銑中にＺｎ含有ダストを添加し、このＺｎ含有ダスト中に含まれるＺｎ酸化物を溶銑中のＣ、Ｓｉにより還元してＺｎを蒸気として分離回収する方法が特公平２−８００２号公報に開示されており、この方法ではＺｎ酸化物が溶銑の脱珪剤として機能する。しかし、この従来技術はＺｎ含有ダストを脱珪剤として用いてはいるものの、元々Ｚｎ含有ダストからＺｎを分離回収することを目的としたものであるため、溶銑を特に低Ｓｉ濃度まで脱珪する際のＺｎ酸化物の作用効果（高い脱珪酸素効率の確保と脱炭の抑制作用）については何ら開示がなく、実際、同公報には具体的な脱珪条件として、Ｚｎ濃度が３ｗｔ％のＺｎ含有ダスト（高炉ダスト）をＳｉ濃度が０．５ｗｔ％の溶銑に脱珪剤として添加することにより溶銑のＳｉ濃度が０．２ｗｔ％まで低減したこと、また、この際の脱Ｓｉ効率が一般の焼結ダストを脱珪剤として用いた場合と同等であったことが示されているに過ぎない。
【００３３】
このような従来技術に対して本発明は、脱珪酸素効率が低下しやすく且つ溶銑の脱炭も進行しやすい低Ｓｉ濃度レベルでの脱珪処理、すなわち、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の溶銑を０．１ｗｔ％以下の低Ｓｉ濃度レベルまで低減させるような脱珪処理において、Ｚｎ酸化物を所定含有量以上含む脱珪剤を用いることにより高い脱珪酸素効率の確保と脱炭の抑制をバランス良く達成できることを見い出し、なされたものである。
【００３４】
図３は、Ｚｎ酸化物を含んでいる高炉ダスト（Ｚｎ濃度：２ｗｔ％）と酸化鉄（ミルスケール）をそれぞれ脱珪剤として使用し、Ｓｉ濃度が０．３０〜０．４０ｗｔ％の溶銑を脱珪処理した場合の脱珪処理後の溶銑中Ｓｉ濃度［Ｓｉ]ｆと脱珪酸素効率との関係を示している。この脱珪処理では、上記(2)式で規定される撹拌動力εが１００ｗ／ｔ以上となるような撹拌条件を満足すべく、脱珪剤を不活性ガスにより０．６０〜０．７０ｋｇ／ｍｉｎ・ｔの吹込み速度で浴中にインジェクションし、また、温度低下を補償すべく上吹き送酸ランスから気体酸素を上記(1)式で定義される溶銑浴面の凹み深さＬが５０〜２００ｍｍとなるような条件で吹き付け、脱珪を行った。
【００３５】
図３によれば、脱珪処理後のＳｉ濃度が０．１ｗｔ％を超える領域では上述した(b)式による脱炭反応が抑えられるため、脱珪剤の種類に拘りなく脱珪酸素効率は良好であるが、酸化鉄を脱珪剤として用いた従来法の場合は、脱珪処理後のＳｉ濃度が０．１ｗｔ％以下になると脱炭反応に酸化鉄が使われてしまうため脱珪酸素効率が著しく悪化する。これに対してＺｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で２ｗｔ％含有する脱珪剤を用いた本発明法の場合には、脱珪処理後のＳｉ濃度が０．０１ｗｔ％程度までは良好な脱珪酸素効率が得られており、高い脱珪酸素効率の確保と脱炭の抑制がバランス良く達成されていることが判る。
【００３６】
次に、Ｓｉ濃度が約０．２ｗｔ％の溶銑をＳｉ濃度０．０５ｗｔ％まで脱珪処理する場合について、脱珪剤中のＺｎ酸化物の金属Ｚｎ換算での含有量を変化させて行った実験の結果を図４に示す。この脱珪処理ではＺｎ酸化物を含有する脱珪剤として高炉ダスト、キュポラダスト、電気炉ダストを用い、脱珪剤中のＺｎ酸化物の金属Ｚｎ換算での含有量は、Ｚｎを含有する酸化物とミルスケールの混合比を変えることにより調整した。また、この脱珪処理では、上記(2)式で規定される撹拌動力εが１００ｗ／ｔ以上となるような撹拌条件を満足すべく、脱珪剤を不活性ガスにより０．６０〜０．７０ｋｇ／ｍｉｎ・ｔの吹込み速度で浴中にインジェクションし、また、溶銑温度補償を行うべく上吹き送酸ランスから気体酸素を上記(1)式で定義される溶銑浴面の凹み深さＬが５０〜２００ｍｍとなるような条件で吹き付け、脱珪を行った。
【００３７】
図４によれば、脱珪剤中の金属Ｚｎ換算でのＺｎ酸化物の含有量が１．０ｗｔ％未満、特に０．５ｗｔ％以下と低い場合には溶銑の脱珪酸素効率は低いレベルにあるが、Ｚｎ酸化物の含有量が１．０ｗｔ％に近づくに従い脱珪酸素効率は著しく上昇し、含有量が１．０ｗｔ％以上では８０％以上という高い脱珪酸素効率が得られている。また、この場合にはフォーミングの発生がない安定した脱珪を行うことができた。
なお、本発明のように溶銑中にＺｎ酸化物を含む脱珪剤を添加した場合でも、亜鉛は沸点が９００℃程度と低いため、脱珪反応で生成した金属Ｚｎ分のほとんどは蒸発し、溶銑中に留ることはない。
【００３８】
この発明において使用される脱珪剤は、Ｚｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で１．０ｗｔ％以上含有する固体酸素源であり、このような条件を満たす固体酸素源としては、高炉ダスト、キュポラダスト、電気炉ダスト、亜鉛スラッジなどがある。また、Ｚｎ酸化物を上記の条件で含有するものであれば、上記Ｚｎ酸化物含有物質と酸化鉄やミルスケール等の通常の固体酸素源を混合したものであってもよい。
【００３９】
この発明において脱珪剤を溶銑に添加する方法は特に限定しないが、溶銑中のＳｉとの反応性や浴の撹拌性を高めて高い脱珪酸素効率を確保するには、脱珪剤をインジェクションにより溶銑中に吹き込むことが好ましい。この脱珪剤の溶銑中への吹き込みは、通常、不活性ガス（アルゴンガス、窒素ガス等）をキャリアガスとしインジェクションランス等を通じて行われる。この場合、キャリアガスは浴撹拌のための撹拌ガスとしても機能する。但し、浴撹拌用の撹拌ガス（アルゴンガス、窒素ガス等）は、脱珪剤のインジェクションとは別の手段で溶銑中に吹き込んでもよい。
【００４０】
また、酸素源として上吹きランスなどを通じて気体酸素（純酸素ガスまたは酸素含有ガス）を供給してもよく、この場合には上述した本発明法に従い気体酸素の全量を溶銑に対して上吹きしてもよい。また、必要に応じて、造滓剤（例えば、石灰粉等のＣａＯ源）を添加することもでき、この造滓剤は上記脱珪剤とともに溶銑中にインジェクションしてもよい。
【００４１】
上記の脱珪処理は、通常、溶銑鍋や装入鍋等の取鍋で行われるが、これ以外の容器（例えば、トーピード）で実施してもよい。前記取鍋には、高炉溶銑を高炉鋳床を経て直接受銑する溶銑鍋や、転炉等への溶銑装入を行うため溶銑鍋から溶銑が移される所謂装入鍋、さらにはこれら溶銑鍋や装入鍋と類似の溶銑保持形状を有する鍋等が含まれる。溶銑鍋を用いた脱珪処理の実施状況の一例は、先に説明した図１に示す通りである。
【００４２】
以上述べたように本願に係る各溶銑脱珪方法によれば、高い脱珪酸素効率の確保と脱炭の抑制をバランス良く達成することができ、特に低Ｓｉ溶銑をさらに低Ｓｉ濃度レベルまで脱珪処理する場合、具体的にはＳｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．２ｗｔ％以下、さらには０．１ｗｔ％以下の低Ｓｉ濃度まで脱珪処理する場合に特に好適である。
したがって、上述した各脱珪方法の２つ以上を組み合わせることにより、高い脱珪酸素効率の確保と脱炭抑制をより効果的に達成することができる。すなわち、この場合の態様は以下のようになる。
【００４３】
［イ］溶銑予備処理として行われる脱珪処理において、供給する気体酸素の全量を溶銑に上吹きするとともに、下記(1)式により定義される、気体酸素の上吹きによる溶銑浴面の凹み深さＬを５０〜２００ｍｍに制御し、さらに、溶銑中に吹き込む撹拌ガスとして不活性ガスのみを用いるとともに、粉体を不活性ガスとともに溶銑中に吹き込み、且つ下記(2)式で規定される撹拌動力εを１００Ｗ／ｔ以上とすることを特徴とする溶銑の脱珪方法。
【数２】
0003800866.tif 000004
ε＝(371/Ｗ)・{(Ｆgas・Ｔ)/1000}・{ln（Ｐin/Ｐt)＋0.06(1−298/Ｔ)}
＋(1/2)・(Ｍ/Ｗ)・{Ｆgas/(1000・Ｓ)}２    … (2)
ここで  Ｓ＝ｎ・π・(ｄ/2)２
Ｗ：溶銑量（ｔ）
Ｆgas：撹拌ガス吹き込み量（Ｎｌ／秒）
Ｔ：溶銑温度（Ｋ）
Ｐin：撹拌ガス吹込み圧力（Ｐａ）
Ｐt：脱珪処理容器内の雰囲気圧力（Ｐａ）
Ｍ：粉体吹込み速度（ｋｇ／秒）
ｎ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル数
ｄ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル径（ｍ）
【００４４】
［ロ］上記［イ］の方法において、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．２ｗｔ％以下、好ましくは０．１ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理することを特徴とする溶銑の脱珪方法。
［ハ］溶銑予備処理として行われる脱珪処理において、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．１ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理する際に、供給する気体酸素の全量を溶銑に上吹きするとともに、下記(1)式により定義される、気体酸素の上吹きによる溶銑浴面の凹み深さＬを５０〜２００ｍｍに制御し、さらに、Ｚｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で１．０ｗｔ％以上含有する脱珪剤を用いることを特徴とする溶銑の脱珪方法。
【数３】
0003800866.tif 000005
【００４５】
[ニ] 溶銑予備処理として行われる脱珪処理において、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．１ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理する際に、供給する気体酸素の全量を溶銑に上吹きし、溶銑中に吹き込む撹拌ガスとして不活性ガスのみを用いるとともに、粉体を不活性ガスとともに溶銑中に吹き込み、且つ下記(2)式で規定される撹拌動力εを１００Ｗ／ｔ以上とし、さらにＺｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で１．０ｗｔ％以上含有する脱珪剤を用いることを特徴とする溶銑の脱珪方法。
0003800866.tif 000006
ここで  Ｓ＝ｎ・π・(ｄ/2)２
Ｗ：溶銑量（ｔ）
Ｆgas：撹拌ガス吹き込み量（Ｎｌ／秒）
Ｔ：溶銑温度（Ｋ）
Ｐin：撹拌ガス吹込み圧力（Ｐａ）
Ｐt：脱珪処理容器内の雰囲気圧力（Ｐａ）
Ｍ：粉体吹込み速度（ｋｇ／秒）
ｎ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル数
ｄ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル径（ｍ）
【００４６】
［ホ］溶銑予備処理として行われる脱珪処理において、Ｓｉ濃度が０．４ｗｔ％以下の低Ｓｉ溶銑を０．１ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理する際に、供給する気体酸素の全量を溶銑に上吹きするとともに、下記(1)式により定義される、気体酸素の上吹きによる溶銑浴面の凹み深さＬを５０〜２００ｍｍに制御し、さらに、溶銑中に吹き込む撹拌ガスとして不活性ガスのみを用いるとともに、粉体を不活性ガスとともに溶銑中に吹き込み、且つ下記(2)式で規定される撹拌動力εを１００Ｗ／ｔ以上とし、さらに、Ｚｎ酸化物を金属Ｚｎ換算で１．０ｗｔ％以上含有する脱珪剤を用いることを特徴とする溶銑の脱珪方法。
【数４】
0003800866.tif 000007
ε＝(371/Ｗ)・{(Ｆgas・Ｔ)/1000}・{ln（Ｐin/Ｐt)＋0.06(1−298/Ｔ)}
＋(1/2)・(Ｍ/Ｗ)・{Ｆgas/(1000・Ｓ)}２    … (2)
ここで  Ｓ＝ｎ・π・(ｄ/2)２
Ｗ：溶銑量（ｔ）
Ｆgas：撹拌ガス吹き込み量（Ｎｌ／秒）
Ｔ：溶銑温度（Ｋ）
Ｐin：撹拌ガス吹込み圧力（Ｐａ）
Ｐt：脱珪処理容器内の雰囲気圧力（Ｐａ）
Ｍ：粉体吹込み速度（ｋｇ／秒）
ｎ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル数
ｄ：撹拌ガス・粉体吹き込み用ランスの吹込みノズル径（ｍ）
【００４７】
【実施例】
［実施例１］
溶銑鍋を用いて１８０ｔの溶銑を脱珪処理した。参考例、比較例ともに、図１に示すような溶銑鍋においてインジェクションランス２から撹拌ガス（窒素ガス）と粉体（石灰粉）を溶銑中に吹き込み、上吹きランス１から気体酸素を２０００Ｎｍ３／ｈｒの送酸量（１．８Ｎｍ３／ｔ）で上吹きし、約１０分間の脱珪処理を行った。なお、送酸中の溶銑浴面の凹み深さＬはランス高さを変えることにより調整した。
【００４８】
各実施例における脱珪酸素効率、上記(1)式で定義される溶銑浴面の凹み深さＬ、脱珪処理に測定した脱珪量ΔＳｉ、脱炭量ΔＣ、ΔＳｉ／ΔＣを表１に示す。これによれば、上述した第１の脱珪方法にしたがい脱珪酸素効率が６０％以上となるような送酸条件で脱珪処理することにより溶銑の脱炭が効果的に抑制され、また、送酸による溶銑浴面の凹み深さＬを５０〜２００ｍｍに制御することにより６０％以上の脱珪酸素効率が安定的に得られ、且つΔＳｉ／ΔＣについても高い値が得られることが判る。
【００４９】
【表１】
0003800866.tif 000008
【００５０】
［実施例２］
溶銑鍋（１５０ｔ）を用いてＳｉ濃度が０．３〜０．５ｗｔ％の溶銑を０．２ｗｔ％以下のＳｉ濃度まで脱珪処理した。
本発明例、比較例ともに、図１に示すような溶銑鍋においてインジェクションランス２から撹拌ガス（窒素ガス）と粉体（石灰粉）を溶銑中に吹き込み、上吹きランス１から気体酸素を上吹きして約１０分間の脱珪処理を行った。
脱珪処理した溶銑量、撹拌ガス及び粉体の吹き込み条件等を表２に、また、撹拌動力εと粉体吹き込みを考慮しない撹拌動力ε′、脱珪処理後に測定した脱珪量ΔＳｉ、脱炭量ΔＣ、ΔＳｉ／ΔＣの値を表３に示す。
【００５１】
表２及び表３によれば、本発明例は比較例に較べてΔＳｉ／ΔＣの値が極めて高く、高い脱珪反応効率の確保と脱炭の抑制がバランス良く達成されていることが判る。
また、本発明例及び比較例について、撹拌動力εとΔＳｉ／ΔＣとの関係を図５に、撹拌動力ε′とΔＳｉ／ΔＣとの関係を図６に示す。これによれば、撹拌動力εとΔＳｉ／ΔＣとの間には明確な相関が認められ、ε≧１００Ｗ／ｔにおいてΔＳｉ／ΔＣの値が顕著に高まるのに対し、撹拌動力ε′とΔＳｉ／ΔＣとの間にはそのような相関は認められない。
【００５２】
【表２】
0003800866.tif 000009
【００５３】
【表３】
0003800866.tif 000010
【００５４】
［実施例３］
溶銑鍋（２２０ｔ）を用いて、Ｓｉ濃度が約０．３ｗｔ％の溶銑を脱珪処理した。本発明例及び比較例（従来例）ともに、図１に示すようなインジェクションランス２を通じて脱珪剤をキャリアガス（窒素ガス）とともに溶銑中に吹き込み、上吹きランス１から気体酸素を上吹きして約１５分間の脱珪処理を行った。なお、この脱珪処理では上記(2)式で規定される撹拌動力εが１００ｗ／ｔ以上、上記(1)式で定義される溶銑浴面の凹み深さＬが５０〜２００ｍｍとなるような条件で脱珪剤のインジェクションと上吹きランスからの送酸を行った。本発明例及び比較例の脱珪処理前後の溶銑中Ｓｉ濃度と脱珪酸素効率を、使用した脱珪剤の種類および添加量とともに表４に示す。
【００５５】
表４において、本発明例１は脱珪剤としてＺｎ酸化物の含有量が金属Ｚｎ換算で２ｗｔ％の高炉ダスト２２００ｋｇをインジェクションした場合であり、溶銑はＳｉ濃度０．３１ｗｔ％から０．０５ｗｔ％まで脱珪され、このときの脱珪酸素効率は８８％であった。本発明例２は脱珪剤としてＺｎ酸化物の含有量が金属Ｚｎ換算で２０ｗｔ％のキュポラダスト１９５０ｋｇをインジェクションした場合であり、溶銑はＳｉ濃度０．２８ｗｔ％から０．０４ｗｔ％まで脱珪され、このときの脱珪酸素効率は９０％であった。これに対して、従来法である比較例は脱珪剤として鉄鉱石２８００ｋｇをインジェクションした場合であり、溶銑はＳｉ濃度０．３０ｗｔ％から０．０７ｗｔ％まで脱珪され、このときの脱珪酸素効率は５９％に過ぎなかった。
【００５６】
【表４】
0003800866.tif 000011
【００５７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の脱珪方法によれば、溶銑をその脱炭を抑制しつつ効率的に脱珪処理することができる。特に本発明の脱珪方法によれば、低Ｓｉ溶銑の脱珪処理において高い脱珪酸素効率の確保と脱炭の抑制をバランス良く達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶銑鍋を用いた本発明の脱珪方法の実施状況を示す説明図
【図２】気体酸素を溶銑に対して上吹きした際の溶銑浴面の凹み深さと脱珪酸素効率との関係を示すグラフ
【図３】脱珪剤としてＺｎ酸化物を含む高炉ダストを用いた場合と酸化鉄を用いた場合について、脱珪処理後の溶銑中Ｓｉ濃度と脱珪酸素効率との関係を示すグラフ
【図４】脱珪剤中の金属Ｚｎ換算でのＺｎ酸化物含有量と脱珪酸素効率との関係を示すグラフ
【図５】実施例２において、撹拌動力εとΔＳｉ／ΔＣとの関係を示すグラフ
【図６】実施例２において、撹拌動力ε′とΔＳｉ／ΔＣとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
１…上吹きランス、２…インジェクションランス
【図１】
0003800866.tif 000012
【図２】
0003800866.tif 000013
【図３】
0003800866.tif 000014
【図４】
0003800866.tif 000015
【図５】
0003800866.tif 000016
【図６】
0003800866.tif 000017