(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トピードカー内の溶銑中に、気体酸素および／または窒素を搬送ガスとするインジェクションランスにて、酸化剤、製錬フラックスをインジェクションすることにより溶銑の脱珪、脱りんを行う方法において、溶銑の上方より上吹きランスを介して行う酸素の供給を、脱りんに先立って進行する脱珪期にのみ行うことを特徴とする溶銑の脱珪、脱りん方法。
【請求項２】
上記脱珪期には、インジェクションランスからのインジェクションを酸化剤のみとし、脱珪処理終了後の主として脱りん処理期には製錬フラックスのインジェクションを集中して行うことを特徴とする請求項１記載の溶銑の脱珪、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、トピードカーにおいて溶銑の脱珪、脱りんを行う方法に関し、とくに溶銑への気体酸素および／または酸化剤やCaＯ、CaF2等の製錬フラックスの供給パターンに特徴を有する技術についての提案である。
【０００２】
【従来の技術】
トピードカーにおいて溶銑の脱珪、脱りんを行うには、ミルスケール等の酸化剤やCaＯ、CaF2等の製錬フラックスを、インジェクションランスから搬送ガスを使って溶銑中に吹き込むことにより処理するのが普通である。
このような方法において、たとえば、脱珪、脱りん処理の速度を向上させる必要があるとき、インジェクションの速度を増加させなければならないが、そうすると、溶銑が揺動してトピードカーの外へ流出することがあり、操業阻害のみならず溶銑のロスを招くという問題があった。
【０００３】
この問題に対して、特開平４−280909号公報では、供給が必要な気体酸素については、インジェクションだけでなく酸素上吹きランスを設け、そのインジェクションランスからの酸素供給量と酸素上吹きランスからの酸素供給量との割合を最適化することにより、スプラッシュ等による溶銑ロスを低減する方法を提案している。
ただし、この方法は、脱りん処理のための時間の短縮と処理中の温度降下が小さいという良い点がある反面、脱りん期に排ガス温度が上がり、集塵ダクトの水冷化が必要となる点で、建設コストのアップを招くだけでなく、トピードカー耐火物の損耗が大きいという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さらに、発明者らが詳細に実験を重ねて調査したところによると、ミルスケール等の酸化剤、CaＯ, CaF2等の製錬フラックスを、気体酸素を搬送ガスとしてインジェクションする際の溶銑ロス (溶銑揺動による) は、特開平４−280909号公報で開示されているように、酸素上吹きランスを併用することで低減できる。しかし、この方法では、脱珪期, 脱りん期を問わず、一定の速度で製錬フラックスの吹き込みを行っているので、脱りん反応に先立って進行する脱珪反応時には、湯面の上方から添加する気体酸素の反応効率が低いという問題があった。また、上述したように、トピードカーの酸化物損耗が大きいという問題も残っている。
【０００５】
本発明の目的は、従来技術が抱えている上述した課題を解決することにあり、とくに湯面の上方から添加する上吹き酸素の反応効率を向上させることができると共に、トピードカー耐火物の損耗の低減を図ることができる他、フラックス原単位を削減することを可能にする溶銑の脱珪、脱りん処理の方法を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上掲の目的を実現するために鋭意研究した結果、以下に述べるような方法に想到した。
すなわち本発明は、トピードカー内の溶銑中に、気体酸素および／または窒素を搬送ガスとするインジェクションランスにて、酸化剤、製錬フラックスをインジェクションすることにより溶銑の脱珪、脱りんを行う方法において、溶銑の上方より上吹きランスを介して行う酸素の供給を、脱りんに先立って進行する脱珪期にのみ行うことを特徴とする溶銑の脱珪、脱りん方法である。
なお、本発明においては、上記脱珪期には、インジェクションランスからのインジェクションを酸化剤のみとし、脱珪処理終了後の主として脱りん処理期には製錬フラックスのインジェクションを集中して行うことが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上述したように、溶銑の脱珪、脱りん反応を迅速化する一方で、溶銑の揺動を抑えてスプラッシュを防止するためには、インジェクションだけに頼るのではなく、上吹きランスから酸素を供給することが有効である。しかしながら、この既知の方法では、脱りん期における上吹き酸素の利用効率が低下すると同時に、溶銑中の炭素が酸化されて発生するＣＯガスが上吹き酸素によって二次燃焼し、排ガス温度が著しく高温となるため、トピードカーの耐火物を損耗するという課題が残っていた。このことについては既に説明したとおりである。
【０００８】
そこで発明者らは、この脱りん期での上吹きランスからの酸素の供給を停止したらどうなるかを考え、このようなケースについての種々の実験を重ねたところ、脱珪期にのみ上吹きランスからの酸素を噴射することの方が有効であるとの結論に達した。というのは、この脱珪期においては、製錬フラックスのインジェクションによって生成するスラグ量はわずかであるから、上吹き酸素は溶融スラグ層に妨げられることなく溶銑と反応し、Siの酸化に寄与することがわかったからである。
【０００９】
一方、脱りん期に入ってからは、このときに生成したSiO2と製錬フラックスとが相俟って浴面上には多くのスラグが生成し、そのために上吹き酸素と溶銑との接触が妨げられ、いわゆる脱りん反応を阻害することが明らかとなった。
【００１０】
以上説明した理由により本発明では、脱珪期にのみ、上吹きランスからの酸素供給を行うことで酸素の有効な利用を図ると共に、排ガスの二次燃焼によるトピードカー耐火物の溶損を効果的に防止するようにしたのである。
【００１１】
さらに、発明者らの研究によれば、脱珪期においては、スラグ量が少ないほど上吹き酸素による脱珪効率が高いこともわかった。従って、脱珪期については、インジェクションランスからの吹込みに当たっては、CaＯ、CaF2などの製錬フラックスは吹き込まず、専ら、鉄鉱石やミルスケールなどの酸化剤のみを搬送ガスとともにインジェクションするのがよいことが判明した。この点、従来の知見では、生成するSiO2を希釈しその活量を低下するために、脱珪期においてもCaＯ、CaF2などの製錬フラックスをインジェクションする方が到達溶銑Siを低下させる上でよいとされていた。ところが、発明者らの知見では、脱珪期にCaＯ, CaF2などの製錬フラックスを吹き込まずとも脱りん期に十分なフラックスをインジェクションすれば、脱りん期においても溶銑中のＰとともにSiも低下し、到達Si、Ｐのレベルは従来技術と遜色がない程度まで低下することを突きとめた。
【００１２】
そこで、本発明の他の実施形態として、脱りん期において、脱炭反応によって生じる一酸化炭素の二次燃焼によるトピードカー耐火物の損耗を抑制するために、上吹き気体酸素の供給を停止することに併せて、脱珪期には搬送ガスと共に酸化剤のみをインジェクションすることとし、製錬フラックスについては脱珪終了後にインジェクションすることにしたのである。
【００１３】
以下、本発明方法について、さらに詳細に説明する。
図１は、本発明に従うインジェクションパターンの最適化の例である。すなわち、溶銑処理初期の脱珪が優先的に進行する時期には、上吹きランスより上吹きの酸素だけを供給し、CaＯ、CaF2などのフラックスの吹込みを停止するか、または最小限に抑える。また、この脱珪期の後に引き続く脱りん処理時は、二次燃焼を抑制するため、上吹きランスからの上吹きの酸素供給は一切停止する。
【００１４】
図２は、従来のように脱珪が優先的に進行する脱珪期にCaＯ、CaF2などの製錬フラックスを 100〜150 kg/minの速度で吹き込んだ場合と、本発明方法に従って全く吹き込まない場合の上吹き酸素の酸素効率を示すものである。本発明のように、製錬フラックスを吹き込まないと、酸素効率が高い。これは、スラグ厚みを上述したように小さく保てるため、鋼浴に到達する酸素量が増加するためである。
【００１５】
図３は、全処理期間を通じて上吹き酸素を20〜30 Nm3/min (0.05〜0.08 Nm3/t・min.) 使用した場合と、本発明方法に従い脱りん期には上吹き酸素の吹込みを中止した場合の排ガス温度を比較したものである。この図に示すとおり、処理後期 (脱りん期) に上吹き酸素の使用を止めることによって排ガス温度が低下している。これより、脱りん期の上吹き酸素の使用停止は耐火物損耗の抑制に効果があることがわかる。
【００１６】
【実施例】
表１は、本発明方法に従う実施例の結果を示す。［Si］＝0.21wt％、［Ｐ］＝0.167 wt％の成分を持つ1370℃の溶銑を、CaＯ：15.2 kg/tp、CaF2：0.75 kg/tp、酸化鉄：28 kg/tpと、インジェクション酸素1.2 Nm3/tp、上吹き酸素1.3 Nm3/tpで脱りんし、［Si］＝0.03wt％、［Ｐ］＝0.042 wt％の成分を有する1312℃の溶銑を得た。図１はこのときの処理パターンであり、図４は処理設備の概略図である。
比較例として、脱珪期、脱りん期に関係なく上吹きランスからは酸素を吹き、インジェクションランスからはCaＯ−CaF2および酸化鉄をインジェクションする、従来法に従う操業を行った。吹込み流量, インジェクション流量は、図５に示すパターンによって行った。このときの溶銑成分の変化を表２に示す。
以上の結果から明らかなように、表１に示した本発明法と表２に示した従来法とを比べてると、同一処理時間内での処理後りん濃度の差は、従来：0.063wt％に対し、本発明：0.052wt％と約0.01wt％も低下しており、また、フラックス原単位の削減量： 3.5 kg/tpを得た。
【００１７】
【表１】
0003826538.tif 000002
【００１８】
【表２】
0003826538.tif 000003
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、溶銑の脱珪, 脱りん処理において、排ガス温度の上昇によるトピードカー耐火物の溶損をきたすことなく短時間で脱珪, 脱りんを図ることが可能となる。また、設備投資コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による脱珪、脱りん処理パターンの説明図である。
【図２】反応酸素効率の説明図である。
【図３】排ガス温度の比較図である。
【図４】脱珪、脱りん処理設備の概念図である。
【図５】従来法による脱珪, 脱りん処理パターンの説明図である。
【符号の説明】
１  トピードカー
２  溶銑
３  トップスラグ
４  インジェクションランス
５  上吹きランス
【図１】
0003826538.tif 000004
【図２】
0003826538.tif 000005
【図３】
0003826538.tif 000006
【図４】
0003826538.tif 000007
【図５】
0003826538.tif 000008