CN101389771B

CN101389771B - 铁水脱磷方法

Info

Publication number: CN101389771B
Application number: CN200780006368.7A
Authority: CN
Inventors: 井上明彦; 内田祐一; 藤城正太郎; 岸本康夫
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: TWI318644B; KR101251093B1; BRPI0708359A2; CN104531948B; CN104531948A; KR20080089650A; CN101389771A; TW200741014A; WO2007100109A1

Abstract

一种向铁水中添加以CaO源为主体的精炼剂和氧源而进行脱磷处理的方法，其中，以使处理后的渣的碱度超过2.2且在3.5以下、T.Fe浓度为10～30mass％、而且使铁水处理终点温度在1320℃以上的方式，对铁水进行脱磷处理，就能够确保高的Mn成品率，并且能够促进脱磷反应而进行有效的铁水脱磷。

Description

铁水脱磷方法

技术领域

本发明涉及作为铁水预处理(HotMetalPretreatment)而进行的铁水脱磷处理(Dephosphorization)方法。

背景技术

代替历来的转炉法在铁水阶段进行脱磷处理的铁水预处理法得到广泛的应用。这是由于精炼温度越低脱磷反应越容易热力学地进行(当然，存在可处理温度的下限)，越可以用更少量的精炼剂(RefiningAgent)进行脱磷处理。

一般在铁水预处理中，首先向铁水中添加氧化铁等的固体氧源进行脱硅处理，在除去该脱硅处理中生成的渣后添加精炼剂(脱磷剂和助熔剂(fluxingagent))进行脱磷处理。通常，作为脱磷处理的精炼剂使用石灰等的CaO系精炼剂，作为氧源使用固体氧源(氧化铁等)、气体氧。另外，作为处理容器使用混铁车、钢包(ladle)(装钢包)、转炉型容器等。

在现有的铁水脱磷中，为了促进CaO系精炼剂的造渣(fluxing)，广泛地采用添加CaF₂(萤石)的方法。但是，近年来从环境保护的观点出发，有强化来自渣中的F的熔析量的规范标准的倾向，因此寻求减少CaF₂的使用量或不使用CaF₂的操作(无F操作)。

在无F操作中，谋求CaO造渣、维持脱磷效率是重要的，为了使CaO充分造渣，一般在比较低的渣的碱度下进行操作(低C/S操作)(例如，特开平9-143529号公报)。另外，由于根据热力学处理温度低时利于脱磷反应，所以为了提高脱磷效率进行处理温度比较低的操作(例如，特开2000-8112号公报和特开2002-309312号公报)。

发明内容

但是，低C/S操作(或已降低处理温度的低C/S操作)时，想要在有限的处理时间内提高脱磷率是有限的。另外，假设即使脱磷率能够有某种程度的提高，在低C/S操作中却存在渣中MnO浓度增加、脱磷工序中的Mn成品率降低的问题。因此，无论怎样，用现有技术进行无F操作时，以下两点是难以兼顾的课题：

(a)促进CaO造渣而得到高的脱磷率，

(b)确保高的Mn成品率。

但是，(a)、(b)这两点的兼顾不只限于是铁水脱磷的问题，在确保包括脱碳工序的总的Mn成品率方面也是非常重要的。也就是说，在经过脱磷工序和脱碳工序熔炼Mn浓度比较高的钢时，要在脱碳工序装入Mn矿石，使其还原，提高熔钢中的Mn浓度，而通过实现上述(a)，脱碳工序中的脱磷负担减少，所以可以用少的渣量进行脱碳吹炼，由Mn矿石的还原产生的熔钢中Mn浓度的上升就变得非常容易，另外，通过实现(b)，在脱碳工序中就可以以少的Mn矿石添加量而将熔钢中Mn的浓度提高至希望的水平，这些结果可以使精炼整体的总的Mn成品率显著提高。

另外，在特开平9-143529号公报中，尽管是低C/S操作，但是以底吹方式供给粉体时却可以得到比较良好的Mn成品率。虽然对吹入粉体所带来的搅拌力进行定量化的尝试没有彻底成功，但是从经验上得知例如比仅吹入气体所带来的搅拌力大的多。因此该公报的上述效果被认为其原因在于底吹的粉体所带来的强大的搅拌力。实际上，在该公报中不进行粉体底吹时，Mn成品率非常低(该公报的表1)。

但是，以底吹方式供给粉体时，不仅必须有专用设备，而且风口的损耗厉害。为了更换风口，必须停止转炉，该频率高时，操作上极不经济。

因此，本发明的目的在于，提供一种可以确保高的Mn成品率同时促进脱磷反应、有效地进行铁水脱磷、设备负担小的方法，特别是一种在F源添加量尽可能少或者不添加F源的条件下可以实现的铁水脱磷方法。

本发明人对于能够解决上述课题的最佳脱磷处理条件进行了研究，其结果发现，使处理后的渣的碱度达到比较高的特定区域、而且使铁水的处理终点温度达到规定水平以上之后，通过在处理后渣中的T.Fe浓度十分高的条件下进行处理，就可以确保高的Mn成品率，同时促进脱磷反应而进行有效的铁水脱磷。一般地关于铁水脱磷的处理条件可以认为有以下几点：

(i)提高渣的碱度时，会产生由精炼剂(CaO)投入量的增加所造成的成本增加和精炼剂的造渣不足等的问题；

(ii)提高处理温度时，会产生脱磷效率降低和炉内耐火料损耗的问题；

(iii)提高渣中T.Fe浓度时，会产生铁成品率降低等的问题；

但是，本发明人发现，通过大胆地将这样的都被认为是操作上不佳的条件组合起来，就可以得到上述那样的不可预测的效果。

本发明以这样的见解为基础，其要旨如下所述。

(1)一种铁水脱磷的方法，是向铁水中添加以CaO源作为主体的精炼剂和氧源，边形成渣边进行脱磷处理的方法，其特征在于，至少直至上述脱磷处理结束时，上述渣的碱度(％CaO/％SiO₂)超过2.2且在3.5以下，T.Fe浓度是10～30mass％，而且铁水的处理终点温度是1320℃以上。

(2)根据上述(1)所述的铁水脱磷方法，其特征在于，至少直至上述脱磷处理结束时，上述渣的碱度(％CaO/％SiO₂)超过2.2且在3.0以下。

(3)根据上述(1)或(2)所述的铁水脱磷方法，其特征在于，上述处理终点温度是1320℃～1400℃。

(4)根据上述(1)～(3)的任一项所述的铁水脱磷方法，其特征在于，至少直至上述脱磷处理结束时，上述渣的T.Fe浓度是15～25mass％。

(5)根据上述(1)～(4)的任一项所述的铁水脱磷方法，其特征在于，以从氧化钛源和Al₂O₃源中选择的至少1种作为上述精炼剂的一部分使用。

(6)根据上述(5)所述的铁水脱磷方法，其特征在于，以处理后的渣的氧化钛(但换算成TiO₂)和Al₂O₃的含量的总计为3～15mass％的方式添加从上述氧化钛源和Al₂O₃源中选择的至少1种。

(7)根据上述(1)～(6)的任一项所述的铁水脱磷方法，其特征在于，上述渣的F浓度在0.2mass％以下。

(8)根据上述(1)～(7)的任一项所述的铁水脱磷方法，其特征在于，使铁水脱磷至粗钢所要求的P含量(钢的成分规格值)以下。

附图说明

图1是表示脱磷处理后的渣的碱度C/S(横轴)和脱P率(％)(纵轴)之间的关系的坐标图。

图2是表示脱磷处理后的渣的碱度C/S(横轴)和Mn成品率(％)(纵轴)之间的关系的坐标图。

图3是表示铁水的脱磷处理终点温度(℃)(横轴)和脱P率(％)(纵轴)之间的关系的坐标图。

图4是表示铁水的脱磷处理终点温度(℃)(横轴)和Mn成品率(％)(纵轴)之间的关系的坐标图。

图5是表示脱磷处理后的渣的T.Fe浓度(mass％)(横轴)和脱P率(％)(纵轴)之间的关系的坐标图。

图6是表示脱磷处理后的渣的T.Fe浓度(mass％)(横轴)和Mn成品率(％)(纵轴)之间的关系的坐标图。

具体实施方式

在本发明的向铁水中添加以CaO源为主体的精炼剂和氧源进行脱磷处理的方法中，以使处理后的渣的碱度(＝％CaO/％SiO₂，质量比，以下相同)超过2.2且在3.5以下、T.Fe浓度是10～30mass％、而且使铁水的处理终点温度是1320℃以上的方式，对铁水进行脱磷处理。另外，渣的大部分在脱磷处理中形成，但是例如也可以由前炉料遗留一部分渣。

在本发明中，通过如上所述那样使处理后的渣的碱度和T.Fe浓度、铁水的处理终点温度的这3个条件最优化，就可以根据下述(I)～(III)的作用以高的Mn成品率和脱磷效率进行铁水脱磷。

(I)由于渣的碱度越高或处理温度越高，铁水中的Mn越难以被氧化，所以通过提高渣的碱度(超过2.2)而且进行1320℃以上的高温处理，就可以得到高的Mn成品率。

(II)由于通过高温处理可以促进CaO的造渣，所以可以充分地发挥出由提高渣的碱度产生的脱磷反应的提高效果，另外，通过提高渣中的T.Fe浓度，可以补偿由对脱磷不利的高温处理所导致的脱磷效率的降低，这些的结果是，可以得到高的脱磷效率。这里，根据热力学，渣的碱度越高或处理温度(铁水温度)越高，渣中FeO浓度越容易变低，因此成为难以提高T.Fe浓度的条件。但是，通过在同时提高渣的碱度和处理温度的条件下进行后述的特别的操作，可以有效地提高T.Fe浓度，并且可以实现高的脱磷效率。

(III)由于渣中的T.Fe浓度增大时渣的氧位增高，所以成为不利于Mn成品率的条件，但是由于上述(I)的作用占优势，所以可以得到高的Mn成品率。

另外，以处理后的渣组成和处理终点温度进行规定的理由在于，在脱磷处理中，其结束时的值是控制的目标值，因此期待着至少在脱磷处理的后期，以接近于结束时的条件进行脱磷反应。

以下，具体地说明本发明的处理条件。

[脱磷处理的概要和主要的供给物]

在本发明中向铁水中添加以CaO源为主体的精炼剂和氧源而进行脱磷处理。这里，所谓CaO源是指CaO或者含有可形成CaO的Ca化合物(CaCO₃、Ca(OH)₂、CaMgO₂等)的副原料。作为CaO源一般使用生石灰，但是也可以举出石灰石、熟石灰、白云石、使用过的渣(转炉渣、连铸渣、铸锭渣等)。另外，所谓“以CaO源为主体的精炼剂”是指将精炼剂中的CaO源换算成CaO而含有40重量％以上的精炼剂。

将在后面详述关于精炼剂的其它成分。

可以通过顶置装入、由插入式喷枪向铁水中喷射、连通顶吹喷枪的投射等的任意的方法向铁水供给精炼剂。这些中，顶置装入、利用顶吹喷枪的投射和将它们组合起来因其设备损伤小而优选，另外，由这些方法可以得到充分的效果。

另外，作为氧源使用气体氧(氧气或者含氧气体)和/或固体氧源(例如铁矿石、轧制铁鳞、铁砂、集尘粉末(从高炉、转炉、烧结工序等中的废气中回收的含有铁成分的粉末)等的氧化铁)。其中，对于气体氧而言可以通过由顶吹氧枪的顶吹和向铁水中喷射或底吹等的任意方法将其供给到铁水中；对于固体氧源而言，可以通过顶置装入、由插入式喷枪向铁水中喷射、连通顶吹喷枪的投射等的任意方法将其供给到铁水中。这些中，顶吹(气体氧)、顶置装入(固体氧源)、利用顶吹喷枪的投射(固体氧源)和将它们任意组合起来因其设备损伤小而优选，另外，由这些方法可以得到充分的效果。

特别是用转炉型容器进行脱磷处理时，由顶吹氧枪进行气体氧的顶吹，根据需要一般用上述方法供给固体氧源。另外，为了有效地进行脱磷，优选搅拌铁水，该搅拌一般由插入式喷枪或埋入炉底的喷嘴(风口)等吹入惰性气体或氧气等的气体来进行搅拌。

[渣的碱度]

在本发明中，通过进行1320℃(铁水的处理终点温度)以上的高温处理而且使处理后的渣的碱度超过2.2，就可以得到如上述那样的脱磷工序中高的Mn成品率，同时由于经高温处理可以促进CaO的造渣，所以可以充分地发挥出由提高渣的碱度产生的脱磷效率的提高效果。但是，处理后的渣的碱度超过3.5时，固相在渣中所占的比例升高，反应性降低，导致脱磷不良。从该观点出发，优选处理后的渣的碱度在3.5以下。

根据上述理由，在本发明中处理后的渣的碱度超过2.2且在3.5以下，更优选是2.5～3.0。

这些，可以通过例如以下的实验来确认。

(实验1)

用转炉型容器(300ton)对已予脱硅处理的高炉铁水进行脱磷处理。在该脱磷处理中，顶置装入作为脱磷剂的不含有萤石等氟源的CaO主体的生石灰。然后，用顶吹喷枪供给氧气，并且顶置装入以铁矿石为主体的固体氧源。氧气(纯氧气)的送氧条件是15000～40000Nm³/hr。氧单耗在除去了脱硅所必需的氧以外后是12Nm³/t铁水。调整生石灰的投入量，使渣的碱度C/S变化至1.7～4.1。另外，以使脱磷处理后的铁水温度为1350℃的方式，调整气体氧源和固体氧源的供给比。

在该处理中，铁水中磷的脱P率的目标是80％以上，铁水中Mn成品率的目标是30％以上。另外，脱P率(％)和Mn的成品率(％)由下式定义。

(脱P率)＝{[(处理前P浓度)-(处理后P浓度)]/(处理前P浓度)}×100

(Mn成品率)＝[(处理后Mn浓度)/(处理前Mn浓度)]×100

另外，上述式中脱P率和Mn成品率的值不依存于P浓度、Mn浓度的单位，这里作为P浓度和Mn浓度采用相对于铁水的mass％。

使横轴为处理后的渣的碱度C/S，将研究了脱P率(％)和Mn成品率(％)之间的关系的结果示于图1和图2。如果按照这样，渣的碱度C/S在2.2以下时，脱P率和Mn成品率处于低位。与此相反，渣的碱度C/S超过2.2且在3.5以下范围内时，脱P率和Mn成品率这两者都达到目标值。但是，渣的碱度C/S超过3.5时，脱P率再次降低。另外，可知尤其是渣的碱度C/S超过2.2且在3.0以下时，其结果是脱P率的偏差小而且稳定。

另外，用顶吹喷枪投射以生石灰粉为主体的精炼剂来代替上述例中精炼剂的顶置装入时，也可以看到同样的倾向。

作为渣的碱度C/S的控制方法，除了上述那样控制CaO源的投入量以外，还有控制硅石和砖屑等公知的SiO₂源的投入量、调节由事先的脱硅处理或由投入FeSi合金的铁水中Si浓度等的方法。

[脱磷处理终点温度]

在本发明中，通过进行铁水的处理终点温度为1320℃以上的高温处理而促进CaO的造渣，因而可以充分地发挥出由提高渣的碱度带来的脱磷效率的提高效果。另外，根据热力学，也成为Mn成品率良好的条件。另外，从此观点出发，更优选处理终点温度在1350℃以上。另一方面，处理终点温度超过1400℃时，成为不利于脱磷的温度条件，为了补偿这一点，大量的渣是必需的，结果是后续的脱碳工序中的Mn成品率大幅度降低。另外，这种倾向在处理终点温度为1420℃以上时特别显著，庞大的渣量是必需的。根据以上的理由，在本发明中铁水的处理终点温度在1320℃以上，优选在1350℃以上，另外，优选其上限是1400℃。

这一点，可以通过例如以下的实验来确认。

另外，使用转炉型容器脱磷时，由于设备的关系，铁水的处理终点温度通常大多在出钢到钢包后测定。由此，在本发明中也采用出钢到钢包后测定的温度。该值比一般在转炉型容器内的测定值低约20℃。

(实验2)

用转炉型容器(300ton)对已予脱硅处理的高炉铁水进行脱磷处理。在该脱磷处理中，顶置装入作为脱磷剂的不含有萤石等氟源的CaO主体的生石灰。以使脱磷处理后的渣的碱度为3.0的方式调整生石灰的投入量。然后，用顶吹喷枪供给氧气，并且顶置装入以铁矿石为主体的固体氧源。氧气(纯氧气)的送氧条件是15000～40000Nm³/hr。氧单耗在除去了脱硅所必需的氧以外后是12Nm³/t铁水。调整气体氧源和固体氧源的供给比，使铁水的处理终点温度变化至约1310～1430℃。

使横轴为铁水的处理终点温度(℃)，将研究了脱P率(％)和Mn成品率(％)之间的关系示于图3和图4。

如果按照这样，处理终点温度越高，脱磷处理中的Mn成品率越提高，但是脱P率越降低。可知兼顾铁水中磷的脱P率在80％以上、铁水中Mn成品率在30％以上的条件是处理终点温度在1320～1400℃的范围内。还可知尤其是1350℃以上时，Mn成品率的下限的偏差小而且稳定。

另外，由顶吹喷枪投射以生石灰粉为主体的精炼剂来代替上述例中精炼剂的顶置装入时，也可以看到同样的倾向。

作为铁水的脱磷处理终点的控制方法，除了上述那样调整气体氧源和固体氧源的供给比以外，还有调节废金属等的铁源的投入量、调节碳材等的投入量等的方法。

[渣的T.Fe浓度]

在本发明中，通过使处理后的渣的T.Fe浓度在10mass％以上，可以补偿由对脱磷不利的高温处理所导致的脱磷效率的降低，与上述那样的渣的碱度的最优化搭配，可以得到高的脱磷效率。另外，从此观点出发，更优选T.Fe浓度的下限是15mass％。另一方面，处理后的渣的T.Fe浓度超过30mass％时，与渣一起排出的铁成分增多，不能无视铁的成品率的降低。另外，从此观点出发，更优选T.Fe浓度的上限是25mass％。根据上述的理由，在本发明中，处理后的渣的T.Fe浓度是10～30mass％，优选是15～25mass％。

如前述那样，根据热力学，渣的碱度越高或处理温度(铁水温度)越高，渣中的FeO浓度越容易低，因此成为难以提高T.Fe浓度的条件。另外，在本发明的处理后渣的碱度及处理终点温度的条件下，为了使处理后的渣中的T.Fe浓度为10mass％以上，必须进行用于提高T.Fe浓度的积极的操作(动作)，没有该操作，就不能将T.Fe浓度提高到10mass％以上。

作为该特别的操作可以举出例如以软吹进行由送氧枪的送氧、控制氧化铁源的投入量等的方法。

所谓由顶吹氧枪的软吹是指减小由该枪的送氧速度，并且减小由顶吹的气体氧的动能产生的铁水液面的动压(例如0.03MPa以下，优选0.02MPa以下)。另外，铁水液面的动压Pd(MPa)使用由下式算出的值。

Pd＝U_O×(de/H_L)×COSθ×(1/2)×(1/(0.016+0.19/Pi))/10

U_O：氧枪喷嘴出口流速(m/s)

de：氧枪喷嘴出口直径(m)

H_L：氧枪高度(m)

θ：氧枪喷嘴中心轴和氧枪中心轴所成的角(rad)

P_i：氧枪喷嘴的进口压(MPa)。

按照这样以软吹由顶吹氧枪进行送氧时，充分地进行向渣中的氧供给，可以使渣中的T.Fe维持为高浓度。只要至少在脱磷处理的后半期进行软吹就行。

另外，在向渣中投入氧化铁的方法中，为了确保处理后半期的渣中T.Fe的浓度，在处理的后半期或者末期多投入氧化铁源。此时，例如，在处理期间(吹炼期)的中间点以后投入预定的氧化铁投入量的2/3以上。

作为氧化铁源可以使用铁矿石、轧制铁鳞、铁砂、集尘粉末等，作为其投入方法可以采用顶置装入、由顶吹喷枪的投射或喷射等的任意方法。

T.Fe浓度的效果，例如可以通过以下实验确认。

(实验3)

用转炉型容器(300ton)对已予脱硅处理的高炉铁水进行脱磷处理。在该脱磷处理中，顶置装入作为脱磷剂的不含有萤石等氟源的CaO主体的生石灰。以使脱磷处理后的渣的碱废为3.0的方式，调整生石灰的投入量。然后，用顶吹喷枪供给氧气，并且顶置装入以铁矿石为主体的固体氧源。氧气的送氧条件是15000～40000Nm³/hr。氧单耗在除去了脱硅所必需的氧以外后是12Nm³/t铁水。另外，以使脱磷处理后的铁水温度为1350℃的方式调整气体氧源和固体氧源的供给比。此时，将固体氧源的投入方式进行各种变化，使处理后的渣的T.Fe浓度变化至约为5～28％。特别是T.Fe浓度达到15mass％以上时，要在处理期间(吹炼期间)的中间点以后投入预定的固体氧源投入量的2/3以上，目标T.Fe越高时，就越使中间点以后的投入比增加。

使横轴为处理后的渣的T.Fe浓度(mass％)，脱P率(％)和Mn成品率(％)之间的关系示于图5和图6。如果按照这样，可知只要T.Fe浓度在10mass％以上，脱P率和Mn成品率都会满足目标。

如前所述，渣中FeO的浓度增高时，由于渣的氧位高，成为不利于确保Mn成品率的条件，但是，由于在本发明中基于渣的碱度和处理终点温度的最优化的作用处于优势，所以可以得到高的Mn成品率。另外，可知尤其是T.Fe浓度在15mass％以上时，Mn成品率的偏差小而且稳定。

另外，用顶吹喷枪投射以生石灰粉为主体的精炼剂来代替上述例中精炼剂的顶置装入时，可以看到同样的倾向。

[精炼剂的添加物]

在本发明中，优选通过使用本质上不含有F源(CaF₂等)的精炼剂或者使用F源添加量少的精炼剂，以使经过处理期间后渣的F浓度为0.2mass％以下，本发明中，即使使用这样的精炼剂，也可以得到高的脱磷效率。另外，也可以以处理后的值管理渣的F浓度。

这里，所谓精炼剂不含F源是指本质上不含F源，因此，可以是例如作为不可避免的杂质等而含有少量的F源。

另外，本发明中由于通过将氧化钛源和/或Al₂O₃源作为精炼剂的一部分使用，促进了CaO系精炼剂的造渣，还使渣的氧位也上升，所以也提高了渣的脱磷能力。其结果是，因进一步促进了脱磷反应而可以更有效地进行铁水脱磷。也就是说，由于氧化钛源和/或Al₂O₃源具有作为CaO系精炼剂的造渣促进剂的功能，所以使用上述那样的本质上不含F源或者F源量少的精炼剂时特别有效。

氧化钛有TiO、TiO₂、Ti₂O₃、Ti₃O₅等的形态，但是也可以是任一种形态。作为氧化钛源的含氧化钛的物质可以举出例如：铁砂、钛铁矿石(钛铁矿)、氧化钛矿石(金红石)、含有氧化钛的铁矿石等，可以使用它们中的1种以上。另外，它们中，由于铁砂一般是粒径1mm以下的微粒，在反应容器内可以迅速地熔融，所以特别优选。另外，通过将铁砂添加到渣中，还可以提高渣中的T.Fe浓度，也就是说，由于还具有作为氧化铁源的功能(钛铁矿石或含有氧化钛的铁矿石也同样)，所以从这点出发也优选。铁砂因产地而品位不同，但是一般含有5～8mass％左右的TiO₂，高的也可以含有13mass％左右。另一方面，钛铁矿石和金红石通常含有30mass％以上的TiO₂。

作为氧化钛源的含氧化钛的物质优选使用以TiO₂换算计，含有3mass％以上的氧化钛的物质。氧化钛含量以TiO₂换算计，低于3mass％的物质，难以得到促进CaO系精炼剂造渣的效果，要得到效果时，添加量增加，渣量就增大，会导致Mn成品率降低等的问题。因此，无论怎样，微量含有氧化钛程度的物质不适合作为氧化钛源(含氧化钛的物质)。

另外，作为Al₂O₃源可以使用市售的钙铝盐系助熔剂、铝灰、铝土矿等的含有氧化铝的矿石等。另外，也可以使用铸锭渣、2次精炼渣、砖屑等那样的含高浓度氧化铝的炼钢工序的副产品。作为Al₂O₃源优选以Al₂O₃换算计含有20mass％以上。

作为氧化钛源和/或Al₂O₃源的添加量，优选处理后的渣中的氧化钛(以TiO₂换算)和Al₂O₃的含量的总计为15mass％以下。含量的总计超过15mass％时，脱磷反应所需的CaO变稀薄，会使脱磷能力降低。另外，在通常的脱磷操作中，两者在渣中的总计不可避免地含有1.0～2.5mass％，但是，低于3mass％时，CaO系精炼剂的造渣促进效果就会不充分。因此，优选处理后的渣中的氧化钛(以TiO₂换算)和Al₂O₃的含量的总计在3mass％以上。

当脱磷处理时，除了上述以外，以保护炉体为目的还可以添加MgO源等。

[其它]

作为实施本发明的铁水脱磷的容器可以使用转炉型容器、铁水包、混铁炉等任意的容器，但是从充分确保自由空间(freeboard：容器内从熔融金属的液面或者渣的上面至容器壁上端的富余)的观点出发，最优选转炉型容器。

另外，本发明的铁水脱磷也可以适用于下述的任一种方式：

·使用不同的容器(例如，转炉型容器)而分开进行(不连续地进行)脱磷处理和脱碳处理的方式；

·使用同一转炉型容器插入中间排渣而连续地进行脱磷处理和脱碳处理的方式。

铁水处理时间根据容器的形状和容量而不同，但优选5～30分钟左右。

另外，按照本发明，可以容易地使铁水脱磷精炼至粗钢所要求的P含量(钢的成分规格值)以下。由于通过这样使铁水脱磷至粗钢所要求的P含量(钢的成分规格值)以下，在继续进行的脱碳工序中实质上不必进行脱磷，所以可以以非常少的渣量进行脱碳精炼，其结果是，特别是添加Mn矿石提高熔钢中Mn的浓度时，可以实现高的Mn成品率。另外，由于可以使脱碳精炼非常简单化，还可以缩短精炼时间，所以可以提高作为整体的炼钢能力。

另外，作为粗钢所要求的P含量的例子，可以举出0.03mass％以下(一般钢)、0.015mass％以下(低磷钢)等。

[实施例]

(实施例1)

用转炉型容器(300ton)对已予脱硅处理的高炉铁水(Mn浓度0.3mass％)进行脱磷处理。在该脱磷处理中，顶置装入作为脱磷剂的不含有萤石等氟源的CaO主体的生石灰。然后，用顶吹喷枪供给氧气，而且顶置装入以铁矿石为主体的固体氧源。氧气的送氧条件是15000～40000Nm³/hr。氧单耗在除去了脱硅所必需的氧以外后是12Nm³/t铁水。固体氧源的投入按照以下2种情况进行：在整个吹炼时间内均等地投入预定的投入量(平均分配)；和在精炼期间的中间点以后投入预定的投入量的2/3以上。

脱磷吹炼后将铁水装入其它的转炉型容器(300ton)中进行脱碳处理。脱碳吹炼时，顶置投入作为Mn源的Mn矿石。Mn矿石的投入量是每吨钢液4kg纯成分Mn。

脱磷吹炼后的脱P率和Mn成品率与脱磷处理条件一起示于表1。另外，脱磷-脱碳后的总的Mn成品率也一并示于表1。脱磷-脱碳后的总的Mn成品率由下式算出。

(总的Mn成品率)＝{(脱碳后Mn浓度)/[(脱磷前Mn浓度)+(脱碳时投入Mn浓度)]}×100

表1

^＊1)向后半期倾斜：在吹炼期间的中间点以后投入预定投入量的2/3以上

平均分配：在整个吹炼期间投入预定的投入量

在本发明例中得到了兼顾脱磷吹炼后的脱P率在85％以上、Mn成品率在40％以上的结果。其结果是，在脱碳吹炼中装入Mn浓度高而且装入P浓度低，通过以低的渣量进行吹炼，结果是脱磷-脱碳后的总的Mn成品率也超过45％。

与此相反，在比较例中，不能实现高脱磷率和高Mn成品率的兼顾。其结果是，在脱碳吹炼中装入Mn浓度低而且装入P浓度高，由于是高的渣量的吹炼，所以脱磷-脱碳后的总的Mn成品率处于低位。

(实施例2)

除了作为脱磷用的精炼剂的一部分顶置装入作为氧化钛源的铁砂(TiO₂含量：7.5mass％)或作为氧化铝源的铸锭渣(Al₂O₃含量：30mass％)以外，其余与实施例1同样地进行脱磷处理和脱碳处理。使用铁砂的吹炼中的脱磷渣中的TiO₂浓度是4.0mass％，TiO₂和Al₂O₃含量的总计是6.3mass％。另外，使用铸锭渣的吹炼中的脱磷渣中的Al₂O₃浓度是4.5mass％，TiO₂和Al₂O₃含量的总计是6.1mass％。脱磷吹炼后的脱P率和Mn成品率与脱磷处理条件也一起示于表2。另外，脱磷-脱碳后的总的Mn成品率一并示于表2。无论哪一例，都可以得到兼顾脱磷吹炼后的脱P率在85％以上、Mn成品率在40％以上的结果。其结果是，得到脱磷-脱碳后的总的Mn成品率也超过45％的结果。

表2

(实施例3)

用转炉型容器(300ton)对已予脱硅处理的高炉铁水(Mn浓度0.3mass％)进行脱磷处理。在该脱磷处理中，用顶吹喷枪供给氧气，并且顶置装入以铁矿石为主体的固体氧源。然后，与氧气一起由顶吹喷枪投射作为脱磷剂的不含有萤石等氟源的CaO主体的生石灰或者碳酸钙。氧气的送氧条件是15000～40000Nm³/hr，脱磷剂的投射量在6000～30000kg/hr的范围内调整。氧单耗在除去了脱硅所必需的氧以外后是12Nm³/t铁水。由顶吹喷枪的送氧按照以下2种方式进行：在精炼期间的后半期基于送氧的铁水液面的动压是0.01～0.02MPa(软吹)；和超过0.03Mpa(硬吹)。

另外，在一部分实验材料中，作为脱磷用的精炼剂的一部分同样顶置装入作为氧化钛源的铁砂(TiO₂含量：7.5mass％)或作为氧化铝源的砖屑(Al₂O₃含量：30mass％)。

结果示于表3。

表3

^＊1)软吹：在精炼期间的后半期基于顶吹喷枪的送氧的铁水液面的动压是0.01～0.02MPa

硬吹：在精炼期间的后半期基于顶吹喷枪的送氧的铁水液面的动压超过0.03MPa

在本发明例中得到了兼顾脱磷吹炼后的脱P率在85％以上、Mn成品率在40％以上的结果，另外，得到脱磷-脱碳后的总的Mn成品率也超过45％的结果。

与此相反，在比较例中，不能实现高脱磷率和高Mn成品率的兼顾，其结果是，脱磷-脱碳后的总的Mn成品率处于低位。

(实施例4)

用转炉型容器(300ton)对已予脱硅处理的高炉铁水(Mn浓度0.3mass％)进行脱磷处理。在该脱磷处理中，用顶吹喷枪供给氧气，并且从设在该喷枪上的其它投射口与惰性气体一起投射以锈皮为主体的固体氧源的大部分。而且，作为脱磷剂的不含有萤石等氟源的CaO主体的生石灰按照以下两种方式加入：顶置装入；与氧气一起由顶吹喷枪投射。

氧气的送氧条件是15000～40000Nm³/hr，脱磷剂的投射量在6000～30000kg/hr的范围内调整。氧单耗在除去了脱硅所必需的氧以外后是12Nm³/t铁水。由顶吹喷枪的送氧按照以下2种进行：在精炼期间的后半期基于送氧的铁水液面的动压是0.01～0.02MPa(软吹)；和超过0.03Mpa(硬吹)。

另外，在一部分实验材料中，作为脱磷用的精炼剂的一部分同样顶置装入作为氧化铝源的铸锭渣(Al₂O₃含量：30mass％)。

结果示于表4。

表4

^＊2)顶置装入：从炉顶料斗投入CaO源

顶吹投射：由顶吹喷枪投射CaO源

在本发明例中得到了兼顾脱磷吹炼后的脱P率在85％以上、Mn成品率在40％以上的结果，另外，得到脱磷-脱碳后的总的Mn成品率都超过45％的结果。

与此相反，在比较例中，不能实现高脱磷率和高Mn成品率的兼顾，其结果是，以脱磷-脱碳后的总的Mn成品率处于低位。

按照本发明，通过使处理后的渣的碱度和T.Fe浓度、铁水的处理终点温度的这3个条件最优化，就可以确保高的Mn成品率，同时促进脱磷反应，从而进行有效的铁水脱磷。

另外，通过使铁水脱磷至粗钢所要求的P含量(钢的成分规格值)以下，在脱碳工序中实质上无需脱磷，所以可以使脱碳渣量极少化，而且可以在全部精炼工序中实现更高的Mn成品率。

Claims

1.一种铁水脱磷方法，是向铁水中添加作为精炼剂的不含氟源的CaO主体的生石灰和氧源，边形成渣边进行脱磷处理的方法，其特征在于，

至少直至所述脱磷处理结束时，所述渣的碱度即％CaO/％SiO₂超过2.2且在3.0以下，T.Fe浓度是10～30mass％，而且，

铁水的处理终点温度是1350℃以上，

并且，所述T.Fe浓度是以软吹由顶吹氧枪进行送氧而维持的，其中，所述软吹中的铁水液面的动压为0.03MPa以下，

将氧化钛源作为所述精炼剂的一部分使用。

2.根据权利要求1所述的铁水脱磷方法，其特征在于，所述处理终点温度是1350℃～1400℃。

3.根据权利要求1所述的铁水脱磷方法，其特征在于，至少直至所述脱磷处理结束时，所述渣的T.Fe浓度是15～25mass％。

4.根据权利要求1所述的铁水脱磷方法，其特征在于，添加所述氧化钛源，使得至少直至所述脱磷处理结束时，所述渣的氧化钛换算成TiO₂而得的含量和Al₂O₃的含量的总计为3～15mass％。

5.根据权利要求1所述的铁水脱磷方法，其特征在于，所述渣的F浓度在0.2mass％以下。

6.根据权利要求1所述的铁水脱磷方法，其特征在于，使铁水脱磷至粗钢所要求的P含量以下，即钢的成分规格值以下。