CN105408501A - 铁水的脱磷处理方法 - Google Patents

Abstract

在对转炉型精炼炉内的铁水进行脱磷处理时，根据由顶吹喷枪供给的氧气供给量对由顶吹喷枪供给的脱磷用熔剂的供给量进行适当调整，从而高效地进行脱磷反应。由顶吹喷枪(5)向转炉型精炼炉(2)内的铁水(18)喷吹氧气，同时向氧气与铁水的碰撞面喷吹CaO系脱磷用熔剂(20)，利用氧气将铁水中的磷氧化，将生成的磷氧化物引入到CaO系脱磷用熔剂中，由此将铁水中的磷除去，所述脱磷处理方法中，将供给至炉内的氧气中除脱硅反应中使用的部分以外的氧气定义为脱硅外氧量(kg/铁水-吨)时，以使由顶吹喷枪喷吹添加到铁水浴面的CaO系脱磷用熔剂中的CaO量(kg/铁水-吨)与所述脱硅外氧量的比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.90的方式，根据脱硅外氧量对CaO系脱磷用熔剂的添加量进行调整。

Description

铁水的脱磷处理方法

技术领域

本发明涉及在由顶吹喷枪向转炉型精炼炉内的铁水喷吹氧气的同时经由上述顶吹喷枪向该氧气与铁水浴面的碰撞面喷吹以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂来进行的铁水的脱磷处理方法。

背景技术

近年来，在具备高炉和转炉的生铁一贯炼铁所中，从成本方面和品质方面而言是有利的，因此，广泛进行如下的精炼方法：在利用转炉的脱碳精炼之前对铁水实施脱磷处理(也称为“预脱磷处理”)作为预处理，预先将铁水中的磷除去。该方法基于如下原理：在热力学上，精炼温度越低则脱磷反应越容易进行，即，在温度比炼钢阶段低的铁水阶段更容易进行脱磷反应，能够利用少的精炼剂进行脱磷精炼。

该铁水的脱磷处理通过如下方法进行：添加生石灰等以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂，并且添加氧气、氧化铁等氧源作为脱磷剂，利用脱磷剂(氧源)将铁水中的磷氧化，将生成的磷氧化物(P₂O₅)以3CaO·P₂O₅(也记作“Ca₃(PO₄)₂”)所构成的稳定形态的化合物的形式固定到通过脱磷用熔剂的渣化形成的炉渣中。即，所使用的脱磷用熔剂含有CaO是必要条件。

这样，在铁水的脱磷处理中，氧气等氧源的供给和炉渣中的CaO担负重要的作用。因此，在铁水的脱磷处理中，提出了大量的特定氧源的供给速度与CaO的供给速度之比来提高脱磷效率的方法、特定生成的炉渣的FeO浓度来提高脱磷效率的方法。

例如，在专利文献1中提出了如下方法：在铁水的脱磷处理中向铁水添加氧源时，将氧源的添加速度设为X(kg/分钟)、将脱磷用熔剂的CaO换算的添加速度设为Y(kg/分钟)时，以相对于氧源的添加速度X满足“0.50≤X/Y≤2.0”的条件向铁水中添加作为CaO源的脱磷用熔剂，从而进行铁水处理。该方法是通过利用供给的氧源生成FeO而提高炉渣中的FeO浓度来提高脱磷效率的方法。

另外，在专利文献2中提出了如下方法：使用转炉形式的炉，使用实质上不含氟的脱磷用熔剂对铁水进行脱磷处理时，将由脱磷处理后的炉渣中的CaO与SiO₂的质量浓度比定义的炉渣碱度((质量％CaO)/(质量％SiO₂))设定为2.5以上且3.5以下且将脱磷处理后的铁水温度设定为1320℃以上且1380℃以下，并且从总吹炼时间的60％经过之前起至吹炼结束为止将底吹气体流量保持于每1吨铁水为0.18Nm³/分钟以下，由此使脱磷处理后的炉渣中T.Fe浓度为5质量％以上，从而进行脱磷处理。

另外，在专利文献3中，在经由顶吹喷枪喷吹气态氧和作为CaO源的精炼剂并且使处理后炉渣量为30kg/铁水-吨以下的低磷铁水的制造方法中，提出了对硅含量为0.15质量％以下的铁水进行脱磷处理的方法、将气态氧的供给速度(Nm³/(分钟·铁水-吨))与精炼剂中的纯CaO成分的供给速度(kg/(分钟·铁水-吨)之比的值设定在预定的范围内的方法。

此外，在专利文献4中提出了如下的铁水的脱磷方法：使用转炉形式的炉，不使用含CaF₂的物质，将含CaO的粉体由喷枪与含氧气体一起进行顶吹而对铁水进行脱磷处理时，对于处理前的硅含量[Si](质量％)为0.30以上的铁水，将含CaO的粉体中的纯CaO成分的顶吹速度(kg/分钟)与氧气的质量流量(kg/分钟)之比的值设定为0.56+0.5×[Si]～0.56+1.5×[Si]的范围。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-92181号公报

专利文献2：日本特开2008-106296号公报

专利文献3：日本特开2004-83989号公报

专利文献4：日本特开2011-12286号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，上述现有技术存在下述问题。

即，在专利文献1中，氧源的添加速度与脱磷用熔剂的CaO换算的添加速度之比(X/Y)的范围广，因此，在铁水的硅含量高的条件下，会发生无法维持高脱磷量的情况。即，无法在不受铁水的硅含量影响的情况下稳定地实施高效的脱磷处理。因此，在为了在脱磷处理中促进冷铁源的溶解而提高作为热源的铁水中的硅的含量的操作中，无法应用专利文献1的技术。本发明人确认了：专利文献1适合于铁水的硅含量为0.10质量％以下的情况。

专利文献2中，仅规定了脱磷处理后的炉渣的碱度，虽然在脱磷处理中炉渣的碱度是重要因素，但即使像专利文献2那样确保脱磷处理后的炉渣的碱度，也会发生脱磷不足的情况。即，像专利文献2那样仅规定脱磷处理后的炉渣的碱度时，无法稳定地实施高效的脱磷处理。

专利文献3教导了：在顶吹作为CaO源的精炼剂和气态氧的铁水的脱磷处理方法中，气态氧的供给速度与纯CaO成分的供给速度之比在特定的范围内对铁水的脱磷是有利的。但是，该技术以处理前的铁水的硅含量低至例如0.15质量％以下、处理后的炉渣量为30kg/铁水-吨以下作为前提，在对硅含量未充分降低的铁水进行脱磷处理的情况下，脱磷效率低，有时无法充分降低铁水的磷含量。

专利文献4中，在顶吹含CaO的粉体和气态氧的铁水的脱磷处理方法中，在处理前的铁水的硅含量多达0.30质量％以上的情况下，对于纯CaO成分的顶吹速度(kg/分钟)与氧气的质量流量(kg/分钟)之比的值提供了操作方针。但是，根据该方法，处理前的铁水的硅含量越高，则纯CaO成分的顶吹速度与氧气质量流量之比的适当范围越向高值侧移动，并且氧气的总供给量也增大，因此，在铁水的硅含量多的情况下，含CaO的粉体的供给量过剩，炉渣量增大，难以进行高效的脱磷处理。

本发明鉴于上述情况而完全，其目的在于提供铁水的脱磷处理方法，其在由顶吹喷枪向转炉型精炼炉内的铁水喷吹氧气的同时经由上述顶吹喷枪向该氧气与铁水浴面的碰撞面喷吹以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂来对铁水进行脱磷处理时，根据由顶吹喷枪供给的氧气的供给量对由顶吹喷枪供给的上述脱磷用熔剂的供给量进行适当调整，由此能够高效地进行脱磷反应。

用于解决问题的方法

用于解决上述问题的本发明的主旨如下所述。

[1]一种铁水的脱磷处理方法，由顶吹喷枪向转炉型精炼炉内的铁水喷吹氧气，同时经由所述顶吹喷枪向所述氧气与铁水的碰撞面喷吹以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂，利用所述氧气将铁水中的磷氧化，将生成的磷氧化物引入到渣化后的所述脱磷用熔剂中，由此将铁水中的磷除去，所述脱磷处理方法中，

在对脱磷处理前的硅含量为0.20质量％以上的铁水进行脱磷处理时，将供给至炉内的氧气中除脱硅反应中使用的部分以外的氧气定义为脱硅外氧量(kg/铁水-吨)时，以使由顶吹喷枪喷吹添加到铁水浴面的、以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂中的CaO量(kg/铁水-吨)与所述脱硅外氧量的比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.90的方式，根据脱硅外氧量对由顶吹喷枪喷吹添加的所述脱磷用熔剂的添加量进行调整。

[2]如上述[1]所述的铁水的脱磷处理方法，其中，将所述比[CaO量/脱硅外氧量]设定为0.80以上且小于0.90的范围内。

[3]如上述[1]所述的铁水的脱磷处理方法，其中，在对脱磷处理前的硅含量为0.30质量％以上的铁水进行脱磷处理时，将供给至炉内的CaO中除用于生成CaO·SiO₂(硅酸钙)的CaO部分以外的CaO定义为脱硅外CaO时，

在将所述比[CaO量/脱硅外氧量]设定为0.80以上且小于0.90的范围内来对铁水进行脱磷处理的情况下，以使所述脱硅外CaO为6～9kg/铁水-吨的范围内的方式，对由顶吹喷枪喷吹添加的、以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂的添加量进行调整，

在将所述比[CaO量/脱硅外氧量]设定为小于0.80的范围来对铁水进行脱磷处理的情况下，以使所述脱硅外CaO为8kg/铁水-吨以上的方式，对由顶吹喷枪喷吹添加的、以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂的添加量进行调整。

发明效果

根据本发明，将由顶吹喷枪添加的以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂中的CaO量与脱硅外氧量的比[CaO量/脱硅外氧量]控制在以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂中的CaO的脱磷效率高的范围内来进行脱磷处理，因此，所添加的以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂高效地吸收所生成的磷氧化物(P₂O₅)，结果，可以比以往更高效地进行脱磷处理。

附图说明

图1是表示在实施本发明时优选的转炉型精炼炉设备的一例的概略图。

图2是表示比[CaO量/脱硅外氧量]与脱磷石灰效率的关系的图。

图3是表示将脱硅外氧量设定为11～13Nm³/铁水-吨、将比[CaO量/脱硅外氧量]设定为0.80以上且小于0.90来对铁水进行脱磷处理时的脱磷处理前的铁水中硅浓度与脱磷处理后的铁水中磷浓度的关系的图。

图4是表示比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.70时的、脱硅外CaO与脱磷量的关系的考察结果的图。

图5是表示比[CaO量/脱硅外氧量]为0.70以上且小于0.80时的、脱硅外CaO与脱磷量的关系的考察结果的图。

图6是表示比[CaO量/脱硅外氧量]为0.80以上且小于0.90时的、脱硅外CaO与脱磷量的关系的考察结果的图。

图7是表示比[CaO量/脱硅外氧量]为0.90以上且小于1.00时的、脱硅外CaO与脱磷量的关系的考察结果的图。

图8是以本发明例1和现有例1比较地示出脱磷处理后的铁水中碳浓度与铁水中磷浓度的关系的图。

图9是以本发明例2和现有例2比较地示出脱磷处理前的铁水中硅浓度与脱磷处理中的CaO使用量的关系的图。

图10是以本发明例2和现有例2比较地示出脱磷处理前的铁水中硅浓度与脱磷处理中的铁水的脱磷量的关系的图。

具体实施方式

以下，对本发明进行具体说明。

本发明的脱磷处理中使用的铁水是利用高炉等铁水制造设备制造的铁水，将利用铁水制造设备制造的铁水利用铁水锅、混铁车等铁水搬运容器接收，将接收的铁水搬运至实施脱磷处理的转炉型精炼炉设备中。在铁水的硅含量例如多达超过0.40质量％的情况下，为了以少的脱磷用熔剂的使用量高效地进行脱磷处理，可以在脱磷处理之前预先将铁水中的硅除去(称为“铁水的脱硅处理”)。但是，在本发明中，即使是硅含量为0.20质量％以上的硅含量高的铁水，也能够高效地进行脱磷处理，因此不需要进行脱硅处理。

即使在进行脱硅处理的情况下，也不需要进行脱硅处理至硅含量低于0.20质量％，使脱硅处理后的铁水的硅含量为0.20质量％以上即可。但是，从以少的脱磷用熔剂的使用量高效地进行脱磷处理的观点考虑，优选铁水的硅含量为0.40质量％以下。即，在进行脱硅处理的情况下，优选将铁水的硅含量降低至0.20质量％以上且0.40质量％以下的范围之后应用本发明的脱磷处理方法。

作为将铁水的硅含量降低至该范围的手段，可以使用如下方法：向铁水中供给氧气或氧化铁等氧源，利用这些氧源将铁水中的硅氧化，将硅以氧化物(SiO₂)的形式强制除去。在对铁水实施脱硅处理的情况下，将生成的炉渣在脱磷处理之前排出。

铁水的脱磷处理也可以在铁水锅或混铁车等铁水搬运容器内进行，但是，转炉型精炼炉与这些铁水搬运容器相比，自由空间大，能够对铁水进行强力搅拌，能够以少的脱磷用熔剂的使用量快速地进行脱磷处理。因此，在本发明中，使用转炉型精炼炉来实施脱磷处理。图1是表示在实施本发明时优选的转炉型精炼炉设备的一例的概略图。

如图1所示，转炉型精炼炉设备1具备由铁皮3构成其外壳且在铁皮3的内侧施工有耐火物4的转炉型精炼炉2和插入到该转炉型精炼炉2的内部且能够沿上下方向移动的顶吹喷枪5。在转炉型精炼炉2的上部设置有用于在脱磷处理结束后排出处理后的铁水18的出铁水口6，另外，在转炉型精炼炉2的炉底部设置有用于吹入搅拌用气体的底吹风口7。该底吹风口7与气体导入管(未图示)连接。另外，在转炉型精炼炉2的上方设置有用于收集从转炉型精炼炉2产生的废气的防护罩8，另外，设置有用于将各种精炼剂投入到转炉型精炼炉2的内部的原料添加装置9。作为该原料添加装置9，例如，可以使用包含料斗10、设置在料斗10的下部的卸料装置11、与卸料装置11连接且贯通防护罩8的斜槽12等的原料供给装置。图1中，仅记载了一个收容铁矿石等氧化铁21的料斗10，但实际上可以设置有多个料斗。

在顶吹喷枪5上连接有用于供给脱磷精炼用的氧气(工业用纯氧气)的氧气供给管13以及用于供给和排出用于冷却顶吹喷枪5的冷却水的冷却水给排水管(未图示)。氧气供给管13在中途分支到熔剂供给管14，熔剂供给管14经由分配器17后再次与氧气供给管13合流。在分配器17中收容有生石灰等以CaO作为主要成分的粉状的脱磷用熔剂(以下，记作“CaO系脱磷用熔剂20”)，导入到分配器17中的氧气作为CaO系脱磷用熔剂20的搬运用气体发挥作用，以使CaO系脱磷用熔剂20与氧气一起从顶吹喷枪5的前端喷向炉内的铁水18的方式来构成。这种情况下，CaO系脱磷用熔剂20添加到氧气与铁水浴面的碰撞位置(称为“火点”)。氧气供给管13设置有遮断阀15，熔剂供给管14设置有遮断阀16，以能够通过遮断阀15和遮断阀16的开关仅将氧气供给至炉内的方式来构成。

根据需要在转炉型精炼炉2中装入碎铁等冷铁源后，在转炉型精炼炉2中装入铁水18，在从底吹风口7吹入Ar气体、氮气等惰性气体作为搅拌用气体的同时，从顶吹喷枪5将CaO系脱磷用熔剂20与氧气一起喷吹添加到铁水18中，对炉内的铁水18实施脱磷处理。此时，可以根据需要从原料添加装置9向铁水浴面上添加氧化铁21。

铁水18中含有的磷被氧气氧化而形成磷氧化物(P₂O₅)，以3CaO·P₂O₅(也记作“Ca₃(PO₄)₂”)所构成的稳定形态的化合物的形式固定到通过添加到炉内的CaO系脱磷用熔剂20的渣化而形成的炉渣19中，从而进行铁水18的脱磷反应。氧化铁21不仅作为CaO系脱磷用熔剂20的渣化促进剂发挥作用，还具有提高炉渣19的氧势从而提高炉渣19的脱磷能的功能，因此，通过氧化铁21的添加而使脱磷反应得到促进。但是，由于由顶吹喷枪5供给的氧气而在炉内生成FeO，因此，氧化铁21的添加在本发明中不是必要条件。

本发明人以在这样实施的铁水18的脱磷处理中即使在铁水18的硅含量高时也能够高效地进行脱磷处理为目的，对由顶吹喷枪5供给的CaO系脱磷用熔剂中的CaO量与由顶吹喷枪5供给的氧气量之比(＝CaO量/氧气量)对脱磷反应产生的影响进行了考察。由顶吹喷枪5供给的氧气在铁水18中含有的硅的除去反应(称为“脱硅反应”)中也被消耗。在铁水的脱磷处理中，有时也将优先发生精炼初期的脱硅反应的期间称为“脱硅期”，将之后的期间称为“脱磷期”来进行区分。

因此，在该考察时，为了把握仅氧气量对脱磷反应产生的影响，将供给至炉内的氧气中除脱硅反应中使用的部分以外的氧气定义为“脱硅外氧量”。在考察中，使由顶吹喷枪5喷吹添加到铁水浴面的CaO系脱磷用熔剂中的CaO量(kg/铁水-吨)与脱硅外氧量(kg/铁水-吨)的比[CaO量/脱硅外氧量]发生各种改变，考察比[CaO量/脱硅外氧量]对脱磷反应产生的影响。需要说明的是，在本发明中，也将比[CaO量/脱硅外氧量]仅记作“CaO/O”。

将考察结果示于图2中。如图2所示可知，比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.90时，脱磷石灰效率维持18～20％，但比[CaO量/脱硅外氧量]达到0.90以上时，脱磷石灰效率降低。图2是表示比[CaO量/脱硅外氧量]与脱磷石灰效率的关系的图。在此，脱磷石灰效率是指在将CaO系脱磷用熔剂中的CaO量设定为同一添加量对铁水18进行脱磷处理时，将添加的CaO中形成3CaO·P₂O₅化合物的CaO部分的质量比率用百分率进行表示而得到的值。

在比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.90的、脱磷石灰效率几乎不降低的区域，将CaO系脱磷用熔剂20供给至炉内时，所供给的CaO系脱磷用熔剂20能够以某一定的比例有助于脱磷反应。即，比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.90的区域是CaO系脱磷用熔剂20的添加量越增加则脱磷量越增加的区域。另一方面，在比[CaO量/脱硅外氧量]超过0.90的、脱磷石灰效率降低的区域，即使供给大量的CaO系脱磷用熔剂20，CaO系脱磷用熔剂20的有助于脱磷反应的比例也低，因此，过量添加的CaO系脱磷用熔剂20无助于脱磷反应。因此，比[CaO量/脱硅外氧量]超过0.90的区域仅是过量添加CaO系脱磷用熔剂20的区域。

即可知，为了防止CaO系脱磷用熔剂20的过量添加，需要将比[CaO量/脱硅外氧量]控制在CaO系脱磷用熔剂20能够有效地有助于脱磷反应的范围，其具体的数值小于0.90。在该范围内，CaO系脱磷用熔剂20的添加量越多，脱磷量越增大，对于降低铁水的磷含量而言越有利，因此，优选比[CaO量/脱硅外氧量]为0.6以上，更优选为0.80以上。

本发明基于上述见解而完成，本发明的转炉型精炼炉2的铁水18的脱磷处理方法的特征在于，由顶吹喷枪5向转炉型精炼炉内的铁水18中喷吹氧气，同时经由上述顶吹喷枪5向上述氧气与铁水18的碰撞面喷吹CaO系脱磷用熔剂20，利用上述氧气将铁水中的磷氧化，将生成的磷氧化物引入到渣化后的CaO系脱磷用熔剂中，由此将铁水中的磷除去，所述脱磷处理方法中，在对脱磷处理前的硅含量为0.20质量％以上的铁水18进行脱磷处理时，以使由顶吹喷枪5喷吹添加到铁水浴面的CaO系脱磷用熔剂中的CaO量(kg/铁水-吨)与脱硅外氧量(kg/铁水-吨)的比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.90的方式，根据脱硅外氧量对由顶吹喷枪5喷吹添加的CaO系脱磷用熔剂20的添加量进行调整。

在求算比[CaO量/脱硅外氧量]时，1Nm³/铁水-吨的氧气量相当于1.43kg/铁水-吨的氧添加量，用于对1kg的硅进行脱硅所需的氧量为1.142kg(＝1kg×(16×2)/28)。因此，在将供给的氧气总量设定为F₀(Nm³/铁水-吨)来对硅浓度为Z(质量％)的铁水进行脱磷处理的情况下，脱硅用氧量(kg/铁水-吨)由下述(1)式表示，脱硅外氧量(kg/铁水-吨)由下述(2)式表示，由顶吹喷枪5供给的CaO量(kg/铁水-吨)可以通过下述(3)式求出。

脱硅用氧量(kg/铁水-吨)＝(Z/100)×1000×1.142…(1)

脱硅外氧量(kg/铁水-吨)＝F₀×1.43-脱硅用氧量(kg/铁水-吨)…(2)

CaO量(kg/铁水-吨)＝脱硅外氧量(Nm³/铁水-吨)×([CaO/O]的值)…(3)

在此，关于氧气总量或脱硅外氧量，根据铁水温度、碎铁使用量、处理前的铁水中硅含量等以满足热力学条件的方式确定氧气总量，或者根据处理前的铁水中磷含量、作为目标的铁水中磷含量等在经验上确定脱磷所需的脱硅外氧量。

需要说明的是，对像专利文献4那样以纯CaO成分的顶吹速度(kg/分钟)与氧气的质量流量(kg/分钟)之比作为指标的情况和本发明的以[CaO量/脱硅外氧量]作为指标的情况进行比较时，前者的氧气的质量流量中还包括脱硅反应中消耗的氧，因此，处理前的铁水的硅含量增多时，在前者的情况下存在脱磷处理整体中的CaO供给量过剩的倾向。与此相对，在本发明中，即使处理前的铁水的硅含量增多，CaO供给量也不会过剩。即，本发明的脱磷处理方法在应用于硅含量多的铁水的脱磷处理的情况下，减少CaO使用量而提高脱磷石灰效率的效果增大。因此，本发明的脱磷处理方法优选应用于处理前的硅含量为0.20质量％以上、更优选0.25质量％以上的铁水的脱磷处理。

作为本发明中使用的CaO系脱磷用熔剂20，只要是含有50质量％以上的CaO的物质，则不管其种类如何均可以使用，例如，可以使用生石灰、碳酸钙、白云石等。在上述物质中混合有氧化铁、萤石、氧化铝、转炉炉渣(铁水的转炉中的脱碳精炼中生成的炉渣)等的物质也可以作为以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂20使用。顺便提一下，生石灰的CaO纯度为约90质量％～约96质量％。

在本发明中，脱磷处理中使用的CaO源的大部分优选设定为由顶吹喷枪5供给的粉状的CaO系脱磷用熔剂20，但除此以外，在脱磷处理的初期(在经过预定的脱磷处理时间的1/3之前的期间)组合使用例如小块状或粒状的生石灰、破碎的炼钢炉渣等公知的CaO源也无妨。但是，由顶吹喷枪5供给的CaO系脱磷用熔剂以外的CaO源的使用量增大时，难以兼顾向用于促进脱磷反应的火点供给的CaO系脱磷用熔剂的供给量的确保与炉内炉渣的组成和量的调整。因此，由顶吹喷枪5供给的CaO系脱磷用熔剂以外的CaO源的使用量以CaO换算计优选为总CaO源的使用量的约1/4以下、更优选止于低于1/5。由顶吹喷枪5供给的CaO系脱磷用熔剂以外的CaO源经由斜槽12进行供给。

本发明中，将比[CaO量/脱硅外氧量]控制为小于0.90来对铁水18进行脱磷处理，但在脱磷处理前的铁水18的硅含量为0.30质量％以上的情况下，如图3所示，随着硅含量的增大，脱磷量降低，观察到脱磷处理后的铁水中磷浓度超过0.035质量％的倾向。图3是表示将脱磷处理前的磷浓度为0.100～0.120质量％、铁水温度为1280～1300℃的铁水以使脱硅外氧量为11～13Nm³/铁水-吨、比[CaO量/脱硅外氧量]为0.80以上且小于0.90、脱磷处理结束时的铁水温度为1350～1370℃的方式进行控制并应用本发明进行脱磷处理时的脱磷处理前的铁水中硅浓度与脱磷处理后的铁水中磷浓度的关系的考察结果的图。需要说明的是，在脱磷处理前的铁水的硅含量低于0.30质量％的情况下，确认了：通过应用本发明，能够稳定地使脱磷处理后的铁水中磷浓度为0.035质量％以下。

认为CaO系脱磷用熔剂中的CaO与硅氧化而生成的SiO₂生成CaO·SiO₂(硅酸钙)所构成的形态的化合物。因此，在硅浓度为0.30质量％以上的铁水中脱磷量降低的理由认为是，对硅浓度为0.30质量％以上的铁水进行脱磷处理时，CaO·SiO₂的生成中消耗的CaO量与硅浓度低的铁水的脱磷处理的情况相比增多，供于3CaO·P₂O₅所构成的稳定形态的化合物的生成的CaO相对减少。

因此，本发明人进一步研究了：在对硅浓度为0.30质量％以上的铁水18进行脱磷处理的情况下，适当地添加CaO系脱磷用熔剂20，从而高效地进行脱磷处理。在研究时，将作为CaO系脱磷用熔剂20等的CaO源供给至炉内的CaO中除用于生成CaO·SiO₂(硅酸钙)的CaO部分以外的CaO定义为“脱硅外CaO”。在此，供给至炉内的CaO是指将由顶吹喷枪5供给的CaO系脱磷用熔剂20中含有的CaO与由斜槽12供给的CaO源中含有的CaO加在一起而得到的CaO。另外，用于生成CaO·SiO₂的SiO₂源除了通过铁水的脱硅反应生成的SiO₂以外，还包含炉渣等添加材料中含有的SiO₂。

有助于脱磷反应的CaO部分为脱硅外CaO，因此，根据以往的见解推测，脱硅外CaO越增加，则脱磷量越增加。但是，本发明人的实验结果可知，即使脱硅外CaO量相同，脱磷行为也会由于改变比[CaO量/脱硅外氧量]而发生变化。

图4～图7中示出了脱硅外CaO与脱磷量的关系的考察结果。图4示出了比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.70时的脱硅外CaO与脱磷量的关系的考察结果，图5示出了比[CaO量/脱硅外氧量]为0.70以上且小于0.80时的脱硅外CaO与脱磷量的关系的考察结果，图6示出了比[CaO量/脱硅外氧量]为0.80以上且小于0.90时的脱硅外CaO与脱磷量的关系的考察结果，图7示出了比[CaO量/脱硅外氧量]为0.90以上且小于1.00时的脱硅外CaO与脱磷量的关系的考察结果。图4～图7中的“T.CaO”是指添加的CaO系脱磷用熔剂中的总CaO量。

如图4和图5所示，比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.80时，脱硅外CaO越增加，则脱磷量越增加。即可知，比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.80时，通过增加脱硅外CaO，脱磷反应高效地进行。另一方面，比[CaO量/脱硅外氧量]为0.90以上时，如图7所示可知，即使增加脱硅外CaO，脱磷量也不发生变化。比[CaO量/脱硅外氧量]为0.90以上时，可知效率不良，但能够以最低限度的脱硅外CaO量进行脱磷处理，即使增加脱硅外CaO，也只不过是过量添加。该图7的结果与图2的结果一致。

与此相对，比[CaO量/脱硅外氧量]为0.80以上且小于0.90时，如图6所示可知，在脱硅外CaO达到9kg/铁水-吨附近为止，随着脱硅外CaO的增加，脱磷量增加，但脱硅外CaO超过9kg/铁水-吨时，脱磷量的增加极少，脱硅外CaO的增加对脱磷量的增加是没有效果的。即可知，比[CaO量/脱硅外氧量]为0.80以上且小于0.90时，即使以使脱硅外CaO超过9kg/铁水-吨的方式添加CaO系脱磷用熔剂20，所添加的CaO的超过9kg/铁水-吨的部分是过量部分而无助于脱磷反应，反而会妨碍铁水温度的降低、CaO系脱磷用熔剂20的渣化，因此，可能反而会产生阻碍脱磷反应的情况。

即可知，在将比[CaO量/脱硅外氧量]设定为0.80以上且小于0.90的范围来对硅浓度为0.30质量％以上的铁水18进行脱磷处理的情况下，优选以使脱硅外CaO在6～9kg/铁水-吨的范围内、更优选使脱硅外CaO在6～8kg/铁水-吨的范围内的方式进行调整。这样，能够适当地添加CaO系脱磷用熔剂20，能够高效地进行脱磷处理。但是，即使在对硅浓度为0.30质量％以上的铁水进行脱磷处理的情况下，在使比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.80时，脱磷量随着脱硅外CaO的添加而增加，因此，优选在温度有富余的范围内增加脱硅外CaO，设定为8kg/铁水-吨以上从确保有效的脱磷量的方面而言是优选的。

如以上所说明的那样，根据本发明，将由顶吹喷枪5添加的CaO系脱磷用熔剂中的CaO量与脱硅外氧量之比[CaO量/脱硅外氧量]控制在CaO系脱磷用熔剂中的CaO的脱磷效率高的范围内来进行脱磷处理，换言之，在炉渣中的CaO浓度越高则脱磷量越多的操作条件下对铁水18进行脱磷处理，因此，所添加的CaO系脱磷用熔剂20高效地吸收生成的磷氧化物(P₂O₅)，结果，能够比以往更高效地进行脱磷处理。

实施例

[实施例1]

使用图1所示的转炉型精炼炉设备，应用本发明对从高炉出铁的铁水实施脱磷处理。脱磷处理前的铁水中磷浓度为0.100～0.120质量％，铁水中硅浓度为0.20质量％以上且低于0.30质量％，铁水温度为1280～1300℃，对于该铁水，以使脱磷处理结束时的铁水温度为1350～1370℃的方式，将脱硅外氧量设定为15.7～17.2kg/铁水-吨(11～12Nm³/铁水-吨)。将比[CaO量/脱硅外氧量]设定为0.83～0.85的范围，由脱硅外氧量确定CaO系脱磷用熔剂的总使用量，以使添加速度恒定的方式由顶吹喷枪喷吹CaO系脱磷用熔剂进行了脱磷处理(本发明例1)。添加到炉内的CaO源仅为由顶吹喷枪喷吹的CaO系脱磷用熔剂，以使脱硅外CaO为9kg/铁水-吨以下的方式调整比[CaO量/脱硅外氧量]。作为CaO系脱磷用熔剂，使用生石灰(CaO纯度为93质量％)。

图8中示出了应用本发明进行脱磷处理(本发明例1)时的、脱磷处理后的铁水中碳浓度与铁水中磷浓度的关系。图8中，一并示出了现有的脱磷处理中的脱磷处理后的铁水中碳浓度与铁水中磷浓度的关系作为现有例1。该现有例1为如下的脱磷处理：将CaO系脱磷用熔剂的添加速度以纯CaO成分计从包含脱硅期在内的脱磷处理的初期起至中期设定为1.67kg/(分钟·铁水-吨)，从脱磷处理的中期至末期设定为0.84kg/(分钟·铁水-吨)，以处理时间整体的平均计调整至约1.4kg/(分钟·铁水-吨)，除此以外，在与上述本发明例1相同的条件下进行。

本发明例1和现有例1中，氧供给速度在脱硅期设定为1.94～2.50Nm³/(分钟·铁水-吨)，在脱磷期设定为1.33Nm³/(分钟·铁水-吨)，吹炼时间为约12分钟。另外，现有例1中的比[CaO量/脱硅外氧量]全部为1.00以上，脱磷处理后的炉渣的碱度((质量％CaO)/(质量％SiO₂))为2.7～3.7的范围。需要说明的是，图8中，实线表示使用最小二乘法求出的本发明例1中的基于乘方近似的回归式，虚线表示使用最小二乘法求出的现有例1中的基于乘方近似的回归式。

本发明例1中，将比[CaO量/脱硅外氧量]设定为小于0.90来进行脱磷处理，因此，脱磷石灰效率提高，能够使CaO系脱磷用熔剂高效地有助于脱磷反应，如图8所示，脱磷处理后的铁水中磷浓度为0.030质量％以下，与现有例1相比，能够使脱磷处理后的铁水中磷浓度稳定地保持低水平。与此相对，现有例1中，比[CaO量/脱硅外氧量]为1.00以上，脱磷石灰效率低，无法使CaO系脱磷用熔剂高效地有助于脱磷反应，由此认为，脱磷处理后的铁水中磷浓度增高。

[实施例2]

在与本发明例1相比铁水中硅浓度高的0.30质量％以上且低于0.50质量％的情况下，应用本发明进行脱磷处理。硅以外的铁水成分和铁水温度的条件与本发明例1同样。随着铁水中硅含量的增大，脱硅外氧量增大至16.7～19.5kg/铁水-吨(11.7～13.7Nm³/铁水-吨)。

将比[CaO量/脱硅外氧量]设定为0.75以上且小于0.90的范围，在比[CaO量/脱硅外氧量]为0.80以上且小于0.90时，以使脱硅外CaO在6～9kg/铁水-吨的范围内的方式，由脱硅外氧量确定CaO系脱磷用熔剂的总使用量，在比[CaO量/脱硅外氧量]为0.75以上且小于0.80时，以使脱硅外CaO为8kg/铁水-吨以上的方式，由脱硅外氧量确定CaO系脱磷用熔剂的总使用量，以使添加速度恒定的方式由顶吹喷枪喷吹生石灰(CaO纯度为93质量％)作为CaO系脱磷用熔剂进行了脱磷处理(本发明例2)。添加到炉内的CaO源仅为由顶吹喷枪喷吹的CaO系脱磷用熔剂，脱硅外CaO为8～9.6kg/铁水-吨的范围。

作为现有例2，应用专利文献4中记载的铁水的脱磷处理方法，进行铁水中硅浓度为0.30质量％以上且低于0.50质量％的铁水的脱磷处理。添加到炉内的CaO源仅为由顶吹喷枪喷吹的CaO系脱磷用熔剂，以使纯CaO成分的顶吹速度(kg/分钟)与氧气的质量流量(kg/分钟)之比的值为“0.56+0.69×[Si]～0.56+0.83×[Si]”的范围的方式确定纯CaO成分的顶吹速度。该现有例2中，脱硅外氧量为18.2～22.5kg/铁水-吨的范围，作为结果，[CaO量/脱硅外氧量]的指标为0.96～1.19的范围，脱硅外CaO为11～17kg/铁水-吨的范围，脱磷处理后的炉渣的碱度((质量％CaO)/(质量％SiO₂))为2.4～2.6的范围。

图9中以本发明例2和现有例2比较地示出脱磷处理前的铁水中硅浓度与脱磷处理中的CaO使用量的关系。另外，图10中以本发明例2和现有例2比较地示出脱磷处理前的铁水中硅浓度与脱磷处理中的铁水的脱磷量的关系。

由图9可知，在本发明例2中，即使铁水中硅浓度高达0.30质量％以上，也不会像现有例2那样使CaO使用量大幅增加，能够实施脱磷处理。

另外，由图10可知，即使与现有例2相比大幅减少CaO使用量，脱磷量也没有观察到大的差异，因此，在本发明的方法中，通过将[CaO量/脱硅外氧量]设定为0.9以下来控制CaO添加量，能够大幅减少CaO使用量并且进行高效的脱磷处理。

标号说明

1转炉型精炼炉设备

2转炉型精炼炉

3铁皮

4耐火物

5顶吹喷枪

6出铁水口

7底吹风口

8防护罩

9原料添加装置

10料斗

11卸料装置

12斜槽

13氧气供给管

14熔剂供给管

15遮断阀

16遮断阀

17分配器

18铁水

19炉渣

20CaO系脱磷用熔剂

21氧化铁

Claims (3)

1.一种铁水的脱磷处理方法，由顶吹喷枪向转炉型精炼炉内的铁水喷吹氧气，同时经由所述顶吹喷枪向所述氧气与铁水的碰撞面喷吹以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂，利用所述氧气将铁水中的磷氧化，将生成的磷氧化物引入到渣化后的所述脱磷用熔剂中，由此将铁水中的磷除去，所述脱磷处理方法中，

在对脱磷处理前的硅含量为0.20质量％以上的铁水进行脱磷处理时，将供给至炉内的氧气中除脱硅反应中使用的部分以外的氧气定义为脱硅外氧量(kg/铁水-吨)时，以使由顶吹喷枪喷吹添加到铁水浴面的、以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂中的CaO量(kg/铁水-吨)与所述脱硅外氧量的比[CaO量/脱硅外氧量]小于0.90的方式，根据脱硅外氧量对由顶吹喷枪喷吹添加的所述脱磷用熔剂的添加量进行调整。

2.如权利要求1所述的铁水的脱磷处理方法，其中，将所述比[CaO量/脱硅外氧量]设定为0.80以上且小于0.90的范围内。

3.如权利要求1所述的铁水的脱磷处理方法，其中，在对脱磷处理前的硅含量为0.30质量％以上的铁水进行脱磷处理时，将供给至炉内的CaO中除用于生成CaO·SiO₂(硅酸钙)的CaO部分以外的CaO定义为脱硅外CaO时，

在将所述比[CaO量/脱硅外氧量]设定为0.80以上且小于0.90的范围内来对铁水进行脱磷处理的情况下，以使所述脱硅外CaO为6～9kg/铁水-吨的范围内的方式，对由顶吹喷枪喷吹添加的、以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂的添加量进行调整，

在将所述比[CaO量/脱硅外氧量]设定为小于0.80的范围来对铁水进行脱磷处理的情况下，以使所述脱硅外CaO为8kg/铁水-吨以上的方式，对由顶吹喷枪喷吹添加的、以CaO作为主要成分的脱磷用熔剂的添加量进行调整。