CN110168113A - 铁液的脱磷方法及精炼剂 - Google Patents

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Abstract

当向收容于铁液保持容器(1)的铁液(2)添加作为石灰源的精炼剂(7)和氧源(脱磷剂(11、12))、气态氧源(9)从而对铁液(2)进行脱磷处理时，作为精炼剂(7)，使用Ig‑loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下、且包含60质量％以上的生石灰的精炼剂。

Description

铁液的脱磷方法及精炼剂
技术领域
本发明涉及铁液的脱磷方法及精炼剂。
背景技术
近年来，对钢材的品质要求日趋严格，要求减少以磷、硫为代表的杂质元素。为应对这样的要求，在炼钢工序中，通常在铁液阶段进行脱磷处理。这种脱磷处理如下进行：将气态氧(氧气)或固态的氧化铁等氧源作为脱磷剂供给至铁液，用脱磷剂中的氧将铁液中的磷氧化而生成磷氧化物(P2O5)，将所生成的磷氧化物吸收至脱磷精炼用的炉渣。
作为用于形成脱磷精炼用的炉渣的精炼剂，通常使用石灰系的精炼剂。另外，近年来，从环境保护对策的观点出发，要求减少炼钢工序中产生的炉渣，而铁液的脱磷处理是对脱磷反应有利的低温处理，因此能够以较少的炉渣量进行处理。对于这种铁液的脱磷处理而言，选择了向转炉内的铁液添加精炼剂并且向上吹送气态氧的方法、向收容于混铁车或铁液罐的铁液吹入脱磷剂或者脱磷剂和精炼剂的方法等与各钢厂的设备、环境相应的工艺而实施。
其中，对于使用转炉的方法而言，可以将气态氧以大流量吹喷至铁液中，因此，具有能够在短时间内对磷浓度低的铁液进行熔炼的优点，但在既有的转炉容量没有余裕而需新设的情况下，需要较高设备成本。另外，在脱磷之外，无法避免脱碳的进行，铁液的碳浓度降低，由此带来后续工序中的热余裕减少，这成为问题。
另一方面，对于使用混铁车、铁液罐的方法而言，由于其为灵活使用既有的铁液搬送容器的工艺，因此设备成本低，即使转炉容量没有余裕，仍然能获得铁液脱磷的益处。该方法中，通过将作为脱磷剂的氧化铁和精炼剂吹入到铁液中从而确保氧化铁与精炼剂在浴中的接触，从而实现了促进精炼剂的渣化及脱磷反应。但是，仅通过吹入氧化铁和精炼剂，氧化铁与精炼剂的接触机会少。另外，存在精炼剂难以熔融(渣化)、反应的时间短这样的问题。即，与使用转炉的情况相比，使用混铁车、铁液罐的方法的情况下，存在脱磷反应无法高效进行这样的问题。
因此，为了在使用混铁车、铁液罐的方法中高效地进行脱磷反应，广泛实施了如下方法：使用萤石等CaF2系助熔剂作为精炼剂的渣化促进剂，由此提高炉渣的熔融性，从而提高脱磷的反应性。例如，专利文献1中，提出了下述方法：通过使用萤石等CaF2系助熔剂作为精炼剂的渣化促进剂，由此提高脱磷精炼用的炉渣的熔融性，从而提高脱磷的反应性。然而，近年来，迫切需要开发即使不使用萤石等CaF2系助熔剂，也能进行高效的脱磷处理的方法。
例如，专利文献2中，作为以不使用CaF2系助熔剂的方式高效地进行脱磷处理的方法，提出了下述方法：当从保持于铁液保持容器内的铁液的浴面上方向该铁液中添加氧化铁并且向浴面下吹入石灰系精炼剂从而对铁液进行脱磷处理时，以氧化铁在浴面上的投入区域以面积率计与石灰系精炼剂在浴面上的投入区域的40％以上重合的方式，添加氧化铁从而进行脱磷处理。
另外，专利文献3中，提出了下述方法：从保持于铁液保持容器内的铁液的浴面上方向该铁液中吹喷气态氧，并且，向浴面下与搬送用气体一同吹入石灰系精炼剂或者石灰系精炼剂和固态的脱磷剂(氧化铁)从而进行脱磷处理，在此情况下，将气态氧的吹喷强度设定在规定水平的范围内、且对气态氧的吹喷位置与搬送用气体在浴面上的吹出区域的位置关系进行限定，由此，促进石灰系精炼剂的渣化以及脱磷反应。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-3611号公报
专利文献2：日本特开2001-288507号公报
专利文献3：日本专利第5135836号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献2、3中记载的使用混铁车、铁液罐的脱磷方法中，虽然能够大幅减少CaF2系助熔剂的使用量，但存在与使用CaF2系助熔剂的情况相比脱磷速度降低这样的问题。因此，从高效地进行脱磷处理的观点出发，要求在不使用CaF2系助熔剂的脱磷方法中进一步提高脱磷处理效率。
因此，本发明是着眼于上述课题而做出的，其目的在于，提供一种即使不使用CaF2系助熔剂也能够提高脱磷处理效率的铁液的脱磷方法及精炼剂。
根据本发明的一个方案，提供铁液的脱磷方法，其特征在于，当向收容于铁液保持容器的铁液添加成为氧源的脱磷剂和形成炉渣的精炼剂从而对上述铁液进行脱磷处理时，作为上述精炼剂，使用Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下、且包含60质量％以上的生石灰的精炼剂。
根据本发明的一个方案，提供精炼剂，其Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下、且包含60质量％以上的生石灰，所述精炼剂用于铁液的脱磷处理。
发明的效果
根据本发明的一个方案，可提供即使不使用CaF2系助熔剂也能够提高脱磷处理效率的铁液的脱磷方法及精炼剂。
附图说明
[图1]为示出本发明的一个实施方式涉及的铁液的脱磷方法的说明图。
具体实施方式
在以下的详细说明中，记载大量的特定细节，以提供本发明的实施方式的透彻理解。然而，显然，即使没有所述特定的细节，也能够实施一个以上的实施方式。另外，为使附图简洁，公知的结构及装置以简图示出。
首先，在本发明之前，为了寻求即使不使用萤石等CaF2系助熔剂作为石灰系的精炼剂的渣化促进剂也能够进行高效的脱磷处理的方法，本申请的发明人使用钢包型的铁液保持容器进行了各种实验、研究。结果，如前文所述，CaF2系助熔剂对于确保炉渣的熔融性而言发挥重要的作用，在本申请的发明人的实验中，也确认到在不并用CaF2系助熔剂的情况下，所添加的精炼剂从外观上看也未发生渣化，脱磷反应效率也降低。
然而，在反复实验的过程中，本申请的发明人发现：通过添加Ig-loss值为4.0质量％以上且35.O质量％以下的石灰系的精炼剂，脱磷效果被显著改善，而且，当从浸渍在铁液中的注射喷枪将该精炼剂与搬送气体一同吹入时，通过满足(1)式～(3)式，脱磷效率进一步得到改善，从而完成了本发明的开发。需要说明的是，对于Ig-loss(灼烧减量、Ignition Loss)而言，将试样于1050℃±50℃灼烧至恒重，作为此时的减量(来自于H2O、CO2等的挥发成分)进行测定。实验中，在铂坩埚或瓷制坩埚中以达到0.1mg的误差称量约1g试样，在调节至1050±50℃电炉内加热1小时，测量放置冷却后的质量，然后，根据(4)式算出Ig-loss值。
[数学式1]
300≤εg+εP≤1000···(1)
在(1)式～(3)式中，εg为搬送气体的搅拌动力[W/t]、εP为石灰源的能量、Q为搬送气体的流量[Nm3/min](需要说明的是，N是指101325Pa、273.15K的气体的标准状态)、W为铁液量[t]、T1为铁液温度[℃]、Tg为搬送气体的温度[℃]、h为注射喷枪的浸渍深度[m]、P为气氛压力[Pa]、m为石灰源的吹入速度[g/s]、d0为注射喷枪的喷嘴直径[cm]。另外，在(4)式中，Ig-loss为灼烧减量(Ig-loss值)[质量％]、m0为加热前的精炼剂的试样的质量、m1为试样的减量[g]。
<铁液的脱磷方法及精炼剂>
参考图1，针对基于上述见解的本发明的一实施方式涉及的铁液脱磷方法及精炼剂进行说明。本实施方式中，如图1所示，将作为铁液罐的铁液保持容器1用作反应容器来进行铁液2的脱磷处理。
铁液2是从高炉出铁而得到的物质，在脱磷处理前可以预先实施脱硅处理。作为预先实施的脱硅处理，例如，可以使用在高炉的砂床、铁液搬送容器内向铁液2中吹喷氧气的方法、向铁液2中添加氧化铁等含固态氧的氧化剂的方法。
本实施方式涉及的脱磷方法中，使用图1所示的脱磷处理设备对铁液2进行脱磷处理。如图1所示，处理设备包括注射喷枪3、顶吹喷枪4、和投入滑槽5。
注射喷枪3是在铅垂方向(图1的上下方向)上延伸而配置的喷枪，并且在俯视下以中心轴与铁液保持容器1的中心大致重叠的方式配置。另外、注射喷枪3的铅垂方向的上端侧连接于未图示的升降装置，构成为能够在铅垂方向上升降。此外，注射喷枪3在内部具有在铅垂方向上延伸的内孔，并且具有在铅垂方向的下端侧的外周面与内孔相连通且在注射喷枪3的径向方向上彼此相对的2个排出口。此外，对于注射喷枪3而言，搬送气体6和作为石灰源的精炼剂7等从未图示的精炼剂供给装置经内孔的上端供给。进行脱磷处理时，如图1所示，在注射喷枪3的下端侧浸渍在铁液2的浴面下的状态下，将从精炼供给装置供给的搬送气体6和精炼剂7从2个排出口向铁液2吹入。
搬送气体6是非活性气体(Ar气体、N2气体等非活性气体)或压缩空气等，其对被吹入铁液之前的精炼剂7的搬送进行辅助，并且搅拌铁液2。
精炼剂7是以CaO为主体的石灰系的精炼剂，包含60％以上的CaO且Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下。另外，精炼剂7的粒径优选为2mm以下。通过使精炼剂7的粒径为2mm以下，能提高精炼剂7的熔融(渣化)速度。吹入至铁液2的精炼剂7在浮于铁液2中的同时因铁液2的热而发生熔融(渣化)，形成浮于铁液2的浴面上的炉渣8。
此外，对于精炼剂7而言，优选的是，细孔径在0.5μm以上且10μm以下的范围内的细孔的全部细孔容积之和为0.1mL/g以上。由此，CaO的熔融被进一步促进，因此能够进一步提高脱磷效率。此外，精炼剂7的比表面积优选为0.5m2/g以上且5m2/g以下。精炼剂7的比表面积例如可通过BET法(多点法)进行测定。在这种测定法中，例如，作为前处理，用BELPREP-vacII装置于120℃进行8小时真空脱气。接下来，使用定容法测定基于氮的吸附等温线，由此计算比表面积。吸附等温线的测定中，作为一例，将吸附温度设为77K，将吸附质截面积设为0.162nm2，将饱和蒸汽压设为实测值。另外，将达到吸附平衡状态(吸附解吸附时的压力变化达到规定值以下的状态)起的平衡等待时间设为500秒。通过使精炼剂7的比表面积在上述范围内，从而以物理的方式改善了铁液2与精炼剂7之间的润湿性，促进了铁液2向精炼剂7的表面的细孔的侵入。由此，精炼剂7的与铁液2接触的表面积增大，因此后述CaO的崩解被进一步促进，故此脱磷效率提高。
此外，对于注射喷枪3而言，根据需要，也可以构成为将Ig-loss值为4.0质量％以下的生石灰作为石灰源混合于精炼剂7而得到的物质与搬送气体6一同吹入铁液2。
顶吹喷枪4是在铁液保持容器1的上方配置的喷枪，并且从设置于下端的2个喷嘴来喷射气体、粉体。本实施方式中，在顶吹喷枪4中形成供给气态氧源9的路径、及供给搬送气体10和脱磷剂11的路径这2个不同系统的路径。上述2个系统的路径的顶吹喷枪4的上端侧分别连接于气态氧源9的供给装置(未图示)、和搬送气体10和脱磷剂11的供给装置(未图示)。从上述供给装置供给的气态氧源9及包含脱磷剂11的搬送气体10从设置于顶吹喷枪4的下端的2个喷嘴分别朝向铅垂方向下方的铁液2的浴面喷射。
气态氧源9为脱磷处理中的氧源，其将铁液2中的磷氧化。作为所使用的气态氧源，能够使用氧气体(包括工业用纯氧)、空气、富氧空气、气态氧与非活性气体的混合气体等。在通常的脱磷处理的情况下，从与使用其他气体的情况相比脱磷反应速度更快的方面考虑，优选使用氧气体。另外，在使用混合气体的情况下，为了确保脱磷反应速度，优选将氧浓度设定为高于空气。
从顶吹喷枪4喷射的搬送气体10与从注射喷枪3吹入的搬送气体6可以为同样的气体，也可以为氧气体。
从顶吹喷枪4喷射的脱磷剂11为包含氧化铁源的固态氧源，可使用铁矿石、轧制氧化皮、砂铁、集尘粉尘(高炉、转炉、在烧结工序中从排出气体中回收的含铁成分的粉尘)等。脱磷剂11优选粒径为1mm以下的微粉状，作为存在形态，更优选粒径为1mm以下的砂铁或微粉状的铁矿石，其原因在于无需粉碎处理。另外，砂铁不仅作为固态氧源而发挥功能，而且由于含有7质量％～10质量％左右的氧化钛，因此其还具备以CaO为主体的精炼剂7的渣化促进剂的功能。
投入滑槽5是在铁液保持容器1的铅垂方向上方配置的滑槽，将从未图示的料斗切出的脱磷剂12向铁液2的浴面添加。对于从投入滑槽5添加的脱磷剂12而言，其与从顶吹喷枪4喷射的脱磷剂11同样地为含有氧化铁源的固态氧源。另外，作为从投入滑槽5添加的脱磷剂12，也可以使用比从顶吹喷枪4喷射的脱磷剂11的粒径大的物质。需要说明的是，也将从顶吹喷枪4喷射的气态氧源9及作为固态氧源的脱磷剂11、以及从投入滑槽5添加的作为固态氧源的脱磷剂12统称为氧源。
在本实施方式涉及的铁液2的脱磷方法中，首先，将收容有铁液2的铁液保持容器1配置于图1所示的脱磷处理设备的规定的处理位置，将注射喷枪3浸渍于铁液2的浴面下。
接下来，进行脱磷处理，即，将搬送气体6及精炼剂7从注射喷枪3向铁液2吹入，将气体氧源9、搬送气体10及脱磷剂11从顶吹喷枪4喷射，并且将脱磷剂11从投入滑槽5添加。脱磷处理中，将铁液保持容器1作为反应容器，向铁液2中添加作为以CaO为主体的石灰源的精炼剂7、和气态氧9及作为脱磷剂11、12的固态氧源，由此进行脱磷处理。此时，精炼剂7渣化，并且形成浮于铁液2的浴面上的炉渣8。另外，氧源通过将铁液2中的磷氧化而生成磷氧化物。所生成的磷氧化物被摄入至炉渣8，由此将磷从铁液2中除去。
这里，在脱磷处理中，为有效地将铁液2脱磷，需要对铁液2充分地进行搅拌。因此，从注射喷枪3吹入搬送气体6时，为得到充分的搅拌性，优选铁液2的搅拌动力设为300W/t以上。另外，若铁液2的搅拌过强，则生成的FeO将铁液2中碳还原的速度可能变得过大，因此，优选将铁液2的搅拌动力设为1000W/t以下。此外，像本实施方式这样，在从注射喷枪3将作为石灰源的精炼剂7与搬送气体6一同吹入铁液2而进行脱磷处理的情况下，优选在满足(1)式～(3)式的条件下吹入搬送气体6及石灰源。通过设定为满足(1)式～(3)式的条件，铁液2以更充分的搅拌性被搅拌，因此，能够高效地进行脱磷处理。此时，注射喷枪3的浸渍深度h优选为1.5m以上。当浸渍深度h变得小于1.5m的情况下，会发生气体的吹脱，铁液2的飞散变得剧烈，因此在操作上不理想。
若精炼剂7作为石灰源从注射喷枪3被吹入铁液2，则会发生下述(5)式及(6)式所示的反应，由此产生H2O气体及CO2气体、促进CaO的崩解，由此促进CaO的渣化。本实施方式中，通过使Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下，从而使得H2O气体、CO2气体适度地产生，且促进了渣化，因此促进了脱磷反应。需要说明的是，在Ig-loss值小于4.0质量％的情况下，因H2O气体、CO2气体的产生变少，因此，无法获得脱磷效率提高的充分效果。另一方面，在Ig-loss值大于35.0质量％的情况下，因精炼剂7中的纯CaO成分变少，因此无法获得脱磷效率提高的充分效果。另外，如上所述，也可以将Ig-loss值小于4.0质量％的生石灰作为石灰源混合于精炼剂7来吹入。这种情况下，在作为石灰源所吹入的物质中，优选将精炼剂7的比率设为20质量％以上。在精炼剂7的比率小于20质量％的情况下，CaO的渣化促进效果变小，因此脱磷效率的提高效果变小。
CaCO3→CaO+CO2···(5)
Ca(OH)2→CaO+H2O···(6)
另外，在铁液2的Si浓度高达0.40质量％以上的条件下，存在由于起泡(foaming，发泡现象)而导致炉渣8从铁液保持容器1喷出的可能性。因此，发生了起泡的情况下，必须降低添加氧源的送氧速度，从而导致生产率降低。然而，通过将精炼剂7从注射喷枪3吹入铁液2，从而可利用产生的CO2、H2O等气体对炉渣8进行脱气，因而能够抑制炉渣8的起泡。需要说明的是，从抑制起泡的观点出发，优选将脱磷处理后的炉渣8的碱度(炉渣中的CaO与SiO2的质量比，[％CaO]/[％SiO2])控制在1.8以上且3.5以下左右。
精炼剂7的添加量根据铁液2的脱磷处理前的铁液2的成分、作为目标的脱磷处理后的铁液2的成分、铁液2的量等适当确定。
从顶吹喷枪4喷射的气体氧源9被吹喷至铁液2的浴面。此时，优选的是，如图1所示，被吹喷了气体氧源9的铁液2的浴面的区域(着火点)与从注射喷枪3吹入的精炼剂7的上浮而来的浴面的区域相重叠。通常，在着火点中，基于气体氧源9的脱碳反应占优势，由于脱碳反应等产生的热，导致脱磷处理中通常成为超2000℃的高温。因此，通过使着火点的位置与被供给精炼剂7的浴面位置相重叠，会更进一步促进精炼剂7的渣化。然而，通常，对脱磷反应而言，在热力学上越是低温，则越会促进反应，因而，将会在稍稍离开着火点的大概1800℃以下的周边部发生反应。与此相对，由于针对精炼剂7的(5)式及(6)式所示反应是吸热反应，因此，通过使着火点的位置与供给精炼剂7的浴面位置相重叠，除了上述渣化促进效果以外，还可获得着火点的冷却效果。因此，能够更进一步促进脱磷反应。
另外，在脱磷处理中，通过从顶吹喷枪4的吹入及从投入滑槽5的投入来将作为固态氧源的脱磷剂11、12添加至铁液2。如上所述，因为对于脱磷反应而言越是低温则越有利，因此，在原理上，作为有助于脱磷反应的氧源，与气态氧源9相比，固态氧源的效率变得更高。这里，若向铁液2中投入氧，则发生脱碳反应及脱磷反应，但在投入气态氧源9的情况下，由脱碳产热引起的温度升高占优势。与此相对，投入固态氧源的情况下，因为伴随着固态氧源分解时的吸热，因此温度上升被抑制。也即，通过使用固态氧源，能够维持为对脱磷反应有利的温度。但是，为了促进脱磷反应，需要固态氧源能够熔融的程度的温度条件。另外，固态氧源在熔融后成为FeO、具有使有助于脱磷反应的炉渣8中的FeO成分增加的功能，因此，与上述温度上升的抑制效果相结合来促进脱磷反应的进行。
此外，在脱磷处理中，对于从顶吹喷枪4与搬送气体10一同喷射的脱磷剂11而言，如图1所示那样，优选被吹喷至被喷射气态氧源9的浴面的着火点附近。由此，从顶吹喷枪4添加的作为固态氧源的脱磷剂11将会被供给至接近着火点的、实质上脱磷反应被促进的区域。另外，脱磷剂11通过比气态氧源9的氧浓度低的搬送气体10而被供给。因此，被供给脱磷剂11的区域的温度不会过度地上升，从而利用脱磷剂11的良好的反应性而使得脱磷被进一步促进。例如，根据热力学近似，1800℃时的脱磷能力与2000℃下的脱磷能力相比，大体上增加一倍。
对于脱磷剂11及脱磷剂12的添加量的总量即固态氧源的添加量而言，若炉渣8中的FeO浓度上升变小，则不会促进脱磷，因此，为根据设备规格而使炉渣8中的FeO浓度的上升变得充分的量以上即可。另外，对于固态氧源的添加量的上限而言，根据设备规格，设定为不会使得有固态氧源导致的除热成为问题的程度的量即可。例如，在100吨～350吨左右的铁液保持容器1中进行脱磷处理的情况下，相对于向浴面供给的气态氧源9的标准状态下的纯氧气成分1Nm3而言，优选在0.1kg以上且2kg以下的范围内添加固态氧源。在固态氧源的添加量小于0.1kg的情况下，无法充分获得本处理方式中所期待的效果。另一方面，在固态氧源的添加量超过2kg的情况下，固态氧源的供给面上的除热增大，炉渣8的渣化变得不充分而导致脱磷能力降低。需要说明的是，固态氧源的更优选的添加量在0.3kg以上且2kg以下的范围内。
另外，从顶吹喷枪4添加的脱磷剂11与从投入滑槽5添加的脱磷剂12的比率根据固态氧源的添加量、设备规格等适当确定。需要说明的是，如上所述，因为优选在气态氧源9的着火点附近添加脱磷剂11，因此，优选的是，将脱磷剂11的添加量设为在使脱磷效率变得最大的条件下所能够在脱磷处理中添加的最大量，将除此以外所需的固态氧源的添加量设定为脱磷剂12的添加量。这种情况下，在从顶吹喷枪4添加的脱磷剂11充分的情况下，也可以不进行来自投入滑槽5的脱磷剂12的添加。
此外，如上所述，在作为氧源使用气态氧源9的情况下，铁液2的温度通过氧化反应热而上升。另一方面，在作为氧源使用固态氧源情况下，由于固态氧自身的显热、潜热以及分解热比氧化反应热大，因此铁液2的温度降低。因此，固态氧源与气态氧源9的使用比率在维持在上述范围内的同时、根据铁液2的处理前后的温度来设定。
为了高效地进行脱磷，优选炉渣8中的FeO浓度在10质量％以上且50质量％以下的范围内，更优选在10质量％以上且30质量％以下的范围内。因此，在进行脱磷反应的期间，优选以尽可能将炉渣8中的FeO浓度维持在上述范围内的方式调整固态氧源的供给量或供给速度。
在上述条件下进行的脱磷处理中，当铁液2的温度·成分达到目标温度·成分、或仅以预先设定的量添加氧源时，使处理结束。需要说明的是，对于利用顶吹喷枪4进行的气态氧源9及脱磷剂11的添加、从投入滑槽5的脱磷剂12的添加而言，无需在脱磷处理的整个期间持续进行，也可以断续地进行添加。另外，对于从注射喷枪3的精炼剂7的添加而言也可以持续进行，但对于搬送气体6的吹入(目的在于铁液2的搅拌)而言，优选在脱磷处理的整个期间持续进行。
<变形例>
以上参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但并不旨在通过这些说明来限定本发明。通过参照本发明的说明，对于本领域技术人员而言，已公开的实施方式的种种的变形例以及本发明的其他实施方式也是显而易见的。因此，应当理解为权利要求书的范围也涵盖本发明的范围及主旨所含的这些变形例或实施方式。
例如，上述实施方式中，虽然铁液保持容器1使用的是铁液罐，但本发明不限于该例。对于铁液保持容器1而言，只要能够收容铁液2，且为能够通过与上述同样的脱磷处理设备进行处理的容器即可，例如，也可以是作为铁液搬送容器的混铁车等容器。
另外，上述实施方式中虽然构成为从注射喷枪3吹入搬送气体6和精炼剂7，从顶吹喷枪4吹入气态氧源9、搬送气体10及作为固体氧源的脱磷剂11，从投入滑槽5吹入作为固态氧源的脱磷剂12，但本发明不限于该例。也可以是下文所示的其他构成，只要在本发明涉及的脱磷方法中，对收容于铁液保持容器1中的铁液2添加固态氧源及气态氧源9中至少一者的氧源、和与上述实施方式同样成分的精炼剂7，并进行铁液2的搅拌即可。
例如，也可以是作为氧源仅使用固态氧源或气态氧源9中的任一者的构成。需要说明的是，虽然也根据铁液2的处理前后的温度而变化，但为通常的处理时，从促进精炼剂7的渣化及促进脱磷的观点出发，优选使用固态氧源及气态氧源9这两者。
另外，对于固态氧源而言，既可以只从顶吹喷枪4投入，也可以只从投入滑槽5添加。需要说明的是，对于固态氧源而言，优选从顶吹喷枪4与搬送气体10一同添加(投射)，这是由于，可得到提高炉渣8的氧势及由着火点的冷却带来的脱磷促进效果。另外，只从投入滑槽5添加固态氧源的情况下，基于与从顶吹喷枪4投入的情况同样的理由，优选固态氧源被添加至铁液2的浴面的着火点附近。
此外，对于固态氧源而言，也可以从注射喷枪3与搬送气体6一同被吹入。这种情况下，对于从注射喷枪3吹入的作为固态氧源的脱磷剂而言，与上述实施方式的脱磷剂11、12同样的构成即可。另外，可以从注射喷枪3仅将固态氧源与搬送气体6一同吹入，也可以将固态氧源和精炼剂7与搬送气体6一同吹入。需要说明的是，在仅将固态氧源与搬送气体6一同吹入的情况下，对于精炼剂7而言，既可以从投入滑槽5添加，也可以从顶吹喷枪4与搬送气体10一同添加。
此外，例如，气态氧源9也可以被从注射喷枪3吹入。这种情况下，对于气态氧源9而言，既可以仅从注射喷枪3吹入，也可以从顶吹喷枪4和注射喷枪3这两者吹入。另外，也可以从注射喷枪3与气态氧源9同时吹入精炼剂7及固态氧源中的至少一者。
此外，例如，精炼剂7也可以从顶吹喷枪4、投入滑槽5被添加至铁液2。其中，在精炼剂7从顶吹喷枪4添加的情况下，与添加脱磷剂11的情况相同，精炼剂7与搬送气体10一同向铁液2喷射。另外，对于从顶吹喷枪4、投入滑槽5添加的精炼剂7而言，Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下即可，关于粒径、比表面积，也可以与上述实施方式不同。
另外，在上述实施方式中，利用从注射喷枪3吹入的搬送气体6对铁液2进行搅拌，但本发明不限于该例。例如，也可以是这样的构成：在铁液保持容器1的炉底嵌入喷嘴，通过从该喷嘴向铁液2吹入与搬送气体6同样的搅拌用气体，对铁液2进行搅拌。需要说明的是，通过从炉底的喷嘴吹入搅拌用气体进行搅拌的情况下，也可以不使用注射喷枪3，而使用顶吹喷枪4以及投入滑槽5中的至少一者来进行脱磷处理。此时，使用顶吹喷枪4以及投入滑槽5中的至少一者来向铁液2添加氧源及精炼剂7。
<实施方式的效果>
(1)对于本发明的一个方案涉及的铁液2的脱磷方法而言，当通过向收容于铁液保持容器1的铁液2添加作为石灰源的精炼剂7和氧源(脱磷剂11、12、气体氧源9)从而对铁液2进行脱磷处理时，作为精炼剂7，使用Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下、且包含60质量％以上的生石灰的物质。
根据上述(1)的构成，使用反应性优异的石灰系精炼剂7进行脱磷处理时，H2O气体、CO2气体适度产生且促进了渣化，因此促进了脱磷反应。因此，可获得高脱磷效率、并且能够降低所使用的精炼剂7的使用量，因此发挥出减少伴随处理而产生的粉尘、处理成本的低廉化、降低炉渣的产生量这样的优异效果。另外，通过H2O气体、CO2气体的产生，炉渣8的发泡被抑制，脱磷处理中炉渣8的喷出被抑制，因此能够提高生产率。此外，由于仅需要调整精炼剂7的Ig-loss值即可，因此，即使是在既有的设备中也能够容易地导入。此外，由于不使用CaF2系助熔剂也可促进渣化，因此能够提高脱磷处理效率。
(2)在上述(1)的构成中，添加精炼剂7时，介由浸渍在铁液2的浴面下的注射喷枪3在满足(1)式～(3)式的条件下将精炼剂7与搬送气体6一同吹入。
根据上述(2)的构成，从注射喷枪3向铁液2中吹入精炼剂7时，使搅拌条件变得适宜、并且以充分的搅拌性进行搅拌，因此能够进一步提高脱磷效率。
(3)在上述(1)或(2)的构成中，使精炼剂7的比表面积为0.5m2/g以上且5m2/g以下。
根据上述(3)的构成，因为改善了铁液2与精炼剂7之间的润湿性，因此，能够进一步提高脱磷效率。
(4)在上述(1)～(3)的任一构成中，仅使用精炼剂7作为石灰源。
根据上述(4)的构成，因仅使用反应性高、渣化性优异的精炼剂7作为石灰源，因此能够进一步提高脱磷效率。
(5)本发明的一个方案涉及的精炼剂的Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下、且包含60质量％以上的生石灰，用于铁液的脱磷处理。
根据上述(5)的构成，能够获得与上述(1)的构成同样的效果。
实施例1
接下来，对本申请的发明人进行的实施例1进行说明。在实施例1中，针对上述实施方式涉及的脱磷方法，改变作为精炼剂7的石灰源的Ig-loss值来进行脱磷处理，并调查Ig-loss值对脱磷率(dephosphorization rate)带来的影响。
在实施例1中，首先，将从高炉出铁、且在高炉砂床中进行脱硅处理后的铁液2转移注入至作为铁液保持容器1的250吨容量的铁液罐中，搬送至图1所示的脱磷处理设备。接下来，在脱磷处理设备中，进行精炼剂石灰源从注射喷枪3的吹入，气体氧源9及脱磷剂11从顶吹喷枪4的喷射，以及脱磷剂12从投入滑槽5的添加，由此进行脱磷处理。需要说明的是，脱磷处理前的铁液2中的硅浓度为0.15质量％、碳浓度为4.5质量％，磷浓度为0.121质量％～0.125质量％。
实施例1中，作为脱磷剂11、12的固态氧源，从顶吹喷枪4及投入滑槽5以合计为10kg/t(相对于每吨铁液1而言的量)的量添加平均粒径为500μm的砂铁。从顶吹喷枪4喷射脱磷剂11时，将非活性气体用作搬送气体10。另外，以1500Nm3/小时～2000Nm3/小时的送氧速度从顶吹喷枪4向铁液2喷射气态氧源9。而且，将顶吹喷枪4的喷枪高度(从顶吹喷枪4的下端到铁液2的浴面的距离)设定为1.0m～1.5m。作为石灰源，使用将50质量％的石灰系的精炼剂7、50质量％的生石灰混合而得的物质。精炼剂7的Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下、且比表面积为0.41～0.42m2/g。另外，吹入精炼剂7时，将非活性气体用作搬送气体6，并将(1)式所示的搬送气体的搅拌动力与石灰源的能量之和即搅拌动力(εg+εp)设定为265W/t。另外，将用于对铁液2供给规定量的氧源的处理时间即脱磷处理时间设定为15分钟～25分钟。以使得炉渣的碱度成为2.0的方式进行调整。
此外，实施例1中，作为比较，在精炼剂7的Ig-loss值与上述实施方式不同的条件下进行脱磷处理(比较例1)。在比较例1中，Ig-loss值设定为3.0质量％以下或36.0质量％以上，除此之外的脱磷处理的条件设定为与实施例1同样。
表1示出实施例1中的搅拌动力及精炼剂的条件、以及作为调查结果的处理前后的铁液2中的磷浓度及脱磷率(脱磷处理前后的铁液2中的磷被除去的比例)。如表1所示，确认到在任意条件下脱磷率均提高至60％以上。
[表1]
实施例2
接下来，对本申请的发明人进行的实施例2进行说明。在实施例2中，针对上述实施方式涉及的脱磷方法，改变(2)式的搅拌动力(εg+εp)来进行脱磷处理，并调查搅拌动力对脱磷率带来的影响。
在实施例2中，针对与实施例1-11同样的条件，将搅拌动力(gg+εP)改变为265W/t以上且1392W/t以下来分别进行脱磷处理。需要说明的是，铁液2的脱磷处理前的磷浓度为0.121质量％～0.125质量％。关于除此之外的条件，与实施例1-14相同。
表2示出实施例2中的搅拌动力及精炼剂的条件、以及作为调查结果的处理前后的铁液2中的磷浓度及脱磷率。
如表2所示，确认到在任意条件下，虽然脱磷率高达76％以上，但通过将搅拌动力(εg+εp)设定在300w/t以上且1000w/t以下的范围内，脱磷率进一步提高。
[表2]
实施例3
接下来，对本申请的发明人进行的实施例3进行说明。在实施例3中，针对上述实施方式涉及的脱磷方法，改变精炼剂7的比表面积来进行脱磷处理，并调查精炼剂7的比表面积对脱磷率带来的影响。
在实施例3中，针对与实施例2-3同样的条件，将精炼剂7的比表面积改变为0.41m2/g～5.13m2/g来分别进行脱磷处理。需要说明的是，铁液2的脱磷处理前的磷浓度为0.121质量％～0.125质量％。关于除此之外的条件，与实施例2-3相同。
表3示出实施例3中的搅拌动力及精炼剂的条件、以及作为调查结果的处理前后的铁液2中的磷浓度及脱磷率。
如表3所示，确认到在任意条件下，脱磷率均高达80％以上，通过进一步使比表面积在0.5m2/g以上且5m2/g的范围内，脱磷率进一步提高。
[表3]
实施例4
接下来，对本申请的发明人进行的实施例4进行说明。在实施例4中，针对上述实施方式涉及的脱磷方法，改变石灰源中的精炼剂7的比率及搅拌动力来进行脱磷处理，并调查精炼剂7的比率及搅拌动力对脱磷率带来的影响。
在实施例4中，针对与实施例3-5同样的条件，将搅拌动力设定在457W/t或726W/t，将石灰源中的精炼剂7的比率改变为50％～100％来分别进行脱磷处理。需要说明的是，铁液2的脱磷处理前的磷浓度为0.124质量％～0.126质量％。关于除此之外的条件，与实施例3-5相同。
表4示出实施例4中的搅拌动力及精炼剂的条件，以及作为调查结果的处理前后的铁液2中的磷浓度及脱磷率。
如图4所示，能够确认到在任意条件下脱磷率均高达85％以上，在任意的搅拌动力条件下，随着从注射喷枪3吹入的石灰源中的精炼剂7的比率的增加，脱磷率进一步提高。
[表4]
附图标记说明
1 铁液保持容器
2 铁液
3 注射喷枪
4 顶吹喷枪
5 投入滑槽
6 搬送气体
7 精炼剂
8 炉渣
9 气态氧源
10 搬送气体
11、12 脱磷剂(固态氧源)

Claims (5)

1.铁液的脱磷方法，其特征在于，当向收容于铁液保持容器的铁液添加作为石灰源的精炼剂和氧源从而对所述铁液进行脱磷处理时，
作为所述精炼剂，使用Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下、且包含60质量％以上的生石灰的精炼剂。
2.如权利要求1所述的铁液的脱磷方法，其特征在于，在添加所述精炼剂时，介由浸渍在所述铁液的浴面下的注射喷枪在满足(1)式～(3)式的条件下将所述精炼剂与搬送气体一同吹入，
[数学式1]
300≤εg+εP≤1000…(1)
εg：搬送气体的搅拌动力[W/t]、εP：石灰源的能量、Q：搬送气体的流量[Nm3/min]、W：铁液量[t]、Tl：铁液温度[℃]、Tg：搬送气体的温度[℃]、h：注射喷枪的浸渍深度[m]、P：大气压力[Pa]、m：石灰源的吹入速度[g/s]、d0：注射喷枪的喷嘴直径[cm]。
3.如权利要求1或2所述的铁液的脱磷方法，其特征在于，所述精炼剂的比表面积为0.5m2/g以上且5m2/g以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的铁液的脱磷方法，其特征在于，仅使用所述精炼剂作为所述石灰源。
5.精炼剂，其Ig-loss值为4.0质量％以上且35.0质量％以下、且包含60质量％以上的生石灰，所述精炼剂用于铁液的脱磷处理。
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