JP2001098314A - 溶銑の処理方法 - Google Patents

溶銑の処理方法

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JP2001098314A JP27315499A JP27315499A JP2001098314A JP 2001098314 A JP2001098314 A JP 2001098314A JP 27315499 A JP27315499 A JP 27315499A JP 27315499 A JP27315499 A JP 27315499A JP 2001098314 A JP2001098314 A JP 2001098314A
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶銑脱燐処理後、脱燐スラグを排出しないで
続けて脱硫処理を行う方法において、従来に比べて脱硫
率を高くすることができる溶銑の処理方法を提供する。 【解決手段】 (1)酸素をキャリアーガスとしてCa
O含有脱燐剤を溶銑に吹き付けて脱燐し、脱燐処理後の
スラグ塩基度(重量比:CaO/SiO2 )を1.7以
上とした脱燐スラグを排出することなく脱硫剤を脱燐処
理後の溶銑中に吹き込んで脱硫する。(2)CaO含有
脱燐剤が、CaO分と、Al2 3 分、Fe2 3 分の
内少なくとも一種とを含有する。(3)脱硫剤が、Ca
O、CaO含有金属Al、Na2 CO3 、CaC2 、金
属Mgの内少なくとも一種を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶銑の脱燐処理後
に脱燐スラグの排出を行わないで、連続して溶銑脱硫を
行う溶銑の処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】転炉精錬(主に脱炭精錬)する前に溶銑
中の燐、硫黄濃度を低減しておくことは、転炉操業の精
錬剤添加量を低減できるメリットがある。
【0003】しかし、溶銑の脱燐処理と脱硫処理とを分
離して実施する方法が主流となっている。その理由は、
例えば脱硫処理後に、脱硫スラグを排出しないで続けて
脱燐処理を行うと、残留するスラグ中の硫黄分が溶銑中
に復硫するからである。
【0004】これとは逆に、脱燐スラグを排出しないで
続けて脱硫処理を行うと、残留するスラグ中の燐分が溶
銑中に復燐するからである。また、溶融状態の脱燐スラ
グ存在下で脱硫剤を溶銑中へ吹き込んでも、脱燐スラグ
が脱硫反応を阻害するからである。
【0005】しかしながら、溶銑脱燐処理と脱硫処理と
を分けて行う場合、全処理時間が長くなり溶銑温度が低
下し、装入スクラップ量を低減する必要があり、スクラ
ップ比率が低下するという問題がある。
【0006】そのため、LD−ORP法という高炉溶銑
を転炉方式の溶銑処理専用炉を用いて、酸素上底吹き脱
燐処理と底吹き脱硫とを行う方法が文献(CAMP−I
SIJ、VOL4(1991)P.1153)に開示さ
れている。
【0007】LD−ORPの最大の利点は、転炉での粉
体底吹き機能を活用し、脱燐中はCaCO3 の吹き込み
による攪拌力の確保・脱燐促進を図るとともに、脱硫処
理中は脱硫剤の高速吹き込みによって短時間脱硫が可能
なことである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は、
溶銑脱燐処理後、脱燐スラグを排出しないで続けて脱硫
処理を行うため、溶銑温度の低下という問題を回避でき
るが、溶融脱燐スラグの影響を受けるため、脱硫率が4
0〜50%と低いという問題がある。
【0009】本発明の目的は、溶銑脱燐処理後、脱燐ス
ラグを排出しないで続けて脱硫処理を行う方法におい
て、従来に比べて脱硫率を高くすることができる溶銑の
処理方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々検討を重ね、以下(A)〜(I)の知
見を得た。
【0011】(A)CaOによる脱燐反応は下記(1)
式にて進行する。 3(CaO)+5(FeO)+2[P]=3CaO・P2 5+5[Fe](1) ( ):スラグ内、[ ]:溶銑内を示す。上記溶銑脱燐
反応を効率的に進めるには、CaO量を増加させ、しか
も溶融させることが必要である。
【0012】ところが、CaOの融点は約2570℃で
あり、溶銑温度(1300〜1400℃)よりかなり高
く、CaOを溶融させるためCaF2 フラックスを用い
ざるを得なかった。しかし、溶銑中へのCaF2 添加
は、耐火物の溶損を促進するという問題があり、CaF
2 を使用しないでCaOを溶融させる方法が求められて
いた。
【0013】(B)CaOを効率よく溶融する方法を検
討した結果、CaO含有脱燐剤を酸素をキャリアーガス
として溶銑に吹き付けると、CaOが溶融し効率的な脱
燐処理が可能となることを見出した。
【0014】(C)CaO含有脱燐剤を酸素をキャリア
ーガスとして溶銑に吹き付けると、吹き付け部の溶銑温
度が2000℃以上の高温となり、しかも酸素と溶銑と
の反応により(FeO)が多量に生成する。
【0015】この高温で(FeO)が多量に生成してい
る場所(以下、火点ともいう)にCaOを吹き付ける
と、CaOがFeOと反応して融点の低い化合物を生成
する。従って、添加されたCaOは極めて速やかに溶融
化(スラグ化ともいう)し、脱燐反応が効率的に進行す
る。
【0016】(D)低Si溶銑([Si]≦0.1重量
%(以下、単に%で重量%を表す))を脱燐する場合、
SiO2 の生成が少なくなるため、スラグ塩基度(重量
比:CaO/SiO2 )が非常に高くなり生成スラグの
融点が上がるため脱燐終了時にはスラグが固化する。
【0017】しかし、酸素をキャリアーガスとして溶銑
に吹き付けられたCaOは火点付近ではスラグ化するた
め、脱燐に十分寄与し、処理後の溶銑中の[P]濃度を
0.025%以下にすることができる。
【0018】すなわち、酸素をキャリアーガスとして溶
銑に吹き付けられたCaOは火点付近ではスラグ化し、
脱燐に十分寄与する。しかし、吹き付け処理を終了する
と、直ちにスラグが固化する。
【0019】(E)一方、通常溶銑([Si]約0.3
%)を脱燐する場合でも、酸素をキャリアーガスとして
溶銑にCaOを吹き付けて、塩基度(重量比:CaO/
SiO2 )を1.7以上にまで高めると、スラグ融点が
急激に上がり、スラグが固化す る。
【0020】しかし、上記(D)の場合と同様に、酸素
をキャリアーガスとして溶銑に吹き付けられたCaOは
火点付近ではスラグ化するため、脱燐に十分寄与し、処
理後の溶銑中の[P]濃度を0.025%以下にするこ
とができる。
【0021】(F)更に、この様に脱燐スラグが固化す
ると、スラグ中の(P2 5 )が溶銑中の[C]によっ
て還元される速度が低下するため、復燐はほとんど生じ
ない。
【0022】(G)脱燐スラグが固化した後に、脱硫剤
を溶銑に吹き込むと、脱燐スラグが溶融状態である場合
に比べ、非常に効率よく脱硫できる。これは、脱硫剤と
固化した脱燐スラグとの反応速度が極めて遅く、脱燐ス
ラグが脱硫反応をほとんど阻害しないからである。
【0023】(H)また、脱硫剤による脱燐スラグの還
元反応も生じにくいため、脱硫処理時の復燐反応もほと
んど生じない。
【0024】本発明は、以上の知見に基づいて成された
もので、その要旨は、下記の通りである。 (1)酸素をキャリアーガスとしてCaO含有脱燐剤を
溶銑に吹き付けて脱燐し、脱燐処理後のスラグ塩基度
(重量比:CaO/SiO2 )を1.7以上とした脱燐
スラグを排出することなく脱硫剤を脱燐処理後の溶銑中
に吹き込んで脱硫することを特徴とする溶銑の処理方
法。
【0025】(2)CaO含有脱燐剤が、CaO分と、
Al2 3 分、Fe2 3 分の内少なくとも一種とを含
有することを特徴とする上記(1)に記載の溶銑の処理
方法。
【0026】(3)脱硫剤が、CaO、CaO含有金属
Al、Na2 CO3 、CaC2 、金属Mgの内少なくと
も一種を含有することを特徴とする上記(1)または
(2)に記載の溶銑の処理方法。
【0027】
【発明の実施の形態】脱燐に使用する炉としては、上底
吹き転炉が良い。しかしながら、脱燐処理は、脱炭より
負荷が軽いので、脱燐専用炉を用いることもできる。
【0028】酸素をキャリアーガスとしてCaO含有脱
燐剤を溶銑に吹き付けるには、上吹きランスが使用でき
る。キャリアーガスとして使用する酸素は、工業用の純
酸素が使用できる。使用する酸素量は溶銑1トン(以
下、単にtともいう)当たり7〜13kgが望ましい。
【0029】その理由は、7kg/t満では脱燐に必要
な酸素量を付与できないおそれがあり、13kg/tを超え
ると過剰な脱炭反応が生じ、この後の脱炭工程での熱源
不足を生じるおそれがあるからである。
【0030】また、CaO添加量は溶銑中の[Si]濃
度や[P]濃度に依存するが、溶銑中の[P]濃度が約
0.1%の場合、溶銑t当たり5〜20kgが望まし
い。CaO量が5kg未満では、スラグ中CaOの活量
が小さすぎて溶銑中の[P]をスラグ中の(FeO)で
酸化しても、スラグ中に燐酸カルシウム(例えば3Ca
O・P2 5 )の形で安定して固定できない可能性があ
る。その結果、処理後の[P]を目標値:0.025%
以下にできないおそれがある。
【0031】一方、20kgを超えてCaOを溶銑に吹
き付けても、脱燐率は飽和し、ほとんど変わらないおそ
れがある。脱燐剤はCaO分と、Al2 3 分、Fe2
3 分の少なくとも一種とを含有すると脱燐率が向上で
きて好ましい。
【0032】CaO分にAl2 3 を混合した場合、C
aOがAl2 3 と反応して融点が降下し、火点付近に
おけるCaOのスラグ化がさらに促進され脱燐率が向上
できる。CaO量に対するAl2 3 量の重量比(Al
2 3 /CaO)は、1/20〜1/2とするのが望ま
しい。
【0033】その理由は1/20より小さいと、Al2
3 によるCaOの融点降下効果が小さすぎて、脱燐率
向上に寄与できないおそれがあり、1/2より大きい
と、脱燐率向上が飽和し、スラグ量が増加するおそれが
あり好ましくないからである。
【0034】また、CaO分にFe2 3 を混合した場
合、火点付近における(FeO)濃度が増加するため、
火点付近におけるCaOのスラグ化がAl2 3 を混合
した場合と同様に促進され、さらに脱燐反応が進行する
領域の酸素ポテンシャルが増加するため脱燐率が飛躍的
に向上できる。
【0035】CaO分に対するFe2 3 の重量比(F
2 3 /CaO)を1/2以下とするのが望ましい。
【0036】その理由は、Fe2 3 は冷却能が大きい
ので、1/2を超えて添加しても火点における酸素ポテ
ンシャルは増加するものの、火点の温度が低下してCa
Oのスラグ化が困難となるおそれがあるからである。
【0037】CaOにAl2 3 およびFe2 3 を適
当量添加混合すると、相乗効果により脱燐率は飛躍的に
向上するので、さらに好ましい。脱燐処理後のスラグ塩
基度(重量比:CaO/SiO2 )としては1.7以上
とする。
【0038】スラグ塩基度が1.7未満であると、スラ
グが十分に固化しないおそれがあるからである。CaO
添加溶銑脱燐処理後、脱燐スラグを排出することなくC
aO、CaO含有金属Al、Na2 CO3 、CaC2
金属Mgの内少なくとも一種を含有する脱硫剤を添加す
ると、脱硫率60%以上を達成できる。
【0039】脱硫剤を脱燐溶銑中に添加する方法は、底
吹き羽口、浸漬ノズルが使用できる。なお、Na2 CO
3 以外は全て強還元性物質なので、脱燐スラグ中の(P
2 5)を還元して復燐を生じる可能性があるが、脱燐
スラグが脱燐処理終了時には固化しているため復燐は認
められない。
【0040】CaO含有脱燐剤および脱硫剤の粒径は、
10〜1000μmであればよい。10μm未満とする
には、製造コストが非常に高くなるおそれがあり、10
00μmを超えるとキャリアーガスと混合してもスムー
スに流れないため配管内に堆積するおそれがあるからで
ある。
【0041】
【実施例】(比較例)試験転炉に成分が[C]約4.5
%、[Si]約0.25%、[P]約0.10%、
[S]約0.025%、脱燐処理前温度1320℃の溶
銑2tを装入した。
【0042】次に溶銑へ塊状(平均粒径:30mm)の鉄
鉱石24kg、塊状(平均粒径:30mm)の生石灰1
9.3kgを上置き添加し、塩基度(重量比:CaO/
SiO2 )を1.8とした後、上吹きランスから溶銑t
当たり1.3Nm3 /min の酸素を約7分間溶銑に吹き
付けた。
【0043】また、処理中底吹き羽口からはArガスを
溶銑t当たり、0.50Nm3 /min 吹き込んで溶銑お
よびスラグを攪拌した。脱燐吹錬終了時の溶銑温度は1
350℃、スラグ塩基度(重量比:CaO/SiO2
1.5で、処理後の[P]濃度は0.024%、[S]
0.024%、(T.Fe)10%であった。
【0044】そして、リンス(上吹きランスから酸素を
溶銑に吹き付けない状態で、底吹き羽口からArガスを
継続して吹き込んで溶銑およびスラグを攪拌する操作を
いう)を3分行った後、底吹き羽口から溶銑中へ溶銑t
当たり4kgのNa2 CO3を4分間で吹き込んだ。な
お、リンスを3分行ってもスラグフォーミングは鎮静し
きらず、スラグは半溶融状態であった。
【0045】Na2 CO3 吹き込み終了時の溶銑中の
[S]濃度は0.015%であり、脱硫率は40%と低
かった。なお、脱硫処理中に復燐は進行せず、溶銑中の
[P]濃度は0.024%のままだった。
【0046】(本発明例1)試験転炉に成分が[C]約
4.5%、[Si]約0.24%、[P]約0.10
%、[S]約0.024%、脱燐処理前温度1315℃
の溶銑2tを装入した。
【0047】次に溶銑へ塊状(平均粒径:30mm)の鉄
鉱石24kgを上置き添加した後、上吹きランスから溶
銑t当たり1.3Nm3 /min の酸素と共に粉状(平均
粒径:100μm)のCaO19.6kgを約7分間溶
銑に吹き付けて塩基度(重量比:CaO/SiO2 )を
1.9とした。
【0048】また、処理中底吹き羽口からはArガスを
溶銑t当たり、0.50Nm3 /min 吹き込んで溶銑お
よびスラグを攪拌した。脱燐吹錬終了時の溶銑温度は1
345℃、塩基度(重量比:CaO/SiO2)1.9
で、処理後の[P]濃度は0.018%、[S]0.0
24%、(T.Fe)8%であった。
【0049】そして、リンスを2分行った後、底吹き羽
口から溶銑中へ溶銑t当たり4kgの粉状(平均粒径:
200μm)のNa2 CO3 を4分間で吹き込んだ。な
お、リンスを2分行うと、スラグフォーミングは完全に
鎮静し、スラグはほぼ固化していた。
【0050】Na2 CO3 吹き込み終了時の溶銑中の
[S]濃度は、0.005%であり脱硫率は79%と高
かった。また脱硫処理中に復燐はなく、溶銑中の[P]
濃度は0.018%と低く、目標[P]濃度の0.02
5%以下を達成できた。
【0051】(本発明例2)スクラップ30kgを事前
に装入しておいた試験転炉に、成分が[C]約4.5
%、[Si]約0.10%、[P]約0.10%、
[S]約0.024%、脱燐処理前温度1315℃の溶
銑2tを装入した。
【0052】次に溶銑へ塊状(平均粒径:30mm)の鉄
鉱石24kgを上置き添加した後、上吹きランスから溶
銑t当たり1.3Nm3 /min の酸素と共に粉状(平均
粒径:100μm)のCaO15kgを約7分間溶銑に
吹き付けて塩基度(重量比:CaO/SiO2 )を3.
5とした。また、処理中底吹き羽口からはArガスを溶
銑t当たり、0.50Nm3 /min 吹き込んで溶銑およ
びスラグを攪拌した。
【0053】脱燐吹錬終了時の溶銑温度は1344℃、
塩基度(重量比:CaO/SiO2)3.4で、処理後
の[P]濃度は0.020%、[S]0.020%、
(T.Fe)8%であった。なお、吹錬終了直後にスラ
グはほぼ固化した。そこで直ちに、底吹き羽口から溶銑
中へ溶銑t当たり4kgの粉状(平均粒径:200μ
m)の90%CaO−10%Alを4分間で吹き込ん
だ。
【0054】90%CaO−10%Al吹き込み終了時
の溶銑中の[S]濃度は0.007%であり、脱硫率は
71%と高かった。また脱硫処理中に復燐はなく、溶銑
中の[P]濃度は0.020%と低く、目標[P]濃度
の0.025%以下を達成できた。
【0055】(本発明例3)試験転炉に成分が[C]約
4.5%、[Si]約0.25%、[P]約0.10
%、[S]約0.025%、脱燐処理前温度1315℃
の溶銑2tを装入した。
【0056】次に溶銑へ塊状の鉄鉱石24kgを上置き
添加した後、上吹きランスから溶銑t当たり1.3Nm
3 /min の酸素と共に粉状(平均粒径:100μm)の
80%CaO−20%Al2 3 混合物24.5kgを
約7分間溶銑に吹き付けて塩基度(重量比:CaO/S
iO2 )を1.8とした。
【0057】また、処理中底吹き羽口からはArガスを
溶銑t当たり、0.50Nm3 /min 吹き込んで溶銑お
よびスラグを攪拌した。脱燐吹錬終了時の溶銑温度は1
340℃、塩基度(重量比:CaO/SiO2)1.8
で、処理後の[P]濃度は0.014%、[S]0.0
24%、(T.Fe)8%、(Al2 3 )12%であ
った。
【0058】そして、リンスを2分行った後、底吹き羽
口から溶銑中へ溶銑t当たり4kgの粉状(平均粒径:
200μm)のCaC2 を4分間で吹き込んだ。なお、
リンスを2分行うと、スラグフォーミングは完全に鎮静
し、スラグはほぼ固化していた。
【0059】CaC2 吹き込み終了時の溶銑中の[S]
濃度は0.002%であり、脱硫率は92%と高かっ
た。また脱硫処理中に復燐はなく、溶銑中の[P]濃度
は0.014%と低く、目標[P]濃度の0.025%
以下を達成できた。
【0060】(本発明例4)試験転炉に成分が[C]約
4.5%、[Si]約0.24%、[P]約0.10
%、[S]約0.023%、脱燐処理前温度1318℃
の溶銑2tを装入した。
【0061】次に溶銑へ塊状(平均粒径:30mm)の鉄
鉱石18kgを上置き添加した後、上吹きランスから溶
銑t当たり1.3Nm3 /min の酸素と共に粉状(平均
粒径:100μm)の70%CaO−10%Al2 3
−20%Fe2 3 混合物30kgを約7分間溶銑に吹
き付けて塩基度(重量比:CaO/SiO2 )を2.0
とした。
【0062】また、処理中底吹き羽口からはArガスを
溶銑t当たり、0.50Nm3 /min 吹き込んで溶銑お
よびスラグを攪拌した。脱燐吹錬終了時の溶銑温度は1
342℃、塩基度(重量比:CaO/SiO2)2.0
で、処理後の[P]濃度は0.002%、[S]0.0
24%、(T.Fe)8%、(Al2 3 )5%であっ
た。
【0063】そして、リンスを2分行った後、底吹き羽
口から溶銑中へ溶銑t当たり4kgの粒状(平均粒径:
500μm)の金属Mgを4分間で吹き込んだ。なお、
リンスを2分行うと、スラグフォーミングは完全に鎮静
し、スラグはほぼ固化していた。
【0064】金属Mg吹き込み終了時の溶銑中の[S]
濃度は0.003%であり、脱硫率は87%と高かっ
た。また脱硫処理中に復燐はなく、溶銑中の[P]濃度
は0.002%と低く、目標[P]濃度の0.025%
以下を達成できた。
【0065】(本発明例5)スクラップ30kgを事前
に装入しておいた試験転炉に、成分が[C]約4.5
%、[Si]約0.10%、[P]約0.10%、
[S]約0.024%、脱燐処理前温度1315℃の溶
銑2tを装入した。
【0066】次に溶銑へ塊状(平均粒径:30mm)の鉄
鉱石24kgを上置き添加した後、上吹きランスから溶銑
t当たり1.3Nm3 /min の酸素と共に粉状(平均粒
径:100μm)のCaO15kgを約7分間溶銑に吹
き付けて塩基度(重量比:CaO/SiO2 )を3.5
とした。
【0067】また、処理中底吹き羽口からはArガスを
溶銑t当たり、0.50Nm3 /min吹き込んで溶銑お
よびスラグを攪拌した。脱燐吹錬終了時の溶銑温度は1
342℃、塩基度(重量比:CaO/SiO2)3.4
で、処理後の[P]濃度は0.020%、[S]0.0
20%、(T.Fe)8%であった。
【0068】また、吹錬終了直後にスラグはほぼ固化し
た。そこで直ちに、底吹き羽口から溶銑中へ溶銑t当た
り4kgの粉状(平均粒径:200μm)のCaO単体
を4分間で吹き込んだ。
【0069】CaO吹き込み終了時の溶銑中の[S]濃
度は0.008%であり、脱硫率は67%と高かった。
また脱硫処理中に復燐はなく、溶銑中の[P]濃度は
0.0020%と低く、目標[P]濃度の0.025%
以下を達成できた。
【0070】
【発明の効果】本発明によれば、(1)転炉または転炉
型の溶銑予備処理専用炉を用いて、脱燐処理後、スラグ
を排出することなく続けて脱硫処理を行うことができ
る。(2)脱硫率は従来法の50%を大きく凌駕するを
実現できるのである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素をキャリアーガスとしてCaO含有
    脱燐剤を溶銑に吹き付けて脱燐し、脱燐処理後のスラグ
    塩基度(重量比:CaO/SiO2 )を1.7以上とし
    た脱燐スラグを排出することなく脱硫剤を脱燐処理後の
    溶銑中に吹き込んで脱硫することを特徴とする溶銑の処
    理方法。
  2. 【請求項2】CaO含有脱燐剤が、CaO分と、Al2
    3 分、Fe2 3 分の内少なくとも一種とを含有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の溶銑の処理方法。
  3. 【請求項3】脱硫剤が、CaO、CaO含有金属Al、
    Na2 CO3 、CaC2 、金属Mgの内少なくとも一種
    を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の
    溶銑の処理方法。
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CN104060049A (zh) * 2013-09-16 2014-09-24 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种脱硫脱磷剂和半钢同时脱硫脱磷的方法

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