JP2002105519A

JP2002105519A - 溶銑の脱硫脱燐方法

Info

Publication number: JP2002105519A
Application number: JP2000294848A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Miyamoto; 健一郎宮本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2002-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】スラグの液相率を高め、溶銑の脱硫処理及び
脱燐処理に使用する生石灰の使用量を節減し、脱硫効率
や脱燐効率を向上することができる溶銑の脱硫脱燐方法
を提供する。【解決手段】脱珪処理された溶銑１１にランス２３を
浸漬し、生石灰とアルミドロスを吹き込んで脱硫処理を
行った後に、ランス２３から脱燐フラックスを吹き込む
と共に、上吹きランス２４から気体酸素を吹き付けて脱
燐処理を行うに当たり、脱硫処理後のスラグ２８の組成
を塩基度２．０〜５．０、Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度を１０〜２５
重量％にして脱燐処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱硫フラックスや
脱燐フラックスを添加して溶銑中に含まれる硫黄や燐を
除去する溶銑の脱硫脱燐方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶鋼の溶製は、珪素を除去してか
ら脱硫、脱燐処理を施した溶銑を精錬炉に装入し、吹酸
して脱炭精錬を行いながら含まれる不純物を除去し、合
金鉄を添加して所定の成分に調整することにより行われ
ている。この溶銑の脱硫、脱燐処理においては、容器
（トピードカー）に入れた溶銑に、脱硫フラックスや脱
燐フラックスと酸化剤を添加して攪拌したり、これ等の
フラックスと酸化剤をランス等を用いて吹き込む（イン
ジェクション）ことにより硫黄（Ｓ）や燐（Ｐ）を除去
するいわゆる溶銑の予備処理が行われる。溶銑の予備処
理では、脱硫処理と脱燐処理を別々の工程で行ったり、
この処理工程を連続して行う方法等がある。特に、脱硫
や脱燐を連続して行う方法では、処理時間の短縮や排滓
等の作業の簡素化を図れる利点を有するが、脱硫処理や
脱燐処理に用いるフラックスの使用量が増加して処理コ
ストが上昇したり、脱燐処理時に復硫（復Ｓ）が生じて
到達Ｓ濃度が高くなる等の問題がある。この対策とし
て、特開昭６３−８６８１０号公報に記載されているよ
うに、高炉等から出銑された温度の高い溶銑に、ランス
を浸漬して脱硫用のフラックスを吹き込んで脱硫処理を
行った後、脱珪剤を添加して脱珪処理を行う。次いでラ
ンスを介して脱燐フラックスを吹き込む際に、スラグの
組成をＳｉＯ₂ とＰ₂ Ｏ₅ の合計量に対するＣａＯ量の
比（スラグ塩基度）が３．０以上になるように、生石灰
の量を調整することにより、復硫を防止しながら連続し
て脱硫、脱珪、脱燐処理することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３−８６８１０号公報に記載された方法では、脱燐処
理を行う際に、スラグ塩基度のみを３．０以上に高める
ため、スラグの滓化性が悪くなりスラグの液相率が低下
して、添加した脱燐フラックスによる脱燐反応が低下
し、脱燐に限界を生じて脱燐処理後の到達燐濃度が高く
なる。しかも、溶銑中の燐濃度を低減するには、さらに
多量の脱燐フラックス（生石灰）の吹き込みが必要にな
り、フラックス原単位や処理コストの上昇を招く。更
に、スラグの滓化不良によって、スラグが硬くなるた
め、脱燐反応の低下に加えて処理中のスラグや溶銑のサ
ンプリングが困難になる場合がある。その結果、作業性
が悪化したり、処理過程で溶銑の燐濃度を的確に把握で
きず、燐濃度に応じた正確な脱燐フラックス量の添加が
行えず、脱燐作業の不安定化や前記フラックス原単位の
上昇等が顕著になると言う問題がある。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、スラグの液相率を高め、溶銑の脱硫処理及び脱燐処
理に使用する生石灰の使用量を節減し、脱硫効率や脱燐
効率を向上することができる溶銑の脱硫脱燐方法を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る溶銑の脱硫脱燐方法は、脱珪処理された溶銑にラン
スを浸漬し、生石灰とアルミドロスを吹き込んで脱硫処
理を行った後に、前記ランスから脱燐フラックスを吹き
込むと共に、上吹きランスから気体酸素を吹き付けて脱
燐処理を行うに当たり、前記脱硫処理後のスラグの組成
を塩基度２．０〜７．０、Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度を５〜２５重
量％にして脱燐処理を行う。この方法により、脱硫処理
中のスラグの融点が低くなってスラグの液相率を高めら
れ、脱硫反応を促進することができる。しかも、低い融
点のスラグにより、後で添加する脱燐フラックスの液相
化（滓化）が促進され、脱燐反応を向上することができ
る。脱硫処理後のスラグの組成の塩基度が２．０未満に
なると、スラグ中のＣａＯの活量が低下して脱硫反応が
悪くなり、到達Ｓ濃度が高くなる。一方、塩基度が７．
０を超えると、脱硫用のＣａＯ原単位の増加と生成する
スラグ量の増加により、脱燐処理時にスロッピングが発
生して操業が不安定になる。Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度が５重量％
未満になると、塩基度が２以上の領域でスラグの液相化
が悪くなり、脱硫反応、脱燐反応の低下と処理中のサン
プリングが困難になり、作業性も悪化する。Ａｌ₂ Ｏ₃
濃度が２５重量％を超えると、スラグの液相化がそれ以
上向上せず、逆にスラグ量の増加によるスロッピングが
発生し易くなる。

【０００６】ここで、前記脱硫処理を行った後に、前記
ランスを上昇してから不活性ガスを吹き込んで、スラグ
と溶銑の界面を２〜５分間攪拌した後、前記脱燐処理を
行うと好ましい。これにより、スラグと溶銑の界面を積
極的に攪拌し、スラグと溶銑を接触させて脱硫反応を促
進して到達Ｓ濃度を低減することができる。しかも、攪
拌によって、スラグの液相率が高められ、且つ、均一化
されるので、引き続き行う脱燐反応時のスラグ・メタル
間の反応（パーマネント反応）が促進され、脱燐反応が
より向上する。攪拌時間が２分未満では、スラグの液相
化及び均一化が不十分となり、パーマネント反応も不十
分となり脱硫反応、脱燐反応が低下する。一方、攪拌時
間が５分を超えると、スラグの液相化及び均一化が飽和
し、処理時間の延長を招き、生産性が低下する。

【０００７】更に、前記脱硫処理と前記脱燐処理は、同
じ容器を用ることができる。同じ容器で、脱硫処理と脱
燐処理を行うことができ、処理に伴う熱ロスを抑制し、
しかも、排滓作業を省略して高い脱硫効率、脱燐効率が
得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１は本発明の一実施の形態に係る
溶銑の脱硫脱燐方法に用いる予備処理装置の全体図であ
る。図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る溶
銑の脱硫脱燐方法に用いる予備処理装置１０は、溶銑１
１を入れた容器の一例である受銑口１２を設けたトピー
ドカー１３と、トピードカー１３の受銑口１２の上方
に、それぞれに切り出し弁１４、１５を設けた脱硫フラ
ックスの貯蔵タンク１６及び脱燐フラックスの貯蔵タン
ク１７を配置している。貯蔵タンク１６、１７には、貯
蔵タンク１６、１７から切り出されたフラックスを吹き
込みタンク１８に搬送するための圧送管１９が設けら
れ、その圧送管１９の先端側に圧送管１９と吹き込みタ
ンク１８の連通を遮断する遮断弁２０を有している。更
に、吹き込みタンク１８の下部に設けた切り出しバルブ
２１の下方には、フレキシブルホース２２と、図示しな
い昇降装置に把持されてフレキシブルホース２２に連通
し、先端に複数の吐出孔２７を設けたランス２３と、溶
銑１１の表面及びスラグ２８に酸素を吹き付ける上吹き
ランス２４を備えている。また、フレキシブルホース２
２の上端部には、不活性ガスの圧力源に連通し、ランス
２３に不活性ガスを供給する不活性ガス管２５及び開閉
弁２６を設けている。

【０００９】次に、本発明の一実施の形態に係る溶銑の
脱硫脱燐方法について、予備処理装置１０を用いた場合
で詳しく説明する。まず、脱珪処理を施してからトピー
ドカー１３に入れた２５０トンの溶銑１１に、切り出し
弁１４を開いて貯蔵タンク１６に予め配合して貯蔵した
生石灰とアルミドロスからなる脱硫フラックスを圧送管
１９内に切り出し、窒素等の搬送気体を用いて吹き込み
タンク１８に搬送する。この脱硫フラックスは、生石灰
にアルミドロスを５〜２５重量％配合したものを５〜１
０ｋｇ／溶銑トン使用する。そして、吹き込みタンク１
８の切り出しバルブ２１を開き、搬送気体と共に脱硫フ
ラックスを溶銑１１内に浸漬したランス２３に供給し、
吐出孔２７から溶銑１１内に吹き込みを行う。脱硫フラ
ックスの吹き込みにより、生石灰が溶銑１１に直接接触
して起きる脱硫反応と、スラグ２８と溶銑１１の界面で
起きる下記（１）式の脱硫反応の相乗作用により、Ｃａ
Ｓとしてスラグ２８に捕捉され、溶銑１１中の硫黄
（Ｓ）を低減することができる。ＣａＯ＋Ｓ＋Ｃ＝ＣａＳ＋ＣＯ↑ ・・・・・（１）この脱硫処理中にスラグ２８をサンプリングして分析す
ることにより、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ）及び
Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度を把握し、脱硫処理を終了する際のスラ
グ２８の組成がスラグ塩基度２．０〜７．０、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 濃度５〜２５重量％になるように考慮して、生石灰あ
るいはアルミドロスの吹き込み量を予め調整する。

【００１０】特に、脱硫処理は、アルミドロスを５〜２
５重量％配合した脱硫フラックスを用いるので、アルミ
ドロスの低融点化の働きにより、溶け難い生石灰の溶解
を良好にして生成したスラグ２８の液相率を飛躍的に高
め、スラグ・メタル間の脱硫反応（パーマネント反応）
をより促進することができ、到達Ｓ濃度を効率良く低減
することができる。その結果、脱硫処理に使用する生石
灰の原単位と脱硫コストを低減することができ、処理時
間を短縮することができる。

【００１１】脱硫処理を終了した後、ランス２３を上昇
して、溶銑１１の表面（スラグ２８と溶銑１１の界面）
近傍にランス２３の吐出孔２７を移動し、不活性ガス管
２５に設けた開閉弁２６を開き、同時に、吹き込みタン
ク１８の切り出しバルブ２１を閉じて不活性ガスの一例
であるアルゴンガスをランス２３に供給して吐出孔２７
から吹き込みを行う。この吹き込み時間は２〜５分間と
している。このアルゴンガス吹き込みにより、スラグ２
８と溶銑１１の接触界面が強制的に攪拌され、スラグ２
８と溶銑１１のエマルジョン化と溶銑１１からの熱伝達
によって、滓化（溶融）が促進されて液相率が高めら
れ、同時にスラグ２８の均一化を図ることができる。そ
の結果、脱硫処理の終了後においても、高液相率と攪拌
の相乗作用によってパーマネント反応による溶銑１１の
脱硫を行うことができる。

【００１２】次に、攪拌の後に行う脱燐処理において
は、再びランス２３を溶銑１１に浸漬しておき、切り出
し弁１５を開いて貯蔵タンク１７に予め貯蔵しておいた
脱燐フラックス（生石灰とアルミナ）を圧送管１９内に
切り出し、窒素、空気等の搬送気体を用いて吹き込みタ
ンク１８に搬送する。そして、脱硫処理の場合と同様に
吹き込みタンク１８の切り出しバルブ２１を開き、搬送
気体と共に脱燐フラックスを溶銑１１内のランス２３に
供給して、吐出孔２７から溶銑１１内に吹き込みを行
う。脱燐フラックスの吹き込みと同時に、酸素圧源に連
通した上吹きランス２４を受銑口１２内に挿入し、スラ
グ２８の表面（又は溶銑の表面）に、５〜１５Ｎｍ³／
溶銑トンの酸素を吹き付ける。この脱燐処理において
は、予めスラグ２８の反応性を高めておき、しかも、そ
の組成を大幅に変化させることなく脱燐フラックスの吹
き込みを行うことが重要であり、具体的には、スラグ塩
基度を２．０〜７．０、Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度を５〜２５重量
％にして液相率を高めることにより、スラグ・メタル間
の脱燐反応（パーマネント反応）を促進することがで
き、到達Ｐ濃度を効率良く低減することができる。しか
も、酸素の吹き付けによって生成する酸化性スラグによ
る復硫を最小限に抑制して脱燐効率を高めることがで
き、脱燐処理と脱硫処理に使用する生石灰の原単位と処
理コストを低減することができる。脱燐処理を終了した
後は、脱燐フラックスの吹き込み用のランス２３及び酸
素の吹き付け用の上吹きランス２４を受銑口１２の外ま
で上昇して処理を終了する。そして、脱硫処理と脱燐処
理を行った溶銑は、転炉、電気炉等の精錬炉に装入され
て脱炭等の精錬が行われる。

【００１３】

【実施例】次に、溶銑の脱硫脱燐方法の実施例について
説明する。高炉から硫黄濃度が０．０３５重量％、燐濃
度が０．１００重量％の溶銑２５０トンをトピードカー
１３に受銑し、この溶銑１１に脱硫フラックスとして生
石灰とアルミドロスの量を調整して浸漬したランス２３
から吹き込みを行い、脱硫処理後のスラグのＣ／Ｓ（塩
基度）及びＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度、脱硫処理後のガス吹き込み
時間（攪拌時間）を変化させて処理を行った。そして、
この時のガス吹き込み後（攪拌後）の〔％Ｓ〕、脱Ｐ処
理後〔％Ｐ〕及び作業性と生産性、総合評価について調
査した。その結果を表１に示す。実施例１及び実施例２
は、脱硫処理後のＣ／Ｓ及びＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度、脱硫処理
後の攪拌時間について、いずれも本発明の範囲を満足し
ている場合であり、ガス吹き込み後の〔％Ｓ〕及び脱Ｐ
処理後〔％Ｐ〕、スロッピングやサンプリング不良等が
無く（○）、生産性も良好（○）であり、総合評価とし
て良い（○）結果が得られた。実施例３は、脱硫処理後
のＣ／Ｓが下限値である２．０、実施例４は、脱硫処理
後のＣ／Ｓが上限値である７．０にした場合であり、ス
ロッピングやサンプリング不良等が無く（○）、生産性
も良好（○）であり、総合評価として良い（○）結果が
得られた。実施例５は、脱硫処理後のＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度が
下限値である５重量％、実施例６は、脱硫処理後のＡｌ
₂ Ｏ₃ 濃度が上限値である２５重量％にした場合であ
り、スロッピングやサンプリング不良等が無く（○）、
生産性も良好（○）であり、総合評価として良い（○）
結果が得られた。実施例７は、脱硫処理後のガス吹き込
み時間を下限値である２分に、実施例８は、脱硫処理後
のガス吹き込み時間を上限値である５分にした場合であ
り、スロッピングやサンプリング不良等が無く（○）、
生産性も良好（○）であり、総合評価として良い（○）
結果が得られた。

【００１４】

【表１】

【００１５】これに対して、比較例１〜６は、本発明の
条件の内のいずれかを満足しない場合であり、特に、比
較例１、３、５では、それぞれ脱硫及び脱燐に必要な生
石灰の不足、滓化不良によるスラグの液相率の低下、攪
拌不足によるスラグの液相率の低下等から、いずれもガ
ス吹き込み後の〔％Ｓ〕及び脱Ｐ処理後〔％Ｐ〕が高く
なり、総合評価として悪い（×）結果であった。更に、
比較例２は、脱硫処理後のＣ／Ｓが７．８と高くなり過
ぎてスラグの液相率が低下してサンプリングに支障を生
じ（×）、生産生がやや低下して（△）総合評価として
悪い（×）結果になった。比較例４は、脱硫処理後のＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 濃度が高くなり過ぎてスラグの液相率が高くな
り、処理中にスロッピングが発生し、生産生がやや低下
して（△）総合評価として悪い（×）結果になった。比
較例６は、脱硫処理後のガス吹き込み時間を長くし過ぎ
た場合であり、処理時間の延長を招いて生産性が低下し
たり（×）、耐火物等の損耗が発生し、総合評価として
悪い（×）結果になった。

【００１６】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨
を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲であ
る。例えば、攪拌に用いる不活性ガスとしては、アルゴ
ンガスの他に窒素ガス、空気等を用いることができ、そ
の吹き込み方法も別のランスを用いて、溶銑の表面近傍
に吹き込んで、スラグと溶銑を積極的に攪拌することが
できる。更に、スラグに含まれるＣａＯ濃度、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 濃度の調整を行う際に、脱硫フラックスで不足する量
を受銑口からスラグに添加することもできる。また、脱
硫用のフラックスは、生石灰に配合するものとして、ア
ルミドロスの他に、金属Ａｌ、あるいはＡｌ−Ｍｇ等の
アルミ合金を用いることができる。更に、脱硫処理及び
脱燐処理を同じトピードカーで連続して行ったが、これ
に限定されず、別の容器（例えば溶銑鍋）で行うことも
できる。

【００１７】

【発明の効果】請求項１〜３記載の溶銑の脱硫脱燐方法
においては、脱珪処理された溶銑にランスを浸漬し、生
石灰とアルミドロスを吹き込んで脱硫処理を行った後
に、ランスから脱燐フラックスを吹き込むと共に、上吹
きランスから気体酸素を吹き付けて脱燐処理を行うに当
たり、脱硫処理後のスラグの組成を塩基度２．０〜５．
０、Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度を１０〜２５重量％にして脱燐処理
を行うので、スラグの液相率を高く維持し、脱硫効率及
び脱燐効率を良好にして到達Ｓ濃度及び到達Ｐ濃度を低
減させることができ、溶銑の脱硫処理及び脱燐処理に使
用する生石灰の使用量を節減し、処理コストを低減する
ことができる。

【００１８】特に、請求項２記載の溶銑の脱硫脱燐方法
においては、脱硫処理を行った後に、ランスを上昇して
から不活性ガスを吹き込んで、スラグと溶銑の界面を２
〜５分間攪拌してから、脱燐処理を行うので、スラグの
液相化をより促進でき、少ないフラックスを用いて脱硫
処理の到達Ｓ濃度と到達Ｐ濃度を安定して低減すること
ができる。

【００１９】請求項３記載の溶銑の脱硫脱燐方法は、脱
硫処理と脱燐処理は、同じ容器を用るので、溶銑の温度
低下を最小限に抑制して後工程の精錬炉の負荷を軽減で
き、しかも、排滓作業を省略して作業の効率化が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る溶銑の脱硫脱燐方
法に用いる予備処理装置の全体図である。

【符号の説明】

１０：予備処理装置、１１：溶銑、１２：受銑口、１
３：トピードカー、１４：切り出し弁、１５：切り出し
弁、１６：貯蔵タンク、１７：貯蔵タンク、１８：吹き
込みタンク、１９：圧送管、２０：遮断弁、２１：切り
出しバルブ、２２：フレキシブルホース、２３：ラン
ス、２４：上吹きランス、２５：不活性ガス管、２６：
開閉弁、２７：吐出孔、２８：スラグ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱珪処理された溶銑にランスを浸漬し、
生石灰とアルミドロスを吹き込んで脱硫処理を行った後
に、前記ランスから脱燐フラックスを吹き込むと共に、
上吹きランスから気体酸素を吹き付けて脱燐処理を行う
に当たり、前記脱硫処理後のスラグの組成を塩基度２．
０〜７．０、Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度を５〜２５重量％にして脱
燐処理を行うことを特徴とする溶銑の脱硫脱燐方法。
【請求項２】請求項１記載の溶銑の脱硫脱燐方法にお
いて、前記脱硫処理を行った後に、前記ランスを上昇し
て不活性ガスを吹き込んで、前記スラグと前記溶銑の界
面を２〜５分間攪拌した後、前記脱燐処理を行うことを
特徴とする溶銑の脱硫脱燐方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の溶銑の予備処理方
法において、前記脱硫処理と前記脱燐処理は、同じ容器
を用いて行うことを特徴とする溶銑の脱硫脱燐方法。