JP2002129220A - 反応効率の高い溶銑脱燐方法 - Google Patents
反応効率の高い溶銑脱燐方法Info
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Abstract
いること無しにスロッピングを抑制して高い反応効率で
高速精錬することを可能とする方法を提供する。 【解決手段】 上底吹き機能を有する精錬炉を用いた、
生石灰と酸素及び/又は酸化鉄による溶銑脱燐処理にお
いて、スラグ塩基度を0.8〜1.8、(T・Fe)を質量パ
ーセントで8〜19%、(S)を0.1%以下とすること
を特徴とする反応効率の良い溶銑脱燐方法。
Description
て、蛍石に代表されるハロゲン化物を用いること無しに
スロッピングを抑制して高い反応効率で高速精錬するこ
とを可能とする方法に関する。
方法は広く用いられている。特に上底吹き機能を有した
精錬炉を用いた方法としては、特開昭58-16007号公報に
開示されているが、塩基度が2以上で酸化鉄が15%と
いう高融点スラグを生成するため、滓化を促進するため
蛍石を多量に使用している。また、特開昭63-93813号公
報に開示されている2基の転炉形式の炉を用いた方法に
おいても、その「脱燐炉で使用される精錬剤としては上
記転炉滓と生石灰以外に酸化鉄及び蛍石を基本の副成分
として配合するのが良い」とされており実施例でも蛍石
を使用している。これらの場合、蛍石は耐火物に大きな
悪影響を与えるという問題がある。
いずに溶銑脱燐の反応効率を向上させる試みはなされて
いる。
鉄、CaOもSiO2を混合して溶融あるいは焼結した
脱燐剤が開示されている。特開昭56-93806号公報では、
塩基度(CaO/SiO2)を1.8〜2.3となるよ
うに配合し2CaO・SiO2になる粉末原料を焼結し
た脱燐剤が開示されている。これらの場合には、溶融又
は焼結に要する費用が高いため実用化には至っていな
い。
を0.6〜2.5、T・Feを10〜30重量%、温度を120
0〜1450℃、上吹き送酸速度を2.5Nm3/min/t以上にす
る方法が開示されており、実施例にも蛍石を使用したと
いう記載は無く処理時間も8分程度となっている。しか
し、実施例から推定される脱燐酸素効率(E)は3%程度
に過ぎない。ここで脱燐酸素効率は(1)式で計算する。 E=902×(処理前[%P]−処理後[%P])/全酸素原単位(Nm3/t) …・(1 )
供給された酸素ガスと、鉄鉱石やリサイクルダスト、リ
サイクルスラグから供給される酸素質量を常温常圧での
ガス体積換算した値の合計である。
された酸素の大部分は脱炭に消費されているため、激し
いスロッピングが生じるとともに、次工程である転炉脱
炭での熱源が不足するという問題が生じる。
脱燐において、塩基度=1.2〜2.0、Al2O3=2〜
16%、(T・Fe)=7〜30%にする方法が開示されてい
る。この場合は、Al2O3を多量に添加するためスラグのM
gO溶解度が増加し、蛍石を使った場合以上に耐火物溶損
を引き起こすとともに、スラグ粘性が上昇し激しくスロ
ッピングが生じる問題がある。
ラグ/メタル界面で発生するCO気泡が粗大化するとと
もにCO気泡の発生速度も低下し、スラグフォーミング
が起こりにくくなることが知られている(鉄と鋼、第7
8年、1992年発行、第11号、58ページ以降)。
しかし、フォーミングと脱燐反応の関係については何ら
開示されていない。
6007号公報や特開昭63-93813号公報に開示された技術に
おける蛍石使用による耐火物溶損という問題、特開平2-
11712号公報や特開昭56-93806号公報で開示された方法
では、溶融又は焼結に要する費用が高いという問題、特
開平7-70626号公報、特開平8-157921号公報に開示され
た、転炉での溶銑脱燐におけるトップスラグ組成を制御
する方法では激しいスロッピングを引き起こすという問
題を解決し、蛍石に代表されるハロゲン化物を用いるこ
と無しにスロッピングを抑制して高い反応効率で高速精
錬することを可能とする方法を提供するものである。
方法にある。 (1) 上底吹き機能を有する精錬炉を用いた、石灰と
酸素及び/又は酸化鉄による溶銑脱燐処理において、ス
ラグ塩基度を0.8以上1.8以下、(T・Fe)を8質量%
以上19質量%以下、スラグ中(S)を0.1質量%以下
とすることを特徴とする反応効率の良い溶銑脱燐方法。 (2) (1)において、スラグ中(MgO)を0.3質
量%以上6質量%以下とすることを特徴とする反応効率
の良い溶銑脱燐方法。 (3) (1)または(2)において、スラグ中(Al
2O3)を2質量%未満とすることを特徴とする反応効率の
良い溶銑脱燐方法。
ラグ中に懸濁している粒鉄とスラグとの反応で進行する
ため、反応界面積は粒鉄量に支配され、さらに、スラグ
中に懸濁する粒鉄量はスラグをフォーミングさせること
で増加させることが可能であるという知見に基づく。本
発明者らによる詳細な実験に基づけば、スラグを粒鉄が
懸濁しやすい状態にフォーミングさせるためにはスラグ
粘性とスラグ中(S)の濃度が重要である。スラグ粘性を
適正とする条件がスラグ塩基度を0.8以上1.8以下、
(T・Fe)をで8質量%以上19質量%以下とする条件で
ある。ここでスラグ塩基度はスラグ中(CaO)とスラグ
中(SiO2)の質量%の比(CaO)/(SiO2)である。スラ
グ塩基度が0.8よりも低い場合には(SiO2)濃度が高く
なるためスラグ粘性が上昇し、逆に、1.8よりも高い
場合にはスラグ中固相の析出量が増加するため、やはり
粘性が急激に増加する。(T・Fe)が8質量%よりも低い
場合にもスラグ融点が上昇しスラグ中固相の析出量が増
加するため粘性が急激に増加する。
は石灰、酸化鉄などの副原料の投入量によって制御す
る。投入量は当該精錬の過去のデータを元にした回帰式
を元に調整することも、処理前溶銑成分、処理後溶銑成
分の目標値、前処理から残ったスラグの量、成分を考慮
して調整することも可能である。
で、さらに、スラグ中の(S)を0.1質量%以下に低下
させるとスラグフォーミングが生じ、その結果、図1に
示すように脱燐酸素効率が向上する。これは、溶鉄表面
で発生した粒鉄がフォーミングを形成するCO気泡とス
ラグ液膜の上昇運動とともにスラグ内部へ運ばれるた
め、スラグ中に懸濁する粒鉄量が増加し、反応界面積が
増えたためと考えられる。
高い場合にはスラグフォーミングが生じにくくなり、送
酸速度を過剰にしてCO発生速度を上昇させても粗大な
気泡が不均一に多量に発生するため、突然にスラグが炉
口からあふれ出すスロッピング現象を引き起こし操業が
不安定となる。このスロッピング現象は、常に一定の高
さまでスラグが膨れているスラグフォーミングとは異な
り、粒鉄が炉外へ飛散するため歩留まり低下や操業トラ
ブル等の悪影響が大きい。図2はスラグ中の(S)が0.
1質量%以下の場合の脱燐酸素効率と塩基度の関係であ
るが、塩基度が0.8以上1.8以下で高い効率が得られ
ている。これも、この領域では粒鉄がフォーミングを形
成するCO気泡とスラグ液膜の上昇運動とともにスラグ
内部へ運ばれるため、スラグ中に懸濁する粒鉄量が増加
し、反応界面積が増えたためと考えられる。これに対し
て、塩基度が0.8よりも低い場合や、1.8よりも高い
場合には、もともと粘性が高くフォーミングしにくいた
め、送酸速度を過剰にしてCO発生速度を上昇させても
粗大な気泡が不均一に発生する。従って、突然、局所的
に激しくスラグが膨れて、スロッピング現象を引き起こ
し操業が不安定となる。スラグ中(S)濃度を0.1質量%
以下とするために、脱燐処理の後に脱硫処理を行う。あ
るいは、脱燐処理の前に脱硫処理を行う場合は、脱硫ス
ラグを排滓し、脱硫スラグの混入量をスラグ中(S)濃
度を0.1質量%以下となるように制御する。
出による粘性増加で規定されるが、上限を19質量%と
したのは、以下の理由による。つまり、(T・Fe)が19
質量%を超えるとスラグ/メタル界面からのCOガス発
生量が(T・Fe)濃度の比例して大きくなるため、スラグ
フォーミングが助長され、ついには、スラグ高さが炉口
を越えるに至る。この場合には、スロッピングのように
突然にスラグが吹き出す現象ではないものの、定常的に
スラグが炉口よりあふれ出るため、歩留まりが著しく低
下する。
することを条件とした理由は、スラグ中に懸濁する粒鉄
を増加できること、スラグ温度を溶銑温度と同一にして
スラグ流動性を確保できること、溶銑の攪拌が十分に強
いため溶銑中[P]の物質移動速度に律速されないためで
ある。上吹きだけの場合には、溶銑の攪拌が不足するた
め溶銑中[P]の物質移動速度が律速し脱燐速度が十分に
高められず、底吹きのみの場合には、溶鉄界面で発生す
る粒鉄が十分に増加させられず、また、スラグ温度が溶
銑温度よりも低くなるためスラグ流動性が確保できない
ため脱燐速度が十分に高められない。精錬炉としては上
底吹き転炉が望ましいが、スラグが溢れない十分な内容
積があれば取鍋形状であっても問題はない。また、上吹
きガスは純酸素が望ましく、底吹きガスは、酸素、不活
性ガス、炭化水素ガスが望ましい。
又は酸化鉄によるものに限定した。脱燐反応は酸化反応
であるため、酸化剤として酸素、酸化鉄の両方、また
は、いずれか一方が必要になる。さらに、生成した燐酸
の活量を低下させるため塩基性酸化物が必要となるが最
も安価な石灰が有利である。石灰としては、生石灰、石
灰石の他に、脱炭滓や脱燐滓に含まれるCaOを再利用す
る場合も包含する。酸化鉄としては鉄鉱石、スケール、
ダストの他に、脱炭滓や脱燐滓に含まれる酸化鉄を再利
用する場合も包含する。石灰の融点を下げるために用い
られている蛍石やアルミナも耐火物溶損を引き起こすた
め用いない。特に、耐火物溶損の観点からスラグ中のF
濃度は0.1%以下とすることが望ましい。
%以上6質量%以下と規定したものである。スラグ中(M
gO)はスラグの融点を上昇させるため6質量%よりも高
くなるとスラグ中固相の析出量が増加するため粘性が急
激に増加し安定したスラグフォーミングが維持できず脱
燐効率が低下する。スラグ中(MgO)が0.3質量%よりも
少ない場合には耐火物溶損が大きくなる。
%未満と規定したものである。(Al2O 3)はスラグの粘性
を上昇させるとともに耐火物溶損を引き起こすため、2
%以上の場合にはスラグ粘性が急激に増加し安定したス
ラグフォーミングが維持できず脱燐効率が低下するとと
もに耐火物溶損が大きくなる。
い限り脱燐処理終了時の値である。脱燐処理終了時の値
とは、吹き止め後の分析値、または、処理前の分析値お
よび投入量から推測する吹き止時点での値をさす。吹き
止め後の分析値とは、脱燐を目的とした石灰と酸素及び
/又は酸化鉄の供給を終了した時点以降のスラグの分析
値で、サブランスなどによるサンプリングにより行う。
あるいはこの時点以降、同一のスラグを用いた新たな精
錬を行わない場合は、出鋼時のサンプリング、排滓後の
スラグパンやスラグヤードからのサンプリングを含む。
本明細書では質量パーセントを単に「%」と示す。
実施した。上吹きランスは7φの4孔ランスを用い、酸
素供給速度は350Nm3/hとした。底吹きは小径集合管
羽口とし窒素を22Nm3/h供給した。
Si:0.45%、Mn:0.23%、P:0.11%、
S:0.012%で温度が1330℃の、約6トンの溶
銑を転炉に装入し、脱燐精錬を7分間行った。脱燐中に
は生石灰を13.2kg/t、鉄鉱石を16.4kg/t、上部バ
ンカーから投入した。処理後はC:3.84%、Si:
0.01%、Mn:0.08%、P:0.017%、S:
0.015%で温度は1365℃であった。生成した脱
燐スラグの組成は、T・Fe:16.3%、CaO:32.1
%、SiO2:29.3%(スラグ塩基度=1.10)、S:0.
025%、P2O5:4.97%、MnO:5.55%、Al2O3:
1.32%、MgO:3.13%、CaF2:0.1%以下で約4
1.2kg/tの量であった。酸素原単位は10.9Nm3/tで
あり脱燐酸素効率は7.7%と高く、スロッピングも無
く安定したスラグフォーミング状況であった。
ン規模の上底吹き転炉を用いた。他の溶解炉で溶製し
た、C:4.35%、Si:0.45%、Mn:0.22
%、P:0.105%、S:0.032%で温度が135
0℃の約6トンの溶銑に、溶銑鍋で生石灰を約5kg/tと
アルミドロスを約0.5kg/tをランスから吹き込み脱硫
を行いSを0.015%まで低下させた。その後、転炉
に装入し、脱燐精錬を8.3分行った。脱燐中には酸素
ガスを470Nm3/hで上吹きするとともに、生石灰を1
3.2kg/t、鉄鉱石を21.6g/t、上部バンカーから投
入した。処理後はC:3.7%、Si:0.01%、M
n:0.08%、P:0.032%、S:0.015%で
温度は1365℃であった。生成した脱燐スラグの組成
は、T・Fe:16.3%、CaO:32.1%、SiO2:29.3
%(スラグ塩基度=1.10)、S:0.215%、、P
2O5:4.97%、MnO:5.55%、Al2O3:1.32%、
MgO:3.13%、CaF2:0.1%以下で約41.2kg/tの
量であった。スラグ中の(S)は脱硫滓の混入によるもの
である。酸素原単位は16.2Nm3/tであり脱燐酸素効率
は4.1%と低く、定常的なスラグフォーミングは起こ
らないものの、吹酸中にスロッピングが発生した。
ン化物を用いること無しにスロッピングを抑制して高い
反応効率で高速精錬することが可能となった。
を示す実験結果。
験結果。
Claims (3)
- 【請求項1】 上底吹き機能を有する精錬炉を用いた、
石灰と酸素及び/又は酸化鉄による溶銑脱燐処理におい
て、スラグ塩基度を0.8以上1.8以下、(T・Fe)を8
質量%以上19質量%以下、スラグ中(S)を0.1質量
%以下とすることを特徴とする反応効率の良い溶銑脱燐
方法。 - 【請求項2】 請求項1において、スラグ中(MgO)を
0.3質量%以上6質量%以下とすることを特徴とする
反応効率の良い溶銑脱燐方法。 - 【請求項3】 請求項1または2において、スラグ中(A
l2O3)を2質量%未満とすることを特徴とする反応効率
の良い溶銑脱燐方法。
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JP2000324520A JP4224197B2 (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 反応効率の高い溶銑脱燐方法 |
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---|---|---|---|---|
JP2013181216A (ja) * | 2012-03-01 | 2013-09-12 | Jfe Steel Corp | 溶銑吹錬処理の制御方法および制御装置 |
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US20060014674A1 (en) | 2000-12-18 | 2006-01-19 | Dennis Keith | Methods for preparing purified lipopeptides |
-
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- 2000-10-24 JP JP2000324520A patent/JP4224197B2/ja not_active Expired - Lifetime
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