JP2002167614A - 溶銑脱燐方法 - Google Patents

溶銑脱燐方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、転炉型精錬炉の脱燐反応を、設備
改造や大量の滓化促進剤を用いることなく促進すると共
に、ダスト発生量抑制や熱裕度向上可能な技術を提供す
る。 【解決手段】 転炉型精錬炉による脱燐処理において吹
酸開始から7分以内に2.5分間以上二次燃焼率を12
%以上の範囲に維持すると共に、処理終了時のスラグ組
成をC/S1〜3.5、t.Fe8〜35%に維持する
スラグ滓化をを促進すると共に安定的に脱燐反応を向上
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高い脱燐反応効率を
可能とする溶銑脱燐方法に関する。
【0002】
【従来の技術】溶銑予備処理による脱燐処理では、脱燐
効率の良い低温で脱燐反応を進行させた後に排滓を行う
ため、次工程の脱炭処理時の復燐を防止することができ
る等生石灰などの副原料の削減が可能となる。近年、溶
銑脱燐処理を高速で実施すること等を目的に、フリーボ
ードの大きい転炉型精錬炉が溶銑脱燐処理に用いられる
ようになってきた。
【0003】転炉型精錬炉による溶銑脱燐処理には、特
開昭63-195209に示されるような脱燐処理終了後に溶銑
を一旦排出して脱炭専用炉にて脱炭処理する方法や、特
開平7-242922に示されるような、脱燐処理後に一旦炉傾
動によって排滓した後に同一転炉で脱炭処理を行う方法
などがある。
【0004】これらの脱燐処理を高速で進めるために
は、添加した生石灰や脱炭滓などの脱燐用フラックスを
速やかに溶融させ、滓化率を高位に維持して、スラグメ
タル反応を促進することが重要となる。滓化促進のため
には、フラックスを上吹きランスから吹き込む方法や、
蛍石やフッ化ナトリウム等のフッ化物系の滓化剤を大量
に炉内に添加する方法などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フラックスの
上吹きを実施するためには、専用のホッパーや搬送系、
専用の上吹きランスなど大がかりな設備が必要となる
し、また、フッ化物系の滓化剤は高価であることからコ
スト的にも不利になる。本発明では、大がかりな設備改
造や、フッ化物系の滓化剤の大量使用を必要とせず、効
率的に脱燐用フラックスの滓化を促進して脱燐反応を促
進する手段を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の方
法である。 (1) 転炉型精錬炉を用いる溶銑脱燐処理において、
脱燐処理中の二次燃焼率を12%以上の範囲として操業
することを特徴とする溶銑脱燐方法。 (2) (1)の方法において、脱燐処理中の溶銑温度
を1150〜1450℃の範囲とし、処理後のスラグ組
成を塩基度1.0〜3.5、t.Fe5〜35質量%の
範囲として、吹錬開始から7分までの間の少なくとも合
計2.5分間以上の二次燃焼率を12〜50%の範囲に
維持することを特徴とする溶銑脱燐方法。 (3) (1)または(2)の方法において脱燐処理終
了時のスラグ中フッ素濃度を0〜2質量%とすることを
特徴とする溶銑脱燐方法。 (4) (1)〜(3)のいずれかの方法において精錬
炉内の雰囲気温度をバッチまたは連続的に測温し、排ガ
ススーパーヒートを100℃以上に制御することを特徴
とする溶銑脱燐方法。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図1に従って
説明する。この図は、上底吹き転炉による溶銑脱燐処理
を模式的に示したものである。
【0008】転炉1内に溶銑2が挿入され、上吹きラン
ス3より酸素ガス4が吹き込まれている。炉内には、脱
燐フラックスがホッパー10より炉内に装入され、炉内
の酸化生成物や炉壁からの混入物などと共にスラグ7が
形成される。炉内の二次燃焼率は、排ガスフード8に設
置した排ガス分析計9を用いて行われ、二次燃焼率は以
下の(1)式で表される。 二次燃焼率(%)= 炉内発生CO2(%)/(炉内生成CO(%)+炉内発生CO2(%))×100 ………(1)
【0009】特殊な密閉型転炉などの場合を除いて、排
ガス分析計の位置には、排ガスフード8と転炉1の隙間
から空気浸入が発生するため、炉内の二次燃焼の推定に
は、浸入空気中の酸素が炉口COガスと反応して生成す
るCO2を窒素バランスで算定して炉内で発生ガス濃度
を評価する必要がある。また、底吹き羽口5より攪拌ガ
ス6が炉内に供給される場合には、攪拌ガスに起因する
生成CO,CO2も(1)式の炉内発生ガスとして算定す
る。
【0010】脱燐処理中の炉内ガス温度は、出鋼孔11
に出し入れ可能な二色温度計12を挿入して適宜測定し
た。この、脱燐処理中に、二次燃焼を一定以上に高める
ことによって、排ガスからの輻射熱が多くなり、スラグ
表面からの伝熱が促進されて、スラグ滓化が促進され
る。また、本発明では滓化促進による脱燐反応の促進以
外にも、滓化促進の効果によるダスト発生量の抑制効
果、二次燃焼熱の利用によるスクラップ配合比のアップ
等の等熱裕度向上、炉口などへの地金成長の抑制につい
てもメリットを享受することができる。図1では、上底
吹き転炉を例にしているが、本発明は、底吹き機能のな
い上吹き転炉や、上吹き機能を持つAODにも適用でき
る他、底吹き転炉や電気炉等の精錬炉においても二次燃
焼機能付与のための上吹き酸素機能を設けることで実施
可能である。
【0011】図2には、100t規模の転炉で測定した
二次燃焼率と排ガススーパーヒート(排ガス温度とサブ
ランスで測定した溶銑温度の差)の関係を示す。このと
き、二次燃焼は排ガス分析からの測定値をモニターしつ
つ、目標の二次燃焼率になるようにランス高さをコント
ロールして行ったが、その他の手段でも良い。二次燃焼
が12%以上の領域で約100℃以上のスーパーヒート
が得られ、滓化促進効果が大きく、12%以上を適正な
二次燃焼範囲として規定する。但し、二次燃焼率50%
を超える領域では、スーパーヒートの増加は小さい。こ
れは、二次燃焼を50%以上まで高めるためにランスハ
イトを上昇させた場合、二色温度計の測定位置よりも高
い位置での燃焼が促進されていると考えられ、このよう
な燃焼はスラグの滓化促進には効果が小さい上に、炉口
付近の耐火物ダメージを著しく増加させることから、上
限値は特に規定しないが、最も適正な二次燃焼率の範囲
としては12〜50%と考えられる。この適正な二次燃
焼率、添加フラックスの滓化に効果のある時間維持する
必要がある。また、処理中の溶銑温度は1450℃を超
えると、排ガススーパーヒートと相まって、耐火物の受
けるダメージが顕著になることから適正操業温度範囲は
1150〜1450℃を望ましい範囲とした。1150
℃の下限値を設けたのは、溶銑の凝固温度近傍であり、
実質それ未満では安定操業は困難と考えられるためであ
る。溶銑温度のコントロールは通常の配合計算で評価で
き、また、サブランスによる測温値などに基づいて、送
酸速度のコントロールや副原料の投入量変更等によって
も適宜制御可能である。
【0012】高い脱燐効率を得るためには、処理終了時
のスラグ塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)を1.0〜3.5に
すること、また、t.Feは5〜35質量%とすることが
望ましい。処理後スラグの採取方法としては、吹錬終了
後に金属板を設けたプローブでサブランスを用いて付着
サンプルを採取する方法や、出銑時や排滓時等の炉傾動
中に炉口より金属棒等をスラグに浸漬させて付着採取す
る方法が簡便であり、採取したスラグを粉砕して磁選し
たものを蛍光X線分析法で分析する方法が簡便かつ正確
な方法として推奨できるが、採取方法や分析方法は特に
限定しない。スラグの塩基度が1.0未満では、比較的
滓化は容易に進行することから二次燃焼を高めることに
よる滓化促進の効果は小さく、3.5を超える場合に
は、スラグの液相線温度が高くなり、二次燃焼を高めた
場合にも滓化促進効果が小さくなり塩基度を更に上昇さ
せることによる脱燐効率向上効果が小さくなる。また、
t.Feが35質量%を超える場合には、排ガス温度の上昇
によって、規定した1450℃以下の場合にも耐火物に
溶損傾向が認められ、また、t.Feが5質量%未満では酸
素ポテンシャル不足によって脱燐効率が大幅に低下する
ことからt.Feの適正範囲は5〜35質量%と規定した。
【0013】また、転炉型精錬炉における脱燐処理は、
比較的高速で処理されることから、通常15分以内で処
理が終了するが、脱燐効率を高めるためには、処理の初
期より滓化促進を進めることが重要である。また、発明
者等の行った伝熱計算と、試験操業の結果から、排ガス
輻射による滓化を十分行うためには2.5分以上必要で
あることから、吹錬開始から7分以内の間に、二次燃焼
を12%以上の範囲に制御した時間を少なくとも合計2.
5分以上保持することが重要である。このときの2.5分は
7分以内のどこでも良く、必ずしも連続した時間である
必要はなく断続的な時間の合計でも良い。
【0014】また、蛍石やフッ化ナトリウム等の滓化剤
であるフッ化物は、耐火物のダメージを大きくするが、
本発明では、これらの滓化剤を用いることなく滓化の促
進が可能であることから、フッ化物低減条件においても
脱燐反応を高位に維持することができることから、添加
フラックス配合の調整等により、脱燐処理後のスラグ中
フッ素濃度は0質量%以上2質量%以下に抑制すること
によって、耐火物ダメージを回避しつつ高位の脱燐効率
を達成できる。
【0015】また、二次燃焼率を制御しつつ、直接炉内
ガス温度の測定をすることで、スラグへの伝熱量を正確
に評価できることから、スーパーヒートを滓化に効果が
大きい100℃以上の状態に正確に制御するためには、
処理中の炉内温度をバッチまたは連続的に測定し、測定
値に基づいてランスハイトの再調整などを行うことが望
ましく、測温方法としては、前述の二色温度計による連
続測定や、熱電対を利用したガスのバッチ測温などが適
用可能である。
【0016】
【実施例】本発明の効果を検証するために100t規模
の上底吹き転炉を用いて10chの溶銑脱燐試験を実施
した。
【0017】初期溶銑成分は[C]4.2〜4.4、
[Si]0.3〜0.4、[Mn]0.1〜0.2
[P]0.11〜0.12 [S]<0.02(何れも
質量%)とし、処理前の溶銑温度は1200〜1230
℃で、処理終了後の温度は1340〜1390℃であっ
た。副材の配合は、目標塩基度溶銑Si濃度に対して塩
基度2.0を目標に生石灰のみを添加した結果、処理後
のスラグ組成は塩基度1.6〜2.1、t.Feは15〜22質量%の
値が得られ、また、フッ素分析値は1質量%未満であっ
た。
【0018】酸素ランスは6孔のラバールノズルを有し
たもので、上吹き酸素流量は10000〜12000Nm3/hの範囲
で、底吹きガスはCO2 200Nm3/h一定で約10分の吹錬を
行った。二次燃焼率は吹錬開始1分後から6分までの間
に目標を30%として排ガス連続測定値に基づいてラン
スハイトをコントロールした結果、二次燃焼12〜50
%の範囲を3.5〜5.2分維持できた。10chの試
験における処理終了時の[P]は平均0.022質量%、標
準偏差として0.004質量%であった。
【0019】また、試験後の調査では、炉体のダメージ
に関しては、後述の比較例の操業と差異は認められなか
った。
【0020】(比較例)比較例として、溶銑条件や配合
条件、上底吹き流量は実施例と同様で、二次燃焼制御の
みを実施しない試験を10ch行った。処理後のスラグ
組成は実施例とほぼ同じ範囲の値が得られ、また、送酸
中の二次燃焼率は7〜15%であったが、二次燃焼率が
12%以上になる合計時間は最長のチャージでも1.6分
であった。
【0021】10chの比較試験における処理終了時の
[P]は平均0.031質量%、標準偏差として0.007質量%
であり、到達[P]は実施例よりも高く、ばらつきも大
きかった。これは、本発明の実施例と比較してスラグ滓
化が不利であったためと考えられる。
【0022】また、排ガスダクト内から採取したダスト
量の比較では、実施例に比較して排ガス中のダスト濃度
が5%程度上昇しており、滓化によるカバー効果が低下
しているものと考えられる。処理後の溶銑温度は実施例
とほぼ同様であったが、二次燃焼が低いことから脱炭に
消費される酸素量が増加し、脱燐処理後の溶銑中炭素濃
度は平均して0.14質量%低くなり、次工程の脱炭炉
におけるスクラップ配合比は低下した。また、実施例と
比較すると炉口への地金成長が早く、試験のチャージ間
で地金除去作業が必要になるケースがあった。
【0023】
【発明の効果】本発明により、大幅な設備改造やフッ化
物等の滓化促進剤の大量使用を必要とせず、転炉型精錬
炉による溶銑脱燐処理での脱りん反応効率を高めること
が出来ると共に、滓化促進によるダスト発生抑制や熱裕
度の向上、炉口付近の地金成長抑制が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態。
【図2】二次燃焼率と排ガススーパーヒートの関係。
【符号の説明】
1転炉 2溶銑 3上吹きランス 4酸素ガス 5底吹き羽口 6攪拌ガス 7スラグ 8排ガスフード 9排ガス分析計 10ホッパー 11出鋼孔 12二色温度計

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転炉型精錬炉を用いる溶銑脱燐処理にお
    いて、脱燐処理中の二次燃焼率を12%以上の範囲とし
    て操業することを特徴とする溶銑脱燐方法。
  2. 【請求項2】 脱燐処理中の溶銑温度を1150〜14
    50℃の範囲とし、処理後のスラグ組成を塩基度1.0
    〜3.5、t.Fe5〜35質量%の範囲として、吹錬
    開始から7分までの間の少なくとも合計2.5分間以上
    の二次燃焼率を12〜50%の範囲に維持することを特
    徴とする請求項1記載の溶銑脱燐方法。
  3. 【請求項3】 脱燐処理終了時のスラグ中フッ素濃度を
    0〜2質量%とすることを特徴とする請求項1または2
    記載の溶銑脱燐方法。
  4. 【請求項4】 精錬炉内の雰囲気温度をバッチまたは連
    続的に測温し、排ガススーパーヒートを100℃以上に
    制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
    載の溶銑脱燐方法。
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