JP2002294321A - 転炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P方法 - Google Patents

転炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P方法

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JP2002294321A JP2001103084A JP2001103084A JP2002294321A JP 2002294321 A JP2002294321 A JP 2002294321A JP 2001103084 A JP2001103084 A JP 2001103084A JP 2001103084 A JP2001103084 A JP 2001103084A JP 2002294321 A JP2002294321 A JP 2002294321A
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健一郎 宮本
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 転炉型容器を用い、脱Si、脱P反応の反応
効率を高めて到達P濃度を低減し、使用する脱Si、脱
Pのフラックスを節減することができる転炉型容器を用
いた溶銑の脱Si脱P方法を提供する。 【解決手段】 溶銑16を転炉型容器10に装入して、
溶銑16の脱Si処理と脱P処理を同時に行う転炉型容
器10を用いた溶銑16の脱Si脱P方法において、酸
素の供給律則となる溶銑16中のP濃度が高い領域で
は、転炉型容器10の上方に設けられた吹酸ランス13
から気体酸素を溶銑16に吹き付け、脱Si処理と同時
に脱P処理を行い、酸素の供給律則でない溶銑中のP濃
度が低い領域では、溶銑16に固体酸素剤のみを添加し
て、更に脱P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、転炉等の精錬炉を
用いて、溶銑の脱Si(珪素)処理、脱P(燐)処理を
同時に行う転炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、製鋼の主原料である溶銑は、Si
や硫黄、P等の不純物を含んでおり、予めこれ等の不純
物を除去する脱Si、脱硫、脱P等のいわゆる溶銑の予
備処理が行われている。特に、脱Si及び脱P処理を同
時に行う場合は、溶銑に、生石灰、ソーダ灰等の脱Pフ
ラックスと、Pを酸化する気体酸素、あるいは固体酸化
剤である酸化鉄や集塵ダスト、スラジ等を添加したり、
それらの吹き込み(インゼクション)を行うことによ
り、溶銑中のSiを優先的にSiO2 にして除去し、同
時に、Pを酸化物(P25 )にし、生成したスラグ中
のCaOに捕捉させて溶銑中から除去する。しかし、こ
れ等の脱Si及び脱P処理において、Siは容易にSi
2 として除去できるが、Pは、脱P処理の反応効率が
悪く、脱P処理終了時の到達P濃度を十分に低下させる
ことが困難である。この対策として、特開昭62−10
9910号公報に記載されているように、CaOを主成
分とした滓化促進剤を配合したフラックスを溶銑の表面
に載置し、ランスから酸素を上吹きしながら、鉄鉱石や
スケール等の固体酸素剤の粉末を溶銑内にインゼクショ
ンする方法が行われている。更に、特開平6−2876
16号公報に記載されているように、酸化鉄を60〜8
0重量%含んだCaO−Fe23 −CaF2 系のフラ
ックスに対して、Na 23 を3〜10重量%配合した
ものを、溶銑内にインゼクションし、溶銑の上方からラ
ンスを用いて溶銑の表面に酸素を吹き付け、脱Si、脱
Pを同時に行う方法が提案されており、脱P効率の向上
と到達P濃度の低減を図っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
62−109910号公報に記載された方法では、脱S
i及び脱P処理の初期の溶銑の脱Si、脱P効率を高め
ることができるが、脱P処理の初期から末期の間を同一
の処理条件で行っており、Pのスラグ等への平衡論的な
物質移動を考慮していないため、脱P処理の中期から末
期である脱P後期における脱P効率が低下して到達P濃
度が高くなる。この到達P濃度を低くするには、脱Si
や脱Pに使用する生石灰や酸化鉄、ミルスケール、酸素
等の使用量を増加させなければならないため、処理コス
トが上昇する。しかも、溶銑内に吹き込むフラックスの
使用量が多くなると、脱P処理の際に生成するスラグ量
が増加し、このスラグの処理に多大の費用を要する。ま
た、特開平6−287616号公報に記載された方法で
は、CaF2 やNa23 等の高価な原料をフラックス
に使用する必要があり、しかも、生成したスラグに強ア
ルカリ成分やフッ素等が含まれるため、生成したスラグ
を資源として使用する際、環境上での制約を受ける。更
に、特開昭62−109910号公報に記載された方法
と同様に、脱P処理の初期から末期の間を同一の処理条
件で行っており、スラグ等への平衡論的な物質移動を考
慮していないため、脱P処理の後半における脱P効率が
低下し、脱Si、脱P処理に用いるフラックスの使用量
が増加し、生成するスラグ量が増加し、このスラグの処
理に多大の費用を要する等の問題がある。
【0004】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、転炉型容器を用い、脱Si、脱P反応の反応効率を
高めて到達P濃度を低減し、使用する脱Si、脱Pのフ
ラックスを節減することができる転炉型容器を用いた溶
銑の脱Si脱P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
係る転炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P方法は、溶銑
を転炉型容器に装入して、前記溶銑の脱Si処理と脱P
処理を同時に行う転炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P
方法において、酸素の供給律則となる前記溶銑中のP濃
度が高い領域では、前記転炉型容器の上方に設けられた
吹酸ランスから気体酸素を前記溶銑に吹き付け、脱Si
処理と同時に脱P処理を行い、酸素の供給律則でない前
記溶銑中のP濃度が低い領域では、溶銑に固体酸素剤の
みを添加して、更に脱P処理を行う。この方法により、
酸素供給律則の領域である脱Si及び脱P処理の初期か
ら中期である脱P前期において、高速吹酸を行って溶銑
内に酸素を十分供給することで、Siの殆どをSiO2
としてスラグに吸収して脱Siすると共に、Pの酸化反
応を促進してP25 を生成し、このP25 をスラグ
中に捕捉して脱Pを行う。また、酸素の供給律則でな
い、即ちP濃度が低い移動律則となる領域である脱P後
期においては、固体酸素剤の添加によりスラグ中の酸素
ポテンシャルを高めるので、スラグと溶銑の界面での脱
P反応が促進できる。更に、スラグと溶銑の界面での溶
銑中の炭素、あるいはスラグ中に含まれる粒鉄中の炭素
等と酸素の反応で生成したCOガスによりスラグを攪拌
するので、Pのスラグへの物質移動が良好になって、よ
り脱P反応を促進することができる。
【0006】ここで、本発明に係る転炉型容器を用いた
溶銑の脱Si脱P方法において、前記酸素の供給律則と
なる前記溶銑中の前記P濃度が高い領域では、前記P濃
度が0.04〜0.06重量%の範囲にある規定値以上
にすると良い。これにより、脱P反応が酸素供給律則か
らPの移動律則領域へ変化するのに応じて、脱P処理に
用いる酸素の供給条件を変化させ、P濃度を設定してい
るので、総合的な脱P効率を高めることができる。な
お、P濃度が0.04〜0.06重量%の範囲にある規
定値の下限値0.04重量%未満になると、Pのスラグ
中における物質移動が低下して、吹酸による脱P効率が
低下する。しかも、P濃度が0.04〜0.06重量%
の範囲にある規定値以上の領域で固体酸素剤を添加する
と、本来高FeO条件が必要な時期にスラグ中のFeO
濃度が低下し、Pの移動律則の領域での脱P反応が低下
し、到達P濃度が高くなる。
【0007】更に、本発明に係る転炉型容器を用いた溶
銑の脱Si脱P方法において、前記酸素の供給律則とな
る前記溶銑中の前記P濃度が高い領域から、前記酸素の
供給律則でない前記溶銑中の前記P濃度が低い領域ま
で、前記脱Si処理と脱P処理に使用するCaOを連続
添加すると良い。これにより、スラグ中のFeO濃度の
低下を抑制でき、同時に、滓化不良等を防止して脱S
i、脱P反応を促進することができる。
【0008】また、本発明に係る転炉型容器を用いた溶
銑の脱Si脱P方法において、前記脱Si処理及び前記
脱P処理時に使用する酸素量と、前記脱P処理に使用す
るCaO量を、酸素原単位の重量に対するCaO原単位
の重量の比で0.5〜1.0とするのが好ましい。これ
により、脱Si、脱Pに必要なCaO量と酸素量を所定
の範囲にしているので、脱Si、脱Pの反応に寄与する
有効量のCaO及び酸素の効率を高めて反応を促進し、
溶銑中の炭素(C)が脱炭されるのを抑制し、しかも、
生成するスラグ量が増加するのを防止することができ
る。ここで、酸素原単位の重量に対するCaO原単位の
重量の比(CaO/O)が0.5未満になると、脱P反
応は進行するものの、溶銑中の脱炭に消費される酸素量
が増加するため、溶銑中の炭素濃度が低下し、後工程で
の精錬に支障をきたす。一方、CaO/Oが1.0を超
えると、過剰なCaOの使用により、滓化不良や脱P等
に有効に作用するCaO量が減少し、スラグ量の増加を
招く。
【0009】
【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
転炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P方法に適用される
上底吹き転炉の全体図である。図1に示すように、本発
明の一実施の形態に係る転炉型容器を用いた溶銑の脱S
i脱P方法に用いられる転炉型容器の一例である上底吹
き転炉10は、炉体11の底部に備えられた底吹きノズ
ル12と、上底吹き転炉10の上方に設けられ、上方か
ら炉体11内に挿入される吹酸ランスの一例である上吹
きランス13とを有し、CaO(生石灰)を主成分とし
た脱Si、脱P用のフラックスを貯蔵する貯蔵ホッパ1
4、及び固体酸素剤の一例である集塵ダストを貯蔵する
貯蔵ホッパ15と、これ等貯蔵ホッパ14及び貯蔵ホッ
パ15から切り出された材料を炉体11内の溶銑16の
上部に形成されたスラグ17に添加するシュート18
と、炉体11の側部に設けた出鋼口19を備えている。
【0010】次に、本発明の一実施の形態に係る転炉型
容器を用いた溶銑の脱Si脱P方法について前記した上
底吹き転炉10を用いて説明する。まず、上底吹き転炉
10に、Si濃度が0.2〜0.5重量%、P濃度が
0.090〜0.130重量%の脱Si処理、脱P処理
が行われていない溶銑16を、90〜170トン装入
し、脱Pのフラックスを貯蔵する貯蔵ホッパ14からC
aOを切り出し、シュート18を介して炉体11内に連
続して添加した。同時に、上吹きランス13をその先端
が炉体11内の溶銑16の表面から1800mm上方の
位置になるように下降させて、溶銑内へ酸素(気体酸
素)の吹き込み(吹酸)を行い、この吹酸中の酸素原単
位の重量に対するCaO原単位の重量の比であるCaO
/Oが0.5〜1.0を満たすように貯蔵ホッパ14か
ら投入するCaOの添加量を調整した。更に、底吹きノ
ズル12から溶銑の攪拌に使用するアルゴンガス、窒素
ガス等の攪拌ガスを吹き込みながら、吹酸による脱Si
処理と、脱P前期の処理を同時に行った。ここで、溶銑
は、吹酸によって、溶銑中のSiの殆どが酸化されてS
iO2 になり、スラグ17中に吸収されて脱Si処理が
行われる。このとき、脱Si反応が進行するにつれ、吹
酸された酸素(O)によって溶銑中のPも酸化されて脱
P反応がおき、この吹酸は、P濃度が0.090〜0.
130重量%の範囲から0.04〜0.06重量%の範
囲にある規定値になるまで行われる。
【0011】この脱P前期における脱P処理は、脱P反
応が酸素の供給律則となる溶銑中のP濃度が高い領域で
行われるので、上底吹き転炉10の上方に設けられた上
吹きランス13から、気体酸素を溶銑16に吹き付けて
吹酸を行うことにより、溶銑16のPを効率良く酸化さ
せてP25 を生成させることができ、添加したフラッ
クスであるCaOやSiO2 等が溶解したスラグ17中
にP25 を捕捉するいわゆる脱P反応を促進させるこ
とができる。しかも、脱Si処理及び脱P処理に使用す
る酸素量と、脱Pのために添加したCaO量を、酸素原
単位の重量に対するCaO原単位の重量の比であるCa
O/Oで、0.5〜1.0となるようにしているので、
過剰なCaOの添加を抑制して滓化を良好にし、脱P反
応時の石灰効率(脱P反応に作用したCaO量/全Ca
O量×100)を高め、しかも、吹酸によりPの酸化に
必要な酸素を十分に供給するので、溶銑16中のPの酸
化がより促進され、脱P反応が迅速に進行する。更に、
過剰な酸素の供給を抑制しているので、溶銑16中に含
まれる炭素が酸素と反応するいわゆる脱炭反応を抑制す
ることができる。また、添加するCaOは、脱Si、脱
P処理の初期に一括添加すると、スラグ中のFeO濃度
が上がらず、脱Si、脱P処理の中期で多量に添加する
と、添加直後にFeO濃度が低下したり、スラグの滓化
不良を招くため、脱Si処理と脱P処理の開始初期から
脱P処理の終了(末期)まで、即ち、酸素の供給律則と
なる溶銑中のP濃度が高い領域から、酸素の供給律則で
ない溶銑中のP濃度が低い領域まで均等あるいは少量ご
とに連続して添加することが必要である。
【0012】そして、P濃度が0.04〜0.06重量
%の範囲にある規定値未満になった脱P後期における脱
P処理は、上吹きランス13からの吹酸を一時停止し、
集塵ダストを貯蔵ホッパ15から切り出して、シュート
18から炉体11内に連続的に添加してスラグ17中の
酸素ポテンシャルを大幅に高め、同時に、CaO/Oを
0.5〜1.0に維持する。この集塵ダストの添加によ
って、スラグ17中のFeOの濃度が高められ、このF
eOがスラグ17と溶銑16の界面での溶銑中の炭素、
あるいはスラグ17中に含まれる粒鉄中の炭素等と反応
してCOガスを生成し、このCOガスがスラグ17と溶
銑16の界面、及びスラグ17のバルク内で生成してス
ラグ17を十分に攪拌することができ、スラグ17中及
びスラグ17と溶銑16の界面での物質移動が促進さ
れ、脱P反応が促進される。その結果、酸素の供給律則
でない溶銑中のP濃度が低い領域において、溶銑に集塵
ダストを添加することで、高い酸素ポテンシャルのスラ
グ17とスラグ17の物質移動の促進による相乗した働
きが生じ、可及的速やかに脱P反応が進行し、更に、脱
P処理を行うことができる。また、脱P後期において
も、脱P前期同様にCaO/Oを0.5〜1.0に維持
しているため、スラグ17中の酸素ポテンシャルを高め
ているにも係わらず、溶銑16の脱炭反応が抑制でき、
脱P反応時の酸素効率(脱P反応に有効に作用した酸素
量/全酸素量×100)を高めて到達P濃度を十分に低
減することができる。このようにして脱Si処理と、脱
P処理を行った溶銑16は、出鋼口19から出銑され、
脱炭精錬炉である上吹き転炉、上底吹き転炉、電気炉等
に装入されて吹酸による脱炭精錬が行われ、これにより
溶鋼が製造される。
【0013】
【実施例】次に、本発明に係る転炉型容器を用いた溶銑
の脱Si脱P方法の実施例について説明する。Si濃度
が0.3重量%、P濃度が0.100重量%の溶銑15
0トンを上底吹き転炉10に装入し、フラックスとして
CaOを用いた。脱Si処理及び脱P前期の脱P処理
は、上吹きランス13からの吹酸を行い、脱P後期の脱
P処理では、脱Pの開始P濃度(吹酸停止時〔%
P〕)、CaO/Oを変化させた条件で、集塵ダストを
添加した。なお、フラックス(CaO)添加はいずれの
場合も均等に連続して行った。そして、到達P濃度(到
達〔%P〕)、処理後〔%C〕、処理後温度(℃)、脱
P石灰効率(%)、脱P酸素効率(%)、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、吹酸停止時(脱P後期の集塵ダストの添加
時)のP濃度をそれぞれ0.053重量%、0.044
重量%にし、CaO/Oを0.65、0.70にした場
合であり、それぞれ到達〔%P〕を0.011重量%、
0.013重量%、溶銑の脱炭と溶銑の温度の低下を抑
制でき、脱P石灰効率を26%、24%、脱P酸素効率
を18%、15%と良好にでき、総合評価として良い
(○)結果が得られた。実施例3は、吹酸停止時(脱P
後期の集塵ダストの添加時)のP濃度を0.060重量
%、実施例4は、吹酸停止時(脱P後期の集塵ダストの
添加時)のP濃度を0.040重量%にして、CaO/
Oをそれぞれ0.60、0.55にした場合であり、そ
れぞれ到達〔%P〕が低くでき、溶銑の脱炭と溶銑の温
度の低下を抑制でき、脱P石灰効率及び脱P酸素効率も
良好にでき、総合評価としてもそれぞれ良い(○)結果
が得られた。実施例5は、CaO/Oを下限値である
0.50、実施例6は、CaO/Oを上限値である1.
00にした場合であり、それぞれ到達〔%P〕を低くで
き、溶銑の脱炭と溶銑の温度の低下が無く、脱P石灰効
率及び脱P酸素効率を良好にでき、総合評価としてもそ
れぞれ良い(○)結果が得られた。
【0014】
【表1】
【0015】これに対し、従来例は、溶銑の脱Si処理
と脱P処理に、上吹きランスによる吹酸と集塵ダストを
同時使用し、しかも、フラックスを脱Si処理と脱P処
理の初期に一括して添加してCaO/Oが1.20にな
った場合であり、脱Si処理と脱P処理の初期のスラグ
量が増加し、フラックスの滓化不良を招いて脱P反応が
悪くなって到達〔%P〕が0.033重量%と高くな
り、脱P石灰効率も14%、脱P酸素効率も8%と低
く、総合評価として悪い(×)結果となった。
【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、固体酸素剤としては、集塵ダストの他に、
製鉄工場で発生する酸化鉄を含むスラジ、スケールや鉄
鉱石粉等を使用することができ、その添加方法は、イン
ゼクションにより添加することができる。更に、脱Pに
用いるフラックスとしては、生石灰の他に、ドロマイ
ト、石灰石、脱炭精錬で発生した脱炭スラグ等の塊や粉
を用いることができる。
【0017】
【発明の効果】請求項1〜4記載の転炉型容器を用いた
溶銑の脱Si脱P方法においては、溶銑を転炉型容器に
装入して、溶銑の脱Si処理と脱P処理を同時に行う転
炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P方法において、酸素
の供給律則となる溶銑中のP濃度が高い領域では、転炉
型容器の上方に設けられた吹酸ランスから気体酸素を溶
銑に吹き付け、脱Si処理と同時に脱P処理を行い、酸
素の供給律則でない溶銑中のP濃度が低い領域では、溶
銑に固体酸素剤のみを添加して、更に脱P処理を行うの
で、脱Si処理及び脱P処理時の反応効率を高めて到達
Si濃度、到達P濃度を低減することができ、使用する
フラックスを節減することができる。
【0018】請求項2記載の転炉型容器を用いた溶銑の
脱Si脱P方法においては、酸素の供給律則となる溶銑
中のP濃度が高い領域では、P濃度が0.04〜0.0
6重量%の範囲にある規定値以上であるので、酸素の吹
酸による脱Si処理、脱P前期の処理の反応効率、及び
固体酸素剤による脱P後期の処理の反応効率をより向上
でき、到達Si濃度、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記載の転炉型容器を用いた溶銑の
脱Si脱P方法においては、酸素の供給律則となる溶銑
中のP濃度が高い領域から、酸素の供給律則でない溶銑
中のP濃度が低い領域まで、脱Si処理と脱P処理に使
用するCaOを連続添加するので、スラグ中のFeOの
濃度の低下を抑制し、同時に、滓化不良等を防止して脱
Si反応及び脱P反応を促進することができる。
【0020】請求項4記載の転炉型容器を用いた溶銑の
脱Si脱P方法においては、脱Si処理及び脱P処理時
に使用する酸素量と、脱P処理に使用するCaO量を、
酸素原単位の重量に対するCaO原単位の重量の比で
0.5〜1.0とするので、吹酸した際の溶銑中のCの
脱炭反応を抑制して脱Pの酸素効率を高めて到達P濃度
を安定して低減することができ、発生するスラグ量を節
減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る転炉型容器を用い
た溶銑の脱Si脱P方法に適用される上底吹き転炉の全
体図である。
【符号の説明】
10:上底吹き転炉(転炉型容器)、11:炉体、1
2:底吹きノズル、13:上吹きランス(吹酸ラン
ス)、14:貯蔵ホッパ、15:貯蔵ホッパ、16:溶
銑、17:スラグ、18:シュート、19:出鋼口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K014 AA01 AA03 AB03 AB04 AC03 AC08 AC11 AC16 AC17 AD00 4K070 AB02 AB06 AB18 AC02 AC14 AC17 BA07 BB02 BB05 BD08 BD13 BD18 EA01 EA06 EA09 EA10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶銑を転炉型容器に装入して、前記溶銑
    の脱Si処理と脱P処理を同時に行う転炉型容器を用い
    た溶銑の脱Si脱P方法において、酸素の供給律則とな
    る前記溶銑中のP濃度が高い領域では、前記転炉型容器
    の上方に設けられた吹酸ランスから気体酸素を前記溶銑
    に吹き付け、脱Si処理と同時に脱P処理を行い、酸素
    の供給律則でない前記溶銑中のP濃度が低い領域では、
    溶銑に固体酸素剤のみを添加して、更に脱P処理を行う
    ことを特徴とする転炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の転炉型容器を用いた溶銑
    の脱Si脱P方法において、前記酸素の供給律則となる
    前記溶銑中の前記P濃度が高い領域では、前記P濃度が
    0.04〜0.06重量%の範囲にある規定値以上であ
    ることを特徴とする転炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱
    P方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の転炉型容器を用い
    た溶銑の脱Si脱P方法において、前記酸素の供給律則
    となる前記溶銑中の前記P濃度が高い領域から、前記酸
    素の供給律則でない前記溶銑中の前記P濃度が低い領域
    まで、前記脱Si処理と脱P処理に使用するCaOを連
    続添加することを特徴とする転炉型容器を用いた溶銑の
    脱Si脱P方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の転
    炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P方法において、前記
    脱Si処理及び前記脱P処理時に使用する酸素量と、前
    記脱P処理に使用するCaO量を、酸素原単位の重量に
    対するCaO原単位の重量の比で0.5〜1.0とする
    ことを特徴とする転炉型容器を用いた溶銑の脱Si脱P
    方法。
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