JP2004083989A - 低燐溶銑の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】多量のＣａＦ２を添加することなく且つ少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行う。
【解決手段】処理後スラグ量を従来に較べて相当程度低減させた条件の下で、気体酸素と精錬剤を特定の形態で溶銑浴面に供給することにより、スラグの不均一な溶融状態を利用した極めて効率的な脱燐精錬が可能となることを見い出しなされたもので、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とし、好ましくは脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下とすることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】処理後スラグ量を従来に較べて相当程度低減させた条件の下で、気体酸素と精錬剤を特定の形態で溶銑浴面に供給することにより、スラグの不均一な溶融状態を利用した極めて効率的な脱燐精錬が可能となることを見い出しなされたもので、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とし、好ましくは脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下とすることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、溶銑予備処理として行われる脱燐処理により低燐溶銑を効率的に製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転炉法に代わって溶銑段階で脱燐処理を行なう溶銑予備処理法が広く用いられるようになった。これは、脱燐反応が精錬温度が低いほど熱力学的に進行しやすく、より少ない量の精錬剤で脱燐処理を行うことができるためである。
一般に溶銑予備処理では、まず、酸化鉄等の固体酸素源を溶銑に添加して脱珪処理を行ない、この脱珪処理で発生したスラグを除去した後、精錬剤を添加して脱燐処理を行う。通常、脱燐処理の精錬剤としては石灰などのＣａＯ系精錬剤を用い、酸素源としては固体酸素源（酸化鉄等）や気体酸素を用いる。また、処理容器としては、トーピードカー、取鍋（装入鍋）、転炉型容器などが用いられる。また、ＣａＯ系精錬剤の滓化促進のためにＣａＦ２（ホタル石）を添加することが広く行われている。
【０００３】
従来技術の脱燐処理条件としては、例えば特開平７−７０６２６号に、スラグの塩基度０．６以上２．５以下、処理終了温度１２５０℃以上１４００℃以下、底吹き攪拌動力１．０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以上、送酸速度２．５Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ以上という条件が示されている。この技術では、スラグ塩基度を２．５以下とする理由について、それ以上の塩基度ではスラグの流動性が悪化するので、脱燐には不利な高温での処理が必要になるためであるとしている。また、２．５以下であればスラグ塩基度は高いほうが脱燐が進むとしている。
【０００４】
また、特開平８−３１１５２３号には、転炉型容器内の溶銑に対して上吹きランスを通じてＣａＯ粉と０．７〜２．０Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの酸素を吹き付けるとともに、転炉型容器の炉底または側壁から０．０５〜０．３０Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの撹拌用ガスを吹き込む方法が示されており、この方法によれば、上底吹き吹錬における酸素供給量を適正化することにより、スラグの速やかな生成（ＣａＯの滓化）とスラグ中のＦｅＯ濃度の適正化が図られ、効率的な脱燐処理が可能となるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平７−７０６２６号や特開平８−３１１５２３号をはじめとする従来の溶銑の脱燐精錬技術は、脱燐平衡式を用いて議論していることからも判るとおり、処理後のスラグが均一に溶融していて、スラグ−メタルが平衡に近いことを前提としている。このためスラグの脱燐能（燐分配Ｌｐ＝ｍａｓｓ％（Ｐ）／ｍａｓｓ％［Ｐ］，ｍａｓｓ％（Ｐ）：スラグ中のＰ濃度，ｍａｓｓ％［Ｐ］：メタル中のＰ濃度）やスラグボリュームも、そのような前提のもとに決定され、操業が行われている。
スラグの燐分配Ｌｐはスラグ塩基度に依存しており、スラグ塩基度が高いほど燐分配Ｌｐは高くなる。しかし、従来ではスラグ塩基度が高くなるとスラグの流動性が悪化し、脱燐には不利な条件となると考えられている。一方、スラグ塩基度が低くなると燐分配Ｌｐが低くなるため、石灰を多く添加（必要に応じてＳｉＯ２源も添加）してスラグ量を多くする必要がある。
【０００６】
以上のことから、従来技術では所定の燐分配Ｌｐを確保するのに必要なスラグ塩基度を設定し、そのスラグ塩基度の下で目標Ｐに到達するために必要なスラグ量を決定し、精錬剤の添加が行われているが、スラグ流動性の関係からスラグ塩基度をそれほど高めることができないため、Ｓｉ含有量が０．２ｍａｓｓ％前後の溶銑に対して行われる通常の脱燐処理では４０〜５０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度のスラグ量（処理後スラグ量）で操業が行われている。例えば、上述した特開平８−３１１５２３号では、ＣａＯ（精錬剤）の投入量は脱燐処理すべき溶銑中のＰ含有量に応じて決められ、処理前Ｐ含有量が通常レベルの０．１０ｍａｓｓ％程度の場合、略２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎのＣａＯが投入されるとしているが、脱燐精錬中に精錬容器内に存在するスラグは、上記投入ＣａＯにより生成するスラグ分に対して、溶銑の脱珪反応により生成するＳｉＯ２分、脱燐反応により生成するＰ２Ｏ５分、その他溶銑成分から生じるスラグ分（ＦｅＯ，ＭｎＯ等）、前工程から持ち込まれるスラグ分、炉体の溶損により生じるスラグ分（Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ等）、元々炉体に付着しているスラグ分、投入スクラップに付着して持ち込まれるスラグ分、添加鉱石等から生成するスラグ分などが加わったものとなり、一般にその量（処理後スラグ量）は投入ＣａＯ量の２倍〜２．５倍程度となるため、上記のように２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度のＣａＯを投入した場合には、必然的に処理後スラグ量は４０〜５０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度に達してしまう。
【０００７】
近年、環境保護などの観点から脱燐工程をはじめとする精錬工程において発生するスラグ量を極力低減することが求められているが、上述したような従来技術ではスラグ量の低減化には限界があり、このためスラグ発生量の低減化という要請に十分対応することができない。
また、精錬剤の滓化を促進するためのＣａＦ２の添加については、近年、Ｆが環境に及ぼす影響を考慮し、鋼の精錬においてもＣａＦ２の使用量を極力削減することが求められていることから、ＣａＦ２添加により脱燐効率の向上を図ることにも限界がある。
したがって本発明の目的は、多量のＣａＦ２を添加することなく且つ少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うことができ、これによりスラグ発生量も極力低減することができる低燐溶銑の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
溶銑の脱燐精錬では、溶銑に対して酸素源とＣａＯ源である精錬剤が添加されるが、酸素源の供給方法としては、温度降下を抑制しつつＦｅＯの生成を効果的に促進できるという点で、上吹きランスから溶銑浴面に気体酸素を吹き付ける方法が好適である。このような酸素の供給方法では、精錬容器内は気体酸素のエネルギーによってスラグが押しやられて湯面（溶銑浴面）が露出している部分と、それ以外の、湯面がスラグで覆われている部分とに分かれており、精錬容器内でのスラグの存在状態は均一なものではない。そこで、本発明者らは、精錬容器内でスラグを均一な溶融状態に保つという従来の考え方に把われることなく、少ない精錬剤添加量で脱燐効率を高位に安定させることができる脱燐精錬法について検討を行い、その結果、処理後スラグ量を従来技術に較べて相当程度低減させた条件の下で、さらに好ましくは処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を所定レベル以下とした条件の下で、気体酸素と精錬剤を特定の形態で溶銑浴面に供給することにより、スラグを均一に溶融させるという従来の考え方とは逆に、スラグの不均一な溶融状態を利用した非常に効率的な脱燐精錬が可能となることを見い出した。
【０００９】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下の通りである。
［１］ 溶銑を保持した容器内に酸素源とＣａＯ源である精錬剤を添加して、溶銑予備処理である脱燐処理を行うことにより低燐溶銑を製造する方法において、
上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２］ 上記［１］の製造方法において、上吹きランスから供給される精錬剤のうちの少なくとも一部が、気体酸素が吹き付けられる溶銑浴面領域に吹き付けられることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１０】
［３］ 上記［２］の製造方法において、上吹きランスから供給される精錬剤のうちの少なくとも一部が、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に吹き付けられることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［４］ 上記［２］又は［３］の製造方法において、精錬剤のうちの少なくとも一部を、気体酸素をキャリアガスとして溶銑浴面に吹き付けることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［５］ 上記［１］〜［ ４］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１１】
［６］ 上記［１］〜［４］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．０７ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［７］ 上記［１］〜［４］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［８］ 上記［１］〜［７］のいずれかの製造方法において、処理後スラグ量を２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［９］ 上記［１］〜［７］のいずれかの製造方法において、処理後スラグ量を１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１２】
［１０］ 上記［１］〜［９］のいずれかの製造方法において、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（１）式を満足することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
０．３≦Ａ／Ｂ≦７ … （１）
［１１］ 上記［１０］の製造方法において、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（２）式を満足することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
１．２≦Ａ／Ｂ≦２．５ … （２）
【００１３】
［１２］ 上記［１］〜［１１］のいずれかの製造方法において、溶銑を保持する容器として鍋型又はトーピードカー型の容器を用い、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じて粉体を含む気体を溶銑中に吹き込むことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［１３］ 上記［１２］の製造方法において、浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じて溶銑中に吹き込まれる粉体が精錬剤の一部であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［１４］ 上記［１２］又は［１３］の製造方法において、上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素量が０．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以下であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１４】
［１５］ 上記［１２］〜［１４］のいずれかの製造方法において、脱燐処理で添加される精錬剤量の８０ｍａｓｓ％以上を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［１６］ 上記［１２］〜［１５］のいずれかの製造方法において、実質的に精錬剤の全量を、上吹きランスを通じた溶銑浴面への吹き付けと浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じた溶銑中への吹込みにより添加するとともに、上吹きランスを通じた精錬剤の添加量を、精錬剤の全添加量の２０〜８０ｍａｓｓ％とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１５】
［１７］ 上記［１］〜［１６］のいずれかの製造方法において、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤の供給速度と気体酸素の供給速度が下記（３）式及び（４）式の条件を満足するよう、脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
（Ｃ１／Ｄ１）＞（Ｃ２／Ｄ２） …（３）
Ｃ１＞Ｃ２ …（４）
但し Ｃ１：脱燐処理前期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｃ２：脱燐処理後期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ１：脱燐処理前期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ２：脱燐処理後期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
【００１６】
［１８］ 上記［１７］の製造方法において、脱燐処理期間中、ＣａＯ換算での精錬剤供給速度と気体酸素供給速度を連続的又は／及び段階的に変化させることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［１９］ 上記［１］〜［４］、［６］〜［１８］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行うとともに、該脱燐処理においては、精錬剤として、下記（５）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と下記（６）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した量の石灰を添加することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
Ｗｃａｏ＿Ｐ＝（溶銑［Ｐ］−目標［Ｐ］）×（１０／６２）×５６×３／ηｃａｏ …（５）
但し 溶銑［Ｐ］：脱燐処理前の溶銑中Ｐ濃度（ｍａｓｓ％）
目標［Ｐ］：目標とする脱燐処理後の溶銑中Ｐ濃度（ｍａｓｓ％）
ηｃａｏ（石灰効率）＝０．５〜１
Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＝溶銑［Ｓｉ］ ×（１０／２８）×５６×２ …（６）
但し 溶銑［Ｓｉ］：脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ濃度（ｍａｓｓ％）
【００１７】
［２０］ 上記［１９］の製造方法において、石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（但し、ηｃａｏ＝１で求められるＷｃａｏ＿Ｐ）の８０ｍａｓｓ％以上の石灰を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２１］ 上記［１９］又は［２０］の製造方法において、石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉに相当する精錬剤として、石灰粉、塊焼石灰、塊石灰石、未反応ＣａＯを含む製鉄スラグの中から選ばれる１種以上を用いることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２２］ 上記［１］〜［２１］のいずれかの製造方法において、下記（７）式により定義される、気体酸素の吹き付け又は気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬを２００〜５００ｍｍに制御することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
Ｌ＝ＬＯ×ｅｘｐ｛（−０．７８×ＬＨ）／ＬＯ｝ …（７）
ＬＯ＝６３×｛（ＦＯ ２／ｎ）／ｄｔ｝２ ／ ３
但し ＬＨ：上吹きランスのランス高さ（ｍｍ）
ＦＯ ２：上吹きランスからの気体酸素供給速度（Ｎｍ３／ｈｒ）
ｎ：上吹きランスのノズル孔数
ｄｔ：上吹きランスのノズル孔径（ｍｍ）（但し、複数のノズル孔のノズル径が異なる場合は、全ノズル孔の平均孔径）
【００１８】
［２３］ 上記［１］〜［２２］のいずれかの製造方法において、ＣａＦ２の添加量を２ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない条件で脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２４］ 上記［１］〜［４］、［６］〜［２２］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、ＣａＦ２の添加量を１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない条件で、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、脱燐処理終了時の溶銑温度を１３６０℃〜１４５０℃とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１９】
［２５］ 上記［１］〜［２４］のいずれかの製造方法において、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質を供給することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２６］ 上記［２５］の製造方法において、化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質の少なくとも一部を、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に供給することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２７］ 上記［２５］又は［２６］の製造方法において、化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質が、二酸化炭素、水蒸気、窒素酸化物、金属の炭酸塩、金属の水酸化物の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００２０】
［２８］ 上記［２７］の製造方法において、化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質が、熱分解によりＣＯ２又はＨ２Ｏを発生する金属の炭酸塩、熱分解によりＣＯ２又はＨ２Ｏを発生する金属の水酸化物の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２９］ 上記［２８］の製造方法において、化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質が、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［３０］ 上記［１］〜［２４］のいずれかの製造方法において、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に、ＣａＯ源である精錬剤の一部又は全部に代えて、精錬剤生成物質で且つ化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質として、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上を供給することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００２１】
［３１］ 上記［３０］の製造方法において、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上の少なくとも一部を、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に供給することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［３２］ 上記［１］〜［３１］のいずれかの製造方法において、Ｐ含有量が０．１０ｍａｓｓ％以上の溶銑を、粗鋼で要求されるＰ含有量（鋼の成分規格値）以下に脱燐精錬することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［３３］ 上記［３２］の製造方法において、脱燐処理後の溶銑中のＰ含有量が０．０１０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
従来考えられてきた溶銑の脱燐機構は、精錬容器内に添加されたＣａＯが、酸素の供給によって生成するＳｉＯ２、ＦｅＯと反応して融体化することにより、ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＦｅＯ系の均質で且つ高脱燐能のスラグが生成し、このスラグと溶銑中Ｐとの反応により溶銑の脱燐が進行するというものである。そして、このような脱燐機構を前提として、上述したようにスラグの流動性と脱燐能を考慮してスラグ塩基度が決定されるとともに、このスラグ塩基度の下で目標Ｐに到達するのに必要なスラグ量が決定されている。これに対して本発明者らは、従来技術に較べ処理後スラグ量を相当程度低減させた条件の下で、さらに好ましくは処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を所定レベル以下とした条件の下で、気体酸素と精錬剤を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付ける処理方法を採ることにより、従来技術とは全く異なる機構によって非常に効率的な脱燐精錬を行い得ることを見い出したものである。
【００２３】
以下、このような知見に基づく本発明の詳細と好ましい実施形態について説明する。
本発明法では、溶銑を保持した容器（精錬容器）内に酸素源とＣａＯ源である精錬剤を添加して、溶銑予備処理である脱燐処理を行うことにより低燐溶銑を製造するに際し、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行う。上吹きランスを通じて気体酸素を溶銑浴面に吹き付けると、浴面に衝突した気体酸素により大量のＦｅＯが生成するため、精錬剤の滓化促進に非常に有利な条件となり、このＦｅＯが大量に生成した領域に、上吹きランスを通じて精錬剤を直接供給することにより、精錬剤（ＣａＯ）の滓化を効果的に促進することができる。
【００２４】
また、上吹きランスによる気体酸素と精錬剤の溶銑浴面への吹き付けでは、精錬剤を気体酸素以外のキャリアガス（例えば、Ｎ２、Ａｒなどの不活性ガス）を用いて溶銑浴面に吹き付けてもよいが、その場合でも、精錬剤の一部又は全部を気体酸素が供給（吹き付け）されている溶銑浴面領域に吹き付けることが好ましい。これは、気体酸素が供給される溶銑浴面領域は酸素供給によってＦｅＯが生成する場所であり、このような浴面領域に直接ＣａＯを添加することにより、ＣａＯの滓化が効果的に促進されるとともにＣａＯとＦｅＯの接触効率が高まるからである。また、精錬剤は気体酸素が供給された溶銑浴面領域の中でも、特に気体酸素の上吹きにより生じる“火点”と呼ばれる領域に供給することが最も好ましい。この火点は気体酸素ガスジェットが衝突することにより最も高温となる溶銑浴面領域であるが、気体酸素による酸化反応が集中し且つ気体酸素ガスジェットにより攪拌されている領域であるため、ＣａＯの供給による効果が最も顕著に得られる領域であると言える。また、この意味で精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるためのキャリアガスとしては気体酸素を用いることが好ましく、この場合には、気体酸素が精錬剤とともに溶銑浴面に吹き付けられることにより、精錬剤が火点に直接供給されることになり、この結果、溶銑浴面でのＣａＯとＦｅＯの接触効率が最も高まる。
【００２５】
本発明法では、このような気体酸素と精錬剤の添加形態において、以下のような基本的な機構により効率的な脱燐反応を生じさせることを狙いとしている。
すなわち、気体酸素が最適状態で供給されている溶銑浴面領域（好ましくは火点）に対して、上吹きランスを通じて精錬剤（ＣａＯ）を吹き付けると、このＣａＯは火点で発生するＦｅＯと迅速に反応し、溶融（滓化）して、ＣａＯ−ＦｅＯ系の融体を形成する。発生したＣａＯ−ＦｅＯ系融体は、気体酸素の運動エネルギーによって、火点を中心とする気体酸素が供給されている溶銑浴面領域から、その周囲の酸素ポテンシャルの低い領域に押し出されながら、まず溶銑中のＳｉと反応し、ＦｅＯは還元されて、処理前の溶銑中Ｓｉ含有量に応じて２ＣａＯ・ＳｉＯ２等の安定な固相を形成する。また、上記反応によって溶銑中のＳｉ含有量がある程度低くなると、ＣａＯ−ＦｅＯ系融体は、次に燐と反応し始めて３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５という同じく安定な固相を形成する。この結果、脱燐処理の進行にしたがって生成され、火点を中心とする気体酸素が供給されている溶銑浴面領域からその外側の領域に順次押し出されたスラグの相当量（若しくは大部分）が、２ＣａＯ・ＳｉＯ２、３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５といった安定な固相として存在することになる。そして、このようにして固相となったスラグは非常に安定であるため、スラグ塩基度が低くても再び溶融することはない。そして、このように火点を中心とした領域において直接的な脱燐反応が生じることと、その外側に押し出されたスラグが固相主体の状態で存在することにより、少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐を行うことができる。
【００２６】
このように本発明法では、火点を中心とする溶銑浴面領域における直接的な脱燐反応と、その外側領域での固相主体のスラグによるＰの固定という機構を利用することにより効率的な脱燐処理を行うことを狙いとするものであるが、単に気体酸素と精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるだけでは、上記機構による脱燐反応を安定的に実現させることはできない。すなわち、上記機構による脱燐反応を安定的に実現させるには、上記した気体酸素と精錬剤の特定の供給形態を採ることに加えて、十分に少ないスラグ量の下で処理を行うこと、具体的には処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、好ましくは２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、さらに好ましくは１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることが必要である。また、同様の観点から、脱燐処理の対象となる溶銑は低Ｓｉ溶銑であること、具体的にはＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑であることが望ましい。
【００２７】
ここで、本発明において少ないスラグ量の下で処理を行う理由は以下の通りである。上述した特定の機構による脱燐反応を効果的に生じさせるためには、上吹きランスを通じた気体酸素が所謂ソフトブロー（低動圧）で溶銑浴面に供給される必要がある。すなわち、上記機構による脱燐反応では、火点を中心とする気体酸素が供給されている溶銑浴面領域がＦｅＯの主たる生成場所となり、この領域に供給され滓化したＣａＯがＦｅＯと反応してＣａＯ−ＦｅＯ系融体が生成し、このＣａＯ−ＦｅＯ系融体が溶銑中Ｐと直接反応することにより３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５という安定な固相を形成する。ここで、従来技術のようにスラグ量が多く、スラグ層が厚く生成した状態において、仮に気体酸素をソフトブローで供給した場合、気体酸素ジェットがスラグ層を貫通できないため、気体酸素が溶銑浴面に適切に供給されず、溶銑浴面でのＦｅＯの生成が不十分となり、このためＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成量も少なくなる。一方、厚く生成したスラグ層を気体酸素ジェットが貫通できるように気体酸素をハードブロー（高動圧）で供給すると、その供給領域は強攪拌状態となるため、ＦｅＯが生成しても溶銑中のＣにより還元されてしまい、この場合も必要なＦｅＯ量が確保できなくなり、このためＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成も少なくなる。このようにスラグ量が多いと、気体酸素をソフトブロー、ハードブローのいずれで供給したとしてもＦｅＯやＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成量を安定的に確保できず、上述した機構による脱燐反応を安定的に生じさせることは難しくなる。したがって、気体酸素をソフトブローで溶銑浴面に適切に供給し、上述した機構による脱燐反応を効果的に生じさせるためには、スラグ量を規制してスラグ層の厚みを十分に小さくすることが不可欠の条件となる。このため本発明では、処理後スラグ量が３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下であることを条件とする。また、以上述べた理由からして、処理後スラグ量は可能な限り少ない方が望ましく、特に２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、より好ましくは１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下が望ましい。
【００２８】
また、本発明において低Ｓｉ溶銑に対して脱燐処理を行うことが好ましい理由は以下の通りである。すでに述べたように、上述した特定の脱燐機構では、火点を中心とする気体酸素が供給されている溶銑浴面領域（＝ＦｅＯの主たる生成領域）に供給され滓化したＣａＯがＦｅＯと反応してＣａＯ−ＦｅＯ系融体が生成し、このＣａＯ−ＦｅＯ系融体が溶銑中Ｐと直接反応することにより脱燐が進行するものであるが、溶銑中のＳｉ含有量が高いと、生成したＣａＯ−ＦｅＯ系融体がＳｉとの反応に消費され、上述した直接的な脱燐反応に十分に寄与しなくなる。したがって、上記機構による脱燐反応を安定的に生じさせるのに最適な条件は、上述した処理後スラグ量の条件を満足し、且つ脱燐処理される溶銑中のＳｉ含有量が十分に低いことである。また、溶銑中のＳｉ含有量が少なければＳｉＯ２の生成量も少なくなるので、処理後スラグ量の低減化にも有利である。このため本発明では、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことが望ましい。
【００２９】
本発明において処理後スラグ量とは、脱燐処理終了時に精錬容器（溶銑保持容器）内に存在しているスラグ量である。なお、この処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから算出する方法、スラグに酸化イットリウムや酸化ストロンチウム等のトレーサーを添加して、処理後のスラグ中のトレーサー濃度を分析する方法、スラグ厚みを直接測定する方法などにより求めることができる。
図１は、本発明者らが行った試験結果に基づく、脱燐処理後のスラグ量と溶銑中のＰ含有量との関係を示したのもので、処理後の溶銑中Ｐ含有量は平均値とバラツキの幅を示している。図１は、５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜４０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、４０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜５０ｋｇ／溶銑ｔｏｎの各処理後スラグ量の範囲毎に、６〜７２ｃｈの脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量を集計したものである。
【００３０】
この試験では、高炉で出銑した溶銑を鋳床及び必要に応じて溶銑鍋内で脱珪処理し、次いで機械撹拌を用いて溶銑鍋内で脱硫処理した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）内で脱燐処理を行った。脱燐処理前の溶銑成分は、Ｃ：４．５〜４．７ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０１〜０．２８ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１５〜０．２５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００１〜０．００３ｍａｓｓ％であった。脱燐用精錬剤としては粒径１ｍｍ以下の石灰粉を用い、これをランスを介して気体酸素をキャリアガスとして溶銑浴面に吹き付けた。精錬剤中にはＣａＦ２は添加しなかった。吹錬時間は１０分間で一定とし、炉底からは溶銑を撹拌するため窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ供給した。石灰と酸素の原単位は溶銑中Ｓｉ含有量により変化するが、石灰、酸素とも脱珪分（ダイカルシュウムシリケート：２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するとした化学量論分）を除いた値は、それぞれ３．５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、９Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎで一定とした。脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
【００３１】
図１によれば、処理後スラグ量が多いほど脱燐処理後のＰ含有量も高くなり、上限側のバラツキも大きい。これに対して処理後スラグ量が３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下ではＰ含有量の上限側のバラツキが大幅に減少し、Ｐ含有量は最大でも０．０２０ｍａｓｓ％となっている。さらに、脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量は、処理後スラグ量が２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下では最大でも０．０１５ｍａｓｓ％、また、処理後スラグ量が１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下では最大でも０．０１０ｍａｓｓ％となっている。以上の理由から、本発明では処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、好ましくは２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、特に好ましくは１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とする。
【００３２】
図２は、図１の試験を行った際の脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量と処理後スラグ量との関係を示したものである。同図によれば、処理前の溶銑中Ｓｉ含有量が高い場合には添加する石灰の量が多くなり、スラグ量は多くなるため、スラグ量と処理前の溶銑中Ｓｉ含有量には良い相関がある。ここで、処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とするためには、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下とする必要があることが判る。同様に、処理後スラグ量を２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とするためには、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．０７ｍａｓｓ％以下とする必要があり、さらに、処理後スラグ量を１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とするためには、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．０３ｍａｓｓ％以下とする必要があることが判る。以上の理由から、本発明ではＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことが望ましい。
なお、先に述べたように、溶銑中のＳｉ含有量が低いと、生成したＣａＯ−ＦｅＯ系融体がＳｉとの反応に消費される割合が少なくなり、ＣａＯ−ＦｅＯ系融体による直接的な脱燐反応を促進する効果が得られるものであり、図１の結果はこのような効果も反映したものであると考えられる。
【００３３】
脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量は、以下のようにして調整することができる。溶銑は高炉などの溶銑製造設備から供給されるが、製造される溶銑のＳｉ含有量を低める方法としては、溶銑製造用の原料の予備処理などで珪酸分の全装入量を低減したり、高炉などの炉内での珪酸還元反応を抑制するための低温操業やコークスの偏在装入などの方法が有効である。したがって、高炉などで製造された溶銑のＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の場合には、これら溶銑に対して下記のような脱珪処理を施すことなく、脱燐処理してもよい。
一方、高炉などで製造された溶銑のＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超える場合には、脱燐処理に先立ち高炉鋳床や溶銑鍋などで脱珪処理を実施し、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下とした上で脱燐処理を行う。
通常、溶銑の脱珪処理は固体酸素源や気体酸素を溶銑に添加することにより行われ、例えば、焼結粉やミルスケールなどの固体酸素源を溶銑浴面への上置き装入や浴中への吹き込みにより添加し、或いは気体酸素を溶銑浴面への吹き付けや浴中への吹き込みにより添加する方法が採られる。
【００３４】
また、溶銑の脱珪処理は高炉鋳床や溶銑鍋以外に、例えば高炉鋳床から溶銑鍋などの搬送容器への溶銑流に対して酸素源を添加することにより行うこともできる。また、脱珪効率を高めるために容器内の溶銑中に撹拌ガスを吹き込んだり、焼石灰などのＣａＯ源を添加してスラグの塩基度を調整することにより脱珪スラグ中の酸化鉄を極力低減させ、還元効率を高めるようにすることもできる。
溶銑の脱珪処理を経て脱燐処理を行う場合には、事前に脱珪スラグなどのスラグを排滓し、珪酸分の混入を極力抑制することが、効率的な脱燐処理を行う上で好ましい。このため脱燐処理前に機械式排滓装置や手作業により、溶銑からスラグを分離した後、脱燐処理を行う。
【００３５】
本発明法において、上吹きランスを用いて気体酸素と精錬剤を溶銑浴面に吹き付ける方法に特別な制限はなく、例えば、上吹きランスの複数のランス孔のうち、一部のランス孔から気体酸素のみを、また、他のランス孔から気体酸素又は気体酸素以外のガス（例えば、窒素やＡｒなどの不活性ガス）をキャリアガスとして精錬剤を、それぞれ溶銑浴面に供給することもできる。これにより気体酸素が供給されている溶銑浴面領域に精錬剤を添加することができる。また、この場合には、ランス先端の中央に主ランス孔を、その周囲に複数の副ランス孔を有する上吹きランスを用い、副ランス孔から気体酸素を、主ランス孔から気体酸素又は上述した気体酸素以外のガスをキャリアガスとして精錬剤を、それぞれ溶銑浴面に供給することが特に好ましい。また、気体酸素の吹き付けと、気体酸素又は上述した気体酸素以外のガスをキャリアガスとする精錬剤の吹き付けを、異なる上吹きランスを用いて行ってもよい。但し、いずれの場合にも、上述したように精錬剤を最も効率的に滓化させるには、精錬剤のキャリアガスは気体酸素であることが特に望ましい。
【００３６】
本発明において使用する気体酸素は、純酸素ガス、酸素含有ガスのいずれでもよい。また、精錬容器内に添加される酸素源としては、気体酸素以外に酸化鉄（例えば、焼結粉、ミルスケール）等の固体酸素源を用いることができ、これらを上置き装入や浴中へのインジェクション等の任意の方法で添加することができる。但し、上述したような溶銑浴面への気体酸素の供給（吹き付け）による効率的な溶銑脱燐を行うためには、精錬容器内に添加される酸素源の５０％以上、好ましくは７０％以上（気体酸素換算量）が上吹きランスを通じて溶銑浴面に供給される気体酸素であることが好ましい。
なお、気体酸素の一部は溶銑浴面への吹き付け以外の方法、例えば、浸漬ランス、溶銑保持容器の側壁や底部に設けられた吹き込みノズルを通じた溶銑浴中へのインジェクション等の方法で浴中に供給してもよい。
【００３７】
精錬剤としては、通常、石灰などのＣａＯ系精錬剤（ＣａＯを主体とした精錬剤）を用いる。また、上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付ける精錬剤は粉体を用いる。
また、精錬剤は、上吹きランスによる溶銑浴面への吹き付け以外に、一部を上置き装入や浴中へのインジョクションなどにより添加してもよいが、その場合でも、これらの方法により添加する精錬剤の量は精錬剤全体の２０ｍａｓｓ％以下とすることが望ましい。上吹きランスによる溶銑浴面への吹き付け以外の方法で添加される精錬剤の割合が全体の２０ｍａｓｓ％を超えると、精錬剤を気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付けることによる脱燐反応促進の効果が低下する傾向がある。
【００３８】
また、脱燐効率を向上させるためには溶銑をガス撹拌することが好ましい。このガス撹拌は、例えば、浸漬ランス、溶銑保持容器の側壁や底部に設けられた吹き込みノズル等を通じて窒素やＡｒなどの不活性ガスを溶銑中に吹き込むことにより行われる。このような撹拌ガスの供給量としては、十分な浴撹拌性を得るために０．０２Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以上とし、また、浴の撹拌が強すぎると生成したＦｅＯを溶銑中のＣが還元する速度が大きくなり過ぎるためのため０．３Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以下とすることが好ましい。
【００３９】
脱燐処理を行うための溶銑保持容器（精錬容器）としては、フリーボードが十分に確保できるという点から転炉型容器が最も好ましいが、例えば、溶銑鍋やトーピードカーなどの任意の容器を用いることができる。
図３は、転炉型容器を用いた本発明法の一実施状況を示しており、１は転炉型容器、２は上吹きランス、３は炉底部に設けられた底吹きノズルであり、この例では、上吹きランス２から気体酸素をキャリアガスとして精錬剤がメタル浴面に吹き付けられるとともに、底吹きノズル３から撹拌ガスが溶銑内に吹き込まれている。
【００４０】
従来の脱燐処理では、ＣａＯの滓化を促進させるためにＣａＦ２（ホタル石）を添加することが事実上必須であったが、近年Ｆが環境に及ぼす影響を考慮し、鋼の精錬においてもＣａＦ２の使用量を抑えることが要請されつつある。この点、本発明法はＣａＦ２を実質的に添加しない（すなわち、精錬剤中に不可避的不純物として含まれる以外のＣａＦ２を添加しない）若しくは少量のＣａＦ２を添加するだけで高い脱燐効率が得られる。したがって、ＣａＯの滓化を促進するためにＣａＦ２を添加する場合でも、その添加量は、２ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、好ましくは１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることが望ましい。また、後述するように、本発明では従来法に較べて処理後のスラグ流失量を大幅に減少させることができる効果が得られるが、ＣａＦ２を添加しない若しくはその添加量を極く少量に抑えることによりスラグの流動性をより低くすることができるので、上記効果をより高めることができる。
【００４１】
通常、脱燐処理前の溶銑のＰ含有量は０．１０ｍａｓｓ％以上あるが、本発明ではこれを粗鋼で要求されるＰ含有量、すなわち鋼の成分規格値以下（通常０．０２０ｍａｓｓ％以下）、好ましくは０．０１０ｍａｓｓ％以下まで脱燐精錬することが好ましい。これにより、引き続き行われる転炉吹錬では、実質的に造滓材を装入することなく実質的な脱炭精錬のみを行うことにより、▲１▼脱炭精錬が極めて簡素化され精錬時間も短縮化することができる、▲２▼脱炭精錬でのスラグ発生量を効果的に低減できる、▲３▼脱炭精錬において実質的に造滓材を使用しないため、マンガン源としてマンガン鉱石を添加した場合に非常に高いＭｎ歩留まりが得られる、といった効果が得られる。
【００４２】
以下、本発明法の幾つかの好ましい実施形態について説明する。以下に述べるような実施形態で本発明法を実施することにより、脱燐反応効率をさらに高めることが可能となる。
本発明の第１の実施形態では、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（１）式を満足するように脱燐処理を行うものである。
０．３≦Ａ／Ｂ≦７ … （１）
また、より高い脱燐反応効率を得るためには、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（２）式を満足するように脱燐処理を行うことが好ましい。
１．２≦Ａ／Ｂ≦２．５ … （２）
【００４３】
本発明者らによる検討の結果、気体酸素と精錬剤を溶銑浴面に吹き付ける方法では、気体酸素の供給速度とＣａＯ（精錬剤）の供給速度によって脱燐反応が変化すること、具体的には、気体酸素が供給された溶銑浴面領域にはＦｅＯが生成するが、その生成量に見合うＣａＯの好ましい供給速度が存在することが確認された。ここで、気体酸素とＣａＯの供給速度の比において気体酸素の供給速度が小さ過ぎると、気体酸素が供給された溶銑浴面領域においてＣａＯ供給量に見合う量のＦｅＯが生成されないため、ＣａＯの滓化（ＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成）が進行せず、ＣａＯが未滓化のまま存在して脱燐に有効に作用しない。一方、気体酸素の供給速度が大き過ぎると、酸素の供給量に対して脱燐に必要なＣａＯが不足し、この場合もＣａＯ−ＦｅＯ系融体が十分に生成されない。このためいずれの場合も、上述した脱燐反応機構による溶銑の脱燐には不利な条件となり、高い脱燐速度が得られなくなる傾向がある。また、気体酸素の供給速度が大き過ぎると脱燐に必要な酸素以外の無効酸素量が多くなり、これが脱炭等に消費されるため後工程で熱源が不足し、脱炭処理での操業コストの著しい増加を招くことになる。
【００４４】
ここで、上記Ａ／Ｂが０．３未満では気体酸素の供給量に対してＣａＯの供給量が過剰であるため、気体酸素が供給された溶銑浴面領域においてＣａＯ供給量に見合う量のＦｅＯが生成されない。このため供給されたＣａＯの滓化（ＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成）が十分に進行せず、ＣａＯが未滓化のまま存在して脱燐に有効に作用しないため、脱燐速度が低下する傾向がある。一方、Ａ／Ｂが７を超えると気体酸素の供給量に対して脱燐に必要なＣａＯが不足し、この場合もＣａＯ−ＦｅＯ系融体が十分に生成されないため脱燐速度が低下する傾向がある。また、上記Ａ／Ｂを１．２〜２．５の範囲とすることにより、気体酸素の供給によるＦｅＯの生成量とＣａＯの供給量のバランスがより最適化され、特に高い脱燐反応効率が得られる。
【００４５】
本発明の第２の実施形態は、鍋型又はトーピードカー型容器を用いて行う脱燐処理法であり、鍋型又はトーピードカー型の精錬容器を用いた脱燐処理において、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じて粉体を含む気体を溶銑中に吹き込むものである。
本発明者らは、鍋型又はトーピードカー型の精錬容器を用いた溶銑脱燐をより効率的に行う方法について検討した結果、上吹きランスを通じて気体酸素と精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランスなどを通じて粉体を含む気体を溶銑中に吹き込む方法が非常に有効であること確認した。
【００４６】
この第２の実施形態において、上吹きランスから溶銑浴面に吹き付ける気体酸素量（送酸量）は、０．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以下とすることが好ましい。上吹きランスからの送酸量が過剰であるとスラグフォーミングにより精錬容器からスラグの吹き出しを生じるおそれがある。上吹きランスからの送酸量を０．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以下とすることによりスラグフォーミングが抑えられ、安定した操業が可能となる。
【００４７】
この第２の実施形態においても、精錬剤は上吹きランスによる溶銑浴面への吹き付け以外に、一部を上置き装入や浴中へのインジョクションにより添加してもよいが、その場合でも、上吹きランスにより溶銑浴面に吹き付ける精錬剤の量は精錬剤全体の８０ｍａｓｓ％以上とすることが望ましい。上吹きランスによる溶銑浴面への吹き付けによって添加される精錬剤の割合が全体の８０ｍａｓｓ％を下回ると、精錬剤を気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付けることによる脱燐反応促進の効果が低下する傾向がある。
【００４８】
図４は、本発明者らが行った試験結果に基づく、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合と必要石灰量との関係を示したもので、この試験では鍋型容器（１５０ｔｏｎ）に保持されたＰ含有量：０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量：０．０７ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、気体酸素（４．５〜５．０Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ）をキャリアガスとして精錬剤である粒径１ｍｍ以下の石灰粉（０〜６ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランスを通じて粉体を吹き込むことにより脱燐処理（処理時間：１５分間）を行ったものである。浸漬ランスを通じた粉体の吹き込み量は９０ｋｇ／ｍｉｎで一定とした。この粉体の一部又は全部には必要石灰分の残りを用い、不足する分はダスト（Ｆｅ含有量４０ｍａｓｓ％）又はコークス粉を用いた。この脱燐処理では精錬剤中にＣａＦ２は添加せず、処理後スラグ量は２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは２．０とした。石灰添加量は、後述する（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（後述する（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。図４には、処理後の溶銑中Ｐ含有量が０．０２ｍａｓｓ％以下となるのに必要な石灰量を示してある。
図４によれば、上吹きランスを通じて供給される精錬剤の全精錬剤量に対する割合が増加するにしたがって必要石灰量が低減し、特にその割合が８０ｍａｓｓ％以上において必要石灰量が最も低減されている。
【００４９】
気体とともに溶銑中に吹き込まれる粉体の種類に特別な制限はなく、例えば、石灰粉などの精錬剤の一部、転炉ダストなどのような製鉄所で発生するダスト類、コークス粉などの炭素源を主体とする粉体、焼結粉やミルスケールなどの酸化鉄、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２などの粉体の１種又は２種以上を用いることができる。
これらのうち、粉体として石灰粉などの精錬剤を用いた場合には、吹き込まれた精錬剤は溶銑中を浮上していく間に加熱され、溶銑浴面に浮上した際のスラグへの溶融化が促進される。
【００５０】
また、製鉄所で発生するダスト類を用いることは廃棄物の有効利用になる。すなわち、ダスト類は粉状であるため、これを再利用するためには、従来では扱いやすさの点からブリケット化する等の処理が必要であったが、本実施形態ではブリケット化のような手間とコストをかけずに粉体のまま再利用することができる。また、炭素源を主体とする粉体は溶銑を加炭することで次工程での有効な熱源となる。また、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２などの粉体は、溶銑中で熱分解してガス（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ）を発生させ、このガスが浴の攪拌強化に寄与するとともに、熱分解により生成するＣａＯが精錬剤として機能することになる。また、酸化鉄の粉体は、浴中で酸素源の一部となる。
【００５１】
粉体とともに溶銑中に吹き込まれる気体（キャリアガス）の種類にも特別な制限はなく、気体酸素（純酸素ガス又は酸素含有ガス）、Ｎ２やＡｒなどの不活性ガスなどを用いることができる。これらのうち気体酸素により精錬剤を吹き込んだ場合には、溶銑中を浮上する際の所謂トランジトリー反応により反応が促進される効果が期待できる。しかし、浸漬ランスや吹き込みノズルから酸素ガスが供給されるためランスやノズル先端でＦｅＯが生成し、ランスやノズルの寿命が問題となる。これに対して、Ｎ２やＡｒ等の不活性ガスを用いる場合には、反応面での効果は期待できないが、ランスやノズルの寿命は気体酸素を用いる場合よりも長くなる。したがって、使用するガス種はランスやノズルの寿命等を含めたトータルコストを考慮して選択すればよい。
また、精錬剤を溶銑中に吹き込む手段としては、浸漬ランス又は精錬容器に備えられた吹き込みノズル、若しくはその両方を用いることができる。吹き込みノズルとしては、底吹きノズルや横吹きノズルなど、任意の形式のものを用いることができる。
【００５２】
また、この第２実施形態において、実質的に精錬剤の全量を、上吹きランスを通じた溶銑浴面への吹きつけと、浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じた溶銑中への吹込みにより添加する場合、上吹きランスを通じた精錬剤の添加量は、精錬剤の全添加量の２０〜８０ｍａｓｓ％とすることが好ましい。上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤の割合が精錬剤の全添加量の８０ｍａｓｓ％を超えると、溶銑中への精錬剤の吹き込みによる溶銑の攪拌効果が小さいため脱燐反応に必要な攪拌動力が得られにくくなり、一方、２０ｍａｓｓ％未満では、精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることによる上述した滓化促進効果が十分に得られない。
【００５３】
図５は、精錬剤の全量を上吹きランスを通じた溶銑浴面への吹きつけと浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じた溶銑中への吹込みにより添加する場合について、本発明者らが行った試験結果に基づく、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合と脱燐効率との関係を示したもので、この試験では、鍋型容器（１５０ｔｏｎ）に保持されたＰ含有量：０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量：０．０７ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、気体酸素（４．５〜５．０Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ）をキャリアガスとして精錬剤である粒径１ｍｍ以下の石灰粉（０〜６ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランスを通じて必要石灰分の残り（０〜６ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を吹き込むことにより脱燐処理（処理時間：１５分間）を行ったものである。この脱燐処理では精錬剤中にＣａＦ２は添加せず、処理後スラグ量は２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは２．０とした。石灰添加量は、後述する（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（後述する（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
図５によれば、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合が２０ｍａｓｓ％未満、８０ｍａｓｓ％超の領域では脱燐効率が大きく低下している。
【００５４】
図６に、高炉鍋型脱燐設備において溶銑脱燐処理を行う際に、本実施形態を適用した例を示す。高炉から出銑された溶銑中のＳｉ含有量に応じて、必要があれば脱燐処理の前に鋳床脱珪などの脱珪処理を行う。脱燐処理は、高炉鍋４に溶銑を入れ、溶銑中に浸漬したランス５から石灰粉（精錬剤）をインジェクションすると同時に、上吹きランス２から気体酸素とともに石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付ける。この際、インジェクションする石灰粉の供給速度は、溶銑の攪拌が十分に行われるようにする。
【００５５】
本発明の第３の実施形態では、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤の供給速度と気体酸素の供給速度が下記（３）式及び（４）式の条件を満足するよう、脱燐処理を行うものである。
（Ｃ１／Ｄ１）＞（Ｃ２／Ｄ２） … （３）
Ｃ１＞Ｃ２ … （４）
但し Ｃ１：脱燐処理前期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｃ２：脱燐処理後期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ１：脱燐処理前期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ２：脱燐処理後期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
【００５６】
脱燐処理の前期は溶銑中のＰ含有量が高いために、精錬剤の供給速度は大きい方が脱燐速度は大きくなるスラグ中（Ｐ）の移動律速の領域となるのに対して、脱燐処理の後期では溶銑中のＰ含有量が低くなり、反応サイトへのメタル中の［Ｐ］の移動が律速になるため、脱燐処理前期に較べて脱燐作用に有効に寄与する精錬剤の割合が減少する。したがって、上記のような特定の形態で溶銑浴面に供給される精錬剤と気体酸素の供給速度比（精錬剤供給速度／気体酸素供給速度）及び精錬剤の供給速度を、脱燐処理前期に対して脱燐処理後期で小さくすることにより、より少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うことができる。
本発明法では、先に述べた理由により精錬剤の反応性が効果的に高められるため、脱燐処理後期において必要最小限の精錬剤を添加しつつ効率的な脱燐処理を行うことができる。
【００５７】
図７は、転炉型脱燐精錬炉（３００ｔｏｎ）において、ＣａＦ２を添加することなく下記▲１▼、▲２▼の条件で脱燐処理を行い、脱燐処理後の溶銑中のＰ含有量が０．０１２ｍａｓｓ％となるために必要なＣａＯ原単位と脱燐効率との関係を調べたものである。
▲１▼ 溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｃ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）を処理全期間を通じて一定とし、且つ精錬剤の上記供給速度Ｃと気体酸素の供給速度Ｄ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ｃ／Ｄを処理全期間を通じて一定として脱燐処理を行った。
▲２▼ Ｃ１：脱燐処理前期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）、Ｃ２：脱燐処理後期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）、Ｄ１：脱燐処理前期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）、Ｄ２：脱燐処理後期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とした場合に、（Ｃ１／Ｄ１）＞（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１＞Ｃ２の条件で脱燐処理を行った。
【００５８】
なお、脱燐効率はηＣａＯは、脱珪分を２ＣａＯ・ＳｉＯ２として除いた、下式により定義した。
ηＣａＯ＝［｛（［％Ｐ］ｉ−［％Ｐ］ｆ）／（３１×２）｝×５６×３×１０］／［ＷＣａＯ−｛（［％Ｓｉ］ｉ−［％Ｓｉ］ｆ）／２８｝×５６×２×１０］
但し ＷＣａＯ：ＣａＯ原単価（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）
［％Ｐ］ｉ：脱燐処理前の溶銑中のＰ含有量（ｍａｓｓ％）
［％Ｐ］ｆ：脱燐処理後の溶銑中のＰ含有量ｓ％）
［％Ｓｉ］ｉ：脱燐処理前の溶銑中のＳｉ含有量（ｍａｓｓ％）
［％Ｓｉ］ｆ：脱燐処理後の溶銑中のＳｉ含有量（ｍａｓｓ％）
【００５９】
この試験では、高炉溶銑を必要に応じて鋳床及び溶銑鍋内で脱珪した後、溶銑鍋内で脱硫し、この溶銑を転炉型容器に移して脱燐処理を行った。脱燐処理前の溶銑中のＰ含有量は０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量は、０．０７ｍａｓｓ％以下であった。精錬剤としてはＣａＦ２を含まないＣａＯ主体の焼石灰のみを用いた。また、酸素源としては主に気体酸素を用い、これを上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けることにより添加し、一部について固体酸源（鉄鉱石）の添加を併用した。精錬剤供給量は４．６〜９．０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、気体酸素供給量は８．６〜１３．６Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎとした。また、▲１▼の脱燐処理については、Ｃ／Ｄを０．５０〜０．６９ｋｇ／Ｎｍ３とした。▲２▼の脱燐処理については、Ｃ１を０．８８〜１．００ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ、Ｃ２を０．３０〜０．３９ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ、Ｃ１／Ｄ１を０．６０〜０．８３ｋｇ／Ｎｍ３、Ｃ２／Ｄ２を０．３８〜０．４８ｋｇ／Ｎｍ３とし、（Ｃ１／Ｄ１）×５６〜７２％＝（Ｃ２／Ｄ２）とした。また、処理後スラグ量は２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。石灰添加量は、後述する（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（後述する（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
図７によれば、▲２▼の脱燐処理では、▲１▼の場合に較べてＣａＯ原単位が少なく、脱燐効率が高くなっていることが判る。これは、▲２▼の場合では精錬後期において余分な精錬剤添加を行うことなく十分な脱燐が行われたため、高い脱燐効率が得られたものである。
【００６０】
この第３の実施形態では、精錬剤供給速度と気体酸素供給速度を（Ｃ１／Ｄ１）＞（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１＞Ｃ２とすることにより所望の効果が得られるが、特にこれらを（Ｃ１／Ｄ１）×３０〜８０％＝（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１×３０〜８０％＝Ｃ２の範囲とすることが好ましい。（Ｃ１／Ｄ１）×３０％＞（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１×３０％＞Ｃ２では、精錬剤の供給量が不足するため脱燐率が低下する傾向となり、一方、（Ｃ１／Ｄ１）×８０％＜（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１×８０％＜Ｃ２では、脱燐処理後期における余分な精錬剤供給量が多くなるため、脱燐効率が低下する傾向がある。
この第３の実施形態では、脱燐処理期間中（脱燐処理の前期及び後期）において上記条件にしたがって精錬剤及び気体酸素を供給すればよく、したがって、精錬剤供給速度と気体酸素供給速度を変化させる形態は任意であり、連続的又は段階的に若しくはそれら両形態で変化させることができる。
【００６１】
本発明の第４の実施形態では、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行うとともに、該脱燐処理においては、精錬剤として、下記（５）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と下記（６）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した量の石灰を添加するものである。
Ｗｃａｏ＿Ｐ＝（溶銑［Ｐ］−目標［Ｐ］）×（１０／６２）×５６×３／ηｃａｏ …（５）
但し 溶銑［Ｐ］：脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
目標［Ｐ］：目標とする脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
ηｃａｏ（石灰効率）＝０．５〜１
Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＝溶銑［Ｓｉ］ ×（１０／２８）×５６×２ …（６）
但し 溶銑［Ｓｉ］：脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量（ｍａｓｓ％）
【００６２】
すでに述べたように、従来の脱燐処理技術では、スラグを均一な液相状態に維持することを前提として、燐分配Ｌｐに応じてスラグボリュームが決定されており、このため実際にＰ、Ｓｉを固定するのに必要な精錬量以上の量の精錬剤が必要であった。これに対して本発明では、火点を中心とする溶銑浴面領域における直接的な脱燐反応と、その外側領域での固相主体のスラグによるＰの固定という機構を利用するものであり、このため上記のような必要最低限の精錬剤量で脱燐反応を効率的に生じさせることができる。
【００６３】
実際に溶銑中のＰとＳｉを固定するために消費される石灰量は、下記の式で計算できる。下式において、Ｗｃａｏ＿Ｐｏは、溶銑中のＰを固定するために消費される石灰量（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）、Ｗｃａｏ＿Ｓｉｏは、溶銑中のＳｉを固定するために消費される石灰量（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）である。
Ｗｃａｏ＿Ｐｏ＝（溶銑［Ｐ］−目標［Ｐ］）×（１０／６２）×５６×３
但し 溶銑［Ｐ］：脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
目標［Ｐ］：目標とする脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
Ｗｃａｏ＿Ｓｉｏ＝溶銑［Ｓｉ］ ×（１０／２８）×５６×２
但し 溶銑［Ｓｉ］：脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量（ｍａｓｓ％）
【００６４】
ここで、石灰の全添加量をＴｏｔａｌ ＣａＯ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）とすると、脱燐に寄与した石灰の効率ηｃａｏは、下式のように計算できる。
ηｃａｏ＝Ｗｃａｏ＿Ｐｏ／（Ｔｏｔａｌ ＣａＯ−Ｗｃａｏ＿Ｓｉｏ）
本実施形態では、まず、この石灰効率ηｃａｏを０．５〜１と規定した。このηｃａｏの下限は、無用な石灰添加を行わず且つ本発明が狙いとする脱燐反応を適切に生じさせるという観点から規定されたものである。すなわち、ηｃａｏが０．５未満になると、実質的に無用な石灰添加を行うことになり、少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うという本発明の効果が失われるだけでなく、所定の酸素原単位の下で生成するＦｅＯに対して石灰添加量が過剰になるため、滓化できないＣａＯが多量に存在することになり、このような滓化できないＣａＯが上述した脱燐反応の進行を阻害してしまう。
したがって本実施形態では、下記（５）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と下記（６）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した量の石灰を添加して脱燐処理を行う。
Ｗｃａｏ＿Ｐ＝（溶銑［Ｐ］−目標［Ｐ］）×（１０／６２）×５６×３／ηｃａｏ … （５）
但し 溶銑［Ｐ］：脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
目標［Ｐ］：目標とする脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
ηｃａｏ（石灰効率）＝０．５〜１
Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＝溶銑［Ｓｉ］ ×（１０／２８）×５６×２ … （６）
但し 溶銑［Ｓｉ］：脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量（ｍａｓｓ％）
上記Ｗｃａｏ＿Ｐは、ηｃａｏ＝０．５〜１とした場合において溶銑中のＰを３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５として固定するのに必要な石灰量であり、また、上記Ｗｃａｏ＿Ｓｉは、溶銑中のＳｉを２ＣａＯ・ＳｉＯ２として固定するのに必要な石灰量である。
【００６５】
図８は、一例として、Ｐ含有量が０．１１ｍａｓｓ％の溶銑ををＰ含有量：０．０１５ｍａｓｓ％まで脱燐処理する場合について、本実施形態において溶銑中Ｓｉ含有量に応じて添加される石灰量を、従来法の脱燐処理において添加される石灰量と比較して示したもので、Ｗｃａｏ＿ＳｉはＳｉの固定用として必要な石灰量、Ｗｃａｏ＿Ｐ１はηｃａｏ＝１の場合にＰの固定用（脱Ｐ用）として必要な石灰量、Ｗｃａｏ＿Ｐ０．５はηｃａｏ＝０．５の場合にＰの固定用として必要な石灰量であり、Ｗは従来法において添加される石灰量である。同図に示されるように、従来法において必要とされる石灰量は、燐分配Ｌｐとこれに応じた必要スラグ量によって決定されてしまうため、溶銑中Ｓｉ濃度に関係なくＷの石灰量が必要であったのに対し、本実施形態おいて添加する石灰量は［Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＋Ｗｃａｏ＿Ｐ１］〜［Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＋Ｗｃａｏ＿Ｐ０．５］で足りることになり、従来法に較べて石灰添加量を大幅に削減することができる。
また、図９は、本実施形態と従来法における脱Ｐ用の必要石灰量と石灰効率ηｃａｏを、脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係で示したもので、従来法における脱Ｐ用の必要石灰量とは図８の［Ｗ−Ｗｃａｏ＿Ｓｉ］を指している。図９によれば、本実施形態は従来法に較べて非常に少ない脱Ｐ用石灰を用いて高い石灰効率で脱燐処理がなされることが判る。
【００６６】
また、この第４の本実施形態では、石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ηｃａｏ＝１で求められるＷｃａｏ＿Ｐ，以下同様）の８０ｍａｓｓ％以上の石灰を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けることが好ましい。図１０は、本発明者らが行った試験結果に基づく、上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けられる石灰量Ｘと石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐとの比Ｘ／Ｗｃａｏ＿Ｐと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示したもので、この試験では、転炉型容器（３４０ｔｏｎ）に保持されたＰ含有量：０．０９５〜０．１３５ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量：０．０２〜０．１０ｍａｓｓ％の溶銑に対して、気体酸素（１０〜１５Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ）をキャリアガスとして粒径１ｍｍ以下の石灰粉（４〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理（処理時間：１０〜１４分間）を行った後、溶銑を脱炭用転炉に装入して脱炭吹錬を行ったものである。脱燐処理では、ＣａＦ２添加量は１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とし、処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（後述する（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
図１０によれば、石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ中に占める上記石灰量Ｘの割合が８０ｍａｓｓ％未満になると、脱燐率が若干低下する傾向にある。これは、反応サイトである火点若しくはその近傍の気体酸素供給領域に精錬剤を直接投入することによる、上述したような高い反応効率が相対的に得られにくくなるためであると考えられる。
【００６７】
ＳｉはＣやＦｅよりも燃焼しやすいため、吹錬中は溶銑中でＳｉＯ２として安定に存在でき、このため必ずしも火点において石灰と反応させる必要がない。したがって、発生したＳｉＯ２を固定する石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉに相当する石灰源は、焼石灰に限られることはなく、未反応の石灰（Ｆｒｅｅ Ｌｉｍｅ）を含む物質であればよい。このため石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉに相当する精錬剤としては、石灰粉、塊焼石灰、塊石灰石、未反応ＣａＯを含む製鉄スラグの中から選ばれる１種以上を用いることができる。製鉄スラグとしては、例えば、脱炭工程で発生する転炉スラグ（塩基度３〜４程度）や取鍋スラグなども使用可能である。
この第４の実施形態では、先に述べた理由により、また、少ない精錬剤添加量で高い脱燐効率が得られるようにするために、脱燐処理される溶銑のＳｉ含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下、好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下とする。溶銑のＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超えると、本実施形態による精錬剤添加量の低減化効果が薄れる。
【００６８】
本発明の第５の実施形態では、下記（７）式により定義される、気体酸素の吹き付け又は気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬを２００〜５００ｍｍに制御するものである。
Ｌ＝ＬＯ×ｅｘｐ｛（−０．７８×ＬＨ）／ＬＯ｝ …（７）
ＬＯ＝６３×｛（ＦＯ ２／ｎ）／ｄｔ｝２ ／ ３
但し ＬＨ：上吹きランスのランス高さ（ｍｍ）
ＦＯ ２：上吹きランスからの気体酸素供給速度（Ｎｍ３／ｈｒ）
ｎ：上吹きランスのノズル孔数
ｄｔ：上吹きランスのノズル孔径（ｍｍ）（但し、複数のノズル孔のノズル径が異なる場合は、全ノズル孔の平均孔径）
本発明が狙いとする脱燐反応機構により、少ない精錬剤添加量で高い脱燐効率を得るには、特に、反応サイトである火点への気体酸素の供給方法を適正化すること、具体的には、気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さ（気体酸素供給速度と上吹きランスの構成及び使用条件から計算される理論上の凹み深さ）を最適範囲に制御することが好ましいことが判った。
ここで、気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さが小さすぎる、すなわち気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けが弱すぎると、火点外でスラグのフォーミングが発生し、このフォーミングしたスラグが気体酸素ジェットの流れを妨げるため、気体酸素の火点への供給が低下し、脱燐効率の向上には不利な条件となる。また、火点への酸素の供給が不安定になるため、脱燐に必要な酸素が安定的に供給されなくなり、脱燐効率のばらつきが大きくなるとともに、３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５が分解し、復燐が生じてしまう。
【００６９】
一方、気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さが大きすぎる、すなわち気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けが強すぎると、火点内での酸素密度が高くなりすぎ、発生するＦｅＯに対応するＰがメタルから十分に供給されなくなる。この結果、余剰分のＦｅＯにより脱炭が進行してしまい、この場合も脱燐効率の向上には不利な条件となる。
気体酸素の吹き付け又は気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬは、下記（７）式により定義することができる。
Ｌ＝ＬＯ×ｅｘｐ｛（−０．７８×ＬＨ）／ＬＯ｝ … （７）
ＬＯ＝６３×｛（ＦＯ ２／ｎ）／ｄｔ｝２ ／ ３
但し ＬＨ：上吹きランスのランス高さ（ｍｍ）
ＦＯ ２：上吹きランスからの気体酸素供給速度（Ｎｍ３／ｈｒ）
ｎ：上吹きランスのノズル孔数
ｄｔ：上吹きランスのノズル孔径（ｍｍ）（但し、複数のノズル孔のノズル径が異なる場合は、全ノズル孔の平均孔径）
【００７０】
本実施形態では、溶銑浴面での上記凹みの深さＬを２００〜５００ｍｍに制御して脱燐処理を行う。図１１は、本発明者らが行った試験結果に基づく、溶銑浴面の凹み深さＬと脱燐効率及び脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示したもので、この試験では、転炉型容器（３４０ｔｏｎ）に保持されたＰ含有量：０．０９５〜０．１３５ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量：０．０２〜０．１５ｍａｓｓ％の溶銑に対して、気体酸素（１０〜１５Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ）をキャリアガスとして精錬剤である粒径１ｍｍ以下の石灰粉（４〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理（処理時間：１０〜１４分間）を行った後、溶銑を脱炭用転炉に装入して脱炭吹錬を行ったものである。この脱燐処理では、ＣａＦ２添加量は１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とし、処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。石灰添加量は、上記（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰とスラグ分析値のＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
図１１（ａ），（ｂ）によると、凹み深さＬが２００〜５００ｍｍの範囲に較べ、２００ｍｍ未満、５００ｍｍ超の範囲では、上述した理由により脱燐効率が低くなり、処理後の溶銑中のＰ含有量が高くなる傾向がある。
【００７１】
本発明の第６の実施形態では、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、ＣａＦ２の添加量を１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない（すなわち、精錬剤中に不可避的不純物として含まれる以外のＣａＦ２を添加しない）条件で、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、脱燐処理終了時の溶銑温度を１３６０℃〜１４５０℃とするものである。
【００７２】
脱燐反応はＰの酸化反応であることから、従来では溶銑温度は低温の方が有利であるというのが常識となっており、また、従来では高い溶銑温度で処理を行うとスラグからメタルへの復燐を生じると考えられていた。このため従来では、１３６０℃以上の高温領域で脱燐処理を行っても溶銑中のＰ含有量を低位まで低下させることは困難であると考えられてきた。これに対して本発明者らは、本発明法において脱燐処理する溶銑中のＳｉ含有量を十分に低くし、且つＣａＦ２の添加量が少ない若しくは無添加の条件下で脱燐処理を行うと、高温処理を行ってもスラグからメタルへの復燐がほとんどなく、高い脱燐反応効率が得られることを確認した。このように高温処理を行っても復燐速度を小さくできるのは、本発明法では気体酸素によって大量のＦｅＯが生成した溶銑浴面領域に精錬剤が供給されるため、塊石灰を上置き装入する方法などに較べてＣａＯ（精錬剤）がＦｅＯと接触する面積が飛躍的に大きく、このためＦｅＯにより酸化されたＰ２Ｏ５とＣａＯが反応する効率及び速度も大きくなり、ＣａＯ−ＦｅＯ系融体が溶融している時間が短縮できるためであると考えられる。つまり、脱燐反応は瞬時に完了し、その後のスラグの溶融時間が短いため、復燐速度も小さくすることが可能となるものと考えられる。
【００７３】
図１２は、転炉型容器（３００ｔｏｎ）においてＣａＦ２を添加しない条件で溶銑の脱燐処理を行い、脱燐効率（脱燐石灰効率）に及ぼす溶銑温度（脱燐処理終了時の溶銑温度）と脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量の影響を調べたものである。なお、図１２に示す脱燐石灰効率とは、精錬剤として添加した全石灰（焼石灰）に対する脱燐に寄与した石灰の割合であり、燐酸化物は３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５として固定されることを前提として化学量論比から導出したものである。
【００７４】
この試験では、高炉溶銑を必要に応じて鋳床及び溶銑鍋内で脱珪した後、溶銑鍋内で脱硫し、この溶銑を転炉型容器に移して脱燐処理を行ったが、この際、脱燐処理される溶銑のＳｉ含有量と処理後の溶銑温度を種々変化させた。脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量は０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量は０．１５ｍａｓｓ％以下であり、脱燐処理により溶銑中Ｐ含有量を０．０２ｍａｓｓ％以下とした。
精錬剤としてはＣａＦ２を含まないＣａＯ主体の焼石灰のみを用いた。また、酸素源としては主に気体酸素を用い、これを上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けることにより添加し、一部について固体酸源（鉄鉱石）の添加を併用した。脱珪外酸素量は１０〜１１Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎの範囲で制御した。また、脱燐処理時間は１０〜１１分間とし、脱燐処理前の溶銑温度とスクラップ添加量を調整して、脱燐処理後の溶銑温度を制御した。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。
【００７５】
図１２において、○は石灰を上置き装入で添加するともに、脱燐処理終了時の溶銑温度を１２６０〜１３５０℃とした試験例（ａ）、▲は石灰（粒径１ｍｍ以下の石灰粉）を上記気体酸素をキャリアガスとして溶銑浴面に吹き付けるとともに、脱燐処理終了時の溶銑温度を１３６０〜１４５０℃とした試験例（ｂ）である。石灰の添加量は溶銑中のＳｉ含有量に応じて５〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎの範囲で変化させた。試験例（ｂ）では、溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とし、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰とスラグ分析値のＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
【００７６】
図１２によれば、石灰の供給方法や脱燐処理終了時の溶銑温度に拘りなく、溶銑中Ｓｉ含有量が低いほどＣａＯが２ＣａＯ・ＳｉＯ２に消費される割合が減少するため、脱燐石灰効率は上昇しているが、石灰を上置き装入により添加する方法で脱燐処理終了時の溶銑温度を１２６０〜１３５０℃とした場合（試験例（ａ））に較べ、石灰を気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付ける方法で脱燐処理終了時の溶銑温度を１３６０〜１４５０℃とした場合（試験例（ｂ））の方が、脱燐石灰効率が高くなっている。また、このような効果は、溶銑中Ｓｉ含有量が少ないほど顕著である。脱燐反応は平均論的には低温の方が有利であるが、図１２の結果は、試験例（ｂ）においては、スラグ溶融性と脱燐生成物の固定化等により復燐速度が小さくなったためであると考えられる。
図１３は、精錬剤を気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付ける方法において、脱燐効率（脱燐石灰効率）に及ぼすＣａＦ２の添加量の影響を調べたもので、図１２の試験と同様の転炉型容器を用い、精錬剤及び酸素源の添加形式及び添加量、処理時間等も図１３の試験例（ｂ）と同様とした。また、脱燐処理終了時の溶銑温度は１３６０〜１４５０℃の範囲とした。なお、ＣａＦ２は吹錬初期に上置き装入で一括添加した。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。
【００７７】
図１３によれば、ＣａＦ２の添加量が１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下になると脱燐石灰効率が向上している。ＣａＦ２はＣａＯの溶融を促進する働きがあり、ＣａＦ２を添加することでスラグの液相率が増加する。しかし、処理温度（溶銑温度）が１３６０℃以上の場合には、ＣａＦ２を添加してスラグの液相率を高めると、スラグからメタルへの復燐速度が大きくなって平衡値に容易に近づくため、脱燐石灰効率が悪化するものと考えられる。したがって、処理温度（溶銑温度）を１３６０℃以上として脱燐効率を向上させるには、ＣａＦ２の添加量を最小限（１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくは実質的に無添加）に抑える必要がある。
また、脱燐処理終了時の溶銑温度が１４５０°を超えると、スラグと平衡する溶銑中のＰ濃度値が高くなる効果の方が、溶銑を高温にしてＣａＯを溶融させる効果よりも大きくなる。このため脱燐処理終了時の溶銑温度は１４５０°以下とする必要がある。
【００７８】
以上の結果から、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、特に好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、ＣａＦ２の添加量を１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない条件で脱燐処理を行うことにより、脱燐処理終了時の溶銑温度が１３６０〜１４５０℃という高温であっても高い脱燐効率で脱燐処理を行うことができることが判る。
そして、このように本実施形態では脱燐処理終了時に高い溶銑温度が確保できるため、後工程での熱余裕を十分に確保することができる。また、処理後の溶銑温度が高いため、スラグ中のＴ．Ｆｅを低く抑えることができ、脱燐鉄歩溜まりも向上する。
【００７９】
一般に脱燐処理前の溶銑温度は１２５０〜１３５０℃程度であるが、脱燐処理終了時の溶銑温度を調整する方法としては、通常、スクラップの溶解を行う転炉型脱燐精錬炉を用いた脱燐処理の場合には、スクラップの投入量を抑制する方法などが挙げられる。また、溶銑鍋などの鍋型容器やトーピードカーを用いた脱燐処理の場合には、焼結粉などの固体酸素源の投入量を調整する方法などが挙げられる。したがって、そのような方法で処理終了時の溶銑温度を１３６０〜１４５０℃の範囲に調整すればよい。
また、脱燐処理終了時の溶銑温度の具体的な制御方法としては、脱燐処理により発生する排ガスのガス組成分析値と排ガス温度から脱燐処理中の溶銑温度を算出し、これに基づき制御する方法が最も容易である。すなわち、この方法では、排ガスをガス組成分析してＣＯ，ＣＯ２濃度を求めるとともに、排ガス温度からガスの生成量を算出する。そしてこれらから炉内での発熱量を算出し、これに基づき溶銑温度を算出することができる。
【００８０】
本発明の第７の実施形態では、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質を供給する。
気体酸素が吹き付けられる溶銑浴面領域は、浴面に衝突した気体酸素により大量の酸化鉄が生成するため、精錬剤の滓化促進に非常に有利な条件となる。しかし一方において、気体酸素が衝突する浴面領域（特に火点）に酸化反応によって高温場が形成されてしまい、このような高温場の生成は石灰を溶融させる点に関しては有利であるが、脱燐平衡の観点からは不利に働くことになる。
【００８１】
このような問題に対して、本発明者は、気体酸素が供給される溶銑浴面領域を脱燐反応に有利な温度条件とすることができる方策について検討を行い、その結果、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質を供給することにより、気体酸素による精錬剤の滓化促進作用が阻害されることなく、気体酸素が供給される溶銑浴面領域の温度上昇が適切に抑えられ、より高い脱燐反応効率が得られることを見い出した。
【００８２】
化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質（以下「吸熱物質」という）の溶銑浴面に対する添加（供給）は、溶銑浴面に供給された気体酸素による発熱よって溶銑温度が過剰に上昇することを抑えるために行われるものであり、このため吸熱物質は気体酸素が供給された溶銑浴面領域に供給する必要がある。また、気体酸素が供給される溶銑浴面領域の中でも、特に上吹きランスによる気体酸素の吹き付けにより溶銑浴に生じる“火点”と呼ばれる領域に供給することが好ましい。この火点は気体酸素ガスジェットが衝突することにより最も高温となる溶銑浴面領域であり、気体酸素による酸化反応（ＦｅＯの生成反応）が集中し且つ気体酸素ガスジェットにより撹拌されている領域であるため、吸熱物質の添加による効果が最も顕著に得られる領域であると言える。
【００８３】
ここで、吸熱物質としては、溶銑に添加された際の化学反応又は熱分解反応若しくはその両方の反応によって溶銑の熱を奪う（吸熱する）物質であれば特別な制限はない。したがって、この吸熱物質は気体、固体のいずれでもよい。
吸熱物質として用いることができる気体としては、例えば二酸化炭素、水蒸気、窒素酸化物（ＮＯｘ）などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。これらの気体吸熱物質は溶銑浴面に供給されることにより主としてＦｅと反応し（例えば、ＣＯ２＋Ｆｅ→ＦｅＯ＋ＣＯ、Ｈ２Ｏ＋Ｆｅ→ＦｅＯ＋Ｈ２）、その際に溶銑の吸熱を行う。この結果、気体酸素によるＦｅ酸化（Ｆｅ＋１／２Ｏ２→ＦｅＯ）による発熱に対し、トータルで吸熱になるか若しくは発熱量が大幅に減少する。また、上記気体吸熱物質のなかでも、製鉄所内で多量に発生する二酸化炭素や水蒸気は入手が容易である上、熱的な効果も大きいので特に好適である。また、これらのガスに窒素等が混入することにより純度が多少低くても、脱燐処理は最終製鋼段階ではないため特に問題はない。また、供給された二酸化炭素や水蒸気が還元して生成するＣＯやＨ２は脱燐処理時の排ガスの一部として回収され、排ガスカロリーを高める効果もある。
【００８４】
また、吸熱物質として用いることができる固体としては、金属の炭酸塩、金属の水酸化物、特に好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物が挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。これらの固体吸熱物質は、溶銑浴面に供給されることにより主として熱分解反応を生じ、その際に溶銑の吸熱を行うとともに、熱分解によりＣＯ２又はＨ２Ｏを生成し、このＣＯ２又はＨ２Ｏが上述したように吸熱物質としてさらに機能するため、特に高い吸熱効果が得られる。このような金属の炭酸塩としては、ＣａＣＯ３、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２、ＭｇＣＯ３、ＮａＣＯ３、ＦｅＣＯ３、ＭｎＣＯ３、ＮａＨＣＯ３（炭酸水素ナトリウム）などが挙げられ、また金属の水酸化物としてはＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３ Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｍｎ（ＯＨ）ｎ、Ｎｉ（ＯＨ）ｎなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
【００８５】
また、これら固体吸熱物質のなかでもＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２は、入手が容易であるだけでなく、上記熱分解によりＣａＯが生成し、このＣａＯが精錬剤として機能するという大きな利点があるので特に好ましい。通常、これらの固体吸熱物質は未焼成又は半焼成の石灰石、ドロマイトの形で添加される。
なお、固体吸熱物質は、その粒度が大きすぎると熱分解等が迅速に進行しないため、平均粒径５ｍｍ以下の粉粒物であることが好ましい。
以上述べたような気体吸熱物質と固体吸熱物質を併用してもよく、また固体吸熱物質を溶銑浴面に供給する際のキャリアガスの一部又は全部として気体吸熱物質を用いてもよい。
【００８６】
吸熱物質（気体又は／及び固体）の添加方法に特別な制限はなく、上吹きランスや他のランスによる溶銑浴面への吹き付け、上置き装入（固体吸熱物質の場合のシュータなどを利用した装入）などで添加することができるが、吸熱物質を気体酸素が供給された溶銑浴面領域（特に好ましくは“火点”）に確実に供給して先に述べたような効果を得るためには、ランスにより溶銑浴面に供給すること、特に上吹きランスにより溶銑浴面に供給することが好ましい。
また、吸熱物質を上吹きランスにより溶銑浴面に供給する場合、▲１▼吸熱物質を気体酸素と混合して（固体吸熱物質の場合、気体酸素をキャリアガスとして）、同じランス孔から溶銑浴面に供給する方法、▲２▼吸熱物質と気体酸素を別々のガス供給ラインを通じてランス内に供給して別々のランス孔から溶銑浴面に供給する方法（固体吸熱物質の場合は、吸熱物質の供給には気体酸素以外のキャリアガスが用いられる）、のいずれでもよい。
【００８７】
吸熱物質を気体酸素が供給された溶銑浴面領域に確実に供給するという観点からは上記▲１▼の方法がより好ましいが、上記▲２▼の方法でも所定のランス孔を通じて供給された吸熱物質を、他のランス孔を通じて気体酸素が供給された溶銑浴面領域に供給することができる。具体的には、例えば上吹きランス先端の中央ランス孔から気体吸熱物質を供給し或いは気体酸素以外のガスをキャリアガスとして吸熱物質を供給し、この中央ランス孔の周囲の他のランス孔から気体酸素を供給するなどの形態が好ましい。キャリアガスとしてはＮ２やＡｒ等の不活性ガスが好適であり、また、後述するように気体吸熱物質（例えばＣＯ２）をキャリアガスとして用いてもよい。
また、上記▲１▼の方法では、複数のランス孔のうち、一部のランス孔からは気体酸素のみを、また他のランス孔からは吸熱物質（場合により、さらに精錬剤）を混合した気体酸素を、それぞれ溶銑浴面に供給することもできる。
さらに、上記▲１▼、▲２▼のいずれの方法においても、気体酸素又は気体酸素以外のキャリアガス若しくは気体吸熱物質に精錬剤を単独で又は吸熱物質（気体又は／及び固体）とともに混合して溶銑浴面に供給することもできる。
【００８８】
吸熱物質（気体又は／及び固体）又は吸熱物質と精錬剤を気体酸素と混合した状態で上吹きランスを通じて溶銑浴面に供給するには、例えば、上吹きランスの酸素供給ライン（ヘッダー、配管、ランス内の気体酸素流路等）の一部又は全部に吸熱物質を供給し、気体酸素と混合すればよい。
また、吸熱物質（気体又は／及び固体）又は吸熱物質と精錬剤は、上吹きランス以外の他の供給手段（例えば、他のランス）を用いて溶銑浴面に供給してもよい。上吹きランス以外のランスとしては、上吹きランスと同様に炉内の所定位置に粉粒体を供給できるものであればよく、通常、サンプリングや測温などに用いているサブランス等も炉内での冷却能が問題なければ使用できる。また、シューターや流し込み装置などの上置き投入装置でも、高温での耐用性や投入位置の精度などが問題なければ使用してよい。
【００８９】
また、上述したように気体酸素が供給される溶銑浴面領域（特に好ましくは、上述した“火点”の領域）に精錬剤を気体酸素や他のキャリアガスを用いて吹き付け（投射する）、且つこの領域に吸熱物質を直接供給することにより、脱燐反応を最も効果的に促進させることができる。この場合は、上吹きランスのランス孔から気体酸素と精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）を混合した状態で溶銑浴面に吹き付ける方法を採ることができるが、それ以外にも、例えば上吹きランスの複数のランス孔のうち、一部のランス孔から気体酸素のみを、また、他のランス孔から、必要に応じて気体酸素又は気体酸素以外のガス（例えば、窒素やＡｒなどの不活性ガス）をキャリアガスとして、精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ溶銑浴面に供給することもできる。また、この場合には、ランス先端の中央に主ランス孔を、その周囲に複数の副ランス孔を有する上吹きランスを用い、副ランス孔から気体酸素を、主ランス孔から、必要に応じて気体酸素又は上述した気体酸素以外のガスをキャリアガスとして、精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ溶銑浴面に供給することが特に好ましい。また、気体酸素の吹き付けと精錬剤及び吸熱物質の吹き付けを、異なる上吹きランスを用いて行ってもよい。但し、いずれの場合にも、上述したように精錬剤を最も効率的に滓化させるには、精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）は気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付けられることが特に望ましい。
【００９０】
図１４（ａ）〜（ｅ）は、上吹きランスを用いた気体酸素、精錬剤及び吸熱物質の溶銑浴面への供給形態の幾つかの例を示している。このうち、図１４（ａ）は、気体酸素と精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）を混合してランス孔から供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態、図１４（ｂ）は、一部のランス孔から気体酸素と精錬剤を、他のランス孔から気体酸素と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態、図１４（ｃ）は、一部のランス孔から気体酸素以外のキャリアガスと精錬剤を、他のランス孔から気体酸素と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態、図１４（ｄ）は、一部のランス孔から気体吸熱物質と精錬剤を、他のランス孔から気体酸素と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態、図１４（ｅ）は、一部のランス孔から気体酸素と精錬剤を、他のランス孔から気体吸熱物質又は気体吸熱物質と固体吸熱物質を、それぞれ供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態である。但し、気体酸素、精錬剤及び吸熱物質の溶銑浴面への供給形態はこれらに限定されない。
【００９１】
上述したように固体吸熱物質のなかでもＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２は熱分解によりＣａＯが生成し、このＣａＯが精錬剤として機能するものであり、したがって、本実施形態ではＣａＯ系の精錬剤（主として生石灰）の一部又は全部に代えて上記固体吸熱物質を供給し、この物質から生成するＣａＯを実質的な精錬剤として脱燐処理を行うこともできる。すなわち、この場合にはＣａＯ系の精錬剤の一部又は全部に代えて、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に、精錬剤生成物質で且つ化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質として、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上（以下「精錬剤生成・吸熱物質」という）を供給するものである。
【００９２】
この方法によれば、溶銑浴面に供給された上記精錬剤生成・吸熱物質が熱分解することによって溶銑の吸熱がなされるとともに、この熱分解によって精錬剤となるＣａＯと吸熱物質となるＣＯ２又はＨ２Ｏとが生成し、このＣＯ２又はＨ２ＯがＦｅと反応してさらなる溶銑の吸熱を行うという利点が得られるとともに、気体酸素が供給される溶銑浴面領域にＣａＯ系の精錬剤と吸熱物質をともに供給したと同様の効果が得られ、これらの結果、高い脱燐反応効率を得ることができる。
【００９３】
この場合も先に述べたと同様の理由により、上記精錬剤生成・吸熱物質は気体酸素が供給される溶銑浴面領域の中でも、特に上吹きランスによる送酸により生じる“火点”と呼ばれる領域に供給することが好ましい。
上記精錬剤生成・吸熱物質は、通常、未焼成又は半焼成の石灰石、ドロマイトの形で添加される。精錬剤生成・吸熱物質は、その粒度が大きすぎると熱分解等が迅速に進行しないため、平均粒径５ｍｍ以下の粉粒物であることが好ましい。
また、上記精錬剤生成・吸熱物質は、先に述べたような気体吸熱物質と併用してもよく、また精錬剤生成・吸熱物質を溶銑浴面に供給する際のキャリアガスの一部又は全部として気体吸熱物質を用いてもよい。
【００９４】
精錬剤生成・吸熱物質の添加方法に特別な制限はなく、上吹きランスや他のランスによる溶銑浴面への吹き付け、上置き装入（シュータなどを利用した装入）などで添加することができるが、精錬剤生成・吸熱物質を気体酸素が供給された溶銑浴面領域（特に好ましくは“火点”）に確実に供給して先に述べたような効果を得るためには、ランスにより溶銑浴面に供給すること、特に上吹きランスにより溶銑浴面に供給することが好ましい。
また、精錬剤生成・吸熱物質を上吹きランスにより溶銑浴面に供給する場合、▲１▼精錬剤生成・吸熱物質を気体酸素と混合して（気体酸素をキャリアガスとして）、同じランス孔から溶銑浴面に供給する方法、▲２▼精錬剤生成・吸熱物質と気体酸素を別々のガス供給ラインを通じてランス内に供給して別々のランス孔から溶銑浴面に供給する方法（精錬剤生成・吸熱物質の供給には気体酸素以外のキャリアガスが用いられる）、のいずれでもよい。
【００９５】
精錬剤生成・吸熱物質を気体酸素が供給された溶銑浴面領域に確実に供給するという観点からは上記▲１▼の方法がより好ましいが、上記▲２▼の方法でも所定のランス孔を通じて供給された精錬剤生成・吸熱物質を、他のランス孔を通じて気体酸素が供給された溶銑浴面領域に供給することができる。具体的には、例えば上吹きランス先端の中央ランス孔から気体酸素以外のガスをキャリアガスとして精錬剤生成・吸熱物質を供給し、この中央ランス孔の周囲の他のランス孔から気体酸素を供給するなどの形態が好ましい。キャリアガスとしてはＮ２やＡｒ等の不活性ガスが好適であり、また、後述するように気体吸熱物質（例えばＣＯ２）をキャリアガスとして用いてもよい。
また、上記▲１▼の方法では、複数のランス孔のうち、一部のランス孔からは気体酸素のみを、また他のランス孔からは精錬剤生成・吸熱物質を混合した気体酸素を、それぞれ溶銑浴面に供給することもできる。
【００９６】
精錬剤生成・吸熱物質を気体酸素と混合した状態で上吹きランスを通じて溶銑浴面に供給するには、例えば、上吹きランスの酸素供給ライン（ヘッダー、配管、ランス内の気体酸素流路等）の一部又は全部に精錬剤生成・吸熱物質を供給し、気体酸素と混合すればよい。
また、精錬剤生成・吸熱物質は、上吹きランス以外の他の供給手段（例えば、他のランス）を用いて溶銑浴面に供給してもよい。上吹きランス以外のランスとしては、上吹きランスと同様に炉内の所定位置に粉粒体を供給できるものであればよく、通常、サンプリングや測温などに用いているサブランス等も炉内での冷却能が問題なければ使用できる。また、シューターや流し込み装置などの上置き投入装置でも、高温での耐用性や投入位置の精度などが問題なければ使用してよい。
精錬剤生成・吸熱物質の供給に使用する気体酸素は、純酸素ガス、酸素含有ガスのいずれでもよい。
【００９７】
以上述べた本発明法の第１〜第７の実施形態は、それぞれ単独で実施してもよいし、２つ以上の実施形態の条件（但し、第２の実施形態は精錬容器として鍋型又はトーピードカー型容器を用いる場合に限られる）を組み合わせて実施してもよいが、組み合わせる条件が多い程、本発明法の効果がより高められることは言うまでもない。
【００９８】
以上述べたように、本発明法によれば最小限の精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うことができるが、さらなる効果として、生成するスラグの性状が固相主体のものとなるため、処理後の出湯時におけるスラグ流失を適切に防止できるという大きな利点がある。
脱燐処理において脱燐反応効率が向上すると、スラグ中の燐濃度が上昇するため、脱燐処理後の出湯時（特に、転炉型容器のような出湯口を有する精錬容器からの出湯時）にメタルとともにスラグが流出しないようにすることが重要である。すなわち、燐分配Ｌｐ＝２００程度の脱燐処理を実施し、処理後の溶銑中Ｐ含有量が０．０１５ｍａｓｓ％（規格値：０．０２０ｍａｓｓ％）の場合、５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度のスラグが流出すると、燐が０．０１５ｍａｓｓ％分も脱炭吹錬用転炉に持ち込まれてしまうため、脱炭吹錬用転炉内でも脱燐のための石灰が必要となる。しかし、これでは溶銑予備処理本来の目的が達成できない。したがって、脱燐スラグの次工程へのスラグ流出防止が重要となる。
【００９９】
従来、転炉型容器を用いた脱燐処理後、次工程へのスラグ流出を極少化するための方法としては、（１）転炉型容器からの出湯中におけるスラグカット技術、（２）処理後にスラグ組成を制御することによりスラグの流動性を低下させる方法、（３）出湯後の取鍋からスラグを除去（除滓）する方法、などがある。
しかし、これら従来の方法は、スラグ流失を安定的に防止することができない、消耗品を使用するためコストが高い、作業に時間がかかるため溶銑温度が低下する、スラグ除去に伴い鉄歩留りが低下する、などの問題がある。
【０１００】
これに対して本発明法によれば、先に述べたように、火点を中心とする溶銑浴面領域で生成し、その外側に順次押し出されるスラグは安定な固相主体のものとなり、このため脱燐処理終了時におけるスラグは、従来の脱燐処理法で生成したスラグに較べて流動性が非常に小さく、この結果、脱燐処理終了後の出湯時（特に、転炉型容器のような出湯口を有する精錬容器からの出湯時）におけるスラグ流出を効果的に防止できる。また、先に述べたように、この効果はＣａＦ２を添加しないか若しくはＣａＦ２の添加量を１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とし、スラグの流動性の増加を抑えることで、より高めることができる。
【０１０１】
以下、本発明法によって生成されるスラグについて、出湯時にスラグ流出が防止されるメカニズムを、従来法によって生成されるスラグと比較して説明する。図１５に、転炉型容器における出湯開始時のスラグ／メタルの状態を示す。図１５（ａ）に示す従来法の場合には、スラグ塩基度を低くしたり或いはＣａＦ２を多量に添加することによりスラグを積極的に溶融させるため、スラグはフォーミングしており、スラグ厚みが増している。このため出湯時に炉を傾動していくと、初めにスラグが出湯口を通過するため、スラグ流出が不可避的に発生する。これに対して図１５（ｂ）に示す本発明法の場合には、スラグは固相主体の状態で存在しているためスラグ厚みは極めて薄く、出湯開始時に起こるスラグ流出は無視できるレベルである。
【０１０２】
図１６に、出湯末期の出湯口近傍でのスラグ／メタルの状態を示す。出湯終了直前では、メタル深さが浅くなってメタルの渦流が発生するが、図１６（ａ）に示す従来法では、この渦流にメタル上の溶融スラグが巻き込まれて流出する。これに対して図１６（ｂ）に示す本発明法の場合には、スラグは固相主体のものであるため、メタルの渦流上でスラグどうしが干渉・合体し、このためスラグがメタルの渦流に巻き込まれることはほとんどない。
【０１０３】
【実施例】
［実施例１］
高炉で出銑した溶銑を鋳床及び必要に応じて溶銑鍋内で脱珪処理し、機械撹拌を用いて溶銑鍋内で脱硫処理した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）内で脱燐処理を行った。溶銑成分はＣ：４．５〜４．７ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０１〜０．２８ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１５〜０．２５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００１〜０．００３ｍａｓｓ％であった。脱燐用精錬剤としては粒径１ｍｍ以下の石灰粉を用い、これをランスを介して酸素をキャリアガスとして溶銑浴面に吹き付けた。精錬剤中にはＣａＦ２は添加しなかった。吹錬時間は１０分間で一定とし、炉底からは溶銑を撹拌するため窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ供給した。石灰と酸素の原単位は溶銑中Ｓｉ含有量により変化するが、石灰、酸素とも脱珪分（ダイカルシュウムシリケート：２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するとした化学量論分）を除いた値は、それぞれ３．５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、９Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎで一定とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表１に示す。なお、表１に示す各平均値は、５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜４０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、４０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜５０ｋｇ／溶銑ｔｏｎの各処理後スラグ量の範囲毎に、６〜７２ｃｈの脱燐処理での値を平均したものである。
【０１０４】
【表１】
【０１０５】
［実施例２］
高炉から出銑した溶銑を鋳床及び必要に応じて溶銑鍋内で脱珪処理し、次いで機械撹拌を用いて溶銑鍋内で脱硫処理した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）内で脱燐処理した。脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量は０．１０〜０．１１ｍａｓｓ、Ｓｉ含有量は０．１５ｍａｓｓ％以下であった。この脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とし、脱燐用精錬剤としては、ＣａＯ主体の焼石灰であって、粒度２００メッシュ以下で篩ったものを使用し、ＣａＯの原単位は溶銑中Ｓｉ含有量に応じて５〜１５ｋｇ／溶銑ｔｏｎとした。
【０１０６】
この脱燐処理では、精錬剤を上吹きランスを通じて気体酸素をキャリアガスとして浴面に吹き付けることにより精錬剤と酸素源の供給（吹錬時間：１０分）を行ったが、その際、気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と精錬剤の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂが異なる種々の条件で操業を行った。また、炉底部の底吹きノズルからは撹拌用ガスとして窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの流量で溶銑中に吹き込んだ。精錬剤中にはＣａＦ２は添加せず、処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
【０１０７】
気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と精錬剤の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を図１７に示す。これによれば本発明例であるＡ／Ｂが０．３〜７の領域にあるものは脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量が目標［Ｐ］濃度である０．０１５ｍａｓｓ％以下となっており、特に脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量が０．１０ｍａｓｓ％以下の場合には、低Ｐ規格である［Ｐ］≦０．０１０ｍａｓｓ％が安定して達成されている。また、Ａ／Ｂが１．２〜２．５の領域にあるものは特に低位の［Ｐ］が得られており、この領域において最も高い脱燐反応効率が得られることが判る。
これに対して、Ａ／Ｂが０．３未満及び７超の領域にあるものは、いずれも脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量が目標［Ｐ］濃度である０．０１５ｍａｓｓ％以下に達していない。
【０１０８】
［実施例３］
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪処理した後、これを溶銑鍋に受銑してこの溶銑鍋内で脱珪処理し、排滓した後、同溶銑鍋を脱燐ステーションへ移動して、脱燐処理を行った。
脱燐処理では、上吹きランスを通じて気体酸素をキャリアガスとして石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランスを通じて石灰粉を溶銑中に吹き込んだ。また、比較例では、上吹きランスによる石灰粉の吹き付けは行わず、浸漬ランスを通じて石灰粉を溶銑中に吹き込んだ。いずれも、処理時間は２０分とした。処理後スラグ量は２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例については、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表２に示す。
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
［実施例４］
高炉で出銑した溶銑を鋳床及び必要に応じて溶銑鍋内で脱珪処理し、機械撹拌を用いて溶銑鍋内で脱硫処理した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）内で脱燐処理を行った。この脱燐処理では、処理前後での溶銑温度を１２５０〜１３５０℃とし、上吹きランスを通じて気体酸素を溶銑浴面に吹き付けるとともに、▲１▼上記気体酸素をキャリアガスとして粒径１ｍｍ以下の石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付ける、▲２▼粒径１〜３ｍｍの石灰（精錬剤）を上置き装入する、のいずれかの方法で精錬剤の添加を行った。転炉型容器の炉底から窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの供給量で吹き込んで溶銑を撹拌しながら、９分間の脱燐処理を行った。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例については、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表３に示す。
【０１１１】
【表３】
【０１１２】
［実施例５］
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪処理した後、これを溶銑鍋に受銑してこの溶銑鍋内で脱珪処理し、排滓した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）に溶銑を装入した。
脱燐処理では、上吹きランスを用いて酸素ガスをキャリアガスとして石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付けるとともに、一部の実施例では塊状石灰の上置き装入を併せて行った。また、比較例では、上吹きランスを通じた石灰粉の吹き付けを行わず、塊状石灰を上置き装入で添加した。各実施例とも転炉型容器の炉底から窒素ガスを０．０７〜０．１２Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの供給量で吹き込み、８〜１４分間の脱燐処理を行った。この脱燐処理では、処理前後での溶銑温度を１２５０〜１３５０℃とし、処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例では、溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表４〜表７に示す。
【０１１３】
【表４】
【０１１４】
【表５】
【０１１５】
【表６】
【０１１６】
【表７】
【０１１７】
［実施例６］
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪処理した後、これを溶銑鍋に受銑してこの溶銑鍋内で脱珪処理し、排滓した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）に溶銑を装入し、脱燐処理を行った。この脱燐処理では、上吹きランスを通じて気体酸素を溶銑浴面に吹き付けるとともに、▲１▼上記気体酸素をキャリアガスとして粒径３ｍｍ以下の石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付ける、▲２▼塊石灰（精錬剤）を上置き装入する、のいずれかの方法で精錬剤の添加を行った。転炉型容器の炉底から窒素ガスを０．１Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの供給量で吹き込んで溶銑を撹拌しながら、１０〜１１分間の脱燐処理を行った。また、脱燐処理前の溶銑温度とスクラップ添加量を調整して、脱燐処理終了時の溶銑温度を制御した。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例については、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰とスラグ分析値のＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表８に示す。
【０１１８】
【表８】
【０１１９】
［実施例７］
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪処理した後、これを溶銑鍋に受銑してこの溶銑鍋内で脱珪処理し、排滓した後、脱燐処理用の転炉型容器（３００ｔｏｎ）に溶銑を装入し、脱燐処理を行った。この脱燐処理では、上吹きランスを通じて気体酸素をキャリアガスとして粒径１ｍｍ以下の石灰粉（精錬剤）と吸熱物質を溶銑浴面に吹き付けた。吸熱物質はＣａＣＯ３又はＣａ（ＯＨ）２（いずれも粒径１ｍｍ以下）を用い、予め石灰粉と所定の割合になるように混合した。転炉型容器の炉底から窒素ガスを０．１Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの供給量で吹き込んで溶銑を撹拌しながら、１０〜１１分間の脱燐処理を行った。また、脱燐処理前の溶銑温度とスクラップ添加量を調整して、脱燐処理終了時の溶銑温度を制御した。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例については、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰とスラグ分析値のＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表９に示す。
【０１２０】
【表９】
【０１２１】
［実施例８］
高炉から出銑された溶銑を溶銑鍋で脱珪処理した後、排滓してから転炉型容器（３００ｔｏｎ）に溶銑を装入し、脱燐処理を行った。この脱燐処理では、転炉型容器の炉底部から約０．１Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの撹拌ガス（窒素）を吹き込んで溶銑を攪拌しつつ、上吹きランスを用いて浴面上方から気体酸素、石灰粉（ＣａＯ系精錬剤）及び気体吸熱物質を溶銑浴面に供給した。なお、精錬剤中にはＣａＦ２は添加しなかった。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
上吹き送酸ランスは、ランス孔として１つ中心孔と３つの周囲孔を有するものを用いた。
【０１２２】
石灰粉は粒径３ｍｍ以下のものを用い、これを切り出し装置から気体酸素をキャリアガスとして切り出し、配管内を搬送して上吹きランスに供給し、中心孔から気体酸素とともに溶銑浴面に供給されるようにした。一方、別の配管ラインを通じて気体酸素を上吹きランスに供給し、周囲孔から溶銑浴面に供給されるようにした。トータルの送酸量は１．５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎとした。
上記両方の気体酸素ラインにはそれぞれ所定濃度になるように気体吸熱物質を添加した。この気体吸熱物質としては二酸化炭素と水蒸気を用い、気体酸素に対する混合比を１０〜４０体積％（酸素ガス１００に対する外数）とした。
なお、比較例では上吹きランスから気体酸素を溶銑浴面に供給するとともに、塊石灰（ＣａＯ系精錬剤）を上置き装入した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表１０に示す。
【０１２３】
【表１０】
【０１２４】
［実施例９］
高炉溶銑を取鍋内で脱珪処理した後、排滓し、引き続き取鍋内で脱燐処理を行った。この脱燐処理では、１本の浸漬ランスから溶銑中に毎分３Ｎｍ３の窒素を吹き込んで溶銑を撹拌しつつ、上吹きランスを用い浴面上方から気体酸素と石灰粉（ＣａＯ系精錬剤）、吸熱物質を下記▲１▼〜▲４▼のいずれかの形態で供給した。なお、精錬剤中にはＣａＦ２は添加しなかった。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
▲１▼ 本発明例：上吹きランスで気体酸素、石灰粉、ＣＯ２を供給する。
▲２▼ 本発明例：上吹きランスで気体酸素、石灰粉、ＣａＣＯ３（石灰石）又はＣａ（ＯＨ）２（消石灰）を供給する。
▲３▼ 本発明例：上吹きランスで気体酸素、石灰粉、ＣＯ２、ＣａＣＯ３（石灰石）を供給する。
▲４▼ 本発明例：上吹きランスで気体酸素、ＣａＣＯ３（石灰石）又はＣａ（ＯＨ）２（消石灰）を供給する。
【０１２５】
石灰粉、ＣａＣＯ３（石灰石）、Ｃａ（ＯＨ）２は粒径１ｍｍ以下のものを用い、これらを切り出し装置から気体酸素をキャリアガスとして切り出して配管内を搬送するとともに、上吹きランス入口で他の配管を通じて供給された気体酸素と合流させ、上吹きランス先端の３つのランス孔から気体酸素噴流とともに浴面に供給した。トータルの送酸量は毎時６０００Ｎｍ３とした。
ＣＯ２については、気体酸素に対する混合比を２５体積％（気体酸素１００に対する外数）とした。また、石灰粉、ＣａＣＯ３（石灰石）、Ｃａ（ＯＨ）２はＣａＯ換算量で毎分７０〜８０ｋｇとなるよう添加した。
なお、比較例では上吹きランスを通じて溶銑浴面に気体酸素を供給するとともに、浸漬ランスを通じて石灰粉を溶銑中にインジェクションした。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表１１に示す。
【０１２６】
【表１１】
【０１２７】
【発明の効果】
以上述べた本発明法によれば、多量のＣａＦ２を添加することなく且つ少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うことができ、これによりスラグ発生量も極力低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱燐処理後のスラグ量と溶銑中のＰ含有量との関係を示すグラフ
【図２】脱燐処理前の溶銑中のＳｉ含有量と脱燐処理後のスラグ量との関係を示すグラフ
【図３】転炉型容器を用いた本発明法の一実施状況を示す説明図
【図４】本発明法の第２の実施形態において、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合と必要石灰量との関係を示すグラフ
【図５】本発明法の第２の実施形態において、精錬剤の全量を上吹きランスを通じた溶銑浴面への吹き付けと浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じた溶銑中への吹き込みにより添加する場合において、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合と脱燐率との関係を示すグラフ
【図６】本発明法の第２の実施形態の実施状況の一例を示す説明図
【図７】本発明法の第３の実施形態と従来法について、脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量が０．０１２ｍａｓｓ％となるために必要なＣａＯ原単位と脱燐効率との関係を示すグラフ
【図８】本発明法の第４の実施形態と従来法について、溶銑中Ｓｉ含有量と必要石灰量との関係を示すグラフ
【図９】本発明法の第４の実施形態と従来法について、脱燐用の必要石灰量及び石灰効率ηｃａｏと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示すグラフ
【図１０】本発明法の第４の実施形態において、上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けられる石灰量Ｘと脱Ｐ用の石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐとの比Ｘ／Ｗｃａｏ＿Ｐと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示すグラフ
【図１１】本発明法の第５の実施形態において、気体酸素又は気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬと脱燐効率及び脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示すグラフ
【図１２】本発明法の第６の実施形態において、ＣａＦ２無添加の脱燐処理における、溶銑中Ｓｉ含有量及び脱燐処理後の溶銑温度と脱燐石灰効率とのの関係を示すグラフ
【図１３】本発明法の第６の実施形態において、脱燐処理後の溶銑温度１３６０〜１４５０℃の脱燐処理における、ＣａＦ２添加量と脱燐石灰効率との関係を示すグラフ
【図１４】本発明法の第７の実施形態において、上吹きランスを用いた気体酸素、精錬剤及び吸熱物質の溶銑浴面への供給形態例を示す説明図
【図１５】転炉型容器を用いた従来法と本発明法において、出湯開始時のスラグ／メタルの状態を模式的に示す説明図
【図１６】転炉型容器を用いた従来法と本発明法において、出湯末期の出湯口近傍でのスラグ／メタルの状態を模式的に示す説明図
【図１７】本発明法の第１の実施形態の実施例における、気体酸素の供給速度ＡとＣａＯ系精錬剤の供給速度Ｂとの比Ａ／Ｂと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１…転炉型容器、２…上吹きランス、３…底吹きノズル、４…溶銑鍋、５…浸漬ランス
【発明が属する技術分野】
本発明は、溶銑予備処理として行われる脱燐処理により低燐溶銑を効率的に製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転炉法に代わって溶銑段階で脱燐処理を行なう溶銑予備処理法が広く用いられるようになった。これは、脱燐反応が精錬温度が低いほど熱力学的に進行しやすく、より少ない量の精錬剤で脱燐処理を行うことができるためである。
一般に溶銑予備処理では、まず、酸化鉄等の固体酸素源を溶銑に添加して脱珪処理を行ない、この脱珪処理で発生したスラグを除去した後、精錬剤を添加して脱燐処理を行う。通常、脱燐処理の精錬剤としては石灰などのＣａＯ系精錬剤を用い、酸素源としては固体酸素源（酸化鉄等）や気体酸素を用いる。また、処理容器としては、トーピードカー、取鍋（装入鍋）、転炉型容器などが用いられる。また、ＣａＯ系精錬剤の滓化促進のためにＣａＦ２（ホタル石）を添加することが広く行われている。
【０００３】
従来技術の脱燐処理条件としては、例えば特開平７−７０６２６号に、スラグの塩基度０．６以上２．５以下、処理終了温度１２５０℃以上１４００℃以下、底吹き攪拌動力１．０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以上、送酸速度２．５Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ以上という条件が示されている。この技術では、スラグ塩基度を２．５以下とする理由について、それ以上の塩基度ではスラグの流動性が悪化するので、脱燐には不利な高温での処理が必要になるためであるとしている。また、２．５以下であればスラグ塩基度は高いほうが脱燐が進むとしている。
【０００４】
また、特開平８−３１１５２３号には、転炉型容器内の溶銑に対して上吹きランスを通じてＣａＯ粉と０．７〜２．０Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの酸素を吹き付けるとともに、転炉型容器の炉底または側壁から０．０５〜０．３０Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの撹拌用ガスを吹き込む方法が示されており、この方法によれば、上底吹き吹錬における酸素供給量を適正化することにより、スラグの速やかな生成（ＣａＯの滓化）とスラグ中のＦｅＯ濃度の適正化が図られ、効率的な脱燐処理が可能となるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平７−７０６２６号や特開平８−３１１５２３号をはじめとする従来の溶銑の脱燐精錬技術は、脱燐平衡式を用いて議論していることからも判るとおり、処理後のスラグが均一に溶融していて、スラグ−メタルが平衡に近いことを前提としている。このためスラグの脱燐能（燐分配Ｌｐ＝ｍａｓｓ％（Ｐ）／ｍａｓｓ％［Ｐ］，ｍａｓｓ％（Ｐ）：スラグ中のＰ濃度，ｍａｓｓ％［Ｐ］：メタル中のＰ濃度）やスラグボリュームも、そのような前提のもとに決定され、操業が行われている。
スラグの燐分配Ｌｐはスラグ塩基度に依存しており、スラグ塩基度が高いほど燐分配Ｌｐは高くなる。しかし、従来ではスラグ塩基度が高くなるとスラグの流動性が悪化し、脱燐には不利な条件となると考えられている。一方、スラグ塩基度が低くなると燐分配Ｌｐが低くなるため、石灰を多く添加（必要に応じてＳｉＯ２源も添加）してスラグ量を多くする必要がある。
【０００６】
以上のことから、従来技術では所定の燐分配Ｌｐを確保するのに必要なスラグ塩基度を設定し、そのスラグ塩基度の下で目標Ｐに到達するために必要なスラグ量を決定し、精錬剤の添加が行われているが、スラグ流動性の関係からスラグ塩基度をそれほど高めることができないため、Ｓｉ含有量が０．２ｍａｓｓ％前後の溶銑に対して行われる通常の脱燐処理では４０〜５０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度のスラグ量（処理後スラグ量）で操業が行われている。例えば、上述した特開平８−３１１５２３号では、ＣａＯ（精錬剤）の投入量は脱燐処理すべき溶銑中のＰ含有量に応じて決められ、処理前Ｐ含有量が通常レベルの０．１０ｍａｓｓ％程度の場合、略２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎのＣａＯが投入されるとしているが、脱燐精錬中に精錬容器内に存在するスラグは、上記投入ＣａＯにより生成するスラグ分に対して、溶銑の脱珪反応により生成するＳｉＯ２分、脱燐反応により生成するＰ２Ｏ５分、その他溶銑成分から生じるスラグ分（ＦｅＯ，ＭｎＯ等）、前工程から持ち込まれるスラグ分、炉体の溶損により生じるスラグ分（Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ等）、元々炉体に付着しているスラグ分、投入スクラップに付着して持ち込まれるスラグ分、添加鉱石等から生成するスラグ分などが加わったものとなり、一般にその量（処理後スラグ量）は投入ＣａＯ量の２倍〜２．５倍程度となるため、上記のように２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度のＣａＯを投入した場合には、必然的に処理後スラグ量は４０〜５０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度に達してしまう。
【０００７】
近年、環境保護などの観点から脱燐工程をはじめとする精錬工程において発生するスラグ量を極力低減することが求められているが、上述したような従来技術ではスラグ量の低減化には限界があり、このためスラグ発生量の低減化という要請に十分対応することができない。
また、精錬剤の滓化を促進するためのＣａＦ２の添加については、近年、Ｆが環境に及ぼす影響を考慮し、鋼の精錬においてもＣａＦ２の使用量を極力削減することが求められていることから、ＣａＦ２添加により脱燐効率の向上を図ることにも限界がある。
したがって本発明の目的は、多量のＣａＦ２を添加することなく且つ少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うことができ、これによりスラグ発生量も極力低減することができる低燐溶銑の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
溶銑の脱燐精錬では、溶銑に対して酸素源とＣａＯ源である精錬剤が添加されるが、酸素源の供給方法としては、温度降下を抑制しつつＦｅＯの生成を効果的に促進できるという点で、上吹きランスから溶銑浴面に気体酸素を吹き付ける方法が好適である。このような酸素の供給方法では、精錬容器内は気体酸素のエネルギーによってスラグが押しやられて湯面（溶銑浴面）が露出している部分と、それ以外の、湯面がスラグで覆われている部分とに分かれており、精錬容器内でのスラグの存在状態は均一なものではない。そこで、本発明者らは、精錬容器内でスラグを均一な溶融状態に保つという従来の考え方に把われることなく、少ない精錬剤添加量で脱燐効率を高位に安定させることができる脱燐精錬法について検討を行い、その結果、処理後スラグ量を従来技術に較べて相当程度低減させた条件の下で、さらに好ましくは処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を所定レベル以下とした条件の下で、気体酸素と精錬剤を特定の形態で溶銑浴面に供給することにより、スラグを均一に溶融させるという従来の考え方とは逆に、スラグの不均一な溶融状態を利用した非常に効率的な脱燐精錬が可能となることを見い出した。
【０００９】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下の通りである。
［１］ 溶銑を保持した容器内に酸素源とＣａＯ源である精錬剤を添加して、溶銑予備処理である脱燐処理を行うことにより低燐溶銑を製造する方法において、
上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２］ 上記［１］の製造方法において、上吹きランスから供給される精錬剤のうちの少なくとも一部が、気体酸素が吹き付けられる溶銑浴面領域に吹き付けられることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１０】
［３］ 上記［２］の製造方法において、上吹きランスから供給される精錬剤のうちの少なくとも一部が、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に吹き付けられることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［４］ 上記［２］又は［３］の製造方法において、精錬剤のうちの少なくとも一部を、気体酸素をキャリアガスとして溶銑浴面に吹き付けることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［５］ 上記［１］〜［ ４］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１１】
［６］ 上記［１］〜［４］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．０７ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［７］ 上記［１］〜［４］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［８］ 上記［１］〜［７］のいずれかの製造方法において、処理後スラグ量を２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［９］ 上記［１］〜［７］のいずれかの製造方法において、処理後スラグ量を１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１２】
［１０］ 上記［１］〜［９］のいずれかの製造方法において、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（１）式を満足することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
０．３≦Ａ／Ｂ≦７ … （１）
［１１］ 上記［１０］の製造方法において、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（２）式を満足することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
１．２≦Ａ／Ｂ≦２．５ … （２）
【００１３】
［１２］ 上記［１］〜［１１］のいずれかの製造方法において、溶銑を保持する容器として鍋型又はトーピードカー型の容器を用い、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じて粉体を含む気体を溶銑中に吹き込むことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［１３］ 上記［１２］の製造方法において、浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じて溶銑中に吹き込まれる粉体が精錬剤の一部であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［１４］ 上記［１２］又は［１３］の製造方法において、上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素量が０．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以下であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１４】
［１５］ 上記［１２］〜［１４］のいずれかの製造方法において、脱燐処理で添加される精錬剤量の８０ｍａｓｓ％以上を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［１６］ 上記［１２］〜［１５］のいずれかの製造方法において、実質的に精錬剤の全量を、上吹きランスを通じた溶銑浴面への吹き付けと浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じた溶銑中への吹込みにより添加するとともに、上吹きランスを通じた精錬剤の添加量を、精錬剤の全添加量の２０〜８０ｍａｓｓ％とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１５】
［１７］ 上記［１］〜［１６］のいずれかの製造方法において、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤の供給速度と気体酸素の供給速度が下記（３）式及び（４）式の条件を満足するよう、脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
（Ｃ１／Ｄ１）＞（Ｃ２／Ｄ２） …（３）
Ｃ１＞Ｃ２ …（４）
但し Ｃ１：脱燐処理前期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｃ２：脱燐処理後期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ１：脱燐処理前期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ２：脱燐処理後期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
【００１６】
［１８］ 上記［１７］の製造方法において、脱燐処理期間中、ＣａＯ換算での精錬剤供給速度と気体酸素供給速度を連続的又は／及び段階的に変化させることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［１９］ 上記［１］〜［４］、［６］〜［１８］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行うとともに、該脱燐処理においては、精錬剤として、下記（５）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と下記（６）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した量の石灰を添加することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
Ｗｃａｏ＿Ｐ＝（溶銑［Ｐ］−目標［Ｐ］）×（１０／６２）×５６×３／ηｃａｏ …（５）
但し 溶銑［Ｐ］：脱燐処理前の溶銑中Ｐ濃度（ｍａｓｓ％）
目標［Ｐ］：目標とする脱燐処理後の溶銑中Ｐ濃度（ｍａｓｓ％）
ηｃａｏ（石灰効率）＝０．５〜１
Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＝溶銑［Ｓｉ］ ×（１０／２８）×５６×２ …（６）
但し 溶銑［Ｓｉ］：脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ濃度（ｍａｓｓ％）
【００１７】
［２０］ 上記［１９］の製造方法において、石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（但し、ηｃａｏ＝１で求められるＷｃａｏ＿Ｐ）の８０ｍａｓｓ％以上の石灰を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２１］ 上記［１９］又は［２０］の製造方法において、石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉに相当する精錬剤として、石灰粉、塊焼石灰、塊石灰石、未反応ＣａＯを含む製鉄スラグの中から選ばれる１種以上を用いることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２２］ 上記［１］〜［２１］のいずれかの製造方法において、下記（７）式により定義される、気体酸素の吹き付け又は気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬを２００〜５００ｍｍに制御することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
Ｌ＝ＬＯ×ｅｘｐ｛（−０．７８×ＬＨ）／ＬＯ｝ …（７）
ＬＯ＝６３×｛（ＦＯ ２／ｎ）／ｄｔ｝２ ／ ３
但し ＬＨ：上吹きランスのランス高さ（ｍｍ）
ＦＯ ２：上吹きランスからの気体酸素供給速度（Ｎｍ３／ｈｒ）
ｎ：上吹きランスのノズル孔数
ｄｔ：上吹きランスのノズル孔径（ｍｍ）（但し、複数のノズル孔のノズル径が異なる場合は、全ノズル孔の平均孔径）
【００１８】
［２３］ 上記［１］〜［２２］のいずれかの製造方法において、ＣａＦ２の添加量を２ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない条件で脱燐処理を行うことを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２４］ 上記［１］〜［４］、［６］〜［２２］のいずれかの製造方法において、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、ＣａＦ２の添加量を１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない条件で、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、脱燐処理終了時の溶銑温度を１３６０℃〜１４５０℃とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００１９】
［２５］ 上記［１］〜［２４］のいずれかの製造方法において、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質を供給することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２６］ 上記［２５］の製造方法において、化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質の少なくとも一部を、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に供給することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２７］ 上記［２５］又は［２６］の製造方法において、化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質が、二酸化炭素、水蒸気、窒素酸化物、金属の炭酸塩、金属の水酸化物の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００２０】
［２８］ 上記［２７］の製造方法において、化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質が、熱分解によりＣＯ２又はＨ２Ｏを発生する金属の炭酸塩、熱分解によりＣＯ２又はＨ２Ｏを発生する金属の水酸化物の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［２９］ 上記［２８］の製造方法において、化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質が、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［３０］ 上記［１］〜［２４］のいずれかの製造方法において、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に、ＣａＯ源である精錬剤の一部又は全部に代えて、精錬剤生成物質で且つ化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質として、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上を供給することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００２１】
［３１］ 上記［３０］の製造方法において、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上の少なくとも一部を、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に供給することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［３２］ 上記［１］〜［３１］のいずれかの製造方法において、Ｐ含有量が０．１０ｍａｓｓ％以上の溶銑を、粗鋼で要求されるＰ含有量（鋼の成分規格値）以下に脱燐精錬することを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
［３３］ 上記［３２］の製造方法において、脱燐処理後の溶銑中のＰ含有量が０．０１０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
従来考えられてきた溶銑の脱燐機構は、精錬容器内に添加されたＣａＯが、酸素の供給によって生成するＳｉＯ２、ＦｅＯと反応して融体化することにより、ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＦｅＯ系の均質で且つ高脱燐能のスラグが生成し、このスラグと溶銑中Ｐとの反応により溶銑の脱燐が進行するというものである。そして、このような脱燐機構を前提として、上述したようにスラグの流動性と脱燐能を考慮してスラグ塩基度が決定されるとともに、このスラグ塩基度の下で目標Ｐに到達するのに必要なスラグ量が決定されている。これに対して本発明者らは、従来技術に較べ処理後スラグ量を相当程度低減させた条件の下で、さらに好ましくは処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を所定レベル以下とした条件の下で、気体酸素と精錬剤を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付ける処理方法を採ることにより、従来技術とは全く異なる機構によって非常に効率的な脱燐精錬を行い得ることを見い出したものである。
【００２３】
以下、このような知見に基づく本発明の詳細と好ましい実施形態について説明する。
本発明法では、溶銑を保持した容器（精錬容器）内に酸素源とＣａＯ源である精錬剤を添加して、溶銑予備処理である脱燐処理を行うことにより低燐溶銑を製造するに際し、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行う。上吹きランスを通じて気体酸素を溶銑浴面に吹き付けると、浴面に衝突した気体酸素により大量のＦｅＯが生成するため、精錬剤の滓化促進に非常に有利な条件となり、このＦｅＯが大量に生成した領域に、上吹きランスを通じて精錬剤を直接供給することにより、精錬剤（ＣａＯ）の滓化を効果的に促進することができる。
【００２４】
また、上吹きランスによる気体酸素と精錬剤の溶銑浴面への吹き付けでは、精錬剤を気体酸素以外のキャリアガス（例えば、Ｎ２、Ａｒなどの不活性ガス）を用いて溶銑浴面に吹き付けてもよいが、その場合でも、精錬剤の一部又は全部を気体酸素が供給（吹き付け）されている溶銑浴面領域に吹き付けることが好ましい。これは、気体酸素が供給される溶銑浴面領域は酸素供給によってＦｅＯが生成する場所であり、このような浴面領域に直接ＣａＯを添加することにより、ＣａＯの滓化が効果的に促進されるとともにＣａＯとＦｅＯの接触効率が高まるからである。また、精錬剤は気体酸素が供給された溶銑浴面領域の中でも、特に気体酸素の上吹きにより生じる“火点”と呼ばれる領域に供給することが最も好ましい。この火点は気体酸素ガスジェットが衝突することにより最も高温となる溶銑浴面領域であるが、気体酸素による酸化反応が集中し且つ気体酸素ガスジェットにより攪拌されている領域であるため、ＣａＯの供給による効果が最も顕著に得られる領域であると言える。また、この意味で精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるためのキャリアガスとしては気体酸素を用いることが好ましく、この場合には、気体酸素が精錬剤とともに溶銑浴面に吹き付けられることにより、精錬剤が火点に直接供給されることになり、この結果、溶銑浴面でのＣａＯとＦｅＯの接触効率が最も高まる。
【００２５】
本発明法では、このような気体酸素と精錬剤の添加形態において、以下のような基本的な機構により効率的な脱燐反応を生じさせることを狙いとしている。
すなわち、気体酸素が最適状態で供給されている溶銑浴面領域（好ましくは火点）に対して、上吹きランスを通じて精錬剤（ＣａＯ）を吹き付けると、このＣａＯは火点で発生するＦｅＯと迅速に反応し、溶融（滓化）して、ＣａＯ−ＦｅＯ系の融体を形成する。発生したＣａＯ−ＦｅＯ系融体は、気体酸素の運動エネルギーによって、火点を中心とする気体酸素が供給されている溶銑浴面領域から、その周囲の酸素ポテンシャルの低い領域に押し出されながら、まず溶銑中のＳｉと反応し、ＦｅＯは還元されて、処理前の溶銑中Ｓｉ含有量に応じて２ＣａＯ・ＳｉＯ２等の安定な固相を形成する。また、上記反応によって溶銑中のＳｉ含有量がある程度低くなると、ＣａＯ−ＦｅＯ系融体は、次に燐と反応し始めて３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５という同じく安定な固相を形成する。この結果、脱燐処理の進行にしたがって生成され、火点を中心とする気体酸素が供給されている溶銑浴面領域からその外側の領域に順次押し出されたスラグの相当量（若しくは大部分）が、２ＣａＯ・ＳｉＯ２、３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５といった安定な固相として存在することになる。そして、このようにして固相となったスラグは非常に安定であるため、スラグ塩基度が低くても再び溶融することはない。そして、このように火点を中心とした領域において直接的な脱燐反応が生じることと、その外側に押し出されたスラグが固相主体の状態で存在することにより、少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐を行うことができる。
【００２６】
このように本発明法では、火点を中心とする溶銑浴面領域における直接的な脱燐反応と、その外側領域での固相主体のスラグによるＰの固定という機構を利用することにより効率的な脱燐処理を行うことを狙いとするものであるが、単に気体酸素と精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるだけでは、上記機構による脱燐反応を安定的に実現させることはできない。すなわち、上記機構による脱燐反応を安定的に実現させるには、上記した気体酸素と精錬剤の特定の供給形態を採ることに加えて、十分に少ないスラグ量の下で処理を行うこと、具体的には処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、好ましくは２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、さらに好ましくは１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることが必要である。また、同様の観点から、脱燐処理の対象となる溶銑は低Ｓｉ溶銑であること、具体的にはＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑であることが望ましい。
【００２７】
ここで、本発明において少ないスラグ量の下で処理を行う理由は以下の通りである。上述した特定の機構による脱燐反応を効果的に生じさせるためには、上吹きランスを通じた気体酸素が所謂ソフトブロー（低動圧）で溶銑浴面に供給される必要がある。すなわち、上記機構による脱燐反応では、火点を中心とする気体酸素が供給されている溶銑浴面領域がＦｅＯの主たる生成場所となり、この領域に供給され滓化したＣａＯがＦｅＯと反応してＣａＯ−ＦｅＯ系融体が生成し、このＣａＯ−ＦｅＯ系融体が溶銑中Ｐと直接反応することにより３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５という安定な固相を形成する。ここで、従来技術のようにスラグ量が多く、スラグ層が厚く生成した状態において、仮に気体酸素をソフトブローで供給した場合、気体酸素ジェットがスラグ層を貫通できないため、気体酸素が溶銑浴面に適切に供給されず、溶銑浴面でのＦｅＯの生成が不十分となり、このためＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成量も少なくなる。一方、厚く生成したスラグ層を気体酸素ジェットが貫通できるように気体酸素をハードブロー（高動圧）で供給すると、その供給領域は強攪拌状態となるため、ＦｅＯが生成しても溶銑中のＣにより還元されてしまい、この場合も必要なＦｅＯ量が確保できなくなり、このためＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成も少なくなる。このようにスラグ量が多いと、気体酸素をソフトブロー、ハードブローのいずれで供給したとしてもＦｅＯやＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成量を安定的に確保できず、上述した機構による脱燐反応を安定的に生じさせることは難しくなる。したがって、気体酸素をソフトブローで溶銑浴面に適切に供給し、上述した機構による脱燐反応を効果的に生じさせるためには、スラグ量を規制してスラグ層の厚みを十分に小さくすることが不可欠の条件となる。このため本発明では、処理後スラグ量が３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下であることを条件とする。また、以上述べた理由からして、処理後スラグ量は可能な限り少ない方が望ましく、特に２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、より好ましくは１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下が望ましい。
【００２８】
また、本発明において低Ｓｉ溶銑に対して脱燐処理を行うことが好ましい理由は以下の通りである。すでに述べたように、上述した特定の脱燐機構では、火点を中心とする気体酸素が供給されている溶銑浴面領域（＝ＦｅＯの主たる生成領域）に供給され滓化したＣａＯがＦｅＯと反応してＣａＯ−ＦｅＯ系融体が生成し、このＣａＯ−ＦｅＯ系融体が溶銑中Ｐと直接反応することにより脱燐が進行するものであるが、溶銑中のＳｉ含有量が高いと、生成したＣａＯ−ＦｅＯ系融体がＳｉとの反応に消費され、上述した直接的な脱燐反応に十分に寄与しなくなる。したがって、上記機構による脱燐反応を安定的に生じさせるのに最適な条件は、上述した処理後スラグ量の条件を満足し、且つ脱燐処理される溶銑中のＳｉ含有量が十分に低いことである。また、溶銑中のＳｉ含有量が少なければＳｉＯ２の生成量も少なくなるので、処理後スラグ量の低減化にも有利である。このため本発明では、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことが望ましい。
【００２９】
本発明において処理後スラグ量とは、脱燐処理終了時に精錬容器（溶銑保持容器）内に存在しているスラグ量である。なお、この処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから算出する方法、スラグに酸化イットリウムや酸化ストロンチウム等のトレーサーを添加して、処理後のスラグ中のトレーサー濃度を分析する方法、スラグ厚みを直接測定する方法などにより求めることができる。
図１は、本発明者らが行った試験結果に基づく、脱燐処理後のスラグ量と溶銑中のＰ含有量との関係を示したのもので、処理後の溶銑中Ｐ含有量は平均値とバラツキの幅を示している。図１は、５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜４０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、４０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜５０ｋｇ／溶銑ｔｏｎの各処理後スラグ量の範囲毎に、６〜７２ｃｈの脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量を集計したものである。
【００３０】
この試験では、高炉で出銑した溶銑を鋳床及び必要に応じて溶銑鍋内で脱珪処理し、次いで機械撹拌を用いて溶銑鍋内で脱硫処理した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）内で脱燐処理を行った。脱燐処理前の溶銑成分は、Ｃ：４．５〜４．７ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０１〜０．２８ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１５〜０．２５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００１〜０．００３ｍａｓｓ％であった。脱燐用精錬剤としては粒径１ｍｍ以下の石灰粉を用い、これをランスを介して気体酸素をキャリアガスとして溶銑浴面に吹き付けた。精錬剤中にはＣａＦ２は添加しなかった。吹錬時間は１０分間で一定とし、炉底からは溶銑を撹拌するため窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ供給した。石灰と酸素の原単位は溶銑中Ｓｉ含有量により変化するが、石灰、酸素とも脱珪分（ダイカルシュウムシリケート：２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するとした化学量論分）を除いた値は、それぞれ３．５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、９Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎで一定とした。脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
【００３１】
図１によれば、処理後スラグ量が多いほど脱燐処理後のＰ含有量も高くなり、上限側のバラツキも大きい。これに対して処理後スラグ量が３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下ではＰ含有量の上限側のバラツキが大幅に減少し、Ｐ含有量は最大でも０．０２０ｍａｓｓ％となっている。さらに、脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量は、処理後スラグ量が２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下では最大でも０．０１５ｍａｓｓ％、また、処理後スラグ量が１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下では最大でも０．０１０ｍａｓｓ％となっている。以上の理由から、本発明では処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、好ましくは２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、特に好ましくは１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とする。
【００３２】
図２は、図１の試験を行った際の脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量と処理後スラグ量との関係を示したものである。同図によれば、処理前の溶銑中Ｓｉ含有量が高い場合には添加する石灰の量が多くなり、スラグ量は多くなるため、スラグ量と処理前の溶銑中Ｓｉ含有量には良い相関がある。ここで、処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とするためには、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下とする必要があることが判る。同様に、処理後スラグ量を２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とするためには、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．０７ｍａｓｓ％以下とする必要があり、さらに、処理後スラグ量を１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とするためには、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．０３ｍａｓｓ％以下とする必要があることが判る。以上の理由から、本発明ではＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことが望ましい。
なお、先に述べたように、溶銑中のＳｉ含有量が低いと、生成したＣａＯ−ＦｅＯ系融体がＳｉとの反応に消費される割合が少なくなり、ＣａＯ−ＦｅＯ系融体による直接的な脱燐反応を促進する効果が得られるものであり、図１の結果はこのような効果も反映したものであると考えられる。
【００３３】
脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量は、以下のようにして調整することができる。溶銑は高炉などの溶銑製造設備から供給されるが、製造される溶銑のＳｉ含有量を低める方法としては、溶銑製造用の原料の予備処理などで珪酸分の全装入量を低減したり、高炉などの炉内での珪酸還元反応を抑制するための低温操業やコークスの偏在装入などの方法が有効である。したがって、高炉などで製造された溶銑のＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の場合には、これら溶銑に対して下記のような脱珪処理を施すことなく、脱燐処理してもよい。
一方、高炉などで製造された溶銑のＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超える場合には、脱燐処理に先立ち高炉鋳床や溶銑鍋などで脱珪処理を実施し、脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下とした上で脱燐処理を行う。
通常、溶銑の脱珪処理は固体酸素源や気体酸素を溶銑に添加することにより行われ、例えば、焼結粉やミルスケールなどの固体酸素源を溶銑浴面への上置き装入や浴中への吹き込みにより添加し、或いは気体酸素を溶銑浴面への吹き付けや浴中への吹き込みにより添加する方法が採られる。
【００３４】
また、溶銑の脱珪処理は高炉鋳床や溶銑鍋以外に、例えば高炉鋳床から溶銑鍋などの搬送容器への溶銑流に対して酸素源を添加することにより行うこともできる。また、脱珪効率を高めるために容器内の溶銑中に撹拌ガスを吹き込んだり、焼石灰などのＣａＯ源を添加してスラグの塩基度を調整することにより脱珪スラグ中の酸化鉄を極力低減させ、還元効率を高めるようにすることもできる。
溶銑の脱珪処理を経て脱燐処理を行う場合には、事前に脱珪スラグなどのスラグを排滓し、珪酸分の混入を極力抑制することが、効率的な脱燐処理を行う上で好ましい。このため脱燐処理前に機械式排滓装置や手作業により、溶銑からスラグを分離した後、脱燐処理を行う。
【００３５】
本発明法において、上吹きランスを用いて気体酸素と精錬剤を溶銑浴面に吹き付ける方法に特別な制限はなく、例えば、上吹きランスの複数のランス孔のうち、一部のランス孔から気体酸素のみを、また、他のランス孔から気体酸素又は気体酸素以外のガス（例えば、窒素やＡｒなどの不活性ガス）をキャリアガスとして精錬剤を、それぞれ溶銑浴面に供給することもできる。これにより気体酸素が供給されている溶銑浴面領域に精錬剤を添加することができる。また、この場合には、ランス先端の中央に主ランス孔を、その周囲に複数の副ランス孔を有する上吹きランスを用い、副ランス孔から気体酸素を、主ランス孔から気体酸素又は上述した気体酸素以外のガスをキャリアガスとして精錬剤を、それぞれ溶銑浴面に供給することが特に好ましい。また、気体酸素の吹き付けと、気体酸素又は上述した気体酸素以外のガスをキャリアガスとする精錬剤の吹き付けを、異なる上吹きランスを用いて行ってもよい。但し、いずれの場合にも、上述したように精錬剤を最も効率的に滓化させるには、精錬剤のキャリアガスは気体酸素であることが特に望ましい。
【００３６】
本発明において使用する気体酸素は、純酸素ガス、酸素含有ガスのいずれでもよい。また、精錬容器内に添加される酸素源としては、気体酸素以外に酸化鉄（例えば、焼結粉、ミルスケール）等の固体酸素源を用いることができ、これらを上置き装入や浴中へのインジェクション等の任意の方法で添加することができる。但し、上述したような溶銑浴面への気体酸素の供給（吹き付け）による効率的な溶銑脱燐を行うためには、精錬容器内に添加される酸素源の５０％以上、好ましくは７０％以上（気体酸素換算量）が上吹きランスを通じて溶銑浴面に供給される気体酸素であることが好ましい。
なお、気体酸素の一部は溶銑浴面への吹き付け以外の方法、例えば、浸漬ランス、溶銑保持容器の側壁や底部に設けられた吹き込みノズルを通じた溶銑浴中へのインジェクション等の方法で浴中に供給してもよい。
【００３７】
精錬剤としては、通常、石灰などのＣａＯ系精錬剤（ＣａＯを主体とした精錬剤）を用いる。また、上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付ける精錬剤は粉体を用いる。
また、精錬剤は、上吹きランスによる溶銑浴面への吹き付け以外に、一部を上置き装入や浴中へのインジョクションなどにより添加してもよいが、その場合でも、これらの方法により添加する精錬剤の量は精錬剤全体の２０ｍａｓｓ％以下とすることが望ましい。上吹きランスによる溶銑浴面への吹き付け以外の方法で添加される精錬剤の割合が全体の２０ｍａｓｓ％を超えると、精錬剤を気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付けることによる脱燐反応促進の効果が低下する傾向がある。
【００３８】
また、脱燐効率を向上させるためには溶銑をガス撹拌することが好ましい。このガス撹拌は、例えば、浸漬ランス、溶銑保持容器の側壁や底部に設けられた吹き込みノズル等を通じて窒素やＡｒなどの不活性ガスを溶銑中に吹き込むことにより行われる。このような撹拌ガスの供給量としては、十分な浴撹拌性を得るために０．０２Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以上とし、また、浴の撹拌が強すぎると生成したＦｅＯを溶銑中のＣが還元する速度が大きくなり過ぎるためのため０．３Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以下とすることが好ましい。
【００３９】
脱燐処理を行うための溶銑保持容器（精錬容器）としては、フリーボードが十分に確保できるという点から転炉型容器が最も好ましいが、例えば、溶銑鍋やトーピードカーなどの任意の容器を用いることができる。
図３は、転炉型容器を用いた本発明法の一実施状況を示しており、１は転炉型容器、２は上吹きランス、３は炉底部に設けられた底吹きノズルであり、この例では、上吹きランス２から気体酸素をキャリアガスとして精錬剤がメタル浴面に吹き付けられるとともに、底吹きノズル３から撹拌ガスが溶銑内に吹き込まれている。
【００４０】
従来の脱燐処理では、ＣａＯの滓化を促進させるためにＣａＦ２（ホタル石）を添加することが事実上必須であったが、近年Ｆが環境に及ぼす影響を考慮し、鋼の精錬においてもＣａＦ２の使用量を抑えることが要請されつつある。この点、本発明法はＣａＦ２を実質的に添加しない（すなわち、精錬剤中に不可避的不純物として含まれる以外のＣａＦ２を添加しない）若しくは少量のＣａＦ２を添加するだけで高い脱燐効率が得られる。したがって、ＣａＯの滓化を促進するためにＣａＦ２を添加する場合でも、その添加量は、２ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、好ましくは１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることが望ましい。また、後述するように、本発明では従来法に較べて処理後のスラグ流失量を大幅に減少させることができる効果が得られるが、ＣａＦ２を添加しない若しくはその添加量を極く少量に抑えることによりスラグの流動性をより低くすることができるので、上記効果をより高めることができる。
【００４１】
通常、脱燐処理前の溶銑のＰ含有量は０．１０ｍａｓｓ％以上あるが、本発明ではこれを粗鋼で要求されるＰ含有量、すなわち鋼の成分規格値以下（通常０．０２０ｍａｓｓ％以下）、好ましくは０．０１０ｍａｓｓ％以下まで脱燐精錬することが好ましい。これにより、引き続き行われる転炉吹錬では、実質的に造滓材を装入することなく実質的な脱炭精錬のみを行うことにより、▲１▼脱炭精錬が極めて簡素化され精錬時間も短縮化することができる、▲２▼脱炭精錬でのスラグ発生量を効果的に低減できる、▲３▼脱炭精錬において実質的に造滓材を使用しないため、マンガン源としてマンガン鉱石を添加した場合に非常に高いＭｎ歩留まりが得られる、といった効果が得られる。
【００４２】
以下、本発明法の幾つかの好ましい実施形態について説明する。以下に述べるような実施形態で本発明法を実施することにより、脱燐反応効率をさらに高めることが可能となる。
本発明の第１の実施形態では、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（１）式を満足するように脱燐処理を行うものである。
０．３≦Ａ／Ｂ≦７ … （１）
また、より高い脱燐反応効率を得るためには、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（２）式を満足するように脱燐処理を行うことが好ましい。
１．２≦Ａ／Ｂ≦２．５ … （２）
【００４３】
本発明者らによる検討の結果、気体酸素と精錬剤を溶銑浴面に吹き付ける方法では、気体酸素の供給速度とＣａＯ（精錬剤）の供給速度によって脱燐反応が変化すること、具体的には、気体酸素が供給された溶銑浴面領域にはＦｅＯが生成するが、その生成量に見合うＣａＯの好ましい供給速度が存在することが確認された。ここで、気体酸素とＣａＯの供給速度の比において気体酸素の供給速度が小さ過ぎると、気体酸素が供給された溶銑浴面領域においてＣａＯ供給量に見合う量のＦｅＯが生成されないため、ＣａＯの滓化（ＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成）が進行せず、ＣａＯが未滓化のまま存在して脱燐に有効に作用しない。一方、気体酸素の供給速度が大き過ぎると、酸素の供給量に対して脱燐に必要なＣａＯが不足し、この場合もＣａＯ−ＦｅＯ系融体が十分に生成されない。このためいずれの場合も、上述した脱燐反応機構による溶銑の脱燐には不利な条件となり、高い脱燐速度が得られなくなる傾向がある。また、気体酸素の供給速度が大き過ぎると脱燐に必要な酸素以外の無効酸素量が多くなり、これが脱炭等に消費されるため後工程で熱源が不足し、脱炭処理での操業コストの著しい増加を招くことになる。
【００４４】
ここで、上記Ａ／Ｂが０．３未満では気体酸素の供給量に対してＣａＯの供給量が過剰であるため、気体酸素が供給された溶銑浴面領域においてＣａＯ供給量に見合う量のＦｅＯが生成されない。このため供給されたＣａＯの滓化（ＣａＯ−ＦｅＯ系融体の生成）が十分に進行せず、ＣａＯが未滓化のまま存在して脱燐に有効に作用しないため、脱燐速度が低下する傾向がある。一方、Ａ／Ｂが７を超えると気体酸素の供給量に対して脱燐に必要なＣａＯが不足し、この場合もＣａＯ−ＦｅＯ系融体が十分に生成されないため脱燐速度が低下する傾向がある。また、上記Ａ／Ｂを１．２〜２．５の範囲とすることにより、気体酸素の供給によるＦｅＯの生成量とＣａＯの供給量のバランスがより最適化され、特に高い脱燐反応効率が得られる。
【００４５】
本発明の第２の実施形態は、鍋型又はトーピードカー型容器を用いて行う脱燐処理法であり、鍋型又はトーピードカー型の精錬容器を用いた脱燐処理において、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じて粉体を含む気体を溶銑中に吹き込むものである。
本発明者らは、鍋型又はトーピードカー型の精錬容器を用いた溶銑脱燐をより効率的に行う方法について検討した結果、上吹きランスを通じて気体酸素と精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランスなどを通じて粉体を含む気体を溶銑中に吹き込む方法が非常に有効であること確認した。
【００４６】
この第２の実施形態において、上吹きランスから溶銑浴面に吹き付ける気体酸素量（送酸量）は、０．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以下とすることが好ましい。上吹きランスからの送酸量が過剰であるとスラグフォーミングにより精錬容器からスラグの吹き出しを生じるおそれがある。上吹きランスからの送酸量を０．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以下とすることによりスラグフォーミングが抑えられ、安定した操業が可能となる。
【００４７】
この第２の実施形態においても、精錬剤は上吹きランスによる溶銑浴面への吹き付け以外に、一部を上置き装入や浴中へのインジョクションにより添加してもよいが、その場合でも、上吹きランスにより溶銑浴面に吹き付ける精錬剤の量は精錬剤全体の８０ｍａｓｓ％以上とすることが望ましい。上吹きランスによる溶銑浴面への吹き付けによって添加される精錬剤の割合が全体の８０ｍａｓｓ％を下回ると、精錬剤を気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付けることによる脱燐反応促進の効果が低下する傾向がある。
【００４８】
図４は、本発明者らが行った試験結果に基づく、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合と必要石灰量との関係を示したもので、この試験では鍋型容器（１５０ｔｏｎ）に保持されたＰ含有量：０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量：０．０７ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、気体酸素（４．５〜５．０Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ）をキャリアガスとして精錬剤である粒径１ｍｍ以下の石灰粉（０〜６ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランスを通じて粉体を吹き込むことにより脱燐処理（処理時間：１５分間）を行ったものである。浸漬ランスを通じた粉体の吹き込み量は９０ｋｇ／ｍｉｎで一定とした。この粉体の一部又は全部には必要石灰分の残りを用い、不足する分はダスト（Ｆｅ含有量４０ｍａｓｓ％）又はコークス粉を用いた。この脱燐処理では精錬剤中にＣａＦ２は添加せず、処理後スラグ量は２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは２．０とした。石灰添加量は、後述する（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（後述する（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。図４には、処理後の溶銑中Ｐ含有量が０．０２ｍａｓｓ％以下となるのに必要な石灰量を示してある。
図４によれば、上吹きランスを通じて供給される精錬剤の全精錬剤量に対する割合が増加するにしたがって必要石灰量が低減し、特にその割合が８０ｍａｓｓ％以上において必要石灰量が最も低減されている。
【００４９】
気体とともに溶銑中に吹き込まれる粉体の種類に特別な制限はなく、例えば、石灰粉などの精錬剤の一部、転炉ダストなどのような製鉄所で発生するダスト類、コークス粉などの炭素源を主体とする粉体、焼結粉やミルスケールなどの酸化鉄、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２などの粉体の１種又は２種以上を用いることができる。
これらのうち、粉体として石灰粉などの精錬剤を用いた場合には、吹き込まれた精錬剤は溶銑中を浮上していく間に加熱され、溶銑浴面に浮上した際のスラグへの溶融化が促進される。
【００５０】
また、製鉄所で発生するダスト類を用いることは廃棄物の有効利用になる。すなわち、ダスト類は粉状であるため、これを再利用するためには、従来では扱いやすさの点からブリケット化する等の処理が必要であったが、本実施形態ではブリケット化のような手間とコストをかけずに粉体のまま再利用することができる。また、炭素源を主体とする粉体は溶銑を加炭することで次工程での有効な熱源となる。また、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２などの粉体は、溶銑中で熱分解してガス（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ）を発生させ、このガスが浴の攪拌強化に寄与するとともに、熱分解により生成するＣａＯが精錬剤として機能することになる。また、酸化鉄の粉体は、浴中で酸素源の一部となる。
【００５１】
粉体とともに溶銑中に吹き込まれる気体（キャリアガス）の種類にも特別な制限はなく、気体酸素（純酸素ガス又は酸素含有ガス）、Ｎ２やＡｒなどの不活性ガスなどを用いることができる。これらのうち気体酸素により精錬剤を吹き込んだ場合には、溶銑中を浮上する際の所謂トランジトリー反応により反応が促進される効果が期待できる。しかし、浸漬ランスや吹き込みノズルから酸素ガスが供給されるためランスやノズル先端でＦｅＯが生成し、ランスやノズルの寿命が問題となる。これに対して、Ｎ２やＡｒ等の不活性ガスを用いる場合には、反応面での効果は期待できないが、ランスやノズルの寿命は気体酸素を用いる場合よりも長くなる。したがって、使用するガス種はランスやノズルの寿命等を含めたトータルコストを考慮して選択すればよい。
また、精錬剤を溶銑中に吹き込む手段としては、浸漬ランス又は精錬容器に備えられた吹き込みノズル、若しくはその両方を用いることができる。吹き込みノズルとしては、底吹きノズルや横吹きノズルなど、任意の形式のものを用いることができる。
【００５２】
また、この第２実施形態において、実質的に精錬剤の全量を、上吹きランスを通じた溶銑浴面への吹きつけと、浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じた溶銑中への吹込みにより添加する場合、上吹きランスを通じた精錬剤の添加量は、精錬剤の全添加量の２０〜８０ｍａｓｓ％とすることが好ましい。上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤の割合が精錬剤の全添加量の８０ｍａｓｓ％を超えると、溶銑中への精錬剤の吹き込みによる溶銑の攪拌効果が小さいため脱燐反応に必要な攪拌動力が得られにくくなり、一方、２０ｍａｓｓ％未満では、精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることによる上述した滓化促進効果が十分に得られない。
【００５３】
図５は、精錬剤の全量を上吹きランスを通じた溶銑浴面への吹きつけと浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じた溶銑中への吹込みにより添加する場合について、本発明者らが行った試験結果に基づく、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合と脱燐効率との関係を示したもので、この試験では、鍋型容器（１５０ｔｏｎ）に保持されたＰ含有量：０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量：０．０７ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、気体酸素（４．５〜５．０Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ）をキャリアガスとして精錬剤である粒径１ｍｍ以下の石灰粉（０〜６ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランスを通じて必要石灰分の残り（０〜６ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を吹き込むことにより脱燐処理（処理時間：１５分間）を行ったものである。この脱燐処理では精錬剤中にＣａＦ２は添加せず、処理後スラグ量は２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは２．０とした。石灰添加量は、後述する（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（後述する（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
図５によれば、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合が２０ｍａｓｓ％未満、８０ｍａｓｓ％超の領域では脱燐効率が大きく低下している。
【００５４】
図６に、高炉鍋型脱燐設備において溶銑脱燐処理を行う際に、本実施形態を適用した例を示す。高炉から出銑された溶銑中のＳｉ含有量に応じて、必要があれば脱燐処理の前に鋳床脱珪などの脱珪処理を行う。脱燐処理は、高炉鍋４に溶銑を入れ、溶銑中に浸漬したランス５から石灰粉（精錬剤）をインジェクションすると同時に、上吹きランス２から気体酸素とともに石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付ける。この際、インジェクションする石灰粉の供給速度は、溶銑の攪拌が十分に行われるようにする。
【００５５】
本発明の第３の実施形態では、溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤の供給速度と気体酸素の供給速度が下記（３）式及び（４）式の条件を満足するよう、脱燐処理を行うものである。
（Ｃ１／Ｄ１）＞（Ｃ２／Ｄ２） … （３）
Ｃ１＞Ｃ２ … （４）
但し Ｃ１：脱燐処理前期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｃ２：脱燐処理後期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ１：脱燐処理前期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ２：脱燐処理後期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
【００５６】
脱燐処理の前期は溶銑中のＰ含有量が高いために、精錬剤の供給速度は大きい方が脱燐速度は大きくなるスラグ中（Ｐ）の移動律速の領域となるのに対して、脱燐処理の後期では溶銑中のＰ含有量が低くなり、反応サイトへのメタル中の［Ｐ］の移動が律速になるため、脱燐処理前期に較べて脱燐作用に有効に寄与する精錬剤の割合が減少する。したがって、上記のような特定の形態で溶銑浴面に供給される精錬剤と気体酸素の供給速度比（精錬剤供給速度／気体酸素供給速度）及び精錬剤の供給速度を、脱燐処理前期に対して脱燐処理後期で小さくすることにより、より少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うことができる。
本発明法では、先に述べた理由により精錬剤の反応性が効果的に高められるため、脱燐処理後期において必要最小限の精錬剤を添加しつつ効率的な脱燐処理を行うことができる。
【００５７】
図７は、転炉型脱燐精錬炉（３００ｔｏｎ）において、ＣａＦ２を添加することなく下記▲１▼、▲２▼の条件で脱燐処理を行い、脱燐処理後の溶銑中のＰ含有量が０．０１２ｍａｓｓ％となるために必要なＣａＯ原単位と脱燐効率との関係を調べたものである。
▲１▼ 溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｃ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）を処理全期間を通じて一定とし、且つ精錬剤の上記供給速度Ｃと気体酸素の供給速度Ｄ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ｃ／Ｄを処理全期間を通じて一定として脱燐処理を行った。
▲２▼ Ｃ１：脱燐処理前期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）、Ｃ２：脱燐処理後期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）、Ｄ１：脱燐処理前期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）、Ｄ２：脱燐処理後期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とした場合に、（Ｃ１／Ｄ１）＞（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１＞Ｃ２の条件で脱燐処理を行った。
【００５８】
なお、脱燐効率はηＣａＯは、脱珪分を２ＣａＯ・ＳｉＯ２として除いた、下式により定義した。
ηＣａＯ＝［｛（［％Ｐ］ｉ−［％Ｐ］ｆ）／（３１×２）｝×５６×３×１０］／［ＷＣａＯ−｛（［％Ｓｉ］ｉ−［％Ｓｉ］ｆ）／２８｝×５６×２×１０］
但し ＷＣａＯ：ＣａＯ原単価（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）
［％Ｐ］ｉ：脱燐処理前の溶銑中のＰ含有量（ｍａｓｓ％）
［％Ｐ］ｆ：脱燐処理後の溶銑中のＰ含有量ｓ％）
［％Ｓｉ］ｉ：脱燐処理前の溶銑中のＳｉ含有量（ｍａｓｓ％）
［％Ｓｉ］ｆ：脱燐処理後の溶銑中のＳｉ含有量（ｍａｓｓ％）
【００５９】
この試験では、高炉溶銑を必要に応じて鋳床及び溶銑鍋内で脱珪した後、溶銑鍋内で脱硫し、この溶銑を転炉型容器に移して脱燐処理を行った。脱燐処理前の溶銑中のＰ含有量は０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量は、０．０７ｍａｓｓ％以下であった。精錬剤としてはＣａＦ２を含まないＣａＯ主体の焼石灰のみを用いた。また、酸素源としては主に気体酸素を用い、これを上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けることにより添加し、一部について固体酸源（鉄鉱石）の添加を併用した。精錬剤供給量は４．６〜９．０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、気体酸素供給量は８．６〜１３．６Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎとした。また、▲１▼の脱燐処理については、Ｃ／Ｄを０．５０〜０．６９ｋｇ／Ｎｍ３とした。▲２▼の脱燐処理については、Ｃ１を０．８８〜１．００ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ、Ｃ２を０．３０〜０．３９ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ、Ｃ１／Ｄ１を０．６０〜０．８３ｋｇ／Ｎｍ３、Ｃ２／Ｄ２を０．３８〜０．４８ｋｇ／Ｎｍ３とし、（Ｃ１／Ｄ１）×５６〜７２％＝（Ｃ２／Ｄ２）とした。また、処理後スラグ量は２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。石灰添加量は、後述する（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（後述する（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
図７によれば、▲２▼の脱燐処理では、▲１▼の場合に較べてＣａＯ原単位が少なく、脱燐効率が高くなっていることが判る。これは、▲２▼の場合では精錬後期において余分な精錬剤添加を行うことなく十分な脱燐が行われたため、高い脱燐効率が得られたものである。
【００６０】
この第３の実施形態では、精錬剤供給速度と気体酸素供給速度を（Ｃ１／Ｄ１）＞（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１＞Ｃ２とすることにより所望の効果が得られるが、特にこれらを（Ｃ１／Ｄ１）×３０〜８０％＝（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１×３０〜８０％＝Ｃ２の範囲とすることが好ましい。（Ｃ１／Ｄ１）×３０％＞（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１×３０％＞Ｃ２では、精錬剤の供給量が不足するため脱燐率が低下する傾向となり、一方、（Ｃ１／Ｄ１）×８０％＜（Ｃ２／Ｄ２）、Ｃ１×８０％＜Ｃ２では、脱燐処理後期における余分な精錬剤供給量が多くなるため、脱燐効率が低下する傾向がある。
この第３の実施形態では、脱燐処理期間中（脱燐処理の前期及び後期）において上記条件にしたがって精錬剤及び気体酸素を供給すればよく、したがって、精錬剤供給速度と気体酸素供給速度を変化させる形態は任意であり、連続的又は段階的に若しくはそれら両形態で変化させることができる。
【００６１】
本発明の第４の実施形態では、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行うとともに、該脱燐処理においては、精錬剤として、下記（５）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と下記（６）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した量の石灰を添加するものである。
Ｗｃａｏ＿Ｐ＝（溶銑［Ｐ］−目標［Ｐ］）×（１０／６２）×５６×３／ηｃａｏ …（５）
但し 溶銑［Ｐ］：脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
目標［Ｐ］：目標とする脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
ηｃａｏ（石灰効率）＝０．５〜１
Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＝溶銑［Ｓｉ］ ×（１０／２８）×５６×２ …（６）
但し 溶銑［Ｓｉ］：脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量（ｍａｓｓ％）
【００６２】
すでに述べたように、従来の脱燐処理技術では、スラグを均一な液相状態に維持することを前提として、燐分配Ｌｐに応じてスラグボリュームが決定されており、このため実際にＰ、Ｓｉを固定するのに必要な精錬量以上の量の精錬剤が必要であった。これに対して本発明では、火点を中心とする溶銑浴面領域における直接的な脱燐反応と、その外側領域での固相主体のスラグによるＰの固定という機構を利用するものであり、このため上記のような必要最低限の精錬剤量で脱燐反応を効率的に生じさせることができる。
【００６３】
実際に溶銑中のＰとＳｉを固定するために消費される石灰量は、下記の式で計算できる。下式において、Ｗｃａｏ＿Ｐｏは、溶銑中のＰを固定するために消費される石灰量（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）、Ｗｃａｏ＿Ｓｉｏは、溶銑中のＳｉを固定するために消費される石灰量（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）である。
Ｗｃａｏ＿Ｐｏ＝（溶銑［Ｐ］−目標［Ｐ］）×（１０／６２）×５６×３
但し 溶銑［Ｐ］：脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
目標［Ｐ］：目標とする脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
Ｗｃａｏ＿Ｓｉｏ＝溶銑［Ｓｉ］ ×（１０／２８）×５６×２
但し 溶銑［Ｓｉ］：脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量（ｍａｓｓ％）
【００６４】
ここで、石灰の全添加量をＴｏｔａｌ ＣａＯ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）とすると、脱燐に寄与した石灰の効率ηｃａｏは、下式のように計算できる。
ηｃａｏ＝Ｗｃａｏ＿Ｐｏ／（Ｔｏｔａｌ ＣａＯ−Ｗｃａｏ＿Ｓｉｏ）
本実施形態では、まず、この石灰効率ηｃａｏを０．５〜１と規定した。このηｃａｏの下限は、無用な石灰添加を行わず且つ本発明が狙いとする脱燐反応を適切に生じさせるという観点から規定されたものである。すなわち、ηｃａｏが０．５未満になると、実質的に無用な石灰添加を行うことになり、少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うという本発明の効果が失われるだけでなく、所定の酸素原単位の下で生成するＦｅＯに対して石灰添加量が過剰になるため、滓化できないＣａＯが多量に存在することになり、このような滓化できないＣａＯが上述した脱燐反応の進行を阻害してしまう。
したがって本実施形態では、下記（５）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と下記（６）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した量の石灰を添加して脱燐処理を行う。
Ｗｃａｏ＿Ｐ＝（溶銑［Ｐ］−目標［Ｐ］）×（１０／６２）×５６×３／ηｃａｏ … （５）
但し 溶銑［Ｐ］：脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
目標［Ｐ］：目標とする脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量（ｍａｓｓ％）
ηｃａｏ（石灰効率）＝０．５〜１
Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＝溶銑［Ｓｉ］ ×（１０／２８）×５６×２ … （６）
但し 溶銑［Ｓｉ］：脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量（ｍａｓｓ％）
上記Ｗｃａｏ＿Ｐは、ηｃａｏ＝０．５〜１とした場合において溶銑中のＰを３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５として固定するのに必要な石灰量であり、また、上記Ｗｃａｏ＿Ｓｉは、溶銑中のＳｉを２ＣａＯ・ＳｉＯ２として固定するのに必要な石灰量である。
【００６５】
図８は、一例として、Ｐ含有量が０．１１ｍａｓｓ％の溶銑ををＰ含有量：０．０１５ｍａｓｓ％まで脱燐処理する場合について、本実施形態において溶銑中Ｓｉ含有量に応じて添加される石灰量を、従来法の脱燐処理において添加される石灰量と比較して示したもので、Ｗｃａｏ＿ＳｉはＳｉの固定用として必要な石灰量、Ｗｃａｏ＿Ｐ１はηｃａｏ＝１の場合にＰの固定用（脱Ｐ用）として必要な石灰量、Ｗｃａｏ＿Ｐ０．５はηｃａｏ＝０．５の場合にＰの固定用として必要な石灰量であり、Ｗは従来法において添加される石灰量である。同図に示されるように、従来法において必要とされる石灰量は、燐分配Ｌｐとこれに応じた必要スラグ量によって決定されてしまうため、溶銑中Ｓｉ濃度に関係なくＷの石灰量が必要であったのに対し、本実施形態おいて添加する石灰量は［Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＋Ｗｃａｏ＿Ｐ１］〜［Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＋Ｗｃａｏ＿Ｐ０．５］で足りることになり、従来法に較べて石灰添加量を大幅に削減することができる。
また、図９は、本実施形態と従来法における脱Ｐ用の必要石灰量と石灰効率ηｃａｏを、脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係で示したもので、従来法における脱Ｐ用の必要石灰量とは図８の［Ｗ−Ｗｃａｏ＿Ｓｉ］を指している。図９によれば、本実施形態は従来法に較べて非常に少ない脱Ｐ用石灰を用いて高い石灰効率で脱燐処理がなされることが判る。
【００６６】
また、この第４の本実施形態では、石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ηｃａｏ＝１で求められるＷｃａｏ＿Ｐ，以下同様）の８０ｍａｓｓ％以上の石灰を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けることが好ましい。図１０は、本発明者らが行った試験結果に基づく、上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けられる石灰量Ｘと石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐとの比Ｘ／Ｗｃａｏ＿Ｐと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示したもので、この試験では、転炉型容器（３４０ｔｏｎ）に保持されたＰ含有量：０．０９５〜０．１３５ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量：０．０２〜０．１０ｍａｓｓ％の溶銑に対して、気体酸素（１０〜１５Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ）をキャリアガスとして粒径１ｍｍ以下の石灰粉（４〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理（処理時間：１０〜１４分間）を行った後、溶銑を脱炭用転炉に装入して脱炭吹錬を行ったものである。脱燐処理では、ＣａＦ２添加量は１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とし、処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（後述する（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
図１０によれば、石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ中に占める上記石灰量Ｘの割合が８０ｍａｓｓ％未満になると、脱燐率が若干低下する傾向にある。これは、反応サイトである火点若しくはその近傍の気体酸素供給領域に精錬剤を直接投入することによる、上述したような高い反応効率が相対的に得られにくくなるためであると考えられる。
【００６７】
ＳｉはＣやＦｅよりも燃焼しやすいため、吹錬中は溶銑中でＳｉＯ２として安定に存在でき、このため必ずしも火点において石灰と反応させる必要がない。したがって、発生したＳｉＯ２を固定する石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉに相当する石灰源は、焼石灰に限られることはなく、未反応の石灰（Ｆｒｅｅ Ｌｉｍｅ）を含む物質であればよい。このため石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉに相当する精錬剤としては、石灰粉、塊焼石灰、塊石灰石、未反応ＣａＯを含む製鉄スラグの中から選ばれる１種以上を用いることができる。製鉄スラグとしては、例えば、脱炭工程で発生する転炉スラグ（塩基度３〜４程度）や取鍋スラグなども使用可能である。
この第４の実施形態では、先に述べた理由により、また、少ない精錬剤添加量で高い脱燐効率が得られるようにするために、脱燐処理される溶銑のＳｉ含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下、好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下とする。溶銑のＳｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超えると、本実施形態による精錬剤添加量の低減化効果が薄れる。
【００６８】
本発明の第５の実施形態では、下記（７）式により定義される、気体酸素の吹き付け又は気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬを２００〜５００ｍｍに制御するものである。
Ｌ＝ＬＯ×ｅｘｐ｛（−０．７８×ＬＨ）／ＬＯ｝ …（７）
ＬＯ＝６３×｛（ＦＯ ２／ｎ）／ｄｔ｝２ ／ ３
但し ＬＨ：上吹きランスのランス高さ（ｍｍ）
ＦＯ ２：上吹きランスからの気体酸素供給速度（Ｎｍ３／ｈｒ）
ｎ：上吹きランスのノズル孔数
ｄｔ：上吹きランスのノズル孔径（ｍｍ）（但し、複数のノズル孔のノズル径が異なる場合は、全ノズル孔の平均孔径）
本発明が狙いとする脱燐反応機構により、少ない精錬剤添加量で高い脱燐効率を得るには、特に、反応サイトである火点への気体酸素の供給方法を適正化すること、具体的には、気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さ（気体酸素供給速度と上吹きランスの構成及び使用条件から計算される理論上の凹み深さ）を最適範囲に制御することが好ましいことが判った。
ここで、気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さが小さすぎる、すなわち気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けが弱すぎると、火点外でスラグのフォーミングが発生し、このフォーミングしたスラグが気体酸素ジェットの流れを妨げるため、気体酸素の火点への供給が低下し、脱燐効率の向上には不利な条件となる。また、火点への酸素の供給が不安定になるため、脱燐に必要な酸素が安定的に供給されなくなり、脱燐効率のばらつきが大きくなるとともに、３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５が分解し、復燐が生じてしまう。
【００６９】
一方、気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さが大きすぎる、すなわち気体酸素又は気体酸素と精錬剤の吹き付けが強すぎると、火点内での酸素密度が高くなりすぎ、発生するＦｅＯに対応するＰがメタルから十分に供給されなくなる。この結果、余剰分のＦｅＯにより脱炭が進行してしまい、この場合も脱燐効率の向上には不利な条件となる。
気体酸素の吹き付け又は気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬは、下記（７）式により定義することができる。
Ｌ＝ＬＯ×ｅｘｐ｛（−０．７８×ＬＨ）／ＬＯ｝ … （７）
ＬＯ＝６３×｛（ＦＯ ２／ｎ）／ｄｔ｝２ ／ ３
但し ＬＨ：上吹きランスのランス高さ（ｍｍ）
ＦＯ ２：上吹きランスからの気体酸素供給速度（Ｎｍ３／ｈｒ）
ｎ：上吹きランスのノズル孔数
ｄｔ：上吹きランスのノズル孔径（ｍｍ）（但し、複数のノズル孔のノズル径が異なる場合は、全ノズル孔の平均孔径）
【００７０】
本実施形態では、溶銑浴面での上記凹みの深さＬを２００〜５００ｍｍに制御して脱燐処理を行う。図１１は、本発明者らが行った試験結果に基づく、溶銑浴面の凹み深さＬと脱燐効率及び脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示したもので、この試験では、転炉型容器（３４０ｔｏｎ）に保持されたＰ含有量：０．０９５〜０．１３５ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量：０．０２〜０．１５ｍａｓｓ％の溶銑に対して、気体酸素（１０〜１５Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎ）をキャリアガスとして精錬剤である粒径１ｍｍ以下の石灰粉（４〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理（処理時間：１０〜１４分間）を行った後、溶銑を脱炭用転炉に装入して脱炭吹錬を行ったものである。この脱燐処理では、ＣａＦ２添加量は１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とし、処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。石灰添加量は、上記（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰とスラグ分析値のＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
図１１（ａ），（ｂ）によると、凹み深さＬが２００〜５００ｍｍの範囲に較べ、２００ｍｍ未満、５００ｍｍ超の範囲では、上述した理由により脱燐効率が低くなり、処理後の溶銑中のＰ含有量が高くなる傾向がある。
【００７１】
本発明の第６の実施形態では、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、ＣａＦ２の添加量を１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない（すなわち、精錬剤中に不可避的不純物として含まれる以外のＣａＦ２を添加しない）条件で、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、脱燐処理終了時の溶銑温度を１３６０℃〜１４５０℃とするものである。
【００７２】
脱燐反応はＰの酸化反応であることから、従来では溶銑温度は低温の方が有利であるというのが常識となっており、また、従来では高い溶銑温度で処理を行うとスラグからメタルへの復燐を生じると考えられていた。このため従来では、１３６０℃以上の高温領域で脱燐処理を行っても溶銑中のＰ含有量を低位まで低下させることは困難であると考えられてきた。これに対して本発明者らは、本発明法において脱燐処理する溶銑中のＳｉ含有量を十分に低くし、且つＣａＦ２の添加量が少ない若しくは無添加の条件下で脱燐処理を行うと、高温処理を行ってもスラグからメタルへの復燐がほとんどなく、高い脱燐反応効率が得られることを確認した。このように高温処理を行っても復燐速度を小さくできるのは、本発明法では気体酸素によって大量のＦｅＯが生成した溶銑浴面領域に精錬剤が供給されるため、塊石灰を上置き装入する方法などに較べてＣａＯ（精錬剤）がＦｅＯと接触する面積が飛躍的に大きく、このためＦｅＯにより酸化されたＰ２Ｏ５とＣａＯが反応する効率及び速度も大きくなり、ＣａＯ−ＦｅＯ系融体が溶融している時間が短縮できるためであると考えられる。つまり、脱燐反応は瞬時に完了し、その後のスラグの溶融時間が短いため、復燐速度も小さくすることが可能となるものと考えられる。
【００７３】
図１２は、転炉型容器（３００ｔｏｎ）においてＣａＦ２を添加しない条件で溶銑の脱燐処理を行い、脱燐効率（脱燐石灰効率）に及ぼす溶銑温度（脱燐処理終了時の溶銑温度）と脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量の影響を調べたものである。なお、図１２に示す脱燐石灰効率とは、精錬剤として添加した全石灰（焼石灰）に対する脱燐に寄与した石灰の割合であり、燐酸化物は３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５として固定されることを前提として化学量論比から導出したものである。
【００７４】
この試験では、高炉溶銑を必要に応じて鋳床及び溶銑鍋内で脱珪した後、溶銑鍋内で脱硫し、この溶銑を転炉型容器に移して脱燐処理を行ったが、この際、脱燐処理される溶銑のＳｉ含有量と処理後の溶銑温度を種々変化させた。脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量は０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓｉ含有量は０．１５ｍａｓｓ％以下であり、脱燐処理により溶銑中Ｐ含有量を０．０２ｍａｓｓ％以下とした。
精錬剤としてはＣａＦ２を含まないＣａＯ主体の焼石灰のみを用いた。また、酸素源としては主に気体酸素を用い、これを上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けることにより添加し、一部について固体酸源（鉄鉱石）の添加を併用した。脱珪外酸素量は１０〜１１Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎの範囲で制御した。また、脱燐処理時間は１０〜１１分間とし、脱燐処理前の溶銑温度とスクラップ添加量を調整して、脱燐処理後の溶銑温度を制御した。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。
【００７５】
図１２において、○は石灰を上置き装入で添加するともに、脱燐処理終了時の溶銑温度を１２６０〜１３５０℃とした試験例（ａ）、▲は石灰（粒径１ｍｍ以下の石灰粉）を上記気体酸素をキャリアガスとして溶銑浴面に吹き付けるとともに、脱燐処理終了時の溶銑温度を１３６０〜１４５０℃とした試験例（ｂ）である。石灰の添加量は溶銑中のＳｉ含有量に応じて５〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎの範囲で変化させた。試験例（ｂ）では、溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とし、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰とスラグ分析値のＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
【００７６】
図１２によれば、石灰の供給方法や脱燐処理終了時の溶銑温度に拘りなく、溶銑中Ｓｉ含有量が低いほどＣａＯが２ＣａＯ・ＳｉＯ２に消費される割合が減少するため、脱燐石灰効率は上昇しているが、石灰を上置き装入により添加する方法で脱燐処理終了時の溶銑温度を１２６０〜１３５０℃とした場合（試験例（ａ））に較べ、石灰を気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付ける方法で脱燐処理終了時の溶銑温度を１３６０〜１４５０℃とした場合（試験例（ｂ））の方が、脱燐石灰効率が高くなっている。また、このような効果は、溶銑中Ｓｉ含有量が少ないほど顕著である。脱燐反応は平均論的には低温の方が有利であるが、図１２の結果は、試験例（ｂ）においては、スラグ溶融性と脱燐生成物の固定化等により復燐速度が小さくなったためであると考えられる。
図１３は、精錬剤を気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付ける方法において、脱燐効率（脱燐石灰効率）に及ぼすＣａＦ２の添加量の影響を調べたもので、図１２の試験と同様の転炉型容器を用い、精錬剤及び酸素源の添加形式及び添加量、処理時間等も図１３の試験例（ｂ）と同様とした。また、脱燐処理終了時の溶銑温度は１３６０〜１４５０℃の範囲とした。なお、ＣａＦ２は吹錬初期に上置き装入で一括添加した。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。
【００７７】
図１３によれば、ＣａＦ２の添加量が１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下になると脱燐石灰効率が向上している。ＣａＦ２はＣａＯの溶融を促進する働きがあり、ＣａＦ２を添加することでスラグの液相率が増加する。しかし、処理温度（溶銑温度）が１３６０℃以上の場合には、ＣａＦ２を添加してスラグの液相率を高めると、スラグからメタルへの復燐速度が大きくなって平衡値に容易に近づくため、脱燐石灰効率が悪化するものと考えられる。したがって、処理温度（溶銑温度）を１３６０℃以上として脱燐効率を向上させるには、ＣａＦ２の添加量を最小限（１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくは実質的に無添加）に抑える必要がある。
また、脱燐処理終了時の溶銑温度が１４５０°を超えると、スラグと平衡する溶銑中のＰ濃度値が高くなる効果の方が、溶銑を高温にしてＣａＯを溶融させる効果よりも大きくなる。このため脱燐処理終了時の溶銑温度は１４５０°以下とする必要がある。
【００７８】
以上の結果から、Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下、好ましくは０．０７ｍａｓｓ％以下、特に好ましくは０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、ＣａＦ２の添加量を１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下、若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない条件で脱燐処理を行うことにより、脱燐処理終了時の溶銑温度が１３６０〜１４５０℃という高温であっても高い脱燐効率で脱燐処理を行うことができることが判る。
そして、このように本実施形態では脱燐処理終了時に高い溶銑温度が確保できるため、後工程での熱余裕を十分に確保することができる。また、処理後の溶銑温度が高いため、スラグ中のＴ．Ｆｅを低く抑えることができ、脱燐鉄歩溜まりも向上する。
【００７９】
一般に脱燐処理前の溶銑温度は１２５０〜１３５０℃程度であるが、脱燐処理終了時の溶銑温度を調整する方法としては、通常、スクラップの溶解を行う転炉型脱燐精錬炉を用いた脱燐処理の場合には、スクラップの投入量を抑制する方法などが挙げられる。また、溶銑鍋などの鍋型容器やトーピードカーを用いた脱燐処理の場合には、焼結粉などの固体酸素源の投入量を調整する方法などが挙げられる。したがって、そのような方法で処理終了時の溶銑温度を１３６０〜１４５０℃の範囲に調整すればよい。
また、脱燐処理終了時の溶銑温度の具体的な制御方法としては、脱燐処理により発生する排ガスのガス組成分析値と排ガス温度から脱燐処理中の溶銑温度を算出し、これに基づき制御する方法が最も容易である。すなわち、この方法では、排ガスをガス組成分析してＣＯ，ＣＯ２濃度を求めるとともに、排ガス温度からガスの生成量を算出する。そしてこれらから炉内での発熱量を算出し、これに基づき溶銑温度を算出することができる。
【００８０】
本発明の第７の実施形態では、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質を供給する。
気体酸素が吹き付けられる溶銑浴面領域は、浴面に衝突した気体酸素により大量の酸化鉄が生成するため、精錬剤の滓化促進に非常に有利な条件となる。しかし一方において、気体酸素が衝突する浴面領域（特に火点）に酸化反応によって高温場が形成されてしまい、このような高温場の生成は石灰を溶融させる点に関しては有利であるが、脱燐平衡の観点からは不利に働くことになる。
【００８１】
このような問題に対して、本発明者は、気体酸素が供給される溶銑浴面領域を脱燐反応に有利な温度条件とすることができる方策について検討を行い、その結果、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質を供給することにより、気体酸素による精錬剤の滓化促進作用が阻害されることなく、気体酸素が供給される溶銑浴面領域の温度上昇が適切に抑えられ、より高い脱燐反応効率が得られることを見い出した。
【００８２】
化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質（以下「吸熱物質」という）の溶銑浴面に対する添加（供給）は、溶銑浴面に供給された気体酸素による発熱よって溶銑温度が過剰に上昇することを抑えるために行われるものであり、このため吸熱物質は気体酸素が供給された溶銑浴面領域に供給する必要がある。また、気体酸素が供給される溶銑浴面領域の中でも、特に上吹きランスによる気体酸素の吹き付けにより溶銑浴に生じる“火点”と呼ばれる領域に供給することが好ましい。この火点は気体酸素ガスジェットが衝突することにより最も高温となる溶銑浴面領域であり、気体酸素による酸化反応（ＦｅＯの生成反応）が集中し且つ気体酸素ガスジェットにより撹拌されている領域であるため、吸熱物質の添加による効果が最も顕著に得られる領域であると言える。
【００８３】
ここで、吸熱物質としては、溶銑に添加された際の化学反応又は熱分解反応若しくはその両方の反応によって溶銑の熱を奪う（吸熱する）物質であれば特別な制限はない。したがって、この吸熱物質は気体、固体のいずれでもよい。
吸熱物質として用いることができる気体としては、例えば二酸化炭素、水蒸気、窒素酸化物（ＮＯｘ）などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。これらの気体吸熱物質は溶銑浴面に供給されることにより主としてＦｅと反応し（例えば、ＣＯ２＋Ｆｅ→ＦｅＯ＋ＣＯ、Ｈ２Ｏ＋Ｆｅ→ＦｅＯ＋Ｈ２）、その際に溶銑の吸熱を行う。この結果、気体酸素によるＦｅ酸化（Ｆｅ＋１／２Ｏ２→ＦｅＯ）による発熱に対し、トータルで吸熱になるか若しくは発熱量が大幅に減少する。また、上記気体吸熱物質のなかでも、製鉄所内で多量に発生する二酸化炭素や水蒸気は入手が容易である上、熱的な効果も大きいので特に好適である。また、これらのガスに窒素等が混入することにより純度が多少低くても、脱燐処理は最終製鋼段階ではないため特に問題はない。また、供給された二酸化炭素や水蒸気が還元して生成するＣＯやＨ２は脱燐処理時の排ガスの一部として回収され、排ガスカロリーを高める効果もある。
【００８４】
また、吸熱物質として用いることができる固体としては、金属の炭酸塩、金属の水酸化物、特に好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物が挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。これらの固体吸熱物質は、溶銑浴面に供給されることにより主として熱分解反応を生じ、その際に溶銑の吸熱を行うとともに、熱分解によりＣＯ２又はＨ２Ｏを生成し、このＣＯ２又はＨ２Ｏが上述したように吸熱物質としてさらに機能するため、特に高い吸熱効果が得られる。このような金属の炭酸塩としては、ＣａＣＯ３、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２、ＭｇＣＯ３、ＮａＣＯ３、ＦｅＣＯ３、ＭｎＣＯ３、ＮａＨＣＯ３（炭酸水素ナトリウム）などが挙げられ、また金属の水酸化物としてはＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３ Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｍｎ（ＯＨ）ｎ、Ｎｉ（ＯＨ）ｎなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
【００８５】
また、これら固体吸熱物質のなかでもＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２は、入手が容易であるだけでなく、上記熱分解によりＣａＯが生成し、このＣａＯが精錬剤として機能するという大きな利点があるので特に好ましい。通常、これらの固体吸熱物質は未焼成又は半焼成の石灰石、ドロマイトの形で添加される。
なお、固体吸熱物質は、その粒度が大きすぎると熱分解等が迅速に進行しないため、平均粒径５ｍｍ以下の粉粒物であることが好ましい。
以上述べたような気体吸熱物質と固体吸熱物質を併用してもよく、また固体吸熱物質を溶銑浴面に供給する際のキャリアガスの一部又は全部として気体吸熱物質を用いてもよい。
【００８６】
吸熱物質（気体又は／及び固体）の添加方法に特別な制限はなく、上吹きランスや他のランスによる溶銑浴面への吹き付け、上置き装入（固体吸熱物質の場合のシュータなどを利用した装入）などで添加することができるが、吸熱物質を気体酸素が供給された溶銑浴面領域（特に好ましくは“火点”）に確実に供給して先に述べたような効果を得るためには、ランスにより溶銑浴面に供給すること、特に上吹きランスにより溶銑浴面に供給することが好ましい。
また、吸熱物質を上吹きランスにより溶銑浴面に供給する場合、▲１▼吸熱物質を気体酸素と混合して（固体吸熱物質の場合、気体酸素をキャリアガスとして）、同じランス孔から溶銑浴面に供給する方法、▲２▼吸熱物質と気体酸素を別々のガス供給ラインを通じてランス内に供給して別々のランス孔から溶銑浴面に供給する方法（固体吸熱物質の場合は、吸熱物質の供給には気体酸素以外のキャリアガスが用いられる）、のいずれでもよい。
【００８７】
吸熱物質を気体酸素が供給された溶銑浴面領域に確実に供給するという観点からは上記▲１▼の方法がより好ましいが、上記▲２▼の方法でも所定のランス孔を通じて供給された吸熱物質を、他のランス孔を通じて気体酸素が供給された溶銑浴面領域に供給することができる。具体的には、例えば上吹きランス先端の中央ランス孔から気体吸熱物質を供給し或いは気体酸素以外のガスをキャリアガスとして吸熱物質を供給し、この中央ランス孔の周囲の他のランス孔から気体酸素を供給するなどの形態が好ましい。キャリアガスとしてはＮ２やＡｒ等の不活性ガスが好適であり、また、後述するように気体吸熱物質（例えばＣＯ２）をキャリアガスとして用いてもよい。
また、上記▲１▼の方法では、複数のランス孔のうち、一部のランス孔からは気体酸素のみを、また他のランス孔からは吸熱物質（場合により、さらに精錬剤）を混合した気体酸素を、それぞれ溶銑浴面に供給することもできる。
さらに、上記▲１▼、▲２▼のいずれの方法においても、気体酸素又は気体酸素以外のキャリアガス若しくは気体吸熱物質に精錬剤を単独で又は吸熱物質（気体又は／及び固体）とともに混合して溶銑浴面に供給することもできる。
【００８８】
吸熱物質（気体又は／及び固体）又は吸熱物質と精錬剤を気体酸素と混合した状態で上吹きランスを通じて溶銑浴面に供給するには、例えば、上吹きランスの酸素供給ライン（ヘッダー、配管、ランス内の気体酸素流路等）の一部又は全部に吸熱物質を供給し、気体酸素と混合すればよい。
また、吸熱物質（気体又は／及び固体）又は吸熱物質と精錬剤は、上吹きランス以外の他の供給手段（例えば、他のランス）を用いて溶銑浴面に供給してもよい。上吹きランス以外のランスとしては、上吹きランスと同様に炉内の所定位置に粉粒体を供給できるものであればよく、通常、サンプリングや測温などに用いているサブランス等も炉内での冷却能が問題なければ使用できる。また、シューターや流し込み装置などの上置き投入装置でも、高温での耐用性や投入位置の精度などが問題なければ使用してよい。
【００８９】
また、上述したように気体酸素が供給される溶銑浴面領域（特に好ましくは、上述した“火点”の領域）に精錬剤を気体酸素や他のキャリアガスを用いて吹き付け（投射する）、且つこの領域に吸熱物質を直接供給することにより、脱燐反応を最も効果的に促進させることができる。この場合は、上吹きランスのランス孔から気体酸素と精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）を混合した状態で溶銑浴面に吹き付ける方法を採ることができるが、それ以外にも、例えば上吹きランスの複数のランス孔のうち、一部のランス孔から気体酸素のみを、また、他のランス孔から、必要に応じて気体酸素又は気体酸素以外のガス（例えば、窒素やＡｒなどの不活性ガス）をキャリアガスとして、精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ溶銑浴面に供給することもできる。また、この場合には、ランス先端の中央に主ランス孔を、その周囲に複数の副ランス孔を有する上吹きランスを用い、副ランス孔から気体酸素を、主ランス孔から、必要に応じて気体酸素又は上述した気体酸素以外のガスをキャリアガスとして、精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ溶銑浴面に供給することが特に好ましい。また、気体酸素の吹き付けと精錬剤及び吸熱物質の吹き付けを、異なる上吹きランスを用いて行ってもよい。但し、いずれの場合にも、上述したように精錬剤を最も効率的に滓化させるには、精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）は気体酸素とともに溶銑浴面に吹き付けられることが特に望ましい。
【００９０】
図１４（ａ）〜（ｅ）は、上吹きランスを用いた気体酸素、精錬剤及び吸熱物質の溶銑浴面への供給形態の幾つかの例を示している。このうち、図１４（ａ）は、気体酸素と精錬剤と吸熱物質（気体又は／及び固体）を混合してランス孔から供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態、図１４（ｂ）は、一部のランス孔から気体酸素と精錬剤を、他のランス孔から気体酸素と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態、図１４（ｃ）は、一部のランス孔から気体酸素以外のキャリアガスと精錬剤を、他のランス孔から気体酸素と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態、図１４（ｄ）は、一部のランス孔から気体吸熱物質と精錬剤を、他のランス孔から気体酸素と吸熱物質（気体又は／及び固体）を、それぞれ供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態、図１４（ｅ）は、一部のランス孔から気体酸素と精錬剤を、他のランス孔から気体吸熱物質又は気体吸熱物質と固体吸熱物質を、それぞれ供給する（溶銑浴面に吹き付ける）形態である。但し、気体酸素、精錬剤及び吸熱物質の溶銑浴面への供給形態はこれらに限定されない。
【００９１】
上述したように固体吸熱物質のなかでもＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２は熱分解によりＣａＯが生成し、このＣａＯが精錬剤として機能するものであり、したがって、本実施形態ではＣａＯ系の精錬剤（主として生石灰）の一部又は全部に代えて上記固体吸熱物質を供給し、この物質から生成するＣａＯを実質的な精錬剤として脱燐処理を行うこともできる。すなわち、この場合にはＣａＯ系の精錬剤の一部又は全部に代えて、気体酸素が供給される溶銑浴面領域に、精錬剤生成物質で且つ化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質として、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上（以下「精錬剤生成・吸熱物質」という）を供給するものである。
【００９２】
この方法によれば、溶銑浴面に供給された上記精錬剤生成・吸熱物質が熱分解することによって溶銑の吸熱がなされるとともに、この熱分解によって精錬剤となるＣａＯと吸熱物質となるＣＯ２又はＨ２Ｏとが生成し、このＣＯ２又はＨ２ＯがＦｅと反応してさらなる溶銑の吸熱を行うという利点が得られるとともに、気体酸素が供給される溶銑浴面領域にＣａＯ系の精錬剤と吸熱物質をともに供給したと同様の効果が得られ、これらの結果、高い脱燐反応効率を得ることができる。
【００９３】
この場合も先に述べたと同様の理由により、上記精錬剤生成・吸熱物質は気体酸素が供給される溶銑浴面領域の中でも、特に上吹きランスによる送酸により生じる“火点”と呼ばれる領域に供給することが好ましい。
上記精錬剤生成・吸熱物質は、通常、未焼成又は半焼成の石灰石、ドロマイトの形で添加される。精錬剤生成・吸熱物質は、その粒度が大きすぎると熱分解等が迅速に進行しないため、平均粒径５ｍｍ以下の粉粒物であることが好ましい。
また、上記精錬剤生成・吸熱物質は、先に述べたような気体吸熱物質と併用してもよく、また精錬剤生成・吸熱物質を溶銑浴面に供給する際のキャリアガスの一部又は全部として気体吸熱物質を用いてもよい。
【００９４】
精錬剤生成・吸熱物質の添加方法に特別な制限はなく、上吹きランスや他のランスによる溶銑浴面への吹き付け、上置き装入（シュータなどを利用した装入）などで添加することができるが、精錬剤生成・吸熱物質を気体酸素が供給された溶銑浴面領域（特に好ましくは“火点”）に確実に供給して先に述べたような効果を得るためには、ランスにより溶銑浴面に供給すること、特に上吹きランスにより溶銑浴面に供給することが好ましい。
また、精錬剤生成・吸熱物質を上吹きランスにより溶銑浴面に供給する場合、▲１▼精錬剤生成・吸熱物質を気体酸素と混合して（気体酸素をキャリアガスとして）、同じランス孔から溶銑浴面に供給する方法、▲２▼精錬剤生成・吸熱物質と気体酸素を別々のガス供給ラインを通じてランス内に供給して別々のランス孔から溶銑浴面に供給する方法（精錬剤生成・吸熱物質の供給には気体酸素以外のキャリアガスが用いられる）、のいずれでもよい。
【００９５】
精錬剤生成・吸熱物質を気体酸素が供給された溶銑浴面領域に確実に供給するという観点からは上記▲１▼の方法がより好ましいが、上記▲２▼の方法でも所定のランス孔を通じて供給された精錬剤生成・吸熱物質を、他のランス孔を通じて気体酸素が供給された溶銑浴面領域に供給することができる。具体的には、例えば上吹きランス先端の中央ランス孔から気体酸素以外のガスをキャリアガスとして精錬剤生成・吸熱物質を供給し、この中央ランス孔の周囲の他のランス孔から気体酸素を供給するなどの形態が好ましい。キャリアガスとしてはＮ２やＡｒ等の不活性ガスが好適であり、また、後述するように気体吸熱物質（例えばＣＯ２）をキャリアガスとして用いてもよい。
また、上記▲１▼の方法では、複数のランス孔のうち、一部のランス孔からは気体酸素のみを、また他のランス孔からは精錬剤生成・吸熱物質を混合した気体酸素を、それぞれ溶銑浴面に供給することもできる。
【００９６】
精錬剤生成・吸熱物質を気体酸素と混合した状態で上吹きランスを通じて溶銑浴面に供給するには、例えば、上吹きランスの酸素供給ライン（ヘッダー、配管、ランス内の気体酸素流路等）の一部又は全部に精錬剤生成・吸熱物質を供給し、気体酸素と混合すればよい。
また、精錬剤生成・吸熱物質は、上吹きランス以外の他の供給手段（例えば、他のランス）を用いて溶銑浴面に供給してもよい。上吹きランス以外のランスとしては、上吹きランスと同様に炉内の所定位置に粉粒体を供給できるものであればよく、通常、サンプリングや測温などに用いているサブランス等も炉内での冷却能が問題なければ使用できる。また、シューターや流し込み装置などの上置き投入装置でも、高温での耐用性や投入位置の精度などが問題なければ使用してよい。
精錬剤生成・吸熱物質の供給に使用する気体酸素は、純酸素ガス、酸素含有ガスのいずれでもよい。
【００９７】
以上述べた本発明法の第１〜第７の実施形態は、それぞれ単独で実施してもよいし、２つ以上の実施形態の条件（但し、第２の実施形態は精錬容器として鍋型又はトーピードカー型容器を用いる場合に限られる）を組み合わせて実施してもよいが、組み合わせる条件が多い程、本発明法の効果がより高められることは言うまでもない。
【００９８】
以上述べたように、本発明法によれば最小限の精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うことができるが、さらなる効果として、生成するスラグの性状が固相主体のものとなるため、処理後の出湯時におけるスラグ流失を適切に防止できるという大きな利点がある。
脱燐処理において脱燐反応効率が向上すると、スラグ中の燐濃度が上昇するため、脱燐処理後の出湯時（特に、転炉型容器のような出湯口を有する精錬容器からの出湯時）にメタルとともにスラグが流出しないようにすることが重要である。すなわち、燐分配Ｌｐ＝２００程度の脱燐処理を実施し、処理後の溶銑中Ｐ含有量が０．０１５ｍａｓｓ％（規格値：０．０２０ｍａｓｓ％）の場合、５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ程度のスラグが流出すると、燐が０．０１５ｍａｓｓ％分も脱炭吹錬用転炉に持ち込まれてしまうため、脱炭吹錬用転炉内でも脱燐のための石灰が必要となる。しかし、これでは溶銑予備処理本来の目的が達成できない。したがって、脱燐スラグの次工程へのスラグ流出防止が重要となる。
【００９９】
従来、転炉型容器を用いた脱燐処理後、次工程へのスラグ流出を極少化するための方法としては、（１）転炉型容器からの出湯中におけるスラグカット技術、（２）処理後にスラグ組成を制御することによりスラグの流動性を低下させる方法、（３）出湯後の取鍋からスラグを除去（除滓）する方法、などがある。
しかし、これら従来の方法は、スラグ流失を安定的に防止することができない、消耗品を使用するためコストが高い、作業に時間がかかるため溶銑温度が低下する、スラグ除去に伴い鉄歩留りが低下する、などの問題がある。
【０１００】
これに対して本発明法によれば、先に述べたように、火点を中心とする溶銑浴面領域で生成し、その外側に順次押し出されるスラグは安定な固相主体のものとなり、このため脱燐処理終了時におけるスラグは、従来の脱燐処理法で生成したスラグに較べて流動性が非常に小さく、この結果、脱燐処理終了後の出湯時（特に、転炉型容器のような出湯口を有する精錬容器からの出湯時）におけるスラグ流出を効果的に防止できる。また、先に述べたように、この効果はＣａＦ２を添加しないか若しくはＣａＦ２の添加量を１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とし、スラグの流動性の増加を抑えることで、より高めることができる。
【０１０１】
以下、本発明法によって生成されるスラグについて、出湯時にスラグ流出が防止されるメカニズムを、従来法によって生成されるスラグと比較して説明する。図１５に、転炉型容器における出湯開始時のスラグ／メタルの状態を示す。図１５（ａ）に示す従来法の場合には、スラグ塩基度を低くしたり或いはＣａＦ２を多量に添加することによりスラグを積極的に溶融させるため、スラグはフォーミングしており、スラグ厚みが増している。このため出湯時に炉を傾動していくと、初めにスラグが出湯口を通過するため、スラグ流出が不可避的に発生する。これに対して図１５（ｂ）に示す本発明法の場合には、スラグは固相主体の状態で存在しているためスラグ厚みは極めて薄く、出湯開始時に起こるスラグ流出は無視できるレベルである。
【０１０２】
図１６に、出湯末期の出湯口近傍でのスラグ／メタルの状態を示す。出湯終了直前では、メタル深さが浅くなってメタルの渦流が発生するが、図１６（ａ）に示す従来法では、この渦流にメタル上の溶融スラグが巻き込まれて流出する。これに対して図１６（ｂ）に示す本発明法の場合には、スラグは固相主体のものであるため、メタルの渦流上でスラグどうしが干渉・合体し、このためスラグがメタルの渦流に巻き込まれることはほとんどない。
【０１０３】
【実施例】
［実施例１］
高炉で出銑した溶銑を鋳床及び必要に応じて溶銑鍋内で脱珪処理し、機械撹拌を用いて溶銑鍋内で脱硫処理した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）内で脱燐処理を行った。溶銑成分はＣ：４．５〜４．７ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０１〜０．２８ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１５〜０．２５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１０〜０．１１ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００１〜０．００３ｍａｓｓ％であった。脱燐用精錬剤としては粒径１ｍｍ以下の石灰粉を用い、これをランスを介して酸素をキャリアガスとして溶銑浴面に吹き付けた。精錬剤中にはＣａＦ２は添加しなかった。吹錬時間は１０分間で一定とし、炉底からは溶銑を撹拌するため窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ供給した。石灰と酸素の原単位は溶銑中Ｓｉ含有量により変化するが、石灰、酸素とも脱珪分（ダイカルシュウムシリケート：２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するとした化学量論分）を除いた値は、それぞれ３．５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、９Ｎｍ３／溶銑ｔｏｎで一定とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表１に示す。なお、表１に示す各平均値は、５ｋｇ／溶銑ｔｏｎ〜１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜４０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ、４０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ超〜５０ｋｇ／溶銑ｔｏｎの各処理後スラグ量の範囲毎に、６〜７２ｃｈの脱燐処理での値を平均したものである。
【０１０４】
【表１】
［実施例２］
高炉から出銑した溶銑を鋳床及び必要に応じて溶銑鍋内で脱珪処理し、次いで機械撹拌を用いて溶銑鍋内で脱硫処理した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）内で脱燐処理した。脱燐処理前の溶銑中Ｐ含有量は０．１０〜０．１１ｍａｓｓ、Ｓｉ含有量は０．１５ｍａｓｓ％以下であった。この脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とし、脱燐用精錬剤としては、ＣａＯ主体の焼石灰であって、粒度２００メッシュ以下で篩ったものを使用し、ＣａＯの原単位は溶銑中Ｓｉ含有量に応じて５〜１５ｋｇ／溶銑ｔｏｎとした。
【０１０６】
この脱燐処理では、精錬剤を上吹きランスを通じて気体酸素をキャリアガスとして浴面に吹き付けることにより精錬剤と酸素源の供給（吹錬時間：１０分）を行ったが、その際、気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と精錬剤の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂが異なる種々の条件で操業を行った。また、炉底部の底吹きノズルからは撹拌用ガスとして窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの流量で溶銑中に吹き込んだ。精錬剤中にはＣａＦ２は添加せず、処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
【０１０７】
気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と精錬剤の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を図１７に示す。これによれば本発明例であるＡ／Ｂが０．３〜７の領域にあるものは脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量が目標［Ｐ］濃度である０．０１５ｍａｓｓ％以下となっており、特に脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ含有量が０．１０ｍａｓｓ％以下の場合には、低Ｐ規格である［Ｐ］≦０．０１０ｍａｓｓ％が安定して達成されている。また、Ａ／Ｂが１．２〜２．５の領域にあるものは特に低位の［Ｐ］が得られており、この領域において最も高い脱燐反応効率が得られることが判る。
これに対して、Ａ／Ｂが０．３未満及び７超の領域にあるものは、いずれも脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量が目標［Ｐ］濃度である０．０１５ｍａｓｓ％以下に達していない。
【０１０８】
［実施例３］
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪処理した後、これを溶銑鍋に受銑してこの溶銑鍋内で脱珪処理し、排滓した後、同溶銑鍋を脱燐ステーションへ移動して、脱燐処理を行った。
脱燐処理では、上吹きランスを通じて気体酸素をキャリアガスとして石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランスを通じて石灰粉を溶銑中に吹き込んだ。また、比較例では、上吹きランスによる石灰粉の吹き付けは行わず、浸漬ランスを通じて石灰粉を溶銑中に吹き込んだ。いずれも、処理時間は２０分とした。処理後スラグ量は２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例については、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１３００〜１３２０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表２に示す。
【０１０９】
【表２】
［実施例４］
高炉で出銑した溶銑を鋳床及び必要に応じて溶銑鍋内で脱珪処理し、機械撹拌を用いて溶銑鍋内で脱硫処理した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）内で脱燐処理を行った。この脱燐処理では、処理前後での溶銑温度を１２５０〜１３５０℃とし、上吹きランスを通じて気体酸素を溶銑浴面に吹き付けるとともに、▲１▼上記気体酸素をキャリアガスとして粒径１ｍｍ以下の石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付ける、▲２▼粒径１〜３ｍｍの石灰（精錬剤）を上置き装入する、のいずれかの方法で精錬剤の添加を行った。転炉型容器の炉底から窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの供給量で吹き込んで溶銑を撹拌しながら、９分間の脱燐処理を行った。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例については、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表３に示す。
【０１１１】
【表３】
［実施例５］
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪処理した後、これを溶銑鍋に受銑してこの溶銑鍋内で脱珪処理し、排滓した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）に溶銑を装入した。
脱燐処理では、上吹きランスを用いて酸素ガスをキャリアガスとして石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付けるとともに、一部の実施例では塊状石灰の上置き装入を併せて行った。また、比較例では、上吹きランスを通じた石灰粉の吹き付けを行わず、塊状石灰を上置き装入で添加した。各実施例とも転炉型容器の炉底から窒素ガスを０．０７〜０．１２Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの供給量で吹き込み、８〜１４分間の脱燐処理を行った。この脱燐処理では、処理前後での溶銑温度を１２５０〜１３５０℃とし、処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例では、溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表４〜表７に示す。
【０１１３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
［実施例６］
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪処理した後、これを溶銑鍋に受銑してこの溶銑鍋内で脱珪処理し、排滓した後、転炉型容器（３００ｔｏｎ）に溶銑を装入し、脱燐処理を行った。この脱燐処理では、上吹きランスを通じて気体酸素を溶銑浴面に吹き付けるとともに、▲１▼上記気体酸素をキャリアガスとして粒径３ｍｍ以下の石灰粉（精錬剤）を溶銑浴面に吹き付ける、▲２▼塊石灰（精錬剤）を上置き装入する、のいずれかの方法で精錬剤の添加を行った。転炉型容器の炉底から窒素ガスを０．１Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの供給量で吹き込んで溶銑を撹拌しながら、１０〜１１分間の脱燐処理を行った。また、脱燐処理前の溶銑温度とスクラップ添加量を調整して、脱燐処理終了時の溶銑温度を制御した。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例については、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰とスラグ分析値のＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表８に示す。
【０１１８】
【表８】
［実施例７］
高炉から出銑された溶銑を鋳床で脱珪処理した後、これを溶銑鍋に受銑してこの溶銑鍋内で脱珪処理し、排滓した後、脱燐処理用の転炉型容器（３００ｔｏｎ）に溶銑を装入し、脱燐処理を行った。この脱燐処理では、上吹きランスを通じて気体酸素をキャリアガスとして粒径１ｍｍ以下の石灰粉（精錬剤）と吸熱物質を溶銑浴面に吹き付けた。吸熱物質はＣａＣＯ３又はＣａ（ＯＨ）２（いずれも粒径１ｍｍ以下）を用い、予め石灰粉と所定の割合になるように混合した。転炉型容器の炉底から窒素ガスを０．１Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの供給量で吹き込んで溶銑を撹拌しながら、１０〜１１分間の脱燐処理を行った。また、脱燐処理前の溶銑温度とスクラップ添加量を調整して、脱燐処理終了時の溶銑温度を制御した。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。本発明例については、石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。処理後スラグ量は、添加石灰とスラグ分析値のＣａＯ濃度のマスバランスから計算した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表９に示す。
【０１２０】
【表９】
［実施例８］
高炉から出銑された溶銑を溶銑鍋で脱珪処理した後、排滓してから転炉型容器（３００ｔｏｎ）に溶銑を装入し、脱燐処理を行った。この脱燐処理では、転炉型容器の炉底部から約０．１Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎの撹拌ガス（窒素）を吹き込んで溶銑を攪拌しつつ、上吹きランスを用いて浴面上方から気体酸素、石灰粉（ＣａＯ系精錬剤）及び気体吸熱物質を溶銑浴面に供給した。なお、精錬剤中にはＣａＦ２は添加しなかった。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
上吹き送酸ランスは、ランス孔として１つ中心孔と３つの周囲孔を有するものを用いた。
【０１２２】
石灰粉は粒径３ｍｍ以下のものを用い、これを切り出し装置から気体酸素をキャリアガスとして切り出し、配管内を搬送して上吹きランスに供給し、中心孔から気体酸素とともに溶銑浴面に供給されるようにした。一方、別の配管ラインを通じて気体酸素を上吹きランスに供給し、周囲孔から溶銑浴面に供給されるようにした。トータルの送酸量は１．５Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎとした。
上記両方の気体酸素ラインにはそれぞれ所定濃度になるように気体吸熱物質を添加した。この気体吸熱物質としては二酸化炭素と水蒸気を用い、気体酸素に対する混合比を１０〜４０体積％（酸素ガス１００に対する外数）とした。
なお、比較例では上吹きランスから気体酸素を溶銑浴面に供給するとともに、塊石灰（ＣａＯ系精錬剤）を上置き装入した。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表１０に示す。
【０１２３】
【表１０】
［実施例９］
高炉溶銑を取鍋内で脱珪処理した後、排滓し、引き続き取鍋内で脱燐処理を行った。この脱燐処理では、１本の浸漬ランスから溶銑中に毎分３Ｎｍ３の窒素を吹き込んで溶銑を撹拌しつつ、上吹きランスを用い浴面上方から気体酸素と石灰粉（ＣａＯ系精錬剤）、吸熱物質を下記▲１▼〜▲４▼のいずれかの形態で供給した。なお、精錬剤中にはＣａＦ２は添加しなかった。処理後スラグ量は３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とした。溶銑浴面に吹き付けられる石灰の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）との比Ａ／Ｂは１．７とした。石灰添加量は、先に述べた（５）式及び（６）式で規定される石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した範囲内となるようにした。また、気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬ（先に述べた（７）式で定義されるＬ値）は、２００〜５００ｍｍの範囲内に制御した。なお、脱燐処理前後での溶銑温度は１２５０〜１３５０℃とした。処理後スラグ量は、添加石灰量とスラグ中のＣａＯ濃度（スラグ分析値）とのマスバランスから計算した。
▲１▼ 本発明例：上吹きランスで気体酸素、石灰粉、ＣＯ２を供給する。
▲２▼ 本発明例：上吹きランスで気体酸素、石灰粉、ＣａＣＯ３（石灰石）又はＣａ（ＯＨ）２（消石灰）を供給する。
▲３▼ 本発明例：上吹きランスで気体酸素、石灰粉、ＣＯ２、ＣａＣＯ３（石灰石）を供給する。
▲４▼ 本発明例：上吹きランスで気体酸素、ＣａＣＯ３（石灰石）又はＣａ（ＯＨ）２（消石灰）を供給する。
【０１２５】
石灰粉、ＣａＣＯ３（石灰石）、Ｃａ（ＯＨ）２は粒径１ｍｍ以下のものを用い、これらを切り出し装置から気体酸素をキャリアガスとして切り出して配管内を搬送するとともに、上吹きランス入口で他の配管を通じて供給された気体酸素と合流させ、上吹きランス先端の３つのランス孔から気体酸素噴流とともに浴面に供給した。トータルの送酸量は毎時６０００Ｎｍ３とした。
ＣＯ２については、気体酸素に対する混合比を２５体積％（気体酸素１００に対する外数）とした。また、石灰粉、ＣａＣＯ３（石灰石）、Ｃａ（ＯＨ）２はＣａＯ換算量で毎分７０〜８０ｋｇとなるよう添加した。
なお、比較例では上吹きランスを通じて溶銑浴面に気体酸素を供給するとともに、浸漬ランスを通じて石灰粉を溶銑中にインジェクションした。
各実施例の結果を、脱燐処理条件とともに表１１に示す。
【０１２６】
【表１１】
【発明の効果】
以上述べた本発明法によれば、多量のＣａＦ２を添加することなく且つ少ない精錬剤添加量で効率的な脱燐処理を行うことができ、これによりスラグ発生量も極力低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱燐処理後のスラグ量と溶銑中のＰ含有量との関係を示すグラフ
【図２】脱燐処理前の溶銑中のＳｉ含有量と脱燐処理後のスラグ量との関係を示すグラフ
【図３】転炉型容器を用いた本発明法の一実施状況を示す説明図
【図４】本発明法の第２の実施形態において、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合と必要石灰量との関係を示すグラフ
【図５】本発明法の第２の実施形態において、精錬剤の全量を上吹きランスを通じた溶銑浴面への吹き付けと浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じた溶銑中への吹き込みにより添加する場合において、上吹きランスを通じた精錬剤添加量の精錬剤全添加量に対する割合と脱燐率との関係を示すグラフ
【図６】本発明法の第２の実施形態の実施状況の一例を示す説明図
【図７】本発明法の第３の実施形態と従来法について、脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量が０．０１２ｍａｓｓ％となるために必要なＣａＯ原単位と脱燐効率との関係を示すグラフ
【図８】本発明法の第４の実施形態と従来法について、溶銑中Ｓｉ含有量と必要石灰量との関係を示すグラフ
【図９】本発明法の第４の実施形態と従来法について、脱燐用の必要石灰量及び石灰効率ηｃａｏと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示すグラフ
【図１０】本発明法の第４の実施形態において、上吹きランスから溶銑浴面に吹き付けられる石灰量Ｘと脱Ｐ用の石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐとの比Ｘ／Ｗｃａｏ＿Ｐと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示すグラフ
【図１１】本発明法の第５の実施形態において、気体酸素又は気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬと脱燐効率及び脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示すグラフ
【図１２】本発明法の第６の実施形態において、ＣａＦ２無添加の脱燐処理における、溶銑中Ｓｉ含有量及び脱燐処理後の溶銑温度と脱燐石灰効率とのの関係を示すグラフ
【図１３】本発明法の第６の実施形態において、脱燐処理後の溶銑温度１３６０〜１４５０℃の脱燐処理における、ＣａＦ２添加量と脱燐石灰効率との関係を示すグラフ
【図１４】本発明法の第７の実施形態において、上吹きランスを用いた気体酸素、精錬剤及び吸熱物質の溶銑浴面への供給形態例を示す説明図
【図１５】転炉型容器を用いた従来法と本発明法において、出湯開始時のスラグ／メタルの状態を模式的に示す説明図
【図１６】転炉型容器を用いた従来法と本発明法において、出湯末期の出湯口近傍でのスラグ／メタルの状態を模式的に示す説明図
【図１７】本発明法の第１の実施形態の実施例における、気体酸素の供給速度ＡとＣａＯ系精錬剤の供給速度Ｂとの比Ａ／Ｂと脱燐処理後の溶銑中Ｐ含有量との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１…転炉型容器、２…上吹きランス、３…底吹きノズル、４…溶銑鍋、５…浸漬ランス
Claims (33)
- 溶銑を保持した容器内に酸素源とＣａＯ源である精錬剤を添加して、溶銑予備処理である脱燐処理を行うことにより低燐溶銑を製造する方法において、
上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、処理後スラグ量を３０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることを特徴とする低燐溶銑の製造方法。 - 上吹きランスから供給される精錬剤のうちの少なくとも一部が、気体酸素が吹き付けられる溶銑浴面領域に吹き付けられることを特徴とする請求項１に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 上吹きランスから供給される精錬剤のうちの少なくとも一部が、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に吹き付けられることを特徴とする請求項２に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 精錬剤のうちの少なくとも一部を、気体酸素をキャリアガスとして溶銑浴面に吹き付けることを特徴とする請求項２又は３に記載の低燐溶銑の製造方法。
- Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の低燐溶銑の製造方法。
- Ｓｉ含有量が０．０７ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の低燐溶銑の製造方法。
- Ｓｉ含有量が０．０３ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して脱燐処理を行うことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 処理後スラグ量を２０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 処理後スラグ量を１０ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下とすることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（１）式を満足することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載の低燐溶銑の製造方法。
０．３≦Ａ／Ｂ≦７ … （１） - 溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤のＣａＯ換算の供給速度Ｂ（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）と、溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素の供給速度Ａ（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）とが下記（２）式を満足することを特徴とする請求項１０に記載の低燐溶銑の製造方法。
１．２≦Ａ／Ｂ≦２．５ … （２） - 溶銑を保持する容器として鍋型又はトーピードカー型の容器を用い、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けるとともに、浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じて粉体を含む気体を溶銑中に吹き込むことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じて溶銑中に吹き込まれる粉体が精錬剤の一部であることを特徴とする請求項１２に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けられる気体酸素量が０．７Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ以下であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 脱燐処理で添加される精錬剤量の８０ｍａｓｓ％以上を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けることを特徴とする請求項１２、１３又は１４に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 実質的に精錬剤の全量を、上吹きランスを通じた溶銑浴面への吹き付けと浸漬ランス又は／及び吹き込みノズルを通じた溶銑中への吹込みにより添加するとともに、上吹きランスを通じた精錬剤の添加量を、精錬剤の全添加量の２０〜８０ｍａｓｓ％とすることを特徴とする請求項１２、１３、１４又は１５に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 溶銑浴面に吹き付けられる精錬剤の供給速度と気体酸素の供給速度が下記（３）式及び（４）式の条件を満足するよう、脱燐処理を行うことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６に記載の低燐溶銑の製造方法。
（Ｃ１／Ｄ１）＞（Ｃ２／Ｄ２） …（３）
Ｃ１＞Ｃ２ …（４）
但し Ｃ１：脱燐処理前期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｃ２：脱燐処理後期におけるＣａＯ換算での精錬剤供給速度の平均値（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ１：脱燐処理前期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ）
Ｄ２：脱燐処理後期における気体酸素供給速度の平均値（Ｎｍ３／ｍｉｎ／溶銑ｔｏｎ） - 脱燐処理期間中、ＣａＯ換算での精錬剤供給速度と気体酸素供給速度を連続的又は／及び段階的に変化させることを特徴とする請求項１７に記載の低燐溶銑の製造方法。
- Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けて脱燐処理を行うとともに、該脱燐処理においては、精錬剤として、下記（５）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）と下記（６）式で求められる石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉ（ｋｇ／溶銑ｔｏｎ）を合計した量の石灰を添加することを特徴とする請求項１、２、３、４、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７又は１８に記載の低燐溶銑の製造方法。
Ｗｃａｏ＿Ｐ＝（溶銑［Ｐ］−目標［Ｐ］）×（１０／６２）×５６×３／ηｃａｏ …（５）
但し 溶銑［Ｐ］：脱燐処理前の溶銑中Ｐ濃度（ｍａｓｓ％）
目標［Ｐ］：目標とする脱燐処理後の溶銑中Ｐ濃度（ｍａｓｓ％）
ηｃａｏ（石灰効率）＝０．５〜１
Ｗｃａｏ＿Ｓｉ＝溶銑［Ｓｉ］ ×（１０／２８）×５６×２ …（６）
但し 溶銑［Ｓｉ］：脱燐処理前の溶銑中Ｓｉ濃度（ｍａｓｓ％） - 石灰量Ｗｃａｏ＿Ｐ（但し、ηｃａｏ＝１で求められるＷｃａｏ＿Ｐ）の８０ｍａｓｓ％以上の石灰を上吹きランスを通じて溶銑浴面に吹き付けることを特徴とする請求項１９に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 石灰量Ｗｃａｏ＿Ｓｉに相当する精錬剤として、石灰粉、塊焼石灰、塊石灰石、未反応ＣａＯを含む製鉄スラグの中から選ばれる１種以上を用いることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 下記（７）式により定義される、気体酸素の吹き付け又は気体酸素をキャリアガスとする精錬剤の吹き付けにより溶銑浴面に生じる凹みの深さＬを２００〜５００ｍｍに制御することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１に記載の低燐溶銑の製造方法。
Ｌ＝ＬＯ×ｅｘｐ｛（−０．７８×ＬＨ）／ＬＯ｝ …（７）
ＬＯ＝６３×｛（ＦＯ ２／ｎ）／ｄｔ｝２ ／ ３
但し ＬＨ：上吹きランスのランス高さ（ｍｍ）
ＦＯ ２：上吹きランスからの気体酸素供給速度（Ｎｍ３／ｈｒ）
ｎ：上吹きランスのノズル孔数
ｄｔ：上吹きランスのノズル孔径（ｍｍ）（但し、複数のノズル孔のノズル径が異なる場合は、全ノズル孔の平均孔径） - ＣａＦ２の添加量を２ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない条件で脱燐処理を行うことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１又は２２に記載の低燐溶銑の製造方法。
- Ｓｉ含有量が０．１５ｍａｓｓ％以下の溶銑に対して、ＣａＦ２の添加量を１ｋｇ／溶銑ｔｏｎ以下若しくはＣａＦ２を実質的に添加しない条件で、上吹きランスを通じて気体酸素と少なくとも一部の精錬剤を溶銑浴面に吹き付けることにより脱燐処理を行うとともに、脱燐処理終了時の溶銑温度を１３６０℃〜１４５０℃とすることを特徴とする請求項１、２、３、４、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１又は２２に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 気体酸素が供給される溶銑浴面領域に化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質を供給することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３又は２４に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質の少なくとも一部を、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に供給することを特徴とする請求項２５に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質が、二酸化炭素、水蒸気、窒素酸化物、金属の炭酸塩、金属の水酸化物の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質が、熱分解によりＣＯ２又はＨ２Ｏを発生する金属の炭酸塩、熱分解によりＣＯ２又はＨ２Ｏを発生する金属の水酸化物の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２７に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質が、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２８に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 気体酸素が供給される溶銑浴面領域に、ＣａＯ源である精錬剤の一部又は全部に代えて、精錬剤生成物質で且つ化学反応又は／及び熱分解反応により溶銑の熱を吸熱する物質として、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上を供給することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３又は２４に記載の低燐溶銑の製造方法。
- ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の中から選ばれる１種以上の少なくとも一部を、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に供給することを特徴とする請求項３０に記載の低燐溶銑の製造方法。
- Ｐ含有量が０．１０ｍａｓｓ％以上の溶銑を、粗鋼で要求されるＰ含有量（鋼の成分規格値）以下に脱燐精錬することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０又は３１に記載の低燐溶銑の製造方法。
- 脱燐処理後の溶銑中のＰ含有量が０．０１０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項３２に記載の低燐溶銑の製造方法。
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