JP2005139545A - 溶銑の脱燐方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶銑予備処理に際して、溶銑温度の降下を抑制できるばかりでなく、脱燐酸素効率も従来より向上可能な溶銑の脱燐方法を提供する。
【解決手段】処理容器内に保持した溶銑３中に、浸漬ランス１を介して固体酸化剤を含む粉状のフラックス２を搬送ガスと共に吹込む溶銑の脱燐方法を改良した。改良の内容は、前記浸漬ランス以外にも、少なくとも１本以上の別ランス５を該溶銑中に浸漬し、該別ランスの先端出口を前記浸漬ランスから吹き込まれた前記フラックス及び搬送ガスの浮上領域４に向け、酸素含有ガス６を溶銑中に吹き込む。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶銑の脱燐方法に係わり、特に、高速、且つ高効率で溶銑から脱燐する所謂「溶銑の予備処理技術」に関する。

製鋼工程においては，転炉での負荷軽減（製鋼スラグ発生量の低減）、製鋼トータルコストの削減等を図るため、転炉で脱炭吹錬する前に、溶銑の含有する珪素（記号：Ｓｉ），燐（記号：Ｐ）を予め酸化剤、精錬剤等（以下、フラックスという）を用いて除去する技術（溶銑予備処理という）が普及している。そして、かかる溶銑予備処理は、処理容器に転炉を用いて脱燐吹錬したり、溶銑鍋あるいは混銑車（以下、トピード・カー）を用いて前記フラックスを溶銑中に吹き込む（インジェクションともいう）することで行われる。

このうち、溶銑鍋やトピート・カーに保持した溶銑へフラックスをインジェクションする溶銑の脱燐処理は、溶銑中へ浸漬したランス（以下、浸漬ランスという）を介し搬送ガスを利用して粉体状の石灰及び酸化鉄含有物質からなるフラックスを吹込む方式が一般的である。この方式は、転炉を用いた脱燐方法に比べ、（ａ）設備費、ランニング・コストが安価である、（ｂ）酸化鉄を使用しているので、鉄歩留の向上が期待できる等の利点を有する。その反面、（イ）フリーボード（処理容器内の溶銑浴面上の空間）が小さいという制約があり、溶銑への酸素供給速度の増加が難しく、脱燐速度が遅い、（ロ）酸化鉄の溶銑中での分解反応により、溶銑の温度降下量が大きい等の問題点を有する。

これら問題点のうち、（イ）については、溶銑中に添加された前記精錬剤の脱燐反応への利用効率（以下、脱燐酸素効率と称する）が低位にあり、酸素供給速度を増加させても、脱燐速度の向上には至らない。さらに、酸素供給速度を増加させると、溶銑が飛散する所謂「スピッティング」が増加し、別の操業上の問題となる。また、（ロ）の溶銑温度の降下量が大きいことは、脱燐処理中の酸化鉄の分解反応を抑制し、処理の経過に従って脱燐速度が低下したり、次工程である転炉吹錬での熱余裕を低下させ、スクラップ投入量の低下を招く等、精錬機能及び精錬効率を著しく低下するという問題を生じる。

そこで、これらの問題を解決するには、前記フラックスの脱燐反応への利用効率、すなわち脱燐反応効率の向上及び脱燐処理中の溶銑温度降下量の低減等が必要であり、従来より種々の対策技術が開示されている。

ここで、脱燐酸素効率（η（ｏ２））は、以下の式にて定義する。
脱燐酸素効率（η（ｏ２））＝（溶銑が含有する燐と反応した酸素量）／（（固体酸化剤中の気体酸素換算量）＋（気体酸素ガス量） ..（１）
つまり、
＝［（脱燐量（ΔＰ［％Ｐ］））÷１００×１０００／３１×５÷４×２２．４÷（処理時間ｔ（ｍｉｎ））］／［Ｑｏｆ＋Ｑｏ２］
なお、分子、分母の単位は、いずれもｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔである。

例えば、処理容器へのフラックス・インジェクション方式による溶銑の脱燐処理では、溶銑中へ吹込まれたフラックスの大部分が精錬剤の浮上途中で反応する。そこで、脱燐反応効率を向上させる対策の一つとして、溶銑の浴内を浮上中のフラックスと溶銑との接触面積を増大させることが考えられる。具体的には、溶銑内に浸漬した浸漬ランスの上方にカス吹込み用の補助ランスを別途配し、前記浸漬ランスを介して浴中に供給されたフラックスを補助ランスからのガスによって溶銑内に分散させ、フラックスと溶銑との接触面積を増大して、脱燐反応を促進させる技術が提案されている（特許文献１参照）。また、溶銑温度の降下量低減手段としては、溶銑の浴面上方からの気体酸素含有ガスの供給等が挙げられる。フラックス・インジェクション時に溶銑浴面上に別途配した上吹きランスから酸化性ガスを上吹きして、脱炭反応熱及び脱燐中に生成したＣＯガスの２次燃焼熱を促進し、溶銑の温度降下量を抑制する方法である（例えば、特許文献２，３参照）。さらに、浸漬ランスを二重管とし、ランスの途中に酸素ガスを吹き出すノズルを設け、酸素ガスを浴面上に浮遊するスラグ中へ吹込み、スラグ中の粒鉄及びスラグ／メタル界面より生成するＣＯガスを燃焼させて、溶銑への熱供給を行う技術も開示されている（特許文献４参照）。

加えて、本出願人は、先に、浸漬ランス１本あたりの酸化剤の供給速度を増加させずに、該浸漬ランスを複数本利用して溶銑中にフラックスを供給すれば、脱燐酸素効率を低下させずに脱燐速度が向上できることを見出し、複数本の浸漬ランスを用いての脱燐技術を提案している（例えば、特許文献５，６及び７参照）。
特許第２５９６５５６号公報 特開平３−２４２１４号公報 特開平４−２８０９０９号公報 特開平９−４１０１５号公報 特開２００２−６９５１９号公報 特開２００２−１４６４２３号公報 特開２００２−２２０６１４号公報

しかしながら、上記したような従来技術を実施しても、いまだ、脱燐反応効率の向上、及び溶銑温度降下量抑制の両方を達成するには至っていない。特許文献２あるいは３記載の技術では、ＣＯガスの２次燃焼が溶銑の浴面上方の気相領域で起きるため、発生した燃焼熱の大部分が排ガスヘ移行するか、あるいは耐火物への輻射となり、溶銑への着熱効率が悪いばかりでなく、容器耐火物への負荷が大きいからである。また、特許文献４記載の技術では、スラグの熱伝導率が溶銑のそれ比べて非常に低いので、スラグ中の粒鉄が少量の場合には、熱付加の効果が小さい。さらに、特許文献１及び４に開示されたランスを使用する場合、一本のランスで処理を実施するため、ランスの形状が複雑となり、溶銑顕熱、２次燃焼熱等の酸化反応熱によって、補助ガスを噴出するノズルの溶損が激しくなる可能性が大きい。その結果、主ノズルが健全であってもランス交換が必要となり、ランス寿命が低下して処理コストの増大を招く。加えて、ランスが１本であるがために、補助ガスを噴射するノズルの浸漬深さを自由に変更できない欠点も有する。

さらに加えて、本出願人が先に提案した特許文献５，６及び７記載の技術によれば、複数の浸漬ランスから酸化剤を含むフラックスを供給して脱燐酸素効率を高位に維持したまま、該フラックスの供給速度を増すことができ、確かにある程度の脱燐速度の向上が達成できた。しかしながら、酸化剤として酸化鉄を使用することによる溶銑の温度降下は依然として無視できない問題として残っている。

本発明は、かかる事情に鑑み、溶銑予備処理に際して、溶銑温度の降下を抑制するばかりでなく、脱燐酸素効率も従来より向上可能な溶銑の脱燐方法を提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため、溶銑の脱燐反応効率の向上及び脱燐処理中における溶銑温度の降下量低減の両方を同時に解決することに着眼し、鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。

すなわち、本発明は、処理容器内に保持した溶銑中に、浸漬ランスを介して固体酸化剤を含む粉状のフラックスを搬送ガスと共に吹込む溶銑の脱燐方法において、前記浸漬ランス以外にも、少なくとも１本以上の別ランスを該溶銑中に浸漬し、該別ランスの先端出口を前記浸漬ランスから吹き込まれた前記フラックス及び搬送ガスの浮上領域に向け、酸素含有ガスを溶銑中に吹き込むこと特徴とする溶銑の脱燐方法である。

この場合、前記別ランスを介して溶銑中に吹き込まれる酸素含有ガス中の酸素ガス流量と前記搬送ガスに含まれる酸素ガス流量との合計気体酸素量と、前記浸漬ランスを介して吹き込まれた前記フラックス中固体酸素剤の気体酸素量とが、下記関係を満足していることが好ましい。

３≦α≦３０
α＝Ｑｏ₂／（Ｑｏ₂＋Ｑｏｆ）×１００
Ｑｏ₂＝Ｑｏｍ＋Ｑｏａ
ここで、
Ｑｏｆ：前記フラックス中に含まれる固体酸化剤中の気体酸素換算量（ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔ）
Ｑｏ₂：前記搬送ガス中の酸素ガス流量と前記別ランスを解して吹き込む酸素含有ガス中の酸素ガス流量との総和（ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔ）
Ｑｏｍ：前記浸漬ランスの搬送ガスとして該溶銑に吹込む酸素ガス流量（ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔ）
Ｑｏａ：前記浸漬ランス以外に浸漬させた別ランスから該溶銑に吹込む酸素ガス流量（ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔ）
また、前記別ランスの浸漬深さを、脱燐処理の進行度に応じて変更したり、あるいは
前記別ランスの浸漬深さを、脱燐処理の後半において前半よりも深くするのが良い。

さらに、前記別ランスの構造を２重管構造とし、その内管より酸素含有ガスを、内管と外管との隙間より非酸化性ガスを吹き込み、前記別ランスの内管から吹き込む酸素含有ガスの流量Ｑｏａ及び前記別ランスの内管と外管との隙間より吹き込む非酸化性ガスの流量Ｑｃ間の関係が
０．６≦Ｑｏａ／Ｑｃ≦２．０
を満たすように調整することが望ましい。

本発明によれば、溶銑の温度降下量が少なく、鉄歩留の高い状態で溶銑の脱燐速度が向上するようになる。その結果、高効率で高速の脱燐処理が可能となり、操業コストの低減、処理時間の短縮、脱燐処理量の増加が達成される。

以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。

一般的に、溶銑中の各成分（炭素［Ｃ］，珪素［Ｓｉ］，マンガン［Ｍｎ］，燐［Ｐ］）の酸化反応並びにスラグ中若しくはフラックス中の固体酸化剤（以下、酸化鉄で代表させる）の還元反応は、同時に進行する所謂「競合反応」と考えられている。また、その時の脱燐反応は、メタル／スラグ両相内での物質移動を律速段階として進行すると考えられている。脱燐反応の反応式及び反応速度式を（２）〜（４）式として以下に示す。

２［Ｐ］＋５［Ｏ］＝（Ｐ₂Ｏ₅） ……（２）
ここで，［Ｐ］：メタル中の燐，［Ｏ］：溶銑中酸素（酸素ガス，あるいは酸化鉄から）、（Ｐ₂Ｏ₅）：スラグ中のＰ₂Ｏ₅

ここで、Ａ：反応界面積，Ｖ_m：メタルの体積，ρ_m：メタルの密度，［％Ｐ］：メタルの燐濃度，（％Ｐ）：スラグの燐濃度，ｋ_p：総括反応速度定数，ｋ_m：メタル側物質移動係数，ｋ_s：スラグ側物質移動係数，Ｌ_p：平衡燐分配比
（２）式より、脱燐反応を進行させるには、Ｌ_p：平衡燐分配比の増加及びメタル，スラグの物質移動係数の増大が必要である。また、溶銑鍋やトピード・カー等の処理容器に保持した溶銑へ粉体状のフラックスを吹き込む方式の場合には、反応の大部分は、フラックスの溶銑浴内の浮上途中で行なわれていると考えられている。この場合には、溶銑内に吹込まれたフラックスに含まれる酸化鉄の溶銑浴内浮上途中での還元反応速度は、（５）式のように示される。

ここで、Ｋｏ：速度定数、（％Ｆｅ_tＯ）：フラックスの酸化鉄濃度、Ｑ_s：フラックスの吹き込み速度（ｋｇ／ｍｉｎ）、Ｔ：温度（Ｋ）、Ｒ：気体定数、ｆ（Ｑ_flux）は、フラックス粒子の凝集率に相当する項で吹込み速度の関数で示される。

上記（２）〜（５）式より、吹き込まれる際のフラックス浮上領域において酸化鉄からの酸素放出量が大きいほど、平衡燐分配比Ｌ_p、総括反応速度定数ｋ_pが大きくなり、脱燐反応が促進すると言える。

しかしながら、フラックスを溶銑中に吹込むと、該フラックスの顕熱及び固体酸化鉄の分解反応のために、反応の進行につれ溶銑温度は低下する。固体酸化鉄からの酸素放出量は、（５）式からも明らかなように、高温ほど多くなるため、脱燐処理の後半では酸素供給速度は低下し、脱燐反応速度は低下すると考えられる。一方、フラックスの浮上領域における溶銑中の酸素濃度（ａｏ）は、図２に示されるように、浸漬ランスの吹き込み口近傍では高いが、吹込み口の上方では酸素濃度が低下していく傾向が見られる。すなわち、フラックスの浮上領域では、フラックスが溶銑内を上昇していくにつれて脱燐反応速度が低下する、若しくは復燐すると推定される。

発明者らは、以上の検討に基づき、脱燐反応の促進及び溶銑温度の降下抑止には、気体酸素ガスを有効に用いるのが良いと考え、図１に概念を示すような本発明を創案したのである。

これにより、浸漬ランス１より吹込まれたフラックス２が溶銑３中を浮上する領域４に酸素含有ガス５を新たに添加することで、フラックス２の浮上領域４における溶銑中酸素濃度を高位に保つことが可能となり、脱燐反応を促進するものと期待される。また、酸素含有ガスを使用するため、固体酸化鉄を吹込む場合に比べ顕熱が少なく、また固体酸化鉄の分解熱も小さいため、脱燐処理中における溶銑温度の降下量も抑制される。さらに、酸素含有ガスを用いると、固体酸素源だけの場合に比べて、脱炭反応が余計に進行するが、この脱炭反応熱によりスラグ中及び／又はフラックス中の固体酸化鉄の分解反応を促進させ、脱燐反応の促進、鉄歩留の向上、また脱炭反応熱自身によるさらなる溶銑温度の降下量抑制も期待できる。

そこで、発明者らは、溶銑保持能力が４トンの処理容器７を用いて、上記した創案の確認実験を行った。その実験装置を図３に模式的に示す。処理容器７に保持した溶銑３内に深く浸漬した浸漬ランス１より、固体酸化鉄を含むフラックス２を窒素ガスを搬送ガスとして吹込みつつ、先端を該浸漬ランス１と同一方向に向けた別ランス５（酸素吹き込み専用ランスともいう）を該浸漬ランス１の上方に浸漬させ、酸素含有ガス６の吹き込みを行った。実験条件を表１に示す。浸漬ランス１を介して吹き込むフラックス２には、８０質量％鉄鉱石−２０質量％石灰の混合粉末を用い、該フラックス２による酸素供給量は、気体換算で０．１３ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔとした。また、別ランス５は、２重管構造とし、内管は酸素含有ガスの吹き込みに用い、外管には、該別ランス５の冷却用ガスとしての窒素ガスを導入した。酸素含有ガスの吹き込み流量は、０．０４ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔとし、下記（６）式で定義する酸素ガス比率を２５％とした。

ここで、（５）式の右辺における「酸素ガス流量」とは、別ランス５から供給される酸素含有ガス中の酸素ガス量と、浸漬ランス１を介し搬送ガスとして溶銑３中に吹込まれる酸素ガスの量との総和である。

また、比較実験として、浸漬ランス１のみを浸漬させ、フラックス２を酸素供給量０．１３ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔで吹き込む実験（水準２）も実施した。トータルの酸素供給速度は、水準１が０．１７ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔ、水準２が０．１３ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔである。

水準１及び水準２での初期の溶銑中燐濃度からの燐濃度低下量の経時変化例を図４に示す。別ランス５を浸漬ランス１と同一方向に向けて酸素含有ガス６を吹き込んだ水準１では、トータル酸素供給速度を増加させた分だけ、脱燐速度が向上した。また、このときのフラックス原単位当たりの溶銑温度降下量（℃／（ｋｇ／ｔ））を図５に示すが、水準１では、酸素含有ガスの富化により、溶銑温度の降下量も約１．０℃／（ｋｇ／ｔ）低減した。この時のスラグ中の（％Ｔ．Ｆｅ）は、それぞれ水準１が９．８質量％、水準２が１３質量％となり、別ランス５を介して酸素含有ガス６を利用すると、スラグ中酸化鉄の還元反応が増大し、（％Ｔ．Ｆｅ）濃度が低減した。以上のことより、酸素含有ガスを用いてトータル酸素供給速度を増加させた水準１、つまり本発明に係る溶銑の脱燐方法は、溶銑の脱燐及び温度降下抑制に有利であることが確認された。

ここで、別ランス５を介して酸素含有ガス６を吹き込む場合、その吹込み位置は浸漬ランス１を介して吹き込まれた前記フラックス２及び搬送ガスが形成するフラックス浮上領域４に該別ランス５の先端を向けることが重要である。その理由は、先述のように、フラックス浮上領域４にある溶銑３の酸素ポテンシャルを高位に保ち、脱燐を促進させるからである。また、酸素含有ガスの供給により、前記フラックス浮上領域の撹拌力が増大するからでもある。これとは逆に、フラックス浮上領域以外の位置に酸素含有ガスを吹き込んだ場合には、バルクメタル（浮上面領域以外に存在する溶銑のこと）の酸素濃度が局所的に高くなり、脱炭反応が優先的に進行する条件となる。また、浸漬ランス１を介して吹き込まれる搬送ガスによる溶銑３の流動と別ランス５からの酸素含有ガスによる流動とが干渉を起こすので、溶銑浴の撹拌状況が不活発となり、脱燐に適さないものとなる。したがって、本発明では、酸素含有ガスを吹き込む別ランス５の浸漬深さｈ（ｍ）は、浸漬ランス１の浸漬深さＨｏ（ｍ）に対し、０≦ｈ＜Ｈｏとするのが望ましい。なお、浸漬深さとは、溶銑浴面から各ランス出口中心までの垂直方向の距離をいう。ｈ＞Ｈｏの場合には、先程と同様に前記バルクメタルの酸素濃度が局所的に高くなり、脱炭反応が優先的に進行し、脱燐に対して好ましくないからである。また、ｈ＝Ｈｏの場合には、各ランス出口近傍における溶銑の酸素ポテンシャルが過大となり、脱炭反応及び鉄の酸化反応が過刺に進行し、それらの反応熱により双方のランスの溶損量が増大するので、処理コストが増大する可能性がある。さらに、別ランス５を介して酸素含有ガスを溶銑３中へ吹き込む場合、その割合は、（６）式で示される酸素ガス比率をαとおくと、３≦α≦３０％とすることが望ましい。その上限値については、脱燐酸素効率と酸素ガス比率との関係を示す図６に基づいている。つまり、図６より、α＞３０％でフラックス浮上面領域の溶銑の酸素ポテンシャルが過度に高くなり、脱炭反応が増大し、脱燐酸素効率が低下することが明らかであり、このため、本発明では、酸素ガス比率を上記の範囲に制御することが好ましい。また、酸素ガス比率αの下限値については、以下の根拠に基づいて設定した。溶銑中燐の酸化反応は、先述の（２）式で示されるが、（２）式の反応は、溶銑中の酸素濃度がある特定値以下では逆方向に進行する。一方、溶銑中フラックスの浮上領域における酸素濃度の高さ方向の分布は、図１に示される通りであり、ノズル出口から離れていくほど、溶銑中酸素濃度は低下していく。したがって、フラックスの浮上過程においてある特定の高さ以下においては、復燐反応が進行すると考えられる。溶銑浴表面付近の酸素濃度（酸素活量）と酸素ガス比率との関係を図７に示す。α＜３の範囲においては、浴表面近傍の酸素ポテンシヤルが低下し、復燐反応が進行するために脱燐処理に対して好ましくない条件となっている。以上より、フラックス浮上領域の酸素濃度以下による復燐反応抑止のためには、酸素ガス比率αの範囲をα≧３とする必要がある。

本発明では、大きさが任意の前記フリーボードに対し、別ランス５の浸漬深さを変更することが可能である。該別ランス５の浸漬深さは、０≦ｈ＜Ｈｏの範囲であれば、いかなる深さであっても脱燐に対しては有効であるが、脱燐処理の進行程度により、その浸漬深さを変更するとなお効果が大きい。特に、脱燐処理後半の該別ランス５の浸漬深さを処理前半よりも深くすることがより好ましい。その理由は、以下の通りである。

脱燐処理の後半では、溶銑中の［Ｓｉ］、［Ｐ］濃度が低下するため、脱Ｓｉ及び脱燐の速度が低下し、脱炭反応が進行し易い状況になる。脱炭反応は、（７）式のように、反応生成物が気体のＣＯガスであるため、ＣＯ分圧を増加させると脱炭反応は抑制される。

［Ｃ］＋［Ｏ］＝ＣＯ ……（７）
そこで、処理後半に該別ランス５の浸漬深さｈを深くするとメタルの静圧が大きくなるため、脱炭反応が抑制される。また、低燐濃度域における脱燐速度は、溶銑側物質移動律速と考えられている。従って、処理後半に前記別ランス５の浸漬深さｈを深くすることは、撹拌動力の増大にもなるので、脱燐反応を促進させるという利点も有するからでもある。一方、処理前半の浸漬深さは、処理後半よりも浅い位置であれば良いが、溶銑浴面に近い方が浮上領域直上のスラグ／メタル界面の撹拌・混合が大きくなるので、なるべく浸漬は浅い方がより脱燐速度向上の効果が大きい。このように、本発明では、複数の別ランス５の浸漬深さを独立に制御することで、操業の自由度、効率を大幅に向上できるのである。

さらに、前記別ランス５の構造は、単管又は２重管のどちらでもかまわないが、望ましくは、２重管構造とし、その内管より酸素含有ガスを、内管と外管との隙間（以下、アニュラス部という）から非酸化性の冷却ガスを吹き込む方式とした方が、別ランス５の先端部の保護、すなわちランス寿命の向上をもたらすという点で有利である。この場合の非酸化性の冷却ガスには、炭化水素含有ガス等の分解性の高いガスを用いても良いし、窒素ガス等の不活性ガスを導入してもかまわない。また、本発明では、前記アニュラス部よりガスを導入することで溶銑内の撹拌力を増大させて脱燐を促進させるという利点も有している。

ここで、発明者は、さらに前記別ランス５の内管から吹き込む酸素含有ガス（流量：Ｑｏａ）と非酸化性冷却用ガス（流量：Ｑｃ）との比Ｑｏａ／Ｑｃによるランス損耗量への影響を調査した。その結果を図８に示す。この図８より、Ｑｏａ／Ｑｃが
０．６≦Ｑｏａ／Ｑｃ≦２．０ ……（８）
の領域でランス先端の溶損が抑制されることが確認された。

Ｑｏａ／Ｑｃが０．６よりも小さい場合は、冷却用ガスが過多となり、ランス先端部に生成した地金（マッシュルーム）が過剰に成長して、別ランス５の先端を閉塞してしまう。また、冷却ガスが過多で、溶銑温度の過剰な低下を招くために、脱燐処理の促進には不適当である。一方、Ｑｏａ／Ｑｃが２．０よりも大きい場合、逆に酸素含有ガスが過多となり、溶銑中成分との反応、とりわけ脱炭反応が過剰に進行し、その反応熱によりランス先端部の溶損が促進してしまい、操業上、ランスコストの増大等を招くため適当ではない。以上より、Ｑｏａ、Ｑｃは（８）式の関係を満たすようにそれぞれ調整することが望ましい。

なお、別ランス５から吹込むガスは、空気のような酸素含有ガスであるが、１００％酸素を用いてもかまわない。また、本発明は溶銑３に浸漬した浸漬ランス１よりフラックス２を吹き込み脱燐処理を行うプロセスであれば、トピード・カー、溶銑鍋、転炉型容器等、利用する処理容器７の種類は問わず適用できる。浸漬ランス１を介して吹き込むフッラクス２の搬送ガスには、窒素、酸素、圧縮空気等ガスの種類は問わないが、この場合、全酸素量に対する酸素ガス比率の上限値は、上記のように３０％にする必要がある。すなわち、（６）式の右辺における別ランスから供給される酸素ガスと、浸漬ランスに流す搬送ガスである酸素ガスとの総和が全酸素量に対して３０％以下にしなければならない。

表２に示す条件の溶銑３をトピード・カー８に保持し、該溶銑３にフラックス２を吹き込み、脱燐を行った。その実施時に利用した溶銑脱燐処理装置は、図９の概略図に示した通りである。また、その実施条件は、表３及び図１０に一括して示すが、本発明例及び本発明の要件を満たさない比較例ともに、脱燐用のフラックス２として焼結鉱粉及び石灰粉を用いた。

なお、フラックス中の固体酸化鉄による酸素供給速度は、本発明例及び比較例とも一定で、０．１８ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔとした。また、本発明及び比較例とも別ランスは２重管構造とし、そのアニュラス部から吹き込む冷却ガスには、窒素ガスを用いた。本発明例１では、酸素ガスを、浸漬ランスと同方向、且つ浸漬ランスの浸漬深さの１／２の位置にした別ランス５で吹き込んだ。酸素ガス比率αは２５％とした。発明例２では、酸素ガスを浸漬ランスと同方向、且つ浸漬ランスの浸漬深さの１／３の位置にした別ランス５で吹き込み、その際の酸素ガス比率は２８％とした。発明例３は、別ランス５を浸漬ランスと同方向とし、別ランスの浸漬深さを、処理前半を浸漬ランスの０．２倍、処理後半を浸漬ランスの０．８倍の位置に浸漬させ、酸素ガス比率２８％で酸素ガスを吹き込んだ。これに対し、比較例１では、酸素ガスを吹き込む別ランス５を用いず、浸漬ランス１からのみのフラックス２の吹き込みを行った。比較例２では、酸素ガスを吹き込む別ランス５を浸漬ランス１と反対方向に浸漬させ、その浸漬深さは、浸漬ランスの１／２とした。酸素ガス比率は、本発明例１と同じ２５％とした。比較例３では、別ランス５を浸漬ランス１よりも深く浸漬させ、その開口方向は浸漬ランス１と同一方向で、酸素ガス比率は２５％とした。比較例４は、別ランス５を浸漬ランス１と同一向きで、浸漬深さを浸漬ランスの０．６倍の位置として吹込みを行ったが、酸素ガス比率を３７％とした。以上の各水準において、それぞれ、約３０〜４０分間の脱燐処理を行い、各水準毎の脱燐速度、脱炭速度、フラックス原単位あたりの温度降下量、スラグ中の（％Ｔ．Ｆｅ）について調査した。また、比較例５、６は、酸素ガス比率をそれぞれ比較例５では２５％、比較例６では２８％とし、別ランス５を浸漬ランス１と同一方向に配し、浸漬ランスに対する別ランスの浸漬深さを、比較例５では０．５倍、比較例６では０．６倍の位置として吹き込みを行ったが、冷却用窒素ガスと酸素ガスとの比率Ｑｏａ／Ｑｃを比較例５では０．３、比較例６には２．５とした。

以上の水準において、それぞれ、約３０〜４０分間の脱燐処理を行い、各水準毎の脱燐速度、脱炭速度、フラックス原単位あたりの温度降下量、スラグ中の（％ＴＦｅ）及び別ランス５の先端部の溶損量について調査した。

その結果を表４に一括して示す。別ランスを浸漬ランスの上方に浸漬し、フラックスの浮上面領域に酸素ガスを供給した本発明例１〜３は、いずれも比較例１より脱燐速度、脱燐酸素効率が向上しており、溶銑温度の降下量も低減している。また、この時、スラグ中の（％Ｔ．Ｆｅ）も比較例１より低位になり、鉄歩留も良好となった。特に、トータルの酸素供給速度が同一、別ランスの浸漬深さが同一で、該別ランス先端の向きだけが異なる本発明例１と比較例２とを比べると、フラックスの浮上面領域に酸素ガスを供給した本発明例１の方が、脱燐速度、脱燐酸素効率とも比較例２よりも増加している。

一方、比較例２では、バルクメタルに局所的に酸素を供給したため、脱炭速度が増加し、脱燐速度の向上率は小さくなった。また、酸素ガス比率を３≦α≦３０％の範囲の上限まで増加とした本発明例２と、それ以上に増加した比較例４とを比べると、比較例４では、溶銑温度の降下量は抑制されたものの、脱炭速度が増加し、脱燐速度は増加していない。さらに、別ランスの浸漬深さを浸漬ランスよりも深くした比較例３では、メタルの静圧が増加するため、脱炭速度の増加は低下し、バルクメタルの局所的酸素付加のため、脱燐速度の向上率は小さい。それに対し、別ランスを前半浅く、後半深く浸漬させた本発明例３では、処理前半でのスラグ／メタル界面の攪拌・混合が良好となったこと、及び処理後半での脱炭抑制及び攪拌動力の増加により、処理全体での脱燐速度が大きく向上し、溶銑温度の降下量が大きく低減すると共に、スラグ中（％Ｔ．Ｆｅ）も最も低下している。

一方、酸素ガス／窒素ガス比が本発明の適用範囲よりも小さい比較例５では、溶銑の温度降下量が増大し、別ランス先端部が閉塞した。また、本発明の適用範囲よりもＱｏａ／Ｑｃ比が大きい比較例６では、溶銑温度の降下量の抑制効果はあるが、別ランス先端部が大きく溶損した。これに対し、本発明例１〜３については、ランス溶損量はすべて２０ｍｍ以下に抑制されている。以上より、本発明の優位性を確認することができた。

本発明の概念を示す模式図である。 浸漬ランスの出口から脱燐用フラックスを溶銑浴中で浮上させて脱燐する際に生じた溶銑中の酸素濃度分布を示す図である。 本発明の基礎となる実験を行った装置の概要を示す横断面図である。 本発明の基礎となる実験で得た溶銑中燐の経時変化例を示す図である。 本発明の基礎となる実験におけるフラックス原単位当たりの溶銑温度の降下量を、異なる実験条件で比較した図である。 本発明の実施で得た脱燐酸素効率と酸素ガス比率との関係を示す図である。 溶銑浴面近傍の酸素濃度と酸素ガス比率との関係を示す図である。 本発明の実施で得た別ランス損耗速度に及ぼす、別ランスから供給される酸素ガスと冷却用ガスとの比率の影響を示す図である。 処理容器をトピード・カーとした場合の本発明を実施する脱燐装置を示す図である。 浸漬ランス及び別ランスの浸漬状況を説明する図であり、（ａ）は、実施例の本発明例及び比較例４、５、６で、（ｂ）は比較例１で、（ｃ）は比較例２で、（ｄ）は比較例３で、それぞれ採用した配置である。

符号の説明

１ 浸漬ランス
２ フラックス
３ 溶銑
４ フラックス浮上領域
５ 別ランス
６ 酸素含有ガス（酸素ガス）
７ 処理容器
８ トピード・カー
９ ランス昇降装置
１０ 集塵フード
１１ 上吹き気酸ランス孔
１２ 上吹き気酸ランス
１３ サブランス

Claims (6)

1. 処理容器内に保持した溶銑中に、浸漬ランスを介して固体酸化剤を含む粉状のフラックスを搬送ガスと共に吹込む溶銑の脱燐方法において、
   前記浸漬ランス以外にも、少なくとも１本以上の別ランスを該溶銑中に浸漬し、該別ランスの先端出口を前記浸漬ランスから吹き込まれた前記フラックス及び搬送ガスの浮上領域に向け、酸素含有ガスを溶銑中に吹き込むこと特徴とする溶銑の脱燐方法。
2. 前記別ランスを介して溶銑中に吹き込まれる酸素含有ガス中の酸素ガス流量と前記搬送ガスに含まれる酸素ガス流量との合計気体酸素量と、前記浸漬ランスを介して吹き込まれた前記フラックス中固体酸化剤の気体酸素換算量とが、下記関係を満足していることを特徴とする請求項１記載の溶銑の脱燐方法。
   ３≦α≦３０
   α＝Ｑｏ₂／（Ｑｏ₂＋Ｑｏｆ）×１００
   Ｑｏ₂＝Ｑｏｍ＋Ｑｏａ
   ここで、
   Ｑｏｆ：前記フラックス中に含まれる固体酸化剤中の気体酸素換算量（ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔ）
   Ｑｏ₂：前記搬送ガス中の酸素ガス流量と前記別ランスを介して吹き込む酸素含有ガス中の酸素ガス流量との総和（ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔ）
   Ｑｏｍ：前記浸漬ランスの搬送ガスとして該溶銑に吹込む酸素ガス流量（ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔ）
   Ｑｏａ：前記浸漬ランス以外に浸漬させた別ランスから該溶銑に吹込む酸素ガス流量（ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ／ｔ）
3. 前記別ランスの浸漬深さを、脱燐処理の進行度に応じて変更することを特徴とする請求項１又は２記載の溶銑の脱燐方法。
4. 前記別ランスの浸漬深さを、脱燐処理の後半において前半よりも深くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶銑の脱燐方法。
5. 前記別ランスの構造を２重管構造とし、その内管より酸素含有ガスを、内管と外管との隙間より非酸化性ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１〜４記載の溶銑の脱燐方法。
6. 前記２重管構造の別ランスの内管から吹き込む酸素含有ガスの流量Ｑｏａ及び該別ランスの内管と外管との隙間より吹き込む非酸化性ガスの流量Ｑｃ間の関係が
   ０．６≦Ｑｏａ／Ｑｃ≦２．０
   を満たすように調整することを特徴とする請求項１〜５記載の溶銑の脱燐方法。

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