JP2012126946A - 溶銑の脱りん方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生石灰粉を上吹きして溶銑を脱りんする方法において、上吹き酸素流量を2.0〜5.0Nm³/min/溶銑tに増加して、上吹き酸素の供給時間が５〜８分間という短時間に高速で溶銑脱りん処理する場合に、上吹きした生石灰粉の飛散ロスをCaO純分換算で1.0kg/溶銑t以下に抑制するとともに処理後溶銑中[%P]を0.015質量%以下にまで低減する方法を提供する。
【解決手段】上底吹き転炉でＣａＯ含有粉体を上吹き酸素と共に溶銑へ上吹きして溶銑脱りんする方法において、上吹き酸素と共に生石灰粉を3kg/min/溶銑t以下の速度で溶銑表面へ吹き付け、底吹きガス流量を0.2〜0.6Nm³/min/溶銑t、サブランスから0.1〜1.0Nm³/min/溶銑tのガスと共に生石灰粉を3kg/min/溶銑t以下の速度で溶銑表面へ上吹きし、CaO・Fe_tO・SiO₂・Al₂O₃を含有するプリメルトフラックス4〜10kg/溶銑tと、前記生石灰粉と前記プリメルトフラックスと塊生石灰とのＣａＯ純分に対して前記生石灰粉中のCaO純分が40質量%以上となるように定めた量の生石灰粉とを吹錬開始前後に添加し、且つ処理後スラグ塩基度を2.0〜3.0とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、上底吹き転炉で蛍石を用いずに高速で低りん銑を溶製する方法に関する。

溶銑脱りん装置としては上底吹き転炉が適している。それは、脱りんに必要な酸化剤として、固体酸化剤に比べて熱ロスの少ない気体酸素を、上吹きランスから高速で溶銑に吹き付けることが可能なためである。溶銑脱りんは溶銑段階の低温条件において行われるため、脱りん剤として使用されるＣａＯの滓化を促進させることが重要である。ＣａＯの滓化には蛍石(ＣａＦ_２)の使用が効果的である。

しかし、蛍石を使用した場合にはＣａＯの滓化により発生したスラグがフッ素(Ｆ)を含有するため、スラグの再利用先が大幅に制限されるなどの弊害が大きい。そのため、蛍石を用いないＣａＯ滓化促進方法が開発されてきた。

その方法としては、例えば、上吹きランスから生石灰粉を気体酸素と共に溶銑浴面へ吹き付けることでＣａＯの滓化を促進する方法が挙げられる（特許文献１）。この方法では、上吹きランスから吹き付ける生石灰粉を塊状生石灰源と生石灰粉との総量の４０％以上として、溶銑１ｔｏｎ当たり０．０５〜０．４０Ｎｍ^３／ｍｉｎの底吹きガスで撹拌しつつ、溶銑１ｔｏｎ当たり０．５〜２．０Ｎｍ^３／ｍｉｎの上吹き酸素流量とともに溶銑に吹き付ける。それにより、吹錬時間１０分以下（７〜１０分間）で、スラグ中ＣａＯとＳｉＯ_２の質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ_２、塩基度）が１．５〜２．５として脱りん率が８０％以上、かつ、脱りん処理後のスラグ中に未反応ＣａＯが殆ど含まれないという結果を得ている。

しかし、近年、脱りん銑を１０分以下の短時間で脱炭吹錬して生産量を増加させるようになってきたため、その予備処理としての溶銑脱りん処理も一層高速化しなければならなくなった。

特許文献１の方法では、上吹き酸素流量が０．５〜２．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔであったが、上吹き酸素流量をより大きくしなければ、近年の高速化要請に十分応えられなくなってきたのである。

溶銑脱りん処理を高速化するためには、まず、上吹き酸素流量を増加しなければならない。なぜなら、溶銑脱りんに最低限必要な酸素量はある程度決まっており、また熱源確保の観点から、その大部分を酸素ガスで供給しなければならないからである。

なお、酸素源として酸素ガスの代わりに酸化鉄を多量に用いても、脱りんに必要な酸素量は確保できるが、酸化鉄がスラグへ溶解してＣａＯ含有スラグ中（％ＦｅＯ）を高めて脱りん反応を促進するまでには時間がかかる。すなわち、高速溶銑脱りんでは、多量の酸化鉄を投入しても吹錬時間内で脱りん反応に寄与しきれない酸化鉄の量が増えて、不経済となってしまう。

更には、酸化鉄の一部（表層部）が早期に溶解しても、吹錬初期は浴表面に溶融スラグがあまり生成していないため、ＣａＯ含有スラグ中へ取り込まれる前に溶銑中［％Ｃ］と反応してしまい、脱りんに寄与できない割合が高い。

脱りん反応は、３（ＣａＯ）＋５（ＦｅＯ）＋２［Ｐ］＝（３ＣａＯ・Ｐ_２Ｏ_５）＋５［Ｆｅ］なる反応式で表される。すなわち、（ＦｅＯ）単独では脱りん反応に寄与することができないのである。そのことも、高速で溶銑脱りん処理する場合に、投入した酸化鉄を効率よく脱りん反応に寄与させるための酸化鉄添加量に上限があった理由の一つである。

また、高速脱りん処理では、従来と同量の生石灰粉をより短時間で上吹きすることになるので、生石灰粉上吹き速度（単位：ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ）を高めなければならない。
しかしながら、その場合には上吹きした生石灰粉のスラグへの歩留まりが低下してしまう、すなわち飛散ロス量が増加してしまうという問題がある。

そうすると、スラグの塩基度が低下して処理後の溶銑中［％Ｐ］が増加する。すなわち脱りん率が低下してしまう。

特許第３５５７９１０号公報

生石灰粉を上吹きして溶銑を脱りんする方法において、上吹き酸素流量を２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔに増加して、上吹き酸素の供給時間が５〜８分間という短時間に高速で溶銑脱りん処理する場合に、以下の（１）および（２）を同時に実現することを目的とする。

（１）上吹きした生石灰粉の飛散ロスをＣａＯ純分換算で１．０ｋｇ／溶銑ｔ以下に抑制、
（２）処理後溶銑中［％Ｐ］を０．０１５質量％以下にまで低減。

特許文献１に記載された発明では、上吹きランスから吹き付ける生石灰粉(以下、「生石灰粉」と略記する。)を塊状生石灰と生石灰粉との総量の４０％以上として、溶銑１ｔｏｎ当たり０．５〜２．０Ｎｍ^３／ｍｉｎの上吹き酸素流量とともに溶銑に吹き付け、吹錬時間１０分以下（７〜１０分間）で、スラグ中ＣａＯとＳｉＯ_２の質量比が１．５〜２．５として脱りん率が８０％以上、かつ、脱りん処理後のスラグ中に未反応ＣａＯが殆ど含まれないという結果を得た。

しかしながら、脱りん銑を１０分以下の短時間で脱炭吹錬して生産量を増加させるという、近年の操業形態の変化に合わせるために、脱りん処理における上吹き酸素供給時間を従来の７〜１０分間から５〜８分間に着実に短縮し、かつ、処理後溶銑中［％Ｐ］を０．０１５質量％以下にまで低減（脱りん率で８５％以上）して対応しなければならない場合が生じてきた。そのためには、上吹き酸素流量を従来の０．５〜２．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔから２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔに増加しても問題の無い吹錬技術を確立しておかなければならなくなった。

上吹き酸素流量を従来の０．５〜２．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔから２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔに増加して高速脱りんする場合、脱りんに必要な生石灰粉量を短時間で添加せねばならないので、生石灰粉上吹き速度（ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ）を高めなければならない。

ところが、生石灰粉上吹き速度を高めると、スピッティングが激しくなったほか生石灰粉のスラグへの歩留まりが低下（生石灰粉の系外への飛散ロス量が増大）して処理後スラグの塩基度が低下し、脱りん率が低下してしまった。

ここで、生石灰粉上吹き速度とは、当該吹錬における生石灰粉上吹き速度の平均値（生石灰粉上吹き量（ｋｇ）／生石灰粉を上吹きしていた時間（分））である。また、処理後スラグ塩基度とは、処理後に採取したスラグを分析し、得られたＣａＯ濃度とＳｉＯ_２濃度の比（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を意味する。なお、いずれも質量濃度である。

そこで、本発明では、前記した特許文献１に記載された発明の知見に基づき、それをさらに改良することによって、前記した本発明の目的の達成を目指すことにした。
具体的には、上底吹き転炉で、塊状ＣａＯ含有物質および生石灰粉のそれぞれに含まれているＣａＯ質量の合計に対し、その合計の４０％以上の質量のＣａＯを生石灰粉として、先ず上吹き酸素流量を２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔに増加させる。この場合、その上吹き酸素流量の増加に合わせて、底吹きガス流量も後述するように０．２〜０．６Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔに増加させ、かつ、脱りん迅速化のために処理後スラグ塩基度（処理後スラグ中ＣａＯとＳｉＯ_２の質量比）を２．０〜３．０に高める。

そのために、生石灰粉を二本の上吹きランスから適正な速度で溶銑へ吹き付けて供給し、さらにＣａＯ・Ｆｅ_ｔＯ・ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３を含有するプリメルトフラックスを利用する。なお、本発明において「Ｆｅ_ｔＯ」とは、ＦｅＯ＋Ｆｅ_３Ｏ_４＋Ｆｅ_２Ｏ_３の総和を意味する。

なお、プリメルトフラックスとして、取鍋スラグを用いることもできる。
酸素ガス（Ｏ_２純分が８０体積％以上とする。）をキャリアーとして生石灰粉（ＣａＯ純分が８０質量％以上とする。）を上吹きする溶銑脱りん方法においては、火点でＣａＯ−ＦｅＯ系化合物（以下、「ＣａＯ−ＦｅＯ」と表記する。）が生成する。

生石灰粉上吹き速度を制御して、このＣａＯ−ＦｅＯの組成に依存する融点（ある程度までは（％ＦｅＯ）が高いほど融点は低下する。）を制御すれば、生石灰粉の脱りん利用効率が向上して処理後の溶銑中［％Ｐ］を低減できた。

ところが、酸素ガスを上吹きするメインランスからの生石灰粉上吹き速度を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ超に高めると、生石灰粉のスラグへの歩留まりが低下（生石灰粉の系外への飛散ロス量が増大）して処理後スラグの塩基度が低下し、脱りん率が低下してしまった。

生石灰粉上吹き速度を過度に増大すると、上吹き酸素によってＦｅＯが生成されている火点への生石灰粉の供給速度が多すぎて、火点でＣａＯ−ＦｅＯ化合物を生成できない生石灰粉が発生したと考えられる。

また、上吹き酸素流量が２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔと大きいため、火点でＣａＯ−ＦｅＯ化合物になる速度が少し遅れた生石灰粉についても、火点付近でのガス流れによって火点から炉内上方へ吹き飛ばされ易かったと考えられる。

それら生石灰粉はスラグ中に補足されず、系外へ飛散ロスしたのである。
以上から、上吹き酸素流量が２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔの場合は、酸素ガスを上吹きするメインランスからの生石灰粉上吹き速度を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下にしなければならないことがわかった。

しかしながら、上述したごとく高速で溶銑脱りんするためには、生石灰粉上吹き速度を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ超にしなければならない場合がある。
そこで、生石灰粉を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ超で上吹き添加する方法を鋭意検討した結果、メインランスから酸素流量２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔをキャリアーガスとして生石灰粉を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下の速度で溶銑へ上吹きし、且つ、吹錬開始前後（メインランスからの酸素上吹き開始前ないしその開始後１分間以内）にＣａＯ・Ｆｅ_ｔＯ・ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３を含有するプリメルトフラックス、例えば取鍋スラグを添加して早期に溶融フォーミングスラグを形成させて、サブランスから生石灰粉を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下の速度で０．１〜１．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔという少流量のキャリアーガスと共に上吹き添加すれば、生石灰粉のスラグへの歩留まりを低下させずに、生石灰粉上吹き速度を合計６ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔにまで増加できるという知見を得た。

ところで、溶銑中［Ｓｉ］濃度が高くなると、スラグ塩基度を調整するために必要な生石灰量が増えて、生石灰粉上吹き速度の合計が６ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔを超えてしまう場合がある。もしくは、生石灰粉保有量が足りない場合もある。その場合には、生石灰源の一部に塊生石灰を用いねばならない。その際の塊生石灰使用量の上限を検討した結果、塊状のＣａＯ含有物質、塊生石灰および生石灰粉のＣａＯ純分に対する生石灰粉中のＣａＯ純分の質量比率Ｒを４０％以上にすれば、塊生石灰の溶解不足によるＣａＯロス量を許容範囲内に制御できることがわかった。なお、塊生石灰を用いた場合のＣａＯロス量の計算方法は次のとおりである。Ｓｉ量の収支から処理後スラグの量を計算し、そのスラグ量とスラグ中ＣａＯ濃度からスラグ中のＣａＯ純分を計算し、装入した生石灰源（すなわち塊状のＣａＯ含有物質、塊生石灰および生石灰粉）のＣａＯ純分とスラグ中のＣａＯ純分の差をＣａＯロス量とした。したがって、このＣａＯロス量には、塊生石灰の未溶解分と生石灰粉の飛散ロス分が含まれる。

なお、上記の低融点のプリメルトフラックスの組成としては、いずれも質量％で、ＣａＯ：３０〜５０％、Ｆｅ_ｔＯ：１０〜６５％、ＳｉＯ_２：１〜１５％、Ａｌ_２Ｏ_３：１〜２０％且つそれら４成分の合計が９０質量％以上であることが良く、その添加量は４〜１０ｋｇ／溶銑ｔが好適であった。

しかも、キャリアーガスをＯ_２、Ｎ_２、ＣＯ_２、Ａｒのいずれ（混合ガスも可）にしても、生石灰粉のスラグへの歩留まりが高かった。
これは、少流量のキャリアーガスであれば、生石灰粉含有ガスジェットが低融点のフォーミングスラグ層中を通り抜ける際に、生石灰粉がスラグに補足されてスラグ中へ速やかに溶け込むためと考えられる。

以上説明したように、本発明は次のとおりである。
（１）上底吹き転炉で生石灰粉を上吹き酸素と共に溶銑へ上吹きして溶銑脱りんする方法において、上吹き酸素流量２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔと共に生石灰粉を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下の速度で溶銑表面へ吹き付け、底吹きガス流量を０．２〜０．６Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスから０．１〜１．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔのガスと共に生石灰粉を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下の速度で溶銑表面へ上吹きし、ＣａＯ・Ｆｅ_ｔＯ・ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３を含有するプリメルトフラックス４〜１０ｋｇ／溶銑ｔと、前記生石灰粉と前記プリメルトフラックスと塊生石灰とのＣａＯ純分に対して前記生石灰粉中のＣａＯ純分が４０質量％以上となるように定めた量の生石灰粉とを吹錬開始前後に添加し、且つ処理後スラグ塩基度を２．０〜３．０とすることを特徴とする、溶銑の脱りん方法。

（２）ＣａＯ・Ｆｅ_ｔＯ・ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３を含有するプリメルトフラックスを取鍋スラグとすることを特徴とする上記（１）に記載の方法。
（３）サブランスから上吹きするガスをＯ_２、Ｎ_２、ＡｒおよびＣＯ_２のいずれか、またはそれらの混合ガスとすることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の方法。

本発明によれば、上吹き酸素流量２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔという大流量で生石灰粉を上吹きして高速に溶銑脱りんする場合に、以下の（１）および（２）を同時に実現できる。

（１）上吹き生石灰粉の飛散ロスをＣａＯ純分換算で１．０ｋｇ／溶銑ｔ以下に抑制、
（２）処理後溶銑中［Ｐ］濃度を０．０１５質量％以下にまで低減。

上底吹き転炉であって、生石灰粉を酸素ガスと共に溶銑へ上吹きして溶銑脱りんする機能を有する転炉に、いずれも質量％で、［Ｃ］：４.３〜４．５％、［Ｓｉ］：０．１６〜０．４５％、［Ｍｎ］：０．２０〜０．３０％、［Ｐ］：０．０９５〜０．１２０％程度の組成を有する通常の溶銑を、適量のスクラップと共に装入する。

上吹き酸素の供給開始と前後して、適量の塊状生石灰のほか、酸化鉄１０ｋｇ／溶銑ｔ以下を転炉内に投入しても良い。
続いて、上吹き酸素流量を２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、底吹きガス流量を０．２〜０．６Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔとし、上吹き酸素の供給開始と同時に、またはその供給開始から２分間が経過するまでの時点から、上吹き酸素と共に３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下の速度で生石灰粉を溶銑表面へ吹き付けて、且つ３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下の速度で生石灰粉をサブランスから０．１〜１．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔという少流量のキャリアーガスと共に溶銑表面へ吹き付けて、またはフォーミングスラグ中へ吹き込んで、溶銑の脱りん処理を開始する。

サブランスから生石灰粉を上吹きするためのキャリアーガスの種類は限定されない。Ｏ_２、Ｎ_２、ＣＯ_２、Ａｒのいずれでも良い。キャリアーガスの流量は、サブランスから供給された生石灰が溶銑に適切に捕捉されつつスラグ中に効果的に分散する観点から、０．１〜１．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔとする。

底吹きガスは、Ｎ_２、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ_２のいずれでも良いが、Ｎ_２、Ａｒおよび／またはＣＯの場合には、流量を０．２〜０．６Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔとする。一方、ＣＯ_２の場合は流量を０．１〜０．３Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔとする。ＣＯ_２は溶銑中へ吹き込まれると溶銑中の［Ｃ］と反応してＣＯとなり、流量がＣＯ_２の２倍になるためである。

底吹きガスによる攪拌力が小さすぎると、底吹き攪拌によるスラグ中（ＦｅＯ）と溶銑中［Ｃ］との反応速度が低下して、吹錬中にスラグ中（％ＦｅＯ）が増加していき、吹錬後半に大規模なスロッピングが発生した。その結果、上吹き添加した生石灰粉の一部がスラグと共に系外へ飛散ロスしてしまったために処理後スラグの塩基度が低下した。

逆に、底吹きガスによる攪拌力が強すぎると、火点で生成した（ＦｅＯ）や酸化鉄が溶融して生成した（ＦｅＯ）が溶銑中［Ｃ］と速やかに反応してしまうためスラグ中（％ＦｅＯ）が常に低い値となって、脱りん不良になってしまう。

脱りん剤としての副原料として供給される生石灰源には、塊状のＣａＯ含有物質、塊生石灰、生石灰粉がある。そして、塊状のＣａＯ含有物質には、プリメルトフラックスがあり、プリメルトフラックスには、例えば塊状の取鍋スラグがある。取鍋スラグの組成の一例を示せば、いずれも質量％で、ＣａＯ：４４％、ＳｉＯ_２：９％、Ａｌ_２Ｏ_３：１９％、Ｆｅ_ｔＯ：１３％、ＭｎＯ：８％である。本発明では、脱りん剤として、生石灰粉に加えて、ＣａＯ・Ｆｅ_ｔＯ・ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３を含有するプリメルトフラックス、好ましくは取鍋スラグを１溶銑ｔｏｎ当たり４〜１０ｋｇ使用する。

このプリメルトフラックスの融点は低いので、吹錬中に周囲に溶融スラグが存在しなくとも自ら滓化する。そして、このプリメルトフラックスにはＣａＯ分が含まれているため、滓化すると直ちに脱りん反応に寄与できる。

更には、このプリメルトフラックスが滓化して高（％ＦｅＯ）なスラグが形成されると、溶銑中［Ｃ］と（ＦｅＯ）が反応してＣＯガスが発生し、それがスラグ中に分散してスラグがフォーミングする。そのフォーミングスラグ中へサブランスから吹き込まれた生石灰粉が、スラグに補足されて速やかに溶解する。したがって、この塊状の低融点取鍋スラグ（プリメルトフラックス）の転炉内への投入時期は、上吹き酸素の供給開始と前後して投入するのが良い。

但し、これらの脱りん剤としての副原料の投入量は、塊状の低融点取鍋スラグ（プリメルトフラックス）を４〜１０ｋｇ／溶銑ｔを先ず確保し、処理後スラグ塩基度（分析塩基度）が２．０〜３．０となるように調整して投入する。この処理後スラグ塩基度の調整の目的で脱りん剤としてさらに塊生石灰を投入してもよいが、塊ＣａＯ含有物質と塊生石灰と生石灰粉のＣａＯ純分に対する生石灰粉中のＣａＯ純分の質量比率が４０％以上となるように定めた量で塊生石灰を添加することが塊生石灰の未溶解分の発生を抑制する観点から好ましい。

さらに、生石灰粉の供給速度、すなわち供給時間中のＣａＯ供給速度の平均値が ０．６〜３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔとする。
なお、脱りん処理後の温度は１３２０〜１３８１℃とし、処理後溶銑中［Ｃ］は３．３〜３．６質量％とする。

以下、本発明の実施例を説明する。
溶銑（組成は、いずれも質量％で、［Ｃ］：約４．５％、［Ｓｉ］：約０．１６〜０．６５％、［Ｐ］：０．１０２〜０．１１０％）２．５ｔを試験転炉へ装入し、酸化鉄５ｋｇ／溶銑ｔ、取鍋スラグ４〜１０ｋｇ／溶銑ｔ、場合により塊生石灰（ＣａＯ含有量：９７質量％）０〜１７ｋｇ／溶銑ｔを添加した後、メインランスから上吹き酸素（２．０〜５．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ）と共に生石灰粉として粒径０．１５ｍｍ以下で、ＣａＯ含有量は９７質量％の生石灰粉を１．５〜３．２ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔの速度で、サブランスから上吹きＮ_２（０．０８〜１．２Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ）と共に生石灰粉として同じものを０．３〜３．３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔの速度で溶銑浴面へ吹き付けて脱りん処理した。ここで、メインランスからの酸素および生石灰粉の吹き付けの開始に前後して、具体的には開始前またはその開始後１分以内に、いずれも質量％で、ＣａＯ：４４％、ＳｉＯ_２：９％、Ａｌ_２Ｏ_３：１９％、Ｆｅ_ｔＯ：１３％、ＭｎＯ：８％の組成を有する取鍋スラグを添加した。

装入塩基度は２．００〜３．５０とした。ここで、装入塩基度とは、添加したフラックス中のＣａＯ分の合計量／(溶銑中［Ｓｉ］が酸化して生成したＳｉＯ_２量および添加したフラックス（具体的には上記の取鍋スラグ）中のＳｉＯ_２分の合計量)の比である。

底吹き羽口からはＮ_２を０．１〜０．７Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔで溶銑中へ吹き込んで攪拌した。
脱りん処理後の温度は１３２０〜１３８１℃であり、処理後溶銑中［Ｃ］は３．３〜３．６質量％であった。

表１に実施例および比較例の条件および結果を示す。なお、表１における「ＣａＯ粉体飛散ロス」の欄における数値はＣａＯ純分換算でのロス量（単位：ｋｇ／ｔ）である。
なお、塊生石灰を用いた場合（実施例１４、１５、比較例１１）の「ＣａＯ粉体飛散ロス」には、塊生石灰の未溶解分（ＣａＯ純分）も含まれる。

以下を目標とし、目標を全て満足した場合に総合評価を○とし、どれか一つでも満足しなかった場合は×とした。
（１）処理後溶銑中［Ｐ］濃度が０．０１５質量％以下
（２）生石灰粉の飛散ロス量がＣａＯ純分換算で１．０ｋｇ／溶銑ｔ以下
表１の本発明１〜２および比較例１について述べる。

底吹き窒素流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスのＮ_２流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、酸化鉄を５ｋｇ／溶銑ｔ、取鍋スラグを５ｋｇ／溶銑ｔ、メインランスからの生石灰粉上吹き速度を３．０ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下、サブランスからの生石灰粉上吹き速度を２．７ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下、装入塩基度を２．００〜２．５０とした条件において、メインランスからの上吹き酸素流量を２．０〜５．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔの範囲で変化させ、上吹き酸素流量の適正な範囲を調査した。

上吹き酸素流量が２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔにおいては、短時間吹錬にも関わらず全ての目標を達成できた。
ところが、上吹き酸素流量が５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔを超えると、スロッピングが発生して上吹き添加した生石灰粉の一部がスラグと共に系外へ飛散ロスしてしまった。そのため、処理後スラグの塩基度が低下して、しかもスラグ量も少なくなってしまったため、処理後［％Ｐ］が目標値を達成できなかった。

表１の本発明例３〜４および比較例２〜３について述べる。
メインランスからの上吹き酸素流量を３．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスのＮ_２流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、酸化鉄を５ｋｇ／溶銑ｔ、取鍋スラグを５ｋｇ／溶銑ｔ、メインランスからの生石灰粉上吹き速度を２．５ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスからの生石灰粉上吹き速度を２．８ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下、装入塩基度を２．５〜２．８とした条件において、底吹き窒素流量を０．１〜０．７Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔの範囲で変化させ、底吹きＮ_２流量の適正な範囲を調査した。

底吹きＮ_２流量が０．２〜０．６Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔであれば、短時間吹錬にも関わらず全ての目標を達成できた。
ところが、底吹きＮ_２流量が０．２Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ未満だと、底吹き攪拌によるスラグ中（ＦｅＯ）と溶銑中［Ｃ］との反応速度が低下して、吹錬中にスラグ中（％ＦｅＯ）が増加していき、吹錬後半に大規模なスロッピングが発生した。その結果、上吹き添加した生石灰粉の一部がスラグと共に系外へ飛散ロスしてしまったために処理後スラグの塩基度が低下した。しかもスラグ量が少なくなってしまったために、処理後［％Ｐ］が目標値を達成できなかった。

一方、底吹きＮ_２流量が０．６Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔを超えると、底吹き攪拌によるスラグ中（ＦｅＯ）と溶銑中［Ｃ］との反応速度が過度に促進されて、吹錬の早期にスラグ中（％ＦｅＯ）が低下してしまい、処理後溶銑中［％Ｐ］が目標値を達成できなかった。また、吹錬の早期にスラグ中（％ＦｅＯ）が低下して、スラグのフォーミングが沈静し、スラグの流動性も低下したため、サブランスから上吹きした生石灰粉のスラグへの歩留まりが低下してしまった。

表１の本発明５〜６および比較例４〜５について述べる。
メインランスからの上吹き酸素流量を３．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、底吹き窒素流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスのＮ_２流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、酸化鉄を５ｋｇ／溶銑ｔ、取鍋スラグを５ｋｇ／溶銑ｔ、メインランスからの生石灰粉上吹き速度を２．５ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスからの生石灰粉上吹き速度を２．９ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下とした条件において、装入塩基度を２．１５〜３．５０の範囲で変化させ、処理後スラグ塩基度の適正な範囲を調査した。

処理後スラグ塩基度を２．００〜３．００にすることで、スラグの脱りん能を高く維持して、全ての目標値を達成できた。
ところが、処理後スラグ塩基度を２．００未満にすると、吹錬前半のスラグ塩基度が低いためにスラグ中（％ＦｅＯ）が過度に増加して大規模なスロッピングが発生し、上吹き添加した生石灰粉の一部がスラグと共に系外へ飛散ロスしてしまったために処理後スラグの塩基度が低下した。しかもスラグ量が少なくなってしまったために、処理後［％Ｐ］が目標値を達成できなかった。

一方、装入塩基度を３．００超にすると、スラグの融点が急激に上昇してスラグの流動性が悪化するため、火点で生成したＦｅＯ−ＣａＯ融体がスラグに取り込まれず、系外へ飛散ロスする量が急増し、目標を達成できなかった。

表１の本発明７〜８および比較例６〜７について述べる。
メインランスからの上吹き酸素流量を３．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、底吹き窒素流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、酸化鉄を５ｋｇ／溶銑ｔ、取鍋スラグを５ｋｇ／溶銑ｔ、メインランスからの生石灰粉上吹き速度を２．５ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスからの生石灰粉上吹き速度を２．３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下、装入塩基度を２．５０〜２．６２とした条件において、サブランスのＮ_２流量を０．０８〜１．２Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔの範囲で変化させ、サブランスのＮ_２流量の適正な範囲を調査した。

サブランスのＮ_２流量が０．１Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ未満になると、サブランスから上吹きされる生石灰粉がフォーミングスラグ中へ十分に分散できず、飛散ロス量が増加した。その結果、処理後スラグ塩基度が低下して、処理後［％Ｐ］が目標値を達成できなかった。

一方、サブランスのＮ_２流量が１．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ超になると、ジェットが強すぎて、溶銑表面に到達した生石灰粉の一部が溶銑に補足されず、Ｎ_２ジェットの流れに乗って炉内上方へ飛散ロスしてしまった。

表１の本発明８〜９および比較例８について述べる。
メインランスからの上吹き酸素流量を３．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、底吹き窒素流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスのＮ_２流量を０．５〜１．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、酸化鉄を５ｋｇ／溶銑ｔ、取鍋スラグを５ｋｇ／溶銑ｔ、サブランスからの生石灰粉上吹き速度を２．３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下、装入塩基度を２．１０〜２．６２とした条件において、メインランスからの生石灰粉上吹き速度を２．５〜３．２ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔの範囲で変化させ、メインランスからの生石灰粉上吹き速度の適正な範囲を調査した。

メインランスからの生石灰粉上吹き速度が２．５〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔにおいては、生石灰粉はスラグ中にほとんど全て補足されて脱りん反応に寄与したため、処理後溶銑中［％Ｐ］が目標値を達成した。

メインランスからの生石灰粉上吹き速度が３．０ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔを超えると、火点でＦｅＯ反応して低融点のＦｅＯ−ＣａＯ系化合物を生成できず系外へ飛散ロスしてしまう生石灰粉が急増して目標を達成できなかった。

火点で生成するＦｅＯ量に対して火点へ上吹きした生石灰粉量が増加すると、火点で生成するＦｅＯ−ＣａＯ系融体中の（％ＣａＯ）が増加して融体の融点が上昇し、融体中の（％ＣａＯ）がある値を超えて融体の流動性（生石灰粉との反応性）が急激に低下したために、融体と反応できない生石灰粉が急増してしまったのである。

表１の本発明９〜１０および比較例９について述べる。
メインランスからの上吹き酸素流量を３．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、底吹き窒素流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスのＮ_２流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、酸化鉄を５ｋｇ／溶銑ｔ、取鍋スラグを５ｋｇ／溶銑ｔ、メインランスからの生石灰粉上吹き速度を２．５〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ、装入塩基度を２．１８〜２．８０とした条件において、サブランスからの生石灰粉上吹き速度を０．６〜３．３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔの範囲で変化させ、サブランスからの生石灰粉上吹き速度の適正な範囲を調査した。

サブランスからの生石灰粉上吹き速度が０．６〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔにおいては、生石灰粉はスラグ中にほとんど全て補足されて脱りん反応に寄与したため、処理後溶銑中［％Ｐ］が目標値を達成した。

サブランスからの生石灰粉上吹き速度が３．０ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔを超えると、生石灰粉のうち、フォーミングスラグ中に補足されずに系外へ飛散ロスしてしまう量が急増して目標を達成できなかった。

生石灰粉上吹き量が多いとフォーミングを沈静する効果が大きくなり、フォーミングが沈静した状態でサブランスから上吹きされた生石灰粉は、スラグ中に補足されずに系外へ飛散ロスしてしまう割合が高くなったと考えられる。

表１の本発明１１〜１３および比較例１０について述べる。
メインランスからの上吹き酸素流量を３．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、底吹き窒素流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスのＮ_２流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、酸化鉄を５ｋｇ／溶銑ｔ、メインランスからの生石灰粉上吹き速度を２．５〜２．６ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスからの生石灰粉上吹き速度を１．１〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ、装入塩基度を２．１０〜２．９０とした条件において、取鍋スラグを３〜１０ｋｇ／溶銑ｔの範囲で変化させ、取鍋スラグ添加量の適正な範囲を調査した。

取鍋スラグを添加したところ、スラグの流動性が非常に高まって脱りん反応が促進され、処理後［％Ｐ］が０．０１０質量％にまで低下した。これは、取鍋スラグ自身の融点が低いために吹錬の早い段階で滓化して溶融スラグを早期に形成して脱りん反応を促進したことによる。

一方、取鍋スラグが４ｋｇ／溶銑ｔ未満になると、吹錬の早い段階でフォーミングスラグが形成され難くなり、サブランスから上吹きされた生石灰粉のスラグへの歩留まりが悪化してしまった。

表１の本発明１４〜１５および比較例１１について述べる。
メインランスからの上吹き酸素流量を３．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、底吹き窒素流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスのＮ_２流量を０．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、酸化鉄を５ｋｇ／溶銑ｔ、メインランスからの生石灰粉上吹き速度を２．６ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスからの生石灰粉上吹き速度を０．３〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ、装入塩基度を２．１０〜２．３０、取鍋スラグを１０ｋｇ／溶銑ｔとした条件において、塊生石灰を１０〜１７ｋｇ／溶銑ｔ（取鍋スラグ中ＣａＯ量、塊生石灰中ＣａＯ純分および生石灰粉中ＣａＯ純分の合計に対する生石灰粉中ＣａＯ純分の質量比率Ｒは３３〜５９％）の範囲で変化させ、上記の比率Ｒの適正な範囲を調査した。

実施例１４〜１５に示すように、塊生石灰を添加してもＲが４０質量％以上（４０〜５９質量％）とした場合には、塊生石灰は十分に溶解し、処理後［％Ｐ］が０．０１０質量％にまで低下した。Ｒを４０質量％以上にすることで塊生石灰量を減らせたので、塊生石灰を十分に溶解できたのである。

一方、比較例１１に示すように、塊生石灰１７ｋｇ／溶銑ｔ（Ｒが４０質量％未満（３３％））になると、塊生石灰の溶解が不十分になり、ＣａＯ粉体ロス量（ここでは、塊生石灰の未溶解量も含む）が増加してしまった。

Claims (3)

1. 上底吹き転炉でＣａＯ含有粉体を上吹き酸素と共に溶銑へ上吹きして溶銑脱りんする方法において、上吹き酸素流量２．０〜５．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔと共に生石灰粉を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下の速度で溶銑表面へ吹き付け、底吹きガス流量を０．２〜０．６Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔ、サブランスから０．１〜１．０Ｎｍ^３／ｍｉｎ／溶銑ｔのガスと共に生石灰粉を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下の速度で溶銑表面へ上吹きし、ＣａＯ・Ｆｅ_ｔＯ・ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３を含有するプリメルトフラックス４〜１０ｋｇ／溶銑ｔと、
   前記生石灰粉と前記プリメルトフラックスと塊生石灰とのＣａＯ純分に対して前記生石灰粉中のＣａＯ純分が４０質量％以上となるように定めた量の生石灰粉とを吹錬開始前後に添加し、且つ処理後スラグ塩基度を２．０〜３．０とすることを特徴とする、溶銑の脱りん方法。
2. ＣａＯ・Ｆｅ_ｔＯ・ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３を含有するプリメルトフラックスを取鍋スラグとすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. サブランスから上吹きするガスをＯ_２、Ｎ_２、ＡｒおよびＣＯ_２のいずれか、またはそれらの混合ガスとすることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。