JP2021095608A - 溶銑の脱りん方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い脱りん効果が安定して得られる溶銑の脱りん方法を提供する。【解決手段】前記酸素の吹込みを開始してから終了するまでの脱りん吹錬の全期間の５０％以上の期間で粉体の脱りん剤を連続して供給し、前記脱りん吹錬の５０％の期間が経過した時点で脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeとの関係が０．１６＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．２５を満たし、かつ前記酸素の吹込みが終了した時点での脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeとの関係が０．３０＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．４５を満たす。【選択図】図１
Description
本発明は、吹錬によって溶銑に脱りん剤を吹付ける脱りん方法に関する。
近年、環境への配慮から蛍石を用いずにＣａＯ粉を上吹きして脱りん処理を行う方法が採用されており、ＣａＯ粉の上吹き条件について様々な提案がなされている。
特許文献１には、ＣａＯ粉上吹きによりＣａＯ滓化率を低下させずに塩基度を高め、かつスラグフォーミングを抑制することで粒鉄ロスを抑制する技術が開示されている。特許文献２には、ＣａＯ粉供給速度を３ｋｇ／ｍｉｎ／溶銑ｔ以下とすること、さらには処理後のスラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2比）の範囲を２〜３とすることが開示されている。さらに特許文献３には、ＣａＯ粉供給速度が０．５ｋｇ／ｍｉｎ／ｔ〜３．０ｋｇ／ｍｉｎ／ｔとし、配合塩基度や粉体供給期間の条件を規定することが開示されている。
特許文献１に記載の方法は脱りんを目的とした技術ではなく、スラグボリュームに関する記載がないため、脱りんとしての十分な効果あるかどうかが不明である。特許文献２及び３に記載の方法は、溶銑中のＳｉ濃度など考慮すべき条件が不十分であるため、脱りん能が不足し、さらには脱りん効果がばらつくという問題点がある。
本発明は前述の問題点を鑑み、高い脱りん効果が安定して得られる溶銑の脱りん方法を提供することを目的とする。
本発明は、以下のとおりである。
（１）
溶銑の脱りん方法であって、
精錬容器に第一脱りん剤および固体酸素源を装入する工程と、
次いで送酸ランスから酸素とともに第二脱りん剤を吹込むことにより前記溶銑を脱りん吹錬する工程とを備え、
前記脱りん吹錬工程中に前記第二脱りん剤を、前記酸素の吹込みを開始してから終了するまでの脱りん吹錬の全期間の５０％以上の期間で連続して供給し、前記脱りん吹錬の５０％の期間が経過した時点で前記第二脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeと
の関係が以下の（１）式を満たし、かつ前記酸素の吹込みが終了した時点での前記第二脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeとの関係が以下の（２）式を満たすことを
特徴とする溶銑の脱りん方法。
０．１６＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．２５ ・・・（１）
０．３０＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．４５ ・・・（２）
Ｗcharge＝ＷdeP-I＋Ｗoxide＋ＷSiO2 ・・・（３）
ＷSiO2＝０．０２１４×Ｗiron×［Ｓｉ］ ・・・（４）
ここで、ＷdeP-Iは前記第一脱りん剤の装入量（ｔ）を表し、Ｗoxideは前記固体酸素
源の装入量（ｔ）を表し、ＷSiO2は脱珪反応によって生成されたスラグ中のＳｉＯ2量（ｔ）を表し、Ｗironは前記精錬容器に装入された溶銑の量（ｔ）を表し、［Ｓｉ］は脱りん処理前での前記溶銑中のＳｉ濃度（質量％）を表す。
（１）
溶銑の脱りん方法であって、
精錬容器に第一脱りん剤および固体酸素源を装入する工程と、
次いで送酸ランスから酸素とともに第二脱りん剤を吹込むことにより前記溶銑を脱りん吹錬する工程とを備え、
前記脱りん吹錬工程中に前記第二脱りん剤を、前記酸素の吹込みを開始してから終了するまでの脱りん吹錬の全期間の５０％以上の期間で連続して供給し、前記脱りん吹錬の５０％の期間が経過した時点で前記第二脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeと
の関係が以下の（１）式を満たし、かつ前記酸素の吹込みが終了した時点での前記第二脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeとの関係が以下の（２）式を満たすことを
特徴とする溶銑の脱りん方法。
０．１６＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．２５ ・・・（１）
０．３０＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．４５ ・・・（２）
Ｗcharge＝ＷdeP-I＋Ｗoxide＋ＷSiO2 ・・・（３）
ＷSiO2＝０．０２１４×Ｗiron×［Ｓｉ］ ・・・（４）
ここで、ＷdeP-Iは前記第一脱りん剤の装入量（ｔ）を表し、Ｗoxideは前記固体酸素
源の装入量（ｔ）を表し、ＷSiO2は脱珪反応によって生成されたスラグ中のＳｉＯ2量（ｔ）を表し、Ｗironは前記精錬容器に装入された溶銑の量（ｔ）を表し、［Ｓｉ］は脱りん処理前での前記溶銑中のＳｉ濃度（質量％）を表す。
本発明によれば、高い脱りん効果が安定して得られる溶銑の脱りん方法を提供することを目的とする。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明者らは、特に極低りん鋼を安定して溶製するための条件を見出すために、脱りん反応の詳細なプロセスについて鋭意検討した。
溶銑表面に酸素ジェットが衝突する箇所（以下、火点）は２０００℃以上の高温であり、かつ以下の（５）式に示すＦｅＯ生成反応、および以下の（６）式に示す脱炭反応とが並行して起こる。
２［Ｆｅ］＋Ｏ2＝２（ＦｅＯ） ・・・（５）
（ＦｅＯ）＋［Ｃ］＝［Ｆｅ］＋ＣＯ↑ ・・・（６）
２［Ｆｅ］＋Ｏ2＝２（ＦｅＯ） ・・・（５）
（ＦｅＯ）＋［Ｃ］＝［Ｆｅ］＋ＣＯ↑ ・・・（６）
ここで、酸素ジェットと共に微細なＣａＯ粉をランスから火点に直接供給することでＣａＯ自体の溶融を促進でき、かつＦｅＯとの混合により低融点のカルシウムフェライト融体（以下、ＣＦ）を生成させることができるため、スラグの滓化促進および高液相率の維持に極めて有用である。また、ＣａＯ粉の供給速度によってＣＦ中のＦｅＯ濃度が変化し、ＣａＯ粉を高速で供給するほどＣＦ中のＦｅＯの濃度および活量が低下するため、酸化物として安定化し、Ｃに還元され難く、スラグにＦｅＯを安定供給できる。
一方で、脱りん反応は、ダイカルシウムシリケート（２ＣａＯ・ＳｉＯ2、以下、Ｃ2Ｓ）固相を液相スラグ中に生成させることで液相スラグ中のＰをトリカルシウムフォスフェート（３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5、以下Ｃ3Ｐ）として固相中に取り込むことが可能となり、液相スラグの脱りん能を高位に維持することができる。Ｃ2Ｓを生成させるためにはスラグの塩基度を一定値以上まで速やかに高める必要がある。一方で、脱りん吹錬末期までＣａＯ粉を高速で過剰に供給し続けると、スラグの塩基度が高くなりすぎてしまう。スラグの塩基度が高すぎると、スラグ固相率が大きく増加してしまい、流動性が悪化して脱りん反応が大きく阻害されてしまう。
図１は、脱りん吹錬でのスラグの塩基度の変化を説明するための図である。図１に示すように、吹錬前半（吹錬全期間の５０％までの期間）では、速やかにＣ2Ｓを生成させるためになるべく高速でＣａＯ粉を供給するようにする。ただし、吹錬後半も粉体供給を継続する必要があるため、吹錬前半でＣａＯ粉を供給しすぎると吹錬後半（吹錬全期間の５０％以降の期間）の吹込速度次第ではスラグの固相が過剰になりスラグの流動性が悪化してしまうため、適正なスラグ組成に制御するためには吹込速度を抑える必要がある。
図１に示すように、吹錬後半では固相過剰領域に到達しない範囲で可能な限りスラグ塩基度を高める。このとき、ＣａＯ粉供給速度を一定以上確保し、スラグ中にＦｅＯを安定供給できるようにする。
次に、以上のように条件で脱りん処理を行う場合に、より具体的な条件について説明する。脱りん処理では、脱りん吹錬を行う前に、まず、転炉などの精錬容器内に溶銑、第一脱りん剤および固体酸素源を装入する。そして、送酸による溶銑の脱珪反応によってスラグ中にＳｉＯ2が生成した状態で脱りん吹錬を行う。
溶銑に装入する第一脱りん剤は、スラグ塩基度を制御できるものであれば特に銘柄、粒径等は限定しないが、装入時の歩留まりを考慮すると、粉体よりは数ｍｍ〜数１０ｍｍ程度の粒状であることが好ましい。第一脱りん剤の種類としては、例えば生石灰、石灰石、カルシウムフェライト、ドロマイト系石灰などが挙げられる。
溶銑に装入する固体酸素原は、溶銑温度の調整、スラグの滓化促進のために装入される。酸化鉄を多量に含む（５０質量％以上程度）ものであれば特に銘柄、粒径等は限定しない。具体的には例えば鉄鉱石などが挙げられる。
次に、脱りん吹錬の詳細な条件について説明する。酸素吹錬を開始してから終了するまでの脱りん吹錬の全期間の５０％以上の期間は、第二脱りん剤を連続して供給する。ＣａＯ粉を連続して供給することで低融点のＣＦ融体をスラグに供給し続けることができるため、スラグの高ＦｅＯ化、溶融性維持が可能となる。連続で供給する期間が全期間の５０％未満であると、ＣＦの供給が滞りスラグの液相率が低下してしまう。なお、酸素ジェットの送酸速度は基本的には一定とし、送酸速度は特に限定しないが、例えば溶銑が３００ｔ規模である場合には、脱りん吹錬中の送酸速度は概ね４００〜７００Ｎｍ3／ｍｉｎの範囲内であることが多い。
また、第二脱りん剤は、スラグ塩基度を調整するために送酸ランスから火点に酸素ジェット共に直接供給される。ＣａＯ源を含むものであれば銘柄は特に限定しないが、ＣａＯあるいはＣａＣＯ3を５０質量％以上含有することが好ましい。また、第一脱りん剤とは異なり、第二脱りん剤は送酸ランスから供給されるため、粉体であることが好ましく、粒径が１００μｍ未満であることがより好ましい。
次に、第二脱りん剤の供給量について説明する。本発明者らは、スラグの脱りん能を高め、安定して高い脱りん効果を得るための第二脱りん剤の供給条件を検討し、試験やシミュレーション等を通じてその条件を見出した。
図２は、吹錬前半での第二脱りん剤の供給量と溶銑中Ｐ濃度との関係を説明するための図であり、図３は、吹錬終了時での第二脱りん剤の供給量と溶銑中Ｐ濃度との関係を説明するための図である。図２及び図３に示す実験結果から、第二脱りん剤の供給量は、脱りん吹錬の全期間の５０％が経過した段階で第二脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗ
chargeとの関係が以下の（１）式を満たし、かつ吹錬終了時での第二脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeとの関係が以下の（２）式を満たすようにする。
０．１６＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．２５ ・・・（１）
０．３０＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．４５ ・・・（２）
Ｗcharge＝ＷdeP-I＋Ｗoxide＋ＷSiO2 ・・・（３）
ＷSiO2＝０．０２１４×Ｗiron×［Ｓｉ］ ・・・（４）
chargeとの関係が以下の（１）式を満たし、かつ吹錬終了時での第二脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeとの関係が以下の（２）式を満たすようにする。
０．１６＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．２５ ・・・（１）
０．３０＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．４５ ・・・（２）
Ｗcharge＝ＷdeP-I＋Ｗoxide＋ＷSiO2 ・・・（３）
ＷSiO2＝０．０２１４×Ｗiron×［Ｓｉ］ ・・・（４）
ここで、ＷdeP-Iは第一脱りん剤の装入量（ｔ）を表し、Ｗoxideは固体酸素源の装入
量（ｔ）、ＷSiO2は、脱珪反応により生成されたスラグ中のＳｉＯ2量（ｔ）を表し、Ｗironは、精錬容器に装入された溶銑の量（ｔ）を表し、［Ｓｉ］は、脱りん処理前での溶銑中Ｓｉ濃度（質量％）を表す。
量（ｔ）、ＷSiO2は、脱珪反応により生成されたスラグ中のＳｉＯ2量（ｔ）を表し、Ｗironは、精錬容器に装入された溶銑の量（ｔ）を表し、［Ｓｉ］は、脱りん処理前での溶銑中Ｓｉ濃度（質量％）を表す。
前述したように、ＣａＯ粉供給速度は吹錬前半および吹錬後半でバランスが重要となる。吹錬前半（吹錬全期間の５０％までの期間）までに塩基度を高めてＣ２Ｓを生成させておく必要があり、吹錬前半では、（１）式に示すように第二脱りん剤の供給量と副材装入量との比を０．１６超とする。ただし、吹錬前半にＣａＯ粉を過剰に供給すると、最終的なスラグ組成を適正範囲に収めるために吹錬後半で供給速度を大幅に低下させなければならず、ＣＦの供給が滞る。そのため、吹錬前半では、（１）式に示すように第二脱りん剤の供給量と副材装入量との比を０．２５未満とする。
一方、吹錬後半では、固液共存の範囲で可能な限りスラグ塩基度を高めておく必要がある。したがって、吹錬終了時では、（２）式に示すように、第二脱りん剤の供給量と副材装入量との比を０．３０超とする。ただし、スラグ塩基度を過度に高めてしまうとスラグが完全固相となり、流動性が失われて脱りん反応が生じなくなる。そのため、吹錬終了時では、（２）式に示すように、第二脱りん剤の供給量と副材装入量との比を０．４５未満とする。
以上のように、脱りん吹錬では、副材装入量との関係で第二脱りん剤の供給量を決定している。副材装入量は脱珪反応前の溶銑中Ｓｉ濃度に基づいて決定されるため、効果にばらつきが生じにくく安定して高い脱りん効果を得ることができる。
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
高炉処理を終えた３００ｔ規模の溶銑を溶銑鍋に出銑し、脱硫等の溶銑予備処理を実施した後に溶銑を転炉に装入した。その後第一脱りん剤および固体酸素源を転炉に装入し、送酸を開始して脱りん吹錬を開始した。なお、脱りん吹錬中の送酸速度は４００Ｎｍ3／ｍｉｎとした。なお、脱りん吹錬を開始する前、および吹錬終了時で溶銑サンプルを採取して化学分析に供し、溶銑中のＰ濃度を分析した。吹錬開始前の溶銑中Ｐ濃度［Ｐ］0と吹錬終了時の溶銑中Ｐ濃度［Ｐ］脱P後との比が０．１５であった場合に発明の効果が十分得られたと判断した。なお、表１及び表２中の下線は、本発明の範囲から外れた条件であることを示している。
表１及び表２に示すように、Ｃｈ．Ｎｏ．１〜３は、脱りん吹錬の全期間の５０％以上の期間の間、第二脱りん剤を連続して供給し、かつ前述の（１）式および（２）式の条件を満たしていたため、発明の効果が十分に得られた。
一方、Ｃｈ．Ｎｏ．４及びＣｈ．Ｎｏ．５は前述の（１）式の条件を満たさなかったため、脱りん効果が不十分であった。また、Ｃｈ．Ｎｏ．６及びＣｈ．Ｎｏ．７は前述の（２）式の条件を満たさなかったため、脱りん効果が不十分であった。さらに、Ｃｈ．Ｎｏ．８は第二脱りん剤を連続して供給した期間が、脱りん吹錬の全期間の５０％未満であったため、脱りん効果が不十分であった。
Claims (1)
- 溶銑の脱りん方法であって、
精錬容器に第一脱りん剤および固体酸素源を装入する工程と、
次いで送酸ランスから酸素とともに第二脱りん剤を吹込むことにより前記溶銑を脱りん吹錬する工程とを備え、
前記脱りん吹錬工程中に前記第二脱りん剤を、前記酸素の吹込みを開始してから終了するまでの脱りん吹錬の全期間の５０％以上の期間で連続して供給し、前記脱りん吹錬の５０％の期間が経過した時点で前記第二脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeと
の関係が以下の（１）式を満たし、かつ前記酸素の吹込みが終了した時点での前記第二脱りん剤の供給量ＷdeP-IIと副材装入量Ｗchargeとの関係が以下の（２）式を満たすことを
特徴とする溶銑の脱りん方法。
０．１６＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．２５ ・・・（１）
０．３０＜ＷdeP-II／Ｗcharge＜０．４５ ・・・（２）
Ｗcharge＝ＷdeP-I＋Ｗoxide＋ＷSiO2 ・・・（３）
ＷSiO2＝０．０２１４×Ｗiron×［Ｓｉ］ ・・・（４）
ここで、ＷdeP-Iは前記第一脱りん剤の装入量（ｔ）を表し、Ｗoxideは前記固体酸素
源の装入量（ｔ）を表し、ＷSiO2は脱珪反応によって生成されたスラグ中のＳｉＯ2量（ｔ）を表し、Ｗironは前記精錬容器に装入された溶銑の量（ｔ）を表し、［Ｓｉ］は脱りん処理前での前記溶銑中のＳｉ濃度（質量％）を表す。
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| JP2008106296A (ja) * | 2006-10-24 | 2008-05-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 脱燐処理後のスラグの排滓性向上方法およびそれを用いた溶銑の脱燐処理方法 |
| JP2013253304A (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 溶銑の脱りん方法 |
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-
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