JP3508556B2

JP3508556B2 - 溶銑の脱りん方法

Info

Publication number: JP3508556B2
Application number: JP18877698A
Authority: JP
Inventors: 政樹宮田; 亨松尾
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2018-07-03
Also published as: JP2000017315A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、脱りんスラグのフ
ォーミングを防止し、出湯時に炉口からスラグが大量に
横溢しない溶銑の脱りん方法に関する。【０００２】【従来の技術】近年、低りん鋼の要請がますます強くな
っているが、低りん鋼の安定溶製および媒溶剤使用量の
節減による溶製コスト合理化を目的とする溶銑脱りん法
が行われるようになった。【０００３】本出願人は、特公昭５５−３００４２号公
報に、溶銑段階における脱りん処理の際に上底吹転炉滓
を用いることが有効であることを開示した。すなわち、
転炉滓の脱りん能力は１６００〜１７５０℃という高温
の転炉終点では、ほぼ飽和状態となっているが、溶銑の
ように１２５０〜１４００℃程度の低温で、熱力学的に
脱りんに有利な条件下にあり、十分な脱りん能力を有す
ることを示した。【０００４】フラックスとして転炉滓を使用することに
より、スラグの滓化が促進されるため、効率的な脱りん
が可能となるとともに、脱りん、脱炭に必要なトータル
の媒溶剤量を半減し、かつ発生スラグ量も大幅に低減す
ることができることを示した。【０００５】しかし、低りん鋼溶製の際は脱りんスラグ
の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を２．０以上とし、滓化
を促進するためにＣａＦ₂を添加して溶銑脱りんするの
が一般的であり、この方法ではスラグ中の（Ｆ）により
スラグ中のＭｇＯ飽和溶解度が増加し、耐火物中のＭｇ
Ｏを溶損し耐火物原単位が悪化するという問題がある。【０００６】【発明が解決しようとする課題】この対策として、本出
願人は、特開平８−１５７９２１号公報に、低りん鋼を
溶製でき、しかも耐火物原単位の悪化を最小限に抑制で
きる方法として、脱りん吹錬末期のスラグ中の（Ａｌ₂
Ｏ₃）濃度を重量％（以下、％表示は重量％を表す。）
で２〜１６％にすることによりスラグの滓化性を向上さ
せスラグ中の（Ｆ）濃度を２％以下にする方法を開示し
た。【０００７】しかし、同公報の方法は、滓化を促進する
ために、スラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）濃度を７〜３０％に高
めて脱りんする方法であるが、吹錬後直ちに出湯する場
合、炉内スラグのフォーミングが大きいため出湯時に炉
口からスラグが大量に横溢し、連続操業が困難となる問
題が発生する。【０００８】本発明の目的は、脱りんスラグのフォーミ
ングを防止し、出湯時に炉口からスラグが大量に横溢し
ない溶銑の脱りん方法を提供することにある。【０００９】【課題を解決するための手段】本発明者等は、さらに検
討を加えた結果、以下の(1) 〜(6) の知見を得た。【００１０】(1) 炉内スラグのフォーミングの原因は、
下記式に示すように、スラグ中の（ＦｅＯ）濃度が高
いと、溶銑中の［Ｃ］との反応によるＣＯ気泡の生成速
度が増大するからである。【００１１】（ＦｅＯ）＋［Ｃ］＝［Ｆｅ］＋ＣＯ↑
(2) 溶銑の脱りん処理終了後に底吹ガス攪拌のみを行う
「リンス期」を設け、底吹きガス攪拌を強化してスラグ
中の（ＦｅＯ）を溶銑中の［Ｃ］で効率よく還元するこ
とにより、出湯時に炉口からスラグが横溢しなくなる程
度にまでスラグ中（ＦｅＯ）を低減できる。【００１２】(3) 溶銑の脱りん処理を効率よく進めるた
めに、Ａｌ₂Ｏ₃をスラグ中濃度にして２〜１５％添加
しているため、スラグ粘度が高く、このままでは、リン
ス期に効率よくＦｅＯ還元を行うことができない。粘性
を下げる手段として必要最小限のＣａＦ₂を添加するこ
とが有効である。【００１３】(4) スラグに必要最小限のＣａＦ₂を添加
することにより、スラグの粘性が下がり、ＦｅＯ還元を
効率よく行えると同時に、スラグ中に残るＣＯガスの抜
けも容易になり、ＦｅＯ還元後に残存するスラグフォー
ミングを早期に除くことができる。【００１４】(5) スラグ中の（ＦｅＯ）濃度は、高けれ
ば高いほど酸素ポテンシャルが上昇し、溶銑脱りん率は
向上するが、高すぎると前記(1) 式の反応によりスラグ
のフォーミングを形成し易くなる。スラグ中の（Ｆｅ
Ｏ）濃度が低すぎると酸素ポテンシャルが低下し、溶銑
への復りんが起きる。これらのことからスラグのフォー
ミングを形成を防止でき、復りんも防止できるスラグ中
の（ＦｅＯ）濃度の最適な範囲が存在する。【００１５】(6) 容量２５０トン（以下、トンをｔと略
して記す）の上底吹き転炉を用いて、溶銑脱りんに及ぼ
すスラグ組成の影響について調査した。以下に示す図２
〜５にその結果を示す。なお、脱りん処理前の溶銑中の
［Ｐ］濃度は、全て０．１００〜０．１０５％の範囲で
あった。【００１６】図２は、溶銑脱りん処理後のスラグ中の
（Ａｌ₂Ｏ₃）濃度と処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度との
関係を示すグラフである。実験条件は、スラグ中の塩基
度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）：１．８、（Ｔ．Ｆｅ）：５
％、（Ｆ）：２．５％の一定である。【００１７】同図に示すように、スラグ中の（Ａｌ₂Ｏ
₃）濃度が２％未満ではＡｌ₂Ｏ₃添加によるスラグ融
点の低下が十分でないため滓化が悪く、目標の溶銑中の
［Ｐ］濃度の０．０１０％以下を達成できない。スラグ
中の（Ａｌ₂Ｏ₃）濃度が１５％を超えると、スラグ中
の（ＣａＯ）の活量が相対的に下がり、スラグの脱りん
能力が低下し、脱りんが不十分となる。上記からスラグ
中の（Ａｌ₂Ｏ₃）濃度の適切な範囲は、２〜１５％で
ある。好ましくは、５〜１２％である。【００１８】図３は、溶銑脱りん処理後のスラグ塩基度
（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）と溶銑中の［Ｐ］濃度との関係を
示すグラフである。実験条件は、スラグ中の（Ｔ．Ｆ
ｅ）：５％、（Ａｌ₂Ｏ₃）：５％、（Ｆ）：２．５％
の一定である。【００１９】同図に示すように、処理後のスラグ塩基度
が１．２未満では脱りん能力が不足し、塩基度が２．５
を超えるとスラグの滓化が困難となり、脱りん反応が進
まず、目標の溶銑中の［Ｐ］濃度の０．０１０％以下を
達成することができない。上記からスラグ塩基度（Ｃａ
Ｏ／ＳｉＯ₂）の適切な範囲は、１．２〜２．５であ
る。好ましくは、１．５〜２．２である。【００２０】図４は、溶銑脱りん処理後のリンス末期の
スラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）濃度と、リンス末期の溶銑中の
［Ｐ］濃度、および出湯時に炉口からスラグが横溢する
チャージ比率との関係を示すグラフである。スラグが横
溢するチャージ比率（％）は、下記の同一実験条件で５
０チャージ試験を行い、その内のスラグの横溢するチャ
ージ比率（％）である。目標のスラグ横溢チャージ比率
は０％である。【００２１】実験条件は、スラグ中の塩基度（ＣａＯ／
ＳｉＯ₂）：１．８、（Ａｌ₂Ｏ₃）：５％、（Ｆ）：
２．５％の一定である。【００２２】同図に示すように、リンス期に底吹ＣＯ₂
ガスによりスラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）濃度が２％未満にま
で低減すると、スラグの酸素ポテンシャルが低下しす
ぎ、復りんが生じ、目標の溶銑中の［Ｐ］濃度の０．０
１０％以下を達成できない。リンス期の末期に、処理後
のスラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）濃度が１５％を超えると、出
湯時にもスラグ中の（ＦｅＯ）と溶銑中の［Ｃ］との反
応によるＣＯ気泡生成が活発に行われ、スラグがフォー
ミングし、出湯時に炉口からスラグが大量に横溢する問
題が発生する。目標の横溢するチャージ比率を０％とす
ると、スラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）濃度の適切な範囲は、２
〜１５％である。好ましくは、５〜１２％である。【００２３】図５は、溶銑脱りん処理後のリンス末期の
スラグ中の（Ｆ）濃度と、耐火物溶損指数および出湯時
に炉口からスラグが横溢するチャージ比率（％）との関
係を示すグラフである。耐火物溶損指数は、スラグ中の
(Ｆ) 濃度が０％の時の耐火物溶損量を１．０として溶
損量を指数化し、目標の耐火物溶損指数を２．５以下と
して評価する。実験条件は、スラグ中の塩基度（ＣａＯ
／ＳｉＯ₂）：１．８、（Ａｌ₂Ｏ₃）：５％、（Ｔ．
Ｆｅ）：５％の一定である。同図に示すように、スラグ
中の（Ｆ）濃度が２％を超えると、出湯時の炉口からの
スラグ横溢チャージ比率が０％に低下し、スラグ中の
（Ｆ）濃度が４％を超えると耐火物溶損指数が急激に増
加する。リンス末期の溶銑中の［Ｐ］濃度は、図示して
いないが全て０．００７〜０．００９％と良好である。
上記からスラグ中の（Ｆ）濃度の適切な範囲は、２を超
えて４％以下である。好ましくは、２．５〜３．５％で
ある。【００２４】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
もので、その要旨は、下記のとおりである。【００２５】上底吹き転炉形式の炉で酸素上吹き脱りん
処理後に、底吹きガス攪拌を行うリンス期の末期のスラ
グ組成が重量％で、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）：１．
２〜２．５、Ａｌ₂Ｏ₃濃度：２〜１５％、ＦｅＯ中の
鉄分濃度（Ｔ．Ｆｅ）：２〜１５％、Ｆ濃度：２％を超
えて４％以下であることを特徴とする溶銑の脱りん方
法。【００２６】【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法を示す概念
図であるが、図１（ａ）は上底吹き転炉形式の炉１によ
る脱りん処理期を、図１（ｂ）は底吹きガス攪拌を行う
リンス期を、図１（ｃ）は底吹きガス２で攪拌後の沈静
化されたスラグ３の状況をそれぞれ示す。【００２７】脱りん処理期のスラグ組成は、塩基度（Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ₂）：１．２〜２．５：好ましくは、１．
５〜２．２、（Ａｌ₂Ｏ₃）：２〜１５％：好ましくは
５〜１２％、ＦｅＯ中の鉄分（Ｔ．Ｆｅ）：１５〜３０
％：好ましくは１８〜２８％、（Ｆ）：２％を超えて４
％以下：好ましくは２．５〜３．５である。【００２８】脱りん処理前の溶銑は、温度が約１３００
℃、組成が［Ｃ］：約４．５％、［Ｐ］：約０．１％、
［Ｓｉ］：約０．３％である。【００２９】図１（ａ）に示す上底吹き転炉形式の炉１
で酸素上吹き脱りん処理後に、図１（ｂ）に示す底吹き
ガスで攪拌を行うリンス期の末期のスラグ組成が重量％
で、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）：１．２〜２．５、
（Ａｌ₂Ｏ₃）：２〜１５％、ＦｅＯ中の鉄分（Ｔ．Ｆ
ｅ）：２〜１５％、（Ｆ）：２％を超えて４％以下とす
ることにより、図１（ｃ）に示すように脱りんスラグ３
を沈静化できる。【００３０】図１（ａ）に示す酸素上吹き脱りん処理す
る際の底吹きガス２は、ＣＯ₂ガスあるいはアルゴン等
の不活性ガスが使用され、図１（ｂ）に示すリンス期の
底吹きガスもＣＯ₂ガスあるいはアルゴン等の不活性ガ
スが使用される。【００３１】スラグ組成を塩基度（ＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ₂）：１．２〜２．５、（Ａｌ₂Ｏ₃）：２〜１５
％、ＦｅＯ中の鉄分（Ｔ．Ｆｅ）：２〜１５％、
（Ｆ）：２％を超えて４％以下とする手段として、Ｃａ
Ｏ源は転炉滓（溶銑脱りん処理した溶銑を脱炭する際に
生じる脱炭炉滓が望ましい）および生石灰等が、ＳｉＯ
₂源は転炉滓等が、Ａｌ₂Ｏ₃源はボーキサイト、連続
鋳造滓および造塊滓等が、ＦｅＯ源は鉄鉱石、スケール
等が、Ｆ源は蛍石（ＣａＦ₂）等が使用できる。【００３２】【実施例】（比較例１）上底吹き転炉に装入された脱硫
溶銑（温度は約１２８０℃、組成は［Ｃ］：約４．５
％、［Ｐ］：約０．１％、［Ｓｉ］：０．３０％）２５
０ｔに転炉滓（ＣａＯ：４９％−ＳｉＯ₂：７％−Ａｌ
₂Ｏ₃：０．５％−Ｔ．Ｆｅ：２３％−ＣａＦ₂：２．
５％）約３ｔ、鉄鉱石３．５ｔ、造塊滓（ＣａＯ：４７
％−Ａｌ₂Ｏ₃：１９％−ＳｉＯ₂：１１％−Ｐ
₂Ｏ₅：１％）約１ｔを調整し、更に生石灰を１．７ｔ
添加した。上吹きランスより溶銑１ｔ当り約１．３Ｎｍ
³／ｍｉｎ・ｔで送酸しつつ約７分間吹錬し、その後約
３分間リンスした後出湯した。底吹きＣＯ₂ガス流量
は、溶銑１トン当り吹錬中０．１３Ｎｍ³／ｍｉｎ・
ｔ、リンス中は０．１７Ｎｍ³／ｍｉｎ・ｔとした。【００３３】リンス処理後のスラグ組成は、塩基度：
１．８、（Ａｌ₂Ｏ₃）：５％、（Ｆ）：０．５％であ
り、処理後の溶銑中の［Ｐ］濃度が０．０１０％となっ
た。しかし、スラグ中の（Ｆ）濃度が０．５％と低すぎ
るため、スラグのフォーミングが沈静しきれず、出湯時
に炉口からスラグが多量に横溢した。【００３４】（本発明例１）上底吹き転炉に装入された
脱硫溶銑（温度は約１２９０℃、組成は［Ｃ］：約４．
５％、［Ｐ］：約０．１１％、［Ｓｉ］：０．２８％）
２５０ｔに転炉滓（組成はＣａＯ：４９％−ＳｉＯ₂：
７％−Ａｌ₂Ｏ₃：０．５％−Ｔ．Ｆｅ：２３％−Ｃａ
Ｆ₂：２．５％）約３ｔ、鉄鉱石４ｔ、造塊滓（組成は
ＣａＯ：４７％−Ａｌ₂Ｏ₃：１９％−ＳｉＯ₂：１１
％−Ｐ₂Ｏ₅：１％）約１ｔを調整し、更に生石灰を
１．５ｔ、蛍石( ＣａＦ₂：８５％、ＳｉＯ₂：１０
％) ０．４ｔを添加した。上吹きランスより溶銑１トン
当り約１．３Ｎｍ³／ｍｉｎ・ｔで送酸しつつ約７分間
吹錬し、その後約３分間リンスした後出湯した。底吹き
ＣＯ₂ガス流量は、溶銑１トン当り吹錬中０．１３Ｎｍ
³／ｍｉｎ・ｔ、リンス中は０．１７Ｎｍ³／ｍｉｎ・
ｔとした。【００３５】リンス処理後のスラグ組成は、塩基度：
１．８、( Ａｌ₂Ｏ₃) ：５％、（Ｔ．Ｆｅ）：５％、
（Ｆ）：３％であり、処理後の［Ｐ］濃度が０．００８
％となり、スラグのフォーミングが沈静し、出湯時に炉
口からのスラグ横溢は認められなかった。【００３６】（本発明例２）上底吹き転炉に装入された
脱硫溶銑（温度は約１２８３℃、組成は［Ｃ］：約４．
５％、［Ｐ］：約０．１０％、［Ｓｉ］：０．２８％）
２５０ｔに転炉滓（組成はＣａＯ：４９％−ＳｉＯ₂：
７％−Ａｌ₂Ｏ₃：０．５％−Ｔ．Ｆｅ：２３％−Ｃａ
Ｆ₂：２．５％）約３ｔ、鉄鉱石３．５ｔ、造塊滓（組
成はＣａＯ：４７％−Ａｌ₂Ｏ₃：１９％−ＳｉＯ₂：
１１％−Ｐ₂Ｏ₅：１％）約１ｔを調整し、更に生石灰
を１．５ｔ、蛍石（ＣａＦ₂：８５％、ＳｉＯ₂：１０
％）０．４ｔを添加した。上吹きランスより溶銑１トン
当り約１．３Ｎｍ³／ｍｉｎ・ｔで送酸しつつ約７分間
吹錬し、その後約３分間リンスした後出湯した。底吹き
ＣＯ₂ガス流量は、溶銑１トン当り吹錬中０．１３Ｎｍ
³／ｍｉｎ・ｔ、リンス中は０．１３Ｎｍ³／ｍｉｎ・
ｔとした。【００３７】リンス処理後のスラグ組成は、塩基度：
１．８、（Ａｌ₂Ｏ₃）：５％、（Ｔ．Ｆｅ）：１６
％、（Ｆ）：２．５％であり、処理後の［Ｐ］濃度が
０．０１０％となり、スラグのフォーミングが沈静し、
出湯時に炉口からのスラグ横溢は認められなかった。【００３８】【発明の効果】本発明によれば、脱りんスラグのフォー
ミングを防止し、出湯時に炉口からスラグが大量に横溢
しない溶銑の脱りんをすることができる。

【図面の簡単な説明】【図１】図１は、本発明の方法を示す概念図であるが、
図１（ａ）は酸素上吹き脱りん処理の状況を、図１
（ｂ）は底吹きガス攪拌を行うリンス期の状況を、図１
（ｃ）は底吹きガス攪拌後の沈静化されたスラグの状況
をそれぞれ示す示す概念図である。【図２】溶銑脱りん処理後のスラグ中の（Ａｌ₂Ｏ₃）
濃度と溶銑中の［Ｐ］濃度との関係を示すグラフであ
る。【図３】溶銑脱りん処理後のスラグ塩基度（ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ₂）と溶銑中の［Ｐ］濃度との関係を示すグラフで
ある。【図４】溶銑脱りん処理後のリンス末期のスラグ中の
（Ｔ．Ｆｅ）濃度と、リンス末期の溶銑中の［Ｐ］濃
度、および出湯時に炉口からスラグが横溢するチャージ
比率との関係を示すグラフである。【図５】溶銑脱りん処理後のリンス末期のスラグ中の
（Ｆ）濃度と、耐火物溶損指数および出湯時に炉口から
スラグが横溢するチャージ比率（％）との関係を示すグ
ラフである。【符号の説明】１：上底吹き転炉形式の炉２：底吹きガス３：スラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平11−269524（ＪＰ，Ａ) 特開2000−8111（ＪＰ，Ａ) 特開平３−47907（ＪＰ，Ａ) 特開平11−21608（ＪＰ，Ａ) 特開平８−157921（ＪＰ，Ａ) 特開平９−59709（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21C 1/02 110 C21C 5/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】【請求項１】上底吹き転炉形式の炉で酸素上吹き脱り
ん処理後に、底吹きガス攪拌を行うリンス期の末期のス
ラグ組成が重量％で、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）：
１．２〜２．５、（Ａｌ₂Ｏ₃）：２〜１５％、ＦｅＯ
中の鉄分（Ｔ．Ｆｅ）：２〜１５％、（Ｆ）：２％を超
えて４％以下であることを特徴とする溶銑の脱りん方
法。