JP3653405B2

JP3653405B2 - 溶銑脱燐能の優れた脱燐剤および脱燐方法

Info

Publication number: JP3653405B2
Application number: JP34117298A
Authority: JP
Inventors: 敏行金子; 秀里間渕; 昌光若生
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2018-11-16
Also published as: JP2000144226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の脱燐剤および溶銑の脱燐方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、転炉における脱燐負荷の大きい極低燐鋼等を精錬するに際しては、造滓剤の増量、ダブルスラグ法等が採用されていた。しかし、近年になって、熱力学的に有利である溶銑段階の低温条件での脱燐法、すなわち溶銑予備処理方法が一般的になってきた。この溶銑予備処理に用いる脱燐剤としては、通常生石灰と酸化鉄と蛍石を主体としたものが使われている。
【０００３】
特に、蛍石は低温で高融点の生石灰を滓化させる手段として、例えば特開昭63-250411号公報に見られるように、言わば常識的に使用されている。さらに、その背景には脱燐剤中のCaO/O(O:酸化鉄および又は酸素ガスの酸素換算重量の総和) が1.5 〜3.0 で操業されており、生石灰(CaO分) が高い脱燐剤組成であったために蛍石添加による生石灰の滓化が必須だったという経緯もある。例えば特開昭63-250411号公報に記載されているCaO/O 重量比は３を超えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記蛍石の使用は、地球環境問題(フッ素) からその使用が制限される社会的な強い動きがあり、蛍石無しで或いは少量の蛍石で脱燐する方法が望まれている。本発明は、蛍石の使用を大きく抑えて、あるいは蛍石を全く使用しないで効率よく溶銑の脱燐を行う脱燐剤および溶銑の脱燐方法を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）生石灰と共に酸化鉄と酸素ガスの一方または両方からなる脱燐剤であって、生石灰の重量と酸化鉄および酸素ガスの酸素換算重量の和の比、ＣａＯ／Ｏが０．２〜０．７で、生石灰の高滓化性を有することを特徴とする脱燐能に優れた溶銑の脱燐剤。
（２）生石灰と共に酸化鉄と酸素ガスの一方または両方からなり、蛍石の配合組成が３％以下である脱燐剤であって、生石灰の重量と酸化鉄および酸素ガスの酸素換算重量の和の比、ＣａＯ／Ｏが０．２〜０．７で、生石灰の高滓化性を有することを特徴とする脱燐能に優れた溶銑の脱燐剤。
【０００６】
（３）生石灰と共に酸化鉄と酸素ガスの一方または両方からなり、蛍石の配合組成が３％以下、ＳｉＯ₂ の配合組成が１０％以下である脱燐剤であって、生石灰の重量と酸化鉄および酸素ガスの酸素換算重量の和の比、ＣａＯ／Ｏが０．２〜０．７で生石灰の高滓化性を有することを特徴とする脱燐能に優れた溶銑の脱燐剤。
（４）生石灰と酸化鉄および酸素ガスと蛍石とＳｉＯ₂ を、上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の脱燐剤組成になるように配合して、溶銑に対して生石灰の供給場所と同場所に同時に全ての脱燐剤中配合成分を添加することを特徴とする溶銑の脱燐方法。
【０００７】
（５）上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の脱燐剤組成のフラックスを浸漬ランス、或いは底吹きノズル、或いは横吹きノズルより溶銑中に吹き込むことを特徴とする上記（４）記載の溶銑の脱燐方法。
（６）上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の脱燐剤組成のフラックスを上吹き酸素の気流中にて混合して溶銑の上方から上吹きすることを特徴とする上記（４）記載の溶銑の脱燐方法。
（７）酸素ガス専用の酸素上吹きランスにより溶銑に酸素を供給することを特徴とする上記（４）ないし（６）のいずれか１項に記載の溶銑の脱燐方法。
なお、上記酸化鉄としては、鉄鉱石、スケール、転炉ダスト等が使える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、蛍石の量を減らす或いは蛍石無しにする手段として酸化鉄濃度を極めて高くした生石灰−高酸化鉄（酸素ガスによる生成酸化鉄も含む）系の脱燐剤を使用することを考えた。これは、酸化鉄は生石灰の滓化効果を持つことから発想したものである。
そこで、１００ｋｇ大気溶解炉を用いて蛍石を含まない生石灰と酸化鉄を混合した粉体を、酸素ガスをキャリヤーガスとしてインジェクションする実験を行い、脱燐挙動を調べた。
【０００９】
その、主な条件は以下の通りである。
・脱燐剤（生石灰粉と酸化鉄粉の混合物および酸素ガス）
・添加方法：上記脱燐剤を全てを均一混合して溶銑中にインジェンション
・脱燐剤中のCaO/O(Oは酸素ガス重量と酸化鉄中酸素重量の和) ：0.1-1.5
・溶銑温度：１３５０℃
・溶銑成分： [C]=4.1〜4.5%, [Si]=0.05 〜0.40%, [Mn]=0.21〜0.43%,
[P]=0.070〜0.150%, [S]=0.020 〜0.030%
【００１０】
図１に、上記の如く蛍石を含まない生石灰−酸化鉄混合粉を酸素ガスにより溶銑中にインジェクションした際の、生石灰重量と酸素重量（酸素ガス重量と酸化鉄中酸素の重量の和）の比CaO/O を大きく振らした時の処理後燐分配比(P)/[P] (スラグ中にどれだけ燐を吸収したかという脱燐効率を示す指標) の変化を示している。図から分かるとおり、CaO/O 重量比が0.2 〜0.7 の範囲で高い(P)/[P] が得られることが分かる。なお、一般の脱燐処理のCaO/O は1.5 〜3.0である。
使用した生石灰の原単位は、12kg/t一定とした。
また、２重管羽口を用いて、内管から酸素ガスを、外管から窒素ガスキャリヤーで、脱燐剤を吹いても、上記適正範囲のCaO/O 重量比で操業すれば、前記方法と同等の効果が得られる事も確認した。
【００１１】
図１に示したように、CaO/O 重量比が0.2 〜0.7 の範囲で高い(P)/[P]が得られた原因について検討した結果、本発明者等は以下の様に解釈できることを突き止めた。即ち、まず、酸素源( 酸素ガスと酸化鉄) を増やしてCaO/O 比を低下させる効果については、蛍石の少量添加(一般の処理では、生石灰の１割〜２割の蛍石を添加している。) による生石灰滓化効果より蛍石無しで高酸化鉄組成にする方が滓化効果が遥かに大きい。これは、CaO-CaF₂系状態図とCaO-FeO 系状態図を比較すれば明らかである。したがって、酸素源の配合量が少なくなってCaO/O 比が0.7 を超えると、生石灰の滓化効果は低下し、(P)/[P] は低い値となってしまう。
【００１２】
一方、CaO/O 比を0.2 より低くすれば、酸化鉄濃度が過剰になりすぎて、生成スラグのCaO 濃度が極端に希釈され低下してしまうためにCaO の精錬効果が抑制されて(P)/[P] が低下する。したがって、適正なCaO/O 重量比は0.2 〜0.7 であり、この条件を満足するように脱燐剤を配合すれば、たとえ蛍石を全く使わなくとも大きな脱燐効果が得られる。
【００１３】
ここで重要なのは、上記適正CaO/O 重量比は、系全体のCaO/O ではなく、生石灰が供給されている局部的な反応サイトにおいてこの適正値を実現することにある。なぜなら、上記したように、脱燐剤を高脱燐能を持つ高滓化性の低融点・高酸化鉄組成にするには、生石灰とは別の場所に酸化鉄や酸素ガスを添加しても上記の目的組成の脱燐剤に調整する観点からは無意味であり、生石灰と酸素源(酸化鉄および又は酸素ガス) は同時同場所に供給する事が必須条件である。
【００１４】
図１で判明した適正CaO/O 重量比の脱燐剤に蛍石を配合して脱燐すれば、当然のことながら脱燐は更に促進することは確認済みである。しかし、地球環境問題より、蛍石の配合比率は３％より超えることは避けるのが望ましい。
【００１５】
また、脱燐剤にＳｉＯ₂ を少量添加すると、生石灰の滓化を更に促進するので、脱燐がやや促進することも確認しているが、ＳｉＯ₂ の添加量が１０％を超えてしまうと、ＳｉＯ₂ が生石灰を不活性化してしまい脱燐が悪化するため、１０％以下の添加が望ましい。
【００１６】
溶銑に生石灰と酸素源（酸化鉄および又は酸素ガス）を同時同場所に添加する方法として、上記適正範囲のCaO/O 重量比に調整した脱燐剤を浸漬ランスのノズル或いは底吹きノズル或いは横吹きノズルからインジェクションしても、それぞれ同様の効果が得られる。また、上吹き酸素ガスジェットの中に生石灰の粉を巻き込み、混合して溶銑の中に上方からブラスティングする方法でも構わない。
また、反応容器はトーピードカーでも鍋でも転炉でも、いずれを用いても構わない。
図２に、鍋を用いた場合の、横吹き、浸漬ランス吹き、底吹き、上吹きのそれぞれの処理の形態を図に表した。上記した様に、この４通りの方法は、鍋以外にトーピードーカーを使用しても転炉を使用しても同様の脱燐効果が得られる。
【００１７】
溶銑脱燐処理時の温度低下を防止する為に、酸素ガス専用の上吹ランスから、溶銑に酸素ガスを生石灰供給場所とは別の場所に供給して溶銑表面を酸化させても、上記本発明者らの方法の効果は同様に発揮できる。酸素ガス上吹きによりトップスラグの酸素ポテンシャルが上昇し、トップスラグによる脱燐が促進されることはあっても、本発明による脱燐を損なう要素は全く無い。すなわち、本発明の方法に加えて、上吹き酸素ガス専用のランスを設けて酸素ガスを上吹きしても脱燐の観点からは何ら問題は無い。
【００１８】
【実施例】
１．溶銑成分および溶銑温度
表１に記す。
２．反応容器と溶銑量
溶銑鍋３５０ｔ
３．脱燐剤添加方法
浸漬ランスによるインジェクション
４．生石灰原単位
１２ｋｇ／ｔ一定
５．脱燐剤の配合成分
生石灰−酸化鉄（−蛍石−ＳｉＯ₂)
６．酸化鉄およびＳｉＯ₂ の種類
酸化鉄；鉄鉱石，ＳｉＯ₂；珪石
７．溶銑初期成分：
[C]=4.1〜4.5%, [Si]=0.05 〜0.40%, [Mn]=0.25〜0.45%,
[P]=0.080〜0.120%, [S]=0.020 〜0.030%
８．操業条件の詳細および結果
表１にまとめて記す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
表１は、本発明の実施例および比較例を示したものであり、実施例１〜４は、いずれもノズル先端のCaO/O 重量比が適正範囲の0.2〜0.7 に入っているため、処理後(P)/[P] が690〜800 と極めて高い値が得られ、脱燐が良好に進行している。
これに対して、比較例１ではノズル先端のCaO/O 重量比が0.8と高すぎて適正範囲を外れるため処理後(P)/[P] が250 しか得られず、比較例２では逆にノズル先端のCaO/O 重量比が0.15と低すぎて適正範囲を外れるため、処理後(P)/[P] が200と低く、更に、比較例３では脱燐剤中のＳｉＯ₂ 濃度が10% を超えているため生石灰を不活性化して(P)/[P] は260 にとどまり、いずれも脱燐が十分に進行していない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、僅かな生石灰原単位でで効率的な溶銑脱燐処理が出来るため、脱燐処理コストの大幅低減が可能になると同時に、蛍石を使用を必須としない点で地球環境問題に対応でき、しかもスラグ資源化の問題からもメリットが得られるため、本発明がこの種の産業分野にもたらす効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶銑脱燐剤のCaO/O 重量比と燐分配比(P)/[P] の関係を示す図。
【図２】反応容器に鍋を用いた場合の、脱燐剤の横吹き、浸漬ランス吹き、底吹き、上吹きのそれぞれの処理形態を示す図。

Claims

生石灰と共に酸化鉄と酸素ガスの一方または両方からなる脱燐剤であって、生石灰の重量と酸化鉄および酸素ガスの酸素換算重量の和の比、ＣａＯ／Ｏが０．２〜０．７で、生石灰の高滓化性を有することを特徴とする脱燐能に優れた溶銑の脱燐剤。
生石灰と共に酸化鉄と酸素ガスの一方または両方からなり、蛍石の配合組成が３％以下である脱燐剤であって、生石灰の重量と酸化鉄および酸素ガスの酸素換算重量の和の比、ＣａＯ／Ｏが０．２〜０．７で、生石灰の高滓化性を有することを特徴とする脱燐能に優れた溶銑の脱燐剤。
生石灰と共に酸化鉄と酸素ガスの一方または両方からなり、蛍石の配合組成が３％以下、ＳｉＯ₂ の配合組成が１０％以下である脱燐剤であって、生石灰の重量と酸化鉄および酸素ガスの酸素換算重量の和の比、ＣａＯ／Ｏが０．２〜０．７で生石灰の高滓化性を有することを特徴とする脱燐能に優れた溶銑の脱燐剤。
生石灰と酸化鉄および酸素ガスと蛍石とＳｉＯ₂ を、上記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の脱燐剤組成になるように配合して、溶銑に対して生石灰の供給場所と同場所に同時に全ての脱燐剤中配合成分を添加することを特徴とする溶銑の脱燐方法。
上記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の脱燐剤組成のフラックスを浸漬ランス、或いは底吹きノズル、或いは横吹きノズルより溶銑中に吹き込むことを特徴とする上記請求項４記載の溶銑の脱燐方法。
上記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の脱燐剤組成のフラックスを上吹き酸素の気流中にて混合して溶銑の上方から上吹きすることを特徴とする上記請求項４記載の溶銑の脱燐方法。
酸素ガス専用の酸素上吹きランスにより溶銑に酸素を供給することを特徴とする上記請求項４ないし６のいずれか１項に記載の溶銑の脱燐方法。