JP3671000B2

JP3671000B2 - 溶銑の脱りん処理方法

Info

Publication number: JP3671000B2
Application number: JP2001366561A
Authority: JP
Inventors: 和海原島; 庸司出本; 剛教谷口
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003166012A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶銑の脱りん精錬を効果的に実施する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼業においては、シリコン（Ｓｉ）を含有した溶銑からりん（Ｐ）を除去するために、たとえば、特開平１１−０２１６０８号公報記載のごとく、上底吹き転炉を用いて底吹きによる攪拌を加えつつ、ランスにより酸素ガスを吹き付け、石灰（ＣａＯ）を主成分とした精錬剤で脱りん処理を実施している。しかし、前記記載の技術は、攪拌力の範囲が１．２〜５．０（ｋＪ／ｓ／ｔｏｎ）と極めて広く、かつ、その時の送酸速度が０．７〜１．９（Ｎｍ^２／ｍｉｎ／ｔｏｎ）と広範囲であり、経済的で且つ安定した脱りん処理の実現には、送酸技術と攪拌力の適正な組合せの実現等、新たな精錬方法が必要である。
【０００３】
さらに、特開平０８−１０４９１２号公報記載のごとく、精錬剤をランスを用いて溶銑に吹き込む方法で、送酸方式の指標である（Ｌ／Ｌ₀）の値を初期から中期にかけて０．２０〜０．３５の範囲に制御する方法が開示されているが、石灰塊を主成分とする精錬剤を使用する方法では、おのずと精錬剤の滓化挙動が異なり、適正な送酸方式が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上底吹き転炉を用いて溶銑からりんを除去する方法において、初期投入精錬剤の滓化を促進させ、スラグ中のＦｅＯを高濃度に保持しつつ、吹錬末期のスラグ・ホーミングを抑制することにより、短時間で経済的に低りん銑を溶製する技術を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２；質量比）の値が１．５〜３．０の範囲になるように設定したスラグを用いて、上底吹き転炉で溶銑を脱りん精錬するにあたり、（１）式で算定した底吹き攪拌力Σε_{Ｂｏｔｔｏｍ}の値を１．５〜３．４（ｋＪ／ｓ／ｔｏｎ）の範囲とし、かつ、上吹き送酸速度ＱＯ_２ ^ｇａｓの値を１．４（Ｎｍ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）以上として、酸素ガス吹錬を２区分し、第１期を吹錬開始から１．０〜２．０ｍｉｎの期間として、この時期の上吹き送酸速度ＱＯ _２ ^ｇａｓの値を１．６（Ｎｍ ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）以上にして、かつ、（２）式で算定した（Ｌ／Ｌ _０）の値を０．２４以上にするとともに、続く吹錬期間を第２期とし、ＱＯ _２ ^ｇａｓの値を１．４〜２．２（Ｎｍ ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）の範囲にして、（Ｌ／Ｌ _０）の値を０．２４未満で吹錬することを特徴とする。
【数２】

ただし、（１）式は『鉄と鋼：６７（１９８１），ｐ．６７２』記載の関係式、（２）式は、『鉄鋼便覧：基礎編、p．１８０』記載の関係式である。
計算には物理定数として以下の値を用いる。
Ｐｔ：１０１２１８．３雰囲気圧（Ｐａ）、
ρ_Ｌ：７０００溶銑密度（ｋｇ／ｍ^３）、
Ｔ_Ｌ：溶銑処理前後の平均値、Ｔｎ：（２５＋２７３）
【０００６】
【発明の実施の形態】
酸化精錬で珪素［Ｓｉ］を含有し、かつ炭素［Ｃ］を高濃度に含有する溶銑の脱りん処理を実施する場合には、主要な精錬剤である石灰を投入すると同時に、酸化源である酸素ガスあるいは鉄鉱石を供給し、物質の移動を促進するために底吹き攪拌を付与する。
【０００７】
この底吹攪拌力Σε_{Ｂｏｔｔｏｍ}があまりにも大きいと、送酸により生成したＦｅＯが［Ｃ］で還元され、脱りんに必要なスラグ中の（ＦｅＯ）の濃度が確保できず、脱りんの進行が遅れる。同時に、Σε_{Ｂｏｔｔｏｍ}の増加は脱炭速度を増加させるため、［Ｃ］の酸化損失を抑えるためにも可能な限りΣε_{Ｂｏｔｔｏｍ}の値は小さくすることが必要である。一方、Σε_{Ｂｏｔｔｏｍ}が小さいと、溶銑中のりん［Ｐ］の反応界面への到達が遅くなり、この場合も、脱りんの進行が阻害される。従って、適正なΣε_{Ｂｏｔｔｏｍ}の値は、１．５〜３．４（ｋＪ／ｓ／ｔｏｎ）の範囲となる。
【０００８】
かし、吹錬末期には、スラグが十分に溶融し、かつ、（ＦｅＯ）も高濃度に保持されて、スラグは極めてフォーミーな状態にあり、このままでは、スロッピングやスラグの噴出しが激しく、吹錬終了と同時に、安定的に転炉から取鍋への速やかな出鋼ができない。この時は、やむをえず、転炉内でスラグの鎮静を図るための時間が必要であり、生産効率が損なわれる。この状態は、溶銑の攪拌を抑制して脱炭速度を小さくし、ＣＯ発生速度を抑えることで回避できる。しかし、Σε_Bottomの抑制時期が早すぎると脱りん不良をもたらす。従って、吹錬終了直前０．５〜１．５minの期間のΣε_Bottomの値を前記攪拌力の１／２〜１／３に減じることで、脱りん反応を阻害することなく安定した脱りん処理溶銑の出鋼が達成できる。
【０００９】
［Ｐ］を酸化してスラグに固定して脱りんするためには、酸素ガスの供給は必須である。つまり、上吹き送酸速度ＱＯ₂ ^gasの値が小さいと、（ＦｅＯ）が十分に確保できず脱りん速度が遅くなり、十分な脱りんが実行できない。一方、ＱＯ₂ ^gasの値が大きすぎると、脱りんは勿論進行するが、［Ｃ］の酸化損失も増大し、溶銑処理としては好ましくない。従って、脱炭反応を極力抑制し脱りん優先吹錬を実行する適正なＱＯ₂ ^gasの値は、１．４〜２．２（Nm³/min/ton）の範囲となる。
【００１０】
さらに、脱りん反応の速やかな進行に対して、送酸パターンは極めて重要である。即ち、脱りん反応を効率よく進行させるためには、投入した石灰を速やかに溶融させる必要がある。この目的のためには、吹錬初期の送酸速度を大きくして▲１▼ ［Ｓｉ］を速やかに酸化させる、▲２▼（ＦｅＯ）を速やか生成させる、必要がある。
【００１１】
この課題を解決するために、酸素ガス吹錬を２区分する。第１期は吹錬開始１．０〜２．０ｍｉｎとして、この時期の上吹き送酸速度ＱＯ_２ ^ｇａｓの値を１．６（Ｎｍ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）以上として、（２）式で算定した（Ｌ／Ｌ_０）の値を０．２４以上とする。このことにより、石灰と溶銑を強攪拌しつつ、［Ｓｉ］とＦｅの酸化で生成したＳｉＯ_２とＦｅＯによって石灰の溶融反応を助長させる。ただし、［Ｓｉ］の酸化時期は１．０〜２．０ｍｉｎで終了するので、この時期以降は第２期とし、主に、ＦｅＯの生成・確保を主体にした送酸形態に変更する。ＦｅＯの生成・確保には（Ｌ／Ｌ_０）の値を小さくすることが有効であり、第２期のＱＯ_２ ^ｇａｓの値を１．４〜２．２（Ｎｍ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）として、かつ、（Ｌ／Ｌ_０）の値を０．２４未満で吹錬する。
この時、溶銑の温度とスクラップ使用量の多寡により、前記第２期における（Ｌ／Ｌ_０）の値を０．２４以下の範囲で変更し吹錬制御することもできる。
【００１２】
初期投入石灰と共に、鉄鉱石あるいは焼結鉱を送酸とは別に供給しても、石灰の初期滓化には有効である。
以下、実施例に基づきその技術を説明する。
【００１３】
【実施例】
［実施例１］
上底吹き転炉を用いて表１に記載の組成範囲の溶銑３２０（ton）を下記の条件で脱りん処理した。ただし、溶銑深さＬ₀＝１．９（m）である。
【表１】

【００１４】
吹止め温度；１３５０〜１３７０（℃）
吹錬時間；７．５（ｍｉｎ）
送酸区分第１期（Ｌ／Ｌ_０）；０．２４〜０．２７（−）、ＱＯ_２ ^ｇａｓ；２．０
〜２．２（Ｎｍ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）
第２期（Ｌ／Ｌ_０）；０．１５〜０．２３（−）、ＱＯ_２ ^ｇａｓ；１．６
〜２．２（Ｎｍ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）
塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）濃度比；１．７〜２．１
底吹き攪拌力；２．５〜３．４（ｋＪ／ｓ／ｔｏｎ）
末期底吹攪拌力；１．５〜２．２（ｋＪ／ｓ／ｔｏｎ）
【００１５】
底吹きガス種はＣＯ₂、Ｎ₂、Ｏ₂、空気の単独および２種以上の組合せであり、天然ガスＣＨ₄の併用もある。（Ｌ／Ｌ₀）の変更は送酸速度の変更とランス高さの変更の組合せにより実施した。底吹攪拌力の変更は、底吹ガス流量の変更で実施した。
【００１６】
図１に［Ｐ］の経時変化を示す。本発明の方法により、従来方法の時よりも吹止時の［Ｐ］濃度が低濃度になり、効率的な脱りんが実行できた。
ただし、従来方法は、送酸速度；２．０〜２．２（Ｎｍ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）、吹止め温度；１３５０〜１３７０（℃）、吹錬時間；７．５（ｍｉｎ）、（Ｌ／Ｌ_０）；０．２４〜０．２７（−）、ＱＯ_２ ^ｇａｓ；１．６〜２．２（Ｎｍ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）、（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）１．７〜２．１、底吹き攪拌力；２．５〜３．４（ｋＪ／ｓ／ｔｏｎ）での脱りん処理である。
【００１７】
図２に吹錬終了から脱りん溶銑の出鋼開始までの時間（鎮静時間）とその頻度と関係を示す。本発明の方法により、鎮静による時間ロスが大幅に減少し生産効率が向上した。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の方法により、精錬後の鎮静時間を短縮できかつ効率的なりんの除去が実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】処理時間に対する［Ｐ］の経時変化を示す図面である。
【図２】鎮静時間の度数分布を示す図面である。

Claims

塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２；質量比）の値が１．５〜３．０の範囲になるように設定したスラグを用いて、上底吹き転炉で溶銑を脱りん精錬するにあたり、（１）式で算定した底吹き攪拌力Σε_{Ｂｏｔｔｏｍ}の値を１．５〜３．４（ｋＪ／ｓ／ｔｏｎ）の範囲とし、かつ、上吹き送酸速度ＱＯ_２ ^ｇａｓの値を１．４（Ｎｍ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）以上として、酸素ガス吹錬を２区分し、第１期を吹錬開始から１．０〜２．０ｍｉｎの期間として、この時期の上吹き送酸速度ＱＯ _２ ^ｇａｓの値を１．６（Ｎｍ ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）以上にして、かつ、（２）式で算定した（Ｌ／Ｌ _０）の値を０．２４以上にするとともに、続く吹錬期間を第２期とし、ＱＯ _２ ^ｇａｓの値を１．４〜２．２（Ｎｍ ^３／ｍｉｎ／ｔｏｎ）の範囲にして、（Ｌ／Ｌ _０）の値を０．２４未満で吹錬することを特徴とする溶銑の脱りん方法。