JP3697960B2

JP3697960B2 - 溶銑の予備処理方法

Info

Publication number: JP3697960B2
Application number: JP21808799A
Authority: JP
Inventors: 守須田; 勝則谷田部; 寛野村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: JP2001040407A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉から出銑された溶銑を転炉精錬に供するに先立ち予備処理する方法に係り、特に溶銑をトピードカー等の容器内で脱燐さらには脱硫する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉から出銑された溶銑には、脱珪、脱燐さらには脱硫等の処理を行い、転炉における吹錬負荷を軽減するのが一般的である。そのための手段として、種々の方法が行われているが、その一つとしてトピードカーに受銑した溶銑中にランスを浸漬し、酸素とともに酸化鉄、石灰等の脱燐剤を吹き込むいわゆるインジェクション法による脱燐処理が行われている。
【０００３】
この方法は、ガスインジェクションによる溶銑の撹拌を伴うので、効率的に脱燐を行える利点があるが、脱燐過程においてスラグフォーミングと呼ばれるスラグ泡立ち現象が起こりやすい欠点がある。このフォーミングを防止するための手段として、例えば特開平１０−１１７６２１０号公報には、溶銑への石灰投入速度に対する酸素投入量の比とスラグ塩基度とを指標として求められるスラグフォーミング発生条件に基づきスラグフォーミングの発生しやすい領域と発生しにくい領域との発生臨界を求め、上記酸化鉄、石灰の各予備処理剤を発生臨界内に収まるように投入量を抑制する方法が提案されている。また、トップスラグに蛍石等の滓化材を投入しスラグの流動性を改善してフォーミングの発生を抑制する方法も広く行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−１９５５１５号公報に提案されている方法は、結局脱燐剤として必要な石灰のほかにフォーミング発生防止のための石灰を余分に投入するものであり、石灰等の副原料の低減に限界が認められる。また、Ca等のCaCO₃等のスラグフォーミング抑制剤の投入を避けられない場合も多い。一方、フォーミングの発生防止に蛍石等の滓化材を使用する方法は反応容器であるトピードカーの耐火材の溶損を著しく大きくする危険がある。
【０００５】
本発明は、これら従来技術の問題点を解決することを目的とし、トピードカー等溶銑容器においてインジェクション法によって溶銑を脱燐処理する際の石灰の使用量を極力少なくしながらフォーミングの発生を防止し、極めて経済的に溶銑の脱燐を行いうる溶銑予備処理方法を提案し、さらに進めて脱硫をも効率的に行いうる溶銑の予備処理方法を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために溶銑容器、特にトピードカー内における脱燐反応条件を仔細に検討し、トップスラグの塩基度を適当に調整することによって脱燐反応がフォーミングを起こすことなく進むことを見出して本発明を完成した。
【０００７】
本発明は、溶銑の予備処理方法を、容器中に収容した燐を少なくとも 0.150 ％含有する溶銑を出発溶銑として脱燐処理するに際し、溶銑のトップスラグの塩基度が1.5〜3.0となるように調整しながら脱燐剤を酸素ガスとともにランスにより前記溶銑中に吹き込むこととするものである。
【０００８】
加えて、本発明は上記発明において、ランスの溶銑中への浸漬深さを溶銑浴深さの25〜60%とすることとすることによってフォーミングの発生をより確実に抑制しながら脱燐の進行を図るものである。
【０００９】
さらに、本発明は、上記溶銑予備処理による脱燐処理に引き続き脱硫処理を行うこととし、溶銑予備処理の総合的な効果を効率的に得るものである。
【００１０】
さらに、本発明は、上記各予備処理に供する溶銑を予め0.35%以下に脱珪処理しておくことして本発明の効果を確実に得られるようにするとともに、転炉精錬の負荷を一層確実に軽減するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用される典型的な場合であるトピードカー溶銑予備処理装置の概略図である。ここに示すようにトピードカー１に溶銑が収容されており、脱燐剤がその供給を司るディスペンサー（酸化鉄ディスペンサー４および生石灰ディスペンサー５）から浸漬ランス２を通し、気体酸素６とともに溶銑８中に送給され、脱燐が行われるようになっている。以下、本発明の実施形態を上記トピードカーに収容された溶銑を脱燐する場合について手順を追って具体的に説明する。
【００１２】
本発明により脱燐処理を受ける溶銑は一般に高炉溶銑であるが、出銑時に脱珪処理を受け溶銑も含まれる。したがって、トピードカー１に受銑する際に少量の高炉スラグあるいは出銑時に脱珪処理を受けた場合には脱珪スラグが溶銑に巻き込まれ、溶銑３上にトップスラグ９が形成されている。このトップスラグ９は、本発明の脱燐処理により所定範囲の組成（塩基度）を有するように変成されるものであるから、その量は少量に留めなければならない。
【００１３】
脱燐は、図１に示したように浸漬ランス２から脱燐剤を気体酸素６とともに送給することによって行われる。脱燐剤は、公知のように、生石灰（CaO、通常単に石灰という）または石灰を主体とした化合物あるいは混合物と酸化鉄などの酸化剤などからなる。
【００１４】
本発明においては、上記手段により脱燐を行う際に、前記トップスラグ９の塩基度が1.5〜3.0に調整されるように脱燐剤および酸素の供給割合、供給速度を調整する。塩基度とは、慣例に従い（CaO）/（SiO₂）をいう。上記塩基度の値は通常の脱燐処理の際に用いられるトップスラグの塩基度である4〜5に対して著しく低く、石灰の使用量をそれだけ節減できる。
【００１５】
塩基度が1.5未満であるとトップスラグから溶銑中に復硫してくるおそれがあり、また、トピードカーの内張り耐火物の溶損が著しくなる。一方、3.0を超えるとトピードカーからの排滓性が悪化する。したがって、塩基度は上記範囲とするが、好ましくは1.8〜2.2とするのがよい。
【００１６】
トップスラグのスラグ塩基度の調整は、溶銑中Siの酸化により生ずるSiO₂および供給されるCaOにより受銑時のトップスラグが組成変化する程度を経験により観察しながら行い、脱燐処理開始後、極力早期上記塩基度が達成されるようにするのがよい。
【００１７】
しかしながら、トップスラグの塩基度の値が1.5〜3.0にあると、酸素とともに脱燐剤を吹き込む脱燐の際に、溶銑浴中で発生したCOガスによりトップスラグがフォーミングを起こすおそれがある。したがって、本発明に従い上記塩基度出脱燐処理を行うときには、COガスの過剰な発生を防止するように酸素供給速度等を調整する必要がある。そのためには、公知の特開平１０−１１７６２１０号公報記載の発明を利用しうる。また、フォーミングの発生が予期されたときにわずかな量のフォーミング抑制剤（CaCO₃等）を、別のランスからトップスラグ上あるいはスラグ層内に、投入することもできる。
【００１８】
本発明においてトップスラグのフォーミングを防止するには、酸素の吹き込み条件、特に、酸素が吹き込まれるランスの溶銑中への浸漬深さを考慮することが好ましい。特にランスの溶銑中への浸漬深さを溶銑浴深さの25〜60%とすることは上記塩基度の下での脱燐処理を行う際のフォーミングの発生を防止するのに効果的である。
【００１９】
図２は、図１における溶銑深さ８を1.95mとし、トップスラグの塩基度を1.9に調整しながら、浸漬ランス２をランス浸漬深さ７がそれぞれ1.2m、0.8mとなるように浸漬して脱燐処理を行った場合の溶銑中各元素の酸素反応効率のバランス図である。ここに示すように、ランス浸漬深さが1.2mと深い場合には、COの発生割合が約40%と大きい。これに対し、浸漬深さが0.8mと浅い場合には、COの発生割合が約26%と小さい。このことから、ランス浸漬深さが大きい場合には、スラグフォーミングが発生しやすいことが分かる。
【００２０】
このような実験を繰り返し、溶銑深さ８に対するランス浸漬深さ７の比をパラメータとしてスラグフォーミングの発生の有無を整理した結果、その比がほぼ60%以下となるとフォーミングが発生しないことが明らかとなった。これは浸漬ランスの浸漬深さが浅い場合は、溶銑中に吹き込まれた酸化鉄あるいは酸素ガスによって生ずるFeOのトップスラグまで浮上する時間が短いため、脱炭反応に寄与する割合が低く、したがってCOガスを発生することが少なく、そのままトップスラグに到達して脱燐反応に寄与する割合が高く、スラグフォーミングを抑制しながら脱燐反応を効率的に進め得るためであろうと推定される。したがって本発明では、浸漬ランスの溶銑中への浸漬深さを溶銑浴深さの60%以下とする。
【００２１】
しかしながら、浸漬ランスの浸漬深さがあまりに浅すぎるときには、酸素等吹き込みガスによる溶銑浴の撹拌力が低下し、また、ランスから吹き込まれた脱燐剤（CaO、酸化鉄）が溶銑中を浮上しながらFeO等の脱燐反応に必要な反応生成物を得るのに充分な時間が得られなくなり、脱燐反応が効率的に進行しなくなる。その限界は、上記の比が25%にある。したがって、本発明では、ランスの溶銑中への浸漬深さを溶銑浴深さの25%以上とする。
【００２２】
上記脱燐処理により、石灰使用量を節減しながらフォーミング発生のない脱燐処理を行うことができるが、本発明ではさらに、上記脱燐処理によって得た予備処理溶銑に対して脱硫処理を行い、転炉操業さらにはそれに続くいわゆる二次精錬を簡略化するのが好適である。すなわち、脱燐処理後、トップスラグを排滓し、改めて脱硫剤（CaF₂、CaO等）を窒素ガス等をキャリアガスとしてインジェクション法により溶銑中に吹き込み脱硫を進めるのである。この際、本発明に係る脱燐方法では、トップスラグの塩基度が1.5〜3.0と低く、排滓が容易であるため、脱燐後の脱硫処理を復燐の危険なく円滑に進めうる利点がある。
【００２３】
本発明方法で処理する溶銑は、通常の高炉溶銑を用いうる。しかしながら高炉溶銑のSi含有量が高すぎるときには、脱燐過程において生ずるSiO₂が、トップスラグの塩基度を下げる方向に働きすぎる危険がある。また、酸化鉄等の酸化剤がSiにより還元されて脱燐に寄与しなくなる危険性もある。そのため、本発明において処理する溶銑は予め鋳床脱珪等の処理によりSi含有量を0.35%以下、好ましくは0.20%以下にしておくのがよい。
【００２４】
【実施例】
表１に示す処理条件によりトピードカーに収容された溶銑に脱燐処理を行った。処理結果は、表１の操業結果欄に示す。ここに示すように発明例１、２においては何れも脱燐処理後の燐含有量が0.037%以下の十分低い値となり、また、操業に当たってフォーミングは発生しなかった。また、生石灰使用量もそれぞれ9.0kg/t-pig、0.6kg/t-pigと低かった。また、比較例２では浸漬ランスの浸漬深さが深すぎたために、脱燐過程で脱炭が進行しフォーミングが発生した。一方、比較例３では、浸漬ランスの浸漬深さが浅すぎたために、フォーミングが発生しなかったものの、脱燐が十分進まなかった。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【発明の効果】
本発明は、上記のように塩基度の低いトップスラグを用いて溶銑の脱燐処理を行い、浸漬ランスの深さ等を適切にすることによりスラグフォーミングを防止することとしたので脱燐剤である石灰を節減できる。さらに本発明で得た予備処理溶銑に対して脱硫処理を行い、転炉操業さらにはそれに続くいわゆる二次精錬を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される典型的な場合であるトピードカー溶銑予備処理装置の概略図である。
【図２】脱燐処理を行った場合の溶銑中各元素の酸素反応効率のバランス図である。
【符号の説明】
１：トピードカー
２：浸漬ランス
３：溶銑
４：酸化鉄ディスペンサー
５：生石灰ディスペンサー
６：気体酸素
７：ランス浸漬深さ
８：溶銑深さ
９：トップスラグ

Claims

容器中に収容した燐を少なくとも0.150 ％含有する溶銑を出発溶銑として脱燐処理するに際し、溶銑のトップスラグの塩基度を1.5〜3.0となるように調整するとともに、ランスの溶銑中への浸漬深さを溶銑浴深さの 25 〜 60 ％として脱燐剤を酸素ガスとともにランスにより前記溶銑中に吹き込み脱燐処理することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
請求項１記載の脱燐処理終了後、トップスラグを排滓し、しかる後、脱硫処理を行うことを特徴とする溶銑の予備処理方法。
溶銑は予め0.35％以下に脱珪処理しておくことを特徴とする請求項１又は２記載の溶銑の予備処理方法。