JP4211365B2

JP4211365B2 - 溶銑の予備処理方法

Info

Publication number: JP4211365B2
Application number: JP2002339014A
Authority: JP
Inventors: 祐史鶴丸; 健朝比奈; 治志奥田; 弘岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: JP2004169156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の予備処理方法、とくに混銑車および溶銑鍋など処理容器内の溶銑に、浸漬ランスからの処理剤の吹込みにより脱燐する、溶銑の予備処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、製鋼工程では、転炉吹錬での負荷軽減や、製鋼コストの抑制を所期して、転炉での酸素吹錬に先立ち、溶銑に含まれる珪素（元素記号Si）および燐（元素記号P）などを、予め処理剤を用いて除去する、いわゆる溶銑の予備処理が行われている。
【０００３】
例えば、混銑車あるいは溶銑鍋などを処理容器として、この容器内に
装入した溶銑に対して、浸漬ランスを介して酸化剤(固体酸素源、気体酸素源など)や塩基度調整剤（石灰系フラックスなど）を吹き込み、SiやPを除去する方式が、転炉を用いるものと比べて酸化剤の反応効率が高く、処理コストが低いという利点があるので多用されている。
【０００４】
この混銑車や溶銑鍋などの処理容器による除去方式において、溶銑予備処理効率の向上を目指した技術としては、以下のものが知られている。
（1）脱珪後のSiO₂リッチなスラグを除去した後、脱燐処理を行う方法（特許文献1〜4）。
（2）溶銑を脱珪、脱燐、脱硫する際、処理中にスラグを真空吸引設備等により連続的に強制排除する方法（特許文献５）。
（3）脱珪後のスラグ排出を混銑車の傾転により行う方法（特許文献６）。
（4）脱珪後のスラグ排出を行わず脱燐処理を行う場合にソーダ灰を使用する方法（特許文献７）。
（5）CaO及び酸化剤を溶銑中に吹込む際に、別途溶銑上へ酸化鉄を添加し、溶銑中に酸化剤を分散させてスラグ−メタル間反応界面積を増大させる方法（特許文献８，９）。
（6）同様に、溶銑中に酸化剤を分散させてスラグーメタル間反応界面積を増大させるのに、吹込み流を旋回流とする特殊なランスを用いる方法〈特許文献１０）。
（7）インジェクション・ランスを2本使用し1本から脱燐剤、もう1本から脱硫剤を吹込む方法（特許文献１１）。
（8）インジェクション・ランスを2本使用し、酸化剤を吹込む脱燐方法（特許文献１２，１３）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭56−166315号公報
【特許文献２】
特開昭56−133413号公報
【特許文献３】
特開昭59−59815号公報
【特許文献４】
特開昭61−33814号公報
【特許文献５】
特開昭63−18011号公報
【特許文献６】
特開平5−33814号公報
【特許文献７】
特開昭59−104412号公報
【特許文献８】
特公平6−11885号公報
【特許文献９】
特開平4−218609号公報
【特許文献１０】
日本国特許第2856576号公報
【特許文献１１】
特開昭58−218311号公報
【特許文献１２】
特開2002−69519号公報
【特許文献１３】
特開2002−146423号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特許文献１〜５に開示の技術では、脱珪後のスラグ除去のために、例えば特開昭62−127416号公報や特開昭63−18011号公報に示されるような、スラグの除去設備が必要であり、設備費がかかることや、脱珪処理から除滓、脱燐処理へと移行するのに時間がかかる問題がある。
また、特許文献７に記載された技術では、処理剤の単価が高くコスト的に不利になる問題がある。さらに、高炉の出銑〔Si〕が高い場合には、処理前に予備脱珪スラグの除去を行わねばならないことや、処理中のスロッピングにより処理が困難になるという問題がある。
【０００７】
特許文献６は、これらの問題を解決しようとしたものであるが、脱燐処理段階での反応自体を促進し、スラグ排出を促進する点について考慮されていないため、脱燐速度を向上させるには未だ不十分であるという問題がある。
【０００８】
次に、特許文献８，９では、上から添加した酸化鉄がスラグ上に未反応で乗ってしまい、反応に寄与する酸化鉄の割合が減少する。つまり上方より添加する酸化鉄は、トップスラグの酸素ポテンシャルを上昇させるにすぎす、脱憐反応に対して酸素源を効果的に使用しているとは言い難い。さらに、その結果として、スラグの浄化性が悪化する問題もある。
【０００９】
特許文献１０では、用いるランスの構造が単一のランスに比べて複雑であるため、その製造コストが高いという問題がある。特許文献１１では、脱燐剤と脱硫剤を同時に吹込むため、脱燐反応がむしろ阻害されてしまう。
【００１０】
また、特許文献１２，１３には、インジェクションランスを2本使用することにより、効率良く酸化剤を吹き込む予備処理方法が開示されているが、この方法を脱珪の初期から適用すると、スラグフォーミングが多発し、フォーミング防止剤の添加あるいは処理中断などスラグ鎮静化処置が必要となり、処理時間の延長が起きることがあること、並びに酸化剤吹込み効率は良いものの、酸化剤の反応効率の低下をきたすことなどの問題がある。
【００１１】
このように、上記従来の技術では、脱珪・脱燐速度の充分な向上が得られておらず、溶銑予備処理全体の処理時間を充分短縮できていない問題がある他、処理コストがかさむ問題もあった。
【００１２】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、低コストで特に脱燐効率を充分に向上した、溶銑の予備処理方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理容器内に装入した溶銑にランスを介して処理剤を供給して溶銑の予備処理を行うに当り、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％を超える範囲にある時期は、ランスの浸漬深さを８００ｍｍ以下に、かつ全酸素供給量に占める気体酸素量の比率を１０％以上に制御し、その後溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になった時点でランスの浸漬深さを１０００ｍｍ以上の位置に調整することを特徴とする溶銑の予備処理方法である。
【００１４】
上記の溶銑の予備処理方法において、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％を超える範囲にある時期に、溶銑浴面の上方に配置した２本目のランスを使用して、この浴面上に気体酸素を吹き付けること、その際、２本目のランスと溶銑浴面との間隔を１０００ｍｍ以下に保持すること、さらに
溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になった時点で２本目のランスからの気体酸素の吹き付けを停止するとともに、このランスを溶銑中に浸漬深さ１００〜８００ｍｍで挿入し、ここで脱燐剤の吹き込みを行うことが、それぞれ有利である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、溶銃中に浸漬したランスを介して酸化剤などの処理剤を吹き込む、本発明の溶銑の予備処理方法について、図面を参照して詳しく説明する。
まず、混銑車を処理容器とする場合について、図１に示す。すなわち、図１（ａ）に示すように、混銑車１内に装入した溶銑２に、第１ランス３を浸漬し、この第１ランス３から溶銑２中に酸化剤を吹き込み、脱珪そして脱燐を行う。
【００１６】
この酸化剤としては、酸化鉄含有物質、例えば焼結鉱粉体あるいは製鉄所で集塵ダストとして回収される酸化鉄主体の製鉄ダストなどの固体酸素源と気体酸素とのいずれか一方又は両方を用いることができる。気体酸素は、酸素濃度99％以上の純酸素として供給するか、あるいは酸化鉄含有物質の搬送気体に純酸素を加えて供給してもかまわない。要は、酸素濃度が高く酸化剤として寄与すればよい。なお、脱燐期には、石灰を用いることもできる。
【００１７】
上記の予備処理において、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％を超える範囲にある時期は、第１ランス３の浸漬深さを８００ｍｍ以下に、かつ全酸素供給量に占める気体酸素量の比率を１０％以上に制御することが肝要である。
【００１８】
すなわち、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％を超える範囲にある、フォーミングの激しい時期は、第１ランス３の浸漬深さを８００ｍｍ以下に浅くしてフォーミングを抑制する。ここで、第１ランス３の浸漬深さを８００ｍｍ以下とするのは、攪拌を抑制することにより、フォーミングを抑えるためである。
【００１９】
また、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％を超える範囲にある時期は、第１ランス３の浸漬深さを浅くしても脱燐効率低下への影響はないといえる。なぜなら、Ｐ濃度が０．０８０mass％を超える範囲であれば攪拌力に依存した反応の領域でないからと考えられる。
【００２０】
なお、第１ランス３の浸漬深さの下限は、特にないが、処理容器の底部に第１ランス３からの吹き込みに伴う溶銑の流動が直撃するようになると、処理容器底部の耐火物損耗が促進されて短寿命となるため、浸漬深さは処理容器底部より、２００ｍｍ以上離間させる必要がある。好ましくは３００ｍｍ以上とする。
【００２１】
さらに、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％を超える範囲にある時期は第１ランス３から供給する気体酸素の全酸素供給量に占める比率を１０％以上、好ましくは３０％以上とする。なぜなら、気体酸素の比率を高くした方が、温度補償効果が高いからである。また、脱燐時の温度降下量を考慮すると１０％以上は必要となる。
【００２２】
その後、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になった時点で第１ランス３の浸漬深さを１０００ｍｍ以上の位置に調整して、脱燐効率の低下を抑制する。通常、脱燐酸素効率は、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になると、低下する傾向が現れてくるため、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になった時点でランスの浸漬深さを深くして、脱燐効率低下を抑制する。
さらに、これに加えて溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になった時点の脱燐効率低下を阻止するため、脱燐剤として使用する酸化剤を全量固体酸素源に切替ることが好ましい。気体酸素使用に比べ固体酸素源側の方が脱燐効率が優れているためである。
【００２３】
この際、第１ランス３からの固体酸素源の吹き込み速度を低下させることが望ましい。溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下の時期では、吹き込み速度を低下させることによって、脱燐酸素効率の低下を抑制できる。また、吹き込み速度を低下させない場合は、処理中のフォ−ミング等により溶銑流出が起こり易く、ランス浸漬深さの確保が困難となる。
【００２４】
以上の処理を基本とするが、本発明では、さらに、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％を超える範囲にある時期に、図１（ａ）に示すように、溶銑２浴面の上方に配置した第２のランス４を使用し、この浴面上に気体酸素を吹き付けて、二次燃焼または期待酸素比率の向上を利用して、処理中の溶銑温度の低下を抑制することが好ましい。
【００２５】
その際、第２ランス４と溶銑浴面との間隔を１０００ｍｍ以下、より好ましくは８００ｍｍ以下に保持することが有利である。なぜなら、二次燃焼時により高い着熱効率を得ることができ、溶銑の温度降下防止に有利だからである。
【００２６】
この第２ランス４を使用する場合は、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になったならば、第１ランス３の浸漬深さを深くすることに加えて、第２ランス４を、図１（ｂ）に示すように、溶銑２中に浸漬深さ１００〜８００ｍｍで挿入し、ここで脱燐剤の吹き込みを行うことが好ましい。
【００２７】
すなわち、通常、脱燐酸素効率は、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になると、低下する傾向が現れてくるため、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になった時点でランスの浸漬深さを深くして酸素源の浸漬分散供給を行うことにより、脱燐酸素効率の低下を抑制する。このとき、酸素供給速度を抑えることにより、フォーミング抑制とともに、脱燐効率の向上が可能となる。なお、第２ランス４からの脱燐剤としての溶銑中への酸素供給は気体酸素、あるいは気体酸素と固体酸素源の混合供給でも良いが、第１ランス３と同様に固体酸素源への供給に切り替え、脱燐酸素効率の向上を図ることが好ましい。固体酸素源への供給の切り替えは、気体酸素の供給を一旦停止して固体酸素源へ切り替ること、気体酸素の供給量を減少させならが固体酸素源側を増加させ切り替ること、のいずれでも良く、固体酸素源供給に当っては、搬送ガスとして気体酸素及び／又は空気としてもかまわない。
【００２８】
図２に、溶銑鍋５を処理容器とした場合を示すが、その処理手順は混銑車の場合と同様であり、図２（ａ）は図１（ａ）に、図２（ｂ）は図１（ｂ）に、それぞれ対応するものである。
【００２９】
【実施例】
実施例１
容量２８０ｔの溶銑車を処理容器として、Si：０．２０mass％およびＰ：０．１７mass％を含む溶銑２８０ｔに対して、酸化剤および塩基度調整剤を、図３に示す吹込みパターンに従って供給し、脱珪処理および脱燐処理を行った。ただし、この処理では第２ランスを使用せず、第１ランスから焼結鉱粉体の吹込み１５０kg／minを開始すると共に、この第１ランスからは気体酸素１０Ｎｍ³／minの吹込みを併せて行った。一方、塩基度調整剤として、生石灰を脱珪期間中、スラグ塩基度が１．０になるように図３に示すように、徐々に吹込量を増加させつつ吹込み、また、気体酸素の量は維持したまま焼結鉱の量を徐々に増加し、４００kg／minとした。そして、処理終了１５分前の段階で（Ｐ濃度：０．０８０mass％）、第１ランスの浸漬深さを１．６ｍとし、かつ焼結鉱量を４００kg／minから２５０kg／minまで低下させた。その結果、２８０ｔの溶銑において成分をSi：０．２０mass％およびＰ：0.17mass％からSi：０．０１mass％およびＰ：0.040mass％に低減する脱珪および脱燐の処理を約４５分で終了することができた。
【００３０】
実施例２
容量２８０ｔの混銑車を処理容器として、Si：０．２０mass％およびＰ：０．１７mass％を含む溶銑２８０ｔに対して、酸化剤および塩基度調整剤を、図３に示す吹込み処理パターンに従って供給し、脱珪そして脱燐処理を行った。
【００３１】
すなわち、図１に示した手順において、図１（ａ）に示した段階では、第１のランス３を浸漬深さ：０．７ｍで溶銑２内に挿入し、酸化剤として固体酸素源である焼結鉱粉体の吹き込みを、１５０kg／min（気体換算：２１。６Ｎｍ³／min）で開始した。なお、予備処理中の温度低下を軽減するため、第１ランスには気体酸素１０Ｎｍ³／minの吹き込みを併せて適用した。一方、塩基度調整剤として生石灰を、脱珪期間中、スラグ塩基度が１．０になるように、図３に示すように徐々に吹込み量を増加させつつ吹き込み、また気体酸素の量は維持したまま焼結鉱粉体の量を増加して脱珪を促進した。この処理開始から５分後に、図１（ｂ）に示したように、第２ランス４を溶銑の浴面上０．５ｍの位置に固定し、気体酸素を１５Ｎm³／minで吹き付けた。
【００３２】
以上の脱珪処理において焼結鉱粉体量を徐々に増加したが、異常なフォーミングは見られず、約１２分間の処理で、Si：０．０１mass％とななった。
【００３３】
引き続く脱燐時期には、焼結鉱粉体量を４００kg／min（気体換算：５７。６Ｎｍ³／min）とする吹き込みを行った。そして、脱燐処理の終了約１０分前の段階（Ｐ濃度：０．０８０mass％）で、第１ランス３の浸漬深さを１．５ｍとし、かつ焼結鉱粉体量を４００kg／minから２５０kg／minまで低下し、一方第２ランス４の気体酸素の吹き付けを停止するとともにランス４を浸漬深さ０．５ｍで溶銑内に挿入して、ここから焼結鉱粉体の吹き込みを２５０kg／minで開始した。
【００３４】
その結果、２８０ｔの溶銑において、成分をSi：０．２０mass％およびＰ：０．１７mass％からSi：０．０１mass％およびＰ：０．０４０mass％に低減する、脱珪並びに脱燐処理を、約３５分間で終了することができた。
【００３５】
以上の処理において、溶銑の温度低下量は１０２℃であった。これに対して、実施例１に示すように第２ランスからの気体吹きつけを行わずに、同様の処理を行ったところ、溶銑の温度低下量は１３１℃であった。
【００３６】
ここで、上記の脱燐処理における、脱燐時の酸素供給速度と脱燐に使用された酸素量つまり酸素効率との関係について整理した結果を、図４に示す。なお、図において◇は処理中、始めから終了まで浸漬深さを７００〜８００ｍｍで一定とし、焼結鉱粉体量が４００kg／minに達してから終了まで一定とする従来処理、●は本発明の処理であり、△は本発明の処理において、Ｐ濃度が０．０８０mass％以下の段階になっても、第１ランス３の浸漬深さを８００ｍｍを超える深さとせずに、焼結鉱粉体の吹き込み速度を２５０kg／minに低下した場合を示すものである。
【００３７】
図４に示すように、処理中の平均速度が同じレベルでも、本発明によれば従来よりも高い脱珪外脱燐酸素効率が得られる。
【００３８】
また、図５に、同様に処理中の脱燐量と溶銑温度低下量との関係を示す。なお、符号の意味するところは図４の場合と同じである。図５に示すように、本発明に従う処理は、溶銑の温度低下が少ない利点がある。さらに、図６は、ランス浸漬深さと脱珪以外の脱燐に寄与した脱燐酸素効率の関係を示したものであるが、ランス浸漬深さ（６００〜７００ｍｍ）では、１５．０％以下にとどまるが、８００ｍｍ以上では、１８％以上の脱燐酸素効率を維持することができる利点がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、混銑車および溶銑鍋など処理容器を用いて行う方式の溶銑の予備処理において、従来到達しえなかった高い効率の下に、脱燐処理を行うことが可能となる。また、第１ランスでの必要な気体酸素比率を確保し、かつ溶銑浴面上の第２ランスからの気体吹きつけを行う場合は、処理中の溶銑温度低下量を著しく低減できるようになったため、次工程でのトラブル回避は勿論、コストの削減も可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】混銑車を処理容器とした場合の処理を示す図である。
【図２】溶銑鍋を処理容器とした場合の処理を示す図である。
【図３】吹込み処理パターンを示す図である。
【図４】脱燐時の酸素供給速度と脱燐に使用された酸素量（酸素効率）との関係を示す図である。
【図５】処理中の脱燐量と溶銑温度低下量との関係を示す図である。
【図６】浸漬使用している側のランスの浸漬深さと脱燐酸素効率の関係を示す図である。
【符号の説明】
１混銑車
２溶銑
３第１ランス
４第２ランス
５溶銑鍋

Claims

処理容器内に装入した溶銑にランスを介して処理剤を供給して溶銑の予備処理を行うに当り、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％を超える範囲にある時期は、ランスの浸漬深さを８００ｍｍ以下に、かつ全酸素供給量に占める気体酸素量の比率を１０％以上に制御し、その後溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になった時点でランスの浸漬深さを１０００ｍｍ以上の位置に調整することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
請求項１において、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％を超える範囲にある時期に、溶銑浴面の上方に配置した２本目のランスを使用して、この浴面上に気体酸素を吹き付けることを特徴とする溶銑の予備処理方法。
請求項２において、２本目のランスと溶銑浴面との間隔を１０００ｍｍ以下に保持することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
請求項２または３において、溶銑のＰ濃度が０．０８０mass％以下になった時点で２本目のランスを溶銑中に浸漬深さ１００〜８００ｍｍで挿入し、ここで脱燐剤の吹き込みを行うことを特徴とする溶銑の予備処理方法。