JP4882171B2 - 溶銑の脱燐方法 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の脱燐方法に係わり、特にCaF2、CaCl2等のスラグ滓化促進剤を用いずに、トーピド・カーあるいは取鍋で溶銑の脱燐を効率良く行う溶銑の予備処理技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
製鋼における精錬負荷の軽減や鋼の品質向上のため、高炉から出銑され製鋼炉へ装入する前の溶銑に予め脱珪、脱燐及び脱硫等を行う所謂「溶銑予備処理」が普及している。そして、この溶銑予備処理を行うプロセスや技術も多々開発され、実用されている。
【0003】
その1つに、特開平10−237526号公報に開示された技術がある。それは、反応容器に転炉形式の炉を用い、そこに保持した溶銑に脱燐用フラックスを酸素ガスと共に上吹きし、形成されるスラグの組成をAl23=2〜15質量%、T.Fe=3〜25質量%、CaCl2=2〜10質量%に調整しつつ脱燐するものである。その際、前記脱燐フラックスに、スラグのCaO源及びSiO2源として別途準備した転炉滓(スラグ)を、Al23源として連鋳や造塊時に発生したスラグ、CaCl2源としてアンモニアソーダ灰及び塩素酸カルシウム製造時の副産品を用いる。
【0004】
ところが、この特開平10−237526号公報記載の溶銑脱燐技術は、スラグの滓化(溶解)を促進させるために通常使用されるCaF2(蛍石で添加)の代替として、高価なCaCl2を用いているので、操業コストが高くなるばかりでなく、操業中に悪臭ガスが発生したり、容器の内張り耐火物を溶損させたり、排出スラグの環境汚染等、種々の問題を発生させる要素を抱えている。また、
この技術は、上底吹き転炉を用い、溶銑を強攪拌して脱燐するものであり、トピード・カーや取鍋に保持した溶銑にフラックスを吹き込み、弱攪拌して脱燐する場合に適用できない恐れがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、CaF2、CaCl2等のスラグ滓化促進剤を用いずとも、トーピド・カーあるいは取鍋で溶銑の脱燐を効率良く行える溶銑の予備処理方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究し、その成果を本発明に具現化した。
【0007】
すなわち、本発明は、転炉で脱炭吹錬する前の溶銑をトピード・カーに保持し、CaO源及び酸化剤を添加し、該溶銑から脱燐するに際して、前記溶銑に、Si濃度が0.25質量%以下のものを用いると共に、形成されるスラグの塩基度(CaO/SiO2)が1.0〜3.0になるように、吹き込むCaO源及び気体酸素換算で溶銑トンあたり9.2Nmを上限とした酸化剤の量を調整し、且つスラグ中のAl23が1.5〜10質量%になるようにAl23源を添加することを特徴とする溶銑の脱燐方法である。
【0008】
また、本発明は、前記トピード・カーに代え、鍋とすることを特徴とする溶銑の脱燐方法である。
【0009】
本発明によれば、脱燐反応の促進が強化され、CaF2,CaCl2等のような滓化促進剤を使用しなくても、トーピド・カーあるいは取鍋のいずれでも溶銑の脱燐を効率良く行えるようになる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯を交え、本発明の実施の形態について説明する。
まず、発明者は、溶銑の脱燐処理中には、溶銑中にSiが多いと、その酸化反応によりSiO2が生成することに着眼した。何故ならば、生成されるスラグの塩基度(CaO/SiO2)を脱燐に適切な範囲内に調整するために必要なCaO源の量が増加し、CaO源の滓化が悪化してしまう。その結果、スラグの脱燐能が低下し、脱燐反応の進行が遅くなるからである。また、溶銑中Si濃度が高いと、脱燐処理中にスロッピング等が発生して、溶鋼歩留まりを低下させ、生産性の低下を招く可能性もある。そこで、発明者は、脱燐処理前の溶銑中Si濃度に制限を設けるべく実際に実験を行い、その値が0.20質量%以下であることを見出した。ただし、処理容器のフリーボード(浴面上方の空間領域)に余裕がある場合や適当なスロッピング抑制技術を併用できる場合には、この数値は若干高めることが可能で0.35質量%以下とするのが良い。なお、上記実験は、処理容器を溶銑保持能力が250トンの上底吹き転炉とし、保持した溶銑に、脱燐剤としてのCaO及び酸化剤としての酸化鉄を添加すると共に、酸素ガスを吹き付けて行った(この方法を転炉型脱燐処理という)。
【0011】
次に、発明者は、脱燐に及ぼすスラグの塩基度の影響を検討した。一般に、スラグの塩基度を低下させれば、滓化が促進するが、低下し過ぎると、スラグ自体の脱燐能力が低下してしまうし、逆に塩基度を増加すると、前記したようにCaO源の滓化が十分に起こらず、脱燐反応が起こり難くなるからである。そして、同様に転炉型脱燐処理による実験で、スラグの滓化を促進しつつ脱燐能力を確保するには、最終的なスラグの塩基度を1.0〜3.0に調整するのが良いことを見出した。
【0012】
引き続き、発明者は、CaF2やCaCl2のようなスラグの滓化促進剤を使用しないことを前提に、塩基度以外のスラグ組成が脱燐に及ぼす影響も検討した。この場合、以前よりAl23の使用が良いことは知られている。しかしながら、Al23は、CaF2とほぼ同等の滓化促進効果を有するが、その使用量については明確でない。そこで、前記同様に転炉型脱燐処理による実験で、Al23濃度を1.5〜10質量%に調整するのが最適であることを見出した。10質量%以上となると、そのスラグの脱燐能力はかえって低下してしまうばかりでなく、スラグの流動性も著しく悪化するし、1.5質量%未満では量が不足するからである。
【0014】
なお、この場合、Al23源としては、ボーキサイト、バンド頁岩、レンガ屑等、非常に多種のものが考えられる。ところが、発明者のその後の調査によれば、連続鋳造滓(取鍋から連続鋳造機のタンディッシュに注鋼した後に、該取鍋に残ったスラグ)や造塊滓(連続鋳造機以外の鋳型に取鍋から注鋼した後に、該取鍋に残ったスラグ)の使用が好ましいことがわかった。これら連続鋳造滓や造塊滓は、一種のプリメルト・フラックスであるため、それ自体の滓化性が良好であるだけでなく、CaO源の滓化性も向上させるからである。
また、以上の実験は、転炉型脱燐処理のような強攪拌下で、且つCaF2,CaCl2等の滓化促進剤を使用せずに行われたが、脱燐処理前の溶銑中Si濃度、処理中のスラグ塩基度、及びAl 濃度の3要件を併合した場合においてのみ、滓化促進剤の不使用で良好な脱燐が得られた。そこで、転炉型脱燐処理のような強攪拌下でなく、インジェクション法のような弱攪拌下でも、CaF2,CaCl2等の滓化促進剤が不要となるかを確認する実験を行った。つまり、トピード・カーに溶銑250トンを保持し、溶銑に浸漬させたランスを介してCaO源及び酸化剤をキャリア・ガスで吹き込み、脱燐した。その結果、インジェクション法でも、転炉型脱燐処理と遜色ない成績が得られ、本発明が非常に優れた脱燐方法であることが明らかになった。また、その際、Al23源は単独で添加しても、酸化剤あるいはCaO源と混合して添加しても良いことがわかった。なお、酸化剤は、酸素ガス及び/又は酸化鉄等の固体酸化物、またAl23源の単独の添加は、スラグの上面へ上添加するか、スラグ中に吹き込むことで添加する。
【0015】
【実施例】
反応容器をそれぞれ250トンの溶銑を保持可能な上底吹き転炉及びトピード・カーとして溶銑の脱燐を行った。また、同時に本発明の効果を比較するため、本発明の要件を充足しない脱燐も行った。具体的な脱燐処理の実施方法は、上底吹き転炉1とトピード・カー2とで異なるので、それぞれの実施状況を図1及び図2に、実施条件を表1に一括して示す。
【0016】
また、酸化剤としては酸化鉄(具体的には、焼結鉱粉)、CaO源としては生石灰、Al23源としては連続鋳造滓や造塊滓を使用し、トピード・カー2では溶銑3中に浸漬したランス4よりCaO源及び酸化鉄と酸素ガスを混合したものをインジェクションし、Al23源はAl23源投入ホッパ10よりスラグ面に上添加した。上底吹き転炉1では、酸化剤、CaO源、Al23源を上添加した。なお、いずれにおいてもCaF2,CaCl2等の滓化促進剤は使用していない。また、脱燐後の目標燐濃度は0.020質量%とした。
実施結果を比較例と共に表1に示す。表1より、本発明によれば、実施例1、2のトピード・カーによる脱燐処理で、目標燐濃度の0.020質量%以下が達成できた。また、脱燐酸素効率や各種原単位は、従来の脱燐処理での結果に比べて遜色がないことも明らかである。さらに、本発明の適用で、従来は路盤材等の用途に限定されていた連続鋳造滓や造塊滓に、さらなる用途が開けると共に、CaF2等の資源枯渇、環境及び耐火物への悪影響等の問題が解消された。なお、比較例1〜4は、転炉型脱燐処理で、比較例5〜8は、トピード・カーによる脱燐処理で本発明のいずれかの要件を満たさない場合である。なお、固体酸化物である酸化鉄は、気体酸素換算で使用酸素量として表示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、CaF,CaCl等のような滓化促進剤を使用しなくても、トーピド・カーあるいは取鍋のいずれでも溶銑の脱燐を効率良く行えるようになる。また、従来は路盤材等の用途に限定されていた連続鋳造滓や造塊滓に、さらなる用途が開け、CaF等の資源枯渇、環境及び耐火物への悪影響等の問題が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 上吹き転炉による比較例の実施状況を示す図である。
【図2】トピ−ド・カーによる本発明の実施状況を示す図である。
【符号の説明】
1 上底吹き転炉
2 トピード・カー
3 溶銑
4 ランス
5 キャリア・ガス
6 酸素ガス
7 底吹きガス
8 羽口
9 ホッパ
10 Al23源投入用ホッパ

Claims (2)

  1. 転炉で脱炭吹錬する前の溶銑をトピード・カーに保持し、CaO源及び酸化剤を添加し、該溶銑から脱燐するに際して、
    前記溶銑に、Si濃度が0.25質量%以下のものを用いると共に、形成されるスラグの塩基度(CaO/SiO2)が1.0〜3.0になるように、吹き込むCaO源及び気体酸素換算で溶銑トンあたり9.2Nmを上限とした酸化剤の量を調整し、且つスラグ中のAl23が1.5〜10質量%になるようにAl23源を添加することを特徴とする溶銑の脱燐方法。
  2. 前記トピード・カーに代え、取鍋とすることを特徴とする請求項1記載の溶銑の脱燐方法。
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