JP5460436B2 - 脱りん方法 - Google Patents
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Description
特許文献1では、底吹きガス流量0.2Nm3 /min・t以上の撹拌条件による鉄浴強撹拌下で、底吹き羽口あるいは炉内に存在している冷鉄源に衝突しない深さまで浸漬した耐火物ランスから、脱Si反応と脱P反応を進行させるために必要十分な量の固体酸素源を鉄浴中に連続的に供給し、脱Si反応完了後の溶銑表面に生成するカバースラグの塩基度が1.5〜2.5になるように調整した脱Pフラックスを脱Si反応が完了するまでに添加し、上吹き酸素は、冷鉄源の溶解と固体酸素源の分解反応による吸熱を保障しつつ、冷鉄源溶解期中の鉄浴温度が1300〜1350℃になるために必要な量だけ供給され、冷鉄源溶解が完了した後、脱P反応が完了するまでの期間中は、上吹き酸素の供給量をカバースラグ中のT.Feが5%以下にならないために必要な量まで低下し、脱P処理中の脱炭量を最少限度に抑えるている。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、固体酸素源の酸素比率、脱りん処理の各時期おいて固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率を適正化することにより汎用鋼を確実に溶製することができる脱りん処理の方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、脱炭工程に先だって上底吹き転炉型精錬容器にて気体酸素及び固体酸素源を供給して溶銑の脱りん処理を行うに際し、全酸素に対する前記固体酸素源の固体酸素源比率を10%以上60%以下とし、脱りん処理に際して使用する全気体酸素のうち0%以上30%未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す(i)〜(iii)の範囲で調整し、全気体酸素のうち30%以上60%未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す(iv)〜(vi)の範囲で調整し、全気体酸素のうち60%以上100%以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を95%以上100%以下とする点にある。
気体酸素比率は75%以上95%未満
ii)固体酸素源の総使用量が3以上6Nm3/tの場合:
気体酸素比率は50%以上75%未満
iii)固体酸素源の総使用量が6Nm3/t以上の場合:
気体酸素比率は25%以上45%未満
iv)固体酸素源の総使用量が1以上3Nm3/t未満の場合:
気体酸素比率は55%以上85%未満
v)固体酸素源の総使用量が3以上6Nm3/tの場合:
気体酸素比率は35%以上65%未満
vi)固体酸素源の総使用量が6Nm3/t以上の場合:
気体酸素比率は35%以上60%未満
全気体酸素のうち60%以上100%以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を100%にすることが好ましい。
図1は、本発明の脱りん方法(脱りん工程)を含む製鋼工程を示したものである。なお、以下の説明では、溶銑や溶鋼のことを溶湯として説明する。
図1に示すように、一般的に、製鋼工程においては、まず、高炉1から溶湯2を出湯した後、溶湯2を鍋10等にて脱硫処理(脱硫工程)を行う。その後、溶湯2を転炉型精錬容器3に装入して溶湯2に対して脱りん処理(脱りん工程)を行い、その溶湯2を転炉4に装入して脱炭処理(脱炭工程)行うか、あるいは、脱りん終了後の溶湯2をスラグ排滓後に再び転炉型精錬容器3に装入して脱炭処理を行う。脱炭処理を行った溶湯2に対しては、脱ガスや成分調整を行う。
脱炭処理を行う転炉4は、上吹きランス5から気体酸素を溶湯2等に吹き込む上吹転炉であってもよいし、炉底の羽口6から気体酸素を吹き込む底吹転炉であってもいし、上吹きランス5から気体酸素、羽口6から気体酸素又は不活性ガスを吹き込む上底吹き転炉であってもよい。
本発明の脱りん処理方法は、吹錬終了後の[P]が0.025質量%以下となる汎用鋼の精錬方法である。汎用鋼の目標値として[P]を0.025質量%にするということは、特開2001−98314号公報等に記載されているように一般的なことである。
[固体酸素源比率について]
脱りん処理を行うに際して、上吹きランス7から気体酸素を供給すると共に、供給装置9から固体酸素源を供給している。
なお、火点領域を抑制する方法として、特開2004−115910号公報に記載されるような遮断吹錬法があるが、この方法は上吹きランス高さと酸素流量を厳密に制御する必要があり、1ヒート毎に装入量や炉内の付着状況で湯面高さが大きく振動する実操業で実施することは困難である。
本発明では、具体的には、溶銑2に供給する全気体酸素に対する固体酸素源の割合、即ち、全酸素に対する固体酸素源の酸素比率(固体酸素源比率)を、10%以上60%以下にしている。固体酸素源比率が10%未満であると、固体酸素源の供給量が少なく、十分に脱りん効率が良くならないため、固体酸素源比率を10%以上としている。
なお、FeOとFe2O3との分析方法、即ち、求め方は、まず、ICP発光分析法において、全鉄濃度(%T.Fe)を求め、臭素メタノール法により、金属鉄濃度(%M.Fe)をJISM8713の方法により求める。また、臭素メタノール法の残査より、EDTA2Na溶液により、(%FeO)をJISM8712の方法により求めた。ここで、FeOとFe2O3の求め方を説明しているが、この方法は、当業者常法通りである。
脱りん処理を行うにあたっては、固体酸素源などの副原料等を投入して処理を行う。この副原料の投入は、処理前の溶鋼成分を処理後の目標成分(例えば、Pなどを目標成分)にしたり、処理後温度を目標温度にするために必要なCaO量及び酸素量を脱りん効率から計算し、処理後温度が目標通りに調整するために固体酸素と気体酸素の投入比率も調整することにより行われる。
このように、脱りん処理にあたっては、熱余裕の程度によって、固体酸素源の供給量を調整する必要がある。後述するように、本発明では、熱余裕の度合いによって、固体酸素源の供給量を設定すると共に、気体酸素の供給量を設定することとしている。
まず、脱りん処理中に溶銑に供給する全気体酸素(気体酸素の総酸素量)を100%としたとき、気体酸素の供給を開始してから気体酸素の量が全酸素量に対して0%以上30%未満となる期間は、脱珪期となる。この脱珪期では、気体酸素や固体酸素源の供給によって溶銑中のSiと酸素とが反応してSiO2が生成される。そして、生成されたSiO2と投入した固体酸素源の溶融によるFeOxとによって当該生石灰の融点が下がり、これにより、スラグが生成することになる。
本発明では、上述したように、脱りん処理を行う際での熱バランス(熱余裕の度合い)を考慮しつつ、各時期に対応した固体酸素源と気体酸素との供給量(供給バランス)を設定し、これにより、効率良く脱りん処理を行うこととしている。
i)固体酸素源の総使用量が1以上3Nm3/t未満の場合:
気体酸素比率は75%以上95%未満
ii)固体酸素源の総使用量が3以上6Nm3/tの場合:
気体酸素比率は50%以上75%未満
iii)固体酸素源の総使用量が6Nm3/t以上の場合:
気体酸素比率は25%以上45%未満
なお、気体酸素比率とは、所定区間における気体酸素の供給量と固体酸素源中の酸素の供給量とを合計した合計供給量に対する気体酸素の供給量の割合のことである。気体酸素比率は、例えば、「気体酸素比率=気体酸素の供給量÷(気体酸素の供給量+固体酸素源中の酸素の供給量)」で求めることができる。
このように、脱珪期において、固体酸素源の総使用量と気体酸素比率とを適宜設定することにより、供給した生石灰(CaO)が未反応のままフリーCaOとして残る量を低減できる。その結果、脱りん処理に使用する生石灰の量を低減でき、発生スラグ量も低減できる。加えて、発生したスラグ中にはフリーCaOが少ないため、蒸気エージングにかかる時間(CaOを安定化させる時間)を短縮できて、例えば、スラグを路盤材としてリサイクルし易い。
iv)固体酸素源の総使用量が1以上3Nm3/t未満の場合:
気体酸素比率は55%以上85%未満
v)固体酸素源の総使用量が3以上6Nm3/tの場合:
気体酸素比率は35%以上65%未満
vi)固体酸素源の総使用量が6Nm3/t以上の場合:
気体酸素比率は35%以上60%未満
造滓期において、熱余裕が「小」である場合は、固体酸素源の総使用量を1以上3Nm3/t未満として、その量を少なめとするものの、気体酸素は固体酸素源よりも多くしている。また、熱余裕が「中」である場合は、固体酸素源の総使用量を3以上6Nm3/t未満とし、熱余裕が「小」である場合と比べその量をやや多くして、気体酸素と固体酸素源との比率(気体酸素比率)は比較的幅のある値としている。さらに、熱余裕が「大」である場合は、固体酸素源の総使用量を6Nm3/t以上とし、その量を多くして、気体酸素比率は熱余裕が「中」である場合と略同じにしている。なお、造滓期では、固体酸素源の供給によりスロッピングが発生し易いため、スロッピングの発生防止のためには、固体酸素源の供給速度を1.5Nm3/min/t以下にすることが好ましい。
脱りん期(全気体酸素のうち60%以上100%以下の気体酸素を供給する間)では、気体酸素比率を95%以上100%以下としている。このように、脱りん期において、出来る限り固体酸素源を供給しないようにする、即ち、気体酸素比率を95%以上にすることによって、固体酸素源を供給したことによる急激なスロッピングの発生を抑えることができる。なお、脱りん期において、固体酸素源を全く供給しない、即ち、気体酸素比率を100%にすることが好ましい。
転炉型精錬炉に装入した溶湯(溶銑)において、[C]=4.2〜4.6質量%、[Si]=0.2〜0.4質量%、[Mn]=0.2〜0.4質量%、[P]=0.100〜0.130質量%とした。HMR(溶銑比)は、当業者常法の配合計算により決定した。
鉄鉱石のみを使用し、当業者常法通りに投入した。
実施例1〜実施例3では、固体酸素源の総使用量(総使用量の固酸量)が6Nm3/t以上の場合、脱珪期では気体酸素比率を25%以上45%未満とし、造滓期では気体酸素比率を35%以上60%未満とし、脱りん期では気体酸素比率を95%以上100%以下としている。
実施例9〜実施例12及び実施例16〜実施例18では、固体酸素源の総使用量が1以上3Nm3/t未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を75%以上95%未満とし、造滓期では気体酸素比率を55%以上85%未満とし、脱りん期では気体酸素比率を95%以上100%以下としている。
比較例25〜比較例30では、脱珪期における固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率が、i)〜iii)の条件を満たしていないため、脱りん処理後の[P]を規格値以下することができなかった。
比較例37〜比較例42では、脱りん期において固体酸素源を多く投入してしまい気体酸素比率が95%を下回ったため、脱りん処理後の[P]を規格値以下することができなかった。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
2 溶湯(溶銑、溶鋼)
3 転炉型精錬容器
4 転炉
5 上吹きランス
6 羽口
7 上吹きランス
8 羽口
9 供給装置
Claims (2)
- 脱炭工程に先だって上底吹き転炉型精錬容器にて気体酸素及び固体酸素源を供給して溶銑の脱りん処理を行うに際し、
全酸素に対する前記固体酸素源の固体酸素源比率を10%以上60%以下とし、
脱りん処理に際して使用する全気体酸素のうち0%以上30%未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す(i)〜(iii)の範囲で調整し、
全気体酸素のうち30%以上60%未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す(iv)〜(vi)の範囲で調整し、
全気体酸素のうち60%以上100%以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を95%以上100%以下とすることを特徴とする脱りん方法。
i)固体酸素源の総使用量が1以上3Nm3/t未満の場合:
気体酸素比率は75%以上95%未満
ii)固体酸素源の総使用量が3以上6Nm3/tの場合:
気体酸素比率は50%以上75%未満
iii)固体酸素源の総使用量が6Nm3/t以上の場合:
気体酸素比率は25%以上45%未満
iv)固体酸素源の総使用量が1以上3Nm3/t未満の場合:
気体酸素比率は55%以上85%未満
v)固体酸素源の総使用量が3以上6Nm3/tの場合:
気体酸素比率は35%以上65%未満
vi)固体酸素源の総使用量が6Nm3/t以上の場合:
気体酸素比率は35%以上60%未満 - 全気体酸素のうち60%以上100%以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を100%にすることを特徴とする請求項1に記載の脱りん方法。
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