JPH0112809B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、実質的に予備処理の施されておらな
い溶銑（未脱珪溶銑及び軽脱珪溶銑を含む：以下
同じ）を対象として利用される脱珪・脱燐処理法
に関し、殊に脱珪・脱燐反応を短時間内に効率良
く遂行することのできる方法に関するものであ
る。 ［従来の技術］ 溶銑の予備処理は脱珪・脱燐・脱硫を主目的と
して行なわれるものであり、この様な予備処理の
実施によつて転炉装入前にSi，Ｐ，Ｓの主要不純
物を除去し、転炉では専ら脱炭とそれに伴う溶鋼
温度の上昇を行なわせるシステムが完成されつつ
ある。 ところで近年では高炉鋳床脱珪法に関する改良
研究が進み、出銑樋からの出銑過程で脱珪を行な
つた後予備処理炉で脱燐、脱硫を行なう方法が汎
用されているが、この様な高炉鋳床樋脱珪を実施
すると鋳床樋の損耗がかなり著しくなり、その保
全、管理に相当の手数と費用を要する他、有価元
素（FeやMn）のロスや溶銑温度の低下も無視で
きない量になる。 本発明はこうした状況のもとで、実質的に予備
処理の行なわれておらない溶銑（軽度に脱珪した
場合を含む、以下同じ）を対象とし、高炉鋳床樋
脱珪を行なうことなく予備処理炉で脱珪・脱燐を
行なう方法において、予備処理炉における処理効
率を高めることのできる方法を提供しようとする
ものである。 予備処理炉で脱珪・脱燐を行なう方法として
は、例えば特開昭58−16006号に開示されている
如く、CaO、酸化鉄、媒溶剤（必要により反応促
進剤）からなるフラツクス粉末をキヤリヤガスに
よつて溶銑深部へ吹込み（以下単にインジエクシ
ヨンと呼ぶ）、酸素上吹きを併用して脱珪・脱燐
を促進させる方法があり、更に引続いて脱硫処理
を行なうこともできる。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところが上記方法で用いられるフラツクスは全
て粉状のものであり、且つこれを全てインジエク
シヨン法によつて供給している為、フラツクスの
製造コスト自体が高くつくばかりか、特に予備脱
珪処理の行なわれていない高珪素量の溶銑に適用
するときはスラグ塩基度を調整することの必要か
らかなり大量のフラツクスを投入しなければなら
ず、益々コスト高を招くという問題が内包されて
いる。又大量のフラツクスをインジエクシヨンし
ようとすれば全処理時間の長大化は理論的にも避
け難いところであり、またそれに伴つて溶銑中の
脱炭が予定以上に進行し、転炉操業における昇熱
効果が減少し、転炉での熱補償に苦慮しなければ
ならないという新たな問題が派生してくる。 他方溶銑中の脱珪反応と脱燐反応には反応機構
のうえでかなりの相違があり、特に脱珪反応はそ
の初期段階で酸素供給律速で急速に進行すること
が確認されており、また脱燐反応については溶銑
中のSi量があるレベルまで（約0.10％）減少した
後、溶銑中の燐が溶銑表面の脱燐フラツクスまた
は湯中を浮上しつつある脱燐フラツクスに反応捕
捉され反応速度が上昇することも確認されてい
る。ところが前述の方法を含めて予備処理炉を用
いる従来の脱珪、脱燐法では、上記の様な脱珪・
脱燐機構の違いを十分に考慮した処理法が採用さ
れているとは言えず、その為脱珪・脱燐に長時間
を要したり（ひいては溶銑温度の低下或はＣや
Mn等の減少を招く）、多量のフラツクスを消費
するといつた問題を生じている。本発明はこうし
た事情に着目してなされたものであつて、実質的
に脱珪処理の行なわれていない高Si量の溶銑に適
用した場合でも上述の如き不都合が生じず、フラ
ツクス総使用量を減少して低コスト化に寄与し、
また脱珪・脱燐に要する全処理時間の短縮や脱炭
の抑制等を達成することのできる新規な脱珪、脱
燐法の確立を目的とするものである。 ［問題点を解決する為の手段］ 上記の目的を達成し得た本発明とは、次の様な
要旨を有するものである。即ち実質的に脱珪処理
の施されていない溶銑（0.2％≦Si濃度≦0.5％）
を予備処理炉へ装入し、該予備処理炉内の溶銑表
面を脱燐フラツクスで覆うと共に、酸素の上吹き
と脱珪用酸素源を含む脱珪フラツクスのインジエ
クシヨンを付加することにより溶銑の脱珪・脱燐
を行なうに当たり、前記脱珪反応促進期において
は、脱珪酸素供給速度［V₀（単位：Kg／溶銑１ト
ン・分）］が下記［］式の関係を満たす様に上
吹き酸素の吹付け条件及び／又は脱珪フラツクス
のインジエクシヨン条件を調整することにより脱
珪・脱燐を遂行する。 ［V₀］＝η_s・O_s＋η_g・O_g≧ ２［Si］₀−0.2 …［］ 但し［Si］₀：処理前溶銑中の珪素濃度（重量
％） η_g：上吹き酸素の脱珪酸素効率（10^-2％） 0.2≦η_g≦0.7 η_s：脱珪フラツクスの脱珪酸素効率（10^-2
％） 0.4≦η_s≦1.0 O_g：上吹き酸素供給速度（Kg／ｔ・分） O_s：脱珪フラツクスのインジエクシヨン
速度（酸素分換算値：Kg／ｔ・分） ［作用］ 上記技術的手段によつて明らかにされる通り、
本発明ではフラツクスインジエクシヨンを単独に
実施するのではなく脱燐フラツクスの上部添加
（脱燐フラツクスを溶銑表面に被覆載置する技術
を言う、以下同じ）を併用した点に第１の特徴が
存在し、且つ処理開始初期の脱珪反応促進期に前
記［］式の関係を満たす様に脱珪酸素供給速度
をコントロールすることにより脱珪反応を急速に
進行せしめ、その後は酸素供給速度を低めに抑え
つつ脱燐反応を効率良く進めるところに第２の特
徴を有するものであり、こうした構成を採用する
ことによつて上述の課題を一挙に解消し得ること
になつた。 本発明で用いる上部添加用フラツクスとして最
も好ましいのはCaOを主成分とするものであり、
該CaOとしては高純度のもの（塊状石灰の如く98
％程度のもの等）や低純度のもの（転炉滓の如く
50％前後のもの等）を使用できる。後者の転炉滓
は1/3〜1/4のSiO₂を含んでいるので使用量が若
干多めになるという欠点はあるが、低コスト化の
他、スラグＴ・Feの上昇による脱燐効率の改善
等という点では有利である。主成分として選択さ
れたCaOは脱燐材として有用な成分であり、本発
明は上部添加フラツクスによる脱燐作用の強化を
狙つている。尚CaOによる脱珪効果も平行的に発
揮されるので、本発明による溶銑予備処理効果は
脱燐のみならず脱珪においても顕著な効果を奏す
る。 しかるにCaOは高融点であり滓化性に欠けると
いう欠点があるので、スラグ滓化性改善材として
Mn鉱石や弗化カルシウム等の低融点成分が併用
される。即ち本発明で使用される上部添加フラツ
クス（脱燐フラツクス）は、CaO及びスラグ滓化
性改善材を主成分とするもので、これらの協同作
用によつて流動性の良いスラグが形成され、上吹
き酸素による酸素ポテンシヤル上昇効果とも相ま
つてスラグーメタル界面における脱燐等の各種反
応が促進される。尚脱燐反応の促進という観点か
ら判断すると、上記界面温度が低いものほど良い
結果が得られるのでミルスケールや鉄鉱石を冷却
材として上記フラツクス中に配合することも有効
であり、スラグの融点降下によるスラグーメタル
間反応の促進やスラグ中の酸素ポテンシヤル向上
等による脱燐への寄与も期待することができる。
またCaOは脱燐反応のみならず脱珪反応も促進さ
せる働きを有しているので、以下に示す脱珪フラ
ツクスのインジエクシヨンとも相まつて溶銑の脱
珪・脱燐を効果的に進めることができる。 次に脱珪フラツクスであるが、前述の如く脱珪
反応は酸素供給律速で急速に進行するところか
ら、酸素供給能の高い酸化鉄（ミルスケールや鉄
鉱石を含む、以下同じ）を主成分とするものが最
適である。脱珪フラツクスを酸化鉄のみで配合す
る場合は、CaF₂の様な滓化性改善材を配合する
必要はないが、該インジエクシヨン用フラツクス
にも脱燐作用を期待する場合は該フラツクス中に
CaOを配合することもでき、この様な場合は若干
の滓化促進材を配合することが推奨される。 そころで溶銑の脱珪・脱燐時におけるSi及びＰ
の減少経緯を詳細に検討してみると、例えば第１
図に示す如くまず脱珪反応が急速に進みSiの殆ん
どが除去された後で脱燐反応が進んでいくという
経過を辿つており、脱燐を短時間で完了させる為
にはその前提として脱珪反応をすみやかに進めな
ければならない。 その為には、脱珪反応が当初酸素供給律速で進
行する点を考慮して、予備処理の初期段階から脱
珪フラツクスを大量にインジエクシヨンすると共
に、上吹き酸素の供給速度も高めればよいと考え
られ、事実こうした処理により脱珪はすみやかに
進行する。ところがこうした処理条件をそのまま
継続すると、脱炭、脱Mn反応が著しくなるとい
う問題が生じてくる。 そこで本発明者等はこうした問題を解消し、脱
珪を可及的短い時間で完了し得るばかりでなくそ
の後の脱燐反応も迅速に進め、且つ脱炭、脱Mn
反応等を最少限に抑制する為には、上記予備処理
を脱珪反応促進期と脱燐反応期に分けて適正な撹
拌条件を定める必要があるのではないかと考え、
前記［］式に示す脱珪酸素供給速度の概念を導
入して更に研究を進めた。その結果、処理開始初
期の脱珪反応促進期における脱珪酸素供給速度が
前記［］式の関係を満たす様に上吹き酸素の吹
付け条件及び／又は脱珪フラツクスのインジエク
シヨン条件を調整してやれば、上記の問題が見事
に解消されることをつきとめた。 即ち初期脱珪反応が酸素供給律速で進行するこ
とは先に述べた通りであるが、該促進期における
酸素消費量［O₂］は下記［］によつて表わす
ことができる。 ［O₂］＝｛（［Si］₀−［Si］₁）×1000 ×（1/100）｝×（M₀₂／M_si） ＝｛（［Si］₀−［Si］₁）×10｝ ×（32/28.1） ＝11.4（［Si］₀−［Si］₁） ［Kg／溶銑１トン：以下同じ］…［］ 但し［Si］₀：溶銑中の初期Si量（重量％） ［Si］₁：脱珪反応促進期末期における溶銑
中のSi量（重量％） M₀₂：O₂の分子量 M_si：Siの分子量 脱珪反応促進期から脱燐反応期に移行するとき
における溶銑中のSi量を0.10重量％とすると（こ
の程度のSi量まで脱珪が進んだ時点から脱燐反応
が急速に進行しはじめる）、上記［］式より下
記［］式が導かれる。 ［O₂］＝11.4（［Si］₀−0.10） ＝11.4［Si］₀−1.14 …［］ 脱珪反応促進期における脱珪速度は略一定であ
るから、該脱珪反応促進期を５分以内で完結させ
る為の脱珪酸素供給速度［V₀］を上記［］式
を基にして求めると、下記［］式が成立する。 ［V₀］＞1/5（11.4［Si］₀−1.14） ＞（２・［Si］₀−0.2） …［］ 上記脱珪酸素供給速度［V₀］とは、上吹き酸
素及び脱珪フラツクス中の酸素源から供給される
酸素のうち脱珪反応のみに消費される酸素供給速
度（溶銑中のＣ，Ｐ，Fe，Mn等の酸化反応に消
費される酸素を除いた値）を意味しており、脱珪
反応に有効に消費される酸素の比率は、上吹酸素
及びインジエクシヨンされる脱珪フラツクスの場
合で相当異なる。しかも上記比率は上吹酸素の上
吹き条件、脱珪フラツクスの種類やインジエクシ
ヨン条件等によつても違つてくる。そこで本発明
ではこの様な変動要因を加味して、上吹き酸素か
らの脱珪酸素供給速度O_gと脱珪フラツクスから
の脱珪酸素供給速度（酸素換算値）O_sに夫々係
数η_g，η_sを乗じ、それらの総和が上記［］式の
関係を満たす様に前記［］式の要件を設定して
いる。 尚上記係数η_gは上吹き酸素の脱珪酸素効率
（10^-2％）を表わし、通常の脱珪・脱燐処理条件
のもとでは0.1≦η_g≦0.5の範囲に収まることを確
認しており、また係数η_sはインジエクシヨンされ
る脱珪フラツクスから供給される酸素源の脱珪酸
素効率（10^-2％）を表わし、通常の脱珪・脱燐処
理条件のもとでは0.2≦η_s≦0.9の範囲に収まるこ
とを確認している。 この様に本発明では、脱珪反応促進期における
脱珪酸素供給速度［V₀］を適正に設定すること
によつて、脱珪反応を迅速に進めることができ、
脱燐反応期への移行時期を早めることができる。
尚本発明でいう脱珪反応促進期とは、上記説明か
らも明らかな様に処理開始初期においてSi量が急
激に減少する時期を言うが、一応の目安としては
Si濃度が0.10％以下にまで低減するまでの期間
（処理時間にすると最初の３〜５分間）と考えれ
ばよい。 次に脱燐反応期については、滓化した上部フラ
ツクスと溶銑の界面における脱燐反応が主体とな
り、該界面反応を阻害しない限度で溶銑下層部の
Ｐ成分を如何にうまく湯面まで移動させるかとい
うことが脱燐反応を進めるうえで最も重要なポイ
ントとなる。換言すると該脱燐反応期において
は、溶銑に適度の撹拌力を作用させておきさえす
れば、脱燐フラツクスの上部から少量の上吹き酸
素を供給するだけで脱燐反応は十分に進行するの
で、この時期の酸素供給速度は通常レベルに低減
せしめ、脱炭、脱Mn等の反応を抑えるべきであ
る。尚該脱燐に要する時間は、溶銑処理量や予備
処理炉の形状、インジエクシヨンランスのノズル
構造、上部脱燐フラツクスの成分組成や装入量、
目標Ｐ濃度等によつても若干違つてくるが、一般
的な条件の下では脱珪反応促進期の経過後７〜10
分程度を一応の目安と考えればよい。尚溶銑中の
Si量は前記脱珪反応促進期の末期にほぼ目標レベ
ルまで低減しており、脱燐反応期を通じて進行す
ることが期待される脱珪量は極く僅かであるか
ら、脱燐反応期移行は、上部フラツクスに向けて
通常レベルの上吹き酸素を吹付けるだけでも最終
脱珪・脱燐の目的を果たすことができる。但し必
要であればキヤリヤガスによつて少量の脱珪剤を
インジエクシヨンすることもできる。 ［実施例］ 以下に示す上部フラツクス条件を設定し、脱珪
反応促進期と脱燐反応期に分けて脱珪酸素供給速
度（脱珪フラツクス組成又は上吹き酸素条件によ
り調整）を第１表に示す如く種々変化させて未脱
珪溶銑の脱珪、脱燐処理を行ない、夫々の経時的
な成分変化を調べた。 〈上部脱燐フラツクス（全例共同一）〉 塊状生石灰：6.9Kg／ｔ （溶銑１トン：以下同じ） Mn鉱石 ：6.7Kg／ｔ スケール ：8.9Kg／ｔ 尚上記処理時における溶銑の撹拌は、下記式に
より算出される撹拌動力値（ε〓）が、脱珪反応促
進期及び脱燐反応期を通して約550［ワツト／溶銑
１トン］となる様にキヤリヤガスの吹込み条件を
調節した。 ε〓＝0.0062・Ｑ・Tl／Ml× ｛ln（１＋0.000968ρl・Ｚ） ＋（１−T₀／Tl）｝ 但しＱ：キヤリヤガス流量（ｌ／分） Tl：溶銑温度（〓） Ml：溶銑重量（トン） ρl：溶銑密度（gr／cm³） Ｚ：インジエクシヨンランス浸漬深さ
（cm） T₀：キヤリヤガス温度（〓）

【表】

【表】 結果は第２表に示す通りであり、次の様に考察
することができる。 従来法では脱珪反応促進期及び脱燐反応期を
通して上吹き酸素及び脱珪フラツクス双方から
の脱珪酸素供給速度を一定としている為、脱珪
反応促進期における脱珪速度が遅く、その影響
を受けて脱燐反応期の開始が遅延し、脱燐を目
標レベルまで進めるのに長時間を要している。 これに対し実施例１〜５では何れも脱珪反応
促進期における脱珪酸素供給速度［V₀］を高
めた例を示している。 即ち実施例１では脱珪反応促進期における上吹
き酸素の供給速度を高めに設定した例、実施例２
では脱珪反応促進期における上吹きランスの高さ
を低くして脱珪酸素供給速度を高めた例、実施例
３，４では脱珪反応促進期にインジエクシヨンさ
れる脱珪フラツクス中のスケール量を増大して脱
珪酸素供給速度を高めた例、実施例５は脱珪反応
促進期における上吹き酸素供給速度を高めると共
に脱珪フラツクス中のスケール量を増大して脱珪
酸素供給速度を高めた例であり、何れの場合も、
３分間の脱珪反応促進期に脱珪反応が効率良く進
行した結果、その後７分間の脱燐反応期間中に燐
含有はほぼ目標レベルまで低下している。殊に脱
珪反応促進期における脱珪酸素供給速度［V₀］
を、脱珪フラツクス中のスケール量と上吹き酸素
供給速度の両面から高めた実施例５では、脱珪反
応促進期における脱珪速度が非常に早く、最終の
燐濃度も非常に低い値が得られている。 これに対し従来例では、処理時間が実施例と同
じである10分後の燐濃度は0.032％と非常に高く、
処理時間を12分に延長した場合でも燐濃度は実施
例レベルまで低下しておらず、本発明との差異が
明確に表われている。しかも脱燐反応期における
酸素供給速度は低めに抑えているので脱炭反応等
も従来法と同程度に抑えられている。

【表】 ［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、特に脱珪
反応促進期における酸素供給速度を高めに設定す
ることによつて、インジエクシヨン用脱珪フラツ
クス、上部脱燐フラツクス及び上吹き酸素による
各脱珪、脱燐効果が最大限有効に発揮され、短時
間で高い脱珪、脱燐効果を得ることができる。ま
た処理時間の短縮に伴つて脱炭、脱Mn反応等が
抑制される他、溶銑温度の降下も最少限に抑える
ことができる等、多くの派生的効果も亨受するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱珪・脱燐時におけるSi及びＰの減少
経緯を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 実質的に脱珪処理の施されていない溶銑を予
   備処理炉へ装入し、該予備処理炉内の溶銑表面を
   脱燐フラツクスで覆うと共に、酸素の上吹きと脱
   珪用酸素源を含む脱珪フラツクスのインジエクシ
   ヨンを付加することにより溶銑の脱珪・脱燐を行
   なうに当たり、前記脱珪反応促進期においては、
   脱珪酸素供給速度［V₀（単位：Kg／溶銑１トン・
   分）］が下記［］式の関係を満たす様に上吹き
   酸素の吹付け条件及び／又は脱珪フラツクスのイ
   ンジエクシヨン条件を調整することを特徴とする
   溶銑の脱珪・脱燐方法。 ［V₀］＝η_s・O_s＋η_g・O_g≧ ２［Si］₀−0.2 …［］ 但し［Si］₀：処理前溶銑中の珪素濃度（重量
   ％） η_g：上吹き酸素の脱珪酸素効率（10^-2％） 0.2≦η_g≦0.7 η_s：脱珪フラツクスの脱珪酸素効率（10^-2
   ％） 0.4≦η_s≦1.0 O_g：上吹き酸素供給速度（Kg／ｔ・分） O_s：脱珪フラツクスのインジエクシヨン
   速度（酸素分換算値：Kg／ｔ・分）