JPH0453923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は溶銑中の珪素、燐及び硫黄を１つの容
器内で短時間の内に除去する方法に関し、詳細に
は鍋処理の実施に当たり溶銑表面に対するフラツ
クスの被覆載置と溶銑深部に対するフラツクス粉
末の吹込みを組合わせて上記３元素の除去を行な
う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、転炉では専ぱら脱炭とそれに伴う
溶鋼温度の上昇を行なわせるというシステムが完
成されつつある。 本出願人においても溶銑予備処理技術の基礎的
研究及び実操業化研究を重ねており、例えば特開
昭58−16006号を開示している。当該開示方法は、
CaO、酸化鉄、溶媒剤（必要により更に反応促進
剤）からなるフラツクス粉末をキヤリアガスによ
つて溶銑深部に吹込み（以下単にインジエクシヨ
ンと呼ぶ）、これに酸素上吹きを併用する方法で
あり、実炉レベルにおいても低燐溶銑を得ること
に成功している。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者等は上記方法について更にこれを改善
する方向で研究を行なつており、フラツクス使用
量を低減しても上記と同程度またはそれ以上の脱
珪・脱燐効率更には脱硫効率が得られ、しかも操
業上種々の利点を発揮することのできる予備処理
法の確立をめざしている。 即ち上記開示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。従つてフラツ
クスの製造コスト自体が高価になるばかりか、溶
銑中のSiが多いときはスラグ塩基度を調整するこ
との必要性からかなり多く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。 本発明者等は上記の様な事情を憂慮し、いわゆ
る鋳床脱珪を省略するか軽度に済ませた為に溶銑
中のSi量が多いままで予備処理設備に供給されて
きた場合であつても上述の如き不都合が生じず、
しかも同一Si量であれば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
予備処理法の確立をめざして種々研究を行なつて
きた。その結果CaOを主成分としスラグ滓化性改
善材を配合してなるフラツクスを溶銑予備処理の
初期段階から溶銑表面に被覆載置すると共に、酸
化鉄を主成分とするフラツス粉末をキヤリアガス
によつて上記溶銑中へ吹込みつつ溶銑表面に酸素
吹きを行なうことにより、脱珪及び脱燐を行なう
という溶銑予備処理技術を確立し先に特許出願を
済ませている（特願昭60−41542）。 当該出願方法によつて脱珪及び脱燐が効率良く
進行し、特に高炉鋳床脱珪を実施しないか、又は
軽度にしか実施しない様な場合であつても十分な
脱珪を行なうことができる。これは上記酸化鉄及
び気体酸素が脱珪能力を有するからである。とこ
ろで溶銑中にSiとＰが共存する場合は、脱珪と脱
燐を同時的に進行させようとしても脱珪がある程
度進行しない限り実質的な脱燐が開始されないと
いうことが知られているが、上記出願の方法であ
るとCaOの滓化が比較的早く進み、又撹拌力の増
強や酸素供給速度の向上といつた手段で脱珪を更
に促進させることもできるので、処理開始後比較
的早い時期から脱燐反応が始まり、処理時間は決
して長くはならない。 又上記CaOは脱硫能も有しているから、脱燐と
同時に脱硫反応もある程度進行する。しかしここ
で進行する脱硫はそれほど顕著なものでなく、脱
硫の名に値し得る様な効果を得ようとすれば、脱
燐反応の終了後に改めて本格的な脱硫処理を付加
する必要がある。即ち上記出願発明は、脱珪・脱
燐を同一容器内で早く完了させることができると
いうせつかくの効果を有しておりながら、独立し
た脱硫反応処理期間を付加しなければならない為
全処理が完了する迄の時間はかなり長いものとな
る。そこで脱燐と脱硫を同時に行なうことができ
さえすれば全処理時間を短縮することが可能であ
るとの期待から、脱燐及び脱硫の両機能を有する
フラツクス（例えばCaO系フラツクス）によつて
脱燐と脱硫を併行させるということも検討してみ
た。ところがこの場合はＰ及びＳの目標含有量を
同時に適中させることが困難であり、例えばＳ含
有量を目標値に適中させようとすれば過剰脱燐し
てしまうという問題があつた。 本発明者等はこの様な事情を憂慮し、脱硫を脱
燐と同時に進行させ、しかもＳ及びＰの目標値を
いずれも正確に適中することのできる方法を確立
すべく研究を行なつた結果、前記特願昭60−
41542の発明を改良することにより脱珪、脱燐及
び脱硫の全工程を短時間内に完了し、且つ夫々目
標値を高精度に適中することのできる方法を提供
することに成功した。 ［問題点を解決しようとする手段］ 本発明の要点はCaOを主成分としスラグ滓化性
改善材を配合してなる脱燐用フラツクスを溶銑予
備処理の初期段階から実質的に脱珪処理が施され
ていない溶銑表面に被覆載置すると共に、酸化鉄
を主成分とする脱珪用フラツクス粉末をキヤリア
ガスによつて上記溶銑中へ吹込みつつ溶銑表面に
酸素吹き又は固体状酸素源の添加を行ない、脱珪
期経過後は吹込用フラツクス粉末をアルカリ系脱
硫用フラツクス粉末に変更し、キヤリアガスによ
る溶銑中への吹込みと溶銑表面への酸素吹き又は
固体状酸素源の添加を続行して脱硫を行ない、且
つ脱燐反応を併行して行なわせる点に存在するも
のである。 ［作用］ 上記要点によつて明らかにした通り、本発明で
はフラツクスインジエクシヨンを単独で実施する
のではなくフラツクスの上部添加（フラツクスを
溶銑表面に被覆載置する技術を言う、以下単に上
部添加又はフラツクス上部添加という）を併用し
つつインジエクシヨン用フラツクスの切換えを行
なう様にした点に第１の特徴が存在し、且つイン
ジエクシヨン用フラツクス及び上部添加用フラツ
クスについて夫々一定の条件を与え、これらの構
成要件を相乗的に作用させた結果、上述の課題が
解消されるに至つたものである。 本発明で用いる上部添加用フラツクスは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）に限
定されず低純度のもの（転炉滓の如く50％前後の
もの等）も使用できる。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
るという欠点があるが、低コスト化の他、スラグ
中の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、本発明で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。尚前述した
様にCaOによる脱珪効果及び脱硫効果も平行的に
発揮されるので、上部添加用フラツクスを使用す
ることによつて処理中の全期間を通じ脱珪、脱
硫、脱燐が進行する。しかし本格的な脱珪は後述
の酸化鉄を主体とする脱珪用インジエクシヨンフ
ラツクスの作用に期待し、又本格的な脱硫は後述
のアルカリ系脱硫用インジエクシヨンフラツクス
に期待すべきである。 ところで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、本発明ではスラグ滓化性改
善材を配合するという構成を採用している。滓化
性改善材としてはMn鉱石や弗化カルシウム等の
低融点化成分が使用される。即ち本発明の上部添
加フラツクスは、CaO及びスラグ滓化性改善材が
必須成分となり、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スラグ−メタル界面に
おける脱燐反応が促進される。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
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
−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。 上記の様な上部添加フラツクスは、溶銑予備処
理における脱燐反応が処理の最初から進行するこ
とに鑑み、溶銑予備処理の初期段階から溶銑表面
上に配置しておくことが望ましい。ここに言う初
期段階とは、最初の３分〜５分以内を一応の目安
と考えれば良い。尚処理工程の全期間を通じて脱
燐反応が進行すると述べたが処理開始後しばらく
の間は、脱珪反応の進行が顕著であり、この期間
中の脱燐反応はゆるやかな進行しか見せないか
ら、当該部分は脱珪期と位置付けることができ
る。そしてこの脱珪反応が進行することによつて
脱燐反応に適した環境が形成されることになり、
脱珪がかなりのレベルまで進行（例えば0.10％以
下）してから本格的な脱燐反応が始まる。 次にインジエクシヨン用フラツクスであるが、
前述の如く脱燐反応は上部添加フラツクスの作用
によつてその主目的をほぼ達成するという構成を
採用している。従つて本発明に用いるインジエク
シヨン用フラツクスは、専ばら脱珪に寄与するも
の及び専ばら脱硫に寄与するものが夫々使用され
る。 まず脱珪用のインジエクシヨンフラツクスとし
ては、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使用される。尚酸
化鉄は低融点であり十分な滓化性を発揮するか
ら、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
燐反応への寄与を期待する場合は該フラツクス中
に若干のCaOを配合してもよい。従つてこの様な
ときには若干の滓化性促進材を配合することが推
奨される。 この様にして脱珪用フラツクスをインジエクシ
ヨンすると、該フラツクスが滓化しつつ溶銑中を
浮上し、この浮上過程で脱珪反応を行ない、且つ
上部添加フラツクスによるスラグ−メタル界面で
の脱燐反応の促進を行なうが、脱珪時はインジエ
クシヨンフラツクスと上部添加フラツクスを併用
することになるので溶銑予備処理の初期段階から
かなり多くのスラグが存在することになる。この
様な状況下で脱燐反応を進行せしめる必要がある
ので、上記スラグは十分な流動性を発揮するもの
でなければならない。即ち該スラグの流動性が低
いとスラグ−メタル界面反応の進行を阻害するだ
けでなく、インジエクシヨンによつて吹込まれた
キヤリアガス泡の上昇に伴うフオーミングの発生
（特に脱珪期において顕著である）が見られ、操
業の安全性にとつて有害である。この様な観点か
らCaOの添加量を多くし、塩基度（CaO／SiO₂）
を1.0以上、好ましくは1.5以上にすることが推奨
される。又塩基度を1.5以上にするという条件の
下では脱燐能力の発揮も保障される。一方塩基度
が4.5を越えると融点の上昇に伴う滓化不良、ス
ラグ量の増大に伴うスロツピングの危険或はCaO
原単位の増加に伴うコスト高といつた問題があ
る。尚脱珪用フラツクスのインジエクシヨンを３
〜５分も継続とする湯中の珪素量もかなり減少
し、脱珪反応が酸素供給律速から珪素移動律速に
移るのでこの時点で脱珪用フラツクスのインジエ
クシヨンを打ち切る。しかし脱燐用フラツクスに
よる脱珪作用や酸素の上吹きにより引続き脱珪反
応は進行していく。即ち本発明の脱珪・脱燐期は
上記の様なフラツクス条件（インジエクシヨン用
フラツクスを含む）において酸素の上吹き（特に
上部フラツクスの全表面への広域吹き付け）を併
用するものとし、上吹き酸素による酸素のポテン
シヤルの向上は脱珪・脱燐反応の進行にとつて必
須不可欠の要件と考えられる。尚酸素の上吹きに
かえて固体酸素源（例えばスケールやマンガン鉱
石等）の散布を行なつても良いが、本明細書の説
明では便宜上酸素ガスの上吹きを代表的にとりあ
げている。尚酸素の上吹きであれ、固体酸素源の
散布であれ、溶銑の全表面へまんべんなく供給す
るのが良いということは言うまでもない。 上記の様にして脱珪を中心とする初期の脱燐を
行なうが、前述の先願発明では脱珪時が完了した
頃合いを見て脱珪用フラツクスのインジエクシヨ
ンを完了し、しかる後は、ガスバブリングによる
溶銑の撹拌（容器深部の溶銑をスラグ−メタル界
面に移動させて脱燐機会を高める操作）及び酸素
上吹き（酸素ポテンシヤルの向上による脱燐反応
の促進）に専念し、専ばら脱燐（前述の如く若干
の脱珪を含む）を行ない、脱燐が終つてから脱硫
に移行するという考え方を採つていた。このやり
方の欠点は既に述べた通りであり、本発明では脱
珪期が一応完了した時点でインジエクシヨンフラ
ツクスをアルカリ系脱硫フラツクスに切り換え、
この脱硫フラツクスをインジエクシヨンガス（一
般に窒素等の不活性ガス）に乗せて溶銑内に吹込
む。そしてこのフラツクスも溶銑中で滓化されて
浮上し、この浮上過程において脱硫反応が進行す
る。尚脱珪フラツクスの場合も同様であつたが脱
珪・脱硫はフラツクスの浮上過程で進行するもの
であるから、これらのフラツクスは多孔ノズルを
経てなるべく広範囲に拡散される様にインジエク
シヨンすべきである。即ち脱珪と脱燐では脱珪反
応が先行する傾向にあつたが、脱燐と脱硫では両
反応が同時的に且つ異なつた部位で進行すること
になる。本発明で用いる脱硫用フラツクスとして
はNa₂CO₃、K₂CO₃、Li₂CO₃、CaCO₃、Ca
（OH）₂、CaO等のアルカリ性フラツクスが使用
される。これらのうち特にNa₂CO₃は脱燐剤とし
ても有用であり、又復硫が少ないという利点を有
しているので、もつとも広く利用できる。尚復硫
に関しては別の配慮も必要であり、前に述べたイ
ンジエクシヨンフラツクスの溶銑中への広域拡散
及び上吹き酸素の広域吹き付けを順守しない場
合、即ちインジエクシヨンされた脱硫フラツクス
が拡散されないで特定位置に向けて浮上し、且つ
当該浮上位置に向けて集中的な酸素吹きが行なわ
れると、脱硫スラグに対する酸素の過剰供給とな
り、酸化物の再酸化によつて復硫を生じるという
危険がある。 この様な同時脱燐・脱硫を行なうには、次の様
な相反する要求を克服しなければならない。 (イ) 脱燐にとつては酸素活量が大きく温度が低い
ほど良い。 (ロ) 脱硫にとつては酸素活量が小さく温度が高い
ほど良い。 その点CaO系上部添加フラツクスとNa₂CO₃系
インジエクシヨンフラツクスを併用する様な環境
下では脱燐率と脱硫率を同時に満足することので
きる酸素ポテンシヤル領域（次式）に存在しこの
領域内にコントロールすれば脱燐と脱硫を同時に
且つ効率良く進行させることが可能となる。 10^-13≦酸素ポテンシヤル≦10^-8 ［実施例］ 実施例１及び比較例１ 高炉鋳床において予備的に脱珪した溶銑を対象
とし、塊状生石灰（10.2Kg／Ｔ）、スケール（2.8
Kg／Ｔ）及びMn鉱石（5.8Kg／Ｔ）からなる上部
フラツクスを溶銑表面に散布すると共に5.6N
m³／Ｔの酸素上吹きとスケール（7.8Kg／Ｔ）の
インジエクシヨン（キヤリアガスは窒素）を同時
にスタートさせた。実施例１及び比較例１共にフ
ラツクスインジエクシヨンは３分で停止したが、
実施例１では引続き酸素上吹きとNa₂CO₃（5.1
Kg／Ｔ）のインジエクシヨンを６分間行ない（総
処理時間：９分）、比較例１では酸素上吹きと窒
素ガス単独吹込みによるバブリングを６分間実施
した後、酸素上吹きを停止すると共にNa₂CO₃
（5.1Kg／Ｔ）のインジエクシヨンを4.5分間実施
した（総処理時間：13.5分）。溶銑成分及び温度
は第１表に示す通りであり、脱珪、脱燐、脱硫の
効果は同じであつて、実施例１は処理時間を4.5
分（33％）も短縮でき、その結果温度降下量も少
なく又脱炭量も少ない。 実施例２及び比較例２ 高炉鋳床における脱珪を軽度に済ませた溶銑の
表面に塊状生石灰（17.2Kg／Ｔ）、スケール（5.8
Kg／Ｔ）及びMn鉱石（6.7Kg／Ｔ）からなる上部
フラツクスを載置すると共に6.2Nm³／Ｔの酸素
上吹きとスケール（9.7Kg／Ｔ）のインジエクシ
ヨン（キヤリアガスは窒素）を同時にスタートさ
せた。実施例２は実施例１と同様３分後に
Na₂CO₃（5.1Kg／Ｔ）のインジエクシヨン（７分
間）に切り換え（酸素上吹きは併用）合計10分間
処理した。比較例２は比較例１と同様３分後に酸
素上吹きとガスバブリングに切り換え、更に７分
後（始めから計算すると10分後）には酸素上吹き
を停止すると共にNa₂CO₃（5.1Kg／Ｔ）のインジ
エクシヨン（4.5分）に切り換えた（総処理時
間：14.5分）。結果は第１表に併記する通りであ
り、実施例２は処理時間を4.5分（31％）も短縮
でき、その結果温度降下量も少なく又脱炭量も少
なかつた。尚脱珪、脱燐、脱硫効果については全
く見劣りしなかつた。

【表】 ［発明の効果］ 本発明は上記の如く高炉鋳床脱珪をする必要が
ないのでFeやMn等の有価成分損失が抑制され、
又熱損失（脱珪スラグや耐火物による奪熱）も少
ない。そしてCaO源としては安価な塊状石灰や転
炉滓等を利用することができるのでフラツクス原
単価も低く、脱珪、脱燐の両反応が速やかに進行
する。又フリーボードの高い処理容器を使用すれ
ば、スロツピングも防止され操業の安全性も確保
される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ CaOを主成分としスラグ滓化性改善材を配合
   してなる脱燐用フラツクスを溶銑予備処理の初期
   段階から実質的に脱珪処理が施されていない溶銑
   表面に被覆載置すると共に、酸化鉄を主成分とす
   る脱珪用フラツクス粉末をキヤリアガスによつて
   上記溶銑中へ吹込みつつ溶銑表面に酸素吹き又は
   固体状酸素源の添加を行ない、脱珪期経過後は吹
   込用フラツクス粉末をアルカリ系脱硫用フラツク
   ス粉末に変更し、キヤリアガスによる溶銑中への
   吹込みと溶銑表面への酸素吹き又は固体状酸素源
   の添加を続行して脱硫を行ない、且つ脱燐反応を
   併行して行なわせることを特徴とする溶銑の脱珪
   脱燐脱硫方法。