JPH1150122A - 転炉型精錬容器における溶銑の脱燐精錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転炉型精錬容器における溶銑の脱燐精錬にお
いて、酸素吹錬終了時におけるスラグフォーミングを防
止して、円滑で生産性の高い溶銑の脱燐精錬を行う。 【解決手段】 （ａ）転炉型精錬容器に溶銑を装入し、
（ｂ）前記溶銑の酸素吹錬の終了時におけるスラグの塩
基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を２．２〜４．０とし、かつ
酸素吹錬終了前後において炭素材を１ｋｇ／ｔｏｎ（溶
銑）以上を前記転炉型精錬容器に装入し、（ｃ）前記炭
素材の投入時から少なくとも２分間以上前記転炉型精錬
容器の炉底から０．０８Ｎｍ³ ／ｔｏｎ／ｍｉｎ以上の
不活性ガスを吹き込む。前記炭素材の装入に際して、こ
れを分割し１分以上３分間にわたって分割装入すること
が望ましい。また、鉄鉱石の装入は脱燐精錬終了時刻の
少なくとも５分以前において終了していることが望まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転炉型精錬容器に
おける溶銑の脱燐精錬に関し、特に吹錬終了時における
スラグフォーミングを防止して、円滑で生産性の高い溶
銑の脱燐精錬を行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】伝統的転炉製鋼法においては、同一の転
炉において溶銑の脱燐精錬と脱炭精錬とを行なって、製
鋼作業を終了していた。しかし、近年の鋼材の品質に対
する要求が高くなる一方、連続鋳造の拡大や、真空脱ガ
ス、取鍋精錬等の溶鋼の二次精錬が普及するに伴い、転
炉における出鋼温度が上昇し、転炉に於ける脱燐能力が
低下してきた。この理由は、脱燐反応は高温ほど不利に
進行するからである。

【０００３】そこで、転炉に装入する溶銑を予め処理し
て、特に燐（Ｐ）成分をある程度除去してから転炉に装
入する溶銑予備処理法が発展してきた。この方法の一つ
として、転炉型の精錬容器（以下、転炉等という）にお
いて、同一の転炉等において溶銑の脱燐精錬と脱炭精錬
とを行なう精錬を中止し、一の転炉等において溶銑の脱
燐を行ない、この脱燐された溶銑を他の一の転炉等に移
して脱炭精錬を行なう製鋼法が提案されている。

【０００４】かかる技術として、特開平2 −２００７１
５号公報、特公平２−１４４０４号公報、特公昭６１−
２３２４３号公報の提案がある。また、本願の発明者も
既に従来の製鋼工場を改造し、複数の転炉のそれぞれの
炉前作業床に作業床開口部を設け、一の転炉で溶銑の脱
燐精錬をした溶湯を受湯鍋に受け、この受湯鍋を前記作
業床開口部を通して他の一の転炉に運搬し、この転炉に
装入し、ここで脱炭精錬を行なう精錬方法を開発してい
る（特開平６−４１６２４号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記製鋼方法におい
て、一の転炉等で溶銑の脱燐精錬を行ない直ちに出湯
し、これを他の転炉等で脱炭精錬することが円滑な製鋼
作業上必要である。しかし、上記溶銑の脱燐精錬は低温
（１２５０〜１４００℃）で行われており、また、溶銑
の脱燐精錬のためにスラグのＦｅＯ（１５〜２０％）が
高いためにスラグがフォーミングしており、直ちに出湯
すると、炉口からスラグが流出し、又は受湯鍋に大量の
スラグが流入し、受湯鍋から溢れて種々の問題が生ず
る。

【０００６】そのため、酸素吹錬後、リンスを行い、ス
ラグフォーミングが鎮静するまで、通常例えば６〜１０
分間出湯を待たなければならない。そこで、全体の製鋼
作業の能率が低下する問題があった。そこで、本発明で
は、上記溶銑の脱燐精錬が終了してから約２分間リンス
を行い、その後５分以内に出湯が可能となるようにスラ
グフォーミングを鎮静化するような溶銑の脱燐精錬方法
を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題について種々研
究した結果、下記の発明をするに至った。第１の発明
は、下記の工程を備えたことを特徴とする転炉型精錬容
器における溶銑の脱燐精錬方法である。 （ａ）転炉型精錬容器に溶銑を装入し、（ｂ）前記溶銑
の酸素吹錬の終了時におけるスラグの塩基度（ＣａＯ／
ＳｉＯ₂）を２．２〜４．０とし、かつ酸素吹錬終了前
後において転炉型精錬容器に炭素材を１ｋｇ／ｔｏｎ
（溶銑）以上装入し、（ｃ）前記炭素材の投入時から少
なくとも２分間以上前記転炉型精錬容器の炉底から０．
０８Ｎｍ³ ／ｔｏｎ／ｍｉｎ以上の不活性ガスを吹き込
む。

【０００８】第２の発明は、前記炭素材を１ｋｇ／ｔｏ
ｎ（溶銑）以上を装入するに際して、これを分割し１分
以上３分間にわたって分割装入することを特徴とする転
炉型精錬容器における溶銑の脱燐精錬方法である。

【０００９】第３の発明は、前記溶銑の脱燐精錬におい
て、鉄鉱石の装入は、酸素吹錬終了の少なくとも５分以
前において終了していることを特徴とする転炉型精錬容
器における溶銑の脱燐精錬方法である。

【００１０】

【発明に実施の形態】図８は溶銑３４０ｔｏｎの転炉型
精錬容器２における溶銑４の脱燐精錬の状況を概念的に
示す。溶銑装入後、ランス１２から酸素を吹錬し、所定
量の焼石灰等を装入し、ＣａＯ、ＳｉＯ₂ 、ＦｅＯ等を
主成分とするスラグ６を生成させ、溶銑から燐を除去す
る。この際、上記転炉型精錬容器のフリーボード（溶銑
湯面から炉口までの高さ、Ｈ_F ）は７．５ｍもあるが、
スラグ６がフォーミングし、炉口１０近くまでに達す
る。

【００１１】溶銑の脱燐精錬が終了すると炉を倒炉して
出鋼口８を介して取鍋に出湯を行う。この際、スラグが
高くフォーミングしていると炉口若しくは受湯鍋よりス
ラグが溢れ出て炉下を汚染する。そこで、出湯前におい
てスラグフォーミングは出来るかぎり鎮静化しているこ
とが必要である。

【００１２】溶銑の脱燐精錬の概要を図６に示す。溶銑
３４０ｔｏｎを装入後、焼石灰（３〜６ｔｏｎ／ｃ
ｈ）、ホタル石（０．６ｔｏｎ／ｃｈ）等を装入しなが
ら、酸素吹錬を約１２分間行う。従来は、その後、溶銑
とスラグの分離を行うためリンスを２分間程度行う。そ
の後、従来はスラグフォーミングの鎮静化のため、６〜
１０分間（平均８分間）を待って出湯する。出湯時間
（倒炉開始から出湯終了まで）は通常５分間程度かか
る。

【００１３】即ち、リンス開始から出湯開始まで（以下
この時間を鎮静化時間という）平均８分を要していた。
なお、図６は本発明の実施例であるので、鎮静化時間は
４分としている。本発明では上記鎮静化時間を平均４分
以内とし、全体の製鋼時間を最大４分間短縮し、製鋼能
率を向上させる。ここでスラグフォーミングが鎮静化し
たかどうかは、炉内におけるスラグ高さが１ｍ以下であ
るかどうかを基準とした。

【００１４】先ず、炭素材としてコークスを装入しない
場合におけるスラグの塩基度とスラグの鎮静化時間との
関係を図１に示す。図１からスラグに炭素材としてコー
クス粉（径が１０ｍｍ以下）を装入しない場合には、塩
基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ）が約２．２以上であれば鎮静
化時間は約１０分間以下となる。

【００１５】この理由は、スラグの塩基度が２．２以上
であれば連鎖状のスラグ中のシリケートイオンが分断さ
れ、スラグの粘性が低くなるからであると考えられる。
他方、塩基度が４以上になるとスラグの融点が１４００
℃以上となるため脱燐精錬の温度（１４００℃以下）で
はスラグが溶融せず、スラグフォーミングは小さいが、
脱燐精錬が進行しないため望ましくない。

【００１６】次に、スラグの塩基度が約２．２〜２．６
である場合において、酸素吹錬終了時に装入するコーク
ス粉の装入量とスラグの鎮静化時間との関係を調べ、図
２に示した。コークス粉装入量が１ｋｇ／ｔｏｎ（溶
銑）以上である場合には鎮静化時間が５分間以下となる
ことが明らかである。

【００１７】コークス粉がいかなる理由によりスラグフ
ォーミングを鎮静化するかについては種々の学説がある
が、コークス粉がスラグのＦｅＯを還元して発生するＣ
Ｏガスによるガス抜けがよくなるためと推定されてい
る。炭素材としては、コークス粉（径が１０ｍｍ以
下）、カーボネット、石油コークス等がある。

【００１８】以上述べたとおり、溶銑の脱燐精錬の末期
において、スラグの塩基度を２．２以上とし、且つコー
クス粉を１ｋｇ／ｔｏｎ（溶銑）以上を装入するとスラ
グフォーミングは５分間以内に鎮静化するので、安全な
出湯が可能になる。なお、コークス粉等の炭素材の装入
方法は、１回に全量装入してもよいが、望ましくは、例
えば１回の装入量を０．２〜０．３ｋｇ／ｔｏｎとして
１〜４分間に渡って分割して装入することが望ましい。

【００１９】炭素材はスラグのＦｅＯと反応し、ＣＯガ
スを発生し、スラグフォーミングを一時的に活発にする
ため、１回で全量装入するより、分割装入したほうが望
ましいからである。また、コークス粉の装入時期は、酸
素吹錬終了後から装入を開始し、リンス開始時間の前半
が望ましい。

【００２０】次に、スラグフォーミングの鎮静化時間と
リンス時間との関係を図３と図４に示す。図において塩
基度は２．０〜３．５であり、炭素材は１．５から２．
５ｋｇ／ｔｏｎ装入してある。図３は底吹きガス量が
０．０５〜０．０７Ｎｍ³ ／ｔｏｎ／ｍｉｎの場合であ
り、図４は底吹きガス量が０．０８〜０．１０Ｎｍ³ ／
ｔｏｎ／ｍｉｎの場合である。これらの図から、底吹き
ガス量が０．０８Ｎｍ³／ｔｏｎ／ｍｉｎ以上の場合に
は２分間のリンスすると、鎮静化時間は約４分以下とな
る。

【００２１】また、通常の脱燐精錬においては溶銑中の
Ｐがスラグ中のＦｅＯと反応してスラグに吸収される。
そこで、脱燐精錬を促進するためにはスラグ中のＦｅＯ
濃度を高くする。このため、吹錬中期に鉄鉱石或いはミ
ルスケールを装入或いは装入する。

【００２２】しかし、スラグのＦｅＯが高いと、酸素吹
錬終了後においてスラグフォーミングが大きくなる。そ
こで、上記鉄鉱石装入後の経過時間とスラグの鎮静化時
間との関係を調べた。その結果を図５に示す。図５に示
す通り、鉄鉱石装入後５分間以上経過するとスラグは鉱
石装入による鎮静化していることが明らかである。そこ
で、本発明においては、酸素吹錬終了時刻の５分間以前
において終了しているように鉄鉱石装入を行う。

【００２３】ここで転炉型精錬容器とは、上底吹き転
炉、底吹き転炉等をいう。これらのいずれの転炉におい
ても本発明を実施できる。また、不活性ガスとはＡｒガ
ス、場合により窒素ガス、或いはこれらの混合ガスでも
よい。更に、転炉炉底からガスを吹き込む方法は、炉底
に配設したノズル、多孔質煉瓦等による方法でもよい。

【００２４】

【実施例】以下本発明の実施例を示す。本発明に係る脱
燐精錬法の効果を確認するため３か月間にわたって実施
した。各月において、１日１６〜３０チャージ（ｃ
ｈ）、各月最小２２日間実施し、成分組成等については
月間の平均値を算出し、操業結果を図７の表１に示し
た。なお、溶銑の脱燐精錬の具体的技術内容（送酸量、
ランス高さ、底吹き窒素量、焼石灰、螢石等の造滓材の
装入量、及びその時期等）は前述の図６に示した通りで
ある。

【００２５】図７の表１に示す通り、脱燐精錬前におけ
る溶銑のＰは約０．１ｗｔ％であるが、脱燐精錬後は約
０．０３ｗｔ％に脱燐されており、精錬の目的が達成さ
れている。また、スラグ鎮静化のための時間は図４に示
すとおり約４分間となっている。他方、従来はこの時間
が、最大１０分間、平均８分間であり、製鋼時間は４分
間短縮した。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係る溶銑の脱燐精錬を実施する
ことにより、溶銑の脱燐精錬の時間は平均約４分間短縮
することができる。所謂製鋼時間が１チャージ当たり３
０分間であるから、製鋼時間を約１３％短縮することが
できる。このことは、生産性が１３％向上したことにな
る。この効果は極めて大きく、生産能率の向上は甚大で
あり、産業上の効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】スラグ塩基度とスラグ鎮静化時間との関係を示
す。

【図２】コークス粉装入量とスラグ鎮静化時間との関係
を示す。

【図３】リンス時間と鎮静化時間との関係の１例を示す
図である。

【図４】リンス時間と鎮静化時間との関係の他の例を示
す図である。

【図５】鉄鉱石装入後の時間とスラグ鎮静化時間との関
係を示す図である。

【図６】本発明における溶銑の脱燐精錬工程を示す図で
ある。

【図７】本発明における溶銑の脱燐精錬の実施例を示す
図である。

【図８】転炉型精錬容器における溶銑の脱燐精錬の概念
図である。

【符号の説明】

２ 転炉型精錬容器 ４ 溶銑 ６ スラグ ８ 出鋼口 １０ 炉口 １２ ランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井澤 智生 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の工程を備えたことを特徴とする転
   炉型精錬容器における溶銑の脱燐精錬方法。 （ａ）転炉型精錬容器に溶銑を装入し、（ｂ）前記溶銑
   の酸素吹錬の終了時におけるスラグの塩基度（ＣａＯ／
   ＳｉＯ₂）を２．２〜４．０とし、かつ酸素吹錬終了前
   後において炭素材を１ｋｇ／ｔｏｎ（溶銑）以上を前記
   転炉型精錬容器に装入し、（ｃ）前記炭素材の投入時か
   ら少なくとも２分間以上前記転炉型精錬容器の炉底から
   ０．０８Ｎｍ³ ／ｔｏｎ／ｍｉｎ以上の不活性ガスを吹
   き込む。
2. 【請求項２】 前記炭素材を１ｋｇ／ｔｏｎ（溶銑）以
   上を装入するに際して、これを分割し１分以上３分間に
   わたって分割装入することを特徴とする請求項１記載の
   転炉型精錬容器における溶銑の脱燐精錬方法。
3. 【請求項３】 前記溶銑の脱燐精錬において、鉄鉱石の
   装入は、酸素吹錬終了の少なくとも５分以前において終
   了していることを特徴とする請求項１又は２記載の転炉
   型精錬容器における溶銑の脱燐精錬方法。