JPS62109912A - 溶銑の脱珪・脱燐方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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：以下間じ）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って転
炉装入前にＳｔ、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ｖＧ過程で脱珪を行なった後予備処
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倶
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、Ｃａ
Ｏ１酸化鉄、媒溶剤（必要により反応促進剤）からなる
フラックス粉末をキャリヤガスによって溶銑深部へ吹込
み（以下車にインジェクションと呼ぶ）、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コ ところが上記方法で用いられるフラックスは全て粉状の
ものであり、且つこれを全てインジェクション法によっ
て供給している為、フラッ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ッ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。又大量のフラックスをインジェクションしようと
すれば全処理時間の長大化は理論的にも避は難いところ
であり、またそれに伴っ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５１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
脱燐フラックスまたは渦中を浮上しつつある脱燐フラッ
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
フラックスを消費するといっ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って、
実質的に脱珪処理の行なわれていない高Ｓｌ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、フラック
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コ 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
面を脱燐フラックスで窪うど共に、酸素の上吹きと脱珪
用酸素源を含む脱珪フラックスのインジェクションを付
加することにより溶銑の脱珪・脱燐を行なうに当たり、
少なくとも前記脱珪反応促進器においては、脱珪酸素供
給速度［Ｖｏ（単位：　Ｋｇ／溶銑１トン・分）］が下
記［Ｉ］式の関係を満たす様に上吹き酸素の吹付は条件
及び／又は脱珪フラックスのインジェクション条件を調
整することにより脱珪・脱燐を遂行する。

［ＶＯコ　　＝　η　、　　・　０　、　　＋　η　１
　　・　０　□　≧２［Ｓｉ］　。−０２・・・［Ｉコ 但し［Ｓｉ］。、処理前熔銑中の珪素イ農度（重ユ％） η□：上吹き酸素の脱珪酸素効率（％）０．２≦ηｇ≦
０．７ ηＳ　：脱珪フラックスの脱珪酸素効率（％） ０．４≦η８≦１．０ ｏ５：上吹き酸素供給速度（Ｋｇ／ｔ・分）０５　：脱
珪フラックスのインジェクション速度（酸素分換算値二
にｇ／ｔ・分）［作用コ 上記技術的手段によって明らかにされる通り、本発明で
はフラックスインジェクションを単独に実施するのでは
なく脱燐フラックスの上部添加（脱燐フラックスを溶銑
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、且つ少なくとも処理開始初期
の脱珪反応促進期に前記ＣＩ］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っ
て上述の課題を一挙に解消し得ることになった。

本発明で用いる上部添加用フラッ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〜ｌ／４の５ｉ０
２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ックスによる脱燐作用
の強化を狙っている。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ックス（脱燐フラックス）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っ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ャル上昇効果とも
相まってスラグ−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ック
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
ンシャ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ック
スのインジェクションとも相まって溶銑の脱珪・脱燐を
効果的に進めることができる。

次に脱珪フラックスであるが、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。脱珪フラックスを酸
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、該インジェクション用フラ
ックスにも脱燐作用を期待する場合は該フラックス中に
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。

ところで溶銑の脱珪・脱燐時におけるＳｔ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
ます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っており、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ックスを
大量にインジェクションすると共に、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は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器と脱燐反応
期に分けて適正な攪拌条件を定める必要があるのではな
いかと考え、前記［Ｉ］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
期の脱珪反応促進器における脱珪酸素供給速度が前記［
Ｉ］式の関係を満たす様に上吹き酸素の吹付は条件及び
／又は脱珪フラックスのインジェクション条件を調整し
てやれば、上記の問題が兄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［０
２］は下記［Ｉ＋　］によって表わすことができる。

［０２コ　＝　　（（［ｓｉ］ｏ　　　　　［ｓｉｌ＋
　　）Ｘ１００Ｏｘ　　（１／１００　　）　　）　　
Ｘ　　（０２／　Ｓ　ｉ　）＝（（Ｃ３ｉ］　　。　−
［Ｓｉ　　コ　、　　）　　ｘｌＯ）Ｘ　　（３２／２
８．１） ＝１１．４　　（［Ｓ　　ｉ　　］　　。　−［Ｓｉ　
　コ　、　）［にｇ／溶銑１トン二以下同しコ ・・・［ＩＩ］ 但し［Ｓｉ］。：溶銑中の初期Ｓｌ量 （重量％） ［ｓｉ］＋　　・脱珪反応促進期末期における溶銑中の
Ｓｉ量（重量％） 脱珪反応促進器から脱燐反応期に８行するときにおける
溶銑中のＳｉ量を０１０重量％とすると（この程度のＳ
ｉ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〔［１１式より下記［Ｈ［］式が導か
れる。

［０２コ　＝１１．４　　（［Ｓ　　ｉ　　コ　。　−
０，１０）＝１１．４［Ｓｉ　　コ　。　−１，１４・
・・　［ＩＩＩ　　コ脱珪反応促進期における脱珪速度
は略一定であるから、該脱珪反応促進器を５分以内で完
結させる為の脱珪酸素供給速度［ＶＯ］を上記［＋１１
］式を基にして求めると、下記［ＩＶ］式が成立する。

［Ｖｏ　　］　　＞１１５　　　（１１，４［３ｉ　　
コ　。　−１，１４）＞　（２・［Ｓ　ｉ　Ｅ　ｏ　　
０．２　）　−［ＩＶ］上記脱珪酸素供給速度［ＶＯ］
とは、上吹き酸素及び脱珪フラッ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Ｃ２Ｐ、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ェク
ションされる脱珪フラッ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、脱珪フラックスの
種類やインジェクション条件等によっても違ってくる。

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０１と脱珪フラックスから
の脱珪酸素供給速度（酸素換算値）０８に夫々係数η８
．ηｓを乗じ、それらの総和が上記［ＩＶ　］式の関係
を満たす様に前記［Ｉ］式の要件を設定している。

尚上記係数ηｓ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≦ηｇ≦０，５の範囲に収まることを確認しており、
また係数η５はインジェクションされる脱珪フラックス
から供給される酸素源の脱珪酸素効率（１０−’％）を
表わし、通常の脱珪・脱燐処理条件のもとでは０．２≦
ηｓ≦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、脱珪反応促進器における及び脱珪
酸素供給速度［ＶＯ］を適正に設定することによって、
脱珪反応を迅速に進めることかでき、脱燐反応期へのり
行時期を早めることができる。尚本発明でいつ脱珪反応
促進器とは、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５ｉｌ１度か０．１０％以下にまでイ氏滅
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、滓化した上部フラックスと
溶銑の界面における脱燐反応か主体となリ、該界面反応
を阻害しない限度て溶銑下層部のＰ成分を如何にうまく
湯面まて移動させるかということか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、溶銑に適度の攪拌力を作用させておきさ
えすれば、脱燐フラックスの上部から少量の上吹き酸素
を供給するた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８Ａ処理ユや予備処理炉の形状、インジェク
ションランスのノズル構造、上部脱燐フラックスの成分
組成や装入出、目標Ｐ濃度等によっても若干違ってくる
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はよい。尚溶銑中のＳ
ｉ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
される脱珪量は掻く僅かであるから、脱燐反応期移行は
、上部フラッ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かて
きる。

但し必要であれはキャリヤガスによって少量の脱珪剤を
インジェクションすることもできる。

［実施例コ 以下に示す上部フラックス条件を設定し、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（脱珪フラッ
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。

く上部脱燐フラックス（食倒共同−）〉塊状生石灰：　
６．９　Ｋｇ／　ｔ　（溶銑１トン二以下同じ） Ｍｎ鉱石　＋　６．７　Ｋｇ／　ｔ スケール　　８．９Ｋｇ／を 尚上記処理時における溶銑の攪拌は、下記式により算出
される攪拌動力値（５）が、脱珪反応促進期及び脱燐反
応期を通して約５５０［ワット／溶銑１ト）］となる様
にキャリヤガスの吹込み条件を調節した。

（４２ｎ　　（１＋Ｏ，０Ｏ０９６８ρｎ　　−Ｚ　）
但しＱ；キャリヤカス流Ｍｃ（ＩｔＺ分）Ｔλ：溶銑温
度（°Ｋ） ＭＪｌ　？８銑密度（ｇｒ／ａｍ３） ２：インジェクションランス浸漬源さ くｃｍ） Ｔｏ　：キャリャガス温度（°Ｋ） （以　　下　　余　　白）、 結果は第２表に示す通りてあり、次の様に考察すること
かできる。

′：Ｄ従来法では脱珪反応促進器及び脱燐反応期を通し
て上吹き酸素及び脱珪フラックス双方からの脱珪酸素イ
共給速度を一定としている為、脱珪反応促進器における
脱珪速度か遅く、その影響を受けて脱・填反応期の開始
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器に
おける脱珪酸素供給速度［ＶＯ］を高めた例を示してい
る。

即ち実施例１ては脱珪反応促進器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ては脱珪反応促
進器における上吹ぎ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では脱珪反応促進器に
インジェクションされる脱珪フラッ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
珪反応促進器における上吹き酸素供給速度を高めると共
に脱珪フラッ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
反応促進器に脱珪反応か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率はほぼ目標レベルま
で低下している。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。

［発明の効果コ 本発明は以上の様に構成されており、特に脱珪反応促進
量における酸素供給速度を高めに設定することによって
、インジェクション用脱珪フラックス、上部脱燐フラッ
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って脱炭、脱Ｍｎ反
応等が抑制される他、溶銑温度の降下も最小限に抑える
ことができる等、多くの派生的効果も享受することがで
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。 第１図 インジェクション時間（分） 昭ｆロ６１年　１月１４日 特許庁長　官　宇　賀　道　部　殿 １　゛バ１主の表示　　　　　　　　　　　　　　　　
　　Ｓ］昭昭和６汗 ２　発明の名称 溶銑の脱珪・脱燐方法 ３、補正をする考 事件との関係　　特許出願人 ４代理人 住　所　大阪市北区堂島２丁目３番７号　シシコーヒ・
・ル４０７５　補正命令の臼１−１ 昭ｆ口　　年　　月　　日　　　　（発送日）６、補正
の対象 特許請求の範囲 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ックスで
覆うと共に、酸素の上吹きと脱珪用酸素源を含む脱珪フ
ラックスのインジェクショ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、少なくとも前記脱珪反
応促進期においては、脱珪酸素供給速度［ｖｏ　　（！
Ｐ−位・にｇ／．＠銑１トン・分）］が下記［Ｉ］式の
関係を満たす様に上吹き酸素の吹付は条件及び／又は脱
珪フラックスのインジェクショ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。 ［Ｖｏ］＝η５　・０，＋η１　・○、≧２［Ｓｉ　　
コ　。　−０．２　　　　　　・・・　［１］但し［Ｓ
ｉ］。・処理前溶銑中の珪素濃度（重量％） ηｓ　上吹き酸素の脱珪酸素効率 （１０−２％） ０２≦ηｇ≦０．７ η５　脱珪フラックスの脱珪酸素効率 （１０−２％） ０　４　≦ηｓ　≦１０ ０イ　・上吹ぎ酸素供給速度（Ｋｇ／ｔ・分） Ｏ３　脱珪フラックスのインジェク ション速度（酸素分換算値。 Ｋｇ／　ｔ・分） 正　　誤　　表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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ックスで
   覆うと共に、酸素の上吹きと脱珪用酸素源を含む脱珪フ
   ラックスのインジェクショ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、少なくとも前記脱珪反
   応促進期においては、脱珪酸素供給速度［Ｖ＿ｏ（単位
   ：Ｋｇ／溶銑１トン・分）］が下記［ I ］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
   ックスのインジェクショ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。 ［Ｖ＿ｏ］＝η＿ｓ・Ｏ＿ｓ＋η＿ｇ・Ｏ＿ｇ≧２［Ｓ
   ｉ］＿ｏ−０．２・・・［ I ］ 但し［Ｓｉ］＿ｏ：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（％） ０．２≦η＿ｇ≦０．７ η＿ｓ：脱珪フラックスの脱珪酸素効率（％） ０．４≦η＿ｓ≦１．０ Ｏ＿ｇ：上吹き酸素供給速度（Ｋｇ／ｔ・分） Ｏ＿ｓ：脱珪フラックスのインジェクション速度（酸素
   分換算値：Ｋｇ／ｔ・分）