JPS63143212A - 溶銑の精錬方法 - 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） この発明は、効率的に溶銑中のリンを除去するとともに
併せて硫黄含有量の低減も図れる精錬方法（二関するも
ので、溶銑の転炉装入前の予備処理などとして利用でき
る。

（従来の技術） 現在、溶銑段階でリンを除去する精錬方法としては、大
別して以下に示すような３種類の方法が用いられている
。

（１）第ぢ図Ａに示すように、鍋等の容器ｌの底部に精
錬剤３を予め投入しておき、溶銑鍋から溶銑２をこの容
器に移しかえ、このときの落下エネルギーを利用して、
精錬剤と溶銑とを混合し、精錬する方法（％公昭５２−
１３４９１号）。

（２）第ダ図Ｂに示すように、容器１内の溶ｖｃ１に精
錬剤３を投入し、容器の底からガスを吹き込み溶銑な攪
拌する。又は、同図Ｃのように上方よりインペラー５を
挿入し、これを回転することにより、溶銑及び精錬剤を
攪拌することによって製錬する方法（特公昭５２−２２
６１３号）。

（３）第ぢ図り、Ｅに示すように、溶銑鍋１又はトーピ
ードカーフ等の容器内の溶銑２（二、固定浸漬ランス６
により固体酸化物とＳ練剤の混合物又は精錬剤のみをキ
ャリアガス又は酸素を含有するガスにより吹き込むこと
により精錬を行う方法（鉄と鋼６９（１９８３）Ｐ１７
Ｂ３）等である。

これらの精錬方法で、（１）の方法では、浴内の混合が
弱いため十分に脱リン反応が進行せず、効率が悪くかつ
処理中にスラグの泡立ちを伴う。（２）の方法では、反
応速度が遅いため処理時間が長くなるなるうえ、処理中
にスラグの泡立ちを伴う。（３）の方法においては、初
期に優先的に脱珪反応が進行し脱リン停滞が生じ、かつ
、処理中にスラグの泡立ちを伴う等の問題点がある。処
理中にスラグの泡立ちが生じると、操業の中断、設備の
溶損、溢れ出たスラグの除去などのために操業に著しく
支障をきたす。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、溶銑へ固体酸化物と精錬剤の混合物又は精
錬剤のみをキャリアガス又は酸素を含有するガスと共に
吹き込むインジェクション法において操業初期の脱リン
停滞なしに脱リン反応をすみやかに進行させるとともに
同時に脱硫を進行させ、且つスラグの泡立ちのない効率
的な精錬を行うことを目的とするものである。

（問題を解決するだめの手段） 本発明は、溶銑中に固体酸化物や精錬剤などの混合物を
アルゴンガス、廃棄ガスなどの従来から用いられている
キャリアガス又は酸素ガスを含むガスで吹き込むインジ
ェクション操業において、吹き込みランスの浸漬深さを
操業初期から末期（二かけて深さ方向に深くなるように
変化させ操業することにより、初期の脱リン停滞なしに
効率良く脱リンを行なうとともに同時（二脱硫反応を進
行させ且つ処理中のスラグの泡立ちを抑制することを特
徴とする精錬方法である。また、操業中ランヌ浸漬深さ
を変化することによシ溶銑、スラグとランスの接触する
位置が変わるためランスの溶損な軽減することもできる
。

なお本発明で使用する固体酸化物とは、鉄鉱石、ミルス
ケール、焼結鉱、砂鉄等の酸化鉄、マンガン鉱石などの
酸化マンガン、クロム鉱石などの酸化クロム、酸化ニッ
ケル等が使われ、これらのｌ塩化カルシウム等の塩化物
、ソーダ灰等の酸化ナトリウム等の酸化物を１種又は２
種以上混合したものが用いられる。

本発明で対象とする溶銑とは、高炉から出銑されるとこ
ろの溶融状態の銑鉄等で、シリコン含有量Ｓ１≦０．５
ｗｔ％、温度としては１２５０℃以上のものが望ましい
。一旦冷却されて再溶解したものでも、これと同様のも
のであればよい。ただし、シリコン含有量が０．５ｗｔ
％を越えると脱リン反応が起こりに＜＜、効率も低下す
る傾向がある。

（作用） 本発明者等はまず、溶銑鍋の溶銑中に酸化鉄と梢−味剤
の混合物をアルゴンガスなどのキャリアガスで吹き込み
説リン処理を行う場合の浴内な浮上する精錬剤の組成変
化を測定した。精錬の初期ａ。

中期す、末期Ｃ（二相蟲する溶銑を対象に測定を行った
。第１図はこの時の精錬の初期ａ、中期す。

末期Ｃに相当する場合の精錬剤の組成変化の測定結果で
横軸は吹き込まれた精錬剤の浴内滞留時間（τ）を示し
、縦軸は精錬剤中のＦｅＯ、５ｉｎ２．　Ｐ２Ｏ，。

Ｓ、ＭｎＯの含有量を示している。

第１図の結果より判断すると、浮上中の精錬剤と溶銑と
の反応は以下のように進行すると考えられる。

精錬剤は酸化鉄とともに溶融し、溶銑中を浮上するが（
以下これを溶融精錬剤と定義する）酸化鉄含有量の高い
浮上中の前期においては、２　（Ｆｅｄ）　−１−８１
＝　（５ｉｎ２）　＋　２Ｆｅ５　（ＦｅＯ）＋２Ｐ　
＝　（Ｐ、０５）　＋　５Ｆｅ（Ｆｅｄ）　＋　Ｃ＝　
Ｆｅ　＋　Ｃ０の反応により溶銑中のシリコン、リンを
酸化する。

そして溶融精錬剤が溶銑中を浮上するに従い、前述の反
応により溶融精錬剤中の酸化鉄は消費されて低下し、逆
に５ｉ０２．　Ｐ２Ｏ５の含有量が高くなる。

溶融精錬剤中の酸化鉄が少なくなる浮上中の後期におい
ては、次の反応により ２　（Ｆ、ｅＯ）　＋ｓｉ　＝　（ｓｉｏ□）　＋　２
Ｆｅ２　（Ｐ２Ｏ５）　＋　５Ｓｉ　＝　２Ｐ＋５　（
Ｓｉｎ２）（Ｐ２Ｏ，）　　＋　ｓｃ　＝　２Ｐ　千５
ＣＯ（Ｆｅｄ）　＋　Ｃ＝　Ｆｅ　＋ｃ。

（Ｃａｂ）＋　Ｓ　＝　（ＣａＳ）＋　０溶融精錬中の
Ｐ２Ｏ，は浴銑中のシリコンや炭素によって還元され、
リンは再び溶銑中に戻り、溶融精錬剤中のＰ２Ｏ，の含
有量は低下する。一方、ＦｅＯの減少にともない溶融精
錬剤中の酸素ポテンシャルが低下し脱硫反応が進行する
。

このような機構により浴内を浮上する途中における溶融
精錬剤中のＳｉＯ□、Ｓ　含有量は溶融精錬剤の浴内滞
留時間が長いほど、すなわちランスの浸漬深さが深いほ
ど増加する。−万Ｐ２０．含有量は、ある滞留時間ｒ＊
まで増加するが、それ以降はＰ２Ｏ、は ２（Ｐ２Ｏ，）＋　５ｓ１＝　２Ｐ　＋　５　　（ｓ１
ｏ２）（Ｐ２Ｏ，）　　＋　５Ｃ−２Ｆ　＋　５ＣＯの
反応により還元され、リンは溶銑中に戻り溶融、′＃錬
剤中のＰ２Ｏ，含有量は低下する。また溶融精錬剤中の
Ｐ２Ｏ，の含有量がピークとなる滞留時間、＊は、溶銑
中のシリコン、リン、炭素の含有量、処理温度に大きく
依存し、溶銑中のシリコン、リン。

炭素含有量が低下する（二従って、まだ処理温度が低く
なるに従って長時間側に変化する。

−万、インジェクションによる精錬の場合、溶融精錬剤
の溶銑浴内の滞留時間は、ランスの浴内浸漬深さに比例
する。従って、インジェクションにより溶銑の脱リン処
理を効率的に行うには、即ち、前述のととく溶銑中のリ
ンを十分に酸化しかつ溶融ｎｇ剤中のＰ２Ｏ，の還元を
おさえるためには操業中（−溶融精錬剤の浴内滞留時間
がτ７になるよう、例えば、第２図に示すようにランス
浸漬深さを制御することが必要である。このように溶融
精錬剤の浴内滞留時間が７８になるようにランス浸漬深
さを制御するには、前述のように溶融精錬剤中のＰ２Ｏ
，の含有量がピークとなる滞留時間τ８が溶銑中のシリ
コン、リン、炭素含有量及び処理温度によって変化する
ことからこれらのうちの１又は２以上を指標に行うこと
ができる。しかし、実際の操業の具体的な条件は、各設
備に応じた最適条件を実験、シミュレーション計算等で
求めるのが好ましい。

以下に一例として溶銑鍋等を用いて精錬剤のインジェク
ションによシ、溶銑の脱リン精錬を行う場合の指針を示
す。

精錬剤の浴内滞留時間τを最適に保つために、反応容器
形状、ランス浸漬深さ、キャリアガス流量によって決め
られる操業変数αを操業中に低下するシリコン、リン、
炭素含有量及び操業温度に応じて以下に示す範囲内に制
御しながら操業する。

（１）式において溶融精錬剤中のＰ２Ｏ，の含有量がピ
ークとなる滞留時間τ８への影響がより大きい因子であ
る溶銑中のシリコン含有量及び溶銑温度のみを指標にし
〔φＰ〕、〔％Ｃ〕　をのぞいて操業変数αの範囲を決
定してもはソ同様の効果が得られる。

１　ｏ／ａ　−（ｅｘｐ（ｏ、１ｓｏ−２，ｏ９−（％
Ｓ　ｉ　）　）−１，４Ｘ　１０−”（Ｔ−１３５０）
−２，２Ｘ　（〔係ｐ’）−ｏ、１）−ｏ、１４ｘ（〔
チＣ）−４，１）≦　　α　　≦ ＝Ｏ／ｄ−（ｅｘｐ（０，１８０−２，０９−（％５１
））−１，ａｘｌｏ−”（Ｔ−１３５０）−２，２Ｘ（
〔％Ｐ〕−０，１）−０，１４Ｘ（Ｃ％Ｃ）−４，８）
）・・・・（１） 操業変数αは、シミュレーション実験の結果より求めた
変数であり、反応容器形状、ランク浸漬深さ、キャリア
ガス流量をもとに次式で算出することができる。

α＝１゜１６Ｘ１０　　・Ｈ−Ｌ−Ｄ−Ｑｂ−ｇ　　　
　・・・（２）Ｌ：浴深（ｃｒｎ）　　　Ｄ：浴内径　
（ｃｌｎ）　　Ｔ：溶銑温度（Ｋ）Ｈ：ランク浸漬深さ
　（（−ｒｎ）　　Ｑｂ：キャリアガス流量（Ｎｌ／ｎ
ｏｉｎ、）ｇ　：重力加速度　（９８０丙今２）ｄ：溶
融精錬剤の粒径（μｍ）従って操業変数αは、操業中に
主にランス浸漬深さを変化させることにより、前述の範
囲内に制御することができる。

（１）式（−おける操業中の溶銑中シリコン、リン。

炭素の含有量はセンサー等による直接測定、又はシミュ
レーション計算により予め求めておくことができる。

（実施例　１） １００トン用取鍋に第１表に示す溶跣各８０トンを準備
し、第２表（−示すような精錬剤アルゴンガスをキャリ
アガスとして浸漬ランスより溶銑中に吹き込み説リン処
理を行った。操業は、第３表に示すような条件で吹き込
みランス浸漬深さを操業中に変化させ、溶銑中シリコン
、リン、炭素の含有量及び溶銑温度を指標にして操業変
数αを（１）式から求め（２）式に従い、６５０，１３
００．２３００園と３段階で深くした操業Ｎα１と、操
業中ランス浸漬深さを１３００１に一定にした従来の操
業醜２の２種類である。ランス浸漬深さを変化させた操
業Ｎｌ１ｌ　＋＝おける処理中の溶銑成分の経時変化を
第３図に、ランス浸漬深さを一定にした操業随２におけ
る処理中の溶銑成分の経時変化を第十図に示す。

インジェクションによる脱リン処理を行う場合、前述し
たよう（二、操業中（二低下する溶銑のシリコン、リン
、炭素の含有量及び溶銑温度を指標として、ランス浸漬
深さを変化し、精錬剤の浴内滞留時間を最適になるよう
に制御した結果、溶銑中からリンを初期の停滞無しく＝
効率的に除去することが可能となった。また、インジェ
クションによる溶銑予備処理等で問題となるスラグの泡
立ちも全く見られず極めて安定した操業であった。

一方、ランス浸漬深さを一定とした操業では、操業後期
にスラグの泡立ちが生じ安定した操業は困難であった。

この理由は、従来の方法では操業後期のトップスラグ中
のＦｅＯが多くな９、溶銑中の炭素と反応してＣＯの発
生により泡立ちを生じるのに対して、本発明の方法では
操業後期にランスが溶銑中に深く浸漬されているため、
吹き込まれた精錬剤が溶銑中のシリコン、リン、炭素と
十分に反応し、第１図に示すよう（二浮上する前には十
分にＦｅＯの含有量が低下している。従って、本発明の
方法では操業中トップスラグ中のＦｅＯａ度が低（ＣＯ
の発生量が少ないため、スラグの泡立ちが生じないもの
と考えられる。さらに、従来のランス浸漬深さ一定の操
業で見られるスラグーメタル界面近傍でのランスの溶損
も少なく非常に良好であった。本発明法における硫黄の
挙動は、初期にはランス浸漬深さが浅いため溶融精錬剤
との反応時間が短かくかつ溶融精錬剤の酸化鉄含有量も
比較的高いため脱硫反応は十分（二進行しないが、後期
にはランス浸漬深さも深く十分に溶融精錬剤と反応する
ため脱硫反応が進行し最終的には従来法と傑大差はなか
った。

（実施例　２） １００トン用取鍋に第１表に示す溶銑各８０トンを準備
し、第２表に示すような精錬剤をアルゴンガスをキャリ
アガスとして浸漬ランスより溶銑中に吹き込み脱リン処
理を行った。第３表に示すような条件で吹き込みライス
浸漬深さを操業中に変化させ、溶銑中シリコンの含有量
及び溶銑温度を指標にして操業変数αを（１）式から（
％Ｐ）　、　（％Ｃ）をのぞいて求め（２）式に従い、
６００，１２５０゜２２５０ｔｖｎと３段階で深くした
操業随３を行った。

係と、操業Ｎａｌと同等の効果が得られた。

インジェクションによる脱リン処理を行う場合、前述し
たように、操業中（−低下する溶銑のシリコン含有量及
び溶銑温度の指標として、ランス浸漬深さを変化し、ｍ
練剤の浴内滞留時間を最適になるように制御した結果、
溶銑中からリンを初期の停滞無しに効率的に除去するこ
とが可能となった。

また、インジェクションによる溶銑予備処理等で問題と
なるスラグの泡立ちも全く見られず極めて安定した操業
であった。

第１表　　溶銑条件 第２表　　精錬剤組成（ｗｔ％） 第３表　　操業条件 （発明の効果） 本発明による精錬方法のように処理中にランス浸漬深さ
を深くしていく方法では、初期における悦リン１４滞無
し；二反応が進行しかつ同時に脱硫反応も進行するため
、精錬剤の効率が向上し、従来法に比べ操業時間の短縮
、精錬剤の使用量の削減が可能であり、かつ処理中のス
ラグの泡立ちを抑制し安定した操業を行うことができる
。そして、全体的には操業効率が向上し、生産性向上に
資することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、精錬処理の初期、中期、末期における吹き込
まれた精錬剤の浴内滞留時間と、各成分の関係を示す。 第２図は、インジェクション精錬において操業中にラン
ク浸漬深さを深くシた場合の浮上する溶融精錬中のｐ、
　ｏ、の含有量の変化を示す。 第３図は、ランス浸漬深さを変えた操業における溶銑中
のリン、シリコン、マンガン、硫黄の含有量の経時変化
を示す説明図。 第４図は、ランス浸漬深さを一定に１−た操業における
溶銑中のリン、シリコン、マンガン、硫黄の含有量の経
時変化を示す説明図。 第５図は、従来の脱リン方法を示す概略図で、Ａはうつ
しかえ法、Ｂは底吹き撹拌法、Ｃはインペラー攪拌法、
Ｄは取鍋インジェクション法、Ｄはトーピードカーイン
ジェクション法でちる。 ｒｘ２図 第３図 第４図 式（ＭＩＮ） 第５図 Ｄ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶銑中に固体酸化物と精錬剤の混合物又は精錬剤
   のみをキャリアガス又は酸素を含有するガスと共に吹き
   込むインジェクション操業において、ランス浸漬深さを
   操業初期から末期にかけて深さ方向に変化させて操業す
   ることによつてリンの含有量を低減することを特徴とす
   る溶銑の精錬方法。
2. （２）溶銑中のシリコン、リン、炭素の含有量及び溶銑
   温度のうちの１又は２以上を指標にしてランス浸漬深さ
   を制御した特許請求の範囲第（１）項記載の溶銑の精錬
   方法。
3. （３）シリコン含有量０．５ｗｔ％以下の溶銑を用いる
   特許請求の範囲第（１）項記載の溶銑の精錬方法。