TWI649427B - Dephosphorization treatment device and molten iron dephosphorization method using same - Google Patents
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Abstract
一種可進行熔鐵之脫磷處理的脫磷處理裝置,其具有:轉爐;頂吹噴槍,將氧氣吹入前述轉爐者;第1氣體管線,將前述氧氣供給至前述頂吹噴槍者;第1分配器,保管有CaO源,且該CaO源是與前述氧氣一同由前述頂吹噴槍噴吹;及2分配器,至少保管有Al2
O3
源,且該Al2
O3
源是與前述氧氣一同由前述頂吹噴槍噴吹。
Description
本發明是關於一種可低價並有效率地進行脫磷處理的脫磷處理裝置及使用其之熔鐵脫磷方法。
背景技術 近年,對於鋼材的要求高度化,且對於低磷鋼的需求正在增加。現在,熔鐵之脫磷處理是利用在熱力學上有利之熔鐵階段的低溫條件下處理的方法,而一般地廣泛進行。作為進行熔鐵之脫磷處理的裝置是以頂底吹轉爐較適合。頂底吹轉爐中,作為脫磷處理所需之氧化劑,可將熱損失較固體氧化劑少之氣體氧由頂吹噴槍以高速噴吹於熔鐵。
作為脫磷劑,主要使用將石灰石(CaCO3
)燒成而得的生石灰(CaO)。然而,由於石灰石較生石灰低價得多,因此希望可以盡量使用石灰石作為脫磷劑。但是,石灰石在900℃左右會因以下之(1)式的吸熱反應而熱分解,而有熔鐵溫度降低而產生龐大之熱損失的問題。 CaCO3
=CaO+CO2
…(1)
不過,[Si]濃度高或熔鐵溫度高又或廢料摻混率低時,由於熔鐵之脫磷處理中之熱餘裕會變高,因此可使用低價之石灰石。
而熔鐵之脫磷處理是在熔鐵階段的低溫條件下進行,因此促進用作脫磷劑之CaO的渣化是很重要的。要將熔點為2300℃以上之熔點甚高的CaO渣化,使用螢石(CaF2
)是很有效的。然而,使用螢石時因CaO之渣化而產生之爐渣會含有氟(F),因此爐渣之再利用對象會受到大幅限制等之弊病會很大。因而,便不斷地開發不使用螢石之CaO渣化促進方法。
作為其方法,已揭示有例如以下方法:令脫磷處理後之爐渣的鹼度(CaO質量濃度/SiO2
質量濃度)為1.8以上且2.6以下,且以精煉劑之至少一部分作為鈣肥粒鐵,並利用頂吹噴槍將粒徑為3mm以下之生石灰與氧一同噴吹於熔鐵(參照專利文獻1)。然而,該方法若不併用昂貴之鈣肥粒鐵,便無法將熔鐵脫磷至極低[P]濃度([P]≦0.015質量%)。因此,會有花費許多成本的問題點。
此外,作為不使用螢石或鈣肥粒鐵而能有效率地將CaO渣化以熔製低磷鋼的方法,已揭示有以下方法:利用頂吹噴槍將含有CaO粉、Al2
O3
粉及Fe2
O3
粉之混合粉,與氧氣噴流一起噴吹於[Si]濃度為0.15質量%以下之熔鐵的浴面(參照專利文獻2)。在此方法中,Al2
O3
及Fe2
O3
會與CaO反應而容易形成低熔點之CaO-Al2
O3
-FeO熔體,使得脫磷反應極有效率地進行。
然而,CaO粉、Al2
O3
粉及Fe2
O3
粉個別的單價雖低,但要以混合器等製作混合粉卻會花費許多的成本。此外,當對[Si]濃度大於0.15質量%之熔鐵適用此方法時,在脫磷處理中之吹煉前半,脫矽反應會急速進展而生成大量SiO2
,因此脫磷處理中之吹煉前半的爐渣鹼度(CaO添加量/(SiO2
生成量+SiO2
添加量))會降低,而噴濺(slopping)的發生頻率急增。由於混合粉中之各粉體的摻混比率是事先決定好的,因此亦無法順應熔鐵條件進行靈活的對應。
另一方面,已揭示有一種熔鐵脫磷方法,是在吹煉前半形成含CaO之表層爐渣,且該表層爐渣之鹼度(重量比:CaO/SiO2
)為0.4~1.5,然後將CaO粉與Al2
O3
粉及Fe2
O3
粉之混合粉頂吹(參照專利文獻3)。此方法是藉由在脫磷處理之吹煉前半形成低熔點的表層爐渣,而可減低噴渣量。但是,由於脫磷處理之吹煉前半是在低溫下推移,因此如果添加塊狀CaO以使鹼度為0.4~1.5,在吹煉前半中塊狀CaO會無法完全熔解而導致脫磷利用效率變低。而且,在熔鐵之脫磷處理後未熔解之CaO也會殘留於爐渣中,導致在將脫磷爐渣有效活用於路基材等時產生問題。為了避免此情況而使用低熔點之鈣肥粒鐵來形成表層爐渣時,又會如前述地產生花費許多成本的問題。
如以上在習知技術中,當使用鈣肥粒鐵或製作混合粉時,會有成本變多的問題點。並且,若使用混合粉,也會難以順應脫磷處理條件來調整處理方法。
先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1:日本專利特開第2010-1536號公報 專利文獻2:日本專利特許第3525766號公報 專利文獻3:日本專利特許第3687433號公報
發明概要 發明欲解決之課題 本發明有鑑於前述問題點,而以提供一種能夠藉由脫磷處理而低價地熔製低磷熔鐵之脫磷處理裝置及使用其之熔鐵脫磷方法為目的。
用以解決課題之手段 要完成本發明之時,從以混合器等自CaO粉、Al2
O3
粉等製成混合粉會花費許多成本這一點,本發明人等著眼於只要使用2台以上之粉體供給用分配器,便可比製作混合粉更加抑制成本及勞力和時間。而且,也著眼在由於藉由使用2台以上之粉體供給用分配器,便可在吹煉中變更各粉體之組成比,因此能夠適當地選擇在熔鐵之脫磷處理的吹煉中之粉體的混合組成,而可順應處理條件進行合理之處理。所以,詳細調查了順應處理條件之吹煉中,粉體的混合組成之變化的影響。其結果,特別是發現到順應吹煉中之裝入鹼度(CaO裝入量/(SiO2
裝入量+熔鐵中之[Si]氧化所造成之SiO2
生成量):質量比)的推移,而將頂吹粉體之CaO及Al2
O3
的混合組成適當化,以藉此避免噴濺,且可熔製低磷熔鐵([P]≦0.020質量%)的方法。
本發明如下所述。 (1)一種脫磷處理裝置,是進行熔鐵之脫磷處理的脫磷處理裝置,其特徵在於具有: 轉爐; 頂吹噴槍,將氧氣吹入前述轉爐者; 第1氣體管線,將前述氧氣供給至前述頂吹噴槍者; 第1分配器,保管有CaO源,且該CaO源是與前述氧氣一同由前述頂吹噴槍噴吹;及 第2分配器,至少保管有Al2
O3
源,且該Al2
O3
源是與前述氧氣一同由前述頂吹噴槍噴吹。 (2)如上述(1)之脫磷處理裝置,其更進一步具有不同於前述第1氣體管線之第2氣體管線,該第2氣體管線是混合前述CaO源及前述Al2
O3
源並供給至前述頂吹噴槍者。 (3)一種熔鐵脫磷方法,是使用如上述(1)或(2)之脫磷處理裝置之熔鐵脫磷方法,其特徵在於: 將熔鐵裝入前述轉爐後,由底吹風口以0.1~0.6Nm3
/min/t的流量對前述熔鐵吹入N2
氣體進行攪拌,同時由前述頂吹噴槍對熔鐵噴吹1.0~2.5Nm3
/min/t之流量的氧氣及噴吹下述物質使處理末期之裝入鹼度為1.5以上,且吹煉時間為6~10分鐘: 在令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹50~80%份量氧氣的期間,僅噴吹前述第1分配器保管之使裝入鹼度恰成為0.8~1.2之份量的CaO源; 然後,在繼續由前述頂吹噴槍噴吹前述氧氣的同時進行:僅噴吹前述第2分配器保管之含Al2
O3
源之混合粉,該混合粉之Al2
O3
比率((Al2
O3
質量)/(CaO質量+CaCO3
質量×0.56+Al2
O3
質量)×100)為5~20質量%;或者,噴吹前述第1分配器保管之CaO源與前述第2分配器保管之Al2
O3
源的混合粉且該混合粉之Al2
O3
比率為5~20質量%。 (4)如上述(3)之熔鐵脫磷方法,其在吹煉開始前或吹煉開始後30秒以內,添加相當於使裝入鹼度低於0.4之份量之最大粒徑10mm以下的細粒CaO源,且在令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹50~80%份量氧氣的期間,對熔鐵僅噴吹與前述已添加之細粒CaO源合併會使裝入鹼度恰成為0.8~1.2之份量的前述CaO源,然後,由前述頂吹噴槍一同噴吹前述氧氣與前述混合粉,與前述已添加之細粒CaO源合併使處理末期之裝入鹼度在1.5以上。
發明效果 根據本發明,可提供一種能夠藉由脫磷處理而低價地熔製低磷熔鐵之脫磷處理裝置及使用其之熔鐵脫磷方法。
發明實施形態 以下,針對本發明實施形態,參照圖面進行說明。 本發明中,對於由高爐出鐵之熔鐵或更進一步脫矽後之熔鐵([Si]濃度:0.1~0.7質量%),在頂底吹轉爐內,將至少精煉劑的一部分作為粉體與氣體氧一同透過頂吹噴槍對熔鐵噴吹以進行脫磷處理。本實施形態中,是使用具有「保管有CaO源之分配器」及「至少保管有Al2
O3
源之分配器」的至少2台以上之粉體供給用分配器之脫磷處理裝置進行熔鐵之脫磷處理,且前述粉體供給用分配器是與頂吹氧管線相連結。
圖1是用以說明本實施形態之脫磷處理裝置的圖。 如圖1所示,轉爐1內保管有前述熔鐵2,在進行脫磷處理時會經由氧氣管線4由頂吹噴槍3噴吹氧氣。並且,在進行脫磷處理之際,從保管有CaO源(CaO、CaCO3
等)之粉體的分配器5、以及與其不同之保管有Al2
O3
源(主要為Al2
O3
)之粉體的分配器6,在適合於處理條件的時間點且以適當混合比率供給粉體。惟,在搬運效率上,各粉體粒徑之最大粒徑宜設為1mm以下。又,CaO源之粉體是以石灰石(CaCO3
)或生石灰(CaO)之其中一種或其等之混合粉為佳,而Al2
O3
源之粉體則以鋁頁岩或鋁礬土為佳。此外,在以下的說明中,雖然是作成為第1分配器5保管CaO源之粉體,且第2分配器6保管Al2
O3
源之粉體,但第2分配器6亦可保管將CaO源之粉體及Al2
O3
源之粉體混合而得之粉。如此,令第2分配器6為至少保管Al2
O3
源者。
又,CaO源是令CaO及CaCO3
之合計質量濃度在80%以上,並以在生石灰及石灰石以外,還混合有一部分白雲石之物等為適當。令CaO及CaCO3
之合計質量濃度在80%以上的理由,是由於若設為低於80%會有許多CaO及CaCO3
以外的成分混入,使得在脫磷處理中爐渣形成作用變得過大而導致爐渣由爐口溢出或脫磷不良的危險提高。Al2
O3
源是令Al2
O3
質量濃度在50%以上,且除了鋁礬土之外,亦可為Al2
O3
質量濃度高之爐渣或耐火物的廢材等。令Al2
O3
質量濃度在50%以上的理由,是由於若設為低於50%會有許多Al2
O3
以外的成分混入,使得在脫磷處理中爐渣形成作用變得過大而導致爐渣由爐口溢出或脫磷不良的危險提高。另外,可將Al2
O3
質量濃度設在50%以上即設得較低的理由,是因為相較於CaO源之使用量,Al2
O3
源之使用量相對較少,所以對脫磷處理造成的影響較小。
當在脫磷處理中開始吹煉時,CaO源會被由第1分配器5供給至氣體管線7,且CaO源會被搬運至頂吹噴槍3。此時之搬運用氣體(載體氣體)大多使用N2
,但也可為CO2
或Ar,亦可為氧。當CaO源被搬運至頂吹噴槍3時,CaO源便會與由氧氣管線4供給之氧氣一同被噴吹於熔鐵2。另,當使用N2
時,雖然N2
氣體亦會與氧氣一起由頂吹噴槍3噴出,但相較於氧氣,N2
氣體的量較少,因此在操作上可以忽略。又,在吹煉中,N2
氣體是作為底吹氣體被由轉爐1底部的未圖示之風口吹入,而攪拌熔鐵2。
接著,詳細內容將於後說明,在吹煉中之適當時間點,Al2
O3
源也會被由第2分配器6供給至氣體管線7。藉由Al2
O3
源被供給至氣體管線7,CaO源及Al2
O3
源會在氣體管線7中被混合(後混合),且混合粉會透過N2
氣體等被搬運至頂吹噴槍3。藉此,混合粉會被與氧氣一起由頂吹噴槍3噴吹於熔鐵2。
此處,雖然也可作成為由第1分配器5及第2分配器6對氧氣管線4直接供給各粉體,但考慮到分配器及氣體管線之維護的容易性等,由各分配器所供給之粉體是以在與氧氣管線4不同之氣體管線7被混合,並藉由N2
氣體等經由氣體管線7被搬運至頂吹噴槍3較佳。如上述,該等粉體會在氣體管線7中被混合,並與氧氣一同由頂吹噴槍3被噴吹於熔鐵2。又,圖1所示之例中,氣體管線7是直接連結頂吹噴槍3,但亦可作成為氣體管線7與氧氣管線4相連結。
如以上,在本實施形態中,是使用至少具有「保管有CaO源之分配器」及「至少保管有Al2
O3
源之分配器」的2台粉體供給用分配器之脫磷處理裝置進行熔鐵之脫磷處理,且前述粉體供給用分配器是與頂吹氧管線相連結。藉此,便可免去以混合器等製作混合粉之勞力與時間及成本。此外,藉由如上述分別使用分配器,而可如後所述輕易地控制吹煉中噴吹之粉體的種類及比率,因此可輕易且有效率地熔製低磷熔鐵。
接著,針對使用有前述脫磷處理裝置的脫磷處理中之各種條件進行說明。脫磷處理中,會在吹煉中極力抑制噴濺(發泡爐渣自爐口橫溢或飛散),且令處理後之熔鐵中[P]≦0.020質量%。為了找出用以滿足上述之較佳條件,而針對以下項目以各種條件進行脫磷試驗。吹煉時間因牽涉到其他步驟之操作而設定為一般吹煉時間即6~10分鐘,並調整頂吹氧流量以配合所規定之吹煉時間。以下,所謂「頂吹氧流量」意指吹煉中之平均頂吹氧流量,並且也包含順應爐渣之發泡狀態而在0.8~1.2倍的範圍內調整頂吹氧流量的情況。此外,「混合粉中之Al2
O3
濃度(Al2
O3
之比率)」是設為(Al2
O3
質量)/(CaO質量+CaCO3
質量×0.56+Al2
O3
質量)×100。 (1)頂吹氧流量:0.8~2.7Nm3
/min/熔鐵t(以下,將氣體供給速度的單位表示為Nm3
/min/t或Nm3
/min/熔鐵t) (2)底吹氣體流量:0.08~0.7Nm3
/min/熔鐵t (3)僅CaO源之裝入鹼度(到開始使用至少含Al2
O3
粉之粉體為止的裝入鹼度):0.7~1.3 (4)從裝入鹼度為0.8~1.2到1.4~2.7為止之CaO+Al2
O3
混合粉中的Al2
O3
濃度:3~25質量% (5)吹煉前或吹煉開始後30秒以內裝入轉爐內之細粒CaO源(粒徑≦10mm)所致之裝入鹼度:0~0.5 (6)脫磷處理中之吹煉時間:6~10分鐘 (7)處理後之熔鐵溫度:1300~1350℃ (8)熔鐵之組成:[Si]:0.4質量%、[P]:0.10質量% (9)熔鐵量:2t
以下,依據表1及表2說明本發明中所規定之條件。又,表1及表2所記載之處理後熔鐵中[P],是在各條件下連續5Ch試驗後之結果的P濃度(質量%)之平均值。並且,令處理後熔鐵中[P]在0.015質量%以下,且噴濺「無」時之評價為「◎」,令發生輕度噴濺時或處理後之熔鐵中[P]為大於0.015質量%且在0.020質量%以下時的評價為「○」。所謂輕度噴濺是指有少許爐渣由轉爐爐口灑落的程度,且對繼續操作並無任何阻礙之等級者。
[表1]
[表2]
(1)表1之No.1~3及表2之No.31~32 將熔鐵裝入頂底吹轉爐,並將頂吹氧流量設為2.0Nm3
/min/t,底吹N2
流量設為0.25Nm3
/min/t,且令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹60%份量氧氣為止的期間,由頂吹噴槍對熔鐵僅噴吹CaO源粉體,然後由頂吹噴槍噴吹CaO+Al2
O3
混合粉(混合粉中之Al2
O3
濃度為10質量%),以令處理末期之裝入鹼度為1.8。又,在處理前並未添加細粒CaO源。以上述條件為基本條件,使僅由頂吹之CaO源粉體所致之裝入鹼度變化為0.7~1.3。
實驗的結果,當裝入鹼度低於0.8時,在吹煉中有輕度噴濺發生。可確認到若在熔融爐渣之鹼度過低的狀態下添加Al2
O3
源(CaO+Al2
O3
混合粉),爐渣中之Al2
O3
濃度上升而爐渣會變得容易發泡,而會發生輕度噴濺。
相對於此,當裝入鹼度提高時爐渣中之FeO會因熔鐵中之C而變得容易被還原,因此可確認到爐渣變得難以發泡。而且,當爐渣中之裝入鹼度提高時爐渣之脫磷能力也會提升,因此亦可確認到處理後熔鐵中[P]濃度降低。但,若裝入鹼度大於1.2,爐渣中之FeO濃度便會過度降低,而使爐渣之流動性降低導致脫磷速度降低。其結果,可確認到處理後熔鐵中[P]無法減低至0.015質量%以下。
由上述結果可確認到僅由頂吹之CaO源粉體所致之裝入鹼度宜為0.8~1.2。
(2)表1之No.4~7及表2之No.33~34 將熔鐵裝入頂底吹轉爐,並將頂吹氧供給量設為2.0Nm3
/min/t,底吹N2
流量設為0.25Nm3
/min/t,且令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹60%份量氧氣為止的期間,由頂吹噴槍對熔鐵僅噴吹使裝入鹼度恰成為1.0之份量之CaO源粉體,然後由頂吹噴槍噴吹CaO+Al2
O3
混合粉,以令處理末期之裝入鹼度為1.8。又,在處理前並未添加細粒CaO源。以上述條件為基本條件,使頂吹之CaO+Al2
O3
混合粉中之Al2
O3
濃度變化為3~25質量%為止。
實驗的結果,可確認到當混合粉中之Al2
O3
濃度低於5質量%時,處理後熔鐵中[P]無法減低至0.015質量%。這是因為混合粉中之CaO部分會在燃燒點(頂吹之氧氣衝撞熔鐵浴面而生成之高溫部(2000℃以上))熔融而變成未充分地被消費於脫磷反應所致。燃燒點中,會因頂吹氧導致熔鐵中之Fe氧化而生成FeO,且會熔融頂吹之粉體而在爐渣中形成FeO-CaO系熔體。然而,由於FeO會因熔鐵中之C而被還原,因此上述熔體中之FeO濃度容易降低。如此一來,FeO-CaO熔體之熔點會上升而無法保持流動狀態,因此熔體之脫磷利用效率便降低。對此,只要上述熔體中含有Al2
O3
,熔體之熔點就會明顯地降低,因此變得能夠維持熔融狀態而可維持高脫磷利用效率。但,若混合粉中之Al2
O3
濃度低於5質量%,熔體之熔點降低效果小,並無法提升熔體的脫磷效率太多。
另一方面,若將混合粉中之Al2
O3
濃度提高至高於20質量%,在燃燒點所生成之上述熔體的流動性會升得非常高,且燃燒點周圍之塊狀爐渣的流動性也會過度升高,因此爐渣會變得容易發泡,而可確認到有輕度噴濺發生。
由上述結果可確認到混合粉中之Al2
O3
濃度宜為5~20質量%。
(3)表1之No.2、8~10及表2之No.35~36 將熔鐵裝入頂底吹轉爐,並將頂吹氧流量設為2.0Nm3
/min/t,底吹N2
流量設為0.25Nm3
/min/t,且令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹60~90%份量氧氣為止的期間,由頂吹噴槍對熔鐵僅噴吹使裝入鹼度恰成為1.0之份量之CaO源粉體,然後由頂吹噴槍噴吹CaO+Al2
O3
混合粉(混合粉中之Al2
O3
濃度為10質量%),以令處理末期之裝入鹼度為1.8。又,在處理前並未添加細粒CaO源。
實驗的結果,可確認到若在所噴吹之氧氣低於50%之量的時期就開始CaO+Al2
O3
混合粉之頂吹,爐渣中的Al2
O3
濃度會上升恰其份而導致爐渣變得容易發泡,而有輕度噴濺發生。另一方面,若在所噴吹之氧氣的量超過80%的時期才開始CaO+Al2
O3
混合粉之頂吹,處理後熔鐵中[P]並不會降低至0.015質量%以下。並可確認到若僅頂吹CaO源粉體,則無法充分降低熔鐵中之P濃度,且若CaO+Al2
O3
混合粉之頂吹期間為小於吹煉之後半20%則過短,而無法使熔鐵極低磷化。
由上述結果可確認到在令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,宜於吹煉開始到噴吹50~80質量%份量氧氣為止的期間開始混合粉之頂吹。
(4)表1之No.11~15及表2之No.37 將熔鐵裝入頂底吹轉爐,並將頂吹氧流量設為2.0Nm3
/min/t,底吹N2
流量設為0.25Nm3
/min/t,且令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹60%份量氧氣為止的期間,由頂吹噴槍對熔鐵僅噴吹使裝入鹼度恰成為1.0之份量之CaO源粉體,然後由頂吹噴槍噴吹CaO+Al2
O3
混合粉(混合粉中之Al2
O3
濃度為10質量%),以令處理末期之裝入鹼度為1.4~2.5。又,在處理前並未添加細粒CaO源。
實驗的結果,可確認到若令處理末期之裝入鹼度低於1.5,則爐渣之脫磷能力會變得過低,而無法將處理後熔鐵中[P]減低至0.015質量%以下。並且,由於至吹煉末期為止爐渣中之裝入鹼度都很低,因此可確認到爐渣形成作用激烈,且在吹煉末期有輕度噴濺發生。
另一方面,即使令處理末期之裝入鹼度高於2,處理後熔鐵中[P]仍無法減低至低於0.005質量%。亦即,若過度提高處理末期之爐渣中的裝入鹼度,燃燒點周圍之塊狀爐渣的流動性會急遽降低,因此處理後熔鐵中[P]會變得難以降低。並且,由於提高處理末期之裝入鹼度,因此並無發生噴濺。
由上述結果可確認到處理末期之裝入鹼度宜為1.5以上,並且基於經濟觀點,處理末期之裝入鹼度上限更宜設為2。
(5)表1之No.16~18及表2之No.38~39 將熔鐵裝入頂底吹轉爐,並使頂吹氧流量變化為0.8~2.7Nm3
/min/t,且將底吹N2
流量設為0.25Nm3
/min/t,並令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹60%份量氧氣為止的期間,由頂吹噴槍對熔鐵僅噴吹使裝入鹼度恰成為1.0之份量之CaO源粉體,然後由頂吹噴槍噴吹CaO+Al2
O3
混合粉(混合粉中之Al2
O3
濃度為10質量%),以令處理末期之裝入鹼度為1.8。又,在處理前並未添加細粒CaO源。
實驗結果可確認到若令頂吹氧流量低於1.0Nm3
/min/t,在將吹煉時間設為6~10分鐘時,要令處理後熔鐵中[P]為0.015質量%以下所需要的氧會不夠。另一方面,可確認到若將頂吹氧流量提高至大於2.5Nm3
/min/t,熔鐵中之Fe會因頂吹氧而過度氧化,造成爐渣中之FeO濃度過度升高而發泡,而有輕度噴濺發生。並且,也可確認到若頂吹氧流量過大,到將脫磷所需之氧量噴吹完畢為止的吹煉時間會變得過短,而有處理後熔鐵中[P]變得難以降低至0.015質量%以下的傾向。
由上述結果可確認到頂吹氧流量宜為1.0~2.5Nm3
/min/t。
(6)表1之No.19~22及表2之No.40~41 將熔鐵裝入頂底吹轉爐,並使頂吹氧流量變化為2.0Nm3
/min/t,使底吹N2
流量變化為0.08~0.7Nm3
/min/t,且令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹60%份量氧氣為止的期間,由頂吹噴槍對熔鐵僅噴吹使裝入鹼度恰成為1.0之份量之CaO源粉體,然後由頂吹噴槍噴吹CaO+Al2
O3
混合粉(混合粉中之Al2
O3
濃度為10質量%),以令處理末期之裝入鹼度為1.8。又,在處理前並未添加細粒CaO源。
實驗結果可確認到若令底吹N2
流量低於1.0Nm3
/min/t,熔鐵中之P的物質移動速度會明顯降低,而在6~10分鐘之短時間的吹煉中,無法將處理後熔鐵中[P]減低至極低濃度即0.015質量%以下。另一方面,可確認到若將底吹N2
流量提高至大於0.6Nm3
/min/t,熔鐵及爐渣會被過度攪拌混合,使得爐渣中之FeO濃度過度降低,而無法將處理後熔鐵中[P]減低至0.015質量%以下。
由上述結果可確認到吹煉中之底吹N2
流量宜為0.1~0.6Nm3
/min/t。
(7)表1之No.23~24及表2之No.42 將熔鐵裝入頂底吹轉爐,並在吹煉前由漏斗添加相當於使裝入鹼度為0~0.5之份量之粒徑10mm以下的細粒CaO源。然後,開始吹煉,並將頂吹氧流量設為2.0Nm3
/min/t,底吹N2
流量設為0.25Nm3
/min/t,且令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹60%份量氧氣為止的期間,由頂吹噴槍對熔鐵僅噴吹使裝入鹼度(此時,CaO裝入量為細粒CaO與粉體中之CaO的合計)恰成為1.0之份量之CaO源粉體,然後由頂吹噴槍噴吹CaO+Al2
O3
混合粉(混合粉中之Al2
O3
濃度為10質量%),以令處理末期之裝入鹼度為1.8。
實驗結果可確認到細粒CaO源之添加量達到相當於使裝入鹼度為0.39之份量時,在吹煉中會充分熔解而可有助於脫磷,處理後熔鐵中[P]便可被減低至0.015質量%以下。由於吹煉初期脫矽反應會因頂吹氧氣而急遽進行,而在爐渣中生成大量SiO2
,因此可說細粒CaO是容易熔解的。據此,在吹煉開始後30秒以內添加細粒CaO的情況下,細粒CaO源也會容易熔解,而可以獲得同樣的效果。
然而,也可確認到若將細粒CaO源之添加量設成相當於使裝入鹼度為0.4之份量以上,則一部分之細粒CaO源未熔解,而在吹煉途中爐渣之實際鹼度降低而有輕度噴濺發生。當令CaO源為粉體與頂吹氧氣一同噴吹於熔鐵浴面時,CaO源粉體會在燃燒點迅速熔解而爐渣之實際鹼度會上升,但也因為細粒CaO源在吹煉初期會滯留於爐壁附近,而與在燃燒點生成之FeO系熔體的接觸機會少,因此要熔解會比較需要時間。
由上述結果可確認到要在吹煉開始前或吹煉開始經過30秒前往轉爐內添加比CaO源之粉更低價之10mm以下的細粒CaO源時,宜添加相當於使裝入鹼度低於0.4之份量的細粒CaO源。
實施例 接下來,根據實施例更進一步地說明本發明,惟,實施例中之條件僅為用以確認本發明之可實施性及效果而採用的一條件例,且本發明不受該一條件例限定。只要不脫離本發明要旨而可達成本發明之目的,本發明即可採用各種條件。
(實施例1) 對頂底吹轉爐裝入280t之具有[Si]:0.4質量%及[P]:0.10質量%之組成的熔鐵。接著由底吹風口以0.25Nm3
/min/t的流量將N2
氣體吹入熔鐵中以攪拌熔鐵,並使用一脫磷處理裝置,該脫磷處理裝置中於頂吹氧氣管線連接有1台保管有最大粒徑為1mm以下之CaO源之粉的分配器、以及1台保管有在CaO源的粉中混入10質量%之Al2
O3
源的粉且最大粒徑為1mm以下的粉體((Al2
O3
質量)/(CaO質量+CaCO3
質量×0.56+Al2
O3
質量)×100=10%,以下表記為(CaO+10%Al2
O3
)混合粉)的分配器,以前述脫磷處理裝置由頂吹噴槍對熔鐵噴吹2.0Nm3
/min/t之氧氣,與此同時,在令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹75%份量氧氣為止的期間,僅從保管有CaO源的粉之分配器由前述頂吹噴槍噴吹使裝入鹼度恰成為1.0之份量之CaO源的粉,,然後,僅從保管有(CaO+10%Al2
O3
)混合粉)之分配器由前述頂吹噴槍噴吹(CaO+10%Al2
O3
)混合粉,使處理末期之裝入鹼度為1.8。吹煉時間為7分鐘,吹煉末期之熔鐵溫度為1342℃,而處理後熔鐵中[P]為0.012質量%。而且,在吹煉中並未發生噴濺。
(實施例2) 對頂底吹轉爐裝入280t之具有[Si]:0.4質量%及[P]:0.10質量%之組成的熔鐵。然後,在吹煉開始前添加相當於使裝入鹼度為0.3之份量之最大粒徑10mm以下的細粒CaO源。接著由底吹風口以0.25Nm3
/min/t的流量將N2
氣體吹入熔鐵中以攪拌熔鐵,並使用一脫磷處理裝置,該脫磷處理裝置中將1台保管有最大粒徑為1mm以下之CaO源之粉的分配器以及1台保管有最大粒徑為1mm以下之Al2
O3
源之粉的分配器連接在與供給頂吹噴槍噴吹氧氣的氧氣供給管線不同之另一N2
氣體管線上,以前述脫磷處理裝置由頂吹噴槍對熔鐵噴吹2.0Nm3
/min/t之氧氣,與此同時,在令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹75%份量氧氣為止的期間,僅從保管有CaO源的粉之分配器由前述頂吹噴槍噴吹使裝入鹼度(CaO裝入量為細粒CaO源與粉體CaO源中之CaO的合計)恰成為1.0之份量之CaO源的粉,然後,從保管有CaO源之粉的分配器及保管有Al2
O3
源之粉的分配器,以頂吹噴槍所噴吹之粉體成為(CaO+10%Al2
O3
)混合粉的方式(在氣體管線中後混合)進行噴吹,使處理末期之裝入鹼度為1.8。吹煉時間為7分鐘,吹煉末期之熔鐵溫度為1344℃,而處理後熔鐵中[P]為0.012質量%。而且,在吹煉中並未發生噴濺。
(實施例3) 對頂底吹轉爐裝入280t之具有[Si]:0.4質量%及[P]:0.10質量%之組成的熔鐵。然後,在吹煉開始前添加相當於使裝入鹼度為0.3之份量之最大粒徑10mm以下的細粒CaO源。接著由底吹風口以0.25Nm3
/min/t的流量將N2
氣體吹入熔鐵中以攪拌熔鐵,並使用一脫磷處理裝置,該脫磷處理裝置中將1台保管有最大粒徑為1mm以下之CaO源之粉的分配器以及1台保管有最大粒徑為1mm以下之Al2
O3
源之粉的分配器連接在與供給頂吹噴槍噴吹氧氣的氧氣供給管線不同之另一N2
氣體管線上,以前述脫磷處理裝置由頂吹噴槍對熔鐵噴吹2.0Nm3
/min/t之氧氣,與此同時,在令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹60%份量氧氣為止的期間,僅從保管有CaO源的粉之分配器由前述頂吹噴槍噴吹使裝入鹼度(CaO裝入量為細粒CaO源與粉體CaO源中之CaO的合計)恰成為1.0之份量之CaO源的粉,然後,從保管有CaO源之粉的分配器及保管有Al2
O3
源之粉的分配器,以頂吹噴槍所噴吹之粉體成為(CaO+10%Al2
O3
)混合粉的方式(在氣體管線中後混合)進行噴吹,使處理末期之裝入鹼度為1.8。吹煉時間為7分鐘,吹煉末期之熔鐵溫度為1350℃,而處理後熔鐵中[P]為0.006質量%。而且,在吹煉中並未發生噴濺。
(實施例4) 對頂底吹轉爐裝入280t之具有[Si]:0.4質量%及[P]:0.10質量%之組成的熔鐵。接著由底吹風口以0.25Nm3
/min/t的流量將N2
氣體吹入熔鐵中以攪拌熔鐵,並使用一脫磷處理裝置,該脫磷處理裝置中將1台保管有最大粒徑為1mm以下之CaO源之粉的分配器以及1台保管有最大粒徑為1mm以下之Al2
O3
源之粉的分配器連接在與供給頂吹噴槍噴吹氧氣之氧氣供給管線不同之另一N2
氣體管線上,以前述脫磷處理裝置由頂吹噴槍對熔鐵噴吹2.0Nm3
/min/t之氧氣,與此同時,在令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹60%份量氧氣為止的期間,僅從保管有CaO源之粉的分配器由前述頂吹噴槍噴吹使裝入鹼度恰成為1.3之份量之CaO源的粉,然後,從保管有CaO源之粉的分配器及保管有Al2
O3
源之粉的分配器,以頂吹噴槍所噴吹之粉體成為(CaO+10%Al2
O3
)混合粉的方式(在氣體管線中後混合)進行噴吹,使處理末期之裝入鹼度為1.8。吹煉時間為7分鐘,吹煉末期之熔鐵溫度為1345℃,而處理後熔鐵中[P]為0.016質量%。而且,在吹煉中並未發生噴濺。
(比較例1) 對頂底吹轉爐裝入280t之具有[Si]:0.4質量%及[P]:0.10質量%之組成的熔鐵。接著由底吹風口以0.25Nm3
/min/t的流量將N2
氣體吹入熔鐵中以攪拌熔鐵,並將1台裝入有最大粒徑為1mm以下之CaO源之粉的分配器連接於氧氣管線,由吹煉開始到吹煉末期為止從頂吹噴槍對熔鐵一同噴吹2.0Nm3
/min/t之氧氣與CaO源之粉,使處理末期之裝入鹼度為1.8。吹煉時間為7分鐘,吹煉末期之熔鐵溫度為1344℃,而處理後熔鐵中[P]為0.025質量%。而且,在吹煉中並未發生噴濺。此例中,由於分配器為1台而無法使用Al2
O3
源的粉,因此無法提高脫磷利用效率。
(比較例2) 對頂底吹轉爐裝入280t之具有[Si]:0.4質量%及[P]:0.10質量%之組成的熔鐵。接著由底吹風口以0.25Nm3
/min/t的流量將N2
氣體吹入熔鐵中以攪拌熔鐵,將1台裝入有混合粉的分配器連接於氧氣管線,且該混合粉是在最大粒徑為1mm以下之CaO源的粉中混入10質量%之最大粒徑為1mm以下之Al2
O3
源的粉而成,由吹煉開始到吹煉末期為止從頂吹噴槍對熔鐵一同噴吹2.0Nm3
/min/t之氧氣與混合粉,使處理末期之裝入鹼度為1.8。吹煉時間為7分鐘,吹煉末期之熔鐵溫度為1340℃,雖然處理後熔鐵中[P]為0.010質量%,但在吹煉中有發生噴濺。此例中,為使處理後熔鐵中[P]降低而由吹煉一開始就噴吹混合粉,但由於分配器為1台而只能從吹煉開始便噴吹混合粉,因此吹煉中爐渣之Al2
O3
濃度上升而爐渣變得容易發泡,而發生了噴濺。
產業上之可利用性 根據本發明,可提供一種能夠藉由脫磷處理而低價地熔製低磷熔鐵之脫磷處理裝置及使用其之熔鐵脫磷方法,因此工業價值大。
1‧‧‧轉爐
2‧‧‧熔鐵
3‧‧‧頂吹噴槍
4‧‧‧氧氣管線
5‧‧‧第1分配器
6‧‧‧第2分配器
7‧‧‧氣體管線
圖1是用以說明本發明實施形態之脫磷處理裝置的圖。
Claims (4)
- 一種脫磷處理裝置,是進行熔鐵之脫磷處理的脫磷處理裝置,其特徵在於具有: 轉爐; 頂吹噴槍,將氧氣吹入前述轉爐者; 第1氣體管線,將前述氧氣供給至前述頂吹噴槍者; 第1分配器,保管有CaO源,且該CaO源是與前述氧氣一同由前述頂吹噴槍噴吹;及 第2分配器,至少保管有Al2O3源,且該Al2O3源是與前述氧氣一同由前述頂吹噴槍噴吹。
- 如請求項1之脫磷處理裝置,其更進一步具有不同於前述第1氣體管線之第2氣體管線,該第2氣體管線是混合前述CaO源及前述Al2O3源並供給至前述頂吹噴槍者。
- 一種熔鐵脫磷方法,是使用如請求項1或2之脫磷處理裝置之熔鐵脫磷方法,其特徵在於: 將熔鐵裝入前述轉爐後,由底吹風口以0.1~0.6Nm3/min/t的流量對前述熔鐵吹入N2氣體進行攪拌,同時由前述頂吹噴槍對熔鐵噴吹1.0~2.5Nm3/min/t之流量的氧氣及噴吹下述物質使處理末期之裝入鹼度為1.5以上,且吹煉時間為6~10分鐘: 在令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹50~80%份量氧氣的期間,僅噴吹前述第1分配器保管之使裝入鹼度恰成為0.8~1.2之份量的CaO源; 然後,在繼續由前述頂吹噴槍噴吹前述氧氣的同時進行:僅噴吹前述第2分配器保管之含Al2O3源之混合粉,該混合粉之Al2O3比率((Al2O3質量)/(CaO質量+CaCO3質量×0.56+Al2O3質量)×100)為5~20質量%;或者,噴吹前述第1分配器保管之CaO源與前述第2分配器保管之Al2O3源的混合粉且該混合粉之Al2O3比率為5~20質量%。
- 如請求項3之熔鐵脫磷方法,其在吹煉開始前或吹煉開始後30秒以內,添加相當於使裝入鹼度低於0.4之份量之最大粒徑10mm以下的細粒CaO源,且在令吹煉開始到吹煉結束期間之總氧氣供給量為100%時,於吹煉開始到噴吹50~80%份量氧氣的期間,對熔鐵僅噴吹與前述已添加之細粒CaO源合併會使裝入鹼度恰成為0.8~1.2之份量的前述CaO源,然後,由前述頂吹噴槍一同噴吹前述氧氣與前述混合粉,與前述已添加之細粒CaO源合併使處理末期之裝入鹼度在1.5以上。
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