TWI664295B - 脫磷處理裝置及使用其之熔融生鐵的脫磷方法 - Google Patents

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Abstract

轉爐的爐底配置有和噴嘴相同數量的底吹風口，前述噴嘴及前述底吹風口是配置成：在前述轉爐中裝入有浴深L0 的熔融生鐵之狀態下，位置U與位置S的距離(線段SU的長度)成為最小的噴嘴及底吹風口之各組，全部具有滿足線段SU的長度≦L0 ・tan6°的條件之前述頂吹噴槍的高度，其中該位置U是從前述噴嘴噴出的頂吹噴射的中心軸與前述熔融生鐵的浴面的交點之位置，該位置S是從前述底吹風口的位置向鉛直上方拉的直線與前述熔融生鐵的浴面的交點之位置。

Description

脫磷處理裝置及使用其之熔融生鐵的脫磷方法
發明領域 本發明特別是有關於較佳地使用於為了一邊抑制噴渣(spitting)一邊以低成本且高效率的方式來熔製極低磷熔融生鐵的脫磷處理裝置及使用其之熔融生鐵的脫磷方法。
發明背景 近年來，對於鋼材的要求正在提升，且對於低磷鋼的需求正在增加中。現今，熔融生鐵的脫磷處理，是藉由在熱力學上有利的熔融生鐵階段的低溫條件下處理的方法，而一般地廣泛進行。作為熔融生鐵脫磷裝置，頂底吹轉爐較為適合。這是因為，作為對脫磷而言必要的氧化劑，可將熱量損失比固體氧化劑更少的氣體氧氣從頂吹噴槍以高速吹至熔融生鐵。
由於熔融生鐵的脫磷是在熔融生鐵階段的低溫條件下進行，因此促進作為脫磷劑而使用的CaO(氧化鈣)的渣化是重要的。雖然將熔點非常高之2300℃以上的CaO渣化時，使用螢石(CaF2 )是很有效果的，但由於在使用螢石的情況下，因CaO的渣化而產生的爐渣會含有氟(F)，因此爐渣的再利用用途會大幅地受到限制等之弊病會較大。因此，已開發了不使用螢石的CaO渣化促進方法。
作為該方法，例如，作為不使用螢石或鈣肥粒鐵(Calcium ferrite)而有效率地將CaO渣化以熔製低磷鋼的方法，已揭示有從頂吹噴槍將含有CaO粉、Al2 O3 粉、及Fe2 O3 粉的混合粉和氧氣噴氣一起吹至熔融生鐵的浴面之方法(參照專利文獻1)。在此方法中，Al2 O3 或Fe2 O3 會和CaO起反應，而容易地形成低熔點的CaO-Al2 O3 -FeO的熔體，且脫磷反應會極有效率地進行。
但是，在此方法中為了使頂吹混合粉深入地侵入至熔融生鐵浴中，以提高CaO-Al2 O3 -FeO的熔體之脫磷利用效率並將熔融生鐵中[P]減低至極低濃度，而提高頂吹噴射動壓時，會發生噴渣增加，及爐內的裸金屬附著量增加的問題。
又，揭示有一種熔融生鐵脫磷方法(參照專利文獻2)，是在吹煉前半形成含有CaO的表層爐渣，該表層爐渣的鹼度(重量比：CaO/SiO2 )為0.4~1.5，之後，以CaO粉、Al2 O3 粉、及Fe2 O3 粉的混合粉進行頂吹。在此方法中是在脫磷吹煉前半形成低熔點的表層爐渣，以減低噴渣量。
但是，由於熔融生鐵脫磷吹煉前半是在低溫下推移，若添加CaO塊以使裝入鹼度特別地成為1.3~1.5，則CaO塊不會在吹煉前半完全溶解，使得脫磷利用效率變低。又，在熔融生鐵脫磷處理後未溶解的CaO仍殘留於爐渣中，將脫磷爐渣有效運用於路基材時會成為問題。為了避免此問題而使用低熔點的鈣肥粒鐵來形成表層爐渣的情況下，會有成本增加的問題產生。
如上所述，在一邊抑制噴渣一邊熔製極低磷熔融生鐵的情況下，無法以低成本且高效率的方式來進行脫磷處理。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利第3525766號公報 專利文獻2：日本專利第3687433號公報
發明概要 發明欲解決之課題 本發明有鑒於前述之問題點，目的在於提供一種可一邊抑制噴渣一邊以低成本且高效率的方式來熔製極低磷熔融生鐵的脫磷處理裝置及使用其之熔融生鐵的脫磷方法。 用以解決課題之手段
本發明者們是著眼於下述之內容：由於在藉由從底吹風口吹入底吹氣體而形成於熔面的羽流狀(plume)區域中，混合粉會藉由底吹氣體的氣泡而滲透至熔融生鐵內部，因此不必提高噴射的動壓就可以有效率地進行脫磷處理。於是，在完成本發明時，是將熔融生鐵裝入至具有頂底吹的轉爐，且從具有4~6個噴嘴的頂吹噴槍，將氧氣和CaO粉、CaCO3 粉的任一者或兩者與Al2 O3 粉的混合粉一起吹向熔融生鐵浴面，並從和頂吹噴嘴相同數量的底吹風口吹入氣體，來調查因噴渣造成的爐內裸金屬附著狀況及脫磷狀況。其結果是，發現到一種脫磷處理裝置及使用該裝置的熔製方法，其藉由適當地控制頂吹噴射與羽流狀區域的幾何學上的位置關係，來避免因噴渣造成的爐內裸金屬附著，且可高效率地，亦即可提升CaO的脫磷利用效率地來熔製極低磷熔融生鐵([C]≧3.2質量%，[P]≦0.015質量%)。
本發明如下所述。 (1)一種脫磷處理裝置，是進行熔融生鐵的脫磷處理之脫磷處理裝置，其特徵在於： 具備有： 轉爐； 頂吹噴槍，將粉體脫磷劑及氧氣吹入至前述轉爐； 氧氣供給裝置，將前述氧氣供給至前述頂吹噴槍；及 粉體供給裝置，將前述粉體脫磷劑供給至前述頂吹噴槍， 前述頂吹噴槍的下端面配置有複數個噴嘴，該等噴嘴是噴出前述粉體脫磷劑及前述氧氣， 前述轉爐的爐底配置有和前述噴嘴相同數量的底吹風口， 前述噴嘴及前述底吹風口是配置成：在前述轉爐中裝入有浴深L0 的熔融生鐵之狀態下，位置U與位置S的距離(線段SU的長度)成為最小的噴嘴及底吹風口之各組，全部具有滿足以下之式(1)的條件之前述頂吹噴槍的高度，其中該位置U是從前述噴嘴噴出的頂吹噴射的中心軸與前述熔融生鐵的浴面的交點之位置，該位置S是從前述底吹風口的位置向鉛直上方拉的直線與前述熔融生鐵的浴面的交點之位置。 線段SU的長度≦L0 ・tan6° …(1) (2)如上述(1)記載之脫磷處理裝置，其中前述粉體脫磷劑是以CaO源為主體的粉體與以Al2 O3 源為主體的粉體之混合粉，且是CaO、CaCO3 、及Al2 O3 的3成分之合計質量濃度為90%以上，且(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)為0.05~0.20的混合粉。 (3)如上述(1)或(2)記載之脫磷處理裝置，其中前述複數個噴嘴是相對於前述頂吹噴槍的中心軸而配置成同心圓狀，在全部的噴嘴中，前述頂吹噴槍的中心軸與前述噴嘴的中心軸之間的傾斜角θ都是相同的。 (4)如上述(1)至(3)中任一項記載之脫磷處理裝置，其在前述頂吹噴槍的中心軸與熔融生鐵的交點之位置設為O的情況下，線段OS的長度為300mm以上，且前述頂吹噴槍的中心軸與前述噴嘴的中心軸之間的傾斜角θ為25°以下。 (5)一種熔融生鐵的脫磷方法，是使用上述(1)至(4)中任一項記載之脫磷處理裝置的熔融生鐵的脫磷方法， 將熔融生鐵保持於前述轉爐內，從前述底吹風口以流量0.1~0.60Nm3 /min/t將N2 氣體吹入至熔融生鐵中並攪拌，前述線段SU的長度成為最小的噴嘴及底吹風口之各組，全部將前述頂吹噴槍的高度調整成滿足前述式(1)的條件，再從前述頂吹噴槍將前述粉體脫磷劑和1.0~2.5Nm3 /min/t的前述氧氣一起吹向前述熔融生鐵，以令處理末期的裝入鹼度為1.5~2.5。 發明效果
根據本發明，即可提供一種一邊抑制噴渣一邊以低成本且高效率的方式來熔製極低磷熔融生鐵的脫磷處理裝置及使用其之熔融生鐵的脫磷方法。
用以實施發明之形態 以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。 圖1A及圖1B是用於說明在實施形態中底吹風口的位置之圖。又，圖2是顯示從頂吹噴槍的軸方向來看之複數個火點的位置及複數個底吹風口的位置之圖。本實施形態的脫磷處理裝置具備有轉爐、頂吹噴槍、氧氣供給裝置、及粉體供給裝置，轉爐的底部設置有複數個底吹風口，該等底吹風口是用於將N2 氣體或Ar氣體等之惰性氣體吹入至熔融生鐵中。
頂吹噴槍的下端設置有4~6個噴嘴，該等噴嘴會將粉體脫磷劑和氧氣一起噴出。其結果，將熔融生鐵裝入於轉爐，且將頂吹噴槍的高度調整成噴槍高度成為H0 ，並從頂吹噴槍噴射出噴射後，頂吹的氧氣會與熔融生鐵浴面衝撞，而在熔融生鐵浴面形成由2000℃以上的高溫部構成的火點。在圖2所示的例子中，作為較理想的形態，顯示以同心圓狀設置有4個噴嘴，且該等噴嘴的中心軸與頂吹噴槍的中心軸形成的角度(傾斜角)θ全部為相同的情況之例子，如圖2所示，當噴射出噴射後，火點的中心U1 ~U4 會形成為同心圓狀。藉由調整頂吹噴槍的高度，這些火點的中心U1 ~U4 會以從頂吹噴槍的中心軸與熔融生鐵的交點O起算的距離成為相等的方式，在x軸或y軸上移動。
在本實施形態中，轉爐的底部設置有和噴嘴的數量相同數量的底吹風口，在調整頂吹噴槍的高度時，是將噴槍高度H0 調整成：火點的中心U1 ~U4 、與底吹風口的位置T1 ~T4 的正上方之浴面的位置S1 ~S4 全部成為在規定的距離以下。亦即，在脫磷處理中，是上下移動頂吹噴槍以將噴槍高度H0 的值調整成使得火點的中心U1 ~U4 在目標的位置。
接著，說明底吹風口的位置與火點的中心之條件。在此，在圖1A及圖1B所示的例子中，是以線段SU的長度成為最小的噴嘴與底吹風口的組合來作說明。亦即，在圖2中，是成為線段S1 U1 、線段S2 U2 、線段S3 U3 、及線段S4 U4 的組合。從底吹風口往熔融生鐵中吹入的底吹氣體是以單側12°一邊擴展一邊上浮。將底吹氣體與熔融生鐵混合的該區域稱為羽流狀區域。在該羽流狀區域內密度較低，且比周圍的熔融生鐵浴更激烈地攪拌混合。如圖1B所示，和氧氣一起從頂吹噴槍吹入的粉體脫磷劑被吹入至此羽流狀區域後，由於粉體脫磷劑可深入地侵入至熔融生鐵內且激烈地攪拌混合，因此粉體脫磷劑中的CaO的脫磷利用效率會提升相當多，且處理後的熔融生鐵中[P]會降低至極低濃度。
在本實施形態的脫磷處理裝置中，是從頂吹噴槍和氧氣一起吹送粉體脫磷劑，粉體脫磷劑是使用以CaO源為主體的粉體與以Al2 O3 源為主體的粉體之混合粉。以CaO源為主體的粉體較理想的是CaO與CaCO3 的合計質量濃度為90%以上，更理想的是將該粉體設為生石灰(CaO)或石灰石(CaCO3 )的任一者或混合粉。CaO與CaCO3 的合計質量濃度為90%以上為較理想的理由是因為若設為小於90%則會混合有較多的CaO或CaCO3 以外的成分，會提高在脫磷處理中爐渣成形(Slag forming)變得過大而從爐口溢出爐渣、或脫磷不良的危險。又，以Al2 O3 源為主體的粉體較理想的是Al2 O3 質量濃度為50%以上，除了礬土頁岩(alumina shale)或鋁礬土之外，還例示有Al2 O3 質量濃度高的爐渣或耐火物的廢材料等。又，在混合了這些粉體的混合粉中，CaO、CaCO3 、及Al2 O3 之3成分的合計質量濃度較理想的是90%以上。此理由與CaO與CaCO3 的合計質量濃度為90%以上為較理想的理由是相同的。再者，這些粉體的最大粒徑，從以氣體搬送粉體的容易性、或確保熔融生鐵中的反應界面面積的觀點來看，較理想的是0.5mm以下，更理想的是0.15mm以下。再者，針對以CaO源為主體的粉體與以Al2 O3 源為主體的粉體之混合比將於後文描述。
混合粉是保持在粉體供給裝置的分配器(dispenser)中，當脫磷處理的吹煉開始後，混合粉是從分配器直接供給至頂吹噴槍，或經由氧氣管線供給至頂吹噴槍。此時，氧氣供給裝置也將氧氣供給至頂吹噴槍，而從頂吹噴槍將混合粉和氧氣一起吹向熔融生鐵。
接著，藉由脫磷處理的實驗，來確認線段SU的長度範圍等脫磷處理裝置及熔製方法的條件。 首先，將熔融生鐵290t([C]=4.4~4.5質量%，[Si]=0.3~0.5質量%，[P]=0.100~0.120質量%，浴深L0 =約2000mm)裝入至頂底吹轉爐，從4個底吹風口以流量0.08~0.70Nm3 /min/t將N2 氣體吹入至熔融生鐵中並攪拌，將以CaO源為主體的粉體及以Al2 O3 源為主體的粉體混合之粉體(CaO、CaCO3 、及Al2 O3 的3成分之合計質量濃度為90%以上，且(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)為0.03~0.25的混合粉) 作為粉體脫磷劑，從具有和底吹風口數相同數量的噴嘴之頂吹噴槍，將噴槍高度H0 設為2500~3500mm而與0.8~2.7Nm3 /min/t的氧氣一起吹向熔融生鐵浴，以進行熔融生鐵脫磷處理。所使用的粉體的最大粒徑為0.15mm，處理後的熔融生鐵[C]=3.3~3.6質量%，[P]=0.004~0.023質量%，裝入鹼度(CaO/SiO2 質量比)為1.3~2.7，吹煉時間為6~10分鐘。再者，裝入鹼度是藉由(CaO裝入質量)/(SiO2 裝入質量+熔融生鐵中的[Si]的氧化所造成的SiO2 生成質量)來計算的值。
此時，針對頂吹氧氣+混合粉的噴射之中心軸與熔融生鐵浴面的交點之位置(火點的中心)U，及從底吹風口位置T向鉛直上方拉的線與熔融生鐵浴面的交點之位置S的距離(線段SU的長度)成為最小的頂吹噴嘴與底吹風口的組合，就因噴渣造成之爐口附近的裸金屬附著或對處理後的熔融生鐵中[P]所產生的影響進行了檢討。
根據表1來說明本發明所規定的條件。關於表1所記載的各要件，是根據在本發明的檢討過程中掌握的經驗，將下述內容設為基本條件：線段TS與線段TU所形成的角度α：0°、處理末期的裝入鹼度：1.8、頂吹氧氣流量：2.0Nm3 /min/t、底吹氣體流量：0.25Nm3 /min/t、頂吹混合粉的(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)：0.10，並以此基本條件為中心，調查各要件的變化對處理後的熔融生鐵中P濃度及因噴渣造成之爐口附近的裸金屬附著量的影響。再者，表1所記載的處理後熔融生鐵中[P]、噴渣所造成之爐口附近的裸金屬附著，是在各條件下以連續10Ch試驗的結果之平均值。作為用於確認本發明的效果之基礎條件，是採用表1的No.29所示之「底吹風口4個分別為α=5°、18°、23°、36°的情況」。此基礎條件是不特別去在意線段TS與線段TU所形成的角度(α)的習知條件。又，在各條件下爐口裸金屬附著量與基礎條件為相同程度的情況下，則將綜合評價設為「△」。在處理後熔融生鐵中[P]為0.015質量%以下，且爐口裸金屬附著量明顯比基礎條件更少且為70~90%的情況下，則將綜合評價設為「○」，在顯著地比基礎條件更少且為60%以下的情況下，則將綜合評價設為「◎」。
又，在表1中，線段TS與線段TU所形成的角度α，表示圖1A所示的角度α，且是表示在線段SU的長度成為最小的頂吹噴嘴與底吹風口的各組合(4組)的每一個角度當中最大的角度。但是，在本實驗中，全部的噴嘴是相對於頂吹噴槍的中心軸而配置成同心圓狀，傾斜角是按各噴槍而設為相同的角度，且是從12°~18°的範圍來適當地選擇。又，底吹風口也是在No.1~No.28的實驗中相對於頂吹噴槍的中心軸而配置成同心圓狀，藉由調整頂吹噴槍的高度，就可以使火點的中心U1 ~U4 與底吹風口的位置T1 ~T4 的正上方之浴面的位置S1 ~S4 成為一致。從而，在本實驗中，在No.1~No.28之全部的實驗中，線段TS與線段TU所形成的角度α在相同的實驗No.內的全部組合中都是設為相同的。另一方面，在基礎條件的實驗(No.29)中，關於爐底的4個底吹風口，α是零散不同的。
(1)表1的No.1~7 除了藉由調整火點的中心U來變更圖1A所示的線段TS與線段TU所形成的角度α(deg)以外，以上述之基本條件來調查α的變化所造成的影響，結果，在0°≦α≦6°的情況下，處理後熔融生鐵中[P]會成為在0.015質量%以下，且因噴渣造成之爐口附近的裸金屬附著量較少。
如上所述，由於藉由底吹氣體所生成的羽流狀區域是以單側12°來擴展，因此角度α為6°以下的情況是意味著頂吹噴射衝撞羽流狀區域的中央附近。可認為是，在此條件下，由於吹入至密度較低且比周圍的熔融生鐵浴更激烈地攪拌混合的羽流狀區域之頂吹混合粉體，可深入地侵入且被激烈地攪拌混合，因此混合粉中的CaO的脫磷利用效率會提升相當多，且處理後的熔融生鐵中[P]會降低至極低濃度。又，可認為是，由於頂吹噴射的動能會在羽流狀區域內有效率地被消耗掉，因此噴渣會減少。如以上，在0°≦α≦6°的情況下，即會滿足以下之式(1)。亦即，可確認在滿足式(1)的情況下，即能夠得到本發明的效果。 線段SU的長度≦L0 tan6°(L0 ：浴深) …(1)
另一方面，若α超過6，亦即，若線段SU的長度＞L0 tan6°時，則處理後熔融生鐵中[P]會超過0.015質量%。可認為是，這是因為頂吹的混合粉無法深入地侵入至熔融生鐵浴中，而無法享受到羽流狀區域內之強力的攪拌、混合效果。
在此，在線段SU的長度＞L0 tan6°的情況下，火點的位置為不適當的位置，可認為有下述2種情況：只要在上下方向上調整頂吹噴槍，就能使線段SU的長度成為最小的噴嘴與底吹風口之各組合全部成為線段SU的長度≦L0 tan6°，以及即使變更噴槍高度H0 ，線段SU的長度成為最小的噴嘴與底吹風口之各組合全部仍無法成為線段SU的長度≦L0 tan6°。
在本實施形態的脫磷處理裝置中，若將火點的中心U調整至目標的位置，在目標的位置中，線段SU的長度成為最小的噴嘴與底吹風口之各組合全部可滿足式(1)的條件。從而，使用本實施形態的脫磷處理裝置來進行脫磷處理時，在噴槍高度H0 不適當且火點的中心U不是在目標的位置之情況下，會有符合於前者情況的可能性。另一方面，符合於後者的情況是指例如雖然火點的中心U形成為同心圓狀，但底吹風口的位置為不規則的情況。由於在像這樣的情況下，即使調整噴槍高度H0 ，在線段SU的長度成為最小的噴嘴與底吹風口的各組合當中，至少有其中1組不滿足式(1)的條件，因此不論如何變更操作條件也無法得到本發明的效果。
又，在線段SU的長度＞L0 tan6°的情況下，依火點的中心U的位置不同，噴渣造成之爐口附近的裸金屬附著量會有偏差。頂吹噴射對熔融生鐵浴面的衝撞位置(火點的中心U)越接近於頂吹噴槍中心軸與熔融生鐵的交點之位置O，則往鉛直上方飛散的噴渣量會越增加，相反地，火點的中心U離位置O越遠，則往鉛直上方飛散的噴渣量會越減少。
像這樣，由於火點的中心U越接近於位置O，則往鉛直上方飛散的噴渣量越有可能增加，因此線段OS的長度較理想的是均為300mm以上。這是因為若存在線段OS的長度小於300mm的底吹風口時，則頂吹噴射的傾斜角θ會變小，且往鉛直上方的噴渣量會變多。又，頂吹噴槍的噴嘴的傾斜角θ較理想的是皆為25°以下。這是因為若存在有傾斜角θ過大的噴嘴時，則頂吹氧氣噴射造成的二次燃燒會增加，且轉爐爐壁的耐火物損傷會變嚴重。
(2)表1的No.8~12 在這些實驗中，是令處理末期的裝入鹼度為1.3~2.7，在此以外是設為基本條件。再者，在處理前未添加細粒CaO。 實驗的結果，若令處理末期的裝入鹼度小於1.5，則爐渣的脫磷能力會變得過低，無法將處理後熔融生鐵中[P]減低至目標值即0.015質量%以下。 另一方面，若處理末期的裝入鹼度超過2.5，則處理後熔融生鐵中[P]不會降低至0.015質量%以下。可認為是，若在處理末期中將裝入鹼度過度提高，則火點周圍的塊狀爐渣(bulk slag)的流動性會急遽地降低，且因塊狀爐渣造成脫磷反應變得難以進行，因此使得處理後熔融生鐵中[P]變高。 從以上內容，可以確認處理末期的裝入鹼度之適當範圍為1.5~2.5。
(3)表1的No.13~17 在這些實驗中，是令頂吹氧氣流量為0.8~2.7Nm3 /min/t，在此以外是設為基本條件。若將頂吹氧氣流量設為小於1.0Nm3 /min/t，則處理後熔融生鐵中[P]不會降低至0.015質量%以下。這可認為是因為在將吹煉時間設為6~10分鐘的情況下，欲將處理後熔融生鐵中[P]降至極低濃度之0.015質量%以下所必要的氧氣不足。 另一方面，在將頂吹氧氣流量提高至超過2.5Nm3 /min/t的情況下，處理後熔融生鐵中[P]也不會降低至0.015質量%以下。可認為是，在此情況下，將脫磷必要的氧氣量吹送完成的時間，亦即吹煉時間變得過短，使得處理後熔融生鐵中[P]無法降低至目標值之0.015質量%以下。 從以上內容，可以確認頂吹氧氣流量的適當範圍為1.0~2.5Nm3 /min/t。
(4)表1的No.18~23 在這些實驗中，是令底吹N2 流量為0.08~0.7Nm3 /min/t，在此以外是設為基本條件。若令底吹N2 流量為小於0.1Nm3 /min/t時，則處理後熔融生鐵中[P]不會降低至0.015質量%以下。可認為是，由於在此情況下，熔融生鐵中的P的物質移動速度會顯著地降低，因此以6~10分鐘之短時間吹煉，並無法將處理後熔融生鐵中[P]減低至極低濃度之0.015質量%以下。 另一方面，在將底吹N2 流量提高至超過0.6Nm3 /min/t的情況下，處理後熔融生鐵中[P]也不會降低至0.015質量%以下。可認為是，由於在此情況下，熔融生鐵與爐渣過度攪拌混合，而使爐渣中FeO濃度過度地降低，因此無法將處理後熔融生鐵中[P]減低至目標值之0.015質量%以下。 從以上內容，可以確認底吹N2 流量的適當範圍為0.1~0.6Nm3 /min/t。
(5)表1的No.24~28 在這些實驗中，是將頂吹的CaO+Al2 O3 混合粉的組成設為CaO、CaCO3 、及Al2 O3 的3成分之合計質量濃度為95%，且使Al2 O3 濃度變化成(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)為0.03~0.25，在此以外是設為基本條件。若混合粉中的(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)小於0.05，則處理後熔融生鐵中[P]不會降低至目標值之0.015質量%。這可認為是因為混合粉中的CaO部分會在火點熔融，而變得無法充分地被消耗在脫磷反應中。
在火點中，藉由頂吹氧氣，熔融生鐵中的Fe會氧化而生成FeO，且頂吹的粉體會熔融而形成FeO-CaO系熔體。但是，由於FeO會藉由熔融生鐵中[C]而還原，因此上述熔體中的FeO濃度會容易地降低。如此一來，FeO-CaO熔體的熔點會上升，而變得無法保持流動狀態，因此熔體的脫磷利用效率會降低。對此，可認為是，由於若上述熔體包含少量的Al2 O3 ，則熔體的熔點會顯著地降低，因此應可以維持熔融狀態並將脫磷利用效率維持為較高，但是因混合粉中的(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)小於0.05導致熔體的熔點降低效果較小，故無法完全地提升熔體的脫磷效率。
另一方面，在將混合粉中的(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)提高至超過0.20的情況下，處理後熔融生鐵中[P]也不會降低至目標值之0.015質量%。可認為是，由於在此情況下，在火點中生成的上述熔體中CaO的活性量會降低，使得熔體的脫磷能力降低，因此處理後熔融生鐵中[P]不會降低至目標值之0.015質量%。 從上述的結果，可以確認混合粉中的(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)的適當範圍為0.05~0.20。 [實施例]
其次，雖然是根據實施例來進一步說明本發明，但實施例中的條件只是用於確認本發明的實施可能性及效果所採用的一條件例，本發明並不限定於此一條件例。本發明只要不脫離本發明的要旨，而能達成本發明之目的，也能採用各種條件。
(實施例1) 將[C]=4.4質量%，[Si]=0.4質量%，[P]=0.10質量%的熔融生鐵290t裝入至頂底吹轉爐。此時的靜止浴的深度L0 為2000mm。接著，從4個底吹風口以流量0.25Nm3 /min/t將N2 氣體吹入至熔融生鐵中並攪拌，從配置有4個傾斜角17°的噴嘴且噴槍高度H0 設為2800mm的頂吹噴槍，將CaO、CaCO3 、及Al2 O3 的3成分之合計質量濃度為95%，且(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)為0.10，最大粒徑為0.15mm的混合粉，和2.0Nm3 /min/t的氧氣一起吹送，令處理末期的裝入鹼度為1.8。
頂吹噴槍的中心軸與熔融生鐵浴面的交點O，及從底吹風口的位置T向鉛直上方拉的線與熔融生鐵浴面的交點之位置S的距離(線段OS的長度)，是設為在所有的底吹風口中都共通的860mm。在此情況下，頂吹氧氣+混合粉的噴射的中心軸與熔融生鐵浴面的交點之位置(火點的中心)U，及從底吹風口的位置T向鉛直上方拉的線與熔融生鐵浴面的交點之位置S，在所有的火點都幾乎為一致。亦即，線段TS與線段TU所形成的角度α都幾乎為0°。 以吹煉時間7分鐘來進行脫磷的結果，吹煉末期溫度為1342℃，且處理後熔融生鐵中[C]為3.4質量%，[P]為0.006質量%。幾乎沒有爐口附近的裸金屬附著。
(比較例1) 將[C]=4.4質量%，[Si]=0.4質量%，[P]=0.10質量%的熔融生鐵290t裝入至頂底吹轉爐。此時的靜止浴的深度L0 為2000mm。從4個底吹風口以流量0.25Nm3 /min/t將N2 氣體吹入至熔融生鐵中並攪拌，從配置有4個傾斜角12°的噴嘴且噴槍高度H0 設為2700mm的頂吹噴槍，將CaO、CaCO3 、及Al2 O3 的3成分之合計質量濃度為95%，且(Al2 O3 質量)/(CaO質量+CaCO3 質量×0.56)為0.10，最大粒徑為0.15mm的混合粉，和2.0Nm3 /min/t的氧氣一起吹送，令處理末期的裝入鹼度為1.8。
頂吹噴槍的中心軸與熔融生鐵浴面的交點O，及從底吹風口的位置T向鉛直上方拉的線與熔融生鐵浴面的交點之位置S的距離(線段OS的長度)，是設為在所有的底吹風口中都共通的860mm。在此情況下，頂吹氧氣+混合粉的噴射的中心軸與熔融生鐵浴面的交點之位置(火點的中心)U，及從底吹風口的位置T向鉛直上方拉的線與熔融生鐵浴面的交點之位置S都不一致，線段TS與線段TU所形成的角度α最大約為8°，線段SU的長度比L0 tan6°更大。 以吹煉時間7分鐘來進行脫磷的結果，吹煉末期溫度為1345℃，且處理後熔融生鐵中[C]為3.4質量%，[P]為0.017質量%。再者，爐口附近的裸金屬附著相當多。 產業上之可利用性
由於根據本發明，可提供一種可一邊抑制噴渣一邊以低成本且高效率的方式來熔製極低磷熔融生鐵的脫磷處理裝置及使用其之熔融生鐵的脫磷方法，因此工業上的價值很大。
H0‧‧‧噴槍高度
L0‧‧‧浴深
O‧‧‧頂吹噴槍的中心軸與熔融生鐵浴面的交點
S、S1~S4‧‧‧底吹風口的位置的正上方之浴面的位置
T、T1~T4‧‧‧底吹風口的位置
U、U1~U4‧‧‧火點的中心
α‧‧‧角度
θ‧‧‧傾斜角
圖1A是用於說明在實施形態中底吹風口的位置之圖。 圖1B是用於說明在實施形態中底吹風口的位置之圖。 圖2是顯示從頂吹噴槍的軸方向來看之複數個火點的位置及複數個底吹風口的位置之圖。

Claims (9)

  1. 一種脫磷處理裝置，是進行熔融生鐵的脫磷處理之脫磷處理裝置，其特徵在於：具備有：轉爐；頂吹噴槍，將粉體脫磷劑及氧氣吹入至前述轉爐；氧氣供給裝置，將前述氧氣供給至前述頂吹噴槍；及粉體供給裝置，將前述粉體脫磷劑供給至前述頂吹噴槍，前述頂吹噴槍的下端面配置有複數個噴嘴，該等噴嘴是噴出前述粉體脫磷劑及前述氧氣，前述轉爐的爐底配置有和前述噴嘴相同數量的底吹風口，前述噴嘴及前述底吹風口是配置成：在前述轉爐中裝入有浴深L0的熔融生鐵之狀態下，位置U與位置S的距離(線段SU的長度)成為最小的噴嘴及底吹風口的各組合，全部具有滿足以下之式(1)的條件之前述頂吹噴槍的高度，其中該位置U是從前述噴嘴噴出的頂吹噴射的中心軸與前述熔融生鐵的浴面的交點之位置，該位置S是從前述底吹風口的位置向鉛直上方拉的直線與前述熔融生鐵的浴面的交點之位置，線段SU的長度≦L0‧tan6°…(1)。
  2. 如請求項1之脫磷處理裝置，其中前述粉體脫磷劑是以CaO源為主體的粉體與以Al2O3源為主體的粉體之混合粉，且是CaO、CaCO3、及Al2O3的3成分之合計質量濃度為90%以上，且(Al2O3質量)/(CaO質量+CaCO3質量×0.56)為0.05~0.20的混合粉。
  3. 如請求項1或2之脫磷處理裝置，其中前述複數個噴嘴是相對於前述頂吹噴槍的中心軸而配置成同心圓狀，在全部的噴嘴中，前述頂吹噴槍的中心軸與前述噴嘴的中心軸之間的傾斜角θ都是相同的。
  4. 如請求項1或2之脫磷處理裝置，其中在將前述頂吹噴槍的中心軸與熔融生鐵的交點之位置設為O的情況下，線段OS的長度為300mm以上，且前述頂吹噴槍的中心軸與前述噴嘴的中心軸之間的傾斜角θ為25°以下。
  5. 如請求項3之脫磷處理裝置，其中在將前述頂吹噴槍的中心軸與熔融生鐵的交點之位置設為O的情況下，線段OS的長度為300mm以上，且前述頂吹噴槍的中心軸與前述噴嘴的中心軸之間的傾斜角θ為25°以下。
  6. 一種熔融生鐵的脫磷方法，是使用請求項1或2之脫磷處理裝置的熔融生鐵的脫磷方法，將熔融生鐵保持於前述轉爐內，從前述底吹風口以流量0.1~0.6Nm3/min/t將N2氣體吹入至熔融生鐵中並攪拌，前述線段SU的長度成為最小的噴嘴及底吹風口的各組合，全部將前述頂吹噴槍的高度調整成滿足前述式(1)的條件，並從前述頂吹噴槍將前述粉體脫磷劑和1.0~2.5Nm3/min/t的前述氧氣一起吹向前述熔融生鐵，以令處理末期的裝入鹼度為1.5~2.5。
  7. 一種熔融生鐵的脫磷方法，是使用請求項3之脫磷處理裝置的熔融生鐵的脫磷方法，將熔融生鐵保持於前述轉爐內，從前述底吹風口以流量0.1~0.6Nm3/min/t將N2氣體吹入至熔融生鐵中並攪拌，前述線段SU的長度成為最小的噴嘴及底吹風口的各組合，全部將前述頂吹噴槍的高度調整成滿足前述式(1)的條件，並從前述頂吹噴槍將前述粉體脫磷劑和1.0~2.5Nm3/min/t的前述氧氣一起吹向前述熔融生鐵，以令處理末期的裝入鹼度為1.5~2.5。
  8. 一種熔融生鐵的脫磷方法，是使用請求項4之脫磷處理裝置的熔融生鐵的脫磷方法，將熔融生鐵保持於前述轉爐內，從前述底吹風口以流量0.1~0.6Nm3/min/t將N2氣體吹入至熔融生鐵中並攪拌，前述線段SU的長度成為最小的噴嘴及底吹風口的各組合，全部將前述頂吹噴槍的高度調整成滿足前述式(1)的條件，並從前述頂吹噴槍將前述粉體脫磷劑和1.0~2.5Nm3/min/t的前述氧氣一起吹向前述熔融生鐵，以令處理末期的裝入鹼度為1.5~2.5。
  9. 一種熔融生鐵的脫磷方法，是使用請求項5之脫磷處理裝置的熔融生鐵的脫磷方法，將熔融生鐵保持於前述轉爐內，從前述底吹風口以流量0.1~0.6Nm3/min/t將N2氣體吹入至熔融生鐵中並攪拌，前述線段SU的長度成為最小的噴嘴及底吹風口的各組合，全部將前述頂吹噴槍的高度調整成滿足前述式(1)的條件，並從前述頂吹噴槍將前述粉體脫磷劑和1.0~2.5Nm3/min/t的前述氧氣一起吹向前述熔融生鐵，以令處理末期的裝入鹼度為1.5~2.5。
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