JP3766577B2 - How to remove hot metal - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶銑の脱りん方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上底吹き転炉方式での溶銑予備処理ではスラグの塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ）を１．２〜２．０程度とし、脱りん後のスラグ中（％Ｔ−Ｆｅ）を確保することで脱りん処理を実施している。ここで塩基度調整用に添加する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、スラグ滓化剤としてＣａＦ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の低融点物質が使用されている。しかしＣａＦ₂ は高価であり製造コストの増大を招くこと、および最近環境意識の高まりの中で製鋼スラグ中に含まれるフッ素の水および土壌への溶出が問題とされており、フッ素を含む物質を使用しない精錬プロセスの構築が必要である。このため特開平８−１５７９２１では、（％ＣａＯ／％ＳｉＯ₂ ）＝１．２〜２．０、かつ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）＝２〜１６％、（Ｔ−Ｆｅ）＝７〜３０％に制御し、Ａｌ₂ Ｏ₃ 源として鋼の連続鋳造滓および／または造塊滓を用いる溶銑の脱りん方法を提案しているが、鋼の連続鋳造滓および／または造塊滓を用いて（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）＝２〜１６％を確保した場合、上吹き酸素と溶銑中［Ｃ］の反応で生成したＣＯガスにより溶融スラグのフォーミングが激しくなり、炉口よりスラグがあふれ安定操業阻害をもたらすばかりか、スラグ中に含まれる鉄分のロスが増大する等の課題がある。また（％Ｔ−Ｆｅ）の確保には一般的に酸化鉄が用いられるが、次工程の転炉精錬にて熱量が不足すると予測される場合には、溶銑予備処理において酸化鉄の添加量を減少せざるをえず、その結果（％Ｔ−Ｆｅ）が確保できず脱りん効率が低下するという課題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、効率的な溶銑の脱りん方法を提供することを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は（１）上底吹き転炉方式の予備処理炉に溶銑を装入し、ＣａＯを添加しつつ、酸素を上吹きして脱珪・脱りん処理を連続して実施する方法において、 脱珪処理終了後、脱りん処理後半に、底吹き攪拌動力を低下するとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）の低下を組み合わせることで、ＣａＦ₂ 等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させることを特徴とする溶銑の脱りん方法であり、（２）脱珪処理終了後、脱りん処理後半に、下記[1] 式にて定義される底吹き攪拌動力εを３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、下記[2] 、[3] 式にて定義される上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせることで、ＣａＦ₂ 等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させることを特徴とする溶銑の脱りん方法であり、
【数１】
ε＝(0.0062QgT／Wm）×｛Ln(1＋Ｈ₀ ／1.54）＋（１−Tg／T)｝・・・・[1]
ここでＱｇ；吹込みガス量（Ｎｌ/ ｍｉｎ） Ｔ ；溶銑温度（Ｋ）
Ｗｍ；溶銑重量（ｔ） Ｈ₀ ；吹込み深さ（ｍ）
Ｔｇ；吹込み前のガス温度（Ｋ） である。
【数２】
L=Lh exp（−β・ h ／Lh） ・・・・・[2]
【数３】
Lh＝α(FO₂／(n ・ d/k)^2/3 ・・・・・[3]
ここで ｈ；ランス−湯面間隔 Ｌｈ；ｈ=0の時のＬ(mm)
FO₂；酸素流量（Nm³/Hr） n ；ノズル孔数
ｄ；ノズルのスロート径(mm) ｋ；補正係数
α、 β；定数
（３）脱珪外酸素原単位が３．０Nm³/t 以降に、底吹き攪拌動力を３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせることで、ＣａＦ₂ 等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させることを特徴とする溶銑の脱りん方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
溶銑の脱りん反応についてはＣａＯと溶銑の界面での反応が主となり、（１）溶銑中のりんの物質移動の促進、（２）ＣａＯの滓化促進、（３）スラグ・溶銑界面におけるりんの酸化反応促進が重要なポイントである。ここで上記（１）については攪拌動力の最適化、（２）については滓化促進物質の添加、（３）については高酸素ポテンシャルを指向すれば良い。しかし上述してきたように、滓化促進物質を添加することなくかつあらゆる操業条件においても酸素ポテンシャルを維持する効率的な脱りんプロセスは未だ構築されていないのが現状である。
【０００６】
このため、本発明者は上述課題を克服する操業条件として、請求項に示す攪拌動力および上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比を組み合わせることを考案し研究を進めた。その結果、脱りん処理末期に、底吹き攪拌動力εを３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせれば、溶銑予備処理において酸化鉄の添加量が減少した場合においても（％Ｔ−Ｆｅ）が確保可能となり、ＣａＦ₂ 等の滓化剤を添加することなく脱りん反応が向上することを見出したものである。
【０００７】
ここで上述のように条件を規定した理由を述べる。脱りん処理前半期に攪拌動力を３．１〜１０．０ｋＷ／ｔに規定した理由は、３．１ｋＷ／ｔ未満であれば溶銑中のりんの物質移動が不足し脱りん効率の低下および処理時間の大幅な延長を招くためであり、１０．０ｋＷ／ｔを越える攪拌動力では、生成したＦｅＯの還元が促進されＣａＯ系フラックスの滓化不良による脱りん効率の低下および溶銑の飛散が激しく歩留が低下するためである。
【０００８】
次に脱りん処理後半に底吹き攪拌動力を１．２〜３．０ｋＷ／ｔ、（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下に規定した理由は、脱りん末期に酸素ポテンシャルを急激に高めてやると脱りん効率が向上するためである。このため攪拌動力を更に低下させ（ＦｅＯ）の還元を抑制するとともに、Ｌ／Ｌ０を低下させることで、酸化鉄の添加量が減少し（％Ｔ−Ｆｅ）が確保できない場合でも、（ＦｅＯ）の生成を促進させるものである。ここで脱珪処理終了後より上記処理パターンで操業を行った場合でも、処理後りん濃度はほぼ同等となるが処理時間の大幅な延長および（％Ｔ−Ｆｅ）の大幅な上昇による歩留りロス等をもたらし好ましくない。
【０００９】
なお脱珪脱りんに要する時間は、溶銑成分、上吹き酸素用ランス構造、目標りん濃度により若干異なってくるが１０分程度が目安であり、脱りん処理後半とは処理終了３分前程度と考えればよい。
このようにすれば、滓化促進物質を添加することなくかつあらゆる操業条件においても酸素ポテンシャルが維持可能な効率的な溶銑脱りん方法を得ることができる。
【００１０】
【実施例】
本発明による操業例を挙げる。表１は攪拌動力およびＬ／Ｌ０を種々変化させた操業例、表２はその時の処理時間・成分結果である。
まず従来法では、Ｓｉ＝０．３４％含有の２５０ｔの溶銑と４５ｔのスクラップを予備処理炉に装入し、ＣａＯを１３ｋｇ／ｔ添加しつつ酸素を上吹きして脱珪脱りん処理を行った。この時、熱源が不足することが予想されたため、酸化鉄の添加量を２ｋｇ／ｔとした。攪拌動力およびＬ／Ｌ０は表１に示す操業例とした。従来法では脱りん末期の攪拌動力およびＬ／Ｌ０の変更がなく、またＣａＦ₂ の添加もないためＣａＯの滓化が不充分となり、処理後のりん濃度が０．０３３％と目標レベルまで下げる事は困難であった。
【００１１】
次に本発明法では、Ｓｉ＝０．３２％含有の２４７ｔの溶銑と４８ｔのスクラップを予備処理炉に装入し、ＣａＯを１２ｋｇ／ｔ添加しつつ酸素を上吹きして脱珪脱りん処理を行った。この時、熱源が不足することが予想されたため、酸化鉄の添加量を１ｋｇ／ｔとした。本発明ではＣａＦ₂ の添加がないにも関わらず、脱りん処理終了３分前に攪拌動力を２．２ｋＷ／ｔ、およびＬ／Ｌ０を０．０１５まで低下させることで、ＣａＯの滓化が十分に進み処理後のりん濃度は０．０１７％と目標レベルまで下げることが可能となった。
【００１２】
比較例１は、従来法とほぼ同様の溶銑条件、原料投入量にて操業を行った例であるが、脱りん初期に攪拌動力およびＬ／Ｌ０を下げ、脱りん処理終了３分前の末期に上げたパターンでは、処理後のりん濃度は０．０２８％と目標りんレベルまで下がらなかった。これは脱りん末期にＦｅＯが減少することに起因する復りんによるものと考えられる。
比較例２は、本発明法とほぼ同様の溶銑条件、原料投入量にて操業を行った例であるが、脱りん初期から攪拌動力およびＬ／Ｌ０を下げたパターンであり、処理後のりん濃度は０．０１７％と目標りんレベルまで下げることは可能であったが、攪拌動力低下によるりんの物質移動が不充分であり処理時間の大幅な延長をもたらし、次工程以降の処理工程に影響を及ぼした。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【表２】

【００１５】
【発明の効果】
本発明により、高効率な溶銑の脱りんを行うことが可能となった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot metal dephosphorization method.
[0002]
[Prior art]
In hot metal pretreatment with raised bottom blown converter type and basicity of slag (% CaO) / (% SiO 2) approximately 1.2 to 2.0, in the slag after the dephosphorization of (% T-Fe) The dephosphorization process is carried out by ensuring. Here, since CaO added for adjusting the basicity has a disadvantage that it has a high melting point and lacks hatchability, a low melting point material such as CaF ₂ or Al ₂ O ₃ is used as a slag fading agent. However, CaF ₂ is expensive and causes an increase in production cost, and in recent years, environmental consciousness has raised the problem of elution of fluorine contained in steelmaking slag into water and soil. It is necessary to construct a refining process that is not used. For this reason JP 8-157921, (% CaO /% SiO 2) = 1.2~2.0, and _{(Al 2 O 3) = 2~16} %, the (T-Fe) = 7~30% A hot metal dephosphorization method using a continuous cast iron and / or agglomerated steel as a source of Al ₂ O ₃ is proposed, but using a continuous cast iron and / or agglomerated steel (Al _{When 2} O ₃ ) = 2 to 16% is secured, the formation of molten slag becomes intense due to the CO gas generated by the reaction between the top blown oxygen and the hot metal [C], and the slag overflows from the furnace port, causing a stable operation hindrance. In addition, there are problems such as increased loss of iron contained in the slag. In addition, iron oxide is generally used to secure (% T-Fe). However, if it is predicted that the amount of heat will be insufficient in the converter refining in the next step, the amount of iron oxide added in the hot metal pretreatment is reduced. As a result, there is a problem that the dephosphorization efficiency is lowered because the result (% T-Fe) cannot be secured.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide an efficient hot metal dephosphorization method.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is (1) a method of continuously carrying out desiliconization / dephosphorization treatment by charging molten iron into a pretreatment furnace of an upper bottom blowing converter system and adding oxygen to CaO while blowing up oxygen. After the desiliconization process, in the latter half of the dephosphorization process, the bottom blowing stirring power is reduced, and the ratio of the hot metal dent depth (L) to the static hot metal depth (L0) (L / L0) This is a hot metal dephosphorization method characterized in that the dephosphorization reaction is improved without adding a sooting agent such as CaF ₂ by combining the lowering of (2) after the desiliconization treatment is completed. In the latter half, the bottom blowing stirring power ε defined by the following formula [1] is reduced from 3.1 to 10.0 kW / t to 1.2 to 3.0 kW / t, and the following [2], [3 ] The hot metal dent depth (L) defined by the above formula and the static hot metal depth (L0) By combining the method of reducing the ratio of the (L / L0) to 0.02 or less, in dephosphorization method hot metal, characterized in that to improve the dephosphorization reaction without the addition of a slag agent such as CaF ₂ Yes,
[Expression 1]
ε = (0.0062QgT / Wm) × {Ln (1 + H ₀ /1.54)+(1-Tg/T)}... [1]
Where Qg; amount of injected gas (Nl / min) T; hot metal temperature (K)
Wm; hot metal weight (t) H ₀ ; blowing depth (m)
Tg: Gas temperature (K) before blowing.
[Expression 2]
L = Lh exp (−β · h / Lh) ・ ・ ・ ・ ・ [2]
[Equation 3]
Lh = α (FO ₂ / (n · d / k) ^2/3 ... [3]
Here, h: Lance-water surface interval Lh; L (mm) when h = 0
FO ₂ ; Oxygen flow rate (Nm ³ / Hr) n; Nozzle hole number d; Nozzle throat diameter (mm) k; Correction coefficients α and β; Constant (3) Desiliconized oxygen source unit is 3.0 Nm ³ / t Thereafter, the bottom blowing stirring power is reduced from 3.1 to 10.0 kW / t to 1.2 to 3.0 kW / t, the hot metal dent depth (L) by the top blowing oxygen jet, and the stationary hot metal depth By combining the methods for reducing the ratio (L / L0) to 0.02 or less, the dephosphorization reaction can be improved without adding a sooting agent such as CaF ₂ . Dephosphorization method.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The hot metal dephosphorization reaction is mainly performed at the interface between CaO and hot metal, (1) promotion of phosphorus mass transfer in hot metal, (2) promotion of hatching of CaO, and (3) phosphorus at the slag / hot metal interface. The promotion of oxidation reaction is an important point. Here, optimization of the stirring power may be directed to (1) above, addition of a hatching promoting substance may be directed to (2), and high oxygen potential may be directed to (3). However, as described above, the present situation is that an efficient dephosphorization process that maintains the oxygen potential without adding a hatching promoting substance and under any operating conditions has not yet been established.
[0006]
For this reason, the present inventor combines the ratio of the hot metal dent depth (L) and the stationary hot metal depth (L0) with the stirring power and the top blown oxygen jet shown in the claims as the operating conditions to overcome the above-mentioned problems. Devised and researched. As a result, at the end of the dephosphorization treatment, the bottom blowing stirring power ε is reduced from 3.1 to 10.0 kW / t to 1.2 to 3.0 kW / t, and the depth of the hot metal dent by the top blowing oxygen jet ( L) and the method of reducing the ratio (L / L0) of the hot metal depth (L0) to 0.02 or less, even when the amount of iron oxide added is reduced in the hot metal pretreatment (% T -Fe) can be secured, and it has been found that the dephosphorization reaction is improved without adding a sooting agent such as CaF ₂ .
[0007]
Here, the reason for defining the conditions as described above will be described. The reason for setting the stirring power to 3.1 to 10.0 kW / t in the first half of the dephosphorization treatment is that if it is less than 3.1 kW / t, the mass transfer of phosphorus in the hot metal is insufficient and the dephosphorization efficiency is reduced and the treatment is performed. This is to cause a significant increase in time. When the stirring power exceeds 10.0 kW / t, the reduction of the generated FeO is promoted, and the dephosphorization efficiency decreases due to poor hatching of the CaO flux and the molten metal is scattered rapidly. This is because the yield decreases.
[0008]
Next, the reason why the bottom blowing stirring power is regulated to 1.2 to 3.0 kW / t and (L / L0) to 0.02 or less in the latter half of the dephosphorization process is that the oxygen potential is rapidly increased at the end of dephosphorization. This is because the dephosphorization efficiency is improved. For this reason, even when the stirring power is further reduced to suppress the reduction of (FeO) and L / L0 is reduced, the amount of iron oxide added decreases (% T-Fe) even when (% T-Fe) cannot be ensured (FeO) It promotes the generation of. Here, even when the operation is performed with the above processing pattern after the desiliconization processing is completed, the post-treatment phosphorus concentration is almost the same, but the processing time is significantly extended and the yield loss due to a significant increase in (% T-Fe), etc. Which is undesirable.
[0009]
The time required for desiliconization and dephosphorization varies slightly depending on the hot metal composition, the top blown oxygen lance structure, and the target phosphorus concentration, but is approximately 10 minutes. The latter half of the dephosphorization treatment is about 3 minutes before the end of the treatment. Think about it.
In this way, it is possible to obtain an efficient hot metal dephosphorization method that can maintain the oxygen potential without adding a hatching promoting substance and under any operating conditions.
[0010]
【Example】
Examples of operations according to the present invention will be given. Table 1 shows an example of operation in which the stirring power and L / L0 were variously changed, and Table 2 shows the processing time and component results at that time.
First, in the conventional method, 250 ton of hot metal containing Si = 0.34% and 45 ton of scrap are charged into a pretreatment furnace, and degassing and dephosphorization treatment is performed by blowing oxygen upward while adding 13 kg / t of CaO. It was. At this time, since the heat source was expected to be insufficient, the amount of iron oxide added was set at 2 kg / t. Stirring power and L / L0 were the operation examples shown in Table 1. In the conventional method, the stirring power and L / L0 at the end of dephosphorization are not changed, and CaF ₂ is not added, so that the hatching of CaO is insufficient, and the phosphorus concentration after treatment is lowered to the target level of 0.033%. Things were difficult.
[0011]
Next, according to the method of the present invention, 247 t of hot metal containing Si = 0.32% and 48 t of scrap are charged into a pretreatment furnace, and oxygen is blown up while adding 12 kg / t of CaO to desiliconize and dephosphorize. Went. At this time, since the heat source was expected to be insufficient, the amount of iron oxide added was set to 1 kg / t. In the present invention, despite the absence of CaF ₂ addition, the stirring power was reduced to 2.2 kW / t and L / L0 to 0.015 3 minutes before the completion of the dephosphorization treatment, so that the hatching of CaO was achieved. After sufficiently proceeding, the phosphorus concentration after treatment can be lowered to the target level of 0.017%.
[0012]
Comparative Example 1 is an example in which the operation was carried out under substantially the same hot metal conditions and raw material input as in the conventional method, but the stirring power and L / L0 were lowered at the initial stage of dephosphorization, and the final stage 3 minutes before the end of the dephosphorization process. In the pattern raised to 1, the phosphorus concentration after treatment was 0.028%, which was not lowered to the target phosphorus level. This is considered to be due to the recovery of phosphorus due to the decrease in FeO at the end of dephosphorization.
Comparative Example 2 is an example in which the operation was performed under the same hot metal conditions and raw material input amount as in the method of the present invention. In this example, the stirring power and L / L0 were reduced from the initial stage of dephosphorization. Although the concentration was 0.017% and could be lowered to the target phosphorus level, the mass transfer of phosphorus due to a decrease in the stirring power was insufficient, resulting in a significant increase in processing time and affecting the subsequent processing steps. Was exerted.
[0013]
[Table 1]

[0014]
[Table 2]

[0015]
【The invention's effect】
The present invention has made it possible to perform hot phosphorus dephosphorization with high efficiency.

Claims (2)

上底吹き転炉方式の予備処理炉に溶銑を装入し、ＣａＯを添加しつつ、酸素を上吹きして脱珪・脱りん処理を連続して実施する方法において、脱珪処理終了後、脱りん処理後半に底吹き攪拌動力を３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせることで、ＣａＦ_２等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させることを特徴とする溶銑の脱りん方法。In a method in which hot metal is charged into a top-bottom blowing converter pretreatment furnace and CaO is added, oxygen is blown up and desiliconization / dephosphorization processing is continuously performed. In the latter half of the dephosphorization process, the bottom blowing stirring power is reduced from 3.1 to 10.0 kW / t to 1.2 to 3.0 kW / t, and the hot metal dent depth (L) due to the top blowing oxygen jet and static By combining a method of reducing the hot metal depth (L0) ratio (L / L0) to 0.02 or less, the dephosphorization reaction is improved without adding a sooting agent such as CaF _2. Dephosphorization method of hot metal. 上底吹き転炉方式の予備処理炉に溶銑を装入し、ＣａＯを添加しつつ、酸素を上吹きして脱珪・脱りん処理を連続して実施する方法において、脱珪外酸素原単位が３．０ Nm ^３ /t 以降に、底吹き攪拌動力を３．１〜１０．０ｋＷ／ｔから１．２〜３．０ｋＷ／ｔに低下させるとともに、上吹き酸素ジェットによる溶銑の凹み深さ（Ｌ）と、静止溶銑深さ（Ｌ０）の比（Ｌ／Ｌ０）を０．０２以下まで低下させる方法を組み合わせることで、ＣａＦ_２等の滓化剤を添加することなく脱りん反応を向上させることを特徴とする溶銑の脱りん方法。It was charged with the upper bottom blowing hot metal to pretreatment furnace of the converter type, while adding CaO, in a method carried out continuously top-blown to desiliconization, dephosphorization process oxygen, de珪外oxygen consumption rate After 3.0 Nm ³ / t , the bottom blowing stirring power is reduced from 3.1 to 10.0 kW / t to 1.2 to 3.0 kW / t, and the depth of the hot metal dent by the top blowing oxygen jet (L) and a method of reducing the ratio (L / L0) of the hot metal depth (L0) to 0.02 or less, thereby improving the dephosphorization reaction without adding a caustic agent such as CaF ₂ A dephosphorization method for hot metal, characterized in that