JP4419594B2

JP4419594B2 - 溶銑の精錬方法

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Publication number: JP4419594B2
Application number: JP2004036428A
Authority: JP
Inventors: 章敏松井; 英寿松野; 良輝菊地
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: JP2005226127A

Description

本発明は、溶銑の浴面に酸素ガスを吹き付けて行う溶銑の精錬方法に関し、詳しくは、精錬中の溶銑の上に浮遊するスラグ中の鉄酸化物濃度のトータル鉄濃度換算を所定の範囲に制御することが可能な精錬方法に関するものである。

高炉から出銑される溶銑は、珪素、硫黄、燐、バナジウムなどの不純物を含んでおり、近年、これらの不純物を或る程度除去した後、この溶銑を転炉に装入して転炉で脱炭精錬を実施する製鋼方法が発展してきた。この場合、溶銑中の珪素、燐及びバナジウムの除去方法としては、酸素ガス及び固体の酸化鉄などの酸素源を溶銑に供給し、これらの不純物を酸化させて除去する方法が行われている。

このような、溶銑中の不純物を酸化させて除去する処理工程において、溶銑中の不純物を効率的に酸化させるためには、スラグ中の酸素ポテンシャルを高めること、即ち、スラグ中のＦｅＯなどの鉄酸化物濃度を高めることが非常に重要となる。しかしながら、溶銑中には多量の炭素が含有されており、スラグ中の鉄酸化物は下記の（１）式によって還元されてしまうために、溶銑の上に浮遊するスラグ中の酸化鉄濃度を高めることは極めて困難である。

例えば、特許文献１には、溶銑の脱燐処理において、酸素ガスを上吹きし、スラグ組成を、鉄酸化物濃度が、トータル鉄（以下「T.Fe」と記す）濃度換算で３０mass％以上、Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度が２〜１６mass％、ＳｉＯ₂ 濃度が１２mass％以下となるように制御することにより、弗化物や塩化物を用いずに脱燐する方法が提案されている。尚、T.Feとはスラグ中の全ての鉄酸化物（ＦｅＯやＦｅ₂ Ｏ₃ など）の鉄分の合計値である。

しかしながら、特許文献１では、スラグ中のT.Fe濃度を３０mass％以上に高める方法については特に明示しておらず、実施例において、鉄鉱石、ミルスケールなどの酸化鉄含有物をＦｅ₂ Ｏ₃ に換算して５５〜８５mass％になるように、フラックス中に配合するのがよいという記述があるのみである。

このような固体の酸素源を大量に用いたスラグの酸素ポテンシャルの制御方法は、溶銑温度が低下するため、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕の不足などの問題を誘発する。更に、フラックス中に固体酸素源を配合しても、それらが脱珪や脱燐などの目的とする反応に有効に活用される保証はなく、溶銑中の炭素と反応する可能性がある。溶銑の予備処理の段階で溶銑中の炭素濃度を低下させると、次工程の転炉での脱炭精錬の際にＭｎ鉱石やスクラップなどを溶解するための熱余裕が不足してしまう。また、スラグ中のT.Fe濃度を必要以上に高めると、スラグの流動性が高まり、結果としてスラグのフォーミングなどの操業阻害を引き起こす恐れもある。

このように、スラグ中のT.Fe濃度の制御方法については、有効な方法が提案されておらず、様々な問題を抱えていた。
特開平１１−２６９５２２号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、溶銑の浴面に酸素ガスを吹き付けて行う溶銑の精錬において、鉄鉱石などの固体酸素源を使用しなくても、スラグ中のT.Fe濃度を、脱燐反応、脱珪反応、脱バナジウム反応などに最適な範囲に、迅速に調整することができる精錬方法を提供することである。

本発明者等は、上記課題を解決すべく、上吹きランスを備えた精錬設備を用い、上吹きランスから酸素ガスを溶銑湯面に吹き付けて脱燐処理或いは脱珪処理を行う際に、酸素ガス供給量、攪拌用ガス流量、スラグ質量などを種々の条件に変更し、スラグ中のT.Fe濃度に及ぼす影響を調査する試験を実施した。以下に、試験結果を説明する。

酸素ガスを溶銑に吹き付けることにより、下記の（２）式によって酸化鉄が生成する。つまり、酸素ガスの供給速度を増加することで、（２）式の反応はより一層進行しやすくなり、スラグ中の酸化鉄濃度、即ちT.Fe濃度が増加し、酸素ポテンシャルが高くなる。

そこで、スラグ中のT.Fe濃度に及ぼす酸素ガスの供給速度の影響について検討した。しかし、撹拌用ガス流量が多すぎる場合には、溶銑とスラグとが攪拌され、前述した（１）式によって溶銑中の炭素がスラグ中の酸化鉄を還元してしまい、スラグ中のT.Fe濃度は上昇しない恐れがある。つまり、スラグ中のT.Fe濃度を効率良く上昇させるには、（２）式の酸化鉄生成反応を効率的に進行させつつ、（１）式の還元反応が進行しないように、上吹き酸素ガスの供給速度（「送酸速度」ともいう）及び攪拌用ガスの流量を適切な範囲に調整する必要がある。

尚、この試験において、上吹き送酸中にスラグを採取し、採取したスラグの分析値からスラグ中のT.Fe濃度の経時変化を調査したところ、スラグ中のT.Fe濃度の挙動は、送酸開始後２〜４分程度経過した時点までに上昇し、その後の送酸吹錬中はほぼ一定になることが分かった。つまり、送酸開始後２〜４分経過するまでの上吹き送酸速度、攪拌用ガス流量などの設定が、スラグ中のT.Fe濃度の制御において非常に重要であることが明らかとなった。

また、更なる試験を繰り返すうちに、上吹き送酸の溶銑への吹き付け方も重要であることが分かった。つまり、上吹き酸素ガスを溶銑浴面に対して強く吹き付ける、所謂ハードブローと呼ばれる送酸方法を行った場合には、前述した（２）式の酸化反応が余り進行せず、下記の（３）式による、溶銑中の炭素の酸化が優先的に発生することが明らかとなった。

（３）式によって溶銑中の炭素が酸化されると、後工程の転炉での脱炭精錬において熱余裕不足を生じ、製鋼コストの増加を招く。従って、（３）式を進行させずに（２）式を進行させるような上吹き送酸方法が必要である。これは、種々の試験から、溶銑の浴深さ（Ｌ₀ ：ｍｍ）に対する、酸素ガス吹錬時の溶銑の浴面に発生する窪み部の深さ（Ｌ：ｍｍ）の比（Ｌ／Ｌ₀ ）を適切な範囲にすることが有効であることが分かった。この窪み部の深さＬ（ｍｍ）は、音波などの反射時間から実測することも可能であるが、下記の（４）式及び（５）式を用いて算出することもできる。但し、（４）式及び（５）式において、ｈは上吹きランス先端と溶銑浴面との距離（ｍｍ）、θは上吹きランスのノズル角度（ｄｅｇ）、ｎは上吹きランスのノズル孔数、ｄは上吹きランスのノズル径（ｍｍ）、Ｗは処理する溶銑質量（ｔ）、Ｆは溶銑トン当たりの上吹きランスからの送酸速度（Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔ）である。

また、更なる試験によって送酸開始後２〜４分経過した時点におけるスラグ中のT.Fe濃度を制御するに当たり、送酸開始後２〜４分経過した時点で存在するスラグの質量を制御することが重要であることも分かった。例えば、精錬用フラックスを送酸開始後２〜４分経過するまでの間に大量に添加すると、諸条件を適正化して酸化鉄の生成量を制御しても、結果として酸化鉄濃度が薄まり、スラグ中のT.Fe濃度の制御が困難となる。一方、送酸開始後２〜４分経過した時点におけるスラグの質量が極端に少ないと、逆にスラグ中のT.Fe濃度が高くなるため、これも制御困難である。また、スラグの質量が極端に少ないと、各種精錬処理に影響を及ぼす可能性もある。このように、スラグ中のT.Fe濃度を制御するためには、スラグの質量についても適正な範囲が存在することが明らかとなった。ここでのスラグの質量とは、精錬用フラックスやスクラップなどの副原料及び溶銑成分から計算される質量である。

以上の結果から、本発明者等は、送酸開始後２〜４分経過した時点におけるスラグ中のT.Fe濃度を１０〜４０mass％に制御するための必要条件を見出すことに成功した。その条件とは、上吹き送酸速度が０．５〜３．０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔ、撹拌用ガス流量が０．０１〜０．３０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔ、窪み部の深さ（Ｌ）と溶銑の浴深さ（Ｌ₀ ）との比（Ｌ／Ｌ₀ ）が０．０３〜０．３０、且つ、送酸開始後２〜４分経過した時点におけるスラグ質量が５〜５０ｋｇ／ｔであることである。この条件を全て満たすことにより、スラグ中のT.Fe濃度を１０〜４０mass％の範囲に制御できることが明らかとなった。

本発明は、上記試験結果に基づいてなされたものであり、本発明に係る溶銑の精錬方法は、精錬用容器内に収容された溶銑の浴面に向けて酸素ガスを上吹きして溶銑を精錬する際に、上吹き酸素ガスの供給速度を０．５〜３．０Ｎｍ ³ ／ｍｉｎ・ｔ、溶銑の攪拌用ガスの流量を０．０１〜０．３０Ｎｍ ³ ／ｍｉｎ・ｔ、酸素ガスの上吹き時に溶銑浴面に形成される窪み部の深さ（Ｌ）と溶銑の浴深さ（Ｌ₀ ）との比（Ｌ／Ｌ₀ ）を０．０３〜０．３０とし、且つ、酸素ガス供給開始後２〜４分経過した時点における精錬用容器内のスラグの質量を５〜５０ｋｇ／ｔとして、酸素ガスの上吹き開始後２〜４分経過した時点における前記スラグのT.Fe濃度を１０〜４０mass％の範囲に制御し、精錬終了までスラグのT.Fe濃度を１０〜４０mass％の範囲に維持することを特徴とするものである。

本発明によれば、溶銑の浴面に酸素ガスを吹き付けて行う溶銑の精錬において、鉄鉱石などの固体酸素源を使用しなくても、スラグ中のT.Fe濃度を１０〜４０mass％の範囲に迅速に制御することができるので、脱珪処理や脱燐処理など溶銑中の不純物元素を酸化して除去する精錬を効率的に行うことが可能となる。また、スラグ中のT.Fe濃度が過剰に高くならないので、スラグのフォーミングなどの操業阻害を引き起こす恐れもなく、且つ、溶銑中の炭素を過剰に低下させることもない、更に、固体酸素源を使用しなくてもよいので、固体酸素源を使用した際の溶銑の温度降下を未然に防ぐことができ、次工程の転炉での脱炭精錬における熱余裕を十分に確保することが可能となるなど、工業上有益な効果がもたらされる。

以下、本発明を溶銑鍋における溶銑の脱燐処理に適用した場合を例とし、添付図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明に係る溶銑の精錬方法を実施する際に用いた脱燐処理設備の１例を示す概略断面図、図２は、図１に示す上吹きランスの概略拡大断面図である。

図１において、高炉（図示せず）から出銑された溶銑２を収容した溶銑鍋５が、台車６に搭載されて脱燐処理設備１に搬入されている。脱燐処理設備１には、上吹きランス７とインジェクションランス８とが設置されており、上吹きランス７及びインジェクションランス８は、溶銑鍋５内を上下移動可能となっている。上吹きランス７からは脱燐剤としての酸素ガスを溶銑２に吹き付けることができる。用いる酸素ガスとしては工業用純酸素であり、窒素ガスなどの不純物を体積％で数％程度含んでいてもよい。

インジェクションランス８は貯蔵タンク９及び貯蔵タンク１０と接続されており、貯蔵タンク９に収容された鉄鉱石など酸化鉄からなる固体酸素源３、並びに、貯蔵タンク１０に収容された脱燐用フラックスとしての生石灰４を、窒素やＡｒガスなどを搬送用ガスとして溶銑２中に吹き込み添加することができる。固体酸素源３は酸素ガスと同様に脱燐剤として機能するものである。但し、固体酸素源３を添加することにより、溶銑２の温度は低下する。生石灰４は脱燐用フラックスであり、脱燐反応により生成された燐酸化物と反応して燐酸化物をスラグ１５中に固定すると共に、生成するスラグ１５の塩基度を調整するためのものである。この場合に、生石灰４に他のフラックスを混合しても、また、生石灰４の替わりに他のフラックスを使用してもよい。尚、貯蔵タンク９内の固体酸素源３及び貯蔵タンク１０内の生石灰４は、それぞれ独立に添加量及び添加時間を制御して吹き込むことができるようになっており、また、インジェクションランス８から窒素ガスやＡｒガスなど不活性ガスのみを吹き込み、溶銑２を攪拌することもできる。

脱燐処理設備１には、更に、ホッパー１１，１２と、原料搬送装置１３と、シュート１４とからなる原料供給設備が設置されており、この原料供給設備を用いて、ホッパー１１内の固体酸素源３及びホッパー１２内の生石灰４を溶銑鍋５内に上置き添加することもできるようになっている。

上吹きランス７は、図２に示すように、円筒状のランス本体１６と、このランス本体１６の下端に溶接などにより接続されたランスノズル１７とで構成されており、ランス本体１６は、外管１８、中管１９、内管２０の同心円状の３種の鋼管、即ち三重管で構成され、銅製のランスノズル１７には、鉛直下向き方向または鉛直斜め下向き方向にノズル２１が設置されている。

外管１８と中管１９との間隙及び中管１９と内管２０との間隙は、上吹きランス７を冷却するための冷却水の流路となっており、また、内管２０の内部はノズル２１への酸素ガスの供給流路となっている。上吹きランス７の上部から内管２０内に供給された酸素ガスは、内管２０を通り、ノズル２１から溶銑２の浴面に向けて噴出される。図２では、ノズル２１が複数個設置されているが、１つだけでもよい。また、図２では、ノズル２１が、その断面が縮小する部分と拡大する部分の２つの円錐体で構成された、所謂ラバールノズルであるが、断面がストレート状のノズルであってもよい。図２に示すノズルの開き角度θをノズル角度と称し、ノズル２１のノズル径（ｄ）とは、横断面が最小の位置における口径のことである。

このような構成の脱燐処理設備１を用いた溶銑２の脱燐処理において、本発明に係る精錬方法を以下のようにして実施する。

インジェクションランス８から攪拌用ガスとして窒素ガスやＡｒガスなどの不活性ガスを吹き込むと共に、脱燐用フラックスとして生石灰４を、シュート１４を介して溶銑２に上置きするか或いはインジェクションランス８を介して溶銑２中に吹き込みながら、溶銑鍋５内に収容された溶銑２に向けて上吹きランス７から酸素ガスを連続的に吹き付け、溶銑２の脱燐処理を開始する。

その際に、上吹きランス７からの酸素ガスの送酸速度を０．５〜３．０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔの範囲内に調整し、インジェクションランス８からの撹拌用ガス流量を０．０１〜０．３０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔの範囲内に調整し、酸素ガスの上吹き時に溶銑浴面に形成される窪み部の深さ（Ｌ）と溶銑２の浴深さ（Ｌ₀ ）との比（Ｌ／Ｌ₀ ）を０．０３〜０．３０の範囲内に調整し、更に、送酸開始後２〜４分経過した時点において生成されるスラグ１５の質量を５〜５０ｋｇ／ｔの範囲内に調整する。

この場合、酸素ガスの送酸速度及び撹拌用ガスの流量の調整は、それぞれ流量計（図示せず）の開度を調整することによって行うことができる。比（Ｌ／Ｌ₀ ）の調整は、溶銑２の浴面を観察しながら、上吹きランス７の先端と溶銑浴面との距離（ｈ）を調整することによって行うことができるが、前述した（４）式及び（５）式を用いて調整することが好ましい。

具体的には、使用している上吹きランス７のノズル孔数（ｎ）、ノズル径（ｄ）、送酸速度（Ｆ）及び処理する溶銑質量（Ｗ）を（４）式に代入してＬ_h を定め、定めたＬ_h 、上吹きランス７のノズル角度（θ）、及び、上吹きランス７の先端と溶銑浴面との距離（ｈ）を（４）式に代入することで、窪み部の深さ（Ｌ）を算出することができる。一方、溶銑質量（Ｗ）と溶銑鍋５の内径とから溶銑２の浴深さ（Ｌ₀ ）を求めることができるので、これらから比（Ｌ／Ｌ₀ ）を算出することができる。（４）式及び（５）式において、オンラインで容易に変更することができる因子は距離（ｈ）であるので、距離（ｈ）を調整することによって比（Ｌ／Ｌ₀ ）を調整する。酸素ガスの送酸速度（Ｆ）を変更することによっても、比（Ｌ／Ｌ₀ ）は変化するので、送酸速度（Ｆ）が０．５〜３．０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔの範囲内であるならば、送酸速度（Ｆ）の調整によって比（Ｌ／Ｌ₀ ）を調整してもよい。また、上吹きランス７を、ノズル２１の形状の異なる上吹きランスに交換し、比（Ｌ／Ｌ₀ ）を調整してもよい。

スラグ１５の質量の調整は、溶銑２中の酸化し易い成分（例えば珪素）からのスラグ発生量、及び、装入したスクラップなどの副原料からのスラグ発生量を考慮し、脱燐用フラックスである生石灰４の添加量を調整することで行うことができる。

尚、用いる溶銑２としてはどのような組成であっても処理することができ、また、溶銑の温度は１２５０〜１４５０℃の範囲であれば問題なくスラグ中のT.Feを制御することができる。更に、酸素源として、酸素ガスのみならず、固体酸素源３も、添加する固体酸素源３の酸素ガス体積換算量が全酸素源の２０％以下の範囲であるならば、スラグ中のT.Fe濃度の制御に不都合を生ずることなく、使用することができる。但し、熱ロスを低減する観点からは、やはり固体酸素源３は使用せず、酸素ガスのみでT.Fe濃度を制御することが好ましい。

このようにして溶銑２を脱燐処理することにより、固体酸素源３を使用しなくても、スラグ中のT.Fe濃度を１０〜４０mass％の範囲に迅速に制御することができるので、脱燐処理を効率的に行うことが可能となる。また、スラグ中のT.Fe濃度が過剰に高くならないので、スラグ１５のフォーミングなどの操業阻害を引き起こす恐れもなく、且つ、溶銑中の炭素を過剰に低下させることもない、更に、固体酸素源３を使用しなくてもよいので、固体酸素源３を使用した際の溶銑２の温度降下を未然に防ぐことができ、次工程の転炉での脱炭精錬における熱余裕を十分に確保することが可能となる。

尚、上記説明は溶銑の脱燐処理の例で説明したが、本発明は、溶銑の脱燐処理に限るものではなく、溶銑の脱珪処理のみならず、精錬用容器内に収容された溶銑に酸素ガスを上吹きして溶銑を酸化精錬する場合に全て適用することができる。また、脱燐処理も上記説明の溶銑鍋に限るものではなく、例えばインジェクションランス８に代わって底吹き羽口を有する溶銑鍋やトーピードカー、或いは上底吹きの転炉型の精錬用容器であっても、本発明を実施することができる。

図１に示す脱燐処理設備を用いて溶銑を脱燐処理する際に、本発明を適用した試験操業を実施した。試験操業は、高炉から出銑された約１５０トンの溶銑を収容した溶銑鍋を、図１に示す脱燐処理設備に搬送し、上吹きランスを介して酸素ガスを溶銑浴面に吹き付けると共に、インジェクションランスを介して窒素ガスを攪拌用ガスとして溶銑中に吹き込んで実施した。スラグの質量は、脱燐用フラックスとして添加する生石灰の投入量を調整して変更した。また、比（Ｌ／Ｌ₀ ）は、窪み部の深さ（Ｌ）を前述した（４）式及び（５）式から求めると共に溶銑鍋の内径と溶銑の密度とから溶銑の浴深さ（Ｌ₀ ）を求めて比（Ｌ／Ｌ₀ ）を算出し、比（Ｌ／Ｌ₀ ）を０．０３〜０．３０の範囲に調整した。酸素吹錬中、溶銑鍋内からスラグ試料を採取し、このスラグ試料を分析してスラグ中のT.Fe濃度を調査した。

スラグ中のT.Fe濃度の経時変化について調査した代表例の２つを図３に示す。図３に示すように、酸素吹錬下におけるスラグ中のT.Fe濃度の挙動は、送酸開始後２〜４分程度経過した時点までにおいて上昇し、その後はほぼ一定値を推移することが分かった。従って、スラグ中の酸素ポテンシャルを高めるためには、送酸開始後２〜４分経過するまでの期間の精錬条件が極めて重要であることが分かった。

表１に、本発明例における試験条件及び試験結果を示す。尚、表１中の時間とは、送酸開始からの経過時間を表しており、表１中のT.Feは、その時間において採取したスラグ試料の分析値である。また、スラグ質量は、その時間までに投入した脱燐用フラックスと、溶銑の成分値から計算によって求めたスラグ発生量とを加えて求めたものである。

表１の本発明例が示すように、送酸速度が０．５〜３．０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔ、撹拌用ガス流量が０．０１〜０．３０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔ、比（Ｌ／Ｌ₀ ）が０．０３〜０．３０で、且つ、送酸開始後２〜４分経過した時点におけるスラグ質量が５〜５０ｋｇ／ｔの範囲内であれば、送酸開始後２〜４分経過した時点におけるスラグ中のT.Fe濃度を１０〜４０mass％の範囲に制御できることが分かった。

一方、これら４つの条件が必須か否かを検証するために行った比較例１〜４の試験条件及び試験結果を前述した表１に併せて示す。

比較例１は、送酸速度、比（Ｌ／Ｌ₀ ）及びスラグ質量は適正範囲にあるが、攪拌用ガス流量が適正範囲外にある場合である。攪拌用ガス流量が０．００３Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔと適正範囲よりも非常に少ない試験Ｎo.１０においては、スラグ中のT.Fe濃度は非常に高い値となった。これは攪拌用ガス流量が少なく、攪拌力が弱いために溶銑とスラグとが攪拌されず、溶銑中の炭素による酸化鉄の還元が起こらなかったためと考えられる。前述したように、スラグ中のT.Fe濃度を必要以上に高めることは好ましくなく、試験Ｎo.１０においては激しいスラグのフォーミングが確認された。一方、攪拌用ガス流量が０．４０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔと適正範囲よりも多い試験Ｎo.１１においては、スラグ中のT.Fe濃度は非常に少なくなった。これは、攪拌が強いために、酸化鉄が溶銑中の炭素によって還元されたためと考えられる。

比較例２は、攪拌用ガス流量、比（Ｌ／Ｌ₀ ）及びスラグ質量は適正範囲にあるが、送酸速度が適正範囲外にある場合である。送酸速度が０．３０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔと適正範囲よりも少ない試験Ｎo.１２においては、スラグ中のT.Fe濃度は低い値となった。これは、酸化鉄を生成するための送酸能力が不足したものと考えられる。一方、送酸速度が３．２０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔと適正範囲を超えた試験Ｎo.１３においては、スラグ中のT.Fe濃度が必要以上に高くなってしまい、１０〜４０mass％の範囲に制御できなかった。

比較例３は、送酸速度、攪拌用ガス流量及びスラグ質量は適正範囲にあるが、比（Ｌ／Ｌ₀ ）が適正範囲外にある場合である。比（Ｌ／Ｌ₀ ）が適正範囲よりも小さい０．０２である試験Ｎo.１４においては、スラグ中のT.Fe濃度は低い値となった。これは、上吹きランス先端と溶銑浴面との距離（ｈ）を大きくしてソフトブローを指向したものの、ランス先端と溶銑浴面との距離（ｈ）を大きくしすぎたため、上吹き酸素ガスが溶銑浴面に十分に到達しなかったためと考えられる。また、比（Ｌ／Ｌ₀ ）が適正範囲よりも大きい０．３５である試験Ｎo.１５においても、スラグ中のT.Fe濃度は低い値となった。これは、ハードブローのために、鉄の酸化よりも溶銑中炭素の酸化が優先して起こったためと考えられる。

比較例４は、送酸速度、攪拌用ガス流量及び比（Ｌ／Ｌ₀ ）は適正範囲にあるが、スラグ質量が適正範囲外にある場合である。スラグ質量が適正範囲よりも少ない３ｋｇ／ｔである試験Ｎo.１６においては、スラグ中のT.Fe濃度は高くなり、１０〜４０mass％の範囲に制御することは不可能であった。一方、スラグ質量が適正範囲よりも多い６１ｋｇ／ｔである試験Ｎo.１７においては、生成した酸化鉄が薄まり、結果としてスラグ中のT.Fe濃度は低くなってしまった。

以上、本発明例及び比較例１〜４の結果から、送酸開始後２〜４分経過した時点におけるスラグのT.Fe濃度を１０〜４０mass％の範囲に制御し、酸素吹錬の終了までその濃度を維持するためには、上吹き酸素ガスの送酸速度を０．５〜３．０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔ、溶銑の撹拌用ガス流量を０．０１〜０．３０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ・ｔ、比（Ｌ／Ｌ₀ ）を０．０３〜０．３０とし、且つ、送酸開始後２〜４分経過した時点におけるスラグ質量を５〜５０ｋｇ／ｔの範囲内に調整する必要があることが分かった。また、この条件下で脱燐処理することにより、脱燐反応が効率的に行われることが確認できた。

本発明に係る溶銑の精錬方法を実施する際に用いた脱燐処理設備を示す概略断面図である。図１に示す上吹きランスの概略拡大断面図である。スラグ中のT.Fe濃度の経時変化について調査した結果を示す図である。

符号の説明

１脱燐処理設備
２溶銑
３固体酸素源
４生石灰
５溶銑鍋
６台車
７上吹きランス
８インジェクションランス
９貯蔵タンク
１０貯蔵タンク
１１ホッパー
１２ホッパー
１３原料搬送装置
１４シュート
１５スラグ
１６ランス本体
１７ランスノズル
１８外管
１９中管
２０内管
２１ノズル

Claims

精錬用容器内に収容された溶銑の浴面に向けて酸素ガスを上吹きして溶銑を精錬する際に、上吹き酸素ガスの供給速度を０．５〜３．０Ｎｍ ³ ／ｍｉｎ・ｔ、溶銑の攪拌用ガスの流量を０．０１〜０．３０Ｎｍ ³ ／ｍｉｎ・ｔ、酸素ガスの上吹き時に溶銑浴面に形成される窪み部の深さ（Ｌ）と溶銑の浴深さ（Ｌ₀ ）との比（Ｌ／Ｌ₀ ）を０．０３〜０．３０とし、且つ、酸素ガス供給開始後２〜４分経過した時点における精錬用容器内のスラグの質量を５〜５０ｋｇ／ｔとして、酸素ガスの上吹き開始後２〜４分経過した時点における前記スラグのT.Fe濃度を１０〜４０mass％の範囲に制御し、精錬終了までスラグのT.Fe濃度を１０〜４０mass％の範囲に維持することを特徴とする、溶銑の精錬方法。