JP4850336B2

JP4850336B2 - 溶銑脱燐方法

Info

Publication number: JP4850336B2
Application number: JP2000362886A
Authority: JP
Inventors: 健夫井本; 信也北村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: JP2002167614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高い脱燐反応効率を可能とする溶銑脱燐方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑予備処理による脱燐処理では、脱燐効率の良い低温で脱燐反応を進行させた後に排滓を行うため、次工程の脱炭処理時の復燐を防止することができる等生石灰などの副原料の削減が可能となる。近年、溶銑脱燐処理を高速で実施すること等を目的に、フリーボードの大きい転炉型精錬炉が溶銑脱燐処理に用いられるようになってきた。
【０００３】
転炉型精錬炉による溶銑脱燐処理には、特開昭63-195209に示されるような脱燐処理終了後に溶銑を一旦排出して脱炭専用炉にて脱炭処理する方法や、特開平7-242922に示されるような、脱燐処理後に一旦炉傾動によって排滓した後に同一転炉で脱炭処理を行う方法などがある。
【０００４】
これらの脱燐処理を高速で進めるためには、添加した生石灰や脱炭滓などの脱燐用フラックスを速やかに溶融させ、滓化率を高位に維持して、スラグメタル反応を促進することが重要となる。滓化促進のためには、フラックスを上吹きランスから吹き込む方法や、蛍石やフッ化ナトリウム等のフッ化物系の滓化剤を大量に炉内に添加する方法などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フラックスの上吹きを実施するためには、専用のホッパーや搬送系、専用の上吹きランスなど大がかりな設備が必要となるし、また、フッ化物系の滓化剤は高価であることからコスト的にも不利になる。本発明では、大がかりな設備改造や、フッ化物系の滓化剤の大量使用を必要とせず、効率的に脱燐用フラックスの滓化を促進して脱燐反応を促進する手段を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は以下の方法である。
（１）転炉型精錬炉を用いる溶銑脱燐処理において、脱燐処理中の溶銑温度を１１５０〜１４５０℃の範囲とし、処理後のスラグ組成を塩基度１．０〜３．５、ｔ．Ｆｅ５〜３５質量％の範囲として、吹錬開始から７分までの間の少なくとも合計２．５分間以上の二次燃焼率を１２〜５０％の範囲に維持するとともに、排ガススーパーヒートを１００℃以上にし、脱燐処理終了時のスラグ中フッ素濃度を０〜２質量％とすることを特徴とする溶銑脱燐方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１に従って説明する。この図は、上底吹き転炉による溶銑脱燐処理を模式的に示したものである。
【０００８】
転炉１内に溶銑２が挿入され、上吹きランス３より酸素ガス４が吹き込まれている。炉内には、脱燐フラックスがホッパー１０より炉内に装入され、炉内の酸化生成物や炉壁からの混入物などと共にスラグ７が形成される。炉内の二次燃焼率は、排ガスフード８に設置した排ガス分析計９を用いて行われ、二次燃焼率は以下の（１）式で表される。
二次燃焼率（％）＝
炉内発生CO₂(%)／（炉内生成CO(%)＋炉内発生CO₂(%)）×100………（１）
【０００９】
特殊な密閉型転炉などの場合を除いて、排ガス分析計の位置には、排ガスフード８と転炉１の隙間から空気浸入が発生するため、炉内の二次燃焼の推定には、浸入空気中の酸素が炉口ＣＯガスと反応して生成するＣＯ₂を窒素バランスで算定して炉内で発生ガス濃度を評価する必要がある。また、底吹き羽口５より攪拌ガス６が炉内に供給される場合には、攪拌ガスに起因する生成ＣＯ，ＣＯ₂も(1)式の炉内発生ガスとして算定する。
【００１０】
脱燐処理中の炉内ガス温度は、出鋼孔１１に出し入れ可能な二色温度計１２を挿入して適宜測定した。この、脱燐処理中に、二次燃焼を一定以上に高めることによって、排ガスからの輻射熱が多くなり、スラグ表面からの伝熱が促進されて、スラグ滓化が促進される。また、本発明では滓化促進による脱燐反応の促進以外にも、滓化促進の効果によるダスト発生量の抑制効果、二次燃焼熱の利用によるスクラップ配合比のアップ等の等熱裕度向上、炉口などへの地金成長の抑制についてもメリットを享受することができる。図１では、上底吹き転炉を例にしているが、本発明は、底吹き機能のない上吹き転炉や、上吹き機能を持つＡＯＤにも適用できる他、底吹き転炉や電気炉等の精錬炉においても二次燃焼機能付与のための上吹き酸素機能を設けることで実施可能である。
【００１１】
図２には、１００ｔ規模の転炉で測定した二次燃焼率と排ガススーパーヒート（排ガス温度とサブランスで測定した溶銑温度の差）の関係を示す。このとき、二次燃焼は排ガス分析からの測定値をモニターしつつ、目標の二次燃焼率になるようにランス高さをコントロールして行ったが、その他の手段でも良い。二次燃焼が１２％以上の領域で約１００℃以上のスーパーヒートが得られ、滓化促進効果が大きく、１２％以上を適正な二次燃焼範囲として規定する。但し、二次燃焼率５０％を超える領域では、スーパーヒートの増加は小さい。これは、二次燃焼を５０％以上まで高めるためにランスハイトを上昇させた場合、二色温度計の測定位置よりも高い位置での燃焼が促進されていると考えられ、このような燃焼はスラグの滓化促進には効果が小さい上に、炉口付近の耐火物ダメージを著しく増加させることから、上限値は特に規定しないが、最も適正な二次燃焼率の範囲としては１２〜５０％と考えられる。この適正な二次燃焼率、添加フラックスの滓化に効果のある時間維持する必要がある。また、処理中の溶銑温度は１４５０℃を超えると、排ガススーパーヒートと相まって、耐火物の受けるダメージが顕著になることから適正操業温度範囲は１１５０〜１４５０℃を望ましい範囲とした。１１５０℃の下限値を設けたのは、溶銑の凝固温度近傍であり、実質それ未満では安定操業は困難と考えられるためである。溶銑温度のコントロールは通常の配合計算で評価でき、また、サブランスによる測温値などに基づいて、送酸速度のコントロールや副原料の投入量変更等によっても適宜制御可能である。
【００１２】
高い脱燐効率を得るためには、処理終了時のスラグ塩基度（質量％CaO/質量%SiO₂）を1.0〜3.5にすること、また、ｔ．Ｆｅは５〜35質量％とすることが望ましい。処理後スラグの採取方法としては、吹錬終了後に金属板を設けたプローブでサブランスを用いて付着サンプルを採取する方法や、出銑時や排滓時等の炉傾動中に炉口より金属棒等をスラグに浸漬させて付着採取する方法が簡便であり、採取したスラグを粉砕して磁選したものを蛍光Ｘ線分析法で分析する方法が簡便かつ正確な方法として推奨できるが、採取方法や分析方法は特に限定しない。スラグの塩基度が１．０未満では、比較的滓化は容易に進行することから二次燃焼を高めることによる滓化促進の効果は小さく、３．５を超える場合には、スラグの液相線温度が高くなり、二次燃焼を高めた場合にも滓化促進効果が小さくなり塩基度を更に上昇させることによる脱燐効率向上効果が小さくなる。また、t.Feが３５質量％を超える場合には、排ガス温度の上昇によって、規定した１４５０℃以下の場合にも耐火物に溶損傾向が認められ、また、t.Feが５質量％未満では酸素ポテンシャル不足によって脱燐効率が大幅に低下することからt.Feの適正範囲は５〜３５質量％と規定した。
【００１３】
また、転炉型精錬炉における脱燐処理は、比較的高速で処理されることから、通常１５分以内で処理が終了するが、脱燐効率を高めるためには、処理の初期より滓化促進を進めることが重要である。また、発明者等の行った伝熱計算と、試験操業の結果から、排ガス輻射による滓化を十分行うためには２．５分以上必要であることから、吹錬開始から７分以内の間に、二次燃焼を１２％以上の範囲に制御した時間を少なくとも合計2.5分以上保持することが重要である。このときの2.5分は７分以内のどこでも良く、必ずしも連続した時間である必要はなく断続的な時間の合計でも良い。
【００１４】
また、蛍石やフッ化ナトリウム等の滓化剤であるフッ化物は、耐火物のダメージを大きくするが、本発明では、これらの滓化剤を用いることなく滓化の促進が可能であることから、フッ化物低減条件においても脱燐反応を高位に維持することができることから、添加フラックス配合の調整等により、脱燐処理後のスラグ中フッ素濃度は０質量％以上２質量％以下に抑制することによって、耐火物ダメージを回避しつつ高位の脱燐効率を達成できる。
【００１５】
また、二次燃焼率を制御しつつ、直接炉内ガス温度の測定をすることで、スラグへの伝熱量を正確に評価できることから、スーパーヒートを滓化に効果が大きい１００℃以上の状態に正確に制御するためには、処理中の炉内温度をバッチまたは連続的に測定し、測定値に基づいてランスハイトの再調整などを行うことが望ましく、測温方法としては、前述の二色温度計による連続測定や、熱電対を利用したガスのバッチ測温などが適用可能である。
【００１６】
【実施例】
本発明の効果を検証するために１００ｔ規模の上底吹き転炉を用いて１０ｃｈの溶銑脱燐試験を実施した。
【００１７】
初期溶銑成分は［Ｃ］４．２〜４．４、［Ｓｉ］０．３〜０．４、［Ｍｎ］０．１〜０．２［Ｐ］０．１１〜０．１２［Ｓ］＜０．０２（何れも質量％）とし、処理前の溶銑温度は１２００〜１２３０℃で、処理終了後の温度は１３４０〜１３９０℃であった。副材の配合は、目標塩基度溶銑Ｓｉ濃度に対して塩基度２．０を目標に生石灰のみを添加した結果、処理後のスラグ組成は塩基度1.6〜2.1、t.Feは15〜22質量％の値が得られ、また、フッ素分析値は１質量％未満であった。
【００１８】
酸素ランスは６孔のラバールノズルを有したもので、上吹き酸素流量は10000〜12000Nm³/hの範囲で、底吹きガスはＣＯ₂ 200Nm³/h一定で約10分の吹錬を行った。二次燃焼率は吹錬開始１分後から６分までの間に目標を３０％として排ガス連続測定値に基づいてランスハイトをコントロールした結果、二次燃焼１２〜５０％の範囲を３．５〜５．２分維持できた。１０ｃｈの試験における処理終了時の［Ｐ］は平均0.022質量％、標準偏差として0.004質量％であった。
【００１９】
また、試験後の調査では、炉体のダメージに関しては、後述の比較例の操業と差異は認められなかった。
【００２０】
（比較例）
比較例として、溶銑条件や配合条件、上底吹き流量は実施例と同様で、二次燃焼制御のみを実施しない試験を１０ｃｈ行った。処理後のスラグ組成は実施例とほぼ同じ範囲の値が得られ、また、送酸中の二次燃焼率は７〜１５％であったが、二次燃焼率が１２％以上になる合計時間は最長のチャージでも1.6分であった。
【００２１】
１０ｃｈの比較試験における処理終了時の［Ｐ］は平均0.031質量％、標準偏差として0.007質量％であり、到達［Ｐ］は実施例よりも高く、ばらつきも大きかった。これは、本発明の実施例と比較してスラグ滓化が不利であったためと考えられる。
【００２２】
また、排ガスダクト内から採取したダスト量の比較では、実施例に比較して排ガス中のダスト濃度が５％程度上昇しており、滓化によるカバー効果が低下しているものと考えられる。処理後の溶銑温度は実施例とほぼ同様であったが、二次燃焼が低いことから脱炭に消費される酸素量が増加し、脱燐処理後の溶銑中炭素濃度は平均して０．１４質量％低くなり、次工程の脱炭炉におけるスクラップ配合比は低下した。また、実施例と比較すると炉口への地金成長が早く、試験のチャージ間で地金除去作業が必要になるケースがあった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明により、大幅な設備改造やフッ化物等の滓化促進剤の大量使用を必要とせず、転炉型精錬炉による溶銑脱燐処理での脱りん反応効率を高めることが出来ると共に、滓化促進によるダスト発生抑制や熱裕度の向上、炉口付近の地金成長抑制が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態。
【図２】二次燃焼率と排ガススーパーヒートの関係。
【符号の説明】
１転炉２溶銑３上吹きランス４酸素ガス
５底吹き羽口６攪拌ガス７スラグ８排ガスフード
９排ガス分析計１０ホッパー１１出鋼孔
１２二色温度計

Claims

転炉型精錬炉を用いる溶銑脱燐処理において、脱燐処理中の溶銑温度を１１５０〜１４５０℃の範囲とし、処理後のスラグ組成を塩基度１．０〜３．５、ｔ．Ｆｅ５〜３５質量％の範囲として、吹錬開始から７分までの間の少なくとも合計２．５分間以上の二次燃焼率を１２〜５０％の範囲に維持するとともに、排ガススーパーヒートを１００℃以上にし、脱燐処理終了時のスラグ中フッ素濃度を０〜２質量％とすることを特徴とする溶銑脱燐方法。