JP5182322B2 - 溶銑の脱燐方法 - Google Patents
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Description
そのため、蛍石を用いないCaO滓化促進方法が開発されてきた。
その方法では、上吹きランスから吹き付ける酸化カルシウム粉を塊状生石灰源と酸化カルシウム粉との総量の40%以上として、溶銑1ton当たり0.05〜0.40Nm3/minの底吹きガスで撹拌しつつ、溶銑1ton当たり0.5〜2.0Nm3/minの上吹き酸素流量とともに溶銑に吹き付ける。それにより、吹錬時間10分以下(7〜10分間)で、スラグ中CaOとSiO2の質量比が1.5〜2.5として脱燐率が80%以上、かつ、脱燐処理後のスラグ中に未反応CaOが殆ど含まれないという結果を得ている。
なぜなら、溶銑脱燐に最低限必要な酸素量はある程度決まっており、また熱源確保の観点から、その大部分を酸素ガスで供給しなければならないからである。
更には、酸化鉄の一部(表層部)が早期に溶解しても、吹錬初期は浴表面に溶融スラグがあまり生成していないためCaO含有スラグ中へ取り込まれる前に、溶銑中[%C]と反応してしまい、脱燐に寄与できない割合が高い。
3(CaO)+5(FeO)+2[P]=(3CaO・P2O5)+5[Fe]
すなわち、(FeO)単独では脱燐反応に寄与することができないのである。
また、高速脱燐処理では、従来と同量のCaO粉体をより短時間で上吹きすることになるので、CaO粉体上吹き速度(単位:kg/min/溶銑t)を高めなければならない。
特許文献2には、上底吹き転炉を用いて、上吹き酸素流量1.8〜2.1Nm3/min/t、底吹きN2流量約0.4Nm3/min/tとして溶銑脱燐するに際し、装入塩基度が1.5となるまでは生石灰粉を上吹きし、その後は生石灰粉体を上吹きせず酸素のみを上吹きしつつ、塩基度をそれ以上に高めるためにカルシウムフェライトを添加する方法が開示されている。
ところが、溶銑脱燐処理時間を短縮するために、上吹き酸素流量を2〜5Nm3/min/tへ増加すると、生石灰粉体上吹きを停止して酸素のみを上吹きしつつカルシウムフェライトを添加した期間(吹錬の後半)に、スロッピングが発生するという問題が発生した。
(1)上吹きしたCaO含有粉体に含まれるCaOの飛散ロスを0.5kg/溶銑t以下に抑制、
(2)処理後溶銑中[%P]を0.015質量%以下にまで低減、かつ
(3)処理後スラグ中遊離CaO(以下、「f.CaO」ともいう。)を1質量%以下に低減。
また、上吹き酸素流量を従来の0.5〜2.0Nm3/min/溶銑tから2.0〜5.0Nm3/min/溶銑tに増加して高速脱燐する場合、脱燐に必要なCaO含有粉体量を短時間で添加しなければならない。このため、CaO含有粉体の上吹き速度(kg/min/溶銑t)をも高めなければならない。
具体的には、上底吹き転炉で、塊状CaO含有物質と粉状CaO含有物質のそれぞれに含まれているCaO質量の合計に対し、その合計の40質量%以上の質量のCaOを粉状CaO含有物質として、先ず上吹き酸素流量を2.0〜5.0Nm3/min/溶銑tに増加させる。この場合、その上吹き酸素流量の増加に合わせて、底吹きガス流量も後述するように0.2〜0.6Nm3/min/溶銑tに増加させ、かつ、脱燐迅速化のために処理後スラグ中CaOとSiO2の質量比を2.0〜3.0に高める。但し、その条件で、そのスラグ中の遊離CaOを1%以下としなければならない。
さらに、溶銑[%Si]が高く、しかも処理後スラグ中塩基度を2.0〜3.0に高めなければならない場合は、吹錬前または吹錬初期に塊状生石灰などの塊状CaO含有物質をある程度添加しなければならない。
(1)上底吹き転炉に、塊状CaO含有物質を投入するとともに粉状CaO含有物質を上吹き酸素と共に溶銑に上吹きする溶銑の脱燐方法において、塊状CaO含有物質および粉状CaO含有物質に含有されるCaOの合計量に対し、40質量%以上のCaOを粉状CaO含有物質として、2.0Nm3/min/溶銑t以上5.0Nm3/min/溶銑t以下の上吹き酸素と共に溶銑へ上吹きし、かつ、0.2Nm3/min/溶銑t以上0.6Nm3/min/溶銑t以下の底吹きガス流量で該溶銑を撹拌しつつ、脱燐処理後のスラグ塩基度が2.0〜3.0になるよう調整して溶銑脱燐する方法であって、前記粉状CaO含有物質に含まれているCaOが1.0kg/min/溶銑t以上6.0kg/min/溶銑t以下の速度で上吹きされ、かつ、CaO:30質量%以上50質量%以下、FetO(FeO+Fe3O4+Fe2O3の総和):40質量%以上65質量%以下、SiO2:1質量%以上10質量%以下、Al2O3:1質量%以上20質量%以下、且つそれら4成分の合計が90質量%以上の化学組成を有するプリメルトフラックス4〜10kg/溶銑tを吹錬直前および/または吹錬中に添加することを特徴とする溶銑の脱燐方法。
(1)上吹きしたCaO含有粉体に含まれるCaOの飛散ロスを0.5kg/溶銑t以下に抑制、
(2)処理後溶銑中[P]濃度を0.015質量%以下にまで低減、かつ
(3)処理後スラグ中(f.CaO)を1質量%以下に低減。
塊状CaO含有物質の投入時期は上吹き酸素の供給開始と前後して行えばよい。塊状CaO含有物質のほか、酸化鉄10kg/溶銑t以下を転炉内に投入しても良い。
この塊状の低融点プリメルトフラックスの転炉内への投入時期は、吹錬直前および/または吹錬中に添加する。具体的には、塊状CaO含有物質と同様に上吹き酸素の供給開始と前後して投入しても良いし、上吹き酸素の供給開始後からその供給終了時点までの間に投入しても良い。
脱燐処理後の温度は1351〜1385℃であり、処理後溶銑中[C]は3.3〜3.6質量%であった。
プリメルトフラックスの組成は、CaO:30〜50質量%、FetO:40〜65質量%、SiO2:1〜10質量%、Al2O3:1〜20質量%、且つそれら4成分の合計が90質量%以上を満足している場合には、プリメルトフラックスの融点が十分に低く、吹錬中に速やかに滓化して脱燐反応に寄与し易いことを別途確認している。
(1)上吹きしたCaO含有粉体に含まれるCaOの飛散ロス量が0.5kg/溶銑t以下。
(3)処理後スラグ中(f.CaO)が1質量%以下。
ii)上吹き酸素流量と底吹き窒素流量の適用可能範囲
上記の結果に基づいて、代表的な組成を有するフラックス(CaO:35質量%、FetO:50質量%、SiO2:5質量%、Al2O3:6質量%)を8kg/t用い、上吹き酸素流量と底吹き窒素流量の適用可能範囲を確認した。
上吹き酸素流量が2〜5Nm3/min/溶銑tにおいては、短時間の吹錬にも関わらず全ての目標を達成できた。ところが、上吹き酸素流量が5Nm3/min/溶銑tを超えると、スロッピングが発生して上吹き添加したCaO粉体の一部がスラグと共に系外へ飛散ロスしてしまった。そのため、処理後スラグの塩基度が低下して、しかもスラグ量も少なくなってしまったため、処理後[%P]が目標値を達成できなかった。
底吹きN2流量が0.2〜0.6Nm3/min/溶銑tであれば、短時間の吹錬にも関わらず全ての目標を達成できた。
さらに、前記した代表的な組成を有するフラックス(CaO:35質量%、FetO:50質量%、SiO2:5質量%、Al2O3:6質量%)を8kg/t用い、底吹き窒素流量を0.5Nm3/min/溶銑tで固定し、プリメルトフラックス以外に供給する脱燐剤としての副原料を全量粉状生石灰として、処理後のスラグ塩基度の適正範囲をも確認した。
処理後のスラグ塩基度を2.0〜3.0にすることで、スラグの脱燐能を高く維持して、全ての目標値を達成できた。
プリメルトフラックスの組成を調査した条件に同じく、上吹き酸素流量を3.0Nm3/min/溶銑t、底吹き窒素流量を0.5Nm3/min/溶銑tで固定し、プリメルトフラックス以外に供給する脱燐剤としての副原料を全量粉状生石灰とし、装入塩基度を2.5とする一定条件において、粉状CaOの供給速度が3.9〜4.4kg/min/tの範囲で、前記した代表的な組成を有するフラックス(CaO:35質量%、FetO:50質量%、SiO2:5質量%、Al2O3:6質量%)を2〜12kg/t添加し、その適正な添加量の範囲を調査した。
プリメルトフラックス添加量が4〜10kg/溶銑tにおいては、プリメルトフラックス自身による脱燐反応およびスラグ中(%FeO)増加によるスラグ流動性(反応性)確保によるスラグ全体による脱燐反応促進効果が発揮されて、処理後溶銑中[%P]が目標値を達成した。
前記した代表的な組成を有するフラックス(CaO:35質量%、FetO:50質量%、SiO2:5質量%、Al2O3:6質量%)を8kg/t用い、底吹き窒素流量を0.5Nm3/min/溶銑tで固定し、プリメルトフラックス以外に供給する脱燐剤としての副原料を全量粉状生石灰として、粉状CaO源として上吹き酸素と共に吹き付けるCaOの供給速度の適正範囲を確認した。
CaO粉体上吹き速度が1.0〜6.0kg/min/溶銑tにおいては、CaO粉体はスラグ中に補足されて脱燐反応に寄与したため、処理後溶銑中[%P]が目標値を達成した。
組成が、CaO:44質量%、SiO2:9質量%、Al2O3:19質量%、FetO :13質量%、MnO:8質量%であり、最大粒径が25mm以下の取鍋スラグを、上吹き酸素の供給開始と同時に転炉内に投入した例を、表1の本発明例12〜13に示す。
Claims (2)
- 上底吹き転炉に、塊状CaO含有物質を投入するとともに粉状CaO含有物質を上吹き酸素と共に溶銑に上吹きする溶銑の脱燐方法において、
塊状CaO含有物質および粉状CaO含有物質に含有されるCaOの合計量に対し、40質量%以上のCaOを粉状CaO含有物質として、
2.0Nm3/min/溶銑t以上5.0Nm3/min/溶銑t以下の上吹き酸素と共に溶銑へ上吹きし、
かつ、0.2Nm3/min/溶銑t以上0.6Nm3/min/溶銑t以下の底吹きガス流量で該溶銑を撹拌しつつ、
脱燐処理後のスラグ塩基度が2.0〜3.0になるよう調整して溶銑脱燐する方法であって、
前記粉状CaO含有物質に含まれているCaOが1.0kg/min/溶銑t以上6.0kg/min/溶銑t以下の速度で上吹きされ、
かつ、CaO:30質量%以上50質量%以下、FetO(FeO+Fe3O4+Fe2O3の総和):40質量%以上65質量%以下、SiO2:1質量%以上10質量%以下、Al2O3:1質量%以上20質量%以下、且つそれら4成分の合計が90質量%以上の化学組成を有するプリメルトフラックス4〜10kg/溶銑tを吹錬直前および/または吹錬中に添加することを特徴とする溶銑の脱燐方法。 - 吹錬開始前または開始直後に、取鍋スラグを添加することを特徴とする請求項1記載の脱燐方法。
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