JPS6333512A - 溶銑の予備処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶銑の脱珪と脱燐を順次行なう溶銑の予備処理
方法に関し、特に脱珪用フラックス吹込みランスの損耗
を最小限に抑制しつつ優れた脱珪・脱燐効果を得ること
のできる予備処理方法に関するものである。

［従来の技術］ 溶銑の予備処理は脱燐・脱硫を主目的として行なわれる
ものであり、この様な予備処理の実施によりて転炉装入
前に、脱燐・脱硫効率を低下させるＳｔや主要不純物で
ある燐や硫黄を除去し、転炉では専ら脱炭と昇温を行な
わせるというシステムが完成されつつある。

本出願人においてもかねてより溶銑予備処理技術の基礎
的研究及び実操業化研究を進めており、たとえば特開昭
５８−１６００６号公報記載の技術を開示している。当
該開示方法によると、ＣａＯ１酸化鉄、媒溶剤（必要に
より更に反応促進剤からなるフラックス粉末をキャリア
ガスによって溶銑深部に吹込み（以下単にインジェクシ
ョンと呼ぶ）、酸素上吹きを併用して脱珪、脱燐の促進
を図っている。この方法は実機レベルにおいても順調な
稼動を見せるに至っており、低珪・低燐溶銑を得ること
に成功している。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らは上記方法について更にこれを改善する方向
で研究を行なフており、フラックス使用量を低減しても
上記と同程度またはそれ以上の脱珪・脱燐効率が得られ
、しかも操業面からも様々の利点を発揮することのでき
る予備処理法の確立をめざしている。

即ち上記公報開示の方法で用いられるフラックスはすべ
て粉状のものであり、且つこれをすべてインジェクショ
ン法によって供給しているため、フラックスの製造コス
トが高価になるばかりか、溶銑中のＳｉが多いときはス
ラグ塩基度を調整することの必要上かなり多くのフラッ
クスを投入しなければならず益々コスト高になるという
問題がある。また大量のフラックスをインジェクション
しようとすれば全処理時間の長大化は理論的にも避は難
く、それに伴って溶銑中の脱炭が予定以上に進行し、転
炉操業における昇熱効果が低下し、転炉での熱補償に苦
慮しなければならないという新たな問題が派生してくる
。

本発明者らは上記の様な事情に着目し、これらの問題を
改善する方向で研究を行ない、溶銑中のＳｉ量が若干多
めであっても上述の如き不都合を生じず、フラックス総
使用量を減少して低コスト化に寄与すると共に、全処理
時間の短縮や脱炭の抑制等を達成することのできる新規
な予備処理法を確立し、先に特許出願を行なフた（特願
昭６０−４１５４２号及び同６０−２４９６７２号、何
れも未公開）。

即ち上記先願発明の方法は、溶銑予備処理容器内の溶銑
上に上部載置フラックスを散布しておき、溶銑と該フラ
ックスの界面で主として脱燐反応を進行させると共に、
インジェクションランスを用いて溶銑中ヘフラックス粉
末をインジェクションし主として脱珪反応を進行させる
ものであり、これによって脱燐・脱珪反応を効率良く進
行させるものである。尚この方法においては、溶銑と上
部載置フラックス界面における脱燐反応を効率良く進め
るため該上部載置フラックスの酸素ポテンシャルを高め
る必要があり、このため溶銑表面への酸素の吹付け、あ
るいは酸化鉄やＭｎ鉱石の如き固体酸素源の供給を並行
実施することとしている。

ところで上記の如き溶銑の脱珪・脱燐を行なう場合、脱
燐反応は脱珪反応がほぼ終了した時点から急速に進行し
はじめることが知られている。また脱珪反応は、脱珪用
フラックスのインジェクションによって効率良く進行し
、一方脱燐反応については湯面に有効な脱燐フラックス
が存在するという条件のもとではフラックスのインジェ
クションは不要であり、溶銑の攪拌によって深部のＰ成
分をいかに効率良く湯面の脱燐フラックスと接触させる
かということが脱燐効率を高めるうえで最も重要なポイ
ントとなる。

このようなところから前記先願発明の実施に当たっては
、初期の脱珪工程では、インジェクションランスを用い
キャリアガスによって脱珪フラックスを溶銑中に吹込む
ことによって脱珪反応を進め、引き続いて行なわれる脱
燐工程では、上記インジェクシヨンランスを用いて溶銑
中に不活性ガスを吹込み、ガスバブリングによる攪拌力
を利用して溶銑を攪拌し脱燐反応の促進を図っている。

ところが上記予備処理法を活用して実用規模の操業実験
を進めるうち、次の様な問題を生ずることが明らかとな
ってきた。即ち上記の方法ではインジェクションランス
耐火物の溶損が激しく寿命が非常に短いため、ランスコ
ストが増大すると共に、サンス交摸作業に伴う生産性の
低下も軽視することができない。そこでランス溶損の主
原因を追求したところ下記の様な事実が確認された。即
ち前述の方法では、脱珪用フラックスインジェクション
用のランスを脱燐時のバブリング用ガスの吹込みにもそ
のまま利用しているが、インジェクション時間に比例し
て溶銑流による摩耗・スラグとの化学反応等の原因によ
るランス耐火物の溶損量が増大し、ランス寿命も低下す
る。また、フラックスインジェクション用ランスのノズ
ル径は粉粒体安定吹込みのため太めに設計されているの
で、このノズルより不活性ガスのみを吹込もうとした場
合は、ノズル先端部における吹込みガス量の運動エネル
ギーを十分に大きくとることができず、溶銑がノズル内
へ侵入、凝固してノズル閉塞を起こし使用不能になり易
い。

本発明はこうした事情に着目し、前記ランス損耗の問題
を解消することのできる手段を提供しようとするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成することのできた本発明の構成は、溶
銑の脱珪と脱燐を順次行なう溶銑の予備処理方法におい
て、溶銑予備処理炉内へ溶銑を装入し、ＣａＯを主成分
としスラグ滓化性改善材を配合してなるフラックスを溶
銑予備処理の初期段階から溶銑表面に被覆しておき、脱
珪工程ではインジェクションランスを用いて酸化鉄を主
成分とするフラックス粉末をキャリアガスによって溶銑
中へ吹込み、引続いて行なわれる脱燐工程では上記イン
ジェクションランスを引き上げ、溶銑表面に酸素源を供
給しながらガス吹込みにより溶銑を攪拌するところに要
旨を有するものである。

［作用］ 本発明は、主要部分において前記先願発明（特願昭６０
−４１５４２号及び同６〇−２４９６７２号、いずれも
未公開）と同様の構成を採るものであり、即ちフラック
スインジエクシコンを単独で実施するのではなく、溶銑
上に予め上部載置フラックスを散布して溶銑表面を被覆
しておき、初期の脱珪工程では溶銑中に脱珪フラックス
をキャリアガスに乗せて吹込むことにより脱珪反応を進
め、その後は脱珪フラックスの吹込みを停止し、溶銑を
ガスバブリングによって攪拌しながら溶銑表面に気体酸
素源（酸素ガス等）あるいは固体酸素源（スケールやＭ
ｎ鉱石等）を供給して上部載置フラックスの酸素ポテン
シャルを高めることにより脱燐反応が進められる。

本発明で使用する上部載置フラックスはＣａＯを主成分
とするものであり、該ＣａＯとしては高純度のもの（塊
状石炭の如く９８％程度のもの等）や低純度のもの（転
炉滓の如く５０％前後のもの等）を使用することができ
る。後者の転炉滓はｌ／３〜１７４程度の５ｉ０２を含
んでいるので使用量が若干多めになるという欠点はある
が、低コスト化の他、スラグ中のＴ−Ｆｅ増大により脱
燐効率を高めるという効果もあるので有利である。

このＣａＯは脱珪反応により生成する５ｉＯｚを固定す
ると共に脱燐の主材となるものであり、しかもＣａＯは
脱硫効果も有しているので脱硫促進にも寄与する。

ただしＣａＯは高融点であり滓化性に欠けるという難点
があるので、本発明では滓化性改善材を併用することと
している。滓化性改善材と、してはＭｎ鉱石や弗化カル
シウム等の低融点成分が使用される。即ち本発明で使用
される上部載置フラックスは、ＣａＯと滓化性改善材を
必須成分として含有するものであり、これらの協同作用
によって流動性の良いスラグが形成され、スラグ−メタ
ル界面における脱燐等の各種反応を効率良く進めること
ができる。

溶銑予備処理における脱珪・脱燐反応特に脱珪反応は全
処理工程の初期から進行するので、上述の上部載置フラ
ックスは予備処理の初期段階から溶銑表面に配置してお
くのがよく、ここに言う初期段階とは、予備処理開始か
ら３分以内を一応の目安と考えればよい。

但し脱燐反応は、前述の如く脱珪反応がある程度進行し
た時点から急速に進行しはじめるものであり、脱燐反応
を効率良く進行させるためには予備処理の初期段階で脱
珪反応をすみやかに進行させなければならない。そのた
め本発明では初期段階で溶銑中に脱珪用フラックスを吹
込んで脱珪反応を優先的に進める。

脱珪用フラックスとしてはミルスケールや鉄鉱石（酸化
鉄）、Ｍｎ鉱石（ＭｎＯ２）等を粉化したものが推奨さ
れる。尚脱珪用フラックスとして上記酸化鉄等を単独で
吹込む場合、ＣａＦ、の様な滓化性改善材を併用する必
要はないが、該インジェクション用フラックス中にＣａ
Ｏを配合して脱燐反応への寄与を期待する場合は、若干
の滓化性促進材を混入させるのがよい。

上記の様にして脱珪反応を行ない溶銑中の珪素量が０．
１０〜０．１５％程度にまで低減（通常処理開始から３
程度度）すると脱燐反応が急速に進行しはじめる。そう
なると、脱珪用フラックスをそれ以上吹込んでも脱燐反
応には殆んど好影響を及ぼすことがなく、溶銑の攪拌効
率と湯面に存在するスラグの酸素ポテンシャルが脱燐速
度の支配要因となる。そこで本発明では脱炭反応の防止
ならびにフラックスの無駄な消費を防止するために脱珪
用フラックスのインジェクションを停止してガスバブリ
ングによる攪拌のみに切り換えると共に、溶銑表面のス
ラグ−メタル界面における脱燐反応を能率良く進行させ
るため、該スラグの酸素ポテンシャル向上処理を行なう
。該向上処理の具体例としては、■酸素ガス等の気体酸
素源を上方から吹付ける方法、および■スケール（酸化
鉄）、Ｍｎ鉱石（Ｍｎ０２）、鉄Ｍｎ鉱石（ＦｅＯ−Ｍ
ｎｚＯｓ）等の固体酸素源を供給する方法等が挙げられ
、■方法の場合の好ましい気体酸素源吹付は量は酸素換
算で０．２０〜０．８ＯＮ　ｍ３７　ｍｔ口・を程度、
■方法の場合の好ましい固体酸素源供給量は酸素重量換
算で０．２　Ｋｇ／ｍ１ｎ−を程度以上であり、■と■
の方法を併用することも勿論可能である。

尚上記スラグの酸素ポテンシャル向上処理は、少なくと
も脱燐促進期には実施しなければならないが、予備処理
の初期から継続して実施することを排除するものではな
い。

上記一連の予備処理工程において、脱珪工程では脱珪用
フラックスのインジェクションが、また脱燐工程ではガ
スバブリングの為のガス吹込みが夫々行なわれるが、こ
れらを共通のインジェクションランスを用いて行なうと
、前述の如く特にバブリング用ガス吹込み時のランスノ
ズルの損耗が激しく、頻繁にランス交換を行なわなけれ
ばならない。そこで本発明ではこうした難点を解消する
ため、底吹きノズルを備えた予備処理炉を使用し、ある
いはバブリング攪拌専用のランスを別途設けておき、脱
珪工程では脱珪用フラックス吹込み専用のインジェクシ
ョンランスを溶銑内へ突込んで脱珪フラックスの吹込み
を行ない、脱燐期に入った時点では該インジェクション
ランスを引き上げ、底吹きノズル［あるいはインジェク
ションランスと交代して溶銑内へ突込まれるバブリング
専用の（ノズル径の小さい）ランス］よりバブリング用
のガスを吹込んで溶銑を攪拌することによって脱燐反応
を促進させる方法を採用することとしている。従ってイ
ンジェクションランスをバブリング用ガスの吹込みに流
用した場合に生ずる該ランスノズルの損耗が防止され、
インチエクシ３ンランスの寿命を著しく延長させること
ができる。その結果インジェクションランスの交換に要
する経済上の負担が軽減されるばかりでなく、交換頻度
の減少によって労働負担が少なくなり、且つ作業能率も
高めることができる。

尚ガス底吹き方法としてポーラスプラグを使用した場合
、底吹きガスを停止しておくこともできる。また羽口ノ
ズルを利用する場合はノズル内への溶銑押し込み・凝固
による閉塞事故を予防するためには予備処理の初期から
底吹きを行なっておくのがよく、そうすれば溶銑の攪拌
効果も向上し脱珪所要時間が短縮されるという効果も享
受することができる。この場合、脱珪期、脱燐期の各々
について反応効率が最良となるように底吹きガス流量を
コントロールするといった工夫を加えることも勿論有効
である。但しガスバブリングに羽目ノズルを使用する場
合には、ノズル閉塞防止のために常時ガス吹込みを実施
しなければならず、バブリング用ガスの消費量が増大す
るという問題がないではない、これに対しガスバブリン
グ専用のランスを使用する場合には、ガスバブリングの
必要なとき（特に脱燐期）だけ該ランスを溶鉄中へ突込
み、不要時には上方へ引き上げておくことができるので
、上記の様なノズル閉塞防止のためのガス吹込みが不要
であるという利点はあるが、バブリング用ガス専用ラン
スを用いるには、予備処理炉の上方に複数のランス昇降
装置や付帯設備（ガス輸送配管等）を配設しなければな
らず、設備負担が増大するほかメンテナンス性も低下す
るきらいがあるので、より実用的なのは底吹きノズルを
使用する方法と言うことができる。

ところで本発明を実施するときの全スラグの塩温度であ
るが、本発明では溶銑表面に上部載置フラックスを没入
するので、予備処理の初期段階からかなり多くのスラグ
が存在することになる。この様な状況のもとで脱燐反応
を進めなければならないので、上記スラグは十分な流動
性を発揮するものとすることが望まれる。即ち該スラグ
の流動性が低いと前述の如くスラグ−メタル界面反応の
進行が阻害されるばかりでなく、インジェクションある
いは底吹きによって吹込まれた不活性ガス気泡の上昇に
伴うフォーミングの発生が見られ、操業の安全性が害さ
れる。この様な観点から、脱珪工程で混入してくるＳｉ
ｎ、量を加味してＣａＯの添加量を多めに設定し、塩基
度（ＣａＯ／Ｓｉｎ、）が１．０以上、好ましくは１．
５以上となる様に添加量を設定するのがよく、こうした
塩基度のもとでは高レベルの脱燐効率も保証される。但
し塩基度が４゜５を超えると融点の上昇に伴う滓化不良
、スラグ量増大によるスロッピングの危険あるいはＣａ
Ｏ原単位の増大に伴うコストアップといった問題が生じ
てくる。

［実施例］ 底部に４個の底吹きノズルを設けた予備処理炉を使用し
、下記の条件で脱珪・脱燐処理を行なった。

（予備処理条件） 溶銑量：９０トン 上記載置フラックス：予備処理開始直後に投入塊状生石
灰・・・１０．０にｇ／ｌ−ンスケール　・・−８，１
Ｋｇ／トン Ｍｎ鉱石　・・・５．９Ｋｇ／トン 脱珪期：０〜３分、専用インジェクションランス使用 脱珪剤（Ｆｅ２０．：　１００％） ・・・　７．８にｇ／トン 供給速度　　・・・２．６Ｋｇ／　トン・ｍｉｎキャリ
アガス−Ｎ２ガス、　２．１　Ｎｍ３／ｈｒ−ｔ（３分
間で０．ｌＩ Ｎｍ’／ｌ） インジェクション深さ ・・・湯面下１５００ｍｍ 底吹きガス　・・・Ｎ２ガス、　２．０　Ｎｍ’／ｈｒ
”ｔ　（３分間で０．１Ｏ Ｎｍ’／ｌ）　ｘ　４孔 脱燐期：３〜１０分 底吹きガス・・・Ｎ２ガス、　２．０　Ｎｍ’／ｈｒ・
ｔ（７分間で０．２３８ｍ’ ／１）ｘ４孔 尚予備処理の全期間を通して、５．８　Ｎｍ’／ｌの酸
素ガスを上吹き。

また比較のため底吹きノズルを備えていない予備処理炉
を使用し、下記の条件で脱珪・脱燐処理を行なった。

（予備処理条件） 溶銑量：９０トン 上部載置フラックス：予備処理開始直後に没入 塊状生石灰・・・１０．０にｇ／トン スケール　・・・８．１Ｋｇ／トン Ｍｎ鉱石　・・・５．９Ｋｇ／トン 脱珪期：０〜３分、専用インジェクションランス使用 脱珪剤（Ｆａ２０ｓ　　：　１００％）・・・　７．８
にｇ／　ｆ−ン 供給速度　　・・・２．６にｇ／トン・ｍｉｎキャリヤ
ガス−Ｎ　、ガス、　２．１　Ｎｍ３／ｈｒ−ｔ　（３
分間で０．１１ Ｎｍ’／ｌ） インジェクション深さ ・・・湯面下１５００ｍｍ 脱燐期：３〜１０分、インジェクションランス利用 バブリングガス・・・Ｎ２ガス、　２．ｌＮｍ３／ｈｒ
４　　（７分間で ０．２５８ｍ’／ｌ） 上記実験により得た予備処理効果（予備処理前後の化学
成分及び溶銑温度）及びインジェクションランスの寿命
を第１表に一括して示す。

第１表からも明らかな様に本発明法を採用することによ
って、インジェクションランスの寿命は比較法の２倍以
上に延長される。しかも本発明法であれば底吹きガスの
吹込み併用によって溶銑の攪拌効率が高められるため、
比較法よりも低燐化が達成されており、且つ溶銑温度の
低下も抑えられている。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されるが、要は先願発明（特願
昭６０−４１５４２号及び同６〇−２４９８７２号、い
ずれも未公開）を実施する際に、脱珪フラックスの吹込
みは専用のインジェクションランスを使用し、少なくと
も説燐期におけ−る溶銑の攪拌は底吹きノズルあるいは
バブリング専用ランスからのガス吹込みによって行なう
様にしたので、インジェクションランスのノズル損耗が
抑制されその寿命を大幅に延長し得ることになった。そ
の結果該ランスに要する費用が軽減されるばかりでなく
、ランス交換頻度の減少にともなって労働負担の低減あ
るいは生産性向上といつた効果を享受することができる
。しかもガスバブリングによる溶銑攪拌効率の向上に伴
って脱珪・脱燐効果自体も高められ、且つ溶銑の降温抑
制といフた効果も得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶銑の脱珪と脱燐を順次行なう溶銑の予備処理方法にお
   いて、溶銑予備処理容器内へ溶銑を装入し、ＣａＯを主
   成分としスラグ滓化性改善材を配合してなるフラックス
   を溶銑予備処理の初期段階から溶銑表面に被覆しておき
   、脱珪工程ではインジェクションランスを用いて酸化鉄
   を主成分とするフラックス粉末をキャリアガスによって
   溶銑中へ吹込み、引続いて行なわれる脱燐工程では上記
   インジェクションランスを引き上げ、溶銑表面に酸素源
   を供給しながらガス吹込みにより溶銑を攪拌することを
   特徴とする溶銑の予備処理方法。