JPWO2018135351A1

JPWO2018135351A1 - 溶銑の脱燐方法

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Publication number: JPWO2018135351A1
Application number: JP2018563282A
Authority: JP
Inventors: 勇輔藤井; 由枝中井; 直樹菊池; 幹洋森; 孝彦前田; 範孝西口; 拓矢安藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-11-07
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Abstract

溶銑の脱燐効率を向上できる溶銑の脱燐方法を提供する。脱燐精錬剤を溶銑に添加して行なう溶銑の脱燐方法であって、脱燐精錬剤は、細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上であって、Ｒ−ＣＯ２が１質量％以上の範囲内の石灰系脱燐剤を含む。

Description

本発明は、脱燐効率を向上できる溶銑の脱燐方法に関する。

近年、鋼材に対する要求品質は益々厳格化しており、燐や硫黄に代表される不純物元素の低減が求められている。このような要求に対応するために、製鋼工程では、溶銑段階において脱燐処理を行うことが一般的になっている。この脱燐処理は、気体酸素或いは固体の酸化鉄などの酸素源を脱燐剤として溶銑に添加し、脱燐剤中の酸素で溶銑中の燐を酸化して酸化物（Ｐ_２Ｏ_５）とし、生成された燐酸をスラグ（脱燐精錬用スラグ）に吸収させることで行われている。

脱燐精錬用スラグを形成させる脱燐精錬剤としては、一般的に石灰系脱燐精錬剤が使用されている。近年環境保護対策の観点から製鋼工程において発生するスラグを削減することが求められている。溶銑の脱燐処理は、脱燐反応に有利な低温処理であるので、比較的少ないスラグ量で処理が可能である。こうした溶銑の脱燐処理には、転炉内の溶銑に脱燐精錬剤を添加するとともに気体酸素を上吹きして行う方法や、混銑車や溶銑鍋内の溶銑に脱燐剤または脱燐剤と脱燐精錬剤とを吹き込む方法などがあり、各製鉄所の設備や環境に応じた脱燐処理が実施されている。

特許文献１には、ホタル石などのＣａＦ_２系媒溶剤を脱燐精錬剤の滓化促進剤として使用することにより、脱燐精錬用スラグの融体性を向上させて、脱燐効率を向上させる溶銑脱燐方法が開示されている。しかしながら、近年、環境保護の観点からスラグからのフッ素溶出量の規制基準が強化される状況にあり、脱燐精錬用スラグにおいても、フッ素濃度を極限まで低下させる必要が生じている。このため、ホタル石などのＣａＦ_２系媒溶剤を使用しなくても高効率に溶銑を脱燐処理できる方法の開発が強く望まれている。

ホタル石などのＣａＦ_２系媒溶剤を使用しない脱燐方法として、例えば、特許文献２には、転炉形式の炉を用いて、実質的にフッ素を含有しない脱燐用媒溶剤を使用しつつ、以下のように脱燐処理後のスラグを形成させることで、当該スラグの融点を低下させて、脱燐処理後のスラグの排滓性を向上させる方法が開示されている。
１．溶銑を脱燐処理する際に、脱燐処理後のスラグ中のＣａＯとＳｉＯ_２との質量濃度比で定義されるスラグ塩基度を２．５以上３．５以下にする。
２．脱燐処理後の溶銑温度を１３２０℃以上１３８０℃以下にする。
３．全吹錬時間の６０％が経過する前から吹錬終了まで、底吹きガス流量を溶銑１トンあたり０．１８Ｎｍ^３／ｍｉｎ以下に保つことで、脱燐処理後のスラグ中Ｔ．Ｆｅ濃度を５質量％以上にする。

特許文献３には、脱燐用媒溶剤の添加と酸素ガスの上吹きおよび底吹き撹拌とを行って溶銑を脱燐処理する際に、以下のように脱燐処理を行う脱燐方法が開示されている。
１．底吹き撹拌動力を１．０ｋＷ／ｔ以上にする。
２．処理後のスラグの塩基度（（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ_２））を０．６以上２．５以下にする。
３．処理終点温度が１２５０℃以上１４００℃以下になるように脱燐用媒溶剤投入量および／または底吹きガス吹き込み量を調整する。

特許文献４には、転炉内の溶銑に対してＣａＯ源を主体とする脱燐用媒溶剤を添加し、上吹きランスから溶銑浴面に酸素ガスの吹きつけを行う脱燐処理方法において、以下のように脱燐処理する方法が開示されている。
１．上吹きランスからの酸素ガスの供給速度を１．５〜５．０Ｎｍ^３／（ｍｉｎ・溶銑−ｔｏｎ）にする。
２．脱燐用媒溶剤のうちの少なくとも一部が、酸素ガスの吹きつけによって溶銑浴面に生じる火点に吹きつけられるように、上吹きランスから粉粒状の脱燐用媒溶剤を溶銑浴面に吹きつける。
３．処理後のスラグの塩基度（（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ_２））が１．０以上２．５未満となるように調整する。

特許文献５には、以下のように脱燐処理する方法が開示されている。
１．溶銑保持容器内に保持された溶銑に、その浴面上方から酸化鉄を添加するとともに、浴面下に脱燐精錬剤を吹き込んで溶銑を脱燐処理する。
２．酸化鉄の浴面における投入領域が、面積率で脱燐精錬剤の浴面での吹き出し領域の４０％以上とラップするように、酸化鉄を添加する。

特開平８−３６１１号公報特開２００８−１０６２９６号公報特開平７−７０６２６号公報特開２００８−２６６６６６号公報特開２００１−２８８５０７号公報

このように、特許文献２〜５に開示された方法により、ＣａＦ_２系媒溶剤の使用量を大幅に低減することはできるが、脱燐速度は、ＣａＦ_２系媒溶剤を使用した場合に比べて低下する。すなわち、効率的に溶銑の脱燐を実施するという点において、特許文献２〜５に開示された方法には改善すべき点がある。本発明は、このような現状を鑑みてなされたものであり、その目的は、溶銑の脱燐効率を向上できる溶銑の脱燐方法を提供することにある。

このような課題を解決する本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）脱燐精錬剤を溶銑に添加して行なう溶銑の脱燐方法であって、前記脱燐精錬剤は、細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上であって、Ｒ−ＣＯ_２が１質量％以上の石灰系脱燐剤を含む、溶銑の脱燐方法。
（２）前記脱燐精錬剤は、前記石灰系脱燐剤を５０質量％以上含む、（１）に記載の溶銑の脱燐方法。
（３）前記脱燐精錬剤の全ては、前記石灰系脱燐剤である、（１）に記載の溶銑の脱燐方法。

本発明の溶銑の脱燐方法では、所定の範囲内の全細孔容積の和と、Ｒ−ＣＯ_２の含有量を特定の範囲内にした石灰系脱燐剤を用いる。このような石灰系脱燐剤を用いることで、火点の冷却効果とＣａＯのスラグへの滓化促進効果が得られ、これにより、溶銑の脱燐効率を向上できる。

図１は、転炉を用いて溶銑を脱燐処理する状態を示す断面模式図である。

発明者らは、細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和を０．１ｍＬ／ｇ以上にし、Ｒ−ＣＯ_２を１質量％以上にした石灰系脱燐剤を用いることで、溶銑の脱燐効率を向上できることを見出して本発明を完成させた。以下、本発明に係る溶銑の脱燐方法を、底吹き羽口を有する転炉型の反応容器を用いて実施した実施形態を用いて説明する。しかしながら、本発明に係る溶銑の脱燐方法は、転炉等の反応容器に限らず、トーピードカーや溶銑鍋等の溶銑搬送容器であっても適用できる。

図１は、転炉を用いて溶銑を脱燐処理する状態を示す断面模式図である。反応容器１０は、転炉型の反応容器である。反応容器１０は、溶銑２０を収容する容器本体１２と、溶銑２０に酸素ガスなどの気体酸素源２４、酸化鉄などの固体酸素源２６および脱燐精錬剤２８を添加する上吹きランス１４とを備える。容器本体１２の側面には、脱燐処理後の溶銑２０を出銑する出銑口１６が設けられている。容器本体１２の底部には、不活性ガス３０を溶銑２０に吹き込む底吹き羽口１８が複数設けられている。容器本体１２に収容される溶銑２０は、高炉から出銑された溶銑であってもよく、高炉から出銑された後に、高炉鋳床、溶銑搬送容器または転炉において酸素を吹きつけることで脱珪処理が行われた溶銑であってもよい。

高炉から出銑されて反応容器１０に収容された溶銑２０には、上吹きランス１４から酸素ガスなどの気体酸素源２４と、酸化鉄などの固体酸素源２６（以後、気体酸素源２４と固体酸素源２６とをまとめて「酸素源」と記載する場合がある）と、脱燐精錬剤２８が添加される。上吹きランス１４から酸素源が溶銑２０に添加されることで、溶銑２０中の燐が酸化されて燐酸化物が生成する。

燐酸化物は、同じく、上吹きランス１４から添加された脱燐精錬剤２８等からなる脱燐精錬用スラグ２２（以後、脱燐精錬用スラグ２２を「スラグ２２」と記載する場合がある）に取り込まれることで、溶銑２０の脱燐処理が実施される。そして、高炉から出銑した溶銑２０の燐濃度の測定値と、経験的に得られている酸素源の脱燐酸素効率と、目標とする脱燐処理後の溶銑２０の燐濃度とから算出される添加量の酸素源を上吹きランス１４から添加して、溶銑２０を目標とする燐濃度の範囲内まで脱燐させた後、上吹きランス１４からの酸素源の添加を停止して脱燐処理が終了する。

本実施形態の溶銑の脱燐方法では、石灰系脱燐剤が有する細孔のうち直径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内にある全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上であり、かつ、Ｒ−ＣＯ_２が１質量％以上である石灰系脱燐剤を含む脱燐精錬剤２８を用いている。脱燐精錬剤２８のうち、細孔のうち直径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内にある全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上であり、かつ、Ｒ−ＣＯ_２が１質量％以上である石灰系脱燐剤でない脱燐精錬剤は、例えば、カルシウムフェライトや、カルシウムアルミネートである。

細孔径が上記範囲内である石灰は、物理的に溶銑と精錬剤との濡れ性が改善され、精錬剤の表面の細孔への溶銑の侵入が促進される。これにより、溶銑と接触する精錬剤の表面積が増大し、後述するＣａＯの崩壊がより促進されるので脱燐効率が向上する。また、０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内にある石灰の量が多いほどスラグの滓化が促進される。全細孔容積の和が大きいほどスラグの滓化が促進されて脱燐効率が向上するので、全細孔容積の和の上限値は定めなくてよい。このような脱燐精錬剤２８を溶銑２０に添加すると、脱燐精錬剤２８に含まれる石灰系脱燐剤は、下記（１）式に示すＣＯ_２ガスの発生によりＣａＯが崩壊し、これにより、ＣａＯのスラグ２２への滓化が促進される。

ＣａＣＯ_３→ＣａＯ＋ＣＯ_２・・・（１）
石灰系脱燐剤の細孔径分布は、以下の方法にて測定した。前処理として石灰を１２０℃で４時間恒温乾燥を行った後、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｅｓ社製のオートポアＩＶ９５２０を用いて、水銀圧入法により細孔直径約０．００３６〜２００μｍの細孔分布を求め、累積細孔容積曲線を算出する。この累積細孔容積曲線から直径０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内となる細孔の全細孔容積を算出した。細孔径は、Ｗａｓｈｂｕｒｎの式である下記（２）式を用いて算出した。

Ｐ×Ｄ＝−４×σ×ｃｏｓθ・・・（２）
上記（２）式において、Ｐは圧力（Ｐａ）、Ｄは細孔直径（μｍ）、σは水銀の表面張力（＝４８０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）、θは水銀と試料との接触角（＝１４０°）である。

Ｒ−ＣＯ_２は、生石灰に残留するＣａＣＯ_３に起因するＣＯ_２の含有割合（質量％）を示す値であり、焼成度が高いとＣａＣＯ_３が減少し、Ｒ−ＣＯ_２の割合は低下する。Ｒ−ＣＯ_２は、固体中炭素・硫黄分析装置（ＣＳ分析装置）にて、石灰中のＣ濃度を測定し、ＣＯ_２量に換算することで算出した。
脱燐精錬剤２８を溶銑２０に添加するにあたり、脱燐精錬剤２８は、気体酸素源２４の添加位置と同一の溶銑浴面に添加することが好ましい。すなわち、上記（１）式は、吸熱反応であるので火点の冷却効果がある。脱燐反応は、熱力学的に低温であるほど反応が促進されるので、石灰系脱燐剤の火点の冷却効果と、ＣａＯのスラグ２２への滓化促進効果により脱燐反応が促進される。石灰系脱燐剤の表面積を広げ、石灰系脱燐剤の反応活性を高めることを目的として、上吹きランス１４からキャリアガスとともに溶銑浴面に添加する際は、平均粒径１ｍｍ以下の石灰系脱燐剤を用いることが好ましい。平均粒径の測定方法は以下の通りである。石灰系脱燐剤を１ｋｇ採取し、０．１００ｍｍ以下、０．１００ｍｍ超〜０．１５０ｍｍ以下、０．１５０ｍｍ超〜０．２１２ｍｍ以下、０．２１２ｍｍ超〜０．２５０ｍｍ以下、０．２５０ｍｍ超〜０．３００ｍｍ以下、０．３００ｍｍ超〜０．３５５ｍｍ以下、０．３５５ｍｍ超〜０．４２５ｍｍ以下、０．４２５ｍｍ超〜０．５００ｍｍ以下、０．５００ｍｍ超〜０．６００ｍｍ以下、０．６００ｍｍ超〜０．７１０ｍｍ以下、０．７１０ｍｍ超〜０．８５０ｍｍ以下、０．８５０ｍｍ超〜１．０００ｍｍ以下、１．０００ｍｍ超、の１３段階に篩分けし、下記（３）式を用いて平均粒径を質量比率で計算した。

上記（３）式において、Ｗｉは粒径ｄｉの質量比率であり、粒径ｄｉは各篩の篩目の中間径である。

転炉などの炉上から添加する場合は、平均粒径が小さいと添加歩留が著しく悪化するので、炉上から添加する際は、平均粒径５〜３０μｍ程度の石灰系脱燐剤を用いることが好ましい。

細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内にある全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上であり、かつ、Ｒ−ＣＯ_２が１質量％以上である石灰系脱燐剤に、適宜、Ｒ−ＣＯ_２が２質量％以下である生石灰を混合した脱燐精錬剤２８を用いてよい。但し、石灰系脱燐剤の火点の冷却効果と、ＣａＯのスラグ２２への滓化促進効果を高めることを目的として、脱燐精錬剤２８に対する石灰系脱燐剤の含有割合を５０質量％以上とすることが好ましく、脱燐精錬剤２８に対する石灰系脱燐剤の含有割合を１００質量％とすることがさらに好ましい。

従来、溶銑２０のＳｉ濃度が０．４質量％以上である場合においては、スラグフォーミングによって炉口部からスラグ２２が噴出するおそれがあることから、溶銑２０に酸素源を添加する送酸速度を低下させなければならず、生産性を低下させる要因になっていた。しかしながら、本実施形態の溶銑の脱燐方法では、上記（１）式の反応で生じるＣＯ_２によるガス抜き効果によって、スラグフォーミングが抑制されるので、送酸速度を低下させる必要がない。このため、本実施形態の溶銑の脱燐方法では、Ｓｉ濃度が０．４質量％以上である溶銑を脱燐する場合においても、生産性を低下させることなく脱燐処理できる。

脱燐処理後のスラグ２２の塩基度（（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ_２））を１．８〜３．５程度にすることが好ましい。脱燐処理後のスラグ２２の塩基度が１．８よりも低くなると、溶銑の脱燐反応が進行しにくくなるので好ましくない。脱燐処理後のスラグ２２の塩基度を３．５よりも高くしても脱燐速度は向上せず、石灰コストの増加を招くので好ましくない。

底吹き羽口１８からは不活性ガス３０を溶銑２０に吹き込んで、溶銑２０を撹拌する。これにより、溶銑２０の脱燐効率をさらに向上できる。溶銑２０の撹拌効果を得るためには、不活性ガス３０の吹き込み量を０．０２Ｎｍ^３／（ｍｉｎ・溶銑−ｔｏｎ）以上とすることが好ましい。一方、溶銑２０の撹拌を強くし過ぎると、溶銑中のＣがスラグ２２中のＦｅＯを還元する速度が早くなり、脱燐反応に寄与するＦｅＯ濃度が低下してしまうので好ましくない。このため、不活性ガス３０の吹き込み量は０．５Ｎｍ^３／（ｍｉｎ・溶銑−ｔｏｎ）以下にすることが好ましい。本実施形態の溶銑の脱燐方法では、底吹き羽口１８から不活性ガス３０を吹き込む例を示したが、これに限られず、不活性ガス３０に代えて、または、不活性ガス３０とともに酸素ガスを吹き込んでもよい。不活性ガス３０の吹込み量の単位のうち「溶銑−ｔｏｎ」とは、反応容器１０に収容された溶銑１ｔ当たりの不活性ガス３０の吹込み量であることを意味する。

上吹きランス１４から添加する気体酸素源２４としては、酸素ガス（工業用純酸素を含む）、空気、酸素富化空気、酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いてよい。溶銑２０の脱燐を行う場合においては、酸素ガスを用いることが好ましい。酸素ガスを用いることで、他のガスを用いた場合と比較して、脱燐反応速度を速めることができる。混合ガスを用いる場合には、脱燐反応速度を速めるために、空気よりも酸素濃度を高めることが好ましい。

上吹きランス１４から添加する固体酸素源２６としては、鉄鉱石、ミルスケール、砂鉄、集塵ダスト（高炉、転炉、焼結工程等において、排出ガスから回収される鉄分含有ダスト）等の酸化鉄源を用いてよい。本実施形態の溶銑の脱燐方法においては、これらの固体酸素源２６を上吹きランス１４から溶銑２０の浴面に吹きつけて添加する。これにより、スラグ２２の酸素ポテンシャルを向上できるとともに、火点冷却による脱燐促進効果が得られる。

上吹きランス１４から固体酸素源２６を添加するにあたり、固体酸素源２６は、気体酸素源２４の供給系統とは異なる供給系統から、気体酸素源２４が吹きつけられる溶銑２０の浴面近傍位置に添加することが好ましい。

気体酸素源２４が添加される溶銑２０の浴面位置である火点は、気体酸素源２４による脱炭反応が優勢であり、当該脱炭反応などの発熱によって２０００℃を超える高温になっている。一方、脱燐反応は、熱力学的に低温であるほど反応が促進されるので、実質的に脱燐反応が起こるのは、火点からわずかに離れた概ね１８００℃以下の火点周辺部になる。

このため、上吹きランス１４から固体酸素源２６を添加する場合に、気体酸素源２４の供給系統とは異なる供給系統から酸素濃度の低いキヤリアガスを用いて、気体酸素源２４が吹きつけられる火点周辺部に固体酸素源２６を添加することが好ましい。酸素濃度の低いキャリアガスを用いて１８００℃以下の火点周辺部に固体酸素源２６を添加することで、その部分の温度を過度に上昇させることなく固体酸素源２６の良好な脱燐反応性によって溶銑の脱燐がさらに促進される。１５５０℃における脱燐能力を示す指標である燐分配比（スラグ中の燐濃度と、溶鋼中の燐濃度の比）は、熱力学的概算で１６００℃における燐分配比の概ね２倍にもなる。

気体酸素源２４の供給系統とは異なる供給系統を有する上吹きランス１４の構成としては、少なくとも二重管構造を有していればよく、当該二重管構造の一方を気体酸素源２４の流路として、二重管構造の他方を固体酸素源２６の流路とすればよい。さらに、上吹きランス１４の中心軸を中心とした仮想円に沿った複数のランス孔と、上吹きランス１４の中心軸上に配されたランス孔とを設け、仮想円に沿って設けられた複数のランス孔から気体酸素源２４を添加し、中心軸上に設けられたランス孔から固体酸素源２６を添加してもよい。このように固体酸素源２６および気体酸素源２４を添加することで、気体酸素源２４の添加により形成される複数の火点に囲まれる浴面位置に固体酸素源２６を添加でき、固体酸素源２６の添加位置の温度を火点よりも低い高温状態に維持できるのでより好ましい。上吹きランス１４の中心軸を中心とする仮想円に沿って複数のランス孔を設け、複数のランス孔から気体酸素源２４と固体酸素源２６とを時間を変えて交互に添加してもよい。

溶銑２０に添加される固体酸素源２６の全てを気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍に添加しなくてもよい。しかしながら、気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍に添加される固体酸素源２６が少ないと、スラグ２２中のＦｅＯ濃度が低くなる。スラグ２２中のＦｅＯは脱燐反応に寄与するので、スラグ２２中のＦｅＯ濃度が低くなると脱燐効率が低下する。スラグ２２中のＦｅＯ濃度が低くなるのを避けるために、スラグ２２中に所定のＦｅＯ濃度が確保できる量の固体酸素源２６を、気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍に添加することが好ましい。

一方、気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍に添加される固体酸素源２６の添加量の上限は、設備仕様に応じて溶銑２０からの抜熱量が過大にならない添加量に設定すればよい。例えば、１００〜３５０トンの転炉型の反応容器で脱燐処理する場合においては、溶銑浴面に添加される１Ｎｍ^３の気体酸素源２４（標準状態での酸素ガス純分）に対し、０．１ｋｇ以上２．０ｋｇ以下の範囲内となる添加量の固体酸素源２６を、気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍に添加することが好ましく、０．３ｋｇ以上２．０ｋｇ以下の範囲内となる添加量の固体酸素源２６を気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍に添加することがより好ましい。

気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍に添加される固体酸素源２６の添加量を１Ｎｍ^３の気体酸素源２４に対して０．１ｋｇ未満とした場合には、スラグ２２のＦｅＯ濃度が低くなるので好ましくない。固体酸素源２６の添加量を１Ｎｍ^３の気体酸素源２４に対して２．０ｋｇより多くすると、固体酸素源２６を添加する溶銑浴面における抜熱量が大きくなり、スラグ２２の滓化が不十分になって脱燐効率が低下するので好ましくない。気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍の浴面位置以外の位置に添加される固体酸素源については、上置き添加、インジェクション添加などの方法で溶銑２０に添加されてよい。

気体酸素源２４を使用した場合には、酸化反応熱によって溶銑温度は上昇し、固体酸素源２６を使用した場合には、固体酸素源２６自体の顕熱、潜熱および分解熱が酸化反応熱よりも大きいので、溶銑温度は低下する。したがって、気体酸素源２４と固体酸素源２６との使用比率は、気体酸素源２４の添加量と、気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍に添加される固体酸素源２６の添加量の範囲を維持しつつ、溶銑２０の脱燐処理後における目標温度に応じて設定すればよい。

スラグ２２中のＦｅＯ濃度が１０質量％以上５０質量％以下の範囲内になるように、気体酸素源２４が添加される溶銑浴面の近傍位置に添加する固体酸素源２６の添加量を調整することが好ましい。これにより、溶銑２０の脱燐効率を向上できる。スラグ２２中のＦｅＯ濃度を１０質量％以上３０質量％以下の範囲内にすることで、溶銑２０の脱燐効率をさらに向上できるのでより好ましい。

本実施形態の溶銑の脱燐方法においては、底吹き羽口１８から不活性ガス３０を吹き込んで溶銑２０を撹拌する例を示したが、これに限られない。例えば、トーピードカーや溶銑鍋の溶銑搬送容器を用いて溶銑の脱燐を行う場合には、溶銑２０に浸漬させたインジェクションランスから不活性ガス３０を吹き込んで溶銑２０を撹拌してもよい。

高炉から出銑した溶銑を高炉鋳床で脱珪した後、容量２５０トンの溶銑鍋で搬送し、機械式撹拌法によって脱硫した後、転炉で上吹きランスを用いて脱燐処理を実施した。

固体酸素源として平均粒径５００μｍの砂鉄を１０ｋｇ／（溶銑−ｔｏｎ）添加した。この砂鉄の添加は、搬送用ガスによる上吹きランスからの添加と、炉上ホッパーからの上置き添加とを併用した。気体酸素源として上吹きランスから酸素を２５０００Ｎｍ^３／ｈの送酸速度で添加した。脱燐精錬剤としては、気体酸素源の供給系統から平均粒径２ｍｍ以下の脱燐精錬剤を１０ｋｇ／（溶銑−ｔｏｎ）添加した。

脱燐精錬剤の平均粒径の測定方法は、以下の通りである。脱燐精錬剤を１ｋｇ採取し、０．１００ｍｍ以下、０．１００ｍｍ超〜０．１５０ｍｍ以下、０．１５０ｍｍ超〜０．２１２ｍｍ以下、０．２１２ｍｍ超〜０．２５０ｍｍ以下、０．２５０超〜０．３００ｍｍ以下、０．３００ｍｍ超〜０．３５５ｍｍ以下、０．３５５ｍｍ超〜０．４２５ｍｍ以下、０．４２５ｍｍ超〜０．５００ｍｍ以下、０．５００ｍｍ超〜０．６００ｍｍ以下、０．６００ｍｍ超〜０．７１０ｍｍ以下、０．７１０ｍｍ超〜０．８５０ｍｍ以下、０．８５０ｍｍ超〜１．０００ｍｍ以下、１．０００ｍｍ超、の１３段階に篩分けし、上記（３）式を用いて平均粒径を質量比率で計算した。脱燐開始前の溶銑のＳｉ濃度は０．１５質量％、Ｃ濃度は４．５質量％であり、スラグの塩基度は２．０、ＣａＯと酸素の比率ＣａＯ／Ｏ＝１．５（ｋｇ／Ｎｍ^３）となるように調整した。

表１は、比較例１〜６および実施例１〜２８に用いた脱燐精錬剤に含まれる石灰系脱燐剤の含有割合（質量％）と、石灰系脱燐剤の細孔径０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和（ｍＬ／ｇ）と、Ｒ−ＣＯ_２の含有割合（質量％）と、脱燐処理前の溶銑の燐濃度（質量％）と、脱燐処理後の溶銑の燐濃度（質量％）と、脱燐率（％）と、終点温度（℃）を示す。上記石灰系脱燐剤でない脱燐精錬剤としてカルシウムフェライトを用いた。脱燐率は、脱燐処理前の溶銑の燐濃度と、脱燐処理後の溶銑の燐濃度と、下記（４）式とを用いて算出される値である。

比較例１〜６は、石灰系脱燐剤の細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ未満、または、Ｒ−ＣＯ_２の値が１質量％以上にならない石灰系脱燐剤を含む脱燐精錬剤を用いて脱燐処理した比較例である。実施例１〜２８は、石灰系脱燐剤の細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上およびＲ−ＣＯ_２が１質量％以上である石灰系脱燐剤を含む脱燐精錬剤を用いて脱燐処理した実施例である。比較例１〜６の脱燐率は、実施例１〜２８の脱燐率よりも低かった。このことから、細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上およびＲ−ＣＯ_２が１質量％以上である石灰系脱燐剤を５０質量％以上含む脱燐精錬剤を用いることで、溶銑の脱燐効率を向上できることが確認された。

実施例１７〜２８は、細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上およびＲ−ＣＯ_２が１質量％以上である石灰系脱燐剤から構成される脱燐精錬剤を用いた実施例である。実施例１７〜２８の脱燐率は、比較例１〜６および実施例１〜１６の脱燐率よりも高かった。このことから、脱燐精錬剤の全てが、細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上およびＲ−ＣＯ_２が１質量％以上である石灰系脱燐剤である場合に、溶銑の脱燐効率をさらに向上できることが確認された。

石灰系脱燐剤の細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上およびＲ−ＣＯ_２が１質量％以上である石灰系脱燐剤は、上述したように火点の冷却効果と、ＣａＯのスラグへの滓化促進効果により溶銑の脱燐効率を向上できる。このため、溶銑の脱燐効率を向上できる石灰系脱燐剤を含む脱燐精錬剤を用いて溶銑の脱燐を実施することで、当該石灰系脱燐剤を含まない脱燐精錬剤を用いて溶銑の脱燐を実施した場合よりも脱燐効率を向上できるといえる。

１０反応容器
１２容器本体
１４上吹きランス
１６出銑口
１８底吹き羽口
２０溶銑
２２スラグ
２４気体酸素源
２６固体酸素源
２８脱燐精錬剤
３０不活性ガス

Claims

脱燐精錬剤を溶銑に添加して行なう溶銑の脱燐方法であって、
前記脱燐精錬剤は、細孔径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の全細孔容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上であって、Ｒ−ＣＯ_２が１質量％以上の石灰系脱燐剤を含む、溶銑の脱燐方法。
前記脱燐精錬剤は、前記石灰系脱燐剤を５０質量％以上含む、請求項１に記載の溶銑の脱燐方法。
前記脱燐精錬剤の全ては、前記石灰系脱燐剤である、請求項１に記載の溶銑の脱燐方法。