JPS5950105A - 溶銑の脱燐脱硫処理法 - 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】 本発明はソーダ灰を用いて溶銑の脱燐と脱硫を同時π効
率よく行なう処理法に関する。

高炉の原料事情、転炉スラグの高炉への再利用。

鋼材の品質面からの極低燐銅の要求などの理由のため、
近年、溶銑段階で脱燐・脱硫・脱硫を行ういわゆる溶銑
予備処理法の研究がさかんに行なわれている。一方、近
年、転炉での吹錬技術の見直しが行なわれ、酸素上吹き
転炉に底吹きを併用した複合吹錬法が転炉の吹錬技術の
主流になる傾向にあるが、この転炉吹錬法は、脱炭と昇
温のみを目的とした場合にそのメリットが多きいことか
ら、従来転炉で行なわれていた脱燐・脱硫を溶銑で行う
要求が強くなって来ている。

ソーダ灰を用いた溶銑処理に関しては、既に数多くの研
究例あるいは実施例があり、たとえば、Ｔｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎｓ　　ＩＳｌ、Ｔ　、Ｖｏ１２１　、ｐ７＋２
〜７４１　　；鉄と鋼（１９７９）、　８２１８　；ン
ーダと塩酸（１９８１年）１２号Ｐ６５５〜ｐ６６６　
；鉄と鋼（１９７９）　、　８７５２　；鉄と鋼（１９
Ｂ２）　ＰＳ１６などにおいて報告されている。

これら従来の手法をまとめると以下の５つに大別するこ
とができる。

（１）　　ソーダ灰を溶銑湯面上に一括あるいけ分括し
て添加する方法。

（２）　　ソーダ灰を溶銑湯面上に一括あるいは分括し
て添加し、あわせて、上吹きランスにより気体酸素を溶
銑に上吹きする方法。

（３）　　ソーダ灰を窒素等の搬送ガスにより溶銑中に
インジェクションする方法。

（４）　　ソーダ灰を気体酸素あるいは気体酸素を含有
する搬送ガ′ス例より溶銑中にインジェクションする方
法。

（５）　　ソーダ灰に鉄鉱石、ミルスケールなどの固酸
を混合１〜、（１）〜（４）の方法により処理する方法
。

しかしながらこれらの手法では、それぞれ次に述へるよ
うな問題があり、その実用化にあたって確立された手法
とはなり得ないのが実状である。

（１）の処理法は最も簡便であるという利点はあるもの
の、ソーダ灰の滓化に長時間を要する、ソーダ灰添加に
よる温度降下が犬である、ソーダ灰の蒸発飛散によ、乙
ロスが大きいなどの理由により、操業性が悪く、また、
ソーダ灰と溶銑中のヱ、且との反応性が悪くソーダ灰の
添加効率が低いなどの欠点があり、実用化されるには至
っていない。

（２）の処理法て―（１）の処理法の欠点である温度低
トの問題、ソーダ灰の蒸発飛散によるロスの問題を軽減
し、かなりの改善が見られるものの、スラグの滓化性に
問題を残している。さらに、本処Ｊｌｌｊ法て釦気体酸
素の」二吹きにより形成された酸素を過飽和に含む溶銑
とソーダ灰とが分離された形となり、気体酸素の有効利
用という点で著しい欠点を有する。そのだめ、得られる
脱燐率ＶＣはバラツキが生じ、安定した操業１１・行な
うＶＣは問題を残している。

（３）の処理法では分解蒸発しやすいソーダ灰を溶銑深
部にインジェクションすることにより、ソーダ灰の分解
蒸発を軽減し、あわぜてソーダ灰の滓化を良好にするな
どの利点があり、比較的少ないソータ゛灰原単位で良好
な脱燐率が得られる利点を有する。しかし、操業を安定
して行うには、ソーダ灰の高速吹き込み技術、ランス寿
命の問題全解決する必要があり、これらの問題解決は簡
単に一行ない得ない。すなわちソーダ灰のごとく融点の
低い（約８５０°Ｃ）フラツクスを１５００前後の溶銑
中を通過させて吹き込むこと自体に無理があり、ランス
詰りゃ脈動などのトラブルを誘起しやすいことは容易に
想像されるところである。捷だ、ソーダ灰は化学的に活
性な物質であり、ランス内管やう／ス先端さらにはう／
ススラグライン部なとの溶損も激しく、ランス寿命の延
長を期するに一高級面ｊ人物を使用しなけれ―、ならな
いであろう。

さらに、ンーダ灰インジエク／ヨンの場合、脱燐反応は
溶銑中のＳ］濃度（以下〔％Ｓ〕〕）を肌０５グ以下に
してはじめて効率よく進行するという特徴を有する。そ
のため、脱燐処理に先行する脱硫工程では［％Ｓｉ］を
できるたけ低下させないとソーダ灰の有効利用はできな
い。高炉での出銑［％Ｓｉｌは通常かなりバランき、そ
のため、安定して〔％Ｓｉ、］≦０．０５’ｊで脱硫す
ることは一般には困難である。

その結果、脱燐処理後の〔％Ｐ・〕　　レベルにもバラ
ツギが現われ、操業管理上も大きな問題となる。

（４）の処理方法では搬送ガスに酸素を用いてソーダ灰
を溶銑中にインジェクションするため、そのインジェク
ション技術−さらに困難なものとなる。

一般にｄインジェクションランスを２重管構造にするな
どしてランス内管の保護などＶＣ務める手法を取り、イ
ンジェクションを可能なものとしている。

しかし、操業性、コストなどを考慮に入れると、実用的
でないのは明らかである。さらに、ソーダ灰のインジエ
ク／ヨ／では、搬送ガスに気体酸素を用いても、ランス
出［」でのガスの挙動はいわゆる・・ブリンクの状態と
なる。そのため、溶銑と気体酸素ジェットのイリリ突は
起こらず、ランス先端の浴を十分に酸化するまでには至
らない。その結果、気体酸素を使用しているにもかかわ
らず、窒素インジェクションと比較して大きな脱燐率の
向上し１得られない。

（５１の固酸を使用する方法では、処理中の温度降下が
大きい、固酸の反応効率が低い、処理剤の原単位がかさ
む、などの問題があり、実用的でない。

さらに〔係Ｓｊ、］　〉０．１０では、脱硫率の低下を
きたす現象が現われるなどの問題も孕んでいる。

以上述べたごとく、ソーダ灰を用いた現行の溶銑処理で
は、操業性、コスト、安定性のいずれについても問題点
を残しており、実用的な技術水準に１で達しているとは
いいがたい。、 本発明け、これら従来の問題点の改善を目的としてなさ
れたもので、ソーダ原単位１０〜１ｓ　ｋｇ／ｐｉｐ−
ｔｏｎで脱燐率脱硫率とも８０％す、上を安定１〜で得
られる生産性および操業性ともに優れた溶銑の処理法を
開発したものである。すなわち本発明の溶銑の脱燐脱硫
法は、容器内にある溶銑ＶＣ対し、気体酸素と粉状のソ
ーダ灰を、その衝突界面ではたか湯１ａ１が霧出する状
態が維持されるように供給するイ、のてあり、気体酸素
を溶銑に吹付けることに」、って生成した局部的な酸素
過剰の溶銑箇所（火点）でソーダ灰を反応させることを
特徴とする。

より具体的に説明すると、」二吹きランスから気体酸素
を溶銑に吹付けることによって、その火点および欠点近
傍に鋼中酸素が過剰に存在する状態を作りなから（脱炭
反応は極力抑制する）、この箇所に同時にＮ　ａ、２　
Ｇ　Ｏ，、を連続供給するのである。この場合、この火
点または火点近傍にＮａ２ＣＯ，を連続供給するグζめ
の別の導管を用意してＮａ２ｃｃ１３を噴射さぜるよう
にしてもよいが、酸素量とＮ　ａ２ＣＯ３烙を後述のよ
うに適切Ｖｒｃ調整ずれは、酸素吹イ：１け用のランス
を用いでＮ　ａ２Ｃ０３を供給することもでき、この場
合に一操業性が良好となる。いづれにしても、容器内の
溶銑の湯面付近の一部の溶銑中において、酸素過剰の局
部を連続的に生成させながらこの局部ｖｒｌｌｉしいＩ
・Ｉ　ａ　２Ｃ０３を常（・で共存させることが重要で
あ（７瓢この状ＩＪヒを１ｆｆ−持するには、溶銑を攪
拌することによってはたか湯面がこの噴射流に常１〕、
テ露出するようにするとよい。この俗の攪拌は容器底部
に底吹き用のポーラスプラグケ取イマ１けておき、これ
から不活性ガス例えば窒素を底吹きすることによって行
ない得る。本発明の実施にあたっては、底吹き攪拌を行
ないながら、上吹きランス（０２−１−Ｎａ２Ｃ０３）
の混合ジェットを容器内溶銑の浴面に成句ける方法がよ
り実際的であるが、この場合ＰＩＪ、この混合ジェノ）
［よってもその衝突面で酸素過剰の局部が形成すること
、換言ずれは、ｌｉ’　ｅＱなどの鉄酸化物が生成する
ように諸条件をする必要がある。（０２＋Ｎａ、、、Ｃ
ｏ３）の混合ジェットの場合にｄ、０２単味のジェット
ではＦｅＯ等の生成が起る条件でも、ＦｅＯの生成がな
い場合があるが、０．３〜０．９Ｎｍ″／ｒｎ１．ｎ／
ｐｉ−ｇ−ｔｏｎの０２流量を維持すれば、この混合ジ
ェットの使用によっても、その衝突面で酸素過剰の局部
（ＦｅＯ）を生成させることができる。そのさいには、
吹付は強度も問題となるが、浴深さをし、吹イτ１けに
よるくぼみ深さをＬｏとした場合、ｒ、／　ｒ、ｏの比
が約０．１以下となる」＝うなノフトブ「１−とするこ
とがより好ましく、このようなツノドブｏ　−ｆ−ｆる
とＦｅＯの生成を促すことができることがわかった。寸
に、　Ｎａ２ＣＯ３は融点が低いので（約８５０”Ｃ）
比較的多量吹付けても滓化−進行するが、０．５〜２　
ｋｇ／　ｍｉｎ　／　ｐｊｇ６　ｔｏｎ程度の供給速度
で、ぞのさいの０２流量”；に’　０．６〜０．９　Ｎ
ｍンｍｊ、ｎ／ｐｉｇ−１，ｏｎとずれＯゴ゛十分な結
果が得られる。Ｎａ、２ＣＯ３／　０２の比で言え１ｆ
、Ｊ：、１．５〜２．０に９７ｍ”程度が４　当でｈ６
゜ｉ　ｆｒ　底吹き（でよる浴の攪拌については、０．
０７５〜０．２　Ｎｍ７ｍ１ｎ／円ｇ・ｔ；ｏｎ程度で
あれは浴の均一混合のほかに、浴面て−だか湯面の露出
があり、したがって、との−たか湯面（で（０２＋Ｎａ
、２ｃＯ３）の混合ジェットを衝突させることができる
ことになり、このような諸条件のもとに本発明法を実施
すると、脱・燐率および脱１ｉｉｆｉ率とも８０％以上
を安定して得ることができる。

以トさらにいくつかの試験結果について説明する１、 第１図（ハ）Ａ＋雰囲気十でＮａ２Ｇ（１３処理を行な
った場合と火気ｊト１−で酸素吹きを行なってＮ　ａ、
２　Ｃ０３処理を行なった場合の試験結果を示１〜だも
のである。

第１図において、（ａｏ）、（丁〕）、（Ｓ］）−へｒ
雰囲。

気の場合、”　０　＋　Ｊ、’　＋　Ｓ　ＴＧ酸素吹き
の場合のそれぞれの経時変化を示しており、この結果か
ら８．５−（溶銑中の酸素活量）が増大するようＶｔＣ
ｆ−’ｌ’２素吹きしてＮ　ａ２Ｃ０３処理した場合に
は脱燐率が著しく向４−していることがわかる。

第２図は、Ａｒ雰囲気下でＮａ２ＣＯ３処、１１１！を
行なつ溶銑中のａ旦と〔係Ｐ〕との関係を整理したもの
であり〔％Ｐ〕けａＱの増加に従って一定の関係をもっ
て減少していることがわかる。すなわち、溶銑浴を過剰
に酸化（〜でソーダ灰全接触さぜれは著しい脱燐が得ら
れ、この場合、浴とスラグ１平価状態を見かけ上維持し
ながら反応が進行することが明らかである。したがって
、酸素ジェットにより溶銑の局部だけを過剰ａヶの状態
を作りこの箇ｒ９ＨにＮａ２ＣＯ３を供給すると、著し
い脱燐が起り、この状態を８４１．持しながらこの局部
にηましい溶銑か常に循環するようにすれば、良好な脱
燐率で全体の溶銑中の燐を除去できることになる。その
さいには、先述のように脱炭反応は極力抑制するように
配慮することが肝要である。

第６図は、実験室規模で本発明法を実施し７た場合の結
果を示したものである。処理溶銑は２００ｋｇであり、
処理前〔％Ｓｉ：］　＝：０．１５　％である。気体酸
素１−ソーダ灰を供給する上吹き用のランスとしては、
内径２叩グの水６銅ランスを用いた。送酸量は８゜１　
／　ｍｒ口、ソーダ灰供給速度は２００　ｆ／′ｍｉｎ
、処理時間は１．５分である。捷だ、炉底よりポーラス
レンガを用いてＡｒ攪拌を併用した（流量８１／＋ｎｊ
ｎ　）。

ソーダ灰を湯面添加した場合およびＡ１−ガスを搬送ガ
スとｊ〜でインジェクノヨンした場合もソーダ原単位で
整理して第６図に比較として示した。第６図から明らか
なよって本発明に従う溶銑処理法ではソーダ灰原単位１
５１＜ｇ／　ｐｉｇ−ｔｏｌｌＶＣおいて脱Ｐ率８７％
が達成されており、仙のソーダ灰処理に比較して著しい
脱Ｐ率の向上が達成されている。

第４図は本発明を実施する装置の例を示したもので、反
応サイトを複数にすることによって１ｅｉＪ述の反応を
より効果的に行なわせるようにしたものである。すなわ
ち複数本の」二吹きランス１を用いて、（０２＋　Ｎａ
２Ｃｏ３）の同時吹イ・］けを複数箇ｒ９ｒで行なうと
共に、容器２の底部のポーラスプラグ５からはＮ２ガス
等の不活性ガス吹込みにより溶銑を（−Ｗ押させる。ま
た、容器２の」二部はフート４で扱い、ヒユーム等の発
生ガスをダクト５から吸引するようにしである。図示の
装置は５本のランスを用いる例全示したが、この場合の
操業条件の１例を処理溶銑量が１７０トンの場合につい
て述べると、各ランスは内径１３岨の水冷銅製のものを
使用し、ランス１本あたりの送酸速度およびソーダ灰供
給速度は９Ｎｍ３／分および５０１＜ｇ／分程度に調整
する。

より具体的には、使用する酸素ガスの原単位を４〜６Ｎ
ｍ３／ｐｊｇ・ｔｏｎとし、ソーダ灰の供給速度をラン
ス１本当り０．１６〜０．３０　ｋｇ／　ｐｉ、ｇｌ；
ｏｎ　７分とする。

ソーダ灰は揮発飛散しやすい性質を持つが、ソーダ灰の
供給速度が０，５０　ｋｇ／　ｐｊｇ・ｔｏｎ　７分以
下では、フユームの発生はきわめて少であり、吹き（−
Ｊけたμダ灰のほぼ全量が吹き付けで生成した火点およ
び火点の周囲で急速に滓化させることができる。

搬送ガスに窒素を用いた場合は、ソーダ灰供給速度がＯ
，ｉ　〜０．２　ｋｇ／　ｐｉｇ−ｔｏｎ　７分におい
てもがなり激しいフユームの発生と、滓化不良が認めら
れるのに対し、気体酸素を用いる場合は浴の酸化と合わ
せて滓化が極めて良好となりこれらの点においても実操
業的に非常に有利な面をもっている。

以下に第４図に示したのと同様の装置を用いて、溶銑量
１７０トンの処理容器中で本発明法を実施した場合の例
について説明する。なお、処理溶銑は高炉鋳床および本
実験に用いた処理鍋においてあらかじめ脱砂処理を施し
ておいた。

実施例１ 処理前浴鉄成分が〔％（ａ　＝　４．１２、　　〔％ｓ
１〕−０、１０、〔％Ｍｎｌ　＝　０．５４、〔％Ｐ：
］　＝　０．１２５、　Ｃ％ｓｌ　＝　ｏ、ｏｓｓであ
り、溶銑量、処理前温度がそれぞれ１６３ｔＯｎ、１５
２０“Ｃである／８銑に対し、各上吹ランスでの送酸量
８．５　Ｎｍ”７分、ノーダ灰供給速度２８．５ｋｇ／
分の条件で１５分間処理した。上吹きランスのランス高
さＩｔｊ、’　８００　ｍｍである。処理後の各成分は
、〔％Ｃ〕＝　、’ｌ　、９５、〔％５ｉ）＝ｔｒ、［
％Ｐ〕＝　０．００５、〔％ｓｌ　＝０．００４、〔％
Ｍｎｌ　＝　０．４８であった。また、処理中の温度降
下は３７°Ｃであった。脱炭敢、脱Ｍｎ量のそれぞれ０
．１７％、０，０６％と問題ない範囲であつ／ξ。

実施例２ 処理的溶銑成分が〔％ｃ〕−４，２、〔％Ｓｉｌ　＝　
０．２１、〔％Ｍｎ〕−０，５４、〔％Ｐ’）　−０，
１１５、［％ｓ’ｌ　＝０．０４５、偏度が１６４２°
Ｃである溶銑１７２１：ｏｎを、各上吹きランスでの送
酸量９．２　Ｎ、ｌ１分、ンーダ灰供給速度３１．２ｋ
ｇＺ分で１６分間処理した。ランス高さは７５０ｍｍで
、浴攪拌のだめの窒素底吹き流量は５．Ｉ　Ｎ、（７分
であった。処理後の各成分はそれぞれ〔％リー０．９７
、［％Ｍｎ］　＝　０．４９、［％Ｓｉ］　＝　０．０
２、［％Ｐ］　＝　０．０１３、［％Ｓ〕＝　０．００
４であった。また、処理中の温度低下け１５°Ｇであっ
た。

実施例５ 処理的溶銑成分（〔％ｃ：３−４．［］５、〔％Ｍｎｌ
　＝　０．５５、［チＳｊ、］　＝　０．０７、〔％Ｐ
〕−０，１２６、〔係Ｓ〕二０．０２６　）、温度１２
８７“Ｃ１処理量１７５ｔｏｎの溶銑に、各士吹きラン
スでの送酸速度９．５　Ｎ７７Ｌ”／分、ソーダ灰供給
速度２５．７ｋｇ／分、ランス高さ６５０ｍｍの各条件
で処理した。処理後の溶銑成分は［％ｃｌ−５，８５、
ｒ％Ｍｎ］＝　０．５４、〔％Ｓ１．）　＝ｔｒ、〔％
Ｐ〕＝　０．００５、〔％ｓ〕＝０．００５であり、処
理中の温度低下は５５℃であった。

以−１−の実施例からも明らかなごとく、本発明に従う
浴銑処理法では、ソーダ灰と気体酸素の同時上吹きとい
う設備的にも操業性においても、きわめてｆｆＩ′Ｊ便
な方法により、容易にしかも安定１〜て低■・、低Ｓの
溶銑が得られる。さらに、気体酸素十ノーダ灰の吹きイ
・］け用シランを複数個に分割し、各ランスでの送酸流
量とソーダ灰供給速度を適正ＶＣ選択すると、処理時の
脱Ｍｎ、脱ＣＩＢｉ［のきわめて少ない条件が簡便に得
られ、省資源の観点からも優れた方法といえる。寸た、
処理中の温度降Ｆも６（Ｊ”Ｃ以−１・におさえること
ができ、本処理に引きつつく転炉吹錬ての温度上の問題
は発生していない。

従来ツイン／エクー／ヨン法では、ランス寿命、吹き込
み技ｉ１：Ｊの習得など解決すべき困難な問題をかかえ
ていたが、本発明によるプロセスでは溶銑に直接浸漬す
る必要がないため、インジエ、クション処理に伴う問題
点は寸ったくない３．上吹き川のランスの寿命を決定し
ているものはソーダ灰吹きイ」け時のランス内管の摩耗
がその主なものであり数十チャージ実施しても交換ｄ要
しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶銑中８１、〔％Ｐ〕、〔％Ｓｉ〕の挙動を示
す実験結果、第２図はａ□と〔剣〕〕との関係図、第５
図は本発明法に従う処理法と従来のインンエクンヨン法
との比較を脱Ｐ率とソーダ灰原単位との関係で示した図
、第４図は本発明法を実施するの（・て使用する装置の
例を示し／Ｃ略断面図である。 １・・」二吹きランス、２・・・容器、６・・・ポーラ
スプラグ、４・・・フード、５・・集塵ダクト。 出願人　日新製鋼株式会社 ０．２　０．４　　１．０　２．０　４．０　　１０第
３図 ０　４　８１２１６２０ ）−ダ灰原単位に９／　Ｌｏｎ　−Ｍｅ　ｔｄｊ第４図 手続袖正書（自発） 昭和５７年　特　許　願第１５９３５０　　号２　発明
の名称　　溶銑の脱燐脱硫処理法３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 代表者　阿　部　　譲 ４、　代　　理　　人　　〒１６２ ６　補正の内容 （１）発明の詳細な説明を下記のとおり補正する。 記 （イ）明細書第４貞１２行の「１５００前後」をＦ　Ｌ
５００℃前後Ｊに補正する。 （ロ）明細書第７頁１〜２行の「で−だか湯面が」を「
で、はだか湯面（（」に補正する。 （ハ）明細１第８頁１１行の「条件をする」を「条件を
考慮する」に補正する。 （２１［ａ部組２図および第５図を添付図面のとおり補
正する。 ３０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 容器内溶銑の浴面に気体酸素を吹付けることによって浴
   面近傍に酸素が過剰に溶存する局部を連続的に形成しな
   がらこの局部にＮａ２ＣＯ３を連続供給することを特徴
   とする溶銑の脱燐脱硫法。