溶銑の予備脱燐処理方法
【課題】 混銑車や溶銑鍋などの溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を除去する溶銑の予備脱燐処理において、脱燐効率が低下する処理末期であっても脱燐反応を効率的に行う。
【解決手段】 本発明の溶銑の予備脱燐処理方法は、溶銑搬送用容器１に収容された溶銑３に浸漬ランス２を浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を酸化除去する、溶銑の予備脱燐処理方法において、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更しながら、前記酸素含有ガスまたは前記固体酸素源の吹き込みを行う。
【解決手段】 本発明の溶銑の予備脱燐処理方法は、溶銑搬送用容器１に収容された溶銑３に浸漬ランス２を浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を酸化除去する、溶銑の予備脱燐処理方法において、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更しながら、前記酸素含有ガスまたは前記固体酸素源の吹き込みを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混銑車や溶銑鍋などの溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む或いは搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を酸化除去する溶銑の予備脱燐処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高炉や鉄スクラップ溶解炉から出銑された溶銑を転炉で脱炭精錬して溶鋼を溶製する場合に、転炉での脱炭精錬の前に、溶銑中の不純物元素である燐（Ｐ）の低減を目的として溶銑の予備脱燐処理が行われている。その方法は、混銑車（「トピードカー」とも呼ぶ）や溶銑鍋（「高炉鍋」とも呼ぶ）などの溶銑搬送用容器に収容された溶銑に対し、この溶銑に浸漬させた浸漬ランスを介して、酸素ガスなどの酸素含有ガスを吹き込む方法、或いは、空気や窒素ガスなどを搬送用ガスとして該搬送用ガスとともに酸化鉄などの固体酸素源を吹き込む方法が一般的であり、この方法によって溶銑中の燐は酸化されて燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）となり、生成した燐酸化物はＣａＯ系スラグ中に３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5として固定され、溶銑から除去される。この予備脱燐処理は溶銑を酸化させる精錬であるので、溶銑に含有される珪素（Ｓｉ）や炭素（Ｃ）も酸化除去される。
【０００３】
この溶銑の予備脱燐処理の処理末期では、脱燐反応の進行に伴って溶銑中の燐含有量が低下するので、脱燐反応が起こり難くなって脱燐効率が低下する。特に、混銑車や溶銑鍋などの溶銑搬送用容器はフリーボード（溶銑を収容したときの容器内の空間の範囲）が小さく、溶銑を転炉のように強撹拌できないので処理末期の脱燐効率の低下が大きくなる。
【０００４】
そこで、処理末期の脱燐効率を高くするための手段が幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、予備脱燐処理の末期は、浸漬ランスからの酸素剤（酸素ガス＋固体酸素源）の吹き込み量を減少させるとともに、この浸漬ランスの浸漬深さを深くして吹き込みを続ける処理方法が提案されている。浸漬ランスの浸漬深さを深くすることで、溶銑の撹拌が強化される。
【０００５】
また、特許文献２には、混銑車に窒素ガス発生装置を搭載させるとともに、混銑車の底部にガス吹きノズルを配置し、該ガス吹きノズルから窒素ガスを連続的に吹き込んで溶銑を撹拌し、溶銑とスラグとの接触を促進させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４８２１８号公報
【特許文献２】特開２０００−２５６７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術には、以下の問題点がある。
【０００８】
即ち、特許文献１のように、浸漬ランスの浸漬深さを深くする方法では、浸漬深さの増加に伴って混銑車からの地金の流出が発生したり、大量のスラグが流出したりするといった問題点があった。また、特許文献２のような、混銑車の底部から撹拌用ガスを吹き込む方法では、それぞれの混銑車毎にガス吹き込み装置を設ける必要があり、初期コストが高額であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、混銑車や溶銑鍋などの溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を除去する溶銑の予備脱燐処理において、脱燐効率が低下する処理末期であっても脱燐反応を効率的に行うことのできる、溶銑の予備脱燐処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を酸化除去する、溶銑の予備脱燐処理方法において、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更しながら、前記酸素含有ガスまたは前記固体酸素源の吹き込みを行うことを特徴とする、溶銑の予備脱燐処理方法。
（２）前記溶銑中の燐濃度が０．０８質量％以下となった以降の１分間以上の期間、設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１０分間の期間、設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１／５×予備脱燐処理時間の期間の３種のうちの何れかの期間に、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更することを特徴とする、上記（１）に記載の溶銑の予備脱燐処理方法。
（３）前記浸漬ランスの浸漬深さの変動幅が１００ｍｍ以上であることを特徴とする、上記（１）または上記（２）に記載の溶銑の予備脱燐処理方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、浸漬ランスの浸漬深さを周期的に変更するので、浸漬ランス先端が深い位置に在るときには、溶銑の撹拌が強化されると同時に、浸漬ランス先端の位置が変動することで広い範囲の撹拌が可能になり、撹拌効率が増加して脱燐反応が促進される。また、この浸漬深さが深い期間の後には浸漬深さの浅い期間が設定されているので、溶銑搬送用容器からの地金の流出及び大量のスラグの流出が抑制される。つまり、地金噴出や流滓過多といった問題を発生させることなく、溶銑の脱燐効率を向上させることが実現でき、また、溶銑搬送用容器の設備改造が不要であるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】混銑車に収容された溶銑を、本発明を適用して予備脱燐処理する概略図である。
【図２】浸漬ランスの浸漬深さの変更方法の１例を示す図である。
【図３】脱珪外酸素量と脱燐量との関係を本発明例と比較例とで対比して示す図である。
【図４】脱珪外酸素量と脱燐量との関係を本発明例と比較例とで対比して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
高炉や鉄スクラップ溶解炉から出銑された溶銑は、混銑車或いは溶銑鍋などの溶銑搬送用容器で受銑され、この溶銑搬送用容器に収容されて脱炭精錬を行うための転炉に搬送される。本発明では、溶銑を転炉で脱炭精錬して溶鋼を溶製する前に、溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、この浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更しながら、この浸漬ランスから、溶銑中に酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑を予備脱燐処理する。
【００１５】
溶銑の予備脱燐処理は、溶銑に酸素含有ガスや固体酸素源の酸素を供給するとともにＣａＯ系媒溶剤を供給し、溶銑中の燐を酸素含有ガスや固体酸素源の酸素で酸化させ、この酸化反応（「脱燐反応」と呼ぶ）によって生成する燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）を、ＣａＯ系媒溶剤の滓化によって溶銑上に生成されるＣａＯ系スラグで吸収し、このスラグ中に３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5なる安定相として固定する方法で行われており、本発明もこの方法に沿って溶銑の予備脱燐処理を実施する。
【００１６】
以下、溶銑搬送用容器を混銑車とした例で、添付図面を参照して本発明を説明する。図１は、混銑車に収容された溶銑を、本発明を適用して予備脱燐処理する概略図であり、図１において、符号１は混銑車、１ａは混銑車の炉口、２は浸漬ランス、３は溶銑である。
【００１７】
混銑車１に収容された溶銑３に、浸漬ランス２を浸漬させ、浸漬ランス２から酸素含有ガスを吹き込む、或いは、浸漬ランス２から搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込み、且つ、混銑車内の溶銑３にＣａＯ系媒溶剤を供給して、溶銑３の脱燐処理を実施する。この場合に、酸素含有ガスとしては、酸素ガス（工業用純酸素）、酸素ガスと不活性ガスとの混合ガス、空気などを使用することができ、固体酸素源としては、鉄鉱石粉、鉄鉱石の焼結鉱粉、ミルスケール、転炉回収ダストなどを使用することができ、搬送用ガスとしては、空気、窒素ガス、酸素ガスなどを使用することができる。また、浸漬ランス２に酸素含有ガスの供給流路と、搬送用ガスによる固体酸素源の供給流路とを別々に設け、酸素含有ガスと固体酸素源とを別々の流路から同時に吹き込むようにしてもよい。
【００１８】
また、使用する溶銑３は、予め脱珪処理や脱硫処理が施されていてもいなくても、どちらでも構わない。但し、予め脱珪処理が施されている場合には、予備脱燐処理の開始時から脱燐反応が起こるが、脱珪処理が施されていない場合には、燐よりも珪素の方が酸素との親和力が大きいことから、予備脱燐処理の開始直後は脱珪反応が進行し、溶銑中の珪素が或る程度減少した後に、脱燐反応が起こる。つまり、脱珪処理されていない溶銑を予備脱燐処理した場合には、精錬の初期に脱珪反応が優先して起こり、ＳｉＯ2を主体とするスラグが形成されるが、何れは脱燐反応が起こり、スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を同等に調整する限り、同一の精錬形態となる。ここで、脱珪処理とは、脱燐反応を促進させるために溶銑中の珪素を予め酸化除去する精錬のことである。
【００１９】
また、ＣａＯ系媒溶剤としては、生石灰（ＣａＯ）単体、生石灰と蛍石との混合体、生石灰と酸化アルミニウムとの混合体などを使用することができる。これらのＣａＯ系媒溶剤は、炉口１ａから溶銑３に上置き添加してもよく、浸漬ランス２から、酸素含有ガス或いは搬送用ガスを介して固体酸素源とともに溶銑３に吹き込み添加してもよい。但し、脱燐反応の促進のためには、上置き添加よりも浸漬ランス２から吹き込むことが好ましい。
【００２０】
浸漬ランス２から吹き込む酸素含有ガス或いは固体酸素源とともに吹き込む搬送用ガスによって溶銑３は撹拌され、酸素含有ガス或いは固体酸素源の酸素による溶銑中の燐の酸化反応、つまり脱燐反応が起こる。浸漬ランス２の浸漬深さが深いほど、溶銑３の撹拌効果は大きくなって脱燐反応は促進されるが、炉口１ａからの地金の噴出やスラグの流出が激しくなる。
【００２１】
本発明では、炉口１ａからの地金の噴出やスラグの流出を抑制するために、浸漬ランス２から酸素含有ガス或いは固体酸素源を吹き込みながら、浸漬ランス２の溶銑３への浸漬深さを周期的に変更する。
【００２２】
具体的には、以下のようにして実施する。混銑車１での溶銑３の予備脱燐処理では、炉口１ａを通って挿入される浸漬ランス２は、図１に示すように、溶銑３の浴面に対して斜めに浸漬されるのが一般的であり、浸漬ランス２のノズル孔が溶銑３の静圧によって閉塞されない程度の流量で、酸素含有ガス或いは固体酸素源を吹き込みながら浸漬ランス２を溶銑３に浸漬させ、浸漬ランス２の先端部が溶銑３の所定の深さ位置（設定位置）になったなら、その位置で浸漬ランス２を停止して、所定量の酸素含有ガス或いは固体酸素源を吹き込んで溶銑予備処理を開始する。その後、所定量の酸素含有ガス或いは固体酸素源を吹き込みながら、浸漬ランス２の先端部が更に溶銑３の浴深い場所に位置するように、浸漬ランス２の浸漬深さを電動機による駆動で周期的に変更する。浸漬ランス２は、支持架台（図示せず）に支持されており、浸漬角度を一定に保ったまま昇降を繰り返す。図１では、浸漬ランス２の浸漬深さの変動幅をΔＨで表示しており、また、図１では、浸漬ランス２が設定位置に在る状態を実線で表示し、最も深い位置に在る状態を破線で表示している。
【００２３】
溶銑３の予備脱燐処理における処理時間は、溶銑３の成分や目標成分に応じて変更されるが、溶銑収容容量が２５０〜３３０トン規模の混銑車１では、一般的におよそ１時間程度である。浸漬ランス２の浸漬深さを周期的に変更させることで、浸漬ランス２が深い位置に在るときには、溶銑３の撹拌が強化されるほか、浸漬ランス２の先端の位置が水平方向でも変化することで広い範囲の撹拌が可能になり、撹拌効率が増加する。このように、本発明では、浸漬ランス２からのガスの噴出位置を変えることにより、脱燐反応サイトが拡大されて脱燐反応効率が向上する。また、浸漬ランス２からのガスの噴出深さ位置を変えることによって地金の噴出が抑制される。
【００２４】
本発明において、浸漬ランス２の浸漬深さの変更による撹拌強化は、予備脱燐処理の末期に行うことが好ましい。溶銑３が予め脱珪処理されていてもまた脱珪処理されていなくても、溶銑３の燐濃度が高い処理初期から中期にかけては脱燐反応が進行するが、溶銑３の燐濃度が低下する処理末期は、物質移動律速となって脱燐反応が遅くなる。
【００２５】
従って、このような予備脱燐処理末期に浸漬ランス２の浸漬深さを周期的に変えることが特に効果的である。一般的な高炉溶銑の燐含有量は０．１〜０．２質量％であるので、予備脱燐処理の末期としては、例えば、溶銑３の燐濃度が０．０８質量％以下となった以降の１分間以上の期間、または、予備脱燐処理前の溶銑成分及び目標成分に基づいて予め設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１０分間の期間、或いは、予備脱燐処理前の溶銑成分及び目標成分に基づいて予め設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１／５×「設定された予備脱燐処理時間」の期間のうちの何れかの期間で浸漬ランス２の浸漬深さを変えることが好ましい。
【００２６】
また、浸漬ランス２の周期的な浸漬深さの変更方法としては、先端位置の深さの変動幅（ΔＨ：最も浅い位置と最も深い位置との深さの差）を１００〜４００ｍｍ程度、周期を１〜１２０秒の範囲とすることが効果的であるが、変動幅や周期を一定に維持する必要はなく、変化させたり、間欠的に行ったりしてもよい。一般的には、浸漬深さの変動幅が大きいほど、また、周期が短いほど撹拌効果は高くなるが、浸漬ランス２を駆動する動力や、溶銑成分、目標成分、地金噴出防止のための安全率などを考慮して適宜決めることができる。尚、浸漬深さの変動幅が４００ｍｍを超えると、地金やスラグの大量流出の可能性が高くなり、また、周期が１秒未満の場合には、浸漬ランス２を駆動する動力が大きくなりすぎるため好ましくない。
【００２７】
予備脱燐処理を所定の時間行ったならば、浸漬ランス２を溶銑３から引き上げて予備脱燐処理を終了し、溶銑３を収容した混銑車１を次工程に搬送する。
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、浸漬ランス２の浸漬深さを周期的に変更するので、浸漬ランス２の先端が深い位置に在るときには、溶銑３の撹拌が強化されると同時に、浸漬ランス２の先端の位置が変動することで広い範囲の撹拌が可能になり、撹拌効率が増加して脱燐反応が促進される。また、この浸漬深さが深い期間の後には浸漬深さの浅い期間が設定されているので、溶銑搬送用容器からの地金の流出及び大量のスラグの流出が抑制される。つまり、地金噴出や流滓過多といった問題を発生させることなく、溶銑３の脱燐効率を向上させることが実現できる。
【００２９】
尚、本発明は上記説明の範囲に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記説明では、浸漬ランス２を斜め一定の角度で溶銑３に浸漬させているが、浸漬深さを変える際に浸漬角度を変更してもよく、また、溶銑浴面に対して垂直に浸漬させてもよい。
【実施例】
【００３０】
高炉から出銑された２８０トンの溶銑を混銑車に受け入れ（静止状態での溶銑深さ：２．４ｍ）、この溶銑に対して本発明を適用して予備脱燐処理を行った。
【００３１】
この時、浸漬ランスの浸漬深さは、ランス先端の溶銑表面からの浸漬深さが７００ｍｍの位置（設定位置）から１０００ｍｍの位置となるように変化させた（変動幅ΔＨ＝３００ｍｍ）。具体的には、予備脱燐処理前の溶銑成分及び目標成分に基づいて予め設定された予備脱燐処理時間６０分間のうち、最初の５０分間は浸漬ランスの浸漬深さを７００ｍｍとして浸漬ランスから酸素ガスと酸化鉄（搬送用ガスとして空気を使用）との吹き込みを行い、予備脱燐処理開始後５０分〜６０分（処理終了前の１０分間）の時間帯において、浸漬ランスの浸漬深さを変更した。予備脱燐処理開始から５０分間経過時点における溶銑の燐濃度は０．０８質量％であった。
【００３２】
浸漬ランスの浸漬深さの変更は、図２に示すように、先端位置が浴面下７００ｍｍの位置から２．５秒間で浴面下１０００ｍｍの位置まで移動し（移動時間２．５秒）、その位置で５秒間保持した後（保持時間５秒）、２．５秒間で浴面下７００ｍｍの位置に戻し、その位置で５秒間保持する、という１サイクル全１５秒間のサイクルを繰り返した。この時に浸漬ランスは、溶銑浴面に対して６５°の角度で溶銑に挿入しており、その角度を維持した状態のまま、浸漬ランスの繰り出し、繰り込みを、浸漬ランスの上方に設置した電動機を用いて行った。浸漬ランスの浸漬深さを変えている間も、それまでと同じ酸素ガス及び酸化鉄の吹き込みを継続した。
【００３３】
予備脱燐処理の開始前及び終了後に、溶銑から分析試料を採取して脱燐量（＝処理前の溶銑中燐濃度(質量％)−処理後の溶銑中燐濃度(質量％)）を調査した。
【００３４】
その結果を図３及び図４に示す。尚、図３は、予備脱燐処理前の溶銑中珪素濃度が０．２１〜０．３１質量％、溶銑中燐濃度が０．１１１〜０．１２１質量％、気酸比率が２０〜３０％の条件で予備脱燐処理したときの結果であり、図４は、予備脱燐処理前の溶銑中珪素濃度が０．２４〜０．３１質量％、溶銑中燐濃度が０．１５０〜０．１６０質量％、気酸比率が１５〜２５％の条件で予備脱燐処理したときの結果である。図３及び図４に分離して表示する理由は、操業条件が類似する操業同士を比較するためである。ここで、気酸比率とは、酸素源として供給する酸素ガス及び酸化鉄の酸素換算の合計量に対する酸素ガスの割合（百分率）である。
【００３５】
図３及び図４の縦軸は脱燐量であり、また、横軸の脱珪外酸素量は、吹き込んだ酸素源（気体体積換算）から脱珪反応に使用された酸素量（気体体積換算）を減じた値であり、脱珪外酸素量が同じ値であれば脱燐反応に使用し得る酸素量が同じであることを表している。また、本発明例は、上述の方法を採用して予備脱燐処理した場合であり、比較例は、浸漬ランスの浸漬深さを浴面下９００ｍｍないし１０００ｍｍの位置で一定に保持して予備脱燐処理した場合の結果である。
【００３６】
図３及び図４から明らかなように、本発明例においては脱燐量が比較例に比べて０．０１５質量％程度大きくなっていることが分った。尚、本発明例においては、地金やスラグの大量流出は発生しなかった。また、図３に示す条件においては、浸漬ランスの先端位置を浴面下１２００ｍｍの一定位置に固定した場合、脱珪外酸素量が５．５Ｎｍ3／ｔにおける脱燐量は０．０７２質量％程度であり、本発明例はそれよりも良好な結果であった。
【００３７】
また、更に、図３と同じ操業条件において、浸漬ランス昇降の１周期を１２０秒間（昇降に要す移動時間は２．５秒の一定として、浅い位置及び深い位置での保持時間を延長）とする試験（本発明例）も実施した。この試験（本発明例）では、比較例に比べて脱燐量の向上効果が０．００５質量％となり、周期時間が短い場合に比べて改善効果は小さくなったが、効果のあることが認められた。浸漬ランス昇降の１周期を５秒間とした試験（本発明例：保持時間＝５／３秒、移動時間＝５／６秒）では、比較例に対する脱燐量の向上効果が０．０２質量％程度に向上した。
【００３８】
また更に、浸漬ランスの浸漬深さの変動幅の影響を調べるために、最大浸漬深さを浴面下１０００ｍｍ一定とし、浸漬深さの変動幅を１００〜４００ｍｍに変更する試験も実施した（その他の条件は図３の条件と同じ）。このとき、最も深い位置及び最も浅い位置での保持時間は５秒間とし、浸漬ランスの移動時間は上記本発明例と同じ２．５秒とした。比較例に対して増加した脱燐量を調査した結果、変動幅が１００ｍｍでは０．００３質量％、変動幅が２００ｍｍでは０．０１０質量％、変動幅が４００ｍｍでは０．０１７質量％となり、浸漬深さの変動幅が大きくなるほど、脱燐量が増加することが分った。
【符号の説明】
【００３９】
１ 混銑車
２ 浸漬ランス
３ 溶銑
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混銑車や溶銑鍋などの溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む或いは搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を酸化除去する溶銑の予備脱燐処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高炉や鉄スクラップ溶解炉から出銑された溶銑を転炉で脱炭精錬して溶鋼を溶製する場合に、転炉での脱炭精錬の前に、溶銑中の不純物元素である燐（Ｐ）の低減を目的として溶銑の予備脱燐処理が行われている。その方法は、混銑車（「トピードカー」とも呼ぶ）や溶銑鍋（「高炉鍋」とも呼ぶ）などの溶銑搬送用容器に収容された溶銑に対し、この溶銑に浸漬させた浸漬ランスを介して、酸素ガスなどの酸素含有ガスを吹き込む方法、或いは、空気や窒素ガスなどを搬送用ガスとして該搬送用ガスとともに酸化鉄などの固体酸素源を吹き込む方法が一般的であり、この方法によって溶銑中の燐は酸化されて燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）となり、生成した燐酸化物はＣａＯ系スラグ中に３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5として固定され、溶銑から除去される。この予備脱燐処理は溶銑を酸化させる精錬であるので、溶銑に含有される珪素（Ｓｉ）や炭素（Ｃ）も酸化除去される。
【０００３】
この溶銑の予備脱燐処理の処理末期では、脱燐反応の進行に伴って溶銑中の燐含有量が低下するので、脱燐反応が起こり難くなって脱燐効率が低下する。特に、混銑車や溶銑鍋などの溶銑搬送用容器はフリーボード（溶銑を収容したときの容器内の空間の範囲）が小さく、溶銑を転炉のように強撹拌できないので処理末期の脱燐効率の低下が大きくなる。
【０００４】
そこで、処理末期の脱燐効率を高くするための手段が幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、予備脱燐処理の末期は、浸漬ランスからの酸素剤（酸素ガス＋固体酸素源）の吹き込み量を減少させるとともに、この浸漬ランスの浸漬深さを深くして吹き込みを続ける処理方法が提案されている。浸漬ランスの浸漬深さを深くすることで、溶銑の撹拌が強化される。
【０００５】
また、特許文献２には、混銑車に窒素ガス発生装置を搭載させるとともに、混銑車の底部にガス吹きノズルを配置し、該ガス吹きノズルから窒素ガスを連続的に吹き込んで溶銑を撹拌し、溶銑とスラグとの接触を促進させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４８２１８号公報
【特許文献２】特開２０００−２５６７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術には、以下の問題点がある。
【０００８】
即ち、特許文献１のように、浸漬ランスの浸漬深さを深くする方法では、浸漬深さの増加に伴って混銑車からの地金の流出が発生したり、大量のスラグが流出したりするといった問題点があった。また、特許文献２のような、混銑車の底部から撹拌用ガスを吹き込む方法では、それぞれの混銑車毎にガス吹き込み装置を設ける必要があり、初期コストが高額であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、混銑車や溶銑鍋などの溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を除去する溶銑の予備脱燐処理において、脱燐効率が低下する処理末期であっても脱燐反応を効率的に行うことのできる、溶銑の予備脱燐処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を酸化除去する、溶銑の予備脱燐処理方法において、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更しながら、前記酸素含有ガスまたは前記固体酸素源の吹き込みを行うことを特徴とする、溶銑の予備脱燐処理方法。
（２）前記溶銑中の燐濃度が０．０８質量％以下となった以降の１分間以上の期間、設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１０分間の期間、設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１／５×予備脱燐処理時間の期間の３種のうちの何れかの期間に、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更することを特徴とする、上記（１）に記載の溶銑の予備脱燐処理方法。
（３）前記浸漬ランスの浸漬深さの変動幅が１００ｍｍ以上であることを特徴とする、上記（１）または上記（２）に記載の溶銑の予備脱燐処理方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、浸漬ランスの浸漬深さを周期的に変更するので、浸漬ランス先端が深い位置に在るときには、溶銑の撹拌が強化されると同時に、浸漬ランス先端の位置が変動することで広い範囲の撹拌が可能になり、撹拌効率が増加して脱燐反応が促進される。また、この浸漬深さが深い期間の後には浸漬深さの浅い期間が設定されているので、溶銑搬送用容器からの地金の流出及び大量のスラグの流出が抑制される。つまり、地金噴出や流滓過多といった問題を発生させることなく、溶銑の脱燐効率を向上させることが実現でき、また、溶銑搬送用容器の設備改造が不要であるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】混銑車に収容された溶銑を、本発明を適用して予備脱燐処理する概略図である。
【図２】浸漬ランスの浸漬深さの変更方法の１例を示す図である。
【図３】脱珪外酸素量と脱燐量との関係を本発明例と比較例とで対比して示す図である。
【図４】脱珪外酸素量と脱燐量との関係を本発明例と比較例とで対比して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
高炉や鉄スクラップ溶解炉から出銑された溶銑は、混銑車或いは溶銑鍋などの溶銑搬送用容器で受銑され、この溶銑搬送用容器に収容されて脱炭精錬を行うための転炉に搬送される。本発明では、溶銑を転炉で脱炭精錬して溶鋼を溶製する前に、溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、この浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更しながら、この浸漬ランスから、溶銑中に酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑を予備脱燐処理する。
【００１５】
溶銑の予備脱燐処理は、溶銑に酸素含有ガスや固体酸素源の酸素を供給するとともにＣａＯ系媒溶剤を供給し、溶銑中の燐を酸素含有ガスや固体酸素源の酸素で酸化させ、この酸化反応（「脱燐反応」と呼ぶ）によって生成する燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）を、ＣａＯ系媒溶剤の滓化によって溶銑上に生成されるＣａＯ系スラグで吸収し、このスラグ中に３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5なる安定相として固定する方法で行われており、本発明もこの方法に沿って溶銑の予備脱燐処理を実施する。
【００１６】
以下、溶銑搬送用容器を混銑車とした例で、添付図面を参照して本発明を説明する。図１は、混銑車に収容された溶銑を、本発明を適用して予備脱燐処理する概略図であり、図１において、符号１は混銑車、１ａは混銑車の炉口、２は浸漬ランス、３は溶銑である。
【００１７】
混銑車１に収容された溶銑３に、浸漬ランス２を浸漬させ、浸漬ランス２から酸素含有ガスを吹き込む、或いは、浸漬ランス２から搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込み、且つ、混銑車内の溶銑３にＣａＯ系媒溶剤を供給して、溶銑３の脱燐処理を実施する。この場合に、酸素含有ガスとしては、酸素ガス（工業用純酸素）、酸素ガスと不活性ガスとの混合ガス、空気などを使用することができ、固体酸素源としては、鉄鉱石粉、鉄鉱石の焼結鉱粉、ミルスケール、転炉回収ダストなどを使用することができ、搬送用ガスとしては、空気、窒素ガス、酸素ガスなどを使用することができる。また、浸漬ランス２に酸素含有ガスの供給流路と、搬送用ガスによる固体酸素源の供給流路とを別々に設け、酸素含有ガスと固体酸素源とを別々の流路から同時に吹き込むようにしてもよい。
【００１８】
また、使用する溶銑３は、予め脱珪処理や脱硫処理が施されていてもいなくても、どちらでも構わない。但し、予め脱珪処理が施されている場合には、予備脱燐処理の開始時から脱燐反応が起こるが、脱珪処理が施されていない場合には、燐よりも珪素の方が酸素との親和力が大きいことから、予備脱燐処理の開始直後は脱珪反応が進行し、溶銑中の珪素が或る程度減少した後に、脱燐反応が起こる。つまり、脱珪処理されていない溶銑を予備脱燐処理した場合には、精錬の初期に脱珪反応が優先して起こり、ＳｉＯ2を主体とするスラグが形成されるが、何れは脱燐反応が起こり、スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を同等に調整する限り、同一の精錬形態となる。ここで、脱珪処理とは、脱燐反応を促進させるために溶銑中の珪素を予め酸化除去する精錬のことである。
【００１９】
また、ＣａＯ系媒溶剤としては、生石灰（ＣａＯ）単体、生石灰と蛍石との混合体、生石灰と酸化アルミニウムとの混合体などを使用することができる。これらのＣａＯ系媒溶剤は、炉口１ａから溶銑３に上置き添加してもよく、浸漬ランス２から、酸素含有ガス或いは搬送用ガスを介して固体酸素源とともに溶銑３に吹き込み添加してもよい。但し、脱燐反応の促進のためには、上置き添加よりも浸漬ランス２から吹き込むことが好ましい。
【００２０】
浸漬ランス２から吹き込む酸素含有ガス或いは固体酸素源とともに吹き込む搬送用ガスによって溶銑３は撹拌され、酸素含有ガス或いは固体酸素源の酸素による溶銑中の燐の酸化反応、つまり脱燐反応が起こる。浸漬ランス２の浸漬深さが深いほど、溶銑３の撹拌効果は大きくなって脱燐反応は促進されるが、炉口１ａからの地金の噴出やスラグの流出が激しくなる。
【００２１】
本発明では、炉口１ａからの地金の噴出やスラグの流出を抑制するために、浸漬ランス２から酸素含有ガス或いは固体酸素源を吹き込みながら、浸漬ランス２の溶銑３への浸漬深さを周期的に変更する。
【００２２】
具体的には、以下のようにして実施する。混銑車１での溶銑３の予備脱燐処理では、炉口１ａを通って挿入される浸漬ランス２は、図１に示すように、溶銑３の浴面に対して斜めに浸漬されるのが一般的であり、浸漬ランス２のノズル孔が溶銑３の静圧によって閉塞されない程度の流量で、酸素含有ガス或いは固体酸素源を吹き込みながら浸漬ランス２を溶銑３に浸漬させ、浸漬ランス２の先端部が溶銑３の所定の深さ位置（設定位置）になったなら、その位置で浸漬ランス２を停止して、所定量の酸素含有ガス或いは固体酸素源を吹き込んで溶銑予備処理を開始する。その後、所定量の酸素含有ガス或いは固体酸素源を吹き込みながら、浸漬ランス２の先端部が更に溶銑３の浴深い場所に位置するように、浸漬ランス２の浸漬深さを電動機による駆動で周期的に変更する。浸漬ランス２は、支持架台（図示せず）に支持されており、浸漬角度を一定に保ったまま昇降を繰り返す。図１では、浸漬ランス２の浸漬深さの変動幅をΔＨで表示しており、また、図１では、浸漬ランス２が設定位置に在る状態を実線で表示し、最も深い位置に在る状態を破線で表示している。
【００２３】
溶銑３の予備脱燐処理における処理時間は、溶銑３の成分や目標成分に応じて変更されるが、溶銑収容容量が２５０〜３３０トン規模の混銑車１では、一般的におよそ１時間程度である。浸漬ランス２の浸漬深さを周期的に変更させることで、浸漬ランス２が深い位置に在るときには、溶銑３の撹拌が強化されるほか、浸漬ランス２の先端の位置が水平方向でも変化することで広い範囲の撹拌が可能になり、撹拌効率が増加する。このように、本発明では、浸漬ランス２からのガスの噴出位置を変えることにより、脱燐反応サイトが拡大されて脱燐反応効率が向上する。また、浸漬ランス２からのガスの噴出深さ位置を変えることによって地金の噴出が抑制される。
【００２４】
本発明において、浸漬ランス２の浸漬深さの変更による撹拌強化は、予備脱燐処理の末期に行うことが好ましい。溶銑３が予め脱珪処理されていてもまた脱珪処理されていなくても、溶銑３の燐濃度が高い処理初期から中期にかけては脱燐反応が進行するが、溶銑３の燐濃度が低下する処理末期は、物質移動律速となって脱燐反応が遅くなる。
【００２５】
従って、このような予備脱燐処理末期に浸漬ランス２の浸漬深さを周期的に変えることが特に効果的である。一般的な高炉溶銑の燐含有量は０．１〜０．２質量％であるので、予備脱燐処理の末期としては、例えば、溶銑３の燐濃度が０．０８質量％以下となった以降の１分間以上の期間、または、予備脱燐処理前の溶銑成分及び目標成分に基づいて予め設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１０分間の期間、或いは、予備脱燐処理前の溶銑成分及び目標成分に基づいて予め設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１／５×「設定された予備脱燐処理時間」の期間のうちの何れかの期間で浸漬ランス２の浸漬深さを変えることが好ましい。
【００２６】
また、浸漬ランス２の周期的な浸漬深さの変更方法としては、先端位置の深さの変動幅（ΔＨ：最も浅い位置と最も深い位置との深さの差）を１００〜４００ｍｍ程度、周期を１〜１２０秒の範囲とすることが効果的であるが、変動幅や周期を一定に維持する必要はなく、変化させたり、間欠的に行ったりしてもよい。一般的には、浸漬深さの変動幅が大きいほど、また、周期が短いほど撹拌効果は高くなるが、浸漬ランス２を駆動する動力や、溶銑成分、目標成分、地金噴出防止のための安全率などを考慮して適宜決めることができる。尚、浸漬深さの変動幅が４００ｍｍを超えると、地金やスラグの大量流出の可能性が高くなり、また、周期が１秒未満の場合には、浸漬ランス２を駆動する動力が大きくなりすぎるため好ましくない。
【００２７】
予備脱燐処理を所定の時間行ったならば、浸漬ランス２を溶銑３から引き上げて予備脱燐処理を終了し、溶銑３を収容した混銑車１を次工程に搬送する。
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、浸漬ランス２の浸漬深さを周期的に変更するので、浸漬ランス２の先端が深い位置に在るときには、溶銑３の撹拌が強化されると同時に、浸漬ランス２の先端の位置が変動することで広い範囲の撹拌が可能になり、撹拌効率が増加して脱燐反応が促進される。また、この浸漬深さが深い期間の後には浸漬深さの浅い期間が設定されているので、溶銑搬送用容器からの地金の流出及び大量のスラグの流出が抑制される。つまり、地金噴出や流滓過多といった問題を発生させることなく、溶銑３の脱燐効率を向上させることが実現できる。
【００２９】
尚、本発明は上記説明の範囲に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記説明では、浸漬ランス２を斜め一定の角度で溶銑３に浸漬させているが、浸漬深さを変える際に浸漬角度を変更してもよく、また、溶銑浴面に対して垂直に浸漬させてもよい。
【実施例】
【００３０】
高炉から出銑された２８０トンの溶銑を混銑車に受け入れ（静止状態での溶銑深さ：２．４ｍ）、この溶銑に対して本発明を適用して予備脱燐処理を行った。
【００３１】
この時、浸漬ランスの浸漬深さは、ランス先端の溶銑表面からの浸漬深さが７００ｍｍの位置（設定位置）から１０００ｍｍの位置となるように変化させた（変動幅ΔＨ＝３００ｍｍ）。具体的には、予備脱燐処理前の溶銑成分及び目標成分に基づいて予め設定された予備脱燐処理時間６０分間のうち、最初の５０分間は浸漬ランスの浸漬深さを７００ｍｍとして浸漬ランスから酸素ガスと酸化鉄（搬送用ガスとして空気を使用）との吹き込みを行い、予備脱燐処理開始後５０分〜６０分（処理終了前の１０分間）の時間帯において、浸漬ランスの浸漬深さを変更した。予備脱燐処理開始から５０分間経過時点における溶銑の燐濃度は０．０８質量％であった。
【００３２】
浸漬ランスの浸漬深さの変更は、図２に示すように、先端位置が浴面下７００ｍｍの位置から２．５秒間で浴面下１０００ｍｍの位置まで移動し（移動時間２．５秒）、その位置で５秒間保持した後（保持時間５秒）、２．５秒間で浴面下７００ｍｍの位置に戻し、その位置で５秒間保持する、という１サイクル全１５秒間のサイクルを繰り返した。この時に浸漬ランスは、溶銑浴面に対して６５°の角度で溶銑に挿入しており、その角度を維持した状態のまま、浸漬ランスの繰り出し、繰り込みを、浸漬ランスの上方に設置した電動機を用いて行った。浸漬ランスの浸漬深さを変えている間も、それまでと同じ酸素ガス及び酸化鉄の吹き込みを継続した。
【００３３】
予備脱燐処理の開始前及び終了後に、溶銑から分析試料を採取して脱燐量（＝処理前の溶銑中燐濃度(質量％)−処理後の溶銑中燐濃度(質量％)）を調査した。
【００３４】
その結果を図３及び図４に示す。尚、図３は、予備脱燐処理前の溶銑中珪素濃度が０．２１〜０．３１質量％、溶銑中燐濃度が０．１１１〜０．１２１質量％、気酸比率が２０〜３０％の条件で予備脱燐処理したときの結果であり、図４は、予備脱燐処理前の溶銑中珪素濃度が０．２４〜０．３１質量％、溶銑中燐濃度が０．１５０〜０．１６０質量％、気酸比率が１５〜２５％の条件で予備脱燐処理したときの結果である。図３及び図４に分離して表示する理由は、操業条件が類似する操業同士を比較するためである。ここで、気酸比率とは、酸素源として供給する酸素ガス及び酸化鉄の酸素換算の合計量に対する酸素ガスの割合（百分率）である。
【００３５】
図３及び図４の縦軸は脱燐量であり、また、横軸の脱珪外酸素量は、吹き込んだ酸素源（気体体積換算）から脱珪反応に使用された酸素量（気体体積換算）を減じた値であり、脱珪外酸素量が同じ値であれば脱燐反応に使用し得る酸素量が同じであることを表している。また、本発明例は、上述の方法を採用して予備脱燐処理した場合であり、比較例は、浸漬ランスの浸漬深さを浴面下９００ｍｍないし１０００ｍｍの位置で一定に保持して予備脱燐処理した場合の結果である。
【００３６】
図３及び図４から明らかなように、本発明例においては脱燐量が比較例に比べて０．０１５質量％程度大きくなっていることが分った。尚、本発明例においては、地金やスラグの大量流出は発生しなかった。また、図３に示す条件においては、浸漬ランスの先端位置を浴面下１２００ｍｍの一定位置に固定した場合、脱珪外酸素量が５．５Ｎｍ3／ｔにおける脱燐量は０．０７２質量％程度であり、本発明例はそれよりも良好な結果であった。
【００３７】
また、更に、図３と同じ操業条件において、浸漬ランス昇降の１周期を１２０秒間（昇降に要す移動時間は２．５秒の一定として、浅い位置及び深い位置での保持時間を延長）とする試験（本発明例）も実施した。この試験（本発明例）では、比較例に比べて脱燐量の向上効果が０．００５質量％となり、周期時間が短い場合に比べて改善効果は小さくなったが、効果のあることが認められた。浸漬ランス昇降の１周期を５秒間とした試験（本発明例：保持時間＝５／３秒、移動時間＝５／６秒）では、比較例に対する脱燐量の向上効果が０．０２質量％程度に向上した。
【００３８】
また更に、浸漬ランスの浸漬深さの変動幅の影響を調べるために、最大浸漬深さを浴面下１０００ｍｍ一定とし、浸漬深さの変動幅を１００〜４００ｍｍに変更する試験も実施した（その他の条件は図３の条件と同じ）。このとき、最も深い位置及び最も浅い位置での保持時間は５秒間とし、浸漬ランスの移動時間は上記本発明例と同じ２．５秒とした。比較例に対して増加した脱燐量を調査した結果、変動幅が１００ｍｍでは０．００３質量％、変動幅が２００ｍｍでは０．０１０質量％、変動幅が４００ｍｍでは０．０１７質量％となり、浸漬深さの変動幅が大きくなるほど、脱燐量が増加することが分った。
【符号の説明】
【００３９】
１ 混銑車
２ 浸漬ランス
３ 溶銑
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を酸化除去する、溶銑の予備脱燐処理方法において、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更しながら、前記酸素含有ガスまたは前記固体酸素源の吹き込みを行うことを特徴とする、溶銑の予備脱燐処理方法。
【請求項２】
前記溶銑中の燐濃度が０．０８質量％以下となった以降の１分間以上の期間、設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１０分間の期間、設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１／５×予備脱燐処理時間の期間の３種のうちの何れかの期間に、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更することを特徴とする、請求項１に記載の溶銑の予備脱燐処理方法。
【請求項３】
前記浸漬ランスの浸漬深さの変動幅が１００ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶銑の予備脱燐処理方法。
【請求項１】
溶銑搬送用容器に収容された溶銑に浸漬ランスを浸漬させ、該浸漬ランスから酸素含有ガスを吹き込む、或いは、搬送用ガスとともに固体酸素源を吹き込んで、溶銑中の燐を酸化除去する、溶銑の予備脱燐処理方法において、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更しながら、前記酸素含有ガスまたは前記固体酸素源の吹き込みを行うことを特徴とする、溶銑の予備脱燐処理方法。
【請求項２】
前記溶銑中の燐濃度が０．０８質量％以下となった以降の１分間以上の期間、設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１０分間の期間、設定された予備脱燐処理時間のうちの処理終了前の１／５×予備脱燐処理時間の期間の３種のうちの何れかの期間に、前記浸漬ランスの溶銑への浸漬深さを周期的に変更することを特徴とする、請求項１に記載の溶銑の予備脱燐処理方法。
【請求項３】
前記浸漬ランスの浸漬深さの変動幅が１００ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶銑の予備脱燐処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−２８８４４（Ｐ２０１３−２８８４４Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６２６３（Ｐ２０１１−１６６２６３）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]