溶銑の脱燐処理方法
【課題】蛍石等のＣａＦ２源の使用を制限し、Ａｌ２Ｏ３源も積極的には使わずに溶銑脱燐処理を高能率で行い、かつ、低膨張スラグを安定して得ることができる脱燐処理方法を提供する。
【解決手段】上底吹き機能を有する精錬炉において粉状ＣａＯ源と塊状ＣａＯ源とを用い、上吹きランスから溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎの酸素ガスと共に粉状ＣａＯ源を溶銑に吹き付けて溶銑を脱燐処理する。その粉状ＣａＯ比率は２０〜４０％とし、Ａｌ２Ｏ３源を積極的に添加することなく蛍石等のＣａＦ２源使用を溶銑１トン当たり０．８ｋｇ以下に制限して、脱燐処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２に調整する。それと共に、前記した上吹き酸素の供給中には、その上吹き酸素の供給開始から全上吹き酸素供給時間の１０％が経過した時点以降、その全上吹き酸素供給時間の９０％が経過する時点までは、その精錬炉内の雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａに制御する。
【解決手段】上底吹き機能を有する精錬炉において粉状ＣａＯ源と塊状ＣａＯ源とを用い、上吹きランスから溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎの酸素ガスと共に粉状ＣａＯ源を溶銑に吹き付けて溶銑を脱燐処理する。その粉状ＣａＯ比率は２０〜４０％とし、Ａｌ２Ｏ３源を積極的に添加することなく蛍石等のＣａＦ２源使用を溶銑１トン当たり０．８ｋｇ以下に制限して、脱燐処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２に調整する。それと共に、前記した上吹き酸素の供給中には、その上吹き酸素の供給開始から全上吹き酸素供給時間の１０％が経過した時点以降、その全上吹き酸素供給時間の９０％が経過する時点までは、その精錬炉内の雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａに制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑脱燐吹錬において発生するスラグ中の未溶解ＣａＯ濃度を減少させ、そのスラグの水浸膨張比を抑制する、溶銑の脱燐処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑の脱珪、脱燐、脱炭をすべて同一の転炉内で同時に行う転炉製鋼法に替わり、脱炭に先立って溶銑の脱珪・脱燐を脱炭とは別の容器で行う溶銑脱燐処理方法が用いられるようになった。この溶銑脱燐処理においては精錬剤としてＣａＯ源を添加し、スラグ中のＣａＯとＳｉＯ２との質量濃度比（以下、塩基度と記載する。）を高めることによりＰをそのスラグに除去する、スラグ精錬が行われている。
【０００３】
一般に、スラグの脱燐能力は塩基度が高く脱燐処理温度が低いほど大きいが、塩基度を高めるためにＣａＯ源を大量に添加すると、その一部はスラグに溶融できず未溶解のままで処理後スラグに残留する。この未溶解のＣａＯはスラグ冷却後、水和反応等により膨張するため、スラグを路盤材等に利用するには大きな妨げとなるので減少させなければならない。しかし、その減少策として蛍石等のＣａＦ２源を利用することは、土壌環境基準等の地球環境保護の観点から近年制限されている。
【０００４】
ＣａＦ２源を用いずに未溶解のＣａＯを減少させる溶銑脱燐方法としては、以下の方法が知られている。特許文献１には、投入する酸化カルシウム総量の４０％以上（本明細書では特に断りがない限り、濃度または化学成分に関する「％」は「質量％」を意味する）の酸化カルシウム粉を酸素と共に溶銑に吹付け、投入塩基度を１．５〜２．５となるように、さらにスラグ中のＡｌ２Ｏ３濃度を５％以上とすることで、滓化率が高く未反応のＣａＯが少ない脱燐方法が開示されている。しかしながら、この場合、脱燐剤としての酸化カルシウム総量に対する酸化カルシウム粉の割合の規定はあるものの、路盤材としての有効利用が可能か否かの、例えば、水浸膨張比や未溶解ＣａＯ濃度（％ｆ．ＣａＯ）の管理数値等に関し具体的な提示はない。
【０００５】
また、特許文献２には、上底吹き機能を有する精錬炉を用いた溶銑脱燐処理において、石灰と酸素及び／又は酸化鉄の量を調整して、スラグ塩基度を０.８〜１.８、スラグ中Ｔ・Feを８〜１９％とし、１０mm以上の塊状石灰源の原単位を１０ｋｇ／ｔ以下とすることによって蛍石に代表されるハロゲン化物を用いること無しに、添加した石灰を完全に溶融させるとともに耐火物溶損も少ない脱燐精錬を実施することを可能とする、未滓化石灰が少ない溶銑脱燐方法が開示され、特許文献３には、使用する生石灰の７５％以上を粉状とし、スラグ塩基度を２．３〜３．５かつＡｌ２Ｏ３含有率５〜１０％に制御することで、路盤材化可能なスラグの製造方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３に開示された発明は、特許文献２に開示された発明の塩基度が０．８〜１．８と低いため、添加する酸化鉄が少ない場合の脱燐不良やスラグ量が多い場合の操業障害（スロッピングの発生）を克服するために発明されたものであるが、反面、塩基度を高めたことによる生石灰使用量増加やＡｌ２Ｏ３源の添加が必要になる。また、スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有率を高めたことでスロッピングが発生しやすくなり、別に対策が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７３１１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１０５５２６号公報
【特許文献３】特開２００９−１１４４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の諸問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、蛍石等のＣａＦ２源の使用を制限しＡｌ２Ｏ３源も積極的には使わずに溶銑脱燐処理を高能率で行い、かつ、低膨張スラグを安定して得ることができる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】
【０００９】
本発明では、上底吹き機能を有する精錬炉において、粒径０．１５ｍｍ以下の粉状ＣａＯ源と粒径５〜５０ｍｍの塊状ＣａＯ源とを用い、上吹きランスから溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎの酸素ガスと共に粉状ＣａＯ源を溶銑に吹き付けて溶銑を脱燐処理する。その粉状ＣａＯ比率は２０〜４０％という低い比率とし、Ａｌ２Ｏ３源を積極的に添加することなく蛍石等のＣａＦ２源使用を溶銑１トン当たり０．８ｋｇ以下に制限して、脱燐処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２に調整する。それと共に、前記した上吹き酸素の供給中には、その上吹き酸素の供給開始から全上吹き酸素供給時間の１０％が経過した時点以降、その全上吹き酸素供給時間の９０％が経過する時点までは、その精錬炉内の雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａに制御することを特徴としている。
【００１０】
なお、粉状ＣａＯ比率とは、前記粉状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量と前記塊状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量との合計に対する、前記粉状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量の比率である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、酸素供給時間４〜７分間という高能率の脱燐処理でも脱燐処理後の溶銑中Ｐ濃度を安定して０．０２０％以下にすることができ、しかも、脱燐処理後のスラグ単体での水浸膨張比を０．５０％以下にすることができる。したがって、脱燐処理後のスラグを、例えば高炉スラグ等と混合して製造する複合路盤材の原料として、安定して使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を実施するための、上底吹き機能を有する精錬炉の一例を示す説明図である。
【図２】粉状ＣａＯ比率を１５％、２０％、２５％、３０％とした各条件において、炉内雰囲気圧力が脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度低減に及ぼす効果を調査した結果を示すグラフである。
【図３】図２に示した調査において、その調査条件とした粉状ＣａＯ比率及び炉内雰囲気圧力のまま脱燐処理を継続して、安定操業に支障を生じると感じられるレベルのスロッピングが発生した比率を、調査した炉内雰囲気圧力別に示すグラフである。
【図４】図２に示した調査において、炉内雰囲気圧力と脱燐処理後のスラグ中未溶解ＣａＯ濃度（％ｆ．ＣａＯ）との関係を表すグラフである。
【図５】溶銑脱燐処理後のスラグ中未溶解ＣａＯ濃度（％ｆ．ＣａＯ）とその水浸膨張比との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を、添付図面を参照しながら説明する。
これまで、効率的な脱燐処理を推進し、その副産物である脱燐スラグの水浸膨張を抑制するために、粉状ＣａＯの利用やその使用比率の向上とか、Ａｌ２Ｏ３源の添加などにより未溶解のＣａＯ量を低減させ、脱燐処理後スラグの膨張抑制を図ってきた。しかしながら、粉体生石灰使用量の増加は経済的ではなく、また、スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有率制御によりスラグの融点を低下させ脱燐を向上させることは可能であるものの、脱燐処理を高能率で行うためにはスロッピング発生の問題を別途解決する必要があった。
【００１４】
よって、本発明の課題は、ＣａＦ２源の使用を土壌環境基準等の地球環境保護の観点に照らして許容される範囲に制限した上でＡｌ２Ｏ３源を使わず、かつ、粉状ＣａＯ源の使用量を低減しても脱燐処理効率の低下を引き起こさず、上吹き酸素吹付け時間が４〜７分間で、その脱燐処理後の溶銑中Ｐ濃度が０．０２０％以下を達成することができ、しかも脱燐処理後スラグの水浸膨張を抑制することができる溶銑脱燐処理方法を確立することである。
【００１５】
脱燐反応を促進するための基本的条件としては、スラグの塩基度と酸化力を高くすることが有利であると知られている。但し、スラグの塩基度を高くするとＣａＯの溶融滓化が進み難くなり、脱燐処理後の未溶解ＣａＯの残留率が高くなる。そのＣａＯの溶融滓化を促進するためには粉状ＣａＯ比率を高めることが効果があると分かっているが、粉状ＣａＯ使用量を増やすと脱燐剤コストが上昇する上に、高速脱燐処理ではスピッティングが増加するという、別の課題が生じてくる。
【００１６】
本発明では、脱燐処理を高能率化して上吹き酸素の供給時間を４〜７分間で実施するために、上吹き酸素の供給速度を溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎとするので、このような高速処理においては、ＣａＯの溶融滓化促進効果と脱燐剤コスト低減及びスピッティング防止の必要性とを勘案して、粉状ＣａＯ比率を適切に設定する必要がある。
【００１７】
そこで、先ず脱燐処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２の範囲とする。スラグ塩基度が２．２を超える条件では粉状ＣａＯ比率を高くしないと供給ＣａＯの滓化率を高めることが困難と予測できるし、一方、スラグ塩基度が１．９未満ではスラグの脱燐能力が不足して、処理後の溶銑中Ｐ濃度を０．０２０％以下に安定して低減することが難しいと考えるからである。
【００１８】
ところで、スラグの酸化力を高くすると脱燐反応は一般に促進されると知られているが、溶銑脱燐処理条件においてはその酸化力を表すための適切な尺度が確立されていない。溶銑脱燐処理ではスラグの酸素ポテンシャルと溶銑の酸素ポテンシャルとの差が甚だしい上に、スラグが激しくフォーミングしているので、スラグの酸化力の一般的な指標であるスラグ中酸化鉄濃度を尺度としても、その尺度によって処理後溶銑中Ｐ濃度の低下との関係を定量的に評価することが困難なのである。また、スラグ中の酸化鉄濃度を上吹き酸素の供給中に知ることは実際難しいし、激しいフォーミング下で不均一かつ非平衡も甚だしい中なので、スラグの酸素ポテンシャルを部分的に測定できたとしてもその値は溶銑脱燐反応全体におけるスラグの酸化力に関し、代表性に欠けていると考えられる。
【００１９】
そこで、溶銑脱燐反応全体に関するスラグの酸化力を評価するために、スラグのフォーミング状況に着目した。スラグのフォーミング状況は、一定範囲の温度およびスラグ組成であればスラグの酸化力と相関関係があると考えられ、そのスラグのフォーミング状況は溶銑脱燐処理中の精錬炉内雰囲気圧力と関係があると考えたからである。
【００２０】
そこで、前記した課題を解決するために、粉状ＣａＯ比率を４０％以下という低目の条件にして、炉内雰囲気圧力と溶銑脱燐反応との関係を調査検討した。
脱燐処理前成分としては、Ｃ：４．２〜４．９％、Ｓｉ：０．２０〜０．６０％、Ｐ：０．０６５〜０．０９０％で、脱燐処理前温度が１２００〜１３８０℃の溶銑８０トンを図１に示す上底吹き転炉へ装入し、脱燐処理を実施した。図１における符号１は転炉であり、符号２は溶銑であり、符号３は上吹きランスであり、符号４は底吹き羽口であり、符号５は窒素ガスホルダーであり、符号６は炭酸ガスホルダーであり、符号７は酸素ガスホルダーであり、符号８は粉状生石灰タンクであり、さらに、符号９は炉上ホッパーである。
【００２１】
脱燐処理条件としては、上吹き酸素流量は溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎで、その酸素供給時間を７分以内（４〜７分間）とし、底吹き流量は溶銑１トン当たり０．１〜０．５Ｎｍ３／ｍｉｎとして、処理後の溶銑成分をＣ：３．６〜４．０％、Ｐ：０．０２０％以下、処理後溶銑温度を１２７０〜１３５０℃とすることを目標とした。
【００２２】
ＣａＯ源には粒径０．１５ｍｍ以下の粉状ＣａＯ源と粒径５〜５０ｍｍの塊状ＣａＯ源とを併用し、脱燐処理後スラグの塩基度が１．９〜２．２になるように炉内へ供給した。塊状ＣａＯ源の供給時期は、上吹き酸素の供給開始前後であって、遅くとも上吹き酸素の供給開始から全酸素供給時間の１５％が経過するまでに全部の供給を完了するようにした。粉状ＣａＯ源は、酸素供給時間がその供給開始から全酸素供給時間の約３０％が経過した時点から前記した上吹き酸素と共に溶銑へ向けて吹き付け始め、処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２にするために必要な量を吹き付けて処理後の塩基度を調整した。
【００２３】
ここで、粉状ＣａＯ源には生石灰を粉砕したものを通常用いるが、ＣａＯ含有濃度が８０％以上とすれば、石灰石や転炉スラグ等のＣａＯ含有物質を粉砕したものを混合したものでもよい。塊状ＣａＯ源にも生石灰を通常用いるが、生石灰と石灰石やドロマイト並びに転炉スラグ等のＣａＯ含有物質とを併用して、塊状ＣａＯ源全体としてのＣａＯ含有濃度が８０％以上とすれば、生石灰以外のＣａＯ含有物質を併用してもよい。
【００２４】
粉状ＣａＯ源の粒度としては、粉状ＣａＯ源自体の滓化性と粉状ＣａＯ源を気送する配管摩耗防止の観点から、最大粒径が０．１５ｍｍ以下にすることを採用した。また、基本的には、粉状および塊状ＣａＯ源に含まれているＣａＦ２やＡｌ２Ｏ３成分以外にはＣａＦ２源やＡｌ２Ｏ３源を使用せず、粉状ＣａＯ比率を２０〜４０％として、脱燐処理後の溶銑中Ｐ濃度、スラグの膨張特性及び操業性を調査した。但し、一部では蛍石の使用量を溶銑１トン当たり０．８ｋｇ以下に制限して用い、同様な調査を行った。蛍石の使用は、この使用量以下であれば土壌環境基準等の地球環境保護に関する要請を満たして、スラグを路盤材等に利用することが可能だからである。
【００２５】
炉内雰囲気圧力は、同一処理チャージ内で酸素供給開始から全酸素供給時間の１０％が経過した後、その全酸素供給時間の９５％が経過するまでの間は一定圧力に制御し、９５％経過以降酸素供給終了までの間は全て大気圧とした。
【００２６】
その結果を、以下に説明する。
まず、図２にグラフで示すように、粉体ＣａＯ比率１５％、２０％、２５％、３５％の４条件において、炉内雰囲気圧力を終始大気圧（０Ｐａ）で脱燐処理を行った結果、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度が０．０３３〜０．０４１％と、満足する脱燐処理結果を得ることができなかった。
【００２７】
そこで、炉内雰囲気圧力を徐々に上昇させていくと、図２に示すように炉内圧力上昇に伴って脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度が低下していく傾向があることを見出した。但し、粉状ＣａＯ比率が１５％の条件では炉内雰囲気圧力を２５Ｐａ以上にしないと処理後の溶銑中Ｐ濃度を０．０２０％以下に低減できず、その他の粉状ＣａＯ比率を２０％〜３５％とした条件では炉内雰囲気圧力を１５Ｐａ以上にすれば処理後の溶銑中Ｐ濃度を０．０２０％以下に低減できたことと比べて、脱燐能力面で少し差があった。これらの結果から、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度を０．０２０％以下とするためには、粉状ＣａＯ比率２０〜４０％の条件において炉内雰囲気圧力を１５Ｐａ以上とするか、または粉状ＣａＯ比率が１５％の条件でも炉内雰囲気圧力を２５Ｐａ以上とすればよいことがわかった。
【００２８】
しかしながら、図３にグラフで示すように炉内圧力を高めていくとスロッピング発生も多くなり、炉内圧力が４０Ｐａでは調査した処理チャージの約２０％において、そのままの条件では脱燐処理継続が望ましくないと感じられるレベルのスロッピングが発生し、操業障害が格段に大きくなった。したがって、調査した粉体ＣａＯ比率１５％、２０％、２５％、３５％の条件において、安定した脱燐処理を継続するためには、炉内雰囲気圧力は３５Ｐａ以下の範囲で制御する必要があるとわかった。
【００２９】
次に、これらの処理後のスラグの分析を行った結果、図４にグラフで示すように炉内圧力の上昇とともに未溶解ＣａＯの質量濃度すなわち（％ｆ．ＣａＯ）が低減していることがわかった。ここで、Ａｌ２Ｏ３源を積極的には添加していないため、スラグ中のＡｌ２Ｏ３質量濃度は全て２％以下であったことを確認した。
【００３０】
また、脱燐処理後スラグ中の未溶解ＣａＯの質量濃度、すなわち（％ｆ．ＣａＯ）と水浸膨張比の関係について調査した結果を図５にグラフで示す。ここでの（％ｆ．ＣａＯ）と水浸膨張比の結果は、滓鍋に排滓されたスラグをスラグ処理場にてサンプリングして調査を行った結果である。具体的には脱燐処理後のスラグを滓鍋に排出し、そこに入ったままの状態で水冷し、約４時間経過後に滓鍋の外側を素手で触れるほどに冷却された状態で滓鍋からスラグ処理場へ排出したものを、サンプルとして採取した。採取対象としたスラグは緻密な塊の状態としては存在せず、比較的多孔質でスラグ内部まで十分に水冷されている状態になっていた。
【００３１】
スラグの水浸膨張試験は、上記したようにスラグサンプリングした後、０〜２５ｍｍの大きさに調整し、３００ｍｍ×４００ｍｍのバットへ１０ｋｇ敷き詰めて、蒸気エージング処理を蒸気圧力０．１５ＭＰａで４８時間実施した後に、ＪＩＳＡ５０１５に従って行った。脱燐処理後のスラグを高炉スラグ等と混ぜて複合路盤材等として安定的に使用するためには、脱燐処理後スラグ単体としての水浸膨張比を０．５０％以下にしておく必要があるところ、図５のグラフからその０．５０％以下の水浸膨張比を得るためには、（％ｆ．ＣａＯ）を３％以下にしておく必要があると分かった。
【００３２】
図４のグラフにおいて、（％ｆ．ＣａＯ）を３％以下にするためには、粉状ＣａＯ比率が２０〜４０％の条件であれば、炉内雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａとする前記した安定した脱燐を継続するための条件を兼ね備えさせれば良いと分かる。しかし、粉状ＣａＯ比率が１５％の条件では、炉内雰囲気圧力３５Ｐａ以下では（％ｆ．ＣａＯ）を３％以下にすることができていない。したがって、本発明の目的を安定して達成するためには、粉状ＣａＯ比率が２０〜４０％の条件において、炉内雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａに制御する必要があると分かった。この炉内雰囲気圧力の制御範囲は、スロッピング防止をより重視する場合には１５〜３０Ｐａの範囲とすることが好ましい。
【実施例】
【００３３】
本発明の実施例について、比較例と共に説明する。実施例、比較例ともに、脱燐処理前の濃度がＣ：４．２〜４．９％、Ｓｉ：０．２０〜０．６０％、Ｐ：０．０６５〜０．０９０％で、脱燐処理前温度が１２００〜１３８０℃の溶銑約８０トンを図１に示した上底吹き転炉に装入して、脱燐処理を実施した。
【００３４】
脱燐処理条件としては、いずれも上吹き酸素流量が溶銑トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎで、その供給時間を７分間以内（４〜７分間）とし、底吹き流量は溶銑トン当たり０．１〜０．５Ｎｍ３／ｍｉｎとした。
【００３５】
ＣａＯ源には塊状および粉状の生石灰を用い、ＣａＦ２源として蛍石使用量を０．８ｋｇ／ｔ以下に制限し、Ａｌ２Ｏ３源は一切用いなかった。粉状ＣａＯ比率は２０〜４０％として、塊状生石灰は上吹き酸素の供給開始後２０秒間が経過するまでに転炉内への投入を完了し、粉状生石灰は上吹き酸素の供給開始から全酸素供給時間の約３０％が経過した時点で上吹き酸素と共に溶銑へ向けて吹き付けを始め、脱燐処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２にするのに必要な所要量を吹き付けて、スラグ組成を調整した。
【００３６】
炉内雰囲気圧力は、上吹き酸素の供給開始後、全酸素供給時間の１０％が経過した時点から全酸素供給時間の９５％が経過するまでの間、同一処理チャージ内では同一の圧力で制御した。ここで、粉状生石灰の粒度としては、滓化性と粉状生石灰による配管の摩耗防止の観点から粒径０．１５ｍｍ以下を採用し、粉状生石灰以外のＣａＯ源としては粒径５〜５０ｍｍの塊状生石灰を使用した。
【００３７】
表１に、脱燐処理条件と脱燐処理結果及びスラグ調査結果の一覧を示す。ここでの（％ｆ．ＣａＯ）と水浸膨張比のデータは、前記した図５に関して説明した通りの方法で得たものである。
【００３８】
【表１】
【００３９】
試験Ｎｏ．１〜９は、本発明で規定する上吹き酸素流量において、粉状ＣａＯ比率、蛍石及びＡｌ２Ｏ３源使用量、処理後のスラグ塩基度、炉内圧力制御の諸条件を全て満足する発明実施例であり、試験Ｎｏ．１０〜１７は、本発明で規定する粉状ＣａＯ比率、炉内圧力制御の条件の少なくとも１つを外して脱燐処理した比較例である。
【００４０】
まず、試験Ｎｏ．１〜９では、処理後の溶銑中Ｐ濃度は全て０．０２０％以下であり、処理後スラグの（％ｆ．ＣａＯ）は３％以下であって、そのスラグの水浸膨張比は０．５０％以下であることが確認された。試験Ｎｏ．１ではスロッピングが部分的に発生したが、安定操業継続には支障が無いと感じられるレベルであった。なお、蛍石の使用有無の影響は、この調査に関わる範囲では特に認められなかった。
【００４１】
一方、試験Ｎｏ．１０と１１は、粉状ＣａＯ比率を２０％未満とした比較例である。試験Ｎｏ．１０は、炉内圧力を３０Ｐａとして制御した結果、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度が０．０２０％以下となったが、炉内圧力を３０Ｐａと高くしてもスラグ中（％ｆ．ＣａＯ）は３．１％までしか低減できておらず、そのスラグの水浸膨張比は０．６０％と高い結果であった。また、試験Ｎｏ．１１は、炉内圧力を１５Ｐａと低目に制御したため、試験Ｎｏ．１０よりも溶銑の低燐化は図れず、スラグの（％ｆ．ＣａＯ）が高くて水浸膨張比を０．５０％以下にすることができなかった。つまり、炉内圧力を高めに制御した方が溶銑の低燐化とスラグの水浸膨張比低減を図ることができるものの、粉状ＣａＯ比率が２０％未満と低すぎる条件では所期の目的を達成することができないことを示している。
【００４２】
試験Ｎｏ．１２と１３は、炉内圧力を１５Ｐａ未満とした比較例である。この処理条件で粉状ＣａＯ比率を本発明に係る範囲内にした場合、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度はそれぞれ０．０２４％、０．０２３％と脱燐処理後のＰ濃度を０．０２０％以下にする基本目的を達成することができず、スラグの水浸膨張比もそれぞれ１．０２％、０．８０％と、０．５０％以下にする目標を達成することができなかった。即ち、炉内圧力を１５Ｐａ以上に高めない場合には、粉状ＣａＯ比率を３８％や３０％とした程度の条件ではＣａＯを十分に滓化することができず、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度の低減や処理後スラグの水浸膨張比の低減ができなかったものと解される。
【００４３】
一方、試験Ｎｏ．１４と１５は、炉内圧力をそれぞれ４０Ｐａ、４５Ｐａと高く制御し、試験Ｎｏ．１６と１７は、試験Ｎｏ．１４、１５と同様に炉内圧力を高く制御した上で粉状ＣａＯ比率を２０％未満として脱燐処理した比較例である。炉内圧力を高めることは、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度の低減やスラグの水浸膨張比の低減に有効であり、実際に、試験１４〜１７ではそれらに関する目標を達成することができた。しかし、炉内圧力を高めたことでスロッピングが激しくなり、安心して操業を継続するには問題があると感じられる状況になったため、適切な脱燐処理条件ということはできない。
【００４４】
特に、試験Ｎｏ．１６と１７では粉状ＣａＯ比率を２０％未満と、試験Ｎｏ．１４、１５に比べて低くした条件であっても、炉内圧力はそれぞれ４５Ｐａ、４０Ｐａと試験Ｎｏ．１４、１５同様に高く制御したために、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度やスラグの水浸膨張比の低減目標は達成することができていた。しかし、スロッピングが激しく発生するので適切な脱燐処理条件とすることができないことが再確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１ 転炉
２ 溶銑
３ 上吹きランス
４ 底吹き羽口
５ 窒素ガスホルダー
６ 炭酸ガスホルダー
７ 酸素ガスホルダー
８ 粉状生石灰タンク
９ 炉上ホッパー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑脱燐吹錬において発生するスラグ中の未溶解ＣａＯ濃度を減少させ、そのスラグの水浸膨張比を抑制する、溶銑の脱燐処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑の脱珪、脱燐、脱炭をすべて同一の転炉内で同時に行う転炉製鋼法に替わり、脱炭に先立って溶銑の脱珪・脱燐を脱炭とは別の容器で行う溶銑脱燐処理方法が用いられるようになった。この溶銑脱燐処理においては精錬剤としてＣａＯ源を添加し、スラグ中のＣａＯとＳｉＯ２との質量濃度比（以下、塩基度と記載する。）を高めることによりＰをそのスラグに除去する、スラグ精錬が行われている。
【０００３】
一般に、スラグの脱燐能力は塩基度が高く脱燐処理温度が低いほど大きいが、塩基度を高めるためにＣａＯ源を大量に添加すると、その一部はスラグに溶融できず未溶解のままで処理後スラグに残留する。この未溶解のＣａＯはスラグ冷却後、水和反応等により膨張するため、スラグを路盤材等に利用するには大きな妨げとなるので減少させなければならない。しかし、その減少策として蛍石等のＣａＦ２源を利用することは、土壌環境基準等の地球環境保護の観点から近年制限されている。
【０００４】
ＣａＦ２源を用いずに未溶解のＣａＯを減少させる溶銑脱燐方法としては、以下の方法が知られている。特許文献１には、投入する酸化カルシウム総量の４０％以上（本明細書では特に断りがない限り、濃度または化学成分に関する「％」は「質量％」を意味する）の酸化カルシウム粉を酸素と共に溶銑に吹付け、投入塩基度を１．５〜２．５となるように、さらにスラグ中のＡｌ２Ｏ３濃度を５％以上とすることで、滓化率が高く未反応のＣａＯが少ない脱燐方法が開示されている。しかしながら、この場合、脱燐剤としての酸化カルシウム総量に対する酸化カルシウム粉の割合の規定はあるものの、路盤材としての有効利用が可能か否かの、例えば、水浸膨張比や未溶解ＣａＯ濃度（％ｆ．ＣａＯ）の管理数値等に関し具体的な提示はない。
【０００５】
また、特許文献２には、上底吹き機能を有する精錬炉を用いた溶銑脱燐処理において、石灰と酸素及び／又は酸化鉄の量を調整して、スラグ塩基度を０.８〜１.８、スラグ中Ｔ・Feを８〜１９％とし、１０mm以上の塊状石灰源の原単位を１０ｋｇ／ｔ以下とすることによって蛍石に代表されるハロゲン化物を用いること無しに、添加した石灰を完全に溶融させるとともに耐火物溶損も少ない脱燐精錬を実施することを可能とする、未滓化石灰が少ない溶銑脱燐方法が開示され、特許文献３には、使用する生石灰の７５％以上を粉状とし、スラグ塩基度を２．３〜３．５かつＡｌ２Ｏ３含有率５〜１０％に制御することで、路盤材化可能なスラグの製造方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３に開示された発明は、特許文献２に開示された発明の塩基度が０．８〜１．８と低いため、添加する酸化鉄が少ない場合の脱燐不良やスラグ量が多い場合の操業障害（スロッピングの発生）を克服するために発明されたものであるが、反面、塩基度を高めたことによる生石灰使用量増加やＡｌ２Ｏ３源の添加が必要になる。また、スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有率を高めたことでスロッピングが発生しやすくなり、別に対策が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７３１１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１０５５２６号公報
【特許文献３】特開２００９−１１４４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の諸問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、蛍石等のＣａＦ２源の使用を制限しＡｌ２Ｏ３源も積極的には使わずに溶銑脱燐処理を高能率で行い、かつ、低膨張スラグを安定して得ることができる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】
【０００９】
本発明では、上底吹き機能を有する精錬炉において、粒径０．１５ｍｍ以下の粉状ＣａＯ源と粒径５〜５０ｍｍの塊状ＣａＯ源とを用い、上吹きランスから溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎの酸素ガスと共に粉状ＣａＯ源を溶銑に吹き付けて溶銑を脱燐処理する。その粉状ＣａＯ比率は２０〜４０％という低い比率とし、Ａｌ２Ｏ３源を積極的に添加することなく蛍石等のＣａＦ２源使用を溶銑１トン当たり０．８ｋｇ以下に制限して、脱燐処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２に調整する。それと共に、前記した上吹き酸素の供給中には、その上吹き酸素の供給開始から全上吹き酸素供給時間の１０％が経過した時点以降、その全上吹き酸素供給時間の９０％が経過する時点までは、その精錬炉内の雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａに制御することを特徴としている。
【００１０】
なお、粉状ＣａＯ比率とは、前記粉状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量と前記塊状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量との合計に対する、前記粉状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量の比率である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、酸素供給時間４〜７分間という高能率の脱燐処理でも脱燐処理後の溶銑中Ｐ濃度を安定して０．０２０％以下にすることができ、しかも、脱燐処理後のスラグ単体での水浸膨張比を０．５０％以下にすることができる。したがって、脱燐処理後のスラグを、例えば高炉スラグ等と混合して製造する複合路盤材の原料として、安定して使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を実施するための、上底吹き機能を有する精錬炉の一例を示す説明図である。
【図２】粉状ＣａＯ比率を１５％、２０％、２５％、３０％とした各条件において、炉内雰囲気圧力が脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度低減に及ぼす効果を調査した結果を示すグラフである。
【図３】図２に示した調査において、その調査条件とした粉状ＣａＯ比率及び炉内雰囲気圧力のまま脱燐処理を継続して、安定操業に支障を生じると感じられるレベルのスロッピングが発生した比率を、調査した炉内雰囲気圧力別に示すグラフである。
【図４】図２に示した調査において、炉内雰囲気圧力と脱燐処理後のスラグ中未溶解ＣａＯ濃度（％ｆ．ＣａＯ）との関係を表すグラフである。
【図５】溶銑脱燐処理後のスラグ中未溶解ＣａＯ濃度（％ｆ．ＣａＯ）とその水浸膨張比との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を、添付図面を参照しながら説明する。
これまで、効率的な脱燐処理を推進し、その副産物である脱燐スラグの水浸膨張を抑制するために、粉状ＣａＯの利用やその使用比率の向上とか、Ａｌ２Ｏ３源の添加などにより未溶解のＣａＯ量を低減させ、脱燐処理後スラグの膨張抑制を図ってきた。しかしながら、粉体生石灰使用量の増加は経済的ではなく、また、スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有率制御によりスラグの融点を低下させ脱燐を向上させることは可能であるものの、脱燐処理を高能率で行うためにはスロッピング発生の問題を別途解決する必要があった。
【００１４】
よって、本発明の課題は、ＣａＦ２源の使用を土壌環境基準等の地球環境保護の観点に照らして許容される範囲に制限した上でＡｌ２Ｏ３源を使わず、かつ、粉状ＣａＯ源の使用量を低減しても脱燐処理効率の低下を引き起こさず、上吹き酸素吹付け時間が４〜７分間で、その脱燐処理後の溶銑中Ｐ濃度が０．０２０％以下を達成することができ、しかも脱燐処理後スラグの水浸膨張を抑制することができる溶銑脱燐処理方法を確立することである。
【００１５】
脱燐反応を促進するための基本的条件としては、スラグの塩基度と酸化力を高くすることが有利であると知られている。但し、スラグの塩基度を高くするとＣａＯの溶融滓化が進み難くなり、脱燐処理後の未溶解ＣａＯの残留率が高くなる。そのＣａＯの溶融滓化を促進するためには粉状ＣａＯ比率を高めることが効果があると分かっているが、粉状ＣａＯ使用量を増やすと脱燐剤コストが上昇する上に、高速脱燐処理ではスピッティングが増加するという、別の課題が生じてくる。
【００１６】
本発明では、脱燐処理を高能率化して上吹き酸素の供給時間を４〜７分間で実施するために、上吹き酸素の供給速度を溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎとするので、このような高速処理においては、ＣａＯの溶融滓化促進効果と脱燐剤コスト低減及びスピッティング防止の必要性とを勘案して、粉状ＣａＯ比率を適切に設定する必要がある。
【００１７】
そこで、先ず脱燐処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２の範囲とする。スラグ塩基度が２．２を超える条件では粉状ＣａＯ比率を高くしないと供給ＣａＯの滓化率を高めることが困難と予測できるし、一方、スラグ塩基度が１．９未満ではスラグの脱燐能力が不足して、処理後の溶銑中Ｐ濃度を０．０２０％以下に安定して低減することが難しいと考えるからである。
【００１８】
ところで、スラグの酸化力を高くすると脱燐反応は一般に促進されると知られているが、溶銑脱燐処理条件においてはその酸化力を表すための適切な尺度が確立されていない。溶銑脱燐処理ではスラグの酸素ポテンシャルと溶銑の酸素ポテンシャルとの差が甚だしい上に、スラグが激しくフォーミングしているので、スラグの酸化力の一般的な指標であるスラグ中酸化鉄濃度を尺度としても、その尺度によって処理後溶銑中Ｐ濃度の低下との関係を定量的に評価することが困難なのである。また、スラグ中の酸化鉄濃度を上吹き酸素の供給中に知ることは実際難しいし、激しいフォーミング下で不均一かつ非平衡も甚だしい中なので、スラグの酸素ポテンシャルを部分的に測定できたとしてもその値は溶銑脱燐反応全体におけるスラグの酸化力に関し、代表性に欠けていると考えられる。
【００１９】
そこで、溶銑脱燐反応全体に関するスラグの酸化力を評価するために、スラグのフォーミング状況に着目した。スラグのフォーミング状況は、一定範囲の温度およびスラグ組成であればスラグの酸化力と相関関係があると考えられ、そのスラグのフォーミング状況は溶銑脱燐処理中の精錬炉内雰囲気圧力と関係があると考えたからである。
【００２０】
そこで、前記した課題を解決するために、粉状ＣａＯ比率を４０％以下という低目の条件にして、炉内雰囲気圧力と溶銑脱燐反応との関係を調査検討した。
脱燐処理前成分としては、Ｃ：４．２〜４．９％、Ｓｉ：０．２０〜０．６０％、Ｐ：０．０６５〜０．０９０％で、脱燐処理前温度が１２００〜１３８０℃の溶銑８０トンを図１に示す上底吹き転炉へ装入し、脱燐処理を実施した。図１における符号１は転炉であり、符号２は溶銑であり、符号３は上吹きランスであり、符号４は底吹き羽口であり、符号５は窒素ガスホルダーであり、符号６は炭酸ガスホルダーであり、符号７は酸素ガスホルダーであり、符号８は粉状生石灰タンクであり、さらに、符号９は炉上ホッパーである。
【００２１】
脱燐処理条件としては、上吹き酸素流量は溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎで、その酸素供給時間を７分以内（４〜７分間）とし、底吹き流量は溶銑１トン当たり０．１〜０．５Ｎｍ３／ｍｉｎとして、処理後の溶銑成分をＣ：３．６〜４．０％、Ｐ：０．０２０％以下、処理後溶銑温度を１２７０〜１３５０℃とすることを目標とした。
【００２２】
ＣａＯ源には粒径０．１５ｍｍ以下の粉状ＣａＯ源と粒径５〜５０ｍｍの塊状ＣａＯ源とを併用し、脱燐処理後スラグの塩基度が１．９〜２．２になるように炉内へ供給した。塊状ＣａＯ源の供給時期は、上吹き酸素の供給開始前後であって、遅くとも上吹き酸素の供給開始から全酸素供給時間の１５％が経過するまでに全部の供給を完了するようにした。粉状ＣａＯ源は、酸素供給時間がその供給開始から全酸素供給時間の約３０％が経過した時点から前記した上吹き酸素と共に溶銑へ向けて吹き付け始め、処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２にするために必要な量を吹き付けて処理後の塩基度を調整した。
【００２３】
ここで、粉状ＣａＯ源には生石灰を粉砕したものを通常用いるが、ＣａＯ含有濃度が８０％以上とすれば、石灰石や転炉スラグ等のＣａＯ含有物質を粉砕したものを混合したものでもよい。塊状ＣａＯ源にも生石灰を通常用いるが、生石灰と石灰石やドロマイト並びに転炉スラグ等のＣａＯ含有物質とを併用して、塊状ＣａＯ源全体としてのＣａＯ含有濃度が８０％以上とすれば、生石灰以外のＣａＯ含有物質を併用してもよい。
【００２４】
粉状ＣａＯ源の粒度としては、粉状ＣａＯ源自体の滓化性と粉状ＣａＯ源を気送する配管摩耗防止の観点から、最大粒径が０．１５ｍｍ以下にすることを採用した。また、基本的には、粉状および塊状ＣａＯ源に含まれているＣａＦ２やＡｌ２Ｏ３成分以外にはＣａＦ２源やＡｌ２Ｏ３源を使用せず、粉状ＣａＯ比率を２０〜４０％として、脱燐処理後の溶銑中Ｐ濃度、スラグの膨張特性及び操業性を調査した。但し、一部では蛍石の使用量を溶銑１トン当たり０．８ｋｇ以下に制限して用い、同様な調査を行った。蛍石の使用は、この使用量以下であれば土壌環境基準等の地球環境保護に関する要請を満たして、スラグを路盤材等に利用することが可能だからである。
【００２５】
炉内雰囲気圧力は、同一処理チャージ内で酸素供給開始から全酸素供給時間の１０％が経過した後、その全酸素供給時間の９５％が経過するまでの間は一定圧力に制御し、９５％経過以降酸素供給終了までの間は全て大気圧とした。
【００２６】
その結果を、以下に説明する。
まず、図２にグラフで示すように、粉体ＣａＯ比率１５％、２０％、２５％、３５％の４条件において、炉内雰囲気圧力を終始大気圧（０Ｐａ）で脱燐処理を行った結果、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度が０．０３３〜０．０４１％と、満足する脱燐処理結果を得ることができなかった。
【００２７】
そこで、炉内雰囲気圧力を徐々に上昇させていくと、図２に示すように炉内圧力上昇に伴って脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度が低下していく傾向があることを見出した。但し、粉状ＣａＯ比率が１５％の条件では炉内雰囲気圧力を２５Ｐａ以上にしないと処理後の溶銑中Ｐ濃度を０．０２０％以下に低減できず、その他の粉状ＣａＯ比率を２０％〜３５％とした条件では炉内雰囲気圧力を１５Ｐａ以上にすれば処理後の溶銑中Ｐ濃度を０．０２０％以下に低減できたことと比べて、脱燐能力面で少し差があった。これらの結果から、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度を０．０２０％以下とするためには、粉状ＣａＯ比率２０〜４０％の条件において炉内雰囲気圧力を１５Ｐａ以上とするか、または粉状ＣａＯ比率が１５％の条件でも炉内雰囲気圧力を２５Ｐａ以上とすればよいことがわかった。
【００２８】
しかしながら、図３にグラフで示すように炉内圧力を高めていくとスロッピング発生も多くなり、炉内圧力が４０Ｐａでは調査した処理チャージの約２０％において、そのままの条件では脱燐処理継続が望ましくないと感じられるレベルのスロッピングが発生し、操業障害が格段に大きくなった。したがって、調査した粉体ＣａＯ比率１５％、２０％、２５％、３５％の条件において、安定した脱燐処理を継続するためには、炉内雰囲気圧力は３５Ｐａ以下の範囲で制御する必要があるとわかった。
【００２９】
次に、これらの処理後のスラグの分析を行った結果、図４にグラフで示すように炉内圧力の上昇とともに未溶解ＣａＯの質量濃度すなわち（％ｆ．ＣａＯ）が低減していることがわかった。ここで、Ａｌ２Ｏ３源を積極的には添加していないため、スラグ中のＡｌ２Ｏ３質量濃度は全て２％以下であったことを確認した。
【００３０】
また、脱燐処理後スラグ中の未溶解ＣａＯの質量濃度、すなわち（％ｆ．ＣａＯ）と水浸膨張比の関係について調査した結果を図５にグラフで示す。ここでの（％ｆ．ＣａＯ）と水浸膨張比の結果は、滓鍋に排滓されたスラグをスラグ処理場にてサンプリングして調査を行った結果である。具体的には脱燐処理後のスラグを滓鍋に排出し、そこに入ったままの状態で水冷し、約４時間経過後に滓鍋の外側を素手で触れるほどに冷却された状態で滓鍋からスラグ処理場へ排出したものを、サンプルとして採取した。採取対象としたスラグは緻密な塊の状態としては存在せず、比較的多孔質でスラグ内部まで十分に水冷されている状態になっていた。
【００３１】
スラグの水浸膨張試験は、上記したようにスラグサンプリングした後、０〜２５ｍｍの大きさに調整し、３００ｍｍ×４００ｍｍのバットへ１０ｋｇ敷き詰めて、蒸気エージング処理を蒸気圧力０．１５ＭＰａで４８時間実施した後に、ＪＩＳＡ５０１５に従って行った。脱燐処理後のスラグを高炉スラグ等と混ぜて複合路盤材等として安定的に使用するためには、脱燐処理後スラグ単体としての水浸膨張比を０．５０％以下にしておく必要があるところ、図５のグラフからその０．５０％以下の水浸膨張比を得るためには、（％ｆ．ＣａＯ）を３％以下にしておく必要があると分かった。
【００３２】
図４のグラフにおいて、（％ｆ．ＣａＯ）を３％以下にするためには、粉状ＣａＯ比率が２０〜４０％の条件であれば、炉内雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａとする前記した安定した脱燐を継続するための条件を兼ね備えさせれば良いと分かる。しかし、粉状ＣａＯ比率が１５％の条件では、炉内雰囲気圧力３５Ｐａ以下では（％ｆ．ＣａＯ）を３％以下にすることができていない。したがって、本発明の目的を安定して達成するためには、粉状ＣａＯ比率が２０〜４０％の条件において、炉内雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａに制御する必要があると分かった。この炉内雰囲気圧力の制御範囲は、スロッピング防止をより重視する場合には１５〜３０Ｐａの範囲とすることが好ましい。
【実施例】
【００３３】
本発明の実施例について、比較例と共に説明する。実施例、比較例ともに、脱燐処理前の濃度がＣ：４．２〜４．９％、Ｓｉ：０．２０〜０．６０％、Ｐ：０．０６５〜０．０９０％で、脱燐処理前温度が１２００〜１３８０℃の溶銑約８０トンを図１に示した上底吹き転炉に装入して、脱燐処理を実施した。
【００３４】
脱燐処理条件としては、いずれも上吹き酸素流量が溶銑トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎで、その供給時間を７分間以内（４〜７分間）とし、底吹き流量は溶銑トン当たり０．１〜０．５Ｎｍ３／ｍｉｎとした。
【００３５】
ＣａＯ源には塊状および粉状の生石灰を用い、ＣａＦ２源として蛍石使用量を０．８ｋｇ／ｔ以下に制限し、Ａｌ２Ｏ３源は一切用いなかった。粉状ＣａＯ比率は２０〜４０％として、塊状生石灰は上吹き酸素の供給開始後２０秒間が経過するまでに転炉内への投入を完了し、粉状生石灰は上吹き酸素の供給開始から全酸素供給時間の約３０％が経過した時点で上吹き酸素と共に溶銑へ向けて吹き付けを始め、脱燐処理後のスラグ塩基度を１．９〜２．２にするのに必要な所要量を吹き付けて、スラグ組成を調整した。
【００３６】
炉内雰囲気圧力は、上吹き酸素の供給開始後、全酸素供給時間の１０％が経過した時点から全酸素供給時間の９５％が経過するまでの間、同一処理チャージ内では同一の圧力で制御した。ここで、粉状生石灰の粒度としては、滓化性と粉状生石灰による配管の摩耗防止の観点から粒径０．１５ｍｍ以下を採用し、粉状生石灰以外のＣａＯ源としては粒径５〜５０ｍｍの塊状生石灰を使用した。
【００３７】
表１に、脱燐処理条件と脱燐処理結果及びスラグ調査結果の一覧を示す。ここでの（％ｆ．ＣａＯ）と水浸膨張比のデータは、前記した図５に関して説明した通りの方法で得たものである。
【００３８】
【表１】
【００３９】
試験Ｎｏ．１〜９は、本発明で規定する上吹き酸素流量において、粉状ＣａＯ比率、蛍石及びＡｌ２Ｏ３源使用量、処理後のスラグ塩基度、炉内圧力制御の諸条件を全て満足する発明実施例であり、試験Ｎｏ．１０〜１７は、本発明で規定する粉状ＣａＯ比率、炉内圧力制御の条件の少なくとも１つを外して脱燐処理した比較例である。
【００４０】
まず、試験Ｎｏ．１〜９では、処理後の溶銑中Ｐ濃度は全て０．０２０％以下であり、処理後スラグの（％ｆ．ＣａＯ）は３％以下であって、そのスラグの水浸膨張比は０．５０％以下であることが確認された。試験Ｎｏ．１ではスロッピングが部分的に発生したが、安定操業継続には支障が無いと感じられるレベルであった。なお、蛍石の使用有無の影響は、この調査に関わる範囲では特に認められなかった。
【００４１】
一方、試験Ｎｏ．１０と１１は、粉状ＣａＯ比率を２０％未満とした比較例である。試験Ｎｏ．１０は、炉内圧力を３０Ｐａとして制御した結果、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度が０．０２０％以下となったが、炉内圧力を３０Ｐａと高くしてもスラグ中（％ｆ．ＣａＯ）は３．１％までしか低減できておらず、そのスラグの水浸膨張比は０．６０％と高い結果であった。また、試験Ｎｏ．１１は、炉内圧力を１５Ｐａと低目に制御したため、試験Ｎｏ．１０よりも溶銑の低燐化は図れず、スラグの（％ｆ．ＣａＯ）が高くて水浸膨張比を０．５０％以下にすることができなかった。つまり、炉内圧力を高めに制御した方が溶銑の低燐化とスラグの水浸膨張比低減を図ることができるものの、粉状ＣａＯ比率が２０％未満と低すぎる条件では所期の目的を達成することができないことを示している。
【００４２】
試験Ｎｏ．１２と１３は、炉内圧力を１５Ｐａ未満とした比較例である。この処理条件で粉状ＣａＯ比率を本発明に係る範囲内にした場合、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度はそれぞれ０．０２４％、０．０２３％と脱燐処理後のＰ濃度を０．０２０％以下にする基本目的を達成することができず、スラグの水浸膨張比もそれぞれ１．０２％、０．８０％と、０．５０％以下にする目標を達成することができなかった。即ち、炉内圧力を１５Ｐａ以上に高めない場合には、粉状ＣａＯ比率を３８％や３０％とした程度の条件ではＣａＯを十分に滓化することができず、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度の低減や処理後スラグの水浸膨張比の低減ができなかったものと解される。
【００４３】
一方、試験Ｎｏ．１４と１５は、炉内圧力をそれぞれ４０Ｐａ、４５Ｐａと高く制御し、試験Ｎｏ．１６と１７は、試験Ｎｏ．１４、１５と同様に炉内圧力を高く制御した上で粉状ＣａＯ比率を２０％未満として脱燐処理した比較例である。炉内圧力を高めることは、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度の低減やスラグの水浸膨張比の低減に有効であり、実際に、試験１４〜１７ではそれらに関する目標を達成することができた。しかし、炉内圧力を高めたことでスロッピングが激しくなり、安心して操業を継続するには問題があると感じられる状況になったため、適切な脱燐処理条件ということはできない。
【００４４】
特に、試験Ｎｏ．１６と１７では粉状ＣａＯ比率を２０％未満と、試験Ｎｏ．１４、１５に比べて低くした条件であっても、炉内圧力はそれぞれ４５Ｐａ、４０Ｐａと試験Ｎｏ．１４、１５同様に高く制御したために、脱燐処理後の溶銑Ｐ濃度やスラグの水浸膨張比の低減目標は達成することができていた。しかし、スロッピングが激しく発生するので適切な脱燐処理条件とすることができないことが再確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１ 転炉
２ 溶銑
３ 上吹きランス
４ 底吹き羽口
５ 窒素ガスホルダー
６ 炭酸ガスホルダー
７ 酸素ガスホルダー
８ 粉状生石灰タンク
９ 炉上ホッパー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上底吹き機能を有する精錬炉において、粒径０．１５ｍｍ以下の粉状ＣａＯ源と粒径５〜５０ｍｍの塊状ＣａＯ源とを用い、上吹きランスから溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎの酸素ガスと共に粉状ＣａＯ源を溶銑に吹き付けて溶銑を脱燐処理する、溶銑の脱燐処理方法であって、
下記（１）式で表す粉状ＣａＯ比率を２０〜４０％とし、Ａｌ２Ｏ３源を積極的に添加することなく蛍石使用を溶銑１トン当たり０．８ｋｇ以下に制限して、脱燐処理後のスラグ中ＣａＯ質量％とＳｉＯ２質量％との比（ＣａＯ質量％／ＳｉＯ２質量％）を１．９〜２．２に調整し、
かつ、上吹き酸素の供給開始から全上吹き酸素供給時間の１０％経過後、その全上吹き酸素供給時間の９０％が経過するまで、前記精錬炉内の雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａに調整することを特徴とする、溶銑の脱燐処理方法。
粉状ＣａＯ比率（％）＝（粉状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量）／（粉状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量＋塊状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量）×１００ ・・・・・（１）
【請求項１】
上底吹き機能を有する精錬炉において、粒径０．１５ｍｍ以下の粉状ＣａＯ源と粒径５〜５０ｍｍの塊状ＣａＯ源とを用い、上吹きランスから溶銑１トン当たり１．６〜２．１Ｎｍ３／ｍｉｎの酸素ガスと共に粉状ＣａＯ源を溶銑に吹き付けて溶銑を脱燐処理する、溶銑の脱燐処理方法であって、
下記（１）式で表す粉状ＣａＯ比率を２０〜４０％とし、Ａｌ２Ｏ３源を積極的に添加することなく蛍石使用を溶銑１トン当たり０．８ｋｇ以下に制限して、脱燐処理後のスラグ中ＣａＯ質量％とＳｉＯ２質量％との比（ＣａＯ質量％／ＳｉＯ２質量％）を１．９〜２．２に調整し、
かつ、上吹き酸素の供給開始から全上吹き酸素供給時間の１０％経過後、その全上吹き酸素供給時間の９０％が経過するまで、前記精錬炉内の雰囲気圧力を１５〜３５Ｐａに調整することを特徴とする、溶銑の脱燐処理方法。
粉状ＣａＯ比率（％）＝（粉状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量）／（粉状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量＋塊状ＣａＯ源で供給するＣａＯ質量）×１００ ・・・・・（１）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１９０４０（Ｐ２０１３−１９０４０Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５５２０（Ｐ２０１１−１５５５２０）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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