脱りん方法
【課題】固体酸素源の酸素比率、固体酸素源の供給のタイミングを適正化することにより汎用鋼を確実に溶製することができるようにする。
【解決手段】溶銑の脱りん処理を行うに際し、全酸素に対する固体酸素源の固体酸素源比率を１０％以上６０％以下とする。固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を７５％以上９５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を５５％以上８５％未満とする。固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を５０％以上７５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を３５％以上８５％未満とする。固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を２５％以上４５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を３５％以上６０％未満とする。
【解決手段】溶銑の脱りん処理を行うに際し、全酸素に対する固体酸素源の固体酸素源比率を１０％以上６０％以下とする。固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を７５％以上９５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を５５％以上８５％未満とする。固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を５０％以上７５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を３５％以上８５％未満とする。固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を２５％以上４５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を３５％以上６０％未満とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、汎用鋼を溶製するための脱りん方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気体酸素や固体酸素源とを供給しながら溶銑の脱りん処理を行う技術として、例えば、特許文献１、特許文献２のものがある。
特許文献１では、底吹きガス流量０．２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・ｔ以上の撹拌条件による鉄浴強撹拌下で、底吹き羽口あるいは炉内に存在している冷鉄源に衝突しない深さまで浸漬した耐火物ランスから、脱Ｓｉ反応と脱Ｐ反応を進行させるために必要十分な量の固体酸素源を鉄浴中に連続的に供給し、脱Ｓｉ反応完了後の溶銑表面に生成するカバースラグの塩基度が１．５〜２．５になるように調整した脱Ｐフラックスを脱Ｓｉ反応が完了するまでに添加し、上吹き酸素は、冷鉄源の溶解と固体酸素源の分解反応による吸熱を保障しつつ、冷鉄源溶解期中の鉄浴温度が１３００〜１３５０℃になるために必要な量だけ供給され、冷鉄源溶解が完了した後、脱Ｐ反応が完了するまでの期間中は、上吹き酸素の供給量をカバースラグ中のＴ．Ｆｅが５％以下にならないために必要な量まで低下し、脱Ｐ処理中の脱炭量を最少限度に抑えるている。
【０００３】
特許文献２では、転炉製鋼法において溶銑を酸素吹練して脱燐精錬する精錬において、溶銑の酸素吹錬の終了時におけるスラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を２．２〜４．０とし、かつ酸素吹錬終了前後において炭素材を１ｋｇ／ｔｏｎ（溶銑）以上を前記転炉に装入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１８８７２２号公報
【特許文献２】特許３７７２９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、脱りん処理を行うに際して、固体酸素源を鉄浴中に連続的に供給することが開示されているものの、この技術は、脱りん処理中における脱炭素量の低減や耐火物損失の低減を図る目的で精錬条件を規定したものである。ゆえに、この技術を用いた場合、脱りん処理中における脱炭素量の低減や耐火物損失の低減は期待できるが、汎用鋼の溶製を行うにあたって溶銑の[Ｐ]を確実に低減させることは難しいのが実情である。
【０００６】
また、特許文献２の技術では、吹錬時における気体酸素の供給速度が開示されているものの、フォーミングを抑制する目的で精錬条件を規定したものである。ゆえに、特許文献２の技術を用いたとしても特許文献１と同様に、汎用鋼の溶製を行うにあたって溶銑の[Ｐ]を確実に低減させることは難しいのが実情である。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、固体酸素源の酸素比率、脱りん処理の各時期おいて固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率を適正化することにより汎用鋼を確実に溶製することができる脱りん処理の方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、脱炭工程に先だって上底吹き転炉型精錬容器にて気体酸素及び固体酸素源を供給して溶銑の脱りん処理を行うに際し、全酸素に対する前記固体酸素源の固体酸素源比率を１０％以上６０％以下とし、脱りん処理に際して使用する全気体酸素のうち０％以上３０％未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す（i）〜（iii）の範囲で調整し、全気体酸素のうち３０％以上６０％未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す（iv）〜（vi）の範囲で調整し、全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を９５％以上１００％以下とする点にある。
【０００８】
i）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は７５％以上９５％未満
ii）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は５０％以上７５％未満
iii）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は２５％以上４５％未満
iv）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は５５％以上８５％未満
v）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は３５％以上６５％未満
vi）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は３５％以上６０％未満
全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を１００％にすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固体酸素源の酸素比率、脱りん処理の各時期おいて固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率を適正化することにより汎用鋼を確実に溶製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】脱りん方法（脱りん工程）を含む製鋼工程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の脱りん方法（脱りん工程）を含む製鋼工程を示したものである。なお、以下の説明では、溶銑や溶鋼のことを溶湯として説明する。
図１に示すように、一般的に、製鋼工程においては、まず、高炉１から溶湯２を出湯した後、溶湯２を鍋１０等にて脱硫処理（脱硫工程）を行う。その後、溶湯２を転炉型精錬容器３に装入して溶湯２に対して脱りん処理（脱りん工程）を行い、その溶湯２を転炉４に装入して脱炭処理（脱炭工程）行うか、あるいは、脱りん終了後の溶湯２をスラグ排滓後に再び転炉型精錬容器３に装入して脱炭処理を行う。脱炭処理を行った溶湯２に対しては、脱ガスや成分調整を行う。
【００１２】
このように、本発明の脱りん方法は、転炉４にて脱炭処理（脱炭工程）を行う前に、脱炭処理を行う転炉４とは別あるいは同一の転炉型精錬容器３によって、主に、溶湯２に対して[Ｐ]を下げる脱りん処理を行うものである。
脱炭処理を行う転炉４は、上吹きランス５から気体酸素を溶湯２等に吹き込む上吹転炉であってもよいし、炉底の羽口６から気体酸素を吹き込む底吹転炉であってもいし、上吹きランス５から気体酸素、羽口６から気体酸素又は不活性ガスを吹き込む上底吹き転炉であってもよい。
【００１３】
脱りん処理を行う転炉型精錬容器３は、気体酸素を溶銑２に吹き込む上吹きランス７と炉底から酸素又は不活性ガスを溶銑２に吹き込むの羽口８を備えた上底吹き型であって、上吹きランス７からの気体酸素により酸素を供給し、羽口６からの酸素又は不活性ガスにより溶湯２を攪拌するものである。また、転炉型精錬容器３は、供給装置９を備えている。この供給装置９は、副原料[生石灰、固体酸素源（例えば、鉄鉱石・焼結鉱・ミルスケール）を供給するものであって、例えば、ホッパーやシュート等である。
【００１４】
なお、溶湯２の脱りん処理を行うにあたって、混銑車や取鍋を使用することも考えられるが、混銑車や取鍋ではフリーボードが小さいために、スロッピングが発生しやすくなる。このような場合は、スロッピング防止のために、気体酸素や固体酸素源（例えば、酸化鉄）の供給速度を転炉型精錬容器３に比べて遅くする必要があり、脱りん処理に時間がかかることがある。そのため、本発明では、混銑車や取鍋を用いずに、転炉型精錬容器３によって脱りん処理を行うものを対象としている。
【００１５】
以下、本発明の脱りん処理について詳しく説明する。
本発明の脱りん処理方法は、吹錬終了後の[Ｐ]が０．０２５質量％以下となる汎用鋼の精錬方法である。汎用鋼の目標値として［Ｐ］を０．０２５質量％にするということは、特開２００１−９８３１４号公報等に記載されているように一般的なことである。
[固体酸素源比率について]
脱りん処理を行うに際して、上吹きランス７から気体酸素を供給すると共に、供給装置９から固体酸素源を供給している。
【００１６】
さて、気体酸素の供給は、温度を低下させないために熱源を供給したり、スラグに酸素を供給するために脱りん処理においては、必要不可欠なものであるが、気体酸素を供給したときの状況を考えると、気体酸素を上吹きランス７により炉体の上側から吹き込んだ際に、一部の気体酸素は、炉内のＣＯガスと反応しＣＯ2ガスとなり、脱りん反応に寄与しない場合がある。ここで、固体酸素源を供給した場合を考えると、気体酸素の供給した場合と比べて、ＣＯガスと反応することがなく、脱りん反応に寄与する酸素量も多い。
【００１７】
また、気体酸素を供給した際に、当該気体酸素が溶湯２（溶銑）の浴面に衝突してスラグを吹き飛ばすため、気体酸素と溶銑が直接接触する高温領域(火点）が形成される。このような場合（火点領域が存在する）では、スラグと溶銑が接していないため脱りん反応が起こりにくい。
なお、火点領域を抑制する方法として、特開２００４−１１５９１０号公報に記載されるような遮断吹錬法があるが、この方法は上吹きランス高さと酸素流量を厳密に制御する必要があり、1ヒート毎に装入量や炉内の付着状況で湯面高さが大きく振動する実操業で実施することは困難である。
【００１８】
このように、気体酸素のみを供給では、脱りんにとって不利な点もあるため、本発明によれば、固体酸素源も供給することにより、脱りん処理の効率を向上させている。
本発明では、具体的には、溶銑２に供給する全気体酸素に対する固体酸素源の割合、即ち、全酸素に対する固体酸素源の酸素比率（固体酸素源比率）を、１０％以上６０％以下にしている。固体酸素源比率が１０％未満であると、固体酸素源の供給量が少なく、十分に脱りん効率が良くならないため、固体酸素源比率を１０％以上としている。
【００１９】
また、固体酸素源比率が６０％を超えてしまうと、固体酸素源の供給量が多く、脱りん処理の温度が低下することがある。また、上吹き酸素による溶湯表面への気体酸素の衝突は一般的には浴の攪拌にあまり寄与しないと言われているが、スラグと溶湯の反応界面積を増大させ、脱りん反応を促進する効果がある。ゆえに、気体酸素の供給量を多くするためにも、固体酸素源比率を６０％以下としている。
【００２０】
固体酸素源とは、脱りん処理において供給する酸素のうちＦｅＯｘの形で供給するものである。固体酸素源は、例えば、鉄鉱石、焼結鉱、スケール、ダストである。固体酸素源の供給量（固体酸素源量）は、式（１）〜式（３）により求められる。なお、式（２）や式（３）で示される「％」は、「ｍｏｌ％」である。
【００２１】
【数１】
【００２２】
式（１）〜式（３）の右辺に含まれるに示す副原料とは、固体酸素源となる酸化鉄（ＦｅＯｘ）を含むものである。式（１）は、全ての副原料に含まれる固体酸素源量（Ｖ02(S)）、即ち、脱りん処理で供給する固体酸素源の総量を求めるものである。式（２）は、各副原料毎の酸素供給量（（Ｖ02）i）を求めるものである。また、式（３）は、各副原料毎のＦｅ2Ｏ3の濃度を求めるものである。
【００２３】
つまり、式（１）〜式（３）では、各副原料に含まれるＦｅＯの量とＦｅ2Ｏ3の量とを求め、これらを合わせたものを固体酸素源量としている。
なお、ＦｅＯとＦｅ2Ｏ3との分析方法、即ち、求め方は、まず、ＩＣＰ発光分析法において、全鉄濃度(％Ｔ．Ｆｅ）を求め、臭素メタノール法により、金属鉄濃度(％Ｍ．Ｆｅ)をＪＩＳＭ８７１３の方法により求める。また、臭素メタノール法の残査より、ＥＤＴＡ２Ｎａ溶液により、（％ＦｅＯ）をＪＩＳＭ８７１２の方法により求めた。ここで、ＦｅＯとＦｅ2Ｏ3の求め方を説明しているが、この方法は、当業者常法通りである。
【００２４】
上述した固体酸素源比率は、式（１）で求めた溶銑２に供給した副原料（酸化鉄）中に含まれる固体酸素源量と、上吹きランス７により供給した気体酸素量とを合わせた合計酸素供給量のうち、固体酸素源量の割合を示したもので、例えば、式（４）により求めることができる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
なお、脱りん処理では、一般的に、気体酸素と固体酸素源とを合計した総酸素量は１１〜１６Ｎｍ3程度の範囲である。これは、総酸素量が多すぎると脱りん処理後の溶銑中の[Ｃ]が低下しすぎて脱炭処理における熱余裕が無くなる。その結果、脱炭処理時に所定の溶銑温度を確保できなくなり、高価な昇温材を用いなければならなくなる。一方、総酸素量が少なすぎると、脱りん反応に必要な酸素が確保できず、脱りん処理時において溶銑の[Ｐ]を目標値にすることができない。
【００２７】
[固体酸素源の投入のタイミングについて]
脱りん処理を行うにあたっては、固体酸素源などの副原料等を投入して処理を行う。この副原料の投入は、処理前の溶鋼成分を処理後の目標成分（例えば、Ｐなどを目標成分）にしたり、処理後温度を目標温度にするために必要なＣａＯ量及び酸素量を脱りん効率から計算し、処理後温度が目標通りに調整するために固体酸素と気体酸素の投入比率も調整することにより行われる。
【００２８】
例えば、熱収支計算を行った際に、熱余裕が「小」である場合には固体酸素源の供給量を少なくし、熱余裕が「大」である場合には固体酸素源の供給量を多くし、熱余裕が「小」と「大」の中間である場合（熱余裕 中）は、適度に固体酸素源を供給する。
このように、脱りん処理にあたっては、熱余裕の程度によって、固体酸素源の供給量を調整する必要がある。後述するように、本発明では、熱余裕の度合いによって、固体酸素源の供給量を設定すると共に、気体酸素の供給量を設定することとしている。
【００２９】
また、脱りん処理を吹錬期間で区分すると次のようになる。
まず、脱りん処理中に溶銑に供給する全気体酸素（気体酸素の総酸素量）を１００％としたとき、気体酸素の供給を開始してから気体酸素の量が全酸素量に対して０％以上３０％未満となる期間は、脱珪期となる。この脱珪期では、気体酸素や固体酸素源の供給によって溶銑中のＳｉと酸素とが反応してＳｉＯ2が生成される。そして、生成されたＳｉＯ2と投入した固体酸素源の溶融によるＦｅＯｘとによって当該生石灰の融点が下がり、これにより、スラグが生成することになる。
【００３０】
次に、気体酸素の量が全酸素量に対して３０％以上６０％未満となる期間は、造滓期となる。この造滓期では、気体酸素の供給によってスラグ中のＴ・Ｆｅが増えることによって生石灰の滓化を促進する。気体酸素の量が全酸素量に対して６０％以上１００％以下となる期間は、脱りん期となる。脱りん期では、造滓期で充分にスラグを滓化させた後、スラグと溶銑との反応によって脱りん反応を促進し、溶銑中の[Ｐ]を低下させる。
【００３１】
このように、脱りん処理は、脱珪期、造滓期、脱りん期は分けられ、これらの状況に応じて気体酸素や固体酸素源を適正に供給する必要がある。例えば、処理開始から脱珪期の終了するまでに多量の固体酸素源を供給してしまうと、溶銑温度が低下し過ぎて、生石灰の溶解反応が停滞して脱りん反応の低下を招いてしまう。一方、固体酸素源の供給量が少なすぎた場合は、ＳｉＯ2の生成が遅れること及びＦｅＯｘの濃度が十分に上昇しないことによりスラグの滓化に時間がかかり、結果的に、脱りん反応の低下を招いてしまうことになる。
【００３２】
このように、各時期（脱珪期、造滓期、脱りん期）に対応して、固体酸素源等の供給量を決定することが必要である。
本発明では、上述したように、脱りん処理を行う際での熱バランス（熱余裕の度合い）を考慮しつつ、各時期に対応した固体酸素源と気体酸素との供給量（供給バランス）を設定し、これにより、効率良く脱りん処理を行うこととしている。
【００３３】
具体的には、脱珪期（脱りん処理に際して使用する全気体酸素のうち０％以上３０％未満の気体酸素を供給する間）では、気体酸素比率を（i）〜（iii）の範囲で調整している。
i）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は７５％以上９５％未満
ii）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は５０％以上７５％未満
iii）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は２５％以上４５％未満
なお、気体酸素比率とは、所定区間における気体酸素の供給量と固体酸素源中の酸素の供給量とを合計した合計供給量に対する気体酸素の供給量の割合のことである。気体酸素比率は、例えば、「気体酸素比率＝気体酸素の供給量÷（気体酸素の供給量＋固体酸素源中の酸素の供給量）」で求めることができる。
【００３４】
脱珪期において、熱余裕が「小」である場合は、固体酸素源の総使用量を１以上３Ｎｍ3／ｔ未満として、その量を少なめとし、気体酸素は固体酸素源よりも非常に多くしている。また、熱余裕が「中」である場合は、固体酸素源の総使用量を３以上６Ｎｍ3／ｔ未満とし、熱余裕が「小」である場合と比べその量をやや多くして、気体酸素は熱余裕が「小」である場合と比べ、やや少なめにしている。
【００３５】
さらに、熱余裕が「大」である場合は、固体酸素源の総使用量を６Ｎｍ3／ｔ以上とし、その量を多くして、気体酸素比率は最も低くしている。
このように、脱珪期において、固体酸素源の総使用量と気体酸素比率とを適宜設定することにより、供給した生石灰（ＣａＯ）が未反応のままフリーＣａＯとして残る量を低減できる。その結果、脱りん処理に使用する生石灰の量を低減でき、発生スラグ量も低減できる。加えて、発生したスラグ中にはフリーＣａＯが少ないため、蒸気エージングにかかる時間（ＣａＯを安定化させる時間）を短縮できて、例えば、スラグを路盤材としてリサイクルし易い。
【００３６】
また、造滓期（全気体酸素のうち３０％以上６０％未満の気体酸素を供給する間）では、気体酸素比率を（iv）〜（vi）の範囲で調整している。
iv）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は５５％以上８５％未満
v）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は３５％以上６５％未満
vi）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は３５％以上６０％未満
造滓期において、熱余裕が「小」である場合は、固体酸素源の総使用量を１以上３Ｎｍ3／ｔ未満として、その量を少なめとするものの、気体酸素は固体酸素源よりも多くしている。また、熱余裕が「中」である場合は、固体酸素源の総使用量を３以上６Ｎｍ3／ｔ未満とし、熱余裕が「小」である場合と比べその量をやや多くして、気体酸素と固体酸素源との比率（気体酸素比率）は比較的幅のある値としている。さらに、熱余裕が「大」である場合は、固体酸素源の総使用量を６Ｎｍ3／ｔ以上とし、その量を多くして、気体酸素比率は熱余裕が「中」である場合と略同じにしている。なお、造滓期では、固体酸素源の供給によりスロッピングが発生し易いため、スロッピングの発生防止のためには、固体酸素源の供給速度を１．５Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔ以下にすることが好ましい。
【００３７】
このように、脱珪期において、固体酸素源の総使用量と気体酸素比率とを適宜設定することにより、スロッピングが発生を抑えつつ脱りん処理の効率を向上させている。
脱りん期（全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間）では、気体酸素比率を９５％以上１００％以下としている。このように、脱りん期において、出来る限り固体酸素源を供給しないようにする、即ち、気体酸素比率を９５％以上にすることによって、固体酸素源を供給したことによる急激なスロッピングの発生を抑えることができる。なお、脱りん期において、固体酸素源を全く供給しない、即ち、気体酸素比率を１００％にすることが好ましい。
【００３８】
本発明の脱りん処理方法では、脱りん期を終了した後、即ち、脱Ｐ処理後の温度は１３００〜１４００℃程度にしている。これは、溶銑温度が低すぎると、処理後溶銑が凝固してしまう可能性があり、さらには、脱炭処理での熱余裕がなくなり昇温材を使用しなくてはならなくなる可能性があるためで、一方、溶銑温度が高すぎると、脱りん反応効率が低下する。なお、本発明の脱りん方法における底吹きガスの攪拌動力密度は、例えば、特開２００９−５２０７０号公報に開示されているように、汎用鋼を溶製する際の脱りん方法において、当業者常法通りの０．１〜１．０ｋｗ／ｔ範囲としている。
【００３９】
表１は、実施条件を示したものである。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に示すように、脱りん処理は、２５０ｔｏｎクラスの上底吹き型の転炉型精錬容器にて行った。上吹きにおいては、孔数が６個、孔直径５５ｍｍ、孔角度１５°の上吹きランスを用いた。底吹きガスはＮ2ガスとした。Ｎ2ガスを吹き込む羽口８は、一層環状管（ガスが吹き出す箇所が環型となっているもの）とし、その個数は４個とした。
転炉型精錬炉に装入した溶湯（溶銑）において、[Ｃ]＝４．２〜４．６質量％、[Ｓｉ]＝０．２〜０．４質量％、[Ｍｎ]＝０．２〜０．４質量％、[Ｐ]＝０．１００〜０．１３０質量％とした。ＨＭＲ（溶銑比）は、当業者常法の配合計算により決定した。
【００４２】
副原料は、転炉型精錬容器内に溶銑、スクラップを投入した後に、供給装置９により全量投入した。脱りん処理に必要なＣａＯ量は、当業者常法の副原料制御により決定し、塩基度は１．５〜２．５に設定した。脱りん処理において、吹錬後の[Ｐ]の規格上限値を０．０２５質量％とした。固体酸素源としては、鉄鉱石（０．１９１Ｎｍ3−Ｏ2／ｋｇ）、焼結鉱（０．１７７Ｎｍ3−Ｏ2／ｋｇ）、ミルスケール（０．１４５Ｎｍ3−Ｏ2／ｋｇ）があるが、本実施形態では、
鉄鉱石のみを使用し、当業者常法通りに投入した。
【００４３】
表２、表３は、表１の実施条件に基づいて脱りん処理を行った実施例及び比較例とをまとめたものである。
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
実施例及び比較例では、汎用鋼として溶銑中の[Ｐ]における上限値が０．０２５質量％以下のものを良好「○」とし、範囲外のものを「不良」とした。
実施例１〜実施例３では、固体酸素源の総使用量（総使用量の固酸量）が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合、脱珪期では気体酸素比率を２５％以上４５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を３５％以上６０％未満とし、脱りん期では気体酸素比率を９５％以上１００％以下としている。
【００４７】
実施例４〜実施例８及び実施例１３〜実施例１５では、固体酸素源の総使用量が３Ｎｍ3／ｔ以上〜６Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を５０％以上７５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を３５％以上６５％未満とし、脱りん期では気体酸素比率を９５％以上１００％以下としている。
実施例９〜実施例１２及び実施例１６〜実施例１８では、固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を７５％以上９５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を５５％以上８５％未満とし、脱りん期では気体酸素比率を９５％以上１００％以下としている。
【００４８】
以上のように、実施例では、各時期において固体酸素の総使用量に応じて気体酸素比率を適宜設定しているため、実施例では、脱りん処理後に汎用鋼で必要とされる［Ｐ］（[Ｐ]の規格上限値）を、０．０２５質量％以下に確実にすることができた（実験結果の欄、評価「◎、○」）。特に、脱りん期において、固体酸素源を供給しなかった場合は、[Ｐ]の規格上限値を、０．０２０質量％以下に確実にすることができた（実験結果の欄、評価「◎」）。
【００４９】
一方、比較例１９〜比較例２１では、固体酸素源比率が６０％よりも超え、比較例２２〜比較例２４では、固体酸素源比率が１０％未満である。その結果、脱りん処理後の[Ｐ]を規格値以下することができなかった。
比較例２５〜比較例３０では、脱珪期における固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率が、i)〜iii）の条件を満たしていないため、脱りん処理後の[Ｐ]を規格値以下することができなかった。
【００５０】
比較例３１〜比較例３６では、脱りん期における固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率が、iv)〜vi）の条件を満たしていないため、脱りん処理後の[Ｐ]を規格値以下することができなかった。
比較例３７〜比較例４２では、脱りん期において固体酸素源を多く投入してしまい気体酸素比率が９５％を下回ったため、脱りん処理後の[Ｐ]を規格値以下することができなかった。
【００５１】
以上のように、本発明では、固体酸素源の酸素比率、脱珪期、造滓期、脱りん期の各時期における固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率を、i)〜vi）に示した条件にすることによって、汎用鋼を溶製するために溶銑の[Ｐ]を確実に規定範囲内にすることができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５２】
１ 高炉
２ 溶湯（溶銑、溶鋼）
３ 転炉型精錬容器
４ 転炉
５ 上吹きランス
６ 羽口
７ 上吹きランス
８ 羽口
９ 供給装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、汎用鋼を溶製するための脱りん方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気体酸素や固体酸素源とを供給しながら溶銑の脱りん処理を行う技術として、例えば、特許文献１、特許文献２のものがある。
特許文献１では、底吹きガス流量０．２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・ｔ以上の撹拌条件による鉄浴強撹拌下で、底吹き羽口あるいは炉内に存在している冷鉄源に衝突しない深さまで浸漬した耐火物ランスから、脱Ｓｉ反応と脱Ｐ反応を進行させるために必要十分な量の固体酸素源を鉄浴中に連続的に供給し、脱Ｓｉ反応完了後の溶銑表面に生成するカバースラグの塩基度が１．５〜２．５になるように調整した脱Ｐフラックスを脱Ｓｉ反応が完了するまでに添加し、上吹き酸素は、冷鉄源の溶解と固体酸素源の分解反応による吸熱を保障しつつ、冷鉄源溶解期中の鉄浴温度が１３００〜１３５０℃になるために必要な量だけ供給され、冷鉄源溶解が完了した後、脱Ｐ反応が完了するまでの期間中は、上吹き酸素の供給量をカバースラグ中のＴ．Ｆｅが５％以下にならないために必要な量まで低下し、脱Ｐ処理中の脱炭量を最少限度に抑えるている。
【０００３】
特許文献２では、転炉製鋼法において溶銑を酸素吹練して脱燐精錬する精錬において、溶銑の酸素吹錬の終了時におけるスラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を２．２〜４．０とし、かつ酸素吹錬終了前後において炭素材を１ｋｇ／ｔｏｎ（溶銑）以上を前記転炉に装入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１８８７２２号公報
【特許文献２】特許３７７２９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、脱りん処理を行うに際して、固体酸素源を鉄浴中に連続的に供給することが開示されているものの、この技術は、脱りん処理中における脱炭素量の低減や耐火物損失の低減を図る目的で精錬条件を規定したものである。ゆえに、この技術を用いた場合、脱りん処理中における脱炭素量の低減や耐火物損失の低減は期待できるが、汎用鋼の溶製を行うにあたって溶銑の[Ｐ]を確実に低減させることは難しいのが実情である。
【０００６】
また、特許文献２の技術では、吹錬時における気体酸素の供給速度が開示されているものの、フォーミングを抑制する目的で精錬条件を規定したものである。ゆえに、特許文献２の技術を用いたとしても特許文献１と同様に、汎用鋼の溶製を行うにあたって溶銑の[Ｐ]を確実に低減させることは難しいのが実情である。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、固体酸素源の酸素比率、脱りん処理の各時期おいて固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率を適正化することにより汎用鋼を確実に溶製することができる脱りん処理の方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、脱炭工程に先だって上底吹き転炉型精錬容器にて気体酸素及び固体酸素源を供給して溶銑の脱りん処理を行うに際し、全酸素に対する前記固体酸素源の固体酸素源比率を１０％以上６０％以下とし、脱りん処理に際して使用する全気体酸素のうち０％以上３０％未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す（i）〜（iii）の範囲で調整し、全気体酸素のうち３０％以上６０％未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す（iv）〜（vi）の範囲で調整し、全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を９５％以上１００％以下とする点にある。
【０００８】
i）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は７５％以上９５％未満
ii）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は５０％以上７５％未満
iii）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は２５％以上４５％未満
iv）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は５５％以上８５％未満
v）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は３５％以上６５％未満
vi）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は３５％以上６０％未満
全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を１００％にすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固体酸素源の酸素比率、脱りん処理の各時期おいて固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率を適正化することにより汎用鋼を確実に溶製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】脱りん方法（脱りん工程）を含む製鋼工程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の脱りん方法（脱りん工程）を含む製鋼工程を示したものである。なお、以下の説明では、溶銑や溶鋼のことを溶湯として説明する。
図１に示すように、一般的に、製鋼工程においては、まず、高炉１から溶湯２を出湯した後、溶湯２を鍋１０等にて脱硫処理（脱硫工程）を行う。その後、溶湯２を転炉型精錬容器３に装入して溶湯２に対して脱りん処理（脱りん工程）を行い、その溶湯２を転炉４に装入して脱炭処理（脱炭工程）行うか、あるいは、脱りん終了後の溶湯２をスラグ排滓後に再び転炉型精錬容器３に装入して脱炭処理を行う。脱炭処理を行った溶湯２に対しては、脱ガスや成分調整を行う。
【００１２】
このように、本発明の脱りん方法は、転炉４にて脱炭処理（脱炭工程）を行う前に、脱炭処理を行う転炉４とは別あるいは同一の転炉型精錬容器３によって、主に、溶湯２に対して[Ｐ]を下げる脱りん処理を行うものである。
脱炭処理を行う転炉４は、上吹きランス５から気体酸素を溶湯２等に吹き込む上吹転炉であってもよいし、炉底の羽口６から気体酸素を吹き込む底吹転炉であってもいし、上吹きランス５から気体酸素、羽口６から気体酸素又は不活性ガスを吹き込む上底吹き転炉であってもよい。
【００１３】
脱りん処理を行う転炉型精錬容器３は、気体酸素を溶銑２に吹き込む上吹きランス７と炉底から酸素又は不活性ガスを溶銑２に吹き込むの羽口８を備えた上底吹き型であって、上吹きランス７からの気体酸素により酸素を供給し、羽口６からの酸素又は不活性ガスにより溶湯２を攪拌するものである。また、転炉型精錬容器３は、供給装置９を備えている。この供給装置９は、副原料[生石灰、固体酸素源（例えば、鉄鉱石・焼結鉱・ミルスケール）を供給するものであって、例えば、ホッパーやシュート等である。
【００１４】
なお、溶湯２の脱りん処理を行うにあたって、混銑車や取鍋を使用することも考えられるが、混銑車や取鍋ではフリーボードが小さいために、スロッピングが発生しやすくなる。このような場合は、スロッピング防止のために、気体酸素や固体酸素源（例えば、酸化鉄）の供給速度を転炉型精錬容器３に比べて遅くする必要があり、脱りん処理に時間がかかることがある。そのため、本発明では、混銑車や取鍋を用いずに、転炉型精錬容器３によって脱りん処理を行うものを対象としている。
【００１５】
以下、本発明の脱りん処理について詳しく説明する。
本発明の脱りん処理方法は、吹錬終了後の[Ｐ]が０．０２５質量％以下となる汎用鋼の精錬方法である。汎用鋼の目標値として［Ｐ］を０．０２５質量％にするということは、特開２００１−９８３１４号公報等に記載されているように一般的なことである。
[固体酸素源比率について]
脱りん処理を行うに際して、上吹きランス７から気体酸素を供給すると共に、供給装置９から固体酸素源を供給している。
【００１６】
さて、気体酸素の供給は、温度を低下させないために熱源を供給したり、スラグに酸素を供給するために脱りん処理においては、必要不可欠なものであるが、気体酸素を供給したときの状況を考えると、気体酸素を上吹きランス７により炉体の上側から吹き込んだ際に、一部の気体酸素は、炉内のＣＯガスと反応しＣＯ2ガスとなり、脱りん反応に寄与しない場合がある。ここで、固体酸素源を供給した場合を考えると、気体酸素の供給した場合と比べて、ＣＯガスと反応することがなく、脱りん反応に寄与する酸素量も多い。
【００１７】
また、気体酸素を供給した際に、当該気体酸素が溶湯２（溶銑）の浴面に衝突してスラグを吹き飛ばすため、気体酸素と溶銑が直接接触する高温領域(火点）が形成される。このような場合（火点領域が存在する）では、スラグと溶銑が接していないため脱りん反応が起こりにくい。
なお、火点領域を抑制する方法として、特開２００４−１１５９１０号公報に記載されるような遮断吹錬法があるが、この方法は上吹きランス高さと酸素流量を厳密に制御する必要があり、1ヒート毎に装入量や炉内の付着状況で湯面高さが大きく振動する実操業で実施することは困難である。
【００１８】
このように、気体酸素のみを供給では、脱りんにとって不利な点もあるため、本発明によれば、固体酸素源も供給することにより、脱りん処理の効率を向上させている。
本発明では、具体的には、溶銑２に供給する全気体酸素に対する固体酸素源の割合、即ち、全酸素に対する固体酸素源の酸素比率（固体酸素源比率）を、１０％以上６０％以下にしている。固体酸素源比率が１０％未満であると、固体酸素源の供給量が少なく、十分に脱りん効率が良くならないため、固体酸素源比率を１０％以上としている。
【００１９】
また、固体酸素源比率が６０％を超えてしまうと、固体酸素源の供給量が多く、脱りん処理の温度が低下することがある。また、上吹き酸素による溶湯表面への気体酸素の衝突は一般的には浴の攪拌にあまり寄与しないと言われているが、スラグと溶湯の反応界面積を増大させ、脱りん反応を促進する効果がある。ゆえに、気体酸素の供給量を多くするためにも、固体酸素源比率を６０％以下としている。
【００２０】
固体酸素源とは、脱りん処理において供給する酸素のうちＦｅＯｘの形で供給するものである。固体酸素源は、例えば、鉄鉱石、焼結鉱、スケール、ダストである。固体酸素源の供給量（固体酸素源量）は、式（１）〜式（３）により求められる。なお、式（２）や式（３）で示される「％」は、「ｍｏｌ％」である。
【００２１】
【数１】
【００２２】
式（１）〜式（３）の右辺に含まれるに示す副原料とは、固体酸素源となる酸化鉄（ＦｅＯｘ）を含むものである。式（１）は、全ての副原料に含まれる固体酸素源量（Ｖ02(S)）、即ち、脱りん処理で供給する固体酸素源の総量を求めるものである。式（２）は、各副原料毎の酸素供給量（（Ｖ02）i）を求めるものである。また、式（３）は、各副原料毎のＦｅ2Ｏ3の濃度を求めるものである。
【００２３】
つまり、式（１）〜式（３）では、各副原料に含まれるＦｅＯの量とＦｅ2Ｏ3の量とを求め、これらを合わせたものを固体酸素源量としている。
なお、ＦｅＯとＦｅ2Ｏ3との分析方法、即ち、求め方は、まず、ＩＣＰ発光分析法において、全鉄濃度(％Ｔ．Ｆｅ）を求め、臭素メタノール法により、金属鉄濃度(％Ｍ．Ｆｅ)をＪＩＳＭ８７１３の方法により求める。また、臭素メタノール法の残査より、ＥＤＴＡ２Ｎａ溶液により、（％ＦｅＯ）をＪＩＳＭ８７１２の方法により求めた。ここで、ＦｅＯとＦｅ2Ｏ3の求め方を説明しているが、この方法は、当業者常法通りである。
【００２４】
上述した固体酸素源比率は、式（１）で求めた溶銑２に供給した副原料（酸化鉄）中に含まれる固体酸素源量と、上吹きランス７により供給した気体酸素量とを合わせた合計酸素供給量のうち、固体酸素源量の割合を示したもので、例えば、式（４）により求めることができる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
なお、脱りん処理では、一般的に、気体酸素と固体酸素源とを合計した総酸素量は１１〜１６Ｎｍ3程度の範囲である。これは、総酸素量が多すぎると脱りん処理後の溶銑中の[Ｃ]が低下しすぎて脱炭処理における熱余裕が無くなる。その結果、脱炭処理時に所定の溶銑温度を確保できなくなり、高価な昇温材を用いなければならなくなる。一方、総酸素量が少なすぎると、脱りん反応に必要な酸素が確保できず、脱りん処理時において溶銑の[Ｐ]を目標値にすることができない。
【００２７】
[固体酸素源の投入のタイミングについて]
脱りん処理を行うにあたっては、固体酸素源などの副原料等を投入して処理を行う。この副原料の投入は、処理前の溶鋼成分を処理後の目標成分（例えば、Ｐなどを目標成分）にしたり、処理後温度を目標温度にするために必要なＣａＯ量及び酸素量を脱りん効率から計算し、処理後温度が目標通りに調整するために固体酸素と気体酸素の投入比率も調整することにより行われる。
【００２８】
例えば、熱収支計算を行った際に、熱余裕が「小」である場合には固体酸素源の供給量を少なくし、熱余裕が「大」である場合には固体酸素源の供給量を多くし、熱余裕が「小」と「大」の中間である場合（熱余裕 中）は、適度に固体酸素源を供給する。
このように、脱りん処理にあたっては、熱余裕の程度によって、固体酸素源の供給量を調整する必要がある。後述するように、本発明では、熱余裕の度合いによって、固体酸素源の供給量を設定すると共に、気体酸素の供給量を設定することとしている。
【００２９】
また、脱りん処理を吹錬期間で区分すると次のようになる。
まず、脱りん処理中に溶銑に供給する全気体酸素（気体酸素の総酸素量）を１００％としたとき、気体酸素の供給を開始してから気体酸素の量が全酸素量に対して０％以上３０％未満となる期間は、脱珪期となる。この脱珪期では、気体酸素や固体酸素源の供給によって溶銑中のＳｉと酸素とが反応してＳｉＯ2が生成される。そして、生成されたＳｉＯ2と投入した固体酸素源の溶融によるＦｅＯｘとによって当該生石灰の融点が下がり、これにより、スラグが生成することになる。
【００３０】
次に、気体酸素の量が全酸素量に対して３０％以上６０％未満となる期間は、造滓期となる。この造滓期では、気体酸素の供給によってスラグ中のＴ・Ｆｅが増えることによって生石灰の滓化を促進する。気体酸素の量が全酸素量に対して６０％以上１００％以下となる期間は、脱りん期となる。脱りん期では、造滓期で充分にスラグを滓化させた後、スラグと溶銑との反応によって脱りん反応を促進し、溶銑中の[Ｐ]を低下させる。
【００３１】
このように、脱りん処理は、脱珪期、造滓期、脱りん期は分けられ、これらの状況に応じて気体酸素や固体酸素源を適正に供給する必要がある。例えば、処理開始から脱珪期の終了するまでに多量の固体酸素源を供給してしまうと、溶銑温度が低下し過ぎて、生石灰の溶解反応が停滞して脱りん反応の低下を招いてしまう。一方、固体酸素源の供給量が少なすぎた場合は、ＳｉＯ2の生成が遅れること及びＦｅＯｘの濃度が十分に上昇しないことによりスラグの滓化に時間がかかり、結果的に、脱りん反応の低下を招いてしまうことになる。
【００３２】
このように、各時期（脱珪期、造滓期、脱りん期）に対応して、固体酸素源等の供給量を決定することが必要である。
本発明では、上述したように、脱りん処理を行う際での熱バランス（熱余裕の度合い）を考慮しつつ、各時期に対応した固体酸素源と気体酸素との供給量（供給バランス）を設定し、これにより、効率良く脱りん処理を行うこととしている。
【００３３】
具体的には、脱珪期（脱りん処理に際して使用する全気体酸素のうち０％以上３０％未満の気体酸素を供給する間）では、気体酸素比率を（i）〜（iii）の範囲で調整している。
i）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は７５％以上９５％未満
ii）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は５０％以上７５％未満
iii）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は２５％以上４５％未満
なお、気体酸素比率とは、所定区間における気体酸素の供給量と固体酸素源中の酸素の供給量とを合計した合計供給量に対する気体酸素の供給量の割合のことである。気体酸素比率は、例えば、「気体酸素比率＝気体酸素の供給量÷（気体酸素の供給量＋固体酸素源中の酸素の供給量）」で求めることができる。
【００３４】
脱珪期において、熱余裕が「小」である場合は、固体酸素源の総使用量を１以上３Ｎｍ3／ｔ未満として、その量を少なめとし、気体酸素は固体酸素源よりも非常に多くしている。また、熱余裕が「中」である場合は、固体酸素源の総使用量を３以上６Ｎｍ3／ｔ未満とし、熱余裕が「小」である場合と比べその量をやや多くして、気体酸素は熱余裕が「小」である場合と比べ、やや少なめにしている。
【００３５】
さらに、熱余裕が「大」である場合は、固体酸素源の総使用量を６Ｎｍ3／ｔ以上とし、その量を多くして、気体酸素比率は最も低くしている。
このように、脱珪期において、固体酸素源の総使用量と気体酸素比率とを適宜設定することにより、供給した生石灰（ＣａＯ）が未反応のままフリーＣａＯとして残る量を低減できる。その結果、脱りん処理に使用する生石灰の量を低減でき、発生スラグ量も低減できる。加えて、発生したスラグ中にはフリーＣａＯが少ないため、蒸気エージングにかかる時間（ＣａＯを安定化させる時間）を短縮できて、例えば、スラグを路盤材としてリサイクルし易い。
【００３６】
また、造滓期（全気体酸素のうち３０％以上６０％未満の気体酸素を供給する間）では、気体酸素比率を（iv）〜（vi）の範囲で調整している。
iv）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は５５％以上８５％未満
v）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は３５％以上６５％未満
vi）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は３５％以上６０％未満
造滓期において、熱余裕が「小」である場合は、固体酸素源の総使用量を１以上３Ｎｍ3／ｔ未満として、その量を少なめとするものの、気体酸素は固体酸素源よりも多くしている。また、熱余裕が「中」である場合は、固体酸素源の総使用量を３以上６Ｎｍ3／ｔ未満とし、熱余裕が「小」である場合と比べその量をやや多くして、気体酸素と固体酸素源との比率（気体酸素比率）は比較的幅のある値としている。さらに、熱余裕が「大」である場合は、固体酸素源の総使用量を６Ｎｍ3／ｔ以上とし、その量を多くして、気体酸素比率は熱余裕が「中」である場合と略同じにしている。なお、造滓期では、固体酸素源の供給によりスロッピングが発生し易いため、スロッピングの発生防止のためには、固体酸素源の供給速度を１．５Ｎｍ3／ｍｉｎ／ｔ以下にすることが好ましい。
【００３７】
このように、脱珪期において、固体酸素源の総使用量と気体酸素比率とを適宜設定することにより、スロッピングが発生を抑えつつ脱りん処理の効率を向上させている。
脱りん期（全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間）では、気体酸素比率を９５％以上１００％以下としている。このように、脱りん期において、出来る限り固体酸素源を供給しないようにする、即ち、気体酸素比率を９５％以上にすることによって、固体酸素源を供給したことによる急激なスロッピングの発生を抑えることができる。なお、脱りん期において、固体酸素源を全く供給しない、即ち、気体酸素比率を１００％にすることが好ましい。
【００３８】
本発明の脱りん処理方法では、脱りん期を終了した後、即ち、脱Ｐ処理後の温度は１３００〜１４００℃程度にしている。これは、溶銑温度が低すぎると、処理後溶銑が凝固してしまう可能性があり、さらには、脱炭処理での熱余裕がなくなり昇温材を使用しなくてはならなくなる可能性があるためで、一方、溶銑温度が高すぎると、脱りん反応効率が低下する。なお、本発明の脱りん方法における底吹きガスの攪拌動力密度は、例えば、特開２００９−５２０７０号公報に開示されているように、汎用鋼を溶製する際の脱りん方法において、当業者常法通りの０．１〜１．０ｋｗ／ｔ範囲としている。
【００３９】
表１は、実施条件を示したものである。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に示すように、脱りん処理は、２５０ｔｏｎクラスの上底吹き型の転炉型精錬容器にて行った。上吹きにおいては、孔数が６個、孔直径５５ｍｍ、孔角度１５°の上吹きランスを用いた。底吹きガスはＮ2ガスとした。Ｎ2ガスを吹き込む羽口８は、一層環状管（ガスが吹き出す箇所が環型となっているもの）とし、その個数は４個とした。
転炉型精錬炉に装入した溶湯（溶銑）において、[Ｃ]＝４．２〜４．６質量％、[Ｓｉ]＝０．２〜０．４質量％、[Ｍｎ]＝０．２〜０．４質量％、[Ｐ]＝０．１００〜０．１３０質量％とした。ＨＭＲ（溶銑比）は、当業者常法の配合計算により決定した。
【００４２】
副原料は、転炉型精錬容器内に溶銑、スクラップを投入した後に、供給装置９により全量投入した。脱りん処理に必要なＣａＯ量は、当業者常法の副原料制御により決定し、塩基度は１．５〜２．５に設定した。脱りん処理において、吹錬後の[Ｐ]の規格上限値を０．０２５質量％とした。固体酸素源としては、鉄鉱石（０．１９１Ｎｍ3−Ｏ2／ｋｇ）、焼結鉱（０．１７７Ｎｍ3−Ｏ2／ｋｇ）、ミルスケール（０．１４５Ｎｍ3−Ｏ2／ｋｇ）があるが、本実施形態では、
鉄鉱石のみを使用し、当業者常法通りに投入した。
【００４３】
表２、表３は、表１の実施条件に基づいて脱りん処理を行った実施例及び比較例とをまとめたものである。
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
実施例及び比較例では、汎用鋼として溶銑中の[Ｐ]における上限値が０．０２５質量％以下のものを良好「○」とし、範囲外のものを「不良」とした。
実施例１〜実施例３では、固体酸素源の総使用量（総使用量の固酸量）が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合、脱珪期では気体酸素比率を２５％以上４５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を３５％以上６０％未満とし、脱りん期では気体酸素比率を９５％以上１００％以下としている。
【００４７】
実施例４〜実施例８及び実施例１３〜実施例１５では、固体酸素源の総使用量が３Ｎｍ3／ｔ以上〜６Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を５０％以上７５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を３５％以上６５％未満とし、脱りん期では気体酸素比率を９５％以上１００％以下としている。
実施例９〜実施例１２及び実施例１６〜実施例１８では、固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合、脱珪期では気体酸素比率を７５％以上９５％未満とし、造滓期では気体酸素比率を５５％以上８５％未満とし、脱りん期では気体酸素比率を９５％以上１００％以下としている。
【００４８】
以上のように、実施例では、各時期において固体酸素の総使用量に応じて気体酸素比率を適宜設定しているため、実施例では、脱りん処理後に汎用鋼で必要とされる［Ｐ］（[Ｐ]の規格上限値）を、０．０２５質量％以下に確実にすることができた（実験結果の欄、評価「◎、○」）。特に、脱りん期において、固体酸素源を供給しなかった場合は、[Ｐ]の規格上限値を、０．０２０質量％以下に確実にすることができた（実験結果の欄、評価「◎」）。
【００４９】
一方、比較例１９〜比較例２１では、固体酸素源比率が６０％よりも超え、比較例２２〜比較例２４では、固体酸素源比率が１０％未満である。その結果、脱りん処理後の[Ｐ]を規格値以下することができなかった。
比較例２５〜比較例３０では、脱珪期における固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率が、i)〜iii）の条件を満たしていないため、脱りん処理後の[Ｐ]を規格値以下することができなかった。
【００５０】
比較例３１〜比較例３６では、脱りん期における固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率が、iv)〜vi）の条件を満たしていないため、脱りん処理後の[Ｐ]を規格値以下することができなかった。
比較例３７〜比較例４２では、脱りん期において固体酸素源を多く投入してしまい気体酸素比率が９５％を下回ったため、脱りん処理後の[Ｐ]を規格値以下することができなかった。
【００５１】
以上のように、本発明では、固体酸素源の酸素比率、脱珪期、造滓期、脱りん期の各時期における固体酸素の総使用量に対する気体酸素比率を、i)〜vi）に示した条件にすることによって、汎用鋼を溶製するために溶銑の[Ｐ]を確実に規定範囲内にすることができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５２】
１ 高炉
２ 溶湯（溶銑、溶鋼）
３ 転炉型精錬容器
４ 転炉
５ 上吹きランス
６ 羽口
７ 上吹きランス
８ 羽口
９ 供給装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱炭工程に先だって上底吹き転炉型精錬容器にて気体酸素及び固体酸素源を供給して溶銑の脱りん処理を行うに際し、
全酸素に対する前記固体酸素源の固体酸素源比率を１０％以上６０％以下とし、
脱りん処理に際して使用する全気体酸素のうち０％以上３０％未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す（i）〜（iii）の範囲で調整し、
全気体酸素のうち３０％以上６０％未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す（iv）〜（vi）の範囲で調整し、
全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を９５％以上１００％以下とすることを特徴とする脱りん方法。
i）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は７５％以上９５％未満
ii）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は５０％以上７５％未満
iii）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は２５％以上４５％未満
iv）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は５５％以上８５％未満
v）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は３５％以上６５％未満
vi）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は３５％以上６０％未満
【請求項２】
全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を１００％にすることを特徴とする請求項１に記載の脱りん方法。
【請求項１】
脱炭工程に先だって上底吹き転炉型精錬容器にて気体酸素及び固体酸素源を供給して溶銑の脱りん処理を行うに際し、
全酸素に対する前記固体酸素源の固体酸素源比率を１０％以上６０％以下とし、
脱りん処理に際して使用する全気体酸素のうち０％以上３０％未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す（i）〜（iii）の範囲で調整し、
全気体酸素のうち３０％以上６０％未満の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を下記に示す（iv）〜（vi）の範囲で調整し、
全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を９５％以上１００％以下とすることを特徴とする脱りん方法。
i）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は７５％以上９５％未満
ii）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は５０％以上７５％未満
iii）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は２５％以上４５％未満
iv）固体酸素源の総使用量が１以上３Ｎｍ3／ｔ未満の場合：
気体酸素比率は５５％以上８５％未満
v）固体酸素源の総使用量が３以上６Ｎｍ3／ｔの場合：
気体酸素比率は３５％以上６５％未満
vi）固体酸素源の総使用量が６Ｎｍ3／ｔ以上の場合：
気体酸素比率は３５％以上６０％未満
【請求項２】
全気体酸素のうち６０％以上１００％以下の気体酸素を供給する間での気体酸素比率を１００％にすることを特徴とする請求項１に記載の脱りん方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２１９８１７（Ｐ２０１１−２１９８１７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９０３９８（Ｐ２０１０−９０３９８）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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