JP2001131625A

JP2001131625A - 転炉を用いた溶銑の脱燐方法

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Publication number: JP2001131625A
Application number: JP32011999A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hirashima; 直樹平嶋; Koji Sugano; 浩至菅野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2001-05-15
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JP4210011B2

Abstract

(57)【要約】【課題】脱炭精錬炉により生成した脱炭スラグを溶銑
の脱燐に活用して、脱燐効率を高めて到達燐濃度を低減
することができる転炉を用いた溶銑の脱燐方法を提供す
る。【解決手段】脱炭精錬用転炉１０ａで生成した脱炭ス
ラグ１８を溶銑２３を装入した脱燐精錬用転炉１０に添
加して、上吹きランス１３から吹酸しながら底吹きガス
により攪拌して溶銑２３中の燐を除去する溶銑の脱燐方
法において、脱燐精錬用転炉１０の脱燐精錬処理によっ
て生成するスラグ２５の塩基度を１．７以上に保持し、
スラグ２５中のＴ．Ｆｅを調整して到達燐濃度を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転炉等の精錬炉の
脱炭精錬を行った際に生成した脱炭スラグを脱燐フラッ
クスとして添加して溶銑を脱燐する転炉を用いた溶銑の
脱燐方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、製鋼の主原料である溶銑は、珪素
や硫黄、燐等の不純物を含んでおり、予めこれ等の不純
物を除去する脱珪、脱硫、脱燐等の予備処理が行われて
いる。特に、脱燐処理では、溶銑に生石灰、ソーダ灰等
の脱燐フラックスと燐を酸化する気体酸素、あるいは固
体酸化剤である酸化鉄や集塵ダスト、スラジ等を添加し
たり、吹き込み（インゼクション）を行うことにより、
溶銑中の燐を酸化物にして生成したスラグ中のＣａＯに
捕捉させて除去する。しかし、脱燐処理を行うことによ
って、脱燐フラックスと酸化鉄等が反応してスラグが多
量に発生する。このスラグは、膨張性が大きいので埋め
立て等への処置が困難であり、資源としてリサイクルす
る場合に、使用する範囲に制約がある。この対策とし
て、特開昭６２−１７０４０９号公報に記載されている
ように、容器に入れた溶銑に、強塩基度の脱炭スラグと
酸化鉄やミルスケールを添加して脱燐処理を施す。次い
で、脱珪用フラックスとして酸化鉄やミルスケールに炭
素粉末を混合して吹き込むことにより溶銑の脱燐と脱珪
を行う。そして、脱燐処理した溶銑に炭素を付与して後
工程の転炉の脱炭精錬等の熱保証を図ることが行われて
いる。また、特開昭６３−１９５２０９号公報には、脱
炭精錬用と脱燐専用の２基の転炉を用い、脱炭精錬用の
転炉で生成した脱炭スラグを細粒にしたものを脱燐専用
転炉の脱燐フラックスとして使用し、底吹きノズルと上
吹きランスから酸素を供給し、溶銑中の燐を酸化してス
ラグ中のＣａＯに捕捉して除去することにより、脱炭炉
でのＭｎ等の歩留りの向上や低燐鋼を低コストで溶製す
ることが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６２−１７０４０９号公報では、脱燐に強塩基度の脱炭
スラグを用いるため、滓化不良を生じ易く、スラグの性
状を脱燐に適した条件にコントロールすることが難し
く、脱燐効率が低下する。更に、脱燐した後のスラグを
用いて脱珪処理を行うため、スラグ中のＳｉＯ₂ が増加
し、スラグの塩基度が低下して復燐を生じ、後工程の脱
炭精錬の際に燐の除去が必要となり精錬の負荷が増加す
る。しかも、溶銑を入れたトピードカーや鍋等の容器内
に、脱燐用フラックスと酸化鉄やミルスケールを添加し
て脱燐処理を行う場合では、溶銑と脱燐用フラックス等
の容器内での混合が弱くなり、脱燐反応が低下して脱燐
処理時間が延長したり、到達燐濃度が高くなる。また、
特開昭６３−１９５２０９号公報において、脱炭精錬用
で生成した脱炭スラグの細粒を脱燐専用転炉で脱燐フラ
ックスとして使用して行った脱燐は、全製鋼工程で発生
するスラグ量を少なくできる有利性を備えた脱燐処理と
言える。しかし、脱燐効率は、脱燐精錬の際に生成され
るスラグの塩基度とスラグ中の酸化鉄量（Ｔ．Ｆｅ）に
大きく左右される。特に、底吹きノズルと上吹きランス
から酸素を多量に供給する場合では、スラグの塩基度と
スラグ中のＴ．Ｆｅを同時に脱燐効率の良好な範囲に調
整することが難しく、脱燐効率を高位に維持することが
困難である。例えば、スラグ中のＴ．Ｆｅをある程度高
くしても、脱燐フラックスの滓化不良によって、スラグ
の塩基度が低下する。その結果、高い脱燐効率が得られ
ず、到達燐濃度も高くなると言った問題がある。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、脱炭精錬により生成した脱炭スラグを溶銑の脱燐に
活用して、脱燐効率を高めて到達燐濃度を低減すること
ができる転炉を用いた溶銑の脱燐方法を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る転炉を用いた溶銑の脱燐方法は、脱炭精錬用転炉で
生成した脱炭スラグを溶銑を装入した脱燐精錬用転炉に
添加して、上吹きランスから吹酸しながら底吹きガスに
より攪拌して前記溶銑中の燐を除去する溶銑の脱燐方法
において、前記脱燐精錬用転炉の脱燐精錬処理によって
生成するスラグの塩基度を１．７以上に保持し、該スラ
グ中のＴ．Ｆｅを調整して到達燐濃度を制御する。添加
した酸化鉄や溶銑中の鉄等の酸化物を鉄（Ｆｅ）に換算
したスラグ中に含まれるＴ．Ｆｅによってスラグの塩基
度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ）が変動（低下）するのを抑制す
るので、脱燐の促進と脱燐処理後の復燐を防止して、ス
ラグ中のＴ．Ｆｅを脱燐効率の高い範囲に調整すること
ができ、脱燐効率の向上と到達燐濃度を低くすることが
できる。スラグの塩基度が１．７より低くなると、スラ
グ中の（％Ｐ）／溶銑中の〔％Ｐ〕が小さくなり、脱燐
効率の低下や到達燐濃度が高くなる。

【０００６】ここで、前記脱燐精錬処理の吹酸条件を可
変とすることにより前記スラグ中のＴ．Ｆｅを調整する
ことが好ましい。これにより、スラグ中のＴ．Ｆｅを簡
単に調整することができ、スラグの塩基度の低下を抑制
しながら脱燐効率を高めることができる。なお、吹酸条
件は、上吹きランスから吹き付ける酸素量を増減した
り、上吹きランスの酸素吹き出し口の位置（ランス高
さ）を高くしてソフトブローを行ったり、底吹きノズル
から吹き込む気体の量を増減することにより可変にでき
る。また、上吹きと底吹きの組み合わせにより行うこと
もできる。

【０００７】更に、前記スラグの滓化率を求め、該滓化
率から溶銑に添加する総ＣａＯ量を調整しても良い。脱
燐に必要なＣａＯの添加量を最小限にして脱燐処理を行
うことができ、全製鋼工程で発生するスラグ量を少なく
することができる。

【０００８】また、前記脱炭精錬用転炉及び／又は脱燐
精錬用転炉を複数用いることも可能である。これによ
り、脱燐精錬用転炉で脱燐処理した溶銑を脱炭精錬用転
炉に適正なサイクルで供給することができ、連続した脱
燐処理が可能になり、待機や休止等に伴う熱ロスを減少
したり、脱燐精錬用転炉の耐火物の損傷を抑制すること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１は本発明の一実施の形態に係る
転炉を用いた溶銑の脱燐方法に適用される脱燐精錬用転
炉の全体図、図２は同脱燐方法による脱燐精錬工程の説
明図、図３はスラグの塩基度と燐の分配比の関係を表す
グラフ、図４はスラグの塩基度とスラグ中のＴ．Ｆｅ率
の関係を表すグラフ、図５は投入のＴ．ＣａＯ量に対す
る吹錬時間比とスラグの滓化率の関係を表すグラフであ
る。図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に
係る転炉を用いた溶銑の脱燐方法に用いられる脱燐精錬
転炉１０は、上底吹き転炉であって、炉体１１の底部に
底吹きノズル１２を設け、上方から炉体１１内に挿入さ
れる上吹きランス１３とを有し、生石灰や鉄鉱石、ドロ
マイト等の副原料を炉体１１内に添加するシュート１４
と、出鋼口１５を備えている。更に、図２に示すよう
に、本実施の形態で用いる脱炭精錬用転炉１０ａも同様
に上底吹き転炉であって、炉体１１ａの底部に底吹きノ
ズル１２ａを設け、上方から炉体１１ａ内に挿入される
上吹きランス１３ａとを有し、生石灰や鉄鉱石、ドロマ
イト等の副原料を炉体１１ａ内に添加するシュート１４
ａと、出鋼口１５ａを備えている。

【００１０】次に、本発明の一実施の形態に係る転炉を
用いた溶銑の脱燐方法について図２に示す脱燐精錬工程
に従って説明する。まず、脱炭精錬用転炉１０ａに、脱
燐処理を行った溶銑１７を装入し、生石灰や鉄鉱石等の
副原料をシュート１４ａから炉体１１ａ内に投入して、
底吹きノズル１２ａから攪拌用のアルゴン、酸素、窒素
等のガスを吹き込み、上吹きランス１３ａから１〜３万
ｍ³ ／時間の速度で酸素を吹き付けることにより、炭素
濃度が０．０１〜０．８０重量％になるまで脱炭を行
う。脱炭された溶鋼を出鋼口１５ａから図示しない取鍋
に出鋼する。そして、炉体１１ａ内に残留した脱炭スラ
グ１８を図示しない排滓鍋に移し、冷却場１９に流して
から散水等を行って冷却した後、この脱炭スラグ１８を
破砕機２０を用いて破砕して篩分け装置２１により５〜
６０ｍｍに篩分けしたものをホッパー２２に貯蔵する。

【００１１】脱燐精錬用転炉１０では、燐の濃度が０．
０９０〜０．１３０重量％の未脱燐の溶銑２３を９０〜
１７０トン装入し、ホッパー２２に貯蔵された脱炭スラ
グ１８及び集塵ダストやスラジ等の含酸化鉄、鉄鉱石等
をシュート１４から炉体１１内に投入する。そして、底
吹きノズル１２から攪拌用のアルゴン、酸素、窒素等の
ガスを吹き込み、上吹きランス１３から酸素を０．５〜
１．５万ｍ³ ／時間の速度で吹き付けて、燐濃度が０．
０１０〜０．０５０重量％になるまで脱燐精錬処理を行
い、脱燐された溶銑を溶銑鍋２４に出銑し、溶銑１７と
して前記脱炭精錬用転炉１０ａに供給する。脱燐精錬用
転炉１０で溶銑２３中の燐は、酸化されてＰ₂ Ｏ₅ にな
り、スラグ２５中のＣａＯに捕捉され、脱燐精錬用転炉
１０内から排滓される。

【００１２】この脱燐反応は、図３に示すように、スラ
グの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ）に大きく左右され、ス
ラグの塩基度を１．７以上に保持することにより、燐の
スラグ２５中の燐濃度（％Ｐ）と溶銑２３中の燐濃度
〔％Ｐ〕の分配比である（％Ｐ）／〔％Ｐ〕を大きくす
ることができる。すなわち、溶銑２３の脱燐を促進し、
脱燐処理後の復燐を抑制することができ、脱燐効率を向
上し、到達燐濃度を低くすることができる。更に、スラ
グの塩基度と共に重要なのが、スラグ中のＴ．Ｆｅであ
り、下記（１）式の反応により燐を酸化させ、脱燐反応
を促進することができる。２Ｐ＋５ＦｅＯ→Ｐ₂ Ｏ₅ ＋５Ｆｅ・・・・（１）このスラグ中のＴ．Ｆｅ濃度は、図４に示すように、ス
ラグの塩基度が脱燐反応に有利な高塩基度になるにつれ
て低下する傾向を示しているが、スラグの塩基度を１．
７以上に保持しながらＴ．Ｆｅを低下させない範囲に制
御することで、総合的な脱燐効率を高位に維持すること
ができる。スラグ２５中のＴ．Ｆｅ濃度は、上吹きラン
ス１３から吹き付ける酸素量を減少したり、上吹きラン
ス１３の酸素吹き出し口の位置を高くする等によりソフ
トブローを行うか、あるいは底吹きノズル１２からの底
吹きのガス量を少なくして溶銑２３の攪拌を抑制する等
の方法により高く調整することができる。一方、Ｔ．Ｆ
ｅ濃度を低くするには、上吹きランス１３から吹き付け
る酸素量を増加したり、上吹きランス１３を低くしてハ
ードブローしたり、溶銑の攪拌を強化すること等の方法
がある。このスラグ２５のＴ．Ｆｅの調整は、５〜３０
重量％の範囲で行い、スラグ２５の塩基度によってさら
に制御できる。スラグ中のＴ．Ｆｅが５重量％より少な
いと、溶銑中の燐を酸化するための酸素量が不足してＰ
₂ Ｏ₅ が十分に生成されないので、脱燐効率が低下す
る。スラグ中のＴ．Ｆｅが３０重量％より多くなると、
スラグの絶対量が増加し、スラグの塩基度が低下してや
はり脱燐効率が低下し、炉の内張り耐火物の溶損が大き
くなる。この理由からスラグ中のＴ．Ｆｅを１０〜２５
重量％の範囲で塩基度に伴って適正に調整することによ
り、好ましい結果が得られる。

【００１３】また、スラグの塩基度は、シュートから転
炉に投入する脱炭スラグや生石灰、石灰石、ドロマイト
等が溶解（滓化）した程度（スラグの滓化率）によって
影響を受ける。しかも、スラグの滓化率は、図５に示す
ように、投入されたＴ．ＣａＯ（総ＣａＯ）量（ｋｇ／
溶銑トン）に対する上吹きランスによる吹錬（吹酸）時
間（ｍｉｎ）の比に大きく関係する。従って、予め脱燐
に必要な吹錬時間を決めておき、この吹錬時間に対して
シュート１４から脱燐精錬転炉１０に投入する総ＣａＯ
量を目的の滓化率になるよう増減して調整することによ
り、滓化率を決定することができる。滓化率や塩基度
は、過去の操業条件から溶銑中に含有するＳｉ量及び副
原料の総添加量等の条件を基に求めることができ、滓化
率からスラグの塩基度を予測することができる。また、
スラグの滓化率をＸ、投入する総ＣａＯ量をＹ、溶銑と
脱炭スラグ中の総Ｓｉ量をＺとして、下記（２）式によ
って求めた値をスラグの塩基度として用いることもでき
る。スラグの塩基度＝Ｙ×（Ｘ／１００）／２．１４Ｚ・・・・（２）また、脱燐に必要な吹錬時間と総ＣａＯ量から求まる滓
化率で決定されるスラグの塩基度が１．７より低くなる
場合は、総ＣａＯ量を増加することにより塩基度を高く
することができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明に係る転炉を用いた溶銑の脱燐
方法の実施例について説明する。１５０トンの転炉の一
例である上底吹き転炉（転炉）を３基用い、１基を脱燐
精錬用転炉とし、他の２基を脱炭精錬用転炉にして、２
基の脱炭精錬用転炉で脱炭精錬を行った際に生成した脱
炭スラグを破砕、篩分けしてサイズが５〜６０ｍｍのも
のを脱燐精錬用転炉に投入して溶銑の脱燐精錬を行っ
た。この脱燐精錬処理は、スラグの滓化率、総ＣａＯに
対する脱燐精錬の吹錬時間の比、スラグの塩基度、スラ
グのＴ．Ｆｅ重量％を変化させて行った。そして、溶銑
の脱燐率、復燐の有無、脱燐コスト及び耐火物や生産性
等を考慮した総合評価について調査した。その結果を表
１に示す。実施例１は、総ＣａＯ量に対する脱燐精錬の
吹錬時間の比を１．０にしてスラグの滓化率を８０％に
し、スラグの塩基度を１．９に保持し、上吹きランスを
高くしてソフトブローを行って、脱燐スラグのＴ．Ｆｅ
を２０重量％に調整して脱燐精錬を行った場合であり、
溶銑の脱燐率が８４％となり、溶銑への復燐が防止さ
れ、総合評価として良い（○）結果が得られた。実施例
２は、総ＣａＯ量に対する脱燐精錬の吹錬時間の比を
０．８にしてスラグの滓化率を８０％にし、スラグの塩
基度を１．８に保持し、上吹きランスに供給する酸素量
を減少してソフトブローを行って、スラグのＴ．Ｆｅを
１５重量％に調整して脱燐精錬を行った場合であり、溶
銑の脱燐率が８６％となり、溶銑への復燐が防止され、
総合評価として良い（○）結果が得られた。実施例３
は、総ＣａＯ量に対する脱燐精錬の吹錬時間の比を１．
２にしてスラグの滓化率が８６％となり、スラグの塩基
度を２．０に保持し、スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度が高くな
ることが予想されたので上吹きランスを低くしてハード
ブローを行って、スラグのＴ．Ｆｅを１３重量％に調整
して脱燐精錬を行った場合であり、溶銑の脱燐率が８０
％となり、溶銑への復燐が防止され、総合評価として良
い（○）結果が得られた。

【００１５】

【表１】

【００１６】これに対し、比較例１は、スラグの滓化率
を考慮しないでスラグの塩基度を１．５にして、上吹き
ランスからの吹酸を調整しないで脱燐処理を行い、スラ
グのＴ．Ｆｅが２５重量％になった場合であり、溶銑の
脱燐率は７０％と悪くなり、溶銑への復燐が発生し、総
合評価として悪い（×）結果となった。比較例２は、ス
ラグの滓化率を考慮しないでスラグの塩基度を１．４に
して、上吹きランスからの吹酸を調整しないで脱燐処理
を行い、スラグのＴ．Ｆｅが３０重量％になった場合で
あり、溶銑の脱燐率は７０％と悪くなり、溶銑への復燐
が発生し、総合評価として悪い（×）結果となった。

【００１７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨
を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲であ
る。例えば、脱炭スラグは、転炉の脱炭精錬で生成した
スラグの他に、電気炉や減圧精錬や取鍋精錬等の二次精
錬によって生成した脱炭スラグを用いることができる。
更に、脱燐精錬用転炉や脱燐精錬用転炉は、上底吹き転
炉の他に、上吹き転炉や底吹き転炉等を用いることがで
き、それぞれ１又は２以上の複数とすることができる。
また、スラグの滓化率は、投入する総ＣａＯ量を最初に
決めておき、この総ＣａＯ量に応じた吹錬時間から求め
ることもできる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１〜４記載の転炉を用いた溶銑の
脱燐方法は、脱燐精錬用転炉の脱燐精錬によって生成す
るスラグの塩基度を１．７以上に保持し、スラグ中の
Ｔ．Ｆｅを調整して到達燐濃度を制御するので、脱燐に
有効なスラグの塩基度の変動を抑制して脱燐を促進し、
復燐を防止することができ、脱燐効率を向上させ、到達
燐濃度を低くすることができる。しかも、全製鋼工程で
発生するスラグ量を少なくし、脱燐精錬コストを低減す
ることができる。

【００１９】特に、請求項２記載の転炉を用いた溶銑の
脱燐方法は、脱燐精錬の吹酸条件を可変にしてスラグ中
のＴ．Ｆｅ濃度を調整するので、スラグの塩基度を低下
させることなくスラグ中のＴ．Ｆｅを調整して脱燐効率
を高めることができ、到達燐濃度を安定して低くするこ
とができる。

【００２０】請求項３記載の転炉を用いた溶銑の脱燐方
法は、スラグの滓化率を求め、滓化率から添加する総Ｃ
ａＯ量を調整するので、脱燐に用いるＣａＯ量を最小限
に抑え、スラグの滓化を高めて脱燐効率を安定して向上
することができる。しかも、後工程である脱炭精錬や二
次精錬等の脱燐に要する負荷を軽減することができる。

【００２１】請求項４記載の転炉を用いた溶銑の脱燐方
法は、複数の脱炭精錬用転炉と脱燐精錬用転炉を用いる
ので、脱燐精錬を連続して行うことができ、脱燐精錬用
転炉の待機や休止等に伴う熱ロスを減少し、耐火物の損
傷を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る転炉を用いた溶銑
の脱燐方法に適用される脱燐精錬用転炉の全体図であ
る。

【図２】同脱燐方法による脱燐精錬工程の説明図であ
る。

【図３】スラグの塩基度と燐の分配比の関係を表すグラ
フである。

【図４】スラグの塩基度とスラグ中のＴ．Ｆｅ濃度の関
係を表すグラフである。

【図５】投入総ＣａＯ量に対する吹錬時間の比とスラグ
の滓化率の関係を表すグラフである。

【符号の説明】

１０：脱燐精錬用転炉、１０ａ：脱炭精錬用転炉、１
１：炉体、１１ａ：炉体、１２：底吹きノズル、１２
ａ：底吹きノズル、１３：上吹きランス、１３ａ：上吹
きランス、１４：シュート、１４ａ：シュート、１５：
出鋼口、１５ａ：出鋼口、１７：溶銑、１８：脱炭スラ
グ、１９：冷却場、２０：破砕機、２１：篩分け装置、
２２：ホッパー、２３：溶銑、２４：溶銑鍋、２５：ス
ラグ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱炭精錬用転炉で生成した脱炭スラグを
溶銑を装入した脱燐精錬用転炉に添加して、上吹きラン
スから吹酸しながら底吹きガスにより攪拌して前記溶銑
中の燐を除去する転炉を用いた溶銑の脱燐方法におい
て、前記脱燐精錬用転炉の脱燐精錬処理によって生成す
るスラグの塩基度を１．７以上に保持し、該スラグ中の
Ｔ．Ｆｅを調整して到達燐濃度を制御することを特徴と
する転炉を用いた溶銑の脱燐方法。
【請求項２】請求項１記載の転炉を用いた溶銑の脱燐
方法において、前記脱燐精錬処理の吹酸条件を可変とす
ることにより前記スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を調整するこ
とを特徴とする転炉を用いた溶銑の脱燐方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の転炉を用いた溶銑
の脱燐方法において、前記スラグの滓化率を求め、該滓
化率から前記溶銑に添加する総ＣａＯ量を調整すること
を特徴とする転炉を用いた溶銑の脱燐方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の転
炉を用いた溶銑の脱燐方法において、前記脱炭精錬用転
炉及び／又は脱燐精錬用転炉を複数用いることを特徴と
する転炉を用いた溶銑の脱燐方法。