特許 6984731 溶銑の脱りん方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6984731

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】溶銑の脱りん方法

(51)【国際特許分類】

   C21C 1/02 20060101AFI20211213BHJP

   C21C 5/28 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   C21C1/02 110

   C21C5/28 H

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-505021(P2020-505021)

(86)(22)【出願日】2019年3月4日

(86)【国際出願番号】JP2019008447

(87)【国際公開番号】WO2019172195

(87)【国際公開日】20190912

【審査請求日】2020年7月2日

(31)【優先権主張番号】特願2018-40784(P2018-40784)

(32)【優先日】2018年3月7日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】木下 聡

(72)【発明者】

【氏名】田辺 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】柿本 昌平

(72)【発明者】

【氏名】北野 遼

【審査官】 藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０６４７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４９６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２４３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４０６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０２０６７７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｃ １／０２

Ｆ２７Ｄ ３／１８

Ｃ２１Ｃ ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶銑の脱りん方法であって
前記溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量を測定する工程と、
前記溶銑に第一脱りん剤を投入する工程と、
前記溶銑に酸素を吹き込むことにより、前記溶銑を脱りん吹錬する工程と、
を備え、
前記脱りん吹錬する工程中に、さらに粉状の第二脱りん剤を前記溶銑に投入し、
前記第二脱りん剤の投入開始を、前記溶銑の前記Ｓｉ含有量を前記脱りん吹錬によって０．１０質量％以下にした時点の後、且つ、前記時点以降の前記溶銑への前記酸素の吹込み量を３．０Ｎｍ^３／ｔとする前にする
ことを特徴とする溶銑の脱りん方法。

【請求項2】

前記第一脱りん剤のＣａＯ等量と、前記溶銑の前記初期成分における前記Ｓｉ含有量のＳｉＯ_２等量との比を０．６０〜２．００とすることを特徴とする請求項１に記載の溶銑の脱りん方法。

【請求項3】

前記第二脱りん剤の投入量を、前記溶銑を前記脱りん精錬する工程の終了時のスラグの装入塩基度が１．３〜４．０となるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶銑の脱りん方法。

【請求項4】

前記第一脱りん剤及び前記第二脱りん剤の一方又は両方を、生石灰、石灰石、カルシウムフェライト、ドロマイト系石灰、並びに転炉スラグ又は二次精錬スラグであってＣａＯを含有するものから選択される一種以上を含むものであって、ＣａＯ、ＣａＣＯ_３、及びＣａＦ_２のＣａＯ等量での合計含有量が３０〜１００質量％であるものとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法。

【請求項5】

前記第一脱りん剤を、塊状の脱りん剤とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法。

【請求項6】

前記第二脱りん剤を、Ａｒ、Ｎ_２、ＣＯ_２、及びＯ_２からなる群から選択される一種以上であるキャリアガスを用いて前記溶銑に吹き込むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法。

【請求項7】

前記溶銑の前記初期成分におけるＳｉ含有量が０．２５質量％以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法。

【請求項8】

溶銑の脱りん方法を実施するための装置が、前記酸素を吹き込むためのランスと、前記第二脱りん剤を吹き込むためのランスとを備える上底吹き転炉であり、
前記第二脱りん剤を、Ａｒ、Ｎ_２、及びＣＯ_２からなる群から選択される一種以上であるキャリアガスを用いて前記溶銑に吹き込む
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は溶銑の脱りん方法に関する。
本願は、２０１８年３月７日に、日本に出願された特願２０１８−０４０７８４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

溶銑に含まれるＰ（りん）は、強度、靭性、及び伸び等の鋼の諸特性に悪影響を及ぼすので、鋼の精錬段階でこれを可能な限り取り除く必要がある。

【0003】

溶銑からＰを取り除く工程は脱りん精錬と称され、この脱りん精錬ではＣａＯ（又はＣａＣＯ_３）を主成分とする化合物である脱りん剤が用いられる。脱りん剤は、脱りん精錬において脱りん能を有するスラグを生成することにより、脱りんに寄与する。脱りん剤の使用量が多いほど、スラグの塩基度が上昇し、スラグの脱りん能が向上する。しかしながら、脱りん剤の使用量が多いとスラグ量も増大する。スラグは環境負荷が高く、これの処理は精錬コストを増大させる。従って、脱りん工程を効率化することにより、脱りん剤の使用量を低減することが望まれる。

【0004】

特許文献１には、スピッティング量を低減して、かつ溶銑中の［Ｐ］濃度を０．０２０％以下とすることができる溶銑の脱りん方法が開示されている。この脱りん方法においては、第一脱りん剤であるＣａＯ含有物が転炉炉上から投入された溶銑をガス攪拌し、かつ、酸素含有ガスを上吹きし、カバースラグを生成して溶銑の予備脱りんを行った後、さらに、溶銑に第二脱りん剤であるＣａＯ含有脱りん剤を、酸素含有ガスをキャリアガスとして吹き付けることとされる。しかしながら特許文献１においては、スラグ量を減少させることが課題とされておらず、また、その方法の開示もない。

【0005】

特許文献２には、同一の転炉で脱りん精錬と脱炭精錬を行うことによるメリットを享受しつつ、Ｐ規格の特に厳しい極低りん鋼についても安定的に溶製することのできる転炉精錬方法が開示されている。この転炉精錬方法では、最初の脱りん精錬とその後のスラグ除去を行った後、脱炭精錬を行う前に、フラックスを追加して第２の脱りん精錬を行い、その後にスラグ除去を行い、さらにその後に脱炭精錬を行うことにより、脱炭精錬終了後の溶鋼中Ｐ濃度を十分に極低Ｐ鋼レベルまで低減することができるとされる。しかしながら特許文献２においては、それぞれの脱りん精錬において脱りん効率を向上させることについて検討されておらず、また、その方法の開示もない。
特許文献３には、溶銑予備処理として行われる脱燐処理において、ＣａＦ_２等のＦ源を含まない媒溶剤を用いて効率的な溶銑予備脱燐を行う方法が開示されている。この方法は、低燐溶銑の製造方法であって、溶銑予備処理として行われる脱燐処理において、溶銑にＣａＯ源である媒溶剤を添加する前に酸素源を供給することでスラグ中の酸化鉄濃度を高めておき、しかる後、ＣａＯ源である媒溶剤を添加することを特徴とするものとされている。しかしながら特許文献３の技術では、媒溶剤を塊状とし、これを少量ずつ添加することが必須とされている。即ち、特許文献の技術では媒溶剤を間欠的に添加することとされているので、スラグの塩基度を安定化させることができない。さらに、特許文献３の技術では、脱りん処理を開始する前に溶銑のＳｉ濃度を０．１０ｗｔ％以下にすることが必須とされているので、脱りん処理に先だって溶銑の脱珪処理が必須となり、製造効率が悪い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】日本国特開２００１−６４７１３号公報

【特許文献2】日本国特開２０１１−１４４４１５号公報

【特許文献3】日本国特開２００２−３０９３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、脱りん剤使用量及びスラグ発生量を増大させることなく十分に溶銑を脱りんするために、脱りん剤の滓化率が高く、溶銑の脱りん効率に優れた溶銑の脱りん方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係る溶銑の脱りん方法は、前記溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量を測定する工程と、前記溶銑に第一脱りん剤を投入する工程と、前記溶銑に酸素を吹き込むことにより、前記溶銑を脱りん吹錬する工程と、を備え、前記脱りん吹錬する工程中に、さらに粉状の第二脱りん剤を前記溶銑に投入し、前記第二脱りん剤の投入開始を、前記溶銑の前記Ｓｉ含有量を前記脱りん吹錬によって０．１０質量％以下にした時点の後、且つ、前記時点以降の前記溶銑への前記酸素の吹込み量を３．０Ｎｍ^３／ｔとする前にする。
（２）上記（１）に記載の溶銑の脱りん方法では、前記第一脱りん剤のＣａＯ等量と、前記溶銑の前記初期成分における前記Ｓｉ含有量のＳｉＯ_２等量との比を０．６０〜２．００としてもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の溶銑の脱りん方法では、前記第二脱りん剤の投入量を、前記溶銑を前記脱りん精錬する工程の終了時のスラグの装入塩基度が１．３〜４．０となるように制御してもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法では、前記第一脱りん剤及び前記第二脱りん剤の一方又は両方を、生石灰、石灰石、カルシウムフェライト、ドロマイト系石灰、並びに転炉スラグ又は二次精錬スラグであってＣａＯを含有するものから選択される一種以上を含むものであって、ＣａＯ、ＣａＣＯ_３、及びＣａＦ_２のＣａＯ等量での合計含有量が３０〜１００質量％であるものとしてもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法では、前記第一脱りん剤を、塊状の脱りん剤としてもよい。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法では、前記第二脱りん剤を、Ａｒ、Ｎ_２、ＣＯ_２、及びＯ_２からなる群から選択される一種以上であるキャリアガスを用いて前記溶銑に吹き込んでもよい。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法では、前記溶銑の前記初期成分におけるＳｉ含有量が０．２５質量％以上であってもよい。
（８）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の溶銑の脱りん方法では、溶銑の脱りん方法を実施するための装置が、前記酸素を吹き込むためのランスと、前記第二脱りん剤を吹き込むためのランスとを備える上底吹き転炉であり、前記第二脱りん剤を、Ａｒ、Ｎ_２、及びＣＯ_２からなる群から選択される一種以上であるキャリアガスを用いて前記溶銑に吹き込んでもよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、脱りん剤の滓化率が高く、溶銑の脱りん効率に優れるので、スラグ量を増大させることなく十分に溶銑を脱りんすることができる溶銑の脱りん方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ＣａＯ−ＳｉＯ_２−Ｆｅ_ｔＯ三元系状態図である。

【図2】脱りん精錬における溶銑のＳｉ含有量の変化、及び第二脱りん剤の投入時期を示す概略図である。

【図3】第二脱りん剤の投入箇所の一例を示す図である。

【図4】第二脱りん剤の投入タイミングと、脱りん率との関係を示すグラフである。

【図5】第二脱りん剤の投入タイミングと、滓化率との関係を示すグラフである。

【図6】第二脱りん剤の投入タイミングと、滓化率との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明者らは、スラグ量を増大させることなく脱りん精錬の脱りん能力を向上させること（即ち、脱りん精錬の脱りん効率を高めること）について検討を重ねた。具体的に、本発明者らは、脱りん精錬中に溶銑に投入される脱りん剤の滓化率を向上させる手段を検討した。なお本実施形態において、脱りん剤の滓化とは、脱りん剤のＣａＯ及び／又はＣａＣＯ_３が溶融してスラグになることを言う。本実施形態において、滓化率とは、脱りん後塩基度（脱りん吹錬終了後に採取されたスラグの塩基度を測定して得られた値）を、装入塩基度（溶銑及び添加物のＳｉが全てＳｉＯ_２になり、投入された脱りん剤のＣａＯ（又はＣａＣＯ_３）が全て溶融ＣａＯになったと仮定した場合のスラグの塩基度）で割った値として定義される値である。一方「実装入塩基度」とは、スラグの成分を測定して得られる値、即ち実績値である。滓化率は、脱りん剤中のＣａＯ及び／又はＣａＣＯ_３の溶融の度合いを示す指標である。スラグの塩基度とは、スラグ中の溶融ＣａＯ量と溶融ＳｉＯ_２量との比であり、下記式Ａによって算出される。
スラグの塩基度＝スラグ中の溶融ＣａＯ量／スラグ中の溶融ＳｉＯ_２量：式Ａ

【0012】

脱りん剤とは、ＣａＯ（又はＣａＣＯ_３等）を主成分とする化合物である。脱りん剤中に含まれるＣａＣＯ_３は、溶銑の熱によって短時間のうちに分解されてＣａＯ及びＣＯ_２となる。脱りん剤の一例として、生石灰、石灰石、及びドロマイト系石灰等の副材、転炉スラグ及び二次精錬スラグ等であってＣａＯ等を含有するもの、並びにそれらの混合物等がある。脱りん剤に含まれるＣａＯ（ＣａＣＯ_３等由来のＣａＯを含む、以下同じ）によって、脱りん吹錬（脱りんのために酸素を溶銑に吹き込むこと）中に以下の化学反応が生じる。
２［Ｐ］＋５（ＦｅＯ）→（Ｐ_２Ｏ_５）＋５［Ｆｅ］：式Ｂ
（Ｐ_２Ｏ_５）＋３（ＣａＯ）→（３ＣａＯ・Ｐ_２Ｏ_５）：式Ｃ
式Ｂ及びＣに記載された、角括弧で囲まれた化学式は溶銑中の成分の化学式であり、丸括弧で囲まれた化学式はスラグ中の成分の化学式である。脱りん吹錬においては、まず式Ｂに示されるように、［Ｐ］、即ち溶銑中のＰが、（ＦｅＯ）、即ちスラグ中のＦｅＯによって酸化されてＰ_２Ｏ_５となる。次に式Ｃに示されるように、このＰ_２Ｏ_５が（ＣａＯ）、即ちスラグ中の溶融ＣａＯに固定されて、安定化された化合物である（３ＣａＯ・Ｐ_２Ｏ_５）が生成される。式Ｂ及び式Ｃに示されるように、（ＣａＯ）が脱りんのために非常に重要である。

【0013】

スラグ中の溶融ＣａＯ量を増大させるための手段として、溶銑への脱りん剤の投入量を増大させることが考えられる。しかしながら、脱りん剤の投入量の増大は、スラグ量の増大を招来し、脱りん精錬の環境負荷を増大させる。脱りん剤の投入量を抑制しながらスラグ中の溶融ＣａＯ量を増大させるためには、投入される脱りん剤の滓化率を可能な限り高める必要がある。滓化率が高ければ高いほど、脱りん剤の投入量に対するスラグ中溶融ＣａＯ量の割合が高まり、高効率で脱りんを実施することができる。

【0014】

本発明者らは、検討を重ねた結果、脱りん吹錬の開始前に第一脱りん剤を溶銑に投入し、脱りん吹錬の開始後一定期間をおいてから第二脱りん剤を溶銑に投入した場合に、脱りん剤の滓化率が著しく向上することを見出した。この現象は、以下のメカニズムによって生じたものと推定される。

【0015】

図１はＣａＯ−ＳｉＯ_２−Ｆｅ_ｔＯ三元系状態図である。脱りん剤のＣａＯは、当初は、図１の三元系状態図の左下部に位置するＣａＯとなっている。このＣａＯは比較的融点が高いので、スラグ中に未溶融状態で存在する。しかし、脱りん精錬において脱りん吹錬を行うと、溶銑中のＳｉが酸化されて、スラグ中のＳｉＯ_２濃度が上昇する。ＳｉＯ_２濃度の上昇に伴い、脱りん剤のＣａＯはＣａＯ−ＳｉＯ_２−Ｆｅ_ｔＯの三元系化合物となる。即ち、脱りん剤のＣａＯは矢印に沿って、図１の左下部から中央部に移動する。図１の中央部に位置する化合物の融点は、ＣａＯの融点よりも低い。従って、ＳｉＯ_２濃度の上昇に伴って、脱りん剤のＣａＯが溶融しやすくなる。

【0016】

脱りん吹錬開始の時点では、ＳｉＯ_２がスラグ中にほとんど存在しない。従って、脱りん吹錬開始の時点では第一脱りん剤はほとんど溶融しておらず、この段階で第二脱りん剤を添加すると、第一脱りん剤が十分に溶融しないものと推定される。その後、脱りん吹錬の進展に伴ってスラグ中のＳｉＯ_２量が増大したとしても、第一脱りん剤の未溶融物がスラグ中に残存し、滓化率が低下するものと考えられる。一方、ＳｉＯ_２が十分に生成するまで第二脱りん剤の投入を待機した場合、第一脱りん剤の滓化が進んだ状態で第二脱りん剤を投入することになるので、第一及び第二脱りん剤の両方が十分に滓化されると考えられる。

【0017】

以上述べた技術思想に基づく本実施形態に係る溶銑の脱りん方法は、溶銑のＳｉ含有量を測定する工程と、溶銑に第一脱りん剤を投入する工程と、溶銑を脱りん吹錬する工程と、を備え、脱りん吹錬する工程において、さらに第二脱りん剤が溶銑に投入され、第二脱りん剤の投入開始時期が、溶銑のＳｉ含有量が脱りん吹錬によって０．１０質量％以下になってから、溶銑への酸素吹込み量が３．０Ｎｍ^３／ｔとなるまでの間とされる。以下に、本実施形態に係る溶銑の脱りん方法について詳細に述べる。

【0018】

本実施形態に係る溶銑の脱りん方法では、まず、溶銑の初期成分のＳｉ含有量が測定される。溶銑の初期成分のＳｉ含有量の測定値は、第二脱りん剤の投入タイミングを決定するために必要とされる。また、溶銑の初期成分のＳｉ含有量の測定値は、第一脱りん剤の投入量を決定するために用いられてもよい。後述する脱りん吹錬終了時のスラグの塩基度の推定のために、溶銑のＳｉ以外の元素の含有量を測定してもよい。なお、溶銑の初期成分とは、脱りん吹錬前の溶銑の成分を意味する。溶銑のＳｉ含有量等の測定は、溶銑を炉に装入してから実施しても、その前に実施してもよい。また、溶銑が凝固した状態にある際（即ち銑鉄の形態である際）に上述の測定を実施することも当然妨げられない。
溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量は特に限定されないが、０．２５質量％以上とすることが好ましい。上述のように、脱りん吹錬中にＳｉＯ_２濃度が上昇することに伴って、脱りん剤のＣａＯが溶融しやすくなる。即ち、本実施形態に係る溶銑の脱りん方法では、滓化を一層促進する観点から、スラグ中のＳｉＯ_２濃度を上昇させることが好ましい。従って、脱りん吹錬の開始前の溶銑の初期成分に、ある程度の量のＳｉが含まれることが好ましい。そのため、酸素を吹き込む前の溶銑のＳｉ含有量が０．２５質量％以上であることが好ましい。溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量を０．２７質量％以上、０．３０質量％以上、又は０．３２質量％以上としてもよい。

【0019】

次に、溶銑に第一脱りん剤を投入する。第一脱りん剤の形態及び投入量は特に限定されず、溶銑の成分、及び鋼成分の目標値等に応じて適宜設定することができる。投入ロスを防止する観点から、第一脱りん剤の形態は塊状であることが好ましい。

【0020】

また、第一脱りん剤の投入量は、第一脱りん剤のＣａＯ等量と溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量のＳｉ等量との比（即ち、第一脱りん剤のＣａＯ等量／溶銑の初期成分のＳｉ含有量のＳｉＯ_２等量）が０．６０〜２．００になるように制御されることが好ましい。脱りん剤のＣａＯ等量とは、脱りん剤中のＣａが全てＣａＯを形成していると仮定した場合の、脱りん剤のＣａＯ含有量である。溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量のＳｉＯ_２等量とは、溶銑のＳｉが全てＳｉＯ_２になったと仮定した場合のＳｉＯ_２量である。上述の条件を満たして第一脱りん剤を投入した場合、脱りん吹錬の進行によって溶銑中のＳｉが実質的に全てＳｉＯ_２となった時点でのスラグの塩基度がおおむね０．６０〜２．００となる。

【0021】

第一脱りん剤のＣａＯ等量と溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量のＳｉＯ_２等量との比を０．６０以上とすることにより、脱りんを高い水準で実施することができる。これは、スラグ中に溶融ＣａＯを十分に供給し、スラグの脱りん能を向上させられるからであると考えられる。一方、第一脱りん剤のＣａＯ等量と溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量のＳｉＯ_２等量との比を２．００以下とすることにより、ＣａＯの滓化率を高く保ち、脱りん効率を一層高く保つことができる。第一脱りん剤のＣａＯ等量と溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量のＳｉＯ_２等量との比は、さらに好ましくは０．８０以上、０．８５以上、又は０．９０以上である。第一脱りん剤のＣａＯ等量と溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量のＳｉＯ_２等量との比は、さらに好ましくは１．５０以下、１．２０以下、１．１５以下、又は１．１０以下である。

【0022】

なお、脱りん吹錬の開始前に溶銑に別途Ｓｉを添加する場合、及び第一脱りん剤にＳｉが含まれる場合等、スラグのＳｉＯ_２源が溶銑に限られない場合、溶銑以外に由来するＳｉも第一脱りん剤の投入量の決定する際に考慮されるべきである。例えば、脱りん剤使用量の削減のために、脱りん精錬によって生じるスラグを別の脱りん精錬においてリサイクル使用する場合、溶銑以外に由来するＳｉＯ_２源が生じることとなる。この場合、溶銑以外に由来するＳｉも「溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量のＳｉＯ_２等量」に含めればよい。即ち、脱りん吹錬におけるＳｉ酸化反応の終了時におけるスラグの、装入量に基づく塩基度の推定値が０．６０〜２．００になるように、第一脱りん剤及びその他の添加物の装入量が制御されればよい。

【0023】

次に、溶銑を脱りん吹錬する。脱りん吹錬は、溶銑への酸素の吹込みによって実施される。この脱りん吹錬において、第二脱りん剤を溶銑に投入する。この脱りん吹錬において、第二脱りん剤の投入開始のタイミングを、以下に説明されるように制御する。

【0024】

溶銑への第二脱りん剤の投入開始を、溶銑のＳｉ含有量を脱りん吹錬によって０．１０質量％以下とした時点の後、且つ、この時点以降の溶銑への酸素の吹込み量が３．０Ｎｍ^３／ｔとなるまでの間とする。ここで「Ｎｍ^３／ｔ」とは、溶銑１トンあたりの酸素吹込み量（Ｎｍ^３）である。溶銑への第二脱りん剤の投入開始時期を図２に示す。図２は、脱りん吹錬における酸素の吹込みが進行するにつれて溶銑のＳｉ含有量が低下する様子を模式的に示すグラフであり、グラフの縦軸は溶銑のＳｉ含有量（質量％）を示し、横軸は酸素の溶銑への吹込み量（Ｎｍ^３／ｔ）を示す。図２のハッチング領域が、本実施形態に係る溶銑の脱りん方法における溶銑への第二脱りん剤の投入開始時期である。

【0025】

溶銑への第二脱りん剤の投入開始時期は、溶銑のＳｉ含有量が脱りん吹錬によって十分に低下した時点、即ち溶銑のＳｉ含有量が０．１０質量％以下に低下した時点以降とされる必要がある。溶銑のＳｉ含有量が十分に低下する前に第二脱りん剤の投入を開始した場合、スラグ中のＳｉＯ_２が不足し、第一脱りん剤が十分に溶融する前に第二脱りん剤を投入することとなるので、脱りん剤の溶融が妨げられて滓化率が低下し、脱りん効率が損なわれる。溶銑への第二脱りん剤の投入開始時期を、溶銑のＳｉ含有量が０．０５質量％以下、又は０．０１質量％以下に低下した時点以降にしてもよい。

【0026】

一方、溶銑への第二脱りん剤の投入は、上述の溶銑のＳｉ含有量が０．１０質量％以下に低下した時点以降に酸素の吹込みを継続し、この吹込み量が３．０Ｎｍ^３／ｔになるまでの間に開始しなければならない。溶銑への第二脱りん剤の投入が遅れた場合、脱りん効率が損なわれる。これは、不安定なＰ_２Ｏ_５を安定化させる働きを有するスラグ中の溶融ＣａＯが不足した状態で脱りん吹錬が進行するからであると推定される。好ましくは、溶銑への第二脱りん剤の投入は、溶銑のＳｉ含有量が０．１０質量％以下に低下した時点から酸素を２．５Ｎｍ^３／ｔ、２．０Ｎｍ^３／ｔ、又は１．５Ｎｍ^３／ｔ吹き込むまでの間に開始される。なお、溶銑のＳｉ含有量が０．１０質量％以下に低下した時点は、通常の方法により、溶銑の初期成分、第一脱りん剤等の添加物の成分及び投入量、及び溶銑への酸素の吹込み量等から推定することができる。なお、一般的には困難であるが、脱りん吹錬中の溶銑のＳｉ含有量の変化をリアルタイム測定することが可能であれば、溶銑の初期成分のＳｉ含有量の測定を省略することもできる。

【0027】

第二脱りん剤の投入量は特に限定されず、溶銑の成分、及び鋼成分の目標値等に応じて適宜設定することができる。第二脱りん剤の形態は粉状とする。第二脱りん剤を粉状とすることにより、ランスから吹き付けられるキャリアガスを介して、第二脱りん剤を連続的に溶銑中に投入することが可能となる。第二脱りん剤の連続投入により、スラグ塩基度の急激な変化を抑制することが可能となる。スラグ塩基度を安定化させることにより、急激なスラグフォーミング現象の発生を防止し、操業を安定化させることができる。さらに、第二脱りん剤を粉状とすることにより、第二脱りん剤の滓化率を向上させ、スラグの組成を制御しやすくすることもできる。この場合、粉状の第二脱りん剤はキャリアガスを用いて溶銑に吹き込まれることが好ましい。

【0028】

第二脱りん剤の投入量は、溶銑を脱りん精錬する工程の終了時のスラグの装入塩基度が１．３〜４．０となるように制御されることが好ましい。さらに好ましくは、第二脱りん剤の投入量は、溶銑を脱りん精錬する工程の終了時のスラグの装入塩基度が１．３〜３．０となるように制御される。
第二脱りん剤投入後のスラグの装入塩基度と、脱りん後スラグ塩基度及び脱りん率との間には線形関係が見られる。この装入塩基度が大きいほど、脱りん後スラグ塩基度及び脱りん率が向上する傾向にある。脱りん精錬する工程の終了時のスラグの装入塩基度が１．３以上となるように第二脱りん剤の投入量を制御した場合、スラグの脱りん能を一層向上させ、溶銑の脱りんを高い水準で実施することができる。脱りん精錬する工程の終了時のスラグの装入塩基度が１．５以上、２．０以上、又は２．５以上となるように第二脱りん剤の投入量が制御されてもよい。一方、脱りん精錬する工程の終了時のスラグの装入塩基度が４．０以下となるように第二脱りん剤の投入量を制御した場合、スラグ量の増大を抑制し、脱りん効率を一層高く保ち、脱りん工程の環境負荷を一層低減することができる。脱りん精錬する工程の終了時のスラグの装入塩基度が３．５以下、３．０以下、２．８以下、又は２．３以下となるように第二脱りん剤の投入量が制御されてもよい。なお、溶銑を脱りん精錬する工程の終了時のスラグの装入塩基度が１．３〜４．０となる第二脱りん剤の投入量は、通常の方法により、溶銑の初期成分、第二脱りん剤の成分、第一脱りん剤等の添加物の成分及び投入量、及び溶銑への酸素の吹込み量等から推定することができる。第二脱りん剤の最適な投入量は、上述の種々の条件に影響されるが、通常の条件下では１．０〜５．０ｔとなることが多いと考えられる。

【0029】

第一脱りん剤及び第二脱りん剤の種類は、スラグの塩基度を上述のように制御できる限り、特に限定されない。例えば生石灰、石灰石、カルシウムフェライト、ドロマイト系石灰、並びに転炉スラグ又は二次精錬スラグであってＣａＯを含有するものから選択される一種以上を含むものであって、ＣａＯ、ＣａＣＯ_３、及びＣａＦ_２のＣａＯ等量での合計含有量が３０〜１００質量％であるものを、第一脱りん剤及び第二脱りん剤の一方又は両方として使用可能である。

【0030】

上述の要件が満たされる限り、本実施形態に係る溶銑の脱りん方法は追加の工程を備えてもよい。例えば、脱りん後の溶銑をさらに脱炭精錬に供しても良く、この脱炭精錬は脱りん精錬を実施した炉において連続的に実施しても、脱りん精錬を実施した炉とは別の炉で実施してもよい。

【0031】

また、本実施形態に係る溶銑の脱りん方法を実施するための装置も特に限定されない。本発明者らが知見したところでは、例えば図３に例示される、キャリアガスを用いて粉状の第二脱りん剤５を吹き込むためのランスを有する上底吹き転炉１が、本実施形態に係る溶銑の脱りん方法を実施するために好ましい。上底吹き転炉１を用いて溶銑の脱りん精錬を行う場合、第二脱りん剤５は、溶銑に上吹き酸素６を吹き込むランス４の直下及びその近傍に投入することが好ましい。ランス４の直下及びその近傍は、溶銑中のＳｉ及びＣ等の酸化熱によって非常に高温になっている領域、即ち火点７である。この領域に第二脱りん剤５を投入することにより、第二脱りん剤５を一層効率的に溶融させることができる。なお、図３においては上吹き酸素６を吹き込むランス４を用いて第二脱りん剤５を吹き込む実施形態が図示されているが、第二脱りん剤５を吹き込むための別のランスを上底吹き転炉１に設けてもよい。また、上底吹き転炉を用い、且つ同一の転炉で脱りん精錬、スラグ除去、及び脱炭精錬を行う転炉精錬により、全体の精錬時間を短縮し、脱りん剤の使用量を一層低減し、さらに精錬での熱ロスを低減することが可能となる。

【0032】

粉状の第二脱りん剤を溶銑に吹き込む際に用いられるキャリアガスの種類も特に限定されず、例えばＡｒ、Ｎ_２、ＣＯ_２、及びＯ_２からなる群から選択される一種以上のガスを、キャリアガスとして使用可能である。費用、及び設備の安定性等を考慮すると、Ｎ_２ガスを用いた第二脱りん剤の吹込みが好ましいと考えられる。脱りん吹錬の段階の溶銑では、溶銑のＮ取り込みを妨げる働きを有するＣの含有量が高いので、Ｎ_２を用いた第二脱りん剤の吹込みを溶銑に行ったとしても、溶銑中に取り込まれるＮの量は無視できる程度に小さいと考えられる。

【実施例】

【0033】

脱りん工程において、粉状の第二脱りん剤の吹込みを、以下のいずれかの段階で実施した。以下、溶銑のＳｉ含有量が脱りん吹錬によって０．１０質量％以下になった時点を「脱Ｓｉ完了時」と称する。
第１段階（比較例）：脱Ｓｉ完了から４０秒前
第２段階（比較例）：脱Ｓｉ完了から２０秒前
第３段階（発明例）：脱Ｓｉ完了直後
第４段階（発明例）：脱Ｓｉ完了から２０秒後
なお、上述の第４段階は、脱Ｓｉ完了時以降の溶銑への酸素の吹込み量を３．０Ｎｍ^３／ｔとする前である。

【0034】

なお、第二脱りん剤の吹込みのタイミング以外の操業条件は以下の通りである。
・第一脱りん剤の形態：塊状の、生石灰、石灰石及び転炉スラグの混合物（ＣａＯ等量２５質量％以上）
・第二脱りん剤の形態：粉状の生石灰
・第一脱りん剤のＣａＯ等量と、溶銑の初期成分におけるＳｉ含有量のＳｉＯ_２等量との比：０．６０〜２．００の範囲内
・キャリアガス種類：Ｎ_２

【0035】

【表1】

【0036】

【表2】

【0037】

【表3】

【0038】

【表4】

【0039】

実験結果を表１〜表４、及び図４〜図６に示す。表１〜表４に示される値は、第１段階〜第４段階それぞれにおける実験結果である。「塊ＣａＯ」列及び「粉ＣａＯ」列は、第一脱りん剤及び第二脱りん剤それぞれの投入量を示す。「初期成分Ｓｉ含有量」は、溶銑の初期成分（脱りん吹錬開始前の成分）におけるＳｉ含有量である。図４〜図６は、表１〜表４に示されるデータをグラフ化したものである。

【0040】

図４に示されるグラフの横軸は装入塩基度（溶銑及び添加物のＳｉが全てＳｉＯ_２になり、投入された第一脱りん剤及び第二脱りん剤のＣａが全て溶融ＣａＯになったと仮定した場合のスラグの塩基度）であり、縦軸は脱りん率である。脱りん率とは、脱りん吹錬によるＰ含有量の減少量（脱りん吹錬前の溶銑のＰ含有量の測定値から脱りん吹錬後の溶銑のＰ含有量の測定値を引いた値）を、脱りん吹錬前の溶銑のＰ含有量の測定値で割った値、即ち以下の式で算出値である。
脱りん率＝（［Ｐ］ｉ−［Ｐ］ｆ）／［Ｐ］ｉ
上記式において［Ｐ］ｉは脱りん吹錬前の溶銑のＰ含有量の測定値であり、［Ｐ］ｆは脱りん吹錬後の溶銑のＰ含有量の測定値である。

【0041】

図５に示されるグラフの横軸は装入塩基度であり、縦軸は脱りん後スラグ塩基度（脱りん吹錬終了後に採取されたスラグの塩基度を測定して得られた値）である。図６は、第１段階〜第４段階における平均滓化率を示すグラフである。上述のように、脱りん後スラグ塩基度を装入塩基度で割った値が滓化率であり、第１段階〜第４段階それぞれでの滓化率の平均値を、第１段階〜第４段階それぞれの平均滓化率としている。

【0042】

図４に示されるように、発明例の脱りん率は、従来の脱りん方法による比較例と比較して著しく改善した。さらに、図５及び図６に示されるように、発明例の滓化率は、従来の脱りん方法による比較例と比較して著しく改善した。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本発明に係る溶銑の脱りん方法では、脱りん剤の滓化率が高く、溶銑の脱りん効率に優れる。従って本発明に係る溶銑の脱りん方法は、スラグ量を増大させることなく十分に溶銑を脱りんすることができるので、Ｐ量が低い高品位の鋼を低い環境負荷で製造することができる。以上述べた理由により、本発明は極めて高い産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0044】

１ 転炉
２ 溶銑
３ スラグ
４ ランス
５ 第二脱りん剤
６ 上吹き酸素
７ 火点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】