JP5061545B2 - Hot metal dephosphorization method - Google Patents
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Description
本発明は、溶銑の脱燐処理方法に関し、詳しくは、脱燐用精錬剤の一部に酸化チタンを使用した溶銑の脱燐処理方法に関するものである。 The present invention relates to a hot metal dephosphorization method, and more particularly to a hot metal dephosphorization method using titanium oxide as a part of a dephosphorization refining agent.
高炉溶銑を用いる製鋼プロセスにおいては、転炉で脱炭吹錬する前に、溶銑中に含有される珪素(Si)及び燐(P)の大半を酸素ガスや固体の酸化鉄を用いて酸化除去する溶銑脱燐処理、或いは溶銑中に含有される硫黄(S)を脱硫剤によって還元雰囲気下で除去する溶銑脱硫処理の、所謂、溶銑予備処理が一般的に行われている。近年、鉄鋼製品に要求される品質要求は以前にも増して厳格になり、今まで以上に低いレベルの燐濃度が求められるようになっている。この品質要求に応えるには、溶銑予備処理のうちで特に脱燐処理を行う溶銑量を従来以上に増加すると同時に、脱燐処理後の燐濃度を安定して下げることが必要である。 In steelmaking processes using blast furnace hot metal, most of the silicon (Si) and phosphorus (P) contained in the hot metal are oxidized and removed using oxygen gas or solid iron oxide before decarburization and blowing in the converter. In general, so-called hot metal dephosphorization treatment, or hot metal desulfurization treatment in which sulfur (S) contained in the hot metal is removed under a reducing atmosphere by a desulfurizing agent, is commonly performed. In recent years, quality requirements for steel products have become more stringent than ever, and a lower level of phosphorus concentration has been demanded. In order to meet this quality requirement, it is necessary to increase the amount of hot metal to be dephosphorized in the hot metal pretreatment more than before, and at the same time to stably reduce the phosphorus concentration after dephosphorization.
通常、溶銑の脱燐処理は、生石灰などのCaOを主体とする媒溶剤を脱燐用精錬剤として使用し、脱燐用精錬剤及び酸素源を溶銑に添加し、溶銑中の燐を酸素源によって酸化し、生成した燐酸化物(P2 O5 )を溶融した脱燐用精錬剤中に取り込み、溶銑中の燐を除去するという方法で行われている。 Usually, the hot metal dephosphorization treatment uses a medium solvent mainly composed of CaO such as quicklime as a dephosphorizing refining agent, and the dephosphorizing refining agent and an oxygen source are added to the hot metal, and the phosphorus in the hot metal is used as the oxygen source. The phosphorus oxide (P 2 O 5 ) oxidized by the above is taken into a molten dephosphorizing refining agent, and phosphorus in the molten iron is removed.
この脱燐処理において、脱燐処理後の燐濃度を安定して下げるためには、脱燐用精錬剤であるCaOの溶融化(滓化)を促進することが重要である。従来、CaO系スラグを始めとしてスラグの滓化能力に優れた媒溶剤としてホタル石(CaF2 )が知られており、溶銑の脱燐処理においてもホタル石が用いられてきた。しかし近年、環境規制の強化に伴い、ホタル石に代表されるフッ素を含有する媒溶剤の使用が制限されるようになり、そのため、ホタル石を使用しなくてもCaOによる脱燐反応を促進させる手段が検討され、多数の提案がなされている。 In this dephosphorization treatment, in order to stably lower the phosphorus concentration after the dephosphorization treatment, it is important to promote the melting (hatching) of CaO which is a dephosphorization refining agent. Conventionally, fluorite (CaF 2 ) is known as a medium solvent excellent in slag hatching ability including CaO-based slag, and fluorite has also been used in hot metal dephosphorization treatment. However, in recent years, with the strengthening of environmental regulations, the use of a solvent medium containing fluorine, represented by fluorite, has been restricted. Therefore, the dephosphorization reaction by CaO is promoted without using fluorite. Means have been studied and numerous proposals have been made.
その中の1つの手段として、処理後に生成される脱燐スラグの塩基度を低くする方法が提案されている。例えば、特許文献1には、底吹きガス撹拌と酸素ガス上吹きとを行いつつ脱燐を含む精錬を行う溶銑予備処理法において、予備処理後のスラグの塩基度(CaO/SiO2 )を2.5以下に制御することが提案されている。これは、脱燐スラグの塩基度を低くして、生成されるスラグ組成をCaO飽和組成の領域外に設定し、CaOの滓化促進をねらったものである。しかしながら、脱燐スラグの塩基度を下げると、生成されるスラグの脱燐能力は低下する。脱燐能力の低い脱燐用のスラグを使用して、脱燐処理後の燐濃度を安定して下げるためには、脱燐用精錬剤の使用量を増やす必要がある。つまり、生成される脱燐スラグが増加し、その結果、製鋼工程におけるスラグの総排出量が従来に比べて増加することになり、環境影響の面からは極めて好ましくない。 As one of the means, a method of reducing the basicity of the dephosphorization slag generated after the treatment has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses that the basicity (CaO / SiO 2 ) of slag after pretreatment is 2 in a hot metal pretreatment method in which refining including dephosphorization is performed while performing bottom blowing gas stirring and oxygen gas top blowing. It is proposed to control to less than .5. This is intended to promote the hatching of CaO by lowering the basicity of the dephosphorized slag and setting the slag composition to be generated outside the CaO saturated composition region. However, when the basicity of the dephosphorization slag is lowered, the dephosphorization ability of the produced slag is lowered. In order to stably lower the phosphorus concentration after the dephosphorization treatment using the dephosphorization slag having a low dephosphorization ability, it is necessary to increase the amount of the dephosphorizing refining agent used. That is, the dephosphorization slag produced | generated increases, As a result, the total discharge | emission amount of the slag in a steelmaking process will increase compared with the past, and it is very unpreferable from the surface of environmental influence.
また、他の1つの手段として、ホタル石の代替として他の媒溶剤を用いる技術が提案されている。例えば、特許文献2には、溶銑の脱炭精錬或いは脱燐処理において、ホタル石の代替として酸化アルミニウム(Al2 O3 )を含有する媒溶剤を使用する方法が提案されている。しかしながら、酸化アルミニウムは、CaO系スラグの滓化は促進させるが、CaO系スラグの粘度を高める作用を有している。このため、脱燐処理後に生成した脱燐スラグを反応容器から排滓する際に、脱燐スラグが反応容器内に付着して残留する場合が発生する。これにより、次チャージの脱燐処理時に残留した脱燐スラグ中の燐が次チャージの溶銑に戻る、所謂「復燐」が発生し、次チャージの脱燐処理に悪影響を及ぼすという問題がある。
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、溶銑を脱燐処理するに当たり、脱燐用精錬剤であるCaOを主体とする媒溶剤の使用量を過剰にせず、しかも、使用する脱燐用精錬剤がフッ素を含有していなくても、従来と同様の効率で脱燐処理することができる、溶銑の脱燐処理方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose of the present invention is not to excessively use a medium solvent mainly composed of CaO which is a dephosphorizing refining agent in dephosphorizing hot metal, Moreover, it is an object of the present invention to provide a hot metal dephosphorization method that can perform dephosphorization treatment with the same efficiency as the conventional method even if the dephosphorizing refining agent to be used does not contain fluorine.
上記課題を解決するための第1の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、CaOを主体とする媒溶剤を脱燐用精錬剤として添加し、酸素源として気体酸素源及び/または固体酸素源を供給して溶銑中の燐を酸化し、生成した燐酸化物を滓化した媒溶剤中に取り込むことにより溶銑中の燐を除去する脱燐処理方法において、処理後に生成される脱燐スラグの塩基度を2.5以下とし、且つ、CaOを主体とする媒溶剤に加えて、酸化チタンを含有する物質を脱燐用精錬剤の一部として使用することを特徴とするものである。 The hot metal dephosphorization processing method according to the first aspect of the present invention for solving the above problems comprises adding a medium solvent mainly composed of CaO as a dephosphorization refining agent, and using a gaseous oxygen source and / or a solid oxygen source as an oxygen source. In the dephosphorization processing method of removing phosphorus in the hot metal by oxidizing the phosphorus in the hot metal by supplying the catalyst and taking the generated phosphor oxide into the medium solvent which has been hatched , the base of the dephosphorization slag generated after the treatment In addition to the solvent of which the degree is 2.5 or less and containing mainly CaO, a substance containing titanium oxide is used as a part of the dephosphorizing refining agent.
第2の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、第1の発明において、前記脱燐スラグのTiO2 換算の酸化チタンの含有量は、10質量%以下であることを特徴とするものである。 The hot metal dephosphorization method according to the second invention is characterized in that, in the first invention, the content of titanium oxide in terms of TiO 2 in the dephosphorization slag is 10% by mass or less. .
第3の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、第1または第2の発明において、前記CaOを主体とする媒溶剤及び酸化チタンを含有する物質は、実質的にフッ素を含有しないことを特徴とするものである。 The hot metal dephosphorization method according to the third invention is characterized in that, in the first or second invention, the medium solvent mainly containing CaO and the material containing titanium oxide do not substantially contain fluorine. It is what.
第4の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、第1ないし第3の発明の何れかにおいて、前記酸化チタンを含有する物質として、砂鉄を使用することを特徴とするものである。 A hot metal dephosphorization method according to a fourth invention is characterized in that, in any of the first to third inventions, iron sand is used as the substance containing titanium oxide.
本発明によれば、溶銑の脱燐処理の際に、脱燐用精錬剤として、CaOを主体とする媒溶剤に加えて、CaO系スラグの液相形成能力に優れる酸化チタンを含有する物質を脱燐用精錬剤の一部として併用するので、CaOを主体とする媒溶剤の滓化が促進されて脱燐反応が促進し、脱燐速度が向上する。そのため、CaOを主体とする媒溶剤の使用量を増加することなく、従来と同様の脱燐速度を維持することができる。 According to the present invention, in the hot metal dephosphorization treatment, in addition to a medium solvent mainly composed of CaO, a substance containing titanium oxide having excellent liquid phase forming ability of CaO-based slag is used as a dephosphorizing refining agent. Since it is used together as a part of the dephosphorizing refining agent, the hatching of the medium solvent mainly composed of CaO is promoted, the dephosphorization reaction is promoted, and the dephosphorization rate is improved. Therefore, it is possible to maintain the same dephosphorization rate as before without increasing the amount of the medium solvent mainly composed of CaO.
また、生成される脱燐スラグの塩基度を2.5以下とするので脱燐スラグ中に占める固相の割合が低く、その結果、脱燐スラグ自体の流動性が向上し、反応容器からの脱燐スラグの排出が円滑になる。また、酸化チタンは生成される脱燐スラグの粘度を低下させる作用があり、脱燐スラグの塩基度が2.5以下であることと相俟って、反応容器からの脱燐スラグの排出が円滑に行われ、次チャージの脱燐処理においては、残留する脱燐スラグによる復燐などによって脱燐反応が阻害されることがなく、効率良く脱燐処理することが可能となる。 Further, since the basicity of the dephosphorization slag to be generated is 2.5 or less, the proportion of the solid phase in the dephosphorization slag is low, and as a result, the fluidity of the dephosphorization slag itself is improved, The dephosphorization slag is discharged smoothly. In addition, titanium oxide has the effect of reducing the viscosity of the dephosphorized slag to be produced, and in combination with the basicity of the dephosphorized slag being 2.5 or less, the dephosphorized slag is discharged from the reaction vessel. In the dephosphorization process of the next charge, the dephosphorization reaction is not hindered by the dephosphorization by the remaining dephosphorization slag, and the dephosphorization process can be performed efficiently.
以下、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described.
溶銑の脱燐処理は、通常、トーピードカーや溶銑鍋などの溶銑搬送容器、或いは転炉などの精錬炉を反応容器として使用し、CaOを主体とする媒溶剤を脱燐用精錬剤として添加し、更に、酸素ガス及び固体の酸化鉄などの酸素源を溶銑に供給して溶銑中の燐を酸素源によって酸化し、生成した燐酸化物を、CaOを主体とする媒溶剤などからなる溶融した脱燐用精錬剤中に取り込み、溶銑中の燐を除去するという方法で行われている。脱燐用精錬剤は、脱燐処理後、燐を含有する脱燐スラグを溶銑浴面上に生成する。尚、本発明では、脱燐用精錬剤が滓化して生成した、脱燐反応前または脱燐反応中のスラグを便宜的に「脱燐用スラグ」と称し、処理後に生成される脱燐スラグと区別している。 The hot metal dephosphorization process is usually performed by using a hot metal conveying container such as a torpedo car or hot metal pan, or a refining furnace such as a converter as a reaction container, and adding a medium solvent mainly composed of CaO as a dephosphorizing refining agent, Further, an oxygen source such as oxygen gas and solid iron oxide is supplied to the hot metal to oxidize phosphorus in the hot metal with the oxygen source, and the generated phosphorous oxide is melted and dephosphorized including a medium solvent mainly composed of CaO. It is carried out by removing the phosphorus in the hot metal by taking it into the smelting agent. The dephosphorizing refining agent generates phosphorus-containing dephosphorization slag on the hot metal bath surface after the dephosphorization treatment. In the present invention, the slag generated by the dephosphorization refining agent hatched before or during the dephosphorization reaction is referred to as “dephosphorization slag” for convenience, and the dephosphorization slag generated after the treatment. It is distinguished from.
本発明では、このような溶銑の脱燐処理において、処理後に生成される脱燐スラグの塩基度を2.5以下に調整する。具体的には、CaOを主体とする媒溶剤の添加量或いは組成を調整して、脱燐スラグの塩基度を2.5以下に制御する。このように、本発明では脱燐スラグの塩基度を2.5以下とするので、CaOの滓化が促進され、脱燐用精錬剤への燐酸化物の取り込みが円滑に行われる。つまり、脱燐反応が促進される。また、生成される脱燐スラグの塩基度を2.5以下とするので脱燐スラグ中に占める固相の割合が低く、その結果、脱燐スラグ自体の流動性が向上し、反応容器からの脱燐スラグの排出が円滑になる。 In the present invention, in such hot metal dephosphorization treatment, the basicity of the dephosphorization slag produced after the treatment is adjusted to 2.5 or less. Specifically, the basicity of the dephosphorization slag is controlled to 2.5 or less by adjusting the addition amount or composition of the medium solvent mainly composed of CaO. Thus, in the present invention, since the basicity of the dephosphorization slag is 2.5 or less, the hatching of CaO is promoted, and the incorporation of the phosphor oxide into the dephosphorization refining agent is performed smoothly. That is, the dephosphorization reaction is promoted. Further, since the basicity of the dephosphorization slag to be generated is 2.5 or less, the proportion of the solid phase in the dephosphorization slag is low, and as a result, the fluidity of the dephosphorization slag itself is improved, The dephosphorization slag is discharged smoothly.
処理後の脱燐スラグの塩基度が1.0を下回ると、脱燐用スラグ中に占めるCaOの割合が低くなり、脱燐不良を招くので、1.0以上とすることが好ましい。一方、脱燐スラグの塩基度が2.5を超えると、脱燐スラグ中に占める固相の割合が高いために脱燐スラグの流動性が低下し、処理容器に脱燐スラグが残留して次チャージの脱燐処理において復燐を起こす恐れがあり、好ましくない。このような観点から脱燐処理後の脱燐スラグの塩基度は2.2以下がより一層好ましい。尚、本発明におけるスラグの塩基度とは、スラグ中のCaO含有量とSiO2 含有量との比(質量%CaO/質量%SiO2 )である。 When the basicity of the dephosphorization slag after the treatment is less than 1.0, the proportion of CaO in the dephosphorization slag is lowered, resulting in poor dephosphorization. On the other hand, when the basicity of the dephosphorization slag exceeds 2.5, the flow rate of the dephosphorization slag decreases because the proportion of the solid phase in the dephosphorization slag is high, and the dephosphorization slag remains in the processing vessel. There is a possibility that rephosphorization will occur in the dephosphorization treatment of the next charge, which is not preferable. From such a viewpoint, the basicity of the dephosphorization slag after the dephosphorization treatment is more preferably 2.2 or less. The basicity of slag in the present invention is the ratio (mass% CaO / mass% SiO 2 ) between the CaO content and the SiO 2 content in the slag.
また本発明では、溶銑の脱燐処理における脱燐用精錬剤として、CaOを主体とする媒溶剤に加えて、酸化チタンを含有する物質を、脱燐用精錬剤の一部として併用する。添加した酸化チタンを含有する物質は、CaOを主体とする媒溶剤とともに溶融し、溶銑上で脱燐用スラグを形成する。 In the present invention, as a dephosphorization refining agent in the hot metal dephosphorization treatment, a substance containing titanium oxide is used in combination as a part of the dephosphorization refining agent in addition to a medium solvent mainly composed of CaO. The added titanium oxide-containing substance is melted together with a medium solvent mainly composed of CaO to form dephosphorization slag on the hot metal.
酸化チタンは、脱燐用精錬剤としてCaOを主体とする媒溶剤を使用した際に生成されるCaO系スラグにおいては、一般に酸性酸化物として作用し、脱燐用精錬剤の主体であるCaOを滓化する効果に優れている。一例として、熱力学計算ソフト(Fact Sage )を使用して計算した脱燐用スラグの液相率とスラグ中TiO2 濃度との関係を図1に示す。図1に示すように、本発明の対象とする塩基度の範囲において、TiO2成分の増加とともに、脱燐用スラグの液相率が増大することが分かる。つまり、酸化チタンを含有する物質を添加することで、CaOを主体とする媒溶剤の滓化が促進され、脱燐反応が促進されることが分かる。 Titanium oxide generally acts as an acidic oxide in a CaO-based slag produced when a solvent mainly composed of CaO is used as a dephosphorizing refining agent. Excellent hatching effect. As an example, FIG. 1 shows the relationship between the liquid phase ratio of dephosphorization slag calculated using thermodynamic calculation software (Fact Sage) and the TiO 2 concentration in the slag. As shown in FIG. 1, it can be seen that the liquid phase ratio of the dephosphorization slag increases with the increase of the TiO 2 component within the basicity range of the present invention. That is, it can be seen that the addition of a substance containing titanium oxide promotes the hatching of the medium solvent mainly composed of CaO and promotes the dephosphorization reaction.
また、酸化チタンは、CaOを主体とする媒溶剤から生成されるCaO系スラグの粘度を低下させる作用がある。これにより、脱燐処理後、反応容器からの脱燐スラグの排出が容易になるという効果を奏する。このため、脱燐スラグ排出後の反応容器内の脱燐スラグの残留量は無視できるほど少なくなり、次チャージの脱燐処理においては、復燐などによって脱燐反応が阻害されることなく、効率よく脱燐処理することができる。 Titanium oxide has the effect of reducing the viscosity of CaO-based slag produced from a solvent medium mainly composed of CaO. Thereby, after the dephosphorization process, there exists an effect that discharge | emission of the dephosphorization slag from a reaction container becomes easy. For this reason, the residual amount of dephosphorization slag in the reaction vessel after the dephosphorization slag is discharged is negligibly small. In the dephosphorization treatment of the next charge, the dephosphorization reaction is not hindered by dephosphorization or the like, and the efficiency is reduced. Dephosphorization can be performed well.
反応容器内で生成する脱燐スラグ中の酸化チタンの量は、TiO2 換算で10質量%以下が好適である。10質量%を超えると、脱燐反応に必要なCaOを薄めてしまうことになり、脱燐能力を低下させてしまう。一方、脱燐スラグの粘度低下などの上記の効果を確実に享受するためには、酸化チタンの量はTiO2換算で1質量%以上が好ましい。ここで、TiO2 換算の意味は、酸化チタンにはTiO、TiO2 、Ti2O3 、Ti3 O5 の形態があり、これらのTi分をTiO2 に換算して表示するという意味である。 The amount of titanium oxide in the dephosphorization slag produced in the reaction vessel is preferably 10% by mass or less in terms of TiO 2 . When it exceeds 10 mass%, CaO required for a dephosphorization reaction will be diluted, and the dephosphorization capability will be reduced. On the other hand, the amount of titanium oxide is preferably 1% by mass or more in terms of TiO 2 in order to surely enjoy the above effects such as a decrease in viscosity of dephosphorized slag. Here, the meaning in terms of TiO 2 means that titanium oxide has the forms of TiO, TiO 2 , Ti 2 O 3 , and Ti 3 O 5 , and these Ti contents are converted into TiO 2 for display. .
酸化チタンを含有する物質としては、一般に入手可能な、砂鉄、イルメナイト鉱石(チタン鉄鉱)、ルチル鉱石(金紅石)及び酸化チタン含有鉄鉱石などを使用することができる。これらの中でも、砂鉄は発生形態として1mm以下の微粒であり、反応容器内で迅速に溶融することから、特に好適である。更に、砂鉄を投入することで、脱燐用精錬剤が滓化して生成する脱燐用スラグの酸化鉄濃度が上昇することを知見した。これにより、脱燐用スラグの酸素ポテンシャルが上昇し、脱燐用スラグの脱燐能力が向上する。そのため、CaO量を低減しても、脱燐用スラグの脱燐能力が維持される。つまり、CaOを主体とする媒溶剤の使用量を少なくしても、従来と同様の脱燐速度を維持することができる。因みに、砂鉄は産地によって品位が異なるが、TiO2 を5〜8質量%程度含有し、高いものでは13質量%程度含有するものもある。イルメナイト紅石及びルチル鉱石は、通常TiO2を30質量%以上含有している。 As the substance containing titanium oxide, generally available sand iron, ilmenite ore (titanite), rutile ore (goldenite), iron oxide-containing iron ore, and the like can be used. Among these, iron sand is particularly preferable because it is a fine particle having a size of 1 mm or less and is rapidly melted in the reaction vessel. Furthermore, it has been found that the iron oxide concentration of the dephosphorization slag produced by hatching the dephosphorization refining agent is increased by adding iron sand. Thereby, the oxygen potential of the dephosphorization slag is increased, and the dephosphorization ability of the dephosphorization slag is improved. Therefore, even if the amount of CaO is reduced, the dephosphorization ability of the dephosphorization slag is maintained. That is, even if the amount of the medium solvent mainly composed of CaO is reduced, the same dephosphorization rate as before can be maintained. Incidentally, although the quality of sand iron varies depending on the production area, it contains about 5 to 8% by mass of TiO 2, and about 13% by mass of TiO 2 . Ilmenite red stone and rutile ore usually contain 30% by mass or more of TiO 2 .
本発明において、酸化チタンを含有する物質とは、TiO2 換算で3質量%以上の酸化チタンを含有する物質であり、含有量がそれ以下の物質は酸化チタンを含有する物質とは定義しない。酸化チタンの含有量がTiO2換算で3質量%未満の物質を添加しても、前述した酸化チタンの効果が得られにくく、効果を得ようとすると添加量が増えてスラグ量が増大し、脱燐反応に必要なCaOを薄めてしまい、かえって脱燐能力を低下させてしまうからである。従って、不純物として酸化チタンが不可避的に混入した物質は、本発明における酸化チタンを含有する物質には含まれない。 In the present invention, a substance containing titanium oxide is a substance containing 3% by mass or more of titanium oxide in terms of TiO 2 , and a substance having a lower content is not defined as a substance containing titanium oxide. Even if a substance having a titanium oxide content of less than 3% by mass in terms of TiO 2 is added, it is difficult to obtain the effect of titanium oxide described above, and when trying to obtain the effect, the addition amount increases and the amount of slag increases. This is because CaO necessary for the dephosphorization reaction is diluted, and instead the dephosphorization ability is lowered. Therefore, a substance in which titanium oxide is inevitably mixed as an impurity is not included in the substance containing titanium oxide in the present invention.
CaOを主体とする媒溶剤とは、CaOを含有し、本件の意図する脱燐処理ができるものであれば特にCaOの含有量に制約はないが、通常は、CaO単味またはCaOを50質量%以上含有し、必要に応じてその他の成分としてAl2 O3 、CaF2 などの滓化促進剤を含有するものである。但し、脱燐スラグを廃棄処分などにする際に、脱燐スラグからのフッ素の溶出量を抑えて環境を保護する観点から、ホタル石などのフッ素含有物質は脱燐用精錬剤に配合しないことが好ましい。フッ素が不純物成分として不可避的に混入した物質については使用しても構わない。当然、酸化チタンを含有する物質も、この観点からフッ素を含まないものであることが好ましい。 The medium solvent mainly composed of CaO is not particularly limited as long as it contains CaO and can be subjected to the dephosphorization treatment intended in the present invention. Usually, CaO is simple or 50 masses of CaO. % Or more and, if necessary, a hatching accelerator such as Al 2 O 3 or CaF 2 as the other components. However, when dephosphorizing slag is disposed of, fluorine-containing substances such as fluorite should not be added to the dephosphorizing refining agent from the viewpoint of protecting the environment by reducing the amount of fluorine eluted from the dephosphorizing slag. Is preferred. A substance in which fluorine is inevitably mixed as an impurity component may be used. Of course, the substance containing titanium oxide is also preferably free of fluorine from this viewpoint.
CaOを主体とする媒溶剤としては、安価でしかも脱燐能に優れることから生石灰粉を使用することが好ましい。また、脱燐処理後の溶銑を次工程の転炉で脱炭精錬した際に発生するスラグ(「脱炭スラグ」ともいう)を、CaOを主体とする媒溶剤として使用することもできる。脱炭スラグは、CaOを主成分としており、しかも燐含有量が少ないことから、CaOを主体とする媒溶剤として十分に利用することができる。 As a solvent medium mainly composed of CaO, it is preferable to use quick lime powder because it is inexpensive and has excellent dephosphorization ability. In addition, slag (also referred to as “decarburization slag”) generated when the hot metal after dephosphorization is decarburized and refined in a converter in the next step can be used as a solvent medium mainly composed of CaO. The decarburized slag contains CaO as a main component and has a low phosphorus content, so that it can be sufficiently used as a medium solvent mainly composed of CaO.
CaOを主体とする媒溶剤の添加方法は、上置き装入しても、また溶銑中にインジェクションしても、或いはこれらを併用しても構わない。更に、溶銑浴面に向けて吹き付けて添加しても構わない。酸化チタンを含有する物質の添加方法も、どの方法であっても構わないが、前述した酸化チタンの効果を迅速に発揮させるためには、CaOを主体とする媒溶剤と同一箇所から混合して添加するのが好ましい。 As a method for adding a medium solvent mainly composed of CaO, it may be placed on top, injected into hot metal, or a combination thereof. Further, it may be added by spraying toward the hot metal bath surface. The addition method of the substance containing titanium oxide may be any method, but in order to quickly exhibit the above-described effect of titanium oxide, it is mixed from the same location as the medium solvent mainly composed of CaO. It is preferable to add.
脱燐処理に使用する反応容器は特別な制約はなく、溶銑鍋や装入鍋などの取鍋型容器、トーピードカー、転炉型容器などを用いることができる。脱燐処理では、脱燐処理を推進するために、溶銑に酸素源として気体酸素源及び/または固体酸素源を供給する。この気体酸素源としては、酸素ガスまたは酸素含有ガスを使用し、固体酸素源としては、鉄鉱石やミルスケールなどの酸化鉄を使用する。このうち気体酸素源については、ランスによる上吹きや溶銑中へのインジェクション或いは底吹きなどの任意の方法により、また、固体酸素源については、上置き装入やインジェクションなどの任意の方法により、それぞれ溶銑に供給する。気体酸素源を使用した場合には、酸化反応熱によって溶銑温度は上昇し、固体酸素源を使用した場合には、固体酸素源自体の顕熱及び潜熱が酸化反応熱よりも大きいために溶銑温度は降下する。従って、気体酸素源と固体酸素源との使用比率は、溶銑の処理前後の温度に応じて設定する。また、脱燐反応を効率的に行うためには溶銑を撹拌することが好ましく、この撹拌としては、一般に浸漬ランスや炉底に埋め込まれたノズルなどを利用したガス撹拌を行えばよい。 The reaction vessel used for the dephosphorization treatment is not particularly limited, and a ladle type vessel such as a hot metal ladle or a charging ladle, a torpedo car, a converter type vessel or the like can be used. In the dephosphorization process, in order to promote the dephosphorization process, a gaseous oxygen source and / or a solid oxygen source is supplied to the molten iron as an oxygen source. As this gaseous oxygen source, oxygen gas or oxygen-containing gas is used, and as the solid oxygen source, iron oxide such as iron ore or mill scale is used. Of these, for gaseous oxygen sources, by any method such as top blowing by lance, injection into hot metal or bottom blowing, and for solid oxygen sources by any method such as top loading or injection, respectively. Supply to hot metal. When a gaseous oxygen source is used, the hot metal temperature rises due to the oxidation reaction heat. When a solid oxygen source is used, the sensible heat and latent heat of the solid oxygen source itself are larger than the oxidation reaction heat, so the hot metal temperature. Descends. Therefore, the use ratio of the gaseous oxygen source and the solid oxygen source is set according to the temperature before and after the hot metal treatment. Further, in order to efficiently perform the dephosphorization reaction, it is preferable to stir the hot metal. As this stirring, generally, gas stirring using a dipping lance or a nozzle embedded in the furnace bottom may be performed.
このようにして溶銑の脱燐処理を行うことにより、CaOを主体とする媒溶剤の使用量を削減しても、従来と同様の脱燐速度を維持して脱燐処理することができる。その結果、発生する脱燐スラグを削減することが可能となり、省資源及び廃棄スラグの減少など、工業上有益な効果がもたらされる。また、酸化チタンは、生成される脱燐スラグの粘度を低下させる作用があり、これにより、反応容器からの脱燐スラグの排出が円滑に行われ、次チャージの脱燐処理においては、残留した脱燐スラグによる復燐などによって脱燐反応が阻害されることなく、効率よく脱燐処理することが可能となる。更に、フッ素含有物質を脱燐用精錬剤に配合しなくても、従来と同等の脱燐量を維持することが可能であり、この場合には、環境へのフッ素漏洩の対策を採らないままで脱燐スラグを再利用することが可能となる。 By performing the hot metal dephosphorization treatment in this manner, the dephosphorization treatment can be performed while maintaining the same dephosphorization rate as before even if the amount of the medium solvent mainly composed of CaO is reduced. As a result, it is possible to reduce the generated dephosphorization slag and bring about industrially beneficial effects such as resource saving and reduction of waste slag. In addition, titanium oxide has an action of lowering the viscosity of the dephosphorization slag to be generated, whereby the dephosphorization slag is smoothly discharged from the reaction vessel, and remains in the dephosphorization process of the next charge. The dephosphorization treatment can be efficiently performed without hindering the dephosphorization reaction by dephosphorization by dephosphorization slag or the like. Furthermore, it is possible to maintain the same amount of dephosphorization as before without adding a fluorine-containing substance to the dephosphorizing refining agent. In this case, it is not necessary to take measures for leakage of fluorine to the environment. This makes it possible to reuse the dephosphorized slag.
高炉から出銑した溶銑を高炉鋳床で脱珪処理した後、300トン容量の転炉に搬送し、この転炉で合計7回の脱燐処理を実施(本発明例1〜7)した。脱燐処理前の溶銑の燐濃度は0.12質量%に統一し、脱燐処理後の溶銑の目標燐濃度は0.020質量%以下とした。 The hot metal discharged from the blast furnace was desiliconized in the blast furnace cast floor, and then transferred to a 300-ton capacity converter, and a total of seven dephosphorization processes were performed in the converter (Invention Examples 1 to 7). The phosphorus concentration of the hot metal before the dephosphorization treatment was unified to 0.12% by mass, and the target phosphorus concentration of the hot metal after the dephosphorization treatment was set to 0.020% by mass or less.
脱燐処理条件としては、脱燐処理前後の溶銑温度が1270〜1350℃の範囲になるように、気体酸素源と固体酸素源との供給比を調整した。脱燐用精錬剤としては、ホタル石などのフッ素源を含まないCaO主体の生石灰を使用し、これに酸化チタン源として砂鉄(TiO2 含有量:7.5質量%)または高Ti鉱石(TiO2 含有量:20質量%)のどちらか1種を、脱燐用精錬剤として加えて上置き装入した。そして、酸素ガスを上吹きランスで供給するとともに、鉄鉱石を主体とした固体酸素源を上置き装入した。酸素ガスの送酸条件は15000〜25000Nm3/hrとした。酸素原単位は、脱珪に必要な酸素を除いて12Nm3 /tとした。 As the dephosphorization treatment conditions, the supply ratio of the gaseous oxygen source and the solid oxygen source was adjusted so that the hot metal temperature before and after the dephosphorization treatment was in the range of 1270 to 1350 ° C. As the dephosphorizing refining agent, CaO-based quick lime not containing a fluorine source such as fluorite is used, and iron oxide (TiO 2 content: 7.5 mass%) or high Ti ore (TiO 2 ) is used as a titanium oxide source. 2 content: 20% by mass) was added as a dephosphorizing refining agent, and the mixture was placed on top. Then, oxygen gas was supplied by an upper blowing lance and a solid oxygen source mainly composed of iron ore was placed on top. The oxygen gas sending conditions were 15000 to 25000 Nm 3 / hr. The oxygen basic unit was 12 Nm 3 / t excluding oxygen necessary for desiliconization.
また、比較例として、脱燐用精錬剤としてTiO2 源を使用せず、生石灰だけを使用した場合(比較例1〜3)、生石灰とホタル石とを併用した場合(比較例4)、及び生石灰と造塊滓とを併用した場合(比較例5)についても脱燐処理を行った。比較例1〜5のその他の脱燐処理条件は本発明例に準じて行った。尚、造塊滓とは、溶鋼を収容し搬送する取鍋から発生するスラグ及び連続鋳造設備のタンディッシュから発生するスラグの総称である。 Moreover, as a comparative example, when a TiO 2 source is not used as a dephosphorizing refining agent and only quick lime is used (Comparative Examples 1 to 3), when quick lime and fluorite are used in combination (Comparative Example 4), and The dephosphorization process was performed also about the case (comparative example 5) which used quick lime and the lump cake. Other dephosphorization treatment conditions in Comparative Examples 1 to 5 were performed in accordance with the examples of the present invention. Ingot casting is a general term for slag generated from a ladle that contains and conveys molten steel and slag generated from a tundish of a continuous casting facility.
脱燐処理後に脱燐スラグを採取して分析し、脱燐スラグの組成を調査した。その結果、脱燐スラグの代表的な構成成分であるMgO、MnOの濃度は、本発明例及び比較例ともに、それぞれ1〜5質量%、1〜10質量%の範囲であった。また、脱燐スラグ中の酸化鉄濃度は全て10質量%以上であった。表1に、本発明例及び比較例における脱燐処理前後の溶銑成分並びに操業条件を示す。 After dephosphorization treatment, dephosphorization slag was collected and analyzed, and the composition of dephosphorization slag was investigated. As a result, the concentrations of MgO and MnO, which are representative components of dephosphorization slag, were in the range of 1 to 5% by mass and 1 to 10% by mass, respectively, in both the inventive examples and the comparative examples. Further, the iron oxide concentration in the dephosphorized slag was 10% by mass or more. Table 1 shows the hot metal components and operating conditions before and after the dephosphorization treatment in the examples of the present invention and the comparative examples.
表1に示すように、脱燐用精錬剤としてTiO2 源を併用した全ての本発明例において、比較例4のホタル石を併用した場合と同様に、脱燐処理後の溶銑中燐濃度は、0.020質量%以下になった。これに対して、比較例1〜3及び比較例5では、脱燐処理後の溶銑中燐濃度が0.020質量%よりも高く、十分に脱燐されていないことが確認できた。 As shown in Table 1, in all examples of the present invention in which a TiO 2 source was used in combination as a dephosphorizing refining agent, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment was the same as in the case of using fluorite in Comparative Example 4 together. 0.020% by mass or less. In contrast, in Comparative Examples 1 to 3 and Comparative Example 5, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment was higher than 0.020% by mass, and it was confirmed that the phosphorus was not sufficiently dephosphorized.
尚、比較例1〜5でも脱燐スラグ中にTiO2 が存在するが、これは、脱燐用精錬剤から持ち来されたものではなく、溶銑搬送容器に付着していた高炉スラグからの持ち越し、並びに、高炉溶銑に含まれていたTiが脱燐処理によって酸化して生成したものである。 In Comparative Examples 1 to 5, TiO 2 is present in the dephosphorization slag, but this is not brought from the dephosphorization refining agent, but is carried over from the blast furnace slag adhering to the hot metal transfer container. In addition, Ti contained in the blast furnace hot metal is generated by oxidation by dephosphorization.
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