專利名稱：低磷鐵水的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用進行鐵水預(yù)處理的脫磷處理，有效地制造低磷鐵水的方法。
背景技術(shù)：
以往代替轉(zhuǎn)爐法廣泛使用在煉鐵階段進行脫磷處理的鐵水預(yù)處理法。這是因為脫磷反應(yīng)的精煉溫度越低，熱力學上越容易進行，可以用更少的精煉劑進行脫磷處理。
一般在鐵水預(yù)處理中，首先在鐵水中添加氧化鐵等固體氧源進行脫硅處理，在把此脫硅處理中產(chǎn)生的爐渣去除后，添加精煉劑進行脫磷處理。一般作為脫磷處理的精煉劑使用石灰等的CaO系精煉劑，作為氧源使用固體氧源(氧化鐵等)和氣體氧。此外作為處理容器，使用混鐵爐式鐵水罐車、鐵水包(裝料包)、轉(zhuǎn)爐型容器等。此外廣泛使用促進CaO系精煉劑渣化的CaF2(螢石)。
作為現(xiàn)有技術(shù)的脫磷處理條件，例如特開平7-70626號發(fā)表了爐渣的堿度在0.6以上2.5以下、處理結(jié)束溫度在1250℃以上1400℃以下、底吹攪拌動力1.0kg/噸鐵水以上、給氧速度2.5Nm3/噸鐵水以上的條件。在此技術(shù)中，關(guān)于爐渣堿度定在2.5以下的原因，是因為在此之上的堿度使爐渣的流動性惡化，所以必須在不利于脫磷的高溫下進行處理。此外在2.5以下的話，爐渣堿度越高越容易進行脫磷。
此外在特開平8-311523號中發(fā)表了通過頂吹槍對轉(zhuǎn)爐型容器內(nèi)的鐵水噴吹CaO粉和0.7～2.0Nm3/min/噸鐵水的氧，同時從轉(zhuǎn)爐型容器的爐底或側(cè)壁噴吹0.05～0.30Nm3/min/噸鐵水的攪拌用氣體的方法，采用此方法的話，利用控制適當?shù)捻敶档状档墓┭趿?，實現(xiàn)使爐渣迅速生成(CaO渣化)和控制爐渣中FeO的濃度適當，可以有效的進行脫磷處理。
以上述特開平7-70626號和特開平8-311523號為主的現(xiàn)有鐵水脫磷精煉技術(shù)是以按照用脫磷平衡方程式分析判斷，處理后的爐渣均勻熔融，爐渣—金屬接近平衡為前題。因此爐渣的脫磷能力(磷分配Lp＝質(zhì)量％(P)/質(zhì)量％[P]，質(zhì)量％(P)爐渣中的P濃度，質(zhì)量％[P]金屬中的P濃度)和爐渣量也由這樣的前題決定后進行操作。
爐渣的磷分配Lp與爐渣的堿度有關(guān)，爐渣堿度越高磷分配Lp越高。但是要考慮到以往爐渣堿度高的話，爐渣的流動性惡化，成為不利于脫磷的條件。另一方面由于爐渣堿度低的話磷分配Lp變低，必須多添加石灰(根據(jù)需要也添加SiO2源)，使爐渣量增加。
從上述可以看出，在現(xiàn)有技術(shù)中為了確保規(guī)定的磷分配Lp，要設(shè)定必要的堿度，在此爐渣堿度下確定要達到目標的P含量需要的堿度，并添加精煉劑，但是從與爐渣流動性的關(guān)系看不能使爐渣堿度提得那么高，所以對含Si量在0.2質(zhì)量％左右的鐵水在一般脫磷處理中按40～50kg/噸鐵水左右的爐渣量(處理后的爐渣量)進行操作。例如在上述特開平8-311523號中CaO(精煉劑)的裝入量根據(jù)進行脫磷處理的鐵水中的P含量確定，處理前P含量在一般水平的0.10質(zhì)量％左右的情況下，大體裝入20kg/噸鐵水的CaO，而脫磷精煉中在精煉容器中的爐渣是由上述裝入CaO生成的爐渣部分，再加上鐵水脫硅反應(yīng)生成的SiO2部分、脫磷反應(yīng)生成的P2O5部分、從其他的鐵水成分產(chǎn)生的爐渣部分(FeO、MnO等)、從上工序帶來的爐渣部分、爐體熔融損失產(chǎn)生的爐渣部分(Al2O3、MgO等)、原來附著在爐體上的爐渣部分、裝入廢料帶入的爐渣部分、從添加礦石等產(chǎn)生的爐渣部分等構(gòu)成，一般它的總量(處理后的爐渣量)是裝入CaO量的2～2.5倍左右，所以在上述裝入20kg/噸鐵水左右的CaO的情況下，處理后的爐渣量必然達到40～50kg/噸鐵水左右。
近年來從環(huán)境保護等觀點考慮，在以脫磷工序為主的精煉工序中，要求盡量減少生成的爐渣量，但是用上述現(xiàn)有技術(shù)減少爐渣量是有限度的，因此不能充分應(yīng)對減少爐渣生成量的要求。
此外對于為促進精煉劑渣化而添加的CaF2，近年來考慮到F對環(huán)境的影響，即使在鋼的精煉中也要求盡量減少CaF2的使用量，因此試圖用添加CaF2來提高脫磷效率也受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供不大量添加CaF2，而且用少量的精煉劑添加量就可以有效進行脫磷處理，由此可以盡量減少爐渣生成量的低磷鐵水的制造方法。
在鐵水脫磷精煉中，對鐵水添加氧源和作為CaO源的精煉劑，作為氧源的供給方法，從抑制溫度降低而且可以有效促進FeO生成方面看，適合使用從頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣的方法。采用這樣的供氧的方法，在精煉容器內(nèi)利用氧氣的能量擠壓爐渣，分成了露出液面(鐵水液面)部分和除此之外由爐渣覆蓋的液面部分，在精煉容器內(nèi)的爐渣存在狀態(tài)不是均勻的。因此本發(fā)明人不按照在精煉容器內(nèi)使爐渣保持均勻熔融狀態(tài)的現(xiàn)有的考慮問題的方法，對在少量精煉劑添加量的狀態(tài)下可以穩(wěn)定在高的脫磷效率的脫磷方法進行了研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)在使處理后的爐渣量比現(xiàn)有技術(shù)低得多的條件下，進而優(yōu)選使處理前的鐵水中Si含量在規(guī)定水平以下的條件下，通過使氧氣和精煉劑以特定的方式提供給鐵水液面，與現(xiàn)有使爐渣均勻熔融的考慮方法相反，利用爐渣不均勻的熔融的狀態(tài)，可以非常有效地進行脫磷精煉。
本發(fā)明的低磷鐵水的制造方法，就是以這樣的認識為基礎(chǔ)的，在裝有鐵水的容器內(nèi)添加氧源和作為CaO源的精煉劑，通過進行作為鐵水預(yù)處理的脫磷處理制造低磷鐵水的方法中，其特征是通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣和至少一部分精煉劑而進行脫磷處理，同時使處理后爐渣量在30kg/噸鐵水以下。此外更希望使處理后爐渣量在20kg/噸鐵水以下，最好在10kg/噸鐵水以下。采用此發(fā)明的方法，利用在噴吹氧氣的鐵水液面區(qū)域的直接脫磷反應(yīng)和在它的外側(cè)區(qū)域的固定以固相為主的爐渣的P固定的機理，不添加大量的CaF2而且添加少量的精煉劑，就可以有效地進行脫磷處理。
要使本發(fā)明的效果更有成效，希望對低Si鐵水進行脫磷處理。也就是希望對Si含量在0.15質(zhì)量％以下，希望在0.07質(zhì)量％以下、最好在0.03質(zhì)量％以下的鐵水進行脫磷處理，這樣給予使利用上述機理穩(wěn)定產(chǎn)生脫磷反應(yīng)的最合適的條件。
作為從頂吹槍向鐵水液面添加精煉劑的方式，希望是從頂吹槍提供的精煉劑中的至少一部分，噴吹到噴吹氧氣的鐵水液面，更希望從頂吹槍提供的精煉劑中的至少一部分，噴吹到噴吹氧氣而在鐵水液面生成的火點上。此外，最好使精煉劑中的至少一部分，把氧氣作為載體氣體噴吹到鐵水液面。這樣，由于提供氧氣在生成大量FeO的鐵水液面區(qū)域使精煉劑有效渣化，能有效促進脫磷反應(yīng)。
本發(fā)明中在使CaF2的添加量在2kg/噸鐵水以下或?qū)嵸|(zhì)上不添加CaF2的條件下，能有效地進行脫磷處理。
本發(fā)明中希望把P含量在0.10質(zhì)量％以上的鐵水脫磷精煉到粗鋼要求的P含量(鋼的成分標準值)以下，更希望脫磷處理后的鐵水中P含量在0.01質(zhì)量％以下。這樣，可以在繼續(xù)進行的轉(zhuǎn)爐吹煉中實質(zhì)上不用造渣材料，實質(zhì)上僅進行脫碳精煉。
在本發(fā)明中在以上基本條件下，可以采用下述各種理想的實施方式。
在第1實施方式中，進行脫磷處理，要使向鐵水液面噴吹的精煉劑的CaO換算的供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹的氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)滿足下述(1)式，希望是滿足下述(2)式。這樣，由于供給氧氣造成的FeO生成量和供給的CaO量得到適當?shù)钠胶?，可以得到更高的脫磷效率?br> 0.3≤A/B≤7……(1)1.2≤A/B≤2.5……(2)在第2實施方式中，作為裝入鐵水的容器使用鐵水包型或混鐵爐式鐵水罐車型的容器，通過頂吹槍把氧氣和至少一部分精煉劑噴吹到鐵水液面，同時通過浸入槍和/或噴吹噴嘴把含粉末的氣體噴吹到鐵水中進行脫磷處理。這樣，在使用鐵水包型或混鐵爐式鐵水罐車型的容器的脫磷處理中，鐵水可以得到適當?shù)臄嚢?，可以得到更高的脫磷效率?br> 在此第2實施方式中，通過浸入槍和/或噴吹噴嘴向鐵水中噴吹的粉末希望是精煉劑的一部分，此外，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹的氧氣量希望在0.7Nm3/min/噸鐵水以下。再有希望使在脫磷處理中添加的精煉劑量的80質(zhì)量％以上通過頂吹槍噴吹到鐵水液面進行有效的處理。此外，在把實質(zhì)上精煉劑總量通過頂吹槍噴吹到鐵水液面和通過浸入槍和/或噴吹噴嘴向鐵水中噴吹進行添加的情況下，希望通過頂吹槍的精煉劑添加量占精煉劑總添加量的20～80質(zhì)量％，這樣可以使向鐵水液面噴吹精煉劑的效果和通過向鐵水中噴吹造成鐵水攪拌的效果得到很好的平衡。
在第3實施方式中，向鐵水液面噴吹的精煉劑供給速度和供給氧氣的速度按滿足下述(3)式和(4)式的條件進行脫磷處理。這樣在脫磷處理后期不添加不必要量的精煉劑，可以進行添加最小需要量的精煉劑的處理，所以可以以少量的精煉劑添加量進行有效的脫磷處理。
(C1/D1)＞(C2/D2)……(3)C1＞C2……(4)其中C1脫磷處理前期的CaO換算的精煉劑供給速度的平均值(kg/min/噸鐵水)C2脫磷處理后期的CaO換算的精煉劑供給速度的平均值(kg/min/噸鐵水)D1脫磷處理前期的氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/噸鐵水)D2脫磷處理后期的氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/噸鐵水)在此第3實施方式中，在脫磷處理期間，可以使CaO換算的精煉劑供給速度和氧氣供給速度連續(xù)性和/或階段性改變。
在第4實施方式中，對Si含量在0.15質(zhì)量％以下的鐵水，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣和至少一部分精煉劑進行脫磷處理，同時在此脫磷處理中作為精煉劑添加用下述(5)式求出的石灰量Wcao-P(kg/噸鐵水)和用下述(6)式求出的石灰量Wcao-Si(kg/噸鐵水)的累加量的石灰。這樣可以以最低需要限度的精煉劑添加量進行有效的脫磷處理。
Wcao-P＝(鐵水[P]-目標[P])×(10/62)×56×3/ηcao…(5)其中，鐵水[P]脫磷處理前的鐵水中的P濃度(質(zhì)量％)目標[P]作為目標的脫磷處理后的鐵水中的P濃度(質(zhì)量％)ηcao(石灰效率)＝0.5～1Wcao-Si＝鐵水[Si]×(10/28)×56×2…(6)其中，鐵水[Si]脫磷處理前的鐵水中的Si濃度(質(zhì)量％)在第4實施方式中，希望石灰量Wcao-P(其中，用ηcao＝1求出的Wcao-P)的80質(zhì)量％以上的石灰通過頂吹槍噴吹到鐵水液面，進行有效的處理。此外，作為相當于石灰量Wcao-Si的精煉劑，可以從含有石灰粉、塊狀生石灰、塊狀石灰石、未反應(yīng)CaO的煉鐵爐渣中選擇1種以上使用。
在第5實施方式中，控制由下述(7)式定義的利用噴吹氧氣或噴吹以氧氣作為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生凹陷深度L為200～500mm。這樣使向反應(yīng)區(qū)的火點提供氧氣的形態(tài)適宜，可以添加少量精煉劑進行更有效的脫磷處理。
L＝L0×exp{(-0.78×LH)/L0}……(7)L0＝63×{(F02/n)/dt}2/3其中LH頂吹槍的槍的高度(mm)F02通過頂吹槍提供氧氣的速度(Nm3/hr)n頂吹槍的噴嘴孔數(shù)dt頂吹槍的噴嘴孔徑(mm)(其中多個噴嘴孔的噴嘴孔徑不同的情況下為全部噴嘴孔的平均孔徑)在第6實施方式中，對Si含量在0.15質(zhì)量％以下的鐵水，在使CaF2的添加量在1kg/噸鐵水以下或?qū)嵸|(zhì)上不添加CaF2的條件下，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣和至少一部分精煉劑進行脫磷處理，同時使脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度為1360℃～1450℃。這樣，即使在高溫處理中也能有效地進行脫磷處理，可以充分保證后工序的余熱。
在第7實施方式中，向提供氧氣的鐵水液面區(qū)域提供因化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)。這樣，可以不妨礙精煉劑的渣化，可以抑制提供氧氣的鐵水液面區(qū)域的溫度升高，因此可以得到更高的脫磷效率。
在此第7實施方式中，希望把至少有一部分因化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)，提供給因通過噴吹氧氣在鐵水液面上產(chǎn)生的火點。作為因化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)，希望從二氧化碳、水蒸氣、氮氧化物、金屬碳酸鹽、金屬氫氧化物中選擇1種以上，特別希望從因熱分解產(chǎn)生CO2或H2O的金屬碳酸鹽、因熱分解產(chǎn)生CO2或H2O的金屬氫氧化物中選擇1種以上。另外，其中特別優(yōu)選從CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2中選擇的1種以上。
此外，在此第7實施方式中，代替作為CaO源的精煉劑的一部分或全部，可以從作為精煉劑生成物而且因化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量物質(zhì)的CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2中選擇1種以上，提供給被提供氧氣的鐵水液面區(qū)域。在此實施方式中，希望從CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2中選擇的1種以上的物質(zhì)中至少有一部分通過噴吹氧氣提供給鐵水液面上產(chǎn)生的火點。
以上所述的本發(fā)明方法的第1～第7實施方式可以分別單獨實施，也可以把2個以上實施方式的條件任意組合進行實施，組合的條件越多，本發(fā)明方法的效果越好。


圖1為表示脫磷處理后的爐渣量和鐵水中P含量關(guān)系的圖。
圖2為表示脫磷處理前的鐵水中Si含量和脫磷處理后的爐渣量關(guān)系的圖。
圖3為表示使用轉(zhuǎn)爐型容器的本發(fā)明方法的一個實施情況的說明圖。
圖4為表示在本發(fā)明方法的第2實施方式中，通過頂吹槍的添加精煉劑量相對于添加精煉劑總量的比例和需要的石灰量關(guān)系的圖。
圖5為表示在本發(fā)明方法的第2實施方式中，在把全部精煉劑通過頂吹槍向鐵水液面噴吹和通過浸入槍和/或噴吹噴嘴向鐵水中噴吹添加的情況下，通過頂吹槍的精煉劑添加量相對于精煉劑總添加量的比例和脫磷率關(guān)系的圖。
圖6為表示本發(fā)明方法的第2實施方式的實施情況的一個示例的說明圖。
圖7為表示對于本發(fā)明方法的第3實施方式和現(xiàn)有方法，為了使脫磷處理后的鐵水中P含量為0.012質(zhì)量％，需要的CaO單耗和脫磷效率關(guān)系的圖。
圖8為表示對于本發(fā)明方法的第4實施方式和現(xiàn)有方法，鐵水中Si含量和需要石灰量關(guān)系的圖。
圖9為表示對于本發(fā)明方法的第4實施方式和現(xiàn)有方法，脫磷用需要的石灰量和石灰效率ηcao與脫磷處理后鐵水中P含量關(guān)系的圖。
圖10為表示在本發(fā)明方法的第4實施方式中，從頂吹槍向鐵水液面噴吹的石灰量X和脫磷用的石灰量Wcao-P之比X/Wcao-P與脫磷處理后鐵水中P含量關(guān)系的圖。
圖11為表示在本發(fā)明方法的第5實施方式中，利用噴吹氧氣或噴吹以氧氣作為載體氣體的精煉劑而在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L和脫磷效率以及脫磷處理后的鐵水中P含量關(guān)系的圖。
圖12為表示在本發(fā)明方法的第6實施方式中，不添加的CaF2的脫磷處理中的鐵水中Si含量以及脫磷處理后的鐵水溫度和脫磷石灰效率關(guān)系的圖。
圖13為表示在本發(fā)明方法的第6實施方式中，脫磷處理后的鐵水溫度為1360～1450℃的脫磷處理的CaF2添加量與脫磷石灰效率關(guān)系的圖。
圖14為表示在本發(fā)明方法的第7實施方式中，用頂吹槍把氧氣、精煉劑和吸熱物質(zhì)向鐵水液面的提供方式示例的說明圖。
圖15為示意表示在用轉(zhuǎn)爐型容器的現(xiàn)有方法和本發(fā)明方法中，出鐵開始時的爐渣/金屬狀態(tài)的說明圖。
圖16為示意表示在用轉(zhuǎn)爐型容器的現(xiàn)有方法和本發(fā)明方法中，出鐵末期的出鐵口附近的爐渣/金屬狀態(tài)的說明圖。
圖17為表示本發(fā)明方法的第1實施方式的實施例中的氧氣供給速度A和CaO系精煉劑的供給速度B之比A/B與脫磷處理后鐵水中P含量關(guān)系的圖。
具體實施例方式
以往認識的的鐵水脫磷機理是，添加在精煉容器內(nèi)的CaO與因提供氧而生成的SiO2、FeO反應(yīng)后成為熔融體，生成CaO-SiO2-FeO系均勻且具有高脫磷能力的爐渣，通過此爐渣與鐵水中P的反應(yīng)進行鐵水脫磷。以這樣的脫磷機理作為前題，考慮上述那樣的爐渣的流動性和脫磷能力來確定爐渣的堿度，同時確定在此爐渣堿度下要達到目標P所需要的爐渣量。與此相反，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在與現(xiàn)有技術(shù)相比，使處理后的爐渣量有相當程度降低的條件下，進而希望使處理前的鐵水中Si含量在規(guī)定水平以下的條件下，利用使氧氣和精煉劑通過頂吹槍噴吹到鐵水液面的處理方法，根據(jù)與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的機理，可以進行非常有效的脫磷精煉。
下面，對以這樣的認識為基礎(chǔ)的本發(fā)明的詳細內(nèi)容和優(yōu)選的實施方式進行說明。
在本發(fā)明方法中，利用向裝入鐵水的容器(精煉容器)內(nèi)添加氧源和作為CaO源的精煉劑，進行作為鐵水預(yù)處理的脫磷處理，來制造低磷鐵水時，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣和至少一部分精煉劑，進行脫磷處理。通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣后，由于與液面沖擊的氧氣生成大量FeO，成為非常有利于促進精煉劑渣化的條件，利用通過頂吹槍直接把精煉劑提供到大量生成FeO的區(qū)域，可以有效促進精煉劑(CaO)的渣化。
此外，用頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣和精煉劑，也可以使用氧氣以外的載體氣體(例如N2、Ar等惰性氣體)向鐵水液面噴吹精煉劑，即使在這種情況下也希望把精煉劑的一部分或全部噴吹到被提供(噴吹)氧氣的的鐵水液面區(qū)域。這是因為被提供氧氣的鐵水液面區(qū)域是由于供給的氧而生成FeO的部位，通過向這樣的液面區(qū)域直接添加CaO，可以有效促進CaO的渣化，同時CaO和FeO的接觸效率也變高。此外，在提供氧氣的鐵水液面區(qū)域中，最好使精煉劑提供到由于頂吹氧氣而產(chǎn)生的稱為“火點”的區(qū)域。此火點是氧氣的氣體噴流沖擊形成的最高溫度的鐵水液面區(qū)域，由于是氧氣造成的氧化反應(yīng)集中而且氧氣的氣體噴流造成攪拌的區(qū)域，所以可以說是能得到提供CaO的效果最顯著的區(qū)域。此外，在這個意義上說，用于把精煉劑噴吹到鐵水液面上的載體氣體希望使用氧氣，在這種情況下，通過把氧氣和精煉劑一起噴吹到鐵水液面，使精煉劑直接供給到火點，其結(jié)果，在鐵水液面的CaO和FeO接觸的效率大幅度提高。
在本發(fā)明方法中，這樣的添加氧氣和精煉劑的方式中，是利用以下的基本原理使脫磷反應(yīng)有效進行為目標。
即，對于以最佳狀態(tài)提供有氧氣的鐵水液面區(qū)域(希望是火點)，通過頂吹槍噴吹精煉劑(CaO)時，該CaO迅速與在火點生成的FeO反應(yīng)而熔融(渣化)，形成CaO-FeO系的熔融體。形成的CaO-FeO系的熔融體，由于氧氣的動能從以火點為中心的供給有氧氣的鐵水液面區(qū)域被擠向其四周氧勢能低的區(qū)域，首先與鐵水中的Si反應(yīng)，F(xiàn)eO被還原，對應(yīng)于處理前的鐵水中Si含量，形成2CaO·SiO2等穩(wěn)定的固相。此外由于上述的反應(yīng)使鐵水中的Si含量有一定程度的降低后，CaO-FeO系的熔融體開始與磷反應(yīng)，形成稱為3CaO·P2O5的同樣穩(wěn)定的固相。其結(jié)果隨脫磷處理的進行生成、從以火點為中心的被供給氧氣的鐵水液面區(qū)域被順序擠向其外側(cè)區(qū)域的爐渣的相當量(或是大部分)成為2CaO·SiO2、3CaO·P2O5的穩(wěn)定的固相存在。由于這樣生成的固相爐渣非常穩(wěn)定，即使爐渣堿度低也不會再熔融。利用這樣在以火點為中心的區(qū)域中直接進行脫磷反應(yīng)和被擠向其外側(cè)的爐渣以固相為主的狀態(tài)存在，添加少量的精煉劑就可以進行有效的脫磷。
這樣在本發(fā)明的方法中，著眼于利用在以火點為中心的鐵水液面區(qū)域中直接的脫磷反應(yīng)和在其外側(cè)區(qū)域用以固相為主的爐渣的P固定的機理，有效進行脫磷反應(yīng)，僅單獨用向鐵水液面噴吹氧氣和精煉劑，不能穩(wěn)定實現(xiàn)利用上述機理的脫磷反應(yīng)。也就是為了穩(wěn)定實現(xiàn)利用上述機理的脫磷反應(yīng)，要采用上述的氧氣和精煉劑特定的供給方式的基礎(chǔ)上，要在足夠少的爐渣量的情況下進行處理，具體說要使處理后的爐渣量在30kg/噸鐵水以下，希望在20kg/噸鐵水以下，最好在10kg/噸鐵水以下。此外從相同的觀點考慮，脫磷處理對象的鐵水希望是低Si鐵水，具體說希望是Si含量在0.15質(zhì)量％以下的鐵水，更希望在0.07質(zhì)量％以下的鐵水，最好是0.03質(zhì)量％以下的鐵水。
在本發(fā)明中在少量爐渣的情況下進行處理的原因如下。為了有效地使上述特定機理的脫磷反應(yīng)發(fā)生，通過頂吹槍的氧氣必須以所謂的軟吹煉(低動壓)向鐵水液面提供。也就是用上述機理的脫磷反應(yīng)中，以火點為中心的供給有氧氣的鐵水液面區(qū)域成為FeO的主要生成部位，向此區(qū)域提供并渣化的CaO與FeO反應(yīng)，生成CaO-FeO系熔融體，通過此CaO-FeO系熔融體直接與鐵水中的P反應(yīng)，形成了3CaO·P2O5的穩(wěn)定的固相。而像現(xiàn)有技術(shù)那樣生成爐渣量多、爐渣層厚的狀態(tài)下，假設(shè)以軟吹煉提供氧氣的情況下，由于氧氣噴流不能貫通爐渣層，不能把氧氣適當?shù)靥峁┙o鐵水液面，在鐵水液面上生成的FeO不夠，因此CaO-FeO系熔融體的生成量變少。另一方面以硬吹煉(高動壓)提供氧氣，使氧氣噴流可以貫通生成的厚的爐渣層的話，由于此提供區(qū)域變成強攪拌狀態(tài)，即使生成FeO也被鐵水中的C還原，這種情況下也不能確保需要的FeO量，因此CaO-FeO系熔融體的生成量也變少。這樣爐渣量多的話，無論用軟吹煉或硬吹煉都不能穩(wěn)定地確保FeO和CaO-FeO系熔融體的生成量，也難以使利用上述機理的脫磷反應(yīng)穩(wěn)定產(chǎn)生。因此為了以軟吹煉適當?shù)叵蜩F水液面提供氧氣，有效地進行上述機理的脫磷反應(yīng)，限制爐渣量，使爐渣層厚度足夠薄成為不可缺少的條件。所以在本發(fā)明中，以處理后爐渣量在30kg/噸鐵水以下為條件。此外由于上述原因，希望處理后爐渣量盡可能少，特別希望在20kg/噸鐵水以下，更希望在10kg/噸鐵水以下。
此外在本發(fā)明中希望對低Si鐵水進行脫磷處理的原因如下。如上所述，在上述特定的脫磷機理中，向以火點為中心的被提供氧氣的鐵水液面區(qū)域(＝FeO的主要生成區(qū)域)提供并渣化的CaO與FeO反應(yīng)，生成CaO-FeO系熔融體，通過此CaO-FeO系熔融體直接與鐵水中的P反應(yīng)而進行脫磷，但是鐵水中的Si含量高的話，生成的CaO-FeO系熔融體在與Si的反應(yīng)中被消耗，不能充分地有利于上述的直接脫磷反應(yīng)。因此要穩(wěn)定進行上述機理的脫磷反應(yīng)，最合適的條件是滿足上述處理后爐渣量的條件，而且被脫磷處理的鐵水中的Si含量要足夠低。此外鐵水中的Si含量少的話，由于SiO2的生成量也少，有利于減少處理后爐渣量。因此在本發(fā)明中希望對Si含量在0.15質(zhì)量％以下、更希望在0.07質(zhì)量％以下、最好在0.03質(zhì)量％以下的鐵水進行脫磷處理。
本發(fā)明中所謂的處理后爐渣量是指脫磷處理結(jié)束時在精煉容器(裝入鐵水的容器)內(nèi)的爐渣量。再有此處理后爐渣量可以用從添加石灰量和爐渣中的CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算的方法、向爐渣中添加氧化釔和氧化鍶等的同位素指示劑，分析處理后的爐渣中的同位素指示劑濃度的方法、直接測定爐渣厚度的方法等來求出。
圖1為根據(jù)本發(fā)明人進行的試驗結(jié)果，表示脫磷處理后的爐渣量和鐵水中的P含量關(guān)系的圖，表示了處理后鐵水中P含量的平均值和偏差的幅度。圖1是在5kg/噸鐵水～10kg/噸鐵水、超過10kg/噸鐵水～20kg/噸鐵水、超過20kg/噸鐵水～30kg/噸鐵水、超過30kg/噸鐵水～40kg/噸鐵水、超過40kg/噸鐵水～50kg/噸鐵水的各種處理后爐渣量范圍，累積6～72ch的脫磷處理后的鐵水中P含量的圖。
在此試驗中，把在高爐出鐵的鐵水在高爐的出鐵場或根據(jù)需要在鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，然后用機械攪拌在鐵水包內(nèi)進行脫硫處理，此后在轉(zhuǎn)爐型容器(300噸)內(nèi)進行脫磷處理。脫磷處理前的鐵水成分為C4.5～4.7質(zhì)量％、Si0.01～0.28質(zhì)量％、Mn0.15～0.25質(zhì)量％、P0.10～0.11質(zhì)量％、S0.001～0.003質(zhì)量％。脫磷用的精煉劑使用粒徑1mm以下的石灰粉，把它通過氧槍以氧氣為載體氣體噴吹到鐵水液面。在精煉劑中不添加CaF2。吹煉時間固定在10分鐘，為了攪拌鐵水，從爐底提供0.05～0.15Nm3/min/噸鐵水的氮氣。石灰和氧的單耗根據(jù)鐵水中Si含量而改變，除去石灰、氧一起的脫硅部分(2鈣硅酸鹽形成2CaO·SiO2的化學計算部分)的值分別定為固定的3.5kg/噸鐵水、9Nm3/噸鐵水。脫磷處理前后的鐵水溫度定為1250～1350℃。從添加的石灰量和爐渣中的CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算了處理后爐渣量。
根據(jù)圖1處理后爐渣量越多脫磷處理后的P含量也越高，上限一側(cè)的偏差也越大。與此相反，處理后爐渣量在30kg/噸鐵水以下的情況下，P含量的上限一側(cè)偏差大幅度減小，P含量最大為0.020質(zhì)量％。處理后爐渣量在20kg/噸鐵水以下的情況下，脫磷處理后鐵水中的P含量最大為0.015質(zhì)量％，處理后爐渣量在10kg/噸鐵水以下的情況下，脫磷處理后鐵水中的P含量最大為0.010質(zhì)量％。根據(jù)上述原因本發(fā)明希望處理后爐渣量在30kg/噸鐵水以下，更希望在20kg/噸鐵水以下，最好在10kg/噸鐵水以下。
圖2為表示進行圖1試驗時的脫磷處理前的鐵水中Si含量與處理后爐渣量關(guān)系的圖。根據(jù)此圖在處理前鐵水中Si含量高的情況下，添加的石灰量變多，爐渣量也增加，所以爐渣量和處理前的鐵水中Si含量密切相關(guān)。因此判定為了要使處理后爐渣量在30kg/噸鐵水以下，必須使脫磷處理前的鐵水中Si含量在0.15質(zhì)量％以下。同樣可以判定為了要使處理后爐渣量在20kg/噸鐵水以下，必須使脫磷處理前的鐵水中Si含量在0.07質(zhì)量％以下，進而為了要使處理后爐渣量在10kg/噸鐵水以下，必須使脫磷處理前的鐵水中Si含量在0.03質(zhì)量％以下。根據(jù)以上原因，在本發(fā)明中要對Si含量在0.15質(zhì)量％以下的鐵水進行脫磷處理，希望對Si含量在0.07質(zhì)量％以下的鐵水進行脫磷處理，最好對Si含量在0.03質(zhì)量％以下的鐵水進行脫磷處理。
再有如前所述，鐵水中Si含量低的話，生成的CaO-FeO系熔融體與Si反應(yīng)消耗的比例變少，可以得到促進直接用CaO-FeO系熔融體的脫磷反應(yīng)的效果，可以認為圖1的結(jié)果也是反映了這樣的效果。
脫磷處理前的鐵水中Si含量可以進行如下的調(diào)整。
鐵水由高爐等制造鐵水的設(shè)備提供，作為降低制造的鐵水Si含量的方法，對制造鐵水用的原料進行預(yù)處理等來減少硅酸部分的總裝入量，或為了抑制在高爐等爐內(nèi)的硅酸還原反應(yīng)而進行低溫操作和焦碳的偏置裝入等方法。因此用高爐等制造的鐵水Si含量在0.15質(zhì)量％以下的情況下，對這樣的鐵水可以不進行脫硅處理，而進行脫磷處理。
另一方面在用高爐等制造的鐵水的Si含量超過0.15質(zhì)量％的情況下，在脫磷處理前要先在高爐的出鐵場和鐵水包等中進行脫硅處理，在使脫磷處理前的鐵水中Si含量達到0.15質(zhì)量％以下的情況下進行脫磷處理。
一般鐵水的脫硅處理是通過把固體氧源和氧氣添加到鐵水中進行，例如采用通過把燒結(jié)粉和軋制氧化鐵皮等固體氧源從上面裝在鐵水液面和向噴吹到鐵水中而添加，或把氧氣向鐵水液面噴吹或向鐵水中噴吹進行添加的方法。
此外鐵水脫硅處理除了在高爐的出鐵場和鐵水包以外，例如也可以在從高爐的出鐵場向鐵水包等的輸送容器流動的鐵水流中添加氧源而進行。此外為了提高脫硅效率也可以向容器內(nèi)的鐵水中吹入攪拌氣體，或添加生石灰等的CaO源來調(diào)整爐渣的堿度，盡量減少脫硅爐渣中的氧化鐵，提高還原效率。
經(jīng)過鐵水脫硅處理后進行脫磷處理的情況下，事先對脫硅爐渣等的爐渣進行排渣，希望盡量抑制混入硅酸部分，有效地進行脫磷處理。因此脫磷處理前用機械排渣裝置或手工操作把爐渣從鐵水中分離，然后進行脫磷處理。
在本發(fā)明方法中，用頂吹槍把氧氣和精煉劑噴吹到鐵水液面的方法中沒有特別的限制，例如也可以分別在頂吹槍的多個槍孔中，從一部分槍孔只向鐵水液面提供氧氣，從其他槍孔以氧氣或氧氣以外的氣體(例如氮氣和Ar等的惰性氣體)為載體氣體向鐵水液面提供精煉劑。這樣可以向提供氧氣的鐵水液面添加精煉劑。此外在這種情況下使用槍中央有主槍孔，它的四周有多個副槍孔的頂吹槍，希望分別從副槍孔把氧氣提供給鐵水液面，從主槍孔以氧氣或氧氣以外的氣體為載體氣體向鐵水液面提供精煉劑。此外也可以對噴吹氧氣和以氧氣或氧氣以外的氣體為載體氣體噴吹精煉劑使用不同的頂吹槍。但是所有情況下要使上述那樣的精煉劑最有效地渣化，特別希望精煉劑的載體氣體是氧氣。
在本發(fā)明中使用的氧氣可以是純氧氣，也可以是含氧的氣體。作為向精煉容器內(nèi)添加的氧源，除了氧氣以外可以使用氧化鐵(例如燒結(jié)粉、軋制氧化鐵皮)等的固體氧源，可以采用從上面裝入和注入到鐵水中等任何方法。但是為了有效地進行利用向上述那樣向鐵水液面提供(噴吹)氧氣的鐵水脫磷，希望添加到精煉容器內(nèi)的50％以上的氧源是通過頂吹槍提供給鐵水液面的氧氣，更希望添加到精煉容器內(nèi)的70％以上的氧源是通過頂吹槍提供給鐵水液面的氧氣。
除了一部分氧氣噴吹到鐵水液面以外的方法，例如也可以是通過浸入槍、設(shè)置在裝鐵水容器側(cè)壁和底部的吹入噴嘴注入到鐵水中的方法等向鐵水中提供氧氣。
一般把石灰等的CaO系精煉劑(以CaO為主的精煉劑)作為精煉劑使用。此外通過頂吹槍向鐵水液面噴吹的精煉劑使用粉末。
除了利用頂吹槍向鐵水液面噴吹精煉劑以外，也可以利用把一部分精煉劑從上面裝入和注入到鐵水中來添加，在這種情況下希望用這些方法添加的精煉劑量在精煉劑總量的20質(zhì)量％以下。用除了利用頂吹槍向鐵水液面噴吹精煉劑以外的方法添加精煉劑的比例超過總量的20質(zhì)量％的話，利用把精煉劑和氧氣一起噴吹到鐵水液面來促進脫磷反應(yīng)的效果有降低的傾向。
要提高脫磷效率，希望對鐵水進行氣體攪拌。此氣體攪拌例如可以采用通過浸入槍、設(shè)置在裝鐵水容器側(cè)壁和底部的吹入噴嘴，把氮氣或Ar等的惰性氣體噴吹到鐵水中的方法來進行。為了得到充分的鐵水攪拌性能，希望這樣的攪拌氣體供給量在0.02Nm3/min/噸鐵水以上，此外鐵水攪拌過強的話，由于鐵水中的C使生成的FeO還原的速度變得過大，所以希望在0.3Nm3/min/噸鐵水以下。
用于脫磷處理的裝鐵水的容器(精煉容器)從可以充分確保自由空間的觀點看，轉(zhuǎn)爐型容器最好，例如可以使用鐵水包和混鐵爐式鐵水罐車等任何容器。
圖3表示用轉(zhuǎn)爐型容器的本發(fā)明方法的一個實施情況，1為轉(zhuǎn)爐型容器、2為頂吹槍、3為設(shè)置在爐底的底吹噴嘴，在此示例中，把氧氣作為載體氣體，從頂吹槍2把精煉劑噴吹到金屬液面，同時從底吹噴嘴3向鐵水內(nèi)噴吹攪拌氣體。
在現(xiàn)有脫磷處理中，為了促進CaO的渣化，事實上必須添加CaF2(螢石)，但是近年來考慮到F對環(huán)境的影響，即使在鋼的精煉中也要求控制CaF2的使用量。在這一點上，本發(fā)明方法實質(zhì)上不添加CaF2(也就是除了在精煉劑中含有作為不可避免的夾雜物以外，不添加CaF2)或只添加少量的CaF2的情況下，得到高的脫磷效率。因此為了促進CaO的渣化即使添加CaF2的情況下，此添加量也在2kg/噸鐵水以下，希望在1kg/噸鐵水以下。此外如后所述，在本發(fā)明中與現(xiàn)有方法相比，可以得到使處理后的爐渣流失量大幅度減少的效果，由于可以利用不添加CaF2或把它的添加量控制得非常少，可以使爐渣的流動性更低，可以進一步提高上述效果。
一般脫磷處理前鐵水的P含量在0.10質(zhì)量％以上，而在本發(fā)明中希望把它脫磷精煉到粗鋼要求的P含量，也就是脫磷精煉到鋼的成分標準值以下(一般在0.020質(zhì)量％以下)，更希望在0.010質(zhì)量％以下。這樣在繼續(xù)進行的轉(zhuǎn)爐吹煉中，實質(zhì)上不裝入造渣材料，實質(zhì)上只進行脫碳精煉，可以得到①可以使脫碳精煉極其簡化，縮短精煉時間；②可以有效地降低脫碳精煉的爐渣生成量；③在脫碳精煉中由于實質(zhì)上不使用造渣材料，所以作為錳源添加錳礦石的情況下，可以得到非常高的Mn回收率。
下面對本發(fā)明方法的幾個理想的實施方式進行說明。在下面所述的實施方式中通過實施本發(fā)明方法，可以使脫磷反應(yīng)效率進一步提高。
在本發(fā)明的第1實施方式中，是進行向鐵水液面噴吹的精煉劑換算成CaO的供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹的氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)要滿足下述(1)式的脫磷處理。
0.3≤A/B≤7……(1)此外為了得到更高的脫磷反應(yīng)效率，希望進行向鐵水液面噴吹的精煉劑換算成CaO的供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)要滿足下述(2)式的脫磷處理。
1.2≤A/B≤2.5……(2)根據(jù)本發(fā)明人研究的結(jié)果認識到用把氧氣和精煉劑噴吹到鐵水液面的方法中，脫磷反應(yīng)要根據(jù)氧氣的供給速度和CaO(精煉劑)的供給速度而改變，具體說在被供給氧氣的鐵水液面區(qū)域生成FeO，而存在與此生成量相應(yīng)的CaO的理想供給速度。其中在氧氣和CaO的供給速度之比中氧氣供給速度過小的話，由于在供給氧氣的鐵水液面區(qū)域不能生成與CaO供給量相應(yīng)的FeO，不能進行CaO的渣化(生成CaO-FeO系熔融體)，以CaO沒有渣化的狀態(tài)存在，不能起到有效脫磷的作用。另一方面氧氣供給速度過大的話，相對于氧供給量的脫磷需要的CaO不足，在這種情況下也不能生成足夠的CaO-FeO系熔融體。因此在各種情況下都成為利用上述脫磷反應(yīng)機理的脫磷中的不利條件，具有不能得到高的脫磷速度的傾向。此外氧氣供給速度過大的話，除了脫磷需要的氧以外的無效氧量變多，由于它被脫碳等消耗，所以后面工序中熱源不足，會導致在脫碳處理中的操作成本顯著增加。
在上述A/B小于0.3的情況下，由于CaO的供給量相對于氧氣供給量是過剩的，在供給氧氣的鐵水液面區(qū)域不能生成與CaO供給量相應(yīng)的FeO。因此供給的CaO的渣化(生成CaO-FeO系熔融體)不能充分進行，以CaO沒有渣化的狀態(tài)存在，不能起到有效脫磷的作用，所以脫磷速度有降低的傾向。另一方面A/B超過7的話，相對于氧氣供給量的脫磷所需要的CaO不足，由于在這種情況下也不能生成足夠的CaO-FeO系熔融體，所以脫磷速度有降低的傾向。此外通過使上述A/B在1.2～2.5范圍，供給氧氣造成的FeO生成量和CaO的供給量的平衡更適宜，可以得到特別高的脫磷反應(yīng)效率。
本發(fā)明的第2實施方式是用鐵水包型或混鐵爐式鐵水罐車型容器進行的脫磷處理方法，在使用鐵水包或混鐵爐式鐵水罐車型精煉容器進行的脫磷處理中，通過頂吹槍把氧氣和至少一部分精煉劑噴吹到鐵水液面，同時通過浸入槍和/或噴嘴把含粉末的氣體噴吹到鐵水中。
本發(fā)明人對更有效地進行用鐵水包型或混鐵爐式鐵水罐車型精煉容器的鐵水脫磷方法研究的結(jié)果表明，通過頂吹槍把氧氣和精煉劑噴吹到鐵水液面，同時通過浸入槍等把含粉末的氣體噴吹到鐵水中的方法是非常有效的。
在此第2實施方式中，希望從頂吹槍向鐵水液面噴吹的氧氣量(送氧量)在0.7Nm3/min/噸鐵水以下。從頂吹槍提供的氧量過剩的話，有時可能產(chǎn)生由于熔渣起泡使爐渣從精煉容器吹出。通過使從頂吹槍提供的氧量在0.7Nm3/min/噸鐵水以下，能抑制熔渣起泡，可以穩(wěn)定地操作。
在此第2實施方式中，也是除了把精煉劑用頂吹槍噴吹到鐵水液面以外，也可以把一部分精煉劑從上面裝入或向鐵水中注入而進行添加，在這種情況下也希望用頂吹槍向鐵水液面噴吹的精煉劑量占精煉劑總量的80質(zhì)量％以上。利用頂吹槍向鐵水液面添加的精煉劑比例低于總量的80質(zhì)量％的話，利用把精煉劑和氧氣一起噴吹到鐵水液面來促進脫磷反應(yīng)的效果有降低的傾向。
圖4是以本發(fā)明人進行的試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，表示通過頂吹槍添加的精煉劑量相對于精煉劑總添加量的比例與需要的石灰量關(guān)系的圖，在此試驗中，對裝入鐵水包型容器(150噸)中的P含量0.10～0.11質(zhì)量％、Si含量0.07質(zhì)量％以下的鐵水，把作為以氧氣(4.5～5.0Nm3/噸鐵水)為載體氣體的精煉劑的、粒徑1mm的石灰粉(0～6kg/噸鐵水)，從頂吹槍噴吹到鐵水液面，同時通過浸入槍吹入粉末而進行脫磷處理(處理時間15分鐘)。通過浸入槍噴吹粉末的量固定在90kg/min。此粉末的一部分或全部使用需要的殘余的石灰部分，不夠的部分使用粉塵(Fe含量為40質(zhì)量％)或焦碳粉。在此脫磷處理中精煉劑中不添加CaF2，處理后爐渣量為20kg/噸鐵水以下。噴吹到鐵水液面的石灰供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)之A/B比為2.0。石灰添加量在后述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用后述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。使脫磷處理前后的鐵水溫度為1300～1320℃。處理后爐渣量由添加石灰量和爐渣中CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算。圖4表示了使處理后鐵水中P含量在0.02質(zhì)量％以下時需要的石灰量。
根據(jù)圖4，隨通過頂吹槍供給的精煉劑相對于精煉劑總量的比例增加，需要的石灰量減少，特別是此比例在80質(zhì)量％以上時需要的石灰量減少到最少。
對和氣體一起噴吹到鐵水中的粉末種類沒有特別的限制，例如可以使用1種或2種以上的一部分石灰粉等的精煉劑的一部分、轉(zhuǎn)爐粉塵等這樣的煉鐵廠產(chǎn)生的粉塵類、焦碳粉等以碳源為主的粉末、燒結(jié)礦粉和軋制氧化鐵皮等的氧化鐵、CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2等的粉末。
其中作為粉末使用石灰粉等的精煉劑的情況下，噴吹的精煉劑在鐵水中上浮期間被加熱，促進向浮到鐵水液面上時的爐渣的熔融。
此外使用煉鐵廠產(chǎn)生的粉塵類可以有效利用廢物。也就是由于粉塵類是粉狀，為了再重新利用它，以往從容易使用的觀點需要要進行球團化等處理，在本實施方式中不需要球團化這樣的精力和成本，可以直接對粉末進行再利用。此外以碳源為主的粉末向鐵水中增碳，成為下工序中有效的熱源。另外，CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2等的粉末在鐵水中進行熱分解，產(chǎn)生氣體(CO2、H2O)，此氣體有助于強化鐵水攪拌，同時熱分解生成的CaO具有精煉劑的功能。此外氧化鐵粉末在鐵水中成為氧源的一部分。
與粉末一起向鐵水中噴吹的氣體(載體氣體)種類也沒有特別的限制，可以使用氧氣(純氧氣或含氧的氣體)、N2或Ar等惰性氣體等。其中用氧氣噴吹精煉劑的情況下，可以期待利用在鐵水中上浮時所謂的過渡反應(yīng)來促進反應(yīng)?？墒怯捎趶慕霕尰驀娮旃┙o氧氣，在槍和噴嘴的前端會生成FeO，槍或噴嘴的壽命成為問題。與此相反，在使用N2或Ar等惰性氣體的情況下，不能期望在反應(yīng)方面的效果，但槍和噴嘴的壽命比使用氧氣的情況要長。因此可以考慮包括槍和噴嘴壽命等的總成本選擇使用氣體的種類。
作為向鐵水中噴吹精煉劑的裝置，可以使用浸入槍或設(shè)置在精煉容器上的吹入噴嘴，或使用其兩種。吹入噴嘴可以使用底吹噴嘴或橫吹噴嘴等任何方式的噴嘴。
此外在此第2實施方式中，利用通過頂吹槍向鐵水液面噴吹和通過浸入槍和/或噴嘴向鐵水中噴吹而添加實質(zhì)上全部精煉劑的情況下，通過頂吹槍添加的精煉劑量希望為精煉劑總量的20～80質(zhì)量％。通過頂吹槍向鐵水液面噴吹的精煉劑比例超過精煉劑總量的80質(zhì)量％的話，由于向鐵水中噴吹精煉劑造成的鐵水攪拌效果小，所以難以得到脫磷反應(yīng)需要的攪拌動力，另一方面少于20質(zhì)量％的情況下，不能充分得到上述因向鐵水液面噴吹精煉劑造成的促進渣化的效果。
圖5是以本發(fā)明人進行的試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，在通過頂吹槍向鐵水液面噴吹和通過浸入槍和/或吹入噴嘴向鐵水中噴吹而添加全部精煉劑的情況下，表示通過頂吹槍添加精煉劑量占精煉劑總量的比例與脫磷效率關(guān)系的圖，在此試驗中，對裝入鐵水包型容器(150噸)中的P含量0.10～0.11質(zhì)量％、Si含量0.07質(zhì)量％以下的鐵水，把作為以氧氣(4.5～5.0Nm3/噸鐵水)為載體氣體的精煉劑的、粒徑1mm的石灰粉(0～6kg/噸鐵水)，從頂吹槍噴吹到鐵水液面，同時通過浸入槍吹入需要的剩余石灰部分(0～6kg/噸鐵水)而進行脫磷處理(處理時間15分鐘)。在此脫磷處理中，精煉劑中不添加CaF2，處理后爐渣量為20kg/噸鐵水以下。噴吹到鐵水液面的石灰供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)之比A/B為2.0。石灰添加量在后述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用后述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。使脫磷處理前后的鐵水溫度為1300～1320℃。處理后爐渣量由添加石灰量和爐渣中CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算。
根據(jù)圖5通過頂吹槍向鐵水液面噴吹的精煉劑比例在低于20質(zhì)量％、超過80質(zhì)量％的區(qū)域中脫磷效率大幅度降低。
圖6為在高爐鐵水包型脫磷設(shè)備中進行鐵水脫磷處理時，適用于本實施方式的示例。根據(jù)從高爐出鐵的鐵水中Si含量，有必要的話在脫磷處理前進行在高爐的出鐵場脫硅等的脫硅處理。脫磷處理是把鐵水裝入高爐鐵水包4中，從浸入槍5注入石灰粉(精煉劑)，同時從頂吹槍2和氧氣一起把石灰粉(精煉劑)噴吹到鐵水液面。此時注入的石灰粉的供給速度可以充分對鐵水進行攪拌。
在本發(fā)明的第3實施方式中，在向鐵水液面噴吹的精煉劑供給速度和氧氣的供給速度要滿足下述(3)式和(4)式條件下進行脫磷處理。
(C1/D1)＞(C2/D2)……(3)C1＞C2……(4)其中，C1在脫磷處理前期的換算成CaO的精煉劑供給速度的平均值(kg/min/噸鐵水)C2在脫磷處理前期的換算成CaO的精煉劑供給速度的平均值(kg/min/噸鐵水)D1在脫磷處理前期的氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/噸鐵水)D2在脫磷處理后期的氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/噸鐵水)由于在脫磷處理前期鐵水中的P含量高，精煉劑供給速度大的成為脫磷速度變大的爐渣中(P)的移動支配全反應(yīng)速度的區(qū)域，與此相反在脫磷處理后期鐵水中的P含量變低，金屬中的[P]向反應(yīng)區(qū)域的移動支配全反應(yīng)速度，所以與脫磷處理前期相比，對脫磷作用有效的精煉劑的比例減小。因此在上述特定的方式下，在脫磷處理后期相對于脫磷處理前期通過減小向鐵水液面供給的精煉劑和氧氣的供給速度比(精煉劑供給速度/氧氣供給速度)和精煉劑的供給速度，可以在添加更少量的精煉劑情況下有效地進行脫磷處理。
在本發(fā)明方法中，由于上述的原因，為了有效地提高精煉劑的反應(yīng)性能，可以在脫磷處理后期添加必要的最小限度的精煉劑，有效地進行脫磷處理。
圖7為在轉(zhuǎn)爐型脫磷精煉爐(300噸)中，在下述①、②的條件下不添加CaF2進行脫磷處理，研究要使脫磷處理后鐵水中的P含量為0.012質(zhì)量％時需要的CaO單耗和脫磷效率關(guān)系的圖。
①使向鐵水液面噴吹的精煉劑換算成CaO的供給速度C(kg/min/噸鐵水)在整個處理期間固定，而且使精煉劑的上述供給速度C和氧氣供給速度D(Nm3/min/噸鐵水)之比C/D在整個處理期間固定，來進行脫磷處理。
②在C1脫磷處理前期的換算成CaO的精煉劑供給速度的平均值(kg/min/噸鐵水)、C2脫磷處理后期的換算成CaO的精煉劑供給速度的平均值(kg/min/噸鐵水)、D1脫磷處理前期的氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/噸鐵水)、D2脫磷處理后期的氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/噸鐵水)的情況下，在(C1/D1)＞(C2/D2)的條件下進行脫磷處理。
再有認為脫硅成分為2CaO·SiO2，除去脫硅成分，脫磷效率ηCaO用下式定義。
ηCaO＝[{([％P]i-[％P]f)/(31×2)}×56×3×10]/[WCao-{([％Si]i-[％Si]f)/28}×56×2×10]其中，WCaoCaO的單耗(kg/噸鐵水) i脫磷處理前鐵水中的P含量(質(zhì)量％)[％P]f脫磷處理后鐵水中的P含量(質(zhì)量％)[％Si]i脫磷處理前鐵水中的Si含量(質(zhì)量％)[％Si]f脫磷處理后鐵水中的Si含量(質(zhì)量％)在此試驗中，根據(jù)需要在高爐出鐵場和鐵水包內(nèi)使高爐鐵水脫硅后，在鐵水包中脫硫，把此鐵水轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)爐型容器內(nèi)進行脫磷處理。脫磷處理前的鐵水中P含量為0.10～0.11質(zhì)量％、Si含量為0.07質(zhì)量％以下。作為精煉劑只用不含CaF2的以CaO為主的生石灰。此外作為氧源主要使用氧氣，利用把它從頂吹槍向鐵水液面噴吹進行添加，對于一部分并用固體氧源(鐵礦石)的添加。精煉機供給量為4.6～9.0kg/噸鐵水，氧氣供給量為8.6～13.6Nm3/噸鐵水。此外，關(guān)于①的脫磷處理，使C/D為0.50～0.69kg/Nm3。關(guān)于②的脫磷處理，使C1為0.88～1.00kg/min/噸鐵水、使C2為0.30～0.39kg/min/噸鐵水、使C1/D1為0.60～0.83kg/Nm3、使C2/D2為0.38～0.48kg/Nm3、使(C1/D1)×56～72％＝(C2/D2)。使處理后的爐渣量在20kg/噸鐵水以下。使石灰的添加量在用下述(5)式和(6)式規(guī)定的石灰量Wcao-P(kg/噸鐵水)和石灰量Wcao-Si(kg/噸鐵水)的累加的范圍內(nèi)。此外，利用以氧氣作為載體氣體噴吹精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用后述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。使脫磷處理前后的鐵水溫度為1300～1320℃。處理后爐渣量，由添加石灰量和爐渣中CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算。
根據(jù)圖7，判斷出在②的脫磷處理中，與①的情況相比CaO單耗少，脫磷效率高。這是由于在②的情況下，可以在精煉后期不添加多余的精煉劑進行充分的脫磷，所以得到高的脫磷效率。
在此第3實施方式中，利用使精煉劑供給速度和氧氣供給速度為(C1/D1)＞(C2/D2)、C1＞C2，可以得到所希望的效果，特別希望使它在(C1/D1)×30～80％＝(C2/D2)、C1×30～80％＝C2的范圍。在(C1/D1)×30％＞(C2/D2)、C1×30％＞C2的情況下，由于精煉劑供給量不夠，脫磷效率有降低的傾向，另一方面在(C1/D1)×80％＜(C2/D2)、C1×80％＜C2的情況下，由于脫磷處理后期多余的精煉劑供給量增加，所以脫磷效率有降低的傾向。
在此第3實施方式中，在脫磷處理期間(脫磷處理的前期和后期)，只要按照上述條件供給精煉劑和氧氣就可以，因此使精煉劑供給速度和氧氣供給速度變化的方式是任意的，可以連續(xù)變化或分階段變化，或用這兩種方式變化。
在本發(fā)明的第4實施方式中，對Si含量為0.15質(zhì)量％以下的鐵水，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣和至少一部分精煉劑，進行脫磷處理，同時在此脫磷處理中作為精煉劑要添加用下述(5)式求出的石灰量Wcao-P(kg/噸鐵水)和用下述(6)式求出的石灰量Wcao-Si(kg/噸鐵水)的累加量的石灰。
Wcao-P＝(鐵水[P]-目標[P])×(10/62)×56×3/ηcao…(5)其中，鐵水[P]脫磷處理前的鐵水中P含量(質(zhì)量％)目標[P]作為目標的脫磷處理后的鐵水中P濃度(質(zhì)量％)ηcao(石灰效率)＝0.5～1Wcao-Si＝鐵水[Si]×(10/28)×56×2…(6)其中，鐵水[Si]脫磷處理前的鐵水中Si含量(質(zhì)量％)如上所述，在現(xiàn)有的脫磷處理技術(shù)中，是以保持爐渣為均勻液相為前題，根據(jù)磷分配Lp預(yù)先確定爐渣量，因此實質(zhì)上要固定P、Si需要必須的精煉量以上的量的精煉劑。與此相反，在本發(fā)明中是利用了在以火點為中心的鐵水液面區(qū)域中直接的脫磷反應(yīng)和在其外側(cè)區(qū)域用以固相為主的爐渣進行P固定的機理，因此用上述需要的最低限度的精煉劑量，可以使脫磷反應(yīng)有效進行。
實際上為了固定P和Si消耗的石灰量，可以用下式進行計算。在下式中，Wcao-Po為固定P消耗的石灰量(kg/噸鐵水)，Wcao-Sio為固定Si消耗的石灰量(kg/噸鐵水)。
Wcao-Po＝(鐵水[P]-目標[P])×(10/62)×56×3其中，鐵水[P]脫磷處理前的鐵水中P含量(質(zhì)量％)目標[P]作為目標的脫磷處理后的鐵水中P含量(質(zhì)量％)Wcao-Sio＝鐵水[Si]×(10/28)×56×2其中，鐵水[Si]脫磷處理前的鐵水中Si含量(質(zhì)量％)設(shè)添加石灰總量為Total CaO(kg/噸鐵水)，有助于脫磷的石灰效率ηcao可以用下式計算。
ηcao＝Wcao-P/(總CaO-Wcao-Sio)在本實施方式中，首先規(guī)定此石灰效率ηcao為0.5～1。此ηcao的下限是從不添加無用的石灰，而且適宜地發(fā)生本發(fā)明著眼目標的脫磷反應(yīng)的觀點而規(guī)定的。也就是ηcao小于0.5的話，實質(zhì)上添加了無用的石灰，不僅失去了用少量添加的精煉劑進行有效的脫磷處理的本發(fā)明的效果，而且相對于在規(guī)定氧氣單耗下生成的FeO，石灰量添加過剩，大量存在不能渣化的CaO，這樣的不能渣化的CaO會阻礙上述脫磷反應(yīng)的進行。
因此在本實施方式下要添加用下述(5)式求出的石灰量Wcao-P(kg/噸鐵水)和用下述(6)式求出的石灰量Wcao-Si(kg/噸鐵水)的累加量的石灰。
Wcao-P＝(鐵水[P]-目標[P])×(10/62)×56×3/ηcao…(5)其中，鐵水[P]脫磷處理前的鐵水中P含量(質(zhì)量％)目標[P]作為目標的脫磷處理后的鐵水中P含量(質(zhì)量％)ηcao(石灰效率)＝0.5～1
Wcao-Si＝鐵水[Si]×(10/28)×56×2…(6)其中，鐵水[Si]脫磷處理前的鐵水中Si含量(質(zhì)量％)上述Wcao-P是在使ηcao為0.5～1的情況下使鐵水中的P作為3CaO·P2O5固定所需要的石灰量，此外，上述Wcao-Si是使鐵水中的Si作為2CaO·SiO2固定所需要的石灰量。
圖8為表示作為一個示例，對于P含量為0.11質(zhì)量％的鐵水進行脫磷處理，使P含量達到0.015質(zhì)量％的情況下，在本實施方式中添加的與鐵水中Si含量相應(yīng)的石灰量，與現(xiàn)有方法的脫磷處理中添加的石灰量對比的圖，Wcao-Si為固定Si需要的石灰量，Wcao-P1為ηcao＝1情況下固定P(脫磷)需要的石灰量，Wcao-P0.5為ηcao＝0.5情況下固定P需要的石灰量，W為在現(xiàn)有方法中添加的石灰量。如此圖所示，在現(xiàn)有方法中需要的石灰量，由磷分配Lp和與此相應(yīng)的需要的爐渣量決定，所以與鐵水中Si濃度無關(guān)，W的石灰量是必須的，與此相反，在本實施方式中添加的石灰量用[Wcao-Si+Wcao-P1]～[Wcao-Si+Wcao-P0.5]就足夠，與現(xiàn)有的方法相比可以大幅度削減石灰的添加量。
圖9為表示在本實施方式和現(xiàn)有方法中的脫磷需要的石灰量和石灰效率ηcao與脫磷處理后鐵水中P含量之間關(guān)系的圖，所謂現(xiàn)有方法中的脫磷用需要的石灰量是指圖8的[W-Wcao-Si]。根據(jù)圖9可以判定，本實施方式與現(xiàn)有方法比較，使用非常少的脫P用石灰可以以高的石灰效率進行脫磷處理。
在此第4的本實施方式中，希望石灰量Wcao-P(用ηcao＝1求得的Wcao-P，以下相同)的80質(zhì)量％以上的石灰，通過頂吹槍噴吹到鐵水液面。圖10是以本發(fā)明人進行的試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，表示從頂吹槍向鐵水液面噴吹的石灰量X和石灰量Wcao-P之比X/Wcao-P與脫磷處理后的鐵水中P含量之間關(guān)系的圖，在此試驗中，對裝入轉(zhuǎn)爐型容器(340噸)的P含量0.095～0.135質(zhì)量％、Si含量0.02～0.10質(zhì)量％的鐵水，以氧氣(10～15Nm3/噸鐵水)為載體氣體把粒徑為1mm以下的石灰粉(4～10kg/噸鐵水)通過頂吹槍噴吹到鐵水液面，進行脫磷處理(處理時間10～14分鐘)，然后把鐵水裝入脫碳用轉(zhuǎn)爐后進行脫碳吹煉。在脫磷處理中，CaF2添加量在1kg/噸鐵水以下，處理后爐渣量在30 kg/噸鐵水以下。噴吹到鐵水液面的石灰供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)之比A/B為1.7。利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用后述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。使脫磷處理前后的鐵水溫度為1300～1320℃。處理后爐渣量，由添加石灰量和爐渣中CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算。
根據(jù)圖10，上述石灰量X占石灰量Wcao-P中的比例少于80質(zhì)量％的話，脫磷效率有若干降低的傾向。這是因為相對較難得到利用在反應(yīng)區(qū)的火點或其附近的氧氣供給區(qū)域中直接投入精煉劑的上述那樣的高反應(yīng)效率。
由于Si與C和Fe相比容易燃燒，吹煉中在鐵水中成為SiO2可以穩(wěn)定存在，因此未必要使它在火點與石灰反應(yīng)。因此，相當于固定生成SiO2的石灰量Wcao-Si的石灰源，并不限定是生石灰，是含有未反應(yīng)的石灰(Free Lime)的物質(zhì)就可以。因此相當于石灰量Wcao-Si的精煉劑，可以從石灰粉、塊狀生石灰、塊狀石灰石、含未反應(yīng)CaO的煉鐵爐渣中選擇1種以上使用。作為煉鐵爐渣也可以使用例如在脫碳工序生成的轉(zhuǎn)爐爐渣(堿度3～4左右)和鋼包爐渣等。
在此第4實施方式中，根據(jù)上述的原因，為了在添加少量精煉劑的情況下可以得到高的脫磷效率，進行脫磷處理的鐵水的Si含量要在0.15質(zhì)量％以下，希望是在0.07質(zhì)量％以下，最好在0.03質(zhì)量％以下。鐵水Si含量超過0.15質(zhì)量％的話，利用本實施方式的減少精煉劑添加量的效果降低。
在本發(fā)明的第5實施方式中，控制由下述(7)式定義的利用噴吹氧氣或噴吹以氧氣作為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L為200～500mm。
L＝L0×exp{(-0.78×LH)/L0}……(7)L0＝63×{(F02/n)dt}2/3其中，LH頂吹槍的槍高度(mm)F02通過頂吹槍提供氧氣的速度(Nm3/hr)n頂吹槍的噴嘴孔數(shù)dt頂吹槍的噴嘴孔徑(mm)(其中，多個噴嘴孔的噴嘴孔徑不同的情況下為全部噴嘴孔的平均孔徑)利用本發(fā)明著眼目標的脫磷反應(yīng)機理，要在少量精煉劑添加量的情況下得到高的脫磷效率，特別優(yōu)選向作為反應(yīng)區(qū)的火點提供氧氣的方法適宜，具體說是通過噴吹氧氣或噴吹氧氣和精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度(從氧氣供給速度和頂吹槍結(jié)構(gòu)及使用條件計算的理論上的凹陷深度)控制在最佳范圍。
此時，利用噴吹氧氣或噴吹氧氣和精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度過小的話，也就是氧氣或氧氣和精煉劑噴吹過弱的話，在火點外出現(xiàn)爐渣起泡，由于此起泡的爐渣妨礙氧氣噴流的流動，氧氣向火點的供給下降，成為不利于提高脫磷效率的條件。此外，由于向火點提供的氧氣變得不穩(wěn)定，不能穩(wěn)定地提供脫磷需要的氧，脫磷效率的偏差變大，同時3CaO·P2O5分解出現(xiàn)返磷。
另一方面，利用噴吹氧氣或噴吹氧氣和精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度過大的話，也就是氧氣或氧氣和精煉劑噴吹過強的話，在火點內(nèi)的氧密度過高，變得不能從金屬充分提供與生成的FeO對應(yīng)的P。其結(jié)果，由于多余的FeO進行脫碳，這種情況下也會成為對提高脫磷效率不利的條件。
利用噴吹氧氣或噴吹以氧氣作為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L，可以用下述(7)式定義。
L＝L0×exp{(-0.78×LH)/L0}……(7)L0＝63×{(F02/n)/dt}2/3其中，LH頂吹槍的槍高度(mm)F02通過頂吹槍提供氧氣的速度(Nm3/hr)n頂吹槍的噴嘴孔數(shù)dt為頂吹槍的噴嘴孔徑(mm)(其中，多個噴嘴孔的噴嘴孔徑不同的情況下為全部噴嘴孔的平均孔徑)在本實施方式中，控制鐵水液面的上述凹陷深度為200～500mm，進行脫磷處理。圖11為以本發(fā)明人進行的試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，表示鐵水液面的凹陷深度L與脫磷效率及脫磷處理后的鐵水中P含量之間關(guān)系的圖，在此試驗中，對裝入轉(zhuǎn)爐型容器(340噸)的P含量0.095～0.135質(zhì)量％、Si含量0.02～0.15質(zhì)量％的鐵水、以氧氣(10～15Nm3/噸鐵水)為載體氣體的粒徑為1mm以下的石灰粉(4～10kg/噸鐵水)，通過頂吹槍噴吹到鐵水液面，進行脫磷處理(處理時間10～14分鐘)，然后把鐵水裝入脫碳用轉(zhuǎn)爐后進行脫碳吹煉。在脫磷處理中，CaF2添加量在1kg/噸鐵水以下，處理后爐渣量在30kg/噸鐵水以下。噴吹到鐵水液面的石灰供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)之比A/B為1.7。石灰添加量，在上述(5)式和(6)式規(guī)定的石灰量Wcao-P(kg/噸鐵水)和石灰量Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。另外，使脫磷處理前后的鐵水溫度為1300～1320℃。處理后爐渣量，由添加石灰量和爐渣中CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算。
根據(jù)圖11(a)、(b)，與凹陷深度L在200～500mm的范圍相比，在小于200mm、大于500mm的范圍中，由于上述的原因使脫磷效率降低，處理后的鐵水中P含量有增高的傾向。
在本發(fā)明的第6實施方式中，對Si含量在0.15質(zhì)量％以下、希望在0.07質(zhì)量％以下、最好在0.03質(zhì)量％以下的鐵水，在使CaF2添加量在1kg/噸鐵水以下或?qū)嵸|(zhì)上不添加CaF2(也就是除了在精煉劑中不可避免含有的夾雜物以外，不再添加CaF2)的條件下，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣和至少一部分精煉劑，進行脫磷處理，同時使脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度達到1360℃～1450℃。
脫磷反應(yīng)由于是P的氧化反應(yīng)，以往鐵水溫度在低溫下有利是個常識，此外，以往用高的鐵水溫度進行處理時考慮到了發(fā)生從爐渣向金屬返磷的問題。因此，以往認為在1360℃以上的高溫區(qū)域進行脫磷，使鐵水中P含量降到很低的程度是困難的。與此相反，本發(fā)明人證實在本發(fā)明方法中使脫磷處理的鐵水中Si含量降得足夠低，而且在添加CaF2的量很少或不添加CaF2的條件下進行脫磷處理，即使進行高溫處理也幾乎不產(chǎn)生從爐渣向金屬返磷，可以得到高的脫磷反應(yīng)效率。即使進行這樣高溫處理也可以使返磷速度很小的原因，認為是在本發(fā)明方法中在由于氧氣產(chǎn)生大量FeO的鐵水液面區(qū)域供給精煉劑，與把塊狀石灰從上面裝入的方法相比，CaO(精煉劑)與FeO接觸面積大幅度增加，因此FeO氧化的P2O5和CaO反應(yīng)的效率和速度也變大，CaO-FeO熔融體熔融的時間可以縮短。也就是可以認為原因是脫磷反應(yīng)瞬時完成，由于此后的爐渣熔融時間短，返磷速度可能變小。
圖12為在轉(zhuǎn)爐型容器(300噸)中在不添加CaF2的條件下進行鐵水脫磷處理，研究的鐵水溫度(脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度)和脫磷處理前鐵水中Si含量對脫磷效率(脫磷石灰效率)影響的圖。圖12所示的所謂的脫磷石灰效率是指相對于作為精煉劑添加的全部石灰(生石灰)對脫磷有用的石灰比例，是磷氧化物以3CaO·P2O5被固定為前題，從化學計量比導出的。
在此試驗中，根據(jù)需要在高爐出鐵場和鐵水包內(nèi)使高爐鐵水脫硅后，在鐵水包內(nèi)脫硫，把此鐵水轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)爐型容器內(nèi)進行了脫磷處理，此時，使被脫磷處理的鐵水Si含量和處理后的鐵水溫度進行種種改變。脫磷處理前的鐵水中P含量為0.10～0.11質(zhì)量％、Si含量為0.15質(zhì)量％以下，利用脫磷處理使鐵水中P含量為0.02質(zhì)量％以下。
作為精煉劑只使用不含CaF2的以CaO為主的生石灰。另外，作為氧源主要使用氧氣，利用把它從頂吹槍噴吹到鐵水液面進行添加，對于一部分并用固體氧源(鐵礦石)的添加。除脫硅以外的氧量控制在10～11Nm3/噸鐵水的范圍。此外，脫磷處理的時間定為10～11分鐘，調(diào)整脫磷處理前的鐵水溫度和廢料添加量，控制脫磷處理后的鐵水溫度。處理后的爐渣量定為30kg/噸鐵水以下。
在圖12中，○為從上面裝入石灰進行添加，同時使脫磷處理結(jié)束的鐵水溫度為1260～1350℃的試驗例(a)；▲為以上述氧氣為載體氣體把石灰(粒徑1mm以下的石灰粉)噴吹到鐵水液面，同時使脫磷處理結(jié)束的鐵水溫度為1360～1450℃的試驗例(b)。根據(jù)鐵水中Si含量使石灰添加量在5～10kg/噸鐵水范圍變化。在試驗例(b)中，噴吹到鐵水液面的石灰供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)之比A/B為1.7。石灰添加量在上述的(5)式和(6)式規(guī)定的石灰量Wcao-P(kg/噸鐵水)和石灰量Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外，利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用前述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。處理后爐渣量由添加石灰量和爐渣中CaO濃度的質(zhì)量平衡計算。
根據(jù)圖12，不管石灰的供給方法和脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度，鐵水中Si含量越低，CaO消耗在2CaO·SiO2上的比例越少，所以脫磷石灰效率提高，但是與從上面裝入石灰進行添加的方法中使脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度在1260～1350℃的情況(試驗例(a))相比，用把石灰和氧氣一起噴吹到鐵水液面的方法，使脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度在1360～1450℃的情況(試驗例(b))，使脫磷石灰效率提高。此外，鐵水中Si含量越低，這樣的效果越顯著。脫磷反應(yīng)從平均水平看低溫是有利的，認為圖12的結(jié)果其原因是在試驗例(b)中由于爐渣的熔融性和脫磷生成物的固定化，使返磷速度變小。
圖13是在把精煉劑和氧氣一起噴吹到鐵水液面的方法中，研究CaF2添加量對脫磷效率(脫磷石灰效率)影響的圖，使用與圖12的試驗相同的轉(zhuǎn)爐型容器，精煉劑和氧源的添加方式和添加量、處理時間等也與圖12的試驗例(b)相同。此外使脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度在1360～1450℃范圍。在吹煉初期用從上面裝入的方法添加全部的CaF2。處理后爐渣量定為30kg/噸鐵水。
根據(jù)圖13，CaF2添加量在1kg/噸鐵水以下時脫磷石灰效率提高。CaF2具有促進CaO熔融的作用，利用添加CaF2使爐渣的液相比率增加?？墒翘幚頊囟?鐵水溫度)在1360℃以上的情況下，添加CaF2使爐渣液相比率增加的話，認為會使從爐渣向金屬的返磷速度變大，容易接近平衡值，所以脫磷石灰效率惡化。因此要使處理溫度(鐵水溫度)在1360℃以上使脫磷效率提高，必須把CaF2添加量抑制在最少的限度(在1kg/噸鐵水以下或?qū)嵸|(zhì)上不添加)。
此外，脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度超過1450℃的話，與爐渣平衡的鐵水中P濃度值增加的效果比使鐵水在高溫使CaO熔融的效果還要大。因此必須使脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度在1450℃以下。
從以上的結(jié)果可以看出，對Si含量在0.15質(zhì)量％以下，希望在0.07質(zhì)量％以下，最好在0.03質(zhì)量％以下的鐵水，在使CaF2添加量在1kg/噸鐵水以下或?qū)嵸|(zhì)上不添加的條件下進行脫磷處理，即使脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度在1360～1450℃的高溫下，也能以高的脫磷效率進行脫磷處理。
在本實施方式中由于可以確保脫磷處理結(jié)束時高的鐵水溫度，可以充分確保在后步工序的余熱。此外，由于處理后的鐵水溫度高，可以把爐渣中的T.Fe抑制在低水平，也可以提高脫磷鐵的成品率。
一般脫磷處理前的鐵水溫度為1250～1350℃左右，調(diào)整脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度的方法，一般在使用進行溶解廢料的轉(zhuǎn)爐型脫磷精煉爐的脫磷處理的情況下，可以例舉的有控制廢料投入量的方法等。此外，在使用鐵水包等鐵水包型容器和混鐵爐式鐵水罐車型容器的脫磷處理的情況下，可以例舉的有調(diào)整燒結(jié)粉等的固體氧源投入量的方法等。從而用這樣的方法可以把處理結(jié)束時的鐵水溫度調(diào)整到1360～1450℃范圍。
此外作為控制脫磷處理結(jié)束時鐵水溫度的具體方法，從脫磷處理產(chǎn)生的排放氣體的氣體成分分析值和從排放氣體溫度計算出脫磷處理中鐵水溫度，以此為基礎(chǔ)進行控制的方法最容易。也就是在此方法中，對排放氣體進行氣體成分分析，求出CO、CO2濃度，同時從排放氣體溫度計算出氣體的生成量。然后由此計算出爐內(nèi)的發(fā)熱量，以此為基礎(chǔ)可以計算出鐵水溫度。
在本發(fā)明的第7實施方式中，向供給氧氣的鐵水液面區(qū)域提供因化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)。
噴吹氧氣的鐵水液面區(qū)域，由于沖擊液面的氧氣產(chǎn)生大量的氧化鐵，成為促進精煉劑渣化的非常有利的條件?？墒窃诹硪环矫嬖谘鯕鉀_擊的液面區(qū)域(特別是火點)因氧化反應(yīng)形成高溫區(qū)域，形成這樣的高溫區(qū)域?qū)τ谑故胰廴趤碚f是有利的，但是從脫磷平衡方面看起到不利的作用。
對于此問題，本發(fā)明人對使供給氧氣的鐵水液面區(qū)域可以成為對脫磷反應(yīng)有利的溫度條件的方法進行了研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用向供給氧氣的鐵水液面區(qū)域提供因化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)，可以不阻礙氧氣造成的促進精煉劑渣化的作用，還可以適當抑制供給氧氣的鐵水液面區(qū)域的溫度上升，可以得到更高的脫磷反應(yīng)效率。
在鐵水液面添加(供給)因化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)(以下稱為“吸熱物質(zhì)”)，可以抑制向鐵水液面供給氧氣造成發(fā)熱而使鐵水溫度過度升高，因此有必要向供給氧氣的鐵水液面區(qū)域提供吸熱物質(zhì)。此外希望向供給氧氣的鐵水液面區(qū)域中，特別是用頂吹槍噴吹氧氣而在鐵水中產(chǎn)生的稱為“火點”的區(qū)域提供。此火點是由于氧氣噴流沖擊形成最高溫度的鐵水液面區(qū)域，由于是利用氧氣的氧化反應(yīng)(生成FeO的反應(yīng))集中而且通過氧氣噴流造成的攪拌的區(qū)域，可以說是能得到添加吸熱物質(zhì)效果最顯著的區(qū)域。
其中作為吸熱物質(zhì)只要是添加到鐵水中時利用化學反應(yīng)或熱分解反應(yīng)或同時利用兩種反應(yīng)能奪取(吸熱)鐵水熱量的物質(zhì)，沒有特別的限制。因此此吸熱物質(zhì)可以是氣體，也可以是固體。
可以作為吸熱物質(zhì)使用的氣體，可以例舉的有二氧化碳、水蒸氣、氮氧化物(NOX)等，可以使用它們中的1種以上。這些氣體吸熱物質(zhì)供給到鐵水液面主要與Fe反應(yīng)(例如、)，此時進行鐵水吸熱。其結(jié)果與因氧氣使Fe氧化()造成的發(fā)熱相反，變成總體上吸熱或發(fā)熱量大幅度減少。此外在上述氣體吸熱物質(zhì)中，在鋼廠內(nèi)大量產(chǎn)生的二氧化碳和水蒸氣容易得到，由于熱的效果也大，特別適合使用。此外這些氣體中即使混入氮氣，或多或少使純度降低，但由于脫磷處理不是在煉鋼的最終階段，所以沒有什么特殊的問題。此外供給的二氧化碳和水蒸氣還原生成的CO和H2作為脫磷處理時的排放氣體的一部分進行回收，也具有提高排放氣體熱量的效果。
可以作為吸熱物質(zhì)使用的固體可以例舉的有金屬碳酸鹽、金屬氫氧化物，特別希望是堿金屬、堿土類金屬的碳酸鹽、氫氧化物，可以從其中選擇1種以上使用。這些固體吸熱物質(zhì)提供到鐵水液面主要發(fā)生熱分解反應(yīng)，此時進行鐵水的吸熱，同時由于熱分解生成CO2或H2O，此CO2或H2O還具有作為上述吸熱物質(zhì)的功能，所以可以得到特別高的吸熱效果。這種金屬的碳酸鹽，可以例舉的有CaCO3、CaMg(CO3)2、MgCO3、Na2CO3、FeCO3、MnCO3、NaHCO3(碳酸氫鈉)等，此外作為金屬氫氧化物可以例舉的有Ca(OH)2、Mg(OH)2、Ba(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)2、Mn(OH)n、Ni(OH)n等，可以從其中選擇1種以上使用。
此外這些固體吸熱物質(zhì)中CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2不僅容易得到，而且上述熱分解生成CaO，由于此CaO具有作為精煉劑的功能的優(yōu)點，所以特別希望使用。一般這些固體吸熱物質(zhì)以未燒制或半燒制的石灰石、白云石的方式添加。
此外固體吸熱物質(zhì)的粒度過大的話熱分解不能迅速進行，所以希望是平均粒徑在5mm以下的粉粒狀物。
也可以同時使用上述的氣體吸熱物質(zhì)和固體吸熱物質(zhì)，也可以作為把固體吸熱物質(zhì)向鐵水液面提供時的載體氣體的一部分或全部使用氣體吸熱物質(zhì)。
吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)的添加方法沒有特別的限制，可以用頂吹槍或其他槍向鐵水液面噴吹、從上面裝入(利用固體吸熱物質(zhì)的情況的卸料器等裝入)等方法添加，但是為了可靠地把吸熱物質(zhì)提供到供給氧氣的鐵水液面區(qū)域(特別希望是“火點”)，得到前面所述的效果，希望用槍提供給鐵水液面，特別希望用頂吹槍提供給鐵水液面。
在把吸熱物質(zhì)用頂吹槍提供給鐵水液面的情況下，采用①把吸熱物質(zhì)與氧氣混合(固體吸熱物質(zhì)的情況下，以氧氣為載體氣體)，從同一槍孔向鐵水液面提供的方法、②使吸熱物質(zhì)和氧氣通過不同的氣體供給路線，提供到槍內(nèi)，從分別的槍孔提供給鐵水液面的方法(固體吸熱物質(zhì)的情況下，吸熱物質(zhì)的供給可以使用氧氣以外的載體氣體)都可以。
從為了可靠地把吸熱物質(zhì)提供到供給氧氣的鐵水液面區(qū)域的觀點，更希望采用上述①的方法，但是也可以在上述②的方法中，把通過規(guī)定的槍孔提供的吸熱物質(zhì)提供給通過其他槍孔供給氧氣的鐵水液面區(qū)域。具體說例如從頂吹槍前端中心槍孔提供氣體吸熱物質(zhì)或以氧氣以外的氣體為載體氣體提供吸熱物質(zhì)，從此中心槍孔周圍的其他槍孔提供氧氣等的方式。作為載體氣體適合使用N2或Ar等的惰性氣體，此外如后面說明的那樣，也可以把氣體吸熱物質(zhì)(例如CO2)作為載體氣體使用。
此外在上述①的方法中也可以在多個槍孔中，從一部分槍孔只是氧氣，從其他槍孔把與吸熱物質(zhì)(根據(jù)情況還可以加上精煉劑)混合的氧氣分別提供給鐵水液面。
進而，在上述①、②的任何方法中，也可以把氧氣或氧氣以外的載體氣體、或在氣體吸熱物質(zhì)中單獨把精煉劑混合或與吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)一起混合后向鐵水液面提供。
要把吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)或把吸熱物質(zhì)和精煉劑與氧氣混合的狀態(tài)下通過頂吹槍向鐵水液面提供，例如可以向頂吹槍的供氧線路(集管、配管、槍內(nèi)的氧氣通路等)的一部分或全部提供吸熱物質(zhì)，與氧氣混合。
也可以使用頂吹槍以外的其他供給裝置(例如其他的槍)向鐵水液面提供吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)或吸熱物質(zhì)和精煉劑。作為頂吹槍以外的槍可以是與頂吹槍相同在爐內(nèi)固定位置可以提供粉粒物質(zhì)的槍，一般取樣和測溫等用的取樣槍等只要爐內(nèi)的冷卻能力不是問題的話也可以使用。此外卸料器和流入裝置等的從上面投入的裝置在高溫下的耐用性能和投入位置的精度等不是問題的話也可以使用。
利用在上述供給氧氣的鐵水液面區(qū)域(特別希望是上述的“火點”區(qū)域)用氧氣或其他載體氣體噴吹(投入)，而且在此區(qū)域直接供給吸熱物質(zhì)，可以最有效地促進脫磷反應(yīng)。這種情況下，可以采用以把從頂吹槍出來的氧氣、精煉劑和吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)混合的狀態(tài)向鐵水液面噴吹的方法，除此以外例如也可以分別在頂吹槍多個槍孔中從一部分槍孔只向鐵水液面提供氧氣，根據(jù)需要從其他槍孔以氧氣或氧氣以外的氣體(例如氮氣和Ar等的惰性氣體)為載體氣體向鐵水液面提供精煉劑和吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)。此外在這種情況下，特別希望使用在槍的中心有主槍孔，在它的周圍有多個副槍孔的頂吹槍，分別從副槍孔向鐵水液面提供氧氣，從主槍孔提供根據(jù)需要以氧氣或上述氧氣以外的氣體為載體氣體，向鐵水液面提供精煉劑和吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)。此外也可以使噴吹氧氣和噴吹精煉劑和吸熱物質(zhì)使用不同的頂吹槍。但是在各種情況下要使上述的精煉劑最有效地渣化，特別希望把精煉劑和吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)與氧氣一起噴吹到鐵水液面。
圖14(a)～(e)是表示使用頂吹槍向鐵水液面提供氧氣、精煉劑和吸熱物質(zhì)方式的幾個示例。其中圖14(a)是把氧氣、精煉劑和吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)混合后從槍孔提供(噴吹到鐵水液面)的方式；圖14(b)是從一部分槍孔提供氧氣和精煉劑，從其他槍孔提供氧氣和吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)分別提供(噴吹到鐵水液面)的方式；圖14(c)是從一部分槍孔提供除氧氣以外的載體氣體和精煉劑，從其他槍孔提供氧氣和吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)分別提供(噴吹到鐵水液面)的方式；圖14(d)是從一部分槍孔提供氣體吸熱物質(zhì)和精煉劑，從其他槍孔提供氧氣和吸熱物質(zhì)(氣體和/或固體)分別提供(噴吹到鐵水液面)的方式；圖14(e)是從一部分槍孔提供氧氣和精煉劑，從其他槍孔提供氣體吸熱物質(zhì)或氣體吸熱物質(zhì)和固體吸熱物質(zhì)分別提供(噴吹到鐵水液面)的方式。但是向鐵水液面提供氧氣、精煉劑和吸熱物質(zhì)的方式并不限于此。
上述固體吸熱物質(zhì)中CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2由于熱分解生成CaO，此CaO具有作為精煉劑的功能，因此在本實施方式中提供上述固體吸熱物質(zhì)部分或全部代替CaO系精煉劑(以生石灰為主)，把從此物質(zhì)生成的CaO實質(zhì)上作為精煉劑也可以進行脫磷處理。也就是這種情況下是代替部分或全部的CaO系精煉劑，以精煉劑生成物質(zhì)而且作為因化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的吸熱物質(zhì)，從CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2中選擇1種以上(以下稱為“精煉劑生成·吸熱物質(zhì)”)，提供給供給氧氣的鐵水液面區(qū)域。
采用此方法通過提供給鐵水液面的上述精煉劑生成·吸熱物質(zhì)熱分解而吸收鐵水熱量，同時通過熱分解生成成為精煉劑的CaO和成為吸熱物質(zhì)的CO2或H2O，此CO2或H2O與Fe反應(yīng)后不用說可以得到吸收鐵水熱量的優(yōu)點，同時可以得到與向供給氧氣的鐵水液面區(qū)域同時提供CaO系精煉劑和吸熱物質(zhì)相同的效果，其結(jié)果可以得到高的脫磷反應(yīng)效率。
這種情況也由于與前面所述相同的原因，上述精煉劑生成·吸熱物質(zhì)在供給有氧氣的鐵水液面區(qū)域中，特別希望提供給用頂吹槍供氧生成的稱為“火點”的區(qū)域。
上述精煉劑生成·吸熱物質(zhì)一般以未燒制或半燒制的石灰石、白云石的方式添加。精煉劑生成·吸熱物質(zhì)的粒度過大的話，熱分解等不能迅速進行，所以希望是平均粒徑5mm以下的粉粒狀物。
上述精煉劑生成·吸熱物質(zhì)也可以與前面所述的氣體吸熱物質(zhì)同時使用，此外把精煉劑生成·吸熱物質(zhì)提供給鐵水液面時的載體氣體的一部分或全部也可以使用氣體吸熱物質(zhì)。
精煉劑生成·吸熱物質(zhì)的添加方法沒有特別的限制，可以用頂吹槍和其他槍向鐵水液面噴吹、用從上面裝入(利用卸料器等裝入)等進行添加，為了把精煉劑生成·吸熱物質(zhì)提供給供給氧氣的鐵水液面區(qū)域(特別希望是“火點”)后得到上述的效果，希望用槍向鐵水液面提供，特別是用頂吹槍向鐵水液面提供。
在用頂吹槍向鐵水液面提供精煉劑生成·吸熱物質(zhì)的情況下，使用①把精煉劑生成·吸熱物質(zhì)與氧氣混合(以氧氣為載體氣體)，從相同的槍孔提供給鐵水液面的方法、②使精煉劑生成·吸熱物質(zhì)和氧氣分別通過各自的氣體供給線路供給到槍內(nèi)，從各自的槍孔向鐵水液面提供的方法(供給精煉劑生成·吸熱物質(zhì)使用氧氣以外的載體氣體)都可以。
從要確實把精煉劑生成·吸熱物質(zhì)提供給供給氧氣的鐵水液面區(qū)域的觀點考慮，希望采用上述①的方法，但也可以在上述②的方法中，使通過規(guī)定槍孔提供的精煉劑生成·吸熱物質(zhì)，通過其他槍孔提供給供給氧氣的鐵水液面區(qū)域。具體說，例如希望是從頂吹槍前端中心槍孔提供以除了氧氣以外的氣體為載體氣體提供精煉劑生成·吸熱物質(zhì)，從此中心槍孔周圍的其他槍孔提供氧氣等的方式。作為載體氣體適合使用N2或Ar等的惰性氣體，此外如后面說明的那樣，也可以把氣體吸熱物質(zhì)(例如CO2)作為載體氣體使用。
此外在上述①的方法中，也可以分別在頂吹槍多個槍孔中從一部分槍孔只向鐵水液面提供氧氣，或從其他槍孔向鐵水液面提供混合有精煉劑生成·吸熱物質(zhì)的氧氣。
要以使精煉劑生成·吸熱物質(zhì)與氧氣混合后的狀態(tài)通過頂吹槍提供給鐵水液面，例如可以向頂吹槍的供氧線路(集管、配管、槍內(nèi)的氧氣通路等)的一部分或全部提供精煉劑生成·吸熱物質(zhì)，與氧氣混合。
此外也可以使用頂吹槍以外的其他供給方法(例如其他的槍)向鐵水液面提供精煉劑生成·吸熱物質(zhì)。頂吹槍以外的槍可以是與頂吹槍相同在爐內(nèi)固定位置可以提供粉粒物質(zhì)的槍，一般取樣和測溫等用的取樣槍等只要爐內(nèi)的冷卻能力不是問題的話也可以使用。此外卸料器和流入裝置等的從上面投入的裝置在高溫下的耐用性能和投入位置的精度等不是問題的話也可以使用。
供給精煉劑生成·吸熱物質(zhì)使用的氧氣可以是純氧或含氧的氣體。
上述本發(fā)明方法的第1～第7實施方式可以分別單獨使用，也可以把2個以上的實施條件(但是第2實施方式作為精煉容器限于使用鐵水包型或混鐵爐式鐵水罐車型容器的情況)組合進行實施，不用說組合的條件越多，本發(fā)明方法的效果越好。
如上所述，采用本發(fā)明方法可以在最少限度的精煉劑添加量的條件下有效地進行脫磷處理，不用說作為效果，由于生成爐渣的性質(zhì)和狀態(tài)是以固相為主，所以具有可以適當防止在處理后出鐵時爐渣流失的優(yōu)點。
脫磷處理后要提高脫磷反應(yīng)效率的話，由于爐渣中的磷濃度提高，脫磷處理后出鐵時(特別是從具有轉(zhuǎn)爐型容器那樣的出鐵口的精煉容器出鐵時)不要使爐渣與金屬一起流出是非常重要的。也就是進行磷分配Lp＝200左右的脫磷處理后，處理后的鐵水中P含量在0.015質(zhì)量％(規(guī)定值0.020質(zhì)量％)的情況下，流出5kg/噸鐵水左右的爐渣的話，高達0.015質(zhì)量％的磷也被帶到脫碳吹煉用轉(zhuǎn)爐，所以在脫碳吹煉用轉(zhuǎn)爐內(nèi)也必須有用于脫磷的石灰。可是這就沒有達到鐵水預(yù)處理本來的目的。因此防止爐渣流出把脫磷爐渣帶到下面工序是重要的。
現(xiàn)在用轉(zhuǎn)爐型容器進行脫磷處理后，作為用于盡量減少爐渣流出進入下面工序的方法，有(1)從轉(zhuǎn)爐型容器出鐵中的爐渣截斷技術(shù)、(2)通過控制處理后爐渣成分使爐渣流動性降低的方法、(3)從出鐵后的鐵水包除去爐渣(除渣)的方法等。
可是這些現(xiàn)有的方法存在有不能穩(wěn)定地防止爐渣的流失、使用消耗品的成本提高、用于操作的時間使鐵水溫度降低、隨除去爐渣使鐵的收得率降低等問題。
與此相反，采用本發(fā)明方法的話如上所述，形成火點為中心的鐵水也面區(qū)域，被順序擠向其外側(cè)區(qū)域的形成以固相為主的形態(tài)，因此脫磷處理結(jié)束時的爐渣與現(xiàn)有脫磷處理方法生成的爐渣相比，流動性非常小，其結(jié)果可以有效地防止脫磷處理結(jié)束后出鐵時(特別是從具有轉(zhuǎn)爐型容器那樣的出鐵口的精煉容器出鐵時)爐渣流出。此外如上所述，在不添加CaF2或使CaF2的添加量在1kg/噸鐵水以下，抑制爐渣流動性的增加，更能提高它的效果。
下面通過與現(xiàn)有方法生成的爐渣進行對比，對采用本發(fā)明方法生成的爐渣出鐵時防止爐渣流出的機理進行說明。圖15表示在轉(zhuǎn)爐型容器中出鐵開始時的爐渣/金屬的狀態(tài)。圖15(a)所示的現(xiàn)有方法的情況下，由于利用降低爐渣堿度或添加大量CaF2使爐渣充分熔融，爐渣起泡，爐渣厚度增加。因此出鐵時使爐傾動后，開始時爐渣通過出鐵口，不可避免會出現(xiàn)爐渣流出。與此相反，在圖15(b)所示的本發(fā)明方法的情況下，由于爐渣是以固相為主的狀態(tài)存在，爐渣厚度非常薄，出鐵開始時發(fā)生的爐渣流出是可以忽略的水平。
圖16表示出鐵末期出鐵口附近的爐渣/金屬狀態(tài)。在出鐵終了前金屬深度變淺，金屬產(chǎn)生渦流，在圖16(a)所示的現(xiàn)有方法中，金屬上的熔融爐渣被卷入此渦流而流出。與此相反，在圖16(b)所示的本發(fā)明方法的情況下，由于爐渣是以固相為主的，在金屬的渦流上爐渣之間的干擾和連成一體，因此爐渣幾乎不卷入金屬的渦流中。
實施例[實施例1]把在高爐出鐵的鐵水在出鐵場或根據(jù)需要在鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，然后用機械攪拌在鐵水包內(nèi)進行脫硫處理，此后在轉(zhuǎn)爐型容器(300噸)內(nèi)進行脫磷處理。脫磷處理前的鐵水成分為C4.5～4.7質(zhì)量％、Si0.01～0.28質(zhì)量％、Mn0.15～0.25質(zhì)量％、P0.10～0.11質(zhì)量％、S0.001～0.003質(zhì)量％。作為脫磷用的精煉劑使用粒徑1mm以下的石灰粉，把它通過槍以氧氣為載體氣體噴吹到鐵水液面。在精煉劑中不添加CaF2。吹煉時間固定在10分鐘，為了攪拌鐵水，從爐底提供0.05～0.15Nm3/min/噸鐵水的氮氣。石灰和氧的單耗根據(jù)鐵水中Si含量而改變，除去石灰、氧一起的脫硅部分(2鈣硅酸鹽形成2CaO·SiO2的化學計量部分)的值，分別定為固定的3.5kg/噸鐵水、9Nm3/噸鐵水。噴吹到鐵水液面的石灰供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)之比A/B為1.7。石灰添加量在上述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用前述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。脫磷處理前后的鐵水溫度定為1250～1350℃。從添加的石灰量和爐渣中的CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算了處理后爐渣量。
表1中表示各實施例的結(jié)果和脫磷處理條件。表1中所示的各平均值是把5kg/噸鐵水～10kg/噸鐵水、超過10kg/噸鐵水～20kg/噸鐵水、超過20kg/噸鐵水～30kg/噸鐵水、超過30kg/噸鐵水～40kg/噸鐵水、超過40kg/噸鐵水～50kg/噸鐵水的各種處理后爐渣量的范圍內(nèi)各進行6～72ch脫磷處理的值平均后的值。
表1
把在高爐出鐵的鐵水在出鐵場或根據(jù)需要在鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，然后用機械攪拌在鐵水包內(nèi)進行脫硫處理，此后在轉(zhuǎn)爐型容器(300噸)內(nèi)進行脫磷處理。脫磷處理前的P含量為0.10～0.11質(zhì)量％、Si含量在0.15質(zhì)量％以下。使脫磷處理前后的鐵水溫度為1250～1350℃，作為脫磷用精煉劑是以CaO為主的生石灰，使用以200目以下過篩的粉，CaO的單耗根據(jù)鐵水中Si含量定為5～15kg/噸鐵水。
在此脫磷處理中，以氧氣為載體氣體通過頂吹槍把精煉劑噴吹到液面，提供精煉劑和氧源(吹煉時間10分鐘)，此時以氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)和精煉劑的供給速度B(kg/min/噸鐵水)之比A/B各不同的條件下進行操作。為了攪拌鐵水，從爐底部的底吹噴嘴提供0.05～0.15Nm3/min/噸鐵水流量的氮氣向鐵水中噴吹。在精煉劑中不添加CaF2，使處理后爐渣量為30kg/噸鐵水以下。石灰添加量在上述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用前述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。從添加的石灰量和爐渣中的CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算了處理后爐渣量。
圖17表示氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)和精煉劑的供給速度B(kg/min/噸鐵水)之比A/B與脫磷處理后P含量關(guān)系。根據(jù)此圖可以看出，本發(fā)明例的A/B在0.3～7的區(qū)域的示例在脫磷處理后的鐵水中P含量為作為目標[P]濃度的0.015質(zhì)量％以下，特別是脫磷處理前鐵水中Si含量在0.10質(zhì)量％以下的情況下，可以穩(wěn)定地達到低P標準的[P]≤0.010質(zhì)量％。此外A/B在1.2～2.5區(qū)域的示例可以得到特別低的[P]，在此區(qū)域可以得到最高的脫磷反應(yīng)效率。
與此相反，A/B在小于0.3和超過7區(qū)域的示例在脫磷處理后的鐵水中P含量都達不到作為目標[P]濃度的0.015質(zhì)量％以下。
把在高爐出鐵的鐵水在出鐵場進行脫硅處理，然后把它裝入鐵水包后在此鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，排渣后把此鐵水包移到脫磷場所，進行脫磷處理。
在脫磷處理中，以氧氣為載體氣體通過頂吹槍把石灰粉(精煉劑)噴吹到鐵水液面，同時通過浸入槍把石灰粉吹入鐵水中。此外在比較例中不用頂吹槍噴吹石灰粉，通過浸入槍把石灰粉吹入鐵水中。處理時間都定為20分鐘。處理后爐渣量定為20kg/噸鐵水以下。對于本發(fā)明例，石灰添加量在上述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用前述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。脫磷處理前后的鐵水溫度定為1300～1320℃。從添加的石灰量和爐渣中的CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算了處理后爐渣量。
表2表示各實施例的結(jié)果和脫磷處理條件。
表2

*1頂吹槍向鐵水液面噴吹浸入槍向鐵水中吹入 把在高爐出鐵的鐵水在出鐵場或根據(jù)需要在鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，然后用機械攪拌在鐵水包內(nèi)進行脫硫處理，此后在轉(zhuǎn)爐型容器(300噸)內(nèi)進行脫磷處理。在該脫磷處理中，處理前后的鐵水溫度定為1250～1350℃。通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣的同時，用①上述把氧氣作為載體氣體向鐵水液面噴吹粒徑1mm以下的石灰粉(精煉劑)、②把粒徑1～3mm的石灰(精煉劑)從上面裝入的某個方法添加精煉劑。從轉(zhuǎn)爐型容器的爐底向鐵水中噴吹0.05～0.15Nm3/min/噸鐵水的氮氣進行攪拌，進行9分鐘的脫磷處理。使處理后爐渣量為30kg/噸鐵水以下。對于本發(fā)明的示例，石灰添加量在上述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用前述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。從添加的石灰量和爐渣中的CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算了處理后爐渣量。
表3表示各實施例的結(jié)果和脫磷處理條件。
表3

*1 C1脫磷處理前期石灰供給速度的平均值(kg/min/T)*2 噴吹用頂吹槍向鐵水液面噴吹石灰粉(精煉劑)C2脫磷處理后期石灰供給速度的平均值(kg/min/T) 上裝從上面裝入石灰(精煉劑)D1脫磷處理前期氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/T)※其中，(C1/D1)≤(C2/D2)D2脫磷處理后期氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/T) 把在高爐出鐵的鐵水在出鐵場進行脫硅處理，然后把它裝入鐵水包后在此鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，排渣后裝入轉(zhuǎn)爐型容器(300噸)。
在脫磷處理中，以氧氣為載體氣體通過頂吹槍把石灰粉(精煉劑)噴吹到鐵水液面，同時在一部分的實施例中同時使用把塊狀石灰從上面裝入。此外，在比較例中，不進行通過頂吹槍噴吹石灰粉，把塊狀石灰從上面裝入而添加。各實施例都從轉(zhuǎn)爐型容器的爐底噴吹0.07～0.12Nm3/min/噸鐵水的氮氣，進行8～14分鐘的脫磷處理。在此脫磷處理中，使處理前后的鐵水溫度定為1250～1350℃，處理后爐渣量定為30kg/噸鐵水以下。在本發(fā)明例中，噴吹到鐵水液面的石灰供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)之比A/B為1.7。使脫磷處理前后的鐵水溫度定為1250～1350℃。從添加的石灰量和爐渣中的CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算了處理后爐渣量。
表4～表7表示各實施例的結(jié)果和脫磷處理條件。
表4

*1 Wcao-Si(1)式的計算值*2 噴吹用頂吹槍向鐵水液面噴吹石灰粉(精煉劑)Wcao-P(2)式的計算值上裝把塊狀石灰(精煉劑)從上面裝入合計Wcao-Si+Wcao-P*3 從上面裝入*4 煉鐵爐渣中的游離石灰量表5

*1 Wcao-P是用ηcao＝1計算的石灰量表6

*1 爐渣堿度3，Lp從240計算的需要的石灰量*2 噴吹從頂吹槍向鐵水液面噴吹石灰粉(精煉劑)上裝把塊狀石灰(精煉劑)從上面裝入表7
把在高爐出鐵的鐵水在出鐵場進行脫硅處理，然后把它裝入鐵水包后在此鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，排渣后裝入轉(zhuǎn)爐型容器(300噸)進行脫磷處理。在此脫磷處理中，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣的同時，用①上述把氧氣作為載體氣體向鐵水液面噴吹粒徑3mm以下的石灰粉(精煉劑)、②把塊狀石灰(精煉劑)從上面裝入的某個方法添加精煉劑。從轉(zhuǎn)爐型容器的爐底向鐵水中噴吹0.1Nm3/min/噸鐵水供給量的氮氣進行攪拌，同時進行10～11分鐘的脫磷處理。調(diào)整脫磷處理前的鐵水溫度和廢料的添加量，控制脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度。使處理后爐渣量為30kg/噸鐵水以下。對于本發(fā)明的示例，石灰添加量在上述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用前述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。從添加的石灰量和爐渣中的CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算了處理后爐渣量。
表8表示各實施例的結(jié)果和脫磷處理條件。
表8

*1 噴吹用頂吹槍向鐵水液面噴吹石灰粉(精煉劑)上裝把塊狀石灰(精煉劑)從上面裝入 把在高爐出鐵的鐵水在出鐵場進行脫硅處理，然后把它裝入鐵水包后在此鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，排渣后裝入轉(zhuǎn)爐型容器(300噸)進行脫磷處理。在此脫磷處理中，通過頂吹槍以氧氣作為載體氣體向鐵水液面噴吹粒徑1mm以下的石灰粉(精煉劑)和吸熱物質(zhì)。吸熱物質(zhì)使用CaCO3或Ca(OH)2(粒徑都在1mm以下)，預(yù)先與石灰粉按規(guī)定比例混合。從轉(zhuǎn)爐型容器的爐底向鐵水中噴吹0.1Nm3/min/噸鐵水供給量的氮氣進行攪拌，同時進行10～11分鐘的脫磷處理。調(diào)整脫磷處理前的鐵水溫度和廢料的添加量，控制脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度。使處理后爐渣量為30kg/噸鐵水以下。對于本發(fā)明的示例，石灰添加量在上述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用前述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。從添加的石灰量和爐渣中的CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算了處理后爐渣量。
表9表示各實施例的結(jié)果和脫磷處理條件。
表9

*1 噴吹用頂吹槍向鐵水液面噴吹石灰粉(精煉劑) 把在高爐出鐵的鐵水在鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，排渣后把鐵水裝入轉(zhuǎn)爐型容器(300噸)進行脫磷處理。在此脫磷處理中，從轉(zhuǎn)爐型容器的爐底噴吹約0.1Nm3/min/噸鐵水的攪拌氣體(氮氣)對鐵水進行攪拌，同時通過頂吹槍從液面上方向鐵水液面提供氧氣、石灰粉(CaO系精煉劑)和氣體吸熱物質(zhì)。精煉劑中不添加CaF2。使處理后爐渣量在30kg/噸鐵水以下。噴吹到鐵水液面的石灰供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)之比A/B為1.7。石灰添加量在上述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用前述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。使脫磷處理前后的鐵水溫度為1250～1350℃。處理后爐渣量由添加石灰量和爐渣中CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算。
頂吹氧槍使用作為槍孔具有1個中心孔和3個外圍孔的槍。
石灰粉使用粒徑3mm以下的石灰粉，從送出裝置把它以氧氣為載體氣體送出，在配管內(nèi)輸送提供給頂吹槍，從中心孔與氧氣一起提供給鐵水液面。另一方面通過其他的配管線把氧氣提供給頂吹槍，從外圍孔向鐵水液面提供?？偹脱趿繛?.5Nm3/min/噸鐵水。
在上述兩個氧氣線路分別添加規(guī)定濃度的氣體吸熱物質(zhì)。作為此吸熱物質(zhì)使用二氧化碳和水蒸氣，使相對于氧氣的混合比為10～40體積％(相對于以氧氣為100的數(shù))在比較例中從頂吹槍把氧氣提供給鐵水液面，同時把塊狀石灰(CaO系精煉劑)從上面裝入。
表10表示各實施例的結(jié)果和脫磷處理條件。
表10

*1相對于以氧氣為100％的數(shù)[實施例9]把在高爐出鐵的鐵水在鐵水包內(nèi)進行脫硅處理，排渣后繼續(xù)在此鐵水包內(nèi)進行脫磷處理。在此脫磷處理中，從1根浸入槍向鐵水中噴吹每分鐘3Nm3的氮氣對鐵水進行攪拌，同時用頂吹槍從液面上方用下述①～④的某個方式提供氧氣、石灰粉(CaO系精煉劑)、吸熱物質(zhì)。再有在精煉劑中不添加CaF2。使處理后爐渣量在30kg/噸鐵水以下。噴吹到鐵水液面的石灰供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)之比A/B為1.7。石灰添加量在上述的(5)式和(6)式規(guī)定的Wcao-P(kg/噸鐵水)和Wcao-Si(kg/噸鐵水)合計的范圍內(nèi)。此外利用噴吹以氧氣為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L(用前述(7)式定義的L值)控制在200～500mm的范圍內(nèi)。使脫磷處理前后的鐵水溫度為1250～1350℃。處理后爐渣量由添加石灰量和爐渣中CaO濃度(爐渣分析值)的質(zhì)量平衡計算。
①本發(fā)明例用頂吹槍提供氧氣、石灰粉、CO2。
②本發(fā)明例用頂吹槍提供氧氣、石灰粉、CaCO3(石灰石)或Ca(OH)2(熟石灰)。
③本發(fā)明例用頂吹槍提供氧氣、石灰粉、CO2、CaCO3(石灰石)。
④本發(fā)明例用頂吹槍提供氧氣、CaCO3(石灰石)或Ca(OH)2(熟石灰)。
石灰粉、CaCO3(石灰石)或Ca(OH)2使用粒徑1mm以下的粉末，把它們從送出裝置以氧氣為載體氣體送出后在配管內(nèi)輸送，同時與在頂吹槍入口通過其他配管提供的氧氣合流，從頂吹槍前端的3個槍孔與氧氣噴流一起提供給液面。使總送氧量為每小時6000Nm3。
關(guān)于CO2，使相對于氧氣的混合比為25體積％(相對于以氧氣為100的數(shù))。石灰粉、CaCO3(石灰石)或Ca(OH)2換算為CaO的量為每分鐘添加70～80kg。
在比較例中通過頂吹槍向鐵水液面提供氧氣，同時通過浸入槍向鐵水中噴入石灰粉。
表11表示各實施例的結(jié)果和脫磷處理條件。
表11

產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明用于在煉鋼中間工序制造磷含量低的鐵水。
權(quán)利要求
1.一種低磷鐵水的制造方法，在裝入鐵水的容器內(nèi)添加氧源和CaO源的精煉劑，利用鐵水預(yù)處理的脫磷處理制造低磷鐵水，其特征在于，通過頂吹槍把氧氣和至少一部分精煉劑向鐵水液面噴吹而進行脫磷處理，同時使處理后爐渣量在30kg/噸鐵水以下。
2.如權(quán)利要求1所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，從頂吹槍供給的精煉劑中至少有一部分被噴吹到噴吹氧氣的鐵水液面區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，從頂吹槍供給的精煉劑中至少有一部分被噴吹到利用噴吹氧氣在鐵水液面上生成的火點上。
4.如權(quán)利要求2或3所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，把精煉劑中至少一部分以氧氣為載體氣體噴吹到鐵水液面上。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，對Si含量在0.15質(zhì)量％以下的鐵水進行脫磷處理。
6.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，對Si含量在0.07質(zhì)量％以下的鐵水進行脫磷處理。
7.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，對Si含量在0.03質(zhì)量％以下的鐵水進行脫磷處理。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，使處理后爐渣量在20kg/噸鐵水以下。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，使處理后爐渣量在10kg/噸鐵水以下。
10.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，要使向鐵水液面噴吹的精煉劑的CaO換算的供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹的氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)滿足下述(1)式，0.3≤A/B≤7……(1)。
11.如權(quán)利要求10所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，要使向鐵水液面噴吹的精煉劑的CaO換算的供給速度B(kg/min/噸鐵水)和向鐵水液面噴吹的氧氣的供給速度A(Nm3/min/噸鐵水)滿足下述(2)式，1.2≤A/B≤2.5……(2)。
12.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，作為裝入鐵水的容器使用鐵水包型或混鐵爐式鐵水罐車型的容器，通過頂吹槍把氧氣和至少一部分精煉劑噴吹到鐵水液面，同時通過浸入槍和/或噴吹噴嘴把含粉末的氣體噴吹到鐵水中。
13.如權(quán)利要求12所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，通過浸入槍和/或噴吹噴嘴向鐵水中噴吹的粉末是精煉劑的一部分。
14.如權(quán)利要求12或13所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹的氧氣量在0.7Nm3/min/噸鐵水以下。
15.如權(quán)利要求12、13或14所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，使在脫磷處理中添加的精煉劑量的80質(zhì)量％以上通過頂吹槍噴吹到鐵水液面。
16.如權(quán)利要求12、13、14或15所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，實質(zhì)上把精煉劑總量通過頂吹槍噴吹到鐵水液面和通過浸入槍和/或噴吹噴嘴向鐵水中噴吹而添加的同時，使通過頂吹槍的精煉劑添加量占精煉劑總添加量的20～80質(zhì)量％。
17.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，在向鐵水液面噴吹的精煉劑供給速度和供給氧氣的速度滿足下述(3)式和(4)式的條件下，進行脫磷處理，(C1/D1)＞(C2/D2)……(3)C1＞C2……(4)其中，C1脫磷處理前期的CaO換算的精煉劑供給速度的平均值(kg/min/噸鐵水)C2脫磷處理后期的CaO換算的精煉劑供給速度的平均值(kg/min/噸鐵水)D1脫磷處理前期的氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/噸鐵水)D2脫磷處理后期的氧氣供給速度的平均值(Nm3/min/噸鐵水)。
18.如權(quán)利要求17所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，在脫磷處理期間，可以使CaO換算的精煉劑供給速度和氧氣供給速度連續(xù)性和/或階段性改變。
19.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，對Si含量在0.15質(zhì)量％以下的鐵水，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣和至少一部分精煉劑而進行脫磷處理，同時在此脫磷處理中作為精煉劑添加用下述(5)式求出的石灰量Wcao-P(kg/噸鐵水)和用下述(6)式求出的石灰量Wcao-Si(kg/噸鐵水)的累加量的石灰，Wcao-P＝(鐵水[P]-目標[P])×(10/62)×56×3/ηcao…(5)其中，鐵水[P]脫磷處理前的鐵水中的P濃度(質(zhì)量％)，目標[P]作為目標的脫磷處理后的鐵水中的P濃度(質(zhì)量％)，ηcao(石灰效率)＝0.5～1，Wcao-Si＝鐵水[Si]×(10/28)×56×2…(6)其中，鐵水[Si]脫磷處理前的鐵水中的Si濃度(質(zhì)量％)。
20.如權(quán)利要求19所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，石灰量Wcao-P(其中，用ηcao＝1求出的Wcao-P)的80質(zhì)量％以上的石灰通過頂吹槍噴吹到鐵水液面。
21.如權(quán)利要求19或20所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，作為相當于石灰量Wcao-Si的精煉劑，可以從含有石灰粉、塊狀生石灰、塊狀石灰石、未反應(yīng)CaO的煉鐵爐渣中選擇1種以上使用。
22.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，由下述(7)式定義的利用噴吹氧氣或噴吹以氧氣作為載體氣體的精煉劑，在鐵水液面產(chǎn)生的凹陷深度L控制在200～500mm，L＝L0×exp{(-0.78×LH)/L0}……(7)L0＝63×{(F02/n)/dt}2/3其中，LH頂吹槍的槍高度(mm)F02通過頂吹槍提供氧氣的速度(Nm3/hr)n頂吹槍的噴嘴孔數(shù)dt頂吹槍的噴嘴孔徑(mm)(其中，多個噴嘴孔的噴嘴孔徑不同的情況下為全部噴嘴孔的平均孔徑)。
23.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21或22所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，在使CaF2的添加量在2kg/噸鐵水以下或?qū)嵸|(zhì)上不添加CaF2的條件下進行脫磷處理。
24.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21或22所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，對Si含量在0.15質(zhì)量％以下的鐵水，在使CaF2的添加量在1kg/噸鐵水以下或?qū)嵸|(zhì)上不添加CaF2的條件下，通過頂吹槍向鐵水液面噴吹氧氣和至少一部分精煉劑而進行脫磷處理，同時使脫磷處理結(jié)束時的鐵水溫度為1360℃～1450℃。
25.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，向提供氧氣的鐵水液面區(qū)域提供通過化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)。
26.如權(quán)利要求25所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，至少有一部分通過化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)，提供給因通過噴吹氧氣在鐵水液面上產(chǎn)生的火點上。
27.如權(quán)利要求25或26所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，通過化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)，是從二氧化碳、水蒸氣、氮氧化物、金屬碳酸鹽、金屬氫氧化物中選擇的1種以上。
28.如權(quán)利要求27所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，通過化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)，是從通過熱分解生成CO2或H2O的金屬碳酸鹽、通過熱分解產(chǎn)生CO2或H2O的金屬氫氧化物中選擇的1種以上。
29.如權(quán)利要求28所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，通過化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)而吸收鐵水熱量的物質(zhì)，是從CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2中選擇的1種以上。
30.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，代替作為CaO源的精煉劑的一部分或全部，作為精煉劑生成物且通過化學反應(yīng)和/或熱分解反應(yīng)吸收鐵水熱量的物質(zhì)，從CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2中選擇1種以上，提供給被提供氧氣的鐵水液面區(qū)域。
31.如權(quán)利要求30所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，從CaCO3、Ca(OH)2、CaMg(CO3)2中選擇的1種以上的至少有一部分，通過噴吹氧氣提供給鐵水液面上產(chǎn)生的火點。
32.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30或31所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，把P含量在0.10質(zhì)量％以上的鐵水，脫磷精煉到粗鋼要求的P含量(鋼的成分標準值)以下。
33.如權(quán)利要求32所述的低磷鐵水的制造方法，其特征在于，脫磷處理后鐵水中的P含量在0.010質(zhì)量％以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于不大量添加CaF
文檔編號C21C5/30GK1596316SQ02823559
公開日2005年3月16日 申請日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月21日
發(fā)明者松野英壽, 村井剛, 菊地良輝, 櫻井榮司, 竹濱良平, 川畑涼, 小平悟史, 菊地一郎, 田野學, 清水宏 申請人:杰富意鋼鐵株式會社