精炼方法和钢水制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种在转炉精炼中即使不具有喷射脱磷剂的设备、也能高效进行转炉操作用的精炼方法和钢水的制造方法。在所述精炼方法中，在不向铁水中喷射脱磷剂的情况下进行铁水的脱磷精炼或脱磷脱碳精炼，并在将至少含有粉体的脱磷剂装入反应容器中之后，向上述反应容器中装入铁水，进行精炼。
【专利说明】精炼方法和钢水制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及通过在转炉内、在不向熔融金属中吹入脱磷剂的情况下进行脱磷反应或脱磷脱碳反应来进行脱磷精炼或脱磷脱碳精炼的铁水精炼方法和采用该精炼方法的钢水制造方法。
【背景技术】
[0002]在于转炉内进行铁水的脱磷或脱磷脱碳精炼的方法中，例如，在考虑将含CaO的脱磷剂作为脱磷剂的情况下，转炉中使用氧化钙进行的脱磷反应由下述式(I)表示。
[0003]3 (CaO) +5 (FeO) +2 [P]
[0004]= (3Ca0.P2O5) +5 [Fe]…(I)
[0005]这里，
[0006]():炉渣成分
[0007][]:熔融金属中的成分
[0008]这种情况下，通常的方法是将块状的脱磷剂CaO投入到转炉中。此时，为了提高脱磷反应效率，要求CaO熔融且维持脱P所需的FeO水平。此外，CaO的熔点约为2570°C，作为促进熔融用的添加剂，一直在使用的例如有萤石(CaF2)等卤素系化合物、碱系化合物。但是，这些化合物具有化学活性，在炉渣再利用上存在制约。此外，例如萤石由于其所含的氟，处理变得困难，导致脱磷处理成本增大。
[0009]作为其解决方案，例如有如专利文献I?3中记载的那样、使作为脱磷剂的CaO成为粉状(粉体)、从顶吹喷枪中喷射到熔融金属中的方法。
[0010]专利文献:
[0011]专利文献1:日本特开平8-311523号公报
[0012]专利文献2:日本特开2007-224388号公报
[0013]专利文献3:日本特开2010-95786号公报
【发明内容】
[0014]在采用将粉状Ca0(脱磷剂)喷射到转炉型反应容器内的铁水(熔融金属)中的方法的情况下，需要喷射用设备。
[0015]此外，在喷射时，会有在CaO的粒度、喷射速度上受到制约的问题。例如，若喷射速度过慢，会引起氧化钙粉末阻塞配管、铁水脱碳不良、脱磷不良等。另一方面，若喷射速度过快，则会有氧化钙飞散到转炉外、引起粉尘问题之虞。因此，需要根据精炼设备等条件求出所使用的氧化钙粉末的粒度与作为载气的喷射氧的速度之间关系的最适范围，并控制在该最适范围。但是，要解决这些制约、问题，需要巨大的投资。
[0016]作为使用喷射的脱磷方法的改良，还有与喷射并用、将含CaO的物质事先投置(装入)在装入铁水之前的转炉中的方法(可参见专利文献2、3)。但是，即使在这种情况下，也必须通过顶吹添加CaO。
[0017]此外，以往，在不进行顶吹添加CaO的情况下，包括事先投置法在内，CaO的适宜添加条件并不明确，被认为需要开发有效的脱磷方法。
[0018]这里，在不进行顶吹添加CaO来实施精炼的情况下，通常的方法是在装入转炉内的铁水(熔融金属)上投入块状CaO。投入块状CaO是因为在投入了粉状CaO的情况下，该粉状CaO会浮在铁水(熔融金属)中、CaO与铁水的混合不充分之故。这样，在不喷射脱磷剂的情况下，使用用筛子等除去粉状脱磷剂后的块状脱磷剂。而且，以往，并没有确立粉状CaO的适宜的使用方法。
[0019]通常，块状CaO经粉碎、筛分处理，调制成规定粒度范围的块状。在该块状CaO的生产工序中会副生出粉状CaO，但不具有CaO顶吹设备的设备还会存在无法有效利用粉状CaO作为脱磷剂的问题。
[0020]本发明着眼于上述问题，其目的在于提供一种用于在转炉精炼中即使不具有喷射脱磷剂的设备、也能高效进行转炉操作的精炼方法及钢水的制造方法。
[0021]作为解决上述问题用的手段，本发明提供以下方案:
[0022](I)铁水精炼方法，其由如下工序构成:将含有粒径Imm以下的粉体的第I脱磷剂装入反应容器中的工序；向装入有所述脱磷剂的反应容器中装入铁水的工序；在装入所述铁水之后将第2脱磷剂装入铁水中的工序；在不向铁水中喷射脱磷剂的情况下进行脱磷或脱磷脱碳的工序。
[0023](2)铁水精炼方法，其由如下工序构成:将废铁和含有粒径Imm以下的粉体的第I脱磷剂装入反应容器中的工序；向装入有所述脱磷剂的反应容器中装入铁水的工序；在装入所述铁水之后将第2脱磷剂装入铁水中的工序；在不向铁水中喷射脱磷剂的情况下进行脱磷或脱磷脱碳的工序。
[0024](3)根据(I)所述的铁水精炼方法，其特征在于，装入所述反应容器内的第I脱磷剂中，其90质量％以上具有5mm以下的粒径。
[0025](4)根据⑵所述的铁水精炼方法，其特征在于，装入所述反应容器内的第I脱磷剂中，其90质量％以上具有5mm以下的粒径。
[0026](5)根据(I)?(4)所述的铁水精炼方法，其特征在于，相对于所述第I和第2脱磷剂的合计，第I脱磷剂的比率为10?40质量％。
[0027](6)根据(I)?(4)所述的铁水精炼方法，其特征在于，所述第I脱磷剂含有CaO。
[0028](7)根据(5)所述的铁水精炼方法，其特征在于，所述第I脱磷剂含有CaO。
[0029](8)钢水制造方法，其由如下工序构成:将含有粒径Imm以下的粉体的第I脱磷剂装入反应容器中的工序；向装入有所述脱磷剂的反应容器中装入铁水的工序；在装入所述铁水之后将第2脱磷剂装入铁水中的工序；在不向铁水中喷射脱磷剂的情况下进行脱磷或脱磷脱碳、制造钢水的工序。
[0030](9)钢水制造方法，其由如下工序构成:将废铁和含有粒径Imm以下的粉体的第I脱磷剂装入反应容器中的工序；向装入有所述脱磷剂的反应容器中装入铁水的工序；在装入所述铁水之后将第2脱磷剂装入铁水中的工序；在不向铁水中喷射脱磷剂的情况下进行脱磷或脱磷脱碳、制造钢水的工序。
[0031](10)根据⑶所述的钢水制造方法，其特征在于，所述第I脱磷剂中，其90质量％以上具有5mm以下的粒径。
[0032](11)根据(9)所述的钢水制造方法，其特征在于，所述第I脱磷剂中，其90质量％以上具有5mm以下的粒径。
[0033](12)根据⑶?(11)所述的钢水制造方法，其特征在于，相对于所述第I和第2脱磷剂的合计，第I脱磷剂的比率为10?40质量％。
[0034](13)根据⑶?(11)所述的钢水精炼方法，其特征在于，所述第I脱磷剂含有CaO0
[0035](14)根据(12)所述的钢水制造方法，其特征在于，所述第I脱磷剂含有CaO。
[0036]根据本发明，在转炉精炼中，即使不具有脱磷剂喷射设备，也能有效地利用粉状脱磷剂作为脱磷剂进行精炼。
[0037]而且，根据本发明，例如，在转炉精炼中，通过采用向转炉型反应容器内另外投入的方法，即使不从顶吹喷枪实施喷射，也能够使用氧化钙粉末(粉状脱磷剂)。此外，根据本发明的方法，即使不进行用于顶吹设备的设备投资，或者即使不使用卤素系化合物、碱系化合物，也能提高使用以往的氧化钙块作为脱磷剂时的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是显示脱磷量与CaO单耗的关系的说明图(实施例1)。
[0039]图2是显示脱磷量与粉状CaO事先投置比率间的关系的说明图(实施例3)。
【具体实施方式】
[0040]下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0041](关于精炼方法)
[0042]在本实施方式的精炼方法中，在将铁水装入到转炉型反应容器中之前，向该反应容器中投入(装入)含有粉体的脱磷剂。然后，向反应容器中装入铁水、开始精炼。在装入上述铁水后且在精炼开始前或者精炼中，也将适宜的脱磷剂投入熔融金属中实施精炼。
[0043]此外，在向铁水中混入废铁实施精炼的情况下，首先，向转炉型反应容器中投入废铁，之后，向该反应容器内投入至少含有粉体的脱磷剂。然后，向反应容器中装入铁水、开始精炼。在装入上述铁水后且在精炼开始前或者精炼中也投入适宜的脱磷剂实施精炼。
[0044]另外，对在装入铁水前事先装入的废铁和脱磷剂而言，也可在废铁之前投入脱磷齐U。但是，在先装入废铁的情况下，脱磷剂与铁水的接触容易变好，因而，优于装入脱磷剂之后再装入废铁。
[0045]通常，块状CaO经粉碎、筛分处理而调制成规定粒度范围的块状。在该块状CaO的生产工序中，会副生出粉状CaO。将该副生出的粉状(粉体)CaO积极地用作在装入铁水之前装入的脱磷剂。本说明书中的粉体是指粒径Imm以下。
[0046]这里，作为精炼中使用的脱磷剂的总量，根据进行精炼的铁水的分析值(在使用废铁的情况下为铁水和废铁的分析值)和精炼后的目标P浓度来确定脱P所需量。并由该确定的脱P所需量决定在整个精炼处理中应该投入的脱磷剂的量。另外，也可由以往实际使用的脱磷剂量与脱磷量的关系求算整个精炼中的脱磷剂使用量。
[0047]而且，在上面决定的在整个精炼处理中应投入的脱磷剂的量中，将10质量％以上的脱磷剂(含有粉体)设定为在投入铁水之前投入的脱磷剂。另外，在投入铁水之前投入的脱磷剂也称作事先的脱磷剂。
[0048]其余脱磷剂在装入铁水之后投入上述反应容器中。然后，吹入氧气，开始吹炼。另夕卜，吹入气体可以是Ar、N2、CO或它们的混合物。在其余脱磷剂中，使用例如粒径5?30mm或5?50_的块状。该块状脱磷剂的一部分可在吹炼中投入。
[0049]作为上述脱磷剂，可以使用含CaO的脱磷剂，更优选基本上由CaO构成的脱磷剂。
[0050]此外，在装入铁水之前事先装入的脱磷剂如上述那样，优选占总量的10质量％以上。若在10质量％以下，则效果小。此外，若事先装入的脱磷剂的量过多，则会有与铁水不能完全混合、粉末浮起或飞散增多之虞，因而以在40质量％以下为宜。更优选以效果稳定的15?35质量％为宜。
[0051]作为事先装入的脱磷剂的粒度，从精练角度考虑，越细越好。但是，若过细，则不仅会增加粉碎成本，而且在操作过程中还存在粉尘问题，因此，不需要弄得过细。另一方面，若粒度粗，则不仅脱磷剂的熔融慢、分散也变差，而且在精炼中容易出现炉渣发泡。根据以上情况，事先装入的脱磷剂中，优选粒径在5mm以下的脱磷剂占90质量％以上。粒径在5mm以下的脱磷剂意味着实质上包含有粉体脱磷剂。
[0052](本实施方式的效果)
[0053]下面，对本实施方式中精炼方法显现效果的机制进行说明。
[0054]作为粉状脱磷剂的CaO，与块状CaO相比，其会与铁水良好地混合，因而脱磷效果大。但是，在不具有CaO喷射设备的情况下，若只是将粉状CaO投入铁水中，粉状CaO会浮起，不仅CaO与铁水无法良好地混合、难以促进反应，而且会发生粉尘飞散造成的环境恶化。
[0055]与此相对，本
【发明者】发现，若将粉状CaO事先装入转炉中、再向其中添加铁水，则会有效地显现出与铁水的混合效果。基于上述发现，在本发明中，通过在装入铁水之前投入含有粉体的脱磷剂，即使不实施CaO吹入，也能提高脱磷效果。
[0056]这里，通过事先装入粉状CaO，之后装入铁水时的混合搅拌得到强化，上述脱磷反应的反应速度提高，并且炉渣对P(磷)的吸收也变快。其结果，可以认为，能够减少精炼中使用的总CaO消费量。
[0057]另外，在使用与本发明的方法不同的脱磷投入方法的情况下，即，在具有CaO吹入设备、也通过吹入投入脱磷剂的情况下，粉状CaO主要被用在吹入中。因此，即使在并用向转炉中事先装入CaO的方法的情况下，对要事先装入的CaO的条件也不是清楚的。
[0058]与此相对，在本发明中，明确了在不进行CaO吹入的条件下要事先装入的CaO的适宜条件，因而能够得到上述那样的效果。
[0059]此外，在不实施脱磷剂吹入的情况下，还具有能够积极地使用以往避免作为脱磷剂使用的粉体CaO的效果。
[0060]实施例1
[0061]将具有粒径在5mm以下的CaO (含有粉体的CaO) 98质量％的粒度的CaO I?4吨事先装入330吨转炉中，然后，将铁水(成分C:3.8?4.4质量％、S1:0.05?0.40质量％、P:0.09?0.12质量％ )330吨装入上述转炉中。
[0062]之后，将5?50mm的块状CaO:3?5吨投入铁水上，再将辅助原料(轻烧白云石:1.5吨)投入铁水上，在顶吹氧流量45?60Nm3/t、底吹氧流量5?8Nm3/t的条件下实施吹炼。此外，吹炼中，将5?50mm的CaO:3?8吨投入铁水上，吹炼18?25分钟，出钢。相对于此时的总CaO量，事先装入的含有粉体的CaO的质量比例(粉状CaO事先投置比率)为5?23质量％，精炼结束后的钢的分析值为C:0.025?0.045质量％、Si < 0.01质量％、P:0.013 ?0.025 质量％。
[0063]将在以上精炼中使用的总CaO量与脱磷量(Λ P =铁水P浓度一出钢P浓度)的关系在图1中用实线(.)示出。
[0064](比较例I — I)
[0065]然后，不事先装入CaO，将全部量的CaO (粒径为5?50mm的所有块状脱磷剂)在将铁水装入转炉中后投入其中。精炼操作与上述实施例1相同。
[0066]将此时在精炼中使用的总CaO量与脱磷量(ΛΡ =铁水P —出钢P)的关系在图1中用点线(?)示出。
[0067](比较例I — 2)
[0068]除了代替实施例1中的粒径在5mm以下的含有粉体的CaO而在投入铁水之前事先投入5?50mm的全部为块状的CaO块以夕卜,进行与实施例1同样的操作。
[0069]将其结果在图1中用点划线(▲)示出。
[0070]由图1所示可知，与比较例I — I和比较例I — 2相比，相对于同样的CaO使用量，实施例1的精炼方法的脱磷量高。
[0071]实施例2
[0072]下面，在将废铁50吨装入330吨转炉内之后，将粒径5mm以下的比率为95质量％的粒度的CaO:2吨装入上述转炉中，然后，将铁水280吨装入上述转炉中。此时的铁水与废铁的合计成分为C:3.6质量％、S1:0.08质量％、P:0.10质量％。
[0073]之后，将5?50mm的块状CaO:5吨投入到铁水上，再将辅助原料(种类:轻烧白云石；2吨)投入铁水上，在顶吹氧流量53Nm3/t、底吹氧流量6Nm3/t的条件下实施吹炼。再在吹炼中将5?50mm的CaO:6吨投入铁水上，吹炼22分钟，出钢。
[0074]精炼结束后的钢的分析值为C:0.035质量％、Si <0.01质量％、P:0.015质量％，脱磷量为0.085质量％。
[0075](比较例2—1)
[0076]下面，不事先装入CaO，使总CaO量与实施例2 —样，将全部量的CaO (粒径5?50mm)在将废铁和铁水装入转炉中之后添加到其中。精炼操作与上述实施例2相同。
[0077]这种情况下,脱磷量为0.071质量％,与实施例2相比,脱磷量小。
[0078](比较例2 — 2)
[0079]除了代替实施例2中的粒径5_以下的CaO粉末而在投入铁水之前事先投入5?50mm的CaO块以外，进行与上述实施例2 — I相同的操作。
[0080]这种情况下，脱磷量为0.077质量％，脱磷量处于比较例2与实施例2的中间。
[0081]实施例3
[0082]在与上述实施例1相同的操作中，试着求出使CaO的事先投入量变化时的脱磷量。将此时的结果示于图2。
[0083]由图2可知，CaO超过10%时，脱磷量增大。
[0084]实施例4
[0085]在与上述实施例1相同的操作中，在将顶吹氧流量减至22Nm3/t、吹炼时间为10分钟并抑制脱碳的条件下进行脱磷。钢水温度为1400°C，比通常的脱磷脱碳操作时低约250°C，精炼结束后的钢的成分为C:2?4质量％、P:0.01?0.04质量％。此时的脱磷量与在同样的操作下未事先投置含有粉体的CaO的情况下的精炼结束后的脱磷量相比，提高了约0.01质量％。
[0086]本发明能够在不需要特殊且巨大的设备投资的情况下提高在熔融金属吹炼中的脱磷反应效率，因而能够用在无粉体喷射设备的转炉中。
【权利要求】
1.铁水精炼方法，由以下工序构成:将含有粒径Imm以下的粉体的第I脱磷剂装入反应容器中的工序、 向装入有所述脱磷剂的反应容器中装入铁水的工序、 在装入所述铁水之后将第2脱磷剂装入铁水中的工序、 在不向铁水中喷射脱磷剂的情况下进行脱磷或脱磷脱碳的工序。
2.铁水精炼方法，由以下工序构成:将废铁和含有粒径Imm以下的粉体的第I脱磷剂装入反应容器中的工序、 向装入有所述脱磷剂的反应容器中装入铁水的工序、 在装入所述铁水之后将第2脱磷剂装入铁水中的工序、 在不向铁水中喷射脱磷剂的情况下进行脱磷或脱磷脱碳的工序。
3.根据权利要求1所述的铁水精炼方法，其特征在于，装入所述反应容器内的第I脱磷剂中，其90质量％以上具有5mm以下的粒径。
4.根据权利要求2所述的铁水精炼方法，其特征在于，装入所述反应容器内的第I脱磷剂中，其90质量％以上具有5mm以下的粒径。
5.根据权利要求1?4所述的铁水精炼方法，其特征在于，相对于所述第I和第2脱磷剂的合计，第I脱磷剂的比率为10?40质量％。
6.根据权利要求1?4所述的铁水精炼方法，其特征在于，所述第I脱磷剂含有CaO。
7.根据权利要求5所述的铁水精炼方法，其特征在于，所述第I脱磷剂含有CaO。
8.钢水制造方法，由以下工序构成:将含有粒径Imm以下的粉体的第I脱磷剂装入反应容器中的工序、 向装入有所述脱磷剂的反应容器中装入铁水的工序、 在装入所述铁水之后将第2脱磷剂装入铁水中的工序、 在不向铁水中喷射脱磷剂的情况下进行脱磷或脱磷脱碳、制造钢水的工序。
9.钢水制造方法，由以下工序构成:将废铁和含有粒径Imm以下的粉体的第I脱磷剂装入反应容器中的工序、 向装入有所述脱磷剂的反应容器中装入铁水的工序 在装入所述铁水之后将第2脱磷剂装入铁水中的工序、 在不向铁水中喷射脱磷剂的情况下进行脱磷或脱磷脱碳、制造钢水的工序。
10.根据权利要求8所述的钢水制造方法，其特征在于，所述第I脱磷剂中，其90质量％以上具有5mm以下的粒径。
11.根据权利要求9所述的钢水制造方法，其特征在于，所述第I脱磷剂中，其90质量％以上具有5mm以下的粒径。
12.根据权利要求8?11所述的钢水制造方法，其特征在于，相对于所述第I和第2脱磷剂的合计，第I脱磷剂的比率为10?40质量％。
13.根据权利要求8?11所述的钢水制造方法，其特征在于，所述第I脱磷剂含有CaO。
14.根据权利要求12所述的钢水制造方法，其特征在于，所述第I脱磷剂含有CaO。
【文档编号】C21C1/02GK104379772SQ201280073989
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2012年6月18日 优先权日:2012年6月18日
【发明者】林龙也, 田中芳幸, 田中孝宪, 大岛健二 申请人:杰富意钢铁株式会社