铁水预处理方法
【专利说明】
[0001] 本申请是2014年7月17日提交的申请号为201380005806. 3、发明名称为"铁水 预处理方法"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及铁水预处理方法，尤其涉及在一个（同一）转炉型容器中进行脱硅处 理和脱磷处理两方的方法。
【背景技术】
[0003] 铁水在对其在转炉内进行脱碳精炼之前，通常会进行预先除去该铁水中的硅、磷 的铁水预处理。该铁水预处理以减少精炼用熔剂的使用量、钢水的高纯度化、通过防止转炉 操作时的过氧化等来提高锰出成率（yield)、减少精炼炉渣量为目的而实施，包括脱碳工序 的处理在内，已提出有各种方法。
[0004] 在铁水预处理时会产生精炼炉渣，在将该精炼炉渣用于各种用途时，视其用途，要 求其不发生氟等的溶出。因此，人们一直在对不用作为出于提高脱磷反应效率的目的而使 用的氟源的萤石（CaF2)进行铁水预处理的方法进行研究。此外，近年来，也要求炼铁业削 减温室效应气体的排放量。因此，正在研究在降低需要大量能量来还原氧化铁的高炉铁水 的使用比例的同时增大废铁等冷铁源的使用比例的精炼方法。由此可知，在这种背景下，近 年来的铁水预处理具有在改善精炼方法的同时增大冷铁源的使用比率的倾向。
[0005] 作为进行铁水的脱硅、脱磷的铁水预处理之一，有向铁水中添加生石灰等精炼剂 (熔剂）并加入气体氧、氧化铁等固体氧源，由此将铁水中的硅、磷去除到炉渣中的方法。此 外，作为铁水处理用的容器，可以使用鱼雷式铁水罐车（torpedocar)、高炉包等运输容器 或转炉型容器（精炼炉）等，但为了使用大量的废铁，使用炉容积大的转炉型容器是有利 的。
[0006] 专利文献1中公开了一种在使用转炉进行脱硅处理和脱磷处理的转炉精炼方法 中在转炉内于脱硅处理后进行中间排渣、再进行脱磷处理的方法。并提出了在该方法中通 过控制炉渣组成来抑制脱硅后的回磷、并使之后的脱磷处理变得容易的方法。
[0007] 此外，专利文献2公开了一种使用转炉型反应容器进行脱硅处理，然后将出铁-排 渣后、经过脱硅处理的铁水再一次送回到反应容器内进行脱磷处理的铁水预处理方法。在 该铁水预处理方法中，通过使脱硅处理后的铁水中的硅浓度、炉渣碱度和氧化铁浓度最佳 化，不使用萤石也能高效率地进行脱磷，以及在脱硅处理时和/或脱磷处理时熔解废铁。
[0008] 还有，专利文献3公开了一种在使用转炉型容器连续进行铁水的脱硅处理和脱磷 处理的预处理方法，其中，使前次批料（charge)的脱磷处理后的炉渣的40~60质量％残 留在容器内，将该炉渣利用到脱硅、脱磷处理中，由此减少炉渣产生量。专利文献：
[0009] 专利文献1 :日本特开2001-271113
[0010] 专利文献2 :日本特开2002-129221
[0011] 专利文献3 :日本特开2002-256325
【发明内容】
[0012] 在专利文献1中公开的方法中，控制炉渣组成，使脱硅处理后的炉渣碱度为0. 9~ I. 1、T.Fe为15~20质量％左右，以抑制脱硅后的回磷。但是，在该公开技术中，在炉渣碱 度为0. 9~I. 1的情况下，若T.Fe在15质量％以下，则会存在回磷、出铁铁水的磷浓度高 的问题。
[0013] 此外，在专利文献2公开的方法中，在脱硅处理后从转炉型容器中出铁和排渣，然 后再将脱硅后的铁水送回到该容器内进行脱磷处理，因而有利于降低铁水中的磷浓度。但 是，由于重复进行出铁和铁水装入，若使用一个（同一）转炉型容器进行实施，则会存在生 产效率显著劣化的问题。另一方面，虽然也可使用二个转炉型容器，但这种情况下，也会存 在需要大量的设备费用和由来自炉体的散热引起的热损失增大的问题。此外，在脱硅处理 和脱磷处理中需要添加大量的熔剂，因此也会存在精炼成本增大和由熔剂的吸热引起的热 损失增大的问题。
[0014] 还有，在该专利文献2公开的方法中，在脱磷处理时，为了促进渣化、提高脱磷反 应效率，投入铁矿石等氧化铁。因此，会有由伴随氧化铁分解反应而产生的吸热、中间出铁 引起的热损失大，无法确保熔解大量废铁所需的足够热量的问题。尤其是在该方法中，碱度 较高，因此，即使是在脱磷处理结束的时候，炉渣中的固相比率高，流动性差，铁水的液滴混 入炉渣中，未被分离而直接排渣到炉外，凝固。因而有导致原料金属损失增大的问题。即， 虽然该原料金属的一部分能通过在将炉渣粉碎后进行磁选而作为铁源回收，但无法连混入 到炉渣中的细铁粒子都回收到，大部分与炉渣一起转入土木用途等，原料金属的损失增大。
[0015] 就专利文献3而言，提出了一种通过用一个转炉型容器连续进行脱硅处理和脱磷 处理，并在脱磷处理后仅排出炉渣的40~60质量％，将剩余炉渣用于下次批料的脱硅、脱 磷处理，由此减少熔剂使用量、炉渣产生量的预处理方法，希望减少热损失。但是，在该文献 3中没有公开脱硅处理和脱磷处理中的炉渣组成、处理温度的优选范围。而且，由于使大量 生成的脱硅炉渣残留在炉内直接进行脱磷处理，因而在熔制低磷铁时，需要大量的石灰系 熔剂来调整炉渣碱度。因此，虽然不会产生脱硅炉渣，但炉内的脱磷炉渣量增大，反应效率 降低，脱磷炉渣的排出量反倒增大，脱磷炉渣中的原料金属损失的问题也遗留下来。
[0016] 本发明的主要目的在于提供一种以少量的熔剂使用量高效率地进行铁水的脱硅 和脱磷处理的方法。本发明的其他目的在于提供一种能控制低磷铁的熔制成本，并能增加 废铁使用量，还能减少炉渣中的原料金属损失的铁水预处理方法。
[0017] 本发明者对在脱硅、脱磷、脱碳工序中，即使抑制熔剂使用量仍能高效率地降低磷 浓度，并能通过充分确保废铁熔解用的热源来提高铁出成率的方法进行了各种研究。结果 发现，在进行铁水的脱硅处理和脱磷处理的预处理阶段，通过使残留在炉内留待下一工序 使用的炉渣量和炉渣组成、温度等处理条件最佳化，能实现上述目的，并由此想到本发明的 铁水预处理方法。
[0018] S卩，本发明是一种铁水预处理方法，在使用转炉型容器进行铁水的脱硅处理和脱 磷处理时，首先，将从高炉出铁的铁水装入转炉型容器内进行脱硅处理，然后，进行将铁水 和脱硅处理后炉渣的一部分残留在该容器内的中间排渣处理，接着，向残留在该容器内的 脱硅后的铁水和炉渣中添加石灰系熔剂并吹送氧，进行铁水脱磷处理，其特征在于，使炉渣 碱度在I. 2以上的脱磷处理后炉渣中的30质量％以上残留在上述转炉型容器内，然后，向 装有脱磷处理后炉渣的该容器内至少装入未处理的铁水进行脱硅处理，使该脱硅处理结束 时的铁水的硅浓度在0. 2质量％以下，脱硅处理后炉渣的碱度在0. 5以上、1. 5以下，铁水温 度在1240°C以上、1400°C以下，然后，进行将脱硅处理后炉渣的40质量％以上排出到炉外 的中间排渣，之后，用同一上述容器进行脱磷处理。
[0019] 此外，在本发明中，优选的解决手段如下：
[0020] (1)使脱磷处理后炉渣的碱度在3. 0以下；
[0021] (2)在脱磷处理后炉渣中，使脱磷处理时生成的量的60质量％以上残留在容器 内；
[0022] (3)使脱硅处理中的炉渣碱度在0. 8以上、1. 5以下；
[0023] (4)使脱硅处理后炉渣的炉渣碱度在0.8以上、1.5以下，T.Fe在5质量％以上、 25质量％以下；
[0024] (5)在脱硅处理时装入冷铁源；
[0025] (6)上述脱硅处理中，除了向转炉型容器内装入从高炉出铁的铁水外，还装入冷铁 源，进行氧吹炼，使该处理结束时的铁水温度在1260°C以上、1350°C以下；
[0026] (7)上述脱硅处理中，相对于装入转炉型容器内的铁水和冷铁源的合计重量，装入 满足下式的量的冷铁源，
[0027]Y= (3+34. 5[%Si]+0. 21T,) ? (1000 -Xs)/1000
[0028] 这里，
[0029] Y:230 ~270，
[0030] 〔 ％Si〕：装入的铁水中的硅浓度（质量％ )，
[0031] T1:装入的铁水的温度（°C)，
[0032] Xs:冷铁源的单耗（kg/t);
[0033] (8)使脱硅处理结束时的铁水的硅浓度在0. 1质量％以下；
[0034] (9)上述脱磷处理中，相对于铁水和冷铁源的合计重量，向转炉型容器内装入或添 加100~250kg/t的冷铁源和2~10kg/t的成为氧化物的硅；
[0035] (10)上述脱磷处理中，相对于冷铁源和铁水的合计重量，使4~20kg/t的脱硅 处理后炉渣残留在中间排渣后的转炉型容器内，并向该转炉内添加石灰系熔剂，进行氧吹 炼，使脱磷处理后的炉渣碱度在1. 2以上、3. 0以上，且使该脱磷处理结束后的铁水温度在 1280°C以上、1360°C以下。
[0036] (11)上述脱磷处理中，用顶吹喷枪向铁液喷射含有粉状石灰、碳酸钙、氧化铁中的 至少一种以上成分的精炼剂。
[0037]本发明具有以下效果。
[0038] (1)根据具有上述构成的本发明的铁水预处理方法，除了能将脱磷处理后炉渣中 的石灰部分用作下次批料的脱硅处理中的石灰源外，还能抑制脱硅处理中的回磷，由此，可 以削减整个铁水预处理工序中的石灰系熔剂的使用量。
[0039] (2)根据本发明，在脱硅处理后进行中间排渣，紧接着用同一容器进行脱磷处理， 因此，能将与精炼容器的转移所引起的放热相当的部分作为冷铁源熔解用的热源，并能将 前次批料生成的高温的脱磷处理后炉渣用作熔剂，因此，与添加常温的熔剂的情况相比，能 将其吸热部分用作冷铁源熔解用的热。其结果，除了能增大冷铁源（废铁）使用量外，还能 减少原料金属损失。
[0040] (3)根据本发明，在脱硅处理和脱磷处理之间将脱硅处理中生成的低碱度的炉渣 排出到炉外，因而能减少需要在较高碱度（（质量％CaO/质量％SiO2) = 1.2~3.0)下进 行的脱磷处理中的石灰系熔剂的使用量，抑制熔制成本。
【附图说明】
[0