铁水的预处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用一个转炉型精炼炉连续地进行铁水的脱硅处理和脱磷处理的铁 水的预处理方法，并且在脱硅处理和脱磷处理之间夹有中间的排渣工序。
【背景技术】
[0002] 在强烈要求减少温室效应气体的排放量的近年来，在钢铁产业中，用转炉、铁水锅 等处理容器进行脱磷处理及脱碳精炼等时，在炉内的铁水中配合铁肩等冷铁源，从而减少 钢铁制造所需要的能量。这是因为，冷铁源与装入到高炉中的铁矿石这样的氧化铁不同，其 不需要还原，因此与对从高炉出铁的生铁进行精炼来制造钢水相比，能够以较少的能量消 耗量少、较少的温室效应气体排放量来制造钢水。
[0003] 另外，近年来，实施了在转炉中的脱碳精炼之前对铁水实施预处理，从而预先除去 铁水中的磷的精炼方法（也称为"预脱磷处理"），因为该方法在成本方面及品质方面是有 利的。一般来说，脱磷处理如下进行：将氧化剂（氧气等氧源）及脱磷精炼剂（CaO系助熔 剂）添加到铁水中，利用氧化剂将铁水中的磷氧化而形成磷氧化物，再使其吸收到渣滓化 后的脱磷精炼剂中，从热力学上来看，对于该脱磷反应而言，精炼温度越低越有利。即，温度 比钢水阶段低的铁水阶段容易进行脱磷反应，可以以较少的氧化剂及脱磷精炼剂来进行脱 磷处理。因此，通过进行上述预脱磷处理，虽然处理工序有所增加，但可以减少制钢精炼工 序整体的炉渣产生量。
[0004] 但是，从尚炉出铁的铁水含有0.3~0.6质量％左右的娃，对含有娃的铁水进行脱 磷处理时，首先氧化除去硅，铁水中的硅浓度降低到某种程度后，再氧化除去铁水中的磷。 通过上述硅的氧化，生成以si〇 2S主成分的炉渣，该炉渣会阻碍脱磷反应。这是因为，为了 进行脱磷反应，需要碱度（[CaO(质量％)]/[Si02(质量％)])为1.2以上的炉渣，而与此 相对，由硅的氧化而生成的Si02有降低炉渣碱度的作用。
[0005] 对于由高炉-转炉的组合构成的钢铁精炼工序而言，铁肩等冷铁源的熔解用热源 是以铁水所具有的显热和铁水中的碳及硅的燃烧热为主体，基本上无法熔解大量的冷铁 源。而且，在如上所述实施作为对铁水的预处理的脱硅处理及脱磷处理的情况下，不仅随着 处理工序的追加而使铁水温度下降，而且作为燃烧热源的铁水中的碳及硅在上述脱硅处理 及脱磷处理中被氧化而减少，因此对于在转炉中的冷铁源的熔解更加不利。
[0006] 因此，在进行铁水预处理的情况下，为了熔解更多的冷铁源，例如在专利文献1中 提出了如下的铁水的预处理方法：在使用一个转炉型精炼炉进行铁水的脱硅、脱磷处理时， 首先，调节CaO系助熔剂的供给量进行脱硅处理，并使得脱硅处理结束时炉渣的碱度进入 到0. 3~1. 3的范围，然后使精炼炉偏斜而从炉口排出在炉内生成的炉渣，接着，新添加CaO 系助熔剂来进行脱磷处理。另外，在专利文献2中提出了如下的铁水的预处理方法：在使用 一个转炉型精炼炉进行铁水的脱硅、脱磷处理时，在结束脱磷处理而出铁铁水后，不排出炉 渣而以残留在炉内的状态向精炼炉中装入下一炉料的铁水，供给氧进行脱硅处理，脱硅处 理后，设置暂时中断吹炼而排出炉渣的中间排渣工序，然后继续进行脱磷处理。
[0007] 对于上述专利文献1的技术而言，通过在一个转炉型精炼炉中进行脱硅处理及脱 磷处理，可以防止因铁水的转移而导致的温度下降；另外，对于专利文献2的技术而言，除 了上述效果以外，还可以在脱硅处理中将脱磷处理所产生的炉渣（以下，也称为"脱磷炉 渣"）进行再使用，因此，能够降低在脱硅处理工序中添加造渣剂而导致的温度下降。
[0008] 即，通过采用专利文献1、专利文献2的技术，可以减少铁水的预处理工序中的热 损失，因此，与以往相比，可以增大冷铁源的配合比例，同时可以谋求削减温室效应气体的 排放量及降低制造成本。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本特开平10-152714号公报
[0012] 专利文献2 :日本特开平11-323420号公报
【发明内容】
[0013] 发明要解决的课题
[0014] 但是，上述现有技术存在以下问题。
[0015] 如专利文献1、专利文献2所公开的技术那样在一个转炉型精炼炉中连续地进行 脱硅处理、中间排渣、脱磷处理的情况下，为了使炉渣的碱度为脱磷所需的给定值以上，并 且减少脱磷处理所使用的CaO系助熔剂，必须要从转炉型精炼炉中排出给定量以上的在脱 硅处理中生成的含有大量Si0 2的炉渣（以下，也称为"脱硅炉渣"）。
[0016] 从该观点来看上述现有技术时，对于专利文献1的技术而言，如果将脱硅处理结 束时炉渣的碱度控制在0. 3~1. 3,则炉渣显示充分的流动性，可充分进行脱硅炉渣的排 渣。但是，仅将脱硅炉渣的碱度控制在0. 3~1. 3,炉渣的形成不充分，流动性也差，难以在 短时间排出炉渣而不使铁水流出，或者相反地形成过剩的炉渣，在脱硅处理中炉渣从炉口 溢出，有时会阻碍操作等，因此，难以充分地进行排渣控制。
[0017] 另外，专利文献2的技术中，提出了在使脱硅炉渣的碱度为1. 0~3. 0、铁水中的硅 浓度达到〇. 20质量％以下之后进行中间排渣是最合适的。但是，其理由是，在脱硅处理结 束时铁水中的硅浓度高于0.20质量％的情况下，为了将下一工序的脱磷处理时炉渣的碱 度调整为2. 0所需要的含CaO物质变得过多，在成本上是不利的，而对于脱硅炉渣的排渣性 未作任何的考虑。
[0018] 即，上述专利文献1及专利文献2所公开的技术存在下述问题：不能充分地排出脱 硅炉渣，不得不增加下一工序的脱磷处理中的CaO系助熔剂的使用量，或者有可能会使脱 磷处理后的铁水中的磷浓度增高。
[0019] 本发明是鉴于上述现有技术中的问题而进行的，其目的在于提供一种铁水的预处 理方法，该铁水的预处理方法使用一个转炉型精炼炉连续地进行铁水的脱硅处理和脱磷处 理，并且在脱硅处理和脱磷处理之间夹有中间的排渣工序，其中，通过改善在脱硅处理中生 成的脱硅炉渣的排渣性，能够抑制铁水的温度下降并以低成本进行下一工序的脱磷处理。
[0020] 解决问题的方法
[0021] 为了解决上述课题而开发的本发明的第1方式是一种铁水的预处理方法，该方法 包括：向转炉型精炼炉内的铁水供给氧源而进行脱硅处理后，在使铁水残留在炉内的状态 下将存在于炉内的炉渣的一部分从转炉型精炼炉中排出，然后，向转炉型精炼炉内供给CaO 系助熔剂及氧源而进行脱磷处理，再将脱磷处理后的铁水从转炉型精炼炉中出铁，从而使 用一个转炉型精炼炉对铁水进行脱硅处理及脱磷处理，其中，在所述脱硅处理中，对于用转 炉型精炼炉的废气处理设备抽吸来的抽吸气体中的至少一种以上含有碳原子的气体种的 浓度进行分析，并基于其分析值来决定脱硅处理的结束时间。
[0022] 本发明的第2方式涉及本发明的第1方式的铁水的预处理方法，其中，基于所述抽 吸气体中含有碳原子的气体种的浓度分析值及所述抽吸气体的流量计算出从所述脱硅处 理中的转炉型精炼炉排出的废气中碳的排出速度，基于所述计算出的废气中碳的排出速度 达到极大值、再达到极小值后再次增大的变化图来决定所述脱硅处理的结束时间。
[0023] 本发明的第3方式涉及本发明的第1方式的铁水的预处理方法，其中，基于所述抽 吸气体中的C0气体浓度、0) 2气体浓度、以及C0气体和C0 2气体的总浓度中任意一个浓度的 分析值达到极大值、再达到极小值后再次增大的变化图来决定所述脱硅处理的结束时间。
[0024] 本发明的第4方式涉及本发明的第1方式的铁水的预处理方法，其中，基于所述抽 吸气体中的C0气体流量、0) 2气体流量、以及C0气体和C0 2气体的总流量中的至少一个流 量达到极大值、再达到极小值后再次增大的变化图来决定所述脱硅处理的结束时间，所述 抽吸气体中的C0气体流量、0) 2气体流量、以及C0气体和C0 2气体的总流量分别是由所述 抽吸气体中的C0气体浓度、〇)2气体浓度、以及C0气体和C0 2气体的总浓度的分析值与所 述抽吸气体的流量之积算出的。
[0025] 本发明的第5方式涉及本发明的第2~4中任一方式的铁水的预处理方法，其中， 以所述达到极大值、再达到极小值后再次增大的变化图中再次增大的值达到相对于极大值 为90%以上且150%以下的给定比例的值以上的时间为基准，使所述脱硅处理的结束时间 在给定的经过时间范围内。
[0026] 本发明的第6方式涉及本发明的第2~5中任一方式的铁水的预处理方法，其中， 在所述达到极大值、再达到极小值后再次增大的变化图中，极大值与极小值之差为极大值 的10%以上。
[0027] 本发明的第7方式涉及本发明的第1方式的铁水的预处理方法，其中，以所述抽吸 气体中的C0气体浓度、0) 2气体浓度、以及C0气体和C0 2气体的总浓度中任意一个浓度的 分析值达到给定的阈值以上的时间为基准，使所述脱硅处理的结束时间在给定的经过时间 范围内。
[0028] 本发明的第8方式涉及本发明的第7方式的铁水的预处理方法，其中，所述废气 处理设备是具有将抽吸来的所述转炉型精炼炉的废气作为燃料气体回收的功能的设备，在 所述废气处理设备中将转炉型精炼炉的废气与大气一起抽吸并使所述废气中的C0气体的 至少一部分燃烧，并且，以所述燃烧后的抽吸气体中的C0气体浓度达到2. 0体积％以上且 18. 0体积％以下的给定阈值以上的时间为基准，使所述脱硅处理的结束时间在给定的经过 时间范围内。
[0029] 本发明的第9方式涉及本发明的第1方式的铁水的预处理方法，其中，以所述抽 吸气体中的C0气体流量、0) 2气体流量、以及C0气体和C0 2气体的总流量中的至少一个流 量达到给定的阈值以上的时间为基准，使所述脱硅处理的结束时间在给定的经过时间范围 内，所述抽吸气体中的C0气体流量、〇) 2气体流量、以及C0气体和C0 2气体的总流量分别是 由所述抽吸气体中的CO气体浓度、〇)2