JPH02263909A - 転炉における熱付与方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、転炉製鋼に際して、スクラップや鉄鉱石、Ｍ
ｎ！！石等の塗材を増配するための、転炉における熱付
与方法に関する。

（従来の技術） 従来、転炉による製鋼時に利用できるスクラップ量は２
０〜３０重量％が限度といわれており、それ以上に多量
のスクラップを装入した場合には、処理すべき溶銑中の
Ｃ，５ｉの酸化燃焼熱だけでは必要とする高温度を得る
のに不十分であり、外部がら新たに熱源を加える必要が
ある。

また、このようにスクラップ量を高める場合ばかりでな
く、十分な溶銑予備処理によってＰ、Ｓｉを著しく低下
させた溶銑を転炉で処理する場合にも、熱源となるＳｉ
が減少しているのに加え、溶銑温度も低下しているため
に、熱源不足の事情は同様である。

最近、転炉装入主原料中のスクラップ使用比率が高まり
つつあり、また、溶銑予備処理が普及しつつある情勢に
おいては、転炉における熱付与方法の開発がますまず重
要になってきている。

さらに、スクランプに代えて鉄浴中の還元力を利用し、
合金成分を鉱石もしくは半還元状で添加し、鉄浴の成分
調整を行う方法なども研究されており、転炉における熱
付与方法開発の必要性はますます高まりつつある。

従来より、このような転炉における熱付与方法について
は様々な方法が提案されているが、大部分は下記の方法
のいずれかまたは両方を採用している。

■　炭素および水素を主成分とする燃料を外部より供給
して、０２ガスで燃焼させる方法。

■　脱炭反応で生成するＣＯガスの一部を、０２ガス吹
き込みによりＣＯ２ガスにまで燃焼さゼ、着熱させる方
法。

このうち、スクランプを大幅に増配する等、多針の熱エ
ネルギー供給を必要とする場合には、ト記■の方法のみ
の採用では不十分であり、■の方法のように外部からの
燃料供給が必要となる。

特公昭５６−９２４９号には　燃料を０２ガス吹き込み
により燃焼しながら、炉底または上部から溶鋼内に吹込
んで、溶鋼への着熱を図る方法が開示されている。しか
し１、この方法の適用は、？容鋼中の（Ｃ）が多くとも
０４１０％である場合に限定されており、０．１０％を
超える（Ｃ）を含有する溶鋼に対してこの方法を適用す
ると、供給した燃料や？′８鋼中のＣは大部分がＣＯガ
スまでにしか燃焼せず、多量の燃料を浪費することにな
る。

また、特開昭５８−１４４４０９号では、上吹ランスよ
り微粉炭等の燃料と酸素とを金属浴中に吹き込みながら
精錬する方法が開示されている。この方法では、発生す
るＣＯガスの−・部をＣＯ２ガスにまで燃焼させること
を目的として、ランス構造が工夫されている。しかし、
ＣＯ−→ＣＯ，の転化率は、ＣＯ２／　（ＣＯ）ＣＯ□
）の値で２０％程度が限界であり、それ以上の燃焼を行
うと着熱効率が著しく悪化する。すなわち、着熱効率を
良くする目的で、燃焼により得られたＣＯ□ガスを鋼浴
と接触させると、ＣＯ２ガスが溶鋼中のＣと反応してＣ
Ｏガスに戻ってしまうことになる。

（発明が解決しようとする課題） 前項のいずれの方法も、供給した燃料を部分酸化（不完
全燃焼）することにより熱供給を行っているため、それ
だけでは発熱量が少なく、燃料や酸素の多量の消費が避
けられない。Ｃの燃焼による発熱量は、部分酸化の場合
と完全燃焼の場合とでは大きく異なる。したがって、転
炉製鋼の生産性、経済性を飛躍的に向上させるために、
供給した燃料を完全燃焼させ、その発熱量をスラグ−メ
タル浴に有効に伝熱する方法の開発が回持されていた。

よって、本発明の目的は、転炉製鋼に際して、スクラン
プや鉄鉱石等の塗材の大幅な増配を可能とし、かつその
燃料ならびに酸素の原７１１位を大幅に低減することの
できる転炉内への熱付与方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意検討を重
ねた結果、完全燃焼またはそれに近い燃焼を可能とする
ために、燃料と酸素との吹込量比を、供給する燃料中の
炭素、水素および酸素の含有喰との関係で適当に選定す
るとともに、燃料および酸素の供給方法としては、転炉
側壁に少なくとも外管、内管を備えた２重管構造の羽目
を設け、その外管からは炭素および水素を主成分とする
燃料を、内管からは酸素をそれぞれスラグ浴中に吹込む
ことにより、燃焼熱を容易にスラグ浴に伝熱することが
でき、さらに炉底からは底吹ガスを吹き込んでメタル浴
を攪拌することによりスラグメタル間の熱伝達を良好に
することができるこ七を見い出し、本発明を完成させた
。

ここに、本発明の要旨は、転炉製鋼に際して、転炉の炉
底に設けた羽目よりメタル浴内に攪拌用ガスを吹込みな
がら、炉側壁に設けた外管、内管から成る２重管構造の
羽目より、炭素および水素を主成分とする燃料を前記外
管から、酸素を前記内管から、下式の量比でスラグ浴内
に吹込むことを特徴とする、転炉における熱付与方法で
ある。

（作用） ・（１） ここに、Ｆａｔ：酸素吹込１　（！ｉｍ３／５ｉｎ）−
Ｆ＝燃料吹込量（ｋｇ／＋１ｎ） ＣＦ：燃料中炭素含有量（重要％） ＨＦ　：燃料中炭素含有量（重量％） ＯＦ＝燃料中酸素含有Ｎ（重置％） このように、本発明は、燃料の完全燃焼（またはそれに
近い燃焼）が可能となるような条件で燃料と酸素とをス
ラグ浴内に吹込み、かつ、その燃焼熱を容易にスラグ浴
に伝熱することができるように燃料と酸素との吹込み方
法を工夫し、さらに、スラグ−メタル間の熱伝達を良好
にするために底吹ガス攪拌を行うことにより、メタル浴
に着熱させる方法であり、それにより、転炉製鋼におけ
るスクラップ等の塗材の増配を可能とするものである。

次に、本発明を添付図面を参照してさらに詳述する。

第１図は、本発明の方法を実施する製鋼用転炉装置の略
式説明図である。図中、１は金属浴を貯える転炉型反応
容器であって、内部には溶鋼２が収容されている。３は
スラグ層である。４は燃料および酸素吹込み用二重構造
横吹羽口であり、この二重構造羽目から吹込まれた燃料
の燃焼熱によりスクラップ増配等に必要な熱量が供給さ
れる。

この羽口４としては、第２図に示すように、内管４ａか
ら酸素を吹込み、外管４ｂから燃料を吹込むような構造
の２重管羽目を用いる。５はメタル浴攪拌用底吹羽目で
あり、スラグ−メタル間熱伝達を良好な状態に保つため
に必要な攪拌用ガス（ＮＺ、Ａｒ、　Ｃｏ□等）がここ
から吹込まれる。

本発明においては、二重構造横吹羽口４からの燃料およ
び酸素吹込みによる熱付与を実施しながら、通常の脱炭
吹錬を同時に行うが、この脱炭吹錬は上吹ランス６で行
うか、底吹羽口５より酸素を供給して行うか、いずれの
方法も可能である。

通常、スラグ浴内に燃料と酸素とを吹込み燃焼させる場
合には、羽目は一般に２重管、または最外管に冷却ガス
（Ｃａｌｌｓ　、Ｉ！□０等）を流すような３重管構造
とするが、燃料を内管、酸素を外管に吹込んだ場合と、
その逆に燃料を外管、酸素を内管に吹込んだ場合とでは
、後の実施例で示すように、同成分の燃料と酸素とを同
ｔ、；Ｂｔだけ吹込んだときでも、燃料の燃焼状態は著
しく異なることが判明した。すなわち、前者の場合は、
スラグ浴内に存在する粒鉄が、吹込まれた酸素と反応し
て鉄酸化物を生成するため、燃料を燃焼する酸素が不足
し、従って燃料が完全燃焼しない。この粒鉄が酸化して
生成した鉄酸化物はスラグに含有され、スラグ−メタル
界面において下記の反応により還元され、ＣＯガスが生
成する。

ＦｅＯ＋　Ｃ＝Ｆｅ＋ＣＯ その結果、スラグ浴中に吹込んだ燃料の燃焼用酸素の一
部は、メタル浴と直接接触しないにもかかわらず、メタ
ルの脱炭に消費された形となる。

後者の場合は、内管から吹込まれた酸素は外管から吹込
まれた燃料によってスラグとの接触が防止された状態と
なり、前者の場合のようなスラグ中の粒鉄と酸素との反
応が抑制され、吹込まれた酸素は燃料の燃焼にほとんど
全量が消費されるため、燃料の完全燃焼が可能となる。

本発明の方法において、スラグ中に吹込む燃料としては
、石炭・コークス等の固体燃料、石油・タール等の液体
燃料のほか、メタン・天然ガス等の気体燃料等が挙げら
れる。なお、微粉炭、コークス粉等の固体燃料を吹込む
場合は、キャリアーガスとして、Ｎ２、Ａｒガスなどを
用いる。

一方、本発明において、スラグ浴中に吹込む燃料と酸素
の量比は、後の実施例でも示すように、前記（１）式の
範囲であることが必要である。

前記（１）式において、左辺は燃料が少なくとも部分的
に酸化燃焼されるために必要な酸素と燃料との量比（酸
塩化）を示すものであり、実際の酸塩化が左辺未満の値
では、燃料の一部が未燃焼のまま炉外に放出され、熱効
率が低下する。右辺は燃料の完全燃焼に必要な酸燃比の
１．５倍を示すものであり、後述の実施例でも示すよう
に、それ以上に酸素吹込量を増やしても、スラグ中の粒
鉄の酸化量が増えるばかりで燃焼効率は向上しない。

ところで、このような転炉に対する熱付与をメタル浴の
攪拌のない状態で行うと、スラグ浴からメタル浴への伝
熱が不十分となり、スラグ温度が異常に上昇して耐火物
溶損等のトラブルを招くことになる。したがって、本発
明にあっては、炉底より攪拌ガスを吹込み、メタル浴を
撹拌することが必要である。それにより、スラグ−メタ
ル間の熱伝達が良好になり、スラグが過熱する等のトラ
ブルを回避することができ、メタル浴を効率よく加熱で
きる。

以下、実施例により本発明をさら番こ具体的に説明する
。

実施例１ ２トンの試験用転炉における実験により、本発明の効果
を調査した。

試験は、通常の脱炭吹錬のみを行った場合と、通常の脱
炭吹錬を行うと同時に、炉側壁に設置した２重管羽目の
内管から微粉炭および外管から酸素をスラグ浴中に吹込
んだ場合、ならびに本発明の方法により外管から微わ）
炭および内管から酸素を吹込んだ場合とについて実施し
、それぞれについて、スクラップ配合可能量を比較した
。

使用した溶銑および微粉炭の組成を第１表に示す、微粉
炭は１００メツシユ以下の粒度に整粒し、２００メツシ
ユ以下が７０％のものを使用した。また、転炉に装入し
た各原料の使用量、上吹ランスからの送酸量、および底
吹羽口からの攪拌ガス吹込量を第２表に示す。

第１表　　　　　（項番％） 第２表 横吹２重管羽口は、場面から１５０１上のレベルの対称
な位置に２本設置し、微粉炭を１本当り１ｋｇ／ｗｉｎ
、合計２　ｋｇ／ｌｌｌ１ｎ供給した。また、この横吹
羽口から酸素を１本当り１．７５　Ｎｍ３／ｍｉｎ、合
計３．５　Ｎｍ３／ｗｉｎ　　（微粉炭をほぼ完全燃焼
するのに必要な世）供給した。さらに、キャリアーガス
としてＡｒを使用し、これを微粉炭１ｋｇ当り０．２　
Ｎｍ’の割合で流した。

各試験において、吹錬開始時の溶銑温度は１３００°Ｃ
であり、終点時における　［Ｃ１＝Ｏ，１０％の溶鋼温
度は１６５０°Ｃであった。溶銑量は２トンであった。

本実験の結果、通常の脱炭吹錬を行゛った場合のスクラ
ップ配合率は１５％であったのに対し、横吹２重管羽目
の内管から微粉炭および外管から酸素を吹込みながら通
常の脱炭吹錬を行った場合のスクラップ配合率は２５％
、本発明の方法により外管から微粉炭および内管から酸
素を吹込みながら同様の吹錬を行った場合のスクラップ
配合率は４０％であった。すなわち、本発明の方法によ
り、大幅にスクラップ配合量を増加させうることが判明
した。スクラップ配合率は溶銑量を基準に求めた。

ＸＩＪＬ涯ｌ 実施例１と同様の２トンの試験用転炉を用いて、横吹羽
口から吹込まれる微粉炭の燃焼状況を調査した。この場
合も第１表に示す溶銑（２トン）と微粉炭を使用した。

溶銑量、造滓剤および底吹条件は第２表に示す通りとし
、上吹ランスからの送酸を行なわない状態で、横吹羽１
コから吹込まれる＠粉炭の燃焼性を調査した。

横吹２重管羽目は、実施例Ｉと同様に場面から１５０１
ＩＩＩｌ上のレベルに２本設置し、１本当りｌ　ｋｇ／
＋ｉｎ、合計２　ｋｇ／ｍｉｎの＠粉炭を供給した。羽
目からの酸素供給量は羽口１本当り０．４〜３．ＯＮｍ
’／ｉ＋ｉｎまで変化させた。

燃料と酸素との供給方法は、外管から微粉炭および内管
から酸素を供給する本発明の方法と、内管から微粉炭お
よび外管から酸素を送る場合との２種類とした。

炉口から発生するガスを連続的に分析すると共に、メタ
ルを１分ごとにサンプリングしてメタル中の［ＣＩ　Ｉ
の変化を調査した。ガスの分析値とメタル中１ｃＩ　ｌ
の変化から、Ｃバランス計算により未燃焼微粉炭発生量
を算出した。

なお、本実験で燃料として用いた微粉炭の組成分析値よ
り、部分酸化燃焼に必要な酸素量／微粉炭量ｒＯ，１１
２（Ｃ，／１２−ＯＦ／１６）］　および完全燃焼に必
要な酸素量／微粉炭１　［Ｑ、１１２（ＣＦ／６＋ｌｌ
Ｆ／２−ＯＦ／１Ｇ）１を計算したところ、それぞれ０
．７重ｍ３／ｋｇおよび１．７重ｍ３７ｋｇであった。

実験結果を第３図および第４図に示す。

第３図は、微粉炭を外管に０□を内管に供給する本発明
の場合の結果であり、第４図は、微粉炭を内管に０．を
外管に供給した場合の結果である。第３図のグラフより
、本発明の場合は、完全燃焼比率で酸素を供給した場合
（すなわち、酸塩化が１．７以上のとき）Ｃｏｔ／　（
ＣＯ＋ＣＯｇ）値は約０．８となっており、はぼ完全燃
焼に近い状態まで効率よく燃焼していることがわかる。

これに対し、第４図のグラフより、羽口からの燃料と酸
素の供給方法が本発明の場合と逆の場合は、酸塩化を１
．７以上としてもＣＯ□／　（ＣＯ＋ＣＯ□）値は０．
３〜０．４までしか上界しなかった。これは、前記のよ
うに、スラグ中の粒鉄と酸素との反応のためである。

また、第３図のグラフから分かるように、酸塩化が０．
７（部分酸化燃焼比率）未満では未燃焼の微粉炭が多量
に発生しており、２．５５　（完全燃焼比率の１．５倍
）以上ではＣｏｗ／　（ＣＯ＋Ｃ（ｈ）植のそれ以上の
向上はなく、スラグ中の粒鉄との反応が増えるだけであ
った。

したがって、適正な酸塩化の範囲は前記（１）式で示さ
れた範囲である。

（発明の効果） 本発明の方法によれば、転炉製鋼において高いエネルギ
ー効率で熱付与を行うことが可能となり、スクラップや
鉄鉱石、Ｍｎ鉱石等を大幅に増配することが実現される
等、製鋼コストの大幅な低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による転炉製鋼の概念図；第２図は、
本発明における２重管羽目の断面概念図： 第３図は、本発明法による酸素量／微粉炭量（酸塩化）
の燃焼性に及ぼす影響を示すグラフ；および 第４図は、内管に微粉炭および外管に酸素を流した場合
の酸素量／微粉炭量（酸塩化）の燃焼性に及ぼす影響を
示すグラフである。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 転炉製鋼に際して、転炉の炉底に設けた羽口よりメタル
   浴内に攪拌用ガスを吹込みながら、炉側壁に設けた外管
   、内管から成る２重管構造の羽口より、炭素および水素
   を主成分とする燃料を前記外管から、酸素を前記内管か
   ら、下式の量比でスラグ浴内に吹込むことを特徴とする
   、転炉における熱付与方法。 ０．１１２×〔（Ｃ＿Ｆ／１２）／（Ｏ＿Ｆ／１６）〕
   ≦（Ｆ＿Ｏ＿２／Ｗ＿Ｆ）≦０．１１２×〔（Ｃ＿Ｆ／
   ６）＋（Ｈ＿Ｆ／２）−（Ｏ＿Ｆ／１６）〕×１．５こ
   こに、Ｆ＿Ｏ＿２：酸素吹込量（Ｎｍ＾３／ｍｉｎ）Ｗ
   ＿Ｆ：燃料吹込量（ｋｇ／ｍｉｎ） Ｃ＿Ｆ：燃料中炭素含有量（重量％） Ｈ＿Ｆ：燃料中水素含有量（重量％） Ｏ＿Ｆ：燃料中酸素含有量（重量％）