JPH03197612A - 溶融金属の精錬方法 - Google Patents
溶融金属の精錬方法Info
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- JPH03197612A JPH03197612A JP1335838A JP33583889A JPH03197612A JP H03197612 A JPH03197612 A JP H03197612A JP 1335838 A JP1335838 A JP 1335838A JP 33583889 A JP33583889 A JP 33583889A JP H03197612 A JPH03197612 A JP H03197612A
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- refining
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶融金属の精錬方法に係り、特に上吹きもしく
は上底吹き転炉による溶鋼精錬時における効果的な精錬
温度の制御および精錬方法の制御に関し、金属特に鋼の
精錬分野に利用される。
は上底吹き転炉による溶鋼精錬時における効果的な精錬
温度の制御および精錬方法の制御に関し、金属特に鋼の
精錬分野に利用される。
（従来の技術〕
溶融金属の精錬方法は、あらかじめ熱収支を算出し、冷
却材、昇温材および／または溶融金属の成分を調整する
副原料等の投入量を便宜的に法定して精錬を開始し、精
錬途中にて精錬を中断して溶融金属の測温を行い、その
結果により前記投入量の補正が行われる。あるいは、鋼
の精練においては、精錬を中断せず継続し、サブランス
により測温用プローブを間歇的に浴中に浸漬して測温し
、その結果により前記投入量を補正して精錬するのが一
般的である。
却材、昇温材および／または溶融金属の成分を調整する
副原料等の投入量を便宜的に法定して精錬を開始し、精
錬途中にて精錬を中断して溶融金属の測温を行い、その
結果により前記投入量の補正が行われる。あるいは、鋼
の精練においては、精錬を中断せず継続し、サブランス
により測温用プローブを間歇的に浴中に浸漬して測温し
、その結果により前記投入量を補正して精錬するのが一
般的である。
しかしながら、これらの方法では、測温か間歇的である
ので、目的値より大きく外れた場合は修正のため大量の
投入材が必要となり、成分調整が非常に困難となり多大
の時間を必要とした。また温度目標値と大きく外れて精
錬を継続し高温側にずれた場合は、溶融金属容器の煉瓦
構造の内張りを著しく損耗し、更に次工程において所定
温度まで冷却するのに多大の時間を要する。一方、低温
側に大きくずれた場合は、次工程を円滑に進めることが
不可能となる等の不具合を生じているのが現状である。
ので、目的値より大きく外れた場合は修正のため大量の
投入材が必要となり、成分調整が非常に困難となり多大
の時間を必要とした。また温度目標値と大きく外れて精
錬を継続し高温側にずれた場合は、溶融金属容器の煉瓦
構造の内張りを著しく損耗し、更に次工程において所定
温度まで冷却するのに多大の時間を要する。一方、低温
側に大きくずれた場合は、次工程を円滑に進めることが
不可能となる等の不具合を生じているのが現状である。
一方、容器内の溶融金属あるいは空間の温度を連続的に
測定する方法もあるが、精錬中の溶融金属の流動による
抵抗、上吹き酸素ガス、溶融金属成分あるいは発生可燃
性ガスとの反応によって生ずる高温によって測定器具の
寿命が短く精錬の途中で測定不可能となることが多く、
また交換するとしても消耗が甚しいのでコスト高となる
という問題がある。従って従来は、精錬中に連続的に測
温して目標温度どおりに投入物を開−することは極めて
困難であった。
測定する方法もあるが、精錬中の溶融金属の流動による
抵抗、上吹き酸素ガス、溶融金属成分あるいは発生可燃
性ガスとの反応によって生ずる高温によって測定器具の
寿命が短く精錬の途中で測定不可能となることが多く、
また交換するとしても消耗が甚しいのでコスト高となる
という問題がある。従って従来は、精錬中に連続的に測
温して目標温度どおりに投入物を開−することは極めて
困難であった。
すなわち、従来は上吹きもしくは上底吹きの精錬におい
ては、次の如き問題があった。
ては、次の如き問題があった。
（イ）間歇的に測温するため、温度の正確な把握が困難
なため、目標温度との間に大幅な差異を生じ、種々のト
ラブルが発生していた。
なため、目標温度との間に大幅な差異を生じ、種々のト
ラブルが発生していた。
（ロ）従来の連続測温方法は、器具の損傷が甚だしく、
順調な測温か困難であり、費用も高く精錬に効果的に使
用することは極めて困難であった。
順調な測温か困難であり、費用も高く精錬に効果的に使
用することは極めて困難であった。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、容器内
の溶融金属の温度を容易に連続的に測温し、それに基づ
いて冷却材等の投入量を制御し、併せて精錬中の溶融金
属の温度を制御し得る効果的な溶融金属の精錬方法を提
供するにある。
の溶融金属の温度を容易に連続的に測温し、それに基づ
いて冷却材等の投入量を制御し、併せて精錬中の溶融金
属の温度を制御し得る効果的な溶融金属の精錬方法を提
供するにある。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明の要旨
とするところは次の如くである。
とするところは次の如くである。
（１）上吹きもしくは上底吹きにて酸素を含有する気体
を溶融金属中に吹き付けもしくは吹き込み該溶融金属の
含有炭素もしくはあらかじめ投入された炭素と反応させ
て一酸化炭素ガスを発生させる溶融金属の精錬方法にお
いて、先端が先細りの水冷ランスもしくは水冷管に微振
動を付与しつつ酸素を含有する気体を吹き付けもしくは
吹き込みを行い、前記水冷ランスもしくは水冷管の供給
側と排出側との温度差を連続的に測定し、前記測定温度
差に基づき前記溶融金属の温度を推定し、投入する冷却
材、昇温材、成分調整用副原料等の投入量を制御するこ
とを特徴とする溶融金属の精錬方法。
を溶融金属中に吹き付けもしくは吹き込み該溶融金属の
含有炭素もしくはあらかじめ投入された炭素と反応させ
て一酸化炭素ガスを発生させる溶融金属の精錬方法にお
いて、先端が先細りの水冷ランスもしくは水冷管に微振
動を付与しつつ酸素を含有する気体を吹き付けもしくは
吹き込みを行い、前記水冷ランスもしくは水冷管の供給
側と排出側との温度差を連続的に測定し、前記測定温度
差に基づき前記溶融金属の温度を推定し、投入する冷却
材、昇温材、成分調整用副原料等の投入量を制御するこ
とを特徴とする溶融金属の精錬方法。
（２）前記投入する冷却材、昇温材、成分調整用副原料
等の投入量を制御することにより前記溶融金属の精錬温
度を制御する前記（１）に記載の溶融金属の精錬方法で
ある。
等の投入量を制御することにより前記溶融金属の精錬温
度を制御する前記（１）に記載の溶融金属の精錬方法で
ある。
本発明者らは、炭素を含む溶融金属の精錬において上吹
きにて酸素を含む気体を使用して精錬する場合、上吹き
ランスの容器内への挿入深さあるいはランスチップ形状
の差異により上吹きランスの供給側と排出側の冷却水の
温度差が変化し、かつ冷却材、加熱材、副原料等の投入
量が同一の場合は最終的な溶融金属の温度が上記の変化
に伴い変化することを見出し、この原理を応用して、冷
却水の温度差を連続的に測温して溶融金属の温度を推定
し冷却材等の投入量を制御することができた。
きにて酸素を含む気体を使用して精錬する場合、上吹き
ランスの容器内への挿入深さあるいはランスチップ形状
の差異により上吹きランスの供給側と排出側の冷却水の
温度差が変化し、かつ冷却材、加熱材、副原料等の投入
量が同一の場合は最終的な溶融金属の温度が上記の変化
に伴い変化することを見出し、この原理を応用して、冷
却水の温度差を連続的に測温して溶融金属の温度を推定
し冷却材等の投入量を制御することができた。
次に、上吹き精錬において溶融金属中に挿入される水冷
管の着熱量Ｑは一般に次の如く表わされる。
管の着熱量Ｑは一般に次の如く表わされる。
Ｑ＝Ａ 、ＸＣｗＸＷｗＸΔＴ・・・・・・・・・ （
１）ただし ＡＩ＝水冷面面積 ＣＷ：水比熱 ＷＷ：冷却水量 へＴ：給排水温度差 また次の如く表示できる。
１）ただし ＡＩ＝水冷面面積 ＣＷ：水比熱 ＷＷ：冷却水量 へＴ：給排水温度差 また次の如く表示できる。
＝Ｃ１ｗＸＣ，ｘ （Ｔｗ Ｔｗ）
従って
λｘｂ。
α、ＸＣ工
八〇＝Ａ、Ｘｄ。
ただし
人、：水冷面単位長さあたり面積
λ：水冷金属熱伝導度
αＷ＝水冷水冷却冷却熱伝
導率：高温部雰囲気温度
Ｔよ：ランス高温部側表面温度
Ｔ２二ランス水冷面表面温度
Ｔｗ：冷却水温度
ａ １ｒ ｂ １ ｙ Ｑ Ｌ ９ ｄ １：係数（１
）式、（３）式より Ｔｉ＝Ａ□×Ｑ１×ＷＷＸΔＴ ＋ Ｔ ｖ□ただし
Ｑ工：係数 Ｔｗ□：供給側冷却水温度 あるので無視すると次の如くになる。
）式、（３）式より Ｔｉ＝Ａ□×Ｑ１×ＷＷＸΔＴ ＋ Ｔ ｖ□ただし
Ｑ工：係数 Ｔｗ□：供給側冷却水温度 あるので無視すると次の如くになる。
（Ｔ ｇ ＋ ２７３ ） ’ ＝ｆ １Ｘ Ｗ ｗ
ＸΔＴ・−・−（４）一方、溶融金属浴への着熱量Ｑ２
は、 Ｑｔ＝ｇよＸ（Ｔｇ＋２７３）’−ｈユＸ、（ＴＭ＋２
７３）’・・・（５）ただし、Ｌｙ ｇｘ＋ ｈｌ：係
数 ＴＭ二基準溶融金属温度 同様の理論で表わされるから（４）式、（５）式より Ｑ ｚ ＝ ａ ２ Ｘ Ｗｗ Ｘ Δ Ｔ−ｂ
、（ＴＭ＋ ２ ７ ３）’−（６）ただし ａｍｒ
ｂｚ：係数 すなわち、溶融金属温度Ｔ、に対して着熱量Ｑ２が決定
される。
ＸΔＴ・−・−（４）一方、溶融金属浴への着熱量Ｑ２
は、 Ｑｔ＝ｇよＸ（Ｔｇ＋２７３）’−ｈユＸ、（ＴＭ＋２
７３）’・・・（５）ただし、Ｌｙ ｇｘ＋ ｈｌ：係
数 ＴＭ二基準溶融金属温度 同様の理論で表わされるから（４）式、（５）式より Ｑ ｚ ＝ ａ ２ Ｘ Ｗｗ Ｘ Δ Ｔ−ｂ
、（ＴＭ＋ ２ ７ ３）’−（６）ただし ａｍｒ
ｂｚ：係数 すなわち、溶融金属温度Ｔ、に対して着熱量Ｑ２が決定
される。
上記の事実から温度差と冷却水量を知れば基準溶融金属
温度とその時間から八Ｔの変化に対しての溶融金属内の
時々刻々における着熱量が計算できる。
温度とその時間から八Ｔの変化に対しての溶融金属内の
時々刻々における着熱量が計算できる。
基準溶融金属温度より昇熱する場合は、脱炭反応による
熱量が基本反応熱２４００ Ｋｃａｌ／ Ｋｇ−Ｃ程度
であって推定が可能であるので、残りの着熱量を（６）
式で算出することにより溶融金属の温度上昇を推定でき
る。また（６）式の着熱を冷却材、加炭材、副原料の溶
解に用いる場合は、該投入物の潜熱、顕熱は既知である
ので投入量を知ることが可能である。
熱量が基本反応熱２４００ Ｋｃａｌ／ Ｋｇ−Ｃ程度
であって推定が可能であるので、残りの着熱量を（６）
式で算出することにより溶融金属の温度上昇を推定でき
る。また（６）式の着熱を冷却材、加炭材、副原料の溶
解に用いる場合は、該投入物の潜熱、顕熱は既知である
ので投入量を知ることが可能である。
なお、本発明においては、先端が先細りの水冷ランスも
しくは水冷管を使用し、これらに微振動を付与して吹き
付けもしくは吹き込みを実施するので、精錬中の溶融金
属やスラグが耐着して周囲雰囲気と水冷ランス等の表面
との間の伝熱係数を変化させることはない。
しくは水冷管を使用し、これらに微振動を付与して吹き
付けもしくは吹き込みを実施するので、精錬中の溶融金
属やスラグが耐着して周囲雰囲気と水冷ランス等の表面
との間の伝熱係数を変化させることはない。
上吹き転炉において、８５ｔの溶銑を使用して、上吹き
ガスとして純酸素ガスを使用し、冷却材としてチョップ
状のスクラップを投入し、本発明法および比較法によっ
て下記態様の精錬を行いその結果を比較した。
ガスとして純酸素ガスを使用し、冷却材としてチョップ
状のスクラップを投入し、本発明法および比較法によっ
て下記態様の精錬を行いその結果を比較した。
吹錬時間 ２０分
上吹き純酸素ガス量 ２０ＯＮｒｎ’／分水冷ランス
冷却水量 ｘ５５ｔ／時間吹練後目標温度 １
６１０℃ 本発明実施例では先細りの水冷ランスに微振動を付与し
て上吹きを行い、供給側と排出側の冷却水の温度差ΔＴ
を連続的に測定し、その測定値に基づき下記式にてスク
ラップ投入量Ｗを算出し、連続的に計量しつつ投入でき
る装置を使用して、第１図に示す如くスクラップ量をコ
ントロールしながら連続投入した。
冷却水量 ｘ５５ｔ／時間吹練後目標温度 １
６１０℃ 本発明実施例では先細りの水冷ランスに微振動を付与し
て上吹きを行い、供給側と排出側の冷却水の温度差ΔＴ
を連続的に測定し、その測定値に基づき下記式にてスク
ラップ投入量Ｗを算出し、連続的に計量しつつ投入でき
る装置を使用して、第１図に示す如くスクラップ量をコ
ントロールしながら連続投入した。
スクラップ投入量Ｗ（ｋｇ／分）＝４２ΔＴ−０，００
２７（１５，７−０，１５ｔ）’ただし ΔＴ：冷却
水の温度差（”Ｃ）ｔ：吹錬時間（分） 本実施例においては、吹錬の進行と共に上昇するΔＴに
対し、スクラップ投入量も１００〜４５０ｋｇ／分と徐
々に増量し投入総量は７．０１ ｔであった。
２７（１５，７−０，１５ｔ）’ただし ΔＴ：冷却
水の温度差（”Ｃ）ｔ：吹錬時間（分） 本実施例においては、吹錬の進行と共に上昇するΔＴに
対し、スクラップ投入量も１００〜４５０ｋｇ／分と徐
々に増量し投入総量は７．０１ ｔであった。
吹錬中にサブランスを２分間隔で投入して鋼浴温度を測
定し第１図に示したが、吹錬終了時の鋼浴温度は１６１
１℃であって、目標温度１６１０℃にほぼ一致した。
定し第１図に示したが、吹錬終了時の鋼浴温度は１６１
１℃であって、目標温度１６１０℃にほぼ一致した。
一方、比較例においては、あらかじめ所定の熱バランス
計算を行い、スクラップ投入は第２図に示す如く、１回
２ｔを５分、１０分、１５分の３回に分けてバッチ投入
をした。本例では２次燃焼における着熱量の経時的な変
化を事前計算では把握できないので６ｔのスクラップ投
入となり、その結果、吹錬終了時の鋼浴温度は第２図に
示す如＜１６４３℃となり目標より３３℃上昇した。従
って、温度降下のため、３０分間の冷却時間を必要とし
た。
計算を行い、スクラップ投入は第２図に示す如く、１回
２ｔを５分、１０分、１５分の３回に分けてバッチ投入
をした。本例では２次燃焼における着熱量の経時的な変
化を事前計算では把握できないので６ｔのスクラップ投
入となり、その結果、吹錬終了時の鋼浴温度は第２図に
示す如＜１６４３℃となり目標より３３℃上昇した。従
って、温度降下のため、３０分間の冷却時間を必要とし
た。
従来の実操業においては、サブランスによる鋼浴温度の
測定によりスクラップ投入量を少くとも１回は補正でき
るので、上記比較例はど鋼浴温度との差異は多くない、
２００回の本発明の実施例および５００回の上記の如く
少くとも１回は投入量を補正した従来例の〔出鋼温度−
目標温度〕の頻度図をそれぞれ第３図および第４図に示
した。
測定によりスクラップ投入量を少くとも１回は補正でき
るので、上記比較例はど鋼浴温度との差異は多くない、
２００回の本発明の実施例および５００回の上記の如く
少くとも１回は投入量を補正した従来例の〔出鋼温度−
目標温度〕の頻度図をそれぞれ第３図および第４図に示
した。
第３図において、本発明実施例は目標値との差の平均は
５℃で標準偏差は３℃であり、これに対し第４図に示す
従来例では目標値との差の平均は１０℃で標準偏差は５
℃であり、本発明実施例は従来例に比して出鋼温度が適
切に管理されていることがわかる。
５℃で標準偏差は３℃であり、これに対し第４図に示す
従来例では目標値との差の平均は１０℃で標準偏差は５
℃であり、本発明実施例は従来例に比して出鋼温度が適
切に管理されていることがわかる。
以上は冷却材投入の場合について説明したが、昇温材投
入の場合も同様の効果を上げることができた。
入の場合も同様の効果を上げることができた。
本発明は上記実施例からも明らかな如く、水冷ランス等
の冷却水の供給側および排出側の温度差を連続的に測定
し、その測定値に基づいて冷却材、昇温材、副原料等の
投入量を制御することにより、更にこれらの投入量を制
御することにより、溶融金属の精錬温度を適正に制御す
ることが可能となり、次の効果を挙げることができた。
の冷却水の供給側および排出側の温度差を連続的に測定
し、その測定値に基づいて冷却材、昇温材、副原料等の
投入量を制御することにより、更にこれらの投入量を制
御することにより、溶融金属の精錬温度を適正に制御す
ることが可能となり、次の効果を挙げることができた。
（イ）２次燃焼による炉内の発熱を有効に使用し、スク
ラップ等の冷却材を適正に投入できる。
ラップ等の冷却材を適正に投入できる。
（ロ）精錬炉の昇熱スピードが経時的に把握できるので
、吹錬時間の適中率を向上させることができた。
、吹錬時間の適中率を向上させることができた。
（ハ）吹錬終了温度の適中率が向上し、次工程の待ち時
間や、次工程への供給不可がなくなり、ロスタイムが著
しく減少した。
間や、次工程への供給不可がなくなり、ロスタイムが著
しく減少した。
（ニ）不必要な高温精錬がなくなったので、炉体耐大物
の損耗が防止でき、炉体寿命を延長することができた。
の損耗が防止でき、炉体寿命を延長することができた。
第１図は本発明の実施例における冷却水水温差（ΔＴ）
、スクラップ投入量および鋼浴温度の経時変化を示す線
図、第２図は比較例における第１図と同様の冷却水水温
差、スクラップ投入量および鋼浴温度の経時変化を示す
線図、第３図は本発明実施例の〔出鋼温度−目標温度〕
の頻度図、第４図は従来例による第３図と同様の〔出鋼
温度−目標温度〕の頻度図である。 第１図
、スクラップ投入量および鋼浴温度の経時変化を示す線
図、第２図は比較例における第１図と同様の冷却水水温
差、スクラップ投入量および鋼浴温度の経時変化を示す
線図、第３図は本発明実施例の〔出鋼温度−目標温度〕
の頻度図、第４図は従来例による第３図と同様の〔出鋼
温度−目標温度〕の頻度図である。 第１図
Claims (2)
- （１）上吹きもしくは上底吹きにて酸素を含有する気体
を溶融金属中に吹き付けもしくは吹き込み該溶融金属の
含有炭素もしくはあらかじめ投入された炭素と反応させ
て一酸化炭素ガスを発生させる溶融金属の精錬方法にお
いて、先端が先細りの水冷ランスもしくは水冷管に微振
動を付与しつつ酸素を含有する気体を吹き付けもしくは
吹き込みを行い、前記水冷ランスもしくは水冷管の供給
側と排出側との温度差を連続的に測定し、前記測定温度
差に基づき前記溶融金属の温度を推定し、投入する冷却
材、昇温材、成分調整用副原料等の投入量を制御するこ
とを特徴とする溶融金属の精錬方法。 - （２）前記投入する冷却材、昇温材、成分調整用副原料
等の投入量を制御することにより前記溶融金属の精錬温
度を制御する請求項（１）に記載の溶融金属の精錬方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1335838A JPH03197612A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 溶融金属の精錬方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1335838A JPH03197612A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 溶融金属の精錬方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03197612A true JPH03197612A (ja) | 1991-08-29 |
Family
ID=18292970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1335838A Pending JPH03197612A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 溶融金属の精錬方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03197612A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031212A1 (en) * | 1999-10-06 | 2002-04-18 | Berry Metal Company | Process for the metallurgical treatment of molten steel in a converter with oxygen top blown |
| JP2020105552A (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | 日本製鉄株式会社 | 精錬用水冷ランス及び脱炭吹練方法 |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP1335838A patent/JPH03197612A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031212A1 (en) * | 1999-10-06 | 2002-04-18 | Berry Metal Company | Process for the metallurgical treatment of molten steel in a converter with oxygen top blown |
| JP2020105552A (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | 日本製鉄株式会社 | 精錬用水冷ランス及び脱炭吹練方法 |
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