JPH0355525B2 - - Google Patents

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JPH0355525B2
JPH0355525B2 JP59075883A JP7588384A JPH0355525B2 JP H0355525 B2 JPH0355525 B2 JP H0355525B2 JP 59075883 A JP59075883 A JP 59075883A JP 7588384 A JP7588384 A JP 7588384A JP H0355525 B2 JPH0355525 B2 JP H0355525B2
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (利用分野) 本発明は溶鉄の加炭溶解精錬法に関するもので
ある。
(従来技術) 複合精錬容器にて容器上方又は上方精錬用ラン
スから、炭素含有物質を添加する方法によつて、
精錬容器内に熱源を添加し熱的裕度を高め、スク
ラツプを多量使用する方法が、例えば特開昭58−
11710号公報で知られている。
ところで本発明者の検討によると、容器の上方
から炭素源を散布装入する方式では、上方から装
入された炭素含有物質は、溶銑と直接反応し、溶
銑中に加炭されるチヤンスが極めて少なく、大半
がスラグ表層部に浮上した状態となり、スラグ表
層部で、上方から吹製される酸素ガスによつて、
燃焼反応をおこすため、添加された炭素源の燃焼
による熱が溶鉄に伝わりにくく、大半が排ガス中
に逃げていく結果となる。即ち、添加した炭素源
の熱効率が極めて悪い。且つバラツキが大きいた
め、精錬炉の吹止制御上も問題となる。
又容器の上方からランスによつて圧力下に吹き
込む方式は、精錬用酸素ガスと同じ上方から炭素
源を吹き込む為、炭素源は吹込みランスの先端か
ら溶銑表面にとどくまでに、極めて高温で且つ酸
素ガス気流中を通過する必要があり、一般的には
溶銑面までに炭素源が到達するまでに、相当量の
炭素が溶銑面上部空間で燃焼してしまうため、充
分な効率を得られない。
(発明の目的) 本発明は上述の課題を解決するものであつて、
その目的は溶鉄精錬炉において炭素含有物質を添
加して、熱的裕度を高めるに際し、添加した炭素
源の熱効率を最高にする加炭溶解精錬法を提供す
るものである。
(発明の構成、作用、効果) 本発明の要旨は、精錬容器の上方からランスに
より酸素ガスを吹製するとともに、炭素源を溶鉄
面に吹き込む精錬法において、予め溶鉄を脱硅又
は脱硅と脱燐及び/又は脱硫処理して、精錬容器
内に装入し、精錬中発生するスラグを70Kg/t−
s以下に制御しながら、粒径が1mm〜10mmの範囲
のものを70%以上含む炭素源を、精錬用酸素ガス
ジエツトの火点面と30%以上交叉しない領域に、
ランス中央部より溶鉄中央部表面に吹き込むとと
もに、前記精錬用酸素ガスジエツトの火点面積
(m2)/浴表面積(m2)>0.6に維持し、且つ前記
精錬用酸素ガスジエツトの供給速度(Nm3/
Hr)/炭素源添加速度(Kg/Hr)≧1.0に維持し、
且つランス中央部の炭素源吹込孔の周囲に主孔、
その外側に副孔を設け、これからの酸素ガス噴射
により精錬用酸素ガスジエツトを形成し、主孔酸
素ガス供給速度(Nm3/Hr)/副孔酸素ガス供
給速度(Nm3/Hr)<3.0に維持することを特徴
とする溶鉄加炭溶解精錬法にある。
以下本発明について詳述する。
本発明は、炭素含有物質を、精錬酸素ジエツト
の火点面と、30%以上交叉しない領域に加圧下で
吹込むものであるが、これは次により理解され
る。
即ち、吹き込みランスで炭素源を吹き込む場
合、炭素源が高温炉内で、精錬用酸素ガスと接触
すると、急速な燃焼がその場でおこるため、溶銑
には炭素源のC+O2→COの燃焼熱の30〜40%程
度が、反射伝熱として伝わる程度であり、極めて
熱効率の悪いものとなつてしまう。これを避ける
方法をいろいろテストの結果、この解決は、吹き
込み炭素源粒子径と、炭素源の吹き込まれる位置
が最も重要な事が判つた。
まず第1図は、ランス(第2図20)中心から
吹き込み炭素源として4〜6mm径の無煙炭を用
い、且つ火点面積率(精錬用酸素ガスジエツトの
浴表面上への投影面積/精錬容器の静止浴表面
積)を0.65に維持して、第2図に示す浴表面にお
ける〔炭素源吹き込み衝突面(投影面)(S)が、
精錬用酸素ガスジエツトの衝突面(投影面)(S′)
(S′)と交叉する面積(a1+a2)率とスクラツプ
溶解能力との関係を示す。
第1図と第2図から明らかな通り、炭素源の吹
き込み衝突面(S)に、精錬用酸素ガスジエツト
の衝突面(S′)(S′)が交叉する部分a1+a2が30
%以上になると、急激に炭素源のスクラツプ溶解
能力が低下する。
次に第3図は、第4図に示す如くサブランス2
0sからの炭素源吹き込み位置を、ランス20か
らの精錬用酸素ガスジエツト衝突面(S′)(S′)
間(ランス20の中央直下)を起点として、精錬
容器の側壁方向に移動させながらスクラツプ溶解
能力の推移をプロツトした結果を示す。
第3図から明らかなように精錬用酸素ガスジエ
ツト衝突面(S′)(S′)と、炭素源吹き込み衝突
面(S)と交叉しなくても、ランス中央部直下よ
り該側壁寄りの領域は、相当な厚みのスラグ層が
押しよせられて存在するため、これに炭素源の浴
中侵入が妨害され、スラグ層上で燃焼する量が多
くスクラツプ溶解能力が低下する。
本発明における上述の溶鉄面上の炭素源吹込み
ガス衝突面及び酸素ガス衝突面における各面積の
計算は、次の式によつて与えられる。
炭素源吹込み衝突面積(S) =(d+l・Tanη)径の面積 − 酸素ガス衝突面積(S′) =r+l・Tan(α+β)径の面積 − 又(S)の中心点Oと(S′)の点Pとの距離x =a+L・Tan(α−β) − 前記1、2及び3式の各諸元を、第5図に示
す。
図中20はランス、21は精錬酸素ノズル、Lは
ランス湯面距離である。
次に炭素源の粒子の大きさと、スクラツプ溶解
能力との相関を第6図により明らかにする。
第6図に示す様に、炭素源吹き込みガスと、精
錬用酸素ガスを交叉しない様に吹き込んでも、1
mm以下の微粉炭素源が増加すると、吹き込みノズ
ル先端部に噴霧状況が発生し、微粉炭素源と、酸
素ガスの混合状態がランス先端部分で発生し、そ
の結果、相当上部で炭素源は燃焼してしまい、熱
効率が悪い結果となる。
又10mm以上の大きい径のものは、粉体輸送が困
難で実操業に適しない。
従つて本発明における炭素含有物質の粒径を1
−10mmの範囲とする方が好ましい。
次に本発明においては、加炭期間及び脱炭期間
は、精錬酸素ガス火点面積(m2)/浴面積(m2)
>0.4に維持する。経験によると、吹込み炭素源
を溶銑上方で燃焼させないで、いかに効率的に溶
銑中に炭素源を侵入させるかという点と、更に熱
効率の向上を計るもう一つの手段として、炭素源
の燃焼を、CO2状態まで実施させる事によつて、
CO状態までの時より約3倍の発生熱を期待出来
るので、いかに炉内でCO2まで燃焼させるか検討
されなければならない。
本発明者はさきに溶銑の加炭溶解精錬方法(特
願昭57−231232号特開昭59−126704号)を提起し
て、溶銑浴深さ(L)/溶銑浴径(D)別に、排ガス中
CO/CO2+COと火点面積/浴表面積の相関々係
を明らかにしたが、本発明においては、精錬用酸
素ガスの火点面積/浴表面積の比を、0.6以上に
することによつて、充分なCO2燃焼を期待出来る
ことが判つた。
第7図にこの図表を示す。
前述して来た様に本発明の特徴は、炭素源を溶
銑表層上部で燃焼させないで、一度溶鉄中に溶解
させた後、精錬用酸素で脱炭反応をさせ、その時
発生するCOガスをさらにCO2まで燃焼させ熱効
率を向上させる点に特徴がある。
よつて当然溶鉄中に加炭している時期に、溶鉄
中炭素濃度が飽和溶解度以上になると、吹き込ま
れる炭素源は溶鉄中に溶解することなく、スラグ
層等の溶鉄面上部で燃焼することとなり熱効率が
低下する。よつて、加炭精錬中の精錬用酸素ガス
(Nm3/Hr)/炭素添加速度(Kg/Hr)1.0が
望ましい。
又前述した様に、スラグは少ない程、溶銑内に
吹き込まれる炭素源は効率良く加炭されるので、
精錬前の溶銑に、あらかじめ脱硅処理を施し、精
錬容器内でのスラグ発生を、70Kg/t以下に押え
ることは、極めて効果的な方法である。
又この脱硅処理は、精錬炉以外の所で実施する
ことも出来るが、精錬を中断して精錬炉で発生し
たスラグを排滓する事によつても可能である。
当然スラグ量を低下する手段として、脱硅処理
だけにとどまらず、脱燐、脱硫処理まで実施すれ
ば、さらに効率が向上する事は言を待たない。
又酸素の火点面積率を向上させる手段として、
2次燃焼促進ランスがある。第8図はそのランス
の部分図と投影浴面積の模式図を示し、第9図は
第8図の端面を示す模式図である。
図において炭素供給系として炭素源吹込孔10
と、その外周近傍の第1酸素供給系11(以下主
孔という)及び炭素供給系から距離tをもつ第2
酸素供給系12(以下副孔という)を所望数設け
る。第2酸素供給系は同一ランスに内設した例を
示したが、必ずしもこれに限定されない。
実験によるとランス中央部より炭素源を吹き込
む場合には、主孔、副孔の酸素ガスを独立に制御
出来る特徴をいかし、少なくても炭素源吹込み中
の主孔の酸素を極力低下させ、副孔側の酸素を増
大させる事によつて、ランス先端からの溶銑表面
までの間での炭素源の燃焼を防止し、効率的に炭
素源を添加出来る事が判つた。
その試験結果を第10図に示すが、 主孔酸素ガス供給速度(Nm3/Hr)/副孔酸素ガス供
給速度(Nm3/Hr)<3.0 がよい。
なお炉壁煉瓦の溶損を考慮すると、1.0−3.0の
範囲が好ましい。図は無煙炭<1mm40%、1−5
mm60%を使用した例を示した。
実施例 1 200t溶鉄精錬炉において、溶銑(C4.2%、
Si0.5%、Mn0.5%、P0.1%、S0.02%)120tとス
クラツプ80tを装入し、無煙炭(FixC85%)サイ
ズ1mm−10mm範囲80%のものを、精錬用酸素ガス
用ランスの中央部より、ストレートノズルで、火
点面と交叉しない様N2ガスで吹込んだ。
無煙炭の吹込みは、O2吹錬開始後2分に開始
し、10分で終り、O2吹錬は20分で吹止めた。精
錬用酸素ガスは40000Nm3/Hrであつた。
無煙炭吹き込み速度は500Kg/分(20Kg/t−
装入)精錬用酸素ガスm3/Hr/炭素吹込速度
Kg/Hrを1.5、精錬酸素ガス火点面積率0.7を維持
した。
吹止成分、Temp1650℃、C=0.8%、Si=
0.01、Mn=0.15、P=0.020、S=0.020の軟鋼
を、屑鉄配合率40%と言う高いレベルで達成する
ことが出来た。
実施例 2 混銑車にスケールをインジエクシヨンして、脱
硅処理を施した。溶銑(Si0.15%、Mn0.15%
P0.10%、S0.03%)を200t溶鉄精錬炉に、140tと
スクラツプ60tを装入し、コークス粉を形成し、
1mm−6mm範囲に75%入るものを、精錬用酸素ラ
ンスの中央部よりN2ガスにて、火点面と交叉し
ない様吹き込んだ。
尚この操業においては、精錬用酸素ノズルとし
て主孔の他に、主孔の外側に副孔をもうけ、炉内
での二次燃焼(CO→CO2)を推進した。
成形コークス粉の吹込みは、O2吹錬開始から
3分後に始め、8分に終り、O2吹錬は18分で吹
止めた。
精錬用酸素ガスは(主孔より25000m3/Hr副孔
より15000m3/Hr)であつた。
コークス粉成形品吹込速度は400Kg/分(10
Kg/t−装入) 精錬用酸素ガスm3/Hr/炭素吹込速度Kg/Hr
を1.7、精錬用酸素ガス火点面積率を0.85、 主孔酸素供給速度/副孔酸素供給速度を全期間
1.6に維持した。
吹止成分、Temp1630℃、C0.20%、Si0.01%、
Mn0.10%、P0.015%、S0.015%の中炭素鋼を、
屑鉄配合率30%と言う高いレベルで得る事が出来
た。
実施例 3 200t溶鉄精錬炉において、溶銑(C4.5%、
Si1.5%、Mn0.6%、P0.15%、S0.030%)100t装
入し、酸素ガスを2分間(35000m3/Hr)供給
し、脱Si反応をさせた後、精錬を中断し、炉内の
脱Siスラグを排滓機で除去した後、スクラツプを
100t装入し、褐色(FixC、80%)サイズ1mm−
10mmの範囲90%のものを、二次燃焼用ランスの中
央部から、火点面積と交叉しない様にN2ガスで
吹込んだ。
褐炭の吹込みは、O2吹錬開始後5分に始め、
20分に終り、O2吹錬は30分で吹止めた。
精錬用酸素ガス:褐炭吹込み中(主孔20000m3/
Hr) それ以外期間(主孔35000m3/Hr副孔15000
m3/Hr) 褐炭吹き込み速度:400Kg/分(30Kg/t−装入) 精錬用酸素ガス/炭素吹込速度=2.0 精錬用酸素ガス火点面積率=0.75 吹止成分で、Temp1650℃、C:0.05%、Si:
0.01%、Mn:0.08%、P:0.020%、S:0.025%
の低炭素鋼を屑鉄配合率50%と言う高いレベルで
得る事が出来た。
【図面の簡単な説明】
第1図は交叉面積率とスクラツプ溶解能力の図
表、第2図は浴面投影面積の模式図、第3図は浴
面とスクラツプ溶解能力の図表、第4図は溶面投
影面積の模式図、第5図はランスと投影面積の模
式図、第6図は炭素粒径とスクラツプ溶解能力の
図表、第7図は排ガスと火点面積比の図表、第8
図はノズルと投影面積との模式図、第9図はラン
ス端面の模式図、第10図はランス酸素量とスク
ラツプ溶解能力との図表である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 精錬容器の上方からランスにより酸素ガスを
    吹製するとともに、炭素源を溶鉄面に吹き込む精
    錬法において、予め溶鉄を脱硅又は脱硅と脱燐及
    び/又は脱硫処理して、精錬容器内に装入し、精
    錬中発生するスラグを70Kg/t−s以下に制御し
    ながら、粒径が1mm〜10mmの範囲のものを70%以
    上含む炭素源を、精錬用酸素ガスジエツトの火点
    面と30%以上交叉しない領域に、ランス中央部よ
    り溶鉄中央部表面に吹き込むとともに、前記精錬
    用酸素ガスジエツトの火点面積(m2)/浴表面積
    (m2)>0.6に維持し、且つ前記精錬用酸素ガスジ
    エツトの供給速度(Nm3/Hr)/炭素源添加速
    度(Kg/Hr)≧1.0に維持し、且つランス中央部
    の炭素源吹込孔の周囲に主孔、その外側に副孔を
    設け、これらからの酸素ガス噴射により精錬用酸
    素ガスジエツトを形成し、主孔酸素ガス供給速度
    (Nm3/Hr)/副孔酸素ガス供給速度(Nm3/
    Hr)<3.0に維持することを特徴とする溶鉄加炭
    溶解精錬法。
JP7588384A 1984-04-17 1984-04-17 溶鉄加炭溶解精錬法 Granted JPS60221511A (ja)

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