JPH0435524B2 - - Google Patents

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JPH0435524B2
JPH0435524B2 JP59030320A JP3032084A JPH0435524B2 JP H0435524 B2 JPH0435524 B2 JP H0435524B2 JP 59030320 A JP59030320 A JP 59030320A JP 3032084 A JP3032084 A JP 3032084A JP H0435524 B2 JPH0435524 B2 JP H0435524B2
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JP
Japan
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oxygen
gas
nozzle
carrier gas
dephosphorization
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Application number
JP59030320A
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Japanese (ja)
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JPS60177114A (en
Inventor
Yoshio Nakajima
Masato Mukai
Naonori Morya
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Nisshin Steel Co Ltd
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Publication of JPH0435524B2 publication Critical patent/JPH0435524B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/02Dephosphorising or desulfurising

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (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】 本発明は、少ないフラツクス原単位のもとで脱
燐反応を良好に進行させることのできる溶銑の脱
燐法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for dephosphorizing hot metal that allows the dephosphorization reaction to proceed favorably with a small flux unit.

従来より溶銑の脱燐を図る場合には、脱燐に好
ましい高塩基度の酸化性スラグを形成することが
重要とされ、このためのフラツクス材料と酸化剤
(これは酸化鉄などの固体状のものもあるし気体
酸素である場合もある)を投入することが行われ
てきた。この場合に、従来より実施されている精
錬処方としては、粉状の固体酸化剤を用いる場合
にはこの固体酸化剤を不活性ガスをキヤリヤガス
として湯中にインジエクシヨンする方法と、気体
酸化剤例えば純酸素や酸素富化ガスを用いる場合
には二重管構造の浸漬ランス(例えば特開昭58−
126910号公報)や二重管構造のノズル(例えばQ
−BOP法の羽口)を用いて、その外管から冷却
用ガス例えば不活性ガスや炭化水素ガスを供給し
ながら、内管に酸素富化ガスや純酸素ガスを供給
する方法がよく知られている。また、特開昭58−
147506号公報には炉底の羽口からの不活性ガス吹
込みによる撹拌を施しながら上吹ランスから酸素
と粉状脱燐剤を湯面上に供給する方法が提案され
ている。
Conventionally, when attempting to dephosphorize hot metal, it has been considered important to form an oxidizing slag with a high degree of basicity, which is suitable for dephosphorization. (sometimes gaseous oxygen) has been used. In this case, the conventional refining recipe is to inject the solid oxidant into hot water using an inert gas as a carrier gas when using a powdered solid oxidant, and to use a gaseous oxidant such as pure When using oxygen or oxygen-enriched gas, an immersion lance with a double pipe structure (for example,
126910) or a nozzle with a double tube structure (for example, Q
A well-known method is to supply oxygen-enriched gas or pure oxygen gas to the inner tube while supplying a cooling gas, such as an inert gas or hydrocarbon gas, from the outer tube using a tuyere (BOP method). ing. Also, JP-A-58-
Publication No. 147506 proposes a method of supplying oxygen and powdered dephosphorizing agent to the surface of the hot water from a top blowing lance while stirring by injecting inert gas from the tuyeres at the bottom of the furnace.

これらの方法はそれなりに効果をあげてはいる
が、なお十分なものとは言えない。なぜなら、酸
化剤の他に多量のキヤリヤガスや冷却用ガスさら
には撹拌用ガスが同時に吹き込まれるからであ
る。従来の一般的な考え方では、酸化性スラグに
よるスラグ脱燐が脱燐反応を支配するとされてい
たので、かような不活性のキヤリヤガスの使用や
非酸化性の冷却用ガスの使用は撹拌などの有利な
面が強調されこそすれ脱燐反応を進行させるうえ
では大きな障害とはならないであろうと思われて
きた。
Although these methods have been effective to some extent, they are still not sufficient. This is because, in addition to the oxidizing agent, a large amount of carrier gas, cooling gas, and stirring gas are simultaneously blown into the system. Conventionally, the general idea was that slag dephosphorization by oxidizing slag dominated the dephosphorization reaction, so the use of such inert carrier gas and non-oxidizing cooling gas was not recommended due to stirring, etc. It has been thought that once the advantageous aspects are emphasized, there will be no major hindrance to the progress of the dephosphorization reaction.

本発明者らは、この常識に反し、その詳細は後
述するが、溶銑中の脱燐反応は、酸化性スラグを
如何にして作るかというよりも、むしろ、溶銑中
に供給される酸化剤による酸素供給律速で決まる
との知見を得た。本発明はこの知見事実を実操業
的に実現する脱燐法の開発を目的としてなされた
ものである。すなわち本発明は、不活性ガスや冷
却ガスを可及的に少なくして気体酸素と固体酸素
源を溶銑中に供給して有利に脱燐反応を進行させ
る方法を提供するもので、特許請求の範囲に記載
したように、容器ボデイに取り付けた耐火物製単
管ノズルから、酸素濃度が50〜90Vol%の酸素富
化ガスをキヤリヤガスとして、酸化カルシウムと
酸化鉄の合計量が50重量%以上の粉状の精錬用物
質を、固気比(Kg/Nm3)が4〜50となる割合で
容器内溶銑の湯面下にインジエクシヨンすること
を特徴とするものである。
Contrary to this common sense, the present inventors discovered that, although the details will be described later, the dephosphorization reaction in hot metal depends on the oxidizing agent supplied to the hot metal, rather than on how to make oxidizing slag. We obtained the knowledge that it is determined by the oxygen supply rate. The present invention has been made with the aim of developing a dephosphorization method that realizes this knowledge in actual operation. That is, the present invention provides a method for advantageously advancing the dephosphorization reaction by supplying gaseous oxygen and a solid oxygen source into hot metal while reducing the amount of inert gas and cooling gas as much as possible. As stated in the range, oxygen-enriched gas with an oxygen concentration of 50 to 90 Vol% is used as a carrier gas from a single refractory nozzle attached to the container body, and the total amount of calcium oxide and iron oxide is 50% by weight or more. This method is characterized by injecting a powdered refining substance under the surface of hot metal in a container at a solid-gas ratio (Kg/Nm 3 ) of 4 to 50.

本発明法が従来法と基本的に異なる点は、第一
に、不活性ガスではなくこれとは逆に反応性の酸
素富化ガスをキヤリヤガスとして使用しながら、
酸化カルシウムと酸化鉄の合計量が50重量%以上
の粉状の精錬用物質を4〜50の小さい固気比のも
とでインジエクシヨンすることと、第二にこのよ
うな極めて反応性の高い流体を冷却ガスなしに耐
火物製単管ノズルから湯中に直接インジエクシヨ
ンすること、さらには精錬用フラツクス例えば
CaOやCaF2などの使用量は非常に少ない状態で
脱燐を図ること、キヤリヤガスの酸素濃度を低く
するのではなく逆に高めに維持することによつて
耐火物製単管ノズルの溶損を防止すること、など
が挙げられる。
The method of the present invention is fundamentally different from the conventional method in that, first, a reactive oxygen-enriched gas is used as a carrier gas instead of an inert gas;
Injection of powdered refining materials with a total content of calcium oxide and iron oxide of more than 50% by weight at a low solid-air ratio of 4 to 50, and secondly, the use of highly reactive fluids such as Direct injection into hot water from a refractory single-tube nozzle without cooling gas, and even refining fluxes such as
By attempting to dephosphorize using very small amounts of CaO and CaF 2 , and by maintaining the oxygen concentration of the carrier gas at a high level rather than lowering it, we are able to prevent erosion of the refractory single-tube nozzle. prevention, etc.

以下に本発明の特徴点を試験結果をもとにして
詳述する。
The features of the present invention will be explained in detail below based on test results.

第1図は、純酸素キヤリヤガスとして、40%
CaO−10%CaF2−50%ミルスケールからなる粉
体または80%CaO−20%CaF2からなる粉体をそ
の供給速度を変えて、P含有量がほぼ0.15%の溶
銑中にインジエクシヨンした場合の脱燐挙動につ
いて、供給したCaOの原単位で整理して示したも
のである。この第1図の結果は、CaO原単位が増
加しても必ずしも脱燐速度は速くならず、脱燐を
最も有効に進行させるにはCaO量の多いスラグを
形成すべきであると言うことにはならないことを
暗に示している。
Figure 1 shows 40% pure oxygen carrier gas.
When a powder consisting of CaO - 10% CaF 2 - 50% mill scale or a powder consisting of 80% CaO - 20% CaF 2 is injected into hot metal with a P content of approximately 0.15% by changing the feeding rate. This figure shows the dephosphorization behavior of , organized by the basic unit of CaO supplied. The results shown in Figure 1 indicate that the rate of dephosphorization does not necessarily increase even if the basic unit of CaO increases, and that in order for dephosphorization to proceed most effectively, a slag with a large amount of CaO should be formed. It is implied that this is not the case.

第2図は、第1図の試験結果を、今度は溶銑中
に導入した総酸素量(キヤリヤガスとして導入し
た酸素とミルスケールとして導入した酸素の合計
量)で整理して示したものである。この場合は、
脱燐量は驚くべき一致を示している。すなわち、
インジエクシヨンした粉状物質の種類や供給量が
異なつたとしても、換言すればインジエクシヨン
されたCaO量やCaF2量とは無関係に、全体とし
て供給された反応性酸素の量がどれだけであつた
かが脱燐量と直接的な関係を持つということを示
している。つまり、脱燐反応は溶銑中に供給され
たトータルの酸素量、すなわち酸素ガスとミルス
ケール中の酸化鉄中の酸素量の総計、で律速され
るのであつて、従つて、溶銑の脱燐反応を効率よ
く進行させるには、酸素源の供給が最も重要な要
件となることがわかる。
Figure 2 shows the test results in Figure 1 organized by the total amount of oxygen introduced into the hot metal (the total amount of oxygen introduced as carrier gas and oxygen introduced as mill scale). in this case,
The dephosphorization amounts show surprising agreement. That is,
Even if the type and amount of injected powdery material differs, in other words, regardless of the amount of CaO or CaF2 injected, the amount of reactive oxygen supplied as a whole is determined. This shows that there is a direct relationship with the amount of phosphorus. In other words, the rate of the dephosphorization reaction is determined by the total amount of oxygen supplied into the hot metal, that is, the total amount of oxygen gas and the amount of oxygen in the iron oxide in the mill scale. It can be seen that the supply of an oxygen source is the most important requirement for the process to proceed efficiently.

第3図は、キヤリヤガスとして純酸素の代わり
に窒素ガスを使用した以外は前記と同様の脱燐試
験(この試験は、既述の不活性ガスをキヤリヤガ
スとして粉状の固体酸素源および生石灰を溶銑中
に供給する従来法に対応する)を実施し、その結
果を、前記の純酸素キヤリヤガスを用いた試験結
果と、フラツクス原単位で整理したものである。
第3図の結果にみられるように、キヤリヤガスと
して酸素を使用した場合には、フラツクス原単位
は非常に少なくても著しい脱燐効果が得られるこ
とがわかる。また、従来の窒素ガスをキヤリヤガ
スとする場合の実際の操業では溶銑の温度降下が
起こるのでこの点でも問題がある。すなわち、酸
化鉄の分解反応による吸熱反応やフラツクスの顕
熱と潜熱の熱吸収によつて処理中の溶銑温度が降
下するという問題も付随する。これに対して酸素
ガスをキヤリヤガスとする場合には、酸素ガスに
よる酸化反応(Fe、Si、P、Cなどの酸化)は
発熱反応であるから前記の熱吸収を補償する作用
を併することになる。
Figure 3 shows a dephosphorization test similar to the above except that nitrogen gas was used instead of pure oxygen as the carrier gas (this test was performed using a powdered solid oxygen source and quicklime as the carrier gas, using the previously described inert gas as the carrier gas). The results are summarized in terms of the test results using the pure oxygen carrier gas mentioned above and the flux consumption rate.
As seen in the results in FIG. 3, it can be seen that when oxygen is used as the carrier gas, a remarkable dephosphorization effect can be obtained even if the flux consumption rate is very small. Further, in actual operation when conventional nitrogen gas is used as the carrier gas, the temperature of the hot metal decreases, which also poses a problem. That is, there is also the problem that the temperature of the hot metal during treatment decreases due to the endothermic reaction due to the decomposition reaction of iron oxide and the absorption of sensible heat and latent heat of the flux. On the other hand, when oxygen gas is used as a carrier gas, since the oxidation reaction (oxidation of Fe, Si, P, C, etc.) by oxygen gas is an exothermic reaction, it also has the effect of compensating for the heat absorption mentioned above. Become.

ところで、酸素ガスをキヤリヤガスとしてイン
ジエクシヨンする場合には、すなわち、従来のよ
うに冷却用ガスを使用することなく酸素ガスを溶
銑に供給する場合には、これを実施するノズルの
溶損が懸念され、永続的なインジエクシヨンがで
きるか否かが、実操業的には極めて重要な課題で
ある。しかし、ここに、本発明者らは極めて興味
のある事実を見いだした。すなわち、湯面下の容
器ボデイに耐火物製単管ノズルを取付け、この耐
火物製単管ノズルから、酸素ガスをキヤリヤガス
として粉体吹込を実施すると、このキヤリヤガス
の酸素濃度を低くするのではなく逆に高く維持す
ると、ノズルが溶損することなく永続的な吹込み
ができることがわかつた。この場合、上吹きラン
スから同様に実施した場合にはランスはすぐに溶
損するが、湯面下の耐火物製単管ノズルからの底
吹きの場合には溶損しないのである。以下にその
内容を説明する。
By the way, when injecting oxygen gas as a carrier gas, that is, when oxygen gas is supplied to hot metal without using a cooling gas as in the past, there is a concern that the nozzle that carries out this injection may be damaged by erosion. Whether or not permanent injection can be achieved is an extremely important issue in actual operation. However, the present inventors discovered an extremely interesting fact here. In other words, if a refractory single-tube nozzle is attached to the container body below the hot water level, and powder is injected from this refractory single-tube nozzle using oxygen gas as a carrier gas, instead of lowering the oxygen concentration of the carrier gas, On the other hand, it was found that if the temperature was maintained at a high temperature, permanent blowing could be performed without the nozzle melting or being damaged. In this case, if the same procedure is carried out from the top blowing lance, the lance will immediately be eroded, but if it is bottom blown from a refractory single pipe nozzle below the surface of the molten metal, it will not be eroded. The contents will be explained below.

第4図は、本発明法に使用することのできる耐
火物製単管ノズルを精錬容器の底部ボデイに装着
した状態を示している。この単管ノズルは、炉底
の煉瓦層例えばMgO系煉瓦層1の厚み内に、こ
の煉瓦層1の内表面2とノズル先端面3が整合す
るように、モルタル層12を介して装着されてお
り、従つてそのノズル口4が丁度炉底の内表面と
一致するレベルに設けられいる。この単管ノズル
全体は、耐火物スタンプ層5内に、耐火物製の筒
6を挿入して構成され、この耐火物製の筒6が流
体通路7を形成している。耐火物スタンプ層5は
例えばAl2O3−Cr2O3系の耐火物で、また耐火物
製の筒6は例えば再結晶Al2O2またはMgO系の耐
火物で構成される。すなわち、このノズルはその
先端部を含め、耐火物材料から構成され、その構
造としては、単管構造を有している。流体通路7
は、鋼製例えばステンレス鋼製のパイプ8に連結
しており、このパイプ8が容器外のジヨイント9
に接続され、このジヨイント9には、酸素含有気
体源10と粉状の固体物質源11から夫々所定の
量に配分された混合流体が供給される。
FIG. 4 shows a state in which a refractory single-tube nozzle that can be used in the method of the present invention is attached to the bottom body of a refining vessel. This single tube nozzle is installed through a mortar layer 12 within the thickness of a brick layer, for example, an MgO-based brick layer 1 at the bottom of the furnace, so that the inner surface 2 of this brick layer 1 and the nozzle tip surface 3 are aligned. Therefore, its nozzle opening 4 is provided at a level that exactly coincides with the inner surface of the furnace bottom. The entire single tube nozzle is constructed by inserting a refractory cylinder 6 into a refractory stamp layer 5, and this refractory cylinder 6 forms a fluid passage 7. The refractory stamp layer 5 is made of, for example, an Al2O3 - Cr2O3 - based refractory, and the refractory cylinder 6 is made of, for example, recrystallized Al2O2 or MgO-based refractory. That is, this nozzle, including its tip, is made of a refractory material, and has a single tube structure. Fluid passage 7
is connected to a pipe 8 made of steel, for example stainless steel, and this pipe 8 is connected to a joint 9 outside the container.
The joint 9 is supplied with a mixed fluid in predetermined amounts from an oxygen-containing gas source 10 and a powdered solid material source 11, respectively.

通常、このような耐火物製単管ノズルから純酸
素または酸素富化ガスを供給すると、たちまちこ
のノズルは溶損してしまい、吹錬を続行すること
はできない。従つて、従来においては、酸素吹錬
でも他の不活性ガス例えば窒素ガスを酸素と共に
供給していた。その最もよい例が転炉における空
気(窒素ガス+酸素ガス)吹き込みである。そし
て、純酸素または酸素富化ガスを炉底から供給す
る場合には、このような単管構造のノズルでは溶
損してしまうので、これに代えて、既述のように
二重構造のノズルを使用し、その外管から窒素ガ
スやアルゴンガス、さらには炭化水素ガスなどの
冷却用ガスを吹き込むことによつてノズルを冷却
しながらこれを実施していた。
Normally, when pure oxygen or oxygen-enriched gas is supplied through such a refractory single-tube nozzle, the nozzle immediately melts away, making it impossible to continue blowing. Therefore, conventionally, other inert gases such as nitrogen gas have been supplied together with oxygen even in oxygen blowing. The best example is air (nitrogen gas + oxygen gas) blowing into a converter. When supplying pure oxygen or oxygen-enriched gas from the bottom of the furnace, a single-tube structure nozzle like this would be damaged by melting, so instead, a double-structure nozzle as described above is used. This was done while cooling the nozzle by blowing cooling gas such as nitrogen gas, argon gas, or even hydrocarbon gas through the outer tube.

ところが、本発明者らの実験によると、このよ
うな炉底の耐火物製単管ノズルから酸素リツチな
酸素富化ガスを吹き込んでも、このガス中に粉状
の固体物質を同伴させるならば、むしろガス中の
酸素濃度を高めた状態の方が有利に、半永続的な
吹き込みができることがわかつた。しかもこの粉
状の固体物質としては、精錬に必要な酸素源とな
る固体物質であつてもよいのである。
However, according to experiments conducted by the present inventors, even if oxygen-rich gas is injected from such a refractory single-tube nozzle at the bottom of the furnace, if powdery solid substances are entrained in the gas, In fact, it was found that semi-permanent blowing was more advantageous when the oxygen concentration in the gas was increased. Moreover, this powdery solid substance may be a solid substance that serves as an oxygen source necessary for refining.

第5図〜第8図は、耐火物性単管ノズルの溶損
の挙動を調べるために本発明者らが行つた試験の
代表例を図解的に示したものである。
FIGS. 5 to 8 schematically show representative examples of tests conducted by the present inventors to investigate the behavior of erosion of refractory single-pipe nozzles.

試験1(結果は第5図に対応) ノズル口径が3mmφで、第4図の6で示すノズ
ル内面が再結晶Al2O3で構成した耐火物性単管ノ
ズルを300Kg高周波炉の炉底に取付け、この耐火
物性単管ノズルから、この炉内のC:4.0%、Mn
〜0.55%、Si:0.42%、P:0.135%、S:0.033%
を含む1350〜1320℃の溶銑に対して、空気(酸素
濃度≒21Vol%)をキヤリヤガスとし用いて、40
%CaO−10%CaF2−50%ミルスケールからなる
粉状物質を毎分600gの供給速度で、湯中に底吹
きした。キヤリヤガスの流量は80N/分であつ
た。この底吹きインジエクシヨンを開始して約5
分後に粉体供給配管内の圧力が上昇し始め、12分
後に6Kg/mm2に達し、粉体の供給が遮断された。
直ちに試験を停止してこのノズル近傍を観察した
とこの、第2図に示すように、このノズル先端部
において、ノズル上面を覆うように凝固殻13が
生成しており、この凝固殻13内の通路は1mm以
下となつていた。
Test 1 (Results correspond to Fig. 5) A refractory single tube nozzle with a nozzle diameter of 3 mmφ and whose nozzle inner surface was made of recrystallized Al 2 O 3 as shown by 6 in Fig. 4 was attached to the bottom of a 300 Kg high frequency furnace. , C: 4.0%, Mn in this furnace from this refractory single tube nozzle
~0.55%, Si: 0.42%, P: 0.135%, S: 0.033%
Using air (oxygen concentration ≒ 21 Vol%) as a carrier gas, 40
A powdered material consisting of %CaO-10% CaF2-50 % mill scale was bottom blown into the hot water at a feed rate of 600 g/min. The carrier gas flow rate was 80N/min. About 5 minutes after starting this bottom blowing injection
After a few minutes, the pressure inside the powder supply pipe began to rise, reaching 6 kg/mm 2 after 12 minutes, and the powder supply was cut off.
Immediately stopping the test and observing the vicinity of this nozzle, as shown in FIG. The passageway was less than 1mm thick.

試験2(結果は第6図に対応) キヤリヤガスとして、酸素80Vol%+Ar20Vol
%のガスを使用した以外は試験1と同一の試験を
実施した。すなわち、試験1よりも酸素濃度を高
めたキヤリヤガスを用いて同様の実験を行つた。
この場合には配管内の圧力は3.45Kg/cm2でまつた
く一定となり、きわめて安定した吹き込み状態と
なつて粉体を含む混合流体の供給はなんの支障も
なく実施できた。。このことは、ノズル口の近傍
で定常状態が達成されていると考えられた。この
底吹きインジエクシヨンを30分後に停止してその
ノズル近傍を観察したのが第6図である。図示の
ように、この場合には、ノズル先端から炉内に高
さ約25mm、外径約17mmの筒状の凝固殻14が生成
していた。そしてノズルは全く溶損していなかつ
た。この凝固殻を採取し、その断面を顕微鏡観察
したところ、Feメタル中にところどころ酸化物
らしい物質が点在している組織が観察された。
Test 2 (results correspond to Figure 6) Oxygen 80Vol% + Ar20Vol as carrier gas
A test identical to Test 1 was conducted except that % gas was used. That is, a similar experiment was conducted using a carrier gas with a higher oxygen concentration than in Test 1.
In this case, the pressure inside the pipe was kept constant at 3.45 Kg/cm 2 , resulting in an extremely stable blowing condition, and the mixed fluid containing powder could be supplied without any problems. . This was considered to indicate that a steady state was achieved near the nozzle orifice. Figure 6 shows the bottom blowing injection stopped after 30 minutes and the vicinity of the nozzle observed. As shown in the figure, in this case, a cylindrical solidified shell 14 having a height of about 25 mm and an outer diameter of about 17 mm was generated in the furnace from the nozzle tip. And the nozzle was not damaged at all. When we collected this solidified shell and observed its cross section under a microscope, we observed a structure in which oxide-like substances were scattered here and there within the Fe metal.

試験3(結果は第7図に対応) キヤリヤガスとして、酸素60Vol%+Ar40Vol
%のガスを使用した以外は試験2と同一の試験を
実施した。すなわち、試験2よりも酸素濃度を若
干低くしたキヤリヤガスを用いて同様の実験を行
つた。この場合にも、粉体を含む混合流体の供給
はなんの支障もなく実施できた。この低吹きイン
ジエクシヨンを30分後に停止してそのノズル近傍
を観察したのが第7図である。図示のように、こ
の場合にも、ノズル先端から炉内に向けて筒状の
凝固殻14が生成しており、ノズルは全く溶損し
ていなかつた。
Test 3 (results correspond to Figure 7) Oxygen 60Vol% + Ar40Vol as carrier gas
A test identical to Test 2 was conducted except that % gas was used. That is, a similar experiment was conducted using a carrier gas with a slightly lower oxygen concentration than in Test 2. In this case as well, the mixed fluid containing powder could be supplied without any problems. Figure 7 shows a view of the vicinity of the nozzle after the low blow injection was stopped after 30 minutes. As shown in the figure, in this case as well, a cylindrical solidified shell 14 was generated from the nozzle tip toward the inside of the furnace, and the nozzle was not damaged at all.

試験4(結果は第8図に対応) キヤリヤガスとして、酸素100Vol%の純酸素
ガスを使用した以外は試験1と同一の試験を実施
した。この場合には、時間がたつにつれて供給配
管内の圧力の低下傾向が強くなつた。インジエク
シヨンを30分で停止し、そのノズル状態を観察し
たところ、第5図に見られるように、ノズル口近
傍は溶損していた。すなわち、この条件では酸素
濃度100%の純酸素でインジエクシヨンすると耐
火物単管ノズルは溶損することがわかつた。
Test 4 (Results correspond to FIG. 8) The same test as Test 1 was conducted except that pure oxygen gas containing 100 Vol% oxygen was used as the carrier gas. In this case, the pressure within the supply piping tended to decrease as time progressed. When the injection injection was stopped after 30 minutes and the condition of the nozzle was observed, as shown in FIG. 5, the vicinity of the nozzle opening was found to be melted and damaged. In other words, it was found that under these conditions, a refractory single-pipe nozzle would be eroded if it was injected with pure oxygen with an oxygen concentration of 100%.

以上の試験の他に、キヤリヤガス中の酸素濃度
を種々変化させたり、粉状物質のキヤリヤガス中
への配合割合や、物質の種類を変え、またノズル
を構成する耐火物の種類を変えたりして、数多く
の試験を繰り返した結果、キヤリヤガス中の酸素
濃度は全気体中で50〜90Vol%、好ましくは60〜
90Vol%の範囲とし、粉状物質は全気体1Nm3
minあたり4〜50Kg/minの供給速度でこのキヤ
リヤガスに同伴させた場合に、つまり、固気比
(Kg/Nm3)が4〜50となるように粉状物質を同
伴させた場合に、良好な管状の凝固殻が形成され
ると同時に、脱燐反応も良好に進行することがわ
かつた。キヤリヤガス中の酸素濃度がこの適正範
囲より低い場合には前記試験1のようにノズルの
閉塞現象が生じ、また、90Vol%を越えるような
純酸素に近い状態では、前記試験4の結果のよう
に溶損する事態が生ずることもあつた。また、粉
状物質としては、鉄鉱石、ミルスケール、焼結鉱
粉などの酸化鉄粉、CaO、CaF2などのフラツク
ス材料が好適に使用でき、これらを前記範囲内で
適正に供給した場合に良好な凝固殻の生成を見
た。一方、ノズルを構成するための耐火物につい
てはAl2O3系、MgO系、ZrO2系などについて試
験したが、これらの間には特に大きな差異は認め
られず、通常の再結晶Al2O3やMgO系耐火物で十
分であることが判明した。
In addition to the above tests, we varied the oxygen concentration in the carrier gas, changed the blending ratio of powdered substances in the carrier gas, changed the type of substance, and changed the type of refractory material constituting the nozzle. As a result of repeated numerous tests, the oxygen concentration in the carrier gas is 50 to 90 Vol% in the total gas, preferably 60 to 90 Vol%.
The range is 90Vol%, and the powder material is 1Nm 3 /
Good results are obtained when powdered materials are entrained in this carrier gas at a feed rate of 4 to 50 kg/min, that is, when powdered materials are entrained to a solid-air ratio (Kg/Nm 3 ) of 4 to 50. It was found that the dephosphorization reaction progressed well at the same time as a tubular solidified shell was formed. If the oxygen concentration in the carrier gas is lower than this appropriate range, nozzle clogging will occur as in Test 1, and if the oxygen concentration exceeds 90 Vol%, which is close to pure oxygen, as in Test 4, In some cases, melting and damage occurred. In addition, as the powdery substance, iron oxide powder such as iron ore, mill scale, and sintered ore powder, and flux materials such as CaO and CaF2 can be suitably used. Good solidified shell formation was observed. On the other hand, we tested Al 2 O 3 -based, MgO-based, ZrO 2 -based refractories for constructing the nozzle, but no major differences were found between them, and ordinary recrystallized Al 2 O 3 and MgO-based refractories were found to be sufficient.

以上の試験の総合結果として、ノズル溶損防止
に対して劇的な効果を示す因子は、キヤリヤガス
中の酸素濃度であり、粉体インジエクシヨンに対
して、所定濃度以上の酸素リツチのガスをキヤリ
ヤガスとして使用した場合には、予想に反して耐
火物性単管ノズルであつてもその溶損が起こらな
いということが確認された。すなわち、粉状の固
体物質がもつ顕熱と潜熱の奪熱効果と、キヤリヤ
ガス中の酸素ガスが溶銑と衝突するときに生ずる
急激な発熱量とがバランスして、ノズル先端部に
湯のメタル分を含む物質の凝固殻が発生し、これ
が過剰に成長するようなこともない領域が存在す
るのであり、この定常状態は連続的なインジエク
シヨンによつて維持されるのである。
As a comprehensive result of the above tests, the factor that shows a dramatic effect on preventing nozzle erosion is the oxygen concentration in the carrier gas. When used, it was confirmed that, contrary to expectations, even a refractory single-tube nozzle did not suffer from erosion. In other words, the heat absorption effect of the sensible heat and latent heat of the powdery solid substance and the rapid calorific value generated when the oxygen gas in the carrier gas collides with the hot metal are balanced, and the metal content of the hot metal is absorbed at the tip of the nozzle. There is a region in which a solidified shell of material containing ions occurs and does not grow excessively, and this steady state is maintained by continuous injection.

本発明は、この凝固シエルの形成現象を利用す
ることによつて実操業的に有利に脱燐反応を進行
させるものであり、既述の第2図に見られるとこ
ろの、脱燐反応は供給酸素量によつて支配される
という事実を、操業上支障なく現実に実現するこ
とができたものである。
The present invention utilizes this solidified shell formation phenomenon to advantageously advance the dephosphorization reaction in actual operation. The fact that oxygen is controlled by the amount of oxygen has been realized without any operational problems.

しかし、このインジエクシヨンを底吹きではな
く、上吹きにした場合には、このような良好な結
果は得られなかつた。本発明者らは、前記の底吹
きに代えて、種々の耐火物よりなる単管ランスを
溶湯中に湯面上より浸漬し、キヤリヤガス中の酸
素濃度を変えて同じような試験を行つたが、粉体
量が底吹きの場合と同様でも、酸素ガス濃度が
80Vol%で、ランスは著しく溶損した。すなわ
ち、インジエクシヨンの物質とその量が同一で
も、上吹きでは前記底吹きのような良好な結果は
得られないのである。その理由は必ずしも明確で
はないが、ノズルまわりの温度分布が上吹きと底
吹きでは基本的に異なることと、また、底吹きの
場合には一定の固定された場所からの上向きへの
インジエクシヨンであるから凝固殻の生成にとつ
て好ましい定常的な状況が維持されやすいのに対
し、上吹きではこのような定常的な状況の維持が
困難であること等が関係しているのであろう。
However, such good results could not be obtained when the injector was top blown instead of bottom blown. Instead of the bottom blowing described above, the inventors conducted similar tests by immersing single-pipe lances made of various refractories into the molten metal from above the molten metal and varying the oxygen concentration in the carrier gas. , even if the amount of powder is the same as in the case of bottom blowing, the oxygen gas concentration is
At 80Vol%, the lance was significantly eroded. That is, even if the substance and the amount of injection are the same, top blowing does not give the same good results as bottom blowing. The reason for this is not necessarily clear, but it is because the temperature distribution around the nozzle is fundamentally different between top blowing and bottom blowing, and in the case of bottom blowing, there is upward injection from a fixed location. This may be related to the fact that while it is easy to maintain a steady state that is favorable for the formation of solidified shells, it is difficult to maintain such a steady state in top blowing.

第9図は、以上の試験事実をもとに、容器ボデ
イに取り付けた耐火物製単管ノズルから酸素濃度
を50Vol%、80Vol%または100Vol%と変化させ
た酸素富化ガスまたは純酸素ガスをキヤリヤガス
として、酸化カルシウムと酸化鉄の合計量が90重
量%(40%CaO−10%OaF2−50%ミルスケール)
の粉状の精錬用物質を、Si濃度が0.05%、0.20%、
0.45%の三つの水準の溶銑を対象としてその湯面
下にインジエクシヨンした本発明の代表的実施例
結果を示したもので、いずれの場合もその脱燐挙
動を、供給した粉状物質の供給量原単位を横軸と
しで総括して示してある。
Figure 9 shows that, based on the above test facts, oxygen-enriched gas or pure oxygen gas with varying oxygen concentrations of 50 Vol%, 80 Vol%, or 100 Vol% is injected from a refractory single-tube nozzle attached to the container body. As a carrier gas, the total amount of calcium oxide and iron oxide is 90% by weight (40% CaO − 10% OaF 2 − 50% mill scale)
Si concentration is 0.05%, 0.20%,
This figure shows the results of a typical example of the present invention in which three levels of 0.45% hot metal were injected below the hot metal surface. In each case, the dephosphorization behavior was determined by the amount of powdered material supplied. The basic unit is summarized on the horizontal axis.

第9図の結果から明らかなように、本発明法に
よると、Si濃度が0.05%と低い溶銑を対象とした
場合には、フラツクス原単位は僅か20Kg/トンと
いう極めて少ない量で極低域(〔%P〕=0.02〜
0.05)までの脱燐が実施された。Si濃度が高い場
合には先ず脱珪がおこり、次いで脱燐が進行す
る。従つて全体としてのフラツクス原単位は多く
なつているものの、脱燐期だけを見ればそのフラ
ツクス原単位はSi濃度が低い例と同じく約20Kg/
トン程度であり、少ないフラツクス量で良好な脱
燐成果が得られていることが明らかである。
As is clear from the results shown in Figure 9, according to the method of the present invention, when hot metal with a low Si concentration of 0.05% is targeted, the flux consumption rate is extremely low at only 20 kg/ton ( [%P] = 0.02~
Dephosphorization to 0.05) was carried out. When the Si concentration is high, desiliconization occurs first, followed by dephosphorization. Therefore, although the overall flux intensity has increased, if we look only at the dephosphorization period, the flux intensity is approximately 20 kg/kg, the same as in the low Si concentration example.
It is clear that good dephosphorization results can be obtained with a small amount of flux.

以上説明したように、本発明法は、従来のよう
に不活性ガスによるインジエクシヨン法や、冷却
ガス使用の酸素ガス供給による脱燐法などに代え
て、酸素富化ガスをキヤリヤガスとして脱燐する
新しい溶銑の脱燐法を提供するものであり、この
本発明の脱燐法は、少ないフラツクス使用量のも
とで、脱燐速度が速くかつ溶銑の湯温低下を伴わ
ずまた生成スラグの量も少ない状態で脱燐できる
という点で、極めて優れた効果を発揮するもので
ある。
As explained above, the method of the present invention is a new method that uses oxygen-enriched gas as a carrier gas for dephosphorization, instead of the conventional injection method using an inert gas or the dephosphorization method using oxygen gas supplied using cooling gas. The dephosphorization method of the present invention provides a method for dephosphorizing hot metal, and the dephosphorization method of the present invention has a high dephosphorization rate with a small amount of flux used, does not involve a drop in hot metal temperature, and also reduces the amount of slag produced. It exhibits an extremely excellent effect in that it can dephosphorize in a small amount.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、純酸素をキヤリヤガスとして、40%
CaO−10%CaF2−50%ミルスケールからなる粉
体または80%CaO−20%CaF2からなる粉体をそ
の供給速度を変えて、P含有量がほぼ0.15%の溶
銑中にインジエクシヨンした場合の脱燐挙動を
CaO原単位で整理して示した図、第2図は、第1
図の場合と同じ試験を、溶銑中に導入した総酸素
量(キヤリヤガスとして導入した酸素とミルスケ
ールとして導入した酸素の合計量)で整理して示
した図、第3図は、キヤリヤガスとして純酸素の
代わりに窒素ガスを使用した以外は第1〜2図の
場合と同様の脱燐試験の結果を、第1〜2図の純
酸素キヤリヤガスを用いた試験結果と、フラツク
ス原単位で整理して比較した図、第4図は本発明
法の実施に使用することのできる耐火物製単管ノ
ズルの例を示す断面図、第5図〜第8図は、本文
の試験1〜試験4を実施した場合の耐火物製単管
ノズルの先端部の状況を示す略断面図、第9図
は、本発明の実施例結果を脱燐量とフラツクス原
単位との関係で示した図である。 1……炉底の煉瓦層、2……煉瓦層1の内表
面、3……ノズル先端面、4……ノズル口、7…
…流体通路、14……凝固シエル。
Figure 1 shows 40% pure oxygen as a carrier gas.
When a powder consisting of CaO - 10% CaF 2 - 50% mill scale or a powder consisting of 80% CaO - 20% CaF 2 is injected into hot metal with a P content of approximately 0.15% by changing the feeding rate. The dephosphorization behavior of
Figure 2, a diagram organized by CaO basic unit, is
Figure 3 shows the same test as shown in the figure, organized by the total amount of oxygen introduced into the hot metal (total amount of oxygen introduced as carrier gas and oxygen introduced as mill scale). The results of the same dephosphorization test as in Figures 1 and 2, except that nitrogen gas was used instead of , are summarized by the test results using pure oxygen carrier gas in Figures 1 and 2, and the flux consumption rate. A comparative diagram, FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a refractory single pipe nozzle that can be used to carry out the method of the present invention, and FIGS. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the state of the tip of a refractory single-tube nozzle in the case of the above, and is a diagram showing the results of an example of the present invention in terms of the relationship between the amount of phosphorous removed and the flux consumption rate. 1... Brick layer at the bottom of the furnace, 2... Inner surface of brick layer 1, 3... Nozzle tip surface, 4... Nozzle opening, 7...
...Fluid passage, 14...Coagulation shell.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 容器ボデイに取り付けた耐火物製単管ノズル
から、酸素濃度が50〜90Vol%の酸素富化ガスを
キヤリヤガスとして、酸化カルシウムと酸化鉄の
合計量が50重量%以上の粉状の精錬用物質を、固
気比(Kg/Nm3)が4〜50となる割合で、容器内
溶銑の湯面下にインジエクシヨンすることからな
る溶銑の脱燐法。
1. Powdered refining substances with a total content of calcium oxide and iron oxide of 50% by weight or more are produced using oxygen-enriched gas with an oxygen concentration of 50 to 90 Vol% as a carrier gas from a refractory single-tube nozzle attached to the container body. A method for dephosphorizing hot metal, which consists of injecting molten pig iron into the surface of hot metal in a container at a rate such that the solid-gas ratio (Kg/Nm 3 ) is 4 to 50.
JP3032084A 1984-02-22 1984-02-22 Dephosphorizing method of molten iron Granted JPS60177114A (en)

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