JPH0931513A - 耐火物寿命の長い上底吹き転炉製鋼法 - Google Patents

耐火物寿命の長い上底吹き転炉製鋼法

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JPH0931513A
JPH0931513A JP17643295A JP17643295A JPH0931513A JP H0931513 A JPH0931513 A JP H0931513A JP 17643295 A JP17643295 A JP 17643295A JP 17643295 A JP17643295 A JP 17643295A JP H0931513 A JPH0931513 A JP H0931513A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はスラグコーティングによる耐火物寿
命の長い転炉製鋼法を提供するものである。 【解決手段】 上底吹き転炉操業において、上吹きノズ
ルの絶対2次圧P0 を当該ノズルの適正膨張絶対2次圧
POPに対して151〜250%の範囲で酸素を供給して
脱炭した後、出鋼し、炉内にスラグを残留させたまま炉
を直立させ、P0Pに対して70〜150%のP0 で窒
素、Ar、CO、CO2 の1種または2種以上のガスを
吹き付ける。また、当該ガスに0.3〜3kg/Nm3
の範囲で酸化マグネシウムを含有した粉末を混合して吹
き付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐火物寿命の長い上
底吹き転炉製鋼法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】転炉の炉寿命を延長させるために、脱炭
スラグを炉壁にコーティングする技術は広く行われてい
る。上吹き転炉においては、出鋼後、脱炭スラグにドロ
マイトや軽焼ドロマイトといったMgOを含んだ物質を
添加し、転炉を数回傾動させてスラグを炉壁に付着させ
る技術が通常用いられている。しかし、この方法だけで
は、転炉のトラニオン軸側壁面にはスラグのコーティン
グができないため、十分な効果は得られなかった。ま
た、特開昭57−16111号公報には、上底吹き転炉
において、出鋼後、同様に脱炭スラグをMgO含有物質
により改質し、転炉を直立させたまま底吹きガスにより
スラグを吹き上げて炉壁に付着させる方法が開示されて
いる。この方法では、吹き上げられたスラグは転炉上部
の炉壁には付着するものの、耐火物溶損が最も激しいス
ラグライン位置には有効に付着せず、必ずしも十分な効
果は得られない。
【0003】これに対して、特開昭61−56223号
公報には、出鋼後、同様に脱炭スラグに改質材を添加
し、転炉を直立させたまま上吹きランスを介して、空気
または遅反応性ガスの吹き付け流により、改質スラグを
混合かつ放飛させて転炉壁周囲に付着させる技術が開示
されている。しかし、同公報には、短時間で効率的にス
ラグを炉壁へはね上げる条件に関する記述がなく、その
ままでは適用できないという問題がある上に、実際にス
ラグを炉壁上部まで飛散させるには、上吹きガスの運動
エネルギーから見て、空気または遅反応性ガス流量を脱
炭中の送酸速度と同程度にまで高める必要があり、ガス
コストが高い上に、多量のガスが炉内に入ることにより
炉壁が冷却され、次チャージの脱炭精錬時の熱効率が悪
化すること、および耐火物が加熱冷却を繰返し受けるた
めにスラグは付着するものの溶損されやすくなるという
問題が生じる。
【0004】また、一般的に用いられている上吹きラン
スは、鋼浴への攪拌力の付与を目的として、ランスの2
次圧を高効率で噴流の運動エネルギーに変換することを
目的として、鉄鋼便覧、第3版分冊II、日本鉄鋼協会
編、1982、p.468以降に記載されているような
中細ノズルが一般的に採用され、当該ランスノズルの適
正膨張絶対2次圧POPとほぼ同じ2次圧で吹酸してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特開昭57
−16111号公報に開示された技術における、吹き上
げられたスラグは転炉上部の炉壁には付着するものの、
耐火物溶損が最も激しいスラグライン位置には有効に付
着せず、必ずしも十分な効果は得られないという問題、
また特開昭61−56223号公報に開示された技術に
おける、多量のガスが炉内に入ることにより炉壁が冷却
され、次チャージの脱炭精錬時の熱効率が悪化するこ
と、および耐火物が加熱冷却を繰返し受けるために溶損
されやすくなるという問題を解決し、スラグコーティン
グによる耐火物寿命の長い転炉製鋼法を提供することを
目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、炉内に残
留させた脱炭スラグに上吹きランスからガスを吹き付け
てスラグを炉壁へはね上げる方法において、適正な上吹
きランスを用いた場合には、耐火物温度を大幅に低下さ
せない程度のガス流量で、短時間に効率的にスラグを炉
壁へはね上げられることを知見した。
【0007】本発明は、この知見に基づきなされたもの
であり、その要旨とするところは下記のとおりである。 (1)上吹きランスから酸素を供給し、かつ鋼浴をガス
攪拌せしめる上底吹き転炉製鋼法において、上吹きラン
スノズルの絶対2次圧PO を当該ランスノズルの適正膨
張絶対2次圧POPに対して151〜250%の範囲で酸
素を供給して脱炭した後、出鋼し、炉内にスラグを残留
させたまま炉を直立させ、当該適正膨張絶対2次圧POP
に対して70〜150%の絶対2次圧PO で、当該上吹
きランスノズルから窒素、Ar、COおよびCO2 の1
種または2種以上を当該スラグに吹き付けることを特徴
とする耐火物寿命の長い上底吹き転炉製鋼法。
【0008】(2)窒素、Ar、COおよびCO2 の1
種または2種以上のガスに対して、0.3〜3kg/N
m3 の範囲で酸化マグネシウムを含有した粉末を混合し
て吹き付けることを特徴とする前記(1)記載の耐火物
寿命の長い上底吹き転炉製鋼法。
【0009】ここで、ランスノズルの絶対2次圧PO と
は、ランスノズルのスロート前の淀み部の絶対圧であ
る。また、ランスノズルの適正膨張絶対2次圧POPは、
以下の式で計算される。
【0010】 Se /St =0.259(Pe /POP)-5/7{1−(Pe /POP)2/7 }-1/2 …… Se :ランスノズル出口部の面積(mm2 ) St :ランスノズルスロート部の面積(mm2 ) Pe :ランスノズル出口雰囲気絶対圧(kgf/c
m2 ) POP:ランスノズル適正膨張絶対2次圧(kgf/cm
2 )
【0011】なお、ガス流量Fは、以下の式より算出
される。 F=0.581・St ・ε・PO …… PO :ランスノズル絶対2次圧(kgf/cm2 ) F:ガス流量(Nm3 /h) ε:流量係数(−)(通常は0.9〜1.0の範囲内)
【0012】
【作用】本発明の作用を図1に従って説明する。開孔断
面積一定のノズルより噴出するガスの流量は、ノズルの
絶対2次圧POに比例するが、ノズルの適正膨張絶対2
次圧POPに対してノズルの絶対2次圧P O が0.7〜
2.5倍の範囲の圧力領域では、図1に示すように、噴
流進行方向に垂直な断面における最大噴流流速Umax が
ほぼ一定となる領域があるなど、ノズルの絶対2次圧と
最大噴流流速の間には必ずしも正相関があるわけではな
い。ここで、Umaxpは適正膨張時の最大噴流流速を表
す。
【0013】この原理を用いて、ノズルの絶対2次圧を
適正膨張絶対2次圧の0.7〜2.5倍に維持しつつ、
吹錬中の絶対2次圧を変更すれば、ランス先端と溶鉄静
止湯面間の距離を大幅に変化させることなく、最大噴流
流速をほぼ一定範囲に保ったままガス流量を大幅に変更
できる。すなわち、脱炭精錬期には噴流流速を大幅に増
大させることなく酸素ガス流量を最大に増大させ、高速
で脱炭させることができる一方、脱炭、出鋼後、スラグ
を残留させたまま炉を直立させた後には、噴流流速を大
幅に低減させることなくガス流量を最小に低減させるこ
とができる。このことにより、脱炭精錬中の噴流流速を
極端に高める必要がないため、スプラッシュやダストの
発生が抑制できる。
【0014】この条件は、図2に示すように、上吹きラ
ンスノズルの絶対2次圧PO を当該ランスノズルの適正
膨張絶対2次圧POPの250%以下にすることであり、
これよりも大きい場合には噴流流速が大きくなり過ぎる
ため、スプラッシュやダストの発生が激しくなって歩留
りの低下を招く。逆に、PO /POPを151%よりも小
さくした場合には、酸素供給速度が低下し過ぎるために
脱炭時間が長くなり過ぎ、生産性が悪化するという問題
が生じる。
【0015】これに対して、出鋼後、スラグを残留させ
たまま炉を直立させた後には、ガス流量を低下させても
噴流流速を大幅に低減させることなくガス流量を低減で
きるので、ガス顕熱による耐火物の冷却が抑制されるた
め、吹錬中との温度差が小さく、耐火物に対する悪影響
は現れない。
【0016】この条件は、図3に示すように、POPに対
して70〜150%の絶対2次圧P O で、窒素、Ar、
COおよびCO2 の1種または2種以上をスラグに吹き
付けることである。PO /POPが150%よりも大きい
場合には、ガス流量が大きいため、ガス顕熱による耐火
物の冷却が増加し、吹錬中との温度差が大きくなって耐
火物に対する悪影響が現れる。PO /POPが70%より
も小さい場合には、ガス流量の低下にともない噴流流速
が大幅に低下するためスラグの放飛距離が短くなり、充
分に炉壁にスラグが付着しないという問題が生じる。
【0017】ガス種としては、不活性ガスである窒素、
Arと還元性ガスであるCO、および弱酸化性であるC
O2 は、スラグ中に存在している微粒の鉄粒子や炭素含
有耐火物と反応しないために全く問題を生じないが、空
気や酸素の場合には、酸化力が強いためにスラグ中に存
在している微粒の鉄粒子や炭素含有耐火物を酸化させ、
局部的に激しい発熱を生じるため耐火物に悪影響を与え
る。
【0018】ここで、吹き付ける際のランス先端とスラ
グ面までの距離は、式により計算されるスラグの凹み
深さLs と鋼浴の深さLsoの比Ls /Lsoを0.6〜
2.0の範囲になるように定めることが好ましい。 LG=Hc/(0.006・Ls 0.5 )−Ls …… Hc=f(PO /POP)・MOP・(4.2+1.1MOP 2 )・d
【0019】
【数1】
【0020】L:スラグの凹み深さ LG:ランス先端とスラグ静止湯面間の距離(mm) MOP:適正膨張時吐出マッハ数(−) d:ノズルスロート径(mm)
【0021】ここで、式中の適正膨張時吐出マッハ数
MOPは、以下の式で計算される。 MOP=〔5・{(POP/Pe )2/7 −1}〕1/2 ……
【0022】また、窒素、Ar、COおよびCO2 の1
種または2種以上のガスに対して、0.3〜3kg/N
m3 の範囲で酸化マグネシウムを含有した粉末を混合し
て吹き付けることにより、さらに効果的な耐火物の保護
が可能となる。酸化マグネシウムは耐火物の基本を成す
物質であり、かつ脱炭スラグの融点を高めるため、酸化
マグネシウムの含有量を高めたスラグは耐火物に付着し
た後の耐久性が高い。具体的にはドロマイト、軽焼ドロ
マイトや、一度使用した後の耐火物を粉砕したものを用
いることが望ましい。混合量としては0.3〜3kg/
Nm3 の範囲が効果的であり、0.3kg/Nm3 より
も少ない場合には酸化マグネシウムの含有量が少な過ぎ
るため効果が小さく、また3kg/Nm3 よりも多い場
合には粉体の顕熱によるスラグの冷却が大き過ぎるた
め、付着することで耐火物表面温度が低下するという問
題を生じる。
【0023】
【実施例】実施例は、内径約1.2mの上底吹き転炉を
用いて、6tの溶銑を装入して実施した。上吹きランス
から酸素ガスを吹き付けて脱炭した後、転炉を傾動して
出鋼し、その後、脱炭スラグを残留させたまま再び転炉
を直立させ、上吹きランスより各種ガスを吹き付けてス
ラグを放飛させた。何れの水準でも底吹きガスとして窒
素200Nm3 /hを用いた。また、精錬開始直後に塩
基度が約3.5となるように生石灰を130kg投入
し、脱炭スラグ量は約50kg/t、出鋼後のスラグの
深さLsoは約170mmであった。上吹きランスは、ラ
ンスノズルのスロート径dt が6.74(mm)、ラン
スノズルのスロート部の総面積ΣSt が142.6(m
m2 )、ランスノズル孔数nが4、適正膨張絶対2次圧
POPが6(kgf/cm2 )、適正膨張時酸素ガス流量
FO2p が500(Nm3 /h)のものを用いた。ランス
ノズル出口雰囲気絶対圧Pe は常圧操業として大気圧と
し、ランスノズル出口部面積Se は式より決定した。
【0024】実施例−1はスラグ放飛期にガスのみを上
吹きした場合である。試験番号1〜10に示す本発明の
実施例は、試験番号11〜15に示す比較例に比べて、
脱炭期の歩留りや生産性、スラグ放飛時のスラグ付着性
や耐火物表面温度の何れをとっても優れている。なお、
この場合には、転炉を直立させた後に塊状のドロマイト
を約30kg添加した。
【0025】
【表1】
【0026】実施例−2は、実施例−1の試験番号1の
条件で、転炉を直立させた後には塊状のドロマイトは添
加せず、スラグ放飛時にガスと同時に軽焼ドロマイト粉
を吹き付けたものである。試験番号16〜18に示すよ
うに適正条件では、より強固なスラグ付着層が生成され
ることがわかる。
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】本発明を用いることにより、スラグコー
ティングによる耐火物寿命の長い転炉製鋼法が可能とな
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】ランスノズルの適正膨張絶対2次圧POPと絶対
2次圧PO の比PO /POPと、噴流進行方向に垂直な断
面における適正膨張時の最大噴流流速UMaxPと最大噴流
流速UMax との比UMax /UMaxPの関係を示す図であ
る。
【図2】上吹きランスノズルの絶対2次圧PO と当該ラ
ンスノズルの適正膨張絶対2次圧POPの比PO /P
OPと、脱炭期のスプラッシュ、ダスト発生状況の関係を
示す図である。
【図3】上吹きランスノズルの絶対2次圧PO と当該ラ
ンスノズルの適正膨張絶対2次圧POPの比PO /P
OPと、耐火物溶損状況の関係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上吹きランスから酸素を供給し、かつ鋼
    浴をガス攪拌せしめる上底吹き転炉製鋼法において、上
    吹きランスノズルの絶対2次圧PO を当該ランスノズル
    の適正膨張絶対2次圧POPに対して151〜250%の
    範囲で酸素を供給して脱炭した後、出鋼し、炉内にスラ
    グを残留させたまま炉を直立させ、当該適正膨張絶対2
    次圧POPに対して70〜150%の絶対2次圧PO で、
    当該上吹きランスノズルから窒素、Ar、COおよびC
    O2 の1種または2種以上を当該スラグに吹き付けるこ
    とを特徴とする耐火物寿命の長い上底吹き転炉製鋼法。
  2. 【請求項2】 窒素、Ar、COおよびCO2 の1種ま
    たは2種以上のガスに対して、0.3〜3kg/Nm3
    の範囲で酸化マグネシウムを含有した粉末を混合して吹
    き付けることを特徴とする請求項1記載の耐火物寿命の
    長い上底吹き転炉製鋼法。
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