JPH10152714A

JPH10152714A - 溶銑の精錬方法

Info

Publication number: JPH10152714A
Application number: JP31320896A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Matsuo; 充高松尾; Okitomo Kunitake; 意智国武; Takuo Mito; 拓男三戸; Toshio Ogino; 俊夫荻野; Koichi Matsumoto; 晃一松本; Susumu Mukawa; 進務川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1998-06-09

Abstract

(57)【要約】【課題】転炉型の精錬炉で脱Ｓｉ、脱Ｐ処理を行うに
際し、脱Ｓｉ処理後に中間排滓を行って脱Ｐ処理におけ
るフラックスの原単位の低減を図るため、脱Ｓｉスラグ
の組成、脱Ｓｉ処理終了時のＳｉ濃度及び炉の底部から
粉体やガスを吹き込む羽口の配置等に関し適切な条件を
提示する。【解決手段】脱Ｓｉ処理終了時のスラグの(ＣａＯ)／
(ＳｉＯ₂)重量比が０．３〜１．３の範囲に入るように
ＣａＯ含有物質の供給量を調節して脱Ｓｉ処理を行った
後、炉を傾動して中間排滓する。また、全ての底吹き羽
口が、中間排滓終了時に、傾動された精錬炉内の溶銑湯
面より上部に位置するように配列する。さらに、脱Ｓｉ
処理終了時の溶銑中のＳｉ濃度を０．０５重量％以上と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶銑の予備精錬方
法に関し、とくに予め脱Ｓｉ処理されていない溶銑を効
率良く脱Ｓｉ、脱Ｐ処理するための精錬方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種の溶銑予備処理法の開発が進
み、転炉に装入される溶銑中のＳｉ、Ｐ、Ｓ等を所定の
レベルまで低減させ、転炉は主に脱炭のみを行わせる製
鋼システムが完成しつつある。

【０００３】かかる溶銑予備処理の中で脱Ｐ処理は、脱
Ｐ平衡の観点からスラグの塩基度（ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)
を所定の値、例えば２〜３以上にする必要があり、溶銑
中のＳｉ濃度が高いときにはＣａＯ含有物質の使用量や
発生スラグ量が多くなって経済的でない。

【０００４】このような問題を解決する方法として、高炉の鋳床樋で脱Ｓｉ処理を行って脱Ｓｉスラグを分
離した溶銑を、トーピードカー、溶銑鍋等の溶銑搬送容
器に受け、所定のステーションに搬送して脱Ｐ処理を行
う方法や、溶銑搬送容器内の溶銑を所定のステーションで脱Ｓｉ
処理した後、搬送容器を傾転させて脱Ｓｉスラグを排出
し、その後脱Ｐ処理を行う方法が実用化されている。

【０００５】しかし、の方法では鋳床樋の損耗がかな
り著しく、その保全に相当の費用と手間を要し、の方
法では容器耐火物の損耗や処理時間の延長による熱損失
の増大が問題となる。また、両者共に溶銑中のＳｉやＣ
の燃焼熱をスクラップの溶解に有効に利用することが難
しいという問題がある。

【０００６】一方、専用の予備精錬炉を設けて、炉の底
部から又は浴の深部にフラックスをインジェクションす
ると共に炉の上部から溶銑に酸素ガスを吹き付けて脱Ｓ
ｉ、脱Ｐ処理を行う方法が、例えば特開昭62-109911号
公報、特公平6-60339号公報等に開示されている。

【０００７】この方法はフラックスや酸素ガスの供給速
度を大きくして、脱Ｓｉ、脱Ｐ処理の時間を短縮すると
共に、精錬炉にスクラップを添加してＳｉやＣの燃焼熱
をスクラップの溶解に有効に利用し得るという利点があ
る。

【０００８】しかし反面、多量の吹き込みガスや高速の
上吹き酸素ジェットにより、溶銑やスラグのはね上がり
が多くなるため、必然的に炉の空塔部が大きい転炉型の
炉形状の精錬炉を採用せざるを得ず、そのため炉の傾転
排滓に難があり、一般には脱Ｓｉ処理後の中間排滓は行
われていない。

【０００９】従って、溶銑中のＳｉ濃度が高い場合に
は、脱Ｐ処理に必要なフラックスの量やスラグ量が多く
なって経済的でないという問題があり、これを解決する
手段は上記諸公報にも開示されていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、脱Ｓｉ処理
されていない溶銑をいわゆる転炉型の精錬炉で高速で脱
Ｓｉ、脱Ｐ処理するに際し、脱Ｓｉ処理後に中間排滓を
行って脱Ｐ処理におけるＣａＯフラックスの使用量の低
減を図ることを目的とする。

【００１１】とくに、転炉型の精錬炉における脱Ｓｉ処
理後の中間排滓に関しては、脱Ｓｉスラグは量が少なく又排滓機等の使用も困難で
あり、炉の傾動のみで高い排滓率を確保するためには、
スラグの流動性が問題となる。

【００１２】排滓のため炉を傾動した時に、炉底から
の吹込みガスにより、溶銑粒滴の吹き上げや浴の揺動が
起こり、溶銑の歩留まり低下が問題となる。

【００１３】一般に脱Ｓｉスラグはフォ−ミングし易
く、フォ−ミングしたスラグは炉の上部壁に付着して除
去が困難になるという問題があり、脱Ｓｉ処理中のフォ
−ミング防止が重要となる。

【００１４】本発明は上記のような問題を解決するため
に、脱Ｓｉスラグの組成、脱Ｓｉ処理終了時のＳｉ濃度
及び炉の底部から粉体やガスを吹き込む羽口の配置等に
関して、適切な条件を提示することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の要旨は、 (１)炉の底部から粉体および／またはガスを溶銑中にイ
ンジェクションする手段と炉の上部から溶銑に酸素ガス
を吹き付ける手段を有する精錬炉を用いて溶銑の脱Ｓ
ｉ、脱Ｐ処理を行うに際し、まず脱Ｓｉ処理終了時のス
ラグの(ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)重量比が０．３〜１．３の
範囲に入るようにＣａＯ含有物質の供給量を調節して脱
Ｓｉ処理を行った後、炉を傾動して炉内に生成したスラ
グを炉口から排出し、次いで脱Ｐ処理を行うことを特徴
とする溶銑の精錬方法である。

【００１６】(２)また、炉底部の粉体および／またはガ
スを吹き込む全ての羽口が、前記脱Ｓｉ処理後の排滓終
了時に、傾動された精錬炉内の溶銑湯面より上部に位置
するように配列された精錬炉を用いることを特徴とする
前項(１)記載の溶銑の精錬方法である。

【００１７】(３)さらに、前記脱Ｓｉ処理終了時の溶銑
中のＳｉ濃度を０．０５重量％以上とすることを特徴と
する前項(１)又は(２)に記載の溶銑の精錬方法である。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に用いられる精錬
炉と本発明の精錬方法の作業工程の例を示す説明図であ
る。転炉型の精錬炉１の内部に、溶銑２と必要に応じて
スクラップ３が装入され、炉底に設けられた羽口４から
溶銑中に粉体および／またはガスが吹き込まれる。

【００１９】図１の例では、ブロータンク５内の粉体
(例えばＣａＯ含有物質や酸化鉄)がＮ₂ガスにより吹き
込まれる。炉の上部から挿入された上吹きランス７から
酸素ガスが溶銑に吹き付けられ、必要に応じて炉上のホ
ッパー６からＣａＯ含有物質や酸化鉄が供給される。

【００２０】本発明の溶銑の精錬方法の作業工程は、一
般には図１に示すように、精錬炉１に溶銑２を受銑する
工程、炉を直立させて炉底の羽口４からフラックスをイ
ンジェクションし、かつ上吹きランス７から酸素を吹き
付けて脱Ｓｉ処理する工程、炉を傾動させて脱Ｓｉスラ
グ８を炉口から排出する中間排滓工程、再び炉を直立さ
せてフラックスインジェクションと酸素ガスの吹付けを
行って脱Ｐ処理する工程及び脱Ｓｉ、脱Ｐ処理された溶
銑２を出湯孔９から溶銑鍋１０に排出する出銑工程から
なる。

【００２１】本発明の方法で精錬される溶銑は実質的に
脱Ｓｉ処理されていないもので、通常は０．３％程度以
上のＳｉを含有する。脱Ｓｉ処理により、Ｓｉを例えば
０．０５〜０．１０％程度まで除去するが、脱Ｓｉ処理
終了時のスラグの(ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)重量比が０．３
〜１．３の範囲に入るようにＣａＯ含有物質の供給量を
調節する。

【００２２】脱Ｓｉ処理終了時の(ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)
を０．３〜１．３の範囲に制限する理由は、炉を傾動し
て中間排滓する際の脱Ｓｉスラグ８の流動性を確保する
ためである。脱ＳｉスラグはＣａＯ，ＳｉＯ₂，Ｆｅ
_xＯ，ＭｎＯ等を主成分とし、通常１５〜３０％のＦｅ_x
Ｏと１０〜１５％のＭｎＯを含む。

【００２３】本発明の発明者らは、このようなスラグ系
では(ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)が０．３〜１．３の範囲内な
ら、溶銑温度が例えば１３００℃程度でもスラグは十分
な流動性を示すが、(ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)がこの範囲外
では流動性が著しく低下することを知見した。

【００２４】実際に後の実施例に示すように、炉の傾動
による炉口からの排滓率は(ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)に依存
し、これが０．３〜１．３の範囲外では、排滓率が著し
く低下する。したがって、本発明においては、脱Ｓｉ処
理終了時の（ＣａＯ／ＳｉＯ₂)重量比が０．３〜１．３
の範囲に入るように、脱Ｓｉ処理工程におけるＣａＯ含
有物質の供給量を調節することが必要である。

【００２５】脱Ｓｉスラグを排出する中間排滓時にも、
炉底の羽口４からガスを吹き込んで、羽口への溶融物の
差し込みを防止する必要がある。しかし、炉を傾動して
ゆくと羽口の浸漬深さが浅くなり、これに伴って、吹込
みガスの運動エネルギ−による、溶銑粒滴の吹き上げや
溶銑浴面の揺動が激しくなる。中間排滓の終了時に羽口
が溶銑湯面より下にあると、脱Ｓｉスラグ中に溶銑が混
入して排出され、溶銑の歩留りが著しく低下することが
判明した。

【００２６】本発明においては、このような溶銑の歩留
り低下を防止するために、炉底部の粉体および／または
ガスを吹き込む全ての羽口が、中間排滓の終了時に、傾
動された精錬炉内の溶銑湯面より上部に位置するように
配列された精錬炉を用いることが望ましい。

【００２７】図２は、本発明における炉底部の羽口配置
の例を示す説明図である。図２(ａ)には、２ケの羽口４
がトラニオン１１の軸と並行に炉底中央に配列されてい
る例を、図２(ｂ)には、４ケの羽口のうち２ケの羽口４
ａがトラニオン１１の軸と並行に炉底中央に配列されて
おり、他の２ケの羽口４ｂがトラニオンの中心軸より出
湯孔９側（排滓側の反対）に片寄せて配列されている例
を示す。

【００２８】転炉型の精錬炉で溶銑を予備処理する場
合、転炉の脱炭吹錬時より炉の単位内容積当りの溶銑装
入量が大きい、いわゆる重装入操業が行われることが多
い。しかし重装入操業の場合でも、通常は排滓終了時の
溶銑湯面は炉底中央より下方になるので、上記のような
羽口配置にすれば、排滓終了時の羽口位置を溶銑湯面よ
り上部に保つことができる。

【００２９】本発明の精錬方法においては、図２に示す
ように全ての底吹き羽口が炉底中央若しくはそれより出
湯孔９側に位置するような羽口配置にすることが好まし
いが、羽口位置と排滓終了時の溶銑湯面との関係は、炉
の形状や装入溶銑量によって相違するから、図２のよう
な羽口配置に限定する必要はない。

【００３０】また、本発明の溶銑の精錬方法において
は、脱Ｓｉ処理終了時の溶銑中のＳｉ濃度を０．０５重
量％以上とすることが望ましい。後の実施例に示すよう
に、脱Ｓｉ処理終了時のＳｉ濃度が０．０５重量％未満
の場合には、脱Ｓｉ処理の末期にスラグが激しいフォー
ミングを起こし、これが炉外に溢出するいわゆるスロッ
ピングが発生することが観測された。

【００３１】脱Ｓｉ処理において、脱Ｓｉ処理終了時の
Ｓｉ濃度が０．０５％未満の場合にスロッピングが発生
する理由は、Ｓｉが０．０５％以下になると脱Ｓｉ速度
が著しく低下し、供給された酸素が脱Ｃに消費されてＣ
Ｏ気泡の発生量が多くなるためと推測される。すなわ
ち、脱Ｓｉスラグは比較的粘性が高いため、ＣＯ気泡の
発生量が多くなると、スラグからＣＯ気泡が離脱しきれ
ず、フォーミングを起こすと考えられる。

【００３２】本発明において、脱Ｐ処理の条件にはとく
に制約はなく、脱Ｓｉ処理された溶銑に対する通常の脱
Ｐ処理の条件を適用できる。また、図１には脱Ｐ処理後
に溶銑鍋１０に溶銑を排出する例を示しているが、同一
の精錬炉で脱Ｐ処理と脱Ｃ処理を同時に行うこともでき
る。

【００３３】

【実施例】８ｔの試験転炉を用いて本発明の溶銑の精錬
方法を実施した。使用した溶銑はＳｉ０．５〜０．６
％、Ｐ約０．１％を含有するもので、この溶銑８ｔを前
記転炉に装入し、上吹きＯ₂流量を８００Nm³/hとし、底
吹き羽口は内径９mmの単管ノズルを１個用い、底吹きＮ
₂流量１００Nm³/hの一定の条件で、以下の各実施例に示
す試験を行った。

【００３４】実施例１脱Ｓｉ処理終了時のスラグの塩基度(ＣａＯ)／(Ｓｉ
Ｏ₂)を０．２〜１．８の範囲で変え、脱Ｓｉ処理後に炉
を傾動して自然排滓させ、塩基度と排滓率の関係を調査
した。フラックスは粒状生石灰を炉の上部から一括又は
分割して投入し、その投入量を変えて脱Ｓｉ後のスラグ
塩基度を調節した。排滓率は排出スラグの秤量値と、物
質収支で計算した生成スラグ量の比から求めた。調査結
果を図３に示す。

【００３５】図３に見られるように脱Ｓｉ処理終了時の
(ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)の重量比が０．３〜１．３の範囲
では８０％近い排滓率が得られたが、この範囲外では排
滓率は著しく低下した。

【００３６】実施例２脱Ｓｉ処理終了時のＳｉ濃度を０．０２〜０．１０％の
範囲で変えて、脱Ｓｉ処理中のスロッピングの発生状況
を調査した。フラックスは上と同じく粒状生石灰を炉の
上部から一括投入し、脱Ｓｉ処理終了時の(ＣａＯ)／
(ＳｉＯ₂)がほぼ０．５になるように投入量を調節し
た。調査結果を表１に示す。スロッピングの発生の有無
の判定は目視観察によるもので、いずれも２〜３ヒート
同一条件で処理を行い結果の再現性を確認した。

【００３７】表１に見られるように、脱Ｓｉ処理終了時
のＳｉ濃度が０．０５重量％未満の場合にはスロッピン
グが発生することが確かめられた。

【００３８】

【表１】

【００３９】実施例３脱Ｓｉ処理後の排滓終了時に、底吹き羽口が溶銑湯面よ
り上に位置する場合（ケースＡ)と、羽口が溶銑湯面の
下に位置する場合(ケースＢ)について、それぞれ１５チ
ャージづつ脱Ｓｉ処理後排滓する試験を行い、両ケース
での排滓された脱Ｓｉスラグ中への鉄ロス量を比較し
た。

【００４０】ケースＡは図４(ａ)に見られるように、炉
床径Ｄが１５００mmの炉底の中央に羽口を配置した場合
で、ケースＢは炉底中央からの距離ｌが４００mmになる
ように、羽口を排滓側に配置した場合である。いずれの
ケースも脱Ｓｉ処理後のスラグの(ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)
は約０．５とした。調査結果を図４(ｂ)に示す。

【００４１】図４に見られるように、排滓終了時に羽口
が溶銑湯面より上にあるケースＡでは、鉄ロス量は平均
１６kg／chと少なかった。一方羽口が溶銑湯面の下にあ
るケースＢでは、鉄ロス量は平均８１kg／chになった。
この結果から、排滓終了時に溶銑湯面より上部に位置す
るように底吹き羽口を配置する本発明の効果が確かめら
れた。

【００４２】実施例４脱Ｓｉ処理後に中間排滓を行った場合と行わない場合
で、溶銑中のＰを０．１０％から０．０１５％まで脱Ｐ
するのに必要な生石灰の量を比較した。

【００４３】中間排滓を行った実施例では、脱Ｓｉ処理
中に生石灰を５kg/t使用して、Ｓｉ０．１％まで脱Ｓｉ
処理した後、炉を傾動させて脱Ｓｉスラグを排出した。
排滓率は約８０％で、脱Ｓｉスラグの(ＣａＯ)／(Ｓｉ
Ｏ₂)は約０．５であった。その後炉を直立させ、生石灰
を添加してＰが０．０１５％になるまで脱Ｐ処理した
が、脱Ｐ処理での生石灰の使用量は７kg/tであった。

【００４４】一方、中間排滓を行わない比較例では、脱
Ｓｉ処理及び脱Ｐ処理（Ｐ０．０１５％まで脱Ｐ）での
生石灰使用量の合計は２２kg/t（脱Ｐ処理後の(ＣａＯ)
／(ＳｉＯ₂)は約１．７）となり、中間排滓を行う本発
明の方法により、生石灰量の使用量を大幅に低減できる
ことが確かめられた。

【００４５】

【発明の効果】本発明の方法により、転炉型の精錬炉で
脱Ｓｉ処理並びにその後の中間排滓を円滑に行うことが
可能となり、脱Ｓｉ処理と脱Ｐ処理を同時に行う従来の
精錬方法と比較して、フラックスの使用量やスラグの発
生量を大幅に低減させることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる精錬炉と本発明の精錬方法
の作業工程の例を示す説明図。

【図２】本発明における炉底部の羽口配置の例を示す説
明図。

【図３】本実施例における脱Ｓｉ処理後の(ＣａＯ)／
(ＳｉＯ₂)と排滓率の関係を示す図。

【図４】本実施例における底吹き羽口の位置と排出スラ
グ中への鉄ロス量の関係を示す図。

【符号の説明】

１精錬炉２溶銑３スクラップ４，４ａ，４ｂ羽口５ブロータンク６ホッパー７上吹きランス８脱Ｓｉスラグ９出湯孔１０溶銑鍋１１トラニオン

フロントページの続き (72)発明者荻野俊夫愛知県東海市東海町５−３新日本製鐵株式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者松本晃一愛知県東海市東海町５−３新日本製鐵株式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者務川進愛知県東海市東海町５−３新日本製鐵株式会社名古屋製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉の底部から粉体および／またはガスを
溶銑中にインジェクションする手段と炉の上部から溶銑
に酸素ガスを吹き付ける手段を有する精錬炉を用いて溶
銑の脱Ｓｉ、脱Ｐ処理を行うに際し、まず脱Ｓｉ処理終
了時のスラグの(ＣａＯ)／(ＳｉＯ₂)重量比が０．３〜
１．３の範囲に入るようにＣａＯ含有物質の供給量を調
節して脱Ｓｉ処理を行った後、炉を傾動して炉内に生成
したスラグを炉口から排出し、次いで脱Ｐ処理を行うこ
とを特徴とする溶銑の精錬方法。
【請求項２】炉底部の粉体および／またはガスを吹き
込む全ての羽口が、前記脱Ｓｉ処理後の排滓終了時に、
傾動された精錬炉内の溶銑湯面より上部に位置するよう
に配列された精錬炉を用いることを特徴とする請求項１
記載の溶銑の精錬方法。
【請求項３】前記脱Ｓｉ処理終了時の溶銑中のＳｉ濃
度を０．０５重量％以上とすることを特徴とする請求項
１又は２記載の溶銑の精錬方法。