JPS60194007A - 転炉吹錬法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は転炉吹綜法に関し、詳細にはＣＯ含有ガスを底
吹することにより鋼浴の撹拌を促進すると共に吹き込ん
だＣＯガスを２次燃焼させることにより銅浴に熱を供給
する吹鐘法に関するものである。

近年、鉄鋼製品に対する高付加価値向上の要請が強まり
、それにより高級銅製造のため転炉出鋼後の脱Ｐ１脱Ｓ
１脱ガス処理が必要になっている。

そしてこれらの工程における温度降下分を補償するため
、転炉の平均吹止温度は従来より高目に推移しつつある
。しかし他方、製鋼コストの低減を目的とする溶銑予備
処理技術も実機化されつつあり、溶銑段階での脱珪、脱
燐、脱硫が行なわれる一様になり、それにつれて転炉操
票時の熱源は減少する傾向にある。その結果、通常はス
クラップ配合率を低くすることによって吹止め温度の確
保を図っているが、製銑−製鋼一造塊一鉄Ｍｌ！！品製
造という一連の工程暑こ＄ける溶銑供給バランス及びス
クラップ消費バランスが崩れ、粗鋼生産への柔軟な対応
といった面から問題となりつつある。

こうした問題に対処する為、転炉吹錬時に外部から熱源
を補給し吹止め温度を高める方法が各社で研究されてい
る。かかる熱源補給法としては例えば、■転炉内への補
給燃料（Ｆｅ−５ｉｓ石炭、コークス等）の投入、或は
溶鋼内へのインジェクション、■液体燃料の吹込み、■
吹錬時に生成するＣＯガスの２次燃焼、等がある。この
うち上記■の方法は、上吹き酸素によって補給燃料を燃
焼させその燃焼熱で溶鋼を直接加熱するものであり、加
熱手段としては極めて有効なものであるが、Ｆｅ−５ｉ
を使用する方法ではその価格が高いという問題に加えて
、Ｆ６−８Ｌの燃焼にともなってスラグ中に入るｓｉｏ
、に応じてスラグ塩基度の低下を補うために生石灰等を
投入しなければならず、二爪の経済的負担が課せられ名
という問題があり、又石炭やコークスを補給燃料とする
場合は、これらの中に含まれる硫黄が溶鋼中に歩留り、
品質を著しく劣化させる。こうした中で前記■の方法は
、吹錬時に生成するＣＯを２次燃焼させ、この反応によ
って発生する熱で溶鋼を加熱しようとするものであり、
前記■及び■の方法で指摘した様な問題を生じないこと
から、現在のところ■の方法が熱源補給の主流となりつ
つある。この方式を更に詳しく説明すると、 １）メインランスのランスチップを改造し、脱炭用酸素
とは別に２次燃焼用酸素を吹込むタイプ、 １１）メインランスとは別にサブランスを使用し、該サ
ブランスから２次燃焼用酸素を吹込むタイプ、 Ｉ）転炉の炉口に羽目を設けて２次燃焼用酸素を吹込む
タイプ、 等がある。ところでこの方式の優劣は、「２次燃焼によ
り発生した熱を如何に効率良く溶鋼に伝えるか」という
点にかかつてくるが、上記ｌ）〜１ｉｔ）の方式では、
溶鋼表面を覆っているスラグの表面上部で２次燃焼が行
なわれる為燃焼熱が直接溶鋼へ伝わらず、溶鋼への熱伝
達効率はせいぜい６０〜７０％程度が限度であり、溶鋼
温度を満足できるレベルまで高めることはできない。し
かも転炉上方へ吹き抜ける排ガス熱が著しく高くなるの
で、フリーボード（溶鋼の湯面より上部の露出部）にお
ける耐火物の溶損が著しくなり、寿命が短縮されるとい
う問題もある。

本発明者等はこうした状況のもとて前記■の方　。

法の改良に着手し、ＣＯの２次燃焼により発生した熱を
効率良く溶鋼に伝え吹止め温度を十分に高めることがで
きると共に、転炉上部の過熱を抑制して寿命を延長する
ことのできる様な技術を確立しようとして研究を進めて
きた。本発明はこうした研究の結果完成されたものであ
って、その構成は、上下吹き転炉を使用し、底吹きノズ
ルからｃｏ含有ガスを底吹きしつつ上吹きランスから酸
素を上吹きして吹錬を行なうに当たり、底吹きノズルの
孔径を下記ＣＩ）式から算出されるノズル径の１〜２倍
に設定すると共に、該ノズルより溶ｆ！Ａ１トン当たり
０．２０　Ｎｔｎ３／　ｍｌ　ｎ以上の流電でｃｏ含有
ガスを吹込み、且つ上吹０２ジエツトによる鋼浴のへこ
み深さくυと鋼浴の静止深さくＬｏ）との比力（０，６
以上となる様に、１萩きランスの高さと送酸速度を調整
して吹錬を行なうところに要旨を有するものである。

ｄ＝８０・Ｑ・（１／１（）１・５　・・・（Ｉ）但し
Ｑ：１孔当たりの底吹きガス流１ｋＣＮｍ３／ｍ１ｎ） Ｈ：吹錬時における火点中心までの鋼浴深さくｃｒｎ） ｄ：底吹きノズル径（ｃｒｎ） 以下実施例図面を参照しながら本発明の構成及び作用効
果を詳細に説明する。第１図は本発明の転炉吹錬法を例
示する概略縦断面説明図であり、底部に２個の底吹きノ
ズル２ａ、２ｂを設けた転炉１を使用し、これに溶銑を
装入して底吹きノズル２ａ、２ｂからｃｏ含有ガスを底
吹きしながら、上吹きランス８より酸素を吹付けること
によって吹錬が進められる。向上吹きの狙い位置はｃｏ
含有ガスの浮上位置に重ね合わせるのが一般的であり、
且つ最も効果的である。尚第１図では低吹きノズルと上
吹きランスのノズルを夫々２個ずつ設けたものを使用し
、吹錦効率及び昇温効率をより動量的に高める様にして
いるが、第２図に示す如く夫々１個ずつのノズルを設け
て上下吹きを行なうととも勿論可能である。何れにして
も本発明では底吹きノズル２ａ、２ｂ（又は第２図の符
号２）からＣＯ含有ガスを供給すると共に酸素を上吹き
し、〔ＣＯ＋１／２０□−Ｃｏ２：］の反応によって生
ずる熱を利用して溶１ｉＭの昇温を簡ろうとするもので
あるが（図中Ｓはスラグを示す）、実験室規模で種々の
研究を重ねるうち次の様な事実が明らかとなった。先ず
底吹きガス中のＣＯと上吹き酸素とを溶鋼の表面で効率
良く燃焼させ、発生した燃焼熱を効率良く溶鋼Ｍに伝達
させる為には、上吹き酸素の火点位置（即ち上吹き酸素
が溶鋼表面に当たり溶ｆｉＭ中のＣと反応を起こす位置
）に向けてＣＯ含有ガスを底吹きするのがよ（、シかも
ＣＯ含有ガスはバブリング状態で底吹きするのではなく
、高速のジェット状ａ（いわゆる吹き抜は状態）で底吹
きすべきである。しかしてＣＯ含有ガスをバブリング状
態が形成される様にソフトに底吹きすると、ＣＯが湯面
へ浮上するまでに火点位置の周囲へ拡散し、溶鋼表面に
＃ける上吹き酸素との反応量が減少し、吹込み量に対応
する昇温効果が得られなくなる。しかしＣＯ含有ガスを
吹き抜は状態で浮上させると、ＣＯが火点位置へ集中的
に供給され、溶ｆＲＭ表面で直ちに上吹き酸素と反応す
る為、生成する反応熱は効率良く溶鋼Ｍに伝えられて優
れた昇温効果が発揮されるものと考えられる。

こうした知見を基に、前述の様な優れた昇温効果を得る
ことのできる転炉操業条件を明確にしようとして更に研
究を進めたところ、底吹きノズルの孔径と吹込み速度、
及び酸素の上吹きによって生じる局面のへこみ状況を適
正に摺整すれば、底吹きＣＯの量に応じた最良の昇温効
果を得ることができるという事実が明らかとなった。

まずＣＯ含有ガスを吹き抜は状態で浮上させる為の条件
としては、ガス流量、底吹きノズルの孔径、鋼浴の深さ
等が考えられるが、色々な実験結果によると、このガス
を上吹き酸素の火点位置まで吹き抜は状態で移動させる
為には、底吹きノズルの孔径〔ｄ（ｃｒｎ）〕を前記〔
１３式から算出される値の１〜２倍とし、且つ底吹きガ
スの流量を溶＃１１トン当たり０．２０　Ｎｙｙｚ３／
ｍｉｎ以上とすべきであることが確認された。しかして
該ノズルの孔径が大きすぎると、吹込みガスがバブリン
グ状態となって火点位置の周囲に拡散する為本発明の特
徴が有効に発揮されず、一方ノズル径が小さすぎると、
所要の吹き抜は長さ、ガス量を確保する為に非常な高圧
が必要となり実用的とはいえない。

又底吹きガスの流量は、熱源としての絶対量を確保する
と５、に所定の吹き抜は長さを確保する為に下限値を決
めたもので、０゜２０　Ｎ　ｍ３／　（ｍｉｎ　＠溶銅
トン）未満では絶対量が不足する為溶鋼を十分に昇温さ
せることかできず、且つ吹き抜は長さが不足して火点位
置へＣＯを集中的に供給することができなくなる。

更に上吹きノズルからの酸素の上吹きの程度は、溶鋼表
面に浮上しているスラグを押しのけて酸素を溶鋼に直接
々触させると共に、溶鋼のへこみ深さを大きくして火点
直下の溶鋼深さく第１，２図及び前記ＣＩ）式の符号Ｈ
）を小さくし、吹き抜は状態に近い底吹きＣＯガスと上
吹き酸素を接触させるうえで極めて重要であり、第１，
２図にも示した如＜、湯面のへこみ深さくｇと鋼浴の静
止深さくＬｏ）が０．６以上となる様に、上吹きランス
の高さと送酸速度を調整すべきであることが確認された
。この場合湯面のへこみ深さくＬ）を吹鑓時に外部から
確認することは困難であるが、この値は以下に示す計算
式によってほぼ正確に知ることができる。

Ｌ＝Ｌｈ＠ｅＸＰ（−０，７８ｈ／Ｌｈ）　−ＣＩ）Ｌ
ｈ＝　ｅａ、ｏ　（ｋ−ｖ　／ｎ−Ｄ）”　・ｒｍ〕２ Ｌ：へこみ深さく　ｍｓ　） ｈ：ランス高さく餌） Ｆｏ２：上吹き酸素流１１（Ｎｍ３／ｈｒ）ｎ：ランス
の孔数 り二ランス孔の直径（鰭） ｋ：酸素の噴射角による係数 また鋼浴の静止深さくＬｏ）は、溶銑及びスクラップの
装入量から算出することができるので、ランスの高さや
上吹き酸素流量をコントロールして湯面のへこみ深さ■
を調整することにより、Ｌ／Ｌ０の値を容易に０．６０
以上にすることができる。

本発明は以上の様に構成されており、その効果を要約す
れば次の通りである。

■湯面のへこみ量が所定の値以上となる様に酸素を上吹
きすると共に、ＣＯ含有ガスを上吹酸素の火点位置へ吹
き抜けに近い状態で通過させている為、底吹きされたＣ
Ｏは殆んどすべてが火点位置で酸素と反応し、反応熱は
効率良く溶鋼に伝えられる。従って底吹きされるＣＯ量
に応じて溶鋼を効果的に昇温させることができる。

■熱補給源として供給されるＣＯは湯面付近で殆んどが
燃焼し、転炉の上部に逃げてから燃焼して反応熱を生ず
るということがないので、転炉上方部の耐火壁が過加熱
を受けることがな（、転Ｆ？命の短縮といった問題も生
じないＯ ■熱源としてＦｅ−８ｉや石炭、コークス等を用いる方
法の様に溶鋼中の５ｉｊｌやＳｊｌが増加する恐れがな
く、従って７ラツクス量の増大等が全く不要であるので
、スラグレスまたはスラグミニマム操業へも支障なく適
用することができる。

次に実験例を挙げて本発明の効果を一層明確にする。

実験例 炉底中央部に１つの底吹きノズルを設けた試験用転炉（
容１０．６）ン）を使用し、底吹きノズル２よりＣＯガ
スを吹込みながら上吹きランス８（単孔ノズル、５．Ｏ
ｗＩＲφ）を上吹きして吹峠実験を行なった。向上下吹
きの条件は次の通りとした。

銅浴の静止深さくＬｏ）：４０Ｇ鱈 上吹きランスの孔径（ロ）：５．Ｏｎ＋ランス高さくｈ
）　：　４００鱈 上吹き酸素流量（Ｆｇ２）　：　１．６　Ｎｍ　／ｍｘ
ｎこれらの値を前記〔■）ｔ　（ｍ）式に代入して算出
される（Ｌ／Ｌｏ＞の値は０．６９で本発明の要件を満
たしており、又上吹き酸素の火点位置直下に右ける銅浴
深さく口）は、８９０　Ｘ　（１−０，６９）　＝１２
１調となる。

又底吹きノズル２からのＣＯガス流量（Ｑは０．８ＯＮ
ｍ３／ｍｉｎとし、これを前記火点直下の銅浴深さくＨ
：１２１ｍｍ）と共に前記（Ｉ））式に代入するとｄ＝
２．１（ｍ）が得られるので、底吹きノズルの孔径は、
上記ｄの１〜２倍の範囲である２、　５　ｖｔｍ’に設
定した。

その他の操業条件を第１表に、又操業結果を第２、第８
表に示す。

第１表 又比較の為、下記第４表に示す操業条件を採用した他は
前記と同様にして底吹きノズルからＡｒガスを底吹きし
、同様の吹峠実験を行なった。

第４表　操業条件 結果を第５，６表に示す。

上記実験において本発明（Ｃｏ底吹き法）の効果を比較
法（Ａｒ底吹き法）と単純に比べるには、第２表と第５
表の吹止め溶鋼温度、殊に温度差（転炉吹綜による昇温
量）を比較すればよ＜、Ａｒ底吹き法では該温度差が＋
８８５℃であるのに対し、本発明法ではこれより８５℃
高い＋８７０℃の昇温が得られている。

尚この温度差は、吹止め時の溶鋼温度のみからめたもの
であるが、溶鋼温度に影響する他の因子を更に詳細に比
較検討すると、以下に説明する如く本発明法と比較法の
温度差は一層順著となる。

即ち転炉吹鑓時の昇温は、■溶銑中の燃焼性元素の消費
量、換言すれば該元素の燃焼による発熱量、■副原料（
フラックス）の加熱による昇温ロス、■スラグ中のＦｅ
Ｏによる昇温ロス、によっても変わってくるので、これ
らの影響についても比較した。

■溶銑中の燃焼性元素の燃焼による発熱量第２表（ＣＯ
ガス底吹き法）及び第５表（Ａ　ｒガス底吹き法）より
、夫々の方法による吹餘時の燃焼性元素の消費量及び燃
焼による発熱ｆｆ１（出鋼温度換算値）を比較すると第
７表の通りとなる。

第７表 第７表の出端温度換算値を総合すると＋８．８℃となる
。即ち熱効率を１ｏｏ９６と考えると、燃焼性元素の燃
焼による昇温量は、Ａｒ底吹き法の方がＣｏ底吹き法よ
り８．８℃高くなるはずである。

■副原料の加熱による昇温ロス 副原料（生石灰＋軽焼ドロマイト＋はたる石）の使用量
はＡｒ底吹き法が８２．０Ｋｇ、Ｃｏ底吹き法が２９．
２　Ｋｆであり、前者の方が２．８　ｘｇ多い。これを
出鋼温度に換算すると８．８℃となり、Ａｒ底吹き法の
方がこれだけ昇温ロスが大きい。

■スラグ中のＦｅＯ生成反応熱による昇温第８表及び第
５表よりスラグ中の（Ｔ、Ｆｅ）の差をめると （Ｔ、　Ｆｅ　）　（Ｔ−Ｆ　ｅ　）　ｃｏ法Ａｒ法 ＝　１６．１０−１４．２２　＝　１．８８％となり、
これをＦｅＯｊｌの差に換算すると（Ｆｅｄ）　＝　（
Ｔ、　Ｆｅ　）　Ｘ　１．２９　＝　１．８８　Ｘ　１
．２９＝　２．４８　（＊） となる。該Ｆ６０　ｆｉの差を出鋼温度−こ換算すると
２．４８Ｘ４．８＝１０．４　Ｃ”Ｃ’）となる。即ち
スラグ中のＴ、ＦｅＪＩＩＣよる出鋼温度への影響から
すれば、出鋼温度はＡｒ底吹き法の方が１０．４℃高く
ならなければならない。

上記■〜■に示した出鋼温度への影響を総合すると（＋
８．８−８．８＋Ｉ　Ｏ，４）＝９．８となり、熱効率
を１００９６とすると出鋼温度はＡｒ底吹き法の方が９
．８℃高くなるはずである。しかしながら実際の溶鋼昇
温量はＣＯ底吹き法（本発明法）の方が８６℃大きく、
結局本発明による理論上の昇温量は（８６＋９．８）＝
４４．８（’Ｃ）となり、ｃ。

底吹きによる昇温効果は実測値よりも大きいことが理解
できる。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明による転炉吹錦状況を示す縦断面説
明図である。 ｌ・・・転炉、 ２．２ａ、２ｂ・・・底吹きノズル、 ８・・・上吹きランス〇 出願人株式会社神戸ａ鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上下吹き転炉を使用し、底吹きノズルからＣＯ含有ガス
   を底吹きしつつ上吹きランスから酸素を上吹きして吹峠
   を行なうに当たり、底吹きノズルの孔径を下記（Ｉ）式
   から算出されるノズル径の１〜２倍に設定すると共に、
   該ノズルより溶＃１ｔトン当たり０．２０　Ｎｍ３／ｍ
   ｉｎ以上の流量でＣＯ含有ガスを吹込み、且つ上吹０２
   ジエツトによる鋼浴のへこみ深さくＬ）と鋼浴の静止深
   さくＬｏ）　との比が０．６以上となる様）こ、上吹き
   ランスの高さと送酸速度を調整して吹錬を行なうことを
   特徴とする転炉吹峠法。 ｄ＝３０・Ｑ−（１／Ｈ）’°５　・・・〔Ｉ〕但しＱ
   ：１孔当たりの底吹きガス流１！　（Ｎｅｔ３／ｍ１ｎ
   ） ■：吹銖中の火点部に゛おける鋼浴深さくｃｒｎ） ｄ＝底吹きノズル径（６ｎ）