JPS6040488B2 - 固体鉄原料から鋼を製造する際の熱利用効率を改善する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼裕面の上下に酸素供給装置を有し、かつ鋼裕
範囲に燃料導入ノズルを傭える転炉内で固体鉄原料たと
えばスクラップまたは予備還元した鉄鉱石（ベレツト鉄
、ブリケット鉄、スポンジ鉄）から鋼を製造する際の熱
利用効率を改善する方法に関する。

転炉内で固体袋入材料からの製鋼は西独公開特許公報第
２８１６５４２号の方法によって行われる。

この公知法の本質的特徴はまず酸素下吹転炉へ装入した
固体鉄原料主としてスクラップを子熱し、その際転炉の
下部範囲に配置したノズルをオイルまたはガス−酸素バ
ーナとして作業することにある。転炉内に溶湯が発生す
るとただちに炭素含有粉末燃料、主としてコークス粉お
よび酸素により格にエネルギーが供Ｖ給される。溶湯に
導入した酸素によってＣＯに燃焼し、熱効率はＣ０２へ
の完全燃焼に対し約１７％である。

現在まだ公開されていない西独特藤野２８斑９８３５号
による“転炉製鋼の際の熱供給法”（ＶｅＭａｈにｎ
Ｚｍ Ｗａ肌ｅＺｕ加ｈｒ ｂｅｉ ｄｅｒＳね
ｈｉｅｒｚｅｎ則ｎｇｉｍＫｏｎｖｅ比ｅｒ）には溶湯
に供給する炭素の熱効率を完全燃焼に対し約３０％まで
上昇する方法が提案されている。

この発明の本質的特徴は酸素を転炉内の落陽裕面の下お
よび上から供給することにある。酸素全量の約８０％ま
でを自由流れとして浴面へ吹付け、それによってＣＯの
後燃焼の熱を格に供給することができる。これら２つの
方法の適用により固体鉄原料から転炉で鋼を経済的に製
造することができる。しかし実際の操業の際転炉内に最
初の溶湯が形成される時点、すなわち全部または１部溶
解した鉄原料から湯だまりが発生する際供給燃料の熱効
率が大きく変動し、一般に操業の他の時期より低いこと
が明らかになった。供給燃料の熱効率は転炉内のこの湯
だまり形成期にはガスまたは液体炭化水素によるバーナ
作業の際にも、粉砕した炭素含有団体燃を導入する場合
にも好ましくない。純子熱の際に得られるようなガスま
たは液体炭化水素の高い熱利用効率はもはや達成されな
い。というのは明らかにこの燃料は溶解した鉄がノズル
の前に存在すると大部分が顕熱を発生することなく１酸
化炭素と水素に変換されるからである。ダスト状カーボ
ンはおそらく俗の深さが十分でない間、大部分が１部溶
解した湯だまりを吹き抜け、俗の深さが十分な場合のよ
うに裕湯に吸収されない。それゆえ本発明の目的は公知
法の欠点を避け、とくに最初の溶湯が形成される時期す
なわち全部または１部溶解した固体鉄原料から転炉内に
湯だまりが発生する際の供給燃料の熱利用効率を改善し
、それによって方法全体の経済性を上昇する百記万式の
方法を得ることである。

この目的は本発明により酸素および燃料の供給を鋼浴範
囲の転炉側壁の異なる高さに配置した少なくとも２つの
ノズルによって行い、固体鉄原料の子熱期の間鋼浴範囲
のこれらのノズルをオイルおよび（または）ガス−酸素
バーナとして作業し、溶湯が下側ノズルに達した後この
ノズルを炭素含有粉末燃料および酸素の吹込に切替え、
溶湯が上側ノズルに達した後、鋼裕範囲のノズルによっ
て酸素および少なくともときどき炭素含有燃料を溶湯へ
導入することによって解決される。

本発明のもう１つの特徴は浴面より下の溶湯へ酸素を供
給する主として初期に、同時に酸素を自由流れとして溶
湯へ吹付けることである。酸素吹付は転炉上部に組込ん
だノズルによって行い、または水冷した酸素吹込ランス
を使用することができる。本発明によれば転炉の大きさ
に応じて下側ノズルは約１０〜５瓜泳、その上のノズル
は約５０〜１５０肌転炉側壁ラィニングのノズルのない
転炉炉床より上にある。

組込位置はほぼ水平であり、転炉吹製位置で転炉回転軸
より少し下にある。鋼浴範囲とは転炉の吹製位置で完全
に精練された溶鋼が占める転炉容積を表わす。鋼浴範囲
のノズルの作業法は本発明によれば３つの時期に分れる
。

第１期すなわち転炉内装入した鉄原料たとえばスクラッ
プの子熱期に袋入した鉄原料たとえばスクラップの予熱
期にノズルは公知法でバーナとして作業し、高温の燃焼
ガスが下から上へ堆積スクラップを通過する。燃料とし
てはたとえば加熱油または天然ガスが使用される。液体
および（または）ガス燃料はほぼ化学量論比の酸素によ
ってＣ０２とり○に燃焼する。下側組込面のノズルのバ
ーナ作業は転炉内湯だまりの高さがノズル開□を蔽うと
ただちに終了する。ノズル作業の第２期すなわち熔解期
が続く。

下側組込面のノズルは炭素含有燃料および酸素の吹込に
切替えられる。酸素導入量は吹込んだ炭素含有燃料のＣ
Ｏへの燃焼に必要な値にほぼ相当し、または少しそれよ
り多い。水平のノズル配置により供給した粉末状炭素が
俗を通して吹抜けないで溶湯に溶解し、熱発生下に１酸
化炭素に燃焼する利点が得られる。第２組込面のノズル
はこの期にもさらにバーナとして作業する。その出口開
□に熔湯が達するとノズル作業法の第３期が続く。

この期は精練期と称される。鋼裕範囲の２つの組込面の
ノズルは今や酸素供給および燃料全量が溶湯に供給され
るまで少なくともときどき炭素含有燃料の導入に使用さ
れる。鋼浴範囲のノズルには早期の焼損に対する保護の
ため保護媒体ジャケットが使用される。

ノズル保護媒体としてはとくに炭化水素が使用される。
しかしノズル保護媒体として、とくに精練末期頃、鋼の
水素含有量を低下するためチッ素、２酸化炭素および（
または）イナートガスたとえばアルゴンを使用するのが
有利なことが実証された。西独特許第２４３８１４２号
によろいわゆるりングスリットノズルの使用は本発明の
範囲内である。リングスリットノズルはこれから出るガ
ス流が著しく短い到達距離を有し、したがってガス流が
反対側側壁の耐火ラィニングを損傷しない利点を有する
。リングスリットノズルの中心に付加的導入を設置し、
これを通して吹込材料たとえば粉炭または造樺剤たとえ
ば石灰を溶湯に供給することもできる。本発明により転
炉側壁の下側組込平面に炭素含有量粉末燃料および酸素
の供給に使用する１つまたは多数のリングスリットノズ
ルを使用するのが有利なことが実証された。

しかしそれぞれ２つの同０管からなる２つの常用ノズル
を使用することもできる。このノズルの１つは炭素含有
量燃料、他は酸素の供給に使用される。これら２つのノ
ズルのノズル開口の距離は大き過ぎないようにたとえば
約５０肌に選ばなければならない。それによって供給す
る反応成分はまだ完全に溶解していない湯だまり内でも
互いに反応し、熱を格に与え、それによって湯だまりは
迅速にさらに溶解する。本発明のもう１つの形成によれ
ばリングスリットノズルと２つの同Ｄ管からなる常用ノ
ズルの組合せも有利なことが明らかになった。たとえば
６０トン転炉内い炉床より上約５０弧に相対して２つの
りングスリットノズルが配置される。このリングスリッ
トノズルは前記３期方法に従って作業する。それは転炉
の全製鋼時間に対しこのノズルはほぼ第１の半分をバー
ナとして、第２の半分を酸素導入ノズルとして機能する
ことを表わす。２つのりングノズルより下、炉床より約
１の上に同心管からなる２つのノズルが４０弧の距離で
存在する。

全製鋼時間のほぼ１′４の間これらのノズルはバーナと
して作業する。次に１つのノズルから粉末炭素、他のノ
ズルから酸素を導入する。リングスリットノズルを酸素
に切替える時点で２つの２重管ノズルから炭素を溶湯に
供給する。精練期の最後の約５分間、４つのノズルはす
べて酸素供給に使用される。本発明によれば６０トン転
炉では前記のように鋼浴範囲のノズルの２つの絹込平面
は炉床より上１０仇および５０仇にあるけれども、３０
０トン転炉の相当する組込高さは１５弧および１２０仇
である。本発明の方法の特殊な利点は第１期の間すべて
のノズルが純バーナとして作動するので、スクラップの
迅速な溶解が可能になることである。

次に第２期の間すでに存在する溶湯は吹込む酸素により
精練される。精練反応は著しい発熱を伴うので、溶湯の
多量の熱がスクラップ溶解に役立ち、さらにこの期には
付加的に高い平面のバーナとして作動するノズルにより
スクラップに熱が供給される。第３期は裕要より下に配
置したノズルによる普通の精練期に相当する。第２期の
強力な熱供給および常用法と異なり非常に早く開始する
精練のため、精練時間が早くなり、方法がきわめて経済
的になる。本発明のもう１つの特徴は転炉内の炉床高さ
をほぼ１定に保持することである。

炉床ラィニングの摩耗は本発明の方法を使用する場合非
常に小さい。それは炉床にはノズルが組込まれず、少し
たとえば５〜１０肌程度の摩耗が生ずると、その炉床高
さは耐火材料の吹付け、耐火材料の競付または場合によ
り１スラグ法によって初期の厚さへ補修され、したがっ
て鋼浴範囲のノズルは炉床より上のほぼ同じ高さに留ま
るからである。転炉寿命の間炉床の高さを少し上昇する
のも有利である。それによって転炉炉壁ラィニングの摩
耗が進行した場合、ほぼ同量の溶湯が転炉内に存在する
。次に本発明を例により説明する。チャージ当り製鋼能
力６０トンの酸素下吹転炉に本発明の方法を適用する。

図示の転炉は新たにラィニングした状態で円筒部の内径
４．２０肌、内高４．９０肌、約５０あの内部容積を有
する。垂直の転炉位置で両側の転炉回転軸より下に側壁
ノズルが組込まれている。４０仇の距離で隣接する２つ
の下側ノズル１は転炉炉床より上１３１の高さ、その上
の相対する２つのノズル２は５５弧の高さにある。

これら４つのノズル１，２はそれぞれ２つの同心管から
なり、内側管は３６弧の内蓬を有し、交互に酸素供給ま
たはチッ素に懸濁させた粉炭の導入に使用される。２つ
の同心管の間の幅１．５帆のりングギャップからバーナ
作業の際軽い加熱油または酸素吹込の際保護媒体として
プロパンが導入される。

鋼裕範囲の上記ノズルのほかに直径５４肋の酸素上吹ノ
ズル３が転炉の上部円錐いわゆる転炉キャップに存在す
る。

このノズルの粗込位置は転炉回転軸のより上の転炉ＩＪ
ップリングの下ｌｍにある。ノズルは水平から約６００
で直接鋼浴中心へ向く。ノズル開口は製造した溶鋼の裕
面より約３．５川上にある。この転炉へ団体鉄原料ｔ主
として種々の品質のスクラップおよび（または）べレツ
ト鉄、スポンジ鉄、ブリケット鉄等の形の鉄８０トンを
チャージする。

チャージ過程の間、鋼裕範囲のノズル１，２の中心管お
よびリングギャップからノズル通路が閉塞しないように
チッ素を流す。流量は６００州が／ｈである。転炉キャ
ップ内の酸素上吹ノズルに同じ理由からチャージ過程の
間、同様チッ素を２００側め／ｈの流量で送る。チャー
ジ過程後、転炉を吹製位置に回転し、鋼裕範囲の４つの
ノズル１，２のリングギャップから軽い加熱油１１００
夕および中心管から酸素２２０州〆を１流ご間流す。

この時間の間４つのノズルはすべてスクラップ子熱バー
ナとして作業する。転炉キャップの酸素上吹ノズル３か
らこの時間の間２００側め／ｈの空気およびリングギャ
ップからノズル保護のためチッ素２０Ｎで／ｈを流す。
鋼裕範囲の２つの下側ノズルーの１つから７帆〆のチッ
素に懸濁したコークス粉１０００ｋ９を転炉内に形成さ
れた溶湯に１５〜２０分吹込む。２つの上側ノズル２は
さらにバーナとして前記のオイル−酸素吹込量で作業す
る。

酸素上吹ノズル３から酸素６００側め′ｈおよびこの吹
込量に対しチッ素１％をリングギャップから流す。２０
分の作業時間後、そのときまでバーナとして作業した鋼
浴範囲の２つの上側側壁ノズル２を酸素供繋費‘こ切替
える。

その際これら２つのノズルの中心管から酸素１２０００
Ｎが／ｈおよびこの酸素に対し約２％のプロパンをノズ
ル保護のためリングギャップから流す。酸素には造律の
ため石灰粉（Ｃａ○）が添加される。鋼浴範囲の２つの
下側ノズルーはその際両方ともコークス供給に使用され
、供給量は４００ｋ９／ｍｉｎである。３び分の溶解ま
たは加熱時間の後、転炉内の溶湯は約３％の炭素量を示
し、次に６分の精練期が続く。

精練期の間、鋼浴範囲のノズル１，２から酸素１２００
帆の／ｈを石灰とともにまたはなしで格へ導入する。上
吹酸素量は６０００Ｎの／ｈ、石灰供Ｖ給量は全部で４
トンである。次に製造した溶鋼６０トンは１６４０℃の
温度、Ｃ Ｏ．０３％、Ｍｎｏ．１％、ＰＯ．０２０％
の組成で出鋼される。場合により精練期の最後の１〜２
分間とくに分析に続く造吹期にノズル保護のためィナー
トガスたとえばアルゴンを使用し、鋼中のチッ素および
水素量を非常に低く調節することも本発明の範囲である
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法を実施する転炉の縦断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼浴面の上および下から酸素を供給する装置を有し
   、かつ燃料導入ノズルを鋼浴範囲に備える転炉内でスク
   ラツプおよび予備還元した鉄鉱石たとえばペレツト鉄、
   スポンジ鉄、ブリケツト鉄のような固体鉄原料から鋼を
   製造する際の熱利用効率を改善する方法において、酸素
   および燃料の供給を鋼浴範囲の転炉側壁の異なる高さに
   配置した少なくとも２つのノズルによつて行い、固体鉄
   原料の予熱期の間、鋼浴範囲のノズルをオイルおよび（
   または）ガス−酸素バーナとして作業し、溶湯が下側ノ
   ズルに達した後このノズルを炭素含有粉末燃料および酸
   素の吹込に切替え、溶湯が上側ノズルに達したとき鋼浴
   範囲のノズルによつて酸素および少なくともときどき炭
   素含有燃料を溶湯へ導入することを特徴とする固体鉄原
   料から鋼を製造する際の熱利用効率を改善する方法。 ２ 転炉の大きさに応じてノズルのない転炉炉床より１
   ０〜４０ｃｍ上の下側ノズル平面に１つまたは多数のノ
   ズルおよび５０〜１５０ｃｍ上の上側ノズル平面に１つ
   または多数のノズルを転炉側壁の耐火ライニングに組込
   む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 転炉鋼浴範囲のノズルを転炉側壁にほぼ水平に組込
   む特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４ 鋼浴範囲のノズルを個々にまたは群で互いに別個に
   制御して燃料および（または）酸素を供給する特許請求
   の範囲第１項〜第３項の１つに記載の方法。