JPS61500363A - 製鋼方法 - Google Patents
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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
製 鋼 方 法
発明の分野
本発明は・冶金に関し、より詳細には製鋼方法に関する。
背景技術
本発明は、rR素製鋼転炉内で含鉄固形装入物から鋼を製造することに応用する
ことができる。含鉄装入物には、スクラップ(金楓スクラップ、圧延切り捨
【屑
、製鉄業からの金稿廃棄安など)、金員化ペレット、およびスポンジ鉄がある。
金属装入物を用いて、転炉内で銅を製造する方法は既に知られている。
この方法において、転炉には、eR素供給用の内管と液体または気体の炭化水素
の搬送用の外管との管内管構造罠なっている底部羽口および側部羽Oが設けられ
ている。この方法は久のように実施される。
薦−に、転炉にスクラップ、スポンジ鉄、固形銑鉄および他の固形含鉄材料を装
入する。酸化性気体中で液体または気体の炭化水素質材料を久の反応に従って完
全燃焼させて、この固形装入物を1000〜1200゜Cの温度に予備加熱する
。
CH4+20□=CO□+H20(l)Co j 、 02 : CO2+ 6
7780 KCa 1 /Kg−mo 1 (3)2H2+O□、:2H20+
115600 Kcal (4)次の反応が酸化性雰囲気で進行する。
Fe十〇 eFeo+65120Kcal/Kg−mol (5)Fe+H20
Fe+H0−2380Kcal/Kg−mol (6)Fe+H20,:!Fe
O+H2+7870Kcal/Kg−mol (7ン酸fヒ鉄である。
m@金気が羽口領域で形成されろと、粉状炭化水素質材料(コークスおよび石炭
など)を転炉内に装入して、加熱工程で形成された浴融吻を浸炭させる。これが
起るので、炭化水素質材料の消費は、羽口が損Bから保護される程度、すなわち
、は素消費の10〜12%まで徐々に低減される。金FA装入物全本は、この期
間の最後に溶融される。
久いで、溶融@は、痔@銑鉄の吹き込み甲で実施されろような通常の慣行にした
がってm錬されろ。
浴の加熱は最後に述ぺた反応からの反応熱によって行・われて、COが煙道ガス
中に多くなる。同時K、石灰粉がrJ、累と共に浴中に導入されてスラグ浴を形
成する。要求される温度に到達したとき、ヒー) (heat)を取鍋の中に注
いで、その内で金属を悦酸素および合金化し、必要に応じて、さらに処理を施す
。
転炉への粉状の炭化水素質材料の吹き込みが必要で挑ること、その進例および輸
送が補助設備(ミル、石炭装入および!!!煙用のノセイプ]の取り付を必要と
し、したがって、余分の設備投資を必要とする。上記の方法の別の欠陥は、転炉
に装入されるスクラップの予備加熱工程での鉄の酸化による鉄のかなりのむだが
あることである。酸fヒ鉄がか−のスラグの底部を形成し、浴に導入された粉状
のコークスまたは石炭の炭fヒ水素と、次の直接還元反応にしたがって、かなり
相互に作用しあう。
(Feo)+C=[Fel+(Co) −38400Kcal/Kg−mol
(8)この反応は多量の熱消費を要する。この反応が進行すると、金属スクラッ
プの完全な溶融を確保するに必要な惑の不足のために粉状炭化水′Jglii材
料を装入するに要する時間が長くなる。同時に、鉄の酸化が酸素吹き装入物に主
に起るので、酸化鉄が断えすスラグ甲に入り込む・
上記の欠点は、塊状の炭「ヒ水素燃料(コークスまたは石炭)を使用することK
より、部分的に取り除くことができる。金偽スクラップと共に装入された固形燃
′@は、反応(1)〜(4)によって発生した熱とともK、次の反応(9)の反
応熱によって装入物の加熱な確保する。
C+ (02)=CO3+94200 Kcal/Kg−mol (9)さらに
、金へスクラップと接台するl形炭化水素賀燃料σノ存在が、浸炭による装入物
の9点の低下のために3迷な溶融を促進する。それにも拘らず%装入物が直接還
元反応(8)中で完全に溶融される段階の時間は、ヒートを固P3燃料に作用さ
セるけhども、同機に長くなる。これは、装入物1トンあたり40〜50から7
0〜80m のriWな消費しかつ1520〜157000までの温度に上げる
際、温度は前の期間よりもゆっくり上杵する。同時に、スラグの酸化狙は、入り
込む酸化鉄の量とともに増大する。これは、酸化による鉄の高損失および赦緊の
?I3流皺となる。したがって、ヒートの熱バランスを改良するために、シリコ
ンおよびアルミニウムなどの追加灼熱相体が、直接還元反応(8)を防止し、し
たがって、望ましくなり屹禎矢を防止するために用いられるべきである。
固形含鉄材料を用いて運転され、かつ混合吹き込みを伴うf2葉転炉を用いる別
の輌鋼方法がある。この際に、酸素と粉状炭化水素質材料とが金槁水鵡下方の浴
内に同時に装入される。このように!R遺された銅の式は、調相の収埼に供給さ
れた瓢ヒートの通常重設を10〜30%も超える。ヒートの揚出しおよび喧鯖へ
の元項に際して、この余分の金属k(ヒートの10〜30%)を転炉に残して、
浸炭乞行い久V・で、かjえは補助取鯖甲に余分の金属な連続釣に湯出しする間
に、l・5%以下のクイ累含有被の金属?得る観点から真出さrで添加さt′L
るべξグイ素線で合會比する・クイ腕含有舎嬌を輛助収4から転炉内の予−加熱
された固杉装入物に注ぎ入れて、新たなヒートを形成する。このように、ヒート
の熱パラ7スtそのようKして改善し上記方法におげろ′θ有の欠点を63分お
に収り除くことが0]能になる。
しかしながら、k後に違べた裏帷万にには、また、補助叡局の使用が必要であり
、七ハにより工場に−一ける労動生帝性を低下させ、耐火材のrM sk Y増
大させるという欠点がある。さらに、工場における運転スケジュールが、新たな
工程、丁なわち、残留金−が転炉に注がれる工場の装入区域への補助心馳の搬送
工株によって、言うに及ばず、それにJQ倦累される他の附J的な9作によって
、煩避にされろ〇
発明の概要
固形金輛含鉄材″@を用いて、鋼の製造を補助工程収@の使用なしに直接に酸素
転炉内で行い、転炉の生肱寵を高めると共に、耐火材およびt1i1ヒ削の涌賀
貨ン欺したがって、本発明は、固形金鴎含鉄装人材料、特に金減スクラップlk
:教紫転炉内で用いて地を製造する方法であって、底部から上方へおよび転炉に
装入された前e材料の層を介して開方から燃料と酸化剤とを供給することにより
前記固形金賜含鉄襞人材科%tIIIO′J′−シて溶融し、装入された前Cv
K科に頂部から酸化ajを供給し、その際、製輌工稚において含炭濾および含ケ
イ素熱担体を添加する曲に生成浴融吻を耐詠することからなり、本発明に従つ1
、&XtX剛化剤部および頂部からの供@Y:1旬時にo:I断し他方底部から
のそり供紛?低減しているときの49鍼中に含ケイ素熱損犀乞靜弓物に絵加する
、製銅方法である。
含ケイ寓熱担体は、好1しくに、固形@属含鉄装人材μlトンあたり酸乳75〜
85m3札当瀘の一譚化剤が消費さhた後に、添加される。
酸化剤の底部併給は、好ましくは、固形金礪含鉄装人材科1)7あたり泳緊約1
〜2m 相当りに低置される。
含ケイ素熱担体は、好ましくは、固形金掲言鉄長人材料1トンあたりケイ素3−
10Kgが装入される智で添加されろ◎
稈血的な7エCfシリコンに加えて、含ケイ素熱担体として、好ましくは、鉱石
ばい焼装置からの廃兵物や石炭溶焼水蒸気発生装置の灰−スラメ洗物から分灯さ
れたフェロクリコアが用うねる。
4、【図面の簡単な説明】
単なる例示のために、霞附囚蘭を♀照しつつ、本発明%を碗部する。この図面は
金橢衾入ビ1トンあたりのは累流讐の関数として転炉内の金4)2人物ム度を示
す図である。
錐自y11″笑厖するだめの最良の形智製Y方&は、仄の夕作手1・iで災囮さ
れる。
金員スクラップなどのき妖硅人材科および歴青炭などの固形炭fヒ水紮jii症
科?1金通獲入物1トンあたり約50.0〜80.OKg賃だけ転炉に供給する
。久いで、底26羽口および駒醇羽口Jす、底すから上方におよび転P装入し科
の層ン介して1方から、談科および級化剤乞俳耐する。さらに、L1′i「ヒ酌
乞屓部羽口から誘入する。会蝙装入響1)/あたり酸素的40〜50m ?用い
た曖に平同して1100〜1300°CKF、炉の浴?加55する。v<いで、
装入物が浴融し始めろ。
vJ期に、溶伯金属が開部羽口の作用帯域で形成される。こり時点でECには、
最初の7エリフエロスラグが生成しはじめる。久^で、@炭の同形炭化水素がそ
の村籾のフェリ7エロスラグと相互に作用して鉄の直接還元反応(8)?起す。
この反応はかなりの熱ぞ1gを必要とする。浴内の未ムj融スクラップの存在下
、鉄の代侵乏元反応が進行し、浴6匹の上昇度が低下する。
これは、金属装入物1ト/あたりのぼ累の尻猷(V)の関数としての転炉内4p
嬌ド入物温度(1)として表された図面から堺解されろ。こねは1520〜15
70゜Cの温度に相半する幀収によって示されろ。金4の臨反(1)は長い時間
この水進に留まり、温度Cりの顕著な上昇は装入物全体のを@後のみ起る。凶1
によれ紅、カーブの上昇によって決められる装入物の完全后融の瞬間は、酸素流
1七表丁(lでY;約75〜85m3/lのr−囲に相当する。その候、酸化吹
き込み中、温度上昇が促進する(EFI−の憤狐(a)’に参照)。しかしなが
ら、浴の所望温K(1600〜1650’c)tc到達するよ5に、= g c
v追加愉約20m V供給すべきである。7言丁れば、叡素吹き込み操作ぞ別に
7〜8分鴫る。
転炉で処魯されるスクラップの鵡的注′λに応じて、その溶融がより速くまたは
より一く進行する。Nvhスクラップ?用いると、温度上昇はゆるやかなカーブ
により示される。図面によりば、完全な鹸?ジの内1−は峨琳流被V:85 m
/ t (点1)に相当する。軽vhスクラップでは、より少な%/k 、J
咄用哨東電力、したがって、より少ばσ)酸素ン必要とするに丁Iない。図面か
ら4騎さハるよ5に、約75m/分の酸禦がこのケースでは必要となる(点2)
生産速度?高めるために1追加のきケイ素熱担体を装入する時期を適時に変え、
その4果、熱担体が転炉に装入される時期(丁なわち、alと点2との、ヒ、の
。
域に相当する)にμ・:いて金氏スクラ、ツブが完全Ki融する◎きケイ素熱づ
j不のそのような追加によるh極的な効果は次の反応によって根拠付けろわろ0
2(FeO)+5i=2Fe+(Si02)+79500Kcal/rnol
(10)このa応は、直接近元文9(8)による(CO)の生成とその燃更との
全体の燃焼効果と比蚊丁れば、相当に大きな@熱効果?伴っている。発熱効果(
反応(lO)ンのために、金属の加熱G求かなり低減し、図面から明らかなよ5
に、散累の消シtは減少する。J累流bt v =75S85m/l(点lと点
2との闇)に相当する吹さ込み時の含ケイ素熱担体の6加は、浴温厘の上昇忙よ
って図面から示さねる。この依存性は、カーブの水+6二分の′i:i縮によっ
て特似づけられ、所定の温度に到達する時期は、例えば、軸状(a)の点3では
なく、領域(b)の点4に対応する。戯素供給要求散が尿少するよ5に、吹き込
み時ル1もそうである。洟言丁れば、生産速度がQ大する。追加の喧紡を必要と
しなりhので、耐火材料の好適な節約が得られる。点lと2との到」逮する前に
追加の熱組体の装入を行うこともできるが、浴中の禾溶融金にの存在は熱担体の
7内寅ン乃大さゼ、その晴来、スラグの塩基度の顕者な減少となる。装入物1ト
ンあたり酸素約83m”%’超えろ敬で使用した後、熱担体ン添加することは、
金属の偽熱を起て。実際上、補助の陰ケイ素熱担体ン添加する時195は、カー
ブの水平部分の通過ypt)3?:Ωεするように、丁なわち、V=80−85
m /lK選択サレす。
金1IIII装入安1トンあたり3m10Kgのケイ素、1Jjiえば、7エa
シリコンを装入丁べきことが実験的にゎD)つた。@融スラグ中の石炭の回形徨
子の存在としてのファクターを、計算によって、考枢することを工でどない。こ
幻らの石F2攻子は、加熱の終りまでスラグ浴中に残留する。反応(8)の5度
を決めること、またはそれj/(ついて計算によりオギすることも不可1ちであ
る◎得られたデータによりは、金鴫妄入物1トンあたり3Kg未満擢の追加ケイ
素では、そりゃ助の熱相体の割きは不十分である。なぜならは、図面で示された
の灰上件は1潟界点?超えて伸びない。ケイ紮σ〕消費がlOK g / t
乞超えると、スラグI7)塩4度は4着に低下する。言うまでもなく、こflは
、全く望ブしくないことである。後述するファクター馨考慮てれは、最良の4第
は、ケイ素として財界して、5\8 Kg/lQぢA助熱担体の消費%’tで祷
られる@
含グイ紫熱担セリ添加後にスラグ中を一過するCダfヒ第二鉄の鞭乞λ少させる
ために1シ−j部および頂部の羽口かもの頓累併給を中断し、底部羽口から装入
される酸素流tfr、Ys金鋲の勇口からのオバーフローを防止する程度まで低
下させる。侠言丁れば、處元の流管は、缶分会様装入?lト/、ti−またり1
〜2m K低酸させる。
鉱石はい悦竪筐からの廃物、飼えば、7エロクリコン製造から生じてCaO1M
g 01AI□03 などの追加的な耐化物、金属混在吻(フェロクリコン)
および炭fヒケイ素?含むスラグを、含ケイ素#l辻湊として用いてもよVl。
これらの成分の含itは% 18S25%のSi。
15〜25%のFe、5%15%のSiCの仲間で変fヒする。揚垢などのアル
ミニウムーケイ素の電熱的義這の廃檗@を熱組体として使用してもよい。このタ
イプの廃棄物は、30−40%のアルはニウム−ケイ素、10〜12%の炭fヒ
ケイ素、アルミナ、フッ化物、および酸化カルシウムによって主に示される酸化
−71’に含有する。鉱石ばいQトΣの他の廃棄物に関して、灰−スラグ廃!7
!lまたは水力発電所から出た粒状スラグフエロシリフ7も用いても、J: y
h。これらは、14%以上のSi。
1.5%以下のC,0,4%の8.1.0%のp2含有する。別の場合、ケイ素
のき世は、40〜60%8Utであってもより。イオウおよびり7の高言有り上
記の廃棄物?、転炉スラグの比較的少ない消費、ならびに良好な説り7および貌
イオウの能力の四点から、転炉工程に使用することが妨げられない。転炉装部方
法において100%金−入金−ップからできた全固形装入旬を用いる場合、鉄−
ケイ素−アルミニ9ム合金などの特殊な熱担体tI:υ目日9のためた浴融させ
てもよい。
本角#4な、以下の例示的な例によりさらにa明する。
例 1
10)7組み合せ吹き込み転炉(combined−blown conver
ter)で喪rに用いる装入物は、9.81のスクラップ、0.5t+7)石灰
、および0−6tの歴肯炭から成ってV)だ。739rn3になる直累消・藏當
、丁なわち金員装入り1トンあたり75.4m3の消費にで、スクラップの加咬
およびそy)浴シ虫に29分30秒?要した。同時に、Q禦>よび天然ガスを側
ぎm羽口2よび縁部羽口より各々20〜3Qm3/分および5−15m/分の訛
1で吐出させた。そ17J後のヒートのふ度は1565°Cであった。一部羽口
からのむχ素および天然ガスの供@乞中断し、底す羽口からの供紹を)の割合で
#給され、天然ガスは1 、5 m”/分の割合次いで、75%7エロシリコ7
?転炉に80Kgt。
丁なわち、ケイ素として計算して、金KH入″!1)ンあたり6.1Kg童だけ
併給した。km羽口からの酸素吹き込み?7ニロ7リコ7のゐ加後2分20秒し
て中断した。吠き込み完了後、金桐には、0.05%のC10,04%υMn、
0.022%のS、およびo−oos%のPが含まれていた。スラグには、20
.5%のFe0%33.0%のCa0.20−8%のStO□、および残部の他
の成分がきまねていた。
例 2
各々、9−5t、0.550t1および0.480 tの金4スクラップ、石灰
、および硬質炭VE、炉に装入した。
仄いで、り累?783m”置、丁なわち28分30秒間岱給し噂そ′)後浴匈塩
匣は1560°Cであった。1.!−羽口からり酸素および天然ガスQ)供給を
中断し、妊ηm37分になるように減少させた0その後65Kg+’)75%7
エロクリ→ン(♀楓装入11ト/あたり5°OKgのシリコン)2工び20 K
gの*極スクラップン転φ内に装入した。(1,4m 3/l・分’)) 低v
へした割合で供給されロー)6素の吹き込みン1分40秒代に中断した。梢録後
、ONo、04%のC50,03%のMn、0−026%のS 、 0 、00
7 % 0) P ’(含イする金@は、1600″″Cの温度であった。スラ
グ)X l 6 、4%0) F e 0 、35−3 %のCaO122,7
%Q)SiO□、および残しの他の成分?含櫓していた0収副甲の弓融金躯の1
簀は8.8tであった。
vfil 3
転炉内に噴fかた装入ギ々は、to−itの金鴨〜0.650t17)石灰、お
よび0−550 tり硬質炭かうなっていた。装入@Qrfa熱および酸融には
856m3の酸翼Y要し、84.7m”/lの割合で薦ねた。仄V・で、130
Kgの75%フェロ7リコy(金V4装入物1ドアhたりクリコy9.6t)お
よび30 Kgの(析スクラップン転炉に装入した。次いで、軸部羽口よりQ)
酌素および天然ガスの併給ゲ中断し、他方、底部羽口よりのQ RX 捉を15
m 3/分(1,5m”/l・分ンに低下させた。天然ガスy1.5m/分の
1Ztixで羽口のスリットダクトより供給した。吹き込みは、1分15秒間行
われた。吹き込み’4A +W−1f) !!りで、0.04%のC10,04
%0)Mn、0.028%のSおよび0.010%すPン含有する金1!&iは
1620’cの温度であった。蟻A゛モ中の溶融金弘は9.51であった。
例 4
製鋼法で100%00%金属スフラッグらrた。
9.6tのスクラップ、0.500t(7)石灰、2Jひ0=580 tの硬質
炭初が転炉に装入された。金嬌の加熱およびb 6 +=、83.9m /lの
割合(805mp)酸素が30分30秒間で消費さhた)の酸素流を使用して大
人した。約100Kgの7エロ7リコ/スラグン浴;娯物に階加した。スラグ虐
棄吻には、14−7%のcao、1s−s%すSin□、10−9%のAl2O
3,45,8%の金輪混在物、および8.2%の炭化グイ素?含んでいた。−@
幽混在吻中のケイ素合貨は約63%であった。したがって、金属装入吻1ト/あ
たり3.6Kg0)グイ累ン使用した。7エo7リフン生産のスラグ廃物?添加
する場合、吹き込みは、13−5m”7分(1,4m /l−分)0)uxit
およびi、sm3/分の天然ガス流量で笑3した。吹き込み9作は1分40秒後
に中断された。その時の金T&の温圧は1615°Cであった。スラグはFeO
乞24.1%含有した。塔味金べの實鍛は8.9tであった。
例 5
100%金−スクラッグ?妓忙・方法に絢いた。9.7tの合鴨スクラップ、0
.450 tの石灰、および0.620 tの硬質炭8を転炉に装入した。加熱
2工びvg=b″−30分間83.9m3/117)割合の酸素元?用いて災N
6され、824 In 3の酸素が消賃された。柑いられた含ケイ素熱ケ体は、
34.7%のアルミニウムーケイ素、12.1%の炙(ビケイ熟および41.8
%の酸化アルミ二りム?含有するアルミニウム生産の湯垢であった。
次いで、110Kgの陽災ン磐融吻に1コミ加し、こねをヱケイ素に俣薫して4
Kg/lの熱担体m賀Vに相当した。
η垢?添加した故、側部羽口よりσ)S!、累および天然ガスの供給yll−中
断し、藪紮りr杭貨乞13.5m /分圧、また、天然ガスをスリットダクトよ
り1−7m、7分の割合で供給した。吹き込み操作乞1分30秒M絖け。
その後に転炉を傾けた。金属(0,06%のC)の温度は1610°Cであり、
スラグ中のFeO□きtllは20.2%であった。取地中a)溶融金部は9.
21であった。
例1〜5による工札データτ下表に示す。また、本発明の方法が通用されなかっ
たヒートの千羽符性も表にボ丁0
本発明による製一方法の技術的および経済的な寧」点は明らかである。ぽ累の吹
き込み時間(工15〜20%も燈縮する。転炉におけろ生産速度は同品で増加す
る。
酸素の流量は10〜20m3/lに低下−fさ。従来方法の場合のように、取鍋
への「追加」の金桟の取り出しの必要およびその後の転炉でのオノ5−)Oi)
”zないので、耐火材の消費は、鋼lトンあたり5〜7Kgだけ減少する。さら
に、裏優りに直接に用いられる耐火材の電も低下するようになる。
国際調査報告
Claims (6)
- 1.酸素転炉内で固形金属含鉄装入材料、特に金属スクラッブから■を製造する ものであって、底部から上方へおよび転炉に装入された前記材料の層を介して■ 方から燃料と酸化剤とを供給することにより固形金属含鉄装入材料を加熱して溶 融し、装入された前記材料に頂部から酸化剤を供給し、その際、製鋼工程におい て含炭素および含ケイ素熱担体を添加する間に生成溶融物を精錬することから成 る製鋼方法において、酸化剤の側部および頂部からの供給を同時に中断し、他方 底部からのその供給を減少させているときの精錬中に含ケイ素熱担体を溶融物に 添加することを特徴とする、製鋼方法。
- 2.装入材料1トンあたり酸素75〜85m3相当量の酸化剤を用いた後に含ケ イ素熱担体を添加する、請求の範囲第1項記載の製鋼方法。
- 3.装入材料1トンあたり酸素約1〜2m3相当量に酸化剤の底部供給を低減さ せる、請求の範囲第1項または第2項記載の製鋼方法。
- 4.装入材料1トンあたりケイ素3〜10Kgを導入させる量で含ケイ素熱担体 を添加する、請求の範囲第1項、第2項または第3項記載の製鋼方法。
- 5.鉱石ばい焼装直の廃棄物を含ケイ素熱担体として用いる、請求の範囲第1項 、第2項、第3項、または第4項記載の製鋼方法。
- 6.石炭燃焼蒸気発生装置の灰−スラグ廃物からのフエロシリコンを含ケイ素熱 担体として用いる、請求の範囲第1項、第2項、第3項、または第4項記載の製 鋼方法。
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