JPS6184311A - ２次燃焼法による溶鉄加熱方法 - 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】 （産業上の利用分野） 溶銑の脱炭の如き溶鉄精錬の改善に関してこの明細書で
述べる技術内容は、該精錬に随伴して発生し又は発生さ
せたＣＯガスを、精錬容器内でＣＯ３にまで酸化させ、
それにより発生する酸化反応熱゛を効率的に溶鉄に伝え
ることについての開発研究の成果、とり分は溶銑の脱炭
精錬時における熱補償の向上に関するものであり、より
具体的にいうと転炉内での脱炭精錬時に発生するＯＯガ
スをＣＯ３−□まで酸化燃焼させてその反応熱を溶鉄に
効率よく伝えようとするものである。

最近の製鋼技術の発展は、従来転炉内で除去していた燐
を転炉装入ｍＷ入前に除去する溶銑脱燐技術の工程化に
おいて顕著である。

しかしこの溶銑脱燐に伴う大幅な温度降下のために、通
常の転炉操業では目標とする吹錬終了温度が得られない
場合があり、やむなくＦａ　−８ｉ合金や炭素源を転炉
内に添加して、Ｓｌ又はＣの酸化発熱により目標温度を
得る操作が必要となる。

一方においてＭｎ鉱石やＯｒ鉱鉱石どを転炉内に添加し
、該鉱石の還元によって合金成分のＩｎやＱｒを回収す
る方法の利用も進められつつあるがこの場合には、鉱石
の顕熱と還元吸熱とを補うため、転炉に多量の炭素源た
とえばコークスを添力１し、その酸化反応熱により不足
熱を補う必要があ゛る。

さらには、鉄源価格の変動に従い、溶銑よりスクラップ
（ｆＩｉ屑）が安価な場合には、転炉へのスクラップ投
入量を増加するいわゆる低溶読比操業゛による経済的吹
錬が所期されるがこの場合にもスクラップの溶解熱を補
償するため、同じく多量の炭素源による熱補償対策が必
要とされる。

以上のように炭素源などを転炉内に添加する場合も含め
、上記の如き各種の精錬における熱補償゛′。

をより有利に成就するところに、この発明の有用性は、
以下逐次にのべるとおり明らかである。

（従来の技術） 特公昭！５９−２１８６号公報では、とくに含りｐム鋼
の脱炭精錬に際し、溶鉄浴面にて発生する゛−□ＣＯガ
スの燃焼を図るため酸素ガスを該浴面上に吹つけること
が開示されている。しかるにこの場合燃焼反応生成物で
あるＣＯ，ガスが、鋼中Ｃと反応して再び００ガスにな
り、この反応は吸熱を伴うので、溶鉄加熱の熱源として
利用度が減殺され′□”る不利があった。

（発明が解決しようとする問題点） 溶鉄の脱炭精錬に際し溶鉄浴面で生成するＣＯガスの該
溶鉄に対する加熱源としての利用度をさらに高める方途
を招くことがこの発明の目的であ゛る。

（問題を解決するための手段） この発明の目的は次の事項で有利に充足される。

溶鉄中の炭素ないしは別に添加した炭素源が精錬容器の
内部で酸化して発生する一酸化炭素ガス１パを、精錬容
器内で更に二酸化炭素ガスになるまで酸化し、その反応
熱を溶鉄に伝えるいわゆる２次燃焼法による溶鉄の加熱
に際し、 ２次燃焼反応用の酸素ガスを、その気流の吹出し方向が
溶鉄浴と接触しない向きとしてスラグ中１′に供給する
ことを特徴とする、２次燃焼による溶鉄の加熱方法。

さて精錬容器中に炭素源を加える場合も含めて、該容器
中における酸化反応熱の利用は、次式（１）によってあ
られされる。　　　　　　　　　　　　　パ０　−＋４
　０．＝　　００　＋８２　７４０　（ｃａｔ／ｍｏｌ
　　　）　　・　（１）ここでＣは溶鉄中の炭素および
添加した炭素源。

溶鉄中炭素濃度（以下Ｃ％Ｃ〕）が高い場合には、（１
）式の反応が大部分であるが、低Ｃ％Ｏ）の−場合や、
上吹き酸素ガスの流量やランス高さを調整することによ
り次式の反応の発熱も得ることができる。

００　＋−；Ｏ，＝　Ｃｏ、　＋　６１７５０（ｃａｊ
／ｍｏ、ｇ　　）　・（２）前述の熱補償の目的のため
には高Ｃ％Ｏ〕の場合でも（２）式の反応を進めて大量
の発熱を得ることが望ましいが、通常の転炉操業では、
発生するＣＯガスのうち高々２０％を燃焼させるにとど
まっていた。

この発明では、従来技術の欠点であったＣＯガスのｃｏ
、への燃焼効率の低さを大幅に改善するため、とくにス
ラグ中への酸素供給用羽目の浸漬配置により、酸素気流
が溶鉄に接しない゛ようにその噴出方向を溶鉄浴面と事
実上平行にする。

第１図に従い具体的に説明を加えると図中１は２．。

転炉炉体、２は底吹き羽口、８は溶鉄、４はスラ゛グ、
そして５は２次燃焼酸素供給用羽口であり、６は脱炭用
の酸素を供給するランスである。

ここにスラグ４中へ浸漬されている２次燃焼酸素供給用
羽口５は、溶銑装入時や溶鋼出刃時に炉゛体を傾動して
も鉄浴面下に浸漬しない位置にて、２本１組で対向する
炉壁に設置し、酸素気流の中心軸が転炉炉体１の空間で
衝突するように方向を決定する。

この設置要領を採用しないと、スラグ４の形成１′。

が未だ不十分で２次燃焼酸素供給用羽口５がスラグ中に
浸漬されないとき、酸素気流が対向する炉壁に直接衝突
して、炉壁耐大物を著しく溶損する。

一方、２次燃焼酸素供給用羽口５の設置高さは、転炉が
直立状態でかつ脱炭吹錬の進行中、脱炭用“゛の酸素ラ
ンス６の下端より下方でしがも鉄浴表面より上方になけ
ればならないが、転炉本体１の形状や耐火物レンガの内
容積、ランス高さ下限などによっても変化するので、一
般的には決められず、各転炉毎に決定するを要する。　
　　　　　　　パ□２次燃焼酸素供給用羽口５は、いわ
ゆる２重管１羽口とし、その内管７より酸素又は酸素含
有ガスを、内管７と外管８との間のすき間から、羽口保
護用の冷却ガスを、それぞれ噴出するようにすることが
のぞましい。

第２図に脱炭精錬挙動を模式的に示すように、ＣＯガス
によってフォーミング（泡立ち）したスラグに対して、
鋼浴と接触しないように２次燃焼用酸素供給用羽口５か
らスラグ４中に酸素を吹込むと、溶鉄８の浴面で発生し
たＣＯはＯＯｌまで酸１゛化され、その反応熱はスラグ
に蓄えられる。

この蓄熱分は、底吹き羽口２を通して供給した精錬用ガ
スによるスラグ／メタルの強攪拌の下に溶鉄８側へ伝え
られる。

すなわち、大量の熱がスラグ４を媒介として溶゛゛鉄８
へ移行するので、発生したＣＯ８が次式（８）％式％（
８） に従って再びＯＯになるような吸熱反応を生ぜず、効率
よく溶鉄加熱に活用できる。

この発明の効果を十分に得るため、底吹き羽口２′。

２を通して、溶鉄浴中に吹き込む精錬用ガスによ゛る強
攪拌を加えることがのぞましくここに底吹きガス流量は
、スラグ４中の（１ＦｅＯ）を低減する効果の著しいと
されている０、１　Ｎｍ８７ｍ１ｎ−を以上がとくに好
ましい。

第８図には底吹きガス流量とスラグ／メタル間の温度差
との関係を示し、底吹きガス流量が０．１Ｎｍ”７ｍ１
ｎ−を以上の場合にスラグ／メタル間の温度差は著しく
小さく、スラグ／メタル間の混合が十分になされて、伝
熱が効率よく行われていること１パを示す。

これに対し第４図（ａ）　（ｂ）に示した上掛特公昭５
９−２１８６７号公報に開示のような従来の技術では、
脱炭精錬の反応生成物である００ガスの二次燃焼酸素と
して獣吹きランス９又は、炉口近くの炉１゛壁に設けた
吹込み口１０から酸素又は酸素含有ガスを溶鉄浴８に向
って下向きに吹付けているので、さきに式（３）にて示
した吸熱反応を生じて、事実上、式（１）による反応熱
、しか利用され得なかったのである。　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　、１゜上記のようにして、こ
の発明の実施が、底吹き゛転炉又は、上底吹き転炉にお
いて有利に適合するのは明らかである。

（実施例） 実施例１ 第１図に示した４容５トンの上底吹き転炉を用い、２次
燃焼酸素供給用羽口５はとくにトラニオン軸近傍にて転
炉炉体１の直径上で向い合う２本１組のみを設置した。

酸素ガスは炉底羽口２から５　Ｎｍ　／ｍｉｎ　ｓ上吹
き“゛ランス６から１０　Ｍｍ　／ｍｉｎとし、そして
２次燃焼酸素供給用羽口５からは２本の合計で５　Ｎｍ
”／ｍｉｎをそれぞれ供給した。

約５トンの溶銑を表１に示す条件にて転炉内に装入した
後に上述の酸素ガスで吹錬を続けて、炭゛゛素濃度〔％
Ｃ〕が約０．１０　％になった時点での溶ｆｌｉ温度を
測定しこの間また、〔ｑｂＣ〕が約１係の時点で出鋼孔
から炉内のガス採取を行い、ガスクロマトグラフィーに
よりガス組成の分析も行って、表１に示す精錬成績を得
た。　　　　　　　　　”°□。

これに対して酸素供給は上述の条件に揃えて　２０　Ｎ
ｍ　／ｍｉｎとし、全量を底吹き羽口２のみから供給す
る従来の底吹き吹錬（従来例１．Ｂ）と５　Ｎｍ’／ｍ
ｉｎを底吹きランス２よりまた、１５　）Ｊｍ８／ｍｉ
ｎを上吹きランス６から供給する従来の上底吹−□き吹
錬（従来例８，４）とについても同様な測定を行い、成
績を比較した。

装入溶銑の条件すなわち温度、Ｏ、Ｓｉ濃度ともほぼ同
一の範囲内にあり、かつ吹止め時のＣ濃度も同一範囲で
あっても吹止時温度は従来例１．＋□３と比べて５０〜
７０℃、同じく８．４と比べて８０〜５０℃高くなって
いる。

またガス中のＣＯ３濃度も明らかに高く、２次燃焼の効
果が明確に現われている。

ば従来例１．８では８．４〜５．４優、同８．４でも１
１．１〜１２．２％であるのに対し、この発明の場合に
は２６．５〜８４．５％まで上昇している。

この実施例では２次燃焼用酸素を５　Ｎｍ’／ｍｉｎ　
一定としたため、高々８４．５　％の２次燃焼率であっ
′°□たが、別に行った実験で１０　Ｎｍ８７ｍ１ｎま
で２次燃１焼用酸素を増加した時にはく脱炭用酸素は１
５Ｎｍ’／ｍｉｎ　）　２次燃焼率は６２％まで上昇し
、溶鋼温度は１７４０°Ｃ以上を記録した。

実施例８ 実施例１と同じ５トン転炉を用いて、同一の２次燃焼用
羽口を使用し、酸素を供給しつつ、溶鋼温度が１５５０
〜１６００℃になるようにり四ム鉱石とコークス塊を炉
口から投入した。コークス塊は２５　ｋｙ　／ｍｉｎ　
、クロム鉱石は温度の高低によＩｌｌり投入量を調整し
た。この事例はクロム鉱石中のクロム酸化物を炭素還元
して、溶鉄中に回収する目的に従い、り四ム鉱石を大量
に短時間に投入して生産性の向上を期するものである。

脱炭用酸素はｌ　５　Ｎｍ　／ｗｉｎとし、２次燃焼酸
素“′供給用羽口５を通して１０　Ｎｍ　／ｍｉｎの酸
素を供給したところり四ム鉱石は４５〜５０　Ｉｃ９／
ｍｉｎの投入速度で温度は上記範囲に収った。しかし第
４図に示した溶鉄に直接酸素気流が当たる方式の羽目で
は２５〜８０　ｋｇ　／ｈ＋ｉｎの投入速度に止まり、
またパ２次燃焼酸素供給用羽口５を使用せずに全酸素量
゛は同一条件にした場合には、１５〜ｆｌ　Ｏｋｇ／ｒ
ｎｉｎの投入速度しか達成できなかった。

この例から明らかなように、２次燃焼酸素供給用羽口を
設置する位置とその酸素気流の方向をこ゛の発明のよう
にしなければ高い２次燃焼率が得られず、したがって鉱
石投入速度も小さくなることがわかる。

（発明の効果） この発明によれば、溶鉄の脱炭精錬によって生゛パ戊す
るＣｏガスの適切な２次燃焼が導かれそれによる有効な
溶鉄の加熱が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従う２次燃焼方法の実施要領を示す
上底吹き転炉の断面図、 第２図は炉内反応挙動を示す模式図であり、第８図は転
炉の底吹きガス流量がスラグ／メタル間温度差に及ぼす
影響を示すグラフであり、第４図は従来法の説明図であ
る。 １・・・転炉炉体　　　　２・・・底吹き羽目８・・・
溶鉄　　　　　　　４・・・スラグ５・・・２次燃焼用
羽目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶鉄中の炭素ないしは別に添加した炭素源が精錬容
   器の内部で酸化して発生する一酸化炭素ガスを、精錬容
   器内で更に二酸化炭素ガスになるまで酸化し、その反応
   熱を溶鉄に伝える、いわゆる２次燃焼法による溶鉄の加
   熱に際し、 ２次燃焼反応用の酸素ガスを、その気流の 吹出し方向が溶鉄浴と接触しない向きとしてスラグ中に
   供給することを特徴とする、２次燃焼による溶鉄の加熱
   方法。 ２、精錬容器が底吹き転炉または上底吹き転炉である１
   記載の方法。