CN117043362A - 转炉的操作方法和钢水的制造方法 - Google Patents

转炉的操作方法和钢水的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117043362A
CN117043362A CN202180095424.9A CN202180095424A CN117043362A CN 117043362 A CN117043362 A CN 117043362A CN 202180095424 A CN202180095424 A CN 202180095424A CN 117043362 A CN117043362 A CN 117043362A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slag
refining
furnace
slag discharge
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180095424.9A
Other languages
English (en)
Inventor
天野胜太
河野侑希
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of CN117043362A publication Critical patent/CN117043362A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4673—Measuring and sampling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/02—Dephosphorising or desulfurising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/04—Removing impurities other than carbon, phosphorus or sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/32—Blowing from above
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/36—Processes yielding slags of special composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/28—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or the like devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C2005/5288—Measuring or sampling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2300/00—Process aspects
    • C21C2300/06—Modeling of the process, e.g. for control purposes; CII
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2300/00—Process aspects
    • C21C2300/08—Particular sequence of the process steps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

本发明提出降低副原料消耗量的转炉的操作方法。该方法中，向转炉型精炼炉内的铁水供给氧源而进行脱硅、脱磷和脱碳精炼的情况下，从炉口进行排渣时，测定选自排渣流形状、排渣流速和炉渣表面形状中的一者或两者以上，推定排渣量和排渣物的物性中的任一者或者这两者。该方法中，在依次实施进行脱硅的一部分或全部以及脱磷中的任一者或者这两者的一个精炼工序、从炉口排出生成的炉渣的一部分或全部的中间排渣工序以及剩余的其它精炼工序时，在中间排渣工序中，测定选自排渣流形状、排渣流速和炉渣表面形状中的一者或两者，推定排渣量和排渣物的物性中的任一者或这两者，并且推定残留的炉渣量、或者残留的炉渣量和炉渣组成，基于推定结果来确定其它精炼工序的精炼中的副原料投入量。

Description

转炉的操作方法和钢水的制造方法
技术领域
本发明涉及向转炉型精炼炉内的铁水供给氧源来制造钢水的转炉的操作方法，并涉及降低石灰等副原料消耗量的转炉的操作方法和钢水的制造方法。
背景技术
近年来，正在推进开发铁水的预处理方法(脱硅处理、脱磷处理、脱硫处理)，装入转炉的铁水的磷、硫的浓度已降低至不需要进一步去除的水平。因此，转炉中主要只进行脱碳精炼的钢铁精炼工艺日臻完善。脱硅处理和脱磷处理是通过利用供给至铁水的氧源(氧气、氧化铁)中的氧将铁水中的硅或磷氧化去除的反应，脱硫处理是使CaO等脱硫材料与铁水中的硫反应从而将硫去除至炉渣中的反应。
特别是脱磷处理如下述(A)式的脱磷反应所示通过利用作为脱磷精炼剂添加的含CaO物质固定铁水中的磷被氧源(FeO)中的氧氧化而生成的磷氧化物(P2O5)来进行。
2[P]+5(FeO)+3(CaO)＝(3CaO·P2O5)+5[Fe] (A)
其中，(A)式中，[P]、[Fe]表示铁水中的成分，(FeO)、(CaO)、(3CaO·P2O5)表示炉渣中的成分。即为如下所述的反应：铁水中的磷被炉渣中的FeO氧化，因该氧化反应而生成的P2O5与CaO反应，被吸收到因含CaO物质的渣化而生成的炉渣中。
即，在脱磷处理中，从脱磷反应的平衡的观点出发，为了使生成的磷氧化物(P2O5)被炉渣吸收，需要确保炉渣的碱度(＝(质量％CaO)/(质量％SiO2))为规定值以上。一般而言，为了促进脱磷反应，需要将炉渣的碱度控制在1.5～3.0的范围内。
但是，在从高炉出铁的铁水中含有约0.2质量％～约0.4质量％的硅。向铁水供给氧源时，热力学上，与铁水中的磷相比铁水中的硅更优先被氧化，因此，在脱磷处理前的铁水中的硅浓度高的情况下，脱磷处理中的SiO2的产生量变多。这种情况下，为了确保炉渣的碱度为规定值，不仅含CaO物质的使用量变多，而且炉渣的产生量也变多，使制造成本升高。
因此，提出了如下技术(例如，参照专利文献1)：使用转炉，对未进行脱硅处理的铁水进行脱硅处理，在接着该脱硅处理进行脱磷处理时，脱硅处理后暂时停止精炼，将脱硅处理中生成的以SiO2为主要成分的炉渣从转炉排出(以下，称为“中间排渣”)。在该技术中，得到了如下效果：使炉内的炉渣量减少，减少了为了确保炉渣的碱度而在脱磷处理中使用的含CaO物质。
另外，专利文献2中公开了如下方法：在铁水中的Si浓度超过0.2质量％的状态下进行中间排渣，将上述脱磷处理之后的工序中产生的炉渣投入进行脱硅处理的炉内，将炉渣碱度调整为0.5～1.8的范围后进行脱硅处理，由此，在使钢水成品率提高的同时进行CaO源的削减。
专利文献3中提出了如下技术：利用称重机测定中间排渣的炉渣量，由此使下一工序中添加的含CaO物质的量适当。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-152714号公报
专利文献2：日本特开2011-137196号公报
专利文献3：日本特开2010-126790号公报
非专利文献
非专利文献1：Slag Atlas 2nd edition：Verlag Stahleisen GmbH,(1995)
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述现有技术中存在以下问题。
如上所述，为了高效地进行脱磷处理而将炉渣的碱度控制为规定值是有效的。因此，如专利文献1、2中公开的技术那样，在利用一个转炉连续地进行脱硅处理、中间排渣和脱磷处理的情况下，为了减少在脱磷处理中使用的含CaO物质、并且确保脱磷处理中的炉渣的碱度为规定值，需要将脱硅处理结束时的铁水中硅浓度控制为某个特定范围，并且需要推定在中间排渣处理中排出到系统外的炉渣量。但是，专利文献1、2中排出的炉渣量并不清楚。
另外，专利文献3中公开的技术中，熔融物向台车的飞溅等较多，并且为了得到准确的称量值需要大量的维护。此外，由于有时为了使排渣后的炉渣迅速地镇静而向渣锅中添加镇静剂，因此也有时无法测定准确的值。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提出一种转炉的操作方法和钢水的制造方法，所述转炉的操作方法是使用转炉型精炼炉对铁水进行精炼来制造钢水的转炉的操作方法，其中，能够高精度地推定出排渣量、排渣物的物性，从而能够降低在精炼工序中使用的副原料消耗量。特别是提出了一种转炉的操作方法和钢水的制造方法，其中，在依次进行一个精炼工序、中间排渣工序和其它精炼工序的铁水的精炼处理中，能够简单且高精度地推定出中间排渣工序的排渣量、排渣物的物性，从而能够降低后续的其它精炼工序中使用的副原料消耗量。
用于解决问题的方法
发明人鉴于这些问题反复进行了深入研究，结果发现，可以根据排渣流的形状、排渣流速、排渣中的转炉型精炼炉内炉渣表面形状来推定排渣量、排渣物的物性，并基于这样的见解完成了本发明。
有效地解决上述问题的本发明的第一转炉的操作方法是向转炉型精炼炉内的铁水供给氧源而进行铁水的脱硅精炼、铁水的脱磷精炼和脱碳精炼的转炉的操作方法，其特征在于，在从炉口进行排渣时，测定选自排渣流形状、排渣流速和炉渣表面形状中的一者或两者以上，推定排渣量和排渣物的物性中的任一者或者这两者。
有效地解决上述问题的本发明的第二转炉的操作方法为如下所述的转炉的操作方法，其中，对于转炉型精炼炉内的铁水，从顶吹喷枪向铁水供给气体氧源、或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体而进行铁水的脱硅精炼、铁水的脱磷精炼和脱碳精炼时，选择进行铁水的部分脱硅精炼的一部分的一个精炼工序与在铁水的脱硅精炼的剩余部分的基础上组合进行铁水的脱磷精炼或者铁水的脱磷精炼和脱碳精炼的其它精炼工序的组合、以及进行铁水的脱硅精炼和铁水的脱磷精炼中的任一者或者这两者的一个精炼工序与进行铁水的脱磷精炼和脱碳精炼中的任一者或者这两者的其它精炼工序的组合中的任一精炼工序的组合，在一个精炼工序与其它精炼工序之间，进行将在一个精炼工序中产生的炉渣从炉口排出的中间排渣工序，所述转炉的操作方法的特征在于，在上述中间排渣工序中，测定选自排渣流形状、排渣流速和炉渣表面形状中的一者或两者以上，推定排渣量和排渣物的物性中的任一者或者这两者，并且推定上述转炉型精炼炉内残留的炉渣量、或者上述转炉型精炼炉内残留的炉渣量和炉渣组成，基于该推定结果来确定上述其它精炼工序中的任一个精炼中的副原料投入量。
需要说明的是，本发明的转炉的操作方法是上述第一或第二转炉的操作方法，其中，认为下述等可成为更优选的解决手段：
(a)上述排渣流形状、排渣流速和炉渣表面形状的测定是测定炉口下方一定距离处的排渣流的水平到达距离、上述转炉型精炼炉内的炉口基准的炉渣面高度、炉口位置的炉渣表面流速和炉口位置的炉渣厚度中的任一者以上；
(b)预先对炉渣的运动粘度给炉口下方一定距离处的排渣流的水平到达距离与上述转炉型精炼炉内的炉口基准的炉渣面高度的关系、或者上述转炉型精炼炉内的炉口基准的炉渣面高度与炉口位置的炉渣厚度的关系带来的影响利用多项式进行近似，然后进行排渣，由进行排渣时的排渣流形状和炉渣表面形状的测定结果来推定炉渣的运动粘度；
(c)由炉口下方一定距离处的排渣流的水平到达距离L(m)和炉口位置的炉渣厚度he(m)使用下述数学式1～3的关系式来推定质量基准的排渣量W(t)(在此，式中，W为质量基准的排渣量(t)，t为排渣时间(s)，ΔW/Δt为质量基准的排渣速度(t/s)，w(h)为高度h处的排渣流的宽度(m)，we为炉口位置处的排渣流的表面宽度(m)，ρ为炉渣密度(t/m3)，v(h)为高度h处的炉渣流速(m/s)，ve为炉口位置处的炉渣的表面流速(m/s)，he为炉口位置的炉渣厚度(m)，a、b为常数，H为排渣流落下距离(m)，L为排渣流落下距离H处的排渣流的水平到达距离(m)，g为重力加速度(9.8m/s2))。
有效地解决上述问题的本发明的钢水的制造方法的特征在于，使用上述任一种转炉的操作方法，向转炉型精炼炉内的铁水供给氧源，进行铁水的脱硅精炼、铁水的脱磷精炼和脱碳精炼，并进行排渣处理或中间排渣处理。
发明效果
根据本发明，在向转炉型精炼炉内的铁水供给氧源而对铁水进行精炼来制造钢水的转炉的操作方法中，能够高精度地推定出排渣量、排渣物的物性，从而能够降低在精炼工序中使用的副原料消耗量。特别是在依次进行一个精炼工序、中间排渣工序和其它精炼工序的铁水的精炼处理中，能够简单且高精度地推定出中间排渣工序的排渣量、排渣物的物性，从而能够降低后续的其它精炼工序中使用的副原料消耗量。此外，通过使用该转炉的操作方法制造钢水，能够降低副原料消耗量、高效地制造钢水。
附图说明
图1是示意性地示出适合于实施本发明的、具有转炉型精炼炉的设备构成的概要的说明图。
图2是示意性地示出将上述转炉型精炼炉倾斜、排渣时的形态的剖视图。
图3是将图2的A部分放大后的示意性剖视图。
图4是示出水模型实验中的炉渣面h0与炉口位置的炉渣厚度he的关系的图。
图5是示出水模型实验中的炉口位置处的表面流速ve的推定值与实测值的关系的图。
图6是示出水模型实验中的质量基准的排渣速度ΔW/Δt的推定值与实测值的关系的图。
图7是示出水模型实验中运动粘度ν给炉渣面h0与排渣流的水平到达距离L的关系带来的影响的图。
图8是示出水模型实验中运动粘度ν给炉渣面h0与炉口位置的炉渣厚度he的关系带来的影响的图。
图9是示出水模型实验中运动粘度ν给炉渣面h0与体积基准的排渣速度Q的关系带来的影响的图。
图10是示出运动粘度ν给炉口基准的炉渣面高度h0与排渣流的水平到达距离L的关系带来的影响的推定线的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式具体地进行说明。需要说明的是，各附图是示意性的图，有时与现实不同。另外，以下的实施方式用于例示将本发明的技术构思具体化的装置、方法，并非将构成限定为如下。即，本发明的技术构思可以在权利要求书记载的技术范围内加以各种变更。
＜实验1＞
发明人在实机实验之前通过实机的约1/10尺寸的水模型实验用水来模拟炉渣，将水连续地排出，反复测定图3所示的项目、并进行研究。图4中示出水模型实验中的炉口基准的炉渣面高度h0与炉口位置的炉渣厚度he的关系。在此，如图3的放大示意图所示，炉口基准的炉渣面高度h0是指以排渣流13开始落下的炉口14的最低位置为基准而与转炉型精炼炉2内的炉口14相隔一定程度的位置处的大致水平的液面高度。图5中同样针对表面流速ve(m/s)示出由排渣流13的水平到达距离L求出的排渣流流速ve(calc)与由水面的动态影像通过图像分析求出的表面流速ve(obs)的关系。在此，ve(calc)是通过下述式(3)推定出的值。(3)式中，H为排渣流落下距离(m)，L为排渣流落下距离H处的排渣流的水平到达距离(m)，g为重力加速度(9.8m/s2)。在本实验中，作为排渣流落下距离H，使用0.1m。
由图5可以明确，由排渣流(水)13的水平到达距离L推定出的表面流速ve(calc)与实测的表面流速ve(obs)非常一致。因此，通过测定某排渣流落下距离H处的排渣流的水平到达距离L，能够推定出炉口位置的表面流速ve。
进而，在同一个实验中从炉口正面进行动态影像拍摄，测定炉口位置处的排渣流(水)的表面宽度we，使用以下所示的(2)式推定出质量基准的排渣速度ΔW/Δt(g/s)，与由渣锅20的重量变化求出的实绩值进行比较，结果为图6。在此，(2)式中的w(h)为炉口14位置的高度h处的排渣流13的水平方向的宽度(m)，ρ为液体的密度(t/m3)，v(h)为炉口14位置的高度h处的排渣流流速(m/s)，ve为炉口处的排渣流的表面流速(m/s)，he为炉口位置的炉渣厚度(m)，a、b为常数。需要说明的是，炉口位置处的排渣流(水)的表面宽度we也可以由预先求出的炉口14轮廓和转炉型精炼炉2的倾斜角度以及炉口14位置的炉渣厚度he来计算。
由图6的结果可知，基于排渣流的形状测定而推定出的质量基准的排渣速度ΔW/Δt与实绩值非常一致。通过测定排渣流的形状，能够推定出排渣速度ΔW/Δt。此外显而易见的是，通过以排渣时间作为积分域对排渣速度进行积分，能够推定出一系列排渣工序的排渣量。
＜实验2＞
发明人进一步通过实验1中使用的约1/10尺寸的水模型实验，使用物性、特别是运动粘度不同的水、乙醇-水溶液和多种液体石蜡模拟炉渣，与实验1同样地反复测定图3所示的项目、并进行研究。在图7～9中，A表示水，B表示30％乙醇-水溶液，C～E分别表示运动粘度ν不同的液体石蜡。28℃下的运动粘度分别为：水A：0.84mm2/s、30％乙醇-水溶液B：2.73mm2/s、液体石蜡C：14.2mm2/s、D：22.7mm2/s、E：31.6mm2/s。
图7示出水模型实验中液体的运动粘度ν给炉口14基准的炉渣面高度h0与排渣流13的水平到达距离L的关系带来的影响。排渣流13的水平到达距离L以0.1m作为落下距离H进行测定。由图7的结果可以明确，如果排渣的炉渣(液体)的运动粘度ν变化，则排渣流13的水平到达距离L相对于炉口14基准的炉渣面高度h0的关系也会变化。
图8示出水模型实验中液体的运动粘度ν给炉口基准的炉渣面高度h0与炉口位置的炉渣厚度he的关系带来的影响。由图8的结果可以明确，如果排渣的炉渣(液体)的运动粘度变化，则炉口位置的炉渣厚度he相对于炉口基准的炉渣面高度h0的关系也会变化。
图9示出水模型实验中液体的运动粘度ν给炉口基准的炉渣面高度h0与体积基准的排渣速度Q的关系带来的影响。由图9的结果可以明确，如果排渣的炉渣(液体)的运动粘度ν变化，则体积基准的排渣速度Q相对于炉口基准的炉渣面高度h0的关系也会变化。
根据图7～9的结果，只要能够测定炉口基准的炉渣面高度h0、炉口位置的炉渣厚度he和排渣流的水平到达距离L中的任意两者，就能够推定出炉渣的运动粘度ν和排渣速度。另外，炉渣的粘度μ(＝ρ·ν)与炉渣的碱度(CaO/SiO2)的关系一直以来是公知的，可以由推定出的炉渣的粘度和温度来推定炉渣的碱度。例如，通过由脱硅处理中的Si平衡来计算炉渣中的SiO2量，能够由推定出的炉渣的碱度来推定炉渣中的CaO量。
＜实机设备＞
首先，基于图1和2来说明实施本发明时优选的转炉设备的构成。
实施本发明时优选的具有转炉型精炼炉的设备1具有：转炉型精炼炉2、顶吹喷枪3、控制用计算机8、以可利用从该控制用计算机8发送的控制信号而独立地工作的方式构成的、调整顶吹喷枪3高度的顶吹喷枪高度控制装置9、调整从顶吹喷枪3喷射的氧化性气体的流量的顶吹喷枪用氧化性气体流量控制装置10和调整从底吹风口5吹入的搅拌用气体的流量的底吹气体流量控制装置11。
控制用计算机8以如下方式构成：发送使调整顶吹喷枪3高度的喷枪高度控制装置9、调整从顶吹喷枪3喷射的氧化性气体的流量的氧化性气体流量控制装置10和调整从底吹风口5吹入的搅拌用气体的流量的底吹气体流量控制装置11独立地工作或者同时工作的控制信号。
在本实施方式的转炉的操作方法中，使用上述具有转炉型精炼炉的设备1，对于转炉型精炼炉2内的铁水6，从顶吹喷枪3喷吹氧化性气体、或者进一步从底吹风口5吹入氧化性气体或非活性气体，由此进行铁水6的脱硅精炼、脱磷精炼和脱碳精炼。需要说明的是，铁水6为包含0.02质量％以上的Si的铁水。在顶吹喷枪3的前端具备喷枪喷头4，精炼中，朝向铁水6面喷吹氧化性气体射流12。
例如，进行脱硅精炼的一个精炼工序之后，转移至中间排渣工序，使转炉型精炼炉2倾斜，在不将熔液6排出至炉外的情况下进行炉渣7的排出(以下，称为排渣)(图2)。此时，转炉型精炼炉2倾斜，用于拍摄排渣中的转炉型精炼炉2的炉口14附近的测定用相机19以能够拍摄炉口14正面和侧面以及排渣流13的落下位置的方式设置多个。
在排渣工序中，在转炉型精炼炉2的倾斜角度固定规定时间以上的时刻，检测炉口14处的炉渣7面，基于该时刻的炉体的倾斜角和预先拍摄的相同倾斜角下的炉口14的轮廓，推定出炉口位置的炉渣厚度he。倾斜角度固定的时间可以从1～60s的范围内选择，优选为5～20的范围。或者，也可以由转炉型精炼炉2内的炉口基准的炉渣面高度h0来推定。另外，测定排渣流13的落下高度H处的排渣流13的水平到达距离L，使用上述(3)式推定出炉口位置处的炉渣的表面流速ve。落下高度H取决于设备构成，可以使用约5m～约15m。需要说明的是，高温的炉渣7因与大气的接触而被冷却，由此在表面产生温度不均(例如，亮度、颜色的变化)，因此，也可以利用相机来观察该温度不均的移动，从而测定排渣流13的表面速度。
由测定或推定出的炉口位置的炉渣厚度he(m)、炉口位置处的排渣流的表面宽度we(m)和炉渣表面流速ve(m/s)，通过下述(1)式和上述(2)式计算出质量基准的排渣量W(t)。在此，常数a、b预先以使排渣量W的推定值与利用称重传感器等测定的实绩值的偏离最小的方式确定。(1)式中，t为排渣工序的处理时间(s)。
根据通过上述方法推定出的质量基准的排渣量W和由物料平衡求出的总炉渣量，推定出转炉型精炼炉2内残留的炉渣量。然后，确定其它精炼工序、例如脱磷精炼时的副原料投入量，进行脱磷精炼。由此，能够在不投入过量的CaO源的情况下高效地进行脱磷精炼。
进而，由排渣流13落下距离H处的排渣流13的水平到达距离L和转炉型精炼炉2内的炉口基准的炉渣面高度h0，基于预先制作的近似曲线(例如，图10的图)，推定出炉渣的运动粘度ν。在另行进行的脱硅精炼结束后，使用测定或推定出的炉渣温度，推定与所推定出的炉渣的运动粘度对应的炉渣碱度、炉渣组成、特别是炉渣中的CaO浓度。在此，图10所示的近似曲线利用下述(4)式进行近似。(4)式中，α、β是取决于炉渣的运动粘度ν的常数。需要说明的是，只要运动粘度ν能够特定，就可以整理炉口下方一定距离处的排渣流的水平到达距离、上述转炉型精炼炉内的炉口基准的炉渣面高度、炉口位置的炉渣表面流速和炉口位置的炉渣厚度中的任意两者以上的关系并进行使用。例如，可以求出炉渣的运动粘度ν给转炉型精炼炉内的炉口基准的炉渣面高度h0与炉口位置的炉渣厚度he的关系带来的影响。
基于所得到的炉渣物性值、特别是CaO浓度和转炉型精炼炉2内残留的炉渣量的推定值，确定其它精炼工序、例如脱磷精炼时的副原料投入量，进行脱磷精炼。由此，能够进一步高精度地削减CaO源。
在上述例子中，以顶底复吹精炼为例进行了说明，但当然也可以应用于仅顶吹的精炼、氧底吹精炼。另外，排渣工序不限于脱硅精炼后，也可以应用于脱硅精炼的中途、脱磷精炼后脱碳精炼前、脱碳精炼后的排渣工序。例如，通过高精度地掌握脱磷精炼后的残留炉渣量，能够高精度地进行脱碳精炼时的吹炼计算。在使脱碳精炼后的残留炉渣为后一次加料的脱硅精炼、脱磷精炼的前置炉渣的情况下，也能够有助于削减固化材料等的投入量。
作为本发明的其它实施方式，钢水的制造方法如下：使用上述实施方式的转炉的操作方法，向转炉型精炼炉内的铁水供给氧源，进行铁水的脱硅精炼、铁水的脱磷精炼和脱碳精炼，并进行排渣处理或中间排渣处理。可以推定排渣处理、中间排渣处理时的炉渣的量、性状、组成而使各精炼的精度提高，也有助于削减副原料等，能够高效地制造钢水。
(实施例1)
作为处理No.1，使用具有与图1和2所示的转炉型精炼炉2同样的形式的、容量为300吨的顶底复吹转炉(氧气顶吹、氩气底吹)，进行铁水6的脱硅精炼、脱磷精炼和脱碳精炼。首先，在转炉型精炼炉2内装入铁废料后，将温度为1200～1280℃的铁水300吨装入转炉中。
接着，一边从底吹风口5向铁水中吹入氩气作为搅拌用，一边从顶吹喷枪3向铁水浴面喷吹氧气，开始铁水的脱硅精炼。需要说明的是，铁废料的装入量以使脱磷精炼结束后的铁水温度为1360℃的方式进行调整。
脱硅精炼中，将炉渣的碱度设定为0.8～1.0的范围内，在经过了约5分钟的时刻进行中间排渣，然后，在将炉渣的碱度控制在1.0～1.5的范围内的同时继续进行脱磷精炼。
在中间排渣工序中，每1s对炉口位置的炉渣厚度he和落下高度H处的排渣流的水平到达距离L进行测定。落下高度H使用约10m。关于he和L，取过去5s的移动平均，作为该时刻的实绩值。进而，使用上述(1)～(3)式推定出质量基准的排渣量W。需要说明的是，关于(2)式右边的常数a和b，使用过去10ch的中间排渣量W的称量实绩值以使推定值与实绩值的误差最小的方式来确定。
通过从中间排渣前的炉渣量(质量基准)中减去所得到的质量基准的排渣量W，推定出带入至作为下一工序的脱磷吹炼的炉渣量(质量基准)。需要说明的是，关于中间排渣前的炉渣量(质量基准)，通过将脱硅精炼工序中投入的副原料的合计、由铁水中的Si推定出的SiO2生成量、由废气分析值推定出的FeO生成量合计来确定。
(实施例2)
作为处理No.2，使用与实施例1同样的设备，在同样的条件下，进行脱硅精炼、中间排渣、脱磷精炼和脱碳精炼。
在中间排渣工序中，每1s对炉口位置的炉渣厚度he和落下高度H处的排渣流的水平到达距离L进行测定。落下高度H设定为约10m。关于he和L，取过去5s的移动平均，作为该时刻的实绩值。进而，使用上述(1)～(3)式推定出质量基准的排渣量W。需要说明的是，关于(2)式右边的常数a和b，使用过去10ch的中间排渣量W的称量实绩值以使推定值与实绩值的误差最小的方式来确定。
在本实施例中，一边实时监控所得到的质量基准的排渣量W，一边调整转炉型精炼炉的倾斜角度，进行中间排渣。通过从中间排渣前的炉渣量(质量基准)中减去，推定出带入至脱磷精炼的炉渣量(质量基准)，从而确定脱磷精炼工序中投入的CaO量。需要说明的是，关于中间排渣前的炉渣量(质量基准)，通过将脱硅精炼工序中投入的副原料的合计、由铁水Si推定出的SiO2生成量、由废气分析值推定出的FeO生成量合计来确定。
(实施例3)
作为处理No.3，使用与实施例1同样的设备，在同样的条件下，进行脱硅精炼、中间排渣、脱磷精炼和脱碳精炼。
在中间排渣工序中，每1s对炉口位置的炉渣厚度he和落下高度H处的排渣流的水平到达距离L进行测定。落下高度H使用约10m。关于he和L，取过去5s的移动平均，作为该时刻的实绩值。进而，使用上述(1)～(3)式推定出质量基准的排渣量W。需要说明的是，关于(2)式右边的常数a和b，使用过去10ch的中间排渣量W的称量实绩值以使推定值与实绩值的误差最小的方式来确定。
在本实施例中，通过从中间排渣前的炉渣量(质量基准)中减去所得到的质量基准的排渣量W，推定出带入至脱磷精炼的炉渣量(质量基准)。另外，预先对炉渣的运动粘度给落下高度H处的排渣流的水平到达距离L与转炉型精炼炉2内的炉口基准的炉渣面高度h0的关系带来的影响如上述(4)式那样进行近似。其中，炉渣的运动粘度ν基于炉渣组成分析值和温度测定的结果使用已知的文献、例如非专利文献1求出。
在该ch中，根据倾斜角固定10s以上时测定的排渣流形状测定结果，以使实绩值与推定值一致的方式确定(4)式中的α和β。将得到的α和β的值与过去的排渣实绩进行比较，推定出炉渣的运动粘度。
根据由废气分析值推定出的FeO生成量、由铁水Si浓度变化推定出的SiO2生成量、由铁水Mn浓度变化推定出的MnO生成量、由投入到脱硅精炼中的副原料推定出的MgO、Al2O3量和推定出的炉渣的运动粘度ν，来推定CaO溶解量，并推定炉渣组成。
基于所得到的炉渣的组成推定结果和上述推定出的带入至脱磷精炼的炉渣量(质量基准)，确定脱磷精炼工序中投入的CaO量。需要说明的是，关于中间排渣前的炉渣量(质量基准)，通过将脱硅精炼工序中投入的副原料的合计、由铁水组成的变化推定出的SiO2生成量和MnO生成量、由废气分析值推定出的FeO生成量合计来确定。
(实施例4)
作为处理No.4，使用与实施例1同样的设备，在同样的条件下，进行脱硅精炼、中间排渣、脱磷精炼和脱碳精炼。
在中间排渣工序中，每1s对炉口位置的炉渣厚度he和落下高度H处的排渣流的水平到达距离L进行测定。落下高度H使用约10m。关于he和L，取过去5s的移动平均，作为该时刻的实绩值。进而，使用上述(1)～(3)式推定出质量基准的排渣量W。需要说明的是，关于(2)式右边的常数a和b，使用过去10ch的中间排渣量W的称量实绩值以使推定值与实绩值的误差最小的方式来确定。
在本实施例中，一边实时监控所得到的质量基准的排渣量W，一边调整转炉型精炼炉的倾斜角度，进行中间排渣。通过从中间排渣前的炉渣量(质量基准)中减去，推定出带入至脱磷精炼的炉渣量(质量基准)，从而确定在脱磷精炼中投入的CaO量。另外，预先对炉渣的运动粘度给落下高度H处的排渣流的水平到达距离L与转炉型精炼炉2内的炉口基准的炉渣面高度h0的关系带来的影响如上述(4)式那样进行近似。其中，炉渣的运动粘度ν基于炉渣组成分析值和温度测定的结果根据已知的文献求出。
在该ch中，根据倾斜角固定10s以上时测定的排渣流形状测定结果，以使实绩值与推定值一致的方式确定(4)式中的α和β。将得到的α和β的值与过去的排渣实绩进行比较，推定出炉渣的运动粘度。
根据由废气分析值推定出的FeO生成量、由铁水Si浓度变化推定出的SiO2生成量、由铁水Mn浓度变化推定出的MnO生成量、由投入的副原料推定出的MgO、Al2O3量和推定出的炉渣的运动粘度ν，来推定CaO溶解量，并推定炉渣组成。
基于所得到的炉渣的组成推定结果和上述推定出的带入至脱磷精炼的炉渣量(质量基准)，确定脱磷精炼工序中投入的CaO量。需要说明的是，关于中间排渣前的炉渣量(质量基准)，通过将脱硅精炼工序中投入的副原料的合计、由铁水组成的变化推定出的SiO2生成量和MnO生成量、由废气分析值推定出的FeO生成量合计来确定。
(比较例)
作为处理No.5，使用与实施例1同样的设备，在同样的条件下，进行脱硅精炼、中间排渣、脱磷精炼和脱碳精炼。在该条件下，中间排渣时不进行排渣流的形状测定地进行操作。另外，基于过去的操作实绩，确定脱磷精炼中投入的CaO量。
(总结)
在处理No.1～5的操作条件下各实施30ch，将其平均示于表1中，将操作结果示于表2中。平均排渣率是质量基准的排渣量相对于中间排渣前的炉渣量(质量基准)的百分率。石灰原单位的削减量通过与条件No.5的比较来表示。脱磷精炼中的铁水中的终点磷浓度[P](质量％)的偏差以标准偏差1σ表示。
[表1]
[表2]
与比较例相比，发明例均能够每次准确地推定出中间排渣率，由此，脱磷精炼中的石灰投入量得到了优化，石灰原单位处于低位，终点[P]的偏差也减少。另外，在条件No.2、4中，通过一边实时监控中间排渣量一边使转炉型精炼炉倾斜，排渣率与以往相比提高。需要说明的是，发明例与比较例中，合计的精炼时间大致相同。
产业上的可利用性
根据本发明，通过测定排渣时的排渣流形状、排渣流速、炉渣表面形状，能够推定出排渣量、炉渣组成，从而能够削减下一工序的副原料添加量。无论为哪种精炼炉的形式，均适合应用于需要掌握排渣后残留的炉渣量、炉渣的物性的处理。
符号说明
1 具有转炉型精炼炉的设备
2 转炉型精炼炉
3 顶吹喷枪
4 喷枪喷头
5 底吹风口
6 铁水
7 炉渣
8 控制用计算机
9 顶吹喷枪高度控制装置
10 顶吹喷枪用氧化性气体流量控制装置
11 底吹气体流量控制装置
12 氧化性气体射流
13 排渣流
14 转炉型容器的炉口
15 活动烟罩
16 顶吹喷枪用氧化性气体供给管
17 顶吹喷枪用冷却水供给管
18 顶吹喷枪用冷却水排出管
19 测定用相机
20 渣锅

Claims (6)

1.一种转炉的操作方法，其是向转炉型精炼炉内的铁水供给氧源而进行铁水的脱硅精炼、铁水的脱磷精炼和脱碳精炼的转炉的操作方法，其特征在于，
在从炉口进行排渣时，测定选自排渣流形状、排渣流速和炉渣表面形状中的一者或两者以上，推定排渣量和排渣物的物性中的任一者或者这两者。
2.一种转炉的操作方法，其中，对于转炉型精炼炉内的铁水，从顶吹喷枪向铁水供给气体氧源、或者进一步从底吹风口吹入氧化性气体或非活性气体而进行铁水的脱硅精炼、铁水的脱磷精炼和脱碳精炼时，选择进行铁水的脱硅精炼的一部分的一个精炼工序与在铁水的脱硅精炼的剩余部分的基础上组合进行铁水的脱磷精炼或者铁水的脱磷精炼和脱碳精炼的其它精炼工序的组合、以及进行铁水的脱硅精炼和铁水的脱磷精炼中的任一者或者这两者的一个精炼工序与进行铁水的脱磷精炼和脱碳精炼中的任一者或者这两者的其它精炼工序的组合中的任一精炼工序的组合，在一个精炼工序与其它精炼工序之间，进行将在一个精炼工序中产生的炉渣从炉口排出的中间排渣工序，所述转炉的操作方法的特征在于，
在所述中间排渣工序中，测定选自排渣流形状、排渣流速和炉渣表面形状中的一者或两者以上，推定排渣量和排渣物的物性中的任一者或者这两者，并且推定所述转炉型精炼炉内残留的炉渣量、或者所述转炉型精炼炉内残留的炉渣量和炉渣组成，基于该推定结果来确定所述其它精炼工序中的任一个精炼中的副原料投入量。
3.根据权利要求1或2所述的转炉的操作方法，其特征在于，所述排渣流形状、排渣流速和炉渣表面形状的测定中，测定炉口下方一定距离处的排渣流的水平到达距离、所述转炉型精炼炉内的炉口基准的炉渣面高度、炉口位置的炉渣表面流速和炉口位置的炉渣厚度中的任一者以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的转炉的操作方法，其特征在于，预先对炉渣的运动粘度给炉口下方一定距离处的排渣流的水平到达距离与所述转炉型精炼炉内的炉口基准的炉渣面高度的关系、或者所述转炉型精炼炉内的炉口基准的炉渣面高度与炉口位置的炉渣厚度的关系带来的影响利用多项式进行近似，然后进行排渣，由进行排渣时的排渣流形状和炉渣表面形状的测定结果来推定炉渣的运动粘度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的转炉的操作方法，其特征在于，由炉口下方一定距离处的排渣流的水平到达距离L(m)和炉口位置的炉渣厚度he(m)使用下述数学式1～3的关系式来推定质量基准的排渣量W(t)，
其中，W为质量基准的排渣量(t)，t为排渣时间(s)，ΔW/Δt为质量基准的排渣速度(t/s)，w(h)为高度h处的排渣流的宽度(m)，we为炉口位置处的排渣流的表面宽度(m)，ρ为炉渣密度(t/m3)，v(h)为高度h处的炉渣流速(m/s)，ve为炉口位置处的炉渣的表面流速(m/s)，he为炉口位置的炉渣厚度(m)，a、b为常数，H为排渣流落下距离(m)，L为排渣流落下距离H处的排渣流的水平到达距离(m)，g为重力加速度(9.8m/s2)。
6.一种钢水的制造方法，其特征在于，使用权利要求1～5中任一项所述的转炉的操作方法，向转炉型精炼炉内的铁水供给氧源，进行铁水的脱硅精炼、铁水的脱磷精炼和脱碳精炼，并进行排渣处理或中间排渣处理。
CN202180095424.9A 2021-03-17 2021-11-04 转炉的操作方法和钢水的制造方法 Pending CN117043362A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021043731 2021-03-17
JP2021-043731 2021-03-17
PCT/JP2021/040541 WO2022195951A1 (ja) 2021-03-17 2021-11-04 転炉の操業方法および溶鋼の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117043362A true CN117043362A (zh) 2023-11-10

Family

ID=83320254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180095424.9A Pending CN117043362A (zh) 2021-03-17 2021-11-04 转炉的操作方法和钢水的制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20240167112A1 (zh)
EP (1) EP4286540A1 (zh)
JP (1) JP7211553B1 (zh)
KR (1) KR20230155562A (zh)
CN (1) CN117043362A (zh)
BR (1) BR112023018586A2 (zh)
WO (1) WO2022195951A1 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10152714A (ja) 1996-11-25 1998-06-09 Nippon Steel Corp 溶銑の精錬方法
JP5396834B2 (ja) 2008-11-28 2014-01-22 新日鐵住金株式会社 転炉の精錬方法
JP5487959B2 (ja) 2009-12-28 2014-05-14 新日鐵住金株式会社 溶銑の脱Ｓｉ脱Ｐ処理方法
JP6536520B2 (ja) * 2016-09-16 2019-07-03 Ｊｆｅスチール株式会社 同一転炉における溶銑の予備処理方法
CN111479935B (zh) * 2017-12-15 2021-11-05 杰富意钢铁株式会社 铁水的精炼方法
WO2020129887A1 (ja) * 2018-12-17 2020-06-25 日本製鉄株式会社 炉内残留スラグ量の推定方法および推定装置
JP7243520B2 (ja) * 2019-08-16 2023-03-22 日本製鉄株式会社 転炉型溶銑予備処理における排滓方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022195951A1 (ja) 2022-09-22
JP7211553B1 (ja) 2023-01-24
KR20230155562A (ko) 2023-11-10
TW202237862A (zh) 2022-10-01
US20240167112A1 (en) 2024-05-23
BR112023018586A2 (pt) 2023-10-24
EP4286540A1 (en) 2023-12-06
JPWO2022195951A1 (zh) 2022-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101751151B1 (ko) 용선의 예비 처리 방법
JP6617855B2 (ja) 転炉の操業監視方法および転炉の操業方法
JP5950133B2 (ja) 溶銑の予備処理方法
CN101056995A (zh) 在氩－氧精炼转炉中生产AISI 4xx铁素体钢等级的不锈钢
TW202225418A (zh) 轉爐的操作方法及轉爐的吹煉控制系統
JP2013108153A (ja) 転炉の精錬方法
CN117043362A (zh) 转炉的操作方法和钢水的制造方法
JP5678718B2 (ja) 転炉での溶銑の脱炭精錬方法
JP2020164992A (ja) 転炉のスロッピング予知方法、転炉の操業方法及び転炉のスロッピング予知システム
TWI840756B (zh) 轉爐之操作方法及熔鋼之製造方法
JP6954262B2 (ja) 転炉の操業方法
KR101615039B1 (ko) 용강 내 수소농도 예측 방법
JP2001254116A (ja) 低窒素鋼の溶製方法
KR101412548B1 (ko) 용선예비처리방법
JP2958844B2 (ja) 転炉精錬方法
KR102534954B1 (ko) 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법 및 취련 제어 장치
JP7380908B2 (ja) 冷鉄源溶解率推定装置、転炉型精錬炉制御装置、冷鉄源溶解率推定方法及び溶融鉄の精錬処理方法
JP2004115910A (ja) 溶銑の精錬方法
JP7052716B2 (ja) 転炉の操業方法
JP3825733B2 (ja) 溶銑の精錬方法
JP4025713B2 (ja) 溶銑の脱燐精錬方法
JP2022105886A (ja) 精錬方法
JP2000144232A (ja) 高清浄鋼の製造方法
JP2022105879A (ja) 精錬方法
JP4850336B2 (ja) 溶銑脱燐方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination