JP2000096121A - 転炉型精錬炉における地金付着抑制吹錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性を確保し、耐火物損傷なしに炉内地金
付着状態を管理する。 【解決手段】 初期の炉内ガス流れの乱れ鎮静化までと
末期のサブランス計測以降を除く中期に地金溶解用ノズ
ル７から酸素を、吹錬用酸素の３〜１０％の範囲で吹き
込む。初期及び末期には、積極的な地金溶解はせず、地
金溶解用ノズル７からは主としてパージガスを流し、目
詰まりを防止する。精錬対象鋼種や吹錬要因の変動、普
通吹錬かレススラグ吹錬か、あるいは溶銑脱Ｐ精錬かの
吹錬形態により、地金溶解用酸素の供給を停止すべき期
間を変更し、末期は吹錬開始後７０〜９５％のある時点
から吹錬終了までとする。パージ期間の地金溶解用酸素
は、中期の酸素の５０％以下とする。地金溶解用酸素の
噴射方向は、ランスに対し４０〜９０°の下向き。溶銑
Ｓｉ０．１５wt.%以下、Ｐは成品目標Ｐ以下。前回スラ
グ１０kg/t-steel以上残留させ、炉内スラグ量３０kg/t
-steel以下で操業。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は転炉型精錬炉におい
て、炉内への原料装入操作を円滑に行なうと共に、炉口
装置や炉内側壁の円滑な保全を図るために、炉口及び／
又は炉内側壁への地金付着を抑制する転炉吹錬方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】転炉精錬において、吹錬中に発生するス
ピッティング、スロッピングにより飛散した溶鋼及びス
ラグの一部は炉口や炉内側壁に地金として付着する。付
着した地金はヒ−トを続けるにつれて成長し、その大き
さがある限度以上になると溶銑及びスクラップ装入の障
害になるばかりでなく、吹錬中の浴中への落下や溶融流
下により操業に大きな支障をきたす。そこで、上記の付
着地金は操業に支障をきたす大きさ以上になる前に除去
する必要がある。

【０００３】炉口地金を除去する伝統的方法としては、
スクラップシュ−トを炉口地金部にぶつけ物理的に除去
する方法がある。しかしながら、この方法は転炉非吹錬
時に実施しなければならないので、非製鋼時間の増大を
招き転炉生産性を著しく阻害する。また、スクラップシ
ュ−トを炉口地金部に直接ぶつけるため、その衝撃で炉
口レンガの脱落をおこす危険性がある。

【０００４】一方、転炉における生産性を阻害すること
なく吹錬中に発生する排ガスを２次燃焼させ炉口や炉内
側壁地金を溶解除去する方法が提案されている。例えば
特開平６−２４８３２３号公報は、吹錬中に、吹錬用主
ランスの側壁に設けた吹錬用ランス軸に対してθ＝２５
〜４０°の範囲内の角度で下向きに取付けられた２次燃
焼用酸素供給ノズルから湯面に向けて２次燃焼用酸素を
吹き付け、転炉排ガスを炉内で燃焼させ、発生した熱で
炉口に付着した地金を溶解・除去する方法（先行技術
１）を開示している。

【０００５】また、特開昭６１−１３９６１６号公報
は、転炉精錬中に、吹錬用ノズル及び炉口地金溶解用ノ
ズルを備えた吹錬用ランスを用いて、炉口地金溶解用ノ
ズルから転炉炉口に向けて空気を噴射させることにより
炉口地金を溶解・除去する方法（先行技術２）を開示し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、転炉炉
口や炉内側壁地金の溶解除去技術の開発に際して、地金
の溶解・除去中に耐火物に対する損傷を極力防止し、し
かも効率的に地金除去を行ない生産性を確保することを
前提として、下記問題の解決を図ることを課題とした。

【０００７】炉口に付着し成長した地金が、溶銑やスク
ラップの転炉装入作業に支障をきたさないようにし、吹
錬中における付着地金の離脱・落下や溶融流下による吹
錬終了時における溶鋼温度や成分の異常発生を未然に防
止すると共に、炉口耐火物の溶損を回避しつつ地金の付
着・成長を抑制して、炉口装置や炉内側壁の補修・維持
を良好に行なうために、地金付着状態を良好に管理する
必要がある。そのためには、炉口地金溶解用の酸素を地
金付着位置に的確に、且つその位置に適正圧力の酸素ガ
スを適量だけ供給することにより、付着地金を溶解・除
去しなければならない。即ち、付着地金が的確に溶解・
除去されるように、炉口地金溶解用酸素の供給を制御し
なければならない。

【０００８】上記観点によれば、先行技術では次の問題
がある。先行技術１では、２次燃焼用酸素の噴射方向が
比較的鉛直下向きに近いので、炉内排ガスに巻き込まれ
ながらＣＯガスを２次燃焼させ、炉内から炉口にかけて
の２次燃焼に大部分が消費される。従って、その際発生
する高熱による２０００℃以上の高温ガスは、転炉炉口
地金の溶解のみならず転炉炉口金物および炉口耐火物に
著しい損傷を与え易い。

【０００９】先行技術２によれば、炉口地金溶解用の酸
素源として空気を用いるので、酸素を噴射させる場合よ
りも噴射量が増加し、炉口耐火物の金物の溶損を防止す
ることができる。ところが、空気では酸素濃度が低いの
で、炉口地金の溶解に時間を要し、効率が悪い。

【００１０】ところで、付着地金の下に存在する耐火
物、即ち下地耐火物の損傷を抑制しつつ広範囲に付着し
た地金を均一に効率よく溶解する制御をするためには、
１ヒート内での吹錬時期により地金溶解用酸素ガス中の
純酸素流量を適切に変えることが必要である。地金溶解
用ノズルから供給される酸素ガス流は、炉内ガス流れに
より大きく変わる。ここで、炉内ガス流の状態は、その
時点における浴の成分組成と吹錬用酸素流量に依存して
変化する。従って、地金溶解用酸素の流量は、その時点
における吹錬用酸素の流量により適切に定めなければな
らない。しかしながら、先行技術には、このような技術
的事項の開示はみられない。

【００１１】このように、先行技術にはそれぞれ問題が
あると共に、この発明が解決すべき中心的課題であるヒ
ート内における地金溶解用酸素の供給パターンを開発す
る必要がある。従って、この発明の目的は、転炉におけ
る溶鋼の生産性を確保することを前提とし、炉口や炉内
側壁の耐火物を損傷させることなく、地金の付着状態を
良好に管理する吹錬方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
観点から研究を重ね、下記知見を得た。 １．転炉吹錬においては、吹錬時期により炉内のガス流
れの状態が著しく変化するので、このガス流れに乱れが
少なくできるだけ安定している時期に、地金溶解用酸素
を供給すること。しかも、その供給流量は、転炉炉内ガ
スの流量に応じて適正な流量とすること、そのためには
地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量を、吹錬用酸素ガス
の流量に応じた適切な量を流すことにより目標通り地金
を溶解し、耐火物溶損は抑制され得る。 ２．吹錬終了時点における溶鋼の温度及び成分組成の目
標外れを防止するために、少なくとも、吹錬末期に行な
う温度及び成分分析用試料採取の後、いわゆるサブラン
ス計測実施の後には、地金溶解用酸素を供給しないこと
が望ましい。このように、転炉吹錬中に炉口や炉内側壁
付着地金を溶解・除去するためには、地金溶解用酸素の
供給を吹錬時期に応じて適切に作成した地金溶解用酸素
の流量パターンに基づき供給することが重要である。

【００１３】この発明は上記知見に基づきなされたもの
であり下記の通りでる。請求項１記載の発明は、溶銑を
主たる鉄源として、上吹き又は上底吹き酸素により精錬
を行なう転炉型精錬炉において、吹錬用ノズルが下端に
設けられ、地金溶解用ノズルが外周面に設けられ、地金
溶解用ノズルからは酸素ガス又はパージガスを吹錬用酸
素ガスとは独立に制御して供給することができるランス
を用い、炉口及び／又は炉内側壁に地金が付着するのを
抑制する吹錬方法において、吹錬期間を吹錬初期、中期
及び末期に区分し、そして、吹錬初期は吹錬開始から副
原料投入による炉内ガス流れの乱れが鎮静化するまでと
し、吹錬末期は吹錬終了予定時の所定時間前に行なわれ
る温度及び成分分析用試料採取の開始から吹錬終了時点
までとし、そして吹錬中期は吹錬全期間から吹錬初期及
び末期を除く期間とし、こうして定められた吹錬各期間
に、上記ランスから下記（イ）及び（ロ）の通りガスを
供給することに特徴を有するものである。 （イ）吹錬中期には、地金溶解用酸素ガスとして、この
地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量換算で、吹錬用酸素
ガス流量の３〜１０％の範囲内の流量を供給する。

【００１４】（ロ）吹錬初期及び吹錬末期には、パージ
ガスのみ又はパージガスと酸素ガスとを前記地金溶解用
ノズルから流して当該地金溶解用ノズルの目詰まりを防
止し、このパージガスと共に流す酸素ガス流量は純酸素
ガス流量換算で、上記（イ）の吹錬中期に供給する地金
溶解用酸素ガス中の純酸素流量の５０％以下とする。

【００１５】ここで、地金溶解用ノズルから流す酸素ガ
スとは、一般に純酸素であるが、酸素含有ガスであれば
よく、ガスの到達距離を長くするために、不活性ガスを
混入させることも可能である。また、地金を溶解・除去
するとは、付着しようとしている地金の付着を防止する
ことを含む。なお、吹錬用酸素ガスには、通常工業用純
酸素ガスを使用する。

【００１６】請求項２記載の発明は、上記吹錬初期を、
吹錬開始から吹錬予定全時間の５〜３０％の範囲内まで
の間とし、上記吹錬末期を、吹錬予定全時間の５〜３０
％だけ吹錬終了予定時からさかのぼった時点から当該吹
錬終了時までとし、そして吹錬中期を、吹錬全期間から
前記吹錬初期及び前記吹錬末期を除いた吹錬の中間期と
することに特徴を有するものである。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の吹錬方法において、上記地金溶解用ノズルから噴射
させる酸素の噴射方向を、ランスの長手方向軸心線との
なす角度が４０〜９０°の範囲内であって、且つ下向き
乃至水平方向にすることに特徴を有するものである。

【００１８】請求項４記載の発明は、溶銑を主たる鉄源
として、上吹き又は上底吹き酸素により精錬を行なう転
炉型精錬炉において、転炉型精錬炉へ装入する溶銑のＳ
ｉ濃度が０．１５wt.%以下であり、前回ヒートのスラグ
を１０kg/t-steel以上炉内に残留させ、今回ヒートの炉
内スラグ量を３０kg/t-steel以下とし、且つ、請求項
１、２又は３記載のいずれかの条件で吹錬することんに
特徴を有するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、この発明の望ましい実施の
形態を説明する。図１は、この発明の方法を実施するた
めに用いる設備例の概念図である。

【００２０】溶銑１及び造滓材２が装入された転炉３の
上方から、炉口４を通って炉内にランス５を挿入する。
ランス５には、下端に吹錬用酸素ノズル６を備え、下端
から上方の所定位置に、地金溶解用ノズル７を備えてい
る。地金溶解用ノズル７からのガス噴射方向は、鉛直に
設定されるランスの長手方向軸心線とのなす角度が４０
〜９０°の範囲内の下向き乃至水平方向である。これに
より、炉口４及びその絞り部に付着した地金（特に断ら
ない限り「炉口地金」という）、並びに炉内側壁に付着
した地金（特に断らない限り炉口地金と合わせて「地
金」という）のいずれをも溶解・除去する。ランス５の
構造としては、吹錬用酸素ノズル６に酸素ガスを供給す
る酸素供給管、地金溶解用ノズル７に酸素ガス及び／又
はパージガスを供給する酸素・パージガス供給管、並び
にランスの冷却用給水管及び排水管の四重管構造となっ
ている。こうして、地金溶解用酸素の供給経路を、吹錬
用酸素の供給経路から独立させて制御し得るようにして
ある。

【００２１】（１）上記設備を用いて、吹錬用酸素ノズ
ル６から所定の流量ａ（Ｎｍ³ ／ｍｉｎ）の酸素ガスを
噴射して、溶銑を吹錬する。一方、地金溶解用ノズル７
から所定の流量ｂ（Ｎｍ³ ／ｍｉｎ）の酸素ガスを噴射
して、炉口４及びその絞り部に付着した地金８、並びに
炉内側壁に付着した地金８’を溶解し、除去する。但
し、ここで重要なのは、地金８、８’を溶解・除去する
に当たっては、地金の下地にある耐火物まで損傷しては
いけないこと、及び通常は炉口の絞り部内面のほぼ全面
に亘って付着した地金を均一に溶解・除去することであ
る。こうするために、本発明者等は、転炉吹錬中であっ
ても炉内ガス流れにできるだけ乱れの少ない時期に地金
を溶解し、しかも炉内ガス流れ量を支配する吹錬用酸素
ガスの供給流量に応じて地金溶解用酸素を流すのが最も
望ましいことに着眼した。そこで、吹錬期間を次の通り
吹錬初期、中期及び末期に区分した。

【００２２】（２）吹錬初期は造滓材等副原料投入によ
り当該副原料中から発生するＣＯ₂や水蒸気等種々のガ
ス発生とその急激膨張により、炉内ガス流れの乱れが激
しい時期である。この時期は地金溶解用酸素ガスの流れ
も乱れて制御困難であるから、地金を均一に溶解し、且
つ下地耐火物に損傷を与えないようにするのが難しい。
従って、この時期には敢えて地金溶解をすべきではな
い。このように、吹錬初期においては、地金溶解用酸素
の供給は原則として停止する。この間、地金溶解用ノズ
ルの目詰まりが起きないようにすることが必須要件であ
る。そのために必要な最小限のガス流れをパージガスと
してを確保する。パージガス種としては、アルゴンガス
等不活性ガス又は／及び窒素のいずれでもよい。吹錬初
期であるから、通常はコストの安価な窒素が望ましい。
以後の吹錬期で脱窒され鋼質を害さないからである。パ
ージガスとしての機能を発揮させるためには、通常はノ
ズル出口で２気圧（絶対圧力）程度ないしそれより若干
高め程度のガス圧力を保持しなければならないことを前
提とし、更に、適切な、ガス流量を確保しなければなら
ない。かかるパージガスの流量は経験的に決定すればよ
い。また、地金溶解用ノズル７を用いる関係もあり、酸
素ガスも所定値以下に制限すれば、パージガスと一緒に
流しても差し支えない。但し、この吹錬初期には、炉内
ガス流れの乱れにより地金溶解用酸素の流れが乱される
ので、付着地金の溶解が不均一であったり、下地耐火物
を損傷したりしないよう、その悪影響がでない範囲に制
限する。この観点から、地金溶解用酸素ガスの流量とし
ては、純酸素換算で次（３）項で説明する、吹錬中期に
おいて流す地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量に対して
その５０％以下であることが必要であり、その２０％以
下に制限するのが望ましい。

【００２３】（３）これに対して吹錬中期は、脱炭反応
が盛んな時期であり、炉内ガス量は最も多い時期であ
る。そして、この時期の炉内ガス流量は多いが流れの乱
れは小さく、安定している。従って、この時期に地金溶
解用酸素を適量噴射するのが最も適している。ここで、
炉内ガス流れの安定期であっても、炉内ガスの流量の大
小に応じて地金溶解用酸素の流量を大小に変化させるこ
とが重要である。ある時点における炉内ガスの流量は
（Ｎｍ³ ／ｍｉｎ）、その時点における吹錬用酸素ガス
の適切な供給速度（Ｎｍ³ ／ｍｉｎ）に支配されるか
ら、結局、地金溶解用酸素は、吹錬用酸素ガスの流量
（Ｎｍ³ ／ｍｉｎ）に依存させて決めなければならな
い。こうすることによりはじめて、地金のみを溶解し、
その下地の耐火物の損傷をきたさないようにできるから
である。

【００２４】吹錬用酸素ガスの流量ａ（Ｎｍ³ ／ｍｉ
ｎ）は、同一ヒート内の吹錬中期においても通常、その
期間内で種々異なる流量パターンが設定されている。更
に、精錬対象鋼種（素鋼成分組成、即ち成品成分組成）
に応じて最適精錬がなされるように上記パターンが設定
されている。その上、吹錬中における吹錬要因の変動に
応じて更に上記吹錬用酸素ガスの流量ａを修正する必要
が生じる。

【００２５】本発明者等は上述した多くの操業条件下に
おいて多数の試験を繰り返し、その結果を解析すること
により、下記結論を得た。地金のみを溶解し、その下地
の耐火物に損傷をきたさないようにするためには、吹錬
用酸素ガスの流量ａ（Ｎｍ³ ／ｍｉｎ）を上述したよう
に種々に変化させた場合でも、上記吹錬中期において
は、地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量ｂ（Ｎｍ³ ／ｍ
ｉｎ）を、下記（１）式が満たされる範囲内に制御する
ことが必要である。

【００２６】 （ｂ／ａ）×１００＝１〜５０（％）--------------（１） この知見は次のようにして得たものである。３００ｔ／
ｃｈの上底吹き転炉を用い、ランスとして、６孔ラバー
ルノズルからなる吹錬用ノズルが下端に設けられ、地金
溶解用ノズルがランス下端からの所定高さ位置の２段
に、各々、ランス外周に沿って１０個のノズルが設けら
れ、ノズル径が８ｍｍのものを使用した。地金溶解用酸
素の噴射方向と、ランスの軸心線とのなす角度θ（図１
参照）は９０°、即ち水平方向に酸素を噴射させた。吹
錬用酸素の流量ａとして、１７０〜５００Ｎｍ³ ／ｍｉ
ｎ、及び７００〜１０００Ｎｍ³ ／ｍｉｎの２水準で行
なった。

【００２７】地金の溶解試験は、炉口地金の付着量が基
準値に達したときに行なった。吹錬用酸素の流量ａと、
地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量ｂとの比率（ｂ／
ａ）×１００（％）を、０〜７０％の範囲内の種々の値
に変化させて行なった。そして、炉口地金の溶解に伴う
炉口径の拡大速度より炉口地金の溶解速度を求め、これ
を溶解速度指数で表わした。この指数は大きいほど溶解
速度が速く、地金除去に望ましいことを表わす。また、
炉口耐火物の溶損速度を測定し、指数で表わした。この
指数は小さいほど溶損速度が遅く望ましいことを表わ
す。

【００２８】図２に、ｂ／ａと炉口地金の溶解速度との
関係を示し、図３に、ｂ／ａと炉口耐火物の溶損速度と
の関係を示す。図２及び３からわかるように、ｂ／ａが
１〜５０％の範囲内の場合には、炉口地金を速やかに溶
解することができ、しかも、炉口耐火物の溶損量も少な
い。特に、ｂ／ａが３〜１０％の場合に良好な結果が得
られた。以上より、地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量
ｂ（Ｎｍ³ ／ｍｉｎ）は、吹錬用酸素ガスの流量ａ（Ｎ
ｍ³ ／ｍｉｎ）の３〜１０％の範囲内において供給しな
ければならない。

【００２９】（４）次に、吹錬末期における炉内反応状
況と吹錬方法との関係について説明する。上述のように
溶解・除去された地金が炉内鋼浴中に落下したり、ある
いは溶解し鋼浴に流入して、溶鋼温度の低下や成分組成
を変化させた場合であっても、温度・成分均一化後の適
切な計測情報により吹錬終了時の溶鋼温度及び成分組成
が目標値外れとならないようにすることが重要である。
そのために、次の二通りの対策のいずれかを実施する。

【００３０】いわゆるサブランス計測を実施する場
合、即ち、吹錬終了時点における溶鋼の温度及び成分組
成を目標値に調整するために、吹錬末期にサブランスを
用いて吹錬を継続中に溶鋼の温度測定及び成分分析用試
料を採取する場合には、少なくとも、このサブランス計
測実施後には、地金溶解用酸素の供給は行なわないもの
とする。

【００３１】上記サブランス計測の実施のいかんを問
わず、吹錬終了予定時からさかのぼって全吹錬予定時間
のｘ％前から吹錬終了時までは、地金溶解用酸素ガスを
供給しないものとする。ここで、ｘ％は５〜３０％の範
囲内に設定するのが望ましい。このように上下限値を比
較的広範囲に設定する必要性は、上記のように精錬対象
鋼種や吹錬要因の変動の他に、普通吹錬かレススラグ吹
錬か、あるいはまた、転炉を用いた溶銑脱Ｐ精錬かの吹
錬形態により、地金溶解用酸素の供給を停止すべき期間
（時間）が変化するからである。

【００３２】このように、吹錬末期においては、地金溶
解用酸素の供給は原則として停止する。この間、地金溶
解用ノズルの目詰まりが起きないようにすることが必須
要件である。そのために必要な最小限のガス流れをパー
ジガスとして確保する。この時期は吹錬末期であり、脱
炭反応も微弱であるから、溶鋼に溶け込んだパージガス
中の鋼質に有害な成分は以後の吹錬での脱ガス効果は期
待できないので、Ａｒ等不活性ガスを適正条件で流す。
窒素ガスは高窒素鋼製造のような特例を除き鋼質を害す
るので使用不可とする。酸素ガスは地金溶解の恐れがあ
るので使用しない方が望ましい。なお、酸素ガスも所定
値以下に制限して、パージガスと一緒に流しても差し支
えない。これらパージガスとしての機能を発揮させるた
めには、通常はノズル出口で２気圧（絶対圧力）程度の
ガス圧力を保持しなければならないことを前提とし、更
に、適切な、ガス流量を確保しなければならない。かか
るパージガスの流量は経験的に決定すればよい。但し、
パージガスと一緒に流す上記酸素ガスの流量は、多すぎ
ると吹錬終点での温度及び成分組成の的中率を確保する
ことが困難になる。従って、吹錬末期に流す地金溶解用
酸素ガス流量は純酸素換算で、吹錬中期において流した
地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量の５０％以下である
ことが必要である。望ましくは、２０％以下に制限する
のがよい。

【００３３】（５）地金溶解用酸素の噴射方向について
は、ランスの長手方向軸心線１０に対する角度θが、４
０〜９０°の角度をなして下向き乃至水平方向にする
と、上述した地金溶解・除去の作用・効果が大きいこと
もわかった。

【００３４】（６）本発明者らは、引き続き種々検討の
結果、炉口に付着する地金の生成要因について以下の知
見を得、それを基に炉口地金付着を抑制する転炉吹錬方
法を開発した。

【００３５】炉口付着地金の生成量を定量的に把握す
る方法として、図４に示すように転炉３から発生する転
炉排ガス通路１２にダスト濃度計１３を設置し、排ガス
中ダスト濃度と炉口地金８の除去頻度の関係を調査し
た。その結果、図５に示すように、吹錬の比較的初期に
おける排ガスダスト量と、一定ヒート数当たりの炉口地
金除去回数との間には極めて良い相関が得られた。そこ
で、炉口地金付着量を定量的に把握する手段として、排
ガス中の吹錬比較的初期に発生するダスト量を採用し
た。図６に示すように、従来吹錬においては、吹錬初期
にダスト発生速度が大きい。従って、炉口地金も吹錬初
期に生成されている割合が多い。更に調査をした結果、
吹錬の比較的初期のダスト発生量は、図７及び図８に示
すように溶銑中Ｓｉ濃度と前ヒートからの炉内残留スラ
グ量の影響が大きい。即ち、転炉装入溶銑中のＳｉ濃度
が高くなるにつれて吹錬の比較的初期に発生するダスト
量は多くなり、Ｓｉ濃度が０．１５wt.%以下なら吹錬の
比較的初期ダスト発生量は少なく抑えられ、また、前ヒ
ートからの炉内スラグ残留量が、１０kg/t-steel以上あ
ると、吹錬の比較的初期に発生するダスト量は少なく抑
えられる。上記Ｐ濃度低減の手段として、素鋼目標Ｐ濃
度以下に脱Ｐ処理された溶銑を主な鉄源とするのが、転
炉操業やコスト上から望ましい。また、このようにする
ことにより、付着地金は溶解し易くなり、地金の広範囲
にわたり均一に溶解・除去され、また下地耐火物の損傷
も一層抑制される。以上の現象は次のように考察され
る。Ｓｉは溶銑中炭素よりも酸化されやすく、脱炭吹錬
の初期は脱珪素反応が優先的に起こる。この時溶銑の自
由表面近傍は稠密であり、酸素ガスの衝突又は通過によ
り非常にダスト（スプラッシュ）が発生しやすい状態に
なっていると考えられる。一方、脱炭反応が活発な時期
に移行すると溶銑または溶鋼の自由表面近傍は脱炭反応
によって生じたＣＯガスが存在し泡状となってダスト
（スプラッシュ）が発生しにくい状態になると考えられ
る。炉内残留スラグは、前ヒートの脱炭吹錬過程で一度
溶融したスラグであるから、脱炭吹錬の比較的初期にお
いても速やかに溶解する。従って、初期に速やかに溶銑
の自由表面を覆い、ダストの発生を抑制できると考えら
れる。以上により、溶銑Ｓｉ濃度を０．１５wt.%以下と
し、前ヒートの炉内スラグを１０kg/t-steel以上当該ヒ
ートの炉内に残留させて吹錬を開始することにより、炉
口地金付着を抑制した。

【００３６】従来吹錬の炉口付着地金を採取して詳細
に検討したところ、それは鉄とスラグとの小粒が混合し
た状態であることが判明した。この状態で炉口に付着す
ると相互に絡み合って強固に固着してしまう。炉内に存
在するスラグ量と吹錬の比較的初期のダスト発生速度と
の関係を調べた結果、図９に示すように、炉内に存在す
るスラグ量が少ない場合（約３０kg/t-steel以下のと
き）に、初期のダスト発生速度が小さいという結果を得
た。この結果と、図５の初期のダスト発生速度が小さい
方が炉口地金除去頻度が減るという結果とを組み合わせ
ると、吹錬中に炉内に存在するスラグ量が少なく３０kg
/t-steel以下のときに、一定ヒート数当たりの炉口地金
除去を要する回数が少なくて良いとの結果が得られる。
ただし、スラグ量が過度に少ない場合は溶鉄のカバーと
なるものが存在せず溶鉄飛散につながる。これは、上記
図８において、前ヒートからのスラグ残留量が１０kg/t
-steel以上あると、吹錬の比較的初期に発生するダスト
量が少なく、従って、炉口地金付着量が少なくなること
からわかる。以上により、吹錬中の炉内スラグを３０kg
/t-steel以下とすることにより炉口地金付着を抑制し
た。

【００３７】前述した通り、炉口付着地金の実態は、
鉄とスラグとの小粒が混合した状態で、相互に絡み合っ
て強固に固着・成長し、凝固したものであることがわか
った。このような付着地金の溶解においては、付着地金
のスラグ成分部分が溶融しにくい。従って、付着地金の
スラグ成分部分の比率を小さくすることが望ましい。こ
れに対しては、上記及び項の説明から、第一は、吹
錬中の炉内スラグ量を必要且つ最小限にすること、即
ち、理想的には１０ないし２０kg/t-steelに調整するこ
とである。一方、スラグは転炉精錬反応中、脱Ｐ反応の
促進に不可欠である。従って、転炉装入鉄原料中のＰ濃
度を、素鋼目標Ｐ濃度以下に、従って成品仕様のＰ濃度
以下に予め調整しておけば、生成スラグ量を少なくして
もよい。 前述した通り、炉口付着地金の実態は、鉄とスラグと
の小粒が混合した状態で、相互に絡み合って強固に固着
・成長し、凝固したものであることがわかった。このよ
うな付着地金の溶解においては、付着地金のスラグ成分
部分が溶融しにくい。従って、付着地金のスラグ成分部
分の比率を小さくすることが望ましい。これに対して
は、上記及び項の説明から、第一は、吹錬中の炉内
スラグ量を必要且つ最小限にすること、即ち、理想的に
は１０ないし２０kg/t-steelに調整することである。一
方、スラグは転炉精錬反応中、脱Ｐ反応の促進に不可欠
である。従って、転炉装入鉄原料中のＰ濃度を、素鋼目
標Ｐ濃度以下に、従って成品仕様のＰ濃度以下に予め調
整しておけば、生成スラグ量を少なくしてもよい。

【００３８】上記Ｐ濃度低減の手段として、素鋼目標Ｐ
濃度以下に脱Ｐ処理された溶銑を主な鉄源とするのが、
転炉操業やコスト上から望ましい。また、このようにす
ることにより、付着地金は溶解し易くなり、地金の広範
囲にわたり均一に溶解・除去され、また下地耐火物の損
傷も一層抑制される。

【００３９】

【実施例】この発明を実施例により更に詳細に説明す
る。試験方法は、３００ｔ転炉に溶銑３１０ｔ及びスク
ラップ１０ｔ、並びに造滓材を所定量装入し、上吹きラ
ンスで脱炭精錬をした。用いた設備は図１に示したもの
に準じる。上吹きランスとして、下端に吹錬用酸素ノズ
ルを配し、下端から同一高さの外周面に地金溶解用酸素
ノズルを等間隔に８孔を、下端から２０００ｍｍ高さ毎
に２段配した８孔×２段型のものを用いた。そして、ノ
ズルの形状及び諸元、並びにノズルの取付け角を種々変
えた。また、地金溶解用酸素の流量、及びノズル出口前
圧力を各種に設定した。

【００４０】試験は、本発明の範囲内の条件により連続
３０ヒートの精錬を行ない、次いで、本発明の範囲外の
条件により連続３０ヒートの精錬を行なった。表１に、
本発明の範囲内の試験（実施例）、及び範囲外の試験
（比較例）の試験条件を示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】実施例の連続３０ヒートの前後、及び比較
例の連続３０ヒートの前後に、炉口及び炉内側壁に付着
していた地金の位置と量との測定、及び、炉内耐火物の
損耗状態を測定し、連続ヒート前後の測定値を比較し
て、それぞれの地金溶解指数、及び耐火物溶損指数を求
めた。表１にこれら指数を併記した。

【００４３】上記試験結果より、実施例では、耐火物の
溶損を抑えつつ地金の溶解が促進され、これに対して、
比較例では、地金の付着堆積は防止されたが、耐火物の
損傷が進んだ。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
転炉型精錬炉における生産性を阻害することなく、炉口
耐火物の損傷を抑制しつつ、効率的に炉口地金の付着を
抑制する方法を提供することができ、工業上有用な効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を実施するために用いる設備例
の概念図である。

【図２】吹錬用酸素の流量ａと、炉口地金溶解用酸素の
流量ｂとの比率ｂ／ａと、炉口地金の溶解速度との関係
を示すグラフである。

【図３】吹錬用酸素の流量ａと、炉口地金溶解用酸素の
流量ｂとの比率ｂ／ａ（％）と、炉口耐火物の溶損速度
との関係を示すグラフである。

【図４】排ガス中ダスト濃度測定の態様を説明する模式
図である。

【図５】初期ダスト発生量と炉口地金除去頻度の関係を
示すグラフである。

【図６】脱炭吹錬１ヒート中におけるダスト発生量の推
移を示すグラフである。

【図７】脱炭吹錬初期３分のダスト発生量におよぼす溶
銑Ｓｉ濃度の影響を示すグラフである。

【図８】初期ダスト発生速度におよぼす前ヒートからの
炉内残留スラグ量の影響を示すグラフである。

【図９】初期ダスト発生速度におよぼす吹錬中の炉内ス
ラグ量の影響を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 溶銑 ２ 造滓材 ３ 転炉 ４ 炉口 ５ 吹錬用ランス ６ 吹錬用酸素ノズル ７ 炉口地金溶解用ノズル ８ 炉口地金 ８’ 炉内側壁地金 ９ 炉口耐火物 １０ 軸心線 １２ 排ガス通路 １３ ダスト濃度計

フロントページの続き (72)発明者 日出 寛治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 瀬良 泰三 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K002 AA01 AB01 AB04 AC05 AC07 AD02 AD03 AE05 BF03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶銑を主たる鉄源として、上吹き又は上
   底吹き酸素により精錬を行なう転炉型精錬炉において、
   吹錬用ノズルが下端に設けられ、地金溶解用ノズルが外
   周面に設けられ、前記地金溶解用ノズルからは酸素ガス
   又はパージガスを吹錬用酸素ガスとは独立に制御して供
   給することができるランスを用い、炉口及び／又は炉内
   側壁に地金が付着するのを抑制する吹錬方法において、 吹錬期間を吹錬初期、中期及び末期に区分し、そして、
   前記吹錬初期は吹錬開始から副原料投入による炉内ガス
   流れの乱れが鎮静化するまでとし、前記吹錬末期は吹錬
   終了予定時の所定時間前に行なわれる温度及び成分分析
   用試料採取の開始から吹錬終了時点までとし、そして吹
   錬中期は吹錬全期間から前記吹錬初期及び末期を除く期
   間とし、こうして定められた吹錬各期間に、前記ランス
   から下記（イ）及び（ロ）の通りガスを供給することを
   特徴とする、転炉型精錬炉における地金付着抑制吹錬方
   法。 （イ）吹錬中期には、地金溶解用酸素ガスとして、この
   地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量換算で、吹錬用酸素
   ガス流量の３〜１０％の範囲内の流量を供給する。 （ロ）吹錬初期及び吹錬末期には、パージガスのみ又は
   パージガスと酸素ガスとを前記地金溶解用ノズルから流
   して当該地金溶解用ノズルの目詰まりを防止し、このパ
   ージガスと共に流す酸素ガス流量は純酸素ガス流量換算
   で、上記（イ）の吹錬中期に供給する地金溶解用酸素ガ
   ス中の純酸素流量の５０％以下とする。
2. 【請求項２】 前記吹錬初期は、吹錬開始から吹錬予定
   全時間の５〜３０％の範囲内までの間とし、前記吹錬末
   期は、吹錬予定全時間の５〜３０％だけ吹錬終了予定時
   からさかのぼった時点から当該吹錬終了時までとし、そ
   して吹錬中期は、吹錬全期間から前記吹錬初期及び前記
   吹錬末期を除いた吹錬の中間期とする、請求項１記載の
   転炉型精錬炉における地金付着抑制吹錬方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の吹錬方法におい
   て、前記地金溶解用ノズルから噴射させる酸素の噴射方
   向を、前記ランスの長手方向軸心線とのなす角度が４０
   〜９０°の範囲内であって、且つ下向き乃至水平方向に
   することを特徴とする、転炉型精錬炉における地金付着
   抑制吹錬方法。
4. 【請求項４】 溶銑を主たる鉄源として、上吹き又は上
   底吹き酸素により精錬を行なう転炉型精錬炉において、
   前記転炉型精錬炉へ装入する溶銑のＳｉ濃度が０．１５
   wt.%以下であり、前回ヒートのスラグを１０kg/t-steel
   以上炉内に残留させ、今回ヒートの炉内スラグ量を３０
   kg/t-steel以下とし、且つ、請求項１、２又は３記載の
   いずれかの条件で吹錬することを特徴とする、転炉型精
   錬炉における地金付着抑制吹錬方法。