JP2000169907A

JP2000169907A - 転炉炉壁耐火物の損耗抑制方法

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Publication number: JP2000169907A
Application number: JP10357009A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Udagawa; 悦郎宇田川; Masato Kumagai; 正人熊谷; Hiroyasu Morioka; 宏泰森岡; Masahiko Kimura; 政彦木村; Shigeyuki Nabeshima; 茂之鍋島; Shigeo Tateno; 重穂舘野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、炉内での二次燃焼率を高く維持した
状態で、転炉の絞り部での排ガス温度の低下が可能な転
炉炉壁耐火物の損耗抑制方法を提供することを目的とし
ている。【解決手段】上吹ランスを有する転炉で、炉内生成ガス
を酸素で二次燃焼させ、得られた熱を溶解物に与えて、
その熱補償を行なう転炉操業方法において、前記上吹ラ
ンスを介して、タールピッチ含有量が４重量％以上の石
油系炭化水素を、転炉内に吹き込むようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転炉炉壁耐火物の
損耗抑制方法に係わり、特に、転炉内へ石油系炭化水素
を吹き込み、転炉内の所謂二次燃焼に起因する局所的な
高温による炉壁耐火物の損耗を抑制する技術である。

【０００２】

【従来の技術】製鋼用転炉（以下、単に転炉）の鉄スク
ラップ（以下、スクラップ）溶解能力の向上、鉱石類の
還元量の増加を目的として、従来より、炉内での所謂
「二次燃焼」を利用した溶解物への熱付与が行なわれて
いる。それは、転炉に特殊な形状の上吹ランスを設け、
それを介して吹き込んだ酸素ガス・ジェットで転炉内に
発生したＣＯガスを燃焼させ、その燃焼熱をスクラップ
等の溶解対象物や溶解物（以下、溶湯という）に着熱さ
せる方法である。この方法は、安価であり、溶鋼中の硫
黄濃度（記号：［Ｓ］）の上昇を伴わない等の利点はあ
るが、二次燃焼反応（ＣＯ＋１／２Ｏ₂ →ＣＯ₂ ）
は、気相での発熱反応を利用するため、二次燃焼比率
（ＣＯ₂ ／（ＣＯ＋ＣＯ₂ ））を上昇させた場合、排ガ
スの温度が非常に高くなり、転炉に内張した耐火物（特
に、絞り部）の損傷が激しくなる短所がある。なお、現
在、転炉炉壁耐火物としては、カーボンを含有したマグ
ネシア系が多用されている。

【０００３】また、この二次燃焼は、排ガス中のＣＯ量
を低下してＣＯ₂ 量を高めるため、排ガスのカロリーを
低下させ、排ガスの再利用に支障を起こすという問題が
あった。そこで、これらの問題を解決するため、特開昭
６４−０７９３１３号公報は、上吹ランスを介して転炉
内壁に向け、炉壁冷却剤として石炭粉、コークス粉等の
炭材粉を吹き込む方法を提案した。この方法によれば、
排ガスの温度が下り、転炉内壁耐火物の損耗速度が低下
するからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６４−０７
９３１３号公報に開示されたように、上吹きランスを介
して転炉内壁に石炭粉、コークス粉等の炭材粉を吹き込
む方法では、確かに排ガス温度が下がり、転炉内壁耐火
物の損耗速度は低下する。しかしながら、別途、以下の
ような問題点が生じた。まず、その方法では、排ガスの
改質効率が低い。すなわち、吹き込んだ炭材粉のうちす
べてのカーボン分が、Ｓｏｌｕｔｉｏｎｌｏｓｓ反応
（ＣＯ₂ ＋Ｃ→２ＣＯ、吸熱反応）を起こすのではな
く、その一部は、未反応のまま排ガス中に捕捉され、集
塵粉として回収されていた。逆に、吹き込み炭材粉を削
減するために、吹き込み炭材粉の供給速度を低下させる
と、必要とされる排ガス温度の低下効果が得られない。
つまり、この方法では、カーボン系ダスト発生量の増加
が避けられなかった。また、炭材粉そのものが高価であ
るため、二次燃焼に要するコストが高いという問題もあ
った。本発明は、上記事情に鑑み、炉内での二次燃焼率
を高く維持した状態で、転炉の絞り部での排ガス温度の
低下が可能な転炉炉壁耐火物の損耗抑制方法を提供する
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、転炉へ吹き込む物質の種類を鋭意検討し、
その成果を本発明に具現化した。すなわち、本発明は、
上吹ランスを有する転炉で、炉内生成ガスを酸素で二次
燃焼させ、得られた熱を溶解物に与えて、その熱補償を
行なう転炉操業方法において、前記上吹ランスを介し
て、タールピッチ含有量が４重量％以上の石油系炭化水
素を、転炉内に吹き込むことを特徴とする転炉炉壁耐火
物の損耗抑制方法である。また、本発明は、上記転炉炉
壁耐火物が、カーボンを含有したマグネシア質レンガで
あることを特徴とする転炉炉壁耐火物の損耗抑制方法で
ある。

【０００６】さらに、本発明は、上記石油系炭化水素が
重油であることを特徴とする転炉炉壁耐火物の損耗抑制
方法でもある。本発明では、上吹ランスを介して転炉内
に流体である石油系炭化水素を吹き込むようにしたの
で、固体の炭材粉よりも飛躍的に反応界面積がかせげる
ようになり、吹き込んだすべての炭化水素が排ガスの改
質に寄与するようになる。その結果、転炉の排ガス組成
に全く悪影響を及ぼさずに、排ガス温度の低下が達成で
きる。また、石油系であるため、含まれるわずかなター
ル分（残留カーボン）で炉壁耐火物の保護膜が形成され
るようになり、カーボン含有マグネシア質レンガに特有
の問題である高温でのマグネシアとカーボンの反応（１
式）によるレンガの劣化（ポーラスになる）を防止でき
る。さらに、該炭化水素に重油を選択すれば、それは、
比較的安価であるので、炉壁耐火物の損耗抑制コストの
低減が可能になる。ＭｇＯ（固）＋Ｃ（固）→Ｍｇ（気）＋ＣＯ（気） −（１）

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る損耗防止方
法を実施する転炉の構造を説明する図である。図１にお
いて、１は転炉、２は底吹きノズル、３は溶湯、４は溶
湯３の表面に発生する溶融スラグ、５は上吹ランス、６
は上吹ランス５先端より噴射される酸素ガス・ジェッ
ト、７は上吹ランス５の外周部より噴出される石油系炭
化水素である。

【０００８】図２は、本発明に係る損耗防止方法の実施
に用いる上吹ランス５の拡大断面図である。この上吹ラ
ンス５は、酸素ライン１０及び酸素ノズル１１によって
構成され、これら酸素ライン及び酸素ノズルは、通常の
転炉操業に使用される上吹ランスと同様、冷却水入側ラ
イン８より導入した冷却水を循環し、冷却水出側ライン
より排出する水冷構造の外周壁を備えている。そして、
本発明に係る損耗防止方法の実施に使用する場合には、
さらに冷却水出側ライン９に内包される形で、炭化水素
ライン１２を有し、その先端には、炭化水素の噴出ノズ
ル１３が設置してある。また、この冷却剤ライン１２
は、上吹ランスの構造上可能ならば、冷却水入側ライン
８内に設置しても差し支えない。さらに、これらに限ら
ず、炭化水素を専用ランスを、操業で用いる上吹きラン
スに独立させて、別途に設けても良い。次に、本発明で
は、これらのランスから転炉内壁に向けて吹込む石油系
炭化水素として、タールピッチ含有量（残留カーボン）
が４重量％以上含有したものを使用することに限定し
た。その理由は、４重量未満では、耐火物表面上に析出
するカーボン量が不足し、ランスの損耗抑制効果が十分
に発揮できないからである。

【０００９】

【実施例】１５０ｔｏｎ規模の上底吹き転炉を用いて、
本発明に係る損耗抑制方法を実施した。７０ｔｏｎのス
クラップを投入した転炉に、予め脱珪・脱りん処理した
溶銑（１２２０℃）を９０ｔｏｎ装入した。次に、該転
炉に上記上吹ランス５をセットしたが、その先端高さ
は、静止溶鋼面から４．２ｍで、且つ炭化水素の噴出ノ
ズルの先端高さは、静止溶鋼面から５．７ｍの位置にな
るようにした。転炉での精錬操業は、上吹き酸素量を５
５０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ、底吹き酸素量を５０Ｎｍ³ ／ｍｉ
ｎ、底吹き窒素量を２０Ｎｍ³ ／ｍｉｎとする条件で行
なわれた。また、その精錬中には、溶銑温度が１５５０
℃になるまで、炭材が１．２５ｋｇ／Ｎｍ³ −Ｏ₂ の比
率で供給された。なお、本発明に係る損耗抑制方法の実
施（実施例という）では、上記ランスから石油系炭化水
素として重油を３０ｋｇ／ｍｉｎの供給速度で噴出し
た。また、他の条件をすべて同じにして、まったく何も
吹き込まない（比較例１）場合及び炉壁耐火物の冷却剤
として粉コークスを１１５ｋｇ／ｍｉｎで吹き込む（比
較例２）場合も実施した。

【００１０】このような精錬操業において調査した排ガ
ス温度、昇熱能力及びカーボン系ダスト発生量を表１に
示す。表１の実施例及び比較例２で示すように、上吹ラ
ンスを介して石油系炭化水素及び粉コークスを噴出させ
ると、昇熱能力を維持しつつ排ガス温度が低下してい
る。また、本発明の実施例が示すように、タール分（残
留カーボン）の多い炭化水素系液体である重油を使用す
ると、耐火物表面にカーボンの保護膜が形成され、上述
したマグネシアとカーボンの反応によるレンガの劣化が
抑制できる。

【００１１】

【表１】

【００１２】このことを立証するため、図３に、実施例
のように、重油を吹き付けた場合に比較して、軽油を吹
き付けた場合の耐火物レンガ表面の写真を示す。重油の
場合には、レンガ表面に不定形のカーボンが蒸着してお
り、この蒸着層には、レンガ中から分解して再析出した
マグネシア（ＭｇＯ）、フォルステライト（Ｍｇ₂ Ｓｉ
Ｏ₄ ）及びスピネル（ＭｇＡｌ₂ Ｏ₄ ）が観察された。
また、レンガの内部は、健全な状態であったが、軽油を
吹き付けた場合は、レンガ表面にカーボン蒸着物は見ら
れず、レンガ内部は、カーボンが消失して脆くなると思
われる層が観察されている。さらに、表１より、本発明
によれば、カーボン系ダスト発生量を増加することな
く、かつ、大幅な損耗防止コストの増加を招くことな
く、排ガス温度を低下することができると共に、レンガ
表面に形成される保護膜によって、カーボン含有マグネ
シア質レンガ特有の高温での劣化が抑制できることが明
らかである。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、上
吹ランスを有する転炉において、上吹ランスを介して転
炉内に石油系炭化水素を吹き込むことで、転炉における
二次燃焼の発熱反応の際に生じる高温な排ガスによる転
炉耐火物損耗の問題、及び、排ガス中のＣＯの低下、Ｃ
Ｏ₂ の上昇による排ガスのカロリー低下の問題を、転炉
本来の昇温機能を低下させることなく解決できる。ま
た、これまで提案された従来方法に生じるカーボン系ダ
スト発生量の増加問題、カーボン含有マグネシア質レン
ガの劣化の問題、及び、損耗抑制コストの大幅な増加の
問題を伴うことなく、二次燃焼法の目的を十分発揮でき
ると共に、転炉の耐火物保護効果を発揮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施する転炉構造を示す図であ
る。

【図２】本発明方法に使用する上吹ランスの一例を示す
図である。

【図３】レンガ表面のカーボン蒸着層形成状況を示す図
であり、（ａ）は、重油を（ｂ）は軽油を吹き付けた場
合である。

【符号の説明】

１転炉２底吹きノズル３溶湯４溶融スラグ５上吹ランス６酸素ガスジェット７石油系炭化水素８冷却水入側ライン９冷却水出側ライン１０酸素ライン１１酸素ノズル１２石油系炭化水素ライン１３石油系炭化水素の噴出ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森岡宏泰千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者木村政彦千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者鍋島茂之千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者舘野重穂千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内Ｆターム(参考） 4K002 AC04 AC05 AD02 BA01 BC01 BC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上吹ランスを有する転炉で、炉内生成ガ
スを酸素で二次燃焼させ、得られた熱を溶解物に与え
て、その熱補償を行なう転炉操業方法において、前記上吹ランスを介して、タールピッチ含有量が４重量
％以上の石油系炭化水素を、転炉内に吹き込むことを特
徴とする転炉炉壁耐火物の損耗抑制方法。
【請求項２】上記転炉炉壁耐火物が、カーボンを含有
したマグネシア質レンガであることを特徴とする請求項
１記載の転炉炉壁耐火物の損耗抑制方法。
【請求項３】上記石油系炭化水素が重油であることを
特徴とする請求項１又は２記載の転炉炉壁耐火物の損耗
抑制方法。