JP2001303122A - スラグの流出防止のための転炉出鋼方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 転炉精錬処理を実施した後に溶鋼を受鋼レー
ドルに出鋼する際の、受鋼レードルに混入される転炉ス
ラグの流出を効果的に遮断するスラグ流出防止方法を提
供する。 【解決手段】 転炉１で溶鋼３を精錬した後、精錬され
た溶鋼をレードル２に出鋼する方法において、転炉の出
鋼口５の中心から出鋼口の直径の３〜５倍離れた位置に
耐熱鋼チューブが少なくとも１つ以上挿入されている耐
火物プラグ８を設置し、溶鋼を出鋼する時、前記耐火物
プラグを通じて不活性ガスを供給しながら溶鋼を出鋼す
ることを特徴とするスラグ４の流出防止のための転炉出
鋼方法。また、転炉の出鋼口の周辺の転炉壁に出鋼口の
中心から出鋼口の直径の３〜５倍離れた位置に耐熱鋼チ
ューブが少なくとも１つ以上挿入されている耐火物プラ
グを設置した転炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は転炉精錬の終了後に
溶鋼を受鋼レードルに出鋼する時、溶鋼と共にレードル
に混入するスラグの流出を防止する方法に係り、より詳
しくは、転炉吹錬後に２次精錬処理のために受鋼レード
ルに溶鋼を出鋼する時に転炉の出鋼口の上部に不可避に
発生する渦流（以下、ボルテックスという）現象によっ
て漏斗形態に出鋼口の中心部から溶鋼と共に排出される
転炉スラグの流出を防止する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鎔銑予備処理、即ち、脱錬、脱
硫処理を行った鎔銑は転炉に装入されて、古鉄、冷銑な
どの主原料及び生石灰、白雲石、鉄鉱石などの副原料な
どの投入と共に吹錬（Oxygen Blowing）という精錬処理
を経る。このような精錬処理は約１７分間程度実施し、
精錬処理後には図１（ａ）のように転炉１を一定の角度
に傾動させて溶鋼３を、出鋼口５を通して転炉１から出
た溶鋼３を受ける容器である受鋼レードル２に約５分以
内に出鋼する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、出鋼作業時、
溶鋼３及びスラグ４部分に大きなボルテックス６が形成
（図１（ｂ）参照）されて溶鋼３だけでなく相当な量の
酸化性転炉スラグ４も共に受鋼レードル２に流出して、
鋼の清浄性に悪影響を及ぼし、出鋼以後の２次精錬工程
においてスラグ組成制御を難しくし、また、酸化性スラ
グを脱酸するための原料を多く投入しなければならない
など操業性に悪い要因として作用する。

【０００４】一方、図２（ａ）はスラグの流出を防止す
るために大きな球形状のスラグチェックボール（Slag C
heck ball）７を使用した場合を示す。これは、図２
（ｂ）に示されているように、スラグチェックボール７
がスラグ４と比べて比重が大きく、溶鋼３と比べると比
重が小さいため、溶鋼３とスラグ４とが共に存在する場
合に常に溶鋼３とスラグ４との間にスラグチェックボー
ル７が存在するようになることを利用するのである。即
ち、図２（ｃ）に示されているように、出鋼口を通して
溶鋼を出鋼する場合に溶鋼３とスラグ４とを分離する役
割を果す。しかし、スラグチェックボール７の投入は溶
鋼がほとんど出鋼された時点にのみ出鋼口５を遮蔽する
ため、出鋼がほとんど完了する出鋼末期以降のスラグの
流出を防止するものとしての効果に過ぎず、実際に出鋼
中期時点から末期の序盤まではスラグチェックボール７
が溶鋼の上部に浮遊したり、出鋼口の上部付近の大きな
ボルテックス６によってスラグチェックボール７も渦流
と共に回転するなどボルテックス抑制作用は果していな
いのが実情である。従って、前記のようなスラグチェッ
クボールを投入する方法によっては根本的に出鋼時に不
可避に発生するボルテックスの形成によるスラグの流出
を防止することができない。

【０００５】また、スラグの流出を防止するための方法
には、１９９１年大韓民国特許出願第２４９０１号、１
９９２年大韓民国特許出願第９５３１号で提案する方法
と、ポーラスタイプ（多孔質形態、porous type）の出
鋼口にガスを吹き込む方法などがある。

【０００６】前者の場合、スラグチェックボール投入機
にガス噴射装置を連結し出鋼口の上部にガスを噴射する
ことによって、出鋼口の上部の溶鋼部分には裸湯（nake
d molten steel）を発生させ、スラグは周囲に押出され
るようにする方法、又は実際にスラグチェックボール投
入機が転炉傾動時に傾動時点に正確に対応して前進しな
ければならず、出鋼終了後に転炉を直立させる時にも再
び正確に対応して後進しなければならないなど作業上不
便さ及び危険性があり、また、高圧のガスを噴射しなけ
ればならないという問題もあり、時には溶鋼の揺れを過
度に増加させてスラグの混入をむしろ増加させる恐れが
あり、従来のチェックボール投入機とは別途に１つの噴
射装置を設けるか、チェックボール投入機を改造してチ
ェックボール投入及びガス噴射能力を共に有するように
しなければならないなどの複合的な問題もあるため、実
操業に使用するのは困難である。

【０００７】一方、後者の場合は出鋼口の材質を気孔の
多いポーラスタイプの耐火物に変え、耐火物にガスライ
ンを連結することに伴って多くの気孔を通してガスが噴
射され、これによって出鋼口の上部に噴射されるガスは
溶鋼に裸湯を発生させ、スラグはその周囲に押出される
ようにして出鋼時のスラグの流出を防止する方法であ
る。しかし、実際の出鋼口の寿命は転炉の寿命の２〜５
％水準にすぎないので頻繁に出鋼口を交換しなければな
らない繁雑さがあり、また、材質をポーラスタイプに構
成したため、現在の出鋼口の寿命より寿命がより短くな
るという問題点があり、また、出鋼口の内部に噴射され
るガスによって出鋼口の内部の侵食程度も激しくなる。
さらに、実際に出鋼口を通してガスを噴射しても、ガス
が出鋼口の上部に浮上して裸湯を発生させるのではな
く、ガスの浮上速度より出鋼流の下降速度がより大きい
ためむしろ出鋼流の巨大な流速によってガスが出鋼口側
に吸い込まれてむしろ出鋼時間の遅延及び出鋼口材質の
侵食増加などをもたらす虞れがある。また、この解決の
ためにガスの量を増加させると出鋼時間が長くなるなど
操業性に悪影響を及ぼすため、同様に実際の操業に適用
するのが困難である。

【０００８】このように、従来のチェックボールの使用
は溶鋼のボルテックス現象によるスラグの流出を防止す
ることができず、また、その他に提案されたいろいろな
方法も根本的にボルテックスの防止によってスラグの流
出を防止することが難しく、現実的にも装置の構成及び
操業性の問題などを有しているため、効果的にスラグの
流出を防止することができないのが実情である。

【０００９】本発明者は前記問題点を解決するために研
究と実験を重ねてその結果に基づいて本発明を提案する
ようになったのであって、本発明は転炉精錬処理を実施
した後に溶鋼を受鋼レードルに出鋼する際に、出鋼中期
以後から発生するボルテックスによって受鋼レードルに
混入される転炉スラグの流出を効果的に遮断することに
より、酸化性転炉スラグの流出による復Ｐ現象を低減さ
せると共に、スラグの組成制御のために出鋼中に投入さ
れるＡｌ及びその他の生石灰、アルミナなどの副原料の
投入量を減少させて、鋼の高清浄化に寄与するためのス
ラグ流出防止方法を提供することに、その目的がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、転炉で溶鋼を精錬した後、精錬された溶鋼
をレードルに出鋼する方法において、スラグ流出防止の
ために、転炉の出鋼口の中心から出鋼口の直径の３〜５
倍離れた位置に耐熱鋼チューブが少なくとも１つ以上挿
入されている耐火物プラグを設置し、溶鋼を出鋼する
時、前記耐火物プラグを通じて不活性ガスを供給しなが
ら溶鋼を出鋼することを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明は転炉の出鋼口の周辺の転炉
壁部で出鋼口の中心から出鋼口の直径の３〜５倍離れた
位置に設置され、耐熱鋼チューブが少なくとも１つ以上
挿入されている耐火物プラグを備えた転炉を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明では耐火物からなり内部に内径４ｍｍ以下の耐熱
鋼チューブ（Tube）が１つ以上内蔵されているガス吹込
み用プラグを転炉出鋼口の周囲に設置する。

【００１３】前記ガス吹込み用プラグは耐火物を使用し
て構成され、特にＭｇＯからなっている耐火物を使用す
るのが好ましい。

【００１４】前記ガス吹込み用プラグは４ｍｍ以下のス
テインレスチューブを有するように構成する。その理由
は従来のようにステインレス材質ではない耐火物のみを
使用して微細気孔から構成されているポーラスタイプで
ある場合には転炉の炉体寿命ほどには耐火物自体が耐え
ないため、ステインレスチューブを内蔵して使用する。

【００１５】前記耐熱鋼チューブは、高温の転炉操業中
に耐えることができる程度の耐蝕性及び耐熱性を有する
金属であれば全て使用可能であり、好ましくは、ステイ
ンレス鋼が好適である。

【００１６】前記チューブは内径が４ｍｍ以下であるも
のを使用し、その理由は４ｍｍを超える場合には吹込み
ノズル内に溶鋼が浸透する可能性があるためである。ま
た、チューブ製造時の作業性を考慮すると、チューブの
内径を２〜４ｍｍにするのがより好ましい。

【００１７】前記チューブは操業状況に応じて１つ又は
それ以上設置することにより、多様な環境に適応してガ
ス吹込み量を調節することができる。

【００１８】本発明では前記ガス吹込み用プラグの中心
と出鋼口の中心との距離を出鋼口の直径の３〜５倍に維
持する。

【００１９】前記ガス吹込み用プラグの設置位置が出鋼
口に近すぎると、吹き込まれたガスが出鋼流によって支
配されて浮上されずに出鋼口内に吸い込まれるようにな
って出鋼口の侵食及び出鋼時間の増加などの問題を引き
起こすため、出鋼口の直径の３倍以上離れるようにし、
また、前記ガス吹込み用プラグの設置位置が出鋼口と遠
すぎると、ボルテックス抑制に影響を及ぼすことができ
ないため、出鋼口の直径の５倍以下の範囲で離れるよう
にする。

【００２０】本発明では溶鋼の出鋼時にガス吹込み用プ
ラグを通して０．１〜０．４Ｎｍ³／ｍｉｎの流量で不
活性ガスを吹き込みながら操業する。この時、吹き込む
不活性ガスは製鋼しようとする鋼種に応じてアルゴンガ
ス又は窒素ガスを選択して使用することが可能である。

【００２１】前記不活性ガスの流量が０．１Ｎｍ³／ｍ
ｉｎ未満であるとボルテックスが出鋼末期の時点で発生
する恐れがあり、０．４Ｎｍ³／ｍｉｎを超えると通常
的に実操業で適用する範囲を外れて吹込み時に溶鋼及び
スラグの混じり現象が発生したりプラグの侵食過多によ
る寿命低下問題などが発生する。従って、本発明ではガ
ス吹込み用プラグを通ずる不活性ガスの吹込みは０．１
〜０．４Ｎｍ³／ｍｉｎの流量で行う。

【００２２】一方、図３は転炉内にガス吹込み用プラグ
を設置した場合の一例を図示したもので、本発明の一例
を示している。

【００２３】図３に示されているように、転炉側壁の出
鋼口５付近にガス吹込み用プラグ８を設置してガスを吹
き込むように構成しており、その位置は出鋼口５の中心
から出鋼口の直径の３〜５倍程度の距離を維持する。

【００２４】また、図４は本発明の方法を適用して転炉
出鋼を行う場合にはボルテックスが発生しないことを示
す模式図である。

【００２５】図４に示されているように、出鋼中にガス
吹込み用プラグを通してガスを吹き込むと、ガスが浮上
しながら不規則な乱流を発生させて一定の出鋼時点以後
に発達するボルテックスの生成を抑制するが、これは従
来のレードルやターンディシにおけるボルテックス防止
ダムのようにボルテックスの形成時点を遅延させるので
はなく、ボルテックスの発生自体を防止する役割を果
す。

【００２６】以下、実施例を通じて本発明をより詳しく
説明する。

【００２７】（実施例）３００トン（ton）の転炉を１
３分の１に縮小して水モデル実験を実施し、炉体の材質
はアクリルを使用し、溶鋼の代替物は水に、スラグの代
替物はオイル（比重０．５〜０．６ｇ／ｃｍ³）に設定
し、手動傾動装置を設置して傾動ができるように製造し
た後、出鋼模擬実験を実施した。

【００２８】この時、傾動は実操業と類似した条件で傾
動し、実験時、水は実操業との体積比を合わせて２２リ
ットル程度を詰め、スラグはボルテックスの形成如何と
スラグの流出程度を容易に判断するために１リットル程
度を詰めて出鋼模擬実験を実施した。

【００２９】ガスの流量は３００トン転炉に関する相似
条件を無次元数である修正フルード（froude）数に合わ
せて水モデル低吹流量を２リットル／ｍｉｎに設定し
た。これは実操業時には０．２５Ｎｍ³／ｍｉｎに相当
する流量を示す。また、最も重要な変数であるガス吹込
み用プラグを利用したガスの吹込み位置は出鋼口からそ
れぞれ２８ｍｍ、４８ｍｍ、６８ｍｍ、８８ｍｍ、１０
８ｍｍに設定し、この時の出鋼口の内径は１６ｍｍにし
た。前記のように準備してガス吹込み位置に応じて実験
を実施し、オイル流出量を調査してその結果を図５に示
した。

【００３０】図５に示されているように、従来の方法に
よる出鋼時のオイル流出量は約２９０ｍｌ程度であった
が、ガス吹込み用プラグを使用した方法で実験を実施し
た結果、オイルの流出量は６０〜１４５ｍｌ程度で５０
〜８０％のオイル流出量の低減効果が現れた。また、図
５に示されているように、ガス吹込み口と出鋼口との距
離が大きいほどオイルの流出量は増加する傾向が現れ、
ガス吹込み口と出鋼口との距離が最も近い２８ｍｍの位
置ではオイルの流出量が最も少なかったが、前述したよ
うに、この位置ではガスが浮上せずに出鋼口側に吸い込
まれる現象が発生して、結局、ガスが出鋼口に吸い込ま
れる現象のためスラグの流出が少なくなったと判断され
る。従って、２８ｍｍの位置では実操業適用時に出鋼口
の侵食が発生したり出鋼時間が遅延するなどの問題点が
発生すると考えられる。従って、ガス吹込み口の適正位
置は４８〜８８ｍｍであって、出鋼口の直径の３〜５倍
程度で最も良好な結果が出て本発明の効果が立証され
た。

【００３１】

【発明の効果】以上のような本発明によると、出鋼中期
以後から発生して成長するボルテックス現象を防止し、
このようなボルテックス現象を防止することによってボ
ルテックスによる受鋼レードルに混入されるスラグの流
出を低減し、これによってスラグ組成制御を目的にして
投入される脱酸剤及び生石灰などの副原料の投入量が低
減されるだけでなく、スラグ脱酸時に発生する復Ｐ現象
を低減させることができるので、溶鋼の高清浄化及び作
業負荷軽減の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は転炉から溶鋼を受鋼レードルに出鋼す
る状況を示す概略図であり、（ｂ）は出鋼時に発生する
ボルテックスを示す模式図である。

【図２】（ａ）はスラグチェックボールを使用して出鋼
する状況を示す概略図であり、（ｂ）はスラグと溶鋼と
の間に位置するスラグチェックボールを示す概略図であ
り、また（ｃ）はスラグチェックボールを使用する時の
ボルテックスの発生を示す模式図である。

【図３】転炉にガス吹込みプラグを装着した場合を示す
概略図である。

【図４】本発明の方法による出鋼時のボルテックスの低
減効果を示す模式図である。

【図５】出鋼口とガス吹込み位置との距離に応ずるオイ
ル流出量を示すグラフである。

【符号の説明】 １ 転炉 ２ 受鋼レードル ３ 溶鋼 ４ スラグ ５ 出鋼口 ６ ボルテックス ７ スラグチェックボール ８ ガス吹込みプラグ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】転炉で溶鋼を精錬した後、精錬された溶鋼
   をレードルに出鋼する方法において、転炉の出鋼口の中
   心から出鋼口の直径の３〜５倍離れた位置に耐熱鋼チュ
   ーブが少なくとも１つ以上挿入されている耐火物プラグ
   を設置し、溶鋼を出鋼する時、前記耐火物プラグを通じ
   て不活性ガスを供給しながら溶鋼を出鋼することを特徴
   とするスラグの流出防止のための転炉出鋼方法。
2. 【請求項２】前記耐熱鋼チューブは、直径が４ｍｍ以下
   であることを特徴とする請求項１に記載のスラグの流出
   防止のための転炉出鋼方法。
3. 【請求項３】前記耐熱鋼チューブは、ステンレス鋼から
   製作されることを特徴とする請求項２に記載のスラグの
   流出防止のための転炉出鋼方法。
4. 【請求項４】前記不活性ガスは、窒素又はアルゴンガス
   であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれの１
   つに記載のスラグの流出防止のための転炉出鋼方法。
5. 【請求項５】前記不活性ガスは、０．１〜０．４Ｎｍ³
   ／ｍｉｎの流量で供給することを特徴とする請求項４に
   記載のスラグの流出防止のための転炉出鋼方法。
6. 【請求項６】前記耐火物プラグは、ＭｇＯから形成され
   ることを特徴とする請求項５に記載のスラグの流出防止
   のための転炉出鋼方法。
7. 【請求項７】溶鋼を精錬した後、精錬された溶鋼をレー
   ドルに出鋼する転炉において、前記転炉の出鋼口の周辺
   の転炉壁部で出鋼口の中心から出鋼口の直径の３〜５倍
   離れた位置に設置され、耐熱鋼チューブが少なくとも１
   つ以上挿入されている耐火物プラグを備え、前記耐火物
   プラグを通じて不活性ガスを供給することができること
   を特徴とするスラグの流出防止のための転炉。
8. 【請求項８】前記耐熱鋼チューブは直径が４ｍｍ以下で
   あることを特徴とする請求鋼７に記載のスラグの流出防
   止のための転炉。
9. 【請求項９】前記耐熱鋼チューブはステンレス鋼から製
   作されることを特徴とする請求項８に記載のスラグの流
   出防止のための転炉。
10. 【請求項１０】前記耐火物プラグはＭｇＯから形成され
    ることを特徴とする請求項７ないし９のいずれの１つに
    記載のスラグの流出防止のための転炉。