JP2002212617A - 溶銑脱珪方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、転炉型精錬炉の脱珪処理において
耐火物溶損が抑制でき、ダスト発生量抑制や熱裕度向上
可能な技術を提供する。 【解決手段】 転炉型精錬炉による脱珪処理において珪
素が0.02質量％以上の領域で二次燃焼率を３５％以上の
範囲に維持することによってカルシウム系やマグネシア
系の炉体保護材の滓化を促進でき、早期に溶融スラグ相
の塩基度を高めることができることから耐火物寿命が延
長できる他、滓化による脱燐促進、スラグカバーによる
ダスト発生低減、熱裕度向上等の効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は転炉型精錬容器内で
の脱珪処理を安定に実施できる操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】転炉吹錬では、溶銑中の炭素、燐、珪素
等がそれぞれの濃度や攪拌条件などから決まる割合で同
時に燃焼し、ＣＯガスの発生と同時に燐酸やシリカ等は
メタル表面のスラグ成分として移行する。通常転炉の耐
火物にはドロマイトやマグネシアカーボン等の塩基性煉
瓦が用いられることから、脱珪反応によって生成するシ
リカは耐火物溶損に対してダメージを与える。従って、
脱珪反応を伴う吹錬の場合には、石灰やマグネシア等の
塩基性を高めるためのフラックスを添加して塩基度のコ
ントロールを行う場合が多い。例えば特開昭５５−１６
１０１６にはＳｉＯ₂の生成に対して二倍以上のモル数
の石灰の添加技術が開示されており、また、特開平０９
−２０９１６にはスラグ中のマグネシア濃度を適正値以
上に維持する方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、脱珪反応は通
常吹錬の初期に進行することから、耐火物溶損防止のた
めのフラックスを添加した直後にはフラックスが速やか
に溶融状態にならないため、生成したシリカ濃度が高く
なり初期の耐火物寿命に悪影響を与えるという問題点が
あった。本発明では、耐火物保護のための塩基度上昇を
速やかに進行させ、脱珪反応によって発生するシリカに
よる耐火物溶損を抑制する技術の提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の方
法である。 （１）転炉型精錬炉の吹錬において、メタル中珪素濃度
が０．０２質量％以上の範囲において、処理中の二次燃
焼率を３５％以上で操業することを特徴とする溶銑脱珪
方法。 （２）（１）において、吹錬開始前またはメタル中珪素
濃度が０．０５質量％以上の範囲でカルシウム系または
／および、マグネシウム系フラックスを炉内に供給し、
フラックス供給後以降の二次燃焼率を３５％以上で操業
することを特徴とする溶銑脱珪方法。 （３）（１）または（２）において、二次燃焼率を３５
％以上にする時間を全脱珪処理時間の２５％以上とする
ことを特徴とする溶銑脱珪方法。 （４）（１）〜（３）のいずれかにおいて、炉内ガスの
スーパーヒートを１００℃以上に制御することを特徴と
する溶銑脱珪方法。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１に従って
説明する。この図は、上底吹き転炉による溶銑脱珪処理
を模式的に示したものである。転炉１内に溶銑２が挿入
され、上吹きランス３より酸素ガス４が吹き込まれてい
る。炉内には、耐火物保護のためのフラックスがホッパ
ー１０より炉内に装入され、シリカなどの炉内の酸化生
成物と共にスラグ７が形成される。シリカの生成と同時
に溶銑中の炭素の燃焼反応も進行することから、ＣＯガ
スが炉内には放出されて酸素ガス４に巻き込まれて二次
燃焼反応が進行する。炉内の二次燃焼率は、排ガスフー
ド８に設置した排ガス分析計９を用いて行われ、二次燃
焼率は以下の（１）式で表される。 二次燃焼率（％）＝ 炉内発生ＣＯ₂（％）／（炉内生成ＣＯ（％）＋炉内発生ＣＯ₂（％））×１００ ………（１）

【０００６】特殊な密閉型転炉などの場合を除いて、排
ガス分析計の位置には、排ガスフード８と転炉１の隙間
から空気浸入が発生するため、炉内の二次燃焼の推定に
は、浸入空気中の酸素が炉口ＣＯガスと反応して生成す
るＣＯ₂を窒素バランスで算定して炉内で発生ガス濃度
を評価する必要がある。また、底吹き羽口５より攪拌ガ
ス６が炉内に供給される場合には、攪拌ガスに起因する
生成ＣＯ，ＣＯ₂も（１）式の炉内発生ガスとして算定
する。

【０００７】脱珪処理中の炉内ガス温度は、出鋼孔１１
に出し入れ可能な二色温度計１２を挿入して適宜測定し
た。この、脱珪処理中に、二次燃焼を一定以上に高める
ことによって、炉内ガスからの輻射熱が多くなり、フラ
ックスが有効に加熱されてフラックスの滓化が促進され
る。フラックスの早期滓化によって脱珪によって生成す
るシリカは速やかに溶融フラックス中に溶解して塩基度
は高位に維持されて耐火物の溶損が抑制される。また、
本発明では滓化促進による耐火物保護の効果以外にも、
初期の滓化促進の効果による脱燐反応促進やダスト発生
量の抑制効果、二次燃焼熱の利用によるスクラップ配合
比のアップ等の熱裕度向上、炉口などへの地金成長の抑
制についてもメリットを享受することができる。図１で
は、上底吹き転炉を例にしているが、本発明は、底吹き
機能のない上吹き転炉や、上吹き機能を持つＡＯＤにも
適用できる他、底吹き転炉や電気炉等の精錬炉において
も二次燃焼機能付与のための上吹き酸素機能を設けるこ
とで実施可能である。

【０００８】図２には、１００ｔ規模の転炉で測定した
シリコン濃度が約０．１質量％前後で測定した二次燃焼
率と排ガススーパーヒート（排ガス温度とサブランスで
測定した溶銑温度の差）の関係を示す。このとき、二次
燃焼は排ガス分析からの測定値をモニターしつつ、目標
の二次燃焼率になるようにランス高さをコントロールし
て行ったが、その他の手段でも良い。二次燃焼率が３５
％以上の領域で約１００℃以上のスーパーヒートが得ら
れ、滓化促進効果が大きい。メタル中の珪素濃度が０．
０２質量％以上の脱珪反応が主として進行するときに、
３５％以上の二次燃焼率を確保することで、炉体保護を
目的とした、塩基度上昇用フラックスを加熱して滓化を
促進することが本発明の主要な特徴である。炉体保護の
ためのフラックスとしては、生石灰や石灰石、ドロマイ
トやマグネシア粉、脱炭滓等のカルシウム系やマグネシ
ア系またはそれらの混合物が望ましく、添加は処理前ま
たは脱珪処理中に実施するが、溶銑中の珪素濃度が０．
０５質量％未満の領域で添加した場合は、一般的な転炉
の送酸速度から評価すると添加以降の脱珪時間が短くな
ることから、脱珪処理反応時の加熱効果が小さいため、
脱珪処理中のフラックス添加は珪素濃度が０．０５質量
％以上の領域で添加することが望ましい。溶銑中の珪素
濃度は、処理前のメタル中の珪素濃度と、吹錬中の脱珪
酸素効率の実績値等から容易に推定することが出来る。
また、前チャージのスラグ等を熱間リサイクルする場合
でもチャージ間で冷却したスラグを加熱して滓化促進を
図ることができる他、比較的珪素濃度が低い溶銑をフラ
ックス無しで吹錬する場合にも前チャージの残留付着ス
ラグが塩基度調整に働くことから二次燃焼によるスラグ
加熱の効果は期待できる。

【０００９】また、二次燃焼を３５％以上に高める時間
は短時間でもフラックス加熱に効果が認められるが、一
般に連続、または断続的に３５％以上の二次燃焼率に高
めた時間を全脱珪時間の２５％以上保つことが十分な滓
化に望ましい。この二次燃焼率を高めた時間は、全脱珪
時間にわたる場合でも良く、上限は特に設けない。この
時の脱珪時間の定義は、吹錬開始から溶銑中の珪素濃度
が０．０２質量％に達したときとする。本発明は、通常
の珪素含有溶銑の脱炭吹錬初期における脱珪処理に適用
する他、転炉容器を用いた溶銑予備処理での脱珪時や、
転炉で脱珪処理のみを行い排滓して溶湯を脱燐処理や脱
炭処理に廻す処理等、溶銑中珪素濃度が０．０２質量％
以上での脱珪処理に広く適用できる。メタル浴面に到達
した上吹き酸素が脱珪と脱炭に消費される割合は、送酸
速度や噴流強度、底吹き攪拌力で変化するが、一般的に
珪素濃度が高くなると脱珪反応への消費割合が高くな
り、脱炭に消費される酸素流量自体が少なくなることか
ら、二次燃焼率が高い場合でも発生熱自体が小さくなっ
て滓化促進効果が小さくなる。従って、溶銑中珪素濃度
が０．５質量％を超える領域においては、上吹き酸素に
ＣＯガス等を混合するなどして発生総熱量を上昇させる
ことができる。この時の燃料ガスも（１）式での炉内発
生ガスとしてカウントする他、メタン等水素が燃焼に関
与する場合には、排ガス中の水素濃度（体積濃度）はＣ
Ｏガス分、水蒸気濃度（体積濃度）はＣＯ₂ガス分とし
てカウントする。

【００１０】

【実施例】本発明の効果を検証するために１００ｔ規模
の上底吹き転炉を用いて１０ｃｈの溶銑脱燐試験を実施
した。

【００１１】初期溶銑成分は［Ｃ］４．１〜４．２、
［Ｓｉ］０．３５〜０．４５、［Ｍｎ］０．０７〜０．
１ ［Ｐ］０．１１〜０．１２ ［Ｓ］＜０．０２（何
れも質量％）とし、処理前の溶銑温度は１２１０〜１２
４０℃で、送酸流量と珪素濃度の実績より脱珪処理が終
了したと判断された時点で吹錬を止めて出銑、排滓し、
スラグライン付近の耐火物損耗度をレーザー変位計で測
定した。処理後の珪素濃度は比較試験を含めて全て０．
０１質量％以下であった。

【００１２】フラックスは５０ｍｍアンダーの生石灰を
用い、処理前溶銑成分から設定塩基度２．１を目標に吹
錬前に添加し、吹錬終了後の出銑中に炉口より金属棒を
スラグに浸けて溶融部位のスラグサンプルを付着採取し
た。二次燃焼率は吹錬開始直後から目標を５０％として
排ガス連続測定値に基づいてランスハイトをコントロー
ルした結果、二次燃焼３５％の範囲を脱珪処理中の４０
〜６０％維持できた。１０ｃｈの試験における処理終了
時のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂の質量比）は平均
１．４であった。

【００１３】（比較例）比較例として、溶銑条件や配合
条件、上底吹き流量は実施例と同様で、二次燃焼制御の
みを実施しない試験を１０ｃｈ行った結果、二次燃焼率
は最大瞬間値でも３２％であった。この比較試験におけ
る処理終了時のスラグ塩基度は平均で１．１であり、溶
融スラグ相における塩基度は実施例と比較して低い値と
なり、本発明による溶損防止用フラックス滓化促進効果
が確認できた。

【００１４】図３には、レーザー変位計にて調査した耐
火物溶損指数を比較する。今回の試験の結果、本発明に
よって比較例よりも耐火物溶損速度を３２％低減できて
いることが確認できた。

【００１５】また、排ガスダクト内から採取したダスト
量の比較では、本発明の滓化促進効果によって、特に吹
錬開始初期においてダスト発生量の低減が認められた
他、脱珪処理後溶銑の脱炭処理においては熱裕度向上に
よるスクラップ配合比向上効果も確認できた他、炉口へ
の付着地金量も本発明では低位安定であった。

【００１６】

【発明の効果】本発明により、脱珪処理時における耐火
物保護フラックスの滓化促進ができ、シリカによる炉体
ダメージを軽減できた他、早期滓化による脱りん促進や
ダスト発生抑制、熱裕度の向上、炉口付近の地金成長抑
制が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態。

【図２】二次燃焼率と排ガススーパーヒートの関係。

【図３】耐火物溶損指数の比較。

【符号の説明】

１転炉 ２溶銑 ３上吹きランス ４酸素ガス ５底吹き羽口 ６攪拌ガス ７スラグ ８排ガスフード ９排ガス分析計 １０ホッパー １１出鋼孔 １２二色温度計

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転炉型精錬炉の吹錬において、メタル中
   珪素濃度が０．０２質量％以上の範囲において、処理中
   の二次燃焼率を３５％以上で操業することを特徴とする
   溶銑脱珪方法。
2. 【請求項２】 吹錬開始前またはメタル中珪素濃度が
   ０．０５質量％以上の範囲でカルシウム系または／およ
   び、マグネシウム系フラックスを炉内に供給し、フラッ
   クス供給後以降の二次燃焼率を３５％以上で操業するこ
   とを特徴とする請求項１記載の溶銑脱珪方法。
3. 【請求項３】 二次燃焼率を３５％以上にする時間を全
   脱珪処理時間の２５％以上とすることを特徴とする請求
   項１または２記載の溶銑脱珪方法。
4. 【請求項４】 炉内ガスのスーパーヒートを１００℃以
   上に制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   かに記載の溶銑脱珪方法。