JP2002302712A - 製鋼用転炉の内張り耐火物の保護方法 - Google Patents

製鋼用転炉の内張り耐火物の保護方法

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JP2002302712A
JP2002302712A JP2001314012A JP2001314012A JP2002302712A JP 2002302712 A JP2002302712 A JP 2002302712A JP 2001314012 A JP2001314012 A JP 2001314012A JP 2001314012 A JP2001314012 A JP 2001314012A JP 2002302712 A JP2002302712 A JP 2002302712A
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Yoshitoshi Saito
吉俊 齋藤
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 マグネシア系スラグ成分調製材の投入方法及
び量の適正化を行うことにより、製鋼用転炉の内張り耐
火物の溶損を抑制するスラグコントロール技術を提供す
る。 【解決手段】 吹錬前および/または吹錬中に、上吹き
ランスから吹錬用酸素とともにその粒径を1〜10mm
とするMgOを含有するスラグ成分調製材を吹き込むこ
とにより、スラグ中のMgO濃度を他のスラグ成分及び
溶鋼温度より求まる飽和MgO濃度−2%〜飽和MgO
濃度の範囲として製鋼用転炉の内張り耐火物を保護す
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、マグネシア系耐火
物を内張りした製鋼用転炉のスラグコントロール技術に
よる内張り耐火物の保護方法に関し、特にMgO含有ス
ラグ成分調製材の粒径及び投入方法を適正化することに
より、内張り耐火物の溶損を抑制する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】製鋼用転炉の内張り耐火物には耐熱スポ
ーリング性および耐食性に優れたMgO−Cれんがが広
く使用されており、内張り耐火物の溶損防止を目的とし
て溶銑装入前のスラグコーティングや吹錬中にマグネシ
ア系の原料を炉内へ添加するスラグコントロールが行わ
れている。吹錬中のスラグ中MgO濃度を調製するスラ
グコントロール技術では、吹錬前および/また吹錬中に
マグネシア原料を投入することで、MgO濃度を予め他
のスラグ成分や温度から決定される飽和溶解度に調製
し、かつスラグを高融点化させて高粘凋化することによ
り、MgO−Cれんがのスラグへの溶解を抑制してい
る。例えば、特開平09−20916号公報では、転炉
内の溶融スラグ中のマグネシア含有率を制御すること
で、マグネシア系耐火物の溶損速度を大幅に抑制し、炉
寿命の飛躍的な向上をはかる技術が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、確かに製鋼用転炉の内張り耐火物の溶損を抑制する
ことが可能となり、炉寿命を延長する効果は認められる
ものの、従来技術を適用するにあたって、新たに以下に
記述するような改善すべき問題点が判明した。
【0004】吹錬前および/また吹錬中にマグネシア系
原料を炉内に投入することで、スラグ中のMgOを所定
の濃度に設定させる技術では、スラグ成分調製材の粒径
は、反応性の点から細かいことが望ましいが、現状は消
化性あるいは炉内装入時や吹錬中の飛散防止の面から3
0〜50mm程度の塊状である。実際には、スラグ中へ
のマグネシア系スラグ成分調製材の溶解速度の問題があ
り、所定の濃度に達するのには時間を要する。さらに、
その点を考慮して飽和溶解度以上のマグネシアを添加し
た場合には、スラグが高粘性化し流動性が失われ、脱P
等の精錬能が低下する可能性もある。30−50mm程
度の粒径では、吹錬中の非常に短い時間の間に、実質的
に適正なMgO濃度にすることは実際には困難な場合が
ある。したがって、スラグ中のMgO濃度が完全に飽和
溶解度に到達する前に吹錬が終了するという問題点があ
った。上記問題点を解決するために、粒径が小さいマグ
ネシア原料を炉内に添加すると、添加量のうちの相当の
割合が炉外に飛散して失われるという問題点があった。
また、MgO濃度を適正にするには、過剰量のスラグ成
分調製材が必要となり、コストアップに結びついた。
【0005】本発明は、これらの問題点を克服し、製鋼
用転炉の内張り耐火物の溶損を抑制する方法を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、製鋼用転炉
の耐火物の溶損保護を目的として、鋭意検討を重ねてき
た。本発明の要旨とするところは、 (1)吹錬前および/または吹錬中にMgOを含有する
スラグ成分調製材を投入し、スラグ中のMgO濃度を調
製して製鋼用転炉のマグネシア系内張り耐火物の損耗を
防止する方法において、上吹きランスから吹錬用酸素と
ともにMgOを含有するスラグ成分調製材を、吹き込む
ことを特徴とする製鋼用転炉の内張り耐火物の保護方
法。
【0007】(2)前記MgOを含有するスラグ成分調
製材として、その粒径を1〜10mmとすることを特徴
とする(1)記載の製鋼用転炉の内張り耐火物の保護方
法。
【0008】(3)スラグ中のMgO濃度を他のスラグ
成分及び溶鋼温度より求まる飽和MgO濃度−2%〜飽
和MgO濃度の範囲とすることを抑制することを特徴と
する(1)又は(2)記載の製鋼用転炉の内張り耐火物
の保護方法。
【0009】(4)MgOを含有するスラグ成分調製材
として、MgO換算で、軽焼ドロマイトを40〜100
質量%使用することを特徴とする(1)〜(3)のいず
れか1項に記載の製鋼用転炉の内張り耐火物の保護方
法。にある。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0011】本発明者は、各吹錬時間において適正なマ
グネシア濃度を有しかつ必要最小限の量で溶損を抑制す
ることを可能にするマグネシア系スラグ成分調製材の利
用技術について鋭意検討を進めた。第一に、投入後、で
きる限り所定のMgO濃度に早く達するようにするに
は、MgOとスラグの反応界面積を大きくし、かつ炉外
への飛散を抑えることが必要である。第二に、MgO原
料の溶解速度を踏まえて適正なスラグ中マグネシア濃度
を達成するためには、飽和溶解度以上のマグネシア系ス
ラグ成分調製材を添加することになり、コストアップに
つながるだけでなく、スラグの流動性が低下し各種の精
錬反応に悪影響を及ぼす可能性がある点を考慮した。
【0012】MgOを含有するスラグ成分調製材を炉内
に吹き込む時期については、特に限定しないが、トータ
ルの吹錬時間中、吹錬開始後30%までの時間内に吹き
込むことが好ましい。
【0013】本発明のスラグ成分調製材としては、Mg
Oの他に軽焼ドロマイト、生ドロマイト、蛇紋岩、金属
Mg、軽焼マグネサイト、重焼マグネサイト、さらにM
gO−CれんがなどのMgOを含有する廃棄炉材、脱炭
滓などのスラグも使用することができる。また、1種で
も2種以上の混合物でも構わない。成分は、特に限定す
るものではなく、MgO以外の成分をCaO、FeO、
Fe23、Fe34、SiO2、MnO、P25、Al2
3などを含有してもよいが、MgOを20質量%以上
の含有することが好ましい。
【0014】製鋼用転炉の内張り耐火物としては、マグ
ネシア系であれば、特に限定するものではなく、マグネ
シア・カーボン質、マグネシア・ライム・カーボン質、
マグネシア質、ドロマイト質、ドロマイト−カーボン
質、マグネシア・クロム質などいずれでも良い。また、
併せて、アルミナ・クロム質、アルミナ・カーボン質、
アルミナ・炭化珪素・カーボン質、アルミナ・マグネシ
ア・カーボン質、ジルコニア−カーボン質、アルミナ−
マグネシア質、アルミナ−スピネル質なども併用して内
張りすることことができる。さらに、不定形耐火物、れ
んがのいずれでもよく、特に種類を限定するものではな
い。
【0015】次にスラグ成分調製材の粒径について説明
する。スラグ成分調製材の粒径は、粒径1mm未満では
炉外飛散量が著しく増大する。また、粒径10mmを超
えると、溶解速度が遅くなり、早期に所定の濃度にする
ことができない。1〜10mmに製粒化することで、マ
グネシア系スラグ成分調製材が早期に完全に溶解し、均
一なスラグ生成が行われ、内張り耐火物の溶損抑制の効
果を得ることができる。
【0016】本発明の内張り耐火物の溶損抑制の効果を
より一層高めるためには、MgOを含有するスラグ成分
調製材として、MgO換算で、軽焼ドロマイトを40質
量%以上使用することが好ましい。マグネサイトや生ド
ロマイト、MgOれんが屑などでは、これらの熱分解に
伴うガスの発生でスラグの物理的な性状が変化し、内張
り耐火物の溶損抑制の効果を最大限に得ることが困難な
場合があるのに対して、軽焼ドロマイト中のCaOは、
スラグの塩基度を高めてスラグの耐火物への付着性を高
め、また、MgOはスラグの粘性を高め、適正なスラグ
組成かつスラグ性状を達成することができる。MgO換
算で、軽焼ドロマイトを100質量%使用することは上
記の効果を得る上で好ましい。
【0017】吹き止め時のスラグの飽和MgO濃度は、
転炉スラグの主要成分であるCaO−FeO−SiO2
系スラグへのMgO溶解度から決まる。例えば、鉄鋼便
覧第II巻 製銑・製鋼(1979年発行) p.48
8,図8・105に示す溶解度曲線から求めることがで
きる。また、 Dr. G. Erikssonにより
開発された化学平衡計算プログラムであるsolgas
mixを用いて、吹き止め温度における平衡組成を計算
することで、MgO濃度を決定することもできる。
【0018】スラグ中のMgO濃度が上式より求まる飽
和MgO濃度−2%よりも、さらに低い場合は、耐火物
の溶損を十分に抑制する効果が認められなくなるので、
飽和MgO濃度−2%〜飽和MgO濃度とすることが好
ましい。
【0019】さらに、スラグ成分調製材を吹錬用酸素と
ともに上吹きランスから吹き込むことにより、スラグ成
分調製材の炉外への飛散を極力抑制することができる。
【0020】
【実施例】(実施例1〜3及び比較例1)以下に本発明
を実施例によって説明する。ただし、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
【0021】例として270t製鋼用転炉での検討を進
めた。溶銑及び溶鋼の温度は1300〜1700℃で、
CO,CO2,O2の雰囲気下で脱炭精錬に使用されるこ
とを特徴とする製鋼用転炉である。転炉は上底吹きで、
全周をMgO−Cれんがで内張りしたものである。操業
条件としては、溶銑250tとスクラップ10t、平均
吹き止め温度は1650℃であり、スラグ成分調製材と
しては、生石灰、軽焼ドロマイト(MgO=30質量
%)、生ドロマイト(MgO=17質量%)、軟珪石、
マンガン鉱石を使用した。気体酸素は全て上吹き酸素ラ
ンスより一定送酸速度で供給した。また、耐火物の溶出
量は、MgOのマスバランスから算出し、50チャージ
の平均値から耐火物溶出量とした。図1には、MgOを
含むスラグ成分調製材の原単位と耐火物からの溶出Mg
O量の関係を示す。
【0022】比較例1は、現行の方法で、吹錬後2分以
内に、バンカーから炉内に30−50mm程度の粒径の
軽焼ドロマイトをスラグ成分調製材として投入した。吹
き止め温度:1600℃,吹き止め時のスラグ組成をC
aO:49%,SiO2:16%,T.Fe:19%,
MnO:7%,Al23:2%と想定し、前述の鉄鋼便
覧 第II巻 製銑・製鋼(1979年発行) p.48
8,図8・105に記載されているMgO溶解度曲線
(図2)からMgO=10%となるように、軽焼ドロマ
イトを投入した。実施例1は、吹錬開始2分後から上吹
きランスを用いて、吹錬用酸素とともに粒径1−10m
mの軽焼ドロマイトを本発明のMgOを含有するスラグ
成分調製材として、炉内に吹き込んだ場合である。実施
例2は、吹錬開始2分後から上吹きランスを用いて、吹
錬用酸素とともに粒径1mm以下の軽焼ドロマイトを本
発明のスラグ成分調製材として、炉内に吹き込んだ場合
である。実施例3は、吹錬開始2分後から上吹きランス
を用いて、吹錬用酸素とともに粒径10mm以上30m
m未満の軽焼ドロマイトを本発明のスラグ成分調製材と
して、炉内に吹き込んだ場合である。実施例1〜3は、
比較例1と同様の吹き止め温度及び吹き止めスラグ組成
を想定し、MgO濃度を10%になるように、軽焼ドロ
マイトを投入した。実施例4は、吹錬開始2分後から上
吹きランスを用いて、吹錬用酸素とともに粒径1−10
mmの軽焼ドロマイトを本発明のスラグ成分調製材とし
て、炉内に吹き込み、比較例1で求めた飽和MgO濃度
よりも2%低い8%となるように調製した場合である。
【0023】(実施例4)次に、同様の製鋼用転炉にお
いて、スラグ成分調製材として用いるMgO源として代
表的な軽焼ドロマイトと生ドロマイトの効果を検討し
た。方法としては、吹錬開始2分後から上吹きランスを
用いて、吹錬用酸素とともに粒径1−10mmの軽焼ド
ロマイト及び/または生ドロマイトを、MgOの添加量
が3kg/tになるように混合して添加した。本発明の
MgOを含有するスラグ成分調製材として、炉内に吹き
込んだ場合について検討した。図3には、軽焼ドロマイ
トの使用比率と耐火物からの溶出MgO量の関係を示
す。その結果、軽焼ドロマイトの使用比率が40質量(m
ass)%付近までは、使用比率を高くしても耐火物溶出量
に差は認められないが、40質量%を超えると、使用比
率に比例して、耐火物の溶出が抑制されることがわかっ
た。
【0024】これまでのスラグコントロール技術では、
溶解速度のために十分な溶損抑制効果を得ることができ
ない場合や過剰量のスラグ成分調製材の投入が必要であ
ったが、本発明により、最小限のスラグ成分調製材の利
用で内張り耐火物の溶損抑制を達成することができた。
【0025】本発明例は、いずれの場合も、従来の技術
である比較例1に対して、実炉において耐火物の溶損量
を大きく抑制することができた。また、マグネシア系ス
ラグ成分調製材を内張り耐火物の溶損を抑制するのに足
る必要最少量にとどめ、MgO系スラグ成分調製材の原
単位を低減することができた。
【0026】
【発明の効果】本発明は、製鋼用転炉で、スラグ中のM
gO濃度を適正に調製することで、内張り耐火物の溶損
を大幅に抑制する優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 MgO原料添加量と耐火物の溶出量の関係を
示す図である。
【図2】 CaO−FeO−SiO2系スラグへのMg
O溶解度を示す図である。
【図3】 軽焼ドロマイト使用量と耐火物の溶出量の関
係を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吹錬前および/または吹錬中にMgOを
    含有するスラグ成分調製材を投入し、スラグ中のMgO
    濃度を調製して製鋼用転炉のマグネシア系内張り耐火物
    の損耗を防止する方法において、上吹きランスから吹錬
    用酸素とともにMgOを含有するスラグ成分調製材を吹
    き込むことを特徴とする製鋼用転炉の内張り耐火物の保
    護方法。
  2. 【請求項2】 前記MgOを含有するスラグ成分調製材
    として、その粒径を1〜10mmとすることを特徴とす
    る請求項1記載の製鋼用転炉の内張り耐火物の保護方
    法。
  3. 【請求項3】 スラグ中のMgO濃度を他のスラグ成分
    及び溶鋼温度より求まる飽和MgO濃度−2%〜飽和M
    gO濃度の範囲とすることを特徴とする請求項1又は2
    記載の製鋼用転炉の内張り耐火物の保護方法。
  4. 【請求項4】 MgOを含有するスラグ成分調製材とし
    て、MgO換算で、軽焼ドロマイトを40〜100質量
    %使用することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1
    項に記載の製鋼用転炉の内張り耐火物の保護方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012158495A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Nippon Material Kk 製鋼用炉壁保護材及びその製造方法
JP2013220952A (ja) * 2012-04-12 2013-10-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 耐火レンガ保護材及びその製造方法
CN113684346A (zh) * 2021-09-08 2021-11-23 山东九羊集团有限公司 转炉炼钢用生白云石代替轻烧白云石

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