JP2004250745A

JP2004250745A - Method for preventing slopping

Info

Publication number: JP2004250745A
Application number: JP2003041546A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sakai; 浩一堺
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP3888313B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for preventing slopping developed when molten iron pretreatment is performed, such as desiliconization, dephosphorization, by using a refining vessel, such as converter, mixer car, molten iron ladle, and using gaseous oxygen or solid oxygen. <P>SOLUTION: The development of the slopping when the molten iron pretreatment is performed, is restrained by charging carbonaceous material into the refining vessel so as to enable to promote union of CO gas bubbles, float-up and separation when the molten iron pretreatment is performed by existing as the solid in slag before starting the molten iron pretreatment or within 3 min after starting the feeding of the oxygen in this molten iron pretreatment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロッピング防止方法に関し、例えば転炉、混銑車さらには溶銑鍋等の精錬容器を用いて、気体酸素や固体酸素を使用して脱珪や脱燐といった溶銑予備処理を行う際に発生するスロッピングを防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑を転炉、混銑車さらには溶銑鍋等の精錬容器に装入し、気体酸素を上吹き又は上底吹きして、鋼の目標成分まで脱炭及び脱燐等を行う場合、脱燐に必要な媒溶剤としてＣａＯ分を含む生石灰、石灰石、軽焼ドロマイトさらにはドロマイト等が使用される。近年、これら媒溶剤の使用量の削減と鋼の多種多様化とに対応するため、別の精錬容器又は同じ精錬容器を用いて、溶銑を予め脱珪、脱燐さらには脱硫する溶銑予備処理が一般的に行われている。
【０００３】
脱珪により溶銑中のＳｉが酸化されてＳｉＯ_２となってスラグとなり、スラグは塩基度（一般にＣａＯ／ＳｉＯ_２）が小さくなって、融点が下がる。また、脱燐反応に必要なスラグ中のＦｅＯも同様にスラグの融点を下げる。その結果、融点の低下により溶融化したスラグが形成される。これと同時に投入された酸素源は、溶銑中の炭素も酸化し、ガスを発生させる。このとき、スラグはフォーミング（泡化）し、精錬容器のフリーボード以上に大きくなると吹きこぼれてスロッピングとなる。
【０００４】
このスロッピング対策として、特許文献１、２、３には、溶銑予備処理中にスラグがフォーミング状態になった場合に連続的に炭材を溶銑トン当たり０．１ｋｇ以上０．８ｋｇ未満吹き込む発明が、それぞれ開示されている。
【０００５】
また、特許文献４、５、６には、炭材に石灰石やプラスチック及び紙スラッジを混合して比重を２〜５に調整した上でバインダを用いてブリケット化したフォーミングスラグ鎮静剤を使用する発明が、それぞれ開示されている。通常スラグの比重は冷却状態で３程度であるもののフォーミング状態では１未満であるため、この発明によれば炭材をスラグ中に確実に投入することが可能になると考えられる。
【０００６】
さらに、特許文献７や特許文献８には、酸化鉄である鉄鉱石を融点以上の温度に保ちながら還元する、いわゆる溶融還元製鉄法に関するものではあるが、溶融還元の操業中に溶融スラグ高さの測定値に基づいて炭素含有物質を添加することによりフォーミング高さを適正な範囲に制御する発明が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１２５４２４号公報
【特許文献２】特開平５−２８７３４７号公報
【特許文献３】特開平５−２８７３４８号公報
【特許文献４】特開平９−２１７１０７号公報
【特許文献５】特開平９−３１０１１２号公報
【特許文献６】特開平１１−５０１２４号公報
【特許文献７】特開平９−２７２９１０号公報
【特許文献８】特開平５−１２５４２２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１〜３により開示された発明における炭材の吹込みは、既にフォーミング状態に達しているスラグ、又はフォーミング状態に達する直前のスラグに対して行われるため、炭材をスラグ中に均一に吹き込むことが難しいとともに、比較的粒度が小さい炭材を連続的に吹き付けるために、吹き付けられた炭材がスラグ上を浮遊してしまい、スロッピングを十分に抑制できない可能性がある。このため、これらの発明では、スロッピングひいてはフォーミングを十分に抑制できない。
【０００９】
また、特許文献４〜６により開示された発明も、特許文献１〜３により開示された発明と同様に、炭材の吹込みは、既にフォーミング状態に達しているスラグ、又はフォーミング状態に達する直前のスラグに対して行われるため、炭材をスラグ中に均一に吹き込むことが難しい。
【００１０】
さらに、特許文献７、８により開示された発明は、操業条件が著しく異なる溶融還元製鉄法におけるフォーミング状態の制御に関するものであるため、転炉、混銑車さらには溶銑鍋等の精錬容器を用いた溶銑予備処理に適用できるか否か不明である。
【００１１】
本発明の目的は、例えば転炉等の精錬容器を用いて、気体酸素や固体酸素を使用して脱珪や脱燐といった溶銑予備処理を行って精錬を行う際におけるスロッピングを抑制する方法を提供することであり、特にＡｌ_２Ｏ_３を０．５％（本明細書では特にことわりがない場合、「％」は「質量％」を意味するものとする）以上、かつ塩基度が１．５以上であるスラグを有する溶銑予備処理スラグのスロッピング抑制方法に関するものである。そして、本発明の目的は、スロッピングやスラグフォーミングを抑制するために重要な炭材とスラグとの均一混合及び散布を可能にするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶銑予備処理の開始前又は溶銑予備処理における送酸開始後３分間以内に、スラグ中に固体として存在することによって溶銑予備処理の際におけるＣＯガス気泡の合体及び浮上離脱を促進することができるように、炭材を精錬容器内に投入することにより、溶銑予備処理の際におけるスロッピングの発生を抑制することを特徴とするスロッピング防止方法である。
【００１３】
この本発明に係るスロッピング防止方法では、（ｉ）炭材が溶銑トン当たり１ｋｇ以上投入されること、（ｉｉ）溶銑予備処理が、気体酸素の送酸速度Ｖｏ_２≧０．５（Ｎｍ^３／ｍｉｎ・ｔ）、精錬後の炭素濃度Ｎｃ ≧３．３％を満たし、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度≧０．５％かつ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）≧１．５の条件で行われること、又は（ｉｉｉ）炭材が、揮発成分の含有量が１２％以下であることが、それぞれ望ましい。
【００１４】
具体的には、本発明は、気体酸素の送酸速度Ｖｏ_２≧０．５（Ｎｍ^３／ｍｉｎ・ｔ）、精錬後の炭素濃度Ｎｃ ≧３．３％を満たし、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度≧０．５％かつ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）≧１．５の条件で溶銑予備処理を行って精錬を行う際に、溶銑予備処理の開始前又は溶銑予備処理における送酸開始後３分間以内に、揮発成分の含有量が１２％以下である炭材を溶銑トン当たり１ｋｇ以上投入することを特徴とするスロッピング防止方法である。
【００１５】
これらの本発明に係るスロッピング防止方法では、揮発成分の含有量が３％以上であることが望ましく、３％以上１２％以下であることがさらに望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスロッピング防止方法の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
（１）スロッピングやスラグフォーミングの発生機構
本実施の形態では、溶銑予備処理を行う精錬容器として、転炉、混銑車さらには溶銑鍋等の、鋼精錬（主に脱炭精錬）を行う前段階で使用する容器全般を用い、気体酸素を上吹き又は上底吹きしながら溶銑予備処理を行う。溶銑予備処理における主な反応は、下記（１）式及び（２）式により表される。
【００１８】
脱珪反応：Ｓｉ＋Ｏ_２＝ＳｉＯ_２又はＳｉ＋２ＦｅＯ＝ＳｉＯ_２＋２Ｆｅ・・・・・（１）
脱燐反応：２Ｐ＋５ＦｅＯ＋ＣａＯ＝Ｐ_２Ｏ_５・ＣａＯ＋５Ｆｅ・・・・・（２）
気体酸素や固体酸素によって起こる脱珪反応は、（１）式に示すように溶銑中のＳｉが酸化しＳｉＯ_２となってスラグとなる。このため、スラグは塩基度（一般にＣａＯ／ＳｉＯ_２）が低下し、融点が下がる。また、脱燐反応に必要なスラグ中のＦｅＯも、（２）式に示すように同様にスラグの融点を低下させる。
【００１９】
特に、Ａｌ_２Ｏ_３濃度≧０．５％かつ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）≧１．５以上のスラグは、溶融化する。
これと同時に投入された酸素源は溶銑中の炭素も酸化しＣＯガスを発生する。
【００２０】
２Ｃ＋Ｏ_２＝２ＣＯ（ｇ）・・・・・（３）
このとき、溶融化して存在するスラグは、ＣＯガスを吸収し、フォーミング（泡化）する。これが精錬容器のフリーボード以上に大きくなると吹きこぼれてスロッピングとなる。
【００２１】
以上のようにして、スロッピングやスラグフォーミングが発生する。
なお、スロッピングやスラグフォーミングが発生し易い条件として、短時間で処理を行うことが挙げられる。高能率化のため送酸速度を上げて短時間で処理を行うとＣＯガス気泡の発生速度が増大するためである。逆に送酸速度を小さくして処理を行うとスロッピングやスラグフォーミングの発生率は低下する。
【００２２】
（２）溶銑予備処理の開始前又は溶銑予備処理における送酸開始後３分間以内での炭材投入
本実施の形態では、この溶銑予備処理の開始前又は溶銑予備処理における送酸開始後３分間以内に、炭材を溶銑に投入することにより、溶銑予備処理の際におけるスロッピングやスラグフォーミングの発生を抑制する。以下、上記タイミングで炭材を投入する理由を説明する。
【００２３】
上述したように、溶銑予備処理の際のスロッピングやスラグフォーミングを鎮静するには、炭材を投入することが有効であることは周知である。しかし、従来のようにスロッピング状態やフォーミング状態にあるスラグに炭材を投入してもスロッピングやスラグフォーミングの抑制能力の点で充分効果があるとは言い難い。
【００２４】
図１は、溶銑予備処理スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度とスロッピング発生率との関係の一例を示すグラフである。同図にグラフで示すように、Ａｌ_２Ｏ_３を０．５％以上含有する溶銑予備処理スラグは、スロッピングやスラグフォーミングを特に引き起こし易いことがわかる。
【００２５】
また、図２は、溶銑予備処理の際の気体酸素の送酸速度Ｖｏ_２とスロッピング発生率との関係の一例を示すグラフである。同図にグラフで示すように、気体酸素の送酸速度Ｖｏ_２が０．５（Ｎｍ^３／ｍｉｎ・ｔ）以上であると、スロッピングやスラグフォーミングを発生し易いことがわかる。
【００２６】
また、図３は、精錬後の炭素濃度Ｎｃとスロッピング発生率との関係の一例を示すグラフである。同図にグラフで示すように、精錬後の炭素濃度Ｎｃが３．３％以上の高炭素領域で行われる溶銑予備処理では、スロッピングやスラグフォーミングを発生し易いことがわかる。一方、精錬後の炭素濃度Ｎｃ＜３．３％の場合には、次工程での脱炭精錬における熱源確保の観点から、外的方法による熱補償が必要となる。
【００２７】
スロッピングやスラグフォーミングを特に引き起こし易いこれらの条件により溶銑予備処理を行う場合には、溶銑予備処理の開始前、又は送酸開始後３分間以内に、スラグ中に固体として存在することによって溶銑予備処理の際におけるＣＯガス気泡の合体及び浮上離脱を促進することができるように、炭材を溶銑又はスラグ中に投入することが有効である。
【００２８】
ここで、スラグ中に固体として存在することによって溶銑予備処理の際におけるＣＯガス気泡の合体及び粗大化を阻止するためには、溶銑予備処理の開始前、又は送酸開始後３分間以内に炭材を溶銑トン当たり１ｋｇ以上投入すればよい。
【００２９】
図４は、炭材投入時間とスロッピング発生率との関係の一例を示すグラフである。同図にグラフで示すように、溶銑予備処理の開始前、又は送酸開始後３分間以内に炭材を投入すれば、溶銑予備処理の際におけるスロッピングの発生を未然に抑制し、スロッピング発生率を目標値である１０％以下に抑制できる。
【００３０】
従来は、スラグフォーミングが発生してから、例えば送酸開始後３〜５分間以上経過時点で炭材を投入していた。これに対し、本実施の形態では、精錬開始前あるいは精錬開始後３分間以内に投入する。
【００３１】
この違いは、本実施の形態では、スラグフォーミングを鎮静することを目的とするのではなく、スラグフォーミングの発生自体を抑制することを目的とするためである。
【００３２】
また、溶銑予備処理の開始前、又は送酸開始後３分間以内に炭材を投入することにより、精錬後の炭素濃度の上昇を図ることもできる。
このため、本実施の形態では、気体酸素の送酸速度Ｖｏ_２≧０．５（Ｎｍ^３／ｍｉｎ・ｔ）、精錬後の炭素濃度Ｎｃ ≧３．３％を満たし、スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度≧０．５％かつ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）≧１．５の条件で溶銑予備処理を行って精錬を行う際に、溶銑予備処理の開始前又は溶銑予備処理における送酸開始後３分間以内に、炭材を溶銑トン当たり１ｋｇ以上投入する。
【００３３】
本実施の形態において使用できる炭材としては、石炭、土状黒鉛さらにはコークス等の炭素含有量が高いものであれば自由に選択でき、コストによって使用銘柄を特定したり、あるいは溶製する鋼の硫黄濃度に応じて使い分けることも可能である。
【００３４】
また、炭材には、同じ種類であっても、産地や製造過程における品位の差が不可避的に存在する。これは、炭素の含有量や不純物元素の濃度さらには揮発成分の濃度等が挙げられる。中でも揮発成分の含有量は、高温域、この場合精錬炉内での炭材の反応に大きく影響する。揮発成分が多過ぎると爆発的な反応が起こり操業上危険が伴う。逆に少なすぎて３％未満程度になると若干効果が落ちる。したがって、スロッピング、スラグフォーミング抑制に用いる炭材の揮発成分は適度に存在するが少ない方が好ましい。
【００３５】
具体的には、投入する炭材は、揮発成分の含有量が１２％超のものを使用すると、爆発的な反応が起こり操業上危険であるため、揮発成分の含有量が１２％以下のものを使用する。なお、炭材中の揮発成分の含有量は３％未満であってもある程度の効果は得られるが、実施の上では揮発成分の含有量が３％以上１２％以下である炭材を用いることが最も望ましい。
【００３６】
（３）スロッピング及びスラグフォーミングの発生抑制機能
次に、本実施の形態により、スラグフォーミングの発生が操業上問題ない程度に抑制される理由を推定して説明する。
【００３７】
フォーミングスラグ中には、溶銑中の炭素が酸化されて発生したＣＯガスの気泡が無数に存在している。これらのＣＯガス気泡がスラグから浮上離脱する速度を新たなＣＯガスが発生する速度が上回ると、ＣＯガス気泡の滞留量が増加し、さらにスラグフォーミングは増大する。
【００３８】
この際、フォーミングスラグ中に炭材が存在すると、炭材とスラグとの濡れ性が悪いため、フォーミングスラグ中でＣＯガス気泡が分断され、ＣＯガス気泡の合体及び浮上離脱が促進される。
【００３９】
このため、本実施の形態では、スラグ中に固体として存在することによって溶銑予備処理の際におけるＣＯガス気泡の合体及び浮上離脱を促進することができるように、炭材を投入する。
【００４０】
炭材の比重はフォーミング状態のスラグのそれとほぼ同程度である。すなわち、フォーミング状態のスラグに炭材を均一に投入することが困難であると言える。そこで本発明では処理前あるいは処理の初期に炭材を投入することにより均一に混合し効果を最大限に発揮できることで脱珪脱燐処理の初期からスラグフォーミングを抑制することができ、その効果を最大限に発揮できる。ただし、前述したように使用する炭材の品位が、その効果に大きく影響するため、揮発成分が１２％以下のものを使用するのが有効である。また、精錬後の炭素濃度Ｎｃ＜３．３％の領域では脱炭反応速度が上昇する領域であり、炭材の酸化が大きくなり、スロッピング・スラグフォーミング抑制効果が半減する。
【００４１】
炭材は、精錬容器の直上から投入されるため、粉が多いと投入歩留まりの悪化を招く。このため、炭材の粒度は２ｍｍ以上であることが望ましく、揮発成分が多いと精錬容器上のホッパー内での異常反応の恐れもあるため、スラグフォーミング抑制の観点から炭素純度が高く、かつ安全性の問題から揮発成分の含有量が少ないものを使用することが望ましい。
【００４２】
このように本実施の形態では、スロッピング及びスラグフォーミング抑制を十分に図るためには、投入される炭材には、▲１▼揮発成分の濃度が１２％以下であること、▲２▼処理中に精錬炉の上方から投入されることを考慮して、スラグ中に容易に進入できる比重（１程度）を有すること、及び▲３▼スラグ中に均一に分散（投入タイミングが重要）されることが求められる。
【００４３】
このように、本実施の形態によれば、例えば転炉、混銑車さらには溶銑鍋等の精錬容器を用いて、気体酸素や固体酸素を使用して脱珪や脱燐といった溶銑予備処理を行って精錬を行う際におけるスロッピングを抑制すること、具体的には、特にＡｌ_２Ｏ_３を０．５％以上、かつ塩基度が１．５以上であるスラグを有する溶銑予備処理スラグのスロッピングを抑制することができる。
【００４４】
【実施例】
さらに、本発明を実施例を参照しながら具体的に説明する。
図５は、本実施例における基本的な脱珪脱燐処理フローを模式的に示す説明図である。
【００４５】
同図に示すように、本実施例では、２５０トン転炉１に溶銑鍋２から溶銑３を装入し、媒溶剤４及び炭材５を投入した後、上吹きランス６より酸素７を吹込むことにより溶銑予備処理を行った。また、表１には処理前の溶銑３の成分を示し、表２には今回使用した４種類の炭材５の成分を示す。４種類の炭材５の成分は揮発成分を除いて大きな差はない。
【００４６】
【表１】

【００４７】
【表２】

【００４８】
（実施例１）
表２における炭材Ａを使用した実施例を示す。炭材Ａは揮発成分の含有量が７％と今回使用した中では２番目に少ない。
【００４９】
図６に実施例１におけるスラグフォーミング高さと炭材使用量との関係をグラフで示し、図７に実施例１におけるスロッピング発生比率と炭材使用量との関係をグラフで示す。
【００５０】
図６及び図７にグラフで示すように、スラグフォーミング高さ及びスロッピング発生比率のいずれもが、炭材Ａの使用量が溶銑トン当たり１ｋｇ以上になると急激に減少することがわかる。
【００５１】
また、図８に、実施例１における溶銑予備処理後のＣ濃度の変化をグラフで示す。炭材Ａを使用しない場合と比較すると、０．３％上昇したことがわかる。
すなわち、炭材Ａは、充分にスロッピング及びスラグフォーミングの防止材としての機能を有するとともに、溶銑中の炭素濃度の低下を抑制できることもわかる。
【００５２】
なお、図６及び図７に示すグラフから、スロッピング及びスラグフォーミングの抑制に有効な炭材の最小量は１ｋｇ／溶銑トンであることがわかるが、使用量を１ｋｇ／溶銑トン超に増加させるとより安定して効果が得られ、さらには処理後の炭素濃度の低下も抑制できることから、使用する炭材のコストや溶製する鋼の硫黄濃度等に応じて使い分けることが望ましい。
【００５３】
また、具体的な結果については省略するが、揮発成分の含有量が１２％である炭材Ｂについても炭材Ａと略同様の結果が得られ、炭材Ｂも充分にスロッピング及びスラグフォーミングの防止材としての機能を有するとともに、溶銑中の炭素濃度の低下を抑制できることもわかる。
【００５４】
（実施例２）
実施例２では炭材Ｃを使用した。炭材Ｃは、揮発成分の含有量が２％未満と今回使用した中では最も少ない。
【００５５】
図９に、実施例２における炭材使用量とスラグフォーミング高さとの関係をグラフで示し、図１０に実施例２における炭材使用量とスロッピング発生率との関係をグラフで示す。
【００５６】
図９及び図１０にグラフで示すように、スラグフォーミング高さ及びスロッピング発生比率のいずれもが、炭材使用量が溶銑トン当たり１ｋｇ以上になると減少するものの、炭材Ａ、Ｂと比較すると若干劣っている。
【００５７】
これは揮発成分の含有量が少な過ぎることが原因であると考えられる。前述したように、炭材中の拝発成分の含有量は、多過ぎると爆発的な反応を起こし危険である。
【００５８】
しかし、その反応性の高さゆえ、適量の揮発成分がスラグ中で反応することにより、ＣＯガスの気泡を破壊し、瞬時にスラグフォーミングを抑制する効果を持っているとも考えられる。したがって、送酸の初期におけるスラグフォーミングの抑制効果に差が出ているものと考えられる。
【００５９】
（実施例３）
炭材Ｄを使用した実施例を示す。炭材Ｄは揮発成分が２０％と今回使用した中では最も多い。炭材Ｄは投入と同時に爆発的な反応を起こし操業上危険であると判断したため、使用を中止した。
【００６０】
具体的には、本実施例では、（ｉ）炭材を処理前あるいは処理開始後３分以内に溶銑トン当たり１ｋｇ以上使用することにより、溶銑予備処理時のスロッピングやスラグフォーミングを抑制でき、（ｉｉ）スロッピングやスラグフォーミングの抑制に有効な炭材量は溶銑トン当たり１〜２ｋｇであると考えられるが、それ以上使用するとさらに安定した効果が得られ、かつ処理後の炭素濃度低下も抑制でき、さらに（ｉｉｉ）炭材の揮発成分の含有量は３％以上１２％以下であることが望ましく、揮発成分の含有量が３％未満である炭材に対してスロッピング及びスラグフォーミングの抑制及び処理後の炭素濃度の低下抑制効果は若干大きい。しかし、３％未満のものであっても充分に効果は得られる。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、例えば転炉、混銑車さらには溶銑鍋等の精錬容器を用いて、気体酸素や固体酸素を使用して脱珪や脱燐といった溶銑予備処理を行う際に発生するスロッピングを抑制すること、特にＡｌ_２Ｏ_３を０．５％以上、かつ塩基度が１．５以上であるスラグを有する溶銑予備処理スラグのスロッピングを操業上問題ない程度に抑制することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶銑予備処理スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度とスロッピング発生率との関係の一例を示すグラフである。
【図２】溶銑予備処理の際の気体酸素の送酸速度とスロッピング発生率との関係の一例を示すグラフである。
【図３】精錬後の炭素濃度とスロッピング発生率との関係の一例を示すグラフである。
【図４】炭材投入時間とスロッピング発生率との関係の一例を示すグラフである。
【図５】実施例１〜３における基本的な脱珪脱燐処理フローを模式的に示す説明図である。
【図６】実施例１におけるスラグフォーミング高さと炭材使用量との関係を示すグラフである。
【図７】実施例１におけるスロッピング発生比率と炭材使用量との関係を示すグラフである。
【図８】実施例１における溶銑予備処理後のＣ濃度の変化を示すグラフである。
【図９】実施例２における炭材使用量とスラグフォーミング高さとの関係を示すグラフである。
【図１０】実施例２における炭材使用量とスロッピング発生率との関係を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for preventing slopping, for example, when performing a hot metal preliminary treatment such as desiliconization or dephosphorization using gaseous oxygen or solid oxygen using a refining vessel such as a converter, a kneading car, or a hot metal ladle. The present invention relates to a method for preventing generated slopping.
[0002]
[Prior art]
When degassing and dephosphorizing the steel to the target components by introducing hot metal into a refining vessel such as a converter, a kneading car, or a hot metal ladle, and blowing up oxygen or bubbling oxygen to the target component of steel Quick lime, limestone, light calcined dolomite and further dolomite containing CaO are used as the necessary solvent. In recent years, in order to cope with the reduction of the amount of these solvent used and the diversification of steel, a hot metal preliminary treatment has been performed in which the hot metal is desiliconized, dephosphorized and desulfurized in advance using another refining vessel or the same refining vessel. Generally done.
[0003]
By desiliconization, Si in the hot metal is oxidized to become SiO ₂ to become slag, and the basicity (generally CaO / SiO ₂ ) is reduced and the melting point is lowered. Similarly, FeO 2 in the slag necessary for the dephosphorization reaction similarly lowers the melting point of the slag. As a result, a molten slag is formed due to a decrease in the melting point. At the same time, the oxygen source input also oxidizes the carbon in the hot metal and generates gas. At this time, the slag forms (foams), and if it becomes larger than the free board of the smelting vessel, it spills and becomes slopping.
[0004]
As measures against this slopping,

Patent Documents

1, 2, and 3 disclose that inventions in which carbon material is continuously blown into the foaming state at 0.1 kg or more and less than 0.8 kg per ton of hot metal when the slag is in a forming state during the hot metal pretreatment. , Respectively.
[0005]

Patent Documents

4, 5, and 6 describe inventions that use a foaming slag sedative that is briquetted with a binder after mixing limestone, plastic, and paper sludge into a carbonaceous material and adjusting the specific gravity to 2 to 5. Are each disclosed. Normally, the specific gravity of slag is about 3 in the cooled state, but less than 1 in the forming state. Therefore, according to the present invention, it is considered that the carbonaceous material can be reliably put into the slag.
[0006]
Furthermore, Patent Document 7 and Patent Document 8 relate to a so-called smelting reduction iron manufacturing method in which iron ore that is iron oxide is reduced while maintaining a temperature equal to or higher than the melting point. An invention is disclosed in which the forming height is controlled within an appropriate range by adding a carbon-containing substance based on the measured value.
[0007]
[Patent Document 1] JP-A-5-125424 [Patent Document 2] JP-A-5-287347 [Patent Document 3] JP-A-5-287348 [Patent Document 4] JP-A-9-217107 [Patent Document 3] [Patent Document 5] JP-A-9-310112 [Patent Document 6] JP-A-11-50124 [Patent Document 7] JP-A-9-272910 [Patent Document 8] JP-A-5-125422
[Problems to be solved by the invention]
However, since the blowing of the carbonaceous material in the inventions disclosed in Patent Documents 1 to 3 is performed on the slag that has already reached the forming state or the slag immediately before reaching the forming state, the carbonaceous material is put into the slag. It is difficult to blow uniformly, and since the carbon material having a relatively small particle size is continuously blown, the blown carbon material may float on the slag, and slopping may not be sufficiently suppressed. For this reason, in these inventions, slapping and therefore forming cannot be sufficiently suppressed.
[0009]
Further, in the inventions disclosed in Patent Documents 4 to 6, as in the inventions disclosed in Patent Documents 1 to 3, the blowing of the carbonaceous material is the slag that has already reached the forming state, or just before reaching the forming state. Therefore, it is difficult to uniformly blow the carbonaceous material into the slag.
[0010]
Further, since the inventions disclosed in

Patent Documents

7 and 8 relate to the control of the forming state in the smelting reduction ironmaking method in which the operating conditions are remarkably different, a refining vessel such as a converter, a kneading car, or a hot metal ladle is used. It is unclear whether it can be applied to hot metal pretreatment.
[0011]
An object of the present invention is to provide a method for suppressing slopping during refining by performing a hot metal pretreatment such as desiliconization or dephosphorization using gaseous oxygen or solid oxygen using a refining vessel such as a converter. In particular, Al ₂ O ₃ is 0.5% or more (“%” means “% by mass” unless otherwise specified), and basicity is 1. The present invention relates to a slopping suppression method for hot metal pretreatment slag having a slag of 5 or more. And the objective of this invention enables the uniform mixing and dispersion | distribution of the carbonaceous material and slag important in order to suppress slopping and slag forming.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention promotes coalescence and flotation of CO gas bubbles during the hot metal pretreatment by being present as a solid in the slag before starting the hot metal pretreatment or within 3 minutes after the start of acid feeding in the hot metal pretreatment. Therefore, the present invention is a slopping prevention method characterized by suppressing the occurrence of slopping during hot metal pretreatment by introducing a carbonaceous material into a refining vessel.
[0013]
In this anti-slipping method according to the present invention, (i) 1 kg or more of charcoal material is introduced per ton of hot metal, and (ii) hot metal pretreatment is performed with a gas oxygen feed rate Vo ₂ ≧ 0.5 (Nm ³ / Min · t), the carbon concentration after refining Nc ≧ 3.3%, Al ₂ O ₃ concentration in slag ≧ 0.5% and basicity (CaO / SiO ₂ ) ≧ 1.5 Or (iii) It is desirable that the carbonaceous material has a volatile component content of 12% or less.
[0014]
Specifically, the present invention satisfies the condition of gas oxygen delivery rate Vo ₂ ≧ 0.5 (Nm ³ / min · t), the carbon concentration after refining Nc ≧ 3.3%, and Al ₂ O in the slag. When refining with hot metal pretreatment under the conditions of ₃ concentration ≧ 0.5% and basicity (CaO / SiO ₂ ) ≧ 1.5, before the start of hot metal pretreatment or after the start of acid feed in hot metal pretreatment The anti-sloping method is characterized in that 1 kg or more of a carbonaceous material having a volatile component content of 12% or less is added per ton of hot metal within 3 minutes.
[0015]
In these slopping prevention methods according to the present invention, the content of volatile components is preferably 3% or more, and more preferably 3% or more and 12% or less.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a slopping prevention method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0017]
(1) Generation mechanism of slopping and slag foaming In this embodiment, as a refining vessel for performing hot metal pretreatment, before performing steel refining (mainly decarburization refining) such as a converter, kneading car, and hot metal ladle. Using the whole container used in the stage, hot metal pretreatment is performed while blowing up oxygen gas or blowing gas at the bottom. The main reaction in the hot metal pretreatment is represented by the following formulas (1) and (2).
[0018]
Silicon removal reaction: Si + O ₂ = SiO ₂ or Si + 2FeO = SiO ₂ + 2Fe (1)
Dephosphorization _{_{reaction: 2P + 5FeO + CaO = P}} 2 O 5 · CaO + 5Fe ····· (2)
In the desiliconization reaction caused by gaseous oxygen or solid oxygen, Si in the hot metal is oxidized and becomes SiO ₂ as slag as shown in the equation (1). For this reason, the basicity (generally CaO / SiO ₂ ) of slag decreases and the melting point decreases. Further, FeO 2 in the slag necessary for the dephosphorization reaction similarly reduces the melting point of the slag as shown in the formula (2).
[0019]
In particular, slag having an Al ₂ O ₃ concentration ≧ 0.5% and basicity (CaO / SiO ₂ ) ≧ 1.5 is melted.
At the same time, the oxygen source input also oxidizes the carbon in the hot metal and generates CO gas.
[0020]
2C + O ₂ = 2CO (g) (3)
At this time, the molten slag absorbs the CO gas and forms (foam). If this becomes larger than the freeboard of the smelting vessel, it will spill and become slipping.
[0021]
As described above, slapping and slag forming occur.
In addition, as a condition where slopping or slag forming is likely to occur, a process can be performed in a short time. This is because the rate of generation of CO gas bubbles increases when the treatment is performed in a short time by increasing the acid feed rate for high efficiency. On the other hand, when the treatment is performed at a low acid feed rate, the incidence of slopping and slag foaming decreases.
[0022]
(2) Charging material input before start of hot metal pretreatment or within 3 minutes after start of acid feed in hot metal pretreatment In this embodiment, 3 minutes after start of hot metal pretreatment or after start of acid feed in hot metal pretreatment Within this, by introducing the carbonaceous material into the hot metal, the occurrence of slopping and slag forming during the hot metal pretreatment is suppressed. Hereinafter, the reason why the carbonaceous material is introduced at the above timing will be described.
[0023]
As described above, it is well known that it is effective to put carbonaceous material in order to calm slopping and slag forming during hot metal preliminary treatment. However, it is difficult to say that even if carbonaceous material is added to slag in a sloping state or forming state as in the prior art, it is sufficiently effective in terms of ability to suppress slopping or slag forming.
[0024]
FIG. 1 is a graph showing an example of the relationship between the Al ₂ O ₃ concentration in the hot metal pretreatment slag and the occurrence rate of slopping. As shown in the graph in the figure, the hot metal pretreatment slag containing 0.5% or more of Al ₂ O ₃ is particularly likely to cause slopping or slag forming.
[0025]
2 is a graph showing an example of the relationship between oxygen-flow-rate Vo ₂ and slopping incidence of gaseous oxygen during the hot metal pretreatment. As shown in the graph in the figure, it can be understood that slopping and slag foaming are likely to occur when the oxygen delivery rate Vo _{2 of} gaseous oxygen is 0.5 (Nm ³ / min · t) or more.
[0026]
FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the carbon concentration Nc after refining and the rate of occurrence of slopping. As shown in the graph in the figure, it can be seen that in the hot metal pretreatment performed in the high carbon region where the carbon concentration Nc after refining is 3.3% or more, slapping and slag forming are likely to occur. On the other hand, when the carbon concentration after refining is Nc <3.3%, heat compensation by an external method is required from the viewpoint of securing a heat source in decarburization refining in the next step.
[0027]
When hot metal pretreatment is performed under these conditions that are particularly likely to cause slopping or slag forming, the hot metal pretreatment is performed by the presence of a solid in the slag before the start of the hot metal pretreatment or within 3 minutes after the start of acid feeding. It is effective to introduce the carbonaceous material into the hot metal or slag so that the coalescence and floating separation of CO gas bubbles during the treatment can be promoted.
[0028]
Here, in order to prevent coal gas bubbles from coalescing and coarsening during the hot metal pretreatment by being present as a solid in the slag, the charcoal must be within 3 minutes before the start of the hot metal pretreatment or within 3 minutes after the start of acid feed. What is necessary is just to input 1 kg or more of the material per ton of hot metal.
[0029]
FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the carbonaceous material charging time and the slapping occurrence rate. As shown in the graph in the figure, if carbon material is introduced before the start of hot metal pretreatment or within 3 minutes after the start of acid feed, the occurrence of slopping during hot metal pretreatment is suppressed and slopping is performed. The occurrence rate can be suppressed to a target value of 10% or less.
[0030]
Conventionally, after slag foaming has occurred, for example, the carbonaceous material has been introduced at the time when 3 to 5 minutes or more have elapsed since the start of acid delivery. On the other hand, in this embodiment, it is charged within 3 minutes before the start of refining or after the start of refining.
[0031]
This difference is because the purpose of this embodiment is not to suppress slag forming but to suppress the occurrence of slag forming itself.
[0032]
Further, the carbon concentration after refining can be increased by introducing the carbonaceous material before the start of the hot metal pretreatment or within 3 minutes after the start of the acid feed.
For this reason, in this embodiment, the gas oxygen delivery rate Vo ₂ ≧ 0.5 (Nm ³ / min · t), the carbon concentration after refining Nc ≧ 3.3%, and Al ₂ O in the slag is satisfied. When refining with hot metal pretreatment under the conditions of ₃ concentration ≧ 0.5% and basicity (CaO / SiO ₂ ) ≧ 1.5, before the start of hot metal pretreatment or after the start of acid feed in hot metal pretreatment Within 3 minutes, 1 kg of charcoal is added per ton of hot metal.
[0033]
The carbon material that can be used in the present embodiment can be freely selected as long as it has a high carbon content such as coal, earth graphite, or coke, and the steel to be used is specified or melted according to cost. It is also possible to use properly depending on the sulfur concentration.
[0034]
Moreover, even if it is the same kind, there exists an inevitably difference in quality in the production area and the manufacturing process. This includes the carbon content, the concentration of impurity elements, and the concentration of volatile components. Among them, the content of volatile components greatly affects the reaction of the carbonaceous material in the high temperature region, in this case, the smelting furnace. If there are too many volatile components, an explosive reaction takes place and there is an operational risk. On the other hand, if the amount is too small to be less than 3%, the effect is slightly reduced. Therefore, although the volatile component of the carbonaceous material used for slopping and slag foaming suppression exists moderately, it is preferable that there is little.
[0035]
Specifically, if the carbon material to be used has a volatile component content of more than 12%, an explosive reaction takes place and it is dangerous to operate, so the volatile component content is 12% or less. Is used. In addition, although a certain amount of effect can be obtained even if the content of volatile components in the carbonaceous material is less than 3%, in practice, a carbonaceous material having a content of volatile components of 3% to 12% should be used. Is most desirable.
[0036]
(3) Sloping and Slag Foaming Suppression Function Next, the reason why the occurrence of slag foaming is suppressed to an extent that does not cause operational problems according to the present embodiment will be described.
[0037]
In the forming slag, there are countless CO gas bubbles generated by oxidizing the carbon in the hot metal. If the speed at which these CO gas bubbles rise and escape from the slag exceeds the speed at which new CO gas is generated, the amount of CO gas bubbles that accumulate increases, and slag foaming further increases.
[0038]
At this time, if the carbonaceous material is present in the forming slag, the wettability between the carbonaceous material and the slag is poor, so that the CO gas bubbles are divided in the forming slag, and the coalescence and levitation separation of the CO gas bubbles are promoted.
[0039]
For this reason, in the present embodiment, the carbonaceous material is introduced so as to promote the coalescence and levitation separation of the CO gas bubbles during the hot metal pretreatment by being present as a solid in the slag.
[0040]
The specific gravity of the carbon material is almost the same as that of the slag in the forming state. That is, it can be said that it is difficult to uniformly put the carbonaceous material into the slag in the forming state. Therefore, in the present invention, it is possible to suppress the slag forming from the initial stage of the desiliconization and dephosphorization process by uniformly mixing by introducing the carbonaceous material before the processing or at the initial stage of the processing, thereby maximizing the effect. Can demonstrate to the maximum. However, since the quality of the carbon material used greatly affects the effect as described above, it is effective to use a volatile component of 12% or less. Further, in the region where the carbon concentration after refining is Nc <3.3%, the decarburization reaction rate is increased, the oxidation of the carbonaceous material is increased, and the effect of suppressing the slopping / slag forming is halved.
[0041]
Since the carbon material is input from directly above the smelting vessel, if the amount of powder is large, the input yield is deteriorated. For this reason, it is desirable that the particle size of the carbon material is 2 mm or more, and if there are many volatile components, there is a risk of abnormal reaction in the hopper on the refining vessel, so carbon purity is high from the viewpoint of suppressing slag foaming and is safe. It is desirable to use one having a low content of volatile components due to the problem of property.
[0042]
As described above, in the present embodiment, in order to sufficiently suppress slopping and slag forming, (1) the concentration of the volatile component is 12% or less in the input charcoal, and (2) treatment Considering that it is charged from above the smelting furnace, it has a specific gravity (about 1) that can easily enter into the slag, and (3) is uniformly distributed in the slag (import timing is important) Is required.
[0043]
Thus, according to the present embodiment, for example, using a refining vessel such as a converter, a kneading car, or a hot metal ladle, a hot metal pretreatment such as desiliconization or dephosphorization is performed using gaseous oxygen or solid oxygen. To suppress slopping during refining, specifically, slopping of hot metal pretreatment slag having a slag of 0.5% or more of Al ₂ O ₃ and a basicity of 1.5 or more Can be suppressed.
[0044]
【Example】
Further, the present invention will be specifically described with reference to examples.
FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a basic desiliconization / phosphorization processing flow in the present embodiment.
[0045]
As shown in the figure, in this embodiment, the hot metal 3 is charged into the 250-ton converter 1 from the hot metal ladle 2, the medium solvent 4 and the carbon material 5 are charged, and then the oxygen 7 is blown from the top blowing lance 6. The hot metal preliminary treatment was performed. Table 1 shows the components of the hot metal 3 before treatment, and Table 2 shows the components of the four types of carbonaceous materials 5 used this time. The components of the four types of carbon materials 5 are not significantly different except for volatile components.
[0046]
[Table 1]

[0047]
[Table 2]

[0048]
Example 1
The Example using the carbonaceous material A in Table 2 is shown. Carbon material A has the volatile component content of 7%, which is the second lowest in use.
[0049]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the slag forming height and the amount of carbon material used in Example 1, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between the ratio of occurrence of slopping and the amount of carbon material used in Example 1.
[0050]
As shown in the graphs of FIGS. 6 and 7, it can be seen that both the slag forming height and the slopping generation ratio rapidly decrease when the amount of the carbon material A used is 1 kg or more per hot metal ton.
[0051]
Moreover, in FIG. 8, the change of C density | concentration after the hot metal pretreatment in Example 1 is shown with a graph. Compared with the case where the carbonaceous material A is not used, it can be seen that the rate is increased by 0.3%.
That is, it can also be seen that the carbon material A has a function as a material for preventing slopping and slag forming, and can suppress a decrease in the carbon concentration in the hot metal.
[0052]
From the graphs shown in FIGS. 6 and 7, it can be seen that the minimum amount of charcoal effective in suppressing slopping and slag forming is 1 kg / molten iron ton, but the amount used is increased to 1 kg / molten ton. Therefore, it is desirable to use properly according to the cost of the carbon material used, the sulfur concentration of the steel to be melted, and the like.
[0053]
In addition, although the specific results are omitted, the carbon material B having a volatile component content of 12% can obtain substantially the same result as the carbon material A, and the carbon material B is sufficiently slapped and slug formed. It can also be seen that it has a function as a preventive material and can suppress a decrease in carbon concentration in the hot metal.
[0054]
(Example 2)
In Example 2, the carbon material C was used. Carbon material C has the least content of volatile components of less than 2%, and is the least used.
[0055]
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the amount of carbon material used and the slag forming height in Example 2, and FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of carbon material used and the rate of slopping in Example 2.
[0056]
As shown in the graphs of FIGS. 9 and 10, both the slag forming height and the slopping generation ratio decrease when the amount of the carbon material used is 1 kg or more per ton of hot metal, but compared with the carbon materials A and B. Somewhat inferior.
[0057]
This is considered due to the fact that the content of volatile components is too small. As described above, if the content of the fountain component in the carbon material is too large, an explosive reaction is caused, which is dangerous.
[0058]
However, due to its high reactivity, it is considered that an appropriate amount of volatile components react in the slag, thereby destroying CO gas bubbles and instantaneously suppressing slag forming. Therefore, it is considered that there is a difference in the effect of suppressing slag forming at the initial stage of acid delivery.
[0059]
(Example 3)
The Example using the carbon material D is shown. Carbon material D has the most volatile component of 20%. Since the carbon material D was judged to be dangerous in operation due to an explosive reaction at the same time as the input, the use was stopped.
[0060]
Specifically, in this example, (i) by using 1 kg or more per 1 ton of hot metal before the treatment or within 3 minutes after the start of treatment, slopping and slag forming during hot metal pretreatment can be suppressed, (Ii) The amount of carbon material effective for suppressing slopping and slag forming is considered to be 1 to 2 kg per ton of hot metal, but if used more than that, a more stable effect is obtained, and the carbon concentration after treatment is also reduced. Furthermore, (iii) It is desirable that the content of the volatile component of the carbon material is 3% or more and 12% or less, and the carbon material with the volatile component content of less than 3% is subjected to slopping and slag forming. The effect of suppressing and reducing the decrease in carbon concentration after treatment is slightly large. However, even if it is less than 3%, a sufficient effect can be obtained.
[0061]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, for example, using a refining vessel such as a converter, a kneading wheel, or a hot metal ladle, hot metal pretreatment such as desiliconization or dephosphorization is performed using gaseous oxygen or solid oxygen. The slopping of the hot metal pretreatment slag having a slag having an Al ₂ O ₃ content of 0.5% or more and a basicity of 1.5 or more. It became possible to suppress.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing an example of the relationship between the Al ₂ O ₃ concentration in a hot metal pretreatment slag and the rate of occurrence of slopping.
FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the oxygen supply rate of gaseous oxygen and the rate of occurrence of slopping during the hot metal preliminary treatment.
FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the carbon concentration after refining and the occurrence rate of slopping.
FIG. 4 is a graph showing an example of a relationship between a charcoal charging time and a slapping occurrence rate.
FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a basic desiliconization / phosphorization processing flow in Examples 1 to 3.
6 is a graph showing the relationship between the slag forming height and the amount of carbon material used in Example 1. FIG.
7 is a graph showing the relationship between the ratio of occurrence of slopping and the amount of carbon material used in Example 1. FIG.
8 is a graph showing changes in C concentration after hot metal preliminary treatment in Example 1. FIG.
9 is a graph showing the relationship between the amount of carbon material used and the slag forming height in Example 2. FIG.
10 is a graph showing the relationship between the amount of carbonaceous material used and the rate of occurrence of slopping in Example 2. FIG.

Claims

Promoting the coalescence and detachment of CO gas bubbles during the hot metal pretreatment by being present as a solid in the slag before starting the hot metal pretreatment or within 3 minutes after the start of acid feeding in the hot metal pretreatment An anti-slipping method characterized by suppressing the occurrence of slopping during the hot metal preliminary treatment by introducing a carbonaceous material into a refining vessel.

The slopping prevention method according to claim 1, wherein the charcoal is charged in an amount of 1 kg or more per ton of hot metal.

The hot metal pretreatment satisfies the condition of gas oxygen delivery rate Vo ₂ ≧ 0.5 (Nm ³ / min · t), the carbon concentration after refining Nc ≧ 3.3 mass%, and the concentration of Al ₂ O ₃ in the slag The anti-slipping method according to claim 1 or 2, which is performed under the conditions of ≧ 0.5% by mass and basicity (CaO / SiO ₂ ) ≧ 1.5.

4. The method of preventing slopping according to claim 1, wherein the carbonaceous material has a volatile component content of 12% by mass or less. 5.

Satisfies the oxygen transfer rate Vo ₂ ≧ 0.5 (Nm ³ / min · t) of gaseous oxygen, the carbon concentration after refining Nc ≧ 3.3 mass%, and the Al ₂ O ₃ concentration in the slag ≧ 0.5 mass% In addition, when performing hot metal pretreatment under conditions of basicity (CaO / SiO ₂ ) ≧ 1.5 and performing refining, volatilization occurs within 3 minutes after the start of hot metal pretreatment or after the start of acid feed in the hot metal pretreatment. A method for preventing slopping, wherein 1 kg or more of a carbonaceous material having a component content of 12% by mass or less is added per ton of hot metal.

The method according to any one of claims 1 to 5, wherein a content of the volatile component is 3% by mass or more.