JP2005264186A - Immersion lance coated with refractory and molten iron treating apparatus provided with this lance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶銑保持容器内に収容された溶銑に対して酸素を上吹きすると共に、耐火物被覆浸漬ランスを溶銑中に浸漬させ、この耐火物被覆浸漬ランスから攪拌用ガス、精錬材や造滓剤を吹き込みながら溶銑を精錬する溶銑処理装置、および、前記溶銑処理装置が備える耐火物被覆浸漬ランスに関し、詳しくは、上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口からの酸素による二次燃焼によっておこる耐火物被覆浸漬ランスの溶損の防止に関するものである。 In the present invention, oxygen is blown up to the hot metal contained in the hot metal holding container, and a refractory-coated immersion lance is immersed in the hot metal, and the refractory-coated immersion lance is used to stir gas, a refining material, and a structure. More specifically, the hot metal treatment apparatus for refining hot metal while blowing the glaze, and the refractory-coated immersion lance provided in the hot metal treatment apparatus. The present invention relates to prevention of melting damage of the coating immersion lance.
溶銑中の脱燐等、すなわち、燐(P)、珪素(Si)、硫黄(S)を除去するための溶銑予備処理に用いられる溶銑処理装置においては、溶銑の保持容器内に収容された溶銑に対し酸素を上吹きして溶銑を精錬し、反応効率を向上させるために、耐火物被覆浸漬ランスを溶銑中に浸漬させ、この耐火物被覆浸漬ランスから攪拌用ガスを吹き込み、溶銑を攪拌しながら精錬することが一般的に行われている。この場合、耐火物被覆浸漬ランスから精錬剤や造滓剤を吹き込むことも行われている。 In a hot metal treatment apparatus used for hot metal pretreatment for removing phosphorus (P), silicon (Si), sulfur (S), etc. in hot metal, the hot metal contained in a hot metal holding container is used. In order to refine the hot metal by blowing up oxygen to improve the reaction efficiency, immerse the refractory-coated immersion lance in the molten iron, blow the stirring gas from the refractory-coated immersion lance, and stir the molten iron. However, refining is generally performed. In this case, a refining agent and a faux builder are also blown from a refractory-coated immersion lance.
このような、精錬においては、反応生成物、精錬剤や造滓剤の添加によって保持容器内に溶融状態のスラグが形成される。このスラグライン部よりも上方の大気と接触している部位では、溶銑湯面に向けて上吹きランスから酸素を吹き付けながら精錬しているため、溶銑中の炭素と、供給される酸素との反応が少なからず生ずる。この酸素と炭素との反応によってCOガスが発生し、発生したCOガスは大気中の酸素と反応してCO2ガスが生成される。前記発生COガスが酸素と反応してCO2ガスが生成される現象を二次燃焼と呼ぶ。 In such refining, a molten slag is formed in the holding container by adding a reaction product, a refining agent, and a slagging agent. In the part that is in contact with the atmosphere above the slag line, refining is performed while blowing oxygen from the top blowing lance toward the hot metal surface, so the reaction between the carbon in the hot metal and the supplied oxygen Not a little. The reaction of oxygen and carbon generates CO gas, and the generated CO gas reacts with oxygen in the atmosphere to generate CO 2 gas. The phenomenon in which the generated CO gas reacts with oxygen to generate CO 2 gas is called secondary combustion.
この二次燃焼により熱が発生し、該熱によって耐火物被覆浸漬ランスのスラグライン部よりも上方の部位が局部的に溶損する。溶損される部位は、溶銑湯面位置からほぼ一定の高さの位置にあり、且つ、上吹きランスに対向する側である。そのため、局部的に損傷し、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を制限(減少)するという問題があった。 Heat is generated by this secondary combustion, and the portion above the slag line portion of the refractory-coated immersion lance is locally melted by the heat. The part to be melted is located at a substantially constant height from the position of the hot metal surface, and is on the side facing the upper blowing lance. For this reason, there has been a problem of locally damaging and limiting (reducing) the number of times the refractory-coated immersion lance is used.
これに対する対策として、例えば、特許文献1には、耐火物被覆浸漬ランスを、精錬の経過に伴って上昇または下降させる方法、若しくは、その軸芯を中心にして回転させ二次燃焼により損傷する箇所を分散させる方法が開示され、これにより耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を延長(増加)させることが行われている。 As countermeasures against this, for example, Patent Document 1 discloses a method in which a refractory-coated immersion lance is raised or lowered with the progress of refining, or a portion that rotates around its axis and is damaged by secondary combustion. Has been disclosed, thereby extending (increasing) the number of uses of the refractory-coated immersion lance.
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数の延長に対して効果はあるものの抜本的な改善にはいたらなかった。 However, although the method disclosed in Patent Document 1 is effective for extending the number of times of use of the refractory-coated immersion lance, it has not been drastically improved.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、溶銑保持容器内に収容された溶銑に対して上吹きランスにより酸素を上吹きすると共に、浸漬ランスを溶銑中に浸漬させ、この浸漬ランスから攪拌用ガス、精錬剤や造滓剤を吹き込みながら溶銑を精錬する際に、二次燃焼による溶損を防止し、浸漬ランスの使用回数を延長(増加)することができる耐火物被覆浸漬ランスおよび溶銑処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances. The purpose of the present invention is to blow up oxygen with a top blowing lance with respect to the hot metal contained in the hot metal holding container and immerse the dipping lance in the hot metal. A refractory coating that prevents melting damage due to secondary combustion and extends (increases) the number of times the immersion lance is used when refining molten iron while blowing stirring gas, a refining agent, and a faux additive from the immersion lance. It is to provide an immersion lance and a hot metal treatment apparatus.
このような目的を達成するため、本発明は次のような構成を有している。
[1]溶銑の精錬の際に用いる耐火物被覆浸漬ランスであって、少なくとも上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口からの酸素が吹き付く部分が、Al2O3−Cr2O3系耐火物によって被覆されていることを特徴とする耐火物被覆浸漬ランス。
[2]溶銑の精錬の際に用いる耐火物被覆浸漬ランスであって、芯金および前記芯金の周囲に被覆された耐火物とにより構成され、少なくとも上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口からの酸素が吹き付く部分の前記耐火物が、Al2O3−Cr2O3系耐火物からなっていることを特徴とする耐火物被覆浸漬ランス。
[3]前記Al2O3−Cr2O3系耐火物が、質量%で、Cr2O3を5〜10%含有する前項[1]または[2]に記載の耐火物被覆浸漬ランス。
[4]溶銑を収容した保持容器と、前記保持容器中の溶銑に酸素を上吹きする酸素ランスと、前記溶銑中に浸漬させて攪拌用ガス、精錬剤および造滓剤のうちの少なくとも1つを溶銑中に吹き込む耐火物被覆浸漬ランスとを備える溶銑処理装置であって、前記耐火物被覆浸漬ランスは、少なくとも前記上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口からの酸素が吹きつく部分が、Al2O3−Cr2O3系耐火物により被覆されていることを特徴とする溶銑処理装置。
[5]前記Al2O3−Cr2O3系耐火物が、質量%で、Cr2O3を5〜10%含有する前項[4]に記載の溶銑処理装置。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
[1] A refractory-coated immersion lance used in the refining of hot metal, wherein at least a portion to which oxygen is blown from the oxygen blowing port of the top blowing oxygen lance is made of Al 2 O 3 —Cr 2 O 3 refractory A refractory-coated immersion lance characterized by being coated.
[2] A refractory-coated immersion lance used in the refining of hot metal, which is composed of a cored bar and a refractory coated around the cored bar, and at least oxygen from an oxygen blowing port of the top blown oxygen lance The refractory-coated immersion lance is characterized in that the refractory in the portion sprayed with is made of an Al 2 O 3 —Cr 2 O 3 refractory.
[3] The refractory-coated immersion lance according to [1] or [2] above, wherein the Al 2 O 3 —Cr 2 O 3 refractory contains 5 to 10% of Cr 2 O 3 by mass%.
[4] At least one of a holding container containing hot metal, an oxygen lance that blows oxygen into the hot metal in the holding container, and a stirring gas, a refining agent, and a slagging agent immersed in the hot metal the a hot metal processing device and a refractory coating immersion lance blown into the molten iron, the refractory coating immersion lance, the oxygen is blown take part from at least the upper blowing oxygen lance oxygen blowing inlet, Al 2 O A hot metal treatment apparatus coated with a 3- Cr 2 O 3 refractory.
[5] The hot metal treatment apparatus according to [4], wherein the Al 2 O 3 —Cr 2 O 3 refractory contains 5% to 10% of Cr 2 O 3 by mass%.
溶銑を精錬する際に用いる耐火物被覆浸漬ランスの二次燃焼部をAl2O3−Cr2O3系耐火物によって被覆することにより、耐火物被覆浸漬ランスの二次燃焼による溶損を防止することができる。耐火物被覆浸漬ランスの二次燃焼に曝される部分は、上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口からの酸素が吹き付く部分であり、少なくともこの部分に、上記のAl2O3−Cr2O3系耐火物を適用することにより、二次燃焼による溶損を防ぐことができる。 By covering the secondary combustion part of the refractory-coated immersion lance used when refining the hot metal with Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 refractory, the refractory-coated immersion lance is prevented from being damaged by secondary combustion. can do. The portion exposed to the secondary combustion of the refractory-coated immersion lance is a portion to which oxygen is blown from the oxygen blowing port of the top blowing oxygen lance, and at least this portion includes the above Al 2 O 3 —Cr 2 O 3. By applying the system refractory, melting damage due to secondary combustion can be prevented.
次に、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、この発明の実施の形態に係る耐火物被覆浸漬ランスを示す断面図、図2は、溶銑処理装置を示す断面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing a refractory-coated immersion lance according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a hot metal treatment apparatus.
図1、図2に示すように、この発明の溶銑処理装置1は、溶銑2を収容する溶銑保持容器(以下、「保持容器」という)5と、保持容器5中の溶銑に酸素を上吹きする酸素ランス(以下、「上吹きランス」という)7と、溶銑2に浸漬し溶銑2中に攪拌用ガス、精錬剤や造滓剤を吹き込むための耐火物被覆浸漬ランス(以下、「浸漬ランス」という)8とを備えている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the hot metal treatment apparatus 1 of the present invention blows oxygen into hot metal holding container (hereinafter referred to as “holding container”) 5 for containing
浸漬ランス8は、鋼製あるいは他の材質からなる芯金16および芯金16の周囲を被覆する耐火物17、18からなっている。なお、芯金16は金属系材料に限定するものでなく、非金属材料であるセラミックス等の使用も可能である。図1、図2において、Aは、二次燃焼部である。二次燃焼部Aでは、上吹きランス7から吹き付けられる酸素と溶銑2中の炭素との反応によってCOガスが発生し、発生したCOガスが大気中の酸素と反応してCO2ガスが生成される。前記発生COガスが酸素と反応してCO2ガスが生成される現象を二次燃焼という。本発明においては、このように二次燃焼により発生する熱に曝される二次燃焼部Aの芯金16の周囲を耐火物17によって被覆する。耐火物17は、Al2O3(酸化アルミニウム)−Cr2O3(酸化クロム)系耐火物からなっている。このように二次燃焼部Aにおいて、芯金16の周囲をAl2O3−Cr2O3系耐火物17によって被覆することにより、二次燃焼による浸漬ランス8の溶損が防止される。
The
Al2O3−Cr2O3系耐火物において、Cr2O3は、二次燃焼によって発生した熱によって耐火物が溶損するのを防ぐ作用を有する。Cr2O3を含有することにより、Cr2O3を含有しないAl2O3のみの耐火物よりも熱に対する抵抗力が増し、溶損防止作用が得られる。Al2O3−Cr2O3系耐火物中のCr2O3の好ましい含有量の範囲は、質量%(以下、「mass%」)で、5〜10mass%である。Cr2O3含有量が5mass%未満では、溶損防止作用を顕著に得られない。一方、Cr2O3含有量が10mass%を超えても上記作用は飽和する。また、Crは、耐火物廃棄後にクロム公害の問題が起こらないようにするためにも含有量はなるべく低い方が好ましい。 In the Al 2 O 3 —Cr 2 O 3 refractory, Cr 2 O 3 has an action of preventing the refractory from being melted by heat generated by secondary combustion. By Cr 2 O 3 content, resistance to heat than the refractory of only Al 2 O 3 without Cr 2 O 3 content is increased, corrosion prevention effect can be obtained. A preferable content range of Cr 2 O 3 in the Al 2 O 3 —Cr 2 O 3 refractory is 5% by mass (hereinafter, “mass%”) and is 5 to 10% by mass. When the Cr 2 O 3 content is less than 5 mass%, the melting damage preventing action cannot be obtained remarkably. On the other hand, even if the Cr 2 O 3 content exceeds 10 mass%, the above action is saturated. Further, the Cr content is preferably as low as possible in order to prevent the problem of chromium pollution after refractory disposal.
本発明においては、二次燃焼に曝される浸漬ランス8の二次燃焼部Aの位置を、上吹きランス7の酸素吹き込み口からの酸素が吹き付く部分とする。その最も具体的な例として、溶銑浸漬面直上から上吹きランス7の酸素吹き込み口付近までの部分が挙げられる。従って、少なくともこの部分をAl2O3−Cr2O3系耐火物17によって被覆するものとする。すなわち、浸漬ランス8の全長を耐火物17によって被覆しなくてもよい。すなわち、図1に示す、溶銑2やスラグ15中に浸漬される浸漬部B、および、二次燃焼部Aよりも上部の部分は、従来の浸漬ランスの耐火物18によって構成することができる。ただし、浸漬ランス8の全長を耐火物17によって被覆してもかまわない。
In the present invention, the position of the secondary combustion portion A of the
次に、溶銑処理装置および予備処理について説明する。 Next, the hot metal treatment apparatus and the preliminary treatment will be described.
図2に示すように、高炉(図示せず)から出銑された溶銑2を収容した取鍋型の溶銑保持容器5は、台車6に搭載され、上吹きランス7からは、工業用純酸素等の気体酸素源が脱燐等(脱P、Si、S)のために溶銑2に吹き付けられる。
As shown in FIG. 2, a ladle-type hot
図2に示すように、浸漬ランス8は、保持容器5内のスラグ15と接触する。スラグ15は、高炉からの出銑時における高炉スラグの混入、並びに、反応生成物や添加した精錬剤および造滓剤により形成される。
As shown in FIG. 2, the
浸漬ランス8は、貯蔵タンク9および貯蔵タンク10と接続されており、貯蔵タンク9に収容された固体酸素源3および貯蔵タンク10に収容された生石灰4を、窒素やAr等の不活性ガスを搬送ガスとして溶銑2中に吹き込み添加することができる。固体酸素源3は脱燐剤等(脱P、Si、S)として添加するものであり、鉄鉱石やミルスケール等を用いればよい。生石灰4は脱燐用フラックスであり、脱燐反応により生成された燐酸化物と反応して燐をスラグ15中に固定すると共に、生成するスラグ15の塩基度を調整するためのものである。脱Si、Sに対しても同様である。この場合に、生石灰4に他のフラックスを混合しても、また、生石灰4の替わりに他のフラックスを使用してもよい。なお、貯蔵タンク9内の固体酸素源3および貯蔵タンク10内の生石灰4は、それぞれ独立に添加量および添加時間を制御して吹き込むことができるようになっており、また、浸漬ランス8から窒素やAr等の不活性ガスのみを吹き込み、溶銑2を攪拌することもできる。
The
溶銑処理装置1には、更に、ホッパー11、12と、原料搬送用コンベア13と、シュート14とからなる原料供給設備が設置されており、この原料供給設備を用いて、ホッパー11内の固体酸素源3およびホッパー12内の生石灰4を溶銑保持容器5内に上置き添加することもできるようになっている。
The hot metal treatment apparatus 1 is further provided with a raw material supply
上記溶銑処理装置による溶銑の予備処理は以下の工程により行われる。 The hot metal pretreatment by the hot metal treatment apparatus is performed by the following steps.
浸漬ランス8から攪拌用ガスとして窒素やAr等の不活性ガスを吹き込むとともに、脱燐等用フラックスとして生石灰4を、シュート14を介して溶銑2に上置きするか若しくは浸漬ランス8を介して溶銑2中に吹き込みながら、保持容器5内に収容された溶銑2に向けて上吹きランス7から気体酸素源を連続的に吹き付ける。脱燐等用フラックスである生石灰4の投入量は、溶銑2中の珪素濃度、硫黄濃度および燐濃度に応じて変更することができる。
An inert gas such as nitrogen or Ar is blown from the
酸素源が気体酸素源のみでは溶銑温度が上昇し過ぎて脱燐反応等が阻害される場合もあるので、必要に応じて固体酸素源3を、シュート14を介して連続的あるいは断続的に上置き添加するか、若しくは、耐火物被覆浸漬ランス8を介して連続的に溶銑2中に吹き込み添加する。固体酸素源3を添加することによって溶銑温度を低下することができる。気体酸素源添加量と固体酸素源添加量との比は、溶銑2中の珪素濃度、燐濃度および炭素濃度に応じて適宜変更する。また。冷却材として鉄スクラップを添加してもよい。
If the oxygen source is only a gaseous oxygen source, the hot metal temperature will rise too much and the dephosphorization reaction and the like may be hindered. Therefore, the solid oxygen source 3 is raised continuously or intermittently via the
次に、この発明を実施例により更に詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
図1に示す、浸漬ランス8の二次燃焼部Aの耐火物17を、表1に示す本発明例1〜3に示すAl2O3−Cr2O3系耐火物により構成し、浸漬ランスの供試体を調製した。比較例として、二次燃焼部AをCr2O3を含有しない表1に示すAl2O3系耐火物により構成し、浸漬ランスの供試体を調製した。
The refractory 17 of the secondary combustion part A of the
そして、図2に示す本発明の溶銑処理装置1に上記の浸漬ランスの供試体をそれぞれ設置して、高炉から出銑された溶銑の予備処理を行った。用いた溶銑は、炭素濃度が4.5mass%、珪素濃度が0.2mass%、燐濃度が0.09〜0.11mass%で、溶銑温度は1330〜1350℃であった。このようにして、溶銑の予備処理を実施し、各浸漬ランスの供試体の使用回数を調査した。使用回数は、浸漬ランスが使用不能になるまでに使用した回数とした。調査は、比較例の浸漬ランスの使用回数を基準値(100%)とし、これに対する本発明例の使用回数を指数により評価した。その結果を表1に示す。 And the test piece of said immersion lance was each installed in the hot metal processing apparatus 1 of this invention shown in FIG. 2, and the hot metal extracted from the blast furnace was pre-processed. The hot metal used had a carbon concentration of 4.5 mass%, a silicon concentration of 0.2 mass%, a phosphorus concentration of 0.09 to 0.11 mass%, and a hot metal temperature of 1330 to 1350 ° C. In this way, the hot metal was pretreated, and the number of times of use of each immersion lance specimen was investigated. The number of times of use was the number of times the immersion lance was used before it became unusable. In the investigation, the number of times of use of the immersion lance of the comparative example was set as a reference value (100%), and the number of times of use of the example of the present invention was evaluated by an index. The results are shown in Table 1.
表1から分かるように、本発明例においては、比較例よりも使用回数を上回り、二次燃焼による熱によっても二次燃焼部の溶損が防止されていることが分かる。 As can be seen from Table 1, in the example of the present invention, the number of times of use is higher than that of the comparative example, and it can be seen that the secondary combustion part is prevented from being melted by heat due to the secondary combustion.
以上の結果から、本発明例によれば、二次燃焼の熱による溶損を防止することができ、比較例よりも浸漬ランスの使用回数を延長することができ、歩留まりを向上できることがわかる。 From the above results, it can be seen that according to the example of the present invention, melting damage due to heat of secondary combustion can be prevented, the number of times of use of the immersion lance can be extended as compared with the comparative example, and the yield can be improved.
1 溶銑処理装置
2 溶銑
3 固体酸素源
4 生石灰
5 溶銑保持容器
6 台車
7 上吹き酸素ランス
8 耐火物被覆浸漬ランス
9、10 貯蔵タンク
11、12 ホッパー
13 原料搬送用コンベア
14 シュート
15 スラグ
16 芯金
17 Al2O3−Cr2O3系耐火物
18 耐火物
A 二次燃焼部
B 浸漬部
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