JP2011157570A - Method for dephosphorizing molten iron and top-blowing lance for refining - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CaO系媒溶剤を脱燐用媒溶剤として使用し、上吹きランスから溶銑の浴面に向けて酸素含有ガスを吹き付けて行う溶銑の脱燐処理方法に関し、並びに、その際に使用する精錬用上吹きランスに関する。 The present invention relates to a hot metal dephosphorization treatment method using a CaO-based medium solvent as a dephosphorization medium solvent and blowing an oxygen-containing gas from the top blowing lance toward the hot metal bath surface, and used at that time Refining top blow lance.
近年、溶銑段階で予め脱燐処理(「予備脱燐処理」ともいう)を実施し、溶銑中の燐を或る程度除去した後に、この溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、溶銑から溶鋼を溶製する製鋼方法が発展してきた。この場合、溶銑の脱燐処理は、トーピードカー、溶銑鍋、転炉などの設備を用い、これらの設備に収容された溶銑に酸素ガス及び固体の酸化鉄などの酸素源と、脱燐用媒溶剤としてのCaO系媒溶剤とを添加し、溶銑中の燐を酸素源により酸化し、生成した燐酸化物(P2O5)をCaO系媒溶剤によって形成されるスラグ中へ取り込むという方法で行われている。 In recent years, dephosphorization treatment (also referred to as “preliminary dephosphorization treatment”) is carried out in advance in the hot metal stage, and after removing a certain amount of phosphorus in the hot metal, this hot metal is charged into a converter and decarburization refining is carried out. However, steelmaking methods for melting molten steel from hot metal have been developed. In this case, the hot metal dephosphorization process uses equipment such as a torpedo car, hot metal ladle, converter, etc., and the hot metal contained in these equipment contains an oxygen source such as oxygen gas and solid iron oxide, and a dephosphorization solvent. The CaO-based solvent is added, the phosphorus in the hot metal is oxidized with an oxygen source, and the resulting phosphor oxide (P 2 O 5 ) is taken into the slag formed by the CaO-based solvent. ing.
この脱燐処理において、少ないCaO系媒溶剤の使用量で溶銑中の燐を溶銑からスラグへ効率的に移行させるためには、CaO系媒溶剤を迅速に溶融して滓化させることが極めて重要であるが、熱力学上、溶銑中の燐は温度が低いほど酸化除去されやすいことから、脱燐処理は1300〜1400℃の比較的低い温度で行われるのが一般的である。つまり、この温度条件はCaO系媒溶剤の滓化には好適な条件とはいえず、従って、1300〜1400℃の比較的低温領域でCaO系媒溶剤を滓化させるために、従来、CaOの融点降下剤である蛍石(CaF2)を併用することが広く行われてきた。 In this dephosphorization treatment, in order to efficiently transfer phosphorus in the hot metal from hot metal to slag with a small amount of CaO-based solvent, it is extremely important to rapidly melt and hatch the CaO-based solvent. However, from the viewpoint of thermodynamics, phosphorus in the hot metal is more easily oxidized and removed as the temperature is lower. Therefore, the dephosphorization treatment is generally performed at a relatively low temperature of 1300 to 1400 ° C. That is, this temperature condition is not a suitable condition for the hatching of the CaO-based solvent. Therefore, in order to hatch the CaO-based solvent in a relatively low temperature range of 1300 to 1400 ° C., conventionally, The combined use of fluorite (CaF 2 ), which is a melting point depressant, has been widely performed.
しかし、近年、環境保護の観点から、スラグからのフッ素(F)の溶出が問題になっており、このために、蛍石などのフッ素源を使用しないで効率的に脱燐することのできる脱燐技術の開発が望まれていた。そして、これに応えるべく、蛍石などのフッ素源を用いずにCaO系媒溶剤の滓化を促進させて脱燐処理する方法が幾つか提案されている。 However, in recent years, elution of fluorine (F) from slag has become a problem from the viewpoint of environmental protection. For this reason, dephosphorization that can be efficiently dephosphorized without using a fluorine source such as fluorite. The development of phosphorus technology was desired. In order to meet this demand, several methods for dephosphorization by promoting the hatching of the CaO-based solvent without using a fluorine source such as fluorite have been proposed.
例えば、特許文献1には、上底吹き転炉に収容された溶銑に、CaO粉と、このCaO粉に対して質量%で20%を超え50%以下のAl2O3粉とを含有する混合粉を、酸素ガスを搬送用ガスとして上吹きランスから吹き付けるとともに、炉底から攪拌用ガスを吹き込んで溶銑を攪拌しながら脱燐処理を行う方法が開示されている。しかしながら、特許文献1の方法では、添加するAl2O3によりCaOの融点が降下し、CaOの滓化を促進させることはできるものの、スラグ中のAl2O3濃度が高くなるために、炉体耐火物の損耗を招き、却ってコスト高になる懸念がある。また、スラグ中のAl2O3濃度が高くなることから、脱燐速度が低下するという問題もある。 For example, Patent Document 1 contains CaO powder and Al 2 O 3 powder of more than 20% by mass and less than 50% by mass with respect to the CaO powder in the hot metal accommodated in the top-bottom blown converter. A method is disclosed in which the mixed powder is sprayed from an upper blowing lance using oxygen gas as a carrier gas, and a dephosphorization process is performed while stirring the molten metal by blowing a stirring gas from the bottom of the furnace. However, in the method of Patent Document 1, although the melting point of CaO is lowered by Al 2 O 3 to be added and the hatching of CaO can be promoted, the concentration of Al 2 O 3 in the slag is increased. There is a concern that the refractory will be worn out and the cost will increase. Moreover, since the Al 2 O 3 concentration in the slag is increased, there is a problem that the dephosphorization rate is decreased.
特許文献2には、転炉型反応容器に収容された溶銑に対して、スラグの塩基度が1.1以下である場合には、少なくとも粒径が20mm以下である塊状生石灰を投入し、また、スラグの塩基度が1.1を超える場合には、上吹きランスから粒度が100メッシュ(149μm)以下、好ましくは200メッシュ(74μm)以下であるCaO粉を酸素ガスとともに吹き付けて、溶銑を脱燐処理する方法が開示されている。ここで、スラグの塩基度とは、スラグ中のCaOとSiO2との質量比(CaO/SiO2)である。
In
一般に、脱燐反応は、高塩基度のスラグを形成させて溶銑中の燐濃度を必要レベルまで低下させており、脱燐処理におけるスラグの塩基度は1.1を越える場合が一般的である。特許文献2では、塩基度が1.1を超える場合には100メッシュ以下の生石灰を用いており、従って、生石灰の大部分を100メッシュ以下にする必要があり、生石灰をこのようなサイズに細粒化するには多大なコストを費やし、特許文献2は工業的に実現性のある方法とはいえない。
Generally, in the dephosphorization reaction, a high basicity slag is formed to reduce the phosphorus concentration in the hot metal to a required level, and the basicity of the slag in the dephosphorization process is generally over 1.1. . In
また、特許文献3には、上吹きランス先端の中心孔から、CaO、SiO2及び酸化鉄を主成分とする粉粒状の脱燐用媒溶剤を、酸素含有ガスを搬送用ガスとしてバーナー火炎とともに転炉型反応容器内の溶銑浴面に向けて添加すると同時に、中心孔の外側の周囲孔から酸素含有ガスを溶銑に吹き付けて行う脱燐方法が開示されている。また、特許文献3では、粉粒状の脱燐用媒溶剤を吹き込むための中心孔が超音速噴流となるラバールノズルであること、及び、バーナーの燃料を燃焼するための酸素ガスを中心孔から供給することが記載されている。しかし、特許文献3の方法では、酸化鉄として、金属鉄を含有するダストを酸素含有ガスとともに中心孔から吹き込むので、搬送経路での金属鉄による発火の危険があり現実的ではない。また、中心孔から供給される酸素ガスと、その周囲から供給される燃料ガスとの混合が不十分で、燃焼効率が悪く、また更に、脱燐用媒溶剤の吐出流速が速いために、バーナー火炎内に滞在する時間が短く、十分に加熱・溶融しない恐れがある。
このように、CaO系媒溶剤を主たる脱燐用媒溶剤として使用して溶銑を脱燐処理するにあたり、蛍石などのフッ素源を使用しないで効率的に脱燐することのできる脱燐処理技術の開発が切望されているにも拘らず、従来の脱燐処理方法はコストの点で工業的には満足できる技術とはいい難く、製造コストの上昇を余儀なくされていた。 As described above, when the hot metal is dephosphorized using a CaO-based solvent as a main dephosphorizing medium solvent, the dephosphorization process technology can efficiently dephosphorize without using a fluorine source such as fluorite. However, the conventional dephosphorization processing method is difficult to be industrially satisfactory in terms of cost, and the manufacturing cost has been inevitably increased.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、蛍石などのフッ素源を使用しなくともCaO系媒溶剤を迅速に滓化させることができ、溶銑を効率的に且つ安価に脱燐することのできる脱燐処理方法を提供することであり、また、それに用いる精錬用の上吹きランスを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to quickly hatch a CaO-based solvent without using a fluorine source such as fluorite, and to efficiently produce hot metal. Another object is to provide a dephosphorization method that can be dephosphorized at low cost, and to provide an upper blowing lance for refining used therefor.
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討・研究を行った。以下に、検討・研究結果を説明する。 The present inventors diligently studied and studied to solve the above problems. The results of the examination and research are explained below.
CaO系媒溶剤を主たる脱燐用媒溶剤として用いた溶銑の脱燐反応は、CaO系媒溶剤により生成されるCaO系スラグが、溶銑中の燐と供給される酸素源との反応により生成される燐酸化物(P2O5)を取り込むことによって進行することから、CaO系媒溶剤をいかに迅速に滓化させるかが重要なポイントとなる。 The hot metal dephosphorization reaction using the CaO-based solvent as the main dephosphorizing medium solvent is produced by the reaction of the CaO-based slag generated by the CaO-based solvent with the phosphorus source in the hot metal and the supplied oxygen source. It is important to determine how quickly the CaO-based medium solvent is hatched since the process proceeds by incorporating the phosphorous oxide (P 2 O 5 ).
検討の結果、脱燐用媒溶剤が溶銑と接触する以前に、不活性ガスによって搬送される、上吹きランスからの脱燐用媒溶剤の噴出流の周囲を包囲するようにバーナーによる火炎の包囲帯を形成することが、溶銑と脱燐用媒溶剤との混合・接触の促進、及び、脱燐用媒溶剤の迅速滓化に最適な条件であるとの知見が得られた。 As a result of the study, the flame is surrounded by a burner so as to surround the periphery of the dephosphorization solvent discharged from the top blowing lance, which is carried by an inert gas, before the dephosphorization medium comes into contact with the hot metal. It was found that the formation of the band is the optimum condition for promoting the mixing / contact of the hot metal and the dephosphorization medium solvent and for rapid incubation of the dephosphorization medium solvent.
バーナーを形成するランス構造については、ランス構造をできるだけ簡素化するために、ランス軸心部の中心孔から脱燐用媒溶剤を搬送用ガスとしての不活性ガスとともに供給し、この中心孔の周囲に、軸心側から環状の燃料供給ノズル及び酸素含有ガス供給ノズルをこの順に設け、それぞれ燃料及び酸素含有ガスを供給し、燃料を酸素含有ガスにより燃焼させて火炎を形成し、これにより脱燐用媒溶剤を加熱・溶融する方法を用いることとした。この場合、酸素含有ガス供給ノズルから供給される酸素含有ガス中の酸素ガスは燃料の燃焼に消費されるので、溶銑中の燐の酸化にはほとんど寄与しない。従って、酸素含有ガス供給ノズルの外周に溶銑中の燐を酸化させるための精錬用酸素含有ガスを供給するノズル(=周囲孔)を設けることとした。 For the lance structure that forms the burner, in order to simplify the lance structure as much as possible, a dephosphorizing medium solvent is supplied from the central hole of the lance shaft center together with an inert gas as a conveying gas, and the periphery of this central hole is In addition, an annular fuel supply nozzle and an oxygen-containing gas supply nozzle are provided in this order from the axial center side, respectively supplying fuel and oxygen-containing gas, and burning the fuel with the oxygen-containing gas to form a flame, thereby dephosphorization. The method of heating and melting the solvent was used. In this case, the oxygen gas in the oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply nozzle is consumed for the combustion of the fuel, so that it hardly contributes to the oxidation of phosphorus in the hot metal. Therefore, a nozzle (= peripheral hole) for supplying a refining oxygen-containing gas for oxidizing phosphorus in the hot metal is provided on the outer periphery of the oxygen-containing gas supply nozzle.
酸素含有ガスを搬送用ガスとして中心孔から脱燐用媒溶剤を噴出させることも脱燐反応には有効であるが、脱燐用媒溶剤の一部として、転炉ダストなどを用いる場合、ダストには金属鉄が含有されることもあり、それが酸素ガスと反応してランス内部で発火するなどの危険性があり、工業的には実用化が難しい。 It is also effective for the dephosphorization reaction to eject the dephosphorization medium solvent from the center hole using the oxygen-containing gas as a carrier gas. However, when converter dust or the like is used as part of the dephosphorization medium solvent, May contain metallic iron, and there is a danger that it reacts with oxygen gas and ignites inside the lance, making it difficult to put it to practical use industrially.
また、中心孔からの脱燐用媒溶剤の搬送用ガスとして酸素含有ガスを吹き込み、この酸素含有ガスを燃料の燃焼用として併用する場合、中心孔からの酸素含有ガスと燃料との燃焼では、火炎長さが短くなり、脱燐用媒溶剤が火炎帯を通過する際の滞留時間が十分に確保できない。それに対して、燃料供給ノズルの周囲に酸素含有ガス供給ノズルを設置し、酸素含有ガス供給ノズルから酸素含有ガスを噴出させることで、燃料の燃焼が緩慢化され、火炎長が長くなり、効率的に脱燐用媒溶剤を加熱・溶融できることを見出した。 In addition, when oxygen-containing gas is blown as a carrier gas for dephosphorization medium solvent from the center hole, and this oxygen-containing gas is used together for fuel combustion, in combustion of oxygen-containing gas and fuel from the center hole, The flame length is shortened, and the residence time when the dephosphorizing medium solvent passes through the flame zone cannot be secured sufficiently. On the other hand, by installing an oxygen-containing gas supply nozzle around the fuel supply nozzle and ejecting the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply nozzle, the combustion of the fuel is slowed down, the flame length is increased, and it is efficient It was found that the dephosphorization medium solvent can be heated and melted.
図1に、燃焼用の酸素ガスを、中心孔と燃料供給ノズルの周囲に設けた酸素含有ガス供給ノズルとの双方から、供給比率を変化させて供給したときに形成される火炎長さの測定結果を示す。図1に示すように、酸素含有ガス供給ノズルからの酸素ガスの供給比率が高くなるほど、火炎の長さが長くなることが分かった。これによって、脱燐用媒溶剤を効率的に加熱・溶融できることを見出した。 FIG. 1 shows the measurement of the length of the flame formed when oxygen gas for combustion is supplied from both the central hole and the oxygen-containing gas supply nozzle provided around the fuel supply nozzle at different supply ratios. Results are shown. As shown in FIG. 1, it was found that the flame length increases as the oxygen gas supply ratio from the oxygen-containing gas supply nozzle increases. As a result, it has been found that the dephosphorization medium solvent can be efficiently heated and melted.
本発明は上記検討結果に基づいてなされたものであり、第1の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、上吹きランスの軸心部に配置した中心孔から不活性ガスを搬送用ガスとして脱燐用媒溶剤を溶銑に向けて噴出すると同時に、該中心孔からの噴出流の周囲に酸素含有ガスと燃料との反応による火炎の包囲帯を形成させ、且つ、前記中心孔の周囲に設置された3孔以上の周囲孔から酸素含有ガスを溶銑の浴面に向けて吹き付けることを特徴とする。 The present invention has been made on the basis of the above examination results, and the hot metal dephosphorization processing method according to the first invention uses an inert gas as a carrier gas from a central hole arranged in the axial center portion of the top blowing lance. A dephosphorization medium solvent is ejected toward the hot metal, and at the same time, a flame encircling zone is formed around the ejection flow from the central hole and a reaction between the oxygen-containing gas and the fuel, and installed around the central hole. The oxygen-containing gas is blown toward the bath surface of the molten metal from the three or more peripheral holes.
第2の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、第1の発明において、前記脱燐用媒溶剤は、石灰、焼結鉱、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結工程で生成する焼結ダスト、溶銑の脱炭吹錬工程で生成する転炉スラグ、転炉ダストのうちの何れか1種または2種以上からなることを特徴とする。 In the hot metal dephosphorization method according to the second invention, in the first invention, the dephosphorization medium solvent is lime, sintered ore, iron ore, sintered dust produced in a sintering step of iron ore, It is characterized by comprising one or more of converter slag and converter dust generated in the decarburization blowing process of hot metal.
第3の発明に係る精錬用上吹きランスは、ランス先端部の軸心部に脱燐用媒溶剤を吹き込むための中心孔を有し、該中心孔の周囲に中心孔と同心円状の環状の燃料供給ノズル及び環状の酸素含有ガス供給ノズルを軸心側からこの順に有し、且つ、前記酸素含有ガス供給ノズルの周囲に精錬用の酸素含有ガスを吹き込むための3孔以上の周囲孔を有することを特徴とする。 The refining top blow lance according to the third invention has a center hole for blowing the dephosphorization medium solvent into the axial center part of the tip of the lance, and has an annular shape concentric with the center hole around the center hole. A fuel supply nozzle and an annular oxygen-containing gas supply nozzle are provided in this order from the axial center side, and three or more peripheral holes for blowing a refining oxygen-containing gas are provided around the oxygen-containing gas supply nozzle. It is characterized by that.
本発明によれば、粉粒状の脱燐用媒溶剤を、上吹きランスの先端部に形成されるバーナー火炎によって加熱・溶融させながら溶銑に吹き付けて脱燐処理を行うので、蛍石などのフッ素源を使用しなくても、脱燐用媒溶剤の滓化が従来と比較して迅速化され、脱燐反応を促進させることができ、燐濃度の低い溶銑を製造することが可能となる。また、脱燐用媒溶剤の搬送用ガスとして不活性ガスを使用するので、仮に脱燐用媒溶剤中に金属鉄が混入していても搬送経路における金属鉄の燃焼を未然に防止することができる。その結果、脱燐処理工程における脱燐用媒溶剤コストの削減が可能になるのみならず、次工程の転炉脱炭精錬において、脱燐に必要な脱燐用媒溶剤が不要になるなど、省資源、省エネルギーが達成されるとともに転炉脱炭操業の安定化が達成され、工業上有益な効果がもたらされる。 According to the present invention, the dephosphorization treatment is performed by spraying the powdered solvent medium for dephosphorization on the molten iron while heating and melting the burner flame formed at the tip of the top blowing lance. Even if a source is not used, the dephosphorization medium solvent can be hatched more quickly than before, the dephosphorization reaction can be promoted, and the hot metal having a low phosphorus concentration can be produced. In addition, since an inert gas is used as the transporting gas for the dephosphorization medium solvent, even if metallic iron is mixed in the dephosphorization medium solvent, combustion of the metallic iron in the transport path can be prevented in advance. it can. As a result, it becomes possible not only to reduce the dephosphorization medium solvent cost in the dephosphorization process, but also to eliminate the dephosphorization medium solvent necessary for dephosphorization in the converter decarburization refining in the next process, etc. Resource saving and energy saving are achieved and stabilization of the converter decarburization operation is achieved, resulting in industrially beneficial effects.
以下、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described.
本発明に係る脱燐処理で用いる溶銑は、高炉などの溶銑製造設備で製造された溶銑であり、溶銑製造設備で製造された溶銑を、溶銑鍋、トーピードカーなどの溶銑搬送容器で受銑し、この溶銑を予備脱燐処理設備に搬送する。少ない脱燐用媒溶剤の使用量で効率的に脱燐処理するために、脱燐処理の前に溶銑中の珪素を予め除去(「溶銑の予備脱珪処理」ともいう)してもよい。予備脱珪処理を行う場合には、溶銑の珪素含有量を0.1質量%以下まで低減させることが好ましい。溶銑の珪素含有量をこの範囲まで下げる手段としては、製造された溶銑に酸素ガスまたは酸化鉄などの酸素源を供給し、これらの酸素源によって溶銑中の珪素を酸化させ、珪素を酸化物として強制的に除去する方法を用いることができる。予備脱珪処理を実施した場合には、生成したスラグを脱燐処理の前までに排滓しておく。 The hot metal used in the dephosphorization treatment according to the present invention is a hot metal manufactured in a hot metal manufacturing facility such as a blast furnace, and the hot metal manufactured in a hot metal manufacturing facility is received in a hot metal transport container such as a hot metal pan or a torpedo car, This hot metal is conveyed to a preliminary dephosphorization processing facility. In order to efficiently perform the dephosphorization treatment with a small amount of the dephosphorization medium solvent, the silicon in the hot metal may be removed in advance (also referred to as “preliminary desiliconization treatment of hot metal”) before the dephosphorization treatment. When performing preliminary desiliconization treatment, it is preferable to reduce the silicon content of the hot metal to 0.1% by mass or less. As a means for lowering the silicon content of the hot metal to this range, an oxygen source such as oxygen gas or iron oxide is supplied to the manufactured hot metal, and the silicon in the hot metal is oxidized by these oxygen sources, and silicon is used as an oxide. A method of forcibly removing can be used. When the preliminary desiliconization process is performed, the generated slag is discharged before the dephosphorization process.
このようにして得た溶銑に対して本発明による脱燐処理を施す。本発明による脱燐処理は、溶銑鍋またはトーピードカーなどの溶銑搬送容器内で行うこともできるが、これらの溶銑搬送容器に比べてフリーボードが大きく、溶銑を強攪拌することが可能であり、少ない脱燐用媒溶剤の使用量で迅速に脱燐処理を行うことができることから、転炉型の精錬容器で行うことが好ましい。従って、ここでは、転炉型の精錬容器を用いて脱燐処理する例で説明する。 The hot metal thus obtained is subjected to the dephosphorization treatment according to the present invention. The dephosphorization treatment according to the present invention can be carried out in a hot metal transfer container such as a hot metal ladle or a torpedo car. However, the free board is larger than these hot metal transfer containers, and the hot metal can be vigorously stirred and reduced. Since a dephosphorization process can be rapidly performed with the usage-amount of the dephosphorization medium solvent, it is preferable to carry out in a converter type refining vessel. Therefore, here, an example in which dephosphorization processing is performed using a converter-type refining vessel will be described.
ここで、本発明で使用する上吹きランスについて説明する。図2及び図3は、本発明に係る上吹きランスの例を示す概略図であり、図2は縦断面図、図3は、図2のX−X’矢視による断面図である。 Here, the top blowing lance used in the present invention will be described. 2 and 3 are schematic views showing an example of an upper blowing lance according to the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view, and FIG. 3 is a sectional view taken along arrow X-X ′ in FIG. 2.
上吹きランス1は、図2及び図3に示すように、円筒状のランス本体2と、このランス本体2の下端に溶接などにより接続された銅製のランスチップ3とで構成されており、ランス本体2は、外側から、最外管8、外管9、中管10、内管11、仕切管12、最内管13の同心円状の6種の鋼管、即ち六重管で構成され、また、先端部のランスチップ3には、ランスチップ3のほぼ軸心位置に配置された、鉛直下方を向いた中心孔4と、この中心孔4の外周に配置された環状の燃料供給ノズル6と、この燃料供給ノズル6の外周に配置された環状の酸素含有ガス供給ノズル7と、この酸素含有ガス供給ノズル7の外周に配置された、鉛直斜め下向き方向を向いた複数個の周囲孔5とが設置されている。中心孔4はストレート形状のノズルであり、周囲孔5は末広がりのラバールノズル形状のノズルである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the top blowing lance 1 is composed of a
中心孔4は、脱燐用媒溶剤を吹き付けるためのノズル、燃料供給ノズル6は、プロパンガス、天然ガスなどの炭化水素系のガス燃料、或いは、重油、灯油などの炭化水素系の液体燃料を吹き付けるためのノズル、酸素含有ガス供給ノズル7は、これらの燃料を燃焼するための酸素含有ガスを吹き付けるためのノズル、周囲孔5は、精錬用酸素含有ガスを吹き付けるためのノズルである。ここで、酸素含有ガスとは、酸素ガス(純酸素)、空気、酸素富化空気、酸素ガスとArガスとの混合ガスなどを指す。尚、この上吹きランス1では、周囲孔5が4個配置されているが、周囲孔5は3個以上であるならば、幾つであっても構わず、精錬用酸素含有ガスの供給流量に応じて決めればよい。
The
最外管8と外管9との間隙、及び、外管9と中管10との間隙は、上吹きランス1を冷却するための冷却水の流路となっており、上吹きランス1の上部に設けられた給水継手(図示せず)から供給された冷却水は、外管9と中管10との間隙を通ってランスチップ3の部位まで至り、ランスチップ3の部位で反転して最外管8と外管9との間隙を通って上吹きランス1の上部に設けられた排水継手(図示せず)から排出される。この場合に給排水の径路を逆としてもよい。
The gap between the
中管10と内管11との間隙は、周囲孔5への酸素含有ガスの供給流路となっており、上吹きランス1の上部に設けられた酸素含有ガス供給継手(図示せず)から、中管10と内管11との間隙に供給された酸素含有ガスは、中管10と内管11との間隙を通り、周囲孔5から転炉内に噴出される。
A gap between the
内管11と仕切管12との間隙は、酸素含有ガス供給ノズル7への酸素含有ガスの供給流路となっており、上吹きランス1の上部に設けられた酸素含有ガス供給継手(図示せず)から、内管11と仕切管12との間隙に供給された酸素含有ガスは、内管11と仕切管12との間隙を通り、酸素含有ガス供給ノズル7から転炉内に噴出される。
A gap between the
仕切管12と最内管13との間隙は、燃料供給ノズル6への燃料の供給流路となっており、上吹きランス1の上部に設けられた燃料供給継手(図示せず)から、仕切管12と最内管13との間隙に供給された燃料は、仕切管12と最内管13との間隙を通り、燃料供給ノズル6から転炉内に噴出される。
A gap between the
また、最内管13の内部は、不活性ガスを搬送用ガスとする、中心孔4への脱燐用媒溶剤の供給流路となっており、上吹きランス1の上端部に設けられた脱燐用媒溶剤供給継手(図示せず)から、最内管13の内部に不活性ガスとともに供給された脱燐用媒溶剤は、最内管13の内部を通り、中心孔4から噴射される。搬送用ガスとする不活性ガスとしては、窒素ガスやArガスなどを使用する。
Further, the inside of the
このような構成の上吹きランス1を用い、転炉型の精錬容器(以下、単に「転炉」とも記す)に収容された溶銑に対して、以下に示すようにして本発明に係る脱燐処理を実施する。 The dephosphorization according to the present invention is performed as follows with respect to the hot metal contained in a converter-type smelting vessel (hereinafter also simply referred to as “converter”) using the top blowing lance 1 having such a configuration. Perform the process.
先ず、CaO、SiO2及び酸化鉄を主成分とする脱燐用媒溶剤の粉粒体を準備し、この脱燐用媒溶剤を、脱燐用媒溶剤供給継手に接続する供給経路に設けられた、粉粒体の脱燐用媒溶剤を収容するためのディスペンサー(図示せず)に予め装入しておく。この状態で、転炉の内部へ溶銑を装入する。用いる溶銑としてはどのような組成であっても処理することができ、脱燐処理の前に予備脱硫処理や予備脱珪処理が施されていてもよい。因みに、脱燐処理前の溶銑の主な化学成分は、炭素:3.8〜5.0質量%、珪素:0.2質量%以下、硫黄:0.05質量%以下、燐:0.08〜0.2質量%程度である。また、溶銑温度は1200〜1350℃の範囲であれば問題なく脱燐処理することができる。 First, a granular material of a dephosphorization medium solvent mainly composed of CaO, SiO 2 and iron oxide is prepared, and the dephosphorization medium solvent is provided in a supply path connected to a dephosphorization medium solvent supply joint. In addition, it is charged in advance in a dispenser (not shown) for containing the dephosphorization medium solvent for the granular material. In this state, hot metal is charged into the converter. The hot metal used can be treated with any composition, and may be subjected to preliminary desulfurization treatment or preliminary desiliconization treatment before dephosphorization treatment. Incidentally, the main chemical components of the hot metal before the dephosphorization treatment are: carbon: 3.8 to 5.0% by mass, silicon: 0.2% by mass or less, sulfur: 0.05% by mass or less, phosphorus: 0.08 It is about -0.2 mass%. Moreover, if the hot metal temperature is in the range of 1200 to 1350 ° C., dephosphorization can be performed without any problem.
次いで、脱燐用媒溶剤を上吹きランス1の中心孔4から不活性ガスを搬送用ガスとして転炉内の溶銑の浴面に向けて吹き付ける。脱燐用媒溶剤の吹き付けと同時に、上吹きランス1の燃料供給ノズル6から炭化水素系の燃料を供給するとともに、酸素含有ガス供給ノズル7から酸素含有ガスを供給し、燃料供給ノズル6から供給される燃料を酸素含有ガス供給ノズル7から供給される酸素含有ガスによって燃焼させ、上吹きランス1の先端部に火炎を形成する。中心孔4から供給される脱燐用媒溶剤は、形成される火炎包囲帯の熱を受けて加熱・溶融し、溶融した状態で溶銑の浴面に吹き付けられる。その際に、上吹きランス1の周囲孔5からは脱燐精錬用の酸素含有ガスを溶銑の浴面に向けて吹き付けるとともに、転炉炉底に配置した底吹き羽口(図示せず)から窒素ガスなどの非酸化性ガスまたはArガスなどの希ガスを撹拌用ガスとして溶銑に吹き込み、溶銑を攪拌させる。
Next, a dephosphorizing medium solvent is sprayed from the
溶銑浴面に吹き付けられた脱燐用媒溶剤は直ちに滓化してスラグを形成し、また、供給された脱燐精錬用の酸素含有ガスと溶銑中の燐とが反応してP2O5が形成される。攪拌用ガスによって溶銑とスラグとが強攪拌されることも相まって、形成したP2O5がスラグに迅速に吸収されて、溶銑の脱燐反応が速やかに進行する。 The dephosphorization medium solvent sprayed on the hot metal bath surface immediately hatches to form slag, and the supplied oxygen-containing gas for dephosphorization and phosphorus in the hot metal react to form P 2 O 5. It is formed. Combined with strong stirring of the hot metal and slag by the stirring gas, the formed P 2 O 5 is rapidly absorbed into the slag, and the dephosphorization reaction of the hot metal proceeds promptly.
また、脱燐用媒溶剤の調製コストを抑える観点から、脱燐用媒溶剤の原料として、溶銑の脱炭吹錬工程で生成する転炉スラグ(CaO−SiO2系スラグ)、転炉ダスト(「OGダスト」ともいう酸化鉄)、或いは、鉄鉱石の焼結工程で生成する焼結ダスト(CaOと酸化鉄との混合物)を使用し、これらに生石灰、焼結鉱、鉄鉱石などを添加して所望の組成に調製することが好ましい。脱燐用媒溶剤にCaOの融点降下剤としてAl2O3源を意図的に混合しても構わないが、本発明においてはバーナーによる加熱・溶融により滓化性を十分確保できるため、特にAl2O3源を混合する必要はない。同様に、CaOの融点降下剤である蛍石などのフッ素化合物も必要としない。特に、スラグのリサイクルにあたりスラグからのフッ素の溶出量を抑えて環境を保護する観点から、蛍石などのフッ素化合物は脱燐用媒溶剤として使用しないことが好ましい。但し、フッ素が不純物成分として不可避的に混入した物質については使用しても構わない。脱燐用媒溶剤の組成は、CaOが50〜70質量%、SiO2が10〜30質量%、FeOが10〜25質量%とすればよい。
Moreover, from the viewpoint of suppressing the preparation cost of the dephosphorization medium solvent, as a raw material of the dephosphorization medium solvent, converter slag (CaO-SiO 2 slag) generated in the hot metal decarburization blowing process, converter dust ( Iron oxide (also called “OG dust”) or sintered dust (mixture of CaO and iron oxide) produced in the iron ore sintering process, and quick lime, sintered ore, iron ore, etc. added to these Thus, it is preferable to prepare a desired composition. An Al 2 O 3 source may be intentionally mixed with the dephosphorization medium solvent as a melting point depressant for CaO. However, in the present invention, sufficient hatchability can be ensured by heating and melting with a burner. It is not necessary to mix the 2 O 3 source. Similarly, a fluorine compound such as fluorite which is a melting point depressant for CaO is not required. In particular, it is preferable not to use a fluorine compound such as fluorite as a dephosphorization medium solvent from the viewpoint of protecting the environment by suppressing the amount of fluorine eluted from the slag when recycling the slag. However, a substance in which fluorine is inevitably mixed as an impurity component may be used. The composition of the dephosphorization for medium solvent, CaO 50 to 70 wt%,
脱燐処理時の酸素源が気体の酸素含有ガスのみでは溶銑温度が上昇し過ぎて脱燐反応が阻害される場合もあるので、必要に応じてミルスケールや鉄鉱石などの固体酸素源、或いは鉄スクラップを添加してもよい。これらの添加量は、溶銑中の珪素濃度、燐濃度、炭素濃度などに応じて適宜変更することができる。また、脱燐用媒溶剤の投入量は、溶銑中の珪素濃度及び燐濃度に応じて変更することとするが、最大でも溶銑トンあたり40kg程度であれば十分である。 If the oxygen source at the time of dephosphorization is only a gaseous oxygen-containing gas, the hot metal temperature will rise too much and the dephosphorization reaction may be inhibited, so if necessary, a solid oxygen source such as mill scale or iron ore, or Iron scrap may be added. These addition amounts can be appropriately changed according to the silicon concentration, phosphorus concentration, carbon concentration and the like in the hot metal. Further, the amount of the dephosphorization medium solvent to be added is changed according to the silicon concentration and the phosphorus concentration in the hot metal, but it is sufficient if it is about 40 kg per ton of hot metal.
以上説明したように、本発明によれば、脱燐用媒溶剤を上吹きランス1の中心孔4から搬送用ガスの不活性ガスとともに供給し、中心孔4の周囲に配置した燃料供給ノズル6から炭化水素系燃料を供給するとともに、燃料供給ノズル6の周囲に配置した酸素含有ガス供給ノズル7から酸素含有ガスを供給して火炎を形成し、この火炎によって脱燐用媒溶剤を加熱・溶融させて溶銑に吹き付けるので、脱燐用媒溶剤を迅速に滓化させることができ、従来に比較して迅速に脱燐反応を推進させることができ、燐濃度の低い溶銑を製造することが可能となる。また、脱燐用媒溶剤の搬送用ガスとして不活性ガスを使用するので、仮に脱燐用媒溶剤中に金属鉄が混入していても供給経路における金属鉄の燃焼を未然に防止することができる。
As described above, according to the present invention, the dephosphorization medium solvent is supplied from the
高炉で製造された溶銑に対して予備脱珪処理を施し、この予備脱珪処理後のスラグを排滓した後、5トンの小型転炉型精錬試験設備に溶銑を装入し、条件を変更して脱燐処理試験を実施した。 Preliminary desiliconization treatment was applied to the hot metal produced in the blast furnace, and the slag after the preliminary desiliconization treatment was discharged, and then the hot metal was charged into a 5 ton small converter refining test facility and the conditions were changed. Thus, a dephosphorization test was conducted.
脱燐処理は、炉底部の底吹き羽口から窒素ガスを0.05〜0.15Nm3/(min・t)の供給量で吹き込んで溶銑を攪拌しながら、上吹きランスの周囲孔から精錬用酸素含有ガスとして酸素ガスを吹き付けるとともに、上吹きランスの中心孔から窒素ガスを搬送用ガスとして脱燐用媒溶剤を吹き付けながら、燃料供給ノズルからプロパンガスを供給するとともに、酸素含有ガス供給ノズルから酸素ガスを供給して行った。使用した上吹きランスは、図2に示す上吹きランスと同一である。 The dephosphorization process is performed by refining from the peripheral hole of the top blowing lance while stirring the hot metal by blowing nitrogen gas from the bottom blowing tuyeres at the bottom of the furnace at a supply rate of 0.05 to 0.15 Nm 3 / (min · t). While oxygen gas is blown as the oxygen-containing gas for use, propane gas is supplied from the fuel supply nozzle while blowing nitrogen gas from the center hole of the upper blowing lance as the carrier gas, and oxygen-containing gas supply nozzle Oxygen gas was supplied from The top blowing lance used is the same as the top blowing lance shown in FIG.
脱燐用媒溶剤の吹き付け速度は5kg/minの一定とし、精錬用酸素ガスの流量は420Nm3/hrの一定とし、プロパンガスの流量は20Nm3/hrの一定とした。溶銑温度は処理前が1200〜1300℃の範囲であり、処理後温度は1340〜1360℃になるように調整した。 Spraying rate of dephosphorization for medium solvent was constant of 5 kg / min, the flow rate of the refining oxygen gas was constant of 420Nm 3 / hr, the flow rate of propane gas was constant 20 Nm 3 / hr. The hot metal temperature was adjusted to 1200 to 1300 ° C. before the treatment, and the post-treatment temperature was adjusted to 1340 to 1360 ° C.
比較のために、ランス先端でバーナーを形成させない試験(比較例1、比較例2)も実施した。また、脱燐用媒溶剤の搬送用ガスとして酸素ガスを使用し、この酸素ガスでプロパンガスを燃焼する試験(比較例3)も実施した。表1に、各試験の脱燐処理における処理条件及び試験結果を示す。 For comparison, tests (Comparative Example 1 and Comparative Example 2) in which a burner was not formed at the tip of the lance were also conducted. In addition, a test (Comparative Example 3) was conducted in which oxygen gas was used as the carrier gas for the dephosphorization medium solvent, and propane gas was burned with this oxygen gas. Table 1 shows treatment conditions and test results in the dephosphorization treatment of each test.
表1に示すように、本発明例1〜3では、比較例1〜3に比べて、脱燐用媒溶剤の原単位及び精錬用酸素ガスの原単位はほぼ同等でありながら、低い燐濃度レベルまで溶銑を脱燐処理することができた。このように、蛍石などのフッ素源を使用しなくても本発明によって燐濃度の低い溶銑を安価に且つ安定して製造できることが確認できた。 As shown in Table 1, in Invention Examples 1 to 3, compared with Comparative Examples 1 to 3, the basic unit of the dephosphorization medium solvent and the basic unit of the refining oxygen gas were substantially the same, but the low phosphorus concentration The hot metal could be dephosphorized to the level. Thus, it was confirmed that hot metal having a low phosphorus concentration can be produced inexpensively and stably by the present invention without using a fluorine source such as fluorite.
1 上吹きランス
2 ランス本体
3 ランスチップ
4 中心孔
5 周囲孔
6 燃料供給ノズル
7 酸素含有ガス供給ノズル
8 最外管
9 外管
10 中管
11 内管
12 仕切管
13 最内管
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