JP2013133541A - Method for elevating temperature of molten iron - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転炉型製錬炉内に保持された溶鉄の昇熱方法に関し、詳しくは、転炉型製錬炉内の溶鉄の上方にバーナーを設置すると共に、粉粒状の炭材を、バーナー火炎内に吹込み通過させることで加熱した後、炉内に添加することで、効率良く溶鉄を昇温する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for increasing the temperature of molten iron held in a converter-type smelting furnace, and more specifically, installing a burner above the molten iron in the converter-type smelting furnace, The present invention relates to a method for efficiently raising the temperature of molten iron by adding it into a furnace after being heated by blowing it through a burner flame.
転炉型製錬炉におけるクロム鉱石などの溶融還元吹錬においては、1回の吹錬工程中大きく分けて、所定の溶鉄温度まで昇熱する、いわゆる昇熱期と、鉱石を溶融還元するいわゆる溶融還元期との2つの工程がある。
ここに、昇熱工程を短縮させることができれば、溶融還元工程を延長させることができるので、クロム源であるクロム鉱石の原単位が増加し、製造コストの削減に大きく寄与することになる。また、転炉型製錬炉に保持された溶鉄を、迅速かつ効率的に昇熱することは、製錬の効率化のみならず製造コストの削減にも大きく寄与する。
In the smelting reduction or blowing of chromium ore or the like in a converter type smelting furnace, the so-called heat-up period in which the temperature is increased to a predetermined molten iron temperature in one blowing process and the so-called ore is smelted and reduced. There are two steps, the smelting reduction phase.
Here, if the heating step can be shortened, the smelting reduction step can be extended, so that the basic unit of chromium ore as a chromium source increases, which greatly contributes to the reduction of the manufacturing cost. Moreover, rapidly and efficiently heating the molten iron held in the converter-type smelting furnace greatly contributes not only to the efficiency of smelting but also to the reduction of manufacturing costs.
上底吹き転炉に収容した溶銑等の鉄浴中に、クロム鉱石等と、熱源および還元剤として役立つ炭素源とを共に添加し、酸素ジェットの上底吹きにより炭素(C)を燃焼させ、その熱を利用してクロム鉱石等を溶融還元する手法は、例えば特許文献1に開示された手法が知られている。 Chromium ore and a carbon source useful as a heat source and a reducing agent are added together in an iron bath such as hot metal contained in a top-bottom converter, and carbon (C) is burned by top-bottom blowing of an oxygen jet. For example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known as a technique for melting and reducing chromium ore using the heat.
従来、転炉型製錬炉に保持された溶鉄を昇熱させるための熱源としては、炉内に上吹き酸素ガスまたは上底吹き酸素ガスを供給し、この供給した酸素を用いて、溶鉄中の炭素を燃焼(一次燃焼)させて得られる熱エネルギーと、一次燃焼によって発生する一酸化炭素(COガス)をさらに燃焼(二次燃焼)させて二酸化炭素(CO2ガス)を生成することによって得られる熱エネルギーとが一般的に利用されている。 Conventionally, as a heat source for raising the temperature of molten iron held in a converter-type smelting furnace, top blown oxygen gas or top bottom blown oxygen gas is supplied into the furnace, and the supplied oxygen is used to By producing carbon dioxide (CO 2 gas) by further burning (secondary combustion) the carbon monoxide (CO gas) generated by the primary combustion and the thermal energy obtained by burning (primary combustion) carbon The obtained thermal energy is generally used.
しかしながら、かかる方法を用いて、一次燃焼を促進し、発熱量を増加するためには、大量の酸素ガスを必要とする。ところが、大部分の酸素ガスは、上吹きランスから酸化性ガスとして炉内に供給されるので、酸素ガスの供給量を増加する、すなわち上吹きする酸化性ガスの供給量を増加させた場合は、ダストの発生量が増加してしまう。そして、このダストには粉粒状の鉱石が多く含まれている。そのため、上記したようにダストの発生量が増加すると、炉内に装入された鉱石が炉外に放出され、有価金属の製造の歩留りを下げてしまう。 However, in order to promote primary combustion and increase the calorific value using such a method, a large amount of oxygen gas is required. However, most of the oxygen gas is supplied into the furnace as an oxidizing gas from the top blowing lance. Therefore, when the amount of oxygen gas supplied is increased, that is, when the amount of oxidizing gas supplied is increased. , Dust generation will increase. And this dust contains many granular ores. Therefore, when the amount of dust generated increases as described above, the ore charged in the furnace is discharged outside the furnace, and the yield of manufacturing valuable metals is lowered.
ここに、一般的に知られた、半還元クロムペレットを用いた溶融還元製錬におけるCrバランスによれば、Crロスのうち約32%はダストとして系外に逃げていると言われている。なお、ダストは、上吹きランスから供給された酸化性ガスが溶鉄と衝突する際の衝突エネルギーによって発生するものである。 Here, according to the generally known Cr balance in the smelting reduction smelting using semi-reduced chromium pellets, it is said that about 32% of Cr loss escapes from the system as dust. The dust is generated by the collision energy when the oxidizing gas supplied from the top blowing lance collides with the molten iron.
従って、安易に、酸素ガスの供給量を増加すると、鉱石から回収される有価金属の歩留りが低下し、しかも環境汚染の防止や上述したダスト処理に多大な費用を要することになってしまう。また、酸素ガスの供給量を増加するためには、酸化性ガスの流速を増速しなければならないので、二次燃焼熱の溶鉄への着熱効率が低下し、熱エネルギーの大幅な増加は期待できない。 Therefore, if the supply amount of oxygen gas is easily increased, the yield of valuable metals recovered from the ore will be reduced, and the cost of preventing environmental pollution and the above-described dust treatment will be increased. In addition, in order to increase the supply amount of oxygen gas, the flow rate of the oxidizing gas must be increased, so the efficiency of secondary combustion heat to the molten iron decreases, and a significant increase in thermal energy is expected. Can not.
一方、二次燃焼は一次燃焼よりも発熱量が大きいが、二次燃焼は主に、炉内の上部空間において生じるので、溶鉄の内部や溶鉄の表面近傍で生じる一次燃焼熱と比べ、溶鉄への着熱効率(=着熱量/総発熱量)が低いという問題がある。 On the other hand, the secondary combustion has a larger calorific value than the primary combustion, but the secondary combustion occurs mainly in the upper space in the furnace. Therefore, compared to the primary combustion heat generated in the molten iron and near the surface of the molten iron, Has a problem that the heat receiving efficiency (= heat receiving amount / total heat generation amount) is low.
また、二次燃焼を促進するためには、上吹きランスの先端位置と溶鉄湯面との距離(以下「ランス高さ」という)を拡大させる、或いは上吹きランスの先端部から噴射される酸化性ガスの流速を低下させる等の方法が知られているが、二次燃焼の燃料となる一酸化炭素は比較的燃焼しにくいので、これらの方法を採用したとしても、二次燃焼の大幅な増加は期待できない。
さらに、過度の二次燃焼の促進は、溶鉄への着熱効率が低いことから、溶鉄ではなく耐火物に吸収される熱量が増大し、耐火物の溶損が助長されるという問題もある。
Further, in order to promote secondary combustion, the distance between the tip position of the upper blow lance and the molten iron surface (hereinafter referred to as “lance height”) is increased, or oxidation injected from the tip of the upper blow lance. Although the method of reducing the flow rate of the reactive gas is known, carbon monoxide, which is the fuel for secondary combustion, is relatively difficult to burn. An increase cannot be expected.
Furthermore, excessive promotion of secondary combustion has a problem in that the amount of heat absorbed not by the molten iron but by the refractory is increased because the heat receiving efficiency of the molten iron is low, and the refractory is melted.
上記問題を解決するための手段として、特許文献2には、酸化性ガスを上吹きする上吹きランスの先端部または上吹きランスとは別に設置したランスの先端部に、燃料および助燃ガスを噴出させる噴射孔からなるバーナーを設けておき、吹錬中にバーナーにより形成される火炎の中を通過するように、製錬用粉粒状物質や粉粒状の鉱石を転炉型製錬炉内に装入する方法が提案されている。 As means for solving the above problem, Patent Document 2 discloses that the fuel and the auxiliary combustion gas are jetted to the tip of the upper blow lance that blows up the oxidizing gas or the tip of the lance installed separately from the upper blow lance. A burner consisting of injection holes is provided, and the granular material for smelting and the granular ore are placed in the converter smelting furnace so that they pass through the flame formed by the burner during blowing. A method of entering is proposed.
しかしながら、クロム鉱石の溶融還元プロセスにおいては、安価な主原料として大量のスクラップを使用する。それ故、昇熱負荷が、普通鋼(炭素鋼)精錬時と比較して大きく、昇熱吹錬時間も40分〜1時間程度を要する。
また、上掲特許文献2に記載された方法では、前記バーナーの燃焼熱を高効率で着熱させるために、伝熱媒体である粉粒体が必須となるものの、溶融還元吹錬での昇熱工程全般に亘って供給するには、石灰等の造滓材のみでは吹錬に本来必要な量よりも過剰に投入することとなってしまい、スラグボリュームの増加と造滓材の顕熱増加による昇熱負荷の増加という別の問題が発生してしまう。
However, in the chromium ore smelting reduction process, a large amount of scrap is used as an inexpensive main raw material. Therefore, the heat increase load is larger than that during refining of ordinary steel (carbon steel), and the heat increase blowing time also requires about 40 minutes to 1 hour.
Further, in the method described in the above-mentioned Patent Document 2, in order to heat the combustion heat of the burner with high efficiency, powder particles as a heat transfer medium are essential, In order to supply over the entire thermal process, lime and other slagging materials alone will be used in excess of the amount originally required for blowing, increasing the slag volume and increasing the sensible heat of the slagging material. Another problem of increasing the heating load due to the occurrence of heat.
本発明は、上記した現状に鑑み開発されたもので、溶融還元吹錬における昇熱工程全般に亘って伝熱媒体を供給して、昇熱工程を効果的に短縮し、溶融還元工程に振り分ける時間を延長させることで、クロム源であるクロム鉱石の原単位を増加させて製造コストを削減することができる溶鉄昇温方法を提供することを目的とする。 The present invention has been developed in view of the above-described situation, supplying a heat transfer medium over the entire heat-up process in smelting reduction blowing, effectively shortening the heat-up process, and distributing it to the smelting-reduction process. An object of the present invention is to provide a molten iron temperature raising method capable of reducing the manufacturing cost by increasing the basic unit of chromium ore as a chromium source by extending the time.
発明者らは、上記した問題を解決するために、鋭意研究を重ね、昇熱工程全般に亘って供給する粉体として、昇熱工程で投入する熱源および還元剤として役立つ炭材を伝熱媒体とし、その一部または全部を、バーナーにより形成される火炎の中を通過するように吹込むことが有効であることを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have conducted intensive research and used as a powder to be supplied throughout the heat-up process, a heat source to be input in the heat-up process and a carbon material useful as a reducing agent as a heat transfer medium. It was found that it was effective to blow part or all of it through the flame formed by the burner.
また、通常の転炉スケールでは、燃料の流量が20Nm3/min程度であれば、バーナー火炎長さは5m程度となり、ちょうどランス高さと同等になること、およびバーナーの燃焼熱を高効率で伝熱させるためには、火炎長さ、すなわち高温場領域をランス高さと同等に維持することもまた重要であることを見出した。
なお、クロム鉱石の溶融還元プロセスにおいては、前述したように、昇熱吹錬時間は40分〜1時間程度を要する。すなわち、昇熱吹錬中に30〜50tといった大量の粉粒体供給が必要である。
On the other hand, in a normal converter scale, if the fuel flow rate is about 20 Nm 3 / min, the burner flame length is about 5 m, which is just equal to the lance height, and the combustion heat of the burner is transmitted with high efficiency. In order to heat it, it has been found that it is also important to maintain the flame length, that is, the high temperature region, equal to the lance height.
In the chrome ore smelting reduction process, as described above, the heating and blowing time requires about 40 minutes to 1 hour. That is, it is necessary to supply a large amount of powder and granule such as 30 to 50 t during the heat-up blowing.
ここに、前記粉粒体状物質としては、特許文献2にも記載されたように、石灰や珪石といった造滓材か、炭材等の昇熱材を使用することが望ましいが、造滓材の吹錬1chあたりの必要量は、20t程度であり、造滓材のみの場合、昇熱期の通期に亘って粉粒体を供給することは、前述したように、造滓材の顕熱増加による昇熱負荷の増加という問題が生じる。
そのため、上記の問題を回避しようとすると、全昇熱時間中でのバーナーへの粉体吹込み時間の比率は半分以下になってしまい、バーナーによる着熱効率増加メリットが少なくなる。
Here, as described in Patent Document 2, it is preferable to use a faux material such as lime or silica, or a heat-up material such as a carbon material, as described in Patent Document 2, The necessary amount per 1 ch of smelting is about 20t, and in the case of only the slagging material, supplying the granular material over the whole period of the heat-up period is the sensible heat of the smelting material as mentioned above. There arises a problem that the heating load increases due to the increase.
For this reason, when trying to avoid the above problem, the ratio of the powder blowing time to the burner during the total heating time is reduced to half or less, and the merit of increasing the heat receiving efficiency by the burner is reduced.
また、昇熱材である炭材は、昇熱期間中、およそ50t程度供給するので、昇熱材としては十分な量がある。しかしながら、炭材を、粉粒体状物質として用いると、バーナー火炎中で加熱する昇熱材として使用するためには、以下の問題が生じることを発明者らは突き止めた。
すなわち、プロパンのような炭化水素系燃料の燃焼により発生したC02やH20は、バーナー火炎に供給した炭材と、以下(1)式および(2)式のように反応する。
C02+C=2CO ・・・ (吸熱量:17.1MJ/mol) ・・・(1)
H20+C=CO+H2・・・ (吸熱量:13.4MJ/mol) ・・・(2)
Moreover, since the carbonaceous material which is a heat-raising material is supplied about 50 tons during a heat-up period, there exists sufficient quantity as a heat-raising material. However, the inventors have found that the use of carbonaceous material as a granular material causes the following problems in order to use it as a heating material that is heated in a burner flame.
That is, C0 2 and H 2 0 generated by combustion of a hydrocarbon-based fuel such as propane react with the carbon material supplied to the burner flame as shown in the following formulas (1) and (2).
C0 2 + C = 2CO (Endothermic quantity: 17.1MJ / mol) (1)
H 2 0 + C = CO + H 2 (Endotherm: 13.4MJ / mol) (2)
ここで、問題なのは、(1)式および(2)式は、右向きに吸熱反応であって、雰囲気温度が800℃を超えると、右向きの反応が進行してしまうことである。すなわち、バーナーの見かけ発熱量が低下してしまうのである。加えて、炭材の反応率が増えると、炉内メタルに到達する炭材量が減少する、すなわち伝熱媒体の重量が減少することを意味するので、着熱効率が減少してしまうという問題もある。 Here, the problem is that the equations (1) and (2) are endothermic reactions to the right, and when the ambient temperature exceeds 800 ° C., the reaction to the right proceeds. That is, the apparent amount of heat generated by the burner is reduced. In addition, if the reaction rate of the carbon material increases, it means that the amount of the carbon material that reaches the metal in the furnace decreases, that is, the weight of the heat transfer medium decreases. is there.
そこで、発明者らは、バーナーのパイロット設備を用い、炭材の吹込み試験を実施した。なお、バーナー火炎中の炭材温度は、火炎脇に、火炎から1m離してセットした複数点の放射温度計にて測定し、その平均値とした。
バーナー燃焼用プロパンを0.5Nm3/minの供給速度とし、バーナー燃焼用酸素を2.5Nm3/minの供給速度として、粒度:100μm〜1mmに篩分けを行った炭材を、供給速度:25kg/minでバーナー火炎中に供給した場合には、バーナー火炎中の炭材温度は約1500℃となり、排ガス中のCOガスおよびH2ガス濃度が高位となった。
一方、炭材の供給速度を50kg/minとした場合には、バーナー火炎中の炭材温度はおよそ800℃となり、排ガス中のガスは大部分がC02およびH20となった。
以上の結果から、炭材の供給速度を増加させていくことで、バーナー燃焼場の温度を低下させることが可能となり、炭材の反応を抑制することが可能になることが分かった。
Therefore, the inventors conducted a carbon material blowing test using a pilot facility of a burner. The carbonaceous material temperature in the burner flame was measured with a plurality of radiation thermometers set at 1 m from the flame on the side of the flame, and the average value was taken.
The burner combustion propane as feed rate of 0.5 Nm 3 / min, the oxygen burner burning a feed rate of 2.5 Nm 3 / min, the particle size: the carbonaceous material subjected to sieving to 100Myuemu~1mm, feed rate: 25 kg / When supplied to the burner flame at min, the carbonaceous material temperature in the burner flame was about 1500 ° C, and the CO gas and H 2 gas concentrations in the exhaust gas became high.
On the other hand, when the supply rate of the carbon material was 50 kg / min, the carbon material temperature in the burner flame was about 800 ° C., and the gas in the exhaust gas was mostly C0 2 and H 2 0.
From the above results, it was found that the temperature of the burner combustion field can be lowered and the reaction of the carbon material can be suppressed by increasing the supply rate of the carbon material.
さらに、粉石灰:10kg/minを炭材と合わせて供給する試験を実施した。その際の炭材吹込み速度は25kg/min、37kg/min、50kg/minとし、前記と同様に、放射温度計でバーナー火炎中の粉粒体温度を測定したところ、それぞれ、1200℃、800℃、600℃となった。 Furthermore, the test which supplies powdered lime: 10kg / min with a carbonaceous material was implemented. In this case, the carbonaceous material blowing speed was 25 kg / min, 37 kg / min, and 50 kg / min. Similarly to the above, when the particle temperature in the burner flame was measured with a radiation thermometer, 1200 ° C and 800 ° C, respectively. It became 600 degreeC.
炭材の反応を抑制した結果、バーナーに供給した燃料ガスをほぼ完全燃焼させることが可能となり、かつ炭材が伝熱媒体として転炉炉内の溶鋼に到達し、高着熱効率が期待できることが分かった。また、従来と比較して、昇熱期に過剰な量の炭材を供給することになっても、溶融還元期における炭材投入量を減ずることで、吹錬通期での炭材投入量は一定に保つことが可能であることが分かった。 As a result of suppressing the reaction of the carbon material, it is possible to almost completely burn the fuel gas supplied to the burner, and the carbon material can reach the molten steel in the converter furnace as a heat transfer medium, and high heat receiving efficiency can be expected. I understood. In addition, even if an excessive amount of carbon material is supplied during the heat-up period, the amount of carbon material input during the blowing smelting period is reduced by reducing the amount of carbon material input during the smelting reduction period. It was found that it can be kept constant.
以上の知見より、炭材の反応を効率良く抑制するためには、炭材を粉粒状とし、かつ炭材の温度を800℃以下にコントロールする必要があることが極めて有効であることを突止めた。
この発明は上記の知見に立脚するものである。
Based on the above knowledge, in order to efficiently suppress the reaction of the charcoal, it is extremely effective to make the charcoal powder granular and to control the charcoal temperature to 800 ° C or less. It was.
The present invention is based on the above findings.
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
1.転炉型製錬炉内に保持された溶鉄に、上吹きまたは上底吹き吹錬を行うに当たり、酸化性ガスを上吹きする上吹きランスの先端部または上吹きランスとは別に設置したランスの先端部に、燃料および助燃ガスを噴出させる噴射孔を有するバーナーを設け、該バーナーにより形成される火炎の中を通過するように、下記に示す粉粒体を吹込むものとし、その際、
上記粉粒体の吹込み速度を調整して、バーナー火炎中での上記粉粒体中の炭材の温度を800℃以下とすることを特徴とする溶鉄の昇熱方法。
記
ここに、粉粒体は、(ア)粉粒状の炭材、もしくは(イ)粉粒状の炭材と炭材以外の粉粒状物質からなるものとする。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
1. When top-blowing or top-bottom blowing is performed on the molten iron held in the converter-type smelting furnace, the tip of the top blowing lance that blows up the oxidizing gas or the lance installed separately from the top blowing lance At the tip, a burner having an injection hole for ejecting fuel and auxiliary combustion gas is provided, and the following granular material is blown so as to pass through the flame formed by the burner,
A method for heating molten iron, wherein the temperature of the carbonaceous material in the granular material in the burner flame is adjusted to 800 ° C. or less by adjusting the blowing speed of the granular material.
Note Here, the granular material is composed of (a) a granular carbon material, or (b) a granular carbon material and a granular material other than the carbon material.
2.前記燃料の単位時間当たりの発熱量:A(MJ/min)と、前記粉粒体の比熱(MJ/kg・K)と吹込速度(kg/min)との積:B(MJ/min・K)との比(B/A)が0.0009((J/min)/(J/K/min))以上の範囲を満足することを特徴とする前記1に記載の溶鉄の昇熱方法。 2. Calorific value per unit time of fuel: A (MJ / min), product of specific heat (MJ / kg · K) and blowing speed (kg / min) of the granular material: B (MJ / min · K) 2) The ratio (B / A) to the range of 0.0009 ((J / min) / (J / K / min)) or more is satisfied.
3.前記粉粒体が粉粒状の炭材と炭材以外の粉粒状物質からなる場合において、予め粉粒状の炭材と炭材以外の粉粒状物質を混合して混合物とし、該混合物をバーナー火炎中に吹込むことを特徴とする前記1または2に記載の溶鉄の昇熱方法。 3. In the case where the granular material is composed of a granular carbon material and a granular material other than the carbon material, the granular carbon material and the granular material other than the carbon material are mixed in advance to form a mixture, and the mixture is in a burner flame. 3. The molten iron heating method according to 1 or 2 above, wherein the molten iron is blown into the molten iron.
4.前記粉粒体が粉粒状の炭材と炭材以外の粉粒状物質からなる場合において、粉粒状の炭材と炭材以外の粉粒状物質を別々の供給系統から供給して、バーナー火炎中に、同時に吹込むことを特徴とする前記1または2に記載の溶鉄の昇熱方法。 4). In the case where the granular material is composed of a granular carbon material and a granular material other than the carbon material, the granular carbon material and the granular material other than the carbon material are supplied from separate supply systems, and in the burner flame The method of heating molten iron as described in 1 or 2 above, wherein the molten iron is simultaneously blown.
5.前記製錬用炭材以外の粉粒状物質として、石灰または珪石を使用することを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載の溶鉄の昇熱方法。 5. 5. The method for heating molten iron according to any one of 1 to 4 above, wherein lime or silica is used as a particulate material other than the smelting carbonaceous material.
本発明によれば、二次燃焼や燃料燃焼による転炉炉壁耐火物の溶損を助長させることなく、バーナーによる火炎の燃焼熱を効率良く溶鉄に着熱させることができ、短時間で溶鉄を昇温することが可能となる。 According to the present invention, the combustion heat of the flame generated by the burner can be efficiently applied to the molten iron without encouraging the melting loss of the converter furnace wall refractory due to secondary combustion or fuel combustion. It becomes possible to raise the temperature.
以下、本発明について具体的に説明する。
前述したように、転炉型製錬炉内に保持された溶鉄の吹錬において、二次燃焼は、炉内の空間で生じるので、溶鉄内や溶鉄湯面近傍で生じる一次燃焼と比べて、溶鉄への着熱効率が低いことが知られている。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
As described above, in the blowing of molten iron held in the converter smelting furnace, secondary combustion occurs in the space in the furnace, so compared to the primary combustion that occurs in the molten iron or near the molten iron surface, It is known that the efficiency of heat application to molten iron is low.
さらに言えば、溶鉄の昇熱のために二次燃焼率を増加させた場合、炉内の総発熱量が増加するので、一見、二次燃焼率の増加も、溶鉄の昇熱に有効であると考えられるが、二次燃焼率を増加させる手段である、ランス高さを上昇させる、或いは上吹きランスから噴射される酸化性ガスの流速を低下させるなどの方法では、何れも十分な効果は得られず、現状ではその効果は頭打ちの状態となっている。
それ故、二次燃焼率の増加により総発熱量が増加し過ぎると、総発熱量に対する溶鉄への着熱効率は低下して耐火物の受熱量が増大し、耐火物の溶損が助長される。
Furthermore, if the secondary combustion rate is increased to increase the temperature of the molten iron, the total heating value in the furnace will increase. At first glance, an increase in the secondary combustion rate is also effective for increasing the temperature of the molten iron. However, any method that increases the secondary combustion rate, such as increasing the lance height or decreasing the flow rate of the oxidizing gas injected from the top blowing lance, has no sufficient effect. It is not obtained, and the effect has reached a peak at present.
Therefore, if the total calorific value increases too much due to an increase in the secondary combustion rate, the heat receiving efficiency of the molten iron with respect to the total calorific value decreases, and the amount of heat received by the refractory increases, which promotes the refractory melting. .
そこで、特許文献2に記載の技術の如く、燃料とともに助燃ガスである酸素ガスを吹込むバーナーを設置すれば、バーナー火炎中に粉粒体を供給することができ、バーナー火炎内で加熱された粉粒体は伝熱媒体となって、炉内のメタルに高効率で着熱することができる。なお、本発明では、上記バーナーを、上吹きランスの先端部または上吹きランスとは別に設置したランスの先端部のいずれかに設けることとする。そして、このバーナーにより形成される火炎に、(ア)粉粒状の炭材、もしくは(イ)粉粒状の炭材と炭材以外の粉粒状物質からなる粉粒体を吹込むのである。 Therefore, as in the technique described in Patent Document 2, if a burner that blows in oxygen gas, which is an auxiliary combustion gas, is installed together with the fuel, powder particles can be supplied into the burner flame and heated in the burner flame. The granular material becomes a heat transfer medium, and can heat the metal in the furnace with high efficiency. In the present invention, the burner is provided at either the tip of the upper blowing lance or the tip of the lance installed separately from the upper blowing lance. And the granular material which consists of granular materials other than (A) granular carbon material or (I) granular carbon material and carbonaceous material is blown into the flame formed by this burner.
前述したように、バーナーの燃焼熱を、溶鋼に対して効率的に伝熱させるには、バーナー火炎長さ、すなわち高温場領域を、ランス先端から転炉炉内溶鋼までの高さと同程度とすることが望ましい。
さらに、炭材をバーナー火炎中で加熱する場合には、前掲(1)式および(2)式の反応を抑制する必要がある。
As described above, in order to efficiently transfer the combustion heat of the burner to the molten steel, the length of the burner flame, that is, the high temperature field region, is approximately the same as the height from the lance tip to the molten steel in the converter furnace. It is desirable to do.
Further, when the carbon material is heated in the burner flame, it is necessary to suppress the reactions of the above formulas (1) and (2).
なお、クロム鉱石の溶融還元吹錬においては、昇熱期を含めた吹錬通期において、炭材が約1000kg/minで供給されている。昇熱と溶融還元は連続して実施されるので、溶融還元期に供給すべき炭材を昇熱期に供給しても問題はなく、炉内に残留した炭材は、溶融還元期において昇熱材および還元材として用いることができる。 In the smelting reduction smelting of chromium ore, charcoal is supplied at a rate of about 1000 kg / min during the blowing period including the heat-up period. Since the heating and smelting reduction are carried out continuously, there is no problem even if the carbon material to be supplied in the smelting reduction period is supplied in the heating period, and the carbon material remaining in the furnace rises in the smelting reduction period. It can be used as a heat material and a reducing material.
本発明では、炭材の形状を、粉粒状とする必要がある。それはバーナー配管内にて安定して圧送を行うことを前提としているので、配管詰まりなどを防止するためである。
また、炭材以外の物質を伝熱媒体として併用する場合にも、そのような物質を粉粒状として使用する。これも上記と同様に、バーナー配管内にて安定して圧送を行うことを前提としているので、配管詰まりなどを防止するためである。
また、前掲(1)式および(2)式の反応を抑制するため、炭材の吹込み速度を調整して、バーナー火炎中での上記炭材の温度を800℃以下とすることが必須である。
なお、炭材以外の粉粒状物質を併用する場合においては、この炭材以外の粉粒状物質の温度については特に規定するものではない。火炎中の粉粒状物質への火炎からの伝熱は主に輻射伝熱と対流伝熱によるものと考えられるが、輻射伝熱は粉粒状物質の輻射率に依存するので、物質が異なれば、輻射率も当然異なることとなり、同じ条件下で火炎中に吹き込んでも、炭材と同一温度になるとは限らない。本発明では、炭材中のCが前掲(1)式および(2)式の反応によって火炎温度を低下するのを抑制するために、バーナー火炎中での上記炭材の温度を800℃以下とするので、この反応に関与しない炭材以外の粉粒状物質の温度まで規定する必要はない。
In this invention, it is necessary to make the shape of a carbon material into a granular form. This is to prevent clogging of pipes because it is premised on stable pressure feeding in the burner pipes.
Moreover, when using substances other than charcoal together as a heat transfer medium, such a substance is used as powder. Similarly to the above, this is based on the premise that stable pressure feeding is performed in the burner piping, and therefore, clogging of piping is prevented.
In addition, in order to suppress the reactions of the above formulas (1) and (2), it is essential to adjust the blowing speed of the carbonaceous material so that the temperature of the carbonaceous material in the burner flame is 800 ° C. or lower. is there.
In addition, when using together granular materials other than charcoal, it does not prescribe | regulate especially about the temperature of granular materials other than this charcoal. Heat transfer from the flame to the granular material in the flame is considered to be mainly due to radiant heat transfer and convective heat transfer, but since the radiant heat transfer depends on the emissivity of the granular material, Naturally, the emissivity is also different, and even if it is blown into the flame under the same conditions, it does not necessarily become the same temperature as the carbonaceous material. In the present invention, in order to prevent C in the carbonaceous material from lowering the flame temperature by the reaction of the above formulas (1) and (2), the temperature of the carbonaceous material in the burner flame is set to 800 ° C. or less. Therefore, it is not necessary to define the temperature of the particulate matter other than the carbonaceous material not involved in this reaction.
吹込んだ粉体から、炉内のメタルへの着熱を確保するには、供給された燃料の単位時間当たりの発熱量(燃焼熱):A(MJ/min)、および吹込む粉体の比熱(MJ/kg・K)と吹込速度(kg/min)との積:B(MJ/min・K)との比(B/A)が0.0009(1/Kまたは(MJ/K/min)/(MJ/min))以上を満足することが好ましい。なお、B/Aの上限は、特に限定されないが、供給設備が大規模になり初期投資が巨額になるという問題があるので、0.0015(1/K)以下が好ましい。
なお、燃料ガス種として、特に限定はないが、プロパンやメタン等の、上吹き吹錬等に、一般に用いられる燃料ガスを用いることができる。また、上記吹込む粉体の比熱(J/kg・K)と吹込速度(kg/min)との積:Bは、粉粒体として炭材と炭材以外の粉粒状物質を併用して吹き込む場合には、炭材だけでなく、炭材以外の粉粒状物質も含めて計算するものとする。
In order to secure heat from the injected powder to the metal in the furnace, the calorific value of the supplied fuel per unit time (combustion heat): A (MJ / min) and the injected powder Product of specific heat (MJ / kg · K) and blowing speed (kg / min): Ratio of B (MJ / min · K) (B / A) is 0.0009 (1 / K or (MJ / K / min) / (MJ / min)) or more is preferable. The upper limit of B / A is not particularly limited, but it is preferably 0.0015 (1 / K) or less because there is a problem that the supply facility becomes large and the initial investment becomes large.
In addition, although there is no limitation in particular as fuel gas seed | species, the fuel gas generally used for top blow blowing etc., such as propane and methane, can be used. Moreover, the product of the specific heat (J / kg · K) and the blowing speed (kg / min) of the powder to be blown: B is blown in combination with a carbonaceous material and a granular material other than the carbonaceous material as a granular material. In this case, not only the carbonaceous material but also the particulate matter other than the carbonaceous material shall be calculated.
なお、本発明では、粉粒体が粉粒状の炭材と炭材以外の粉粒状物質からなる場合において、予め粉粒状の炭材と、炭材以外の粉粒状物質を混合して混合物とし、その混合物をバーナー火炎中に吹込むことができる。また、粉粒状の炭材と炭材以外の粉粒状物質を別々の供給系統から供給して、バーナー火炎中に同時に吹込むこともできる。
その際、炭材と炭材以外の粉粒状物質の比率は特に規定されず、吹錬時の添加量を考慮して任意の比率に設定することができる。
In the present invention, in the case where the granular material is composed of a granular carbon material and a granular material other than the carbon material, the granular carbon material and the granular material other than the carbon material are mixed in advance to obtain a mixture, The mixture can be blown into a burner flame. It is also possible to supply granular carbon materials and granular materials other than carbon materials from separate supply systems and simultaneously blow them into the burner flame.
At that time, the ratio of the carbonaceous material and the particulate matter other than the carbonaceous material is not particularly defined, and can be set to an arbitrary ratio in consideration of the amount added during blowing.
ここで、本発明では、上記炭材以外の粉粒状物質として、石灰や珪石のような造滓材を炭材と混合して使用することができる。バーナー加熱時に、造滓材を混合等して添加することで、さらにバーナー燃焼場温度を下げることが可能となり、炭材の反応をさらに抑制することが可能となるので好ましい。 Here, in the present invention, a fossil material such as lime or silica can be mixed with the carbon material and used as the particulate material other than the carbon material. It is preferable to add the faux material by mixing or the like during the heating of the burner because the burner combustion field temperature can be further lowered and the reaction of the carbonaceous material can be further suppressed.
なお、上記説明では、主にクロム鉱石の溶融還元吹錬の場合について説明したが、本発明は、その他の転炉型製錬炉における溶鋼の昇温手段として用いることができる。また、上記において特に定めたもの以外、石灰等の原料や使用設備、その運転条件等は、転炉吹錬の常法に従えば良い。 In the above description, the case of smelting reduction smelting of chromium ore has been mainly described. However, the present invention can be used as a means for raising the temperature of molten steel in other converter-type smelting furnaces. Moreover, the raw materials such as lime, the equipment used, the operating conditions thereof, and the like may be in accordance with the conventional method of converter blowing, other than those specifically defined above.
〔実施例1〕
スクラップ:50tと十分に予備処理をされた溶銑:80tとを、転炉に装入し、クロム鉱石の溶融還元吹錬を実施した。
上吹きランスからは送酸速度:450〜550Nm3/minで、底吹き羽口から120Nm3/minで酸素を供給した。吹錬開始後、各水準とも昇熱用の炭材および造滓のための石灰を投入したが、これらは、以下に示す方法で投入した。
[Example 1]
Scrap: 50t and fully pre-treated hot metal: 80t were charged into the converter and smelting reduction blowing of chromium ore was carried out.
The oxygen-flow from the top lance speed: at 450 to 550 nm 3 / min, was supplied oxygen from the bottom tuyeres at 120 Nm 3 / min. After the start of blowing, carbon dioxide for heating and lime for slagging were charged at each level, and these were charged by the method shown below.
水準1として、昇熱期から通期に亘り、塊状の炭材を1000kg/minで連続投入した。造滓のため、塊状の石灰を2tずつバッチ投入し、合計20t投入した。上吹きランスからの送酸速度は550Nm3/minとした。 As level 1, lump-like charcoal was continuously fed at 1000 kg / min from the heat-up period to the full year. In order to make the koji, 2 tons of massive lime were batch-fed and a total of 20 tons was put. The acid feed rate from the top blowing lance was 550 Nm 3 / min.
水準2として、昇熱期から通期に亘り、塊状の炭材を1000kg/minで連続投入した。また、昇熱期に、造滓のため、塊状の石灰を2tずつバッチ投入し、合計20t投入した。上吹きランスからの送酸速度は450Nm3/minとし、上吹きランスとは別に、粉粒体供給用ランスから、粉粒体は供給せず、プロパン:20Nm3/minおよび酸素:100Nm3/minを供給し、バーナーで転炉炉内のメタルを加熱した。 As level 2, lump-like charcoal was continuously fed at 1000 kg / min from the heat-up period to the full-year. Also, during the heat-up period, massive lime was batch-added in 2t increments for a total of 20t for slagging. Oxygen-flow-rate from the top-blown lance is set to 450 Nm 3 / min, apart from the top lance, a lance granular material supply, granules will not feed, propane: 20 Nm 3 / min and oxygen: 100 Nm 3 / Min was supplied and the metal in the converter was heated with a burner.
水準3〜4として、昇熱期から通期に亘り、造滓のため、塊状の石灰を2tずつバッチ投入した。上吹きランスからの送酸速度は450Nm3/minとし、上吹きランスとは別に、粉粒体供給用ランスから、プロパン:20Nm3/minおよび酸素:100Nm3/minを供給してバーナー火炎を形成し、その火炎中で加熱されるように粉粒状の炭材を1OOO〜2000kg/minまで変化させて供給した。必要量よりも過剰に供給した炭材量は、昇熱期に引き続いて実施される溶融還元期において、供給する炭材の吹込み速度を減じることにより、吹錬通期での炭材投入量が一定となるように調整した。 As levels 3 to 4, from the heat-up period to the full period, 2 t of massive lime was batch-added for slagging. Oxygen-flow-rate from the top-blown lance is set to 450 Nm 3 / min, apart from the top lance, a lance granular material supply, propane: a 100 Nm 3 / min burner flame to supply: 20 Nm 3 / min and oxygen The carbonaceous material in the form of powder was changed from 1OOO to 2000 kg / min so as to be heated in the flame. The amount of carbon material supplied in excess of the required amount is reduced by reducing the blowing rate of the supplied carbon material during the smelting reduction period following the heat-up period. It was adjusted to be constant.
水準5〜7として、昇熱期に上吹きランスからの送酸速度を450Nm3/minとし、上吹きランスとは別に、粉粒体供給用ランスから、プロパン:20Nm3/minおよび酸素:100Nm3/minを供給してバーナー火炎を形成し、その火炎中で加熱されるように粉粒状の炭材を1OOO〜2000kg/minまで変化させて供給した。また、造滓のための粉石灰を同時に供給した。なお、粉石灰の吹込み速度は、400kg/minとした。 As levels 5 to 7, the acid feed rate from the top blowing lance was 450 Nm 3 / min during the heat-up period, and separately from the top blowing lance, from the powder supply lance, propane: 20 Nm 3 / min and oxygen: 100 Nm 3 / min was supplied to form a burner flame, and the powdered carbonaceous material was changed from 1OOO to 2000 kg / min so as to be heated in the flame. Also, powdered lime for slagging was supplied at the same time. In addition, the blowing speed of the powdered lime was 400 kg / min.
昇熱吹錬期における石灰供給量が合計20tとなるように、適宜、炉上からの塊石灰投入を併用した。必要量よりも過剰に供給した炭材量は、上述したように昇熱期に引き続いて実施される溶融還元期に供給する炭材吹込み速度を減じることで、吹錬通期での炭材投入量が一定となるよう調整した。 Lumped lime from the furnace was appropriately used in combination so that the total amount of lime supplied during the heat-up blowing process was 20 t. The amount of carbon material supplied in excess of the required amount is reduced by reducing the rate of carbon material injection during the smelting reduction period that is carried out following the heat-up period, as described above, so that the carbon material input during the blowing period is completed. The amount was adjusted to be constant.
また、全ての水準について昇熱期に引き続いて、炉内の溶銑温度が1550℃に到達したタイミングより、クロム鉱石を約1000kg/minで供給し、ク口ム鉱石の還元を行う溶融還元期を実施した。上述したように、昇熱期に必要量以上の炭材を供給した水準については、溶融還元期における炭材投入速度を調整し吹錬通期での炭材投入量が一定となるようにした。 In addition, following the heat-up period for all levels, a smelting reduction period in which chromium ore is supplied at about 1000 kg / min from the timing when the hot metal temperature in the furnace reaches 1550 ° C and the kumumu ore is reduced. Carried out. As described above, for the level at which more than the required amount of carbon material was supplied during the heat-up period, the carbon material input rate during the smelting reduction period was adjusted so that the carbon material input amount during the entire blowing period was constant.
吹錬開始前の溶銑温度および1550℃に到達するまでに要した時間から、炉内メタルおよびスラグへの着熱効率指数および昇熱に要した時間を評価した。着熱量は、溶銑温度上昇分の顕熱、スクラップ溶解熱、造滓材の顕熱、および酸素と反応せずに炉内に存在している炭材(以下、残留炭材という)の顕熱の総和とした。また、吹錬中に転炉から排出される排ガスの連続分析を実施した。 From the hot metal temperature before the start of blowing and the time required to reach 1550 ° C, the heat-efficiency index to the furnace metal and slag and the time required for heating were evaluated. The amount of heat received is the sensible heat of the hot metal temperature rise, the heat of scrap melting, the sensible heat of the ironmaking material, and the sensible heat of the carbon material (hereinafter referred to as residual carbon material) present in the furnace without reacting with oxygen. The sum of In addition, continuous analysis of exhaust gas discharged from the converter during blowing was performed.
バーナー火炎中の炭材の温度は、前記パイロット試験結果を用いて次のように推定した。
バーナー燃料の発熱量と、粉粒体の質量の比が一定、すなわちプロパン流量と粉粒体吹込み速度の比が一定であればバーナー火炎中の炭材温度は同じになるとした。また、伝熱計算により、上記推測温度と計算による粉粒体温度の誤差が5%以内であることが確認できた。
各条件における粉粒体熱容量とガス熱量の比(粉粒体熱容量/ガス熱量)(MJ/(K・min))/(MJ/min)の値と、炉内への着熱効率指数等の試験結果を、表1にそれぞれ示す。
The temperature of the carbonaceous material in the burner flame was estimated as follows using the pilot test results.
If the ratio of the calorific value of the burner fuel and the mass of the granular material is constant, that is, if the ratio of the propane flow rate and the granular material blowing speed is constant, the carbonaceous material temperature in the burner flame is assumed to be the same. Moreover, it has confirmed by the heat transfer calculation that the error of the said estimated temperature and the granular material temperature by calculation is less than 5%.
The ratio of powder heat capacity to gas heat quantity under each condition (particulate heat capacity / gas heat quantity) (MJ / (K · min)) / (MJ / min) and tests on the efficiency of heat transfer into the furnace The results are shown in Table 1, respectively.
炉内への着熱効率については、比較例1に示したバーナー非使用時の着熱効率を1.0として、他条件の着熱効率を比較した。
比較例2、すなわち必要な炭材分および石灰分について塊状の炭材および石灰を炉上投入し、粉粒体なしで炉内メタルをバーナー加熱した場合、着熱効率は比較例1の場合とほぼ同じであった。バーナー使用により炉内二次燃焼率は増加しているが、粉粒体を供給しない場合、着熱効率は低位である。
比較例3、すなわち粉状の炭材を、供給速度:1000kg/minでバーナー加熱添加し、塊状の石灰を炉上から供給した場合も、比較例1および比較例2と比較して着熱効率はほぼ同等であった。ここで、特筆すべきは、炉内二次燃焼率が比較例1と比較して低位、すなわちC02発生量が少なく、CO発生量が多いという点である。これは、パイロット試験結果から推測されるバーナー火炎中の炭材温度が1500℃であったため、前掲(1)式での反応が発生し、バーナーの見かけ発熱量が低下し、炉内への着熱効率が低下したからと考えられる。
Regarding the heat-introduction efficiency in the furnace, the heat-introduction efficiency under other conditions was compared with 1.0 as the heat-introduction efficiency when not using the burner shown in Comparative Example 1.
In Comparative Example 2, that is, when the necessary carbonaceous material and lime content are put into the furnace in the form of a massive carbonaceous material and lime, and the furnace metal is burner-heated without powder, the heat receiving efficiency is almost the same as in Comparative Example 1. It was the same. Although the in-furnace secondary combustion rate has increased due to the use of a burner, the heat receiving efficiency is low when no powder is supplied.
In Comparative Example 3, that is, when powdered carbonaceous material is heated and added with a burner at a supply rate of 1000 kg / min, and lump lime is supplied from the furnace, the heat receiving efficiency is higher than that in Comparative Example 1 and Comparative Example 2. It was almost the same. Here, Notably, low in-furnace secondary combustion rate is compared with Comparative Example 1, i.e. C0 2 generation amount is small, is that CO generation amount is large. This is because the carbonaceous material temperature in the burner flame estimated from the pilot test results was 1500 ° C, so the reaction in the above equation (1) occurred, the apparent heat generation of the burner decreased, and This is thought to be due to a decrease in thermal efficiency.
炭材吹込み速度を、比較例3に比べて2倍の供給速度としてバーナー加熱し、塊状の石灰を炉上から投入した発明例1の場合は、着熱効率が大幅に向上する結果となった。なお、パイロット試験結果から推測される炭材温度は800℃であり、炉内二次燃焼率も高位となった。さらに、1550℃までの昇熱に要した時間も短縮され、優位な結果となった。
炭材温度が低位となったことで、前掲(1)式の反応が抑制され、プロパンが完全燃焼し、かつ、伝熱媒体である炭材への着熱により、炉内への着熱効率が向上したものと考えられる。なお、比較例1〜3と比較して、昇熱期における炭材投入量は過多であるが、過剰分の炭材量に相当する量だけ、昇熱期に引き続き実施される溶融還元期において炭材吹込み速度を減じている。
In the case of Invention Example 1 in which the carbon material blowing speed was burner-heated at a feed rate twice that of Comparative Example 3 and lump-like lime was added from the top of the furnace, the heat receiving efficiency was greatly improved. . The carbonaceous material temperature estimated from the pilot test results was 800 ° C, and the secondary combustion rate in the furnace was also high. In addition, the time required for heating up to 1550 ° C was shortened, leading to superior results.
Since the carbon material temperature has become low, the reaction of the above formula (1) is suppressed, propane is completely combusted, and heat is applied to the carbon material, which is a heat transfer medium, so that the heat input efficiency in the furnace is improved. It is thought to have improved. In addition, compared with Comparative Examples 1-3, the amount of charcoal input in the heat-up period is excessive, but in the smelting reduction period that is performed following the heat-up period only by an amount corresponding to the amount of excess carbon material. Carbon material blowing speed is reduced.
発明例2,3および比較例4(水準5)においては、造滓用に添加している石灰を粉状のものを用い、粉状の炭材とともに炉内にバーナー添加した。
比較例4、すなわち炭材吹込み速度が低位の場合、バーナー火炎中の粉粒体温度が高位であり、かつ炉内二次燃焼率が低位となったため、先に述べた理由により、着熱効率は比較例1とほぼ同等となった。
In Invention Examples 2 and 3 and Comparative Example 4 (level 5), powdery lime added for slagging was used, and a burner was added to the furnace together with powdered carbonaceous material.
In Comparative Example 4, that is, when the carbonaceous material blowing speed is low, the temperature of the granular material in the burner flame is high, and the secondary combustion rate in the furnace is low. Was almost equivalent to Comparative Example 1.
また、バーナー加熱添加する粉状の炭材量を増加させた発明例2および3については、バーナー火炎中での粉粒体温度が、いずれも、放射温度計の値から800℃以下になったため、炉内への着熱効率は大幅に向上している。すなわち、塊石灰を炉上添加した場合よりも、低い炭材投入速度で着熱効率の向上が可能となり、昇熱に必要な時間も短縮され、優位な結果となっている。これは、粉状の石灰を混合して、バーナー加熱添加することで、炭材の過度の温度上昇を抑制できるからと考えられる。この効果によって、大きな吹込み速度を確保しなくても、着熱効率の向上が可能となり、吹込み設備の低廉化が可能となることが分かる。 In addition, in Invention Examples 2 and 3 in which the amount of powdered carbonaceous material to be added by heating with the burner was increased, the particle temperature in the burner flame was all less than 800 ° C. from the value of the radiation thermometer. The efficiency of heat input into the furnace has been greatly improved. That is, compared with the case where lump lime is added on the furnace, the heat receiving efficiency can be improved at a lower carbonaceous material charging speed, and the time required for heating is shortened. It is thought that this is because an excessive temperature rise of the carbonaceous material can be suppressed by mixing powdered lime and heating with a burner. It can be seen that, due to this effect, it is possible to improve the heat receiving efficiency without securing a large blowing speed, and it is possible to reduce the cost of the blowing equipment.
なお、上記の実施例では、発明例として、石灰を混合した例を示しているが、例えば、珪石のような造滓材を混入しても、また、炭材と同時に、製錬用造滓剤をバーナー火炎中に供給したとしても、その他の本発明における各条件を満足すれば、上述したような本発明の作用効果が得られることを確認している。 In the above embodiment, an example in which lime is mixed is shown as an example of the invention. However, for example, even if a fossil material such as silica is mixed, or at the same time as a carbonaceous material, a smelting fossil Even if the agent is supplied into the burner flame, it has been confirmed that the effects of the present invention as described above can be obtained if the other conditions of the present invention are satisfied.
〔実施例2〕
参考のため、バーナー火炎中で反応をしない粉体(石灰等)を用いた場合の炉内への着熱挙動を比較した例を示す。
スクラップ:50tと十分に予備処理をされた溶銑:80tとを、転炉に装入し、クロム鉱石の溶融還元吹錬を実施した。
上吹きランスからは送酸速度:450Nm3/minで、底吹き羽口から120Nm3/minで酸素を供給した。上吹きランスとは別に、粉粒体供給ランスからプロパン20Nm3/minおよび酸素100Nm3/minを供給し、バーナー火炎を形成した。吹錬開始後、各水準とも昇熱用の炭材および造滓のための石灰を投入したが、これらは、以下に示す方法で投入した。
[Example 2]
For reference, an example is shown in which the heat receiving behavior in the furnace is compared when powder (such as lime) that does not react in the burner flame is used.
Scrap: 50t and fully pre-treated hot metal: 80t were charged into the converter and smelting reduction blowing of chromium ore was carried out.
Oxygen was supplied from the top blowing lance at an acid feed rate of 450 Nm 3 / min and from the bottom blowing tuyere at 120 Nm 3 / min. Apart from the top lance, and the supply of propane 20 Nm 3 / min and the oxygen 100 Nm 3 / min from the granular material feed lance to form a burner flame. After the start of blowing, carbon dioxide for heating and lime for slagging were charged at each level, and these were charged by the method shown below.
水準8として、昇熱期から通期に亘り、塊状の炭材を1000kg/minで連続投入した。造滓のための石灰としては、粉粒状のものを用い、前記粉粒体供給ランスに形成されたバーナー火炎中に400kg/minで供給した。 As Level 8, lump-like charcoal was continuously fed at 1000 kg / min from the heat-up period to the full-year. As the lime for slagging, powdery lime was used, and it was supplied at 400 kg / min into the burner flame formed on the powder supply lance.
水準9として、昇熱期から通期に亘り、塊状の炭材を1000kg/minで連続投入した。また、造滓のための石灰としては、粉粒状のものを用い、前記粉粒体供給ランスに形成されたバーナー火炎中に400kg/minで供給した。加えて、昇熱期において粉状のクロム鉱石を前記バーナーを介して600kg/minで供給した。なお、通常は昇熱期にはクロム鉱石は投入しない。それは、浴面上に供給されたクロム鉱石は還元反応を起こし、莫大な吸熱となり、昇熱時間が著しく延長してしまうためである。 As level 9, lump-like charcoal was continuously fed at 1000 kg / min from the heat-up period to the full-year. Moreover, as lime for koji making, the granular thing was used, and it supplied at 400 kg / min in the burner flame formed in the said granular material supply lance. In addition, powdered chromium ore was supplied at 600 kg / min through the burner during the heat-up period. Normally, chromium ore is not added during the heat-up period. This is because the chromium ore supplied onto the bath surface undergoes a reduction reaction, resulting in enormous endotherm and a significant increase in the heat-up time.
各条件における粉粒体熱容量とガス熱量の比(粉粒体熱容量/ガス熱量)(MJ/(K・min))/(MJ/min)の値と、炉内への着熱効率指数および昇熱に要した時間の評価結果を、表2にそれぞれ示す。 Ratio of granular heat capacity to gas calorie under each condition (powder heat capacity / gas calorie) (MJ / (K · min)) / (MJ / min), heat transfer efficiency index into the furnace, and heating Table 2 shows the evaluation results of the time required for each.
炉内への着熱効率については、前記比較例1に示したバーナー非使用時の着熱効率を1.0として、他条件の着熱効率を比較した。 Regarding the heat-introduction efficiency in the furnace, the heat-introduction efficiency under other conditions was compared with 1.0 as the heat-introduction efficiency when the burner is not used as shown in Comparative Example 1.
比較例5、すなわち昇熱期において、必要な炭材として、塊状のものを炉上から1000kg/minで連続投入し、造滓材として必要な石灰として、粉粒状のものを前記バーナー火炎を介して400kg/min供給した場合は、バーナー加熱添加している粉粒体供給速度が低位であり、(粉粒体熱容量/ガス熱量)が低位であることから着熱効率が低位となる結果となった。 In Comparative Example 5, that is, in the heat-up period, as a necessary carbon material, a lump is continuously charged at 1000 kg / min from the furnace, and as a lime necessary as a faux material, a granular material is passed through the burner flame. When 400kg / min is supplied, the powder supply rate to which the burner is added is low, and the heat receiving efficiency is low due to the low (heat capacity / gas calorie). .
比較例6、すなわち昇熱期において、必要な炭材として、塊状のものを炉上から1000kg/minで連続投入し、造滓材として必要な石灰として、粉粒状のものを前記バーナー火炎を介して400kg/min供給し、かつ、粉粒状のクロム鉱石を600kg/minの供給速度で、同様にバーナー火炎内に供給した場合は、炉内への着熱効率指数が増加した。なお、炉内に供給されたクロム鉱石は還元反応を起こすため、上記着熱効率指数を求めるに当たり、クロム鉱石の還元熱に相当する分も炉内への着熱量として考慮した。 In Comparative Example 6, that is, in the heat-up period, as a necessary carbon material, a lump is continuously charged at 1000 kg / min from the furnace, and as a lime necessary as a faux material, a granular material is passed through the burner flame. In the same manner, when the granular chrome ore was fed into the burner flame at a feeding rate of 600 kg / min at a rate of 400 kg / min, the heat absorption efficiency index into the furnace increased. In addition, since the chromium ore supplied into the furnace causes a reduction reaction, the amount corresponding to the reduction heat of the chromium ore was also considered as the amount of heat received in the furnace when determining the above-mentioned heat receiving efficiency index.
比較例6においては、(粉粒体熱容量/ガス熱量)=0.00046((MJ/K/min)/(MJ/min))であり、バーナー火炎中での粉体温度は約1500℃になると予想される。従って、高着熱効率が確保されてはいるものの、昇熱工程に要した時間は、70分となり、発明例に比べると1.5倍程度要している。 In Comparative Example 6, (powder heat capacity / gas heat quantity) = 0.00046 ((MJ / K / min) / (MJ / min)), and the powder temperature in the burner flame is expected to be about 1500 ° C. Is done. Therefore, although high heat receiving efficiency is ensured, the time required for the heating step is 70 minutes, which is about 1.5 times that of the invention example.
また、前記した比較例3のように、炭材のみをバーナー加熱添加した場合には、(粉粒体熱容量/ガス熱量)およびバーナー火炎中の予想粉体温度は、比較例6と同等であるが、着熱効率は低位となる。これは、炉内二次燃焼率が低位であることから、バーナー燃焼によって生じたCO2と炭材が反応したためであると考えられる。 Further, as in Comparative Example 3 described above, when only the charcoal material is added by heating with a burner, (powder heat capacity / gas calorie) and the expected powder temperature in the burner flame are equivalent to those in Comparative Example 6. However, the heat receiving efficiency is low. This is considered to be because CO 2 produced by the burner combustion and the carbon material reacted because the secondary combustion rate in the furnace was low.
さらに、前記した比較例4では、粉粒状の炭材および粉粒状の石灰をバーナー加熱添加をしているものの、(粉粒体熱容量/ガス熱量)=0.00069((MJ/K/min)/(MJ/min))であり、バーナー火炎中での粉体温度が約1200℃になると予想され、炉内への着熱効率も低位である。 Further, in Comparative Example 4 described above, although the powdered carbonaceous material and the powdered lime were added by heating with a burner, (powder heat capacity / gas calorific value) = 0.00069 ((MJ / K / min) / ( MJ / min)), and the powder temperature in the burner flame is expected to be about 1200 ° C, and the efficiency of heat transfer into the furnace is low.
これに対して、前記した発明例2においては、(粉粒体熱容量/ガス熱量)=0.00094((MJ/K/min)/(MJ/min))であり、バーナー火炎中での粉体温度が約800℃になると予想され、炉内への着熱効率が高位となっている。これは、炉内二次燃焼率が高位であることから、炭材の反応が抑制されているものと考えられる。 On the other hand, in the above-described Invention Example 2, (powder heat capacity / gas calorie) = 0.00094 ((MJ / K / min) / (MJ / min)), and the powder temperature in the burner flame Is expected to reach about 800 ° C, and the efficiency of heat transfer into the furnace is high. This is considered that the reaction of the carbonaceous material is suppressed because the secondary combustion rate in the furnace is high.
〔実施例3〕
前記実施例1および2は、バーナー燃料としてプロパンを用いた場合であるが、単位流量あたりの発熱量が異なるガスとして、メタンを用いた場合の実施例を示す。
スクラップ:50tと十分に予備処理をされた溶銑:80tとを、転炉に装入し、クロム鉱石の溶融還元吹錬を実施した。
上吹きランスからは送酸速度:450Nm3/minで、底吹き羽口から120Nm3/minで酸素を供給した。吹錬開始後、各水準とも昇熱用の炭材および造滓のための石灰を投入したが、これらは、以下に示す方法で投入した。
Example 3
Examples 1 and 2 are cases where propane is used as the burner fuel, but examples where methane is used as a gas having a different calorific value per unit flow rate are shown.
Scrap: 50t and fully pre-treated hot metal: 80t were charged into the converter and smelting reduction blowing of chromium ore was carried out.
Oxygen was supplied from the top blowing lance at an acid feed rate of 450 Nm 3 / min and from the bottom blowing tuyere at 120 Nm 3 / min. After the start of blowing, carbon dioxide for heating and lime for slagging were charged at each level, and these were charged by the method shown below.
水準10〜11として、昇熱期から通期に亘り、造滓のため、塊状の石灰を2tずつバッチ投入した。上吹きランスからの送酸速度は450Nm3/minとし、上吹きランスとは別に、粉粒体供給用ランスから、メタン:50Nm3/minおよび酸素:100Nm3/minを供給してバーナー火炎を形成し、その火炎中で加熱されるように粉粒状の炭材を1OOO〜2000kg/minまで変化させて供給した。必要量よりも過剰に供給した炭材量は、昇熱期に引き続いて実施される、溶融還元期に供給する炭材吹込み速度を減じることで、吹錬通期での炭材投入量が一定となるように調整した。 As levels 10 to 11, batch lime was batch-added in 2 tons from the heat-up period to the full-year for slagging. Oxygen-flow-rate from the top-blown lance is set to 450 Nm 3 / min, apart from the top lance, a lance granular material feed, methane: a 100 Nm 3 / min burner flame by supplying: 50 Nm 3 / min and oxygen The carbonaceous material in the form of powder was changed from 1OOO to 2000 kg / min so as to be heated in the flame. The amount of charcoal supplied in excess of the required amount is reduced by reducing the rate at which the charcoal is blown in during the smelting reduction period, which is implemented following the heat-up period, so that the amount of charcoal input during the entire blowing period is constant. It adjusted so that it might become.
水準12〜14として、昇熱期に上吹きランスからの送酸速度を450Nm3/minとし、上吹きランスとは別に、粉粒体供給用ランスから、メタン:50Nm3/minおよび酸素:100Nm3/minを供給してバーナー火炎を形成し、その火炎中で加熱されるように粉粒状の炭材を1OOO〜2000kg/minまで変化させて供給した。また、造滓のための粉石灰を同時に供給した。 As levels 12 to 14, the acid feed rate from the top blowing lance was 450 Nm 3 / min during the heat-up period, and separately from the top blowing lance, from the powder supply lance, methane: 50 Nm 3 / min and oxygen: 100 Nm 3 / min was supplied to form a burner flame, and the powdered carbonaceous material was changed from 1OOO to 2000 kg / min so as to be heated in the flame. Also, powdered lime for slagging was supplied at the same time.
昇熱吹錬期における石灰供給量が合計20tとなるように、適宜、炉上からの塊石灰投入を併用した。必要量よりも過剰に供給した炭材量は、昇熱期に引き続いて実施される溶融還元期に供給する炭材吹込み速度を減じることで、吹錬通期での炭材投入量が一定となるよう調整した。 Lumped lime from the furnace was appropriately used in combination so that the total amount of lime supplied during the heat-up blowing process was 20 t. The amount of carbon material supplied in excess of the required amount can be reduced by reducing the rate of carbon material injection during the smelting reduction period following the heat-up period. It adjusted so that it might become.
また、全ての水準について昇熱期に引き続いて、炉内の溶銑温度が1550℃に到達したタイミングより、クロム鉱石を約1000kg/minで供給し、ク口ム鉱石の還元を行う溶融還元期を実施した。上述したように、昇熱期に必要量以上の炭材を供給した水準については、溶融還元期における炭材投入速度を調整し吹錬通期での炭材投入量が一定となるようにした。 In addition, following the heat-up period for all levels, a smelting reduction period in which chromium ore is supplied at about 1000 kg / min from the timing when the hot metal temperature in the furnace reaches 1550 ° C and the kumumu ore is reduced. Carried out. As described above, for the level at which more than the required amount of carbon material was supplied during the heat-up period, the carbon material input rate during the smelting reduction period was adjusted so that the carbon material input amount during the entire blowing period was constant.
吹錬開始前の溶銑温度および1550℃に到達するまでに要した時間から、炉内メタルおよびスラグへの着熱効率指数および昇熱に要した時間を評価した。着熱量は、溶銑温度上昇分の顕熱、スクラップ溶解熱、造滓材の顕熱、および残留炭材の顕熱の総和とした。また、吹錬中に転炉から排出される排ガスの連続分析を実施した。 From the hot metal temperature before the start of blowing and the time required to reach 1550 ° C, the heat-efficiency index to the furnace metal and slag and the time required for heating were evaluated. The amount of heat received was the sum of the sensible heat of the hot metal temperature rise, the scrap melting heat, the sensible heat of the ironmaking material, and the sensible heat of the residual carbonaceous material. In addition, continuous analysis of exhaust gas discharged from the converter during blowing was performed.
各条件における粉粒体熱容量とガス熱量の比(粉粒体熱容量/ガス熱量)(MJ/K/min)/(MJ/min)の値と、炉内への着熱効率指数等の評価結果を、表3にそれぞれ示す。 The ratio of powder heat capacity to gas heat quantity under each condition (particulate heat capacity / gas heat quantity) (MJ / K / min) / (MJ / min) and the evaluation results such as the thermal efficiency index in the furnace Table 3 shows the results.
バーナー燃料としてプロパンを用いた場合と同様に、(粉粒体熱容量/ガス熱量)が0.0009(MJ/K/min)/(MJ/min)に満たない条件(比較例7,8)では、炉内二次燃焼率が低位、すなわち、供給した炭材が反応している傾向が見られ、炉内への着熱効率の向上は観測されなかった。
一方、(粉粒体熱容量/ガス熱量)が0.0009(MJ/K/min)/(MJ/min)以上の条件(発明例5〜7)では、炉内二次燃焼率が高位、すなわちバーナー火炎中での炭材の反応が抑制されて、炉内への着熱効率が増加し、昇熱時間の短縮効果が認められた。
As in the case of using propane as the burner fuel, in the conditions (Comparative Examples 7 and 8) where the (particle heat capacity / gas calorie) is less than 0.0009 (MJ / K / min) / (MJ / min) The inner secondary combustion rate was low, that is, the supplied charcoal material tended to react, and no improvement in the efficiency of heat transfer into the furnace was observed.
On the other hand, under the conditions (Invention Examples 5 to 7) where the (particle heat capacity / gas heat quantity) is 0.0009 (MJ / K / min) / (MJ / min) or more, the secondary combustion rate in the furnace is high, that is, the burner flame The reaction of the carbon material in the inside was suppressed, the efficiency of heat receiving into the furnace was increased, and the effect of shortening the heating time was recognized.
Claims (5)
上記粉粒体の吹込み速度を調整して、バーナー火炎中での上記粉粒体中の炭材の温度を800℃以下とすることを特徴とする溶鉄の昇熱方法。
記
ここに、粉粒体は、(ア)粉粒状の炭材、もしくは(イ)粉粒状の炭材と炭材以外の粉粒状物質からなるものとする。 When top-blowing or top-bottom blowing is performed on the molten iron held in the converter-type smelting furnace, the tip of the top blowing lance that blows up the oxidizing gas or the lance installed separately from the top blowing lance At the tip, a burner having an injection hole for ejecting fuel and auxiliary combustion gas is provided, and the following granular material is blown so as to pass through the flame formed by the burner,
A method for heating molten iron, wherein the temperature of the carbonaceous material in the granular material in the burner flame is adjusted to 800 ° C. or less by adjusting the blowing speed of the granular material.
Note Here, the granular material is composed of (a) a granular carbon material, or (b) a granular carbon material and a granular material other than the carbon material.
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