JP2015108179A - Foaming sedation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォーミング鎮静方法に関するものである。 The present invention relates to a forming sedation method.
溶銑の酸化精錬工程において、精錬容器の中ではスラグに含まれる酸化鉄と、溶銑に含まれる炭素との反応によりＣＯガスが発生する。このガスにより、スラグが泡立つ現象がフォーミングである。フォーミングが精錬容器の口を超える高さに達すると、スロッピングと呼ばれる、スラグの溢れが生じる。特に、精錬容器として容積が小さい転炉型の精錬容器を用いる場合には、スロッピングが発生しやすく、安定操業の障害となっている。 In the hot metal oxidation refining process, CO gas is generated in the refining vessel by the reaction between iron oxide contained in the slag and carbon contained in the hot metal. The phenomenon in which slag bubbles due to this gas is forming. When the forming reaches a height exceeding the mouth of the smelting vessel, a slag overflow called slopping occurs. In particular, when a converter-type refining vessel having a small volume is used as a refining vessel, slopping is likely to occur, which is an obstacle to stable operation.
スラグのフォーミングは、微細なガス気泡がスラグ中に滞留してスラグの体積が膨張することによって生じるが、この気泡の滞留時間は気泡径に反比例するため、滞留時間が長くなる微細な気泡ほど、フォーミングを増長することが知られている。そこで、ガスを大量に発生する物質（以下、ガス発生物質。例えば、炭素粉等の炭素を主成分とする物質や、炭酸水素ナトリウム等の水分を含有する物質。）を添加することで、微細気泡の凝集合を促進し、気泡を粗大化して破泡させることでフォーミングを鎮静する技術が知られており、例えば、特許文献１には、フォーミングしているスラグに炭素粉を５〜１００ｋｇ／分の速度で吹き付けてフォーミングを鎮静する技術が開示されている。 Slag forming occurs when fine gas bubbles stay in the slag and the volume of the slag expands.The retention time of the bubbles is inversely proportional to the bubble diameter. It is known to increase forming. Therefore, by adding a substance that generates a large amount of gas (hereinafter referred to as a gas generating substance. For example, a substance containing carbon as a main component, such as carbon powder, or a substance containing moisture such as sodium hydrogen carbonate). A technique for calming foaming by promoting foam aggregation and coarsening and breaking the foam is known. For example, Patent Document 1 discloses that carbon powder is added to a forming slag at 5 to 100 kg / A technique for calming forming by spraying at a speed of minutes is disclosed.
しかし、溶銑の酸化精錬工程において発生するスラグは非常に粘性が高く、かつ表面からの抜熱による温度低下で固相率が高くなっているため、特許文献１のようにフォーミングしているスラグに炭素粉を吹き付けた場合、炭素粉がスラグ表層に留まり、微細気泡の凝集合を促進する効果が、その周囲の限られた範囲でのみしか発現せず、十分なフォーミング鎮静効果が得られずに、スロッピングを確実には防止することが出来ない問題があった。 However, the slag generated in the hot metal oxidation refining process is very viscous, and the solid phase ratio is increased due to the temperature drop due to heat removal from the surface. When carbon powder is sprayed, the carbon powder stays on the slag surface layer, and the effect of promoting the aggregation of fine bubbles is manifested only in a limited range around it, and sufficient forming soothing effect is not obtained There is a problem that slopping cannot be reliably prevented.
本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、精錬容器として容積が小さい転炉型の精錬容器を用いる場合であっても、確実にスロッピングを防止することができるフォーミング鎮静方法を提供することである。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and provide a forming calming method capable of reliably preventing slapping even when a converter-type refining vessel having a small volume is used as a refining vessel. It is to be.
上記課題を解決するためになされた本発明のフォーミング鎮静方法は、溶銑の酸化精錬工程において発生するガス気泡がスラグ中に滞留し、スラグの体積を膨張させて生じるフォーミングを鎮静するフォーミング鎮静方法であって、スラグ表面を局部的に溶解して、スラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気することを特徴とするものである。 The forming sedation method of the present invention made to solve the above problems is a forming sedation method in which gas bubbles generated in the hot metal oxidation refining process stay in the slag, and the forming caused by expanding the volume of the slag is suppressed. The slag surface is locally melted to form gas bubble vents in the surface layer portion of the slag, and the gas bubbles staying in the slag are vented.
請求項２記載の発明は、請求項１記載のフォーミング鎮静方法において、ガスバーナーでの加熱により前記溶解を行うことを特徴とするものである。 A second aspect of the present invention is the forming sedation method according to the first aspect, wherein the melting is performed by heating with a gas burner.
請求項３記載の発明は、請求項２記載のフォーミング鎮静方法において、前記ガスバーナーでの加熱は、フォーミングによりスラグの表面から炉口までの高さが、溶銑の表面から炉口までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで行うことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the forming sedation method according to the second aspect, the heating from the gas burner is performed such that the height from the surface of the slag to the furnace port is the height from the surface of the hot metal to the furnace port by the forming. It is characterized in that it is performed at a timing of 15% to 20%.
請求項４記載の発明は、請求項３記載のフォーミング鎮静方法において、前記ガスバーナーの支燃性ガスとして酸素ガスを用いることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the forming sedation method according to the third aspect, oxygen gas is used as a combustion-supporting gas of the gas burner.
請求項５記載の発明は、請求項１記載のフォーミング鎮静方法において、精錬容器の炉口から、燃焼により発熱する物質を含有した鎮静剤の投入を行い、その発熱により前記溶解を行うことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the forming sedation method according to the first aspect, a sedative containing a substance that generates heat by combustion is introduced from a furnace port of a smelting vessel, and the melting is performed by the heat generation. It is what.
請求項６記載の発明は、請求項５記載のフォーミング鎮静方法において、前記鎮静剤の投入は、フォーミングによりスラグの表面から炉口までの高さが、溶銑の表面から炉口までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで行うことを特徴とするものである。 The invention according to claim 6 is the forming sedation method according to claim 5, wherein the sedation agent is charged so that the height from the surface of the slag to the furnace port by the forming is the height from the surface of the hot metal to the furnace port. It is characterized in that it is performed at a timing of 15% to 20%.
請求項７記載の発明は、請求項５記載のフォーミング鎮静方法において、前記鎮静剤の燃焼による発熱量が、２００ＭJ以上であることを特徴とするものである。 A seventh aspect of the present invention is the forming sedation method according to the fifth aspect, characterized in that the calorific value due to combustion of the sedative is 200 MJ or more.
前記のように、スラグは非常に粘性が高くかつ界面張力も大きく、スラグ表面に皮をはったような状態となっているため、溶銑の酸化精錬工程において発生するガス気泡がスラグ中に滞留し、スラグの体積を膨張させてフォーミングが生じ、フォーミングが精錬容器の口を超える高さに達すると、スロッピングが発生する。本発明によれば、スラグ表面を局部的に溶解して、スラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気する方法を採用することにより、確実にフォーミングを鎮静し、スロッピングを防止することができる。 As mentioned above, slag is very viscous and has a large interfacial tension, and the slag surface is peeled off, so gas bubbles generated in the hot metal oxidation refining process stay in the slag. However, when the volume of the slag is expanded and forming occurs, and the forming reaches a height exceeding the mouth of the refining vessel, slapping occurs. According to the present invention, it is ensured by adopting a method of locally dissolving the slag surface, forming gas bubble vent holes in the surface layer portion of the slag, and venting the gas bubbles staying in the slag. Forming can be calmed down and slipping can be prevented.
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。 Preferred embodiments of the present invention are shown below.
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態に用いる転炉型の精錬容器１には、精錬容器１の内部を上下移動可能な、上吹きランス２が設置され、酸素ガス及び上吹き精錬剤が溶銑３に向けて吹き付けられる構造となっている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the converter type refining vessel 1 used in the present embodiment is provided with an upper blowing lance 2 that can move up and down in the refining vessel 1 so that oxygen gas and the upper blowing refining agent are molten metal. The structure is sprayed toward 3.
溶銑の酸化精錬工程において、スラグ４の表層部分５は、固相率が７０％〜１００％の状態の、いわゆる「皮を張った」状態となっている。この「皮」部分は、スラグ４の表面から５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に及ぶ。ただし、炉口７の中心部分は、上吹きランス２から吹き付ける酸素が溶銑３浴面に形成する火点からの伝熱により、「皮を張った」状態とはなり難く、「皮」部分は「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側に集中している。 In the hot metal oxidation refining process, the surface layer portion 5 of the slag 4 is in a so-called “skinned” state where the solid phase ratio is 70% to 100%. This “skin” portion ranges from 5 mm to 50 mm from the surface of the slag 4. However, the central part of the furnace port 7 is unlikely to be in a “skinned” state due to heat transfer from the hot spot formed by oxygen blown from the upper blowing lance 2 on the hot metal 3 bath surface, It is concentrated on the outer peripheral side from the range of “center of the furnace port 7 to radius × 2/3”.
スラグ４と溶銑３の界面では、スラグ４に含まれる酸化鉄と溶銑３に含まれる炭素との反応によりＣＯガス６が発生し、液相のスラグ内を略鉛直上方に移動していくが、前記のように、「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側においては、スラグ４の表層部分５の固相率が高くなっているため、ＣＯガス６の大気中への放出が妨げられる。大気中への放出を妨げられてスラグ４内に滞留したＣＯガス６は、スラグ４の泡立ち（以下、フォーミング）を誘発する。 At the interface between the slag 4 and the hot metal 3, CO gas 6 is generated by the reaction between the iron oxide contained in the slag 4 and the carbon contained in the hot metal 3, and moves substantially vertically upward in the liquid phase slag. As described above, since the solid phase ratio of the surface layer portion 5 of the slag 4 is higher on the outer peripheral side than the range of “center of the furnace port 7 to radius × 2/3”, the CO gas 6 enters the atmosphere. Is prevented from being released. The CO gas 6 retained in the slag 4 while being prevented from being released into the atmosphere induces foaming of the slag 4 (hereinafter, forming).
従来、前記の「皮」部分が精錬容器１の炉口７を超える高さまでフォーミングが進むと、スロッピングを生じていたのに対し、本実施形態では、図１に示すように、スラグ４の表面をガスバーナー８で加熱溶解して、スラグの固相率を低減し、表層部分５にガス気泡抜気孔９を形成し、ＣＯガス６の大気中への放出を促すことにより、フォーミングの鎮静化を図っている。 Conventionally, when forming proceeds to a height where the “skin” portion exceeds the furnace port 7 of the refining vessel 1, slopping has occurred. In the present embodiment, as shown in FIG. The surface is heated and melted with a gas burner 8 to reduce the solid phase ratio of the slag, form gas bubble vents 9 in the surface layer portion 5, and promote the release of the CO gas 6 into the atmosphere, thereby calming the forming. We are trying to make it.
ガスバーナー８による加熱は、スラグ表面の０．０１ｍ２以上の面積、深さ５０ｍｍ以上の領域を、１５００℃以上に昇温させるように行うことが望ましい。この結果、スラグ表面の皮張りを溶解し、内部に滞留した気泡を抜いてフォーミングを鎮静させることが出来る。スラグの表面温度は、一般に用いられる放射温度計などを用いて測定することができる。また、本発明者らは、スラグ表面の前記領域が１５００℃以上に昇温すると、前記領域のスラグ固相率が３０％以下（０％含む）になり、皮が局部的に消失してスラグ表層部の前記領域にガス気泡抜気孔が形成されるので、スラグ内部で上昇したＣＯガスは十分に大気中へ放出されフォーミングが減少し鎮静化すると推察している。 The heating by the gas burner 8 is desirably performed so as to raise the temperature of the area of 0.01 m 2 or more and the depth of 50 mm or more on the slag surface to 1500 ° C. or more. As a result, it is possible to dissolve the skin coating on the surface of the slag and to remove bubbles remaining inside, thereby calming the forming. The surface temperature of the slag can be measured using a generally used radiation thermometer. In addition, when the temperature of the region on the surface of the slag is raised to 1500 ° C. or higher, the slag solid phase ratio of the region becomes 30% or less (including 0%), and the skin locally disappears and the slag is lost. Since gas bubble vents are formed in the region of the surface layer portion, it is assumed that the CO gas that has risen inside the slag is sufficiently released into the atmosphere and the forming is reduced and calmed down.
ガスバーナー８で加熱溶解させる箇所は、「皮」部分が集中する箇所（「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側）であって、炉口７の中心を挟んで、各々、反対方向に少なくとも１箇所ずつ（合計２カ所以上）とすることが好ましい。 The portion to be heated and melted by the gas burner 8 is a portion where the “skin” portion is concentrated (on the outer peripheral side from the range of “center of the furnace port 7 to radius × 2/3”), and sandwiches the center of the furnace port 7. , And preferably at least one place in each opposite direction (total of two or more places).
ガスバーナー８で加熱溶解するタイミングは、フォーミングにより、スラグ４の表面から炉口７までの高さが、溶銑３の表面から炉口７までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで行うことが好ましい。２０％超の場合には、ＣＯガス６が十分にスラグ２内に滞留しておらず、フォーミング鎮静効果が発現しにくいことがある。一方、１５％未満の場合には、すでにフォーミングが精錬容器の炉口７高さ近くにまで達しており、ガス気泡抜気孔９の形成によってＣＯガス６の大気中への放出を促しても、間に合わず、一部のスラグが炉外に逸出することがある。スラグ４の表面高さは、一般に用いられているマイクロ波や超音波を用いたスラグレベル計測装置により測定することができる。 The timing of heating and melting with the gas burner 8 is the timing when the height from the surface of the slag 4 to the furnace port 7 becomes 15% to 20% of the height from the surface of the hot metal 3 to the furnace port 7 by forming. Preferably it is done. If it exceeds 20%, the CO gas 6 is not sufficiently retained in the slag 2 and the forming sedation effect may be difficult to be exhibited. On the other hand, if it is less than 15%, the forming has already reached the height of the furnace port 7 of the smelting vessel, and even if the gas bubble vent 9 is formed to promote the release of the CO gas 6 into the atmosphere, In time, some slag may escape to the outside of the furnace. The surface height of the slag 4 can be measured by a generally used slag level measuring device using microwaves or ultrasonic waves.
ガスバーナー８の支燃性ガスとしては、プロパンガス、コークス炉ガス（COG）などの可燃性ガスをいずれも好適に用いることができる。また、酸素ガスも、炉内のCOガスあるいは鉄などを酸化させて反応熱を発生させることにより、周囲を加熱するため、好適に用いることができる。 As the combustion-supporting gas of the gas burner 8, any flammable gas such as propane gas and coke oven gas (COG) can be suitably used. Oxygen gas can also be suitably used because it heats the surroundings by oxidizing the CO gas or iron in the furnace to generate reaction heat.
支燃性ガスのスラグ表層の皮張り部への吹き付け方法としては、（１）内径２０〜５０ｍｍ程度、長さ５〜８ｍ程度の炭素鋼管を、先端から消耗させながら用いる方法、（２）酸素吹き付け用のランスに適切な角度をつけた側孔を設け、そこから酸素ガスを吹きつける方法、などがある。その他にも、本発明に記載のスラグ表層の加熱溶解を満足する吹き付け方法であれば、好適に利用することができる。 As a method for spraying the combustion-supporting gas to the skin layer of the slag surface layer, (1) a method of using a carbon steel pipe having an inner diameter of about 20 to 50 mm and a length of about 5 to 8 m while being consumed from the tip, and (2) oxygen There is a method in which a side hole with an appropriate angle is provided in a lance for spraying, and oxygen gas is sprayed from there. In addition, any spraying method satisfying the heat dissolution of the slag surface layer described in the present invention can be suitably used.
容量１６０ｍ3の上底吹き転炉型溶銑予備処理炉に、高炉から出銑した質量２８０ｔの溶銑を装入した。底吹きガスとして窒素ガスと酸素ガス、上吹きガスとして酸素ガスを用いて酸化精錬し、溶銑の脱燐処理を行った。溶銑面から炉口までの高さは５．２ｍである。実施例、比較例を表１に示す。スラグ表面の加熱溶解用ガスの吹付けタイミング（％）は、前記ガス吹付け開始時のスラグ表面から炉口までの高さ÷溶銑面から炉口までの高さ×１００で求めた値である。ここで「スラグ表面から炉口までの高さ」は、炉口半径×２/３より外側の炉口上方に設けた超音波スラグレベル計で測定した前記レベル計からスラグ表面までの距離から予め測定した前記レベル計から炉口までの距離を差し引いて求め、前記の「溶銑面から炉口までの高さ」５．２ｍは、溶銑とスクラップの装入量から計算により求めた。ガス吹きつけ後のスラグフォーミング高さは、溶銑面からスラグ表面までのスラグ高さ÷溶銑面から炉口までの高さ×１００で求めたスラグ高さ比を次の指標で表した。◎：６０％未満、○：６０〜８０％、×：８０超〜１００％、××：１００％超（スロッピング発生）。尚、表１の比較例１は、加熱溶解用ガスを吹付けないので、ガス流量、熱溶解用ガスの吹付けタイミングはともに「−」とした。比較例１は、ガス吹きつけをしないが、後述のように市販の鎮静剤を投入したので、投入後のスラグ高さ比を前記の指標で表した。また、投入開始のスラグ高さから、前記の吹きつけタイミングと同様に、投入開始タイミングを算出した。比較例２は、非加熱性であるがガスを吹きつけたので、ガス吹付け後のスラグ高さ比を前記の指標で表した。また、加熱溶解用ガスの吹きつけ開始タイミングと同様にして、ガス吹きつけ開始タイミングを算出した。スラグ表層の加熱温度と１５００℃以上の加熱時間は、炉口の上方に配設した放射温度計でスラグ表層の温度を連続測温して求めた。 A hot metal having a mass of 280 t discharged from a blast furnace was charged into an upper bottom blown converter type hot metal pretreatment furnace having a capacity of 160 m 3 . Nitrogen gas and oxygen gas were used as the bottom blowing gas, and oxygen gas was used as the top blowing gas, and the hot metal was dephosphorized. The height from the hot metal surface to the furnace port is 5.2 m. Examples and comparative examples are shown in Table 1. The spraying timing (%) of the gas for heating and melting on the slag surface is a value obtained by the following equation: height from the slag surface to the furnace port at the start of the gas spraying / height from the hot metal surface to the furnace port × 100 . Here, the “height from the slag surface to the furnace port” is determined in advance from the distance from the level meter to the slag surface measured with an ultrasonic slag level meter provided above the furnace port outside the furnace port radius × 2/3. Subtracting the measured distance from the level meter to the furnace port, the above-mentioned “height from the hot metal surface to the furnace port” of 5.2 m was calculated from the amount of molten metal and scrap charged. The slag forming height after gas blowing was expressed as the slag height ratio obtained by the following index: slag height from the hot metal surface to the slag surface / height from the hot metal surface to the furnace mouth × 100. A: Less than 60%, O: 60 to 80%, X: Over 80 to 100%, XX: Over 100% (sloping occurs). In Comparative Example 1 in Table 1, since the gas for heating and melting was not sprayed, the gas flow rate and the timing for spraying the gas for thermal melting were both “−”. In Comparative Example 1, no gas was blown, but since a commercially available sedative was introduced as described later, the slag height ratio after the introduction was represented by the above index. In addition, the charging start timing was calculated from the slag height at the start of charging in the same manner as the above blowing timing. Although the comparative example 2 was non-heatable, since gas was sprayed, the slag height ratio after gas spraying was represented with the said parameter | index. Further, the gas spray start timing was calculated in the same manner as the heat dissolution gas spray start timing. The heating temperature of the slag surface layer and the heating time of 1500 ° C. or higher were obtained by continuously measuring the temperature of the slag surface layer with a radiation thermometer disposed above the furnace port.
（実施例１）
実施例１では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．０ｍの時点で、ランスの左右各１箇所にて内径２５ｍｍ、長さ５．０ｍの炭素鋼管を用いて、スラグ表面から５００ｍｍ程度の位置からプロパンガスを吹きつけた。ガスが吹きつけられたスラグ表面近傍は溶融して、ガス気泡抜気孔を形成し、スラグ中に滞留していた気泡が抜け、フォーミング高さの拡大を抑制した。この結果、スラグスロッピングは発生しなかった。
（実施例２）
実施例２では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．０ｍの時点で、ランスの左右各１箇所にて実施例１と同様の方法でコークス炉ガスを吹きつけた。ガスが吹きつけられたスラグ表面近傍は溶融して、ガス気泡抜気孔を形成し、スラグ中に滞留していた気泡が抜け、フォーミング高さの拡大を抑制した。この結果、スラグスロッピングは発生しなかった。
（実施例３）
実施例３では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．５ｍの時点で、ランスの左右各１箇所にて上吹きランスの側面に設けた側孔から酸素ガスをスラグに吹きつけた。炉内のＣＯガスの燃焼により発生した熱でスラグ表面が溶融し、ガス気泡抜気孔を形成し、スラグ中に滞留した気泡が抜けてフォーミング高さの拡大を抑制した。この結果、スラグスロッピングは発生しなかった。
（実施例４）
実施例４では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．３ｍの時点で、ランスの左右各１箇所にて内径２５ｍｍ、長さ５．０ｍの炭素鋼管を用いて、スラグ表面から５００ｍｍ程度の位置からプロパンガスを吹きつけた。ガスが吹きつけられたスラグ表面近傍は溶融して、ガス気泡抜気孔を形成し、スラグ中に滞留していた気泡が十分に抜け、フォーミングが沈静した。この結果、スラグスロッピングは発生しなかった。
（実施例５）
実施例５では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．４ｍの時点で、ランスの左右各１箇所にて実施例１と同様の方法でコークス炉ガスを吹きつけた。ガスが吹きつけられたスラグ表面近傍は溶融して、ガス気泡抜気孔を形成し、スラグ中に滞留していた気泡が十分に抜け、フォーミングが沈静した。この結果、スラグスロッピングは発生しなかった。
（実施例６）
実施例６では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．２ｍの時点で、ランスの左右各１箇所にて上吹きランスの側面に設けた側孔から酸素ガスをスラグに吹きつけた。炉内のＣＯガスの燃焼により発生した熱でスラグ表面が溶融し、ガス気泡抜気孔を形成し、スラグ中に滞留した気泡が十分に抜けてフォーミングが鎮静した。この結果、スラグスロッピングは発生しなかった。
（比較例１）
比較例１では、吹錬中にスラグ表面にガス気泡抜気孔を形成するための加熱溶解用ガスの吹きつけは行わなかった。フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．２ｍの時点（投入開始タイミング１９％）で、乾燥したパルプ屑を原料とする市販の鎮静剤５００ｋｇを「皮」部分が集中する箇所（「炉口の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側）であって、炉口の中心を挟んで、各々、反対方向の１箇所からスラグ表面に向けて投入したが、スラグ表面が皮張りしているため、鎮静剤は表面でスラグ加熱に寄与せずに燃焼消失してしまい、スラグ内部に届かず、フォーミング鎮静効果は得られなかった。最終的にスロッピングに至り、送酸速度を低下させて操業を終了した。
（比較例２）
比較例２では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．２ｍ（ガス吹きつけ開始タイミング１９％）の時点で、実施例１と同様の炭素鋼管を用いて窒素ガスを単位時間・単位面積当たりのガス流量１０ｍ/sで、「皮」部分が集中する箇所（「炉口の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側）であって、炉口の中心を挟んで、各々、反対方向の１箇所からスラグ表面に向けて吹きつけた。窒素ガスを吹きつけた近傍のスラグ表面は皮張りしたままで変化しなかった。フォーミングは鎮静せず、最終的にスロッピングに到ったので、送酸速度を低下させて操業を終了した。
Example 1
In Example 1, when the height of the formed slag is 4.0 m from the hot metal surface, a carbon steel pipe having an inner diameter of 25 mm and a length of 5.0 m is used at each of the left and right sides of the lance, and about 500 mm from the slag surface. Propane gas was blown from the position. The vicinity of the surface of the slag to which the gas was blown melted to form gas bubble vents, the bubbles remaining in the slag were removed, and the expansion of the forming height was suppressed. As a result, slag slopping did not occur.
(Example 2)
In Example 2, coke oven gas was blown in the same manner as in Example 1 at each of the left and right sides of the lance when the height of the formed slag was 4.0 m from the hot metal surface. The vicinity of the surface of the slag to which the gas was blown melted to form gas bubble vents, the bubbles remaining in the slag were removed, and the expansion of the forming height was suppressed. As a result, slag slopping did not occur.
(Example 3)
In Example 3, when the height of the formed slag was 4.5 m from the hot metal surface, oxygen gas was blown onto the slag from the side holes provided on the side surfaces of the upper blowing lance at each of the left and right sides of the lance. The surface of the slag was melted by the heat generated by the combustion of the CO gas in the furnace, forming gas bubble vents, and bubbles remaining in the slag were removed to suppress the expansion of the forming height. As a result, slag slopping did not occur.
Example 4
In Example 4, when the height of the formed slag is 4.3 m from the hot metal surface, a carbon steel pipe having an inner diameter of 25 mm and a length of 5.0 m is used at each of the left and right sides of the lance, and about 500 mm from the slag surface. Propane gas was blown from the position. The vicinity of the surface of the slag to which the gas was blown melted to form gas bubble vents, and the bubbles retained in the slag were sufficiently removed, and the forming was calmed down. As a result, slag slopping did not occur.
(Example 5)
In Example 5, coke oven gas was blown in the same manner as in Example 1 at each of the left and right sides of the lance when the height of the formed slag was 4.4 m from the hot metal surface. The vicinity of the surface of the slag to which the gas was blown melted to form gas bubble vents, and the bubbles retained in the slag were sufficiently removed, and the forming was calmed down. As a result, slag slopping did not occur.
(Example 6)
In Example 6, when the height of the formed slag was 4.2 m from the hot metal surface, oxygen gas was blown into the slag from the side holes provided in the side surfaces of the upper blowing lance at each of the left and right sides of the lance. The surface of the slag was melted by the heat generated by the combustion of the CO gas in the furnace to form gas bubble vents, and the bubbles retained in the slag were sufficiently removed and the forming was calmed down. As a result, slag slopping did not occur.
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the gas for heating and dissolving for forming gas bubble vent holes on the slag surface was not blown during blowing. When the height of the formed slag is 4.2 m from the hot metal surface (input start timing 19%), the place where the “skin” part concentrates 500 kg of a commercial sedative made from dried pulp waste (“furnace” From the center to the radius x 2/3 "), and the center of the furnace mouth was put in each direction from one point in the opposite direction toward the slag surface. Therefore, the sedative did not contribute to the heating of the slag on the surface and disappeared without reaching the inside of the slag, and the forming sedative effect was not obtained. Eventually, slopping was reached, and the operation was terminated with a decrease in the acid feed rate.
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, when the height of the formed slag is 4.2 m from the hot metal surface (gas spray start timing 19%), the same carbon steel pipe as in Example 1 is used to supply nitrogen gas per unit time and unit area. At a gas flow rate of 10 m / s, the “skin” part is concentrated (on the outer periphery side from the range of “center of the furnace opening to radius × 2/3”), with the center of the furnace opening sandwiched, It sprayed toward the slag surface from one place of the opposite direction. The surface of the slag in the vicinity where nitrogen gas was blown remained skinned and did not change. Forming was not calmed down, and eventually it reached slopping, so the operation was terminated with a decrease in the acid delivery rate.
（実施形態２）
図２に示すように、本実施形態に用いる転炉型の精錬容器１には、精錬容器１の内部を上下移動可能な、上吹きランス２が設置され、酸素ガス及び上吹き精錬剤が溶銑３に向けて吹き付けられる構造となっている。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 2, the converter-type smelting vessel 1 used in this embodiment is provided with an upper blowing lance 2 that can move up and down in the smelting vessel 1 so that oxygen gas and an upper blowing smelting agent are molten metal. The structure is sprayed toward 3.
溶銑の酸化精錬工程において、スラグ４の表層部分５は、固相率が７０％〜１００％の状態の、いわゆる「皮を張った」状態となっている。この「皮」部分は、スラグ４の表面から５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に及ぶ。ただし、炉口７の中心部分は、上吹きランス２から吹き付ける酸素が溶銑３浴面に形成する火点からの伝熱により、「皮を張った」状態とはなり難く、「皮」部分は「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側に集中している。 In the hot metal oxidation refining process, the surface layer portion 5 of the slag 4 is in a so-called “skinned” state where the solid phase ratio is 70% to 100%. This “skin” portion ranges from 5 mm to 50 mm from the surface of the slag 4. However, the central part of the furnace port 7 is unlikely to be in a “skinned” state due to heat transfer from the hot spot formed by oxygen blown from the upper blowing lance 2 on the hot metal 3 bath surface, It is concentrated on the outer peripheral side from the range of “center of the furnace port 7 to radius × 2/3”.
スラグ４と溶銑３の界面では、スラグ４に含まれる酸化鉄と溶銑３に含まれる炭素との反応によりＣＯガス６が発生し、液相のスラグ内を略鉛直上方に移動していくが、前記のように、「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側においては、スラグ４の表層部分の固相率が高くなっているため、ＣＯガス６の大気中への放出が妨げられる。大気中への放出を妨げられてスラグ４内に滞留したＣＯガス６は、スラグ４の泡立ち（以下、フォーミング）を誘発する。 At the interface between the slag 4 and the hot metal 3, CO gas 6 is generated by the reaction between the iron oxide contained in the slag 4 and the carbon contained in the hot metal 3, and moves substantially vertically upward in the liquid phase slag. As described above, since the solid phase ratio of the surface layer portion of the slag 4 is higher on the outer peripheral side than the range of “center of the furnace port 7 to radius × 2/3”, the CO gas 6 is released into the atmosphere. Release is hindered. The CO gas 6 retained in the slag 4 while being prevented from being released into the atmosphere induces foaming of the slag 4 (hereinafter, forming).
従来、前記の「皮」部分が精錬容器１の炉口７を超える高さまでフォーミングが進むと、スロッピングを生じているのに対し、本実施形態では、図２に示すように、炉口７から、燃焼により発熱する物質を含有した鎮静剤１０の投入を行い、その発熱によりスラグ４の表層部分５を溶解してガス気泡抜気孔９を形成し、ＣＯガス６の大気中への放出を促すことにより、フォーミングの鎮静化を図っている。 Conventionally, when forming proceeds to a height at which the “skin” portion exceeds the furnace port 7 of the refining vessel 1, slopping has occurred. In the present embodiment, as shown in FIG. Then, a sedative 10 containing a substance that generates heat by combustion is introduced, and the heat generation dissolves the surface layer portion 5 of the slag 4 to form gas bubble vents 9 to release the CO gas 6 into the atmosphere. By encouraging it, we are trying to calm down the forming.
鎮静剤１０としては、黒鉛、金属アルミニウム、アルミ灰、金属マグネシウムなど、酸化発熱する物質をいずれも好適に利用することができるが、鎮静剤による発熱量は、２００ＭＪ以上であることが好ましく、さらに３００ＭＪ以上であればなお好ましい。発熱量が不足すると、スラグ表面の皮張りを溶解することができず、スロッピング防止効果を十分に発揮できない。上限に関しては規定しないが、燃焼反応によって生じた物質が固体である場合には、排出スラグ量が増大して好ましくない。 As the sedative 10, any substance that generates heat such as graphite, metallic aluminum, aluminum ash, and metallic magnesium can be suitably used. However, the calorific value of the sedative is preferably 200 MJ or more. More preferably, it is 300 MJ or more. If the calorific value is insufficient, the slag surface skin cannot be dissolved and the anti-slipping effect cannot be fully exhibited. Although the upper limit is not specified, when the substance generated by the combustion reaction is solid, the amount of discharged slag increases, which is not preferable.
ガス気泡抜気孔９の形成箇所は、「皮」部分が集中する箇所（「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側）であって、炉口７の中心を挟んで、各々、反対方向に少なくとも１箇所ずつ（合計２カ所以上）とすることが好ましい。 The formation location of the gas bubble extraction hole 9 is a location where the “skin” portion is concentrated (on the outer peripheral side from the range of “center of the furnace port 7 to radius × 2/3”) and sandwiches the center of the furnace port 7. , And preferably at least one place in each opposite direction (total of two or more places).
鎮静剤１０の投入タイミングは、フォーミングにより、スラグ４の表面から炉口７までの高さが、溶銑３の表面から炉口７までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで行うことが好ましい。２０％超の場合には、ＣＯガス６が十分にスラグ２内に滞留しておらず、フォーミング鎮静効果が発現しない。一方、１５％未満の場合には、すでにフォーミングが精錬容器の炉口７高さ近くにまで達しており、ガス気泡抜気孔９の形成によってＣＯガス６の大気中への放出を促しても、間に合わず、一部のスラグが炉外に逸出することがある。スラグ４の表面高さは、一般に用いられているマイクロ波や超音波を用いたスラグレベル計測装置により測定することができる。 The sedative 10 is charged at a timing when the height from the surface of the slag 4 to the furnace port 7 is 15% to 20% of the height from the surface of the hot metal 3 to the furnace port 7 due to forming. Is preferred. If it exceeds 20%, the CO gas 6 is not sufficiently retained in the slag 2 and the forming soothing effect is not exhibited. On the other hand, if it is less than 15%, the forming has already reached the height of the furnace port 7 of the smelting vessel, and even if the gas bubble vent 9 is formed to promote the release of the CO gas 6 into the atmosphere, In time, some slag may escape to the outside of the furnace. The surface height of the slag 4 can be measured by a generally used slag level measuring device using microwaves or ultrasonic waves.
容量１６０ｍ3の上底吹き転炉型溶銑予備処理炉に、高炉から出銑した質量２８０ｔの溶銑を装入し、底吹きガスとして窒素ガスと酸素ガス、上吹きガスとして酸素ガスを用いて酸化精錬し、溶銑の脱燐処理を行った。溶銑面から炉口までの高さは５．２ｍである。表２に実施例と比較例を示す。 A hot metal having a mass of 280 t discharged from a blast furnace is charged into an upper bottom blowing converter type hot metal pretreatment furnace having a capacity of 160 m 3 and oxidized using nitrogen gas and oxygen gas as bottom blowing gases and oxygen gas as top blowing gas. Refined and dephosphorized hot metal. The height from the hot metal surface to the furnace port is 5.2 m. Table 2 shows examples and comparative examples.
表２における発熱量は、公知の熱力学データを用いて、当該物質の酸化反応のエンタルピー変化を計算することにより求めた。また、投入タイミング（％）は、発熱物質の投入開始時の、スラグ表面から炉口までの高さ÷溶銑面から炉口までの高さ×１００で求めた値である。ここで「スラグ表面から炉口までの高さ」は、[００２８]と同様に、スラグレベル計で測定して求め、また、前記の「溶銑面から炉口までの高さ」５．２ｍは、溶銑とスクラップの装入量から計算により導いた。 The calorific value in Table 2 was determined by calculating the enthalpy change of the oxidation reaction of the substance using known thermodynamic data. Further, the charging timing (%) is a value obtained by the following formula: height from the slag surface to the furnace port / height from the hot metal surface to the furnace port at the start of the heating material charging. Here, the “height from the slag surface to the furnace port” is obtained by measuring with a slag level meter as in [0028], and the above “height from the hot metal surface to the furnace port” is 5.2 m. It was derived by calculation from the amount of hot metal and scrap charged.
（実施例７〜１０）
実施例では、スラグフォーミングが表２に示すタイミングになった時点で、燃焼により発熱する物質を含有する鎮静剤を転炉上方のランス左右各１箇所から投入した。この場合、発熱によりスラグ表面の皮張りが溶解しガス気泡抜気孔が形成され、スラグ中に滞留した気泡が放出されてフォーミングが鎮静した。スロッピングは発生しなかった。
（比較例３）
比較例３では、市販の乾燥したパルプ屑を原料とする鎮静剤をフォーミングしたスラグ表層に転炉上方のランス左右各１箇所から５００ｋｇ添加した。スラグの表面が皮張りを生じていたため、スラグ内部に鎮静剤成分を添加することができず、フォーミングは鎮静せず、スロッピングに到った。
(Examples 7 to 10)
In the examples, when the slag forming has reached the timing shown in Table 2, a sedative containing a substance that generates heat due to combustion was introduced from each of the left and right lances above the converter. In this case, due to heat generation, the skin coating on the surface of the slag was dissolved to form gas bubble vents, and bubbles staying in the slag were released, and the forming was calmed down. No slipping occurred.
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, 500 kg was added from each of the left and right lances above the converter to a slag surface layer formed with a sedative made from commercially available dried pulp waste. Since the surface of the slag was skinned, a sedative component could not be added to the inside of the slag, and forming did not subside, leading to slopping.
１ 精錬容器
２ 上吹きランス
３ 溶銑
４ スラグ
５ 表層部分
６ ＣＯガス
７ 炉口
８ ガスバーナー
９ ガス気泡抜気孔
１０ 鎮静剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refining container 2 Top blowing lance 3 Hot metal 4 Slag 5 Surface layer part 6 CO gas 7 Furnace port 8 Gas burner 9 Gas bubble vent 10 Sedative
Claims (7)
スラグ表面を局部的に溶解して、スラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気することを特徴とするフォーミング鎮静方法。 A forming sedation method that stagnates the foaming generated by the gas bubbles generated in the smelting process of hot metal staying in the slag and expanding the volume of the slag,
A forming sedation method comprising melting a slag surface locally to form gas bubble vents in a surface layer portion of the slag, and venting gas bubbles staying in the slag.
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