JP2022117976A - 溶鉄の精錬方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、炭材は、そのうちに含まれる硫黄分がピックアップし、溶鉄の成分に悪影響を及ぼすため使用し得る量に限りがある。また、シリコンカーバイドなどのシリコンを含む昇熱材は、塩基度の担保のため同時に石灰の使用量を使用する必要がある。その結果、石灰の使用量が増えスラグ量が増えるため、産廃処分費用等により高コストとなり、デメリットが大きい。以上から硫黄等の不純物成分のピックアップが少なく、かつ低コストである熱補償技術が必要とされている。
(1)前記キャリアガスを支燃性ガスとすること、
(2)前記バーナーランスの先端から吐出される前記キャリアガスの吐出速度を15m/s以上330m/s以下とし、ここで、キャリアガスの吐出速度は、以下の関係式
キャリアガスの吐出速度(m/s)=(1/60)×キャリアガス流量(Nm3/min)/キャリアガス吐出孔断面積(m2)で定義するものとすること、
(3)前記バーナーランスの先端から溶鉄浴面までの距離を3.0m以上とすること、
(4)前記バーナーランスの先端から噴射される前記バーナー火炎の長さが前記バーナーランスの先端から前記溶鉄浴面までの距離に対して、85~105%となるように酸素比を設定すること、ここで、前記酸素比は、支燃性ガス中実供給酸素量/完全燃焼に必要な理論酸素量である、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
図1は、本発明の一実施形態の溶鉄の精錬方法に用いる上底吹き機能を有する転炉型容器1の概略縦断面図である。図2は、粉体供給機能を有するバーナーランスの構造を示すバーナーランス先端の概略図であって、図2(a)は、縦断面図を表し、図2(b)は、A-A視断面図である。
第2実施形態の溶鉄の精錬方法は、上記実施形態において、粉状副原料をバーナー火炎に搬送するためのキャリアガスを支燃性ガスとすることを特徴とする。発明者らは抜熱を最小限にするために、上記キャリアガスとして支燃性ガスを採用した。キャリアガスとして、転炉型容器1内において起こり得る反応に全く寄与しない不活性ガスを使用する場合、その不活性ガスのコストが余分にかかるうえ、キャリアガスの抜熱により溶鉄への着熱効率が悪化する。
第3実施形態の溶鉄の精錬方法は、上記実施形態において、バーナーランスの先端から吐出されるキャリアガスの吐出速度(吐出流速)を15m/s以上330m/s以下とすることを特徴とする。ここで、キャリアガスの吐出速度は、以下の関係式で定義するものとする。
キャリアガスの吐出速度(m/s)=(1/60)×キャリアガス流量(Nm3/min)/キャリアガス吐出孔断面積(m2)
加えて発明者らは、転炉型反応容器試験においてキャリアガス流量やバーナーランス高さを種々変更して、伝熱媒体である粉体(粉状副原料)石灰のバーナーランス加熱試験を実施した。その結果、粉体(粉状副原料)の溶鉄到達率(以下、「歩留まり」と定義する。)の観点から粉体(粉状副原料)の投射による装入には、キャリアガスに少なくとも15m/s以上の流速を持たせる必要があることを確認している。その理由は、キャリアガスの吐出流速を上げることで、伝熱媒体である粉体(粉状副原料)の速度も上昇し、粉体(粉状副原料)の溶鉄到達率歩留まりを80%以上にできるからである。さらに、発明者らは、上記キャリアガスの吐出速度として、特に80m/s以上とすることにより、歩留まりが90%を超えることを確認している。なお、本実施形態において、バーナーランスの先端から吐出されるキャリアガスの吐出速度の上限は、330m/sである。その理由は、伝熱媒体の溶鉄浴面衝突時の溶鉄飛散の抑制の観点から音速程度(331.5m/s-空気中)であり、また火炎内滞留時間を0.035秒以上に担保できるからである。
第4実施形態の溶鉄の精錬方法は、上記実施形態において、バーナーランスの先端から溶鉄浴面までの距離を3.0m以上とすることを特徴とする。すなわち、本実施形態の溶鉄の精錬方法は、キャリアガスの吐出速度(吐出流速)を担保した上でバーナー火炎内の粉状副原料の滞留時間を確保している。
第5実施形態の溶鉄の精錬方法は、上記実施形態において、前記バーナーランスの先端から噴射される前記バーナー火炎の長さが前記バーナーランスの先端から前記溶鉄浴面までの距離に対して、85~105%となるように酸素比を設定することを特徴とする。ここで、酸素比は、支燃性ガス中実供給酸素量/完全燃焼に必要な理論酸素量である。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステム、または装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。
試験No.1~10においても図1に示す転炉型容器1と同様の形式を有する、容量340トンの上底吹き転炉(酸化性ガス上吹き、アルゴンガス底吹き)を用いて、溶鉄の脱りん精錬を行った。冷鉄源としてスクラップ20トンを全量スクラップシュートから転炉内に装入したのち、溶銑を300トン装入し脱燐処理を行った。なお、溶銑条件は炭素濃度4.5質量%、リン濃度0.140質量%、シリコン濃度0.35質量%とした。脱P吹錬は溶銑1トンあたりの脱Si外酸素が15Nm3となるよう送酸吹錬を行った。脱燐処理後温度は1380℃に調整した。酸化性ガス吹錬用上吹きランス2は、先端部に8個のラバールノズル型の噴射ノズルを持つものを用いた。ノズルの噴射角度を16°として、上吹きランス2の軸心に対して同一円周上に等間隔に配置したものを使用した。なお、噴射ノズルのスロート径dtは50mm、出口径deは54mmである。そして、試験No.1~9は、脱燐処理中に、上吹きランスとは別に設けて設置したバーナーランスの先端部に、燃料および支燃性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バーナー火炎の中を通過するように、伝熱媒体として粉状副原料である石灰5tを炉内に添加した。
歩留まり=スラグ分析値から計算されるスラグ中の副原料重量/供給副原料の総重量
◎:歩留まりが90%以上である。
〇:歩留まりが90%未満、80%以上である。
×:歩留まりが80%未満である。粉体(粉状副原料)が自由落下、粉体(粉状副原料)の吐出速度が不十分である。
試験No.11~15では、粉体吐出速度が83m/sとなるように一定に設定し(試験No.5と同一条件)、バーナーランスの先端から溶鉄浴面までの距離であるバーナーランス高さ(LH)を変化させ、溶鉄の精錬を行った。試験No.11~15において、粉体のバーナー火炎内滞留時間、溶鉄への着熱効率(%)を測定し、その判定(評価)を行った。結果を表2に示す。また、着熱効率(%)は、燃料ガスの燃焼による入熱量(MJ)に対する溶鉄温度の変化から計算した着熱量(MJ)の百分率(%)で表す。
〇:着熱効率が80%以上である。
×:着熱効率が80%未満である。
試験No.16~21では、粉体吐出速度が83m/s、バーナーランス高さ(LH)が3.5mとなるように一定に設定(試験No.14と同一条件)し、酸素比を変化させて、溶鉄の精錬を行った。試験No.16~21において、バーナー火炎の長さ(火炎長)、火炎長/バーナーランス高さ(LH)、粉体のバーナー火炎内滞留時間、溶鉄への着熱効率(%)を測定し、その判定(評価)を行った。
〇:着熱効率が80%以上である。
△:着熱効率が80%未満~40%以上である。
×:着熱効率が40%未満である。
2 上吹きランス(酸化性ガス用)
3 溶鉄
4 底吹き羽口
5 バーナーランス
10 バーナーランス先端部
11 粉体供給管(粉状副原料供給管)
12 燃料供給管
13 支燃性ガス供給管
14 冷却水通路
15 粉体(粉状副原料)
16 燃料
17 支燃性ガス
18 冷却水
Claims (5)
- 溶銑を装入した転炉型容器内に粉状副原料を添加するとともに上吹きランスより酸化性ガスを供給して行なう溶鉄の予備処理吹錬もしくは脱炭吹錬方法であって、
前記上吹きランスとは別に、独立して昇降可能なバーナーランスを1本以上設け、
前記バーナーランスは、粉体供給管と該バーナーランスの先端から燃料及び燃焼用の支燃性ガスを吹き込む噴射孔とを有し、バーナー火炎の噴射が可能なように形成され、
伝熱媒体として粉状副原料を前記粉体供給管を通じてキャリアガスにより前記バーナー火炎中にガス搬送し、前記バーナー火炎の中を通過させて加熱して前記転炉型容器内に装入し、前記バーナー火炎の熱を前記溶銑へ伝熱させることを特徴とする、溶鉄の精錬方法。 - 前記キャリアガスを支燃性ガスとすることを特徴とする、請求項1に記載の溶鉄の精錬方法。
- 前記バーナーランスの先端から吐出される前記キャリアガスの吐出速度を15m/s以上330m/s以下とすることを特徴とする、請求項1又は2に記載の溶鉄の精錬方法。
ここで、キャリアガスの吐出速度は、以下の関係式で定義するものとする。
キャリアガスの吐出速度(m/s)=(1/60)×キャリアガス流量(Nm3/min)/キャリアガス吐出孔断面積(m2) - 前記バーナーランスの先端から溶鉄浴面までの距離を3.0m以上とすることを特徴とする、請求項1~3いずれか1項に記載の溶鉄の精錬方法。
- 前記バーナーランスの先端から噴射される前記バーナー火炎の長さが前記バーナーランスの先端から前記溶鉄浴面までの距離に対して、85~105%となるように酸素比を設定することを特徴とする、請求項1~4いずれか1項に記載の溶鉄の精錬方法。
ここで、前記酸素比は、支燃性ガス中実供給酸素量/完全燃焼に必要な理論酸素量である。
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