JP2598658B2 - 含鉄冷材の溶解方法 - Google Patents

含鉄冷材の溶解方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は含鉄冷材の溶解方法に関するものである。
(従来の技術) 種湯の存在する転炉(溶解炉)炉内に含鉄冷材、炭
材、酸素を供給し含鉄冷材を溶解し高(C)溶融鉄を
得、この高(C)溶融鉄を原料として別の転炉(精錬
炉)で酸素吹錬で脱炭精錬し、所要成分・温度の溶鋼を
得る方法、上記溶解炉で含鉄冷材を溶解して得た高
(C)溶融鉄の一部を炉内に残留させて種湯として使用
する方法は、特開昭60−174812号で公知である。
このような溶解方法においては炭材に含まれる不純元
素、特に硫黄分による溶融鉄の汚染がある。又、主とし
て炭材あるいは含鉄冷材に含まれる酸性酸化物による塩
基性内張耐火物の浸食がある為、副材を添加して適正な
組成のスラグを形成してやる必要がある。更にこのスラ
グは、連続して種湯を残す操業においては炉内堆積を防
止する為種湯の存在下でも種湯の流出なく排滓可能な性
状が要求される。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、種湯の存在する塩基性耐火物内張構造の転
炉内に含鉄冷材、炭材、副材、酸素を供給し、上記含鉄
冷材を溶解し、高〔C〕溶融鉄を得、倒炉による出湯時
に上記溶融鉄の一部を炉内に残し、次回の含鉄冷材溶解
操業の種湯として使用すると共に、出湯に引き続いて反
出湯側への倒炉により上記種湯存在下で排滓を行う連続
残湯方式の含鉄冷材の溶解方法において、炭材に含まれ
る不純元素、特に硫黄分による溶融鉄の汚染を経済的に
抑制し、主として炭材あるいは含鉄冷材に含まれる酸性
酸化物による塩基性内張耐火物の浸食を経済的に抑止
し、且つ種湯の存在下でも種湯の流出なく排滓可能なス
ラグを形成する連続残湯方式の含鉄冷材の溶融方法を提
供するものである。
(問題点を解決する為の手段) 本発明の要旨は次の通りである。
種湯の存在する塩基性耐火物内張構造の転炉内にスク
ラップ、冷銑、鉄鉱石等の含鉄冷材、コークス、石炭、
黒鉛等の炭材、生石灰、石灰石、軽焼ドロマイト、生ド
ロマイト、蛍石等の副材、酸素を供給し、上記含鉄冷材
を溶解し、高〔C〕溶融鉄を得、倒炉による出湯時に上
記溶融鉄の一部を炉内に残し、次回の含鉄冷材溶解操業
の種湯として使用すると共に、出湯に引き続いて反出湯
側への倒炉により上記種湯存在下で排滓を行う連続残湯
方式の含鉄冷材の溶解方法において、上記副材供給量を
操作して含鉄冷材溶解後の出湯前の塩基度を1.1〜1.4と
する事を特徴とする連続残湯方式の含鉄冷材の溶解方
法。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明者らは、含鉄冷材の溶解実験を繰り返す過程に
おいて溶解後の出湯前のスラグの塩基度と硫黄のスラグ
と溶融鉄への分配の度合いに第1図の関係があるのを見
出した。又、気化脱硫についても第2図の如くである。
ここで気化脱硫率とは第1式に示す通りである。
気化脱硫率(%) =〔(種湯中の硫黄量+含鉄冷材中の硫黄量 +炭材中の硫黄量+炉内スラグ中の硫黄量) −(溶解後溶湯中の硫黄量 +溶解後スラグ中の硫黄量)〕÷(種湯中の硫黄量 +含鉄冷材中の硫黄量+炭材中の硫黄量 +炉内スラグ中の硫黄量)×100 ……第1式 即ち、出湯前塩基度0.9〜1.7の範囲ではスラグ脱硫、
気化脱硫ともに顕著な差がなく、経済的には塩基度が低
い方が有利であるとの実用的な新知見を得た。尚、含鉄
冷材の溶解中は炉内に未溶解冷材もありスラグの採取は
困難の為、本発明者らは出湯前のスラグで整理した。
しかし、塩基性耐火物内張り構造の、高炉溶銑を溶鋼
に精錬する転炉(以下製鋼用転炉と記述する)では第3
図に示す如く出湯前のスラグの塩基度が低い程耐火物の
損耗が大きい事が知られており、上記塩基性耐火物内張
り構造の含鉄冷材を溶解する転炉(以下溶解用転炉と記
述する)にて経済的脱硫を優先させると耐火物コストの
上昇を招くというジレンマに陥る事となる。
経済的で比較的簡便な耐火物保護法として製鋼用転炉
ではスラグコーティング法が用いられているが、その塩
基度は一般的には2.5以上と高く、上記のような0.9〜1.
7という低塩基度レベルでの適正域は不明である。又、
製鋼用転炉では出鋼時、排滓時のセルフコーティングの
他の排滓後スラグを一部炉内に残して更に強制的にコー
ティングする機会がある。一方、溶解用転炉では出湯時
の倒炉中もしくは排滓のため反出銑側へ倒炉中のセルフ
コーティングしかチャンスがない。他の期間は炉内に種
湯が存在している為、炉を傾動して強制的にスラグコー
ティングする事はできない。
本発明者らは低塩基度域でスラグ条件をかえてセルフ
コーティング溶解の実験を繰り返した結果、第4図に示
す如く出湯前塩基度1.1以上で耐火物溶損が低減する事
を見出した。塩基度1.1未満ではスラグの融点も低く流
動性が過剰で、上記倒炉中に形成されるセルフコーティ
ング層が薄く、付着したスラグも次回の溶解操業の極く
初期に剥離するものと考えられる。塩基度1.1以上の領
域ではスラグの融点も出湯温度近傍にあり耐火物への付
着性は急激に改善される。出湯時、排滓時の倒炉にて付
着したスラグは次回の溶解作業の全期間もしくは含鉄冷
材が溶解中の前回の出湯温度より低い温度の一定期間は
耐火物に付着した状態が維持される為、耐火物が新たな
低塩基度スラグに晒される事が少なく、且つ直接溶融鉄
に接する期間も短い為、受ける熱負荷も少なく耐火物の
損耗は著しく軽減される。
溶解した含鉄冷材の一部を炉内に残し次回溶解操業の
種湯として使用する連続残湯操業では、スラグが炉内に
堆積する為途中で排滓する必要が生じる。この場合炉内
に種湯が存在しているので反出銑側へ倒炉し炉口より排
滓する事となるが、スラグの流動性が悪いと排滓する為
に倒炉角度を大きくとる事となり種湯が同時に出てしま
い鉄歩留の大幅な低下をきたす。本発明者らは上記の排
滓実験を繰り返し行い第5図の結果を得た。即ち出湯前
塩基度1.4以下であればスラグの流動性が良く排滓する
為の倒炉角度も小さくて種湯の流出なく排滓できる。1.
4超では流動性が悪く排滓する為に倒炉角度を大きくと
る事となり種湯が同時に出てしまい鉄歩留の大幅な低下
をきたす。
以上のように種湯の存在する塩基性耐火物内張構造の
溶解用転炉内に含鉄冷材、炭材、副材、酸素を供給し、
上記含鉄冷材を溶解し、高(C)溶融鉄を得るに際して
上記副材投入量を操作して含鉄冷材を溶解し、出湯前の
塩基度を1.1〜1.4とする事で経済的に溶融鉄の硫黄分の
汚染を抑制し、格別なコーティング操作を行う事なく出
湯時、排滓時に形成されるセルフコーティング層により
耐火物の損耗を低減し、かつ種湯の存在下でも種湯の流
出なく排滓できるのである。
目標とする出湯前のスラグの塩基度を得る為には溶解
用転炉内に装入された全珪素酸化物量を把握しこれに対
して生石灰成分を含む副材量を調節して炉内へ投入する
が、この際スラグ化する割合(滓化率)を考慮する必要
がある。本発明者らの研究によれば出湯前の滓化率は炉
内に投入した生石灰成分が全て滓化したとする計算塩基
度と、出湯前温度に依存する。その関係は第2式で示す
事ができる。
滓化率(スラグ塩基度/計算塩基度) =A×計算塩基度+B×溶解終了温度+C ……第2式 但し、A,B,C;定数 このような関係式をガイドラインとして用いる事によ
り、精度良くスラグ塩基度を調整できる。
(実施例および比較例) 実施例1 a.転炉:ヒートサイズ200t MgO−Cレンガ内張り構造 b.主原料:高炭素溶融鉄84t(種湯)、スクラップ116t c.炭材:石炭 24.7t〜24.9t d.副原料:生石灰1500Kg〜2400Kg、軽焼ドロマイト220
〜240Kg e.塩基度:1.1〜1.4 f.酸素:18300〜18400Nm3 g.出湯成分・量:C;3.7〜4.2% Si;tracep;0.011〜0.03
0% S;0.014〜0.025% 温度;1350℃ 出湯量:116t h.操業形態:連続残湯方式 実施例2 a.転炉:ヒートサイズ200t MgO−Cレンガ内張り構造 b.主原料:高炭素溶融鉄84t(種湯)、スクラップ116t c.炭材:石炭 26.4t〜26.7t d.副原料:生石灰650Kg〜1570Kg、軽焼ドロマイト1700
〜1720Kg e.塩基度:1.1〜1.4 f.酸素:19900〜20100Nm3 g.出湯成分:C;3.7〜4.2% Si;trace P;0.011〜0.030%
S;0.014〜0.025% 温度;1480℃ 出湯量:116t h.操業形態:連続残湯方式 比較例1 a.転炉:ヒートサイズ200t MgO−Cレンガ内張り構造 b.主原料:高炭素溶融鉄84t(種湯)、スクラップ116t c.炭材:石炭 24.6t d.副原料:生石灰1250Kg、軽焼ドロマイト210Kg e.塩基度:1.0 f.酸素:18200Nm3 g.出湯成分・量:C;3.7〜4.2% Si;trace P;0.011〜0.0
30% S;0.014〜0.025% 温度;1350℃ 出湯量:116t h.操業形態:連続残湯方式 比較例2 a.転炉:ヒートサイズ200t MgO−Cレンガ内張り構造 b.主原料:高炭素溶融鉄84t(種湯)、スクラップ116t c.炭材:石炭 24.9t d.副原料:生石灰2720Kg、軽焼ドロマイト240Kg e.塩基度:1.5 f.酸素:18500Nm3 g.出湯成分・量:C;3.7〜4.2% Si;trace P;0.011〜0.0
30% S;0.014〜0.025% 温度;1350℃ 出湯量:116t h.操業形態:連続残湯方式 比較例3 a.転炉:ヒートサイズ200t MgO−Cレンガ内張り構造 b.主原料:高炭素溶融鉄84t(種湯)、スクラップ116t c.炭材:石炭 26.4t d.副原料:生石灰360Kg、軽焼ドロマイト1690Kg e.塩基度:1.0 f.酸素:19800Nm3 g.出湯成分:C;3.7〜4.2% Si;trace P;0.011〜0.030%
S;0.014〜0.025% 温度;1480℃ 出湯量:116t h.操業形態:連続残湯方式 比較例4 a.転炉:ヒートサイズ200t MgO−Cレンガ内張り構造 b.主原料:高炭素溶融鉄84t(種湯)、スクラップ116t c.炭材:石炭 26.7t d.副原料:生石灰1900Kg、軽焼ドロマイト1720Kg e.塩基度:1.5 f.酸素:20100Nm3 g.出湯成分・量:C;3.7〜4.2% Si;trace P;0.011〜0.0
30% S;0.014〜0.025% 温度;1480℃ 出湯量:116t h.操業形態:連続残湯方式 実施例1.2.と比較例1.2.3.4.の操業結果を第1表に示
す。
(発明の効果) 以上詳述した如く、種湯の存在する塩基性耐火物内張
構造の溶解用転炉内に含鉄冷材、炭材、副材、酸素を供
給し、上記含鉄冷材を溶解し、高〔C〕溶融鉄を得、倒
炉による出湯時に上記溶融鉄の一部を炉内に残し、次回
の含鉄冷材溶解操業の種湯として使用すると共に、出湯
に引き続いて反出湯側への倒炉により上記種湯存在下で
排滓を行う連続残湯方式の含鉄冷材の溶解方法におい
て、上記副材投入量を操作して含鉄冷材を溶解し、出湯
前の塩基度を1.1〜1.4とする事で経済的に溶融鉄の硫黄
分の汚染を抑制し、格別なコーテング操作を行う事なく
出湯時、排滓時に形成されるセルフコーティング層によ
り耐火物の損耗を低減し、かつ種湯の存在下でも種湯の
流出なく排滓できるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は出湯前スラグ塩基度と硫黄分配率(S)/
(S)の関係図、第2図は出湯前スラグ塩基度と気化脱
硫率の関係図、第3図は装入スラグ塩基度と炉体寿命の
関係図、第4図は出湯前スラグ塩基度と耐火物溶損量の
関係図、第5図は出湯前スラグ塩基度と排滓中の流出溶
融鉄量の関係図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 浩一 兵庫県姫路市広畑区富士町1 新日本製 鐵株式会社広畑製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭60−255912(JP,A) 特開 平1−42510(JP,A) 特開 平1−188615(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】種湯の存在する塩基性耐火物内張構造の転
    炉内に含鉄冷材、炭材、副材、酸素を供給し、上記含鉄
    冷材を溶解し、高〔C〕溶融鉄を得、倒炉による出湯時
    に上記溶融鉄の一部を炉内に残し、次回の含鉄冷材溶解
    操業の種湯として使用すると共に、出湯に引き続いて反
    出湯側への倒炉により上記種湯存在下で排滓を行う連続
    残湯方式の含鉄冷材の溶解方法において、上記副材供給
    量を操作して出湯前の塩基度を1.1〜1.4とすることを特
    徴とする連続残湯方式の含鉄冷材の溶解方法。
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