JP2654587B2 - スラグフォーミング抑制のための炭材吹込み方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶銑に石灰、スケール、
その他の精錬剤を添加して溶銑の脱珪、脱りんもしくは
脱りん脱硫を行なう溶銑予備処理工程におけるスラグフ
ォーミング抑制のための炭材吹込み方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶銑を転炉にて高圧酸素の吹付け、また
は吹込みにより脱炭して鋼を精錬する場合、転炉では単
に脱炭するだけでなく鋼の目標成分に応じて脱りん脱硫
を行なうために、通常石灰その他の精錬剤を添加するこ
とが必要である。この場合転炉吹錬初期の脱珪反応によ
り生成するＳｉＯ₂ を主成分とするスラグを高塩基度の
スラグに変えるために大量の石灰を投入する必要が生じ
る。近年、この石灰使用量を削減して経済的に脱りん脱
硫を行なうために、溶銑を予め別の容器で脱珪、脱り
ん、脱硫処理するいわゆる溶銑予備処理法が広く一般に
行なわれている。この場合溶銑予備処理用の容器には溶
銑の搬送容器であるトピードカーや溶銑鍋が使用され、
これらの容器は本来精錬容器ではないためにフリーボー
ドが小さく、脱珪、脱りん、脱硫処理中にスラグが泡立
ち、スラグが反応容器外に流出する事が多い。

【０００３】このようなスラグ流出に対する対策とし
て、従来、主として二つの方法が取られてきた。その第
一は精錬容器からのスラグ流出が始まったら、スラグ流
出が止まるまで一時精錬剤の吹込みを中断する方法であ
る。第二の方法はスラグが流出しても精錬作業に支障が
生じないように、溶銑予備処理容器の周辺に流出スラグ
用のピットを堀り、処理後に流出スラグを搬出する方法
である。これらの方法には以下の問題点がある。まず精
錬剤の吹込みを中断する第一の方法の場合、処理の中断
は処理時間の延長をもたらし、後工程である転炉の操業
阻害要因になるだけでなく温度低下という大きな悪影響
がある、また第二の方法に関しては流出スラグ中に通常
１０％以上の鉄分が含まれているので、スラグ中鉄分を
回収しなければ鉄歩留まりが悪化するという問題がある
だけでなく、ピットを配置するための設備費やピット内
スラグを搬出する等の新たな作業が必要となり経済的で
はない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情に
鑑みてなされたもので、従来の問題点の根本原因である
スラグの泡立ちを効果的に抑制してスラグ流出を防止
し、経済的に溶銑予備処理を行なうことを目的としたも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はスラグの泡立ち
が、脱珪、脱りん、脱硫処理中に発生したＣＯガス気泡
によりスラグの体積が膨張することによって生じ、その
泡立ち高さは気泡と気泡との間のスラグ液膜の安定性に
よって支配され、スラグと濡れにくい物質である炭材を
添加し、気泡間のスラグ液膜を破壊して、気泡の合体や
破裂を促進することにより泡立ち高さが低下するとの本
発明者らの知見に基づきなされたものであり、その要旨
とするところは以下の通りである。溶銑に石灰、スケー
ル、その他の精錬剤を添加して溶銑の脱珪、脱りんもし
くは脱りん脱硫を行なう溶銑予備処理方法において、ス
ラグ泡立ち高さが容器高さの範囲内に維持されるよう
に、炭材を一回の抑制作業につき溶銑トン当り０．１ｋ
ｇ以上０．８ｋｇ未満、吹込み速度５〜１００ｋｇ／分
で添加して、スラグ泡立ち高さを制御する溶銑予備処理
方法で、添加する炭材が粗粒と細粒とに広い粒子径分布
をもつために、粒子径が０．１〜１ｍｍの範囲に分布し
た炭材と１〜５ｍｍの範囲に分布した炭材とを混合し、
粗粒域と細粒域の各々の分布に二つのピークを持つ粒子
径分布を持たせることにより、炭材添加後速やかに、か
つ長時間フォーミングを抑制することを特徴とするスラ
グフォーミング抑制のための炭材吹込み方法にある。

【０００６】以下に本発明を更に詳細に説明する。まず
本発明が適用される工程について説明する。本発明が適
用される工程は溶銑に石灰、スケールその他の精錬剤を
添加して溶銑の脱珪、脱りん、脱硫を行なう溶銑予備処
理工程である。溶銑予備処理を行なう精錬容器としては
通常トピードカーもしくは溶銑鍋が用いられるが、容器
外へのスラグの流出や泡立ち高さが問題となる場合に
は、転炉等その他の反応容器であっても差し支えない。
また精錬剤としては、通常石灰及びスケールが主として
用いられるが、炭酸ソーダ等その他の精錬剤であっても
本発明が適用可能であることは言うまでもない。また溶
銑予備処理時のスラグ流出が特に問題となるのは脱りん
脱硫を目的とした精錬工程であるが、脱りん前の脱珪処
理等、その他の目的の精錬処理であっても、スラグ流出
や、泡立ち高さが問題となる限り、本発明の適用は有効
である。即ち、本発明は精錬用スラグの泡立ち高さの制
御が必要な溶銑予備処理工程であればいかなる工程であ
っても適用可能なものである。

【０００７】本発明を適用する上で最も重要な作業は、
スラグ泡立ち高さを監視して泡立ち高さが流出にいたる
高さになると判断した時点で、抑制材として、細粒域と
粗粒域に二つのピークを持つ粒子径分布をもったコーク
ス粉を一回の抑制作業につき溶銑トン当り０．１ｋｇ以
上０．８ｋｇ未満添加し、必要に応じてこの作業を繰り
返し行なう点にある。フォーミング抑制に対する炭材粒
子径の影響に関しては、図２、３に示すように、同一添
加量であっても、粒子径が小さい場合、炭材添加開始か
ら抑制効果が現われるまでの時間が短いが抑制効果の持
続時間も短い、一方、粒子径が大きい場合、炭材添加開
始から抑制効果が現われるまでの時間が長いが抑制効果
の持続時間も長いことがわかった。従って、炭材添加
後、直ちにフォーミングを抑制し、かつ持続性を持たせ
るためには、添加する炭材の粒子径が、粗粒と細粒とに
わたって広い粒子径分布を持つことが必要である。安定
して炭材をフォーミングスラグ中に吹込むためには、事
前に準備した、０．１〜１ｍｍの範囲に分布した炭材と
１〜５ｍｍの範囲に分布した炭材とを十分に混合してお
き粗粒の炭材と細粒の炭材とが均一に添加されることが
望ましい。すなわち、一般的にコークスなどの粉状体の
粒子径分布は、最も存在の多い分布のピークとなる粒子
径を中心として、粒子径の大きい側と小さい側に徐々に
存在が少なくなる山型の分布となる。従って、それぞれ
ある粒子径分布を持った粗粒炭材と細粒炭材とを混合す
ると、その結果、添加する炭材全体としては、粗粒と細
粒とにそれぞれ分布のピークを持った、いわゆるフタコ
プラクダ型の２つのピークをもつ広い粒子径分布を持っ
た炭材となる。

【０００８】炭材添加を開始すると判断する泡立ち高さ
は炭材添加開始から抑制効果が発現するまでの時間的余
裕を考えて経験上炉口下０．３ｍ以上になった時点では
遅くとも添加を開始することが望ましい。添加する泡立
ち抑制材としてはコークス粉が最も有効であるが、目的
に応じてコークス粉の代わりに石炭を用いたり、コーク
ス粉に炭酸カルシウム等その他の粉体を混合した物を用
いることができる。その場合でも添加する粉体中の炭素
成分の総量が溶銑トン当り０．１ｋｇ以上添加すること
により、コークス粉のみを添加するのと同様の効果を得
ることが出来る。

【０００９】コークス粉の添加量は図４に示すように溶
銑トン当り０．１ｋｇ以上であれば添加量が多いほど泡
立ち抑制効果が持続する時間が長くなり好ましいが、多
すぎるとコークス原単位の増加をまねいて経済的でない
ばかりでなく、図４に示すように、添加したコークスが
スラグ中のＦｅＯを還元するため、脱りん酸素効率が低
下する等の悪影響を招くので、添加量は溶銑トン当り
０．８ｋｇ未満を上限とする。一方、添加量が溶銑トン
当り０．１ｋｇ未満の場合にはコークスを添加してもス
ラグ流出を抑制できない場合が生ずるので好ましくな
い。また抑制材を添加するに当たっては、一括して添加
するのではなくスラグ中に均一に吹込むために連続的に
吹込むことが望ましい。

【００１０】この際に注意すべき事は、炭材の添加速度
によってフォーミング抑制度合が変化することである。
本発明者らのトピードカーを用いた抑制実験の結果によ
れば、炭材添加速度が５ｋｇ／分未満の場合には炭材添
加を行なってもフォーミングを抑制することが不可能で
あり、トピードカー外へのスラグの流出を防止すること
ができなかった。また同様に炭材添加速度を１００ｋｇ
／分にしたところ排ガス温度が上昇し集塵機の熱負荷増
大による集塵効率低下及び集塵ダクトの熱変形亀裂とい
うトラブルを生じ操業に支障をきたす。そこで炭材添加
量は１００ｋｇ／分を上限とすることが望ましい。ま
た、粗粒側の粒子径が大きすぎる場合には、粉体を連続
的に供給する事が困難となるので、現実的には５ｍｍ以
下が望ましい。

【００１１】上述のごとくコークス等のフォーミング抑
制材の添加は経済性及び脱りんへの悪影響回避の観点か
ら必要最低限にとどめることが望ましく、このため一回
のスラグ流出抑制作業当りのコークス粉の添加量を上述
のごとく制限し、必要に応じてこの作業を繰り返すこと
によりスラグ泡立ちを抑制することが可能となる。本発
明において、細粒側の粒子径が小さすぎる場合には粉体
が飛散して粉体のロスを生じる問題もあるが、粉体が確
実に泡立ちスラグ中に添加される条件が確保され、製造
費用を無視できれば粒子径の下限を規定する必要は特に
ない。しかしながら、製造費用の点から現実的には０．
１ｍｍ以上が望ましい。

【００１２】コークス粉の添加方法としては、ランスか
ら窒素ガス等の搬送ガスによって泡立ちスラグ中へ吹込
む方法が最も好ましいが、スラグ中に確実に分散させる
ことが可能であれば搬送ガスとともにランスから吹込む
方法以外であっても差し支えない。本発明者らの実験に
よれば、袋詰めした炭材を単に上方から投入するだけで
は泡立ち抑制効果は不十分であり、スラグ中に粉体を確
実に分散させるためには、溶銑面から５００ｍｍから２
０００ｍｍの位置で泡立ちスラグ表面より下方の泡立ち
スラグ上層部に確実にコークス粉を吹込むことが望まし
い。

【００１３】

【実施例】以下に実施例に基づいて本発明の効果を記
す。本発明を適用した溶銑処理の一実施例の概略図を図
１に示す。図１に示す溶銑予備処理において、粒子径
０．１〜１ｍｍの範囲に分布したコークスと粒子径１〜
５ｍｍの範囲に分布したコークスとを混合し、粗粒と細
粒との二つの粒子径分布のピークを持つ炭材を、フォー
ミングスラグに吹込んで、スラグの泡立ちを抑制した場
合の炭材添加量と抑制効果が現われる時間及び抑制持続
時間を、従来粉コークスの場合と比較して図２、３に示
した。図２、３により明らかなように、本発明で述べる
ところの粒子径分布を持つ粉コークスを用いることによ
り、即効性がありかつ持続性を持ってスラグの泡立ちを
抑制可能なことがわかった。炭材の添加方法としては図
１で示した専用吹込みランス８を設ける以外に、精錬剤
吹込みランス５の途中に炭材吹込み孔を設けた図５、６
の方法でも同様の効果が期待される。

【００１４】

【発明の効果】上述の実施例及び比較例から、本発明の
方法によれば溶銑予備処理における精錬反応を効果的に
行うことが可能となり、その結果スラグ泡立ち高さ増大
によるスラグ流出を発生させる事なく操業を短時間で円
滑に実施することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す説明図。

【図２】本発明の実施例の効果を示す説明図。

【図３】本発明の他の実施例の効果を示す説明図。

【図４】コークス添加量と脱りん効率指数との関係を示
す説明図。

【図５】本発明の他の実施態様を示す説明図。

【図６】本発明の更に他の実施態様を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 混銑車 ２ 圧送タンク ３ 圧送配管 ４ 秤量器 ５ 精錬剤吹込みランス ６ 投入口 ７ 炭材貯蔵ホッパー ８ 炭材吹込みランス ９ 圧送ガス供給源 １０ 精錬剤添加ホッパー １１ 炭材 １２ 溶銑 １３ スラグ １４ 炭材添加孔 １５ 炭材吹込み制御装置 １６ スラグ高さ測定装置 １７ スラグ高さ測定用ランス １８ 不活性ガス吐出孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶銑に石灰、スケール、その他の精錬剤
   を添加して溶銑の脱珪、脱りんもしくは脱りん脱硫を行
   なう溶銑予備処理方法において、スラグ泡立ち高さが容
   器高さの範囲内に維持されるように、炭材を一回の抑制
   作業につき溶銑トン当り０．１ｋｇ以上０．８ｋｇ未
   満、吹込み速度５〜１００ｋｇ／分で添加して、スラグ
   泡立ち高さを制御する溶銑予備処理方法で、添加する炭
   材が粗粒と細粒とに広い粒子径分布をもつために、粒子
   径が０．１〜１ｍｍの範囲に分布した炭材と１〜５ｍｍ
   の範囲に分布した炭材とを混合し、粗粒域と細粒域の各
   々の分布に二つのピークを持つ粒子径分布を持たせるこ
   とにより、炭材添加後速やかに、かつ長時間フォーミン
   グを抑制することを特徴とするスラグフォーミング抑制
   のための炭材吹込み方法。