JP2747027B2 - 溶銑の予備処理方法 - Google Patents

溶銑の予備処理方法

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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は溶銑の予備処理方法に係り、特に混銑車に収
容された溶銑の脱りんに好適な溶銑の予備処理方法に関
するものである。
<従来の技術> 上吹き吹錬法に用いる従来の転炉操業においては、溶
銑中のSiを熱源として利用するため、溶銑の予備処理は
主として脱硫処理を主体として行われていた。しかし近
年に至り底吹きならびに上吹きの複合吹錬法が実施され
るに至り、溶銑予備処理としては、脱硫,脱珪,脱りん
の各処理が必要とされるようになり、それぞれ異なる溶
銑予備処理剤を使用して前記処理毎に溶銑予備処理が行
われるようになった。
これら脱硫処理は還元反応であるのに対し、脱珪,脱
りん処理は酸化反応であることにより同時に処理するこ
とが困難なことによる。従って脱りん処理は通常酸化性
雰囲気のもとで酸性スラグによる脱珪処理の終了した溶
銑について、特定の処理剤によって溶銑中のPを酸化除
去する処理法が一般に行われている。
このような溶銑の予備処理において最も重要なことは
次の2点である。
(1) 転炉操業における熱エネルギー源となるCを多
く残留させるため脱炭反応を抑制すること。
(2) 溶銑の温度低下を最小限に抑制すること。
従来、溶銑の脱りん方法としては多くの研究がなされ
ており、たとえば特公昭42−16863号、特公昭46−10771
号公報等に開示されている。すなわち、CaO−CaF2−酸
化剤により流動性の良好な塩基性スラグによって有効に
脱りんさせること、酸化剤としては酸素ガスおよび/ま
たは鉄鉱石,ミルスケール等の固体酸素が用いられるこ
と等は公知である。
しかし溶銑の脱りん方法における前記従来技術には、
改良すべき多くの問題点がある。すなわち、通常の溶銑
の脱りん処理においては、造滓剤および酸化剤の投入量
は50〜100kg/tの多量であり、そのため造滓剤の溶解お
よび固体酸化剤の分解等に多量の熱を要し、その結果脱
りん処理による溶銑の温度降下量は通常50〜150℃の大
きなものとなる。溶銑温度の大きな低下は、その後の転
炉への装入作業を著しく阻害し、かつ溶銑のもつ熱エネ
ルギーを低下させるので、脱りん処理による溶銑の温度
降下量は50℃程度とし、処理後の溶銑温度は少なくとも
1300℃以上を保持できることが望ましい。
一方、脱りん剤として使用する酸化剤として酸素ガス
が多く用いられ、CaO−CaF2等をキャリアガスと共に溶
銑中に吹込むか、もしくは溶銑表面へ噴射することによ
り処理後の溶銑温度の上昇を図って熱補償する方法も多
く採用されている。しかし、酸素ガスによる脱りん酸素
効率は鉄鉱石,ミルスケール等の固体酸素による脱りん
酸素効率よりはるかに悪く、しかも溶銑中の重要な熱源
であるCを多く燃焼させ、脱りん処理後のC濃度を低下
させる結果となる。
たとえば、特開昭58−16008号公報に開示された「溶
銑の連続脱硫,脱燐方法」では、脱りんに際して、CaO,
酸化鉄および媒溶剤,もしくはこれらと反応促進剤より
成る脱りん用フラックスをキャリアガスと共に溶銑中に
吹込むほか、これらの脱りん用フラックスおよびキャリ
アガスが溶銑表面に浮上して来る位置を狙って酸素上吹
きランスを用いて集中的に酸素ガスを供給して脱りんを
行う方法が示され、この操作による酸素上吹き流によっ
て溶銑の表面に浮遊しているスラグが容器の壁方面へ押
しやられ、溶銑の裸面が露出しこの部分で脱りん反応が
効率よく遂行するとしている。
また特開昭59−50105号公報でも容器内溶銑に酸素ガ
スを吹付け浴面に酸素が過剰に存在する局部を形成する
ことにより脱りんを行う方法が開示されている。これら
の従来法は、いずれも酸素ガスと溶銑とが直接接触する
ように酸素噴射が行われているものであって、処理後の
溶銑温度は上昇するものの、酸素ガスによる悪い脱りん
酸素効率と、次工程の転炉操業における重要な熱源であ
るCの低下は避けられないのが問題点である。
前記酸素ガスと溶銑とが直接接触することの問題点を
解決するものとして特開昭63−180345号公報でたとえば
第6図(A),(B)に示すように混銑車2内に収容さ
れた溶銑8中にストレート型のインジェクションランス
12を浸漬して脱りん剤とキャリアガスとを同時に吹込む
と共にストレート型の酸素上吹きランス14〔第6図
(A)参照〕またはT字型の酸素上吹きランス14(Y字
型でもよい)を溶銑上に浮遊するスラグ表面に指向して
該溶銑の裸面を露出しない範囲に吹付け圧力を抑制して
酸素ガスを噴射しつつ脱りん処理する方法が開示されて
いる。
<発明が解決しようとする課題> しかるに前記第6図(A)に示すストレート型の酸素
上吹きランス14から上吹きする場合には噴射する酸素ガ
スの流量を増大したような場合には、混銑車2内に収容
した溶銑とスラグのスプラッシュやフォーミングが発生
し、混銑車2外にあふれて溶銑予備処理の操業を阻止す
る。また前記第6図(B)に示すT字型の酸素上吹きラ
ンス14を用いる場合には、インジェクションランス12近
傍の局部的なCOガスの2次燃焼によってインジェクショ
ンランス12と湯面との境界面を加熱することになり、イ
ンジェクションランス12の外周を被覆した耐火物の溶損
を生じ易くインジェクションランス12の寿命を低下する
という問題点があった。
本発明の目的は、溶銑の予備処理における前記従来技
術の問題点を解消し、先に掲げたインジェクションラン
スを用いた溶銑の予備処理における最も重要な2点、す
なわち、(1)脱炭反応を抑制すること,(2)溶銑の
温度低下を抑制すると共に、昇温手段を講ずること,を
満足し、かつインジェクションランスの損傷低減、更に
はスプラッシュやフォーミングが抑制され、効果的な予
備処理が可能である溶銑の予備処理方法を提供すること
にある。
<課題を解決するための手段> 本発明の要旨とするところは次の通りである。すなわ
ち、混銑車の長手方向の一方の側の溶銑中に傾斜して浸
漬したインジェクションランスから溶銑予備処理剤とキ
ャリアガスとを同時に吹込むと共に溶銑上に垂下した酸
素上吹きランスから酸素ガスを噴射して熱補償しつつ溶
銑を予備処理する方法において、前記酸素上吹きランス
の先端部に垂直軸に対して15゜以上ないし75゜以上の噴
射角を有する単孔噴射ノズルを形成し、該単孔噴射ノズ
ルを前記インジェクションノズルとは逆方向の混銑車の
他方の側に向けて酸素ガスを噴射することにより熱補償
しつつ溶銑の予備処理を行うことを特徴とする溶銑の予
備処理方法である。
<作 用> 本発明の詳細を添付図面を参照して説明する。第1図
は本発明により混銑車に収容した溶銑に対して予備処理
中の状況を示す模式断面図である。第1図に示す混銑車
2に設けられた炉口4から混銑車2の長手方向の一方の
側の溶銑8中に傾斜して溶銑予備処理剤(フラックス)
吹込用のインジェクションランス12が浸漬されると共に
溶銑8上に酸素ガス噴射用の酸素上吹きランス14が垂下
されている。
酸素上吹きランス12は第2図に示すように、外筒6,内
筒10および仕切筒16並びに内筒10に連通する先端部の単
孔噴射ノズル20から成り、仕切筒16によって仕切られた
外筒6と内筒10との間に冷却水を供給して水冷する構造
になっている。酸素上吹きランス14の先端部に設けられ
た単孔噴射ノズル20の噴射角θは垂直軸に対して15゜
以上ないし75゜以下に形成してあり、酸素上吹きランス
14を混銑車2の溶銑8上に垂直される際にインジェクシ
ョンランス12の浸漬方法とは逆方向の混銑車2の他方の
側に向ける。
単孔噴射ノズル20の噴射角θを前記の範囲にした理
由は単孔噴射ノズル20の噴射角が15゜未満ではスプラッ
シュやフオーミングの発生が大きくなると共にインジェ
クションランス12と溶銑表面との接触部近傍の温度が上
昇するためインジェクションランス12が溶損し寿命が短
くなる。また噴射角が75゜を超過すると混銑車2の耐火
物を加熱することになり、当該加熱された部分の耐火物
を損傷して寿命を短くするからである。
また酸素上吹きランス14の単孔噴射ノズル20をインジ
ェクションランス12の浸漬方向と逆方向に向けるのは酸
素ガス噴射によるCOガスの2次燃焼に伴う温度上昇の影
響が直接インジェクションランス12に及んで損傷を与え
ないようにするためにほかならない。
なお、第3図に平面で示すようにインジェクションラ
ンス12の矢印(イ)で示す浸漬方向と逆方向、すなわち
α=180゜の矢印(ロ)の方向に向けられた酸素上吹き
ランス14の単孔噴射ノズル20から噴射される酸素ガスは
θ=60゜の範囲で噴射するのが好ましく、この範囲を
外れると混銑車2のライニング耐火物を損傷する危険性
があり、耐火物の寿命を短くすることになる。
本発明による溶銑の予備処理は次のようにして行う。
たとえば、インジェクションランス12によって、CaO粉,
CaF2粉および酸素鉄粉を混合した脱りん剤を空気をキャ
リアガスとして溶銑8中に吹込む。この場合、CaOはCaF
2と流動性の良好な高塩基度スラグを形成し、溶銑8中
のPを酸化鉄中のOと反応させ、次の反応式によって滓
化脱りんする。
3CaO+2P+5O→3CaO・P2O5 ……(1) しかし生成したCaO・P2O5は溶銑中のCと反応して一
部は次の(2)式のように復りんし、その際COを発生す
る。
3CaO・P2O5+5C→3CaO+2P+5CO ……(2) また、前記脱りん剤との非接触部では、溶銑中のCは
酸素鉄もしくは酸素ガスと反応して(3)式によっても
COガスを発生する。
C+1/2O2→CO ……(3) 前記(1),(2),(3)式による反応により脱り
ん処理されると同時にCOガスを発生する。
一方、酸素上吹きランス14は溶銑8に浸漬せずインジ
ェクションランス12の浸漬方向と逆方向の溶銑8表面を
前述噴射角をもって指向する単孔噴射ノズル20から酸素
ガスの噴射を行い前記(2),(3)式で発生したCOを
次の(4)の反応によって燃焼させる。
CO+1/2O2→CO2+68.2cal ……(4) この際、酸素上吹きランス14の吹込み圧力は、溶銑8
上に浮上するスラグ18をできるだけ排除しないて溶銑8
の裸面を露出しないようにするのが好ましい。これは溶
銑8が露出する裸面の面積が大きくなるほど(1)式に
より脱りん反応が起こると同時に(3)式により溶銑8
中のCの酸化が生じ易くなるほか、下式(5)式の反応
により溶銑8が酸化され、Feの歩留り上好ましくないか
らである。
Fe+O→FeO ……(5) 先に述べたように、混銑車2内の溶銑8の予備処理に
おいては、溶銑温度の低下は最小限に止める必要がある
ので本発明による酸素上吹きランス14を使用して(4)
式の反応による発生COガスの燃焼による溶銑温度上昇
は、極めて重要な効果をもたらすものである。
このように、溶銑8より予備処理中に発生するCOガス
を酸素ガスで燃焼させ、その発生熱量を溶銑8に着熱せ
しめて溶銑の温度上昇をもたらす作用効果は、本発明に
よる溶銑予備処理の大きな特徴であり、酸素上吹きラン
ス14の垂直軸に対して15゜以上ないし75゜以下の噴射角
を有する単孔噴射ノズル20の方向をインジェクションラ
ンス12の浸漬方向と逆方向に向けて酸素ガスを噴射する
ことによって効果的に達成される。
<実施例> 200t混銑車に溶銑を装入し、通常の脱珪処理の終了
後、本発明による脱りん処理を、同時に本発明の効果を
確認する比較実験を行った。本発明による脱りん処理は
第1図に示すようにインジェクションランス12と酸素上
吹きランス14を使用して次の条件で行った。
脱りん剤(CaO:80kg/min,CaF2:5kg/min) 酸化鉄分:300kg/min キャリアガス(空気):10Nm3/min 気体酸素の上吹き:25Nm3/min 気体酸素の上吹きに際しては第2図に示す如き単孔噴
射ノズルを有する酸素上吹きランスを使用し、比較のた
め単孔噴射ノズルをインジェクションランスの浸漬方向
と同方向に向けたとき、並びにストレート型ランス(噴
射角=θ=0゜,従来法相当)を使用し、同一条件で
溶銑の脱りん処理を行った。
第4図は前記比較試験結果を示す酸素上吹きランスの
先端部に形成した単孔噴射ノズル噴射角(θ)とスプ
ラッシュ発生頻度との関係を示したものであり、噴射角
θ=0゜に比較して本発明の噴射角θ=15゜,30゜,
75゜により溶銑の脱りん処理中におけるスプラッシュの
発生頻度を大幅に低減することができた。
第5図は単孔噴射ノズルの方向をインジェクションラ
ンス(F/I)と同一方向に向けたときと本発明の逆方向
に向けたときについて、単孔噴射ノズルの噴射角
(θ)とインジェクションランスの寿命との関係を示
したものであり、酸素上吹きランスの先端部に形成した
単孔噴射ノズルをインジェクションランスの逆方向に向
けると同一方向に向けた場合およびストレート型ランス
(θ=0゜)の場合に比較してインジェクションラン
スの寿命を大幅に延長し得ることが確認できた。
<発明の効果> 以上説明したように本発明によれば、溶銑予備処理中
における脱炭反応を抑制することができると共に溶銑の
温度低下を最少限に止めることができるのは勿論のこと
であるが、特に溶銑予備処理中におけるスプラッシュや
フォーミングの抑制およびCOガスの2次燃焼によるイン
ジェクションランスの損傷防止に著しい効果を発揮する
ことができ、安定した溶銑の予備処理が達成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は混銑車に収容された溶銑の本発明による溶銑予
備処理の状況を示す模式断面図、第2図は本発明に係る
酸素上吹きランスの先端部構造を示す断面図、第3図は
本発明に係るインジェクションランスと酸素上吹きラン
スとの位置関係を平面で示す模式説明図、第4図は単孔
噴射ノズルの噴射角とスプラッシュ発生頻度との関係を
示す棒グラフ、第5図は単孔噴射ノズルの噴射方向並び
に噴射角度とインジェクションランス(F/I)の寿命と
の関係を示す棒グラフ、第6図は混銑車に収容された溶
銑の従来例による溶銑予備処理の状況を示す模式断面図
である。 2……混銑車、 4……炉口、 6……外筒、 8……溶銑、 10……内筒、 12……インジェクションランス、 14……酸素上吹きランス、 16……仕切筒、 18……スラグ、 20……単孔噴射ノズル。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】混銑車の長手方向の一方の側の溶銑中に傾
    斜して浸漬したインジェクションランスから溶銑予備処
    理剤とキャリアガスとを同時に吹込むと共に溶銑上に垂
    下した酸素上吹きランスから酸素ガスを噴射して熱補償
    しつつ溶銑を予備処理する方法において、前記酸素上吹
    きランスの先端部に垂直軸に対して15゜以上ないし75゜
    以上の噴射角を有する単孔噴射ノズルを形成し、該単孔
    噴射ノズルを前記インジェクションノズルとは逆方向の
    混銑車の他方の側に向けて酸素ガスを噴射することによ
    り熱補償しつつ溶銑の予備処理を行うことを特徴とする
    溶銑の予備処理方法。
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