JP2790367B2 - 含鉄冷材溶解法 - Google Patents

含鉄冷材溶解法

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JP2790367B2 JP2255129A JP25512990A JP2790367B2 JP 2790367 B2 JP2790367 B2 JP 2790367B2 JP 2255129 A JP2255129 A JP 2255129A JP 25512990 A JP25512990 A JP 25512990A JP 2790367 B2 JP2790367 B2 JP 2790367B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は上吹きランスを有すると共に炉底にノズルを
有する転炉を用い、種湯となる溶鉄の存在する上記転炉
内に含鉄冷材を供給し、炉底ノズルから酸素、LPG、N2
と共に微粉炭を吹き込み溶鉄を加炭すると共に上吹きラ
ンスから酸素を供給し浴発生ガスを二次燃焼させて効率
的に含鉄冷材を溶解し高炭素溶鉄を得る含鉄冷材溶解法
において、二次燃焼率を好ましい範囲に制御しながら鉄
歩留りロスを大幅に低下する含鉄冷材溶解法に関するも
のである。
[従来の技術] 従来、特公昭56−8085号公報に、上吹きランスを有す
ると共に炉底に三重管ノズルを有し、溶融鉄の存在する
転炉内に含鉄冷材を供給し、上記三重管ノズルの内管よ
りN2ガスと共に微粉炭を、内管と中間管の間より酸素
を、中間管と外管の間よりLPGガスを吹き込むと共に上
吹きランスより酸素を供給して含鉄冷材を溶解し溶融鉄
を得る含鉄冷材溶解法が提供されている。
上記含鉄冷材溶解法に示される、主として上吹きラン
スより酸素を供給する形式の含鉄冷材溶解法に関する代
表的なダスト低減策として、従来、特開平1−184215号
公報に提示される例の様に、含鉄冷材の溶解速度低下、
フォーミング等の操業トラブルが生じない範囲で溶鉄炭
素濃度を制御する方法、或いは特開昭57−207106号公報
にに提案する炉体に設けた側孔より酸素を供給すること
によりダストを低減し鉄歩留りの改善を図る方法が提示
されている。
[発明が解決しようとする課題] 特開平1−184215号公報で提示される含鉄冷材の炭素
濃度制御では、尚鉄ダスト発生の抑制が不十分であり、
一方特開昭57−207106号公報のように炉体に設けた側孔
より酸素を供給すると、鉄ダスト発生は十分抑制される
が、二次燃焼率が好ましい範囲に制御する事が出来なく
なる。本発明は、排ガス回収、炉耐火物損耗、ランス・
炉孔地金付、生産性等総合的に効率的二次燃焼率範囲で
ある二次燃焼率20〜40%の範囲に制御すると共に鉄ダス
ト発生を極めて低いレベルに抑制し高溶鉄歩留りで含鉄
冷材を溶解する含鉄冷材溶解法を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、特公昭56−8085号に提示されている含鉄冷
材の溶解法において、スラグ量とダスト発生量、二次燃
焼率の関係を詳細に調査した結果、スラグ量が一定の限
界を越えると、二次燃焼率が急激に高くなるとともに、
ダスト発生量が著しく減少することが判明した。
然しながら、この状態では二次燃焼率が50%近傍とな
り、回収排ガスとしてカロリーが低すぎ、燃料として使
用するには、高価な天然ガスを付加する必要が生じ、ま
た炉上部耐火物が著しく損耗し工業的に採用出来ない事
も判明した。
このように、スラグ量がある限界を越えた条件、即ち
ダスト発生量が著しく減少する条件において、回収排ガ
スとしてカロリーが十分で、炉上部耐火物の損耗が炉底
耐火物とほぼ等しいレベルに収まり、ランス・炉孔地金
付、生産性等にも有利な二次燃焼率20%〜40%の範囲に
制御する方法を追求した結果、本発明者らは、特許請求
の範囲に示す以下の溶解法が極めて有効であることを見
出した。
即ち本発明は、上吹きランスを有するとともに炉底に
ノズルを有する転炉を用い、種湯となる溶鉄の存在する
上記転炉内に含鉄冷材を供給し、炉底ノズルから酸素、
LPG、N2と共に微粉炭を吹き込み溶鉄を加炭すると共に
上吹きランスから酸素を供給し浴発生ガスを二次燃焼さ
せて効率的に含鉄冷材を溶解し高炭素溶鉄を得る含鉄冷
材溶解法において、上吹きランスよりN2と共に微粉炭を
吹き込み二次燃焼率を20〜40%に制御する事を特徴とす
る。
以下に本発明について詳細に説明する。
特開平1−184215号に説明されているように、溶融鉄
の[C]が3.5%を越えると上吹きランスより供給され
る酸素の運動エネルギーにより飛散した溶融鉄が周りの
酸素と反応し、C−O反応による気泡膨張によって破裂
し、細かい鉄ダストを多量に発生する。溶融鉄の[C]
を更に低くすれば鉄ダストは漸次減少するが、スロッピ
ング等の制約より3.0%以下の操業は困難となり、炉発
生排ガスにおける排ガスダスト濃度は100g/Nm3程度が限
界となる。
この限界状態において、更に鉄ダスト発生を低減する
には、上吹きランスより供給される酸素の運動エネルギ
ーを減少させ溶融鉄の飛散量を減少させるのが有効であ
る。上吹きランスより供給される酸素量を減少すれば、
溶融鉄の飛散量を減少しうるが、溶解速度を維持する為
に底吹き酸素量を増加させねばならず、ノズル本数の増
加、冷却LPG原単位の増加等のコスト増加を招く。
上吹きランスより供給される酸素量が一定でも、溶融
鉄浴面に到達する運動エネルギーはランスの孔径を小さ
くし、孔数を増加させるか、ランスと溶融鉄浴面の距離
(ランス高さ)を大きくするか、或いは溶融鉄浴面上に
多量のスラグを生成させスラグ中で運動エネルギーを散
逸させる等の上吹き酸素供給条件により、溶融鉄浴面に
到達する酸素の運動エネルギーを減少させることは可能
である。
然しながら、このようにランスの孔径を小さくし孔数
を増加させたり、ランスと溶融鉄浴面の距離を大きくし
たり、溶融鉄浴面上に多量のスラグを生成させたりする
と鉄ダストは減少するが、付随して二次燃焼率が増大す
る。特にスラグ量が極めて多くなり、上吹き酸素が完全
にスラグにより遮断されると、浴面よりのCOガス発生が
著しく減少し多量の余剰上吹き酸素と反応する状態とな
るので、飛躍的に二次燃焼率が増大する。
スラグ量及び送酸速度が一定の条件下において、ラン
スの孔径と、ランス高さを変更し、二次燃焼率とダスト
の発生濃度の変化する様子を調査した例を第1図に示
す。
第1図の横軸(L)は上吹き酸素による浴の凹みを示
すパラメータであり、計算方法は瀬川の著した鉄冶金反
応工学(昭和52年4月30日改訂,日刊工業新聞社発行P9
4〜96)に基づいている。縦軸の二次燃焼率は特願平1
−320877号に示す検出方法、即ち煙道排ガス等の測定に
より炉孔燃焼を補正し間接的に炉内の二次燃焼率を求め
ている。
同図より、Lにより二次燃焼率もダスト濃度も支配さ
れ独立に制御することが不可能な事が明らかである。
尚、同図は第1表に示す条件においてLは酸素ランスの
孔径と高さを変更し二次燃焼率を制御し、底吹きよりの
微粉炭吹き込み速度は二次燃焼率に応じて操作してい
る。
上記のように、従来の方法では二次燃焼率を20〜40%
の操業上有利な条件に制御する限り、鉄ダスト濃度は10
0g/Nm3程度が限界となってしまった。
然るに本発明者らは、この二次燃焼率と鉄ダスト濃度
を独立に制御出来る有効な方法を見出し本発明を完成し
た。
即ち、本発明者等は上吹きランスより、N2と共に、微
粉炭を適量噴射する事により、同一の上・底吹き酸素の
供給条件、即ち上・底吹き酸素供給速度が一定で且つラ
ンス高さが同一のLである同一条件下においても、微粉
炭を上吹きランスから噴射する事により、第2図実線の
ように二次燃焼率を変更できる事を見出した。この時、
鉄ダストの濃度は第2図のように上・底吹き酸素の供給
条件が同一であれば、微粉炭の上吹きランスからの噴射
による増加は極めて僅かである事も判明した。
上記のように、上吹きランスより、N2と共に微粉炭を
噴射する事により、二次燃焼率を低下させるのは、上吹
きランスより噴射した微粉炭がスラグに到達するまで
に、周りの酸素と反応し、浴面に供給する酸素の濃度を
低下させるため、浴から発生するCOガスをCO2にまで反
応させる過剰な酸素を低下させるためである。同一の酸
素供給条件で、上吹きランスより微粉炭を噴射した鉄ダ
ストの濃度が、噴射しない時にくらべ僅かに増加するの
は噴射された微粉炭の運動エネルギーに相当して溶鉄の
飛散が増加するためで止むをえない。
第2図より操業上望ましい二次燃焼率である20〜40%
の範囲において、本発明によれば、従来の上吹きランス
より微粉炭を噴射しない方法に比べ著しく鉄ダストの濃
度を低下させることが出来、その結果溶鉄歩留りを大幅
に改善出来る、極めて有用な含鉄冷材溶解法であること
が判明した。
尚第2図は第1表の操業条件においてL=10mm一定、
底吹き石炭吹き込み量=10kg/分一定とし、上吹きラン
スよりの石炭噴射量を変更した時の二次燃焼率と鉄ダス
トの濃度の変化を得たものである。
[実施例] 第3図は、本発明を適用した転炉型含鉄冷材溶解炉及
び煙道における二次燃焼率、ダスト測定系の構成をしめ
す。第3図において、1は炉体、2はランス、3は投射
石炭インジェクションタンク、4は底吹きノズル、5は
底吹き石炭インジェクションタンク、6は煙道、7は排
ガス成分分析計、8は排ガス風量測定器、9はダスト濃
度測定器、10は演算器、11は溶融鉄、12は鉄スクラップ
を示す。
同図では、上吹きランス、底吹きノズルの酸素供給ラ
イン、底吹きノズルの冷却LPGライン、煙道吸引ファ
ン、集塵機等本発明に直接関係しないユーティリティ系
統は省略してある。
以下の各実施例および各比較例における共通操業条件
を第1表に示す。
(実施例1) 第3図の炉において、第1表に示す操業条件下におい
て、底吹石炭量、投射石炭量を、第2表の 実施例1の条件とし、ランス高さを操作して、二次燃焼
率を37%に制御して溶解を実施した。その結果溶解中の
平均二次燃焼率が37%となった。その際、鉄ダストロス
は14.7kg/tonであり、平均Lは20mmであった。
(比較例1) 第3図の炉において、第1表に示す操業条件下におい
て、底吹石炭量、投射石炭量を、第2表の比較例1と
し、ランス高さを操作して、二次燃焼率を37%に制御し
て溶解を実施した。その結果溶解中の平均二次燃焼率が
38%となった。その際、鉄ダストロスは27.5kg/tonであ
り、平均Lは30mmであった。
(実施例2) 第3図の炉において、第1表に示す操業条件下におい
て、底吹石炭量、投射石炭量を、第2表の実施例2の条
件とし、ランス高さを操作して、二次燃焼率を22%に制
御して溶解を実施した。その結果溶解中の平均二次燃焼
率が20%となった。その際、鉄ダストロスは21.2kg/ton
であり、平均Lは20mmであった。
(比較例2) 第3図の炉において、第1表に示す操業条件下におい
て、底吹石炭量、投射石炭量を、第2表の比較例2の条
件とし、ランス高さを操作して、二次燃焼率を22%に制
御して溶解を実施した。その結果溶解中の平均二次燃焼
率が22%となった。その際、鉄ダストロスは46.8kg/ton
であり、平均Lは80mmであった。
上記実施例1,2と比較例1,2の実施条件と実施結果を第
2表に示す。
本発明法による実施例では、比較例に比べ鉄ダストロ
スが15〜25kg/ton減少し、二次燃焼率も操業上好ましい
20%〜40%の範囲に制御されている。
[発明の効果] 以上のように、本発明法によれば、操業上好ましい20
%〜40%の範囲に二次燃焼率を制御しつつ鉄ダストロス
を大幅に低減しうる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1表の操業条件において投射石炭無し時
の、キャビティ深さ(L)と二次燃焼率、鉄ダスト濃度
の関係を示す図、 第2図は、第1表操業条件において投射石炭量を変更し
た時の、二次燃焼率、鉄ダスト濃度の変化を示す図、 第3図は実施例における転炉型含冷材溶解炉及び煙道に
おける二次燃焼率、ダスト測定系の構成を示す図、 である。 1:炉体、2:ランス、3:投射石炭インジェクションタン
ク、4:底吹きノズル、5:底吹き石炭インジェクションタ
ンク、6:煙道、7:排ガス成分分析計、8:排ガス風量測定
器、9:ダスト濃度測定器、10:演算器、11:溶融鉄、12:
鉄スクラップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−207812(JP,A) 特開 昭64−42511(JP,A) 特開 昭63−140023(JP,A) 特開 平1−283312(JP,A) 特公 昭62−16243(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21C 5/30 C21C 5/28 C22B 9/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上吹きランスを有するとともに炉底にノズ
    ルを有する転炉を用い、種湯となる溶鉄の存在する上記
    転炉内に含鉄冷材を供給し、炉底ノズルから酸素、LP
    G、N2と共に微粉炭を吹き込み溶鉄を加炭すると共に上
    吹きランスから酸素を供給し浴発生ガスを二次燃焼させ
    て効率的に含鉄冷材を溶解し高炭素溶鉄を得る含鉄冷材
    溶解法において、上吹ランスよりN2と共に微粉炭を吹き
    込み二次燃焼率を20〜40%に制御する事を特徴とする含
    鉄冷材溶解法。
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