JP3232922B2 - 溶銑の脱珪方法 - Google Patents

溶銑の脱珪方法

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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、脱珪剤が添加された溶
銑を溶銑鍋に受銑しながら、スラグのフォーミングを制
御しながら溶銑の脱珪処理をする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、高炉溶銑は転炉等での製鋼処理
の前に脱珪処理が行われている。この脱珪処理は、例え
ば溶銑中のSi0.25〜0.5wt%を0.1wt%
以下とする処理である。この脱珪処理は、例えばミルス
ケールを高炉鋳床における傾注樋を通過する溶銑に添加
することにより行なわれる。脱珪反応は溶銑が溶銑鍋に
注入された後も進行し、溶銑鍋中でいわゆるスラグのフ
ォーミングが起こることが多い。
【0003】このスラグのフォーミング(以下、単にフ
ォーミングという)とは、脱珪剤中のFe23 等が溶
銑及びスラグと反応して生成したCOガスがスラグを泡
立て、その結果、スラグレベルが上昇する現象である。
スラグレベルが上昇すると、その分だけ溶銑鍋の受銑能
力が低下するために、後工程の排滓処理や溶銑鍋の効率
的な運用に支障が生じる。また、フォーミングによりス
ラグや溶銑が鍋から溢れると、周辺の設備の運用にも支
障をきたす。
【0004】また、溶銑鍋から溢れるほどでなくても、
フォーミングが発生するため予定の脱珪剤投入量より少
ない量を投入し場合、所望のレベルまで溶銑中のSiを
除去できず、後工程の成分調整に支障をきたすことがあ
る。そのため、種々のフォーミング抑制方法や、フォー
ミング抑制剤が提案されている。
【0005】例えば、特開平2−301507号公報
は、混鋳車におけるスラグレベルの変化速度を監視し、
変化速度が増加したときフォーミングの発生を検知し、
沈静時の注入レベルから受銑完了レベルを推定するフォ
ーミング検知方法を開示する。
【0006】しかし、傾注樋の詰まりなどの外的要因で
溶銑注入量が減ったときに、フォーミングが発生しても
スラグレベルの変化速度は増加しないので、例えば傾注
樋の傾きから受銑速度を推定したとしても、フォーミン
グを見逃す可能性があり、受銑レベルの目標値からズレ
が生ずる。当然のことながら、途中で予想外の理由で受
銑速度が変化すれば予め推定していた受鋳量の増加曲線
が変わり、目標の受銑量が確保できる保障はない。
【0007】また、スラグの沈静時の注入レベルから受
銑完了を予測するといっても、フォーミングが沈静する
周期が操業条件等により定まらず、数十秒から数分にな
ることもある。そのように沈静の周期が長い場合では、
受銑完了レベルの決定にも時間がかかり、短時間でのス
ムーズな操業に支障をきたす。また、脱珪剤を連続的に
多量投入した場合、沈静の周期が長くなる傾向にあり、
スラグの沈静時の注入レベルから受銑の完了を予測する
ことは困難である。
【0008】つまり、上記方法では、単にスラグレベル
あるいはスラグレベルの変化速度から溶銑レベルあるい
はフォーミング厚さを予測しているにすぎず、途中で傾
注樋の詰まり等の予想外の理由により受銑速度が変化す
ると誤差が生じ、正確な予測は得られない。さらに、沈
静時から沈静時までの周期が数秒程度の場合は、もちろ
ん問題なく受銑可能だが、長時間の場合、例えば数分以
上あるいは沈静が全く起こらなければフォーミング厚さ
の正確な予測には不十分である。
【0009】また、特開平3−281712号公報は、
マイクロ波レベル計を用いるスラグレベルの計測方法を
開示するが、この方法はフォーミングの定性的な判断を
可能とするが、フォーミング厚さの定量的な判断により
抑制剤投入量の調整を可能にするまではいたらない。す
なわち、単にマイクロ波レベル計によりスラグレベルあ
るいはスラグレベルの変化速度を捕らえただけでは、フ
ォーミングの厚さを把握することは不可能である。
【0010】また、特開昭49−5830号公報、特開
昭51−29303号公報は、重量計を用いてスラグレ
ベルを測定する方法を開示している。これらの方法は受
銑重量を検出しつつ、受銑量の制御を行うものである。
しかし、スラグのフォーミングは泡立ち現象であるた
め、重量変化を伴わず、従って、受銑重量の検出によっ
てフォーミング厚さを把握し、受銑レベルの制御を行う
ことはできない。フォーミングは溶銑鍋内に混入したス
ラグが泡立つ現象であって重量の変化を伴わないため、
重量変化の検出による方法ではフォーミングを検知する
ことは不可能だからである。
【0011】さらに、スラグレベルあるいは受銑レベル
を測定する方法としては、特開平4−295725号公
報に記載されるように、トピードカーの胴部両側の所定
位置にγ線等の発生源と検出器とを設け、γ線の透過量
からレベル状態を推定するものである。しかし、フォー
ミング厚さの急激な変化を捕らえることはできない。
【0012】また、以上のような受銑方法の他に、フォ
ーミング生成時の泡立ち防止剤(フォーミング抑制剤)
が特開昭62−136512号公報や特開昭62−18
0713号公報において提案されている。これら抑制剤
は、いずれも主成分として金属アルミニウム粉末、炭素
質粉末、アルミナ、シリカ等とを配合したものであっ
て、フォーミングが発生したときに、その抑制を図るも
のである。
【0013】しかし、フォーミングが発生したときに、
上記の抑制剤を添加して抑制する方法は極めて効果的で
あるが、2つの問題を有する。第1点は、抑制剤として
不必要な成分も混入し、その後の転炉その他の処理が煩
雑になること、第2点は、通常、安全をみて多めに投射
する傾向があり、抑制剤が極めて高価であることから経
済性が大幅に損なわれることである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した従
来技術の欠点を解消を目的とし、具体的には、溶銑鍋へ
の受銑中、発生するフォーミングとその厚さを精度良く
検知することにより、フォーミング抑制剤の使用量を適
正化し、安定に脱珪処理できる溶銑の脱珪処理方法を提
供することにある。また、フォーミング抑制剤の過量な
使用を回避し、一回の受銑量を許容限度まで増加させる
溶銑の脱珪処理方法を提供することを目的とするもので
ある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1の発明は、下記の工程を備えた溶銑の脱
珪方法である。 (a)脱珪剤が添加された溶銑を溶銑鍋にて受銑しなが
ら、(b)前記溶銑鍋内のスラグレベルを計測し、他
方、溶銑鍋内の溶銑重量を計測し得られた値から溶銑の
レベルを計算し、(c)前記計測した値と前記計算した
値との差が所定の値を超える場合には所定量のフォーミ
ング抑制剤を溶銑鍋に投入し、(d)溶銑の脱珪反応を
進行させる。
【0016】(2)請求項2の発明は、下記の工程を備
えた溶銑の脱珪方法である。 (a)脱珪剤が添加された溶銑を溶銑鍋にて受銑しなが
ら、(b)前記溶銑鍋のスラグレベルの測定値に基づき
スラグレベルの変化速度を計算し、他方、溶銑鍋内の溶
銑重量の測定値から溶銑レベルの変化速度を計算し、
(c)前記計測した値と前記計算した値との差が所定の
値を超える場合には所定量のフォーミング抑制剤を溶銑
鍋に投入し、(d)溶銑の脱珪反応を進行させる。
【0017】(3)請求項3の発明は、下記の工程を備
えた溶銑鍋内におけるスラグのフォーミング厚さの検知
方法である。 (a)脱珪剤が添加された溶銑を溶銑鍋にて受銑しなが
ら、(b)前記溶銑鍋内のスラグレベルを計測し、他
方、溶銑鍋内の溶銑重量を計測し得られた値から溶銑の
レベルを計算し、(c)前記計測した値と前記計算した
値との差に基づきスラグのフォーミング厚さを決定す
る。
【0018】(4)請求項4の発明は、下記の工程を備
えた溶銑鍋内におけるスラグのフォーミング厚さの変化
速度の検知方法である。 (a)脱珪剤が添加された溶銑を溶銑鍋にて受銑しなが
ら、(b)前記溶銑鍋のスラグレベルの測定値に基づき
スラグレベルの変化速度を計算し、他方、溶銑鍋内の溶
銑重量の測定値から溶銑レベルの変化速度を計算し、
(c)前記計算した値の差に基づきスラグのフォーミン
グ厚さの変化速度を決定する。
【0019】
【作用】上記の通り、本発明は、脱珪剤が添加された溶
銑を溶銑鍋中に受銑する際に、そのスラグレベルと溶銑
重量計を溶銑レベルに変換した値とをの比較を行い、ス
ラグフのォーミングの厚さ及びその変加速度を計算し、
フォーミングを検知することを特徴とする。
【0020】ここで、本発明の構成並びに作用につい
て、図1及び図2に従って、具体的に説明する。図1は
本発明方法の実施態様の一例を示す図であり、図2は本
発明方法を実施した場合においてフォーミングを抑制し
ながら受銑を実施する場合の一例を経時的に示した図で
ある。以下において、スラグレベルとは溶銑鍋底からス
ラグ表面までの高さ(L1 )を、溶銑レベルとは溶銑鍋
底から溶銑湯面までの高さ(L2 )、フォーミング厚さ
とは溶銑湯面からフォーミングしたスラグ表面までの高
さである。
【0021】図1に示すように、高炉鋳床において脱珪
を行う際に、まず、鋳床の下に溶銑鍋5を配置し、高炉
1から主樋2を経由して溶銑鍋5へ溶銑3の受銑を開始
する。開始直後から、スラグレベル計として例えば、マ
イクロ波レベル計16によりスラグレベル値L1 を計測
し、一方、溶銑重量計15で溶銑重量を計測し、その値
から溶銑鍋の形状に基づいて溶銑レベル値L2 を計算す
る。
【0022】脱珪剤を添加する前は、フォーミングは発
生しないため、理論上ではL1 =L2 が成立し、前者の
レベル変動速度dL1 /dtと後者のレベル変動速度d
2/dtも理論上一致する。しかし、実際には溶銑鍋
の状態、例えば煉瓦の損耗状態等によっては、L2 ≠L
1 となることが予想される。そこで、L2a=k12
2 を定義し、L2a=L1 となるよう補正係数k1 及び
2 を決める。L2 に補正を加えて得られた値L2aを導
入し、レベル値L1 と比較し、スラグ厚さを決定する。
【0023】ここで、k2 はゼロ点の補正であるので、
空鍋が到着した時に決定すればよい。k1 は主に煉瓦の
損耗により変化する値であるので受銑開始後例えば1〜
5分の間に決定すればよい。このような補正は後述する
マイクロコンピュウタ19により行なうことができる。
【0024】その後、傾注樋4において溶銑3に脱珪剤
11が投入されると、溶銑鍋5内でスラグのフォーミン
グが生じる。このフォーミングレベルをマイクロ波レベ
ル計16により常時監視する。マイクロ波レベル計16
は、フォーミングの発生をスラグレベルの変化により検
知するため、フォーミングが発生した場合、計測される
値L1 は大幅な増加を示す。一方、溶銑重量計15によ
り計測し換算した値L2aは、フォーミングの影響を受け
ないので、L1 とL2aとの差の変化によりフォーミング
厚さを予測することができる。
【0025】ここで、所定の閾値Aを設定し、下式に該
当する場合にはフォーミングが発生したとする。 ΔL=L1 −L2a>A (A:閾値) ΔLが閾値Aを超えたとき、投射ランス9からフォーミ
ング抑制剤14を投入すればよい。フォーミング抑制剤
14の投入量は、ΔLの値に応じて予め定めておくこと
も可能である。
【0026】また、フォーミング発生時には、スラグ湯
面が急激に上昇する場合が多いので、L1 とL2aの変化
速度の差もフォーミング検知に利用できる。ここで、別
の閾値Bを決め、下式に該当する場合にはフォーミング
が発生したとする。 ΔL’=dL1 /dt−dL2a/dt>B (B:閾
値)
【0027】dL2a/dtは溶銑重量から計算した溶銑
レベルの変化速度を表し、フォーミング発生により影響
を受けない。従って、ΔL’によりフォーミング速度を
検知することができる。また、閾値A、Bは、受銑量、
溶銑重量、あるいはSi値など操業条件により任意に設
定でき、A、B単独で、あるいはA、Bを組み合わせる
ことによって抑制剤投入量及び投入タイミングを制御す
ることも可能である。例えば、Aは0.3m、Bは50
mm/分のように定めることができる。
【0028】また、L1 、L2aの補正ロジックに関して
は、上記方法に限らず、例えば鍋使用回数及び出銑温度
等より補正を加える、あるいは空鍋の重量から耐火物損
耗量を推定する、あるいは空鍋の耐火物損耗量の測定に
基づいて補正を行う等の方式を用いてもよい。上記にお
いて、L1 、L2aの計算、脱珪剤の投入量の制御、フォ
ーミング抑制剤の投入量の制御等はマイクロコンピュー
ターを利用した脱珪制御装置19により行なうのが望ま
しい。
【0029】
【実施例】次に発明の実施例について図1及び図2に基
づいて説明する。まず、溶銑鍋5へ受銑開始後、マイク
ロ波レベル計16で計測したスラグレベルL1 を計測
し、また、溶銑重量計15(通常ロードセルを検出器と
した重量計である)で計測した値に補正を加えることに
より、フォーミング厚さを監視した。L1 −L2a>Aと
なった時点で抑制剤14を投入し、受銑を続けた。スラ
グレベルが一定値に達し、受銑レベルL1 が規定値以上
に達したところで受銑を終了させた。
【0030】図3は本発明方法によって受銑する際の受
銑重量に対するばらつきを示すグラフ、図4は従来例の
場合のばらつきを示す図である。両図から明らかなとお
り、受銑量は、従来に比べて10.1ton増加し、ば
らつきもσ=9.7ton小さくなったため、鍋使用コ
ストが低減され、さらに抑制剤14の使用量は従来の約
60%に低減できた。
【0031】また、本実施例によれば脱珪処理後の溶銑
中珪素濃度に関し、目標濃度に対して、従来−0.01
6〜0.012wt%とばらついていたのに対して、本
実施例では−0.004〜0.002wt%と安定し、
溶銑脱燐処理、転炉等での成分調整に過大な効果を発揮
した。
【0032】本実施例では、溶銑鍋5の中の溶銑3につ
いて本発明を適用したものであるが、溶銑の容器は溶銑
鍋に限定されず、他の溶銑を入れる容器でもよい。ま
た、本実施例は、マイクロ波レベル計16を用いてスラ
グのレベル検出を行っていたが、スラグレベルが把握で
きるものであればこれに限定されない。また、本実施例
では、ロードセルを用いた溶銑重量計15で溶銑重量を
検出していたが、溶銑重量を検出できるならば他の方法
でもよい。
【0033】
【発明の効果】以上、詳しく説明したとおり、本発明
は、スラグレベルと溶銑レベル、及びその変化速度と各
々比較することにより、溶銑鍋への受銑中発生するスラ
グのフォーミングを検知しながら溶銑の脱珪処理を行な
う方法であるので、スラグのフォーミングを精度良く検
知でき、また、フォーミング厚さに応じて抑制剤を投入
すること可能とする。従って、適正な抑制剤の使用によ
りSi的中率のアップを図ることがでる。さらに、フォ
ーミングの発生にかかわらず一定の受銑量を確保でき、
低コストでかつ安全に溶銑の脱珪反応を行なうことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施態様の一例を示す説明図であ
る。
【図2】 本発明方法によってフォーミング発生時に受
銑を実施する場合の一例を経時的に示したグラフであ
る。
【図3】 本発明方法によって受銑する際の受銑重量の
ばらつきを示すグラフである。
【図4】 従来の方法によって受銑する際の受銑重量の
ばらつきを示すグラフである。
【符号の説明】
1 高炉 2 主樋 3 溶銑 4 傾注樋 5 溶銑鍋 6 脱珪剤貯蔵槽 7 混合タンク 8 脱珪剤秤量ホッパー 9 投射ランス 11 脱珪剤 12 フォーミング抑制剤の貯蔵槽 13 フォーミング抑制剤の秤量ホッパー 14 フォーミング抑制剤 15 溶銑重量計 16 マイクロ波レベル計 19 脱珪制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−145914(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21C 1/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の工程を備えた溶銑の脱珪方法。 (a)脱珪剤が添加された溶銑を溶銑鍋にて受銑しなが
    ら、(b)前記溶銑鍋内のスラグレベルを計測し、他
    方、溶銑鍋内の溶銑重量を計測し、得られた値から溶銑
    のレベルを計算し、(c)前記計測した値と前記計算し
    た値との差が所定の値を超える場合には所定量のフォー
    ミング抑制剤を溶銑鍋に投入し、(d)溶銑の脱珪反応
    を進行させる。
  2. 【請求項2】 下記の工程を備えた溶銑の脱珪方法。 (a)脱珪剤が添加された溶銑を溶銑鍋にて受銑しなが
    ら、(b)前記溶銑鍋のスラグレベルの測定値に基づき
    スラグレベルの変化速度を計算し、他方、溶銑鍋内の溶
    銑重量の測定値から溶銑レベルの変化速度を計算し、
    (c)前記計算した値の差が所定の値を超える場合に所
    定量のフォーミング抑制剤を溶銑鍋に投入し、(d)溶
    銑の脱珪反応を進行させる。
  3. 【請求項3】 下記の工程を備えた溶銑鍋内におけるス
    ラグのフォーミング厚さの検知方法。 (a)脱珪剤が添加された溶銑を溶銑鍋にて受銑しなが
    ら、(b)前記溶銑鍋内のスラグレベルを計測し、他
    方、溶銑鍋内の溶銑重量を計測し、得られた値から溶銑
    のレベルを計算し、(c)前記計測した値と前記計算し
    た値との差に基づきスラグのフォーミング厚さを決定す
    る。
  4. 【請求項4】 下記の工程を備えた溶銑鍋内におけるス
    ラグのフォーミング厚さの変化速度の検知方法。 (a)脱珪剤が添加された溶銑を溶銑鍋にて受銑しなが
    ら、(b)前記溶銑鍋のスラグレベルの測定値に基づき
    スラグレベルの変化速度を計算し、他方、溶銑鍋内の溶
    銑重量の測定値から溶銑レベルの変化速度を計算し、
    (c)前記計算した値の差に基づきスラグのフォーミン
    グ厚さの変化速度を決定する。
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