JP3344863B2 - 予備精錬方法 - Google Patents

予備精錬方法

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JP3344863B2 JP3537495A JP3537495A JP3344863B2 JP 3344863 B2 JP3344863 B2 JP 3344863B2 JP 3537495 A JP3537495 A JP 3537495A JP 3537495 A JP3537495 A JP 3537495A JP 3344863 B2 JP3344863 B2 JP 3344863B2
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、上吹き転炉型の精錬炉
において配合率15%以下の冷鉄源の完全溶解と脱 P処理
を実施する予備精錬方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】転炉等の酸素精錬設備を用いて少量のス
クラップ等の冷鉄源を溶解する場合、熱源として脱Si反
応や脱 C反応の酸化反応熱を用いている。一方、溶銑状
態における冷鉄源の溶解は溶銑中の Cが冷鉄源中に拡散
し、冷鉄源の融点を低下させることにより進行する。そ
のため、冷鉄源溶解を進行させるためには、鉄浴の強攪
拌により絶えず冷鉄源表面に Cを供給することが必要で
ある。この強攪拌の結果、上吹き酸素等により酸化度を
高められたカバースラグの酸化度が低下し、冷鉄源溶解
中には脱 P反応が殆ど進行しない。したがって、従来、
冷鉄源溶解完了後に、上吹き酸素等により酸化度を高め
られたカバースラグが溶銑中の Cにより還元されない程
度まで鉄浴の攪拌を低下させることで脱 P処理を実施し
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、冷鉄源
溶解を進行させるためには、鉄浴の強攪拌により絶えず
冷鉄源表面に Cを供給することが必要である。そして、
鉄浴を強攪拌することにより、上吹き酸素等により酸化
度を高められたカバースラグへ溶銑中の Cが絶えず供給
され、カバースラグ中に生成された酸化鉄が還元され
る。その結果、カバースラグ形成のために添加された生
石灰等の脱 Pフラックスの溶解が妨げられ、脱 Pは殆ど
進行しない。そこで、冷鉄源溶解完了後に上吹き酸素等
により酸化度を高められたカバースラグが溶銑中の Cに
より還元されない程度まで鉄浴の攪拌を低下させること
で脱 P処理を実施している。
【0004】以上のように、従来は、上下吹き転炉タイ
プの精錬炉において底吹羽口を用いて鉄浴を攪拌するガ
ス量を脱 Pのための低流量領域から冷鉄源溶解のための
高流量領域までの範囲で制御していた。
【0005】しかしながら、底吹羽口を用いた場合、安
定した吹込みガス流量の制御が可能な範囲は、最低流量
から最低流量の約5倍までの範囲であるので、脱 Pある
いは冷鉄源溶解のどちらか一方の精錬機能を犠牲にしな
がら底吹操業しているのが実情である。
【0006】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、一つの精錬炉において、冷鉄源溶解処
理と脱 P処理という相反する精錬処理を同時に満足する
予備精錬方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、上吹き
転炉型の酸素精錬炉を用い、 C濃度が 3%以上の溶銑状
態で配合率15%以下の冷鉄源の完全溶解と脱 P処理を行
うに際し、前半の冷鉄源溶解期において、鉄浴中に浸漬
した耐火物ランスから、キャリアガスとフラックスの分
解反応により発生する CO2ガス量の合計が 0.2〜0.5Nm3
/min・t の範囲になるようにキャリアガスとともに前記
フラックスを吹込み、同時に鉄浴表面に生成するカバー
スラグの塩基度が 1.5〜2.5 の範囲になるように調整し
た脱 Pフラックスを脱Si反応が完了するまで上方あるい
は耐火物ランスから添加し、冷鉄源溶解完了後の後半の
脱 P期において、鉄浴中に浸漬した耐火物ランスから、
キャリアガスとフラックスの分解反応により発生する C
O2ガス量の合計が 0.05Nm3/min・t 以下になるようにキ
ャリアガスとともに前記フラックスを吹込むことを特徴
とする予備精錬方法である。
【0008】
【作用】本発明の予備精錬方法は、前半の冷鉄源溶解期
と後半の脱 P期の二期に別れ、前半の冷鉄源溶解期で
は、冷鉄源溶解と同時に脱Si反応が進行する。冷鉄源溶
解期では、鉄浴中に浸漬した耐火物ランスから、キャリ
アガスとフラックスの分解反応により発生する CO2ガス
量の合計が 0.2〜0.5Nm3/min・t の範囲になるようにキ
ャリアガスとともに前記フラックスを吹込み、同時に鉄
浴表面に生成するカバースラグの塩基度が 1.5〜2.5 の
範囲になるように調整した脱 Pフラックスを脱Si反応が
完了するまで上方あるいは耐火物ランスから添加する。
【0009】冷鉄源溶解期に耐火物ランスから吹込むフ
ラックスは、鉄浴中に吹込む際に分解反応して CO2ガス
を生じる物質を含むフラックスで、フラックスにCaCO3
を使用する場合の分解反応は、CaCO3 →CaO +CO2 であ
る。また、フラックス中にはCaCO3 以外に酸化鉄系の物
質が含まれることが望ましいが、酸化鉄系の配合率は0
%でもかまわない。酸化鉄系の物質を含む混合フラック
スの組成はCaCO3 +(FeO・Fe2O3)である。
【0010】上記フラックスを鉄浴中に吹込む際のキャ
リアガスとフラックスの分解反応により発生する CO2
ス量の合計を 0.2〜0.5Nm3/min・t の範囲に限定した理
由は以下の通りである。下限である0.2Nm3/min・t は溶
銑状態でスクラップを短時間で溶解するために必要な量
で、一方、上限である0.5Nm3/min・t は鉄浴中に添加さ
れたガスによる溶銑飛散 (スプラッシュ) が操業に支障
を生じる限界 (精錬炉内に地金が付着し、操業ができな
くなる限界) である。キャリアガスには窒素等の不活性
ガスを使用する。
【0011】鉄浴表面に生成するカバースラグの塩基度
を 1.5〜2.5 の範囲に限定した理由は以下の通りであ
る。下限である塩基度 1.5は、脱 P反応を効率よく進行
させるための塩基度であり、一方、上限である塩基度
2.5は、溶銑温度 (1300〜1350℃) の状態において溶融
スラグを形成するための塩基度で 2.5以下であることが
望ましい。ただし、蛍石などの滓化促進剤を併用すれば
この限りではないが、精錬炉内側の耐火物溶解も促進す
るという問題を生じる。カバースラグの組成はT.Fe:3〜
7 %、CaO:30〜40%、 SiO2:15〜25%である。
【0012】カバースラグの塩基度を 1.5〜2.5 の範囲
になるように調整する脱 PフラックスはCaO 系のフラッ
クスである。CaO 以外にガス発生を伴うCaO 系のCaCO3
を混合したものでもよい。また、フラックス中にはCaCO
3 以外に酸化鉄系の物質が含まれることが望ましいが、
酸化鉄系の配合率は 0%でもかまわない。CaO 系のCaCO
3 と酸化鉄系の物質を含む混合フラックスの組成はCaO
+CaCO3 +(FeO・Fe2O 3)である。
【0013】上記、脱 Pフラックスを脱Si反応が完了す
るまで上方あるいは耐火物ランスから添加する。上方か
ら添加する場合のフラックスは、塊状の生石灰あるいは
石灰石で、精錬炉上部のホッパーから鉄浴表面に落下さ
せて添加する。もちろん耐火物ランスから添加する場合
のフラックスは粉末状である。
【0014】冷鉄源溶解完了後の後半の脱 P期におい
て、鉄浴中に浸漬した耐火物ランスから、キャリアガス
とフラックスの分解反応により発生する CO2ガス量の合
計が 0.05Nm3/min・t 以下になるようにキャリアガスと
ともに前記フラックスを吹込む。
【0015】脱 P反応終了後のカバースラグの組成は、
T.Fe:10〜15%、CaO:30〜40%、 SiO2:15〜25%であ
る。脱 P反応を進行させるためには、前記のカバースラ
グを鉄浴表面に形成する必要がある。しかしながら、鉄
浴を強攪拌した場合、鉄浴中のCによりカバースラグ中
の酸化鉄が還元され、スラグの脱 P反応特性が低下す
る。一方、脱 P期にスラグの脱 P反応特性を向上させる
ためには、スラグ中の酸化鉄濃度をT.Feで10〜15%程度
の範囲に維持する必要がある。そこで、鉄浴の攪拌強度
を低下し、鉄浴中 Cによるカバースラグ中の酸化鉄の還
元を抑制するために、鉄浴中へ吹込むガス量はキャリア
ガスとフラックスの分解反応により発生するCO2ガス量
の合計を 0.05Nm3/min・t 以下に低減する必要がある。
【0016】脱 P期において、鉄浴中に吹込むフラック
スは CaO系フラックスである。ただし、鉄浴の攪拌強度
を低下させる観点から、ガス発生を伴う CaO系の物質Ca
CO3の混合比率は極力少ない物が望まれる。また、フラ
ックス中に酸化鉄系の物質が含まれることが望ましい
が、酸化鉄系の配合率は 0%でもかまわない。
【0017】上記のように、本発明の予備精錬方法は、
前半の冷鉄源溶解期には鉄浴攪拌状態を十分に高め、冷
鉄源を溶解し、後半の脱 P期においては、鉄浴表面のカ
バースラグのT.Feが10%以上確保できるまで鉄浴攪拌状
態を抑え、脱 Pすることができる。それ故に、冷鉄源溶
解処理と脱 P処理という相反する精錬反応を一つの精錬
炉で実施することができる。
【0018】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
るが、これによって本発明は何ら限定されるものではな
い。図1は耐火物ランス浸漬設備を有する転炉型の精錬
炉の縦断面図である。また、図2は本発明を適用した場
合の処理パターンの一例を示したものである。
【0019】まず、Siを0.25%含有する溶銑90t と5tの
スクラップを図1に示した精錬炉に装入し、耐火物ラン
スから鉄浴攪拌ガス流量が0.5Nm3/min・t を確保するた
め石灰石を 2.2kg/min・t の速度で供給し、同時に処理
後スラグの塩基度が 2になるように上方からカバースラ
グ形成用フラックス (塊状石灰石2.5kg/t)と固体酸素源
(鉄鉱石)13kg/t を溶銑中に投入した。また、同時に酸
素ランスを介して、酸素ガスを1.5Nm3/min・t の割合で
4分間連続的に溶銑に吹きつけた。
【0020】冷鉄源溶解が完了した時点で酸素ランスか
ら吹きつけている酸素ガスの供給量を0.5Nm3/min・t ま
で低下し、耐火物ランスから鉄浴中へ吹込むフラックス
を石灰石から生石灰へ切り替え、さらに 4分間脱 P処理
を実施した。図3に本実施例の溶銑成分の経時変化を、
表1に処理前後の成分組成と処理後のスラグ中のT.Feと
塩基度をそれぞれ示す。
【0021】図3および表1に示すように、脱 P処理の
初期段階から溶銑表面にT.Feの高いカバースラグが生成
され、処理開始 8分後には溶銑中の P濃度が 0.100%か
ら 0.015%まで低下している。
【0022】
【表1】
【0023】比較例1 図4は比較例1として、Siを0.25%含有する溶銑90t と
5tのスクラップを精錬炉に装入し、冷鉄源溶解期には底
吹羽口から0.3Nm3/min・t の窒素ガスを流し、同時に処
理後スラグの塩基度が 2になるように上方からカバース
ラグ形成用フラックス (塊状石灰石11.5kg/t) と固体酸
素源 (鉄鉱石)13kg/t を溶銑中に投入した。また、同時
に酸素ランスを介して、酸素ガスを1.5Nm3/min・t の割
合で 7分間連続的に溶銑に吹きつけた。
【0024】冷鉄源溶解が完了した時点で酸素ランスか
ら吹きつけている酸素ガスの供給量を0.5Nm3/min・t ま
で低下すると同時に底吹ガス流量を 0.06Nm3/min・t ま
で低下し、さらに 4分間脱 P処理を実施した。図5に比
較例1の溶銑成分の経時変化を、表2に処理前後の成分
組成と処理後(一次吹止)のスラグ中のT.Feと塩基度を
それぞれ示す。
【0025】図5および表2に示すように、0.3Nm3/min
・t 程度の鉄浴強攪拌条件下においては、冷鉄源溶解完
了時期が処理開始後 7分程度まで遅れるため、溶銑表面
に脱P能を持つ溶融スラグ層が形成される時期が遅れ、
処理開始 8分後では溶銑中のP濃度が 0.100%から 0.04
0%までしか低下しない。
【0026】
【表2】
【0027】比較例2 図6は比較例2として、Siを0.25%含有する溶銑90t と
5tのスクラップを精錬炉に装入し、冷鉄源溶解期には底
吹羽口から0.5Nm3/min・t の窒素ガスを流し、同時に処
理後スラグの塩基度が 2になるように上方からカバース
ラグ形成用フラックス (塊状石灰石11.5kg/t) と固体酸
素源 (鉄鉱石)13kg/t を溶銑中に投入した。また、同時
に酸素ランスを介して、酸素ガスを1.5Nm3/min・t の割
合で 4分間連続的に溶銑に吹きつけた。
【0028】冷鉄源溶解が完了した時点で酸素ランスか
ら吹きつけている酸素ガスの供給量を0.5Nm3/min・t ま
で低下すると同時に底吹ガス流量を0.1Nm3/min・t まで
低下し、さらに 4分間脱 P処理を実施した。図7に比較
例2の溶銑成分の経時変化を、表3に処理前後の成分組
成と処理後のスラグ中のT.Feと塩基度をそれぞれ示す。
【0029】図7および表3に示すように、脱 P期の底
吹ガス流量が0.1Nm3/min・t と大きいためにカバースラ
グ中のT.Feを脱 Pに必要なレベルまで確保できなくな
り、処理開始 8分後でも溶銑中の P濃度が 0.100%から
0.035%までしか低下しない。
【0030】
【表3】
【0031】上記のように、本発明では処理の前半と後
半において効率よく鉄浴の攪拌状態を制御でき、脱 P処
理時のカバースラグの酸素ポテンシャルを脱 P反応が高
速に進むレベルまで確保でき、処理時間 8分で低 P溶銑
の製造ができた。
【0032】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば一つの精錬炉において、冷鉄源溶解処理
と脱 P処理という相反する予備精錬処理を同時に実施す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐火物ランス浸漬設備を有する転炉型の精錬炉
の縦断面図である。
【図2】本発明を適用した場合の処理パターンの一例を
示した図である。
【図3】本実施例の溶銑成分の経時変化を示す図であ
る。
【図4】比較例1の処理パターンの一例を示す図であ
る。
【図5】比較例1の溶銑成分の経時変化を示す図であ
る。
【図6】比較例2の処理パターンの一例を示す図であ
る。
【図7】比較例2の溶銑成分の経時変化を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…酸素ランス、2…耐火物ランス、3…炉体、4…ホ
ッパー、5…溶銑、6…カバースラグ、7…スクラッ
プ、8…酸素ジェット、9…ガス発生物質。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21C 5/32 C21C 1/02 110

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上吹き転炉型の酸素精錬炉を用い、 C濃
    度が 3%以上の溶銑状態で配合率15%以下の冷鉄源の完
    全溶解と脱 P処理を行うに際し、前半の冷鉄源溶解期に
    おいて、鉄浴中に浸漬した耐火物ランスから、キャリア
    ガスとフラックスの分解反応により発生する CO2ガス量
    の合計が 0.2〜0.5Nm3/min・t の範囲になるようにキャ
    リアガスとともに前記フラックスを吹込み、同時に鉄浴
    表面に生成するカバースラグの塩基度が 1.5〜2.5 の範
    囲になるように調整した脱 Pフラックスを脱Si反応が完
    了するまで上方あるいは耐火物ランスから添加し、冷鉄
    源溶解完了後の後半の脱 P期において、鉄浴中に浸漬し
    た耐火物ランスから、キャリアガスとフラックスの分解
    反応により発生する CO2ガス量の合計が 0.05Nm3/min・
    t 以下になるようにキャリアガスとともに前記フラック
    スを吹込むことを特徴とする予備精錬方法。
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