JP3770076B2

JP3770076B2 - 脱燐専用炉のスラグコーティング方法

Info

Publication number: JP3770076B2
Application number: JP2000356293A
Authority: JP
Inventors: 正俊大塚
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2002161307A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱燐専用炉のスラグコーティング方法に関し、例えば、溶銑予備処理における脱燐吹錬を専用に行う脱燐専用炉の炉体寿命の延長を図ることができるスラグコーティング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
同一の転炉を用いて脱燐吹錬と脱炭吹錬とをともに行ったり、或いは、転炉に収容された溶銑予備処理溶銑に対して脱炭吹錬を行うといった転炉を用いた一般的な操業では、この転炉のレンガの損耗は、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）が高い程、ＭｇＯ濃度が高い程、若しくはＴＦｅが低い程、抑制されることが知られている。そこで、転炉の炉寿命を延長させるために、これまでにも、吹錬中のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）およびＭｇＯ濃度をいずれも高めてスラグを転炉の内張りの表面にコーティングする、いわゆるスラグコーティングが、行われてきた。
【０００３】
例えば、特開昭６１−１５７６１０号公報や同６１−５６２２３号公報には、スラグコーティングを行った後に強制冷却を行うことによりスラグを炉壁に付着させる発明が、特公昭６１−５９３６４号公報には、転炉内に残留させたスラグ１００質量部に対し、１００〜２００ｍｍの大きさの塊状塩基性耐火物を５〜２０質量部投入した後に鎮静・保持することによってスラグ組成を制御する方法が、特開平３−６８７１２号公報には、出鋼後において炉内に固化材やレンガ屑を投入する発明が、それぞれ開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、精錬コストの低減を図るために溶銑脱燐を脱燐専用転炉により行う場合がある。図６は、脱燐専用転炉１１を用いて溶銑脱燐を行う状況を模式的に示す説明図である。
【０００５】
図６に示すように、脱燐専用転炉１１を用いて溶銑脱燐を行う場合、脱燐操業を優先するために溶銑１２の処理温度が低く、かつ、スラグ１３の塩基度が低塩基度であるため、スラグ１３を脱燐専用転炉１１の内張りの表面に付着させることができない。したがって、損傷した内張りを補修して転炉炉寿命の延長を図るためには、定期的に焼付け材等を用いた補修を行う必要がある。このため、補修費用が増加するとともに補修された焼付け材の耐用性が不足するといった課題があった。
【０００６】
また、溶銑を低温で処理するために脱燐専用転炉１１の内面に低塩基度スラグおよび地金１４が多量に付着するため、引き続いて脱炭吹錬を行うと、多量に付着した低塩基度スラグおよび地金１４が溶解してスラグ量が増加する。このため、スロッピング等の異常反応が発生してしまい、吹錬続行が困難となったり出鋼作業自体も不可能になってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、溶銑脱燐を行う脱燐専用転炉等の脱燐専用炉を、補修費用の増加や補修部の耐用性の不足を伴うことなく、確実に補修することができる脱燐専用炉のスラグコーティング方法を提供し、これにより、脱燐専用炉の炉体寿命の延長を図るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、脱燐専用炉に対してスラグコーティングを行うことができない原因を詳細に検討した結果、下記（１）〜（３）項に起因することが判明した。
【０００９】
（１）脱燐吹錬時のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）が、通常操業時でも例えば２．０以下程度と著しく低下していること。
【００１０】
（２）脱燐吹錬時の溶銑の処理温度が、脱燐操業を優先することから、低下していること。
【００１１】
（３）脱燐吹錬を行った後に脱炭吹錬を行うと、脱燐専用転炉の内面に多量に付着した低塩基度スラグが溶解し、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）がさらに低下してしまうこと。
【００１２】
したがって、脱燐専用炉の内張りに確実にスラグコーティングを行うためには、高スラグ塩基度かつ高温度操業で脱燐吹錬を行うとともに、炉内に付着した低塩基度スラグの影響を受けないように脱炭吹錬を行う必要がある。
【００１３】
そこで、本発明者はさらに検討を重ねた結果、脱燐専用炉に、処理すべき溶銑の全装入量のうちの一部の量を注銑して脱燐処理を行ってからこの脱燐処理を行われた溶銑を出湯した後、全装入量のうちの残りの量をこの脱燐専用炉に注銑して脱炭吹錬を行うという、いわば２段階注銑を行うことによって、吹錬時の脱燐専用炉の反応領域を通常位置よりも低下させることができ、また吹き抜け等の操業トラブルを生じることなく、脱燐専用炉内に付着した低塩基度スラグの溶解を効果的に抑制することが可能となり、これにより、この脱燐専用炉を用いて脱炭吹錬を行ってスラグコーティングを行うことができることを、知見した。
【００１４】
また、本発明者は、スラグ塩基度およびＭｇＯ濃度についても、脱燐専用炉を用いた場合には低温で脱燐操業を行うため、通常の脱炭吹錬を行うほどに高塩基度化および高ＭｇＯ濃度化する必要はなく、充分に耐用性を確保できることを、知見した。
【００１５】
さらに、本発明者は、このようにして脱炭吹錬を終了した溶鋼を、脱燐処理を行われて出湯された溶銑の上に出鋼することにより、この溶銑を次のチャージにおける脱炭炉用溶銑として用いることができ、これにより、成分調整や操業阻害なく脱炭吹錬を行うことができることを知見した。
【００１６】
本発明は、これらの新規かつ重要な知見に基づいてなされたものである。
【００１７】
本発明は、溶銑予備処理における脱燐処理を脱燐専用炉を用いて行う際に、この脱燐専用炉に、処理すべき溶銑の全装入量Ｖのうち（１／２）Ｖ以上（２／３）Ｖ以下の量Ｖ_１を注銑して脱燐処理を行ってから該脱燐処理を行われた溶銑を出湯した後に、溶銑を出湯した脱燐専用炉に、全装入量Ｖの（１／３）Ｖ以上（１／２）Ｖ以下であって、かつ脱燐専用炉の炉口から炉床までの距離をＨ _０（ｍｍ）とした場合に溶鋼バス深さが５００（ｍｍ）以上（Ｈ _０／２）（ｍｍ）以下となるように残りの量Ｖ_２を注銑して脱炭吹錬を行い、脱炭吹錬後に炉内に残留するスラグを固化することによって、脱燐専用炉に対するスラグコーティングを行うことを特徴とする脱燐専用炉のスラグコーティング方法である。
【００１８】
この本発明にかかる脱燐専用炉のスラグコーティング方法においては、脱燐専用炉が転炉であることが、例示される。
【００２０】
また、これらの本発明にかかる脱燐専用炉のスラグコーティング方法においては、脱炭吹錬におけるスラグが、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）が２．５以上３．５以下であるとともに、ＭｇＯ濃度が３〜５質量％であることが、望ましい。
【００２１】
また、これらの本発明にかかる脱燐専用炉のスラグコーティング方法においては、脱炭吹錬の終点温度が、１６４０℃以下であることが、望ましい。
【００２２】
また、これらの本発明にかかる脱燐専用炉のスラグコーティング方法においては、スラグコーティングが、脱炭吹錬後に炉内に残留する溶融スラグに冷材を１０（ｋｇ／Ｔ）以上投入することによってスラグを急冷し、これにより、この溶融スラグを固化することによって行われることが、望ましい。
【００２３】
また、これらの本発明にかかる脱燐専用炉のスラグコーティング方法においては、冷材がレンガ屑であることが、望ましい。
【００２４】
また、これらの本発明にかかる脱燐専用炉のスラグコーティング方法においては、冷材を投入した後、１０分間以上２４０分間以下の養生を行うことが、望ましい。
【００２５】
また、これらの本発明にかかる脱燐専用炉のスラグコーティング方法においては、脱燐処理を行われて出湯された溶銑の上に、脱炭処理を行われた溶銑を出湯することが、望ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる脱燐専用炉のスラグコーティング方法の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の実施の形態の説明では、脱燐専用炉が脱燐専用転炉である場合を例にとる。
【００２８】
図１は、本実施の形態のスラグコーティング法を模式的に示す説明図である。同図に示すように、本実施形態では、脱燐専用転炉１を用いて溶銑予備処理における脱燐処理を行う際に、処理すべき溶銑２の全装入量Ｖのうちの一部の量Ｖ₁の溶銑２ａを注銑して脱燐処理を行った後にこの脱燐処理を行われた溶銑２ａを出湯する第１の工程と、この第１の工程の後全装入量Ｖのうちの残りの量Ｖ₂の溶銑２ｂを注銑して脱炭吹錬を行う第２の工程とを行うという、いわば２段階注銑を行う。そこで、これら第１の工程および第２の工程について、順次説明する。
【００２９】
（第１の工程）
第１の工程として、この脱燐専用転炉１に、取鍋３に収容された処理すべき溶銑２の全装入量Ｖのうちの一部の量Ｖ₁を注銑して脱燐処理を行った後、この脱燐処理を行われた溶銑を、脱燐専用転炉１から取鍋４へ出湯する。
【００３０】
ここで、全装入量Ｖのうちの一部の量Ｖ₁とは、（１／２）Ｖ以上（２／３）Ｖ以下を満足することが、望ましい。すなわち、この一部の量Ｖ₁が（１／２）Ｖ未満であると脱燐専用転炉１を用いた脱燐吹錬を行うことができなくなり、一方、この一部の量Ｖ₁が（２／３）Ｖを超えると、次チャージで普通銑のスラグコーティングを行うことができなくなるからである。
【００３１】
脱燐専用転炉１への注銑手段や、脱燐専用転炉１からの出湯手段等のその他の条件は、この種の脱燐専用転炉１の操業の際の周知慣用の手段によればよいため、ここでは説明を省略する。
【００３２】
なお、取鍋４に出湯された溶銑２ａは、このままの状態で取鍋５に出湯されるまで待機する。
本実施形態では、このようにして第１の工程が行われる。
【００３３】
（第２の工程）
第２の工程として、この第１の工程の終了後、すなわちこのようにして脱燐処理を行われた溶銑２ａを出湯して空となった脱燐専用転炉１に、全装入量Ｖのうちの残りの量Ｖ₂の溶銑２ｂを注銑して脱炭吹錬を行うことによって、脱燐専用転炉１に対するスラグコーティングを行う。
【００３４】
ここで、全装入量Ｖのうちの残りの量Ｖ₂とは、前述したように一部の量Ｖ₁が（１／２）Ｖ以上（２／３）Ｖ以下であることから、（１／３）Ｖ以上（１／２）Ｖ以下である。
【００３５】
また、この残りの量Ｖ₂は、脱燐専用転炉１の炉口から炉床までの距離をＨ₀（ｍｍ）とした場合に溶鋼バス深さＨ_X（ｍｍ）が５００（ｍｍ）以上（Ｈ₀／２）（ｍｍ）以下を満足することが、望ましい。溶鋼バス深さＨ_Xが５００（ｍｍ）未満であると吹き抜け等の操業阻害要因を生じ、操業できなくなる。一方、溶鋼バス深さＨ_Xは、残りの量Ｖ₂が（１／３）Ｖ以上（１／２）Ｖ以下である場合には、当然に（Ｈ₀／２）（ｍｍ）以下となる。
【００３６】
ここで、脱燐専用転炉１の炉口から炉床までの距離Ｈ₀は、通常、２５００（ｍｍ）以上１５０００（ｍｍ）以下である。
【００３７】
また、この脱燐専用転炉１に対するスラグコーティングは、脱炭吹錬後に炉内に残留するスラグを固化することにより、行われる。このスラグの固化は、スラグに、例えば、スクラップ、レンガ屑および型銑のうち少なくとも１種からなる冷材を１０（ｋｇ／Ｔ）以上投入してスラグを急冷することにより、行うことが、スラグコーティングのための養生時間を短縮するために望ましい。このスラグコーティングのための養生時間は、冷材を投入した後、例えば、約１０分間以上２４０分間以下程度が例示される。
【００３８】
スラグコーティングは、脱燐専用転炉１の装入側、出鋼側および炉床のいずれの部位においても行われ、脱燐専用転炉１の略全域において充分に行われる。
【００３９】
このように、第１の工程における注銑量Ｖ₁および第２の工程における注銑量Ｖ₂をそれぞれ最適な値に制御することによって、吹錬中の脱燐専用転炉１における反応領域を通常位置よりも低下させることができるとともに、吹き抜け等の操業トラブルを伴うことなく脱燐専用転炉１に付着しているスラグの過剰な溶解を抑制することが可能となる。
【００４０】
このため、本実施形態によれば、吹き抜け等の操業トラブルを生じることなく、脱燐吹錬後の脱燐専用転炉１を用いて脱炭吹錬を行うことが可能となり、脱燐専用転炉１の内張りにスラグコーティングを確実に行うことが可能となる。
【００４１】
また、脱燐専用転炉１を用いたこの脱炭吹錬におけるスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）は２．５以上３．５以下であるとともに、ＭｇＯ濃度は３質量％以上５質量％以下であることが望ましい。すなわち、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）およびＭｇＯ濃度についても、低温の脱燐操業であるため、通常の脱炭吹錬を行うほどの高塩基度化および高ＭｇＯ濃度化を図る必要がなく、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）：２．５以上３．５以下およびＭｇＯ濃度：３質量％以上５質量％以下であっても、脱燐専用転炉１に形成されるスラグコーティングの耐用性を十分に確保することができる。
【００４２】
また、この脱炭吹錬の終点温度は１６４０℃以下であれば、脱燐専用転炉１内に付着した低塩基度スラグの溶解による塩基度低下を抑制できるため、望ましい。同様の観点から、脱炭吹錬の終点温度は、１６００℃以上１６２０℃以下であることがさらに望ましい。
【００４３】
本実施形態では、このようにして、脱燐専用転炉１を用いて、高塩基度および高温度操業を行って脱炭吹錬を行い、さらに炉内付着スラグの影響を受けない脱炭吹錬を行うことができ、脱燐専用転炉１の内張りにスラグコーティングを行うことが可能となる。
【００４４】
本実施形態では、このようにして第２の工程が行われる。
本実施形態では、このようにして、脱燐専用転炉を用いて脱炭吹錬を終了した後、脱燐処理を行われた溶銑２ａを、取鍋４から取鍋５へ出湯した後、取鍋５に受銑された溶銑２ａの上に、脱炭処理を行われた溶銑２ｂを出鋼する。
【００４５】
取鍋５に収容された溶銑２ａ、２ｂは、次工程の脱炭炉６へ供給する。
【００４６】
いずれにしても、本実施の形態により、操業阻害なく、脱炭吹錬を行うことが可能となる。
【００４７】
溶銑の脱燐反応は低温であるほど有利であるが、本実施形態では、脱燐専用転炉１を用いて溶銑の脱燐を行うために低温出銑操業が可能であるために、脱燐特性が向上し、媒溶剤の使用量を削減することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、媒溶剤の使用量を削減できることから、溶鋼の清浄度の低下を抑制することもできる。
【００４９】
また、本実施形態では、脱燐吹錬と脱炭吹錬とを同時に行わないため、同時に行うことにより誘発されるスロッピング等の操業阻害や、耐火物溶損等を解消できる。
【００５０】
このように、本実施形態にかかる脱燐専用転炉１のスラグコーティング方法により、溶銑脱燐を行う脱燐専用転炉１を、補修費用の増加や補修部の耐用性の不足を伴うことなく、確実に補修することができる。
【００５１】
【実施例】
さらに、本発明にかかる脱燐専用転炉のスラグコーティング方法を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
【００５２】
図１に示す本発明にかかる方法により脱燐専用転炉１の装入側にスラグコーティングを行った場合（本発明例）と、焼き付け材等を用いた補修を行った場合とについて、耐用性およびレンガ厚み推移を調査した。耐用性の調査結果を、図２に指数化してグラフで示すとともに、レンガ厚み推移を図３にグラフで示す。なお、図２において、（Ｃ／Ｓ）はスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を示す。また、表１には、図２における二つの本発明例のスラグコーティング組成を示す。
【００５３】
【表１】

【００５４】
図２および図３のグラフから、本発明例のスラグコーティングの耐用性は、従来例の焼き付け材を用いた補修の約３倍強に達しており、本発明により脱燐専用転炉１の炉体寿命の改善が図れたことがわかる。
【００５５】
また、図２に示すグラフから、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）およびＭｇＯ濃度は、いずれも、高濃度であっても耐用指数の向上は認められず、本発明の範囲（スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）：２．５以上３．５以下、ＭｇＯ濃度：３質量％以上５質量％以下）で十分に耐用性を向上できることがわかる。
【００５６】
また、出鋼温度の影響を図４にグラフで示す。図４に示すグラフから、出鋼温度の上昇とともにスラグ塩基度が低下し、これにより、炉内付着スラグの溶解量が増加することがわかる。このため、出鋼温度、すなわち脱炭吹錬の終点温度は、１６４０℃以下であることが望ましいことがわかる。
【００５７】
さらに、図５には、本発明例および従来例の双方についての耐火物コストを指数化して示す。
【００５８】
図５にグラフで示すように、本発明例によれば、脱燐専用転炉１において脱炭吹錬スラグによるコーティングを行うため、耐火物溶損が従来例よりも著しく抑制され、耐火物寿命の延長による補修費用の４０％弱の削減を図ることができた。
【００５９】
また、本発明例により脱燐専用転炉１の寿命が改善されて長期間にわたって操炉が可能となったため、予備処理比率の向上が図られ、スラグの低減を図ることもできた。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、溶銑脱燐を行う脱燐専用転炉等の脱燐専用炉を、補修費用の増加や補修部の耐用性の不足を伴うことなく、確実に補修することができる脱燐専用炉のスラグコーティング方法を提供することができ、これにより、脱燐専用炉の炉体寿命の延長を図ることができた。
かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のスラグコーティング法を模式的に示す説明図である。
【図２】実施例における耐用性の調査結果を指数化して示すグラフである。
【図３】実施例におけるレンガ厚み推移を示すグラフである。
【図４】実施例における出鋼温度の影響を示すグラフである。
【図５】本発明例および従来例の双方についての耐火物コストを指数化して示すグラフである。
【図６】脱燐専用転炉を用いて溶銑脱燐を行う状況を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１脱燐専用転炉
２処理すべき溶銑
２ａ量Ｖ₁の溶銑
２ｂ量Ｖ₂の溶銑２ｂ
３、４、５取鍋
６脱炭炉

Claims

溶銑予備処理における脱燐処理を脱燐専用炉を用いて行う際に、
該脱燐専用炉に、処理すべき溶銑の全装入量（Ｖ）のうち（１／２）Ｖ以上（２／３）Ｖ以下の量（Ｖ_１）を注銑して脱燐処理を行ってから該脱燐処理を行われた溶銑を出湯した後に、当該溶銑を出湯した前記脱燐専用炉に、前記全装入量（Ｖ）の（１／３）Ｖ以上（１／２）Ｖ以下であって、かつ前記脱燐専用炉の炉口から炉床までの距離をＨ _０（ｍｍ）とした場合に溶鋼バス深さが５００（ｍｍ）以上（Ｈ _０／２）（ｍｍ）以下となるように残りの量（Ｖ_２）を注銑して脱炭吹錬を行い、脱炭吹錬後に炉内に残留するスラグを固化することによって、該脱燐専用炉に対するスラグコーティングを行うこと
を特徴とする脱燐専用炉のスラグコーティング方法。
前記脱燐専用炉は転炉である請求項１に記載された脱燐専用炉のスラグコーティング方法。
前記脱炭吹錬におけるスラグは、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ _２）が２．５以上３．５以下であるとともに、ＭｇＯ濃度が３〜５質量％である請求項１または請求項２に記載された脱燐専用炉のスラグコーティング方法。
前記脱炭吹錬の終点温度は、１６４０℃以下である請求項３に記載された脱燐専用炉のスラグコーティング方法。
前記スラグコーティングは、前記脱炭吹錬後に炉内に残留するスラグに冷材を１０（ｋｇ／Ｔ）以上投入することによって該スラグを固化することにより、行われる請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された脱燐専用炉のスラグコーティング方法。
前記冷材はレンガ屑である請求項５に記載された脱燐専用炉のスラグコーティング方法。
前記冷材を投入した後、１０分間以上２４０分間以下の養生を行う請求項５または請求項６に記載された脱燐専用炉のスラグコーティング方法。
前記脱燐処理を行われて出湯された溶銑の上に、前記脱炭処理を行われた溶銑を出湯する請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された脱燐専用炉のスラグコーティング方法。