JP4355323B2

JP4355323B2 - 溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法

Info

Publication number: JP4355323B2
Application number: JP2006062024A
Authority: JP
Inventors: 直樹平嶋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: JP2006207031A

Description

本発明は、転炉に使用する溶銑の成分を均一にすると同時に、該溶銑のトランプエレメント値に応じて次工程の転炉精錬時の配合条件を調整する溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法に関する。

従来、転炉内に屑鉄や酸化鉄等の冷材を装入しその後、高炉から出銑した溶銑を溶銑鍋やトピードカー（混銑車）等に一旦受けて搬送し、そのままの状態、あるいは脱硫や脱燐処理等の予備処理を施した後、転炉用の溶銑鍋に移し、クレーン等で搬送して転炉内に装入する。そして、上吹きランスから酸素を吹きつけて脱炭精錬を行うことにより溶鋼が製造される。この転炉の脱炭精錬では、吹錬を終了する吹き止め時の温度及び炭素濃度が目標値になるように、過去の吹酸実績等を参照しながら溶銑量や屑鉄、酸化鉄等の配合量を決定している。

しかし、溶銑の成分や温度が変動するため、その都度、転炉の溶銑量や屑鉄、酸化鉄等の配合量を変更して脱炭精錬を行っているが、吹き止めの温度及び炭素濃度の実績が変動し、温度及び炭素濃度が目標値を外れると、温度や炭素濃度を合わせるという過剰な吹酸（再吹錬）による脱炭精錬や二次精錬にてＡｌ合金を添加する昇熱を余儀なくされている。この対策として、実開昭６２−１７５０５８号公報（特許文献１）に記載されているように、混銑炉（貯銑炉）の出銑口を指向した加熱バーナーを配置し、混銑炉に装入した溶銑を加熱することにより、放熱を抑制してスラグが固化するのを防止して安定した出銑を行うことが提案されている。

更に、特開平１−１２３０１４号公報（特許文献２）に記載されているように、高炉の溶銑を貯銑炉に受け、この溶銑に対して必要に応じた脱珪や脱燐、脱硫処理等の予備処理を施すと共に、炭素含有量を低減してから転炉に装入する。この方法は、計画的に予備処理を行い、この溶銑を用いて脱炭精錬を行うことにより、過剰な予備処理を回避し、予備処理に使用するフラックス（処理剤）の無駄を無くし、しかも、転炉における熱補償用の炭材の使用量の節減を図ることが提案されている。

また、特開平１１−２４８３６８号公報（特許文献３）に記載されているように、溝型誘導加熱装置と水分を乾燥除去した屑鉄を投入する装置を配置した貯銑炉が既に周知であり、この貯銑炉を利用して、溶銑を介して溶解することによって、溶融鉄源を多く製造して転炉に供給することにより、転炉の生産性や操業を安定して行うことも可能である。

実開昭６２−１７５０５８号公報特開平１−１２３０１４号公報特開平１１−２４８３６８号公報

しかしながら、実開昭６２−１７５０５８号公報に記載された貯銑炉を用いた場合、貯銑炉内の溶銑の全体を加熱することが困難であり、溶銑の成分や温度が必ずしも一定にできず、転炉に配合する溶銑比を所定の範囲に調整することができない。その結果、その都度、転炉の溶銑量や屑鉄、酸化鉄等の配合量が変動し、吹き止めの温度及び炭素濃度の目標値外れが発生し、過剰な吹酸（再吹錬）による脱炭精錬となる。そして、溶鋼の精錬歩留りの低下や過剰な吹酸による酸素原単位の増加、溶鋼の生産性の低下、品質の悪化等を生じる。

更に、特開平１−１２３０１４号公報に記載された方法においても、過剰な溶銑の脱珪や脱燐、脱硫処理等の予備処理を行うことを回避できるが、貯銑中の放熱による温度降下や前記した予備処理による温度降下、及び溶銑鉄中の炭素濃度の低下等を招くことになる。この溶銑を転炉に装入して吹酸する場合、転炉での溶銑の配合比をその時の温度や炭素濃度によって変える必要がある。特に、温度の場合においては、溶銑の温度が低いと転炉での溶銑の配合比を高める必要があり、溶銑の温度が高くなると転炉での溶銑の配合比を低くする必要があるので、その都度、転炉に配合する溶銑比が変化し、吹酸による脱炭精錬の終点である吹き止め時の温度及び炭素濃度にバラツキが発生する。

また、特開平１１−２４８３６８号公報に記載された方法では、溝型誘導加熱装置を備えているため、水分を乾燥除去した屑鉄を溶解し、溶銑の量を多くして転炉に供給することが可能になるが、転炉での安定した吹酸脱炭精錬に重要な溶銑の配合比を一定にするいわゆる転炉での入熱量を一定にすることについて何ら開示されておらず、この溶銑を使用した際、前記した実開昭６２−１７５０５８号公報及び特開平１−１２３０１４号公報と同様のその都度、転炉の溶銑比が変化し、吹酸による脱炭精錬の終点である吹き止め時の温度及び炭素濃度にバラツキを招くと言う問題が生じる。一方、特開平１１−２４８３６８号公報に記載された方法を用いて屑鉄の溶解を行って、転炉に供給する溶銑を増加した場合、屑鉄から混入する銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）等のトランプエレメント元素の濃度が高くなり、製品規格の範囲から外れ、この溶鋼を鋳造して圧延等の加工を施した鋼材の特性を損なう等の問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、トランプエレメント元素を考慮した転炉の屑鉄等の冷材の配合を可能とすることにより、溶鋼の溶製コストの低減と、低級屑鉄の使用に伴うトランプエレメント成分外れを防止することができる、溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法は、高炉から出銑した溶銑、あるいは該溶銑に予備処理を施した後に加熱手段を備えた貯銑炉に装入して該貯銑炉内に冷材を添加し、前記溶銑を加熱して冷材を溶解すると共に、前記溶銑の昇熱を行って溶銑温度あるいは溶銑温度と炭素濃度を調整するとともに、前記貯銑炉内の溶銑のトランプエレメント成分を測定し、該溶銑のトランプエレメント値に応じて次工程の転炉精錬時に配合する屑鉄の種類と量を決定するので、この方法により、貯銑炉内に冷材を添加して加熱手段により溶解した後、その溶銑のトランプエレメント成分を把握することができる。この値に応じて転炉に配合する屑鉄の種類と量を決定することができるので、転炉で使用する屑鉄をトランプエレメント成分の許容範囲で、低級屑鉄を増量使用やトランプエレメント成分を考慮した低級屑鉄の適正使用を可能にすることができる。

また、溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法において、前記冷材は屑鉄、あるいはダスト、スラジのいずれか１種以上を添加すると良い。これにより、融点の高い屑鉄やダスト等を浸炭に伴う溶融温度低下現象（浸炭作用）を利用して容易に溶解することができ、この溶解に必要な熱の付与が行い易くなり、添加する冷材量を多くすることができる。更に、低級屑鉄に含まれる蒸発性の高い不純物を除去することができるので、亜鉛、錫等の不純物の成分を少なくすることができる。

請求項１記載の溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法は、高炉から出銑した溶銑、あるいは該溶銑に予備処理を施した後に加熱手段を備えた貯銑炉に装入して該貯銑炉内に冷材を添加し、前記溶銑を加熱して冷材を溶解すると共に、前記溶銑の昇熱を行って溶銑温度あるいは溶銑温度と炭素濃度を調整するとともに、前記貯銑炉内の溶銑のトランプエレメント成分を測定し、該溶銑のトランプエレメント値に応じて次工程の転炉精錬時に配合する屑鉄の種類と量を決定するので、転炉に装入する溶銑のトランプエレメント値からそのチャージに配合する屑鉄の配合の種類、量を容易に決定することができ、低級屑鉄の積極的な使用が可能になる。そして、溶鋼の溶製コストの低減と、低級屑鉄の使用に伴うトランプエレメント成分外れを防止することができる。

請求項２記載の溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法は、冷材として屑鉄、あるいはダスト、スラジのいずれか１種以上を添加するので、融点の高い屑鉄等を浸炭による溶融温度低下現象（浸炭作用）を利用して容易に溶解して使用する冷材量を多くすることができ、溶銑の増産と、溶銑の製造コストを低減することができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法に適用される加熱式貯銑炉の全体図、図２は、同加熱式貯銑炉のＡ−Ａ矢視断面図、図３は、転炉での低級屑鉄配合量の比較を表す図である。

図１〜図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法に用いられる加熱式貯銑炉１は、円筒状の鉄皮２に図示しない耐火物を内張りした回動可能な貯銑炉４と、この貯銑炉４の円筒体の胴体の両側にそれそれ配置した加熱装置の一例である溝型誘導加熱装置３をそれぞれを設けている。更に、貯銑炉４の円筒体の上方には、クレーン等の搬送手段により溶銑を炉内に装入するための開閉蓋９を設けた受銑口５と、冷材の一例である屑鉄を装入するための図示しない開閉蓋を設けた装入口６を設け、内部の溶銑８を溶銑鍋等に出銑するための出銑口７とを備えている。

次に、加熱式貯銑炉を用い本実施の形態に係る溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法について説明する。
高炉から出銑した溶銑をトピードカーで搬送し、脱珪、脱燐、脱硫等の予備処理を施してから溶銑鍋に入れ、クレーンで吊り上げて貯銑炉４の開閉蓋９を開き、受銑口５から炉内に溶銑を装入する。この溶銑の装入を繰返して炉内に１０００トンの溶銑８を貯銑した。そして、溶銑８をサンプリングし、温度及び炭素濃度を測定し、温度が１２７０℃と低かったので、溝型誘導加熱装置３のそれぞれに通電し、３．５ＭＷの出力で加熱を開始した。出力を順次上げ、誘導加熱により、溶銑８の温度が１３４０℃に昇熱できたので、市中の回収屑である低級屑鉄を１．０トン／分の速度で連続して添加し、通電状態を継続して屑鉄を溶解した。この屑鉄の溶解により、溶銑８の炭素濃度が低下するので、溶銑８の炭素濃度が４．０質量％を切った時点で、新しい溶銑を貯銑炉４の開閉蓋９を開いて受銑口５から炉内に装入し、屑鉄の添加と新しい溶銑の装入を繰返し行った。その結果、溶銑の温度を１３４０℃、炭素濃度を４．０質量％の溶銑８を１４８０トン製造できた。この貯銑炉４内の溶銑８のトランプエレメント成分は、代表的なものとして例えば、銅（Ｃｕ）０．００８質量％、錫（Ｓｎ）０．００１質量％、クロム（Ｃｒ）０．０５質量％であった。

また、貯銑炉４内に屑鉄を添加して浸炭作用を活用して速やかに溶解し、溶銑８の成分を均一にしているため、屑鉄の溶解後の溶銑８をサンプリングして分析することにより、転炉に配合する溶銑８のトランプエレメント成分であるＣｕやＳｎ、Ｃｒ等を事前に把握することができる。従って、転炉において、溶銑８の配合量を決定した時点で、一般に規定された鋼材のトランプエレメントの規格値から、トランプエレメント成分の各元素ごとの許容値が容易に求められる。

そして、過去の実績を基に、等級分類して使用されている例えば、トランプエレメント成分が明確で、且つ、低い値である鋳片クロップ、熱延工程クロップ等の良質屑鉄、市中から回収した比較的形状から成分が予測し易い屑鉄からなる低級屑鉄、市中から回収した成分が不明な極低級屑鉄等の各配合量を過去の実績を参照して決定することができる。この屑鉄の配合は、各分類された屑鉄の過去のトランプエレメント成分から当該配合に使用する屑鉄を選定し、その時のトランプエレメント成分の上昇量を考慮して鋼材のトランプエレメントの規格値よりも低い値となるように配合する。その結果、転炉に装入する屑鉄の使用量をトランプエレメントの規格値を予測した許容限界まで使用でき、しかも、溶鋼を鋳造して加工した鋼材のトランプエレメントの規格外れを防止することができた。

次に、溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法の実施例について説明する。
図３は、転炉での屑鉄の全配合量に対する低級屑の配合量割合を示すが、貯銑炉４内で屑鉄を予め溶解した場合、屑鉄の溶解した量を加え３０％の低級屑を使用することができ、トランプエレメント成分を鋼材の規格値よりも低い値である例えば、銅（Ｃｕ）０．００８質量％、錫（Ｓｎ）０．００１質量％、クロム（Ｃｒ）０．０５質量％に維持することができた。一方、予め低級屑を溶解しない従来の場合、低級屑のトランプエレメント成分のバラツキを考慮した配合にせざるを得ないため、使用する低級屑が１０％の低い配合量となった。そして、トランプエレメント成分を鋼材の規格値外れを抑制できたが、安価な低級屑鉄の使用量が少なくなった分だけ溶鋼の溶製コストが高くなった。また、本実施の形態では、冷材として屑鉄を用いて説明したが、転炉から発生するダストを塊状に成形したものや集塵スラジを乾燥して成形したものを使用することができる。

高炉から出銑した溶銑を脱珪、脱燐、脱硫の予備処理を施した。この溶銑をそのままトピードカーで搬送して溶銑鍋を介して貯銑炉に１２７０℃の溶銑を５００トン装入し、溝型誘導加熱装置に通電して１０ＭＷの出力で１３４０℃になるまで加熱し、温度が１２７０℃の溶銑の装入と溝型誘導加熱装置による加熱を繰返し、１３４０℃の溶銑を１０００トン蓄えた。そして、１３４０℃の溶銑に屑鉄を市中の回収屑である低級屑鉄を１．０トン／分の速度で連続して添加し、通電状態を継続しながら屑鉄を溶解し、炭素濃度が４．０質量％を維持できるように、この屑鉄の溶解とトピードカーで搬送される新しい溶銑の装入を繰返し行い、１４８０トンの溶銑を製造した。この溶銑を転炉の溶銑比のバラツキが３％以内になるように配合して高溶銑比操業を行った。

炭素濃度が０．１０％以下の低炭素溶鋼を溶製するため、温度１３４０℃の溶銑を用いて転炉の溶銑比を９０．４％にし、この時の溶銑のトランプエレメント成分を分析し、代表的なものとしてＣｕ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｐｂの値を把握し、全屑鉄９．６％の配合量の内、低級屑鉄を３０％（残り７０％はクロップ等の良質屑鉄）にした配合とし、吹酸による脱炭精錬を行った。その結果、脱炭精錬の終点である吹き止め温度を１６９０℃、炭素濃度を０．０９％の目標値に的中することができた。しかも、トランプエレメント成分を鋼材規格であるＣｕ０．１０質量％以下、Ｃｒ０．１０質量％以下、Ｓｎ０．０２質量％以下、Ｐｂ０．０２質量％以下にすることができた。そして、転炉に配合する低級屑鉄の全使用量を増加することができ、溶鋼のトランプエレメント成分外れを確実に防止することができた。

なお、中炭素溶鋼及び高炭素溶鋼についても、転炉の溶銑比が３％以内になるように、溝型誘導加熱装置により、屑鉄の溶解と溶銑の温度、炭素濃度の調整を行い、過去の同一鋼種の吹酸条件にして脱炭精錬を行ったが、いずれも目標値に対する的中率を９８％以上にでき、再吹酸率がわずか２％未満にすることができ、前記実施例と同様の効果が得られた。また、予め溶銑のトランプエレメント成分測定してから、トランプエレメントの鋼材規格以下となるように屑鉄の種類の選択と配合量にしたので、溶鋼のトランプエレメント成分外れは無かった。

これに対し、溶銑の温度及び炭素濃度の調整を行わないで、炭素濃度が０．１０％以下の低炭素溶鋼を溶製したが、転炉の溶銑比が８６〜９３．５％と大きく変動し、吹酸による脱炭精錬の吹き止めの温度及び炭素濃度が目標値から外れ、的中率が８９％に大幅に低下し、炭材の添加による溶鋼中の硫黄（Ｓ）濃度の上昇、再吹酸による溶鋼歩留りの低下や酸素原単位の増加、溶鋼の生産性の低下等が生じた。更に、溶銑比が変動するのに伴い、屑鉄配合比も変動し、トランプエレメントのバラツキの大きい屑鉄を配合するため、転炉で溶製した溶鋼のトランプエレメントがバラツキを招くので、良質屑鉄の配合量を増加する操業になる。そして、良質屑鉄の配合量の増加に伴い安価な低級屑鉄の使用量が減少した。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。例えば、冷材として屑鉄やダスト、スラジの他に、型銑等の炭素含量の多い鉄源を使用して誘導加熱装置により溶解することができる。更に、脱炭精錬炉としても、転炉の他に、上底吹き転炉や電気炉等に供給する溶銑を加熱して温度及び炭素濃度の調整、トランプエレメント成分の調整や予測配合して適用することができ、供給する溶銑そのものを増産することができる。また、転炉での溶銑比の調整は、溶銑の温度が１０℃変動すれば溶銑比で０．５％、溶銑の炭素濃度が１％変動すれば溶銑比で３．０％に相当する量を補正することにより、溶銑量を含めた配合される転炉の入熱量を一定にするか、あるいは入熱量を３％以内に調整することができる。

本発明の一実施の形態に係る溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法に適用される加熱式貯銑炉の全体図である。同加熱式貯銑炉のＡ−Ａ矢視断面図である。転炉での低級屑鉄配合量の比較を表す図である。

符号の説明

１加熱式貯銑炉
２円筒状の鉄皮
３溝型誘導加熱装置
４貯銑炉
５受銑口
６装入口
７出銑口
８溶銑
９開閉蓋

特許出願人新日本製鐵株式会社
代理人弁理士椎名彊他１

Claims

高炉から出銑した溶銑、あるいは該溶銑に予備処理を施した後に加熱手段を備えた貯銑炉に装入して該貯銑炉内に冷材を添加し、前記溶銑を加熱して冷材を溶解すると共に、前記溶銑の昇熱を行って溶銑温度あるいは溶銑温度と炭素濃度を調整するとともに、前記貯銑炉内の溶銑のトランプエレメント成分を測定し、該溶銑のトランプエレメント値に応じて次工程の転炉精錬時に配合する屑鉄の種類と量を決定することを特徴とする溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法。
請求項１記載の溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法において、前記冷材は屑鉄、あるいはダスト、スラジのいずれか１種以上を添加することを特徴とする溶銑の加熱式貯銑炉を備えた転炉の操業方法。