JP4561135B2

JP4561135B2 - 耐火物被覆浸漬ランスおよびそれを備える溶銑処理装置

Info

Publication number: JP4561135B2
Application number: JP2004074837A
Authority: JP
Inventors: 司新出; 道弘桑山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: JP2005264186A

Description

本発明は、溶銑保持容器内に収容された溶銑に対して酸素を上吹きすると共に、耐火物被覆浸漬ランスを溶銑中に浸漬させ、この耐火物被覆浸漬ランスから攪拌用ガス、精錬材や造滓剤を吹き込みながら溶銑を精錬する溶銑処理装置、および、前記溶銑処理装置が備える耐火物被覆浸漬ランスに関し、詳しくは、上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口からの酸素による二次燃焼によっておこる耐火物被覆浸漬ランスの溶損の防止に関するものである。

溶銑中の脱燐等、すなわち、燐（Ｐ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）を除去するための溶銑予備処理に用いられる溶銑処理装置においては、溶銑の保持容器内に収容された溶銑に対し酸素を上吹きして溶銑を精錬し、反応効率を向上させるために、耐火物被覆浸漬ランスを溶銑中に浸漬させ、この耐火物被覆浸漬ランスから攪拌用ガスを吹き込み、溶銑を攪拌しながら精錬することが一般的に行われている。この場合、耐火物被覆浸漬ランスから精錬剤や造滓剤を吹き込むことも行われている。

このような、精錬においては、反応生成物、精錬剤や造滓剤の添加によって保持容器内に溶融状態のスラグが形成される。このスラグライン部よりも上方の大気と接触している部位では、溶銑湯面に向けて上吹きランスから酸素を吹き付けながら精錬しているため、溶銑中の炭素と、供給される酸素との反応が少なからず生ずる。この酸素と炭素との反応によってＣＯガスが発生し、発生したＣＯガスは大気中の酸素と反応してＣＯ₂ガスが生成される。前記発生ＣＯガスが酸素と反応してＣＯ₂ガスが生成される現象を二次燃焼と呼ぶ。

この二次燃焼により熱が発生し、該熱によって耐火物被覆浸漬ランスのスラグライン部よりも上方の部位が局部的に溶損する。溶損される部位は、溶銑湯面位置からほぼ一定の高さの位置にあり、且つ、上吹きランスに対向する側である。そのため、局部的に損傷し、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を制限（減少）するという問題があった。

これに対する対策として、例えば、特許文献１には、耐火物被覆浸漬ランスを、精錬の経過に伴って上昇または下降させる方法、若しくは、その軸芯を中心にして回転させ二次燃焼により損傷する箇所を分散させる方法が開示され、これにより耐火物被覆浸漬ランスの使用回数を延長（増加）させることが行われている。

特開２００４−１８９１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、耐火物被覆浸漬ランスの使用回数の延長に対して効果はあるものの抜本的な改善にはいたらなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、溶銑保持容器内に収容された溶銑に対して上吹きランスにより酸素を上吹きすると共に、浸漬ランスを溶銑中に浸漬させ、この浸漬ランスから攪拌用ガス、精錬剤や造滓剤を吹き込みながら溶銑を精錬する際に、二次燃焼による溶損を防止し、浸漬ランスの使用回数を延長（増加）することができる耐火物被覆浸漬ランスおよび溶銑処理装置を提供することにある。

このような目的を達成するため、本発明は次のような構成を有している。
[１] 溶銑の精錬の際に用いる耐火物被覆浸漬ランスであって、少なくとも溶銑浸漬面直上から上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口付近までの部分が、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ を８７〜９２質量％およびＣｒ ₂ Ｏ ₃ を５〜１０質量％含有するＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物によって被覆されていることを特徴とする耐火物被覆浸漬ランス。
[２] 溶銑の精錬の際に用いる耐火物被覆浸漬ランスであって、芯金および前記芯金の周囲に被覆された耐火物とにより構成され、少なくとも溶銑浸漬面直上から上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口付近までの部分の前記耐火物が、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ を８７〜９２質量％およびＣｒ ₂ Ｏ ₃ を５〜１０質量％含有するＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物からなっていることを特徴とする耐火物被覆浸漬ランス。
[３] 溶銑を収容した保持容器と、前記保持容器中の溶銑に酸素を上吹きする上吹き酸素ランスと、前記溶銑中に浸漬させて攪拌用ガス、精錬剤および造滓剤のうちの少なくとも１つを溶銑中に吹き込む耐火物被覆浸漬ランスとを備える溶銑処理装置であって、前記耐火物被覆浸漬ランスは、少なくとも溶銑浸漬面直上から前記上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口付近までの部分が、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ を８７〜９２質量％およびＣｒ ₂ Ｏ ₃ を５〜１０質量％含有するＡｌ ₂ Ｏ ₃ −Ｃｒ ₂ Ｏ ₃ 系耐火物により被覆されていることを特徴とする溶銑処理装置。

溶銑を精錬する際に用いる耐火物被覆浸漬ランスの二次燃焼部をＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物によって被覆することにより、耐火物被覆浸漬ランスの二次燃焼による溶損を防止することができる。耐火物被覆浸漬ランスの二次燃焼に曝される部分は、上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口からの酸素が吹き付く部分であり、少なくともこの部分に、上記のＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物を適用することにより、二次燃焼による溶損を防ぐことができる。

次に、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の実施の形態に係る耐火物被覆浸漬ランスを示す断面図、図２は、溶銑処理装置を示す断面図である。

図１、図２に示すように、この発明の溶銑処理装置１は、溶銑２を収容する溶銑保持容器（以下、「保持容器」という）５と、保持容器５中の溶銑に酸素を上吹きする酸素ランス（以下、「上吹きランス」という）７と、溶銑２に浸漬し溶銑２中に攪拌用ガス、精錬剤や造滓剤を吹き込むための耐火物被覆浸漬ランス（以下、「浸漬ランス」という）８とを備えている。

浸漬ランス８は、鋼製あるいは他の材質からなる芯金１６および芯金１６の周囲を被覆する耐火物１７、１８からなっている。なお、芯金１６は金属系材料に限定するものでなく、非金属材料であるセラミックス等の使用も可能である。図１、図２において、Ａは、二次燃焼部である。二次燃焼部Ａでは、上吹きランス７から吹き付けられる酸素と溶銑２中の炭素との反応によってＣＯガスが発生し、発生したＣＯガスが大気中の酸素と反応してＣＯ₂ガスが生成される。前記発生ＣＯガスが酸素と反応してＣＯ₂ガスが生成される現象を二次燃焼という。本発明においては、このように二次燃焼により発生する熱に曝される二次燃焼部Ａの芯金１６の周囲を耐火物１７によって被覆する。耐火物１７は、Ａｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）−Ｃｒ₂Ｏ₃（酸化クロム）系耐火物からなっている。このように二次燃焼部Ａにおいて、芯金１６の周囲をＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物１７によって被覆することにより、二次燃焼による浸漬ランス８の溶損が防止される。

Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物において、Ｃｒ₂Ｏ₃は、二次燃焼によって発生した熱によって耐火物が溶損するのを防ぐ作用を有する。Ｃｒ₂Ｏ₃を含有することにより、Ｃｒ₂Ｏ₃を含有しないＡｌ₂Ｏ₃のみの耐火物よりも熱に対する抵抗力が増し、溶損防止作用が得られる。Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物中のＣｒ_２Ｏ_３の好ましい含有量の範囲は、質量％（以下、「ｍａｓｓ％」）で、５〜１０ｍａｓｓ％である。Ｃｒ₂Ｏ₃含有量が５ｍａｓｓ％未満では、溶損防止作用を顕著に得られない。一方、Ｃｒ₂Ｏ₃含有量が１０ｍａｓｓ％を超えても上記作用は飽和する。また、Ｃｒは、耐火物廃棄後にクロム公害の問題が起こらないようにするためにも含有量はなるべく低い方が好ましい。

本発明においては、二次燃焼に曝される浸漬ランス８の二次燃焼部Ａの位置を、上吹きランス７の酸素吹き込み口からの酸素が吹き付く部分とする。その最も具体的な例として、溶銑浸漬面直上から上吹きランス７の酸素吹き込み口付近までの部分が挙げられる。従って、少なくともこの部分をＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物１７によって被覆するものとする。すなわち、浸漬ランス８の全長を耐火物１７によって被覆しなくてもよい。すなわち、図１に示す、溶銑２やスラグ１５中に浸漬される浸漬部Ｂ、および、二次燃焼部Ａよりも上部の部分は、従来の浸漬ランスの耐火物１８によって構成することができる。ただし、浸漬ランス８の全長を耐火物１７によって被覆してもかまわない。

次に、溶銑処理装置および予備処理について説明する。

図２に示すように、高炉（図示せず）から出銑された溶銑２を収容した取鍋型の溶銑保持容器５は、台車６に搭載され、上吹きランス７からは、工業用純酸素等の気体酸素源が脱燐等（脱Ｐ、Ｓｉ、Ｓ）のために溶銑２に吹き付けられる。

図２に示すように、浸漬ランス８は、保持容器５内のスラグ１５と接触する。スラグ１５は、高炉からの出銑時における高炉スラグの混入、並びに、反応生成物や添加した精錬剤および造滓剤により形成される。

浸漬ランス８は、貯蔵タンク９および貯蔵タンク１０と接続されており、貯蔵タンク９に収容された固体酸素源３および貯蔵タンク１０に収容された生石灰４を、窒素やＡｒ等の不活性ガスを搬送ガスとして溶銑２中に吹き込み添加することができる。固体酸素源３は脱燐剤等（脱Ｐ、Ｓｉ、Ｓ）として添加するものであり、鉄鉱石やミルスケール等を用いればよい。生石灰４は脱燐用フラックスであり、脱燐反応により生成された燐酸化物と反応して燐をスラグ１５中に固定すると共に、生成するスラグ１５の塩基度を調整するためのものである。脱Ｓｉ、Ｓに対しても同様である。この場合に、生石灰４に他のフラックスを混合しても、また、生石灰４の替わりに他のフラックスを使用してもよい。なお、貯蔵タンク９内の固体酸素源３および貯蔵タンク１０内の生石灰４は、それぞれ独立に添加量および添加時間を制御して吹き込むことができるようになっており、また、浸漬ランス８から窒素やＡｒ等の不活性ガスのみを吹き込み、溶銑２を攪拌することもできる。

溶銑処理装置１には、更に、ホッパー１１、１２と、原料搬送用コンベア１３と、シュート１４とからなる原料供給設備が設置されており、この原料供給設備を用いて、ホッパー１１内の固体酸素源３およびホッパー１２内の生石灰４を溶銑保持容器５内に上置き添加することもできるようになっている。

上記溶銑処理装置による溶銑の予備処理は以下の工程により行われる。

浸漬ランス８から攪拌用ガスとして窒素やＡｒ等の不活性ガスを吹き込むとともに、脱燐等用フラックスとして生石灰４を、シュート１４を介して溶銑２に上置きするか若しくは浸漬ランス８を介して溶銑２中に吹き込みながら、保持容器５内に収容された溶銑２に向けて上吹きランス７から気体酸素源を連続的に吹き付ける。脱燐等用フラックスである生石灰４の投入量は、溶銑２中の珪素濃度、硫黄濃度および燐濃度に応じて変更することができる。

酸素源が気体酸素源のみでは溶銑温度が上昇し過ぎて脱燐反応等が阻害される場合もあるので、必要に応じて固体酸素源３を、シュート１４を介して連続的あるいは断続的に上置き添加するか、若しくは、耐火物被覆浸漬ランス８を介して連続的に溶銑２中に吹き込み添加する。固体酸素源３を添加することによって溶銑温度を低下することができる。気体酸素源添加量と固体酸素源添加量との比は、溶銑２中の珪素濃度、燐濃度および炭素濃度に応じて適宜変更する。また。冷却材として鉄スクラップを添加してもよい。

次に、この発明を実施例により更に詳細に説明する。

図１に示す、浸漬ランス８の二次燃焼部Ａの耐火物１７を、表１に示す本発明例１〜３に示すＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物により構成し、浸漬ランスの供試体を調製した。比較例として、二次燃焼部ＡをＣｒ₂Ｏ₃を含有しない表１に示すＡｌ₂Ｏ₃系耐火物により構成し、浸漬ランスの供試体を調製した。

そして、図２に示す本発明の溶銑処理装置１に上記の浸漬ランスの供試体をそれぞれ設置して、高炉から出銑された溶銑の予備処理を行った。用いた溶銑は、炭素濃度が４．５ｍａｓｓ％、珪素濃度が０．２ｍａｓｓ％、燐濃度が０．０９〜０．１１ｍａｓｓ％で、溶銑温度は１３３０〜１３５０℃であった。このようにして、溶銑の予備処理を実施し、各浸漬ランスの供試体の使用回数を調査した。使用回数は、浸漬ランスが使用不能になるまでに使用した回数とした。調査は、比較例の浸漬ランスの使用回数を基準値（１００％）とし、これに対する本発明例の使用回数を指数により評価した。その結果を表１に示す。

表１から分かるように、本発明例においては、比較例よりも使用回数を上回り、二次燃焼による熱によっても二次燃焼部の溶損が防止されていることが分かる。なお、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ およびＣｒ ₂ Ｏ ₃ の含有割合が本発明外の参考例の使用回数は、本発明例より下回るが、比較例より若干上回った。

以上の結果から、本発明例によれば、二次燃焼の熱による溶損を防止することができ、比較例よりも浸漬ランスの使用回数を延長することができ、歩留まりを向上できることがわかる。

この発明の実施の形態に係る耐火物被覆浸漬ランスを示す概略断面図である。この発明の実施の形態に係る溶銑処理装置を示す断面図である。

符号の説明

１溶銑処理装置
２溶銑
３固体酸素源
４生石灰
５溶銑保持容器
６台車
７上吹き酸素ランス
８耐火物被覆浸漬ランス
９、１０貯蔵タンク
１１、１２ホッパー
１３原料搬送用コンベア
１４シュート
１５スラグ
１６芯金
１７Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物
１８耐火物
Ａ二次燃焼部
Ｂ浸漬部

Claims

溶銑の精錬の際に用いる耐火物被覆浸漬ランスであって、少なくとも溶銑浸漬面直上から上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口付近までの部分が、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ を８７〜９２質量％およびＣｒ ₂ Ｏ ₃ を５〜１０質量％含有するＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物によって被覆されていることを特徴とする耐火物被覆浸漬ランス。
溶銑の精錬の際に用いる耐火物被覆浸漬ランスであって、芯金および前記芯金の周囲に被覆された耐火物とにより構成され、少なくとも溶銑浸漬面直上から上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口付近までの部分の前記耐火物が、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ を８７〜９２質量％およびＣｒ ₂ Ｏ ₃ を５〜１０質量％含有するＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系耐火物からなっていることを特徴とする耐火物被覆浸漬ランス。
溶銑を収容した保持容器と、前記保持容器中の溶銑に酸素を上吹きする上吹き酸素ランスと、前記溶銑中に浸漬させて攪拌用ガス、精錬剤および造滓剤のうちの少なくとも１つを溶銑中に吹き込む耐火物被覆浸漬ランスとを備える溶銑処理装置であって、前記耐火物被覆浸漬ランスは、少なくとも溶銑浸漬面直上から前記上吹き酸素ランスの酸素吹き込み口付近までの部分が、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ を８７〜９２質量％およびＣｒ ₂ Ｏ ₃ を５〜１０質量％含有するＡｌ ₂ Ｏ ₃ −Ｃｒ ₂ Ｏ ₃ 系耐火物により被覆されていることを特徴とする溶銑処理装置。