JP4757387B2

JP4757387B2 - 溶銑脱珪方法

Info

Publication number: JP4757387B2
Application number: JP2001004095A
Authority: JP
Inventors: 健夫井本; 信也北村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JP2002212617A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転炉型精錬容器内での脱珪処理を安定に実施できる操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転炉吹錬では、溶銑中の炭素、燐、珪素等がそれぞれの濃度や攪拌条件などから決まる割合で同時に燃焼し、ＣＯガスの発生と同時に燐酸やシリカ等はメタル表面のスラグ成分として移行する。通常転炉の耐火物にはドロマイトやマグネシアカーボン等の塩基性煉瓦が用いられることから、脱珪反応によって生成するシリカは耐火物溶損に対してダメージを与える。従って、脱珪反応を伴う吹錬の場合には、石灰やマグネシア等の塩基性を高めるためのフラックスを添加して塩基度のコントロールを行う場合が多い。例えば特開昭５５−１６１０１６にはＳｉＯ₂の生成に対して二倍以上のモル数の石灰の添加技術が開示されており、また、特開平０９−２０９１６にはスラグ中のマグネシア濃度を適正値以上に維持する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、脱珪反応は通常吹錬の初期に進行することから、耐火物溶損防止のためのフラックスを添加した直後にはフラックスが速やかに溶融状態にならないため、生成したシリカ濃度が高くなり初期の耐火物寿命に悪影響を与えるという問題点があった。本発明では、耐火物保護のための塩基度上昇を速やかに進行させ、脱珪反応によって発生するシリカによる耐火物溶損を抑制する技術の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は以下の方法である。
（１）上底吹きのみを行う転炉型精錬炉の吹錬において、メタル中珪素濃度が０．０２質量％以上の範囲において、処理中の二次燃焼率を５０％以上で操業することを特徴とする溶銑脱珪方法。
（２）（１）において、吹錬開始前にカルシウム系または／および、マグネシウム系フラックスを炉内に供給し、フラックス供給後以降の二次燃焼率を５０％以上で操業し、耐火物溶損を抑制することを特徴とする溶銑脱珪方法。
（３）（１）または（２）において、二次燃焼率を５０％以上にする時間を全脱珪処理時間の２５％以上とすることを特徴とする溶銑脱珪方法。
（４）（１）〜（３）のいずれかにおいて、炉内ガスのスーパーヒートを１００℃以上に制御することを特徴とする溶銑脱珪方法。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１に従って説明する。この図は、上底吹き転炉による溶銑脱珪処理を模式的に示したものである。転炉１内に溶銑２が挿入され、上吹きランス３より酸素ガス４が吹き込まれている。炉内には、耐火物保護のためのフラックスがホッパー１０より炉内に装入され、シリカなどの炉内の酸化生成物と共にスラグ７が形成される。シリカの生成と同時に溶銑中の炭素の燃焼反応も進行することから、ＣＯガスが炉内には放出されて酸素ガス４に巻き込まれて二次燃焼反応が進行する。炉内の二次燃焼率は、排ガスフード８に設置した排ガス分析計９を用いて行われ、二次燃焼率は以下の（１）式で表される。
二次燃焼率（％）＝
炉内発生ＣＯ₂（％）／（炉内生成ＣＯ（％）＋炉内発生ＣＯ₂（％））×１００
………（１）
【０００６】
特殊な密閉型転炉などの場合を除いて、排ガス分析計の位置には、排ガスフード８と転炉１の隙間から空気浸入が発生するため、炉内の二次燃焼の推定には、浸入空気中の酸素が炉口ＣＯガスと反応して生成するＣＯ₂を窒素バランスで算定して炉内で発生ガス濃度を評価する必要がある。また、底吹き羽口５より攪拌ガス６が炉内に供給される場合には、攪拌ガスに起因する生成ＣＯ，ＣＯ₂も（１）式の炉内発生ガスとして算定する。
【０００７】
脱珪処理中の炉内ガス温度は、出鋼孔１１に出し入れ可能な二色温度計１２を挿入して適宜測定した。この、脱珪処理中に、二次燃焼を一定以上に高めることによって、炉内ガスからの輻射熱が多くなり、フラックスが有効に加熱されてフラックスの滓化が促進される。フラックスの早期滓化によって脱珪によって生成するシリカは速やかに溶融フラックス中に溶解して塩基度は高位に維持されて耐火物の溶損が抑制される。また、本発明では滓化促進による耐火物保護の効果以外にも、初期の滓化促進の効果による脱燐反応促進やダスト発生量の抑制効果、二次燃焼熱の利用によるスクラップ配合比のアップ等の熱裕度向上、炉口などへの地金成長の抑制についてもメリットを享受することができる。
【０００８】
図２には、１００ｔ規模の転炉で測定したシリコン濃度が約０．１質量％前後で測定した二次燃焼率と排ガススーパーヒート（排ガス温度とサブランスで測定した溶銑温度の差）の関係を示す。このとき、二次燃焼は排ガス分析からの測定値をモニターしつつ、目標の二次燃焼率になるようにランス高さをコントロールして行ったが、その他の手段でも良い。二次燃焼率が３５％以上の領域で約１００℃以上のスーパーヒートが得られ、滓化促進効果が大きい。メタル中の珪素濃度が０．０２質量％以上の脱珪反応が主として進行するときに、３５％以上の二次燃焼率を確保することで、炉体保護を目的とした、塩基度上昇用フラックスを加熱して滓化を促進することが本発明の主要な特徴である。炉体保護のためのフラックスとしては、生石灰や石灰石、ドロマイトやマグネシア粉、脱炭滓等のカルシウム系やマグネシア系またはそれらの混合物が望ましく、添加は処理前または脱珪処理中に実施するが、溶銑中の珪素濃度が０．０５質量％未満の領域で添加した場合は、一般的な転炉の送酸速度から評価すると添加以降の脱珪時間が短くなることから、脱珪処理反応時の加熱効果が小さいため、脱珪処理中のフラックス添加は珪素濃度が０．０５質量％以上の領域で添加することが望ましい。溶銑中の珪素濃度は、処理前のメタル中の珪素濃度と、吹錬中の脱珪酸素効率の実績値等から容易に推定することが出来る。また、前チャージのスラグ等を熱間リサイクルする場合でもチャージ間で冷却したスラグを加熱して滓化促進を図ることができる他、比較的珪素濃度が低い溶銑をフラックス無しで吹錬する場合にも前チャージの残留付着スラグが塩基度調整に働くことから二次燃焼によるスラグ加熱の効果は期待できる。
【０００９】
また、二次燃焼を３５％以上に高める時間は短時間でもフラックス加熱に効果が認められるが、一般に連続、または断続的に３５％以上の二次燃焼率に高めた時間を全脱珪時間の２５％以上保つことが十分な滓化に望ましい。この二次燃焼率を高めた時間は、全脱珪時間にわたる場合でも良く、上限は特に設けない。この時の脱珪時間の定義は、吹錬開始から溶銑中の珪素濃度が０．０２質量％に達したときとする。本発明は、通常の珪素含有溶銑の脱炭吹錬初期における脱珪処理に適用する他、転炉容器を用いた溶銑予備処理での脱珪時や、転炉で脱珪処理のみを行い排滓して溶湯を脱燐処理や脱炭処理に廻す処理等、溶銑中珪素濃度が０．０２質量％以上での脱珪処理に広く適用できる。メタル浴面に到達した上吹き酸素が脱珪と脱炭に消費される割合は、送酸速度や噴流強度、底吹き攪拌力で変化するが、一般的に珪素濃度が高くなると脱珪反応への消費割合が高くなり、脱炭に消費される酸素流量自体が少なくなることから、二次燃焼率が高い場合でも発生熱自体が小さくなって滓化促進効果が小さくなる。従って、溶銑中珪素濃度が０．５質量％を超える領域においては、上吹き酸素にＣＯガス等を混合するなどして発生総熱量を上昇させることができる。この時の燃料ガスも（１）式での炉内発生ガスとしてカウントする他、メタン等水素が燃焼に関与する場合には、排ガス中の水素濃度（体積濃度）はＣＯガス分、水蒸気濃度（体積濃度）はＣＯ₂ガス分としてカウントする。
【００１０】
【実施例】
本発明の効果を検証するために１００ｔ規模の上底吹き転炉を用いて１０ｃｈの溶銑脱燐試験を実施した。
【００１１】
初期溶銑成分は［Ｃ］４．１〜４．２、［Ｓｉ］０．３５〜０．４５、［Ｍｎ］０．０７〜０．１［Ｐ］０．１１〜０．１２［Ｓ］＜０．０２（何れも質量％）とし、処理前の溶銑温度は１２１０〜１２４０℃で、送酸流量と珪素濃度の実績より脱珪処理が終了したと判断された時点で吹錬を止めて出銑、排滓し、スラグライン付近の耐火物損耗度をレーザー変位計で測定した。処理後の珪素濃度は比較試験を含めて全て０．０１質量％以下であった。
【００１２】
フラックスは５０ｍｍアンダーの生石灰を用い、処理前溶銑成分から設定塩基度２．１を目標に吹錬前に添加し、吹錬終了後の出銑中に炉口より金属棒をスラグに浸けて溶融部位のスラグサンプルを付着採取した。二次燃焼率は吹錬開始直後から目標を５０％として排ガス連続測定値に基づいてランスハイトをコントロールした結果、二次燃焼３５％の範囲を脱珪処理中の４０〜６０％維持できた。１０ｃｈの試験における処理終了時のスラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂の質量比）は平均１．４であった。
【００１３】
（比較例）
比較例として、溶銑条件や配合条件、上底吹き流量は実施例と同様で、二次燃焼制御のみを実施しない試験を１０ｃｈ行った結果、二次燃焼率は最大瞬間値でも３２％であった。この比較試験における処理終了時のスラグ塩基度は平均で１．１であり、溶融スラグ相における塩基度は実施例と比較して低い値となり、本発明による溶損防止用フラックス滓化促進効果が確認できた。
【００１４】
図３には、レーザー変位計にて調査した耐火物溶損指数を比較する。今回の試験の結果、本発明によって比較例よりも耐火物溶損速度を３２％低減できていることが確認できた。
【００１５】
また、排ガスダクト内から採取したダスト量の比較では、本発明の滓化促進効果によって、特に吹錬開始初期においてダスト発生量の低減が認められた他、脱珪処理後溶銑の脱炭処理においては熱裕度向上によるスクラップ配合比向上効果も確認できた他、炉口への付着地金量も本発明では低位安定であった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、脱珪処理時における耐火物保護フラックスの滓化促進ができ、シリカによる炉体ダメージを軽減できた他、早期滓化による脱りん促進やダスト発生抑制、熱裕度の向上、炉口付近の地金成長抑制が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態。
【図２】二次燃焼率と排ガススーパーヒートの関係。
【図３】耐火物溶損指数の比較。
【符号の説明】
１転炉２溶銑３上吹きランス４酸素ガス
５底吹き羽口６攪拌ガス７スラグ８排ガスフード
９排ガス分析計１０ホッパー１１出鋼孔
１２二色温度計

Claims

上底吹きのみを行う転炉型精錬炉の吹錬において、吹錬開始前にカルシウム系フラックスを炉上ホッパーから炉内に供給し、メタル中珪素濃度が０．０２質量％以上の範囲において、処理中の二次燃焼率を５０％以上で操業し、耐火物溶損を抑制することを特徴とする溶銑脱珪方法。
二次燃焼率を５０％以上にする時間を全脱珪処理時間の２５％以上とすることを特徴とする請求項１記載の溶銑脱珪方法。
炉内ガスのスーパーヒートを１００℃以上に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶銑脱珪方法。