JP4772477B2 - Steel making - Google Patents
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Description
本発明は，スクラップを用いる製鋼法に関し，特に，鉄を含有するスクラップと溶銑を精錬炉に装入して精錬炉で吹錬することにより溶鋼を製造する製鋼法に関する。
The present invention relates to steelmaking method using scrap, in particular, it relates to a steelmaking process for producing molten steel by scrap and molten pig iron containing iron was charged to the smelting furnace to blow in smelting furnace.
転炉法による製鋼においては，主原料として溶銑とスクラップを装入して溶鋼を生産している。高炉一貫製鉄所では，下工程での発生屑（すなわち，歩留落ち分）が自家発生屑として使用されており，その比率は自家発生屑を外販しない場合１０％弱程度である。したがって，高炉一貫製鉄所では，転炉での主原料に占める溶銑の配合比である溶銑比（Ｈｏｔ Ｍｅｔａｌ Ｒａｔｉｏ：ＨＭＲ）は，９０％以上となるのが一般的である。 In steelmaking by the converter method, molten steel is produced by charging hot metal and scrap as the main raw materials. In the blast furnace integrated steelworks, waste generated in the lower process (ie, the yield drop) is used as self-generated waste, and the ratio is about 10% if self-generated waste is not sold externally. Therefore, in the blast furnace integrated steelworks, the hot metal ratio (HMR), which is the mixing ratio of hot metal in the main raw material in the converter, is generally 90% or more.
一方，近年，地球環境問題から，ＣＯ２ガス排出量削減のニーズが高まってきている。鉄鋼業においては，鉄鉱石から溶銑を製造して鉄鋼製品とすると，鉄鉱石をコークスで鉄に還元する際にＣＯ２が発生する。そのため，すでに生産された鉄鋼製品をリサイクルして製品に再生する方が溶銑の使用量を低減でき，大幅にＣＯ２ガス排出量を削減することができる。このような理由から，転炉においても市中屑など，自家発生屑以外の外部発生屑を積極的に使用する試みがなされている。しかし，スクラップの比率が多くなると，スクラップの溶解に要する熱量が増大するため，スクラップの使用比率は所定値以下とされ，一般には１５％程度が限界である，という問題があった。 On the other hand, in recent years, needs for CO 2 gas emission reduction are increasing due to global environmental problems. In the iron and steel industry, when hot metal is produced from iron ore to produce steel products, CO 2 is generated when iron ore is reduced to iron by coke. Therefore, it is possible to reduce the amount of hot metal used and to significantly reduce CO 2 gas emissions by recycling steel products that have already been produced and recycling them. For these reasons, attempts have also been made to actively use externally generated waste other than self-generated waste, such as city waste, in converters. However, since the amount of heat required for melting the scrap increases as the scrap ratio increases, there is a problem that the scrap usage ratio is set to a predetermined value or less, and generally about 15% is the limit.
このような問題に対して，スクラップを事前に予熱することで，スクラップの比率を増大させることが提案されている。例えば，特許文献１には，鉄源を積載する金属性敷板とバーナーとを有するカバーからなる転炉装入鉄源の予熱装置の発明が記載されている。また，特許文献２には，使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理を目的として，廃車プレス屑や使用済み家電屑を加熱炉を有する溶解室（電気炉）で溶解する際に，この溶解室に直結し，溶解室からの排ガスを導入して原料の予熱を行う予熱室で予熱して，ガス化成分をガス化除去した後に溶解する発明が記載されている。
In response to such problems, it has been proposed to increase the scrap ratio by preheating the scrap in advance. For example,
しかしながら，特許文献１に記載された発明は，スクラップを無加工で直接予熱する方式のため，スクラップの形状の違いによる温度のばらつきや，比表面積が大きいことによるスクラップの酸化が無視できなくなり，精錬炉での熱バランス，すなわち，精錬炉に対する入熱量と出熱量とのバランスがばらつく，という問題があった。
However, since the invention described in
特に，スクラップの酸化量が増加すると，予熱による効果が減少してしまうため，精錬炉への入熱量が減少し，精錬炉での熱バランスのばらつきがより大きくなる。これは酸化鉄を精錬炉に装入した場合，酸化鉄が鉄に還元される際の反応は吸熱反応であるため，むしろ冷却材として作用してしまうためである。 In particular, when the amount of oxidation of scrap increases, the effect of preheating decreases, so the amount of heat input to the smelting furnace decreases and the variation in heat balance in the smelting furnace increases. This is because, when iron oxide is charged into a smelting furnace, the reaction when iron oxide is reduced to iron is an endothermic reaction, so it acts rather as a coolant.
なお，シュレッダー屑などのように，形状が小さく比表面積が大きいスクラップを高温に加熱すると，表面酸化発熱による部分溶融が生じ，スクラップ同士が溶着してしまう現象が発生するため，この方法では高温に予熱することは不可能である。したがって，この場合には，スクラップの比率を増大させることは困難である。 In addition, when scrap with a small shape and large specific surface area, such as shredder scraps, is heated to a high temperature, partial melting occurs due to surface oxidation and the scraps are welded together. It is impossible to preheat. Therefore, in this case, it is difficult to increase the scrap ratio.
また，特許文献２に記載された発明は，加熱源を有する溶解室に直結した予熱室に溶解室の排ガスを導入してスクラップを予熱する方式であるが，溶解室に加熱源を有する必要があり，一般的には電気炉にしか適用できない技術である。さらに，高濃度のＣＯを含む排ガスが多量に発生する転炉においては排ガスを燃料として再利用する目的で，排ガスを未燃焼状態で回収するＯＧ（Ｏｘｙｇｅｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｇａｓ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ）設備が設置されている。このＯＧ設備においては，転炉炉頂と排ガス回収ダクトを密閉する代わりに，ガスの圧損を制御することで大気の吸引と排ガスの漏洩を抑制することが行われているが，排ガス回収ダクト内に圧損が大きくかつ変動する場合が多く，圧損制御を高精度で行うことが困難となるため，スクラップ予熱構造体を排ガスダクト上に設けるこの方法を採用することは困難である。
The invention described in
このように，従来は，スクラップを事前に精錬炉外で予熱した後，溶銑とともに精錬炉に装入し，酸素を吹き込みながら精錬を行う場合，予熱しない場合に比べてスクラップ量が増加することに加え，スクラップ温度や酸化量などのばらつきが付加されるため，精錬のばらつきが増加するが，これに対する有効な対応策がなかった。 Thus, in the past, when scrap was preheated outside the smelting furnace in advance and then charged into the smelting furnace together with hot metal and refining while blowing oxygen, the amount of scrap increased compared to the case without preheating. In addition, since variations in scrap temperature and oxidation amount are added, the variation in refining increases, but there was no effective countermeasure for this.
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，予熱したスクラップを用いる製鋼法において，精錬炉内での熱バランスのばらつきを抑制し，さらにスクラップの使用量を増加させ，ＣＯ２の排出量を削減することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, Oite the steelmaking method using preheated scrap to suppress variations in the heat balance in the refining furnace, thereby further increasing the amount of scrap The purpose is to reduce CO 2 emissions.
本発明の要旨は，以下の通りである。
（１）鉄を含有するスクラップを予熱し，前記予熱後のスクラップ及び溶銑を含む鋼原料を精錬炉に装入し，前記精錬炉に酸素含有気体を供給しながら溶鋼を溶製する製鋼法において，５００℃以上に予熱する前記スクラップとして，比表面積を減少させる加工が施されたスクラップを用い，予め算出された前記溶鋼の目標温度に基づいて，前記精錬炉に対する入熱量と出熱量の熱収支計算を行い，前記予熱後のスクラップの配合比，前記予熱後のスクラップの予熱温度，又は外部冷却材の装入量の少なくともいずれかを調整することによって，前記精錬炉に対する入熱量と出熱量とが等しくなるように調整されることを特徴とする，製鋼法。
（２）脱炭工程の末期に，前記溶鋼の温度及び前記溶鋼中の炭素濃度を測定し，測定された前記溶鋼の温度及び前記溶鋼の凝固温度から算出される前記溶鋼中の炭素濃度に基づいて，前記溶鋼の目標温度及び目標炭素濃度となるように，前記溶鋼の温度及び炭素濃度を修正する工程を有することを特徴とする，（１）に記載の製鋼法。
（３）前記比表面積を減少させる加工は，プレス成形により施されることを特徴とする，（１）又は（２）に記載の製鋼法。
（４）前記熱収支計算は，前記比表面積を減少させる加工を施した後のスクラップの厚みと前記予熱温度とから算出される前記予熱したスクラップを単位質量投入した場合の熱変化を予熱していないスクラップの単位質量当たりの冷却量を１としたときの比で表した冷却比に応じて，前記予熱後のスクラップの配合比，前記予熱後のスクラップの予熱温度，又は外部冷却材の装入量の少なくともいずれかを調整することを特徴とする，（１）〜（３）のいずれかに記載の製鋼法。
（５）前記鉄を含有するスクラップが，使用済み自動車屑，廃家電屑，ＨＳ屑，Ｈ１屑，Ｈ２屑，Ｈ３屑，プレス屑，シュレッダー屑，加工屑，及びリターン屑からなる群より選択される１種以上であることを特徴とする，（１）〜（４）のいずれかに記載の製鋼法。
（６）前記予熱するスクラップとして，すでにプレス成形されている廃車プレス屑又は重量屑を併用することを特徴とする，（１）〜（５）のいずれかに記載の製鋼法。
（７）前記精錬炉は，転炉であることを特徴とする，（１）〜（６）のいずれかに記載の製鋼法。
The gist of the present invention is as follows.
(1) In a steelmaking method in which iron-containing scraps are preheated, steel materials including the preheated scrap and hot metal are charged into a refining furnace, and the molten steel is melted while supplying an oxygen-containing gas to the refining furnace. The scrap that has been processed to reduce the specific surface area is used as the scrap to be preheated to 500 ° C or higher, and the heat balance of the heat input and output to the smelting furnace based on the target temperature calculated in advance for the molten steel. By calculating and adjusting at least one of the mixing ratio of the scrap after preheating, the preheating temperature of the scrap after preheating, or the charging amount of the external coolant, the amount of heat input and output to the smelting furnace A steelmaking process characterized by being adjusted to be equal.
(2) At the end of the decarburization step, the temperature of the molten steel and the carbon concentration in the molten steel are measured, and based on the carbon concentration in the molten steel calculated from the measured temperature of the molten steel and the solidification temperature of the molten steel. The steelmaking method according to (1), further comprising a step of correcting the temperature and carbon concentration of the molten steel so that the target temperature and the target carbon concentration of the molten steel are obtained.
(3) The steelmaking method according to (1) or (2), wherein the process of reducing the specific surface area is performed by press molding.
(4) The heat balance calculation preheats a change in heat when a unit mass of the preheated scrap calculated from the thickness of the scrap after processing to reduce the specific surface area and the preheating temperature is input. Depending on the cooling ratio expressed as a ratio when the amount of cooling per unit mass of scrap is 1, the scrap mixing ratio after preheating, the preheating temperature of scrap after preheating, or the introduction of external coolant The steelmaking method according to any one of (1) to (3), wherein at least one of the amounts is adjusted.
(5) The scrap containing iron is selected from the group consisting of used automobile waste, waste home appliance waste, HS waste, H1 waste, H2 waste, H3 waste, press waste, shredder waste, processing waste, and return waste. 1 or more types, The steel manufacturing method in any one of (1)-(4) characterized by the above-mentioned.
(6) The steel making method according to any one of (1) to (5), wherein the scrap to be preheated is used in combination with waste car press scraps or heavy scraps that have already been press-formed.
(7) The steelmaking method according to any one of (1) to (6), wherein the smelting furnace is a converter.
本発明によれば，予熱したスクラップを用いる製鋼法において，比表面積を減少させる加工が施されたスクラップを予熱することにより，酸化量を低減させることができ，また，精錬炉内での熱バランスのばらつきを抑制することが可能となる。したがって，熱エネルギーのロスが少なくなり，効率良くスクラップを予熱することができるので，従来よりもスクラップの使用量を増加させ，ＣＯ２の排出量を削減することができる。
According to the present invention, Oite the steelmaking method using preheated scrap, by preheating the scrap processing has been performed to reduce the specific surface area, it is possible to reduce oxidation amount, also in refining furnace Variations in heat balance can be suppressed. Therefore, the loss of thermal energy is reduced, and the scrap can be preheated efficiently, so that the amount of scrap used can be increased and the amount of CO 2 emission can be reduced as compared with the conventional case.
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず，図１に基づいて，本発明の一実施形態に係る製鋼法の全体の工程について説明する。なお，図１は，本発明の一実施形態に係る製鋼法の全体の工程を示すフローチャートである。 First, based on FIG. 1, the whole process of the steel manufacturing method which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, FIG. 1 is a flowchart which shows the whole process of the steel manufacturing method which concerns on one Embodiment of this invention.
図１に示すように，初めに，鉄を含有するスクラップを用意する。かかる鉄を含有するスクラップとしては，例えば，使用済み自動車屑，廃家電屑，ＨＳ屑，Ｈ１屑，Ｈ２屑，Ｈ３屑，プレス屑，シュレッダー屑，加工屑，リターン屑，又は重量屑の１種以上を使用することができる。 As shown in FIG. 1, first, scrap containing iron is prepared. Such scraps containing iron are, for example, one type of used automobile scrap, waste home appliance scrap, HS scrap, H1 scrap, H2 scrap, H3 scrap, press scrap, shredder scrap, processed scrap, return scrap, or heavy scrap. The above can be used.
ここで，下記表１に示したように，使用済み自動車屑は，廃車スクラップのことであり，廃家電屑は，廃家電スクラップのことである。また，ＨＳ屑及びＨ１屑は，市中屑のうち，比較的板厚の厚い（６ｍｍ以上）ものをいい，鋼板，形鋼・丸鋼類の屑である。Ｈ２屑は，市中屑のうち，中厚（３ｍｍ以上６ｍｍ以下）のものをいい，鋼板，形鋼・丸鋼類の屑である。Ｈ３屑は，市中屑のうち，板圧の薄い（３ｍｍ以下）ものをいい，薄鋼板，軽量形鋼などの屑である。また，プレス屑は，薄鋼板屑（自動車，缶類等）をプレスしたものであり，シュレッダー屑は，薄鋼板（自動車，缶類等）をシュレッドしたものである。また，加工屑とは，鋼材需要家で鋼材加工工程において発生する屑のことである。さらに，リターン屑は，製鉄所内で発生する自家使用屑であり，重量屑は，製鉄所内で発生する自家使用屑のうち，板厚の大きいもの（例えば，鋳片・鋼片などの半製品）である。 Here, as shown in Table 1 below, the used automobile waste is scrap car scrap, and the waste home appliance scrap is waste home scrap. Moreover, HS scrap and H1 scrap are scraps in the market, which are relatively thick (6 mm or more), and are scraps of steel plates, section steels and round steels. H2 waste refers to medium waste (3 mm or more and 6 mm or less) among city waste, and is scrap of steel plates, section steels and round steels. H3 scrap refers to scraps in the city that have a thin plate pressure (3 mm or less), such as thin steel plates and lightweight steel shapes. Further, the pressed scrap is obtained by pressing thin steel plate waste (automobiles, cans, etc.), and the shredder waste is obtained by shredding thin steel plates (automobiles, cans, etc.). In addition, the processing scrap is a scrap generated in the steel processing step by a steel customer. In addition, return scrap is self-use waste generated in the steelworks, and heavy waste is the self-use waste generated in the steelworks that has a large thickness (for example, semi-finished products such as slabs and steel pieces). It is.
リターン屑はその成分値が既知であり，不純物も少ない。例えば加工屑は，鉄鋼製品の加工工場から発生するもので，成分的なばらつきが少ない。これに対して，市中屑は外観である程度選別された上級屑でも不純物は多く，未選別の劣質屑や，廃車屑，家電屑に至っては，単独使用では再生できないほど不純物，特に，配線などから混入するＣｕ等を多く含んでいる。炭素，珪素，燐，硫黄など，精錬反応を利用して除去できる不純物元素もあるが，銅，ニッケル，錫などは除去できない。したがって，これらの元素については，精錬炉へのインプット量を制限するしか方法はない。このため，種々のスクラップを混合して成分を調整することが必要である。 Return scrap has known component values and few impurities. For example, processing scrap is generated from a processing plant for steel products and has little component variation. On the other hand, municipal waste is high-grade waste that has been sorted to some extent by appearance, and there are many impurities, and unsorted inferior waste, scrapped car waste, and household appliance waste, such as impurities that cannot be recovered by single use, especially wiring It contains a lot of Cu and the like mixed in from. Some impurity elements such as carbon, silicon, phosphorus, and sulfur can be removed using a refining reaction, but copper, nickel, tin, etc. cannot be removed. Therefore, for these elements, the only way to limit the amount of input to the smelting furnace. Therefore, it is necessary to adjust the components by mixing various scraps.
次に，上述したスクラップに対して比表面積を減少させる加工を施す。このような比表面積を減少させる加工は，例えば，プレス成形やロールフォーム等により施すことができるが，比表面積を減少させるという点からはプレス成形によることが好ましい。このプレス成形等の加工の目的は，比表面積を減少させることに加えて，スクラップの嵩密度を増加させることで加熱効率を高めるとともに，形状を一定化させることで予熱炉への搬送，精錬炉への装入などのハンドリングを容易にすることや，また，スクラップの予熱後の酸化抑制をすることである。その結果，精錬炉内での熱バランスのばらつきを抑制することができる。 Next, the above-mentioned scrap is processed to reduce the specific surface area. Such a process for reducing the specific surface area can be performed by, for example, press molding or roll foam, but press molding is preferable from the viewpoint of reducing the specific surface area. The purpose of processing such as press molding is to increase the heating efficiency by increasing the bulk density of the scrap in addition to reducing the specific surface area, and to convey it to the preheating furnace by making the shape constant, the refining furnace It is easy to handle such as charging and to suppress oxidation after preheating the scrap. As a result, variation in heat balance in the smelting furnace can be suppressed.
ここで，比表面積は，単位質量当たりの表面積で定義され，単位はｍ２／トンとする。比表面積は幾何学形状が決まれば容易に算出でき，厚みｔ×幅Ｄ×長さＬの板状の場合は，
表面積＝２ＬＤ＋２ｔＬ＋２ｔＤ
質量＝ρＬＤｔ（ρ：密度 Ｔ／ｍ３）
であるから，
比表面積＝２（１／ｔ＋１／Ｌ＋１／Ｄ）／ρ
となる。
Here, the specific surface area is defined as the surface area per unit mass, and the unit is m 2 / ton. The specific surface area can be easily calculated once the geometric shape is determined. In the case of a plate having a thickness t × width D × length L,
Surface area = 2LD + 2tL + 2tD
Mass = ρLDt (ρ: density T / m 3 )
Because
Specific surface area = 2 (1 / t + 1 / L + 1 / D) / ρ
It becomes.
板，シートなど，Ｌ，Ｄ＞＞ｔの場合は，比表面積≒２／ρｔとなって，板厚だけで決まる。また，立方体の場合は，ｔ＝Ｌ＝Ｄであることから，比表面積＝６／ρｔとなる。 In the case of L, D >> t, such as a plate or sheet, the specific surface area is approximately 2 / ρt and is determined only by the plate thickness. In the case of a cube, since t = L = D, the specific surface area = 6 / ρt.
一般のスクラップは，板，シート，またはそれらの組み合わせであり，比表面積≒２／ρｔとして差し支えない。一方，プレスしたスクラップの場合は，立方体又は直方体として形状から算出できる。 A general scrap is a board, a sheet, or a combination thereof, and can have a specific surface area ≈ 2 / ρt. On the other hand, in the case of pressed scrap, it can be calculated from the shape as a cube or a cuboid.
また，プレスの形状は直方体でも立方体でも良い。直方体又は立方体の同一形状にプレス成形することにより，予熱炉での加熱効率が向上するとともに，予熱炉までの搬送や転炉装入などのハンドリングを容易にすることができる。直方体または立方体の大きさは，酸化抑制，加熱時間，ハンドリング性，の観点から，各一辺の長さを８０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることが好ましい。各一辺の長さが８０ｍｍ未満の場合，加熱時間は短くてすむが，比表面積が大きくなるためスクラップの酸化が無視できなくなる。一方，プレス厚みが大きくても，酸化率は微増するだけであるが，各一辺の長さが１０００ｍｍを超えて大きくなると，加熱に多大な時間必要になるとともに，ハンドリングにも課題がでてくるため，この範囲とすることが好ましい。 Further, the shape of the press may be a rectangular parallelepiped or a cube. By press forming into the same shape of a rectangular parallelepiped or a cube, the heating efficiency in the preheating furnace can be improved, and handling such as transportation to the preheating furnace and charging of the converter can be facilitated. As for the size of the rectangular parallelepiped or the cube, the length of each side is preferably set to 80 mm or more and 1000 mm or less from the viewpoint of oxidation inhibition, heating time, and handling properties. When the length of each side is less than 80 mm, the heating time can be short, but the specific surface area becomes large, so the oxidation of scrap cannot be ignored. On the other hand, even if the press thickness is large, the oxidation rate only slightly increases, but if the length of each side exceeds 1000 mm, it takes a lot of time for heating, and handling also becomes a problem. Therefore, this range is preferable.
次いで，上記比表面積を減少させる加工が施された鉄を含有するスクラップの全部又は一部を，トンネル炉や回転炉床炉等により予熱する。このとき，予熱温度は，６００〜１２００℃程度であることが好ましく，７００〜１１００℃であることがより好ましい。スクラップの予熱温度が６００℃未満であると，樹脂類などの揮発・燃焼成分の除去が不十分となるため好ましくない。一方，スクラップの予熱温度が１２００℃超であると，鉄を含有するスクラップの酸化量が増加するとともに，スクラップが溶着するという問題が発生すること，及び予熱後から精錬炉装入までの温度降下が大きくなり，予熱の効果が減少してしまうため好ましくない。ちなみに，スクラップの予熱温度とは，トンネル炉や回転炉床炉等の予熱炉から搬出された時点での温度，すなわち予熱直後の温度を意味している。温度の測定は，例えば放射温度計で測定可能である。 Next, all or a part of the scrap containing iron that has been processed to reduce the specific surface area is preheated by a tunnel furnace, a rotary hearth furnace, or the like. At this time, the preheating temperature is preferably about 600 to 1200 ° C., more preferably 700 to 1100 ° C. When the preheating temperature of the scrap is less than 600 ° C., removal of volatile / burning components such as resins is insufficient, which is not preferable. On the other hand, if the preheating temperature of the scrap exceeds 1200 ° C, the amount of oxidation of the scrap containing iron increases, the problem of scrap welding occurs, and the temperature drop from preheating to charging the refining furnace Increases, and the effect of preheating decreases, which is not preferable. Incidentally, the preheating temperature of scrap means the temperature at the time when the scrap is taken out from a preheating furnace such as a tunnel furnace or a rotary hearth furnace, that is, the temperature immediately after preheating. The temperature can be measured, for example, with a radiation thermometer.
予熱時間はスクラップ厚みで変動するため，特に規定するものではなく，適宜設定すれば良いが，１〜６時間程度が例示できる。 Since the preheating time varies depending on the scrap thickness, it is not particularly defined and may be set as appropriate, but about 1 to 6 hours can be exemplified.
また，予熱するスクラップとして，すでにプレス成形されている廃車プレス屑又は重量屑を併用しても良い。スクラップにプレス成形等の比表面積を減少させる加工を施す代わりに，すでにプレス成形されている廃車プレス屑を使用したとしても，同一の作用効果が得られる。ただし，ここで使用する廃車プレス屑は，廃車より予めモータ類，樹脂類，廃油・液体類を除去した後にプレス成形したものを用いることが好ましい。また，上記重量屑とは，一辺が１００ｍｍ以上の大断面である屑を指す。一般鉄鋼製品では板厚１００ｍｍ以上のものはほとんどないため，市中屑では存在しないが，鉄鋼製造工程における半製品屑として存在する鋼片屑，鋳片屑等がここで言う重量屑に該当する。これらの屑を予熱する場合，プレス成形した屑と同じ作用効果が得られる。 In addition, scrap car press scraps or heavy scraps that have already been press-formed may be used in combination as scrap to be preheated. The same effects can be obtained even if scrap press scrap that has already been press-formed is used instead of processing the scrap to reduce specific surface area such as press forming. However, it is preferable to use the waste car press scrap used here, which is press-molded after removing motors, resins, waste oil / liquids from the waste car in advance. Moreover, the said heavy refuse refers to the waste which is a large cross section whose one side is 100 mm or more. General steel products have almost no plate thickness of 100mm or more, so they do not exist in city scraps, but steel scraps, slab scraps, etc. that exist as semi-finished scraps in the steel manufacturing process fall under this category. . When preheating these scraps, the same effects as press-molded scraps can be obtained.
このように，スクラップの全部又は一部を６００〜１２００℃に予熱することにより，スクラップを多量に溶解することが可能になるとともに，後述するように，スクラップ中の樹脂等を除去することができる。 Thus, by preheating all or part of the scrap to 600 to 1200 ° C., it becomes possible to dissolve the scrap in a large amount and to remove the resin in the scrap as will be described later. .
スクラップ比，すなわち（スクラップ質量）／（（溶銑質量）＋（スクラップ質量））×１００に関しては，従来技術ではスクラップ比を最も大きくできる精錬形態である，予備脱燐なしで脱炭吹錬だけを行うケースでも，外部添加昇熱材（例えば炭材）の添加なしで１０％程度，炭材を併用して１５％程度のスクラップ比が限界であった。しかし，本発明によれば，炭材の使用なしで２０％程度，炭材を併用すれば２５％以上のスクラップ比が可能となる。 With regard to the scrap ratio, that is, (scrap mass) / ((molten metal mass) + (scrap mass)) × 100, the conventional technology is the refining form that can maximize the scrap ratio, only decarburization blowing without preliminary dephosphorization. Even in the case of carrying out, a scrap ratio of about 10% without the addition of an external heating material (for example, carbon material) and about 15% with the use of carbon material was the limit. However, according to the present invention, a scrap ratio of about 20% can be achieved without the use of charcoal, and a scrap ratio of 25% or more can be achieved with the use of charcoal.
特に，溶銑脱燐処理を行う場合の様な，予熱処理後温度が１４５０℃以下と低温，かつ，処理時間も１０分程度と短いため，スクラップ溶解には不利な条件の場合に，スクラップを多量に溶解できる効果が大きい。具体的には，通常，脱燐時のスクラップ比は最大１０％程度が限界であったが，例えば，スクラップの全部を９００℃に予熱すると，さらに１０％程度スクラップ比を増加させることができる。 In particular, as in the case of hot metal dephosphorization, the temperature after pre-heat treatment is as low as 1450 ° C and the processing time is as short as about 10 minutes. It can be dissolved in Specifically, the scrap ratio at the time of dephosphorization is normally limited to about 10% at the maximum. For example, if the entire scrap is preheated to 900 ° C., the scrap ratio can be further increased by about 10%.
従って，同一の質量の溶鋼を溶製する場合，従来技術と比較して，スクラップ比を増加させることができるため，使用する溶銑量を削減できる。そのため，高炉での出銑量を減少させることができるため，前述の通り，高炉でのＣＯ２発生量を低減することができる。ちなみに，溶銑１トン当りの高炉でのＣＯ２発生量は，２トン程度であり，スクラップ予熱に伴うＣＯ２発生量は予熱温度にもよるが，スクラップ１トン当り０．５トン程度のため，本技術により溶銑をスクラップに置き換えることで対象とする各吹錬単位（チャージ）の溶銑トン当り１．５トン程度ＣＯ２発生量を低減することができ，地球環境面からも貢献できる。 Therefore, when molten steel having the same mass is produced, the scrap ratio can be increased as compared with the prior art, so that the amount of molten iron to be used can be reduced. Therefore, since the amount of tapping in the blast furnace can be reduced, as described above, the amount of CO 2 generated in the blast furnace can be reduced. Incidentally, the amount of CO 2 generated in the blast furnace per ton of hot metal is about 2 tons, and the amount of CO 2 generated with scrap preheating depends on the preheating temperature, but about 0.5 tons per ton of scrap. By replacing the hot metal with scrap, this technology can reduce the amount of CO 2 generated by about 1.5 tons per ton of hot metal for each target (charge) and contribute to the global environment.
一方，精錬工程で発生するスラグ量を削減することが地球環境の面から求められており，これには溶銑脱燐処理による精錬効率の向上が有効な手段である。一方，精錬効率を向上させる場合にはスクラップの使用量が制限されるという問題があったが，本実施形態に係る製鋼法によれば，このスラグ量を削減させるという課題を解決することもできる。 On the other hand, reduction of the amount of slag generated in the refining process is required from the viewpoint of the global environment. For this purpose, improvement of refining efficiency by hot metal dephosphorization is an effective means. On the other hand, when the refining efficiency is improved, there is a problem that the amount of scrap used is limited. However, according to the steelmaking method according to this embodiment, the problem of reducing the amount of slag can also be solved. .
ここで，本実施形態に係るスクラップの予熱方法について，予熱炉としてトンネル炉を使用した場合を例に挙げて説明する。トンネル炉においては，例えば，アーチ型のトンネル状通路の中に，移動用のレールが敷設してあり，その中をプレス成形されたスクラップを搬送する台車が移動する。上記トンネル内のレールと対向する上方には，１又は複数の高温ガスを噴出する装置が設けられており，スクラップが台車に載せられてトンネル内を移動することで，スクラップを６００〜１２００℃程度まで加熱することができる。このようなトンネル炉によれば，スクラップの上部は高温ガスにより溶融される場合もあるが，スクラップの下部は溶融されないため，スクラップを台車から離脱させやすい。したがって，予熱炉からシュートへの払出しが容易になり，シュートを用いて精錬炉（転炉等）に装入することができるので，ハンドリングが容易になる。 Here, the scrap preheating method according to the present embodiment will be described by taking as an example a case where a tunnel furnace is used as the preheating furnace. In a tunnel furnace, for example, a moving rail is laid in an arch-shaped tunnel-shaped passage, and a carriage for transporting press-formed scrap moves through the rail. Above the rail in the tunnel, a device for ejecting one or a plurality of high temperature gases is provided. The scrap is placed on a carriage and moved in the tunnel, so that the scrap is about 600 to 1200 ° C. Can be heated up to. According to such a tunnel furnace, the upper part of the scrap may be melted by high-temperature gas, but the lower part of the scrap is not melted, so that the scrap can be easily detached from the carriage. Therefore, it becomes easy to discharge from the preheating furnace to the chute and can be charged into the refining furnace (converter, etc.) using the chute, so that handling becomes easy.
次に，スクラップの全部（予熱されたスクラップ及び冷スクラップ）及び溶銑を精錬炉に装入した後，酸素を吹き込みながら溶鋼を製造する。スクラップと溶銑の装入順序はどちらが先でも良い。精錬炉が転炉の場合には，転炉を傾動してスクラップを装入するので，スクラップを先に装入する方が作業上好ましい。一方，精錬炉が電気炉の場合には，種湯として溶銑又は溶鋼を残すので，スクラップを後から装入しても良い。また，スクラップの一部を予熱する場合は，常温のスクラップを精錬炉に装入した後，予熱したスクラップを精錬炉に装入しても良いし，逆の順序で装入しても良い。 Next, after all the scrap (preheated and cold scrap) and hot metal are charged into the smelting furnace, molten steel is produced while oxygen is blown. Either the scrap or hot metal charging order may be first. When the smelting furnace is a converter, the converter is tilted and the scrap is charged. Therefore, it is preferable from the viewpoint of work that the scrap is charged first. On the other hand, when the smelting furnace is an electric furnace, the hot metal or molten steel remains as the seed hot water, so scrap may be charged later. In addition, when preheating a part of the scrap, after the normal temperature scrap is charged into the smelting furnace, the preheated scrap may be charged into the smelting furnace or in the reverse order.
ところで，スクラップを上述したような温度範囲（６００〜１２００℃）に予熱する重要な目的の一つは，スクラップ中に含有される樹脂等を，予熱時に燃焼，除去し，スクラップを精錬炉に装入する際に，火炎，有害物質等の発生を防止するためであり，作業性及び環境上の点から，精錬炉に装入する際のスクラップ全体の質量に占める樹脂や油脂の比率を０．５質量％以下，好ましくは０．１質量％以下，さらに好ましくは０．０１質量％以下にすることが好適である。 By the way, one of the important purposes of preheating the scrap to the above-mentioned temperature range (600 to 1200 ° C.) is to burn and remove the resin contained in the scrap during the preheating, and to install the scrap in the refining furnace. This is to prevent the generation of flames and harmful substances during charging, and from the viewpoint of workability and environment, the ratio of resin and oil / fat to the total mass of scrap when charging into the smelting furnace is set to 0. It is suitable to be 5% by mass or less, preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less.
精錬炉としては，転炉のほか，電気炉等も使用することができ，特に制限されるものではない。また，スクラップの予熱方法は，特に制限はされないが，上述したように，トンネル炉や回転炉床炉などの横型炉を用いることがスクラップの溶着や圧着を防止する上で好ましい。 As a refining furnace, an electric furnace can be used in addition to a converter, and there is no particular limitation. Further, the scrap preheating method is not particularly limited, but as described above, it is preferable to use a horizontal furnace such as a tunnel furnace or a rotary hearth furnace in order to prevent scrap welding and pressure bonding.
一般的に，精錬炉にスクラップと溶銑を装入し，脱燐工程及び脱炭工程を行う。ただし，精錬炉内では脱炭工程のみを行い，脱燐工程は精錬炉外で行っても良い。また，脱燐工程と脱硫工程は別個の工程で行わなくても良く，例えば，ＭＵＲＣ（Ｍｕｌｔｉ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）法等により単一の工程により脱燐及び脱炭を行っても良い。 Generally, scrap and hot metal are charged into a refining furnace, and dephosphorization and decarburization processes are performed. However, only the decarburization process may be performed inside the refining furnace, and the dephosphorization process may be performed outside the refining furnace. Further, the dephosphorization step and the desulfurization step may not be performed as separate steps. For example, dephosphorization and decarburization may be performed in a single step by a MURC (Multi Refining Converter) method or the like.
以上，本実施形態に係る製鋼工程においては，予熱するスクラップとして，例えばプレス成形等の比表面積を減少させる加工が施されたスクラップを用いるが，さらに，予め算出された溶鋼の目標温度に基づいて，精錬炉に対する入熱量と出熱量とが等しくなるように熱収支計算を行うことで，鋼原料の装入量，配合比及びスクラップの予熱条件を調整している。以下，このような熱収支計算について，詳細に説明する。 As described above, in the steelmaking process according to the present embodiment, as the preheated scrap, for example, scrap that has been processed to reduce the specific surface area such as press forming is used, but further, based on the target temperature of the molten steel calculated in advance. By adjusting the heat balance so that the amount of heat input to the smelting furnace is equal to the amount of heat output, the amount of steel raw material charged, the mixing ratio, and the preheating conditions of the scrap are adjusted. Hereinafter, this heat balance calculation will be described in detail.
（熱収支計算の原理）
例えば転炉等の精錬炉での熱収支は，溶銑の顕熱と化学反応熱（各成分の燃焼熱）の合計である入熱量が，処理後の金属，スラグ及び発生ガスの顕熱と放散熱の合計である出熱量と等しくなっている。したがって，精錬後の条件から決まる出熱量に対して，入熱量がバランスするように，装入する溶銑，スクラップ，副原料の割合を調整する必要がある。熱収支計算は，このような調整を行うための計算である。
(Principle of heat balance calculation)
For example, the heat balance in a refining furnace such as a converter is the sum of the sensible heat of the hot metal and the heat of chemical reaction (combustion heat of each component). The heat input is the sensible heat and release of the processed metal, slag and generated gas. It is equal to the amount of heat output, which is the total heat dissipation. Therefore, it is necessary to adjust the ratio of hot metal, scrap, and auxiliary materials to be charged so that the amount of heat input is balanced against the amount of heat output determined from the conditions after refining. The heat balance calculation is a calculation for making such adjustments.
具体的には，予熱後のスクラップ（以下，「予熱スクラップ」という。）を使用する場合には，熱収支の調整は，以下の３通りの方法またはこれらの組み合わせにより行うことができる。
（Ａ）予熱スクラップの配合比の変更
（Ｂ）予熱スクラップの予熱温度の変更
（Ｃ）外部冷却材の装入量の変更
Specifically, when preheated scrap (hereinafter referred to as “preheated scrap”) is used, the heat balance can be adjusted by the following three methods or a combination thereof.
(A) Change in preheat scrap mixing ratio (B) Change in preheat scrap preheat temperature (C) Change in external coolant charge
上記（Ａ）の方法は，熱収支の差から，すなわち，精錬炉からの出熱量に精錬炉への入熱量が等しくなるように，予熱スクラップの配合比を定める方法である。また，上記（Ｂ）の方法は，熱収支の差から，すなわち，精錬炉からの出熱量に精錬炉への入熱量が等しくなるように，予熱スクラップの予熱温度を定める方法である。また，上記（Ｃ）の方法は，予め予熱スクラップの熱量を計算しておき，この計算結果に基づいて，精錬炉からの出熱量に精錬炉への入熱量が等しくなるように，外部冷却材（副原料）の装入量を定める方法である。 The method (A) is a method for determining the preheating scrap mixing ratio from the difference in heat balance, that is, the heat input to the smelting furnace is equal to the heat output from the smelting furnace. The method (B) is a method for determining the preheating temperature of the preheated scrap so that the heat input to the smelting furnace becomes equal to the difference in heat balance, that is, the heat output from the smelting furnace. In the method (C), the amount of heat of the preheated scrap is calculated in advance, and based on the result of the calculation, the external coolant is set so that the amount of heat input to the smelting furnace is equal to the amount of heat output from the smelting furnace. This is a method for determining the amount of (sub-material) charged.
また，上記（Ａ）〜（Ｃ）の方法により熱収支計算を行った場合であっても，誤差が含まれるため，精錬の途中で一度溶鋼の温度と溶鋼中の炭素濃度を計測することにより，中間修正をかけることが好ましい。以下，熱収支計算の詳細な方法について説明する。 Even when the heat balance calculation is performed by the methods (A) to (C) above, since errors are included, the temperature of the molten steel and the carbon concentration in the molten steel are once measured during refining. It is preferable to apply an intermediate correction. The detailed method of heat balance calculation will be described below.
（熱収支計算の方法）
熱収支計算は，図７に示すように，予め算出された溶鋼の目標温度，鋼種や製造条件により決まる目標炭素濃度，生成ガス量，熱ロスに基づいて出熱量が求められ，溶銑の温度，溶銑の成分，溶銑の配合比に基づいて入熱量が求められ（ステップ１０１），これにより入熱量と出熱量の熱収支計算を行うことで，熱量の過不足分が算出される（ステップ１０２）。
(Method of heat balance calculation)
As shown in FIG. 7, the heat balance calculation calculates the amount of heat output based on the target temperature of the molten steel calculated in advance, the target carbon concentration determined by the steel type and production conditions, the amount of generated gas, and the heat loss. The amount of heat input is obtained based on the hot metal composition and the mixing ratio of the hot metal (step 101), and by calculating the heat balance of the amount of heat input and the amount of heat output, the excess and deficiency of the heat amount is calculated (step 102). .
従って，この熱量の過不足分がなくなる様に，予熱後のスクラップの配合比，前記予熱後スクラップの予熱温度，又は外部冷却材の装入量の少なくともいずれかを調整することで（ステップ１０３），入熱量と出熱量を等しくすることができる（ステップ１０４）。 Therefore, by adjusting at least one of the pre-heating scrap mixing ratio, the pre-heating scrap pre-heating temperature, and the external coolant charging amount so as to eliminate the excess and deficiency of the heat amount (step 103). The amount of heat input and the amount of heat output can be made equal (step 104).
ちなみに，溶鋼の目標温度は，対象とする溶鋼の成分により決まる凝固温度に対して，適切な熱裕度分を考慮した温度と，精錬後の溶鋼を精錬炉から取鍋を経由して連続鋳造工程へ搬送する間に低下する温度とを，加算した温度として算出することができる。 By the way, the target temperature of the molten steel is a temperature that takes into account the appropriate heat tolerance relative to the solidification temperature determined by the composition of the target molten steel, and the molten steel after refining is continuously cast from the refining furnace via a ladle. The temperature that decreases while being conveyed to the process can be calculated as an added temperature.
熱収支計算は，上記の様に厳密に行っても良いが，一般には，冷却比を用いた簡易計算が広く行われている。ここで，冷却比とは，対象とする物質を単位質量投入した場合の熱変化（通常は冷却量）を，予熱していないスクラップ（以下，「冷スクラップ」という。）単位質量当たりの冷却量を１としたときの比で表したものである。例えば，予熱スクラップの冷却比が０．５の場合には，予熱しない場合と比べて２倍の量のスクラップを精錬炉内に装入することができる。 The heat balance calculation may be performed strictly as described above, but in general, a simple calculation using a cooling ratio is widely performed. Here, the cooling ratio refers to the amount of cooling per unit mass of scrap that has not been preheated (hereinafter referred to as “cold scrap”) when the target substance is charged in unit mass. This is expressed as a ratio when. For example, when the cooling ratio of preheated scrap is 0.5, twice as much scrap can be charged into the smelting furnace as compared with the case where preheated scrap is not preheated.
本実施形態に係る熱収支計算においては，図８に示すように，精錬炉（例えば，転炉）に装入する各物質ごとに冷却比を求めておき，各吹錬単位（以降，「チャージ」と記載する。）全体での熱収支を冷スクラップ比（チャージ全体に対する冷スクラップの質量比）に換算することで，熱収支計算を簡易かつ高精度で行うことができる。本実施形態では，上記計算により換算された冷スクラップ比を「換算スクラップ比」と定義する。この換算スクラップ比は，例えば，下記式（１）により計算することができる。 In the heat balance calculation according to the present embodiment, as shown in FIG. 8, a cooling ratio is obtained for each substance charged in a refining furnace (for example, a converter), and each blowing unit (hereinafter referred to as “charge”). By converting the overall heat balance into the cold scrap ratio (the mass ratio of cold scrap to the entire charge), the heat balance can be calculated simply and with high accuracy. In the present embodiment, the cold scrap ratio converted by the above calculation is defined as “converted scrap ratio”. This converted scrap ratio can be calculated by the following equation (1), for example.
上記式（１）において，装入主原料とは，例えば，溶銑，スクラップ（冷スクラップ，予熱スクラップ）及び銑屑のことをいう。また，上記式（１）をより詳細に記載すると，例えば，下記式（１ａ）のようになる。 In the above formula (1), the charging main material means, for example, hot metal, scrap (cold scrap, preheated scrap) and sawdust. Further, when the above formula (1) is described in more detail, for example, the following formula (1a) is obtained.
換算スクラップ比＝（冷スクラップ量＋予熱スクラップの冷却比×予熱スクラップ量
＋銑屑の冷却比×鉄屑量
＋石灰の冷却比×石灰量
＋石灰石の冷却比×石灰石量
＋鉄鉱石の冷却比×鉄鉱石量
＋昇熱用炭材の冷却比×炭材量
＋その他副原料の冷却比×副原料量
＋・・・
÷（溶銑量＋冷スクラップ量＋予熱スクラップ量＋銑屑量）×１００
・・・（１ａ）
Equivalent scrap ratio = (Cold scrap amount + Preheated scrap cooling ratio x Preheated scrap amount
+ Slag cooling ratio x Iron scrap amount
+ Cooling ratio of lime x lime amount
+ Limestone cooling ratio x Limestone amount
+ Iron ore cooling ratio x iron ore amount
+ Cooling ratio of heat-up carbon material x Carbon material amount
+ Cooling ratio of other auxiliary materials x amount of auxiliary materials
+ ...
÷ (Amount of hot metal + amount of cold scrap + amount of preheated scrap + amount of scrap metal) x 100
... (1a)
すなわち，本実施形態に係る熱収支計算は，対象となるチャージの目標換算スクラップ比を予め求め，この目標換算スクラップ比となるように予熱スクラップの装入量，予熱スクラップの予熱温度，外部冷却材の装入量等を，上記式（１）あるいは（１ａ）により計算して求めることができる。 In other words, the heat balance calculation according to the present embodiment calculates the target conversion scrap ratio of the target charge in advance, and precharges the preheated scrap, the preheating temperature of the preheating scrap, and the external coolant so that the target conversion scrap ratio is obtained. And the like can be calculated by the above equation (1) or (1a).
なお，通常，対象とするチャージの目標換算スクラップ比は，過去のチャージの換算スクラップ比の実績を参考とし，参考にされた換算スクラップ比の実績を有するチャージを参考チャージとした場合に，参考チャージと対象とするチャージとの条件差（チャージ全体の温度差，炭素濃度の差，珪素濃度の差など）で補正したものを用いる。すなわち，対象とするチャージの目標換算スクラップ比は，下記式（２）により求められる。 In general, the target converted scrap ratio of the target charge is based on the actual charge conversion scrap ratio of the previous charge, and the reference charge is the charge that has the actual converted scrap ratio. And a condition corrected between the target charge and the target charge (temperature difference of the entire charge, carbon concentration difference, silicon concentration difference, etc.) are used. That is, the target conversion scrap ratio of the target charge is obtained by the following formula (2).
また，上記式（２）をより詳細に記載すると，例えば，下記式（２ａ）のようになる。
目標換算スクラップ比(%)
＝ 参考チャージの換算スクラップ比
＋ 溶銑温度差（℃）×温度補正係数（％／℃）
＋ 溶銑Ｃ濃度差（％）×Ｃ濃度補正係数（％／％−Ｃ）
＋ 溶銑Ｓｉ濃度差（％）×Ｓｉ濃度補正係数（％／％−Ｓｉ）
＋ 吹止目標温度差（℃）×温度補正係数（％／℃）
＋ ・・・・・
・・・（２ａ）
Further, when the above formula (2) is described in more detail, for example, the following formula (2a) is obtained.
Target conversion scrap ratio (%)
= Reference scrap conversion scrap ratio
+ Hot metal temperature difference (℃) x Temperature correction factor (% / ℃)
+ Hot metal C concentration difference (%) x C concentration correction coefficient (% /%-C)
+ Hot metal Si concentration difference (%) x Si concentration correction coefficient (% /%-Si)
+ Blow target temperature difference (° C) x Temperature correction factor (% / ° C)
＋ ・ ・ ・ ・ ・
... (2a)
なお，条件別の補正係数としては，例えば，チャージの温度については「０．０５％／℃」（すなわち，１℃チャージの温度が異なれば，０．０５％換算スクラップ比が異なる），炭素濃度については「５％／％」（すなわち，１％炭素濃度が異なれば，５％換算スクラップ比が異なる），珪素濃度については「１１％／％」（すなわち，１％珪素濃度が異なれば，１１％換算スクラップ比が異なる）等の値を用いることができる。 As the correction factor for each condition, for example, the charge temperature is “0.05% / ° C.” (that is, the 0.05% equivalent scrap ratio differs if the 1 ° C. charge temperature is different), the carbon concentration Is 5% /% (that is, if the 1% carbon concentration is different, the 5% equivalent scrap ratio is different), and the silicon concentration is 11% /% (that is, if the 1% silicon concentration is different, 11% A value such as “% conversion scrap ratio is different” can be used.
ここで，このような補正係数の算出方法の一例について説明する。例えば，炭素１％当たりの補正係数は，メタル量を１Ｔ（＝１０００ｋｇ）とすると，
入熱量＝Ｃの燃焼熱
＝Ｃの燃焼熱量×Ｃの燃焼量
＝９０００ｋＪ／ｋｇ・Ｃ×１％×１０００ｋｇ・Ｆｅ÷１００
出熱量＝溶鋼の顕熱の増加分
＝溶鋼量×比熱×温度の増加分
＝１０００ｋｇ・Ｆｅ×０．８４ｋＪ／ｋｇ・℃×ΔＴ℃
熱収支は，入熱量＝出熱量となるので，上記入熱量の式と出熱量の式を連立させると，ΔＴ≒１００℃となる。ここで，冷却比は，０．０５％であるので，１００×０．０５＝５％となる。つまり，炭素１％当たりの冷却比は５％である。
Here, an example of a method for calculating such a correction coefficient will be described. For example, the correction factor per 1% of carbon is 1T (= 1000kg)
Heat input = combustion heat of C
= Combustion heat amount of C x Combustion amount of C
= 9000kJ / kg ・ C × 1% × 1000kg ・ Fe ÷ 100
Heat output = Increase in sensible heat of molten steel
= Amount of molten steel x specific heat x temperature increase
= 1000kg ・ Fe × 0.84kJ / kg ・ ℃ × ΔT ℃
Since the heat balance is heat input = heat output, when the above heat input equation and heat output equation are combined, ΔT≈100 ° C. Here, since the cooling ratio is 0.05%, 100 × 0.05 = 5%. In other words, the cooling ratio per 1% of carbon is 5%.
このようにして目標換算スクラップ比を定めた後に，定められた目標換算スクラップ比となるように，上記式（１）または（１ａ）を用いて，精錬炉内に装入する各物質の装入量を定めることができる。ここで，予熱スクラップについては，図２に示すように，予熱条件ごとに冷却比を定めておくことが好ましい。以下，図２に基づいて，スクラップの予熱温度と冷却比との関係について説明する。なお，図２は，縦軸が冷却比，横軸がスクラップの予熱温度（℃）を示しており，比表面積を減少させる加工としてのプレス成形なしのスクラップ及びプレス成形されたスクラップについて冷却比を求めた結果を示している。 After determining the target converted scrap ratio in this way, the charging of each substance to be charged in the smelting furnace is performed using the above formula (1) or (1a) so that the determined target converted scrap ratio is obtained. The quantity can be determined. Here, as for preheating scrap, as shown in FIG. 2, it is preferable to determine a cooling ratio for each preheating condition. The relationship between the scrap preheating temperature and the cooling ratio will be described below with reference to FIG. In FIG. 2, the vertical axis indicates the cooling ratio and the horizontal axis indicates the preheating temperature (° C.) of the scrap. The cooling ratio is shown for the non-pressed scrap and the press-molded scrap as processing to reduce the specific surface area. The obtained results are shown.
図２に示した冷却比は，板厚１ｍｍ程度のリターン屑を用いて，スクラップの比表面積を減少させる方法として３２０×６００×６００〜８００ｍｍにプレス加工を行った場合と，プレス成形なしの場合について，スクラップ温度と冷却比の関係を示した図である。なお，ここでいうスクラップ温度とは，予熱直後ではなく，予熱されたスクラップを精錬炉まで搬送した後の，精錬炉装入時の温度とする。これは，予熱直後の温度が同じでも，スクラップの形状や装入までの時間などによってスクラップ温度の低下分が異なるため，精錬炉へ予熱されたスクラップから供給できる熱量は，精錬炉装入時の温度で決まるからである。ちなみに，図２においては，予熱されたスクラップを精錬炉まで搬送した時間は，４〜６分程度であった。 The cooling ratio shown in FIG. 2 is a method of reducing the specific surface area of scrap by using return scraps having a thickness of about 1 mm and when pressing is performed at 320 × 600 × 600 to 800 mm and when no press molding is performed. Is a diagram showing the relationship between the scrap temperature and the cooling ratio. The scrap temperature here is not the temperature immediately after preheating, but the temperature at the time of charging the refining furnace after transporting the preheated scrap to the refining furnace. This is because even if the temperature immediately after preheating is the same, the amount of heat that can be supplied from the preheated scrap to the smelting furnace depends on the shape of the scrap and the time until charging. This is because it is determined by temperature. Incidentally, in FIG. 2, the time for transporting the preheated scrap to the smelting furnace was about 4 to 6 minutes.
図２より，プレス成形を行った場合は１０００℃程度のスクラップ温度までは冷却比が低下するのに対し，プレス成形なしの場合は，５００℃程度のスクラップ温度以上になる様な加熱をすると，加熱効果が減少し始め，８００℃以上のスクラップ温度になる様な加熱をした場合は，むしろ逆効果になってしまうことがわかる。 From FIG. 2, when press forming is performed, the cooling ratio decreases to a scrap temperature of about 1000 ° C., but without press forming, when heating is performed to a scrap temperature of about 500 ° C. or higher, It can be seen that when the heating effect starts to decrease and the scrap temperature reaches 800 ° C. or higher, the reverse effect is obtained.
これは，プレス成形なしのスクラップは，予熱温度の増加とともに酸化率が顕著に高くなるため，スクラップ中の酸化鉄含有量が多くなり，この酸化鉄が精錬炉中で鉄に還元される際の吸熱反応により，冷却材として作用してしまうためである。 This is because scraps without press forming have a significantly higher oxidation rate as the preheating temperature increases, so the iron oxide content in the scrap increases, and this iron oxide is reduced to iron in the smelting furnace. This is because the endothermic reaction acts as a coolant.
したがって，予熱による冷却比の低減効果を発揮させるという観点からは，プレス成形のような比表面積を減少させる加工を施すことが必要である。さらに，精錬における温度のばらつきを低減するためには，スクラップ形状に応じて図２のような予熱温度と予熱スクラップの冷却比の関係を予め求めておき，この関係から求まる冷却比を用いて配合計算を行うことが好ましい。図３には，数種のプレス厚みのスクラップについて，予熱温度と冷却比（単位質量ベース）の関係を示したものである。プレス成形を施すことにより予熱中の酸化が抑制されることがわかる。また，プレス厚みによる冷却比の差は小さく，特にスクラップ温度が１０００℃以下の場合は無視できるほど小さい。しかし，図３に示すように，予熱温度が１０００℃を超えるとプレス厚みが小さいほど，単位質量当りの冷却比が大きくなるので，予熱温度が高い場合については，図１０に示すように，スクラップの形状に応じて予熱温度と冷却比の関係を予め求めておき，この関係から求まる冷却比を用いて配合計算を行うことが好ましい。 Therefore, from the viewpoint of exerting the effect of reducing the cooling ratio by preheating, it is necessary to perform processing for reducing the specific surface area such as press molding. Furthermore, in order to reduce the temperature variation in refining, the relationship between the preheating temperature and the cooling ratio of the preheating scrap as shown in Fig. 2 is obtained in advance according to the scrap shape, and the blending is performed using the cooling ratio obtained from this relationship. It is preferable to perform the calculation. FIG. 3 shows the relationship between the preheating temperature and the cooling ratio (unit mass basis) for scraps with several press thicknesses. It turns out that the oxidation during preheating is suppressed by performing press molding. Also, the difference in the cooling ratio depending on the press thickness is small, especially when the scrap temperature is 1000 ° C. or less, and is negligible. However, as shown in FIG. 3, when the preheating temperature exceeds 1000 ° C., the smaller the press thickness, the larger the cooling ratio per unit mass. Therefore, when the preheating temperature is high, as shown in FIG. It is preferable to obtain a relationship between the preheating temperature and the cooling ratio in advance according to the shape of the material, and perform the blending calculation using the cooling ratio obtained from this relationship.
また，スクラップの温度は精錬炉装入前に測定しても良いが，予熱条件から簡易的に求めても良い。スクラップ温度は，スクラップ形状（厚み），予熱炉炉内温度，予熱時間等によって異なるため，予め同一条件での加熱時間と温度との関係を得ておき，これを例えば定常伝熱式として一般に使われる下記式（３）のような簡易式にあてはめ，これにより冷却比を計算することができる。 In addition, the scrap temperature may be measured before charging the smelting furnace, but it may be easily obtained from preheating conditions. Since the scrap temperature varies depending on the scrap shape (thickness), preheating furnace temperature, preheating time, etc., the relationship between the heating time and temperature under the same conditions is obtained in advance, and this is generally used as, for example, a steady heat transfer type. This is applied to a simple equation such as the following equation (3), whereby the cooling ratio can be calculated.
スクラップの温度＝ａｔ−０．５＋ｂ（ａ，ｂは定数） ・・・（３） Scrap temperature = at− 0.5 + b (a and b are constants) (3)
以上のようにして，予熱するスクラップに関して予熱条件ごとに冷却比を定めておけば，目標とする換算スクラップ比に対する過不足について，予熱スクラップの配合比，予熱スクラップの予熱温度，又は精錬炉側での副原料（外部冷却材）の種類及び装入量を変更することにより，精錬炉内における熱収支を容易に調整することができる。したがって，上述したような簡便な方法で精錬炉内における熱収支のばらつきを抑制することができる。 As described above, if the cooling ratio is determined for each preheating condition for the preheated scrap, the preheating scrap mixing ratio, preheating scrap preheating temperature, or refining furnace side can be used to determine the excess or deficiency with respect to the target converted scrap ratio. The heat balance in the smelting furnace can be easily adjusted by changing the type and amount of secondary raw material (external coolant). Therefore, variation in the heat balance in the smelting furnace can be suppressed by the simple method as described above.
（中間修正の方法）
以上，熱収支計算の方法について詳細に説明したが，上述したように，このような熱収支計算を行っても，誤差が含まれるため，精錬の途中で中間修正をかけることが好ましい。以下，この中間修正の方法について，図４及び図９に基づいて詳細に説明する。なお，図４は，縦軸に溶鋼の温度，横軸に溶鋼中の炭素濃度をとり，これらの関係を示したグラフである。
(Intermediate correction method)
The heat balance calculation method has been described in detail above. However, as described above, even if such a heat balance calculation is performed, errors are included, so it is preferable to make an intermediate correction during the refining. Hereinafter, this intermediate correction method will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of the molten steel on the vertical axis and the carbon concentration in the molten steel on the horizontal axis.
上記中間修正は，図９に示すように，脱炭工程の末期に，溶鋼の温度及び溶鋼の凝固温度を測定し，測定された溶鋼の温度及び溶鋼の凝固温度から算出される溶鋼中の炭素濃度に基づいて，溶鋼の目標温度及び目標炭素濃度となるように，溶鋼の温度の差を修正するものである。ここで，「脱炭工程の末期」とは，炭素以外の成分の燃焼がほぼ完了している状態のときをいい，脱炭工程で吹き込む全酸素のうちの７０〜８０体積％を吹き込んだ時点が好ましい。 As shown in FIG. 9, the intermediate correction measures the temperature of the molten steel and the solidification temperature of the molten steel at the end of the decarburization process, and calculates the carbon in the molten steel calculated from the measured temperature of the molten steel and the solidification temperature of the molten steel. Based on the concentration, the temperature difference of the molten steel is corrected so that the target temperature and the target carbon concentration of the molten steel are obtained. Here, “the end of the decarburization process” means a state in which the combustion of components other than carbon is almost completed, and the time when 70 to 80% by volume of the total oxygen blown in the decarburization process is blown. Is preferred.
このような脱炭工程の末期では，炭素以外の成分の燃焼がほぼ完了しているため，温度上昇はほぼ溶鋼中の炭素の燃焼によるものである。したがって，溶鋼中の炭素濃度と溶鋼の温度とは相関がある。この関係を用いて，目標とする溶鋼中の炭素濃度及び溶鋼の温度（図４の四角で囲んだ領域）から後述の方法により逆算すれば，図４に破線で示したような炭素濃度と温度との関係が推定できる。 At the end of such a decarburization process, the combustion of the components other than carbon is almost complete, so the temperature rise is almost due to the combustion of carbon in the molten steel. Therefore, there is a correlation between the carbon concentration in the molten steel and the temperature of the molten steel. Using this relationship, the carbon concentration in the molten steel and the temperature of the molten steel (the region enclosed by the square in FIG. 4) can be calculated back by the method described later, and the carbon concentration and temperature as shown by the broken line in FIG. Can be estimated.
そこで，脱炭工程末期に溶鋼の温度の測定値及び溶鋼中の炭素濃度の算出結果と，上記の炭素濃度と温度との関係と比較することにより，そのまま精錬を継続した場合にどの程度溶鋼の温度に差が生じるかがわかるので，冷却材を追加投入すること等によって，その差を中間修正することができる。より詳細に説明すると，脱炭工程末期に溶鋼の温度を測定し，及び溶鋼中の炭素濃度を溶鋼の凝固温度から算出し，図４に丸印で示したような実測値が得られたとする。このとき，目標値から予想された炭素濃度と温度との関係（破線）と比較すると，同じ炭素濃度（約０．８０質量％）のときに，ΔＴ（＝約３０℃）高くなっていることがわかる。そこで，例えば，冷却材として冷スクラップを用いる場合には，上述したチャージの温度による補正係数が０．０５％／℃であることから，冷スクラップを溶鋼中に１．５質量％（＝０．０５質量％／℃×３０℃）添加すれば，目標値から逆算した炭素濃度と温度との関係に修正することができ，かかる修正により，最終的に目標とした炭素濃度及び温度に到達するようにすることができる。なお，図４では，脱炭工程末期に溶鋼の温度の測定及び溶鋼中の炭素濃度の算出を行った後，冷却材を添加するまでの間に炭素の燃焼熱により温度が上昇し（炭素濃度は低下し），Ｐ点で冷却材を添加した結果，炭素が燃焼しているにもかかわらず温度が低下し，予め目標値から逆算した炭素濃度と温度の関係に修正されたことが示されている。 Therefore, by comparing the measured value of molten steel at the end of the decarburization process and the calculation result of the carbon concentration in the molten steel with the relationship between the carbon concentration and temperature described above, Since it can be seen whether there is a difference in temperature, the difference can be corrected in the middle by adding additional coolant. More specifically, assume that the temperature of the molten steel was measured at the end of the decarburization process, the carbon concentration in the molten steel was calculated from the solidification temperature of the molten steel, and an actual measurement value as indicated by a circle in FIG. 4 was obtained. . At this time, compared with the relationship between carbon concentration and temperature predicted from the target value (broken line), ΔT (= about 30 ° C) is higher at the same carbon concentration (about 0.80 mass%). I understand. Therefore, for example, when cold scrap is used as the coolant, the correction coefficient according to the charge temperature described above is 0.05% / ° C., so 1.5% by mass (= 0. (05 mass% / ° C x 30 ° C), it is possible to correct the relationship between the carbon concentration and the temperature calculated backward from the target value. By such correction, the target carbon concentration and temperature are finally reached. Can be. In FIG. 4, the temperature rises due to the combustion heat of carbon after the measurement of the temperature of molten steel and the calculation of the carbon concentration in the molten steel at the end of the decarburization process and before the addition of the coolant (carbon concentration). As a result of adding the coolant at the P point, the temperature decreased even though carbon was burning, and it was shown that the relationship between the carbon concentration and temperature calculated in advance from the target value was corrected. ing.
ここで，上述したような炭素濃度と温度との関係は，簡易かつ精度よく計算できれば，どのような式を用いても良いが，例えば，下記式（４）で表される脱炭速度式と，下記式（５）で表される昇温速度式を連立させて解くことが一般的に行われている。 Here, as long as the relationship between the carbon concentration and the temperature as described above can be calculated easily and accurately, any equation may be used. For example, the decarburization rate equation represented by the following equation (4) In general, the temperature increase rate equation represented by the following equation (5) is solved simultaneously.
上記式（４）で，Ｃは炭素濃度，αは，脱炭速度ｄＣ／ｄｔが一定であるときの速度，ＣＢは，脱炭速度ｄＣ／ｄｔ＝αからｄＣ／ｄｔ＜αとなるときの炭素濃度を示している。なお，脱炭速度は，図５に示すように，所定の炭素濃度ＣＢまでは一定速度αで脱炭反応が進み，炭素濃度がＣＢよりも小さくなると徐々に小さくなる。 In the above formula (4), C is the carbon concentration, alpha is the rate when the decarburization rate dC / dt is constant, the C B, when made from decarburization rate dC / dt = α dC / dt <α The carbon concentration is shown. Incidentally, decarburization rate, as shown in FIG. 5, is to a predetermined carbon concentration C B decarburization reaction proceeds at a constant rate alpha, gradually decreases when the carbon concentration is less than C B.
上記式（５）で，Ｔは溶鋼の温度を示し，γは定数である。すなわち，昇温は一定の速度で行われる。 In the above equation (5), T indicates the temperature of the molten steel, and γ is a constant. That is, the temperature rise is performed at a constant rate.
また，本実施形態においては，溶鋼中の炭素濃度を溶鋼の凝固温度から算出しているが，炭素濃度と凝固温度の関係について，図６を参照しながら説明する。一般に，溶鉄中の炭素の飽和溶解度は温度によって変わる。図６の左図は，この飽和溶解度曲線を示したものである。図６の例では，例えば，炭素濃度が３％の溶鉄を１４００℃から冷却すると，約１３２０℃付近で飽和溶解度曲線と接しており，この温度以下になると，溶解度限を超えた炭素が晶出し始め，凝固が始まる。このときの温度変化は，図６の右図のようになり，凝固開始温度で屈折点が現れる。したがって，溶鉄を凝固させて，この凝固開始温度を求めると，溶解度線から炭素濃度を求めることができる。 In this embodiment, the carbon concentration in the molten steel is calculated from the solidification temperature of the molten steel. The relationship between the carbon concentration and the solidification temperature will be described with reference to FIG. In general, the saturation solubility of carbon in molten iron varies with temperature. The left figure of FIG. 6 shows this saturation solubility curve. In the example of FIG. 6, for example, when molten iron with a carbon concentration of 3% is cooled from 1400 ° C., it is in contact with the saturation solubility curve at about 1320 ° C. When the temperature falls below this temperature, carbon exceeding the solubility limit crystallizes. At first, coagulation begins. The temperature change at this time is as shown in the right diagram of FIG. 6, and a refraction point appears at the solidification start temperature. Therefore, when the molten iron is solidified and the solidification start temperature is obtained, the carbon concentration can be obtained from the solubility line.
以上説明した製鋼法は，コンピュータのＣＰＵあるいはＭＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等で構成される装置を用いて，ＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムを動作させることによって実現しても良い。 The steelmaking method described above may be realized by operating a program stored in a RAM, a ROM, or the like using an apparatus constituted by a CPU or MPU, RAM, ROM, etc. of a computer.
プログラムの伝送媒体としては，プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ，ＷＡＮ，無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を用いることができる。 As a program transmission medium, use a communication medium (wired line such as an optical fiber or wireless line) in a computer network (LAN, WAN, wireless communication network, etc.) system for propagating and supplying program information as a carrier wave. Can do.
また，コンピュータプログラムを格納した記憶媒体としては，例えばフロッピーディスク（登録商標），ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭ等を用いることができる。 As the storage medium storing the computer program, for example, a floppy disk (registered trademark), a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
以下，実施例を用いて本発明についてさらに具体的に説明するが，本発明は下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
（熱収支計算）
３４０トン転炉を用いて，上記熱収支計算に基づいて溶銑の脱炭吹錬を実施した結果を説明する。ここで，スクラップとして，リターン屑，重量屑及びＨ１屑を使用した。吹錬条件は，ＨＭＲ（溶銑比）で７９〜９２％である。また，上記リターン屑としては，薄板シート状及びコイル状のものを用い，上記重量屑としては，厚み２５０ｍｍ×幅〜１０００ｍｍ×長さ〜４００ｍｍの鋼片屑を用いた。予熱する場合は，重量屑はそのまま，Ｈ１屑及びリターン屑は，Ｈ１屑１質量部に対し，１〜２質量部のリターン屑を混合し，プレス加工で，厚み３２０ｍｍ×幅６００ｍｍ×長さ６００〜８００ｍｍの直方体に加工して用いた。ここで，リターン屑及びＨ１屑は厚み１〜６ｍｍであり，比表面積は５０〜３００ｍ２／トンである。これらをプレス成形した結果，比表面積は５〜６ｍ２／トンと大幅に減少した。また，重量屑の場合はさらに小さく，１．５〜２．５ｍ２／トンの範囲であった。スクラップの予熱は，トンネル炉方式の予熱炉を用いた。トンネル炉の炉内温度を１１００℃，炉内酸素濃度を体積濃度で１％に燃焼制御した。また，スクラップの予熱時間（すなわち炉内滞留時間）は８０分で行った。予熱後のスクラップは，保温カバーつきのスクラップシュートを用いて転炉に装入し，さらに溶銑を装入した後，酸素を吹き込んで精錬した。
(Heat balance calculation)
The result of performing decarburization blowing of hot metal based on the above heat balance calculation using a 340-ton converter will be described. Here, return scrap, heavy scrap and H1 scrap were used as scrap. Blowing conditions are 79-92% in HMR (molten metal ratio). Further, as the return scrap, thin sheet and coil-shaped ones were used, and as the weight scrap, steel piece scraps having a thickness of 250 mm × width to 1000 mm × length to 400 mm were used. In the case of preheating, the heavy waste is left as it is, and the H1 waste and the return waste are mixed with 1 to 2 parts by weight of return waste to 1 part by weight of H1 waste, and are pressed to obtain a thickness of 320 mm × width of 600 mm × length of 600 It was processed into a cuboid of ˜800 mm and used. Here, the return scrap and the H1 scrap have a thickness of 1 to 6 mm, and a specific surface area of 50 to 300 m 2 / ton. As a result of press molding these, the specific surface area was greatly reduced to 5-6 m 2 / ton. Moreover, in the case of heavy waste, it was further smaller, and it was in the range of 1.5 to 2.5 m 2 / ton. For the preheating of the scrap, a tunnel furnace type preheating furnace was used. Combustion control was performed so that the temperature in the tunnel furnace was 1100 ° C. and the oxygen concentration in the furnace was 1% by volume. The preheating time of the scrap (that is, the residence time in the furnace) was 80 minutes. The preheated scrap was charged into the converter using a scrap chute with a thermal insulation cover, and then molten metal was charged and then refined by blowing oxygen.
熱収支計算については，まず，上記式（２）を用いて目標換算スクラップ比を求め，この目標換算スクラップ比に基づき，上記式（１ａ）を用いて，予熱スクラップ・無予熱スクラップ（冷スクラップ）の配合比，予熱スクラップの予熱温度及びその他副原料の装入量を定めた。その結果を下記表２に示す。 For heat balance calculation, first, the target conversion scrap ratio is obtained using the above formula (2), and based on this target conversion scrap ratio, the above formula (1a) is used to preheat scrap / non-preheated scrap (cold scrap). The mixing ratio, preheating scrap preheating temperature, and other auxiliary raw material charges were determined. The results are shown in Table 2 below.
表２において，換算スクラップ比は，「無予熱屑」，「予熱屑」，「副原料」に分解して表示した。これらの合計が，目標換算スクラップ比となるようにそれぞれの配合比・装入量を計算した。 In Table 2, the converted scrap ratio is displayed after being decomposed into “no preheated waste”, “preheated waste”, and “sub-material”. The blending ratio and charging amount were calculated so that the total of these would be the target equivalent scrap ratio.
なお，上記の計算は，コンピュータのＣＰＵ，ＲＯＭ等で構成される装置を用い，ＲＯＭに記憶されたプログラムを動作させることにより行った。 The above calculation was performed by operating a program stored in the ROM using an apparatus constituted by a CPU, a ROM, and the like of a computer.
まず，比較例１〜４は予熱スクラップなしでの吹錬例であり，ＨＭＲが９２〜９０％に対応する換算スクラップ比の変動は全て副原料の配合で対応している。 First, Comparative Examples 1 to 4 are blown examples without preheating scrap, and all changes in the converted scrap ratio corresponding to HMR of 92 to 90% correspond to the blending of the auxiliary raw materials.
次に，実施例１〜３は転炉の溶銑比（ＨＭＲ）を，比較例１〜４よりも低下させて，予熱スクラップを使用することで調整した例である。その結果，副原料の換算スクラップ比は約１０％でほぼ同一となっており，副原料の配合条件がほぼ同等の条件で吹錬できることがわかった。実施例４は，実施例１〜３よりさらに転炉のＨＭＲを低下させることに対して，予熱温度を増加させることで調整した例である。その結果，副原料の換算スクラップ比は９．３％と，実施例１〜３とほぼ同等の副原料配合条件で吹錬できた。 Next, Examples 1 to 3 are examples in which the hot metal ratio (HMR) of the converter is adjusted to be lower than that of Comparative Examples 1 to 4 and preheated scrap is used. As a result, it was found that the equivalent scrap ratio of the auxiliary raw material was approximately the same at about 10%, and that the mixing condition of the auxiliary raw material could be blown under substantially the same conditions. Example 4 is an example in which the HMR of the converter is further lowered than in Examples 1 to 3 and adjusted by increasing the preheating temperature. As a result, the converted scrap ratio of the auxiliary raw material was 9.3%, which was able to be blown under the auxiliary raw material blending conditions substantially equivalent to those of Examples 1 to 3.
実施例５〜６は予熱温度をほぼ一定にしたまま，予熱スクラップの配合比を変化させた例である。また，実施例７〜１１は予熱温度をほぼ一定にしたまま，熱バランスを転炉側の副原料配合で調整した例である。以上の結果から，予熱スクラップの配合比，予熱温度及び転炉側の副原料の配合により，簡易かつ精度良く，精錬炉内での熱バランスを調整できることが示唆された。 Examples 5 to 6 are examples in which the mixing ratio of the preheating scrap was changed while the preheating temperature was substantially constant. Examples 7 to 11 are examples in which the heat balance was adjusted by adding the auxiliary raw material on the converter side while keeping the preheating temperature substantially constant. From the above results, it was suggested that the heat balance in the refining furnace can be adjusted easily and accurately by the mixing ratio of preheating scrap, preheating temperature and mixing of auxiliary materials on the converter side.
（中間修正）
次に，脱炭吹錬に吹き込む酸素原単位のうち７０〜８０％を吹き込んだ時点で，溶鋼の温度及び溶鋼の凝固温度を測定し，測定された溶鋼の温度及び溶鋼の凝固温度から算出される溶鋼中の炭素濃度に基づいて，中間修正を行った例について説明する。上記実施例同様，３４０トン転炉を用いて脱炭吹錬を行った。スクラップとして，リターン屑，重量屑及びＨ１屑を使用した。吹錬条件は，ＨＭＲで７９〜８６％である。また，上記リターン屑としては，薄板シート状及びコイル状のものを用い，上記重量屑としては，厚み２５０ｍｍ×幅〜１０００ｍｍ×長さ〜４００ｍｍの鋼片屑を用いた。また，重量屑はそのままの形状で予熱し，Ｈ１屑及びリターン屑はプレス加工で厚み３２０ｍｍ×幅６００ｍｍ×長さ６００〜８００ｍｍの直方体に加工して予熱した。ここで，リターン屑及びＨ１屑は厚み１〜６ｍｍであり，比表面積は５０〜３００ｍ２／トンである。これらをプレス成形した結果，比表面積は５〜６ｍ２／トンと大幅に減少した。また，重量屑の場合はさらに小さく，１．５〜２．５ｍ２／トンの範囲であった。スクラップの予熱は，トンネル炉方式の予熱炉を用いた。トンネル炉の炉内温度を１１００℃，炉内酸素濃度を体積濃度で１％に燃焼制御した。予熱後のスクラップは，保温カバーつきのスクラップシュートを用いて転炉に装入し，さらに溶銑を装入した後，酸素を吹き込んで精錬した。吹止温度目標は１６６５℃，吹止炭素濃度は０．０４質量％を目標とした。この実施の結果を表３に示す。
(Intermediate correction)
Next, when 70 to 80% of the oxygen intensity to be blown into decarburization is blown, the temperature of the molten steel and the solidification temperature of the molten steel are measured and calculated from the measured temperature of the molten steel and the solidification temperature of the molten steel. An example of an intermediate correction based on the carbon concentration in molten steel will be described. As in the above example, decarburization blowing was performed using a 340-ton converter. As scrap, return scrap, heavy scrap and H1 scrap were used. Blowing conditions are 79-86% in HMR. Further, as the return scrap, thin sheet and coil-shaped ones were used, and as the weight scrap, steel piece scraps having a thickness of 250 mm × width to 1000 mm × length to 400 mm were used. The heavy waste was preheated as it was, and the H1 waste and return waste were preheated by pressing into a rectangular parallelepiped having a thickness of 320 mm × width of 600 mm × length of 600 to 800 mm. Here, the return scrap and the H1 scrap have a thickness of 1 to 6 mm, and a specific surface area of 50 to 300 m 2 / ton. As a result of press molding these, the specific surface area was greatly reduced to 5-6 m 2 / ton. Moreover, in the case of heavy waste, it was further smaller, and it was in the range of 1.5 to 2.5 m 2 / ton. For the preheating of the scrap, a tunnel furnace type preheating furnace was used. Combustion control was performed so that the temperature in the tunnel furnace was 1100 ° C. and the oxygen concentration in the furnace was 1% by volume. The preheated scrap was charged into the converter using a scrap chute with a thermal insulation cover, and then molten metal was charged and then refined by blowing oxygen. The blowing temperature target was set to 1665 ° C., and the blowing carbon concentration was set to 0.04 mass%. The results of this implementation are shown in Table 3.
上記表３において中間修正で用いる冷却材としては焼結鉱を用いた。単位はｋｇ／トン−溶鋼である。また，表２中の「推定温度」とは，中間修正のための冷却材を使用しなかった場合の吹止温度の推定値を意味しており，具体的には下記式（６）を用いて計算を行った。 In Table 3 above, sintered ore was used as the coolant used in the intermediate correction. The unit is kg / ton-molten steel. The “estimated temperature” in Table 2 means the estimated value of the blow-off temperature when no coolant for intermediate correction is used. Specifically, the following equation (6) is used. And calculated.
推定温度＝吹止温度＋焼結鉱原単位(%=10kg/トン−溶鋼)×2.4(%/%・焼結鉱)×20(℃・%)
・・・（６）
Estimated temperature = blowing temperature + basic unit of sintered ore (% = 10kg / ton-molten steel) x 2.4 (% /%, sintered ore) x 20 (° C,%)
... (6)
ここで，２．４は焼結鉱の冷却比（つまり，無予熱スクラップの２．４倍の冷却効果），２０は換算スクラップ比１％当たりの温度である。すなわち，式（６）は吹止温度に，冷却材の焼結鉱投入による温度降下量を加えることで，冷却材を投入しなかった場合の温度の推定計算を行っている。 Here, 2.4 is the cooling ratio of the sintered ore (that is, 2.4 times the cooling effect of the non-preheated scrap), and 20 is the temperature per 1% of the converted scrap ratio. In other words, Equation (6) performs an estimation calculation of the temperature when the coolant is not added by adding the temperature drop due to the injection of the sinter of the coolant to the blowing temperature.
なお，上記の計算は，コンピュータのＣＰＵ，ＲＯＭ等で構成される装置を用い，ＲＯＭに記憶されたプログラムを動作させることにより行った。 The above calculation was performed by operating a program stored in the ROM using an apparatus constituted by a CPU, a ROM, and the like of a computer.
実施例１２〜１６は中間修正の冷却材が不要だった場合の例であり，これに対して実施例１７〜２１は中間修正を実施した場合の例である。 Examples 12 to 16 are examples in the case where the coolant for the intermediate correction is not necessary, while Examples 17 to 21 are examples in the case where the intermediate correction is performed.
中間修正を実施しなかった場合の推定温度は，当然実施例１２〜１６では吹止温度と等しいが，実施例１７〜２１では吹止温度より２０℃程度高めに推移していたため，中間修正で冷却材の添加が無ければ，実施例１７〜２１の吹止温度は推定温度となっていたはずである。よって，実施例１２〜２１において，仮に中間修正を行わなかった場合，吹止温度のばらつきは１６６０℃〜１６８６℃と，３０℃程度の範囲にばらついたものと考えられる。すなわち，上記熱収支計算により，吹錬のばらつきが抑制されているが，それでも３０℃程度のばらつきが発生した。 The estimated temperature when the intermediate correction is not performed is naturally equal to the blow-off temperature in Examples 12 to 16, but in Examples 17 to 21 it was about 20 ° C. higher than the blow-off temperature. If no coolant was added, the blowing temperature in Examples 17-21 would have been an estimated temperature. Therefore, in Examples 12 to 21, if the intermediate correction is not performed, it is considered that the variation in the blowing temperature varies from 1660 ° C. to 1686 ° C. in a range of about 30 ° C. In other words, the above heat balance calculation suppressed the variation in blowing, but still caused a variation of about 30 ° C.
これに対して，中間修正を実施した実施例１７〜２１を含む，実績の吹止温度は１６６０℃〜１６７０℃の範囲に制御でき，ばらつきがほとんど生じていなかった。すなわち，上記熱収支計算に，このような中間修正法を組み合わせることにより，さらに吹錬の精度が向上していることがわかる。 On the other hand, the actual blowing temperature including Examples 17 to 21 in which the intermediate correction was performed could be controlled in the range of 1660 ° C. to 1670 ° C., and almost no variation occurred. That is, it can be seen that the accuracy of blowing is further improved by combining such an intermediate correction method with the above heat balance calculation.
以上のように，上記熱収支計算による誤差が出た場合であっても，脱炭吹錬の末期に溶鋼の温度及び溶鋼中の炭素濃度を測定し，その結果に基づいて算出された量の冷却材を添加すれば，容易に精錬炉内の熱収支を修正できることが示唆された。 As described above, even if there is an error due to the above heat balance calculation, the temperature of the molten steel and the carbon concentration in the molten steel are measured at the end of decarburization blowing, and the amount calculated based on the results is measured. It was suggested that the heat balance in the smelting furnace can be easily corrected by adding coolant.
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are of course within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は，スクラップを用いる製鋼法に適用可能であり，特に，鉄を含有するスクラップと溶銑を精錬炉に装入して精錬炉で吹錬することにより溶鋼を製造する製鋼法に適用可能である。 The present invention is applicable to a steelmaking method using scrap, and particularly applicable to a steelmaking method in which iron-containing scrap and hot metal are charged into a refining furnace and blown in the refining furnace. is there.
Claims (7)
５００℃以上に予熱する前記スクラップとして，比表面積を減少させる加工が施されたスクラップを用い，
予め算出された前記溶鋼の目標温度に基づいて，前記精錬炉に対する入熱量と出熱量の熱収支計算を行い，前記予熱後のスクラップの配合比，前記予熱後のスクラップの予熱温度，又は外部冷却材の装入量の少なくともいずれかを調整することによって，前記精錬炉に対する入熱量と出熱量とが等しくなるように調整されることを特徴とする，製鋼法。 In a steelmaking method in which iron-containing scrap is preheated, the steel material including the preheated scrap and hot metal is charged into a refining furnace, and the molten steel is melted while supplying an oxygen-containing gas to the refining furnace,
As the scrap to be preheated to 500 ° C or higher, a scrap that has been processed to reduce the specific surface area is used.
Based on the target temperature of the molten steel calculated in advance, heat balance calculation of heat input and output to the smelting furnace is performed, and the premixed scrap ratio, preheated scrap preheat temperature, or external cooling A steelmaking method, wherein the amount of heat input to the refining furnace is adjusted to be equal to the amount of heat output by adjusting at least one of the charging amounts of the material.
The steelmaking method according to any one of claims 1 to 6, wherein the smelting furnace is a converter.
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