JP5181425B2

JP5181425B2 - 溶銑の予備処理方法

Info

Publication number: JP5181425B2
Application number: JP2006104245A
Authority: JP
Inventors: 浩二岡田; 芳幸田中; 宏清水
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2026-04-05
Also published as: JP2007277626A

Description

本発明は、搬送容器内に保持されている溶銑の予備処理方法に関する。

高炉で鉄鉱石を還元して製造された溶銑には、珪素、硫黄、燐などの不純物が含まれている。そのため、高炉からトーピード等の搬送容器に移送された溶銑は、搬送容器内で不純物をある程度除去する予備処理が行われ、その後に転炉に装入されるようになっている。
溶銑の予備処理は、溶銑に酸素を供給することで、溶銑中の珪素が酸化する反応（以下、脱珪反応と称する）、溶銑中の燐が酸化する反応（以下、脱燐反応と称する）等を行う処理である。

溶銑に酸素を供給する手段として、酸化鉄（固体酸素）を溶銑中に投入する方法があるが、固体酸素は溶融分解によって溶銑温度を降下させやすい。溶銑温度が降下すると、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕の不足等の問題を誘発するおそれがある。
そこで、溶銑の温度降下を抑制するため、気体酸素を溶銑の浴面に吹き付けて予備処理を行なう技術（例えば、特許文献１参照）や、気体酸素を浸漬ランスを介して溶銑の浴面下に供給することで予備処理を行なう技術（例えば、特許文献２参照）が知られている。
特開昭５３−７８９１３号公報特開昭６１−４２７６３号公報

ところで、溶銑の浴面に吹き付けた気体酸素と、溶銑の脱炭反応で発生したＣＯ（一酸化炭素）ガスとで２次燃焼が起きると、２次燃焼で発生する熱によって熱補償を効果的に行なうことができるが、溶銑の浴面のみに気体酸素を供給している特許文献１の技術では、ＣＯガス発生量が少ないので２次燃焼の熱が発生しにくく、熱補償を効果的に行なうことができない。

また、気体酸素を溶銑の浴面下に供給する特許文献２の技術は、脱珪反応期から脱燐反応期に移行すると、溶銑中の酸素が多すぎることで脱炭反応が激しくなり、脱燐反応が低下してしまうという問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、脱珪反応の時期において熱補償を効果的に行なうことで、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕の不足等の問題を解消する溶銑の予備処理方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る溶銑の予備処理方法は、搬送容器内に保持されている溶銑が脱珪反応、脱燐反応を行なうようにした溶銑の予備処理において、前記脱珪反応の時期に、前記溶銑内に酸化鉄を供給し、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けるとともに、前記溶銑内に気体酸素を吹き込み供給し、前記脱珪反応の時期において前記溶銑内に供給される前記酸化鉄及び気体酸素の総酸素供給速度を、０．２３Ｎｍ ^３／ｔ／ｍｉｎを下回る値としたことを特徴とする溶銑の予備処理方法である。
ここで、前記脱燐反応の時期に、前記溶銑内に酸化鉄を供給するとともに、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けることが好ましい。

本発明の溶銑の予備処理方法によると、脱珪反応の時期に、溶銑内に酸化鉄を供給し、溶銑内に気体酸素を吹き込み供給することで、溶銑中の脱炭反応により十分な量のＣＯガスが発生する。そして、溶銑から十分な量のＣＯガスが発生すると、このＣＯガスと溶銑の浴面に向けて供給されている気体酸素と浴面で２次燃焼が活発になり、大量の２次燃焼の熱が発生して溶銑に着熱する。これにより、溶銑の熱補償を効果的に行なうことができ、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕の不足等の問題を解消することができる。

以下、本発明に係る溶銑の予備処理方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る１実施形態の予備処理設備を示すものであり、符号２は、高炉（図示せず）から出銑された溶銑４を保持しているトーピードであり、このトーピード２内に移動可能に、昇降自在な、上吹きランス６及びインジェクションランス８が設置されている。

上吹きランス６は、トーピード２内の溶銑４の浴面４ａに気体酸素を吹き付け供給する装置である。なお、この上吹きランス６で供給する気体酸素を、上吹き気体酸素と称する。
インジェクションランス８は、溶銑４の内部に気体酸素を吹き込み供給するとともに、酸化鉄（ＦｅＯ）（以下、この酸化鉄の代わりに「固体酸素」という用語を用いるが、その意味は酸化鉄を意味する）を溶銑４の内部に供給する装置である。なお、このインジェクションランス８で供給する気体酸素を、インジェクション気体酸素と称する。
トーピード２は、溶銑４の予備処理を行なった後に転炉（図示せず）まで移動し、溶銑４を転炉に装入するようになっている。

次に、本実施形態の溶銑の予備処理方法について、図２から図４を参照しながら説明する。
図２に示すように、予備処理の初期に行なわれる脱珪反応期には、インジェクションランス８から固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行なうとともに、上吹きランス６により上吹き気体酸素の供給を行なうようにした。また、脱珪反応期に引き続いて行なわれる脱燐反応期に、インジェクション気体酸素の供給を停止し、固体酸素及び上吹き気体酸素の供給を引き続き行なうようにした。

ここで、発明者は、脱珪反応期に、トーピード２内に供給される固体酸素及びインジェクション気体酸素を合わせた酸素の供給速度（以下、総酸素供給速度と称する）が増大すると、溶銑４中の炭素と急激に反応して突沸物が発生し、トーピード２の溶銑口から突沸物が噴出するスロッピングが起きるおそれがあるので、固体酸素及びインジェクション気体酸素の総酸素供給速度を検討することにした。そして、図３に示す成分の溶銑２について、脱珪期のスロッピングの発生率と総酸素供給速度との関係を調査した。その関係を図４に示すが、総酸素供給速度がＯ．２３Ｎｍ³／ｔ／minを下回るときにはスロッピングが発生せず、総酸素供給速度がＯ．２３Ｎｍ³／ｔ／minを上回ると、スロッピングの発生頻度が増加することがわかった。したがって、脱珪反応期における総酸素供給速度を、Ｏ．２３Ｎｍ³／ｔ／minを下回る値に制限するようにした。

次に、本実施形態の溶銑の予備処理方法の作用効果について、図１から図５を参照して説明する。なお、図５は、脱珪反応期及び脱燐反応期における溶銑４中の炭素（Ｃ）濃度、珪素（Ｓｉ）濃度、燐（Ｐ）濃度の変化を示している。
脱珪反応期では、図５に示すように溶銑４中の珪素濃度が大幅に減少していく。
そして、溶銑４の内部にインジェクションランス８から固体酸素及びインジェクション気体酸素を供給しているので、溶銑４の脱炭反応により十分な量のＣＯガスが発生する。溶銑４から十分な量のＣＯガスが発生すると、このＣＯガスと溶銑４の浴面４ａに向けて上吹きランス６から供給される上吹きの気体酸素との２次燃焼が活発になり、大量の２次燃焼の熱が発生する。したがって、脱珪反応期には、大量に２次燃焼の熱が発生することによって熱補償を効果的に行なうことができる。

また、前述したように脱珪反応期における総酸素供給速度を、Ｏ．２３Ｎｍ³／ｔ／minを下回る値に制限するようにしたので、トーピード２の溶銑口から突沸物が噴出するスロッピングの発生を防止することができる。
一方、脱珪反応期に引き続いて行なわれる脱燐反応期は、本実施形態では、インジェクション気体酸素の供給を停止し、固体酸素及び上吹き気体酸素の供給を引き続き行なうようにしている。本実施形態では、溶銑４中の固体酸素が溶解して気体酸素が発生することから、図５の線Ｃで示すように炭素濃度が徐々に減少していき、脱炭反応が抑制される。これに対して、脱燐反応期の初期から溶銑４中にインジェクション気体酸素を供給する従来の方法では、図５の線Ｃ´で示すように脱炭反応が激しくなって炭素濃度が急激に減少する。

このように、本実施形態の脱燐反応期では、溶銑４中の炭素濃度が徐々に減少して脱炭反応が抑制されるので溶銑４中の燐が酸化する反応が低下せず、図５の線Ｐで示すように燐濃度を確実に低下させることができる。これに対して、脱燐反応期の初期から溶銑４中にインジェクション気体酸素を供給する従来の方法では、図５の線Ｐ´で示すように、脱炭反応が増大して溶銑４中の燐濃度が低下しない。

したがって、本実施形態では、脱珪反応期には、溶銑４の内部に固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行ない、且つ溶銑４の浴面４ａに向けて上吹き気体酸素の供給を行なうとともに、脱燐反応期には、インジェクション気体酸素の供給を停止し、固体酸素及び上吹き気体酸素の供給を行なうようにしているので、熱補償を効果的に行うことができるとともに、効率よく不純物の除去を行なうことができる。
なお、脱珪反応期、脱燐反応期の見極めは、トーピード２の集塵系統で測定される排ガス温度或いはサンプル採集で判定でき、例えば排ガス温度の急上昇で脱珪反応期の終了を検知することができる。

表１は、溶銑の予備処理方法の脱珪反応期を、本発明と、本発明と異なる比較方法（以下、比較例）とで比べたものである。本発明の脱珪反応期では、溶銑４の内部に固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行ない、且つ溶銑４の浴面４ａに向けて上吹き気体酸素の供給を行なっている。また、比較例Ａは、脱珪反応期に、固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行なっている。また、比較例Ｂは、脱珪反応期に、固体酸素及び上吹き気体酸素の供給を行なっている。なお、表１の熱余裕とは、脱珪反応期の前後の炭素濃度及び溶銑温度で得られる数値であり、数値が高いほど熱補償が効果的に得られることを表している。

比較例Ａは、固体酸素及びインジェクション気体酸素を供給したことで溶銑の脱炭反応により十分な量のＣＯガスが発生することができるが、上吹き気体酸素を供給していないので２次燃焼が発生しにくく、比較例Ｂ、本発明と比較して熱余裕の数値が低い。
また、比較例Ｂは、固体酸素のみを供給したことで溶銑のＣＯガス発生量が少なく、上吹きの気体酸素との２次燃焼による熱を十分に発生することができず、本発明と比較して熱余裕の数値が低い。
これに対して、本発明は、固体酸素及びインジェクション気体酸素を供給したことで溶銑の脱炭反応により十分な量のＣＯガスが発生し、このＣＯガスと上吹きの気体酸素との２次燃焼による熱を十分に浴面で発生させ着熱することができ、熱余裕の数値が高くなる。

また、表２は、溶銑の予備処理方法の脱珪反応期に引き続き、脱燐処理を行なった際の、本発明法と、本発明と異なる方法（以下、比較例）とで比べたものである。本発明の脱燐反応期では、溶銑４中に固体酸素の供給を行い、且つ溶銑４の浴面４ａに向けて上吹き気体酸素の供給を行なう。また、比較例Ｃは、脱燐反応期に固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行なっている例を、また、比較例Ｄは、脱燐反応期に固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行い、且つ溶銑４の浴面４ａに向けて上吹き気体酸素の供給を行なっている例を示す。なお、表２の熱余裕とは、脱燐反応期の前後の炭素濃度及び溶銑温度から得られる数値であり、表１と同様に数値が高いほど熱補償が効果的に得られることを表している。本発明法のインジェクション気体酸素の供給を停止し、固体酸素供給及び上吹き気体酸素の供給を行なうため、脱炭反応が抑制され脱燐反応が進み、しかも、熱余裕の数値が高くなる。

本発明に係る溶銑の予備処理の構造を示す図である。本発明に係る溶銑の予備処理の手順を示す図である。本発明に係る溶銑を予備処理する際の溶銑の成分を示す図である。本発明に係る脱珪反応の時期における固体酸素及び溶銑内に吹き込み供給される気体酸素とを合わせた酸素供給速度と、スロッピングの発生との関係を示した図である。本発明に係る溶銑の予備処理を行なうときの溶銑の成分の濃度変化を示す図である。

符号の説明

２トーピード（搬送容器）
４溶銑
４ａ浴面
６上吹きランス
８インジェクションランス

Claims

搬送容器内に保持されている溶銑が脱珪反応、脱燐反応を行なうようにした溶銑の予備処理において、
前記脱珪反応の時期に、前記溶銑内に酸化鉄を供給し、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けるとともに、前記溶銑内に気体酸素を吹き込み供給し、
前記脱珪反応の時期において前記溶銑内に供給される前記酸化鉄及び気体酸素の総酸素供給速度を、０．２３Ｎｍ ^３／ｔ／ｍｉｎを下回る値としたことを特徴とする溶銑の予備処理方法。
前記脱燐反応の時期に、前記溶銑内に酸化鉄を供給するとともに、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けることを特徴とする請求項１記載の溶銑の予備処理方法。