JP5282539B2 - Hot phosphorus dephosphorization method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶銑の脱燐方法に関し、具体的には、溶銑予備処理として行なわれる脱燐処理時に、蛍石に代表されるハロゲン化物を用いることなしに、スロートから最先端のランス出口に向かうにつれてその中心軸に垂直な面の断面積が徐々に減少する内面形状を有するノズル(以降、「テーパーノズル」という)を備える上吹きランスを用いて、粉状の生石灰を酸素ガスとともに溶銑の表面に吹き付ける溶銑の脱燐方法に関する。 The present invention relates to a hot metal dephosphorization method, and more specifically, from a throat to a state-of-the-art lance outlet without using a halide typified by fluorite at the time of dephosphorization performed as a hot metal pretreatment. The surface of the hot metal along with oxygen gas using powdered quick lime using an upper blowing lance equipped with a nozzle (hereinafter referred to as “taper nozzle”) having an inner surface shape in which the cross-sectional area of the surface perpendicular to the central axis gradually decreases The present invention relates to a dephosphorization method for hot metal sprayed on a metal.
転炉を用い、炭素および燐を同時に精錬していた従来の製鋼精錬方法に対し、最近では、燐を溶銑段階で事前に除去する予備脱燐処理が行なわれており、特に転炉を用いた溶銑予備脱燐が多く行われている。 In contrast to conventional steel refining methods that used a converter to refin carbon and phosphorus at the same time, recently, a preliminary dephosphorization process in which phosphorus is removed in advance in the hot metal stage has been carried out. A lot of hot metal preliminary dephosphorization is performed.
この転炉型溶銑脱燐において、蛍石に代表されるハロゲン化物を用いることなく脱燐処理後の溶銑中燐濃度を安定して低下するには、スラグ中酸化鉄濃度を高めることが有効である。スラグ中酸化鉄濃度が高まることにより、スラグ・メタル界面の酸素活量が上昇して燐の酸化反応が進行するとともにスラグの融点が低下して流動性が増加するためにスラグ中の燐の移動速度が速くなり、これらによって脱燐速度が増加する。 In this converter type hot metal dephosphorization, it is effective to increase the iron oxide concentration in the slag in order to stably reduce the phosphorus concentration in the hot metal after dephosphorization without using a halide represented by fluorite. is there. As the iron oxide concentration in the slag increases, the oxygen activity at the slag / metal interface increases, the oxidation reaction of phosphorus proceeds, the melting point of the slag decreases, and the fluidity increases, so the movement of phosphorus in the slag The speed increases and these increase the dephosphorization rate.
スラグ中酸化鉄濃度を高めるために、特許文献1には、転炉設備で溶銑を脱燐処理する際に、下端部に鉛直下向き方向及び鉛直斜め下向き方向のノズル孔を備えるとともに、下端部から離れた位置の側面部に転炉の内壁面に向かって開口するノズル孔を備える特殊な構造の上吹きランスを用い、内壁面に向かって開口するノズル孔から酸素ガスを供給して内壁面に付着した地金またはスラグを溶解して酸化鉄を生成させ、この酸化鉄をスラグへ供給しながら、鉛直下向き方向及び鉛直斜め下向き方向のノズル孔から溶銑の表面に酸素ガスを供給する方法に係る発明が開示されている。
In order to increase the iron oxide concentration in the slag, in
しかし、この発明では、投入した副原料のCaOがまだ完全に溶融せず、固体のCaOと溶融してSiO2と化合物を生成した低塩基度のスラグが混在している脱燐処理の初期から酸化鉄濃度が急速に上昇して、地金の溶解により生成した液相の酸化鉄と溶銑中の炭素との反応が急激に進行してCOガスが発生し、流動性の悪い低塩基度スラグを泡立たせ炉外へ流出させるスロッピングが発生し、操業を阻害する可能性がある。 However, in the present invention, the added secondary raw material CaO is not yet completely melted, and from the initial stage of the dephosphorization treatment in which the low-basic slag mixed with solid CaO to form SiO 2 and a compound is mixed. Low basicity slag with poor fluidity due to the rapid increase in the iron oxide concentration and the rapid reaction between the liquid phase iron oxide produced by the dissolution of the metal and the carbon in the hot metal to generate CO gas. This may cause slopping that causes bubbles to flow out of the furnace and hinder the operation.
また、この発明では、内壁面の地金に直接酸素を吹き付けて酸化鉄とするために地金の溶解が速く、数チャージの処理で転炉内壁面の地金が完全に溶解してしまうこともある。地金が存在しない状態でこのランスを使用すると、酸化鉄生成量は多くないために脱燐反応は促進されないばかりか、転炉耐火物に直接酸素が供給されるための耐火物の溶損を急速に進行させることとなる。このため、この特殊な構造のランスを使用した脱燐処理を長期間連続的に行うことが難しい。 Moreover, in this invention, since oxygen is blown directly onto the inner wall of the ingot to form iron oxide, the dissolution of the ingot is fast, and the ingot on the inner wall of the converter is completely dissolved by the processing of several charges. There is also. If this lance is used in the absence of bullion, dephosphorization reaction will not be promoted because the amount of iron oxide produced is not large, and refractory damage due to direct oxygen supply to the converter refractory will be prevented. It will progress rapidly. For this reason, it is difficult to carry out the dephosphorization process using the lance having this special structure continuously for a long period of time.
なお、この特殊な構造のランスの機能を用いて地金溶解用の酸素流量を調節することは可能であるとしても、その機能を適切に使いこなすことは現実には容易ではないと考えられる。 Even though it is possible to adjust the oxygen flow rate for melting the metal using the lance function of this special structure, it is actually not easy to properly use that function.
本発明者らは、先に特許文献2により、蛍石を用いることなく転炉型反応容器内で溶銑脱燐処理を行うために、テーパーノズルを介して粉状の生石灰を溶銑に吹き溶ける脱燐方法に係る発明を開示した。 In order to perform hot metal dephosphorization treatment in a converter type reactor without using fluorite, the present inventors previously blown and melted powdered quick lime into hot metal through a taper nozzle according to Patent Document 2. An invention relating to the phosphorus method has been disclosed.
この発明は、粒径1mmを越す生石灰を含む粉状の生石灰を用い、そのような粉状の生石灰を用いることに伴う脱燐能率の低下を防止しながら、溶銑及びスラグを吹き散らす現象であって転炉内上部の地金付着の主な原因となるスピッティングの発生量を抑制することを目的とする。 This invention is a phenomenon in which hot metal and slag are blown away while using powdered quicklime containing quick lime having a particle diameter exceeding 1 mm and preventing a decrease in dephosphorization efficiency associated with the use of such powdery quicklime. The purpose is to reduce the amount of spitting, which is the main cause of metal adhesion in the upper part of the converter.
この発明は、高能率の脱燐処理とスピッティングの発生量の抑制とを両立させるものであるが、この発明を提案した当時には高能率かつ安定的に低燐濃度の溶銑を製造するという要請が、現在ほど強くはなかった。このため、特許文献2には、脱燐処理の時間や脱燐処理の目標に関する開示はないし、生石灰粉の使用タイミングも特に開示されていない。
近年の環境問題の高まりから、蛍石に代表されるハロゲン化物を用いることはできるだけ避けなければならず、また、製品の高い清浄度が要求されているため、製品中燐濃度の低下も達成しなくてはならない。また、連続して高能率で、かつ安定した操業を維持するため、高能率と脱燐処理用転炉炉内の地金およびスラグ付着量の低減とを両立させる必要もある。 Due to the recent increase in environmental problems, the use of halides typified by fluorite must be avoided as much as possible. Also, since high product cleanliness is required, a reduction in the phosphorus concentration in the product has also been achieved. Must-have. Moreover, in order to maintain a highly efficient and stable operation continuously, it is necessary to achieve both high efficiency and reduction in the amount of metal and slag adhesion in the dephosphorization converter furnace.
本発明の目的は、蛍石に代表されるハロゲン化物を使用しない転炉型溶銑脱燐処理において、高能率で低燐濃度の溶銑を製造することと、転炉炉内の地金、スラグの付着量を低減することを両立できる溶銑の脱燐方法を提供することにある。 The object of the present invention is to produce a hot metal having a high efficiency and a low phosphorus concentration in a converter hot metal dephosphorization process that does not use a halide typified by fluorite, and to reduce the amount of metal and slag in the converter furnace. An object of the present invention is to provide a hot metal dephosphorization method capable of simultaneously reducing the amount of adhesion.
本発明は、転炉に収容された溶銑に酸素ガスを供給し、蛍石に代表されるハロゲン化物を用いることなく、この酸素ガスの供給時間を12分間以内として脱燐処理する方法であって、スロートから最先端のランス出口に向かうにつれてその中心軸に垂直な面の断面積が徐々に減少する内面形状を有するノズルを、中心ノズルを除いて4以上12以下備える上吹きランスを介して、粒径が150μm以下の粉状の生石灰5kg/溶銑トン以上を、酸素ガスとともに、溶銑の表面に吹き付けることを特徴とする溶銑の脱燐方法である。 The present invention is a method for supplying oxygen gas to the hot metal accommodated in a converter and dephosphorizing the oxygen gas within 12 minutes without using a halide represented by fluorite. The nozzle having an inner surface shape in which the cross-sectional area of the surface perpendicular to the central axis gradually decreases from the throat toward the most advanced lance outlet, through the top blowing lance including 4 to 12 except for the central nozzle, A hot metal dephosphorization method characterized by spraying 5 kg of powdered quicklime having a particle size of 150 μm or less / ton of hot metal together with oxygen gas onto the surface of the hot metal.
この本発明に係る溶銑の脱燐方法では、転炉に投入するCaO量のうち30質量%以上を、前記酸素ガスの供給時間の後半50%の期間に、前記粉体状生石灰として吹き付けることが望ましい。 In the hot metal dephosphorization method according to the present invention, 30% by mass or more of the amount of CaO charged into the converter can be sprayed as the powdered quicklime during the second half 50% of the oxygen gas supply time. desirable.
これらの本発明に係る溶銑の脱燐方法では、脱燐処理後のスラグ中CaOとSiO2の質量濃度比で定義される塩基度を2.2〜2.7とし、かつT.Fe濃度を4質量%以上とすることが望ましい。 In these hot metal dephosphorization methods according to the present invention, the basicity defined by the mass concentration ratio of CaO and SiO 2 in the slag after the dephosphorization treatment is set to 2.2 to 2.7. The Fe concentration is desirably 4% by mass or more.
本発明によれば、蛍石に代表されるハロゲン化物を使用しない転炉型溶銑脱燐処理において、高能率で低燐濃度の溶銑を製造することと、転炉炉内の地金、スラグ付着量を低減することを両立することができ、これにより、蛍石に代表されるハロゲン化物を使用しない転炉型溶銑脱燐処理において低燐溶銑を得ることができる操業を、高能率、安定かつ継続的に行うことが可能になるので、脱燐炉の操業能率を大幅に向上することができるようになる。 According to the present invention, in a converter type hot metal dephosphorization process that does not use a halide typified by fluorite, a high efficiency and low phosphorus concentration hot metal is produced, and the metal in the converter furnace is attached to slag. It is possible to achieve both a reduction in the amount, and an operation capable of obtaining a low phosphorus hot metal in a converter type hot metal dephosphorization process that does not use a halide represented by fluorite. Since it can be performed continuously, the operating efficiency of the dephosphorization furnace can be greatly improved.
以下、本発明に係る溶銑の脱燐方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら説明する。なお、以降の説明では、特に断りがない限り「%」は「質量%」を意味するものとする。 The best mode for carrying out the hot metal dephosphorization method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, “%” means “mass%” unless otherwise specified.
はじめに、本発明の原理を簡単に説明する。本発明者らは、前述した従来の技術が有する課題を解決するため、最適な処理条件について鋭意検討を行った結果、以下に説明する内容の知見を得た。 First, the principle of the present invention will be briefly described. In order to solve the problems of the conventional techniques described above, the present inventors diligently studied about optimum processing conditions, and as a result, obtained the knowledge described below.
まず、溶銑の脱燐処理では、特許文献2に記載された発明、すなわち粉状の生石灰を、テーパーノズルを介して溶銑の表面に吹き溶けて脱燐することが有利である。また、脱燐処理後の溶銑中燐濃度を高能率で低下するには、粉状の生石灰の粒径は細かいほうが望ましい。本発明では、脱燐処理中における酸素ガスの供給時間12分間以内でその脱燐処理による溶銑の脱燐率80%以上を得られるようにするため、粉状の生石灰の粒径は150μm以下とするとともに、粉状の生石灰の供給量は5kg/溶銑トン以上とする。 First, in hot metal dephosphorization, it is advantageous to dephosphorize the invention described in Patent Document 2, that is, powdery quicklime is blown and melted onto the surface of the hot metal via a taper nozzle. Further, in order to reduce the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization process with high efficiency, it is desirable that the particle size of the powdered quicklime is fine. In the present invention, in order to obtain a hot metal dephosphorization rate of 80% or more by dephosphorization within 12 minutes of supplying oxygen gas during the dephosphorization, the particle size of the powdered quicklime is 150 μm or less. In addition, the supply amount of powdered quicklime is set to 5 kg / molten ton or more.
ここで、本発明は一般的な溶銑を脱燐処理して低燐溶銑を得ることを目的にしているので、脱燐処理後のスラグ中CaOとSiO2の質量濃度比で定義される塩基度の範囲は、一般的な1.5以上3.5以下である。したがって、粉状の生石灰の供給量の上限も、この処理後のスラグの塩基度の上限によって、自ずと規定されていることになる。 Here, the purpose of the present invention is to obtain a low phosphorus hot metal by dephosphorizing general hot metal, so that the basicity defined by the mass concentration ratio of CaO and SiO 2 in the slag after the dephosphorization treatment Is generally 1.5 or more and 3.5 or less. Therefore, the upper limit of the supply amount of powdered quicklime is naturally defined by the upper limit of the basicity of the slag after the treatment.
この条件下にあっても、特許文献2により開示したように、テーパーノズルを備える上吹きランスを用い、粒径が150μm以下の粉状の生石灰を酸素ガスとともに溶銑の表面に吹き付けることにより溶銑を脱燐すると、炉内付着地金を生成する原因となる溶銑及びスラグのスピッティングを低減することができる。 Even under this condition, as disclosed in Patent Document 2, using an upper blowing lance equipped with a taper nozzle, the powdered quick lime having a particle size of 150 μm or less is sprayed on the surface of the hot metal together with oxygen gas. When dephosphorization is performed, spitting of hot metal and slag, which cause generation of in-furnace ingots, can be reduced.
また、脱燐反応を促進するためには、粒径が150μm以下の粉状の生石灰を精錬用の上吹き酸素ガスとともに溶銑の表面へ吹付ける脱燐方法を用いる場合においても、スラグ中の酸化鉄濃度を高めることにより、燐の酸化反応を促進するとともにスラグの融点を下げて流動性を高めてスラグおよびメタル間反応を促進することが、有効である。 Further, in order to promote the dephosphorization reaction, the oxidation in the slag can be achieved even when using a dephosphorization method in which powdery quick lime having a particle size of 150 μm or less is sprayed on the surface of the hot metal together with the oxygen gas for refining. It is effective to promote the oxidation reaction of phosphorus by increasing the iron concentration and lower the melting point of the slag to increase the fluidity to promote the reaction between the slag and the metal.
酸化鉄濃度を高めるために、転炉内壁に付着した地金やスラグを酸化させて溶かし、溶融した酸化鉄をスラグに供給して脱燐すれば、脱燐反応も効率的に進み、脱燐処理で発生するスピッティングによる転炉内壁付着地金の成長も一層進行し難くなるため、連続的に安定して低燐溶銑を得ることができる。 In order to increase the iron oxide concentration, if the metal and slag adhering to the converter inner wall are oxidized and melted, and the molten iron oxide is supplied to the slag and dephosphorized, the dephosphorization reaction will proceed efficiently, and the dephosphorization will proceed. Since the growth of the ingot attached to the inner wall of the converter by the spitting generated in the process becomes more difficult to proceed, a low phosphorus hot metal can be obtained continuously and stably.
また、付着地金の溶解を脱燐処理の初期から急速に進行させずに脱燐処理の中期以降に徐々に進行させれば、より安定してスラグ中酸化鉄濃度を高めることができる。転炉型脱燐処理においては、通常、上吹きランスから溶銑へ酸素を吹き付ける前に、温度調整のためのミルスケールや鉄鉱石等の酸化鉄を添加する。さらに、粒径が150μm以下の粉状の生石灰を酸素ガスとともに溶銑の表面に吹き付けて行う溶銑の脱燐方法では、生石灰は連続して添加されるので、別に塊状の生石灰や取鍋スラグなどのCaO源を使用する場合であっても、脱燐処理の初期に新たに生成する溶融状態のスラグの塩基度は、比較的に低い状態で推移すると考えられる。 Moreover, if the dissolution of the adherent metal is not allowed to proceed rapidly from the initial stage of the dephosphorization process but gradually proceeds after the middle stage of the dephosphorization process, the iron oxide concentration in the slag can be increased more stably. In the converter-type dephosphorization treatment, iron oxide such as mill scale and iron ore for temperature adjustment is usually added before oxygen is blown from the top blowing lance to the hot metal. Furthermore, in the hot metal dephosphorization method in which powdered quick lime having a particle size of 150 μm or less is sprayed on the surface of the hot metal together with oxygen gas, quick lime is continuously added, so separately such as massive quick lime and ladle slag, etc. Even when a CaO source is used, it is considered that the basicity of the molten slag newly generated at the initial stage of the dephosphorization process changes in a relatively low state.
これらの影響により、脱燐処理の初期にはスラグ中の溶融部分の酸化鉄濃度が高い状態で推移する期間があると考えられる。脱燐処理がある程度進行して炉内温度が上昇するとともに、塊状CaO源等を使用した場合にはそれらが溶解する。また、塊状CaO源を使用しない場合であっても溶銑中の炭素によってスラグ中酸化鉄の還元反応が進む。その結果、溶解が進んだCaO源や連続的に供給される粉状の生石灰による希釈効果と、酸化鉄が還元される効果とが相俟って、溶融スラグ中の酸化鉄濃度は低下する。 Due to these influences, it is considered that there is a period in which the iron oxide concentration in the molten portion in the slag changes at an early stage of the dephosphorization treatment. The dephosphorization process proceeds to some extent and the furnace temperature rises, and when a bulk CaO source or the like is used, they dissolve. Further, even when the bulk CaO source is not used, the reduction reaction of iron oxide in the slag proceeds with the carbon in the hot metal. As a result, the dilution effect of the dissolved CaO source or the continuously supplied powdered quicklime and the effect of reducing the iron oxide are combined to reduce the iron oxide concentration in the molten slag.
この溶融スラグ中の酸化鉄濃度が減少する段階で、転炉内壁面に付着した地金、スラグを溶解させて酸化鉄を溶銑上のスラグへ供給し、スラグ中の酸化鉄濃度を再度上昇させれば、スラグ中酸化鉄濃度の一時的な上昇に起因するスロッピングの発生を回避しながら、スラグの脱燐能力を維持しつつ効率的に脱燐処理を行うことが可能になる。 At the stage where the iron oxide concentration in the molten slag decreases, the metal and slag adhering to the inner wall of the converter are melted and iron oxide is supplied to the slag on the hot metal, and the iron oxide concentration in the slag is increased again. Then, it is possible to efficiently perform the dephosphorization process while maintaining the dephosphorization ability of the slag while avoiding the occurrence of slopping due to the temporary increase in the iron oxide concentration in the slag.
さらに、スラグ中の酸化鉄の生成を調整する本実施の形態においては、この段階に到る前にCaO源を多量に供給してもその溶融滓化が遅れがちになるだけであるため、上吹きする粉状の生石灰の一部を、この付着地金の溶解時期まで残しておくほうが、脱燐処理全体としての脱燐効率が向上すると考えられる。 Furthermore, in this embodiment for adjusting the production of iron oxide in the slag, even if a large amount of CaO source is supplied before reaching this stage, the melting and hatching tends to be delayed, so It is considered that the dephosphorization efficiency as a whole of the dephosphorization process is improved by leaving a part of the powdered quicklime to be blown up until the time of dissolution of the adhered metal.
本実施の形態では、この脱燐処理の途中からの内壁面の付着地金の溶解を達成するため、脱燐処理で生成するCOガスの二次燃焼を利用する。
まず、COガスの二次燃焼を促進するランスノズルを用いて脱燐処理を行う。脱燐処理が進行するにつれてCOガスの酸化、つまり二次燃焼反応が進み、転炉の炉口付近の温度が徐々に上昇し、内壁面に付着した地金、スラグが溶解し始め、溶融した酸化鉄が溶銑上のスラグへ供給されるためにスラグ中酸化鉄濃度が上昇する。
In the present embodiment, secondary combustion of CO gas generated by the dephosphorization process is used in order to achieve dissolution of the adhesion metal on the inner wall surface from the middle of the dephosphorization process.
First, dephosphorization is performed using a lance nozzle that promotes secondary combustion of CO gas. As the dephosphorization process progresses, the oxidation of CO gas, that is, the secondary combustion reaction progresses, the temperature near the furnace mouth of the converter gradually rises, and the metal and slag adhering to the inner wall surface starts to melt and melt. Since iron oxide is supplied to the slag on the hot metal, the iron oxide concentration in the slag increases.
酸素上吹き用のランスノズルには、二次燃焼を促進させるために、多孔のランスノズルを用いる。また、上吹き酸素と溶銑の反応による単位時間あたりの酸化鉄生成量を増加するため、酸素と溶銑との反応面積(火点)が、ラバールノズルと比較して広範囲になるテーパーノズルを用いることも、二次燃焼の促進に有利に作用する。 In order to promote secondary combustion, a porous lance nozzle is used as the lance nozzle for blowing oxygen. In addition, in order to increase the amount of iron oxide produced per unit time due to the reaction between top blowing oxygen and hot metal, it is also possible to use a taper nozzle in which the reaction area (fire point) between oxygen and hot metal is wider than that of the Laval nozzle. Favorable for promoting secondary combustion.
また、この付着地金溶解法は、地金に直接酸素を吹き付ける方法とは異なり、地金の急速な溶解を伴わないため、スラグ中酸化鉄濃度の急上昇によるスロッピングの発生も回避することができる。 In addition, unlike the method in which oxygen is directly blown onto the bare metal, this method of dissolving the attached bare metal does not involve rapid dissolution of the bare metal. it can.
このような観点から、本実施の形態では、転炉に投入するCaO量のうち30%以上を、酸素ガスの供給時間のうちの後半50%の期間に、粉状の生石灰として吹き付けることが望ましい。 From this point of view, in this embodiment, it is desirable to spray 30% or more of the amount of CaO charged into the converter as powdered quicklime during the latter half 50% of the oxygen gas supply time. .
次に、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら説明する。溶銑予備脱燐処理の反応容器には、上底吹き機能を有する転炉を用いる。上吹きランスには、ランスの上部において酸素ラインと、脱燐材として使用する粉体状の生石灰を溶銑に吹き付けるためのラインとが合流するものを用いることが望ましい。粉体状の生石灰の吹き付けに使用するキャリアガスは、酸素ガス、エアー、窒素ガス、二酸化炭素ガスさらにはアルゴンの何れを用いても構わないが、安全上の観点から窒素ガスを用いることが望ましい。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. A converter having an upper bottom blowing function is used as a reaction vessel for hot metal preliminary dephosphorization treatment. It is desirable to use an upper blowing lance in which an oxygen line and a line for spraying powdered quicklime used as a dephosphorizing material on the hot metal join at the upper portion of the lance. The carrier gas used for spraying powdered quicklime may be any of oxygen gas, air, nitrogen gas, carbon dioxide gas and argon, but nitrogen gas is preferably used from the viewpoint of safety. .
この上吹きランスのノズルには、ランス軸の中心に設けられる中心ノズルを除き、スロートから最先端のランス出口に向かうにつれてその中心軸に垂直な面の断面積が徐々に減少する内面形状を有するテーパーノズルを用いる。このテーパーノズルの設置数は4以上であれば構わないが、二次燃焼率をより高くするという観点からは8以上であることが望ましい。ただし、ランス先端の強度や耐久性から実際上は12程度が限界である。 This top blow lance nozzle has an inner surface shape in which the cross-sectional area of the surface perpendicular to the central axis gradually decreases from the throat toward the most advanced lance outlet, except for the central nozzle provided at the center of the lance shaft. Use a taper nozzle. The number of tapered nozzles may be four or more, but is preferably eight or more from the viewpoint of increasing the secondary combustion rate. However, in practice, about 12 is the limit due to the strength and durability of the lance tip.
また、このテーパーノズルのスロートから出口までの内壁面の、中心軸に対する傾き角θは、特許文献2により開示したように1°以上12°以下の範囲であることが、スピッティングを防止するためには望ましいので、この範囲で製作可能な傾き角θとすればよい。 In order to prevent spitting, the inclination angle θ of the inner wall surface from the throat to the outlet of the taper nozzle with respect to the central axis is in the range of 1 ° to 12 ° as disclosed in Patent Document 2. Therefore, an inclination angle θ that can be manufactured in this range may be set.
なお、上吹きランスの中心ノズルは設けなくともよい。中心ノズルを設ける場合には、中心ノズルはストレート型であってもよいし、または先細りのテーパー型であってもよい。 Note that the center nozzle of the upper blowing lance need not be provided. When the center nozzle is provided, the center nozzle may be a straight type or a tapered type taper.
本実施の形態では、この上底吹き機能を有する転炉を用い、事前に脱硫処理や脱珪処理を行われた溶銑、あるいは事前の予備処理を行われていない溶銑に対して、脱燐処理を行う。 In the present embodiment, using the converter having the upper bottom blowing function, dephosphorization treatment for hot metal that has been subjected to desulfurization treatment or desiliconization treatment in advance, or hot metal that has not been subjected to preliminary treatment in advance. I do.
まず、冷却材として使用する鉄スクラップを転炉へ装入する。この配合率は、主原料全体の30%以下であれば脱燐処理に支障を生じない。また、鉄スクラップと合わせて脱燐材として用いる副原料を投入しても構わない。 First, iron scrap used as a coolant is charged into a converter. If this blending ratio is 30% or less of the entire main raw material, there will be no hindrance to the dephosphorization treatment. Moreover, you may throw in the auxiliary material used as a dephosphorization material with iron scrap.
その後、前述の溶銑を転炉へ装入する。この溶銑の温度は1250℃以上1400℃以下であり、また主な成分は、C:4.0%以上5.0%以下、Si:0.01%以上1.00%以下、Mn:0.1%以上0.5%以下、S:0.1%以下、P:0.05%以上0.20%以下程度である。 Thereafter, the above hot metal is charged into the converter. The temperature of the hot metal is 1250 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower, and the main components are C: 4.0% or higher and 5.0% or lower, Si: 0.01% or higher and 1.00% or lower, Mn: 0.00%. 1% or more and 0.5% or less, S: 0.1% or less, P: 0.05% or more and 0.20% or less.
溶銑、鉄スクラップを装入する前後で、必要に応じて脱燐用副原料の生石灰等を炉内に投入する。副原料には蛍石に代表されるハロゲン化物等は用いない。
その後、テーパーノズルを、中心ノズルを除いて4以上12以下備える上吹きランスより酸素を溶銑へ吹き付け始め、それと同時に、又はやや遅れて、粉状の生石灰の吹き付けも開始して脱燐処理を行う。脱燐処理時の底吹き用ガスは、窒素ガス、二酸化炭素ガスまたはアルゴンガスの何れを用いても構わないが、コスト面から窒素ガスを用いることが望ましい。
Before and after the hot metal and iron scrap are charged, auxiliary lime, etc., as a dephosphorizing raw material is introduced into the furnace as necessary. Halides such as fluorite are not used as auxiliary materials.
Thereafter, oxygen is started to be blown onto the hot metal from an upper blowing lance provided with a taper nozzle 4 or more and 12 or less excluding the central nozzle, and at the same time or a little later, spraying of powdered quicklime is also started and dephosphorization is performed. . Any of nitrogen gas, carbon dioxide gas, and argon gas may be used as the bottom blowing gas during the dephosphorization treatment, but it is desirable to use nitrogen gas from the viewpoint of cost.
脱燐処理を開始した時以降、上吹きランスの4以上のテーパーノズルによりCOガスの二次燃焼が促進され、炉内上部の温度が上昇する。この温度上昇により、脱燐処理の中期以降において、転炉内壁面に付着した地金(脱燐処理時のスピッティングにより炉内壁面に付着したもの)が溶解し、酸化鉄となって溶銑上のスラグに供給され、スラグの酸化鉄濃度(T.Fe)が上昇し、スラグの脱燐能力が高まる。この脱燐能が高いスラグを用いた脱燐処理が行われることとなるため、低燐溶銑を安定して製造することが可能になる。 After the dephosphorization process is started, secondary combustion of CO gas is promoted by the four or more tapered nozzles of the upper blowing lance, and the temperature in the upper part of the furnace rises. Due to this temperature rise, in the middle and later stages of the dephosphorization treatment, the bullion attached to the inner wall of the converter (attached to the inner wall of the furnace due to spitting during the dephosphorization treatment) is melted and becomes iron oxide on the hot metal. The slag is increased in iron oxide concentration (T.Fe), and the slag dephosphorization ability is increased. Since the dephosphorization process using the slag having a high dephosphorization performance is performed, it becomes possible to stably produce the low phosphorus hot metal.
また、脱燐処理中に炉内壁面の地金を溶解するため、付着地金量の増加も抑制される。
このようにして、本実施の形態によれば、蛍石に代表されるハロゲン化物を使用しない転炉型溶銑脱燐処理において、高能率で低燐濃度の溶銑を製造することと、転炉炉内の地金、スラグ付着量を低減することを両立することができる。このため、蛍石に代表されるハロゲン化物を使用しない転炉型溶銑脱燐処理において低燐溶銑を得ることができる操業を、高能率、安定かつ継続的に行うことができるので、脱燐炉の操業能率を大幅に向上することができるようになる。
Moreover, since the metal on the inner wall of the furnace is melted during the dephosphorization process, an increase in the amount of attached metal is also suppressed.
As described above, according to the present embodiment, in the converter type hot metal dephosphorization treatment that does not use a halide represented by fluorite, a high efficiency and low phosphorus concentration hot metal is produced, and the converter furnace It is possible to reduce both the amount of bullion and slag adhesion. For this reason, an operation capable of obtaining low phosphorus hot metal in a converter type hot metal dephosphorization process that does not use a halide typified by fluorite can be performed efficiently, stably and continuously. The operational efficiency of can be greatly improved.
本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
脱燐処理前の溶銑成分が、[C]=4.4〜4.95%、[Si]:0.14〜0.37%、[P]:0.080〜0.120%であるとともに、脱燐処理前温度が1296〜1414℃である溶銑250〜270トン、スクラップ23〜29トンを、上底吹き転炉(容量300t)に装入し、底吹きガスとして、窒素を溶銑質量トンあたり0.27Nm3/minで吹き込みながら、図1に先端形状を示すラバールノズル6孔ランス1と、図1に示す先端形状と図2に示す縦断面形状を有するテーパーノズル8孔ランス2とを用い、上吹き酸素を溶銑質量トンあたり1.25Nm3/min.として吹き付けた。
The present invention will be described more specifically with reference to examples.
The hot metal component before dephosphorization is [C] = 4.4 to 4.95%, [Si]: 0.14 to 0.37%, and [P]: 0.080 to 0.120%. 250 to 270 tons of hot metal having a temperature before dephosphorization treatment of 1296 to 1414 ° C. and 23 to 29 tons of scrap are charged into an upper bottom blowing converter (capacity 300 t), and nitrogen is used as a bottom blowing gas in an amount of hot metal mass tons. 1 using a Laval nozzle 6-
また、副原料として、上吹き酸素の供給開始直前に取鍋スラグ(CaO含有率:40〜50%)を3kg/溶銑トン投入した他、塊状生石灰(粒径10〜25mm、CaO含有率:92%、残:CO2等)を上吹き酸素の供給開始前後に5〜15kg/溶銑トン投入し、さらに、粉状の生石灰(粒径≦150μm、CaO含有率:92%、残:CO2等)を5〜15kg/溶銑トン上吹きした。
In addition to ladle slag (CaO content: 40 to 50%) 3 kg / molten iron to be added as an auxiliary material just before the start of supply of top blown oxygen, massive quicklime (
粉状の生石灰は300〜450kg/min.の速度で溶銑へ吹き付けた。転炉での脱燐処理1回について、その全CaOの投入時期は、上吹き酸素の供給時間中の前半50%の期間に50〜80%とするとともにその後半50%の期間に20〜50%とした。 Powdered quicklime is 300 to 450 kg / min. Sprayed on the hot metal at a speed of. With respect to one dephosphorization process in the converter, the total CaO charging time is 50 to 80% in the first 50% period of the supply time of the top blown oxygen and 20 to 50 in the second 50% period. %.
脱燐処理中のランス1、2先端と湯面表面との距離は、粉状の生石灰の吹き付け中は3.2〜3.4mとするとともに吹き付け完了の前や後では3.5〜3.7mとした。
脱燐処理の終了後に、溶銑を溶銑鍋へ移した後、炉内に残されたスラグを採取し、そのサンプルを用いて塩基度と全鉄量T.Feとの分析を行った。溶銑中の燐濃度は溶銑鍋へ移した後に溶銑鍋内から採取したメタルサンプルを分析して、求めた。
The distance between the tips of the
After completion of the dephosphorization process, the hot metal was transferred to the hot metal ladle, and the slag remaining in the furnace was collected, and the basicity and total iron content T.I. Analysis with Fe was performed. The phosphorus concentration in the hot metal was determined by analyzing a metal sample taken from the hot metal after being transferred to the hot metal hot pot.
表1に脱燐処理の操業条件を示した。 Table 1 shows the operating conditions of the dephosphorization treatment.
表2には、本発明例であるテーパーノズル8孔ランス2を用いた脱燐処理と、比較例であるラバールノズル6孔ランス1の脱燐処理それぞれの処理条件および結果をまとめて示す。なお、表2の調査における全CaOの投入時期は、本発明例、比較例ともに、上吹きランスからの酸素供給時間の前半50%に50〜80%、後半50%に20〜50%とした。
Table 2 summarizes the dephosphorization treatment using the tapered nozzle 8-hole lance 2 as an example of the present invention and the dephosphorization treatment of the Laval nozzle 6-
図3は、脱燐処理中の二次燃焼率{二次燃焼率=排ガスCO2(%)/(排ガスCO(%)+排ガスCO2(%))}の推移を、経時的に示すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the transition of the secondary combustion rate {secondary combustion rate = exhaust gas CO 2 (%) / (exhaust gas CO (%) + exhaust gas CO 2 (%))} over time during the dephosphorization process. It is.
なお、二次燃焼率の計算に用いた排ガス成分の値は、二次燃焼後に排ガスフード内で排ガスをサンプリングし、それを分析して得た数値である。この排ガスフード内でのガスサンプリングでは、上吹きランスの先端から供給される酸素ガスによる二次燃焼と炉口から炉内乃至フード内に侵入する大気による二次燃焼との区別ができない。ここで、本発明のように、炉内上部から炉口にかけての二次燃焼による付着地金の溶解を目的とする場合にも、上吹きランスの先端から供給される酸素ガスの影響は大きいのは勿論であるが、炉口からの大気による燃焼も影響するので、今回は転炉内圧力を0〜3mmH2Oの共通条件下で、両方を区別せずに二次燃焼全体としての地金溶解への影響を調査した。 The value of the exhaust gas component used for calculating the secondary combustion rate is a numerical value obtained by sampling the exhaust gas in the exhaust gas hood after the secondary combustion and analyzing it. In this gas sampling in the exhaust gas hood, it is not possible to distinguish between secondary combustion by oxygen gas supplied from the tip of the top blowing lance and secondary combustion by air entering the furnace or the hood from the furnace port. Here, as in the present invention, the influence of oxygen gas supplied from the tip of the top blowing lance is large even when the purpose is to dissolve the deposited metal by secondary combustion from the upper part of the furnace to the furnace port. Of course, since combustion by the atmosphere from the furnace opening also affects, this time, the pressure in the converter is 0 to 3 mmH 2 O under the common condition, and the metal as the whole secondary combustion without distinguishing both The effect on dissolution was investigated.
図3にグラフで示すように、テーパーノズル8孔ランス2を用いた本発明例は、ラバールノズル6孔ランス1を用いる比較例よりも、脱燐処理中の二次燃焼率が上昇することがわかる。
As shown in the graph of FIG. 3, it can be seen that the example of the present invention using the tapered nozzle 8-hole lance 2 has a higher secondary combustion rate during the dephosphorization process than the comparative example using the Laval nozzle 6-
図4は、テーパーノズル8孔ランス2を用いた本発明例、およびラバールノズル6孔ランス1を用いる比較例それぞれについて、脱燐処理後スラグ中T.Fe濃度とスラグ塩基度との関係を示すグラフであり、図5は、脱燐処理後[P]とスラグ塩基度との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing T.D. in the slag after dephosphorization for each of the present invention example using the tapered nozzle 8-hole lance 2 and the comparative example using the Laval nozzle 6-
図4、5のグラフに示すように、同じスラグ塩基度で比較すると、本発明例は、比較例よりも、スラグ中T.Fe濃度がより高くなり、脱燐処理後[P]もより低い値が得られることが分かった。 As shown in the graphs of FIGS. 4 and 5, when compared with the same slag basicity, the example of the present invention has a higher T.S. It was found that the Fe concentration was higher, and [P] was also lower after dephosphorization.
特に、テーパーノズル2を備える上吹きランスを用い、T.Fe%を高め、処理終了時の塩基度を2.2〜2.7、かつT.Fe%を4%以上とすることによって、12分間以内の酸素供給時間であっても、脱燐処理後[P]≦0.020%(脱燐率≧80%)を安定して得ることができることがわかった。 In particular, an upper blowing lance having a taper nozzle 2 is used. Fe% is increased, the basicity at the end of the treatment is 2.2 to 2.7, and T.I. By making the Fe% 4% or more, [P] ≦ 0.020% (dephosphorization rate ≧ 80%) can be stably obtained after the dephosphorization treatment even if the oxygen supply time is within 12 minutes. I knew it was possible.
ここで、処理後スラグのT.Fe%の実績としては10%程度まで得られたが、実操業上はこの程度の濃度までで十分である。これ以上にT.Fe%を高めてもスラグと溶銑との非平衡度がますます高まるので、脱燐向上効果が薄れてくるからである。また、処理後のスラグフォーミングが増加するので、脱燐処理後の脱燐溶銑を転炉から出湯することに支障をきたす場合もあるからである。 Here, the T.O. As a result of Fe%, it was obtained up to about 10%, but this concentration is sufficient for actual operation. More than this This is because even if the Fe% is increased, the degree of non-equilibrium between the slag and the molten iron is further increased, so that the dephosphorization improving effect is diminished. Moreover, since the slag forming after the treatment increases, there may be a case where the dephosphorized hot metal after the dephosphorization treatment is hindered from being discharged from the converter.
なお、テーパーノズル2を用いた本試験では、12分間以下で所定の脱燐処理を行っても、スピッティングやスロッピングが問題になることはなく、しかも炉内および炉口の地金付着量も安定していて、特別な地金除去処理は不要であった。 In this test using the taper nozzle 2, spitting and slopping will not be a problem even if a predetermined dephosphorization process is performed for 12 minutes or less, and the amount of metal in the furnace and the furnace mouth is attached. It was also stable and no special bullion removal treatment was required.
これに対し、ラバールノズル1を用いた比較試験では、炉内および炉口の地金付着が徐々に増加して、時々地金除去作業が必要になった。
On the other hand, in the comparative test using the
1 比較例のラバールノズル6孔ランス
2 本発明例のテーパーノズル8孔ランス
1 Comparative Example Laval Nozzle 6 Hole Lance 2 Inventive Example Taper Nozzle 8 Hole Lance
Claims (3)
スロートから最先端のランス出口に向かうにつれてその中心軸に垂直な面の断面積が徐々に減少する内面形状を有するノズルを、中心ノズルを除いて4以上12以下備える上吹きランスを介して、粒径が150μm以下の粉状の生石灰5kg/溶銑トン以上を、前記酸素ガスとともに、前記溶銑の表面に吹き付けることを特徴とする溶銑の脱燐方法。 A method of supplying oxygen gas to hot metal accommodated in a converter and dephosphorizing the oxygen gas supply time within 12 minutes without using a halide represented by fluorite,
Through an upper blowing lance having an inner surface shape in which the cross-sectional area of the surface perpendicular to the central axis gradually decreases from the throat toward the most advanced lance outlet, with 4 to 12 except for the central nozzle. A method for dephosphorizing hot metal, which comprises spraying 5 kg of powdered quicklime having a diameter of 150 μm or less / ton of hot metal to the hot metal surface together with the oxygen gas.
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