JP5644355B2 - Hot metal refining method - Google Patents
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Description
本発明は、脱燐処理などの酸化精錬を転炉型精錬容器内の溶銑または溶鋼に施すのに好適な精錬用上吹きランスに関し、詳しくは、酸素含有ガスの供給経路と酸化鉄などの固体酸素源の供給経路とが分離されていて、これらの経路から酸素含有ガス及び固体酸素源を独立して転炉型精錬容器内の溶銑または溶鋼の浴面に供給可能であり、しかも酸素含有ガスとともに固体酸素源以外の粉体の供給が可能であり、且つ、ランス先端部から隔てたランスの側面から二次燃焼用の酸素含有ガスを転炉型精錬容器の炉内空間に供給することが可能な精錬用上吹きランスに関し、並びに、この精錬用上吹きランスを用いた溶銑の精錬方法に関する。 The present invention relates to a refining top blowing lance suitable for subjecting hot metal or molten steel in a converter-type refining vessel to oxidative refining such as dephosphorization, and more specifically, a supply path for oxygen-containing gas and a solid such as iron oxide. Oxygen-containing gas and solid oxygen source can be independently supplied from these paths to the hot metal or molten steel bath surface in the converter-type smelting vessel, and the oxygen-containing gas In addition, powder other than the solid oxygen source can be supplied, and oxygen-containing gas for secondary combustion can be supplied from the side surface of the lance separated from the tip of the lance to the in-furnace space of the converter-type refining vessel. The present invention relates to a possible refining top lance and a method for refining hot metal using this refining top lance.
高炉溶銑を用いる製鋼プロセスにおいては、転炉で脱炭吹錬する前に、溶銑中に含有される燐(P)の大半を酸素ガスや固体の酸化鉄を用いて酸化して除去する、溶銑の予備脱燐処理が一般的に行われている。特に近年、鉄鋼製品に求められる品質要求は以前にも増して厳格になり、今まで以上の燐濃度の低減が求められるようになっている。この品質要求に応えるには、脱燐処理を施す溶銑量を従来以上に増加することや、脱燐処理後の燐濃度を安定して下げることが必要となる。 In the steelmaking process using blast furnace hot metal, before decarburizing and blowing in the converter, most of the phosphorus (P) contained in the hot metal is oxidized and removed using oxygen gas or solid iron oxide. The preliminary dephosphorization process is generally performed. In particular, in recent years, quality requirements for steel products have become more stringent than ever, and there has been a demand for a lower phosphorus concentration than ever before. In order to meet this quality requirement, it is necessary to increase the amount of hot metal to be subjected to dephosphorization more than before, or to stably reduce the phosphorus concentration after dephosphorization.
一方、昨今の地球温暖化に代表される環境への影響の軽減要請に対応すべく、製鋼工程におけるスラグ排出量の削減が必須となっている。溶銑の予備脱燐処理でスラグの排出量を削減するためには、溶融して燐酸化物(P2O5)吸収用の精錬剤として機能するスラグ(「脱燐精錬用スラグ」と呼ぶ)となる脱燐用の精錬剤(以下、「脱燐用精錬剤」と記す)の投入量を低減することが必要である。溶銑の予備脱燐処理における脱燐用精錬剤の主体は石灰であり、上記の品質要求に応えるとともにスラグ排出量を削減するためには、石灰の使用量を低減しつつ、必要脱燐量を維持する技術、即ち、少ない石灰の使用量で効率良く脱燐処理する技術が必要となる。 On the other hand, reduction of slag emissions in the steelmaking process is indispensable in order to respond to demands for reducing the environmental impact represented by recent global warming. To reduce the amount of slag discharged by the preliminary dephosphorization of hot metal, slag that melts and functions as a refining agent for absorbing phosphorus oxide (P 2 O 5 ) (referred to as “slag for dephosphorization refining”) It is necessary to reduce the amount of dephosphorization refining agent (hereinafter referred to as “dephosphorization refining agent”). The main dephosphorizing refining agent in hot metal preliminary dephosphorization treatment is lime.To meet the above quality requirements and reduce slag discharge, the amount of dephosphorization is reduced while reducing the amount of lime used. The technology to maintain, that is, the technology to efficiently dephosphorize with a small amount of lime is required.
溶銑の予備脱燐処理において、滓化(スラグ化)しない石灰は脱燐反応に寄与しないことから、石灰の使用量を削減するためには、添加した石灰の滓化を促進させることが重要となる。従来、石灰を始めとするスラグの滓化能力に優れた滓化促進用の媒溶剤としてホタル石(フッ化カルシウムを主成分とする鉱石)が知られており、脱燐処理においてもホタル石が用いられてきた。しかし近年、環境規制の強化に伴い、フッ素を含有する媒溶剤の使用が制限されるようになり、そのため、ホタル石を使用しなくても石灰による脱燐反応を促進させる手段が検討され、多数の提案がなされている。 In the hot metal preliminary dephosphorization process, lime that does not hatch (slag) does not contribute to the dephosphorization reaction, so in order to reduce the amount of lime used, it is important to promote the hatching of the added lime. Become. Conventionally, fluorite (ore containing calcium fluoride as a main component) is known as a medium solvent for promoting hatching, which is excellent in hatching ability of slag including lime, and fluorite is also used in dephosphorization treatment. Has been used. However, in recent years, with the tightening of environmental regulations, the use of a solvent containing fluorine has been restricted, and therefore, means for promoting the dephosphorization reaction by lime have been studied without using fluorite. Proposals have been made.
そのなかの1つの手段として、石灰系の脱燐用精錬剤を酸素含有ガスや酸化鉄などの酸素源の供給されている場所と同一場所或いは近接した場所に供給し、石灰系の脱燐用精錬剤の滓化を促進させ、少ない石灰系脱燐用精錬剤で効率良く脱燐処理する技術が提案されている。 As one of the means, a lime-based dephosphorizing refining agent is supplied to the same location or a location where an oxygen source such as an oxygen-containing gas or iron oxide is supplied, and the lime-based dephosphorization agent is used. A technique has been proposed in which hatching of a refining agent is promoted and dephosphorization treatment is efficiently performed with a small amount of a refining agent for dephosphorizing lime.
例えば、特許文献1には、酸素ガスが供給されている場所に、石灰系脱燐用精錬剤及び吸熱物質を添加して行う溶銑の予備脱燐処理方法が提案されている。特許文献2には、酸素ガスの供給によって溶銑表面に形成される火点領域に石灰系脱燐用精錬剤を添加するに好適な上吹きランスとして、軸心部位置に石灰系脱燐用精錬剤を供給するための粉体吹き込みノズルを配置し、その周囲に酸素ガスを供給するための複数のノズルを配置した、四重管構造の上吹きランスが開示されている。また、特許文献3には、酸素含有ガスとともに石灰系脱燐用精錬剤を供給する供給経路と酸化鉄の供給経路とが分離されていて、これらの経路から酸素含有ガス、石灰系脱燐用精錬剤及び酸化鉄を溶銑浴面に供給して脱燐処理などの酸化精錬を溶銑に施すための五重管構造の精錬用上吹きランスが提案されている。この特許文献3では、酸化鉄供給経路の周囲に緩衝空間を設けることにより、酸化鉄供給経路の破孔を検知することも提案している。
For example,
ところで、溶融鉄における脱燐反応は温度が低いほど有利であることから、脱燐処理は、1300〜1400℃程度の溶銑の段階で行われている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、1300℃弱〜1350℃程度での溶銑の予備脱燐処理が開示されている。また、最近では、フリーボードが大きく強攪拌が可能であることから、溶銑の予備脱燐処理は、転炉型精錬容器で行われるのが一般的である。しかし、低温であるので、脱燐処理中に飛散した溶銑が転炉型精錬容器の側壁や炉口などに付着・凝固して地金が堆積し、溶銑歩留まりの低下や地金除去作業による生産性の低下を招いていた。
By the way, since the dephosphorization reaction in molten iron is more advantageous as the temperature is lower, the dephosphorization treatment is performed at a hot metal stage of about 1300 to 1400 ° C. For example,
この地金付着の問題は、溶銑の予備脱燐処理に限らず、転炉での溶銑の脱炭精錬においても問題になっている。つまり、転炉での溶銑の脱炭精錬では、吹錬中の地金飛散(「スピッテング」と呼ぶ)やスラグ噴出(「スロッピング」と呼ぶ)によって転炉の内壁や炉口に地金が堆積し、炉内への溶銑及び鉄スクラップの装入が阻害されるなどの問題が発生する。 The problem of metal adhesion is not limited to the hot metal preliminary dephosphorization process, but is also a problem in hot metal decarburization refining in a converter. In other words, in the decarburization and refining of hot metal in the converter, the metal is blown to the inner wall and the furnace port of the converter due to the scattering of the metal during blowing (referred to as “spitting”) and the slag ejection (referred to as “slipping”). There are problems such as accumulation, hot metal in the furnace, and charging of iron scrap are hindered.
この地金付着を解決するための手段も多数提案されている。例えば特許文献4には、先端部に主孔ノズルを有する上吹きランスの先端部から所定の間隔を隔てた上吹きランスの側面に、水平または下向き方向の二次燃焼用ノズルを配置し、前記主孔ノズルから酸素ガスを供給して転炉内の溶銑または溶鋼を酸化精錬すると同時に、前記二次燃焼用ノズルから酸素ガスを供給して転炉に付着した地金を溶解する精錬方法が提案されている。
Many means for solving the adhesion of the metal have been proposed. For example, in
現在、製鋼工程においては、溶銑の予備脱燐処理を始めとして、酸素源として、酸素含有ガスなどの気体酸素源と酸化鉄などの固体酸素源とを併用し、これらを同一箇所或いは近接した箇所に添加する酸化精錬方法が主流になっている。しかも、その場合に、前記気体酸素源を搬送用ガスとして利用し、脱燐用精錬剤などのフラックスを気体酸素源とともに搬送することにより(特許文献3を参照)、フラックスを気体酸素源の添加位置に投入する精錬方法も行われるようになっている。また、このような精錬を実施する場合にも、転炉型精錬容器の内壁及び炉口に付着した地金を上吹きランス側面の二次燃焼用ノズルから供給する気体酸素源によって溶解することは、鉄歩留まり並びに生産性を確保する上で極めて重要である。 Currently, in the steelmaking process, starting with hot metal dephosphorization, a gaseous oxygen source such as an oxygen-containing gas and a solid oxygen source such as iron oxide are used together as an oxygen source, and these are located at the same location or in close proximity. The oxidation refining method added to the mainstream has become the mainstream. In that case, the flux is added to the gaseous oxygen source by using the gaseous oxygen source as a carrier gas and carrying a flux such as a dephosphorizing refining agent together with the gaseous oxygen source (see Patent Document 3). The refining method to put in the position is also performed. Also, even when such refining is carried out, it is possible to dissolve the metal adhering to the inner wall and furnace port of the converter type refining vessel by the gaseous oxygen source supplied from the secondary combustion nozzle on the side of the top blowing lance. It is extremely important in securing iron yield and productivity.
このような精錬を実施するための上吹きランスとして、上記従来のさまざまな形状の上吹きランスを検証すれば、何れの上吹きランスも採用することはできない。また、上記従来の上吹きランスを組み合わせたとしても、満足できる上吹きランスにはなり得ない。例えば、特許文献3に提案される上吹きランスの酸素含有ガス供給経路に接続して、特許文献4に提案される二次燃焼用ノズルを設置しても、酸素含有ガス供給経路を介して酸素含有ガスとともにフラックスを搬送すると、このフラックスによって二次燃焼用ノズルが閉塞してしまうという問題が発生する。
If the conventional various types of top blowing lances are verified as the top blowing lances for carrying out such refining, any top blowing lances cannot be employed. Moreover, even if the conventional top blowing lance is combined, it cannot be a satisfactory top blowing lance. For example, even if the secondary combustion nozzle proposed in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、溶銑の予備脱燐処理のように、溶銑または溶鋼を転炉型精錬容器内で酸化精錬するにあたり、効率的な酸化精錬が可能であると同時に、転炉型精錬容器に付着した地金を効率的に溶解することのできる精錬用上吹きランスを提供することであり、また、この精錬用上吹きランスを用いた溶銑の精錬方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to efficiently perform hot metal or hot steel in an oxidizing refining vessel in a converter-type refining vessel, such as preliminary dephosphorization of hot metal. It is possible to provide an upper blowing lance for refining that can efficiently dissolve the metal that has adhered to the converter-type refining vessel, and at the same time, which enables efficient oxidation refining. It is to provide a method for refining the hot metal used.
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
(1) 転炉型精錬容器に収容された溶銑または溶鋼の酸化精錬に使用する精錬用上吹きランスであって、上吹きランスの先端部に、鉛直下向きまたは斜め下向き方向の吹錬用主孔ノズル及び固体酸素源吹き込み用副孔ノズルを有し、前記先端部から上方に隔離した位置の上吹きランスの側面部に、水平または斜め下向き方向の二次燃焼用ノズルを有し、且つ、上吹きランスの内部には、固体酸素源とは異なる粉体を吹錬用の酸素含有ガスとともに前記主孔ノズルを通じて供給するか、または、吹錬用の酸素含有ガスを、前記主孔ノズルを通じて供給するための第1の供給経路と、二次燃焼用の酸素含有ガスを、前記二次燃焼用ノズルを通じて供給するための第2の供給経路と、粉体状の固体酸素源を、搬送用ガスとともに前記副孔ノズルを通じて供給するための第3の供給経路と、を有することを特徴とする精錬用上吹きランス。
即ち、第1の供給経路は、固体酸素源とは異なる粉体(以下「精錬用フラックス」とも記す)を当該経路に導入する精錬用フラックス導入部と、酸素含有ガスを当該経路に導入する酸素含有ガス導入部とを有する。精錬用フラックス導入部は、精錬用フラックスを搬送用ガスとともに導入する導入部であってもよく、この搬送用ガスも酸素含有ガスであることが好ましい。言うまでもなく、精錬用フラックスと酸素含有ガスとが同一の導入部から導入される構造(即ち、前記精錬用フラックスと酸素含有ガスとを前記主孔ノズルを通じて供給する際の比率に予め混合したものが、該導入部から導入される構造)としてもよい。尚、操業においては、精錬用フラックスの導入を停止し、酸素含有ガスのみを前記酸素含有ガス導入部から第1の供給経路に導入してもよい。
また、第2の供給経路は、酸素含有ガスを当該経路に導入する酸素含有ガス導入部を有する。更に、第3の供給経路は、搬送用ガスとともに固体酸素源を当該経路に導入する固体酸素源導入部を有する。尚、操業においては、固体酸素源の供給を停止し、搬送用ガスのみを固体酸素源導入部より第3の供給経路に導入してもよい。ここで、第1の供給経路及び第2の供給経路が酸素含有ガス導入部を共有してもよい。その場合は、前記精錬用フラックスが第2の供給経路に混入することを防ぐための仕切り構造を設けるものとする。
(2) 前記第2の供給経路の末端は閉ざされていて、第2の供給経路で供給される酸素含有ガスが第1の供給経路及び第3の供給経路に合流しないように構成されていることを特徴とする、上記(1)に記載の精錬用上吹きランス。ここで、第2の供給経路の末端とは、該経路の、最もランス先端部に近い二次燃焼用ノズルよりも先(ランス先端部側)の部分を意味する。
(3) 前記第2の供給経路に、還元性ガス、炭酸ガス、非酸化性ガス、希ガスのうちの何れか1種または2種以上のガスを供給するように構成されていることを特徴とする、上記(2)に記載の精錬用上吹きランス。即ち、第2の供給経路は、前記の何れか1種または2種以上のガスを当該経路に導入する導入部を有する。言うまでもなく、これらのガスが前記酸素含有ガスと同一の導入部から導入される構造としてもよい。
(4) 前記第3の供給経路の周囲に、空気、還元性ガス、炭酸ガス、非酸化性ガス、希ガスのうちの何れか1種または2種以上のガスが存在する緩衝空間が備えられ、該緩衝空間に存在するガスの圧力または流量の変化に基づいて第3の供給経路での破孔が検知されるように構成されていることを特徴とする、上記(1)〜(3)の何れかに記載の精錬用上吹きランス。
(5) 前記第1の供給経路、前記第2の供給経路及び前記第3の供給経路が同心円上に配置されていることを特徴とする、上記(1)〜(4)の何れかに記載の精錬用上吹きランス。
(6) 石灰系脱燐用精錬剤を転炉型精錬容器に収容された溶銑に添加し、添加した前記脱燐用精錬剤を滓化させてスラグとなし、溶銑に対して酸化精錬を実施するにあたり、上記(1)〜(5)の何れか1つに記載の精錬用上吹きランスを用い、第1の供給経路から吹錬用の酸素ガスを溶銑浴面に供給すると同時に、第3の供給経路から固体酸素源を吹錬用の酸素ガスが供給されている場所の近傍の溶銑浴面に搬送用ガスとともに供給し、更に、第2の供給経路から二次燃焼用酸素ガスを転炉型精錬容器の炉内空間に供給して酸化精錬を行うことを特徴とする、溶銑の精錬方法。尚、前記石灰系脱燐用精錬剤の少なくとも一部を、第1の供給経路より前記溶銑に供給することが好ましい。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
(1) A refining top blow lance used for the oxidation refining of hot metal or molten steel contained in a converter-type refining vessel, and a main hole for refining vertically or obliquely downward at the tip of the top blow lance A nozzle and a sub-hole nozzle for blowing a solid oxygen source, a secondary combustion nozzle in a horizontal or obliquely downward direction on the side surface of the upper blowing lance at a position separated upward from the tip, and an upper In the blowing lance, powder different from the solid oxygen source is supplied through the main hole nozzle together with the oxygen-containing gas for blowing, or oxygen-containing gas for blowing is supplied through the main hole nozzle. A second supply path for supplying an oxygen-containing gas for secondary combustion through the secondary combustion nozzle, a powdered solid oxygen source, and a carrier gas. And through the sub-hole nozzle And a third supply passage for supplying the same, a refining top blow lance.
That is, the first supply path includes a refining flux introduction section that introduces a powder (hereinafter also referred to as “refining flux”) different from the solid oxygen source, and an oxygen that introduces an oxygen-containing gas into the path. And a contained gas introduction part. The refining flux introduction part may be an introduction part that introduces the refining flux together with the carrier gas, and the carrier gas is also preferably an oxygen-containing gas. Needless to say, a structure in which the refining flux and the oxygen-containing gas are introduced from the same introduction portion (that is, a mixture in which the refining flux and the oxygen-containing gas are mixed in advance at a ratio when the refining flux and the oxygen-containing gas are supplied through the main hole nozzle. Or a structure introduced from the introduction portion). In operation, the introduction of the refining flux may be stopped, and only the oxygen-containing gas may be introduced from the oxygen-containing gas introduction section into the first supply path.
In addition, the second supply path has an oxygen-containing gas introduction unit that introduces the oxygen-containing gas into the path. Furthermore, the third supply path has a solid oxygen source introduction unit that introduces a solid oxygen source into the path together with the carrier gas. In operation, the supply of the solid oxygen source may be stopped, and only the carrier gas may be introduced into the third supply path from the solid oxygen source introduction unit. Here, the first supply path and the second supply path may share the oxygen-containing gas introduction unit. In that case, a partition structure is provided to prevent the refining flux from entering the second supply path.
(2) The end of the second supply path is closed, and the oxygen-containing gas supplied through the second supply path is configured not to join the first supply path and the third supply path. The top blowing lance for refining as described in said (1) characterized by the above-mentioned. Here, the end of the second supply path means a portion of the path ahead of the nozzle for secondary combustion closest to the lance tip (on the lance tip).
(3) It is configured to supply any one kind or two kinds or more of reducing gas, carbon dioxide gas, non-oxidizing gas, and rare gas to the second supply path. The top blowing lance for refining according to (2) above. In other words, the second supply path has an introduction section for introducing any one or more of the above gases into the path. Needless to say, a structure may be adopted in which these gases are introduced from the same introduction portion as the oxygen-containing gas.
(4) A buffer space in which any one or more of air, reducing gas, carbon dioxide gas, non-oxidizing gas, and rare gas is present is provided around the third supply path. The above (1) to (3) are characterized in that a broken hole in the third supply path is detected based on a change in pressure or flow rate of gas existing in the buffer space. An upper blowing lance for refining according to any one of the above.
(5) The said 1st supply path | route, the said 2nd supply path | route, and the said 3rd supply path | route are arrange | positioned on the concentric circle, In any one of said (1)-(4) characterized by the above-mentioned. Top blown lance for refining.
(6) Add lime-based dephosphorizing refining agent to the hot metal contained in the converter-type refining vessel, hatch the added dephosphorizing refining agent to form slag, and carry out oxidative refining for hot metal In doing so, using the top blowing lance for refining according to any one of the above (1) to (5), the oxygen gas for blowing is supplied from the first supply path to the hot metal bath surface, The solid oxygen source is supplied to the hot metal bath surface in the vicinity of the location where the oxygen gas for blowing is supplied from the supply path, and the oxygen gas for secondary combustion is converted from the second supply path. A method for refining hot metal, which comprises supplying to the furnace space of a furnace-type refining vessel and carrying out oxidation refining. In addition, it is preferable to supply at least a part of the refining agent for lime-based dephosphorization to the hot metal from the first supply path.
本発明によれば、上吹きランスは、その内部に、石灰系脱燐用精錬剤などの、固体酸素源とは異なる粉体を吹錬用の酸素含有ガスとともに主孔ノズルを通じて供給するか、または、吹錬用の酸素含有ガスを主孔ノズルを通じて供給するための第1の供給経路と、二次燃焼用の酸素含有ガスを二次燃焼用ノズルを通じて供給するための第2の供給経路と、粉体状の固体酸素源を搬送用ガスとともに副孔ノズルを通じて供給するための第3の供給経路と、を有しているので、第1の供給経路及び第3の供給経路から粉体を供給しても、二次燃焼用ノズルからは酸素含有ガスのみが噴射され、二次燃焼用ノズルは、閉塞することなく長期間にわたって安定して二次燃焼用酸素含有ガスを噴射する。これにより、転炉型精錬容器の地金付着が抑制され、地金付着に伴う弊害が未然に防止されて、鉄歩留まりの向上や生産性の向上が達成される。また、酸素含有ガス、固体酸素源、及び石灰系脱燐用精錬剤などのフラックスを同一箇所またはそれぞれの近傍に供給することができるので、溶銑及び溶鋼の酸化精錬を効率的に行うことが実現される。 According to the present invention, the top blowing lance is supplied with a powder different from the solid oxygen source, such as a lime-based dephosphorizing refining agent, together with the oxygen-containing gas for blowing through the main hole nozzle. Alternatively, a first supply path for supplying the oxygen-containing gas for blowing through the main hole nozzle, and a second supply path for supplying the oxygen-containing gas for secondary combustion through the nozzle for secondary combustion And a third supply path for supplying the powdered solid oxygen source together with the carrier gas through the sub-hole nozzle, so that the powder is supplied from the first supply path and the third supply path. Even if supplied, only the oxygen-containing gas is injected from the secondary combustion nozzle, and the secondary combustion nozzle stably injects the oxygen-containing gas for secondary combustion over a long period of time without clogging. Thereby, the adhesion of the metal in the converter-type smelting vessel is suppressed, the adverse effects associated with the adhesion of the metal are prevented, and an improvement in iron yield and productivity are achieved. In addition, fluxes such as oxygen-containing gas, solid oxygen source, and lime-based dephosphorizing refining agent can be supplied to the same location or in the vicinity of each, enabling efficient smelting of hot metal and molten steel. Is done.
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。尚、以下に例示する上吹きランは典型的な例ではあるが、各部位(ノズル、経路など)の形状、寸法、数、位置などはこれに限定されない。即ち、各部位の目的を適正に実現するために、公知の技術を参考として実使用環境に合わせて構造を設計することができる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, although the top blowing run illustrated below is a typical example, the shape of each part (a nozzle, a path | route, etc.), a dimension, a number, a position, etc. are not limited to this. That is, in order to properly realize the purpose of each part, a structure can be designed according to an actual use environment with reference to a known technique.
図1は、本発明に係る精錬用上吹きランスの1例を示す概略断面図である。図1に示すように、本発明に係る上吹きランス1は、円筒状のランス本体2と、このランス本体2の下端に溶接などにより接続されたランスノズル3と、ランス本体2の上端部であり、ガス、粉体、冷却水の導入部(ランス本体2の各々の供給設備との接続部)となるランス頂部4と、で構成されている。ランス本体2は、最外管5、外管6、中管7、仕切り管8、内管9、最内管10の同心円状の6種の鋼管、即ち六重管で構成され、銅製のランスノズル3には、その軸心部に鉛直下向き方向の副孔ノズル12が設置され、この副孔ノズル12の周囲には、吐出方向を鉛直斜め下向き方向とする複数個の主孔ノズル11が設置されている。また、ランス本体2の側面部には、ランスノズル3の先端部から上方に隔離した位置に、吐出方向を水平または斜め下向き方向とする複数個の二次燃焼用ノズル13が、ランス本体2の円周方向でほぼ等間隔に設置されている。図1では、鉛直方向に2段であるが、1段であってもまた3段以上としても構わない。尚、上吹きランス1の先端部から上方に隔離した位置の側面部に水平または斜め下向き方向の二次燃焼用ノズル13を設けるとは、二次燃焼用ノズル13からの噴射方向が精錬容器の炉壁に向くようにランス側面部上の位置及び向き(角度)を選定することを意味する。また、ランス先端部に最も近い二次燃焼用ノズル13のランスの先端部からの距離は、一般的なランスノズル3における冷却水路などの設計制約を勘案して、ランス先端から300mm以上離れていることが好ましい。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a refining top blow lance according to the present invention. As shown in FIG. 1, an
主孔ノズル11は、吹錬用ガスである酸素含有ガス、または、この酸素含有ガスを搬送用ガスとして酸素含有ガスとともに固体酸素源以外のフラックスなどの粉体(「精錬用フラックス」)、つまり石灰系脱燐用精錬剤などの粉体を、転炉などの精錬容器(図示せず)の内部に吹き込むためのノズルであり、副孔ノズル12は、鉄鉱石、ミルスケールなどの固体酸素源を搬送用ガスとともに精錬容器の内部に吹き込むためのノズルであり、また、二次燃焼用ノズル13は二次燃焼用の酸素含有ガスを精錬容器の内部空間に吹き込むためのノズルである。主孔ノズル11は、図1に示すように、先端部になるほど断面が拡大する、所謂ラバールノズルの形状を採っている。一方、副孔ノズル12及び二次燃焼用ノズル13はストレート形状であるが、副孔ノズル12及び二次燃焼用ノズル13もラバールノズルの形状を採っても構わない。この上吹きランス1は、精錬容器の内部に昇降可能となるように、精錬容器の上方で支持装置(図示せず)によって支持されている。
The
図1の上吹きランス1において、主孔ノズル11の設置孔数や口径などの制約は特にないが、上吹きランス1への供給ガス圧などの制約により、必要とする酸素含有ガス供給量から必然的に設置孔数及び口径は決定されるため、これらを満足する範囲内で設定することとする。二次燃焼用ノズル13も、設置孔数や口径などの制約は特にないが、炉形状に応じて付着地金の溶解に適した配置に設定する。ここで、酸素含有ガスとは、酸素ガス(純酸素ガス)、酸素富化空気、酸素ガスと希ガスなどとの混合ガスであって、且つ、空気よりも酸素ガス濃度が高濃度のガスである。副孔ノズル12から吹き込む固体酸素源としては、鉄鉱石の焼結鉱、ミルスケール、集塵ダスト、砂鉄、鉄鉱石などを使用することができる。ここで、集塵ダストとは、高炉、転炉、焼結工程において排気ガスから回収される、FeO或いはFe2O3を含有するダストである。
In the
尚、本発明では、石灰系脱燐用精錬剤の1種である生石灰などのフラックスは主孔ノズル11から酸素含有ガスを搬送用ガスとして吹き込むが、同様に、副孔ノズル12からも、固体酸素源に併せて生石灰などのフラックスを吹き込んでも構わない。当然ながら、副孔ノズル12から噴出される流量、及び、主孔ノズル11から噴出される流量は、各々独立した流量計(図示せず)によって独立して流量制御されている。
In the present invention, a flux such as quick lime, which is a kind of lime-based dephosphorizing refining agent, blows oxygen-containing gas from the
最外管5と外管6との間隙、及び、外管6と中管7との間隙は、上吹きランス1を冷却するための冷却水の流路となっており、ランス頂部4に設けられた給水管(図示せず)から供給された冷却水は外管6と中管7との間隙を通ってランスノズル3の部位まで至り、ランスノズル3の部位で反転して最外管5と外管6との間隙を通ってランス頂部4に設けられた排水管(図示せず)から排出される。給排水の経路を逆としてもよい。
The gap between the
中管7と仕切り管8との間隙は、酸素含有ガスを二次燃焼用ノズル13へ供給するための第2の供給経路となっており、ランス頂部4に設けられた、中管7に連通する酸素含有ガス供給管14から中管7の内部に導入された酸素含有ガスは、第2の供給経路を通って二次燃焼用ノズル13に至り、二次燃焼用ノズル13から噴出されるようになっている。但し、仕切り管8の上端部は、酸素含有ガス供給管14の設置部位(酸素含有ガスの導入部)までには至っていないので、酸素含有ガス供給管14から中管7の内部に導入された酸素含有ガスは、仕切り管8と内管9との間隙(後述するように、仕切り管8と内管9との間隙は第1の供給経路である)にも流入し、この間隙を通って主孔ノズル11に噴出するようになっている。また、仕切り管8の下端部は、ランスノズル3の部位までは至っていないので、中管7と仕切り管8との間隙、つまり第2の供給経路を通ったものの、二次燃焼用ノズル13から噴出されなかった酸素含有ガスは、第1の供給経路に合流し、主孔ノズル11から噴出するようになっている。
The gap between the
仕切り管8と内管9との間隙は、吹錬用の酸素含有ガス、または、この酸素含有ガスとともに固体酸素源とは異なる粉体(「精錬用フラックス」)、例えば石灰系脱燐用精錬剤などの粉体を、主孔ノズル11へ供給するための第1の供給経路となっている。つまり、ランス頂部4には、酸素含有ガスを搬送用ガスとして、精錬用フラックスを供給するための粉体供給管15(該供給管の設置部位が精錬用フラックス導入部となる)が、仕切り管8に連通して設けられ、また、前述したように酸素含有ガス供給管14が中管7に連通して設けられている。主孔ノズル11から吹錬用酸素含有ガスとともに精錬用フラックスを吹き込む場合には、酸素含有ガス供給管14から供給される酸素含有ガスと、粉体供給管15から供給される粉体及び酸素含有ガスとが、合流して第1の供給経路を通るようになっている。この場合、仕切り管8の下端位置は二次燃焼用ノズル13の設置位置よりも下方であるので、第1の供給経路を通る粉体が二次燃焼用ノズル13に流入することはない。即ち、仕切り管8は、前記精錬用フラックスが第2の供給経路に混入することを防ぐための仕切り構造体として機能する。主孔ノズル11から吹錬用酸素含有ガスのみを吹き込む場合には、粉体供給管15を停止するか、粉体供給管15から酸素含有ガスのみを供給すればよい。
The gap between the
精錬用フラックス、つまり、固体酸素源とは異なる粉体としては、固体酸素源以外で精錬を効率的に実現するために投入される公知の(或いは予見しうる)全ての固体物質が適用できる。例えば、前記の石灰系脱燐用精錬剤(生石灰(CaO)や石灰石(CaCO3)、またはドロマイト(CaCO3・MgCO3)、脱炭スラグ、二次精錬スラグなど)の他、スラグの原料(例えば珪石(SiO2)、酸化マグネシウムを含むレンガ屑など)や、滓化促進剤(蛍石、酸化チタン、酸化アルミニウムなどを含むものなど)、等々が挙げられる。尚、通常は、少なくとも石灰系脱燐用精錬剤が精錬用フラックスとして供給される。 As the refining flux, that is, the powder different from the solid oxygen source, all known (or foreseeable) solid substances introduced to efficiently refining other than the solid oxygen source can be applied. For example, in addition to the lime-based dephosphorizing refining agent (quick lime (CaO), limestone (CaCO 3 ), dolomite (CaCO 3 .MgCO 3 ), decarburized slag, secondary refining slag, etc.), raw materials for slag ( Examples thereof include silica (SiO 2 ), brick scraps containing magnesium oxide, etc., hatching accelerators (including fluorite, titanium oxide, aluminum oxide, etc.) and the like. Normally, at least a lime-based dephosphorizing refining agent is supplied as a refining flux.
最内管10の内部は、搬送用ガスとともに固体酸素源を副孔ノズル12へ供給するための第3の供給経路となっており、ランス頂部4に設けられた、最内管10に連通する供給管(図示せず)から搬送用ガスとともに最内管10の内部に供給された固体酸素源は、最内管10の内部を通って副孔ノズル12に至り、副孔ノズル12から噴出されるようになっている。ここで、前記供給官の設置部(図示せず)は、固体酸素源導入部となる。固体酸素源を搬送する搬送用ガスとしては、酸素含有量が空気以下である気体が好適であり、空気、還元性ガス、炭酸ガス、非酸化性ガス、希ガスのうちの何れか1種または2種以上のガスを使用する。
The inside of the
固体酸素源の搬送用ガスとして、空気、還元性ガス、炭酸ガス、非酸化性ガス、希ガスを使用する理由は以下の通りである。空気は、主孔ノズル11から吹き込まれる酸素含有ガスに比較して酸素ガスの含有量が少なく、また、還元性ガス、炭酸ガス、非酸化性ガス、希ガスは実質的に酸素ガスを含んでいない。従って、固体酸素源に含まれる微量の金属鉄の搬送中における燃焼を防止することができるとともに、搬送中に固体酸素源と最内管10との接触によって発生する火花による最内管10の燃焼を防止することができる。ここで、還元性ガスとは、プロパンガスなどの炭化水素系ガス及びCOガスであり、非酸化性ガスとは、窒素ガスなどの酸化能力のないガスであり、希ガスとはArガスやHeガスなどの不活性ガスである。
The reason for using air, reducing gas, carbon dioxide gas, non-oxidizing gas, or noble gas as the carrier gas for the solid oxygen source is as follows. The air contains less oxygen gas than the oxygen-containing gas blown from the
内管9と最内管10との間隙は、先端部のランスノズル3の部位で密封されて行き止まりになっていて、ランス頂部4に設けられた、内管9に連通する緩衝用ガス供給管16から供給される、空気、還元性ガス、炭酸ガス、非酸化性ガス、希ガスのうちの何れか1種または2種以上のガスが存在する緩衝空間となっている。本発明においては、緩衝空間に存在させるガスを「緩衝用ガス」と称す。
The gap between the
この緩衝空間への緩衝用ガスの供給経路を図2に示す。図2に示すように、ランス頂部4に設けられた緩衝用ガス供給管16に、検出器20、遠隔操作弁21、フレキシブルホース22、及び複数の手動遮断弁23を備えた緩衝用ガス導入装置19が接続されており、この緩衝用ガス導入装置19を介して緩衝空間へ緩衝用ガスが供給されるようになっている。検出器20としては、圧力計または流量計、若しくは圧力計及び流量計の双方を設置する。緩衝空間への緩衝用ガスの導入方法としては、遠隔操作弁21を遮断して緩衝空間に緩衝用ガスを密封してもよいし、また、遠隔操作弁21を開放して緩衝空間に緩衝用ガスの圧力を常に働かせてもよい。図2の例では、どちらの操作も可能なように構成されている。尚、フレキシブルホース22は、上吹きランス1が上下に昇降するときの余裕代である。また、図2の例では検出器20をフレキシブルホース22よりも上吹きランス1に近い側に設置しているが、フレキシブルホース22よりも供給側に設置するなどとしてもよく、検出器20をどこの部位に設置しても構わない。但し、緩衝空間の圧力変動の測定値に基づいて破孔を検知する場合には、検出器20を遠隔操作弁21よりも上吹きランス1の側に配置する必要がある。従って、操業のフレキシビリティの観点から、検出器20は遠隔操作弁21よりも上吹きランス1の側に配置することが好ましい。
A supply path of the buffer gas to the buffer space is shown in FIG. As shown in FIG. 2, a buffer gas introduction device provided with a
緩衝用ガスとして、空気、還元性ガス、炭酸ガス、非酸化性ガス、希ガスを使用する理由は、固体酸素源の搬送用ガスとしてこれらのガス種を使用する理由と同一である。即ち、固体酸素源の搬送によって、この固体酸素源の供給経路つまり第3の供給経路である最内管10に破孔が発生して緩衝用ガスと固体酸素源とが接触しても、これらのガス種を緩衝用ガスとして使用する限り、固体酸素源中の金属鉄の燃焼や、固体酸素源と最内管10との接触によって発生する火花による最内管10の燃焼を防止することができるからである。従って、上記以外でも酸素含有量が空気以下の気体であれば緩衝用ガスに用いることができる。
The reason for using air, reducing gas, carbon dioxide gas, non-oxidizing gas, and rare gas as the buffer gas is the same as the reason for using these gas species as the carrier gas for the solid oxygen source. In other words, even if the buffer gas and the solid oxygen source come into contact with each other even if a hole is generated in the
最内管10の精錬中での破孔は、以下のようにして検知することができる。即ち、精錬中に最内管10に破孔が発生すると、緩衝空間と最内管10の内部とが連通し、緩衝空間内の圧力が変化する或いは緩衝空間へ供給する緩衝用ガスの流量が変化するので、その変化に基づいて破孔を検知する。具体的な検知方法としては、以下の2つの方法を採ることができる。1つの方法は、検出器20として、圧力計または圧力計と流量計との双方を設置し、緩衝空間に緩衝用ガスを導入した後、遠隔操作弁21を遮断して緩衝空間に緩衝用ガスを封入し、精錬中に緩衝空間内の圧力を検出器20により測定して、破孔を検知する方法である。他の方法は、検出器20として流量計を設置し、遠隔操作弁21を開放して常時緩衝用ガスの圧力を緩衝空間に働かせ、この状態で検出器20により流量を測定し、破孔した場合の流量変化から破孔を検知する方法である。
A broken hole during refining of the
以下、このようにして構成される本発明に係る上吹きランス1を用いて転炉で溶銑の予備脱燐処理を実施する例を説明する。
Hereinafter, an example in which the hot metal preliminary dephosphorization process is performed in the converter using the
本発明に係る上吹きランス1を転炉内の溶銑の上方所定位置に配置し、主孔ノズル11から酸素含有ガスとして酸素ガスを溶銑浴面に向けて吹き付けるとともに、副孔ノズル12から、空気、還元性ガス、炭酸ガス、非酸化性ガス、希ガスのうちの何れか1種または2種以上のガスを搬送用ガスとして固体酸素源を溶銑浴面に向けて吹き付ける。副孔ノズル12から吹き付けられる固体酸素源は、酸素ガスが供給されている場所と同一場所の溶銑浴面に、或いはその近傍に供給される。脱燐処理には、脱燐反応で生成される燐酸化物(P2O5)を吸収するための脱燐精錬用スラグが必要であり、この脱燐精錬用スラグとなる石灰系脱燐用精錬剤も投入する。
The
石灰系脱燐用精錬剤としては、CaOを含有し、本件の意図する脱燐処理ができるものであれば、特にCaOの含有量に制約はない。通常は、CaO単独からなるものや、またはCaOを50質量%以上含有し、必要に応じてその他の成分を含有するものである。具体的な例としては、生石灰(CaO)や石灰石(CaCO3)、または、ドロマイト(CaCO3・MgCO3)を使用することができ、更に、これらの物質に滓化促進剤として、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムを含有する物質を混合したものも使用することができる。また、脱炭スラグ及び取鍋スラグなどもCaOを主成分としており、しかも燐含有量が少ないことから、石灰系脱燐用精錬剤として十分に利用することができる。 The refining agent for lime-based dephosphorization is not particularly limited as long as it contains CaO and can be dephosphorized as intended in the present case. Usually, it consists of CaO alone, or contains 50 mass% or more of CaO, and contains other components as necessary. As specific examples, quick lime (CaO), limestone (CaCO 3 ), or dolomite (CaCO 3 .MgCO 3 ) can be used. Further, as a hatching accelerator for these substances, titanium oxide, What mixed the substance containing aluminum oxide and magnesium oxide can also be used. In addition, decarburization slag, ladle slag, and the like are mainly composed of CaO and have a low phosphorus content, so that they can be sufficiently used as a refining agent for lime-based dephosphorization.
溶銑浴面において、酸素ガスが溶銑浴面と衝突する場所(「火点」という)は、酸素ガスと溶銑中の炭素との反応によって高温になっており、火点或いは火点の近傍に供給された固体酸素源は迅速に溶融し、スラグ中のFeO成分を増加させる。これにより、スラグの酸素ポテンシャルが上昇し、つまり脱燐反応に最適なスラグが迅速に形成され、少ないスラグ量であっても、また高温下であっても脱燐処理が可能となる。また、石灰系脱燐用精錬剤を火点或いは火点の近傍に投入することによって、石灰系脱燐用精錬剤の滓化が促進されて脱燐精錬用スラグが早期に形成され、脱燐反応がより一層促進される。従って、石灰系脱燐用精錬剤も主孔ノズル11、または主孔ノズル11及び副孔ノズル12を介して、火点或いは火点の近傍に投入することが好ましい。
On the hot metal bath surface, the location where the oxygen gas collides with the hot metal bath surface (referred to as “fire point”) is heated due to the reaction between the oxygen gas and carbon in the hot metal, and is supplied to the fire point or near the fire point. The resulting solid oxygen source melts rapidly and increases the FeO component in the slag. As a result, the oxygen potential of the slag rises, that is, the slag optimum for the dephosphorization reaction is rapidly formed, and the dephosphorization process can be performed even at a small amount of slag or at a high temperature. Also, by introducing a lime-based dephosphorization refining agent at or near the fire point, hatching of the lime-based dephosphorization refining agent is promoted, and dephosphorization refining slag is formed at an early stage. The reaction is further promoted. Therefore, it is preferable to introduce the lime-based dephosphorizing refining agent to the fire point or the vicinity of the fire point through the
この吹錬の際、二次燃焼用ノズル13から二次燃焼用の酸素ガスを供給し、脱燐精錬と並行して炉体の付着地金を溶解し、或いは地金付着を防止する。これにより、地金付着に伴う弊害が未然に防止されて、鉄歩留まりの向上や生産性の向上が実現される。
At the time of this blowing, oxygen gas for secondary combustion is supplied from the
この場合、二次燃焼用ノズル13からの酸素ガスの供給量(Q)は、主孔ノズル11からの酸素ガス供給量(QO)の5〜30%の範囲であることが好ましい。Q×100/QOが5%未満では、二次燃焼用の酸素ガスが少なすぎ、二次燃焼発熱量が足りず、付着地金を溶解することができない。一方、Q×100/QOが30%を超えると、二次燃焼発熱熱が過剰となり、炉体耐火物の溶損が促進される。
In this case, the supply amount (Q) of oxygen gas from the
また、二次燃焼用ノズル13からの酸素ガスの流速が速くなりすぎ、二次燃焼用ノズル13からの酸素ガスが直接炉壁に到達すると、付着地金が局所的に溶解するのみならず、炉体耐火物が局所的に溶損する。従って、二次燃焼用ノズル13からの酸素ガス噴流が炉壁に到達するまでの期間に、酸素ガス噴流を炉内で発生するCOガスと反応させ、二次燃焼熱を炉内に均一に分散させることが重要である。
In addition, when the flow rate of the oxygen gas from the
特許文献4に開示されるように、二次燃焼用ノズル13からの酸素ガスの流速が30m/秒まで減衰した時点で、炉内発生COガスと二次燃焼用ノズル13からの酸素ガスとが反応し、二次燃焼反応が生じることが知られている。二次燃焼用ノズル13から供給される酸素ガスの流速が30m/秒となる、二次燃焼用ノズル13のノズル出口からの距離X(m)は、下記の(1)式で与えられる。
As disclosed in
但し、(1)式において、VO:二次燃焼用ノズルの出口における酸素ガス噴流の流速(m/秒)、de:二次燃焼用ノズルの出口径(mm)、C=0.016+0.19/(PO−Pe)、PO:二次燃焼用ノズルの絶対圧表示の酸素背圧(kgf/cm2)、Pe:転炉型精錬容器内の絶対圧表示の雰囲気圧(kgf/cm2)である。 However, in the formula (1), V O : the flow velocity (m / sec) of the oxygen gas jet at the outlet of the secondary combustion nozzle, de: the outlet diameter (mm) of the secondary combustion nozzle, C = 0.016 + 0.19 / (P O −P e ), P O : Oxygen back pressure (kgf / cm 2 ) of absolute pressure display of the secondary combustion nozzle, P e : Atmospheric pressure (kgf) of absolute pressure display in the converter-type refining vessel / Cm 2 ).
この距離Xが炉壁に到達しないような適切な範囲で上吹きランスの設計及び吹錬条件の制御を行えば、局所的な地金溶解や炉壁耐火物の溶損が回避でき、二次燃焼反応熱を炉内に均一に分散できる。 By designing the top blowing lance and controlling the blowing conditions within an appropriate range so that this distance X does not reach the furnace wall, local melting of the metal and melting of the furnace wall refractory can be avoided. The heat of combustion reaction can be uniformly distributed in the furnace.
尚、図1に示す上吹きランス1では、仕切り管8の下端部がランスノズル3の部位に至っておらず、第2の供給経路は第1の供給経路に開口している。このため、二次燃焼用ノズル13から噴出する酸素含有ガスの流量は、主孔ノズル11の総断面積と二次燃焼用ノズル13の総断面積との比に依存し、二次燃焼用ノズル13からの噴出量を独立して制御することはできない。つまり、酸素含有ガス供給管14及び粉体供給管15から供給される酸素含有ガスの総量が、両者の総断面積の比に応じて配分される。これを改善して、より高精度の吹錬制御を行うために、二次燃焼用の酸素含有ガス流量を独立して制御するようにすることもできる。但し、この場合には、上吹きランスの内部構造を図1に示す上吹きランス1とは変える必要がある。
In the
図3に、二次燃焼用の酸素含有ガスの流量を、吹錬用酸素含有ガスとは独立して制御することのできる上吹きランスの例を示す。 FIG. 3 shows an example of an upper blowing lance that can control the flow rate of the oxygen-containing gas for secondary combustion independently of the oxygen-containing gas for blowing.
図3に示す上吹きランス1Aでは、仕切り管8の下端はランスノズル3の部位まで至り、ランスノズル3の部位で、中管7と仕切り管8との間隙は、つまり第2の供給経路は密封されている。また、ランス頂部4において、仕切り管8の上端は、中管7の上端位置よりも上方に位置し、中管7と仕切り管8との間に密閉用のシール材が設置されて第2の供給経路は密封されている。そして、中管7に、酸素含有ガス供給管18が連通されている(該供給管の設置部は酸素含有ガス導入部となる)。即ち、酸素含有ガス供給管18から中管7の内部に供給された酸素含有ガスは、中管7と仕切り管8との間隙つまり第2の供給経路を通って、二次燃焼用ノズル13から噴出するようになっている。
In the
一方、ランス頂部4においては、仕切り管8には、酸素含有ガス・粉体供給管17が連通している(該供給管の設置部は精錬用フラックス導入部兼酸素含有ガス導入部となる)。つまり、酸素含有ガス・粉体供給管17から仕切り管8の内部に供給された吹錬用の酸素含有ガス、または、酸素含有ガスを搬送用ガスとする精錬用フラックスは、仕切り管8と内管9との間隙つまり第1の供給経路を通って、主孔ノズル11から噴出するようになっている。主孔ノズル11から酸素含有ガスのみを吹き込む場合には、酸素含有ガス・粉体供給管17から酸素含有ガスのみを供給し、主孔ノズル11から酸素含有ガスを搬送用ガスとして粉体を吹き込む場合には、酸素含有ガス・粉体供給管17から酸素含有ガスとともに粉体を供給する。上吹きランス1Aは、その他の構造は図1に示す上吹きランス1と同一構造となっており、同一の部分は同一符号により示し、その説明は省略する。また、この上吹きランス1Aを用いた溶銑の予備脱燐処理も、上吹きランス1を用いた場合に準じて行えばよい。
On the other hand, in the
尚、吹錬の状況によっては、第2の供給経路を通じて二次燃焼用ノズル13から酸素ガスを噴出する必要のない場合がある。この場合には、図3に示す上吹きランス1Aにおいては、二次燃焼用ノズル13の閉塞を防止するために、第2の供給経路から、還元性ガス、炭酸ガス、非酸化性ガス、希ガスのうちの何れか1種または2種以上のガスを供給することができるように構成されている。
Depending on the state of blowing, it may not be necessary to eject oxygen gas from the
このように、本発明によれば、上吹きランス1、1Aは、その内部に、石灰系脱燐用精錬剤などの、固体酸素源とは異なる粉体を吹錬用の酸素含有ガスとともに主孔ノズル11を通じて供給するか、または、吹錬用の酸素含有ガスを主孔ノズル11を通じて供給するための第1の供給経路と、二次燃焼用の酸素含有ガスを二次燃焼用ノズル13を通じて供給するための第2の供給経路と、粉体状の固体酸素源を搬送用ガスとともに副孔ノズル12を通じて供給するための第3の供給経路と、を有するので、第1の供給経路及び第3の供給経路から粉体を供給しても、二次燃焼用ノズル13からは酸素含有ガスのみが噴射され、二次燃焼用ノズル13は閉塞することなく、長期間にわたって安定して二次燃焼用酸素含有ガスを噴射する。これにより、転炉型精錬容器の地金付着が抑制され、地金付着に伴う弊害が未然に防止される。
As described above, according to the present invention, the
高炉から出銑された溶銑を、必要に応じて高炉鋳床で脱珪処理した後、300トン容量の転炉に搬送し、この転炉で図1に示す上吹きランスを用いて合計4回の溶銑の予備脱燐処理を実施(本発明例1〜4)した。 The hot metal discharged from the blast furnace is desiliconized in the blast furnace casting floor as necessary, and then transferred to a 300-ton converter, using the top blow lance shown in FIG. 1 for a total of four times. The hot metal was preliminarily dephosphorized (Invention Examples 1 to 4).
尚、主孔ノズルは、同心円上に均等配列で4本であり、二次燃焼用ノズルは、円周上に均等配列で上下各8本設け、二次燃焼用ノズルと上吹きランスとの成す角度θ(°)は、二次燃焼用ノズルからの酸素ガス噴流の流速が30m/秒となる、二次燃焼用ノズルのノズル出口からの距離X(m)が、下記の(2)式を満たすようにした。 There are four main hole nozzles arranged in a concentric circle on the concentric circle, and eight secondary combustion nozzles are arranged on the circumference in a uniform arrangement on the upper and lower sides. The angle θ (°) is the distance X (m) from the nozzle outlet of the secondary combustion nozzle where the flow velocity of the oxygen gas jet from the secondary combustion nozzle is 30 m / sec. I tried to meet.
ここで、Xは、(1)式から定まる、二次燃焼用ノズルのノズル出口からの距離(m)、Hは、上吹きランス中心から転炉炉壁までの水平方向の距離(m)であり、また、角度θ(°)は、二次燃焼用ノズルの中心線と上吹きランスとの成す角度であり、鉛直方向を基準(=0°)としている。従って、X×sinθは二次燃焼用ノズルからの水平方向の噴流到達距離(m)を表している。 Here, X is the distance (m) from the nozzle outlet of the secondary combustion nozzle determined from the equation (1), and H is the horizontal distance (m) from the center of the top blowing lance to the converter furnace wall. The angle θ (°) is an angle formed by the center line of the secondary combustion nozzle and the upper blowing lance, and the vertical direction is set as a reference (= 0 °). Therefore, X × sin θ represents the horizontal jet arrival distance (m) from the secondary combustion nozzle.
脱燐処理前の溶銑の燐濃度は0.12質量%に統一し、脱燐処理後の溶銑の燐濃度は0.020質量%以下、鉄歩留まりは98%以上を目標とした。鉄歩留まり(η)は、転炉内に装入した溶銑の質量(WO)と鉄スクラップの質量(WS)との総質量(WO+WS)に対して脱燐処理後に出湯した溶銑の質量(W)を百分率で表示(η=100W/(WO+WS))した値である。 The phosphorus concentration in the hot metal before the dephosphorization treatment was unified to 0.12% by mass, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment was set to 0.020% by mass or less, and the iron yield was set to 98% or more. The iron yield (η) is the hot metal discharged after dephosphorization with respect to the total mass (W O + W S ) of the mass (W O ) of the hot metal charged in the converter and the mass (W S ) of the iron scrap. The mass (W) is expressed as a percentage (η = 100 W / (W O + W S )).
脱燐処理は、酸素含有ガス供給管14から酸素ガスを供給し、粉体供給管15から酸素ガスを搬送用ガスとして生石灰粉(平均粒径1mm以下)を供給し、最内管の内部である第3の供給経路からは窒素ガスを搬送用ガスとして粉体の固体酸素源を供給した。この場合には、第1の供給経路は酸素ガスと生石灰粉との供給経路となり、第2の供給経路は酸素ガスの供給経路となる。
In the dephosphorization process, oxygen gas is supplied from the oxygen-containing
上吹きランスとは別に、転炉炉上に設けられたホッパーからも塊状の生石灰を炉内に投入した(上吹きランスからの生石灰投入量:炉上ホッパーからの生石灰投入量=8:2)。但し、脱燐用精錬剤として、CaF2などのフッ素化合物は使用しないで脱燐処理した。また、転炉炉底の羽口からは、攪拌用ガスとして窒素ガスを溶銑1トンあたり0.03〜0.30Nm3/分の流量で吹き込んだ。 Apart from the top blowing lance, lump quick lime was also introduced into the furnace from the hopper provided on the converter furnace (the amount of quick lime input from the top blowing lance: the amount of quick lime input from the furnace hopper = 8: 2) . However, dephosphorization was performed without using a fluorine compound such as CaF 2 as a dephosphorizing refining agent. Further, nitrogen gas was blown from the tuyeres at the bottom of the converter furnace at a flow rate of 0.03 to 0.30 Nm 3 / min per ton of hot metal.
主孔ノズル及び二次燃焼用ノズルから供給する酸素ガス流量は溶銑1トンあたり0.6〜2.5Nm3/分とした。酸素ガスの原単位は、脱珪に必要な酸素ガスを除いて12Nm3/tとした。主孔ノズルからの酸素ガス流量(QO)に対する二次燃焼用ノズルからの酸素ガス流量(Q)は、つまり、Q×100/QOは6%であった。固体酸素源としては、粉状の鉄鉱石(平均粒度50μm)、砂鉄(平均粒度100μm)、ミルスケール(平均粒度500μm)、鉄鉱石の焼結鉱(平均粒度100μm)のうちの何れか1種を用い、副孔ノズルから吹き付けた。 The flow rate of oxygen gas supplied from the main hole nozzle and the secondary combustion nozzle was 0.6 to 2.5 Nm 3 / min per 1 ton of hot metal. The basic unit of oxygen gas was 12 Nm 3 / t excluding oxygen gas necessary for desiliconization. The oxygen gas flow rate (Q) from the secondary combustion nozzle with respect to the oxygen gas flow rate (Q O ) from the main hole nozzle, that is, Q × 100 / Q O was 6%. As the solid oxygen source, any one of powdered iron ore (average particle size 50 μm), iron sand (average particle size 100 μm), mill scale (average particle size 500 μm), iron ore sintered ore (average particle size 100 μm) Was sprayed from the sub-hole nozzle.
最内管及び内管における破孔の有無を、緩衝用ガス流量変化から検知する方式で監視したが、特に破孔は発生しなかった。 The innermost pipe and the inner pipe were monitored for the presence or absence of broken holes from the buffer gas flow rate change, but no broken holes were generated.
また、比較例として、図1に示す上吹きランスの二次燃焼用ノズルを機械的に閉塞し、二次燃焼用の酸素ガスを炉内空間に供給しない脱燐処理も実施(比較例1)した。比較例のその他の脱燐処理条件は本発明例に準じて行った。表1に、本発明例及び比較例における脱燐処理前後の溶銑成分及び操業条件を示す。表1におけるCaO原単位及び固体酸素源使用量は、溶銑1トンあたりの量である。 In addition, as a comparative example, a secondary combustion nozzle of the upper blow lance shown in FIG. 1 is mechanically closed, and a dephosphorization process is performed in which oxygen gas for secondary combustion is not supplied to the furnace space (Comparative Example 1). did. Other dephosphorization treatment conditions in the comparative example were performed in accordance with the examples of the present invention. Table 1 shows the hot metal components and operating conditions before and after the dephosphorization treatment in the present invention example and the comparative example. The CaO basic unit and the amount of solid oxygen source used in Table 1 are amounts per 1 ton of hot metal.
表1に示すように、上吹きランスからの酸素ガスの吹き付け面の近傍に固体酸素源を供給した全ての本発明例において、脱燐処理後の溶銑中燐濃度は0.020質量%以下になり、且つ、鉄歩留まりは98%以上であった。これに対して比較例1では、脱燐処理後の溶銑中燐濃度は0.020質量%以下になったが、鉄歩留まりは98%未満であった。即ち、脱燐処理における溶銑のロスは、比較例の2.1%に対して本発明例では1.2〜1.7%であり、顕著に改善された。 As shown in Table 1, in all the inventive examples in which the solid oxygen source was supplied in the vicinity of the oxygen gas blowing surface from the top blowing lance, the phosphorus concentration in the hot metal after dephosphorization was 0.020% by mass or less. And the iron yield was 98% or more. On the other hand, in Comparative Example 1, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment was 0.020% by mass or less, but the iron yield was less than 98%. That is, the hot metal loss in the dephosphorization treatment was 1.2% to 1.7% in the present invention example compared with 2.1% in the comparative example, which was remarkably improved.
高炉から出銑された溶銑を、必要に応じて高炉鋳床で脱珪処理した後、300トン容量の転炉に搬送し、この転炉で図3に示す上吹きランスを用いて合計2回の溶銑の予備脱燐処理を実施(本発明例5〜6)した。 The hot metal discharged from the blast furnace is desiliconized in the blast furnace casting floor as necessary, and then transferred to a 300-ton converter, using the top blow lance shown in FIG. 3 twice in total. The hot metal was preliminarily dephosphorized (Invention Examples 5 to 6).
脱燐処理中、二次燃焼用ノズルからの酸素ガス流量を一定に制御した結果、主孔ノズルからの酸素ガス流量(QO)に対する二次燃焼用ノズルからの酸素ガス流量(Q)、つまりQ×100/QOは、12%であった。この場合も、X×sinθが(2)式を満たす範囲であることを確認した。その他の脱燐処理条件は、実施例1と同一条件とした。表2に、脱燐処理前後の溶銑成分及び操業条件を示す。表2におけるCaO原単位及び固体酸素源使用量は、溶銑1トンあたりの量であり、また、鉄歩留まりの定義は実施例1と同一である。
As a result of controlling the oxygen gas flow rate from the secondary combustion nozzle to be constant during the dephosphorization process, the oxygen gas flow rate (Q) from the secondary combustion nozzle relative to the oxygen gas flow rate (Q O ) from the main hole nozzle, that is, Q × 100 /
表2に示すように、二次燃焼用ノズルからの酸素ガス流量が実施例1に比較して増加したことから、二次燃焼発熱量が増加し、地金付着が更に抑制されて、脱燐処理における鉄歩留まりは、ほぼ99%(即ち溶銑ロスがほぼ1%)となり、更に高位になることが確認できた。 As shown in Table 2, since the oxygen gas flow rate from the secondary combustion nozzle increased as compared with Example 1, the secondary combustion heat generation amount increased, the adhesion of the metal was further suppressed, and dephosphorization was achieved. It was confirmed that the iron yield in the treatment was almost 99% (that is, the hot metal loss was almost 1%), which was higher.
高炉から出銑された溶銑を、必要に応じて高炉鋳床で脱珪処理した後、350トン容量の転炉に搬送し、この転炉で図1及び図3に示す上吹きランスを用いて溶銑の予備脱燐処理を実施(本発明例7〜8)した。 The hot metal discharged from the blast furnace is desiliconized in the blast furnace casting floor as necessary, and then transferred to a 350-ton capacity converter using the top blow lance shown in FIGS. 1 and 3. The hot metal was subjected to preliminary dephosphorization treatment (Examples 7 to 8 of the present invention).
転炉炉底の羽口から攪拌用ガスとして酸素ガスを溶銑1トンあたり0.3Nm3/分の流量で吹き込んだ。炉底の羽口は二重管構造とし、内管から酸素ガスを、外管からは酸素ガスの流量に応じて冷却ガスとしてプロパンガスを、それぞれ吹き込んだ。固体酸素源としては、鉄鉱石の焼結鉱(平均粒度100μm)を溶銑1トンあたり6kg用い、上吹きランスの副孔ノズルから吹き付けた。二次燃焼用ノズルからの酸素噴流の条件は(2)式を満たす範囲とした。その他の脱燐処理条件は、実施例1と同一条件とした。 Oxygen gas was blown from the tuyeres at the bottom of the converter furnace as a stirring gas at a flow rate of 0.3 Nm 3 / min per ton of hot metal. The tuyeres at the bottom of the furnace had a double tube structure, and oxygen gas was blown from the inner tube and propane gas was blown from the outer tube as a cooling gas according to the flow rate of oxygen gas. As a solid oxygen source, 6 kg of iron ore sintered ore (average particle size 100 μm) was used per 1 ton of hot metal, and sprayed from the sub-hole nozzle of the top blowing lance. The condition of the oxygen jet from the secondary combustion nozzle was in a range satisfying the formula (2). Other dephosphorization conditions were the same as those in Example 1.
また、比較例として、図1に示す上吹きランスの二次燃焼用ノズルを機械的に閉塞し、二次燃焼用の酸素ガスを炉内空間に供給しない脱燐処理も実施(比較例2)した。比較例のその他の脱燐処理条件は本発明例に準じて行った。 In addition, as a comparative example, a dephosphorization process is performed in which the secondary combustion nozzle of the upper blow lance shown in FIG. 1 is mechanically closed and oxygen gas for secondary combustion is not supplied to the furnace space (Comparative Example 2). did. Other dephosphorization treatment conditions in the comparative example were performed in accordance with the examples of the present invention.
表3に、脱燐処理前後の溶銑成分及び操業条件を示す。脱燐処理中の主孔ノズルからの酸素ガス流量(QO)に対する二次燃焼用ノズルからの酸素ガス流量(Q)、つまりQ×100/QOも併せて示した。表3におけるCaO原単位は、溶銑1トンあたりの量であり、また、鉄歩留まりの定義は実施例1と同一である。 Table 3 shows hot metal components and operating conditions before and after the dephosphorization treatment. The oxygen gas flow rate (Q) from the secondary combustion nozzle with respect to the oxygen gas flow rate (Q O ) from the main hole nozzle during the dephosphorization treatment, that is, Q × 100 / Q O is also shown. The CaO basic unit in Table 3 is the amount per 1 ton of hot metal, and the definition of the iron yield is the same as in Example 1.
表3に示すように、底吹き羽口から酸素ガスを吹き込む強撹拌条件においても、二次燃焼発熱量の増加により、地金付着が更に抑制されて、脱燐処理における鉄歩留まりが更に高位になることが確認できた。 As shown in Table 3, even under strong stirring conditions in which oxygen gas is blown from the bottom blowing tuyere, the increase in the secondary combustion heat generation further suppresses the adhesion of the metal, and the iron yield in the dephosphorization process is further increased. It was confirmed that
高炉から出銑された溶銑を300トン容量の転炉に搬送し、この転炉で図3に示す上吹きランスを用いて、溶銑の脱炭精錬を実施して溶鋼を溶製(本発明例9)した。溶銑の脱炭精錬では、生成する炉内のスラグの塩基度を高めることによって脱燐反応も並行して起こる。 The hot metal discharged from the blast furnace is transported to a converter with a capacity of 300 tons, and in this converter, decarburization and refining of the hot metal is performed using the top blowing lance shown in FIG. 9) In hot metal decarburization refining, dephosphorization occurs in parallel by increasing the basicity of the slag in the furnace.
脱炭脱燐処理は、酸素含有ガス供給管18から酸素ガスを供給し、酸素含有ガス・粉体供給管17から酸素ガスを搬送用ガスとして生石灰粉(平均粒径1mm以下)を供給し、最内管の内部である第3の供給経路からはArガスを搬送用ガスとして粉体の固体酸素源を供給した。
In the decarburization and dephosphorization treatment, oxygen gas is supplied from the oxygen-containing
上吹きランスとは別に、転炉炉上に設けられたホッパーからも塊状の生石灰を炉内に投入した。但し、精錬剤として、CaF2などのフッ素化合物は使用しないで脱炭脱燐処理した。また、転炉炉底の羽口からは、攪拌用ガスとしてArガスを溶銑1トンあたり0.15Nm3/分の流量で吹き込んだ。 Apart from the top blowing lance, massive quicklime was put into the furnace from a hopper provided on the converter furnace. However, decarburization and dephosphorization were performed without using a fluorine compound such as CaF 2 as a refining agent. Further, Ar gas was blown from the tuyeres at the bottom of the converter furnace as a stirring gas at a flow rate of 0.15 Nm 3 / min per ton of hot metal.
主孔ノズルから供給する酸素ガス流量は溶銑1トンあたり3.2Nm3/分とした。また、二次燃焼用ノズルからは、吹錬開始から終了までの時間のうちの前半に酸素ガスを供給し、後半にArガスを供給した。主孔ノズルからの酸素ガス流量(QO)に対する二次燃焼用ノズルからの酸素ガス流量(Q)は5%であった。二次燃焼用ノズルからの酸素噴流の条件は(2)式を満たす範囲とした。固体酸素源としては、鉄鉱石の焼結鉱(平均粒度100μm)を溶銑1トンあたり6kg用い、副孔ノズルから吹き付けた。 The flow rate of oxygen gas supplied from the main hole nozzle was 3.2 Nm 3 / min per ton of hot metal. Further, from the secondary combustion nozzle, oxygen gas was supplied in the first half of the time from the start to the end of blowing and Ar gas was supplied in the second half. The oxygen gas flow rate (Q) from the secondary combustion nozzle with respect to the oxygen gas flow rate (Q O ) from the main hole nozzle was 5%. The condition of the oxygen jet from the secondary combustion nozzle was in a range satisfying the formula (2). As the solid oxygen source, 6 kg of iron ore sintered ore (average particle size 100 μm) was used per 1 ton of hot metal, and sprayed from the sub-hole nozzle.
また、比較例として、図3に示す上吹きランスの二次燃焼用ノズルを機械的に閉塞し、二次燃焼用の酸素ガスを炉内空間に供給しない脱燐処理も実施(比較例3)した。比較例のその他の脱炭脱燐処理条件は本発明例に準じて行った。 Further, as a comparative example, a dephosphorization process is performed in which the secondary combustion nozzle of the upper blow lance shown in FIG. 3 is mechanically closed and oxygen gas for secondary combustion is not supplied to the furnace space (Comparative Example 3). did. The other decarburization and dephosphorization treatment conditions of the comparative example were performed according to the examples of the present invention.
表4に、本発明例及び比較例における脱燐処理前後の溶銑成分及び操業条件を示す。表4におけるCaO原単位は、溶銑1トンあたりの量である。鉄歩留まり(η)は、転炉内に装入した溶銑の質量(WO)と鉄スクラップの質量(WS)との総質量(WO+WS)に対して脱炭精錬後に出湯した溶鋼の質量(WI)を百分率で表示(η=100WI/(WO+WS))した値である。 Table 4 shows the hot metal components and operating conditions before and after the dephosphorization treatment in the examples of the present invention and comparative examples. The CaO basic unit in Table 4 is the amount per 1 ton of hot metal. Iron yield (η) is the molten steel discharged after decarburization refining with respect to the total mass (W O + W S ) of the mass of molten iron (W O ) charged in the converter and the mass of iron scrap (W S ) The mass (W I ) is expressed as a percentage (η = 100 W I / (W O + W S )).
表4に示すように、本発明例9の鉄歩留まりは比較例3に対してわずかに優位であった。即ち、高温処理であって地金付着の少ない条件下であっても、部分的に二次燃焼を実施することで、歩留まりを改善することができた。 As shown in Table 4, the iron yield of Invention Example 9 was slightly superior to that of Comparative Example 3. In other words, even under high temperature treatment and less metal adhesion, the yield could be improved by partially performing secondary combustion.
1 上吹きランス
1A 上吹きランス
2 ランス本体
3 ランスノズル
4 ランス頂部
5 最外管
6 外管
7 中管
8 仕切り管
9 内管
10 最内管
11 主孔ノズル
12 副孔ノズル
13 二次燃焼用ノズル
14 酸素含有ガス供給管
15 粉体供給管
16 緩衝用ガス供給管
17 酸素含有ガス・粉体供給管
18 酸素含有ガス供給管
19 緩衝用ガス導入装置
20 検出器
21 遠隔操作弁
22 フレキシブルホース
23 手動遮断弁
DESCRIPTION OF
Claims (5)
転炉型精錬容器に収容された溶銑の酸化精錬に使用する精錬用上吹きランスであって、
上吹きランスの先端部に、鉛直下向きまたは斜め下向き方向の吹錬用主孔ノズル及び固体酸素源吹き込み用副孔ノズルを有し、前記先端部から上方に隔離した位置の上吹きランスの側面部に、水平または斜め下向き方向の二次燃焼用ノズルを有し、
且つ、上吹きランスの内部には、固体酸素源とは異なる粉体を吹錬用の酸素含有ガスとともに前記主孔ノズルを通じて供給するか、または、吹錬用の酸素含有ガスを、前記主孔ノズルを通じて供給するための第1の供給経路と、二次燃焼用の酸素含有ガスを、前記二次燃焼用ノズルを通じて供給するための第2の供給経路と、粉体状の固体酸素源を、搬送用ガスとともに前記副孔ノズルを通じて供給するための第3の供給経路と、
を有する精錬用上吹きランスを用い、
前記第1の供給経路から吹錬用の酸素ガスを溶銑浴面に供給すると同時に、前記第3の供給経路から固体酸素源を吹錬用の酸素ガスが供給されている場所の近傍の溶銑浴面に搬送用ガスとともに供給し、更に、前記第2の供給経路から二次燃焼用酸素ガスを転炉型精錬容器の炉内空間に供給して酸化精錬を行い、
前記転炉型精錬容器への地金付着を抑制して、地金付着に伴う弊害を未然に防止することを特徴とする、溶銑の精錬方法。 Adding the lime-based dephosphorizing refining agent to the hot metal contained in the converter-type refining vessel, hatching the added dephosphorizing refining agent to form slag, and in carrying out the oxidation refining for hot metal,
A lance on for refining to be used in the oxidation refining the contained molten iron in the converter type refining vessel,
A side surface portion of the upper blowing lance at a position separated from the tip portion at the tip portion of the upper blowing lance, having a vertically downward or diagonally downward blowing main hole nozzle and a solid oxygen source blowing sub-hole nozzle. The nozzle for secondary combustion in the horizontal or diagonally downward direction,
And, inside the top blowing lance, a powder different from the solid oxygen source is supplied together with the oxygen-containing gas for blowing through the main hole nozzle, or the oxygen-containing gas for blowing is supplied to the main hole. A first supply path for supplying through a nozzle, a second supply path for supplying oxygen-containing gas for secondary combustion through the nozzle for secondary combustion, and a powdered solid oxygen source, A third supply path for supplying the carrier gas together with the auxiliary hole nozzle;
Using a fine on for refining lance that having a,
At the same time as supplying the oxygen gas for blowing from the first supply path to the hot metal bath surface, the hot metal bath near the place where the oxygen gas for blowing is supplied from the third supply path to the solid oxygen source Supply to the surface together with the transfer gas, and further supply oxygen gas for secondary combustion from the second supply path to the in-furnace space of the converter-type refining vessel to perform oxidative refining,
A method for refining hot metal, which suppresses the adhesion of metal to the converter-type refining vessel to prevent harmful effects associated with metal adhesion .
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