JP5962156B2 - 溶鉄の精錬方法 - Google Patents
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Description
そこで、転炉吹錬時の熱的余裕度を向上させる技術として、溶銑の脱燐処理時に生成されるスラグに炭材等の炭素源を添加して熱源不足を補う方法が特許文献1に記載されている。
さらに、特許文献4〜6には、転炉内に酸素ガスを吹き込む上吹きランスとして4重管または5重管構造のものを使用し、上吹きランスの中心孔から転炉内の溶銑に脱燐剤を添加する方法が記載され、特許文献7には、溶銑の脱燐処理を効率よく行うために、高炉鋳床の溶融金属に脱燐剤をバーナーランスから添加する方法が記載されている。
特許文献2に記載された方法によると、特許文献1に記載された方法のように、転炉内に炭材を投入する必要はないが、転炉内に吹き込まれた酸素と転炉内で発生したCOとの燃焼熱によって炉体耐火物の損耗を招くという問題がある。
特許文献4〜6に記載された方法によると、上吹きランスの中心孔から添加される脱燐剤によってスラグの滓化を促進させることが可能であるが、脱燐剤を酸素ガスと共に上吹きランスの先端部から放出しているため、純鉄等を含む可燃性の粉体を脱燐剤として用いた場合には、ランス内を通過する際に、精錬剤と流路壁(通常は鋼製)との摩擦によって火花が発生したり、酸素ガスと精錬剤の一部とが反応したりして、流路内で発熱・燃焼する虞があり、設備の安全管理上に問題がある。また、粉体の吹き込み量およびプロパンの流量が少なく、溶銑配合率の低減に十分の効果が期待できないという問題もあった。
本発明は、上述した問題点に着目してなされたものであり、製鋼コストの上昇や炉体耐火物の損耗などを招くことなく溶鉄を精錬処理することのできる溶鉄の精錬方法を提供することを目的とするものである。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の溶鉄の精錬方法において、前記粉状精錬剤として可燃性物質を含む粉状精錬剤を用いることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3に記載の溶鉄の精錬方法において、前記燃料燃焼用ガス流路を流通するガスの流量が前記可燃性物質の酸化または燃焼を考慮した流量であることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の溶鉄の精錬方法において、前記上吹きランスとして精錬剤放出路、燃料放出路、燃料燃焼用ガス流路、脱燐精錬用ガス流路、冷却水内側流路および冷却水外側流路が同心円状に形成された6重管構造のものを用いることを特徴とする。
請求項3の発明によれば、精錬剤に含まれる可燃性物質の燃焼熱が溶鉄の加熱に寄与するため、溶鉄の脱燐反応を促進することができる。
請求項4の発明によれば、可燃性物質の酸化または燃焼が促進され、これにより、溶鉄の熱余裕がさらに向上し、溶鉄の脱燐処理を行うことができる。
図1は本発明に係る溶鉄の精錬方法を実施するときに用いられる転炉の一例を示す図、図2は図1に示す上吹きランス5の構造を示す図である。図1に示される転炉は溶銑と鉄スクラップとからなる溶鉄1を精錬するためのものであって、炉本体2、攪拌用ガス供給管4、上吹きランス5、燃料供給管6、燃料燃焼用ガス供給管7、脱燐精錬用ガス供給管8、粉状精錬剤供給管9、冷却水給水管10および冷却水排水管11を備えている。
攪拌用ガス供給管4は炉本体2の底吹き羽口3に攪拌用ガスを供給するものであって、炉本体2に貯溜された溶鉄1は攪拌用ガス供給管4から底吹き羽口3に供給された攪拌用ガスによって攪拌されるようになっている。
粉状精錬剤供給管9は最内管20に連通し、燃料供給管6は仕切り管21に連通し、燃料燃焼用ガス供給管7は内管22に連通し、脱燐精錬用ガス供給管8は中管23に連通している。そして、冷却水給水管10及び冷却水排水管11はそれぞれ外管24または最外管25の何れか一方に連通しており、従って、精錬剤が搬送用ガスと共に最内管20の内部を通り、プロパンガスや重油などの燃料が最内管20と仕切り管21との間隙を通り、燃料燃焼用ガスが仕切り管21と内管22との間隙を通り、酸素ガス等の脱燐精錬用ガスが内管22と中管23との間隙を通る。中管23と外管24との間隙及び外管24と最外管25との間隙は冷却水内側流路55及び冷却水外側流路56となり、これらの流路55,56の何れかが冷却水の給水または排水流路となっている。中管23と外管24との間隙及び外管24と最外管25との間隙のうちの一方が給水流路で、他方が排水流路であり、どちらかを給水流路としても構わない。冷却水は、ランスチップ15の位置で反転するように構成されている。
先ず、炉本体2の内部へ冷鉄源を装入する。使用する冷鉄源としては、製鉄所で発生する鋳片及び鋼板のクロップ屑や市中屑などの鉄スクラップ、磁力選別によってスラグから回収した地金、更には、冷銑、還元鉄などを使用することができる。冷鉄源の装入完了に前後して、攪拌用ガスの底吹き羽口3からの吹き込みを開始する。
溶鉄1の脱燐反応は、溶銑中の燐が脱燐精錬用ガスまたは酸化鉄と反応して燐酸化物(P2O5)を形成し、この燐酸化物が石灰系媒溶剤の滓化によって形成されるスラグに吸収されることで進行する。しかも、石灰系媒溶剤の滓化が促進されるほど脱燐速度が速くなる。従って、精錬剤としては、生石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)などの石灰系媒溶剤を使用することが好ましい。生石灰に蛍石またはアルミナ(Al2O3)を滓化促進剤として混合したものを石灰系媒溶剤として使用することもできる。
上述のように、上吹きランス5の中心部に形成された精錬剤放出路51に粉状精錬剤を不活性ガスと共に供給すると、精錬剤放出路51に供給された粉状精錬剤は不活性ガスと共に上吹きランス5の先端中心部(中心孔16)から転炉内の溶銑浴面に向けて放出される。
なお、鉄スクラップの装入量は予備脱燐処理終了時の溶銑温度が1400℃となるように調整し、生石灰は炉内のスラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が2.5となるようにその添加量を調整した。
なお、実施例1及び実施例2では、上吹きランスとして図2に示す中心孔16のスロート径が11.5mm、燃料噴射孔17のスリット間隙が1.0mm、燃料燃焼用ガス噴射孔18のスリット間隙が1.85mm、周囲孔19のスロート径が7.0mm、周囲孔19の中心軸がランス中心軸に対して15°の角度で傾斜しているものを使用した。
図4に示す実施例4は上吹きランス5の精錬剤放出路51に供給される粉状精錬剤として、OGダスト:13質量%、CaO(石灰):35質量%、焼結鉱粉:41質量%、転炉スラグ:11質量%のものを用いた場合であり、この場合には溶銑配合率の減少分が約8%強であった。
図4に示す実施例5は上吹きランス5の精錬剤放出路51に供給される粉状精錬剤として、OGダスト:26質量%、CaO(石灰):35質量%、焼結鉱粉:28質量%、転炉スラグ:11質量%のものを用いた場合であり、この場合には溶銑配合率の減少分が約10%強であった。
表5に示す実施例7では、上吹きランスとして図2に示す6重管構造のものを用いると共に、精錬剤として生石灰と鉄鉱石とからなる粉状精錬剤を用い、この粉状精錬剤を不活性ガスと共に上吹きランス5の精錬剤放出路51に供給して溶鉄の脱燐吹錬を行った。
表5に示す実施例8では、上吹きランスとして図2に示す6重管構造のものを用いると共に、精錬剤として生石灰と鉄鉱石およびOGダストとからなる粉状精錬剤を用い、この粉状精錬剤を不活性ガスと共に上吹きランス5の精錬剤放出路51に供給して溶鉄の脱燐吹錬を行った。
なお、生石灰としては炉内スラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が2.5となる添加量に調整したものを使用し、OGダストとしては化学組成が表7に示されるものを使用した。
さらに、表10に示す比較例2は鉄鉱石粉や石灰系煤溶剤粉などの粉状精錬剤を精錬剤放出路51から放出せずに、燃料や燃料燃焼用ガスのみを転炉内に放出した場合を示している。
実施例9と実施例11とを比較すると、精錬剤放出路51から転炉内に放出される粉状精錬剤の種類が共に鉄鉱石粉であるにもかかわらず、精錬剤放出路51から転炉内に放出された鉄鉱石粉の温度は、表10に示すように、実施例11よりも実施例9のほうが高い値となった。
このことから、転炉の上方に配置される上吹きランスとして、先端中央部に凹部26が形成されているものを用いると燃料放出路52から放出された燃料が燃料燃焼用ガス流路53から流出した燃料燃焼用ガスと凹部26内で混合し合うことによって燃料の燃焼時に発生する熱量が高くなり、これにより、精錬剤放出路51から放出された粉状精錬剤をより高い温度に加熱できることがわかる。
2…炉体
3…底吹き羽口
4…攪拌用ガス供給管
5…上吹きランス
6…燃料供給管
7…燃料燃焼用ガス供給管
8…脱燐精錬用ガス供給管
9…精錬剤供給管
10…冷却水給水管
11…冷却水排水管
14…ランス本体
15…ランスチップ
16…ランスチップの中心孔
17…ランスチップの燃料噴射孔
18…ランスチップの燃料燃焼用ガス噴射孔
19…ランスチップの周囲孔
20…ランス本体の最内管
21…ランス本体の仕切り管
22…ランス本体の内管
23…ランス本体の中管
24…ランス本体の外管
25…ランス本体の最外管
51…精錬剤放出路
52…燃料放出路
53…燃料燃焼用ガス流路
54…脱燐精錬用ガス流路
55…冷却水内側流路
56…冷却水外側流路
Claims (5)
- 転炉の上方に配置された上吹きランスから転炉内に精錬剤を放出して溶鉄の精錬処理を行う方法であって、
前記上吹きランスとして中心部に精錬剤放出路を有し、該精錬剤放出路の周囲に燃料放出路、燃料燃焼用ガス流路および脱燐精錬用ガス流路が形成され、かつ前記精錬剤放出路と前記燃料放出路と前記燃料燃焼用ガス流路とが開口した円筒形状の凹部を先端中央部に有したものを用い、
前記燃料放出路から転炉内に燃料を前記燃料燃焼用ガス流路および前記脱燐精錬用ガス流路を流通するガスと一緒に放出するとともに、前記精錬剤放出路から転炉内に石灰系媒溶剤を含む粉状精錬剤を不活性ガスと一緒に放出することを特徴とする溶鉄の精錬方法。 - 前記粉状精錬剤として酸化鉄を含む粉状精錬剤を用いることを特徴とする請求項1に記載の溶鉄の精錬方法。
- 前記粉状精錬剤として可燃性物質を含む粉状精錬剤を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の溶鉄の精錬方法。
- 前記燃料燃焼用ガス流路を流通するガスの流量が前記可燃性物質の酸化または燃焼を考慮した流量であることを特徴とする請求項3に記載の溶鉄の精錬方法。
- 前記上吹きランスとして精錬剤放出路、燃料放出路、燃料燃焼用ガス流路、脱燐精錬用ガス流路、冷却水内側流路および冷却水外側流路が同心円状に形成された6重管構造のものを用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の溶鉄の精錬方法。
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