JP5979017B2 - 溶銑の精錬方法 - Google Patents
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Description
一般に溶銑予備処理では、まず、酸化鉄等の固体酸素源を溶銑に添加して脱珪処理を行い、この脱珪処理で発生したスラグを除去し、溶銑を別容器に移し替えた後、精錬剤(媒溶剤)を添加して脱燐処理を行う。通常、脱燐処理の精錬剤としては石灰などのCaO系精錬剤を用い、酸素源としては固体酸素源(酸化鉄等)や酸素ガスを用いる。また、処理容器としては、トーピードカー、取鍋(装入鍋)、転炉型精錬容器などが用いられる。
Vm:転炉型精錬容器内への吹錬用酸素の溶銑トンあたりの供給速度(Nm3/(hr・ton))
ηc:脱炭酸素効率の設定値
ηpc:二次燃焼率の設定値
ここで、さらに熱量を加えるために、脱珪および脱燐処理時のC燃焼に伴い発生するCOガスを炉内空間で燃焼(二次燃焼)させる手段を併用する。COガスの二次燃焼により、吹錬時間の延長などを伴わず、燃焼熱をスクラップ溶解に活用することができる。
したがって本発明は、転炉精錬に有用であり、産業上格段の効果を奏する。
底吹きは、転炉型精錬容器1の底部に設けられた底吹きノズル6を用いて行う。底吹きで用いるガスは、酸素ガスを含むガスでもアルゴンや窒素などの不活性ガスのみでも良いが、溶銑5中に吹き込むことにより溶銑5の攪拌を強化してスクラップ溶解を促進する機能を有するほか、底吹きノズル6からキャリアガスとともにフラックスを溶銑5中に吹き込む機能を有するものでも良い。
以下に図2を参照して、本発明の操業プロセスについて説明する。
また脱珪処理および脱燐処理にて、Cの燃焼に伴って発生するCOガスを燃焼させるために、上吹きランス2の側面に設けた二次燃焼用ノズルから二次燃焼用酸素ガス4を供給する。二次燃焼用酸素ガス4は、炉内を浮上するCOガスとの反応を促進するために、上吹きランス2の側面に設けた二次燃焼用ノズルから水平方向または斜め下向き方向に噴射される。このようにして炉内でCOガスを燃焼させ、その燃焼熱をスクラップの溶解に活用する。
また、スラグの流動性を高めるとともに、スラグフォーミングを促進するためには酸化鉄濃度を適正な範囲に保つことが必要となるが、スラグ中の酸化鉄は溶銑あるいはスラグ中の溶銑滴に含まれる炭素により容易に還元されるため、酸化鉄の生成を促進することが必要である。吹錬用主孔ノズルのみから酸素ガスを供給する場合には、高速で送酸を行うとともに脱珪酸素効率を高くして短時間で脱珪処理を行おうとすると、酸化鉄の生成が不十分となる場合があった。これに対して、二次燃焼用ノズルからの酸素供給を併用することにより、溶銑を効率よく脱珪するための酸素供給とスラグ層への酸素供給との両方を適切に制御することが可能となり、スラグ中酸化鉄濃度を容易に高位に維持することができるようになる。これによって、高速で脱珪を行うとともにスラグフォーミングを促進して排滓性を向上することができる。
Vm×ηc×0.06 ≦ Vs < Vm×ηc×ηpc ・・・(1)
ただし Vm:転炉型精錬容器1内への吹錬用酸素の溶銑トンあたりの供給速度(Nm3/(hr・ton))
ηc:脱炭酸素効率の設定値
ηpc:二次燃焼率の設定値
ここで、Vmは、吹錬用主孔ノズルからの吹錬用酸素ガス3の供給速度と、転炉型精錬容器1内に投入された鉄鉱石等の固体酸素源中の酸素を気体換算して求めた供給速度の和を使用する。
ηc=[溶銑中炭素の減少速度(mass%/min)]×10×(11.2/12)/(Vm/60) ・・・(2)
また、ηpcは、転炉型精錬容器1内で脱炭反応により生成したCOガスが、転炉型精錬容器1内に供給された酸素ガスと反応してCO2ガスを生成して炉外に排出される割合である、二次燃焼率に相当する意味を持つ設定値である。
脱珪処理時の脱炭酸素効率は、脱珪処理開始時の溶銑温度、珪素濃度などの因子に依存し、また要求される処理時間などに対応して増減する送酸速度やランス高さなどの精錬条件の影響も受ける。さらには、処理中の精錬反応の進行に伴う温度変化や炉内スラグ量の増加などによっても変化する。したがって、既存の操業実績から脱炭酸素効率の値を把握しておき、これを基に操業条件および/または精錬の進行に応じてηcを設定する。
脱燐処理におけるηcの設定値も操業条件に合わせて選択しうるが、0.5〜0.9とする。上記範囲であれば、脱燐反応に必要な酸素を供給しつつ、次工程の脱炭処理における溶鉄昇温に必要な溶銑中炭素量を確保することが出来、操業上好ましい。なお、脱燐処理におけるηcの設定値が脱珪処理におけるそれより高いのは、珪素の酸化反応に比べて燐の酸化反応が熱力学的に高酸素活量条件を必要とすること、また脱燐処理においては脱珪処理よりもCaO投入量を多くして高塩基度スラグを形成するために、COガス発生が多くてもスラグフォーミングが起こりにくいことによる。
CaO源については、脱珪処理を開始してから投入しても良いし、短時間の脱珪処理中に脱珪スラグ7aを十分に滓化させるために、CaO源を転炉型精錬容器1に処理前に装入しても良い。前チャージの脱燐スラグを積極的に残した場合には、装入した溶銑中のSi濃度が低い場合には、CaO源の投入が必要でない場合がある。
中間排滓での脱珪スラグ7aの排滓率は30mass%以上とする。これは、排滓率が30mass%を下回ると、排滓後の脱燐処理での脱燐不良を回避するために投入すべきCaO量が多くなってしまうだけでなく、脱燐処理でのスラグ量が多くなり、脱燐処理中のスラグフォーミングが抑制できず、転炉炉口からのスラグ漏洩による操業支障が生じる。また、従来の転炉脱燐吹錬と比較してコストを低減しつつ、脱燐処理での最低限必要なスラグ量を確保するためには脱珪スラグの排滓率を50mass%以上80mass%以下とすることが好ましい。
本発明では、上吹きランス2の内部に、粉体の精錬剤を吹錬用酸素ガス3とともに主孔ノズルを通じて転炉型精錬容器1に供給するか、または、吹錬用酸素ガス3を、主孔ノズルを通じて転炉型精錬容器1に供給するための第1の供給経路と、二次燃焼用酸素ガス4を、二次燃焼用ノズルを通じて供給するための第2の供給経路とを有するように構成することができる。このようにすれば、二次燃焼用酸素ガス4の流量を、吹錬用酸素ガス3とは独立して制御することができる。これにより、脱珪処理および脱燐処理といった異なる吹錬において、COガス発生量に応じて二次燃焼用酸素ガス4を供給することができるので、効率的な吹錬が可能となる。
2 上吹きランス
3 吹錬用酸素ガス
4 二次燃焼用酸素ガス
5 溶銑
6 底吹きノズル
7a 脱珪スラグ
7b 脱燐スラグ
Claims (4)
- 同一の転炉型精錬容器を用い、溶銑に上吹きランスから酸素ガスを供給して脱珪処理を行った後、脱珪スラグの少なくとも一部を排滓し、引き続きCaOを主体とする副原料および酸素ガスを供給し、溶銑の脱燐処理を行う精錬方法において、前記上吹きランスの先端部に、少なくとも鉛直下向きまたは斜め下向き方向の吹錬用主孔ノズルを有し、前記先端部から上方に隔離した位置の前記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する上吹きランスを使用し、前記脱珪処理および前記脱燐処理の際に、前記上吹きランスの側面部の前記二次燃焼用ノズルから供給する酸素ガスの、溶銑トンあたりの供給速度Vs(Nm 3 /(hr・ton))を、脱炭酸素効率の設定値ηcおよび二次燃焼率の設定値ηpcを、精錬条件および/または精錬の進行に応じて設定するに当たり、前記脱珪処理中は、前記脱炭酸素効率の設定値ηcを0.3〜0.7の範囲に、前記二次燃焼率の設定値ηpcを0.1〜0.4の範囲に設定し、前記脱燐処理中は、前記脱炭酸素効率の設定値ηcを0.5〜0.9の範囲に、前記二次燃焼率の設定値ηpcを0.1〜0.5の範囲に設定し、前記脱珪処理においてスラグをフォーミングさせてから、前記脱珪スラグを排滓することを特徴とする、溶銑の精錬方法。
Vm×ηc×0.06 ≦ Vs < Vm×ηc×ηpc ・・・(1)
Vm:転炉型精錬容器内への吹錬用酸素の溶銑トンあたりの供給速度(Nm 3 /(hr・ton))
ηc:脱炭酸素効率の設定値
ηpc:二次燃焼率の設定値 - 前記脱燐処理の後に炉内の溶湯を排出し、生成された脱燐スラグの50質量%以上を炉内に残留させ、引き続いて炉内に溶銑を装入して脱珪処理を行うことを特徴とする、請求項1に記載の溶銑の精錬方法。
- 前記脱珪処理において、処理後の前記脱珪スラグの塩基度(mass%CaO/mass%SiO2)が0.5以上1.5以下となり、前記脱珪処理終了時の溶銑温度が1280℃以上となるように行い、前記脱珪処理後の排滓率を30mass%以上とすることを特徴とする、請求項1または2に記載の溶銑の精錬方法。
- 前記転炉型精錬容器に、粉体の精錬剤を吹錬用の酸素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の供給経路とを内部に有する上吹きランスを使用することを特徴とする、請求項1ないし3の何れか1項に記載の溶銑の精錬方法。
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