JP6213174B2 - 脱りん予備処理溶銑を用いる転炉の操業方法 - Google Patents
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しかしながら、上記技術には以下の問題点があった。Mn鉱石の融点は約1580℃と高温であるため、脱炭吹錬後半の高温期に溶融、還元が進むので、例えば脱炭吹錬における1600℃以上の高温期が短いと、添加したMn鉱石の還元、回収が十分に進まず、吹錬終了後にMnO濃度の高いスラグを捨てねばならず、これが大きなMnロスとなっていた。
FeO+[C]=CO+[Fe] (1)
すなわち、還元、回収しきれていないMnOを含有する脱炭スラグを次チャージの脱炭吹錬へリサイクルし、次チャージで新たに添加するMn鉱石とともに脱炭吹錬中に還元回収するのである。もちろん、次チャージで新たにMn鉱石を装入しても構わない。このように、上記方法を繰り返せば、Mn鉱石添加量を増やしても、Mnロスをそれほど気にする必要はなさそうに見える。
Mn鉱石中のMnは、MnO2の形態で存在しており、(2)〜(4)式で示される以下の三段階で解離する。
Mn2O3→2/3Mn3O4+1/6O2 (3)
Mn3O4→3MnO+1/2O2 (4)
(2)式は約500℃で起こり、(3)式は約900℃で起こり、(4)式は約1500℃で起こるとされている。よって、脱炭吹錬中にMn鉱石を添加すると、上記解離反応で放出された酸素ガスにより、溶銑中[Mn]が[C]に対して優先的に酸化されてしまう。これは、低温の脱炭吹錬前半に顕著であり、吹錬末期の酸素ポテンシャルが高い状況下では起こり難い。
(1)脱りん予備処理を実施済みの溶銑を転炉で脱炭吹錬し、出鋼後に該脱炭吹錬で生成した脱炭スラグの50質量%以上を当該転炉内に残留させて、該転炉内の残留脱炭スラグへ粒径が50mm以下のMn鉱石および粒径が50mm以下(粒径25〜50mmの脱炭スラグ固化剤が全脱炭スラグ固化剤の20質量%以上)の脱炭スラグ固化剤を、前記残留脱炭スラグに対して該脱炭スラグ固化剤を28質量%以上として添加して、次チャージの脱りん予備処理実施済み溶銑を装入し、生石灰およびMgO源を添加して装入塩基度を3〜5、脱炭スラグ中(MgO)を6〜12質量%として脱炭吹錬することを特徴とする、脱りん予備処理溶銑を用いる転炉の操業方法。
本発明は、従来行われている脱りん予備処理を実施済みの溶銑を脱炭吹錬する転炉の操業方法の発明である。
2.本発明に係る製鋼方法を規定する根拠となる調査
2(1).共通する調査条件
脱炭吹錬終点における溶鋼中[%C]を下げすぎると、溶鋼中[Mn]が酸化ロスされてMn歩留まりが顕著に低下してしまうので、終点[C]は0.1〜0.3%とした。また、終点の溶鋼温度は約1640〜1660℃とした。本発明の説明において含有濃度に関する「%」は、特に断らない限り質量%の意味で用いる。
(終点溶鋼中[Mn]/(脱りん溶銑中[Mn]+Mn鉱石中(Mn))×100(%) (5)
評価は、注銑時の突沸が無く且つMn歩留まりが80%以上90%未満の場合は○、注銑時の突沸が無く且つMn歩留まりが90%以上の場合は◎、それ以外は×とした。
No.1は従来例で、吹錬中に粒径50mm以下の生石灰、軽焼ドロマイト、Mn鉱石8kg/t、珪石を添加し、塩基度(CaO/SiO2質量比)を約4、(%MgO)を約8、生成スラグ量が約30kg/tとなるようにした場合である。
No.2では吹錬中にMn鉱石を添加したのに対して、No.3から5では、出鋼後、脱炭スラグの一部(約10kg/t)を排出した後、粒径50mm以下(粒径25〜50mmの割合が20質量%以上)のMn鉱石5〜10kg/tを添加し、その0.5分後にスラグ固化剤として、粒径50mm以下(粒径25〜50mmの割合が20質量%以上)の軽焼ドロマイト1.5kg/tおよび生ドロマイト4kg/tを添加した。
No.6では、No.5に対し、Mn鉱石の粒径を粒径50mm以下(粒径25〜50mmの割合が20質量%以上)から、粒径25mm以下へ低減した。その結果、Mn鉱石の歩留まりが90%と飛躍的に向上した。
No.4に対し、No.7では、生ドロマイトを4kgから3kgに削減すると、次チャージの注銑時の突沸が生じた。これは、生ドロマイトト溶融脱炭スラグの接触が不十分となり、溶融脱炭スラグが残存した状態で注銑したためである。
ところで、炉内残留スラグ量は、転炉を傾動して炉口からスラグを排出する際の「炉体傾動角」から推定した。脱炭スラグは比較的流動性が高いので、炉体傾動角と炉内残留スラグ量には良い相関がある。それを活用した。なお、炉体傾動角と炉内残留スラグ量の相関関係は、生成スラグ量をマスバランス計算から推定し、炉体傾動角毎の排出スラグ量を測定して求めた。
No.8に対し、No.9では、粒径が25mm以下の石灰石3kg/tを添加した。すると、突沸は生じなかった。生ドロマイトと石灰石では、スラグ固化能力が同程度であることがわかった。
No.11では、脱炭吹錬を行った後、Mn鉱石の熱分解をより進行させるべく、脱炭スラグを排出せずにそのまま炉内に残し、出鋼直前に粒径50mm以下(25〜50mm径の割合が20質量%以上)のMn鉱石8kg/tを炉内へ添加した。出鋼完了直後に、炉内へスラグ固化剤として、粒径25mm以下の軽焼ドロマイト1.5kg/tと生石灰を5kg/t添加した。すなわち、脱炭スラグは全量炉内に残した。このため、表1では、出鋼後の排スラグ時間は0分であり、排スラグ後の固化剤添加時間を0分とした。
そして、脱炭吹錬時はスラグの組成が、塩基度約4、(%MgO)約6〜8、となるように、生石灰、軽焼ドロマイトを添加した。脱炭吹錬後のMn歩留まりは、91%と顕著に向上した。これは、脱炭吹錬直後に炉内へ添加したMn鉱石が、脱炭スラグ中へ十分に溶解してスラグ中に(MnO)として存在したこと、および脱炭スラグを全量リサイクルしたため、系外へ排出されたMn分が少なかったことによると考えられる。
No.12では、Mn鉱石の熱分解をより進行させ、スラグ固化時間を省略するため、脱炭スラグを排出せずにそのまま炉内に残し、出鋼直前に粒径50mm以下(25〜50mm径の割合が20質量%以上)のMn鉱石8kg/tと固化剤として粒径25mm以下の軽焼ドロマイト1.5kg/tと生石灰5kg/tを炉内へ添加した。このため、表1では、出鋼後の排スラグ時間を0分とし、排スラグ後の固化剤添加時間を0分とした。なお、固化剤として生石灰を用いたのは、出鋼中の溶鋼の温度ロスを極力回避するためである。
また、脱炭吹錬時はスラグの組成が、塩基度約4、(%MgO)約6〜8、となるように、生石灰、軽焼ドロマイトを添加した。Mn歩留まりも92%と極めて良好だった。これは、脱炭吹錬直後に炉内へ添加したMn鉱石が、脱炭スラグ中へ十分に溶解してスラグ中に(MnO)として存在したこと、および脱炭スラグを全量リサイクルしたため、系外へ排出されたMn分が少なかったことによると考えられる。
No.13では、出鋼後、脱炭スラグの一部(約10kg/t)を排出した後、粒径50mm超のMn鉱石5kg/tを添加し、その0.5分後にスラグ固化剤として、粒径50mm以下(粒径25〜50mmの割合が20質量%以上)の軽焼ドロマイト1.5kg/tおよび生ドロマイト4kg/tを添加した。
No.14では、出鋼後、脱炭スラグの一部(約10kg/t)を排出した後、粒径50mm以下(粒径25〜50mmの割合が20質量%以上)のMn鉱石5kg/tを添加し、その0.5分後にスラグ固化剤として、粒径50mm超の軽焼ドロマイト1.5kg/tおよび生ドロマイト4kg/tを添加した。
脱りん溶銑([C]約3.7%、[Si]=Tr.、[Mn]約0.1%、[P]約0.02%)約270tonを転炉へ装入し、粒径50mm以下(粒径25〜50mmが20質量%以上)の生石灰(CaO約95質量%)9kg/t、粒径25mm以下の珪石(SiO2約100質量%)2.5kg/t、粒径50mm以下(粒径25〜50mmが20質量%以上)の軽焼ドロマイト(MgO約34質量%、CaO約60質量%)7kg/t、Mn鉱石(MnO2約79%、Fe2O3約10%、SiO2約8%)8kg/tを添加して、上吹きランスからO2ガス65000Nm3/hrを吹き付け、底吹き羽口からCO2ガス2000Nm3/hrを吹き込んで脱炭吹錬を行った。
脱りん溶銑([C]約3.7%、[Si]=Tr.、[Mn]約0.1%、[P]約0.02%)約270tonを転炉へ装入し、粒径50mm以下(粒径25〜50mmが20質量%以上)の生石灰(CaO約95質量%)9kg/t、粒径25mm以下の珪石(SiO2約100質量%)2.5kg/t、粒径50mm以下(粒径25〜50mmが20質量%以上)の軽焼ドロマイト(MgO約34質量%、CaO約60質量%)7kg/t、Mn鉱石(MnO2約79%、Fe2O3約10%、SiO2約8%)8kg/tを添加して、上吹きランスからO2ガス65000Nm3/hrを吹き付け、底吹き羽口からCO2ガス2000Nm3/hrを吹き込んで脱炭吹錬を行った。
脱りん溶銑([C]約3.7%、[Si]=Tr.、[Mn]約0.1%、[P]約0.02%)約270tonを転炉へ装入し、粒径50mm以下(粒径25〜50mmが生石灰に対して20質量%以上)の生石灰(CaO約95質量%)9kg/t、粒径25mm以下の珪石(SiO2約100質量%)2.5kg/t、粒径50mm以下(粒径25〜50mmが軽焼ドロマイトに対して20質量%以上)の軽焼ドロマイト(MgO約34質量%、CaO約60質量%)7kg/t、Mn鉱石(MnO2約79%、Fe2O3約10%、SiO2約8%)8kg/tを添加して、上吹きランスからO2ガス65000Nm3/hrを吹き付け、底吹き羽口からCO2ガス2000Nm3/hrを吹き込んで脱炭吹錬を行った。
脱りん溶銑([C]約3.7%、[Si]=Tr.、[Mn]約0.1%、[P]約0.02%)約270tonを転炉へ装入し、粒径50mm以下(粒径25〜50mmが生石灰に対して20質量%以上)の生石灰(CaO約95質量%)9kg/t、粒径25mm以下の珪石(SiO2約100質量%)2.5kg/t、粒径50mm以下(粒径25〜50mmが軽焼ドロマイトに対して20質量%以上)の軽焼ドロマイト(MgO約34質量%、CaO約60質量%)7kg/t、Mn鉱石(MnO2約79%、Fe2O3約10%、SiO2約8%)8kg/tを添加して、上吹きランスからO2ガス65000Nm3/hrを吹き付け、底吹き羽口からCO2ガス2000Nm3/hrを吹き込んで脱炭吹錬を行った。
Claims (6)
- 脱りん予備処理を実施済みの溶銑を転炉で脱炭吹錬し、出鋼後に該脱炭吹錬で生成した脱炭スラグの50質量%以上を当該転炉内に残留させて、該転炉内の残留脱炭スラグへ粒径が50mm以下のMn鉱石および粒径が50mm以下(粒径25〜50mmの脱炭スラグ固化剤が全脱炭スラグ固化剤の20質量%以上)の脱炭スラグ固化剤を、前記残留脱炭スラグに対して該脱炭スラグ固化剤を28質量%以上として添加して、次チャージの脱りん予備処理実施済み溶銑を装入し、生石灰およびMgO源を添加して装入塩基度を3〜5、脱炭スラグ中(MgO)を6〜12質量%として脱炭吹錬することを特徴とする、脱りん予備処理溶銑を用いる転炉の操業方法。
- 前記粒径が50mm以下の脱炭スラグ固化剤を、軽焼ドロマイト、生ドロマイト、石灰石、生石灰の一種以上とすることを特徴とする請求項1に記載の、脱りん予備処理溶銑を用いる転炉の操業方法。
- 前記粒径が50mm以下のMn鉱石および粒径が50mm以下(粒径25〜50mmの脱炭スラグ固化剤が全脱炭スラグ固化剤の20質量%以上)の脱炭スラグ固化剤に替えて、粒径が25mm以下のMn鉱石および粒径が25mm以下の脱炭スラグ固化剤を、前記残留脱炭スラグに対して該脱炭スラグ固化剤を22質量%以上として、添加することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の脱りん予備処理溶銑を用いる転炉の操業方法。
- 脱りん予備処理実施済みの溶銑を転炉で脱炭吹錬し、出鋼前に粒径が50mm以下のMn鉱石を添加し、出鋼後に該脱炭吹錬で生成した脱炭スラグの50質量%以上を当該転炉内に残留させて、該転炉内の残留脱炭スラグへ粒径が50mm以下(粒径25〜50mmの脱炭スラグ固化剤が全脱炭スラグ固化剤の20質量%以上)であって、軽焼ドロマイト、生ドロマイト、石灰石、生石灰の一種以上からなる脱炭スラグ固化剤を、該転炉内の残留脱炭スラグに対して28質量%以上添加して、次チャージの脱りん予備処理実施済み溶銑を装入し、生石灰およびMgO源を添加して装入塩基度を3〜5、脱炭スラグ中(MgO)を6〜12質量%として脱炭吹錬することを特徴とする、脱りん予備処理溶銑を用いる転炉の操業方法。
- 脱りん予備処理実施済みの溶銑を転炉で脱炭吹錬し、出鋼前に粒径が50mm以下のMn鉱石と、粒径が50mm以下(粒径25〜50mmの脱炭スラグ固化剤が全脱炭スラグ固化剤の20質量%以上)であって、軽焼ドロマイト、生ドロマイト、石灰石、生石灰の一種以上からなる脱炭スラグ固化剤とを、脱炭吹錬後の脱炭スラグに対して該脱炭スラグ固化剤を28質量%以上として添加して、出鋼完了後直ちに次チャージの脱りん予備処理実施済み溶銑を装入し、生石灰およびMgO源を添加して装入塩基度を3〜5、脱炭スラグ中(MgO)を6〜12質量%として脱炭吹錬することを特徴とする、脱りん予備処理溶銑を用いる転炉の操業方法。
- 前記粒径が50mm以下(粒径25〜50mmの脱炭スラグ固化剤が全脱炭スラグ固化剤の20質量%以上)であって、軽焼ドロマイト、生ドロマイト、石灰石、生石灰の一種以上からなる脱炭スラグ固化剤に替えて、粒径が25mm以下であって、軽焼ドロマイト、生ドロマイト、石灰石、生石灰の一種以上からなる脱炭スラグ固化剤を、脱炭吹錬後の脱炭スラグに対して22質量%以上添加することを特徴とする、請求項4または請求項5に記載の、脱りん予備処理溶銑を用いる転炉の操業方法。
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