JP6221705B2 - Forming sedation method - Google Patents
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Description
本発明は、フォーミング鎮静方法に関するものである。 The present invention relates to a forming sedation method.
溶銑の酸化精錬工程において、精錬容器の中ではスラグに含まれる酸化鉄と、溶銑に含まれる炭素との反応によりＣＯガスが発生する。このガスにより、スラグが泡立つ現象がフォーミングである。フォーミングが精錬容器の口を超える高さに達すると、スロッピングと呼ばれる、スラグの溢れが生じる。特に、精錬容器として容積が小さい転炉型の精錬容器を用いる場合には、スロッピングが発生しやすく、安定操業の障害となっている。 In the hot metal oxidation refining process, CO gas is generated in the refining vessel by the reaction between iron oxide contained in the slag and carbon contained in the hot metal. The phenomenon in which slag bubbles due to this gas is forming. When the forming reaches a height exceeding the mouth of the smelting vessel, a slag overflow called slopping occurs. In particular, when a converter-type refining vessel having a small volume is used as a refining vessel, slopping is likely to occur, which is an obstacle to stable operation.
スラグのフォーミングは、微細なガス気泡がスラグ中に滞留してスラグの体積が膨張することによって生じるが、この気泡の滞留時間は気泡径に反比例するため、滞留時間が長くなる微細な気泡ほど、フォーミングを増長することが知られている。そこで、ガスを大量に発生する物質（以下、ガス発生物質。例えば、炭素粉等の炭素を主成分とする物質や、炭酸水素ナトリウム等の水分を含有する物質。）を添加することで、微細気泡の凝集合を促進し、気泡を粗大化して破泡させることでフォーミングを鎮静する技術が知られており、例えば、特許文献１には、フォーミングしているスラグに炭素粉を５〜１００ｋｇ／分の速度で吹き付けてフォーミングを鎮静する技術が開示されている。 Slag forming occurs when fine gas bubbles stay in the slag and the volume of the slag expands.The retention time of the bubbles is inversely proportional to the bubble diameter. It is known to increase forming. Therefore, by adding a substance that generates a large amount of gas (hereinafter referred to as a gas generating substance. For example, a substance containing carbon as a main component, such as carbon powder, or a substance containing moisture such as sodium hydrogen carbonate). A technique for calming foaming by promoting foam aggregation and coarsening and breaking the foam is known. For example, Patent Document 1 discloses that carbon powder is added to a forming slag at 5 to 100 kg / A technique for calming forming by spraying at a speed of minutes is disclosed.
しかし、溶銑の酸化精錬工程（例えば、脱燐工程、脱珪脱燐工程）において発生するスラグは非常に粘性が高く、かつ表面からの抜熱による温度低下で固相率が高くなっているため、特許文献１のようにフォーミングしているスラグに炭素粉を吹き付けた場合、炭素粉がスラグ表層に留まり、微細気泡の凝集合を促進する効果が、その周囲の限られた範囲でのみしか発現せず、十分なフォーミング鎮静効果が得られずに、スロッピングを確実には防止することが出来ない問題があった。 However, the slag generated in the hot metal oxidation refining process (for example, dephosphorization process, desiliconization and dephosphorization process) is very viscous and has a high solid-phase ratio due to a decrease in temperature due to heat removal from the surface. When carbon powder is sprayed on the forming slag as in Patent Document 1, the carbon powder stays on the slag surface layer, and the effect of promoting the aggregation of fine bubbles is expressed only in a limited range around it. Therefore, there is a problem that slapping cannot be surely prevented without sufficient forming soothing effect.
本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、精錬容器として容積が小さい転炉型の精錬容器を用いる場合であっても、確実にスロッピングを防止することができるフォーミング鎮静方法を提供することである。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and provide a forming calming method capable of reliably preventing slapping even when a converter-type refining vessel having a small volume is used as a refining vessel. It is to be.
上記課題を解決するためになされた本発明のフォーミング鎮静方法は、溶銑の酸化精錬工程において発生するガス気泡がスラグ中に滞留し、スラグの体積を膨張させて生じるフォーミングを鎮静するフォーミング鎮静方法であって、ガスを噴射させて形成されるジェット流を、フォーミングによりスラグの表面から炉口までの高さが、溶銑の表面から炉口までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで、０．１〜５ＭＰａのガス圧で、スラグの表層部断面通過時の速度が１００ｍ／ｓ以上かつ２００ｍ／ｓ以下のガス流量νで前記スラグ表面に向けて吹き付けて、該ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力によってスラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気することを特徴とするものである。 The forming sedation method of the present invention made to solve the above problems is a forming sedation method in which gas bubbles generated in the hot metal oxidation refining process stay in the slag, and the forming caused by expanding the volume of the slag is suppressed. Then, the jet flow formed by injecting the gas is formed at a timing when the height from the surface of the slag to the furnace port becomes 15% to 20% of the height from the surface of the hot metal to the furnace port by forming. The jet flow and the slag surface are sprayed toward the slag surface at a gas pressure of 0.1 to 5 MPa and at a gas flow rate ν of 100 m / s or more and 200 m / s or less when the slag passes through the surface layer cross section. A gas bubble venting hole is formed in the surface layer portion of the slag by a collision force generated at the time of the collision of the gas, and the gas bubble staying in the slag is vented A.
前記のように、スラグは非常に粘性が高くかつ固相率が増大して、スラグ表面に皮をはったような状態となっているため、溶銑の酸化精錬工程において発生するガス気泡がスラグ中に滞留し、スラグの体積を膨張させてフォーミングが生じ、フォーミングが精錬容器の口を超える高さに達すると、スロッピングが発生する。本発明によれば、ガスを噴射させて形成されるジェット流を、スラグ表面に向けて、スラグの表層部断面通過時の速度が１００ｍ／ｓ以上かつ２００ｍ／ｓ以下のガス流量νで吹き付けて、該ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力によってスラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気する方法を採用することにより、確実にフォーミングを鎮静し、スロッピングを防止することができる。 As described above, slag is very viscous and has a solid phase ratio that is in a state where the surface of the slag is peeled off, so that gas bubbles generated in the hot metal oxidation refining process are slag. When it reaches the height exceeding the mouth of the refining vessel, slopping occurs. According to the present invention, a jet stream formed by injecting a gas is sprayed toward a slag surface at a gas flow rate ν of a slag passing through a surface layer cross section of 100 m / s or more and 200 m / s or less. By forming a gas bubble vent hole in the surface layer portion of the slag by the collision force generated when the jet stream and the slag surface collide, and by adopting a method of venting the gas bubble staying in the slag, forming is surely performed. Seduce and prevent slipping.
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。 Preferred embodiments of the present invention are shown below.
図１に示すように、本実施形態に用いる転炉型の精錬容器１には、精錬容器１の内部を上下移動可能な、上吹きランス２が設置され、酸素ガス及び上吹き精錬剤が溶銑３に向けて吹き付けられる構造となっている。 As shown in FIG. 1, the converter type refining vessel 1 used in the present embodiment is provided with an upper blowing lance 2 that can move up and down in the refining vessel 1 so that oxygen gas and the upper blowing refining agent are molten metal. The structure is sprayed toward 3.
溶銑の酸化精錬工程において、スラグ４の表層部分５は、固相率が７０％〜１００％の状態の、いわゆる「皮を張った」状態となっている。この「皮」部分は、スラグ４の表面から５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に及ぶ。ただし、炉口７の中心部分は、上吹きランス２から吹き付ける酸素が溶銑３浴面に形成する火点からの伝熱により、「皮を張った」状態とはなり難く、「皮」部分は「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側に集中している。 In the hot metal oxidation refining process, the surface layer portion 5 of the slag 4 is in a so-called “skinned” state where the solid phase ratio is 70% to 100%. This “skin” portion ranges from 5 mm to 50 mm from the surface of the slag 4. However, the central part of the furnace port 7 is unlikely to be in a “skinned” state due to heat transfer from the hot spot formed by oxygen blown from the upper blowing lance 2 on the hot metal 3 bath surface, It is concentrated on the outer peripheral side from the range of “center of the furnace port 7 to radius × 2/3”.
スラグ４と溶銑３の界面では、スラグ４に含まれる酸化鉄と溶銑３に含まれる炭素との反応によりＣＯガス６が発生し、液相のスラグ内を略鉛直上方に移動していくが、前記のように、「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側においては、スラグ４の表層部分５の固相率が高くなっているため、ＣＯガス６の大気中への放出が妨げられる。大気中への放出を妨げられてスラグ４内に滞留したＣＯガス６は、スラグ４の泡立ち（以下、フォーミング）を誘発する。 At the interface between the slag 4 and the hot metal 3, CO gas 6 is generated by the reaction between the iron oxide contained in the slag 4 and the carbon contained in the hot metal 3, and moves substantially vertically upward in the liquid phase slag. As described above, since the solid phase ratio of the surface layer portion 5 of the slag 4 is higher on the outer peripheral side than the range of “center of the furnace port 7 to radius × 2/3”, the CO gas 6 enters the atmosphere. Is prevented from being released. The CO gas 6 retained in the slag 4 while being prevented from being released into the atmosphere induces foaming of the slag 4 (hereinafter, forming).
従来、前記の「皮」部分が精錬容器１の炉口７を超える高さまでフォーミングが進むと、スロッピングを生じていたのに対し、本実施形態では、図１に示すように、スラグ４の表面に向けて、ジェット流８を吹き付けて、ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力によって表層部分５にガス気泡抜気孔９を形成し、ＣＯガス６の大気中への放出を促すことにより、フォーミングの鎮静化を図っている。発明者らは、溶銑上のスラグ表層部の固相が比較的脆くて衝突力により粉砕され易く、一旦粉砕されると、スラグ内部の高温の気泡上昇による気泡内からの熱伝達や気泡の排出によりスラグ表層部でも固化し難く(皮が張り難く)なって表層部分にガス気泡抜気孔を形成するとの推測に基づき本発明に至ったものである。 Conventionally, when forming proceeds to a height where the “skin” portion exceeds the furnace port 7 of the refining vessel 1, slopping has occurred. In the present embodiment, as shown in FIG. By jetting the jet stream 8 toward the surface, gas bubble vents 9 are formed in the surface layer portion 5 by the collision force generated when the jet stream and the slag surface collide, and the release of the CO gas 6 into the atmosphere is promoted , Trying to calm down the forming. The inventors have found that the solid phase of the slag surface layer on the hot metal is relatively brittle and is easily pulverized by the impact force. Once pulverized, heat transfer from the bubbles and discharge of the bubbles due to the rise of hot bubbles inside the slag. As a result, the present invention has been achieved based on the assumption that the slag surface layer hardly solidifies (skin does not easily stick) and forms gas bubble vents in the surface layer portion.
ジェット流８の吹き付けは、スラグの表層部断面通過時の速度が１００ｍ／ｓ以上かつ２００ｍ／ｓ以下のガス流量νで行う。速度が１００ｍ／ｓ以下の場合は、衝突力が弱く、表層部分５にガス気泡抜気孔９を形成することができない。一方、速度が２００ｍ／ｓより大きい場合は、転炉耐火物やランスなどの設備を破損する可能性が高くなるため、好ましくない。スラグ表面での単位表面積当りのガス流量は、ガス圧力、及び又は、ガス吹込みパイプとスラグ表面の距離によって制御できる。例えば、ガス流路の流量調整弁の付近でのガス圧を０．１〜５ＭＰａ、ガス吹込みパイプとスラグ表面の距離を１００ｍｍ〜５００ｍｍとすれば良い。ガスとしては、不活性ガス（Ａｒ２、Ｎ２など）、非燃焼性ガスなどを用いることができる。先端がラバール形状のサブランスを用いて、前記のガス流量をジェット流としてスラグ表面に吹付けてもよい。前記ガス流量範囲内での吹き付け時間は、酸化精錬工程の処理時間やフォーミング状態に応じて適宜決めることができる。 The jet stream 8 is sprayed at a gas flow rate ν of 100 m / s or more and 200 m / s or less when the slag passes through the surface layer cross section . When the speed is 100 m / s or less, the impact force is weak and the gas bubble vents 9 cannot be formed in the surface layer portion 5. On the other hand, when the speed is higher than 200 m / s, the possibility of damaging equipment such as a converter refractory and a lance increases, which is not preferable. The gas flow rate per unit surface area on the slag surface can be controlled by the gas pressure and / or the distance between the gas blowing pipe and the slag surface. For example, the gas pressure in the vicinity of the flow rate adjustment valve in the gas flow path may be 0.1 to 5 MPa, and the distance between the gas blowing pipe and the slag surface may be 100 mm to 500 mm. As the gas, an inert gas (Ar 2 , N 2 or the like), a non-combustible gas, or the like can be used. The gas flow rate may be sprayed on the slag surface as a jet flow using a sub-lance having a laval tip. The spraying time within the gas flow rate range can be appropriately determined according to the processing time of the oxidation refining process and the forming state.
ジェット流８の吹き付け箇所は、「皮」部分が集中する箇所（「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側）であって、炉口７の中心を挟んで、各々、反対方向に少なくとも１箇所ずつ（合計２カ所以上）とすることが好ましい。 The locations where the jet stream 8 is sprayed are locations where the “skin” portion is concentrated (on the outer periphery side from the range of “center of the furnace port 7 to radius × 2/3”). It is preferable to use at least one place in the opposite direction (two or more places in total).
ジェット流８の吹き付けタイミングは、フォーミングにより、スラグ４の表面から炉口７までの高さが、溶銑３の表面から炉口７までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで行うことが好ましい。２０％超の場合には、ＣＯガス６が十分にスラグ２内に滞留しておらず、フォーミング鎮静効果が発現しにくいことがある。一方、１５％未満の場合には、すでにフォーミングが精錬容器の炉口７高さ近くにまで達しており、ガス気泡抜気孔９の形成によってＣＯガス６の大気中への放出を促しても、間に合わず、一部のスラグが炉外に逸出することがある。スラグ４の表面高さは、一般に用いられているマイクロ波や超音波を用いたスラグレベル計測装置により測定することができる。これらは、炉口上方から入射波を発生させスラグ表面からの反射波を検知し、経過時間からスラグ表面までの距離を計測するものである。予め検知装置と炉口間の距離を求めておけば、炉口からスラグ表面の高さ（距離）を算出することができる。この他にも、炉口上方からスラグ表面までの距離を測定可能な装置であれば、スラグ表面高さの測定に用いることが出来る。 The jet stream 8 is blown at a timing when the height from the surface of the slag 4 to the furnace port 7 becomes 15% to 20% of the height from the surface of the hot metal 3 to the furnace port 7 by forming. Is preferred. If it exceeds 20%, the CO gas 6 is not sufficiently retained in the slag 2 and the forming sedation effect may be difficult to be exhibited. On the other hand, if it is less than 15%, the forming has already reached the height of the furnace port 7 of the smelting vessel, and even if the gas bubble vent 9 is formed to promote the release of the CO gas 6 into the atmosphere, In time, some slag may escape to the outside of the furnace. The surface height of the slag 4 can be measured by a generally used slag level measuring device using microwaves or ultrasonic waves. These generate incident waves from above the furnace port, detect reflected waves from the slag surface, and measure the distance from the elapsed time to the slag surface. If the distance between the detection device and the furnace port is obtained in advance, the height (distance) of the slag surface from the furnace port can be calculated. In addition to this, any apparatus capable of measuring the distance from the top of the furnace port to the slag surface can be used for measuring the slag surface height.
容量１６０ｍ３の上底吹き転炉型溶銑予備処理炉に、高炉から出銑した２８０ｔの溶銑を装入した。底吹きガスとして窒素ガスと酸素ガス、上吹きガスとして酸素ガスを用いて酸化精錬し、溶銑の脱燐処理を行った。溶銑面から炉口までの高さは５．２ｍである。フォーミングしたスラグの表面から炉口までの高さが、下記（表１）の条件で、ランスの左右各１箇所にてガスを吹き付けた（実施例１、２、３、４と比較例２）。または、ガスを吹き付けずに、パルプ屑からなる鎮静剤をランスの左右各１箇所にてスラグ表面へ投入した（比較例１）。スラグ表面へのジェット流の吹付け又は鎮静剤投入のタイミング（％）は、吹き付け開始時又は投入開始時の「スラグ表面から炉口までの高さ」÷「溶銑面から炉口までの高さ」×１００で求めた値である。ここで「スラグ表面から炉口までの高さ」は、炉口縁内側の上方に設けた超音波スラグレベル計で測定した、前記レベル計とスラグ表面間の測定距離から、予め測定した前記レベル計と炉口間の距離を差し引いて求めた。また、「溶銑表面から炉口までの高さ」５．２ｍは、溶銑とスクラップの装入量から計算により求めた。表１の単位断面積あたりのガス流量、すなわちガスの速度は、吹付けガス流量（ｍ3/s）と吹付け表面積０．０２ｍ2から算出した。また、スラグフォーミング高さは、「溶銑面からスラグ表面までのスラグ高さ」÷「溶銑面から炉口までの高さ」×１００で求めた値で評価した。尚、「溶銑面からスラグ表面までのスラグ高さ」（ｍ）＝「溶銑面から炉口までの高さ」（ｍ）−「スラグ表面から炉口までの高さ」（ｍ）で算出した。前記のように、超音波スラグレベル計で測定した、前記レベル計とスラグ表面間の測定距離から、予め測定した前記レベル計と炉口間の距離を差し引いた値である「スラグ表面から炉口までの高さ」がマイナスの場合には、「溶銑面からスラグ表面までのスラグ高さ」＞「溶銑面から炉口までの高さ」であるので、スロッピング発生として「××」と評価した。 280 t of hot metal discharged from the blast furnace was charged into an upper bottom blown converter type hot metal pretreatment furnace having a capacity of 160 m 3 . Nitrogen gas and oxygen gas were used as the bottom blowing gas, and oxygen gas was used as the top blowing gas, and the hot metal was dephosphorized. The height from the hot metal surface to the furnace port is 5.2 m. The gas from the surface of the formed slag to the furnace port was sprayed at each of the left and right locations of the lance under the following conditions (Table 1) (Examples 1, 2, 3, 4 and Comparative Example 2). . Or, without blowing gas, a sedative agent made of pulp waste was added to the slag surface at one place on each of the left and right sides of the lance (Comparative Example 1). The timing (%) of spraying the jet flow on the slag surface or charging the sedative is “height from the slag surface to the furnace port” ÷ “height from the hot metal surface to the furnace port at the start of spraying or at the start of charging. ”× 100. Here, the “height from the slag surface to the furnace port” is the level measured in advance from the measurement distance between the level meter and the slag surface, measured with an ultrasonic slag level meter provided above the inside of the furnace port edge. It was obtained by subtracting the distance between the meter and the furnace port. The “height from the hot metal surface to the furnace port” of 5.2 m was calculated from the amount of hot metal and scrap charged. The gas flow rate per unit cross-sectional area in Table 1 , that is, the gas velocity, was calculated from the spray gas flow rate (m 3 / s) and the spray surface area of 0.02 m 2 . The slag forming height was evaluated by a value obtained by “slag height from the hot metal surface to the slag surface” ÷ “height from the hot metal surface to the furnace port” × 100. The "slag height from the hot metal surface to the slag surface" (m) = "height from the hot metal surface to the furnace port"(m)-"height from the slag surface to the furnace port" (m) . As described above, it is a value obtained by subtracting the distance between the level meter and the furnace port measured in advance from the measurement distance between the level meter and the slag surface measured with an ultrasonic slag level meter. When the "height up to" is negative, "slag height from the hot metal surface to the slag surface">"height from the hot metal surface to the furnace opening", so it was evaluated as "XX" as the occurrence of slopping did.
表１に示すように、実施例１〜４では、ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力でスラグ表面の皮張りが破られ、ガス気泡抜気孔を形成して滞留した気泡が抜けてフォーミングが沈静し、スラグのスロッピングは発生しなかった。ジェット流の吹き付けを行わない比較例１では、市販の乾燥したパルプ屑からなる鎮静剤を５００ｋｇ添加したが、スラグの表面が皮張りを生じていたため、スラグ内部に鎮静剤成分を添加することができず、スラグ表面で燃焼ガスを発生するのみでスラグ表面の加熱溶解も起こらずにフォーミングは鎮静せず、スロッピングに到った。単位断面積当りの流量がかなり少なくジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力が弱い比較例２では、スラグの表層部分に皮が張ったままでガス気泡抜気孔を形成することはできなかった。この結果、フォーミングは鎮静せず、スロッピングが発生した。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 4, the surface of the slag surface is broken by the collision force generated when the jet stream collides with the slag surface, and gas bubbles are formed by forming gas bubble vents. The slag slumping did not occur. In Comparative Example 1 in which the jet stream was not sprayed, 500 kg of a commercially available sedative consisting of dried pulp waste was added. However, since the surface of the slag was skinned, a sedative component could be added inside the slag. It was not possible, and only the combustion gas was generated on the slag surface, the heating and dissolution of the slag surface did not occur, the forming did not subside, and the slapping was reached. In Comparative Example 2 in which the flow rate per unit cross-sectional area is very small and the impact force generated when the jet stream collides with the slag surface is weak, it was impossible to form gas bubble vents with the skin layer stretched on the surface layer portion of the slag. As a result, forming did not subside and slapping occurred.
１ 精錬容器
２ 上吹きランス
３ 溶銑
４ スラグ
５ 表層部分
６ ＣＯガス
７ 炉口
８ ジェット流
９ ガス気泡抜気孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refining container 2 Top blowing lance 3 Hot metal 4 Slag 5 Surface layer part 6 CO gas 7 Furnace port 8 Jet flow 9 Gas bubble vent
Claims (1)
ガスを噴射させて形成されるジェット流を、フォーミングによりスラグの表面から炉口までの高さが、溶銑の表面から炉口までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで、０．１〜５ＭＰａのガス圧で、スラグの表層部断面通過時の速度が１００ｍ／ｓ以上かつ２００ｍ／ｓ以下のガス流量νで前記スラグ表面に向けて吹き付けて、該ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力によってスラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気することを特徴とするフォーミング鎮静方法。 A forming sedation method that stagnates the foaming generated by the gas bubbles generated in the smelting process of hot metal staying in the slag and expanding the volume of the slag,
The jet flow formed by injecting gas is formed at the timing when the height from the surface of the slag to the furnace port becomes 15% to 20% of the height from the surface of the hot metal to the furnace port by forming. At a gas pressure of 1 to 5 MPa, the slag is blown toward the slag surface at a gas flow rate ν of 100 m / s or more and 200 m / s or less when passing through the cross section of the surface layer , and when the jet stream collides with the slag surface A forming sedation method comprising forming gas bubble vents in a surface layer portion of a slag by a generated collision force, and venting gas bubbles staying in the slag.
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