JP6327298B2 - Hot metal refining method - Google Patents
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Description
本発明は、高炉から出銑され、転炉などの精錬容器内に収容された溶銑に向けて、上吹きランスから精錬用酸化性ガス及び粉状精錬剤を溶銑に吹き付け、溶銑に対して、予備処理としての脱燐処理(以下、単に「脱燐処理」とも記す)を施す溶銑の精錬方法に関し、詳しくは、上吹きランスの先端下方に燃料ガスの燃焼による火炎を形成し、この火炎で、上吹きランスから供給する粉状精錬剤を加熱しながら行う溶銑の精錬方法に関する。 The present invention is directed to the hot metal that is discharged from the blast furnace and accommodated in a refining vessel such as a converter, and the oxidizing gas for refining and the powdery refining agent are sprayed from the top blowing lance to the hot metal, Regarding the hot metal refining method for performing dephosphorization treatment (hereinafter, also simply referred to as “dephosphorization treatment”) as a preliminary treatment, in detail, a flame is formed by combustion of fuel gas below the tip of the upper blowing lance. Further, the present invention relates to a hot metal refining method performed while heating a powdery refining agent supplied from an upper blowing lance.
製鉄プロセスにおいては、CO2排出量の削減が重要課題となっており、製鋼工程では、使用する鉄源として鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることが試みられている。この試みがなされる理由は、鉄鋼製品の製造にあたり、高炉での溶銑の製造では、鉄鉱石を還元し且つ溶融するための多大なエネルギーを要するのに対し、冷鉄源は溶解熱のみを必要としており、製鋼工程で冷鉄源を使用した場合には、鉄鉱石の還元熱分のエネルギー使用量を少なくすることができ、CO2発生量を大幅に削減することができるからである。 In the steel making process, reduction of CO 2 emissions has become an important issue, and in the steel making process, attempts have been made to increase the blending ratio of cold iron sources such as iron scrap as the iron source to be used. The reason why this attempt is made is that in the manufacture of steel products, the production of hot metal in a blast furnace requires a great deal of energy to reduce and melt iron ore, whereas the cold iron source only needs heat of melting. This is because when a cold iron source is used in the steel making process, the amount of energy used for reducing heat of the iron ore can be reduced, and the amount of CO 2 generated can be greatly reduced.
しかしながら、高炉−転炉の組み合わせによる溶鋼製造プロセスにおいては、冷鉄源の溶解熱源は溶銑の有する顕熱、並びに、溶銑中の炭素及び珪素の酸化による燃焼熱であり、冷鉄源の溶解可能量には自ずと限界がある。したがって、製鋼精錬工程において冷鉄源の配合比率つまり冷鉄源の溶解可能量を拡大するべく、種々の手段が提案されている。 However, in the molten steel production process using a combination of blast furnace and converter, the melting heat source of the cold iron source is the sensible heat of the hot metal and the combustion heat due to the oxidation of carbon and silicon in the hot metal, and the cold iron source can be melted. The amount is naturally limited. Therefore, various means have been proposed in order to increase the blending ratio of the cold iron source, that is, the meltable amount of the cold iron source in the steelmaking refining process.
例えば、特許文献1には、溶銑の予備処理として脱燐処理を行う際に、脱燐処理中の生成スラグ中に炭素源を添加するとともに、スラグ中に酸素源を吹き込んで前記炭素源を燃焼させ、この燃焼熱を溶銑に着熱させる方法が提案されている。
For example, in
特許文献2には、溶融鉄浴中に石炭、コークス、ピッチ、重質油などの炭素質物質を酸素とともに吹き込んでガス化すると同時に、鉄スクラップを溶解精錬する方法であって、中心部に炭素質物質の吹き込み用ノズルを有し、該ノズルの外側にガス化剤吹込用ノズルと、ノズル中心軸がランス軸に対して外側に20〜60°傾斜した炉内生成ガス二次燃焼用の酸化剤吹き込み用ノズルとを有する上吹きランスを用い、炭素質物質のガス化を行うと同時に、炉内生成ガスの二次燃焼を行わせつつ鉄スクラップを溶解精錬する方法が提案されている。 Patent Document 2 discloses a method in which carbonaceous materials such as coal, coke, pitch, and heavy oil are blown together with oxygen into a molten iron bath for gasification, and at the same time, iron scrap is melted and refined. A gasifying agent blowing nozzle on the outside of the nozzle, and an oxidation for secondary combustion of the product gas generated in the furnace whose nozzle central axis is inclined at an angle of 20 to 60 ° with respect to the lance axis. There has been proposed a method of melting and refining iron scrap while performing gasification of a carbonaceous substance and simultaneously performing secondary combustion of the gas generated in the furnace using an upper blowing lance having an agent blowing nozzle.
特許文献3には、溶銑を転炉で脱炭処理するにあたり、酸素噴出用主孔と、該主孔から噴出する酸素ガスの供給流路と独立し、且つ、燃料ガス、酸素ガス及び精錬用フラックスを同時に噴出できるフラックス供給用副孔と、を有する上吹きランスを用い、前記酸素噴出用主孔から噴出した酸素ガスの噴流を互いに分離した状態に保つとともに、該酸素ガス噴流と独立して前記フラックス供給用副孔の先端で火炎を形成させ、該火炎中に精錬用フラックスを通過させて該精錬用フラックスの滓化を促進させる脱炭処理方法が提案されている。 Patent Document 3 discloses that when decarburizing hot metal in a converter, it is independent of the main hole for oxygen ejection and the supply flow path of oxygen gas ejected from the main hole, and is used for fuel gas, oxygen gas and refining. Using an upper blowing lance having a flux supply sub-hole capable of jetting flux simultaneously, the oxygen gas jets ejected from the oxygen jet main holes are kept separated from each other and independently of the oxygen gas jets There has been proposed a decarburization processing method in which a flame is formed at the tip of the flux supply sub-hole, and a refining flux is allowed to pass through the flame to promote hatching of the refining flux.
特許文献4には、酸素源を供給して溶銑を脱燐処理する際に、珪素含有量が0.2質量%以下の溶銑を用い、当該溶銑の浴面に向かって、上吹きランスの先端下方に形成される火炎で加熱または加熱・溶融したCaOを主体とする粉状の脱燐用媒溶剤を、気体酸素源とともに上吹きランスを介して吹き付けて添加し、脱燐処理する方法が提案されている。
In
特許文献5には、CaO、SiO2及び酸化鉄を主成分とする粉粒状の脱燐用媒溶剤を、上吹きランスの軸心部に配置した中心孔から酸素含有ガスを搬送用ガスとして溶銑に吹き付けると同時に、前記中心孔の周囲に配置した第1の周囲孔から炭化水素系の燃料ガスまたは液体燃料の何れか1種類以上を供給して火炎を形成し、該火炎によって前記脱燐用媒溶剤を加熱・溶融するとともに、前記第1の周囲孔の外側に配置した第2の周囲孔から精錬用酸素含有ガスを溶銑に吹き付けて溶銑を脱燐処理する方法が提案されている。
In
また、特許文献6には、精錬剤供給流路と、燃料供給流路と、燃料を燃焼する燃料燃焼用酸化性ガス供給流路とを有する第1の上吹きランスを用い、該上吹きランスの先端下方に火炎を形成させながら、精錬剤供給流路から酸化鉄、石灰系媒溶剤、可燃性物質のうちの1種以上を不活性ガスとともに混銑車内の溶銑に供給して、該溶銑を脱燐処理し、次いで、該溶銑を転炉に装入し、精錬用酸素ガス供給流路と、燃料供給流路とを有する第2の上吹きランスを用い、燃料供給流路から供給する燃料で火炎を形成させながら、精錬用酸素ガス供給流路から酸素ガスとともに粉状媒溶剤を供給して転炉内の溶銑を脱炭処理して溶鋼を製造する方法が提案されている。
しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。 However, the above prior art has the following problems.
即ち、特許文献1では、生成スラグ中に炭素源を添加することで、溶銑温度は上昇するが、炭素源に含有される硫黄の溶銑中への混入を招き、鋼中の硫黄濃度が高くなるという問題がある。また、炭素源の燃焼時間を確保する必要があることから精錬時間が長くなり、生産性が低下して製造コストが上昇するという問題もある。
That is, in
特許文献2では、二次燃焼熱を鉄浴に着熱させながら鉄スクラップを溶解しているが、二次燃焼熱の鉄浴への着熱効率は低く、多くの二次燃焼熱を着熱させるべく二次燃焼率を増加すると、精錬用炉体の耐火物の熱損傷が激しくなり、炉寿命の低下という問題が発生する。 In Patent Document 2, iron scrap is melted while the secondary combustion heat is applied to the iron bath. However, the efficiency of the secondary combustion heat to the iron bath is low, and a lot of secondary combustion heat is applied. If the secondary combustion rate is increased as much as possible, the heat damage of the refractory of the smelting furnace body becomes severe and the problem of a reduction in the furnace life occurs.
特許文献3では、同心円形状に配置した5重管の上吹きランスを用いており、つまり、中心部側から外部側に向かって、1.副孔酸素ガス及び精錬剤の流路、2.燃料ガスの流路、3.主孔酸素ガスの流路、4.冷却水の流路、5.冷却水の流路、で構成される上吹きランスを用いており(冷却水の流路が2つ存在するのは、冷却水は循環しており、一方が給水流路で他方が排水流路である)、副孔酸素ガス及び精錬剤の流路と燃料ガスの流路とを、ランス先端部で合流させて燃焼火炎を形成させている。また、副孔酸素ガスと精錬剤とは、ランスの上部で合流させるが、合流する前は精錬剤の搬送用ガスとしてアルゴンガスなどの不活性ガスを使用している。つまり、副孔酸素ガス及び精錬剤の流路を通過する物質は、酸素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス及び精錬剤となる。 In patent document 3, the upper blowing lance of the quintuple pipe arrange | positioned concentrically is used, that is, from the center part side to the exterior side, 1. 1. A flow path for sub-hole oxygen gas and refining agent; 2. fuel gas flow path; 3. Main hole oxygen gas flow path; 4. cooling water flow path; An upper blow lance composed of a cooling water flow path is used (there are two cooling water flow paths, the cooling water is circulated, one is the water supply flow path and the other is the drainage flow path. ), The flow path of the sub-hole oxygen gas and the refining agent and the flow path of the fuel gas are joined at the tip of the lance to form a combustion flame. Further, the sub-hole oxygen gas and the refining agent are merged at the upper part of the lance. Before the merge, an inert gas such as argon gas is used as the refining agent transfer gas. That is, the substance passing through the flow path of the sub-hole oxygen gas and the refining agent becomes an inert gas such as oxygen gas or argon gas and a refining agent.
ここでの問題は、1つの流路を、酸素ガスと金属や炭素分を含有する精錬剤(酸化鉄、鉄鉱石、製鉄所発生ダストなど)とが通過することである。即ち、ランス内の前記流路を通過する際に、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、このランスを用いて脱炭処理を行う場合には、ランスの軸心位置に設置される副孔酸素ガス及び精錬剤を吹き込むためのノズル孔に地金の飛び込みが発生する虞があり、操業の妨げになるという問題がある。 The problem here is that oxygen gas and a refining agent (such as iron oxide, iron ore, and ironworks generated dust) containing a metal and carbon content pass through one channel. That is, when passing through the flow path in the lance, a spark is generated due to friction between the refining agent and the flow path wall (usually made of steel), or oxygen gas and a part of the refining agent react. In addition, there is a risk of heat generation and combustion in the flow path, and there is a problem in the safety management of the equipment. In addition, when performing decarburization processing using this lance, there is a possibility that a metal jump may occur in the nozzle hole for blowing the sub-hole oxygen gas and the refining agent installed at the axial center position of the lance, There is a problem that it hinders operation.
特許文献4〜5は、溶銑の精錬において、熱源として上吹きランスの先端下方に形成される火炎の熱を利用しており、使用する上吹きランスは、特許文献4では4重管構造、特許文献5では5重管構造であり、何れの方法も、酸素ガスを搬送用ガスとして粉体の精錬剤を供給すると同時に、この精錬剤をバーナー火炎で加熱している。しかし、何れの方法も、精錬剤の供給量に対する火炎の熱量を考慮しておらず、精錬剤の加熱効率及び耐火物への熱影響に関して最適化されているとは言いがたい。
特許文献6は、溶銑の精錬において、熱源として上吹きランスの先端下方に形成される火炎の熱を利用しており、火炎中で粉状精錬剤を加熱することにより滓化が促進され、脱燐効率が向上すると記載している。しかし、燃料ガス流量と粉状精錬剤の供給速度との関係が脱燐効率の向上効果に与える影響について言及しておらず、燃料ガス流量と粉状精錬剤の供給速度との関係が最適化されているとは言いがたい。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上吹きランスの先端下方に燃料ガスの燃焼による火炎を形成し、この火炎で、上吹きランスを介して溶銑に供給する粉状精錬剤を加熱しながら溶銑に対して脱燐処理を行うに際し、上吹きランスの流路内での発熱・燃焼を危惧することなく、着熱効率及び生産性に優れ、鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることができ、且つ、炉体耐火物の損傷を助長することなく、高い脱燐効率が得られる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 the above circumstances, and an object thereof is to form a flame by combustion of fuel gas below the tip of the upper blowing lance, and supply the molten metal to the molten iron through the upper blowing lance. When performing dephosphorization treatment on hot metal while heating the powdered smelting agent, heat generation efficiency and productivity are excellent without worrying about heat generation and combustion in the flow path of the top blowing lance. An object of the present invention is to provide a hot metal refining method capable of increasing the blending ratio of the cold iron source and obtaining high dephosphorization efficiency without promoting damage to the furnace refractory.
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]粉状精錬剤供給流路と、燃料ガス供給流路と、燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給流路と、精錬用酸化性ガス供給流路とを、それぞれ別々に有する上吹きランスを用い、前記燃料ガス供給流路から燃料ガスを供給すると同時に前記燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給流路から酸化性ガスを供給して前記上吹きランスの先端下方に火炎を形成させながら、前記粉状精錬剤供給流路から脱炭炉滓を含む粉状精錬剤を精錬容器内の溶銑浴面に向けて不活性ガスとともに供給し、精錬容器内の溶銑を脱燐処理する溶銑の精錬方法において、
前記燃料ガスの熱供給速度A(MJ/min)に対する前記粉状精錬剤の供給速度B(kg/min)の比B/A(kg/MJ)を、下記(1)式の範囲内に制御することを特徴とする溶銑の精錬方法。
0.80<B/A<1.50・・・(1)
(1)式において、Aは、燃料ガス供給流路から供給する燃料ガスの低位発熱量(MJ/Nm3)と燃料ガスの供給流量(Nm3/min)との積からなる、燃料ガスの熱供給速度(MJ/min)、Bは、粉状精錬剤供給流路から供給される、脱炭炉滓を含む粉状精錬剤の供給速度(kg/min)である。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
[1] An upper blowing lance having a powdery refining agent supply channel, a fuel gas supply channel, an oxidizing gas supply channel for fuel gas combustion, and an oxidizing gas supply channel for refining separately. The fuel gas is supplied from the fuel gas supply channel, and at the same time the oxidizing gas is supplied from the fuel gas combustion oxidizing gas supply channel to form a flame below the tip of the upper blowing lance, In a hot metal refining method, a powdery refining agent including a decarburizing furnace slag is supplied together with an inert gas from a powder refining agent supply channel toward a hot metal bath surface in a refining vessel, and the hot metal in the refining vessel is dephosphorized. ,
The ratio B / A (kg / MJ) of the powdery refining agent supply rate B (kg / min) to the fuel gas heat supply rate A (MJ / min) is controlled within the range of the following formula (1). A method for refining hot metal, characterized by:
0.80 <B / A <1.50 (1)
In the equation (1), A is a fuel gas consisting of the product of the lower heating value (MJ / Nm 3 ) of the fuel gas supplied from the fuel gas supply flow path and the fuel gas supply flow rate (Nm 3 / min). The heat supply rate (MJ / min), B is the supply rate (kg / min) of the powdery refining agent including the decarburization furnace supplied from the powdery refining agent supply channel.
本発明によれば、溶銑の精錬において、上吹きランスから脱炭炉滓を含む粉状精錬剤を上吹きランスの先端下方に形成される火炎によって加熱しながら精錬容器内の溶銑浴面に供給する際に、燃料ガスの熱供給速度Aに対する粉状精錬剤の供給速度Bの比B/Aを適切な範囲内に制御するので、粉状精錬剤は火炎によって必要以上に加熱されることはなく、粉状精錬剤が必要以上に加熱されることに起因する脱燐効率の低下を回避しつつ、粉状精錬剤の滓化促進による脱燐効率の向上を得ることができる。また、燃料ガスの燃焼熱が効率的に溶銑に着熱することから、鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることができ、且つ、精錬容器に施工された耐火物への熱影響は少なく、耐火物の損傷を抑制することができる。 According to the present invention, in hot metal refining, a powdered refining agent including a decarburization furnace is supplied from the top blowing lance to the hot metal bath surface in the refining vessel while being heated by a flame formed below the tip of the top blowing lance. In this case, since the ratio B / A of the supply rate B of the powdery refining agent to the heat supply rate A of the fuel gas is controlled within an appropriate range, the powdery refining agent is not heated more than necessary by the flame. In addition, it is possible to obtain an improvement in the dephosphorization efficiency by promoting the hatching of the powdery refining agent while avoiding a decrease in the dephosphorization efficiency due to the powdery refining agent being heated more than necessary. In addition, since the combustion heat of the fuel gas efficiently reaches the hot metal, the mixing ratio of the cold iron source such as iron scrap can be increased, and the heat effect on the refractory material installed in the smelting vessel is Less damage to the refractory can be suppressed.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
高炉で製造された溶銑に対して脱珪処理、脱燐処理、脱硫処理、脱炭処理といった精錬が施され、溶銑から溶鋼が製造される。脱珪処理、脱燐処理、脱硫処理は、脱炭処理前の予備処理として行われる。これらの精錬工程は、混銑車、溶銑鍋、転炉などの精錬容器内で、CaOを主成分とした媒溶剤やCaF2系媒溶剤、これらに加えて溶銑に酸素ガス(工業用純酸素)や酸化鉄などの酸素源を供給することで行われている。これらの各精錬工程では、精錬を行う際の溶銑の温度によって反応効率が変化することが知られており、また、各精錬工程を別の精錬容器で行うことが一般的である。同一の精錬容器内で複数の処理を行う場合もあるが、その場合も、脱燐期、脱炭期などの目的に応じて精錬剤の組成を変化させる精錬が行われている。 The hot metal produced in the blast furnace is subjected to refining such as desiliconization, dephosphorization, desulfurization, and decarburization to produce molten steel from the hot metal. The desiliconization process, the dephosphorization process, and the desulfurization process are performed as a preliminary process before the decarburization process. These refining processes are carried out in a refining vessel such as a kneading car, hot metal ladle, converter, etc., and a medium solvent containing CaO as a main component or a CaF 2 -based medium solvent, in addition to these, oxygen gas in the molten iron (industrial pure oxygen) This is done by supplying an oxygen source such as iron oxide. In each of these refining processes, it is known that the reaction efficiency changes depending on the temperature of the hot metal during refining, and each refining process is generally performed in a separate refining vessel. In some cases, a plurality of treatments are performed in the same refining vessel. In this case, refining is performed by changing the composition of the refining agent in accordance with the purpose such as the dephosphorization period and the decarburization period.
例えば、脱燐処理は、比較的低温で精錬することが望ましく、CaOを主成分とした媒溶剤と酸素源とを添加して、酸素源中の酸素で溶銑中の燐を酸化して燐酸化物(P2O5)を形成させ、形成させた燐酸化物をCaO系媒溶剤の滓化によって生成するスラグ中に3CaO・P2O5(=Ca3(PO4)2)なる安定形態で固定することによって行われている。 For example, the dephosphorization treatment is preferably performed at a relatively low temperature, and a medium solvent mainly composed of CaO and an oxygen source are added, and phosphorus in the hot metal is oxidized with oxygen in the oxygen source to obtain a phosphorus oxide. (P 2 O 5 ) is formed, and the formed phosphorous oxide is fixed in a stable form of 3CaO · P 2 O 5 (= Ca 3 (PO 4 ) 2 ) in slag produced by the incubation of a CaO-based solvent. Is done by doing.
一方、溶銑から溶鋼を製造する際の環境負荷削減、排出CO2量削減、製造コスト削減を目的として、溶銑に対して配合する冷鉄源の比率を高めることが求められている。冷鉄源の配合比率を高めるためには、冷鉄源を溶解するための熱が必要であり、従来から熱補償方法について多くの検討が行われてきた。 On the other hand, for the purpose of reducing the environmental burden when manufacturing molten steel from hot metal, reducing the amount of CO 2 emission, and reducing manufacturing costs, it is required to increase the ratio of the cold iron source to be mixed with hot metal. In order to increase the blending ratio of the cold iron source, heat for melting the cold iron source is necessary, and many studies have been made on heat compensation methods.
本発明者らは、粉状精錬剤供給流路と、燃料ガス供給流路と、燃料ガスを燃焼するための燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給流路と、精錬用酸化性ガス供給流路とを、それぞれ別々に有する上吹きランス(以下、「バーナーランス」とも記す)を用い、前記燃料ガス供給流路から燃料ガスを供給すると同時に前記燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給流路から酸化性ガスを供給して前記上吹きランスの先端下方に火炎を形成させながら、前記粉状精錬剤供給流路から、脱炭炉滓を含む粉状精錬剤を不活性ガスとともに精錬容器内の溶銑浴面に向けて供給し、精錬容器内の溶銑を脱燐処理する溶銑の精錬方法において、着熱効率及び生産性に優れ、鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることができ、且つ、炉体耐火物の損傷を助長することなく、高い脱燐効率が得られる精錬方法を検討し、以下に示す精錬方法を見出した。 The present inventors include a powdery refining agent supply channel, a fuel gas supply channel, a fuel gas combustion oxidizing gas supply channel for burning fuel gas, and a refining oxidizing gas supply channel. Are separately supplied from the fuel gas supply passage and at the same time the oxidizing gas is supplied from the oxidizing gas supply passage for fuel gas combustion, using an upper blowing lance (hereinafter also referred to as “burner lance”). From the powdery refining agent supply flow path, the powdery refining agent including the decarburizing furnace slag is fed together with an inert gas to the hot metal bath surface in the refining vessel while forming a flame below the top blowing lance. In the hot metal refining method in which the hot metal in the smelting vessel is dephosphorized, the heat receiving efficiency and productivity are excellent, the mixing ratio of the cold iron source such as iron scrap can be increased, and the furnace body Without promoting damage to the refractory, Consider refining methods had dephosphorization efficiency, found refining method shown below.
以下、精錬容器として転炉を使用し、転炉内の溶銑に対して脱燐処理を施す場合を例として、本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described by taking as an example a case where a converter is used as the refining vessel and the hot metal in the converter is subjected to dephosphorization.
図1は、本発明を実施する際に用いる転炉設備の1例を示す概略断面図、図2は、図1に示す上吹きランス5の概略拡大縦断面図である。ここでは1例として6重管の上吹きランス5を示す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a converter facility used when carrying out the present invention, and FIG. 2 is a schematic enlarged vertical cross-sectional view of an
図1に示すように、本発明において脱燐処理に用いる転炉設備1は、その外殻を鉄皮3で構成され、鉄皮3の内側に耐火物4が施工された転炉2と、この転炉2の内部に挿入され、上下方向に移動可能な上吹きランス5とを備えている。転炉2の上部には、脱燐処理終了後の溶銑6を出湯するための出湯口7が設けられ、また、転炉2の炉底部には、攪拌用ガス8を吹き込むための複数の底吹き羽口9が設けられている。この底吹き羽口9はガス導入管10と接続されている。
As shown in FIG. 1, the
上吹きランス5には、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスからなる搬送用ガスとともに、脱炭炉滓を含む粉状精錬剤11を供給するための粉状精錬剤供給管12と、プロパンガス、液化天然ガス、コークス炉ガス、都市ガスなどの燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管13と、供給した燃料ガスを燃焼するための酸素ガス、空気などの燃料ガス燃焼用酸化性ガスを供給するための燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給管14と、酸素ガスなどの精錬用酸化性ガスを供給するための精錬用酸化性ガス供給管15と、上吹きランス5を冷却するための冷却水を供給・排出するための冷却水給水管及び排水管(図示せず)とが、接続されている。図1では、燃料ガス燃焼用酸化性ガス及び精錬用酸化性ガスを酸素ガスとした例を示している。精錬用酸化性ガスとしては、酸素ガス、酸素富化空気、酸素ガスと希ガスとの混合ガスが用いられるが、一般的には酸素ガスが使用される。
A powder refining
尚、燃料ガス供給管13に供給する燃料ガスに代えて、重油、灯油などの炭化水素系の液体燃料を使用することも可能であるが、流路出口のノズルなどで目詰まりを起こす可能性があるので、本発明では燃料ガス(気体燃料)を使用する。気体燃料を使用すれば、ノズルなどの目詰まりを防止できるだけでなく、供給速度の調整が容易であり、更には着火しやすいので失火を防止できるなどの利点がある。
It is possible to use hydrocarbon-based liquid fuel such as heavy oil or kerosene instead of the fuel gas supplied to the fuel
粉状精錬剤供給管12の他端は、粉状精錬剤11を収容したディスペンサー16に接続され、また、ディスペンサー16は粉状精錬剤搬送用ガス供給管17に接続されており、粉状精錬剤搬送用ガス供給管17を通ってディスペンサー16に供給された不活性ガスが、ディスペンサー16に収容された粉状精錬剤11の搬送用ガスとして機能し、ディスペンサー16に収容された粉状精錬剤11は粉状精錬剤供給管12を通って上吹きランス5に供給され、上吹きランス5の先端から溶銑6に向けて吹き付けることができるようになっている。
The other end of the powdery refining
上吹きランス5の1例として図2に示した6重管構造の上吹きランス5は、円筒状のランス本体18と、このランス本体18の下端に溶接などにより接続された銅鋳物製のランスチップ19とで構成されており、ランス本体18は、最内管20、仕切り管21、内管22、中管23、外管24、最外管25の同心円形状の6種の鋼管、即ち6重管で構成されている。粉状精錬剤供給管12は最内管20に連通し、燃料ガス供給管13は仕切り管21に連通し、燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給管14は内管22に連通し、精錬用酸化性ガス供給管15は中管23に連通し、冷却水給水管及び排水管はそれぞれ外管24または最外管25の何れか一方に連通している。
As an example of the
したがって、粉状精錬剤11が搬送用ガスとともに最内管20の内部を通り、プロパンガスや都市ガスなどの燃料ガスが最内管20と仕切り管21との間隙を通り、燃料ガス燃焼用酸化性ガスが仕切り管21と内管22との間隙を通り、精錬用酸化性ガスが内管22と中管23との間隙を通り、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、冷却水の給水流路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、どちらを給水流路としても構わない。冷却水は、ランスチップ19の位置で反転するように構成されている。
Therefore, the
最内管20の内部は、ランスチップ19のほぼ軸心位置に配置された粉状精錬剤噴射孔26と連通し、最内管20と仕切り管21との間隙は、粉状精錬剤噴射孔26の周囲に円環状のノズルまたは同心円上の複数個のノズル孔として開口する燃料ガス噴射孔27と連通し、仕切り管21と内管22との間隙は、燃料ガス噴射孔27の周囲に円環状のノズルまたは同心円上の複数個のノズル孔として開口する燃料ガス燃焼用酸化性ガス噴射孔28と連通し、そして、内管22と中管23との間隙は、燃料ガス燃焼用酸化性ガス噴射孔28の周辺に複数個設置された精錬用酸化性ガス噴射孔29と連通している。粉状精錬剤噴射孔26は、粉状精錬剤11を搬送用ガスとともに吹き付けるためのノズル、燃料ガス噴射孔27は、燃料ガスを噴射するためのノズル、燃料ガス燃焼用酸化性ガス噴射孔28は、燃料ガスを燃焼する酸化性ガスを噴射するためのノズル、精錬用酸化性ガス噴射孔29は、精錬用酸化性ガスを吹き付けるためのノズルである。
The inside of the
つまり、最内管20の内部が粉状精錬剤供給流路となり、最内管20と仕切り管21との間隙が燃料ガス供給流路となり、仕切り管21と内管22との間隙が燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給流路となり、内管22と中管23との間隙が精錬用酸化性ガス供給流路となっている。尚、図2において、粉状精錬剤噴射孔26はストレート形状のノズルで、精錬用酸化性ガス噴射孔29は、その断面が縮小する部分と拡大する部分の2つの円錐体で構成されるラバールノズルの形状を採っているが、粉状精錬剤噴射孔26も、ラバールノズル形状としても構わない。燃料ガス噴射孔27及び燃料ガス燃焼用酸化性ガス噴射孔28は円環のスリット状に開口するストレート型のノズル、または断面が円形のストレート形状のノズルである。ラバールノズルにおいて、縮小する部分と拡大する部分の2つの円錐体の境界である最も断面が狭い位置をスロートと呼んでいる。
That is, the inside of the
この構成の転炉設備1を用い、本発明に係る脱燐処理を、以下に示すようにして溶銑6に対して実施する。
Using the
先ず、転炉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。冷鉄源の配合比率は、装入する全鉄源に対して4.0質量%以上、望ましくは5.0質量%以上とすることが好ましい(冷鉄源の配合比率(質量%)=冷鉄源配合量×100/(溶銑配合量+冷鉄源配合量))。冷鉄源の配合比率が4.0質量%未満では、生産性向上の効果が少ないのみならず、CO2発生量の削減効果が少ないからである。冷鉄源の配合比率の上限は特に決める必要はなく、脱燐処理後の溶銑温度が目標範囲を維持できる上限まで添加することができる。冷鉄源の装入完了に前後して、底吹き羽口9から攪拌用ガス8の吹き込みを開始する。
First, a cold iron source is charged into the converter 2. The cold iron source used is iron scrap such as slabs and steel plate crops and city scraps generated at steelworks, bullion recovered from slag by magnetic sorting, and cold iron, reduced iron, etc. can do. The blending ratio of the cold iron source is 4.0% by mass or more, preferably 5.0% by mass or more with respect to the total iron source to be charged (mixing ratio of the cold iron source (mass%) = cold). Iron source content x 100 / (molten metal content + cold iron source content)). This is because if the blending ratio of the cold iron source is less than 4.0% by mass, not only the effect of improving the productivity is small but also the effect of reducing the CO 2 generation amount is small. The upper limit of the blending ratio of the cold iron source does not need to be particularly determined, and the hot metal temperature after the dephosphorization treatment can be added up to an upper limit that can maintain the target range. Before and after the cold iron source is charged, the stirring
冷鉄源の転炉2への装入後、溶銑6を転炉2へ装入する。用いる溶銑6としてはどのような組成であっても脱燐処理することができ、脱燐処理の前に脱硫処理や脱珪処理が施されていても構わないな。因みに、脱燐処理前の溶銑6の主な化学成分は、炭素:3.8〜5.0質量%、珪素:0.6質量%以下、燐:0.08〜0.2質量%、硫黄:0.05質量%以下程度である。また、溶銑温度は1200〜1400℃の範囲であれば問題なく脱燐処理することができる。
After charging the cold iron source into the converter 2, the
次いで、上吹きランス5の精錬用酸化性ガス噴射孔29から、酸素ガスなどの精錬用酸化性ガスを溶銑6の浴面に向けて吹き付けるとともに、ディスペンサー16に搬送用ガスとして不活性ガスを供給し、脱炭炉滓を含む粉状精錬剤11を、上吹きランス5の粉状精錬剤噴射孔26から搬送用ガスとともに溶銑6の浴面に向けて吹き付ける。この粉状精錬剤11の吹き付けに前後して、上吹きランス5の燃料ガス噴射孔27から燃料ガスを噴射させるとともに燃料ガス燃焼用酸化性ガス噴射孔28から酸素ガスなどの燃料ガス燃焼用酸化性ガスを噴射させ、上吹きランス5の下方に火炎を発生させる。
Next, a refining oxidizing gas such as oxygen gas is blown toward the bath surface of the
脱炭炉滓とは、転炉での溶銑の脱炭処理で発生するCaO−SiO2−FeOX系スラグであり、上記粉状精錬剤11の全部または一部として使用することができる。粉状精錬剤11の滓化を促進する観点から、粉状精錬剤11に占める脱炭炉滓の比率は20質量%以上、より望ましくは30質量%以上とすることが好適である。粉状精錬剤11の一部としては、生石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)、消石灰(Ca(OH)2)などを使用することもできる。また、生石灰に蛍石(CaF2)またはアルミナ(Al2O3)を滓化促進剤として混合したものを粉状精錬剤11の一部として使用することもできる。
The decarburization furnace slag is CaO—SiO 2 —FeO x slag generated by hot metal decarburization processing in a converter, and can be used as all or part of the
このようにして行われる、バーナーランス5を用いた溶銑6の精錬では、燃料ガスが燃焼してバーナーランス5の先端下方に形成される火炎中を粉状精錬剤11、酸化鉄、可燃性物質などを通すことにより、火炎の熱が効率良く粉状精錬剤11などに伝達され、これにより溶銑6への着熱効率の向上が可能であることが知られている(例えば特許文献6を参照)。
In the refining of the
このバーナーランス5では、精錬の進行と並行しながら溶銑6の熱補償を行うことができることに加え、燃料ガスに硫黄分が含まれないことから、炭素源による熱補償で問題となる硫黄の溶銑中への混入や精錬時間の延長を回避することができる。また、火炎中に伝熱媒体となる粉状精錬剤11を通すことにより、燃料ガスの燃焼熱を効率良く溶銑6に供給することができるので、従来熱補償技術として検討されてきた二次燃焼率を高める方法と比較して、精錬容器内の耐火物の熱損傷を増大させることなく、熱補償を行うことができる。また更に、本発明では、脱炭炉滓を含む粉状精錬剤11の搬送用ガスとして不活性ガスを使用するので、バーナーランス5の流路内で粉状精錬剤11に含まれる可燃性物質が燃焼するという問題を回避することができる。
In this
これらの利点に加えて、バーナーランス5による燃焼熱を利用した溶銑6の精錬においては、脱燐効率を向上させることができるという利点がある。これは、火炎中で粉状精錬剤11を加熱することにより、粉状精錬剤11の滓化が促進され、つまり、燐酸化物の吸収能に優れたスラグが早期に形成されることで、脱燐効率が向上するからである(例えば特許文献6を参照)。但し、脱燐反応は発熱反応であることから、脱燐処理における溶銑温度及びスラグ温度としては、例えば1200〜1400℃程度の比較的低温の方が有利であり、溶銑温度を過剰に高くすることは、冷鉄源の溶解量を増大する上では望ましいが、脱燐反応にとっては望ましくないことが知られている。
In addition to these advantages, in the refining of the
特に、脱炭炉滓には通常1〜2質量%程度の燐が燐酸化物として含有されるために、本発明者らは、精錬条件によっては、粉状精錬剤11として用いる脱炭炉滓からの復燐が影響して脱燐効率が低下する虞もあると考えた。
In particular, since the decarburization furnace contains usually about 1 to 2% by mass of phosphorus as a phosphorus oxide, the present inventors can use the decarburization furnace used as the
そこで、本発明者らは、バーナーランス5による脱炭炉滓を含む粉状精錬剤11の加熱は、滓化促進により脱燐効率が向上する一方、粉状精錬剤11の温度上昇により脱燐効率が低下する要因になると考え、バーナーランス5の粉状精錬剤供給管12から供給する粉状精錬剤11の供給速度B(kg/min)と、バーナーランス5での熱供給速度A(MJ/min)との比B/A(kg/MJ)が脱燐効率に与える影響を、燃料ガス種、燃料ガス流量、粉状精錬剤11の供給速度を変化させて調査した(後述の実施例1、2を参照)。尚、バーナーランス5での熱供給速度A(MJ/min)は、下記の(3)式で求められる。
Therefore, the inventors of the present invention have heated the
A=QL×F・・・(3)
但し、(3)式において、Aは熱供給速度(MJ/min)、QLは燃料ガスの標準状態における1m3あたりの低位発熱量(MJ/Nm3)、Fは燃料ガスの標準状態における供給流量(Nm3/min)である。ここで、燃料ガスの低位発熱量とは、25℃、1気圧を基準とした燃料ガスの標準燃焼熱から、燃料ガス中の水素や元来含まれる水分から生じる水蒸気の潜熱分を差し引いた値であり、実用上粉体の加熱に利用可能な熱量に相当する。
A = Q L × F (3)
However, in the formula (3), A is the heat supply rate (MJ / min), Q L is the lower heating value per 1 m 3 (MJ / Nm 3 ) in the standard state of the fuel gas, and F is in the standard state of the fuel gas. Supply flow rate (Nm 3 / min). Here, the lower heating value of the fuel gas is a value obtained by subtracting the latent heat of water vapor generated from hydrogen or originally contained water in the fuel gas from the standard combustion heat of the fuel gas based on 25 ° C. and 1 atm. This corresponds to the amount of heat that can be used for heating the powder in practice.
その結果、図3及び図4に示すように、粉状精錬剤噴射孔26から噴射する粉状精錬剤11の供給速度B(kg/min)と、バーナーランス5での熱供給速度A(MJ/min)との比B/A(kg/MJ)に応じて脱燐効率が変化し、比B/Aを下記の(1)式の範囲に制御することで、脱燐効率を高めることが可能であることがわかった。
As a result, as shown in FIGS. 3 and 4, the supply rate B (kg / min) of the
0.80<B/A<1.50・・・(1)
比B/Aが0.80以下の場合、バーナーランス5による熱供給速度Aに対して脱炭炉滓を含む粉状精錬剤11の供給速度Bが相対的に小さいため、粉状精錬剤11の温度が過剰に高くなり、粉状精錬剤11の滓化促進による脱燐効率向上に対して、粉状精錬剤11の温度上昇による脱燐効率低下が大きくなり、脱燐向上効果が縮小していくと考えられる。一方、比B/Aが1.50以上の場合、バーナーランス5による熱供給速度Aに対して脱炭炉滓を含む粉状精錬剤11の供給速度Bが相対的に大きいため、粉状精錬剤11の温度が低く滓化促進効果が少なく、脱燐効率向上効果が縮小していくと考えられる。
0.80 <B / A <1.50 (1)
When the ratio B / A is 0.80 or less, the supply rate B of the
尚、粉状精錬剤11として例えば炭酸カルシウム粉などの熱分解性を有する粉体を用いる場合には、分解熱による粉状精錬剤11の温度低下が生じるので、粉状精錬剤11の熱分解が生じる環境では脱燐効率向上効果が得られる比B/Aの範囲は低値側にシフトすると考えられる。
In addition, when using powder having thermal decomposability such as calcium carbonate powder as the
以上説明したように、本発明によれば、比B/Aを適切な範囲内に制御するので、粉状精錬剤11は火炎によって必要以上に加熱されることはなく、粉状精錬剤11が必要以上に加熱されることに起因する脱燐効率の低下を回避しつつ、粉状精錬剤11の滓化促進による高い脱燐効率向上効果を享受することができる。
As described above, according to the present invention, since the ratio B / A is controlled within an appropriate range, the
尚、上記説明は、精錬容器として転炉2を使用した場合で説明したが、混銑車や溶銑鍋を精錬容器として使用しても、何ら問題なく本発明を実施することができる。 In addition, although the said description demonstrated by the case where the converter 2 was used as a refining container, even if it uses a kneading car and a hot metal ladle as a refining container, this invention can be implemented without any problem.
図1に示す転炉設備と同様の形式である炉容量が330トンの上底吹き転炉を用い、この転炉に冷鉄源及び溶銑を装入し、燃料ガスとして都市ガス(低位発熱量QL=40.6MJ/Nm3)を使用し、燃料ガスの供給流量及び粉状精錬剤(生石灰と脱炭炉滓との混合物)の供給速度を変化させて、溶銑の脱燐処理を行った(本発明例1〜7、比較例1〜28)。 A furnace capacity of 330 tons, which is the same type as the converter equipment shown in FIG. 1, is used, and a cold iron source and hot metal are charged into this converter, and city gas (low heating value) is used as fuel gas. Q L = 40.6 MJ / Nm 3 ), changing the fuel gas supply flow rate and the powder refining agent (mixture of quick lime and decarburizer furnace) to perform dephosphorization of hot metal (Invention Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 28).
本発明例1〜7及び比較例1〜28において、使用した上吹きランスは、図2に示す上吹きランスと同様に6重管構造のものであり、その横断面において中心側から、粉状精錬剤供給流路、燃料ガス供給流路、燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給流路、精錬用酸化性ガス供給流路、冷却水の給水及び排水の2つの冷却水流路の順に構成されている。冷却水流路以外は上吹きランス先端部において鉛直下方または鉛直斜め下方に開口したノズルを備えており、粉状精錬剤はランスチップ中心の円形ストレート型の粉状精錬剤噴射孔から、燃料ガスは円環状(リング状)スリット型の燃料ガス噴射孔から、燃料ガス燃焼用酸素ガスは円環状(リング状)スリット型の燃料ガス燃焼用酸化性ガス噴射孔から、精錬用酸素ガスは同心円上に配置した複数個のラバールノズル型の精錬用酸化性ガス噴射孔から炉内に供給した。 In the present invention examples 1 to 7 and comparative examples 1 to 28, the used top blowing lance has a six-pipe structure similar to the top blowing lance shown in FIG. A refining agent supply channel, a fuel gas supply channel, an oxidizing gas supply channel for fuel gas combustion, an oxidizing gas supply channel for refining, and two cooling water channels for cooling water supply and drainage are configured in this order. . Except for the cooling water flow path, it has a nozzle that opens vertically downward or diagonally downward at the top of the top blowing lance, and the powder refining agent comes from the circular straight refining agent injection hole at the center of the lance tip, and the fuel gas is From the annular (ring-shaped) slit type fuel gas injection hole, the oxygen gas for fuel gas combustion is from the annular (ring-shaped) slit type oxidizing gas injection hole for fuel gas combustion, and the refining oxygen gas is concentrically A plurality of arranged Laval nozzle type oxidizing gas injection holes were supplied into the furnace.
本発明例1〜7及び比較例1〜28では、転炉に冷鉄源46.2トンを装入した後、溶銑温度;1300℃、珪素濃度;0.35質量%、燐濃度;0.14質量%、炭素濃度;4.4質量%の溶銑283.8トンを装入し、その後、上吹きランスを、その先端が静止状態の溶銑の湯面から2500mmの位置となるまで下降し(ランス高さ=2500mm)、次いで、塊状の生石灰を3トン炉上から投入した後、生石灰粉と脱炭炉滓とを質量比率1:2で事前混合した混合物(=粉状精錬剤)、都市ガス(比較例1〜5では都市ガスの代わりに窒素ガス)、燃料ガス燃焼用酸素ガス(比較例1〜5では燃料ガス燃焼用酸素ガスの代わりに窒素ガス)、精錬用酸素ガスを、上吹きランスを介して溶銑浴面に向けて吹き付けながら、底吹き羽口から窒素ガスを攪拌用ガスとして溶銑中に吹き込んで脱燐処理を行った。尚、脱炭炉滓の組成は、CaOが40質量%で、SiO2が12質量%であった。 In Invention Examples 1-7 and Comparative Examples 1-28, after 46.2 tons of cold iron source was charged into the converter, the hot metal temperature: 1300 ° C., silicon concentration: 0.35 mass%, phosphorus concentration; After charging 283.8 tons of hot metal having a mass of 14% by mass and a carbon concentration of 4.4% by mass, the upper blowing lance is lowered until the tip of the hot metal is 2500 mm from the surface of the hot metal in the stationary state ( Lance height = 2500 mm), then, after adding massive quick lime from the top of the 3 ton furnace, premixed quick lime powder and decarburization furnace soot at a mass ratio of 1: 2 (= powder refining agent), city Gas (comparative examples 1-5, nitrogen gas instead of city gas), fuel gas combustion oxygen gas (comparative examples 1-5, nitrogen gas instead of fuel gas combustion oxygen gas), refining oxygen gas, While blowing toward the hot metal bath surface through the blowing lance, Nitrogen gas was blown in dephosphorization in molten pig iron as the stirring gas. In addition, the composition of the decarburization furnace was 40% by mass for CaO and 12% by mass for SiO 2 .
精錬用酸素ガスの供給流量は2.2万Nm3/hrとした。底吹き攪拌用ガス及び搬送用ガスとしては窒素ガスを用い、その流量は、それぞれ30Nm3/min、25Nm3/minとした。精錬時間は全て15分間の一定とした。 The supply flow rate of the refining oxygen gas was 22,000 Nm 3 / hr. Using nitrogen gas as the bottom-blown agitation gas and carrier gas, the flow rate was respectively 30 Nm 3 / min, and 25 Nm 3 / min. All refining times were fixed at 15 minutes.
都市ガスの流量は10〜60Nm3/minとし、燃料ガス燃焼用酸素ガス流量は、都市ガスを完全燃焼させるために都市ガス流量に対して2.2倍の流量(22〜132Nm3/min)とした。また、粉状精錬剤の供給速度は200〜1000kg/minとし、何れの供給速度でも粉状精錬剤の総供給量は3トンとした。精錬用酸素ガスの供給開始と同時に、都市ガス、燃料ガス燃焼用酸素ガス及び粉状精錬剤の供給を開始し、粉状精錬剤の総供給量が3トンに達した時点で、都市ガス、燃料ガス燃焼用酸素ガス及び粉状精錬剤の供給を停止した。 The city gas flow rate is 10-60 Nm 3 / min, and the oxygen gas flow rate for fuel gas combustion is 2.2 times the city gas flow rate (22-132 Nm 3 / min) in order to completely burn the city gas. It was. Further, the supply rate of the powdery refining agent was 200 to 1000 kg / min, and the total supply amount of the powdery refining agent was 3 tons at any supply rate. Simultaneously with the start of supply of oxygen gas for refining, supply of city gas, oxygen gas for fuel gas combustion and powdery refining agent is started, and when the total supply amount of powdery refining agent reaches 3 tons, Supply of oxygen gas for fuel gas combustion and powdery refining agent was stopped.
尚、都市ガス、燃料ガス燃焼用酸素ガス及び粉状精錬剤の供給停止後は、スプラッシュなどが上吹きランスの各供給流路に侵入しないように、窒素ガスを供給した。都市ガス、燃料ガス燃焼用酸素ガス及び粉状精錬剤の供給終了から吹錬終了までの期間は、燃料ガス供給流路に窒素ガス10Nm3/min、燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給流路に窒素ガス22Nm3/min、粉状精錬剤供給流路に窒素ガス25Nm3/minを供給した。
In addition, after stopping supply of city gas, fuel gas combustion oxygen gas, and powdery refining agent, nitrogen gas was supplied so that splash or the like would not enter each supply flow path of the top blowing lance. During the period from the end of supply of city gas, oxygen gas for fuel gas combustion and powdered refining agent to the end of blowing, nitrogen gas is 10 Nm 3 / min in the fuel gas supply channel, and the oxidizing gas supply channel for fuel gas combustion is
表1に、本発明例1〜7及び比較例1〜28における都市ガス流量、熱供給速度A、脱炭炉滓を含む粉状精錬剤供給速度B、比B/A、及び、脱燐処理後の溶銑燐濃度などを示す。また、図3に、本発明例1〜7及び比較例1〜28における比B/Aと脱燐処理後の溶銑燐濃度との関係を示す。 Table 1 shows the city gas flow rate, heat supply rate A, powder refining agent supply rate B including decarburization furnace B, ratio B / A, and dephosphorization treatment in Invention Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 28. The hot metal phosphorus concentration etc. are shown later. FIG. 3 shows the relationship between the ratio B / A and the hot metal phosphorus concentration after the dephosphorization treatment in Invention Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 28.
本発明例1〜7で示されるように、脱燐処理後の溶銑中燐濃度を安定して低減するためには、比B/Aを0.80超え1.50未満の条件とすることが必要であることがわかった。これは、粉状精錬剤が火炎によって適度に加熱されたことにより、粉状精錬剤の滓化促進により脱燐効率が向上することを反映していると考えられる。 As shown in Examples 1 to 7 of the present invention, in order to stably reduce the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment, the ratio B / A should be set to a condition of more than 0.80 and less than 1.50. I found it necessary. This is considered to reflect that the dephosphorization efficiency is improved by promoting the hatching of the powdery refining agent when the powdery refining agent is appropriately heated by the flame.
一方、比較例1〜5に示す都市ガスを供給しない条件下での脱燐処理後の溶銑中燐濃度は、本発明例1〜7に示す比B/Aが0.80超え1.50未満の条件下での脱燐処理後の溶銑中燐濃度よりも高位であることが確認された。これは、粉状精錬剤が加熱されておらず、粉状精錬剤の滓化促進による脱燐効率向上効果が得られなかったことを反映していると考えられる。 On the other hand, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment under the condition of not supplying the city gas shown in Comparative Examples 1 to 5 is such that the ratio B / A shown in Invention Examples 1 to 7 is 0.80 and less than 1.50. It was confirmed that the concentration was higher than the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment under the above conditions. This is considered to reflect that the powder refining agent was not heated and the effect of improving the dephosphorization efficiency due to the promotion of hatching of the powder refining agent was not obtained.
また、比較例6〜19及び比較例22、23、24、27、28に示されるように、比B/Aが0.80以下の場合の脱燐処理後の溶銑中燐濃度は、本発明例1〜7に示す比B/Aが0.80超え1.50未満の条件下での脱燐処理後の溶銑中燐濃度よりも高位になることが確認された。これは、熱供給速度Aに対して粉状精錬剤の供給速度Bが小さく、加熱された粉状精錬剤の滓化促進による脱燐効率向上効果よりも、粉状精錬剤の温度上昇に伴う脱燐効率低下影響の方が大きかったことを反映していると考えられる。 Further, as shown in Comparative Examples 6 to 19 and Comparative Examples 22, 23, 24, 27, and 28, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment when the ratio B / A is 0.80 or less is the present invention. It was confirmed that the ratio B / A shown in Examples 1 to 7 was higher than the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment under the condition of 0.80 and less than 1.50. This is because the powder refining agent supply rate B is smaller than the heat supply rate A, and the temperature of the powder refining agent is higher than the dephosphorization efficiency improving effect by promoting the hatching of the heated powder refining agent. This is considered to reflect that the dephosphorization efficiency lowering effect was greater.
また更に、比較例20、21、25、26に示されるように、比B/Aが1.50以上の場合の脱燐処理後の溶銑中燐濃度は、本発明例1〜7に示す比B/Aが0.80超え1.50未満の条件下での脱燐処理後の溶銑中燐濃度よりも高位であることが確認された。これは、熱供給速度Aに対して粉状精錬剤の供給速度Bが大きく、加熱された粉状精錬剤の温度が低く、粉状精錬剤の滓化促進による脱燐効率向上効果が小さかったことを反映していると考えられる。 Furthermore, as shown in Comparative Examples 20, 21, 25, and 26, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment when the ratio B / A is 1.50 or more is the ratio shown in Examples 1 to 7 of the present invention. It was confirmed that the B / A was higher than the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment under the condition of 0.80 and less than 1.50. This is because the powder refining agent supply rate B is larger than the heat supply rate A, the temperature of the heated powder refining agent is low, and the effect of improving the dephosphorization efficiency by promoting the hatching of the powder refining agent is small. It is thought that this is reflected.
実施例1と同様に、図1に示す転炉設備と同様の形式である炉容量が330トンの上底吹き転炉を用い、この転炉に冷鉄源及び溶銑を装入し、燃料ガスとしてプロパンガス(低位発熱量QL=91.0MJ/Nm3)を使用し、燃料ガスの供給流量及び粉状精錬剤(生石灰と脱炭炉滓との混合物)の供給速度を変化させて、溶銑の脱燐処理を行った(本発明例51〜59、比較例51〜75)。 As in Example 1, a furnace capacity of 330 tons was used in the same manner as the converter equipment shown in FIG. 1, and a cold iron source and hot metal were charged into the converter, and the fuel gas Propane gas (low calorific value Q L = 91.0 MJ / Nm 3 ), and changing the fuel gas supply flow rate and powder refining agent (mixture of quick lime and decarburization furnace), The hot metal was dephosphorized (Invention Examples 51-59, Comparative Examples 51-75).
本発明例51〜59及び比較例51〜75において、使用した上吹きランスは、図2に示す上吹きランスと同様に6重管構造のものであり、その横断面において中心側から、粉状精錬剤供給流路、燃料ガス供給流路、燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給流路、精錬用酸化性ガス供給流路、冷却水の給水及び排水の2つの冷却水流路の順に構成されている。冷却水流路以外は上吹きランス先端部において鉛直下方または鉛直斜め下方に開口したノズルを備えており、粉状精錬剤はランスチップ中心の円形ストレート型の粉状精錬剤噴射孔から、燃料ガスは円環状(リング状)スリット型の燃料ガス噴射孔から、燃料ガス燃焼用酸素ガスは円環状(リング状)スリット型の燃料ガス燃焼用酸化性ガス噴射孔から、精錬用酸素ガスは同心円上に配置した複数個のラバールノズル型の精錬用酸化性ガス噴射孔から炉内に供給した。 In the inventive examples 51 to 59 and the comparative examples 51 to 75, the used top blowing lance is of a six-pipe structure like the top blowing lance shown in FIG. A refining agent supply channel, a fuel gas supply channel, an oxidizing gas supply channel for fuel gas combustion, an oxidizing gas supply channel for refining, and two cooling water channels for cooling water supply and drainage are configured in this order. . Except for the cooling water flow path, it has a nozzle that opens vertically downward or diagonally downward at the top of the top blowing lance, and the powder refining agent comes from the circular straight refining agent injection hole at the center of the lance tip, and the fuel gas is From the annular (ring-shaped) slit type fuel gas injection hole, the oxygen gas for fuel gas combustion is from the annular (ring-shaped) slit type oxidizing gas injection hole for fuel gas combustion, and the refining oxygen gas is concentrically A plurality of arranged Laval nozzle type oxidizing gas injection holes were supplied into the furnace.
本発明例51〜59及び比較例51〜75では、転炉に冷鉄源46.2トンを装入した後、溶銑温度;1300℃、珪素濃度;0.35質量%、燐濃度;0.14質量%、炭素濃度;4.4質量%の溶銑283.8トンを装入し、その後、上吹きランスを、その先端が静止状態の溶銑の湯面から2500mmの位置となるまで下降し(ランス高さ=2500mm)、次いで、塊状の生石灰を3トン炉上から投入した後、生石灰粉と脱炭炉滓とを質量比率1:2で事前混合した混合物(=粉状精錬剤)、プロパンガス(比較例51〜55ではプロパンガスの代わりに窒素ガス)、燃料ガス燃焼用酸素ガス(比較例51〜55では燃料ガス燃焼用酸素ガスの代わりに窒素ガス)、精錬用酸素ガスを、上吹きランスを介して溶銑浴面に向けて吹き付けながら、底吹き羽口から窒素ガスを攪拌用ガスとして溶銑中に吹き込んで脱燐処理を行った。尚、脱炭炉滓の組成はCaOが40質量%で、SiO2が12質量%であった。 In Invention Examples 51-59 and Comparative Examples 51-75, after 46.2 tons of cold iron source was charged into the converter, the hot metal temperature: 1300 ° C., silicon concentration; 0.35 mass%, phosphorus concentration; After charging 283.8 tons of hot metal having a mass of 14% by mass and a carbon concentration of 4.4% by mass, the upper blowing lance is lowered until the tip of the hot metal is 2500 mm from the surface of the hot metal in the stationary state ( Lance height = 2500 mm), and then a mixture of quick lime powder and decarburization furnace pre-mixed at a mass ratio of 1: 2 (= powder refining agent) and propane Gas (nitrogen gas instead of propane gas in Comparative Examples 51 to 55), oxygen gas for fuel gas combustion (nitrogen gas instead of fuel gas combustion oxygen gas in Comparative Examples 51 to 55), refining oxygen gas, Sprayed onto the hot metal bath surface via a blowing lance While, nitrogen gas was blown in dephosphorization in molten pig iron as the stirring gas from the bottom tuyeres. The composition of the decarburization furnace was 40% by mass for CaO and 12% by mass for SiO 2 .
精錬用酸素ガスの供給流量は2.2万Nm3/hrとした。底吹き攪拌用ガス及び搬送用ガスとしては窒素ガスを用い、その流量は、それぞれ30Nm3/min、25Nm3/minとした。精錬時間は全て15分間の一定とした。 The supply flow rate of the refining oxygen gas was 22,000 Nm 3 / hr. Using nitrogen gas as the bottom-blown agitation gas and carrier gas, the flow rate was respectively 30 Nm 3 / min, and 25 Nm 3 / min. All refining times were fixed at 15 minutes.
プロパンガスの流量は5〜25Nm3/minとして、燃料ガス燃焼用酸素ガス流量は、プロパンガスを完全燃焼させるためにプロパンガス流量に対して5倍の流量(25〜125Nm3/min)とした。また、粉状精錬剤の供給速度は200〜1000kg/minとし、何れの供給速度でも粉状精錬剤の総供給量は3トンとした。精錬用酸素ガスの供給開始と同時に、プロパンガス、燃料ガス燃焼用酸素ガス及び粉状精錬剤の供給を開始し、粉状精錬剤の総供給量が3トンに達した時点で、プロパンガス、燃料ガス燃焼用酸素ガス及び粉状精錬剤の供給を停止した。 The flow rate of propane gas is 5 to 25 Nm 3 / min, and the oxygen gas flow rate for fuel gas combustion is 5 times the flow rate of propane gas (25 to 125 Nm 3 / min) in order to completely burn propane gas. . Further, the supply rate of the powdery refining agent was 200 to 1000 kg / min, and the total supply amount of the powdery refining agent was 3 tons at any supply rate. Simultaneously with the start of the supply of refining oxygen gas, the supply of propane gas, fuel gas combustion oxygen gas and powder refining agent is started, and when the total supply amount of powder refining agent reaches 3 tons, propane gas, Supply of oxygen gas for fuel gas combustion and powdery refining agent was stopped.
尚、プロパンガス、燃料ガス燃焼用酸素ガス及び粉状精錬剤の供給停止後は、スプラッシュなどが上吹きランスの各供給流路に侵入しないように、窒素ガスを供給した。プロパンガス、燃料ガス燃焼用酸素ガス及び粉状精錬剤の供給終了から吹錬終了までの期間は、燃料ガス供給流路に窒素ガス10Nm3/min、燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給流路に窒素ガス22Nm3/min、粉状精錬剤供給流路に窒素ガス25Nm3/minを供給した。
Note that after the supply of propane gas, fuel gas combustion oxygen gas, and powdery refining agent was stopped, nitrogen gas was supplied so that splash or the like did not enter the supply channels of the top blowing lance. During the period from the end of the supply of propane gas, oxygen gas for fuel gas combustion and powdered smelting agent to the end of blowing, nitrogen gas is 10 Nm 3 / min in the fuel gas supply channel, and the oxidizing gas supply channel for fuel gas combustion is
表2に、本発明例51〜59及び比較例51〜75におけるプロパンガス流量、熱供給速度A、脱炭炉滓を含む粉状精錬剤供給速度B、比B/A、及び、脱燐処理後の溶銑燐濃度などを示す。また、図4に、本発明例51〜59及び比較例51〜75における比B/Aと脱燐処理後の溶銑燐濃度との関係を示す。 Table 2 shows the propane gas flow rate, heat supply rate A, powdery refining agent supply rate B including decarburization furnace, ratio B / A, and dephosphorization treatment in Inventive Examples 51-59 and Comparative Examples 51-75. The hot metal phosphorus concentration etc. are shown later. FIG. 4 shows the relationship between the ratio B / A and the hot metal phosphorus concentration after the dephosphorization treatment in Inventive Examples 51-59 and Comparative Examples 51-75.
本発明例51〜59で示されるように、脱燐処理後の溶銑中燐濃度を低減するためには、比B/Aを0.80超え1.50未満の条件とすることが必要であることがわかった。これは、粉状精錬剤が火炎によって適度に加熱されたことにより、粉状精錬剤の滓化促進により脱燐効率が向上することを反映していると考えられる。 As shown in Examples 51 to 59 of the present invention, in order to reduce the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment, the ratio B / A needs to be in the range of 0.80 to less than 1.50. I understood it. This is considered to reflect that the dephosphorization efficiency is improved by promoting the hatching of the powdery refining agent when the powdery refining agent is appropriately heated by the flame.
一方、比較例51〜55に示すプロパンガスを供給しない条件下での脱燐処理後の溶銑中燐濃度は、本発明例51〜59に示す比B/Aが0.80超え1.50未満の条件下での脱燐処理後の溶銑中燐濃度よりも高位であることが確認された。これは、粉状精錬剤が加熱されておらず、粉状精錬剤の滓化促進による脱燐効率向上効果が得られなかったことを反映していると考えられる。 On the other hand, the phosphorus concentration in the hot metal after dephosphorization under the condition where propane gas is not supplied as shown in Comparative Examples 51 to 55 is such that the ratio B / A shown in Invention Examples 51 to 59 is more than 0.80 and less than 1.50. It was confirmed that the concentration was higher than the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment under the above conditions. This is considered to reflect that the powder refining agent was not heated and the effect of improving the dephosphorization efficiency due to the promotion of hatching of the powder refining agent was not obtained.
また、比較例56〜68及び比較例70、71、74、75に示されるように、比B/Aが0.80以下の場合の脱燐処理後の溶銑中燐濃度は、本発明例51〜59に示す比B/Aが0.80超え1.50未満の条件下での脱燐処理後の溶銑中燐濃度よりも高位になってしまうことが確認された。これは、熱供給速度Aに対して粉状精錬剤の供給速度Bが小さく、加熱された粉状精錬剤の滓化促進による脱燐効率向上効果よりも、粉状精錬剤の温度上昇に伴う脱燐効率低下影響の方が大きかったことを反映していると考えられる。 Further, as shown in Comparative Examples 56 to 68 and Comparative Examples 70, 71, 74, and 75, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment when the ratio B / A is 0.80 or less is Example 51 of the present invention. It was confirmed that the ratio B / A shown in .about.59 was higher than the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment under the condition of 0.80 and less than 1.50. This is because the powder refining agent supply rate B is smaller than the heat supply rate A, and the temperature of the powder refining agent is higher than the dephosphorization efficiency improving effect by promoting the hatching of the heated powder refining agent. This is considered to reflect that the dephosphorization efficiency lowering effect was greater.
また更に、比較例69、72、73に示されるように、比B/Aが1.50以上の場合の脱燐処理後の溶銑中燐濃度は、本発明例51〜59に示す比B/Aが0.80超え1.50未満の条件下での脱燐処理後の溶銑中燐濃度よりも高位であることが確認された。これは、熱供給速度Aに対して粉状精錬剤の供給速度Bが大きく、加熱された粉状精錬剤の温度が低く、粉状精錬剤の滓化促進による脱燐効率向上効果が小さかったことを反映していると考えられる。 Furthermore, as shown in Comparative Examples 69, 72, and 73, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment when the ratio B / A is 1.50 or more is the ratio B / A shown in the inventive examples 51 to 59. It was confirmed that A is higher than the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment under the condition of 0.80 and less than 1.50. This is because the powder refining agent supply rate B is larger than the heat supply rate A, the temperature of the heated powder refining agent is low, and the effect of improving the dephosphorization efficiency by promoting the hatching of the powder refining agent is small. It is thought that this is reflected.
1 転炉設備
2 転炉
3 鉄皮
4 耐火物
5 上吹きランス
6 溶銑
7 出湯口
8 攪拌用ガス
9 底吹き羽口
10 ガス導入管
11 粉状精錬剤
12 粉状精錬剤供給管
13 燃料ガス供給管
14 燃料ガス燃焼用酸化性ガス供給管
15 精錬用酸化性ガス供給管
16 ディスペンサー
17 粉状精錬剤搬送用ガス供給管
18 ランス本体
19 ランスチップ
20 最内管
21 仕切り管
22 内管
23 中管
24 外管
25 最外管
26 粉状精錬剤噴射孔
27 燃料ガス噴射孔
28 燃料ガス燃焼用酸化性ガス噴射孔
29 精錬用酸化性ガス噴射孔
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記燃料ガスの熱供給速度A(MJ/min)に対する前記粉状精錬剤の供給速度B(kg/min)の比B/A(kg/MJ)を、下記(1)式の範囲内に制御することを特徴とする溶銑の精錬方法。
0.80<B/A<1.50・・・(1)
(1)式において、Aは、燃料ガス供給流路から供給する燃料ガスの低位発熱量(MJ/Nm3)と燃料ガスの供給流量(Nm3/min)との積からなる、燃料ガスの熱供給速度(MJ/min)、Bは、粉状精錬剤供給流路から供給される、脱炭炉滓を含む粉状精錬剤の供給速度(kg/min)である。 Using an upper blowing lance having a powdery refining agent supply channel, a fuel gas supply channel, an oxidizing gas supply channel for fuel gas combustion, and an oxidizing gas supply channel for refining separately, While supplying the fuel gas from the fuel gas supply flow path, supplying the oxidizing gas from the fuel gas combustion oxidizing gas supply flow path to form a flame below the tip of the upper blowing lance, the powdery refining agent In the hot metal refining method, the powder refining agent including the decarburization furnace is supplied from the supply flow path to the hot metal bath surface in the refining vessel together with the inert gas, and the hot metal in the refining vessel is dephosphorized.
The ratio B / A (kg / MJ) of the powdery refining agent supply rate B (kg / min) to the fuel gas heat supply rate A (MJ / min) is controlled within the range of the following formula (1). A method for refining hot metal, characterized by:
0.80 <B / A <1.50 (1)
In the equation (1), A is a fuel gas consisting of the product of the lower heating value (MJ / Nm 3 ) of the fuel gas supplied from the fuel gas supply flow path and the fuel gas supply flow rate (Nm 3 / min). The heat supply rate (MJ / min), B is the supply rate (kg / min) of the powdery refining agent including the decarburization furnace supplied from the powdery refining agent supply channel.
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