JP6658678B2 - Top blowing lance for refining and method for refining hot metal - Google Patents
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Description
本発明は、転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて溶銑の酸化精錬を行うための精錬用上吹きランスに関し、及び、それを用いた溶銑の精錬方法に関する。 The present invention relates to a refining upper blowing lance for oxidizing and refining hot metal by spraying a refining oxygen gas and a refining flux onto a bath surface of hot metal accommodated in a converter, and hot metal refining using the same. About the method.
近年、CaO系脱燐精錬剤などの精錬用フラックスの原単位低減などのために、転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて、溶銑に脱燐処理や脱炭精錬などの酸化精錬を施す方法が広く行われている。 In recent years, in order to reduce the basic unit of flux for refining such as CaO-based dephosphorizing refining agent, oxygen gas for refining and flux for refining are sprayed on the bath surface of the hot metal stored in the converter to dephosphorize the hot metal. Oxidation smelting methods such as smelting and decarburization smelting are widely used.
例えば、特許文献1には、酸素ガス噴出用の主孔ノズルと、主孔ノズル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精錬用フラックス供給用の副孔ノズルと、を有する精錬用上吹きランスが提案されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a refining process that is independent of a main hole nozzle for ejecting oxygen gas and a supply flow path of oxygen gas ejected from the main hole nozzle, and that can simultaneously eject fuel gas, oxygen gas, and flux for refining. A refining upper blowing lance having a sub-hole nozzle for supplying a feed flux has been proposed.
特許文献1によれば、精錬用フラックスは副孔ノズルに形成される火炎によって加熱されることで滓化が促進され、溶銑を効率的に脱燐処理できるとしている。 According to Patent Literature 1, refining flux is heated by a flame formed in a sub-hole nozzle, so that slagification is promoted and hot metal can be efficiently dephosphorized.
また、特許文献2には、精錬用フラックスを搬送用ガスとともに供給する第1の流路と、第1の流路の周囲に配置されて精錬用酸素ガスを供給する第2の流路と、第1の流路の下方のランス先端中心部に配置される副孔ノズル(中心孔ノズル)と、第2の流路に接続してランス先端部に配置される複数個の主孔ノズルとを備えた、精錬用フラックス及び精錬用酸素ガスを溶銑浴面に吹き付ける上吹きランスにおいて、前記副孔ノズルの直上に前記第1の流路と前記第2の流路とを連通する開口部を備えた精錬用上吹きランスが開示されている。
特許文献2によれば、精錬用フラックスの上吹きを停止して搬送用ガスを止めても、精錬用酸素ガスが前記開口部を通って副孔ノズルから噴出するので、搬送用ガス停止時の副孔ノズルへの地金差しを回避できるとしている。
According to
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、精錬用酸素ガスの供給流路とは独立した副孔ノズルから精錬用フラックスを噴出しており、精錬用フラックスの搬送用ガスの流量が減少する、または、停止するなどした場合には、飛散した転炉内の溶銑が副孔ノズルの内部に浸入して副孔ノズルを閉塞させ、最悪の場合には、次の精錬ができなくなるという問題が発生する。尚、飛散した溶銑が上吹きランス先端のノズル(「ランスノズル」という)の内部に侵入することを、一般に、「地金が差し込む」と表現する。 That is, in Patent Literature 1, the refining flux is ejected from the sub-hole nozzle independent of the refining oxygen gas supply flow path, and the flow rate of the refining flux carrier gas decreases or stops. In this case, the hot metal in the converter that has scattered penetrates into the sub-hole nozzle to block the sub-hole nozzle, and in the worst case, a problem occurs that the next refining cannot be performed. In addition, the intrusion of the scattered hot metal into the inside of a nozzle (referred to as a “lance nozzle”) at the tip of the upper blowing lance is generally expressed as “injection of metal”.
特許文献2は、副孔ノズルの直上に開口部を設けることで、搬送用ガスが低下した際には精錬用酸素ガスが副孔ノズルから噴出し、これによって地金差しの問題を解決できるとしている。しかしながら、ランスノズルで地金差しが起こると、操業上及び安全上大きなトラブルになり得る。特許文献2は、副孔ノズルの直上に開口部を有するが、開口部の面積が十分に大きくなく、地金差しを完全に防止するという点で、特許文献2は十分とはいえず、地金差しのリスクを更に抑える必要がある。
また、特許文献2は、精錬用フラックスを、精錬用酸素ガスとは別に、主に副孔ノズルから噴出させる技術であり、精錬用酸素ガスの溶銑浴面への衝突面(「火点」という)に吹き付けられる精錬用フラックスは少ない。転炉における溶銑の脱燐処理では、吹錬時間が短く、精錬用フラックスの十分な滓化が得られないという基本的な問題があることから、特許文献2では、精錬用フラックスの滓化が遅れ、溶銑の脱燐処理で脱燐反応が遅延するという問題がある。尚、火点は高温であり、火点に精錬用フラックスを添加することで、精錬用フラックスの滓化が促進される。
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、転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて溶銑の酸化精錬を行う精錬用上吹きランスにおいて、上吹きランス先端に設けられたランスノズルへの地金差しを確実に防止することができ、且つ、精錬用フラックスの滓化を促進することのできる精錬用上吹きランスを提供することである。また、その精錬用上吹きランスを用いた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 of the present invention is to provide a refining apparatus for oxidizing and refining hot metal by blowing a refining oxygen gas and a refining flux onto a bath surface of hot metal accommodated in a converter. Provided is an upper blowing lance which can surely prevent a metal lance from being inserted into a lance nozzle provided at the tip of the upper blowing lance and can promote slagging of the refining flux. It is to be. Another object of the present invention is to provide a method for refining hot metal using the upper lance for refining.
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]転炉に収容された溶銑の酸化精錬に使用する精錬用の上吹きランスであって、前記上吹きランスの先端に、鉛直下向きまたは斜め下向き方向の主孔ノズルのみを有し、前記上吹きランスの内部に、精錬用酸素ガスを供給する酸素ガス供給流路及び搬送用ガスとともに精錬用フラックスを供給するフラックス供給流路を別々に有し、前記上吹きランスの内部で、前記酸素ガス供給流路と前記フラックス供給流路とが合流し、前記主孔ノズルから、前記精錬用酸素ガスと前記精錬用フラックスとが同時に噴出するように構成されていることを特徴とする精錬用上吹きランス。
[2]前記上吹きランスは、四重管構造のランス本体と、該ランス本体の下端と接続して上吹きランスの先端部を形成するランスチップと、を備え、前記四重管構造のランス本体の最も内側に配置された管の下端は前記ランスチップの部位までは至っておらず、これによって前記酸素ガス供給流路と前記フラックス供給流路との合流位置を形成し、前記最も内側に配置された管の下端位置と前記ランスチップの上面とのランス軸心上の間隔Lが、前記最も内側に配置された管の内径Dよりも大きい(L>D)ことを特徴とする、上記[1]に記載の精錬用上吹きランス。
[3]上記[1]または上記[2]に記載の精錬用上吹きランスを用い、転炉に収容された溶銑の浴面に精錬用酸素ガス及び精錬用フラックスを吹き付けて前記溶銑の酸化精錬を実施することを特徴とする、溶銑の精錬方法。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
[1] An upper-blowing lance for refining used for oxidizing and refining hot metal housed in a converter, having only a vertically downward or obliquely downward main hole nozzle at the tip of the upper-blowing lance, Inside the upper blowing lance, an oxygen gas supply channel for supplying refining oxygen gas and a flux supply channel for supplying refining flux together with carrier gas are separately provided. A gas supply flow path and the flux supply flow path are merged, and the refining oxygen gas and the refining flux are simultaneously ejected from the main hole nozzle. Blowing lance.
[2] The upper blowing lance includes a lance main body having a four-tube structure, and a lance tip connected to a lower end of the lance main body to form a tip portion of the upper blowing lance. The lower end of the tube disposed on the innermost side of the main body does not reach the position of the lance tip, thereby forming a merging position between the oxygen gas supply flow path and the flux supply flow path, and disposed at the innermost position. Wherein the distance L on the lance axis between the lower end position of the pipe and the upper surface of the lance tip is larger than the inner diameter D of the innermost pipe (L> D). An upper blowing lance for refining according to 1).
[3] Oxidation refining of the hot metal by spraying a refining oxygen gas and a refining flux onto the bath surface of the hot metal accommodated in the converter using the refining top blowing lance according to the above [1] or [2]. A method for refining molten iron.
本発明によれば、上吹きランスの内部で精錬用酸素ガスと精錬用フラックスとを合流させ、主孔ノズルから精錬用酸素ガスとともに精錬用フラックスを噴出するので、精錬用フラックスを噴出する場合も、また、精錬用フラックスを噴出しない場合も、主孔ノズルからの噴出ガス流速は十分に速く、これによって主孔ノズルでの地金差しを未然に防止することが可能となる。また、主孔ノズルから噴出する精錬用酸素ガスの火点に精錬用フラックスを吹き付けるので、火点は温度が高く且つ精錬用フラックスと反応して精錬用フラックスの滓化を促進させる酸化鉄の濃度も高く、精錬用フラックスの滓化を促進させることができる。 According to the present invention, the refining oxygen gas and the refining flux are merged inside the upper blowing lance, and the refining flux is spouted together with the refining oxygen gas from the main hole nozzle. In addition, even when the refining flux is not ejected, the gas flow velocity of the ejected gas from the main hole nozzle is sufficiently high, so that it is possible to prevent the metal ingot at the main hole nozzle. In addition, since the refining flux is blown to the hot spot of the refining oxygen gas ejected from the main hole nozzle, the hot spot has a high temperature and the concentration of iron oxide which reacts with the refining flux to promote slagging of the refining flux. And the slagging of the refining flux can be promoted.
以下、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described specifically.
本発明は、転炉に収容された溶銑に対して上吹きランスから精錬用酸素ガス(工業用純酸素ガス)及び精錬用フラックスを吹き付けて行う酸化精錬で使用する精錬用上吹きランスを対象としている。前記酸化精錬としては、現在、溶銑の脱燐処理及び溶銑の脱炭精錬が行われており、本発明に係る上吹きランスは何れにも適用することができる。この場合に、溶銑の脱炭精錬では、予備処理として行う脱燐処理が予め施された溶銑を使用しても、脱燐処理が施されていない溶銑を使用してもどちらでも構わない。 The present invention is directed to an upper blowing lance for refining used in oxidizing refining performed by blowing oxygen for refining (industrial pure oxygen gas) and flux for refining from a top blowing lance to hot metal housed in a converter. I have. As the oxidizing refining, dephosphorization treatment of hot metal and decarburization refining of hot metal are currently performed, and the upper blowing lance according to the present invention can be applied to any of them. In this case, in the decarburization refining of the hot metal, either the hot metal that has been subjected to the dephosphorization treatment as a preliminary treatment or the hot metal that has not been subjected to the dephosphorization treatment may be used.
本発明において使用する溶銑は、高炉で製造された溶銑であり、この溶銑を、溶銑鍋、トピードカーなどの溶銑搬送容器で受銑して、脱燐処理及び脱炭精錬を実施する転炉に搬送する。脱燐処理を行う場合には、少ないCaO系脱燐精錬剤の使用量で効率的に脱燐処理するために、脱燐処理前に溶銑中の珪素を予め除去(「溶銑の脱珪処理」という)し、溶銑の珪素含有量を0.20質量%以下、望ましくは0.10質量%以下まで低減させることが好ましい。脱珪処理を実施した場合には、脱珪処理時に生成したスラグを脱燐処理の前までに排出する。但し、脱珪処理を施していない溶銑であっても、CaO系脱燐精錬剤の使用量が増加すること以外には問題なく脱燐処理できる。 The hot metal used in the present invention is hot metal manufactured in a blast furnace, and the hot metal is received in a hot metal transfer container such as a hot metal ladle or a topped car and transported to a converter for performing dephosphorization and decarburization refining. I do. When performing the dephosphorization treatment, in order to efficiently perform the dephosphorization treatment using a small amount of the CaO-based dephosphorization refining agent, the silicon in the hot metal is removed in advance before the dephosphorization treatment ("Desiliconization treatment of the hot metal"). However, it is preferable to reduce the silicon content of the hot metal to 0.20% by mass or less, preferably 0.10% by mass or less. When the desiliconization treatment is performed, the slag generated during the desiliconization treatment is discharged before the dephosphorization treatment. However, even hot metal that has not been subjected to desiliconization can be dephosphorized without any problem except that the amount of the CaO-based dephosphorizing refining agent used increases.
以下、転炉における溶銑の脱燐処理を例として、添付図面を参照して本発明を説明する。図1は、溶銑に対して脱燐処理や脱炭精錬などの酸化精錬を実施する際に用いられる転炉設備の概略断面図である。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, taking as an example a dephosphorization treatment of hot metal in a converter. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a converter facility used when performing oxidizing refining such as dephosphorization and decarburizing refining on hot metal.
図1に示すように、転炉設備1は、その外殻を鉄皮4で構成され、鉄皮4の内側に耐火物5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3と、を備えている。転炉2の上部には、精錬後の溶湯(脱燐処理の場合は溶銑、脱炭精錬の場合は溶鋼)を出湯するための出湯口6が設けられ、また、転炉2の炉底には、炉内の溶銑15に攪拌用ガス18を吹き込むための底吹き羽口7が設けられている。底吹き羽口7は、ガス導入管8と接続されている。
As shown in FIG. 1, the converter equipment 1 has an outer shell made of an iron shell 4, and a
上吹きランス3には、酸素ガス配管9が接続されており、酸素ガス配管9を介して供給される酸素ガス(精錬用酸素ガス)を、任意の流量で上吹きランス3の先端から転炉2の内部に収容された溶銑15の浴面に吹き付けられるようになっている。
An oxygen gas pipe 9 is connected to the
また、上吹きランス3は、移送用配管19を介して、CaO系脱燐精錬剤などの精錬用フラックス17を収容するディスペンサー11と接続されており、一方、ディスペンサー11には、酸素ガス配管9から分岐した酸素ガス配管9A、及び、窒素ガス配管10が接続されている。つまり、酸素ガス配管9Aからディスペンサー11に供給された酸素ガスまたは窒素ガス配管10からディスペンサー11に供給された窒素ガスは、ディスペンサー11に収容された精錬用フラックス17の搬送用ガスとして機能し、ディスペンサー11に収容された精錬用フラックス17は、移送用配管19を経由して上吹きランス3に供給され、上吹きランス3の先端から、転炉2に収容された溶銑15の浴面に向けて吹き付けられる(「投射」ともいう)ようになっている。
The
酸素ガス配管9には流量調節弁12が設けられ、酸素ガス配管9Aには流量調節弁13が設けられ、また、窒素ガス配管10には流量調節弁14が設けられており、上吹きランス3から酸素ガスを任意の流量で炉内に供給しながら、酸素ガスまたは窒素ガスを、ディスペンサー11を経由して任意の流量で搬送用ガスとして供給できるようになっている。
The oxygen gas pipe 9 is provided with a flow
また、酸素ガス配管9A及び窒素ガス配管10は、移送用配管19と接続するバイパス配管20と接続しており、酸素ガス配管9Aと合流した後の窒素ガス配管10に設置された遮断弁21及びバイパス配管20に設置された遮断弁22によって、ディスペンサー11を経由せずに酸素ガスまたは窒素ガスだけが上吹きランス3に供給できるようにも構成されている。この場合、窒素ガスに代えて、アルゴンガスや炭酸ガスなど種々の気体を搬送用ガスとして利用することができる。
Further, the
図示はしないが、上吹きランス3は、上吹きランス3の内部を循環して上吹きランス3を冷却する冷却水の給水配管及び排水配管と接続されている。
Although not shown, the
図2に、図1に示す上吹きランス3の1例の概略拡大図を示す。図2(A)は、上吹きランスの縦断面概略図、図2(B)は、上吹きランスを下方から見た概略図である。尚、以下に例示する上吹きランス3は典型的な例ではあるが、各部位(ノズル、経路など)の形状、寸法、数、位置などはこれに限定されない。即ち、各部位の目的を適正に実現するために、公知の技術を参考として実使用環境に合わせて構造を設計することができる。
FIG. 2 is a schematic enlarged view of one example of the
図2に示すように、本発明に係る上吹きランス3は、円筒状のランス本体31と、このランス本体31の下端と溶接などにより接続された、上吹きランス3の先端部を形成するランスチップ32とを、備えている。ランス本体31は、外管34、仕切り管35、内管36、最内管37の同心円状の4種の鋼管が配置された四重管構造であり、そのうちの外管34、仕切り管35及び内管36が銅製のランスチップ32と接続されている。ランスチップ32には、吐出方向を鉛直斜め下向き方向とする複数個(図2では5個)の主孔ノズル33が設置されている。
As shown in FIG. 2, an
主孔ノズル33は、精錬用酸素ガスを単独で、または、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス17と搬送用ガスとの混合体、もしくは、精錬用酸素ガスと搬送用ガスとの混合ガスを、転炉内の溶銑15の浴面に吹き付けるためのランスノズルである。ランスチップ32には主孔ノズル33のみが設置され、その他のランスノズルは設置されていない。尚、図2では、主孔ノズル33は全て鉛直斜め下向き方向であるが、ランスチップ32の中心部、つまり、上吹きランス3の軸心位置に鉛直下向き方向の主孔ノズルを設置してもよい。
The
内管36と最内管37との間隙は、精錬用酸素ガスを供給する酸素ガス供給流路40となっており、上吹きランス3と接続する酸素ガス配管9から内管36の内部に導入された精錬用酸素ガスは、酸素ガス供給流路40を通って主孔ノズル33に至り、主孔ノズル33から噴出されるようになっている。
The gap between the
最内管37の内部は、搬送用ガスとともに精錬用フラックス17を供給するフラックス供給流路41となっており、上吹きランス3と接続する移送用配管19から最内管37の内部に搬送用ガスとともに導入された精錬用フラックス17は、フラックス供給流路41を通って上吹きランス3の内部を降下する。但し、最内管37の下端は、ランスチップ32の部位までは至っておらず、最内管37の下端までは別々であった酸素ガス供給流路40とフラックス供給流路41との合流位置を、最内管37の下端で形成している。つまり、フラックス供給流路41を通って供給された精錬用フラックス17は、最内管37の下端で酸素ガス供給流路40を通って供給された精錬用酸素ガスと合流し、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス17とが同時に主孔ノズル33から噴出するように構成されている。
The inside of the
仕切り管35と内管36との間隙は、上吹きランス3を冷却するための冷却水の冷却水導入流路39となっており、また、外管34と仕切り管35との間隙は、上吹きランス3を冷却するための冷却水の冷却水排出流路38となっている。上吹きランス3と接続する給水配管(図示せず)から供給された冷却水は、冷却水導入流路39を通ってランスチップ32の部位まで至り、ランスチップ32の部位で反転して冷却水排出流路38を通って上吹きランス3と接続する排水配管(図示せず)から排出される。尚、給排水の経路を逆にしてもよい。
The gap between the
本発明に係る上吹きランス3においては、図2に示すように、最内管37の下端位置とランスチップ32の上面とのランス軸心上の距離を間隔Lとして定義したとき、間隔Lが最内管37の内径Dよりも大きくなるように(L>D)、最内管37の内径Dに応じて最内管37の下端位置を調整することが好ましい。ここで、間隔Lと最内管37の内径Dとの比をL/Dと定義する。
In the
仮に、上吹きランス3の軸心位置に、鉛直下向き方向の主孔ノズル(以下、「中心位置主孔ノズル」と記す)が設置されているとした場合、L/Dが小さいと、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス17との混合は少なく、酸素ガス供給流路40のガス圧力と、フラックス供給流路41のガス圧力との圧力差が維持され、精錬用フラックス17の噴出流の流速(m/s)は目的とする流速が得られる。但し、この場合には、精錬用フラックス17が、主に中心位置主孔ノズルから噴出してしまい、他の主孔ノズルからの精錬用フラックス17の噴出は少なく、精錬用フラックス17を溶銑浴面に分散させて供給することはできなくなる。つまり、精錬用フラックス17による脱燐反応などの精錬反応を促進させることは困難になる。
Assuming that a vertically downward main hole nozzle (hereinafter, referred to as “center position main hole nozzle”) is installed at the axial center position of the
一方、中心位置主孔ノズルが設置されていない場合には、L/Dが小さいと、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス17との合流が円滑にできず、精錬用フラックス17の噴出ができなくなるおそれがある。
On the other hand, when the central position main hole nozzle is not provided, if the L / D is small, the refining oxygen gas and the
そこで、本発明では、中心位置主孔ノズルの有無にかかわらず、間隔Lを最内管37の内径Dよりも大きくする(L>D)ことが好ましい。L>Dとすることで、全ての主孔ノズル33から精錬用フラックス17をほぼ均等に噴出することができ、ランスノズルの地金差しも防止できる。また、精錬用酸素ガスと精錬用フラックス17との合流を円滑に行うことができる。
Therefore, in the present invention, it is preferable that the interval L be larger than the inner diameter D of the innermost tube 37 (L> D) regardless of the presence or absence of the central position main hole nozzle. By setting L> D, the
但し、本発明に係る上吹きランス3を使用する場合には、精錬用フラックス17の主孔ノズル33からの噴出を確実にするために、フラックス供給流路41におけるガス圧力を、酸素ガス供給流路40におけるガス圧力よりも高くする必要がある。酸素ガス供給流路40におけるガス圧力がフラックス供給流路41におけるガス圧力よりも高い場合には、精錬用酸素ガスの方が精錬用フラックス17の搬送用ガスに比べて極めて大量であることもあいまって、フラックス供給流路41からのガス噴出が阻害される、つまり、精錬用フラックス17の噴出が阻害されるおそれがある。
However, when the
図3に、中心位置主孔ノズルを設置しない条件下で、且つ、フラックス供給流路41におけるガス圧力と、酸素ガス供給流路40におけるガス圧力との差を一定としたときに、L/Dを変化させて、L/Dと精錬用フラックス17の噴出速度(=単位時間当たりの主孔ノズル33から噴出する精錬用フラックスの質量)との関係を調査した結果を示す。尚、縦軸のフラックス噴出速度(−)は、精錬用フラックス17の噴出速度(kg/min)を、L/D=40の条件での精錬用フラックス17の噴出速度(kg/min)で除算した値である。
FIG. 3 shows the L / D ratio under the condition that the main position main hole nozzle is not installed, and when the difference between the gas pressure in the
図3に示すように、L/Dが15未満では、精錬用フラックス17の噴出速度は、L/Dが15以上での精錬用フラックス17の噴出速度よりも大きい。つまり、L>Dで且つL/Dが15未満では、ランス先端の全ての主孔ノズル33から精錬用フラックス17をほぼ均等に噴出させることができるとともに、精錬用フラックス17の噴出速度(kg/min)がL/Dが15以上の場合と比較して大きくなる。したがって、精錬用フラックス17の時間当たり添加量を増大させたい場合にも好適である。
As shown in FIG. 3, when the L / D is less than 15, the ejection speed of the
尚、主孔ノズル33は、図2に示すように、先端部になるほど断面が拡大する、所謂ラバールノズルの形状であるが、ストレート形状であっても構わない。また、主孔ノズル33の設置孔数や口径などの制約は特にないが、上吹きランス3への供給ガス圧などの制約により、必要とする精錬用酸素ガスの供給量から必然的に設置孔数及び口径は決定されるので、これらを満足する範囲内で設定することとする。
The
精錬用フラックス17としては、上記の酸化精錬を効率的に実現するために投入される公知の(或いは予見しうる)全ての固体物質が適用できる。例えば、上記のCaO系脱燐精錬剤(生石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)、ドロマイト(CaCO3・MgCO3)、脱炭スラグ、二次精錬スラグ)の他、鉄鉱石やミルスケールなどの酸化鉄粉、スラグの原料(例えば珪石(SiO2)、酸化マグネシウムを含むレンガ屑など)や、滓化促進剤(蛍石(CaF2)、酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)などを含むものなど)等々が挙げられる。尚、通常は、少なくともCaO系脱燐精錬剤が精錬用フラックス17として供給される。生石灰、石灰石、ドロマイトにCaOの含有量が50質量%以上となる条件で、蛍石や酸化アルミニウムを混合したものも、CaO系脱燐精錬剤として使用可能である。
As the
上記説明は、内管36と最内管37との間隙が酸素ガス供給流路40で、最内管37の内部がフラックス供給流路41であるが、内管36と最内管37との間隙をフラックス供給流路41とし、最内管37の内部を酸素ガス供給流路40としてもよい。
In the above description, the gap between the
以下、このようにして構成される本発明に係る上吹きランス3を備えた転炉設備1での溶銑15の精錬方法を説明する。溶銑15の酸化精錬としては、現在、溶銑15の脱燐処理及び溶銑15の脱炭精錬が行われており、両者の精錬方法はほぼ同一であるので、ここでは、溶銑15の脱燐処理を例として説明する。
Hereinafter, a method of refining the
先ず、転炉2に溶銑15を装入する。溶銑15の装入後、必要に応じて鉄スクラップなどの冷鉄源を転炉2に装入する。その後、底吹き羽口7から攪拌用ガス18としてアルゴンガスまたは窒素ガスを吹き込みながら、転炉内の溶銑15の上方所定位置に配置した上吹きランス3の主孔ノズル33から精錬用酸素ガスを溶銑15の浴面に吹き付ける。この精錬用酸素ガスの溶銑15への吹き付けと同時またはその後に、上吹きランス3に搬送用ガスとともに精錬用フラックス17を導入し、上吹きランス3の主孔ノズル33から精錬用フラックス17を精錬用酸素ガスとともに溶銑浴面に吹き付ける。精錬用フラックス17としては、上記のCaO系脱燐精錬剤が最適である。
First, the
供給される精錬用酸素ガスと溶銑中の炭素の一部とが反応して、火点(精錬用酸素ガスの溶銑浴面への衝突面)で脱炭反応(C+O→CO)が起こる。また、溶銑15が珪素を含有する場合には、脱珪反応(Si+2O→SiO2)も同時に起こる。また、火点では鉄の酸化反応(Fe+O→FeO)が起こる。
The supplied oxygen gas for refining reacts with a part of the carbon in the hot metal, and a decarburization reaction (C + O → CO) occurs at a fire point (a surface where the oxygen gas for refining collides with the hot metal bath surface). When the
主孔ノズル33から噴出したCaO系脱燐精錬剤を含む精錬用フラックス17は、精錬用酸素ガスとともに火点に吹き付けられる。火点は高温であり、且つ、FeOが生成される場所であることから、精錬用フラックス17は加熱され且つFeOと反応して滓化する。また、脱珪反応が発生する場合には、精錬用フラックス17は、脱珪反応によって発生するSiO2とも反応して滓化する。滓化した精錬用フラックス17は、炉内にスラグ16を形成する。
The
脱炭反応や脱珪反応が起こり、溶銑15の炭素濃度及び珪素濃度が低下し始めると、溶銑中の燐が供給される酸素ガス及び生成するFeOによって酸化されて燐酸化物(P2O5)が生成し、この燐酸化物(P2O5)が滓化したCaO系脱燐精錬剤を主成分とするスラグ16に吸収されて、下記の(1)式で示す脱燐反応が進行する。
When a decarburization reaction or a desiliconization reaction occurs and the carbon concentration and the silicon concentration of the
2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO・P2O5)+5[Fe]……(1)
ここで、(1)式において、[P]、[Fe]は溶銑中の成分、(FeO)、(CaO)、(3CaO・P2O5)はスラグ中の成分を示している。
2 [P] +5 (FeO) +3 (CaO) = (3CaO · P 2 O 5 ) +5 [Fe] (1)
Here, in equation (1), [P] and [Fe] represent components in the hot metal, and (FeO), (CaO), and (3CaO · P 2 O 5 ) represent components in the slag.
炉内のスラグ16の塩基度((質量%CaO)/(質量%SiO2))が高いほど、(1)式の脱燐反応が進行するので、スラグ16の塩基度は1.5以上に制御する。本発明では上吹きランス3から精錬用フラックス17を吹き付けることを必須とするが、上吹きランス3だけから精錬用フラックス17を供給すると、精錬初期のスラグ16の塩基度を1.5以上に確保できないこともあるので、精錬の初期に、精錬用フラックス17の予定する添加量の一部を、転炉2の上方に配置したホッパーからシュートを介して上置き添加してもよい。
The higher the basicity ((mass% CaO) / (mass% SiO 2 )) of the
脱燐反応が進行して溶銑15の燐濃度が所定の値に低下したなら、上吹きランス3からの酸素ガスの供給を停止して脱燐処理を終了する。精錬用フラックス17は炉内に所定量が添加されたなら、脱燐処理の途中で添加を中止してもよく、また、脱燐処理終了まで添加してもよい。
When the dephosphorization reaction proceeds and the phosphorus concentration of the
転炉2における溶銑15の脱燐処理及び脱炭精錬は、精錬方法がほぼ同一であるので、溶銑15の脱炭精錬も、上記の脱燐処理に準じて行えばよい。
Since the dephosphorization process and the decarburization refining of the
以上説明したように、本発明によれば、上吹きランス3の内部で精錬用酸素ガスと精錬用フラックス17とを合流させ、主孔ノズル33から精錬用酸素ガスとともに精錬用フラックス17を噴出するので、精錬用フラックス17を噴出する場合も、また、精錬用フラックス17を噴出しない場合も、主孔ノズル33からの噴出ガス流速は十分に速く、これによって主孔ノズル33での地金差しを未然に防止することが可能となる。また、主孔ノズル33から噴出する精錬用酸素ガスの火点に精錬用フラックス17を吹き付けるので、火点は温度が高く且つ精錬用フラックス17と反応して精錬用フラックス17の滓化を促進させる酸化鉄の濃度も高く、精錬用フラックス17の滓化が促進され、溶銑15の脱燐反応を促進することができる。
As described above, according to the present invention, the refining oxygen gas and the
また、本発明によれば、ランスチップ32の中心部、つまり、上吹きランス3の軸心位置にランスノズルを設置しなくても精錬用フラックス17の吹き付けが可能であり、したがって、上吹きランス3の軸心位置にランスノズルを設置しない場合には、上吹きランス3の設計の際に、ランスノズルの孔径を軸心位置のランスノズルに合わせて小さくしなければならない、及び、最内管37とランスチップ32との接続部を設けなくてはいけないなどの制約も解消できるといった効果がある。
Further, according to the present invention, the
370トン容量の転炉を用い、図2に示す、5つの主孔ノズルを有する本発明に係る上吹きランスを使用して溶銑の脱燐処理を実施した(本発明例)。使用した上吹きランスでは、精錬用フラックス供給するためのフラックス供給流路となる最内管の内径は、66mmであり、間隔Lと最内管の内径Dとの比であるL/Dは340とした。精錬用フラックスとしては、生石灰粉(平均粒径1mm以下)を使用し、生石灰粉の搬送用ガスとしては、窒素ガスを使用し、フラックス供給流路におけるガス圧力を、酸素ガス供給流路におけるガス圧力よりも高くした。また、底吹き羽口から吹き込む攪拌用ガスはアルゴンガスを使用した。 Using a 370 ton capacity converter, the hot metal dephosphorization treatment was performed using the top-blowing lance according to the present invention shown in FIG. 2 and having five main hole nozzles (Example of the present invention). In the used top blowing lance, the inner diameter of the innermost pipe serving as a flux supply flow path for supplying the refining flux is 66 mm, and the ratio L / D between the interval L and the inner diameter D of the innermost pipe is 340. And As the refining flux, quicklime powder (average particle size 1 mm or less) is used, and nitrogen gas is used as a carrier gas for the quicklime powder. Higher than the pressure. In addition, argon gas was used as the stirring gas blown from the bottom blowing tuyere.
脱燐処理前の溶銑は、炭素濃度を4.5〜4.7質量%、燐濃度を0.11〜0.12質量%、溶銑温度を1300〜1320℃に統一し、脱燐処理後の溶銑の燐濃度は0.050質量%以下を目標とした。 The hot metal before the dephosphorization treatment has a carbon concentration of 4.5 to 4.7% by mass, a phosphorus concentration of 0.11 to 0.12% by mass, and a hot metal temperature of 1300 to 1320 ° C. The target phosphorus concentration of the hot metal was 0.050% by mass or less.
比較のために、ランスチップの中心部に生石灰粉を噴出するための副孔ノズルを有し、この副孔ノズルの周囲に5つの主孔ノズルを有する四重管構造の上吹きランスを使用して溶銑の脱燐処理を行った(比較例)。比較例で使用した上吹きランスでは、副孔ノズルは最内管と接続しており、生石灰粉の供給流路と精錬用酸素ガスの供給流路とは互いに独立している。 For comparison, an upper blowing lance having a sub-hole nozzle for ejecting quicklime powder at the center of the lance tip and having a five-hole nozzle around the sub-hole nozzle was used. The hot metal was dephosphorized (Comparative Example). In the top blowing lance used in the comparative example, the sub-hole nozzle is connected to the innermost pipe, and the supply flow path for quick lime powder and the supply flow path for oxygen gas for refining are independent of each other.
本発明例及び比較例を工程的に実施し、両者で脱燐処理後の溶銑中燐濃度及び地金差しによるトラブル発生率を調査した。 The present invention example and the comparative example were carried out step by step, and both were examined for the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment and the trouble occurrence rate due to the metal ingot.
図4に、脱燐処理後の溶銑中炭素濃度と脱燐処理後の溶銑中燐濃度との分布を本発明例と比較例とで比較して示す。尚、図4の縦軸及び横軸は、脱燐処理後の燐濃度及び炭素濃度を比較例における平均燐濃度及び平均炭素で除算して無次元化した値である。 FIG. 4 shows a comparison between the distribution of the carbon concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment and the distribution of the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment between the present invention example and the comparative example. The ordinate and abscissa in FIG. 4 are values obtained by dividing the phosphorus concentration and the carbon concentration after the dephosphorization treatment by the average phosphorus concentration and the average carbon in the comparative example to make the dimensionless.
図4に示すように、本発明例では、脱燐処理後の溶銑中燐濃度が比較例に比べておよそ20%低下したことがわかった。つまり、本発明の上吹きランスを使用することで、溶銑の脱燐反応が促進されたことが確認できた。これは、本発明例では生石灰粉を精錬用酸素ガスの火点に添加しており、生石灰粉の滓化が促進されたことによると考えられる。 As shown in FIG. 4, in the example of the present invention, it was found that the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment was reduced by about 20% as compared with the comparative example. That is, it was confirmed that the use of the top-blown lance of the present invention promoted the dephosphorization reaction of the hot metal. This is presumably because in the present invention example, quick lime powder was added to the ignition point of oxygen gas for refining, and slagification of quick lime powder was promoted.
図5に、地金差しによるトラブル発生率を本発明例と比較例とで比較して示す。本発明例は約30000チャージの結果であり、比較例は約5000チャージの結果である。図5に示すように、本発明の上吹きランスを使用することで、地金差しによるトラブルは完全に防止できることが確認できた。 FIG. 5 shows a comparison between the present invention example and the comparative example for the trouble occurrence rate due to the bullion insertion. The example of the present invention is a result of about 30,000 charges, and the comparative example is a result of about 5,000 charges. As shown in FIG. 5, it was confirmed that the use of the top-blowing lance of the present invention can completely prevent the trouble caused by the ingot.
1 転炉設備
2 転炉
3 上吹きランス
4 鉄皮
5 耐火物
6 出湯口
7 底吹き羽口
8 ガス導入管
9 酸素ガス配管
10 窒素ガス配管
11 ディスペンサー
12 流量調節弁
13 流量調節弁
14 流量調節弁
15 溶銑
16 スラグ
17 精錬用フラックス
18 攪拌用ガス
19 移送用配管
20 バイパス配管
21 遮断弁
22 遮断弁
31 ランス本体
32 ランスチップ
33 主孔ノズル
34 外管
35 仕切り管
36 内管
37 最内管
38 冷却水排出流路
39 冷却水導入流路
40 酸素ガス供給流路
41 フラックス供給流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記上吹きランスの先端のランスチップに、鉛直下向きまたは斜め下向き方向の主孔ノズルのみを有し、
前記上吹きランスの内部に、精錬用酸素ガスを供給する酸素ガス供給流路及び搬送用ガスとともに精錬用フラックスを供給するフラックス供給流路を別々に有し、
前記四重管構造のランス本体の最も内側に配置された管の下端は前記ランスチップの部位までは至っておらず、これによって前記酸素ガス供給流路と前記フラックス供給流路との合流位置を形成し、
前記最も内側に配置された管の下端位置と前記ランスチップの上面とのランス軸心上の間隔Lが、前記最も内側に配置された管の内径Dよりも大きく(L>D)、且つ、間隔Lと内径Dとの比であるL/Dが340以下であり、
前記上吹きランスの内部の合流位置で、前記酸素ガス供給流路と前記フラックス供給流路とが合流し、
前記主孔ノズルから、前記精錬用酸素ガスと前記精錬用フラックスとが同時に噴出するように構成されていることを特徴とする精錬用上吹きランス。 For refining used for oxidizing and refining hot metal housed in a converter , comprising a lance body having a four-tube structure and a lance tip connected to the lower end of the lance body to form the tip of the upper blowing lance . The top blowing lance,
The lance tip at the tip of the upper blowing lance has only a vertically downward or obliquely downward main hole nozzle,
Inside the upper blowing lance, separately having an oxygen gas supply channel for supplying refining oxygen gas and a flux supply channel for supplying refining flux together with the carrier gas,
The lower end of the innermost tube of the lance body having the four-tube structure does not reach the lance tip, thereby forming a confluence position of the oxygen gas supply passage and the flux supply passage. And
The distance L on the lance axis between the lower end position of the innermost tube and the upper surface of the lance tip is larger than the inner diameter D of the innermost tube (L> D), and L / D which is a ratio of the interval L to the inner diameter D is 340 or less,
At the merging position inside the upper blowing lance, the oxygen gas supply flow path and the flux supply flow path merge,
An upper refining lance for refining, wherein the refining oxygen gas and the refining flux are simultaneously ejected from the main hole nozzle.
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