JP7099657B1 - 溶鉄の精錬方法およびそれを用いた溶鋼の製造方法 - Google Patents
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Abstract
吹錬用送酸ランスの高さ調節に影響されずに着熱媒体の火炎内滞留時間を確保できる溶鉄の精錬方法を提案する。酸化性ガスを供給する昇降可能な吹錬用送酸ランス３および吹錬用送酸ランスとは独立して昇降可能な少なくとも１本のバーナーランス４を、転炉型容器１内の上端より低い位置まで挿入し、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスあるいは酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄へ吹き付けるとともに、バーナーランスから燃料ガスおよび支燃ガスを吐出させ火炎を形成させ、バーナーランスから吐出する粉粒体を、火炎中を通過させて着熱させた状態で溶鉄へ吹き付け、溶鉄の熱補償を行う。
Description
本発明は、転炉における溶鉄の精錬方法およびそれを用いた溶鋼の製造方法に関する。
鉄鋼プロセスにおけるＣＯ２発生量削減のための１手段として、転炉で使用するスクラップ（屑鉄）量を増加させ、Ｃを４．５ｍａｓｓ％程度含有する溶銑の配合率（銑配）を下げる操業を求められる。スクラップを増加させると、その昇温・溶解のために溶銑の熱が奪われ、一時的に溶銑温度が低下することで、以下の２つの問題が発生する。
（１）スクラップ溶解速度の低下：
スクラップ表面に接触する溶銑が低温により凝固し侵炭を阻害する、または、スクラップ中に溶銑から侵炭し形成される低融点化相の液相温度と溶銑温度の差（ΔＴ）が小さくなる、ことにより、スクラップへの侵炭あるいは熱伝導あるいはその両方が小さくなることで、スクラップ溶解速度が低下する。
スクラップ表面に接触する溶銑が低温により凝固し侵炭を阻害する、または、スクラップ中に溶銑から侵炭し形成される低融点化相の液相温度と溶銑温度の差（ΔＴ）が小さくなる、ことにより、スクラップへの侵炭あるいは熱伝導あるいはその両方が小さくなることで、スクラップ溶解速度が低下する。
（２）底吹きノズルの閉塞：
スクラップ溶解に伴い、溶銑温度が溶銑中Ｃ濃度に応じて決まる溶銑の液相線温度＋６０℃以下になると、底吹きノズル直上の溶銑が凝固し、底吹きノズルが閉塞する。これにより溶銑の攪拌・混合特性が低下し、溶銑からスクラップへの侵炭を阻害することで、スクラップの溶解速度が低下するばかりか、たとえば脱Ｐなどの精錬効率も悪化し、大幅なコストアップにつながる。
スクラップ溶解に伴い、溶銑温度が溶銑中Ｃ濃度に応じて決まる溶銑の液相線温度＋６０℃以下になると、底吹きノズル直上の溶銑が凝固し、底吹きノズルが閉塞する。これにより溶銑の攪拌・混合特性が低下し、溶銑からスクラップへの侵炭を阻害することで、スクラップの溶解速度が低下するばかりか、たとえば脱Ｐなどの精錬効率も悪化し、大幅なコストアップにつながる。
上記（１）、（２）の問題解決のため、従来、フェロシリコンや土壌黒鉛、シリコンカーバイド等の昇熱材を転炉内に投入し、それらが含有するＳｉ、Ｃと転炉吹錬用酸素との発熱反応で得られる熱で、溶銑温度を上昇させてきた。しかし、フェロシリコンは溶銑中のＳｉ濃度増加に伴い、Ｐなどの不純物を除去するために必要なスラグの塩基度（＝スラグ中ＣａＯ濃度（ｍａｓｓ％）／スラグ中ＳｉＯ濃度（ｍａｓｓ％））を低下させないよう、酸化カルシウムに代表されるＣａＯ分を炉内に添加する必要があり、精錬コスト増大につながる。また、土壌黒鉛やシリコンカーバイドは、炭素を含有するためＣＯ２発生量削減を目指す上では使用に適さない。
また、上述の昇熱材を用いない方法として、バーナー機能を有する上吹きランスから加熱された粉粒体を着熱媒体として溶銑あるいは溶鋼に吹き付ける方法が提案されている。（特許文献１および特許文献２参照）。
しかし、特許文献１および２に記載された方法は、ともに、バーナー機能を有する上吹きランスが吹錬用上吹きランスと一体型となっている。そのため、着熱を優先して当該ランス高さを上昇させる（ことで粉体の火炎内滞在時間を増加させる）と、スラグ中の酸化鉄濃度が増加する、いわゆるソフトブローと呼ばれる操業にならざるを得なかった。その場合、転炉内のスラグが発生ガスによって膨張、炉外にあふれ出るスロッピングという現象が多発し、吹錬の安定性を著しく損なう。スロッピングを回避しようとランス高さを低下させると着熱量が低下するため、結局は昇熱材を用いずに下げられる銑配に比して、ランス構造の複雑化が招くランス重量の増大やそれを支える設備の改造による高強度化等でかかるコストが大きく、実用的とは言えない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、従来の一体型ランスの使用に基づく精錬方法における問題を解決した、溶鉄の精錬方法およびそれを用いた溶鋼の製造方法を提案することを目的としている。
発明者らは、上記課題を解決すべく、種々実験を重ねた結果、従来の一体型ランスの使用に基づく精錬方法における問題を検討することにより、従来の課題を解決できる新規な溶鉄の精錬方法およびそれを用いた溶鋼の製造方法を知見した。本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
上記課題を有利に解決する本発明の溶鉄の精錬方法は、転炉型容器内に収容された溶鉄に対して、副原料を添加するとともに酸化性ガスを供給して溶鉄を精錬する溶鉄の精錬方法であって、前記酸化性ガスを供給する昇降可能な吹錬用送酸ランスおよび前記吹錬用送酸ランスとは独立して昇降可能な少なくとも１本のバーナーランスを、前記転炉型容器内の上端より低い位置まで挿入し、前記吹錬用送酸ランスから酸化性ガスあるいは酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄へ吹き付けるとともに、前記バーナーランスから燃料ガスおよび支燃ガスを吐出させ火炎を形成させ、前記バーナーランスから吐出する粉粒体を、前記火炎中を通過させて着熱させた状態で前記溶鉄へ吹き付け、前記溶鉄の熱補償を行うことを特徴とする溶鉄の精錬方法である。
本発明の溶鋼の製造方法の第１プロセスは、転炉型容器の第１炉に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする第１の原料装入ステップと、前記第１の原料装入ステップで得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪吹錬を行う脱珪吹錬ステップと、前記脱珪吹錬ステップで形成されたスラグを排滓する中間排滓ステップと、前記吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材リサイクルスラグを投入し、脱りん吹錬を行う脱りん吹錬ステップと、前記脱りんステップを経た湯を出湯する出湯ステップと、前記出湯ステップで出湯された前記湯および冷鉄源を転炉型容器の第２炉に装入し、溶鉄とする第２の原料装入ステップと、前記第２炉内の前記溶鉄に対し、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱炭吹錬を行い溶鋼を得る脱炭吹錬ステップと、前記溶鋼を出鋼する出鋼ステップと、を有する溶鋼の製造方法であって、前記脱珪吹錬ステップ、前記脱りん吹錬ステップ、前記脱炭吹錬ステップのうち少なくとも１つのステップにおいて、上述した溶鉄の精錬方法を行うことを特徴とする溶鋼の製造方法である。
本発明の溶鋼の製造方法の第２プロセスは、転炉型容器に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする原料装入ステップと、前記原料装入ステップで得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪・脱りん吹錬を行う脱珪・脱りん吹錬ステップと、前記脱珪・脱りん吹錬ステップで形成されたスラグを排滓する中間排滓ステップと、前記吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱炭吹錬を行い溶鋼を得る脱炭吹錬ステップと、前記溶鋼を出鋼する出鋼ステップと、を有する溶鋼の製造方法であって、前記脱珪・脱りん吹錬ステップ、前記脱炭吹錬ステップのうち少なくとも１つのステップにおいて、上述した溶鉄の精錬方法を行うことを特徴とする溶鋼の製造方法である。
本発明の溶鋼の製造方法の第３プロセスは、転炉型容器に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする原料装入ステップと、前記原料装入ステップで得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪・脱りん・脱炭吹錬を行い溶鋼を得る吹錬ステップと、前記溶鋼を出鋼する出鋼ステップと、を有する溶鋼の製造方法であって、前記吹錬ステップにおいて、上述した溶鉄の精錬方法を行うことを特徴とする溶鋼の製造方法である。
上述したように構成される本発明によれば、吹錬用送酸ランスの高さ調節に影響されずに着熱媒体の火炎内滞在時間を確保することができ、従来課題であった吹錬の安定性を阻害せずに溶鉄あるいは溶鋼へ着熱させ、炭素鋼（ＳＣ）溶解のための熱余裕を創出することに寄与する。
＜本発明の溶鉄の精錬方法の一プロセスについての説明＞
図１は、本発明に係る溶鉄の精錬方法の一実施形態を説明するための図である。図１に示す例において、１は転炉型容器、２は転炉型容器１内に収容された溶鉄、３は酸化性ガスを供給する昇降可能な吹錬用送酸ランス、４は吹錬用送酸ランス３とは独立して昇降可能なバーナーランス、５はバーナーランス４から燃料ガスおよび支燃ガスを吐出させて形成した火炎、６はバーナーランス４から吐出する粉粒体、７は炉底に設けられた羽口である。ここで、溶鉄とは、溶銑および溶融した冷鉄源をいう。
図１は、本発明に係る溶鉄の精錬方法の一実施形態を説明するための図である。図１に示す例において、１は転炉型容器、２は転炉型容器１内に収容された溶鉄、３は酸化性ガスを供給する昇降可能な吹錬用送酸ランス、４は吹錬用送酸ランス３とは独立して昇降可能なバーナーランス、５はバーナーランス４から燃料ガスおよび支燃ガスを吐出させて形成した火炎、６はバーナーランス４から吐出する粉粒体、７は炉底に設けられた羽口である。ここで、溶鉄とは、溶銑および溶融した冷鉄源をいう。
本実施形態の溶鉄の精錬方法は、まず、溶鉄２を内部に収容した転炉型容器１内に、転炉型容器１内において昇降可能な吹錬用送酸ランス３および吹錬用送酸ランス３とは独立して昇降可能なバーナーランス４を、転炉型容器１内の上端より低い位置まで挿入する。次に、吹錬用送酸ランス３から酸化性ガスあるいは酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄２へ吹き付ける。同時に、バーナーランス４から燃料ガスおよび支燃性ガスを吐出させ火炎５を形成させ、バーナーランス４から吐出する着熱媒体としての粉粒体６を、火炎５中を通過させて着熱させた状態で溶鉄２へ吹き付け、溶鉄２の熱補償を行う。なお、バーナーランス４の本数は１本に限定されるものではなく、２本以上であっても、燃料ガス、支燃性ガス、粉粒体５の吐出量を制御することで、１本の場合と同様の作用効果を得ることができる。ここで、酸化性ガスとしては、純酸素や酸素と二酸化炭素または不活性ガスとの混合ガスが適用できる。また、支燃性ガスとしては、空気や、酸素富化空気、酸化性ガスが適用できる。
上述した溶鉄の精錬方法によれば、吹錬用送酸ランス３とバーナーランス４とを各別に昇降させることができるため、転炉型容器１内に挿入する位置を、吹錬用送酸ランス３とバーナーランス４とで異ならすことができる点に特徴がある。そのため、吹錬用送酸ランス３の高さ調節に影響されず、バーナーランス４の高さを吹錬用送酸ランス３より転炉型容器１内に浅く挿入させて、着熱媒体としての粉粒体６の火炎内滞留時間を確保することができる。
一例として、従来の一体型の吹錬用送酸ランス３の先端が溶鉄２の溶鉄湯面から２～３ｍの位置にあることが必要である場合、本実施形態によれば、吹錬用送酸ランス３の先端を溶鉄２の溶鉄湯面から２～３ｍの位置に維持した状態で、バーナーランス４の先端を溶鉄２の溶鉄湯面から３～４ｍ位置とすることができる。すなわち、従来例では、バーナーランス４先端の溶鉄２の溶鉄湯面からの位置が２～３ｍ必要であったところ、本実施形態では、バーナーランス４先端を溶鉄２の溶鉄湯面から３～４ｍ位置と、溶鉄２の溶鉄湯面から遠い位置に配置できる。そのため、バーナーランス４から吐出する着熱媒体としての粉粒体６の火炎５内の滞留時間を、例えば、従来の０．０１～０．０５ｓ（ランス４先端から溶鉄２の溶鉄湯面までの高さｌｈ＝２～３ｍ）から０．０５～０．５ｓ（ｌｈ=３～４ｍ）と、延長させることができる。この時の、バーナーランスによって供給された熱量に対する、実際の溶鉄の温度上昇から着熱した熱量の比を着熱効率（％）と定義すると、着熱効率は図２に示すように、同一の粉体６の粒子径ｄｐ（μｍ）に対して最大２０％程度の改善を図ることができる。このことから、従来の一体型の吹錬用送酸ランス３では到達し得なかった着熱効率を、本実施形態により達成することが可能となり、着熱効率の改善分を、炭素鋼（ＳＣ）溶解のための熱余裕として創出することができる。
次に、上述した溶鉄の精錬方法を使用した溶鋼の製造方法について、図３～図５を参照して説明する。
＜溶鋼の製造方法の第１プロセスについて＞
図３は、本発明に係る溶鋼の製造方法の第１プロセスにおける各ステップを説明するための図である。図３に従って、本発明に係る溶鋼の製造方法の第１プロセスを説明すると、まず、転炉型容器の第１炉に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする第１の原料装入ステップ（ステップ１）を実施する。次に、第１の原料装入ステップ（ステップ１）で得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪吹錬を行う脱珪吹錬ステップ（ステップ２）を実施する。次に、脱珪吹錬ステップ（ステップ２）で形成されたスラグを排滓する中間排滓ステップ（ステップ３）を実施する。次に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱りん吹錬を行う脱りん吹錬ステップ（ステップ４）を実施する。次に、脱りん吹錬ステップ（ステップ４）を経た湯（溶鉄）を出湯する出湯ステップ（ステップ５）を実施する。次に、出湯ステップ（ステップ４）で出湯された湯および冷鉄源を転炉型容器の第２炉に装入する第２の原料装入ステップ（ステップ６）を実施する。次に、第２炉内の湯に対し、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱炭吹錬を行い、溶鋼を得る脱炭吹錬ステップ（ステップ７）を実施する。最後に、溶鋼を出鋼する出鋼ステップ（ステップ８）を実施する。
図３は、本発明に係る溶鋼の製造方法の第１プロセスにおける各ステップを説明するための図である。図３に従って、本発明に係る溶鋼の製造方法の第１プロセスを説明すると、まず、転炉型容器の第１炉に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする第１の原料装入ステップ（ステップ１）を実施する。次に、第１の原料装入ステップ（ステップ１）で得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪吹錬を行う脱珪吹錬ステップ（ステップ２）を実施する。次に、脱珪吹錬ステップ（ステップ２）で形成されたスラグを排滓する中間排滓ステップ（ステップ３）を実施する。次に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱りん吹錬を行う脱りん吹錬ステップ（ステップ４）を実施する。次に、脱りん吹錬ステップ（ステップ４）を経た湯（溶鉄）を出湯する出湯ステップ（ステップ５）を実施する。次に、出湯ステップ（ステップ４）で出湯された湯および冷鉄源を転炉型容器の第２炉に装入する第２の原料装入ステップ（ステップ６）を実施する。次に、第２炉内の湯に対し、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱炭吹錬を行い、溶鋼を得る脱炭吹錬ステップ（ステップ７）を実施する。最後に、溶鋼を出鋼する出鋼ステップ（ステップ８）を実施する。
上述した溶鋼の製造方法の第１プロセスにおいては、脱珪吹錬ステップ（ステップ２）、脱りん吹錬ステップ（ステップ４）、脱炭吹錬ステップ（ステップ７）のうち少なくとも１つのステップにおいて、上述した溶鉄の精錬方法を実施する。それにより、従来課題であった吹錬の安定性を阻害せずに溶鉄あるいは溶鋼へ着熱させ、冷鉄源である炭素鋼（ＳＣ）溶解のための熱余裕を創出することが可能になる。
＜溶鋼の製造方法の第２プロセスについて＞
図４は、本発明に係る溶鋼の製造方法の第２プロセスにおける各ステップを説明するための図である。図４に従って、本発明に係る溶鋼の製造方法の第２プロセスを説明すると、まず、
転炉型容器に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする原料装入ステップ（ステップ１）を実施する。次に、原料装入ステップ（ステップ１）で得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪・脱りん吹錬を行う脱珪・脱りん吹錬ステップ（ステップ２）を実施する。次に、脱珪・脱りん吹錬ステップ（ステップ２）で形成されたスラグを排滓する中間排滓ステップ（ステップ３）を実施する。次に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱炭吹錬を行い、溶鋼を得る脱炭吹錬ステップ（ステップ４）を実施する。最後に、溶鋼を出鋼する出鋼ステップ（ステップ５）を実施する。
図４は、本発明に係る溶鋼の製造方法の第２プロセスにおける各ステップを説明するための図である。図４に従って、本発明に係る溶鋼の製造方法の第２プロセスを説明すると、まず、
転炉型容器に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする原料装入ステップ（ステップ１）を実施する。次に、原料装入ステップ（ステップ１）で得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪・脱りん吹錬を行う脱珪・脱りん吹錬ステップ（ステップ２）を実施する。次に、脱珪・脱りん吹錬ステップ（ステップ２）で形成されたスラグを排滓する中間排滓ステップ（ステップ３）を実施する。次に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱炭吹錬を行い、溶鋼を得る脱炭吹錬ステップ（ステップ４）を実施する。最後に、溶鋼を出鋼する出鋼ステップ（ステップ５）を実施する。
上述した溶鋼の製造方法の第２プロセスにおいては、脱珪・脱りん吹錬ステップ（ステップ２）、脱炭吹錬ステップ（ステップ４）のうち少なくとも１つのステップにおいて、上述した溶鉄の精錬方法を実施する。それにより、従来課題であった吹錬の安定性を阻害せずに溶鉄あるいは溶鋼へ着熱させ、冷鉄源である炭素鋼（ＳＣ）溶解のための熱余裕を創出することが可能になる。
＜溶鋼の製造方法の第３プロセスについて＞
図５は、本発明に係る溶鋼の製造方法の第３プロセスにおける各ステップを説明するための図である。図５に従って、本発明に係る溶鋼の製造方法の第３プロセスを説明すると、まず、転炉型容器に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする原料装入ステップ（ステップ１）を実施する。次に、原料装入ステップ（ステップ１）で得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪・脱りん・脱炭吹錬を行い溶鋼を得る吹錬ステップ（ステップ２）を実施する。最後に、溶鋼を出鋼する出鋼ステップ（ステップ３）を実施する。
図５は、本発明に係る溶鋼の製造方法の第３プロセスにおける各ステップを説明するための図である。図５に従って、本発明に係る溶鋼の製造方法の第３プロセスを説明すると、まず、転炉型容器に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする原料装入ステップ（ステップ１）を実施する。次に、原料装入ステップ（ステップ１）で得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪・脱りん・脱炭吹錬を行い溶鋼を得る吹錬ステップ（ステップ２）を実施する。最後に、溶鋼を出鋼する出鋼ステップ（ステップ３）を実施する。
上述した溶鋼の製造方法の第３プロセスにおいては、吹錬ステップ（ステップ３）において、上述した溶鉄の精錬方法を実施する。それにより、従来課題であった吹錬の安定性を阻害せずに溶鉄あるいは溶鋼へ着熱させ、冷鉄源である炭素鋼（ＳＣ）溶解のための熱余裕を創出することが可能になる。
実際に、上述した溶鋼の製造方法の第１～３プロセスを使用して、操業パターン(送酸速度、底吹き流量）などはすべて同じ条件とし、成分、処理前温度、処理時間などもすべて同じ条件で溶鋼を製造した。そして、それぞれの例において銑配（ＨＭＲ）を測定して、比較した。
表１に示すように、第１プロセスについては、バーナーランス無しの処理Ｎｏ．１および２、吹錬用送酸ランスと一体型のバーナーランス使用（先端と溶鉄湯面間の距離：２．５ｍ）の処理Ｎｏ．３～５、吹錬用送酸ランスと独立して昇降可能なバーナーランス使用（吹錬用送酸ランス先端と溶鉄湯面間の距離：２．５ｍ：バーナーランス先端と溶鉄湯面間の距離：３．５ｍ）の処理Ｎｏ．６～８について、溶鋼を製造して、ベース条件（処理Ｎｏ．１）からの銑配（ＨＭＲ）低減率を求めた。
ここで、バーナーランス無しの処理Ｎｏ．１は、第１プロセスのベース条件である。処理Ｎｏ．２は、処理Ｎｏ．1と成分、処理前温度は同じであるが、昇熱材としてのＦｅＳｉ投入により溶鉄中［Ｓｉ］が増加し、処理時間が０．３５分処理Ｎｏ．１より増加している。処理Ｎｏ．３は、処理Ｎｏ．1と成分、処理前温度、処理時間が同じである。処理Ｎｏ．４は、処理Ｎｏ．1と成分、処理前温度は同じだが、スロッピング発生により脱りん処理の吹錬時間を一時停止したことにより、処理時間が大幅延長されている。処理Ｎｏ．５は、処理Ｎｏ．1と成分、処理温度、処理時間が同じである。処理Ｎｏ．６、７および８は、それぞれ、処理Ｎｏ．１と成分、処理温度、処理時間が同じである。
表２に示すように、第２プロセスについては、バーナーランス無しの処理Ｎｏ．９および１０、吹錬用送酸ランスと一体型のバーナーランス使用（先端と溶鉄湯面間の距離：２．５ｍ）の処理Ｎｏ．１１および１２、吹錬用送酸ランスと独立して昇降可能なバーナーランス使用（吹錬用送酸ランス先端と溶鉄湯面間の距離：２．５ｍ：バーナーランス先端と溶鉄湯面間の距離：３．５ｍ）処理Ｎｏ．１３および１４について、溶鋼を製造して、ベース条件（処理Ｎｏ．９）からの銑配（ＨＭＲ）低減率を求めた。
ここで、バーナーランス無しの処理Ｎｏ．９は、第２プロセスのベース条件である。処理Ｎｏ．１０は、処理Ｎｏ．９と成分、処理前温度は同じであるが、昇熱材としてのＦｅＳｉ投入により溶鉄中［Ｓｉ］が増加し、処理時間が０．４分処理Ｎｏ．９より増加している。処理Ｎｏ．１１は、処理Ｎｏ．９と成分、処理前温度は同じであるが、脱Ｓｉ・脱Ｐ吹錬でのスロッピング発生で送酸速度が減じたため、処理時間が処理Ｎｏ．９より１分延長される。処理Ｎｏ．１２は、処理Ｎｏ．９と成分、処理前温度、処理時間が同じである。処理Ｎｏ．１３および１４は、それぞれ、処理Ｎｏ．９と成分、処理前温度、処理時間が同じである。
表３に示すように、第３プロセスについては、バーナーランス無しの処理Ｎｏ．１５および１６、吹錬用送酸ランスと一体型のバーナーランス使用（先端と溶鉄湯面間の距離：２．５ｍ）の処理Ｎｏ．１７、吹錬用送酸ランスと独立して昇降可能なバーナーランス使用（吹錬用送酸ランス先端と溶鉄湯面間の距離：２．５ｍ：バーナーランス先端と溶鉄湯面間の距離：３．５ｍ）の処理Ｎｏ．１８について、溶鋼を製造して、ベース条件（処理Ｎｏ．１５）からの銑配（ＨＭＲ）低減率を求めた。
ここで、バーナーランス無しの処理Ｎｏ．１５は、第３プロセスのベース条件である。処理Ｎｏ．１６は、処理Ｎｏ．１５と成分、処理前温度は同じであるが、昇熱材としてのＦｅＳｉ投入により溶鉄中［Ｓｉ］が増加し、処理時間が０．４分処理Ｎｏ．１５より増加している。処理Ｎｏ．１７は、処理Ｎｏ．１５と成分、処理前温度は同じであるが、吹錬進行度の２０％でのスロッピング発生による吹錬一時停止により、処理時間大幅延長されている。処理Ｎｏ．１８は、処理Ｎｏ．１５と成分、処理前温度、処理時間が同じである。
以上の実施例の結果を以下の表１～３に示す。また、表１～３の結果から、投入ガス発熱量（Ｍｃａｌ／ｔ）と昇熱材（ＦｅＳｉ、黒鉛等）なしに低減できた銑配（％）との関係を図６に示す。
表１～３および図６の結果から、いずれの例においても、バーナーランスを使用しない比較例と比較して、吹錬用送酸ランスと独立して昇降可能なバーナーランス使用した発明例は、銑配を２～３％低減できることがわかる。また、いずれの例においても、吹錬用送酸ランスと一体型のバーナーランス使用した比較例と比較して、吹錬用送酸ランスと独立して昇降可能なバーナーランス使用した発明例は、銑配を１～１．９％低減できることがわかる。
本発明の溶鉄の精錬方法は、上述したように脱炭吹錬、脱りん吹錬、脱珪吹錬のいずれにおいても用いることができるだけでなくランスノズルを用いた精錬工程であれば、たとえば電気炉での精錬においてもこの技術を応用可能であるので、産業上有用である。
１ 転炉型容器
２ 溶鉄
３ 吹錬用送酸ランス
４ バーナーランス
５ 火炎
６ 粉粒体
２ 溶鉄
３ 吹錬用送酸ランス
４ バーナーランス
５ 火炎
６ 粉粒体
Claims (4)
- 転炉型容器内に収容された溶鉄に対して、副原料を添加するとともに酸化性ガスを供給して溶鉄を精錬する溶鉄の精錬方法であって、前記酸化性ガスを供給する昇降可能な吹錬用送酸ランスおよび前記吹錬用送酸ランスとは独立して昇降可能な少なくとも１本のバーナーランスを、前記転炉型容器内の上端より低い位置まで挿入し、前記吹錬用送酸ランスから酸化性ガスあるいは酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄へ吹き付けるとともに、前記バーナーランスから燃料ガスおよび支燃ガスを吐出させ火炎を形成させ、前記バーナーランスから吐出する粉粒体を、前記火炎中を通過させて着熱させた状態で前記溶鉄へ吹き付け、前記溶鉄の熱補償を行うことを特徴とする溶鉄の精錬方法。
- 転炉型容器の第１炉に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする第１の原料装入ステップと、
前記第１の原料装入ステップで得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪吹錬を行う脱珪吹錬ステップと、
前記脱珪吹錬ステップで形成されたスラグを排滓する中間排滓ステップと、
前記吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材リサイクルスラグを投入し、脱りん吹錬を行う脱りん吹錬ステップと、
前記脱りんステップを経た湯を出湯する出湯ステップと、
前記出湯ステップで出湯された前記湯および冷鉄源を転炉型容器の第２炉に装入し、溶鉄とする第２の原料装入ステップと、
前記第２炉内の前記溶鉄に対し、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱炭吹錬を行い溶鋼を得る脱炭吹錬ステップと、
前記溶鋼を出鋼する出鋼ステップと、を有する溶鋼の製造方法であって、
前記脱珪吹錬ステップ、前記脱りん吹錬ステップ、前記脱炭吹錬ステップのうち少なくとも１つのステップにおいて、請求項１に記載の溶鉄の精錬方法を行うことを特徴とする溶鋼の製造方法。 - 転炉型容器に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする原料装入ステップと、
前記原料装入ステップで得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪・脱りん吹錬を行う脱珪・脱りん吹錬ステップと、
前記脱珪・脱りん吹錬ステップで形成されたスラグを排滓する中間排滓ステップと、
前記吹錬用送酸ランスから酸化性ガスを吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱炭吹錬を行い溶鋼を得る脱炭吹錬ステップと、
前記溶鋼を出鋼する出鋼ステップと、を有する溶鋼の製造方法であって、
前記脱珪・脱りん吹錬ステップ、前記脱炭吹錬ステップのうち少なくとも１つのステップにおいて、請求項１に記載の溶鉄の精錬方法を行うことを特徴とする溶鋼の製造方法。 - 転炉型容器に冷鉄源および溶銑を装入し、溶鉄とする原料装入ステップと、
前記原料装入ステップで得られた溶鉄に、吹錬用送酸ランスから酸化性ガスおよびＣａＯ含有精錬材を溶鉄に吹き付けるとともに、炉上からＣａＯ含有精錬材またはリサイクルスラグを投入し、脱珪・脱りん・脱炭吹錬を行い溶鋼を得る吹錬ステップと、
前記溶鋼を出鋼する出鋼ステップと、を有する溶鋼の製造方法であって、
前記吹錬ステップにおいて、請求項１に記載の溶鉄の精錬方法を行うことを特徴とする溶鋼の製造方法。
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