JP7464843B2 - Method for foaming and settling slag and method for refining with converter - Google Patents

Method for foaming and settling slag and method for refining with converter Download PDF

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Description

本発明は、スラグのフォーミング鎮静方法および転炉精錬方法に関する。 The present invention relates to a method for foaming and settling slag and a converter refining method.

鉄鋼製造プロセスにおいて高炉などで製造された溶銑はC濃度が4~5質量%、P濃度が0.1質量%程度と高く、このような溶銑について、炭素含有量および燐含有量の調整を行わず、そのまま鋳造・圧延しても加工性や靱性が低いために鉄鋼製品として用いることが困難である。したがって精錬プロセスにおいて脱燐・脱炭処理を行うとともに各種成分を調整して要求品質を満たす鋼を製造している。 The molten iron produced in blast furnaces and other facilities during the steel manufacturing process has a high C concentration of 4-5% by mass and a high P concentration of around 0.1% by mass. If this molten iron is cast and rolled as is without adjusting the carbon and phosphorus contents, it is difficult to use it as a steel product due to its low workability and toughness. Therefore, in the refining process, dephosphorization and decarburization are carried out and various components are adjusted to produce steel that meets the required quality.

現在、精錬の予備処理は、生産性と反応効率が良好な転炉方式が主流である。例えば、非特許文献1には、高炉溶銑を転炉に装入して脱珪・脱燐吹錬を行った後、吹錬を一旦停止して転炉を傾動させ、脱珪・脱燐スラグの一部を炉口から排出し、転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱炭吹錬を行う方法(以降、連続処理方式と表記)が開示されている。
また、特許文献1には、他の方法として、高炉溶銑を転炉に装入して脱珪吹錬を行った後、吹錬を一旦停止して転炉を傾動させ、脱珪スラグの一部を炉口から排出し、転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱燐吹錬を行い、さらに脱燐吹錬後は転炉から溶銑を一旦排出して脱燐スラグと分離し、該溶銑のみを別の転炉に再度装入して脱炭吹錬を行う方法(以降、分離処理方式と表記)が開示されている。
Currently, the pre-treatment of refining is mainly performed using a converter furnace, which has good productivity and reaction efficiency. For example, Non-Patent Document 1 discloses a method in which blast furnace molten iron is charged into a converter and desiliconization and dephosphorization blowing is performed, the blowing is temporarily stopped, the converter is tilted, a part of the desiliconization and dephosphorization slag is discharged from the throat, the converter is returned to the vertical position, and then decarburization blowing is performed (hereinafter, referred to as a continuous treatment method).
Furthermore, Patent Document 1 discloses another method in which blast furnace molten pig iron is charged into a converter for desiliconization blowing, the blowing is temporarily stopped and the converter is tilted to discharge part of the desiliconization slag from the throat, the converter is returned to a vertical position, and then the dephosphorization blowing is continued, and further, after the dephosphorization blowing, the molten pig iron is temporarily discharged from the converter and separated from the dephosphorization slag, and only the molten pig iron is recharged into another converter for decarburization blowing (hereinafter referred to as a separation treatment method).

前者(連続処理方式)は1基の転炉を用いる操業形態であって、炉口からのスラグ排出を脱珪・脱燐吹錬と脱炭吹錬の間に行う方式である。後者(分離処理方式)は2基の転炉を用いる操業方法であって、少なくとも1基の転炉を脱珪・脱燐吹錬に使用し、該転炉において炉口からのスラグ排出を脱珪吹錬と脱燐吹錬の間に行う方式である。以下、2回の吹錬の間に転炉内のスラグを排出する操作を中間排滓ともいう。両方式とも、炉口からスラグを効率的に排出するために、吹錬中に発生するスラグのフォーミング(泡立ち)現象を利用してスラグの体積を増加させる点が共通している。 The former (continuous processing method) is an operating form using one converter, in which slag is discharged from the throat between the desiliconization/dephosphorization blowing and the decarburization blowing. The latter (separate processing method) is an operating method using two converters, in which at least one converter is used for desiliconization/dephosphorization blowing, and slag is discharged from the throat of the converter between the desiliconization blowing and the dephosphorization blowing. Hereinafter, the operation of discharging slag from the converter between two blows will also be referred to as intermediate slag discharge. Both methods have in common the fact that the volume of slag is increased by utilizing the foaming phenomenon of slag that occurs during blowing in order to efficiently discharge slag from the throat.

転炉スラグのフォーミングは、吹錬中に溶銑中のCと酸素ガスあるいはスラグ中のFeOとが反応してCO気泡が多数生成し、生成したCO気泡がスラグ中に滞留することで発生する。連続処理方式、分離処理方式のいずれも、転炉内でフォーミングしたスラグを炉口から排出し、転炉下方に設置した排滓鍋へ収容する。排滓鍋へのスラグ排出量が増加するほど、転炉内に残留するSiOおよびPが減少し、中間排滓後に行う精錬において、生石灰などの精錬材の使用量を低減することができる。ここで、吹錬中に発生したスラグのフォーミング高さ(フォーミングしたスラグの量)は吹錬終了後から減少していく傾向にある。したがって、転炉内から排滓鍋へのスラグ排出量(排滓量)を増加させるには、フォーミングしたスラグを短時間で多量に排出することが求められる。 The foaming of converter slag occurs when a large number of CO bubbles are generated during blowing due to the reaction of C in the molten iron with oxygen gas or FeO in the slag, and the generated CO bubbles remain in the slag. In both the continuous processing method and the separate processing method, the foamed slag in the converter is discharged from the throat and stored in a slag ladle installed below the converter. The more the amount of slag discharged to the slag ladle increases, the less SiO 2 and P 2 O 5 remain in the converter, and the amount of refining materials such as quicklime used in refining after intermediate slag discharge can be reduced. Here, the foaming height of the slag generated during blowing (the amount of foamed slag) tends to decrease after the end of blowing. Therefore, in order to increase the amount of slag discharged from the converter to the slag ladle (the amount of slag discharged), it is necessary to discharge a large amount of foamed slag in a short time.

ここで、排滓鍋へ排出された後もスラグのフォーミングは継続して発生する。短時間で多量のスラグを排出しようとすると、排滓鍋内では落下してきたスラグの運動エネルギーによる強い攪拌により、スラグが激しくフォーミングし、排滓鍋から溢れてしまうという問題が生じてしまう。この対策として、排滓鍋内にフォーミングを鎮静させる物質(以下、フォーミング鎮静材、または、単に鎮静材という)を投入することで、その問題の解決を図ろうとしている。 Here, slag foaming continues to occur even after it has been discharged into the slag discharge pan. When attempting to discharge a large amount of slag in a short period of time, the strong stirring caused by the kinetic energy of the falling slag in the slag discharge pan causes the slag to foam violently, causing it to overflow from the pan. As a countermeasure to this problem, a substance that calms the foaming (hereafter referred to as foaming calming material, or simply calming material) is introduced into the slag discharge pan in an attempt to solve the problem.

これまで試みられてきたフォーミング鎮静方法の多くは、スラグ内に滞留した気泡の破壊(破泡)を志向している。例えば特許文献2ではパルプ廃滓を主成分として成形したフォーミング鎮静材が開示されている。このフォーミング鎮静材はスラグ内で燃焼や熱分解の反応により急速にガスを発生させて、その体積膨張エネルギーにより破泡してスラグを収縮させる。また特許文献3では、パルプ廃滓などの有機物を鉄鉱石などと混合成形することで比重を高め、スラグ内部へ潜り込ませることでガス発生の破泡効果を高めたフォーミング鎮静材が開示されている。さらに特許文献4では生ドロマイトを含む鎮静材(フォーミング防止剤)が開示され、この生ドロマイトの熱分解生成物であるCaOおよびMgOによるスラグ粘度低減効果を利用した鎮静方法が開示されている。特許文献5には、少なくとも水酸化アルミニウムおよび炭酸カルシウムをその構成成分として含む合成樹脂を含有するフォーミング抑制剤が開示されている。また、特許文献6には、水酸化物を50質量%以上含み、吸熱量が1800J/g以上であるスラグフォーミング鎮静材が開示されており、水酸化物としては、Al(OH)やCa(OH)が例示されている。 Many of the foaming suppression methods that have been tried so far aim at the destruction (breaking of bubbles) of bubbles that remain in the slag. For example, Patent Document 2 discloses a foaming suppression material formed with pulp waste as the main component. This foaming suppression material rapidly generates gas in the slag by a reaction of combustion or pyrolysis, and the foam is broken by the volume expansion energy, causing the slag to shrink. Patent Document 3 discloses a foaming suppression material in which organic matter such as pulp waste is mixed and molded with iron ore or the like to increase the specific gravity, and the foam is allowed to penetrate into the slag, thereby enhancing the foaming effect of gas generation. Patent Document 4 discloses a suppression material (foaming inhibitor) containing raw dolomite, and discloses a suppression method that utilizes the slag viscosity reducing effect of CaO and MgO, which are thermal decomposition products of this raw dolomite. Patent Document 5 discloses a foaming inhibitor containing a synthetic resin containing at least aluminum hydroxide and calcium carbonate as its components. Patent Document 6 discloses a slag foaming quenching material that contains 50% by mass or more of hydroxide and has a heat absorption capacity of 1800 J/g or more, and exemplified the hydroxide by Al(OH) 3 and Ca(OH) 2 .

また、鎮静材は、鎮静効果が高いことに加えて経済性に優れることが好ましいため、廃材の活用も取り組まれてきた。例えば特許文献7では廃棄ゴム、特許文献8では可燃性ゴミを成形した固形物を用いる鎮静材が開示されている。 In addition to being highly effective, it is preferable that the calming material be economical, so efforts have been made to utilize waste materials. For example, Patent Document 7 discloses a calming material that uses waste rubber, and Patent Document 8 discloses a solid material molded from combustible garbage.

特開2013-167015号公報JP 2013-167015 A 特開昭54-32116号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-32116 特開昭63-250412号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-250412 特開2003-213314号公報JP 2003-213314 A 特許第6005310号公報Japanese Patent No. 6005310 国際公開第2018/150862号International Publication No. 2018/150862 特開昭59-133309号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-133309 特開2005-213606号公報JP 2005-213606 A

鉄と鋼、第87年(2001)第1号、第21~28頁Iron and Steel, No. 1, 2001, pp. 21-28

転炉型予備処理プロセスでは、上述したように、排滓鍋内におけるスラグのフォーミング(泡立ち)を抑制するために鎮静材が用いられる。詳細は後述するが、鎮静材に求められる条件として以下の5つが挙げられる。効果の瞬発性(即効性)、効果の持続性、経済性、使用時の安全性、および、スラグの有効利用(再利用)可能性である。 As mentioned above, in the converter-type pretreatment process, a sedative is used to suppress foaming of the slag in the slag ladle. Details will be given later, but there are five requirements for a sedative: instantaneous effect (immediate action), sustained effect, cost-effectiveness, safety during use, and possibility of effective use (reuse) of the slag.

転炉内から排滓する際に起こる排滓鍋内での急激なフォーミングの発生を抑制するには、鎮静材投入効果の瞬発性(即効性)が高いこと、すなわち、鎮静材投入直後から効果が現れることが求められる。また、スラグを収容した排滓鍋は台車や鉄道などにより搬送されるが、この間もCO気泡は継続して発生し続ける。そのため、排滓鍋内のスラグが次第に膨張する、所謂「後膨れ」により、搬送中にスラグが排滓鍋から溢れる虞(おそれ)がある。したがって、鎮静材は即効性が高いだけではなく、その鎮静効果が長時間持続することが好ましい。また鎮静材は安価で経済性に優れることが好ましく、スラグへ投入した際に作業環境を悪化させる物質(例えば、黒煙や粉塵など)を発生させないことも望まれる。さらに、排滓鍋によって回収されたスラグは、その後、路盤材やセメントの原料として再利用されることがあるため、鎮静材が不純物としてスラグ内に残留しないことも望まれる。 In order to suppress the sudden foaming that occurs in the slag pan when slag is discharged from the converter, the effect of the calming agent must be high (immediately effective), that is, the effect must be seen immediately after the calming agent is added. In addition, the slag pan containing the slag is transported by cart or rail, and CO bubbles continue to be generated during this time. Therefore, there is a risk that the slag in the slag pan will overflow during transportation due to the so-called "post-expansion" that causes the slag to gradually expand. Therefore, it is preferable that the calming agent not only has a high immediate effect, but also has a long-lasting calming effect. In addition, it is preferable that the calming agent is inexpensive and economical, and that it does not generate substances that deteriorate the working environment (e.g., black smoke and dust) when added to the slag. Furthermore, since the slag recovered by the slag pan may be reused as a raw material for roadbed materials and cement, it is also preferable that the calming agent does not remain in the slag as an impurity.

しかしながら、特許文献2および特許文献3の鎮静材はガス発生のみの機構による破泡であるため効果が持続せず、後膨れを抑制することは難しい。また原料の混合、水分量の調整、圧縮成形などを必要とするため製造に時間とコストがかかる。さらにはパルプ廃滓に含まれる灰分は粉塵を発生させる虞があり、セルロースなどの有機物は黒煙を発生させたり燃え滓となってスラグ内に残留したりする虞がある。 However, the calming agents in Patent Documents 2 and 3 break down bubbles only by generating gas, so their effect does not last and it is difficult to suppress post-bubbling. In addition, they require mixing of raw materials, adjustment of moisture content, compression molding, etc., so their production is time-consuming and costly. Furthermore, the ash contained in pulp waste slag may generate dust, and organic matter such as cellulose may generate black smoke or remain in the slag as slag.

特許文献4の鎮静材は炭酸塩が熱分解して生成するCaOやMgOがスラグの融点を上昇させるため、スラグ表面の固化(皮張り)を助長し、CO気泡が滞留しやすくなって後膨れが起きやすくなる。さらに熱分解でCOガスを発生した後の酸化物(例えばCaO、MgO)がスラグ中に溶解しないまま残留しやすく、路盤材などに使用された際に体積膨張を引き起こす虞がある。また、特許文献7~8の鎮静材はゴムや可燃性ゴミにより黒煙が発生したり、燃え滓(不純物)がスラグ内に残留したりする虞がある。 The calming agent of Patent Document 4, which is produced by the thermal decomposition of carbonates, promotes the solidification (skinning) of the slag surface, and CO2 bubbles tend to remain, which leads to swelling. Furthermore, oxides (e.g., CaO, MgO) generated by the thermal decomposition of CO2 gas tend to remain undissolved in the slag, which may cause volume expansion when the slag is used as a roadbed material. The calming agents of Patent Documents 7 to 8 may generate black smoke due to rubber or combustible waste, or may leave slag (impurities) in the slag.

特許文献5の鎮静材は、合成樹脂が黒煙を発生させたり燃え滓となってスラグ内に残留したりする虞がある。
特許文献6の鎮静材は、水酸化物であるAl(OH)やCa(OH)をスラグに投入することで、スラグの冷却による鎮静率の向上が可能となることが記載されている。しかしながら、Al(OH)の熱分解により生成するAlはスラグ粘度を上昇させ、Ca(OH)の熱分解により生成するCaOはスラグ融点の上昇をさせるため、CO気泡が滞留しやすくなって後膨れが起きる虞がある。
The sedative material of Patent Document 5 has the risk that the synthetic resin will generate black smoke or become cinders and remain in the slag.
The calming agent in Patent Document 6 describes that adding hydroxides Al(OH) 3 or Ca(OH) 2 to the slag can improve the calming rate by cooling the slag. However, Al2O3 produced by the thermal decomposition of Al(OH) 3 increases the slag viscosity, and CaO produced by the thermal decomposition of Ca(OH) 2 increases the slag melting point, so that CO bubbles tend to remain and there is a risk of swelling.

本発明は上述のような問題を鑑みてなされたものであり、より優れた鎮静材を使用したフォーミング鎮静方法および転炉精錬方法を提案するものである。本発明は、効率的かつ経済的であり、作業環境の悪化や不純物の残留もないスラグのフォーミング鎮静方法および転炉精錬方法を提供することを目的とする。本発明のフォーミング鎮静方法は、例えば、1基の転炉で脱珪・脱燐吹錬、排滓および脱炭吹錬を連続して行う転炉精錬方法(連続処理方式)や、2基の転炉の片方で脱珪吹錬、排滓および脱燐吹錬を行う転炉精錬方法(分離処理方式)で用いることができる。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and proposes a foaming calming method and converter refining method that use a superior calming material. The object of the present invention is to provide a foaming calming method and converter refining method for slag that are efficient and economical, and do not deteriorate the working environment or leave impurities behind. The foaming calming method of the present invention can be used, for example, in a converter refining method (continuous processing method) in which desiliconization and dephosphorization blowing, slag removal, and decarburization blowing are performed continuously in one converter, or in a converter refining method (separate processing method) in which desiliconization blowing, slag removal, and dephosphorization blowing are performed in one of two converters.

前記目的に沿う本発明に係るスラグのフォーミング鎮静方法は、以下の通りである。 The slag foaming and settling method according to the present invention, which is in line with the above objectives, is as follows:

〔1〕 スラグのフォーミング鎮静方法であって、
排滓鍋に排出される前記スラグに、FeOOH及びFe(OH)のうちの少なくともどちらか1つの水酸化鉄を含有する鉄鉱石を含む鎮静材を投入してフォーミングを鎮静させる工程を有し、
前記鎮静材に含まれる水酸化鉄(FeOOH及びFe(OH))の総質量が、スラグ排出量に対して質量比で1.0%以上であることを特徴とするスラグのフォーミング鎮静方法。
〔2〕 前記鎮静材は鉄鉱石からなり、
式(1)により規定される投入量率Xoreが1.0以上であることを特徴とする〔1〕に記載のスラグのフォーミング鎮静方法。

Figure 0007464843000001
〔3〕 前記鎮静材のFeOOH及びFe(OH)の含有比率が35質量%以上であることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載のスラグのフォーミング鎮静方法。
〔4〕 前記鎮静材のFeOOH及びFe(OH)の含有比率が50質量%以上であることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載のスラグのフォーミング鎮静方法。
〔5〕 前記鎮静材の粒度は、粒径20mm未満が70質量%以上であることを特徴とする〔1〕乃至〔4〕のいずれか1つに記載のスラグのフォーミング鎮静方法。
〔6〕 1基の転炉に溶銑を装入して脱珪・脱燐吹錬を行った後、炉内に溶銑を残したまま転炉を傾動させてスラグを炉口から排出し、
転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱炭吹錬を行い、
脱燐吹錬後のスラグ排出時に〔1〕乃至〔5〕のいずれか1つに記載のフォーミング鎮静方法を用いることを特徴とする転炉精錬方法。
〔7〕 2基の転炉の片方に溶銑を挿入して脱珪吹錬を行った後、炉内に溶銑を残したまま転炉を傾動させてスラグを炉口から排出し、
転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱燐吹錬を行い、
脱珪吹錬後のスラグ排出時に〔1〕乃至〔5〕のいずれか1つに記載のフォーミング鎮静方法を用いることを特徴とする転炉精錬方法。 [1] A method for foaming and settling slag, comprising the steps of:
A process of calming the foaming by adding a calming agent containing iron ore containing at least one of iron hydroxides FeOOH and Fe(OH) 3 to the slag discharged into a slag pan,
A method for settling slag by foaming, characterized in that the total mass of iron hydroxides (FeOOH and Fe(OH) 3 ) contained in the settling material is 1.0% or more in terms of mass ratio with respect to the amount of slag discharged.
[2] The sedative material is made of iron ore,
The method for foaming and settling slag according to [1], characterized in that the input rate X ore defined by the formula (1) is 1.0 or more.
Figure 0007464843000001
[3] The method for foaming and settling slag according to [1] or [2], characterized in that the content ratio of FeOOH and Fe(OH) 3 in the settling material is 35 mass% or more.
[4] The method for foaming and settling slag according to [1] or [2], characterized in that the content ratio of FeOOH and Fe(OH) 3 in the settling material is 50 mass% or more.
[5] A method for foaming and settling slag according to any one of [1] to [4], characterized in that the particle size of the settling material is such that 70 mass% or more of the material has a particle size of less than 20 mm.
[6] After charging molten iron into one converter and blowing it for desiliconization and dephosphorization, the converter is tilted while leaving the molten iron in the furnace, and the slag is discharged from the throat;
After the converter is returned to the vertical position, decarburization blowing is carried out.
A converter refining method, comprising the steps of: discharging slag after dephosphorization blowing; and using a foaming settling method according to any one of [1] to [5].
[7] After pouring molten iron into one of the two converters and blowing it into a desiliconized slag furnace, the converter is tilted while leaving the molten iron in the furnace, and the slag is discharged from the throat.
After the converter is returned to the vertical position, dephosphorization is carried out.
A converter refining method, comprising the steps of: discharging slag after desiliconization blowing; and using the foaming settling method according to any one of claims 1 to 5.

本発明によれば、FeOOHまたはFe(OH)を含有する鉄鉱石を鎮静材の一部または全部として用いることで、効率的かつ経済的にフォーミングを鎮静でき、作業環境の悪化やスラグ内の不純物の残留を低減することができる。 According to the present invention, by using iron ore containing FeOOH or Fe(OH) 3 as part or all of the calming material, foaming can be calmed efficiently and economically, and the deterioration of the working environment and the remaining impurities in the slag can be reduced.

小型炉実験におけるスラグ高さの経時変化を示す図である。FIG. 13 is a graph showing the change in slag height over time in a small furnace experiment.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で範囲を表す場合に「~」を使用する場合があるが、これは「以上(その値を含めてその値より大きい)から以下(その値を含めてその値より小さい)」を意味するものである。 The following is a detailed explanation of an embodiment of the present invention. In the following explanation, "~" may be used to indicate a range, which means "greater than or equal to that value, inclusive" to "less than or equal to that value, inclusive."

転炉における脱燐吹錬では、高速で酸素ジェットを溶銑表面に吹き付けることで溶銑中のPを酸化し、スラグへPとして除去している。これと並行して、溶銑中のSiも酸化され、スラグへSiOとして移行する。また、溶銑中のCは酸素ガスあるいはスラグ中のFeOと反応してCO気泡を発生し、その一部がスラグ内に滞留することでフォーミングが起こる。 In the dephosphorization blowing process in a converter, a high-velocity oxygen jet is blown onto the surface of the molten iron to oxidize the P in the molten iron and remove it as P2O5 into the slag. In parallel with this, the Si in the molten iron is also oxidized and transferred to the slag as SiO2 . The C in the molten iron reacts with oxygen gas or FeO in the slag to generate CO bubbles, some of which remain in the slag, causing foaming.

スラグが適度にフォーミングした後、転炉の下方に設置した排滓鍋へ炉口からスラグを排出するが、排滓鍋の中でもフォーミングが発生する。これは、吹錬中に溶銑の一部が酸素ジェットにより引きちぎられてスラグ中に粒鉄として懸濁しており、この粒鉄中に含まれる炭素(C)が排滓鍋内で式(A)の反応によりCO気泡を発生するためである。
C+FeO=CO(g)+Fe (A)
After the slag has foamed to a suitable degree, it is discharged from the throat of the converter into a slag ladle installed below the converter, but foaming also occurs in the slag ladle. This is because part of the molten iron is torn off by the oxygen jet during blowing and suspended in the slag as iron granules, and the carbon (C) contained in these iron granules generates CO bubbles in the slag ladle by the reaction of formula (A).
C + FeO = CO (g) + Fe (A)

また、排滓鍋内では落下してきたスラグの運動エネルギーにより強い攪拌が起こり、CO気泡が多量に発生してスラグが激しくフォーミングする。そのためフォーミング鎮静効果のある物質を投入し、スラグの溢れを防止する必要がある。 In addition, the kinetic energy of the falling slag causes strong stirring in the slag disposal ladle, generating a large amount of CO bubbles and causing the slag to foam violently. For this reason, it is necessary to add a substance that has a foaming calming effect to prevent the slag from overflowing.

高い鎮静効果を発現するには破泡の促進が重要である。発明者らは、複数の破泡機構を同時に作用させることが必要と考え、水酸化物に着目した。水酸化物は炭酸塩と同様に高温での熱分解反応によりガス発生を起こし破泡を促進するが、熱分解温度が炭酸塩よりも低いためガス発生が速く、高い即効性が期待できるためである。さらに反応生成物がスラグ粘度の低減に寄与すれば、その効果により破泡の促進が継続することが期待できる。すなわち、ガス発生による迅速な破泡(瞬発性)と粘度低減による破泡(持続性)の両方の効果により効率的なフォーミング鎮静が期待できる。 To achieve a high sedation effect, it is important to promote bubble breaking. The inventors considered it necessary to have multiple bubble breaking mechanisms work simultaneously, and focused on hydroxides. Like carbonates, hydroxides generate gas through a thermal decomposition reaction at high temperatures, promoting bubble breaking. However, because their thermal decomposition temperature is lower than that of carbonates, gas generation is faster and a high immediate effect can be expected. Furthermore, if the reaction products contribute to reducing the viscosity of the slag, this effect can be expected to continue promoting bubble breaking. In other words, efficient foaming sedation can be expected due to the effects of both rapid bubble breaking due to gas generation (instantaneous) and bubble breaking due to viscosity reduction (sustainable).

スラグに含まれる成分の水酸化物であれば黒煙や粉塵の発生、不純物の残留という課題もないため、そのような物質としてCa(OH)、Al(OH)、Mg(OH)、FeOOH、Fe(OH)を選択し、上述した連続処理方式や分離処理方式の炉口排出スラグを想定した組成および温度の条件において、フォーミング鎮静効果を小型炉実験で検証した。なお、以下の説明において、FeOOHおよびFe(OH)を総称して「水酸化鉄」という。水酸化鉄に、Fe(OH)を含めないのは、Fe(OH)は酸素が存在する環境下においてはFe(OH)に酸化され、ほとんど存在しないためである。 Since hydroxides of the components contained in the slag do not cause the problems of black smoke or dust generation or residual impurities, Ca(OH) 2 , Al(OH) 3 , Mg(OH) 2 , FeOOH, and Fe(OH) 3 were selected as such substances, and the foaming calming effect was verified in a small furnace experiment under the composition and temperature conditions assumed for the slag discharged from the furnace port of the above-mentioned continuous processing method and separate processing method. In the following explanation, FeOOH and Fe(OH) 3 are collectively referred to as "iron hydroxide". Fe(OH) 2 is not included in iron hydroxide because Fe(OH) 2 is oxidized to Fe(OH) 3 in an environment where oxygen is present, and is almost nonexistent.

小型炉実験は、以下のように実施した。
鉄坩堝内で、塩基度(CaO/SiO)が1.0、酸化鉄濃度が30質量%であるスラグ100gを溶解して1350℃に保持し、このスラグに銑鉄を上方より投入してフォーミングを発生させた。銑鉄投入後は、30秒間隔で鉄棒をスラグに浸漬して付着させ、スラグ高さを測定した。銑鉄添加の2分後には水酸化物の試薬1gをスラグ内部に浸漬し、スラグの鎮静効果を評価した。
The small reactor experiment was carried out as follows.
In an iron crucible, 100 g of slag with a basicity (CaO/ SiO2 ) of 1.0 and an iron oxide concentration of 30 mass% was melted and held at 1350°C, and pig iron was added to the slag from above to cause foaming. After adding the pig iron, an iron rod was immersed in the slag at 30 second intervals to adhere to it, and the slag height was measured. Two minutes after adding the pig iron, 1 g of hydroxide reagent was immersed in the slag to evaluate the slag's calming effect.

スラグ高さの経時変化を図1に示す。なお、小型炉実験においてスラグ高さの測定は30秒間隔であり、鎮静材浸漬直前の高さは測定していないため、図1の各点は破線で結んだ。
図1に示すように、FeOOHとFe(OH)はスラグ高さが大きく低下し、その後の再フォーミング(後膨れ)も小さかった。これに対しCa(OH)、Mg(OH)、Al(OH)は、水酸化鉄(FeOOH、Fe(OH))ほどにスラグ高さは低下せず、かつ後膨れが発生した。このように、小型炉実験により、水酸化鉄は瞬発性と持続性の両方に優れ、FeOOHとFe(OH)でほぼ同様の効果が得られることが分かった。
The change in slag height over time is shown in Figure 1. In the small furnace experiment, the slag height was measured every 30 seconds, and the height immediately before immersion in the calming agent was not measured, so the points in Figure 1 are connected by dashed lines.
As shown in Figure 1, FeOOH and Fe(OH) 3 caused a large reduction in slag height, and the subsequent reforming (post-expansion) was also small. In contrast, Ca(OH) 2 , Mg(OH) 2 , and Al(OH) 3 did not cause the slag height to decrease as much as iron hydroxide (FeOOH, Fe(OH) 3 ), and post-expansion occurred. Thus, the small-scale furnace experiment demonstrated that iron hydroxide is excellent in both instantaneous and sustained effects, and that FeOOH and Fe(OH) 3 have almost the same effects.

FeOOHの熱分解反応は式(B)、Fe(OH)の熱分解反応は式(C)で表され、いずれもFeとHOが生成する。
2FeOOH = Fe+HO (B)
2Fe(OH) = Fe+3HO (C)
したがって、水酸化鉄の鎮静効果は、熱分解反応によるHOガスの発生と、反応生成物のFeによるスラグ粘度の低下の双方の作用によるものである。
The thermal decomposition reaction of FeOOH is represented by formula (B), and the thermal decomposition reaction of Fe(OH) 3 is represented by formula (C). In both cases , Fe2O3 and H2O are produced.
2FeOOH = Fe2O3 + H2O (B)
2Fe(OH) 3 = Fe2O3 + 3H2O (C)
Therefore, the calming effect of iron hydroxide is due to both the generation of H2O gas due to the thermal decomposition reaction and the reduction in slag viscosity due to the reaction product Fe2O3 .

さらに、水酸化鉄は比重が3~4でありスラグと同等かやや大きいためスラグ内へ効率的に分散するが、他の物質はいずれも比重が2.5以下のため、物質自体によるガス発生の影響もあって表面に浮上しやすい。このために瞬発性・持続性ともに水酸化鉄より劣位になったと推定される。 Furthermore, iron hydroxide has a specific gravity of 3 to 4, which is equal to or slightly greater than that of slag, so it disperses efficiently within the slag, whereas other substances all have a specific gravity of 2.5 or less, so they tend to float to the surface due in part to the gas generated by the substances themselves. For this reason, it is presumed that they are inferior to iron hydroxide in both instantaneous release and durability.

発明者らは、上述の小型炉実験の結果から、スラグのフォーミング鎮静材として水酸化鉄を含有する物質を用いることを着想した。以下、本発明のスラグのフォーミング鎮静方法および転炉精錬方法について説明する。 The inventors came up with the idea of using a substance containing iron hydroxide as a slag foaming stabilization material based on the results of the small furnace experiments described above. The slag foaming stabilization method and converter refining method of the present invention are described below.

本発明では、鎮静材として水酸化鉄を含有する物質を用いる。上述のように水酸化鉄は、水酸化物の中でも瞬発性と持続性の両方に優れるからである。鎮静材には、例えば鉄鉱石を用いる。具体的には、鎮静材の一部または全部として、水酸化鉄(FeOOHまたは/およびFe(OH))を含有する鉄鉱石を使用する。鉄鉱石が含有するFe以外の成分はSiO、Al、MgOなどスラグの構成成分であるため、スラグへ投入しても作業環境の悪化や不純物の残留といった懸念がなく、水酸化鉄を含有する物質として比較的安価である。 In the present invention, a substance containing iron hydroxide is used as the sedative. As described above, iron hydroxide is superior among hydroxides in both instantaneous and sustained effects. For example, iron ore is used as the sedative. Specifically, iron ore containing iron hydroxide (FeOOH and/or Fe(OH) 3 ) is used as part or all of the sedative. The components other than Fe contained in iron ore are SiO2 , Al2O3 , MgO, and other components of slag, so that adding iron ore to the slag does not cause concerns about deterioration of the working environment or residual impurities, and it is a relatively inexpensive substance containing iron hydroxide.

次に、鎮静材の排滓鍋への好適な投入量について説明する。
本発明においては、排滓鍋に排出されるスラグの質量(スラグ排出量(Wslag))に対応した質量の水酸化鉄を含む鎮静材を投入する。本発明では、式(2)に示すように、スラグ排出量(Wslag)に対して、鎮静材に含まれる水酸化鉄(FeOOHおよびFe(OH))の総質量が、質量比で1.0%以上となるように投入することを規定する。1.0%以上という質量比の数値は、後述する実施例に基づいた値である。

Figure 0007464843000002
Next, the suitable amount of sedative to be added to the slag pan will be explained.
In the present invention, a settling material containing iron hydroxide is added in a mass corresponding to the mass of slag discharged into the slag disposal ladle (the amount of slag discharged (W slag )). In the present invention, as shown in formula (2), it is specified that the settling material is added so that the total mass of iron hydroxide (FeOOH and Fe(OH) 3 ) contained in the settling material is 1.0% or more by mass relative to the amount of slag discharged ( W slag ). The value of 1.0% or more by mass ratio is based on the examples described below.
Figure 0007464843000002

本発明では、鎮静材として、水酸化鉄であるFeOOHおよびFe(OH)のうちの少なくともどちらか1つを含有する鉄鉱石を、その一部または全部として使用する。鎮静材に含まれる水酸化鉄の総質量が式(2)を満たせば、鎮静材の一部として、FeOOHおよびFe(OH)のうちの少なくともどちらか1つを含有する鉄鉱石以外の物質、例えば水酸化鉄の粉末などを使用してもよい。また、本発明では、鎮静材の一部として、FeOOHおよびFe(OH)を含有しない物質を使用することを排除するものではないが、鎮静材に含まれる水酸化鉄の総質量が式(2)を満たせば、十分にその効果を享受することができる。なお、鎮静材として、水酸化鉄であるFeOOHおよびFe(OH)のうちの少なくともどちらか1つを含有する鉄鉱石のみを使用する構成とすれば、鎮静材が安価であり、かつ、フォーミングを鎮静するための各工程を簡略化することができるので、生産性の向上およびコストの削減が可能となる。 In the present invention, iron ore containing at least one of FeOOH and Fe(OH) 3 , which are iron hydroxides, is used as a part or all of the sedative. If the total mass of iron hydroxide contained in the sedative satisfies formula (2), a substance other than iron ore containing at least one of FeOOH and Fe(OH) 3 , such as iron hydroxide powder, may be used as a part of the sedative. In addition, the present invention does not exclude the use of a substance that does not contain FeOOH and Fe(OH) 3 as a part of the sedative, but as long as the total mass of iron hydroxide contained in the sedative satisfies formula (2), the effect can be fully enjoyed. Note that if only iron ore containing at least one of FeOOH and Fe(OH) 3 , which are iron hydroxides, is used as the sedative, the sedative is inexpensive and each process for sedating the foaming can be simplified, so that productivity can be improved and costs can be reduced.

鎮静材として鉄鉱石のみを使用する場合には、鎮静材(以下、鎮静材oreという)に含まれる水酸化鉄(FeOOHおよびFe(OH))の総質量(Wore(FeOOH+Fe(OH)3))は、鉄鉱石(鎮静材ore)の総質量(Wore)に基づいて、式(3)により求められる。

Figure 0007464843000003
When only iron ore is used as the sedative, the total mass (W ore(FeOOH+ Fe(OH)3)) of iron hydroxides (FeOOH and Fe(OH) 3 ) contained in the sedative (hereinafter referred to as sedative ore) can be calculated based on the total mass (W ore ) of the iron ore (sedative ore) using formula (3).
Figure 0007464843000003

鎮静材oreに使用する鉄鉱石としては、FeOOHおよびFe(OH)のうちの少なくともどちらか1つを含有する鉄鉱石を含んでいれば、1銘柄でも複数銘柄でもよい。また、水酸化鉄を有しない酸化鉄の銘柄の鉄鉱石を含んでいてもよい。複数銘柄の鉄鉱石を使用する場合には、予め所定の割合で配合したものを用いることが好ましい。なお、式(3)において、1銘柄の鉄鉱石を使用する場合は、鉄鉱石(鎮静材ore)の総質量(Wore)は使用する1銘柄の鉄鉱石の質量を示し、水酸化鉄の総質量(Wore(FeOOH+Fe(OH)3))はその1銘柄の鉄鉱石に含まれる水酸化鉄(FeOOHおよびFe(OH))の総質量を示す。また、複数銘柄の鉄鉱石を使用する場合は、鉄鉱石(鎮静材ore)の総質量(Wore)は使用する複数銘柄の鉄鉱石の総質量を示し、水酸化鉄の総質量(Wore(FeOOH+Fe(OH)3))はその使用する複数銘柄の鉄鉱石に含まれる水酸化鉄(FeOOHおよびFe(OH))の総質量を示す。すなわち、複数銘柄の鉄鉱石を使用する場合は、鉄鉱石のFeOOH比率(Xore(FeOOH))およびFe(OH)比率(Xore(Fe(OH)3))は、複数銘柄の鉄鉱石をその配合割合に基づいて混合したものについてのFeOOH比率およびFe(OH)比率を示す。 The iron ore used in the sedative ore may be one or more brands, so long as it contains at least one of FeOOH and Fe(OH) 3 . It may also contain iron oxide brands that do not contain iron hydroxide. When using multiple brands of iron ore, it is preferable to use a mixture that is previously mixed in a predetermined ratio. In addition, in formula (3), when one brand of iron ore is used, the total mass of the iron ore (sedative ore) (W ore ) indicates the mass of the one brand of iron ore used, and the total mass of the iron hydroxide (W ore(FeOOH+Fe(OH)3) ) indicates the total mass of the iron hydroxide (FeOOH and Fe(OH) 3 ) contained in the one brand of iron ore. In addition, when multiple brands of iron ore are used, the total mass of iron ore (sedative ore) (W ore ) indicates the total mass of the multiple brands of iron ore used, and the total mass of iron hydroxide (W ore(FeOOH+Fe(OH)3) ) indicates the total mass of iron hydroxide (FeOOH and Fe(OH) 3 ) contained in the multiple brands of iron ore used. In other words, when multiple brands of iron ore are used, the FeOOH ratio (X ore(FeOOH) ) and Fe(OH) 3 ratio (X ore(Fe(OH)3) ) of the iron ore indicate the FeOOH ratio and Fe(OH) 3 ratio of the mixture of multiple brands of iron ore based on their blending ratio.

ここで、鎮静材として鉄鉱石のみを使用する場合、式(3)のWore(FeOOH+Fe(OH)3)は、式(2)の鎮静材に含まれる水酸化鉄の総質量Wore(FeOOH+Fe(OH)3)と等しいので、上述の式(2)および式(3)より、投入する鎮静材oreの質量(鉄鉱石投入量Wore)とスラグ排出量(Wslag)との関係を示す式(4)が得られる。

Figure 0007464843000004
Here, when only iron ore is used as the settling agent, W ore(FeOOH + Fe(OH)3) in formula (3) is equal to the total mass of iron hydroxide contained in the settling agent W ore(FeOOH + Fe(OH)3) in formula (2). Therefore, from the above formulas (2) and (3), formula (4) can be obtained, which shows the relationship between the mass of the settling agent ore added (iron ore input amount W ore ) and the amount of slag discharged (W slag ).
Figure 0007464843000004

ここで、鎮静材として鉄鉱石のみを使用する場合について、後述する実施例を含め、実施されるスラグのフォーミング鎮静方法および転炉精錬方法が本発明の範囲内であることを判別する指標として、式(5)で定義する「投入量率Xore」を用いる。

Figure 0007464843000005
Here, in the case where only iron ore is used as the settling material, the "feed rate X ore " defined by formula (5) is used as an index for determining whether the slag foaming settling method and converter refining method implemented, including the examples described below, are within the scope of the present invention.
Figure 0007464843000005

なお、鎮静材を鉄鉱石のみに限定した場合の投入量率Xoreと同様に、FeOOH及びFe(OH)のうちの少なくともどちらか1つの水酸化鉄を含有する鉄鉱石を含む鎮静材を投入してフォーミングを鎮静させる工程を有するスラグのフォーミング鎮静方法および転炉精錬方法が実施された場合に、本発明の範囲内であることを判別する指標として、式(6)で定義する「投入量率X」を用いることが可能である。ここで、鎮静材として複数の物質(FeOOH及びFe(OH)のうちの少なくともどちらか1つの水酸化鉄を含有する鉄鉱石、およびその他の物質)を使用する場合は、鎮静材の総質量(W)は使用する複数の物質の総質量を示し、鎮静材のFeOOH比率(X(FeOOH))および鎮静材のFe(OH)比率(X(Fe(OH)3))は、複数の物質をその配合割合に基づいて混合したものについてのFeOOH比率およびFe(OH)比率を示す。

Figure 0007464843000006
In addition, in the same manner as the charge rate X ore when the settling agent is limited to only iron ore, when a slag foaming settling method and a converter refining method are carried out, which include a step of settling foaming by charging a settling agent containing iron ore containing at least one iron hydroxide of FeOOH and Fe(OH) 3 , the "charge rate X" defined by formula (6) can be used as an index for determining whether the method is within the scope of the present invention. Here, when a plurality of substances (iron ore containing at least one iron hydroxide of FeOOH and Fe(OH) 3 , and other substances) are used as the settling agent, the total mass (W) of the settling agent indicates the total mass of the plurality of substances used, and the FeOOH ratio (X (FeOOH) ) of the settling agent and the Fe(OH) 3 ratio (X (Fe(OH)3) ) of the settling agent indicate the FeOOH ratio and the Fe(OH) 3 ratio of a mixture of the plurality of substances based on their blending ratios.
Figure 0007464843000006

ここで、鎮静材投入量(W)または鉄鉱石投入量(Wore)が少なく、「投入量率X」または「投入量率Xore」の値が1.0未満である場合、ガス発生と粘度低減の作用が不足するため、鎮静効果を得ることが難しくなる。また、鎮静材投入量(W)または鉄鉱石投入量(Wore)は多い方が確実な効果を見込みやすくなるが、過剰に投入しすぎるとスラグの温度が低下して表面が皮張りし、後膨れを起こしやすくなる。したがって鎮静材投入量(W)または鉄鉱石投入量(Wore)は、排滓鍋内のスラグ質量に対して水酸化鉄の質量が質量比で5.0%以下、すなわち、「投入量率X」または「投入量率Xore」の値を5.0以下とすることが好ましい。 Here, if the amount of calming agent (W) or the amount of iron ore (W ore ) is small and the value of "amount of charge X" or "amount of charge X ore " is less than 1.0, the gas generation and viscosity reduction effects are insufficient, making it difficult to obtain the calming effect. In addition, the more the amount of calming agent (W) or the amount of iron ore (W ore ) is, the more likely it is to have a reliable effect, but if it is charged in excess, the temperature of the slag will drop, the surface will become skinned, and after-swelling will easily occur. Therefore, it is preferable that the amount of calming agent (W) or the amount of iron ore (W ore ) is such that the mass of iron hydroxide relative to the mass of slag in the slag discharge pan is 5.0% or less in mass ratio, i.e., the value of "amount of charge X" or "amount of charge X ore " is 5.0 or less.

鎮静材(鎮静材oreを含む)に含まれる水酸化鉄(FeOOHおよびFe(OH))の含有比率は、35質量%を下限としてそれ以上であることが好ましく、より好ましくは50質量%を下限とする。鎮静材中の水酸化鉄の含有比率が少なすぎると、投入量率Xまたは投入量率Xoreの値を1.0以上とするに際し、水酸化鉄以外の成分投入量が過剰となるからである。 The content of iron hydroxide (FeOOH and Fe(OH) 3 ) in the sedative (including sedative ore) is preferably 35% by mass or more, more preferably 50% by mass. If the content of iron hydroxide in the sedative is too low, the amount of components other than iron hydroxide added will be excessive when the value of the input rate X or the input rate Xore is set to 1.0 or more.

また、鎮静材の一部または全部として鉄鉱石を使用する場合は、水酸化鉄(FeOOHおよびFe(OH))の含有比率が50質量%以上のものを使用することが好ましい。これは、Feの比率が高い鉄鉱石は熱分解によるHOガスの発生が少なく、鎮静効果を発現しにくいためである。また、脈石成分であるSiOとAlはスラグの粘度を高める作用を有し、MgOはスラグの融点を高める作用を有するため、フォーミングしたスラグ表面からのガスの散逸を阻害する虞もある。したがって、鉄鉱石に含まれるこれらの成分(SiO、Al、およびMgO)の合計比率は50質量%未満であることが好ましく、より好ましくは20質量%未満である。なお、FeOOHやFe(OH)の含有率を測定する方法としては、X線回折法や赤外線吸収スペクトル法などを用いることができる。 In addition, when iron ore is used as a part or all of the sedative, it is preferable to use iron ore with a content ratio of iron hydroxide (FeOOH and Fe(OH) 3 ) of 50 mass% or more. This is because iron ore with a high ratio of Fe 2 O 3 generates less H 2 O gas by thermal decomposition and is less likely to exhibit a sedative effect. In addition, since SiO 2 and Al 2 O 3 , which are gangue components, have the effect of increasing the viscosity of slag, and MgO has the effect of increasing the melting point of slag, there is a risk that they may inhibit the dissipation of gas from the foamed slag surface. Therefore, the total ratio of these components (SiO 2 , Al 2 O 3 , and MgO) contained in the iron ore is preferably less than 50 mass%, more preferably less than 20 mass%. In addition, the content ratio of FeOOH and Fe(OH) 3 can be measured by X-ray diffraction method, infrared absorption spectroscopy, etc.

鉄鉱石は産地によって鉱物相が大きく異なるが、鎮静材として使用する鉄鉱石はいわゆる劣質と呼ばれる銘柄であることが好ましい。劣質と呼ばれる銘柄の鉄鉱石はFeOOHやFe(OH)の含有率が高く(例えば、FeOOHおよびFe(OH))の含有比率が50質量%以上であり、かつ粉鉱の比率も高い。すなわち表面積が大きいことから熱分解反応が速く、優れた瞬発性を発揮する。加えて、高炉原料としては劣質とされているため安価であり、存在量も多いため枯渇の懸念も低い。 The mineral phase of iron ore varies greatly depending on the place of origin, but it is preferable that the iron ore used as the sedative is of a so-called inferior quality. Inferior quality iron ore has a high content of FeOOH and Fe(OH) 3 (for example, the content ratio of FeOOH and Fe(OH) 3 ) is 50 mass% or more, and also has a high ratio of fine ore. In other words, since the surface area is large, the thermal decomposition reaction is fast and it exhibits excellent instantaneous properties. In addition, since it is considered to be of inferior quality as a blast furnace raw material, it is inexpensive, and since it is abundant, there is little concern about depletion.

本発明で投入する鎮静材の粒度は、粒径が20mm未満の粒子が70質量%以上であることが好ましく、より好ましくは80質量%以上である。これは、鎮静材の粒径が20mm以上であると、スラグへ迅速に溶解しにくく、フォーミングの鎮静効果が小さくなり易いためである。 The particle size of the calming agent added in the present invention is preferably such that particles with a particle size of less than 20 mm make up 70% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more. This is because if the particle size of the calming agent is 20 mm or more, it is difficult for it to dissolve quickly in the slag, and the calming effect of foaming tends to be reduced.

鎮静材は必ずしも連続的に排滓鍋に投入する必要はなく、スラグのフォーミングを鎮静化できれば、鎮静材の投入方法は限らない。ただし、排出したスラグ表面のCO気泡に対して効果的に鎮静材を作用させるという観点から、スラグの排滓鍋への排出と鎮静材の排滓鍋への投入とを略同時に行うことが好ましく、鎮静材はスラグ表面に生成しているCO気泡の層の下に混入するように排滓鍋上方から投入することがより好ましい。なお、排滓鍋内のスラグのフォーミング状況を見てスラグ溢れが起こらないと予想できる場合は投入を中止しても良い。 The calming material does not necessarily need to be continuously added to the slag discharge pan, and there are no limitations on the method of adding the calming material as long as it can calm the foaming of the slag. However, from the viewpoint of making the calming material act effectively on the CO bubbles on the surface of the discharged slag, it is preferable to discharge the slag into the slag discharge pan and add the calming material to the slag discharge pan at approximately the same time, and it is more preferable to add the calming material from above the slag discharge pan so that it is mixed under the layer of CO bubbles that has formed on the surface of the slag. Note that addition may be stopped if it is predicted that the slag will not overflow based on the foaming state of the slag in the slag discharge pan.

以上に示した鎮静材を用いたスラグフォーミング鎮静方法によれば、転炉の炉口からスラグを排出(排滓)する際に、鎮静材を排滓鍋内に投入することで、排滓鍋内におけるスラグのフォーミングを鎮静化でき、スラグ溢れを起こすことなく多量のスラグを転炉内から排出できる。また、上述したスラグフォーミング鎮静方法は、転炉へ溶銑を装入して吹錬を行い、吹錬を一旦中断して転炉を傾動させ、転炉の炉内に溶銑を残した状態で転炉の下方に設置した排滓鍋にスラグを排出する際に用いることができ、具体的には、例えば、以下の転炉吹錬方法において用いることができる。 According to the slag foaming calming method using the calming material described above, when discharging (discharging) slag from the throat of the converter, the calming material is introduced into the slag ladle to calm the foaming of the slag in the slag ladle, and a large amount of slag can be discharged from the converter without causing slag overflow. The slag foaming calming method described above can also be used when molten pig iron is charged into the converter for blowing, the blowing is temporarily stopped, the converter is tilted, and the slag is discharged into the slag ladle installed below the converter while leaving the molten pig iron in the converter. Specifically, for example, it can be used in the converter blowing method described below.

1基の転炉に装入された溶銑に脱珪吹錬及び脱燐吹錬を行って転炉を傾動させ、この転炉内に溶銑を残した状態で転炉内のスラグを炉口から排出する際に、上述したスラグフォーミング鎮静方法を適用し(即ち、上述した鎮静材を排滓鍋内に投入し)、排滓後に、転炉内の溶銑に脱炭吹錬を行う(1基の転炉を用いる転炉精錬方法:非特許文献1参照)。
また、2基以上の転炉のうち少なくとも1基の転炉に装入された溶銑に脱珪吹錬を行って転炉を傾動させ、この転炉内に溶銑を残した状態で転炉内のスラグを炉口から排出する際に、上述したスラグフォーミング鎮静方法を適用し(即ち、上述した鎮静材をスラグパン内に投入し)、排滓後に、転炉内の溶銑に脱燐吹錬を行う(2基以上の転炉を用いる転炉精錬方法:特許文献1参照)。
The molten pig iron charged in one converter is subjected to desiliconization and dephosphorization blowing, and the converter is tilted. When the slag in the converter is discharged from the throat while the molten pig iron remains in the converter, the above-mentioned slag foaming and settling method is applied (i.e., the above-mentioned settling material is charged into the slag discharge ladle), and after the slag is discharged, the molten pig iron in the converter is subjected to decarburization blowing (converter refining method using one converter: see Non-Patent Document 1).
In addition, desiliconization blowing is performed on molten pig iron charged in at least one of two or more converters and the converter is tilted. When the slag in the converter is discharged from the throat while the molten pig iron remains in the converter, the above-mentioned slag foaming and settling method is applied (i.e., the above-mentioned settling material is charged into the slag pan), and after the slag is removed, dephosphorization blowing is performed on the molten pig iron in the converter (converter refining method using two or more converters: see Patent Document 1).

これら上述したスラグの転炉精錬方法はフォーミング現象を利用して炉口からスラグを排出するという形態は同様であるから、本発明であるスラグのフォーミング鎮静方法を用いることでその効果を享受できる。また、上述したスラグの転炉精錬方法以外においても、ある精錬容器から別の精錬容器へスラグを排出する段階で、フォーミングの鎮静が必要な場合は、上述したスラグのフォーミング鎮静方法を用いることで、スラグの溢れを防止できる。 The above-mentioned converter slag refining methods are similar in that they use the foaming phenomenon to discharge slag from the furnace throat, so the effects can be enjoyed by using the slag foaming settling method of the present invention. Also, even in methods other than the converter slag refining methods described above, if foaming settling is required at the stage of discharging slag from one refining vessel to another, the above-mentioned slag foaming settling method can be used to prevent slag overflow.

以下に表1~3を基にして本発明の実施例を具体的に説明する。 The following describes specific examples of the present invention based on Tables 1 to 3.

1基の転炉を用いる転炉吹錬方法(連続処理方式)、および2基以上の転炉を用いる転炉吹錬方法(分離処理方式)において、上述したスラグフォーミング鎮静方法の鎮静材の効果をそれぞれ確認した。転炉(内容積300m)へ400tの溶銑を装入して吹錬を行い、吹錬を一旦中断して転炉を傾動させ、転炉内のスラグを、炉体下方に設置した排滓鍋(底面から鍋縁までの高さ:4.5m、内容積:70m)に4分間排出した。排滓開始直後から投入シュートを用いて鎮静材を排滓鍋内に連続的に投入した。なお、鎮静材なしの条件では、排滓鍋へのスラグ排出のみを行った。 The effect of the silencing agent in the above-mentioned slag foaming silencing method was confirmed in a converter blowing method (continuous processing method) using one converter, and in a converter blowing method (separate processing method) using two or more converters. 400 t of molten pig iron was charged into a converter (internal volume: 300 m3 ) and slag was blown. The blowing was temporarily stopped, the converter was tilted, and the slag in the converter was discharged for 4 minutes into a slag ladle (height from the bottom to the ladle rim: 4.5 m, internal volume: 70 m3) installed below the furnace body. Immediately after slag discharge started, the silencing agent was continuously charged into the slag ladle using the charging chute. Note that when no silencing agent was used, only slag was discharged into the slag ladle.

排滓中は排滓鍋内の様子を観察し、排滓鍋の鍋縁の高さに到達した時点で排滓を終了した。スラグ表面が鍋縁高さまで到達しなかった場合は、排滓開始から4分経過した時点で排滓を終了した。 The state inside the slag draining pan was observed during slag draining, and slag draining was stopped when the slag reached the height of the rim of the pan. If the slag surface did not reach the height of the rim of the pan, slag draining was stopped four minutes after the start of slag draining.

排滓終了後は、排滓鍋を5分間静置し、後膨れによるスラグ溢出の有無を目視で判定した。また、排滓終了後に、排滓鍋を設置する移動台車に取り付けた秤量機により、排滓鍋内に投入されたスラグおよび鎮静材の質量を測定し、排滓鍋に投入した鎮静材の質量を差し引いて、スラグの排出量(Wslag)を評価した。スラグの排出量(Wslag)は、鎮静材のフォーミング鎮静効果が優れるほど多くなる。鎮静材が、スラグ表面が排滓鍋の鍋縁高さまで到達することを抑制するためである。 After the slag was discharged, the slag discharge pan was left to stand for 5 minutes, and the presence or absence of slag overflow due to post-swelling was visually determined. After the slag was discharged, the mass of the slag and settling material charged into the slag discharge pan was measured using a weighing machine attached to the mobile cart on which the slag discharge pan was placed, and the mass of the settling material charged into the slag discharge pan was subtracted to evaluate the amount of slag discharged (W slag ). The more excellent the foaming and settling effect of the settling material, the greater the amount of slag discharged (W slag ). This is because the settling material prevents the slag surface from reaching the height of the rim of the slag discharge pan.

本実施例において使用した鎮静材の組成を表1に示す。
鎮静材AはFeOOHを主とする鉄鉱石、鎮静材BはFeOOHとFe(OH)の双方を含む鉄鉱石である。また、鎮静材CはFeを主とする鉄鉱石、鎮静材Dは消石灰である。
The composition of the sedative used in this example is shown in Table 1.
Sedative A is iron ore mainly composed of FeOOH , sedative B is iron ore containing both FeOOH and Fe(OH) 3 , sedative C is iron ore mainly composed of Fe2O3 , and sedative D is hydrated lime.

Figure 0007464843000007
Figure 0007464843000007

表2に連続処理方式の脱珪・脱燐吹錬後の排滓における実施例を示す。表中の下線は、本発明の範囲外となる部分を表す。連続処理方式では排滓量12t以上を良好な排滓量とした。スラグ組成は塩基度(CaO/SiO:質量割合)が1.0~1.2、酸化鉄濃度が20~30質量%であり、温度は1330~1350℃であった。 Table 2 shows examples of slag disposal after desiliconization and dephosphorization blowing using the continuous treatment method. The underlines in the table indicate areas outside the scope of the present invention. In the continuous treatment method, a slag disposal amount of 12 tons or more was considered to be good. The slag composition had a basicity (CaO/ SiO2 : mass ratio) of 1.0 to 1.2, an iron oxide concentration of 20 to 30 mass%, and a temperature of 1330 to 1350°C.

表2の実施例1~6は発明例であり、実験例1~4は、鉄鉱石Aまたは鉄鉱石Bを鎮静材として単味で使用した発明例、実験例5および実験例6は、鉄鉱石Aと鉄鉱石Cとを2:1の割合で混合した鎮静材(FeOOHとFe(OH):56質量%)、および、鉄鉱石Bと鉄鉱石Cとを2:1の割合で混合した鎮静材(FeOOHとFe(OH):37質量%)を使用した発明例である。いずれも投入量率Xoreが1.0以上であり本発明の範囲内であったため、スラグが鍋縁高さに到達することなく4分間排滓でき、排滓量は12t以上になった。また排滓後の後膨れも発生しなかった。本発明例の実施例4では20mm以上の質量割合が実施例1よりも多かったため、スラグへの溶解が遅くなり、排滓量が実施例1よりも少なくなった。 Examples 1 to 6 in Table 2 are examples of the invention, and Examples 1 to 4 are examples of the invention in which iron ore A or iron ore B was used alone as a settling agent. Examples 5 and 6 are examples of the invention in which a settling agent in which iron ore A and iron ore C were mixed in a ratio of 2:1 (FeOOH and Fe(OH) 3 : 56% by mass) and a settling agent in which iron ore B and iron ore C were mixed in a ratio of 2:1 (FeOOH and Fe(OH) 3 : 37% by mass) were used. In all cases, the charge rate X ore was 1.0 or more, which was within the range of the present invention, and therefore slag could be discharged for 4 minutes without the slag reaching the height of the pot rim, and the amount of discharged slag was 12 tons or more. In addition, no swelling occurred after the slag was discharged. In Example 4 of the present invention, the mass ratio of 20 mm or more was higher than in Example 1, so that the dissolution into slag was slower and the amount of discharged slag was less than in Example 1.

実施例7~10は比較例である。実施例7~10では、投入量率Xoreが1.0未満であり本発明の範囲外であったため、排滓量は10t以下にとどまった。また、実施例8~10では後膨れも発生した。 Examples 7 to 10 are comparative examples. In Examples 7 to 10, the input rate X ore was less than 1.0, which was outside the range of the present invention, and the amount of slag discharged was 10 tons or less. In addition, in Examples 8 to 10, post-swelling also occurred.

Figure 0007464843000008
Figure 0007464843000008

表3に分離処理方式における脱珪吹錬後の排滓における実施例を示す。表中の下線は、本発明の範囲外となる部分を表す。分離処理方式では排滓量8t以上を良好な排滓量とした。スラグ組成は塩基度(CaO/SiO)が0.6~0.8、酸化鉄濃度が20~30質量%であり、温度は1300~1330℃であった。 Table 3 shows examples of slag discharged after desiliconization blowing in the separation treatment method. The underlines in the table indicate the parts outside the scope of the present invention. In the separation treatment method, a discharge amount of 8 tons or more was considered to be good. The slag composition had a basicity (CaO/ SiO2 ) of 0.6 to 0.8, an iron oxide concentration of 20 to 30 mass%, and a temperature of 1300 to 1330°C.

表3の実施例11~16は発明例であり、実験例11~14は、鉄鉱石Aまたは鉄鉱石Bを鎮静材として単味で使用した発明例、実験例15および実験例16は、鉄鉱石Aと鉄鉱石Cとを2:1の割合で混合した鎮静材(FeOOHとFe(OH):56質量%)、および、鉄鉱石Bと鉄鉱石Cとを2:1の割合で混合した鎮静材(FeOOHとFe(OH):37質量%)を使用した発明例である。いずれも投入量率Xoreが1.0以上であり本発明の範囲内であったため、スラグが鍋縁高さに到達することなく4分間排滓でき、排滓量は8t以上になった。実施例12では20mm以上の質量割合が実施例9よりも多かったため、スラグへの溶解が遅くなり、排滓量が実施例9よりも少なくなった。 Examples 11 to 16 in Table 3 are examples of the invention, with Examples 11 to 14 being examples of the invention where iron ore A or iron ore B was used alone as the settling agent, and Examples 15 and 16 being examples of the invention where a settling agent consisting of a mixture of iron ore A and iron ore C in a ratio of 2:1 (FeOOH and Fe(OH) 3 : 56% by mass) and a settling agent consisting of a mixture of iron ore B and iron ore C in a ratio of 2:1 (FeOOH and Fe(OH) 3 : 37% by mass) were used. In all cases, the charge rate Xore was 1.0 or more, which was within the range of the present invention, and therefore slag could be discharged for 4 minutes without the slag reaching the height of the pot rim, and the amount of discharged slag was 8 tons or more. In Example 12, the mass ratio of 20 mm or more was higher than in Example 9, so that dissolution into the slag was slower and the amount of discharged slag was less than in Example 9.

実施例17~20は比較例である。実施例17~20では、投入量率Xoreが1.0未満であり本発明の範囲外であったため、排滓量は7t以下にとどまった。また、実施例18~20では後膨れも発生した。 Examples 17 to 20 are comparative examples. In Examples 17 to 20, the input rate X ore was less than 1.0, which was outside the range of the present invention, and the amount of slag discharged was 7 tons or less. In addition, in Examples 18 to 20, post-swelling also occurred.

Figure 0007464843000009
Figure 0007464843000009

Claims (7)

スラグのフォーミング鎮静方法であって、
排滓鍋に排出される前記スラグに、FeOOH及びFe(OH)のうちの少なくともどちらか1つの水酸化鉄を含有する鉄鉱石を含む鎮静材を投入してフォーミングを鎮静させる工程を有し、
前記鎮静材に含まれる水酸化鉄(FeOOH及びFe(OH))の総質量が、スラグ排出量に対して質量比で1.0%以上であることを特徴とするスラグのフォーミング鎮静方法。
A method for settling foaming of slag, comprising the steps of:
A process of calming the foaming by adding a calming agent containing iron ore containing at least one of iron hydroxides FeOOH and Fe(OH) 3 to the slag discharged into a slag pan,
A method for settling slag by foaming, characterized in that the total mass of iron hydroxides (FeOOH and Fe(OH) 3 ) contained in the settling material is 1.0% or more in terms of mass ratio with respect to the amount of slag discharged.
前記鎮静材は鉄鉱石からなり、
式(1)により規定される投入量率Xoreが1.0以上であることを特徴とする請求項1に記載のスラグのフォーミング鎮静方法。
Figure 0007464843000010
The calming material is made of iron ore,
2. The method for settling slag foaming according to claim 1, wherein the input rate X ore defined by the formula (1) is 1.0 or more.
Figure 0007464843000010
前記鎮静材のFeOOH及びFe(OH)の含有比率が35質量%以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスラグのフォーミング鎮静方法。 3. The method for foaming and settling slag according to claim 1, wherein the content ratio of FeOOH and Fe(OH) 3 in the settling material is 35 mass% or more. 前記鎮静材のFeOOH及びFe(OH)の含有比率が50質量%以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスラグのフォーミング鎮静方法。 3. The method for foaming and settling slag according to claim 1, wherein the content ratio of FeOOH and Fe(OH) 3 in the settling material is 50 mass% or more. 前記鎮静材の粒度は、粒径20mm未満が70質量%以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のスラグのフォーミング鎮静方法。 The slag foaming and settling method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the particle size of the settling material is such that 70% or more by mass are less than 20 mm in particle size. 1基の転炉に溶銑を装入して脱珪・脱燐吹錬を行った後、炉内に溶銑を残したまま転炉を傾動させてスラグを炉口から排出し、
転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱炭吹錬を行い、
脱燐吹錬後のスラグ排出時に請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のフォーミング鎮静方法を用いることを特徴とする転炉精錬方法。
Molten iron is charged into one converter and desiliconized and dephosphorized. After that, the converter is tilted while the molten iron remains in the furnace, and the slag is discharged from the throat.
After the converter is returned to the vertical position, decarburization blowing is carried out.
A converter refining method, comprising using the foaming settling method according to any one of claims 1 to 5 when discharging slag after dephosphorization blowing.
2基の転炉の片方に溶銑を挿入して脱珪吹錬を行った後、炉内に溶銑を残したまま転炉を傾動させてスラグを炉口から排出し、
転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱燐吹錬を行い、
脱珪吹錬後のスラグ排出時に請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のフォーミング鎮静方法を用いることを特徴とする転炉精錬方法。
After pouring molten iron into one of the two converters and blowing it into a desiliconized slag furnace, the converter is tilted while leaving the molten iron in the furnace, and the slag is discharged from the throat.
After the converter is returned to the vertical position, dephosphorization is carried out.
A converter refining method, comprising using the foaming settling method according to any one of claims 1 to 5 when discharging slag after desiliconization blowing.
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