JPH01156413A - 溶銑の予備処理法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は脱炭精錬前の溶銑に対して脱珪脱燐等の予備処
理を行なう方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

従来２例えば高炉の出銑樋のように連続して流れる溶銑
に対して粉状の精錬剤を添加して脱珪や脱燐を図る方法
には、大別すれば次の四つの方法が知られている。なお
、出銑樋ではなく、水平方向に設置した長手方向に延び
る容器内の片側から溶銑を供給し、他方から連続的に流
出させるような細長い容器を用いる場合でも同じことで
ある。

（１）、第１図に図解的に示すように、連続して流れる
溶銑１の湯面上に粉状の精錬剤２をその自重によって散
布する上置法。

（２）、第２図に示すように、連続して流れる溶銑１の
湯面上に、ランス３を、そのランス先端が場面より上に
なるように設置し、このランス３がら粉状の精錬剤２を
非酸化性のキャリヤーガス４を用いて湯面上に投射する
上吹き投射法。

〔３）、第３図に示すように、連続して流れる溶銑１の
湯面下にランス５の先端を浸漬し、この浸漬ランス５か
ら溶銑内に粉状の精錬剤２を非酸化性のキャリヤーガス
４を用いてインジェクションする上吹きインジェクショ
ン法。

前記の（２）の上吹き投射法は特公昭６１−４５６８１
号公報で提案されている方法である。

他方９本願と同一発明者らは特開昭６０−１７７１１４
号公報、特開昭６０−１７７１１７号公報および特開昭
６０−１８１２１２号公報において、粉状の精錬剤を従
来のように非酸化性のガスではなく酸素リッチのガスを
キャリヤーとして溶銑中に吹き込む方法を提案した。し
かもその際、二重管層口等のようなものを使用するので
はなく、酸素ガスと粉状精錬剤との混合物を単管ノズル
を用いて底吹きするのである。この方法によると、単管
ノズルの先端に、処理溶湯と吹き込み剤の反応生成物（
固体）が付着して良好にインジェクションができる。

（発明が解決しようとする問題点〕 前記（］）の上置法では精錬剤と溶銑との接触効率が悪
いので、十分な反応を流れ過程だけで達成することは出
来難いという問題がある。

前記（２）の上吹き投射法では、その投射効果によって
精錬剤を溶銑の内部にまで押し込むには相当の投射圧を
必要とする。この投射圧には自ずと限界があるので溶銑
の流れを浅い流れとし、流れの底近くまで精錬剤が到達
するように投射することがこの方法の有利な態様となる
。しかし、この場合には、投射部面下の耐火物底が投射
によって溶損することが避けられないし、この溶損を起
こさせないような浅い投射では投射効果が著しく悪くな
るという問題がある。

前記（３）の上吹きインジェクション法でも前記（２）
と同様インジェクション直下での耐火物の溶損の問題が
あると同時にランス３自身が溶損するという問題が付き
まとう。

そして、この（１）〜（３）のいずれの方法でも、工業
的に許される処理時間と粉状精錬剤の量では３例えば脱
Ｓｔだけを採り上げても、処理後の（Ｓｉ）はせいぜい
５ｉ＝０．１０〜０．１５％程度までしか脱珪できず、
処理後の（Ｓｉ）＝Ｔｒ、といったことは事実上できな
いという共通した問題がある。これは、溶銑と吹き込み
剤が十分に反応するだけの撹拌および混合が達成されな
いということに関連している。

一方１本発明者らが特開昭６０−１７７１１４号公報他
で先に提案した酸素ガスをキャリヤーガスとして粉状精
錬剤を溶銑中にインジェクションする方法では脱珪およ
び脱燐反応を非常に有利に進行させることができる。し
かしこの方法を溶銑樋のように連続的に流れる溶銑に適
用し９例えば第４図に示すように、溶銑ｌの連続流れに
対し、その底から単管ノズル６によって、粉状の精錬剤
２を、酸素ガス７をキャリヤーガスとしてインジェクシ
ョンすると、吹き抜けの現象が発生するという問題があ
る。すなわち、その吹き込み速度を増加させた場合に、
ジェット流の先端が湯面上に出てしまい、精錬剤の一部
が溶湯と反応せずに素通りしてしまう５いわゆる吹き抜
けが発生し、このために特に浅い溶ａ流に対しては吹込
みガス量に制限を受けたり、望む反応を達成するには多
数のノズルを設置したりすることが必要となる。そして
、樋や水平な容器ではその底に単管ノズルを望む位置に
設置すること自体がその環境上杵されない場合もある。

本発明は、このような従来の溶銑予備処理法に付随する
問題点の解決を目的としたものである。

〔問題点を解決する手段〕

前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするところ
は、水平方向に設置された樋状の容器内に溶銑を下流側
に向けて連続的に流しながら、ノズル口が湯面下となる
ように該容器の側壁に設けた単管ノズルから、酸素含有
気体をキャリヤーガスとして粉状の精錬剤を溶銑内に斜
め下向きに噴射することを特徴とする溶銑の予備処理法
に存する。そして、これを実施するための装置として本
発明は、側壁に単管ノズルを埋め込゛んだ樋状容器であ
って該単管ノズルが該容器の側壁の厚み内を外側から内
側に向けて下向きの傾斜を有して貫通するパイプからな
り、このパイプにおける湯と接する側の実質的な長さ部
分がビッカース硬度８００（ｌ（ｖ）以上のセラミック
スパイプからなることを特徴とする溶銑の予備処理装置
を提供するものである。

〔発明の詳述〕

第５図は２本発明法の実施の状態を図解的に示したもの
である。ｌＯは実質上水平方向に設置された樋状の容器
であり、この容器１０内に溶銑１１が下流側に向かって
連続的に流される０図面は、その流れに対して直角方向
の一断面であって単管ノズル１２が存在する部分の断面
を示している。この単管ノズル１２は、容器１０の側壁
に、容器１０内を流れる溶銑１１の湯面下にノズル口１
３が位置するように。

そして容器側壁の外側から内側に向けて下向きの傾斜を
もって、取付けられている。この単管ノズル１２には、
酸素含有ガスｆＡ１４から酸素含有ガスが供給されると
共に、この酸素含有ガスをキャリヤーとして粉状の精錬
剤２が供給される。

第６図は単管ノズルの実施例を示した断面図である０図
示のように、単管ノズル１２は、容器１０の側壁外側面
１６から内側面１５に向けて下向きの傾斜をもって容器
側壁を貫通している。この単管ノズル１２はセラミック
スパイプ１７とステンレス鋼バイ１１８とからなってお
り、セラミックスパイプ１７はその一端が容器側壁の内
側面１５の面と整合する位置で開口してこれがノズル口
１３を形成しており。

その他端は側壁の厚み内においてステンレス鋼パイプ１
８の一端と接続している。ステンレス鋼パイプ１８の他
端は容器側壁の外側面１６よりも外方に延び出しており
、その端部にはフランジ２０が取付けられている。この
フランジ２０は、酸素含有ガスと粉状精錬剤との混合流
体の給送管２１（第１図）との接合に使用される。セラ
ミックスパイプ１７とステンレス鋼パイプ１８は同じ内
径を有しており、その接続部１９においては、ステンレ
ス鋼パイプ１８の厚み内にセラミックスパイプ１７の他
端を幾分挿入することによって軸を同方向にして両者の
接合が行われている。この両パイプの接合部には耐火セ
メントからなる接着剤を介在させることによってその接
合の強度を十分なものとしである。

本発明に従う単管ノズル１２は、容器１０の側壁耐火物
に対して十分な強度をもって取付けられるように、耐火
物からなる保護部材２３で単管ノズル１２をすっぽり覆
い、この保護部材２３の外形をコーン形状とし、その周
囲に鉄皮２４を被せた構造としてお（のがよい、そのさ
い鉄皮２４は、保護部材２３の側壁外側面１６にも設け
るが、側壁内側面１５に近い側には設けないでおく、こ
の保護部材２３．鉄皮２４および単管ノズル１２（セラ
ミックスパイプ１７およびステンレス鋼パイプ１８）か
らなる一体高を予め作製し、これを容器側壁に形成した
孔に装着するようにすれば、メインテナンスや取り換え
が簡単に行なえる。

ノズル口１３を形成しているセラミックスパイプ１７は
、ビッカース硬度が８００（Ｈｖ）以上のセラミックス
パイプを使用する。Ｚｒ０１等の酸化物系セラミックス
、５ｉ２Ｎｎ等の窒化物系セラミックス。

ＳｉＣ等の炭化物系セラミックス、さらには酸化物系、
窒化物系および炭化物系のうちの少なくとも２つの組み
合わせからなる複合セラミックスのパイプは８００（Ｈ
ｖ）以上のビッカース硬度を具備することができる。例
えばＺｒ０ｔの１部をＹ　ｔ　Ｏｓで置換したセラミッ
クスパイプはビッカース硬度−１３５０Ｈνを有し、耐
熱衝撃性ΔＴ″Ｃ（その温度に均熱して水中急、冷して
も破壊しない温度）−３００℃を具備する。またＡｌｔ
ｏｓの１部をＺｒＯ□で置換したセラミックスパイプは
ビッカース硬度−１４５０Ｈｖおよび耐熱衝撃性ΔＴ’
Ｃ’１２００°Ｃを有し。

５ｉｓＮ、−３ｉＣ系のセラミックスパイプはビッカー
ス硬度−１０００Ｈｖおよび耐熱衝撃性ΔＴ″Ｃζ６５
０°Ｃを有し、さらに５ＩＡＬＯＮと総称される窒化ケ
イ素と酸化物の複合体であるセラミックスのパイプはビ
ッカース硬度−１４００Ｈｖおよび耐熱衝撃性ΔＴ　’
Ｃ！＝ｉ９００°Ｃを具備する。このような高い硬度と
優れた耐熱衝撃性をもつセラミックスパイプを使用する
ことが本発明の実施において必要である。

単管ノズル１２の傾斜角　（第６図のθで示す水平から
の俯き角）は、ノズル口１３の湯面下からの距離、湯の
深さ並びに混合流体の噴射速度に応じて１５〜７５°の
範囲で適切に設定するが、第５図のように溶銑流れの直
角方向の断面で見た場合の溶銑断面における溶銑の仮想
重心よりやや下の位置に噴射流の方向が定まるような傾
きを設けるのがよい、ただし、噴射流が容器ｌＯの底に
直接当たるような急な傾きは避けるべきである。

本発明においては、このように構成した単管ノズル１２
から酸素含有ガスと粉状の精錬剤を溶銑内にインジェク
ションする。酸素含有ガスとしてはＯｔ−Ｎ　ｔ、Ｏ□
−Ａｒ等の混合ガスを使用することができ、その混合ガ
ス中の酸素濃度（Ｖｏｌ、χ）は２０％以上９５％まで
のものを使用することができる。使用する粉状の精錬剤
は処理目的によって使い分けるが、酸化鉄粉、　ＣａＯ
やＣａＦ２粉、アルカリ金属の酸化物や炭酸塩等が一般
的に使用できる。単管ノズル１２から吹込む混合流体の
酸素含存ガスと粉状精錬剤の混合割合は、固気比（Ｋｇ
／Ｎｍ’）　＝粉状精錬剤の吹込速度（ｋｇ／分）／酸
素含有ガスの吹込速度（Ｎｍｆｆ／分）が４〜５０の範
囲となるように調整するのがよい。

この混合流体を傾斜単管ノズル１２から溶銑内にインジ
ェクションすると、第５図において２５で示すような環
状の凝固物がノズル口１３の口径外縁に形成される。こ
の環状凝固物２５はメタルと酸化物が混在した強固な凝
固物であり、インジェクションの間一定の形状を保って
いる。キャリヤーガスとして非酸化性のガスを使用して
粉状の精錬剤を吹込む場合、あるいは粉状精錬剤を同伴
しないで酸素含有ガスだけを吹込む場合には、かような
凝固物は生成したとしても一定の形状を保つことはでき
ないか、或いは生成しない０本発明法のように酸素含有
ガスで粉状の精錬剤をインジェクションした場合にのみ
、単管ノズル１２のノズル口１３の外縁に反応生成物か
らなる新たなノズル口が形成されるのである。この凝固
ノズル２５の生成によって酸素含存ガスを溶銑に導入し
ても、単管ノズル１２のノズル口１３が溶損することな
く長時間安定してインジェクションを続けることができ
る。

この凝固ノズル２５は、単管ノズル１２が俯角θ＝１５
〜７５’の範囲で下向きに傾斜していても、そして溶銑
がインジェクションの方向を横切る方向に連続的に流れ
る場合にも良好に形成されることが確認された。したが
って１本発明法によれば、この凝固ノズル２５が形成さ
れた状態で酸素ガスと粉状の精錬剤を溶銑中に連続供給
することができ。

且つインジェクションの方向が下向きの傾斜を存するこ
とから、既述の第１図〜第４図で説明したような問題を
生ずることなく、高い脱珪率および脱燐率を達成するこ
とができる。

実施例１ 巾８０ｃｍの種型反応容器に溶銑深さが約４０ｃｍとな
るように普通鋼用の溶銑を溶銑［１３０ｔ／ｈｒで流し
ながら、俯角θ＝３０″、内径＝１７ｍｍφ、　／：Ｘ
ルロの位置＝溶銑の湯面下的５ｃｍの、容器側壁に設け
たセラミックスバイブの単管ノズルから、スケール粉（
酸化鉄粉）　＋　ＣａＯ＋　ＣａＦｚの粉体を酸素濃度
が９０Ｖｏ１％の０□−Ｎ２ガスをキャリヤーガスとし
て。

粉体の吹込速度＝　３０ｋｇ／分、ガスの吹込速度＝２
．９Ｎｍ３７分でインジェクションした。

処理前の溶銑４；！　（Ｓｉｎ３　＝０．４９％、　　
（Ｐ％）　＝０．０９８％で温度は１３３２°Ｃであっ
たが、この処理後の溶銑は（Ｓｉｘ）　＝ｔｒ、、　（
ＰＫ）　＝０．０１７％で温度は１３４２°Ｃとなった
。容器耐火物および単管ノズルのン容＃貝はまったく認
められなかった。

実施例２ ノズル内径を２５ａ＋ｍφとした以外は実施例１と同じ
処理装置を用い、そして同じ酸素含有ガスと粉状精錬剤
を用いたが、溶銑流量を９６ｔ／ｈｒ、粉体の吹込速度
＝　８５ｋｇ／分、ガスの吹込速度＝　６．５　Ｎｍ’
／分でインジェクションした。

処理前の溶銑は〔Ｓｉｘ）−０，３２％、（Ｐχ〕＝０
．０９５％で温度は１３５０°Ｃであったが、処理後の
溶銑は（Ｓｉｘ）　＝ｔｒ、、　（Ｐχ）　＝０．０１
５％で温度は１３４５℃となった。容器耐火物および単
管ノズルの溶…はまったく認められなかった。

比較例 単管ノズルを容器の底に設置しインジェクションの方向
を垂直力上向きとした以外は、実施例１と同じ処理装置
を用い、同じ酸素含有ガスと粉状精錬剤を使用して、浴
深さ４０ｃｍのもとで実施したところ、いわゆる吹き抜
けの現象が発生してしまった。そこで、内径５１１Ｉｌ
φの単管ノズルを容器の底に１２本設置し浴深さ４０ｃ
ｍのもとで、粉体の吹込速度＝３．７ｋｇ／分、ガスノ
吹込速度＝０．２５Ｎｍ’／分でインジェクションした
。その結果、スラグ中の総鉄量（Ｔ、Ｆｅ）が１．７２
％、吹込ＣａＯのスラグへの歩留りが６７％となった。

また、粉体の吹込速度＝　３ｋｇ／分、ガスの吹込速度
＝０．２Ｎｍ’／分に落とした場合にはスラグ中の総鉄
’ｌ（Ｔ、Ｆｅ）が０．９％、吹込ＣａＯのスラグへの
歩留りが９５％となった。このことから、容器の底から
インジェクションする場合には吹込速度と吹込量を非常
に小さくしないと効率のよい処理ができないことがわか
った。これに対して斜め下方への吹込みではノズル径と
その俯角θを適切に選択すると粉体の吹込速度が５０ｋ
ｇ／分。

ガスの吹込速度が５　Ｎｍ’／分といった大量高速の吹
込が実現できることがわかった。

前記実施例１や２と同様のインジェクションを数多く行
い、スラグ塩基度＝　（ＸＣａＯ）ハχＳｉＯ□）とス
ラグ／メタル間のＰの分配比Ｌ　＋１　＝　（ｒｐ）／
（χＰ〕を調べた結果を第７図に示した０図中の丁、Ｆ
ｅは形成されたスラグ中の総鉄量である。また第７図に
はトーピードカー内の溶銑に同様の粉状精錬剤を非酸化
性ガスを用いてインジェクションする従来法のデータを
比較のために併記した。

第７図の結果は極めて興味深い事実を示している。すな
わち１本発明法では低塩基度で且つ高温において高いＰ
分配比が得られている。脱燐反応は、温度を低く、塩基
度を高く、そして（Ｆｅｄ）を高くすることが必要であ
るというのが従来の常識的な考え方である０本発明法で
は温度が高く、塩基度が低くそして（Ｆｅｄ）が低くて
もＰ分配比が高くて良好な脱燐が達成されるのである。

この理由については必ずしも明らかではないが５本発明
法の場合には浴深さが浅い位置での傾斜単管ノズルのノ
ズル口近傍において高い酸素ポテンシャル域が形成され
、ここで脱燐が効率よく生成することになり、その浮上
の過程が短いので復りんが生ずるような現象が抑制され
るのではないがと考えられる。しかも本発明法によると
、この脱珪と同時に脱燐が達成され、従来法のように事
前に脱珪する必要はなく、高い脱珪脱燐効率を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はいずれも従来の溶銑の予備処理法の代
表例を示した略断面図、第４図は本発明法との比較のた
めに行った溶銑の予備処理法の例を示す略断面図、第５
図は本発明法に従う溶銑の予備処理法の実施の状態を示
す略断面図、第６図は本発明に従う単管ノズルの構造例
を示す略断面図、第７図は本発明法にょる溶銑の脱燐効
果をスラグ塩基度とＰ分配比との関係で示した図である
。 １．１１・・溶銑、　　２・・粉状の精錬剤。 ｌＯ・・樋状容器、１２・・単管ノズル。 １３・・ノズル口、１４・・酸素含有ガス源。 １７・・セラミックスパイプ、１８・・ステンレス鋼パ
イプ、２５・・反応生成物からなる凝固ノズル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水平方向に設置された樋状の容器内に溶銑を下流
   側に向けて連続的に流しながら、ノズル口が湯面下とな
   るように該容器の側壁に設けた単管ノズルから、酸素含
   有気体をキャリヤーガスとして粉状の精錬剤を溶銑内に
   斜め下向きに噴射することを特徴とする溶銑の予備処理
   法。
2. （２）側壁に単管ノズルを埋め込んだ樋状容器であって
   、該単管ノズルが、該容器の側壁の厚み内を外側から内
   側に向けて下向きの傾斜を有して貫通するパイプからな
   り、このパイプにおける湯と接する側の実質的な長さ部
   分がビッカース硬度８００（Ｈｖ）以上のセラミックス
   パイプからなることを特徴とする溶銑の予備処理装置。