JPH01184213A - 鉄系スクラップの溶解精錬方法 - 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〉 この発明は、上・底両吹きの複合転炉により極力少ない
炭材消費量でもってスクラップの溶解・精錬を行う方法
に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 近年、製鋼原料としてのスクラップが大量に出回るよう
になって価格的にも極めて有利になってきたことを背景
に、安価な炭材を溶解熱源とした転炉によるスクラップ
の溶解・精錬法が模索されるようになったが、−船釣に
は、［既存の上・底両吹きの複合吹錬転炉を利用するこ
とで設備増を控えると共に、スクラップと一緒に炉内に
装入した火種に着火した後、上吹き吹錬の際に炉上方か
ら熱源としての炭材（コークス又は石炭）を投入しなが
ら溶解・精錬を行う手段」が検討の基礎となっていた。

ところが、上記手段では吹込みガス流による炭材の炉外
への飛散ロスが大きく、そのためスクラップの溶解熱源
を安価な炭材に求める便益が十分に生かされないとの問
題が残るものであった。この問題は、炭材として石炭を
使用する場合に著しく、また上吹ｏ２量の増加に伴って
ダスト発生量も増加する。

第２図は炭材中の揮発分と排ガス中のＣ含有量指数との
関係を示したものであるが、この第２図からも上記事実
を確認することができ、更に、炭材中の揮発分と炭材原
単位との関係を示す第３図からは、炭材の飛散ロスの増
加に伴い原単位も増加することが分かる。

しかも、スクラップ上に炭材を投入しながら燃焼させる
方式では、燃焼によって生成したＣ　Ｏｚがスクラップ
上方に滞留した炭材によって還元される現象（Ｃｏ□＋
Ｃ→２ＣＯ）が起きるので、この還元反応による吸熱が
スクラップの溶解を妨げると言う懸念もあった。

そこで、このような問題を軽減して使用炭材の節減を図
るべく、本発明者等は先に、転炉の炉腹に０２ガス吹込
み用の横吹羽口を設置して操業時に発生するＣＯガスを
燃焼（二次燃焼）させ、これをも熱源として利用する方
法を提案した（特願昭６１−３０５３０４号）。

しかしながら、転炉の炉腹にＯ２ガスを吹込んで二次燃
焼の増加を試みても、式 で表される二次燃焼率を高々２０％程度しか増加させる
に止まり、十分な炭材節減効果の達成にはいささか不満
足なものであった。

〈問題点を解決するための手段〉 このようなことから、本発明者等は、上・底両吹き複合
吹錬転炉を使用し、炭材の飛散ロスを極力抑え、十分に
満足できる少ない炭材消費量でスクラップの溶解を実施
し得る手段を提供すべく更に研究を重ねた結果、次に示
すような知見が得られたのである。即ち、 ｆａｌ　　上・底両吹き複合吹錬転炉でのスクラップ溶
解に先立って、予め溶解熱源としてのコークス（スクラ
ップトン当り１００〜２００ｋｇ程度）を炉底に床敷し
てからスクラップを装入し、この後に上吹ランス及び底
吹羽口から０２ガスを吹込んでスクラップ溶解を実施す
れば、上方のスクラップがコークス飛散の障害物となっ
てコークスの飛散ロスを大幅に減少させるので（第２図
に示した排ガスダスト中のＣ含有量指数でほぼｌを示し
、コークスをスクラップの上に投入する従来の方法に対
して半減する）、コークス飛散による炭材原単位の上昇
が効果的に抑制されること、 （ｂｌ　　上記対策に加えて転炉の炉腹に酸素ガス吹込
み用の横吹羽口を設け、該羽目からも炉内に０２ガスを
吹込みながらスクラップ溶解を実施すると、スクラップ
の間隙を通過しながら上昇する“底吹羽口からのＯ２ガ
スと床敷コークスとの反応により発生する大量の高温Ｃ
Ｏガス”の二次燃焼率が予想よりも向上すること、 （Ｃ１ただ、この場合の二次燃焼状況は上吹ｏ２ガス及
び横吹０２ガスの総量と底吹０２ガス量との比率に大き
く影響され、該比率が小さくても大きくても好ましいコ
ークス原単位を確保できなくなるほか、操業上のトラブ
ルにつながることも懸念されるものであるが、操業時に
おける上吹ランス、横吹羽口及び底吹羽口からの送酸流
量をそれぞれＦ　＋）２−ｙ、　　Ｆ　０ｚ−ｓ及びＦ
ｏ２−Ｂとしたときに弐Ｆ　０２−７　＋　Ｆ　０ｚ−
ｓ を満足するように供給Ｏ２量を調整すれば、高い二次燃
焼率と好適な操業条件が安定して確保され、少ないコー
クス原単位で能率の良いスクラップの溶解・精錬を遂行
できること。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、［第１
図に示す如き、炉腹に酸素ガス吹込み用の横吹羽口１を
設けた上・底両吹きの複合吹錬転炉２を使用し、まず該
転炉内にコークス（床敷コークス）３を投入してから上
吹ランス４及び底吹羽口５からＯ２ガスを吹き込んで着
火することで火種を造り、次いでスクラップ６を装入す
ると共に、前記上吹ランス４．横吹羽口１及び底吹羽口
５からの送酸比率が式 を満足するように酸素ガスを調整しつつ該上吹ランス４
．横吹羽口１及び底吹羽口５からＯ２ガスを吹き込んで
スクラップ溶解を行うことにより、使用炭材量少なく、
かつ高能率でスクラップの溶解を安定実施し得るように
した点」 に特徴を有するものである。

なお、溶解熱源として炉底に床敷するコークスの量（ス
クラップ装入の前に投入するコークスの量）は１００〜
２００ｋｇ／ｌ（スクラップ装入後り）とするのが良い
。その理由として次のことがあげられる。即ち、 （ア）　　コークス燃焼熱と１００％二次燃焼熱との総
熱量の８５％（残り１５％は排ガス顕熱及び炉体放熱骨
）が有効にスクラップ溶解に寄与し、しかも［Ｃ］濃度
が３重量％で１５００℃の溶銑を得るのに必要な最小の
コークス原単位が１００ｋｇ／ｌである。

（イ）　床敷コークス量が１００ｋｇ／ｌよりも少ない
と床敷コークス層の厚みが浅くなるため、第４図に示す
如き底吹ガスによる“吹抜現象”が生じてコークスを飛
散させる恐れに加えて、底吹羽目からの０２ガスがコー
クス燃焼に有効に利用されないことが懸念される。しか
も、このために不足しがちなスクラップ溶解用熱を補う
べく炉の上方から補充コークスを添加しようとすると、
前述したように、ＣＯ２ガスがコークスにより還元され
る吸熱反応が生じてスクラップ溶解に悪影響が生じる。

（つ）　一方、２００ｋｇ／ｌを越える量に床敷コーク
スを増量した場合には該コークスがスクラップ溶解以外
の余分な消費につながるのを如何ともし難く、スクラッ
プ溶解のみへの効率の良いコークスの利用を図るのが困
難となる。なお、２００ｋｇ／ｌの床敷コークス量は、
通常の操業での二次燃焼率が４０％で着熱効率が５０％
の条件にて［Ｃ］濃度：３重量％（少なくともこの値に
することは製品窒素量の低減のために有効である）で１
５００℃の溶銑を得るのに必要なコークス原単位に等し
いものである。

ところで、本発明においてスクラップ装入後の上吹ラン
ス、横吹羽口及び底吹羽口からの送酸比率を前記式で示
した如くに限定した理由は、弐Ｏ２−８ Ｆ　Ｃ＋２−７　＋　Ｆ　０２−ｓ で表される送酸比率が０．３を下回るとコークス原単位
の増加を招き、一方、前記送酸比率が１．０を上回って
もコークス原単位が増加するほか、“吹抜現象”や“棚
材現象”が生じ易くなって操業上のトラブルを引き起こ
すことが懸念されるようになるためである。

第５図は（Ｆｏｇ−１）　／　（Ｆｏｚ−ｙ＋Ｆｏｚ−
ｓ）比率とコークス原単位との関係を示したものである
が、この第５図からも、底吹０２比率の低い領域では該
底吹０２比率が大きくなるほどコークス原単位は減少す
ることが分かる。これは、底吹ｏ２比率を大きくするほ
ど炉底で生成するＣＯガスが増加し、同時に二次燃焼比
率が向上することによる。

しかも、該第５図からは、上記比率が１．０を超えた場
合にもコークス原単位の減少を招くことが確認できるが
、これは次の理由によるものと考えられる。即ち、底吹
０２により生成するＣＯガス発生速度とそのＣＯガスを
完全に二次燃焼させるのに要する上吹０２及び横吹Ｏ２
の送酸速度はＦ　０２−１．　＝　Ｆ　０１！−Ｔ　＋
　Ｆ　０２−ｓのときにバランスする。従って、 ＦＯ２−Ｂ＞　ＦＯ２−Ｔ＋　ＦＯ□−５の場合には、
底吹０２の一部がＣＯガスの二次撚に使われずにそのま
ま系外に逃げる現象や、ＣＯガスの発生速度が大きくな
ってＣＯガスの二次燃焼場所がスクラップの間隙位置よ
りも上方に移動しく第６図参照）、二次燃焼反応熱が有
効にスクラップに伝達されないと言う現象が生じるため
である。

ところで、前記送酸比率が１．０を超えると“棚材現象
”が生じ易くなる理由は、底吹Ｏ２量が大きくなると、
底吹羽口上方のスクラップが優先的に溶解するために側
壁側のスクラップの溶解が相対向に遅くなり、最終的に
第７図に示す如くに未溶解スクラップ７が残って棚材状
態を呈することによるものと考えられる。なお、棚材し
たスクラップを溶解するためには過剰なコークスを必要
とし、これが更なる操業上のトラブルにつながる恐れも
ある。

上述のような条件でのスクラップ溶解が完了した後は、
例えば塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ□〕が１．２以上となる
ようにスラグ成分を調整して脱硫を行うと共に、底吹羽
口より非酸化性ガスを吹き込むことでスラグと溶鉄を攪
拌してスラグ中のＴ、Ｆｅ量を３％未満とし、次いで脱
硫完了後にスラグと残留炭材を除去してから上・底吹き
送酸することによって脱炭・脱窒素するとの手順を経て
所望の鋼とすれば良い。

上述の方法により、転炉を使用して炭材原単位少なく効
率の良いスクラップ溶解を実施できるが、実施例と比較
例を示して本発明をより具体的に説明する。

〈実施例〉 実施例　１ まず、側壁に２個の横吹羽口を対向設置したほかは通常
のものと同じ上・底面吹き複合吹錬１５トン転炉を準備
し、該転炉に１．４ｔのコークス（スクラップに対して
１４０ｋｇ／ｌ）を投入して床敷とし、炉保有熱と上吹
ランス及び底吹羽口がらの０２ガス吹き込みとによって
着火させた。なお、吹き込みＯ２ガス流量は、上吹ラン
スからは６０ＯＮｒｒｒ／ｈｒ、底吹羽口からは４００
　Ｎ　ｎ？／ｈｒであり、これをスクラップ装入終了時
まで継続した。また、転炉側壁に設けた２個の横吹羽口
からは閉塞防止用にＮ２ガスを２５　Ｎ　ｒｒｒ／ｈｒ
／個の流量で流した。

スクラップは１０を装入し、スクラップ装入後は吹き込
み０２ガス量を上吹ランスからは８０ＯＮｒｒｒ／ｈｒ
、横吹羽口からは４００　Ｎ　ｒｒｒ／ｈｒ、　マタ底
吹羽口からは８００　Ｎｒｒｒ／ｈｒとして３０分間吹
錬したところ（このときのＦ　ｏｘ−Ｂ／　Ｆ　０２−
Ｔ　＋　Ｆ　０２−ｓ比率は０．６７である）、全量の
スクラップが溶解を完了した。

そして、溶菌直後の溶湯成分及び溶湯温度は第１表に示
した通りであり、このときの平均二次燃焼率は７０％で
あった。

実施例　２ 実施例１で使用したのと同じ転炉に１．４ｔのコークス
（スクラップに対して１４０ｋｇ／ｌ）を投入して床敷
とし、上吹ランスからは６００　Ｎｎｒ／ｈｒ　、底吹
羽口からは４００　Ｎｎ？／ｈｒのｏ２ガスを吹き込ん
で着火させると共に、この送酸をスクラップ装入終了時
まで継続した。

スクラップは１０を装入し、スクラップ装入後は吹き込
みＯ２ガス量を上吹ランスからは６０ＯＮｒｒｒ／ｈｒ
、横吹羽口からは４００　Ｎｎ？／ｈｒ、また底吹羽口
からは１０００　Ｎｒｒｒ／ｈｒとして３０分間吹錬し
たところ（Ｆ　０２−Ｂ／　Ｆ　０２−Ｔ　＋　Ｆ　０
２−ｓ比率は１）、約８割のスクラップが溶解したもの
の残り２割が未溶解であった。そのため、更に０．５　
ｔ　（５０ｋｇ／　ｔ）のコークスを炉上より追加して
１２分間吹錬を継続したが、これによって全量のスクラ
ップが溶解を完了した。

この場合の溶菌直後の溶湯成分及び溶湯温度は第２表に
示した通りであった。

第　　　２　　　表 実施例　３ 実施例１で使用したのと同じ転炉に１．４ｔのコークス
（スクラップに対して１４０ｋｇ／ｌ）を投入して床敷
とし、上吹ランスからは６００　Ｎｎｒ／ｈｒ　、底吹
羽口からは４００　Ｎ　ｎ？／ｈｒの０２ガスを吹き込
んで着火させると共に、この送酸をスクラップ装入終了
時まで継続した。

スクラップは１０を装入し、スクラップ装入後は吹き込
み０２ガス量を上吹ランスからは１１００Ｎｒｒｒ／ｈ
ｒ、横吹羽口からは４００　Ｎ　ｒｒｒ／ｈｒ、また底
吹羽口からは５００　Ｎ　ｒ＋？／ｈｒとして３０分間
吹錬したところ（Ｆ　０２−１１／　Ｆ　ｏ□−７十Ｆ
Ｏ□−比率は０．３３）、約８割のスクラップが溶解し
たものの残り２割が未溶解であった。そのため、更に０
．５ｔ（５０ｋｇ／ｌ）のコークスを炉上より追加して
１２分間吹錬を継続したが、これによって全量のスクラ
・ノブが溶解を完了した。

この場合の溶菌直後の溶湯成分及び溶湯温度は第３表に
示した通りであった。

比較例　１ 実施例１で使用したのと同じ転炉に１．４ｔのコークス
（スクラップに対して１４０ｋｇ／　ｔ）を投入して床
敷とし、上吹ランスからは６００　Ｎ　ｒｒｒ／ｈｒ　
、底吹羽口からは４００　Ｎｎ（／ｈｒのＯ２ガスを吹
き込んで着火させると共に、この送酸をスクラップ装入
終了時まで継続した。

スクラップはＬｏｔ装入し、スクラ・７プ装入後は吹き
込み０２ガス量を上吹ランスからは４５ＯＮｒｒｒ／ｈ
ｒ、横吹羽口からは４００　Ｎ％／ｈｒ、底吹羽口から
は１１５０　Ｎｒｒｒ／ｈｒとして３０分間吹錬したと
ころ（Ｆ　０２−Ｂ／　Ｆ　０２−Ｔ　＋Ｆ　０２−ｓ
比率は１．３５）、約４割のスクラップが溶解している
だけで残り６割の未溶解が存在するため、更に１．９ｔ
（１９０ｋｇ／ｌ）のコークスを炉上より追加して４５
分間吹錬を実施したところ、やっと全量のスクラップが
溶解を完了した。

この場合の溶菌直後の溶湯成分及び溶湯温度は第４表に
示した通りであった。

第　　　４　　　表 比較例　２ 実施例１で使用したのと同じ転炉に１．４ｔのコークス
（スクラップに対して１４０ｋｇ／ｌ）を投入して床敷
とし、上吹ランスからは６００　Ｎ　ｒｒｒ／ｈｒ　、
底吹羽口からは４００　Ｎ　％／ｈｒのＯ２ガスを吹き
込んで着火させると共に、この送酸をスクラップ装入終
了時まで継続した。

スクラップは１０を装入し、スクラップ装入後は吹き込
み０２ガス量を上吹ランスからは１６０ＯＮｒｒｒ／ｈ
ｒ、横吹羽口からは４００　Ｎ　ｒｒｒ／ｈｒ、また底
吹羽口からは０２ガスではなくＮｔガスを２０ＯＮｒｒ
ｒ／ｈｒ流して３０分間吹錬したところ（Ｆ　０ｘ−Ｂ
／　Ｆ　０２−Ｔ　＋　Ｆ　０２−ｓ比率はＯ）、約４
割のスクラップが溶解を完了しているだけで残り６割の
未溶解が存在するため、更に２．２ｔ（２２０ｋｇ／ｌ
）のコークスを炉上より追加して５２分間吹錬を実施し
たところ、やっと全量のスクラップが溶解を完了した。

この場合の溶菌直後の溶湯成分及び溶湯温度は第５表に
示した通りであった。

第　　　５　　　表 〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、転炉によって
使用炭材量少なくスクラップの高能率・高効率溶解を安
定に実施することができ、製鋼コストの低減や鉄鋼製造
設備の安定した利用が可能となるなど、産業上極めて有
用な効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るコークス床敷法によるスクラッ
プ溶解状況を説明した概念図である。 第２図は、炭材中の揮発分と排ガス中のＣ含有量指数と
の関係を示すグラフである。 第３図は、炭材中の揮発分と炭材原単位との関係を示す
グラフである。 第４図は、吹抜現象の説明図である。 第５図は、“上吹Ｏ２ガス及び横吹０２ガスの総量と底
吹Ｏ２ガス量との比率”と“コークス原単位”との関係
を示すグラフである。 第６図は、二次燃焼場所の移動状況を説明した概念図で
ある。 第７図は、振付現象を説明した概念図である。 図面において、 １・・・横吹羽口、　　　　２・・・複合吹錬転炉。 ３Ｍ床敷コークス、　　４・・・上吹ランス。 ５・・・底吹羽口、　　　　６・・・スクラップ。 ７・・・未溶解のスクラップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　炉腹に酸素ガス吹込み用の横吹羽口を設けた上・底両
   吹きの複合吹錬転炉を使用し、まず該転炉内にコークス
   を投入してから上吹ランス及び底吹羽口からＯ＿２ガス
   を吹き込んで着火することで火種を造り、次いでスクラ
   ップを装入すると共に、前記上吹ランス、横吹羽口及び
   底吹羽口からの送酸比率が式 ０．３≦（底吹Ｏ＿２量／上吹Ｏ＿２量＋横吹Ｏ＿２量
   ）≦１．０を満足するように酸素ガスを調整しつつ該上
   吹ランス、横吹羽口及び底吹羽口からＯ＿２ガスを吹き
   込んでスクラップ溶解を行うことを特徴とする、転炉に
   よるスクラップの溶解・精錬方法。