JPH01191726A - 固体鉄源の溶解状況判定法 - 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） 本発明は、炭素物質を用いて、固体鉄源を溶解する際、
反応容器から発生する排ガスの組成変化によって固体鉄
源の溶解状況判定を行太う方法に関する。

（従来の技術） 従来、転炉によりスクラップ、型銑などの固体鉄源を石
炭、コークスなどの炭素物質の然焼熱により溶解する場
合、固体物質の溶解状況を把握する方法としては、（１
）一定時間の溶解精錬後、精錬を一時中断し、転炉を傾
動させて炉内を肉眼で観察する方法あるいは（２）特開
昭６２−２０７，８１４号公報に示されるように、転炉
底吹き羽目に金属浴と非接触で浴温を検出する放射温度
計を設置し、検出温度の変化率によりスクラップ溶解の
状況を把握する等が知られている。

（発明が解決しようとする課電） しかし、前記（１）の方法は、精錬を中断し、炉を傾動
させる必要があり、精錬時間の延長、熱損失が犬など操
業、コスト上の問題がある。

又、（２）の方法では、酸素のみの底吹き羽口の場合は
有効であるが、本発明が対象とする炭素物質と酸素を底
吹きする羽口の場合は、微粒の炭素物質に遮られて、羽
口の転炉外先端から炉内を透視することが困難なため、
測定温度の信頼性が乏しい。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記の状況に鑑みなされたものであり、固体
鉄源の溶解時、転炉内からの排ガスの成分、ＣＯ、ＣＯ
、、Ｏ□の濃度変化から固体鉄源の溶解状況を判定する
ものである。

以下本発明の詳細な説明する。

固体鉄源、例えばスクラップ、型銑を溶解する場合、ま
ず、炭素の酸化発熱はスクラップ、型銑の予熱に消費さ
れる。更に炭素物質の酸化発熱により、スクラップ、型
銑はその融点に達し溶解が開始する。

詳細には、先に型銑が溶解し、大部分のスクラップは溶
鉄中に浸漬したスクラップ表面と溶鉄の界面での浸炭（
Ｃ源は、熱源として添加している炭素物質）と同時に溶
解が進行してゆく。

つまり型銑、スクラップなどの固体鉄源は、溶融点が主
にその含有Ｃ量に依存するた・め、含量Ｃ量が高い鉄源
から融解が始まる。溶鉄と型銑、スクラップが共存する
間、炭素物質の酸化発熱分は、型銑、スクラップの溶解
に消費されるため、溶は出した溶鉄の温度は略一定であ
る。従って、完全に型銑、スクラップが溶解するまでは
恒温操業である。

さらに溶解が進行し型銑、スクラップが完全に消失した
後の吹酸状態では、溶鉄の脱炭が進行し溶′Ｔ／ｃｍ度
は急激に上昇し始め、炉内雰囲気、排ガス温度も平行し
て上昇する。

上記の変化に対応する溶鉄と排ガス温度の経時変化を第
２図に示す。

型銑、スクラップ溶解中に、排ガス温度は緩やかに上昇
するが、それらが完全に溶解した後は、溶鉄、排ガス温
度は共に急激に上昇する。

一方、排ガス組成は、冶金反応から一般に次のように考
えられている。

固体炭素Ｃ（Ｓ）はまず、（１）式の反応を起こす。

ｃ　（ｓ）　＋　１／２０．−＊　ｃｏ　（ｆ）　　・
・・・・・（１）大発生したＣＯは、（２）式に示す反
応によｐ　ｃｏ、となる。

ｃｏ　＋　１／２　ｏ、→ＣＯ、　　・・・・・・・・
（２）式そしてこの時、 Δ（）Ｆ＝　−６７，５００＋　２０．７５Ｔ　　・・
・・（３）式の発熱反応を伴なう。Ｔは、温度である。

この発熱量は、熱力学上、次の関係を有する。

ｘｐは平衡定数値、Ｒは定数、Ｔは温度、ＰＣＯはＣＯ
のガス圧、Ｐｏ２は０□の圧力、ＰＣＯ２はＣＯ２の圧
力を示す。

即ち、ｐｃｏ　Ｉ　Ｐｏ２１　ｐｃｏ２は１ｌｆＴの関
数で整理される。

一方、Ｐｃｏ＋Ｐｃ０２＋Ｐｏ２＝１気圧　　・・・・
・（５）式の関係があるので、Ｐｏ２ｔ−決定してやれ
ば、（４）。

（５）式から ｐ　ｃｏ２　／ｐ　ｃｏＯ比、つまりＣＯ、、ＣＯの濃
度比が温度Ｔの関数として決定される。

このことと前述の固体鉄源の予熱中、溶解中、溶解終了
後、各々において、雰囲気、溶鉄の温度が変化するため
に、その結果として、排ガス組成は、特徴的に変化する
。

尚、転炉４口より空気が混入され、かつ排ガス組成を炉
口以後の場所で検知する場合には、排ガス中にＮ２が含
まれるので、上記（５）式の代替として下記（６）式を
用いると良い。

Ｐｃｏ　＋　Ｐｃｏ２　＋　Ｐｏ２　＋　ＰＮ２　＝　
１気圧・・・（６）式しかし、Ｎ２ガスの混入による影
響はＣＯ、ＣＯ２゜０２　　濃度の絶対値が減少するだ
けであり、ＣＯ。

ＣＯ、　、　Ｎ２各々のガス比は変化しないので、温度
の変化によるＣＯ、ＣＯ、　　の特徴的な変化は十分に
検知することができる。

尚、ここで排ガス中には、Ｎ２．　ＮＯＸ　、　ＳＯＸ
　、　Ｓ２゜ＣＳ　　等が含有されるが微量であること
、あるいは無視しても排ガス組成変化の特徴は変わらな
いので、考慮する必要はない。

第１図に、型銑、スクラップなどの固体鉄源１００チか
ら（種湯なし）溶解精錬金した場合の排ガス組成中のＣ
Ｏ、ＣＯ２．Ｏ□　の濃度変化を示す。

固体鉄源の予熱及び溶解が進行している間は、ｃｏ２濃
度が５０％以上と高く、ＣＯ濃度は１０％以下である。

時間の経過と共に００２濃度は低下し、ＣＯ濃度は徐々
に増別してくる。

２時間経過後からガス組成は急激に変化し、Ｃ０と００
２の濃度は逆転し、ＣＯ濃度が６０％以上ＣＯ。

濃度が１０チ以下となる。このガス組成が特徴的に変化
領域を、型銑、スクラップなどの溶解終了時期としてみ
なすことができる。

ここで、各ガス成分の合計が１００俤にならない分は主
として、Ｎ２ガスと考えられる。Ｎ２ガスは転炉底吹き
ノズルの保護ガスとして用いられたものである。

溶解終了時間は、固体鉄源のサイズ、量に強く依存して
おり、型銑のように高Ｃ含有物質は溶解が速く、また予
め予熱されていたスクラップ、型銑などは溶解が早い。

但し炉外で予熱する場合には、ハンドリング上の問題か
ら約８００℃が最高温度である。

以上のように、排ガス組成の成分は、固体鉄源の各段階
における溶解挙動を特徴的に示しており、俗解判定に利
用することができる。

（実施例） 転炉内に、生石灰１．Ｏｌと軽焼ドロマイト１．５ｔ２
床敷した上に、４ｔのコークスを添加し、３２ｔの型銑
を装入した。さらにその上に約２ｔのコークスを添加し
、型銑をコークスではさむ添加方式をとった。

上部メインランスから、５，０ＯＯＮηｈｒテ吹酸を開
始すると同時に、底吹き三重管ノズルからＮ２　＝１．
４００　Ｎｔｌ？／　ｈｒ　、　０２　＝４００　Ｎｒ
ｒ？／　ｈｒ及び最外管からＬ　Ｐ　Ｇ　４０　Ｎｍ”
／ｈｒ本の条件で吹き込んだ。

上記条件で約６０分吹錬した後、コークス約１ｔを上方
から添加すると共に、底吹きノズルから石炭粉を吹込な
がら上吹きランスからの吹酸速度をｓ、ｏ　ｏ　ｏ　Ｎ
ｍ’／ｈｒに増力口した。

上記条件で約５５分間溶解精錬をした。

精錬中の吹酸条件と排ガス組成変化を第３図に示す。

精錬開始特約５％のＣＯ濃度は精錬経過と共に増加し、
６０分で約１０チとなった。６０分付近から型銑の溶解
が始まっている。その後、徐々にＣＯ濃度が増加し、１
００分過ぎから急激にＣＯ？！１度が増加し、１１０分
後にＣＯ濃度は約３０チに到達し、ＣＯ、濃度より絶対
値が大きくなった。そして１１５分後に吹錬を終了した
。

終了後、確認の為に転炉を傾動し炉内を観察した結果、
炉壁、炉底にも未溶解の型銑は皆無であり、３２を全量
完全に溶解している事を確認した。

炉内溶鉄をサンプリング後分析した結果、Ｃ＝３．８％
、Ｓ：０．０２８％、Ｐ：０．０５１％、　Ｍｎ＝０．
４０％であシ、温度は１３８６℃であった。

完全溶解を確認後、さらにスクラップを２０を添加し、
さらに底吹きノズルから石炭粉を添加し、通常のスクラ
ップ溶解精錬が安定して行なわれた。

（発明の効果） 以上のように排ガス組成により、型銑溶解終了が可能と
なった為、従来、未溶解型銑、スクラップの確認の為に
２〜３度吹錬を中断していた方法に比較すると、約１０
〜２０分溶解精錬が短縮され、溶銑温度２０〜３０℃の
ロスを防止できるようになった。

尚、廃ガス組成変化は、ボイラー型あるいは非燃焼回収
型転炉であっても、一般的に既設の装置であることから
、既存の転炉を活用して固体鉄源の溶解精錬を行なう場
合に、新たな投資を必要としない点も大きなメリットと
言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明図表、第２図は、排ガス温度の状
況の説明図表、第３図は、本発明実施例の説明図表であ
る。 代理人　弁理士　茶野木　立　夫 詩Ｎ’ＩＣ分つ 第２図 時閘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体鉄源を反応容器内で、炭素物質を熱源として溶解す
   る方法において、反応容器からの排ガス中ＣＯとＣＯ＿
   ２の比率が逆転する時点を、溶解終了時と判定すること
   を特徴とする固体鉄源の溶解状況判定法。