JPH03166312A - 溶鉄吹錬時の粉状クロム鉱石添加方法 - 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〉 本発明は、上吹きランスから酸素を吹込み溶鉄を吹諌す
る転炉中に粉鉱石を添加する技術に関するものである． く従来の技術〉 本発明は、事前処理しない鉱石と炭材を原料として溶融
還元法によって金属溶湯を得る方法に関するが、事前処
理を行わない鉱石は粉状または粒状（以下粉粒状と称す
）のものが多く、それらを歩留りよく反応容器中に添加
するためには飛散防止を図らなければならないという問
題があった．特に、転炉型の容器は、炉口の断面積が炉
腹に比べて小さく、ガスの上昇速度が大きいので、炉口
を経由して粉粒状の鉱石を落下させても、比較的細かい
粒度の鉱石はガス上昇流によって搬送されて容器内に到
達しない場合が多々あった．すなわち、上記の方法は添
加歩留りが低く、経済的な方法といえなかった． また、粉粒状の鉱石の歩留りを向上させるため、特開昭
６０　−　２０８４０９号公報に開示されたように上吹
きランスから炭材と酸化性ガスを、不活性ガスに搬送さ
れた鉱石とともに噴射する方法がある．この方法は添加
歩留りは高いものの、ランス内の鉱石の搬送速度が大き
いのでランス内壁面の摩耗が多いという問題があった． また、特開昭５９　−　１２［ｉ７０７号公報に開示さ
れたように、粉状のクロム鉱石をペレット化して炉内に
添加し歩留りを上げる方法もあるが、ペレット化するた
めの処理費用が嵩むので経済的な方法とは言えなかった
． 〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、かかる現状に鑑み、粉粒状鉱石の添加歩留り
を高く維持したまま、特殊なランスを使わずに経済的に
金Ｗｒ％溶湯を得る技術を提供するためになされたもの
である． 〈諜題を解決するための手段〉 本発明は、■鉱石と炭材を反応容器内に供給しつつ、上
吹きランスから酸素または酸化性ガスを噴射して金属溶
湯を得る方法において、下記の（１）、（２）式で求め
られる水平距離ｒと高さＺとで区画される領域内に、粉
粒状鉱石を添加することを特徴とする溶鉄吹錬時の粉粒
状鉱石添加方法であり、記 ｒ≦　０．８ｒ＊　　　　　　　　　　　　・−・・−
・・・−　（１）０．２Ｌ≦Ｚ≦　１．１■、　　　　
　　　　　−−−−−−−　（２）ここで、 ｒ　：反応容器のランス軸心から領域側端までの水平距
ｊｉｆｆ　（ｍ）、 ｒｅ：反応容器のランス軸心から反応容器内壁までの水
平距離（ｍ）、 Ｚ　：静止状態のスラグ表面を起点とした高さ（ｍ）、 Ｌ　：静止状態のスラグ表面と上吹きランス先端部まで
の垂直距離（ｍ）。

また、■鉱石と炭材を反応容器内に供給しつつ、上吹き
ランスから酸素または酸化性ガスを噴射して金属溶湯を
得る方法において、粉粒状の鉱石の添加位置が（１）式
で求められる水平距離ｒの領域内であり、かつその位置
での鉱石の下向き流速ｖ２が（３）式を満たすようにし
て添加することを特徴とする粉粒状鉱石添加方法である
． ｒ≦０．８　ｒ　＊　　　　　　　　　　−−−−（１
）Ｖｅ−Ｖｐ≧５　　　　　　　　−・一一−一一・−
（３）ここで、 ｒ　：反応容器のランス軸心から領域側端までの水平距
離（ｍ）、 ｒ９　：反応容器のランス軸心から反応容器内壁までの
水平距離　（ｍ）、 Ｖ２　：粉粒状鉱石の下向きの流速（ｍ／ｓ）、Ｖｐ：
鉱石添加位置での炉内排ガスの上向きの流速（ｍ／ｓ）
， 〈発明をなすに至った経過及び作用〉 従来、転炉内のガス流れは、第５図に模式的に示されて
いるように考えられていた．すなわち、上吹きランス５
から噴射された０２ガスは、周囲のガスと反応しつつス
ラグ４に衝突し、反応した後炉壁に沿って上昇流６ａと
なって上昇し、上方では上吹きランス中心軸にまで達す
る．しかし、本発明者らの観察によると第６図に示すよ
うにガス流れは上昇流６ａの外に、上吹きランス先端部
のレベルに下降流６ｂの存在が認められた．また、上昇
流６ａが存在する範囲も従来考えられていた範囲よりも
狭く、壁近傍に限られていることがわかった． ここで鉱石の添加位置の起点をガス流れの下降流の位置
またはその近傍とすれば、鉱石は下降流に搬送され、か
つ鉱石自身も下向きの運動エネルギを備えているので、
スラグ層または溶鋼層近傍に形威されるガス流の反転流
６Ｃを横切ってスラグ層または溶鋼層に到達し、鉱石は
スラグ層または溶鋼層に確実に捕捉される． さらに、添加歩留りを向上させるために、鉱石の添加位
置の起点を変え、上吹き酸素流量、上吹きランス孔数、
上吹きランス高さ等を数多く変化させた実験を行い、下
記式で求められる反応容器のランス軸心からの水平距離
『、静止状態のスラグ表面を起点とした高さＺで区画さ
れる領域（第３図参照）内に鉱石を添加すれば添加歩留
りがよいことを見出した． 記 ｒ≦　０．８『。　　　　　　　　　・・・−・−・・
−・　（１）０．２Ｌ≦Ｚ≦　１．ＩＬ　　　　　　　
　　　　　　（２）ここで　ｒ　：反応容器のランス軸
心から領域側端までの水平距離（ｍ）、 ｒｅ：反応容器のランス軸心から反応 容器内壁までの水平距離（ｍ）、 ２　：静止状態のスラグ表面を起点と した高さ（ｍ）、 Ｌ　：静止状態のスラグ表面と上吹き ランス先端部までの垂直距離（ ｍ）． 第３図に（１）式、（２）式のｒＳＺで区画されたＭ域
を示す．図のようにランスとスラグ層に囲まれた中心部
領域を鉱石の添加位置とすればよいことがわかった．か
かる領域に鉱石を添加すれば鉱石の流速を極端に低くし
た場合でも鉱石の添加歩留りを高くできることがわかっ
た．この理由は既に述べたように転炉内に発生する下降
流６ｂに添加した鉱石が搬送されるためである．鉱石を
運搬・添加する手段として、例えば第１図に示すような
方法があるが、他にどの手段でも構わない．第１図の７
は、出鋼口ｌＯに耐火物製カバーを設けた鏑製バイプで
あり、溶融還元中に炉内に挿入し、当該パイプの先端す
なわち粉粒状鉱石添加の起点を当該（１），　（２）式
のｒ，Ｚで区画された領域に位置せしめた場合である．
鉱石の添加のためのパイプは７以外にも第１図の鋼製パ
イプ８や９のように炉口１ｌや炉肩１２を通して挿入し
てもよい．以上のように各種実験から、鉱石の搬送用パ
イプの摩耗を少なくし、かつ鉱石の添加歩留りがよい粉
粒状鉱石の添加位置が明らかとなったわけであるが、第
１図に示す方法では操業方法によっては不都合な点が生
しる場合があった。

すなわち、第５図あるいは第６図に示される底吹き羽口
２から吹込まれるガスが、酸素を主体とするガスでかつ
流量が０．３Ｍ／ｍＩＩＩ／　ｔ以上の場合には、スラ
グや溶鋼が添加用のパイプに飛散付着してパイプが溶損
される場合があった．また、鉱石の添加速度を数ｍ／ｓ
以下まで低下させた場合には、パイプ先端がスラグの付
着によって閉塞することがあった．これは底吹きガス流
量が大きい場合は溶鋼の攪拌力が大きくなるので還元に
は有利となるが、スピッティングによる溶鋼の飛散やス
ラグの飛散が大となる．その結果、鉱石を添加する位置
として（１）．　（２）式を満たす位置では、鉱石供給
用のパイプが底吹きガス流量が大きい場合には溶損する
恐れが生ずる． そこでさらに広範囲に条件を変更させて鉱石の添加歩留
りを調べたところ、第４図に示すように鉱石を添加する
位置での炉内排ガスの上向きの流速をＶｐ（ｍ／ｓ）、
鉱石の下向きの流速を■，（ｍ／ｓ）とし、次式を導い
た． Ｖｅ−Ｖｐ≧５（ｍ／ｓ）　　　　　・・・・・・−・
・・・（３）この（３）式の関係を満たせば（２）式を
満たさない領域から添加した場合でも、本発明者らの行
った実験結果を示す第２図から、高添加歩留りが得られ
ることがｌｉＩ！認された。

なお、（１）式、（２）式を満たず領域では取に述べた
ように排ガスの上向きの流速■．が小さいか、または下
向きになるので鉱石の速度■，を小さ《しても（３）式
を満たすことになる． そこで添加用ランスの位置を半径方向・高さ方向をさら
に変化させて検討したところ、（１）式を満たず範囲内
にランス添加用パイプを配置すれば鉱石の添加速度を比
較的低くしても（３）式を満たすのが容易であることが
わかった。ただし、ランス添加用パイプの高さを極端に
高くして炉ロレベルまで高くすると、鉱石の添加速度を
大きくする必要があった．静止状態のスラグ表面を起点
とした高さＺをおよそ静止状態のスラグ表面と上吹きラ
ンス先端までの垂直距離Ｌの２倍以下、望ましくは１．
５倍以下にするのが望ましいと考えられる．なお、鉱石
の粒度は粗ければ上昇流による飛散がないのは当然であ
る，１ｍｍアンダーの鉱石で本？明による方法が特に有
効である。

以下に本発明の実施例を説明する． 〈実施例〉 （実施例工） ５Ｌの試験転炉を用いた．底吹き羽口は内径３閤φの単
管で、羽日本数は４本であり、底吹きガス流量はスビッ
ティングを仰えるように０．５〜１．５Ｎａ　／　＊で
Ａｒガスを用いた．上吹きランスは６孔で１２肋φ、０
■ガス＠量は１０〜３０Ｎｄ／馴とした。また、炭材と
してコークスを１０〜３　０　ｋｇ　／　璽Ｉｎの割合
で炉上から添加した．さらにクロム鉱石ワ｝（粒度：〈
５００Ｑ）を１０　〜３０　ｋｇ　／　ｍ　（７）割合
で投入シタ．ク１．）ム鉱石の組成は第１表のとおりで
ある．本実施例および比較例ともにＣ：４．４〜４．５
重量％（以下％と略す）　，　Ｓｉ　：　０．Ｌ〜０．
２％、Ｍｎ＝０．４〜Ｏ．Ｓ％の溶銑を３．５〜３．７
ｔ装入し、溶銑温度を１　５５０−１６００　’Ｃに保
つようにし、最終的にＣ：　　５．３　〜５．５％，　
Ｃｒ　：　１５〜１６％のクロム溶銑を得た。上吹きラ
ンスはスラグ表面〜ランス先端間の距離を０．３〜１．
５　ｍの間で変化させた．なお、５ｔ転炉は炉心を垂直
に通過する軸に対称の容器であり、その寸法は第７図の
とおりでありｒ，ＷＩＮＯ．７５ｍである， また、実施例および比較例の実施条件及び結果を第２表
に示す． 第２表から、Ｃｒｔｌｉ石の添加位置を本発明に係る領
域内にすれば良好なＣ『の添加歩留りが得られることが
明らかである．なお、ここでいうＣｒ歩留りとは、全添
加Ｃｒ鉱石中のＣｒｆｆｔｌに対するメタルとスラグヘ
歩留ったＣｒ重量の割合である．（実施例２） ６０〜８５Ｌの大型転炉による実験も行った．大型転炉
では二重管羽目（内管径１７ｍφ、羽口６本）を用いて
底吹きガスとして１．０〜１．３ＮＪ／ｍ／ｔｏｎ溶鋼
の０２を吹き込んだ．外管からは冷却用ガスとしてプロ
パンを用いて０．０４〜０．０６Ｍ／　ｍｍ／　ｔｏｎ
溶綱吹き込んだ．上吹きランスは３０ｌｌＩφの６つの
ストレート孔を有し、０宜ガス流量は２．６〜２．８Ｎ
＋Ｊ／ｌｌｌＩ／ｔｏｎ溶鋼とした．炭材は４．３　〜
５．８　ｋｇ７ｎ／ｔｏｎ溶鋼のコークスを炉上から添
加した．クロム鉱石は４．３〜６．２　ｋｇ／ｍ／ｔｏ
ｎ溶鋼の割合で投入した．クロム鉱石の組戒、溶銑の組
成は実施例ｌとほぼ同じである． 溶銑を４５〜６０１装入し、溶銑温度を１５５０〜ｌ６
００゜Ｃまで上昇させた後クロム鉱石と炭材を添加し最
終的に〔％Ｃ）　−　５．３　〜５．５、〔％Ｃｒ）　
＝１３〜ｌ５のクロム溶銑を得た．ここで第１図に示す
鉱石添加用の飼製パイプ８の高さ・半径方向の位置を変
化させて操業を行った．第３表にその結果を示す．（１
）式および（３）式を満たす操業を行えば高い歩留りで
Ｃｒ鉱石を添加できることがわかる．一方、（３）式を
満たさない場合ではＣｒ鉱石の飛散が大きく、結果的に
ダスト発生量の増加やＣｒ歩留りの低下を招き経済的な
溶製が難しいことがわかる．〈発明の効果〉 本発明によれば、粉粒状鉱石を事前処理せずに、輸送パ
イプの摩耗も少なく、しかも高添加歩留りで溶融還元す
ることができるので、金属溶湯を安価に歩留りよく製造
することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る方法の具体的実施（例）を示す
模式図、第２図は、（ｖｐ　　ｖ−）と添加歩留りの関
係を示す特性図、第３図は、本発明に係る区画された領
域を示す説明図、第４図は、Ｖｐ、Ｖｐの説明図、第５
図は、従来考えられていた転炉内のガス流を示す模式図
、第６図は、本発明者らが見出した転炉内のガス流を示
す模式図、第７図は、実施例に用いた転炉の形状、寸法
を示す説明図である． １　・・・転　炉、　　　　２　・・・底吹き羽口、３
　・・・金属溶湯、　　　　４　・・・スラグ、５　・
・・上吹きランス、　６　・・・ガス流、６ａ・・・上
昇流、　　　　６ｂ・・・下降流、６ｃ・・・反転流、 ７ ・・・鋼製バイブ、 ８ ・・・鋼製パイプ、 ９ ・・・鋼製パイプ、 １０ ・・・出鋼口、 １１ ・・・炉 口、 １２ ・・・炉 肩．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉱石と炭材を上底吹き可能な反応容器内に供給しつ
   つ、上吹きランスから酸素または酸化性ガスを噴射して
   金属溶湯を得る方法において、 下記の（１）、（２）式で求められる水平距離ｒと高さ
   Ｚとで区画される領域内に、粉粒状鉱石を添加すること
   を特徴とする溶鉄吹錬時の粉粒状鉱石添加方法。 記 ｒ≦０．８ｒ＿ｅ・・・・・・・・・（１）０．２Ｌ≦
   Ｚ≦１．１Ｌ・・・・・・・・・（２）ここで、 ｒ：反応容器のランス軸心から領域側端までの水平距離
   （ｍ）、 ｒ＿ｅ：反応容器のランス軸心から反応容器内壁までの
   水平距離（ｍ）、 Ｚ：静止状態のスラグ表面を起点とした高さ（ｍ）、 Ｌ：静止状態のスラグ表面と上吹きランス先端部までの
   垂直距離（ｍ）。 ２、鉱石と炭材を上底吹き可能な反応容器内に供給しつ
   つ、上吹きランスから酸素または酸化性ガスを噴射して
   金属溶湯を得る方法において、 粉粒状の鉱石の添加位置が（１）式で求められる水平距
   離にの領域内であり、かつその位置での鉱石の下向き流
   速Ｖ＿ｐが（３）式を満たすようにして添加することを
   特徴とする粉粒状鉱石添加方法。 ｒ≦０．８ｒ＿ｅ・・・・・・・・・（１）Ｖ＿ｐ−Ｖ
   ＿ｅ≧５・・・・・・・・・（３）ここで、 ｒ：反応容器のランス軸心から領域側端までの水平距離
   （ｍ）、 ｒ＿ｅ：反応容器のランス軸心から反応容器内壁までの
   水平距離（ｍ）、 Ｖ＿ｐ：粉粒状鉱石の下向きの流速（ｍ／ｓ）、 Ｖ＿ｅ：鉱石添加位置での炉内排ガスの上向きの流速（
   ｍ／ｓ）。