JPH03240912A - 酸素底吹き転炉の操業方法 - 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、酸素底吹き転炉の操業方法に関するもので
ある。

一般１こ、酸素底吹き転炉を用いた製鋼法は、上吹き転
炉を用いた場合に比べて、スロッピング、スピッティン
グ及び鉄源の酸化ロスが少なく、また製鋼歩留りにも優
れている。しかしながら上吹き転炉に比べると炉壁土部
に地金が付着し易い。

この理由は、上吹き転炉では、上吹き酸素量の脱炭寄与
率は約９０％程度で、残りの酸素は脱炭によって発生す
るＣＯガスの燃焼に寄与して排ガス温度が高くなるのに
対し、底吹き転炉ではかような排ガス温度の上昇が望め
ないからである。

従って底吹き転炉を用いた場合、炉壁に付着した地金は
、通常、操業を停止し、炉口から酸素パイプにより酸素
を吹き付けて溶解あるいは溶解切断等の手段により除去
しているが、かような除去方法では生産性が阻害される
不利がある。

ところで最近、スクラップの使用比率の向上を目的とし
て、精錬溶鋼の昇熱を図る製鋼法が開発され、すでに実
用化に及んでいる。

この発明は、上記の製鋼法において、脱炭精錬を主とす
る酸素の一部を精錬時に発生するＣＯガスの燃焼ガスと
して利用し、その燃焼熱によって炉内付着地金を効果的
に溶解させると共に、スラグ流動性も併せて確保し、出
鋼歩留りの一層の向上を図ろうとするものである。

（従来の技術） さて上記し゛た精錬溶鋼の昇熱を図る製鋼法としては、
特公昭６２−２３０４７号公報や同５６−８０８５号公
報に開示の技術が知られている。

まず特公昭６２−２３０４７号公報に開示の技術は、■
脱りん、脱けい、脱硫した溶銑を用い、■Ｏｔ底吹きを
主脱炭手段として、 ■上吹き０□流量は底吹き０２流量の６０％以下とし、
■さらに上吹き０２によって生じる鋼浴凹み深さＬを２
０≦Ｌ≦２００　（ｍｍ）とする ことにより、２次燃焼を増大し、もって鋼浴昇温の増大
を図るものである しかしながら上記の技術では、上吹き吹錬も脱炭を主目
的としており、しかも上吹き及び底吹きとも精錬終了ま
で行っていることがら吹錬末期には脱炭効率が低下し、
そのため上吹ランスからの送酸によりスラグが過酸化状
態になり、スラグ中のＴ、　Ｆｅおよび鋼中酸素が上昇
し、鉄源ロスさらにはスラブ品質の低下を招いていた。

さらに鋼浴凹み深さ（、Ｌ）がＬ＜２０ｍｍでは鋼浴着
熱効果が減少するという不利もあった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、あくまで底吹き転炉において、上吹き酸素
量のうち脱炭に用いられる量は３０％以下望むら（はゼ
ロとし、底吹き全酸素量の８０％を超える領域は、従来
の底吹き転炉として用いると共に、上吹き酸素量は底吹
き全酸素量の３０％以下とすることによって、鉄の酸化
ロスが少ないという底吹き転炉の特長を最大限に活かし
つつ、炉壁地金の溶解ならびにスラグ流動性の確保を両
立し得る酸素底吹き転炉の有利な操業方法を提案するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） すなわちこの発明は、溶銑を主たる鉄源とし、底吹き酸
素によって脱炭精錬する酸素底吹き転炉の操業方法にお
いて、底吹き全酸素量の０％〜８０％までの精錬期間内
の任意の期間に、炉内発生ＣＯガスを燃焼させる酸素ガ
スを上吹きで供給するものとし、このとき咳上吹き酸素
量を該底吹き全酸素量の３０％以下にすると共に、該上
吹き酸素のうち脱炭に使用される酸素の比率を３０％以
下とすることからなる酸素底吹転炉の操業方法である。

以下、この発明を具体的に説明する。

さて底吹き転炉は、周知のように鋼浴を強撹拌すること
により、とくに低炭域たとえば鋼中炭素量０．０３ｗｔ
％（以下単に％で示す）程度まで、酸化によるスラグ中
への鉄ロス（スラグ中のＴ、Ｆｅの増加）を防止しつつ
脱炭を行い得る。

またその時、一般に鋼中炭素量が０．２％程度までは、
はぼ１００％の脱炭酸素効率を維持している。

第１図に、上吹き転炉と底吹き転炉における送酸量と鋼
浴中炭素濃度およびスラグ中Ｔ、Ｆｅとの関係について
調べた結果を示す、ただし送酸量は目標トータル送酸量
に対する割合で示した。

なお第１図において、鋼中Ｃ濃度は、送酸量５％〜１０
０％の間を５％ごと（約１分毎）に、サブランスと呼ば
れる公知の溶鋼温度及び凝固温度を測定できるセンサー
によって凝固温度を測定し、凝固温度と０％の関係式；
第３版鉄鋼便覧！基礎Ｐ、２０５に示される平居による
学振第１９委員会報告８８３７に準拠して算出した。な
おＣ＞１％の場合についても便宜的に拡張して使用した
。

またスラグ中Ｔ、Ｆｅは、スラグをサブランスに取り付
けたアルミナ管に付着させて採取し、公知の手段により
分析した。

同図より明らかなように、送酸量が８０％を超える領域
で上吹き吹錬を行うと、スラグ中Ｔ、Ｆｅが急激に増加
している。

従って底吹き転炉における上吹きによる酸素付加は、ト
ータル酸素量の８０％以下で行うべきであることがわか
る。

それ故この発明では、トータル酸素量の０〜８０％の任
意の時間（これは特に炉内付着地金量によって決めれば
良い時間である）に、公知の上吹き手段により炉内に０
□ガスを投入するものとした。

次に、投入する上吹き酸素の鋼浴脱炭および炉内発生Ｃ
Ｏガス燃焼に対する寄与について説明する。

上吹き０．ガスは、不可避的な脱炭を極力回避すべく、
例えば排ガス回収装置の排ガス量を見ながら送酸速度お
よび／または上吹きランスの鋼浴面からの距離を変化さ
せて、望むらくは上吹き酸素の全量がＣＯガス燃焼に寄
与するように投入する。

第２図に、上吹きの指標として、特公昭６２−２３０４
７号公報で用いられた溶鋼凹み深さＬと上吹きの脱炭使
用率との関係について調べた結果を示す。

なお第２図に示す結果は、日刊工業新聞社発行、瀬用清
著、鉄冶金反応工学　２版Ｐ８９〜９７に示される次式
、 Ｌ　＝　Ｌｈ　　−ｅｘｐ（−０，７８ｈ／　Ｌｈ）Ｌ
ｈ　＝６３．０　・（Ｋ−Ｆｏｘ−ｒ／ｎｄ）””Ｌ：
へこみ深さ（ｍｍ） ｈ：ランス高さ（ｍｍ） ＦＯＸ−、：上吹き酸素流量（Ｎｍ３／ｈｒ）ｎ：ラン
スの孔数 ｄ：ランスの孔直径 に：酸素の噴射角による係数 を用いて求めたＬ　（ｍｍ）に対し、排ガス回収装置の
排ガス流量と、ガス中、鋼中Ｃにより発生するＣＯ。

及びＣＯガスの濃度とから、脱炭酸素量を求め、底吹き
酸素の脱炭効率を１００％とみなし、底吹き０□による
脱炭量を滅じた形で上吹きのうち脱炭に関与した酸素量
を求め、ついで上吹きの脱炭へ使用される比率を求めて
得られたものである。

同図より明らかなように、上吹き０□のうち脱炭に使用
される比率は、Ｌの減少とともに低下し、Ｌを２０１１
ＩＩ１１未満にすれば、上吹き０□はほとんど鋼浴の脱
炭に寄与せずに炉内空間で消費され、Ｌ＜２０ｍｍの場
合の脱炭使用比率は３０％以下であることが判明した。

次に発明者らは、炉内の付着地金の溶解および浴面スラ
グの流動性確保に関し、５トン規模の底吹き転炉の排ガ
ス回収装置内のサブランスホールに上吹きランスを設置
して、各種のテストを行った。

このとき底吹き送酸量を２．６Ｎｍ”７分・トンとする
と共に、上吹ランスとして公知の４孔〜８孔のストレー
トノズルランスを用い、最大上吹き送酸量１．３Ｎｍ’
／分・トンとした。付着地金は重量を正確に検出するた
め、転炉は新炉とし、炉口しぼり部の形状に合わせ、鉄
プレート（１枚１００　ｋｇ）を所定枚数（最大で５枚
）炉口しぼり部テーパーに合うようにひっかけるように
設置した。

溶銑は、その重量とＣ濃度を計測したのち装入し、トラ
ニオン軸に設置した重量計をその後０セツトし、差は脱
炭によるＣの補正を実施しほぼプレート溶解量となるよ
うにした。

上吹き条件として、送酸速度、ランスノズル孔径、孔数
およびランス高さを変化させ、炉内排ガス濃度、排ガス
流量を計測し、前述の手法により、上吹き０□の脱炭使
用率を算出した。また凹み深さＬも算出した。

さらに上吹き終了後、倒炉し、スラグの温度を計測する
と共に流動性を目視観察した。ここにスラグ塩基度は２
．０に調整し、スラグボリュームも一定にした。またそ
の際、炉口近傍に耐火物保護管に内挿したＰｔ−Ｒｈ温
度計を付設し、排ガス温度も測定した。

上吹き０２に求められる条件は、炉壁付着地金量および
吹錬時間によって幾分異なるけれども、上吹き０□量は
全量燃焼したとして、炉内スラグの流動性を確保し、ま
たレンガ面まで溶損することなしに炉壁地金を溶解しつ
くし、さらには排ガス回収装置を焼損しない範囲で決め
られる。

ここに脱炭使用率の低下は、上吹きｏ２の空間での燃焼
量の増加を意味しており、炉内地金溶解およびスラグ流
動性確保には有利である。

さてテストの結果、上吹き０□の脱炭使用率と、凹み深
さ、地金プレート溶解量、スラグ温度および流動性との
関係に関し、第３図に示す成績が得られた。

同図より明らかなように、スラグ面へ着熱は、上吹き０
２の脱炭使用率の低下とともに向上するが、地金溶解能
力はスラグ面が温度的に飽和してくる脱炭使用率３０％
近傍で大幅に向上することが判った。

これは、スラグ面への着熱飽和により、余剰熱が地金を
溶解することに使用されるためである。

なおこの時のへこみ深さはＬ＜２０＋ａｍ程度となる。

よって、上吹き酸素のうち脱炭に使用される比率は、３
０％以下とすることが必要なわけである。

次に、炉内耐火物および排ガス回収装置への影響を調べ
るため、上吹き酸素の脱炭使用率を１０％（３０％以下
なら上述のテスト結果より条件は同じ）と設定し、上吹
き０２量を吹錬底吹き０□量の０〜５０％の範囲で変化
させた。

第４図に、上吹きθ□量の底吹き０□量に対する割合と
炉壁地金溶解量との関係を示す。

また第５図には、同じく上吹きθ□量の底吹き０□量に
対する割合と排ガス最高温度との関係を示す。

なお第４図の実験に際しては、プレートの設置をやめ、
新炉を数チャージ底吹き法で稼動させ、地金を付着させ
て付着地金量を計量し、一定条件にて上吹きを投入した
際の出鋼後の転炉重量との差により地金溶解量を測定し
た。

第４図より明らかなように、地金溶解のための上吹き酸
素量は底吹き酸素量の３０％程度で充分であり、２０％
程度でも能力はほぼ満たされる。

また第５図に示されるとおり、上吹き酸素量が底吹き酸
素量の３０％より多くなるにつれ、排ガス温度が著しく
上昇し、炉内耐火物、排ガス回収装置への熱負荷が上昇
するが、３０％以下では設備保全、耐火物コストの面で
何ら問題はない。

従って、上吹きθ□量は底吹き０．量の３０％以下の範
囲に限定した。

（作　用） この発明法は、底吹き転炉内へ上吹きランスより投入し
た含酸素ガスと、鋼浴より発生する脱炭ＣＯガスとを炉
内で燃焼させ、その際、燃焼熱の鋼浴スラグへの着熱を
飽和させ、余剰の燃焼熱については炉壁への着熱を図る
ことによって、炉壁付着地金の溶解および鋼浴スラグの
流動性確保の両者を実現するものである。

この発明によれば、上吹きＯｔのうち脱炭に使用される
比率を３０％以下にすることにより、炉内耐火物や排ガ
ス回収装置を損傷することなしに、スラグへの着熱を確
保し、しかも炉壁地金を充分に溶解しうる熱量を付与し
得るようになり、かくしてスラグの流動性が確保される
だけでなく、炉内付着地金の溶解除去が速やかに行える
ようになったのである。

（実施例） 第６図に、実験に用いた転炉設備を模式で示し、図中番
号１は底吹き転炉（２３０）ンＱ−ＢＯＰ）、２は排ガ
ス回収装置、３はサブランスホール、４は上吹き与ンス
、５は溶銑（ｆＭ浴）、６砿スラグ、７は付着地金、８
は底吹き羽口である。

さて底吹き転炉ｌの排ガス回収装置２に付設されている
サブランスホール３を利用して、最大上吹き能カニ　０
．９１　Ｎｍ’／分・トンの上吹きランス（４孔ストレ
ートノズル）を設置した。

ついで底吹き転炉１内に、Ｃ濃度４．０％の脱Ｐ・脱Ｓ
ｉ・脱Ｓを予め施した溶銑２２０トンを装入し、底吹き
２．６　Ｎｔ３／分・トンにて底吹き吹錬を行うことを
基本とした。

裏胤桝 上吹きランスによる鋼浴凹み深さＬが１５＋ｓｍ　（上
吹き０．の脱炭使用率）となるように上吹き送酸速度お
よびランス高さを設定し、上吹き送酸量０．９１量ｍ！
／分・トンの上吹き投入を、底吹き０□トータル量が５
％〜５５％の間（底吹きθ□量に対する上吹き０□量：
２０％）実施した。なお上記の操業は、予め底吹きのみ
の従来操業を３０チヤージ実施して、底吹き転炉の炉口
近傍に地金が充分に発達している状態で開始した＝ 比較■ また比較のため、上吹きなしの通常の底吹き転炉操業も
同様の条件で実施した。

表１に、この発明に従う精錬を５チヤージ、同様に従来
法に従う精錬を５チヤージそれぞれ実施したときの精錬
結果を、比較して示す。

なおスラグへの着熱を調査するため、出鋼中にスラグの
温度を測定し、またスラグサンプルによりトータルＦｅ
の分析も行った。さらに鋼浴着熱とバランスさせ出鋼温
度が一定になるように鉄鉱石の増量投入も実施した。こ
こに出鋼温度は１６１５°Ｃとした。

表　　１ （比率は全て従来法との比較） 同表より明らかなように、底吹き０□原単位は、上吹き
０□による脱炭によって６％減少している。

焼目地金の溶解能力については、上吹き投入１チヤージ
で、通常吹錬約８．５チヤ一ジ分の付着地金を溶解でき
た。またスラグ温度も１６００°Ｃレベルを維持できた
ので流動性が確保され、スラグメタル反応の促進でスラ
グのＴ、　Ｆｅもほぼ同じレベルか若干改善されている
。このことは鉄鉱石投入および溶解地金の酸化によるス
ラグ中Ｔ、Ｆｅの上昇を考慮すると、むしろ極めてスム
ーズにスラグ−メタル間反応が進行しているものと考え
られる。

さらに鋼浴着熱により鉄鉱石投入量も１．８倍と大幅に
増加している。そして鉄鉱石や溶解地金による鉄分増加
により、出鋼歩留りも９％と大幅に上昇した。加えて上
吹き投入後の吹錬では、炉内容積拡大より溶銑装入量が
１０トン増加した。

（発明の効果） この発明に従い、上吹き０□を底吹き転炉に付与するこ
とによって次の効果が達成される。

１、炉内付着地金を溶解できるので、歩留りおよび装入
量が向上する。

２、スラグの流動性が確保されるので、鉄鉱石やスクラ
ップなど冷鉄源の投入量の増加を図ることができ、その
−結果出鋼歩留りを増加できる。

３、操業末期においては、底吹き単独であるので、スラ
グ中のＴ、Ｆｅはほとんど変化しない。

４、わずかではあるが、底吹き０□原単位を減少できる
。

５、上吹き投入を適度に行うことにより、炉内付着地金
量を一定に保持し、耐火物の損耗を防止しつつ、受銑量
を増大できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、上吹き転炉と底吹き転炉における送酸量と鋼
浴中炭素濃度およびスラグ中Ｔ、Ｆｅとの関係を示した
グラフ、 第２図は、鋼浴凹み深さＬと上吹き酸素の脱炭使用率と
の関係を示したグラフ、 第３図は、上吹き０□の脱炭使用率と凹み深さ、地金プ
レート溶解量、スラグ温度および流動性との関係を示し
たグラフ、 第４図は、上吹き０２量の底吹き０□量に対する割合と
炉壁地金溶解量との関係を示したグラフ、第５図は、上
吹き０２量の底吹き０．量に対する割合と排ガス最高温
度との関係を示したグラフ、第６図は、この発明の実施
に用いて好適な底吹き転炉の模式図である。 １・・・底吹き転炉　　　　２・・・排ガス回収装置３
・・・サブランスホール　４・・・上吹きランス５・・
・溶銑（鋼浴）　　　６・・・スラグ７・・・付着地金
　　　　　８・・・底吹き羽目第１図 ５０　　　　　　　　　　　　ｆ００ 送（ＩＨ／［ＪＪｌ）４ルＭａｕｌ　　Ｘ１００　（％
）第２図 凹と７￥さｌ、（ｙｎ帽） 第４休１ ｆｏ　　　２０　　３０　　４０　　５０、、ｌ−吠’
０２／に吠！　（ｈ　Ｘ　ｆｏｏ　（％　）第５図 １０　　２０　　３０　　４０　　５０土’ＸｔＣｂ／
ｌ’ｌ：５（ｈＸＩｏｏ（％）第；１図 ２０　　　１１０　　　６０ 上９セ！０２のＳ兇庚イ突月９」ヒｒ％）θ０ 第１３図 ／−−−・ＩＫＯ欠芝◆ス犬と ２・−一一朽ＦＴ’ｉ’ス回ｕＸ表１ ３−・−サブ°ランスホール ４−−−一上吠亡ランＸ ５−　　溶１！（１１！Ｉ七） ６−・−スラグ ７−・−付４ｊ！金 ８−・・−八吠＝＊ｑａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、溶銑を主たる鉄源とし、底吹き酸素によって脱炭精
   錬する酸素底吹き転炉の操業方法において、底吹き全酸
   素量の０％〜８０％までの精錬期間内の任意の期間に、
   炉内発生ＣＯガスを燃焼させる酸素ガスを上吹きで供給
   するものとし、このとき該上吹き酸素量を該底吹き全酸
   素量の３０％以下にすると共に、該上吹き酸素のうち脱
   炭に使用される酸素の比率を３０％以下とすることを特
   徴とする酸素底吹転炉の操業方法。