JPH0555564B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0555564B2
JPH0555564B2 JP59035410A JP3541084A JPH0555564B2 JP H0555564 B2 JPH0555564 B2 JP H0555564B2 JP 59035410 A JP59035410 A JP 59035410A JP 3541084 A JP3541084 A JP 3541084A JP H0555564 B2 JPH0555564 B2 JP H0555564B2
Authority
JP
Japan
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oxygen
cao
powder
ratio
hot metal
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59035410A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60181212A (en
Inventor
Yoshio Nakajima
Masato Mukai
Naonori Morya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Nisshin Steel Co Ltd
Priority to JP3541084A priority Critical patent/JPS60181212A/en
Publication of JPS60181212A publication Critical patent/JPS60181212A/en
Publication of JPH0555564B2 publication Critical patent/JPH0555564B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/04Removing impurities other than carbon, phosphorus or sulfur

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、スラグの泡立ち現象(スラグフオー
ミングと呼ぶ)を皆無にすると共に、使用する粉
体の原単位および処理中の温度低下を最少限とし
且つマンガンや鉄などの有価金属の酸化ロスを低
減できるようにした溶銑の脱珪法に関する。 脱炭精錬に供される前の溶銑を脱燐する場合に
は、その脱燐を効率よく行うために脱珪処理を予
め実施するのが通常である。より具体的には、溶
銑中のSi濃度が0.2%以下、望むらくは0.05%以下
になるまで脱珪処理してから脱燐するのが好まし
い。 従来より実施されている脱珪処理は、処理容器
としては、高炉鋳床樋、トピード、レードルなど
が使用され、これらの容器において、脱珪剤の上
置き法、インジエクシヨン法、上吹き投射法など
種々の処理法が採用されており、脱珪剤としては
酸素、酸化鉄、あるいは10〜20%のCaOを含有し
た酸化鉄などが用いられている。しかし、いずれ
の処方を採用するにしても、従来法の共通した問
題の一つにスラグフオーミングがある。すなわち
脱珪処理のさいにスラグが泡立つのである。従来
においては、このスラグフオーミングのために、
次に述べるような操業上の諸問題が常に付随して
いた。 例えば樋で脱珪処理を実施する場合、樋中に投
入または投射された脱珪剤は樋内で滓化し、脱珪
反応も進行するが、滓化した脱珪剤は溶銑と共に
トピードあるいはレードルなどの容器内に落下す
ることになり、この落下エネルギーにより脱珪反
応はこの容器内でさらに進行する。しかし、ここ
で容器内に蓄積されたスラグはフオーミングを起
こし、この容器内に受銑しようとする溶銑量を制
限しなければならなくなる事態が生ずる。通常、
このスラグフオーミングのために、目的とする受
銑量の約7割ないし8割しか容器内に受銑できな
くなる。この結果、溶銑の輸送効率を下げ、それ
だけ多くの輸送容器を必要となることのほか、溶
銑の温度低下を増大させて熱エネルギーの損失を
招く。更には輸送容器からスラグがオーバフロー
して容器外にスラグが流出するという事態が生じ
た場合には、その後処理に多大の労力と時間を要
し操業に大きな支障をきたすから、このような事
態が生じないように安全を見てさらに受銑量を低
下させ、また使用する脱珪剤の量に制限を加えた
りすることが行われ、十分な脱珪処理を遂行する
上での障害となつたりしている。 また、トピード等の輸送容器内の溶銑に脱珪剤
を吹き込んで添加するいわゆるインジエクシヨン
法の場合にも同様の問題がある。むしろこの処方
の方がスラグの流動が大きいのでスラグフオーミ
ングの程度が高くなり、脱珪剤の投入原単位に著
しく制限を受ける。このため、インジエクシヨン
法は反応効率の点では優れるものの、目的とした
シリコンレベルまで脱珪するには、スラグフオー
ミングを防止することが先決の問題となつている
といつても過言ではない。 かような問題が発生する基本的な原因は、使用
する脱珪剤の組成にある。すなわち、従来より実
施されている脱珪処理においては、溶銑中のSiを
酸化するに十分な酸素源を確保すること、更には
フラツクスの滓化性や排滓性の観点から、いずれ
の場合においても、溶銑中のSiを酸化するための
酸化剤(例えば、鉄鉱石、ミルスケール、砂鉄、
焼結鉱粉などの酸化鉄)の含有量を高くし、石灰
(CaO)はせいぜい10〜20%程度配合し、処理後
スラグの塩基度(CaO/SiO2)は1前後に調整
されるのが通常であつた。しかし、このような低
塩基度スラグではスラグ中の珪酸塩のネツトワー
クを分離することができず、スラグはガラス化す
ることになる。このため、スラグ中の酸素源と溶
銑中のカーボンあるいはスラグ中に含有される析
出カーボンとの反応により生成したCOガスがス
ラグ中に補足され、著しい泡立ち現象を誘起する
ことになつていた。また、このスラグフオーミン
グに加え、このような低塩基度スラグのもとでは
スラグ側での酸素ポテンシヤルが高くなるので、
復硫現象も通常観測され、更には有価金属である
マンガンも酸化され、脱珪量の70〜120%程度の
脱マンガン反応も通常生じていた。 使用する脱珪剤中のCaO含有量を増大させれば
かような問題は基本的には軽減することができる
が、従来の処方では、既述のように、滓化性が劣
化して反応性が悪くなり排滓性にも問題が生じる
ほか、このCaOの増大にともなつて酸素源が相対
的に減少することによりシリコン酸化のための酸
化力が低下すること、脱珪剤のコストが上昇する
などのデメリツトの方が大きくなり、特に広く実
施されている樋での脱珪法ではCaOを増大するこ
とは回避されていた。また、不活性ガスを用いて
高い固気比のもとでインジエクシヨンする方法に
おいても、CaOを増大させることは、シリコン酸
化のための酸化剤の量が不足することから、CaO
を配合したとしてもその量は極めて低い水準に抑
えられていた。 本発明は、以上のような従来の脱珪処理におけ
る様々な問題、特にスラグフオーミング、処理中
の温度低下、マンガンや鉄などの有価金属の酸化
ロス等の問題等の解決を目的としてなされたもの
である。この目的において、本発明者らは数多く
の試験研究を重ねた結果、従来より実施されてい
る不活性ガスをキヤリヤガスとして脱珪剤をイン
ジエクシヨンする方法の代わりに、酸素富化ガス
をキヤリヤガスとして所定の配合比の粉体をイン
ジエクシヨンするならば、従来の脱珪法の既述の
諸問題は全く一掃できることを見いだすことがで
き、ここに全く新しい溶銑の脱珪処理法を確立す
ることができた。すなわち本発明は、特許請求の
範囲に記載のように、 溶銑の湯面下にノズル開口をもつ単管ノズルか
ら固体の酸化鉄とCaOを含む粉体を酸素富化ガス
をキヤリアガスとして溶銑の湯面下に供給する溶
銑の脱珪処理法であつて、 酸素富化ガス中の酸素濃度(%O2)を40vol%
以上、 粉体と酸素富化ガスとの固気比(γ)を4〜50
g/Nl、 とし、且つ酸素富化ガス中の酸素量と酸化鉄中の
酸素量とを加算した総酸素量と、粉体中のCaOの
配合割合との比(ΣO2/CaO)を0.2〜0.75Nl/
g、 とすることを特徴とするものである。 ただし、 ΣO2/CaO(Nl/g)は、つぎの式、 (%O2)/γ+(%I.O)×(%O)×0.7/100/(%C
aO) で表され、この式において、 (%O2):キヤリヤガス中の酸素濃度(Vol%)、 (%I.O):粉体中の酸化鉄配合割合(wt%)、 (%CaO):粉体中のCaO配合割合(wt%)、 (%O):酸化鉄中の酸素含有量(wt%)、 γ:粉体とキヤリヤガスの比(固気比:g/
Nl)、 を表している。 以下に本発明の詳細を説明する。 本発明の脱珪法は、酸化鉄とCaOを含む粉体を
酸素富化ガスをキヤリヤガスとしてインジエクシ
ヨンするものであり、この酸素富化ガスをキヤリ
ヤガスとする点に基本的な特徴を有するものであ
るが、更に、そのさい、酸素富化ガス中の酸素濃
度(%O2)、酸素富化ガス(キヤリヤガス)と粉
体との供給割合(固気比)および供給する総酸素
量対CaOの比(ΣO2/CaO)を同時に適切に規制
することによつて、スラグフオーミングを皆無に
すると同時に極めて効率の高い脱珪を可能とした
ものである。この条件の範囲を図示すると、第1
図のように示される。ただし、第1図において、
酸素富化ガス中の酸素濃度(%O2)は、代表例
として80Vol%の場合について示してある。 各条件を上述のように規制した理由は後記実施
例に示す諸効果より明らかであるが、その概要を
説明すると次のとおりである。 本発明者らは、酸素富化ガスをキヤリヤガスと
して酸化鉄とCaOを含む粉体を溶銑中にインジエ
クシヨンする実験を数多く実施した結果、スラグ
フオーミングの生成する範囲、あるいは生成しな
い範囲は、基本的にはΣO2/CaOで判断できるこ
とを見いだした。即ち、溶銑中に供給されるトー
タルの酸素量に対するCaOの比でフオーミングの
生成挙動が統一的に把握できるわけである。本発
明者らの実験によれば、ΣO2/CaO比が1.0を越
えると必ずスラグフオーミングが生じ、0.75以下
では全く生じないことがわかつた。また、この
ΣO2/CaO比が0.8〜0.9の程度では、処理前のシ
リコン濃度(以下、〔%Si〕と記す)が約0.5%以
上ではスラグフオーミングが生じる場合があつ
た。ΣO2/CaO比の上限を0.75としたのはこの理
由による。 一方、ΣO2/CaO比を小さくした場合、つま
り、ΣO2に対してCaO量を増加させると、脱珪酸
素効率(以下、ηO2 Siと記す。このηO2 SiはΔ〔%Si/
ΣO2の比に対応する〕が低下する。その様子を第
2図に示した。第2図に見られるようにΣO2
CaO比が約0.5〜0.6のところでηO2 Siは最大値を示し
ており、ΣO2/CaO比がこれより低くなると脱珪
酸素効率が急激に低下するようになり、ΣO2
CaO比が0.2より低くなると、もはや有効な脱珪
ができなくなるほど酸素効率が低下するので、
ΣO2/CaO比は0.2以上とする必要がある。 次に固気比(γ)を4〜50とするのは、脱炭を
抑制すること、およびηO2 Siが最適値となるように
規制することに帰因する。すなわち、γが小さい
と、つまりキヤリヤガスの流量をむやみに増大さ
せると、脱炭反応が増加してしまう。溶銑の脱珪
処理は脱炭を抑制しながらシリコンを優先して酸
化させるのが狙いであるが、γをあまり小さくす
るとこの主旨に反することになる。一方、γをむ
やみに増大させると、すなわち、キヤリヤガス量
に対する粉体量をむやみに増加させると反応にと
つて必要な気体O2の量が減少し、ΣO2/CaO比を
低下させる(塩基度を上昇させる)結果となり、
ηO2 Siを低下させることになる。粉体中の(%CaO)
が30〜40%のところで、ΣO2/CaO比が0.4〜0.5
の最適値を与えるのに必要なMaxのγとして、
その上限を50としたゆえんである。 キヤリヤガス中の酸素濃度(%O2)に関して
は、純酸素でも本発明の目的は達成可能であるが
吹き込みノズルの溶損防止の観点並びに安全面を
考慮すると、このキヤリヤガス中の酸素濃度は実
操業上は90Vol%以下とするのがよい。また本発
明の酸素富化ガスによる粉体吹き込みの効果を得
るには少なくとも40Vol%以上、好ましくは
50Vol%以上の酸素濃度を必要とする。なお、こ
のような酸素リツチなキヤリヤガスを用いて粉体
を溶銑の湯面下にインジエクシヨンする場合に
は、このインジエクシヨン用のノズルの溶損の問
題が懸念されるところであるが、耐火物製単管ノ
ズルを使用しても、予期に反して好適な吹き込み
ができることがわかつた。すなわち、従来、溶銑
中に粉体のインジエクシヨンを行う場合にはノズ
ル溶損の問題からそのキヤリアガスとして不活性
ガスが使用されており、また、酸素富化ガスの吹
込み(吹錬)の場合にも急激な反応熱の発生によ
り同じく溶損の問題から二重管(羽口)を用いて
その外管から冷却用ガス(不活性ガス)を吹き込
むことが余儀なくされていた。ところが本発明の
ように、溶銑の湯面下にノズル開口をもつ単管ノ
ズルから固体の酸化鉄とCaOを含む粉体を酸素富
化ガスをキヤリアガスとして溶銑の湯面下に供給
する場合には、酸素富化ガスによる反応熱は、粉
体の潜熱と顕熱による奪熱により相当相殺され、
この奪熱によつて耐火物製単管ノズルであつても
このノズルの先端部に湯のメタル分を含む中空状
の凝固シエルが形成し、これがノズル耐火物を効
果的に保護する役割を果たすことがわかつた。む
しろ、キヤリヤガス中の酸素濃度を低下した場合
には、この凝固シエルが過剰に生成して逆に効果
的な吹き込みができなくなる事態が生ずることも
あつた。従つて、耐火物の溶損なしに効果的なイ
ンジエクシヨンを実施するうえでも、この酸素富
化ガス中の酸素濃度は低くするより逆に高めに維
持する方が本発明法の実操業の面からも好ましい
ことである。 以上のような配合条件のもとで、本発明法は粉
体吹き込みを実施するのであるが、この配合条件
を採用したとしても、これを湯面添加法や上吹き
投射法で実施した場合にはスラグの滓化性が悪く
また反応効率も劣ることになることを本発明者ら
は実験的に確認した。すなわち、本発明法におい
ては、溶銑の湯面下にこの配合条件のもとでイン
ジエクシヨンすることが必要である。 第3図は本発明法に従つて湯面下にインジエク
シヨンした場合の処理前〔%Si〕と粉体の原単位
との関係を示したものであり、ここでいう粉体の
原単位は、処理前の〔%Si〕を0.05%まで脱珪す
るに必要な粉体使用量のことである。またこの第
3図は、粉体として45%CaO−55%ミルスケール
を使用し、固気比γ=10のもとで、(%O2)を
100、80、50Vol%の3水準について実施した結
果を示している。これはΣO2/CaO比で表現する
と、それぞれ、0.75、0.42、0.31となる。 第3図の結果に見られるように、脱珪量0.4%
を得るに必要な粉体の原単位は25Kg/トン以下で
あり、この粉体原単位の値は、従来法では達成で
きなかつたような低水準である。従つて、本発明
法ではCaO配合率が高いようではあるが、全体と
して粉体の原単位量は著しく少なくてもよいこと
になる。また、従来の脱珪法では〔%Si〕が0.2
〜0.15%の水準まで脱珪されると、その脱珪効率
は著しく低下するのが通常であつて余程のことが
ない限りこれ以下に脱珪することは困難であつた
が、本発明法では〔%Si〕が0.05%まで効率よく
脱珪できる。このことは引き続く脱燐処理の負荷
を著しく軽減できることになる。 以下に実施例により、本発明法の構成および効
果を具体的に示す。なお、各実施例の処理条件並
びに処理結果は後記の第1表に総括して示してあ
る。実施例中、粉体を酸素富化ガスでインジエク
シヨンした例の炉底ノズルは耐火物製の単管ノズ
ルを用いた。 実施例 1 本例は湯面添加の比較例である。 20%CaO−80%焼結鉱の脱珪剤40Kg/トンを
1340℃の溶銑170Kgに一括して湯面添加した。そ
して容器の底に取りつけたポーラスレンガより
Arガスを40N/minの流量で導入して浴を撹拌
した。粉体添加後約3分で完全に滓化して脱珪反
応が進行したが、9分経過した時点で著しいフオ
ーミング現象を生じた。このフオーミング厚みは
浴深400mmに対して250mmに達した。 実施例 2 本例は酸素ガスだけを用いた比較例である。 170Kgの溶銑を対象に炉底より純酸素ガスを
50N/min吹き込んで脱珪実験を行つた。純酸
素吹き込み後、湯面に流動性の良いスラグが形成
された。吹き込み開始後約20分でスラグはフオー
ミングを開始した。マンガンの酸化損失が著しい
結果となつた。 実施例 3 本例はCaOを使用しない比較例である。 170Kgの溶銑を対象に炉底ノズルより純酸素を
キヤリヤガスとしてミルスケールを吹き込んだ。
酸素ガス流量は80N/min、ミルスケールの供
給量は500g/minである。実験開始後約6分で
著しいフオーミングが生じ、浴深400mmに対しフ
オーミング高さは約300mmに達した。またマンガ
ンの酸化損失が著しい結果となつた。 実施例 4 本例はΣO2/CaO比が本発明範囲を越える比較
例である。 170Kgの溶銑を対象に炉底ノズルより20%CaO
−80%焼結鉱の粉体を、純酸素80N/minをキ
ヤリヤガスとして、360g/minの吹き込み速度
で底吹きインジエクシヨンした。実験開始後12分
の時点で著しいフオーミングが生じた。フオーミ
ング高さはフリーボード400mmを越えたので、頻
繁に排滓を実施しなければならなかつた。 実施例 5 本例もΣO2/CaO比が本発明範囲を越える比較
例である。 170Kgの溶銑を対象に炉底ノズルより25%CaO
−75%ミルスケールからなる粉体を純酸素80N
/minをキヤリヤガスとして、450g/minの
吹き込み速度で底吹きインジエクシヨンした。実
験開始後11分で著しいフオーミングが生じた。 実施例 6 170Kgの溶銑を対象とし、容器の炉底ノズルよ
り、50%CaO−50%ミルスケールからなる粉体
を、80Vol%O2−20Vol%N2の酸素富化ガス80N
/minをキヤリヤガスとして、500g/minの
吹き込み速度で底吹きインジエクシヨンした。フ
オーミングは全く生じなかつた。また生成したス
ラグは溶融状態の比較的流動性の良いものであつ
た。 実施例 7 170Kgの溶銑を対象とし、炉底ノズルより40%
CaO−55%ミルスケール−5%CaF2からなる粉
体を、80NVol%O2−20Vol%N2の酸素富化ガ
ス80N/minをキヤリヤガスとして、400g/
minの吹き込み速度で底吹きインジエクシヨンし
た。フオーミングは全く生ぜず、しかも流動性に
すぐれたスラグが形成された。 実施例 8 170Kgの溶銑を対象とし、炉底ノズルよりCaO
のみを純酸素80N/minをキヤリヤガスとして
底吹きインジエクシヨンした。フオーミングは全
く観測されなかつたが、生成したスラグは粉状の
固体状となり、炉壁にその多くが付着した。 実施例 9 170Kgの溶銑を対象とし、炉底ノズルより40%
CaO−50%ミルスケール−10%CaF2からなる粉
体を、80Vol%O2−20Vol%N2の酸素富化ガス
80N/minのキヤリヤガスとして、350g/min
の吹き込み速度で底吹きインジエクシヨンした。
フオーミングは全く生ぜず、流動性にすぐれたス
ラグが形成された。 以上の実施例1〜9の処理条件と処理結果をま
とめて第1表に示したが、本発明法による場合に
は、スラグフオーミングが皆無となり、且つ20〜
25Kg/トンといつた少ないスラツクス原単位(脱
珪剤原単位)のもとで脱珪量(Δ〔%Si〕)は約
0.4%に達し、しかも処理後の溶銑中の〔%Si〕
は0.05%以下にまで脱珪されることがわかる。ま
た脱マンガン量も少なく、復硫は生ぜず、むしろ
脱硫の傾向すら見られ、非常に効果的に脱珪処理
ができることが明らかである。
The present invention eliminates the bubbling phenomenon of slag (called slag forming), minimizes the unit consumption of powder used and the temperature drop during processing, and reduces oxidation loss of valuable metals such as manganese and iron. This invention relates to a method for desiliconizing hot metal that can reduce the amount of silicon. When dephosphorizing hot metal before being subjected to decarburization refining, it is usual to carry out a desiliconization treatment in advance in order to efficiently perform the dephosphorization. More specifically, it is preferable to perform the desiliconization treatment until the Si concentration in the hot metal becomes 0.2% or less, preferably 0.05% or less, and then dephosphorize it. In the conventional desiliconization treatment, a blast furnace cast bed trough, torpedo, ladle, etc. is used as the processing vessel, and in these vessels, the desiliconization agent can be applied using the overlay method, injection method, top blow projection method, etc. Various treatment methods have been adopted, and oxygen, iron oxide, or iron oxide containing 10 to 20% CaO is used as the desiliconizing agent. However, no matter which formulation is adopted, one of the common problems of conventional methods is slag forming. In other words, the slag foams during the desiliconization process. Conventionally, due to this slag forming,
The following operational problems were always involved. For example, when carrying out desiliconization treatment in a gutter, the desiliconizing agent introduced or projected into the gutter turns into slag in the gutter, and the desiliconization reaction also progresses, but the desiliconizing agent that has become a slag is transferred to a torpedo or ladle along with hot metal. The desiliconization reaction further progresses within this container due to the energy of this fall. However, the slag accumulated in the vessel causes forming, and a situation arises in which it is necessary to limit the amount of hot metal that is to be received in the vessel. usually,
Due to this slag forming, only about 70 to 80% of the intended amount of pig iron can be received in the vessel. As a result, the efficiency of transporting the hot metal is reduced and a large number of transport containers are required, and the temperature drop of the hot metal increases, resulting in a loss of thermal energy. Furthermore, in the event that slag overflows from a transport container and flows out of the container, it will require a great deal of effort and time to dispose of it afterwards, causing a major hindrance to operations. In order to prevent this from occurring, the amount of pig iron received has been further reduced in view of safety, and the amount of desiliconizing agent used has been restricted, which has become an obstacle to carrying out sufficient desiliconization treatment. are doing. Similar problems also occur in the case of the so-called injection method, in which a desiliconizing agent is added by blowing it into hot metal in a transportation container such as a torpedo. In fact, with this formulation, the flow of the slag is greater, so the degree of slag forming is higher, and the unit consumption of the desiliconizing agent is significantly limited. For this reason, it is no exaggeration to say that although the in-die extraction method is superior in terms of reaction efficiency, preventing slag forming is a priority issue in order to desiliconize to the desired silicon level. The basic cause of such problems lies in the composition of the desiliconizing agent used. In other words, in the conventional desiliconization treatment, it is necessary to ensure a sufficient oxygen source to oxidize the Si in the hot metal, and also from the viewpoint of flux slag formation and slag removal. Also, oxidizing agents for oxidizing Si in hot metal (e.g. iron ore, mill scale, iron sand,
The content of iron oxide (such as sintered ore powder) is increased, lime (CaO) is added at most 10 to 20%, and the basicity (CaO/SiO 2 ) of the slag after treatment is adjusted to around 1. was normal. However, in such a low basicity slag, it is not possible to separate the silicate network in the slag, and the slag becomes vitrified. For this reason, CO gas generated by the reaction between the oxygen source in the slag and carbon in the hot metal or precipitated carbon contained in the slag is trapped in the slag, causing a significant bubbling phenomenon. In addition to this slag forming, under such low basicity slag, the oxygen potential on the slag side increases, so
A resulfurization phenomenon was also commonly observed, and manganese, a valuable metal, was also oxidized, and a demanganization reaction of about 70 to 120% of the amount of silicon removed usually occurred. These problems can basically be alleviated by increasing the CaO content in the desiliconizing agent used, but as mentioned above, with conventional formulations, the slagability deteriorates and the reactivity increases. In addition to this, the increase in CaO causes a relative decrease in oxygen sources, which reduces the oxidizing power for silicon oxidation and increases the cost of desiliconizing agents. However, the disadvantages such as the increase in CaO are greater, especially in the widely practiced method of desiliconization using gutters, which avoids increasing CaO. In addition, even in the injection method using an inert gas at a high solid-gas ratio, increasing CaO is difficult because the amount of oxidant for silicon oxidation is insufficient.
Even if it was added, the amount was kept to an extremely low level. The present invention was made with the aim of solving various problems in the conventional desiliconization treatment as described above, particularly problems such as slag forming, temperature drop during treatment, and oxidation loss of valuable metals such as manganese and iron. It is something. For this purpose, the present inventors have conducted numerous tests and researches, and found that instead of the conventional method of injecting a desiliconizing agent using an inert gas as a carrier gas, a predetermined method using an oxygen-enriched gas as a carrier gas. It was discovered that the aforementioned problems of conventional desiliconization methods could be completely eradicated by injecting powders with the same proportions, and a completely new desiliconization treatment method for hot metal could be established. That is, the present invention, as described in the claims, involves injecting powder containing solid iron oxide and CaO through a single pipe nozzle having a nozzle opening below the surface of the hot metal using an oxygen-enriched gas as a carrier gas. This is a desiliconization treatment method for hot metal supplied below the surface, in which the oxygen concentration (%O 2 ) in oxygen-enriched gas is reduced to 40vol%.
Above, the solid-gas ratio (γ) of the powder and oxygen-enriched gas is 4 to 50.
g/Nl, and the ratio of the total amount of oxygen, which is the addition of the amount of oxygen in the oxygen-enriched gas and the amount of oxygen in iron oxide, to the blending ratio of CaO in the powder (ΣO 2 /CaO) is 0.2. ~0.75Nl/
g. However, ΣO 2 /CaO (Nl/g) is calculated using the following formula, (%O 2 )/γ + (%IO) x (%O) x 0.7/100/(%C
aO), and in this formula, (%O 2 ): Oxygen concentration in carrier gas (Vol%), (%IO): Iron oxide blending ratio in powder (wt%), (%CaO): Powder CaO blending ratio in the body (wt%), (%O): oxygen content in iron oxide (wt%), γ: ratio of powder to carrier gas (solid-gas ratio: g/
Nl), represents. The details of the present invention will be explained below. The desiliconization method of the present invention is a method in which powder containing iron oxide and CaO is injected using an oxygen-enriched gas as a carrier gas, and the basic feature is that this oxygen-enriched gas is used as a carrier gas. However, in addition, the oxygen concentration in the oxygen-enriched gas (%O 2 ), the supply ratio of the oxygen-enriched gas (carrier gas) to the powder (solid-air ratio), and the ratio of the total amount of oxygen supplied to CaO By appropriately regulating (ΣO 2 /CaO) at the same time, slag forming can be completely eliminated and at the same time extremely efficient desiliconization can be achieved. To illustrate the range of this condition, the first
Shown as shown. However, in Figure 1,
The oxygen concentration (%O 2 ) in the oxygen-enriched gas is shown for a typical example of 80 Vol%. The reason why each condition is regulated as described above will be clear from the various effects shown in the examples below, but the outline thereof will be explained as follows. The present inventors conducted numerous experiments in which powder containing iron oxide and CaO was injected into hot metal using oxygen-enriched gas as a carrier gas, and found that the range in which slag forming occurs or does not occur is basically We found that it can be determined by ΣO 2 /CaO. In other words, the formation behavior of forming can be comprehensively understood by the ratio of CaO to the total amount of oxygen supplied to the hot metal. According to experiments conducted by the present inventors, it was found that slag forming always occurs when the ΣO 2 /CaO ratio exceeds 1.0, and does not occur at all when the ΣO 2 /CaO ratio exceeds 0.75. Further, when the ΣO 2 /CaO ratio was about 0.8 to 0.9, slag forming could occur if the silicon concentration before treatment (hereinafter referred to as [%Si]) was about 0.5% or more. This is the reason why the upper limit of the ΣO 2 /CaO ratio is set to 0.75. On the other hand, when the ΣO 2 /CaO ratio is decreased, that is, when the amount of CaO is increased with respect to ΣO 2 , the desiliconization oxygen efficiency (hereinafter referred to as η O2 Si . This η O2 Si is increased by Δ[%Si/
[corresponding to the ratio of ΣO 2 ] decreases. The situation is shown in Figure 2. As seen in Figure 2, ΣO 2 /
η O2 Si shows the maximum value when the CaO ratio is approximately 0.5 to 0.6, and when the ΣO 2 /CaO ratio is lower than this, the desiliconization and oxygen efficiency begins to decrease rapidly, and the ΣO 2 /
When the CaO ratio becomes lower than 0.2, the oxygen efficiency decreases to such an extent that effective desiliconization is no longer possible.
The ΣO 2 /CaO ratio needs to be 0.2 or more. Next, the reason why the solid-gas ratio (γ) is set to 4 to 50 is to suppress decarburization and to regulate η O2 Si to an optimum value. That is, if γ is small, that is, if the flow rate of the carrier gas is increased unnecessarily, the decarburization reaction will increase. The aim of desiliconization treatment of hot metal is to oxidize silicon preferentially while suppressing decarburization, but making γ too small goes against this purpose. On the other hand, if γ is increased unnecessarily, that is, the amount of powder relative to the amount of carrier gas is increased unnecessarily, the amount of gaseous O 2 necessary for the reaction will decrease, and the ΣO 2 /CaO ratio will decrease (basicity ) resulting in
This results in a decrease in η O2 Si . (%CaO) in powder
is 30 to 40%, the ΣO 2 /CaO ratio is 0.4 to 0.5.
As γ of Max necessary to give the optimal value of
This is why we set the upper limit to 50. Regarding the oxygen concentration (%O 2 ) in the carrier gas, the purpose of the present invention can be achieved even with pure oxygen, but considering the viewpoint of preventing blowing nozzle erosion and safety, the oxygen concentration in the carrier gas should be lower than that in actual operation. It is best to keep the upper level below 90Vol%. In addition, in order to obtain the effect of powder blowing with oxygen-enriched gas of the present invention, at least 40 Vol% or more, preferably
Requires oxygen concentration of 50Vol% or more. In addition, when injecting powder below the surface of hot metal using such an oxygen-rich carrier gas, there is a concern that the nozzle for this injection will be eroded. It was found that even when a nozzle was used, it was possible to achieve a better blowing effect than expected. In other words, when injecting powder into hot metal, inert gas has traditionally been used as a carrier gas due to the problem of nozzle erosion, and when injecting oxygen-enriched gas (blowing), However, due to the problem of melting due to the rapid generation of reaction heat, it was necessary to use a double tube (tuyere) and blow cooling gas (inert gas) through the outer tube. However, as in the present invention, when powder containing solid iron oxide and CaO is supplied below the surface of hot metal using oxygen-enriched gas as a carrier gas, from a single tube nozzle with a nozzle opening below the surface of hot metal. , the reaction heat due to the oxygen-enriched gas is considerably offset by the heat taken away by the latent heat and sensible heat of the powder.
Due to this heat removal, a hollow solidified shell containing the metal of the hot water is formed at the tip of the nozzle even if it is a single pipe nozzle made of refractory material, and this serves to effectively protect the nozzle refractory material. I found out. On the contrary, when the oxygen concentration in the carrier gas is lowered, this solidified shell may be produced excessively, and on the contrary, a situation may arise in which effective blowing cannot be performed. Therefore, in order to carry out effective injection without erosion of refractories, it is better to maintain the oxygen concentration in this oxygen-enriched gas at a high level than to lower it from the viewpoint of actual operation of the method of the present invention. is also desirable. The method of the present invention performs powder blowing under the above-mentioned formulation conditions, but even if these formulation conditions are adopted, it will be The present inventors have experimentally confirmed that the slag has poor slag-forming properties and the reaction efficiency is also poor. That is, in the method of the present invention, it is necessary to inject the hot metal below the surface of the hot metal under these mixing conditions. Figure 3 shows the relationship between the pre-treatment [%Si] and the basic unit of powder when injected below the hot water surface according to the method of the present invention, and the basic unit of powder here is: This is the amount of powder required to desiliconize [%Si] to 0.05% before treatment. In addition, this Figure 3 uses 45% CaO - 55% mill scale as the powder and calculates (%O 2 ) under the solid-air ratio γ = 10.
The results are shown for three levels: 100, 80, and 50Vol%. When expressed as the ΣO 2 /CaO ratio, this becomes 0.75, 0.42, and 0.31, respectively. As seen in the results in Figure 3, the amount of silicon removed is 0.4%.
The basic unit of powder required to obtain this is less than 25 kg/ton, which is a low level that could not be achieved using conventional methods. Therefore, although the CaO content ratio seems to be high in the method of the present invention, the basic unit amount of the powder as a whole may be significantly lower. In addition, in the conventional desiliconization method, [%Si] is 0.2
Normally, desiliconization efficiency drops significantly when desiliconization reaches a level of ~0.15%, and it is difficult to desiliconize below this level unless there is a serious problem.However, the method of the present invention In this case, [%Si] can be efficiently desiliconized down to 0.05%. This can significantly reduce the burden of subsequent dephosphorization treatment. The structure and effects of the method of the present invention will be specifically illustrated below with reference to Examples. The processing conditions and processing results of each example are summarized in Table 1 below. In the examples, a single tube nozzle made of refractory material was used as the furnace bottom nozzle in the example in which powder was injected with oxygen-enriched gas. Example 1 This example is a comparative example of addition to the hot water level. 20%CaO-80% sintered ore desiliconizing agent 40Kg/ton
It was added all at once to 170 kg of hot metal at 1340°C. And from the porous brick attached to the bottom of the container.
The bath was stirred by introducing Ar gas at a flow rate of 40 N/min. Approximately 3 minutes after the addition of the powder, the powder completely turned into slag and the desiliconization reaction proceeded, but after 9 minutes, a significant forming phenomenon occurred. The forming thickness reached 250mm against a bath depth of 400mm. Example 2 This example is a comparative example using only oxygen gas. Pure oxygen gas is supplied from the bottom of the furnace to 170 kg of hot metal.
A desiliconization experiment was conducted by blowing 50N/min. After injecting pure oxygen, a highly fluid slag was formed on the surface of the hot water. The slag started forming approximately 20 minutes after the start of blowing. The result was significant oxidation loss of manganese. Example 3 This example is a comparative example in which CaO is not used. Mill scale was injected into 170 kg of hot metal using pure oxygen as a carrier gas from the bottom nozzle of the furnace.
The oxygen gas flow rate is 80 N/min, and the mill scale supply rate is 500 g/min. Significant forming occurred approximately 6 minutes after the start of the experiment, and the forming height reached approximately 300 mm compared to the bath depth of 400 mm. Also, the oxidation loss of manganese was significant. Example 4 This example is a comparative example in which the ΣO 2 /CaO ratio exceeds the range of the present invention. 20% CaO from the furnace bottom nozzle for 170Kg of hot metal
- Powder of 80% sintered ore was bottom-blown injected at a blowing rate of 360 g/min using 80 N/min of pure oxygen as a carrier gas. Significant forming occurred 12 minutes after the start of the experiment. Since the forming height exceeded the freeboard of 400 mm, slag had to be removed frequently. Example 5 This example is also a comparative example in which the ΣO 2 /CaO ratio exceeds the range of the present invention. 25% CaO from the furnace bottom nozzle for 170Kg of hot metal
- Powder consisting of 75% mill scale was heated to 80N of pure oxygen.
Bottom blowing injection was carried out at a blowing rate of 450 g/min using a carrier gas of 450 g/min. Significant forming occurred 11 minutes after the start of the experiment. Example 6 Targeting 170 kg of hot metal, powder consisting of 50% CaO - 50% mill scale was added to the furnace bottom nozzle of the vessel using 80 N of oxygen-enriched gas of 80 Vol% O 2 - 20 Vol% N 2.
Bottom blow injection was carried out at a blowing rate of 500 g/min using a carrier gas of 500 g/min. No forming occurred. Moreover, the produced slag was in a molten state and had relatively good fluidity. Example 7 Targeting 170Kg of hot metal, 40% from the furnace bottom nozzle
Powder consisting of CaO - 55% mill scale - 5% CaF 2 was added at 400g/min using 80NVol%O 2 -20Vol%N 2 oxygen enriched gas as carrier gas.
Bottom blowing injection was carried out at a blowing speed of min. Forming did not occur at all, and a slag with excellent fluidity was formed. Example 8 170Kg of hot metal was targeted, and CaO was extracted from the furnace bottom nozzle.
Bottom-blown injection was performed using pure oxygen at 80 N/min as the carrier gas. Although no forming was observed, the slag produced became a powdery solid, and much of it adhered to the furnace wall. Example 9 Targeting 170Kg of hot metal, 40% from the furnace bottom nozzle
Powder consisting of CaO − 50% mill scale − 10% CaF 2 was mixed with oxygen-enriched gas of 80 Vol % O 2 − 20 Vol % N 2
350g/min as a carrier gas of 80N/min
The bottom blowing injection was carried out at a blowing speed of .
No forming occurred at all, and a slag with excellent fluidity was formed. The processing conditions and processing results of Examples 1 to 9 above are summarized in Table 1. In the case of the method of the present invention, there was no slag forming, and
At a low slacks unit (desilicon removal unit) of 25Kg/ton, the amount of desiliconization (Δ[%Si]) is approximately
[%Si] in hot metal after treatment reached 0.4%.
It can be seen that the silicon is removed to 0.05% or less. Furthermore, the amount of manganese removed was small, and resulfurization did not occur, but rather there was even a tendency for desulfurization, and it is clear that desiliconization treatment can be carried out very effectively.

【表】【table】

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はキヤリヤガス中の酸素濃度(%O2
が80Vol%のときのΣO2/CaOと固気比γとの関
係を表す本発明の脱珪法の条件範囲を示す図、第
2図はΣO2/CaOと脱珪酸素効率ηO2 Siとの関係を
示す図、第3図は処理前〔%Si〕を〔%Si〕=
0.05%にまで脱珪するに要した粉体原単位と処理
前〔%Si〕との関係をキヤリヤガス中の酸素濃度
で整理した図である。
Figure 1 shows the oxygen concentration (%O 2 ) in the carrier gas.
Figure 2 shows the condition range of the desiliconization method of the present invention, which shows the relationship between ΣO 2 / CaO and the solid-gas ratio γ when is 80 Vol % . Figure 3 shows the relationship between [%Si] before treatment and [%Si] =
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the powder unit consumption required to desilicate to 0.05% and the pre-treatment [%Si] according to the oxygen concentration in the carrier gas.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 溶銑の湯面下にノズル開口をもつ単管ノズル
から固体の酸化鉄とCaOを含む粉体を酸素富化ガ
スをキヤリアガスとして溶銑の湯面下に供給する
溶銑の脱珪処理法であつて、 酸素富化ガス中の酸素濃度(%O2)を40vol%
以上、 粉体と酸素富化ガスとの固気比(γ)を4〜50
g/Nl、 とし、 且つ、酸素富化ガス中の酸素量と酸化鉄中の酸
素量とを合計した総酸素量(ΣO2)と、粉体中の
CaOの配合割合との比(ΣO2/CaO)を0.2〜
0.75Nl/g、 とすることを特徴とする溶銑の脱珪法、 ただし、 ΣO2/CaOの比(Nl/g)は、次式、 (%O2)/γ+(%I.O)×(%O)×0.7/100/(%C
aO) によつて算出され、上式において、 (%O2):酸素富化ガス中の酸素濃度(vol.%)、 (%I.O):粉体中の酸化鉄配合割合(wt%)、 (%CaO):粉体中のCaO配合割合(wt%)、 (%O):酸化鉄中の酸素含有量(wt%)、 γ:粉体と酸素富化ガスの比(固気比:g/
Nl)、 を表す。
[Scope of Claims] 1. A method for removing hot metal by supplying powder containing solid iron oxide and CaO to the surface of the hot metal using an oxygen-enriched gas as a carrier gas through a single tube nozzle having a nozzle opening below the surface of the hot metal. In the silicon treatment method, the oxygen concentration (%O 2 ) in the oxygen-enriched gas is reduced to 40vol%.
Above, the solid-gas ratio (γ) of the powder and oxygen-enriched gas is 4 to 50.
g/Nl, and the total amount of oxygen (ΣO 2 ), which is the sum of the amount of oxygen in the oxygen-enriched gas and the amount of oxygen in iron oxide, and the amount of oxygen in the powder.
The ratio to the CaO blending ratio (ΣO 2 /CaO) is 0.2~
0.75Nl/g, a hot metal desiliconization method characterized by the following formula: ( %O 2 )/γ + (%IO) O)×0.7/100/(%C
aO), and in the above formula, (%O 2 ): Oxygen concentration in oxygen-enriched gas (vol.%), (%IO): Iron oxide blending ratio in powder (wt%), (%CaO): CaO blending ratio in powder (wt%), (%O): Oxygen content in iron oxide (wt%), γ: Ratio of powder to oxygen-enriched gas (solid-gas ratio: g/
Nl), represents
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JPS5864307A (en) * 1981-10-09 1983-04-16 Nippon Steel Corp Desiliconization method for molten iron

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