JPH0617498B2 - 上底吹転炉における高吹止Ｍｎ操業方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は上底吹転炉において、炉内へ含マンガン鉱石を
添加すると共に、スラグ中へ固体還元剤を吹込んで高い
吹止〔Mn〕値を得る方法に関する。

（従来の技術） 転炉で銑鉄を鋼に精錬する際に吹止時の鋼中の〔Mn〕値
を高くすることは、出鋼時に成分調整のため添加するFe
-Mn等の合金使用量が節約できるため、省合金メリット
が大きい。そのため最近の転炉操業においては、精錬中
に鉄−マンガン鉱石等の安価な含マンガン鉱石を投入し
て吹止〔Mn〕値を上昇させることはよく用いられてお
り、これまでにも種々の方法が提案されている。

例えば特開昭56-20113号公報には、底吹機能を有する純
酸素上吹転炉内にマンガン酸化物を含有する鉱石を添加
すると共に、底吹ガス流量等の操業条件を制御して吹止
時のスラグ中のT・Feを６〜１０％、塩基度を２．３以上
に保持してMn分の回収率を大幅に改善する転炉の操業方
法が開示されている。

また同じく特開昭61-104014号公報には、底吹可能な酸
化精錬炉に予め脱珪，脱燐した溶銑を装入し、精錬中に
Mn鉱石を炉内に添加しながらＯ₂又はＯ₂を含むガスを0.
08Nm³/t・分以上の流量で底吹する酸化精錬炉におけるMn
鉱石の高効率還元法も開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） これまで開示された方法は、含マンガン鉱石を転炉精錬
中に炉内に投入しつつ、底吹を吹き込むことにより鋼浴
を強く撹拌し、鋼浴とスラグとの接触を良くしてスラグ
中のT・Fe%を低下させ、一旦スラグ中に溶解したMnOの還
元率を上げ、鋼浴内に分配されるMn分を多くせんとする
ものである。

しかし、このような従来方法では含マンガン鉱石投入し
た後のスラグ性状の変化を定量的に把握する手段がない
ため、例えば鉄−マンガン鉱石の投入によってスラグが
急激に過滓化状態になりスロッピングが発生したり、ま
た逆に底吹ガスによる撹拌が強くなり過ぎてスラグ中の
T・Fe%が異常に低くなって脱燐不良となるケースが多々
発生していた。

一方脱燐された溶銑を使用した場合でも、通常は前回溶
製したチャージの残留スラグからの復Ｐがあるため、仮
に底吹ガスによる撹拌が強くなり過ぎてスラグ中のT・Fe
%が異常に低くなった場合、吹止〔Ｐ〕が目標範囲より
外れることがあった。

このように大量の含マンガン鉱石を転炉内に投入し、安
定した操業で且つ高いMn還元率を得るためにはスラグ滓
化状況を的確に把握し、コントロールすることが最大課
題であるが、未だその最適手段はなかった。

（問題点を解決するための手段・作用） 本発明は含マンガン鉱石を大量に投入した後のスラグ性
状の変化、特に過滓化の程度を連続、且つ定量的に把握
し、必要に応じてスラグ中に粉末固体還元剤を吹き込ん
で前述した問題点を解消すると共に、短時間に効率よく
スラグ中のMnOを還元しようとするもので、その要旨
は、 予備処理によって製品レベルまで脱燐された溶銑を転炉
に装入し、上吹ランスより酸素ガスを底吹ノズルより撹
拌ガスを吹き込んで鋼浴を精錬する際に、当該吹錬開始
以前に鋼種毎に、溶銑条件，吹止条件，副原料投入条件
等をパラメータとしてスラグ中の蓄積酸素量(Os)の目標
変化曲線を求めておくと共に、吹錬期間を通じて転炉炉
上より含マンガン鉱石を投入し、該含マンガン鉱石投入
後のスラグ中の蓄積酸素量(Os)の実績を当該吹錬開始以
後の送酸量、投入副原料情報及び排ガス情報から逐次算
出し、該スラグ中の蓄積酸素量(Os)の実績が前記目標変
化曲線より外れる度合に応じて粉末固体還元剤の吹込量
を制御し、鋼浴中のMn還元率を上昇させることを特徴と
する上底吹転炉における高吹止Mn操業方法である。

而して、本発明では先ず転炉に装入する溶銑として、製
品のＰレベルまで脱燐された溶銑を使用する。その理由
は脱燐処理をしていないＰの高い通常溶銑を使用すると
転炉吹錬中に製品をＰレベルまで脱燐せねばならず、そ
のためスラグ中T・Fe%を高くする必要がある。しかしな
がらスラグ中のT・Fe%(FeO)を高くすると、直接鋼浴中の
Mnと反応してMnOとなってスラグ中へ移行する量が多く
なるか、あるいは鋼浴中のMnとスラグ中のMnOとFeOの平
衡関係によって、スラグ中のT・Fe%(FeO)が増加すると鋼
浴中の〔Mn〕は減少するので、高吹止〔Mn〕を得るため
には不利な条件となる。そのため投入した含マンガン鉱
石の鋼浴中へのMn還元率は低くなる。またスラグの塩基
度確保のため多量の石灰を使用するのでスラグ量も多く
なり、同様にMn還元率は低くなる。

これに対し転炉で脱Ｐを必要としない条件：即ち予め製
品のＰレベルまで脱燐した溶銑を使用すると、転炉吹錬
中の脱燐が不用であるため、スラグ中のT・Fe%を低くし
た精錬が可能となり、又使用する石灰量の減少により生
成スラグ量も少なくなることも加わって、鋼浴中へのMn
還元率は高くなり、結果として高い吹溶〔Mn〕値を得る
ことができる。

該脱燐銑は公知の溶銑予備処理設備を使用して、酸化
鉄，石灰，蛍石からなる脱燐剤をＮ₂とＯ₂の混合ガスに
より吹込みランスを通して溶銑中にインジェクションす
ることにより通常容易に得ることができる。

一方鋼浴中へ投入する含マンガン鉱石は、鉄−マンガン
鉱石のようにある程度Mn含有量が高く且つコストが安い
ものであれば良い。又その添加方法，添加時期は転炉炉
上のバンカー等により吹錬期間中に必要量だけ適宜投入
すれば良い。

しかしながら、脱燐銑を使用し且つ多量の鉄−マンガン
鉱石を吹錬期間中投入して吹錬した場合、しばしばスロ
ッピングが発生する場合がある。これは脱燐銑を使用し
た吹錬では使用する副原料が少ないこと、及びSiやＰ成
分の酸化量も少ない為転炉内のスラグ生成量が少ないこ
と等の影響をうけ、投入した鉄−マンガン鉱石がスラグ
内で溶解するとスラグの性状は大きく変化し、スラグ中
のFeO,MnOが非常に高くなると共に、過滓化状態になり
易く、そのまま吹錬を継続するとスロッピングが発生す
る。従って何等かの手段を用いてスラグ性状の変化を把
握し、スロッピング防止手段を講じる必要がある。

そこで本発明ではスラグ中のT・Fe(FeO)と密接な関係に
あるスラグ中の蓄積酸素量(Os)を吹錬操作上の指標とし
て用いた。

まず当該吹錬を開始する前に鋼種毎にスラグ中の蓄積酸
素量(Os)の目標変化曲線を求める。該スラグ中の蓄積酸
素量(Os)の目標変化曲線は過去の吹錬実績に基づき、溶
銑成分、溶銑温度、溶銑配合率等の溶銑条件、吹止成
分、吹止温度等の吹止条件、石灰、鉄鉱石等の副原料投
入条件、吹錬酸素流量，排ガス流量，排ガス成分，等を
パラメータとして求めることができる。例えば過去の吹
錬チャージの中から同一鋼種を選び、特にMn富化が大き
いスラグ中の蓄積酸素量(Os)の時間的変化の許容限界を
パターン化して得られる。

次に吹錬中におけるスラグ中の蓄積酸素量(Os)の実績を
送酸量、投入副原料情報及び排ガス情報等を基に設定周
期で算出し、予め定めた前記目標変化曲線の許容限界内
に入る如く吹錬操作を行う。

この吹錬操作としては種々の方法があるが、本発明では
その中でもスラグ中の蓄積酸素量(Os)の制御に特に効果
が顕著である固体還元剤の吹込を採用した。吹き込む固
体還元剤として例えばコークス，石炭などを使用し、転
炉炉壁上部に設けた粉体吹込装置によりキャリアーガス
と共にスラグ中に吹き込んだ。

固体還元剤は炭素源を含みスラグ中のFeO,MnOと反応し
て自らは酸化して気体なって系外に去る。またスラグ中
のFeOはFeに、MnOはMnにそれぞれ還元されるので、スラ
グ量が減少し溶鋼が増加する。而して固体還元材の粒径
は吹込後のスラグとの反応性の速さより５mm以下の粉状
のものが好ましく、しかも搬送上も有利であるとの結論
を得た。

以上のような方法の採用により、本発明の目的を達する
ことができるが更に実施例を用いて説明する。

（実施例） 炉容が170屯の上底吹転炉において、Ｈ形鋼用鋼種の吹
錬に本発明を適用した。以下に実施の内容を詳細に説明
する。

高炉から出銑された溶銑を混銑車に受け溶銑予備処理場
に運搬した後、溶銑の脱燐処理を行った。先ず溶銑中の
Siを０．１５％以下に脱珪後、脱燐剤吹込用ランスを溶
銑内に浸漬し、Ｎ₂とＯ₂の混合ガスを用いて、酸化鉄，
生石灰，ホタル石を吹き込んだ。第１表に溶銑予備処理
前後の成分、温度の実績を示した。

次に該溶鉄を上底吹転炉に装入し、本発明の高Mn吹止操
業を実施した。吹錬中に投入した鉄−マンガン鉱石はMn
含有量が30〜40％のものを使用し、チャージ合計16.8kg
/t・s投入した。投入時期は吹錬開始後０．５分〜10分の
間に１４．５kg/t・s、及び吹錬末期の17分頃に2.3kg／t
・sを分割投入した。

吹錬は上吹ランスよりＯ₂ガスを圧力10kg/cm²，流量250
00Nm³/Hの条件で吹込み、同時に底吹ノズルよりCO₂ガス
を圧力８kg/cm²，流量600Nm³/Hの条件で吹込み撹拌を行
った。吹錬中特に吹錬中期〜末期にかけてスラグ中の蓄
積酸素量(Os)が目標範囲より上に外れたため、転炉炉璧
上部に設けた還元剤吹込装置により粉状コークス（５mm
アンダー）を吹錬中期に１．３kg/t・s、及び吹錬末期に
２．０kg/t・s合計３．３kg/t・s吹き込んだ。

第１図に該チャージのマンガン鉱石投入状況及び吹錬中
の溶鋼成分の推移を示した。

溶鋼中の〔Mn〕は吹錬中徐々に増加し吹錬末期のコーク
ス粉投入後急激に上昇し吹止〔Mn〕として、0.85％が得
られた。

第２図は吹錬中におけるスラグ中の蓄積酸素量(Os)の変
化実績を示した。粉状コークスの投入によりスラグ中の
蓄積酸素量(Os)の上昇を抑えることができ、吹錬の全期
間を通して目標変化曲線に沿って調整することができ、
吹錬末期まで高いMn還元率を維持できた。

第２表は本発明を製品〔Mn〕が0.80％及び1.30％のＨ形
鋼用鋼種に適用した時の主な転炉操業データを示したも
のである。吹止時のスラグ中のT・Feは12%に、またMnOは
20%に調整され、吹止〔Ｐ〕が低く且つ吹止〔Mn〕が１
％以上の高吹止〔Mn〕操業も達成することができた。

以上のような高吹止〔Mn〕操業を繰り返し実施してMn残
留率を調査した。その結果を第３図に示した。第３図は
鉄−マンガン鉱石投入量とMn残留率との関係を表したも
ので、比較のためにコークス粉（還元剤）を使用しなか
った従来法の例も合わせて示した。コークス粉を使用し
ない操業では、鉄−マンガン鉱石投入量の増加と共にMn
残留率は減少する傾向にある。しかしコークス粉をスラ
グ中に吹き込みスラグ中の蓄積酸素量(Os)を調整した本
発明のチャージのMn残留率は70〜80%とほぼ一定してお
り、安定した吹上〔Mn〕を得ることが出来た。また当然
のことながらスラグが過滓化状態になったチャージはな
く、スロッピングの発生も皆無であった。

（発明の効果） 本発明の実施により、高(MnO)スラグの還元剤による直
接還元が可能になり、その結果炉内Mn残留率が向上する
と共に高位に安定し、吹止〔Mn〕値が大幅に上昇した。
合わせてスラグ過滓化防止によりスロッピングの発生が
皆無となり、吹錬中に大量の含マンガン鉱石の使用が可
能になった。

本発明を製品Mnレベル：0.80％クラスのＨ形鋼用鋼種に
適用した結果、Fe-Mn合金レス操業も可能になり、合金
コストの低減に大きく寄与することが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における吹錬中の溶鋼成分の推移及びマ
ンガン鉱石投入実績を示した。第２図は吹錬中における
スラグ中の蓄積酸素量(Os)の変化実績をコークス吹込み
と共に示した。第３図は鉄−マンガン鉱石の投入量とMn
残留率との関係を表したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予備処理によって製品レベルまで脱燐され
   た溶銑を転炉に装入し、上吹ランスより酸素ガスを底吹
   ノズルより撹拌ガスを吹き込んで鋼浴を精錬する際に、
   当該吹錬開始以前に鋼種毎に、溶銑条件，吹止条件，副
   原料投入条件等をパラメータとしてスラグ中の蓄積酸素
   量(Os)の目標変化曲線を求めておくと共に、吹錬期間を
   通じて転炉炉上より含マンガン鉱石を投入し、該マンガ
   ン鉱石投入後のスラグ中の蓄積酸素量(Os)の実績を当該
   吹錬開始以後の送酸量、投入副原料情報及び排ガス情報
   から逐次算出し、該スラグ中の蓄積酸素量(Os)の実績が
   前記目標変化曲線より外れる度合に応じて粉末固体還元
   剤の吹込量を制御し、鋼浴中のMn還元率を上昇させるこ
   とを特徴とする上底吹転炉における高吹止Mn操業方法。