JPH08225817A

JPH08225817A - 後燃焼熱の回収を向上させる方法

Info

Publication number: JPH08225817A
Application number: JP8004150A
Authority: JP
Inventors: Chung Sup Kim; スプキムチュン
Original assignee: Ltv Steel Co Inc
Current assignee: Ltv Steel Co Inc
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1996-09-03
Also published as: BR9504567A; AU691647B2; EP0723023A1; US5584909A; CA2159231A1; AU3299495A; KR960029465A

Abstract

(57)【要約】【課題】塩基性酸素炉において制御可能な状態で発泡
スラグを生成させることにより後燃焼熱の回収を向上さ
せる。【解決手段】酸素吹錬サイクルにおいてランス位置を
高くしかつランス降下速度を減少させて発泡スラグを生
成させる。発泡スラグを制御して噴出を防止するため
に、対象ヒートについて脱炭最盛期の開始時点を近似的
に算出し、次にこの脱炭最盛期の開始時点で酸素吹込み
速度を最小値に調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩基性酸素炉（Ｂ
ＯＦ）の操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】塩基性酸素炉（ＢＯＦ）製鋼法における
生成物のうち、特に一酸化炭素（ＣＯ）は溶融金属浴の
上方に多量に発生する。これは所謂「オフガス（off-ga
s)」であり、その潜在的な熱量は、鋼／スラグ浴中で酸
化反応によって発生する熱量全体よりも大きい。これは
所謂「後燃焼（post-combustion)」による熱で、浴上方
でＣＯからＣＯ₂への酸化によって発生するものであ
り、鋼浴中へ再捕捉できれば大幅な省エネルギーとコス
ト低減が可能になる。後燃焼熱の再捕捉が効率的に行わ
れれば、精錬時のスクラップ装入量を増やすことができ
るので、溶銑比の低いＢＯＦ工場の製鋼歩留りが向上す
る。同様に、低コストの鉄鉱石を精錬することで、溶銑
比の高いＢＯＦ工場のＢＯＦ製鋼コストを下げられる。
ただ残念なことに、現状のＢＯＦ操業ではガス・浴間の
熱伝達効率が悪いため、オフガスの潜在的な熱エネルギ
ーの大部分が捨てられているのが実情である。これまで
に、後燃焼熱をＢＯＦ容器内に捕捉する試みが種々行わ
れているが、容器ライニングが早期に破損する等の欠点
があった。

【０００３】ＢＯＦ製鋼の操業では多くの場合に、種々
のオフガスが発生する他に、発泡スラグが生成する傾向
もある。発泡スラグは、少量であればＢＯＦ内での冶金
反応に有益な効果もあるが、発泡スラグ本来の性質とし
ては有害であり一般には敬遠される。発泡スラグの発生
が多量になると、ＢＯＦ容器からの発泡スラグの噴出を
制御できなくなる可能性があり、歩留り低下を招くばか
りでなく、環境および安全上有害である。そのため、発
泡スラグの発生を制御または低減するするための努力が
これまでに種々行われてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように発泡スラグ
には多くの問題点があるが、その一方、ＣＯからＣＯ₂
への燃焼によって発生する後燃焼熱を金属浴に伝達する
ための熱伝達媒体として優れていることも見出されてい
る。そこで本発明は、制御可能かつ環境無害な形で発泡
スラグを意図的に生成させて、後燃焼熱の回収を良くす
るＢＯＦ吹錬操業法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、歩留り
の損失が無くかつ環境および安全に無害なように制御さ
れた形で発泡スラグを形成する方法が提供される。意図
的に且つ制御して発泡スラグを形成することにより、後
燃焼ガスと溶湯との間の熱伝達が大幅に向上する。その
結果、溶湯内のスクラップ装入量を増やせるので、鋼生
産量が大幅に増える。更に、意図的な発泡スラグ形成に
より燐の回収が向上するので、フラックスの消費量とそ
れによるコストが大幅に低減する。また、本発明の方法
は、ＢＯＦ容器ライニングに悪影響が無いばかりでな
く、容器耐火物ライニングの寿命が延びる。本発明の方
法によれば、鉄の粉塵発生量も大幅に減少する。そのた
め、本発明の方法を用いることにより、どのようなＢＯ
Ｆ操業でも、歩留りが向上し、原料費コストが低減し、
容器ライニング寿命が延び、環境が向上する。

【０００６】本発明の方法は、ランス位置を高くしかつ
／またはランス降下速度を遅くすることにより発泡スラ
グを意図的に形成および維持し、それによって酸素吹込
み速度を大幅にかつタイムリーに（適時に）減少させて
噴出を制御する。典型的には、各精錬ヒートの脱炭最盛
期（peak decarburization period)の開始時に危険な噴
出が観察されている。したがって、各精錬ヒートの脱炭
最盛期の開始時または開始直前にタイムリーに酸素吹込
み速度を最小値にすれば、発泡スラグの噴出を制御でき
る。そのためには、個々の精錬ヒートで脱炭最盛期に達
するのに必要な酸素量を計算し、吹錬サイクルのその時
点に最小値になるように吹込み速度減少のタイミングを
とる。噴出が一旦始まった後では、噴出自体の害とそれ
による歩留り低下を回避するように吹込みパラメータを
調節するには遅すぎるから、上記のタイミングは決定的
である。このように発泡スラグを制御可能な形で生成す
ることが可能となる前提として本発明者が見出した重要
な知見は、タイミングが適切であれば、酸素利用効率す
なわち製鋼能力を悪化させることなく、酸素吹込み速度
をランス定格値マイナス３０％までの大幅な減少ができ
る、ということである。これにより、高ランス操業を用
いて制御を確保し危険無しに最大量の発泡スラグを生成
することができる。

【０００７】ランス高さはランス先端と静止鋼浴との距
離として定義される。浴からのランス位置が高いほど、
スラグ中で生成するＦｅＯの量が多くなり、その結果、
Ｖ比すなわちスラグ中のＳｉＯ₂に対するＣａＯの比も
低いため、吹錬サイクルの初期に発泡度の高いスラグが
生成する。そして通常よりも非常に遅いペースで段階的
にランスを降下させると、スラグの発泡度が高まりかつ
維持される。これに対応させて酸素吹込み速度を段階的
に減少させることにより、スラグを制御して噴出を防止
する。吹込み速度を減少させることは、発泡スラグの形
成および維持にも寄与するが、その第一義的な役割は噴
出の制御である。

【０００８】最初のランス高さ、ランス降下速度、およ
び酸素吹込み速度減少速度は個々のＢＯＦ工場によって
最適値が異なるので、対象とするＢＯＦ工場の操業パラ
メータ、容器のサイズおよび形状、容器の年齢、溶銑の
組成および重量、目標炭素量、および過去の実績値に基
づいて、個々の工場毎に決める必要がある。しかし、対
象とするＢＯＦ操業条件について、本発明の方法では、
通常よりも最初のランス高さは高くしかつ／またはラン
ス降下速度は遅くすることにより、意図的に発泡スラグ
を生成させると共に、対象とする精錬ヒートの脱炭最盛
期に最小値になるように調節して酸素吹込み速度を大幅
に減少させることが特徴である。これら本発明のパラメ
ータが与えられれば、当業者は対象とする工場の操業に
合わせて必要な調整および改変を行って、過去の実績値
および本願の開示に基づいて対象とするＢＯＦ用の最初
のランス高さ、ランス降下速度および吹込み速度減少速
度を求めることができる。

【０００９】このように本発明によれば、溶鉄を収容し
ている容器内での後燃焼熱回収を向上させる方法が提供
される。本発明の方法の望ましい態様においては、脱炭
最盛期の開始点に到達するために吹き込む酸素の体積を
概算し、ランスが位置すべき炉内溶湯上方の高さを調節
して、酸素が溶湯と反応してスラグを発泡状態にするの
に有効な量のＦｅＯを含んだスラグを形成するようにす
ることができる。発泡スラグを生成するのに有効な初期
酸素吹込み速度で酸素を溶湯上に吹き付け、次に、ラン
ス高さおよび酸素吹込み速度を減少させることにより、
噴出を起こさせずに少なくとも３５％程度の後燃焼熱伝
達効率を得るのに有効な量の発泡スラグを生成させ、酸
素吹込み速度は脱炭最盛期の開始点付近で最小値まで減
少させる。

【００１０】

【発明の実施の形態】望ましくは、酸素吹込み速度の最
小値は、ランスの定格酸素吹込み速度よりも約１５％〜
約３０％少ない範囲の値とする。更に望ましくは、ラン
スの定格吹込み速度よりも約２０〜約３０％少ない範囲
の値とする。望ましい態様においては、少なくとも６０
％程度の熱伝達効率を得るのに有効な量の発泡スラグを
生成させる。望ましくは、ランス高さおよび酸素吹込み
速度を減少させる１回目の時期は、脱炭最盛期に到達す
るのに要する酸素量の約４０％〜約６０％を吹き込んだ
後とする。更に望ましくは、脱炭最盛期の終了前に酸素
吹込み速度を増加させる。もう一つの態様においては、
脱炭最盛期が開始した後に、酸素吹込み速度をランス定
格値程度にまで増加させる。

【００１１】本発明の望ましい態様においては、発泡ス
ラグ中のＦｅＯは、脱炭最盛期の開始点でのスラグ重量
に対して約１４％〜約２０％とする。更に望ましくは、
発泡スラグ中のＦｅＯは、脱炭最盛期の開始点でのスラ
グ重量に対して少なくとも約１６％とする。本発明に従
えば、噴出を防止する制御された形で意図的に発泡スラ
グを形成させることにより、オフガスの後燃焼から溶湯
への熱伝達効率を高めることができる。多量の発泡スラ
グを制御可能な形で生成させることができるのは、タイ
ミングを適切にすると、酸素の利用効率および製鋼能力
を悪化させずに酸素吹込み速度をランス定格値よりも３
０％少ない値まで減少できるという、本発明者が見出し
た驚異的な知見に基づく。

【００１２】スラグを発泡状態にするための基本的な２
つの手段は、最初のランス高さを高くすること、そして
ランスをこの高さから、望ましくは段階的に、降下させ
ることである。理論によって限定することを望んでいる
訳ではないが、ランス位置を高くしかつランス降下速度
を遅くしたことによって、酸素が効率的に溶湯中の鉄と
反応してスラグ中にＦｅＯを生成するのであると考えら
れる。高Ｆｅ量であることと低Ｖ比であることが相まっ
て、発泡が促進されることが観察されている。ランス位
置が高くランス降下速度が遅いほど、発泡には有利であ
る。ただし操業条件は、噴出の防止と、製鋼のためのＢ
ＯＦ吹錬サイクルでの酸素利用効率の維持という観点で
許容できる範囲内に収める必要がある。

【００１３】個々のＢＯＦ工場には、最初のランス高
さ、ランス降下速度および酸素吹込み速度等を決定する
酸素吹錬サイクルについての特定な操業パラメータがあ
り、これらは工場毎に異なるものである。本発明による
操業においては、最初のランス高さは、酸素吹錬サイク
ルの初期段階で発泡スラグを生成するのに有効な浴上方
高さに調節する。この最初のランス高さはその工場の通
常の定格値より高くすることが望ましい。酸素吹錬サイ
クルの初期段階でスラグを発泡化させたら、ランスをゆ
っくりと降下させることにより、吹錬サイクルの脱炭最
盛期まで発泡状態を促進かつ維持する。

【００１４】高ランス操業によって生成させた発泡スラ
グを制御するためには、吹錬サイクルの適切な時点で酸
素吹込み速度を大幅に減少させる必要がある。同時に、
製鋼反応に十分な酸素利用効率を維持しなければならな
い。吹錬サイクルの脱炭最盛期の開始時または開始付近
で酸素吹込み速度が最小値になるようにすることによ
り、酸素利用効率を低下させずに８０％のオーダーの後
燃焼熱伝達効率を得るのに十分な量の発泡スラグを制御
して生成するのに十分に酸素吹込み速度を減少させるこ
とができる。これを達成するためには、既に説明したよ
うに決定的な噴出期間は典型的には脱炭最盛期と対応し
ているので、対象とする精錬ヒートについて脱炭最盛期
を予知する必要がある。これが算出されたら、酸素吹込
み速度を脱炭最盛期の開始時に最小値になるように予定
を組むことができる。対象とする精錬ヒートのシリコン
が実質的に全て酸化された時点に、脱炭最盛期が開始す
る。その時点までは、炭素の一部が燃焼し、ＦｅＯが生
成し、多量のＭｎが燃焼し、またそれ以外にＴｉや燐等
の元素が燃焼する。これらの元素を酸化するのに要する
酸素の量が、脱炭最盛期に到達するのに必要な酸素の量
とほぼ等しい。その量は一部は既知であるが、各元素と
も一部のみが酸化されるので、既知でない部分について
は過去の実績値に基づいて算出する。対象とする精錬ヒ
ートについて、ＢＯＦ容器へ装入されつつある溶銑をサ
ンプリングすることにより、下式を用いて、脱炭最盛期
に到達するのに必要な酸素の体積を標準状態での立方フ
ィート単位（ｓｃｆ：standard cubic feet)で概算する
ことができる。（Ｉ）酸素（ｓｃｆ）＝Ｏ_si＋Ｏ_Fe＋Ｏ_C＋Ｏ_Mn＋Ｏ_misc 上記式Ｉにおいて、Ｏ_siは対象精錬ヒートにおいてシリ
コンを除去するのに要する酸素の量を表しており、シリ
コンの総重量（ポンド）×１３．８５すなわち１３．８
５（Ｓｉ重量）にほぼ等しい。１３．８５という値は、
シリコン１ポンド当たりに要する酸素の体積についての
理論的な化学量論値である。シリコンの総重量はほとん
どが溶銑からのものであり、一部が冷材鉄、銑鉄等の金
属原料中に含まれるシリコンである。したがって、上記
計算における（Ｓｉ重量）の値は０．０１（溶銑Ｓｉ
％）（溶銑重量）＋０．０１（銑鉄Ｓｉ％）（銑鉄重
量）という関係から求まる。

【００１５】Ｏ_Feの値はＦｅをＦｅＯに酸化するのに要
する酸素の体積であり、下式（１）にほぼ等しい。（１）Ｏ_Fe＝２．７１（ＦｅＯ重量）２．７１という値も、ＦｅＯを１ポンド生成するのに要
する酸素の体積に基づいた化学量論値である。ＦｅＯの
重量は過去の実績値に基づいて求めなければならない。
ＦｅＯの重量は下式（２）で与えられる。（２）Ｆｅ重量＝（０．０１）（％ＦｅＯ）（スラグ重量）スラグ重量は近似的に、ＳｉＯ₂重量＋ＣａＯ重量＋Ｆ
ｅＯ重量に等しい。ＳｉＯ₂重量＝２．１４（Ｓｉ重
量）であり、ＣａＯ重量＝ＶＲ（ＳｉＯ₂重量）であ
る。種々研究の結果、脱炭最盛期にはジカルシウムシリ
ケートが生成し易い組成にもなっているので、所謂「Ｖ
比」あるいは「塩基性比」（ＶＲ）、すなわち％ＳｉＯ
₂に対する％ＣａＯの比は、近似的に２．０に等しいこ
とが分かった。したがって、スラグ重量は下式（３）で
近似的に求まる。（３）（スラグ重量）＝〔（ＳｉＯ₂重量）＋（ＣａＯ重量）〕／〔０．０１（１００−％ＦｅＯ）〕式（２）と式（３）を組み合わせると、ＦｅＯ重量は下
式（４）により近似的に求まる。（４）（ＦｅＯ重量）＝（％ＦｅＯ）〔２．１４（Ｓｉ重量）＋２（２．１４）（Ｓｉ重量）〕／（１００−％ＦｅＯ）種々研究の結果、％ＦｅＯは典型的にはスラグ重量を基
準にして約１２wt％〜約１８wt％の範囲でランス高さお
よび容器形状により異なることが分かった。上記の式中
に代入すべき特定の値は過去の実績に基づいて求まるも
のであり、約１６wt％〜１８wt％のときに発泡状態が良
好であることが過去の実績から分かっている。そこで、
式（１）と式（４）を組み合わせると、Ｆｅの酸化に必
要な酸素の量は下式により近似的に求まる。（５）Ｏ_Fe＝２．７１（％ＦｅＯ）〔２．１４（Ｓｉ重量）＋２（２．１４）（Ｓｉ重量）〕／（１００−％ＦｅＯ）式Ｉ中のＯ_Cの値は、炭素をＣＯおよびＣＯ₂に酸化す
るのに要する酸素の体積であり、近似的に１７．８７×
（燃焼した炭素の総量）に等しい。１７．８７の値は、
炭素を一酸化炭素および１０％の二酸化炭素に酸化する
理論的な化学量論値である。燃焼した炭素の総量は、式
（燃焼した炭素の総量）＝０．０１（Δ％Ｃ）（溶銑重
量）で求まる。Δ％Ｃは脱シリコン期に燃焼した炭素の
量であり、過去の実績値から約０．７〜約１．０％の範
囲で、溶銑シリコン濃度、ランス高さ、溶銑／スクラッ
プ比、容器の形状および年齢によって異なる。

【００１６】マンガンをＭｎＯに酸化するのに要する酸
素（Ｏ_Mn）は関係式Ｏ_Mn＝３．５４×（燃焼したＭｎの
総量）で近似的に求まる。酸素に対するマンガンの親和
性はＳｉよりも小さく、また吹錬の早期にはスクラップ
はまだ完全に溶解していないので、Ｍｎは完全には燃焼
しない。したがって、燃焼したＭｎの総量は溶銑および
スクラップからの総Ｍｎインプットの５０％程度であ
り、Ｍｎを酸化する酸素は３．５４（０．５）（Ｍｎイ
ンプット総重量）に等しい。

【００１７】アメリカ合衆国においては、チタン、燐等
の微量元素を酸化するのに要する酸素を表すＯ_miscの項
は、原料の品位から言って小さい値であり無視できる。
しかしヨーロッパおよび日本においてはＯ_miscの項は無
視できず、必要ならこの項についての値を実績値から設
定することができる。上記の各式から、脱炭最盛期に到
達するために吹き込む酸素の体積を近似計算できる。も
ちろん、吹錬サイクルの全体は、目標炭素量に応じ、各
元素を全て酸化するのに要する酸素の量について式中の
各項を調整することにより決定される。上記各計算を全
てコンピュータで行い、本明細書中の開示を参照して当
業者が知ることになるであろうプロセスの精密制御のた
めのシステムにインプットすることが可能である。

【００１８】脱炭最盛期に到達するための酸素体積の計
算値から、どのような通常の実操業であっても、これを
高ランス・吹込み速度減少の操業法に変更し、吹込み速
度の最小値を脱炭最盛期の開始時点にほぼ対応させるこ
とができる。通常のＢＯＦサイクルについて所定の初期
高さを規定するのにＢＯＦ工場で用いる典型的なパラメ
ータとしては、精錬ヒートのサイズ、スクラップの量、
容器のサイズおよび形状、ランスの規格等がある。本発
明による初期ランス高さは、通常の工場定格値よりも高
いことが望ましい。特に、吹錬サイクルの初期段階にお
いて発泡スラグを生成するように初期ランス高さを調節
する。本発明による実際の開始高さは工場毎に異なるで
あろうし、後燃焼熱伝達効率が約３５％より大きくなる
ように、望ましくは少なくとも約６５％〜８０％以上に
なるように、十分な量の発泡スラグを生成するという目
的で実績に基づき決める必要がある。望ましい操業にお
いて初期ランス高さは、本発明の方法を行う以前の操業
時よりも約５〜約５０インチ高く、より望ましくは約１
０〜約４５インチ高くする。しかし、最適ランス高さ
は、発泡スラグを得るための有効性について実績を見な
がら工場毎に決めることになろう。

【００１９】ほとんどのＢＯＦ工場では、酸素吹錬サイ
クル中にランス高さを段階的に下げる。本発明の望まし
い操業においては、降下中の各段階におけるランス高さ
は、本発明の方法を行う以前の通常の工場定格値として
定められる各段階のランス高さよりも高く設定される。
それは、脱炭最盛期前に発泡スラグを連続的に生成・維
持するためである。しかし、酸素利用効率を維持し、噴
出を防止することも重要である。そのためには、既存の
工場定格値に対するランス高さの増分は、各段階を追う
毎に小さくする。一例として、ランス高さを６段階に減
少させる工場では、本発明による段階的なランス高さ減
少の仕方は、工場定格値に対する増分で３５→３０→２
５→１０→１０→０のようにする。このように、吹錬工
程の終点では、ランス高さは通常の工場定格値と差がな
い状態にするのが望ましい。各降下段階での最適なラン
ス高さは、生成される発泡スラグの量とそれを収容する
容器の収容能力とに応じて、実績を見ながら、工場毎に
決めることになろう。

【００２０】ランス高さの減少速度（ランス降下速度）
は発泡化の有効性にも依存する。ランスの降下速度が大
きすぎると、発泡スラグを維持することが困難になる。
逆に、ランス降下速度が小さすぎると、早期の噴出が起
きて酸素利用効率が低下する。望ましい態様において
は、ランス降下の各段階の持続時間を順次短くしてゆき
脱炭最盛点に至る。良好に発泡を行わせるために、脱炭
最盛期までの酸素吹錬時間の大部分は、ランスを初期高
さに維持することが望ましい。典型的な吹錬ではこれは
約３分〜約５分である。すなわち、望ましい態様におい
ては、脱炭最盛期に到達するための酸素体積計算値の約
４０〜６０％は、ランスが初期ランス高さにある期間内
に吹き込む。脱炭最盛期の前に順次減少させる各段階で
は酸素の吹込み体積を順次少なくしてゆき、各段階の高
さにランスを維持する時間を順次短くしてゆき脱炭最盛
期に至るようにする。ランスを連続的に降下させたい場
合には、ランスの降下速度を徐々に加速して、脱炭最盛
期の前の酸素吹込み速度の大部分が、ランスが高い位置
にある初期期間中に吹き込まれるようにする。そして、
脱炭最盛期が開始したら、あるいは開始後短時間経った
ら、対象とする精錬ヒートについての通常の工場定格値
とほぼ同じランス高さにして維持し、鋼組成の最終的な
調整まで行う。

【００２１】既に説明したように、初期ランス高さおよ
びランス降下速度についての最適値は、前述の各狙いを
考慮して各工場についての実績値から求めなければなら
ない。当業者であれば、本明細書の開示に基づいて本発
明を実施するために特定の工場についてランス高さを最
適化することができるであろう。望ましい態様において
は、高ランス位置および／または低速ランス降下と、脱
炭最盛期開始までの酸素吹き込み速度の減少とを組み合
わせる。この組み合わせの重要な特徴は、酸素吹込み速
度は脱炭最盛期の開始時点に最小値になっていて、発泡
スラグを制御し噴出を防止するのに十分な小さい値にな
っていることである。驚くべき発見は、酸素利用効率に
重大な影響を及ぼすことなく、噴出を防止するの十分な
小さい値に酸素吹込み速度を減少させることができる、
ということである。酸素吹込み速度が最小値となる脱炭
最盛期開始時点までは、発泡スラグを制御された形で生
成させる最適条件となるように、酸素吹込み速度、ラン
ス高さ、およびランス降下速度を選定することができ
る。これもまた、各工場について、発泡スラグの生成量
とそれを収容する容器の収容能力とに基づいて、過去の
実績値から経験的に求まる。

【００２２】望ましい態様においてはランスの各降下段
階毎に酸素吹込み速度も段階的に減少させるが、当業者
が対象とする工場について決める最良の操業状態にはか
なりの幅がある。勿論、目的とするのは６０〜８０％以
上のオーダーの後燃焼熱伝達効率を達成するのに十分な
発泡状態を生成することである。この目的で必要な発泡
量は、脱炭最盛期開始時点で算出したＦｅＯ量に基づい
て評価することができる。典型的には、脱炭最盛期のス
ラグ中の％ＦｅＯは、通常の吹錬操業では約１０〜１４
％のオーダーである。これに対して、本発明による望ま
しい熱伝達レベルをもたらす発泡スラグの場合は、％Ｆ
ｅＯは約１４〜２０％のオーダーであり、より望ましく
は１６〜１８％のオーダーである。したがって、脱炭最
盛期に向けてランス高さおよび酸素吹込み速度を減少さ
せる操作を、発泡スラグ生成に好都合なＦｅＯ量に到達
するように行うことができる。十分な量の発泡スラグを
得るには、初期酸素吹込み速度はランス定格値または定
格値よりも僅かに少ない値で始める。

【００２３】脱炭最盛期は噴出の最盛期でもあるから、
その開始時点においては、吹込み速度の最小値は発泡を
制御できるように十分小さい値であることが重要であ
る。この酸素吹込み速度は実用上許容できる酸素利用効
率を維持するのに必要であると思われている吹込み速度
よりも相当低い値であることが見出されている。多量の
発泡スラグを制御可能な状態で生成する最適な能力は、
酸素吹込み速度をランスの定格値に対して約１５％〜約
３０％少なくしたときに得られる。更に望ましくは、酸
素吹込み速度の最小値はランス定格値より約２０〜約３
０％少ない値である。更に望ましくは約２５〜３０％少
ない値である。驚くべきことに、酸素利用効率には影響
がない。

【００２４】望ましい態様における酸素吹込み速度の最
小値はランスまたはノズルの定格値から求まる。従来の
知見では、例えばChatterjee, "Iron and Steel", pp 6
27-632(Dec. 1972) およびChatterjee, "Iron and Stee
l", pp 38-40(Feb. 1973) に記載されているように、典
型的には理論的な最適吹込み速度に対応する特定の酸素
吹込み速度となるように酸素ランスおよびノズルを設計
する。例えば、典型的なランスでは、定格値は１８，０
００ｓｃｆｍ〜２９，０００ｓｃｆｍの範囲にある。本
発明の方法においては、脱炭最盛期開始時点で用いる酸
素吹込み速度の望ましい最小値は、ランス定格値または
理論的な最適吹込み速度よりも少なくとも１５％少ない
値である。更に望ましくは、２０〜約３０％少ない値で
ある。

【００２５】吹錬サイクルが開始したら、容器内で発泡
スラグが生成され、ランスの降下に伴い維持される。脱
炭最盛期の開始時点または開始付近で、吹込み速度を最
小値まで減少させる。これにより、典型的な溶湯で３〜
５分のオーダーで持続する脱炭最盛期中に噴出を起こす
ことなく制御された状態で生成される発泡スラグの量が
最大になる。酸素利用効率の低下を最小限にするため
に、脱炭最盛期の終点前に、または終点から短時間後
に、酸素吹込み速度を再び増加させる。望ましくは、吹
込み速度を工場の通常の定格値まで増加させ、最終的に
はランスの定格値または定格値付近にする。望ましい操
業においては、吹錬期間の終点で吹込み速度を増加させ
ると共にランスを更に１段階以上降下させ、これも吹錬
期間のこの部分についての通常の工場操業値に対応した
値とする。吹錬期間のこの部分は、鋼組成を調整するの
に十分な時間をとる。これにより、通常の吹錬操業のレ
ベルにまで酸素利用効率を引き上げ酸化鉄量を回復させ
る他、発泡を解消させる。

【００２６】上記の方法を実行した結果、後燃焼率が数
％向上しかつ後燃焼熱伝達効率が著しく向上した。典型
的なＢＯＦ操業においては、後燃焼率すなわちＣＯから
ＣＯ ₂に燃焼したパーセンテージは８％のオーダーであ
り、その熱の２５％が浴内へ捕捉される。本発明の操業
ではランスを高くしたため、典型的にはＣＯの１０．５
％以上がＣＯ₂に燃焼し、その熱の８０％以上が浴内へ
捕捉される。典型的な２２５ネットトン（net ton:Ｎ
Ｔ）の精錬ヒートの場合、これは通常の操業に比べて浴
への熱捕捉が１０，０００，０００ＢＴＵ多いことに対
応する。典型的な２８５ＮＴの精錬ヒートの場合、捕捉
熱の増分は凡そ１３，０００，０００ＢＴＵになる。更
に、スクラップ装入量が２４％から２８％に増えた結
果、鋼生産量が５．５％増えた。また、本発明の操業で
は脱燐も向上するので、フラックス使用量が２５％減少
し、スパー鉱石類は全く用いなかった。これは従来の平
均ではＮＴ鋼当たり約８．６ポンドであった。もう一つ
の利点として、本発明の方法により多量に生成した発泡
スラグが炉の耐火物を被覆するため炉のライニングの寿
命が精錬ヒート数で２，０００ヒート以上延び、また鉄
の粉塵も少なくなる。典型的な精錬ヒートではＮＴ当た
り凡そ４２ポンドのＦｅ粉塵が出るが、本発明の操業法
を用いればＮＴ当たり凡そ２６ポンドまで減少する。

【００２７】以下に、実施例により本発明を更に詳細に
説明する。

【００２８】

【実施例】２２５ＮＴヒートをＢＯＦ容器内に装入し
た。この容器の容量はライニング更新時で４６３９立方
フィートである。この容器は既に２０００ヒート使用し
たものであった。溶銑の重量は３５０，０００ポンドで
あり、組成は０．７０％シリコン、０．２８％マンガ
ン、０．００６％硫黄、０．０６４％燐であった。溶銑
の温度は２４８１°Ｆであった。他の装入原料は、１３
８，０００ポンドのスクラップ、１２，０００ポンドの
酸化カルシウム、６，８００ポンドのドロマイトライム
であった。蛍石は装入していない。目標炭素０．０４０
％に到達するための酸素体積は吹錬期間について３４
１，０００標準立方フィートと算出された。このヒート
について脱炭最盛期に到達するための酸素体積は近似的
に下記により算出した。

【００２９】（１）Ｏ_si＝１３．８５（Ｓｉ重量）＝１３．８５（０．０１）（溶銑Ｓｉ％）（溶銑重量）＝１３．８５（０．０１）（０．７０）（３５０，０００）＝３３，９３３立方フィート（２）Ｏ_Fe＝２．７１（ＦｅＯ重量）＝２．７１（０．０１）（％ＦｅＯ）（スラグ重量）＝２，７１（０．０１）（％ＦｅＯ）〔（ＳｉＯ₂重量）＋（ＣａＯ重量）〕／〔（０．０１）（１００−％ＦｅＯ）〕＝２．７１（％ＦｅＯ）〔２．１４（Ｓｉ重量）＋２（２．１４）（Ｓｉ重量）〕／（１００−％ＦｅＯ）＝２．７１（％ＦｅＯ）〔２．１４（０．０１）（溶銑Ｓｉ％）（溶銑重量）＋２（２．１４）（０．０１）（溶銑Ｓｉ％）（溶銑重量）〕／（１００−％ＦｅＯ）＝２．７１（１６）〔２．１４（０．０１）（０．７）（３５０，０００）／（１００−１６）＝８，１１９立方フィート（３）Ｏ_C＝１７．８７（燃焼した炭素の総量）＝１７．８７（０．０１）（Δ％Ｃ）（溶銑重量）＝１７．８７（０．０１）（０．９５）（３５０，０００）＝５９，４１８立方フィート（４）Ｏ_Mn＝３．５４（燃焼したＭｎの総量）＝３．５４（０．５）（総Ｍｎインプット）＝３．５４（０．５）〔０．０１（溶銑Ｍｎ％）（溶銑重量）＋０．０１（スクラップＭｎ％）（スクラップ重量）〕＝３．５４（０．５）〔０．０１（０．２８）（３５０，０００）＋（０．０１）（０．５０）（１３８，０００）〕＝２，９５６立方フィートこれから、酸素（ｓｃｆ）＝Ｏ_si＋Ｏ_Fe＋Ｏ_C＋Ｏ_Mn ＝３３，９３３＋８，１１９＋５９，４１８＋２，９５６＝１０４，４２６立方フィート上記の計算から、このヒートについて脱炭最盛期が開始
するのは、約１０４，４２６立方フィートの酸素を吹き
込んだ後である。

【００３０】この精錬ヒートについての通常の工場定格
値によれば、ランスの初期高さは浴上方１００インチで
あり、ランス定格値によれば酸素吹錬サイクル開始時の
酸素吹込み速度は２０，０００ｓｃｆｍである。本実施
例の操業ではランス高さを浴上方１３５インチに調節
し、吹錬開始時の酸素吹込み速度を１９，０００立方フ
ィートとした。３．５分経過時点で約６６，５００立方
フィートの酸素が吹き込まれており、ランス高さを１１
０インチに降下させ、酸素吹込み速度を１８，０００ｓ
ｃｆｍに減少させた。通常の操業であれば、ランス高さ
は８０インチであり、吹込み速度は減少していない。５
分経過時点で、ランス高さを９０インチに降下させ、そ
れまでに９３，５００ｓｃｆの酸素が吹き込まれてお
り、吹込み速度は１６，０００ｓｃｆｍに減少させた。
通常の操業であれば、ランス高さは６５インチに降下し
ており、吹込み速度は変わりない。

【００３１】５．７分経過時点で、約１０４，０００立
方フィートの酸素が吹き込まれており、この精錬ヒート
はほぼ脱炭最盛期にあり、酸素吹込み速度を１５，００
０ｓｃｆｍに減少させ、ランス高さは７５インチに降下
させ、これは通常操業時よりも１０インチ高い。有害な
噴出は起きなかった。吹錬サイクル開始から１０分経過
時点で、ランス高さを再び７０インチまで降下させ、こ
れは通常操業時の６５インチとは異なる。酸素吹込み速
度を１７，５００ｓｃｆｍに増加させ２分間維持して約
２０３，０００立方フィートの酸素を吹き込んだ。最終
的に、１２分経過時点でランス高さを工場定格値である
６５インチに降下させ、酸素吹込み速度をランス定格値
である２０，０００ｓｃｆｍに増加させ、吹錬サイクル
の残期間である１８．９分について計算酸素体積３４
１，０００標準立方フィートの酸素を吹き込んだ。

【００３２】上記の吹錬操業においては、ＢＯＦ容器内
に形成された発泡スラグの噴出は起きず、後燃焼熱伝達
効率は約８０％、後燃焼率は１０．７％であった。当業
者であれば以上の説明に基づいて多種多様な変形・変更
を行うことができよう。すなわち本発明は以上説明した
以外にも特許請求の範囲に記載した範囲内で実施するこ
とが可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融した鉄およびスラグからなる装入物
を収容した容器であって、ランスから該装入物に酸素が
導入される該容器内への後燃焼熱の回収を向上させる方
法であって、ａ）該装入物についての脱炭最盛期の開始時点に到達す
るために吹き込まれる酸素の体積を近似的に求め、ｂ）該スラグを発泡性にするのに有効な量のＦｅＯを該
スラグ中に形成するために、該酸素を該装入物と反応さ
せ得るように調節された該装入物上方の高さに該ランス
を配置し、ｃ）発泡スラグを生成するのに有効な初期酸素吹き付け
速度で該酸素を該装入物に吹き付け、ｄ）該ランスの高さおよび該酸素吹き付け速度を減少さ
せることにより、噴出を起こさずに少なくとも約３５％
の後燃焼熱伝達効率を得るのに有効な量の該発泡スラグ
を生成させ、該酸素吹き込み速度の減少のさせ方は該脱
炭最盛期のほぼ開始時点に最小値になるように行う、後
燃焼熱の回収を向上させる方法。
【請求項２】該ランスには定格値として最適酸素吹込
み速度があり、該酸素吹込み速度の最小値は、上記定格
値よりも約１５％〜約３０％低い値である請求項１記載
の方法。
【請求項３】該ランスには定格値として最適酸素吹込
み速度があり、該酸素吹込み速度の最小値は、上記定格
値よりも約２０％〜約３０％低い値である請求項１記載
の方法。
【請求項４】熱伝達効率を少なくとも約６０％とする
のに有効な量の該発泡スラグが生成する請求項１記載の
方法。
【請求項５】該脱炭最盛期に到達するのに要する酸素
体積の約４０〜約６０％を吹き込んだ後に、該ランスの
高さおよび該酸素吹込み速度を減少させる請求項１記載
の方法。
【請求項６】該脱炭最盛期の終点より前に該酸素吹込
み速度を増加させる請求項１記載の方法。
【請求項７】該ランスには定格値としての最適酸素吹
込み速度があり、該脱炭最盛期が開始した後に該酸素吹
込み速度をほぼ上記定格値に増加させる請求項１記載の
方法。
【請求項８】該発泡スラグ中のＦｅＯ量は、該脱炭最
盛期の該開始時点での該スラグの重量に対して約１４〜
約２０％である請求項１記載の方法。
【請求項９】該発泡スラグ中のＦｅＯ量は、該脱炭最
盛期の該開始時点での該スラグの重量に対して少なくと
も約１６％である請求項１記載の方法。
【請求項１０】溶融した鉄から成る装入物中に酸素を
導入するためのランスを有する塩基性酸素炉の酸素吹錬
期間の後燃焼熱の回収を向上させる方法であり、該期間
には定格値初期ランス高さがあり、該ランスには定格最
適酸素吹込み速度がある方法であって、ａ）該装入物についての脱炭最盛期の開始時点に到達す
るために吹き込まれる酸素の体積を近似的に求め、ｂ）該定格初期ランス高さよりも高い初期ランス高さに
該ランスを配置し、ｃ）該ランス高さを減少させ、該酸素吹込み速度を減少
させ、該吹込み速度の減少のさせ方は、該脱炭最盛期の
ほぼ開始時点での該定格酸素吹込み速度から少なくとも
約１５％減少させる、後燃焼熱の回収を向上させる方
法。
【請求項１１】該初期ランス高さが該定格初期ランス
高さよりも約５〜約４５インチ高い請求項１０記載の方
法。
【請求項１２】該酸素吹込み速度を該定格酸素吹込み
速度から約２０〜約３０％減少させる請求項１０記載の
方法。
【請求項１３】該ランスが該定格初期ランス高さより
も高い該初期ランス高さにある期間に、該脱炭最盛期の
開始時点に到達するのに必要な酸素体積の約４０〜約６
０％を吹き込む請求項１０記載の方法。