JPH0860229A - 溶融金属の精錬方法 - Google Patents
溶融金属の精錬方法Info
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- JPH0860229A JPH0860229A JP6192647A JP19264794A JPH0860229A JP H0860229 A JPH0860229 A JP H0860229A JP 6192647 A JP6192647 A JP 6192647A JP 19264794 A JP19264794 A JP 19264794A JP H0860229 A JPH0860229 A JP H0860229A
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- gas
- ladle
- flux
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は大気圧下の取鍋精錬工程において熱
ロスを低減し、しかも、効率の良いフラックス精錬方法
を提供する。 【構成】 取鍋上部に設置した上吹きランスより燃料ガ
スと酸素の混合ガスをフラックスと共に噴出させ、取鍋
上部でのガス燃焼によって加熱された精錬剤を溶融金属
に吹付けることによって熱ロスが低減し、かつフラック
スメタル反応が促進される。
ロスを低減し、しかも、効率の良いフラックス精錬方法
を提供する。 【構成】 取鍋上部に設置した上吹きランスより燃料ガ
スと酸素の混合ガスをフラックスと共に噴出させ、取鍋
上部でのガス燃焼によって加熱された精錬剤を溶融金属
に吹付けることによって熱ロスが低減し、かつフラック
スメタル反応が促進される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低炭素鋼、高炭素鋼、
ステンレス鋼、高Ｎｉ合金等の主として鉄系溶融金属の
取鍋精錬方法、特にフラックス精錬方法に関する。
ステンレス鋼、高Ｎｉ合金等の主として鉄系溶融金属の
取鍋精錬方法、特にフラックス精錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】取鍋精錬工程におけるフラックス精錬
は、溶融金属とフラックスの界面反応によって進行す
る。例えば、溶鉄中の硫黄がＣａＯ系フラックスと反応
することによる脱硫反応は次の式で示される。 （ＣａＯ）＋Ｓ→（ＣａＳ）＋Ｏ （１） ここで、括弧はフラックス中に存在することを示し、下
線は溶融金属中に溶存していることを示す。このような
フラックス精錬の反応速度を向上させるための方策とし
ては、溶融金属とフラックスの界面積を拡大することが
挙げられる。
は、溶融金属とフラックスの界面反応によって進行す
る。例えば、溶鉄中の硫黄がＣａＯ系フラックスと反応
することによる脱硫反応は次の式で示される。 （ＣａＯ）＋Ｓ→（ＣａＳ）＋Ｏ （１） ここで、括弧はフラックス中に存在することを示し、下
線は溶融金属中に溶存していることを示す。このような
フラックス精錬の反応速度を向上させるための方策とし
ては、溶融金属とフラックスの界面積を拡大することが
挙げられる。
【０００３】フラックスと溶融金属の界面積を増加させ
るためには、比表面積が大きい粉末フラックスを用い、
溶融金属との広い界面を利用することが効果的であり、
特開昭６１−８７８１５号公報に示されるような粉末上
吹きや、特開平１−１００２１６号公報に示されるよう
な粉末吹込み方法などが開発されてきた。
るためには、比表面積が大きい粉末フラックスを用い、
溶融金属との広い界面を利用することが効果的であり、
特開昭６１−８７８１５号公報に示されるような粉末上
吹きや、特開平１−１００２１６号公報に示されるよう
な粉末吹込み方法などが開発されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、粉末上吹きに
よって高い反応効率を得るためには、フラックスの融解
を促進させることが重要であり、前述の溶融金属上吹き
方法に記載されているように、溶融金属中に十分進入可
能な吹付け強度が得られる特別な構造が必要となる。ま
た、粉体吹き込みの場合には、高温の溶融金属中をフラ
ックスが通過するために比較的容易にフラックスが融解
するが、一般に浸漬ランスは上吹きランスよりも極端に
ランス寿命が短く、ランスの補修コストが高価になる。
よって高い反応効率を得るためには、フラックスの融解
を促進させることが重要であり、前述の溶融金属上吹き
方法に記載されているように、溶融金属中に十分進入可
能な吹付け強度が得られる特別な構造が必要となる。ま
た、粉体吹き込みの場合には、高温の溶融金属中をフラ
ックスが通過するために比較的容易にフラックスが融解
するが、一般に浸漬ランスは上吹きランスよりも極端に
ランス寿命が短く、ランスの補修コストが高価になる。
【０００５】さらに、上吹き法、吹込み法を問わず、常
温のフラックスを添加するときには、フラックスが溶融
金属の顕熱によって加熱されて溶融状態に達するために
溶融金属の温度は低下するので、取鍋の前工程である転
炉や電気炉などの出鋼温度を高く設定する必要が生じ、
前工程の負荷を増大させることにもつながる。本発明
は、浸漬ランスを用いることのない上吹き法で、しかも
フラックスの吹付け強度に特別な工夫を必要としない方
法でフラックス精錬を効率よく促進し、しかもフラック
ス融解に伴う溶融金属の温度低下を低減する精錬方法を
提供することを目的とする。
温のフラックスを添加するときには、フラックスが溶融
金属の顕熱によって加熱されて溶融状態に達するために
溶融金属の温度は低下するので、取鍋の前工程である転
炉や電気炉などの出鋼温度を高く設定する必要が生じ、
前工程の負荷を増大させることにもつながる。本発明
は、浸漬ランスを用いることのない上吹き法で、しかも
フラックスの吹付け強度に特別な工夫を必要としない方
法でフラックス精錬を効率よく促進し、しかもフラック
ス融解に伴う溶融金属の温度低下を低減する精錬方法を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、その要旨とひるとこ
ろは、大気圧下の取鍋精錬工程において、取鍋上部に設
けたランスから、酸素と燃料ガスの両者をそれぞれ１５
〜８５％含有し、残部が不活性ガスと不可避的不純物ガ
スからなる混合ガス０．１〜３０Ｎｍ3 ／ｈ・ｔと、前
記混合ガスの燃焼により５００〜２５００℃に加熱され
た精錬剤２〜５０ｋｇ／ｔを溶融金属表面に同時に吹付
けることを特徴とする溶融金属の精錬方法にある。
決するためになされたものであり、その要旨とひるとこ
ろは、大気圧下の取鍋精錬工程において、取鍋上部に設
けたランスから、酸素と燃料ガスの両者をそれぞれ１５
〜８５％含有し、残部が不活性ガスと不可避的不純物ガ
スからなる混合ガス０．１〜３０Ｎｍ3 ／ｈ・ｔと、前
記混合ガスの燃焼により５００〜２５００℃に加熱され
た精錬剤２〜５０ｋｇ／ｔを溶融金属表面に同時に吹付
けることを特徴とする溶融金属の精錬方法にある。
【０００７】ここで、酸素と共に噴出させる燃料ガスと
しては、通常、ＣＯ、Ｈ2 やＬＮＧ、ＬＰＧなどの炭化
水素系ガスおよびこれらの混合ガスなどが安価で効率の
よいガスとして挙げられる。このとき、噴出ガス中の酸
素と燃料ガスの両方のそれぞれの含有量を１５〜８５％
以上と規定しているが、これはこの含有量が１５％未で
は安定的な燃焼を維持することが困難となるためであ
り、またこの含有量が８５％を超えると加熱の効果が飽
和するためである。混合ガス中の不活性ガスとしては、
Ｎ2 、Ａｒ、Ｈｅなどが望ましい。
しては、通常、ＣＯ、Ｈ2 やＬＮＧ、ＬＰＧなどの炭化
水素系ガスおよびこれらの混合ガスなどが安価で効率の
よいガスとして挙げられる。このとき、噴出ガス中の酸
素と燃料ガスの両方のそれぞれの含有量を１５〜８５％
以上と規定しているが、これはこの含有量が１５％未で
は安定的な燃焼を維持することが困難となるためであ
り、またこの含有量が８５％を超えると加熱の効果が飽
和するためである。混合ガス中の不活性ガスとしては、
Ｎ2 、Ａｒ、Ｈｅなどが望ましい。
【０００８】ガス流量の下限である０．１Ｎｍ3 ／ｈ・
ｔの設定根拠は、これ未満では、多くの場合、精錬剤が
十分加熱できないためであり、上限の３０Ｎｍ3 ／ｈ・
ｔは、これを超えるガス流量を取鍋精錬設備で行ったと
きには、多くの場合、膨大な熱の発生により取鍋耐火物
の損耗が激しくなるためである。また、これらのガスと
同時に吹付ける精錬剤としては、脱硫を目的としたとき
にはＣａＯやＣａＦ2 、Ｎａ2 Ｏ、ＮａＦなどを含んだ
粉末が効果的であり、またＣａＯ、ＢａＯ、ＢａＦ2 系
フラックスなどを利用することによって介在物除去や脱
りん反応促進にも適用が可能である。
ｔの設定根拠は、これ未満では、多くの場合、精錬剤が
十分加熱できないためであり、上限の３０Ｎｍ3 ／ｈ・
ｔは、これを超えるガス流量を取鍋精錬設備で行ったと
きには、多くの場合、膨大な熱の発生により取鍋耐火物
の損耗が激しくなるためである。また、これらのガスと
同時に吹付ける精錬剤としては、脱硫を目的としたとき
にはＣａＯやＣａＦ2 、Ｎａ2 Ｏ、ＮａＦなどを含んだ
粉末が効果的であり、またＣａＯ、ＢａＯ、ＢａＦ2 系
フラックスなどを利用することによって介在物除去や脱
りん反応促進にも適用が可能である。
【０００９】処理中に吹付けるこれらのフラックスの原
単位を２〜５０ｋｇ／ｔとしている根拠は、取鍋精錬で
行われるフラックス処理の原単位の多くがこの範中に含
まれるためである。このとき、精錬剤が溶融金属表面に
達するまでに５００〜２５００℃に加熱されることを規
定しているが、精錬剤の温度が５００℃未満では加熱さ
れることによる精錬効果がほとんど得られないためであ
り、また２５００℃超に加熱される条件では耐火物溶損
が激しくなるためである。
単位を２〜５０ｋｇ／ｔとしている根拠は、取鍋精錬で
行われるフラックス処理の原単位の多くがこの範中に含
まれるためである。このとき、精錬剤が溶融金属表面に
達するまでに５００〜２５００℃に加熱されることを規
定しているが、精錬剤の温度が５００℃未満では加熱さ
れることによる精錬効果がほとんど得られないためであ
り、また２５００℃超に加熱される条件では耐火物溶損
が激しくなるためである。
【００１０】さらに、この加熱された粉体を吹付ける位
置はガスバブリング位置の直上であることが望ましい。
ガスバブリング位置の直上が望ましいとした理由は、通
常、取鍋表面において最も攪拌力が大きい場所はガスバ
ブリングによる気泡が破裂する位置であり、溶融金属中
の不純物元素の物質移動が容易で効率よく反応の促進が
可能であるからである。ここでバブリング位置直上と
は、溶融金属中に攪拌ガスを吹込むためのポーラスプラ
グなどのガス導入装置の少なくとも１箇所の直上点から
半径０．５ｍに位置する範囲である。
置はガスバブリング位置の直上であることが望ましい。
ガスバブリング位置の直上が望ましいとした理由は、通
常、取鍋表面において最も攪拌力が大きい場所はガスバ
ブリングによる気泡が破裂する位置であり、溶融金属中
の不純物元素の物質移動が容易で効率よく反応の促進が
可能であるからである。ここでバブリング位置直上と
は、溶融金属中に攪拌ガスを吹込むためのポーラスプラ
グなどのガス導入装置の少なくとも１箇所の直上点から
半径０．５ｍに位置する範囲である。
【００１１】
【作用】次に、本発明の作用を図１に従って説明する。
取鍋１内に、溶融金属２を装入し、取鍋上部に設置した
ランス３から酸素と燃料ガスの両方をそれぞれ１５〜８
５％含有する混合ガス４（０．１〜３０Ｎｍ3 ／ｈ）を
精錬剤５（２〜５０ｋｇ／ｔ）と共に噴出する。
取鍋１内に、溶融金属２を装入し、取鍋上部に設置した
ランス３から酸素と燃料ガスの両方をそれぞれ１５〜８
５％含有する混合ガス４（０．１〜３０Ｎｍ3 ／ｈ）を
精錬剤５（２〜５０ｋｇ／ｔ）と共に噴出する。
【００１２】混合ガスは溶融金属表面および上部空間の
高温度域で着火、燃焼し、同時に噴出される精錬剤は燃
焼気炎中で５００〜２５００℃に加熱される。気炎中で
加熱された精錬剤は、気炎中または溶融金属表面で容易
に融解してフラックス−メタル界面反応は速やかに進行
する。また、溶融金属表面においてフラックス粉末は必
ずしも溶融状態である必要はなく、例えば（１）式に示
されるような脱硫反応は吸熱反応であるため、固体状態
であっても高温加熱されたフラックスの方が反応に有利
である。また、フラックス添加位置をポーラスプラグな
どのガス導入装置６の直上にすることによってフラック
ス−メタル界面への不純物供給が促進され、反応速度が
向上する。
高温度域で着火、燃焼し、同時に噴出される精錬剤は燃
焼気炎中で５００〜２５００℃に加熱される。気炎中で
加熱された精錬剤は、気炎中または溶融金属表面で容易
に融解してフラックス−メタル界面反応は速やかに進行
する。また、溶融金属表面においてフラックス粉末は必
ずしも溶融状態である必要はなく、例えば（１）式に示
されるような脱硫反応は吸熱反応であるため、固体状態
であっても高温加熱されたフラックスの方が反応に有利
である。また、フラックス添加位置をポーラスプラグな
どのガス導入装置６の直上にすることによってフラック
ス−メタル界面への不純物供給が促進され、反応速度が
向上する。
【００１３】本発明では、予め加熱したフラックスを溶
融金属表面に添加するため、常温のフラックスを添加す
る場合と比較して熱ロスを低減できることも特長の一つ
である。
融金属表面に添加するため、常温のフラックスを添加す
る場合と比較して熱ロスを低減できることも特長の一つ
である。
【００１４】
【実施例】本発明の効果を検証するために、３５０ｔ規
模の取鍋を用いて脱硫実験を行った。内径４ｍの取鍋の
上部に、酸素と燃料の二系統の配管を持つランスの先端
部で両種のガスを混合させ、酸素配管側には粉体供給設
備から粒径０．１〜１ｍｍφのフラックスを混入させて
２ｍのランスギャップで溶融金属表面に吹付けた。燃焼
ガスにはＣＯガスを使用し、酸素とＣＯの流量はそれぞ
れ１０００Ｎｍ3 ／ｈ、５００Ｎｍ3 ／ｈで３０分以内
に３．５ｔのフラックスの吹付けを行った。従って、今
回の混合ガス中の酸素濃度は６７％、燃料であるＣＯ濃
度は３３％であり、ガス流量は４．３Ｎｍ3 ／ｈ・ｔ、
またフラックス原単位は１０ｋｇ／ｔである。フラック
スにはＣａＯ（融点：２６００℃）、カルシウムアルミ
ネート（融点：１４００℃）の二種類を用いた。
模の取鍋を用いて脱硫実験を行った。内径４ｍの取鍋の
上部に、酸素と燃料の二系統の配管を持つランスの先端
部で両種のガスを混合させ、酸素配管側には粉体供給設
備から粒径０．１〜１ｍｍφのフラックスを混入させて
２ｍのランスギャップで溶融金属表面に吹付けた。燃焼
ガスにはＣＯガスを使用し、酸素とＣＯの流量はそれぞ
れ１０００Ｎｍ3 ／ｈ、５００Ｎｍ3 ／ｈで３０分以内
に３．５ｔのフラックスの吹付けを行った。従って、今
回の混合ガス中の酸素濃度は６７％、燃料であるＣＯ濃
度は３３％であり、ガス流量は４．３Ｎｍ3 ／ｈ・ｔ、
またフラックス原単位は１０ｋｇ／ｔである。フラック
スにはＣａＯ（融点：２６００℃）、カルシウムアルミ
ネート（融点：１４００℃）の二種類を用いた。
【００１５】実験の対象とした溶融金属は１６３０〜１
６８０℃の温度範囲で、成分は〔Ｃ〕：０．０２〜０．
０５ｗｔ％、〔Ａｌ〕：０．０３〜０．０７ｗｔ％であ
り、初期硫黄濃度０．０１０±０．００１ｗｔ％で、残
部は鉄と不可避的不純物から構成される低合金鋼であ
る。溶融金属の攪拌には、鍋底部に一箇所設置したポー
ラスプラグを用い、Ａｒガスを２００（Ｎｌ／ｍｉｎ）
の流量でバブリングした。
６８０℃の温度範囲で、成分は〔Ｃ〕：０．０２〜０．
０５ｗｔ％、〔Ａｌ〕：０．０３〜０．０７ｗｔ％であ
り、初期硫黄濃度０．０１０±０．００１ｗｔ％で、残
部は鉄と不可避的不純物から構成される低合金鋼であ
る。溶融金属の攪拌には、鍋底部に一箇所設置したポー
ラスプラグを用い、Ａｒガスを２００（Ｎｌ／ｍｉｎ）
の流量でバブリングした。
【００１６】溶融金属を用いない予備実験において、燃
料バーナーを通過した粉末をＸ線回折法で調査したとこ
ろ、今回の試験条件においては、融点の高いＣａＯ粉末
はバーナー中では溶融状態までには達しておらず、融点
の低いカルシウムアルミネートは約６０％が溶融状態と
して湯面に吹付けられることが分かった。従って、今回
の試験水準において溶融金属表面に吹付けられている粉
末はカルシウムアルミネートの融点である１４００℃程
度まで上昇しているものと推察できる。このような実験
的温度予測のほかにも、燃焼熱と熱伝導を計算すること
によって加熱されたフラックスの温度を評価することも
できる。
料バーナーを通過した粉末をＸ線回折法で調査したとこ
ろ、今回の試験条件においては、融点の高いＣａＯ粉末
はバーナー中では溶融状態までには達しておらず、融点
の低いカルシウムアルミネートは約６０％が溶融状態と
して湯面に吹付けられることが分かった。従って、今回
の試験水準において溶融金属表面に吹付けられている粉
末はカルシウムアルミネートの融点である１４００℃程
度まで上昇しているものと推察できる。このような実験
的温度予測のほかにも、燃焼熱と熱伝導を計算すること
によって加熱されたフラックスの温度を評価することも
できる。
【００１７】各水準で３回づつ実験を行い、処理後の硫
黄濃度の平均値を比較した結果を表１に示す。表中に
は、比較のためにＮ2 （１５００Ｎｍ3 ／ｈ）をキャリ
ヤーガスとしてＣａＯ吹付け（３．５ｔ）を行った場合
の結果も掲載しているが、処理後の硫黄濃度の到達値は
他の３水準よりも高く、さらに処理前後に約１５℃の温
度低下が発生した。また、ＣａＯを燃焼によって加熱し
た場合には硫黄濃度の到達値は燃焼なしのときよりも低
位にすることができている。これは、予めＣａＯを加熱
することによってフラックス−メタル界面の温度を高く
することができ、高温での反応が有利な脱硫反応が促進
されたためである。さらに、カルシウムアルミネートを
用いた場合はフラックスの６割が予め溶融状態で吹付け
られるため、フラックスの反応性が向上し、到達値がさ
らに低減できている。
黄濃度の平均値を比較した結果を表１に示す。表中に
は、比較のためにＮ2 （１５００Ｎｍ3 ／ｈ）をキャリ
ヤーガスとしてＣａＯ吹付け（３．５ｔ）を行った場合
の結果も掲載しているが、処理後の硫黄濃度の到達値は
他の３水準よりも高く、さらに処理前後に約１５℃の温
度低下が発生した。また、ＣａＯを燃焼によって加熱し
た場合には硫黄濃度の到達値は燃焼なしのときよりも低
位にすることができている。これは、予めＣａＯを加熱
することによってフラックス−メタル界面の温度を高く
することができ、高温での反応が有利な脱硫反応が促進
されたためである。さらに、カルシウムアルミネートを
用いた場合はフラックスの６割が予め溶融状態で吹付け
られるため、フラックスの反応性が向上し、到達値がさ
らに低減できている。
【００１８】また、ＣａＯを加熱させてポーラスプラグ
直上から吹付けを行った場合は、ポーラスプラグから離
れた位置に吹付けた場合よりも到達値が低減できてお
り、これは反応性のよいガス破裂位置でフラックス−メ
タル界面反応が促進された効果である。また、フラック
スを予熱した各水準では処理中の温度低下は約５度と大
幅に低減できている。
直上から吹付けを行った場合は、ポーラスプラグから離
れた位置に吹付けた場合よりも到達値が低減できてお
り、これは反応性のよいガス破裂位置でフラックス−メ
タル界面反応が促進された効果である。また、フラック
スを予熱した各水準では処理中の温度低下は約５度と大
幅に低減できている。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明によって、取鍋精錬工程における
フラックス精錬を熱ロスを低減しつつ安価で効率よく実
施することが可能となった。
フラックス精錬を熱ロスを低減しつつ安価で効率よく実
施することが可能となった。
【図１】本発明の実施態様例を示す図である。
１ 取鍋 ２ 溶融金属 ３ 上吹きランス ４ 混合ガス ５ 精錬剤 ６ ポーラスプラグ ７ 攪拌ガス ８ 加熱された精錬剤
Claims (2)
- 【請求項１】 大気圧下の取鍋精錬工程において、取鍋
上部に設けたランスから、酸素と燃料ガスの両方をそれ
ぞれ１５〜８５％含有し、残部が不活性ガスと不可避的
不純物ガスからなる混合ガス０．１〜３０Ｎｍ3 ／ｈ・
ｔと、前記混合ガスの燃焼により５００〜２５００℃に
加熱された精錬剤２〜５０ｋｇ／ｔを溶融金属表面に同
時に吹付けることを特徴とする溶融金属の精錬方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の精錬方法において、加熱
された精錬剤の吹付け位置を攪拌ガスバブリング位置直
上とすることを特徴とする溶融金属の精錬方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6192647A JPH0860229A (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 溶融金属の精錬方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6192647A JPH0860229A (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 溶融金属の精錬方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0860229A true JPH0860229A (ja) | 1996-03-05 |
Family
ID=16294733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6192647A Withdrawn JPH0860229A (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 溶融金属の精錬方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0860229A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1469087A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-20 | Corus Technology BV | Method for reducing the amount of impurities in molten steel |
| WO2020004501A1 (ja) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | 日本製鉄株式会社 | 鋼の製造方法 |
-
1994
- 1994-08-16 JP JP6192647A patent/JPH0860229A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1469087A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-20 | Corus Technology BV | Method for reducing the amount of impurities in molten steel |
| WO2020004501A1 (ja) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | 日本製鉄株式会社 | 鋼の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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