JPH1192815A - ダスト発生を抑制する転炉吹錬法 - Google Patents

ダスト発生を抑制する転炉吹錬法

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JPH1192815A
JPH1192815A JP27332497A JP27332497A JPH1192815A JP H1192815 A JPH1192815 A JP H1192815A JP 27332497 A JP27332497 A JP 27332497A JP 27332497 A JP27332497 A JP 27332497A JP H1192815 A JPH1192815 A JP H1192815A
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JP
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dust
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blowing
slag
blown
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JP27332497A
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English (en)
Inventor
Toshio Takaoka
利夫 高岡
Ryo Kawabata
涼 川畑
Ichiro Kikuchi
一郎 菊地
Satoshi Kodaira
悟史 小平
Hideshige Tanaka
秀栄 田中
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱燐精錬された溶鉄を主に脱炭精錬する転炉
製鋼法において、ダスト発生を抑制する精錬方法を目的
とするする。 【解決手段】 脱炭精錬を主とする転炉製鋼方法であっ
て、上吹酸素噴流が溶鉄浴面に与える動圧力をPkgf
/cm2 としたときに、0.3≦P≦0.8の範囲に制
御することを特徴とす転炉吹錬法である。さらに、該転
炉の底部から吹き込む底吹ガス量を0.3Nm3 /mi
n/T 以下に制御することが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転炉を用いて、脱
燐精錬された溶鉄を主に脱炭精錬するに際して、特にス
ラグ量が溶鉄1トン(T)当たり40kg以下としダス
ト発生を効果的に抑制する精錬方法に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆる純酸素上吹転炉製鋼法の導入に
より、製鋼法は格段の進展を遂げたが、この理由は、
酸素源として反応効率の良い純酸素を用いることと同時
に、超音速酸素噴流による鋼浴の撹拌を強化できると
いう大きな特徴を有していたためである。
【0003】その後、上吹き酸素製鋼方法において転炉
の底部からアルゴン、酸素等を吹き込む底吹技術の発展
とともに上吹き転炉製鋼法が主流となり、現在に至って
いる。上記転炉製鋼法において鉄歩留まりを悪化させる
要因としては、スラグ中への酸化鉄の蓄積、粒鉄の混入
と、ダスト発生による飛散とがある。
【0004】現在、溶銑予備処理において予め脱燐を行
い、脱燐された溶鉄を少量のスラグで脱炭精錬するいわ
ゆるレススラグ吹錬が行われており、使用されるスラグ
量が減少してきており、スラグに起因する鉄歩留まり低
下の寄与が低下している。従って、ダスト発生による歩
留まり低下の抑制が重要な課題となっている。
【0005】転炉製鋼法または転炉吹錬法によるダスト
発生機構には、上吹き酸素噴流が直接溶鉄に衝突し、高
温(2000〜2500℃)になった火点からの鉄分の
蒸発によるヒュームダストと、脱炭反応によるCOガス
気泡がバーストする際のバブルバーストダスト、及びス
ピッティングがある。
【0006】バブルバーストダストには、溶鉄浴面でC
Oガスがバーストする際に出来る1次バーストダスト
と、1次バーストではじき飛ばされた液滴が酸素噴流中
で脱炭されさらに分裂する際に生じる2次バーストダス
トが区別される。また、スピッティングは、火点でのバ
ブルバースト部、上吹酸素噴流が形成する溶鉄キャビテ
ィのリップ部などから溶鉄が直接飛散することにより発
生する。
【0007】この飛散した溶鉄の液滴が脱炭されスピッ
ティングダストとなるが、前述の2次バーストダストと
大差はないとされる。スピッティングの発生は、ダスト
発生のほかに、炉への地金付着、上吹酸素ランスヘの地
金付着、上吹酸素ランス損耗等の原因となり、安定操業
に支障をきたす。そのため、スピッティング抑制対策も
ダスト抑制対策と併せて行わなければならない。
【0008】これらの機構で生じるダストの発生比率に
は諸説あり、レススラグ吹錬ではヒュームダストが60
%程度と推定されているが、不明な点がある。いずれに
せよ、ダストによる溶鉄の飛散量は溶鋼1トン(T)あ
たり10〜20kg程度あり、ダスト発生抑制を抑制す
ることがが重要な課題である。
【0009】そのため、従来から各種のダスト・スピッ
ティング抑制対策が講じられており、現状の操業条件が
確立されてきた。他方、ヒュームダスト抑制法として
は、上吹き酸素ノズル出口部に連通する通孔から、CO
2、CaCO3、水、水蒸気、Mn鉱石、鉄鉱石等の冷
却剤の一種以上の混合物を吹き込み、火点温度を冷却
し、火点での鉄分蒸発を抑制する方法(特開昭58−1
93309号公報)や、火点面積を小さくする方法等が
提案されている。
【0010】しかし、火点を冷却するにはかなりの冷却
剤を吹き込む必要があり、冷却剤のコストが高い上、冷
却剤を吹き込むと吹錬の熱源が減少して熱的な自由度が
縮小される欠点がある。
【0011】スピッティングを抑制する方法としては、
上吹き酸素ランス形状を改善する方法と操業条件を改善
する方法とがある。上吹ランスの形状に関する改善で
は、 ランス孔の多孔化、 各孔からの上吹ジェットの重なりを滅少させるための
孔配置(特開昭60一165313号公報参照)、 ランス孔の向きをランス本体および径方向に対して斜
めにして飛散する溶鋼に遠心力を付与する方法(特開昭
63−134617号公報参照)等が提案され実施され
てきた。
【0012】しかしながら、これらの方法は、まず改良
したランスを新たに製作らねばならず、さらにランスを
使用する際には改めて最適操業条件を見いださなければ
ならないという欠点が存在する。
【0013】また、操業条件を最適化することでダスト
を抑制する手段としてはランス高さや送酸速度を制御す
る方法がある。ランス高さや送酸速度を制御する方法で
は、 ランス高さを上昇させ溶鉄浴面と酸素噴流の衝突を緩
やかにする、 送酸速度を少なくする、 酸素噴流を溶鉄に吹き付けた際に生じるキャビティ径
Dとキャビティ深さLの比L/Dを2 以上に制御する方
法(特開平7−113112号公報参照)、 ランスからの酸素噴流の吐出流速Vを300≦V≦1
000(m/sec)に制御する方法(特開平7−90
339号公報参照)等が実施されてきた。
【0014】しかし、前述したように、スピッティング
の原因は、酸素噴流が溶鉄浴面にあたえる衝撃力であ
る。従って、上記ランスからの酸素噴流の吐出流速の範
囲内でも、ランス高さを低めに設定した場合はスピッテ
ィングが多量発生することがあり、ランスからの酸素噴
流の吐出流速を制御してもスピッティングを制御できな
かった。
【0015】また、上記キャビティ径Dとキャビティ深
さLの比L/Dを大きくする方法は、酸素噴流が湯面に
与える衝撃のエネルギーのうち、スピッティング発生に
使われる割合を減らすことに主眼をおいている。したが
って、与えた衝撃エネルギーの大きさと比べればスピッ
ティング発生量は少ないが、湯面に与える衝撃エネルギ
ーそのものは大きくなっているためにスピッティングの
絶対量は逆に多くなってしまい、抑制効果は薄かった。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
鑑みなされたもので、簡便で効果的なダスト・スピッテ
ィングを抑制し、特にレススラグ吹錬における鉄歩留ま
りを向上させる吹錬方法を提供する。更に、特に上底吹
き転炉を用いて、スラグ量が溶鉄1トン(T)あたり4
0kg以下のレススラグ脱炭吹錬を行う際に生じるダス
ト発生を効果的に抑制する。
【0017】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、脱炭精錬
を主とする転炉製鋼方法であって、上吹酸素噴流が溶鉄
浴面に与える動圧力をPkgf/cm2 としたときに、 0.3≦P≦0.8 の範囲に制御することを特徴とする転炉吹錬法である。
上記発明は一般的なレススラグ吹錬において鉄歩留まり
を向上させる効果がある。
【0018】第2の発明は、前記脱炭精錬を主とする転
炉製鋼方法であって、更に転炉底部から吹き込む底吹ガ
ス量0.3Nm3 /min/T 以下に制御することを
特徴とす転炉吹錬法である。上記発明は底吹きを行うレ
ススラグ吹錬において鉄歩留まりを更に向上させる効果
がある。
【0019】第3の発明は、前記脱炭精錬を主とする転
炉製鋼方法において、スラグ量を溶鉄1トンあたり40
kg以下とすることを特徴とする転炉吹錬法である。上
記発明は、スラグ量が溶鉄1トンあたり40kg以下の
レススラグ吹錬において鉄歩留まりを向上させる顕著な
効果がある。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明者らは、ダスト抑制を図る
に当たり、ダスト発生機構を検討し、スピッティングに
注目した。従来、スピッティングは、酸素噴流が溶鉄浴
面に衝突して生じるキャビティの縁(リップ部)から生
じるとされていた。生じたスピッティング粒子はスラグ
に捕らえられ、スラグ中で脱炭され微細なスピッティン
グダストになるが、このダストは酸素噴流中を通過しな
いために、鉄分の蒸発源すなわちヒュームダストや、火
点での1次バブルバーストとは関係ないとされていた。
【0021】しかし、実際の上底吹き転炉では、キャビ
ティ内の湯面の形状は底吹ガスの浮上によるバースト、
脱炭によるバブルバーストの発生などで激しく乱されて
おり、スピッティング粒子は火点内至る所で発生してい
ると推定される。飛散中のスピッティング粒子が酸素噴
流中を通過する際、脱炭されることにより分裂し、大量
の微細な粒子(2次バーストダストに相当)を生じる。
【0022】スピッティング粒子が微細粒子に分裂する
ことで飛躍的に表面積が増大したうえ、脱炭反応による
発熱で粒子温度が著しく上昇しているため、鉄分の蒸発
が促進されヒュームダストを大量に生じることとなる。
以上の考察から、スピッティングが大部分がダストの起
点になっており、スピッティングを抑制することで、バ
ブルバーストダスト、ヒュームダストをも抑制出来ると
推定される。
【0023】本発明者らが、300T上底吹き転炉のレ
ススラグ吹錬中のダストの発生状況について、詳細に調
査した結果、以下に示す事実が判明した。
【0024】(1)図1に示すように上吹酸素噴流が溶
鉄浴面に与える圧力(動圧)をPkgf/cm2 とした
とき、Pが0.8を超えると急激に単位時間当たりのダ
スト発生量が増加する。Pが0.8以下では、単位時間
当たりのダスト発生量とPは比例関係にある。また、P
が0.3未満になると,図2に示すようにスラグ中の
(T.Fe)が上昇し、きわめてソフトブローとなり、
スロッピングが発生し易くなり、望ましくない。上記ダ
スト発生量は、転炉設備における1次集塵機( 湿式)で
捕捉されたダスト量を測定して得られたものである。
【0025】(2)図3に示すように、単位時間当たり
のダスト発生量は底吹ガス流量が溶鉄1トンあたり0.
3Nm3 /min・Tを超えると急激に増加する。
【0026】以上の理由から、脱炭精錬を主とするレス
スラグ転炉製鋼方法において、基本的に上吹酸素噴流が
溶鉄浴面に与える動圧力をPkgf/cm2 としたとき
に、0.3≦P≦0.8の範囲に制御することが望まし
い。この場合、鉄歩留まりを向上させる効果がある。
【0027】更に、転炉底部から吹き込む底吹ガス量を
0.3Nm3 /min/T 以下に制御すると、更にダ
スト発生量が低下する。また、上記転炉製鋼方法は、比
較的にソフトブローの吹錬であるためスラグ量が多い場
合にはスロッピングが発生し易いため、溶鉄1トンあた
りのスラグ量が40kg以下である場合には、円滑に吹
錬が実施でき、鉄歩留まりを向上させる効果が顕著とな
る。
【0028】上記において、酸素噴流が溶鉄浴面に与え
る圧力(動圧)Pは下式により計算することができる。 PO =FO2/(O.456×n×dt 2 ) ---(1) U0 =740(1−(1.033/P0 ) 2/7 1/2 ----(2) P=4.47×10-11 ×(U0 ×de ×P0 /LH 2 ----(3)
【0029】ただし、P:酸素噴流が溶鉄浴面に与える
圧力(動圧)[kgf/cm2 ] PO :ノズル前圧力[kgf/cm2 ] FO2:送酸速度[Nm3 /hr] n:ランス孔数 [−] dt :ランススロート径[mm] de :ランス出口径
[mm] U0 :ノズルからの噴出流速[m/sec] LH :ランス高さ[m]
【0030】
【実施例】本実施例では、300Tの上底吹き転炉にお
いて本発明を50チャージ以上を実施した。図4は、本
発明適用前と適用後の結果を示す。通常、吹錬時に発生
するダストの許容範囲は歩留まりの点から、溶鉄1トン
あたり1kg/minが望ましい。
【0031】そこで、ダスト発生量を上記のように一定
とし場合においては、本発明適用前では、送酸速度を5
5000Nm3 /hrが限界であったのに対し、本発明
では最大送酸速度を62000Nm3 /hrにまで上昇
させることが可能となり吹錬時間の短縮/生産性の向上
が可能となった。一例として、単位時間当たりに発生す
るダスト量を従来と同等になるように本発明を適用する
と、図5に示すように、吹錬時間及び、総ダスト飛散量
を10%程度改善することが可能となった。また、同一
送酸速度では著しくダストを抑制することが可能となっ
た。
【0032】また、発明適用前後での吹錬各時期のダス
トの成分には大きな変化は生じなかった。これは、ダス
トの発生機構の違うヒュームダスト、バブルバーストダ
スト共に等しく抑制していることを示しており、スピッ
ティングが、バブルバーストダスト、ヒュームダスト双
方の起点となっていることを裏付けるものである。
【0033】これまで、スピッティング抑制の主たる目
的は、炉への地金付着、上吹ランスヘの地金付着、上吹
ランス損耗等の防止で、操業トラブル回避という要素が
大きかったが、ダスト発生を抑制する上でも重要である
ことがしめされた。
【0034】
【発明の効果】以上の説明からも容易に理解されるよう
に、本発明によれば、転炉における主に脱炭精錬する、
いわゆるレススラグ脱炭吹錬において、適正に酸素圧力
を制御することによりダスト発生量を抑制できる。この
際、底吹ガス量を所定の範囲に制御することによりさら
にダスト発生量を制御できる。従って、ダスト発生量を
所定の量に定めた場合には送酸速度を高めることがで
き、吹錬時間を短縮するが可能となり、かつ終点(T.
Fe)も従来並みの吹錬が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図l】上吹き酸素噴流が溶鉄浴面に与える圧力(動
圧)と単位時間当たりのダスト発生量の関係を示す図で
ある。
【図2】底吹ガス量と単位時間当たりのダスト発生量と
の関係を示す図である。
【図3】酸素噴流が溶鉄浴面に与える圧力(動圧)と吹
錬終了時のスラグの(T.Fe)との関係を示す図であ
る。
【図4】本発明における上吹き送酸量と単位時間当たり
のダスト発生量との関係を示す図である。
【図5】従来例と本発明における吹錬時間の変移、総発
生ダスト量の変移を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小平 悟史 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 田中 秀栄 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脱炭精錬を主とする転炉製鋼方法であっ
    て、上吹酸素噴流が溶鉄浴面に与える動圧力をPkgf
    /cm2 としたときに、 0.3≦P≦0.8 の範囲に制御することを特徴とする転炉吹錬法。
  2. 【請求項2】 前記脱炭精錬を主とする転炉製鋼方法で
    あって、更に該転炉の底部から吹き込む底吹ガス量を
    0.3Nm3 /min/T 以下に制御することを特徴
    とする転炉吹錬法。
  3. 【請求項3】 前記脱炭精錬を主とする転炉製鋼方法に
    おいて、スラグ量を溶鉄1トンあたり40kg以下とす
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の転炉吹錬法。
JP27332497A 1997-09-22 1997-09-22 ダスト発生を抑制する転炉吹錬法 Pending JPH1192815A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013049890A (ja) * 2011-08-31 2013-03-14 Jfe Steel Corp 転炉吹錬方法
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