JPS5847451B2 - 底吹き転炉の吹錬方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、底吹き転炉の吹錬方法に関するものであり、
特に本発明は、排ガスを導くための煙道設備を具える底
吹き転炉の吹錬方法において、冷却ガスの吹込み流量を
管理して羽目ならびにその周辺耐火物を冷却保護すると
共に、必要最小量にできるだけ近い量の冷却ガスを使用
するようにした排ガスを導くための煙道設備を具える底
吹き転炉の吹錬方法に関するものである。

底吹き転炉は炉底に設けられた別口から鋼浴中に純酸素
などの酸化性ガスを吹込み、鋼中に含有される炭素、珪
素、燐などを酸化除去して鋼を製造する精錬炉である。

この精錬炉における主な精錬反応は上記炭素、珪素、燐
などが酸化されることにより生或する発熱を伴う酸化反
応であり、この反応により羽目周辺の溶鋼は著しい高温
にまで加熱される。

この際羽目が高熱により消耗破損されるのを軽減あるい
は防止するため、従来酸化性ガスが通過する羽目管路の
周辺から冷却用ガスとして炭化水素（化学式ＣｎＨｍ，
ｎ，ｍは整数）などのガスが炉中に吹込まれている。

このガスは加熱されるとＣとＨ２ガスとに分解し、その
分解は吸熱反応であるから羽目を冷却する効果が発揮さ
れて羽目の消耗が軽減される。

ところで、上述の如く羽目が受ける熱は酸化発熱による
熱が主体であるが、この発熱は吹錬工程の推移に伴って
変化するので、前記羽目が受ける熱も刻々変動する。

したがって羽口の熱による損傷を抑制するため従来の底
吹き転炉の吹錬方法によれば、冷却ガス流量は吹込み酸
素流量に対して安全率を見込んで十分過ぎる程の大量の
ガス流量を設定して使用されており、吹錬過程中のある
時期においては必要以上の冷却ガスが無駄に使用されて
いた。

このように、冷却ガスの流量が過剰の場合には、冷却ガ
ス自体の消費が不経済であるばかりでなく、さらに過剰
冷却のために羽目周辺に付着する凝固殻（通称マッシュ
・ルーム）が異常に大きくなり、その異常な大きさのた
めに、突如として欠落したり、剥離したりするようにな
る。

このような場合、羽口はその先端部が裸の状態になるの
で、著しく消耗し、羽目周辺が凹状に後退し、その後の
寿命も短くなり、極めて好ましくない状態となる。

また、かかる過剰冷却によって羽目周辺の炉底れんがは
、著しく強冷却され局部的に大きな温度勾配の部分が発
生する。

通常このような温度勾配がれんが内に発生したとしても
、その状態のままで推移していくのならば、十分に耐え
ることができる。

しかし転炉内張りれんがの場合には、出鋼後次回吹錬ま
での待ち時間中は炉内が空となり、当然精錬用酸素も流
されないので、炭化水素などの冷却ガスは流されず、極
く少量の窒素ガスなどが羽口の閉塞防止のため流されて
いるにすぎない。

そのため、炭化水素の熱分解に伴う吸熱によって冷却さ
れていた羽口およびその周辺の炉底れんがは急速に復熱
するに至る。

その結果、上述のように吹錬中の過剰冷却によって生起
していた羽目周辺炉底れんがの大きな温度勾配が急減し
、れんがは著しく過酷な熱サイクルを受け、羽口周辺の
れんがはスポーリングによって剥離して炉底寿命は短く
なる。

よって羽口ならびにその周辺耐火物すなわち炉底れんが
の消耗を抑えるには、羽目先端部に適当な大きさのマッ
シュルーム（冷却凝固塊）を形或させ、それによって羽
目先端部分の保護を計り、また羽目周辺れんがに対して
過酷な熱サイクルを加えぬように適切な冷却ガス吹込み
の管理が必要である。

．本発明は、従来の吹錬方法の有する前記不経済な冷却
ガンの使用ならびに炉底れんが寿命の短いという欠点を
除去、改善する吹錬方法を提供することを目的とし、特
許請求の範囲に記載の方法によって、この目的を達或す
ることができる。

次に本発明を詳細に説明する。

従来方法によれば、送酸量に比例して、吹込まれる冷却
ガスの量は増減される比例流量制御が採用され、送酸素
流量が多ければ多いほど一定比率で冷却ガス流量が増加
される。

しかしながら、本発明者等の経験によれば、羽口周囲の
受熱度は送酸流量と共に常に増加するとは限らず、むし
ろスラグ中の吸蔵酸素量により敏感に関連することを、
純酸素底吹き転炉の吹錬の際のスラグ中の吸蔵酸素量と
羽目周囲の温度とを同時に測定することによって新規に
知見することができ、この知見を発展させて本発明に想
到した。

本発明方法が適用される転炉は排ガスを導く煙道設備を
具備する底吹き転炉であり、本発明方法は以下の工程か
らなる。

（１）転炉において排ガスの成分組戊を分析する工程。

この際、最も望ましくは、多成分用質量分析計を用いて
、排ガス中のガス戒分としてＣＯ，ＣＯ２，Ｎ２，０２
，Ａｒ，Ｈ２０を同時に炉頂部で迅速に分析するべきで
ある。

しかし、これが不可能な場合には、従来公知の赤外分析
計でＣＯ，ＣＯ２濃度を、また磁気分析計で０２濃度を
、そしてペンチュリ一式流量計で排ガスの全流量を測定
してもよい。

（２） （１顯の分析値を用い、かつ送酸量、吹錬時
間を知って、物質収支式から、スラグ中に吸蔵した酸素
量（Ｏｓ），（Ｎｍ３）を演算する工程。

（３） （２）項記載の（Ｏｓ）値の変化速度に連動
させて、冷却ガス中の炭化水素系ガスの流量を変更する
工程。

（４） （３）項の操作によって、冷却ガスの全流量
がある下限値を下廻わらないように、炭化水素系ガス以
外の冷却ガス成分の流量を変更する工程。

次に本発明を実施例について具体的に説明する。

実施例 ＯＧ設備を有する２３０ｔ純酸素底吹き転炉において実
施した。

炉口部より立上がった排ガス煙道の頂部にガス採取設備
をつけ、８チャンネルの質量分析計により、炉内ガス成
分を、遅れ時間２０ＳｅＣで吹錬全期間を通じて分析し
た。

分析成分は、ＣＯ，ＣＯ２，Ｎ２，０２，Ｈ２０，Ａｒ
，Ｈｅの８戒分てある。

一方炉内に吹込む酸素流量は７ ０ ０ Ｎ ｍ” ／
ｍｉｙｔとして計測されているので、炉内に残留する酸
素、すなわちスラグ吸蔵酸素も演算により求まる。

これらの演算には下記の式が用いられた。

ここに、（ＯＳ）はスラグ吸蔵酸素（Ｎｍ３）、Ｑｏは
送酸速度（ Ｎｍ３／ｍｖｔ ）、Ｑｇは転炉からの排
ガス流量（ Ｎｍ３／ ｍｖｔ）、Ｘｃｏ，Ｘｃｏ２，
Ｘｏ２，ＸＡｒおよびＸＮなどは、排ガス中のそれぞれ
ＣＯ，ＣＯ２，０。

Ｉ Ａ ｒおよびＮ２の体積分率であり、Ｑｃは冷却ガ
ス流量（Ｎｍ３／ｍη）、ＸＬは冷却ガス中のＡｒ濃度
の体積分率、Ｑａは炉口からの巻き込み空気流入量（
Ｎｍ３／ｍｖｔ ）、Ｘえ，は空気中のＡｒ濃度の体積
分率およびＸＡは空気中のＮ２濃度の体積分率、αは空
気中の酸素濃度と窒素濃度の比、ｔは吹錬経過時間、（
１） ， ＜２） ， （３）式で未知なる変数は、（
Ｏ ｓ ）． ＋ Ｑａ ｊ Ｑｇであり他はすべて既
知量である。

そこで（Ｏｓ）を代数的に算出することができる。

結局、スラグ吸蔵酸素（ＯＳ）が吹錬全期にわたり計算
された。

本実施例の一例を図に示した。

（Ｏｓ ）急増する吹錬の初期と末期には、この信号と
連動して冷却ガス中のプロパン流量は送酸量の２％に調
節された。

一方吹錬中期では（Ｏｓ）の変化が緩慢となったので、
羽目の受熟度は余り強くないと判断してプロパン流量は
送酸量の１％に低減した。

ここでのスラグ吸蔵酸素信号（Ｏｓ ）は質量分析計の
データをもとに計算機が演算し出力した信号電圧であり
、スラグ中の吸蔵酸素量に比例する。

ところで羽目の健全性を保証するには、羽口先端での受
熱の強さに応じて冷却してやることも重要であるが、加
えて、溶鋼静圧に負けて羽口内への漏鋼の危険性がない
よう、定のガス圧を維持することも忘れてはならない。

そこで上述した（Ｏｓ）に連動してプロパンガスの流量
を変更すると同時に、冷却ガスの全流量が送酸量の３％
を下廻わらぬよう、今一つの冷却ガスとしてＡｒガスの
流量も変更した。

当該Ａｒガスは本来、羽目の保護ガスとして導入されて
いるのであるが、本発明の吹錬法においては、（２）式
から排ガス流量を精度よく求めるためのトレーサガスの
役割も果しており、前述のプロパン流量制御用の信号で
あるところの（ＯＳ）の信頼度をも増す役割をしており
一石二鳥の方法である。

本発明法による３０７ヒートを平均した炉底溶損量は０
．４８ｍｍ／ヒートと小さかった。

一方従来法に従い送酸量の３％に相当するプロパンだけ
を常に流して吹錬した１５００ヒート平均の炉底溶損量
は０．９１關／ヒートであった。

また送酸量の２％に相当するプロパンと、同１％に相当
するアルゴンで吹錬全期を通して一定とした４００ヒー
ト平均の炉底溶損量は０．７６ｍｖｔ／ヒートであり、
本発明方法が最も優れていた。

本実施例は炭化水素系ガスを冷却用として使用した場合
について述べたが、炭化水素以外の冷却ガス、例えば炭
酸ガスあるいは冷却液体、例えば液化炭酸ガスを使用す
る場合にも勿論適用することができる。

【図面の簡単な説明】

図は吹錬時間と、スラグ吸蔵酸素Ｏｓ量を示すｍＶおよ
び送酸量に対する冷却用プロパンガス（Ｐｒ ）ならび
にアルゴンガス（Ａｒ）の使用割合％との関係を示す図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排ガスを導くための煙道設備を具える底吹き転炉の
   吹錬方法にのいて、下記（ｔ） ， （２） ， （３
   ） ， （４）の工程を経由して冷却ガス流量を制御す
   ることを特徴とする排ガスを導くための煙道設備を具え
   る底吹き転炉の吹錬方法。 （１） 吹錬中の所定期間毎に排ガス中のガス成分を
   分析する工程。 （２）排ガス分析値からスラグ吸蔵酸素を演算する工程
   。 （３）炉中でのスラグ吸蔵酸素の変化量に連動させて、
   羽目冷却用の少なくとも２種類よりなるガスのうち炭化
   水素系ガスの流量を変更する工程。 （４）前（３）項の工程における操作により羽目冷却ガ
   スの全流量が、冷却ガス羽目への溶鋼差し込みを阻止し
   得る最低流量を下廻らぬよう炭化水素系以外の冷却ガス
   の流量を変更する工程。