JPS60403B2

JPS60403B2 - 溶銑の脱炭方法

Info

Publication number: JPS60403B2
Application number: JP16253878A
Authority: JP
Inventors: 悳造二杉; 一誠梅沢; 良士有馬
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1978-12-30
Filing date: 1978-12-30
Publication date: 1985-01-08
Also published as: JPS5591909A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は特定寸法の柑禍状脱炭炉を用いて特定組成の溶
銑の大容量をスラグなしで脱炭する方法に関するもので
ある。

溶銑の脱炭法としては種々の形態が提案されておりその
代表的な方法として転炉法がある。

通常転炉法は高炉で得られた溶銑を転炉内で、塩基性ス
ラグの存在下で、酸素吹錬して溶銑中のＣ、ＳＬＰ等を
それぞれ同時に、目標値にまで低減除去できるという極
めて生産性の高い方法である。しかしながら、通常の溶
銑はＳｉｏ．３〜０．８％、ＰＯ。０８０〜０．２００
％、ＳＯ．０１５〜０．０５０％を含有しており、これ
らの成分を同時に低減するために炉内に石灰「石灰石、
姿石、ドロマィト等を加えて塩基度２〜４の精錬スラグ
を準備することから、転炉内に形成される精錬スラグの
量は必然的に１２０〜１５０ｋ９／ｔ−鋼というように
多量となる。

上記フラックスを加えて酸素吹鎌すると、まず、溶銑中
の珪素が低減される。次いで、炭素が低減されるに伴な
つて鉄の酸化が進行し、生成したＳ０２、Ｆｅ○（一部
Ｆｅ２０３を含む）はＣａ０の蓬化を促進し精錬スラグ
を形成する。そして、スラグ中のＴｏ地Ｆｅ量の割合は
吹銭末期には例えば２０％というように増す。このスラ
グに捕捉される酸化鉄の量はスラグ量に比例して増加す
るから、上記のように１２０〜１５０ｋｇ／ｔ−鋼の精
錬スラグが存在すると、スラグ中への鉄損失量は計算上
２．５〜３％にもおよぶ。又、上記精錬スラグは脱炭最
盛期にフオーミングし、時としては甚だしいスロッピン
グ現象をもたらす。

これらの現象に対応するために一般に転炉炉内容積は溶
鋼体積に対して６〜８倍程度に形成してあり、設備規模
を徒らに大きくしている。上記した問題点を回避するに
は精錬スラグの量を減少させれば良いか、通常の溶銑を
使用する限り、脱燐特性を維持せんとすると、スラグ量
は減少できない。上記転炉法に対して連続製鋼法に関す
る数々の提案もある。

例えば、袴公昭４６〜２１８１び号公報記載のものは溶
銑中の除去すべき不純物の種類及び含有量、その他操業
条件に従って単位精錬装置を複数基直列に段違いに配設
し、各単位精錬装置において造叢材、酸素ガスを供筋算
するという技術である。上記複数の単位精錬装置を港銑
が連続的に流れる方式の変形として、袴公昭４６〜４２
６９６号公報記載の技術がある。

この技術は脱炭工程をターレツト式回転台に設けた複数
の上吹転炉型脱炭炉で構成し、酸素を噴射する常法によ
る脱炭精錬によって、例えば、中炭素鋼を製造する技術
である。これらの連続製鋼法によると、各成分の低減処
理を独立して実施するので、それぞれの単位処理で使用
されるスラグは必要最少量とすることができるものであ
り、その単位スラグ量は転炉法におけるスラグ量より少
ないが、各単位スラグの総量は一概に少ないとはいえな
い。又、単位処理方式において、脱炭処理に使用される
溶銑中にいくはくかの珪素が含有されていると、酸素吹
鎌によって少量のＳｊ０２が生成する。

又、低炭素鋼を吹製すると当然、鉄の酸化が起こり、Ｆ
ｅ○を主成分とするＳｉ０２一Ｆｅ○スラグを生成する
。この組成のスラグは耐火物層を著しく損傷する作用を
有しており、脱炭精錬が高温下で進行することから脱炭
炉の湯面部の耐火ラィニングは著しい局部漆損するので
、Ｃａ０等の添加が必要となる。又、特公昭４６〜４２
６９６号公報で開示されているように、上吹転炉型脱炭
炉を用い酸素ジェットによる蝿杵下で脱炭精錬すると、
スラグ量が少ないことからスピッティングが著しく、転
炉法で述べたように、広い空間の確保の問題は避けられ
ない。

このスピッティングは酸素ジェットの流速を遅くすると
かランス高さを高くする所謂ソフトブロー方式を採用す
ることによって抑制されるが、酸素ジェットの蝿梓力が
低下し、鋼裕表面に多量のＦｅ○−Ｍｎ○スラグの生成
を助長し、結果として転炉法に対して述べたようにスラ
グのフオーミング、スロッピング現象が発生するため抜
本的な解決策となり得ない。本発明者等は上記従来の脱
炭法で見られる諸問題点が溶銑組成に起因していること
に着目し、高炉から得られる溶銑について各成分を低減
処理した溶銑の脱炭試験をしたところ、従来の転炉等に
類似する形状の脱炭炉を使用することを前提としたとき
、溶銑成分含有量及び脱炭精錬条件を限定することによ
り、従釆不可能であった大容量の溶銑の脱炭精錬ができ
ることを知見したもので、本発明の目的は、炉客効率の
高い溶銑のスラグなし脱炭法を提供するものである。

そして、上記目的を達成する本発明の要旨は、柑禍状脱
炭炉を用いて綾銃の脱炭を行なうに際して、該脱炭炉の
炉容積の２５〜６０％を占めるように、Ｃ３．８％以上
、Ｓｉ痕跡、ＰＯ．０２５％以下、ＳＯ．０２０％以下
の溶銘を収納し、該溶銑に造漣材を添加することなく、
溶銑表面に酸素ガスＬ／Ｌｏ＝０．５以下のソフトブロ
ーでを吹付けると共に溶銑の下部にガスを導入して強制
凝拝しながら脱炭精錬することにある。

以下、本発明を具体的に説明する。

前述したように、溶銑の脱炭法には種々の形態があり〜
使用する脱炭炉の型式についても種々あるが、本発明は
取鍋とか転炉のような柑禍状の型式の脱炭炉を採用する
ことを前提とした溶銑の脱炭法であって、使用する脱炭
炉の具体的態様は炉の高さと直径の比が１：０．６〜１
．４からなる柑塙状脱炭炉であり、炉床の浅い溝型炉等
は含まない。

本発明の特徴の一つは、上記柑渦状脱炭炉に、該炉容積
の２５〜６０％を占める状態に、Ｃ３．８％以上、Ｓ痕
跡、ＰＯ．０２５％以下、ＳＯ．０２０％以下の溶銘を
収納することである。従釆技術の脱炭法において、例え
ば、前述した転炉法であると、スラグのフオーミング、
スロッピング現象あるし・は溶銑（鋼）のスピッティン
グ現象に対応するため、転炉内に袋入できる溶銑の容量
は約１８％と極めて低いものであった。

即ち、炉溶効率が低かった。本発明は、上記したように
従来実施されていなかった炉容積２５〜６０％を占める
状態に熔銑を収納するものである。

即ち、炉容積の２５％以上となるように溶銃を収納する
ことにより、従来法に較べて、同一量溶銑を処理する場
合、脱炭炉を小型化でき、設備費を規模に比例して軽減
できる。又、特定の容量の脱炭炉に多量の溶銑を袋入す
るので、溶銃の袋入率の増加に比例して溶銃温度の降下
率が軽減される。しかしながら「後述するように、本発
明の溶銘の脱蕨法によるといかに軽微といえどもスピッ
ティングは避けられない現象である。

又、脱炭炉の輸送とか煩動という炉の移動を円滑ならし
めるため、本発明における溶鉄の収納量の上限は炉容積
の６０％までとするものである。上記柑禍状脱炭炉の炉
容積の２５〜６０％を占める状態に溶銑を収納し、円滑
に脱炭する第１条件が上記溶銑の限定である。

上記特定の溶鉄は高炉から得られた通常の溶銑について
珪素、燐、硫黄をそれぞれ独立にあるいは併合して低減
処理することによって得られる。

上記溶銑中の成分において、炭素は酸素吹錬時の燃料と
して作用する成分であり、所定量のスクラップを使用す
る中で円滑な脱炭反応を維持し、出鋼温度を確保するた
めに、炭素含有量は３．８％以上に限定するものである
。上記溶銑中の珪素は炭素と同様に燃料として作用する
成分であるが、燃焼生成物であるＳｉ０２は主たるスラ
グ組成物であり、本発明の目的達成の障害となるｄしか
して、本発明は珪素を痕跡まで低減した溶銑を使用する
ものである。

上記溶銑中珪素の低減処理は溶銑に酸素を供給すること
によって達成できる。この脱珪処理時に発生する熱は溶
銑を本発明の脱炭工程に供給するまでの間に実施する各
成分の低減処理時に消失する温度を補償する。上記溶銑
の脱珪反応に際して一部脱炭反応が進行することは避け
られないが、酸化条件を調節することにより脱蕨率を抑
制しながら脱珪処理できる。次に、熔銑中の燐、硫黄は
製鉄原料から不可避的に供給される不純物であって、こ
れらの成分は少量である程好ましい。まず、溶銑中の燐
は処理剤として例えばＮａ２Ｃ０３とかＣａ○を用いて
形成する塩基度２〜４の精錬スラグの存在下で酸化精錬
することによって低減除去できる。

上記溶銃の脱燐法については種々の具体的方法が提案さ
れており、いずれの方法を採用するかという点について
特に制約はない。しかし、本発明の脱炭処理時には脱燐
反応が進行しないので、溶銑中の燐含有量は０．０２５
％以下に制限するものである。又、熔銑中の硫黄は例え
ばＣａＣ２とかＮａ２Ｃ０３あるいはＣａ○を主成分と
する精錬スラグと縄梓援触させることによって低減除去
できる。

この溶銑の脱硫法についても種々の提案がなされており
、いずれの方法でも採用することができるが、本発明の
脱炭処理時には脱硫反応が進行しないので、溶鉄中の硫
黄含有量は０．０２０％以下に制限するものである。次
に本発明の溶銑の脱蕨を円滑に実施する第２条件は、溶
銑に造樺材を添加することなく、溶銑表面に酸素ガスを
吹付けると共に溶銑の下部にガスを導入して強制櫨拝す
ることである。

上記したように、本発明の実施に際しては一切の造蓬材
を添加しないので、従来法において主たるスラグ組成物
として存在するＣａｏとかＭぬ等は全くない。

又、当然ながら酸素吹銭にもとづいて生成するＳ０２も
実質的に存在しない。尚「本発明の脱炭処理工程以前の
各成分の低減処理工程で使用された精錬スラグの極一部
が避けられず混入したとかあるいは本発明の脱炭処理時
に脱炭炉の耐火ライニングの一部が溶出した溶融物等は
、スラグ組成物として存在するが、これらは徴量であり
、本発明の溶銑の脱炭法の実施を阻害するに至らない。

しかして、本発明の溶銑の脱炭反応はスラグのない溶銑
表面に酸素ガスを吹付けることによって進行する。

上記酸素ガスは工業的純酸素ガスが適している。尚、上
記脱炭反応に寄与する他の酸素源としては酸化鉄を補助
的に使用できる。上記酸素ガスの供給は酸素ジェットの
形態で実施するものであるが、溶銑のスピッティング発
生が軽微な条件、すなわち、格のくぼみ深さＬと格深さ
Ｌｏとの関係Ｌ／Ｌｏ＝０．５以下（好ましくは０．２
以下）のソフトブロー方式を採用するものである。上記
したように、スラグの存在しない溶銃に酸素ガスを供給
すると酸素は略１００％脱炭反応に寄与する。従って、
供給する酸素量は溶銑の脱炭量にもとづいて決めること
ができる。以上のように定められた条件で酸素ガスを供
Ｖ給すると、溶銑中の炭素の一部は酸化され、格温の上
昇を伴ないつつＣＯガスとして除去される。同時に溶鉄
の一部が酸化されＦｅ○、Ｍｎ○を生成する。上記溶銑
の脱炭反応の進行中、本発明は溶銃の下部にガスを導入
し、脱蕨炉に収納されている溶銑（鋼）浴の全体を強制
流動させる蝿梓を行なつｏ上記溶銑の流動は供給された
酸素と溶銑中炭素との接触効率を高め、同時に「生成さ
れたＦｅ○、Ｍｎ○と溶銑中炭素との接触をも高めるた
め、Ｆｅ○、Ｍｎ○の生成自体を抑制すると共に銑中炭
素によってこれらの還元反応が進行するため、実際的に
Ｆｅ○、Ｍｎ○の生成量を抑制する。

上記溶銑の脱炭処理における特徴的な現象は酸素供給に
伴なう格溢の上昇によって、生成したＦｅ○、Ｍｎ○の
還元速度が増速することであり、上記後者の反応が促進
されることである。即ち、浴温が１５００午○以上にな
ると、急激に還元反応が進み、例えば０．０５％程度の
低炭素領域でもスラグとして全く存在しない。この現象
は従来の転炉法で吹銭末期にスラグ中にＴ、Ｆｅ（Ｆｅ
○、Ｆｅ２０３）、Ｍｎ○が蓄積されてしまうことに比
べれば著しい相違となる。上託したガスによる溶銑の強
制燈梓は公知の手段を脱炭炉に適用するものであって、
具体的には、脱炭炉の底部にガス吹込パイプを埋設する
方式、あるいはポーラスプラグを埋設する方式、耐火ラ
ンスを裕中に浸糟する方式を単独あるいは組合せて使用
できる。

又、使用するガスとしては、鷹梓効果を発現する流体で
あればよく、例えばＮ２ガス、〜ガス等の不活性ガスの
他、酸素希釈ガス例えば空気、Ｃ０２等が使用できる。
尚、ガスの一部として炭化水素を混合使用することもで
きる。この炭化水素はガス導入部の冷却作用をなし、導
入部の寿命を延長する。実施例高炉で得られたＣ４．５％、Ｓｉｏ．６０％、ＰＯ．１
３０％、ＳＯ．０粉％、の溶銑を事前処理して、Ｃ４．
２％、Ｓ痕跡、ＰＯ．０２１％、ＳＯ．０１０％とした
溶銃を内容積約４．４肘の取鍋状脱炭炉に１仇（占積率
約３２％）と１５ｔ（占糟率約４９％）をそれぞれ収納
し、それぞれ溶銑表面に酸素ガスを３９の／ｔをソフト
ブローで吹付けると共に脱炭炉の底部に埋設してあるポ
ーラスプラグからＮ２ガスを０．３で／ｔ導入し、冷却
材としてスクラップを所定量投入し、脱炭精錬した。

この脱炭精錬を通して一切の造律材を添加しないので従
来法におけるようなスラグは見られなかったが、精錬の
初期段階において、Ｆｅ○を主成分とするスラグが浴面
に少量浮遊していることが目視確認された。

しかし格温が約１５００℃を越えた段階からＦｅ○スラ
グの量が急速に減少し始め、両者共目的とする炭素含有
量０．０５％に吹製した段階ではＦｅ○スラグは目視で
きない程度であった。又、酸素吹錬過程で若干のスピッ
ティングは起るが、炉外への飛散量は微小であり、脱炭
精錬は円滑に実施できた。以上のように、本発明は柑塙
状脱炭炉の炉容積の２５〜６０％を占める状態にＳＬ
Ｐ、Ｓを低減した溶銑を収納し一切の造蓬材を添加する
ことなく、強制燭拝しながら酸素吹鎌するのでスラグの
フオーミング、スロッピング現象がみられず脱炭炉を大
幅に小型化できる。

又、本発明の溶銑の脱炭反応の途中において溶鉄の酸化
によりＦｅ０、Ｍｈ○を生成するが溶銑の強制燈梓及び
格温上昇により、吹錬末期には、Ｆｅ○、Ｍｎ○が還元
消去されるので、極めて円滑な脱炭反応となり、精錬操
作が容易となる。

Claims

【特許請求の範囲】

１坩堝状脱炭炉を用いて溶銑の脱炭を行なうに際して
、該脱炭炉の炉容積の２５〜６０％を占めるように、Ｃ
３．８％以上、Ｓｉ痕跡、Ｐ０．０２５％以下、Ｓ０．
０２０％以下の溶銑を収納し、該溶銑に造滓材を添加す
ることなく、溶銑表面に酸素ガスをＬ／Ｌｏ＝０．５以
下のソフトブローで吹付けると共に溶銑の下部にガスを
導入して強制撹拌しながら脱炭精錬することを特徴とす
る溶銑の脱炭方法。