JPS622005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は上吹酸素転炉における排ガス未燃焼回
収方式の操業方法に関する。 周知の通り上吹酸素転炉において発生する主と
して一酸化炭素からなる排ガスを未燃焼状態にお
いて回収し、熱源として利用する方法は広く採用
されている。 ところで、上吹酸素転炉における酸素吹錬にお
いては火点温度が高くなるため鉄の酸化が烈しく
微細な酸化鉄の多量発生は排ガスの未燃焼回収に
おいてその分離除去を困難にし回収コストを上昇
せしめるのみならず製鋼歩留りを低下させると云
う欠点がある。 また排ガス未燃焼回収においては、回収系にイ
ナートプラグを形成せしめ、空気（O₂＋N₂）と未
燃焼排ガス（CO＋CO₂＋N₂）を分離して系内に易
爆発組成のガスが発生しないようにしなければな
らないが、そのため炉口燃焼やN₂ガス吹込み等
の手段を施す必要があり排ガス未燃焼回収率を低
下させたり、回収コストを高めるなどの難点があ
る。 また、近時溶銑の事前処理を行ない低硅素溶銑
を転炉において吹錬し、脱炭反応を主とした転炉
操業を行なうことなどが指向され始めた。この場
合、吹錬初期において脱Si反応が迅速に終了し脱
炭反応が急速に進行する結果、排ガス系路におけ
るイナートプラグの形成が困難であり、不活性ガ
スたとえばN₂、Arガスの多量吹込みあるいは炉
口燃焼所要時間の延長が必要となつて、排ガス回
収率が低下するなどの問題点がある。 本発明は前記問題点を解消するために創案され
たもので、その要旨は、排ガス未燃焼回収装置を
備えた上吹酸素転炉において、酸素供給経路に炭
酸ガス供給系を接続し吹錬対象溶銑成分に応じて
炭酸ガス単独又は酸素単独で吹錬を開始し、珪素
吹き終了以降の吹錬中期は炭酸ガス／酸素の比率
を0.05〜0.4に設定した混合ガスで吹錬し、吹錬
末期は酸素単独で吹錬を行うことにより排ガス未
燃焼高率回収を行うことを特徴とする上吹酸素転
炉における操業方法にある。 而して本発明の特徴は、溶銑中の〔Ｃ〕との反
応ガスである炭酸ガスをイナートプラグ形成に利
用すると共に脱炭反応にも利用する点にあり、他
の特徴は溶銑成分あるいは吹錬の時期に応じて酸
素あるいは炭酸ガスの単独もしくは混合吹込を適
宜組合せて実施し低火点温度制御を行なうことに
よつて煙塵の発生をおさえ排ガス回収を容易にす
ると共に安定した操業を可能とした点にある。 以下本発明についてさらに詳細に説明する。 一般に上吹酸素転炉による製鋼法において、炉
内の溶湯に向つて吹き込まれる酸素ガス（以下
O₂と言う）が溶鋼に接して激しく反応する際、
境界層（火点）における温度は反応の進行に伴つ
て著しく上昇し、約2000℃以上の高温度に達す
る。因みに、２色高温計で測定してみると前記火
点の温度は2400℃〜2600℃の高温度であることが
判る。 かかる高温度の火点近傍では前述の通り鉄が蒸
発し、大量の煙塵を発生せしめ、その結果蒸発す
る鉄ロスによつて製鋼歩留りを低下させる。また
大量に生成する煙塵により排ガス処理設備におけ
る集塵装置の負荷率を高め、かつ規模を拡大せし
めたり、設備の高能率化を図る必要が生じ、設備
費の膨大化を来す等の悪影響があつた。而して純
酸素上吹き転炉製鋼法における煙塵の発生量は、
装入溶銑配合率、酸素吹き込み速度、副原材料投
入量等により変化するが、鋼1ton当り約12〜16Kg
にも及ぶ。而して、煙塵の組成は第１表に示すよ
うな傾向を示している。

【表】 第１表から転炉排ガス中の煙塵の主成分は鉄分
であり、該鉄分は、高温度の火点において発生し
た鉄蒸気が転炉炉口及び又は煙道中で冷却され金
属鉄（M.Fe）の微粒子となつたもの、或は発生
した鉄蒸気が周辺の酸素ガスにより酸化され冷却
して酸化鉄の微粒子となつたもの、更には、火点
での高温雰囲気に於て、溶鋼が酸素ガスにより直
接酸化されて酸化鉄の微粒子となつたもの等であ
る。 従つて、転炉排ガス中の煙塵は、製鋼作業にお
ける副原材料の投入、一例として生石灰投入によ
る生石灰の微粒子が、直接排ガス中に随拌されて
煙塵となつたものも、少量は含まれているが、そ
の主原因は、前記の火点の高温雰囲気により生成
した鉄蒸気に起因するものと解される。 なお、純酸素上吹き転炉製鋼法における吹錬時
間と、転炉発生ガス中の煙塵量の変化の１例を第
１図に示す。 従来、純酸素上吹き転炉操業時におけるかかる
煙塵の発生を減少せしめる技術等について研究が
なされ、すでに幾多の発明が提案され公知であ
る。 例えば、特公昭34−9705号公報記載の方法は、
純酸素ガス中に適量の水を含有せしめた水―純酸
素ガスの混合物を溶鋼中に吹き込んで製鋼作業を
行い、水の冷却熱で、純酸素ガスと鋼又は鋼中の
不純物の酸化反応熱を低下せしめ、発生する煙塵
を減少せしめる技術であるが、急激な反応を制御
する点において問題点があり、また特公昭35−
11906号公報には吹精ガスに水素又は一酸化炭素
よりなる可燃性ガス又は燃焼に利用可能なガスを
添加して煤煙の形成を抑制する方法が示してあ
り、更に特公昭49−9007号公報では、鋼の脱炭に
際して、煙の発生による無駄をなくし有用金属の
酸化を防止するため、酸素の減量分だけ稀釈ガス
を代用する方法が示されている。更にまた、特公
昭50−36209号公報には、有用金属の損失を排除
する目的で、酸素或は含有酸素からなる酸化剤と
稀釈ガスを混合して供給し、該酸化剤と稀釈ガス
の混合割合を連続して調節し鋼の脱炭を制御する
技術が示されている。 しかしながら以上の技術は、いずれも排ガス未
燃焼回収について明確な関連がなく、さらに吹錬
の時期をわけて吹込ガスの構成を変更し、排ガス
未燃焼回収効率を高めると共に低火点制御を行な
う思想は見当らない。 さて、前述の通り溶鋼中の炭素(C)と炭酸ガス
（CO₂）とは、下記(1)式の如き反応を行う。 Ｃ＋CO₂＝2CO−q₁ ……(1) 即ち、CO₂1モルと鋼中のC1モルとが反応し、
２モルのCOを生成するが、この際、CO₂1モル当
り2000℃において55000kcalもの熱を吸収する。 換言すれば、反応面周囲より熱を吸収する吸熱
脱炭反応が生ずることであり、O₂と同時に、CO₂
を吹き込むことにより、O₂と溶鋼中のＣとの発
熱脱炭反応を適宜CO₂と溶鋼中のＣとの吸熱脱炭
反応に置き変えて発熱反応自体を減少せしめ、低
い火点温度状態で脱炭反応を進行させ、鋼の吹錬
を行なうことが可能となる。 所で、酸素上吹き転炉製鋼法における吹錬期を
第１期乃至第３期に区分した場合、各期について
の脱炭速度を模式的に示すと第２図に示す如くな
る。 第２図に示されるよう、第１期は時間とともに
脱炭速度が増加して行く時期で、一般に硅素
（Si）吹きとも呼ばれ、O₂は脱炭にも消費される
が、Siやマンガン（Mn）の酸化に優先的に消費
される。 第２期は吹錬中期で、脱炭最盛期であり、Ｃ吹
きとも呼ばれ、供給されるO₂の殆んど100％近く
が溶鋼中のＣと反応し、COとCO₂になる。而し
て、この時期の脱炭速度は、O₂の供給速度のみ
に関係する。 溶鋼中のＣ％が0.3〜0.7％以下になると第３期
に入り、脱炭速度は低下していく。これは溶鋼中
のＣ濃度が低くなつているため、脱炭反応境界層
への炭素の到達速度が律速段階になるものと考え
られる。第３期では、供給されたO₂は脱炭と同
時に鉄その他の金属の酸化にも消費される。 以下本発明では第１期を初期、第２期を中期、
第３期を終期と表示することもある。 前記、特公昭50−36209号公報に記載された公
知技術は、第２図における第２期のように、脱炭
速度がO₂ガス供給律速となり、供給O₂の100％近
くが溶鋼中のＣと反応している時期に適応する方
法ではなく、また該技術を仮に第２期に適用して
も、前述の如く、供給O₂ガスの100％近くのもの
が鋼の脱炭反応に消費されているので、稀釈ガス
の供給割合は、極く少量に限定されるか、或は実
質的にはO₂或はガス含有O₂のみが供給され、吹
錬最盛期である第２期における煙塵量を減少せし
める効果は期待できない。 本発明におけるO₂とCO₂を設定割合で同時に溶
鋼に吹き込み、低い火点温度状態で脱炭反応を進
行させて吹錬する酸素上吹き転炉製鋼法では、前
記吹錬第２期の転炉発生ガス中の煙塵量を減少
し、溶鋼ロスを減少せしめ得て、効率良く製鋼作
業を実施できるものである。 酸素上吹き転炉による鋼の吹錬において、煙塵
の発生量は第１図に示したように第２期に最も多
い。詳述するに、第１期から第２期への移行期
と、第２期開始前後が最大となり、その後若干の
減少はあるが、第１図の例では第２期を通して
120〜150ｇ／Ｎm³と多量であり、第３期では脱炭
速度と平行して減少している。 発生煙塵の主成分は第１表に示した如く鉄分で
ある。この事は前述の通り高温度の火点にて発生
した鉄蒸気が冷却して金属鉄の微粒子となつた
り、或は鉄蒸気が周辺のO₂により酸化され冷却
して酸化鉄の微粒子となつたり、高温火点附近で
溶鋼が直接酸化され酸化鉄となつたものであるこ
とを示すものである。 従つて、転炉発生ガス中の煙塵量を減少せしめ
排ガス未燃焼回収効率を高めて鉄ロスを減少させ
るためには、低い火点温度状態で脱炭反応を進行
せしめることが不可欠の条件となる。特に吹錬の
第２期の如く、脱炭反応がO₂の供給速度が律速
となつている期間で、しかも、転炉発生ガス中の
煙塵量が最も多量であり、ヒートを通して発生す
る煙塵量総量の70〜80％にもなる該時期における
煙塵を減少せしめる対策は、前記の煙塵発生機構
から考えて、火点温度の低い状態で脱炭反応を進
行せしめることが是非必要である。 本発明者等は、低い火点の温度状態で脱炭反応
を進行させ、かつより効率的に製鋼作業を行うこ
とができる具体的な方法について鋭意研究し、種
種実験を行つた結果、CO₂と鋼中のＣとの吸熱脱
炭反応を積極的に利用して、従来の排ガス未燃焼
回収純酸素上吹き転炉製鋼法における問題点を解
消しうる新規な方法を開発した。 以下この発明の詳細につき、具体的実施態様の
一例を図面に示す実施例により説明する。 第３図は、この発明方法の実施例を示す図で、
図において１は転炉、２は溶鋼、３は吹錬用ラン
ス、４はフード、５はランス孔、６は煙道を示
す。 転炉１内で発生したガスは、煙道６を経て図示
していない集塵器で除塵、冷却され、ガスホルダ
ー（図示せず）に貯留される。 吹精用酸素ガスは、純酸素ガス供給本管７より
分岐した酸素ガス支管８を通して供給される。 前記酸素ガス支管８には所定圧力に調整するた
めの酸素減圧弁９と、流量調節用の酸素流量調節
弁１０が設けられている。 一方、炭酸ガスは図示されていない炭酸ガス供
給機構に連絡する炭酸ガス供給管１１によつて供
給され、前記酸素ガス支管８に接続される。即
ち、炭酸ガス供給管１１には減圧弁１２、流量調
節弁１３が設けてあり、混合器１４を介して酸素
ガス支管８に接合される。なお、１５は混合ガス
の開閉用元弁、１６はランス３に連結するための
フレキシブルチユーブを示す。 上記の如く構成された混合ガス吹込機構を介し
て転炉１内の溶湯２に適宜、酸素ガスもしくは炭
酸ガス或は酸素ガスと炭酸ガスの混合ガスが吹き
込まれる。 炭酸ガスの混合吹き込み時期については、通常
のSi量の多い溶銑成分では前記した理由により、
吹錬の第２期を通して吹き込むのが最も有効であ
るが、第１期終了間際から吹き込みを開始しても
良い。しかしながら、吹錬開始直後の第１期始め
からO₂にCO₂を混合して吹き込むことは、第１期
はまだ溶鋼温度が低く、SiやMnの酸化反応が優
先され、脱炭速度は前記SiやMnの酸化発熱反応
に伴なう溶鋼の昇温とともに早くなる時期である
ことや、煙塵発生量が少量であることから、溶鋼
温度を上昇せしめて脱炭速度を早くすることを優
先さすべきであり、CO₂の吹込みは有利ではな
い。 また、吹錬第３期までCO₂とO₂の混合吹込みを
続けることは、煙塵の発生を減少せしめる上で何
等の支障もなく実施しても良いが、第３期の煙塵
発生量は吹錬の進行とともに相対的に減少し、吹
錬終了間際には僅かな量となる。CO₂とO₂の混合
ガスの吹き込み停止時期については、吹錬が第３
期に移行した後から吹錬終了までの適当な時期に
行えば良く、吹き止め時における溶鋼温度や炭素
濃度、或は鋼種等によつて適宜変えられるべきで
ある。 而して該吹錬チヤージに対する炭酸ガス吹込量
は、以下の如く決定すると良い。即ち、生産計
画、炉容積、装入原料供給比率などから当該ヒー
トの装入物（溶銑、型銑、屑鉄など主原料および
生石灰等不純物除去に要する副原料）の量と成分
および目標の出鋼量と鋼成分が決定され、物質収
支計算が行なわれる。この物質収支を基に、溶銑
の持ち込む顕熱など入側の熱、溶鋼、スラグ、ダ
スト、排ガスの量と温度から排出側の熱および吹
錬作業に伴うＣ、Si、Mn、Ｐなど不純物の酸化
除去（燃焼熱）により吹錬中に発生する熱、さら
には炉体等からの損失熱を加味することにより当
該ヒートにおける熱収支計算から余剰熱量が求め
られる。 従来から実施されている方法によれば、前記余
剰熱量をバランスさせ目標の吹止め温度を達成す
るためミルスケール、鉄鉱石など冷却材が余剰熱
量相当分だけ使用される。 本発明者等は低い火点状態で脱炭反応を進行さ
せ、かつより効率的に製鋼作業を行うため、CO₂
と鋼中Ｃとの吸熱脱炭反応を行わしめる新規な方
法について前述したが、この炭酸ガス吹込量は前
記した当該ヒートにおける物質収支と熱収支から
計算された余剰熱量相当分となる。換言すると従
来使用された冷却材と代替し、それらの相当分だ
け炭酸ガス吹込が可能となる。即ち酸素ガスによ
る鋼中Ｃの脱炭反応は Ｃ＋１／２O₂＝CO＋q₂ ……(2) で表わされO₂１／２モルと鋼中C1モルが反応し１モル のCOを生成する際、O₂１／２モルあたり約26000kcal もの熱を発生する。従つて鋼中C1モルの脱炭を
O₂１／２モルによる発熱脱炭からCO₂1モルの吸熱脱炭 に転換することにより前記(1)式および(2)式よりq₁
＋q₂＝81000kcal程度発生熱量が減少する。従つ
て前記余剰熱量をバランスさせ目標の吹止温度を
達成するためO₂による発熱脱炭に代つてCO₂によ
る吸熱脱炭が利用可能なことは明らかである。ま
た、当該ヒートにおける炭酸ガス最大吹込量は前
記余剰熱量を全量炭酸ガス吹込によりバランスさ
せた場合の炭酸ガス吹込量となる。 該吹錬ヒートに対する炭酸ガス吹込量の決定
は、前述した当該吹錬ヒートにおける物質収支と
熱収支計算により炭酸ガス許容吹込量として求め
られるが、より現実的な簡易な方法として当該炉
における該ヒート以前の時系列的ヒートあるいは
同一鋼種ヒートの経験値を採用して、当該ヒート
との装入および排出物の量と成分および熱的条件
の変化量を求め、周知の冷却能計算として求める
ことが可能である。 該冷却能計算の数式の１例を示せば以下の通り
である。 今、主原料として溶銑、型銑、屑鉄を、副原料
として生石灰、ミルスケール、焼結鉱を使用し、
冷却材として鉄鉱石、炭酸ガスを使用して余剰熱
量の調整を行うとすれば、冷却能は次式で与えら
れる。 ESR＝（S.C）＋k₁×（C.P）＋k₂×（Pig.Si）＋k₃×（Pig.T）＋k₄×（Ept.C） ＋k₅×（Ept.T）＋k₆×（Lime）＋k₇×（Mill.Sc）＋k₈×（Sint.）＋k₉×（Ore） ＋k₁₀×（CO₂） ……(3) 而して(3)式における符号の意味は次の通りであ
る。 ESR：冷却能（％） S.C：装入主原料に対するスクラツプ比率（wt
％） C.P：装入主原料に対する型銑比率（wt％） Pig.Si：溶銑中のSi濃度（10^-2％） Pig.T：溶銑温度（℃） Ept.C：吹止め鋼中Ｃ濃度（10^-2％） Ept.T：吹止め鋼温度（℃） Lime：装入主原料に対する生石灰使用量（wt
％） Mill.Se：装入主原料に対するミルスケール使
用量（wt％） Sint：装入主原料に対する焼結鉱使用量（wt
％） Ore：装入主原料に対する鉄鉱石使用量（wt
％） CO₂：装入主原料に対するCO₂使用量（wt％） k₁〜k₁₀：冷却係数、スクラツプの冷却能を１
としたときの各冷却材の冷却係数 即ち炭酸ガス吹込量は鉄鉱石等の冷却材と同様
の方法により冷却能計算より決定できる。従つて
当該ヒートにおける炭酸ガス吹込量は、当該炉に
おける該ヒート以前の時系列的ヒートあるいは同
一鋼種ヒートの冷却能（ESR）と、当該ヒート
の冷却能（ESR）が同等になる様に計算により
求めることが可能である。 (3)式を一般式で示せば 而して(4)式における符号の意味は次の通りであ
る。 ESR：冷却能（％） Ｘ_i：該ヒートの熱的条件に寄与するｉ因子の
主原料装入量に対する比率 （但し溶銑成分、鋼中成分は濃度、溶銑
温度、鋼吹止め温度は温度表示とする） ｋ_i：スクラツプの冷却能を１とした時のｉ因
子の冷却係数 第３表に各種装入物の冷却係数の１例を示す。

【表】 本発明者等の研究によれば、炭酸ガスの冷却係
数は約５になる結果を得た。 次に炭酸ガスの混合吹込み時期について詳述す
る。 炭酸ガスの混合吹込み時期は前記した理由によ
り、第４表に示すような通常の溶銑成分の場合、
吹錬の第２期を通して吹込むのが最も有効であり
吹錬開始直後で溶鋼温度が充分高くなつておらず
Si、Mnの酸化反応が優先的に進行し脱炭反応が
まだ遅い時期に炭酸ガスの混合吹込みを実施する
と(1)式に示した吸熱反応により、溶鋼の温度上昇
を遅滞させ脱炭速度の上昇を遅らせる結果となり
脱炭速度を早期に上昇させ、時間的に効率的な製
鋼作業を実施する上で障害となる。

【表】 また、第１図からも明らかな様に火点温度が過
度に高くなり鉄の蒸発による煙塵量が増大するの
は、吹錬の第１期末期から第２期にかけての時期
であり、本発明の目的の一つは低い火点温度状態
で脱炭反応を進行させ、より効率的に製鋼作業を
行うことにあることから、前記時期以降に炭酸ガ
スの混合吹込みを実施するのが最も効果的であ
る。炭酸ガスの混合吹込み開始時期の決定手段と
しては、 (1) 火点温度を連続的に計測して決定する手段。 (2) 煙塵量を連続的に計測して決定する手段。 (3) 排ガスの連続分析により脱炭速度計算を実施
して決定する手段。 (4) 吹錬時間により決定する手段。 等が考えられ、それぞれの手段について本発明者
等は数多くの研究を行い以下の結論を得た。 (1)の火点温度の測定には前述した２色高温計を
採用して実験を行なつたが、ランス高さ、酸素ガ
ス圧力の変化により火点面積、鋼浴の撹拌状態が
変動するため、火点温度の経時変動巾が大きく炭
酸ガスの混合吹込み開始時期を任意に設定した火
点温度を以つて行うと該開始時期が一定せず吹錬
第１期中期以前になつたり吹錬の第２期中期以降
になつたりして効率的な炭酸ガス混合吹込みを実
施する点で難点がある。 (2)の方法については煙塵量を同時的かつ連続的
に計測する装置が未開発で、現段階で採用するこ
とはできない。従つて炭酸ガスの混合吹込み開始
時期を決定する手段として、前記(3)もしくは(4)の
手段を採用することが望ましい。(4)の手段は炭酸
ガスの混合吹込み開始時期を全吹錬時間から一義
的に比率設定する手段であり最も簡易な手段であ
る。該手段によつても本発明の目的は充分達成さ
れる。 而して本発明者等は更に効率的な炭酸ガス混合
吹込み開始時期の決定手段について鋭意研究した
結果、(3)の手段による方法を開発した。 脱炭速度ｄｃ／ｄｔは次の(5)式によつて求められる
。 ｄｃ／ｄｔ＝Fex・（Ｘ_ＣＯ／１００＋Ｘ_ＣＯ２／１０
０）・１２／２２．４×１０^３・１／Ｗ ×100 ……(5) ｄｃ／ｄｔ：脱炭速度（％／Min） Fex：排ガス流量（Ｎm³／Min） Ｘ_CO：CO分析値（％） Ｘ_CO２：CO₂分析値（％） Ｗ：主原料装入量（ton） 前記脱炭速度ｄｃ／ｄｔが次の(6)式に示すようにK₁
× ηに等しいか、それを越えた時点を吹込開始時点
とする ｄｃ／ｄｔK₁×η ……(7) ただしK₁は送酸速度により一義的に決定され
る定数 η：炉況により決定される効率 本発明者等の経験における１例をあげると、送
酸速度25000Nm³／Hrの場合において前記K₁は約
0.3、ηは約0.9以上で良い結果を得た。 次に炭酸ガス吹込量について説明する。前記冷
却能計算により決定される炭酸ガス吹込量（許容
炭酸ガス吹込量）をＱ_CO２（Ｎm³／ヒート）と
し、物質収支・熱収支より決定される目標とする
脱炭に必要な理論酸素量をＱ_O（Ｎm³／ヒート）
とする。吹錬時間Ｔ（分）は生産計画、吹錬条件
（スロツピングやスピツテイングを生ずることな
く目標成分に到達できる最短吹錬時間等）から決
定される。送酸速度をＶ_O２（Ｎm³／分）、CO₂吹
込み速度をＶ_CO２（Ｎm³／分）とし、Ｖ_CO２とＶ
_O２の比率をＰとすると該比率Ｐは次の(7)式で示
される関係を満足している必要がある。 Ｐ＝Ｖ_ＣＯ２／Ｖ_Ｏ２K₂ ……(7) K₂は第４図で示される様に脱炭速度が低下す
るＶ_CO２とＶ_O２の比率、即ち炭酸ガスと酸素ガ
スの体積流量比であり、本発明者等の経験では
K₂≒0.4程度が好ましくこの比があまり大きくな
ると吹錬時間がのびて不利となる。 次に脱炭に費やされる酸素の供給速度の決定方
法を説明する。脱炭に費やされる残素の供給速度
Ｖ_O（Ｎm³／分）とＶ_O２、Ｖ_CO２の関係を(8)式に
示す。 Ｖ_O＝Ｖ_O２＋１／２Ｖ_CO２ ……(8) 又Ｖ_Oは、(9)式にて決定される。 Ｖ_O＝Ｑ_Ｏ−Ｃ_１／Ｔ ……(9) C₁：補正係数 C₁は過去の吹錬の時系列から決定され、本発
明者等の経験ではほぼ−2000〜＋2000Nm³／ヒー
トであつた。又供給速度Ｖ_Oを吹錬時間と共に変
化させる場合は、(9)式は（9′）式で表現できる。 ∫^Ｔ _ＯＶ_Odt＝Ｑ_O−C₁ ……（9′） CO₂の吹き込み終了時期は、吹錬終了時刻より
終点成分の微調整を行いうる最小時間を差し引い
た吹錬時刻を最大とする。これをT₂（分）とす
る。又CO₂吹き込み開始時期は前記脱炭速度の関
係より決定されT₁（分）とする。 CO₂の吹き込み速度Ｖ_CO２、送酸速度Ｖ_O２は
(10)、(11)式にて決定できる。 Ｖ_CO２＝Ｑ_ＣＯ２／Ｔ_２−Ｔ_１ ……(10) Ｖ_O２＝Ｖ_O−１／２Ｖ_CO２ ……(11) 但し、Ｖ_CO２、Ｖ_O２の比率Ｐが(7)式の条件を
満足するならばＶ_CO２、Ｖ_O２は(10)、(11)式にて決
定されるがＶ_CO２，Ｖ_O２の比率Ｐが(7)式の条件
を満足しない場合についてはＶ_CO２、Ｖ_O２は
(12)、(13)式にて決定される。 Ｖ_CO２＝２Ｋ_２／２＋Ｋ_２Ｖ_O ……(12) Ｖ_O２＝２／２＋Ｋ_２Ｖ_O ……(13) 但し、K₂は第４図で示される脱炭速度の低下
するＶ_CO２とＶ_O２の比の最小値である。 以上本発明における通常の溶銑を用いて、吹錬
初期では酸素を吹き込み、中期において酸素と炭
酸ガスの設定比率吹込みを行ない、終期において
酸素吹込を行う吹錬方法を述べたが次に前記方法
を実施するための異なつた実施例装置について説
明する。 第５図において第１図と同符号のものは同装置
であるので説明を省略する。 １７は酸素流量測定装置で測定値は酸素流量調
節装置１８に入力される。１９は炭酸ガス流量測
定装置でその流量測定値は炭酸ガス流量調節装置
２０に入力される。２１は副材料投入装置で、２
５は副材料投入量制御装置である。又２２は排ガ
ス分析計でその信号と排ガス流量測定装置２３か
らの信号は演算制御装置２４に入力されるが、演
算制御装置２４においては、前記入力信号に基い
て酸素流量調節装置１８、炭酸ガス流量調節装置
２０、副材料投入量制御装置２５に対し、時期お
よび作動量を決めて指令信号を与える。 次に溶銑成分が事前処理によつて通常の溶銑と
異なつた場合、たとえば第５表に示すような組成
の場合前述のように脱Si反応が早期に終了し、脱
Ｃ反応が急激に増加するので、本発明においては
吹錬初期に炭酸ガスのみの吹込みにより早期にイ
ナートプラグを形成せしめ、ついで酸素吹込みに
切替えたのち引続き炭酸ガスと酸素との混合吹込
みを行ない終期には酸素のみの吹込みを行なうと
排ガス未燃焼回収率は著しく高まり、かつ低火点
温度制御を実施することができる。この場合フー
ドと転炉炉口とは図示していないスカート等を介
してあらかじめ気密にシールしておき空気侵入を
排除すると非常に効率的である。

【表】 さて、本発明における通常溶銑の吹錬について
要約するとO₂とCO₂とを混合して吹錬を行う時期
は、吹錬の第１期終了間際で溶鋼温度が上昇し脱
炭速度が充分速くなつた時点から開始し、第２期
を通して継続し、吹錬第３期の適当な時期に停止
するのが望ましい。 前記第１図に示した所要吹錬時間20分の例にお
いては、吹錬開始後、３〜４分経過後から15〜16
分までの間に、CO₂を設定割合でO₂と同時に吹き
込むと最も効果的である。 上記CO₂の吹込み時期を一般化すると、吹錬開
始時を０とし、吹錬終了時を100とし、全吹錬期
間を100としたとき、O₂とCO₂を設定割合で同時
に吹き込む時期は、吹錬時間の15〜25から75〜
100までの間と対応する。 次に、O₂とCO₂の設定割合については、CO₂／
O₂の体積流量比が本発明者等の経験では0.05〜
0.40の間が第４図の説明から明らかなように適当
である。この値は、当該吹錬鋼種、溶銑配合率、
吹き止め炭素濃度、吹き止め温度、吹錬時間、更
にはCO₂とO₂の混合ガス吹き込み時間の全吹錬時
間に対する比率などの吹錬条件に対応してその都
度最適の設定割合が決められる。 前記CO₂／O₂が小さ過ぎると、本発明の目的と
する低い火点温度状態にならしめることが困難と
なる。逆にCO₂／O₂の値が極端に大きくなると転
炉吹錬における熱バランスをくずし、所定の吹止
め温度を確保できなるなるばかりでなく、火点温
度が過度に低くなり、徒に吹錬時間の延長をもた
らし、製鋼能率の低下、炉体寿命の減少等、操業
に悪影響を及ぼす。従つて、我々の経験より、前
記CO₂／O₂の値は、0.05〜0.40の範囲で、当該吹
錬時の各種条件から最適の設定割合を決定するこ
とが望ましい。 CO₂をO₂に混合して炉内に同時に吹き込む手段
として前記第３図に示した実施例では、O₂供給
配管系内にCO₂を添加圧入する機構が例示されて
いるが、これに限定されるものではなく、その他
に、 (イ) CO₂配管系をO₂配管系と別系統にし、ランス
内もしくはランス先端吐出孔において混合せし
め吹込む手段、 (ロ) CO₂専用のランスをO₂ランスと別個に設け火
点にCO₂を吹きつける方法。 等の手段も本発明方法の実施形態として採用でき
る。 さらに、吹錬終期における溶鋼温度を目標に適
中させる微調整においてCO₂添加を行なう場合も
ある。 次にこの発明方法の効果を排ガス回収を妨げる
煙塵減少につき実施例について述べる。 第６表には180tonの純酸素上吹転炉において純
酸素のみによる吹錬作業を行つた際の煙塵発生状
況を示す。

【表】 第７表には同じ180tonの純酸素上吹き転炉よ
り、O₂とCO₂の混合ガスを溶鋼中に吹き込んで精
錬を行なつた際の煙塵の発生量を示す。

【表】 第６表及び第７表に示した実施例における平均
吹錬時間は19分23秒であつた。 第７表に示した実施例で、CO₂とO₂とを混合し
て同時に吹き込んだ時間は吹錬開始５分後から15
分までの10分間であつた。 第６表と第７表の比較により明らかなように、
転炉より発生する排ガス中の煙塵量は、従来の純
酸素ガス吹込みによる場合平均14.9Kg／Ｔ―
Steelであつて、本発明の方法によるO₂とCO₂の
混合ガスを吹込んだ場合の煙塵量はO₂とCO₂の混
合比に依り若干変化するものの、概ね８〜11Kg／
T.Sであつた。第７表に示す実施例の平均値は
9.37Kg／T.Sであり、第６表の従来法の場合に較
べて約37％も減少しており、本発明方法の効果が
顕著であることが明白である。 次に本発明の方法による排ガス未燃焼回収率に
ついては第８表に示す通りであつた。

【表】 第８表に示した実施例は180ton転炉を使用し銑
鉄配合率は90％に維持して行なつた。また中期以
降の炭酸ガスの混合吹込み開始時期の決定手段
は、前述した排ガスの連続分析により脱炭速度計
算を実施して決定する手段を利用し第５図に示し
た装置を採用した。 この時の脱炭に費やされる酸素の供給速度Vo
は25000Nm³／Hrであり、前記CO₂／O₂の値は
0.30で行なつた。第８表に表示した排ガス回収量
は排ガスの真発熱量を2000kcal／Ｎm³に換算した
時の体積量表示したものである。また第８表の実
施例はそれぞれ設定された吹錬用吹込ガスを用い
た吹込パターン毎に５回ずつ実験を行なつたもの
で第８表に示した排ガス回収量はその平均値であ
る。なお、この時使用したO₂ガスはO₂：99.6％
以上、N₂：0.03％以下で残分はArのものを使用
し、CO₂ガスはCO₂：99.95％以上、H₂O：0.05％
以下のものを使用した。而して本発明において排
ガス未燃焼回収の効率が高いことは第８表から明
らかであろう。 なお、吹錬時間については、従来法と本発明方
法との間には差は見られなかつた。即ち、脱炭速
度は従来法に較べて何等の遜色もなく、本発明方
法は従来法に較べても極めて効率的で、排ガス未
燃焼回収率が高く歩留りが良好であり経済的に優
れた操業方法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は純酸素上吹き転炉製鋼法における吹錬
時間と転炉発生ガス中の煙塵発生量との関係を示
す線図であり、第２図は、酸素上吹き転炉におけ
る脱炭速度の推移を示す線図、第３図はこの発明
方法の実施における酸素ガスと炭酸ガスの混合吹
込装置の一実施例を示した説明図、第４図は脱炭
速度と炭酸ガス／酸素ガスの体積流量比との関係
を示すグラフ、第５図は本発明方法の実施にかか
る異なつた装置の概略説明図である。 １…転炉、２…溶鋼、３…ランス、４…フー
ド、５…ランス孔、６…煙道、７…O₂供給本
管、８…O₂支管、９…O₂減圧弁、１０…O₂流量
調節弁、１１…CO₂供給管、１２…CO₂減圧弁、
１３…CO₂流量調節弁、１４…混合器、１５…元
弁、１６…フレキシブルチユーブ、１７…酸素流
量測定装置、１９…炭酸ガス流量測定装置、２４
…演算制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排ガス未燃焼回収装置を備えた上吹酸素転炉
   において、酸素供給経路に炭酸ガス供給系を接続
   し吹錬対象溶銑成分に応じて炭酸ガス単独又は酸
   素単独で吹錬を開始し、珪素吹き終了以降の吹錬
   中期は炭酸ガス／酸素の比率を0.05〜0.4に設定
   した混合ガスで吹錬し、吹錬末期は酸素単独で吹
   錬を行うことにより排ガス未燃焼高率回収を行う
   ことを特徴とする上吹酸素転炉における操業方
   法。