JPS63501880A - 塩基性酸素吹転炉製鋼法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 塩基性酸素吹転炉製鋼法 技術分野 本発明は冶金技術に関し、更に詳しくは製鋼法に関し、特に塩基性酸素吹転炉に おける製鋼法に関する。

背景技術 今日、冶金技術における最も重要な課題の一つは、全世界的に量の増え続けてい るスクラップの再溶解である。汎用鋼の基本的な製造方法は酸素製網法である。

塩基性酸素吹転炉における古典的な製鋼法は３０％までのスクラップを使える。

現在、工業先進国では１００％スクラップチャージの酸素製鋼法が多数開発され つつある。これまでに行なわれた酸素吹転炉の実操業の経験からは、従来法にく らべて、転炉の生産速度が極めて低く５０％止まりであり、転炉ライニングの耐 損耗性と溶鋼の収量も極めて低いことがわかっている。

塩基性酸素吹転炉における従来公知の製鋼法はＦｅ含有固体金属材、特に金属ス クラップを装入原料とする（参考文献：典型的な集録としてＲｅｖｉｅｗｓ　ｏ ｆ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”。

シリーズ”Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ″、 ■、１４．１９８３、ＶＩＮＩＴＩ出版社（モスク’７）　、ｐｐ、　７３〜７ ４、ロシア語）。コノ方法では、炭素含有固体燃料、炭素含有液体燃料、および 炭素含有気体燃料を燃焼させることによってＦｅ含有固体金属材を加熱および溶 解しながら、転炉に装入されたＦｅ含有固体金属材に酸化体を流通させる。固体 金属を含有する装入物は、炭化水素を含有する液体または気体の燃料が下記の発 熱反応に従って燃焼するときに発生する熱によって、酸化体のジェット流が装入 物に衝突する位置に液相が出現するまで予酸化性雰囲気下では、金属装入物の鉄 と転炉ライニングの炭素含有成分は、下記反応によって酸化される。

Ｃ＋　（０□）　＝　（ｃｏｚｌ 燃焼反応の本質的生成物は酸化鉄と共にＣＯ２とＨ２Ｏである。

液相が出現したら、予め微粉状に壊変された炭素含有固体燃料（コークス、石炭 ）が転炉内に供給される。同時に、炭素含有液体燃料および炭素含有気体燃料の 供給を率を使用する酸化体の量の１０〜１２％にまで徐々に減少させ、それによ ってランスおよびそれに隣接するライニングを保護する。

次に、下記反応で発生ずる熱によって更に予熱し、溶解し、そして最終的に所定 温度にまで加熱する。

併行して、硫黄と燐が溶湯から除去される。

溶湯の化学組成と温度が所定値になったら、溶湯をレードル内に出湯し２、そこ で脱酸および合金添加、そして必要（、コ応した炉外処理を行なう。

微粉状炭素含有燃料を供給する前の、初期加熱中に転炉の円筒部分は炉口および 炉底が著しく損耗するのが観察される。

鉄の酸化によって生ずる酸化物が炉底に降下し、耐火物中のＣａＯおよびＭｇＯ と相互作用して低融点のカルシウムフェライトおよびマグネシウムフェライトが 形成される。・転炉の作用領域の耐火物ライニングの炭素の酸化によって、上記 の反応が起、二る位置に空洞が生じ、その中に溶解工程中に酸化されたスラグが 充填される。結局これがライニングを破損し、転炉の作用領域のライニングの早 期損耗の主因となる。

その上、Ｆｅ含有固体金属材の酸化は溶鋼の収量を低下さ・せるにの場合、金属 装入物の１見掛」加熱効果が観察される。すなわち、金属装入物が発熱反応であ る鉄の酸化によって加熱され、排出ガスの温度上昇と熱含量の上昇とによって熱 利用係数が低下する。鉄の還元過程は微粉状の炭素含有固体燃料の供給中に下記 反応によって起こる。

（ＦｅＯ）　＋Ｃ＝　（Ｆｅ）　＋（Ｃｏ）この反応は吸熱そして溶湯の冷却を 伴って進行する。その結果、燃料消費量が増加し、転炉の生産速度が低下する。

微粉状炭素含有燃料が必要なので、そのｆ＄備と運上のため製鋼コストが上昇す る。更に、公知方法では転炉内でのスクランプ予熱の段階で鉄の損失がかなり生 ずる。

塩基性酸素吹転炉におけるもう一つの公知の製鋼法は塊状炭素含有材（コークス または方間を用いる方法であって（参考文献：特許出願第２．７２９．９８３号 、Ｉｎｔ、Ｃ１，Ｃ２１Ｃ５／２８、ドイツ連邦共和国、公開１９８１．２．１ ２．）　、転炉に装入されたＦｅ含有材と炭素含有固体燃料とに酸化体を流通さ せながら、固体、液体、および気体の炭素含有燃料を燃焼させることによって、 金属Ｆｅ含有材を加熱して溶解する。

Ｆｅ含有材と一緒に装入される固体燃料はスクラップの酸化を低減して酸化鉄の 形成を制限する。

酸化鉄の量が減少することによって、転炉ライニングにとって好ましい操業条件 となるためライニングの損耗が低減する。しかし、転炉内の気体相の酸化ポテン シャルが高まり、それによって転炉ライニングの一部を成す炭素の酸化反応の発 生が促進されて損耗が速まる。

炉修１回当りの溶解チャージ数で表した転炉ライニングの寿命は１．５〜２倍短 縮し、そのため転炉の生産速度は結局大ｌ】に低下する。

発明の開示 本発明の基本的かつ本質的な目的は、炭素含有固体燃料の着火前に転炉の作用領 域において気体相の酸化ポテンシャルを低下させることによって、転炉ライニン グの寿命を延長し、それによって転炉の生産速度を高めることができる、Ｆｅ含 有固体金属材を原料とする塩基性酸素吹転炉製鋼法を提供することである。

上記の目的は、Ｆｅ含有固体金属材を原料とする塩基性酸素吹転炉製鋼法であっ て、炭素含有固体燃料、炭素含有液体燃料、および炭素含有気体燃料を燃焼させ ることによって該Ｆｅ含有固体金属材を予熱および溶解しながら、転炉に装入さ れた該Ｆｅ含有固体金属材と該炭素含有固体燃料に酸化体を流通させる塩基性酸 素吹転炉製鋼法において、該炭素含有液体燃料として密度が８００〜１１００ｋ ｇ／ｒＩ？の炭素含を液体燃料を用い、該Ｆｅ含有固体金属材および該炭素含有 固体燃料を予熱する前に、転炉に装入された該Ｆｅ含有固体金属材および該炭素 含有固体燃料の表面上に該炭素含有液体燃料の膜を形成するように該炭素含有液 体燃料を転炉に供給することを特徴とする塩基性酸素吹転炉製鋼法によって達成 される。

炭素含有液体燃料の量を炭素含有固体燃料の量の２０〜４０％とすることが望ま しい。

転炉に装入され且つＦｅ含有固体金属材と炭素含有固体燃料を含有する装入物の 表面上に形成された炭素含有液体燃料の膜は、加熱時に、炭素含有固体燃料がま だ十分に予熱されないために燃焼炎の酸化ポテンシャルが高い最も有害な初期に 、装入物を気体相から隔離する。これによって、Ｆｅ含有固体金属材の過剰酸化 と転炉ライニングの焼損とを防止し、ライニングの寿命が１．５〜２倍に増加す る。

上記の隔離膜によって、固体燃料は酸化が軽微になり、予熱されて液相に若干の 遅れで、すなわち液相が既に出現（７ているときに、その中に溶は入ることがで きる。更に、固体燃料に含有されている炭素は、鋳鉄に含有されている炭素と同 様の仕方で酸化される、すなわち燃料利用係数が高い。また、固体燃料の表面上 に形成された液体燃料の膜は固体燃料の着発明を実施するための最良の態様 Ｆｅ含有固体金属材を原料とする塩基性酸素吹転炉製鋼法は以下のように実施さ れる。

Ｆｅ含有固体金属材と石炭のような炭素含有固体燃料とを転炉内に装入する。次 に炭素含有液体燃料を転炉に供給する。

この液体燃料としては一１密度が８００〜１１００ｋｇ／ｒ＋？の従来公知の液 体燃料が使える。このような燃料としては、たとえば、可燃成分が平均組成−炭 素８６．７％、水素１２．６％、密度９５０ｋｇ／ｌ′Ｉ？の重油；密度９００ ｋｇ／ｍの原油；可燃成分が平均組成−炭素９０％、水素７％、密度１１００ｋ ｇｒ／ｎ？のコールタール樹脂：可燃成分が平均組成−炭素８６．０％、水素１ １％、密度９２０ｋｇ−炭素８５．８％、水素１３．９５％、密度８００ｋｇ／ ｍのりグロイン；可燃成分が平均組成＝炭素８６．０％、水素１３．７％、密度 ８８０ｋｇ／イのケロシン等がある。微粉炭を、に記のいずれかの燃料と、また は可燃成分が平均組成＝炭素８５％、水素５．６７％、密度７５０ｋｇ／ｎ（の ガソリンと混合して用いてもよい。

先に装入したＦｃ含有材および炭素含有固体燃料の−Ｌ方から、これらの表面上 に膜を形成するよ・うに液体燃料を転炉内に供給する。この供給を行なうには、 転炉装入物の表面上に液体燃料を均一に展延できる従来公知の方法および装置（ たとえば噴霧などによる）を用いる。その結果、装入物は濡らされ、その上に炭 素含有液体燃料の膜が形成される。密度が８００ｋｇ／ｍ未満の液体燃料は転炉 装入物の表面から非常に急速に、実際上瞬間的に、蒸発してしまうので、酸化体 から装入物を隔離することが、特に液相が出現する前の予熱初期における隔離が できない。

密度が１１００ｋｇ／ｉを超える液体燃料は粘性が大きいため装入物の表面上に 連続的な膜を形成できない。更に、高密度の液体燃料を従来公知の方法および装 置によって転炉装入物表面−ヒに均一に展延させることはかなり困難である。

転炉に装入されたＦｅ含有材および固体燃料の全表面を覆うために、炭素含有液 体燃料の量は炭素含有固体燃料の量の２０−４０％とする。液体燃料の量はＦｅ 含有材の嵩密度に応じて選択する。すなわら、嵩密度が低いほど、装入物の表面 上に連続した膜を形成するに必要な液体燃料の量は多くなる。

また、液体燃料の密度が高いほどその消費量は多くなることに注目すべきである 。

たとえば、Ｆｅ含有材の嵩密度が１０００に＋ｒ／ｌｒ？であれば、密度が９５ ０ｋｇ／％の液体燃料を固体燃料の量の３０％の量で使・う　。

次に酸化体を気体燃料と一緒に転炉に供給し始める。酸化体としては酸素または 酸素と窒素の混合体を用いる。気体燃料は現実的には天然ガスである。転炉への 酸化体の供給はどのような吹込方法によってもよく、すなわち底吹、上吹、横吹 、組合せ吹込のいずれでもよい。組合は一吹込の場合には、転炉ライニングの同 軸ランス取付部分およびランス自体を保護するために、気体または液体の炭化水 素を用いる。

転炉に供給された酸化体は液体燃料蒸気と反応を開始する。

転炉装入物の表面上の炭素含有液体燃料の膜は、この瞬間から固体塩ネミ１の着 火までの間、Ｆｅ含有材を隔離してその酸化を防止する。

更に、転炉の作用領域における気体相の酸化ポテンシャルが低下し、それによっ て装入物予熱の初期におけるＦｅ含有材の過剰酸化およびライニングの焼損が防 止される。

本発明が更に理解されるために、以下に１０００ｋｇ塩基性酸素吹転炉における 推奨される製鋼法の実施例を説明する。

実施例１ 組合せ吹転炉での製鋼を行なうための装入物として嵩密度ｐ　＝１０００ｋｇ／ 　ｇのスクラップ１１００ｋｇ、無煙炭７０ｋｇ、および２０℃での密度が９５ ０ｋｇ／ｒｒｒの重油２１ｋｇ（すなわち固体燃料の量の３０％）を用いた。炉 口を通して転炉の固体装入物の上方からその表面に、気体液体ジェットアトマイ ザ−によンスから供給し始めた。同時に、天然ガスを底部ランスから供給した。

酸素の上吹量はｌ　ｍ　／　ｍ　ｒ　ｎ−ｔ　％酸素の底吹量は２．２５ｍ／ｍ ｉｎ　−ｔであった。１チャージ当りの気体燃料（天然ガス）の量は９Ｍであっ た。鋼中炭素量が０．１％になるまでの時間は４０分であった。１チャージ当り の燃料当量は１１０．３ｋｇであった。溶鋼の収量は９９９．６ｋｇであった。

加熱開始から１３・〜１４分後の液相中のＦｅＯの比率は全量の１５％であった 。転炉の生産速度は１５００ｋｇ／ｈであった。

実施例２ 装入物は、嵩密度ρ＝　１３００ｋｇ　／　＋イのスクラップ１１００ｋｇ、無 煙炭８０ｋｇ、および７５％の量のソーラー油と２５％の量のコールタール樹脂 とを含有し密度９５０ｋｇ／ｍの液体燃料１６ｋｇ　（固体燃料の量の２０％） である。天然ガスの消費量は９ｄであった。鋼中炭素量が０．１％になるまでの 時間は４２分であった。１チャージ当りの燃料消費当量は１１３．１ｋｇであっ た。溶鋼の収量は１００２ｋｇであった。転炉の生産速度は１４３０ｋｇ／ｈで あった。加熱開始から１３〜１４分後の液相中のＦｅＯの比率は１６％の量であ った。

実施例３ 装入物は、嵩密度ρ−８００ｋｇ／ｍのスクラップ１１００ｋｇ、無煙炭６７． ８ｋｇ、および５％の量の微粉炭と４３．５％の量のりグロビンと５１．５％の 量の廃潤滑油とを含有し密度９５０　ｋｇ　／　ｔｒｉの液体燃料２７．２ｋｇ 　（固体燃料の量の４０％）である。天然ガスの消費量は９Ｍであった。鋼中炭 素量が０．１％になるまでの時間は４１分であった。１チャージ当りの燃料消費 当量は１１６．９ｋｇであった。溶鋼の収量は９９７ｋｇであった。転炉の生産 速度は１４６０ｋｇ／ｈ、加熱開始から１３〜１４分後の液相中のＦｅＯの比率 は１４％の量であった。

実施例４ 装入物は、嵩密度ρ−１０００ｋｇ　／　ｍのスクラップｉｌｏｏｋｇ、無煙炭 ７１ｋｇ、および密度８００ｋｇ／ｒ＋？のりグロビン２１．３ｋｉｙ（固体燃 料の量の３０％）である。天然ガスの消費量は９ｒｒｒであった。鋼中炭素量が ０．１％になるまでの時間は４１分であった。燃料消費当量は１１１．７ｋｇで あった。溶鋼の収量は９９８ｋｇであった。転炉の生産速度は１４６０ｋｇ／　 ｈであった。加熱開始から１３〜１４分後の液相中のＦｅＯの比率は１６％の量 であった。

実施例５ 装入物は、嵩密度ρ＝　１０００　ｋｇ　／イのスクラップ１１００ｋｇ、無煙 炭１２ｋｇ、および１２．４％の量の微粉炭と４３．８％の量のケロシンと３３ ．８％の量の原油とを含有し密度１１００ｋｇ／ｍの液体燃料２１．６ｋｇ　（ 固体燃料の量の３０％）である。天然ガスの消費量は９ｄであった。

鋼中炭素量が０．１％になるまでの時間は４２分であった。

燃料消費当量は１１３．１ｋｇであった。溶鋼の収量は１００１ｋｇであった。

転炉の生産速度は１４３０ｋｇ／　ｈであった。加熱開始から１３〜１４分後の 液相中のＦｅＯの比率は１４％の量であった。

産業上の利用可能性 本発明の塩基性酸素吹転炉製鋼法は、金属廃材（スクラップ、エンドクロップ、 鋳物工業や機械工業の金属廃材）、高鉄量ペレット、スポンジ鉄のようなＦｅ含 有固体金属材を１００％チャージ原料とする製鋼法に適用できる。

国際調査報告

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｆｅ含有固体金属材を原料とする塩基性酸素吹転炉製鋼法であって、炭素含 有固体燃料、炭素含有液体燃料、および炭素含有気体燃料を燃焼させることによ って該Ｆｅ含有固体金属材を予熱および溶解しながら、転炉に装入された該Ｆｅ 含有固体金属材と該炭素含有固体燃料に酸化体を流通させる塩基性酸素吹転炉製 鋼法において、該炭素含有液体燃料として密度が８００〜Ｈ００ｋｇ／ｍ２の炭 素含有液体燃料を用い、該Ｆｅ含有固体金属材および該炭素含有固体燃料を予熱 する前に、転炉に装入された該Ｆｅ含有固体金属材および該炭素含有固体燃料の 表面上に該炭素含有液体燃料の膜を形成するように該炭素含有液体燃料を転炉に 供給することを特徴とする塩基性酸素吹転炉製鋼法。
2. ２．前記炭素含有液体燃料の量を前記炭素含有固体燃料の量の２０〜４０％とす ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の塩基性酸素吹転炉製鋼法。