KR102254941B1 - 전로의 조업 방법 - Google Patents

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Abstract

상취 랜스로부터 산소 가스를 상취하여 용철의 탈탄 정련을 실시하는데에 있어서, 용철의 요동을 억제하고, 또한, 버블 버스트 및 버블 버스트에 수반되는 스핏팅을 억제한다. 하단에 라발 노즐이 설치된 상취 랜스를 이용하여, 라발 노즐로부터 전로 내의 용선 욕면에 산소 가스를 분사하여 전로 내의 용철을 탈탄하는 전로의 정련 방법으로서 축적 산소 지표 S(F)가 40 이하가 되도록, 상취 랜스로부터의 송산 속도 및 랜스 높이 LH의 어느 한쪽 또는 양쪽을 조정한다.

Description

전로의 조업 방법
본 발명은, 상취 랜스(top blown lance)에 형성된 복수의 라발 노즐(Laval nozzle)로부터 산소 가스를 용철(molten iron)에 분사하여, 전로 외로 용철의 분출을 억제하면서 용철로부터 용강을 용제하는 전로의 조업 방법에 관한 것이다. 여기에서, 「용철」이란, 용선 또는 용강으로, 양자를 명확하게 구별할 수 있는 경우는, 「용선」 또는 「용강」으로 기재한다.
전로에서의 탈탄 정련에 있어서, 전로의 생산성 향상의 관점에서, 단위 시간당의 산소 가스 공급량(「송산(oxygen feeding) 속도」라고도 함)을 많게 한 조업이 채용된다. 그러나, 단위 시간당의 산소 가스 공급량을 많게 하면, 더스트 등으로서 로 외에 비산하는 철분 및 로벽(wall of converter)이나 로구(throat of converter) 부근에 부착하여 퇴적되는 철분이 증가한다. 이들의 철분 손실은 최종적으로는 회수되어, 재차 철원으로서 이용되게 되는데, 이 양이 많아지면, 더스트 회수 및 로구 부근에 부착된 철분의 제거에 요하는 비용의 증가나 전로의 가동률의 저하를 초래하기 때문에, 해결해야 할 중요한 과제의 하나가 되고 있다.
그 때문에, 전로에서의 탈탄 정련에 있어서의 더스트의 발생 및 억제에 관하여, 종래부터 많은 검토 및 연구가 이루어져 왔다. 그 결과, 더스트의 발생 메커니즘에 대해서는, 하기에 나타내는 2개의 메커니즘으로 크게 나뉘어져, 취련의 진행에 수반하여 각 발생 메커니즘에 의한 더스트의 발생량 및 더스트의 발생 비율이 변화하는 것이 알려져 있다.
[1] 버블 버스트(스핏팅(spitting)(지금(metal) 비산) 또는 기포의 탕면 이탈에 수반하여 입철이 비산하는 등)에 의해 더스트가 발생한다.
[2] 흄(철 원자의 증발)에 의해 더스트가 발생한다.
한편, 상취 랜스로부터의 상취 산소에 의한 탈탄 반응 속도는, 용철 중의 탄소 농도가 임계 탄소 농도에 이르기까지의 기간에서는 산소 공급 율속이고, 임계 탄소 농도 이하의 탄소 농도에서는 용철 중 탄소의 이동(확산) 율속인 것이 알려져 있다. 단, 비특허문헌 1에 의하면, 산소 공급 율속 기간이라도 배기 가스의 연속 분석에 기초하는 탈탄 속도는 일정하지 않고, 변동하는 것이 기재되어 있다. 소형 용해로를 이용한 탈탄 정련의 욕면을 직접 관찰한 결과, 이 산소 공급 율속 기간에 있어서 탈탄 속도가 변동하면 욕면으로부터 대기포(large bubble)가 발생하는 점에서, 탈탄 속도의 변동은, 표면 반응으로부터 욕 내 반응으로의 이행에 의한 반응 면적의 확대에 의해 발생한다고 생각된다.
상취 산소에 의한 탈탄 반응은, 주로 산소 기류와 용철의 충돌 계면, 소위 「화점(hot spot)」으로 불리는 「패임부」에서 진행되는 것이 알려져 있다. 비특허문헌 2에는, 화점의 면적으로서, 하기의 (4)식에 나타내는 바와 같이, 기하학적인 패임부의 표면적 Ap에 더하여 욕면 상에 발생하는 액적의 영향을 고려한 상당계 면적 A*를 정의하고, 하기의 (5)식에 나타내는 바와 같이, 상취 산소 유량 FO2와 상당계 면적 A*의 비인 산소 부하 Fg의 증가에 수반하여 탈탄 산소 효율이 저하하는 것이 기재되어 있다.
Figure 112019113809219-pct00001
(4)식에 있어서, dc는 라발 노즐의 스로트(throat) 지름, I는 상취 산소 분류(jet)의 운동량, κ는 운동량 I의 보정 계수, σ는 용철의 표면 장력이다.
그런데, 전로 등의 정련 반응 용기에 있어서, 상취 또는 저취되는 정련용 및 교반용의 가스 공급과, 탈탄 반응에 기초하는 CO 가스의 발생에 수반하여, 반응 용기 내의 용철은 요동한다. 요동의 진동수와 반응 용기의 형상으로 정해지는 고유 진동수가 일치하는, 소위 공진시에는 요동의 진폭이 최대화한다. 이러한 현상은 「슬로싱(sloshing)」이라고 불린다. 슬로싱이 발생하면, 상취 랜스, 로벽, 나아가서는 로구 부근에 부착·퇴적되는 철분이 증가한다.
비특허문헌 3에는, 슬로싱에 대해서 기재되어 있고, 이에 의하면, 원통 용기의 고유 진동수 fcalc는, 해석적으로 구할 수 있고, 원통 용기 내경 D와 욕심(depth of hot metal) H로부터 하기의 (6)식으로 산출할 수 있는 것이 기재되어 있다. 여기에서, (6)식에 있어서, g는 중력 가속도이고, k는 정수(＝1.84)이다.
Figure 112019113809219-pct00002
탈탄 정련 중의 전로의 진동을 실측한 비특허문헌 4에는, 상업 규모의 전로에 있어서의 용철의 요동에 의한 진동수는 0.3∼0.4Hz 정도인 것이 기재되어 있다. 이 측정값은, (6)식으로부터 산출되는 전로의 고유 진동수와 거의 일치한다.
따라서, 상업 규모의 전로에 있어서도 슬로싱 현상은 일어날 수 있는 것을 알 수 있다. 슬로싱 현상이 일어나면, 슬로핑(slopping)(슬래그 분출)이 일어나기 쉬워지기 때문에, 상취 랜스, 로벽, 나아가서는 로구 부근에 부착·퇴적되는 철분이 증가한다.
특허문헌 1에는, 단위 시간당의 산소 가스 공급량을 높인 전로 조업에 있어서, 스핏팅이나 슬로핑의 발생을 억제하는 것을 목적으로 하여, 전로 내로의 산소 가스 공급량, 전로로부터의 배기 가스 유량, 배기 가스 조성, 용선 성분 및 부원료 사용량에 기초하여 로 내 잔류 산소 농도를 산출하고, 산출한 로 내 잔류 산소 농도에 따라서, 산소 가스 공급량, 랜스 높이, 저취 가스 유량 중의 적어도 어느 1개를 조정하여, 스핏팅 및 슬로핑의 발생을 억제하는 정련 방법이 기재되어 있다.
일본공개특허공보 2013-108153호
: 생산 연구, vol.22(1970) No.11.p.488 : 철과 강, vol.57(1971) No.12.p.1764 : 생산 연구, vol.26(1974) No.3.p.119 : 카와사키제철기보, vol.19(1987) No.1.p.1
그러나, 특허문헌 1의 정련 방법에서는, 슬로핑(슬래그 분출)의 징조를 모니터하고, 그 후 액션을 행하고 있기 때문에, 슬로핑은 검지할 수 있기는 하지만, 버블 버스트 및 버블 버스트에 수반하는 스핏팅(지금 비산)에 대해서는 억제할 수 없다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 상취 랜스로부터 산소 가스를 상취하여 용철의 탈탄 정련을 실시하는데에 있어서, 용철의 요동을 억제하고, 또한, 버블 버스트 및 버블 버스트에 수반하는 스핏팅을 억제하여, 철 수율의 저하를 억제할 수 있는 전로 조업 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하는 본 발명의 특징은, 이하와 같다.
[1] 하단에 라발 노즐이 설치된 상취 랜스를 이용하여, 상기 라발 노즐로부터 전로 내의 용철 욕면에 산소 가스를 분사하여 전로 내의 용철을 탈탄하는 전로의 정련 방법으로서,
하기 (1)식으로 정해지는 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F(N㎥/(㎡×s))와,
상기 산소 가스 유량 F와 하기 (2)식으로부터 정해지는 로 내의 축적 산소 지표 S(F)가, 하기의 (3)식을 충족하도록, 상기 상취 랜스로부터의 송산 속도 Qg 및 랜스 높이 LH의 어느 한쪽 또는 양쪽을 조정하는, 전로의 조업 방법.
Figure 112019113809219-pct00003
여기에서, (1)식에 있어서,
n은, 상기 상취 랜스의 하단에 설치된 라발 노즐의 개수(－)이고,
dc는, 상기 라발 노즐의 스로트 지름(㎜)이고,
Qg는, 상기 상취 랜스로부터의 송산 속도(N㎥/s)이고,
P0는, 상기 라발 노즐로의 상기 산소 가스의 공급 압력(Pa)이고,
vgc는, 상기 랜스 높이 LH(m)로부터 산출되는 용철 욕면의 충돌면에 있어서의 상기 산소 가스의 유속이고, 상기 라발 노즐의 중심축 상의 상기 산소 가스의 유속(m/s)이며,
r은, 상기 용철 욕면으로의 상기 산소 가스의 충돌에 의해 형성되는 패임부의 반경(㎜)이고,
L은, 상기 패임부의 깊이(㎜)이다.
(2)식에 있어서,
α는, 정수((㎡×s)/N㎥)이고,
F0은, 정수(N㎥/(㎡×s))이고,
Δt는, 데이터 수집 시간 간격(s)이다.
[2] 상기 (2)식에 의해 산출되는 축적 산소 지표 S(F)의 실적값 및, 상취 랜스로부터의 산소 가스 공급량 및 로 내에 투입한 부원료 중의 산소량의 합계인 입력 산소량과, 전로 배기 가스에 존재하는 CO 가스, CO2 가스, 산소 가스 및 탈규 반응에 소비되어 SiO2로서 로 내에 존재하는 산소량의 합인 출력 산소량의 차인 불명(unidentified) 산소량을 취련 중에 감시하여, 상기 정수 α를 결정하는, [1]에 기재된 전로의 조업 방법.
본 발명에 의하면, 상취 랜스로부터의 송산 속도 Qg 및 랜스 높이 LH의 함수인, (2)식으로 정의되는 축적 산소 지표 S(F)를 소정의 범위 내로 제어하기 때문에, 전로 내의 용철의 요동을 억제하는 것이 가능해질 뿐만 아니라, 상취 랜스, 전로 로벽, 전로의 로구 부근에 부착·퇴적되는 철분을 경감할 수 있다.
도 1은, 평균 탈탄 산소 효율 η와, (1)식으로부터 계산되는 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는, 로(爐) 하(下) 낙하 지금 지수 W와, (2)식으로부터 계산되는 산소 축적 지표 S(F)의 최댓값 S(F)max의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은, 로체(vessel) 진동의 최대 가속도 amax와, (2)식으로부터 계산되는 산소 축적 지표 S(F)의 최댓값 S(F)max의 관계를 나타내는 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 발명의 실시 형태를 통하여 본 발명을 설명한다. 우선, 본 발명에 도달한 경위에 대해서 설명한다.
본 발명자들은, 상취 랜스로부터 산소 가스를 분사함과 동시에 로 저부의 저취 송풍구로부터 교반용 가스를 취입하는 것이 가능한 용량 300톤 규모의 전로를 이용하여, 전로 내의 용선에 산소 가스(공업용 순산소 가스)를 상취하여 용선의 탈탄 정련을 행할 때의 로벽이나 상취 랜스로의 지금 부착량에 미치는 상취 랜스의 랜스 높이 LH의 영향을 확인했다. 저취의 교반용 가스로서는 아르곤 가스를 사용했다. 「랜스 높이 LH」란, 상취 랜스의 선단으로부터, 전로 내의 용선이 정지 상태일 때의 용선 욕면까지의 거리(m)이다.
실험에서는, 표 1에 나타내는 바와 같이, 3종류의 상취 랜스(상취 랜스 A, B, C)를 사용하여, 상취 랜스로부터의 송산 속도(산소 공급 유량)를 750∼1000N㎥/min, 랜스 높이 LH를 2.2∼2.8m의 범위로 변경하고, 취련 중에 전로 로구 및 후드에 부착된 지금이 로 아래로 낙하한 것을 취련 후에 회수하여 칭량하고, 부착 지금량에 미치는 랜스 높이 LH 및 취련 조건의 영향을 확인했다.
Figure 112019113809219-pct00004
시험에서는, 전로의 경동축에 가속도계를 장착하여, 취련 중의 경동축 방향의 가속도를 계측했다. 얻어진 가속도 신호는 해석 장치에 취입하여 기록함과 함께 고속 푸리에 변환 처리를 행하여, 로체 진동의 주파수 해석을 행했다.
시험에서는, 용선 중의 탄소 농도가 4.0질량％의 시점에서 상취 랜스로부터의 산소 가스의 공급을 개시하고, 용강 중의 탄소 농도가 0.05질량％가 된 시점에서 산소 가스의 공급을 종료했다.
산소 가스를 상취하여 행하는 용선의 탈탄 정련에 있어서, 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F(N㎥/(㎡×s))는, 하기의 (1)식으로 나타난다. 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F는, 로 내의 용선 욕면의 상취 산소 가스와의 충돌 부위가 되는 복수의 화점에 있어서, 각 화점의 단위 면적당에 충돌하는 산소 가스의 탈탄 정련 기간에 있어서의 평균 유량이다.
Figure 112019113809219-pct00005
(1)식에 있어서, n은 상취 랜스의 하단에 설치된 라발 노즐의 개수(－)이다. dc는 라발 노즐의 스로트 지름(㎜)이다. Qg는 상취 랜스로부터의 송산 속도(N㎥/s)이다. P0은 상취 랜스의 라발 노즐로의 산소 가스의 공급 압력(㎩)이다. vgc는 랜스 높이 LH로부터 산출되는 산소 가스의 용선 욕면의 충돌면에 있어서의 유속으로서, 라발 노즐의 중심축 상의 산소 가스의 유속(m/s)이다. r은 용선 욕면으로의 산소 가스의 충돌에 의해 형성되는 패임부의 반경(㎜)이다. L은 상기 패임부의 깊이(㎜)이다.
산소 가스의 유속 vgc(m/s), 패임부의 반경 r(㎜) 및 패임부의 깊이 L(㎜)의 산출 방법에 대해서 설명한다.
라발 노즐 내의 가스 유동을 단열 변화로 가정하면, 라발 노즐로부터 분사되는 기체의 토출 유속 vg0(m/s)는 하기의 (7)식으로 나타난다. (7)식에 있어서, g는, 중력 가속도(m/s2)이다. pc는 라발 노즐의 스로트에 있어서의 압력(정압)(Pa)이다. pe는 라발 노즐의 노즐 출구에 있어서의 압력(정압)(Pa)이다. vc는 라발 노즐의 스로트에 있어서의 비용적(㎥/kg)이다. ve는 라발 노즐 출구에 있어서의 비용적(㎥/kg)이다. K는 등엔트로피 팽창 계수이다.
Figure 112019113809219-pct00006
한편, 라발 노즐로부터 분사된 후의 라발 노즐의 중심축 상의 산소 가스의 유속 vgc는, 노즐에서 욕면까지의 거리의 함수로서 구해지는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 라발 노즐의 출구 바로 아래에 형성되는 포텐셜 코어로 불리는 영역 길이 xc(m)를 고려하면, 산소 가스의 유속 vgc는, 하기의 (8)식으로 나타난다. (8)식에 있어서, β 및 γ은 정수이다. 따라서, vg0, LH, xc를 알고 있으면 하기의 (8)식을 이용하여 산소 가스의 유속 vgc를 산출할 수 있다.
Figure 112019113809219-pct00007
분류의 철욕 충돌면에 형성되는 패임부의 깊이 L(㎜)은, 하기의 (9)식으로 나타난다. 여기에서, (9)식에 있어서, ε는 무차원의 정수로, 0.5∼1.0의 범위 내의 값이다. 본 실시 형태에서는 ε을 1.0으로 하여 패임부의 깊이 L을 산출하고 있다.
Figure 112019113809219-pct00008
분류의 철욕 충돌면에 형성되는 패임부의 반경 r(㎜)은, 하기의 (10)식으로 나타난다. (10)식에 있어서, θs는 분류의 펼침 각도(°)이다.
Figure 112019113809219-pct00009
도 1은, 취련 중의 탄소 농도가 3질량％로부터 1질량％가 될 때까지 탈탄하는 동안의 취련 중의 평균 탈탄 산소 효율 η(％)와, (1)식으로부터 계산되는 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F(N㎥/(㎡×s))의 관계를 나타내는 그래프이다. 평균 탈탄 산소 효율 η은, 배기 가스 유량 Qoffgas(N㎥/s)와, 배기 가스 중의 CO 농도(CCO; 체적％)와, 배기 가스 중의 CO2 농도(CCO2; 체적％)를 이용하여 하기의 (11)식으로 정의했다.
Figure 112019113809219-pct00010
도 1로부터 명백한 바와 같이, 평균 탈탄 산소 효율 η은 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F의 증가에 수반하여 저하한다. 환언하면, 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F가 증가할수록 로 내의 산소 축적은 많아진다.
도 2는, 로 하 낙하 지금 지수 W와 취련 중의 로 내의 산소 축적 지표 S(F)의 최댓값 S(F)max의 관계를 나타내는 그래프이다. 여기에서, 로 내의 산소 축적 지표 S(F)는, 하기의 (2)식으로 정의했다. (2)식의 F는, (1)식으로 산출되는 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F이다. α는 정수((㎡×s)/N㎥)이다. F0은 정수(N㎥/(㎡×s))이다. 본 실시 형태에서는, 정수 α를 0.07(㎡×s)/N㎥, 정수 F0을 0.60N㎥/(㎡×s)으로 했다. 정수 α는 단위 용강 질량당의 저취 가스 유량에 대응하여 0.05∼0.10(㎡×s)/N㎥의 값이다. Δt는 데이터 수집 시간 간격(sec)이고, 본 실시 형태에서는, 예를 들면, 1sec이다. Δt가 1sec이고, 취련 시간이 20분인 경우, 산소 축적 지표 S(F)는, 1sec마다 (1/F0－1/F)를 산출하고, 이를 1200회 정도 적산한 값에 α를 곱함으로써 산출된다.
Figure 112019113809219-pct00011
로 하 낙하 지금 지수 W는 하기의 (12)식으로 정의했다. (12)식의 우변의 분모에 나타내는 「평균 로 하 낙하 지금 질량」은, 복수 챠지의 시험에 있어서의 취련 종료 후의 지금 낙하량의 평균값이다.
Figure 112019113809219-pct00012
도 2로부터 명백한 바와 같이, 로 하 낙하 지금 지수 W는, 로 내의 산소 축적 지표 S(F)의 최댓값 S(F)max가 40을 초과하면 급증한다.
도 3은, 취련 중의 로체 진동 내에서, (6)식으로부터 계산되는 고유 진동수인 0.35Hz의 최대 가속도 amax와, 로 내의 산소 축적 지표 S(F)의 최댓값 S(F)max의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3으로부터 명백한 바와 같이, 최대 가속도 amax는, 취련 중의 로 내의 산소 축적 지표 S(F)의 최댓값 S(F)max의 증가와 함께 증가하고, 이 최댓값 S(F)max가 40을 초과하면 최대 가속도 amax의 증가량이 커졌다. 환언하면, 최댓값 S(F)max가 40을 초과하면, 용선의 요동이 커질 가능성이 있는 것을 알 수 있다.
여기에서 주목해야 할 것은, 상취 랜스의 라발 노즐의 차이에 상관없이, 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F가 평균 탈탄 산소 효율 η과 부의 상관을 나타낸 것 및, 취련 중의 로 내의 산소 축적 지표 S(F)의 최댓값 S(F)max가 로 하 낙하 지금 지수 W 및 로체 진동 가속도 amax와 정(正)상관을 나타내고 최댓값 S(F)max가 40이 되는 점을 경계로 로 하 낙하 지금 지수 W 및 로체 진동 가속도 amax의 양쪽이 급증한 것이다.
즉, 용철의 요동을 억제하고, 또한, 전로 로구나 후드에 부착되는 지금을 저감하고, 철 수율의 저하를 방지하기 위해서는, 로 내의 산소 축적 지표 S(F)의 최댓값 S(F)max를 40 이하로 제어하는, 즉, 하기 (3)식을 충족하는 것이 중요한 것을 알았다.
S(F)≤40 … (3)
또한, 정수 α는 로체의 조업 상황 등으로 미소하기는 하지만 변화한다. 이 때문에, 실시 시에는, 상기 (2)식에 의해 산출되는 축적 산소 지표 S(F)의 실적값 및, 상취 랜스로부터의 산소 가스 공급량 및 로 내에 투입된 부원료 중의 산소량의 합계인 입력 산소량과, 전로 배기 가스 중의 CO 가스, CO2 가스, 산소 가스, 탈규 반응(desiliconization reaction)에 소비되어 SiO2로서 로 내에 존재하는 산소량의 합인 출력 산소량의 차인 불명 산소량을 취련 중에 감시하여, 축적 산소 지표 S(F)의 실적값 및 불명 산소량에 기초하여 정수 α를 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상기 검토 결과에 기초하는 것으로, 하단에 라발 노즐이 설치된 상취 랜스를 이용하여, 라발 노즐로부터 전로 내의 용철 욕면에 산소 가스를 분사하여 전로 내의 용철에 대하여 탈탄 정련 등의 산화 정련을 실시하는 전로의 정련 방법으로서, 상기의 (1)식으로 정해지는 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F와 (2)식으로부터 정해지는 로 내의 축적 산소 지표 S(F)가 상기의 (3)식을 충족하도록 상취 랜스로부터의 송산 속도 Qg 및 랜스 높이 LH의 어느 한쪽 또는 양쪽을 조정한다.
축적 산소 지표 S(F)가 (3)식을 충족하도록 상취 랜스로부터의 송산 속도 Qg 및 랜스 높이 LH의 어느 한쪽 또는 양쪽을 조정함으로써, 용철 욕면에 대한 산소의 과잉 공급이 억제되어, 용철욕 내에서 탄소와 산소가 반응함으로써 발생하는 CO 기포가 과대하게 되는 것이 억제된다. 이에 따라, 버블 버스트 및 버블 버스트에 수반되는 스핏팅을 억제할 수 있다.
추가로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 축적 산소 지표 S(F)가 (3)식을 충족하도록 상취 랜스로부터의 송산 속도 Qg 및 랜스 높이 LH의 어느 한쪽 또는 양쪽을 조정함으로써, 용철의 요동이 커지는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 전로의 조업 방법을 실시함으로써 용철의 요동을 억제하고, 또한, 버블 버스트 및 버블 버스트에 수반되는 스핏팅을 억제할 수 있다. 이에 따라, 로 외로의 철분의 일산(scattering)이 감소하고, 지금의 회수와 재이용에 요하는 비용이 삭감될 뿐만 아니라, 전로 로구 등에 부착, 퇴적된 지금의 제거에 수반되는 전로의 가동률 저하를 억제할 수 있다.
실시예
다음으로, 본 발명의 실시예를 설명한다. 상취 랜스로부터 산소 가스를 분사함과 함께, 노 저부의 저취 송풍구로부터 교반용 가스를 취입할 수 있는 용량 300톤 규모의 전로(이하, 「상저취 전로」라고 기재함)를 이용하여 탈탄 취련을 행했다. 로 외로의 철분의 일산의 평가로서, (12)식으로 정의한 로 하 낙하 지금 지수 W를 이용했다.
본 실시예에서 사용한 상취 랜스는, 분사 노즐로서 동일 형상의 4개의 라발 노즐을 선단부에 갖고 있고, 상기 라발 노즐을 상취 랜스 본체의 축심에 대하여 동심원 상에 등간격으로, 또한, 상취 랜스 본체의 축심과 노즐의 중심축이 이루는 각도(이하, 「노즐 경각」이라고 기재함)를 17°로 하여 배치한 것이다. 라발 노즐의 스로트 지름 dc는 76.0㎜이고, 출구 지름 de는 87.0㎜이다.
마찬가지로, 5개의 라발 노즐을 갖고, 노즐 경각이 15°이고, 스로트 지름 dc가 65.0㎜이고, 출구 지름 de가 78.0㎜인 상취 랜스와, 5개의 라발 노즐을 갖고, 노즐 경각이 15°이고, 스로트 지름 dc가 65.0㎜이고, 출구 지름 de가 75.3㎜인 상취 랜스와, 5개의 라발 노즐을 갖고, 노즐 경각이 15°이고, 스로트 지름 dc가 57.0㎜이고, 출구 지름 de가 67.2㎜인 상취 랜스를 사용했다. 표 2에 각 시험에서 사용한 상취 랜스의 사양을 나타낸다.
Figure 112019113809219-pct00013
전로의 조업 방법은, 철 스크랩을 상저취 전로에 장입한 후, 1260∼1280℃의 용선을 상저취 전로에 장입했다. 이어서, 상취 랜스로부터 평균으로 2.0N㎥/(hr×t)의 산소 가스를 용선 욕면을 향하여 분사하면서, 저취 송풍구로부터 아르곤 가스 또는 질소 가스를 교반용 가스로 하여 용선 중에 취입, 용강 중의 탄소 농도가 0.05질량％가 될 때까지 탈탄 정련을 행했다. 철 스크랩의 장입량은, 정련 종료 시의 용강 온도가 1650℃가 되도록 조절했다. 사용한 용선의 조성 및 온도를 표 3에 나타낸다.
Figure 112019113809219-pct00014
표 4에, 상취 랜스로부터의 송산 속도 및 랜스 높이 LH를 나타낸다. 표 4에 나타내는 바와 같이, 상취 랜스로부터의 송산 속도 및 랜스 높이 LH를, 용선 중의 탄소 농도에 따라서 구간 1, 2, 3으로 구별하여 설정했다.
Figure 112019113809219-pct00015
상취 랜스로부터의 송산 속도 및 랜스 높이 LH는, 용선 욕면의 충돌면에 있어서의 산소 가스의 유속 vgc가 구간 1, 2, 3에서 대략 120∼240m/s의 범위가 되도록, 상취 랜스의 노즐의 차이에 따라서 설정을 변경했다. 저취 가스 유량은 모든 시험에서 일정하게 했다.
표 5에, (1)식으로부터 계산되는 화점 단위 면적당의 산소 유량 F 및 (2)식으로부터 계산되는 로 내의 산소 축적 지표 S(F)의 최댓값 S(F)max 그리고, 조업 결과를 각 시험별로 나타낸다.
Figure 112019113809219-pct00016
표 5로부터 명백한 바와 같이, 본 발명예와 비교예에서 취련 시간은 거의 동등했지만, 본 발명예 1∼4의 취련 종료시의 로 하 낙하 지금 지수 W는, 비교예 1∼5의 취련 종료시의 로 하 낙하 지금 지수 W보다도 현저하게 작은 값이었다. 이 결과로부터, 산소 축적 지표 S(F)를 40 이하로 함으로써, 지금 부착을 억제할 수 있고, 이에 따라 철 수율의 저하를 억제할 수 있는 전로 조업을 실시할 수 있는 것이 확인되었다.

Claims (2)

  1. 하단에 라발 노즐(Laval nozzle)이 설치된 상취 랜스를 이용하여, 상기 라발 노즐로부터 전로 내의 용철 욕면에 산소 가스를 분사하여 전로 내의 용철을 탈탄하는 전로의 정련 방법으로서,
    하기 (1)식으로 정해지는 화점 단위 면적당의 산소 가스 유량 F(N㎥/(㎡×s))와, 상기 산소 가스 유량 F와 하기 (2)식으로부터 정해지는 로 내의 축적 산소 지표 S(F)가, 하기의 (3)식을 충족하도록, 상기 상취 랜스로부터의 송산 속도(oxygen feeding rate) Qg 및 랜스 높이 LH의 어느 한쪽 또는 양쪽을 조정하는, 전로의 조업 방법.
    Figure 112021014585910-pct00017

    (1)식에 있어서,
    n은, 상기 상취 랜스의 하단에 설치된 라발 노즐의 개수(－)이고,
    dc는, 상기 라발 노즐의 스로트 지름(㎜)이고,
    Qg는, 상기 상취 랜스로부터의 송산 속도(N㎥/s)이고,
    P0은, 상기 라발 노즐로의 상기 산소 가스의 공급 압력(Pa)이고,
    vgc는, 상기 랜스 높이 LH(m)로부터 산출되는 용철 욕면의 충돌면에 있어서의 상기 산소 가스의 유속이고, 상기 라발 노즐의 중심축 상의 상기 산소 가스의 유속(m/s)이며, 하기의 (8)식으로 나타나며(단, β 및 γ은 정수(定數)),
    Figure 112021014585910-pct00021

    r은, 상기 용철 욕면으로의 상기 산소 가스의 충돌에 의해 형성되는 패임부의 반경(㎜)이고, 하기의 (10)식으로 나타나며,
    Figure 112021014585910-pct00022

    L은, 상기 패임부의 깊이(㎜)이며, 하기의 (9)식으로 나타나며(단, ε는 무차원의 정수),
    Figure 112021014585910-pct00023

    (2)식에 있어서,
    α는, 정수((㎡×s)/N㎥)이고,
    F0은, 정수(0.60N㎥/(㎡×s))이고,
    Δt는, 데이터 수집 시간 간격(s)이며,
    상기 (2)식에 의해 산출되는 축적 산소 지표 S(F)의 실적값 및, 상취 랜스로부터의 산소 가스 공급량 및 로 내에 투입된 부원료 중의 산소량의 합계인 입력 산소량과, 전로 배기 가스에 존재하는 CO 가스, CO2 가스, 산소 가스 및 탈규 반응에 소비되어 SiO2로서 로 내에 존재하는 산소량의 합인 출력 산소량의 차인 불명(unidentified) 산소량을 취련 중에 감시하여, 상기 정수 α를 결정한다.
  2. 삭제
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