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技術 溶銑の予備処理方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 岡田浩二田中芳幸清水宏
出願日 2006年4月5日 (14年7ヶ月経過) 出願番号 2006-104245
公開日 2007年10月25日 (13年0ヶ月経過) 公開番号 2007-277626
状態 特許登録済
技術分野 銑鉄の精製;鋳鉄の製造;転炉法以外の製鋼
主要キーワード 熱補償 搬送容器内 熱余裕 固体酸素 珪素濃度 トーピード 気体酸素 酸素供給速度
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この項目の情報は公開日時点(2007年10月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

脱珪反応の時期において熱補償を効果的に行なうことで、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕不足等の問題を解消する溶銑予備処理方法を提供する。

解決手段

搬送容器内に保持されている溶銑が脱珪反応、脱燐反応を行なうようにした溶銑の予備処理において、前記脱珪反応の時期に、前記溶銑内に固体酸素を供給し、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けるとともに、前記溶銑内に気体酸素を吹き込み供給する。

概要

背景

高炉鉄鉱石還元して製造された溶銑には、珪素硫黄、燐などの不純物が含まれている。そのため、高炉からトーピード等の搬送容器移送された溶銑は、搬送容器内で不純物をある程度除去する予備処理が行われ、その後に転炉装入されるようになっている。
溶銑の予備処理は、溶銑に酸素を供給することで、溶銑中の珪素が酸化する反応(以下、脱珪反応と称する)、溶銑中の燐が酸化する反応(以下、脱燐反応と称する)等を行う処理である。

溶銑に酸素を供給する手段として、酸化鉄固体酸素)を溶銑中に投入する方法があるが、固体酸素は溶融分解によって溶銑温度を降下させやすい。溶銑温度が降下すると、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕不足等の問題を誘発するおそれがある。
そこで、溶銑の温度降下を抑制するため、気体酸素を溶銑の浴面に吹き付けて予備処理を行なう技術(例えば、特許文献1参照)や、気体酸素を浸漬ランスを介して溶銑の浴面下に供給することで予備処理を行なう技術(例えば、特許文献2参照)が知られている。
特開昭53−78913号公報
特開昭61−42763号公報

概要

脱珪反応の時期において熱補償を効果的に行なうことで、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕の不足等の問題を解消する溶銑の予備処理方法を提供する。搬送容器内に保持されている溶銑が脱珪反応、脱燐反応を行なうようにした溶銑の予備処理において、前記脱珪反応の時期に、前記溶銑内に固体酸素を供給し、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けるとともに、前記溶銑内に気体酸素を吹き込み供給する。

目的

また、気体酸素を溶銑の浴面下に供給する特許文献2の技術は、脱珪反応期から脱燐反応期移行すると、溶銑中の酸素が多すぎることで脱炭反応激しくなり、脱燐反応が低下してしまうという問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、脱珪反応の時期において熱補償を効果的に行なうことで、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕の不足等の問題を解消する溶銑の予備処理方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

搬送容器内に保持されている溶銑脱珪反応脱燐反応を行なうようにした溶銑の予備処理において、前記脱珪反応の時期に、前記溶銑内に固体酸素を供給し、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けるとともに、前記溶銑内に気体酸素を吹き込み供給することを特徴とする溶銑の予備処理方法

請求項2

前記脱燐反応の時期に、前記溶銑内に固体酸素を供給するとともに、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けることを特徴とする請求項1記載の溶銑の予備処理方法。

請求項3

前記脱珪反応の時期において前記溶銑内に供給される前記固体酸素及び気体酸素の総酸素供給速度を、0.23Nm3/t/minを下回る値としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の溶銑の予備処理方法。

技術分野

0001

本発明は、搬送容器内に保持されている溶銑予備処理方法に関する。

背景技術

0002

高炉鉄鉱石還元して製造された溶銑には、珪素硫黄、燐などの不純物が含まれている。そのため、高炉からトーピード等の搬送容器移送された溶銑は、搬送容器内で不純物をある程度除去する予備処理が行われ、その後に転炉装入されるようになっている。
溶銑の予備処理は、溶銑に酸素を供給することで、溶銑中の珪素が酸化する反応(以下、脱珪反応と称する)、溶銑中の燐が酸化する反応(以下、脱燐反応と称する)等を行う処理である。

0003

溶銑に酸素を供給する手段として、酸化鉄固体酸素)を溶銑中に投入する方法があるが、固体酸素は溶融分解によって溶銑温度を降下させやすい。溶銑温度が降下すると、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕不足等の問題を誘発するおそれがある。
そこで、溶銑の温度降下を抑制するため、気体酸素を溶銑の浴面に吹き付けて予備処理を行なう技術(例えば、特許文献1参照)や、気体酸素を浸漬ランスを介して溶銑の浴面下に供給することで予備処理を行なう技術(例えば、特許文献2参照)が知られている。
特開昭53−78913号公報
特開昭61−42763号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、溶銑の浴面に吹き付けた気体酸素と、溶銑の脱炭反応で発生したCO(一酸化炭素ガスとで2次燃焼が起きると、2次燃焼で発生する熱によって熱補償を効果的に行なうことができるが、溶銑の浴面のみに気体酸素を供給している特許文献1の技術では、COガス発生量が少ないので2次燃焼の熱が発生しにくく、熱補償を効果的に行なうことができない。

0005

また、気体酸素を溶銑の浴面下に供給する特許文献2の技術は、脱珪反応期から脱燐反応期移行すると、溶銑中の酸素が多すぎることで脱炭反応が激しくなり、脱燐反応が低下してしまうという問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、脱珪反応の時期において熱補償を効果的に行なうことで、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕の不足等の問題を解消する溶銑の予備処理方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

前記課題を解決するため、本発明に係る溶銑の予備処理方法は、搬送容器内に保持されている溶銑が脱珪反応、脱燐反応を行なうようにした溶銑の予備処理において、前記脱珪反応の時期に、前記溶銑内に固体酸素を供給し、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けるとともに、前記溶銑内に気体酸素を吹き込み供給することを特徴とする溶銑の予備処理方法である。
ここで、前記脱燐反応の時期に、前記溶銑内に固体酸素を供給するとともに、気体酸素を前記溶銑の浴面に吹き付けることが好ましい。
また、前記脱珪反応の時期において前記溶銑内に供給される前記固体酸素及び気体酸素の総酸素供給速度を、0.23Nm3/t/minを下回る値とすることが好ましい。

発明の効果

0007

本発明の溶銑の予備処理方法によると、脱珪反応の時期に、溶銑内に固体酸素を供給し、溶銑内に気体酸素を吹き込み供給することで、溶銑中の脱炭反応により十分な量のCOガスが発生する。そして、溶銑から十分な量のCOガスが発生すると、このCOガスと溶銑の浴面に向けて供給されている気体酸素と浴面で2次燃焼が活発になり、大量の2次燃焼の熱が発生して溶銑に着熱する。これにより、溶銑の熱補償を効果的に行なうことができ、次工程の転炉での脱炭精錬における溶銑配合率の低下や熱余裕の不足等の問題を解消することができる。

発明を実施するための最良の形態

0008

以下、本発明に係る溶銑の予備処理方法について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る1実施形態の予備処理設備を示すものであり、符号2は、高炉(図示せず)から出銑された溶銑4を保持しているトーピードであり、このトーピード2内に移動可能に、昇降自在な、上吹きランス6及びインジェクションランス8が設置されている。

0009

上吹きランス6は、トーピード2内の溶銑4の浴面4aに気体酸素を吹き付け供給する装置である。なお、この上吹きランス6で供給する気体酸素を、上吹き気体酸素と称する。
インジェクションランス8は、溶銑4の内部に気体酸素を吹き込み供給するとともに、酸化鉄(FeO)等の固体酸素を溶銑4の内部に供給する装置である。なお、このインジェクションランス8で供給する気体酸素を、インジェクション気体酸素と称する。
トーピード2は、溶銑4の予備処理を行行なった後に転炉(図示せず)まで移動し、溶銑4を転炉に装入するようになっている。

0010

次に、本実施形態の溶銑の予備処理方法について、図2から図4を参照しながら説明する。
図2に示すように、予備処理の初期に行なわれる脱珪反応期には、インジェクションランス8から固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行なうとともに、上吹きランス6により上吹き気体酸素の供給を行なうようにした。また、脱珪反応期に引き続いて行なわれる脱燐反応期に、インジェクション気体酸素の供給を停止し、固体酸素及び上吹き気体酸素の供給を引き続き行なうようにした。

0011

ここで、発明者は、脱珪反応期に、トーピード2内に供給される固体酸素及びインジェクション気体酸素を合わせた酸素の供給速度(以下、総酸素供給速度と称する)が増大すると、溶銑4中の炭素と急激に反応して突沸物が発生し、トーピード2の溶銑口から突沸物が噴出するスロッピングが起きるおそれがあるので、固体酸素及びインジェクション気体酸素の総酸素供給速度を検討することにした。そして、図3に示す成分の溶銑2について、脱珪期のスロッピングの発生率と総酸素供給速度との関係を調査した。その関係を図4に示すが、総酸素供給速度がO.23Nm3/t/minを下回るときにはスロッピングが発生せず、総酸素供給速度がO.23Nm3/t/minを上回ると、スロッピングの発生頻度が増加することがわかった。したがって、脱珪反応期における総酸素供給速度を、O.23Nm3/t/minを下回る値に制限するようにした。

0012

次に、本実施形態の溶銑の予備処理方法の作用効果について、図1から図5を参照して説明する。なお、図5は、脱珪反応期及び脱燐反応期における溶銑4中の炭素(C)濃度、珪素(Si)濃度、燐(P)濃度の変化を示している。
脱珪反応期では、図5に示すように溶銑4中の珪素濃度が大幅に減少していく。
そして、溶銑4の内部にインジェクションランス8から固体酸素及びインジェクション気体酸素を供給しているので、溶銑4の脱炭反応により十分な量のCOガスが発生する。溶銑4から十分な量のCOガスが発生すると、このCOガスと溶銑4の浴面4aに向けて上吹きランス6から供給される上吹きの気体酸素との2次燃焼が活発になり、大量の2次燃焼の熱が発生する。したがって、脱珪反応期には、大量に2次燃焼の熱が発生することによって熱補償を効果的に行なうことができる。

0013

また、前述したように脱珪反応期における総酸素供給速度を、O.23Nm3/t/minを下回る値に制限するようにしたので、トーピード2の溶銑口から突沸物が噴出するスロッピングの発生を防止することができる。
一方、脱珪反応期に引き続いて行なわれる脱燐反応期は、本実施形態では、インジェクション気体酸素の供給を停止し、固体酸素及び上吹き気体酸素の供給を引き続き行なうようにしている。本実施形態では、溶銑4中の固体酸素が溶解して気体酸素が発生することから、図5の線Cで示すように炭素濃度が徐々に減少していき、脱炭反応が抑制される。これに対して、脱燐反応期の初期から溶銑4中にインジェクション気体酸素を供給する従来の方法では、図5の線C´で示すように脱炭反応が激しくなって炭素濃度が急激に減少する。

0014

このように、本実施形態の脱燐反応期では、溶銑4中の炭素濃度が徐々に減少して脱炭反応が抑制されるので溶銑4中の燐が酸化する反応が低下せず、図5の線Pで示すように燐濃度を確実に低下させることができる。これに対して、脱燐反応期の初期から溶銑4中にインジェクション気体酸素を供給する従来の方法では、図5の線P´で示すように、脱炭反応が増大して溶銑4中の燐濃度が低下しない。

0015

したがって、本実施形態では、脱珪反応期には、溶銑4の内部に固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行ない、且つ溶銑4の浴面4aに向けて上吹き気体酸素の供給を行なうとともに、脱燐反応期には、インジェクション気体酸素の供給を停止し、固体酸素及び上吹き気体酸素の供給を行なうようにしているので、熱補償を効果的に行うことができるとともに、効率よく不純物の除去を行なうことができる。
なお、脱珪反応期、脱燐反応期の見極めは、トーピード2の集塵系統で測定される排ガス温度或いはサンプ採集で判定でき、例えば排ガス温度の急上昇で脱珪反応期の終了を検知することができる。

0016

表1は、溶銑の予備処理方法の脱珪反応期を、本発明と、本発明と異なる比較方法(以下、比較例)とで比べたものである。本発明の脱珪反応期では、溶銑4の内部に固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行ない、且つ溶銑4の浴面4aに向けて上吹き気体酸素の供給を行なっている。また、比較例Aは、脱珪反応期に、固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行なっている。また、比較例Bは、脱珪反応期に、固体酸素及び上吹き気体酸素の供給を行なっている。なお、表1の熱余裕とは、脱珪反応期の前後の炭素濃度及び溶銑温度で得られる数値であり、数値が高いほど熱補償が効果的に得られることを表している。

0017

比較例Aは、固体酸素及びインジェクション気体酸素を供給したことで溶銑の脱炭反応により十分な量のCOガスが発生することができるが、上吹き気体酸素を供給していないので2次燃焼が発生しにくく、比較例B、本発明と比較して熱余裕の数値が低い。
また、比較例Bは、固体酸素のみを供給したことで溶銑のCOガス発生量が少なく、上吹きの気体酸素との2次燃焼による熱を十分に発生することができず、本発明と比較して熱余裕の数値が低い。
これに対して、本発明は、固体酸素及びインジェクション気体酸素を供給したことで溶銑の脱炭反応により十分な量のCOガスが発生し、このCOガスと上吹きの気体酸素との2次燃焼による熱を十分に浴面で発生させ着熱することができ、熱余裕の数値が高くなる。

0018

0019

また、表2は、溶銑の予備処理方法の脱珪反応期に引き続き、脱燐処理を行なった際の、本発明法と、本発明と異なる方法(以下、比較例)とで比べたものである。本発明の脱燐反応期では、溶銑4中に固体酸素の供給を行い、且つ溶銑4の浴面4aに向けて上吹き気体酸素の供給を行なう。また、比較例Cは、脱燐反応期に固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行なっている例を、また、比較例Dは、脱燐反応期に固体酸素及びインジェクション気体酸素の供給を行い、且つ溶銑4の浴面4aに向けて上吹き気体酸素の供給を行なっている例を示す。なお、表2の熱余裕とは、脱燐反応期の前後の炭素濃度及び溶銑温度から得られる数値であり、表1と同様に数値が高いほど熱補償が効果的に得られることを表している。本発明法のインジェクション気体酸素の供給を停止し、固体酸素供給及び上吹き気体酸素の供給を行なうため、脱炭反応が抑制され脱燐反応が進み、しかも、熱余裕の数値が高くなる。

0020

図面の簡単な説明

0021

本発明に係る溶銑の予備処理の構造を示す図である。
本発明に係る溶銑の予備処理の手順を示す図である。
本発明に係る溶銑を予備処理する際の溶銑の成分を示す図である。
本発明に係る脱珪反応の時期における固体酸素及び溶銑内に吹き込み供給される気体酸素とを合わせた酸素供給速度と、スロッピングの発生との関係を示した図である。
本発明に係る溶銑の予備処理を行なうときの溶銑の成分の濃度変化を示す図である。

符号の説明

0022

2トーピード(搬送容器)
4溶銑
4a浴面
6 上吹きランス
8 インジェクションランス

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