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技術 精錬炉内の地金付着制御操業方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 菊地一郎田中秀栄日出寛治瀬良泰三
出願日 2007年10月29日 (13年2ヶ月経過) 出願番号 2007-279934
公開日 2008年2月28日 (12年10ヶ月経過) 公開番号 2008-045220
状態 特許登録済
技術分野 炭素鋼又は鋳鋼の製造
主要キーワード ガス噴射方向 傷もみ モニターカメラ 拡大速度 脱ガス効果 高窒素鋼 プロフィールメータ 炉内ガス流れ
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この項目の情報は公開日時点(2008年2月28日)のものです。
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図面 (4)

課題

転炉での生産性を確保し、炉口や炉内側壁耐火物を損傷させず、地金付着状態を良好に管理する精錬炉操業方法

解決手段

炉内付着地金分布状態に応じて、吹錬専用ランス5又は地金溶解ノズル7の併設ランス5'を選定し、いずれのランスも1ヒート以上に継続して交互に使用する。目視観察又はモニターカメラで付着地金分布を観察し、それに基づき所定のランスに切替える。地金溶解ノズル併設ランスを用いるヒートの場合には、初期炉内ガス流れ乱れ鎮静化までと末期サブランス計測以降を除く中期地金溶解用ノズル7から酸素を、吹錬用酸素の3〜10%の範囲で吹き込む。初期及び末期には、積極的な地金溶解はせず、地金溶解用ノズル7からは主としてパージガスを流し、目詰まりを防止する。地金溶解用酸素噴射方向は、ランスに対し40〜90°の下向きとする。

概要

背景

転炉精錬において、吹錬中に発生するスピッティングスロッピングにより飛散した溶鋼及びスラグの一部は炉口や炉内側壁地金として付着する。付着した地金はヒ−トを続けるにつれて成長し、その大きさがある限度以上になると溶銑及びスクラップ装入の障害になるばかりでなく、吹錬中の浴中への落下や溶融流下により浴の成分組成や温度の変動をきたし、操業に大きな支障をきたす。このような付着地金は適切に除去しないと、その付着地金の下側にある耐火物、即ち下地の耐火物まで損傷する危険性もある。そこで、上記付着地金は操業に支障をきたす大きさ以上になる前に除去する必要がある。

炉口地金を除去する伝統的方法としては、スクラップシュ−トを炉口地金部にぶつ物理的に除去する方法がある。しかしながら、この方法はスクラップシュ−トを炉口地金部に直接ぶつけるため、その衝撃で炉口レンガ脱落をおこす危険性がある。

また、特開平4−354814号公報には、非操業中に専用の地金溶解用ランスを炉口から炉内に挿入し、炉口に付着した地金を溶解・除去する方法が開示されている(先行技術1という)。しかしながら、この方法は、転炉の非吹錬時に実施しなければならないので、非製鋼時間の増大を招き転炉生産性を著しく阻害する。

そこで、転炉生産性を阻害することのないように、吹錬中に炉内発生する排ガスを2次燃焼させ炉口や炉内側壁地金を溶解除去する方法が提案されている。例えば、特公平7−26141号公報には、全酸素底吹き転炉において、通常吹錬1ヒートに対してスラグレス吹錬1ヒートの割合で操業し、その際、底吹き吹錬中に上吹きランスから酸素ガスを炉内に導入し、炉口近傍に付着している地金を溶解・除去する方法が開示されている(先行技術2という)。この方法によれば、生産性を確保しつつ炉口地金の溶解・除去ができる。しかしながら、炉内二次燃焼を利用するので、二次燃焼率を制御することが困難であり、耐火物を損傷させ易いという難点がある。

更に、特開平8−127812号公報には、ランス下端から吹錬用酸素ガスを溶銑に吹きつけつつ、当該ランスの外周部から炉内側壁に向けて酸素ガスを噴射して炉内付着地金を溶解・除去する方法が開示されている(先行技術3という)。この方法でも、付着地金が少なくなった場合には、耐火物を損傷させる恐れがある。

特開平4−354814号公報
特公平7−26141号公報
特開平8−127812号公報

概要

転炉での生産性を確保し、炉口や炉内側壁耐火物を損傷させず、地金の付着状態を良好に管理する精錬炉操業方法。炉内付着地金の分布状態に応じて、吹錬専用ランス5又は地金溶解ノズル7の併設ランス5'を選定し、いずれのランスも1ヒート以上に継続して交互に使用する。目視観察又はモニターカメラで付着地金分布を観察し、それに基づき所定のランスに切替える。地金溶解ノズル併設ランスを用いるヒートの場合には、初期炉内ガス流れ乱れ鎮静化までと末期サブランス計測以降を除く中期地金溶解用ノズル7から酸素を、吹錬用酸素の3〜10%の範囲で吹き込む。初期及び末期には、積極的な地金溶解はせず、地金溶解用ノズル7からは主としてパージガスを流し、目詰まりを防止する。地金溶解用酸素の噴射方向は、ランスに対し40〜90°の下向きとする。

目的

そこで、本発明者等は、転炉における生産性を確保することを前提条件とし、付着地金の下側にある下地耐火物を損傷することなく、転炉炉口や炉内側壁地金を確実に溶解・除去する方法を開発することを課題とした。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

上吹き酸素を使用し精錬炉溶銑を吹錬する際に当該精錬炉内に付着する地金の形成を抑制しつつ吹錬する精錬炉の操業方法において、前記精錬炉内に付着した地金の分布状態を把握し、その分布状態に応じて下記(イ)及び(ロ)の二種類の上吹き酸素ランスの内いずれか一方を選定し、その選定された一方のランスを用いて1ヒート以上に継続して使用し、次いで前記精錬炉内に付着した地金の分布状態を把握し、その分布状態に応じて、他方の上吹き酸素ランスを用いて1ヒート以上に継続して使用し、こうして前記(イ)及び(ロ)の上吹き酸素ランスを交互に使用することを特徴とする、精錬炉内の付着地金の形成を抑制する精錬炉の操業方法。(イ)下端部に吹錬用酸素ガスを供給するノズルが設けられている上吹き酸素ランス。(ロ)下端部に吹錬用酸素ガスを供給するノズルが設けられ、そして外周部に前記吹錬用酸素ガスと独立して流量制御が可能である地金溶解用酸素ガス又は/及びパージガスを供給するノズルが設けられている上吹き酸素ランス。

請求項2

前記付着地金の分布状態の把握を、精錬炉の操作者目視観察により行ない、所定のランス切替え基準に基づくか、モニターカメラを用いて画像解析を行ない、得られた解析結果に基づくか、又は炉体プロフィールメーターで測定し、得られた測定結果に基づくかのいずれかの基準又はそれらの基準の併用により、前記上吹き酸素ランスの内の一方、又は他方を選定することを特徴とする、請求項1記載の精錬炉内の付着地金の形成を抑制する精錬炉の操業方法。

請求項3

請求項1又は2記載の精錬炉の操業方法において、前記(ロ)記載の地金溶解用酸素ガス又は/及びパージガスを供給するノズルが設けられている上吹き酸素ランスを使用するヒートにおいては、そのヒートの吹錬期間を吹錬初期中期及び末期区分し、そして、前記吹錬初期は吹錬開始から副原料投入による炉内ガス流れ乱れ鎮静化するまでとし、前記吹錬末期は吹錬終了予定時の所定時間前に行なわれる温度及び成分分析試料採取の開始から吹錬終了時点までとし、そして吹錬中期は吹錬全期間から前記吹錬初期及び末期を除く期間とし、こうして定められた吹錬各期間に、前記上吹き酸素ランスから下記(ハ)及び(ニ)の方法でガスを供給することを特徴とする、精錬炉内の付着地金の形成を抑制する精錬炉の操業方法。(ハ)吹錬中期には、地金溶解用酸素ガスとして、この地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量換算で、吹錬用酸素ガス流量の3〜10%の範囲内の流量を供給する。(ニ)吹錬初期及び吹錬末期には、パージガスのみ又はパージガスと酸素ガスとを前記地金溶解用ノズルから流して当該地金溶解用ノズルの目詰まりを防止し、このパージガスと共に流す酸素ガス流量純酸素ガス流量換算で、上記(ハ)の吹錬中期に供給する地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量の50%以下とする。

請求項4

請求項1、2又は3記載の精錬炉の操業方法において、前記地金溶解用ノズルから噴射させる酸素の噴射方向を、前記上吹き酸素ランスの長手方向軸心線とのなす角度が40〜90°の範囲内であって、且つ下向き乃至水平方向にすることを特徴とする、精錬炉内の付着地金の形成を抑制する精錬炉の操業方法。

技術分野

0001

この発明は転炉型精錬炉において、酸素吹錬により溶銑精錬する際に、その精錬炉炉口や炉内側壁に付着する地金の量を少なくし、炉内への原料装入操作を円滑に行なうと共に、炉口装置や炉内側壁の保全を図り安定した精錬を行なう操業方法に関するものである。

背景技術

0002

転炉精錬において、吹錬中に発生するスピッティングスロッピングにより飛散した溶鋼及びスラグの一部は炉口や炉内側壁に地金として付着する。付着した地金はヒ−トを続けるにつれて成長し、その大きさがある限度以上になると溶銑及びスクラップ装入の障害になるばかりでなく、吹錬中の浴中への落下や溶融流下により浴の成分組成や温度の変動をきたし、操業に大きな支障をきたす。このような付着地金は適切に除去しないと、その付着地金の下側にある耐火物、即ち下地の耐火物まで損傷する危険性もある。そこで、上記付着地金は操業に支障をきたす大きさ以上になる前に除去する必要がある。

0003

炉口地金を除去する伝統的方法としては、スクラップシュ−トを炉口地金部にぶつ物理的に除去する方法がある。しかしながら、この方法はスクラップシュ−トを炉口地金部に直接ぶつけるため、その衝撃で炉口レンガ脱落をおこす危険性がある。

0004

また、特開平4−354814号公報には、非操業中に専用の地金溶解用ランスを炉口から炉内に挿入し、炉口に付着した地金を溶解・除去する方法が開示されている(先行技術1という)。しかしながら、この方法は、転炉の非吹錬時に実施しなければならないので、非製鋼時間の増大を招き転炉生産性を著しく阻害する。

0005

そこで、転炉生産性を阻害することのないように、吹錬中に炉内発生する排ガスを2次燃焼させ炉口や炉内側壁地金を溶解除去する方法が提案されている。例えば、特公平7−26141号公報には、全酸素底吹き転炉において、通常吹錬1ヒートに対してスラグレス吹錬1ヒートの割合で操業し、その際、底吹き吹錬中に上吹きランスから酸素ガスを炉内に導入し、炉口近傍に付着している地金を溶解・除去する方法が開示されている(先行技術2という)。この方法によれば、生産性を確保しつつ炉口地金の溶解・除去ができる。しかしながら、炉内二次燃焼を利用するので、二次燃焼率を制御することが困難であり、耐火物を損傷させ易いという難点がある。

0006

更に、特開平8−127812号公報には、ランス下端から吹錬用酸素ガスを溶銑に吹きつけつつ、当該ランスの外周部から炉内側壁に向けて酸素ガスを噴射して炉内付着地金を溶解・除去する方法が開示されている(先行技術3という)。この方法でも、付着地金が少なくなった場合には、耐火物を損傷させる恐れがある。

0007

特開平4−354814号公報
特公平7−26141号公報
特開平8−127812号公報

発明が解決しようとする課題

0008

上述したところから、従来技術によれば、精錬炉の生産性を確保しつつ炉内付着地金を除去することは可能となった。しかしながら、炉口や炉内側壁に付着した地金を下地の耐火物に対して損傷を与えないようにして溶解・除去する技術の開発は十分とはいえない。

0009

そこで、本発明者等は、転炉における生産性を確保することを前提条件とし、付着地金の下側にある下地耐火物を損傷することなく、転炉炉口や炉内側壁地金を確実に溶解・除去する方法を開発することを課題とした。

0010

ところで、下地耐火物の損傷を抑制するためには、炉口や炉内側壁といった炉内に広範囲に付着した地金をできるだけ均一に溶解することが重要となる。従って、地金溶解用酸素ガスを炉内にできるだけ安定した流れとして供給すべきである。ところが、炉内発生ガス流の状態は、1ヒート内でもその時点における浴の成分組成と吹錬用酸素流量に依存して変化する。そこで、地金溶解用酸素の流量も純酸素換算値で、その時点における吹錬用酸素の流量により適切に定めなければ、上述したように広範囲の付着地金を均一に溶解し、下地耐火物の損傷をきたさないようにすることは困難であり、特に、地金溶解用酸素の流量を比較的多めに流して地金溶解速度を大きくする場合には、地金溶解用酸素の流量は純酸素換算値で、吹錬用酸素の流量に依存して流すことが重要となる。

0011

上より、炉内地金の付着状況とその溶解目標速度如何により、1ヒート内での吹錬時期により地金溶解用酸素の流量を純酸素換算値で適切に変えることが望ましく、その具体的基準を見いだすことが重要である。

0012

従って、この発明の目的は、転炉における溶鋼の生産性を確保することを前提とし、炉口や炉内側壁の耐火物を損傷させることなく、地金の付着状態を良好に管理する、精錬炉の操業方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0013

本発明者らは、上述した観点から研究を重ね、下記知見を得た。

0014

1.付着地金の溶解に際し、広範囲の付着地金を下地の耐火物を損傷することのないように溶解・除去し、炉口及び炉内側壁のプロフィールを良好に保つためには、上吹き酸素ランスとして、吹錬用酸素ガスを供給するものと、吹錬用酸素ガスの供給と同時に、この吹錬用酸素ガスと独立して流量制御が可能である地金溶解用酸素ガスを供給できるものとの二種類の上吹き酸素ランスを適宜使い分けることが効果的である。こうすることにより、付着地金を適量且つできるだけ均一に分布させておくことができる。

0015

2.転炉吹錬においては、吹錬時期により炉内のガス流れの状態が著しく変化するので、このガス流れに乱れが少なくできるだけ安定している時期に、地金溶解用酸素を供給すること。しかも、その供給量は、転炉炉内ガスの流量に応じて適正な流量とすること、そのためには地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量を、吹錬用酸素ガスの流量に応じた適切な量を流すことにより目標通り地金を溶解し、耐火物溶損は抑制され得る。

0016

3.生産性を確保するためには、基本的課題として、成分組成外れ不合格溶鋼を溶製してはならない。そのために、精錬炉では吹錬終了時点での溶鋼成分組成及び温度を目標範囲内に入れることが重要である。吹錬終了時点における溶鋼の温度及び成分組成の目標外れを防止するために、少なくとも、吹錬末期に行なう温度及び成分分析試料採取の後、いわゆるサブランス計測実施の後には、地金溶解用酸素を供給しないことが望ましい。

0017

このように、転炉吹錬中に炉口や炉内側壁付着地金を溶解・除去するためには、上記上吹き酸素ランスの使い分けと、地金溶解用酸素の供給は吹錬時期に応じて適切に作成した地金溶解用酸素の流量のパターンに基づき供給することが重要である。

0018

この発明は上記知見に基づきなされたものであり下記の通りである。

0019

請求項1記載の発明は、上吹き酸素を使用し精錬炉で溶銑を吹錬する際に当該精錬炉内に付着する地金の形成を抑制しつつ吹錬する精錬炉の操業方法において、上記精錬炉内に付着した地金の分布状態を把握し、その分布状態に応じて下記(イ)及び(ロ)の二種類の上吹き酸素ランスの内いずれか一方を選定し、その選定された一方のランスを用いて1ヒート以上に継続して使用し、次いで上記精錬炉内に付着した地金の分布状態を把握し、その分布状態に応じて、他方の上吹き酸素ランスを用いて1ヒート以上に継続して使用し、こうして前記(イ)及び(ロ)の上吹き酸素ランスを交互に使用することに特徴を有するものである。

0020

(イ)下端部に吹錬用酸素ガスを供給するノズルが設けられている上吹き酸素ランス。

0021

(ロ)下端部に吹錬用酸素ガスを供給するノズルが設けられ、そして外周部に上記吹錬用酸素ガスと独立して流量制御が可能である地金溶解用酸素ガス又は/及びパージガスを供給するノズルが設けられている上吹き酸素ランス。

0022

ここで、地金溶解用ノズルから流す酸素ガスとは、一般に純酸素であるが、酸素含有ガスであればよく、ガスの到達距離を長くするために、不活性ガス混入させることも可能である。また、地金を溶解・除去するとは、付着しようとしている地金の付着を防止することを含む。なお、吹錬用酸素ガスには、通常工業用純酸素ガスを使用する。

0023

請求項2記載の発明は、請求項1記載の操業方法において、上記付着地金の分布状態の把握を、精錬炉の操作者目視観察により行ない、所定のランス切替え基準に基づくか、モニターカメラを用いて画像解析を行ない、得られた解析結果に基づくか、又は炉体プロフィールメーターで測定し、得られた測定結果に基づくかのいずれかの基準又はそれらの基準の併用により、上記上吹き酸素ランスの内の一方、又は他方を選定することに特徴を有するものである。

0024

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の精錬炉の操業方法において、上記(ロ)記載の地金溶解用酸素ガス又は/及びパージガスを供給するノズルが設けられている上吹き酸素ランスを使用するヒートにおいては、そのヒートの吹錬期間を吹錬初期中期及び末期に区分し、そして、吹錬初期は吹錬開始から副原料投入による炉内ガス流れの乱れが鎮静化するまでとし、吹錬末期は吹錬終了予定時の所定時間前に行なわれる温度及び成分分析用試料採取の開始から吹錬終了時点までとし、そして吹錬中期は吹錬全期間から上記吹錬初期及び末期を除く期間とし、こうして定められた吹錬各期間に、上吹き酸素ランスから下記(ハ)及び(ニ)の方法でガスを供給することに特徴を有するものである。

0025

(ハ)吹錬中期には、地金溶解用酸素ガスとして、この地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量換算で、吹錬用酸素ガス流量の3〜10%の範囲内の流量を供給する。

0026

(ニ)吹錬初期及び吹錬末期には、パージガスのみ又はパージガスと酸素ガスとを前記地金溶解用ノズルから流して当該地金溶解用ノズルの目詰まりを防止し、このパージガスと共に流す酸素ガス流量純酸素ガス流量換算で、上記(ハ)の吹錬中期に供給する地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量の50%以下とする。

0027

請求項4記載の発明は、請求項1、2又は3記載の操業方法において、上記地金溶解用ノズルから噴射させる酸素の噴射方向を、上吹き酸素ランスの長手方向軸心線とのなす角度が40〜90°の範囲内であって、且つ下向き乃至水平方向にすることに特徴を有するものである。

発明の効果

0028

以上述べたように、この発明によれば、転炉型精錬炉における生産性を阻害することなく、炉口及び炉内側壁耐火物の損傷を抑制しつつ、効率的に炉口地金の付着を抑制する方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。

発明を実施するための最良の形態

0029

次に、この発明の望ましい実施の形態を説明する。

0030

(1)図1は、この発明の方法を実施するために用いる設備例の概念図である。上吹き酸素ランスを二種類備えている。一種類の上吹き酸素ランス5'は、吹錬用酸素ノズル6の他に、地金溶解用酸素ノズル7が同図のように併設されている。そして、上吹き酸素ランス5'の構造としては、吹錬用酸素ノズル6に酸素ガスを供給する酸素供給管、地金溶解用酸素ノズル7に酸素ガス及び/又はパージガスを供給する酸素・パージガス供給管、並びにランスの冷却用給水管及び排水管の四重管構造となっている。なお、パージガスは地金溶解操作をしないときノズル7が目詰まりしないように保持するためのガスである。こうして、地金溶解用酸素の供給経路を、吹錬用酸素の供給経路から独立させて制御できるようにしてある。これに対して、他の種類の上吹き酸素ランス5は、吹錬用酸素ノズル6のみを備えたものである。

0031

(2)転炉3補修後立ち上げ時には、付着地金はないので上吹き酸素ランス5を使用して地金溶解操作を行なわない通常吹錬を1ヒート以上行なう。当該ヒートの吹錬終了後、吹錬操作者は、出鋼完了後の空になった転炉3の炉体を傾動し、炉口及び炉内側壁に付着している地金8、8'の状況を目視観察する。一方、地金付着状況とそれに対する使用すべき上吹き酸素ランス種類の選定基準を予め定めておく。この選定基準は、転炉への溶銑やスクラップ等原料装入に支障をきたすことが予測されないかどうか、また付着地金の量的推定等をベースとする。上記基準に従い、地金溶解操作を要するとされた場合には、次のヒートからはランスを地金溶解用酸素ノズルを備えたランス5'に交換して吹錬する。ランス5'を使用したヒートを連続し、上記基準により再度、酸素吹錬専用の上吹き酸素ランス5に切り換える。こうして、ランス5と5'とを所要ヒート数毎に交互に切り換えて使用する。

0032

(3)溶銑1及び造滓材2が装入された転炉3の上方から、炉口4を通って炉内に上吹き酸素ランス5'を挿入する。ランス5'には、下端に吹錬用酸素ノズル6を備え、下端から上方の所定位置に、地金溶解用ノズル7を備えている。地金溶解用ノズル7からのガス噴射方向は、鉛直に設定されるランスの長手方向軸心線とのなす角度が40〜90°の範囲内の下向き乃至水平方向である。これにより、炉口4及びその絞り部に付着した地金(特に断らない限り「炉口地金」という)、並びに炉内側壁に付着した地金(特に断らない限り炉口地金と合わせて「地金」という)のいずれをも溶解・除去する。

0033

吹錬操作者は、当該ヒートの吹錬が終了し、出鋼完了後の空になった転炉3の炉体を傾動し、炉口及び炉内側壁に付着している地金8、8'の状況を目視観察する。一方、地金付着状況とそれに対する使用すべき上吹き酸素ランス種類の選定基準を予め定めておく。そして地金溶解用酸素ノズルを併設した上吹き酸素ランス5'を使用する場合には更に、地金付着状況に応じて、地金溶解操作を実施する吹錬期間におけるスケジュールと純酸素換算による地金溶解用酸素の流量を定めておく。地金溶解操作スケジュールとしては、当該操作を実施すべき前述した吹錬中期のスタート時点及び終了時点を、吹錬開始からの全吹錬予定時間の割合で表示しておく。そしてこの期間に送酸する地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量b(Nm3 /min)を、吹錬用酸素の流量a(Nm3 /min)に対する比で、即ち、b/a(%)で表示しておく。吹錬操作者は、このように作成された地金溶解用酸素の送酸基準に従って操作する。吹錬中期を除く期間、即ち、吹錬初期及び末期については、各当該期間に流すべきパージガスの種類並びに流量及び圧力、並びに、パージガスと共に流すべき酸素ガス流量を、純酸素換算値ベースで、中期における地金溶解用酸素の流量に対する比率(%)で定めておく。この定められた基準に従って吹錬操作者は操作する。

0034

(4)吹錬期間を上記の通り吹錬初期、中期及び末期に区分して、地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量を定めておくのは、次の理由による。

0035

(a)吹錬初期は造滓材等副原料投入により当該副原料中から発生するCO2 や水蒸気等種々のガス発生とその急激膨張により、炉内ガス流れの乱れが激しい時期である。この時期は地金溶解用酸素ガスの流れも乱れて制御困難であるから、地金を均一に溶解し、且つ下地耐火物に損傷を与えないようにするのが難しい。従って、この時期には敢えて地金溶解をすべきではない。このように、吹錬初期においては、地金溶解用酸素の供給は原則として停止する。この間、地金溶解用ノズルの目詰まりが起きないようにすることが必須要件である。そのために必要な最小限のガス流れをパージガスとしてを確保する。パージガス種としては、アルゴンガス等不活性ガス又は/及び窒素のいずれでもよい。吹錬初期であるから、通常はコストの安価な窒素が望ましい。以後の吹錬期で脱窒され鋼質を害さないからである。パージガスとしての機能を発揮させるためには、通常はノズル出口で2気圧絶対圧力)程度ないしそれより若干高め程度のガス圧力を保持しなければならないことを前提とし、更に、適切な、ガス流量を確保しなければならない。かかるパージガスの流量は経験的に決定すればよい。また、地金溶解用ノズル7を用いる関係もあり、酸素ガスも所定値以下に制限すれば、パージガスと一緒に流しても差し支えない。但し、この所定値とは一般に、この吹錬初期には、炉内ガス流れの乱れにより地金溶解用酸素の流れが乱されるので、付着地金の溶解が不均一であったり、下地耐火物を損傷したりしないよう、その悪影響がでない範囲に制限する。この観点から、地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量としては、次に説明する、吹錬中期において流す地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量に対してその50%以下であることが必要であり、その20%以下に制限するのが望ましい。

0036

(b)吹錬中期は、脱炭反応が盛んな時期であり、炉内ガス量は最も多い時期である。そして、この時期の炉内ガス流量は多いが流れの乱れは小さく、安定している。従って、この時期に地金溶解用酸素を適量噴射するのが最も適している。ここで、炉内ガス流れの安定期であっても、炉内ガスの流量の大小に応じて地金溶解用酸素の流量を大小に変化させることが重要である。ある時点における炉内ガスの流量は(Nm3 /min)、その時点における吹錬用酸素ガスの適切な供給速度(Nm3 /min)に支配されるから、結局、地金溶解用酸素は、吹錬用酸素ガスの流量(Nm3 /min)に依存させて決めなければならない。こうすることによりはじめて、地金のみを溶解し、その下地の耐火物の損傷をきたさないようにできるからである。

0037

吹錬用酸素ガスの流量a(Nm3 /min)は、同一ヒート内の吹錬中期においても通常、その期間内で種々異なる流量パターンが設定されている。更に、精錬対象鋼種(素鋼成分組成、即ち成品成分組成)に応じて最適精錬がなされるように上記パターンが設定されている。その上、吹錬中における吹錬要因の変動に応じて更に上記吹錬用酸素ガスの流量aを修正する必要が生じる。

0038

本発明者等は上述した多くの操業条件下において多数の試験を繰り返し、その結果を解析することにより、下記結論を得た。

0039

地金のみを溶解し、その下地の耐火物に損傷をきたさないようにするためには、吹錬用酸素ガスの流量a(Nm3 /min)を上述したように種々に変化させた場合でも、上記吹錬中期においては、地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量b(Nm3 /min)を、下記(1)式が満たされる範囲内に制御することが必要である。
(b/a)×100=1〜50(%)--------------(1)

0040

この知見は次のようにして得たものである。

0041

300t/chの上底吹き転炉を用い、ランスとして、6孔ラバールノズルからなる吹錬用ノズルが下端に設けられ、地金溶解用ノズルがランス下端からの所定高さ位置の2段に、各々、ランス外周に沿って10個のノズルが設けられ、ノズル径が8mmのものを使用した。地金溶解用酸素の噴射方向と、ランスの軸心線とのなす角度θ(図1参照)は90°、即ち水平方向に酸素を噴射させた。吹錬用酸素の流量aとして、170〜500Nm3 /min、及び700〜1000Nm3 /minの2水準で行なった。

0042

地金の溶解試験は、炉口地金の付着量が基準値に達したときに行なった。吹錬用酸素の流量aと、地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量bとの比率(b/a)×100(%)を、0〜70%の範囲内の種々の値に変化させて行なった。そして、炉口地金の溶解に伴う炉口径の拡大速度より炉口地金の溶解速度を求め、これを溶解速度指数で表わした。この指数は大きいほど溶解速度が速く、地金除去に望ましいことを表わす。また、炉口耐火物の溶損速度を測定し、指数で表わした。この指数は小さいほど溶損速度が遅く望ましいことを表わす。

0043

図2に、b/aと炉口地金の溶解速度との関係を示し、図3に、b/aと炉口耐火物の溶損速度との関係を示す。図2及び3からわかるように、b/aが1〜50%の範囲内の場合には、炉口地金を速やかに溶解することができ、しかも、炉口耐火物の溶損量も少ない。特に、b/aが3〜10%の場合に良好な結果が得られた。

0044

以上より、地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量b(Nm3 /min)は、吹錬用酸素ガスの流量a(Nm3 /min)の3〜10%の範囲内において供給するのが望ましい。

0045

(5)次に、吹錬末期における炉内反応状況と吹錬方法との関係について説明する。

0046

上述のように溶解・除去された地金が炉内鋼浴中に落下したり、あるいは溶解し鋼浴に流入して、溶鋼温度の低下や成分組成を変化させた場合であっても、温度・成分均一化後の適切な計測情報により吹錬終了時の溶鋼温度及び成分組成が目標値外れとならないようにすることが重要である。そのために、次の二通り対策のいずれかを実施する。

0047

(a)いわゆるサブランス計測を実施する場合、即ち、吹錬終了時点における溶鋼の温度及び成分組成を目標値に調整するために、吹錬末期にサブランスを用いて吹錬を継続中に溶鋼の温度測定及び成分分析用試料採取する場合には、少なくとも、このサブランス計測実施後には、地金溶解用酸素の供給は行なわないものとする。

0048

(b)上記サブランス計測の実施のいかんを問わず、吹錬終了予定時からさかのぼって全吹錬予定時間のx%前から吹錬終了時までは、地金溶解用酸素ガスを供給しないものとする。ここで、x%は5〜30%の範囲内に設定するのが望ましい。このように上下限値を比較的広範囲に設定する必要性は、上記のように精錬対象鋼種や吹錬要因の変動の他に、普通吹錬かレススラグ吹錬か、あるいはまた、転炉を用いた溶銑脱P精錬かの吹錬形態により、地金溶解用酸素の供給を停止すべき期間(時間)が変化するからである。

0049

このように、吹錬末期においては、地金溶解用酸素の供給は原則として停止する。この間、地金溶解用ノズルの目詰まりが起きないようにすることが必須要件である。そのために必要な最小限のガス流れをパージガスとしてを確保する。この時期は吹錬末期であり、脱炭反応も微弱であるから、溶鋼に溶け込んだパージガス中の鋼質に有害な成分は以後の吹錬での脱ガス効果は期待できないので、Ar等不活性ガスを適正条件で流す。窒素ガス高窒素鋼製造のような特例を除き鋼質を害するので使用不可とする。酸素ガスは地金溶解の恐れがあるので使用しない方が望ましい。なお、酸素ガスも所定値以下に制限して、パージガスと一緒に流しても差し支えない。これらパージガスとしての機能を発揮させるためには、通常はノズル出口で2気圧(絶対圧力)程度のガス圧力を保持しなければならないことを前提とし、更に、適切な、ガス流量を確保しなければならない。かかるパージガスの流量は経験的に決定すればよい。但し、パージガスと一緒に流す上記酸素ガスの流量は、多すぎると吹錬終点での温度及び成分組成の的中率を確保することが困難になる。従って、吹錬末期において流す地金溶解用酸素流量は、純酸素換算値ベースで、吹錬中期において流した地金溶解用酸素流量の50%以下であることが必要である。望ましくは、20%以下に制限するのがよい。

0050

(6)地金溶解用酸素の噴射方向については、ランスの長手方向軸心線10に対する角度θが、40〜90°の角度をなして下向き乃至水平方向にすると、上述した地金溶解・除去の作用・効果が大きいこともわかった。

0051

この発明を実施例により更に詳細に説明する。

0052

試験方法は、300t転炉に溶銑310t及びスクラップ10t、並びに造滓材を所定量装入し、上吹き酸素ランスで脱炭精錬をした。用いた設備は図1に示したものに準じる。ランスの1本は、通常の操業で使用している吹錬専用のランスであり、地金溶解用酸素ノズルをもたないものである。他の1本は、四重管構造になっており、下端部に吹錬用酸素ノズルが設けられており、更に地金溶解用酸素ノズルがランスの下端より2mの高さ位置と、ここから上に1m間隔で2ヶ所の計3段に設けられたものである。地金溶解用酸素ノズルは各段共に、ランス外筒円周上に6孔ずつ配置され、吹錬用酸素ノズルとは別系統で送酸される。また、地金溶解用酸素ノズルには、酸素ガスの他にパージガスとして窒素及びアルゴンガスが供給される。

0053

吹錬専用の上吹き酸素ランス5からの酸素流量aは、45000〜60000Nm3 /h、地金溶解用酸素ノズル併設の上吹き酸素ランス5'からは、吹錬用酸素流量aが45000〜60000Nm3 /hで、地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量bは、a=45000〜65000Nm3 /hの0〜10%の範囲内で調整した。但し、ランス5'の地金溶解用酸素ガスを流さないときは、パージガスを供給した。

0054

吹錬専用の上吹き酸素ランス5を連続使用ヒート数23で付着地金が成長し、炉口付近が狭くなり、スクラップ装入時にシュートと地金とが擦れるようになった。そこで、24ヒート目から地金溶解用酸素ノズルを併設したランス5'を使用した。吹錬の中期には、地金溶解用酸素ノズルから2500〜3500Nm3/hの酸素を供給した。吹錬の初期には、地金溶解用酸素ノズルからはパージガスとして窒素を流し、吹錬末期には、地金溶解用酸素ノズルからはパージガスとしてArを流した。

0055

試験操業条件の詳細を表1に示す。

0056

0057

地金溶解用酸素ノズルを併設したランス5'に切り換えて10ヒート連続使用した。この間、付着地金が徐々に減少し、スクラップの装入に全く支障がなくなった。また、炉内を点検したところ、耐火煉瓦への損傷もみられなかった。

0058

以降、吹錬専用ランス5で20ヒートを、次いで地金溶解用酸素ノズル併設ランス5'に切り換えて10ヒートを吹錬するサイクルで操業した。その結果、地金が過度に付着したり、耐火レンガ損傷したりすることもなく、順調に操業することができた。

図面の簡単な説明

0059

この発明の方法を実施するために用いる設備例の概念図である。
吹錬用酸素の流量aと炉口地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量bとの比率b/aと、炉口地金の溶解速度との関係を示すグラフである。
吹錬用酸素の流量aと炉口地金溶解用酸素ガス中の純酸素流量bとの比率b/a(%)と、炉口耐火物の溶損速度との関係を示すグラフである。

符号の説明

0060

1:溶銑
2:造滓材
3:転炉
4:炉口
5:上吹き酸素ランス(吹錬用酸素ノズルのみ)
5':上吹き酸素ランス(地金溶解用酸素ノズル併設)
6:吹錬用酸素ノズル
7:地金溶解用酸素ノズル
8:炉口地金
8':炉内側壁地金
9:炉口耐火物
10:軸心線

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