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技術 スラグの流出防止装置

出願人 日本製鉄株式会社
発明者 宮田政樹
出願日 2017年4月26日 (3年8ヶ月経過) 出願番号 2017-087579
公開日 2018年11月22日 (2年1ヶ月経過) 公開番号 2018-184645
状態 未査定
技術分野 炭素鋼又は鋳鋼の製造
主要キーワード 流出形態 流出防止装置 把持棒 流出防止具 投入設備 高融点物質 固体粒 スラグ流出量
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年11月22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

転炉操業回数によらず排出孔から流出するスラグ量を抑制できるスラグ流出防止装置を提供する。

解決手段

転炉の出銑又は出鋼時に、溶銑又は溶鋼を排出する排出孔を閉塞するためのヘッド部と、前記ヘッド部を前記排出孔に投入する際に保持されるガイド部とを少なくとも備えた流出防止具周りに、スラグの粘度又は見かけの粘度を高める物質付帯する。

概要

背景

溶銑脱りん処理や脱炭処理が終了すると、転炉を傾斜することによって、炉内の溶銑又は溶鋼が転炉の側壁に設けられた出銑孔又は出鋼孔(以下、総称として排出孔と記す)を通して取鍋に移される。ところが、転炉内には溶銑又は溶鋼の上にスラグが浮遊しており、そのスラグが排出孔から流出して取鍋に入ると、脱りん処理効果を実質的に低下させてしまったり、鋼の品質を低下させたりする。従って、出銑又は出鋼が終わった段階でスラグの流出を防止する対策が必要である。そこで、その対策の1つとして、出銑又は出鋼の最終段階で炉内にスラグの流出防止装置(以下、ダーツと称す)を投入して排出孔を閉塞させる方法が知られている(例えば特許文献1参照)。

図3は、出鋼の最終段階における転炉内の様子を縦断面で示した図であり、転炉がほぼ水平状態にされ、溶鋼が転炉内に少し残っている状態を示している。出鋼が最終段階になると、図3に示すように溶鋼20の上面に浮遊するスラグ30が排出孔40から流出することを防止するために、ダーツ50が転炉内に投入される。

図4は、図3に示す排出孔40の周辺を拡大した図である。図4に示すように、ダーツ50はヘッド部50aとガイド部50bとを備えており、ヘッド部50aの上方の中央には把持棒50cが設けられている。この把持棒50cは、例えば特許文献2に記載の投入設備などでダーツ50を転炉内に投入する場合に用いられる。出鋼が最終段階に入り、炉内の溶鋼が少なくなった段階でダーツ50が炉内に装入され、排出孔40の直上に投下される。ダーツ50は、図4に示すようにそのガイド部50bが排出孔40内に侵入することによりダーツ50の溶鋼上での移動が規制される。このようにして、炉内の溶鋼が無くなる直前にヘッド部50aが排出孔40の溶鋼入口部に覆い被さり、本来的にはスラグ30の流出が防止される。なお、ヘッド部50aは、溶鋼とスラグとの界面に浮遊させておく必要があるので、ヘッド部50aの比重は溶鋼の比重とスラグの比重との間の値となるような材料で構成されている。

概要

転炉の操業回数によらず排出孔から流出するスラグ量を抑制できるスラグの流出防止装置を提供する。転炉の出銑又は出鋼時に、溶銑又は溶鋼を排出する排出孔を閉塞するためのヘッド部と、前記ヘッド部を前記排出孔に投入する際に保持されるガイド部とを少なくとも備えた流出防止具周りに、スラグの粘度又は見かけの粘度を高める物質付帯する。

目的

本発明は前述の問題点を鑑み、転炉の操業回数によらず排出孔から流出するスラグ量を抑制できるスラグの流出防止装置を提供する

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

転炉出銑又は出鋼時に、溶銑又は溶鋼を排出する排出孔閉塞するためのヘッド部と、前記ヘッド部を前記排出孔に導くためのガイド部とを少なくとも備えた流出防止具周りに、スラグの粘度又は見かけの粘度を高める物質付帯したことを特徴とするスラグの流出防止装置

請求項2

前記スラグの粘度を高める物質は、前記スラグの組成を変える物質、又は前記スラグを冷却する物質であることを特徴とする請求項1に記載のスラグの流出防止装置。

請求項3

前記スラグの粘度又は見かけの粘度を高める物質は、CaO、CaCO3、MgO、MgCO3、ドロマイト煉瓦屑、及び転炉スラグからなる群から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスラグの流出防止装置。

請求項4

前記スラグの粘度又は見かけの粘度を高める物質の最大粒径が50mm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のスラグの流出防止装置。

技術分野

0001

本発明は、炉内で処理された溶銑または溶鋼転炉から排出する際に、溶銑または溶鋼上に浮遊しているスラグ排出孔から流出するのを防止するためのスラグの流出防止装置に関する。

背景技術

0002

溶銑の脱りん処理や脱炭処理が終了すると、転炉を傾斜することによって、炉内の溶銑又は溶鋼が転炉の側壁に設けられた出銑孔又は出鋼孔(以下、総称として排出孔と記す)を通して取鍋に移される。ところが、転炉内には溶銑又は溶鋼の上にスラグが浮遊しており、そのスラグが排出孔から流出して取鍋に入ると、脱りん処理効果を実質的に低下させてしまったり、鋼の品質を低下させたりする。従って、出銑又は出鋼が終わった段階でスラグの流出を防止する対策が必要である。そこで、その対策の1つとして、出銑又は出鋼の最終段階で炉内にスラグの流出防止装置(以下、ダーツと称す)を投入して排出孔を閉塞させる方法が知られている(例えば特許文献1参照)。

0003

図3は、出鋼の最終段階における転炉内の様子を縦断面で示した図であり、転炉がほぼ水平状態にされ、溶鋼が転炉内に少し残っている状態を示している。出鋼が最終段階になると、図3に示すように溶鋼20の上面に浮遊するスラグ30が排出孔40から流出することを防止するために、ダーツ50が転炉内に投入される。

0004

図4は、図3に示す排出孔40の周辺を拡大した図である。図4に示すように、ダーツ50はヘッド部50aとガイド部50bとを備えており、ヘッド部50aの上方の中央には把持棒50cが設けられている。この把持棒50cは、例えば特許文献2に記載の投入設備などでダーツ50を転炉内に投入する場合に用いられる。出鋼が最終段階に入り、炉内の溶鋼が少なくなった段階でダーツ50が炉内に装入され、排出孔40の直上に投下される。ダーツ50は、図4に示すようにそのガイド部50bが排出孔40内に侵入することによりダーツ50の溶鋼上での移動が規制される。このようにして、炉内の溶鋼が無くなる直前にヘッド部50aが排出孔40の溶鋼入口部に覆い被さり、本来的にはスラグ30の流出が防止される。なお、ヘッド部50aは、溶鋼とスラグとの界面に浮遊させておく必要があるので、ヘッド部50aの比重は溶鋼の比重とスラグの比重との間の値となるような材料で構成されている。

先行技術

0005

特開2003−96512号公報
実開平6−69259号公報

発明が解決しようとする課題

0006

転炉の排出孔入り側耐火物60は、転炉の操業回数を重ねると溶損し、歪な形になってくる。すると、転炉からのスラグ流出をダーツによって安定して抑制することは困難になる。それは、耐火物が消耗することによって排出孔入り側とダーツとの間に大きな隙間が生じ、そこからスラグが多量に流出してしまうためである。図5は、出鋼が完了した時のダーツ50の状態を示す図である。図5に示すように、排出孔入り側に溶損部位70があると、ダーツ50が傾いてしまい、ダーツ50と排出孔入り側との隙間からスラグ30が流出してしまう場合がある。

0007

また、転炉は2000回以上使用し、排出孔入り側の煉瓦(耐火物)が溶損して歪な形状になってから使用する回数の方が圧倒的に多い。そのため、転炉の操業回数によらず排出孔から流出するスラグ量を抑制する手段が強く要望されていた。

0008

本発明は前述の問題点を鑑み、転炉の操業回数によらず排出孔から流出するスラグ量を抑制できるスラグの流出防止装置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

0009

本発明者は、排出孔からスラグが流出するのを抑制する方法について鋭意検討し、排出孔入り側付近のスラグの流動性を低下させる方法に着目した。出銑又は出鋼の末期では、一般的に、排出孔から排出される溶銑又は溶鋼が渦を形成してその渦にスラグが巻き込まれる現象が発生する。このとき、排出孔の直上にダーツのヘッド部があると、そのヘッド部の存在によりスラグの巻き込みが抑制される。しかし、排出孔入り側付近の溶損部位が存在すると、ダーツのヘッド部と排出孔入り側との隙間がいびつに大きくなり、排出孔へ流れる溶銑又は溶鋼に引きずられて流出するスラグが多くなり易い。また、ダーツのヘッド部が排出孔の入口に接した後も排出孔入口の溶損部位には隙間が残っているため、その隙間からスラグが流出し続けてしまうことになる。そこで、ダーツ周辺に存在するスラグの流動性を低下させれば、たとえ排出孔入り側付近に溶損部位があろうとも、溶銑又は溶鋼に引きずられて流出するスラグの量を低減できることを見出した。

0010

具体的には、ダーツと一緒に、スラグ中固相として分散して見掛けのスラグ粘度を高める高融点物質熱分解してスラグを冷却してスラグ粘度を高める物質、又はスラグの組成を変えてスラグの粘度を増加させる物質を添加できるようにする。上記物質としては、CaO、CaCO3、MgO、MgCO3、ドロマイト煉瓦屑転炉スラグなどがある。なお、上記物質の粒径は50mm以下が望ましい。

0011

以上のことから本発明は以下のとおりである。
(1)転炉の出銑又は出鋼時に、溶銑又は溶鋼を排出する排出孔を閉塞するためのヘッド部と、前記ヘッド部を前記排出孔に導くためのガイド部とを少なくとも備えた流出防止具周りに、スラグの粘度又は見かけの粘度を高める物質を付帯したことを特徴とするスラグの流出防止装置。
(2)前記スラグの粘度を高める物質は、前記スラグの組成を変える物質、又は前記スラグを冷却する物質であることを特徴とする上記(1)に記載のスラグの流出防止装置。
(3)前記スラグの粘度又は見かけの粘度を高める物質は、CaO、CaCO3、MgO、MgCO3、ドロマイト、煉瓦屑、及び転炉スラグからなる群から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のスラグの流出防止装置。
(4)前記スラグの粘度又は見かけの粘度を高める物質の最大粒径が50mm以下であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のスラグの流出防止装置。

発明の効果

0012

本発明によれば、転炉の操業回数によらず排出孔から流出するスラグ量を抑制できるスラグの流出防止装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明に係るスラグの流出防止装置の一例を示す図である。
本発明に係るスラグ流出装置を用いてスラグの流出を防止する様子を説明するための図である。
出鋼時にダーツが排出孔に収まる様子を説明するための図である。
出鋼時における排出孔付近を拡大した図である。
溶損部位がある場合のスラグの流出形態を説明するための図である。

0014

以下、本発明の詳細について図面を参照しながら説明する。本発明は、脱りん処理後の出銑、脱炭処理後の出鋼のどちらにも適用できる。以下、代表して脱炭処理後の出鋼時に適用する例について説明する。

0015

本発明のスラグの流出防止装置(以下、ダーツ)は、出鋼(出銑)の最終段階で投入されると、出鋼(出銑)の最終段階でダーツ周囲のスラグの流動性を低下させることによって排出孔から流出するスラグの量を抑制する。スラグの流動性を低下させる方法、すなわち粘度を増加させる方法としては、(1)液相スラグ固体粒を分散させる方法、(2)スラグを冷却する方法、及び(3)スラグの組成を変える方法がある。

0016

(1)液相スラグに固体粒を分散させる方法は、スラグに溶解し難い高融点の物質を固相粒子として添加して分散させ、スラグの見掛けの粘度を増加させる方法である。液相スラグへ固相粒子を分散させると、見掛けの粘度が増加することが知られている。固相粒子としては、MgO、ドロマイト、煉瓦屑、転炉スラグなどが考えられる。

0017

(2)スラグを冷却する方法は、スラグを冷却することによってスラグそのものの粘度を増加させる方法である。この方法では、冷却時にスラグ中に固相が晶出して固相と液相とが分散し、前述した見掛けの粘度が増加することもある。冷却方法としては、スラグへ添加後に熱分解して熱を奪う吸熱反応が起こる物質を添加する方法が考えられる。このような物質としては、例えばCaCO3、MgCO3、ドロマイトなどが考えられる。

0018

(3)スラグの組成を変える方法は、スラグに溶解する物質を添加してスラグの組成を変えることによって、スラグそのものの粘度を増加させる方法である。例えば、CaOを添加すると、スラグ中の(CaO)濃度を高くなり、塩基度(CaO/SiO2比)が上昇し、スラグの粘度が増加する。

0019

以上のようにスラグの粘度又は見かけの粘度を増加させる方法が考えられる。そこで、本発明者らは、ダーツの投入時にこれらの物質を添加するために、これらの物質を付帯できるようにしたダーツを見出した。例えば図1に示すように、スラグ粘度を増加させるための物質2を入れた袋1をダーツ10に付帯するようにする。出鋼が最終段階に入り、炉内の溶鋼が少なくなった段階で図1に示すようなダーツが炉内に装入され、排出孔の直上に投下される。そして、ダーツが投下されてスラグが流出し始める迄に、その袋1が破れて上記物質がダーツ周辺のスラグに添加され、スラグ中へ分散することによってスラグの粘度または見かけの粘度が高められるため、スラグ流出抑制効果が十分に発揮される。つまり、図2に示すように、排出孔付近のスラグ3は粘度または見かけの粘度が増加するため、溶損部位があることによってダーツが排出孔を十分に閉塞できない場合にも、スラグの流出を抑えることができる。

0020

以上のようにダーツ10本体は少なくともヘッド部10aとガイド部10bとを備えているが、溶銑(又は溶鋼)上に浮かんで最終的には排出孔の入口を閉塞するように、ダーツ10のヘッド部10aの比重は溶銑(又は溶鋼)よりも小さく、スラグより大きい材質のものを用いる。ダーツそのものについては公知のものを用いてもよい。

0021

スラグの粘度または見かけの粘度を増加させるための物質をダーツとともに投下可能であれば、袋以外の物や容器で付帯するようにしてもよい。袋を用いる場合には、例えば、ダーツのヘッド部10a上方の把持棒10cから4方に4つの袋を吊り下げ、4つの袋内へ上記物質を装入する。このようなダーツを排出孔の直上に投下すれば、簡便で、確実に前述した効果を享受できる。袋を用いる以外に、適当な容器に上記物質を装入して把持棒に括りつける方法でも良い。

0022

なお、袋や容器の材質は、排出孔の真上からダーツを溶鋼へ投下する前段階で溶鋼及びスラグから発せられる熱によって溶解又は燃焼してしまわない材料であれば特に限定されない。袋や容器の材質としては、ダーツを投下する前段階では溶解または燃焼等により破損してしまわず、ダーツが排出孔の直上に運ばれた後の投下される直前、またはダーツが投下されて溶鋼とスラグとの間に位置しているときに破れて、内容物がスラグに添加されるような材質であることが望ましい。
具体的には、ダーツを排出孔直上まで運ぶのに要する時間に応じて適宜決めればよいことであり、袋であれば難燃・防炎素材薄手金網等が例示できるし、容器であれば厚手ボール紙等が例示できる。

0023

スラグの粘度(又は見かけの粘度)を増加させる物質は、前述した(1)〜(3)の少なくともいずれかの効果を有する物質が挙げられる。もちろん、上記(1)〜(3)の効果を同時に複数発揮できる物質もあり、その方が効果は大きい。ドロマイトなどはそれに相当する。さらに前述した物質を2種類以上混合して用いてもよい。

0024

なお、上記物質の最大粒径は50mm以下が望ましい。但し、粒径が5mm未満である物質の割合が多過ぎると、界面張力の影響が強く出て、固相粒がスラグ浴内へ侵入して分散しにくくなる。そのため、粒径が5mm未満の割合(重量割合)は、20%以下が望ましい。一方、最大粒径が50mm超だと固相粒添加量が一定の場合、スラグとの接触面積が小さく、スラグへ溶解しにくくなり分散しにくくなる。

0025

また、ダーツとともに付帯する上記物質の量は、0.07〜1.0kg/溶鋼ton(or溶銑ton)とすることが望ましい。上記物質の量が下限値を下回ると、粘度が増加したスラグでダーツ周辺を覆いきれないため、効果が低下してしまう恐れがある。また、上記物質の量が上限を超えると、効果が飽和し、コスト上不利である。より望ましくは0.2〜0.7kg/溶鋼ton(or 溶銑ton)である。

0026

以上のようにスラグ粘度を増加させるための物質をダーツとともに投入することによって、少量の固相粒でも、転炉の炉回数によらず排出孔から流出するスラグ量を抑制できる。なお、脱りん処理後の出銑に適用すれば、その後の脱炭炉への燐持込量が減って、脱炭炉で脱りんするためのCaO添加量を減らすことができる。脱炭炉へ適用すれば、取鍋へ流出するFeO等の低級酸化物量を減らせるので、二次精錬脱酸脱硫)の負荷を大幅に軽減できる。更には、FeOをAlで還元する際に生成するAl2O3系介在物量も減らせるため、鉄鋼製品の品質が向上する。

0027

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

0028

(実施例)
流出防止具として、ヘッド部の主要組成が、質量%でCr2O3:40%、Fe2O3:25%、MgO:10%、SiO2:10%、Al2O3:10%であり、ガイド部の主要組成が、Al2O3:70%、SiO2:20%のダーツを用いた。
一方、操業回数が1500回以上の転炉で溶銑250tonを脱りん吹錬した。脱りん吹錬終了後のスラグは、塩基度(CaO/SiO2)1.3、40kg/溶銑tonで、脱りん後の溶銑の温度は1350℃だった。その後、炉体傾動して出銑を開始し、出銑末期に、前述した組成のダーツに最大粒径が50mm以下のドロマイトを各10kg(0.04kg/溶銑ton)装入した4つの段ボール製容器をガイド部の四方に括りつけたダーツを作製し、投入装置アームで把持棒を保持しながら排出孔の真上に当該ダーツを移動させて投下した。ダーツを転炉内に入れてから排出孔直上まで移動させるのに要した時間は5〜10秒間であり、ダーツのガイド部を溶銑中へ投下してから出銑が完了するまでの時間は約1分であった。
スラグ流出量は、取鍋内のスラグ厚さから流出量を算出し、その量を溶銑量で割って、溶銑1ton当たりのスラグ流出量を求めた。
同様の実験を100回行ったところ、スラグ流出量は平均で3kg/溶銑tonであった。

実施例

0029

(比較例)
流出防止具として、ヘッド部の主要組成が、質量%でCr2O3:40%、Fe2O3:25%、MgO:10%、SiO2:10%、Al2O3:10%であり、ガイド部の主要組成が、Al2O3:70%、SiO2:20%のダーツを用いた。
一方、操業回数1500回以上の転炉で溶銑250tonを脱りん吹錬した。脱りん吹錬終了後のスラグは、塩基度(CaO/SiO2)1.3、40kg/溶銑tonで、脱りん後の溶銑の温度は1345℃だった。その後、炉体を傾動して出銑を開始し、出銑末期に、投入装置のアームで前述した組成のダーツの把持棒を保持しながら排出孔の真上に当該ダーツを移動させて投下した。ダーツを転炉内に投下してから出銑が完了するまでの時間は約1分であった。
スラグ流出量は、取鍋内のスラグ厚さから流出量を算出し、その量を溶銑量で割って、溶銑1ton当たりのスラグ流出量を求めた。
同様の実験を100回行ったところ、スラグ流出量は平均で6kg/溶銑tonであった。

0030

1 袋
2物質
10 ダーツ

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