JP4737176B2 - Method for controlling adhesion of metal in the refining furnace - Google Patents
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Description
この発明は転炉型精錬炉において、酸素吹錬により溶銑を精錬する際に、その精錬炉の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。 In the converter type refining furnace, when the hot metal is refined by oxygen blowing, the amount of metal that adheres to the furnace mouth and the inner wall of the refining furnace is reduced, and the raw material charging operation into the furnace is performed. And an operation method for performing stable refining by maintaining the furnace opening device and the inner wall of the furnace.
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。 In converter refining, some of the molten steel and slag scattered by spitting and slopping generated during blowing are attached to the furnace mouth and the inner wall of the furnace as metal. The adhered metal grows as the heat continues, and when its size exceeds a certain limit, it not only hinders hot metal and scrap charging, but also falls into the bath during blowing and melts down into the bath. This causes fluctuations in the composition of components and temperature, which greatly hinders operation. If such adhesion metal is not properly removed, there is a risk of damaging the refractory under the adhesion metal, that is, the underlying refractory. Therefore, it is necessary to remove the adhered metal before it becomes larger than the size that hinders operation.
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け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の脱落をおこす危険性がある。 As a traditional method of removing the furnace mouth metal, there is a method of physically removing the scrap shout against the furnace mouth metal part. However, since this method directly hits the scrap shout against the furnace mouth metal part, there is a risk of dropping the furnace mouth brick due to the impact.
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。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4-354814 discloses a method for melting and removing a bullion adhering to the furnace port by inserting a dedicated bulge melting lance from the furnace port into the furnace during non-operation. (Referred to as Prior Art 1). However, since this method must be carried out when the converter is not blown, the non-steel production time is increased and converter productivity is significantly hindered.
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。 Therefore, a method has been proposed in which the exhaust gas generated in the furnace during secondary blowing is subjected to secondary combustion to dissolve and remove the furnace opening and the inner wall of the furnace inner wall so as not to hinder converter productivity. For example, in Japanese Patent Publication No. 7-261141, in an all-oxygen bottom blowing converter, operation is performed at a ratio of 1 heat of slagless blowing to 1 heat of normal blowing, and the top blowing is performed during bottom blowing. A method is disclosed in which oxygen gas is introduced from a lance into the furnace, and the metal in the vicinity of the furnace mouth is dissolved and removed (referred to as Prior Art 2). According to this method, it is possible to dissolve and remove the furnace neck metal while ensuring productivity. However, since the in-furnace secondary combustion is used, it is difficult to control the secondary combustion rate and the refractory is easily damaged.
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。 Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-127812, the oxygen gas for blowing is blown from the lower end of the lance to the hot metal, and the oxygen gas is injected from the outer periphery of the lance toward the inner wall of the furnace to adhere to the ingot in the furnace. Is disclosed (referred to as Prior Art 3). Even with this method, if the amount of attached metal is reduced, the refractory may be damaged.
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。 From the above, according to the prior art, it became possible to remove the ingot in the furnace while securing the productivity of the refining furnace. However, it cannot be said that development of a technique for melting and removing the metal attached to the furnace mouth and the inner wall of the furnace without damaging the base refractory is not sufficient.
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。 Therefore, the present inventors are premised on ensuring productivity in the converter, and without damaging the base refractory on the lower side of the attached metal, The task was to develop a method for reliable dissolution and removal.
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。 By the way, in order to suppress damage to the base refractory, it is important to dissolve as much as possible the metal that has adhered to a wide range in the furnace, such as the furnace opening and the inner wall of the furnace. Therefore, the oxygen gas for dissolving the metal should be supplied into the furnace as a stable flow as possible. However, the state of the gas flow generated in the furnace changes depending on the component composition of the bath and the flow rate of blowing oxygen even within one heat. Therefore, if the flow rate of the metal for dissolving the metal is also a pure oxygen conversion value and is not properly determined by the flow rate of the oxygen for blowing at that time, a wide range of adhered metal is uniformly dissolved as described above, and the base refractory is dissolved. In particular, when the flow rate of bullion dissolution is increased by flowing a relatively high flow rate of bullion dissolution oxygen, the flow rate of bullion dissolution oxygen is pure. In terms of oxygen, it is important to flow depending on the flow rate of oxygen for blowing.
以上より、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。 From the above, it is desirable to appropriately change the flow rate of the metal for melting the metal in the pure oxygen conversion value depending on the state of adhesion of the metal in the furnace and the melting target speed, depending on the blowing time in one heat. It is important to find out.
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。 Therefore, the object of the present invention is to ensure the productivity of molten steel in the converter, and refining to manage the adhesion state of the metal well without damaging the refractories on the furnace mouth and the inner wall of the furnace. It is to provide a method of operating the furnace.
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。 The present inventors have conducted research from the above-mentioned viewpoints and obtained the following knowledge.
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。 1. When melting the adhering metal, a wide range of adhering metal should be dissolved and removed so as not to damage the underlying refractory, and the top blown oxygen lance should be As for supplying oxygen gas for blowing, and for supplying oxygen gas for melting metal that can control the flow rate independently of the oxygen gas for blowing, simultaneously with the supply of oxygen gas for blowing It is effective to properly use the two types of top blown oxygen lances. By doing so, it is possible to distribute the adhering metal in an appropriate amount and as uniformly as possible.
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。 2. In converter blowing, the state of gas flow in the furnace changes significantly depending on the blowing time, so supply oxygen for melting metal in a time when there is little disturbance in the gas flow and it is as stable as possible. Moreover, the supply amount is set to an appropriate flow rate according to the flow rate of the gas in the converter furnace. For this purpose, the pure oxygen flow rate in the metal gas for melting the metal is changed according to the flow rate of the oxygen gas for blowing. By flowing an appropriate amount, the bullion is melted as intended, and refractory erosion can be suppressed.
３．生産性を確保するためには、基本的課題として、成分組成外れの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用試料採取の後、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。 3. In order to ensure productivity, as a basic problem, rejected molten steel with a component composition out of the range must not be melted. Therefore, in the smelting furnace, it is important to put the molten steel component composition and temperature at the end of blowing into the target range. In order to prevent the target temperature and component composition of the molten steel at the end of the blowing process, at least after the temperature and component analysis sample collection at the end of the blowing process and after the so-called sublance measurement, the oxygen for melting the metal It is desirable not to supply.
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。 In this way, in order to melt and remove ingots and furnace wall adhering metal during converter blowing, the use of the above-mentioned top blown oxygen lance and the supply of metal for melting the metal depend on the time of blowing. Therefore, it is important to supply the metal based on the flow rate pattern of the dissolved oxygen.
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。 The present invention has been made based on the above findings and is as follows.
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。
The invention according to
（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。 (A) An upper blown oxygen lance provided with a nozzle for supplying oxygen gas for blowing to the lower end.
（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及びパージガスを供給可能なノズルであって、そのヒートの吹錬時間に応じて少なくともどちらか一方の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。 (B) A nozzle for supplying blowing oxygen gas is provided at the lower end portion, and the metal gas for oxygen dissolution and purge gas that can be controlled independently of the blowing oxygen gas at the outer peripheral portion can be supplied. An upper blown oxygen lance provided with a nozzle that supplies at least one of the gases according to the blowing time of the heat .
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、不活性ガスを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。 Here, the oxygen gas flowing from the metal melting nozzle is generally pure oxygen, but may be any oxygen-containing gas, and an inert gas can be mixed in order to increase the gas reach distance. is there. In addition, melting and removing the bullion includes preventing adhesion of the bullion that is about to adhere. In addition, industrial pure oxygen gas is normally used for oxygen gas for blowing.
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、精錬炉の操作者が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。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an operation method according to the first aspect, wherein an operator of the refining furnace grasps the distribution state of the adhered metal by visual observation and is based on a predetermined lance switching standard. Using the above analysis, or using a combination of these standards based on the analysis results obtained or measured with the furnace profile meter and based on the obtained measurement results, It is characterized by selecting one or the other of the oxygen lances.
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、前記（ロ）記載の地金溶解用酸素ガス及びパージガスを供給可能な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、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の乱れが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に特徴を有するものである。 According to a third aspect of the present invention, in the method for operating a smelting furnace according to the first or second aspect, the upper blown oxygen lance is provided with a nozzle capable of supplying the metal gas for dissolving the metal and the purge gas according to the above (b). In the heat using heat, the blowing period of the heat is divided into the initial stage, the middle stage and the end stage of the blowing, and in the initial stage of blowing, the turbulence of the gas flow in the furnace due to the addition of the auxiliary material is subdued from the start of blowing. The last stage of blowing is from the start of sampling for temperature and component analysis to be performed at a predetermined time before the end of blowing and from the end of blowing to the end of blowing. It is characterized by supplying the gas from the top blown oxygen lance by the following methods (c) and (d) during the blowing periods determined in this way, excluding the initial period and the final period.
（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。 (C) In the middle of blowing, supply a flow rate in the range of 3 to 10% of the flow rate of oxygen gas for blowing in terms of pure oxygen flow rate in the oxygen gas for melting metal To do.
（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は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。 (D) At the initial stage of blowing and at the end of blowing stage, only purge gas or purge gas and oxygen gas are allowed to flow from the metal melting nozzle to prevent clogging of the metal melting nozzle, and oxygen gas that flows together with the purge gas The flow rate is set to 50% or less of the pure oxygen flow rate in the oxygen gas for melting metal supplied in the above-mentioned (c) middle stage of blowing in terms of pure oxygen gas flow rate.
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。
The invention according to claim 4 is the operation method according to
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。 As described above, according to the present invention, the adhesion of the furnace mouth metal is efficiently performed without inhibiting the productivity in the converter type refining furnace, while suppressing the damage to the furnace mouth and the inner wall refractory. Can be provided, and industrially useful effects are brought about.
次に、この発明の望ましい実施の形態を説明する。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described.
（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。
(1) FIG. 1 is a conceptual diagram of an example of equipment used for carrying out the method of the present invention. Two types of top blown oxygen lances are provided. One type of top-blown
（２）転炉３補修後の立ち上げ時には、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。
(2) At the time of start-up after repairing the converter 3, since there is no adhering metal, normal blowing is performed using the top blown
（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。
(3) An upper blowing oxygen lance 5 'is inserted into the furnace through the furnace port 4 from above the converter 3 in which the
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。
The blowing operator tilts the furnace body of the converter 3 that has been emptied after the completion of the heat-out and completes the steel production, and the metal bars 8 and 8 attached to the furnace port and the inner wall of the furnace. Observe the situation of 'visually. On the other hand, the selection criteria for the state of metal adhesion and the type of top blown oxygen lance to be used are determined in advance. In addition, when using the top blown
（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。 (4) The reason for determining the pure oxygen flow rate in the metal gas for melting the metal is determined by dividing the blowing period into the early, middle and final stages as described above.
（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。 (A) The initial stage of blowing is a period in which the gas flow in the furnace is turbulent due to the generation and rapid expansion of various gases such as CO 2 and water vapor generated from the auxiliary raw materials by charging the auxiliary raw materials. At this time, the flow of the oxygen gas for dissolving the base metal is also difficult to control, so it is difficult to uniformly dissolve the base metal and not damage the base refractory. Therefore, bullion should not be dissolved at this time. In this way, in the initial stage of blowing, the supply of oxygen for melting metal is stopped in principle. During this time, it is an essential requirement to prevent clogging of the metal melting nozzle. Therefore, the minimum gas flow necessary for this is ensured as the purge gas. The purge gas species may be an inert gas such as argon gas and / or nitrogen. Since it is in the early stage of blowing, nitrogen at low cost is usually desirable. It is because it is denitrified in the subsequent blowing process and does not harm the steel quality. In order to exert the function as a purge gas, it is usually assumed that a gas pressure of about 2 atm (absolute pressure) or slightly higher than that is required at the nozzle outlet. Must be secured. The flow rate of the purge gas may be determined empirically. Further, there is a relationship of using the metal melting nozzle 7, and if the oxygen gas is limited to a predetermined value or less, it may be flowed together with the purge gas. However, this predetermined value generally means that in the initial stage of the blowing, the flow of oxygen for melting the metal is disturbed due to the disturbance of the gas flow in the furnace, so that the dissolution of the adhering metal is not uniform or the base fireproof In order not to damage the object, limit it to a range where the adverse effect is not present. From this point of view, the flow rate of pure oxygen in the metal gas for dissolving metal bullion is 50% or less of the flow rate of pure oxygen in the gas for dissolving metal bulge to be flown in the middle of blowing, which will be described next. It is necessary and it is desirable to limit it to 20% or less.
（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。 (B) The middle stage of blowing is the time when the decarburization reaction is active, and the amount of gas in the furnace is the highest. At this time, the gas flow rate in the furnace is large, but the flow turbulence is small and stable. Therefore, it is most suitable to inject an appropriate amount of oxygen for dissolving the metal at this time. Here, even in the stable period of the in-furnace gas flow, it is important to change the flow rate of the metal melting oxygen depending on the flow rate of the in-furnace gas. The flow rate of the furnace gas at a certain point (Nm 3 / min), from being subject to the appropriate feed rate of blowing oxygen gas at that time (Nm 3 / min), after all, the oxygen for bullion dissolution, It must be determined depending on the flow rate (Nm 3 / min) of the oxygen gas for blowing. This is because it is possible to dissolve only the bare metal and not to damage the base refractory only by doing so.
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。 As for the flow rate a (Nm 3 / min) of the oxygen gas for blowing, various flow patterns are usually set within the period even in the middle stage of blowing in the same heat. Further, the above pattern is set so that optimum refining is performed according to the steel type to be refined (element steel component composition, that is, product component composition). In addition, it is necessary to further correct the flow rate a of the blowing oxygen gas in accordance with fluctuations in the blowing factor during blowing.
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。 The inventors of the present invention have obtained the following conclusion by repeating a number of tests under the many operating conditions described above and analyzing the results.
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）
Even in the case where the flow rate a (Nm 3 / min) of the oxygen gas for blowing is changed variously as described above in order to dissolve only the bare metal and not to damage the refractory underneath. In the above-mentioned middle stage of blowing, it is necessary to control the pure oxygen flow rate b (Nm 3 / min) in the metal gas for dissolving the metal in the range where the following expression (1) is satisfied.
(B / a) × 100 = 1 to 50 (%) ------------ (1)
この知見は次のようにして得たものである。 This knowledge was obtained as follows.
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。 A 300t / ch upper bottom blowing converter was used, and as a lance, a nozzle for smelting consisting of a 6-hole Laval nozzle was provided at the lower end, and the metal melting nozzle was placed in two stages at a predetermined height from the lower end of the lance. 10 nozzles were provided along the outer periphery of the lance, and those having a nozzle diameter of 8 mm were used. The angle θ (see FIG. 1) formed between the injection direction of the metal melting oxygen and the axial center line of the lance was 90 °, that is, oxygen was injected in the horizontal direction. As the flow rate a of blowing oxygen was performed at two levels of 170~500Nm 3 / min, and 700 to 1000 nm 3 / min.
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。 The dissolution test of the bullion was conducted when the amount of adhesion of the furnace bullion reached the standard value. The ratio (b / a) × 100 (%) between the flow rate a of blowing oxygen a and the pure oxygen flow rate b in the metal gas for melting metal is changed to various values within the range of 0 to 70%. It was done. And the melting rate of the furnace neck metal was calculated | required from the expansion rate of the diameter of a furnace port accompanying melt | dissolution of a furnace mouth metal, and this was represented with the melt | dissolution rate index | exponent. The larger this index is, the faster the dissolution rate is, which indicates that it is desirable for metal removal. In addition, the melting rate of the furnace refractory was measured and expressed as an index. The smaller this index is, the lower the melting rate and the better.
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。 FIG. 2 shows the relationship between b / a and the melting rate of the furnace port metal, and FIG. 3 shows the relationship between b / a and the melting rate of the furnace port refractory. As can be seen from FIGS. 2 and 3, when b / a is in the range of 1 to 50%, the furnace mouth metal can be quickly dissolved, and the amount of erosion loss of the furnace mouth refractory is small. . In particular, good results were obtained when b / a was 3 to 10%.
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。 As described above, the pure oxygen flow rate b (Nm 3 / min) in the metal gas for dissolving the metal is supplied within the range of 3 to 10% of the flow rate a (Nm 3 / min) of the oxygen gas for blowing. desirable.
（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。 (5) Next, the relationship between the reaction state in the furnace and the blowing method at the end of blowing will be described.
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、次の二通りの対策のいずれかを実施する。 Even if the molten metal removed and removed as described above falls into the steel bath in the furnace or melts and flows into the steel bath, the temperature of the molten steel is lowered or the composition of the components is changed. -It is important to prevent the molten steel temperature and component composition at the end of blowing from deviating from the target values by appropriate measurement information after homogenizing the components. To do so, implement one of the following two measures.
（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を採取する場合には、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。 (A) When so-called sublance measurement is performed, that is, in order to adjust the temperature and composition of the molten steel at the end of the blowing to the target values, the temperature of the molten steel while continuing blowing using the lance at the end of blowing In the case of collecting samples for measurement and component analysis, supply of oxygen for dissolving the metal is not performed at least after the sublance measurement is performed.
（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。 (B) Regardless of whether or not the above-mentioned sublance measurement is carried out, oxygen gas for melting metal is not supplied from x% before the scheduled time of blowing until the end of blowing until the end of blowing. To do. Here, it is desirable to set x% within a range of 5 to 30%. The necessity to set the upper and lower limit values in a relatively wide range as described above is not limited to the types of steel to be smelted and fluctuations in the smelting factors, as well as using normal blowing or less slag blowing, or using a converter. This is because the period (time) in which the supply of oxygen for melting the metal is stopped depends on the blown form of hot metal removal P refining.
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。窒素ガスは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。 In this way, in the final stage of blowing, the supply of oxygen for melting metal is basically stopped. During this time, it is an essential requirement to prevent clogging of the metal melting nozzle. Therefore, the minimum gas flow necessary for this is ensured as the purge gas. This period is the last stage of blowing, and the decarburization reaction is also weak. Therefore, components harmful to the steel quality in the purge gas dissolved in the molten steel cannot be expected to have a degassing effect in the subsequent blowing. Flow gas under proper conditions. Nitrogen gas cannot be used because it harms the steel quality except for special cases such as high nitrogen steel production. It is preferable not to use oxygen gas because it may dissolve the metal. Note that the oxygen gas may be limited to a predetermined value or less and flow together with the purge gas. In order to exert the function as the purge gas, it is usually assumed that a gas pressure of about 2 atm (absolute pressure) must be maintained at the nozzle outlet, and an appropriate gas flow rate must be secured. Don't be. The flow rate of the purge gas may be determined empirically. However, if the flow rate of the oxygen gas that flows together with the purge gas is too large, it becomes difficult to ensure the correct ratio of the temperature and component composition at the end of blowing. Therefore, the flow rate of the dissolved metal flowing at the end of blowing is required to be 50% or less of the flow rate of dissolved molten metal flowing during the middle of blowing. Desirably, it should be limited to 20% or less.
（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。
(6) Regarding the injection direction of the oxygen for melting the bullion, if the angle θ with respect to the longitudinal
この発明を実施例により更に詳細に説明する。 The present invention will be described in more detail with reference to examples.
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、ランス外筒の円周上に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。 In the test method, a predetermined amount of hot metal 310t, scrap 10t, and slagging material were charged into a 300t converter, and decarburized and refined with an upper blown oxygen lance. The equipment used is similar to that shown in FIG. One of the lances is a lance dedicated to blowing that is used in normal operation, and does not have an oxygen nozzle for melting metal. The other one has a quadruple tube structure and is provided with an oxygen nozzle for blowing at the lower end, and further, the oxygen nozzle for melting metal is at a height of 2 m from the lower end of the lance, and from here It is provided in a total of 3 stages at 2 locations at 1m intervals. In each stage, the metal nozzle for dissolving the metal bar is arranged in six holes on the circumference of the lance outer cylinder, and is sent by a separate system from the oxygen nozzle for blowing. In addition to oxygen gas, nitrogen and argon gas are supplied to the base metal melting oxygen nozzle as purge gas.
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。
The oxygen flow rate a from the top
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。
Adhesive ingots grew with the continuous use heat number 23 of the blown
試験操業条件の詳細を表１に示す。 Details of the test operating conditions are shown in Table 1.
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。
Switching to the
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。
Thereafter, the operation was carried out in a cycle in which 20 heats were switched with the
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
1: Hot metal 2: Ironmaking material 3: Converter 4: Furnace port 5: Top blowing oxygen lance (only oxygen nozzle for blowing)
5 ': Top blown oxygen lance (equipped with an oxygen nozzle for melting metal)
6: Oxygen nozzle for blowing 7: Oxygen nozzle for melting metal 8: Furnace metal 8 ': Furnace inner wall 9: Furnace refractory 10: Center wire
Claims (4)
（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及びパージガスを供給可能なノズルであって、そのヒートの吹錬時間に応じて少なくともどちらか一方の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。 In the operation method of a smelting furnace that suppresses the formation of bullion that adheres to the smelting furnace when hot metal is blown in the smelting furnace using top-blown oxygen, the bullion that has adhered to the smelting furnace The distribution state of the gas is grasped, one of the following two types of top blown oxygen lances (b) and (b) is selected according to the distribution state, and one heat is generated using the selected one lance. Continue to use for the above, then grasp the distribution state of the metal in the refining furnace, and use it continuously for more than 1 heat using the other top blown oxygen lance according to the distribution state Thus, a refining furnace operating method that suppresses the formation of deposit metal in the refining furnace, wherein the top blown oxygen lances (a) and (b) are alternately used.
(A) An upper blown oxygen lance provided with a nozzle for supplying oxygen gas for blowing to the lower end.
(B) A nozzle for supplying blowing oxygen gas is provided at the lower end portion, and the metal gas for oxygen dissolution and purge gas that can be controlled independently of the blowing oxygen gas at the outer peripheral portion can be supplied. An upper blown oxygen lance provided with a nozzle that supplies at least one of the gases according to the blowing time of the heat .
（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は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。 In the method of operating a refining furnace according to claim 1 or 2, in the heat using the top blown oxygen lance provided with the nozzle capable of supplying the oxygen gas for purging metal and the purge gas described in (b) above, The heat blowing period is divided into the initial stage, the middle stage and the end stage of the blowing, and the initial stage of the blowing is from the start of the blowing until the disturbance of the gas flow in the furnace due to the addition of the auxiliary material is subsided, and the final stage of the blowing is From the start of sampling for temperature and component analysis to be performed at a predetermined time before the scheduled end of blowing and from the end of blowing, and the middle stage of blowing is the period excluding the initial and final stages of blowing from the entire period of blowing, Refining that suppresses the formation of deposit metal in the smelting furnace, characterized in that gas is supplied from the top blown oxygen lance by the following methods (c) and (d) during each blowing period thus determined. How to operate the furnace.
(C) In the middle of blowing, supply a flow rate in the range of 3 to 10% of the flow rate of oxygen gas for blowing in terms of pure oxygen flow rate in the oxygen gas for melting metal To do.
(D) At the initial stage of blowing and at the end of blowing stage, only purge gas or purge gas and oxygen gas are allowed to flow from the metal melting nozzle to prevent clogging of the metal melting nozzle, and oxygen gas that flows together with the purge gas The flow rate is set to 50% or less of the pure oxygen flow rate in the oxygen gas for melting metal supplied in the above-mentioned (c) middle stage of blowing in terms of pure oxygen gas flow rate.
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