JP4761938B2 - 転炉の吹錬方法 - Google Patents
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Description
上吹きランスから酸素ガスを吹き込む際、酸素ガスが溶銑の表面に衝突するため、溶銑の一部がスピッティング粒鉄となって炉口へと飛んでいき、このスピッティング粒鉄が炉口へ付着して地金(以降、炉口に付着した地金のことを付着地金という)となる。
また、溶銑(溶鋼)の温度[℃]の測定を行うサブランスを炉体内へ挿入する際、前記サブランスが付着地金に衝突してしまう危険性がある。また、チャージ数が多くなるにつれて炉体の底部(炉底部)の耐火物が溶損して減少する結果、次第に相対的に炉口近傍が重くなり、転炉が起きあがりにくくなる傾動トリップが発生する恐れがある。
このような問題を解決するために、転炉の操業においては、炉口周りでの付着地金の堆積速度を低下させる、即ち、付着地金となるスピッティング粒鉄が炉口へ付着し難くすることで前記除去作業をできるだけ少なくすることが望まれている。そこで、ランスチップの改善などを行うことで、スピッティング粒鉄が炉口へ付着しないようにする技術が考えられているが、十分な効果が得られていないのが実情である。
即ち、吹錬の際、式(1)を満たすように送酸速度を調整することによって、付着地金となるスピッティング粒鉄が炉口へ付着し難くすることができると共に、転炉における生産性を向上させることができることを見出した。
さて、吹錬を開始した直後では、溶銑の湯面を覆うスラグ(カバースラグ)があまり形成されておらず、このカバースラグが少ない状態で、送酸速度を大きくすると、酸素が直接湯面に当たりスピッティング粒鉄が跳ね上がり易くなるので、カバースラグが少ない時期では、送酸速度を小さくし、カバースラグが多い時期では、送酸速度を大きくして吹錬時間を短くするのがよい。即ち、カバースラグの形成度合いに応じた送酸速度を決定するのが好ましい。
また、上吹きランスから吹きつける酸素の吹錬開始からの積算量が総酸素量の40%に達するまでは、式(3)を満たすように、前記送酸速度を調整するのが好ましい。
図1は本発明の転炉の吹錬方法を行う転炉の全体側面図を示している。なお、転炉はこの実施形態に限定されない。転炉は、炉体の上側から酸素を吹きつけ且つ、炉体の底部からガスを吹き込むことができる上底吹き転炉であり、炉体1内に溶銑(溶鋼)やスクラップ等が収容可能となっている。
前記炉体1は有底で筒状に形成された鉄皮2と、この鉄皮2の内部に設けられた複数の耐火物3(耐火レンガ)から構成されている。炉体1の底部4にはガスを吹き込むためのガス吹き込み部5が設けられ、このガス吹き込み部5に対向する側、即ち、図1では炉体1の上部に炉口6が形成されている。炉口6に酸素などを吹くための上吹きランス7が挿入可能になっている。
前記耐火物3は、鉄皮2の底部10,拡大部11,直胴部12及び絞り部13に沿うように順番に鉄皮2内に貼り付けられ、貼り付けられた耐火物3の内面が鉄皮2の内面に略沿ったものとなっている。鉄皮2の直胴部12に溶銑8(溶鋼)を出湯(出鋼)するための出湯口9(出鋼口)が形成されている。
以上の転炉によれば、炉体1内に溶銑を装入し、炉体1(転炉)の炉口6へ上吹きランス7を挿入した後に、この上吹きランス7から溶銑に向けて酸素ガスを吹き付けることによって吹錬を行うことができる。吹錬を行う際には、炉体1の底部からガスを吹き込んで溶銑を攪拌する。
式(1)は、様々な実験により導出したものである。
以下、式の導出過程について説明する。
発明者はどのようなスピッティング粒鉄が炉口6へ付着しているか過去の操業や実験により調査した。操業が終了した後に、炉口6へ付着した付着地金を採取し、その断面積や組成分析などを行ったところ、スピッティング粒鉄の粒径が1mm程度のものが付着地金となることが分かった。
図2,3はその結果である。図2,3では、1チャージ当たりで酸素を吹き込む総酸素量を100%とし、酸素を吹き込んだ積算量が総酸素量の40%までの期間を初期とすると共に、積算量が総酸素量の40%を超えた期間を中期以降として結果をまとめたものである。
図2,3に示すように、炉内高さH,炉体(転炉)に入れる主原料(例えば、溶銑、故銑、冷銑)の合計量は一定とした。前記実験において、吹錬条件を表1のように設定した。
出鋼歩留、出鋼量(t/ch)をそれぞれ調べた。
上述した各操業状態に基づいて、出鋼歩留、出鋼量(t/ch)、製鋼時間(分/ch)、地金取り時間(分/ch)、生産ピッチ(ch/日)、生産能力(kt/日)を求めた。
なお、1チャージにかかる時間は、製鋼時間と地金取り時間とを合わせたものである。生産能力(kt/日)は、生産ピッチと出鋼量との積で算出した。
空塔速度Vが大きくなると同じ送酸速度Fo2であってもスピッティング粒鉄が炉口6に付着し易くなる。即ち、空塔速度Vが大きい場合、数チャージに1回程度の頻繁な地金除去作業を行わなければならず、その影響で生産ピッチが減少し、生産能力が低下する。
以上、シミュレーションや実験操業によれば、酸素を吹き込む際での空塔速度Vは、13.5m/sec以上17.5m/sec以下の範囲が良く、これを式で示すと式(1)のようになった。
なお、上吹きランス7から吹き込んだ酸素量と、炉口6から排出された排ガス量とが等しいと考えると、排ガスの空塔速度Vと送酸速度Fo2との関係式は、式(1A)と表すことができる。式(1A)を導出するに際し、前記排ガスは、上吹きランス7で吹き込んだ酸素の全てが溶銑中の炭素Cと反応して生成されたCOガス等とした。また、排ガスの温度は1573Kとし、吹き込んだ酸素の温度を298Kとして、熱膨張を考慮した。
したがって、積算量が総酸素量に対して40%を超えた際には、空塔速度Vの下限値を14.5m/sにした式(2)を満たすように、送酸速度Fo2を調整するのがよい。このとき、炭素量(%)から見れば、炭素量[C]が0.2%以下になるまで、式(2)を満たすように、送酸速度Fo2を調整するのが好ましい。
したがって、積算量が総酸素量に対して40%に達するまでは、空塔速度Vの上限値を16.5m/sに低下させた式(3)を満たすように、送酸速度Fo2を調整するのがよい。
また、少なくとも吹錬初期に式(3)を満たすように、送酸速度Fo2を調整することによって、上記式を満たさないものに比べ、平均的な地金取り間隔を大きくさせることができた。
本発明の吹錬方法は、上底吹きの転炉で上吹きランス7から酸素を吹き込んで吹錬を行うものであれば、脱りん処理を行う場合でも、脱炭処理を行う場合でも適用することが可能である。
2 鉄皮
3 耐火物(耐火レンガ)
6 炉口
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