JP7416043B2 - 溶鉄の精錬方法 - Google Patents
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Description
(1)前記噴射孔を有するバーナーが前記他のランスの先端部に設けられており、前記他のランスは、少なくとも1本以上設けられた昇降可能なバーナーランスであること、
(2)前記燃料の流量、および前記支燃性ガスの流量のいずれか一方または両方を、前記可燃性物質の酸化または燃焼を考慮して定めること、
(3)前記支燃性ガスの流量を、前記可燃性物質の酸化または燃焼を考慮して定めること、
(4)前記燃料の流量を前記可燃性物質の酸化または燃焼による前記粉状精錬剤の質量の変化を考慮して算出すること、
(5)前記燃料の流量と前記粉状精錬剤の供給速度が下記数式1の一般式を満たすこと、
ただし、式中、C0:定数(kg/MJ)、
W total:前記粉状精錬剤の供給速度 (kg/min)、
W combustible:前記粉状精錬剤に含まれる可燃性物質の供給速度(kg/min)、
ηc:可燃性物質に含まれる炭素の質量分率(-)、
ηi:可燃性物質に含まれる炭素以外の可燃成分iの質量分率(-)、
ΔWoxygen,i:可燃成分iが完全燃焼する際に反応する酸素質量(kg/mol)、
Mi:可燃成分iの物質量(kg/mol)、
Q fuel:燃料の供給流量(Nm3/min)、
H fuel:燃料の燃焼により生成する熱量(MJ/Nm3)、
H combustible:可燃性物質の燃焼により生成する熱量(MJ/kg)である、
(6)前記定数C0を、使用する前記燃料の種類により決定すること、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
図1は、本発明の一実施形態の溶鉄の精錬方法に用いる上底吹き機能を有する転炉型容器1の概略縦断面図である。図2は、粉体供給機能を有するバーナーの構造を示すランス先端の概略図であって、図2(a)は縦断面図を表し、図2(b)は、A-A視断面図である。
第2実施形態の溶鉄の精錬方法は、上記実施形態において、上記噴射孔を有するバーナーが上記他のランスの先端部に設けられており、上記他のランスは、少なくとも1本以上設けられた昇降可能なバーナーランスであることを特徴とする。すなわち、本実施形態の溶鉄の精錬方法は、上吹きランスと上吹きランスとは別系統のランスとして、少なくとも1本以上のバーナーランスを用いる。バーナーランスは、転炉型容器内に少なくとも1本以上設けられていることが必要であり、溶鉄への熱補償の観点から複数設けられていてもよい。複数のバーナーランスを採用した場合、その形態は同一であっても、異なるものであってもよい。
さらに、本発明の第3実施形態の溶鉄の精錬方法は、上記実施形態において、燃料の流量、および支燃性ガスの流量のいずれか一方または両方を可燃性物質の酸化または燃焼を考慮して定めることができる。すなわち、発明者らは、燃料の流量、および燃料の流量に対応した支燃性のガス流量に加え、粉状精錬剤に含まれる可燃性物質を酸化または燃焼させるのに必要となる燃料の流量、および支燃性ガスの流量を供給することで、可燃性物質が酸化または燃焼する際のエネルギーを有効に活用できることを見出した。
第4実施形態の溶鉄の精錬方法は、上記実施形態において、燃料の流量を可燃性物質の酸化または燃焼による粉状精錬剤の質量の変化を考慮して定めることを特徴とする。すなわち、発明者らは、転炉型容器を用い、粉状精錬剤に酸化鉄や可燃性物質を各種混合し、燃料種や燃料の流量を種々変更して粉状精錬剤のバーナー加熱実験を実施した結果、下記数式2に示す粉体燃料比としての指標Aが着熱効率を向上させる重要な因子であることを見出した。
W total:前記粉状精錬剤の供給速度(kg/min)、
W combustible:前記粉状精錬剤に含まれる可燃性物質の供給速度(kg/min)、
ηc:可燃性物質に含まれる炭素の質量分率(-)、
ηi:可燃性物質に含まれる炭素以外の可燃成分iの質量分率(-)、
ΔWoxygen,i:可燃成分iが完全燃焼する際に反応する酸素質量(kg/mol)、
Mi:可燃成分iの物質量(kg/mol)、
Q fuel:燃料の供給流量(Nm3/min)、
H fuel:燃料の燃焼により生成する熱量(MJ/Nm3)、
H combustible:可燃性物質の燃焼により生成する熱量(MJ/kg)である。
第5実施形態の溶鉄の精錬方法は、上記実施形態において、燃料の流量と粉状精錬剤の供給速度が下記数式3の一般式を満たすことを特徴とする。すなわち、発明者らは、燃料流量と粉状精錬剤の供給量から求めた粉体燃料比である指標Aを下記一般式に従い、所定範囲に制御することにより、燃料および可燃性物質の発熱量に対する伝熱媒体である粉状精錬剤の量を適正とすることができ、溶鉄への着熱効率を向上させることを見出した。
第6実施形態の溶鉄の精錬方法は、前記定数C0を、使用する前記燃料の種類により決定することを特徴とする。使用する燃料の種類が変わると、その発熱量および燃焼後に生じるガスの物質量が変化する。このため、バーナーにより形成されるバーナー火炎の温度が変化するため、指標Aの値は上述したように燃料の種類によって異なる(図3)。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステム、または装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明者らは本発明の効果を確認するため、発明例として(試験No.1~10)、プロパンガスでバーナー火炎を形成したランスから生石灰と酸化鉄の混合粉を供給する製鋼工程における脱りん処理および脱炭処理を行った。試験No.1および6は上吹きランスの先端部にバーナーを有するランス、試験No.2~5、No.7~10は上吹きランスと別に設置した、先端部にバーナーを有する他のランスにて火炎を形成して処理を行った。各処理における溶鉄の温度および化学組成は上記表1に示した通りである。
また、上吹きランス又は他のランスのいずれかにバーナーを設け、ランスの高さを調整することにより高い着熱効率と高いΔP濃度を得ることができる。
実施例1と同様に、発明例として(試験No.17~44)プロパンガスでバーナー火炎を形成したランスから生石灰と酸化鉄の混合粉を供給する製鋼工程における脱りん処理および脱炭処理を行った。各処理における溶鉄の温度および化学組成は、上記表1に示す通りである。
実施例1と同様に、発明例として(試験No.47~102)、プロパンガスでバーナー火炎を形成したランスから生石灰とBDCダストの混合粉を供給する製鋼工程における脱りん処理および脱炭処理を行った。各処理における溶鉄の温度および化学組成は上記表1に示す通りである。また、BDCダスト中の成分濃度は上記表2に示した通りである。
実施例1と同様に、発明例として(試験No.105~160)、プロパンガスでバーナー火炎を形成したランスから生石灰とOGダストの混合粉を供給する製鋼工程における脱りん処理および脱炭処理を行った。各処理における溶鉄の温度および化学組成は上記表1に示す通りである。比較例として(試験No.161~162)、本発明におけるバーナー火炎を形成可能なランスではなく、酸化性ガスを供給する上吹きランスから生石灰とOGダストの混合粉を供給した処理を行った。すなわち、試験No.161~162のいずれも粉状精錬剤はバーナー火炎内を通過していない。発明例、比較例とも、生石灰の供給量は、脱りん処理では炉内の計算スラグ塩基度(質量%CaOと質量%SiO2の比)が2.5となる様に、脱炭処理では炉内の計算スラグ塩基度が3.5となる様に調整した。また、混合したOGダスト中の可燃物質を完全燃焼させるのに必要な酸素を、バーナー燃焼用酸素に追加する処理も行った。実施した条件と得られた着熱効率、ΔP濃度を表10~13に示す。
2 上吹きランス(酸化性ガス用)
3 溶鉄
4 底吹き羽口
5 バーナーランス(バーナー)
10 バーナーランス先端部(バーナー先端部)
11 粉体供給管(粉状精錬剤供給用)
12 燃料供給管
13 支燃性ガス供給管
14 冷却水通路
15 粉状精錬剤(粉体)
16 燃料
17 支燃性ガス
18 冷却水
Claims (6)
- 溶銑を装入した転炉型容器内に粉状精錬剤を添加するとともに上吹きランスより酸化性ガスを供給して溶鉄を精錬する方法であって、
前記上吹きランスとは別に設置した他のランスの先端部に、燃料、支燃性ガスおよび前記粉状精錬剤を噴出させる噴射孔を有するバーナーを設け、
前記噴射孔を有するバーナーが前記他のランスの先端部に設けられており、前記他のランスは、少なくとも1本以上設けられた昇降可能なバーナーランスであり、
前記溶鉄の浴面から前記バーナーランスの先端部までの距離であるバーナーランス高さを前記粉状精錬剤の種類、キャリアガス流量及び前記バーナーランスにより形成されるバーナー火炎の長さを考慮して定め、
前記粉状精錬剤は、CaO源と、酸化鉄および可燃性物質のいずれか一方または両方とを含み、前記バーナーにより形成される前記バーナー火炎の中を通過して添加される溶鉄の精錬方法。 - 前記燃料の流量、および前記支燃性ガスの流量のいずれか一方または両方を、前記可燃性物質の酸化または燃焼を考慮して定めることを特徴とする、請求項1に記載の溶鉄の精錬方法。
- 前記支燃性ガスの流量を、前記可燃性物質の酸化または燃焼を考慮して定めることを特徴とする、請求項1または2に記載の溶鉄の精錬方法。
- 前記燃料の流量を、前記可燃性物質の酸化または燃焼による前記粉状精錬剤の質量の変化を考慮して定めることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の溶鉄の精錬方法。
- 前記燃料の流量と前記粉状精錬剤の供給速度が下記数式1の一般式を満たすことを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載の溶鉄の精錬方法。
C0:定数(kg/MJ)
Wtotal:粉状精錬剤の供給速度(kg/min)
Wcombustible:粉状精錬剤に含まれる可燃性物質の供給速度(kg/min)
ηc:可燃性物質に含まれる炭素の質量分率(-)
ηi:可燃性物質に含まれる炭素以外の可燃成分iの質量分率(-)
ΔWoxygen,i:可燃成分iが完全燃焼する際に反応する酸素質量(kg/mol)
Mi:可燃成分iの物質量(kg/mol)
Qfuel:燃料の供給流量(Nm3/min)
Hfuel:燃料の燃焼により生成する熱量(MJ/Nm3)
Hcombustible:可燃性物質の燃焼により生成する熱量(MJ/kg)である。 - 前記定数C0を、使用する前記燃料の種類により決定することを特徴とする、請求項5に記載の溶鉄の精錬方法。
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