WO2013145686A1 - 転炉における溶銑の精錬方法 - Google Patents

転炉における溶銑の精錬方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013145686A1
WO2013145686A1 PCT/JP2013/001997 JP2013001997W WO2013145686A1 WO 2013145686 A1 WO2013145686 A1 WO 2013145686A1 JP 2013001997 W JP2013001997 W JP 2013001997W WO 2013145686 A1 WO2013145686 A1 WO 2013145686A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refining
gas
hot metal
flow path
combustion
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/001997
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
憲治 中瀬
幸雄 ▲高▼橋
菊池　直樹
奥山　悟郎
新吾 佐藤
内田　祐一
三木　祐司
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｆｅスチール株式会社 filed Critical Ｊｆｅスチール株式会社
Priority to US14/382,720 priority Critical patent/US9957581B2/en
Priority to EP13767440.4A priority patent/EP2808407B1/en
Priority to BR112014023560-0A priority patent/BR112014023560B1/pt
Priority to IN7088DEN2014 priority patent/IN2014DN07088A/en
Priority to CN201380018191.8A priority patent/CN104245965B/zh
Priority to KR1020147028132A priority patent/KR101684378B1/ko
Publication of WO2013145686A1 publication Critical patent/WO2013145686A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/32—Blowing from above
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/02—Dephosphorising or desulfurising
    • C21C1/025—Agents used for dephosphorising or desulfurising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/35—Blowing from above and through the bath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4606—Lances or injectors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4606—Lances or injectors
    • C21C5/4613—Refractory coated lances; Immersion lances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0037—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 by injecting powdered material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/064—Dephosphorising; Desulfurising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/068—Decarburising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2250/00—Specific additives; Means for adding material different from burners or lances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a method of spraying a refining oxidizing gas from a top blowing lance to hot metal in a converter and dephosphorizing or decarburizing the hot metal. Specifically, a flame is formed at the tip of the top blowing lance, and the temperature of the hot metal is raised by the sensible heat of the powder heated by this flame or the combustion heat of the combustible material burned by the flame, thereby iron scrap etc.
  • the present invention relates to a refining method capable of increasing the blending ratio of the cold iron source.
  • the heat source for melting the cold iron source is the sensible heat of the hot metal and the combustion heat due to the oxidation of carbon and silicon in the hot metal.
  • the amount of dissolution is naturally limited.
  • dephosphorization treatment has been applied to hot metal as a preliminary refining, which is disadvantageous for the dissolution of a cold iron source. This is because the dephosphorization treatment not only lowers the hot metal temperature with the addition of the treatment process, but also the carbon and silicon in the hot metal are oxidized in the dephosphorization treatment to reduce their contents. by.
  • the hot metal dephosphorization treatment is a refining process in which, prior to decarburization and refining of the hot metal in the converter, phosphorus in the hot metal is previously removed in the hot metal stage while suppressing the decarburization reaction as much as possible.
  • Patent Document 1 when performing a dephosphorization process as a hot metal pretreatment, a carbon source is added to slag to be produced, and an oxygen source is blown into the slag to burn the carbon source, and this combustion heat There has been proposed a method in which the hot metal is made to heat.
  • Patent Document 2 a heat transfer medium such as iron scrap powder, alloy iron powder, and quick lime powder is supplied to the hot metal in the smelting vessel together with oxygen gas from the top blowing lance to decarburize and refine the hot metal and melt iron or chromium.
  • the secondary combustion rate in the smelting vessel is controlled within the range of 10 to 55%, the secondary combustion heat is applied to the heat transfer medium, and the secondary combustion heat is applied.
  • a method of heating the hot metal with a heat medium has been proposed.
  • Patent Document 3 discloses that when decarburizing and refining hot metal in a converter, it is independent of an oxygen gas ejection main hole and a supply flow path for oxygen gas ejected from the main hole, and includes fuel gas and oxygen gas. And a flux supply sub-hole capable of ejecting the refining flux at the same time, and using a top lance with a five-pipe structure, the oxygen gas jets ejected from the main hole are kept separated from each other, and the oxygen gas There has been proposed a decarburization refining method in which a flame is formed at the tip of a sub-hole independently of a jet and a refining flux is allowed to pass through the flame to promote hatching of the refining flux.
  • Patent Document 1 the hot metal temperature is increased by adding a carbon source to the slag to be produced, but the sulfur contained in the carbon source is mixed into the hot metal, and the sulfur concentration in the hot metal is increased. There is a problem. In addition, since it is necessary to ensure the combustion time of the carbon source, there is a problem that the refining time becomes longer, the productivity is lowered, and the manufacturing cost is increased. Furthermore, since the carbon source is burned, there is a problem that the amount of generated CO 2 gas naturally increases.
  • Patent Document 2 it is necessary to control the secondary combustion rate in accordance with the supply speed of the heat transfer medium.
  • the upper blow lance is obtained while obtaining the secondary combustion rate based on the analysis result of the exhaust gas composition. It shows how to adjust the lance height.
  • the lance height is increased, the amount of atmospheric gas (mainly CO gas) accompanying the oxygen gas jet from the top blowing lance increases, the secondary combustion rate increases, and conversely, the lance height increases.
  • the secondary combustion rate is lowered.
  • the lance height is the distance between the tip of the top blowing lance and the hot metal bath surface in the stationary state.
  • Patent Document 3 a five-way pipe composed of a sub-hole oxygen gas and refining agent flow path, a fuel gas flow path, a main-hole oxygen gas flow path, a cooling water supply flow path, and a cooling water drain flow path.
  • the top blow lance of the structure is used, and the flow path of the sub-hole oxygen gas and the refining agent and the flow path of the fuel gas are merged at the tip of the lance to form a combustion flame.
  • the sub-hole oxygen gas and the refining agent are merged at the upper part of the lance.
  • an inert gas such as Ar gas is used as the refining agent transport gas.
  • Patent Document 3 substances that pass through the flow path of the sub-hole oxygen gas and the refining agent are oxygen gas, inert gas, and refining agent.
  • a refining agent iron oxide, iron ore, ironworks generated dust, etc.
  • Patent Document 3 is an effective technique for increasing the hot metal temperature, but sparks are generated by friction between the refining agent and the flow path wall (usually made of steel) when passing through the flow path in the lance.
  • oxygen gas and a part of the refining agent may react to generate heat and burn in the flow path, which causes a problem in safety management of the equipment.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, the purpose of which is to form a flame by a burner at the tip of the top blowing lance, while the heat of this flame is attached to the hot metal in the converter,
  • the oxidizing gas for smelting is blown from the top blowing lance to the hot metal and the hot metal is dephosphorized or decarburized and refined in the converter, heat generation efficiency and
  • the gist of the present invention for solving the above problems is as follows. (1) Refining powder supply flow, refining oxidizing gas supply flow channel, refining oxidizing gas supply flow channel, and refining oxidizing gas supply flow channel, respectively, using an upper blowing lance, respectively.
  • hot metal bath surface in the converter using one or more of lime-based solvent, iron oxide and combustible substance as fuel gas or mixed gas of fuel gas and inert gas as carrier gas And supplying the combustion oxidizing gas from the combustion oxidizing gas supply flow path, to form a flame below the tip of the upper blowing lance with the combustion oxidizing gas and the fuel gas, And the refining method of the hot metal in a converter which supplies the oxidizing gas for refining toward the hot metal bath surface in a converter from the oxidizing gas supply channel for refining.
  • the carrier gas has a fuel gas ratio of 10% or more in volume fraction.
  • the flow rate of the combustion oxidizing gas supplied from the combustion oxidizing gas supply flow path is set to the combustible substance.
  • one type or two or more types of smelting powder out of a lime-based medium solvent, iron oxide, and a combustible substance are supplied from a top blowing lance to a hot metal bath surface in a converter along with a carrier gas.
  • a fuel gas or a mixed gas of a fuel gas and an inert gas is used as a carrier gas, even if the refining powder to be added contains metal or carbon, Heat generation and combustion of the powder for refining can be prevented beforehand.
  • the carrier gas contains fuel gas
  • the refining powder passes through the flame formed below the tip of the top blowing lance, and the heat of the flame is refined. Therefore, the non-flammable lime-based solvent and iron oxide in the refining powder are heated to a high temperature, and the heat of the flame is transmitted through these refining powders. The hot metal heats up.
  • the combustible substance in the refining powder burns efficiently and the flame temperature rises, and the heat of the flame that has risen in temperature reaches the hot metal.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of converter equipment used in carrying out the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic enlarged longitudinal sectional view of the upper blowing lance shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the measurement result of the flame temperature when the volume fraction of the fuel gas in the carrier gas is changed.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the volume fraction of fuel gas in the carrier gas and the mixing ratio of iron scrap.
  • the present invention is directed to oxidation refining performed by supplying oxidizing gas for refining from a top blowing lance to hot metal accommodated in a converter, and as this oxidizing refining, hot metal dephosphorization treatment and hot metal are currently used. Is decarburized and refined.
  • the present invention can be applied to both hot metal dephosphorization and hot metal decarburization. In this case, in hot metal decarburization refining, either hot metal previously subjected to dephosphorization treatment as a preliminary treatment or hot metal that has not been dephosphorized may be used.
  • the present invention can be applied to the case where the present invention is applied to hot metal dephosphorization treatment and the hot metal refined by the dephosphorization treatment is decarburized and refined in a converter.
  • oxygen gas oxygen gas (industrial pure oxygen), oxygen-enriched air, or a mixed gas of oxygen gas and rare gas is used, but oxygen gas is generally used.
  • the hot metal used in the present invention is a hot metal produced in a blast furnace, and this hot metal is received in a hot metal transfer container such as a hot metal ladle or a topped car and transferred to a converter for performing dephosphorization treatment or decarburization refining. To do.
  • a hot metal transfer container such as a hot metal ladle or a topped car
  • a converter for performing dephosphorization treatment or decarburization refining.
  • hot metal desiliconization treatment it is possible to efficiently perform the dephosphorization process with a small amount of lime-based solvent, so that the silicon in the hot metal is previously removed before the dephosphorization process. It is preferable to remove (referred to as “hot metal desiliconization treatment”) and to reduce the silicon content of the hot metal to 0.20 mass% or less, desirably 0.10 mass% or less.
  • the desiliconization process is performed, the slag generated during the desiliconization process is discharged before the dephosphorization process.
  • Hot metal dephosphorization can also be performed on hot metal in hot metal transfer containers such as hot metal ladle or topped car.
  • the converter uses a free board (hot metal in the refining container) compared to these hot metal transfer containers.
  • the distance from the bath surface to the upper end of the refining vessel is large, and the hot metal can be stirred strongly.
  • a converter is used as the refining vessel because the hot iron agitation not only increases the melting capacity of the cold iron source, but also enables rapid dephosphorization with a small amount of lime-based solvent.
  • the hot metal is dephosphorized.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a converter facility used in carrying out the present invention
  • FIG. 2 is a schematic enlarged vertical cross-sectional view of an upper blowing lance 3 shown in FIG.
  • an upper blowing lance 3 having a six-pipe structure is shown.
  • a converter facility 1 used in a dephosphorization process includes a furnace body 2 having an outer shell composed of an iron shell 4 and a refractory 5 inside the iron shell 4. And an upper blowing lance 3 which is inserted into the furnace body 2 and is movable in the vertical direction.
  • a top 6 of the furnace body 2 is provided with a hot water outlet 6 for pouring hot metal 26 after the dephosphorization process, and a plurality of bottoms for injecting a stirring gas 28 into the furnace bottom of the furnace body 2.
  • a blowing tuyere 7 is provided. The bottom blowing tuyere 7 is connected to a gas introduction pipe 8.
  • the top blowing lance 3 includes a refining powder supply pipe 9 for supplying a refining powder 29 together with a carrier gas, a fuel gas supply pipe 10 for supplying a fuel gas, and a combustion oxidation for burning the fuel gas.
  • a combustion oxidizing gas supply pipe 11 for supplying a refining gas and a refining oxidizing gas supply pipe 12 for supplying a refining oxidizing gas are connected.
  • a cooling water supply pipe (not shown) and a cooling water drain pipe (not shown) for supplying and discharging cooling water for cooling the upper blowing lance 3 are connected to the upper blowing lance 3. .
  • the refining powder 29 is one or more of a lime-based medium solvent, iron oxide, and a combustible substance, and as a transport gas for transporting the refining powder 29,
  • a fuel gas such as propane gas, liquefied natural gas, or coke oven gas is used alone, or a mixed gas of these fuel gas and an inert gas such as nitrogen gas or Ar gas is used.
  • propane gas, liquefied natural gas, coke oven gas, or the like is used.
  • oxygen gas, oxygen-enriched air, air, or the like is used as the combustion oxidizing gas supplied from the combustion oxidizing gas supply pipe 11 for burning the fuel gas.
  • the fuel gas supply pipe 10 is connected to the upper blowing lance 3.
  • the installation of the fuel gas supply pipe 10 is not an essential condition. In the case where the entire amount of fuel gas required for formation can be supplied from the refining powder supply pipe 9 as a carrier gas, the fuel gas supply pipe 10 need not be installed.
  • FIG. 1 shows an example in which the oxidizing gas for combustion and the oxidizing gas for refining are oxygen gases.
  • hydrocarbon-based liquid fuel such as heavy oil or kerosene
  • hydrocarbon-based liquid fuel such as heavy oil or kerosene
  • fuel gas gaseous fuel
  • the other end of the smelting powder supply pipe 9 is connected to a dispenser 13 that contains the smelting powder 29, and the dispenser 13 is connected to a gas supply pipe 9A for conveying the smelting powder.
  • the refining powder transfer gas supply pipe 9A is configured to be supplied with a fuel gas alone or a mixed gas of a fuel gas and an inert gas.
  • the fuel gas or the mixed gas of the fuel gas and the inert gas supplied to the dispenser 13 through the gas supply pipe 9 ⁇ / b> A for refining powder conveyance is for conveying the refining powder 29 accommodated in the dispenser 13.
  • the refining powder 29 that functions as a gas and is accommodated in the dispenser 13 is supplied to the upper blowing lance 3 through the refining powder supply pipe 9 and sprayed from the tip of the upper blowing lance 3 toward the hot metal 26. It can be done.
  • the fuel gas and the inert gas supplied to the refining powder transfer gas supply pipe 9A are configured so that the supply flow rate can be adjusted by a flow rate control valve (not shown).
  • the fuel gas alone or the mixed gas of the fuel gas and the inert gas is used as the carrier gas for the refining powder 29, and the inert gas alone is not used as the carrier gas.
  • the refining powder supply gas supply pipe 9A is directly connected to the refining powder supply pipe 9, and by opening and closing the shut-off valve 34, the refining powder 29 is not transferred and the fuel gas or the inert gas is supplied.
  • the gas can be directly supplied to the top blowing lance 3. When the refining powder 29 is conveyed, the shutoff valve 34 is closed.
  • a top blow lance 3 having a six-pipe structure shown in FIG. 2 is a copper lance body 14 and a copper casting connected to the lower end of the lance body 14 by welding or the like.
  • the lance body 14 is composed of six types of concentric steel pipes including an innermost pipe 20, a partition pipe 21, an inner pipe 22, an intermediate pipe 23, an outer pipe 24, and an outermost pipe 25. That is, it is composed of a six-fold pipe.
  • the refining powder supply pipe 9 communicates with the innermost pipe 20, the fuel gas supply pipe 10 communicates with the partition pipe 21, the combustion oxidizing gas supply pipe 11 communicates with the inner pipe 22, and the refining oxidizing gas.
  • the supply pipe 12 communicates with the middle pipe 23, and the cooling water supply pipe and the drain pipe communicate with either the outer pipe 24 or the outermost pipe 25, respectively. That is, the refining powder 29 passes through the innermost pipe 20 together with the carrier gas, the fuel gas such as propane gas passes through the gap between the innermost pipe 20 and the partition pipe 21, and the combustion oxidizing gas passes through the partition pipe.
  • the refining oxidizing gas passes through the gap between the inner pipe 22 and the inner pipe 23 through the gap between the inner pipe 22 and the inner pipe 22.
  • the gap between the middle pipe 23 and the outer pipe 24 and the gap between the outer pipe 24 and the outermost pipe 25 serve as a cooling water supply channel or a drain channel.
  • One of the gap between the middle pipe 23 and the outer pipe 24 and the gap between the outer pipe 24 and the outermost pipe 25 is a water supply flow path, and the other is a drainage flow path.
  • the cooling water is configured to reverse at the position of the lance tip 15.
  • the inside of the innermost tube 20 communicates with the center hole 16 disposed substantially at the axial center position of the lance tip 15, and the gap between the innermost tube 20 and the partition tube 21 is an annular nozzle around the center hole 16. Or it is connected with the fuel gas injection hole 17 opened as a plurality of nozzle holes on a concentric circle.
  • the gap between the partition tube 21 and the inner tube 22 communicates with the combustion oxidizing gas injection hole 18 that opens as an annular nozzle or a plurality of concentric nozzle holes around the fuel gas injection hole 17.
  • a gap between the inner tube 22 and the intermediate tube 23 communicates with a plurality of peripheral holes 19 provided around the oxidizing gas injection hole 18 for combustion.
  • the center hole 16 is a nozzle for spraying the refining powder 29 together with the carrier gas
  • the fuel gas injection hole 17 is a nozzle for injecting the fuel gas
  • the combustion oxidizing gas injection hole 18 burns the fuel gas.
  • the nozzle for injecting the oxidizing gas for combustion and the peripheral hole 19 are nozzles for spraying the oxidizing gas for refining.
  • the center hole 16 is a straight nozzle, while the peripheral hole 19 is in the shape of a Laval nozzle composed of two cones, a portion whose cross section is reduced and a portion where the cross section is enlarged.
  • the center hole 16 may have a Laval nozzle shape.
  • the fuel gas injection holes 17 and the combustion oxidizing gas injection holes 18 are straight nozzles that open in the shape of an annular slit, or straight nozzles that have a circular cross section.
  • a portion having the smallest cross-sectional area, which is a boundary between two conical bodies of a reducing portion and an expanding portion, is referred to as a throat.
  • the dephosphorization treatment according to the present invention for the purpose of increasing the blending ratio of the cold iron source is performed on the hot metal 26 as follows.
  • a cold iron source is charged into the furnace body 2.
  • Cold iron sources used include iron scrap such as slabs and steel plate crop scraps and city scraps generated at steelworks, bullion recovered from slag by magnetic sorting, and cold iron and direct reduced iron. Can be used.
  • the blending ratio of the cold iron source is preferably 5% by mass or more based on the total iron source to be charged.
  • the blending ratio of the cold iron source is defined by the following formula (1).
  • Cold iron source blending ratio (mass%) cold iron source blending amount x 100 / (molten iron blending amount + cold iron source blending amount) ...
  • the hot metal 26 is charged into the furnace body 2.
  • any composition can be dephosphorized, and desulfurization or desiliconization may be performed before the dephosphorization.
  • the main chemical components of the hot metal 26 before the dephosphorization treatment are: carbon: 3.8 to 5.0 mass%, silicon: 0.5 mass% or less, phosphorus: 0.08 to 0.2 mass%, sulfur : About 0.05% by mass or less.
  • the amount of slag 27 produced in the furnace body during the dephosphorization process increases, the dephosphorization efficiency decreases. As described above, in order to increase the dephosphorization efficiency by reducing the amount of slag generated in the furnace.
  • the silicon concentration in the hot metal it is preferable to reduce the silicon concentration in the hot metal to 0.20% by mass or less, preferably 0.10% by mass or less in advance by desiliconization treatment. If the hot metal temperature is in the range of 1200 to 1450 ° C., dephosphorization can be performed without any problem.
  • the fuel gas alone or a mixed gas of the fuel gas and the inert gas is supplied to the dispenser 13 as a carrier gas, and the refining is made of one or more of lime-based solvent, iron oxide, and combustible substance.
  • Powder for powder 29 is sprayed from the central hole 16 of the upper blowing lance 3 toward the bath surface of the hot metal 26 together with the transfer gas.
  • the fuel gas is injected from the fuel gas injection holes 17 and the combustion oxidizing gas is injected from the combustion oxidizing gas injection holes 18. A flame is generated downward.
  • a mixed gas of a fuel gas and an inert gas is used as the carrier gas, in order to efficiently heat the combustion heat of the fuel gas to the refining powder 29, the fuel gas in the mixed gas
  • the ratio is preferably 10% or more in terms of volume fraction.
  • the fuel gas supply flow rate supplied to the upper blowing lance 3 and the combustion oxidizing gas supply flow rate are adjusted so that the fuel gas is completely discharged by the combustion oxidizing gas. Burn. At that time, the supply flow rates of the fuel gas and the oxidizing gas for combustion are controlled so as to complete combustion inside the furnace body 2.
  • the fuel gas supplied from the center hole 16 and the fuel gas injection hole 17 and the combustion oxidizing gas supplied from the combustion oxidizing gas injection hole 18 are close to each other in all directions in the upper blow lance radial direction. Therefore, they interfere with each other and the ambient temperature is high, and even without an ignition device, combustion occurs when the gas concentration reaches the combustion limit range, and a flame is formed below the upper blowing lance 3.
  • the non-flammable lime-based solvent and iron oxide are heated or heated / melted by receiving the heat of the flame formed, and heated. Or it is sprayed on the bath surface of the hot metal 26 in a molten state.
  • the heat of the heated refining powder 29 reaches the molten iron 26, the temperature of the molten iron 26 rises, and the melting of the added cold iron source is promoted.
  • the combustible substance in the refining powder 29 injected together with the carrier gas from the center hole 16 is burned by the flame, and the combustion heat of the combustible substance in addition to the combustion heat of the fuel gas heats the hot metal 26.
  • the temperature of the hot metal 26 is increased, and dissolution of the added cold iron source is promoted.
  • a refining oxidizing gas is sprayed from the peripheral hole 19 of the top blowing lance 3 toward the bath surface of the hot metal 26.
  • phosphorus in the hot metal reacts with an oxidizing gas or iron oxide to form phosphor oxide (P 2 O 5 ), and this phosphor oxide is formed by the incubation of the lime-based solvent. It progresses by being absorbed by the slag 27 in the form of 3CaO ⁇ P 2 O 5 .
  • the rate of dephosphorization increases as the hatching of the lime-based medium solvent is promoted. Therefore, it is preferable to use a lime-based medium solvent such as quick lime (CaO), limestone (CaCO 3 ), slaked lime (Ca (OH) 2 ) as the refining powder 29.
  • a mixture of quicklime with fluorite (CaF 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) as a hatching accelerator can also be used as the lime-based solvent.
  • converter slag (CaO—SiO 2 -based slag) generated in the decarburizing and refining process of the hot metal 26 can be used as all or part of the lime-based solvent.
  • the lime-based medium solvent sprayed on the hot metal bath surface as the refining powder 29 immediately hatches to form the slag 27. Further, the supplied oxidizing gas for refining reacts with phosphorus in the hot metal to form a phosphorus oxide. Combined with the strong stirring of the hot metal 26 and the slag 27 by the stirring gas 28, the formed phosphorous oxide is rapidly absorbed by the hatched slag 27, and the dephosphorization reaction of the hot metal 26 proceeds promptly.
  • the lime-based medium solvent is not used as the refining powder 29, the lime-based medium solvent is separately put on top from the furnace hopper.
  • iron oxide such as iron ore, iron ore sintered ore, mill scale, and ironworks generated dust
  • the iron oxide functions as an oxygen source.
  • the phosphorus removal reaction proceeds.
  • the iron oxide reacts with the lime-based medium solvent to form a FeO—CaO compound on the surface of the lime-based medium solvent, which promotes the hatching of the lime-based medium solvent and promotes the dephosphorization reaction.
  • iron oxide containing steel combustible dust also called “converter dust”
  • blast furnace dust the combustible material is burned by the flame. The combustion heat contributes to the heating of the hot metal 26.
  • the refining powder 29 aluminum ash (containing 30 to 50% by mass of metal Al produced by reaction of Al and oxygen in the air when Al ingot or scrap is melted in a melting furnace).
  • a combustible material such as Al oxide
  • the combustible material is burned by the flame, and the combustion heat of the combustible material is used to heat the hot metal 26 in addition to the combustion heat of the fuel gas.
  • the ash content after combustion of the combustible material is high temperature, and the hot metal 26 is also heated by supplying this ash content to the hot metal 26.
  • the smelting powder 29 is a mixture of a lime-based medium solvent, iron oxide and a combustible substance, the respective effects can be obtained in parallel.
  • the refining powder 29 is heated or heated and melted, and the heat is transmitted to the hot metal 26, and further, the combustion heat of the flame at the tip of the upper blowing lance existing above the hot metal 26 is transmitted to the hot metal 26. Therefore, coupled with the vigorous stirring of the hot metal 26, the melting of the cold iron source in the hot metal is promoted. That is, the melting of the charged cold iron source is completed during the dephosphorization process.
  • the hot metal 26 that has been subjected to the dephosphorization treatment by tilting the furnace body 2 is discharged into a hot metal holding container such as a ladle or a converter charging pan through the hot water outlet 6, and the molten hot metal is discharged. 26 is transferred to the next process.
  • one or two or more types of refining powder 29 of the lime-based solvent, iron oxide, and combustible substance are transferred from the top blowing lance 3 together with the transfer gas.
  • the fuel gas alone or the mixed gas of the fuel gas and the inert gas is used as the carrier gas, so that the refining powder 29 to be added contains metal or carbon.
  • the refining powder 29 to be added contains metal or carbon.
  • the refining powder 29 passes through the flame formed by the fuel gas below the tip of the top blowing lance 3, and the heat of the flame is reduced to the refining powder. Since heat is efficiently applied to the body 29, the nonflammable lime-based solvent and iron oxide in the refining powder 29 are heated to a high temperature, and the heat of the flame is transmitted through these refining powders. On the other hand, the flammable material in the refining powder 29 is efficiently burned and the flame temperature rises, and the heat of the flame that has risen reaches the hot metal 26, and the hot metal 26 is heated. As a result, it is possible to significantly increase the blending ratio of cold iron sources such as iron scrap in dephosphorization processing and decarburization refining in a hot metal converter.
  • the hot metal dephosphorization process in the converter was performed as an example, but the present invention can also be applied to the decarburization refining of hot metal in the converter by oxidizing and refining in accordance with the above. .
  • the example of the top blowing lance used in the present invention the example of the top blowing lance 3 shown in FIG. 2 has been described.
  • the entire amount of the fuel gas can be supplied from the center hole 16. In this case, it is not necessary to supply the fuel gas from the fuel gas injection hole 17. In such a case, even if the upper blow lance has a five-pipe structure without the fuel gas injection hole 17 and the partition pipe 21.
  • the present invention can be applied. In this case, the structure of the top blowing lance can be simplified, and the equipment cost spent on the top blowing lance can be reduced.
  • the flame temperature at that time was investigated by changing the mixing ratio, that is, the volume fraction, of the gas and the inert gas (nitrogen gas).
  • the top blowing lance used in this small converter facility is of a six-pipe structure, similar to the top blowing lance shown in FIG.
  • the gas supply channel includes a combustion oxidizing gas supply channel, a refining oxidizing gas supply channel, a cooling water supply channel, and a cooling water drain channel.
  • Refining powder is from a circular straight center hole at the center of the lance
  • fuel gas is from an annular (ring-shaped) fuel gas injection hole
  • combustion oxygen gas for burning the fuel gas is annular (ring-shaped).
  • the oxygen gas for refining was supplied into the furnace from the peripheral holes of three Laval nozzle types arranged concentrically.
  • the center hole has an inner diameter of 11.5 mm
  • the fuel gas injection hole has an annular slit gap of 1.0 mm
  • the combustion oxidizing gas injection hole has an annular slit gap of 1.85 mm
  • the peripheral hole is A Laval nozzle with a throat diameter of 7 mm has a discharge angle of 15 ° with respect to the lance center axis.
  • the supply flow rate of propane gas is 0.40 Nm 3 / min for the total flow rate supplied to the refining powder supply flow path and the fuel gas supply flow path, and a part or all of the flow rate is supplied as refining powder supply. It supplied to the flow path.
  • the supply flow rate of nitrogen gas as the transfer gas supplied to the powder supply passage for refining is changed from 0 to 0.40 Nm 3 / min according to the supply flow rate of propane gas, and the total flow rate of transfer gas is 0 40 Nm 3 / min.
  • the supply flow rate of the combustion oxygen gas supplied to the combustion oxidizing gas supply channel is 2.0 Nm 3 / min, which is a chemical equivalent necessary for complete combustion of the supplied propane gas, and the oxidizing property for refining.
  • the supply flow rate of the refining oxygen gas supplied to the gas supply channel was 5.0 Nm 3 / min. The refining powder was not used, and the test was conducted without using molten iron in a small converter.
  • FIG. 3 shows the measurement result of the flame temperature when the volume fraction of the fuel gas in the carrier gas is changed.
  • the temperature of the flame changes by changing the volume fraction of the fuel gas in the carrier gas. Specifically, by setting the volume fraction of the fuel gas in the carrier gas to 10% or more, the flame temperature is about 90 compared to when only nitrogen gas (inert gas) is used as the carrier gas. It was found that the temperature was higher than °C. From this result, it was found that the volume fraction of the fuel gas in the carrier gas is preferably 10% or more. Furthermore, the flame temperature is highest when the volume fraction of the fuel gas in the carrier gas is approximately 50%. Therefore, in order to increase the flame temperature, the fuel gas in the carrier gas is high. It has also been confirmed that it is more preferable to maintain the volume fraction of in the range of 30 to 80%, desirably in the range of 40 to 60%.
  • the hot metal dephosphorization treatment was performed using the small converter (Invention Examples 1 to 6).
  • the used top blowing lance is the top blowing lance used when the above flame temperature was measured.
  • the flow rate of the carrier gas was 0.40 Nm 3 / min in total for propane gas and nitrogen gas.
  • the volume fraction of propane gas in the carrier gas is 5% (Invention Example 1), 10% (Invention Example 2), 25% (Invention Example 3), 50% (Invention Example 4), 75. % (Invention Example 5) and 100% (Invention Example 6).
  • the amount of iron scrap charged was adjusted so that the hot metal temperature after dephosphorization was 1400 ° C. In other words, when the thermal margin of hot metal was high, the amount of iron scrap charged was increased.
  • the amount of quicklime was adjusted to basicity of the furnace slag after dephosphorization (wt% CaO / mass% SiO 2) is 2.5.
  • Table 1 shows the composition of the hot metal used in Invention Examples 1 to 6 and Comparative Example 1
  • Table 2 shows the operating conditions in Invention Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
  • Table 3 shows the refining time and the ratio of iron scrap in Invention Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
  • FIG. 4 shows the relationship between the mixing ratio of the fuel gas (propane gas) in the carrier gas and the mixing ratio of iron scrap obtained from Invention Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
  • the total flow rate of propane gas supplied to the refining powder supply channel and the fuel gas supply channel is 0.40 Nm 3 / min, of which 0.20 Nm 3 / min is used as the transfer gas.
  • the powder was supplied to the powder supply flow path.
  • the flow rate of the carrier gas was set to 0.40 nm 3 / min, the total of 0.20 Nm 3 / min propane gas and 0.20 Nm 3 / min nitrogen gas.
  • the amount of iron scrap charged was adjusted so that the hot metal temperature after dephosphorization was 1400 ° C.
  • the amount of quicklime was adjusted to basicity of the furnace slag after dephosphorization (wt% CaO / mass% SiO 2) is 2.5.
  • T.W. Fe is the total value of metallic iron and iron oxide (FeO, Fe 2 O 3 etc.) contained in steelmaking dust, and combustible substances in steelmaking dust correspond to metallic iron and carbon. .
  • Table 6 shows the refining time and the ratio of iron scrap in Invention Example 7 and Invention Example 8.
  • Examples 7 and 8 of the present invention use steelmaking dust containing a flammable substance as a powder for refining, and use quick lime and steelmaking dust as a powder for refining. As a result, the amount of the refining powder heated increases, so that it becomes possible to increase the ratio of iron scrap compared to Examples 1 to 6 of the present invention.
  • Example 7 of the present invention in which the supply flow rate of combustion oxygen gas was set in consideration of combustion of combustible substances in steelmaking dust, a high iron scrap blending ratio of 6.6% by mass could be achieved. .

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

　上吹きランスの先端部にバーナーによる火炎を形成し、火炎の熱を溶銑に着熱させながら、転炉において溶銑を脱燐処理または脱炭精錬するにあたり、上吹きランスの流路内での発熱・燃焼を危惧することなく、着熱効率及び生産性に優れ、鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることのできる溶銑の精錬方法を提供する。　精錬用粉体供給流路と、燃焼用酸化性ガス供給流路と、精錬用酸化性ガス供給流路とを別々に有する上吹きランス３を用い、精錬用粉体供給流路から、石灰系媒溶剤、酸化鉄、可燃性物質のうちの１種または２種以上の精錬用粉体２９を、燃料ガスまたは燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスを搬送用ガスとして溶銑浴面に向けて供給するとともに、燃焼用酸化性ガス供給流路から燃焼用酸化性ガスを供給して上吹きランスの先端下方に火炎を形成させ、且つ、前記精錬用酸化性ガス供給流路から精錬用酸化性ガスを溶銑浴面に向けて供給する。

Description

転炉における溶銑の精錬方法
　本発明は、上吹きランスから精錬用酸化性ガスを転炉内の溶銑に吹き付け、溶銑を脱燐処理または脱炭精錬する方法に関する。詳しくは、上吹きランスの先端部に火炎を形成し、この火炎で加熱した粉体の顕熱または火炎で燃焼させた可燃性物質の燃焼熱によって溶銑の温度を上昇させ、これにより鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることのできる精錬方法に関する。
　近年、環境保護の観点から、製鉄プロセスにおいてはＣＯ2ガス排出量の削減が重要課題となっており、製鋼工程においては、使用する鉄源として冷鉄源（常温状態の鉄源）の配合比率を高めることが試みられている。つまり、溶銑の配合比率を低減することが試みられている。これは、鉄鋼製品の製造にあたり、高炉での溶銑の製造では、鉄鉱石を還元し且つ溶融することから、多大なエネルギーを要すると同時に多量のＣＯ2ガスを排出するが、冷鉄源は溶解熱のみを必要としており、製鋼工程で冷鉄源を利用することで、鉄鉱石の還元熱分のエネルギー使用量を少なくすることができると同時にＣＯ2ガス発生量を削減することができるからである。冷鉄源としては、鉄スクラップ、冷銑、直接還元鉄などが使用されている。
　しかしながら、高炉－転炉の組み合わせによる溶鋼製造プロセスにおいては、冷鉄源の溶解用熱源は、溶銑の有する顕熱、並びに、溶銑中の炭素及び珪素の酸化による燃焼熱であり、冷鉄源の溶解量には自ずと限界がある。しかも近年、溶銑に対して予備精錬として脱燐処理が施されるようになり、冷鉄源の溶解に対して不利になっている。これは、脱燐処理を行うことで、処理工程の追加に伴って溶銑温度が低下することのみならず、脱燐処理において溶銑中の炭素及び珪素が酸化されてこれらの含有量が低下することによる。尚、溶銑の脱燐処理とは、溶銑を転炉にて脱炭精錬する前に、溶銑段階で、脱炭反応を極力抑制した状態で溶銑中の燐を予め除去する精錬である。
　そこで、溶銑の脱燐処理や脱炭精錬において、溶銑の熱的な余裕を高めて冷鉄源の配合比率を拡大するべく、多数の手段が提案されている。例えば、特許文献１には、溶銑の予備処理として脱燐処理を行うにあたり、生成するスラグに炭素源を添加するとともに、前記スラグ中に酸素源を吹き込んで前記炭素源を燃焼させ、この燃焼熱を溶銑に着熱させる方法が提案されている。
　特許文献２には、精錬容器内の溶銑に上吹きランスから酸素ガスとともに鉄スクラップ粉、合金鉄粉、生石灰粉などの伝熱媒体を供給して、溶銑の脱炭精錬や鉄またはクロムの溶融還元などを実施する際に、精錬容器内の二次燃焼率を１０～５５％の範囲に制御し、二次燃焼熱を前記伝熱媒体に着熱させ、二次燃焼熱を着熱した伝熱媒体によって溶銑を加熱する方法が提案されている。
　また、特許文献３には、溶銑を転炉で脱炭精錬するにあたり、酸素ガス噴出用主孔と、該主孔から噴出する酸素ガスの供給流路と独立し、且つ、燃料ガス、酸素ガス及び精錬用フラックスを同時に噴出できるフラックス供給用副孔と、を有する５重管構造の上吹きランスを用い、前記主孔から噴出した酸素ガスの噴流を互いに分離した状態に保つとともに、該酸素ガス噴流と独立して副孔先端で火炎を形成させ、該火炎中に精錬用フラックスを通過させて該精錬用フラックスの滓化を促進させる脱炭精錬方法が提案されている。
特開平９－２０９１３号公報 特開２００１－３２３３１２号公報 特開平１１－８０８２５号公報
　しかしながら、上記従来技術には、以下の問題点がある。
　即ち、特許文献１では、生成するスラグに炭素源を添加することで、溶銑温度は上昇するが、炭素源に含有される硫黄の溶銑中への混入を招き、溶銑中の硫黄濃度が高くなるという問題がある。また、炭素源の燃焼時間を確保する必要があることから精錬時間が長くなり、生産性が低下して製造コストが上昇するという問題もある。また更に、炭素源を燃焼させることから、ＣＯ2ガスの発生量が自ずと増加するという問題もある。
　特許文献２では、伝熱媒体の供給速度に応じて二次燃焼率を制御する必要があり、これを実現する手段として、排ガス組成の分析結果に基づいて二次燃焼率を求めつつ上吹きランスのランス高さを調整する方法が示されている。一般に、ランス高さを大きくすると、上吹きランスからの酸素ガスジェットに随伴される炉内雰囲気ガス（主にＣＯガス）の量が増加し、二次燃焼率は高くなり、逆に、ランス高さを小さくすると、二次燃焼率は低くなる。即ち、特許文献２のように二次燃焼率を高くすると、酸素ガスジェットが減衰して脱炭速度が低下し、脱炭精錬時間が長くなり、生産性が低下して製造コストが上昇するという問題がある。尚、ランス高さとは、上吹きランスの先端と静止状態の炉内溶銑浴面との距離である。
　特許文献３では、副孔酸素ガス及び精錬剤の流路、燃料ガスの流路、主孔酸素ガスの流路、冷却水の給水流路、冷却水の排水流路で構成される５重管構造の上吹きランスを用いており、前記副孔酸素ガス及び精錬剤の流路と、前記燃料ガスの流路とを、ランス先端部で合流させ、燃焼火炎を形成させている。また、副孔酸素ガスと精錬剤とは、ランスの上部で合流させるが、合流する前は精錬剤の搬送用ガスとしてＡｒガスなどの不活性ガスを使用している。
　つまり、特許文献３では、副孔酸素ガス及び精錬剤の流路を通過する物質が、酸素ガス、不活性ガス及び精錬剤となる。ここでの問題は、１つの流路を、金属や炭素分を含有する精錬剤（酸化鉄、鉄鉱石、製鉄所発生ダストなど）と酸素ガスとが通過することである。即ち、特許文献３は、溶銑温度を高める上で有効な手法であるが、ランス内の流路を通過する際に、精錬剤と流路壁（通常は鋼製）との摩擦によって火花が発生したり、酸素ガスと精錬剤の一部とが反応したりして、流路内で発熱・燃焼する虞があり、設備の安全管理上に問題がある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上吹きランスの先端部にバーナーによる火炎を形成し、この火炎の熱を転炉内の溶銑に着熱させながら、上吹きランスから精錬用酸化性ガスを溶銑に吹き付け、転炉において溶銑を脱燐処理または脱炭精錬するにあたり、上吹きランスの流路内での発熱・燃焼を危惧することなく、着熱効率及び生産性に優れ、鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることのできる溶銑の精錬方法を提供することである。
　上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）精錬用粉体供給流路と、燃焼用酸化性ガス供給流路と、精錬用酸化性ガス供給流路とを、それぞれ別々に有する上吹きランスを用い、前記精錬用粉体供給流路から、石灰系媒溶剤、酸化鉄、可燃性物質のうちの１種または２種以上を、燃料ガスまたは燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスを搬送用ガスとして転炉内の溶銑浴面に向けて供給するとともに、前記燃焼用酸化性ガス供給流路から燃焼用酸化性ガスを供給し、該燃焼用酸化性ガスと前記燃料ガスとで上吹きランスの先端下方に火炎を形成させ、且つ、前記精錬用酸化性ガス供給流路から精錬用酸化性ガスを転炉内の溶銑浴面に向けて供給する、転炉における溶銑の精錬方法。
（２）前記搬送用ガスは、燃料ガスの比率が体積分率で１０％以上である、上記（１）に記載の転炉における溶銑の精錬方法。
（３）前記精錬用粉体供給流路から供給される可燃性物質の供給速度に応じて、前記燃焼用酸化性ガス供給流路からの燃焼用酸化性ガスの供給流量を、前記可燃性物質が完全燃焼するように調整する、上記（１）または上記（２）に記載の転炉における溶銑の精錬方法。
　本発明によれば、上吹きランスから石灰系媒溶剤、酸化鉄、可燃性物質のうちの１種または２種以上の精錬用粉体を搬送用ガスとともに転炉内の溶銑浴面に供給する際に、搬送用ガスとして燃料ガスまたは燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用するので、添加する精錬用粉体が金属や炭素分を含有していても、上吹きランスの流路内での精錬用粉体の発熱・燃焼を未然に防止することができる。
　また、搬送用ガスには燃料ガスが含まれることから、この燃料ガスが燃焼することによって上吹きランスの先端下方に形成される火炎の中を精錬用粉体が通過し、火炎の熱が精錬用粉体に効率的に着熱するので、精錬用粉体のうちの非燃性の石灰系媒溶剤及び酸化鉄は高温度に加熱され、これらの精錬用粉体を介して火炎の熱が溶銑に着熱する。一方、精錬用粉体のうちの可燃性物質は効率的に燃焼して火炎温度が上昇し、温度上昇した火炎の熱が溶銑に着熱する。
　その結果、溶銑の熱的な余裕が向上して溶銑の転炉での脱燐処理及び脱炭精錬において鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を高めることが実現される。
図１は、本発明を実施する際に用いる転炉設備の１例を示す概略断面図である。 図２は、図１に示す上吹きランスの概略拡大縦断面図である。 図３は、搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率を変化させたときの火炎温度の測定結果を示す図である。 図４は、搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率と鉄スクラップの配合比率との関係を示す図である。
　以下、本発明を具体的に説明する。
　本発明は、転炉に収容された溶銑に対して上吹きランスから精錬用酸化性ガスを供給して行う酸化精錬を対象としており、この酸化精錬としては、現在、溶銑の脱燐処理及び溶銑の脱炭精錬が行われている。本発明は、溶銑の脱燐処理及び溶銑の脱炭精錬の何れにも適用することができる。この場合に、溶銑の脱炭精錬では、予備処理として行う脱燐処理が予め施された溶銑を使用しても、脱燐処理が施されていない溶銑を使用してもどちらでも構わない。本発明を溶銑の脱燐処理に適用し、この脱燐処理によって精錬された溶銑を転炉で脱炭精錬する際にも本発明を適用することができる。精錬用酸化性ガスとしては、酸素ガス（工業用純酸素）、酸素富化空気、酸素ガスと希ガスとの混合ガスが用いられるが、一般的には酸素ガスが使用される。
　本発明において使用する溶銑は、高炉で製造された溶銑であり、この溶銑を、溶銑鍋、トピードカーなどの溶銑搬送容器で受銑して、脱燐処理または脱炭精錬を実施する転炉に搬送する。本発明を適用して脱燐処理を行う場合には、少ない石灰系媒溶剤の使用量で効率的に脱燐処理することが可能となることから、脱燐処理前に溶銑中の珪素を予め除去（「溶銑の脱珪処理」という）し、溶銑の珪素含有量を０．２０質量％以下、望ましくは０．１０質量％以下まで低減させることが好ましい。脱珪処理を実施した場合には、脱珪処理時に生成したスラグを脱燐処理の前までに排出する。当然ではあるが、脱珪処理を実施していない溶銑であっても本発明を適用して脱燐処理することができる。
　以下、溶銑の脱燐処理を例として本発明を説明する。
　溶銑の脱燐処理は、溶銑鍋またはトピードカーなどの溶銑搬送容器内の溶銑に対しても行うことができるが、転炉は、これらの溶銑搬送容器に比較してフリーボード（精錬容器内の溶銑浴面から精錬容器上端までの距離）が大きく、溶銑の強攪拌が可能となる。溶銑の強攪拌により、冷鉄源の溶解能力が高くなるのみならず、少ない石灰系媒溶剤の使用量で迅速な脱燐処理ができることから、本発明においては、精錬容器として転炉を使用して溶銑の脱燐処理を実施する。
　図１は、本発明を実施する際に用いる転炉設備の１例を示す概略断面図、図２は、図１に示す上吹きランス３の概略拡大縦断面図であり、ここでは、上吹きランスの１例として６重管構造の上吹きランス３を示している。
　図１に示すように、本発明に係る脱燐処理で用いる転炉設備１は、その外殻を鉄皮４で構成され、鉄皮４の内側に耐火物５が施行された炉本体２と、この炉本体２の内部に挿入され、上下方向に移動可能な上吹きランス３とを備えている。炉本体２の上部には、脱燐処理終了後の溶銑２６を出湯するための出湯口６が設けられ、また、炉本体２の炉底部には、攪拌用ガス２８を吹き込むための複数の底吹き羽口７が設けられている。この底吹き羽口７はガス導入管８と接続されている。
　上吹きランス３には、精錬用粉体２９を搬送用ガスとともに供給する精錬用粉体供給管９と、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管１０と、燃料ガスを燃焼するための燃焼用酸化性ガスを供給する燃焼用酸化性ガス供給管１１と、精錬用酸化性ガスを供給する精錬用酸化性ガス供給管１２とが、接続されている。また、上吹きランス３には、上吹きランス３を冷却するための冷却水を供給・排出する冷却水給水管（図示せず）及び冷却水排水管（図示せず）が、接続されている。
　ここで、精錬用粉体２９は、石灰系媒溶剤、酸化鉄、可燃性物質のうちの１種または２種以上であり、この精錬用粉体２９を搬送するための搬送用ガスとしては、プロパンガス、液化天然ガス、コークス炉ガスなどの燃料ガスを単独で使用するか、或いは、これらの燃料ガスと、窒素ガスやＡｒガスなどの不活性ガスとの混合ガスを使用する。燃料ガス供給管１０から供給する燃料ガスとしては、プロパンガス、液化天然ガス、コークス炉ガスなどを使用する。また、燃焼用酸化性ガス供給管１１から供給する、燃料ガスを燃焼するための燃焼用酸化性ガスとしては、酸素ガス、酸素富化空気、空気などを使用する。
　尚、図１では、燃料ガス供給管１０が上吹きランス３に接続されているが、本発明を実施する上で、燃料ガス供給管１０の設置は必須の条件ではなく、目的とする火炎を形成するために必要な燃料ガスの全量を搬送用ガスとして精錬用粉体供給管９から供給可能な場合には、燃料ガス供給管１０の設置は必要としない。また、図１では、燃焼用酸化性ガス及び精錬用酸化性ガスを酸素ガスとした例を示している。
　また、燃料ガスに代えて、重油、灯油などの炭化水素系の液体燃料を使用することも可能であるが、流路出口のノズルなどで目詰まりを起こす虞があるので、本発明では燃料として燃料ガス（気体燃料）を使用する。気体燃料を使用すれば、ノズルなどの目詰まりを防止できるだけでなく、供給速度の調整が容易である、更には、着火しやすいので失火を防止できるなどの利点がある。
　精錬用粉体供給管９の他方の端部は、精錬用粉体２９を収容したディスペンサー１３に接続され、また、ディスペンサー１３は、精錬用粉体搬送用ガス供給管９Ａに接続されている。精錬用粉体搬送用ガス供給管９Ａには、燃料ガスが単独で供給されるか、または、燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスが供給されるように構成されている。つまり、精錬用粉体搬送用ガス供給管９Ａを通ってディスペンサー１３に供給された燃料ガスまたは燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスが、ディスペンサー１３に収容された精錬用粉体２９の搬送用ガスとして機能し、ディスペンサー１３に収容された精錬用粉体２９は精錬用粉体供給管９を通って上吹きランス３に供給され、上吹きランス３の先端から溶銑２６に向けて吹き付けることができるようになっている。
　精錬用粉体搬送用ガス供給管９Ａに供給される燃料ガス及び不活性ガスは、それぞれ流量調節弁（図示せず）によって供給流量が調整できるように構成されている。本発明では、精錬用粉体２９の搬送用ガスとして燃料ガス単独または燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用し、不活性ガスのみを搬送用ガスとして使用することはない。また、精錬用粉体搬送用ガス供給管９Ａは精錬用粉体供給管９と直接接続しており、遮断バルブ３４の開閉により、精錬用粉体２９を搬送せずに、燃料ガスまたは不活性ガスを直接上吹きランス３に供給することもできるように構成されている。精錬用粉体２９を搬送する場合には、遮断バルブ３４は閉ざされる。
　本発明で使用する上吹きランスの１例として図２に示す６重管構造の上吹きランス３は、円筒状のランス本体１４と、このランス本体１４の下端に溶接などにより接続された銅鋳物製のランスチップ１５とで構成されており、ランス本体１４は、最内管２０、仕切り管２１、内管２２、中管２３、外管２４、最外管２５の同心円形状の６種の鋼管、即ち６重管で構成されている。精錬用粉体供給管９は最内管２０に連通し、燃料ガス供給管１０は仕切り管２１に連通し、燃焼用酸化性ガス供給管１１は内管２２に連通し、精錬用酸化性ガス供給管１２は中管２３に連通し、冷却水の給水管及び排水管はそれぞれ外管２４または最外管２５の何れか一方に連通している。つまり、精錬用粉体２９が搬送用ガスとともに最内管２０の内部を通り、プロパンガスなどの燃料ガスが最内管２０と仕切り管２１との間隙を通り、燃焼用酸化性ガスが仕切り管２１と内管２２との間隙を通り、精錬用酸化性ガスが内管２２と中管２３との間隙を通るように構成されている。中管２３と外管２４との間隙及び外管２４と最外管２５との間隙は、冷却水の給水流路または排水流路となっている。中管２３と外管２４との間隙及び外管２４と最外管２５との間隙のうちの一方が給水流路で、他方が排水流路であり、どちらを給水流路としても構わない。冷却水は、ランスチップ１５の位置で反転するように構成されている。
　最内管２０の内部は、ランスチップ１５のほぼ軸心位置に配置された中心孔１６と連通し、最内管２０と仕切り管２１との間隙は、中心孔１６の周囲に円環状のノズルまたは同心円上の複数個のノズル孔として開口する燃料ガス噴射孔１７と連通している。また、仕切り管２１と内管２２との間隙は、燃料ガス噴射孔１７の周囲に円環状のノズルまたは同心円上の複数個のノズル孔として開口する燃焼用酸化性ガス噴射孔１８と連通し、内管２２と中管２３との間隙は、燃焼用酸化性ガス噴射孔１８の周辺に複数個設置された周囲孔１９と連通している。中心孔１６は、精錬用粉体２９を搬送用ガスとともに吹き付けるためのノズル、燃料ガス噴射孔１７は、燃料ガスを噴射するためのノズル、燃焼用酸化性ガス噴射孔１８は、燃料ガスを燃焼する燃焼用酸化性ガスを噴射するためのノズル、周囲孔１９は、精錬用酸化性ガスを吹き付けるためのノズルである。
　つまり、最内管２０の内部が精錬用粉体供給流路３０となり、最内管２０と仕切り管２１との間隙が燃料ガス供給流路３１となり、仕切り管２１と内管２２との間隙が燃焼用酸化性ガス供給流路３２となり、内管２２と中管２３との間隙が精錬用酸化性ガス供給流路３３となっている。尚、図２において、中心孔１６はストレート形状のノズルであり、一方、周囲孔１９は、その断面が縮小する部分と拡大する部分の２つの円錐体で構成されるラバールノズルの形状を採っているが、中心孔１６を、ラバールノズル形状としても構わない。燃料ガス噴射孔１７及び燃焼用酸化性ガス噴射孔１８は円環のスリット状に開口するストレート型のノズル、または断面が円形のストレート形状のノズルである。ラバールノズルにおいて、縮小する部分と拡大する部分の２つの円錐体の境界である最も断面積の小さい部位をスロートと称している。
　この構成の転炉設備１を用い、冷鉄源の配合比率を高めることを目的とする本発明に係る脱燐処理を、以下に示すようにして溶銑２６に対して実施する。
　先ず、炉本体２の内部へ冷鉄源を装入する。使用する冷鉄源としては、製鉄所で発生する鋳片及び鋼板のクロップ屑や市中屑などの鉄スクラップ、磁力選別によってスラグから回収した地金、更には、冷銑、直接還元鉄などを使用することができる。冷鉄源の配合比率は、装入する全鉄源に対して５質量％以上とすることが好ましい。冷鉄源の配合比率は下記の（１）式で定義される。
冷鉄源配合比率(質量％)＝冷鉄源配合量×100／(溶銑配合量＋冷鉄源配合量)…（１）
　冷鉄源の配合比率が５質量％以上となることで、生産性向上の効果が現れると同時に、ＣＯ2ガス発生量の削減効果が得られるからである。冷鉄源の配合比率の上限は特に決める必要はなく、脱燐処理後の溶銑温度が目標範囲を維持できる上限まで添加することができる。冷鉄源の装入完了に前後して、攪拌用ガス２８の底吹き羽口７からの吹き込みを開始する。
　冷鉄源の炉本体２への装入後、溶銑２６を炉本体２へ装入する。用いる溶銑２６としては、どのような組成であっても脱燐処理することができ、脱燐処理の前に脱硫処理や脱珪処理が施されていてもよい。因みに、脱燐処理前の溶銑２６の主な化学成分は、炭素：３．８～５．０質量％、珪素：０．５質量％以下、燐：０．０８～０．２質量％、硫黄：０．０５質量％以下程度である。但し、脱燐処理時に炉本体内で生成されるスラグ２７の量が多くなると脱燐効率が低下するので、前述したように、炉内でのスラグ発生量を少なくして脱燐効率を高めるために、脱珪処理により、溶銑中の珪素濃度を０．２０質量％以下、望ましくは０．１０質量％以下まで予め低減しておくことが好ましい。また、溶銑温度は１２００～１４５０℃の範囲であれば問題なく脱燐処理することができる。
　次いで、ディスペンサー１３に燃料ガス単独または燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスを搬送用ガスとして供給し、石灰系媒溶剤、酸化鉄、可燃性物質のうちの１種または２種以上からなる精錬用粉体２９を、上吹きランス３の中心孔１６から搬送用ガスとともに溶銑２６の浴面に向けて吹き付ける。この精錬用粉体２９の吹き付けと同時にまたは前後して、燃料ガス噴射孔１７から燃料ガスを噴射させるとともに燃焼用酸化性ガス噴射孔１８から燃焼用酸化性ガスを噴射させ、上吹きランス３の下方に火炎を発生させる。搬送用ガスとして、燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用する場合には、燃料ガスの燃焼熱を精錬用粉体２９に効率的に着熱させるために、混合ガス中の燃料ガスの比率は体積分率で１０％以上であることが好ましい。
　上吹きランス３の先端に火炎を発生させるにあたり、上吹きランス３に供給する燃料ガスの供給流量と燃焼用酸化性ガスの供給流量とを調整して、燃焼用酸化性ガスによって燃料ガスを完全燃焼させる。その際に、炉本体２の内部で完全燃焼するように、燃料ガス及び燃焼用酸化性ガスの供給流量を制御する。
　中心孔１６及び燃料ガス噴射孔１７から供給される燃料ガスと、燃焼用酸化性ガス噴射孔１８から供給される燃焼用酸化性ガスとは、上吹きランス半径方向の全方位で近接しているので、各々干渉し合い、雰囲気温度が高いこともあって、点火装置がなくても燃焼限界範囲内にガス濃度が達した時点で燃焼し、上吹きランス３の下方に火炎が形成される。
　中心孔１６から搬送用ガスとともに噴射される精錬用粉体２９のうちで、非燃性の石灰系媒溶剤及び酸化鉄は、形成される火炎の熱を受けて加熱または加熱・溶融し、加熱または溶融した状態で溶銑２６の浴面に吹き付けられる。これにより、加熱された精錬用粉体２９の熱が溶銑２６に着熱し、溶銑２６の温度が上昇して、添加した冷鉄源の溶解が促進される。また、中心孔１６から搬送用ガスとともに噴射される精錬用粉体２９のうちの可燃性物質は、火炎によって燃焼し、燃料ガスの燃焼熱に加えて可燃性物質の燃焼熱が溶銑２６の加熱に寄与し、溶銑２６の温度が上昇して、添加した冷鉄源の溶解が促進される。
　また、その際に、上吹きランス３の周囲孔１９から、精錬用酸化性ガスを溶銑２６の浴面に向けて吹き付ける。
　溶銑２６の脱燐反応は、溶銑中の燐が酸化性ガスまたは酸化鉄と反応して燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）を形成し、この燐酸化物が石灰系媒溶剤の滓化によって形成されるスラグ２７に、３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5の形態で吸収されることで進行する。しかも、石灰系媒溶剤の滓化が促進されるほど脱燐速度が速くなる。従って、精錬用粉体２９としては、生石灰（ＣａＯ）、石灰石（ＣａＣＯ3）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）などの石灰系媒溶剤を使用することが好ましい。生石灰に蛍石（ＣａＦ2）またはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を滓化促進剤として混合したものを石灰系媒溶剤として使用することもできる。また、溶銑２６の脱炭精錬工程で発生する転炉スラグ（ＣａＯ－ＳｉＯ2系スラグ）を石灰系媒溶剤の全部または一部として使用することもできる。
　精錬用粉体２９として溶銑浴面に吹き付けられた石灰系媒溶剤は直ちに滓化してスラグ２７を形成する。また、供給された精錬用酸化性ガスと溶銑中の燐とが反応して燐酸化物が形成される。攪拌用ガス２８によって溶銑２６とスラグ２７とが強攪拌されることも相まって、形成した燐酸化物が滓化したスラグ２７に迅速に吸収されて、溶銑２６の脱燐反応が速やかに進行する。石灰系媒溶剤を精錬用粉体２９として使用しない場合には、石灰系媒溶剤を炉上ホッパーから別途上置き投入する。
　精錬用粉体２９として、鉄鉱石、鉄鉱石の焼結鉱粉、ミルスケール、製鉄所発生ダストなどの酸化鉄を使用した場合には、酸化鉄は酸素源として機能し、溶銑中の燐と反応して脱燐反応が進行する。また、酸化鉄が石灰系媒溶剤と反応して石灰系媒溶剤の表面にＦｅＯ－ＣａＯの化合物が形成され、石灰系媒溶剤の滓化が促進され、脱燐反応が促進される。酸化鉄として製鋼ダスト（「転炉ダスト」ともいう）や高炉ダストなどの可燃性物質を含有するものを使用した場合には、可燃性物質が火炎により燃焼し、上記に加えて可燃性物質の燃焼熱が溶銑２６の加熱に寄与する。
　また、精錬用粉体２９として、アルミ灰（Ａｌの地金やスクラップを溶解炉で溶かした時に、Ａｌと空気中の酸素とが反応して生成した、金属Ａｌを３０～５０質量％含有するＡｌ酸化物）や、コークス、石炭などの可燃性物質を使用した場合には、可燃性物質が火炎により燃焼し、燃料ガスの燃焼熱に加えて可燃性物質の燃焼熱が溶銑２６の加熱に寄与する。可燃性物質の燃焼後の灰分は高温であり、この灰分が溶銑２６に供給されることによっても、溶銑２６は加熱される。
　精錬用粉体２９として、石灰系媒溶剤、酸化鉄及び可燃性物質を混合したものを使用する場合には、それぞれの効果を並行して得ることができる。
　精錬用粉体２９は加熱または加熱・溶融しており、その熱が溶銑２６に伝達し、更には、溶銑２６の上方に存在する、上吹きランス先端の火炎の燃焼熱が溶銑２６に伝達することから、溶銑２６が激しく攪拌されることも相まって、溶銑中の冷鉄源の溶解が促進される。即ち、装入した冷鉄源の溶解が脱燐処理の期間中に終了する。
　その後、溶銑２６の燐濃度が目的とする値かそれ以下になったなら、上吹きランス３から溶銑２６への全ての供給を停止して脱燐処理を終了する。脱燐処理後、炉本体２を傾動させて脱燐処理の施された溶銑２６を、出湯口６を介して、取鍋、転炉装入鍋などの溶銑保持容器に出湯し、出湯した溶銑２６を次工程に搬送する。
　以上説明したように、本発明によれば、上吹きランス３から石灰系媒溶剤、酸化鉄、可燃性物質のうちの１種または２種以上の精錬用粉体２９を搬送用ガスとともに転炉内の溶銑浴面に供給する際に、搬送用ガスとして燃料ガス単独または燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用するので、添加する精錬用粉体２９が金属や炭素分を含有していても、上吹きランス３の流路内での精錬用粉体２９の発熱・燃焼を未然に防止することができる。
　また、搬送用ガスには燃料ガスが含まれることから、この燃料ガスによって上吹きランス３の先端下方に形成される火炎の中を精錬用粉体２９が通過し、火炎の熱が精錬用粉体２９に効率的に着熱するので、精錬用粉体２９のうちの非燃性の石灰系媒溶剤及び酸化鉄は高温度に加熱され、これらの精錬用粉体を介して火炎の熱が溶銑２６に着熱し、一方、精錬用粉体２９のうちの可燃性物質は効率的に燃焼して火炎温度が上昇し、温度上昇した火炎の熱が溶銑２６に着熱し、溶銑２６の熱的な余裕が向上して溶銑の転炉での脱燐処理及び脱炭精錬において鉄スクラップなどの冷鉄源の配合比率を大幅に高めることが実現される。
　尚、上記説明は、転炉における溶銑の脱燐処理を例として行ったが、転炉における溶銑の脱炭精錬においても、上記に沿って酸化精錬することで、本発明を適用することができる。また、本発明で使用する上吹きランスの例として、図２に示す６重管構造の上吹きランス３の例で説明したが、本発明において、燃料ガスの全量を中心孔１６から供給できる場合には、燃料ガスを燃料ガス噴射孔１７から供給する必要はなく、このような場合には、燃料ガス噴射孔１７及び仕切り管２１を備えていない５重管構造の上吹きランスであっても本発明を適用することができる。この場合には、上吹きランスの構造を簡略化することができ、上吹きランスに費やす設備コストを軽減することができる。
　図１に示す転炉設備と同一の構造である、炉容量が２．５トンの小型転炉設備を用いて、精錬用粉体を搬送するための搬送用ガス中の燃料ガス（プロパンガス）と不活性ガス（窒素ガス）との混合比率、つまり体積分率を変化させ、そのときの火炎温度を調査した。この小型転炉設備で使用した上吹きランスは、図２に示す上吹きランスと同様に、６重管構造のものであり、その横断面において中心側から、精錬用粉体供給流路、燃料ガス供給流路、燃焼用酸化性ガス供給流路、精錬用酸化性ガス供給流路、冷却水の給水流路、冷却水の排水流路で構成されている。
　精錬用粉体はランス中心の円形ストレート型の中心孔から、燃料ガスは円環状（リング状）の燃料ガス噴射孔から、燃料ガスを燃焼する燃焼用の酸素ガスは円環状（リング状）の燃焼用酸化性ガス噴射孔から、精錬用の酸素ガスは同心円上に配置した３個のラバールノズル型の周囲孔から炉内に供給した。中心孔は内径１１．５ｍｍであり、燃料ガス噴射孔は円環状スリットの隙間が１．０ｍｍであり、燃焼用酸化性ガス噴射孔は円環状スリットの隙間が１．８５ｍｍであり、周囲孔はスロート径が７ｍｍのラバールノズルでランス中心軸に対して１５°の吐出角度を有しているものである。
　プロパンガスの供給流量は、精錬用粉体供給流路及び燃料ガス供給流路へ供給する合計の流量を０．４０Ｎｍ3／分とし、その一部または全部を搬送用ガスとして精錬用粉体供給流路に供給した。精錬用粉体供給流路に供給する搬送用ガスとしての窒素ガスの供給流量は、プロパンガスの供給流量に応じて０～０．４０Ｎｍ3／分に変更し、搬送用ガスの合計流量を０．４０Ｎｍ3／分とした。燃焼用酸化性ガス供給流路へ供給する燃焼用の酸素ガスの供給流量は、供給するプロパンガスを完全燃焼するために必要な化学当量分である２．０Ｎｍ3／分とし、精錬用酸化性ガス供給流路へ供給する精錬用の酸素ガスの供給流量は５．０Ｎｍ3／分とした。精錬用粉体は使用せず、また、小型転炉内に溶銑を装入しないで試験した。
　上吹きランスから生石灰、燃料ガス、燃焼用の酸素ガス及び精錬用の酸素ガスを噴射し、火炎が安定的に形成された後に、ランス先端から鉛直下方に６００ｍｍ離れた位置での火炎の温度を熱電対によって測定した。図３に、搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率を変化させたときの火炎温度の測定結果を示す。
　図３に示すように、搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率を変化させることで、火炎の温度が変化することがわかった。具体的には、搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率を１０％以上とすることで、窒素ガス（不活性ガス）のみを搬送用ガスとした場合に比較して、火炎温度はおよそ９０℃以上高くなることがわかった。この結果から、搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率を１０％以上とすることが好ましいことがわかった。また更に、火炎温度が最も高くなるのは、搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率がおよそ５０％の場合であり、従って、火炎温度を高くするためには、搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率を３０～８０％の範囲に維持すること、望ましくは４０～６０％の範囲に維持することがより好ましいことも確認できた。
　この結果を踏まえ、前記小型転炉設備を用いて溶銑の脱燐処理を行った（本発明例１～６）。使用した上吹きランスは、上記の火炎温度を測定した際に使用した上吹きランスである。
　本発明例１～６では、転炉に鉄スクラップを装入した後、１３５０℃の溶銑を装入し、次いで、底吹き羽口からＡｒガスを攪拌用ガスとして溶銑中に吹き込みながら、上吹きランスから、生石灰（精錬用粉体）、燃料ガス（プロパンガス）、燃焼用の酸素ガス及び精錬用の酸素ガスを溶銑に向けて吹き付けて脱燐処理した。その際に、精錬用粉体供給流路及び燃料ガス供給流路へ供給する合計のプロパンガス流量を０．４０Ｎｍ3／分とし、その一部または全部を搬送用ガスとして精錬用粉体供給流路に供給した。搬送用ガスの流量は、プロパンガスと窒素ガスとの合計で０．４０Ｎｍ3／分とした。搬送用ガス中のプロパンガスの体積分率は、５％（本発明例１）、１０％（本発明例２）、２５％（本発明例３）、５０％（本発明例４）、７５％（本発明例５）、１００％（本発明例６）に変更した。鉄スクラップの装入量は、脱燐処理後の溶銑温度が１４００℃になるように調整した。つまり、溶銑の熱的な余裕が高い場合には、鉄スクラップの装入量を増加した。また、生石灰の添加量は、脱燐処理後の炉内スラグの塩基度（質量％ＣａＯ／質量％ＳｉＯ2）が２．５となるように調整した。
　また、比較のために、搬送用ガスとして、窒素ガスのみを使用し、プロパンガスを燃料ガス供給流路のみから供給して脱燐処理する試験（比較例１）も行った。
　表１に、本発明例１～６及び比較例１で使用した溶銑の組成を示し、また、表２に、本発明例１～６及び比較例１における操業条件を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　また、表３に、本発明例１～６及び比較例１における精錬時間及び鉄スクラップの配合比率を示す。また、図４に、本発明例１～６及び比較例１から得られた、搬送用ガス中の燃料ガス（プロパンガス）の混合比率と鉄スクラップの配合比率との関係を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３及び図４に示すように、本発明例１～６及び比較例１における鉄スクラップの配合比率の比較から、本発明を適用することで、溶銑の脱燐処理時間が同一の条件でも、鉄スクラップの配合比率を高められることが確認できた。また、搬送用ガス中の燃料ガス（プロパンガス）の体積分率が１０％以上の場合には、５質量％以上の鉄スクラップの配合比率を確保できることがわかった。また、図４に示される、鉄スクラップの配合比率と搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率との関係は、図３に示される、火炎温度と搬送用ガス中の燃料ガスの体積分率との関係と同様の傾向であることが確認できた。
　実施例１と同じ小型転炉設備を使用し、精錬用粉体として、生石灰（石灰系媒溶剤）と、可燃性物質を含有する製鋼ダスト（酸化鉄）との混合粉を供給する脱燐処理を行った（本発明例７、８）。
　本発明例７では、精錬用粉体供給流路及び燃料ガス供給流路へ供給する合計のプロパンガス流量を０．４０Ｎｍ3／分とし、そのうちの０．２０Ｎｍ3／分を搬送用ガスとして精錬用粉体供給流路に供給した。搬送用ガスの流量は、０．２０Ｎｍ3／分のプロパンガスと０．２０Ｎｍ3／分の窒素ガスとの合計で０．４０Ｎｍ3／分とした。燃焼用酸化性ガス供給流路へ供給する燃焼用の酸素ガスの供給流量は、プロパンガスと製鋼ダスト中の可燃性物質とを完全燃焼させることができる流量（＝２．２Ｎｍ3／分）とした。鉄スクラップの装入量は、脱燐処理後の溶銑温度が１４００℃になるように調整した。また、生石灰の添加量は、脱燐処理後の炉内スラグの塩基度（質量％ＣａＯ／質量％ＳｉＯ2）が２．５となるように調整した。
　本発明例８では、燃焼用酸化性ガス供給流路へ供給する燃焼用の酸素ガスの供給流量を、製鋼ダスト中の可燃性物質の燃焼を考慮せずに、プロパンガスを完全燃焼させる流量（＝２．０Ｎｍ3／分）とし、それ以外の条件は、本発明例７と同一条件とした。
　本発明例７及び本発明例８で精錬用粉体として使用した製鋼ダストの組成を表４に示し、また、表５に、本発明例７及び本発明例８における操業条件を示す。尚、表４中のＴ．Ｆｅは、製鋼ダスト中の金属鉄と鉄酸化物（ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3など）として含まれる鉄分との合計値であり、製鋼ダスト中の可燃性物質とは、金属鉄及び炭素が該当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　また、表６に、本発明例７及び本発明例８における精錬時間及び鉄スクラップの配合比率を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６から明らかなように、本発明例７、８は、可燃性物質を含有する製鋼ダストを精錬用粉体として使用していること、且つ、生石灰と製鋼ダストとを精錬用粉体として使用することによって加熱される精錬用粉体が多くなることで、本発明例１～６に比較して鉄スクラップの配合比率を高めることが可能となった。特に、製鋼ダスト中の可燃性物質の燃焼を考慮して燃焼用の酸素ガスの供給流量を設定した本発明例７では、６．６質量％という高い鉄スクラップ配合比率を達成することができた。
　１　転炉設備
　２　炉本体
　３　上吹きランス
　４　鉄皮
　５　耐火物
　６　出湯口
　７　底吹き羽口
　８　ガス導入管
　９　精錬用粉体供給管
　１０　燃料ガス供給管
　１１　燃焼用酸化性ガス供給管
　１２　精錬用酸化性ガス供給管
　１３　ディスペンサー
　１４　ランス本体
　１５　ランスチップ
　１６　中心孔
　１７　燃料ガス噴射孔
　１８　燃焼用酸化性ガス噴射孔
　１９　周囲孔
　２０　最内管
　２１　仕切り管
　２２　内管
　２３　中管
　２４　外管
　２５　最外管
　２６　溶銑
　２７　スラグ
　２８　攪拌用ガス
　２９　精錬用粉体
　３０　精錬用粉体供給流路
　３１　燃料ガス供給流路
　３２　燃焼用酸化性ガス供給流路
　３３　精錬用酸化性ガス供給流路
　３４　遮断バルブ

Claims (3)

  1. 　精錬用粉体供給流路と、燃焼用酸化性ガス供給流路と、精錬用酸化性ガス供給流路とを、それぞれ別々に有する上吹きランスを用い、前記精錬用粉体供給流路から、石灰系媒溶剤、酸化鉄、可燃性物質のうちの１種または２種以上を、燃料ガスまたは燃料ガスと不活性ガスとの混合ガスを搬送用ガスとして転炉内の溶銑浴面に向けて供給するとともに、前記燃焼用酸化性ガス供給流路から燃焼用酸化性ガスを供給し、該燃焼用酸化性ガスと前記燃料ガスとで上吹きランスの先端下方に火炎を形成させ、且つ、前記精錬用酸化性ガス供給流路から精錬用酸化性ガスを転炉内の溶銑浴面に向けて供給する、転炉における溶銑の精錬方法。
  2. 　前記搬送用ガスは、燃料ガスの比率が体積分率で１０％以上である、請求項１に記載の転炉における溶銑の精錬方法。
  3. 　前記精錬用粉体供給流路から供給される可燃性物質の供給速度に応じて、前記燃焼用酸化性ガス供給流路からの燃焼用酸化性ガスの供給流量を、前記可燃性物質が完全燃焼するように調整する、請求項１または請求項２に記載の転炉における溶銑の精錬方法。
PCT/JP2013/001997 2012-03-29 2013-03-25 転炉における溶銑の精錬方法 WO2013145686A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/382,720 US9957581B2 (en) 2012-03-29 2013-03-25 Method for refining hot metal in converter
EP13767440.4A EP2808407B1 (en) 2012-03-29 2013-03-25 Method for refining hot metal in converter
BR112014023560-0A BR112014023560B1 (pt) 2012-03-29 2013-03-25 Método para refino de metal quente em conversor
IN7088DEN2014 IN2014DN07088A (ja) 2012-03-29 2013-03-25
CN201380018191.8A CN104245965B (zh) 2012-03-29 2013-03-25 转炉中铁水的精炼方法
KR1020147028132A KR101684378B1 (ko) 2012-03-29 2013-03-25 전로에 있어서의 용선의 정련 방법

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-075928 2012-03-29
JP2012075928 2012-03-29
JP2012239975A JP6036172B2 (ja) 2012-03-29 2012-10-31 転炉における溶銑の精錬方法
JP2012-239975 2012-10-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013145686A1 true WO2013145686A1 (ja) 2013-10-03

Family

ID=49258990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/001997 WO2013145686A1 (ja) 2012-03-29 2013-03-25 転炉における溶銑の精錬方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9957581B2 (ja)
EP (1) EP2808407B1 (ja)
JP (1) JP6036172B2 (ja)
KR (1) KR101684378B1 (ja)
CN (1) CN104245965B (ja)
BR (1) BR112014023560B1 (ja)
IN (1) IN2014DN07088A (ja)
TR (1) TR201808805T4 (ja)
TW (1) TWI544082B (ja)
WO (1) WO2013145686A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6398306B2 (ja) * 2014-05-14 2018-10-03 新日鐵住金株式会社 含鉄原料の転炉溶解方法
JP6466733B2 (ja) * 2015-02-18 2019-02-06 株式会社神戸製鋼所 溶銑の脱りん処理における固体酸素源の供給方法
KR101651221B1 (ko) 2015-04-21 2016-08-25 충남대학교산학협력단 화염 쏠림 방지 렌스
JP6327298B2 (ja) * 2015-09-01 2018-05-23 Ｊｆｅスチール株式会社 溶銑の精錬方法
JPWO2019064433A1 (ja) * 2017-09-28 2020-03-26 大陽日酸株式会社 溶解・精錬炉の操業方法及び溶解・精錬炉
TWI735668B (zh) * 2017-09-29 2021-08-11 日商大陽日酸股份有限公司 熔解、精鍊爐的操作方法及熔解、精鍊爐
CN111826499B (zh) * 2020-06-30 2021-12-03 东北大学 一种基于转炉lt除尘灰的高炉铁水脱碳处理方法
CN111809019B (zh) * 2020-06-30 2021-12-03 东北大学 一种利用高炉灰的高炉铁水脱碳方法
EP4257708A4 (en) * 2021-02-01 2024-05-01 JFE Steel Corporation TOP BLOWING LANCE FOR CONVERTER, METHOD FOR ADDING AUXILIARY RAW MATERIAL, AND METHOD FOR REFINING MOLTEN IRON
CN115323101B (zh) * 2022-08-02 2023-12-15 鞍钢股份有限公司 一种转炉氧枪快速打火的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0920913A (ja) 1995-06-30 1997-01-21 Nippon Steel Corp 溶銑の予備処理方法
JPH1180825A (ja) 1997-09-09 1999-03-26 Nippon Steel Corp 転炉精錬用上吹きランスおよびそれによる転炉精錬方法
JP2001323312A (ja) 2000-05-12 2001-11-22 Nippon Steel Corp 二次燃焼による反応熱の利用方法
JP2007092158A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Jfe Steel Kk 溶銑の脱燐処理方法
JP2010156025A (ja) * 2008-12-29 2010-07-15 Jfe Steel Corp 溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランスおよび溶融還元による金属溶湯の製造方法
JP2012031452A (ja) * 2010-07-29 2012-02-16 Jfe Steel Corp 溶銑の脱燐処理方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2949794C2 (de) 1979-12-11 1984-01-19 Eisenwerk-Gesellschaft Maximilianshütte mbH, 8458 Sulzbach-Rosenberg Verfahren, einer Eisenschmelze im Konverter Kohlenstoff zuzuführen
US4642047A (en) * 1984-08-17 1987-02-10 American Combustion, Inc. Method and apparatus for flame generation and utilization of the combustion products for heating, melting and refining
US8475561B2 (en) * 2008-03-25 2013-07-02 Kobe Steel, Ltd. Method for producing molten iron
EP2333120A1 (en) * 2008-09-16 2011-06-15 Istc Co., Ltd. Process for producing molten iron

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0920913A (ja) 1995-06-30 1997-01-21 Nippon Steel Corp 溶銑の予備処理方法
JPH1180825A (ja) 1997-09-09 1999-03-26 Nippon Steel Corp 転炉精錬用上吹きランスおよびそれによる転炉精錬方法
JP2001323312A (ja) 2000-05-12 2001-11-22 Nippon Steel Corp 二次燃焼による反応熱の利用方法
JP2007092158A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Jfe Steel Kk 溶銑の脱燐処理方法
JP2010156025A (ja) * 2008-12-29 2010-07-15 Jfe Steel Corp 溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランスおよび溶融還元による金属溶湯の製造方法
JP2012031452A (ja) * 2010-07-29 2012-02-16 Jfe Steel Corp 溶銑の脱燐処理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2808407A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2808407A1 (en) 2014-12-03
EP2808407B1 (en) 2018-05-23
US9957581B2 (en) 2018-05-01
JP6036172B2 (ja) 2016-11-30
CN104245965B (zh) 2016-07-20
KR20140133602A (ko) 2014-11-19
TR201808805T4 (tr) 2018-07-23
EP2808407A4 (en) 2015-09-02
KR101684378B1 (ko) 2016-12-08
US20150020648A1 (en) 2015-01-22
JP2013227650A (ja) 2013-11-07
IN2014DN07088A (ja) 2015-04-10
TW201343922A (zh) 2013-11-01
TWI544082B (zh) 2016-08-01
CN104245965A (zh) 2014-12-24
BR112014023560B1 (pt) 2020-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6036172B2 (ja) 転炉における溶銑の精錬方法
WO2013057927A1 (ja) 粉体吹込みランスおよびその粉体吹込みランスを用いた溶融鉄の精錬方法
JP5707702B2 (ja) 溶銑の脱燐処理方法
TWI490340B (zh) Vacuum refining method of molten steel
JP5834980B2 (ja) 溶鋼の製造方法
JP5928094B2 (ja) 溶融鉄の精錬方法
JP5867520B2 (ja) 溶銑の予備処理方法
JP2013209738A (ja) 溶鋼の製造方法
JP5962156B2 (ja) 溶鉄の精錬方法
JP6051561B2 (ja) 溶鋼の製造方法
JP5585633B2 (ja) 転炉における溶銑の精錬方法
JP5870868B2 (ja) 転炉における溶銑の精錬方法
JP5928095B2 (ja) 溶融鉄の精錬方法
JP5949627B2 (ja) 転炉における溶銑の精錬方法
JP6544531B2 (ja) 溶銑の精錬方法
JP6327298B2 (ja) 溶銑の精錬方法
JP5870771B2 (ja) 溶鋼の製造方法
JP6115019B2 (ja) 溶鋼の製造方法
JP2018070975A (ja) 溶銑の精錬方法
JP2013209737A (ja) 溶鋼の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13767440

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013767440

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14382720

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147028132

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014023560

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014023560

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20140923