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JP4698483B2 - Converter operation method - Google Patents
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JP4698483B2 - Converter operation method - Google Patents

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JP4698483B2 JP2006147305A JP2006147305A JP4698483B2 JP 4698483 B2 JP4698483 B2 JP 4698483B2 JP 2006147305 A JP2006147305 A JP 2006147305A JP 2006147305 A JP2006147305 A JP 2006147305A JP 4698483 B2 JP4698483 B2 JP 4698483B2
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Description

本発明は、溶銑に対して脱炭処理を行う転炉の操業方法に関するものである。   The present invention relates to a method for operating a converter that performs decarburization treatment on hot metal.

従来より、転炉を用いた製鋼プロセスにおいては、転炉(転炉型精錬容器)に、まずスクラップ(例えば、製鉄所内で発生するブルームやスラブ等の半製品)を装入し、その後、溶銑を装入して、上吹きランスから酸素を高速で溶銑湯面に吹きつけ吹錬を行っている。
装入されたスクラップに関しては、スクラップ表面において、溶銑中の炭素がスクラップ界面に拡散し界面自体の融点が低下すると共に、溶銑内での脱珪反応や脱炭反応の酸化反応熱に起因する熱が伝わりスクラップ自体が溶解する。
Conventionally, in a steelmaking process using a converter, scrap (for example, a semi-finished product such as bloom or slab generated in a steelworks) is first charged into a converter (converter-type smelting vessel), and then hot metal is introduced. The oxygen is blown from the top blowing lance to the hot metal surface at high speed.
With regard to the charged scrap, the carbon in the hot metal diffuses to the scrap interface on the scrap surface, the melting point of the interface itself decreases, and the heat caused by the oxidation reaction heat of the desiliconization reaction and decarburization reaction in the hot metal. The scrap itself melts.

したがって、スクラップ溶解を促進させ溶け残りを無くすためには、スクラップへの熱の伝達や炭素の拡散を促進させる必要があり、そのために転炉内の溶銑への攪拌力を強化することが重要である。
溶銑への攪拌力に着目し、転炉内に装入されたスクラップの溶解を促進させ確実に溶かすための技術としては、例えば、特許文献1,2がある。
特許文献1の技術は、上吹きランスと底吹き羽口を有する転炉を用いて脱P吹錬を行う際に、底吹き羽口から吹き込む底吹きガスによる攪拌動力を求め、かかる攪拌動力がスクラップの最小厚さに応じて所定の関係を満たすようにしている。
Therefore, in order to promote scrap melting and eliminate unmelted residue, it is necessary to promote heat transfer to the scrap and carbon diffusion. Therefore, it is important to strengthen the stirring power to the hot metal in the converter. is there.
For example, Patent Documents 1 and 2 are examples of techniques for accelerating melting of the scrap charged in the converter and surely melting it while paying attention to the stirring force on the hot metal.
In the technology of Patent Document 1, when performing de-P blowing using a converter having an upper blowing lance and a bottom blowing tuyere, the stirring power by the bottom blowing gas blown from the bottom blowing tuyere is obtained. A predetermined relationship is satisfied according to the minimum thickness of the scrap.

特許文献2の技術は、転炉内に装入されたスクラップが多量である場合に、装入スクラップ量Sと残留溶銑量Mの比(S/M)の値に応じて、底吹きガスの攪拌動力が所定の式を満たすようにしている。
また、他の文献(特許文献3)には、上底吹き転炉を用いた製鋼工程において、溶銑の脱Si、脱P、脱S処理実施における底吹き攪拌動力を1.0kW/t・s以上とし、溶銑の脱Si、脱P、脱S処理工程末期に、2.0kW/t・s以上とした上吹き攪拌動力を10〜75%低下させる技術が開示されている。
特開平8−120315号公報 特公平4−38811号公報 特開2003−64411号公報
In the technique of Patent Document 2, when there is a large amount of scrap charged into the converter, the bottom blowing gas is generated according to the ratio of the charged scrap amount S to the residual hot metal amount M (S / M). The stirring power satisfies the predetermined formula.
In another document (Patent Document 3), in the steelmaking process using the top bottom blowing converter, the bottom blowing stirring power in the hot metal removal Si, removal P, and removal S treatment is 1.0 kW / t · s. As described above, a technique is disclosed in which the upper blowing stirring power of 2.0 kW / t · s or more is reduced by 10 to 75% at the end of the hot metal removal Si, removal P, and removal S treatment steps.
JP-A-8-120315 Japanese Patent Publication No. 4-38811 JP 2003-64411 A

最近では、粗鋼需要変動への柔軟な対応、生産能力向上のために、製鋼工程において、HMR(溶銑配合率)を下げたり、短時間で多量のスクラップを溶解することが求められている。すなわち、スクラップ、特に重量屑が溶け残るという操業上好ましくない現象を生じさせずに、転炉での吹錬を効率的に行う「スクラップの高速溶解技術」が必要とされている。
しかしながら、前述した特許文献1,2においては、溶銑を攪拌するエネルギの大きさを示す攪拌動力に関し、底吹きガスの影響のみを考慮していて、上吹き酸素による溶銑攪拌の強度や底吹きとのバランスなどは考慮されていない。加えて、他の条件であるスクラップ装入量の影響や吹錬時間の影響を考慮するものとはなっていない。したがって、特許文献1,2の技術を実際の転炉に適用することが困難であるばかりか、適用したとしてもスクラップ溶け残りが発生する可能性が否めない。
Recently, in order to respond flexibly to fluctuations in demand for crude steel and improve production capacity, it has been required to lower the HMR (molten iron mixture ratio) or to melt a large amount of scrap in a short time in the steelmaking process. That is, there is a need for a “scrap high-speed melting technology” that efficiently performs blowing in a converter without causing an undesirable phenomenon in terms of operation in which scrap, particularly heavy waste remains undissolved.
However, in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, regarding the stirring power indicating the magnitude of energy for stirring the hot metal, only the influence of the bottom blowing gas is considered, and the strength and bottom blowing of the hot metal stirring with the top blowing oxygen are considered. This balance is not considered. In addition, other conditions such as the effect of scrap charging and the effect of blowing time are not considered. Therefore, not only is it difficult to apply the techniques of Patent Documents 1 and 2 to an actual converter, but even if it is applied, there is a possibility that scraps will remain unmelted.

その点、特許文献3の技術は、上吹きランスによる上吹き攪拌動力と、底吹き攪拌動力とを考慮するものとなっているが、転炉内溶銑の脱P、脱S処理に対して、生産性を阻害することなく、スラグのフォーミング性を確保しつつ排滓性を向上させるものであって、スクラップ溶け残りを無くすための技術とはなっていない。
そこで、本発明は、上記問題を鑑み、上底吹き転炉において、装入されたスクラップの完全溶解を可能とする転炉の操業方法を提供することを目的とする。
In that respect, the technique of Patent Document 3 is designed to take into account the top blowing agitation power by the top blowing lance and the bottom blowing agitation power. It is intended to improve the slag forming property while preventing productivity without impeding productivity, and is not a technique for eliminating scrap melt residue.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a converter operating method that enables complete melting of the charged scrap in the top-bottom blow converter.

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明にかかる転炉の操業方法は、上底吹き型の転炉で装入されたスクラップを溶解しながら脱炭処理を行うものであって、10〜13.5分に設定された吹錬時間内に前記スクラップを完全に溶解すべく、式(2)で求められるスクラップ半径rcと式(3),(4)で求められる100%溶解半径rc,100%とが、式(1)を満たし、且つ上吹きの攪拌動力εTと底下吹きの攪拌動力εBとが、式(5)〜(7)を満たすように、脱炭処理を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
That is, the operation method of the converter according to the present invention is to decarburize while melting the scrap charged in the top-bottom blowing type converter, and was set to 10 to 13.5 minutes. in order to completely dissolve the scrap within the blowing time, equation (2) scrap radius r c and the formula (3) obtained in, and the 100% lysis radius r c, 100% as determined by (4), wherein The decarburization process is performed so that the above-mentioned (1) is satisfied, and the top blowing agitation power ε T and bottom bottom blowing agitation power ε B satisfy the equations (5) to (7).

Figure 0004698483
Figure 0004698483

なお、全吹錬期間において、上吹きの攪拌動力εTと底下吹きの攪拌動力εBとが、式(5)〜式(7)を満たすように操業することは非常に好ましい。なお、上吹きの攪拌動力εT、底吹きの攪拌動力εBは、式(8),式(9)を用いて算出する。 In addition, it is very preferable to operate so that the stirring power ε T for the top blowing and the stirring power ε B for the bottom bottom blowing satisfy the equations (5) to (7) during the entire blowing process. The top blowing stirring power ε T and the bottom blowing stirring power ε B are calculated using the equations (8) and (9).

Figure 0004698483
Figure 0004698483

本願発明者らは、様々な転炉操業データを分析することで、上述の式(1)〜式(7)の条件を見いだし、この条件を満たす転炉の操業を行うことで、上底吹き転炉において、装入されたスクラップの完全溶解を可能とすることができることを明らかとした。   The inventors of the present application have found the conditions of the above-mentioned formulas (1) to (7) by analyzing various converter operation data, and performing the converter operation that satisfies these conditions, It has been clarified that in the converter, it is possible to completely dissolve the charged scrap.

本発明にかかる転炉の操業方法を用いることで、上底吹き転炉において、装入されたスクラップの完全溶解を可能とすることができる。   By using the converter operating method according to the present invention, it is possible to completely dissolve the charged scrap in the top-bottom blown converter.

以下、本発明にかかる転炉の操業方法を、図を例示して説明する。
図1は、本操業方法を適用する上底吹き転炉1の概略を示したものである。
上底吹き転炉1(単に転炉と呼ぶこともある)には予めスクラップ2(冷鉄源)が装入されていて、その上で脱りん工程を経た溶銑3が流し込まれる。転炉1内の溶銑3に対しては、脱炭剤等の副原料を投入すると共に、転炉1の炉口から上吹きランス4(単にランス又はノズルと呼ぶこともある)を挿入し、溶銑3上面に近づけ、酸素ガスを吹き付ける。それと同時に、炉底に設けられた羽口5から窒素やアルゴンなどのガスを吹き込み溶銑3を攪拌しつつ脱炭精錬(吹錬)を行う。
Hereinafter, a converter operating method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an outline of an upper bottom blown converter 1 to which the present operation method is applied.
Scrap 2 (cold iron source) is previously charged in the top-bottom blown converter 1 (sometimes simply referred to as a converter), and the hot metal 3 that has undergone a dephosphorization process is poured thereon. For hot metal 3 in the converter 1, an auxiliary raw material such as a decarburizing agent is introduced, and an upper blowing lance 4 (sometimes simply referred to as a lance or nozzle) is inserted from the furnace port of the converter 1, Bring oxygen gas close to the top of the hot metal 3. At the same time, decarburization refining (blowing) is performed while blowing a gas such as nitrogen or argon from the tuyere 5 provided at the furnace bottom and stirring the molten iron 3.

脱炭が終わった溶鋼は、転炉1を傾けることで、転炉1の出鋼口から出鋼され、2次精錬処理設備や連続鋳造設備へと搬送される。
かかる転炉1の操業においては、転炉1の設備条件や総酸素量の条件より、吹錬時間は10分以上13.5分未満とされ、高速吹錬となっている。
また、全吹錬時間において、ランス4から供給される上吹き酸素の流量QTは、上吹き攪拌動力εTが式(6)を満たすように調整され、転炉底面の羽口5から供給される底吹きガスの流量QBは、式(7)を満たすように調整され、溶銑3に対し強攪拌状態となっている。同時に、式(5)を満たすように、上吹き酸素の流量QTと底吹きガスの流量QBとの割合をコントロールするとよい。
The molten steel that has been decarburized is tilted at the converter 1 to be discharged from the outlet of the converter 1 and conveyed to a secondary refining treatment facility or a continuous casting facility.
In the operation of the converter 1, the blowing time is 10 minutes or more and less than 13.5 minutes due to the equipment conditions of the converter 1 and the total oxygen amount, and high speed blowing is performed.
In addition, the flow rate Q T of the top blowing oxygen supplied from the lance 4 during the entire blowing time is adjusted so that the top blowing stirring power ε T satisfies the formula (6) and is supplied from the tuyere 5 at the bottom of the converter. The flow rate Q B of the bottom blowing gas is adjusted so as to satisfy the equation (7), and the molten iron 3 is in a strong stirring state. At the same time, the ratio between the flow rate Q T of the top blown oxygen and the flow rate Q B of the bottom blown gas may be controlled so as to satisfy the formula (5).

加えて、転炉1内に装入されたスクラップ2と溶銑3に関しては、式(1)〜式(4)を満たすような、スクラップ厚さL、スクラップ装入量W、溶銑装入量Wmとなっている。なお、スクラップ厚さLとしては、スクラップ2の長さ、幅、厚さの内、最小の値を採用する。 In addition, for the scrap 2 and the hot metal 3 charged in the converter 1, the scrap thickness L, the scrap charge W, the hot metal charge W that satisfy the formulas (1) to (4) are satisfied. m . As the scrap thickness L, the minimum value among the length, width, and thickness of the scrap 2 is adopted.

Figure 0004698483
Figure 0004698483

なお、上吹きの攪拌動力εT、底吹きの攪拌動力εBは、公知である、式(8),式(9)を用いて算出する(鉄と鋼,76(1990),p1791、鉄と鋼,67(1981),p672)。 Note that the top blowing stirring power ε T and the bottom blowing stirring power ε B are calculated using the well-known equations (8) and (9) (iron and steel, 76 (1990), p1791, iron And Steel, 67 (1981), p672).

Figure 0004698483
Figure 0004698483

このような転炉1の操業条件を採用することで、装入されたスクラップ2を吹錬時間内に完全に溶解することができるようになる。
次に、式(1)〜式(7)の導出方法について述べる。
本願発明人は、転炉1において、装入されたスクラップ2の完全溶解を可能とする転炉の操業方法を検証すべく、様々な実験や過去の吹錬データの採取・分析を行った。データの採取にあたっては、後述するNiトレーサー法を用いた。
まず、スクラップ2の厚さLをもとに算出されるスクラップ半径rcという量に着目した。スクラップ半径rcとは、様々な形状を有するスクラップ2が等価的に球形状をしていると考えた場合の半径を意味するものである。
By adopting such operating conditions for the converter 1, the charged scrap 2 can be completely melted within the blowing time.
Next, a method for deriving equations (1) to (7) will be described.
The inventor of the present application conducted various experiments and collected / analyzed past blowing data in order to verify the operation method of the converter that enables complete melting of the charged scrap 2 in the converter 1. In collecting data, the Ni tracer method described later was used.
First, focusing on the amount of scrap radius r c is calculated based on the thickness L of the scrap 2. The scrap radius r c, is intended to mean the radius in the case where the scrap 2 having various shapes were considered to equivalently spherical shape.

本実施形態の場合、スクラップ半径rcは、式(2)を用いて算出する。式(2)は、以下のような考えのもと算出されたものである。
転炉1に多数個のスクラップ2を装入した場合、スクラップ2同士の付着(重なりも含む)などにより溶解が遅れる状況が発生する。すなわち、スクラップ溶解時は、他のスクラップ2との相互作用の影響でその溶解挙動が変化すると考えられる。そこで、多数個のスクラップ2を装入した場合、単一スクラップ2のよりも見かけ上スクラップ半径が大きくなると考え、スクラップ半径rcは、スクラップ厚さLだけでなく、スクラップ装入量Wの影響を大きく受けると考えるに至った。
In this embodiment, scrap radius r c is calculated using equation (2). Equation (2) is calculated based on the following idea.
When a large number of scraps 2 are charged into the converter 1, a situation in which melting is delayed due to adhesion (including overlapping) of the scraps 2 occurs. That is, at the time of scrap melting, the melting behavior is considered to change due to the interaction with other scraps 2. Therefore, when charged with a large number of scrap 2, considered a single scrap on 2 of apparent than scrap radius increases, scrap radius r c is scrap not only the thickness L, a effect of scrap SoIriryou W It came to think that it receives greatly.

そこで、スクラップ半径rcを式(2)’のように仮定した上で、式(2)’の両辺にlogを作用させた式(2)”を考える。 Therefore, 'in terms of assumed as the formula (2)' scrap radius r c Equation (2) Consider the both sides in the allowed to act log formula (2) ".

Figure 0004698483
Figure 0004698483

かかる式(2)”に対し、数々の吹錬データをあてはめ、変数a,b,cを決定した。
図3にその結果が示してある。まず、図3(a)には、スクラップ厚さLがL=0.20、0.25、0.28(m)の際のデータが複数プロットしてあり、横軸がlog(W/Wm)、縦軸がlog(rc)となっている。この図の各データに最もフィットする線形回帰式を求め、その傾きを求めることで、式(2)”中の係数cを求めることができ、c=0.167となった。
同様に、図3(b)には、スクラップ装入量Wと溶銑装入量Wmとの比が、0.040,0.060、0.096、0.128の際のデータが複数プロットしてあり、横軸がlog(L)、縦軸がlog(rc)となっている。この図の各データに最もフィットする線形回帰式を求め、その傾きを求めることで、式(2)”中の係数bを求めることができ、b=0.531となった。
Numerous blowing data was applied to the equation (2) "to determine variables a, b, and c.
The result is shown in FIG. First, in FIG. 3A, a plurality of data are plotted when the scrap thickness L is L = 0.20, 0.25, 0.28 (m), and the horizontal axis is log (W / Wm). ), And the vertical axis is log (rc). By obtaining a linear regression equation that best fits each data of this figure and obtaining its slope, the coefficient c in the equation (2) ″ can be obtained, and c = 0.167.
Similarly, FIG. 3B shows a plurality of plots of data when the ratio of the scrap charge W to the molten metal charge W m is 0.040, 0.060, 0.096, and 0.128. The horizontal axis is log (L), and the vertical axis is log (rc). By finding a linear regression equation that best fits each data in this figure and obtaining its slope, the coefficient b in the equation (2) ″ can be obtained, and b = 0.531.

そこで、図3(c)のように、横軸を0.531log(L)+0.167log(W/Wm)、縦軸をlog(rc)とし、全てのデータをプロットした上で、この図のデータに最もフィットする線形回帰式を求め、そのy切片を明らかにした。その結果(log(a)=−0.1338)から、係数a=0.735ということを見いだした。これらの結果から、式(2)を規定するに至った。
一方、本発明の場合、転炉1においてスクラップ溶解能力を評価する場合によく用いられる100%溶解半径rc,100%は、吹錬時間θと総攪拌動力εとに関連すると考え、式(3)’と仮定した。100%溶解半径rc,100%とは、この半径(大きさ)を等価的に有するスクラップ2であれば、溶け残り無く完全溶解するということを示している。
Therefore, as shown in FIG. 3C, the horizontal axis is 0.531 log (L) +0.167 log (W / Wm), the vertical axis is log (rc), and all data are plotted. The linear regression equation that best fits the data was determined, and the y-intercept was clarified. From the result (log (a) = − 0.1338), the coefficient a = 0.735 was found. From these results, the formula (2) has been defined.
On the other hand, in the case of the present invention, the 100% melting radius rc , 100%, which is often used when evaluating the scrap melting capacity in the converter 1, is considered to be related to the blowing time θ and the total stirring power ε. 3) '. The 100% melting radius r c, 100% indicates that the scrap 2 having this radius (size) equivalently melts completely without being melted.

Figure 0004698483
Figure 0004698483

式(3)’おける係数a,b,cを求めるべく、式(3)’の両辺にlogを作用させた式(3)”を考え、かかる式(3)”に対し、数々の吹錬データをあてはめ、変数a,b,cを決定した。
図4にその結果が示してある。まず、図4(a)には、吹錬時間θが10.5、11.5、13.5(min)の際のデータが複数プロットしてあり、横軸がlog(ε)、縦軸がlog(rc)となっている。この図のデータに最もフィットする線形回帰式を求め、その傾きを求めることで、式(3)”中の係数cを求めることができ、c=0.378となった。
In order to obtain the coefficients a, b, and c in equation (3) ', consider equation (3) "in which log is applied to both sides of equation (3)'. The data was fitted and variables a, b, and c were determined.
The result is shown in FIG. First, in FIG. 4A, a plurality of data are plotted when the blowing time θ is 10.5, 11.5, 13.5 (min), the horizontal axis is log (ε), and the vertical axis Is log (rc). By obtaining a linear regression equation that best fits the data in this figure and obtaining its slope, the coefficient c in equation (3) ″ can be obtained, and c = 0.378.

次に、ε=一定のデータを用いて、係数bの値を求めればよいが、実際の操業データを用いた場合、ε=一定のデータを多数準備することは困難であることが多い。ゆえに、図4(a)のy切片がθの関数である(y切片=log(a)+blog(θ))ことを利用して、横軸にlog(θ)、縦軸にy切片の図にデータをプロットし、各データに最もフィットする線形回帰式を求めることで、係数a,bを求めるようにする。
図4(b)にその結果が示してある。この図より明らかなように、係数a,bはそれぞれ0.000499、1.26となり、式(3)を得ることができる。
Next, the value of the coefficient b may be obtained using ε = constant data. However, when actual operation data is used, it is often difficult to prepare a large number of ε = constant data. Therefore, using the fact that the y-intercept of FIG. 4A is a function of θ (y-intercept = log (a) + blog (θ)), the horizontal axis represents log (θ) and the vertical axis represents y-intercept. The coefficients a and b are obtained by plotting the data and obtaining a linear regression equation that best fits each data.
FIG. 4B shows the result. As is clear from this figure, the coefficients a and b are 0.000499 and 1.26, respectively, and the equation (3) can be obtained.

式(3),式(4)で求められる100%溶解半径rc,100%より、式(2)で求められるスクラップ半径rcが小さい場合(式(1)を満たす場合)、転炉1内に装入されたスクラップ2は確実に溶けることになり、非常に好ましい転炉1の操業となる。
図2には、式(2)及び式(3)で計算された値がプロットしてあり、式(1)を満足する条件下のスクラップ2(T.Feは18%以上の物もあれば、それより小さい物もある)が、吹錬時間中に完全に溶解することが示されるものとなっている。逆に、転炉1に装入したスクラップ2を100%完全溶解するためには、この図の左上の領域に計算結果がプロットされるように、スクラップ条件と吹錬条件を決定すればよい。すなわち、使用するスクラップ厚さLやスクラップ装入量Wが予め判っておれば、それに応じて吹錬時間θや総攪拌動力εを決定すればよいし、逆に、転炉1における吹錬時間θと総攪拌動力εが決まっていれば、それに見合うスクラップ厚さLや装入量Wのスクラップ2を装入するとよい。
Equation (3), (if satisfying the equation (1)) than 100% lysis radius r c, 100% obtained by the formula (4), when the scrap radius r c obtained by the equation (2) is small, the converter 1 The scrap 2 charged therein is surely melted, and the operation of the converter 1 is very preferable.
In FIG. 2, the values calculated by the formula (2) and the formula (3) are plotted, and the scrap 2 under the condition satisfying the formula (1) (T. Fe is 18% or more in some cases) , Some smaller) have been shown to dissolve completely during the blowing time. On the contrary, in order to completely dissolve the scrap 2 charged into the converter 1, the scrap conditions and the blowing conditions may be determined so that the calculation results are plotted in the upper left area of the figure. That is, if the scrap thickness L to be used and the scrap charging amount W are known in advance, the blowing time θ and the total stirring power ε may be determined accordingly, and conversely, the blowing time in the converter 1 If [theta] and the total stirring power [epsilon] are determined, it is preferable to insert a scrap 2 having a scrap thickness L and a charging amount W corresponding thereto.

なお、上吹き攪拌同力密度εT 、底吹き攪拌動力εBは、式(8),式(9)により算出されるものを用いる。
次に、式(4)の導出について述べる。
本願発明者らは、上吹き攪拌と底吹き攪拌とで計算される総攪拌動力εに関し、それぞれの寄与の割合について研究を重ねた結果、上吹き攪拌の影響は底吹き攪拌に比べて、0.7程度の攪拌寄与があることを見出した。
詳しくは、本願発明者らは、底吹きガスによる攪拌強度に加え、上吹き酸素による攪拌強度や底吹きガスとのバランスなどを考慮し、総攪拌動力εを式(4)’の如く仮定した(β=0.1〜1.0)。
In addition, the top blow stirring equal force density ε T and the bottom blow stirring power ε B are those calculated by the equations (8) and (9).
Next, the derivation of equation (4) will be described.
The inventors of the present application have conducted research on the ratio of each contribution regarding the total stirring power ε calculated by the top blowing stirring and the bottom blowing stirring. As a result, the influence of the top blowing stirring is 0% compared to the bottom blowing stirring. It was found that there was a stirring contribution of about .7.
Specifically, the inventors of the present application assumed total stirring power ε as shown in Equation (4) 'in consideration of stirring strength by bottom blowing gas, stirring strength by top blowing oxygen, balance with bottom blowing gas, and the like. (Β = 0.1-1.0).

Figure 0004698483
Figure 0004698483

その上で、溶銑3とスクラップ2との熱伝達率hを、総攪拌動力εのみの関数であると仮定すると共に、熱伝達率hは総攪拌動力εの0.2或いは0.3乗に依存するといわれている関係を基にして、log(h)とlog(ε)とが最も線形関係を示すようなβの値を求めるようにした。
溶銑3〜スクラップ2間の熱伝達率hを計算するにあたっては、スクラップ溶解モデル(例えば、「スクラップ−溶鉄相互間の熱と炭素の同時移動を考慮したスクラップ溶解モデル」、磯部ら、鉄と鋼、76(1990)、p2033)等を用いるとよい。
Then, it is assumed that the heat transfer coefficient h between the hot metal 3 and the scrap 2 is a function of only the total stirring power ε, and the heat transfer coefficient h is 0.2 or 0.3 to the total stirring power ε. Based on the relationship that is said to depend, the value of β such that log (h) and log (ε) show the most linear relationship is obtained.
In calculating the heat transfer coefficient h between the hot metal 3 and the scrap 2, a scrap melting model (for example, “scrap melting model considering simultaneous movement of heat and carbon between scrap and molten iron”, Isobe et al., Iron and steel 76 (1990), p2033) or the like.

図5には、βを0.1〜1.0と変化させた場合の総攪拌動力(log(ε))と、スクラップ溶解モデルの計算により決定した熱伝達率(log(h))との値をプロットしたものを示している。
この図からわかるように、β=0.7の場合に最も線形関係(分散R2≒1)があることが明らかとなった。ゆえに、本発明では、ε=0.7×εT+εBと規定した。
次に、式(5)に関し、上底吹き攪拌動力εTと底吹き攪拌動力εBとの比の範囲を、0.6〜0.9と規定した理由について以下に述べる。
FIG. 5 shows the total stirring power (log (ε)) when β is changed to 0.1 to 1.0 and the heat transfer coefficient (log (h)) determined by calculation of the scrap melting model. A plot of the values is shown.
As can be seen from this figure, it is clear that there is a linear relationship (dispersion R 2 ≈1) when β = 0.7. Therefore, in the present invention, ε = 0.7 × ε T + ε B is defined.
Next, the reason why the range of the ratio of the top blowing agitating power ε T and the bottom blowing agitating power ε B in the formula (5) is defined as 0.6 to 0.9 will be described below.

底吹き攪拌と上底吹き攪拌を併用してスクラップ2の溶解を行うに際し、εT/εB <0.6の場合、底吹きガス量QBは多いことになるが、逆に底吹きガス量QBが多すぎて、転炉1の底に配置されたスクラップ2周辺の乱れが生じにくい状況下となる。加えて、上吹き酸素の流量QTが小さいことから、底吹きガスによる溶銑攪拌効果よりも溶銑3に対する冷却効果の影響の方が大きくなり、溶銑3の熱が奪われてしまうことになる。その結果、スクラップ2ヘの熱と[C]の供給が遅くなり、見かけ上100%溶解半径rc,100%が小さくなってしまう。 When scrap 2 is dissolved by using both bottom blowing stirring and top bottom blowing stirring, if ε T / ε B <0.6, the amount of bottom blowing gas Q B will be large, but conversely the bottom blowing gas The amount Q B is too large, and the situation is such that disturbance around the scrap 2 arranged at the bottom of the converter 1 hardly occurs. In addition, since the flow rate Q T of the top blowing oxygen is small, the influence of the cooling effect on the hot metal 3 becomes larger than the hot metal stirring effect by the bottom blowing gas, and the heat of the hot metal 3 is deprived. As a result, the heat to the scrap 2 and the supply of [C] are delayed, and the apparent 100% melting radius rc , 100% is reduced.

一方、εT/εB >0.9の場合、本実施形態のような強攪拌での吹錬においては、底吹きガス量QBが少ない状態となり、スクラップ2近傍での溶銑3の攪拌が弱くなる。その場合、スクラップ2同士が融着しやすくなって、見かけ上スクラップ半径rcが大きくなってしまい、結果的にスクラップ2が溶け残る原因となる。
これらのことより、本願発明人らは、効果的なスクラップ溶解には両者のバランス4が重要であるとの見解にいたって、スクラップ2ー溶銑3間の熱と炭素の速やかな移動の観点から、上底吹き攪拌動力εTと底吹き攪拌動力εBとの比の範囲を、式(5)のようにした。
On the other hand, in the case of ε T / ε B > 0.9, in the blowing with strong stirring as in the present embodiment, the amount of bottom blowing gas Q B is small, and the hot metal 3 is stirred in the vicinity of the scrap 2. become weak. In that case, become scrap 2 each other easily fused, apparently scrap will radius r c is increased, resulting in scrap 2 causes the remaining melt.
Based on these facts, the present inventors have come to the view that the balance 4 is important for effective scrap melting, and from the viewpoint of the rapid movement of heat and carbon between the scrap 2 and the hot metal 3. The range of the ratio of the top bottom blowing stirring power ε T and the bottom blowing stirring power ε B was expressed by the equation (5).

なお、上吹き酸素の流量QTが大きく送酸速度が大の場合、脱炭処理の時間が短いため、スクラップ2の溶解が追いつかなかったり、スピッティングによる炉口への地金付着やダスト発生量が増大したり等、操業上好ましくない現象が起こる。逆に、上吹き酸素の流量QTが小さい場合、スクラップ溶解の面では問題ないが、転炉1本来の機能である脱炭処理が遅くなり、生産性が著しく悪化する。加えて、本実施形態の吹錬条件は、10〜13.5分の高速吹錬であることを鑑み、上吹き攪拌動力εTを式(6)のように1100≦εT≦1400と規定した。 In addition, when the flow rate Q T of the top blown oxygen is large and the acid feed rate is large, the decarburization process time is short. An undesirable phenomenon occurs in operation, such as an increase in the amount. On the contrary, when the flow rate Q T of the top blown oxygen is small, there is no problem in terms of scrap melting, but the decarburization process that is the original function of the converter 1 is slowed down, and the productivity is remarkably deteriorated. In addition, considering that the blowing condition of the present embodiment is high-speed blowing for 10 to 13.5 minutes, the top blowing stirring power ε T is defined as 1100 ≦ ε T ≦ 1400 as in Expression (6). did.

一方、底吹きガスによる攪拌に関しては、転炉1の炉底に付着したスラグ6にスクラップ2が埋もれてしまう等でスクラップ2が溶解しにくくなることから、強い攪拌を維持することが好ましい。加えて、高速吹錬、言い換えれば多量の上吹き酸素を供給する吹錬においては、Fe酸化ロス低減やMn歩留まり向上の観点から、ある程度以上の底吹きガス流量QB(底吹き攪拌動力εB)を確保しなければならない。すなわち、溶銑3上面に存在するスラグ6中のT.Feが18%以上の状態では、高速吹錬時のFe酸化ロスが多く操業上問題となるため、スラグ6中のT.Feを18%より小さくすることができる強めの底吹き攪拌動力εBが必要である。これらのことより、本実施形態の場合、1550≦εBとしている。 On the other hand, with respect to the agitation by the bottom blowing gas, it is preferable to maintain strong agitation because the scrap 2 becomes difficult to dissolve because the scrap 2 is buried in the slag 6 adhering to the furnace bottom of the converter 1. In addition, in high-speed blowing, in other words, blowing that supplies a large amount of top-blown oxygen, from the viewpoint of reducing Fe oxidation loss and improving Mn yield, the bottom-blown gas flow rate Q B (bottom-blown stirring power ε B ) Must be secured. That is, the T.I. In the state where Fe is 18% or more, Fe oxidation loss during high-speed blowing is large, which causes operational problems. A strong bottom blowing stirring power ε B that can make Fe smaller than 18% is required. Therefore, in the present embodiment, 1550 ≦ ε B is satisfied.

翻って、底吹き攪拌動力εBをあまりにも大きくしようとすると、底吹き羽口5や底吹きガス供給設備を大容量のものに対応させる必要があり、設備面で問題が生じる可能性大である。底吹きガスのコストが嵩んだり羽口5の損耗も激しくなる。ゆえに、本実施形態の場合、εBの上限を1900とし、底吹き攪拌動力εBを式(7)のように1550≦εB≦1900と規定した。 On the other hand, if the bottom blowing agitation power ε B is too large, the bottom blowing tuyere 5 and the bottom blowing gas supply facility must be adapted to a large capacity, which may cause problems in terms of equipment. is there. The cost of bottom blowing gas increases and the wear of the tuyere 5 increases. Therefore, in the present embodiment, the upper limit of ε B is set to 1900, and the bottom blowing stirring power ε B is defined as 1550 ≦ ε B ≦ 1900 as shown in Expression (7).

以上述べた、転炉1の操業方法を用いて、溶銑3の吹錬を行った結果を表1に示す。なお、全ての場合において、吹錬時間は10分以上〜13.5分未満で高速吹錬である。本実施例で使用した上底吹き転炉1は250ton規模のものであり、製鉄所内において発生した種々な厚さLを持つスクラップ2を10〜32ton装入し吹錬を行った。
スクラップ2の溶解状況はNiトレーサー法(後述)により明らかにした。
Table 1 shows the results of blowing the hot metal 3 using the operation method of the converter 1 described above. In all cases, the blowing time is 10 minutes or more and less than 13.5 minutes, which is high-speed blowing. The top bottom blowing converter 1 used in the present example is of a 250 ton scale, and scrap 2 having various thicknesses L generated in the steelworks was charged to 10 to 32 ton and blown.
The dissolution state of scrap 2 was clarified by the Ni tracer method (described later).

Figure 0004698483
Figure 0004698483

No1〜No20は、式(1)〜式(7)の全てを満たすように、転炉1における吹錬を行った場合であって、いずれの場合も100%の溶解率を達成した。
No23,No25〜No29、No31〜No36は、式(1)〜式(7)の内いずれかを満たさない、言い換えれば、スクラップ2が厚かったり装入量Wが多かったり吹錬時間θが短かったり総攪拌動力εが不適切だったり等の条件下で吹錬を行った場合であって、スクラップ2の溶け残りが発生している。
なお、No21,22,24,30に関しては、式(1)〜式(4)を満たしスクラップ2は100%溶解しているが、スラグ6中のT.Fe≧18%となるため、Fe酸化ロスが大きく総合評価としては×と判断した。
No1-No20 were the cases where the blowing in the converter 1 was performed so that all of Formula (1)-Formula (7) might be satisfy | filled, Comprising: In any case, 100% dissolution rate was achieved.
No23, No25-No29, No31-No36 do not satisfy any of the formulas (1) to (7), in other words, the scrap 2 is thick, the charging amount W is large, or the blowing time θ is short. When the total stirring power ε is inappropriate or when blowing is performed, scrap 2 remains undissolved.
For Nos. 21, 22, 24, and 30, scraps 2 satisfy 100% of formula (1) to formula (4) and are dissolved 100%. Since Fe ≧ 18%, the Fe oxidation loss was large, and it was judged as x for comprehensive evaluation.

No37,38は、吹錬の途中(吹錬開始後8分)で上吹き攪拌動力εTあるいは底吹き攪拌動力εBを変化させた場合である。No37は、吹錬途中から式(5),(7)を満たすようにしたもので、No38は、吹錬途中までは式(5),(7)を満たし、吹錬途中からは前記条件を外れるようにしたものである。どちらの場合も吹錬条件を変化させたためにスクラップ2の溶け残りが発生している。
これらの実施例からわかるように、スクラップ溶解率を100%とするためには、式(1)〜式(4)を満たす、すなわちスクラップ半径rcを100%溶解半径rc,100%より小さくすると共に、全吹錬期間(θ=10〜13.5分)に対して、式(5)〜式(7)の条件を満たすことが必要であることがわかる。
Nos. 37 and 38 are cases where the top blowing stirring power ε T or the bottom blowing stirring power ε B was changed during blowing (8 minutes after the start of blowing). No. 37 satisfies the expressions (5) and (7) from the middle of blowing, and No. 38 satisfies the expressions (5) and (7) until the middle of blowing, and the conditions are satisfied from the middle of blowing. It is intended to come off. In either case, scrap 2 remains unmelted because the blowing conditions are changed.
As can be seen from these examples, the scrap melting rate to 100% satisfy expressions (1) to (4), i.e. the scrap radius r c less than 100% lysis radius r c, 100% And it turns out that it is necessary to satisfy | fill the conditions of Formula (5)-Formula (7) with respect to the whole blowing period ((theta) = 10-13.5 minutes).

なお、上述した「Niトレーサー法」とは、種々の厚さを持ち且つNi含有量が既知の分塊スクラップ2を転炉1に一括装入し、吹錬中及び吹き止め時に数回、溶銑サンプリングを行い、誘導結合プラズマ発光分光分析法により溶銑3または溶鋼中のNi量(Ni化学分析値)を求めるものである。溶銑3中のNi量が、予め装入したスクラップ2に含有されるNi量と同じになれば、スクラップ2が完全溶解したと判定できる。また、溶銑3または溶鋼中のNi量と予め装入したスクラップ2に含有されるNi量との比により、溶解したスクラップ2の量が明らかとなる。   The above-mentioned “Ni tracer method” means that batch scraps 2 having various thicknesses and known Ni contents are collectively charged into the converter 1, and several times during blowing and blowing. Sampling is performed, and the amount of Ni (Ni chemical analysis value) in the molten iron 3 or molten steel is determined by inductively coupled plasma emission spectroscopy. If the amount of Ni in the hot metal 3 becomes the same as the amount of Ni contained in the scrap 2 charged in advance, it can be determined that the scrap 2 is completely melted. Moreover, the quantity of the melt | dissolved scrap 2 becomes clear by ratio of the amount of Ni in the molten iron 3 or molten steel, and the amount of Ni contained in the scrap 2 previously charged.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment.

上底吹き転炉の概略図である。It is the schematic of an upper bottom blow converter. スクラップ半径と100%溶解半径との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between a scrap radius and a 100% melt | dissolution radius. スクラップ半径の計算式を導出するための図である。It is a figure for deriving the calculation formula of a scrap radius. 100%溶解半径の計算式を導出するための図である。It is a figure for deriving the calculation formula of 100% dissolution radius. 上吹き攪拌動力の寄与度を求めるための図である。It is a figure for calculating | requiring the contribution of top blowing stirring power.

符号の説明Explanation of symbols

1 上底吹き転炉
2 スクラップ
3 溶銑
4 上吹きランス
5 羽口
6 スラグ
1 Top Bottom Blowing Converter 2 Scrap 3 Hot Metal 4 Top Blow Lance 5 Tuyere 6 Slag

Claims (1)

上底吹き型の転炉で装入されたスクラップを溶解しながら脱炭処理を行う転炉の操業方法において、
10〜13.5分に設定された吹錬時間内に前記スクラップを完全に溶解すべく、式(2)で求められるスクラップ半径rcと式(3),(4)で求められる100%溶解半径rc,100%とが、式(1)を満たし、且つ上吹きの攪拌動力εTと底下吹きの攪拌動力εBとが、式(5)〜(7)を満たすように、脱炭処理を行うことを特徴とする転炉の操業方法。
Figure 0004698483
In the operation method of the converter that performs the decarburization process while melting the scrap charged in the top-bottom blowing type converter,
In order to completely dissolve the scrap within the set blowing time to 10 to 13.5 minutes, scrap radius r c and the formula obtained by equation (2) (3), 100% lysis obtained by (4) Decarburization so that the radius r c, 100% satisfies the formula (1), and the stirring power ε T for the top blowing and the stirring power ε B for the bottom blowing satisfy the formulas (5) to (7). A method of operating a converter characterized by performing treatment.
Figure 0004698483
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