JP6495155B2 - Supply method of solid oxygen source in dephosphorization of hot metal - Google Patents
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Description
本発明は、転炉での脱炭工程に先立って実施する溶銑脱りん方法に関するものである。 The present invention relates to a hot metal dephosphorization method that is performed prior to a decarburization step in a converter.
一般に、高炉から出銑された溶銑中にはＰ、Ｓなどの不純物が含まれている。高炉から出銑した溶銑は転炉で脱炭されて溶鋼とされるが、近年ではコストダウンおよび品質要求の厳格化に対応するため、転炉での脱炭処理の前に脱りん・脱硫等の溶銑予備処理工程を設けるケースが一般的となっている。
このような溶銑予備処理工程での脱りん処理では、造滓材に石灰(CaO)を使用するのが一般的であり、その場合の脱りん反応は便宜上、以下の式で表される。ゆえに、反応を促進するためには(式を右側に進める)、（１）難溶解性であるCaOの滓化を早める、（２）FeO濃度を高位に保つことが要求される。また、CaOはスラグ中のFeOの存在により、滓化が促進されるため、酸素ポテンシャルを高め、FeO濃度を高位に保つことは脱りん反応の効率を高めるために必要不可欠である。
In general, the hot metal discharged from the blast furnace contains impurities such as P and S. The hot metal discharged from the blast furnace is decarburized in the converter to form molten steel. In recent years, dephosphorization, desulfurization, etc. are performed before decarburization processing in the converter in order to reduce costs and tighten quality requirements. In general, a case in which a hot metal pretreatment process is provided.
In such dephosphorization treatment in the hot metal pretreatment process, lime (CaO) is generally used as the ironmaking material, and the dephosphorization reaction in this case is represented by the following formula for convenience. Therefore, in order to promote the reaction (advancing the formula to the right), it is required to (1) accelerate the hatching of CaO, which is hardly soluble, and (2) keep the FeO concentration at a high level. In addition, since the hatching of CaO is promoted by the presence of FeO in the slag, it is essential to increase the oxygen potential and keep the FeO concentration at a high level in order to increase the efficiency of the dephosphorylation reaction.
このため、脱りん処理では生石灰等の石灰源と共に、気体酸素ならびに焼結鉱、ミルスケール、鉄鉱石等の酸化鉄源(固体酸素)を含む副原料の投入が一般的に行われている。
なお、脱りん処理は従来は混銑車・鍋などの搬送容器内で実施されることが多かったが、これらの搬送容器はフリーボードが小さく、酸素の供給速度を小さくしなければ成らず、処理に時間を要していた。そこで、現在はフリーボードが大きく、酸素の供給速度を大きくできる転炉型脱りんが広く普及している。
For this reason, in the dephosphorization treatment, in addition to lime sources such as quick lime, auxiliary materials containing gaseous oxygen and iron oxide sources (solid oxygen) such as sintered ore, mill scale and iron ore are generally used.
In the past, dephosphorization processing was often carried out in transport containers such as kneading vehicles and pans. However, these transport containers have a small freeboard, and the oxygen supply rate must be reduced. It took time to. In view of this, converter-type dephosphorization, which has a large free board and can increase the supply rate of oxygen, is widely used.
このような転炉型脱りんの方式で溶銑の脱りん処理を行う際には、転炉型の溶銑処理容器内に上吹きランスを差し込み、容器内に装入された溶銑に対して上吹きランスの先端から気体酸素（酸素ガス）を溶銑浴面に噴射・供給している。また、炉口からは、焼石灰、酸化鉄源（ＦｅＯＸ）を含む焼結鉱、ミルスケール、鉄鉱石等の副原料を供給している。このように、転炉型容器中の溶銑に酸素および石灰源を投入することで、溶銑中のPを酸化してスラグ中に移行させることで、脱りんが進行する。 When hot metal dephosphorization is performed by such a converter-type dephosphorization method, an upper blowing lance is inserted into the converter-type hot metal treatment vessel, and the hot metal blown into the vessel is blown upward. Gaseous oxygen (oxygen gas) is injected and supplied to the hot metal bath surface from the tip of the lance. Also, from the throat, burnt lime, sinter containing iron oxide source (FeO X), are supplied mill scale, auxiliary materials such as iron ore. In this way, dephosphorization proceeds by oxidizing the P in the hot metal and transferring it to the slag by introducing oxygen and lime source into the hot metal in the converter type vessel.
ところで、上述した脱りん処理を効率的に行うためにはスラグ中のＦｅＯＸの濃度を高位に保つことが必要となる。ただ、スラグ中のＦｅＯＸの濃度は脱りん処理中にＰのみならず、溶銑中のＳｉ、Ｃと反応しても低下していくため、脱りん反応を効率的に進めるためには処理途中に固体酸素源を投入してスラグ中のＦｅＯＸの濃度を高位に保つのが一般的である。 By the way, in order to efficiently perform the dephosphorization process described above, it is necessary to keep the concentration of FeO X in the slag at a high level. However, since the concentration of FeO X in the slag decreases not only with P during the dephosphorization process but also with Si and C in the hot metal, in order to advance the dephosphorization reaction efficiently, In general, a solid oxygen source is introduced into the slag so as to keep the concentration of FeO X in the slag high.
例えば、特許文献１には、副原料粉体を上吹酸素ランス又は／及び粉体供給専用ランスから溶銑に供給する技術が開示されている。この特許文献１の副原料の粉体は塩基性造滓材、酸化鉄源及びマンガン源などであり、これらの粉体は粒径150μm以下のものを60%以上、粒径500μm以上のものを1〜20%含み、かつ粒径が150〜500μmのものの重量比が45%以下に粒度調整されている。また、塩基性造滓材は酸素ガスに同伴させて酸素ガス噴出用ノズルから供給され、酸化鉄源やマンガン源は酸素ガス噴出用ノズルとは別のノズルから搬送用ガス（非酸化性ガス）と一緒に溶銑に向かって供給される。なお、特許文献１の技術では、搬送用ガスは湯面到達時に最大流速が40〜200m/sとなるように噴射されるものとなっている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for supplying auxiliary material powder to hot metal from an upper blowing oxygen lance or / and a powder supply dedicated lance. The auxiliary raw material powders of Patent Document 1 are basic ironmaking materials, iron oxide sources, manganese sources, and the like. These powders have a particle size of 150 μm or less, 60% or more, and a particle size of 500 μm or more. The particle size is adjusted to 45% or less by weight ratio of 1 to 20% and a particle size of 150 to 500 μm. In addition, the basic slag material is supplied from an oxygen gas jet nozzle accompanied by oxygen gas, and the iron oxide source and manganese source are transported from a nozzle different from the oxygen gas jet nozzle (non-oxidizing gas). And fed toward the hot metal. In the technique of Patent Document 1, the carrier gas is injected so that the maximum flow velocity is 40 to 200 m / s when reaching the molten metal surface.
また、特許文献２には、酸素含有ガス並びに粉体状の精錬剤を上吹酸素ランスから溶銑に吹き付けて溶銑を酸化精錬する転炉吹錬方法が開示されている。この特許文献２の転炉吹錬方法では、ラバールノズル形状の６個以上の主孔と、該主孔でその周囲を囲まれた中央（軸心部位置）に配置された粉体吹き込み用ノズルとを備えた上吹きランス（上吹酸素ランス）が用いられている。 Patent Document 2 discloses a converter blowing method in which an oxygen-containing gas and a powdery refining agent are sprayed from a top blowing oxygen lance to hot metal to oxidize and refine the hot metal. In the converter blowing method of Patent Document 2, there are six or more main holes in the shape of a Laval nozzle, and a powder blowing nozzle disposed in the center (axial center position) surrounded by the main holes. A top blowing lance (top blowing oxygen lance) provided with
この特許文献２の上吹きランスは、主孔の平均傾角が１３°以上とされており、また隣り合った主孔の平均干渉率は３０〜６０％の範囲内とされていて、理想的な超音速ジェットが得られるものでありながら、精錬剤の吹き込みを行ってもノズルの損耗が少なくなるような設計がなされている。特許文献２では、このような上吹きランスを用いることにより、精錬剤の散逸を抑制して反応領域である火点へ粉体状の精錬剤を効率的に添加することができるとされている。 In the top blowing lance of Patent Document 2, the average inclination angle of the main holes is 13 ° or more, and the average interference rate of the adjacent main holes is in the range of 30 to 60%, which is ideal. Although a supersonic jet can be obtained, the nozzle is designed to reduce wear even when a refining agent is injected. In Patent Document 2, it is said that by using such an upper blowing lance, the dissipation of the refining agent can be suppressed and the powdery refining agent can be efficiently added to the fire point which is the reaction region. .
さらに、特許文献３には、転炉型の溶銑処理容器内の溶銑に対して、ＣａＯ源を主体とする精錬剤を添加し、上吹酸素ランスから溶銑の浴面に気体酸素の吹き付けを行う脱りん処理方法が開示されている。この特許文献３の上吹酸素ランスは、粉粒状の精錬剤と粉粒状の固体酸素源との２つを溶銑浴面に吹き付けられるようになっていて、気体酸素の吹き付けにより溶銑浴面に生じる火点に、精錬剤の一部を気体酸素をキャリアガスとして吹き付け可能となっている。 Furthermore, in Patent Document 3, a refining agent mainly composed of a CaO source is added to hot metal in a converter type hot metal treatment vessel, and gaseous oxygen is sprayed from the top blowing oxygen lance onto the hot metal bath surface. A dephosphorization method is disclosed. This top blown oxygen lance of Patent Document 3 is designed to spray two types of powdered refining agent and powdered solid oxygen source on the hot metal bath surface, and is generated on the hot metal bath surface by blowing gaseous oxygen. Part of the refining agent can be sprayed to the fire point using gaseous oxygen as a carrier gas.
また、特許文献３の技術では、気体酸素の供給系統とは異なる供給系統を通じて供給されるキャリアガスにより、火点近傍の浴面位置に、粉粒状の固体酸素源が吹き付けられる。このように特許文献３の脱りん処理方法では固体酸素源を火点近傍に供給することで、上吹酸素ランスからの気体酸素の供給速度を1.5〜5.0Nm3/min/溶銑tonとして、脱りん処理後のスラグ塩基度[%CaO/%SiO2]を1.0以上2.5未満とすることができるとされている。 Moreover, in the technique of patent document 3, a granular solid oxygen source is sprayed on the bath surface position near a fire point by the carrier gas supplied through the supply system different from the supply system of gaseous oxygen. Thus, in the dephosphorization method of Patent Document 3, the solid oxygen source is supplied in the vicinity of the fire point, so that the supply rate of gaseous oxygen from the top blowing oxygen lance is 1.5 to 5.0 Nm 3 / min / molten iron ton. It is said that the slag basicity [% CaO /% SiO 2 ] after phosphorus treatment can be set to 1.0 or more and less than 2.5.
さらに、特許文献４、５にも、固体酸素源を、供給専用ランスからではなく、上吹酸素ランスから気体酸素と同じように吹き込むことで脱りん効率を高める方法が開示されている。 Further, Patent Documents 4 and 5 disclose a method of increasing the dephosphorization efficiency by blowing a solid oxygen source not from a supply-only lance but from a top blowing oxygen lance in the same manner as gaseous oxygen.
上述した特許文献１〜特許文献５の精錬方法はいずれも、酸素ガスなどの気体酸素と同様に、粉粒状の固体酸素源を溶銑へ直接供給するものとなっている。しかしながら、これらの特許文献はいずれも溶銑脱りん処理を最も効率良く促進するために、固体酸素源に関する最適な装入条件や処理条件を提示するものとはなっていない。
つまり、上述した特許文献１〜５では、固体酸素源をスラグではなく溶銑に直接吹き込む構成となっていて、固体酸素源をスラグ表面あるいはスラグ中に供給してスラグの酸素ポテンシャルを高位に維持することは全く考慮されておらず、固体酸素源の反応促進を高める最適な処理条件とはなっていない。
In any of the refining methods of Patent Documents 1 to 5 described above, a granular solid oxygen source is directly supplied to the molten iron, as is the case with gaseous oxygen such as oxygen gas. However, none of these patent documents suggests optimum charging conditions and processing conditions for a solid oxygen source in order to promote hot metal dephosphorization processing most efficiently.
That is, in Patent Documents 1 to 5 described above, the solid oxygen source is directly blown into the hot metal instead of the slag, and the solid oxygen source is supplied to the surface of the slag or into the slag to maintain the oxygen potential of the slag at a high level. This is not considered at all, and is not the optimum processing condition for enhancing the reaction acceleration of the solid oxygen source.
当然、気体酸素とは異なる固体酸素源をスラグに供給する際の条件には、最適の条件が存在している。例えば粉粒状の固体酸素源をどの程度の粒度でどの位置から供給するかといった供給条件は、溶銑に直接供給される気体酸素とは別に設定される必要がある。
また、特許文献１〜５で用いられる固体酸素源は、粒径が比較的大きなもの（例えば、特許文献１では、粒径500μm以上のものなど）を含んでおり、排ガスによる散逸をそれほど心配しなくても良いものである。しかし、溶銑の脱りん処理で使用する固体酸素源は微細である方が、スラグへの溶解が速いため、スラグ中FeOを迅速に高めることができ、かつにそれにより石灰源の滓化も早まる為、効率が良く、結果として精錬時間を大幅に短縮することができる。ところが、微細な固体酸素源、例えば集塵ダストといったものは、微細であるがために、集塵ガス流れとともに炉外に排出され、発塵の問題や投入歩留が悪い。そのため、上述した特許文献１〜特許文献５ではこれらの微細な固体酸素源を積極的には利用することはできなかった。
Naturally, there is an optimum condition for supplying a solid oxygen source different from gaseous oxygen to the slag. For example, the supply conditions such as the particle size and the position from which the solid oxygen source is supplied must be set separately from the gaseous oxygen supplied directly to the hot metal.
In addition, the solid oxygen sources used in Patent Documents 1 to 5 include those having a relatively large particle size (for example, Patent Document 1 having a particle size of 500 μm or more, etc.) and are concerned about the dissipation due to exhaust gas. It is not necessary. However, the finer the solid oxygen source used in the dephosphorization of hot metal, the faster the dissolution in slag, the faster the FeO in the slag can be increased, and the faster the lime source hatches. Therefore, the efficiency is high, and as a result, the refining time can be greatly shortened. However, since a fine solid oxygen source, for example, dust collection dust, is fine, it is discharged out of the furnace together with the dust collection gas flow, and the problem of dust generation and the input yield are poor. Therefore, in the above-described Patent Documents 1 to 5, these fine solid oxygen sources cannot be actively used.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、溶銑の脱りん処理の際に、従来は転炉容器での脱りんでの使用が困難であったダストなどの微粒な固体酸素源をスラグの表面あるいはスラグ中に直接供給することで、スラグ中の酸素ポテンシャルを高位に保つことができ、溶銑とスラグのりん分配を増加させて脱りん能を向上させることができる溶銑の脱りん処理における固体酸素源の供給方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a fine solid oxygen source such as dust, which has been difficult to use in dephosphorization in a converter vessel in the past during the dephosphorization of hot metal. Is supplied directly to the surface of the slag or into the slag, so that the oxygen potential in the slag can be maintained at a high level, and the phosphorus distribution of the hot metal and slag can be increased to improve the dephosphorization ability. It aims at providing the supply method of the solid oxygen source in a process.
上記課題を解決するため、本発明の溶銑の脱りん処理における固体酸素源の供給方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の溶銑の脱りん処理における固体酸素源の供給方法は、溶銑が装入された転炉型の溶銑処理容器内に、精錬用の上吹きランスとして第１ランスと第２ランスとを水平方向に距離を離して挿入し、前記第１ランスからは気体酸素を供給し、前記第２ランスからは搬送用ガスとともに固体酸素源を供給するものとし、前記第１ランスと第２ランスとの水平方向距離をｓ（ｍ）、前記溶銑処理容器の炉口の径をＤ（ｍ）、前記第２ランスの静止湯面からの吹込み高さをｈ２（ｍ）、前記第２ランスの開口径をｄ（ｍ）、前記第２ランスからの前記搬送用ガスの吹き込み流量をＱ２（Ｎｍ３／ｓ）としたとき、前記第１ランス及び第２ランスが式（１）及び式（２）を満たすことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the solid oxygen source supply method in the hot metal dephosphorization process of the present invention employs the following technical means.
That is, the method for supplying a solid oxygen source in the hot metal dephosphorization process of the present invention includes a first lance and a second lance as upper blow lances for refining in a converter type hot metal treatment vessel charged with hot metal. Are inserted at a distance in the horizontal direction, gaseous oxygen is supplied from the first lance, and a solid oxygen source is supplied from the second lance together with a carrier gas. The first lance and the second lance S (m), the diameter of the furnace port of the hot metal treatment vessel is D (m), the height of the second lance from the stationary hot water surface is h 2 (m), the second When the opening diameter of the lance is d (m) and the flow rate of the transfer gas blown from the second lance is Q 2 (Nm 3 / s), the first lance and the second lance are represented by the formula (1) and The expression (2) is satisfied.
本発明の溶銑の脱りん処理における固体酸素源の供給方法によれば、溶銑の脱りん処理の際に、従来は転炉容器での脱りん処理で使用が困難であったダストなどの微粒な固体酸素源をスラグの表面あるいはスラグ中に直接供給することで、スラグ中の酸素ポテンシャルを高位に保つことができ、溶銑とスラグのりん分配を増加させて脱りん能を向上させることができる。 According to the method for supplying a solid oxygen source in the hot metal dephosphorization process of the present invention, during the dephosphorization process of hot metal, it is difficult to use fine particles such as dust, which was conventionally difficult to use in the dephosphorization process in a converter vessel. By supplying the solid oxygen source directly to the surface of the slag or into the slag, the oxygen potential in the slag can be maintained at a high level, and the phosphorus distribution of the hot metal and slag can be increased to improve the dephosphorization ability.
以下、本発明の「溶銑の脱りん処理における固体酸素源の供給方法」の実施形態を、図を参照して説明する。
一般的に、高炉から出銑した溶銑Ｍには、りん、硫黄などの不純物が含まれている。このような溶銑Mに対しては、転炉での脱炭の前にりんや硫黄などの不純物を除去する溶銑予備処理が行われる。次に、溶銑予備処理された溶銑Ｍに対して、転炉で脱炭を行った後、さらに、最終成分調整のために二次精錬が行われる。このようにして、溶銑予備処理〜二次精錬を通して成分調整することで所望とされる成分の鋼が製造されている。
Hereinafter, an embodiment of a “method for supplying a solid oxygen source in hot metal dephosphorization” of the present invention will be described with reference to the drawings.
Generally, the hot metal M extracted from the blast furnace contains impurities such as phosphorus and sulfur. For such hot metal M, hot metal pretreatment for removing impurities such as phosphorus and sulfur is performed before decarburization in the converter. Next, after hot metal pre-treated hot metal M is decarburized in a converter, secondary refining is performed for final component adjustment. Thus, the steel of the desired component is manufactured by adjusting a component through hot metal pretreatment-secondary refining.
図１に示すように、上述した溶銑Ｍの処理工程のうち、溶銑予備処理で行われる脱りん処理は、溶銑処理容器１に脱りん剤として、生石灰、酸化鉄（焼結鉱、ミルスケール、鉄鉱石等）を炉頂から供給すると共に精錬用の上吹きランスを用いて酸素源を溶銑Ｍに吹き込み、吹き込まれた酸素源でりんやシリコンなどの不純物を酸化させてスラグに移行させ、そのスラグと一緒にりんを排出することで脱りんを行う構成となっている。また、反応効率を高めるために、図のように上吹きランスとは異なるランスを装入し、そこから搬送用ガスと共に微細な固体酸素源や石灰を投入することがある。 As shown in FIG. 1, the dephosphorization treatment performed in the hot metal preliminary treatment among the above-described hot metal M treatment steps is performed by using quick lime, iron oxide (sintered ore, mill scale, Iron ore etc.) from the top of the furnace, and using an upper blowing lance for refining, an oxygen source is blown into the hot metal M, and impurities such as phosphorus and silicon are oxidized by the blown oxygen source and transferred to slag. Dephosphorization is performed by discharging phosphorus together with the slag. Further, in order to increase the reaction efficiency, a lance different from the top blowing lance may be inserted as shown in the figure, and a fine solid oxygen source or lime may be introduced from the carrier gas together with the carrier gas.
なお、以降では、上述した転炉型の溶銑処理容器１に装入される上吹きランスを第１ランス３と呼び、また上吹きランスとは異なるランスを第２ランス４という。第１ランス３からは気体酸素（酸素ガス）が供給され、第２ランス４からは固体酸素源（酸化鉄など）が搬送用ガスと一緒に供給されている。
次に、本発明の溶銑の脱りん処理で用いられる溶銑処理容器１、第１ランス３についてまず説明する。
Hereinafter, the upper blow lance charged into the converter type hot metal treatment container 1 described above is referred to as a first lance 3, and a lance different from the upper blow lance is referred to as a second lance 4. Gaseous oxygen (oxygen gas) is supplied from the first lance 3, and a solid oxygen source (such as iron oxide) is supplied from the second lance 4 together with the carrier gas.
Next, the hot metal processing container 1 and the first lance 3 used in the hot metal dephosphorization process of the present invention will be described first.
上述した転炉型の溶銑処理容器１は、上方に向かって開口した有底の容器であり、溶銑の高温に耐えられるように耐火物などを用いて形成されている。本実施形態の転炉型の溶銑処理容器１（脱りん反応容器）は、一見すると洋ナシのような外観形状を有しており、胴体部５の径よりも炉口６の径が小さくなるような形状とされている。この転炉型の溶銑処理容器１の内部には、りんを不純物として含む溶銑が６０〜３３０ｔｏｎ装入可能とされている。また、上方へ開口した溶銑処理容器１の炉口６には、上述した第１ランス３及び第２ランス４が上方から下方に向かって挿し込み状態で取り付けられている。なお、図示は省略するが、溶銑処理容器１の底部には、容器内の溶銑Ｍに対して不活性ガスなどを供給する羽口が形成されており、本実施形態の溶銑処理容器１は上底吹き式となっている。 The converter-type hot metal treatment container 1 described above is a bottomed container that opens upward, and is formed using a refractory or the like so as to withstand the high temperature of the hot metal. The converter-type hot metal treatment container 1 (dephosphorization reaction container) of the present embodiment has a pear-like appearance at first glance, and the diameter of the furnace port 6 is smaller than the diameter of the body part 5. It has a shape like this. The converter type hot metal treatment vessel 1 can be charged with 60 to 330 ton of hot metal containing phosphorus as an impurity. In addition, the first lance 3 and the second lance 4 described above are attached to the furnace port 6 of the hot metal processing vessel 1 opened upward in a state of being inserted downward from above. Although illustration is omitted, a tuyere for supplying an inert gas or the like to the hot metal M in the container is formed at the bottom of the hot metal processing container 1, and the hot metal processing container 1 of the present embodiment is It is a bottom blowing type.
第１ランス３は、溶銑処理容器１の炉口６を上方から下方に向かって貫通するように取り付けられた管状の部材であり、溶銑処理容器１内に垂下状に配備されている。第１ランス３の内部には気体酸素（酸素ガス）を流通可能な流路が形成されており、気体酸素を溶銑処理容器１の外部から内部に運ぶことができるようになっている。第１ランス３の下端にはノズル７が設けられており、内部の流路を通って運ばれてきた気体酸素を溶銑Ｍに向かって吹き付けることができるようになっている。 The first lance 3 is a tubular member attached so as to penetrate the furnace port 6 of the hot metal treatment vessel 1 from above to below, and is disposed in a drooping manner in the hot metal treatment vessel 1. A flow path through which gaseous oxygen (oxygen gas) can flow is formed inside the first lance 3 so that gaseous oxygen can be carried from the outside of the hot metal processing vessel 1 to the inside. A nozzle 7 is provided at the lower end of the first lance 3 so that the gaseous oxygen carried through the internal flow path can be sprayed toward the hot metal M.
このような第１ランス３を用いて吹き込み操業を行う際には「スピッティング」と呼ばれる微小な溶鉄Ｍの飛散の発生が問題となる場合がある。「スピッティング」が発生すると、飛び散った溶銑Ｍが上吹きランスや炉内耐火物に付着して、鉄分歩留の低下や操業トラブルを引き起こす可能性がある。そのため、第１ランス３から吹き付けられる気体酸素の勢いを弱めて「スピッティング」の発生を防止できるように、溶銑湯面に対するガスジェットの衝突面積を大きくすると共に、溶銑湯面の単位面積当たりのガスの運動エネルギーが小さくなるように、上述した第１ランス３には鉛直方向に対して傾角を備えた多孔ノズルが用いられている（「鉄鋼便覧 第５版 製銑・製鋼」 第２７４頁〜第２７５頁、樋口ら 「転炉用低スピッティングランスの開発」まてりあ ２００３年 ４２巻 ３号 ２２７頁〜２２９頁、あるいは特願平３−９０９１５号公報等を参照）。また、第１ランス３のノズル７には、超音速のガスジェットを得るために、絞りを設けたラバールノズルを用いても良い。なお、本実施形態の第１ランス３には、鉛直方向に対して１０°〜２０°の傾角となるように形成されると共にノズル孔が３個〜７個のノズル７が用いられている。 When performing the blowing operation using the first lance 3 as described above, there may be a problem that the spattering of the minute molten iron M called “spitting” occurs. When "spitting" occurs, the spattered hot metal M adheres to the top blowing lance and the refractory in the furnace, which may cause a decrease in iron yield and trouble in operation. Therefore, in order to weaken the momentum of the gaseous oxygen blown from the first lance 3 and prevent the occurrence of “spitting”, the collision area of the gas jet against the molten metal surface is increased and the unit area of the molten metal surface per unit area is increased. In order to reduce the kinetic energy of the gas, a porous nozzle having an inclination angle with respect to the vertical direction is used for the first lance 3 described above (“Steel Handbook 5th Edition Steelmaking / Steelmaking” on page 274- 275, Higuchi et al., “Development of Low Spitting Lance for Converters”, Materia 2003, Vol. 42, No. 3, pp. 227-229, or Japanese Patent Application No. 3-90915). Further, in order to obtain a supersonic gas jet, a Laval nozzle provided with a throttle may be used as the nozzle 7 of the first lance 3. In the first lance 3 of the present embodiment, nozzles 7 having three to seven nozzle holes and having an inclination angle of 10 ° to 20 ° with respect to the vertical direction are used.
上述した多孔ランスを備えた第１ランス３から溶銑Ｍ内に気体酸素を吹き付けると、吹き付けられた気体酸素により溶銑Ｍの湯面のスラグが湯面の外縁側に偏り、湯面の中央側にスラグがなく裸湯が露出する「火点Ｓ」が形成される。そして、火点Ｓの周囲のスラグでは、次のような反応が起こって溶銑Ｍの脱りんが行われる。
すなわち、第1ランス３から溶銑M内に吹き付けられた気体酸素の酸素ガスと溶銑中のFeが反応するか、上方より投入した固体酸素源が溶解してスラグ中にFeOが形成される。そして、形成されたＦｅＯが溶銑中のＰと次の式（３）で示す反応式に従って反応して、溶銑中のりん（Ｐ）がりん酸化物に変化する。このようにして形成されたりん酸化物をスラグと一緒に排滓することで、溶銑Ｍ中のりんが取り除かれる。
When gaseous oxygen is blown into the hot metal M from the first lance 3 provided with the porous lance described above, the slag of the hot metal surface of the hot metal M is biased toward the outer edge side of the hot water surface by the blown gaseous oxygen, and the molten steel M is moved to the center side of the hot water surface. A “fire point S” is formed where there is no slag and bare hot water is exposed. And in the slag around the fire point S, the following reaction occurs and the hot metal M is dephosphorized.
That is, the oxygen gas of gaseous oxygen blown from the first lance 3 into the hot metal M reacts with Fe in the hot metal, or the solid oxygen source charged from above dissolves to form FeO in the slag. Then, the formed FeO reacts with P in the hot metal in accordance with the following reaction formula (3), and phosphorus (P) in the hot metal changes to a phosphor oxide. The phosphorus in the molten iron M is removed by discharging the phosphorous oxide formed in this way together with the slag.
なお、上述した式（３）の反応は低温ほど反応が進みやすく、温度が高い火点Ｓでは反応が進みにくい。また、裸湯が露出する火点にはスラグがないため、脱りん反応も起こらず、むしろ脱炭が進みやすい傾向がある。このため、脱りん効率を高めるためには、後述するように火点Ｓよりもスラグに固体酸素源を投入する方が有利となる。
さらに、脱りん処理の初期段階では溶銑中の珪素（Ｓｉ）の酸化による脱珪反応が優先して起こるため、本発明の固体酸素源の供給方法は脱珪反応を含めた広い意味での脱りん反応を対象とする。つまり、本発明の固体酸素源の供給方法は、脱珪反応が主となるような脱りん処理の初期段階に固体酸素源を供給する場合も含むものとなっている。
In addition, reaction of Formula (3) mentioned above progresses easily so that it is low temperature, and reaction does not advance easily at the hot point S where temperature is high. In addition, since there is no slag at the hot spot where naked hot water is exposed, dephosphorization reaction does not occur and rather decarburization tends to proceed. For this reason, in order to increase the dephosphorization efficiency, it is more advantageous to introduce the solid oxygen source into the slag than the fire point S as will be described later.
Furthermore, since the desiliconization reaction due to the oxidation of silicon (Si) in the hot metal occurs preferentially in the initial stage of the dephosphorization treatment, the solid oxygen source supply method of the present invention has a broad meaning including desiliconization reaction. For phosphorus reactions. That is, the solid oxygen source supply method of the present invention includes a case where the solid oxygen source is supplied in the initial stage of the dephosphorization treatment in which the desiliconization reaction is mainly performed.
ところで、生産性を考えて脱りんの効率をさらに高める、言い換えれば上述した式（３）で示される脱りん反応をさらに促進するには、式（３）の左側に示される「Ｏ」の濃度（ＦｅＯＸの濃度）を高位に保つことが必要となる。この「Ｏ」の濃度を高位に保つとは、固体酸素源をスラグに供給してスラグ中の酸素ポテンシャルを高めることに他ならない。そこで、まず上述した第１ランス３を用いて、言い換えれば１本の上吹きランスを用いて気体酸素と固体酸素源との双方を溶銑Ｍに供給する手段が考えられる。 By the way, in order to further increase the efficiency of dephosphorization in consideration of productivity, in other words, to further promote the dephosphorylation reaction represented by the above formula (3), the concentration of “O” shown on the left side of the formula (3) It is necessary to keep (FeO X concentration) high. Maintaining the “O” concentration at a high level is nothing other than supplying a solid oxygen source to the slag to increase the oxygen potential in the slag. Therefore, a means for supplying both gaseous oxygen and a solid oxygen source to the hot metal M using the first lance 3 described above, in other words, using one upper blowing lance, can be considered.
しかしながら、１本の上吹きランスから気体酸素と固体酸素源との双方を溶銑Ｍに供給しようとすると、固体酸素源は酸素ガスとは異なりすでに酸化鉄の状態となっているため、第１ランス３の気体酸素とは異なり、火点Ｓではなくスラグに供給しなくてはならない。そのため、固体酸素源を流通させる配管を曲げたり、搬送用ガスの流速を大きくせざるを得ず、固体酸素源による配管摩耗といった設備上のトラブルを招く可能性が高くなる。 However, if both the gaseous oxygen and the solid oxygen source are supplied to the hot metal M from one upper blowing lance, the solid oxygen source is already in the state of iron oxide unlike the oxygen gas. Unlike gaseous oxygen 3, the fire point S must be supplied to the slag. Therefore, it is necessary to bend the pipe through which the solid oxygen source is circulated or increase the flow rate of the carrier gas, which increases the possibility of causing troubles on the equipment such as pipe wear due to the solid oxygen source.
そこで、本発明の脱りん方法では、鉄鉱石やミルスケール、焼結鉱などの固体酸素源を溶銑処理容器の炉口６上部から第２ランス４を用いて投入している。
また、固体酸素源には、集塵ダストのような微細なものも含まれるので、集塵ガス流れとともに炉外に排出されることを抑制できるように、上述した第２ランス４は第１ランス３とは異なる位置に設けられるのが好ましい。
Therefore, in the dephosphorization method of the present invention, a solid oxygen source such as iron ore, mill scale, or sintered ore is introduced from the upper part of the furnace port 6 of the hot metal processing vessel using the second lance 4.
In addition, since the solid oxygen source includes fine particles such as dust collection dust, the above-described second lance 4 is used for the first lance so that it can be prevented from being discharged out of the furnace together with the dust collection gas flow. Preferably, it is provided at a position different from 3.
そこで、本発明の溶銑の脱りん方法では、以降に示すような位置に、第１ランス３とは独立に第２ランス４を配備し、この第２ランス４から微細な固体酸素源を供給して、溶銑の脱りん処理を効率的に行っている。
次に、本発明の脱りん装置の特徴である第２ランス４と、この第２ランス４から供給される固体酸素源について説明する。
Therefore, in the hot metal dephosphorization method of the present invention, a second lance 4 is provided independently of the first lance 3 at a position shown below, and a fine solid oxygen source is supplied from the second lance 4. In this way, hot metal dephosphorization is performed efficiently.
Next, the 2nd lance 4 which is the characteristics of the dephosphorization apparatus of this invention, and the solid oxygen source supplied from this 2nd lance 4 are demonstrated.
第２ランス４は、第１ランス３と同様に、溶銑処理容器１の炉口６を上方から下方に向かって貫通するように取り付けられた管状の部材であり、溶銑処理容器１内に垂下状に配備されている。第２ランス４の内部にも固体酸素源と搬送用ガスを流通可能な流路が形成されており、これらを溶銑処理容器１の外部から内部に運ぶことができるようになっている。第２ランス４の下端にはノズル７が設けられており、内部の流路を通って運ばれてきた固体酸素源を搬送用ガスの勢いを利用して溶銑に向かって吹き付けることができるようになっている。 Similar to the first lance 3, the second lance 4 is a tubular member attached so as to penetrate the furnace port 6 of the hot metal treatment vessel 1 from the upper side to the lower side, and is suspended in the hot metal treatment vessel 1. Has been deployed. A flow path through which the solid oxygen source and the transfer gas can be circulated is also formed inside the second lance 4, and these can be transferred from the outside of the hot metal processing vessel 1 to the inside. A nozzle 7 is provided at the lower end of the second lance 4 so that the solid oxygen source carried through the internal flow path can be sprayed toward the hot metal using the momentum of the carrier gas. It has become.
第２ランス４により供給される固体酸素源は、酸化鉄の微細な粒子であり、平均粒子径が１μｍ〜１５０μｍとなるようなものである。また、固体酸素源と共に第２ランス４により供給される搬送ガスには、固体酸素源と反応して酸素爆裂を起こさないように窒素やアルゴンなど、酸素や空気以外のガスが用いられる。なお、本実施形態の搬送用ガスには、窒素ガスが用いられている。 The solid oxygen source supplied by the second lance 4 is fine particles of iron oxide, and has an average particle diameter of 1 μm to 150 μm. Further, a gas other than oxygen or air, such as nitrogen or argon, is used for the carrier gas supplied by the second lance 4 together with the solid oxygen source so as not to react with the solid oxygen source and cause an oxygen explosion. Note that nitrogen gas is used as the carrier gas in this embodiment.
ところで、上述した第２ランス４は、微細な固体酸素源でもスラグに確実に吹き込むことができるように、第２ランス４の取り付け位置に以降の式（１）に示すような特徴を備えている。また、第２ランス４から吹き付けられる搬送用ガスの流量Ｑ２と第２ランス４のノズル径ｄとの間には、微細な固体酸素源であっても、確実にスラグに吹き込むことができるように、以降の式（２）に示すような特徴がある。 By the way, the 2nd lance 4 mentioned above is equipped with the characteristics as shown to the following formula | equation (1) in the attachment position of the 2nd lance 4 so that a fine solid oxygen source can be reliably blown into slag. . Further, the flow rate Q 2 of the carrier gas blown from the second lance 4 is formed between the nozzle diameter d of the second lance 4, even fine solids oxygen source, so that may be blown reliably slag There is a feature as shown in the following formula (2).
すなわち、第２ランス４が取り付けられる位置は第１ランス３の側方であり、第２ランス４は第１ランス３から水平方向に距離ｓ（ｍ）をあけて配備されている。そして、溶銑処理容器１の炉口６の径をＤとしたとき、次の式（１）を満たすように第２ランス４を配備するのが好ましい。 That is, the position where the second lance 4 is attached is the side of the first lance 3, and the second lance 4 is disposed at a distance s (m) from the first lance 3 in the horizontal direction. And when the diameter of the furnace port 6 of the hot metal processing container 1 is set to D, it is preferable to arrange | position the 2nd lance 4 so that following Formula (1) may be satisfy | filled.
また、第２ランス４の設置高さ、言い換えれば溶銑処理容器１の静止湯面から第２ランス４の下端（のノズル吐出部）までの距離をｈ２（ｍ）、第２ランス４のノズル径をｒ（ｍ）、第２ランス４からの搬送用ガスの流量をＱ２（Ｎｍ３／ｓ）とした場合に、次の式（２）を満たすように第２ランス４を配備するのが好ましい。 In addition, the installation height of the second lance 4, in other words, the distance from the hot water surface of the hot metal treatment container 1 to the lower end (nozzle discharge portion) of the second lance 4 is h 2 (m), and the nozzle of the second lance 4 the diameter r (m), the flow rate of the carrier gas from the second lance 4 in case of a Q 2 (Nm 3 / s) , to deploy the second lance 4 so as to satisfy the following equation (2) Is preferred.
なお、この式（２）に用いられるｈ２（ｍ）は、脱りん処理前にマイクロ波を溶銑Ｍの湯面に照射させて高さを測定し、マイクロ波による測定値から設定することができる。
上述した式（１）や式（２）の関係は、次のような考え方から導かれる。
すなわち、第１ランス３からは、傾角がついた多孔のノズル７から酸素ガスがジェットとなって噴出しており、ガスジェットが広がりながら溶銑面に吹付けられている。そのため、第２ランス４の設置位置が第１ランス３に近すぎる場合、言い換えれば間隔ｓが小さすぎる場合、第２ランス４から噴出された固体酸素源が、第１ランス３から噴出された気体酸素に巻き込まれ、固体酸素源が気体酸素と同じ火点Ｓに供給されるようになってしまう。このようになると、固体酸素源がスラグがない火点Ｓに供給されるため、スラグ中の酸素ポテンシャルを高位に維持することが困難になる。そこで、固体酸素源が気体酸素の噴流に巻き込まれないように、第２ランス４は第１ランス３から少なくとも１．０ｍは離している（間隔ｓの下限を１．０ｍとしている）。
It should be noted that h 2 (m) used in this equation (2) is set by measuring the height by irradiating the hot metal surface of the hot metal M with microwaves before dephosphorization, and setting it from the measured value by the microwave. it can.
The relationship between the above-described formulas (1) and (2) is derived from the following way of thinking.
That is, oxygen gas is jetted from the first lance 3 as a jet from a porous nozzle 7 having an inclined angle, and the gas jet is sprayed on the hot metal surface while spreading. Therefore, when the installation position of the second lance 4 is too close to the first lance 3, in other words, when the interval s is too small, the solid oxygen source ejected from the second lance 4 is the gas ejected from the first lance 3. Entrained in oxygen, the solid oxygen source is supplied to the same fire point S as gaseous oxygen. In this case, since the solid oxygen source is supplied to the fire point S having no slag, it becomes difficult to maintain the oxygen potential in the slag at a high level. Therefore, the second lance 4 is separated from the first lance 3 by at least 1.0 m so that the solid oxygen source is not involved in the gaseous oxygen jet (the lower limit of the interval s is 1.0 m).
なお、この場合の間隔ｓは、第１ランス３の軸心と第２ランス４の軸心との間の距離であり、それぞれのランスの軸間距離である。
また、上述した式（１）の関係はノズル７の孔数や角度に影響を殆ど受けない。つまり、通常使用されている範囲内でノズル７の孔数や角度が変化しても、第１ランス３からの間隔ｓが１．０ｍより大きくなるような位置に第２ランス４を設ける限りは、固体酸素源が火点Ｓに噴射される問題は起きないことを出願人は確認している。
In this case, the interval s is the distance between the axis of the first lance 3 and the axis of the second lance 4 and is the distance between the axes of the respective lances.
Further, the relationship of the above-described formula (1) is hardly affected by the number of holes and the angle of the nozzle 7. That is, as long as the second lance 4 is provided at a position where the distance s from the first lance 3 becomes larger than 1.0 m even if the number of holes and the angle of the nozzle 7 change within a normally used range. The applicant has confirmed that the problem that the solid oxygen source is injected to the fire point S does not occur.
一方、間隔ｓが大きくなるほど第２ランス４が第１ランス３から遠い位置に設けられるため、間隔ｓが大きくなるほど火点Ｓに固体酸素源が供給される心配もなくなる。ただ、一般的に第１ランス３は炉口６の中央に設けられることが多いので、炉口６の半径Ｄ／２よりも間隔ｓが大きくなることはない。それゆえ、間隔ｓの上限はＤ／２となり、間隔ｓはＤ／２未満の値となる。 On the other hand, since the second lance 4 is provided at a position farther from the first lance 3 as the interval s becomes larger, there is no fear that the solid oxygen source is supplied to the fire point S as the interval s becomes larger. However, since the first lance 3 is generally provided at the center of the furnace port 6, the interval s does not become larger than the radius D / 2 of the furnace port 6. Therefore, the upper limit of the interval s is D / 2, and the interval s is a value less than D / 2.
なお、上述した式（１）を満足する位置に第２ランス４を設置すれば、固体酸素源を火点Ｓ外に投射することはできる。しかし、第２ランス４の取り付け位置が高い場合や吹き付け流量が小さい場合には、溶銑Ｍの湯面に到達するまでの間に固体酸素源の速度も減速されてしまい、炉内のガス流れに乗って炉外に排出される可能も高くなる。そこで、本発明の脱りん方法では、上述した式（１）に加えて、式（２）の条件を設けている。 In addition, if the 2nd lance 4 is installed in the position which satisfies Formula (1) mentioned above, a solid oxygen source can be projected out of the fire point S. However, when the mounting position of the second lance 4 is high or the spraying flow rate is small, the speed of the solid oxygen source is also reduced before reaching the molten metal surface of the hot metal M, and the gas flow in the furnace is reduced. The possibility of getting out of the furnace on board is also high. Therefore, in the dephosphorization method of the present invention, the condition of the formula (2) is provided in addition to the formula (1) described above.
すなわち、この式（２）の条件は、第２ランス４から吹き付けられる搬送用ガスの流量が、溶銑Ｍの浴面に到達した際でもゼロとならないような許容できる最低の流量となるような吹き付け流量に設定するものとなっている。言い換えれば、この「許容できる最低の流量」とは０．２５Ｎｍ３／ｓであり、式（２）の条件はこの流量が溶銑Ｍの浴面近傍で確保できる設定とされている。つまり、噴流の理論によれば、噴流の流速は進行距離に反比例して減速し、ノズル７の孔径に比例する。また、第２ランス４の出口での流速は、上述した流量Ｑ２（Ｎｍ３／ｓ）をノズル７の孔面積（=πd2/4)で除したものとなる。 In other words, the condition of the formula (2) is that the flow rate of the conveying gas blown from the second lance 4 is such that the flow rate becomes the lowest allowable flow rate that does not become zero even when reaching the bath surface of the hot metal M. The flow rate is set. In other words, this “lowest allowable flow rate” is 0.25 Nm 3 / s, and the condition of the formula (2) is set such that this flow rate can be secured in the vicinity of the bath surface of the hot metal M. That is, according to the jet theory, the flow velocity of the jet is decelerated in inverse proportion to the travel distance, and is proportional to the hole diameter of the nozzle 7. Further, the flow rate at the outlet of the second lance 4, becomes the flow rate Q 2 to which have been described above (Nm 3 / s) divided by the open area of the nozzle 7 (= πd 2/4) .
それゆえ、ノズル７の設置高さｈ２を進行距離として、ノズル７の設置高さｈ２及びノズル孔径dに反比例し、ガス流量に比例すると考えると、上述した式（２）の左辺に示すようなパラメータＸが得られる。
実際に、このパラメータＸと、スラグに供給される粉体の粒子との関係を求めると、パラメータＸが０．０８以上となる場合に、固体酸素源の粉体がスラグに供給される歩留ま、つまり後述する粉体供給歩留が良好になることを出願人は確認している。このことから、微細な固体酸素源（固体酸素源の粉体）をスラグに供給するためには、固体酸素源が溶銑Ｍの湯面近傍でも一定以上の慣性力を発揮するように、パラメータＸを０．０８以上とするのが良いと判断される。
Therefore, as a traveling distance height h 2 Installation of the nozzle 7, and inversely proportional to the height h 2 and the nozzle hole diameter d installation of the nozzle 7, considering to be proportional to the gas flow rate, shown in the left side of the above equation (2) Such a parameter X is obtained.
Actually, when the relationship between the parameter X and the particles of the powder supplied to the slag is obtained, the yield at which the solid oxygen source powder is supplied to the slag when the parameter X is 0.08 or more. In other words, the applicant has confirmed that the powder supply yield described later is good. From this, in order to supply a fine solid oxygen source (solid oxygen source powder) to the slag, the parameter X is set so that the solid oxygen source exhibits a certain level of inertia even in the vicinity of the molten metal surface of the hot metal M. Is determined to be 0.08 or more.
なお、さらに詳しくは、上記した式（２）の導出は、以下に述べる考え方に従うものである。
まず、粉体供給の歩留は、ノズル７の径が大きい程、ダストの吹付け面積が大きくなり、歩留が向上すると考えられる。また、スラグ面に到達したときのダスト粒子の速度（ガス流速とほぼ同等である）が大きいほどスラグ面に多く供給されると考えられる。
In more detail, the derivation of the above equation (2) follows the concept described below.
First, it is considered that the yield of powder supply increases as the diameter of the nozzle 7 increases and the spray area of dust increases. Further, it is considered that the larger the velocity of the dust particles when reaching the slag surface (substantially the same as the gas flow rate), the more slag surface is supplied.
そこで、ノズル７の断面積とスラグ面近傍の最大ガス流速の積に比例すると考え、以下のパラメータＸを定義した。 Therefore, the following parameter X was defined assuming that it was proportional to the product of the cross-sectional area of the nozzle 7 and the maximum gas flow velocity near the slag surface.
ここで、dはノズル径、u(+0.1m)はスラグ面から0.1m上の最大ガス流速を示す。0.1m上としたのは、スラグ面上ではガス流速はゼロであり、近すぎるとスラグ面に衝突したガス流れの影響を受けるため、ノズル７からのガス流速を代表しないことになる。そこでスラグ面からある程度離れた距離のガス流速で代表させた。
本パラメータとの粉体供給歩留には相関があり、パラメータＸが大きくなるほど粉体供給歩留が大きくなった。ただし、u(+0.1m)は把握し難いパラメータであるので、本願出願人は、ガス流量Ｑ２・ランス孔径dの関数で表すことを試みた。その結果、数々のシミュレーションなどを通じ、次式を導き出した。
Here, d is the nozzle diameter, and u (+0.1 m) is the maximum gas flow rate 0.1 m above the slag surface. The gas flow velocity from the nozzle 7 is not representative because the gas flow velocity is zero on the slag surface and the gas flow that collides with the slag surface is affected if it is too close. Therefore, the gas flow rate at some distance from the slag surface was represented.
There is a correlation between this parameter and the powder supply yield, and as the parameter X increases, the powder supply yield increases. However, since u (+0.1 m) is a parameter that is difficult to grasp, the applicant of the present application tried to express it as a function of the gas flow rate Q 2 and the lance hole diameter d. As a result, the following equation was derived through numerous simulations.
なお、u0は、第２ランス４の出口におけるガス流速で、Ｑ２と第２ランス４の孔径dから、 Incidentally, u0 is the gas flow rate at the outlet of the second lance 4, the hole diameter d Q 2 'and the second lance 4,
で求められる。
これらを代入して整理すると、パラメータＸは次式で表される。
Is required.
If these are substituted and arranged, the parameter X is expressed by the following equation.
上述した固体酸素源の供給方法によれば、溶銑Ｍの脱りん処理の際に、従来は転炉容器での脱りん処理で使用することが困難であったダストなどの微粒な固体酸素源をスラグの表面あるいはスラグ中に直接供給することが可能となり、スラグ中の酸素ポテンシャルを高位に保つことができ、また溶銑Ｍとスラグのりん分配を増加させて脱りん能を向上させることも可能となる。 According to the solid oxygen source supply method described above, when the hot metal M is dephosphorized, a fine solid oxygen source such as dust that has been difficult to use in the dephosphorization process in a converter vessel is conventionally used. It is possible to supply directly to the surface of the slag or into the slag, the oxygen potential in the slag can be maintained at a high level, and it is also possible to increase the phosphorus distribution of the hot metal M and slag to improve the dephosphorization ability. Become.
次に、実施例及び比較例を用いて、本発明の作用効果をさらに詳しく説明する。
実施例及び比較例は、２５０ｔの容積を有する転炉型の溶銑処理容器１において、以降に示すような位置に第１ランス３及び第２ランス４を配備して脱りん処理を行った場合に、「火点内投射率：Ｘ」や「粉体供給歩留：Ｒ」がどのように変化するかをシミュレーションにより解析したものである。
Next, the function and effect of the present invention will be described in more detail using examples and comparative examples.
In the example and the comparative example, in the converter type hot metal processing container 1 having a capacity of 250 t, the first lance 3 and the second lance 4 are arranged at the positions shown below and the dephosphorization process is performed. , How the “in-spot projection rate: X” and “powder supply yield: R” change are analyzed by simulation.
なお、この転炉型の溶銑処理容器１は、静止湯面が位置している部分の容器径が５．１ｍ、炉口６の直径が２．５ｍとされている。この溶銑処理容器１に対して、第１ランス３を静止湯面から高さ（ｈ１）が３．４ｍの位置に配備し、第２ランス４を静止湯面からの高さ（ｈ２）が０．５ｍ〜２．０ｍとなるように配備した。また、第１ランス３と第２ランス４との間隔（ｓ）は０．５ｍ〜１．２５ｍの範囲で変化させた。 The converter type hot metal treatment container 1 has a container diameter of 5.1 m and a furnace port 6 diameter of 2.5 m where the stationary hot water surface is located. With respect to this hot metal treatment container 1, the first lance 3 is disposed at a position where the height (h 1 ) is 3.4 m from the stationary hot water surface, and the second lance 4 is height (h 2 ) from the stationary hot water surface. Was deployed to be 0.5m to 2.0m. Further, the distance (s) between the first lance 3 and the second lance 4 was changed in the range of 0.5 m to 1.25 m.
また、上述した第１ランス３からは、初期の温度が２９８．１５Ｋの酸素ガスを、流量２００Ｎｍ３／ｍｉｎ〜３００Ｎｍ３／ｍｉｎで供給している。また、第２ランス４からは、初期の温度が２９８．１５Ｋの窒素ガスを、搬送用ガスとして流量０．１２Ｎｍ３／ｍｉｎで供給している。なお、第２ランス４の下端には、孔径５０ｍｍのノズル孔を一つ備えたストレートノズル（ノズル７）が取り付けられていて、このストレートノズルから溶銑Ｍに固体酸素源を吹き付けることができるようになっている。 Further, from the first lance 3 described above, the initial temperature of the oxygen gas 298.15K, are supplied at a flow rate 200Nm 3 / min~300Nm 3 / min. Further, from the second lance 4, nitrogen gas having an initial temperature of 298.15 K is supplied as a carrier gas at a flow rate of 0.12 Nm 3 / min. A straight nozzle (nozzle 7) having one nozzle hole having a hole diameter of 50 mm is attached to the lower end of the second lance 4 so that a solid oxygen source can be sprayed from the straight nozzle to the hot metal M. It has become.
上述したような溶銑処理容器１、第１ランス３、及び第２ランス４を用い、図３に示すような解析条件及び物性条件に従った脱りん処理のシミュレーションを行って、パラメータＸ及び「粉体供給歩留：Ｒ」を求めている。
なお、この「粉体供給歩留：Ｒ（供給歩留Ｒということもある）」は、計算によって溶銑面の位置に達することがわかった粒子を、すべて溶銑Ｍもしくはスラグに捕捉されたものと考えて、式（４）に示すようにその粒子数を全投射粒子数で除した値である。
Using the hot metal treatment container 1, the first lance 3 and the second lance 4 as described above, a simulation of dephosphorization treatment according to the analysis conditions and physical property conditions as shown in FIG. Body supply yield: R ”.
This “powder supply yield: R (also referred to as supply yield R)” means that all particles that have been found to reach the position of the hot metal surface by calculation are captured by the hot metal M or slag. Considering this, it is a value obtained by dividing the number of particles by the total number of projected particles as shown in equation (4).
パラメータＸ及び「粉体供給歩留：Ｒ」の計測結果を、表１及び図２に示す。 The measurement results of the parameter X and “powder supply yield: R” are shown in Table 1 and FIG.
図２に示すように、パラメータＸに対する供給歩留Ｒをまとめると、パラメータＸの値が大きくなるにつれて供給歩留Ｒも大きくなるような正の相関が得られることがわかる。また、第２ランス４の設置高さを０．５ｍ〜２．０ｍと変化させた場合、どの設置高さのデータも同じ変化傾向を示し、それぞれのデータを結んだ変化曲線が図２のグラフ上のほぼ同じ場所を通る。このことから上述したパラメータＸに対する供給歩留Ｒの変化傾向は、第２ランス４の設置高さに拘わらず同じものであると判断される。 As shown in FIG. 2, when the supply yield R with respect to the parameter X is collected, it can be seen that a positive correlation is obtained such that the supply yield R increases as the value of the parameter X increases. In addition, when the installation height of the second lance 4 is changed from 0.5 m to 2.0 m, the data of any installation height shows the same change tendency, and the change curve connecting the respective data is the graph of FIG. Go through almost the same place above. From this, it is determined that the change tendency of the supply yield R with respect to the parameter X described above is the same regardless of the installation height of the second lance 4.
そして、図２に示す供給歩留Ｒ、つまり第２ランス４から供給されたすべての固体酸素源の粉体のうち、少なくとも半分以上（５０％以上）がスラグに達する条件を考えると、図２のグレーで示された領域、つまりパラメータＸを０．０８以上とすればよいことがわかる。このことから固体酸素源をスラグに確実に投射するためには、式（２）に示すようにパラメータＸ≧０．０８とするのが良いと判断される。 Considering the supply yield R shown in FIG. 2, that is, the condition that at least half (50% or more) of all the solid oxygen source powder supplied from the second lance 4 reaches the slag. It can be seen that the area shown in gray, that is, the parameter X should be 0.08 or more. Therefore, in order to reliably project the solid oxygen source onto the slag, it is determined that the parameter X ≧ 0.08 should be satisfied as shown in the equation (2).
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。 It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
１ 溶銑処理容器
３ 第１ランス
４ 第２ランス
５ 胴体部
６ 炉口
７ ノズル
Ｍ 溶銑
Ｓ 火点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot metal processing container 3 1st lance 4 2nd lance 5 Body part 6 Furnace port 7 Nozzle M Hot metal S Fire point
Claims (1)
前記第１ランスからは気体酸素を供給し、前記第２ランスからは搬送用ガスとともに固体酸素源を供給するものとし、
前記第１ランスと第２ランスとの水平方向距離をｓ（ｍ）、前記溶銑処理容器の炉口の径をＤ（ｍ）、前記第２ランスの静止湯面からの吹込み高さをｈ２（ｍ）、前記第２ランスの開口径をｄ（ｍ）、前記第２ランスからの前記搬送用ガスの吹き込み流量をＱ２（Ｎｍ３／ｓ）としたとき、前記第１ランス及び第２ランスが式（１）及び式（２）を満たす
ことを特徴とする固体酸素源の供給方法。
It is assumed that gaseous oxygen is supplied from the first lance and a solid oxygen source is supplied from the second lance together with a carrier gas,
The horizontal distance between the first lance and the second lance is s (m), the diameter of the furnace port of the hot metal treatment vessel is D (m), and the blowing height of the second lance from the stationary hot water surface is h. 2 (m), when the opening diameter of the second lance is d (m) and the flow rate of the transfer gas blown from the second lance is Q 2 (Nm 3 / s), A method of supplying a solid oxygen source, wherein two lances satisfy formulas (1) and (2).
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