JP6981335B2 - Hot metal pretreatment method - Google Patents
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Description
本発明は、溶銑予備処理方法に関する。 The present invention relates to a hot metal pretreatment method.
溶銑脱りん工程では、精錬剤としてCaOおよび酸化鉄を含有する副原料を使用する。溶銑に添加した副原料は、溶銑に由来するSiO2と混合してスラグを生成する。また、脱りん反応と並行して、スラグ中の酸化鉄と溶銑中の炭素が反応してCOガスが発生し、スラグの泡立ち(フォーミング)が起こる。 In the hot metal dephosphorization step, an auxiliary raw material containing CaO and iron oxide is used as a refining agent. The auxiliary raw material added to the hot metal is mixed with SiO 2 derived from the hot metal to form slag. Further, in parallel with the dephosphorization reaction, iron oxide in the slag reacts with carbon in the hot metal to generate CO gas, and foaming (forming) of the slag occurs.
溶銑予備処理吹錬中のスラグフォーミング挙動は以下のとおりである。初期は、鉄鉱石や焼結鉱、ダストなどの固体酸素源投入により、溶銑に含有するSiが酸化され、粘度の高いスラグが生成する。吹錬中期に溶銑[Si]濃度が0.01%を下回るまでSiの酸化が進行すると、次第に溶銑に含有する炭素の酸化速度が増大し、COガス発生量が増加する。発生したガスはスラグ中に気泡として蓄積され、見かけの体積を膨張させる。フォーミングが著しく、膨張したスラグの高さが溶銑予備処理反応容器の炉口を超えると、スロッピングと呼ばれるスラグ漏出が起こる。 The slag forming behavior during hot metal pretreatment blowing is as follows. Initially, Si contained in the hot metal is oxidized by adding a solid oxygen source such as iron ore, sinter, and dust to generate highly viscous slag. When the oxidation of Si progresses until the hot metal [Si] concentration falls below 0.01% in the middle of blowing, the oxidation rate of carbon contained in the hot metal gradually increases, and the amount of CO gas generated increases. The generated gas accumulates as bubbles in the slag, expanding its apparent volume. When the forming is remarkable and the height of the expanded slag exceeds the furnace opening of the hot metal pretreatment reaction vessel, slag leakage called sloping occurs.
1400℃以上と高温のスラグが大量に容器外に溢れることは、重機による清掃を要し、操業を阻害するばかりか、安全上の懸念もあり、スロッピングの抑制は必須である。そこで、特許文献1に記載されているように、フォーミングを鎮静させるフォーミング鎮静剤を使用することが知られている。
A large amount of slag having a high temperature of 1400 ° C. or higher overflowing to the outside of the container requires cleaning by heavy machinery, which not only hinders the operation but also has safety concerns, so it is essential to suppress sloping. Therefore, as described in
ところで、フォーミング対策を研究することにより、いわゆるフォーミング鎮静剤の投入タイミングにより、フォーミングやスロッピングの抑制効果に優劣があることが判明した。スラグフォーミングおよび鎮静のメカニズムを詳細に検討したところ、鎮静効果発現は鎮静剤からのガス発生により、スラグ中の気泡が凝集合体してガスが抜けること(破泡)によると推定された。従って、鎮静効果を十分に発揮するためには、鎮静剤を投入する時点で、ある程度のフォーミングが起こり、気泡がスラグに蓄積されていることが必要である。本発明者は、このフォーミング鎮静剤の投入タイミングを適切に行うための指標を検討した。 By the way, by studying forming measures, it was found that the effect of suppressing forming and sloping is superior or inferior depending on the timing of adding a so-called forming sedative. When the mechanism of slag forming and sedation was investigated in detail, it was presumed that the onset of sedative effect was due to the agglutination of bubbles in the slag and the release of gas (bubble rupture) due to the generation of gas from the sedative. Therefore, in order to fully exert the sedative effect, it is necessary that some forming occurs and bubbles are accumulated in the slag at the time of adding the sedative. The present inventor examined an index for appropriately performing the injection timing of this forming sedative.
本発明は、このような背景でなされた発明であり、本発明の課題は、スロッピング発生による稼働率低下の回避、およびスロッピング鎮静剤の使用量削減によるコスト削減を提供することである。 The present invention has been made in such a background, and an object of the present invention is to avoid a decrease in the operating rate due to the occurrence of sloping and to provide a cost reduction by reducing the amount of the sloping sedative used.
上記課題を解決するため、溶銑予備処理吹錬中に累積送酸量を測定し、累積送酸量原単位が7.0Nm3/t−p以上11.0Nm3/t−p未満の範囲でスラグフォーミング鎮静剤を炉に投入することを特徴とするスラグスロッピングを抑制する溶銑予備処理方法とする。 To solve the above problems, to measure the cumulative oxygen-flow amount during hot metal pretreatment blowing, cumulative oxygen-flow per unit is 7.0Nm 3 / t-p or more 11.0Nm in a range of less than 3 / t-p It is a hot metal pretreatment method that suppresses slag sloping, which is characterized by charging a slag forming sedative into a furnace.
また、前記スラグフォーミング鎮静剤の嵩密度は、200kg/m3以上4000kg/m3未満であることが好ましい。 The bulk density of the slag forming sedative is preferably 200 kg / m 3 or more and less than 4000 kg / m 3.
また、前記スラグフォーミング鎮静剤として、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウムのうち1種以上を含むことが好ましい。 Further, it is preferable that the slag forming sedative contains at least one of sodium carbonate and calcium carbonate.
本発明を用いると、スロッピング発生による稼働率低下の回避、およびスロッピング鎮静剤の使用量削減によるコスト削減を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to avoid a decrease in the operating rate due to the occurrence of sloping and to provide a cost reduction by reducing the amount of the sloping sedative used.
以下に発明を実施するための形態を示す。本実施形態の溶銑予備処理方法は、溶銑予備処理吹錬中に累積送酸量を測定し、累積送酸量原単位が7.0Nm3/t−p以上11.0Nm3/t−p未満の範囲でスラグフォーミング鎮静剤を炉に投入する。このため、スロッピング発生による稼働率低下の回避、およびスロッピング鎮静剤の使用量削減によるコスト削減を提供することができる。 The embodiment for carrying out the invention is shown below. In the hot metal pretreatment method of the present embodiment, the cumulative acid feed amount is measured during the hot metal pretreatment blowing, and the cumulative acid feed amount basic unit is 7.0 Nm 3 / tp or more and less than 11.0 Nm 3 / tp. Inject the slag forming sedative into the furnace within the range of. Therefore, it is possible to avoid a decrease in the operating rate due to the occurrence of sloping and to provide cost reduction by reducing the amount of the sloping sedative used.
ここで、発明の経緯を更に説明する。発明者らは試験転炉、および実機転炉のオフライン実験による研究調査により、鎮静剤投入時のスラグ中気泡体積分率が63%以上である場合に、鎮静速度が0.3%毎秒以上となることを図1のごとく見出した。なお、鎮静速度とは、フォーミングしていないスラグの高さから炉口までの距離を100%とし、1秒あたりのスラグ高さ低減速度を百分率で表したものである。実機操業においては一般的に、炉口から少量のスラグが溢れ始めてから、大量のスラグが溢れて炉下に落下しはじめるまで30秒程度の時間がかかる。鎮静速度が0.3%毎秒以上であれば、30秒間でスラグフォーミング高さを10%以上低下させることができるため、スロッピングの発生を抑えることができる。 Here, the background of the invention will be further described. According to the research and investigation by the test converter and the offline experiment of the actual converter, the inventors showed that the sedative rate was 0.3% per second or more when the volume fraction in the slag at the time of adding the sedative was 63% or more. It was found as shown in Fig. 1. The stagnation speed is the slag height reduction speed per second expressed as a percentage, with the distance from the height of the unformed slag to the furnace mouth as 100%. In actual machine operation, it generally takes about 30 seconds from the start of a small amount of slag overflowing from the furnace opening to the overflow of a large amount of slag and the start of falling into the furnace. If the sedation rate is 0.3% / sec or more, the slag forming height can be reduced by 10% or more in 30 seconds, so that the occurrence of sloping can be suppressed.
発明者はさらに、試験転炉および実機転炉の脱りん吹錬において、累積送酸量原単位VO2(Nm3/t−p:t−pは、ton - pig ironを表している)とスラグ中気泡体積分率Fg(体積%)の関係を図2のごとく見出した。尚、累積送酸量原単位VO2(Nm3/t−p)とは、吹錬開始から吹錬終了までの上吹き酸素の累積体積、および副原料として投入する鉄鉱石やマンガン鉱石などの低級酸化物から供給される酸素を標準状態の気体に換算した体積の合計を、炉内の溶銑重量で除したものである。図2によれば、累積送酸量原単位VO2が7.0以上であるときに、スラグ中気泡体積分率が63%以上となり、高いスラグフォーミング鎮静効果が期待できる。 The inventor further stated that in the dephosphorization and blowing of the test converter and the actual converter, the cumulative amount of acid feed was VO 2 (Nm 3 / tp: tp stands for ton-pig iron). The relationship between the bubble volume fraction Fg (volume%) in the slag was found as shown in FIG. The cumulative amount of acid feed basic unit VO 2 (Nm 3 / tp) is the cumulative volume of top-blown oxygen from the start of blowing to the end of blowing, and iron ore and manganese ore to be added as auxiliary raw materials. The total volume of oxygen supplied from the lower oxide converted into a gas in a standard state is divided by the weight of the hot metal in the furnace. According to FIG. 2, when the cumulative acid feed amount basic unit VO 2 is 7.0 or more, the volume fraction of bubbles in the slag is 63% or more, and a high slag forming sedative effect can be expected.
一方、投入が遅すぎると、スラグが炉口付近までフォーミングしてしまい、鎮静剤がスラグ上面に乗った状態で反応容器外に排出されてしまうため効果が発揮されない。通常の精錬では、吹錬中に一定量の副原料を炉内に投入し、これが溶融してスラグを形成する。一般的な条件では、フォーミングしていないスラグの体積は、転炉フリーボード体積、すなわち転炉内容積から溶銑の体積を除いた部分の約5%程度である。スラグが炉口付近までフォーミングしたとすると、スラグ体積は転炉フリーボード体積の100%を占めることになり、スラグ中の気泡が占める体積分率は100−5=95%となる。図2より、このときの累積送酸量原単位は11.0(Nm3/t−p)である。以上より、累積送酸量原単位が7.0以上11.0未満で鎮静剤を投入することにより、高いスラグフォーミング鎮静効果を発揮できることを明らかにした。 On the other hand, if the charging is too late, the slag is formed to the vicinity of the furnace opening, and the sedative is discharged to the outside of the reaction vessel while being on the upper surface of the slag, so that the effect is not exhibited. In normal refining, a certain amount of auxiliary material is put into the furnace during blowing, and this melts to form slag. Under general conditions, the volume of unformed slag is about 5% of the volume of the converter freeboard, that is, the volume inside the converter minus the volume of the hot metal. Assuming that the slag is formed to the vicinity of the furnace mouth, the slag volume occupies 100% of the converter freeboard volume, and the volume fraction occupied by the bubbles in the slag is 100-5 = 95%. From FIG. 2, the cumulative acid feed rate basic unit at this time is 11.0 (Nm 3 / tp). From the above, it was clarified that a high slag forming sedative effect can be exhibited by adding a sedative when the cumulative acid feed rate is 7.0 or more and less than 11.0.
また、投入する鎮静剤の嵩密度は、200kg/m3以上4000kg/m3未満が好適である。図3に、上述した30秒間に鎮静剤が沈降する深さに対して鎮静剤の密度が及ぼす影響を示す。スロッピングが発生する限界である、炉口までフォーミングしたスラグの嵩密度、すなわちフォーミングスラグの最小嵩密度は約200kg/m3であるが、鎮静剤の嵩密度が200kg/m3未満であると、投入した鎮静剤の浮力が重力に勝るため、フォーミングスラグの表面に鎮静剤が乗った状態になり、内部に侵入しない。この場合、鎮静剤の密度が200kg/m3以上の場合に比べて、鎮静剤のガス発生によるフォーミングの破泡効果が小さい。 The bulk density of the sedative to be added is preferably 200 kg / m 3 or more and less than 4000 kg / m 3. FIG. 3 shows the effect of the sedative density on the depth at which the sedative settles in the above-mentioned 30 seconds. The bulk density of the slag formed to the furnace mouth, which is the limit of sloping, that is, the minimum bulk density of the forming slag is about 200 kg / m 3 , but the bulk density of the sedative is less than 200 kg / m 3. Since the buoyancy of the added sedative exceeds gravity, the sedative is placed on the surface of the forming slag and does not penetrate inside. In this case, the foaming effect of forming due to the gas generation of the sedative is smaller than that in the case where the density of the sedative is 200 kg / m 3 or more.
また、鎮静剤の嵩密度が4000kg/m3以上では、鎮静剤のフォーミングスラグ中の沈降速度が著しく速く、30秒間で炉口までフォーミングしたスラグ高さである5m以上沈降してしまう。この場合、スラグと接触する時間が短いため、鎮静効果が少ない。更に溶銑とスラグの界面に到達した鎮静剤は、ガス発生によってフォーミングを却って助長する現象を起こすために、好ましくない。このため、鎮静剤の嵩密度上限を4000kg/m3未満とした。尚、鎮静剤の嵩密度は、表面を樹脂フィルムなどで覆った後、密度既知の液体(水など)に浸漬させたときの浮力から体積を求め(アルキメデス法)、空気中で測定した重量を用いて算出することができる。 Further, when the bulk density of the sedative is 4000 kg / m 3 or more, the settling speed of the sedative in the forming slag is extremely high, and the slag formed to the furnace mouth in 30 seconds is settled by 5 m or more. In this case, since the contact time with the slag is short, the sedative effect is small. Further, a sedative that reaches the interface between the hot metal and the slag is not preferable because it causes a phenomenon that the forming is rather promoted by the generation of gas. Therefore, the upper limit of the bulk density of the sedative is set to less than 4000 kg / m 3. The bulk density of the sedative is determined by determining the volume from the buoyancy when the surface is covered with a resin film or the like and then immersed in a liquid (such as water) having a known density (Archimedes method), and the weight measured in air is used. It can be calculated using.
また、投入する鎮静剤にはペーパースラッジ(パルプ屑と製鋼スラグの混合物)、人工大理石(水酸化アルミニウムと樹脂の混合物)などが用いられるが、好ましくはガス発生物質として、石灰石などの炭酸カルシウム、ソーダ灰などの炭酸ナトリウムのうち1種以上を用いることが望ましい。これらはいずれも工業的に安価かつ大量に入手可能な物質であるため、大きくコストを増大させずに効果を得ることが可能である。なお、ソーダ灰とは、炭酸ナトリウム水和物の鉱物としての名称である。 Paper sludge (a mixture of pulp scraps and steelmaking slag), artificial marble (a mixture of aluminum hydroxide and resin), etc. are used as the sedative to be added, but calcium carbonate such as limestone is preferably used as a gas generating substance. It is desirable to use one or more of sodium carbonate such as soda ash. Since all of these substances are industrially inexpensive and can be obtained in large quantities, it is possible to obtain the effects without significantly increasing the cost. In addition, soda ash is a name as a mineral of sodium carbonate hydrate.
ここで、本発明者が行った実験結果における、各種鎮静剤を投入した際の累積送酸量原単位と炉口からのスラグの逸出量との関係を表1に示す。 Here, Table 1 shows the relationship between the cumulative amount of acid feed basic unit and the amount of slag escaped from the furnace mouth when various sedatives were added in the experimental results conducted by the present inventor.
表1を見て理解されるように、累積送酸量原単位が7.0Nm3/t−p以上11.0Nm3/t−p未満の範囲でスラグフォーミング鎮静剤を炉に投入することで、炉口からのスラグの逸出量を抑制できた。したがって、スロッピング発生による稼働率低下の回避を行えた。本発明者の試験結果ではスロッピング発生比率は従来の約四分の一程度とすることができた。また、スロッピング鎮静剤の使用量削減によるコスト削減が行えた。本発明者の試験結果では鎮静剤の利用効率向上により、鎮静剤の使用量を従来の約四分の一程度とすることができた。 As can be seen from Table 1, by charging the slag forming sedative into the furnace in the range where the cumulative acid feed intensity is 7.0 Nm 3 / tp or more and less than 11.0 Nm 3 / tp. , The amount of slag escaped from the furnace mouth could be suppressed. Therefore, it was possible to avoid a decrease in the operating rate due to the occurrence of sloping. According to the test results of the present inventor, the sloping occurrence rate could be reduced to about one-fourth of the conventional one. In addition, the cost could be reduced by reducing the amount of sloping sedative used. According to the test results of the present inventor, the amount of the sedative used can be reduced to about one-fourth of the conventional amount by improving the efficiency of using the sedative.
以上、実施形態を中心として本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。 Although the present invention has been described above with a focus on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be in various embodiments.
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