JP7568922B2 - Refining Method - Google Patents
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Description
本発明は、精錬方法に関する。 The present invention relates to a refining method.
転炉に代表される転炉型容器における溶銑の精錬処理とは、転炉型容器へ高炉溶銑を装入し、生石灰を主体とするフラックス投入と、酸素吹錬(吹酸)とにより、溶銑に対し、脱珪(Si)処理、脱リン(P)処理及び脱炭(C)処理を施し、鋼を溶製する方法である。近年では、低P鋼等の高純度鋼の溶製や、転炉精錬の副産物である製鋼スラグの発生量の削減に対応するために、脱Si処理及び脱P処理と、脱C工程とを分割した転炉型容器の精錬方法(以下、転炉精錬法と略記する。)が用いられている。 The refining process of molten pig iron in a converter-type vessel, such as a converter, involves charging blast furnace molten pig iron into a converter-type vessel, adding a flux mainly consisting of quicklime, and blowing oxygen (acid) into the molten pig iron to desiliconize (Si), dephosphorize (P), and decarburize (C) the molten iron to produce steel. In recent years, in order to produce high-purity steel such as low-P steel, and to reduce the amount of steelmaking slag generated as a by-product of converter refining, a converter-type vessel refining method (hereinafter abbreviated as converter refining method) that separates the desiliconization and dephosphorization processes from the decarbonization process has been used.
上記のような転炉精錬法の中でも、脱Si処理及び脱P処理(以下、「脱Si/P処理」と略記する。)後に、処理後の溶銑を転炉外に出銑することなく、転炉を傾動させることにより炉口からスラグを排出し(以下、中間排滓と称する。)、次に連続して、転炉内の溶銑に対し脱C処理を実施する転炉精錬法(いわゆる、MURC法)が広く行われている。 Among the converter refining methods mentioned above, the most widely used method is the MURC method, in which after de-Si and de-P treatments (hereinafter abbreviated as "de-Si/P treatment"), the molten iron after treatment is not discharged outside the converter, but the slag is discharged from the throat by tilting the converter (hereinafter referred to as intermediate slag discharge), and then the molten iron in the converter is continuously de-C treated.
MURC法の特徴としては、吹錬を行う工程を、中間排滓を挟んで、脱Si/P処理と脱C処理と、の二つに分割することにより、脱Si/P処理と、脱C処理のそれぞれにおいて、別個にスラグ組成や吹錬条件の最適化が可能となることが挙げられる。これにより、脱Si処理、脱P処理、及び、脱C処理を一度に行う転炉精錬法(いわゆる、1ブロー(Blow)吹錬)と比較して、高純度鋼の製造やスラグ発生量の削減が可能となる。 The MURC process is characterized by the fact that the blowing process is divided into two processes, de-Si/P treatment and de-C treatment, with intermediate slag removal in between, making it possible to optimize the slag composition and blowing conditions separately for each of the de-Si/P treatment and de-C treatment. This makes it possible to produce high-purity steel and reduce the amount of slag generated, compared to the converter refining method (so-called one-blow blowing), in which de-Si treatment, de-P treatment, and de-C treatment are performed all at once.
また、MURC法では、中間排滓時に溶湯を炉外に出銑することなく、炉体の傾動によりスラグを排滓することから、処理後の溶湯とスラグとを高速に分離することが可能である。これにより、脱Si/P処理後に一度溶湯を炉外に出銑し、再度転炉に装入し、脱C処理を実施する転炉精錬法と比較すると、生産性向上に寄与している。 In addition, with the MURC process, the molten metal is not dumped outside the furnace during intermediate slag dumping, but the furnace body is tilted to dump the slag, making it possible to quickly separate the molten metal and slag after processing. This contributes to improved productivity compared to the converter refining process, in which the molten metal is dumped outside the furnace once after the Si/P de-processing process, then recharged into the converter to perform the C de-processing process.
かかるMURC法では、中間排滓を実施するために脱Si/P処理中にスラグ組成や吹酸条件を制御することで、投入した酸素と溶銑中の炭素との反応で生じるCOやCO2でスラグを膨張させる、フォーミングという現象を利用している。MURC法では、かかるフォーミングによりスラグを適度に膨張させたうえで転炉を傾動させることにより、スラグのみを炉外に排出することを可能としている。 In the MURC process, the slag composition and the acid blowing conditions are controlled during the de-Si/P treatment to perform intermediate slag removal, and the slag is expanded by CO and CO2 generated by the reaction between the charged oxygen and the carbon in the molten iron, utilizing a phenomenon known as foaming. In the MURC process, the slag is appropriately expanded by foaming, and then the converter is tilted, making it possible to discharge only the slag outside the furnace.
しかしながら、脱Si/P処理中に過度なフォーミングが発生すると、炉口からスラグが吹きこぼれるスロッピングを引き起こし、生産性低下を招いてしまう。 However, if excessive foaming occurs during the Si/P removal process, it can cause slopping, in which slag spills out of the furnace throat, resulting in reduced productivity.
そのため、スロッピングを防止するための転炉内でのフォーミングの高さ(フォーミングレベルとも呼ばれる。)を測定する技術や、更に、中間排滓が容易なフォーミングの高さまでの脱Si処理方法といった各種の技術が、従来、開示されている。 For this reason, various techniques have been disclosed in the past, such as a technique for measuring the forming height (also called the forming level) in a converter to prevent slopping, and a method for desiliconization treatment up to a forming height at which intermediate slag removal is easy.
例えば、以下の特許文献1では、炉内におけるフォーミングの高さを測定する際のマイクロ波測定装置と、かかる測定装置による計測方法とが開示されている。 For example, the following Patent Document 1 discloses a microwave measuring device for measuring the forming height in a furnace and a measurement method using such a measuring device.
また、以下の特許文献2では、1つの転炉型精錬炉を用いて溶銑の脱Si処理と脱P処理とを途中の排滓工程を挟んで連続して行う溶銑予備処理方法において、マイクロ波レベル計を用いて所定の高さで脱Si処理を終了することで、脱Si処理後の排滓工程での突発的なスラグの流出(スロッピング)を抑えた上で、目標とする所定量の脱Siスラグを速やかに短時間で炉外に排滓する手法が開示されている。 In addition, the following Patent Document 2 discloses a molten iron pretreatment method in which desiliconization and dephosphorization of molten iron are carried out continuously using a single converter-type refining furnace with a slag removal process in between, in which the desiliconization process is terminated at a specified height using a microwave level meter, thereby preventing the sudden outflow of slag (slopping) during the slag removal process after the desiliconization process, and quickly removing the target specified amount of desiliconized slag from the furnace in a short period of time.
また、以下の特許文献3では、一つの転炉型精錬炉を用いて、溶銑の一次吹錬工程と二次の吹錬工程とを、途中の排滓工程を挟んで連続的して行う溶銑の精錬方法に関して、一次精錬工程でのフォーミングの高さをマイクロ波レベル計で測定して、処理に利用する技術が開示されている。より詳細には、以下の特許文献3では、フォーミングの高さ比率(転炉内のフリーボードに対するスラグの高さの比率)が0.6以上になるまで吹錬を実施し、0.6~0.8未満でフォーミング鎮静剤を投入することによりフォーミングの高さを制御し、高さ比率が0.5以上0.7以下となっている状態で一次精錬工程を終了することにより、一次吹錬工程での突発的なスラグの流出を抑えた上で、一次吹錬工程後の排滓工程では目標とする所定量のスラグを速やかに短時間で炉外に排出することが可能な方法を開示している。 In addition, the following Patent Document 3 discloses a technique for refining molten pig iron using a single converter-type refining furnace to continuously perform a primary blowing process and a secondary blowing process with a slag removal process in between, and uses the height of foaming in the primary refining process to measure the height of foaming with a microwave level meter for processing. More specifically, the following Patent Document 3 discloses a method in which blowing is performed until the foaming height ratio (the ratio of the height of the slag to the freeboard in the converter) is 0.6 or more, foaming suppressant is added when the foaming height is between 0.6 and less than 0.8, foaming suppressant is added to control the foaming height, and the primary refining process is terminated when the height ratio is between 0.5 and 0.7, thereby suppressing the sudden outflow of slag in the primary blowing process and enabling the targeted amount of slag to be quickly discharged out of the furnace in a short time in the slag removal process after the primary blowing process.
また、以下の特許文献4では、一つの転炉型精錬炉を用いて、溶銑の一次吹錬工程と二次の吹錬工程とを、途中の排滓工程を挟んで連続的して行う溶銑の精錬方法において、一次吹錬工程を、炉内のスラグ高さ比率が0.3以上0.6未満の時に終了し、その後、底吹ガスを1分間以上5分間以下保持し、次いで、スラグ高さ比率が0.3以上0.6未満の時にスラグの排出を開始することにより、排滓したスラグがスラグポット内でフォーミングすることを抑制でき、これにより目標とする所定量の炉内スラグを速やかに短時間で炉外に排出する技術が開示されている。 In addition, the following Patent Document 4 discloses a technology for refining molten pig iron using a single converter-type refining furnace to continuously perform a primary blowing process and a secondary blowing process with a slag removal process in between, in which the primary blowing process is terminated when the slag height ratio in the furnace is 0.3 or more and less than 0.6, and then bottom blown gas is maintained for 1 minute to 5 minutes, and then slag removal is started when the slag height ratio is 0.3 or more and less than 0.6, thereby preventing the removed slag from foaming in the slag pot, and thereby quickly removing the desired amount of slag from the furnace in a short period of time.
このように、炉内のフォーミング状況を監視する技術、炉内のフォーミング状況を利用した精錬中の突発的なスラグ流出の抑制技術、フォーミング制御技術、中間排滓時にスラグを短時間で排滓する技術が開示されている現状にある。 As such, technologies that have been disclosed include those for monitoring the forming state inside the furnace, those for suppressing sudden slag outflows during refining by utilizing the forming state inside the furnace, those for controlling forming, and those for quickly discharging slag during intermediate slag discharge.
しかしながら、上記特許文献1では、炉内のフォーミング状況を監視する手法は開示されているものの、スロッピングを回避したりスラグの排滓量を一定としたりするような技術は、開示されていない。 However, although the above-mentioned Patent Document 1 discloses a method for monitoring the forming state inside the furnace, it does not disclose any technology for avoiding slopping or keeping the amount of slag discharge constant.
また、上記特許文献2~特許文献4では、スロッピングを防止してスラグを速やかに排出する技術は開示されている。しかしながら、本発明者による検証の結果、これら特許文献2~特許文献4に開示されている技術を用い、炉内においてスラグが少ない状態でスラグを適正にフォーミングさせた場合に、中間排滓時にスラグを十分に排滓させることが困難となることを見出した。これにより、中間排滓後の精錬処理において、溶湯へ供給したフラックスの効果が低減する等の支障が生じてしまう。 Furthermore, the above Patent Documents 2 to 4 disclose techniques for preventing slopping and quickly discharging slag. However, as a result of verification by the present inventors, it was found that when the techniques disclosed in Patent Documents 2 to 4 are used to properly form slag when there is little slag in the furnace, it becomes difficult to sufficiently discharging the slag during intermediate slag discharging. This causes problems such as a reduction in the effectiveness of the flux supplied to the molten metal during the refining process after intermediate slag discharging.
更に、本発明者による検討の結果、上記特許文献2~特許文献4の技術では、炉内における初期の溶銑組成やスラグ量によって、中間排滓後に炉内に残留するスラグ量にバラつきが発生することが明らかとなった。このような現象が発生した場合、中間排滓後の精錬処理において、スラグ量バラつきに起因した支障が生じてしまう。例えば、中間排滓後の精錬処理が脱炭処理である場合、脱炭時の復リン量にバラつきが生じ、復リン量のバラつきを抑制するためのCaOの過剰使用を抑制できない状態を招いてしまう。 Furthermore, as a result of the inventor's investigation, it became clear that in the techniques of Patent Documents 2 to 4, the amount of slag remaining in the furnace after intermediate slag removal varies depending on the initial molten iron composition and amount of slag in the furnace. When such a phenomenon occurs, the variation in the amount of slag causes problems in the refining process after intermediate slag removal. For example, when the refining process after intermediate slag removal is a decarburization process, the amount of rephosphorization during decarburization varies, leading to a situation where excessive use of CaO to suppress the variation in the amount of rephosphorization cannot be suppressed.
このように、上記特許文献2~特許文献4に開示された技術を用いたとしても、転炉における溶銑予備処理(脱珪処理や脱リン処理)後に生成したスラグを中間排滓する際に、安定して多量のスラグを排出することについては、未だ改善の余地があった。 As such, even if the technologies disclosed in Patent Documents 2 to 4 above were used, there was still room for improvement in terms of steadily discharging a large amount of slag during intermediate draining of the slag generated after hot metal pretreatment (desiliconization and dephosphorization) in a converter.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、転炉型容器における溶銑予備処理後に生成したスラグを中間排滓する際に、安定して多量のスラグを排出することが可能な、精錬方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and the object of the present invention is to provide a refining method that can stably discharge a large amount of slag when performing intermediate slag removal of the slag generated after molten iron pretreatment in a converter-type vessel.
上記課題を解決するために、本発明者らが更なる検討を行った結果、転炉型容器内におけるスラグのフォーミング挙動に着目することを知見し、以下に示す本発明を完成するに至った。
かかる知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
In order to solve the above problems, the present inventors conducted further studies and discovered that it was necessary to focus on the foaming behavior of slag in a converter-type vessel, leading to the completion of the present invention described below.
The gist of the present invention, which was completed based on these findings, is as follows.
[1]転炉型容器を用いて鋼を精錬する上吹精錬プロセスにおける精錬方法であって、溶銑を前記転炉型容器に装入する第1工程と、石灰系フラックスを前記転炉型容器内に添加して吹酸することで、前記溶銑に対して脱Si処理及び脱P処理を施し、スラグをフォーミングさせる第2工程と、前記転炉型容器を傾動させることで、前記スラグを前記転炉型容器の炉口から排滓する中間排滓を実施する第3工程と、中間排滓後の前記転炉型容器内にフラックスを添加して、上吹精錬処理を実施する第4工程と、を含み、前記第2工程の開始時における前記溶銑のSi濃度は、0.6質量%以下であり、前記第2工程の吹酸停止時における前記スラグについて、Al2O3濃度を、0.5質量%以上5.0質量%以下、CaO濃度(単位:質量%)をSiO2濃度(単位:質量%)で除した塩基度を、0.8以上1.5以下とし、前記第2工程では、前記フォーミングの高さを測定しておき、前記中間排滓前の前記吹酸の停止時における前記フォーミングの高さが、下記式(1)を満足する、精錬方法。
0.6-0.3×(第2工程開始時の溶銑のSi濃度(単位:質量%)) ≦ 吹酸停止時のフォーミング高さ比率 ・・・式(1)
ここで、上記式(1)において、フォーミング高さ比率とは、前記転炉型容器における炉内フリーボードの高さに対する、測定した前記フォーミングの高さの比率である。
[2]転炉型容器を用いて鋼を精錬する上吹精錬プロセスにおける精錬方法であって、溶銑を前記転炉型容器に装入する第1工程と、石灰系フラックスを前記転炉型容器内に添加して吹酸することで、前記溶銑に対して脱Si処理及び脱P処理を施し、スラグをフォーミングさせる第2工程と、前記転炉型容器を傾動させることで、前記スラグを前記転炉型容器の炉口から排滓する中間排滓を実施する第3工程と、中間排滓後の前記転炉型容器内にフラックスを添加して、上吹精錬処理を実施する第4工程と、を含み、前記第2工程の吹酸停止時における前記スラグについて、Al2O3濃度を、0.5質量%以上5.0質量%以下、CaO濃度(単位:質量%)をSiO2濃度(単位:質量%)で除した塩基度を、0.8以上1.5以下とし、前記第2工程では、前記フォーミングの高さを測定しておき、前記中間排滓前の前記吹酸の停止時における前記フォーミングの高さが、下記式(2)を満足する、精錬方法。
0.6-0.3×(第2工程開始時の溶銑のSi濃度(単位:質量%)) ≦ 吹酸停止時のフォーミング高さ比率 ≦ 0.8-0.3×(第2工程開始時の溶銑のSi濃度(単位:質量%)) ・・・式(2)
ここで、上記式(2)において、フォーミング高さ比率とは、前記転炉型容器における炉内フリーボードの高さに対する、測定した前記フォーミングの高さの比率である。
[3]前記第2工程での前記フォーミングの高さの測定に、マイクロ波レベル計を用いる、[1]又は[2]に記載の精錬方法。
[4]前記第4工程は、脱炭精錬を行う工程であり、前記脱炭精錬後に生成した溶融スラグを炉内に一部残留させ、残留させた前記溶融スラグを、次のチャージの前記第2工程において前記石灰系フラックスの一部又は全部として使用する、[1]~[3]の何れか1つに記載の精錬方法。
[5]前記第4工程は、脱炭精錬を行う工程であり、前記脱炭精錬後に生成した溶融スラグを冷却固化した凝固スラグを、他のチャージの前記第2工程において前記石灰系フラックスの一部又は全部として使用する、[1]~[3]の何れか1つに記載の精錬方法。
[1] A refining method in a top-blowing refining process for refining steel using a converter-type vessel, comprising: a first step of charging molten pig iron into the converter-type vessel; a second step of adding a lime-based flux into the converter-type vessel and blowing acid therein to subject the molten pig iron to a de-Si treatment and a de-P treatment and form slag; a third step of performing intermediate slag disposal in which the slag is discharged from a throat of the converter-type vessel by tilting the converter-type vessel; and a fourth step of adding flux into the converter-type vessel after the intermediate slag disposal and performing a top-blowing refining process, wherein the Si concentration of the molten pig iron at the start of the second step is 0.6 mass% or less, and the slag at the time when the acid blowing in the second step is stopped has an Al2O3 concentration of 0.5 mass % or more and 5.0 mass% or less, a CaO concentration (unit: mass%) of 0.5 mass% or more and a SiO2 concentration (unit: mass%) of 0.5 mass% or more and a CaO ... a basicity divided by the concentration (unit: mass%) of 2 is set to 0.8 or more and 1.5 or less, and in the second step, a height of the foaming is measured, and the height of the foaming at the time when the acid blowing before the intermediate slag discharge is stopped satisfies the following formula (1):
0.6-0.3 x (Si concentration of molten iron at the start of the second process (unit: mass%)) ≦ foaming height ratio at the time of stopping acid blowing ... formula (1)
Here, in the above formula (1), the foaming height ratio is the ratio of the measured foaming height to the height of the in-furnace freeboard in the converter-type vessel.
[2] A refining method in a top-blowing refining process for refining steel using a converter-type vessel, comprising: a first step of charging molten pig iron into the converter-type vessel; a second step of adding a lime-based flux into the converter-type vessel and blowing acid therein to subject the molten pig iron to a desiliconization treatment and a dephosphorization treatment, thereby foaming slag; a third step of performing intermediate slag discharge by tilting the converter-type vessel to discharge the slag from the throat of the converter-type vessel; and a fourth step of adding flux into the converter- type vessel after the intermediate slag discharge, thereby performing a top-blowing refining process, wherein the slag at the time when the acid blowing in the second step is stopped has an Al 2 O 3 concentration of 0.5 mass% or more and a CaO concentration (unit: mass%) of 0.5 mass% or more and a SiO a basicity divided by the concentration (unit: mass%) of 0.8 to 1.5, and in the second step, a height of the foaming is measured, and the height of the foaming at the time when the acid blowing is stopped before the intermediate slag discharge satisfies the following formula (2):
0.6-0.3 x (Si concentration of molten iron at the start of the second process (unit: mass%)) ≦ foaming height ratio at the time of stopping acid blowing ≦ 0.8-0.3 x (Si concentration of molten iron at the start of the second process (unit: mass%)) ... formula (2)
Here, in the above formula (2), the foaming height ratio is the ratio of the measured foaming height to the height of the in-furnace freeboard in the converter-type vessel.
[3] The refining method according to [1] or [2], wherein a microwave level meter is used to measure the height of the forming in the second step.
[4] The refining method according to any one of [1] to [3], wherein the fourth step is a step of performing decarburization refining, and a part of the molten slag generated after the decarburization refining is left in the furnace, and the left molten slag is used as a part or all of the lime-based flux in the second step of the next charge.
[5] The refining method according to any one of [1] to [3], wherein the fourth step is a step of performing decarburization refining, and the solidified slag obtained by cooling and solidifying the molten slag generated after the decarburization refining is used as part or all of the lime-based flux in the second step of another charge.
以上説明したように本発明によれば、転炉型容器における溶銑予備処理後に生成したスラグを中間排滓する際に、安定して多量のスラグを排出することが可能となる。更に、中間排滓時に、安定して多量のスラグを排出可能となることで、転炉内に残留するスラグの量のバラつきを抑制することが可能となる。 As described above, according to the present invention, when performing intermediate draining of the slag generated after the molten iron pretreatment in a converter-type vessel, it is possible to stably discharge a large amount of slag. Furthermore, by being able to stably discharge a large amount of slag during intermediate draining, it is possible to suppress variation in the amount of slag remaining in the converter.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings.
(本発明者による検討内容と得た知見について)
本発明の実施形態に係る精錬方法について説明するに先立ち、本発明者による検討内容と、本実施形態に係る精錬方法を着想するに至った知見について、図1~図3を参照しながら、具体的に説明する。
図1は、本実施形態で着目する上吹精錬プロセスにおける精錬方法の流れを模式的に示した説明図である。図2は、転炉型容器の傾動角について説明するための模式図である。図3は、溶銑Si濃度と、中間排滓開始時の傾動角との関係を示したグラフ図である。
(Studies and findings by the inventors)
Before describing the refining method according to the embodiment of the present invention, the study by the inventors and the findings that led to the conception of the refining method according to the embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 1 to 3.
Fig. 1 is an explanatory diagram showing a flow of a refining method in a top-blowing refining process that is the focus of this embodiment. Fig. 2 is a schematic diagram for explaining the tilting angle of a converter-type vessel. Fig. 3 is a graph showing the relationship between the molten iron Si concentration and the tilting angle at the start of intermediate slag removal.
以下で詳述する本実施形態において着目する、上吹精錬プロセスにおける精錬方法は、図1に模式的に示したように、溶銑を転炉型容器に装入する第1工程と、溶銑に対して脱Si処理及び脱P処理を施す第2工程と、転炉型容器を傾動させることで、スラグを転炉型容器の炉口から排滓する中間排滓を実施する第3工程と、上吹精錬処理を実施する第4工程と、を含む。また、図1に示したように、第4工程の上吹精錬処理が終了した溶湯は、転炉型容器の出鋼口から、炉外へと出湯される(第5工程)。 The refining method in the top-blowing refining process, which is the focus of the present embodiment described in detail below, includes the following steps as shown in FIG. 1: a first step of charging molten iron into a converter-type vessel; a second step of subjecting the molten iron to desiliconization and dephosphorization; a third step of performing intermediate slag removal by tilting the converter-type vessel to remove slag from the throat of the converter-type vessel; and a fourth step of performing top-blowing refining. As shown in FIG. 1, the molten metal after the top-blowing refining process in step 4 is tapped out of the furnace from the tapping hole of the converter-type vessel (step 5).
<第1工程>
第1工程は、図1に示したように、転炉型容器の内部に溶銑を装入する工程である。ここで、図1では、転炉型容器の一例としての上吹き転炉を用い、上吹き転炉に挿入された上吹きランスから酸素を供給することで精錬処理を実施する場合に着目するが、上吹き転炉以外の転炉型容器を用いて、異なる吹酸方法により酸素の供給を行う場合についても、以下で説明するものと同様のことがいえる。
<First step>
The first step is a step of charging molten iron into a converter-type vessel as shown in Fig. 1. Here, Fig. 1 focuses on a case where a top-blown converter is used as an example of a converter-type vessel and refining is performed by supplying oxygen from a top-blowing lance inserted into the top-blown converter, but the same can be said about a case where a converter-type vessel other than a top-blown converter is used and oxygen is supplied by a different acid blowing method, as will be described below.
第1工程では、前のチャージにおいて炉内に残留させた溶融スラグや、かかる溶融スラグを冷却固化させた凝固スラグ等が存在している転炉型容器の内部に、取鍋等の容器から、溶銑が装入される。転炉型容器の内部に上記のようなスラグを存在させることで、後段の第2工程で用いられる石灰系フラックスの添加量を削減することが可能となり、フラックスコストを抑制することが可能となる。また、転炉型容器の内部に装入される溶銑の量は、特に規定されるものではなく、用いる転炉型容器の大きさ等により適宜設定される。 In the first step, molten iron is charged from a container such as a ladle into the converter-type vessel, which contains molten slag that was left in the furnace in the previous charge and solidified slag that was cooled and solidified from such molten slag. By having such slag inside the converter-type vessel, it is possible to reduce the amount of lime-based flux used in the subsequent second step, and it is possible to suppress flux costs. In addition, the amount of molten iron charged into the converter-type vessel is not particularly specified, and is set appropriately depending on the size of the converter-type vessel used, etc.
第1工程に供される溶銑の化学組成については、特に限定されるものではないが、一般的に、溶銑は、0.3~1.2質量%のSiと、0.08~0.18質量%のPと、を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有している。 The chemical composition of the molten iron used in the first step is not particularly limited, but generally, the molten iron has a chemical composition that contains 0.3 to 1.2 mass% Si, 0.08 to 0.18 mass% P, and the remainder Fe and impurities.
<第2工程>
第2工程は、炉内の溶銑に対して、脱Si処理及び脱P処理を施す工程である。かかる脱Si処理及び脱P処理は、転炉型容器の炉内には、各種の石灰系フラックス(造滓剤)が添加され、上吹きランスから酸素含有ガス(例えば、酸素ガスや空気等の酸化性ガス)を吹き込む(吹酸する)ことで行われる。また、第2工程では、かかる吹酸に伴い、生成されるスラグをフォーミングさせる。ここで、用いる石灰系フラックスは、特に規定されるものではないが、例えば、生石灰、石灰石、脱炭スラグを含む各種のリサイクルスラグ等といった、各種のCaO源が用いられる。なお、石灰系フラックスは、吹酸を開始する前に添加してもよいし、吹酸中に添加してもよく、所定の精練目的が達成できればよい。
<Second step>
The second step is a step of subjecting the molten iron in the furnace to desiliconization and dephosphorization. The desiliconization and dephosphorization are carried out by adding various lime-based fluxes (slag forming agents) to the converter-type vessel furnace and blowing (blowing) oxygen-containing gas (e.g., oxygen gas, oxidizing gas such as air, etc.) from the top blowing lance. In the second step, the slag generated by the acid blowing is foamed. The lime-based flux used here is not particularly specified, but various CaO sources such as quicklime, limestone, and various recycled slags including decarburized slag are used. The lime-based flux may be added before the start of acid blowing or during acid blowing, as long as a predetermined refining purpose is achieved.
ここで、吹酸して溶銑に脱Si処理及び脱P処理を実施する、とは、溶銑に酸素を供給して溶銑中のSiを酸化させてSiO2とし、溶銑中のSiをスラグ化すること(すなわち、脱Siすること)を意味する。また、脱Si処理を目的とした吹酸は、溶銑中のPの除去(脱P処理)も不可避的に発生させる。そのため、脱P処理を目的とした吹酸であれば、脱Si処理についても不可避的に発生する。なお、溶銑予備処理として吹酸による脱P処理は、一般に行われる。このような吹酸処理により、SiやPと同様な酸化特性を持つ物質は、溶銑中から酸化除去される。例えば、一般に知られているエリンガム図によれば、Mg、Li、Ti、Mn、Cr、Zn、Sn、等の不純物と扱われる場合が多い元素を、溶銑中から除去することができる。 Here, performing desiliconization and dephosphorization on the molten pig iron using acid blowing means supplying oxygen to the molten pig iron to oxidize the Si in the molten pig iron to SiO 2 , and converting the Si in the molten pig iron into slag (i.e., desiliconization). In addition, acid blowing for the purpose of desiliconization inevitably causes the removal of P in the molten pig iron (dephosphorization). Therefore, if acid blowing is used for the purpose of dephosphorization, desiliconization is also inevitably caused. In addition, dephosphorization using acid blowing is generally performed as a molten pig iron preliminary treatment. By such acid blowing, substances having the same oxidation properties as Si and P are oxidized and removed from the molten pig iron. For example, according to the commonly known Ellingham diagram, elements that are often treated as impurities, such as Mg, Li, Ti, Mn, Cr, Zn, and Sn, can be removed from the molten pig iron.
また、上吹きランスからの吹酸量についても、特に規定されるものではなく、処理対象とする溶銑の化学組成や容量に応じて、適宜設定される。 The amount of acid blown from the top blowing lance is not specifically regulated, but is set appropriately depending on the chemical composition and volume of the molten iron to be treated.
第2工程において発生させるスラグのフォーミングの度合い(より詳細には、フォーミングの高さ)は、例えば、マイクロ波レベル計等の公知の測定機器により測定することができる。かかる測定機器による測定結果に即して、スラグのフォーミングの高さがどの程度であるかを、把握することができる。 The degree of slag foaming (more specifically, the height of foaming) generated in the second process can be measured using a known measuring device such as a microwave level meter. Based on the measurement results using such a measuring device, the extent of the foaming height of the slag can be ascertained.
このようなフォーミングの高さは、ある基準の高さに対する割合として表すことが有用である。以下では、転炉型容器における炉内フリーボードの高さを基準として、この炉内フリーボードの高さに対する、スラグのフォーミング高さの比率を、フォーミング高さ比率として取り扱う。 It is useful to express such forming height as a percentage of a certain reference height. In what follows, the height of the in-furnace freeboard in a converter-type vessel is used as the reference, and the ratio of the slag forming height to this in-furnace freeboard height is treated as the forming height ratio.
より詳細には、転炉型容器を正立静置させた状態で、溶湯浴面(溶湯の最上面)を基準位置とし、転炉型容器の炉口までの垂直方向の高さを、炉内フリーボードの高さとする。その上で、かかる炉内フリーボードの高さに対する、測定した基準位置からのスラグ高さ(フォーミングしたスラグの最上面の位置)の比率を算出し、フォーミング高さ比率とする。 More specifically, with the converter-type vessel standing upright, the molten metal bath surface (the top surface of the molten metal) is taken as the reference position, and the vertical height to the throat of the converter-type vessel is taken as the in-furnace freeboard height. Then, the ratio of the slag height (the position of the top surface of the formed slag) from the measured reference position to the in-furnace freeboard height is calculated to obtain the forming height ratio.
<第3工程>
第3工程は、転炉型容器を傾動させることで、スラグを前記転炉型容器の炉口から排滓する中間排滓を実施する工程である。ここで、転炉型容器の傾動角は、図2に模式的に示したように、転炉型容器が正立している(垂直に立っている)状態での炉の中心線(図2における、炉垂時の中心線)と、転炉型容器を傾動させたときの炉の中心線(図2における、傾動時の中心線)とのなす角として定義する。この傾動角は、転炉型容器が正立状態にあるときをゼロ度とし、転炉型容器が傾動するほど傾動角は増大していき、炉口が水平方向を向いた状態で傾動角は90°となる。
<Third step>
The third step is a step of performing intermediate slag removal by tilting the converter-type vessel to remove the slag from the throat of the converter-type vessel. Here, the tilting angle of the converter-type vessel is defined as the angle between the center line of the furnace when the converter-type vessel is upright (standing vertically) (the center line when the furnace is down in FIG. 2) and the center line of the furnace when the converter-type vessel is tilted (the center line when tilted in FIG. 2). This tilting angle is defined as zero degrees when the converter-type vessel is upright, and increases as the converter-type vessel is tilted, until the tilting angle reaches 90° when the throat is facing horizontally.
図2に模式的に示したように、第2工程終了時の転炉型容器の内部では、炉底側に、脱Si処理及び脱P処理が施された溶湯が位置し、その上方に、液化したままのスラグが存在し、かかる液化したままのスラグの上方に、フォーミングした状態のスラグが存在している。転炉型容器を傾動させていき、ある傾動角となると、フォーミングした状態のスラグが、炉口から系外へと排滓されるようになる。フォーミングした状態のスラグが炉口から排滓され始めたときの傾動角を、以下では、中間排滓開始時の傾動角として取り扱う。なお、液化したままのスラグは、高い粘性を有しているために、転炉型容器を傾動させたとしても、炉口から排滓しにくい。スラグをフォーミングさせてスラグの粘性を低下させることで初めて、炉内のスラグを系外へと排滓することが可能となる。 As shown in FIG. 2, inside the converter-type vessel at the end of the second process, the molten metal that has been subjected to the desiliconization and dephosphorization processes is located at the bottom of the furnace, and above that, the liquefied slag is present, and above the liquefied slag, the foamed slag is present. When the converter-type vessel is tilted to a certain tilting angle, the foamed slag is discharged from the furnace mouth to the outside of the system. Hereinafter, the tilting angle at which the foamed slag starts to be discharged from the furnace mouth is treated as the tilting angle at the start of intermediate slag discharge. Note that liquefied slag has high viscosity, so it is difficult to discharge it from the furnace mouth even if the converter-type vessel is tilted. Only by foaming the slag to reduce its viscosity can the slag in the furnace be discharged to the outside of the system.
<第4工程>
第4工程は、中間排滓後の転炉型容器内にフラックスを添加して、上吹精錬処理を実施する工程である。ここで、第4工程で実施される上吹精錬処理については、特に限定されるものではなく、脱C処理であってもよいし、例えば溶鋼リン濃度が100ppm以下であるような低リン鋼の製造を目的としたような脱P処理であってもよい。かかる第4工程により、処理対象である溶湯に更なる上吹精錬処理が施され、所望の状態となった溶湯(溶鋼)を得ることができる。
<Fourth step>
The fourth step is a step of adding flux into the converter-type vessel after the intermediate slag removal and performing a top-blowing refining process. The top-blowing refining process performed in the fourth step is not particularly limited, and may be a decarbonization process or a dephosphorization process for the purpose of producing low-phosphorus steel, for example, a molten steel with a phosphorus concentration of 100 ppm or less. By the fourth step, the molten metal to be treated is further subjected to a top-blowing refining process, and a molten metal (molten steel) in a desired state can be obtained.
<本発明者の検討内容>
以上のような流れで実施される上吹精錬プロセスにおいて、本発明者は、先だって言及したような中間排滓時の問題点を解決するために、鋭意検討を行った。
本発明者は、転炉での溶銑予備処理(脱Si処理や脱P処理)後に生成したスラグを中間排滓する際に、スラグ排出量不足や、転炉型容器内に残留するスラグ量のバラつきが発生する原因について鋭意検討を行い、スラグのフォーミング挙動に着目することを知見した。
<Contents of study by the present inventor>
In the top blowing refining process carried out in the above-mentioned manner, the present inventors have conducted extensive research in order to solve the problems that arise during intermediate slag removal as mentioned above.
The present inventors have conducted extensive research into the causes of insufficient slag removal volume and variations in the amount of slag remaining in a converter-type vessel when intermediately draining the slag generated after molten iron pretreatment (de-Si treatment and de-P treatment) in a converter, and have discovered that attention should be focused on the foaming behavior of the slag.
先だって説明したように、中間排滓のためには、スラグが適切にフォーミングしていることが重要であり、中間排滓時における、中間排滓開始時の傾動角(以下、単に、中間排滓開始角度ともいう。)は、スラグのフォーミングの高さに依存する。そのため、転炉型容器内でのスラグのフォーミングの高さが、処理チャージごとに変動すると、処理チャージごとに炉内に残留するスラグ量のバラつきの原因となり、また、スラグ排出量不足の原因にもなるものと推察された。かかる着想のもと、本発明者は、スラグのフォーミングの高さを一定とした操業を実施したが、スラグのフォーミングの高さのバラつきは、抑制できなかった。そこで、本発明者は、上記第2工程におけるスラグのフォーミングの実態と、第3工程(中間排滓工程)における中間排滓開始角度との関連性について、詳細に調査を行った。 As explained above, for intermediate slag removal, it is important that the slag is properly formed, and the tilt angle at the start of intermediate slag removal (hereinafter simply referred to as the intermediate slag removal start angle) depends on the height of the slag formation. Therefore, it was presumed that if the height of the slag formation in the converter-type vessel varies for each treatment charge, it will cause variations in the amount of slag remaining in the furnace for each treatment charge, and also cause a shortage of slag discharge. Based on this idea, the inventor carried out operations with a constant slag formation height, but was unable to suppress the variation in the slag formation height. Therefore, the inventor conducted a detailed investigation into the relationship between the actual state of slag formation in the above-mentioned second process and the intermediate slag removal start angle in the third process (intermediate slag removal process).
その結果、フォーミングの高さをある値に一定として操業を実施した場合であっても、中間排滓開始角度は変動することが明らかとなった。更には、かかる中間排滓開始時の傾動角は、溶銑(溶銑予備処理開始前)のSi濃度に相関を持つものであることが判明した。以下に、図3を参照しながら、かかる調査結果の一例を示す。 As a result, it became clear that even when operation was performed with the forming height kept constant, the angle at which intermediate slag removal began varied. Furthermore, it was found that the tilt angle at the start of intermediate slag removal correlated with the Si concentration of the molten iron (before the start of molten iron pretreatment). An example of such a survey result is shown below with reference to Figure 3.
図3は、横軸を溶銑(溶銑予備処理開始前)のSi濃度(質量%)とし、縦軸を中間排滓開始角度(度)としたグラフである。図3に示した調査では、第2工程の吹酸停止時のフォーミングの高さは、フォーミング高さ比率で0.6~0.7の一定となるように制御を行っており、吹酸停止時のスラグにおけるAl2O3濃度は、0.1~0.3質量%の範囲内であった。 In Fig. 3, the horizontal axis represents the Si concentration (mass%) in the molten iron (before the start of molten iron pretreatment) and the vertical axis represents the intermediate slag drainage start angle (degrees). In the investigation shown in Fig. 3, the foaming height at the time when the acid blowing in the second process was stopped was controlled to be constant at a foaming height ratio of 0.6 to 0.7, and the Al2O3 concentration in the slag at the time when the acid blowing was stopped was in the range of 0.1 to 0.3 mass%.
図3に示したように、フォーミング高さ比率を0.6~0.7で一定となるように制御しても、中間排滓開始角度は、概ね55°~73°の範囲で変動していることがわかる。また、溶銑Si濃度を横軸として整理すると、中間排滓開始角度が、溶銑Si濃度と強い相関を持って整理できることがわかる。 As shown in Figure 3, even if the forming height ratio is controlled to be constant at 0.6 to 0.7, the intermediate slag discharge start angle fluctuates in the range of approximately 55° to 73°. In addition, when the molten iron Si concentration is plotted on the horizontal axis, it can be seen that the intermediate slag discharge start angle can be plotted with a strong correlation to the molten iron Si concentration.
例えば、溶銑Si濃度が0.6質量%以下という低い値の場合、プロットのバラつきがやや見受けられるものの、概ね65°以上に転炉型容器を傾動しなければ、中間排滓を開始できないことがわかる。フォーミングしたスラグは、吹酸停止と共に泡からガスが放出され、フォーミングの高さの減少が開始するものと考えられる。すなわち、溶銑Si濃度が0.6質量%以下という低い値の場合には、スラグのフォーミングの沈静化が顕著なものとなっていると推察される。本発明者は、図3から示唆される上記知見を踏まえ、溶銑Si濃度に応じてフォーミングの高さの減少速度が変化することに想到した。 For example, when the molten iron Si concentration is a low value of 0.6 mass% or less, although there is some variation in the plot, it can be seen that intermediate slag removal cannot begin unless the converter-type vessel is tilted to approximately 65° or more. It is believed that when the acid blowing is stopped, gas is released from the bubbles in the foamed slag, and the height of the foaming begins to decrease. In other words, it is presumed that when the molten iron Si concentration is a low value of 0.6 mass% or less, the foaming of the slag subsides significantly. Based on the above findings suggested by Figure 3, the inventors have come to the conclusion that the rate at which the height of the foaming decreases changes depending on the molten iron Si concentration.
溶銑Si濃度が低い0.6質量%以下の場合に着目すると、第2工程において吹酸停止後に転炉型容器の傾動を開始しても、フォーミングの高さの減少速度が比較的早いために、概ね65°以上まで転炉型容器を傾動させないと、スラグの排滓は開始しない。更に、フォーミングの高さが減少したスラグは、液化したスラグ(ガスが抜けた密度の高いスラグ)となって粘性が高い状態となるため、傾動角を大きくしても、フォーミングスラグに比べて排出が容易ではなく、溶湯の排出の開始(中間排滓完了タイミング)時には多量の液化スラグが炉内に残留してしまうことが推察された。 When focusing on the case where the molten iron Si concentration is low (0.6 mass% or less), even if tilting of the converter-type vessel is started after the acid blowing is stopped in the second process, the rate at which the foaming height decreases is relatively fast, so slag discharge does not start until the converter-type vessel is tilted to approximately 65° or more. Furthermore, since the slag whose foaming height has decreased becomes liquefied slag (high-density slag from which gas has been removed) and is in a highly viscous state, it is not as easy to discharge as foamed slag, even if the tilting angle is increased, and it is presumed that a large amount of liquefied slag will remain in the furnace when the discharge of the molten metal begins (when intermediate slag discharge is completed).
また、処理チャージごとに溶銑Si濃度が変動することは、比較的頻繁に生じうるものであり、過去の操業結果から推察すると、溶銑Si濃度は、例えば0.1~1.2質量%(頻繁には0.3~1.2質量%)の間で変動しうる。そのため、処理チャージごとにフォーミング高さ減少速度にバラつきが生じ、結果として、処理チャージごとに転炉型容器の炉内に残留するスラグ量がバラつくものと推察された。 Fluctuation in the molten iron Si concentration for each treatment charge can occur relatively frequently, and judging from past operational results, the molten iron Si concentration can vary, for example, between 0.1 and 1.2 mass% (frequently between 0.3 and 1.2 mass%). As a result, it was inferred that variation occurs in the rate of foam height reduction for each treatment charge, and as a result, the amount of slag remaining in the converter-type vessel varies for each treatment charge.
以上のような知見から、本発明者は、スラグのフォーミング高さ減少速度を低減し、また、フォーミング高さ減少速度の溶銑Si濃度依存性を弱めることに着想し、かかる状況を実現可能な操業因子として、従来その濃度が着目されてこなかったスラグ中のAl2O3濃度が考えられることを知見した。 Based on the above findings, the present inventor came up with the idea of reducing the rate at which the foaming height of the slag decreases and weakening the dependency of the rate at which the foaming height decreases on the Si concentration of the molten iron. He discovered that the Al 2 O 3 concentration in the slag, which has not been given much attention in the past, can be considered as an operational factor that can realize such a situation.
また、本発明者は、上記知見に基づき更なる検討を行った結果、スラグのフォーミングの高さに着目することで、溶銑Si濃度が0.6質量%以下と低い場合から溶銑Si濃度が0.6質量%超過と高い場合までを含む複数チャージの処理において、スラグを中間排滓する際に安定して多量のスラグを排出可能な方法に想到した。 Furthermore, as a result of further investigation based on the above findings, the inventors came up with a method that focuses on the height of slag foaming and enables stable discharge of large amounts of slag during intermediate slag discharge in the processing of multiple charges, including cases where the molten iron Si concentration is low at 0.6 mass% or less and high at over 0.6 mass%.
上記知見に基づき、以下に示す本発明の第1の実施形態では、溶銑Si濃度が0.6質量%以下と低い場合に、スラグを中間排滓する際に安定して多量のスラグを排出可能な精錬方法について説明する。また、以下に示す本発明の第2の実施形態では、溶銑Si濃度に依らず、スラグを中間排滓する際に安定して多量のスラグを排出可能な精錬方法について説明する。 Based on the above findings, in the first embodiment of the present invention shown below, a refining method capable of stably discharging a large amount of slag when intermediately discharging slag when the molten iron Si concentration is low, at 0.6 mass% or less, is described. In addition, in the second embodiment of the present invention shown below, a refining method capable of stably discharging a large amount of slag when intermediately discharging slag, regardless of the molten iron Si concentration, is described.
(第1の実施形態)
以下に示す第1の実施形態では、溶銑Si濃度(第2工程開始時の溶銑Si濃度)が0.6質量%以下である場合の精錬方法について、詳細に説明する。なお、溶銑のSi濃度の下限値は、特に規定するものではないが、通常、0.1質量%程度である。
(First embodiment)
In the first embodiment described below, a refining method in which the molten iron Si concentration (molten iron Si concentration at the start of the second step) is 0.6 mass% or less will be described in detail. The lower limit of the Si concentration of the molten iron is not particularly specified, but is usually about 0.1 mass%.
本発明の第1の実施形態に係る精錬方法は、転炉型容器を用いて鋼を精錬する上吹精錬プロセスにおける精錬方法である。かかる精錬方法は、図1にも模式的に示したように、溶銑を転炉型容器に装入する第1工程と、石灰系フラックスを転炉型容器内に添加して吹酸することで、溶銑に対して脱Si処理及び脱P処理を施し、スラグをフォーミングさせる第2工程と、転炉型容器を傾動させることで、スラグを転炉型容器の炉口から排滓する中間排滓を実施する第3工程と、中間排滓後の転炉型容器内にフラックスを添加して、上吹精錬処理を実施する第4工程と、を含む。 The refining method according to the first embodiment of the present invention is a refining method in a top-blowing refining process in which steel is refined using a converter-type vessel. As shown in FIG. 1, the refining method includes a first step of charging molten pig iron into a converter-type vessel, a second step of adding a lime-based flux into the converter-type vessel and blowing acid therein to de-Si and de-P the molten pig iron and form slag, a third step of performing intermediate slag dumping by tilting the converter-type vessel to dump the slag from the throat of the converter-type vessel, and a fourth step of adding flux into the converter-type vessel after the intermediate slag dumping and performing top-blowing refining.
ここで、先だって説明したように、溶銑(第2工程の吹酸処理前の溶湯)のSi濃度が0.6質量%以下である場合、フォーミング高さ減少速度が大きく、中間排滓後であっても転炉型容器の内部に多量のスラグが残留する傾向があった。 As explained above, when the Si concentration of the molten iron (molten iron before the acid blowing treatment in the second process) was 0.6 mass% or less, the foaming height reduction rate was high, and there was a tendency for a large amount of slag to remain inside the converter-type vessel even after intermediate slag removal.
しかしながら、本実施形態に係る精錬方法では、以下で詳述するように、第2工程の終了時におけるスラグについて、Al2O3濃度と、CaO濃度(単位:質量%)をSiO2濃度(単位:質量%)で除した塩基度と、を所定の範囲内とするとともに、第2工程におけるフォーミングの高さについて、特定の条件を満足するように制御を行うことで、スラグを中間排滓する際に、安定して多量のスラグを排出することが可能となる。 However, in the refining method according to the present embodiment, as described in detail below, the Al2O3 concentration and the basicity obtained by dividing the CaO concentration (unit: mass %) by the SiO2 concentration (unit: mass %) of the slag at the end of the second step are set within predetermined ranges, and the foaming height in the second step is controlled to satisfy specific conditions, so that a large amount of slag can be stably discharged during intermediate slag discharge.
<第2工程の吹酸停止時におけるスラグの化学組成>
本実施形態に係る吹錬方法では、第2工程の吹酸の停止時におけるスラグについて、Al2O3濃度を0.5質量%以上5.0質量%以下の範囲内とし、かつ、上記塩基度を、0.8以上1.5以下の範囲内とする。
<Chemical composition of slag when acid blowing in the second step is stopped>
In the blowing method according to the present embodiment, the Al 2 O 3 concentration of the slag at the time when the acid blowing in the second step is stopped is set to be in the range of 0.5 mass % or more and 5.0 mass % or less, and the basicity is set to be in the range of 0.8 or more and 1.5 or less.
[塩基度]
本実施形態に係る精錬方法の第2工程において、吹酸によるスラグのフォーミングは、重要な因子である。ここで、通常適用される吹酸量でスラグのフォーミングを所望の量だけ発生させるために、本実施形態に係る精錬方法では、CaO濃度(単位:質量%)をSiO2濃度(単位:質量%)で除した値であるスラグの塩基度を、0.8以上1.5以下の範囲内とする。スラグの塩基度が0.8未満である場合には、フォーミングしたスラグがスロッピング(転炉型容器からフォーミングしたスラグが溢れること)を起こす傾向が強くなるため、好ましくない。第2工程の終了時におけるスラグの塩基度は、好ましくは0.9以上であり、より好ましくは1.0以上である。
[Basicity]
In the second step of the refining method according to the present embodiment, foaming of the slag by blowing acid is an important factor. Here, in order to generate a desired amount of foaming of the slag with a normally applied amount of blowing acid, in the refining method according to the present embodiment, the basicity of the slag, which is the value obtained by dividing the CaO concentration (unit: mass%) by the SiO2 concentration (unit: mass%), is set to a range of 0.8 to 1.5. If the basicity of the slag is less than 0.8, the foamed slag tends to cause slopping (the foamed slag overflowing from the converter-type vessel), which is not preferable. The basicity of the slag at the end of the second step is preferably 0.9 or more, more preferably 1.0 or more.
一方、スラグの塩基度が1.5を超える場合には、スラグの滓化不足となり、フォーミングが発生しにくくなるため、好ましくない。スラグの塩基度は、好ましくは1.4以下であり、より好ましくは1.3以下である。 On the other hand, if the slag basicity exceeds 1.5, the slag will not be sufficiently slag-formed, making it difficult for foaming to occur, which is not preferred. The slag basicity is preferably 1.4 or less, and more preferably 1.3 or less.
[Al2O3濃度]
本発明者による知見によれば、第2工程において発生したフォーミングは、吹酸停止後にフォーミング沈静が発生し、吹酸停止からスラグの中間排滓開始までの時間(通常、0.5分~10分程度)の間に、フォーミングの高さが減少する。かかるフォーミングの高さの減少が概ね一定ではない場合に、先だって言及したように、中間排滓開始角度が一定とならずにバラつきが生じ、炉内におけるスラグ残留量のバラつきの原因となる。
[ Al2O3 concentration ]
According to the findings of the present inventors, the foaming that occurs in the second step subsides after the acid blowing is stopped, and the foaming subsides within the time from the stop of the acid blowing to the start of intermediate slag removal (usually 0.5 to 10 minutes). During this time (approximately 10 minutes), the height of the foam decreases. If the decrease in the height of the foam is not approximately constant, as mentioned above, the intermediate slag discharge start angle will not be constant and will vary. This causes variation in the amount of slag remaining in the furnace.
先だって言及したような本発明者による検証によれば、フォーミング高さの減少速度は、従来その濃度が着目されてこなかったスラグのAl2O3濃度に影響される傾向があることが判明した。 According to the verification by the present inventors as mentioned above, it has been found that the rate of decrease in foam height tends to be affected by the Al 2 O 3 concentration of the slag, the concentration of which has not been focused on in the past.
具体的には、Al2O3濃度が0.5質量%未満である場合には、スラグ中のAl2O3が偏在する場合がある。その結果、フォーミングした炉内スラグの位置によっては、フォーミング高さの減少速度が高くなる場所が存在する一方で、他の場所はフォーミング高さの減少速度が低くなる、というような、フォーミング高さの減少速度のバラつきを招いてしまう。これにより、処理チャージごとのフォーミング高さの減少速度が一定しなくなってしまう。かかる観点から、第2工程の終了時におけるスラグ中のAl2O3濃度を、0.5質量%以上とする。第2工程の終了時におけるスラグ中のAl2O3濃度は、好ましくは1.0質量%以上である。Al2O3濃度が1.0質量%以上となることで、フォーミング高さの減少速度のバラつきを、より顕著に抑制することが可能となる。 Specifically, when the Al 2 O 3 concentration is less than 0.5 mass%, Al 2 O 3 in the slag may be unevenly distributed. As a result, depending on the position of the slag in the furnace where the foaming is performed, there are places where the foaming height reduction rate is high, while other places have a low foaming height reduction rate, which leads to variation in the foaming height reduction rate. This causes the foaming height reduction rate for each treatment charge to become inconsistent. From this perspective, the Al 2 O 3 concentration in the slag at the end of the second process is set to 0.5 mass% or more. The Al 2 O 3 concentration in the slag at the end of the second process is preferably 1.0 mass% or more. By setting the Al 2 O 3 concentration to 1.0 mass% or more, it is possible to more significantly suppress the variation in the foaming height reduction rate.
本発明者による検証の結果、Al2O3濃度の増加と共に、フォーミング高さの減少速度を、より低減することが可能となる。ここで、Al2O3濃度4.0質量%程度で、上記のようなフォーミング高さの減少速度のバラつき抑制効果が飽和し始め、Al2O3濃度5.0質量%で、上記効果の増加が顕著には見られなくなる。かかる観点から、第2工程の終了時におけるスラグ中のAl2O3濃度を、5.0質量%以下とする。 As a result of the verification by the inventor, it is possible to further reduce the rate of decrease in the forming height with an increase in the Al2O3 concentration . Here, at an Al2O3 concentration of about 4.0 mass%, the effect of suppressing the variation in the rate of decrease in the forming height as described above begins to saturate, and at an Al2O3 concentration of 5.0 mass%, the increase in the effect is no longer noticeable. From this viewpoint, the Al2O3 concentration in the slag at the end of the second step is set to 5.0 mass% or less.
なお、脱りん作用を阻害しない程度のAl2O3濃度は、6質量%程度が上限である。また、一般に、スラグ中のAl2O3濃度は、造滓材添加によって制御するが、コスト抑制の観点からは、Al2O3濃度は低いことが望ましい。 The upper limit of the Al 2 O 3 concentration that does not inhibit the dephosphorization action is about 6 mass %. Generally, the Al 2 O 3 concentration in slag is controlled by adding a slag former, but from the viewpoint of cost reduction, it is desirable that the Al 2 O 3 concentration is low.
以上のように、第2工程の終了時におけるスラグ中のAl2O3濃度を、0.5質量%以上5.0質量%以下とすることで、フォーミング高さの減少速度を低減することが可能となり、所望のフォーミング量を通常適用される吹酸量で実現することが可能となる。 As described above, by setting the Al 2 O 3 concentration in the slag at the end of the second process to be 0.5 mass% or more and 5.0 mass% or less, it is possible to reduce the rate of decrease in the foaming height, and it is possible to achieve the desired foaming amount with the amount of acid blowing that is normally applied.
なお、スラグ中には、上記の成分に加えて、酸化鉄がFe濃度換算で10~40%程度含有されていることが多く、更にその他の成分が含有されていてもよい。ただし、本実施形態に係る精錬方法の効果を得るためには、上記のような成分の範囲で十分であり、詳細な濃度を規定するものではない。 In addition to the above components, the slag often contains iron oxide at a concentration of about 10 to 40% in terms of Fe concentration, and may contain other components as well. However, in order to obtain the effects of the refining method according to this embodiment, the above range of components is sufficient, and no specific concentrations are specified.
また、スラグ中におけるAl2O3、CaO、SiO2等の成分の含有量は、例えばICP(Inductivity Coupled Plasma)発光分光分析法等のような公知の測定手法により、特定することが可能である。 The contents of components such as Al 2 O 3 , CaO, and SiO 2 in the slag can be determined by known measurement methods such as ICP (Inductivity Coupled Plasma) emission spectroscopy.
<第2工程の吹酸停止時におけるスラグのフォーミングの高さ>
本発明者が得た知見によれば、先だって説明したように、フォーミング高さの減少速度には、上記のAl2O3濃度以外に溶銑中のSi濃度が関係している。
<Height of slag foam when acid blowing is stopped in the second step>
According to the findings of the present inventors, as explained above, the rate of decrease in the foaming height is related to the Si concentration in the molten iron in addition to the Al 2 O 3 concentration.
第2工程では、吹酸によって溶銑中のSiはほぼ全量が酸化されて、Si濃度に応じたSiO2が発生し、スラグの一部となる。吹酸時に発生するスラグは、Siが酸化したSiO2、及び、吹酸によって生成する酸化鉄、酸化マンガン、リン酸があり、これらの成分の合計量は、吹酸停止後のスラグの7割程度となる。溶銑のSi濃度に応じて精錬材であるCaO源も決定される場合が通例であり、炉内スラグ量は、概ね溶銑Si濃度に応じて決まる。 In the second step, the silicon in the molten iron is almost entirely oxidized by the acid blowing, generating SiO2 according to the silicon concentration, which becomes part of the slag. The slag generated during acid blowing includes SiO2 formed by oxidation of silicon, as well as iron oxide, manganese oxide, and phosphoric acid generated by the acid blowing, and the total amount of these components is about 70% of the slag after the acid blowing is stopped. The CaO source, which is a refining material, is usually determined according to the silicon concentration of the molten iron, and the amount of slag in the furnace is generally determined according to the silicon concentration of the molten iron.
上記の観点より図3を見ると、スラグのフォーミングの高さが同じであっても、炉内スラグ量(横軸相当)に応じて、フォーミング高さの減少速度が変動することを示していることがわかる。なお、図3は、塩基度を0.8~1.5の範囲内とし、CaO源はCaO換算した量を100%として、生石灰(粉体上のCaO)に転炉脱炭スラグを0~70質量%混合したものを用いており、CaOの由来による中間排滓開始角度への影響は、確認できなかった。 Looking at Figure 3 from the above perspective, it can be seen that even if the slag foaming height is the same, the rate at which the foaming height decreases varies depending on the amount of slag in the furnace (corresponding to the horizontal axis). Note that in Figure 3, the basicity is in the range of 0.8 to 1.5, the CaO source is 100% converted to CaO, and quicklime (powdered CaO) mixed with 0 to 70 mass% converter decarburization slag is used, and no effect on the intermediate slag discharge start angle due to the origin of CaO could be confirmed.
先だって言及したように、溶銑Si濃度が0.6質量%以下である場合には、中間排滓後の炉内に多量のスラグが残存してしまう程度に、フォーミング高さの減少速度が大きいことが判明している。 As mentioned earlier, it has been found that when the molten iron Si concentration is 0.6 mass% or less, the rate of decrease in the forming height is so high that a large amount of slag remains in the furnace after intermediate slag removal.
従って、本実施形態で着目しているように、溶銑Si濃度が0.6質量%以下である場合には、フォーミング高さの減少速度が大きいことを前提として、第2工程の吹酸精錬後は予め高めのフォーミング高さを実現しておき、その後に第3工程の中間排滓を実施すればよい。これにより、フォーミングスラグが液化する前に多量に系外に排出することができ、炉内に残留するスラグ量を低減することが可能となる。 Therefore, as is the focus of this embodiment, when the molten iron Si concentration is 0.6 mass% or less, a higher foaming height is achieved in advance after the acid blowing refining in the second process, assuming that the rate at which the foaming height decreases is high, and then the intermediate slag removal in the third process is performed. This allows a large amount of foaming slag to be removed from the system before it liquefies, making it possible to reduce the amount of slag remaining in the furnace.
このように、第2工程においては、スラグの高さを随時把握しておき、フォーミングの程度がどのくらいであるのかを特定することが重要となる。そのため、本実施形態に係る第2工程では、フォーミングの高さを測定しておくようにする。 As such, in the second step, it is important to keep track of the slug height and determine the degree of forming. Therefore, in the second step of this embodiment, the forming height is measured.
[フォーミングの高さの測定]
ここで、本実施形態に係る第2工程では、フォーミングの高さの測定のために、図4A及び図4Bに模式的に示したようなマイクロ波レベル計を使用することが好ましい。これにより、フォーミングの高さを非接触で測定することが可能となり、操業の利便性をより向上させることが可能となる。
[Forming height measurement]
Here, in the second step according to the present embodiment, it is preferable to use a microwave level meter as shown in Fig. 4A and Fig. 4B in order to measure the forming height. This makes it possible to measure the forming height in a non-contact manner, and it is possible to further improve the convenience of operation.
マイクロ波レベル計の装置構成や使用方法を、以下に簡単に示す。図4A及び図4Bに模式的に示した装置構成はあくまでも一例であり、本実施形態で使用するマイクロ波レベル計が、図4A及び図4Bに示したものに限定されるものではない。 The device configuration and usage of the microwave level meter are briefly described below. The device configuration shown in Fig. 4A and Fig. 4B is merely an example, and the microwave level meter used in this embodiment is not limited to the one shown in Fig. 4A and Fig. 4B.
マイクロ波レベル計は、マイクロ波を用いて、転炉型容器の炉内でのスラグ面の高さを測定する装置である。マイクロ波レベル計は、図4Aに模式的に示したように、アンテナ部と、アンテナ部を制御する装置本体と、を有している。アンテナ部は、図4Bに模式的に示したように、炉内に向けてマイクロ波を照射する送信アンテナと、炉内からのマイクロ波を受信する受信アンテナと、を有している。また、送信アンテナ及び受信アンテナの各先端には、アンテナ利得を高める(信号の強度を高める)ためのレンズ部が設けられており、レンズ部の更に炉体側には、炉内からの熱を防止するための断熱板が設けられている。マイクロ波レベル計のアンテナ部は、図4A及び図4Bに模式的に示したように、炉口上方の排気フードに設けられた、サブランスを差し込むための開口部に装着される。 The microwave level meter is a device that uses microwaves to measure the height of the slag surface inside a converter-type vessel. As shown in FIG. 4A, the microwave level meter has an antenna unit and a device body that controls the antenna unit. As shown in FIG. 4B, the antenna unit has a transmitting antenna that irradiates microwaves into the furnace and a receiving antenna that receives microwaves from inside the furnace. In addition, a lens unit is provided at the tip of each of the transmitting antenna and the receiving antenna to increase the antenna gain (increase the signal strength), and a heat insulating plate is provided on the furnace body side of the lens unit to prevent heat from inside the furnace. As shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the antenna unit of the microwave level meter is attached to an opening for inserting a sublance, which is provided in the exhaust hood above the furnace mouth.
かかるマイクロ波レベル計を用い、送信アンテナから10[GHz]超過90[GHz]以下の周波数のマイクロ波を、転炉型容器の炉内に向かって送信し、フォーミングしたスラグ面から反射して受信アンテナで受信したマイクロ波を測定することで、マイクロ波の送信から受信までの時間を特定する。特定した時間の間にマイクロ波が進む距離の半分が、スラグ面までの距離に対応する。かかる関係より、スラグのフォーミングの高さを特定することができる。 Using such a microwave level meter, microwaves with a frequency exceeding 10 GHz and not exceeding 90 GHz are transmitted from a transmitting antenna into the furnace of a converter-type vessel, and the microwaves reflected from the formed slag surface and received by a receiving antenna are measured, thereby determining the time from transmission to reception of the microwaves. Half of the distance traveled by the microwaves during the determined time corresponds to the distance to the slag surface. From this relationship, the height of the slag forming can be determined.
このようなマイクロ波レベル計を用いることで、熱間であっても迅速にフォーミングの高さを決定することができ、スラグ残留量の低減や残留スラグ量のバラツキ抑制に結び付けることが可能となる。 By using such a microwave level meter, the forming height can be determined quickly even when hot, which can lead to a reduction in the amount of residual slag and suppression of variation in the amount of residual slag.
[フォーミングの高さが満たすべき条件]
本発明者は、上記知見に基づき、溶銑Si濃度と、スラグのフォーミング高さ比率と、中間排滓時の炉内に残留するスラグの量と、の間の相関関係について詳細に検証し、溶銑Si濃度と、スラグのフォーミング高さ比率と、で規定される座標平面において、中間排滓時に炉内に残留するスラグの量が好ましい状態となる領域と、中間排滓時に炉内に残留するスラグの量が好ましくない状態となる領域と、の境界線を規定することができた。
[Conditions that forming height must satisfy]
Based on the above findings, the inventors conducted a detailed investigation into the correlation between the molten iron Si concentration, the slag foaming height ratio, and the amount of slag remaining in the furnace at the time of intermediate slag draining, and were able to determine the boundary line, on a coordinate plane defined by the molten iron Si concentration and the slag foaming height ratio, between a region where the amount of slag remaining in the furnace at the time of intermediate slag draining is preferable and a region where the amount of slag remaining in the furnace at the time of intermediate slag draining is unpreferable.
より詳細には、溶銑のSi濃度を変えながら操業を実施し、各操業について、スラグのフォーミング高さ比率を特定するとともに、中間排滓時に炉内に残留するスラグの量が、好ましい状態であるか否かを決定していく。得られた結果を、溶銑Si濃度と、スラグのフォーミング高さ比率と、で規定される座標平面内に、好ましい状態に対応するマーカーと、好ましくない状態に対応するマーカーと、を使い分けながら、得られた結果をプロットしていく。得られたプロットを用い、2つの領域の境界を表す直線を、線形の最小二乗法により決定することで、境界線を表す式を得ることができる。 More specifically, operations are carried out while changing the Si concentration of the molten iron, and for each operation, the slag foaming height ratio is identified and it is determined whether the amount of slag remaining in the furnace during intermediate slag removal is in a desirable state. The results obtained are plotted on a coordinate plane defined by the molten iron Si concentration and the slag foaming height ratio, using markers corresponding to desirable states and markers corresponding to undesirable states. Using the plot obtained, a straight line representing the boundary between the two regions can be determined by the linear least squares method, and an equation representing the boundary line can be obtained.
上記のようにして、本発明者は、中間排滓時に炉内に残留するスラグの量が好ましい状態となる領域と、中間排滓時に炉内に残留するスラグの量が好ましくない状態となる領域と、の境界線を表す式として、以下の式(1)を得ることができた。 As described above, the inventor was able to obtain the following formula (1) which represents the boundary line between the region where the amount of slag remaining in the furnace during intermediate slag draining is favorable and the region where the amount of slag remaining in the furnace during intermediate slag draining is unfavorable.
0.6-0.3×(第2工程開始時の溶銑のSi濃度(単位:質量%)) ≦ 吹酸停止時のフォーミング高さ比率 ・・・式(1)
0.6-0.3 x (Si concentration of molten iron at the start of the second process (unit: mass%)) ≦ foaming height ratio at the time of stopping acid blowing ... formula (1)
すなわち、本実施形態に係る精錬方法において、第2工程の吹酸停止時におけるスラグのフォーミング高さ比率を、上記式(1)を満足するように制御することで、スラグを中間排滓する際に、安定して多量のスラグを排出することが可能となる。更に、中間排滓時に、安定して多量のスラグを排出可能となることで、転炉内に残留するスラグの量のバラつきを抑制することが可能となる。 In other words, in the refining method according to this embodiment, by controlling the foaming height ratio of the slag when the acid blowing is stopped in the second step so as to satisfy the above formula (1), it becomes possible to stably discharge a large amount of slag during intermediate slag discharge. Furthermore, by being able to stably discharge a large amount of slag during intermediate slag discharge, it becomes possible to suppress variation in the amount of slag remaining in the converter.
なお、転炉型容器の炉内に残留するスラグ量を低減するという観点では、上記吹酸停止時のフォーミング高さ比率について、上限値を設ける必要はない。ただし、スロッピングの発生を抑制することで、精錬操業の円滑な実施が可能であることから、吹酸停止時のフォーミング高さ比率は、1.0以下であることが好ましい。 From the viewpoint of reducing the amount of slag remaining in the converter-type vessel, it is not necessary to set an upper limit for the foaming height ratio when the acid blowing is stopped. However, since the occurrence of slopping can be suppressed to enable smooth refining operations, it is preferable that the foaming height ratio when the acid blowing is stopped be 1.0 or less.
<第2工程における溶銑の終点温度>
また、第2工程において、溶銑の終点温度は、1280~1380℃の範囲内とすることが好ましい。溶銑の終点温度を1280℃以上とすることで、溶銑の脱Si反応及び脱P反応の進行レベルを、適切な状態に確保することが可能となる。これらの反応をより進行させるために、溶銑の終点温度は、1300℃以上とすることが好ましく、1310℃以上とすることがより好ましい。一方、溶銑の終点温度を1380℃以下とすることで、脱Si効率及び脱P効率の低下を抑制しながら、これらの反応を進行させることが可能となる。溶銑の終点温度は、1360℃以下であることが好ましく、1350℃以下とすることがより好ましい。
<End point temperature of molten iron in the second process>
In the second step, the end point temperature of the molten iron is preferably set within a range of 1280 to 1380°C. By setting the end point temperature of the molten iron to 1280°C or higher, it is possible to ensure that the progress levels of the desiliconization reaction and the dephosphorization reaction of the molten iron are in an appropriate state. In order to further advance these reactions, the end point temperature of the molten iron is preferably set to 1300°C or higher, and more preferably set to 1310°C or higher. On the other hand, by setting the end point temperature of the molten iron to 1380°C or lower, it is possible to advance these reactions while suppressing the decrease in the desiliconization efficiency and the dephosphorization efficiency. The end point temperature of the molten iron is preferably set to 1360°C or lower, and more preferably set to 1350°C or lower.
なお、第2工程において、スラグ塩基度、Al2O3濃度、及び、フォーミング高さ比率が上記の条件を満足するのであれば、酸素の供給時間(吹酸時間)は特に規定するものではないが、所望のスラグフォーミング量をより安定して実現するために、酸素の供給時間(吹酸時間)は、1~6分の範囲内とすることが好ましい。 In the second step, as long as the slag basicity, Al 2 O 3 concentration, and foaming height ratio satisfy the above conditions, the oxygen supply time (acid blowing time) is not particularly specified. However, in order to more stably achieve the desired amount of slag foaming, it is preferable that the oxygen supply time (acid blowing time) is within the range of 1 to 6 minutes.
以上、本実施形態に係る精錬方法における第2工程について、詳細に説明した。 The second step in the refining method according to this embodiment has been described in detail above.
<その他の工程について>
本実施形態に係る精錬方法において、第1工程及び第3工程については、特に限定されるものではなく、先だって図1を参照しながら説明したような方法で、各工程を実施すればよい。
<Other processes>
In the refining method according to this embodiment, the first and third steps are not particularly limited, and each step may be carried out in the manner previously described with reference to FIG.
また、第4工程についても、先だって図1を参照しながら説明したような方法で、中間排滓後の転炉型容器内にフラックスを添加して、脱C処理や脱P処理等の上吹精錬処理を実施すればよい。 In the fourth step, flux is added to the converter-type vessel after intermediate slag removal in the same manner as previously described with reference to Figure 1, and top-blowing refining processes such as decarbonization and dephosphorization can be performed.
ここで、第4工程における溶鋼の終点温度については、特に規定するものではなく、目的とする処理に応じて適宜設定すればよいが、例えば脱P処理であれば、1300~1380℃の範囲内とすることが好ましい。溶鋼の終点温度を1300℃以上とすることで、溶鋼の脱P反応の進行レベルを、適切な状態に確保することが可能となる。脱P反応をより進行させるために、溶鋼の終点温度は、1320℃以上とすることが好ましく、1330℃以上とすることがより好ましい。一方、溶鋼の終点温度を1380℃以下とすることで、脱P効率の低下を抑制しながら、これらの反応を進行させることが可能となる。溶鋼の終点温度は、1360℃以下であることが好ましく、1350℃以下とすることがより好ましい。 Here, the end temperature of the molten steel in the fourth step is not particularly specified and may be set appropriately depending on the target treatment, but for example, in the case of deP treatment, it is preferable to set it in the range of 1300 to 1380°C. By setting the end temperature of the molten steel to 1300°C or higher, it is possible to ensure that the progress level of the deP reaction of the molten steel is at an appropriate state. In order to further advance the deP reaction, the end temperature of the molten steel is preferably 1320°C or higher, and more preferably 1330°C or higher. On the other hand, by setting the end temperature of the molten steel to 1380°C or lower, it is possible to advance these reactions while suppressing a decrease in the deP efficiency. The end temperature of the molten steel is preferably 1360°C or lower, and more preferably 1350°C or lower.
また、第4工程における溶鋼の終点温度は、例えば脱C処理であれば、1560~1750℃の範囲とすることが好ましい。溶鋼の終点温度を1560℃以上とすることで、溶鋼の脱C反応の進行レベルを、適切な状態に確保することが可能となる。脱C反応をより進行させるためには、溶鋼の終点温度は、1580℃以上とすることが好ましく、1600℃以上とすることがより好ましい。一方、溶鋼の終点温度を1750℃以下とすることで、脱C処理に後続する合金添加処理などの溶鋼温度低下要因となる作業を実施しても、転炉から出鋼した後の溶鋼温度の低温化を抑制でき、過度の溶鋼温度の高温化を回避できる。 In addition, the end point temperature of the molten steel in the fourth step is preferably in the range of 1560 to 1750°C, for example, in the case of decarbonization. By setting the end point temperature of the molten steel at 1560°C or higher, it is possible to ensure that the progress level of the decarbonization reaction of the molten steel is appropriate. In order to further advance the decarbonization reaction, the end point temperature of the molten steel is preferably 1580°C or higher, and more preferably 1600°C or higher. On the other hand, by setting the end point temperature of the molten steel at 1750°C or lower, even if work that causes a decrease in the molten steel temperature, such as an alloy addition process subsequent to the decarbonization process, is performed, the molten steel temperature can be prevented from decreasing after being tapped from the converter, and an excessive increase in the molten steel temperature can be avoided.
また、第4工程において、酸素の供給時間(吹酸時間)は特に規定するものではないが、酸素の供給時間(吹酸時間)は、例えば脱P処理であれば1~6分の範囲内、脱C処理であれば7~25分の範囲内とすることが好ましい。 In the fourth step, the oxygen supply time (acid blowing time) is not particularly specified, but it is preferable that the oxygen supply time (acid blowing time) is within the range of 1 to 6 minutes for dephosphorization treatment and within the range of 7 to 25 minutes for decarbonization treatment.
なお、第4工程として、溶鋼の脱C処理を実施する場合に、かかる脱C処理で発生した溶融スラグの一部又は全部を転炉型容器の炉内に残存させて、次のチャージの第2工程の石灰系フラックスとして用いてもよい。かかる溶融スラグの利用方法を採用することで、第2工程におけるフラックスコストを削減することが可能となる。 When decarbonizing the molten steel as the fourth step, some or all of the molten slag generated during the decarbonization process may be left in the converter-type vessel and used as a lime-based flux in the second step of the next charge. By adopting this method of using molten slag, it is possible to reduce the flux cost in the second step.
また、第4工程として、溶鋼の脱C処理を実施する場合に、かかる脱C処理で発生して排出されたスラグの一部又は全部を冷却固化して回収し、得られた凝固スラグを他のチャージの第2工程の石灰系フラックスとして用いてもよい。かかる凝固スラグの利用方法を採用することで、第2工程におけるフラックスコストを削減することが可能となる。 In addition, when decarbonizing molten steel as the fourth step, some or all of the slag generated and discharged during the decarbonization process may be cooled, solidified, and recovered, and the resulting solidified slag may be used as a lime-based flux in the second step of another charge. By adopting such a method of using solidified slag, it is possible to reduce the flux cost in the second step.
以上、本発明の第1の実施形態に係る精錬方法について、詳細に説明した。 The refining method according to the first embodiment of the present invention has been described in detail above.
以上説明したように、本発明の第1の実施形態に係る精錬方法によれば、転炉における溶銑予備処理(脱Si処理や脱P処理)後に生成したスラグを中間排滓する際に、多量のスラグ排出することが可能となる。 As described above, the refining method according to the first embodiment of the present invention makes it possible to discharge a large amount of slag during intermediate slag disposal after molten iron pretreatment (de-Si treatment and de-P treatment) in a converter.
これにより、例えば、中間排滓後の処理(すなわち、第4工程)が脱C処理である場合に、脱C処理時の復リン量を低減することが可能となる。また、中間排滓後の処理が脱P処理である場合には、炉内に残留したスラグが少量であるために、第4工程において炉内装入する生石灰量を少なくして、脱リン効果を得ることが可能となる。 As a result, for example, if the process after intermediate slag removal (i.e., the fourth step) is a decarbonization process, it is possible to reduce the amount of rephosphorization during the decarbonization process. Also, if the process after intermediate slag removal is a dephosphorization process, since there is only a small amount of slag remaining in the furnace, it is possible to reduce the amount of quicklime introduced into the furnace in the fourth step and achieve the dephosphorization effect.
また、かかる精錬方法を用いることで、複数チャージ処理した場合のスラグ残留量の平均値を、低減することが可能となる。 In addition, by using this refining method, it is possible to reduce the average amount of slag remaining when multiple charges are processed.
(第2の実施形態)
以上説明した第1の実施形態では、溶銑Si濃度が0.6質量%以下と低い場合における、中間排滓後のスラグ多量残留を解消する精錬方法について説明した。かかる精錬方法を用いることで、複数チャージ処理した場合のスラグ残留量の平均値を、低減することが可能となる。
Second Embodiment
In the first embodiment described above, a refining method for eliminating a large amount of slag remaining after intermediate slag removal when the molten iron Si concentration is low, ie, 0.6 mass% or less, has been described. By using this refining method, it is possible to reduce the average amount of slag remaining when multiple charges are processed.
ここで、複数チャージ処理を想定すると、スラグ残留量が低い値ながらバラつきが生じうるために、中間排滓後の精錬処理において復リン量のバラつき(脱C処理の場合)、脱リン量のバラつき(脱P処理の場合)等のような、精錬処理のバラつきを招く原因となる可能性がある。 When multiple charge processing is considered, the amount of residual slag may vary even though it is a low value, which may lead to variations in the refining process after intermediate slag removal, such as variations in the amount of rephosphorization (in the case of decarbonization processing) and variations in the amount of dephosphorization (in the case of dephosphorization processing).
そこで、以下に示す第2の実施形態では、溶銑Si濃度に依らず、複数チャージ間のスラグ残留量のバラつきを抑制可能な精錬方法について、詳細に説明する。なお、溶銑のSi濃度の下限値は、特に規定するものではないが、0.1質量%程度の場合があるが、通例では0.3質量%程度である。同様に、溶銑のSi濃度の上限値についても、特に規定するものではないが、通常、1.2質量%程度である。 Therefore, in the second embodiment shown below, a refining method capable of suppressing the variation in the amount of residual slag between multiple charges, regardless of the molten iron Si concentration, will be described in detail. The lower limit of the Si concentration of the molten iron is not particularly specified, but may be about 0.1 mass%, and is usually about 0.3 mass%. Similarly, the upper limit of the Si concentration of the molten iron is not particularly specified, but is usually about 1.2 mass%.
本発明の第2の実施形態に係る精錬方法は、転炉型容器を用いて鋼を精錬する上吹精錬プロセスにおける精錬方法である。かかる精錬方法は、図1にも模式的に示したように、溶銑を転炉型容器に装入する第1工程と、石灰系フラックスを転炉型容器内に添加して吹酸することで、溶銑に対して脱Si処理及び脱P処理を施し、スラグをフォーミングさせる第2工程と、転炉型容器を傾動させることで、スラグを転炉型容器の炉口から排滓する中間排滓を実施する第3工程と、中間排滓後の転炉型容器内にフラックスを添加して、上吹精錬処理を実施する第4工程と、を含む。 The refining method according to the second embodiment of the present invention is a refining method in a top-blowing refining process in which steel is refined using a converter-type vessel. As shown in FIG. 1, this refining method includes a first step of charging molten pig iron into a converter-type vessel, a second step of adding a lime-based flux into the converter-type vessel and blowing acid therein to de-Si and de-P the molten pig iron and form slag, a third step of performing intermediate slag dumping by tilting the converter-type vessel to dump the slag from the throat of the converter-type vessel, and a fourth step of adding flux into the converter-type vessel after intermediate slag dumping to perform top-blowing refining.
<第2工程の終了時におけるスラグの化学組成>
本実施形態に係る吹錬方法においても、第1の実施形態と同様に、第2工程の終了時におけるスラグについて、Al2O3濃度を0.5質量%以上5.0質量%以下の範囲内とし、かつ、塩基度を、0.8以上1.5以下の範囲内とする。
<Chemical composition of slag at the end of the second step>
In the blowing method according to this embodiment, as in the first embodiment, the Al2O3 concentration of the slag at the end of the second step is set to a range of 0.5 mass% or more and 5.0 mass% or less, and the basicity is set to a range of 0.8 or more and 1.5 or less.
スラグの塩基度及びAl2O3濃度を上記の範囲内とする理由、及び、かかる範囲内とすることで得られる効果については、第1の実施形態と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。 The reasons for setting the slag basicity and Al 2 O 3 concentration within the above ranges and the effects obtained by setting them within such ranges are similar to those in the first embodiment, so detailed explanations will be omitted below.
<第2工程の吹酸停止時におけるスラグのフォーミングの高さ>
本実施形態で着目する複数チャージ処理に関して、各チャージにおいて炉内スラグ残留量がバラつくことで、フォーミング高さの減少速度のバラつきが生じるが、このような一連のバラつきの主原因の一つが、各チャージにおける溶銑Si濃度である。そのため、フォーミング高さの設定値を、溶銑Si濃度に応じた数値範囲とすることで、溶製Si濃度のバラつきによる各チャージにおける炉内スラグ残留量のバラつき抑制が可能となる。
<Height of slag foam when acid blowing is stopped in the second step>
In the multi-charge process of this embodiment, the amount of slag remaining in the furnace varies in each charge, which causes the rate of reduction of the forming height to vary, and one of the main causes of such variation is the molten pig iron Si concentration in each charge. Therefore, by setting the forming height to a value range corresponding to the molten pig iron Si concentration, it is possible to suppress the variation in the amount of slag remaining in the furnace in each charge due to the variation in the molten pig iron Si concentration.
より詳細には、本実施形態に係る精錬方法では、フォーミング高さの減少速度が遅い溶銑Si濃度が高めの場合には、フォーミングの高さを比較的低めに設定して、フォーミング高さ減少の開始位置を低めに設定する。一方、フォーミング高さの減少速度が速い溶銑Si濃度が低めの場合には、第1の実施形態と同様に、フォーミングの高さを比較的高めに設定して、フォーミング高さ減少の開始位置を高めに設定する。これにより、中間排滓終了時の炉内のスラグ残留量のバラつきを、抑制することが可能となる。 More specifically, in the refining method according to this embodiment, when the molten iron Si concentration is high and the rate at which the foaming height decreases is slow, the foaming height is set relatively low and the starting position of the foaming height decrease is set low. On the other hand, when the molten iron Si concentration is low and the rate at which the foaming height decreases is fast, the foaming height is set relatively high and the starting position of the foaming height decrease is set high, as in the first embodiment. This makes it possible to suppress variation in the amount of slag remaining in the furnace at the end of intermediate slag removal.
本発明者は、かかる方針のもと、上記第1の実施形態と同様に、中間排滓時に炉内に残留するスラグの量が好ましい状態となる領域と、中間排滓時に炉内に残留するスラグの量が好ましくない状態となる領域と、の境界線を表す式を特定する検討を行った。その結果、境界線を表す式を特定することができ、以下の式(2)で表される条件を得ることができた。 Based on this policy, the inventors conducted research to identify an equation that represents the boundary between the region in which the amount of slag remaining in the furnace during intermediate slag removal is favorable and the region in which the amount of slag remaining in the furnace during intermediate slag removal is unfavorable, as in the first embodiment described above. As a result, the equation that represents the boundary was identified, and the condition expressed by the following equation (2) was obtained.
0.6-0.3×(第2工程開始時の溶銑のSi濃度(単位:質量%)) ≦ 吹酸停止時のフォーミング高さ比率 ≦ 0.8-0.3×(第2工程開始時の溶銑のSi濃度(単位:質量%)) ・・・式(2)
0.6-0.3 x (Si concentration of molten iron at the start of the second process (unit: mass%)) ≦ foaming height ratio at the time of stopping acid blowing ≦ 0.8-0.3 x (Si concentration of molten iron at the start of the second process (unit: mass%)) ... formula (2)
上記式(2)は、フォーミング高さ比率の上限値及び下限値を規定している。例えば、溶銑Si濃度が低い場合には、速い値を示すフォーミング高さの減少速度に応じた、高めのフォーミング高さ比率の範囲を設定している。一方、溶銑Si濃度が高い場合には、遅い値を示すフォーミング高さの減少速度に応じた、低めのフォーミング高さ比率の範囲を設定している。本実施形態に係る精錬方法では、上記スラグの化学組成によってフォーミング高さの減少速度を遅くしている効果も含めて、溶銑Si濃度にバラつきが生じた場合であっても、中間排滓終了時の炉内スラグのフォーミング状況(フォーミング割合)のバラつきを概ね抑制している。その結果、本実施形態に係る精錬方法では、炉内に残留するスラグ量のバラつきが抑制可能となる。 The above formula (2) specifies the upper and lower limits of the foaming height ratio. For example, when the molten iron Si concentration is low, a higher foaming height ratio range is set according to the rate of decrease of the foaming height, which indicates a fast value. On the other hand, when the molten iron Si concentration is high, a lower foaming height ratio range is set according to the rate of decrease of the foaming height, which indicates a slow value. In the refining method according to this embodiment, including the effect of slowing down the rate of decrease of the foaming height due to the chemical composition of the slag, even if there is variation in the molten iron Si concentration, the variation in the foaming state (foaming ratio) of the slag in the furnace at the end of intermediate slag removal is largely suppressed. As a result, the refining method according to this embodiment makes it possible to suppress the variation in the amount of slag remaining in the furnace.
すなわち、本実施形態に係る精錬方法において、第2工程の吹酸停止時におけるスラグのフォーミング高さ比率を、上記式(2)を満足するように制御することで、溶銑Si濃度が変動したとしても、炉内に残留するスラグ量のバラつきが少なくなり、スラグを中間排滓する際に、安定して多量のスラグを排出することが可能となる。更に、中間排滓時に、安定して多量のスラグを排出可能となることで、転炉内に残留するスラグの量のバラつきを抑制することが可能となる。加えて、上記式(2)を満足するように制御を行うことで、複数チャージ間のスラグ残留量バラつきを抑制することが可能となる。 In other words, in the refining method according to this embodiment, by controlling the foaming height ratio of the slag when the acid blowing is stopped in the second step so as to satisfy the above formula (2), even if the molten iron Si concentration fluctuates, the variation in the amount of slag remaining in the furnace is reduced, and it becomes possible to stably discharge a large amount of slag when the slag is intermediately drained. Furthermore, by being able to stably discharge a large amount of slag during intermediate draining, it becomes possible to suppress the variation in the amount of slag remaining in the converter. In addition, by controlling so as to satisfy the above formula (2), it becomes possible to suppress the variation in the amount of slag remaining between multiple charges.
なお、本実施形態に係る精錬方法において、フォーミングの高さの測定には、第1の実施形態と同様に、マイクロ波レベル計を用いることが好ましい。マイクロ波レベル計の装置構成及び使用方法と、これにより得られる効果については、第1の実施形態と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。 In the refining method according to this embodiment, it is preferable to use a microwave level meter to measure the forming height, as in the first embodiment. The device configuration and method of use of the microwave level meter, as well as the effects obtained thereby, are the same as in the first embodiment, so detailed explanations will be omitted below.
<第2工程におけるその他の条件>
また、第2工程において、溶銑の終点温度や吹酸時間等のその他の条件についても、第1の実施形態と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。
<Other conditions in the second step>
In the second step, other conditions such as the end temperature of the molten iron and the acid blowing time are also similar to those in the first embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted below.
以上、本実施形態に係る精錬方法における第2工程について、詳細に説明した。 The second step in the refining method according to this embodiment has been described in detail above.
<その他の工程について>
本実施形態に係る精錬方法において、第1工程及び第3工程については、特に限定されるものではなく、先だって図1を参照しながら説明したような方法で、各工程を実施すればよい。
<Other processes>
In the refining method according to this embodiment, the first and third steps are not particularly limited, and each step may be carried out in the manner previously described with reference to FIG.
また、第4工程についても、先だって図1を参照しながら説明したような方法で、中間排滓後の転炉型容器内にフラックスを添加して、脱C処理や脱P処理等の上吹精錬処理を実施すればよい。 In the fourth step, flux is added to the converter-type vessel after intermediate slag removal in the same manner as previously described with reference to Figure 1, and top-blowing refining processes such as decarbonization and dephosphorization can be performed.
ここで、第4工程における溶鋼の終点温度や吹酸時間等のその他の条件についても、第1の実施形態と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。 Here, other conditions in the fourth step, such as the end temperature of the molten steel and the acid blowing time, are the same as those in the first embodiment, so detailed explanations will be omitted below.
また、第4工程として、溶鋼の脱C処理を実施する場合に、かかる脱C処理で発生した溶融スラグの一部又は全部を転炉型容器の炉内に残存させて、次のチャージの第2工程の石灰系フラックスとして用いてもよいし、かかる脱C処理で発生して排出されたスラグの一部又は全部を冷却固化して回収し、得られた凝固スラグを他のチャージの第2工程の石灰系フラックスとして用いてもよい。このようなスラグの利用方法を採用することで、第2工程におけるフラックスコストを削減することが可能となる。 In addition, when decarbonizing molten steel as the fourth step, some or all of the molten slag generated in the decarbonizing process may be left in the converter-type vessel and used as a lime-based flux in the second step of the next charge, or some or all of the slag generated and discharged in the decarbonizing process may be cooled, solidified, and recovered, and the resulting solidified slag may be used as a lime-based flux in the second step of another charge. By adopting such a method of using slag, it is possible to reduce the flux cost in the second step.
以上、本発明の第2の実施形態に係る精錬方法について、詳細に説明した。 The refining method according to the second embodiment of the present invention has been described in detail above.
以上説明したように、本発明の第2の実施形態に係る精錬方法によれば、炉内の溶銑Si濃度の高低に関わらず、転炉型容器における溶銑予備処理(脱Si処理や脱P処理)後に生成したスラグを中間排滓する際に、多量のスラグ排出することが可能となり、また、中間排滓後に炉内に残留するスラグ量のバラつきを抑制することができる。 As described above, the refining method according to the second embodiment of the present invention makes it possible to discharge a large amount of slag when intermediately draining the slag generated after the molten iron preliminary treatment (de-Si treatment and de-P treatment) in a converter-type vessel, regardless of the level of the Si concentration of the molten iron in the furnace, and also makes it possible to suppress variation in the amount of slag remaining in the furnace after intermediate draining.
これにより、例えば、中間排滓後の処理(すなわち、第4工程)が脱C処理である場合に、脱C処理時の復リン量のチャージごとのバラつきを抑制することが可能となる。また、中間排滓後の処理が脱P処理である場合に、脱P処理後の溶湯リン濃度を安定させることが可能となり、例えばP含有量が100ppm以下という低リン鋼を、安定して溶製することが可能となる。 As a result, for example, when the process after intermediate slag removal (i.e., the fourth step) is a de-C process, it becomes possible to suppress the variation in the amount of re-phosphorization during the de-C process for each charge. Also, when the process after intermediate slag removal is a de-P process, it becomes possible to stabilize the phosphorus concentration in the molten metal after the de-P process, making it possible to stably produce low-phosphorus steel with a P content of, for example, 100 ppm or less.
以下では、実施例を示しながら、本発明に係る精錬方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す例は、本発明に係る精錬方法の一例にすぎず、本発明に係る精錬方法が下記の例に限定されるものではない。 The refining method according to the present invention will be specifically described below with reference to examples. Note that the example shown below is merely one example of the refining method according to the present invention, and the refining method according to the present invention is not limited to the following example.
転炉型容器の一例として、容量が350トンの上底吹き転炉を用いた。かかる転炉の底部には、二重管羽口が複数本設置されている。かかる転炉の内部に、溶銑を300~330トンの範囲内となるように装入した(第1工程)。ここで、溶銑の組成は、以下の表1に示した通りであり、残部は、Fe及び不純物である。 As an example of a converter-type vessel, a top-and-bottom blown converter with a capacity of 350 tons was used. Multiple double-tube tuyeres were installed at the bottom of this converter. Molten pig iron was charged into the converter in an amount ranging from 300 to 330 tons (first step). The composition of the molten pig iron was as shown in Table 1 below, with the remainder being Fe and impurities.
上記のような溶銑を装入後、炉口の上に配置されている上吹きランスを下降させて、溶銑に対して酸素ガスや空気等の酸素含有ガスを吹き込んだ。また、同時に、副原料として、転炉の上部から焼結鉱、鉄鉱石、ダスト等の酸化鉄源、精錬剤である石灰石や生石灰、脱C工程で排出後回収したスラグなどの石灰原料、造塊滓やAl2O3粉等のAl2O3原料、また、耐火物保護材であるドロマイトを添加した。この時、反応速度向上のために、転炉底部の内管からは酸化性ガスである酸素、空気を吹き込むとともに、外管からは冷却ガス用のLPG、窒素、CO2を吹き込み、転炉内の溶銑、溶鋼を常時撹拌した。 After the hot metal was charged, the top blowing lance arranged above the furnace throat was lowered to blow oxygen-containing gas such as oxygen gas or air into the hot metal. At the same time, as auxiliary materials, iron oxide sources such as sintered ore, iron ore, and dust, limestone and quicklime as refining agents, lime raw materials such as slag discharged and recovered in the decarbonization process, Al 2 O 3 raw materials such as agglomerate slag and Al 2 O 3 powder, and dolomite as a refractory protection material were added from the top of the converter. At this time, in order to increase the reaction rate, oxygen and air as oxidizing gases were blown from the inner tube at the bottom of the converter, and LPG, nitrogen, and CO 2 as cooling gases were blown from the outer tube, and the hot metal and molten steel in the converter were constantly stirred.
これにより、第2工程の一例としての脱Si/P処理では、酸素を吹き込むことにより炉内で脱Si反応が進行し、SiO2が形成されるとともに、更に添加したCaO系溶媒剤と反応することで、スラグが形成された。また、脱Si反応終了末期頃になると、脱P反応が開始した。この時、吹き込んだ一部の酸素が溶銑中のCと反応することにより、CO、CO2気泡が発生し、これらの気泡により、脱Si/P処理末期において、スラグのフォーミングが進行した。 As a result, in the de-Si/P treatment, which is an example of the second step, the de-Si reaction proceeded in the furnace by blowing in oxygen, forming SiO2 , which further reacted with the added CaO-based solvent agent to form slag. In addition, toward the end of the de-Si reaction, the de-P reaction started. At this time, a portion of the blown oxygen reacted with C in the molten iron to generate CO and CO2 bubbles, and these bubbles caused the foaming of the slag to proceed at the end of the de-Si/P treatment.
第2工程におけるスラグ組成は、添加する石灰原料や造塊滓等のAl2O3源の使用量を調整することにより、塩基度は0.8~1.5の間に、Al2O3濃度は0.5%以上5%以下に調整した。なお、以下の表1及び表2に示した具体的な値については、ICP発光分光分析により測定した。 The slag composition in the second step was adjusted to have a basicity between 0.8 and 1.5 and an Al2O3 concentration of 0.5% or more and 5% or less by adjusting the amount of added Al2O3 sources such as lime raw material and agglomerate slag. The specific values shown in Tables 1 and 2 below were measured by ICP atomic emission spectrometry.
上記の第2工程では、転炉の上部に位置するサブランス孔に設置したマイクロ波レベル計を用いて、スラグのフォーミングの高さを常時測定した。その上で、スラグのフォーミングの状態が、上記式(1)(以下の表1の場合)又は式(2)(以下の表2の場合)を満足している時に吹錬を停止し、上吹きランスを上昇させた。その後、転炉を傾動させることにより、炉口から炉内のスラグを排出する中間排滓を実施した(第3工程)。なお、スラグは、転炉の下に設置したスラグポットに排出させた。この時、転炉を傾動させスラグが流出を開始した角度を、中間排滓開始角度として記録した。また、炉内の溶銑が流出する直前に炉体を垂直に戻し、中間排滓を終了した。 In the second step, the height of the slag foaming was constantly measured using a microwave level meter installed in the sublance hole located at the top of the converter. When the state of the slag foaming satisfied the above formula (1) (in the case of Table 1 below) or formula (2) (in the case of Table 2 below), blowing was stopped and the top blowing lance was raised. After that, intermediate slag draining was performed by tilting the converter to discharge the slag from the throat (third step). The slag was discharged into a slag pot installed below the converter. At this time, the angle at which the slag started to flow out after tilting the converter was recorded as the intermediate slag draining start angle. In addition, the furnace body was returned to the vertical position just before the molten pig iron in the furnace flowed out, and intermediate slag draining was completed.
中間排滓終了後は、再度上吹きランスを下降させて酸素含有ガスを吹き込み、同時に、精錬剤である生石灰や石灰石を投入することにより、スラグの塩基度を3.0以上として、脱C処理を実施した(第4工程)。脱C処理後は、転炉を傾動させて、転炉の出鋼口より溶鋼を取鍋に取り出し、精錬を終了した。 After intermediate slag removal was completed, the top blowing lance was lowered again to blow in oxygen-containing gas, and at the same time, quicklime and limestone, which are refining agents, were added to increase the slag basicity to 3.0 or higher, and decarbonization was carried out (fourth step). After decarbonization, the converter was tilted and the molten steel was removed from the converter's tapping hole into a ladle, completing the refining process.
<炉内スラグ残留量の測定方法>
投入したフラックス量と溶銑Si濃度及びスラグ組成に基づき、炉内のスラグ量を計算した。排出したスラグ量は、排滓鍋に設置されている重量計から求め、炉内に残留されたスラグ量は、計算した全スラグ量と重量計から得られた値との差分を算出することで、求めた。
<Method for measuring the amount of slag remaining in the furnace>
The amount of slag in the furnace was calculated based on the amount of flux added, the Si concentration of the molten iron, and the slag composition. The amount of slag discharged was obtained using a weighing scale installed in the slag ladle, and the amount of slag remaining in the furnace was calculated by calculating the difference between the calculated total slag amount and the value obtained from the weighing scale.
<第1の実施形態に対応する試験例である表1の評価判定基準>
第1の実施形態に対応する試験例である表1においては、炉内スラグ残留量が26kg/t未満であった場合に、評点「A」を付与し、炉内スラグ残留量が26kg/t以上の場合に、評点「B」を付与した。
<Evaluation criteria in Table 1, which is a test example corresponding to the first embodiment>
In Table 1, which is a test example corresponding to the first embodiment, a rating of "A" was given when the amount of slag remaining in the furnace was less than 26 kg/t, and a rating of "B" was given when the amount of slag remaining in the furnace was 26 kg/t or more.
なお、判断基準として、閾値26kg/tを採用した理由は、以下の通りである。すなわち、本発明では、高炉スラグが混入しうる状態、かつ、溶銑中のSiが酸化される状態で吹酸を行うために、中間排滓前のスラグ量が多い傾向があり、炉内スラグ残留量が多くなる傾向がある。そのため、閾値として、やや多めの数値である26kg/tを採用した。 The reason why the threshold value of 26 kg/t was adopted as the judgment standard is as follows. In this invention, the acid blowing is performed in a state where blast furnace slag may be mixed in and where the Si in the molten iron is oxidized, so there is a tendency for the amount of slag before intermediate slag removal to be large, and the amount of slag remaining in the furnace to be large. Therefore, a slightly larger value of 26 kg/t was adopted as the threshold value.
<第2の実施形態に対応する試験例である表2の評価判定基準>
第2の実施形態に対応する試験例である表2においては、特定の溶銑組成範囲内で20チャージ分の操業を実施し、残留スラグ量を測定して、残留スラグ量の最小値と最大値とを評価した。その上で、最大値と最小値との差分を、バラつきの代表値とした。得られたバラつきが10kg/t以下であった場合に、評点「A」を付与し、バラつきが10kg/tを超えた場合に、評点「B」を付与した。
<Evaluation criteria in Table 2, which is a test example corresponding to the second embodiment>
In Table 2, which is a test example corresponding to the second embodiment, 20 charges of operation were carried out within a specific range of hot metal composition, the amount of residual slag was measured, and the minimum and maximum values of the amount of residual slag were evaluated. The difference between the maximum and minimum values was then taken as a representative value of the variation. When the obtained variation was 10 kg/t or less, a rating of "A" was given, and when the variation exceeded 10 kg/t, a rating of "B" was given.
得られた結果を、以下の表1及び表2にまとめて示した。
なお、以下の表2において、「x-y」という表記は、該当する欄の数値が「x以上y以下」の範囲内であったことを表している。
The results obtained are summarized in Tables 1 and 2 below.
In Table 2 below, the notation "xy" indicates that the value in the corresponding column was within the range of "x or more and y or less."
上記表1から明らかなように、本発明の範囲内であるNo.1~7に関しては、炉内スラグ残留量が26kg/t未満となった。 As is clear from Table 1 above, for Nos. 1 to 7, which are within the scope of the present invention, the amount of slag remaining in the furnace was less than 26 kg/t.
なお、別途、No.5(Al2O3濃度が5.0質量%の場合であって残留スラグが20kg/t)と同様のスラグ組成のAl2O3濃度を、6.0質量%まで増加させたところ、No.5と同様に残留スラグが20kg/tとなった。かかる結果から明らかなように、Al2O3濃度の増加の効果は、得られなかった。 In addition, when the Al 2 O 3 concentration of the slag composition similar to that of No. 5 (wherein the Al 2 O 3 concentration was 5.0 mass% and the residual slag was 20 kg/t) was increased to 6.0 mass%, the residual slag became 20 kg/t, similar to No. 5. As is clear from these results, the effect of increasing the Al 2 O 3 concentration was not obtained.
一方、フォーミング高さ比率が式(1)の下限値未満で吹酸を停止したNo.8~10では、吹酸停止後から中間排滓開始までにフォーミングの高さが顕著に減少し、炉内にスラグ量が過剰に残留した。 On the other hand, in Nos. 8 to 10, where acid blowing was stopped when the foaming height ratio was below the lower limit of formula (1), the foaming height decreased significantly between the end of acid blowing and the start of intermediate slag removal, and an excessive amount of slag remained in the furnace.
塩基度が下限値である0.8未満のNo.11では、吹錬中に過剰なスロッピングが発生し、予定の吹錬を実施することができなかった。また、塩基度が上限値である1.5を超えたNo.12では、添加したフラックスの滓化不良により、スラグをフォーミングさせることができず、中間排滓を実施してもスラグを排滓することができなかった。 In No. 11, where the basicity was below the lower limit of 0.8, excessive slopping occurred during blowing, and the planned blowing could not be carried out. In No. 12, where the basicity exceeded the upper limit of 1.5, the slag could not be foamed due to poor slag formation of the added flux, and the slag could not be removed even when intermediate slag removal was performed.
アルミナ濃度が下限値である0.5質量%未満であるNo.13は、炉内でフォーミングの減少速度がバラつき、フォーミング減少速度が速い部分が多かったため、中間排滓量が低下し、炉内のスラグ残留量が増加した。 No. 13, which has an alumina concentration below the lower limit of 0.5% by mass, had a variation in the rate at which foaming decreased in the furnace, with many areas where the rate of foaming decreased quickly, resulting in a decrease in the amount of intermediate slag discharged and an increase in the amount of slag remaining in the furnace.
また、上記表2に示した範囲で操業を実施したところ、いずれのSi濃度範囲であっても、第2の実施形態で規定したスラグ組成及びフォーミング高さ比率の範囲内であれば、最大値と最小値との差が10kg/t以下となり、中間排滓後に炉内に残留するスラグ量のバラつきを抑制することができた。 Furthermore, when operations were carried out within the ranges shown in Table 2 above, regardless of the Si concentration range, as long as the slag composition and forming height ratio were within the ranges specified in the second embodiment, the difference between the maximum and minimum values was 10 kg/t or less, and the variation in the amount of slag remaining in the furnace after intermediate slag removal could be suppressed.
一方、フォーミング高さ比率が式(2)の上限値を超える値で操業を止めた場合、中間排滓でスラグを過剰に排滓してしまい、炉内に残留するスラグ量の最大値と最小値との差が10kg/tを超えて、バラつきが大きくなった。 On the other hand, if the operation was stopped when the forming height ratio exceeded the upper limit value of formula (2), excessive slag was discharged during intermediate slag discharge, and the difference between the maximum and minimum amounts of slag remaining in the furnace exceeded 10 kg/t, resulting in large variations.
なお、表1及び表2のいずれにおいても、脱炭時の復リン量及び生石灰投入量は、スラグ残留量の多寡やスラグ残留量バラつきの多寡に応じた本発明の効果を得ることができた。 In addition, in both Tables 1 and 2, the amount of rephosphorization and the amount of quicklime added during decarburization were able to obtain the effects of the present invention according to the amount of residual slag and the degree of variation in the amount of residual slag.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such an example. It is clear that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can conceive of various modified or altered examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present invention.
Claims (5)
溶銑を前記転炉型容器に装入する第1工程と、
石灰系フラックスを前記転炉型容器内に添加して吹酸することで、前記溶銑に対して脱Si処理及び脱P処理を施し、スラグをフォーミングさせる第2工程と、
前記転炉型容器を傾動させることで、前記スラグを前記転炉型容器の炉口から排滓する中間排滓を実施する第3工程と、
中間排滓後の前記転炉型容器内にフラックスを添加して、上吹精錬処理を実施する第4工程と、
を含み、
前記第2工程の開始時における前記溶銑のSi濃度は、0.6質量%以下であり、
前記第2工程の吹酸停止時における前記スラグについて、Al2O3濃度を、0.5質量%以上5.0質量%以下、CaO濃度(単位:質量%)をSiO2濃度(単位:質量%)で除した塩基度を、0.8以上1.5以下とし、
前記第2工程では、前記フォーミングの高さを測定しておき、前記中間排滓前の前記吹酸の停止時における前記フォーミングの高さが、下記式(1)を満足する、精錬方法。
0.6-0.3×(第2工程開始時の溶銑のSi濃度(単位:質量%)) ≦ 吹酸停止時のフォーミング高さ比率 ・・・式(1)
ここで、上記式(1)において、フォーミング高さ比率とは、前記転炉型容器における炉内フリーボードの高さに対する、測定した前記フォーミングの高さの比率である。
A refining method in a top blowing refining process for refining steel using a converter-type vessel, comprising the steps of:
A first step of charging molten iron into the converter-type vessel;
a second step of adding a lime-based flux into the converter-type vessel and blowing acid therein to desiliconize and dephosphorize the molten iron and form slag;
A third step of performing intermediate slag draining by tilting the converter-type vessel to drain the slag from a throat of the converter-type vessel;
A fourth step of adding flux into the converter-type vessel after intermediate slag removal and performing top blowing refining;
Including,
The Si concentration of the molten iron at the start of the second step is 0.6 mass% or less,
With respect to the slag at the time of stopping the acid blowing in the second step, the Al 2 O 3 concentration is 0.5 mass% or more and 5.0 mass% or less, and the basicity obtained by dividing the CaO concentration (unit: mass%) by the SiO 2 concentration (unit: mass%) is 0.8 or more and 1.5 or less;
In the second step, a height of the foaming is measured, and the height of the foaming when the acid blowing is stopped before the intermediate slag removal satisfies the following formula (1):
0.6-0.3 x (Si concentration of molten iron at the start of the second process (unit: mass%)) ≦ foaming height ratio at the time of stopping acid blowing ... formula (1)
Here, in the above formula (1), the foaming height ratio is the ratio of the measured foaming height to the height of the in-furnace freeboard in the converter-type vessel.
溶銑を前記転炉型容器に装入する第1工程と、
石灰系フラックスを前記転炉型容器内に添加して吹酸することで、前記溶銑に対して脱Si処理及び脱P処理を施し、スラグをフォーミングさせる第2工程と、
前記転炉型容器を傾動させることで、前記スラグを前記転炉型容器の炉口から排滓する中間排滓を実施する第3工程と、
中間排滓後の前記転炉型容器内にフラックスを添加して、上吹精錬処理を実施する第4工程と、
を含み、
前記第2工程の吹酸停止時における前記スラグについて、Al2O3濃度を、0.5質量%以上5.0質量%以下、CaO濃度(単位:質量%)をSiO2濃度(単位:質量%)で除した塩基度を、0.8以上1.5以下とし、
前記第2工程では、前記フォーミングの高さを測定しておき、前記中間排滓前の前記吹酸の停止時における前記フォーミングの高さが、下記式(2)を満足する、精錬方法。
0.6-0.3×(第2工程開始時の溶銑のSi濃度(単位:質量%)) ≦ 吹酸停止時のフォーミング高さ比率 ≦ 0.8-0.3×(第2工程開始時の溶銑のSi濃度(単位:質量%)) ・・・式(2)
ここで、上記式(2)において、フォーミング高さ比率とは、前記転炉型容器における炉内フリーボードの高さに対する、測定した前記フォーミングの高さの比率である。
A refining method in a top blowing refining process for refining steel using a converter-type vessel, comprising the steps of:
A first step of charging molten iron into the converter-type vessel;
a second step of adding a lime-based flux into the converter-type vessel and blowing acid therein to desiliconize and dephosphorize the molten iron and form slag;
A third step of performing intermediate slag draining by tilting the converter- type vessel to drain the slag from a throat of the converter-type vessel;
A fourth step of adding flux into the converter-type vessel after intermediate slag removal and performing top blowing refining;
Including,
With respect to the slag at the time of stopping the acid blowing in the second step, the Al 2 O 3 concentration is 0.5 mass% or more and 5.0 mass% or less, and the basicity obtained by dividing the CaO concentration (unit: mass%) by the SiO 2 concentration (unit: mass%) is 0.8 or more and 1.5 or less;
In the second step, a height of the foaming is measured, and the height of the foaming when the acid blowing is stopped before the intermediate slag removal satisfies the following formula (2):
0.6-0.3 x (Si concentration of molten iron at the start of the second process (unit: mass%)) ≦ foaming height ratio at the time of stopping acid blowing ≦ 0.8-0.3 x (Si concentration of molten iron at the start of the second process (unit: mass%)) ... formula (2)
Here, in the above formula (2), the foaming height ratio is the ratio of the measured foaming height to the height of the in-furnace freeboard in the converter-type vessel.
前記脱炭精錬後に生成した溶融スラグを炉内に一部残留させ、残留させた前記溶融スラグを、次のチャージの前記第2工程において前記石灰系フラックスの一部又は全部として使用する、請求項1~3の何れか1項に記載の精錬方法。 The fourth step is a step of performing decarburization refining,
The refining method according to any one of claims 1 to 3, wherein the molten slag generated after the decarburization refining is partially left in the furnace, and the left molten slag is used as a part or the whole of the lime-based flux in the second step of the next charge.
前記脱炭精錬後に生成した溶融スラグを冷却固化した凝固スラグを、他のチャージの前記第2工程において前記石灰系フラックスの一部又は全部として使用する、請求項1~3の何れか1項に記載の精錬方法。
The fourth step is a step of performing decarburization refining,
The refining method according to any one of claims 1 to 3, wherein the solidified slag obtained by cooling and solidifying the molten slag generated after the decarburization refining is used as a part or all of the lime-based flux in the second step of another charge.
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