JPS5856006B2 - 脱ケイ専用の反応室をもつ連続的精錬炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融金属を連続的に精錬する際に、より効率的
に精錬を行なわせるための設備に関するものである。

ここで示す溶融金属とは溶融鉄、溶融銑鉄、溶融鉄合金
（たとえば鉄マンガン合金など）などを示し、また精錬
とは溶融金属に含まれるケイ素、リン、イオウ（以後Ｓ
ｉ、Ｐ、Ｓとして示す。

）の除去を目的とした反応を行なわせることを指すが、
この際に共存するマンガン、鉄（以後Ｍｎ、Ｆｅとして
示す。

）などがスラグに移行するのは避けられない。

また連続的とは精錬用容器に溶融金属を中断しないよう
に供給し、かつ取出すことを前提とした操作を指す。

溶融金属の１種である溶銑を例として以後の説明を行な
う。

溶銑を主原料とする酸素製鋼法においては、純酸素（以
後０２とする。

）を吹付けもしくは吹込みにより。

Ｓｉ十０２→Ｓ ｉ０２ の反応で溶銑の脱Ｓｉを行なう。

脱Ｐ、脱Ｓを行なうための副材料（スラグの原材）とし
て装入される生石灰（Ｃａｂ）を溶解、スラグ化し、さ
らに０２ｔこよりスラグ共存下で浴を酸化し脱Ｐ脱Ｓを
行ないながら昇温をはかるのが一般的な作業である。

このように溶融金属中のＳｉは副材料の滓化を行なうう
えで必須な成分であるが、一方酸化により生成されるＳ
ｉＯ２は酸性成分とされており、精錬反応には望ましく
ない成分である。

副材料として生石灰を用いるのは、塩基性酸化物でこれ
らの酸性酸化物を中和しざらにスラグを塩基性にし精錬
反応を行なうのが目的であり、その比率を表わすのに塩
基度（ＣａＯ） ／ （Ｓ ｉ０２ ）が一般に用いら
れている。

酸素製鋼法の吹止時スラグでは前記塩基度は３〜４が目
標とされており、また溶銑段階での脱Ｐ処理を目的とし
た予備膜Ｐでは１〜２が目標となっている。

また、一方Ｓｉの共存する浴の脱Ｐを考えると、浴中の
Ｐを酸化してＰ２Ｏ５としこれをスラグにカルシウム塩
として固定しなければならないが、高ＳｉのもとではＰ
、Ｓｉの競合酸化のためＰの酸化は起りに＜＜Ｓｉのみ
が優先して酸化する現象がみられ、この現象がみられる
Ｓｉ域は一般に０．５％以上とされている。

また、精錬（脱Ｐ、脱Ｓ）を行なわせるためには前述の
ように生石灰を添加してスラグの塩基度を確保しなけれ
ばならない。

この点から脱Ｓｉ量が大きくなるにしたがい添加生石灰
量も多くなり、当然スラグ量も増大する。

スラグ量が多くなると鉄歩留の低下、熱効率の低下など
好ましくない結果を招く。

上に述べたように高Ｓｉ域では脱Ｐが進行しないＳｉ域
があることを考え併せると、この高Ｓｉ域では脱Ｐを期
待せず単に脱Ｓｉのみを行ない、ある一定値以下のＳｉ
域すなわち脱Ｓｉと脱Ｐとが平行して起りつるＳｉ域で
のみ脱Ｐを行なわせるのが合理的であることがわかる。

すなわち、脱Ｐの進行しにくい高Ｓｉ域では全く脱Ｐを
対象とせず、この段階では脱Ｓｉのみを最も少ないスラ
グ生成条件下で行なうのが得策である。

しかし、塩基性副材料を前提とする精錬ではＳｉＯ２は
精錬に必須な成分となる。

すなわち。ＣａＯを用いる一般的な精錬のもとではＣａ
Ｏの溶解度を大きくしてスラグになりやすくし、またア
ルカリ金属化合物を用いる精錬ではアルカリ金属の揮発
を抑制し、アルカリ金属化合物を精錬に有効に用いるた
めに必要である。

このように溶融金属の精錬には生成ＳｉＯ２を制御する
ことが精錬を有効に行なううえに必須である。

溶銑を主原料とする酸素製鋼法では全てが回分操業で行
なわれているため、同一の炉での操作でＳｉを事前に調
整することは作業的に困難であり、現実にはダブルスラ
グ吹錬などの支障の多い′操業をとらざるを得ない。

しかし、連続的に溶融金属を精錬する工程においてはＳ
ｉ量を制御することは容易に行ないうる。

連続的に精錬する設備として種々のものが知られている
が、これらにおいて本発明のねらいとする合理的な精錬
の基本に対処した設備は未だない。

本発明はこれら連続的に溶融金属を精錬する方法におい
て、合理的に精錬を進めるための設備に関するものであ
る。

すなわち、溶融金属を連続的に精錬する装置において、
脱Ｐを行なう工程の前に脱Ｓｉのみを行なうことを目的
とする条件下でＳｉを調節する機能をもち、他の反応室
と隔壁で仕切られた独立の反応室を同一反応槽内に有す
ることを特徴とする。

ここで用いる反応槽とは一つの鉄皮内に築造される反応
用の設備を指す。

事前にＳｉのみを低減することはアクティブミキサーな
どの混銑炉内で脱Ｓｉを行なう方法として知られている
が、これは回分法で脱Ｓｉするためこの方法を連続的に
精錬する装置と組合せるのは得策ではない。

連続的に脱Ｓｉのみを行なうために、脱Ｐなどの精錬を
行なう反応槽と別個に独立の脱Ｓｉ槽をもうけることも
できるが、次の点で望ましくない方法といえる。

（１）脱Ｓｉの反応速度は酸素供給律速であり、しかも
酸素効率が高いため脱Ｐを対象にするのと異なり反応室
を小さく設計することが可能であり、独立の反応槽を設
けるのは得策ではない。

（２）反応槽を別個に独立に設けると、両槽の間を溶融
金属が移動する際に大気に触れる、もしくは耐火物製の
樋に触れるなど冷却される機会が増し熱エネルギー保存
の面から望ましくなく、一槽内に脱Ｓｉ室を設けると溶
融金属は単に隔壁の下を通るのみで熱を損失する機会が
全くない。

（３）別個の反応槽を設けると、設備費の増大はもとよ
り保守個所の増大、作業量の増大などを招来し望ましく
ない。

このように反応槽内を区切り脱Ｓｉ専用の反応室を設け
、しかもこれと他の反応室とを隔壁下部で連結させる方
法は反応槽を連ねる方法にはない多くの利点を有してお
り、これらの利点を最大限に発揮する炉体構造を発明し
た。

すなわち本発明は、溶融金属を連続的に精錬する装置に
おいて、脱Ｐ脱Ｓなどの精錬を主体とする反応室の溶融
金属流の上流側に隣接し、隔壁で仕切られしかも隔壁下
部で両室の溶融金属のみが連結され１反応室と同一の炉
外殻鉄皮下にある脱Ｓｉ専用の反応室を設けることを特
長とする。

詳細に説明するために、連続的な精錬炉として溝型炉（
浴の長手方向と直角な断面形状が正方形もしくは長方形
に類似しており、浴の長さく」浴中の２倍以上ある炉）
を例にする。

本発明の脱Ｓｉ専用室を設けた溝型炉の一例を図示する
と第１図のようになる。

溝型炉での溶融金属の流れの方向に直角に耐火物製の仕
切壁３を設け、その底部は炉底５から離れており、炉内
を流れる溶融金属（１脱Ｓｉ室１と脱Ｐ反応室２と仕切
壁下で連結されているが、浴上のスラグは仕切壁で隔離
されている。

脱Ｓｉ室１の浴中は脱Ｐ反応室２の浴中と同一である必
要はなく、同室内での滞留時間を確保するため脱Ｓｉ室
内をより広くするのが得策の場合が多い（第１図側壁４
参照）。

また、脱Ｓｉ室内での脱Ｓｉ量が大きい場合には同室内
溶銑の温度上昇が大きくなり、同室内にスクラップなど
の片材を投入して浴を冷却する必要がある。

同室に片材を投入、装入した際の衛撃、（特に炉床耐火
物に対して）を緩和するために浴深を脱Ｐ反応室より大
きくする必要がある場合があり（例えば片材の単重が大
きい場合など）、この場合には５ｂように深くするのが
得策であり、ゴ般的に５０ｃＩｆＬ以上の浴深を確保す
るのが得策である。

脱Ｓｉ室１の溶融金属浴面７の上部側壁には排滓を目的
とする外気と通ずる排滓孔８を１個もしくは複数個設け
ており、また脱Ｓｉ室の天井６．側壁、炉底の任意の場
所には副材料およびスクラップなどの冷却剤の装入およ
び脱Ｓｉ用酸素を吹き込むことを目的とした穴９，１０
を１個もしくは複数個設けている。

脱Ｓｉ室の大きさは除去すべきＳｉ量、処理溶融金属量
によって決定される。

除去すべきＳｉ量は、装入溶融金属Ｓｉ含有量（％と脱
リ反応室内で必要とするＳｉ量（（至）との差で定まり
、脱Ｐ反応室で必要とするＳｉ（資）は前述のように０
．５％以下となるのが一般的である。

本発明者らの知見によると、脱Ｓｉ室内での溶融金属の
滞留時間は脱Ｓｉ量０．１％当り０．５〜３．５分とす
るのが適切である。

上記時間より短いと送酸量（単位時間当り）を大きくし
なければならず、その結果地金付着などが激しくなり安
定した操業ができにくくなり、これを解決するためにラ
ンス本数を増すと脱Ｓｉ室の長さを太きくしなければな
らず、設備費、耐火物原単位の面から望ましくない。

また、滞留時間を長くすると脱Ｓｉ室が大きくなり、前
記同様設備費、耐火物原単位の面から望ましくない。

脱Ｓｉ室での脱Ｓｉは、脱Ｓｉのみを目的とするため極
力単純な操業条件をとることが望ましいが、全＜ＣａＯ
を添加せぬ５ｉ０２およびＦｅＯのみの生成スラグでは
スラグの粘性が高く、排滓困難２粒鉄含有最大などの問
題を生ずるので、スラグ粘性を低下させるための生石灰
の添加が必要となり、その量はスラグ塩基度（ＣａＯ）
７ （ｓｉｏ２）０．７〜１．０を目標にして決定す
ればよい。

本発明の方法による実施例を述べる。

本発明の方法の対象とする溶融金属は、溶融製鋼用銑鉄
、溶融鉄および溶融合金鉄など広範囲のものを含むが、
実施例としては溶融製鋼用銑鉄を対象とした例で説明す
る。

第２図に示すような形状を有する溝型精錬炉の脱リン反
応室の溶銑流の上流側に、脱リン反応室と仕切壁を（Ｊ
さんで隣接する１次の寸法をもつ予備膜ケイ室を設けた
。

溶銑は装入孔１１より連続的に装入され、脱ケイ室１お
よび脱リン反応室２で精錬され、出銑孔１４から連続的
に排出される。

脱Ｓｉ室１と脱Ｐ反応室２は仕切壁３をはさんで隣接し
、仕切壁下部で溶銑は流通しスラグのみが隔離されてい
る。

また、脱Ｓｉ室はスクラップなどの片材を投入すること
を前提とし、浴深５浴巾４を脱Ｐ反応室より大きくしで
ある。

炉体天井部６には、浴酸化用の０２を供給する１本のラ
ンス用の孔９および副材料（ＣａＯ）、片材などの投入
用の装入孔１０があり、かつ炉側部には脱Ｓｉ室用の排
滓孔８が設けられている。

なお、１２は脱Ｐ反応室２のランス用孔、１３は副材料
装入孔、１４は精錬後のメタル排出孔、１５は仕切壁、
１１排気筒である。

脱Ｐ反応室での浴断面形状は巾５０ ｃｍ 、深さ２５
ｃＩｆＬであるのに対し、脱Ｓｉ室は次の寸法で築造し
た。

脱Ｓｉ用酸素 巾 ０ＧＩｒＬ 深さ ０ｃｍ 長さ ２００ｃｒｒＬ 同脱Ｓｉ室に溶銑を５０Ｔ／ｈｒ、の速度で供給し次の
条件で脱Ｓｉした。

（滞留時間５分）生石灰原単位 ５ｋｇ／Ｔ・溶銑 送酸速度 ３００ Ｎｍ”／ ｈ ｒ上記処理で
〔％Ｓｉ）を０．６１から０．２９まで低減することが
でき、浴温は１５３℃の上昇を示した。

（冷却材としてのスクラップの装入なし）上記の脱Ｓｉ
を脱Ｐ反応室とは独立した取鍋型の炉（径３ ｍ 、深
さ２ｍ）で連続的に行ない、上記と同一条件下で脱Ｓｉ
したのも耐火物製の樋を用いて脱Ｐ反応室に供給した。

浴温は前記と同一の脱Ｓｉ量のもとて１３０℃しか上昇
しておらず、輸送時に２３℃の浴温損失（約１５係に相
当）があることがあきらかとなり、本発明の有利性があ
きらかとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明の精錬炉における脱ケイ室形状を
示し、ａは平面断面図、ｂは正面断面図である。 第２図ａ、ｌ）は本発明の精錬炉の具体例を示し、ａ（
」側面断面図、ｂは平面断面図である。 １・・・・・・脱ケイ室、２・・・・・・脱リン反応室
、３・・・・・・仕切壁、４・・・・・・脱ケイ室側壁
、５・・・・・・脱ケイ室炉底、６・・・・・・炉天井
、７・・・・・・浴面、８・・・・・・排滓孔。 ９・・・・・・ランス用孔（脱Ｓｉ室）、１０・・・・
・・副材料、スクラップ装入用孔、１１・・・・・・溶
銑装入孔、１２・・・・・・ランス用孔（脱Ｐ反応室）
、１３・・・・・・副材料装入孔（脱Ｐ反応室）、１４
・・・・・・精錬後のメタル排出孔、１５・・・・・・
仕切壁、１６・・・・・・排気筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 連続的に溶融金属を精錬する炉において、脱リンな
   どの精錬を行なう反応室の溶融金属流の上流側に仕切壁
   を介して隣接する脱ケイ反応専用の脱ケイ室をもつこと
   を特徴とする脱ケイ専用の反応室をもつ連続的精錬炉。