JPS621445B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は酸素上吹き製鋼法を用いて鋼を溶製す
る方法に関する。 酸素上吹き製鋼法において溶鉄（溶銑又は溶
鋼）へ造滓剤を添加する場合、副原料である生石
灰、石灰石、蛍石、ドロマイト等を粉体にして単
に添加すると、炉内反応により発生する一酸化炭
素ガス等の圧力によつて飛散するので、これを防
止するために塊状のまま投入して添加するのが普
通である。 このような製鋼法においては、通常、脱珪期前
後にスロツピングが発生しやすい。この傾向は、
生産性を向上させるために行う高速吹錬において
特に顕著である。その理由は、生石灰、石灰石の
主成分が高融点（2570℃）の酸化カルシウム
（CaO）であるので、これらを脱珪期に完全溶解
させ、滓化を促進させることが困難であるからで
あり、またこれらを大量に投入しても脱珪期終了
時におけるスラグ塩基度が1.5〜1.6程度の極めて
起泡性が大きいスラグが生成するからである。更
に脱珪が終了した後、脱炭反応によりガス発生量
が急激に増大することも、スロツピングの発生を
助長する。 これに対処する方法として、不活性ガス、酸素
ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、プロパンガス
等の攪拌用ガスを浴面下へ吹き込み、スラグーメ
タル反応を均一に進行させ、急激なガス発生を防
止することが行われるが、吹錬の高速化に伴うス
ロツピングの発生を十分に抑制することは困難で
ある。 また造滓剤を塊状のまま添加する場合には、吹
錬末期の滓化が不安定となり、吹錬終点における
溶鋼中の燐濃度〔Ｐ〕が一定せず、成分外れによ
る品質の低下、再吹錬の実施による生産性の低
下、合金鉄及び媒溶剤の消費量の増加等の問題点
が生じる。 これに対し、例えば本願出願人が特開昭56−
9311号において提案したように、造滓剤のうちの
１種の粉体又は２種以上を混合した粉体を上吹き
酸素気流へ混入して溶鉄へ添加し、且つ、酸素上
吹きによる吹錬操作の期間中又はそれに続く吹錬
終了後の排出期間まで、不活性ガス、窒素ガス、
酸素ガス等の攪拌用ガスを浴面下へ吹き込む精錬
法があるが、この方法は優れた精錬特性を有す
る。 然るにこの方法も、生石灰等の粉体の添加速度
によつては、脱珪期終了前後にスラグ塩基度が
1.5〜1.6となつてスロツピングが発生したり、粉
体の添加を吹錬中途で完了してしまうと吹錬後期
の鋼浴温度の上昇と共にスラグより鋼浴への復燐
が起こり、吹錬終点における溶鋼中の燐濃度
〔Ｐ〕が一定しない等の問題点が生じる。更に添
加する造滓剤の全量を粉体として添加する場合
は、造滓剤を粉体にするための粉砕コストが大き
いという問題点もある。 本発明は、このような問題点を解決するために
なされたものであり、脱珪期終了前後のスロツピ
ングの発生を防止し、吹錬後期の鋼浴温度の上昇
に伴う復燐を防止し、吹錬末期の滓化を安定させ
ることにより、吹錬の安定化、成品鋼の品質の向
上及び原料歩留りの向上を図ることを目的とし、
更に造滓剤の粉体を上吹きするために必要な粉体
造滓剤を得るための造滓剤の粉砕費用の低減を図
ることを目的とする。 本発明に係る製鋼法は、浴面下への攪拌用ガス
吹込みを伴う酸素上吹き製鋼法において、生石
灰、石灰石、ドロマイト等の１種又は２種以上を
含む造滓剤と、必要によりマンガン鉱石及び／又
は酸化鉄を、全添加量の70％以下は塊状にて溶鉄
へ投入し、残部は粉体状にて上吹き酸素気流へ混
入して溶鉄へ添加することとし、脱珪期終了迄に
粉体状での造滓剤添加によりスラグ塩基度を２以
上となし、吹錬終了の少なくと２分前から吹錬終
了迄の間には粉体状での造滓剤添加を行うことを
特徴とする。 以下本発明の実施例を示す図面に基づいて詳細
に説明する。第１図は本発明の実施状態を示す模
式的縦断面図、第２図は本発明の実施に使用する
上吹き酸素ランスのノズルヘツド部の構成を示す
縦断面図、第３図は同じく底面図である。 CVは転炉であつて、該転炉CV内へは、高炉か
ら出銑された溶銑が溶銑予備処理を施された後に
装入され、該溶銑に対して炉口CV₁から挿入され
る上吹き酸素ランスＬにより吹錬用酸素ガスが吹
き込まれ、転炉吹錬が行われる。更に該上吹き酸
素ランスＬは、後に詳述するように、前記吹錬用
酸素ガスと共に粉体造滓剤を吹き込むためにも用
いられる。 転炉CVの上方には、吹錬中に炉内で発生する
排ガスを回収してこれを排ガス処理設備（図示せ
ず）へ案内するための排ガス回収フードＨが、そ
の開口部を炉口CV₁の上方に位置させるように設
置されている。この排ガス回収フードＨの適宜位
置には、副原料投入シユートＳが設けられてお
り、該シユートＳからは造滓剤が塊状のまま転炉
CV内へ投入添加される。 前記上吹き酸素ランスＬは、ノズルヘツド部Ａ
というランス本体Ｂとから構成されており、この
ノズルヘツド部Ａの内部は同心的に配設された円
筒壁１，２，３，４によつて粉体供給路１１、酸
素供給路１２、冷却水供給路１３、冷却水排水路
１４が同心的にノズルヘツド部の中心側から外周
側にこの順序で形成されている。ノズルヘツド部
Ａの下面はその中央部に開口する中央部ノズル１
５及び該中央部ノズル１５の同心円上に相互に等
角度隔てられて開口する３個の周辺部ノズル１６
を除いて閉鎖されており、前記粉体供給路１１の
下端は中央部ノズル１５に、また酸素供給路１２
の下端は各周辺部ノズル１６に夫々連通され、ま
た冷却水供給路１３と、冷却水排出路１４との下
端はノズルヘツド部Ａ内に形成した円筒壁３下方
における連通路１７によつて相互に連通されてい
る。ノズルヘツド部Ａの各円筒壁１〜４の上端部
はランス本体Ｂを構成する前記各円筒壁１〜４と
同径であつて、且つ同心的に配設された内管５、
中管６、仕切管７、外管８の各下端に連結されて
いる。そして図面には示していないが内管５の上
端は生石灰、石灰石、蛍石、ドロマイト等の造滓
剤のうちの１種の粉体又は２種以上を混合した粉
体（以下単に粉体という）と、必要によりマンガ
ン鉱石、酸化鉄の１種又は２種以上を貯留するタ
ンク及び酸素ガス、不活性ガス（アルゴンガス
等）、窒素ガス、水蒸気等のキヤリアガス用のタ
ンクに接続されており、前記粉体は酸素ガス、不
活性ガス等のキヤリアガスに伴われて内管５、円
筒壁１内に形成された粉体供給路１１内を経て中
央部ノズル１５に導かれる。また中管６の上端は
酸素タンク（図示せず）に連結されており、中管
６と内管５との間及び円筒壁１と２との間に形成
される酸素供給路１２を経て各周辺部ノズル１６
に導かれる。仕切管７の上端は給水タンク（図示
せず）に、また外管８の上端は排水溜（図示せ
ず）に夫々接続されており、中管６と仕切管７と
の間及び円筒壁２と３との間に形成される冷却水
供給路１３を通じてその下端の連通路１７に達
し、この連通路１７を経て円筒壁３と４との間及
び外管８と仕切管７との間に形成される冷却水排
出路１４を経て排水され、ノズルヘツド部Ａ及び
ランス本体Ｂを冷却するようになつている。 中央部ノズル１５は粉体供給路１１下端に連な
る導入部１５ａ及び該導入部１５ａ下端に連なる
スロート部たる円筒部１５ｂを粉体供給路１１の
軸心線と同心的に形成して構成されている。導入
部１５ａは粉体供給路１１下端から下方、すなわ
ち噴射口側に行くに従つて緩く縮径されて内周壁
が逆円錐台形をなすよう形成され、また円筒部１
５ｂは導入部１５ａ下端と同径であつて、その下
端は噴射口としてノズルヘツド部Ａの下底面に開
口しており、粉体供給路１１内をキヤリアガスに
伴われて給送されてきた前記粉体は導入部１５
ａ、円筒部１５ｂを経て加圧され、加圧されて円
筒部１５ｂの延長上に真直ぐ噴射される。 粉体供給路１１の軸心線に対する導入部１５
ａ、周壁の傾斜角α、導入部１５ａの軸長方向の
長さl₁、並びに円筒部１５ｂの直径ｄ、円筒部１
５ｂの軸長方向の長さl₂については特に限定する
ものではないが、導入部５ａ周壁の傾斜角αは余
り大きいと前記粉体に対する抵抗、換言すれば前
記粉体より受ける研削作用の影響が大きくなるた
め必要な粉体速度が得られる範囲内で可及的に小
さくするのが望ましい。 また周辺部ノズル１６は酸素供給路１２の下端
に連なるスロート部たる円筒部１６ａ及びこの円
筒部１６ａに連なる末広部１６ｂによつて構成さ
れている。円筒部１６ａは酸素供給路１２下端の
Ｕ字形遮閉壁の内底部から、下端側が中央部ノズ
ル１５の軸心線に向けて接近又は離反するよう斜
め下向きに角度θで傾斜して形成されており、ま
た末広部１６ｂは上端側から下端側に向うに従つ
て緩やかに拡径して形成され、その軸心線は円筒
部１６ａの軸心線と同一直線上にあつて、下端側
が中央部ノズル１５の軸心線側に接近又は離反す
る向きに角度θで傾斜して形成されており、末広
部１６ｂの粉体供給路１１側の周壁は中央部ノズ
ル１５の軸心線に対し、これに接近する向きに角
度θ_１で傾斜し、また反対側の周壁は中央部ノズ
ル１５の軸心線から離反する向きに角度θ_２で傾
斜しており、酸素供給路１２内を給送されてきた
酸素ガスは、円筒部１６ａ、末広部１６ｂを経て
加圧され、加速されて末広部１６ｂの延長線上に
噴射される。 このように構成された上吹き酸素ランスＬは、
第１図に示すように、その先端位置が転炉CV内
の溶鉄（予備処理後、転炉CV内へ装入された溶
銑又は精錬されつつある溶鋼）の湯面に対して所
要高さとなるように挿入される。そして前記ラン
スＬの中央部ノズル１５からキヤリアガスに伴わ
れて噴射される粉体と、その周辺部ノズル１６か
ら噴射される酸素ガスとは、相互の流束が前記溶
鉄の湯面又は火点において交叉するように噴射さ
れ、その結果、前記粉体は散乱されることなく浴
中へ誘導される。このように前記粉体を上吹き酸
素気流へ混入して溶鉄へ添加する理由は上吹き酸
素気流中に混濁する前記粉体が直接火点へ供給さ
れ、急速に滓化され、任意の時点でスラグの塩基
度を制御することができ、また前記粉体が酸素と
共に溶鉄中に突入した後、浮上する過程において
直接脱燐が進行し、浮上後の急速滓化と相俟つて
脱燐脱硫が円滑に行われるからである。なお上吹
き酸素ランスとして通常のランスを用いて吹錬用
酸素気流中に前記粉体を混入させる方法も可能で
あるが、この方法によれば高圧酸素ガス用配管内
に前記粉体を供給する装置が必要となり、設備費
が増大して好ましくない上、粉体によるラバール
ノズルの損耗が激しくランス寿命が短いという難
点がある。 前記転炉CVには、その炉底又は側壁に単数又
は複数の（第１図においては炉底に２個の）羽口
Ｎが設けられており、該羽口Ｎからは不活性ガス
（アルゴンガス等）、窒素ガス、酸素ガス、一酸化
炭素ガス、二酸化炭素ガス等のうちの１種又は２
種以上が０〜0.5Nm³／分・Ｔの吹込み量にて吹
き込まれる。この吹込み量を０〜0.5Nm³／分・
Ｔとしたのは、それが0.5Nm³／分・Ｔを越える
と中高炭域におけるスラグ中の酸化鉄濃度
（FeO）が急激に減少し、前記粉体（例えば粉状
石灰）を上吹き酸素気流へ混合して添加しても中
高炭素鋼の脱燐が十分行われないからである。 さて上述したように転炉吹錬を実施する場合に
おいて、造滓剤を溶鉄へ添加する条件は、吹錬開
始から脱珪終了迄にスラグ塩基度が２以上となる
ように、且つ、吹錬終了の少なくとも２分前から
吹錬終了迄の間、粉体状での造滓剤添加を行うこ
ととする。 このように脱珪期終了迄にスラグ塩基度が２以
上となるようにすることを条件とするのは、脱珪
期終了前後に発生するスロツピングを防止し、鉄
分等の損失を防止すると共に操業の安定化を図る
ためである。即ち、脱珪期終了前後から脱炭反応
によるガス発生が著しくなるが、その時点までに
スラグ塩基度が２以上としておくと、スラグの起
泡性が小さく、スラグのガスによる膨張が抑えら
れてスロツピングの発生が防止されるからであ
る。なお、本発明にあつては、前記粉体を上吹き
酸素気流へ混入し、これを直接火点へ供給するこ
ととしているので、供給した時点における滓化率
は略100％となり、容易にスラグ塩基度を制御す
ることができ、脱珪期終了時までにスラグ塩基度
を効率的に２以上とすることができる。因みに、
第４図は、横軸に溶鋼中の炭素濃度〔Ｃ〕を、縦
軸に滓化率をとり、造滓剤の添加方法を変化させ
た場合の滓化率の比較結果を示すグラフである。
図中、イは浴面下への攪拌用ガス吹込み（底吹き
ガス：アルゴンガス、吹込み量：0.1Nm³／分・
Ｔ）を行いつつ造滓剤の粉体を上吹きする方法、
ロは同じく浴面下への攪拌用ガス吹込みを行いつ
つ造滓剤を塊状のまま添加する方法、またハは浴
面下への攪拌用ガス吹込みを行わずに造滓剤を塊
状のまま添加する方法を夫々示すが、本発明に係
るイの場合の滓化率は、前述した如く略100％と
なつており、極めて優れていることが分かる。 また吹錬終了の少なくとも２分前から再度前記
粉体を上吹き酸素気流へ混入して添加することを
条件とするのは、吹錬末期の滓化を安定させ、吹
錬終点における溶鋼中の燐濃度〔Ｐ〕を安定させ
ると共に、中高炭素鋼溶製時に吹錬末期の鋼浴温
度上昇に伴つて進行する、スラグからの鋼浴への
復燐を防止し、中高炭素領域での脱燐を安定させ
るためである。即ち、吹錬終了の２分以上前に前
記粉体の添加を停止すると、鋼浴温度の上昇に伴
つてスラグから鋼浴への復燐現象が起こり、また
粉体の再吹込みを、吹錬終了前２分以降の時点か
ら開始しても造滓剤添加による十分な脱燐効果が
得られないから、吹錬終了の少なくとも２分前か
ら再度前記粉体を上吹き酸素気流へ混入して添加
することとしたのである。 叙上の如き吹錬を行うことにより、脱珪期終了
前後のスロツピングの発生を防止し、吹錬後期の
鋼浴温度の上昇に伴う後燐を防止し、吹錬末期の
滓化を安定させることができる。 また前記粉体を上述した条件を満足するように
添加することができれば、造滓剤はその一部を塊
状のまま投入して添加してもよい。塊状のまま添
加し得る量は、目標とする溶鋼中の燐濃度〔Ｐ〕
のレベルによつても異なるが、本願発明者らの数
多くの実験によれば、通常の終点〔Ｐ〕レベル
（〔Ｐ〕0.020％）の鋼種については、造滓剤の
全添加量の70％までは塊状のまま添加することが
可能である。そしてこのように造滓剤を相当量ま
で塊状のまま添加することにより、造滓剤を粉状
にするための粉砕コストを低減することができ
る。 次に本発明方法の実施例について説明する。内
径が12.7mmφの底吹ノズルを有する羽口を２個備
えた15トン純酸素上吹き転炉にて、第２図及び第
３図において説明したのと同様の上吹き酸素ラン
ス（周辺部ノズルの内径はスロート部において14
mmφ、中央部ノズルの内径は16mmφ）を用いて転
炉吹錬を行つた。第１表は造滓剤添加条件を、第
２表は溶銑条件を夫々示す。条件は本発明に係
るもの、条件は吹錬末期の粉体造滓剤の添加時
期をずらしたもの、条件は造滓剤の70％以上を
塊状のまま添加したもの（従つて脱珪期終了迄に
スラグ塩基度を２以上に確保すること及び吹錬末
期の脱燐制御を行うことはできない。）、また条件
は造滓剤のコスト、特にその粉砕コストを考慮
せずに吹錬全期に亘つて粉体造滓剤のみ添加した
もの（脱珪期終了迄は粉体吹込み条件は、スラグ
塩基度が２以上となるように吹いた。）である。
なお、いずれの場合も、上吹き酸素流量は2200N
m³／時、粉体のキヤリアガス流量は200Nm³／
時、底吹きガス（アルゴンガス）流量は200N
m³／時、またランス湯面間距離は1000mmの条件の
下に実施した。更に主原料はいずれの場合も溶
銑：15T及びスクラツプ：3Tである。その吹錬
結果を第３表に示すが、この表より、本発明よる
場合は、条件を除く他の条件の場合に比し、ス
ロツピングの発生及び終点における溶鋼中の燐濃
度〔Ｐ〕のいずれに関しても優れた結果を示して
いることが分かる。また本発明による場合は条件
の場合に比しても、これに匹敵する結果を示し
ており、造滓剤の粉砕コスト等を考慮すれば本発
明による場合の方が優れているといえる。 以上詳述したように本発明にあつては、酸素上
吹き製鋼法を用いて鋼を溶製する方法において、
粉体造滓剤を所定条件の下に上吹き酸素気流へ混
入して溶銑へ添加すると共に、造滓剤全添加量の
70％以下を塊状のまま添加することとしているの
で、脱珪終了前後のスロツピングの発生を防止
し、吹錬後期の鋼浴温度の上昇に伴う復燐を防止
し、吹錬末期の滓化を安定させることができ、吹
錬の安定化、成品鋼の品質向上及び原料歩留りの
向上を図ることができると共に、粉体造滓剤を得
るために必要な造滓剤の粉砕費用の低減も図るこ
とができる等、本発明は鋼を溶製する上で優れた

【表】

【表】

【表】 効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す模式的縦断面
図、第２図は本発明の実施に使用する上吹き酸素
ランスのノズルヘツド部を示す縦断面図、第３図
は同じく底面図、第４図は造滓剤の添加方法の相
違による滓化率の変化を示したグラフである。 CV…転炉、Ｌ…上吹き酸素ランス、Ａ…ノズ
ルヘツド部、Ｂ…ランス本体、１５…中央部ノズ
ル、１６…周辺部ノズル、Ｓ…副原料投入シユー
ト、Ｎ…羽口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 浴面下への攪拌用ガス吹込みを伴う酸素上吹
   き製鋼法において、 生石灰、石灰石、蛍石、ドロマイト等の１種又
   は２種以上を含む造滓剤と、必要によりマンガン
   鉱石、酸化鉄の１種又は２種以上を、 全添加量の70％以下は塊状にて溶鉄へ投入し、 残部は粉体状にて上吹き酸素気流へ混入して溶
   鉄へ添加することとし、 脱珪期終了迄にスラグ塩基度を２以上となし、 吹錬終了の少なくとも２分前から吹錬終了迄の
   間には粉体状での造滓剤添加を行うことを特徴と
   する製鋼法。