JPH0246648B2 - Sansotenrochudenohaganenoyokaiho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は治金に関し、一層詳しくは酸素転炉中
での鋼の溶解法に関する。 本発明は、酸素転炉中で固体金属鉄含有材料か
ら鋼を製造するのに用いることができる。そのよ
うな固体金属鉄含有材料（金属装入材料）は、例
えばスクラツプ、切り拾て両端、鋼材工場からの
金属廃棄物、並びに金属化ペレツト、海綿鉄等で
あり得る。 （従来の技術） 固体金属装入材料を用いて酸素転炉中で鋼を製
造する方法は当該技術で公知である（DE、Ｃ、
2719981、DE、Ｃ、2729982、DE、Ｃ、
2729983）。 そのような方法によつて鋼を製造するために、
酸素転炉は“管中管（pipe−in−pipe）”タイプ
の底羽口及び横羽口を備えている。酸素はこれら
の羽口の中央通路を通して注入され、また液体又
は気体の炭化水素燃料は外側の通路を通して供給
される。 転炉に固体金属装入材料を装填する。この装入
材料は最初に、該羽口を通して底、及び横から転
炉中に注入される酸素含有ガス中で炭化水素燃料
（気体又は液体）を燃焼させることに起因して加
熱される（吹き込み）。加熱されるので、その固
体金属装入材料は溶解する。その装入材料が羽口
付近で溶解する（鋼浴が形成される）時に、ミル
粉砕（微粉砕）された炭素含有物質（例えば、コ
ークス、石炭、黒鉛又はそれらの混合物）を追加
のエネルギー運搬体として転炉中に装填する。炭
素含有燃料の供給は、羽口が破壊しないように保
護を与える程度に、即ち酸素消費量の８〜12（容
量）％に徐々に減少させる。 固体金属装入材料が完全に溶解した時に、その
鋼浴を、鉄の吹錬法と類似の、当業界で公知のい
ずれかの方法によつて精錬する。その浴の加熱
は、鉄中に溶解している炭素の酸化反応によつて
放出される熱で主として達成される。同時に、ミ
ル粉砕された石灰も、スラグの形成のために酸素
と共に浴中に装填する。金属が所要の温度になつ
た時に、それを転炉から出鋼させる。 上記の製鋼技術は入手できる炭素含有物質（例
えば、コークス、石炭、黒鉛及びそれらの混合
物）を使用することを可能にする。しかしなが
ら、それらの調製及び転炉への移送のためには、
追加の装置を設備する必要があり、そのことは結
果として資本投下を増加させることになる。 溶解プロセスにおいて、羽口付近にある液体金
属を通つて移動する酸素は鉄を酸化するために一
部分消費され、このことは結果としてスラグの量
及びスラグ中の酸化第一鉄（FeO）含有率を増加
させることになる。酸化第一鉄は耐火性ライニン
グの物質とで僅かに溶融する共晶を形成し、この
ことでライニングの消耗は増加する。 “酸素転炉中での鋼の製造法”も当業界で公知
である（国際出願PCT／SU83／00025、1984年
４月17日）。 この方法は酸素転炉中で実施され、この転炉は
“管中管”タイプの底羽口及び横羽口を備えてい
る。酸素は羽口の中央通路を通して注入され、液
体及び気体の炭化水素は外側の穴を通して注入さ
れる。上方の水冷ランスを通して酸素が注入され
る可能性も提供される。 その方法は次の技術プロセスを含む：固体金属
装入材料（例えば金属スクラツプ）を装填し、次
いで、そのプロセスの間、連続して装入される炭
化水素及び固体炭素含有燃料を、該羽口を通して
底、上及び横から転炉中に注入される酸素含有ガ
ス中で燃焼させることによつて加熱して溶解させ
ること。次いでその炭化された鉄溶融物を精錬す
る。 底から頂部へ移動する熱い燃焼生成物は、転炉
中に装填された固体金属装入材料を加熱する。そ
の固体金属装入材料の加熱プロセスにおいて、燃
料を燃焼させるために酸素に富んだ空気を該底羽
口を通して注入する。同時に、純酸素の上方ラン
ス及び横羽口を通して注入する。その後、炭化鉄
溶融物の溶解及び精錬プロセスにおいて、底羽口
を通して注入された酸素含有ガス中の酸素の消費
を100％に増加させる。 酸素含有ガス中の酸素量を変化させることに基
づくこの方法は固体金属装入材料の均一な加熱及
びそれに続く完全な溶解を提供する。 しかしながら、固体金属装入材料の加熱及びそ
れの溶解の間に酸素含有ガスで溶融物を吹錬する
と、その結果として、酸化第一鉄（FeO）含有率
の一層高いかなりの量のスラグが形成されること
になる。これは鉄の酸化によつて生じそして錆と
しての鉄酸化物を鉄含有材料と共に鋼浴中に入れ
る。酸化第一鉄は耐火性ライニング物質とで可融
性の共晶を形成し、この共晶は溶融しそれでその
ことによつてライニングの消耗が生じる。 加えて、酸化第一鉄（FeO）含有率の高いスラ
グの下で炭化鉄溶融物を精錬すると、転炉からの
金属及びスラグのスロツピングを引き起こすこと
もあり、そのことはそのプロセスの継続時間に悪
影響を及ぼす。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、酸素転炉中で固体金属鉄含有
材料から鋼を溶解させる方法であつて、溶解プロ
セスの継続時間を短くし且つ転炉ライニングの消
耗を少なくすることを可能にする該方法を提供す
ることである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、固体金属鉄含有材料を装入
し、次いで、連続して装填される炭化水素及び固
体炭素含有燃料を、下、上及び横から転炉中に供
給される酸素含有ガス中で燃焼させることによつ
て溶融物を形成するように加熱することを含む酸
素転炉中での固体金属鉄含有材料からの鋼の溶解
法において、本発明に従つて、該溶融物が1525〜
1580℃である時に、酸化性スラグを該溶融物の表
面から取り除き、その後に鉄を該金属鉄含有材料
の初期量の２〜５％の量で該溶融物中に装入す
る、酸素転炉中での鋼の溶解法を提供することに
よつて成就される。 本発明の実施は溶融物の温度状況及びスラグ状
況の調節を可能にする。それは溶解プロセスの継
続時間を短くする可能性、即ち鋼浴を一層迅速に
加熱する可能性をもたらす。このことは一酸化炭
素の一層高度の後燃焼に起因している。金属装入
材料中に液体鉄がないという条件の場合には、転
炉の排出ガス中にある一酸化炭素の後燃焼の程度
は、スラグ中の酸化第一鉄含有率の増加と共に増
加する。装入材料を溶解させるプロセスでの並び
に鋼浴の温度が1525〜1580℃の範囲内にある時の
鋼浴を加熱する初期段階でのスラグ中の酸化第一
鉄含有率の増加は、一酸化炭素の後燃焼の程度の
増加を促進する。一酸化炭素は鋼浴の上で燃え尽
きそれで装入材料の溶解及び溶融物の加熱をかな
り早め、そのことによつて溶解プロセスの継続時
間を短くする。 しかしながら、溶融物の温度が1580℃を越えて
上昇すると、スラグの一層高度の酸化はライニン
グの抵抗力に悪影響を及ぼす。何故ならば、1580
℃を越える温度では、酸化第一鉄は耐火性ライニ
ング物質とで僅かに溶融する共晶を形成し、その
溶融されることは転炉の耐火性ライニングの早い
消耗を引き起こすからである。 この理由で、1580℃以下の温度で溶融物の表面
から酸化性スラグを取り除く必要がある。溶融物
の表面からスラグを取り除くことは1525℃以上の
温度で可能である。何故ならばこの目的に対して
は、約1525℃の融点をもつ装入材料を完全に溶解
させる必要があるからである。1525℃未満の温度
では、溶融物表面から酸化性スラグを取り除くこ
とは不可能である。装入材料を完全に溶解させる
ための実際条件においては、装入材料をその融点
に関して過熱する必要がある。 溶融物の表面から酸化性スラグを取り除いた後
にも、少量のこのスラグがいまだにその鋼浴中に
ある。溶融物中に残つているスラグを脱酸するた
めには、その中に脱酸物質を供給する必要があ
る。本発明において脱酸物質として、金属装入材
料の２〜５重量％の量で固体鉄を用いる。 固体鉄を用いる必要性は、その固体鉄からの炭
素が直接に溶融物中に入りそしてスラグと反応す
ることでスラグ中に残つている酸化第一鉄含有率
の低下を可能にし、そしてそのことは更に上昇し
た温度において転炉の耐火性ライニングの消耗を
減少させるという事実によつて不可欠の条件とし
て要求される。該効果は両反応相、即ち金属及び
スラグの高度に発現した相互作用表面に起因して
生じる。 加えて、固体鉄からの炭素は直接に溶融物中に
入りそして追加のエネルギー運搬体として作用
し、そしてこのことは結果として溶解プロセスの
継続時間を短くすることになる。 鉄の代わりにその他のいずれかの炭素含有物質
（例えば、石炭）を使用しても、この関係ではあ
まり有効ではない。何故ならば、そのスラグ浴と
その固体物質との反応はその低い拡散速度に起因
して非常に遅い速度で生じ、そして、その上にス
ラグの発泡を伴うからである。上記の理由で、ス
ラグの酸化を最少にするためには鉄を添加する必
要がある。 固体金属装入材料を用いる時には、その金属装
入材料の全量の５％の量で固体鉄を添加すると、
スラグ中の酸化第一鉄（FeO）の全含有率を15〜
20％に減少させることが可能となり、このことは
満足な精錬能力をもつスラグを提供するのに且つ
その後に石炭又はその他のいずれかの炭素含有物
質を転炉中に装入する間のスラグの発泡を防止す
るのに十分である。スラグの酸化に対する固体添
加剤の上記した影響を考慮に入れると、固体添加
剤を５％を越える量で添加することは望ましくな
い。このことは、一層多量の鉄を添加するとその
金属中の炭素含有率がかなり高くなり、それでこ
のことは、結果として溶解プロセスの継続時間を
長くすることになるので望ましくないというので
ある。固体鉄を２％未満の量で添加すると、酸化
第一鉄含有率を20％に低下させることができず、
そのことは固体鉄添加剤の量の下限が金属装入材
料の初期量の２％であるという理由である。 固体鉄を溶融物中に装入した後に、固体炭素含
有燃料を固体金属鉄含有材料の元の量１〜５％の
量で溶融物中に添加することが望ましい。 そのような添加は、炭素含有材料からの炭素を
鋼浴の表面上で燃焼させることに起因して鋼浴の
加熱プロセスの促進を可能にし、そしてそのこと
は結果として溶解プロセスの継続時間を更に短く
する。 加えて、この燃料は、その燃料中の炭素が酸化
第一鉄から鉄を還元するので、鋼浴中にまだ残つ
ている酸化性スラグのための脱酸剤として作用
し、そしてそのことは結果として転炉の耐火性ラ
イニングの消耗を減少させる。 本発明に従つて転炉中に追加装填される固体炭
素含有燃料（例えば、石炭）の消費は１〜５％の
値によつて支配される。その添加物の正確な値は
酸化性スラグを除去した後の溶融物の温度、並び
に溶解プロセスの終点での所要温度に依存し、即
ち所要温度の上昇に依存する。その温度が1580℃
から1600〜1610℃に上昇すると１％の石炭が必要
であり、1580℃から1640〜1650℃に上昇すると２
％の石炭が必要であり、1580℃から1680〜1700℃
に上昇すると５％の石炭が必要である。 （実施の態様） 本発明がより良く理解されるように、以下の特
定の実施例を以下に示す。 本発明の方法は、“管中管”タイプの底羽口及
び横羽口を備えた酸素転炉中で実施される。酸素
はこれらの羽口の中央通路を通して注入し、炭化
水素燃料はそれらの外側の通路を通して供給す
る。転炉には上方の水冷ランスを通して酸素を注
入するための設備も設けられている。 固体金属鉄含有材料（例えば、金属スクラツ
プ）からの鋼の製造法は次のことを含む。 本発明の方法による製鋼のための固体金属鉄含
有材料としては次の材料を用いることができる：
スクラツプ、切り拾て両端、鋼材工場からの金属
廃棄物、金属化ペレツト、海綿鉄等。 燃料として気体炭化水素（例えば、天然ガス、
メタン、プロパン、ブタン）、並びに液体炭化水
素（例えば、残油、石油、デイーゼル燃料）を用
いることが好ましい。また、燃料として、固体炭
素含有燃料（例えば、コークス、石炭、掲炭等）
を用いることができる。 酸素転炉中での固体金属鉄含有材料からの鋼の
製造法は装入材料を転炉中に装填する期間、装入
材料を加熱する期間、装入材料を溶解する期間、
鋼浴からスラグを取り除く期間及びそれに続く酸
化精錬期間を含む。 固体装入材料の加熱及びその溶解は、底羽口及
び横羽口を通して供給された炭化水素燃料を、同
じ羽口を通して、並びに上部の水冷ランスを通し
て注入された酸素含有ガス中で燃焼させることに
よつて放出された熱で行なわれる。 加熱及び溶解期間の間、固体炭素含有燃料の燃
焼を維持するために固体鉄含有材料を金属装入材
料上に周期的に装填する。装入材料の加熱時間が
装入材料の溶解期間になつた時に、底羽口を通し
て注入される酸素含有ガス中の酸素の割合を20〜
70％から約100％まで増加させる。装入材料の溶
解期間及び加熱時間では、横羽口及び上部の水冷
ランスを通して純酸素を注入する。 装入材料が溶解し、そしてその温度が1525〜
1580℃である時に、30〜70％の酸化第一鉄
（FeO）を含有している酸化性スラグを鋼浴の表
面から取り除く。 酸化性スラグを鋼浴の表面から取り除いた後
に、固体鉄及び追加の石炭をそれぞれ全金属スク
ラツプ素材の２〜５％及び1.5％の量で鋼浴中に
連続的に供給し、次いでその溶融物を精錬する。 炭質鉄溶融物の精錬は当業界で公知のいずれか
の方法によつて実施される。即ち、精錬プロセス
の間、底羽口を通して供給される酸素量と炭化水
素量との比は、炭化水素が燃料としては役立たな
いがしかし酸素ランスのための保護媒体として役
立つような方式で調節される。鋼を所望の化学粗
製及び温度まで精錬する。 本発明は温度状況及びスラグ状況の調節に基づ
いている。溶融物の吹錬は、一方ではスラグが装
入材料の溶解期間及び溶融物の加熱の初期段階で
高度に酸化されるが（FeO＝30〜70％）、鋼浴の
温度が1525〜1580℃よりも高くはない時には、一
酸化炭素の後燃焼の程度を高めるように助長す
る。転炉内で一酸化炭素が鋼浴の上で燃焼し、そ
れで金属装入材料の溶解及び鋼浴の加熱プロセス
を早めるのをかなり助長し、このことは溶解の継
続時間を短くするのを可能にする。この期間で
は、スラグの酸化は肯定的に作用し、それで転炉
中に一層多量のスラグがあればあるほどそしてそ
れの酸化第一鉄の含有率が高ければ高いほど、一
酸化炭素の後燃焼プロセスはそれだけ一層強くな
る。加えて、溶融物の温度の上昇と共に、スラグ
の酸化の程度を低下させる必要がある。即ち、酸
化性スラグ中に存在している酸化第一鉄と転炉の
耐火性ライニングとの間の相互作用の継続時間を
短くし、そのことによつて転炉ライニングの消耗
を少なくする必要がある。スラグの酸化の程度を
低下させることに関しての問題は鋼浴の表面から
スラグを取り除くことによつてそして次いで固体
鉄及び補充量の固体炭素含有燃料を添加して鋼浴
を脱酸することによつて解決される。 本発明の実施は溶解プロセスの期間を約10％短
くすること及び転炉ライニングの消耗を約30〜35
％減少させることを可能にする。 実施例 １ 底及び横の燃料及び酸素用の羽口並びに上部の
酸素用の水冷ランスを備えた10tの転炉に石灰
0.5t及び金属スクラツプ10tを装填した。底羽口
を通して注入した、酸素50％を含有する富化空気
及び５〜８m³／minの天然ガスによつてスクラツ
プを加熱した。横羽口を通して酸素を５〜10m³／
minの量で注入した。上部ランスを通して注入し
た酸素の消費は10〜15m³／minの範囲内で変化さ
せた。 装入材料の溶解はその加熱と同じ方法で行つ
た。即ち、溶解プロセスで転炉中に供給したガス
成分の消費は加熱についてと同じであつた。加え
て、底羽口を通しての富化空気の代わりに酸素を
10〜15m³／minの量で注入した。加熱及び溶解の
間、石炭400Kgを100Kgの部分に分けて転炉中に装
填した。装入材料が溶解した時に、スラグは酸化
第一鉄30％及び酸化マグネシウム４％を含有して
いた。固体装入材料は30.5分間で溶解した。温度
は1525℃であつた。0.5tの量の酸化されたスラグ
を転炉から取り除いた（ポンプで抜き出した）。
吹錬を再び開始した後（底羽口を通して15〜20
m³／minの酸素及び2.5〜3.0m³／minの天然ガス
を注入し、横羽口を通して５m³／minの酸素及び
２m³／minの天然ガスを注入し、上部ランスを通
して10〜15m³／minの酸素を注入した）、固体鉄
200Kg及び小粒の石炭500Kgを転炉中に連続的に装
入した。吹錬を更に７分間続けた。正味の合計吹
錬時間は37.5分間であつた。吹錬が終わつた時に
金属の温度は1630℃であつた。金属の組成は：
0.07％のＣ；0.02％のMn；．008％のＰ；0.035％
のＳ、残部の鉄であつた。最終スラグ中の酸化第
一鉄含有率は16.8％であり、酸化マグネシウム含
有率は3.9％であつた。 実施例 ２ 10tの転炉に石灰0.5t及び金属スクラツプ9.9tを
装填した。吹錬条件は実施例１におけると同じで
あつた。スクラツプの加熱及び溶解の間に、炭塵
450Kgを転炉中に装填した。装入材料が溶解した
時に（32分）、スラグ中の合計酸化第一鉄含有率
は49.2％であり、酸化マグネシウム含有率は4.3
％であつた。鋼浴の温度は1580℃であつた。スラ
グ550Kgを転炉からポンプで抜き出し、そして固
体鉄350Kgを転炉中に装入した。その上に吹錬の
あいだに（６分間）、炭塵100Kgを転炉中に装填し
た。出鋼の前では、その組成は：0.04％のＣ、
0.03％のMn、0.010％のＰ、0.027％のＳ、残部の
鉄であつた。最終スラグ中の酸化第一鉄含有率は
18.3％であり、酸化マグネシウム含有率は4.2％
であつた。金属温度は1650℃であつた。 実施例 ３ 転炉に石灰0.5t及び金属スクラツプ9.6tを装填
した。加熱及び溶解の間に、炭塵300Kgを転炉中
に装填した。装入材料が溶解した時に（31分）、
スラグ中の合計酸化第一鉄含有率は36.7％であ
り、酸化マグネシウム含有率は4.5％であつた。
鋼浴の温度は1550℃であつた。スラグ500Kgを転
炉からポンプで抜き出し、そして固体鉄300Kgを
転炉中に装入した。それに続く吹錬のあいだに
（6.5分間）、炭塵300Kgを転炉中に装填した。出鋼
の前では、その組成は：0.05％のＣ、0.02％の
Mn、0.008％のＰ、0.033％のＳ、残部の鉄であ
つた。最終スラグ中の酸化第一鉄含有率は15.1％
であり、酸化マグネシウム含有率は4.5％であつ
た。金属温度は1650℃であつた。 実施例１、２、３及び適用されるパラメーター
の範囲内並びに適用されるパラメーターを越えて
本発明を特定しているその他の実施例（実施例４
〜６）のデーターを添付の表に示す。従来技術で
公知の方法を用いて10tの転炉中で固体金属装入
材料から鋼を製造する方法を特定しているデータ
ーも比較のために示されている。

【表】 の質量、Kg

【表】 上記の比較から、本発明は固体金属装入材料の
加熱及び溶解の継続時間を短くし且つ合計吹錬時
間約４分間短くすることを可能にすることが示さ
れている。耐火性ライニングの消耗は30〜35％を
減少する。 従つて、本発明の方法の使用により、スラグ形
成の調節及び脱酸用物質の使用によつて溶解継続
時間を短くし且つ耐火性ライニングの消耗を減少
させることが可能となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体金属鉄含有材料を装入し、次いで、連続
   して装入される炭化水素及び固体炭素含有燃料
   を、底、上及び横から転炉中に注入される酸素含
   有ガス中で燃焼させることによつて溶融物の形成
   まで加熱することを含む酸素転炉中での固体金属
   鉄含有材料からの鋼の溶解法において、該溶融物
   の温度が1525〜1580℃である時に、酸化性スラグ
   を該溶融物の表面から取り除き、その後に固体鉄
   を該固体金属鉄含有材料の初期量の２〜５％の量
   でその鋼浴中に装填することを特徴とする、酸素
   転炉中での鋼の溶解法。 ２ 該溶融物中に固体鉄を導入した後に、追加量
   の固体炭素含有燃料を該固体金属鉄含有材料の初
   期量の１〜５％の量で溶融物中に装填することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の溶解
   法。