JP7575684B2 - Melting method of molten iron using converter type refining furnace - Google Patents
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Description
本発明は、転炉型精錬炉を使って、溶銑予備処理工程と中間排滓工程と脱炭処理工程を続けて行い溶鉄を精錬する、転炉型精錬炉による溶鉄の溶製方法に関するものである。 The present invention relates to a method for smelting molten iron using a converter-type refining furnace, in which the molten iron is refined by successively carrying out a molten iron pretreatment process, an intermediate slag removal process, and a decarburization process.
転炉型精錬炉では、溶銑に酸素を供給することで脱Cし、鋼を溶製する吹錬が行われる。この脱C処理に先立ち、溶銑中のSiやPを予め除去する、溶銑予備処理を行うことが一般的であり、脱C処理までのプロセスは一次精錬処理と呼ばれている。溶銑予備処理の方法としては、溶銑搬送容器であるトーピードカーにおける脱Si処理や、転炉型精錬炉1基を脱P専用炉として用いる方法もあるが、転炉型精錬炉1基で脱Si、脱P、脱Cを行う手法が広く使われている。 In converter-type refining furnaces, oxygen is supplied to the molten iron to decarbonize it and produce steel through blowing. Prior to this decarbonization process, it is common to perform molten iron pretreatment to remove the silicon and phosphorus from the molten iron, and the process up to decarbonization is called primary refining. Methods for molten iron pretreatment include desiliconization in a torpedo car, which is a vessel for transporting molten iron, and using a converter-type refining furnace exclusively for dephosphorization, but the most widely used method is to perform desiliconization, dephosphorization, and decarbonization in a single converter-type refining furnace.
特許文献1では、第1工程として、屑鉄、溶銑を上底吹転炉に装入し、第2工程(溶銑予備処理工程)として、フラックス添加と吹酸により脱P処理を行い、直ちに第3工程(中間排滓工程)として、転炉を横転させて第2工程で生成したスラグを排滓し、第4工程(脱炭処理工程)として、フラックス添加と吹酸により所定の[C]、[P]まで脱C、脱P処理を行い、第5工程として、第4工程で生成したスラグを残したまま出鋼し、第6工程として、炉を正立させ、底吹攪拌を施しつつ炭材を添加してスラグ中(FeO)を低減し、再び第1工程に戻って、以降は第2工程でのフラックス中石灰添加量をゼロないしは前記第2工程における同添加量の25%以下として第6工程までを繰返し実施することを特徴とする技術が開示されている。この技術はスラグを熱間リサイクル可能であり、スクラップを多量に投入でき、スラグ発生量も抑えられることから、一次精錬手法として広く使われている。 Patent Document 1 discloses a technology in which, as the first step, scrap iron and molten iron are charged into a top and bottom blowing converter, as the second step (molten iron pretreatment step), dephosphorization is performed by adding flux and blowing acid, and immediately as the third step (intermediate slag removal step), the converter is turned on its side to remove the slag generated in the second step, as the fourth step (decarburization step), decarbonization and dephosphorization are performed to the specified [C] and [P] by adding flux and blowing acid, as the fifth step, steel is tapped while leaving the slag generated in the fourth step, as the sixth step, the furnace is turned upright, and carbonaceous material is added while performing bottom blowing stirring to reduce the amount of FeO in the slag, and the process returns to the first step, and the process is repeated up to the sixth step. This technology is widely used as a primary refining method because it allows hot recycling of slag, allows for large amounts of scrap to be input, and reduces the amount of slag generated.
上述した手法を使って溶鉄を精錬する場合、中間排滓工程において排出するスラグの排滓率(=排出したスラグ質量/排出前の炉内スラグ質量)が、脱炭処理工程以降の精錬能に大きく影響する。脱P反応においては、スラグ中のCaOとSiO2の比率(CaO/SiO2質量比、以後、塩基度C/Sと呼ぶ)に応じて溶鉄中のPとスラグ中のPの比率(以後、P分配と呼ぶ)が決まる。そのため、脱炭処理工程での仕上げ脱Pにおいては、中間排滓工程の排滓率が大きいほど、溶銑予備処理工程で転炉内に生成したスラグのうちで炉内に残留するスラグが少なくなるため、その後の脱炭処理工程で添加するCaO源を節約できる。 When smelting molten iron using the above-mentioned method, the slag removal rate of the slag discharged in the intermediate slag removal process (=mass of slag removed/mass of slag in the furnace before removal) greatly affects the refining performance in the decarburization process and subsequent processes. In the dephosphorization reaction, the ratio of P in the molten iron to P in the slag (hereinafter referred to as P distribution) is determined according to the ratio of CaO to SiO2 in the slag (CaO/SiO2 mass ratio, hereinafter referred to as basicity C/S). Therefore, in the final dephosphorization in the decarburization process, the higher the slag removal rate in the intermediate slag removal process, the less slag remains in the converter furnace among the slag generated in the hot metal pretreatment process, so that the CaO source added in the subsequent decarburization process can be saved.
スラグを排滓する中間排滓工程に先んじて、溶銑予備処理工程では溶銑中のCとスラグ中のFeOが反応することで不可避的にCOガスが発生し、スラグが泡立つ現象、いわゆるフォーミングが生じる。中間排滓工程では転炉型精錬炉を傾動して、このフォーミングしたスラグを炉外に排出するが、溶銑予備処理工程において操業阻害とならない範囲でできるだけスラグをフォーミングさせた状態にすることで、中間排滓前における転炉内のスラグ体積が増大し、排滓するスラグ量を増やすことができる。しかしながら、吹錬中の転炉型精錬炉内を直接観察することは困難であることから、マイクロ波を使ってスラグの上面(以下、スラグ面と称す。)面の高さを把握する技術が開発されてきた。 Prior to the intermediate slag-removal process, in the hot metal pretreatment process, the C in the hot metal reacts with the FeO in the slag, unavoidably generating CO gas, causing the slag to foam, a phenomenon known as foaming. In the intermediate slag-removal process, the converter-type refining furnace is tilted to discharge this foamed slag outside the furnace, and by making the slag foam as much as possible in the hot metal pretreatment process without interfering with operation, the volume of slag in the converter before intermediate slag-removal can be increased, and the amount of slag to be removed can be increased. However, since it is difficult to directly observe the inside of a converter-type refining furnace during blowing, a technology has been developed to determine the height of the top surface of the slag (hereinafter referred to as the slag surface) using microwaves.
特許文献2では、精錬炉内のスラグ高さを、マイクロ波レーダー式のスラグレベル計を使って測定する技術が開示されている。この技術を使えば、転炉での吹錬中のスラグ面の時間変化挙動をリアルタイムで把握できることから、スラグ面高さ(以下、スラグレベルともいう。)に応じて送酸速度といった吹錬条件を変更する等のアクションを取ることが可能であり、スラグ面高さが転炉型精錬炉の上部に達した段階で吹錬を停止することで、排滓するスラグ量を増やすことが可能となっている。
溶銑予備処理工程では転炉型精錬炉内のスラグレベルが一定以上に達するとスラグが精錬炉からオーバーフローする懸念が生じるので、それ以上脱P処理を続けることができない。このため、特許文献3では、「溶銑鍋内のスラグレベルを計測し、他方、溶銑鍋内の溶銑重量を計測し、得られた値から溶銑のレベルを計算し、計測した値と計算した値との差が所定の値を超える場合には所定量のフォーミング抑制剤を溶銑鍋に投入し、溶銑の脱珪反応を進行させる」技術が開示されている。この技術は、測定したスラグレベルそのものを活用するものである。
In the hot metal pretreatment process, if the slag level in the converter-type refining furnace reaches a certain level, there is a risk that the slag will overflow from the refining furnace, and the deP treatment cannot be continued any further. For this reason,
一方で、中間排滓工程で排滓されるスラグ質量を増やすことを考えた場合、転炉型精錬炉の容積は変わらず炉内の溶銑体積はほぼ一定であり、操業トラブルを生じさせない臨界のスラグ面高さも決まっているため、中間排滓前に転炉内に占める臨界のスラグ面高さまで上昇したスラグの体積は一定である。排滓時の精錬炉の傾動角度も一定であれば中間排滓時に転炉内に残留するスラグ体積が一定であるので、排滓スラグの体積も一定となる。従って、排滓スラグ質量を増やすためには、排滓スラグとして可能な限り密度の高いフォーミングスラグを作る必要がある。 On the other hand, when considering increasing the mass of slag removed in the intermediate slag removal process, the volume of the converter-type refining furnace does not change, the volume of molten iron in the furnace remains almost constant, and the critical slag surface height that does not cause operational problems is also determined, so the volume of slag that has risen to the critical slag surface height in the converter before intermediate slag removal is constant. If the tilting angle of the refining furnace during slag removal is also constant, the volume of slag remaining in the converter during intermediate slag removal is also constant, and the volume of the removed slag is also constant. Therefore, in order to increase the mass of removed slag, it is necessary to create foamed slag with the highest possible density as the removed slag.
フォーミングスラグの密度を調整する技術として、特許文献4では、精錬処理中における転炉型精錬炉中で発生するCOガスの発生速度を変化させることで、精錬炉内のスラグの密度を調整する技術が開示されている。この技術によると、炉内に供給された気体酸素源および固体酸素源と溶銑中の炭素が反応して発生するCOガスの発生速度によってスラグフォーミング度合いを変化させることができ、COガス発生速度が大きいほどスラグ密度が小さくなる傾向となっている。
As a technique for adjusting the density of foamed slag,
特許文献1の手法によって溶鉄を処理する場合、前chのスラグ質量およびスラグ成分と、溶銑予備処理工程前までに添加する副原料の質量および成分から、溶銑予備処理工程における初期スラグ質量および成分を計算できる。溶鉄中のSiは溶銑予備処理工程においてほぼ全量が酸化されることから、溶銑予備処理工程で添加する副原料の質量および成分とから溶銑予備処理終了時のスラグ質量および成分が計算でき、中間排滓されるスラグ質量が分かると、目標のP濃度に応じて脱炭処理工程におけるCaOを含む副原料の添加質量を算出できる。 When treating molten iron using the method of Patent Document 1, the initial slag mass and composition in the molten iron pretreatment process can be calculated from the slag mass and composition in the previous channel and the mass and composition of the auxiliary materials added before the molten iron pretreatment process. Since almost all of the Si in the molten iron is oxidized in the molten iron pretreatment process, the slag mass and composition at the end of the molten iron pretreatment process can be calculated from the mass and composition of the auxiliary materials added in the molten iron pretreatment process, and when the mass of the slag that is removed during the process is known, the mass of auxiliary materials containing CaO to be added in the decarburization process can be calculated according to the target P concentration.
このとき問題となるのが、中間排滓されるスラグ質量のバラつきである。溶銑予備処理工程終了時の炉内のスラグ面高さを一定とし、中間排滓工程での転炉型精錬炉の傾動角度を一定に保ったとき、前述のように、排滓されるフォーミングスラグの体積を一定の値として見積もることができる。排滓されるフォーミングスラグの体積に、排滓されるフォーミングスラグの見掛け密度を乗ずることで、排滓されるスラグの質量を見積もることができる。しかしながら、中間排滓工程で排滓されるスラグの質量を秤量機で測定すると、スラグレベル計で同じ高さまでフォーミングさせたスラグを同一の傾動角度で排滓する、すなわち、同じ体積のスラグを排滓したとしても、排滓されるスラグ質量にはバラつきが生じることがわかった。このバラつきが大きく、排滓されるスラグ質量を実際に排滓されるよりも少なく見積もってしまうと、転炉型精錬炉内に実際には計算よりも多い質量のスラグが残っている状態で副原料を添加することになるため、目標のP濃度に応じて設定されるスラグの塩基度C/Sよりも低い塩基度C/Sとなり、脱P不良が生じることになる。脱P不良を回避するため、バラつきを考慮して、目標のP濃度に応じて設定される塩基度C/Sよりも大きくなるよう、過剰にCaO源を添加せざるを得ないことが課題となっていた。 The problem at this time is the variation in the mass of slag that is intermediately discharged. When the slag surface height in the furnace at the end of the molten iron pretreatment process is constant and the tilting angle of the converter-type refining furnace during the intermediate slag discharge process is kept constant, the volume of the discharged foamed slag can be estimated as a constant value, as mentioned above. The mass of the discharged slag can be estimated by multiplying the volume of the discharged foamed slag by the apparent density of the discharged foamed slag. However, when the mass of the slag discharged during the intermediate slag discharge process is measured with a weighing machine, it was found that there is variation in the mass of the discharged slag even when slag that has been foamed to the same height as measured by the slag level meter is discharged at the same tilting angle, i.e., even when the same volume of slag is discharged. This variation is large, and if the mass of slag to be discharged is estimated to be less than the actual mass discharged, auxiliary materials will be added in a state where a larger mass of slag than calculated actually remains in the converter-type refining furnace, resulting in a lower slag basicity C/S than the slag basicity C/S set according to the target P concentration, resulting in poor deP. In order to avoid poor deP, the problem was that an excess of CaO source had to be added to take the variation into account so that the basicity C/S was greater than the basicity set according to the target P concentration.
そこで本発明は、過剰にCaO源を添加することなく溶鉄を溶製することのできる、転炉型精錬炉による溶鉄の溶製方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a method for producing molten iron using a converter-type refining furnace, which can produce molten iron without adding an excessive amount of CaO source.
上述した課題の解決に向けて、本発明者らが鋭意検討した結果、排滓されるスラグ質量のバラつきが生じる要因は排滓されるフォーミングスラグの密度が異なることであり、溶銑予備処理工程末期における転炉型精錬炉内スラグ面の到達高さは同じであっても、スラグ面高さの上昇速度によって排滓されるスラグの質量が異なることを知見した。すなわち、従来排滓されるスラグ質量を見積もる際の排滓されるスラグの見掛け密度は一定値として取り扱っていたが、スラグ面高さの上昇速度が遅い場合はフォーミングスラグ内の泡が小さく排滓されるフォーミングスラグの見掛け密度は大きく、逆に、スラグ面高さの上昇速度が速い場合はフォーミングスラグ内の泡が大きく排滓されるフォーミングスラグの見掛け密度が小さいことが判明した。中間排滓においては、転炉型精錬炉内のスラグのうち、上層部のスラグが優先的に排滓される。スラグ面高さの上昇速度が速い場合と比較し、スラグ面高さの上昇速度が遅い場合は、中間排滓前の転炉型精錬炉内のスラグのうち、上層部のスラグの密度が比較的に大きくなるものと推定することができる。 As a result of intensive research by the inventors in order to solve the above-mentioned problems, it was found that the cause of the variation in the mass of slag discharged is the difference in density of the discharged foamed slag, and that even if the height reached by the slag surface in the converter-type refining furnace at the end of the hot metal pretreatment process is the same, the mass of the slag discharged differs depending on the rate of rise of the slag surface height. In other words, the apparent density of the discharged slag was previously treated as a constant value when estimating the mass of slag discharged, but it was found that when the rate of rise of the slag surface height is slow, the bubbles in the foamed slag are small and the apparent density of the foamed slag discharged is large, and conversely, when the rate of rise of the slag surface height is fast, the bubbles in the foamed slag are large and the apparent density of the foamed slag discharged is small. In intermediate slag discharge, the slag in the upper layer of the slag in the converter-type refining furnace is preferentially discharged. When the rate at which the slag surface height rises is slow, compared to when the rate at which the slag surface height rises is fast, it can be assumed that the density of the slag in the upper layer of the slag in the converter-type refining furnace before intermediate slag removal is relatively high.
この知見に基づけば、溶銑予備処理工程後の中間排滓工程で排滓されるスラグ体積は一定であっても、排滓されるスラグの密度はスラグ面高さの上昇速度によって変化するので、スラグ面高さの上昇速度に応じて排滓されるスラグ質量の推定に用いる見掛け密度を調整できることから、排滓されるスラグ質量の推定精度が向上することになる。また、スラグ面高さの上昇速度と脱炭処理工程で添加する副原料の質量との関係を求め、直接副原料の投入量を調整することもできる。なお、秤量機を使って排滓されるスラグ質量を直接測定すれば、上述のような操作は不要であるように見えるが、排滓されるスラグには溶銑予備処理工程中の吹錬によってスラグ内に飛散した粒鉄が含まれていることから、秤量機で測定されたスラグ質量を直接使用すると誤差が生じることに加え、秤量機によって排滓されたスラグの質量が判明するのは、中間排滓工程後であるため、脱炭処理工程の前半で添加する副原料を準備するのに間に合わなくなる。 Based on this knowledge, even if the volume of slag discharged in the intermediate slag discharge process after the hot metal pretreatment process is constant, the density of the discharged slag changes depending on the rate of rise of the slag surface height, so that the apparent density used to estimate the mass of slag discharged can be adjusted according to the rate of rise of the slag surface height, improving the accuracy of estimating the mass of the discharged slag. In addition, it is also possible to determine the relationship between the rate of rise of the slag surface height and the mass of auxiliary materials added in the decarburization process and directly adjust the amount of auxiliary materials added. It would seem that the above-mentioned operations would not be necessary if the mass of the slag discharged was measured directly using a weighing machine; however, since the discharged slag contains iron particles that were scattered into the slag during the blowing process in the hot metal pretreatment process, an error would occur if the mass of the slag measured by the weighing machine was used directly. In addition, the mass of the slag discharged by the weighing machine is determined after the intermediate slag discharge process, which means that it will not be possible to prepare the auxiliary materials to be added in the first half of the decarburization process in time.
本発明は、上述の検討から着想を得て考案されたもので、スラグ面高さの上昇速度と添加する副原料の質量の関係を明らかにすることで本発明を完成するに至った。具体的な手段は下記に示す通りである。
[1]転炉型精錬炉を用い、スラグと溶銑が共存する状態で吹錬することで脱Siおよび脱Pする溶銑予備処理工程と、炉を傾動させて前記転炉型精錬炉内のスラグを排滓する中間排滓工程と、前記転炉型精錬炉内にCaO系の副原料を添加して吹錬することで脱Cおよび仕上げ脱Pする脱炭処理工程を続けて行うにあたり、前記溶銑予備処理工程末期のスラグ面高さを測定し、前記スラグ面高さの変化速度に応じて、前記脱炭処理工程で添加する前記副原料中のCaO原単位を決定することを特徴とする、溶鉄の溶製方法。
[2]上記[1]に記載の溶鉄の溶製方法で溶鉄を溶製するにあたり、(1)式に従って添加する副原料中のCaO原単位を決定することを特徴とする、溶鉄の溶製方法。
W’CaO=a・(1/hfoam-1/h’foam)+WCaO+ECaO (1)
W’CaO:添加する副原料中のCaO原単位(kg/ton)
h’ foam:実測のスラグ面高さの変化速度(m/s)
a:定数
hfoam:平均のスラグ面高さの変化速度(m/s)
WCaO:スラグ面高さの変化速度がhfoamとなる条件において、目標P濃度、温度に応じて決める、熱力学的に必要な副原料中のCaO原単位(kg/ton)
ECaO:脱P不良、バラつき低減のために添加する副原料中のCaO原単位(kg/ton)
The present invention was conceived based on the above-mentioned considerations, and was completed by clarifying the relationship between the rate of rise of the slag surface height and the mass of the added auxiliary material. The specific means are as follows.
[1] A method for producing molten iron, comprising the steps of: a molten iron pretreatment process using a converter-type refining furnace to perform desiliconization and dephosphorization by blowing the slag in a state in which the slag and molten iron coexist; an intermediate slag removal process in which the furnace is tilted to remove the slag from the converter-type refining furnace; and a decarburization process in which CaO-based auxiliary materials are added to the converter-type refining furnace and then blown thereinto to perform decarbonization and finish dephosphorization, characterized in that the slag surface height at the end of the molten iron pretreatment process is measured and the CaO basic unit of the auxiliary materials to be added in the decarburization process is determined in accordance with the rate of change of the slag surface height.
[2] A method for producing molten iron, characterized in that, when producing molten iron by the method for producing molten iron described in the above [1], a CaO basic unit in the auxiliary raw material to be added is determined according to formula (1).
W' CaO =a・(1/h foam -1/h' foam )+W CaO +E CaO (1)
W' CaO : CaO unit content in added auxiliary raw material (kg/ton)
h'foam : actual change rate of slag surface height (m/s)
a: constant h foam : rate of change of average slag surface height (m/s)
W CaO : Thermodynamically necessary CaO unit consumption in auxiliary raw materials (kg/ton) determined according to the target P concentration and temperature under the condition that the rate of change of slag surface height is h foam
E CaO : CaO basic unit in auxiliary raw materials added to reduce deP defects and variations (kg/ton)
本発明により、脱炭処理工程で過剰に添加していた副原料を削減できることに加え、脱炭処理工程での脱P不良の割合を低減できる。 The present invention not only reduces the amount of auxiliary materials that were added in excess during the decarburization process, but also reduces the rate of dephosphorization failure during the decarburization process.
[用語の定義]
本発明において、溶鉄とは、溶銑および溶鋼のことを指す。脱炭処理工程では、溶銑中Cが低下して溶鋼になるが、本発明においては炉内の溶融鉄を総じて溶鉄と呼ぶこととする。
[Definition of terms]
In the present invention, molten iron refers to molten pig iron and molten steel. In the decarburization process, the C content in the molten pig iron is reduced to turn into molten steel, but in the present invention, the molten iron in the furnace is generally referred to as molten iron.
副原料とは、主に、溶銑予備処理工程、脱炭処理工程、および、これらの工程の前後に転炉型精錬炉内に添加される、造滓を目的とした精錬剤のことであり、生石灰、石灰石、脱りん滓、脱炭滓、鉄鉱石、焼結鉱、ダスト、ドロマイト、カルシウムフェライト、硅石、マンガン鉱石、高炉を含む製鉄プロセスで発生する酸化物を含むリサイクル品等を指す。なお、副原料の成分は予め分析してあることから、添加量に応じて各成分の質量を算出できる。CaO系の副原料とは、Ca含有量がCaO換算で50%以上となる副原料を意味する。
CaO原単位とは、CaOを含む副原料の質量にCaO濃度を乗じて算出したCaO質量を、溶銑質量で除した、溶銑質量あたりのCaO量を指し、kg/tonの単位で使われることが多い。
The auxiliary raw materials are mainly refining agents for the purpose of slag formation, which are added to the converter-type refining furnace in the hot metal pretreatment process, the decarburization process, and before and after these processes, and refer to quicklime, limestone, dephosphorization slag, decarburization slag, iron ore, sintered ore, dust, dolomite, calcium ferrite, silica, manganese ore, recycled products containing oxides generated in the ironmaking process including blast furnaces, etc. Note that the components of the auxiliary raw materials are analyzed in advance, so the mass of each component can be calculated according to the amount added. CaO-based auxiliary raw materials refer to auxiliary raw materials with a Ca content of 50% or more calculated as CaO.
The CaO basic unit refers to the amount of CaO per mass of molten iron, which is calculated by multiplying the mass of a CaO-containing auxiliary material by the CaO concentration, and dividing the result by the mass of the molten iron, and is often expressed in units of kg/ton.
[処理手順]
本発明は、転炉型精錬炉を使って、スラグと溶銑が共存する状態で吹錬することで脱Siおよび脱Pする溶銑予備処理工程と、炉を傾動させて前記炉内のスラグを排滓する中間排滓工程と、前記炉内にCaO系の副原料を添加して吹錬することで脱Cおよび仕上げ脱Pする脱炭処理工程を続けて行う処理によって溶鉄を精錬し、主に脱Si、脱P、脱C処理する一連の処理のうち、溶銑予備処理工程末期から脱炭処理工程初期にかけて実施することを想定している。以下、図1を用いて説明する。図1において、(A)は溶銑装入工程、(B)は溶銑予備処理工程、(C)は中間排滓工程、(D)は脱炭処理工程、(E)は出鋼を示している。
[Processing Procedure]
The present invention is assumed to be carried out in succession from the end of the hot metal pretreatment process to the beginning of the decarburization process, which is a series of processes for desiliconization, dephosphorization, and decarbonization, using a converter-type refining furnace, in which a hot metal pretreatment process is carried out by blowing in a state where slag and hot metal coexist, followed by an intermediate slag removal process in which the furnace is tilted to remove the slag from the furnace, and a decarburization process in which CaO-based auxiliary materials are added to the furnace and then blown, to refine molten iron, and to be carried out mainly from the end of the hot metal pretreatment process to the beginning of the decarburization process. The following description will be given with reference to Fig. 1. In Fig. 1, (A) indicates the hot metal charging process, (B) indicates the hot metal pretreatment process, (C) indicates the intermediate slag removal process, (D) indicates the decarburization process, and (E) indicates the tapping process.
転炉型精錬炉1を1基使って溶鉄を溶製する場合、前ch(チャージ)の脱炭処理工程終了後に溶鉄3を出鋼(図1(E)参照)した後にスラグの一部を炉内に残存させるよう、炉体を傾動させてスラグを排出する(図示せず)。炉内に残留する前chのスラグ体積は、炉体の傾動角度に応じて計算することができる。この時の転炉型精錬炉内のスラグはフォーミングしていないことから、予め求めておいたスラグ密度を掛けることでスラグ質量に換算できる。
When molten iron is produced using one converter-type refining furnace 1, after the decarburization process of the front charge is completed and the
その後、当chの溶鉄を精錬するため、図1(A)に示すように注銑鍋2から転炉型精錬炉1へ溶銑を装入し、加えて、スクラップ等の鉄源、造滓用の副原料を添加する。図1(B)に示す溶銑予備処理工程で必要なCaO系の副原料の添加量は、溶銑中のSi、溶銑温度、高炉溶銑配合率、前chからの持ち越しスラグ質量といった情報から算出できる。溶銑予備処理工程での送酸用ランス5を用いた吹錬によって、溶銑中のSiはほぼ全量が酸化されることから、溶銑予備処理末期のスラグ塩基度C/Sを求めることができる。溶銑予備処理末期は、溶銑中のSiが酸化され、送酸用ランス5から吹き付ける酸素と溶銑中のCとの反応に加え、スラグ中のFeOと溶銑中のCとの反応が活発になることから、炉内のスラグ4が泡立つフォーミングが生じるようになる。フォーミングしたスラグ4が、直接炉頂から噴出すると操業阻害となることに加え、炉頂まで到達した状態で炉体を傾動させると、傾動中に排滓されたスラグが転炉の付帯設備を焼損させる場合があるため、通常はフォーミングしたスラグ4の上面(スラグ面)が決められた高さに到達した時点で溶銑予備処理における吹錬を停止し、中間排滓工程に移る。本発明では、スラグ面計6を用いて、溶銑予備処理末期のスラグ面高さの測定結果を溶銑予備処理工程の終了判定の他、脱炭処理工程での副原料添加量計算に活用する。副原料添加量計算に用いるスラグ面高さの変化速度は、吹錬停止前の1分間程度の間にスラグ面高さを複数回測定し、最小二乗法等の手法で算出する。
To refine the molten iron in the ch, the molten iron is then charged from the pouring
図1(C)に示す中間排滓工程では、脱炭処理工程でのCaO添加量を削減できるように、溶鉄が排出されない範囲で最大限スラグが排出されるように、転炉型精錬炉1の炉体を傾動して排滓を行う。台車8上に排滓鍋7が配置され、転炉型精錬炉1から排出されたスラグ4が排滓鍋7に収容される。
In the intermediate slag removal process shown in FIG. 1(C), the furnace body of the converter-type refining furnace 1 is tilted to remove slag so that the amount of CaO added in the decarburization process can be reduced and the maximum amount of slag is removed without discharging molten iron. A slag removal ladle 7 is placed on a
排滓されるスラグの体積は、溶銑予備処理終了時のフォーミングスラグの高さと炉体の傾動角に応じてほぼ決まるが、前述したように排滓されるフォーミングスラグの密度がばらつくため、排滓されるスラグの体積が一定でも質量は変化する。したがって、脱炭処理工程で添加するCaO量の算出に必要な中間排滓後の炉内に残留するスラグ質量も変化するため、排滓されるスラグの体積が同じであっても目標とするP濃度を得るために必要なCaO量は変化する。 The volume of the discharged slag is largely determined by the height of the foamed slag at the end of the hot metal pretreatment and the tilting angle of the furnace body, but as mentioned above, the density of the discharged foamed slag varies, so the mass of the discharged slag changes even if the volume is constant. Therefore, the mass of slag remaining in the furnace after intermediate slag discharge, which is necessary to calculate the amount of CaO to be added in the decarburization process, also changes, so the amount of CaO required to obtain the target P concentration changes even if the volume of the discharged slag is the same.
従来法においては、図1(D)に示す脱炭処理工程で添加する副原料中のCaO原単位DCaO(kg/ton)は以下のように決定できる。脱炭処理後の溶鉄は転炉型精錬炉内の高温環境で強攪拌されることから、脱炭処理末期は概ね温度とスラグ組成、特に塩基度C/Sによってスラグ中P濃度と溶鉄中のP濃度の比であるP分配が決まる。P分配は熱力学的な要素を含む指標の一つであり、スラグ中の塩基度C/Sの影響が大きい。P分配が決まると、溶鉄およびスラグ量に応じて溶鉄中のP濃度およびスラグ中のP2O5濃度を算出できる。脱炭処理工程末期での目標P濃度と目標温度に応じて熱力学的に必要な塩基度C/Sが決まることから、中間排滓工程後のスラグ状況に応じて、熱力学的に必要な副原料中のCaO原単位WCaO(kg/ton)が決まる。DCaOはWCaOにバラつき低減のために添加する副原料中のCaO原単位ECaO(kg/ton)を加えた値である。 In the conventional method, the CaO consumption rate D CaO (kg/ton) in the auxiliary material added in the decarburization process shown in FIG. 1(D) can be determined as follows. Since the molten iron after the decarburization process is strongly stirred in the high-temperature environment in the converter-type refining furnace, the P distribution, which is the ratio of the P concentration in the slag to the P concentration in the molten iron, is determined mainly by the temperature and slag composition, especially the basicity C/S, at the end of the decarburization process. The P distribution is one of the indicators including a thermodynamic element, and is greatly influenced by the basicity C/S in the slag. Once the P distribution is determined, the P concentration in the molten iron and the P 2 O 5 concentration in the slag can be calculated according to the amount of molten iron and slag. Since the thermodynamically required basicity C/S is determined according to the target P concentration and the target temperature at the end of the decarburization process, the thermodynamically required CaO consumption rate W CaO (kg/ton) in the auxiliary material is determined according to the slag condition after the intermediate slag removal process. D CaO is a value obtained by adding W CaO to the CaO basic unit E CaO (kg/ton) in the auxiliary raw material added to reduce variation.
発明法においては、溶銑予備処理工程末期で測定したスラグ面高さの変化速度h’foam(m/s)に応じて、次の(1)式から添加する副原料中のCaO原単位W’CaO(kg/ton)を計算することができる。なお後述のように、従来法でのECaOに比較して本発明のECaOを小さくできることが本発明の特徴となる。
W’CaO=a・(1/hfoam-1/h’foam)+WCaO+ECaO (1)
In the method of the present invention, the CaO consumption rate W'CaO (kg/ton) in the added auxiliary raw materials can be calculated from the rate of change of the slag surface height h'foam (m/s) measured at the end of the hot metal pretreatment process using the following formula (1). As will be described later, it is a feature of the present invention that ECaO of the present invention can be made smaller than ECaO of the conventional method.
W' CaO =a・(1/h foam -1/h' foam )+W CaO +E CaO (1)
(1)式の導出
ここで、(1)式の導出について説明する。溶銑予備処理工程でのスラグ質量(中間排滓前の炉内スラグ質量)をW1(kg)、該スラグの塩基度C/SをB1(-)、スラグ中のCaO濃度を%CaO、SiO2濃度を%SiO2、中間排滓工程で排滓されるフォーミングスラグ体積をV1(m3)、排滓されるフォーミングスラグ密度をρ1(kg/m3)とし、中間排滓後炉内に残留したスラグ質量をW2(kg)、脱炭処理工程でのスラグ塩基度C/SをB2(-)と置く。排滓されるフォーミングスラグ体積V1については、溶銑予備処理工程終了時の炉内のスラグ面高さから排滓前のスラグ体積を見積もり、中間排滓時の排滓傾動角度から炉内残留スラグ体積を見積もることができるので、両体積の差分としてV1を求めることができる。塩基度B2は、溶製する品種ごとに予め定めておくと良い。また、脱炭処理工程で添加するCaO量をACaO(kg)とする。
この時、(2)、(3)式が成り立つ。
B1=%CaO/%SiO2 ・・・(2)
B2=(W2×%CaO/100+ACaO)/(W2×%SiO2/100) ・・・(3)
また、マスバランスを考えると、(4)式が成り立つ。
W2=W1-V1×ρ1 ・・・(4)
Here, the derivation of formula (1) will be explained. The mass of slag in the molten iron pretreatment process (mass of slag in the furnace before intermediate slag draining) is W 1 (kg), the basicity C/S of the slag is B 1 (-), the CaO concentration in the slag is %CaO, the SiO 2 concentration is %SiO 2 , the volume of the foamed slag drained in the intermediate slag draining process is V 1 (m 3 ), the density of the foamed slag drained is ρ 1 (kg/m 3 ), the mass of slag remaining in the furnace after intermediate slag draining is W 2 (kg), and the slag basicity C/S in the decarburization process is B 2 (-). The foamed slag volume V1 to be discharged can be calculated by estimating the slag volume before slag discharge from the slag surface height in the furnace at the end of the hot metal pretreatment process, and estimating the volume of the slag remaining in the furnace from the slag discharge tilting angle at the time of intermediate slag discharge, so that V1 can be obtained as the difference between the two volumes. The basicity B2 should be determined in advance for each type of smelting. The amount of CaO added in the decarburization process is A CaO (kg).
At this time, equations (2) and (3) hold true.
B 1 =%CaO/%SiO2 ... (2)
B 2 = (W 2 ×%CaO/100+A CaO )/(W 2 ×%SiO 2 /100) ... (3)
Moreover, when considering the mass balance, equation (4) holds true.
W 2 = W 1 - V 1 ×ρ 1 ...(4)
ここで、スラグ面高さの変化速度が大きいほど排滓されるフォーミングスラグ密度が小さくなることを踏まえた上で、排滓されるフォーミングスラグ密度ρ1を、基準とする平均のスラグ面高さの変化速度hfoam(m/s)で記述すると、ρ1=b1/hfoamと記述できることが、実験から明らかとなった。ここで、b1は定数である。また、基準とする平均のスラグ面高さの変化速度hfoamは、同様の精錬条件、すなわち、処理前溶銑中のSi濃度、前chからの持ち越しスラグ量、溶銑予備処理工程での副原料添加量および目標塩基度C/Sが近い条件のスラグ面高さの変化速度の実績を用い、数チャージ分平均して算出すればよい。 Here, it has been clarified from experiments that the density of foamed slag discharged ρ 1 can be expressed as ρ 1 = b1/h foam when expressed in terms of the reference average slag surface height change rate h foam (m/s) based on the fact that the higher the change rate of the slag surface height, the smaller the density of foamed slag discharged. Here, b1 is a constant. The reference average slag surface height change rate h foam can be calculated by averaging several charges using the actual results of the change rate of the slag surface height under similar refining conditions, i.e., the Si concentration in the hot metal before treatment, the amount of slag carried over from the previous channel, the amount of auxiliary raw materials added in the hot metal preliminary treatment process, and the conditions close to the target basicity C/S.
さらに、(2)、(3)、(4)式を変形して脱炭処理工程で添加するCaO量ACaO(kg)を括りだすと、(5)式が得られる。
(参考:途中式)
B2=(W2×%CaO/100+ACaO)/(W2×%SiO2/100) (3)式
W2×%SiO2/100×B2=W2×%SiO2/100×B1+ACaO (3)式変形、(2)式代入
ACaO=W2×%SiO2/100×B2-W2×%SiO2/100×B1
ACaO=W2×%SiO2/100×(B2-B1)
ACaO=(W1-V1×b1/hfoam)×%SiO2/100×(B2-B1) ・・・(5)
(5)式におけるACaO(kg)を溶鉄量(ton)で除した値が、上記(1)式におけるWCaO(kg/ton)であり、基準とする平均のスラグ面高さの変化速度hfoam(m/s)の条件での脱炭処理工程で添加するCaO原単位であることが分かる。また、B2は目標P濃度を得るために熱力学的に必要な設定塩基度C/Sである。
Furthermore, by transforming equations (2), (3), and (4) and factoring in the amount of CaO A CaO (kg) added in the decarburization treatment step, equation (5) is obtained.
(Reference: Intermediate steps)
B 2 = (W 2 × %CaO/100 + A CaO ) / (W 2 × %SiO 2 /100) (3) W 2 × %SiO 2 /100 × B 2 = W 2 × %SiO 2 /100 × B 1 + A CaO Transform equation (3) and substitute A CaO into equation (2) = W 2 × %SiO 2 /100 × B 2 - W 2 × %SiO 2 /100 × B 1
A CaO = W 2 ×%SiO 2 /100 × (B 2 −B 1 )
A CaO = (W 1 - V 1 × b1/h foam ) × %SiO 2 /100 × (B 2 - B 1 ) ... (5)
The value obtained by dividing A CaO (kg) in formula (5) by the amount of molten iron (tons) is W CaO (kg/ton) in formula (1) above, which is the CaO basic unit added in the decarburization process under the condition of the reference average slag surface height change rate h foam (m/s). Also, B 2 is the set basicity C/S thermodynamically required to obtain the target P concentration.
(5)式で示したACaO(kg)は基準とする平均のスラグ面高さの変化速度hfoam(m/s)の条件において必要なCaO量であるが、スラグ面高さの変化速度がh’foam(m/s)に変化した場合は、その変化速度に応じてρ1が変化し炉内残留スラグ質量が変化するので、変化に対応した量のCaOを添加する必要がある。この時、(4)式及び「ρ1=b1/hfoam」式を元に考えると、スラグ面高さの変化速度h’foam(m/s)の場合に必要なCaO量A’CaO(kg)は、(6)式で表すことができる。
A’CaO=(W1-V1×b1/h’foam)×%SiO2/100×(B2-B1) ・・・(6)
(6)式-(5)式
A’CaO-ACaO=(1/hfoam-1/h’foam)×V1×b1×%SiO2/100×(B2-B1)
A’CaO=(1/hfoam-1/h’foam)×V1×b1×%SiO2/100×(B2-B1)+ACaO
ここで、
V1×b1×%SiO2/100×(B2-B1)=b2 (8)
と置き換えると
A’CaO=b2×(1/hfoam-1/h’foam)+ACaO ・・・(7)
A CaO (kg) shown in formula (5) is the amount of CaO required under the condition of the standard average slag surface height change rate h foam (m/s), but if the slag surface height change rate changes to h' foam (m/s), ρ 1 changes according to the change rate, and the mass of slag remaining in the furnace changes, so it is necessary to add an amount of CaO corresponding to the change. At this time, based on formula (4) and "ρ 1 = b1/h foam " formula, the amount of CaO A' CaO (kg) required when the slag surface height change rate is h' foam (m/s) can be expressed by formula (6).
A' CaO = (W 1 - V 1 × b1/h' foam ) × %SiO 2 /100 × (B 2 - B 1 ) ... (6)
(6) Formula - (5) Formula A' CaO -A CaO = (1/h foam -1/h' foam ) x V 1 x b1 x %SiO 2 /100 x (B 2 - B 1 )
A' CaO = (1/h foam -1/h' foam ) x V 1 x b1 x %SiO 2 /100 x (B 2 - B 1 ) + A CaO
Where:
V 1 × b1 × %SiO 2 /100 × (B 2 - B 1 ) = b2 (8)
Substituting this, A'CaO = b2 × (1/h foam - 1/h' foam ) + ACaO ... (7)
(7)式で示したA’CaOはスラグ面高さの変化速度がh’foam(m/s)に変化した条件において必要なCaO量であり、溶鉄量(ton)で除し、上記(8)式のb2の部分をaと置きかえたものが、前記(1)式における右辺第1項、第2項である。(8)式の左辺はV1、%SiO2、B2、B1を変数とする関数であるが、これら変数は、同一品種の精錬であればほぼ定数として扱うことができるので、同一品種を溶製する場合はaについても定数として扱うことができる。 A'CaO shown in formula (7) is the amount of CaO required under conditions where the rate of change of slag surface height has changed to h'foam (m/s), and is divided by the amount of molten iron (tons), and the b2 part of formula (8) above is replaced with a to obtain the first and second terms on the right side of formula (1). The left side of formula (8) is a function with variables V1 , % SiO2 , B2 , and B1 , but these variables can be treated as approximately constants if the same product is being refined, so a can also be treated as a constant when the same product is being smelted.
(1)式右辺のECaOは上述してきたCaOに加えて、スラグの脱P能力およびP濃度のバラつきに対して脱P不足にならないように添加するCaOであり、脱炭処理末期のスラグ組成およびP濃度の実績に基づいて決定することができる。一般的には3kg/ton程度までの値を設定すれば良く、1~2kg/ton程度で設定される場合が多い。本発明においては、スラグ面高さの変化速度を考慮していることから、フォーミングスラグの密度のばらつきの影響を受ける従来の製法で過剰に添加していたCaO量よりも少ない量に設定できる。 E CaO on the right side of equation (1) is CaO added in addition to the CaO described above so that deP is not insufficient in response to the variations in the deP ability and P concentration of the slag, and can be determined based on the actual results of the slag composition and P concentration at the end of the decarburization process. Generally, a value of up to about 3 kg/ton is sufficient, and it is often set to about 1 to 2 kg/ton. In the present invention, since the rate of change of the slag surface height is taken into consideration, it is possible to set the amount of CaO to a smaller amount than the amount added in excess in the conventional manufacturing method, which is affected by the variations in the density of the foamed slag.
(1)式における定数aは、スラグ面高さの変化速度とCaO原単位、脱炭処理後の溶鉄中P濃度の実績値から求めることができる。(1)式を使うことで、溶銑予備処理が終わった段階で得られるh’foam(m/s)が判明すると直ちに副原料中のCaO原単位W’CaO(kg/ton)を算出可能であり、中間排滓中に副原料の切り出しを進めておくことができる。 The constant a in formula (1) can be found from the rate of change of the slag surface height, the CaO consumption rate, and the actual value of the P concentration in the molten iron after decarburization. By using formula (1), it is possible to calculate the CaO consumption rate W'CaO (kg/ton) in the auxiliary materials as soon as h'foam (m/s) obtained at the stage when the hot metal pretreatment is completed is known, and it is possible to proceed with the cutting out of the auxiliary materials during intermediate slag removal.
以上、スラグ面高さの変化速度から脱炭処理工程で添加するCaO原単位を算出する(1)式について説明したが、CaO原単位を算出する方法はこれに限定されず、スラグ面高さの変化速度とフォーミングスラグの密度との関係を求めて、スラグ面高さ変化速度に応じたフォーミングスラグの密度を使ってCaO原単位を算出してもよいし、スラグ面高さの変化速度と排滓されるスラグ質量との関係を求めて、スラグ面高さ変化速度に応じた排滓されるスラグ量を使ってCaO原単位を算出してもよい。 The above describes formula (1) for calculating the CaO unit consumption to be added in the decarburization process from the rate of change of the slag surface height, but the method of calculating the CaO unit consumption is not limited to this. The relationship between the rate of change of the slag surface height and the density of the foamed slag may be found, and the CaO unit consumption may be calculated using the density of the foamed slag according to the rate of change of the slag surface height, or the relationship between the rate of change of the slag surface height and the mass of slag discharged may be found, and the CaO unit consumption may be calculated using the amount of slag discharged according to the rate of change of the slag surface height.
[効果の確認方法]
同一鋼種を溶製した際の、脱炭処理後の到達P濃度を比較し、添加するCaO量を低減した場合は、CaO添加量を減らしても到達P濃度が変わらないこと、添加するCaO量を増やした場合は、到達P濃度が低減することを確認することで、発明の効果を確認した。
[How to check the effect]
The effect of the invention was confirmed by comparing the ultimate P concentration after decarburization treatment when the same steel type was melted and confirmed that when the amount of CaO added was reduced, the ultimate P concentration did not change even if the amount of CaO added was reduced, and that when the amount of CaO added was increased, the ultimate P concentration decreased.
図1に示すフローに従い、同一の転炉型精錬炉内で溶銑を脱Si、脱P、脱C処理した。転炉型精錬炉1内での処理量はスクラップ等の鉄源を含めて約420トンであり、溶銑予備処理前半に塩基度C/S調整および冷却用の副原料として、生石灰、石灰石、鉄鉱石等の副原料を添加した。図1(B)に示す溶銑予備処理末期の計算スラグ量は約30tonで、塩基度C/Sは約1.1である。溶銑予備処理中は、炉体上部に取り付けたスラグ面計6を使って炉内のスラグ面高さを測定しながら吹錬した。溶銑予備処理後半にはスラグフォーミングが発生し、スラグ面高さが予め決めていた臨界高さに達した段階で吹錬を停止した。発明例と比較例は、それぞれ8chずつであり、条件を揃えるために、溶銑予備処理後に採取したサンプル分析結果のP濃度が0.077%であったchとした。
According to the flow shown in Figure 1, the molten iron was desiliconized, dephosphorized, and decarbonized in the same converter-type refining furnace. The amount of processing in the converter-type refining furnace 1 was about 420 tons, including iron sources such as scrap, and auxiliary materials such as quicklime, limestone, and iron ore were added in the first half of the molten iron pretreatment as auxiliary materials for adjusting the basicity C/S and for cooling. The calculated slag amount at the end of the molten iron pretreatment shown in Figure 1 (B) is about 30 tons, and the basicity C/S is about 1.1. During the molten iron pretreatment, the slag surface height in the furnace was measured using a
比較例では、脱炭処理工程末期での狙いP濃度=0.015%、温度=1630℃、スラグ排出量=一定と仮定して予め決めてある、脱炭処理中の塩基度C/S=3.0に調整するのに必要なCaO原単位DCaO=21.0kg/tonを満たす副原料を比較例全ての条件で添加した。この精錬条件では、熱力学的に必要なCaO原単位WCaOは19.5kg/ton、脱P不良、バラつき低減のために添加する副原料中のCaO原単位ECaOは1.5kg/tonで計算した。その結果、DCaO=WCaO+ECaO=21.0kg/tonとなる。 In the comparative examples, auxiliary materials were added under all the conditions of the comparative examples to satisfy the CaO consumption unit D CaO = 21.0 kg/ton required to adjust the basicity C/S during the decarburization treatment to 3.0, which was previously determined assuming a target P concentration of 0.015% at the end of the decarburization treatment, a temperature of 1630°C, and a constant amount of slag discharge. Under these refining conditions, the thermodynamically required CaO consumption unit W CaO was calculated to be 19.5 kg/ton, and the CaO consumption unit E CaO in the auxiliary materials added to reduce deP failure and variation was calculated to be 1.5 kg/ton. As a result, D CaO = W CaO + E CaO = 21.0 kg/ton.
一方、発明例では、左記のCaO原単位WCaOと、溶銑予備処理末期60秒間のスラグ面高さの経時変化から求めたスラグ面高さの変化速度h’foamと、同様の精錬条件のスラグ面高さの経時変化から予め求めておいた平均のスラグ面高さの変化速度hfoam=0.06m/sそれぞれを(1)式に代入して、脱炭処理中の塩基度C/Sに調整するのに必要なCaO原単位W’CaOを算出した。標準とする平均のスラグ面高さの変化速度hfoam=0.06m/sの条件では、熱力学的に必要なCaO原単位WCaOは19.5kg/ton、脱P不良、バラつき低減のために添加する副原料中のCaO原単位ECaOは0.50kg/tonの一定値で扱えることがわかったので、これらの値を採用し計算した。定数aは、過去実績を参照して、脱炭処理工程末期の[%P]が0.015%であった条件での、CaO添加量およびスラグ面高さの変化速度の相関関係を算出し、本精錬条件では定数a=0.15と設定した。 On the other hand, in the invention example, the CaO consumption unit W'CaO required for adjusting to the basicity C/S during decarburization was calculated by substituting the CaO consumption unit WCaO shown on the left, the rate of change of the slag surface height h'foam obtained from the change in the slag surface height over time for the final 60 seconds of the hot metal pretreatment, and the average rate of change of the slag surface height hfoam = 0.06 m/s obtained in advance from the change in the slag surface height over time under similar refining conditions into formula (1). It was found that under the standard condition of the average rate of change of the slag surface height hfoam = 0.06 m/s, the thermodynamically required CaO consumption unit WCaO could be handled at a constant value of 19.5 kg/ton, and the CaO consumption unit ECaO in the auxiliary material added to reduce deP defects and variation could be handled at a constant value of 0.50 kg/ton, and these values were adopted for calculation. The constant a was determined by calculating the correlation between the amount of CaO added and the rate of change in the slag surface height when the [%P] at the end of the decarburization process was 0.015% based on past data, and was set to 0.15 under these refining conditions.
図1(D)に示す脱炭処理工程では、準備しておいたCaOを含む副原料を処理前半に添加して吹錬し、仕上げ脱Pおよび脱C処理を行った。処理後に溶鉄サンプルを採取し、溶鉄中の[%P]濃度を分析した。本発明例および比較例のスラグ面高さの変化速度、添加した副原料中のCaO原単位、および脱炭処理後の溶鉄中の[%P]濃度を表1に示す。 In the decarburization process shown in Figure 1 (D), prepared auxiliary materials containing CaO were added in the first half of the process and blown, followed by finish deP and deC treatment. After the treatment, molten iron samples were taken and the [%P] concentration in the molten iron was analyzed. Table 1 shows the rate of change in slag surface height, the CaO consumption rate in the added auxiliary materials, and the [%P] concentration in the molten iron after decarburization treatment for the present invention and comparative examples.
本発明例で求めたCaO原単位W’CaOを添加した場合と、比較例としてDCaOを添加した場合の、副原料中CaO原単位と脱炭処理後の[%P]の関係を図2に示す。比較例(黒三角)では、DCaOを21.0kg/tonとして添加した結果、処理後の[%P]は0.013%から0.015%であった。(全て目標の[%P]≦0.015を満たしたが、一部過剰脱P傾向であった。) The relationship between the CaO consumption unit in the auxiliary raw material and [%P] after decarburization treatment is shown in Figure 2 when W'CaO , the CaO consumption unit calculated in the present invention, is added, and when D CaO is added as a comparative example. In the comparative example (black triangles), D CaO was added at 21.0 kg/ton, and as a result, the [%P] after treatment was 0.013% to 0.015%. (All of them met the target [%P] ≦ 0.015, but some tended to be over-dephosphorized.)
一方、脱P不良、バラつき低減のために添加する副原料中のCaO原単位ECaOを0.50kg/tonに低減した上で、(1)式により計算したCaO原単位W’CaOを添加した発明例(図2中の白丸)では、処理後の[%P]が0.014%から0.015%となった。発明例では、(1)式から求めたW’CaOが、比較例で添加したDCaO=21.0kg/tonよりも少なくなった。フォーミングによるスラグ面高さの変化速度が最も大きかった条件(発明例18)のW’CaOは20.9kg/tonと比較例に近い添加量になったが、これはフォーミングによるスラグ面高さの変化速度が大きかったことから中間排滓工程で排滓されたスラグの見掛け密度は小さく、炉内に残存するSiO2量が多かったためと考えられる。また、フォーミングによるスラグ面高さの変化速度が最も小さかった条件(発明例1)のW’CaOは18.9kg/tonとなったが、これはフォーミングによるスラグ面高さの変化速度が小さかったことから、中間排滓工程で排滓されるスラグの見掛け密度は大きく、炉内に残存するSiO2量は少なかったと考えらえる。上述したように、溶銑予備処理末期のスラグ面高さの変化速度h’foamに応じて(1)式によってCaO原単位W’CaOを最適化することで、脱P能力を維持したままでCaO原単位削減の効果が得られたことが分かった。 On the other hand, in the invention example (white circle in FIG. 2) in which the CaO consumption unit E CaO in the auxiliary raw material added to reduce deP failure and variation was reduced to 0.50 kg/ton and the CaO consumption unit W' CaO calculated by formula (1) was added, the [%P] after treatment was 0.014% to 0.015%. In the invention example, the W' CaO calculated from formula (1) was less than the D CaO = 21.0 kg/ton added in the comparative example. Under the condition (invention example 18) in which the rate of change of the slag surface height due to foaming was the largest, the W' CaO was 20.9 kg/ton, which was close to the comparative example. This is thought to be because the apparent density of the slag discharged in the intermediate slag discharge process was small due to the large rate of change of the slag surface height due to foaming, and the amount of SiO 2 remaining in the furnace was large. In addition, W'CaO under the condition (Example 1) in which the rate of change in the slag surface height due to foaming was the smallest was 18.9 kg/ton, but this is thought to be because the rate of change in the slag surface height due to foaming was small, so the apparent density of the slag discharged in the intermediate slag discharge process was large and the amount of SiO2 remaining in the furnace was small. As described above, it was found that the effect of reducing the CaO consumption rate while maintaining the deP capacity was obtained by optimizing the CaO consumption rate W'CaO using equation (1) according to the rate of change in the slag surface height h'foam at the end of the hot metal pretreatment.
なお、実施例では定数aが0.15、平均のスラグ面高さの変化速度hfoam=0.06m/s、脱炭処理中の塩基度C/Sに調整するのに必要なCaO原単位WCaO=19.5kg/ton、脱P不良、バラつき低減のために添加する副原料中のCaO原単位ECaOが1.5kg/tonから0.5kg/tonに低減した例としたが、これらの値は目標のP濃度、温度等の精錬条件に応じて調整すれば良く、実施例に記載された事例に限定されない。 In the examples, the constant a is 0.15, the average rate of change of the slag surface height h foam =0.06 m/s, the CaO consumption unit W CaO required to adjust the basicity to C/S during decarburization treatment is 19.5 kg/ton, and the CaO consumption unit E CaO in the auxiliary raw material added to reduce deP failure and variation is reduced from 1.5 kg/ton to 0.5 kg/ton, but these values can be adjusted depending on the refining conditions such as the target P concentration and temperature, and are not limited to the examples described in the examples.
1:転炉型精錬炉
2:注銑鍋
3:溶鉄
4:スラグ
5:送酸用ランス
6:スラグ面計
7:排滓鍋
8:台車
1: Converter-type refining furnace 2: Pouring ladle 3: Molten iron 4: Slag 5: Oxidizing lance 6: Slag level gauge 7: Slag ladle 8: Cart
Claims (2)
W’CaO=a・(1/hfoam-1/h’ foam)+WCaO+ECaO (1)
W’CaO:添加する副原料中のCaO原単位(kg/ton)
h’ foam:実測のスラグ面高さの変化速度(m/s)
a:定数
hfoam:平均のスラグ面高さの変化速度(m/s)
WCaO:スラグ面高さの変化速度がhfoamとなる条件において、目標P濃度、温度に応じて決める、熱力学的に必要な副原料中のCaO原単位(kg/ton)
ECaO:脱P不良、バラつき低減のために添加する副原料中のCaO原単位(kg/ton) 2. A method for producing molten iron according to claim 1, characterized in that, in producing molten iron, a basic unit of CaO in the auxiliary raw materials to be added is determined according to formula (1).
W' CaO =a・(1/h foam -1/h' foam )+W CaO +E CaO (1)
W' CaO : CaO unit content in added auxiliary raw material (kg/ton)
h'foam : actual change rate of slag surface height (m/s)
a: constant h foam : rate of change of average slag surface height (m/s)
W CaO : Thermodynamically necessary CaO consumption unit in auxiliary raw material (kg/ton) determined according to the target P concentration and temperature under the condition that the rate of change of slag surface height is h foam
E CaO : CaO basic unit in auxiliary raw materials added to reduce deP defects and variations (kg/ton)
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