TWI704231B - 轉爐設備 - Google Patents

Abstract

此轉爐設備具備：第一電極，配置成前端浸漬在轉爐內之生成於熔融鐵合金浴的上方的熔渣內；第二電極，配置成與前述熔融鐵合金浴或前述熔渣相接；電源裝置，透過前述熔渣，將直流電流供給至前述第一電極及前述第二電極；及控制裝置，控制成使前述直流電流不超過事先設定的最大輸出電流。

Description

轉爐設備

發明領域 本發明是有關於一種用於在轉爐設備精煉熔融鐵合金時，比以往更穩定來得到已減少金屬鐵的含量及其不一致的熔渣之轉爐設備。

發明背景 於對熔融生鐵(以下也稱為「熔銑」)等的熔融鐵合金進行轉爐精煉時所生成的熔渣(以下也稱「轉爐熔渣」)中含有游離CaO，由於其會引起水合反應而膨脹，因此體積穩定性較低。

此外，雖然與處理方法也有關係，但是在熔渣中通常會含有1~40%質量%左右的氧化鐵，而使外觀成為黑色，若使用於混凝土用骨材等時，外觀上會有不協調感。

因此，熔渣的利用僅限於道路的地基改良材或下層路基材等低階用途，而難以使用在上層路基材、混凝土用骨材、石材原料等。

於是，以往以來，是將熔渣從轉爐排出至反應容器，並在該容器內施行將石炭灰等的改質材添加至熔融狀態的轉爐熔渣來減低游離CaO的改質處理，以利用於更高級用途即上層路基材或混凝土用骨材等上。

又，於轉爐熔渣中是將數十質量%左右的粒狀鐵以懸浮狀態包含在內來作為金屬鐵。有下述問題：由於在懸浮的粒狀鐵中有碳存在，且在熔融熔渣的改質時，粒狀鐵的碳與熔融熔渣中的氧化鐵或攪拌用的氧氣反應，因而在熔融熔渣中產生CO氣體的氣泡(起泡)，並帶來各種不良影響。 又，由於粒狀鐵存在，因而在將熔渣再利用時，因粒狀鐵的不均勻分布或粒狀鐵的氧化膨脹等原因，而產生熔渣的強度的不一致。 此外，熔渣中的粒狀鐵在著重於轉爐吹煉的情況下是成品率損失的主要原因，其含量愈低愈好。 若熔渣中的粒狀鐵量有不一致時，會難以直接瞬間測定熔渣中的粒狀鐵量。因此，在熔融熔渣的處理與從冷卻後的熔渣回收粒狀鐵時，不得不選擇重複處理側的處理，而導致效率惡化。又，在熔融改質處理時的起泡也在處理時間上產生不一致，而難以進行穩定的處理。

又，例如在專利文獻1中揭示有下述方法：在使從轉爐取出的熔融熔渣中的粒狀鐵在反應容器內沉降後，施行熔渣改質處理。然而，即使在這種情況下，若熔渣中的粒狀鐵量有不一致時，仍會在沉降時間上產生不一致，而難以進行穩定的處理。

像這樣，由於以往是在將轉爐熔渣排出至反應容器後，在反應容器中進行減低熔渣中的金屬鐵的處理，因此若熔渣中的粒狀鐵量有不一致時，會有在熔渣處理時間上產生不一致的問題。

然而近年來已進行下述嘗試：如在非專利文獻1中所報告地，在轉爐精煉中，將供氧噴槍作為一邊的電極，並在與設在爐底的另一邊的電極之間施加電壓，並測量吹煉中途的電流、電壓及電阻值的變化，藉此取得噴槍前端與熔融金屬浴面之間的距離、熔渣層的厚度等資訊。

然而，針對由通電所造成之對熔融熔渣的性狀的影響，並未特別檢討。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2006-199984號公報 非專利文獻

非專利文獻1：對熔鋼施加電位時，轉爐浴中的電流分布特性，C.I.Semikin、V.F.Polyakov、E.V.Semkina，2003

發明概要 發明欲解決之課題 本發明的目的在於：在轉爐中精煉熔融鐵合金時，獲得熔渣中的金屬鐵含量及其不一致比以往更小的熔渣，並在之後的熔渣改質處理中，使減低熔渣中的鐵之處理簡便化，且課題在於提供一種轉爐設備，前述轉爐設備可穩定得到熔渣中的金屬鐵含量的不一致較少的熔渣。 用以解決課題之手段

本發明的要旨是如以下所述。

(1)本發明的第一態樣是一種轉爐設備，具備：第一電極，配置成前端浸漬在轉爐內之生成於熔融鐵合金浴的上方的熔渣內；第二電極，配置成與前述熔融鐵合金浴或前述熔渣相接；電源裝置，透過前述熔渣，將直流電流供給至前述第一電極及前述第二電極；及控制裝置，控制成使前述直流電流不超過事先設定的最大輸出電流。

(2)在上述(1)所記載之轉爐設備中，亦可為：前述電源裝置是透過前述熔渣與前述熔融鐵合金浴，而將直流電流供給至前述第一電極及前述第二電極。

(3)在上述(1)或(2)所記載之轉爐設備中，亦可為：前述第一電極為中空的頂吹供氧噴槍，且前述第二電極設在轉爐的爐底或爐腹。

(4)在上述(1)至(3)中任一項所記載之轉爐設備中，亦可為：前述控制裝置將前述直流電流的供給量控制成固定。

(5)在上述(1)至(4)中任一項所記載之轉爐設備中，亦可為：前述控制裝置在前述第一電極與前述第二電極之間的電阻值為吹煉開始後事先設定的電阻值以下的情況下，是控制成將前述直流電流的供給切斷。 (6)在上述(1)至(5)中任一項所記載之轉爐設備中，亦可為：前述電源裝置的回應速度為0.1秒以下。 (7)在上述(1)至(6)中任一項所記載之轉爐設備中，亦可為：前述控制裝置是控制成前述直流電流成為50A以上。 發明效果

根據本發明的轉爐設備，可以讓對金屬浴的通電穩定並安全地進行，而減低包含於熔渣中的粒狀鐵量及其不一致。此外，藉由減低粒狀鐵量的不一致，變得可讓在後續步驟之由磁力篩選所進行的金屬鐵的回收處理穩定來進行，而可以穩定得到金屬鐵的含量比以往減少的熔渣。其結果，可以提升在轉爐中的鐵成品率，並使熔渣的改質處理的效率提升。

用以實施發明之形態 本發明的發明人們針對在以轉爐精煉熔融鐵合金時減低熔渣中的粒狀鐵的含量及其不一致的方法進行檢討，而著眼於對熔渣浴及金屬浴通電。 並且，得知下述情形：在通電時賦與特定量的電荷的情況下，會減少熔渣中所含的粒狀鐵量及其不一致。

以下，就基於上述之知識見解而作成的本發明，參照圖式並且進行說明。再者，在本說明書中，若沒有特別說明，「%」是表示「質量%」，「電流」是表示「直流電流」。又，電流的控制是設成藉由未圖示的控制裝置來控制之構成。

在轉爐精煉中，是使從高爐送出的熔銑流入轉爐內，並添加以CaO為主成分的熔渣原料，而進行以脫矽及/或脫磷為目的之吹煉、及以精工脫磷與脫碳以及溫度的調整為目的的吹煉。

圖1是顯示本實施形態之轉爐設備1的側面圖。在此轉爐設備1中，是將第一電極21設置成前端浸漬於在熔融鐵合金浴(以下也記為「鐵浴12」)的上方所生成之熔渣11內。具體來說，是將第一電極21埋入爐腹而配置，以使其前端部成為熔渣11的上表面與鐵浴12的上表面之間的高度位置。 第二電極22是配置成與鐵浴12相接。

藉由像這樣配置電極並與設在轉爐外部的電源裝置40連接，而能夠以熔渣11、鐵浴12、第一電極21、第二電極22來形成電路。從而，變得可在精煉中，對電極間施加電壓，並對熔渣11及鐵浴12供給電流。第一電極21亦可如圖3所示，兼作中空的頂吹供氧噴槍31。

轉爐的吹錬通常有下述之3種方法： 1)進行脫矽、脫磷、脫碳之以往的吹煉方法； 2)將以脫矽及/或脫磷為目的之吹煉、及以精工脫磷與脫碳以及溫度的調整為目的之吹煉分離開的吹煉方法；及 3)在其他步驟進行脫矽後，將以脫磷為目的之吹煉、及以精工脫磷與脫碳及溫度的調整為目的之吹煉分離開的吹煉方法。

在上述2)、3)的情況下，進行通電的時期宜設為以脫矽及/或脫磷為目的之吹煉及以精工脫磷與脫碳及溫度的調整為目的之吹煉之任一個吹煉或雙方之吹煉。在上述1)~3)之各個吹煉中，特別是在吹煉末期施加時，可得到更大的效果。

於圖2A、圖2B中，是針對在400噸的轉爐中，分別將與熔渣11之側相接的第一電極21配置於爐腹，且將與鐵浴12相接之側的第二電極22配置於爐底，並在脫磷吹煉時於吹煉即將停止前的24秒的期間對電極間供給350A以下的電流，且在脫碳吹煉時於吹煉即將停止前的24秒的期間對電極間供給350A以下的電流來進行吹煉的情況(ON)、以及在電極間未通電的情況(OFF)，顯示該期間的平均電流值、粒狀鐵量及其不一致之關係。於圖2A、圖2B所示之結果是在下述的吹煉方法上的結果：3)在其他步驟進行脫矽後，將以脫磷為目的之吹煉、及以精工脫磷與脫碳以及溫度的調整為目的之吹煉分離開。

在各個情況下，將吹煉後的熔渣取出5次進料份，並利用減縮法取樣，而調查出粒狀鐵的總量以及不一致之量。

圖2A是平均電流值對轉爐中的熔銑脫磷處理後之熔渣中的金屬鐵濃度帶來的影響，圖2B是同樣地對脫碳處理理後之熔渣中的金屬鐵濃度的影響。雙方都是電流值變得越高鐵量就越減少，並且鐵量的不一致逐漸減少。

若將圖2A、圖2B所示之包含於熔渣中的粒狀鐵的含量(質量%)以統計方式來匯總時，即各自成為如表1、表2。如表1、表2所示，可知與電流值OFF的情況相比較，電流值變得越高，鐵量的平均值、樣本標準偏差、相對誤差皆是逐漸減低。可知下述情形：在電流值為50A以上時，其減低效果特別顯著。

在此，樣本標準偏差是以各樣本的值與平均值的距離的平方之和所求取的分散之值的平方根。又，相對誤差是將標準偏差除以平均值之值。從表1、表2可得知將電流值設為50A以上時，不僅樣本標準偏差，連相對誤差也大幅地減少。因此，電源裝置40宜將電流控制成使電流值成為50A以上。

[表1]

電流值	關閉(OFF)	>50A	100±50A	200±50A	300±50A
鐵量的平均值(%)	19.0	18.5	11.0	7.5	2.9
樣本標準偏差	11.3	10.8	5.4	3.7	1.4
相對誤差	59	58	49	50	48

[表2]

電流值	關閉(OFF)	>50A	100±50A	200±50A	300±50A
鐵量的平均值(%)	3.3	3.1	1.9	1.3	0.7
樣本標準偏差	2.4	2.2	0.9	0.6	0.3
相對誤差	73	72	48	48	46

通常，改質處理後的熔渣會被粉碎，並以磁力篩選方式來回收金屬鐵。於上述之表1、表2所示的結果是下述結果：藉由將電流供給至熔渣11中，除了金屬鐵的含量本身減低之外，還有金屬鐵的不一致也變少，且顯示有下述的重大的效果：磁力篩選穩定，而可以進一步將熔渣中的金屬鐵減低。

關於在吹煉中途，可藉由將電流供給至熔渣11中，而獲得如上述之效果的理由雖然尚不明確，但是可推測為是因為藉由對滯留在熔渣中的粒狀鐵的通電而引發粒狀鐵的凝聚粗大化，使該粒狀鐵因本身重量而沉降之故。

電源裝置40是控制成使電流不超過事先設定的最大輸出電流。這種控制是例如在連接電源裝置40與電極的配線的中途設置電流檢測組件41並將來自電流檢測組件41的訊號輸入控制裝置42，而進行成可以檢測電流的大小或電極間的電阻，並因應於所檢測出的電流的大小來控制電源裝置40的輸出。

具體來說，由於轉爐內的電阻值的變動非常劇烈，因此與其進行閘流體(thyristor)控制，較期望的是電源裝置是進行電晶體(transistor)控制。又，在設備的構成上，必須設想電流可能流通的範圍、路徑，並配合其中容許通電量(電流)最小的部位，來設置下述機構：在輸出電流值超過該容許通電量時將電路切斷。

作為第一電極21，可以將由例如MgO-C質磚等的含碳磚所構成的電極配設在轉爐的爐腹。與電極磚相接的磚為同樣含有碳等而在電阻值上沒有很大的差異的情況下，所期望的是在電極磚的周圍配設絕緣用的磚等。又，關於連接於電極磚之往爐外的導體，所期望的是，只要是設備構成或經濟上的限制等的容許範圍內，均設法降低電阻，例如將銅製導體與磚的接合面的面積擴大，將從磚工作面到銅製導體前端的距離縮短等。

於第二電極22可以使用含碳磚等。第二電極22宜設在轉爐設備1的爐底或爐腹。將第二電極22設在爐腹時，亦可如圖4所示的第二電極22’，將其高度位置設定成與溶融鐵合金浴或熔渣11相接。再者，在圖4所示的例子的情況下，電源裝置40是成為不透過鐵浴12而僅透過熔渣11來將直流電流供給至第一電極21及第二電極22之構成。

在將第一電極21配設於爐腹時，第一電極21宜以從轉爐的容積所設想之鐵浴12的靜止液面為基準，而設在200mm~4000mm上方，且較佳是設在200~400mm上方。若設在比以靜止液面為基準而為200mm上部的位置更下部時，會因金屬面的振動使短路的頻率變高而讓電流於熔渣中流通的頻率減少，因而減低效果。若比以靜止液面為基準而為4000mm上部的位置更高時，會導致電極接觸於熔渣部分的頻率減低，效果也會減弱。

電源裝置40具備下述機構：若流通有第一電極21與第二電極22之間的電流值超過事先設定的最大容許電流值之電流時，即切斷電流的供給。

在本設備中，在流通有超過最大容許電流值的電流時，會因為例如電流經由附著裸金屬等，而判斷為熔渣中沒有適當的電流流通。此外，流通有超過最大容許電流的電流時，此電流並不會記錄為使用於轉爐處理的電流。藉此，在轉爐進行精煉後，將熔渣送到後處理步驟時，可以將僅於熔渣中流通的電流值作為轉爐內的熔渣的資訊，附加於熔渣特性而傳送。在後處理步驟中，只要依照此電流值資訊進行處理即可，而變得毋須進行過多的後處理，並使後處理步驟穩定化。

再者，最大容許電流的決定方式只要進行實驗，來區別是在熔渣中流通的電流、或者是在其他的體系即轉爐的爐壁或耐火物的附著裸金屬等中流通的電流，並決定即可。此最大容許電流亦為固定值。

判斷是否為於熔渣中流通的電流的其中一個方法中有使用電阻值的方法。若藉由事先計算或實測等而事先掌握第一電極、電源與第二電極之間的電路電阻時，即可以藉由從在吹煉中已通電的狀態下可容易地測定之整個電路的電阻減去該電阻值，而得到電極間的電阻值。

通常，透過熔渣時的電阻值是與裸金屬等電阻值相比而較大，可視為顯著之差異來觀測。具體的電阻值因為會因熔渣厚度、電極位置、熔渣的組成或性狀(液相率或金屬或氣泡的含有率)而改變，所以可藉由事先在作業中測定而掌握。

又，亦可從流通到熔渣中之電流值的不一致來判斷於轉爐的熔渣中流通的電流值的範圍，並將其上限決定作為最大容許電流。在此情形下，可以將例如下述的電流值設為最大容許電流：對在熔渣內流通的平均電流值加上電流值的不一致的3倍之值而成的值。

此外，亦可設置下述機構：檢測到最大容許電流後會將電流切斷，並於經過所設定之時間例如30秒以上之後再次接通電流。

如圖3所示，亦可使用頂吹供氧噴槍31來作為第一電極21。此外，在使用頂吹供氧噴槍31來作為第一電極21的情況下，亦可設成可以讓前端上下，且設成可以依據於電極間流通的電流，而使其位置上下並控制流通到熔渣中的電流的大小。

使用頂吹供氧噴槍31來作為第一電極21的情況下，必須針對支撐噴槍的機構、氧氣或冷卻水的供排系統施加絕緣措施。又，存在有密封錐(seal cone)等將噴槍與噴槍插入孔之間密閉的機構的情況下，在此部分周邊的絕緣措施也會變得必要。 又，使用頂吹供氧噴槍31來作為第一電極21的情況下，從耐消耗性的觀點來看，宜至少前端部為銅製的。

將頂吹供氧噴槍31作為第一電極21來使用的情況下，與使用爐腹的電極的情況相比較，變得可更穩定來讓電流流通到熔渣。

使用爐腹的電極的情況下，經考慮有爐壁附著物成為主要通電路徑且電流未流通到熔渣整體的情況。另一方面，將頂吹供氧噴槍31作為第一電極21來使用的情況下，除了熔渣的狀態之外，還會因噴槍與熔渣的相對位置，而使爐內電阻大幅變化。因此，必須儘可能降低噴槍的位置。所期望的是噴槍是可以和熔渣接觸的狀態。然而，由於在吹煉中會因鐵蒸汽等而使爐內環境氣體本身的導電率也上升，因此不一定必須處於噴槍與熔渣接觸的狀態。

在具有噴槍位置的自由度的情況下，所期望的是如上述地因應於電流值或電阻值而控制噴槍位置。噴槍位置較低的情況下，因為來自點燃點或鋼浴的熱負荷較高，又，飛散裸金屬附著於噴槍的傾向較強，所以成為噴槍壽命降低或作業障礙的原因。

噴槍位置可以依據作業經驗來決定。若將噴槍位置設得較高時，會使與熔渣的接觸面積減少、或因為隔著氣體層(熔渣上方之包含微塵、蒸汽的空間)而使電阻值上升，相對於相等的電壓條件電流值變得較低。從而，所期望的是將噴槍降低到可以確保與經驗上可得到之效果享受相應的最低電流值之位置以下且沒有噴槍壽命降低或作業阻礙之疑慮的位置以上。

在使用頂吹供氧噴槍31來作為第一電極的情況下，也是與在爐腹配設第一電極的情況同樣，可設定最大容許電流。

此外，電源裝置亦可具有控制成讓電流的供給值不超出固定的值的功能(以下也稱為「恆電流控制」)。電源裝置40若為具有因應於爐內的電阻來讓電壓變動並將電流的供給量設為固定之恆電流控制功能，則更佳。藉由在吹煉時將電流控制成保持幾乎固定，可以將熔渣中的粒狀鐵的存在量控制成不一致較少。

在恆電流控制中，可以將電流的上限值設定成可以區別於熔渣內流通的電流、與於熔渣以外的體系流通的電流。 又，例如上限亦可設為：設定電流值＋電流的不一致(標準偏差值)。又，下限亦可設定為0A，以免在因熔渣的性狀而使電阻值較高的情況下施加過多的電壓。

進行恆電流控制時的設定電流值亦可用藉由實驗所求出的熔渣中的粒狀鐵量的不一致、與在後處理步驟中所容許的粒狀鐵量的不一致的關係來設定。例如，在圖2A、圖2B中，由於在脫磷處理步驟中流通200A電流時的樣本標準偏差是3.7%，且這個值在後處理步驟中也是可容許的值，因此亦可將設定電流值設為200A。

較佳的是，電源裝置40具備下述機構：在第一電極21與第二電極22之間的電阻值為事先設定的電阻值以下的情況下，切斷電流的供給。電阻值是將來自電流檢測組件41的訊號輸入控制裝置42而求得。並且，亦可具備下述機構：所求出的電阻值在從吹煉開始後算起事先設定的時間上，為事先設定的電阻值以下的情況下，會停止電源裝置40的輸出並切斷電流的供給。

由於熔渣的電阻值是事先就知道的，因此可推定為成為其電阻值以下是指電流未在熔渣內流通，而是在熔渣以外的體系流通。從而，藉由求得電阻值，而變得可識別電流是否流通到熔渣中。

此外，判斷上述的最大容許電流或電阻值是如以下所述，也有助於設備的穩定化。亦即，在吹煉剛開始後，是添加劑的溶解或起泡等，讓電流在熔渣11內穩定地流通的狀況尚未整備完成。因此，在第一電極21突然接觸於熔渣11的情況下，恐有電阻急遽地下降且電流值急遽地上升之虞。在這種情況下，有的電流值恐有因發熱而損傷設備之虞。藉由具備切斷電流的供給的機構，可以在這種情況下切斷電流而避免事故。

又，由於即使在因某些異常，而讓逸散電流(stray current)流到轉爐外的情況等，也可以切斷電流的供給，因此可以使設備安全地運轉。

所期望的是電源裝置40的回應速度在0.1秒以下。如前述，爐內的電阻值是從實質上的絕緣狀態大幅地變動到設想由裸金屬所造成的短路之微歐姆以下，又，其狀態是以秒單位而變化。

例如，在吹煉剛開始後並未存在充分的量的熔渣，又，爐內環境氣體也在導電率較低的狀態，實質上是處於幾乎絕緣狀態。另一方面，在設想有透過熔渣之所期望的通電路徑的情況下，可設想下述情形：儘管也取決於熔渣的狀態，仍會形成為100mΩ左右的電阻。

亦即，在已產生急遽的熔渣的起泡等的情況下，有時會使電阻值從絕緣狀態瞬間降低到100mΩ。輸出控制的回應速度較慢時，在無法追隨電阻值的巨大的變化的情形下，會有儘管電流值上升且於健全的路徑流通，仍然將電路切斷之情形。

因為即使在已設定完在健全的範圍中的設想了最小的電阻值之最大輸出電流的情況下，依熔渣的狀態或氣相的中介的有無，電阻值仍會變動1位數~2位數，所以對從高電阻值的狀態到低電阻值的狀態之變化急遽的情況也是同樣。

從而，為了確保穩定的通電，電源裝置的回應速度必須追隨這些狀態變化。依據本發明的發明人們藉由實驗而查明的事實，爐內的電阻值有時會以0.1秒左右的間隔進行變動。從而，所期望的是電源的回應速度在0.1秒以下。此時，回應速度意指在該時間內完成從最大電流到最小電流的變化或其相反的變化。

此外，本設備亦可藉由在爐底設置由多孔磚及多重管或者集合管所構成的底吹風口50，並藉由在精煉中經由爐底來將氣體吹入鐵浴12內而對鐵浴12進行攪拌。底吹風口50雖然亦可只有1個，但是以設置複數個為宜。圖1是顯示在2處設置有底吹風口50的情形的例子。

在本發明中，要處理的熔渣的組成並非限定於特定的組成。若舉一例，可為鹼度：0.5以上、氧化鐵濃度：5%以上的組成。

在鹼度：0.5以上、氧化鐵濃度：5%以上的組成之熔渣的情況下，由於熔渣的電阻值易依組成而變化，又，熔渣與電極相接時恐有電流值急遽地上升之虞，因此使用本發明的電流控制機構之作法是有效果的。

進行處理的熔融鐵合金的組成雖然並非限定於特定的組成，但是若適用於處理已將矽濃度設為0.25%以下的熔融生鐵的情況時，會使效果增大。這是因為雖然當矽濃度較低時通常是熔渣量較少的情況佔多數，但產生的粒狀鐵的量是依爐內投入能量(主要是頂吹)或脫碳量而決定，因此熔渣量較少的情況會使熔渣中的含粒狀鐵濃度相對地提高。從而，進行這種處理時，使用本發明的設備之作法可得到顯著的效果。

又，在對精煉終點的碳濃度處理2.5%以上的區域的熔鐵時，也是以使用本發明的設備之作法為宜。這是因為在這樣的區域的精煉中大多是在較低鹼度下進行處理，且是在低溫下結束，所以熔渣的黏性較高，熔渣中所含的粒狀鐵量較多的緣故。

又，本發明可適用於下述之任一種情況：將脫矽、脫磷步驟在其他的精煉容器進行的情況、將各自的步驟在各自的轉爐進行的情況、將兩步驟在同一轉爐進行的情況。

通電雖然是在吹煉的後半進行，但是會導向在熔渣中的粒狀鐵的密度已增加的狀態下進行通電，且是有效果的。從這個理由來看，宜在從供氧停止起回溯1分鐘的期間，亦即從供氧停止的1分鐘前到停止供氧為止之期間供給電流。

如同以上所說明，根據本發明的轉爐設備，可以讓對金屬浴的通電穩定並安全地進行，而減低包含於熔渣中的粒狀鐵量，且可以比以往更穩定得到已減少金屬鐵的含量之熔渣。

再者，雖然已針對本發明之實施形態的一例進行了說明，但是本發明並不限定於上述發明的實施形態的說明。在不脫離申請專利範圍的記載下，且在所屬技術領域中具有通常知識者可以容易地想到的範圍中，各種的變形態樣當然也都包含在本發明中。

(實施例) 以下，舉出更具體的例子來說明使用了本發明的轉爐設備的精煉方法之一例。再者，以下的例子是針對一個實施例或參考例在20次進料左右的複數次進料下齊備條件來實施的平均的結果。

(實施例1) 對300t規模的頂底吹轉爐進行改造，在爐底設置MgO-C製磚，又，在耳軸側的兩側的爐壁於離爐底2000mm的位置設置MgO-C製磚來作為上部電極。爐內徑為6000mm，熔鐵的深度為1700mm。噴槍高度是設置成從液面起到噴槍前端的距離成為3000mm，並進行吹煉。在爐底設置有2支氧吹風口。

與供氧開始同時地開始通電，並與供氧結束同時地結束通電。於電源上使用了具有下述機構的構成：若流通有超過最大容許電流之電流時即切斷電流。在該裝置上設定成最大容許電流成為500A。又，在已設想事先測定之熔渣的電阻值的情況下，將電源的電壓設定成使250A的電流透過熔渣而流通。

熔銑成分是調整成C：3.8~3.9%、Si：0.01%、P：0.02%、Mn：0.01%，終點成分是調整成C：0.04%，且溫度成為1650℃左右。

於吹煉開始時，在約4成的進料中有電流流通，前述電流可看作是受附著在爐壁之裸金屬影響的電流。由於該電流值已超過500A，因此將電源切斷。之後，重複下述作法：每隔30秒進行電源再接通，在流通有500A以上的情況下切斷電源。由於在這些約4成的進料當中的所有進料下，會在自吹煉開始算起2分鐘~2.5分鐘的時間點成為電流幾乎不流通的狀態，因此之後就直接保持在那樣的狀態。

附著在爐壁的裸金屬，推定是在前次進料中混合於熔渣而直接附著且未溶解地留下之裸金屬、或是在該進料的熔銑裝入時所附著之裸金屬。若考量吹煉開始後數分鐘即消除之情形，則是熔銑的可能性較高。再者，在這段期間於電源再接通後所觀察到的超過500A的電流是設成未包含在之後用於驗證效果的電流平均值中。

在吹煉開始時，在上述之推定為受裸金屬影響的電流未流通之情形下，則自開始起不切斷電路繼續保持通電(剛開始後電流未被觀察到)。電流值是從初期爐內電阻值高且無法檢測出電流的區域逐漸地上升，並在吹煉開始後3~3.5分鐘後到達220~270A。之後，電流值即使有少許變動仍保持前述電流位準，且除了測溫取樣中的通電中斷以外，電流在14~14.5分鐘的吹煉整體中幾乎穩定地流通並結束。

在各次的吹煉結束後，各別將熔渣幾乎全量排出，冷卻後於進行粗粉碎後，評價各次進料的金屬鐵的含量。

吹煉中的電流值的平均為約200A，且是在正負20A的範圍中，熔渣中的粒狀鐵量的平均值是7.0%，表示不一致的樣本標準偏差是3.4%。

像這樣，由於粒狀鐵量的不一致可以定量化，因此從下次起，是將在轉爐內流通的電流值作為表示熔渣的性狀的資訊通知後處理步驟。由於在後處理步驟中會用此資訊設定處理時間，因此可以進行穩定的處理。

(實施例2) 對300t規模的頂底吹轉爐進行改造，在爐底設置MgO-C製磚，又，在爐壁上是將電源連接至噴槍來作為上部電極。爐內徑為6000mm，熔鐵的深度為1700mm。噴槍高度是設置成從液面起到噴槍前端的距離成為3000mm，並進行吹煉。在爐底設置有2支氧吹風口。

與供氧開始同時地開始通電，並與供氧結束同時地結束通電。於電源上使用了具有下述機構的構成：若流通有超過最大容許電流的電流時即切斷電流。在該裝置上設定成最大容許電流成為500A。又，在已設想事先測定之熔渣的電阻值的情況下，將電源的電壓設定成使250A的電流透過熔渣而流通。

熔銑成分是調整成C：3.8~3.9%、Si：0.01%、P：0.02%、Mn：0.01%，終點成分是調整成C：0.04%，且溫度成為1650℃左右。

與實施例1同樣地，在吹煉開始時，僅1次進料有電流流通，前述電流可看作是受附著在噴槍孔之絕緣部的裸金屬影響的電流。由於該電流值已超過500A，因此將電源切斷。之後，經過30秒而將電源再接通時，電流幾乎未流通，因此直接保持那樣的狀態。

由於裸金屬在是前次進料或該次進料的吹煉剛開始後附著而使絕緣部位短路，因此可推測為其是被來自爐內的熱或500A通電時的焦耳熱所溶解並去除之裸金屬。在此次進料所觀察到之超過500A的電流並未包含在之後顯示的電流的平均值中。

其他的進料由於並未觀察到如前述的電流，因此在不切斷電路的情形下繼續通電。但是，電流在吹煉初期(~2分鐘左右)並未被觀察到。在所有的進料中，在吹煉開始後3~3.5分鐘左右時電流值逐漸地上升而到達250A。雖然之後2.5~3分鐘左右幾乎穩定地流通250A左右後電流值逐漸地降低，但是進一步在吹煉開始後9分鐘左右，電流再次上升，並可觀察到150~200A左右的電流。此電流除了測溫取樣中的通電中斷以外，一直到14~14.5分鐘的吹煉結束為止幾乎穩定地流通。在吹煉即將結束前將電源設為關閉(OFF)。

吹煉中的電流值的平均為約100A，且是在正負10A的範圍中，熔渣中的粒狀鐵量的平均值是6.2%，表示不一致的樣本標準偏差是2.3%。

與實施例1同樣，將正常流通的電流的平均值(此時為100A左右)之值作為熔渣的資訊通知後處理步驟。由於在後處理步驟中會用此資訊設定處理時間，因此可以進行穩定的處理。

(參考例) 對300t規模的頂底吹轉爐進行改造，在爐底設置MgO-C製磚，又，在耳軸側的兩側的爐壁於離爐底2000mm的位置設置MgO-C製磚來作為上部電極。爐內徑為6000mm，熔鐵的深度為1700mm。噴槍高度是設置成從液面起到噴槍前端的距離成為3000mm，並進行吹煉。在爐底設置有2支氧吹風口。

與供氧開始同時地開始通電，並與供氧結束同時地結束通電。於電源上使用了具有下述機構的構成：若流通有超過最大容許電流的電流時即切斷電流。在該裝置上設定成最大容許電流成為500A。又，考量熔渣的電阻值而設定成在轉爐內流通200A的電流。

熔銑成分是調整成C：3.8~3.9%、Si：0.01%、P：0.02%、Mn：0.01%，終點成分是調整成C：0.04%，且溫度成為1650℃左右。與供氧開始同時地開始通電，並與供氧結束同時地結束通電。

又，在已設想事先測定之熔渣的電阻值的情況下，將電源的電壓設定成使250A的電流透過熔渣而流通。於電源上使用了不具備下述機構的構成：若流通有超過最大容許電流的電流時即切斷電流。

與實施例1同樣地，在45%的進料中有電流流通，前述電流可看作是受吹煉開始時附著在爐壁之裸金屬影響的電流。雖然該電流值會超過500A，但是仍然在保持不切斷電源的情形下繼續通電與吹煉。

在這些進料中，是在吹煉開始後經過2分鐘時起電流降低，且在3分鐘時顯示出250A左右的電流。從電阻值的變化，可推測出初期的2分鐘左右是由裸金屬進行通電，之後是透過熔渣通電。之後的電流平均值是設成也包含這段期間的超過500A的電流值。

在剩下的55%的進料中，雖然並未觀察到如前述的電流，但是仍然會在吹煉開始後3~3.5分鐘時電流值逐漸地上升而到達250A。雖然在之後所有的進料中，在2.5~3分鐘左右幾乎穩定地流通250A左右之後電流值逐漸地降低，但是進一步在吹煉開始後9分鐘左右，電流再次上升，並可觀察到150~200A左右的電流。此電流除了測溫取樣中的通電中斷以外，一直到14~14.5分鐘的吹煉結束為止幾乎穩定地流通。在吹煉即將結束前將電源設為關閉(OFF)。

吹煉中的電流值的平均是初期進行通電者為超過300A，在初期未觀察到通電的進料中為大約250A。熔渣中的粒狀鐵量的平均值是7.2%，表示不一致的樣本標準偏差是3.3%。但是，在對平均電流值超過300A的進料與平均電流值為250A的進料進行比較的情況下，在效果上看不出差異。

另一方面，前者的超過300A的進料因為是直接將電流平均值通知後處理步驟，所以會降低磁選處理中的處理速度來與之對應，結果導致裸金屬的回收效率惡化。

又，初期超過500A的通電繼續進行2分鐘以上之結果，在該進料的出鋼後觀察爐內時，可確認到電極到下方的爐壁磚的損耗異常加劇之情形。在包含該次進料之數十次進料的區間的平均損耗速度中進行評價的情況下，已清楚得知會形成相當於10%左右的升高。可考量為因大電流通過裸金屬時所產生的焦耳熱而使耐火物的損耗極度地進行。

(實施例3) 對300t規模的頂底吹轉爐進行改造，在爐底設置MgO-C製磚，又，在爐壁上於離爐底2000mm的位置設置MgO-C製磚來作為上部電極。爐內徑為6000mm，熔鐵的深度為1700mm。噴槍高度是設置成從液面起到噴槍前端的距離成為3000mm，並進行吹煉。在爐底設置有2支氧吹風口。

與供氧開始同時地開始通電，並與供氧結束同時地結束通電。於電源上使用了具有恆電流控制機構的構成。其回應速度為0.5秒。恆電流值的設定值是設為300A，其容許範圍是設為+50A~300A。

熔銑成分是調整成C：3.8~3.9%、Si：0.01%、P：0.02%、Mn：0.01%，終點成分是調整成C：0.04%，且溫度成為1650℃左右。

於吹煉開始時，在約4成的進料中有電流流通，前述電流可看作是受附著在爐壁之裸金屬影響的電流。由於該電流值已超過350A，因此將電源切斷。之後，重複下述作法：每隔30秒進行電源再接通，在流通有500A以上的情況下切斷電源。由於在這些約4成的進料當中的所有進料下，會在吹煉開始算起2~2.5分鐘的時間點成為電流幾乎不流通的狀態，因此之後直接保持在那樣的狀態。

再者，在這段期間於電源再接通後所觀察到的超過500A的電流是設成未包含在之後用於驗證效果的電流平均值中。

在吹煉開始時，在上述之推定為受裸金屬影響的電流未流通之情形下，則自開始起不切斷電路繼續保持通電(剛開始後電流未被觀察到)。由於在未觀察到電流的情況下也是將恆電流控制的下限設為0A，因此保持在原樣狀態的電流值是從初期爐內電阻值高且無法檢測出電流的區域逐漸地上升，並在吹煉開始後3~3.5分鐘後到達300A。之後，電流值藉由電源的輸出控制而幾乎未變動，除了測溫取樣中的通電中斷以外，在14~14.5分鐘之吹煉整體中幾乎穩定地流通約300A之電流並結束。

吹煉中的電流值的平均為約240A，且是在正負20A的範圍中，熔渣中的粒狀鐵量的平均值是2.6%，表示不一致的樣本標準偏差是1.4%。

像這樣，由於粒狀鐵量的不一致可以定量化，因此從下次起，是將在轉爐內流通的電流值作為表示熔渣的性狀的資訊通知後處理步驟。由於在後處理步驟中會用此資訊設定處理時間，因此可以進行穩定的處理。

(實施例4) 對300t規模的頂底吹轉爐進行改造，在爐底設置MgO-C製磚，又，在爐壁上於離爐底2000mm的位置設置MgO-C製磚來作為上部電極。爐內徑為6000mm，熔鐵的深度為1700mm。噴槍高度是設置成從液面起到噴槍前端的距離成為3000mm，並進行吹煉。在爐底設置有2支氧吹風口。

與供氧開始同時地開始通電，並與供氧結束同時地結束通電。於電源上是使用在實施例3中所使用的電源，並附加有算出電路的電阻值的計算機構。電阻值的上限是設為1Ω，且電阻值的下限是設定為0.05Ω。並且，在設定的電阻值的上下限的範圍內控制成流通300A的電流。

再者，在所算出的電阻值已超出所設定的電阻值的上下限時，是對流通於電路的電流施加低至5V的電壓。在電阻值為0.05Ω~1Ω的範圍中，可以讓固定的電流流通。

熔銑成分是調整成C：3.8~3.9%、Si：0.01%、P：0.02%、Mn：0.01%，終點成分是調整成C：0.04%，且溫度成為1650℃左右。

關於電阻值，在吹煉開始時，可觀察到電阻值的下降，前述電阻值可看作是受附著於爐壁之裸金屬影響的電阻值。由於該電阻值之值為0.05Ω以下，因此300A並未流通。之後，持續觀察電阻值，0.05Ω以下的狀態會消失，但是由於之後緊接著繼續超過1Ω的狀態，因此300A的電流並未流通。

並且，由於在吹煉開始後3~3.5分鐘後，電阻值會成為1Ω以下且0.05Ω以上，因此將電流值設為300A。結束14~14.5分鐘的吹煉，並在吹煉即將結束前結束通電。

在這些吹煉中，電流值的平均為約240A，且是在正負20A的範圍中，熔渣中的粒狀鐵量的平均值是2.7%，表示不一致的樣本標準偏差是1.3%。

像這樣，由於粒狀鐵量的不一致可以定量化，因此從下次起，是將在轉爐內流通的電流值作為表示熔渣的性狀的資訊通知後處理步驟。由於在後處理步驟中會用此資訊設定處理時間，因此可以進行穩定的處理。

(實施例5) 在與實施例4同等的條件下，將電源變更為回應速度1毫秒(msec)的裝置。可觀察到吹煉與通電狀況是與實施例4同樣的結果。

但是，由於回應速度提升，電流值幾乎沒有變動，電流值的平均為約240A，且是在正負5A的範圍內。又，此電流值的平均的範圍，比起受到通電中的電源輸出的變動影響，受到通電開始時期(爐內電阻在容許範圍的時期)的影響更大。

熔渣中的粒狀鐵量的平均值是2.4%，表示不一致的樣本標準偏差是1.2%。

像這樣，由於粒狀鐵量的不一致可以定量化，因此從下次起，是將在轉爐內流通的電流值作為表示熔渣的性狀的資訊通知後處理步驟。由於在後處理步驟中會用此資訊設定處理時間，因此可以進行穩定的處理。

藉由使用本發明的轉爐設備，可以在熔渣內及熔渣/鐵浴界面讓電流穩定地流通。藉此，可以減低熔渣中的粒狀鐵量與其不一致，且可讓熔渣的後處理穩定地進行。 產業上之可利用性

依據本發明的轉爐設備，由於可以讓通電穩定並安全地進行，而減低包含於熔渣中的粒狀鐵量，且可以比以往更穩定來得到已減少金屬鐵的含量的熔渣，因此可以提升鐵成品率，並使熔渣的後處理即改質處理的效率提升。其結果，由於可以獲得不僅用於道路的地基改良材或下層路基材，還可用於上層路基材、混凝土用骨材、石材原料等之熔渣，因此在產業上的利用可能性很大。

1:轉爐設備 11:熔渣 12:鐵浴 21:第一電極 22、22’:第二電極 31:頂吹供氧噴槍 40:電源裝置 41:電流檢測組件 42:控制裝置 50:底吹風口

圖1是顯示本發明之轉爐設備之一例的概略的圖。 圖2A是顯示在熔銑脫磷期中的平均電流值與熔渣中粒狀鐵的含量之關係的圖。 圖2B是顯示在脫碳期中的平均電流值與熔渣中粒狀鐵的含量之關係的圖。 圖3是顯示本發明之轉爐設備的其他例的概略的圖。 圖4是顯示本發明之轉爐設備的另一其他例的概略的圖。

1:轉爐設備

11:熔渣

12:鐵浴

21:第一電極

22:第二電極

31:頂吹供氧噴槍

40:電源裝置

41:電流檢測組件

42:控制裝置

50:底吹風口

Claims (7)

1. 一種轉爐設備，其特徵在於具備：第一電極，配置成前端浸漬在轉爐內之生成於熔融鐵合金浴的上方的熔渣內；第二電極，配置成與前述熔融鐵合金浴或前述熔渣相接；電源裝置，透過前述熔渣，將直流電流供給至前述第一電極及前述第二電極；及控制裝置，控制成使前述直流電流不超過事先設定的最大輸出電流，前述第一電極為中空的頂吹供氧噴槍。
2. 如請求項1之轉爐設備，其中前述電源裝置是透過前述熔渣與前述熔融鐵合金浴，而將直流電流供給至前述第一電極及前述第二電極。
3. 如請求項1或2之轉爐設備，其中前述第二電極設在轉爐的爐底或爐腹。
4. 如請求項1或2之轉爐設備，其中前述控制裝置將前述直流電流的供給量控制成固定。
5. 如請求項1或2之轉爐設備，其中前述控制裝置在前述第一電極與前述第二電極之間的電阻值為吹煉開始後事先設定的電阻值以下的情況下，是控制成將前述直流電流的供給切斷。
6. 如請求項1或2之轉爐設備，其中前述電源裝置的回應速度為0.1秒以下。
7. 如請求項1或2之轉爐設備，其中前述控制裝置是控制成前述直流電流成為50A以上。

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