(57)【要約】【課題】精錬容器として容積が小さい転炉型の精錬容器を用いる場合であっても、確実にスロッピングを防止することができるフォーミング鎮静方法を提供すること。【解決手段】溶銑の酸化精錬工程において発生するガス気泡がスラグ中に滞留し、スラグの体積を膨張させて生じるフォーミングを鎮静するフォーミング鎮静方法において、ガスジェット流８を、前記スラグ４表面に向けて、スラグ表面における単位断面積あたり１００ｍ／ｓ以上かつ２００ｍ／ｓ以下のガス流量νで吹き付けて、該ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力によってスラグの表層部分５にガス気泡抜気孔９を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気する。【選択図】図１
2015108180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑の酸化精錬工程において発生するガス気泡がスラグ中に滞留し、スラグの体積を膨張させて生じるフォーミングを鎮静するフォーミング鎮静方法であって、
ガスを噴射させて形成されるジェット流を、前記スラグ表面に向けて、スラグ表面における単位断面積あたり１００ｍ／ｓ以上かつ２００ｍ／ｓ以下のガス流量νで吹き付けて、該ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力によってスラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気することを特徴とするフォーミング鎮静方法。
【請求項２】
前記ジェット流の吹き付けは、フォーミングによりスラグの表面から炉口までの高さが、溶銑の表面から炉口までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで行うことを特徴とする請求項１記載のフォーミング鎮静方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーミング鎮静方法に関するものである。        
【背景技術】
【０００２】
溶銑の酸化精錬工程において、精錬容器の中ではスラグに含まれる酸化鉄と、溶銑に含まれる炭素との反応によりＣＯガスが発生する。このガスにより、スラグが泡立つ現象がフォーミングである。フォーミングが精錬容器の口を超える高さに達すると、スロッピングと呼ばれる、スラグの溢れが生じる。特に、精錬容器として容積が小さい転炉型の精錬容器を用いる場合には、スロッピングが発生しやすく、安定操業の障害となっている。
【０００３】
スラグのフォーミングは、微細なガス気泡がスラグ中に滞留してスラグの体積が膨張することによって生じるが、この気泡の滞留時間は気泡径に反比例するため、滞留時間が長くなる微細な気泡ほど、フォーミングを増長することが知られている。そこで、ガスを大量に発生する物質（以下、ガス発生物質。例えば、炭素粉等の炭素を主成分とする物質や、炭酸水素ナトリウム等の水分を含有する物質。）を添加することで、微細気泡の凝集合を促進し、気泡を粗大化して破泡させることでフォーミングを鎮静する技術が知られており、例えば、特許文献１には、フォーミングしているスラグに炭素粉を５〜１００ｋｇ／分の速度で吹き付けてフォーミングを鎮静する技術が開示されている。
【０００４】
しかし、溶銑の酸化精錬工程（例えば、脱燐工程、脱珪脱燐工程）において発生するスラグは非常に粘性が高く、かつ表面からの抜熱による温度低下で固相率が高くなっているため、特許文献１のようにフォーミングしているスラグに炭素粉を吹き付けた場合、炭素粉がスラグ表層に留まり、微細気泡の凝集合を促進する効果が、その周囲の限られた範囲でのみしか発現せず、十分なフォーミング鎮静効果が得られずに、スロッピングを確実には防止することが出来ない問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８７３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、精錬容器として容積が小さい転炉型の精錬容器を用いる場合であっても、確実にスロッピングを防止することができるフォーミング鎮静方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明のフォーミング鎮静方法は、溶銑の酸化精錬工程において発生するガス気泡がスラグ中に滞留し、スラグの体積を膨張させて生じるフォーミングを鎮静するフォーミング鎮静方法であって、ガスを噴射させて形成されるジェット流を、前記スラグ表面に向けて、スラグ表面における単位断面積あたり１００ｍ／ｓ以上かつ２００ｍ／ｓ以下のガス流量νで吹き付けて、該ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力によってスラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のフォーミング鎮静方法において、前記ジェット流の吹き付けは、フォーミングによりスラグの表面から炉口までの高さが、溶銑の表面から炉口までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
前記のように、スラグは非常に粘性が高くかつ固相率が増大して、スラグ表面に皮をはったような状態となっているため、溶銑の酸化精錬工程において発生するガス気泡がスラグ中に滞留し、スラグの体積を膨張させてフォーミングが生じ、フォーミングが精錬容器の口を超える高さに達すると、スロッピングが発生する。本発明によれば、ガスを噴射させて形成されるジェット流を、スラグ表面に向けて、スラグ表面における単位断面積あたり１００ｍ／ｓ以上かつ２００ｍ／ｓ以下のガス流量νで吹き付けて、該ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力によってスラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成し、前記スラグ中に滞留したガス気泡を抜気する方法を採用することにより、確実にフォーミングを鎮静し、スロッピングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の方法に用いる装置の全体説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に用いる転炉型の精錬容器１には、精錬容器１の内部を上下移動可能な、上吹きランス２が設置され、酸素ガス及び上吹き精錬剤が溶銑３に向けて吹き付けられる構造となっている。
【００１３】
溶銑の酸化精錬工程において、スラグ４の表層部分５は、固相率が７０％〜１００％の状態の、いわゆる「皮を張った」状態となっている。この「皮」部分は、スラグ４の表面から５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に及ぶ。ただし、炉口７の中心部分は、上吹きランス２から吹き付ける酸素が溶銑３浴面に形成する火点からの伝熱により、「皮を張った」状態とはなり難く、「皮」部分は「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側に集中している。
【００１４】
スラグ４と溶銑３の界面では、スラグ４に含まれる酸化鉄と溶銑３に含まれる炭素との反応によりＣＯガス６が発生し、液相のスラグ内を略鉛直上方に移動していくが、前記のように、「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側においては、スラグ４の表層部分５の固相率が高くなっているため、ＣＯガス６の大気中への放出が妨げられる。大気中への放出を妨げられてスラグ４内に滞留したＣＯガス６は、スラグ４の泡立ち（以下、フォーミング）を誘発する。
【００１５】
従来、前記の「皮」部分が精錬容器１の炉口７を超える高さまでフォーミングが進むと、スロッピングを生じていたのに対し、本実施形態では、図１に示すように、スラグ４の表面に向けて、ジェット流８を吹き付けて、ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力によって表層部分５にガス気泡抜気孔９を形成し、ＣＯガス６の大気中への放出を促すことにより、フォーミングの鎮静化を図っている。発明者らは、溶銑上のスラグ表層部の固相が比較的脆くて衝突力により粉砕され易く、一旦粉砕されると、スラグ内部の高温の気泡上昇による気泡内からの熱伝達や気泡の排出によりスラグ表層部でも固化し難く(皮が張り難く)なって表層部分にガス気泡抜気孔を形成するとの推測に基づき本発明に至ったものである。
【００１６】
ジェット流８の吹き付けは、スラグの表面における単位断面積あたり１００ｍ／ｓ以上かつ２００ｍ／ｓ以下のガス流量νで行う。単位断面積あたりのガス流量が１００ｍ／ｓ以下の場合は、衝突力が弱く、表層部分５にガス気泡抜気孔９を形成することができない。一方、単位断面積あたりのガス流量が２００ｍ／ｓより大きい場合は、転炉耐火物やランスなどの設備を破損する可能性が高くなるため、好ましくない。スラグ表面での単位表面積当りのガス流量は、ガス圧力、及び又は、ガス吹込みパイプとスラグ表面の距離によって制御できる。例えば、ガス流路の流量調整弁の付近でのガス圧を０．１〜５ＭＰａ、ガス吹込みパイプとスラグ表面の距離を１００ｍｍ〜５００ｍｍとすれば良い。ガスとしては、不活性ガス（Ａｒ２、Ｎ２など）、非燃焼性ガスなどを用いることができる。先端がラバール形状のサブランスを用いて、前記のガス流量をジェット流としてスラグ表面に吹付けてもよい。前記ガス流量範囲内での吹き付け時間は、酸化精錬工程の処理時間やフォーミング状態に応じて適宜決めることができる。
【００１７】
ジェット流８の吹き付け箇所は、「皮」部分が集中する箇所（「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲より外周側）であって、炉口７の中心を挟んで、各々、反対方向に少なくとも１箇所ずつ（合計２カ所以上）とすることが好ましい。
【００１８】
ジェット流８の吹き付けタイミングは、フォーミングにより、スラグ４の表面から炉口７までの高さが、溶銑３の表面から炉口７までの高さの１５％〜２０％となったタイミングで行うことが好ましい。２０％超の場合には、ＣＯガス６が十分にスラグ２内に滞留しておらず、フォーミング鎮静効果が発現しにくいことがある。一方、１５％未満の場合には、すでにフォーミングが精錬容器の炉口７高さ近くにまで達しており、ガス気泡抜気孔９の形成によってＣＯガス６の大気中への放出を促しても、間に合わず、一部のスラグが炉外に逸出することがある。スラグ４の表面高さは、一般に用いられているマイクロ波や超音波を用いたスラグレベル計測装置により測定することができる。これらは、炉口上方から入射波を発生させスラグ表面からの反射波を検知し、経過時間からスラグ表面までの距離を計測するものである。予め検知装置と炉口間の距離を求めておけば、炉口からスラグ表面の高さ（距離）を算出することができる。この他にも、炉口上方からスラグ表面までの距離を測定可能な装置であれば、スラグ表面高さの測定に用いることが出来る。
【実施例】
【００１９】
容量１６０ｍ３の上底吹き転炉型溶銑予備処理炉に、高炉から出銑した２８０ｔの溶銑を装入した。底吹きガスとして窒素ガスと酸素ガス、上吹きガスとして酸素ガスを用いて酸化精錬し、溶銑の脱燐処理を行った。溶銑面から炉口までの高さは５．２ｍである。フォーミングしたスラグの表面から炉口までの高さが、下記（表１）の条件で、ランスの左右各１箇所にてガスを吹き付けた（実施例１、２、３、４と比較例２）。または、ガスを吹き付けずに、パルプ屑からなる鎮静剤をランスの左右各１箇所にてスラグ表面へ投入した（比較例１）。スラグ表面へのジェット流の吹付け又は鎮静剤投入のタイミング（％）は、吹き付け開始時又は投入開始時の「スラグ表面から炉口までの高さ」÷「溶銑面から炉口までの高さ」×１００で求めた値である。ここで「スラグ表面から炉口までの高さ」は、炉口縁内側の上方に設けた超音波スラグレベル計で測定した、前記レベル計とスラグ表面間の測定距離から、予め測定した前記レベル計と炉口間の距離を差し引いて求めた。また、「溶銑表面から炉口までの高さ」５．２ｍは、溶銑とスクラップの装入量から計算により求めた。表１の単位断面積あたりのガス流量は、吹付けガス流量（ｍ3/s）と吹付け表面積０．０２ｍ2から算出した。また、スラグフォーミング高さは、「溶銑面からスラグ表面までのスラグ高さ」÷「溶銑面から炉口までの高さ」×１００で求めた値で評価した。尚、「溶銑面からスラグ表面までのスラグ高さ」（ｍ）＝「溶銑面から炉口までの高さ」（ｍ）−「スラグ表面から炉口までの高さ」（ｍ）で算出した。前記のように、超音波スラグレベル計で測定した、前記レベル計とスラグ表面間の測定距離から、予め測定した前記レベル計と炉口間の距離を差し引いた値である「スラグ表面から炉口までの高さ」がマイナスの場合には、「溶銑面からスラグ表面までのスラグ高さ」＞「溶銑面から炉口までの高さ」であるので、スロッピング発生として「××」と評価した。
【００２０】
【表１】
2015108180.tif 000003
【００２１】
表１に示すように、実施例１〜４では、ジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力でスラグ表面の皮張りが破られ、ガス気泡抜気孔を形成して滞留した気泡が抜けてフォーミングが沈静し、スラグのスロッピングは発生しなかった。ジェット流の吹き付けを行わない比較例１では、市販の乾燥したパルプ屑からなる鎮静剤を５００ｋｇ添加したが、スラグの表面が皮張りを生じていたため、スラグ内部に鎮静剤成分を添加することができず、スラグ表面で燃焼ガスを発生するのみでスラグ表面の加熱溶解も起こらずにフォーミングは鎮静せず、スロッピングに到った。単位断面積当りの流量がかなり少なくジェット流とスラグ表面の衝突時に生じる衝突力が弱い比較例２では、スラグの表層部分に皮が張ったままでガス気泡抜気孔を形成することはできなかった。この結果、フォーミングは鎮静せず、スロッピングが発生した。
【符号の説明】
【００２２】
１  精錬容器
２  上吹きランス
３  溶銑
４  スラグ
５  表層部分
６  ＣＯガス
７  炉口
８  ジェット流
９  ガス気泡抜気孔
【図１】
2015108180.tif 000004