(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３の酸化精錬工程において発生するガス気泡６がスラグ４中に滞留し、スラグ４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、精錬容器１の炉口７上方から鋼鉄製の棒８を浸漬させて、固相率の高いスラグの表層部分５にガス気泡抜気孔９を形成し、前記スラグ４中に滞留したガス気泡６を抜気する。【選択図】図１
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【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、
精錬容器の炉口上方から鋼鉄製の棒を浸漬させて、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】
前記棒の浸漬は、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。
【請求項３】
前記棒の浸漬位置は、精錬容器の炉口の中心から半径２／３の範囲より外周側である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。
【請求項４】
前記棒の先端にガス発生物質を固定して、前記浸漬を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。
【請求項５】
前記精錬容器が転炉型精錬容器である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、精錬容器の炉口上方から鋼鉄製の棒を浸漬させて、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、前記棒の浸漬は、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。
【０００９】
請求項３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、前記棒の浸漬位置は、精錬容器の炉口の中心から半径２／３の範囲より外周側であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４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、前記棒の先端にガス発生物質を固定して、前記浸漬を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５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、前記の精錬容器が転炉型の精錬容器であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
前記のように、スラグは非常に粘性が高くかつ界面張力も大きく、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、精錬容器の炉口上方から鋼鉄製の棒を浸漬させて、固相率の高い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】
【００１３】
【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。
【図２】他の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】
【００１４】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１５】
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。
【００１６】
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。尚、固相率は単位体積中の固相率の体積比率を％で示した。固相率（％）は、スラグの表面温度の計測値と伝熱計算によるスラグ中温度分布を用いて求めることができる。
【００１７】
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。
【００１８】
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、精錬容器１の炉口７上方から鋼鉄製の棒８を浸漬させて、棒の浸漬箇所とその周囲でスラグ表層部の皮を突き破ると、棒周囲のスラグの表層部分５に固相率の低い（固相率が７０％未満、特に５０％以下、ゼロ％の完全液相も含む）スラグからなるガス気泡抜気孔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。本発明者らは、酸化精錬中に、一度、スラグ表層部に固相率の低いガス気泡抜気孔９が形成されると、ＣＯガス気泡が大気中へ放出され、スラグ体積が減少してスラグ表層部への溶銑からの熱供給が増大するので、スラグ表層部が固相率の高い皮張り状態に戻ることは少ないと考えている。また、本発明者らは、前記のガス気泡抜気孔９のサイズとしては、皮張り部中に前記の固相率の低いスラグからなる領域がスラグ表面面積で３００ｍｍ2以上あれば十分と推定している。鋼鉄製の棒８の浸漬は、上吹きランス２の駆動装置と同等の駆動装置（図示しない）を用いて行うことができる。スラグ表層部の皮張り厚が５０〜５００ｍｍであるので、スラグ中の前記棒の浸漬深さは、５０ｍｍ以上が好ましく。更には５００ｍｍ以上が好ましい。更に、前記棒をスラグ中に浸漬させたまま先端を上下動させても構わない。前記棒の浸漬時間は限定しないが、５秒以上あれば十分である。浸漬する棒の耐久性から９０秒以内に浸漬を止めて完全に棒を引き上げてもかまわない。スラグ表層の皮を突き破り、破った箇所がスラグの表層部分にガス気泡抜気孔を形成で出来ればよいので、棒横断面の直径が２０ｍｍ以上の円形又は一辺が１８ｍｍ以上の四角径であれば十分である。同様の断面積を有する多角形の棒でも構わない。棒のサイズ上限は限定されないが、直径７５ｍｍの円形や一片が６７ｍｍの四角でもかまわない。棒の浸漬部先端形状は先細でも良い。スラグ中に浸漬する棒の横断面は、中実だけでなく、中空（肉厚は７ｍｍ以上が耐久性から好ましい）の円環、四角体、多角体等でも良い。棒の中空部は、棒の先端だけでなく、棒の長さ方向の全長にわたってもかまわない。棒の材質は高温耐久性やスラグの浸漬と取り出しの熱衝撃性から鋼製が好ましく。鋼としては、炭素鋼、低合金鋼、高合金鋼等でもかまわない。
【００１９】
鋼鉄製の棒８を浸漬させる箇所は、「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）が好ましい。更には、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。尚、「炉口７の中心〜半径×２/３」の範囲は、酸化精錬中には、火点によりスラグ表面が加熱溶解し易いので、皮張り状態になることが少ないと本発明者らは考えている。
【００２０】
鋼鉄製の棒８を浸漬するタイミングは、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。
【００２１】
図２に示すように、先端にガス発生物質１０を固定した棒８を使用してスラグ中にガス発生物質を添加することで、スラグ中の気泡の粗大化効果も併用することができ、より速やかにフォーミングの鎮静化を図ることができる。ガス発生物質としては、スラグ表層温度にてＣＯ又はＣＯ2ガスを発生する物質が好ましく、市販の乾燥したパルプ屑、ソーダ灰などを用いることができる。
【実施例】
【００２２】
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２８０ｔonの溶銑を装入し、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。実施例、比較例を表１に示す。スラグ表面に鋼鉄製棒を浸漬するタイミング（％）は、浸漬開始時のスラグ表面から炉口までのスラグ高さ÷溶銑表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スラグ高さ」は、炉口縁内の上方に設けた超音波スラグレベル計の測定で求め、「溶銑表面から炉口までの高さ」は、溶銑とスクラップの装入量から計算により求めた。棒を浸漬する位置は、炉口の中心から半径２／３の範囲より外周側とした。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
（実施例１）
実施例１では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．０ｍの時点で、ランスの左右の各１箇所で転炉上方から直径５０ｍｍの炭素鋼棒をスラグ表面から５００ｍｍの深さまで浸漬させた。この場合、浸漬直後からフォーミング高さ拡大が抑制され、スラグスロッピングは発生しなかった。
（実施例２）
実施例２では、炭素鋼の棒の先端に、厚さ０．５ｍｍの炭素鋼板製、直径５０ｍｍ、長さ５００ｍｍの円筒状の容器を固定し、中にガス発生物質としてソーダ灰５ｋｇを入れた。これをフォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．２ｍの時点でランスの左右の各１箇所で転炉上方から挿入し、スラグ表面から６００ｍｍの深さまで前記の円筒状の容器の先端を浸漬させた。この結果、スラグ表面の皮張りを突き破ってソーダ灰がスラグに添加され、熱分解により発生したＣＯ2ガスによる破泡効果も発揮され、フォーミング高さ拡大が抑制された。スロッピングは発生しなかった。
（実施例３）
実施例３では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．３ｍの時点で、ランスの左右の各１箇所で転炉上方から直径５０ｍｍの炭素鋼棒をスラグ表面から５００ｍｍの深さまで浸漬させた。この場合、浸漬直後からフォーミングが鎮静し、スラグスロッピングは発生しなかった。
（実施例４）
実施例４では、実施例２と同様の容器にガス発生物質としてパルプ屑３ｋｇを入れた。これをフォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．５ｍの時点でランスの左右の各１箇所で転炉上方から挿入し、前記容器の先端をスラグ表面から６００ｍｍの深さまで浸漬させた。この結果、スラグ表面の皮張りが破られ、気泡が抜けた。また、パルプ屑燃焼ＣＯ2ガスによる破泡効果も発揮され、フォーミング高さは低位に維持された。スロッピングは発生しなかった。
（実施例５）
実施例５では、実施例４と同様の容器にガス発生物質としてパルプ屑３ｋｇを入れた。これをフォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．１ｍの時点でランスの左右の各１箇所で転炉上方から挿入し、スラグ表面から６００ｍｍの深さまで浸漬させた。この結果、スラグ表面の皮張りが破られ、気泡が抜けた。また、パルプ屑燃焼ＣＯ2ガスによる破泡効果も発揮され、フォーミング高さは低位に維持された。スロッピングは発生しなかった。
（比較例１）
比較例１では、フォーミングしたスラグの高さが溶銑面から４．０ｍの時点で、ガス発生物質として乾燥したパルプ屑を原料とする市販の鎮静剤５００ｋｇをスラグ表面に投入した。スラグの表面に固相率の高い層が存在していたため、鎮静剤はスラグ表面で燃焼ガスを発生するのみで、スラグ表面を加熱溶解するには至らず、フォーミング鎮静には寄与しなかった。その結果、スロッピングが発生した。
【符号の説明】
【００２５】
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  棒
９  ガス気泡抜気孔
１０  ガス発生物質
【図１】
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【図２】
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