(57)【要約】【課題】高炉操業の変動、トラブルに影響されることなく高炉から出銑した溶銑を連続して予備処理を行うことができ、安定した成分の溶銑を製鋼工程に供給できる溶銑予備処理方法を提供する。【解決手段】複数の出銑口から出銑した溶銑を合流した一つの溶銑流を、高度差を設けて配置した複数のスラグ分離炉１と、これらのスラグ分離炉間に設けた旋回混合機２とを配置した連続処理装置を通過させ、流出時の溶銑の落下エネルギーによって旋回流を発生させ、旋回流の中あるいは上流側にそれぞれの予備処理のための処理剤を添加する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出銑口から出銑した溶銑を一つの溶銑流として、脱硫、脱珪、及び／または脱リンの各処理を連続的に行う溶銑予備処理方法。
【請求項２】
脱硫、脱珪及び／または脱リンの各処理において、溶銑流に流下エネルギーによる旋回流を発生させ、旋回流中または旋回流発生前の溶銑にそれぞれの処理のための処理剤を添加する請求項１に記載の溶銑予備処理方法。
【請求項３】
複数の出銑口から出銑した溶銑に、高度差を設けて配置した複数のスラグ分離炉と、これらのスラグ分離炉間に設けた旋回混合機とを通過する連続した一つの流れを形成せしめ、溶銑が前記旋回混合機を通過中、または、前記旋回混合機の上流側で、それぞれの処理のための処理剤を溶銑に添加する請求項１に記載の溶銑予備処理方法。
【請求項４】
複数のスラグ分離炉が、それぞれ耐火物でライニングされた細長い容器または樋であって、これらのスラグ分離炉のそれぞれが長手方向の一端側に溶銑流出口を、溶銑の流れと直角方向に上堰を、溶銑の流れの側面にスラグ排出口を設け、さらに、炉底は溶銑流出口方向へ緩やかに傾斜せしめてなる請求項３に記載の溶銑予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉で製造される溶銑の脱硫、脱珪、及び／または脱リン等の予備処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑予備処理のプロセスは、非特許文献１に記載されているように、溶銑樋における脱珪、混銑車における脱珪、脱リン、脱硫、溶銑鍋における脱リン、脱硫の各処理が一般に行われている。
【０００３】
溶銑樋における脱珪処理としては、樋を流れる溶銑に脱珪剤を添加する方法や、樋から混銑車や移送鍋に溶銑を注ぐ際に使われる傾注樋の落ち口で脱珪剤を添加する方法が一般的である。例えば、特許文献１では、傾注樋における溶銑流出時の溶銑の落下エネルギーにより旋回流を起こさせ、旋回流の中に脱珪剤を添加することで、効率良く脱珪する方法が記載されている。
【０００４】
混銑車における処理は、傾注樋から混銑車に溶銑を注ぐ際に、処理剤を添加する方法や、インジェクションランスにより処理剤を混銑車内の溶銑に吹き込む方法が行われている。
【０００５】
溶銑鍋における処理は、インジェクションランスにより処理剤を吹き込む方法や、鍋内に処理剤を添加し、インペラーで撹拌する方法が知られている。
【０００６】
また、溶銑の脱珪、脱リン、脱硫を連続して処理する方法も検討されている。
【０００７】
たとえば、特許文献２では高炉出銑樋へ４つの上堰を間隔をあけて設置し、上堰によって３つの反応域を形成し、それぞれに処理剤をランスから吹き込むことで脱珪、脱リン、脱硫を連続して処理する方法が開示されている。さらに特許文献３には、下降流と上昇流を繰り返して形成し、上昇流の下から処理剤を吹き込む方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−４０４１０号公報
【０００９】
【特許文献２】特開昭６０−１６２７１１号公報
【００１０】
【特許文献３】特開平５−１７１２３９号公報
【００１１】
【非特許文献１】「鉄と鋼」Ｖｏｌ．７１，Ｎｏ．３，３７７（１９８５）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
樋を流れる溶銑に処理剤を添加する方法は簡便ではあるが、樋での処理を実施するためには、その製鉄所に存在する高炉の出銑口すべてに溶銑予備処理の設備が必要となる。たとえば、高炉が３基、各高炉の出銑口が４本であるならば、１２基の予備処理設備を要することになり、メンテナンスも煩雑でコスト的にも不利である。
【００１３】
また、樋での処理は、連続的な処理でその効果が得られるものであり、間歇出銑での処理は効率が悪く、さらに高炉から出銑される溶銑の成分変動の影響を強く受けるため、十分な予備処理効果を得ることは難しく、安定した成分の溶銑を製鋼工程へ供給することができないという問題がある。このことは、複数の高炉から出銑される溶銑成分がばらついていることにも起因する問題である。
【００１４】
さらに、現状の樋鋳床では、脱珪、脱リン、脱硫すべての処理を行うことはできず、混銑車、溶銑鍋における処理を余儀なくされている。このため、混銑車や溶銑鍋の内張り耐火物の損傷が激しく、また処理剤吹き込みに使用するインジェクションランスのような消耗品も多量に必要となり、補修材も合わせて炉材コストの高騰を招くことになる。さらに、各設備の内張り耐火物の損傷に補修が必要となるため、そのための要員確保も問題になる。
【００１５】
また、前記特許文献２に記載のように、傾注樋を利用した連続予備処理方法ではガスを吹き込むことによって溶鋼が強く攪拌されるため樋の底が大きく溶損する問題、スラグと溶銑との分離のため反応域を長く確保しなければならない問題、さらに反応域が連続しているために１ヵ所でトラブルが発生した場合に処理装置全体をコントロールしにくい問題がある。
【００１６】
さらには、前記特許文献３に記載の下降流と上昇流を繰り返して形成し、上昇流の下から処理剤を吹き込む方法においては、底からキャリアガスによって粉体を吹き込むために、溶銑の上部における沸騰が激しくなることで沈静ゾーンが必要なことから連続処理装置としてかなり大きな容器が必要である、また、反応容器が複雑な形状となり耐火物のライニング及びその後の補修の点から維持管理が難しくなる、反応域が連続しているために１ヵ所でトラブルが発生した場合に全体のコントロールが困難である等の問題がある。
【００１７】
この発明は、上記従来の溶銑の予備処理における諸問題を解消するもので、高炉操業の変動、トラブルに影響されることなく連続して予備処理を行うことができ、極めて安定した成分の溶銑を製鋼工程に供給できる溶銑予備処理方法を提供する。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の出銑口から出銑した溶銑を一つの溶銑流として、脱硫、脱珪、及び／または脱リン等の製鋼のための予備処理を連続的に行う溶銑予備処理方法である。
【００１９】
溶銑流を、流出時の溶銑の落下エネルギーによって旋回流を発生させ、旋回流の中あるいは上流側にそれぞれの予備処理のための処理剤を添加し、受銑容器に流下させるもので、極めて簡便でしかも処理効率に優れた製鋼のための溶銑予備処理である。
【００２０】
本発明によれば、複数の出銑口から出銑される溶銑流を１カ所に集めて連続して予備処理を行うため、高炉あるいは出銑のタイミングによる溶銑成分や出銑量の変動の影響を受けることなく脱珪、脱リン、脱硫すべての処理を連続して行うことができ、安定した成分、量の溶銑を次工程へ供給することができる。仮に、複数の高炉のうち１基に操業上のトラブルが発生しても次工程への影響をなくすことができる。また、本発明においては、溶銑予備処理を１カ所で集中して行うことにより、関連設備の保守、点検を少人数で行うことが可能であり、コスト的にも非常に有利である。
【００２１】
各予備処理のためにはスラグ分離炉を流れる溶銑上に処理剤を添加することもできるが、処理剤の反応効率のばらつきを抑え、より均一に反応させるためには、スラグ分離炉からスラグ分離炉に溶銑を供給する際に溶銑の落下エネルギーを利用して旋回流を発生させるための容器を使用することが好適である。すなわち、溶銑が落下する際の落下エネルギーを利用して旋回流を発生させることにより、旋回する溶銑が処理剤を自然に巻き込む現象を利用でき、処理剤の反応効率を容易に高めることが可能である。
【００２２】
さらには、本発明の実施に際しては、複数、例えば４つのスラグ分離炉を高度差を設けて配置し、これらのスラグ分離炉間に旋回混合機を設けた形態とすることができる。つまり、この形態においては、スラグと溶銑との分離及び溶銑の移動を主としてスラグ分離炉で行い、処理剤と溶銑との反応を主として旋回混合機で行うものである。旋回混合機に処理剤と溶銑との混合機能を持たせることで、スラグ分離炉をスラグの分離機能に集中できるため、スラグの分離精度が高くかつスラグ分離炉の長さを短くすることができる。そして、スラグ分離炉を４つ使用することで、脱硫、脱珪、及び脱リンを連続して実施することができる。
【００２３】
スラグ分離炉は、複数、高度差を設けて設置することによって、それぞれ独立して設置できるため、個々にトラブルが発生しても全体のコントロールがしやすくなる。例えば、予備のスラグ分離炉を設け、何れかのスラグ分離炉に緊急事態が発生しても、予備のものに交換することで操業を中断する時間も短時間で済む。
【００２４】
さらには、複数のスラグ分離炉が、それぞれ耐火物でライニングされた細長い容器または樋であって、これらのスラグ分離炉のそれぞれが長手方向の一端側に溶銑流出口を、溶銑の流れと直角方向に上堰を、溶銑の流れの側面にスラグ排出口を設け、さらに、炉底は溶銑流出口方向へ緩やかに傾斜せしめたことによって、温度降下が少なくしかも精度良くスラグと溶銑を分離することができる。また、溶銑に水平方向への運動エネルギーを与えて旋回混合機へ溶銑を落下させることで流速の速い旋回流を発生させることができる。
【００２５】
スラグ分離炉は、また、位置エネルギーを利用して旋回混合機へ溶銑を連続して供給するために炉底を傾斜しているが、その角度は５〜２０度がより好ましい。５度未満では位置エネルギーが不十分となり旋回流の速度が低くなり十分な混合効果が得られない。２０度を越えるとスラグが浮上しにくくなる。
【００２６】
またスラグ分離炉は、スラグと溶銑の分離のための十分な滞留時間を確保するために、スラグ分離炉の幅や傾斜角度を部分的に変化させることが可能であり、処理剤によって最適な条件に設計することができる。
【００２７】
旋回混合機内の溶銑は、旋回流の渦の中心部へ浮遊している処理剤を巻き込む。処理剤は溶銑との比重差により旋回流の中心部へ向けて集まる傾向があり、処理剤が容器壁面に接触する頻度が少ないため、耐火物等で構成されている容器内面を損傷させることも少ない。
【００２８】
この複数のスラグ分離炉と旋回混合機からなる溶銑予備処理装置は、高炉から直接溶銑を受けることもできるが、高炉とは離れたところに設置しても良い。高炉から離れた所に設置した場合には、溶銑鍋や混銑車などで溶銑を運搬し、溶銑の連続供給を可能にするための設備、例えばレードルスイングタワー等をスラグ分離炉の上に設けても良い。また、設備の長さを縮小するために、スラグ分離炉の配置は、必ずしも直線配列にこだわらず、各スラグ分離炉の結合部で、任意の角度で方向変更することも可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を実施例によって説明する。
【００３０】
図１は、本発明を実施するための溶銑の予備処理装置の例を示すもので、複数の出銑口から出銑した溶銑を１つの溶銑流として出銑樋から予備処理装置１０に導入する。この高炉は、４つの出銑口を有し、これら４つの出銑口につながる４本の樋の下流部を集合して１本にすることで、連続して溶銑を溶銑予備処理装置１０に供給できるようになっている。この溶銑予備処理装置１０は、４つのスラグ分離炉１を順次高低差を設けて配置し、それぞれのスラグ分離炉１の間には旋回混合機２を設けており、溶銑は４つのスラグ分離炉１とその間に設けた旋回混合機２を上から順に流れることで一つの連続した溶銑流を形成し、処理したのちの溶銑は転炉に供給される。
【００３１】
それぞれのスラグ分離炉１には、上堰１１を設けて溶銑の上に浮いたスラグをトラップし、側面に設けたスラグ排出口１５からスラグを排出させる。各処理剤を添加する位置は、旋回混合機もしくはその上流側が好ましい。ここで言う上流側とはスラグ分離炉１から旋回混合機２に注ぐ過程での、旋回混合機２以前で、且つ、上堰１１より下流の位置である。
【００３２】
図２はスラグ分離炉１の構造を示し、（ａ）は縦断面を、（ｂ）は（ａ）図のＡ―Ａ矢視図を示す。このスラグ分離炉１は、鉄皮１２の内側が耐火物１３でライニングされ、一端に溶銑流出口１４を有する細長い炉であり、スラグをトラップするための上堰１１と側面には溶銑Ｐの上面のスラグＳを流出するためのスラグ排出口１５が設けられている。また、炉底は溶銑流出口に向かって緩やかに傾斜している。上堰１１は、一般に樋に使用するスキンマー堰あるいはタンディッシュの上堰などとほぼ同じ構造のものを使用することができる。スラグ排出口１５は、浮上したスラグを排出するための出口でこの部分に樋等を連結する。例えば、高炉のスラグ樋に似た構造のものでも良い。
【００３３】
図３は、旋回混合機２の例を示す。この旋回混合機２の形状としては、漏斗型、たらい型等の任意の形状のものが使用できるが、旋回流発生能力を考慮すると漏斗面２１を有するものが好ましい。同図に示すように、漏斗型の旋回混合機２の底部に溶銑の出口部２２があり、溶銑が落下する際の落下エネルギーを利用して旋回流を発生することができる。
【００３４】
また、図４は、図３の漏斗型の旋回混合機２の下の出口部２２に出口管２３を付設した旋回混合機の断面を示す図である。旋回混合機の大きさは処理する溶銑の量に応じて決まるが、旋回流を効果的に発生させるためには、容器内の溶銑浴面での浴面径Ａと出口部２２の内径Ｂとの比（浴面径／出口部の内径）が３以上１０以下で、傾斜面の角度が２０〜４０°であればより好ましい。
【００３５】
ここで傾斜面の角度αは、円錐型をした容器内面と、中心軸とのなす角度のことを言う。例えば、直径５００〜２５００ｍｍ、出口部までの深さ１００〜４０００ｍｍ、出口部内径３０〜３００ｍｍの容器を使用できる。より好ましくは、それぞれ、直径１０００〜２０００ｍｍ、出口部２２までの深さ５００〜２５００ｍｍ、出口部２２の内径１５０〜２５０ｍｍである。前記漏斗型の容器の下に出口管２３を取り付けることによって、漏斗型の容器の出口部２２で大きな攪拌力が発生し、処理剤と溶銑との撹拌混合効果を向上する。この漏斗型の容器の出口部２２の内径と出口管２３の内径の比（出口管の内径／出口部の内径）は１．２以上に設定することが好ましく、１．４以上であることがより好ましい。
【００３６】
出口管２３の長さは３００ｍｍ以上であればよく、３００〜１０００ｍｍの範囲であることが好ましい。その理由は３００ｍｍ未満では出口管内での処理剤と溶銑との混合効果が不十分であり、１０００ｍｍを超えると、撹拌促進効果が薄れることに加え、出口管の維持補修が煩雑となりそのコストも上昇する。また、設備の高さを出来るだけ縮小するために、旋回混合機２の出口管２３を途中で曲げても良い。この時は、径Ｒの５倍以内で水平に曲げると良い。５倍を超えるとスラグにより出口管２３が詰まる可能性がある。
【００３７】
図５は、より速度の速い溶銑の旋回流を発生させるためスラグ分離炉１と旋回混合機２との組み合わせ配置の例を、（ａ）は側方から見た図を、（ｂ）は上方から見た図を示す。同図（ｂ）に示すように、スラグ分離炉１の流芯Ｘを旋回混合機２の中心からずらして設置すると良い。さらに、自然渦の発生傾向から溶銑流Ｙが反時計まわりにように設定すると発生効率が良い。
【００３８】
上記図１〜図５に示す装置を用いて平均１５１０℃、５ｔ／分の溶銑流を形成し、脱硫、脱珪、脱燐の順に連続して１０時間の予備処理を行った。図１に示す第一段のスラグ分離炉１において、高炉から排出された溶銑を連続的に供給した。
【００３９】
スラグ分離炉では、上堰１１でトラップされた高炉スラグがスラグ排出口１５から連続して排出され、スラグが除去された溶銑は第二段のスラグ分離炉１との間の旋回混合機２へ連続して流下した。この旋回混合機によって溶銑は旋回流を形成するが、この溶銑へ上から脱硫剤を１０〜２０ｋｇ／ｔｏｎの割合で連続的に添加し、溶銑と共に第二段のスラグ分離炉２に落下させて脱硫処理を行った。
【００４０】
使用した旋回混合機２の直径は１０００ｍｍ、漏斗上面から出口部までの深さ８００ｍｍ、出口部の内径８０ｍｍ、浴面径は７５０ｍｍで、出口部の内径との比（浴面径／出口部の内径）は９．４であって、浴深は５８０ｍｍで旋回流を発生させた。
【００４１】
同様に第二段のスラグ分離炉１から第二段の旋回混合機２に溶銑を流下させ、旋回流を形成する溶銑に脱珪剤を１０〜２０ｋｇ／ｔｏｎ添加し、脱珪処理を行った。ここで使用した旋回混合機は、サイズは上記第二段のスラグ分離炉の上流に設置したものと同様であるが、この容器の出口部の下部に内径１１０ｍｍ（比（出口管の内径／出口部の内径）：１．４）、長さ８００ｍｍの出口管を設けて、出口管内での脱珪反応を促進させた。
【００４２】
さらに、脱珪を終えた溶銑を第二段の旋回混合機の下に配置した第三段のスラグ分離炉１に流下せしめ、さらに、この第三段のスラグ分離炉から、第三段のスラグ分離炉とその下段に配置した第四のスラグ分離炉との間の第三段の旋回混合機２に溶銑を入れて旋回流を発生させてから脱リン剤を１０〜２０ｋｇ／ｔｏｎ添加し、同時に旋回流に向けて酸素吹き込みを行った。
【００４３】
さらに、第三段の旋回混合機から第四段のスラグ分離炉に流下後、この第四段のスラグ分離炉から排出された溶銑を分析したところ、Ｓ、Ｓｉ、Ｐともに満足できるレベルまで低減されており、処理剤の原単位も従来と比べて５０〜８０％に低減された。
【００４４】
【発明の効果】
本発明により、複数の出銑口から出銑される成分の異なる溶銑を集中して予備処理することができ、たとえ、不調な高炉があったとしても製鋼工程に均一な成分の溶銑を供給することができる。そのため、製鋼工程での精錬が極めて安定なものとなり、効率的な成分調整が可能で、精錬コストの低減も期待できる。また、溶銑予備処理設備が集中しているため、その保全管理が効率的に行え、溶銑成分の安定に加えて、コスト低減にも多大な効果が期待できる。
【００４５】
スラグ分離炉と旋回混合機を組み合わせることで、主にスラグ分離炉をスラグ分離機能に集中できるため、スラグ分離炉全長が短くなり、温度降下も小さく、スラグの分離を高精度で行うことができ、しかも流速の速い旋回流を形成することがきる。このため、従来の連続溶銑予備処理方法と比較して低コストでしかも品質の高い溶銑が得られる。
【００４６】
また、複数のスラグ分離炉はそれぞれ独立しているので、事故等の緊急時にも応急処置が取りやすく、安全性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に使用する連続溶銑予備処理装置の例を示す。
【図２】スラグ分離炉の構造を示す図である。
【図３】旋回混合機の外観を示す。
【図４】旋回混合機の機能を説明するための図である。
【図５】スラグ分離炉と旋回混合機の好適な組み合わせ配置を示す。
【符号の説明】
１　　スラグ分離炉
１１　上堰　　１２　鉄皮　　１３　耐火物
１４　溶銑流出口　　　１５　スラグ排出口
２　　旋回混合機
２１　漏斗面　　２２　出口部　　　２３　出口管
１０　　溶銑予備処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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