(57)【要約】      （修正有）【課題】粉粒状精錬剤の吹き込み手段に簡単な工夫を凝らすだけで、従来より効率の向上が達成可能な溶銑の予備処理方法及びその方法の実施に用いる予備処理用ランスを提供する。【解決手段】精錬容器に保持した溶銑中に傾斜させて浸漬した精錬剤吹き込み用ランス２の水平部の先端開口１３から、粉粒状の精錬剤７を搬送用ガス５と共に吹き込み、該溶銑の予備処理を行うに際して、前記先端開口以外の水平部位置に、又は傾斜部から水平部への屈曲位置の周壁上半分面に、前記先端開口とは別の開口を設け、該別の開口９より主として搬送用ガスの一部を溶銑中に放出し、前記先端開口からは残りの搬送用ガスと前記精錬剤とを吹き出すようにした。【選択図】        図１
2004250721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬容器に保持した溶銑中に傾斜させて浸漬したガス吹き込み用ランスの水平部の先端開口から、粉粒状の精錬剤を搬送用ガスと共に吹き込み、該溶銑の予備処理を行うに際して、
前記先端開口以外の水平部位置に、又は傾斜部から水平部への屈曲位置の周壁上半分面に、前記先端開口とは別の開口を設け、該別の開口より主として搬送用ガスの一部を溶銑中に放出し、前記先端開口からは残りの搬送用ガスと前記精錬剤とを吹き出すことを特徴とする溶銑の予備処理方法。
【請求項２】
精錬容器に保持した溶銑中に傾斜して浸漬され、その水平部の先端開口から、粉粒状の精錬剤を搬送用ガスと共に溶銑へ吹き込み、該溶銑の予備処理を行う単管構造のガス吹き込み用ランスであって、
前記水平部又は傾斜部から水平部への屈曲部の周壁上半分面に、前記先端開口とは別の開口を設けてなることを特徴とする溶銑の予備処理用ランス。
【請求項３】
前記別の開口を複数個とし、それら開口の全面積を先端開口面積の６０〜８０％としてなることを特徴とする請求項２記載の溶銑の予備処理用ランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の脱燐あるいは脱硫を行う溶銑の予備処理方法及び予備処理用ランスに係わり、特に混銑車に保持した溶銑中に浸漬したランスを介して粉粒状の精錬剤を吹き込み、該溶銑の予備処理を効率良く行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、製鋼では、転炉での精錬負荷や操業コストの低減を図るため、転炉装入前の溶銑より事前に脱珪、脱燐及び脱硫する所謂「溶銑予備処理」が普及している。その予備処理の一つに、溶銑を搬送する容器である混銑車（トピード・カーともいう）に保持した溶銑中にランスを浸漬し、該ランスを介して粉粒状の精錬剤（例えば、脱燐処理では酸化鉄、生石灰等を、脱硫処理では主としてＣａＯ系脱硫剤等）を窒素等の搬送ガスを用いて吹き込み、脱燐あるいは脱硫する方法（インジェクション法という）がある。
【０００３】
このインジェクション法による溶銑の予備処理では、前記粉粒状の精錬剤を溶銑中へ実際に吹き込むに際し、精錬剤の量とその搬送用ガスとの調整が難しく、種々の問題が起きる。そこで、従来よりそれら問題を解消するための研究がなされ、公開された技術も多い。
【０００４】
例えば、吹き込み用ランスの閉塞防止、吹き込み剤の脈動防止、及び低搬送ガス量で粉粒体比率の高い状態（高固気比）で吹き込みを可能にして、溶融物の飛散が少なく、しかも短時間で効率良く精錬を行うため、図３に示すように、吹き込みタンク１とガスと精錬剤を吹き込むランス２との中間経路３にサイクロン方式のガス分離器４を設け、搬送ガス５の一部を経路外に放出して、該搬送ガス５の圧力及び／又は流量を調整する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、図示しないが、経路外に放出した一部の搬送ガスが含有する微粉の精錬剤を完全回収し、吹き込みに再利用することも提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、前記技術と同様な問題を解決するため、図４に示すような搬送ガス５の一部を搬送経路外に放出するのに、ランス２と該ランス２へのガス等を供給する配管６の継手部分の構造に工夫を凝らしたランスも提案されている（特許文献３参照）。
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に記載の技術を実施するには、吹込タンク１とランス２との中間経路３にガス分離器４等を設けたり、あるいはランス２の後端を２重管にして特殊な構造に加工したランスを用いる必要がある。そのため、設備改造の費用が高く、経済的に不利なので、それら技術を実用化し難いという問題があった。また、吹き込まれた搬送ガス５の気泡１５に精錬剤７がトラップされて、溶銑１４との接触機会が低いためか、脱燐あるいは脱硫効率の向上も期待するほど望めないという問題もあった（図１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６０−１８１２１８号公報（２頁の左欄１２行〜左下欄の８行）
【特許文献２】
特開２０００−５３２４９号公報（３頁の段落［０００８］〜左下欄の段落［００１２］）
【特許文献３】
特開平２−２０５６１５号公報（２頁の左欄１２行〜左下欄の８行）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、粉粒状精錬剤の吹き込み手段に簡単な工夫を凝らすだけで、従来より脱燐あるいは脱硫効率の向上が達成可能な溶銑の予備処理方法及びその方法の実施に用いる予備処理用ランスを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【００１１】
すなわち、本発明は、精錬容器に保持した溶銑中に傾斜させて浸漬したガス吹き込み用ランスの水平部の先端開口から、粉粒状の精錬剤を搬送用ガスと共に吹き込み、該溶銑の予備処理を行うに際して、前記先端開口以外の水平部位置に、又は傾斜部から水平部への屈曲位置の周壁上半分面に、前記先端開口とは別の開口を設け、該別の開口より主として搬送用ガスの一部を溶銑中に放出し、前記先端開口からは残りの搬送用ガスと前記精錬剤とを吹き出すことを特徴とする溶銑の予備処理方法である。
【００１２】
また、本発明は、精錬容器に保持した溶銑中に傾斜して浸漬され、その水平部の先端開口から、粉粒状の精錬剤を搬送用ガスと共に溶銑へ吹き込み、該溶銑の脱燐を行う単管構造のガス吹き込み用ランスであって、前記水平部又は傾斜部から水平部への屈曲部の周壁上半分面に、前記先端開口とは別の開口を設けてなることを特徴とする溶銑の脱燐用ランスである。この場合、前記別の開口を複数個とし、それら開口の全面積を先端開口面積の６０〜８０％とするのが好ましい。
【００１３】
本発明では、精錬剤が溶銑に吹き込まれる前に、搬送ガスの一部を溶銑中に放出するようにしたので、精錬剤の粒子が多量の搬送用ガスに囲まれて溶銑中を浮上するのを抑制できるようになる。その結果、溶銑との接触機会が増え、高固気比での粉粒状精錬剤の吹き込みが安定して行えるばかりでなく、該精錬剤と溶銑との接触機会が増え、従来より脱燐あるいは脱硫効率の向上が達成できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
まず、発明者は、溶銑予備処理工程で大掛かりな設備改造をせず、鋼製で単管構造の既存のガス吹き込みランスに簡単な工夫を凝らすだけで、高固気比で精錬剤の吹き込みを可能にすることに着眼し、鋭意研究、実験を重ねた。
【００１６】
具体的には、溶銑を模した水を保持する容器と、該水中に傾斜して浸漬され、先端に開口を設けた水平部を有するランスと、精錬剤の搬送用ガスを模した空気とを用いて、水中における空気ジェットの軌跡を調査するモデル実験を行った。そして、このモデル実験を行った際に、ランスの先端開口より後端側よりの水平部に空気の進行方向と異なる角度で孔を開けると、その孔より空気の一部が放出される現象を見出した。そこで、実際の溶銑予備処理工程で使用するランスにこのような孔を設けたら、先端開口より精錬剤が溶銑中に噴出す前に、搬送用ガスの一部がその孔から先に放出され、先端開口から噴出される精錬剤をトラップする気泡が減少できるのではないかと考えた。
【００１７】
そこで、発明者は、前記水平部や傾斜部から水平部への屈曲部の周壁上半分面に、搬送用ガスの進行方向と異なる角度で孔を開けたランスを多数製作し、試験操業を行い、下記のような本発明を完成させた。
【００１８】
本発明では、図１に示すように、精錬容器（図示せず）に保持した溶銑１４中に傾斜させて浸漬したガス吹き込み用ランス２の水平部１２の先端開口１３から、粉粒状の精錬剤７を搬送用ガス５と共に吹き込み、該溶銑１４の予備処理を行うに際して、前記先端開口１３以外の水平部１２位置に、又は傾斜部から水平部への屈曲位置の周壁上半分面に、前記先端開口１３とは別の開口９を設け、該別の開口９より主として搬送用ガス５の一部を溶銑１４中に放出し、前記先端開口１３からは残りの搬送用ガス５と前記精錬剤７とを吹き出すようにしたのである。溶銑予備処理における脱燐処理の場合、前記精錬剤は、酸化鉄、生石灰から選ばれた２種以上の混合物で、搬送用ガス５は、窒素、アルゴン、空気、気体酸素である。溶銑１４の脱燐に有効な物質ならいずれを用いても良いからである。脱硫処理では、前記精錬剤は、ＣａＯ系脱硫剤が用いられ、搬送用ガス５は、窒素、空気が用いられる。また、前記精錬容器としては、混銑車８が好ましい。取鍋を利用しても良いが、作業性を配慮すれば最も好ましいからである。さらに、ガス吹き込み用ランス２内を通過させる前記精錬剤７と前記搬送用ガス５との固気比を３０〜１００に設定する。固気比を３０〜１００に設定するのは、３０未満では反応速度の低下が著しく、１００超えでは搬送に不都合だからである。
【００１９】
次に、上記本発明で利用するガス吹き込み用ランス２は、従来より使用されており、先端が開口した水平部を有し、鋼管の表面に耐火物をライニングした所謂「単管構造」のものに、新たに簡単な工夫を凝らしたものである。その工夫とは、図１に示したように、前記水平部１２又は傾斜部から水平部への屈曲部の周壁上半分位置に、前記先端開口１３とは別の開口９を設けたことである。この場合、ランス周壁の上半分位置に開口したのは、傾斜させたランスに精錬剤７を搬送用ガス５で供給すると、図５に縦断面で示すように、水平部１２又は傾斜部から水平部への屈曲部の周壁上半分に精錬剤が少なく、下半分に偏析して搬送されるようになる。そのため、搬送用ガス５を精錬剤７より先んじて放出させる孔としては、周壁の上半分に設けるのが好ましいからである。
【００２０】
また、この別の開口９は、１個だけであっても、搬送用ガス５を精錬剤７より先んじて放出するのに有効であるが、異なる位置に複数個とすれば、より効果がある。ただし、開口９の大きさには制限が必要で、それら開口９の全面積を先端開口１３の面積の６０〜８０％とするのが良い。６０％未満では、地金による閉塞が起き、８０％超えでは、ランス自体の強度が不足し、欠損等を生じるため不都合が生じるからである。
【００２１】
【実施例】
予備処理として、脱燐処理を行う例で実施例を説明する。高炉から出銑され、表１の平均組成を有する溶銑を鋳床の傾注樋で脱珪処理を行った後、搬送能力３２０トンの混銑車８に受け、溶銑１４の予備処理として脱燐処理を多数チャージ行った。その際、精錬剤７を吹き込むランス２として、図１に示した本発明に係るものと、従来のランス（別の開口９を設けないもの）とを利用し、それぞれの場合で操業を行った。なお、精錬剤７としては、酸化鉄および生石灰を、搬送用ガス５には窒素ガスを採用した。それらの使用量及びランスの開口位置、開口径等を表２に一括して示す。
【００２２】
【表１】
2004250721.tif 000003
【００２３】
【表２】
2004250721.tif 000004
【００２４】
操業の結果は、脱燐反応速度定数（下記（１）式で定義）で評価し、吹き込んだ酸化鉄の酸素を気体酸素に換算した酸素供給速度に対応させて図２に整理した。図２より、本発明によれば、脱燐反応速度定数が従来のランスを利用した場合に比べ１．４倍になり、脱燐が促進されることが明らかである。ちなみに、脱燐後の溶銑の組成を、従来ランスを使用した場合での組成と比較し、表３に示しておく。
【００２５】
【表３】
2004250721.tif 000005
【００２６】
Ｋｐ＝ｌｎ（Ｐｉ／Ｐｆ）Ｗｏ２              （１）
ここで、Ｋｐ：脱燐反応速度定数
Ｐｉ：処理前の溶銑中燐濃度（質量％）
Ｐｆ：処理後の溶銑中燐濃度（質量％）
Ｗｏ２：脱珪外（脱珪時を除く）脱燐時に供給した酸素原単位（ｍ３（標準状態）／ｔｏｎ）
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、高固気比での粉粒状精錬剤の吹き込みが安定して行えるばかりでなく、該精錬剤と溶銑との接触機会が増え、従来より脱燐効率や脱硫効率の向上が達成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶銑の予備処理用ランスを示す模式図である。
【図２】本発明の実施効果を示す図である。
【図３】搬送用ガスの分離器を備えた溶銑の予備処理装置を示す横断面図である。
【図４】搬送用ガスの分離機能を備えた精錬剤吹き込みランスの継手を示す横断面図である。
【図５】精錬剤吹き込みランスの水平部の縦断面を示す図である。
【符号の説明】
１    吹き込みタンク
２    ガス吹き込み用ランス
３    中間経路
４    ガス分離器
５    搬送ガス
６    配管
７    精錬剤
８    混銑車（トピード・カー）
９    別の開口
１０  ランス水平部の縦断面
１１  上下の仕切り線
１２  水平部
１３  先端開口
１４  溶銑
１５  気泡
【図１】
2004250721.tif 000006
【図２】
2004250721.tif 000007
【図３】
2004250721.tif 000008
【図４】
2004250721.tif 000009
【図５】
2004250721.tif 000010