轉爐中鐵水的精煉方法
【專利摘要】本發明提供一種鐵水的精煉方法，該方法在頂吹噴槍的前端部利用燃燒器形成火焰，使火焰的熱賦熱于鐵水，同時在轉爐中對鐵水進行脫磷處理或脫碳精煉，這種情況下，不擔心頂吹噴槍的流路內的發熱、燃燒，賦熱效率和生產率優良，能夠提高鐵廢料等冷鐵源的配合比率。該方法使用各自分開地具有精煉用粉體供給流路、燃燒用氧化性氣體供給流路和精煉用氧化性氣體供給流路的頂吹噴槍3，以燃料氣體或者燃料氣體與非活性氣體的混合氣體作為輸送用氣體從精煉用粉體供給流路向鐵水浴面供給石灰系熔劑、氧化鐵、可燃性物質中的一種或兩種以上的精煉用粉體29，同時從燃燒用氧化性氣體供給流路供給燃燒用氧化性氣體，使頂吹噴槍的前端下方形成火焰，并且從所述精煉用氧化性氣體供給流路向鐵水浴面供給精煉用氧化性氣體。
【專利說明】轉爐中鐵水的精煉方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及從頂吹噴槍向轉爐內的鐵水噴吹精煉用氧化性氣體而對鐵水進行脫 磷處理或脫碳精煉的方法。詳細而言，涉及如下所述的精煉方法：在頂吹噴槍的前端部形成 火焰，通過被該火焰加熱后的粉體的顯熱或利用火焰燃燒后的可燃性物質的燃燒熱使鐵水 的溫度上升，由此能夠提高鐵廢料等冷鐵源的配合比率。 ~ ........

【背景技術】
[0002] 近年來，從保護環境的觀點出發，在煉鐵工藝中削減(：〇2氣體排放量成為重要課 題，在煉鋼工序中，作為所使用的鐵源嘗試提高冷鐵源（常溫狀態的鐵源）的配合比率。即， 嘗試降低鐵水的配合比率。這是由于，制造鋼鐵產品時，在利用高爐制造鐵水過程中，由于 要還原鐵礦石并且將其熔融，因此需要大量能量并且同時會排出大量co 2氣體，但是冷鐵源 只需要熔化熱，通過在煉鋼工序中利用冷鐵源，能夠減少鐵礦石的還原熱部分的能量使用 量并且同時能夠削減co 2氣體產生量。作為冷鐵源，一直使用鐵廢料、冷生鐵、直接還原鐵 等。
[0003] 但是，在利用高爐-轉爐的組合的鋼水制造工藝中，冷鐵源的熔化用熱源為鐵水 所具有的顯熱以及鐵水中的碳和硅的氧化所帶來的燃燒熱，冷鐵源的熔化量自然而然地存 在極限。而且近年來，對鐵水開始實施脫磷處理作為預精煉，這對冷鐵源的熔化是不利的。 這是由于，通過進行脫磷處理，不僅鐵水溫度會隨著處理工序的追加而降低，而且鐵水中的 碳和硅在脫磷處理中被氧化而導致它們的含量降低。需要說明的是，鐵水的脫磷處理是指， 在利用轉爐對鐵水進行脫碳精煉之前，在鐵水階段以盡可能地抑制脫碳反應的狀態預先除 去鐵水中的磷的精煉。
[0004] 因此，為了在鐵水的脫磷處理和脫碳精煉中提高鐵水的余熱而擴大冷鐵源的配合 比率，提出了多種方法。例如，在專利文獻1中提出了如下方法：作為鐵水的預處理而進行 脫磷處理時，向生成的熔渣中添加碳源，同時向上述熔渣中吹入氧源以使上述碳源燃燒，將 該燃燒熱賦熱于鐵水。
[0005] 在專利文獻2中提出了如下方法：從頂吹噴槍向精煉容器內的鐵水供給氧氣的同 時，還供給鐵廢料粉、合金鐵粉、生石灰粉等傳熱介質，從而實施鐵水的脫碳精煉及鐵或鉻 的熔融還原等，此時，將精煉容器內的二次燃燒率控制在10?55%的范圍，使二次燃燒熱 賦熱于上述傳熱介質，通過賦熱了二次燃燒熱后的傳熱介質對鐵水進行加熱。
[0006] 另外，在專利文獻3中提出了如下脫碳精煉方法：利用轉爐對鐵水進行脫碳精煉 時，使用具有氧氣噴出用主孔和與從該主孔噴出的氧氣的供給流路獨立的并且能夠同時噴 出燃料氣體、氧氣和精煉用助熔劑的助熔劑供給用副孔的五套管結構的頂吹噴槍，在使從 上述主孔噴出的氧氣的噴流保持相互分離的狀態的同時，與該氧氣噴流獨立地在副孔前端 形成火焰，使精煉用助熔劑在該火焰中通過從而促進該精煉用助熔劑的渣化。
[0007] 現有技術文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本特開平9-20913號公報
[0010] 專利文獻2 :日本特開2〇〇1_323312號公報
[0011] 專利文獻3 :日本特開平11-80825號公報


【發明內容】

[0012] 發明所要解決的問題
[0013] 但是，上述現有技術存在下述問題。
[0014]即，在專利文獻1中，通過向生成的熔渣中添加碳源，鐵水溫度上升，但存在招致 碳源所含有的硫混入至鐵水中使得鐵水中的硫濃度升高的問題。并且，由于需要確保碳源 的燃燒時間，因此還存在精煉時間變長、生產率降低而制造成本上升的問題。并且進一步， 由于使碳源燃燒，因此還存在C0 2氣體的產生量自然而然地增加的問題。
[0015] 在專利文獻2中，需要根據傳熱介質的供給速度來控制二次燃燒率，作為實現上 述操作的方法，示出了一邊基于廢氣組成的分析結果求出二次燃燒率一邊調整頂吹噴槍的 噴槍高度的方法。通常，若增大噴槍高度，則與來自頂吹噴槍的氧氣噴射相伴的爐內氣氛氣 體（主要是C0氣體）的量增加，二次燃燒率升高，相反，若減小噴槍高度，則二次燃燒率降 低。即，若像專利文獻2那樣提高二次燃燒率，則存在如下問題：氧氣噴射減弱而脫碳速度 降低，脫碳精煉時間變長，生產率降低而制造成本上升。需要說明的是，噴槍高度是指頂吹 噴槍的前端與靜止狀態的爐內鐵水浴面的距離。
[0016] 在專利文獻3中，使用由副孔氧氣和精煉劑的流路、燃料氣體的流路、主孔氧氣的 流路、冷卻水的供水流路、冷卻水的排水流路構成的五套管結構的頂吹噴槍，使上述副孔氧 氣和精煉劑的流路與上述燃料氣體的流路在噴槍前端部合流,形成燃燒火焰。另外，副孔氧 氣與精煉劑在噴槍的上部合流，但在合流前使用Ar氣等非活性氣體作為精煉劑的輸送用 氣體。
[0017] S卩，在專利文獻3中，通過副孔氧氣和精煉劑的流路的物質為氧氣、非活性氣體和 精煉劑。此處的問題是，一個流路通過有含有金屬及碳成分的精煉劑（氧化鐵、鐵礦石、煉 鐵廠所產生的塵泥等）和氧氣。即，對于專利文獻3而言，在提高鐵水溫度方面是有效的方 法，但在通過噴槍內的流路時，有可能由于精煉劑與流路壁（通常為鋼制）的摩擦而產生火 花、或者氧氣與精煉劑的一部分發生反應，導致在流路內產生發熱、燃燒，在設備的安全管 理方面存在問題。
[0018] 本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種鐵水的精煉方法，該方法 在頂吹噴槍的前端部利用燃燒器形成火焰，使該火焰的熱賦熱于轉爐內的鐵水，同時從頂 吹噴槍向鐵水噴吹精煉用氧化性氣體，在轉爐中對鐵水進行脫磷處理或脫碳精煉，這種情 況下，不擔心頂吹噴槍的流路內的發熱、燃燒，賦熱效率和生產率優良，能夠提高鐵廢料等 冷鐵源的配合比率。
[0019] 用于解決問題的方法
[0020] 用于解決上述問題的本發明的要點如下所述。
[0021] (1) 一種轉爐中鐵水的精煉方法，使用各自分開地具有精煉用粉體供給流路、燃燒 用氧化性氣體供給流路和精煉用氧化性氣體供給流路的頂吹噴槍，以燃料氣體或者燃料氣 體與非活性氣體的混合氣體作為輸送用氣體從所述精煉用粉體供給流路向轉爐內的鐵水 浴面供給石灰系熔劑、氧化鐵、可燃性物質中的一種或兩種以上，同時從所述燃燒用氧化性 氣體供給流路供給燃燒用氧化性氣體，利用該燃燒用氧化性氣體和所述燃料氣體在頂吹噴 槍的前端下方形成火焰，并且從所述精煉用氧化性氣體供給流路向轉爐內的鐵水浴面供給 精煉用氧化性氣體。
[0022] (2)如上述⑴所述的轉爐中鐵水的精煉方法，其中，所述輸送用氣體中,燃料氣 體的比率以體積分數計為10%以上。
[0023] (3)如上述⑴或上述⑵所述的轉爐中鐵水的精煉方法，其中，根據從所述精煉 用粉體供給流路供給的可燃性物質的供給速度調整來自所述燃燒用氧化性氣體供給流路 的燃燒用氧化性氣體的供給流量，以使所述可燃性物質完全燃燒。
[0024] 發明效果
[0025] 根據本發明，將石灰系熔劑、氧化鐵、可燃性物質中的一種或兩種以上的精煉用粉 體與輸送用氣體一起從頂吹噴槍向轉爐內的鐵水浴面供給時，使用燃料氣體或者燃料氣體 與非活性氣體的混合氣體作為輸送用氣體，因此，即使所添加的精煉用粉體含有金屬或碳 成分，也能夠防止頂吹噴槍的流路內的精煉用粉體的發熱、燃燒于未然。
[0026] 另外，由于在輸送用氣體中含有燃料氣體，因而利用該燃料氣體的燃燒而在頂吹 噴槍的前端下方形成火焰，精煉用粉體在上述形成的火焰中通過，火焰的熱高效地賦熱于 精煉用粉體，因此，精煉用粉體中的非燃性的石灰系熔劑和氧化鐵被加熱至高溫度，火焰的 熱經由這些精煉用粉體而賦熱于鐵水。另一方面，精煉用粉體中的可燃性物質高效地燃燒 而使火焰溫度上升，溫度上升后的火焰的熱賦熱于鐵水。
[0027] 其結果是，鐵水的余熱提高，從而能夠實現在轉爐中的鐵水的脫磷處理和脫碳精 煉中提高鐵廢料等冷鐵源的配合比率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1是表示在實施本發明時所使用的轉爐設備的一例的示意性截面圖。
[0029] 圖2是圖1中示出的頂吹噴槍的示意性放大縱截面圖。
[0030] 圖3是表示改變輸送用氣體中的燃料氣體的體積分數時的火焰溫度的測定結果 的圖。
[0031] 圖4是表示輸送用氣體中的燃料氣體的體積分數與鐵廢料的配合比率的關系的 圖。

【具體實施方式】
[0032] 下面，具體地說明本發明。
[0033] 本發明以從頂吹噴槍對收容于轉爐中的鐵水供給精煉用氧化性氣體而進行的氧 化精煉為對象，作為該氧化精煉，現在進行鐵水的脫磷處理和鐵水的脫碳精煉。本發明能夠 應用于鐵水的脫磷處理和鐵水的脫碳精煉中的任一種。這種情況下，在鐵水的脫碳精煉中， 使用預先實施了作為預處理而進行的脫磷處理的鐵水、或使用未實施脫磷處理的鐵水中任 一種均可。將本發明應用于鐵水的脫磷處理，利用轉爐對通過該脫磷處理而精煉后的鐵水 進行脫碳精煉時，也能夠應用本發明。作為精煉用氧化性氣體，可以使用氧氣（工業用純 氧）、富氧空氣、氧氣與稀有氣體的混合氣體，但通常使用氧氣。
[0034] 本發明中所使用的鐵水是利用高爐制造的鐵水，利用鐵水罐、魚雷罐車等鐵水運 送容器來盛裝該鐵水，并將該鐵水運送至實施脫磷處理或脫碳精煉的轉爐。應用本發明進 行脫磷處理時，由于能夠以少量的石灰系熔劑的用量高效地進行脫磷處理，因而優選在脫 磷處理前預先除去鐵水中的硅（稱為"鐵水的脫硅處理"），使鐵水的硅含量降低至0. 20質 量％以下、優選降低至〇· 10質量％以下。實施了脫硅處理的情況下，將脫硅處理時所生成 的溶渣在脫磷處理之前排出。當然，即使是未實施脫硅處理的鐵水也能夠應用本發明進行 脫磷處理。
[0035] 下面，以鐵水的脫磷處理為例來說明本發明。
[0036] 對于鐵水的脫磷處理而言，也可以對鐵水罐或魚雷罐車等鐵水運送容器內的鐵水 進行，但與這些鐵水運送容器相比，轉爐的自由空間（從精煉容器內的鐵水浴面到精煉容 器上端的距離）較大，能夠強力地攪拌鐵水。通過強力地攪拌鐵水，不僅冷鐵源的熔化能力 提高，而且能夠以少量的石灰系熔劑的用量迅速地進行脫磷處理，因此，本發明中，使用轉 爐作為精煉容器來實施鐵水的脫磷處理。
[0037]圖1是表示在實施本發明時所使用的轉爐設備的一例的示意性截面圖，圖2是圖1 中示出的頂吹噴槍3的示意性放大縱截面圖，在此，作為頂吹噴槍的一例，示出了六套管結 構的頂吹噴槍3。
[0038] 如圖1所示，本發明的在脫磷處理中使用的轉爐設備1具備爐主體2和頂吹噴槍 3,所述爐主體2是由鐵皮4構成其外殼并在鐵皮4的內側施加有耐火物5而成，所述頂吹 噴槍 3插入至該爐主體2的內部且能夠沿上下方向移動。在爐主體2的上部設置有用于將 脫磷處理結束后的鐵水26排出的排液口 6,另外，在爐主體2的爐底部設置有用于吹入攪拌 用氣體28的多個底吹風口 7。該底吹風口 7與氣體導入管8連接。
[0039] 頂吹噴槍3上連接有：將精煉用粉體29與輸送用氣體一起供給的精煉用粉體供給 管9、供給燃料氣體的燃料氣體供給管10、供給用于燃燒燃料氣體的燃燒用氧化性氣體的 燃燒用氧化性氣體供給管11和供給精煉用氧化性氣體的精煉用氧化性氣體供給管12。另 夕卜，頂吹噴槍 3上還連接有供給和排出用于對頂吹噴槍3進行冷卻的冷卻水的冷卻水供水 管（未圖示）和冷卻水排水管（未圖示）。
[0040]在此，精煉用粉體29為石灰系熔劑、氧化鐵、可燃性物質中的一種或兩種以上，作 為用于輸送該精煉用粉體29的輸送用氣體，單獨使用丙烷氣體、液化天然氣、焦爐氣等燃 料氣體，或者使用這些燃料氣體與氮氣、Ar氣等非活性氣體的混合氣體。作為從燃料氣體 供給管10供給的燃料氣體,使用丙烷氣體、液化天然氣、焦爐氣等。另外，作為從燃燒用氧 化性氣體供給管11供給的用于燃燒燃料氣體的燃燒用氧化性氣體，使用氧氣、富氧空氣、 空氣等。
[0041]需要說明的是，圖1中，燃料氣體供給管10與頂吹噴槍3相連接，但從實施本發明 的方面考慮，設置燃料氣體供給管10并非是必要條件，在能夠以輸送用氣體的形式從精煉 用粉體供給管9供給用于形成目標火焰而所需的燃料氣體總量的情況下，不需要設置燃料 氣體供給管10。另外，圖1中，示出了使燃燒用氧化性氣體和精煉用氧化性氣體為氧氣的示 例。
[0042]另外，雖然也能夠使用重油、煤油等烴類的液體燃料代替燃料氣體，但有可能在流 路出口的噴嘴等處引起堵塞，因此本發明中使用燃料氣體（氣體燃料）作為燃料。如果使 用氣體燃料，則具有如下優點：不僅能夠防止噴嘴等的堵塞，而且容易調整供給速度，進而 由于容易點火而能夠防止不點火等。
[0043] 精煉用粉體供給管9的另一端部與收容有精煉用粉體29的分配器（dispenser) 13 相連接，并且，分配器13與精煉用粉體輸送用氣體供給管9A相連接。精煉用粉體輸送用 氣體供給管9A以單獨供給燃料氣體或者供給燃料氣體與非活性氣體的混合氣體的方式構 成。即，通過精煉用粉體輸送用氣體供給管9A而被供給至分配器13的燃料氣體或者燃料 氣體與非活性氣體的混合氣體作為收容于分配器13中的精煉用粉體29的輸送用氣體而發 揮功能，收容于分配器13中的精煉用粉體29能夠通過精煉用粉體供給管9而被供給至頂 吹噴槍3,并從頂吹噴槍3的前端向鐵水26進行噴吹。
[0044] 以被供給至精煉用粉體輸送用氣體供給管9A中的燃料氣體和非活性氣體能夠通 過各自的流量調節閥（未圖示）來調整供給流量的方式構成。本發明中，作為精煉用粉體 29的輸送用氣體，使用單獨的燃料氣體或者燃料氣體與非活性氣體的混合氣體，而不是僅 使用非活性氣體作為輸送用氣體。另外，精煉用粉體輸送用氣體供給管9A以如下方式構 成：與精煉用粉體供給管9直接連接，通過阻斷閥34的開閉，在不輸送精煉用粉體29的情 況下也能夠將燃料氣體或非活性氣體直接供給至頂吹噴槍3。輸送精煉用粉體29的情況 下，阻斷閥34關閉。
[0045] 作為本發明中所使用的頂吹噴槍的一例而在圖2中示出的六套管結構的頂吹噴 槍3由圓筒狀的噴槍主體14和通過焊接等與該噴槍主體14的下端連接的銅鑄件制的噴槍 芯15構成，噴槍主體14由最內管20、分隔管21、內管22、中管 23、外管24、最外管25的同 心圓形狀的六種鋼管構成、即由六套管構成。精煉用粉體供給管9與最內管 2〇連通，燃料 氣體供給管10與分隔管21連通，燃燒用氧化性氣體供給管11與內管22連通，精煉用氧化 性氣體供給管12與中管23連通，冷卻水的供水管和排水管各自與外管24或最外管 25中 一者分別連通。S卩，精煉用粉體29與輸送用氣體一起通過最內管2〇的內部，丙烷氣體等燃 料氣體通過最內管20與分隔管21的間隙，燃燒用氧化性氣體通過分隔管21與內管 22的 間隙，精煉用氧化性氣體通過內管22與中管23的間隙。中管23與外管24的間隙和外管 24與最外管25的間隙構成冷卻水的供水流路或排水流路。中管23與外管24的間隙和外 管24與最外管25的間隙中的一個為供水流路，另一個為排水流路，使哪-個作為供水流路 均可。以冷卻水在噴槍芯15的位置處反向流動的方式構成。
[0046] 最內管20的內部與在噴槍芯I5的大致軸心位置處配置的中心孔I6連通，最內管 20與分隔管21的間隙與在中心孔16的周圍以圓環狀的噴嘴或同心圓上的多個噴嘴孔的 方式開口的燃料氣體噴射孔17連通。另外，分隔管 21與內管22的間隙與在燃料氣體噴射 孔17的周圍以圓環狀的噴嘴或同心圓上的多個噴嘴孔的方式開口的燃燒用氧化性氣體噴 射孔18連通，內管22與中管23的間隙與在燃燒用氧化性氣體噴射孔18的周邊設置的多 個周圍孔19連通。中心孔16是用于噴吹精煉用粉體29和輸送用氣體的噴嘴，燃料氣體噴 射孔17是用于噴射燃料氣體的噴嘴，燃燒用氧化性氣體噴射孔18是用于噴射使燃料氣體 燃燒的燃燒用氧化性氣體的噴嘴，周圍孔19是用于噴吹精煉用氧化性氣體的噴嘴。
[0047] 即，最內管20的內部構成精煉用粉體供給流路30,最內管20與分隔管21的間隙 構成燃料氣體供給流路31，分隔管21與內管22的間隙構成燃燒用氧化性氣體供給流路 32,內管22與中管23的間隙構成精煉用氧化性氣體供給流路3 3。需要說明的是，圖2中， 中心孔16為筆直形狀的噴嘴，另一方面，周圍孔19采用由其截面縮小的部分和擴大的部分 這兩個圓錐體構成的拉瓦爾噴嘴的形狀，但也可以使中心孔I6為拉瓦爾噴嘴形狀。燃料氣 體噴射孔17和燃燒用氧化性氣體噴射孔18是以圓環的狹縫狀開口的筆直型的噴嘴、或截 面為圓形的筆直形狀的噴嘴。拉瓦爾噴嘴中，將作為縮小的部分與擴大的部分這兩個圓錐 體的交界的截面面積最小的部位稱為窄喉。
[0048] 使用上述構成的轉爐設備1，按照如下所示對鐵水26實施以提高冷鐵源的配合比 率為目的的本發明的脫磷處理。
[0049] 首先，向爐主體2的內部填裝冷鐵源。作為所使用的冷鐵源，可以使用煉鐵廠中產 生的鑄片以及鋼板的裁剪碎屑、城市碎屑等鐵廢料、通過磁力分選從溶渣中回收的金屬塊、 以及冷生鐵、直接還原鐵等。冷鐵源的配合比率優選相對于所填裝的總鐵源而設定為5質 量％以上。冷鐵源的配合比率按照下述的（1)式定義。
[0050] 冷鐵源配合比率（質量％ )=冷鐵源配合量X 10(V(鐵水配合量+冷鐵源配合 量）…⑴
[0051] 這是由于，通過使冷鐵源的配合比率為5質量％以上，在表現出生產率提高的效 果的同時，能夠得到削減co 2氣體產生量的效果。冷鐵源的配合比率的上限無需特別限定， 可以添加至脫磷處理后的鐵水溫度能夠維持目標范圍的上限。在冷鐵源的填裝完成前后， 開始從底吹風口 7吹入攪拌用氣體28。
[0052] 將冷鐵源填裝至爐主體2中后，向爐主體2中填裝鐵水26。作為所使用的鐵水26， 無論何種組成都能夠進行脫磷處理，可以在脫磷處理前實施脫硫處理、脫硅處理。在此，脫 磷處理前的鐵水26的主要的化學成分為：碳：3. 8?5. 0質量％、硅：0. 5質量％以下、磷： 0.08?0.2質量％、硫：0.05質量％以下左右。但是，在脫磷處理時若在爐主體內生成的熔 渣27的量增多，則脫磷效率降低，因此如前所述，為了減少爐內的熔渣產生量而提高脫磷 效率，優選預先通過脫硅處理將鐵水中的硅濃度降低至0. 20質量％以下、優選降低至0. 10 質量％以下。另外，鐵水溫度只要為1200?1450°C的范圍，則能夠沒有問題地進行脫磷處 理。
[0053] 接著，向分配器13供給單獨的燃料氣體或者燃料氣體與非活性氣體的混合氣體 作為輸送用氣體，將包含石灰系熔劑、氧化鐵、可燃性物質中的一種或兩種以上的精煉用粉 體29與輸送用氣體一起從頂吹噴槍3的中心孔16向鐵水26的浴面噴吹。在噴吹該精煉用 粉體29的同時或前后，使燃料氣體從燃料氣體噴射孔17噴射出，同時使燃燒用氧化性氣體 從燃燒用氧化性氣體噴射孔18噴射出，在頂吹噴槍3的下方產生火焰。作為輸送用氣體， 使用燃料氣體與非活性氣體的混合氣體時，為了使燃料氣體的燃燒熱高效地賦熱于精煉用 粉體29,混合氣體中的燃料氣體的比率優選以體積分數計為10%以上。
[0054] 在頂吹噴槍3的前端產生火焰時，調整向頂吹噴槍3供給的燃料氣體的供給流量 和燃燒用氧化性氣體的供給流量，通過燃燒用氧化性氣體使燃料氣體完全燃燒。此時，控制 燃料氣體和燃燒用氧化性氣體的供給流量，以使在爐主體2的內部完全燃燒。
[0055] 從中心孔16和燃料氣體噴射孔17供給的燃料氣體與從燃燒用氧化性氣體噴射孔 18供給的燃燒用氧化性氣體在頂吹噴槍半徑方向的全方位接近，因此彼此相互干擾，有時 氣氛溫度較高，即使沒有點火裝置，在燃燒極限范圍內達到氣體濃度時也發生燃燒，在頂吹 噴槍3的下方形成火焰。
[0056] 在來自中心孔16的與輸送用氣體一起被噴射出的精煉用粉體29中，非燃性的石 灰系熔劑和氧化鐵受到所形成的火焰的熱而被加熱或加熱、熔融，在加熱或熔融的狀態下 被噴吹至鐵水26的浴面。由此，加熱后的精煉用粉體29的熱賦熱于鐵水26,使得鐵水26 的溫度上升，從而促進所添加的冷鐵源的熔化。另外，來自中心孔16的與輸送用氣體一起 被噴射出的精煉用粉體29中的可燃性物質因火焰而燃燒，除了燃料氣體的燃燒熱以外，可 燃性物質的燃燒熱也有助于鐵水26的加熱，使得鐵水26的溫度上升，從而促進所添加的冷 鐵源的熔化。
[0057] 另外，此時，從頂吹噴槍3的周圍孔19向鐵水26的浴面噴吹精煉用氧化性氣體。 [0058] 鐵水26的脫磷反應如下進行：鐵水中的磷與氧化性氣體或氧化鐵反應而形成磷 氧化物（P2〇5)，該磷氧化物以3Ca0 · P205的形態被吸收在因石灰系熔劑的渣化而形成的熔 渣27中。并且，石灰系熔劑的渣化越得到促進則脫磷速度越快。因此，作為精煉用粉體29， 優選使用生石灰（CaO)、石灰石（CaC0 3)、消石灰（Ca(0H)2)等石灰系熔劑。也可以使用在生 石灰中混合有作為渣化促進劑的螢石（CaF 2)或氧化鋁（A1203)的物質作為石灰系熔劑。另 夕卜，還可以將鐵水26的脫碳精煉工序中產生的轉爐溶渣（Ca〇-Si0 2系熔渣）用作石灰系熔 劑的全部或一部分。
[0059] 作為精煉用粉體29而被噴吹至鐵水浴面的石灰系熔劑立即渣化而形成熔渣27。 另外，被供給的精煉用氧化性氣體與鐵水中的磷反應而形成磷氧化物。再加上鐵水26和熔 渣27由于攪拌用氣體28而被強力攪拌，由此，所形成的磷氧化物被迅速地吸收在渣化后的 熔渣27中，鐵水26的脫磷反應快速進行。在不將石灰系熔劑用作精煉用粉體29的情況下， 以其他途徑將石灰系熔劑置于上方且將其從爐上料斗投入。
[0060] 使用鐵礦石、鐵礦石的燒結礦粉、乳制氧化皮、煉鐵廠產生的塵泥等氧化鐵作為精 煉用粉體29的情況下，氧化鐵作為氧源而發揮功能，該氧化鐵與鐵水中的磷反應而進行脫 磷反應。另外，氧化鐵與石灰系熔劑反應而在石灰系熔劑的表面形成FeO-CaO的化合物，從 而促進石灰系熔劑的渣化，進而促進脫磷反應。使用含有煉鋼塵泥（也稱為"轉爐塵泥"）、 高爐塵泥等可燃性物質的物料作為氧化鐵的情況下，可燃性物質因火焰而燃燒，除上述效 果以外，可燃性物質的燃燒熱還有助于對鐵水26的加熱。
[0061]另外，使用鋁灰（利用熔爐將A1的金屬塊或廢料熔化時，A1與空氣中的氧反應而 生成的含有30?50質量％金屬A1的A1氧化物）、或焦炭、煤炭等可燃性物質作為精煉用 粉體29的情況下，可燃性物質因火焰而燃燒，除了燃料氣體的燃燒熱以外，可燃性物質的 燃燒熱也有助于對鐵水26的加熱。可燃性物質的燃燒后的灰分是高溫的，通過將該灰分供 給至鐵水26,也可加熱鐵水26。
[0062]使用混合石灰系熔劑、氧化鐵和可燃性物質而成的混合物作為精煉用粉體29的 情況下，能夠同時獲得各自的效果。
[0063] 精煉用粉體29被加熱或加熱、熔融，其熱量傳遞至鐵水26,進而以及在鐵水26的 上方存在的、頂吹噴槍前端的火焰的燃燒熱傳遞至鐵水26,再加上鐵水26被強烈攪拌，由 此促進了鐵水中的冷鐵源的熔化。即，填裝后的冷鐵源的熔化在脫磷處理的期間中結束。 [0064] 然后，若鐵水26的磷濃度達到目標值或處于該目標值以下，則停止從頂吹噴槍3 向鐵水26的全部供給而結束脫磷處理。脫磷處理后，傾轉爐主體2而將被實施了脫磷處理 的鐵水26經由排液口 6排出至澆包、轉爐填裝鍋等鐵水保持容器中，進而將排出后的鐵水 26運送至后續工序。
[0065] 如以上說明，根據本發明，將石灰系熔劑、氧化鐵、可燃性物質中的一種或兩種以 上的精煉用粉體29與輸送用氣體一起從頂吹噴槍3向轉爐內的鐵水浴面供給時，使用單 獨的燃料氣體或者燃料氣體與非活性氣體的混合氣體作為輸送用氣體，因此，即使所添加 的精煉用粉體29含有金屬、碳成分，也能夠防止頂吹噴槍3的流路內的精煉用粉體29的發 熱、燃燒于未然。
[0066] 另外，輸送用氣體中含有燃料氣體，因此利用該燃料氣體在頂吹噴槍3的前端下 方形成火焰，精煉用粉體29在上述形成的火焰中通過，火焰的熱高效地賦熱于精煉用粉體 29,因此，精煉用粉體29中的非燃性的石灰系熔劑和氧化鐵被加熱至高溫度，火焰的熱經 由這些精煉用粉體賦熱于鐵水26,另一方面，精煉用粉體29中的可燃性物質高效地燃燒而 火焰溫度上升，溫度上升后的火焰的熱賦熱于鐵水26,鐵水26的余熱提高，從而能夠實現 在轉爐中的鐵水的脫磷處理和脫碳精煉中大幅提高鐵廢料等冷鐵源的配合比率。
[0067] 需要說明的是，上述說明是以轉爐中的鐵水的脫磷處理為例進行的，在轉爐中的 鐵水的脫碳精煉中，也能夠按照如上所述通過氧化精煉而應用本發明。另外，作為本發明中 使用的頂吹噴槍的示例，以圖2所示的六套管結構的頂吹噴槍3的示例進行了說明，但在本 發明中，在能夠從中心孔16供給燃料氣體的總量時，無需從燃料氣體噴射孔17供給燃料氣 體，這種情況下，即使是不具備燃料氣體噴射孔17和分隔管21的五套管結構的頂吹噴槍也 能夠應用本發明。這種情況下，能夠簡化頂吹噴槍的結構，能夠減輕頂吹噴槍所耗費的設備 成本。
[0068] 實施例1
[0069] 使用與圖1所示的轉爐設備相同結構的爐容量為2. 5噸的小型轉爐設備，改變用 于輸送精煉用粉體的輸送用氣體中的燃料氣體（丙烷氣體）與非活性氣體（氮氣）的混合 比率、即體積分數，考察此時的火焰溫度。在該小型轉爐設備中使用的頂吹噴槍與圖2所示 的頂吹噴槍同樣地為六套管結構的頂吹噴槍，其橫截面中，從中心側起，由精煉用粉體供給 流路、燃料氣體供給流路、燃燒用氧化性氣體供給流路、精煉用氧化性氣體供給流路、冷卻 水的供水流路、冷卻水的排水流路構成。
[0070] 精煉用粉體從噴槍中心的圓形筆直型的中心孔供給至爐內，燃料氣體從圓環狀 (環狀）的燃料氣體噴射孔供給至爐內，使燃料氣體燃燒的燃燒用的氧氣從圓環狀（環狀） 的燃燒用氧化性氣體噴射孔供給至爐內，精煉用的氧氣從在同心圓上配置的三個拉瓦爾噴 嘴型的周圍孔供給至爐內。中心孔的內徑為11. 5mm，燃料氣體噴射孔的圓環狀狹縫的間隙 為1.0mm，燃燒用氧化性氣體噴射孔的圓環狀狹縫的間隙為1.85mm，周圍孔是窄喉直徑為 7mm的拉瓦爾噴嘴且相對于噴槍中心軸具有15°的噴出角度。
[0071] 對于丙烷氣體的供給流量而言，使向精煉用粉體供給流路和燃料氣體供給流路供 給的合計的流量為0. 40Nm3/分鐘，以其一部分或全部作為輸送用氣體供給至精煉用粉體供 給流路。作為向精煉用粉體供給流路供給的輸送用氣體的氮氣的供給流量根據丙烷氣體的 供給流量在0?0. 40Nm3/分鐘范圍內變化，并使輸送用氣體的合計流量為0. 40Nm3/分鐘。 向燃燒用氧化性氣體供給流路供給的燃燒用的氧氣的供給流量設定為2. ONm3/分鐘，該值 是用于使供給的丙烷氣體完全燃燒而所需的化學當量的量，向精煉用氧化性氣體供給流路 供給的精煉用的氧氣的供給流量設定為5. ONm3/分鐘。在不使用精煉用粉體且不將鐵水填 裝于小型轉爐內的情況下進行了試驗。
[0072]從頂吹噴槍噴射生石灰、燃料氣體、燃燒用的氧氣和精煉用的氧氣，形成穩定的火 焰后，利用熱電偶測定從噴槍前端起在垂直下方距離600mm位置處的火焰的溫度。圖3中 表示改變輸送用氣體中的燃料氣體的體積分數時的火焰溫度的測定結果。
[0073]如圖3所示，可知通過改變輸送用氣體中的燃料氣體的體積分數，火焰的溫度發 生變化。具體而言，可知使輸送用氣體中的燃料氣體的體積分數為10%以上，由此與僅以氮 氣（非活性氣體）作為輸送用氣體時相比，火焰溫度提高約90°C以上。根據該結果可知，優 選使輸送用氣體中的燃料氣體的體積分數為10%以上。并且進一步還能夠確認到，火焰溫 度達到最高是在輸送用氣體中的燃料氣體的體積分數約為50%的情況下，因此，為了提高 火焰溫度，優選使輸送用氣體中的燃料氣體的體積分數維持于30?80%的范圍，更優選維 持于40?60%的范圍。
[0074] 基于上述結果，使用上述小型轉爐設備進行了鐵水的脫磷處理（本發明例1?6)。 所使用的頂吹噴槍是在上述測定火焰溫度時所使用的頂吹噴槍。
[0075] 本發明例1?6中，將鐵廢料填裝于轉爐后，填裝1350Γ的鐵水，接著，一邊從底吹 風口向鐵水中吹入作為攪拌用氣體的Ar氣，一邊從頂吹噴槍向鐵水噴吹生石灰（精煉用粉 體）、燃料氣體（丙烷氣體）、燃燒用的氧氣和精煉用的氧氣進行脫磷處理。此時，使向精煉 用粉體供給流路和燃料氣體供給流路供給的合計的丙烷氣體流量為〇· 40Nm3/分鐘，以其一 部分或全部作為輸送用氣體供給至精煉用粉體供給流路。輸送用氣體的流量以丙烷氣體與 氮氣的合計計設定為0·40Νιη 3/分鐘。輸送用氣體中的丙烷氣體的體積分數變為5% (本發 明例1)、1〇% (本發明例2)、25% (本發明例3)、50% (本發明例4)、75% (本發明例5)、 100% (本發明例6)。鐵廢料的填裝量調整為使脫磷處理后的鐵水溫度為14〇〇°C。即，鐵 水的余熱高時，增加鐵廢料的填裝量。另外，生石灰的添加量調整為使脫磷處理后的爐內熔 淹的堿度（質量％ CaO/質量％ Si02)為2. 5〇
[0076]另外，為了比較，還進行了僅使用氮氣作為輸送用氣體、僅從燃料氣體供給流路供 給丙烷氣體而進行脫磷處理的試驗（比較例1)。 -
[0077]表1中表示本發明例！?6和比較例1中使用的鐵水的組成，另外，表2中表示本 發明例1?6和比較例1中的操作條件。
[0078][表 1]
[0079]

【權利要求】
1. 一種轉爐中鐵水的精煉方法，使用各自分開地具有精煉用粉體供給流路、燃燒用氧 化性氣體供給流路和精煉用氧化性氣體供給流路的頂吹噴槍，以燃料氣體或者燃料氣體與 非活性氣體的混合氣體作為輸送用氣體從所述精煉用粉體供給流路向轉爐內的鐵水浴面 供給石灰系熔劑、氧化鐵、可燃性物質中的一種或兩種以上，同時從所述燃燒用氧化性氣體 供給流路供給燃燒用氧化性氣體，利用該燃燒用氧化性氣體和所述燃料氣體在頂吹噴槍的 前端下方形成火焰，并且從所述精煉用氧化性氣體供給流路向轉爐內的鐵水浴面供給精煉 用氧化性氣體。
2. 如權利要求1所述的轉爐中鐵水的精煉方法，其中，所述輸送用氣體中，燃料氣體的 比率以體積分數計為10%以上。
3. 如權利要求1或權利要求2所述的轉爐中鐵水的精煉方法，其中，根據從所述精煉用 粉體供給流路供給的可燃性物質的供給速度調整來自所述燃燒用氧化性氣體供給流路的 燃燒用氧化性氣體的供給流量，以使所述可燃性物質完全燃燒。
【文檔編號】C21C5/30GK104245965SQ201380018191
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月25日 優先權日:2012年3月29日
【發明者】中瀨憲治, 高橋幸雄, 菊池直樹, 奧山悟郎, 佐藤新吾, 內田祐一, 三木祐司 申請人:杰富意鋼鐵株式會社