JP2848010B2 - 溶融金属精錬用上吹ランス - Google Patents
溶融金属精錬用上吹ランスInfo
- Publication number
- JP2848010B2 JP2848010B2 JP9091591A JP9091591A JP2848010B2 JP 2848010 B2 JP2848010 B2 JP 2848010B2 JP 9091591 A JP9091591 A JP 9091591A JP 9091591 A JP9091591 A JP 9091591A JP 2848010 B2 JP2848010 B2 JP 2848010B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lance
- nozzle
- blowing
- spitting
- nozzles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、製鋼用転炉
において精錬用ガスを溶融金属に吹きつけるために使用
する上吹ランスに関する。
において精錬用ガスを溶融金属に吹きつけるために使用
する上吹ランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】製鋼用転炉を例にとると、上底吹転炉が
開発され実用化される前のＬＤ転炉では、精錬ガス（酸
素ガス）を供給すると共に、鉄浴の攪拌を強化して脱
炭、脱りん等の冶金反応を促進するため、上吹精錬ガス
を強噴流で浴面に衝突させるいわゆるハードブローを指
向していた。しかし、ハードブローによって浴面に深い
キャビティーが形成され、これにともなって粒鉄が飛散
するスピッチングが増加する。このスピッチングは製鋼
歩留りの低下を招き、また炉口地金付き等の操業トラブ
ルを発生させる。
開発され実用化される前のＬＤ転炉では、精錬ガス（酸
素ガス）を供給すると共に、鉄浴の攪拌を強化して脱
炭、脱りん等の冶金反応を促進するため、上吹精錬ガス
を強噴流で浴面に衝突させるいわゆるハードブローを指
向していた。しかし、ハードブローによって浴面に深い
キャビティーが形成され、これにともなって粒鉄が飛散
するスピッチングが増加する。このスピッチングは製鋼
歩留りの低下を招き、また炉口地金付き等の操業トラブ
ルを発生させる。
【０００３】近年、上吹に加えて、炉底からもガスを吹
き込む上底吹転炉が実用化され、底吹羽口から吹き込む
ガスの攪拌動力による強攪拌が可能となり、上吹をハー
ドブローにする必要性は薄れてきた。しかし、通常の上
底吹転炉では羽口交換等のメンテナンスあるいは出鋼時
の操業面での制約により、底吹羽口位置が炉底中央部に
制限される。従って羽口からの吹込みガスの干渉を避け
るため、羽口の本数も制限される。また１本の羽口から
多量の精錬用ガスを吹込むと、吹抜けを起こしたり羽口
の寿命が短くなるという問題がある。このため一般に底
吹ガスは0.05〜0.3Nm3/min・ｔ（溶鉄１トン当たり、１
分間に0.05〜0.3 Nm3)程度の流量で吹込まれ、通常 2.5
〜3.5Nm3/min・ｔの大部分の精錬用ガス（酸素）が上吹
ランスから供給されている。
き込む上底吹転炉が実用化され、底吹羽口から吹き込む
ガスの攪拌動力による強攪拌が可能となり、上吹をハー
ドブローにする必要性は薄れてきた。しかし、通常の上
底吹転炉では羽口交換等のメンテナンスあるいは出鋼時
の操業面での制約により、底吹羽口位置が炉底中央部に
制限される。従って羽口からの吹込みガスの干渉を避け
るため、羽口の本数も制限される。また１本の羽口から
多量の精錬用ガスを吹込むと、吹抜けを起こしたり羽口
の寿命が短くなるという問題がある。このため一般に底
吹ガスは0.05〜0.3Nm3/min・ｔ（溶鉄１トン当たり、１
分間に0.05〜0.3 Nm3)程度の流量で吹込まれ、通常 2.5
〜3.5Nm3/min・ｔの大部分の精錬用ガス（酸素）が上吹
ランスから供給されている。
【０００４】一方、脱炭末期における脱炭反応は火点近
傍の溶鉄中Ｃ (炭素) の物質移動に律速される。従って
ランス高さを上げたり、ノズル口径を大きくする等の手
段によって上吹をソフトブローにしすぎると、脱炭反応
率が低下するという問題を生じる。さらにソフトブロー
にしすぎた場合、炉内においてCOガスの２次燃焼が発生
することやカバースラグの影響で精錬ガス噴流が炉壁に
衝突する等の現象がおきて、精錬ガス反応効率の低下や
耐火物損耗の増加といった問題を生じる。このようなこ
とから上底吹転炉でもある程度ハードブロー気味のラン
スの設計が適正とされてきた。
傍の溶鉄中Ｃ (炭素) の物質移動に律速される。従って
ランス高さを上げたり、ノズル口径を大きくする等の手
段によって上吹をソフトブローにしすぎると、脱炭反応
率が低下するという問題を生じる。さらにソフトブロー
にしすぎた場合、炉内においてCOガスの２次燃焼が発生
することやカバースラグの影響で精錬ガス噴流が炉壁に
衝突する等の現象がおきて、精錬ガス反応効率の低下や
耐火物損耗の増加といった問題を生じる。このようなこ
とから上底吹転炉でもある程度ハードブロー気味のラン
スの設計が適正とされてきた。
【０００５】一方、最近、低りん鋼の溶製ならびに造滓
剤の節減による製鋼コスト削減を目的として、溶銑の脱
りん処理が普及しつつある。この場合は、事前に脱りん
された溶銑が転炉に装入されることになるので、転炉の
精錬機能は脱炭と昇温とが主となり、脱りんは従とな
る。従って、スラグを少なくして吹錬を行う、いわゆる
レススラグ吹錬が可能となり、炉内スラグが炉口から溢
流するスロッビングの問題もほとんどなくなるので、精
錬ガス供給速度を上げて吹錬の高速化を目指す方向にあ
る。
剤の節減による製鋼コスト削減を目的として、溶銑の脱
りん処理が普及しつつある。この場合は、事前に脱りん
された溶銑が転炉に装入されることになるので、転炉の
精錬機能は脱炭と昇温とが主となり、脱りんは従とな
る。従って、スラグを少なくして吹錬を行う、いわゆる
レススラグ吹錬が可能となり、炉内スラグが炉口から溢
流するスロッビングの問題もほとんどなくなるので、精
錬ガス供給速度を上げて吹錬の高速化を目指す方向にあ
る。
【０００６】しかし、レススラグ吹錬においては、カバ
ースラグ量が少ないので特にスピッチングの発生が増加
し、前記のように製鋼歩留りや操業面での支障を招く。
つまり、レススラグ精錬ではスピッチングの抑制が重要
な課題となっている。
ースラグ量が少ないので特にスピッチングの発生が増加
し、前記のように製鋼歩留りや操業面での支障を招く。
つまり、レススラグ精錬ではスピッチングの抑制が重要
な課題となっている。
【０００７】上記の過度のソフトブロー化で生ずる問題
を回避するため、ある程度のハードブローを行いながら
スピッチングロスを低減するには、上吹ランスのノズル
数を増加させる（多孔化する）手段が最適である。すな
わち、多孔化すれば各ノズルからのガス噴流が浴面に衝
突して生ずる攪拌エネルギーの総計は一定であるが、火
点を分散させることによりノズル１孔当たりの衝突エネ
ルギーを小さくすることができる。スピッチングの発生
量はガス噴流の衝突エネルギーで生ずる浴面のキャビテ
ィーの深さに大きく依存し、一定深さを超えるとスピッ
チングが発生し始め、深くなるに従い増加する。従っ
て、ランスノズルを多孔化するとキャビティー深さがス
ピッチング発生域以下、あるいは少量しか発生しない領
域にコントロールされることになる。
を回避するため、ある程度のハードブローを行いながら
スピッチングロスを低減するには、上吹ランスのノズル
数を増加させる（多孔化する）手段が最適である。すな
わち、多孔化すれば各ノズルからのガス噴流が浴面に衝
突して生ずる攪拌エネルギーの総計は一定であるが、火
点を分散させることによりノズル１孔当たりの衝突エネ
ルギーを小さくすることができる。スピッチングの発生
量はガス噴流の衝突エネルギーで生ずる浴面のキャビテ
ィーの深さに大きく依存し、一定深さを超えるとスピッ
チングが発生し始め、深くなるに従い増加する。従っ
て、ランスノズルを多孔化するとキャビティー深さがス
ピッチング発生域以下、あるいは少量しか発生しない領
域にコントロールされることになる。
【０００８】一方、ランスノズルを多孔化した場合の反
応効率についてはノズル１孔当たりの攪拌動力は減少す
るが、それに見合って精錬ガスの供給量も減少するため
基本的に大きな変化は生じない。
応効率についてはノズル１孔当たりの攪拌動力は減少す
るが、それに見合って精錬ガスの供給量も減少するため
基本的に大きな変化は生じない。
【０００９】しかし、ランスノズルを多孔化して、上底
吹転炉吹錬を実施すると各ノズルに対応するキャビティ
ーの重なり (オーバーラップ) が問題となる。即ち、キ
ャビティーの重なり面積率がある一定値より大きくなる
とスピッチング発生量が著しく増加するという現象が見
られる。このような問題点への一つの対策が特開昭60−
165313号公報に開示されている。この公報には、スピッ
チングロスの低減を目的として、キャビティーのオーバ
ーラップ率γが 0.2以下になるようにノズルの傾斜角を
定め、さらに吹錬用ノズルの30％以下の開口面積を有す
る小口径ノズルをランス先端中央に配置することを特徴
とする上吹ランスが提案されている。
吹転炉吹錬を実施すると各ノズルに対応するキャビティ
ーの重なり (オーバーラップ) が問題となる。即ち、キ
ャビティーの重なり面積率がある一定値より大きくなる
とスピッチング発生量が著しく増加するという現象が見
られる。このような問題点への一つの対策が特開昭60−
165313号公報に開示されている。この公報には、スピッ
チングロスの低減を目的として、キャビティーのオーバ
ーラップ率γが 0.2以下になるようにノズルの傾斜角を
定め、さらに吹錬用ノズルの30％以下の開口面積を有す
る小口径ノズルをランス先端中央に配置することを特徴
とする上吹ランスが提案されている。
【００１０】上記公報に記載されるγの定義式から計算
してみると、各ノズルの傾斜角は同一であり、例えば６
孔以上の多孔ランスの場合、ノズルの傾斜角は約20°以
上の広角化が必要となる。このようにノズルを広角化す
るとランス前面中央部にスピッチングに起因する地金が
付着し、ランスが破損することが予想されるので、その
対策として中央部に吹錬用ノズルの30％以下の開口面積
を有する小口径ノズルを配置することとしているが、ス
ピッチングで発生するメタル粒は１〜20mm程度であり、
この程度の小口径ノズルからの噴流では大きなメタル粒
を払い落とすことは困難であり、地金付着が避けられな
い。一方、吹錬ノズルと同程度のノズルを中央部に配置
して、吹錬ノズル並みの強い噴流を流して地金付着を防
止すると、中央部ノズルによるキャビティーのオーバラ
ップ率が大きくなりすぎる。
してみると、各ノズルの傾斜角は同一であり、例えば６
孔以上の多孔ランスの場合、ノズルの傾斜角は約20°以
上の広角化が必要となる。このようにノズルを広角化す
るとランス前面中央部にスピッチングに起因する地金が
付着し、ランスが破損することが予想されるので、その
対策として中央部に吹錬用ノズルの30％以下の開口面積
を有する小口径ノズルを配置することとしているが、ス
ピッチングで発生するメタル粒は１〜20mm程度であり、
この程度の小口径ノズルからの噴流では大きなメタル粒
を払い落とすことは困難であり、地金付着が避けられな
い。一方、吹錬ノズルと同程度のノズルを中央部に配置
して、吹錬ノズル並みの強い噴流を流して地金付着を防
止すると、中央部ノズルによるキャビティーのオーバラ
ップ率が大きくなりすぎる。
【００１１】更に、前記のように、ノズル傾斜角を20°
以上といった広角にすると、発生するCOガスの２次燃焼
が大きくなることやスピッチングが側方に飛びやすくな
り、湯溜り面直上付近の耐火物を浸食して炉寿命を短く
する等の問題が発生する。
以上といった広角にすると、発生するCOガスの２次燃焼
が大きくなることやスピッチングが側方に飛びやすくな
り、湯溜り面直上付近の耐火物を浸食して炉寿命を短く
する等の問題が発生する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レススラグ
精錬における上記の諸問題を解決することを課題として
なされたものであり、その目的は、ノズルの傾斜角度を
あまり広げることなしにキャビティーの重なりを小さく
して、ランス寿命や炉壁耐火物に悪影響を及ぼさずにス
ピッチングロスを低減することができる溶融金属精錬用
上吹ランスを提供することにある。
精錬における上記の諸問題を解決することを課題として
なされたものであり、その目的は、ノズルの傾斜角度を
あまり広げることなしにキャビティーの重なりを小さく
して、ランス寿命や炉壁耐火物に悪影響を及ぼさずにス
ピッチングロスを低減することができる溶融金属精錬用
上吹ランスを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、『各々
３孔以上の合計が偶数の傾斜角度の異なる２種類のラバ
ールノズルが円周方向に交互に配置され、これらの各ノ
ズルから噴射されるガスジェットによって形成される浴
面キャビティーの幾何学的重なり面積率が30％以下にな
ることを特徴とする溶融金属精錬用上吹ランス』にあ
る。なお、上記の「合計が偶数」というのは、後述する
ランス中心の小孔ノズル（図１の符合３）を除いたノズ
ルの合計が偶数であることを意味する。当然ながら、傾
斜角度の異なる２種類のラバールノズルのそれぞれは、
３個以上の奇数でも偶数でもよい。
３孔以上の合計が偶数の傾斜角度の異なる２種類のラバ
ールノズルが円周方向に交互に配置され、これらの各ノ
ズルから噴射されるガスジェットによって形成される浴
面キャビティーの幾何学的重なり面積率が30％以下にな
ることを特徴とする溶融金属精錬用上吹ランス』にあ
る。なお、上記の「合計が偶数」というのは、後述する
ランス中心の小孔ノズル（図１の符合３）を除いたノズ
ルの合計が偶数であることを意味する。当然ながら、傾
斜角度の異なる２種類のラバールノズルのそれぞれは、
３個以上の奇数でも偶数でもよい。
【００１４】ランス寿命や耐火物に悪影響を及ぼざずス
ピッチングロスを低減するには、６孔以上のノズルを有
するランスであって、隣接するノズルの傾斜角が異なる
ものを使用するのが有効である。この方法によりランス
傾斜角をあまり大きくしなくともキャビティーの重なり
を小さくすることができ、炉壁耐火物に悪影響を及ぼす
ことなく、スピッチングロスを低減でき、さらにランス
中央部直下付近にもある程度強い噴流を存在せしめるこ
とにより、スピッチングに起因する粒鉄がランス前面中
央部に付着することを防止し、ランス寿命の短縮を防止
することができる。
ピッチングロスを低減するには、６孔以上のノズルを有
するランスであって、隣接するノズルの傾斜角が異なる
ものを使用するのが有効である。この方法によりランス
傾斜角をあまり大きくしなくともキャビティーの重なり
を小さくすることができ、炉壁耐火物に悪影響を及ぼす
ことなく、スピッチングロスを低減でき、さらにランス
中央部直下付近にもある程度強い噴流を存在せしめるこ
とにより、スピッチングに起因する粒鉄がランス前面中
央部に付着することを防止し、ランス寿命の短縮を防止
することができる。
【００１５】本発明において、ノズルの傾斜角度を設定
するのに用いるキャビティーの幾何学的重なり面積率の
定義は次のとおりである。
するのに用いるキャビティーの幾何学的重なり面積率の
定義は次のとおりである。
【００１６】図１は本発明の上吹ランス先端部の概略を
６孔ランスを例にとって示した図であり、(a) は(b) の
Ｂ−Ｂ線断面図、 (b)は (a)のＡ−Ａ矢視平面図であ
る。この上吹きランス１には、傾斜角度（ノズルの中心
軸とランスの中心軸とのなす角度）がそれぞれθ1 とθ
2(deg.) である２種類のノズル２、２′が一つおきに先
端の円周方向に配置されている。即ち、６個のノズル
は、ノズル傾斜角度がθ1のもの３個と、θ2 のもの３
個からなり、それらが交互に配置されている。
６孔ランスを例にとって示した図であり、(a) は(b) の
Ｂ−Ｂ線断面図、 (b)は (a)のＡ−Ａ矢視平面図であ
る。この上吹きランス１には、傾斜角度（ノズルの中心
軸とランスの中心軸とのなす角度）がそれぞれθ1 とθ
2(deg.) である２種類のノズル２、２′が一つおきに先
端の円周方向に配置されている。即ち、６個のノズル
は、ノズル傾斜角度がθ1のもの３個と、θ2 のもの３
個からなり、それらが交互に配置されている。
【００１７】いま、ノズル２と２′のそれぞれのノズル
出口中心とランス面中心との距離をｒｒ1 、ｒｒ2(cm)
、ノズルスロート径をdt1 、dt2(cm) 、ノズル出口径
をde1、de2(cm) 、ノズル数をｎ（図１のランスではｎ
＝６）とする。
出口中心とランス面中心との距離をｒｒ1 、ｒｒ2(cm)
、ノズルスロート径をdt1 、dt2(cm) 、ノズル出口径
をde1、de2(cm) 、ノズル数をｎ（図１のランスではｎ
＝６）とする。
【００１８】なお、図１の３はランス中心に設ける小孔
ノズルであり、これは本発明のランスにおいては必須で
はない。
ノズルであり、これは本発明のランスにおいては必須で
はない。
【００１９】図２は本発明の上吹ランスの使用状態を示
す図であり、ランスノズルとそれに対応するキャビティ
ーの幾何学的位置関係を模式的に示す縦断面図である。
す図であり、ランスノズルとそれに対応するキャビティ
ーの幾何学的位置関係を模式的に示す縦断面図である。
【００２０】図３は溶融金属浴面上で隣接ノズルに対応
するキャビティーの幾何学的重なりを近似的に示す図で
ある。
するキャビティーの幾何学的重なりを近似的に示す図で
ある。
【００２１】図２に示すようにノズル２、２’からの精
錬用ガスジェットは、乱流域では広がり角約20°で広が
る。ここで、ラバールノズルの場合、ランス出口から一
定距離の間、超音速から音速まで減衰する遷移領域が存
在し、この領域のジェットガスの広がり角は乱流域での
広がり角より小さいとされているが、本発明では上記遷
移領域も含めた平均の広がり角としてφを定義する。そ
して、ランス先端から溶融金属浴面までの距離を示すラ
ンス高さＨ(cm)のときに、図２に示す幾何学的関係から
下記(1) 式に示す直径Ｄi (cm)のキャビティーが形成さ
れる。このキャビティーの中心とランス中心直下のＣ点
との距離Ｒi (cm)は、下記(2) 式によって算出できる。
錬用ガスジェットは、乱流域では広がり角約20°で広が
る。ここで、ラバールノズルの場合、ランス出口から一
定距離の間、超音速から音速まで減衰する遷移領域が存
在し、この領域のジェットガスの広がり角は乱流域での
広がり角より小さいとされているが、本発明では上記遷
移領域も含めた平均の広がり角としてφを定義する。そ
して、ランス先端から溶融金属浴面までの距離を示すラ
ンス高さＨ(cm)のときに、図２に示す幾何学的関係から
下記(1) 式に示す直径Ｄi (cm)のキャビティーが形成さ
れる。このキャビティーの中心とランス中心直下のＣ点
との距離Ｒi (cm)は、下記(2) 式によって算出できる。
【００２２】 Ｄi ≒２Ｈ/cosθi ×tan(φ/2) ＋de,i ・・・(1) Ｒi ＝Ｈtan θi ＋ｒｒi ・・・(2) ここで、ｉはノズルの番号でこの場合は、ノズル２、
２′に対応して１と２である。
２′に対応して１と２である。
【００２３】さて、図３に示す幾何学的関係において、
溶融金属浴面上のランス中心直下のＣ点と各ノズルに対
応するキャビティーの中心とを結ぶ直線がなす角をδ(d
eg.)＝360/ｎとすると、隣接キャビティー中心間距離Ｌ
(cm)は下記 (3)式で示される。
溶融金属浴面上のランス中心直下のＣ点と各ノズルに対
応するキャビティーの中心とを結ぶ直線がなす角をδ(d
eg.)＝360/ｎとすると、隣接キャビティー中心間距離Ｌ
(cm)は下記 (3)式で示される。
【００２４】 Ｌ＝（Ｒ1 2＋Ｒ2 2−２Ｒ1 Ｒ2cosδ）1/2 ・・・(3) 隣接キャビティーの中心を結ぶ直線と、キャビティー外
周円の重なり点と隣接キャビティーの中心を結ぶ直線と
がなす角をそれぞれβ1 、β2 とすると、幾何学的なキ
ャビティーの重なり面積率Ｓr は下記 (4)式で示され
る。
周円の重なり点と隣接キャビティーの中心を結ぶ直線と
がなす角をそれぞれβ1 、β2 とすると、幾何学的なキ
ャビティーの重なり面積率Ｓr は下記 (4)式で示され
る。
【００２５】
【数１】
【００２６】ここで、β1 、β2 は下記 (5)および(6)
式を満足する。
式を満足する。
【００２７】 Ｄ1sinβ1 ＝Ｄ2sinβ2 ・・・(5) Ｌ＝Ｄ1cosβ1 ＋Ｄ2cosβ2 ・・・(6) 後述の実施例で示すようにキャビティーの重なり面積率
Ｓr が30％を超えるとスピッチングロスが著しく増加す
る。そこで、本発明ではこのＳr が30％以下になるよう
に各隣接ノズル傾斜角度θ1 、θ2 を定める。また、上
吹ランスのノズル数ｎが５孔以下の場合には、ノズルの
傾斜角度を交互に変化させてもキャビティーの重なり低
減効果が小さい。即ち、効果を確実にするためにはノズ
ル数は６孔以上とするのがよい。
Ｓr が30％を超えるとスピッチングロスが著しく増加す
る。そこで、本発明ではこのＳr が30％以下になるよう
に各隣接ノズル傾斜角度θ1 、θ2 を定める。また、上
吹ランスのノズル数ｎが５孔以下の場合には、ノズルの
傾斜角度を交互に変化させてもキャビティーの重なり低
減効果が小さい。即ち、効果を確実にするためにはノズ
ル数は６孔以上とするのがよい。
【００２８】ノズルスロート径dtと出口径deは、精錬ガ
ス噴流の運動エネルギーを均一に分散させ、キャビティ
ー形状を均一にするために各ノズルで等しくするのが望
ましい。そしてノズルの傾斜角度は点対称性を保ち、反
応容器内を均一な状態にするためにθ1 、θ2 の２種類
でほぼ一定とするのが望ましい。またθ1 ＞θ2 とする
とθ2 はランス中央部直下にある程度強い噴流を存在さ
せてランスの粒鉄付着を防止し、かつ中央部でのキャビ
ティーの重なりを回避するため10°前後が望ましい。θ
1 はθ2 との関係で決定されるが、広角化による炉壁耐
火物への悪影響を回避し、かつキャビティーの重なりを
小さくするため、15〜20°程度が望ましい。
ス噴流の運動エネルギーを均一に分散させ、キャビティ
ー形状を均一にするために各ノズルで等しくするのが望
ましい。そしてノズルの傾斜角度は点対称性を保ち、反
応容器内を均一な状態にするためにθ1 、θ2 の２種類
でほぼ一定とするのが望ましい。またθ1 ＞θ2 とする
とθ2 はランス中央部直下にある程度強い噴流を存在さ
せてランスの粒鉄付着を防止し、かつ中央部でのキャビ
ティーの重なりを回避するため10°前後が望ましい。θ
1 はθ2 との関係で決定されるが、広角化による炉壁耐
火物への悪影響を回避し、かつキャビティーの重なりを
小さくするため、15〜20°程度が望ましい。
【００２９】本発明のランスにおいてランス中央部への
粒鉄付着をより確実に防止するために、他のノズルに対
応するキャビティーと干渉するようなキャビティーを鋼
浴面上に形成することのない弱い噴流を生じせしめる小
口径ノズル（図１に３で示したノズル）をランス中央部
に配置することも可能である。
粒鉄付着をより確実に防止するために、他のノズルに対
応するキャビティーと干渉するようなキャビティーを鋼
浴面上に形成することのない弱い噴流を生じせしめる小
口径ノズル（図１に３で示したノズル）をランス中央部
に配置することも可能である。
【００３０】
【作用】多孔ノズルランスからの噴流で浴面上に形成さ
れるキャビティーの幾何学的重なり面積率がスピッチン
グにおよぼす影響を明らかにするため、水モデル実験を
行った。
れるキャビティーの幾何学的重なり面積率がスピッチン
グにおよぼす影響を明らかにするため、水モデル実験を
行った。
【００３１】水モデルとしては、実転炉を1/9 に縮小し
た寸法の炉腹径約66cmのものを用いた。水量は約390 l
(リットル) とし、上吹ランスから空気を約1020 l/min
吹きつけ、ランス高さは約35cmとした。また底吹ガスと
して約51 l/minの空気を４本の羽口から吹き込んだ。
上吹ランスはすべて同一口径の６孔ノズルで、各ノズル
の傾斜角度が10°、12°、15°、20°の各一定角度のも
のを６個備えたランス、および隣接するノズルの角度を
10°と20°、10°と18°、および10°と15°と交互に変
化させた本発明によるランスである。これらを用いスピ
ッチング発生量の変化を調査した。
た寸法の炉腹径約66cmのものを用いた。水量は約390 l
(リットル) とし、上吹ランスから空気を約1020 l/min
吹きつけ、ランス高さは約35cmとした。また底吹ガスと
して約51 l/minの空気を４本の羽口から吹き込んだ。
上吹ランスはすべて同一口径の６孔ノズルで、各ノズル
の傾斜角度が10°、12°、15°、20°の各一定角度のも
のを６個備えたランス、および隣接するノズルの角度を
10°と20°、10°と18°、および10°と15°と交互に変
化させた本発明によるランスである。これらを用いスピ
ッチング発生量の変化を調査した。
【００３２】図４にキャビティーの幾何学的重なり面積
率とスピッチング発生指数との関係を示す。なお、スピ
ッチング発生指数は傾斜角度が10°のノズルを６個備え
たランスのスピッチング発生量を100 としたときのスピ
ッチング発生量である。
率とスピッチング発生指数との関係を示す。なお、スピ
ッチング発生指数は傾斜角度が10°のノズルを６個備え
たランスのスピッチング発生量を100 としたときのスピ
ッチング発生量である。
【００３３】図４に示すように、スピッチング発生量は
前述のキャビティーの幾何学的重なり面積率Ｓr に大き
く依存している。即ち、Ｓr が30％を超えると急激にス
ピッチング発生量が増加する。このことからスピッチン
グロスを低減するにはＳr を30％以下にすることが有効
であると言える。
前述のキャビティーの幾何学的重なり面積率Ｓr に大き
く依存している。即ち、Ｓr が30％を超えると急激にス
ピッチング発生量が増加する。このことからスピッチン
グロスを低減するにはＳr を30％以下にすることが有効
であると言える。
【００３４】また、隣接するノズルの角度を交互に異な
らせた本発明のランス（図４の△印）では、全ノズルを
15°あるいは20°の傾斜角度に広角化したランス（図４
のＡ、Ｄ）とほぼ同程度のＳr に調整することができ、
スピッチング発生量もほぼ同程度にすることができる。
従ってノズル傾斜角度をあまり大きくしなくてもスピッ
チングロスを少なくすることができ、ノズル傾斜角度を
大きくした場合に発生するノズルへの地金着きを避ける
ことができる。
らせた本発明のランス（図４の△印）では、全ノズルを
15°あるいは20°の傾斜角度に広角化したランス（図４
のＡ、Ｄ）とほぼ同程度のＳr に調整することができ、
スピッチング発生量もほぼ同程度にすることができる。
従ってノズル傾斜角度をあまり大きくしなくてもスピッ
チングロスを少なくすることができ、ノズル傾斜角度を
大きくした場合に発生するノズルへの地金着きを避ける
ことができる。
【００３５】本発明のランスは、上底吹転炉による製鋼
プロセスに使用するのが最適であるが、これに限らず上
吹ランスだけを使用する製鋼プロセス、その他ＡＯＤ炉
や銅精錬用転炉のような上吹ランスから精錬用ガスを供
給するあらゆる金属の精錬プロセスに適用可能である。
なお、本発明ランスを使用したとき、浴面に形成される
キャビティー全体の外周は厳密には円形にはならず、従
って、その外周と炉壁内周との距離は一定ではない。し
かし、このことは実際の精錬反応には何らの障害にもな
らない。
プロセスに使用するのが最適であるが、これに限らず上
吹ランスだけを使用する製鋼プロセス、その他ＡＯＤ炉
や銅精錬用転炉のような上吹ランスから精錬用ガスを供
給するあらゆる金属の精錬プロセスに適用可能である。
なお、本発明ランスを使用したとき、浴面に形成される
キャビティー全体の外周は厳密には円形にはならず、従
って、その外周と炉壁内周との距離は一定ではない。し
かし、このことは実際の精錬反応には何らの障害にもな
らない。
【００３６】以下、製鋼用転炉における実施例によっ
て、本発明の効果を説明する。
て、本発明の効果を説明する。
【００３７】
【実施例】溶鋼量約260t/ch の上底吹転炉において、本
発明の上吹ランスを用いて低炭素鋼を溶製し、スピッチ
ングロス量、ランス寿命および炉壁耐火物損耗量を含め
た総合的な調査を実施した。
発明の上吹ランスを用いて低炭素鋼を溶製し、スピッチ
ングロス量、ランス寿命および炉壁耐火物損耗量を含め
た総合的な調査を実施した。
【００３８】吹錬はすべて脱りん溶銑を用いたレススラ
グ吹錬であり、上吹酸素量は 5.5万Nm3/hr、底吹ガスは
CO2 2000Nm3/hrの一定とした。各ランスのノズルスロー
ト径は酸素ガス量 5.5万Nm3/hrでランス前圧が一定とな
るように定めた。ノズル傾斜角度は、比較例では各ノズ
ルとも一定で、実施例では隣接するノズルの角度を交互
に異なるものとした。ランス高さは約3.2mの一定で操業
した。ランス中央部に多孔ノズルの開口面積の30％に相
当する小径ノズルを配置したランス、及び円周方向に配
置したノズルと同一口径のノズルを中心に設けたランス
も試験した。
グ吹錬であり、上吹酸素量は 5.5万Nm3/hr、底吹ガスは
CO2 2000Nm3/hrの一定とした。各ランスのノズルスロー
ト径は酸素ガス量 5.5万Nm3/hrでランス前圧が一定とな
るように定めた。ノズル傾斜角度は、比較例では各ノズ
ルとも一定で、実施例では隣接するノズルの角度を交互
に異なるものとした。ランス高さは約3.2mの一定で操業
した。ランス中央部に多孔ノズルの開口面積の30％に相
当する小径ノズルを配置したランス、及び円周方向に配
置したノズルと同一口径のノズルを中心に設けたランス
も試験した。
【００３９】表１に実施例、比較例のランスノズルを用
いた操業時のスピッチングロス、ランス寿命および炉壁
耐火物損耗状況を示す。表１においてキャビティーの幾
何学的重なり面積率は、前記の (4)式で計算したもので
ある。スピッチングロスは比較例１を基準として、これ
に対する増減を重量％で示し、また、炉壁耐火物の損耗
は比較例１の場合を基準として相対比較したものであ
る。ランス寿命は、ノズルに地金が着いて使用できなく
なるまでのチャージ回数である。多数のランスを使用し
たので、その平均寿命を示した。
いた操業時のスピッチングロス、ランス寿命および炉壁
耐火物損耗状況を示す。表１においてキャビティーの幾
何学的重なり面積率は、前記の (4)式で計算したもので
ある。スピッチングロスは比較例１を基準として、これ
に対する増減を重量％で示し、また、炉壁耐火物の損耗
は比較例１の場合を基準として相対比較したものであ
る。ランス寿命は、ノズルに地金が着いて使用できなく
なるまでのチャージ回数である。多数のランスを使用し
たので、その平均寿命を示した。
【００４０】まず、表１のノズル傾斜角度を一定とした
比較例をみれば、次のような傾向が明らかである。
比較例をみれば、次のような傾向が明らかである。
【００４１】 同一のノズル傾斜角では、４孔ランス
（比較例１）より６孔ランス（比較例２）の方がキャビ
ティーの幾何学的重なり面積率Ｓr 大きい。その結果、
ランス寿命、炉壁耐火物損耗は変化がないが、スピッチ
ングロスが増加する。
（比較例１）より６孔ランス（比較例２）の方がキャビ
ティーの幾何学的重なり面積率Ｓr 大きい。その結果、
ランス寿命、炉壁耐火物損耗は変化がないが、スピッチ
ングロスが増加する。
【００４２】 ノズル数が同じで、ノズル傾斜角が異
なる比較例２と比較例３、更に比較例６を対比するとノ
ズル傾斜角が大きいほどランス寿命が短くなり、耐火物
の損耗も多くなる。
なる比較例２と比較例３、更に比較例６を対比するとノ
ズル傾斜角が大きいほどランス寿命が短くなり、耐火物
の損耗も多くなる。
【００４３】 比較例４のようにランス中央部に小径
ノズルを配置しても、ランス寿命改善効果は非常に小さ
い。さらに同じ口径のノズルを中心に設けた７孔ランス
（比較例５）ではキャビティーの幾何学的重なり面積率
が30％以上となり、スピッチングロスが増大する。
ノズルを配置しても、ランス寿命改善効果は非常に小さ
い。さらに同じ口径のノズルを中心に設けた７孔ランス
（比較例５）ではキャビティーの幾何学的重なり面積率
が30％以上となり、スピッチングロスが増大する。
【００４４】これに対して、本発明の隣接するノズルの
傾斜角度を交互に異ならせたランスを使用して場合（実
施例１、２）では、ランス寿命および耐火物損耗への悪
影響は小さく、スピッチングロスは少なくなっている。
また、中央部に小孔を設けた場合（実施例３）もほぼ同
様の効果が得られる。
傾斜角度を交互に異ならせたランスを使用して場合（実
施例１、２）では、ランス寿命および耐火物損耗への悪
影響は小さく、スピッチングロスは少なくなっている。
また、中央部に小孔を設けた場合（実施例３）もほぼ同
様の効果が得られる。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【発明の効果】溶融金属浴面に精錬用ガスを吹き付ける
精錬プロセスにおいて、本発明のランスを使用すること
により、ランス寿命や耐火物損耗に悪影響を及ぼすこと
なくスピッチングロスを大幅に低減することができる。
従って、精錬における歩留りの向上および炉口地金付着
等の操業トラブルを少なくして、精錬のトータルコスト
を低げることが可能となる。
精錬プロセスにおいて、本発明のランスを使用すること
により、ランス寿命や耐火物損耗に悪影響を及ぼすこと
なくスピッチングロスを大幅に低減することができる。
従って、精錬における歩留りの向上および炉口地金付着
等の操業トラブルを少なくして、精錬のトータルコスト
を低げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の上吹ランス先端部を示す図で (ａ) は
縦断面図、 (ｂ) は (ａ) のＡ−Ａ矢視平面図である。
縦断面図、 (ｂ) は (ａ) のＡ−Ａ矢視平面図である。
【図２】本発明の上吹ランスの使用状態におけるランス
ノズルとそれに対応するキャビティーの幾何学的位置関
係を模式的に示す縦断面図である。
ノズルとそれに対応するキャビティーの幾何学的位置関
係を模式的に示す縦断面図である。
【図３】図２に対応する溶融金属浴面上でのキャビティ
ーの幾何学的重なりを近似的に示す平面図である。
ーの幾何学的重なりを近似的に示す平面図である。
【図４】キャビティーの幾何学的重なり面積率とスピッ
チング発生指数との関係を示す図である。
チング発生指数との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真屋 敬一 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−11716（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−46611（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭53−36344（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21C 5/46 101 C21C 5/32 C21C 7/072 C22B 9/05 F27D 3/16
Claims (1)
- 【請求項１】各々３孔以上の合計が偶数の傾斜角度の異
なる２種類のラバールノズルが円周方向に交互に配置さ
れ、これらの各ノズルから噴射されるガスジェットによ
って形成される浴面キャビティーの幾何学的重なり面積
率が30％以下になることを特徴とする溶融金属精錬用上
吹ランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9091591A JP2848010B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 溶融金属精錬用上吹ランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9091591A JP2848010B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 溶融金属精錬用上吹ランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657320A JPH0657320A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2848010B2 true JP2848010B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=14011718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9091591A Expired - Lifetime JP2848010B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 溶融金属精錬用上吹ランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2848010B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006056672A1 (de) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Sms Demag Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Rostfreistahlerzeugung ohne elektrische Energiezufuhr auf der Basis von Roheisen |
| JP6044246B2 (ja) * | 2012-10-04 | 2016-12-14 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶融金属の精錬方法及びその設備 |
| KR102318509B1 (ko) * | 2020-05-14 | 2021-10-28 | 주식회사 포스코 | 랜스 장치 및 정련 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6246611B2 (ja) | 2014-02-12 | 2017-12-13 | セイコークロック株式会社 | 時計 |
-
1991
- 1991-04-23 JP JP9091591A patent/JP2848010B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6246611B2 (ja) | 2014-02-12 | 2017-12-13 | セイコークロック株式会社 | 時計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0657320A (ja) | 1994-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5553179B2 (ja) | 転炉脱炭精錬におけるスピッティング低減法 | |
| JP6358454B2 (ja) | 上底吹き転炉の操業方法 | |
| JP2848010B2 (ja) | 溶融金属精錬用上吹ランス | |
| JP3496522B2 (ja) | 溶融金属精錬用上吹きランス | |
| JP5544807B2 (ja) | 精錬用上吹きランス及び転炉精錬方法 | |
| JP5239596B2 (ja) | 転炉の操業方法 | |
| JP7003947B2 (ja) | 上吹きランスおよび溶鉄の精錬方法 | |
| JPH1112633A (ja) | 溶融金属の精錬用ランスおよび精錬方法 | |
| JP2021191885A (ja) | 酸素吹き込みランス及び酸素吹き付け方法 | |
| JP3424534B2 (ja) | 溶融金属精錬用上吹きランス | |
| JP3402133B2 (ja) | 精錬用上吹きランスおよび精錬方法 | |
| JP2011202236A (ja) | 転炉の上吹きランス及び転炉の操業方法 | |
| JP3733790B2 (ja) | 溶銑脱りん用上吹きランスおよび溶銑脱りん方法 | |
| JP2007239082A (ja) | 溶融金属の酸化精錬方法及び精錬用上吹きランス | |
| JPH1143714A (ja) | 精錬用ランス | |
| JP2012082492A (ja) | 転炉精錬方法 | |
| JP2010047830A (ja) | 転炉操業方法 | |
| JP7786446B2 (ja) | 吹錬方法および鋼の製造方法 | |
| JP2001131629A (ja) | 溶銑脱燐用上吹きランス及び溶銑脱燐方法 | |
| JP2000303114A (ja) | 溶融金属の精錬方法 | |
| JP2008138271A (ja) | 転炉型精錬炉における精錬方法 | |
| JP5488025B2 (ja) | 転炉炉口付着地金の溶解方法 | |
| JPH11140525A (ja) | 炉口及び炉内側壁地金の付着を抑制する転炉吹錬方法及び転炉用ランス装置 | |
| JP2012082491A (ja) | 転炉精錬方法 | |
| JP2000256724A (ja) | 操業安定性に優れた転炉製鋼方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071106 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081106 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091106 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091106 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101106 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111106 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111106 Year of fee payment: 13 |