JP2003201509A - 溶融金属への酸化性ガスの吹込み方法 - Google Patents
溶融金属への酸化性ガスの吹込み方法Info
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課 題】 溶融金属の浴面からスプラッシュが飛散す
る量を低減し、かつ酸素効率の高い酸化性ガスの吹込み
方法を提供する。 【解決手段】 溶融金属を収容した金属溶解炉内にガス
吹込みランスを挿入して、該ランスから酸化性ガスを溶
融金属に吹込む酸化性ガスの吹込み方法において、溶融
金属の浴面の上方から酸化性ガスを吹込むことによって
溶融金属に生じる凹部の深さＬを算出し、溶融金属の静
止浴の深さＨと凹部の深さＬの算出値とが0.2 ≦Ｌ／Ｈ
≦ 0.3を満足する範囲内で酸化性ガスを溶融金属の浴面
の上方から吹込む。
る量を低減し、かつ酸素効率の高い酸化性ガスの吹込み
方法を提供する。 【解決手段】 溶融金属を収容した金属溶解炉内にガス
吹込みランスを挿入して、該ランスから酸化性ガスを溶
融金属に吹込む酸化性ガスの吹込み方法において、溶融
金属の浴面の上方から酸化性ガスを吹込むことによって
溶融金属に生じる凹部の深さＬを算出し、溶融金属の静
止浴の深さＨと凹部の深さＬの算出値とが0.2 ≦Ｌ／Ｈ
≦ 0.3を満足する範囲内で酸化性ガスを溶融金属の浴面
の上方から吹込む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料（たとえ
ば鉄スクラップ等）の溶解および精錬に使用する金属溶
解炉（たとえば製鋼用電気炉等）に収容した溶融金属の
浴面の上方から酸化性ガスを吹込む方法に関する。
ば鉄スクラップ等）の溶解および精錬に使用する金属溶
解炉（たとえば製鋼用電気炉等）に収容した溶融金属の
浴面の上方から酸化性ガスを吹込む方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】製鋼用電気炉等の金属溶解炉は、原料と
なる金属材料（たとえば鉄スクラップ等）を溶解し、さ
らに精錬するものである。金属溶解炉はその形態に応じ
た熱源を有しており、金属材料の溶解に必要な熱量を供
給している。たとえば製鋼用電気炉の場合、熱源として
電気アークが利用されている。
なる金属材料（たとえば鉄スクラップ等）を溶解し、さ
らに精錬するものである。金属溶解炉はその形態に応じ
た熱源を有しており、金属材料の溶解に必要な熱量を供
給している。たとえば製鋼用電気炉の場合、熱源として
電気アークが利用されている。
【０００３】しかし、種々の金属溶解炉で金属材料を溶
解する熱源のなかには、たとえば電気アークのように、
溶解した金属材料の精錬（たとえば脱炭精錬）に利用で
きない熱源もある。脱炭精錬等の精錬反応に寄与しない
熱源を利用した金属溶解炉では、開口部から金属溶解炉
内にガス吹込みランスを挿入して、酸化性ガス（すなわ
ち酸素ガスあるいは酸素を含有するガス）を供給して精
錬反応を促進する。 このような場合、金属溶解炉内に収
容された溶融金属に浸漬して酸化性ガスを供給するラン
ス（いわゆる消耗型ランス）が一般に広く使用されてい
る。
解する熱源のなかには、たとえば電気アークのように、
溶解した金属材料の精錬（たとえば脱炭精錬）に利用で
きない熱源もある。脱炭精錬等の精錬反応に寄与しない
熱源を利用した金属溶解炉では、開口部から金属溶解炉
内にガス吹込みランスを挿入して、酸化性ガス（すなわ
ち酸素ガスあるいは酸素を含有するガス）を供給して精
錬反応を促進する。 このような場合、金属溶解炉内に収
容された溶融金属に浸漬して酸化性ガスを供給するラン
ス（いわゆる消耗型ランス）が一般に広く使用されてい
る。
【０００４】ところが消耗型ランスは、溶融金属に浸漬
して使用することによって、次第に溶損していく。その
ため定期的にランスを交換しなければならないので、金
属溶解炉の稼動率が低下するばかりでなく、ランスの製
作費が増大する。 しかもランスの交換作業は、作業者が
金属溶解炉近辺で行なうので、粉塵が発生しかつ高温の
環境における重筋作業となり、作業の負荷や安全性の問
題が生じる。
して使用することによって、次第に溶損していく。その
ため定期的にランスを交換しなければならないので、金
属溶解炉の稼動率が低下するばかりでなく、ランスの製
作費が増大する。 しかもランスの交換作業は、作業者が
金属溶解炉近辺で行なうので、粉塵が発生しかつ高温の
環境における重筋作業となり、作業の負荷や安全性の問
題が生じる。
【０００５】また消耗型ランスを用いた場合の精錬反応
では、 消耗型ランスが溶融金属中で溶損して長さが変化
するので、酸化性ガスを供給する位置が変動する。その
結果、 溶融金属の攪拌や酸化性ガスの気泡の巻込みが不
安定となり、精錬反応が均一に進行しないという問題が
ある。これらの問題を解決するために、特許第2764851
号公報には、溶融金属に浸漬しないランス（以下、非消
耗型ランスという）を用いて、酸素ガスまたは酸素含有
ガス（すなわち酸化性ガス）を溶融金属の浴面の上方か
ら吹込む技術が開示されている。
では、 消耗型ランスが溶融金属中で溶損して長さが変化
するので、酸化性ガスを供給する位置が変動する。その
結果、 溶融金属の攪拌や酸化性ガスの気泡の巻込みが不
安定となり、精錬反応が均一に進行しないという問題が
ある。これらの問題を解決するために、特許第2764851
号公報には、溶融金属に浸漬しないランス（以下、非消
耗型ランスという）を用いて、酸素ガスまたは酸素含有
ガス（すなわち酸化性ガス）を溶融金属の浴面の上方か
ら吹込む技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特許第2764851 号公報
に開示された技術では、 酸化性ガスの吹込みによって溶
融金属に生じる凹部の深さＬと溶融金属の浴深さＨとの
比率Ｌ／Ｈを 0.4〜0.7の範囲になるようにすることを
提示している。しかしながら、この範囲で酸化性ガスを
吹込むと、ガスジェットがハードブローになるので、溶
融金属の浴面からスプラッシュが多量に飛散し炉蓋や側
壁に付着した後、冷却されて凝固し、いわゆる地金とな
って炉蓋や側壁に残留する。
に開示された技術では、 酸化性ガスの吹込みによって溶
融金属に生じる凹部の深さＬと溶融金属の浴深さＨとの
比率Ｌ／Ｈを 0.4〜0.7の範囲になるようにすることを
提示している。しかしながら、この範囲で酸化性ガスを
吹込むと、ガスジェットがハードブローになるので、溶
融金属の浴面からスプラッシュが多量に飛散し炉蓋や側
壁に付着した後、冷却されて凝固し、いわゆる地金とな
って炉蓋や側壁に残留する。
【０００７】このような状態で金属溶解炉の操業を継続
すると、地金が次第に堆積していき、炉内容積が減少す
る。その結果、 原料（すなわち鉄スクラップ等の金属材
料）の装入量が減少して生産性が低下するばかりでな
く、 製品歩留り（たとえば出鋼歩留り）が低下する。さ
らに、側壁に付着した地金が金属溶解炉の操業中に溶解
して落下すると、金属溶解炉内の溶融金属に混入するの
で、溶融金属の成分や温度が変動する。また、炉蓋に付
着した地金が炉蓋の運搬中に落下すると、災害が発生し
たり、設備機器が損傷したりする危険性がある。
すると、地金が次第に堆積していき、炉内容積が減少す
る。その結果、 原料（すなわち鉄スクラップ等の金属材
料）の装入量が減少して生産性が低下するばかりでな
く、 製品歩留り（たとえば出鋼歩留り）が低下する。さ
らに、側壁に付着した地金が金属溶解炉の操業中に溶解
して落下すると、金属溶解炉内の溶融金属に混入するの
で、溶融金属の成分や温度が変動する。また、炉蓋に付
着した地金が炉蓋の運搬中に落下すると、災害が発生し
たり、設備機器が損傷したりする危険性がある。
【０００８】つまり、酸化性ガスのガスジェットがハー
ドブローになると、種々の問題が生じて、金属溶解炉の
操業に支障をきたす原因になる。一方、 酸化性ガスのガ
スジェットがソフトブローになると、溶融金属に生じる
凹部の深さＬが浅くなり、溶融金属の攪拌が弱くなり、
気泡の巻込みが不十分となる。 その結果、 精錬反応（た
とえば脱炭反応）が十分に進行せず、酸化性ガスに含有
される酸素が精錬反応に寄与する効率（以下、 酸素効率
という）が低下する。
ドブローになると、種々の問題が生じて、金属溶解炉の
操業に支障をきたす原因になる。一方、 酸化性ガスのガ
スジェットがソフトブローになると、溶融金属に生じる
凹部の深さＬが浅くなり、溶融金属の攪拌が弱くなり、
気泡の巻込みが不十分となる。 その結果、 精錬反応（た
とえば脱炭反応）が十分に進行せず、酸化性ガスに含有
される酸素が精錬反応に寄与する効率（以下、 酸素効率
という）が低下する。
【０００９】そこで本発明は、これらの問題を解決する
ため、溶融金属の浴面から発生するスプラッシュの飛散
量を低減し、かつ酸素効率の高い酸化性ガスの吹込み方
法を提供することを目的とする。
ため、溶融金属の浴面から発生するスプラッシュの飛散
量を低減し、かつ酸素効率の高い酸化性ガスの吹込み方
法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属を収
容した金属溶解炉内にガス吹込みランスを挿入して、該
ガス吹込みランスから酸化性ガスを溶融金属に吹込む酸
化性ガスの吹込み方法において、溶融金属の浴面の上方
から酸化性ガスを吹込むことによって溶融金属に生じる
凹部の深さＬを下記の (1)式から算出し、溶融金属の静
止浴の深さＨと凹部の深さＬの算出値とが下記の (2)式
を満足する範囲内で酸化性ガスを溶融金属の浴面の上方
から吹込む酸化性ガスの吹込み方法である。
容した金属溶解炉内にガス吹込みランスを挿入して、該
ガス吹込みランスから酸化性ガスを溶融金属に吹込む酸
化性ガスの吹込み方法において、溶融金属の浴面の上方
から酸化性ガスを吹込むことによって溶融金属に生じる
凹部の深さＬを下記の (1)式から算出し、溶融金属の静
止浴の深さＨと凹部の深さＬの算出値とが下記の (2)式
を満足する範囲内で酸化性ガスを溶融金属の浴面の上方
から吹込む酸化性ガスの吹込み方法である。
【００１１】
Ｌ＝｛53×〔Ｉ／（ρL ×ｇ×ｘ1 3）〕× sinθ×ζT ×ｘ1 ｝
／｛１＋19×〔Ｉ／（ρL ×ｇ×ｘ1 3）〕2/3 ｝ ・・・ (1)
0.2 ≦Ｌ／Ｈ≦ 0.3 ・・・ (2)
ここで、
Ｉ＝13.92 ×ｄt 2 ×Ｐo ×〔１−（Ｐe ／
Ｐo ）2/7 〕1/2 ｘ1 ＝ｈ／ sinθ Ｌ ：酸化性ガスの吹込みによって溶融金属に生じる凹
部の深さ（ｍ） Ｉ ：酸化性ガスのジェット流の運動量（Ｎ） ρL ：溶融金属の密度（kg／ｍ3 ） ｇ ：重力加速度（ｍ／sec2） ｘ1 ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の該ランス軸線に沿った距離（ｍ） θ ：酸化性ガスの噴射方向と溶融金属の静止浴面との
なす角（°） ζT ：温度係数（雰囲気温度が凹部の深さに及ぼす影
響） Ｈ ：溶融金属の静止浴の深さ（ｍ） ｄt ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの内径（cm） Ｐo ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの背圧（絶対
圧）（ kgf／cm2） Ｐe ：金属溶解炉の炉内圧（絶対圧）（ kgf／cm2 ） ｈ ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の垂直方向の距離（ｍ） 前記した発明においては、第１の好適態様として、ガス
吹込みランスが、ガス噴射ノズルを２個以上有すること
が好ましい。
Ｐo ）2/7 〕1/2 ｘ1 ＝ｈ／ sinθ Ｌ ：酸化性ガスの吹込みによって溶融金属に生じる凹
部の深さ（ｍ） Ｉ ：酸化性ガスのジェット流の運動量（Ｎ） ρL ：溶融金属の密度（kg／ｍ3 ） ｇ ：重力加速度（ｍ／sec2） ｘ1 ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の該ランス軸線に沿った距離（ｍ） θ ：酸化性ガスの噴射方向と溶融金属の静止浴面との
なす角（°） ζT ：温度係数（雰囲気温度が凹部の深さに及ぼす影
響） Ｈ ：溶融金属の静止浴の深さ（ｍ） ｄt ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの内径（cm） Ｐo ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの背圧（絶対
圧）（ kgf／cm2） Ｐe ：金属溶解炉の炉内圧（絶対圧）（ kgf／cm2 ） ｈ ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の垂直方向の距離（ｍ） 前記した発明においては、第１の好適態様として、ガス
吹込みランスが、ガス噴射ノズルを２個以上有すること
が好ましい。
【００１２】また第２の好適態様として、ガス吹込みラ
ンスが、水冷式の非消耗型ランスであることが好まし
い。また第３の好適態様として、酸化性ガスが、酸素ガ
スまたは酸素を含有するガスであることが好ましい。ま
た第４の好適態様として、金属溶解炉の側壁に設けられ
た開口部からガス吹込みランスを挿入することが好まし
い。
ンスが、水冷式の非消耗型ランスであることが好まし
い。また第３の好適態様として、酸化性ガスが、酸素ガ
スまたは酸素を含有するガスであることが好ましい。ま
た第４の好適態様として、金属溶解炉の側壁に設けられ
た開口部からガス吹込みランスを挿入することが好まし
い。
【００１３】また第５の好適態様として、金属溶解炉
が、製鋼用電気炉であることが好ましい。
が、製鋼用電気炉であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】ガス吹込みランスを溶融金属に浸
漬せずに溶融金属の浴面の上方から酸化性ガスを吹込む
にあたって、金属溶解炉の炉内容積が大きい場合（たと
えば炉内容積100〜150tonの直流電気炉）は、酸化性ガ
スのガスジェットがハードブローであってスプラッシュ
が多量に飛散しても、炉蓋や側壁に到達するスプラッシ
ュ量は少ない。したがって、地金の付着量が少ないの
で、金属溶解炉の操業に及ぼす影響は少ない。
漬せずに溶融金属の浴面の上方から酸化性ガスを吹込む
にあたって、金属溶解炉の炉内容積が大きい場合（たと
えば炉内容積100〜150tonの直流電気炉）は、酸化性ガ
スのガスジェットがハードブローであってスプラッシュ
が多量に飛散しても、炉蓋や側壁に到達するスプラッシ
ュ量は少ない。したがって、地金の付着量が少ないの
で、金属溶解炉の操業に及ぼす影響は少ない。
【００１５】一方、 炉内容積が小さい金属溶解炉（たと
えば炉内容積50〜60ton の直流電気炉）では、酸化性ガ
スのガスジェットがハードブローであってスプラッシュ
が飛散すると、炉蓋や側壁に付着する地金量が増加し
て、金属溶解炉の操業に多大な影響を及ぼす。さらに交
流電気炉の場合は、炉内に上部電極が３本挿入されるの
で、ランスを挿入する空間も著しく限定される。
えば炉内容積50〜60ton の直流電気炉）では、酸化性ガ
スのガスジェットがハードブローであってスプラッシュ
が飛散すると、炉蓋や側壁に付着する地金量が増加し
て、金属溶解炉の操業に多大な影響を及ぼす。さらに交
流電気炉の場合は、炉内に上部電極が３本挿入されるの
で、ランスを挿入する空間も著しく限定される。
【００１６】そこで本発明者らは、金属溶解炉に原料と
なる金属材料を装入して溶解した後、 図１に示すよう
に、先端にガス噴射ノズルを有する非消耗型のガス吹込
みランスを金属溶解炉内に挿入して、溶融金属の浴面の
上方から酸化性ガスを吹込んだ場合に、地金が炉蓋や側
壁に付着する状況を調査した。次いで、図２に示すよう
に、ランス４を用いて溶融金属５の浴面の上方から酸化
性ガス８を吹込み、 地金の付着量を目視観察した。角θ
（°）は、酸化性ガス８の噴射方向と溶融金属の静止浴
面とのなす角である。また酸化性ガス８の吹込みによっ
て溶融金属５に生じる凹部の深さＬ（ｍ）を下記の (1)
式から算出した。
なる金属材料を装入して溶解した後、 図１に示すよう
に、先端にガス噴射ノズルを有する非消耗型のガス吹込
みランスを金属溶解炉内に挿入して、溶融金属の浴面の
上方から酸化性ガスを吹込んだ場合に、地金が炉蓋や側
壁に付着する状況を調査した。次いで、図２に示すよう
に、ランス４を用いて溶融金属５の浴面の上方から酸化
性ガス８を吹込み、 地金の付着量を目視観察した。角θ
（°）は、酸化性ガス８の噴射方向と溶融金属の静止浴
面とのなす角である。また酸化性ガス８の吹込みによっ
て溶融金属５に生じる凹部の深さＬ（ｍ）を下記の (1)
式から算出した。
【００１７】
Ｌ＝｛53×〔Ｉ／（ρL ×ｇ×ｘ1 3）〕× sinθ×ζT ×ｘ1 ｝
／｛１＋19×〔Ｉ／（ρL ×ｇ×ｘ1 3）〕2/3 ｝ ・・・ (1)
ここで、
Ｉ＝13.92 ×ｄt 2 ×Ｐo ×〔１−（Ｐe ／
Ｐo ）2/7 〕1/2 ｘ1 ＝ｈ／ sinθ Ｌ ：酸化性ガスの吹込みによって溶融金属に生じる凹
部の深さ（ｍ） Ｉ ：酸化性ガスのジェット流の運動量（Ｎ） ρL ：溶融金属の密度（kg／ｍ3 ） ｇ ：重力加速度（ｍ／sec2） ｘ1 ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の該ランス軸線に沿った距離（ｍ） θ ：酸化性ガスの噴射方向と溶融金属の静止浴面との
なす角（°） ζT ：温度係数（雰囲気温度が凹部の深さに及ぼす影
響） Ｈ ：溶融金属の静止浴の深さ（ｍ） ｄt ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの内径（cm） Ｐo ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの背圧（絶対
圧）（ kgf／cm2） Ｐe ：金属溶解炉の炉内圧（絶対圧）（ kgf／cm2 ） ｈ ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の垂直方向の距離（ｍ） さらに静止浴の深さＨ（ｍ）と凹部の深さＬ（ｍ）の算
出値とを用いてＬ／Ｈを求めて、Ｌ／Ｈ値と地金の付着
量との関係を調査した。なお、ここに溶融金属の静止浴
深さＨは、炉内に装入した原料のトン数と、炉体プロフ
ィールから計算によって求めた。Ｈを実測しても構わな
いが、操業中に溶融金属深さを実測するのは困難な場合
が多いこと、実測値と計算値はよく一致することから、
計算値を用いることが好ましい。
Ｐo ）2/7 〕1/2 ｘ1 ＝ｈ／ sinθ Ｌ ：酸化性ガスの吹込みによって溶融金属に生じる凹
部の深さ（ｍ） Ｉ ：酸化性ガスのジェット流の運動量（Ｎ） ρL ：溶融金属の密度（kg／ｍ3 ） ｇ ：重力加速度（ｍ／sec2） ｘ1 ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の該ランス軸線に沿った距離（ｍ） θ ：酸化性ガスの噴射方向と溶融金属の静止浴面との
なす角（°） ζT ：温度係数（雰囲気温度が凹部の深さに及ぼす影
響） Ｈ ：溶融金属の静止浴の深さ（ｍ） ｄt ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの内径（cm） Ｐo ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの背圧（絶対
圧）（ kgf／cm2） Ｐe ：金属溶解炉の炉内圧（絶対圧）（ kgf／cm2 ） ｈ ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の垂直方向の距離（ｍ） さらに静止浴の深さＨ（ｍ）と凹部の深さＬ（ｍ）の算
出値とを用いてＬ／Ｈを求めて、Ｌ／Ｈ値と地金の付着
量との関係を調査した。なお、ここに溶融金属の静止浴
深さＨは、炉内に装入した原料のトン数と、炉体プロフ
ィールから計算によって求めた。Ｈを実測しても構わな
いが、操業中に溶融金属深さを実測するのは困難な場合
が多いこと、実測値と計算値はよく一致することから、
計算値を用いることが好ましい。
【００１８】また、地金付着量は、ランスを挿入するた
めに用いた排滓口３からの視野範囲で炉壁に付着した地
金の面積を目視し、著しい操業の阻害が認められた凹み
深さ比率Ｌ／Ｈが 0.5の場合を１として相対化した指標
を示す。その結果は、図３に示す通りである。図３から
明らかなように、Ｌ／Ｈ値が 0.3を超えると、地金の付
着量が著しく増大する。
めに用いた排滓口３からの視野範囲で炉壁に付着した地
金の面積を目視し、著しい操業の阻害が認められた凹み
深さ比率Ｌ／Ｈが 0.5の場合を１として相対化した指標
を示す。その結果は、図３に示す通りである。図３から
明らかなように、Ｌ／Ｈ値が 0.3を超えると、地金の付
着量が著しく増大する。
【００１９】またランス４から吹込まれる酸化性ガス８
中の酸素のうち、精錬反応に寄与する酸素の割合η（以
下、 酸素効率という）とＬ／Ｈ値との関係は図４に示す
通りである。ここに、酸素効率ηは浸漬ランスによって
酸化性ガスを溶融金属の浴面下に吹込んだ場合の酸素効
率を１として、相対化した指標を示す。図４から明らか
なように、Ｌ／Ｈ値が 0.2未満では、酸化性ガス８がソ
フトブローとなるので、酸素効率ηが著しく低下する。
中の酸素のうち、精錬反応に寄与する酸素の割合η（以
下、 酸素効率という）とＬ／Ｈ値との関係は図４に示す
通りである。ここに、酸素効率ηは浸漬ランスによって
酸化性ガスを溶融金属の浴面下に吹込んだ場合の酸素効
率を１として、相対化した指標を示す。図４から明らか
なように、Ｌ／Ｈ値が 0.2未満では、酸化性ガス８がソ
フトブローとなるので、酸素効率ηが著しく低下する。
【００２０】したがって、Ｌ／Ｈ値は下記の (2)式を満
足する必要がある。 0.2 ≦Ｌ／Ｈ≦ 0.3 ・・・ (2) つまりＬ／Ｈ値が (2)式を満足するように酸化性ガス８
を溶融金属５の浴面の上方から吹込むことによって、酸
化性ガス８が適度な強さのガスジェットとなり、ハード
ブローとソフトブローの欠点を解消し、 それぞれの利点
を活用できる。したがって、溶融金属５に生じる凹部の
深さＬを適正に維持して、溶融金属５の浴面から飛散す
るスプラッシュを低減できる。さらに溶融金属５が十分
に攪拌されて、 酸化性ガスの気泡が溶融金属５に巻込ま
れ、酸素効率ηが向上する。
足する必要がある。 0.2 ≦Ｌ／Ｈ≦ 0.3 ・・・ (2) つまりＬ／Ｈ値が (2)式を満足するように酸化性ガス８
を溶融金属５の浴面の上方から吹込むことによって、酸
化性ガス８が適度な強さのガスジェットとなり、ハード
ブローとソフトブローの欠点を解消し、 それぞれの利点
を活用できる。したがって、溶融金属５に生じる凹部の
深さＬを適正に維持して、溶融金属５の浴面から飛散す
るスプラッシュを低減できる。さらに溶融金属５が十分
に攪拌されて、 酸化性ガスの気泡が溶融金属５に巻込ま
れ、酸素効率ηが向上する。
【００２１】このようにして本発明では、スプラッシュ
の飛散量を低減し、かつ酸素効率ηを向上できるので、
精錬反応を促進するとともに、地金の付着量を削減する
ことができる。なお本発明においては、ランス４の先端
部にガス噴射ノズルを２個以上配設すると、酸化性ガス
８が各ガス噴射ノズルから分散して適当な強さのガスジ
ェットとなるだけでなく、広い範囲に均一に吹付けられ
るので好ましい。 ガス噴射ノズルの形状は、特定の構成
に限定せず、ラバールノズル，ストレートノズル等の従
来から知られているノズルを使用できる。なお、条件に
もよるが、ラバールノズルではハードブローの傾向にあ
るので、Ｌ／Ｈ値が (2)式を満足するためのノズルとし
てはストレートノズルの方がより好ましい。
の飛散量を低減し、かつ酸素効率ηを向上できるので、
精錬反応を促進するとともに、地金の付着量を削減する
ことができる。なお本発明においては、ランス４の先端
部にガス噴射ノズルを２個以上配設すると、酸化性ガス
８が各ガス噴射ノズルから分散して適当な強さのガスジ
ェットとなるだけでなく、広い範囲に均一に吹付けられ
るので好ましい。 ガス噴射ノズルの形状は、特定の構成
に限定せず、ラバールノズル，ストレートノズル等の従
来から知られているノズルを使用できる。なお、条件に
もよるが、ラバールノズルではハードブローの傾向にあ
るので、Ｌ／Ｈ値が (2)式を満足するためのノズルとし
てはストレートノズルの方がより好ましい。
【００２２】また、溶融金属５の浴面の上方から酸化性
ガス８を吹込むので、ランス４は非消耗型ランスを使用
するが、冷却効率を高めるために水冷式の非消耗型ラン
スを使用するのが好ましい。 溶融金属５の精錬として脱炭精錬を行なう場合には、溶
融金属中５のＣを酸化してＣＯガスを生成させる。した
がって酸化性ガス８は、酸素を含有するガスを用いるの
が好ましい。 あるいは酸素ガスを用いるのが一層好まし
い。
ガス８を吹込むので、ランス４は非消耗型ランスを使用
するが、冷却効率を高めるために水冷式の非消耗型ラン
スを使用するのが好ましい。 溶融金属５の精錬として脱炭精錬を行なう場合には、溶
融金属中５のＣを酸化してＣＯガスを生成させる。した
がって酸化性ガス８は、酸素を含有するガスを用いるの
が好ましい。 あるいは酸素ガスを用いるのが一層好まし
い。
【００２３】ランス４を金属溶解炉に挿入するために
は、炉蓋７あるいは側壁２に開口部が必要である。金属
溶解炉の側壁２には排滓口３等の開口部が設けられてい
るので、それらの開口部を利用して側壁２からランスを
挿入すると、炉体を改造することなく本発明を適用でき
る。さらに本発明は、鉄スクラップの溶解および精錬を
行なう製鋼用電気炉に適用するのが好ましい。 つまり製
鋼用電気炉に鉄スクラップを装入して電気アークで溶解
し、次いでランス４から酸化性ガス８を吹込んで脱炭精
錬を行なう場合に本発明を適用すると、多大な経済的効
果が得られる。
は、炉蓋７あるいは側壁２に開口部が必要である。金属
溶解炉の側壁２には排滓口３等の開口部が設けられてい
るので、それらの開口部を利用して側壁２からランスを
挿入すると、炉体を改造することなく本発明を適用でき
る。さらに本発明は、鉄スクラップの溶解および精錬を
行なう製鋼用電気炉に適用するのが好ましい。 つまり製
鋼用電気炉に鉄スクラップを装入して電気アークで溶解
し、次いでランス４から酸化性ガス８を吹込んで脱炭精
錬を行なう場合に本発明を適用すると、多大な経済的効
果が得られる。
【００２４】
【実施例】図１に示す交流電気炉に鉄スクラップを装入
して、上部電極６から電気アークを発生させて鉄スクラ
ップを溶解した。こうして得られた溶鉄５の静止浴の深
さをＨ（ｍ）とする。次いで、側壁２に設けられた排滓
口３から水冷式のランス４を挿入した。ランス４は溶鉄
５中に浸漬しない非消耗型ランスである。ここでランス
４の先端と溶鉄５の静止浴面との距離をｈ（ｍ）とす
る。
して、上部電極６から電気アークを発生させて鉄スクラ
ップを溶解した。こうして得られた溶鉄５の静止浴の深
さをＨ（ｍ）とする。次いで、側壁２に設けられた排滓
口３から水冷式のランス４を挿入した。ランス４は溶鉄
５中に浸漬しない非消耗型ランスである。ここでランス
４の先端と溶鉄５の静止浴面との距離をｈ（ｍ）とす
る。
【００２５】ランス４はマニピュレータ（図示せず）の
アーム先端に取付けられており、アームの旋回によって
炉内に挿入される。またマニピュレータはランス４の昇
降機能や傾動機能を備えており、ランス４の高さや角度
を適宜調整できる。ランス４の後端には酸化性ガス用フ
レキシブルホース（図示せず）を取付け、 バルブスタン
ドにおいて圧力と流量を調整した酸化性ガス８をランス
４先端部に配設されたガス噴射ノズル（図示せず）から
噴射した。
アーム先端に取付けられており、アームの旋回によって
炉内に挿入される。またマニピュレータはランス４の昇
降機能や傾動機能を備えており、ランス４の高さや角度
を適宜調整できる。ランス４の後端には酸化性ガス用フ
レキシブルホース（図示せず）を取付け、 バルブスタン
ドにおいて圧力と流量を調整した酸化性ガス８をランス
４先端部に配設されたガス噴射ノズル（図示せず）から
噴射した。
【００２６】ランス４先端部にはガス噴射ノズル（図示
せず）が３個配設されており、そのガス噴射ノズルから
酸化性ガス８（すなわち酸素ガス）を溶鉄５浴面の上方
から吹込んだ。その状態を図２に示す。 溶鉄５に生じる
凹部の深さをＬ（ｍ）とする。静止浴の深さＨと凹部の
深さＬ（ｍ）の算出値とを用いてＬ／Ｈを求めて、Ｌ／
Ｈ値と地金の付着量との関係を調査した。その結果は、
図３に示す通りである。図３から明らかなように、Ｌ／
Ｈ値が 0.3を超えると、地金の付着量が著しく増大し
た。
せず）が３個配設されており、そのガス噴射ノズルから
酸化性ガス８（すなわち酸素ガス）を溶鉄５浴面の上方
から吹込んだ。その状態を図２に示す。 溶鉄５に生じる
凹部の深さをＬ（ｍ）とする。静止浴の深さＨと凹部の
深さＬ（ｍ）の算出値とを用いてＬ／Ｈを求めて、Ｌ／
Ｈ値と地金の付着量との関係を調査した。その結果は、
図３に示す通りである。図３から明らかなように、Ｌ／
Ｈ値が 0.3を超えると、地金の付着量が著しく増大し
た。
【００２７】また、 酸素効率ηとＬ／Ｈ値との関係は図
４に示す通りである。図４から明らかなように、Ｌ／Ｈ
値が 0.2未満では、酸素ガス８がソフトブローとなるの
で、酸素効率ηが著しく低下した。 なお酸素ガス８を吹込む際の設定条件の例を表１に示
す。
４に示す通りである。図４から明らかなように、Ｌ／Ｈ
値が 0.2未満では、酸素ガス８がソフトブローとなるの
で、酸素効率ηが著しく低下した。 なお酸素ガス８を吹込む際の設定条件の例を表１に示
す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【発明の効果】本発明では、スプラッシュの飛散を抑制
できるので、地金の付着を防止するとともに、歩留り低
下，生産性低下を防止できる。また、地金が溶解して溶
融金属に混入するのを防止できるので、成分の変動や温
度の変動を抑制できる。さらに地金の落下の危険性も解
消できる。さらに、酸化性ガスの吹込みによって溶融金
属に生じる凹部の深さを適正に維持できるので、溶融金
属が十分に攪拌されて酸化性ガスの気泡が巻込まれ、酸
素効率が向上する。このように種々の効果が発揮され
て、金属溶解炉を安定して操業できる。
できるので、地金の付着を防止するとともに、歩留り低
下，生産性低下を防止できる。また、地金が溶解して溶
融金属に混入するのを防止できるので、成分の変動や温
度の変動を抑制できる。さらに地金の落下の危険性も解
消できる。さらに、酸化性ガスの吹込みによって溶融金
属に生じる凹部の深さを適正に維持できるので、溶融金
属が十分に攪拌されて酸化性ガスの気泡が巻込まれ、酸
素効率が向上する。このように種々の効果が発揮され
て、金属溶解炉を安定して操業できる。
【図１】製鋼用電気炉の側壁からガス吹込みランスを挿
入した状態の例を模式的に示す部分断面図である。
入した状態の例を模式的に示す部分断面図である。
【図２】製鋼用電気炉の側壁からガス吹込みランスを挿
入して酸化性ガスを吹込む状態の例を模式的に示す部分
断面図である。
入して酸化性ガスを吹込む状態の例を模式的に示す部分
断面図である。
【図３】Ｌ／Ｈ値と地金付着量との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】Ｌ／Ｈ値と酸素効率との関係を示すグラフであ
る。
る。
１ 炉底
２ 側壁
３ 排滓口
４ ガス吹込みランス（非消耗型ランス）
５ 溶融金属（溶鉄）
６ 上部電極
７ 炉蓋
８ 酸化性ガス（酸素ガス）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K001 AA10 BA22 BA23 EA03 FA10
GA16 JA01
4K013 CA12 CA16 CE04 FA00
4K014 CD18
4K070 AB01 BA05 BB02 BD13 CF01
EA30
Claims (6)
- 【請求項１】 溶融金属を収容した金属溶解炉内にガス
吹込みランスを挿入して、該ガス吹込みランスから酸化
性ガスを前記溶融金属に吹込む酸化性ガスの吹込み方法
において、前記溶融金属の浴面の上方から前記酸化性ガ
スを吹込むことによって前記溶融金属に生じる凹部の深
さＬを下記の (1)式から算出し、前記溶融金属の静止浴
の深さＨと前記凹部の深さＬの算出値とが下記の (2)式
を満足する範囲内で前記酸化性ガスを前記溶融金属の浴
面の上方から吹込むことを特徴とする酸化性ガスの吹込
み方法。 Ｌ＝｛53×〔Ｉ／（ρL ×ｇ×ｘ1 3）〕× sinθ×ζT ×ｘ1 ｝ ／｛１＋19×〔Ｉ／（ρL ×ｇ×ｘ1 3）〕2/3 ｝ ・・・ (1) 0.2 ≦Ｌ／Ｈ≦ 0.3 ・・・ (2) ここで、Ｉ＝13.92 ×ｄt 2 ×Ｐo ×〔１−（Ｐe ／Ｐ
o ）2/7 〕1/2 ｘ1 ＝ｈ／ sinθ Ｌ ：酸化性ガスの吹込みによって溶融金属に生じる凹
部の深さ（ｍ） Ｉ ：酸化性ガスのジェット流の運動量（Ｎ） ρL ：溶融金属の密度（kg／ｍ3 ） ｇ ：重力加速度（ｍ／sec2） ｘ1 ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の該ランス軸線に沿った距離（ｍ） θ ：酸化性ガスの噴射方向と溶融金属の静止浴面との
なす角（°） ζT ：温度係数（雰囲気温度が凹部の深さに及ぼす影
響） Ｈ ：溶融金属の静止浴の深さ（ｍ） ｄt ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの内径（cm） Ｐo ：ガス吹込みランスのガス噴射ノズルの背圧（絶対
圧）（ kgf／cm2） Ｐe ：金属溶解炉の炉内圧（絶対圧）（ kgf／cm2 ） ｈ ：ガス吹込みランスの先端と溶融金属の静止浴面と
の垂直方向の距離（ｍ） - 【請求項２】 前記ガス吹込みランスが、前記ガス噴射
ノズルを２個以上有することを特徴とする請求項１に記
載の酸化性ガスの吹込み方法。 - 【請求項３】 前記ガス吹込みランスが、水冷式の非消
耗型ランスであることを特徴とする請求項１または２に
記載の酸化性ガスの吹込み方法。 - 【請求項４】 前記酸化性ガスが、酸素ガスまたは酸素
を含有するガスであることを特徴とする請求項１、２ま
たは３に記載の酸化性ガスの吹込み方法。 - 【請求項５】 前記金属溶解炉の側壁に設けられた開口
部から前記ガス吹込みランスを挿入することを特徴とす
る請求項１、２、３または４に記載の酸化性ガスの吹込
み方法。 - 【請求項６】 前記金属溶解炉が、製鋼用電気炉である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載
の酸化性ガスの吹込み方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002002255A JP2003201509A (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | 溶融金属への酸化性ガスの吹込み方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002002255A JP2003201509A (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | 溶融金属への酸化性ガスの吹込み方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003201509A true JP2003201509A (ja) | 2003-07-18 |
Family
ID=27642170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002002255A Pending JP2003201509A (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | 溶融金属への酸化性ガスの吹込み方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003201509A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2309182C1 (ru) * | 2006-03-15 | 2007-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт | Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи и устройство для его осуществления |
| RU2621208C1 (ru) * | 2015-12-30 | 2017-06-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" | Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи |
| JP2020094247A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 日本製鉄株式会社 | 精錬用ランス、精錬用ランス装置、電気炉および製鋼方法 |
-
2002
- 2002-01-09 JP JP2002002255A patent/JP2003201509A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2309182C1 (ru) * | 2006-03-15 | 2007-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт | Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи и устройство для его осуществления |
| RU2621208C1 (ru) * | 2015-12-30 | 2017-06-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" | Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи |
| JP2020094247A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 日本製鉄株式会社 | 精錬用ランス、精錬用ランス装置、電気炉および製鋼方法 |
| JP7200649B2 (ja) | 2018-12-14 | 2023-01-10 | 日本製鉄株式会社 | 精錬用ランス装置、電気炉および製鋼方法 |
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