JPH0288711A - 転炉羽口の保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は転炉羽口の保護方法に係り、特に炉底からの撹
拌用ガスの吹込みに際し、炭化水素系ガスもしくは炭化
水素系ガスと不活性ガスの混合ガスを使用する転炉羽目
の保護方法に関し、製鋼分野において広く利用される。

〔従来の技術〕

転炉の複合吹錬法は、いわゆる上底吹き吹錬法とも称せ
られ第１図に示す如く転炉２に収容された溶融金属４の
上部からランス６により酸素を吹込むと共に、炉底２Ａ
から羽口８を介してＮ２もしくはＡｒ等の撹拌用ガス１
０を吹込み、溶融金属４を撹拌し溶融金属４上に浮遊す
るスラグ１２中に残存するＦｅＯの還元を促進し、Ｆｅ
歩留の向上と吹上めＭｎの上昇、脱りんを図る精錬方法
である。

上記複合吹錬法において、最も重要なことは羽口の寿命
である。不活性ガスを撹拌ガスとする上底吹き転炉の炉
底２Ａの溶損の直接的原因は、羽口８の先端近傍で生じ
ている溶融金属浴の激しい流動により羽口８の先端部１
６が第２図（Ａ）に示す如くすり鉢状に削られるか、も
しくは第２図（Ｂ）に示す如くすり林状に凹んだ耐火れ
んが１８が、その周囲のれんがからの応力によりスポー
リングを起して精錬中に浴中に浮き上ってしまうことに
よるものである。かくの如き羽口８先端部のアブレージ
ヨンによる溶損は、０．３〜１．０＋ｎｍ／チャージ程
度に達し操業に支障を来たすので、羽口の保護方法は複
合吹＃Ｉ法における最も重要な問題の一つとされている
。

複合吹錬法による転炉の羽口構造としては、ポーラスれ
んが型、単管型、細管集合型（Ｍ　ＨＰ　）等があり、
更に同心２重管もしくは同心３重管として外管には冷却
ガスを流通させる方法等があり、羽口８の寿命延長につ
いては従来多くの方法が提案されている。

例えば、特開昭５８−１３０２１２の「底吹用ガスの吹
込方法」は次の如くである。すなわち、（１）鋼浴４面
下に底吹用羽口を有する底吹転炉もしくは上、底吹転炉
を用いて吹錬を行なうにあたり、前記吹錬過程の一部で
底吹酸素に不活性ガスもしくは炭酸ガスを混合し又は不
活性ガスのみを底吹きする底吹用ガスの吹込方法におい
て、前記底吹きガスとして酸素と不活性ガスもしくは炭
酸ガスの混合ガス又は不活性ガスのみを吹込んで吹錬を
行った以降の吹錬中および前記羽口が溶鋼に浸っている
期間は再び工業的純酸素のみの吹込みを行なうことなく
、酸素に対する不活性ガスもしくは炭酸ガスの混合比率
が前記混合ガスのそれよりも小さい混合ガスを吹込むこ
とを特徴とする底吹用ガスの吹込方法。

（２）上記方法において、酸素に対する不活性ガスもし
くは炭酸ガスの混合比率が前記混合ガスのそれよりも小
さい混合ガスを吹込むと共に、内管における前記混合ガ
スの吹込みに際し、外管の炭化水素系冷却剤流量を減じ
、該炭化水素系冷却剤流量を適宜所定量に流量制御しな
がら吹込むと同時に炭化水素冷却剤流量の減じた量と実
質的に等しい流量の不活性ガスもしくは炭酸ガスを前記
炭化水素系冷却剤に混合して吹込むことを特徴とする底
吹用ガスの吹込方法である。

しかしながら、この方法は外管には炭化水素系冷却剤を
使用しているものの、精錬の初期には酸素もしくはＣｏ
２ガス等の酸化性ガスを不活性ガスに混合使用しており
、羽口の溶損防止の対策としては甚だ不満足なものであ
る。

また、特開昭５９−１４５７１８は、「吹錬中期以降に
吹込む撹拌ガスを非酸化性及び／又は還元性ガスを容積
比で４０〜１００％含むガスとし、更に吹錬中期以降に
吹込む撹拌ガスの吹込量を、吹錬前期のガス吹込量の１
〜３倍とする。」方法である。

この方法は、撹拌用ガスとして非酸化性および／又は還
元性ガスを使用し、吹錬の中期以降に、その吹込量を前
期の１〜３倍とすることにより、特開昭５８−１３０２
１２より一歩前進した方法であるが、羽口寿命は少くと
も転炉の一炉代使用可能であって、未だ満足できる対策
としては程遠いものがある。

次に特開昭６１−３４１１４に開示された方法は、「溶
融金属浴に浸漬した内管と外管とからなる同心２重管羽
口について、その外管内環状流路に冷却ガスを流通させ
ることによって羽口を冷却する方法において、上記外管
温度の変動に応じて通流させるべき冷却ガスの流量を調
節することを特徴とする浴中浸漬羽口の冷却方法。」で
ある。

しかしこの方法は、実施例によると羽口損耗速度を約１
０％延長させることができたと称しているものの、１．
５〜１．８５ｍｍ／チャージであって未だ満足できる方
法とは考えられない。

また、特開昭６２−１０９９１８に開示された方法は、
［溶融金属精錬炉の浴面下に設けられたガス吹込用多重
管羽目の内側管に酸素ガス単体、または酸素ガスと不活
性ガス、あるいは酸素ガスとＣＯ２ガスの混合ガスのい
ずれかを吹込み、かつ最外管にＣＯ２ガスとプロパンガ
スの混合ガスを吹込むことからなる多重管羽口の冷却方
法において、最外管に流すプロパンガス流量をＣｏ２ガ
ス流量のモル比で１７５０〜１／７とすることを特徴と
する底吹精錬炉の多重管羽口の冷却法」である。

この発明は多重管の最外管に冷却機能のすぐれたプロパ
ンの限定量をＣＯ２ガスと混合使用し、プロパンの熱分
解　　Ｃ３ＨＩｌ＝３Ｃ＋４Ｈ２によって発生するＮ２
の鋼中へのピックアップを避けるために、撹拌ガスとし
て多重管の内側管に酸素ガス単体、または酸素ガスと不
活性ガス、あるいは酸素ガスとＣＯ２ガスの混合ガスの
いずれかを吹込む方法であるが、羽口の保護のみを考慮
すれば上記酸化性ガスの使用は好ましくない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記転炉羽口の保護に関する従来技術はそれぞれある程
度の効果を収めているものの、未だ満足すべき方法が見
当らない状況に鑑み、本発明の目的は上記従来技術の欠
点を解消し、比較的簡易な方法でコストも安く羽目の溶
損を防止する効果的な保護方法を提供しようとするもの
である。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の要
旨とするところは次の如くである。

すなわち、転炉に収容された溶融金属の上部よりランス
にて酸素を上吹きし底部より撹拌用ガスを吹込む転炉の
複合吹錬法において、前記撹拌用ガスとして炭化水素系
ガスもしくは炭化水素系ガスと不活性ガスとの混合ガス
を使用することを特徴とする転炉羽口の保護方法である
。

しかして前記炭化水素系ガスへの不活性ガスの混合割合
は容積比にて０〜９９％であり、前記炭化水素系ガスも
しくは炭化水素系ガスと不活性ガスとの混合ガスの吹込
み時期は転炉の吹錬後半期とするものである。

本発明は上記の如く、具体的には転炉の精錬後半期に炭
化水素系ガスもしくはこれと不活性ガスとの混合ガスを
底吹きガスとして吹込むものである。従来、転炉の多重
管の最外管に冷却用として炭化水素系ガスを使用した先
行技術はあるものの、これを単独もしくは不活性ガスと
混合してそのまま撹拌用ガスとして吹込んだ例はなく、
羽口の保護手段としては極めて有効であることを見出し
たものである。

本発明を得るために、本発明者らが行った実験結果につ
いて説明する。

本発明者らは、不活性ガスとしてＮ２ガスを使用し炭化
水素系ガスとしてプロパンを使用して、第１表の如く混
合割合を種々変えて底吹きし、生成マツシュルームの形
態ならびに羽口の溶損状況を調査した。

第　　１　　表 上記撹拌用ガスの吹込み方法は、第３図に示す試験Ｎｏ
、２の場合に準する。すなわち、上吹き吹錬開始後５分
間は炉底からの撹拌ガスの吹込みを行わず、５分経過後
不活性ガスＮ２を１ＯＮｒｎ’／ｍｉｎ吹込み、吹錬末
期に容積比にてプロパン１００％から５０％、１０％、
１％と混合比を変え、更に比較のためにＮｏ、４．５の
それぞれＮ２１００％およびＮ２９９％、０２１％と撹
拌用ガスの混合割合および種類を変えて試験した。

この場合のプロパン等の撹拌用ガスは、第１図に示す如
く、Ｎ２、Ａｒ等の不活性ガス供給ラインの途中にバイ
パスをとって供給した。これらの炭化水素系ガスはガス
としての状態を保つために蒸気等によって保温されるこ
とは勿論である。

上記試験結果は次の如くである。すなわち、試験Ｎｏ、
１〜６の場合の羽目直上に形成されたマツシュルームの
形態および羽口部の溶損状況は、それぞれ第４図（Ａ）
、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）に示すとお
りである。上記いわゆる「マツシュルーム」と称されて
いるものは、プロパン（Ｃ３ＨＩ　）吹込みに伴ない羽
目直上に形成されるマツシュルーム状の凝固物であって
、羽目直上に吹込まれたプロパンは最終的にはＣ３Ｈ，
→３Ｇ＋４Ｈ２と熱分解するが、その途中における低級
炭化水素に熱分解時に吸熱反応を伴って周囲の溶鋼から
抜熱し、羽目直上に形成された約１０００℃のマツシュ
ルーム状低温部を指すものである。

第４図（Ａ）、（Ｂ　）、　（Ｃ）、　（Ｄ　）の本発
明例によるマツシュルーム形態から明らかな如く、不活
性ガスへのプロパン混入量は多い程良好であって、第４
図（Ａ）にて示すプロパン１００％の場合は、マツシュ
ルーム２０の傘の半径が５００ｍｍにも達し、羽口８の
周辺の耐火物１８にはアブレージヨンが全く認められな
かった。また不活性ガスとして使用したＮ２に容積比に
て５０％のプロパンを混合した試験Ｎｏ、２および１０
％のプロパンを混入した試験Ｎ０１３も、マツシュルー
ム２０の形状はやや小さくなるものの耐火物１８の保護
効果はすぐれており、Ｎ２ガスに僅かに容積比にて１％
のプロパンを混入した試験Ｎ００４においても、マツシ
ュルーム２０を形成して羽口８の保護効果のあることを
確認した。従って本発明においては、羽口８の保護方法
として炭化水素系ガス１００％もしくは炭化水素系ガス
への不活性ガスの混合割合が容積比にて１％以上すなわ
ち、炭化水素系ガスへの不活性ガスの混合割合が容積比
にて０〜９９％の場合に羽口直上にマツシュルーム２０
を形成し、羽口を冷却保護し得ることが判明した。

なお、比較例として行った試験Ｎ００５の不活性ガスの
みの場合は、第４図（Ｅ）に示す如く、マツシュルーム
２０は勿論形成されず、羽口８の周囲の耐火材１８が多
少溶損されていることが認められた。更にＮ２ガスに発
熱源として０２を容積比１％混入した試験Ｎ００６にお
いては、第４図（Ｆ）に示す如く、羽口８の直上は耐火
材１８がアブレージヨンを受けてすり錐状に溶損してい
ることが認められた。従って羽目保護のためにはたとえ
１％といえども０□を混入すべきでないことが判明した
。

なお、上記各試験における底吹き撹拌用ガスの流量は羽
口１本当り約３．３Ｎ　ｒｎ’／ｍｉｎとし、合計は、
第３図に示す如＜　１０　Ｎ　ｒｒｆ’／ｍｉｎとした
。ちなみに第３図は試験Ｎｏ、２の場合を示すものであ
る。

次に本発明による底吹き撹拌用ガスとして、炭化水素系
ガスもしくは炭化水素系ガスと不活性ガスとの混合ガス
の吹込時期としては、転炉の吹錬後半期に限定する。そ
の理由は、吹錬の後半期では溶鋼中のＣ濃度が低下して
おり、本発明により生成されたマツシュルームの融点が
高くなり、周辺の溶鋼流に対して溶けにくくなり、吹止
めまで生成されたマツシュルームの形状を保持し、低温
マツシュルーム２０で羽口８の近傍の耐火れんが１８を
押圧し、その浮き上りを防止することができるからであ
る。その結果、第４図（Ｅ）、（Ｆ）にて示した如き耐
火れんが１８のアブレージヨンが発生しない。

〔実施例〕

上記本発明による比較試験と同様に、上吹き吹錬開始後
、５分後に１０　Ｎ　ｒｎ’／ｍｉｎのＮ２ガスを底吹
き撹拌用ガスとして吹込み、吹錬末期の吹止め５分前に
、Ｎ２ガスの流量の１７２をプロパンに置換し、Ｎ２ガ
スおよびプロパンの流量をいずれも５Ｎｒｎ’／ｍｉｎ
とした。生成されたマツシュルーム２０は、上記第４図
（Ｂ）に示す如く傘半径約３ｏｏＩＩＷ１１であり、吹
止めまで、その形状が保持された。出鋼後羽口８の近傍
を観察したが、羽口周辺耐火れんが１８には異常が認め
られなかった。

〔発明の効果〕

本発明は転炉の複合吹錬において、従来羽口近傍の耐火
れんがが著しく溶損される欠点に鑑み、底吹き撹拌用ガ
スとして炭化水素系ガスもしくは炭化水素系ガスと不活
性ガスとの混合ガスを使用し、しかも、炭化水素系ガス
への不活性ガスの混合割合を容積比にて０〜９９％とし
、更に炭化水素ガスもしくは混合ガスの吹込時期を吹錬
後半期に限定したので次の如き効果を挙げることができ
た。

（イ）羽口直上の溶鋼中に常に安定したマツシュルーム
を形成することができるので、羽口れんががアブレージ
ヨンにより溶損する度合は極めて少い。例えば本発明者
らの実験によると、第５図に示す如く、プロパンなしの
不活性ガスのみによる場合の羽口れんがの損耗は０．４
ｍｎ／チャージであったが、プロパン７％、不活性ガス
９３％の混合ガスによる場合は僅かに０．０８ｍｍ／チ
ャージであった。

（ロ）（イ）により羽口れんがの原単位の低減のみなら
ず、耐火材の補修工数の減少により大幅な生産性の向上
とコストの低減を達成することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による転炉の複合吹錬法を示す模式断面
図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は従来法による羽口直上の炉
内耐火れんがの損耗状況を示す部分断面図、第３図は本
発明による羽口保護を目的とする複合吹錬法の実施例に
おける吹錬時間と底吹きガス流量の関係を示す線図、第
４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）
は本発明例（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）におけるマ
ツシュルームの形状を示す断面図ならびに比較例（Ｅ）
、（Ｆ）における羽口れんがの損耗状況を示す断面図で
あって、 （Ａ）　　第１表　試験Ｎｏ、１の場合（Ｂ）　　第１
表　試験ＮＯ１２の場合（Ｃ）　　第１表　試験Ｎ０８
３の場合（Ｄ）　　第１表　試験Ｎｏ、４の場合（Ｅ）
　　第１表　試験Ｎ００５の場合（Ｆ）　　第１表　試
験Ｎｏ、６の場合第５図は本発明例および比較例におけ
る羽口部れんがの損耗状況を比較する線図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）転炉に収容された溶融金属の上部よりランスにて
   酸素を上吹きし底部より撹拌用ガスを吹込む転炉の複合
   吹錬法において、前記撹拌用ガスとして炭化水素系ガス
   もしくは炭化水素系ガスと不活性ガスとの混合ガスを使
   用することを特徴とする転炉羽口の保護方法。
2. （２）前記炭化水素系ガスへの不活性ガスの混合割合は
   容積比にて０〜９９％である請求項（１）記載の転炉羽
   口の保護方法。
3. （３）前記炭化水素系ガスもしくは炭化水素系ガスと不
   活性ガスとの混合ガスの吹込み時期は前記転炉の吹錬後
   半期である請求項（１）記載の転炉羽口の保護方法。