JPH05507966A - 液状鋼浴再加熱方法 - 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】 ■−゛ Ｍ」 本発明は、冶金学的容器に入っている液状鋼浴を再加熱する方法ならびに、当該 方法の実施を可能ならしめる装置に関するものである。

艮Ｗ 冶金学的プロセスの実施において、転炉内の鋼の精錬と凝固操作の間における不 慮の中断の場合に、冶金学的容器にはいっている液状鋼浴は冷却し、かつ、プロ セスの次後の正常な継続を可能ならしめるためには再加熱せねばならないのが通 例である。

このような浴は火炎または電気を用いて再加熱することができる。

金属燃料、例えばアルミニウムを液状鋼浴に装入して、酸化剤、例えばガス状酸 素と接触せしめることになるメタロサーミンに関係する様々な方法も公知である 。燃料金属と酸化剤の間の反応は発熱反応でありかつ、得られる熱は浴の再加熱 に利用される。

九丘五生立旦ｊ アルミノサーミック法を用いること及び、攪拌ガスを導入することによって再加 熱する液状鋼浴のはいった容器は、米国特許第４７６１１７８号及びその対応出 願ＷＯ３９１０１９８４号から公知である。

複数個の平行な管路によって、浴の１５ないし４０％の深さの点で、別々にある いは混合物として導入される酸化剤、特にガス状酸素と不活性ガスを、液状鋼の 下に一本の消耗型のランスが吹込む、更に、酸素吹込点にできるだけ近接して、 アルミニウムを浴内に装入する。

この深さにおけるこのようなランスの挿入によって、ランスのかなりの量の損耗 が起ることが観察されている。しかも、浴の下部の再加熱は著しい効果はない、 つまり運動は余り顕著ではなく、かつ、液状鋼は、温度の面からも、介在物に関 しての清浄度の面からも均質ではないからである。

頂部を経て冶金学的容器に注入する際の液状鋼浴の再加熱に関するＥＰ−Ａ−０ ３５２２５４号からも一つの装置が公知である。この浴は、酸化鉄リッチなスラ グによって覆われる。一方ではスラグの酸化鉄及び浴の酸化物と反応しつるある 金属または合金及び、他方では（原文のまま）不活性ガスが、底部からとりべへ 注入される際に吹込まれる。更に、再加熱は、とりへの蓋の区域にあるバーナー の存在によって完了される。

このような装置では、鋼浴内へ酸化用ガスを直接吹込むことはできないし、また 、既に注ぎ込まれているとりへ内にはいっている鋼を加熱するために使用される ようには意図されてはいない。

最後に、特許ＣＨ−Ａ−４８６９３５号から、液状鋼に向けて、所定の量のガス 状酸素を吹き込む非消耗型のランスを包囲するベルが表面に配置されている、液 状鋼の入ったとりべは公知である。金属燃料は、これも同じように所定の量、同 時に装入され、そして浴上で発熱反応が起る。

更に、不活性ガスが別のランスで吹込まれ、これは鋼浴の約５０％の深さの所に 斜めに挿入され、そして、浴内に運動を起させる。

浴の表面上の酸素と金属の同時添加には、発生する煙を捕集しかつ、熱損を防止 するために、ベルのような装置を使用する必要がある。上に説明したような装置 は熱効率が低くかつ、ランスの損耗の問題を防止することを可能ならしめるが、 これには高い保守費がかかり、全液状鋼浴に亘って完全な温度分布を保証するこ とはできず、かつ、技術ならびに、複雑にして、金のかかる方法の精通が必要で ある。

光１とｌ匈 本発明の目的は、既にとりべにはいっておる液状鋼浴を有効に再加熱するための 完全に制御されるメタロゲーム法と、これを実施するための装置とを、提供する ことである本発明の目的はまた、この目的のために、損耗ならびに破損のおそれ をかなり低減させながらも、液浴内に置かれた消耗型ランスの使用を可能ならし める特にコスト有効な方法と装置を提供することでもある。

本発明の別の目的は、酸素と燃料金属の消費に関して効率が一定でありかつ、先 行技術の公知の方法よりも良好な方法を提供することである。

本発明の更に、別の目的は、十分な時間、かつ、簡単にしてコスト有効な手段に よって液状鋼浴中の金属燃料及び、従って温度の極めて均一な分布を得ることを 可能ならしめる方法を提供することである。

本発明の更に一つの目的は、それによって高純度の液状鋼浴を容易に得ることが できるような方法と装置を提供することである。

本発明の最後の目的は、それによって、浴上に、実質的に煙の放出がなくかつ、 環境汚染を（原文通り）増大しないような方法と装置を提供することである。

魚１立Ｕ 本発明の主題は、金属燃料を装入しかつ、冶金学的容器にはいっている液状鋼浴 を、これに金属燃料を装入しかつ、その表面下に酸化用ガスと攪拌ガスを吹込ん でメタロサーミ一式に再加熱する方法である。

本発明によれば、酸化用のガスの吹込み手段とは別の手段による攪拌ガスの吹込 み結果として、調節可能な流れが浴中に発生し、かつ金属燃料がこの流れの中に 装入されて、これが酸化用ガスと接触せしめられることになる。

所定の量の酸化用ガスと燃料に対する発熱酸化反応の効率はこのようにして改良 されることならびに、浴中の素晴らしい温度分布が得られることが明かになった 。

実際、この実施方法によって、燃料の分布の均一性は向上し、反応生成物の分離 は改良されかつ、液状鋼浴の温度は均一となることが可能となるが、これは浴全 体に亘って発熱反応が促進されることによるものである。

更に、このように発生した液状鋼の流れは特に反応生成物によって構成され、介 在物の原因になりかねない不純物を、浴の上部、更に詳しくはスコリアの方へ同 伴する。

好ましいのは、攪拌ガスの吹込みは、液状鋼内に上昇流れを発生し、この流れは 、酸化用ガスの吹込み位置で下降するようになることである。

攪拌ガスの吹込み軸線と、酸化用ガスの吹込み軸線は、相互に心遣になっていて もよいし、かつ、例えば、相互に手行になっていてもよい、この場合、これらの 軸線はまた、鋼浴面に垂直になっていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、攪拌ガスの吹込み軸線と、酸化用ガスの吹 込み軸線と、金属燃料のそれとの相対的位置は下記のように定義することができ よう、すなわち、攪拌ガスの吹込みは、理論的金属吸入円錐を発生し、その頂点 は、吹込みが起る位置にある。その母線は吹込軸線まで延びる。その円錐度はガ スの流速の関数であり、かつ冶金学的容器中の液状鋼の高さの関数でもある。こ の円錐の底面は、液状鋼の表面において、理論円を画定し、かつ、その寸法は算 定可能である。

酸化用のガスは実質的に球形区域において燃料と反応する。鋼浴の表面では、第 二の相当理論円を画定することができ、その酸化用ガス吹込み軸線は中心を構成 しかつ、その寸法は算定可能である。

攪拌ガス吹込みと、酸化用ガス吹込みとによって夫々できる２理論円は、部分的 に重なり合い、かくて、それらの間に、交差区域を画定し、ここに、金属燃料、 好ましくは線状のアルミニウムを挿入する。

金属燃料は、交差区域へは、２理論円の円周の交点で挿入するのが好ましい。

酸化用ガス吹込み手段は、消耗型のランスであって、先行技術に比べて、浅く突 込みつるものが好ましい、特に有利な結果が得られるのは、ランスの深さが、冶 金学的容器にはいっている液状鋼浴の高さのＯないし１５％に、好ましくは、３ ないし３０ｃｍに維持されている場合である。

このランスの損耗は、先行技術に比べて、明かに少なく、ランスに損傷を起させ る可能性のある渦は観察されない酸化用ガスは一般には酸素でありかつ、攪拌用 ガスは、中性ガス、一般にはアルゴンが好ましい。

有利なのは、攪拌用ガスを、浴の高さの６０％以上の深さで吹込むことであり、 かつ、好ましいのは、とりべ底部にできるだけ近く吹込むことである。

本発明の方法の実施に好適の装置では、攪拌用ガスは冶金学的容器の底部ライニ ングに配置した多孔要素を通して吹込まれる。この機能を果すためには、しかし 、代替として、あるいは追加物として、非常に深い点に、好ましくは、塔高の６ ０％以上の点に、浸漬した第二のランスを設けることも可能である。

鋼を再加熱するプロセスを始動するためには、下記の段階を逐次始動するのが好 ましい、すなわち、−攪拌用ガスの吹込み、 一発生した流れの中への金属燃料の装入、−金属燃料と反応する酸化用ガスの吹 込み。

の 一第１図は住込とりべの断面線図の立面図である。

−第２図は住込とりべの平面線図であり、かつ−第３図は本発明の方法による加 熱操作の実施を表わす線図である。

ま　い　の１ 第１．２図に示すのは、冶金学的容器、例えば住込とりべ１であり、耐火材料３ でライニングを施してありかつ、その下部に、当該とりべの開閉用の一つの装置 ７を嵌め込んだタップホール５を具備している。

攪拌用ガスは、この場合は住込とりべ１の底に配置された多孔質要素９から吹込 まれる。吹込み軸線９１は、金属吸込み円錐９２の母線を構成している。アルゴ ンは浴１１の表面まで上昇しかつ、次に、自由に大気中へ放出される、円錐９２ の底面は、浴の表面区域にある。その形は円９３であり、かつ第２図では連続し た線で表わしである。

アルミニウム線１３は、金属燃料の役目をするが、浴１１へ装入される。

この燃料は、次に浴に吹込まれる酸素と反応するだろう、反応は強い発熱反応で あり、かつ、効果的にかつ迅速に浴を再加熱しかつ、これによって、各種の要素 の相対的配置によって素晴らしい温度分布を得るために有利に利用されるだろう 。

酸素は、耐火材製の、消耗型のランス１５によって吹込まれるが、このランスは 表面に存在するスコリア域１２の下と考えられる、塔高のＯないし１５％の範囲 でよろしい深さまで液状鋼浴内へ差込まれる。

ランス１５の浸漬深さの維持は、それ自体公知でかつ、ランスの平均損耗速度に 応じて適当にした手段によって調節するのが有利である。

液状鋼浴への酸化用ガスの吹込みの理論軸線１５１を決定して、この軸線を、消 耗型ランス１５の延長線に配置することは可能である。

第１図から分るように、攪拌用ガスはアルミニウムを下降運動にまき込み、これ によってアルミニウムは浴１１の表面に近接した液状鋼に押しつけられかつ、酸 化用ガスを吹込むためのランス１５の端末の近くに運ばれる。

反応は実質的に球形域１５２において起り、この球形域の寸法は、酸化用ガス、 その純度及び燃料金属の局部的濃度に左右される。

従って、燃料と酸化用ガスの装入に対する流速が実質的に一定でかつ燃焼割合に ある場合は、その周辺で全酸素が反応した球の直径は算定可能である。第１図で は実質的に隋円形の反応域１５２が示されている。隋円性は、酸化用ガスの流速 値の如何で多少強調される。

下記で、更に詳しく分ると思われるが、燃料と酸化用ガスは、若干時間をおくら して装入され、このことは計算において要約する。

更に、浴の表面において、その中心が酸化用ガスの吹込み軸線に相当しかつ、そ の直径が球の直径である第二の理論円１５３を描くことは可能である。このよう な円を、第２図に、点線で描いである。これは隋円形反応域の場合も画定するこ とができる。

攪拌用ガスによって生じた円錐の底面によって画定される円９３の直径は、精密 に測定することができる３円錐９２の頂点の角度の半分に対しては、近似値が１ ０°であることを調査が示している。

とりべ内のガスの流速及び、浴１１の高さの平均値についてのこのデーターの関 数として、円９３の寸法の素晴らしい近似値が得られている。

第２図が明示している通り、円９３と１５３はそれらの間に、交差区域９１５を 画定しており、ここに、好ましくは、２円周の交差点の一つにアルミニウム線１ ３が装入される。この配列によって、最大の効率と、浴内の素晴らしい温度分布 を得ることができる。

第３図に例示されているのは、本発明の方法による液状鋼浴の再加熱操作の実施 である。

線図には、この場合はアルゴン（Ａ、）であるが、攪拌用ガス、この場合はアル ミニウム（Ａｆｆ）であるが燃料、及びこの場合は酸素（０□）であるが酸化用 ガスの流速の切替時間を示しである。

溶融浴の加熱の始動のために、攪拌用ガスの吹込みを開始し、次に、金属燃料線 を装入しそして最後に、酸素吹込みを開始する。

攪拌ガスによって生ぜられる下向流れは、絶えず、酸化用ガス吹込み点の近くに 、酸素と反応するアルミニウムを担持した新しい量の液状鋼を運んで来る。浴内 にある回転運動が生じ、かつ、特に、スコリアの除去を可能ならしめる。

勿論、この場合、攪拌はとりべの底で続けられ、このように再加熱された液状鋼 は、中央及び上部区域に分布され、したがって、操作終了時には、浴全体に亘っ て、完全な熱の分布を得ることができる。

吹込みは所望の温度が得られるまで続けられる。一度、この温度に到達すると、 酸素ランスを引き抜き、この間、このランスが浴から出てしまうまで、ある程度 の小流速は維持し、こうして、吹込み管の閉塞を防止する。中性ガスによる攪拌 もある時間維持されて、反応によって生じる不純物ならびにランスの浸食による 屑の除去を促進するようにする。

勿論、明白なことだが、本発明は説明の実施態様に制限されるものではなく、請 求の範囲で、定められた範囲に包含される。

従って、例えば、別の変形によれば、多孔質要素１５の代りに、または、これに 付は加λて、別の攪拌ガス吹込ランスを具備することも可能である。

更に、可能なのは、純酸素以外の酸化用ガス、アルゴン以外の攪拌ガス及びアル ミニウム以外の金属燃料を用いることである。

毛！ 要約書 金属燃料を装入しかつ、酸化用ガス及び攪拌用ガスをその表面下に吹込む、冶金 学的容器内の液状鋼浴をメタロサーミー的に再加熱する方法、攪拌ガスの吹込み に基づく調節可能な流れが、酸化用ガス吹込装置とは別のある装置によって浴内 に発生され、かつ、金属燃料を、前記流れの中に挿入して、これを前記酸化用ガ スと接触せしめるようにする。

平成４年１２月２８日−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．その中に金属燃料を装入しかつ、その表面下に、酸化用ガスと撹拌用ガスを 吹込む、冶金学的容器にはいった液状鋼浴をメタロサーミーで再加熱する方法に おいて、酸化用ガス吹込み用手段（１５）とは別の手段（９）を経た撹拌用ガス の吹込みの結果としての調節可能な流れが浴内（１１）に発生されることと、か つ、金属燃料（１３）を流れの中に装入して、これを酸化用ガスと接触せしめる ようにすることとを特徴とする方法。 ２．撹拌用ガスの吹込によって液状鋼内に上昇流が発生し、この流れが、酸化用 ガスの吹込み位置において下降するようになることを特徴とする請求の範囲１記 載の方法。 ３．酸化用ガス及び撹拌用ガスの吹込み軸線が相互に心違いになっていることを 特徴とする請求の範囲１と２の何れかに記載の方法。 ４．撹拌用ガスの吹込み軸線（９１）と酸化用ガスの吹込み軸線（１５１）が相 互に平行であることを特徴とする請求の範囲３記載の方法。 ５．各軸線（９１，１５１）が浴（１１）の表面に垂直であることを特徴とする 請求の範囲４記載の方法。 ６．撹拌用ガスの吹込みによって、理論金属吸込円錐（９２）が発生し、その頂 点が吹込みが行われる位置にありその母線が吹込み軸線（９１）まで延びており かつその底面が浴（１１）の表面上に円（９３）を画定していることと、酸化用 ガスが、実質的に球形区域（１５２）内で、燃料（１３）と反応し、浴（１１） の表面上への球形域の投影が円（１５３）を画定することと、かつ、これら２円 （９３，１５３）が一部重なり合って、これにより交差域（９１５）が画定され 、ここに燃料（１３）が装入されることを特徴とする請求の範囲３ないし５の任 意の１項記載の方法。 ７．金属燃料（１３）、好ましくは線状のアルミニウムが、交差域（９１５）内 へ、２個の円（９３，１５３）の円周の交差点において装入されることを特徴と する請求の範囲６記載の方法。 ８．酸化用ガス吹込み手段として選ばれるのが消耗型ランス（１５）であり、こ れが冶金学的容器にはいっている液状鋼浴の高さの０ないし１５％の深さ、好ま しくは３ないし３０ｃｍの深さに維持されることを特徴とする前記各請求の範囲 の任意の一つに記載の方法。 ９．撹拌用ガスが、浴高の６０％以上の深さに吹込まれることを特徴とする前記 各請求の範囲の一つに記載の方法。 １０．下記の段階が逐次開始されることを特徴とする前記各請求の範囲の任意の 一つに記載の方法、すなわち−撹拌用ガスの吹込み、 −金属燃料の、発生した流れへの装入、−金属燃料と反応する酸化用ガスの吹込 み。 １１．撹拌用ガスが非常に深く浸漬されたランスによって吹込まれることを特徴 とする前記各請求の範囲の任意の一つに記載の方法を実施する装置。 １２．撹拌用ガスが冶金学的容器の底部のライニング内に配列された多孔賃要素 （９）を経て吹込まれることを特徴とする請求の範囲１ないし１０の任意の一つ に記載の方法を実施するための装置。