JPH0613253Y2

JPH0613253Y2 - 吹錬用羽口

Info

Publication number: JPH0613253Y2
Application number: JP14808588U
Authority: JP
Inventors: 幸雄高橋; 公治山口; 康夫岸本; 嘉英加藤; 敏和桜谷; 徹也藤井
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1988-11-15
Publication date: 1994-04-06
Anticipated expiration: 2003-11-15
Also published as: JPH0269953U

Description

【考案の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本考案は、底吹転炉および上底吹転炉の操業途中にダメ
ージを受けた羽口を容易に交換することのできる羽口に
関し、一炉代を通じて捻転二重管束を有する底吹羽口に
よる安定した諸特性の改善効果を継続して得ることがで
きる転炉の吹錬用羽口に関するものである。

＜従来の技術＞従来より、転炉内に収容された溶銑中に転炉底部から吹
錬用ガスを底吹きする吹錬用羽口として、二重管羽口が
知られている。この二重管羽口は、外管とこの外管に内
挿された内管とよりなり、内管側からは酸素等の精錬ガ
スが、内管と外管との間隙からは保護ガス、例えばプロ
パン等の炭化水素ガスが転炉内に収容された溶鉄中に吹
込まれる。

この二重管羽口は、精錬ガスと共に保護ガスが溶鉄中に
吹込まれることから、トーマス転炉等に比べ羽口寿命が
長いという利点がある。しかし、この二重管羽口を用い
る場合でも、操業を重ねるうちに転炉内の羽口開口部近
傍の炉底耐火物が徐々に損耗し、結果として羽口開口部
から離れた部分の炉底耐火物との間に損耗量の差が生
じ、そのため炉底寿命は羽口開口部近傍の炉底耐火物の
損耗量に依存していた。

一方、転炉操業中、該二重管羽口より炉内に収容された
溶鉄中に吹き込まれる精錬ガスの流量は、精錬時間さら
には鋼種によって選択・決定される。また、底吹精錬ガ
スの流量は、同一吹錬においても冶金効果の改善、すな
わち鋼質を良好にする目的からある流量範囲で吹き分け
られる。

ここで、ある流量範囲とは、当然ながら底吹羽口の本
数，口径からほぼ一義的に定まる最大の流量可変範囲内
になければならない。加えて、ここでの最大の流量可変
範囲とは、羽口内に溶鉄が侵入しない限界を最小流量と
し、底吹ガス流量を徐々に増加させていった場合いわゆ
る吹き抜けによってスピッティング現象が現れるが、こ
れによる鉄歩留りの低下を招くことのない限界の流量を
最大流量とするものである。

よって、この最大と最小の流量の範囲が、冶金上さらに
は転炉操業上必要とされる流量範囲よりも広い範囲にな
るように底吹羽口を設計することが必要不可欠となる
が、通常の二重管羽口を使用する場合には、底吹ガス流
量の可変幅は狭い範囲で限定され所望とする底吹流量が
達成できないという問題があった。

以上の問題を解決するために、従来の二重管羽口を改良
した精錬用ガス吹込み管が特開昭55−164018号公報にお
いて開示されている。この精錬用ガス吹込み管は、ガス
流量を調整して変化させ得る範囲が広い二重管羽口を得
ることを目的として提案されたものであり、第４図に示
すように、内管１に隣接して接合された捻転集合管束６
を、管軸方向に対して所定角度捻転させ、かつ、外管７
に内挿してなるものである。操業に際しては、内管の内
側から精錬ガス10が転炉内溶鉄中に吹込まれ、捻転集合
管束と外管との間隙からは保護ガス９が吹込まれる。そ
して、捻転集合管束６が所定角度捻転させられているの
で、大流量のガスを吹込んでも吹抜けは生じず、また、
ガス流量を絞り込み高炭素鋼を溶製することもできる。

しかし、上記提案の精錬用ガス吹込み管においては、精
錬ガスが吹出される内管の断面積の和（Sin）と、保護
ガスが吹出される捻転集合管束と外管との間隙の断面積
（Sout）との比（Sout／Sin）が約0.5程度となり、この
精錬用ガス吹込み管においては、外管７に内管１を内接
させて配設するという構造上の制約があることから、そ
の比率をそれ以下とすることはできず、通常の二重管羽
口ではその比が約0.25程度であるのに比べると保護ガス
吹出し部の断面積が過度に大きくなるという欠点があ
り、そのため次のような問題が生じる。

すなわち、保護ガス流量と酸素ガス流量との比率を通常
の二重管羽口と同程度にすると、保護ガスの流速が通常
の二重管羽口を用いる場合の約１／２程度となり、その
ため保護ガス吹出し部に転炉内溶鉄が差し込む危険が生
じる。逆に、そのような危険を回避するために保護ガス
の流速を通常の二重管羽口と同程度にすると、保護ガス
流量が酸素流量に比し約２倍程度必要となり、生産コス
トが高くなるという不利益がある。

ここで、これらの問題を解決すべく上記の精錬用ガス吹
込み管を改良した転炉の吹錬用羽口が特開昭59−179709
号公報において開示されている。

この吹錬用羽口は、転炉内羽口開口部近傍の炉底耐火物
の損耗を緩和し、炉底寿命を延ばすことができると共
に、ガス吹込み量を変化させて調整することができる範
囲が広く、したがって汎用性に富む。また、生産性を向
上するために高速吹錬を行うべく吹込みガス流量を増大
させても吹抜け等の支障はなく、更に保護ガス流量が通
常の二重管羽口と同程度で済み、生産コストを低くする
ことができる転炉の吹錬用羽口を提供することを目的と
して提案されたものである。この発明は、第５図に示す
ように外管２と、この外管に内挿された内管１とからな
る同心二重管３を転炉底部に開口させてなる転炉の吹錬
用羽口において、複数の上記同心二重管を相互に隣接さ
せ、かつ、それらの同心二重管を相互に捻じり合わせた
捻転二重管束部を形成したことを特徴とするものであ
る。

前記特開昭55−164018号公報に開示された精錬用ガス吹
込み管では、前述のとおりSout／Sin＝0.5程度以下とす
ることはできないが、この吹錬用羽口においてはSout／
Sinを任意に設定することができ、通常の二重管羽口と
同程度とすることが可能である。

また、この吹錬用羽口を用いることによって通常の二重
管羽口と比較して以下のような利点が判明している。す
なわち、５ｔ規模の転炉での上記二種類の羽口を使い分
けて使用した結果、平均羽口溶損速度は、通常の二重
管羽口の1.4mm／チャージに対し0.6mm／チャージ，平
均鉄歩留りは通常の二重管羽口の80.8％に対し91.5％で
あった。

＜考案が解決しようとする課題＞しかしながら、特開昭59−179709号公報に開示された転
炉用羽口を用いる場合であっても、操業を重ねるうちに
羽口の溶損が進行し、局部的な羽口の溶損が起こる可能
性があることが本考案者らの実験結果から判明した。す
なわち、多数本羽口が炉底に埋設されている場合には、
保護ガスは炉底の保護ガス分岐管（ヘッダー）から羽口
へ供給されるが、羽口先端の凝固鉄（マッシュルーム）
の大きさ、あるいは凝固鉄内の気孔率に起因する各羽口
の保護ガス配管の圧力損失は、吹錬あるいは操業の進行
により変動すると共に、各羽口のマッシュルームの生成
・減退は不均一になり易く、各羽口の保護ガス配管の圧
力損失に差異が生ずる。これによって各羽口の保護ガス
流量に差異が生じ、羽口冷却が不均一となり、各羽口間
で溶損速度が異なるようになる。

このような状態に陥った場合、炉底の寿命は溶損速度の
速い羽口に律速され、炉底寿命が短命となり安定した転
炉操業が不可能となる。

このトラブルを回避する技術としては、保護ガス流量を
羽口毎にコントロールして溶損速度の速い羽口には保護
ガスの流量を増やす方法がある。この方法を行うにあた
っては、設備的に大改造が必要となり設備費がかさむの
みならず特に多数本の底吹き羽口を有する大型の転炉で
は設備改造さえ困難である。よってこの方法は現実的で
はない。

また、別な対策技術としては、溶損速度の速い羽口のみ
操業の途中で、炉底から引き抜きその後、プラッギン
グ、もしくは新羽口を挿入し羽口を復活させる方法があ
る。この方法は、比較的容易にかつ大規模な設備がなく
とも実施できるので経済的に有利である。ここで、炉底
から羽口を引き抜く方法において、５ｔ規模の転炉での
実験の結果、通常の二重管羽口の場合だと比較的容易に
引き抜きが可能であるが、前記の同心二重管を多数本相
互に捻じり合わせた捻転二重管束からなる羽口の場合に
は、引き抜き抵抗が通常の二重管羽口の４〜７倍と大き
く、容易に引き抜きができないばかりでなく、羽口自体
がその抵抗によって途中で破断してしまい、炉底耐火物
中に残存した羽口を除去するのに多大な労力がかかると
いう問題がある。

以上に示したように、前記の同心二重管を多数本捻じり
合わせた捻転二重管束の吹錬用羽口による安定した諸特
性の改善効果を一炉代を通じて保持するには、引き抜き
が容易にできる捻転二重管束を開発することが必要不可
欠な課題である。

本考案は、底吹流量の可変範囲が大きく、かつ高鉄歩留
り，低羽口溶損速度を達成できる捻転二重管束の吹錬用
羽口であって、底吹転炉および上底吹転炉の操業途中に
溶損した羽口を容易に交換かんすることができるような
転炉の吹錬用羽口を提供するためになされたものであ
る。

＜課題を解決するための手段＞本考案は、外管と、該外管に内挿された内管とからな
る同心二重管を、浴面下に開口させてなる吹錬用羽口に
おいて、複数本の該同心二重管を相互に隣接させてなり、かつそ
れらの同心二重管を捻じり合わせた捻転二重管束を金属
外筒に内挿させてなり、該捻転二重管束と金属外筒との
間隙が耐火性材料で充填されてなることを特徴とする吹
錬用羽口で、あるいは外管と、該外管に内挿された内
管とからなる同心二重管を、浴面下に開口させてなる吹
錬用羽口において、複数本の該同心二重管を相互に隣接させてなり、かつそ
れらの同心二重管を捻じり合わせた捻転二重管束が柱状
の耐火性材料中に包蔵されていることを特徴とする吹錬
用羽口であっても良い。また前項１および２記載の耐
火性材料が、炭素を５〜40重量％（以下％と略す）含有
するマグネシア系耐火物である吹錬用羽口である。

＜作用＞転炉の吹錬用羽口として同心二重管を多数本相互に隣接
・接合させ、かつそれ等の同心二重管を相互に捻じり合
わせた捻転二重管束を形成させ、それを羽口として使用
したので、本出願人の既出願発明と同じくガス流量を調
整して変化させ得る範囲を通常の二重管羽口と比較して
広くでき、異鋼種を同一転炉で溶製できる。また、転炉
内羽口開口部近傍の炉底耐火物の損耗を緩和し炉底寿命
を延ばすことができると共に、生産性を向上するべく高
速吹錬を行うのに吹込みガス流量を増大させても吹抜け
やスピッティング等が生じて歩留りを低下することはな
い。

さらに、酸素吹込み部断面積を保護ガス吹込み部断面積
との比を任意に設定でき、通常の二重管羽口と同程度に
することが可能であり、したがって保護ガス流量を通常
の二重管羽口を用いる場合に比べ特に増加させるような
必要はなく、生産コストを低くできるという点が有利に
作用する。

本考案においては上記の利点を炉代を通じて維持するべ
く第１図，第２図に示すような羽口構造として転炉に設
置する。すなわち、捻転二重管束の羽口を金属外筒に内
挿し捻転二重管束の羽口と金属外筒との間隙に耐火性材
料を充填させるか、もしくは円柱状の耐火性材料中に捻
転二重管束の羽口を埋設，包蔵するという形式を採用し
た。従って、転炉操業中に、局部的に羽口溶損が進行し
た場合、溶損の著しい羽口を容易に引き抜け、プラッギ
ングあるいは新羽口の炉底への挿入による羽口の交換が
可能となり、炉底寿命が溶損の著しい羽口の律速される
ことがなく、捻転二重管束の羽口の諸特性の改善効果を
炉代を通じて保持することができ、転炉の安定かつ経済
的な操業ができる。

耐火性材料として炭素含有量が５〜40％のMgO−Ｃ系耐
火物の採用は熱伝導率の向上等によって耐スポーリング
性に優れ、かつスラグの侵食に耐え得ることを可能とす
る。このため、羽口近傍の耐火物の損耗による羽口寿命
の低下を抑制することができ、転炉の安定かつ経済的な
操業を達成できる。

＜実施例＞第３図に示した炉容５ｔの上底吹転炉を用いて行った本
考案の実施例を以下に示す。

操業に先立ち本実施例では第２図に示す底吹き羽口を４
本炉底に装着した。ここで、第２図に示される円筒状耐
火性材料として、MaO:72％，Ｃ:20％のMgO−Ｃ系耐火物
を採用した。操業は溶鉄約５ｔを転炉に装入した後、第
１表に示す操業条件で合計15回吹錬を行った。

15回の吹錬における出鋼時の溶鋼の温度・成分組成を第
２表に示す。

15回の吹錬のうち、６回目の吹錬を終了し、溶鋼を出鋼
した後、炉底を観察した際、炉底羽口４本の内１本が他
の羽口と比較して60〜70mmと異常に溶損が進行している
のが確認された。そこで、直ちにこの羽口を引き抜き新
羽口を挿入し７回目の吹錬から再び４本羽口として操業
を再開した。

また、羽口を引き抜く際、ロードセルによってその引き
抜き抵抗を測定した結果、最大340kgfの荷重が検知され
たが、羽口自体の破断等のトラブルもなくスムーズにそ
の後の羽口復活作業を行うことができ、引き抜きから復
活までの所要時間は約55分であった。

15回の吹錬実験を通じての平均羽口溶損速度は0.65mm／
チャージ，平均鉄歩留りは91.6％であった。

比較例は、実施例と全く同一の設備と操業方法によって
行ったが、底吹き羽口は第５図に示す構造の羽口を採用
した。吹錬実験は８回行い、吹止め時の温度・成分組成
も実施例と同じになるように調整した。８回目の吹錬を
完了した時点で４本の羽口の内１本が他の羽口と比較し
て70〜90mmと異常に溶損が進行しているのが確認された
ので、実施例と同様に羽口の交換を試みた。

ところが、羽口の引き抜きの際、羽口と羽口フランジと
の溶接部分から破断してしまい、羽口本体が炉底耐火物
中に取り残されるという事態に至った。このため、溶損
羽口の除去が不可能となり、９回目以降の吹錬は断念す
るに至った。ここで、破断荷重は2470kgfであり実施例
の場合の約７倍であった。

また、８回の吹錬実験を通じての平均羽口溶損速度は0.
93mm／チャージ，平均鉄歩留りは91.4％であった。この
ように、鉄歩留りは実施例と比較例とで差異はないが、
羽口溶損速度は羽口の交換の可否により有意差が明らか
に生じている。

以上の結果のとおり、本考案は、その羽口構造を円柱状
の耐火性材料中に羽口を埋設した上で転炉炉底に装着す
ることによって、ダメージを受けた溶損羽口の引き抜き
が容易となり炉底の寿命がダメージを受けた溶損羽口に
律速されることはない。従って、同心二重管を多数本相
互に隣接させ、かつ相互に二重管を捻じり合わせ捻転二
重管束を形成した羽口の諸特性の改善効果を炉代を通じ
て保持することができるため、転炉の安定かつ経済的な
操業が可能となる。

＜発明の効果＞本考案に係る吹錬用羽口を使用すると、底吹転炉および
上底吹転炉の操業途中にダメージを受けた溶損羽口を容
易に交換することが可能となり、捻転二重管束を形成し
た羽口による諸特性の改善効果を炉代を通じて保持する
ことができて、安全かつ経済的な転炉の操業が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は、本考案に係る転炉の吹錬用羽口の図
面であり、それぞれ(a)は側面断面図、(b)は(a)のＡ−
Ａ断面図、第３図は、本考案を実施した上底吹転炉の模
式図、第４図，第５図は、従来の転炉の吹錬用羽口の図
面であり、それぞれ(a)は側面断面図、(b)は(a)のＢ−
Ｂ断面図である。１…内管、２…（同心二重管の）外管、３…同心二重管、４…金属外筒、５…捻転二重管束、６…捻転集合管束、７…外管、８…耐火性材料、９…保護ガス、10…精錬ガス、 11…転炉本体、12…底吹き羽口、 13…溶鉄、14…上吹酸素ランス、 15…フラックスタンク、16…フランジ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者桜谷敏和千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)考案者藤井徹也千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内審査官岡田万里

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】外管と、該外管に内挿された内管とからな
る同心二重管を、浴面下に開口させてなる吹錬用羽口に
おいて、複数本の該同心二重管を相互に隣接させてなり、かつそ
れらの同心二重管を捻じり合わせた捻転二重管束を金属
外筒に内挿させてなり、該捻転二重管束と金属外筒との
間隙が耐火性材料で充填されてなることを特徴とする吹
錬用羽口。
【請求項２】外管と、該外管に内挿された内管とからな
る同心二重管を、浴面下に開口させてなる吹錬用羽口に
おいて、複数本の該同心二重管を相互に隣接させてなり、かつそ
れらの同心二重管を捻じり合わせた捻転二重管束が柱状
の耐火性材料中に包蔵されていることを特徴とする吹錬
用羽口。
【請求項３】請求項１および２記載の耐火性材料が、炭
素を５〜40重量％含有するマグネシア系耐火物である吹
錬用羽口。