JPH0811807B2 - 酸素吹錬用ランス - Google Patents
酸素吹錬用ランスInfo
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- JPH0811807B2 JPH0811807B2 JP62042451A JP4245187A JPH0811807B2 JP H0811807 B2 JPH0811807 B2 JP H0811807B2 JP 62042451 A JP62042451 A JP 62042451A JP 4245187 A JP4245187 A JP 4245187A JP H0811807 B2 JPH0811807 B2 JP H0811807B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4606—Lances or injectors
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、酸素上吹きにより金属または鉄合金の精錬
を行うための酸素吹錬用ランスに関するものである。
を行うための酸素吹錬用ランスに関するものである。
一般に酸素吹錬用ランスは、いわゆる精錬を行うため
の酸素ジェットを供給する鉛直ノズルを備えている。ラ
ンスはさらに、側方導管を少なくとも１本備えている。
この側方導管内を、鉛直ノズルの酸素ジェットよりもゆ
るやかな酸素ジェットを通過させることにより精錬中に
発生する一酸化炭素を燃焼させて熱エネルギを余分に発
生させる（例えばルクセンブルク国特許第78906号を参
照のこと）。ランスは、場合によってはさらに、キャリ
ヤガス中に固形物質を懸濁させて導くノズルを備えても
よい（例えばルクセンブルク国特許第84433号を参照の
こと）。
の酸素ジェットを供給する鉛直ノズルを備えている。ラ
ンスはさらに、側方導管を少なくとも１本備えている。
この側方導管内を、鉛直ノズルの酸素ジェットよりもゆ
るやかな酸素ジェットを通過させることにより精錬中に
発生する一酸化炭素を燃焼させて熱エネルギを余分に発
生させる（例えばルクセンブルク国特許第78906号を参
照のこと）。ランスは、場合によってはさらに、キャリ
ヤガス中に固形物質を懸濁させて導くノズルを備えても
よい（例えばルクセンブルク国特許第84433号を参照の
こと）。
鉛直方向の酸素ジェットはメタル浴の表面にぶつかる
が、スラグ層を通過するか、あるいはスラグ層を押しの
けてメタル部分に達するだけの衝撃力をもっていなくて
はならない。さらに、この酸素ジェットはスラグと液体
状メタルを撹拌してスラグと液体状メタル間の冶金反応
を促進させるものでなくてはならない。
が、スラグ層を通過するか、あるいはスラグ層を押しの
けてメタル部分に達するだけの衝撃力をもっていなくて
はならない。さらに、この酸素ジェットはスラグと液体
状メタルを撹拌してスラグと液体状メタル間の冶金反応
を促進させるものでなくてはならない。
もちろん、酸素ジェットがメタル浴の表面にぶつかる
衝撃点は決まっており、その衝撃点はメタル浴表面のほ
ぼ中央にある。衝撃点に与えられる大量の熱をうまく分
散させて撹拌の効果を大きくするためには、この衝撃点
を思いのままに移動させうることが望ましいことが以前
から知られていた。このため、主軸を傾斜させてランス
全体を鉛直線の周囲に回転させることが提案された。ま
た、ヘッドの吹出口に酸素ジェットを偏向させることの
できる機械的手段を備えるランスも提案されている。こ
の場合機械的手段は可動であり、遠隔操作する。
衝撃点は決まっており、その衝撃点はメタル浴表面のほ
ぼ中央にある。衝撃点に与えられる大量の熱をうまく分
散させて撹拌の効果を大きくするためには、この衝撃点
を思いのままに移動させうることが望ましいことが以前
から知られていた。このため、主軸を傾斜させてランス
全体を鉛直線の周囲に回転させることが提案された。ま
た、ヘッドの吹出口に酸素ジェットを偏向させることの
できる機械的手段を備えるランスも提案されている。こ
の場合機械的手段は可動であり、遠隔操作する。
提案されている上記解決法すべてに共通する問題点
は、高熱にさらされており、多量の粉塵を被り、酸素の
作用を受けることになる機械的手段を使わざるをえない
点にある。その結果、大部分の製鋼工場では、主酸素ジ
ェットが一方向を向いた従来通りの酸素吹錬用ランスが
いぜんとして使用されている。
は、高熱にさらされており、多量の粉塵を被り、酸素の
作用を受けることになる機械的手段を使わざるをえない
点にある。その結果、大部分の製鋼工場では、主酸素ジ
ェットが一方向を向いた従来通りの酸素吹錬用ランスが
いぜんとして使用されている。
本発明の目的は、酸素ジェットの方向を変化させるこ
とができるにもかかわらず、上記の従来技術の問題点を
回避するために可動機械的手段を最小限にとどめた酸素
吹錬用ランスを提供することである。
とができるにもかかわらず、上記の従来技術の問題点を
回避するために可動機械的手段を最小限にとどめた酸素
吹錬用ランスを提供することである。
本発明に従うと、ヘッドが、精錬用の超音速酸素ジェ
ットを導く少なくとも１本のノズルの吹出口となってい
る、酸素上吹きにより金属または鉄合金の精錬を行うた
めの酸素吹錬用ランスであって、上記ノズルの吹出口と
上記ランスのヘッドの吹出口の間に、上記ノズルの吹出
口から徐々に口径が広くなり再び上記ヘッドの吹出口に
向けて口径が狭くなったチェンバを備え、上記ノズルの
吹出口の近傍で開口する少なくともひとつの吹出口を有
する少なくとも１本の側方導管を備え、上記側方導管の
おのおのはガス源に接続され、該側方導管はガス流量調
節用のバルブを備えることを特徴とするランスが提供さ
れる。
ットを導く少なくとも１本のノズルの吹出口となってい
る、酸素上吹きにより金属または鉄合金の精錬を行うた
めの酸素吹錬用ランスであって、上記ノズルの吹出口と
上記ランスのヘッドの吹出口の間に、上記ノズルの吹出
口から徐々に口径が広くなり再び上記ヘッドの吹出口に
向けて口径が狭くなったチェンバを備え、上記ノズルの
吹出口の近傍で開口する少なくともひとつの吹出口を有
する少なくとも１本の側方導管を備え、上記側方導管の
おのおのはガス源に接続され、該側方導管はガス流量調
節用のバルブを備えることを特徴とするランスが提供さ
れる。
上記ノズルの吹出口の周囲に少なくとも３つの側方導
管が対称に備えられていることが好ましい。
管が対称に備えられていることが好ましい。
本発明の１実施態様によれば、上記チェンバは回転体
で、上部と下部が切除されたほぼ西洋梨の形状を有す
る。
で、上部と下部が切除されたほぼ西洋梨の形状を有す
る。
さらに、本発明の１実施態様によれば、上記チェンバ
の内壁面には溝が設けられている。
の内壁面には溝が設けられている。
上記チェンバの内壁面の輪郭線は、上記ヘッドの出口
で該輪郭線が鉛直方向となす角が上記酸素ジェットの偏
角と等しくなるように決められていることが好ましい。
で該輪郭線が鉛直方向となす角が上記酸素ジェットの偏
角と等しくなるように決められていることが好ましい。
さらに、上記ノズルの吹出口と上記ランスのヘッドの
吹出口はほぼ同じ大きさであることが好ましい。
吹出口はほぼ同じ大きさであることが好ましい。
鉛直ノズルを通して酸素ジェットを送り込む場合はこ
の酸素ジェットは鉛直方向を向いているため、当業者に
は周知の従来法と変わらない。ところが酸素と同時に、
側方導管を用いて任意の他のガスを送り込むとチェンバ
内にはこの側方導管の吹出口からヘッドの吹出口にかけ
ての領域が高圧になる。その結果、ヘッドの吹出口であ
る孔から吹き出してくる酸素ジェットは偏向する。もち
ろん、側方導管にはガス流量調節用のバルブを取り付け
て、チェンバ内で所望の酸素ジェットを形成するのに必
要な条件をつくりだす。必要な条件とはすなわち、衝撃
力の大きさと、方向、つまり鉛直線に対する偏向角であ
る。
の酸素ジェットは鉛直方向を向いているため、当業者に
は周知の従来法と変わらない。ところが酸素と同時に、
側方導管を用いて任意の他のガスを送り込むとチェンバ
内にはこの側方導管の吹出口からヘッドの吹出口にかけ
ての領域が高圧になる。その結果、ヘッドの吹出口であ
る孔から吹き出してくる酸素ジェットは偏向する。もち
ろん、側方導管にはガス流量調節用のバルブを取り付け
て、チェンバ内で所望の酸素ジェットを形成するのに必
要な条件をつくりだす。必要な条件とはすなわち、衝撃
力の大きさと、方向、つまり鉛直線に対する偏向角であ
る。
本発明により実現されるランスの主な利点は、酸素ジ
ェットを偏向させてメタル浴表面上への衝撃点を移動さ
せるという操作を送風を中断することなく、思いのまま
に、しかも酸素ジェットの速度を変化させて行いうるこ
とである。この結果、衝撃を受ける領域が実質的に広く
なり、メタルとスラグがメタル浴表面で従来よりもはる
かによく撹拌される。衝撃点が移動可能であると、精錬
工程で好ましい効果が得られるだけでなく、再燃焼領域
が拡大する。この点に関してはルクセンブルク国特許第
81207号を参照されたい。本発明のさらに別の利点は、
衝撃点に与えられる熱の分散が従来よりも促進されるこ
とである。その結果、メタル浴の温度が高くなるととも
に、窒化作用が起こる危険性のある高熱領域が移動して
高熱領域の温度が低くなる。
ェットを偏向させてメタル浴表面上への衝撃点を移動さ
せるという操作を送風を中断することなく、思いのまま
に、しかも酸素ジェットの速度を変化させて行いうるこ
とである。この結果、衝撃を受ける領域が実質的に広く
なり、メタルとスラグがメタル浴表面で従来よりもはる
かによく撹拌される。衝撃点が移動可能であると、精錬
工程で好ましい効果が得られるだけでなく、再燃焼領域
が拡大する。この点に関してはルクセンブルク国特許第
81207号を参照されたい。本発明のさらに別の利点は、
衝撃点に与えられる熱の分散が従来よりも促進されるこ
とである。その結果、メタル浴の温度が高くなるととも
に、窒化作用が起こる危険性のある高熱領域が移動して
高熱領域の温度が低くなる。
上記した以外の利点および特徴は、本発明のランスの
実施例を示す図面の説明により明らかになろう。なお、
図面に示した実施例により本発明が限定されることはな
い。
実施例を示す図面の説明により明らかになろう。なお、
図面に示した実施例により本発明が限定されることはな
い。
第１図はランスのヘッド１の部分図である（説明上重
要でないノズル等は図示してない）。ヘッド１には水の
循環による冷却手段２が備えられている。精錬用酸素ジ
ェット３が鉛直ノズル４内を流れる。酸素ジェットの物
理的性質は、酸素源の圧力、流量調節用バルブ、それ
に、酸素源からの酸素をノズル４の延長線上にあるチェ
ンバ６まで導くパイプの形状および大きさから決まる。
チェンバ６はノズル４の吹出口９とランスの吹出口７の
間の位置に設けられており、その長さは約30cmである。
ノズル４がチェンバ６に向けて広がっている吹出口９の
近傍に、複数の側方導管10の吹出口５が集まるという場
合を除くと、チェンバが酸素ジェット３の動きに影響を
与えることはほとんどない（吹出口７の断面積に応じて
わずかに酸素ジェットの速度が変化する）。図面を複雑
にしないため側方導管はひとつしか描いていないが、実
際にはこの実施例では８つの吹出口５がノズル４の吹出
口９の周囲に対称に配置されている。側方導管にはガス
を流すが、そのガスは酸素あるいは空気が望ましい。ガ
スが側方導管を通ってチェンバ内に送り込まれるとき吹
出口５の近傍でのガスジェットの方向は主酸素ジェット
３の方向に対してほぼ横向きである。各側方導管10を流
れるガスの流量は、開閉タイプのバルブ11を用いて調節
する。
要でないノズル等は図示してない）。ヘッド１には水の
循環による冷却手段２が備えられている。精錬用酸素ジ
ェット３が鉛直ノズル４内を流れる。酸素ジェットの物
理的性質は、酸素源の圧力、流量調節用バルブ、それ
に、酸素源からの酸素をノズル４の延長線上にあるチェ
ンバ６まで導くパイプの形状および大きさから決まる。
チェンバ６はノズル４の吹出口９とランスの吹出口７の
間の位置に設けられており、その長さは約30cmである。
ノズル４がチェンバ６に向けて広がっている吹出口９の
近傍に、複数の側方導管10の吹出口５が集まるという場
合を除くと、チェンバが酸素ジェット３の動きに影響を
与えることはほとんどない（吹出口７の断面積に応じて
わずかに酸素ジェットの速度が変化する）。図面を複雑
にしないため側方導管はひとつしか描いていないが、実
際にはこの実施例では８つの吹出口５がノズル４の吹出
口９の周囲に対称に配置されている。側方導管にはガス
を流すが、そのガスは酸素あるいは空気が望ましい。ガ
スが側方導管を通ってチェンバ内に送り込まれるとき吹
出口５の近傍でのガスジェットの方向は主酸素ジェット
３の方向に対してほぼ横向きである。各側方導管10を流
れるガスの流量は、開閉タイプのバルブ11を用いて調節
する。
チェンバ６は上下端を切除したほぼ西洋梨の形状であ
る。吹出口７の断面積は、ノズル４がチェンバに接続し
ている地点の吹出口９の断面積とほぼ等しい。ノズル４
の吹出口付近のチェンバの形状は大きな意味をもたない
が、その地点から数10cm離れた地点まで輪郭が連続的に
変化して最終的に所望の偏角Ａが得られるようになって
いる必要がある。すなわち、吹出口７に近い部分でチェ
ンバの内壁面の輪郭線とノズル４の縦軸線BB′とがなす
角度が所望の偏角Ａに近づく。その結果として、チェン
バ６の内壁面の輪郭線は、吹出口７とメタル浴の間の距
離と、転炉の大きさ、つまりメタル浴の液面の通常の高
さ位置における転炉の水平方向の断面積とを考慮して決
定される。チェンバ６は回転体であり、各吹出口５に対
向する位置には溝が設けてある。この溝の中に方向を変
えられた酸素ジェット３が流れ込む。溝は、酸素ジェッ
ト３の断面積の1/3を外側から取り囲むような深さに決
めるとよい。溝は、縦軸線BB′の周囲にらせん状に配置
することがある。溝がらせん状に形成されている場合、
ランスの本体は縦軸線BB′上の反力だけでなく回転トル
クの支持面として作用する。
る。吹出口７の断面積は、ノズル４がチェンバに接続し
ている地点の吹出口９の断面積とほぼ等しい。ノズル４
の吹出口付近のチェンバの形状は大きな意味をもたない
が、その地点から数10cm離れた地点まで輪郭が連続的に
変化して最終的に所望の偏角Ａが得られるようになって
いる必要がある。すなわち、吹出口７に近い部分でチェ
ンバの内壁面の輪郭線とノズル４の縦軸線BB′とがなす
角度が所望の偏角Ａに近づく。その結果として、チェン
バ６の内壁面の輪郭線は、吹出口７とメタル浴の間の距
離と、転炉の大きさ、つまりメタル浴の液面の通常の高
さ位置における転炉の水平方向の断面積とを考慮して決
定される。チェンバ６は回転体であり、各吹出口５に対
向する位置には溝が設けてある。この溝の中に方向を変
えられた酸素ジェット３が流れ込む。溝は、酸素ジェッ
ト３の断面積の1/3を外側から取り囲むような深さに決
めるとよい。溝は、縦軸線BB′の周囲にらせん状に配置
することがある。溝がらせん状に形成されている場合、
ランスの本体は縦軸線BB′上の反力だけでなく回転トル
クの支持面として作用する。
上記のランスの機能は以下の通りである。始動時にの
み、全バルブ11を閉じてノズル４を酸素源に接続する。
すると、鉛直方向の強力な最初の酸素ジェットがメタル
浴の表面をたたく。酸素ジェットを偏向させるときには
ただちにバルブ11を開いてガスジェットをチェンバ６内
に導入し、点影で示した高圧領域８を形成する。高圧領
域が形成されると、この高圧領域を作り出す吹出口５に
対向するチェンバの壁面に酸素ジェット３が形を保った
まま押しつけられるのでこの酸素ジェットの方向が変わ
る。最初の酸素ジェットによる吸引現象のため、高圧領
域８を形成するにはかなりのガス量が必要である。これ
に対して一旦酸素ジェット３が偏向してしまうと、高圧
領域を維持し、しかも酸素ジェットを偏向させたままに
しておくのに必要なガス量は最小でよい。
み、全バルブ11を閉じてノズル４を酸素源に接続する。
すると、鉛直方向の強力な最初の酸素ジェットがメタル
浴の表面をたたく。酸素ジェットを偏向させるときには
ただちにバルブ11を開いてガスジェットをチェンバ６内
に導入し、点影で示した高圧領域８を形成する。高圧領
域が形成されると、この高圧領域を作り出す吹出口５に
対向するチェンバの壁面に酸素ジェット３が形を保った
まま押しつけられるのでこの酸素ジェットの方向が変わ
る。最初の酸素ジェットによる吸引現象のため、高圧領
域８を形成するにはかなりのガス量が必要である。これ
に対して一旦酸素ジェット３が偏向してしまうと、高圧
領域を維持し、しかも酸素ジェットを偏向させたままに
しておくのに必要なガス量は最小でよい。
コンピュータを用いて、精錬工程の進行状況に応じて
各バルブ11を制御することが可能である。転炉内の温度
分布（メタル浴表面の温度変化と一酸化炭素の燃焼によ
り決まるメタル浴上方の温度変化）に応じて各バルブ11
を次々と開くことにより、衝撃点をメタル浴上でほぼ円
形に移動させることができる。前もって決めておいた周
期でバルブ11を順番に開閉させることもできる。この場
合は、あるときは衝撃点が中心にあり、あるときは衝撃
点がメタル浴の中心を中心とした円の一部を移動すると
いうふうにできる。
各バルブ11を制御することが可能である。転炉内の温度
分布（メタル浴表面の温度変化と一酸化炭素の燃焼によ
り決まるメタル浴上方の温度変化）に応じて各バルブ11
を次々と開くことにより、衝撃点をメタル浴上でほぼ円
形に移動させることができる。前もって決めておいた周
期でバルブ11を順番に開閉させることもできる。この場
合は、あるときは衝撃点が中心にあり、あるときは衝撃
点がメタル浴の中心を中心とした円の一部を移動すると
いうふうにできる。
第２図は、鉛直ノズルからの酸素ジェットを偏向させ
る側方導管10を先に述べたように８つ備えるランスのヘ
ッドの場合にメタル浴表面上に実現可能な各衝撃点を簡
略に示した図である。衝撃点J0は８つのバルブ11を全部
閉じた場合である。バルブ11を次々と開いていくと、酸
素ジェットによる衝撃点を例えば衝撃点J10から衝撃点J
20へといった具合に移動させることができる。
る側方導管10を先に述べたように８つ備えるランスのヘ
ッドの場合にメタル浴表面上に実現可能な各衝撃点を簡
略に示した図である。衝撃点J0は８つのバルブ11を全部
閉じた場合である。バルブ11を次々と開いていくと、酸
素ジェットによる衝撃点を例えば衝撃点J10から衝撃点J
20へといった具合に移動させることができる。
従って本発明のランスのヘッドを用いると、酸素ジェ
ットによる衝撃点を矢印に沿って図示の各点へと移動さ
せることができる。さらに、経験的に、あるいは与えら
れた状況に応じてメタル浴表面で衝撃点を移動させるプ
ログラムをあらかじめ決めておくこともできる。転炉内
の所定の領域に炉塊が形成されるということがありう
る。この場合、強力な酸素ジェットをこの領域で走査さ
せることにより炉塊を溶融させることができる。
ットによる衝撃点を矢印に沿って図示の各点へと移動さ
せることができる。さらに、経験的に、あるいは与えら
れた状況に応じてメタル浴表面で衝撃点を移動させるプ
ログラムをあらかじめ決めておくこともできる。転炉内
の所定の領域に炉塊が形成されるということがありう
る。この場合、強力な酸素ジェットをこの領域で走査さ
せることにより炉塊を溶融させることができる。
第１図は本発明のランスのヘッドの縦断面の略図であ
り、 第２図は本発明のランスのヘッドを用いた場合の酸素ジ
ェットの衝撃点の位置変化を表わす図である。 （主な参照番号） １……ヘッド、２……冷却手段、 ３……酸素ジェット、４……ノズル、 5,7,9……吹出口、６……チェンバ、 ８……高圧領域、10……側方導管、 11……バルブ、 J0,J10,J20,J30……衝撃点
り、 第２図は本発明のランスのヘッドを用いた場合の酸素ジ
ェットの衝撃点の位置変化を表わす図である。 （主な参照番号） １……ヘッド、２……冷却手段、 ３……酸素ジェット、４……ノズル、 5,7,9……吹出口、６……チェンバ、 ８……高圧領域、10……側方導管、 11……バルブ、 J0,J10,J20,J30……衝撃点
フロントページの続き (72)発明者 ジャン リーシュ ルクセンブルク国 4020 エッシュ／アル ゼット リュ ガストン バルバンソン １ (72)発明者 カルロ ハインツ ルクセンブルク国 2154 ルクセンブルク スクワール アロイゼ マイヤー ２ (72)発明者 アンリ クライン ルクセンブルク国 4602 ニーダーコーン アヴニュ ドゥ ラ リベルテ 141 (72)発明者 ジャン・フランソワ リーシュ ルクセンブルク国 4062 エッシュ／アル ゼット リュ クレール−シェンヌ 109 アー
Claims (6)
- 【請求項１】ヘッド（１）が、精錬用の超音速酸素ジェ
ット（３）を導く少なくとも１本のノズル（４）の吹出
口となっている、酸素上吹きにより金属または鉄合金の
精錬を行うための酸素吹錬用ランスであって、上記ノズ
ル（４）の吹出口と上記ランスのヘッド（１）の吹出口
（７）の間に、上記ノズルの吹出口から徐々に口径が広
くなり再び上記ヘッドの吹出口に向けて口径が狭くなっ
たチェンバ（６）を備え、上記ノズル（４）の吹出口
（９）の近傍で開口する少なくともひとつの吹出口
（５）を有する少なくとも１本の側方導管（10）を備
え、上記側方導管（10）のおのおのはガス源に接続さ
れ、該側方導管はガス流量調節用のバルブ（11）を備え
ることを特徴とするランス。 - 【請求項２】上記ノズル（４）の吹出口（９）の周囲に
少なくとも３つの側方導管（10）が対称に設けられてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のラン
ス。 - 【請求項３】上記チェンバ（６）は回転体で、上部と下
部が切除されたほぼ西洋梨の形状を有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項に記載のラン
ス。 - 【請求項４】上記チェンバ（６）の内壁面には溝が設け
られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項に記載のランス。 - 【請求項５】上記チェンバ（６）の内壁面の輪郭線は、
上記ヘッドの出口で該輪郭線が鉛直方向となす角が上記
酸素ジェットの偏角（Ａ）と等しくなるように決められ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のい
ずれか１項に記載のランス。 - 【請求項６】上記ノズル（４）の吹出口（９）と上記ラ
ンスのヘッドの吹出口（７）はほぼ同じ大きさであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１
項に記載のランス。
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