JPH08232010A - 転炉吹錬兼炉口地金溶解用ランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吹錬兼地金溶解ランスを用いて２次燃焼によ
る炉口地金溶解促進と転炉耐火物溶損の抑制という相反
する要求を共に満足する技術を開発することである。 【構成】 転炉用に先端に円周配置の複数ノズルを有す
る上吹ランスにおいて、ノズル吐出孔のランス外側180
度もしくは360 度の全領域にＲの曲率を付け、溶融金属
浴面と90度の方向に流れを作り、転炉炉内の２次燃焼を
促進させ、転炉精錬を行いながら炉口付着地金を溶解さ
せる。好ましくは、ノズル吐出孔のランス外側180 度ま
たは360 度の全領域にＲの曲率を付け、このＲを５〜20
mmの範囲にくるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、転炉の吹錬中に転炉
の炉口に付着した地金を溶解除去できる転炉吹錬兼炉口
地金溶解用のランスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】転炉を使った酸素吹錬は、転炉炉口から
酸素吹き込み用のランスを挿入し、このランスからの高
純度酸素を転炉内の溶融鉄浴表面に音速のスピードで吹
き付けて行っている。溶融鉄浴面へのそのような酸素吹
き付けによって溶融鉄の一部は吹き飛ばされ、炉口近傍
で外気に当たり凝固し、炉口に付着する。炉口に付着し
た地金はスクラップ装入不能などの操業を疎外する原因
となる。一方、そのようにして吹き飛ばされた溶融鉄の
一部はランスにも衝突し、ノズル溶損のためランス寿命
を短くする原因ともなっている。

【０００３】特に、炉口に付着した地金の除去は、操業
を一時中断して酸素ガス切断によって行うなどコスト増
加の大きな要因になっており、今日、それを軽減しよう
とする試みが多く提案されている。

【０００４】特開平１−136923号公報で提案されている
のは、酸素ランスの先端に板を取り付け、炉口に付着し
た地金に酸素を直接当てて、溶解除去する方法である
が、地金溶解専用ランスのため、非製鋼時間に使用しな
ければならないので、転炉操業ピッチの低下となる。

【０００５】特開平４−88110 号公報において提案され
ているのは、酸素ランスの先端に回転する板を取り付
け、また、酸素ガスの流路がらせん状になるように溝を
作り、これにより炉口付着地金を360 度均等に溶解除去
する方法であり、これも上述の従来例と同様に、非製鋼
時間内に使用しなければならない等の問題がある。

【０００６】特公平３−77248 号公報は、精錬用の主孔
の他に、副孔を設け、２次燃焼を促進させる方法を開示
している。また、主ノズルと副ノズルとは酸素流路が分
離されており、副ノズルの噴出流速は亜音速になるよう
ガス流抵抗体が設けてある。この方法によれば、吹錬中
に炉口地金を溶解できるメリットはあるが、同時に転炉
耐火物の溶損を促進させてしまうという欠点もある。

【０００７】特開平４−308020号公報に開示される方法
では、複数のノズル孔を放射状に設け、炉口の全周にわ
たって均一に酸素を噴射させる。ノズル孔は下向きに０
°〜30°の勾配で地金の溶解に好適な超音速領域にする
ためにラバールノズルにしてある。しかし、これは酸素
ランスによって炉口地金を溶解する方法であって、前述
の場合と同様に非製鋼時間に使用しなければならないと
いう制約がある。

【０００８】特開昭61−143507号公報には、長径軸と短
径軸の比が1.2 以上の非円形開口よりなり、互いに同形
のノズルを少なくとも２つ以上有することを特徴とする
転炉の２次燃焼促進用ランスが開示されている。しか
し、この場合にも２次燃焼促進による転炉耐火物の溶損
がみられ、その改善が求められている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここに、この発明の目
的は、吹錬兼地金溶解用のランスを用いて転炉の生産性
を向上させる技術を開発することである。さらにこの発
明の別の目的は、２次燃焼による炉口地金溶解促進と転
炉耐火物溶損の抑制という相反する要求を共に満足する
技術を開発することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的を達成すべく、特開平６−57320 号公報 (特願平３−
90915 号) に開示されたような溶融金属精錬用の低スピ
ッティング型上吹ランスに着目したが、それによれば炉
口の地金付が減少する効果が得られたが、完全に無くす
ことはできていない。

【００１１】そこで本発明者らは、ノズル出口部の外側
180度の領域の少なくとも一部に図のような曲率Ｒ
(例：２〜30mm) を付与し、精錬用ガスとして吹込む酸
素ジェットの流れをノズル孔外側のみ広げ、炉口付近で
の２次燃焼を促進させて、炉口地金を溶解することがで
き、上述の目的が達成されることを知り、本発明を完成
した。なお、この点従来は円周配置ノズルの形状は、超
音速ジェット噴流形成の関係上、吐出孔流路とノズル先
端面は垂直であった。

【００１２】ここに、この発明の要旨とするところは、
溶融金属浴面に酸素ガスを吹き付ける精錬プロセスにお
いて用いる、先端に円周配置の複数ノズルを有する上吹
ランスであって、該ノズルのノズル吐出孔のランス外側
180度領域の少なくとも１部に、好ましくはランス外側
180度または360 度の領域の全域にＲの曲率を付け、例
えば溶融金属浴面と90度の方向に流れを作ることによ
り、転炉炉内の２次燃焼を促進させ、転炉精錬を行いな
がら炉口付着地金を溶解させる転炉吹錬兼炉口地金溶解
用ランスである。

【００１３】この発明の好適実施態様によれば、溶融金
属浴面に酸素ガスを吹き付ける精錬プロセスにおいて用
いる、先端に円周配置の複数ノズルを有する上吹ランス
において、ノズル吐出孔のランス外側180 度または360
度の全領域にＲの曲率を付け、このＲが２〜30mmの範囲
にくるようにしてもよい。

【００１４】

【作用】次に、図面を参照しながらこの発明の作用をさ
らに具体的に説明する。図１(a) は、この発明にかかる
ランスのノズル部分、つまりランスノズルの概略断面
図、図１(b) は、その半分の底面図であり、図中、ラン
ス10の先端に設けたノズル部12には円周上に６個のノズ
ル吐出孔24が設けられており、中心部に中心孔26が設け
られている。

【００１５】この発明によれば、ノズル吐出孔24のラン
ス外側の領域の少なくとも一部、例えばランス外側180
度の領域、つまり図１(b) のノズル吐出孔24のハッチを
付けて示した領域にＲの曲率を設けるのである。以下、
この領域を曲率領域という。

【００１６】なお、図示例では、６個のノズル吐出孔を
設け、それぞれのランス外側 180度領域に曲率領域を設
けているが、このノズル設置数およびそのうちのどれに
曲率領域を設けるかは制限されない。全周において２次
燃焼を促進する必要があるときには円周配置のすべての
ノズル吐出孔に曲率領域を設けることが好ましい。ま
た、図示例では各ノズル吐出孔の外側180 度の領域に曲
率領域を設けているが、また、360 度の領域にわたって
曲率領域を設けるようにしてもよい。

【００１７】この発明によれば、上述のような構成を取
ることにより、まず酸素吹錬による精錬と炉口地金溶解
が同時にでき、さらに精錬特性に悪影響を及ぼさない。
また、２次燃焼の促進は、主に炉口地金溶解に有効な程
度となり、転炉耐火物の溶損を促進させない弱２次燃焼
型のノズルが得られる。この点、従来の２次燃焼ノズル
を用いた例では、着熱効率を上げると転炉耐火物溶損に
悪影響を及ぼす。しかし、この発明にかかるランスによ
る弱２次燃焼ノズルでの着熱効率の向上はないため、転
炉耐火物の溶損が促進されることはない。

【００１８】次に、図２に関連させてさらにこの点につ
いて説明する。図２は、この発明の作用を説明する模式
図であり、図１(a) に相当する説明図である。図中の矢
印は酸素ガスの流れの方向を示し、図１と同一部材は同
一符号で示す。

【００１９】図示のように、この発明にかかるランスノ
ズルの先端領域には酸素吹錬を行う場合、領域Ａ、Ｂ、
Ｃ、そしてＤというそれぞれ異なった作用を発揮する領
域が形成される。

【００２０】Ａ領域：ノズル出口部外側 180度領域の少
なくとも一部にＲ (例:2〜30mm) が付与された領域であ
る。図示例では360 度領域の全域にわたってＲが付与さ
れている。曲率半径Ｒのとり方は、転炉形状、操業条件
により適宜設定すればよい。180 度領域の少なくとも１
部にＲを設けていることから炉口方向への酸素ガス流れ
を作り、例えば溶融金属浴面の方向に対し、90度の方
向、つまり水平方向に酸素ガス流れを形成し、地金溶解
を促進する作用が発揮される。

【００２１】Ｂ領域：Ａ領域でほゞ水平方向に吐出され
た酸素ガスは次式のように反応してCO＋1/2O₂＝CO₂ に
よる２次燃焼が行われる。

【００２２】Ｃ領域：精錬用酸素ガスジェットが溶融鉄
浴面に向かって吹き付けられる。

【００２３】Ｄ領域：中心孔が設けられており、中心部
での動圧低下による地金付着防止によりノズル寿命向上
の効果が発揮される。

【００２４】このように、この発明によりＡ領域でのラ
ンス外側 180度領域の少なくとも一部におけるＲを適切
な値とすることにより、精錬特性、耐火物寿命に影響を
及ぼさずに、吹錬中に炉口の地金溶解が可能となった。

【００２５】ここに、この発明の好適態様によれば、上
記曲率半径Ｒは、２〜30mmに制限される。Ｒ＜２mmでは
所期の目的が達成されず、一方Ｒ＞30mmでは耐火物の溶
損が甚だしくなる。より好ましくは、Ｒ＝５〜20mmであ
る。次に、実施例によってこの発明の作用効果をさらに
具体的に説明する。

【００２６】

【実施例】本例では、図１および表１に示す形状および
寸法のランスノズルを用い、250トン転炉において、約3
30 チャージの酸素精錬の試験を行った。円周配置の６
ヶのすべてのノズル吐出孔のランス外側 180度の領域の
全域にわたって曲率 (Ｒ＝12＆15mm) が設けられた。な
お、従来例のランスノズル形状は曲率を付与していない
以外は、図１および表１と同様であった。結果は、表２
ないし表３および図３ないし図５にグラフで示す。

【００２７】(1) 精錬特性 図３〜５に示す通り、精錬特性はＲ付きランスノズルと
従来ランスノズルで差はない。

【００２８】(2) 転炉耐火物溶損 ランスノズルの影響を受ける転炉レンガ10段〜40段での
レンガ溶損速度を測定した。結果は表２に示すが、これ
からも分かるように、本発明例のレンガ溶損速度は、従
来例とほぼ同様である。

【００２９】(3) ２次燃焼率と炉口地金切り 表３に２次燃焼率と、炉口地金切り頻度を示す (炉口地
金切りは、操業に支障をきたすと目視で判断したとき
に、オペレータが手動で酸素ガスにより溶断することを
言う) 。

【００３０】表３の結果からも分かるように、２次燃焼
率は約１％上昇し、これが効率よく炉口地金を溶解し、
炉口地金切り頻度はほゞ1/10にまで激減した。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、転炉ランスノズルの出口部外側180度の領域の少
なくとも１部に曲率Ｒ(5〜20mm) を付与することで、次
のような実用上優れた効果が得られる。

【００３４】(i) 炉口地金を吹錬中に溶解させることが
できる。 (ii)精錬特性 (吹止め置きの鋼中酸素濃度、スラグ中T-
Fe、Ｐ分配) に悪影響を及ぼさない。 (iii) ２次燃焼によっても転炉耐火物溶損を促進させな
い。 (iv)弱２次燃焼により、吹錬中に炉口地金を溶解し、非
製鋼時間での炉口地金切り時間を激減できる (平均2.5
分／ch、Tap-Tap 短縮) 。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) はこの発明にかかるランスノズル形状
を示す概略断面図であり、図１(b) はその底面図であ
る。

【図２】この発明にかかるランスから酸素ガスを吹き付
けるときのノズル出口部のガス流れを示す模式的説明図
である。

【図３】実施例で得られた吹止め[C] と鋼中酸素濃度の
関係を示すグラフである。

【図４】実施例で得られた吹止め[C] とスラグ中T-Feの
関係を示すグラフである。

【図５】実施例で得られたスラグ中T-FeとＰ分配の関係
を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 保 大阪府茨木市大字佐保48番地 辰巳工業株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属浴面に酸素ガスを吹き付ける精
   錬プロセスにおいて用いる、先端に円周配置の複数ノズ
   ルを有する上吹ランスであって、該ノズルのノズル吐出
   孔のランス外側 180度の領域の少なくとも一部にＲの曲
   率を付けた、転炉炉内の２次燃焼を促進させることで転
   炉精錬を行いながら炉口付着地金を溶解させる転炉吹錬
   兼炉口地金溶解用ランス。
2. 【請求項２】 前記ランス外側 180度または360 度の領
   域の全域にわたってＲの曲率を付けた請求項１記載のラ
   ンス。
3. 【請求項３】 前記Ｒが２〜30mmである請求項１または
   ２記載のランス。